JP4798843B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置に関し、より特定的にはダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)を内蔵したシステムLSIに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、プロセッサまたはASIC(特定用途向けIC)などのロジックと大記憶容量のDRAMとを同一半導体基板上に集積化したDRAM混載のシステムLSIが使用されるようになってきている。
【0003】
このような、システムLSIにおいては、128ビットから512ビットの多ビットの内部データバスでロジックとDRAMとを相互接続することにより、端子数の少ない汎用DRAMとロジックLSIとをプリント基板上で接続して用いる場合に比べて1ないし2桁以上の高速のデータ転送を実現することができる。
【0004】
また、ロジックに対し汎用DRAMを外付けする方式に比べて、ロジックの外部ピン端子数を低減することができる。
【0005】
さらに、システムLSI内部では、DRAMブロックとロジックとは内部配線で接続される。この内部配線の長さは、プリント基板上の配線に比べて十分短く、寄生インピーダンスも小さいため、データバスの充放電電流を大幅に低減でき、かつ、高速で信号の転送を行なうことができる。
【0006】
これらの理由により、DRAM混載のシステムLSIは、3次元グラフィック処理、画像・音声処理などの大量のデータを取扱う処理を行なう情報機器においてその性能を向上させる上で大きく寄与している。
【0007】
このようなDRAM混載のシステムLSIを開発する際には、DRAMブロックは、所定の記憶容量を有するDRAMコアとして供給される。このDRAMコアを他のロジック回路やテスト回路およびアナログ回路と組合せて配置配線をすることによりシステムLSIが開発される。
【0008】
DRAMコアは、行列状に配置されるメモリセルを含むメモリアレイと、ロジック回路等から与えられる信号をもとに、データ授受のための制御信号を発生してメモリアレイに与える制御部とを含んでいる。
【0009】
制御部は、コマンド発生系、ロウ制御系およびコラム制御系の回路を含んでいる。
【0010】
図23は、DRAMコアのコマンド発生系およびロウ制御系の制御部500の構成を示すブロック図である。
【0011】
図23を参照して、制御部500は、クロック信号ext.CLKおよびクロックイネーブル信号CKEに応じて内部クロック信号int.CLKを発生するクロック制御回路522と、コマンド信号ACT_CMD,PRE_CMDおよびバンク選択信号BS<3:0>に応じて各バンクに対応するロウ系のタイミング信号RXT<3:0>,SO<3:0>,RXLATCH<3:0>を発生するタイミング信号発生回路524と、アドレス信号A<12:0>および信号RXLATCH<3:0>に応じて各バンクに出力されるプリデコード信号X0<19:0>〜X3<19:0>を出力するロウアドレス処理回路526とを含む。なお、バンク数が4の場合が例として示されている。
【0012】
クロック制御回路522は、ロジック回路等から与えられるクロックイネーブル信号CKEに応じてクロック信号ext.CLKに基づいてクロック信号int.CLKを出力する内部クロック発生回路530を含む。
【0013】
タイミング信号発生回路524は、コマンド信号ACT_CMD,PRE_CMDに基づきバンク選択信号BS<3:0>に応じて各バンクごとのコマンド信号ACT<3:0>,PRE<3:0>を出力するバンクコマンド発生回路534と、コマンド信号ACT<3:0>,PRE<3:0>に応じてメインワード線のロウ制御タイミング信号RXT<3:0>,センスアンプ活性化信号SO<3:0>および選択バンクのロウアクティブ期間中活性化される信号RXLATCH<3:0>を出力するロウ系制御タイミング回路536を含む。信号RXT<3:0>,SO<3:0>およびRXLATCH<3:0>の各ビットは、各バンクに対応する。
【0014】
ロウアドレス処理回路526は、アドレス信号A<12:0>を信号RXLATCH<3:0>に応じてラッチして各バンクに対応するロウアドレス信号RAF0<12:0>〜RAF3<12:0>を出力するロウアドレス入力ラッチ回路540と、ロウアドレス入力ラッチ回路540の出力に応じて各バンクに対応するプリデコード信号X0<19:0>〜X3<19:0>を出力するロウアドレスプリデコード回路542とを含む。
【0015】
DRAMコアにおいては、スタンバイ期間中でも内部クロック信号が発生されるため消費電流が大きい。したがって、システムLSIに搭載されるDRAMコアの場合にも、CPU等の外付部品として使用されるシンクロナスダイナミックランダムアクセスメモリ(SDRAM)と同じようにクロックサスペンド機能がある。
【0016】
図24は、図23における内部クロック発生回路530の構成を示す回路図である。
【0017】
図24を参照して、内部クロック発生回路530は、外部クロック信号ext.CLKに応じてクロックイネーブル信号CKEを取込み、クロック制御信号CKEd_Pを出力するCKEコントロール回路552と、クロック制御信号CKEd_Pに応じて外部クロック信号ext.CLKに基づいて内部クロック信号int.CLKを出力するゲート回路554とを含む。
【0018】
CKEコントロール回路552は、外部クロック信号ext.CLKを受けて反転するインバータ556と、外部クロック信号ext.CLKに応じてクロックイネーブル信号CKEを取込むフリップフロップ558と、フリップフロップ558の出力をバッファリングするバッファ回路560と、インバータ556の出力に応じてバッファ回路560の出力を取込むフリップフロップ562とを含む。
【0019】
ゲート回路554は、外部クロック信号ext.CLKおよびクロック制御信号CKEd_Pを受けるNAND回路564と、NAND回路564の出力を受けて反転し、内部クロック信号int.CLKを出力するインバータ566とを含む。
【0020】
図25は、クロックサスペンド機能を説明する動作波形図である。
図24、図25を参照して、時刻t1においてクロックイネーブル信号CKEがLレベルに立下がると、CKEコントロール回路552は、次の外部クロック信号ext.CLKの立下がりエッジからクロック制御信号CKEd_PをLレベルに立下げる。応じて、時刻t2以降外部クロック信号ext.CLKはNAND回路564によってマスクされるため、内部クロック信号int.CLKはLレベルに固定され、DRAMコアはパワーダウンモードに設定される。
【0021】
続いて時刻t3において、クロックイネーブル信号CKEがLレベルからHレベルに立上がると、時刻t4から内部クロック信号int.CLKの供給が各バンクに対して再開される。
【0022】
すなわち、クロックイネーブル信号CKEを不活性にすることで、1サイクル遅れて内部クロック信号int.CLKが停止し、パワーダウンモードに入る。パワーダウンモード期間が長くなる場合は、図示しないが非同期で動作するセルフリフレッシュ回路に応じて各バンクのメモリセルのデータのセルフリフレッシュが行なわれデータが保持される。
【0023】
そして、クロックイネーブル信号CKEを活性化すると、パワーダウンモードから抜けて1サイクル遅れて内部クロック信号int.CLKの発生が再開する。
【0024】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内部クロック発生回路の構成においては、クロックイネーブル信号CKEがHレベルに活性化されている場合には、外部クロック信号を受けて常に内部クロック信号が発生されている。特に、多バンク構成においては、各バンクごとにロウローカル制御回路が設けられ、この各ロウローカル制御回路中のアドレスラッチ回路を制御するためのローカルクロック信号が内部クロック信号に応じて発生されるため、内部クロック信号の発生に伴う消費電流は大きくなる。したがって、低消費電力化のためスタンバイ時において動作クロックの周波数を下げてもスタンバイ時の消費電流がなかなか低減できないという問題点があった。本発明は、以上の問題点を鑑みてなされたものであり、スタンバイ時の消費電流を低減することができるDRAMを搭載したシステムLSIを提供することを目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体装置は、行および列状に配置される複数のメモリセルを含み、内部クロック信号に同期してアドレス信号に応じてデータ授受を行なうメモリアレイと、基本クロック信号をコマンドに応じてメモリアレイに内部クロック信号として伝達するクロック処理回路とを備え、コマンドは、メモリアレイに対するデータ授受のために複数のメモリセルの行選択動作の開始を指示する行活性化コマンドと、行活性化コマンドに応じて活性化された行を非活性化させるプリチャージコマンドとを含み、クロック処理回路は、行活性化コマンドに応じて内部クロックイネーブル信号を活性化する内部クロック制御回路と、内部クロックイネーブル信号の活性化に応じて基本クロック信号に基づいて内部クロック信号を出力し、内部クロックイネーブル信号の非活性化に応じて内部クロック信号を非活性化させる内部クロック発生回路とを含む。内部クロック制御回路は、(A)高速動作モードにおいて、外部クロックイネーブル信号に応じて内部クロックイネーブル信号を活性化し、外部クロックイネーブル信号の非活性化に応じて内部クロックイネーブル信号を非活性化し(B)低速動作モードにおいて、外部クロックイネーブル信号を活性化した後の行活性化コマンドに応じて内部クロックイネーブル信号を活性化し、プリチャージコマンドに応じて内部クロックイネーブル信号を非活性化する。
【0026】
内部クロック制御回路は、行活性化コマンドおよび与えられたクロックイネーブル信号に応じて内部制御信号を活性化させる内部回路と、高速動作モードにおいて外部クロックイネーブル信号を選択し、低速動作モードにおいて内部制御信号を選択して、内部クロックイネーブル信号として出力する選択回路とを有する。
【0027】
内部回路は、低速動作モードにおいて、プリチャージコマンドに応じて内部制御信号を非活性化する。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【0037】
[実施の形態1]
図1は、本発明のDRAM内蔵システムLSIの構成を概略的に示す図である。
【0038】
図1を参照して、システムLSI1は、外部ピン端子群LPGAに結合され、指令された処理を実行する大規模ロジックLGと、大規模ロジックLGと外部ピン端子群APGとの間に結合され、アナログ信号についての処理を行なうアナログコアACRと、大規模ロジックLGに内部配線を介して結合され、この大規模ロジックLGが必要とするデータを格納するDRAMコアMCRと、テストモード時に大規模ロジックLGとDRAMとを切離し、テストピン端子群TPGを介してDRAMコアMCRに対するテスト動作を行なうためのテストインターフェイス回路TICを含む。DRAMコアMCRは、電源ピン端子PSTを介して電源電圧VCCを受ける。
【0039】
アナログコアACRは、内部のクロック信号を発生する位相同期回路(PLL)、外部からのアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器、および大規模ロジックLGから与えられるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力するデジタル/アナログ変換器を含む。
【0040】
図2は、図1におけるDRAMコアMCRの構成を示した概略ブロック図である。
【0041】
図2を参照して、DRAMコアMCRは、複数のメモリアレイMA0〜MAnと、メモリアレイMA0〜MAnの間に配設されるセンスアンプ帯SB1〜SBnと、メモリアレイMA0およびMAnの外側に配置されるセンスアンプ帯SB0およびSBn+1を含む。メモリアレイMA0〜MAnの各々は、サブワードドライバ帯SWDBにより複数のメモリサブアレイMSAに分割される。
【0042】
メモリアレイMA0〜MAnの各々において、サブワードドライバ帯SWDBにより分割されるメモリサブアレイMSAに共通にメインワード線MWLが配設される。メインワード線MWLは、対応のメモリアレイの各メモリサブアレイMSAの所定数のサブワード線に対応してそれぞれ配置される。メインワード線MWLおよびセンスアンプ帯上に配置される所定数のサブデコード線SDLを介して選択信号が、サブワードドライバ帯SWDB内のサブワードドライバに入力されて、一本のサブワード線が選択される。
【0043】
センスアンプ帯SB1〜SBnの各々は、隣接メモリアレイにより共有される。メモリアレイMA0〜MAnに対応してメインワード線およびサブデコード線をロウアドレス信号に従って選択するロウデコーダが配置され、またロウデコーダと整列してコラムアドレス信号に従ってメモリアレイから列を選択するための列選択信号を列選択線CSL上に伝達するコラムデコーダが配置される。
【0044】
列選択線CSLはセンスアンプ帯に配設され、選択時に所定数のセンスアンプ回路を内部データ線対GIOPの群に接続する。内部データ線対GIOPは、所定数がメモリアレイMA0ないしMAnをわたって延在して配設され、ローカルデータ線を介して選択されたセンスアンプ回路と結合される。
【0045】
内部データ線対GIOPは、128ビットから512ビット設けられ、プリアンプおよびライトドライバを含むデータパス帯DPBに結合される。このデータパス帯DPBにおいては、内部データ線対GIOPそれぞれに対応してプリアンプおよびライトドライバが配置される。内部データ線対GIOPは、書込データおよび読出データ両者を伝達する伝達線対であってもよく、また読出データを伝達するバス線対および書込データを伝達する書込データ線対が別々に内部データバス線対として設けられてもよい。
【0046】
DRAMコアMCRは、さらに、ロジックから与えられるたとえば13ビットの外部アドレスA0〜A12を受け、かつ、ロジックから与えられる制御信号CLK,CKE,ACT_CMD,PRE_CMD,REFA_CMD他の制御信号を受け内部コマンドの発生やロウ系のアドレス処理を行なう制御信号処理回路10と、ロジックから与えられるたとえば13ビットの外部アドレスA0〜A12を受けるコラムアドレス入力回路CAKと、データパス帯DPBとロジックとの間でデータの転送を行なうためのデータ入出力制御回路DIOKを含む。
【0047】
制御信号処理回路10は、ロジックから与えられる制御信号CLK,CKE,ACT_CMD,PRE_CMD,REFA_CMD他の制御信号を受け、各種動作を指定する内部制御信号を生成するコマンドデコーダ/制御回路CDCと、ロジックから与えられるたとえば13ビットの外部アドレスA0〜A12をロウアドレスとしてラッチするとともに、リフレッシュ時にはロウアドレスを内部で発生するロウアドレス入力回路/リフレッシュカウンタRAFKと、ロウアドレスをプリデコードしてプリデコード信号を発生しメモリアレイに対して出力するロウプリデコーダRPDとを含む。
【0048】
コマンドデコーダ/制御回路CDCは、クロック信号CLK、クロックイネーブル信号CKE、コマンド信号ACT_CMD,PRE_CMD,REFA_CMDを受け、指定された動作モードを判別する。
【0049】
コマンドには、行を選択状態に設定するためのロウアクティブコマンド、データ読出を指示するリードコマンド、データ書込を指示するライトコマンド、選択行を非選択状態へおくためのプリチャージコマンド、リフレッシュ動作を行なうためのオートリフレッシュコマンド、セルフリフレッシュを行なうためのセルフリフレッシュコマンドなどが含まれる。
【0050】
ロウアドレス入力回路/リフレッシュカウンタRAFKは、ロウアクティブコマンドが与えられると、コマンドデコーダ/制御回路CDCの制御の下に、外部アドレスビットA0〜A12、ロウアドレスとして取込み、内部ロウアドレス信号を生成する。
【0051】
このロウアドレス入力回路/リフレッシュカウンタRAFKは、与えられたアドレスビットをバッファ処理するアドレスバッファと、バッファ回路の出力信号をラッチするアドレスラッチを含む。
【0052】
ロウアドレス入力回路/リフレッシュカウンタRAFKに含まれるリフレッシュカウンタは、オートリフレッシュコマンドまたはセルフリフレッシュコマンドが与えられたとき、リフレッシュ行を指定するリフレッシュアドレスを生成する。リフレッシュ動作完了後、このリフレッシュカウンタのカウント値が増加または減少される。
【0053】
コラムアドレス入力回路CAKは、リードコマンドまたはライトコマンドが与えられると、コマンドデコーダ/制御回路CDCの制御の下に、たとえば与えられるアドレスビットのうちの下位の部分であるアドレスビットA0〜A4を取込み、内部コラムアドレス信号を生成する。このコラムアドレス入力回路CAKも、アドレスバッファおよびアドレスラッチを含む。
【0054】
ロウアドレス入力回路/リフレッシュカウンタRAFKからの内部ロウアドレス信号はロウプリデコーダRPDへ与えられ、コラムアドレス入力回路CAKからの内部コラムアドレス信号は、コラムプリデコーダCPDへ与えられる。
【0055】
ロウプリデコーダRPDは、与えられた内部ロウアドレス信号をプリデコードして、プリデコード信号をロウ/コラムデコーダ帯RCDBに含まれるロウデコーダへ与える。コラムプリデコーダCPDは、コラムアドレス入力回路CAKからの内部コラムアドレス信号をプリデコードし、プリデコード信号をロウ/コラムデコーダ帯RCDBに含まれるコラムデコーダへ与える。
【0056】
コマンドデコーダ/制御回路CDCは、コマンド信号を受けると、データ入出力制御回路DIOKおよびデータパス帯DPBに含まれるプリアンプおよびライトドライバの動作の制御を行なうための内部制御信号を生成する。また、動作モードによっては、制御信号ACTOR,SELF_REF等を後に説明するブロックPHKに対して出力する。クロック信号CLKは、このDRAMコアMCRの内部動作タイミングを決定する基準信号として利用される。
【0057】
データ入出力制御回路DIOKは、クロック信号CLKに同期してデータの入出力を行ない、またロウアドレス入力回路/リフレッシュカウンタRAFKのロウアドレス入力回路およびコラムアドレス入力回路CAKは、クロック信号CLKに同期して、与えられたアドレスビットの取込およびラッチを行なう。
【0058】
DRAMコアMCRは、さらに、内部電圧VPP、VCCS、VCCP、VBLおよびVCPを発生する内部電圧発生回路と、セルフリフレッシュモードが指定されたときすなわちコマンドデコーダ/制御回路CDCからセルフリフレッシュコマンドSELF_REFが与えられたときに所定の間隔で、リフレッシュ要求信号FAYを活性化するセルフリフレッシュタイマを含むブロックPHKを含む。
【0059】
内部電圧VPPは、選択サブワード線SWL上に伝達される電圧であり、通常、動作電源電圧よりも高い電圧レベルである。電圧VCCSは、センスアンプ帯SB0〜SBn+1に含まれるセンスアンプ回路の動作電源電圧であり、図示しない内部降圧回路により生成される。電圧VCCPは、周辺電源電圧であり、ロウ/コラムデコーダ帯RCDBに含まれるロウデコーダおよびコラムデコーダ、データパス帯DPBに含まれるプリアンプおよびライトドライバなどの周辺回路へ与えられる動作電源電圧であり、図示していない内部降圧回路により生成される。電圧VBLは、ビット線プリチャージ電圧である。電圧VCPは、メモリセルのセルプレートへ与えられるセルプレート電圧であり、メモリセルデータのHレベルの電圧およびLレベルの電圧の中間レベルである。これらの電圧VBLおよびVCPは、通常は、アレイ電源電圧(センス電源電圧)VCCSの1/2の中間電圧である。
【0060】
セルフリフレッシュコマンド、オートリフレッシュコマンドが発行されるとリフレッシュカウンタが動作し、リフレッシュされるロウアドレスが内部生成される。特に、セルフリフレッシュモードに入るとセルフリフレッシュタイマが動作し、最大リフレッシュ時間tREFmaxですべての行のリフレッシュが一巡するように自動的にリフレッシュ要求信号FAYが生成される。
【0061】
図3は、図2の制御信号処理回路10のうちのクロック制御系およびロウ系の制御部20の構成を示すブロック図である。
【0062】
図3では、説明の簡単のため、リフレッシュ制御関連の回路ブロックは図示していない。図3を参照して、制御部20は、クロック信号ext.CLKおよびロジック部等から与えられるクロックイネーブル信号CKE、コマンド信号ACT_CMD,PRE_CMD,REFA_CMDを受け内部クロック信号int.CLKを発生するクロック制御回路22と、コマンド信号ACT_CMD,PRE_CMDおよびバンク選択信号BA<3:0>に応じて各バンクに対応するロウ系のタイミング信号RXT<3:0>,SO<3:0>,RXLATCH<3:0>を発生するタイミング信号発生回路24と、アドレス信号A<12:0>および信号RXLATCH<3:0>に応じて各バンクに出力されるプリデコード信号X0<19:0>〜X3<19:0>を出力するロウアドレス処理回路26とを含む。なお、バンク数が4の場合が例として示されている。
【0063】
クロック制御回路22は、ロジック部等からクロックイネーブル信号CKE、コマンド信号ACT_CMD,PRE_CMD,REFA_CMDを受け内部クロックイネーブル信号int.CKEを出力する内部クロック制御回路28と、クロック信号ext.CLKを内部クロックイネーブル信号int.CKEに応じてクロック信号int.CLKとして出力する内部クロック発生回路30とを含む。
【0064】
タイミング信号発生回路24は、コマンド信号ACT_CMDをクロック信号ext.CLKに同期して遅延させる遅延回路32と、コマンド信号PRE_CMDおよび遅延回路32によって遅延されたコマンド信号ACT_CMDに基づきバンク選択信号BA<3:0>に応じて各バンクごとのコマンド信号ACT<3:0>,PRE<3:0>を出力するバンクコマンド発生回路34と、コマンド信号ACT<3:0>,PRE<3:0>に応じて各バンクに対応するメインワード線のロウ制御タイミング信号RXT<3:0>,センスアンプ活性化信号SO<3:0>および選択バンクのロウアクティブ期間中活性化される信号RXLATCH<3:0>を出力するロウ系制御タイミング回路36を含む。
【0065】
ロウアドレス処理回路26は、アドレス信号A<12:0>をext.CLKに同期して遅延させる遅延回路38と、遅延回路38により遅延されたアドレス信号A<12:0>の中、下位9ビットを信号RXLATCH<3:0>に応じてラッチし、各バンクに対応するロウアドレス信号RAF0<8:0>〜RAF3<8:0>を出力するロウアドレス入力ラッチ回路40と、ロウアドレス入力ラッチ回路40の出力に応じて各バンクに対応するプリデコード信号X0<19:0>〜X3<19:0>を出力するロウアドレスプリデコード回路42と、遅延回路38により遅延されたアドレス信号A<12:0>の中のアドレス信号A<12:9>を受けてデコードしブロックデコード信号BS<n:0>を出力するブロックデコード回路43とを含む。
【0066】
図4は、図3におけるロウアドレス入力ラッチ回路40の構成を示した回路図である。
【0067】
図4を参照して、ロウアドレス入力ラッチ回路40は、アドレス信号A<8:0>をクロック信号CLKに応じて保持するフリップフロップ54と、フリップフロップ54の出力を信号RXLATCH<0>に応じて取込み保持するレベルラッチ回路56と、フリップフロップ54の出力を信号RXLATCH<1>に応じて取込み保持するレベルラッチ回路58と、フリップフロップ54の出力を信号RXLATCH<2>に応じて取込み保持するレベルラッチ回路60と、フリップフロップ54の出力を信号RXLATCH<3>に応じて取込み保持するレベルラッチ回路62とを含む。
【0068】
ロウアドレス入力ラッチ回路40は、さらに、レベルラッチ回路56の出力を受けるインバータ57と、レベルラッチ回路58の出力を受けるインバータ59と、レベルラッチ回路60の出力を受けるインバータ61と、レベルラッチ回路62の出力を受けるインバータ63とを含む。
【0069】
レベルラッチ回路56は、信号RXLATCH<0>を受けて反転するインバータ64と、インバータ64の出力および信号RXLATCH<0>に応じてフリップフロップ54の出力を伝達するトランスミッションゲート66と、トランスミッションゲート66によって伝達されたフリップフロップ54の出力を受けて反転するインバータ70と、インバータ70の出力を受けて反転してインバータ70の入力に帰還させるインバータ68とを含む。インバータ57の出力からはバンク0に対応したロウアドレス信号RAF0<8:0>が出力される。
【0070】
レベルラッチ回路58は、信号RXLATCH<1>を受けて反転するインバータ74と、インバータ74の出力および信号RXLATCH<1>に応じてフリップフロップ54の出力を伝達するトランスミッションゲート76と、トランスミッションゲート76によって伝達されたフリップフロップ54の出力を受けて反転するインバータ80と、インバータ80の出力を受けて反転してインバータ80の入力に帰還させるインバータ78とを含む。インバータ59の出力からはバンク1に対応したロウアドレス信号RAF1<8:0>が出力される。
【0071】
レベルラッチ回路60は、信号RXLATCH<2>を受けて反転するインバータ84と、インバータ84の出力および信号RXLATCH<2>に応じてフリップフロップ54の出力を伝達するトランスミッションゲート86と、トランスミッションゲート86によって伝達されたフリップフロップ54の出力を受けて反転するインバータ90と、インバータ90の出力を受けて反転してインバータ90の入力に帰還させるインバータ88とを含む。インバータ61の出力からはバンク2に対応したロウアドレス信号RAF2<8:0>が出力される。
【0072】
レベルラッチ回路62は、信号RXLATCH<3>を受けて反転するインバータ94と、インバータ94の出力および信号RXLATCH<3>に応じてフリップフロップ54の出力を伝達するトランスミッションゲート96と、トランスミッションゲート96によって伝達されたフリップフロップ54の出力を受けて反転するインバータ100と、インバータ100の出力を受けて反転してインバータ100の入力に帰還させるインバータ98とを含む。インバータ63の出力からはバンク3に対応したロウアドレス信号RAF3<8:0>が出力される。
【0073】
ロウアドレス入力ラッチ回路40の動作を簡単に説明すると、フリップフロップ54においてクロックの立上がりで取込まれたロウアドレスは、各バンクのプリデコード回路に送られる。後に説明するロウ系制御タイミング回路36において、選択されるバンクi(iは0〜3の整数)に対するラッチ信号RXLATCH<i>が活性化されると、レベルラッチ回路56〜62が働き、信号RXLATCH<i>が活性化されている期間はアドレスは保持される。
【0074】
プリデコード信号が生成されると、バンクiに対応して、メインワード線のためのロウ制御タイミング信号RXT,サブデコード信号,センスアンプ活性化信号SOが、順次活性化される。他の非選択のバンクのプリデコード回路に対しては、フリップフロップ54によってクロック信号の立上がりにおいて順次取込まれたアドレス信号が送り続けられる。
【0075】
図5は、図4におけるフリップフロップ54の構成を示した回路図である。
図5を参照して、フリップフロップ54は、クロック信号CLKを受けて反転し信号/CLKを出力するインバータ112と、クロック信号CLKがLレベルであり、信号/CLKがHレベルであるときに入力信号INを伝達するトランスミッションゲート114と、トランスミッションゲート114によって伝達された入力信号INを受けて反転するインバータ116と、インバータ116の信号を受けて反転してインバータ116の入力に帰還するインバータ118と、クロック信号CLKがHレベルでかつ信号/CLKがLレベルのときにインバータ116の出力を伝達するトランスミッションゲート120と、トランスミッションゲート120によって伝達されたインバータ116の出力を受けて反転し出力信号OUTを出力するインバータ122と、インバータ122の出力を受けて反転してインバータ122の入力に帰還するインバータ124とを含む。
【0076】
図6は、図3におけるロウアドレスプリデコード回路42の最下位2ビット分のプリデコード回路42aの構成を示した回路図である。
【0077】
図6を参照して、プリデコード回路42aは、ロウアドレス信号RAF0<0>を受けて反転し信号ZRAD<0>を出力するインバータ132と、インバータ132の出力を受けて反転し信号RAD<0>を出力するインバータ134と、ロウアドレス信号RAF0<1>を受けて反転し信号ZRAD<1>を出力するインバータ136と、インバータ136の出力を受けて反転し信号RAD<1>を出力するインバータ138とを含む。
【0078】
プリデコード回路42aは、さらに、信号ZRAD<1>,ZRAD<0>を受けてプリデコード信号X<0>を出力するAND回路140と、信号ZRAD<1>,RAD<0>を受けてプリデコード信号X<1>を出力するAND回路142と、信号RAD<1>,RAD<0>を受けてプリデコード信号X<3>を出力するAND回路144と、信号RAD<1>,ZRAD<0>を受けてプリデコード信号X<2>を出力するAND回路146とを含む。
【0079】
図7は、図3におけるロウアドレスプリデコード回路42の上位側のプリデコード回路42bの構成を示した回路図である。
【0080】
図7を参照して、プリデコード回路42bは、ロウアドレス信号RAF0<8:2>を受けて反転し信号ZRAD<8:2>を出力するインバータ152と、インバータ152の出力を受けて反転し信号RAD<8:2>を出力するインバータ154とを含む。
【0081】
プリデコード回路42bは、さらに、信号ZRAD<2>,ZRAD<3>を受けてプリデコード信号X<4>を出力するAND回路156と、信号RAD<2>,ZRAD<3>を受けてプリデコード信号X<5>を出力するAND回路158と、信号ZRAD<2>,RAD<3>を受けてプリデコード信号X<6>を出力するAND回路160と、信号RAD<2>,RAD<3>を受けてプリデコード信号X<7>を出力するAND回路162とを含む。
【0082】
プリデコード回路42bは、さらに、信号ZRAD<4>,ZRAD<5>およびZRAD<6>を受けてプリデコード信号X<8>を出力するAND回路164と、信号RAD<4>,ZRAD<5>およびZRAD<6>を受けてプリデコード信号X<9>を出力するAND回路166と、信号ZRAD<4>,RAD<5>およびZRAD<6>を受けてプリデコード信号X<10>を出力するAND回路168と、信号RAD<4>,RAD<5>およびZRAD<6>を受けてプリデコード信号X<11>を出力するAND回路170とを含む。
【0083】
プリデコード回路42bは、さらに、信号ZRAD<4>,ZRAD<5>およびRAD<6>を受けてプリデコード信号X<12>を出力するAND回路172と、信号RAD<4>,ZRAD<5>およびRAD<6>を受けてプリデコード信号X<13>を出力するAND回路174と、信号ZRAD<4>,RAD<5>およびRAD<6>を受けてプリデコード信号X<14>を出力するAND回路176と、信号RAD<4>,RAD<5>およびRAD<6>を受けてプリデコード信号X<15>を出力するAND回路178とを含む。
【0084】
プリデコード回路42bは、さらに、信号ZRAD<7>,ZRAD<8>を受けてプリデコード信号X<16>を出力するAND回路180と、信号RAD<7>,ZRAD<8>を受けてプリデコード信号X<17>を出力するAND回路182と、信号ZRAD<7>,RAD<8>を受けてプリデコード信号X<18>を出力するAND回路184と、信号RAD<7>,RAD<8>を受けてプリデコード信号X<19>を出力するAND回路186とを含む。
【0085】
なお、図示しないが、最上位のアドレスA9〜A12は、別途デコードされメモリアレイ0〜メモリアレイnを選択するバンク選択信号BA<3:0>およびブロックデコード信号BS<n:0>の生成に用いられる。
【0086】
図8は、図3におけるバンクコマンド発生回路34の構成を示した回路図である。
【0087】
図8を参照して、バンクコマンド発生回路34は、バンク選択信号BA<3:0>をextCLKに同期して遅延させる遅延回路195に通した信号とコマンド信号ACT_CMDとを受けてバンクごとのコマンド信号ACT<3:0>を出力するAND回路192と、コマンド信号PRE_CMDとバンク選択信号BA<3:0>を受けてバンクごとのコマンド信号PRE<3:0>を出力するAND回路194とを含む。
【0088】
図9は、図3におけるロウ系制御タイミング回路36の構成を示したブロック図である。
【0089】
図9を参照して、ロウ系制御タイミング回路36は、コマンド信号ACT<0>,PRE<0>を受けて信号RXLATCH<0>,RXT<0>,SO<0>を出力するロウ系制御タイミング回路196と、コマンド信号ACT<1>,PRE<1>を受けて信号RXLATCH<1>,RXT<1>,SO<1>を出力するロウ系制御タイミング回路198と,コマンド信号ACT<3>,PRE<3>を受けて信号RXLATCH<3>,RXT<3>,SO<3>を出力するロウ系制御タイミング回路200とを含む。
【0090】
図10は、図9におけるロウ系制御タイミング回路196の構成を示した回路図である。
【0091】
図10を参照して、ロウ系制御タイミング回路196は、信号ACT<i>,RASE<i>,PRE<i>を受ける複合ゲート202と、複合ゲート202の出力をロウ系制御クロック信号CLKRに応じて取込み、信号RASE<i>を出力するフリップフロップ204とを含む。複合ゲート202は、信号ACT<i>および信号RASE<i>の論理和を求め、その論理和と信号PRE<i>の反転値との論理積を出力する。なお、信号RASE<i>は対応するバンクが活性化されている間Hレベルとなる信号である。
【0092】
ロウ系制御タイミング回路196は、さらに、信号RASE<i>を受けて遅延させる遅延回路206と、信号RASE<i>および遅延回路206の出力を受けるNAND回路208と、NAND回路208の出力を受けて遅延させる遅延回路210と、NAND回路208の出力および遅延回路210の出力を受けて信号RXLATCH<i>を出力するNOR回路212とを含む。
【0093】
ロウ系制御タイミング回路196は、さらに、信号RASE<i>を受けて遅延させる遅延回路216と、信号RASE<i>および遅延回路216の出力を受けるNAND回路218と、NAND回路218の出力を受けて遅延させる遅延回路220と、NAND回路218の出力および遅延回路220の出力を受けて信号RXT<i>を出力するNOR回路222を含む。
【0094】
ロウ系制御タイミング回路196は、さらに、信号RASE<i>を受けて遅延させる遅延回路226と、信号RASE<i>および遅延回路226の出力を受けるNAND回路228と、NAND回路228の出力を受けて遅延させる遅延回路230と、NAND回路228の出力および遅延回路230の出力を受けてセンスアンプ活性化信号SO<i>を出力するNOR回路232を含む。
【0095】
遅延回路206,210,216,220,226および230の各々は、直列に接続された偶数段のインバータを含んでいるが、各遅延回路の遅延時間は、信号RASE<i>が活性化されてから信号RXLATCH<i>,RXT<i>,SO<i>が活性化されるまでの遅延時間および活性化時間にあわせて異なる時間に設定されている。
【0096】
なお、図10においてiはバンクの番号0〜3を表わしており、ロウ系制御タイミング回路196を表わすときはiは0である。図9のロウ系制御タイミング回路198〜200の構成は、ロウ系制御タイミング回路196の構成においてiを対応バンクの番号にしたものであり、説明は繰返さない。
【0097】
図11は、図3における内部クロック制御回路28の構成を示した回路図である。
【0098】
図11を参照して、内部クロック制御回路28は、コマンド信号ACT_CMD,REFA_CMDを受けるAND回路242と、一方の入力にAND回路242の出力を受けるNOR回路244と、コマンド信号PRE_CMDおよびNOR回路244の出力を受けるNOR回路246と、NOR回路246の出力およびクロックイネーブル信号CKEを受けるAND回路248とを含む。NOR回路244の他方の入力には、NOR回路246の出力が与えられる。
【0099】
内部クロック制御回路28は、さらに、モード信号MODEに応じてクロックイネーブル信号CKEとAND回路248の出力のいずれかを信号int.CKEとして出力する選択ゲート250を含む。
【0100】
図12は、図3における内部クロック発生回路30の構成を示した回路図である。
【0101】
図12を参照して、内部クロック発生回路30は、外部クロック信号ext.CLKに応じてクロックイネーブル信号int.CKEを取込み、クロック制御信号CKEd_Pを出力するCKEコントロール回路252と、クロック制御信号CKEd_Pに応じて外部クロック信号ext.CLKを内部クロック信号int.CLKとして出力するゲート回路254とを含む。
【0102】
CKEコントロール回路252は、外部クロック信号ext.CLKを受けて反転するインバータ256と、外部クロック信号ext.CLKに応じてクロックイネーブル信号int.CKEを取込むフリップフロップ258と、フリップフロップ258の出力をバッファリングするバッファ回路260と、インバータ256の出力に応じてバッファ回路260の出力を取込むフリップフロップ262とを含む。
【0103】
ゲート回路254は、外部クロック信号ext.CLKおよびクロック制御信号CKEd_Pを受けるNAND回路264と、NAND回路264の出力を受けて反転し、内部クロック信号int.CLKを出力するインバータ266とを含む。
【0104】
図13は、図3における遅延回路32の構成を示した回路図である。
図13を参照して、遅延回路32は、コマンド信号ACT_CMDをクロック信号ext.CLKに応じて取込むフリップフロップ274と、フリップフロップ274の出力をバッファリングするバッファ回路276と、クロック信号ext.CLKを受けて反転するインバータ272と、インバータ272の出力に応じてバッファ回路276の出力を取込むフリップフロップ278と、モード信号MODEに応じてコマンド信号ACT_CMDとフリップフロップ278の出力のいずれかを内部コマンド信号int.ACT_CMDとして出力する選択ゲート280とを含む。
【0105】
なお、図3における遅延回路38も遅延回路32と同様な構成を有しており、説明は繰返さない。
【0106】
次に、実施の形態1の内部クロック信号int.CLKの制御について説明する。
【0107】
DRAMコアは、最大動作周波数のクロックが入力されたとき、行の活性化から列の活性化までの遅延時間tRCD(Row to Column Delay)が2クロック以内となるように設計されている。すなわち、ロウアクティブコマンドACTを入力すると、選択した行に対するセンスアンプによるセンスが完了し、ロウアクティブコマンドACTを入力してから2クロック目にはリードコマンドREADを入力することができる。したがって、アレイの動作速度が同じであれば入力するクロックを最大動作周波数よりも周波数を下げることにより、遅延時間tRCDを1クロック相当とすることができる。
【0108】
DRAMコアに与えるクロック信号を遅延時間tRCDが1クロックに相当するクロック周波数に下げてシステムLSIを低消費電力モードで使用する場合に、図11におけるモード信号MODEを活性化させる。
【0109】
クロックイネーブル信号CKEが活性状態では、DRAMコアにコマンド信号ACT_CMDあるいはREFA_CMDが入力されると、内部信号int.CKEが内部クロック制御回路28において活性化される。そして、DRAMコアの外部からコマンド信号PRE_CMDが入力されると、信号int.CKEは非活性化される。ただし、信号int.CKEが活性化されても、内部クロック信号int.CLKを発生するタイミングは、内部クロック発生回路30において遅延されている。そこで、図3の遅延回路32、38によってコマンド信号とアドレス信号を遅らせることにより内部クロック信号int.CLKでメモリアレイに対する動作が正常に行なわれるように調整する。
【0110】
すなわち、モード信号MODEが活性化されていると、遅延回路32によってコマンド信号ACT_CMDに対して1クロック遅らせた内部ロウアクティブコマンド信号int.ACT_CMDが発生される。また、アドレス信号A<12:0>も、ロウアクティブコマンドと同様遅延回路38によって1クロック分遅延されロウアドレス入力ラッチ回路40に入力される。したがって、DRAMコアのメモリアレイ内部は、クロック信号1クロック分に相当する遅延時間tRCDで動作が行なわれる。
【0111】
一方、モード信号MODEが非活性化状態のときには、信号int.CKEとしてクロックイネーブル信号CKEがそのまま伝達される。したがって、従来と同様にクロックイネーブル信号CKEによって内部クロック発生回路30は制御される。
【0112】
図14は、実施の形態1における内部クロック信号int.CLKの制御の説明をするための動作波形図である。
【0113】
図14を参照して、まず、外部クロック信号ext.CLKが入力され、外部から与えられるクロックイネーブル信号CKEはHレベルに活性化されているとする。この状態で、特に命令が入力されていない場合には内部のクロックイネーブル信号int.CKEはLレベルに非活性化されている。
【0114】
時刻t1において、コマンド信号ACT_CMDが与えられると、図11に示した内部クロック制御回路28によって信号int.CKEが活性化される。
【0115】
続いて、時刻t2において、遅延回路32によってコマンド信号ACT_CMDは遅延されバンクコマンド発生回路34に伝達される。また、図12におけるCKEコントロール回路252によって信号int.CKEも遅延され信号CKEd_Pが出力される。そして、信号CKEd_Pの活性化に応じて外部クロック信号ext.CLKが内部クロック信号int.CLKとして活性化されているバンクに伝達される。
【0116】
続いて、時刻t3においてプリチャージコマンドPRE_CMDが与えられると、図11に示した内部クロック制御回路28は信号int.CKEを非活性化させこの信号が図12のCKEコントロール回路252によって遅延され時刻t4において信号CKEd_Pが立下がる。そして、時刻t4以降は内部クロック信号int.CLKは非活性化された状態になる。
【0117】
以上説明したように、実施の形態1によればロウアクティブコマンドが入力されるとクロックサスペンド状態から抜け内部クロック信号int.CLKが発生され、そしてプリチャージコマンドが入力されると内部クロックが発生しないクロックサスペンド状態に戻るので、スタンバイ電流を従来に比べて大幅に抑えることができる。
【0118】
[実施の形態1の変形例]
図15は、実施の形態1の変形例において用いられるクロック制御系およびロウ系の制御部20aおよびテストインターフェイス回路TICの構成を示すブロック図である。
【0119】
図15を参照して、制御部20aは、図3に示した制御部20の構成において、クロック制御回路22に代えてクロック制御回路22aを含み、タイミング信号発生回路24に代えてタイミング信号発生回路24aを含み、ロウアドレス処理回路26に代えてロウアドレス処理回路26aを含む。
【0120】
クロック制御回路22aは、内部クロック発生回路30を含んでいるが、内部クロック制御回路28は含んでいない点がクロック制御回路22と構成が異なる。内部クロック制御回路28は、図1に示されたテストインターフェイス回路TICに含まれる。
【0121】
タイミング信号発生回路24aは、バンクコマンド発生回路34およびロウ系制御タイミング回路36とを含んでいるが、遅延回路32は含んでいない点がタイミング信号発生回路24と構成が異なる。遅延回路32は、図1に示されたテストインターフェイス回路TICに含まれる。
【0122】
ロウアドレス処理回路26aは、ロウアドレス入力ラッチ回路40とロウアドレスプリデコード回路42とを含んでいるが、遅延回路38は含んでいない点がロウアドレス処理回路26と構成が異なる。遅延回路38は、図1に示されたテストインターフェイス回路TICに含まれる。
【0123】
なお、テストインターフェイス回路TICには、図示しないが、内部クロック制御回路28、遅延回路32、38の他にもDRAMコアのテスト信号を外部から入力できるように信号切換回路等が含まれている。
【0124】
再び、図1を参照して、システムLSIの開発には、DRAMコアMCRやアナログコアACRや図示しないがマイクロプロセッサのように特定の機能を有する回路ブロックと、カスタマーの個別な要望に応じた機能を実現するためのロジック回路を含む大規模ロジックLGとを用い、これらの回路ブロックのテストを容易にするためのテストインターフェイス回路TICを含む回路ブロックをさらに用いる。特定の機能を有する回路ブロックは、汎用的に用いられるため、ライブラリに登録されている。
【0125】
これらの回路ブロックを相互に接続する配線が容易になるように検討し、回路ブロックの配置が決定されると、回路ブロックのすきまである配線領域を使用して配線がなされる。これらの配置配線工程はコンピュータにより自動でなされる場合が多い。
【0126】
図15で示したような構成にすると、制御部20aは、図23に示した制御部500と構成が同じにすることができる。すなわち、従来のDRAMコアに含まれる制御部の構成を変更しなくても、テストインターフェイス回路に内部ACT信号やロウアドレスのレイテンシをシフトさせるラッチ回路等を追加することで、実施の形態1と同様な効果を得ることができる。つまり、DRAMコアを変更しなくてよいので、高速動作用のシステムLSIとパワーダウン機能が必要なシステムLSIに対して共通のライブラリのDRAMコアを使用することが可能となる。
【0127】
[実施の形態2]
図16は、実施の形態2における制御部300の構成を示したブロック図である。
【0128】
図16を参照して、制御部300は、図3に示した制御部20の構成において、クロック制御回路22に代えてクロック制御回路322を含み、タイミング信号発生回路24に代えてタイミング信号発生回路324を含み、ロウアドレス処理回路26に代えてロウアドレス処理回路326を含む。
【0129】
クロック制御回路322は、図3におけるクロック制御回路22の構成において、内部クロック発生回路30に代えて内部クロック発生回路330を含む点がクロック制御回路22とその構成が異なる。
【0130】
タイミング信号発生回路324は、図3に示したタイミング信号発生回路24の構成において遅延回路32を介さずコマンド信号ACT_CMDが直接バンクコマンド発生回路34に与えられる点がタイミング信号発生回路24の構成と異なる。
【0131】
ロウアドレス処理回路326は、図3に示したロウアドレス処理回路26の構成においてアドレス信号A<12:0>が遅延回路38を介さず直接にロウアドレス入力ラッチ回路40およびブロックデコード回路43に与えられる点がロウアドレス処理回路26と構成が異なる。他の構成は図3に示した制御部20の場合と同様であり説明は繰返さない。
【0132】
図17は、図16における内部クロック発生回路330の構成を示した回路図である。
【0133】
図17を参照して、内部クロック発生回路330は、図12に示した内部クロック発生回路30の構成においてゲート回路254に代えてゲート回路352を含む点が内部クロック発生回路30と異なる。
【0134】
ゲート回路352は、図12に示したゲート回路254の構成に加えて、外部クロック信号ext.CLKと信号int.CKEとを受けるAND回路354と、AND回路354の出力とフリップフロップ262の出力とを受けるNOR回路356と、NOR回路356の出力を受けて反転し信号CKEd_Pを出力するインバータ358とを含む点が図12に示したゲート回路254と異なる。
他の構成は図12に示した内部クロック発生回路30と同様であり説明は繰返さない。
【0135】
図18は、実施の形態2における内部クロック信号int.CLKの制御の説明をするための動作波形図である。
【0136】
図18を参照して、時刻t1においてコマンド信号ACT_CMDが与えられると、図17に示した内部クロック発生回路330は、信号CKEd_Pを直ちに活性化する。したがって、時刻t1以降クロック信号int.CLKが発生されるため、コマンド信号やアドレス信号を遅延させる必要はない。
【0137】
時刻t2においてプリチャージコマンドが入力されると、信号int.CKEはLレベルに非活性化されるが、図17に示したフリップフロップ258,262の働きにより時刻t3の外部クロック信号ext.CLKの立下がりに同期して信号CKEd_Pは非活性化される。したがって、時刻t3以降はクロック信号int.CLKは非活性化された状態になる。
【0138】
すなわち、外部クロックに対する外部から与えられるロウアクティブコマンドのセットアップ期間中に内部クロック発生のための信号CKEd_Pを活性化させることで、内部クロックint.CLKを1サイクル遅らせることなく再開することができる。
【0139】
したがって、最高動作周波数の外部クロックを使用したときでも、メモリアレイの内部動作の遅延時間tRCDを2クロック相当に確保することができるので、低消費電力モードにおいても動作周波数を上げることができる。
【0140】
[実施の形態3]
実施の形態3においては多バンク構成の場合についてさらに消費電力の低減について検討を行なう。
【0141】
図19は、多バンク構成の場合のDRAMコアの構成を示した概略ブロック図である。
【0142】
図19を参照して、中央制御ブロック402においては内部クロック信号int.CLKに応じてデータバス制御クロック信号CLKDおよびロウ系制御クロック信号CLKRを出力するクロック発生回路408が設けられている。
【0143】
そして、背骨帯と呼ばれる領域404には各メモリアレイMA♯0〜MA♯nに対応したロウローカル制御回路406♯0〜406♯nが設けられ、これらに共通して伝達されるロウアドレス信号RA<9:0>およびブロックデコード信号BS<n:0>とバンクごとに対応するロウローカル制御回路406に与えられる信号RXLATCH<3:0>を伝達する信号線群が設けられている。
【0144】
各バンクには複数のメモリアレイが含まれており、たとえば図19の場合ではメモリアレイMA♯0,MA♯1はバンク<0>に対応して設けられるメモリアレイである。
【0145】
図20は、バンク<i>に対応するロウローカル制御回路406の構成を示した回路図である。
【0146】
図20を参照して、ロウローカル制御回路406は、ロウ系制御クロック信号CLKRを受けて反転しローカルクロックを出力するインバータ412と、ローカルクロックに応じてロウアドレス信号RA<8:2>を受けて保持するフリップフロップ414と、ローカルクロックに応じてロウアドレス信号RA<1:0>を受けて保持するフリップフロップ416と、信号RXLATCH<i>を受けて反転するインバータ418と、信号RXLATCH<i>およびインバータ418の出力に応じてフリップフロップ414の出力をラッチするレベルラッチ回路420と、レベルラッチ回路420の出力である信号RAD<8:2>をプリデコードしプリデコード信号X<7:4>,X<11:8>,X<19:12>を出力するプリデコード回路426と、信号RXLATCH<i>およびインバータ418の出力に応じてブロックデコード信号BSを受けて保持し信号BS_LATCHを出力するレベルラッチ回路422とを含む。
【0147】
ロウローカル制御回路406は、さらに、信号RXLATCH<i>およびインバータ418の出力に応じてフリップフロップ416の出力を受けて保持するレベルラッチ回路424と、レベルラッチ回路424の出力をプリデコードしプリデコード信号X<3:0>を出力するプリデコード回路430と、信号BS_LATCHを受けて反転するインバータ428と、インバータ428の出力およびプリデコード信号X<3:0>を受けて信号SD_F<3:0>を出力するAND回路432とを含む。
【0148】
このような構成とすると、フリップフロップ414,416にはロウ系の動作が行なわれ内部クロック信号が供給されている間ローカルクロックが供給されるため選択動作が行なわれていないバンクに対しても不要な電流消費が発生してしまうことになる。
【0149】
図21は、実施の形態3におけるロウローカル制御回路の構成を示した回路図である。
【0150】
図21を参照して、実施の形態3のロウローカル制御回路は、図20に示したロウローカル制御回路の構成においてロウ系制御クロック信号CLKRを信号RXLATCH<i>に応じて受けそしてインバータ412に対してクロック信号を供給するラッチ回路482を含む点が図21に示した回路と異なる。他の構成は、図20で示した回路と同様であり説明は繰返さない。
【0151】
図22は、実施の形態3における内部クロックおよびローカルクロックの制御の様子を示した動作波形図である。
【0152】
図22を参照して、時刻t1においてアクティブコマンド信号ACT_CMDが入力されると時刻t2から内部クロックint.CLKが発生するのは実施の形態1の場合と同様である。ここで、図21に示した回路を用いることにより、特に選択したバンクに対応するローカルクロックを停止することができる。バンクが選択され、対応するロウアドレスRA<8:0>がレベルラッチ回路420、424にラッチされた後は、フリップフロップ414、416へのクロック供給は次にバンク<i>が選択され信号RXLATCH<i>が活性化されるときまで必要ない。したがって、ラッチ回路482によって、時刻t3における信号RXLATCH<i>の立上り後バンク<i>がアクティブ期間中はローカルクロックはLレベルに固定され、信号RXLATCH<i>が立ち下がって後内部クロックint.CLKに従って、ローカルクロックはHレベルに立上る。
【0153】
時刻t4においてプリチャージコマンドが入力されたことに応じて、時刻t5以降は内部クロックint.CLKの発生が停止される。
【0154】
このように特にクロック入力が必要ないバンクに対してはバンクごとにローカルクロックを停止してしまうことができるため、さらにスタンバイ時の消費電流だけでなくアクティブ時の消費電流も抑えることができる。
【0155】
[他の適用例]
本発明におけるシステムLSIに搭載されるメモリは、DRAMに限定されず、クロック信号に同期して動作するバーストSRAM(スタティックランダムアクセスメモリ)、またはフラッシュメモリなど他のメモリであってよく、ロジックと同一半導体基板上に集積されているメモリであれば本発明は適用可能である。
【0156】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0157】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置は、コマンドが入力されメモリアレイに対してアクセスが生ずるときにのみ内部クロック信号を発生させるので、消費電力を低減させることができる。
【0158】
加えて、高速動作時と低速動作時の2モードを備え、低速動作時の消費電流を低減することでトータルとして消費電流を低減させることができる。
【0159】
加えて、メモリアレイにおいて読出、書込動作を内部クロックの発生に合わせて行なうことができる。
【0160】
加えて、DRAMコアを変更せずに低消費電力のシステムLSIを実現できる。
【0162】
さらに、低消費電力化を図りつつも高速な動作を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のDRAM内蔵システムLSIの構成を概略的に示す図である。
【図2】 図1におけるDRAMコアMCRの構成を示した概略ブロック図である。
【図3】 図2の制御信号処理回路10のうちのクロック制御系およびロウ系の制御部20の構成を示すブロック図である。
【図4】 図3におけるロウアドレス入力ラッチ回路40の構成を示した回路図である。
【図5】 図4におけるフリップフロップ54の構成を示した回路図である。
【図6】 図3におけるロウアドレスプリデコード回路42の最下位2ビット分のプリデコード回路42aの構成を示した回路図である。
【図7】 図3におけるロウアドレスプリデコード回路42の上位側のプリデコード回路42bの構成を示した回路図である。
【図8】 図3におけるバンクコマンド発生回路34の構成を示した回路図である。
【図9】 図3におけるロウ系制御タイミング回路36の構成を示したブロック図である。
【図10】 図9におけるロウ系制御タイミング回路196の構成を示した回路図である。
【図11】 図3における内部クロック制御回路28の構成を示した回路図である。
【図12】 図3における内部クロック発生回路30の構成を示した回路図である。
【図13】 図3における遅延回路32の構成を示した回路図である。
【図14】 実施の形態1における内部クロック信号int.CLKの制御の説明をするための動作波形図である。
【図15】 実施の形態1の変形例において用いられるクロック制御系およびロウ系の制御部20aおよびテストインターフェイス回路TICの構成を示すブロック図である。
【図16】 実施の形態2における制御部300の構成を示したブロック図である。
【図17】 図16における内部クロック発生回路330の構成を示した回路図である。
【図18】 実施の形態2における内部クロック信号int.CLKの制御の説明をするための動作波形図である。
【図19】 多バンク構成の場合のDRAMコアの構成を示した概略ブロック図である。
【図20】 バンク<i>に対応するロウローカル制御回路406の構成を示した回路図である。
【図21】 実施の形態3におけるロウローカル制御回路の構成を示した回路図である。
【図22】 実施の形態3における内部クロックおよびローカルクロックの制御の様子を示した動作波形図である。
【図23】 DRAMコアのコマンド発生系およびロウ制御系の制御部500の構成を示すブロック図である。
【図24】 図23における内部クロック発生回路530の構成を示す回路図である。
【図25】 クロックサスペンド機能を説明する動作波形図である。
【符号の説明】
1 システムLSI、10 制御信号処理回路、20,20a,300 制御部、22,22a,322 クロック制御回路、24,24a,324 タイミング信号発生回路、26,26a,326 ロウアドレス処理回路、28,30,330 内部クロック発生回路、32,38,206,210,216,220,226,230 遅延回路、34 バンクコマンド発生回路、36 ロウ系制御タイミング回路、40 ロウアドレス入力ラッチ回路、42a,42b プリデコード回路、42 ロウアドレスプリデコード回路、52 入力バッファ、56,58,60,62 レベルラッチ回路、196〜200 ロウ系制御タイミング回路、250,280 選択ゲート、252,352 コントロール回路、254 ゲート回路、402 中央制御ブロック、406 ロウローカル制御回路、408 クロック発生回路、420〜424 レベルラッチ回路、426,430 プリデコード回路、482 ラッチ回路、ACR アナログコア、CAK コラムアドレス入力回路、CDC 制御回路、DIOK データ入出力制御回路、DPB データパス帯、GIOP 内部データ線対、LG 大規模ロジック、MA メモリアレイ、MCR DRAMコア、MSA メモリサブアレイ、RPD ロウプリデコーダ、TIC テストインターフェイス回路、TPG テストピン端子群。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a system LSI incorporating a dynamic random access memory (DRAM).
[0002]
[Prior art]
In recent years, a DRAM-embedded system LSI in which logic such as a processor or ASIC (application specific IC) and a DRAM having a large storage capacity are integrated on the same semiconductor substrate has been used.
[0003]
In such a system LSI, a general-purpose DRAM and a logic LSI with a small number of terminals are connected on a printed circuit board by interconnecting logic and DRAM with a multi-bit internal data bus of 128 bits to 512 bits. Compared with the case of using the data, it is possible to realize high-speed data transfer of 1 to 2 digits or more.
[0004]
Further, the number of external pin terminals of the logic can be reduced as compared with a method in which a general-purpose DRAM is externally attached to the logic.
[0005]
Further, in the system LSI, the DRAM block and the logic are connected by internal wiring. Since the length of the internal wiring is sufficiently shorter than the wiring on the printed circuit board and the parasitic impedance is small, the charge / discharge current of the data bus can be greatly reduced and signal transfer can be performed at high speed.
[0006]
For these reasons, DRAM-embedded system LSIs have greatly contributed to improving the performance of information devices that handle large amounts of data such as three-dimensional graphic processing and image / audio processing.
[0007]
When developing such a DRAM-embedded system LSI, the DRAM block is supplied as a DRAM core having a predetermined storage capacity. A system LSI is developed by arranging and wiring the DRAM core in combination with other logic circuits, test circuits, and analog circuits.
[0008]
The DRAM core includes a memory array including memory cells arranged in a matrix, and a control unit that generates a control signal for data transmission and reception based on a signal supplied from a logic circuit or the like and supplies the control signal to the memory array. It is out.
[0009]
The control unit includes a command generation system, a row control system, and a column control system.
[0010]
FIG. 23 is a block diagram showing the configuration of the
[0011]
Referring to FIG. 23,
[0012]
The
[0013]
The timing
[0014]
The row
[0015]
The DRAM core consumes a large amount of current because an internal clock signal is generated even during the standby period. Therefore, the DRAM core mounted on the system LSI also has a clock suspend function as in the case of a synchronous dynamic random access memory (SDRAM) used as an external component such as a CPU.
[0016]
FIG. 24 is a circuit diagram showing a configuration of internal
[0017]
Referring to FIG. 24, internal
[0018]
The
[0019]
[0020]
FIG. 25 is an operation waveform diagram illustrating the clock suspend function.
24 and 25, when clock enable signal CKE falls to L level at time t1,
[0021]
Subsequently, when the clock enable signal CKE rises from the L level to the H level at time t3, the internal clock signal int. The supply of CLK is resumed for each bank.
[0022]
That is, by inactivating the clock enable signal CKE, the internal clock signal int. CLK stops and enters power down mode. When the power down mode period is long, self-refreshing of data in the memory cells of each bank is performed according to a self-refresh circuit that operates asynchronously (not shown), and the data is held.
[0023]
Then, when the clock enable signal CKE is activated, the internal clock signal int. The generation of CLK resumes.
[0024]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration of the conventional internal clock generation circuit, when the clock enable signal CKE is activated to H level, the internal clock signal is always generated in response to the external clock signal. In particular, in a multi-bank configuration, a row local control circuit is provided for each bank, and a local clock signal for controlling an address latch circuit in each row local control circuit is generated according to an internal clock signal. The current consumption accompanying the generation of the internal clock signal increases. Therefore, there is a problem that the current consumption during standby cannot be easily reduced even if the frequency of the operation clock is lowered during standby for reducing power consumption. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a system LSI equipped with a DRAM capable of reducing current consumption during standby.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
According to this inventionA semiconductor device includes a plurality of memory cells arranged in rows and columns, a memory array that transmits and receives data in accordance with an address signal in synchronization with an internal clock signal, and a basic clock signal in the memory array in accordance with a command. A row activation command for instructing the start of a row selection operation of a plurality of memory cells for data exchange with the memory array.A precharge command that deactivates the activated row in response to the row activation command;And the clock processing circuit outputs an internal clock signal based on the basic clock signal in response to the activation of the internal clock enable signal and an internal clock control circuit that activates the internal clock enable signal in response to the row activation command. And an internal clock generation circuit that deactivates the internal clock signal in response to the deactivation of the internal clock enable signal.The internal clock control circuit activates the internal clock enable signal in response to the external clock enable signal and deactivates the internal clock enable signal in response to the inactivation of the external clock enable signal in the high-speed operation mode (A) (B) In the low-speed operation mode, the internal clock enable signal is activated according to the row activation command after the external clock enable signal is activated, and the internal clock enable signal is deactivated according to the precharge command.
[0026]
InsideThe internal clock control circuit includes an internal circuit that activates an internal control signal in response to a row activation command and a given clock enable signal;High speed operationIn modeOutsideSelect the clock enable signal,Low speed operationAnd a selection circuit for selecting an internal control signal in the mode and outputting it as an internal clock enable signal.
[0027]
InsideThe partial circuitLow speed operationIn the mode, the internal control signal is deactivated in response to the precharge command.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[0037]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a DRAM built-in system LSI according to the present invention.
[0038]
Referring to FIG. 1, a
[0039]
The analog core ACR is a phase-locked loop (PLL) that generates an internal clock signal, an analog / digital converter that converts an external analog signal into a digital signal, and a digital signal supplied from a large-scale logic LG into an analog signal. Includes a digital / analog converter for conversion and output.
[0040]
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of DRAM core MCR in FIG.
[0041]
Referring to FIG. 2, DRAM core MCR is arranged outside a plurality of memory arrays MA0-MAn, sense amplifier bands SB1-SBn arranged between memory arrays MA0-MAn, and memory arrays MA0 and MAn. Sense amplifier bands SB0 and SBn + 1. Each of memory arrays MA0-MAn is divided into a plurality of memory sub-arrays MSA by sub-word driver band SWDB.
[0042]
In each of memory arrays MA0-MAn, main word line MWL is arranged in common to memory sub-array MSA divided by sub-word driver band SWDB. Main word line MWL is arranged corresponding to a predetermined number of sub word lines of each memory sub array MSA of the corresponding memory array. A selection signal is input to the sub word driver in the sub word driver band SWDB via the main word line MWL and a predetermined number of sub decode lines SDL arranged on the sense amplifier band, and one sub word line is selected.
[0043]
Each of sense amplifier bands SB1 to SBn is shared by adjacent memory arrays. A row decoder for selecting a main word line and a subdecode line in accordance with a row address signal is arranged corresponding to memory arrays MA0-MAn, and a column for selecting a column from the memory array in alignment with the row decoder according to a column address signal. A column decoder for transmitting a selection signal onto column selection line CSL is arranged.
[0044]
Column selection line CSL is arranged in the sense amplifier band, and connects a predetermined number of sense amplifier circuits to a group of internal data line pairs GIOP when selected. A predetermined number of internal data line pairs GIOP are provided extending over memory arrays MA0 to MAn, and are coupled to a selected sense amplifier circuit via a local data line.
[0045]
Internal data line pair GIOP is provided from 128 bits to 512 bits, and is coupled to a data path band DPB including a preamplifier and a write driver. In this data path band DPB, a preamplifier and a write driver are arranged corresponding to each internal data line pair GIOP. Internal data line pair GIOP may be a transmission line pair for transmitting both write data and read data, and a bus line pair for transmitting read data and a write data line pair for transmitting write data are separately provided. It may be provided as an internal data bus line pair.
[0046]
The DRAM core MCR further receives, for example, 13-bit external addresses A0 to A12 given from the logic, and receives control signals CLK, CKE, ACT_CMD, PRE_CMD, REFA_CMD and other control signals given from the logic to generate internal commands. Control
[0047]
The control
[0048]
The command decoder / control circuit CDC receives the clock signal CLK, the clock enable signal CKE, and the command signals ACT_CMD, PRE_CMD, REFA_CMD, and determines the designated operation mode.
[0049]
The command includes a row active command for setting a row to a selected state, a read command for instructing data reading, a write command for instructing data writing, a precharge command for placing a selected row in a non-selected state, and a refresh operation An auto refresh command for performing self-refresh, a self-refresh command for performing self-refresh, and the like are included.
[0050]
When a row active command is applied, the row address input circuit / refresh counter RAFK takes in as external address bits A0 to A12 and a row address under the control of the command decoder / control circuit CDC, and generates an internal row address signal.
[0051]
The row address input circuit / refresh counter RAFK includes an address buffer for buffering a given address bit and an address latch for latching an output signal of the buffer circuit.
[0052]
A refresh counter included in the row address input circuit / refresh counter RAFK generates a refresh address for designating a refresh row when an auto-refresh command or a self-refresh command is given. After the refresh operation is completed, the count value of the refresh counter is increased or decreased.
[0053]
When a read command or a write command is applied, column address input circuit CAK takes in address bits A0 to A4 which are lower parts of the applied address bits, for example, under the control of command decoder / control circuit CDC. An internal column address signal is generated. Column address input circuit CAK also includes an address buffer and an address latch.
[0054]
An internal row address signal from row address input circuit / refresh counter RAFK is applied to row predecoder RPD, and an internal column address signal from column address input circuit CAK is applied to column predecoder CPD.
[0055]
Row predecoder RPD predecodes the applied internal row address signal and applies the predecode signal to a row decoder included in row / column decoder band RCDB. Column predecoder CPD predecodes the internal column address signal from column address input circuit CAK, and applies the predecode signal to the column decoder included in row / column decoder band RCDB.
[0056]
When command decoder / control circuit CDC receives the command signal, it generates an internal control signal for controlling operations of preamplifier and write driver included in data input / output control circuit DIOK and data path band DPB. Depending on the operation mode, control signals ACTOR, SELF_REF, and the like are output to a block PHK described later. The clock signal CLK is used as a reference signal for determining the internal operation timing of the DRAM core MCR.
[0057]
Data input / output control circuit DIOK inputs / outputs data in synchronization with clock signal CLK, and row address input circuit / column address input circuit CAK of row address input circuit / refresh counter RAFK synchronizes with clock signal CLK. Then, the given address bit is fetched and latched.
[0058]
DRAM core MCR further receives an internal voltage generation circuit for generating internal voltages VPP, VCCS, VCCP, VBL, and VCP, and a self-refresh command SELF_REF from the command decoder / control circuit CDC when the self-refresh mode is designated, that is, A block PHK including a self-refresh timer that activates the refresh request signal FAY at a predetermined interval.
[0059]
Internal voltage VPP is a voltage transmitted onto selected sub word line SWL, and is usually at a voltage level higher than the operating power supply voltage. Voltage VCCS is an operating power supply voltage of the sense amplifier circuit included in sense amplifier bands SB0 to
[0060]
When a self-refresh command or an auto-refresh command is issued, the refresh counter operates and a row address to be refreshed is internally generated. In particular, when the self-refresh mode is entered, the self-refresh timer operates, and the refresh request signal FAY is automatically generated so that all rows are refreshed at the maximum refresh time tREFmax.
[0061]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the clock control system and
[0062]
In FIG. 3, for the sake of simplicity, circuit blocks related to refresh control are not shown. Referring to FIG. 3,
[0063]
The
[0064]
The timing
[0065]
The row
[0066]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of row address
[0067]
Referring to FIG. 4, row address
[0068]
The row address
[0069]
The
[0070]
[0071]
The
[0072]
[0073]
The operation of the row address
[0074]
When the predecode signal is generated, corresponding to bank i, row control timing signal RXT for the main word line, subdecode signal, and sense amplifier activation signal SO are sequentially activated. The address signals sequentially taken in at the rising edge of the clock signal by the flip-
[0075]
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of flip-
Referring to FIG. 5, flip-
[0076]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of
[0077]
Referring to FIG. 6,
[0078]
The
[0079]
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of
[0080]
Referring to FIG. 7,
[0081]
Further,
[0082]
[0083]
[0084]
[0085]
Although not shown, the highest addresses A9 to A12 are separately decoded to generate a bank selection signal BA <3: 0> and a block decode signal BS <n: 0> for selecting the
[0086]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of bank
[0087]
Referring to FIG. 8, bank
[0088]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of row-related
[0089]
9, row-related
[0090]
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of row-related
[0091]
Referring to FIG. 10, row related
[0092]
Row-related
[0093]
Row-related
[0094]
Row-related
[0095]
Each of
[0096]
In FIG. 10, i represents
[0097]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of internal
[0098]
Referring to FIG. 11, internal
[0099]
The internal
[0100]
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of internal
[0101]
Referring to FIG. 12, internal
[0102]
The
[0103]
[0104]
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of
Referring to FIG. 13,
[0105]
Note that
[0106]
Next, the internal clock signal int. The control of CLK will be described.
[0107]
The DRAM core is designed so that a delay time tRCD (Row to Column Delay) from activation of a row to activation of a column is within two clocks when a clock having the maximum operating frequency is input. That is, when the row active command ACT is input, sensing by the sense amplifier for the selected row is completed, and the read command READ can be input at the second clock after the row active command ACT is input. Therefore, if the operating speed of the array is the same, the delay time tRCD can be equivalent to one clock by lowering the frequency of the input clock from the maximum operating frequency.
[0108]
When the system LSI is used in the low power consumption mode by reducing the clock signal applied to the DRAM core to a clock frequency with a delay time tRCD corresponding to one clock, the mode signal MODE in FIG. 11 is activated.
[0109]
When the clock enable signal CKE is active, when the command signal ACT_CMD or REFA_CMD is input to the DRAM core, the internal signal int. CKE is activated in the internal
[0110]
That is, when the mode signal MODE is activated, the internal row active command signal int.1 is delayed by one clock with respect to the command signal ACT_CMD by the
[0111]
On the other hand, when the mode signal MODE is inactive, the signal int. The clock enable signal CKE is transmitted as it is as CKE. Therefore, the internal
[0112]
FIG. 14 shows the internal clock signal int. It is an operation | movement waveform diagram for demonstrating control of CLK.
[0113]
Referring to FIG. 14, first, external clock signal ext. Assume that CLK is input and a clock enable signal CKE supplied from the outside is activated to H level. In this state, the internal clock enable signal int. CKE is inactivated to L level.
[0114]
When command signal ACT_CMD is applied at time t1, internal
[0115]
Subsequently, at
[0116]
Subsequently, when the precharge command PRE_CMD is applied at time t3, the internal
[0117]
As described above, according to the first embodiment, when a row active command is input, the clock suspend state is exited and the internal clock signal int. When CLK is generated and a precharge command is input, the state returns to a clock suspend state in which an internal clock is not generated, so that the standby current can be greatly suppressed as compared with the conventional case.
[0118]
[Modification of Embodiment 1]
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the clock control system and row
[0119]
Referring to FIG. 15,
[0120]
The
[0121]
The timing
[0122]
The row address processing circuit 26a includes a row address
[0123]
Although not shown, the test interface circuit TIC includes a signal switching circuit and the like so that a DRAM core test signal can be input from the outside in addition to the internal
[0124]
Referring to FIG. 1 again, in the development of the system LSI, a DRAM core MCR, an analog core ACR, a circuit block having a specific function such as a microprocessor (not shown), and a function according to a customer's individual request And a circuit block including a test interface circuit TIC for facilitating the test of these circuit blocks. Circuit blocks having specific functions are registered in a library because they are used for general purposes.
[0125]
Considering that wiring for connecting these circuit blocks to each other is facilitated and the arrangement of the circuit blocks is determined, wiring is performed using a wiring area up to the circuit block. These placement and routing processes are often performed automatically by a computer.
[0126]
With the configuration shown in FIG. 15, the
[0127]
[Embodiment 2]
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of
[0128]
Referring to FIG. 16,
[0129]
The
[0130]
The timing
[0131]
The row
[0132]
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of internal
[0133]
Referring to FIG. 17, internal
[0134]
Other structures are similar to those of internal
[0135]
FIG. 18 shows the internal clock signal int. It is an operation | movement waveform diagram for demonstrating control of CLK.
[0136]
Referring to FIG. 18, when command signal ACT_CMD is applied at time t1, internal
[0137]
When a precharge command is input at time t2, signal int. CKE is inactivated to L level, but the external clock signal ext. At time t3 is operated by the action of flip-
[0138]
That is, by activating the signal CKEd_P for generating the internal clock during the setup period of the row active command given from the outside with respect to the external clock, the internal clock int. CLK can be restarted without delaying one cycle.
[0139]
Therefore, even when an external clock having the highest operating frequency is used, the delay time tRCD of the internal operation of the memory array can be ensured to be equivalent to 2 clocks, so that the operating frequency can be increased even in the low power consumption mode.
[0140]
[Embodiment 3]
In the third embodiment, the reduction of power consumption is further examined in the case of a multi-bank configuration.
[0141]
FIG. 19 is a schematic block diagram showing the configuration of a DRAM core in the case of a multi-bank configuration.
[0142]
Referring to FIG. 19, in
[0143]
Row
[0144]
Each bank includes a plurality of memory arrays. For example, in the case of FIG. 19, memory
[0145]
FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration of row
[0146]
Referring to FIG. 20, row
[0147]
The row
[0148]
With such a configuration, the flip-
[0149]
FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of the row local control circuit according to the third embodiment.
[0150]
Referring to FIG. 21, the row local control circuit according to the third embodiment receives row control clock signal CLKR in accordance with signal RXLATCH <i> in the configuration of the row local control circuit shown in FIG. On the other hand, it is different from the circuit shown in FIG. Other configurations are similar to those of the circuit shown in FIG. 20, and description thereof will not be repeated.
[0151]
FIG. 22 is an operation waveform diagram showing how the internal clock and the local clock are controlled in the third embodiment.
[0152]
Referring to FIG. 22, when active command signal ACT_CMD is input at time t1, internal clock int. The generation of CLK is the same as in the first embodiment. Here, the local clock corresponding to the selected bank can be stopped by using the circuit shown in FIG. After the bank is selected and the corresponding row address RA <8: 0> is latched by the
[0153]
In response to the input of the precharge command at time t4, the internal clock int. The generation of CLK is stopped.
[0154]
As described above, since the local clock can be stopped for each bank for a bank that does not require clock input, not only the current consumption during standby but also the current consumption during active can be suppressed.
[0155]
[Other application examples]
The memory mounted on the system LSI in the present invention is not limited to the DRAM, but may be a burst SRAM (Static Random Access Memory) that operates in synchronization with the clock signal, or another memory such as a flash memory, and is the same as the logic. The present invention can be applied to any memory integrated on a semiconductor substrate.
[0156]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0157]
【The invention's effect】
According to the present inventionSince the semiconductor device generates an internal clock signal only when a command is inputted and an access to the memory array occurs, power consumption can be reduced.
[0158]
AdditionIn addition, two modes, a high speed operation and a low speed operation, are provided, and the current consumption can be reduced as a whole by reducing the current consumption during the low speed operation.
[0159]
AdditionIn addition, read and write operations can be performed in the memory array in accordance with the generation of the internal clock.
[0160]
AdditionMoreover, a low power consumption system LSI can be realized without changing the DRAM core.
[0162]
TheIn addition, high-speed operation can be maintained while reducing power consumption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a DRAM built-in system LSI according to the present invention;
2 is a schematic block diagram showing a configuration of a DRAM core MCR in FIG. 1. FIG.
3 is a block diagram illustrating a configuration of a clock control system and a
4 is a circuit diagram showing a configuration of a row address
5 is a circuit diagram showing a configuration of flip-
6 is a circuit diagram showing a configuration of a
7 is a circuit diagram showing a configuration of
8 is a circuit diagram showing a configuration of bank
9 is a block diagram showing a configuration of a row-related
10 is a circuit diagram showing a configuration of row-related
11 is a circuit diagram showing a configuration of internal
12 is a circuit diagram showing a configuration of internal
13 is a circuit diagram showing a configuration of
14 shows an internal clock signal int. It is an operation | movement waveform diagram for demonstrating control of CLK.
15 is a block diagram showing a configuration of a clock control system and a
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a
17 is a circuit diagram showing a configuration of internal
18 shows an internal clock signal int. It is an operation | movement waveform diagram for demonstrating control of CLK.
FIG. 19 is a schematic block diagram showing a configuration of a DRAM core in the case of a multi-bank configuration.
FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration of a row
FIG. 21 is a circuit diagram showing a configuration of a row local control circuit in the third embodiment.
FIG. 22 is an operation waveform diagram showing how internal clocks and local clocks are controlled in the third embodiment.
FIG. 23 is a block diagram showing a configuration of a
24 is a circuit diagram showing a configuration of internal
FIG. 25 is an operation waveform diagram illustrating a clock suspend function.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
基本クロック信号をコマンドに応じて前記メモリアレイに前記内部クロック信号として伝達するクロック処理回路とを備え、
前記コマンドは、
前記メモリアレイに対するデータ授受のために前記複数のメモリセルの行選択動作の開始を指示する行活性化コマンドと、
前記行活性化コマンドに応じて活性化された行を非活性化させるプリチャージコマンドとを含み、
前記クロック処理回路は、
内部クロック制御回路と、
内部クロックイネーブル信号の活性化に応じて前記基本クロック信号に基づいて前記内部クロック信号を出力し、前記内部クロックイネーブル信号の非活性化に応じて前記内部クロック信号を非活性化させる内部クロック発生回路とを含み、
前記内部クロック制御回路は、(A)高速動作モードにおいて、外部クロックイネーブル信号に応じて前記内部クロックイネーブル信号を活性化し、前記外部クロックイネーブル信号の非活性化に応じて前記内部クロックイネーブル信号を非活性化し(B)低速動作モードにおいて、前記外部クロックイネーブル信号を活性化した後の前記行活性化コマンドに応じて前記内部クロックイネーブル信号を活性化し、前記プリチャージコマンドに応じて前記内部クロックイネーブル信号を非活性化し、
前記内部クロック制御回路は、
前記行活性化コマンドおよび前記外部クロックイネーブル信号に応じて内部制御信号を活性化させる内部回路と、
前記高速動作モードにおいて前記外部クロックイネーブル信号を選択し、前記低速動作モードにおいて前記内部制御信号を選択して、前記内部クロックイネーブル信号として出力する選択回路とを有し、
前記内部回路は、前記低速動作モードにおいて、前記プリチャージコマンドに応じて前記内部制御信号を非活性化する、半導体装置。A memory array including a plurality of memory cells arranged in rows and columns, and performing data exchange according to an address signal in synchronization with an internal clock signal;
A clock processing circuit for transmitting a basic clock signal to the memory array as the internal clock signal in response to a command;
The command is
A row activation command for instructing start of a row selection operation of the plurality of memory cells for data exchange with the memory array ;
A precharge command for deactivating an activated row in response to the row activation command ,
The clock processing circuit includes:
And internal clock control circuit,
And outputting the internal clock signal based on the basic clock signal in response to activation of internal clock enable signal, the internal clock generation deactivating said internal clock signal in response to the inactivation of the internal clock enable signal only contains the circuit,
The internal clock control circuit activates the internal clock enable signal in response to an external clock enable signal and deactivates the internal clock enable signal in response to the inactivation of the external clock enable signal in (A) high-speed operation mode. Activated (B) In the low-speed operation mode, the internal clock enable signal is activated in response to the row activation command after activating the external clock enable signal, and the internal clock enable signal is activated in response to the precharge command. Deactivate
The internal clock control circuit includes:
An internal circuit for activating an internal control signal in response to the row activation command and the external clock enable signal;
A selection circuit that selects the external clock enable signal in the high-speed operation mode, selects the internal control signal in the low-speed operation mode, and outputs the internal clock enable signal;
The semiconductor device, wherein the internal circuit deactivates the internal control signal in response to the precharge command in the low speed operation mode .
前記行活性化コマンドに応じてセットされ、前記プリチャージコマンドに応じてリセットされるラッチ回路と、
前記外部クロックイネーブル信号が活性化時に前記ラッチ回路の出力を伝達するゲート回路とを有する、請求項1に記載の半導体装置。 Before Symbol internal circuit,
A latch circuit that is set in response to the row activation command and reset in response to the precharge command;
Said external clock enable signal and a gate circuit for transmitting the output of the latch circuit upon activation, the semiconductor device according to claim 1.
前記第1の遅延回路の出力に応じて行活性化のタイミングを前記メモリアレイに指示するロウ系制御タイミング回路とをさらに備える、請求項1に記載の半導体装置。In the low-speed operation mode , the row activation command is delayed by a time corresponding to a first delay time from when the clock processing circuit receives the row activation command until generation of the internal clock signal is started. 1 delay circuit;
Further comprising a row control timing circuit for instructing a timing of row activation in said memory array in response to an output of said first delay circuit, a semiconductor device according to claim 1.
前記第2の遅延回路の出力を前記ロウ系制御タイミング回路の出力に応じて取込み保持するロウアドレス処理回路とをさらに備える、請求項3に記載の半導体装置。A second delay circuit for delaying a row address signal applied to specify a row of the memory array for a time corresponding to the first delay time in the low-speed operation mode ;
4. The semiconductor device according to claim 3 , further comprising: a row address processing circuit that captures and holds an output of the second delay circuit in accordance with an output of the row-related control timing circuit.
前記内部クロック制御回路、前記第1および第2の遅延回路は、前記第1の領域の外部にある第2の領域内に配置され、
前記内部クロック制御回路と前記内部クロック発生回路とを接続し、前記第1の遅延回路と前記ロウ系制御タイミング回路とを接続し、前記第2の遅延回路と前記ロウアドレス処理回路とを接続する、前記第1、第2の領域の外部の配線領域に配置される配線群をさらに備える、請求項4に記載の半導体装置。The memory array, the internal clock generation circuit, the row-related control timing circuit, and the row address processing circuit are arranged in a first region,
The internal clock control circuit, the first and second delay circuits are arranged in a second region outside the first region,
The internal clock control circuit and the internal clock generation circuit are connected, the first delay circuit and the row control timing circuit are connected, and the second delay circuit and the row address processing circuit are connected. The semiconductor device according to claim 4 , further comprising a wiring group disposed in a wiring region outside the first and second regions.
前記内部クロックイネーブル信号を前記基本クロック信号に応じて取込む保持回路と、
前記保持回路の出力に応じて前記基本クロック信号を前記内部クロック信号として出力するゲート回路とを含む、請求項1に記載の半導体装置。The internal clock generation circuit
A holding circuit that captures the internal clock enable signal according to the basic clock signal;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a gate circuit that outputs the basic clock signal as the internal clock signal in accordance with an output of the holding circuit.
前記内部クロックイネーブル信号を前記基本クロック信号に応じて取込む保持回路と、
前記内部クロックイネーブル信号が活性化されるときには、直ちに前記基本クロック信号を前記内部クロック信号として出力し、前記内部クロックイネーブル信号が非活性化されるときには、前記保持回路の出力に応じて前記基本クロック信号を前記内部クロック信号として出力するゲート回路とを含む、請求項1に記載の半導体装置。The internal clock generation circuit
A holding circuit that captures the internal clock enable signal according to the basic clock signal;
When the internal clock enable signal is activated, the basic clock signal is immediately output as the internal clock signal, and when the internal clock enable signal is deactivated, the basic clock signal is output according to the output of the holding circuit. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a gate circuit that outputs a signal as the internal clock signal.
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