JP4868359B2 - オンダイターミネーション制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、オンダイターミネーション制御装置に関し、特に、レイテンシ情報を利用してオンダイターミネーション(On Die Termination;以下、「ODT」と記す)回路のイネーブル時間を決定できるようにする技術である。
通常、DDR(Double Data Rate)メモリ装置のデータ送信速度をさらに速く制御するために、様々な新しい概念が追加されつつある。この中で、ターミネーション(Termination)の抵抗は、素子間の信号送信をスムーズにするために必要である。
ここで、抵抗が適切にマッチングされない場合、送信される信号が反射されて、信号送信にエラーが発生するおそれが大きい。しかし、外部に固定抵抗を印加する場合には、集積回路の老化や温度変化あるいは製造工程上の差によって、適切にマッチングされることができない。これに伴い、最近では、外部基準抵抗と比較して、抵抗値が同じになるようにするために、並列接続された複数のトランジスタのうち、ターンオンされるトランジスタの個数を調節することによって、ターミネーションの抵抗を調整する技術が提示された。
図1は、このような従来のODT制御装置に関する構成図である。従来のODT制御装置は、入力バッファ10と、ドメインクロスブロック(Domain Crossing Block)20と、ODT30と、ターミネーション抵抗部40とを備える。
ここで、入力バッファ10は、オンダイターミネーション制御信号ODTをバッファリングして、オンダイターミネーション命令信号ODT_CMDを出力する。ドメインクロスブロック20は、出力クロックOCLKに同期して、オンダイターミネーション命令信号ODT_CMDを制御して、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENをODT30に出力する。
これにより、ODT30は、並列接続された複数個のスイッチSW1、SW2のスイッチング動作に応じて、ターミネーション抵抗部40を電源電圧端VDDQと接地電圧端VSSQとに選択的に接続して、ターミネーションの抵抗を調整する。
ところが、このような従来のODT制御装置は、クロック周波数に関係なしで、一定の出力クロックOCLKに同期して、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENがアクティブになる。これにより、半導体メモリ装置のクロック周期が短くなる場合、短くなったクロックに対応して、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENのアクティブの時間を制御できなくなり、ターミネーションの抵抗値を正確に調整できなくなるという問題点がある。
特開2003−115200号公報
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、レイテンシ情報を利用して、オンダイターミネーション回路のイネーブル時間を決定して、ターミネーションの抵抗値を流動的に制御することにある。
上記目的を達成するため、本発明のオンダイターミネーション制御装置は、オンダイターミネーション制御信号をバッファリングして出力された制御信号を順次遅延して、内部クロックに同期された互いに異なる遅延時間を有する複数個の制御信号を出力し、第1レイテンシ情報に応じて、複数個の制御信号のうち、いずれかを選択して、レイテンシ制御信号を出力するレイテンシブロックと、レイテンシ制御信号のアクティブの時、第2レイテンシ情報を初期値として内部クロックをカウントした第1制御信号と、出力クロックをカウントして発生した第2制御信号を比較して、その比較結果に応じて、オンダイターミネーションイネーブル信号のアクティブの時点を制御するイネーブル信号発生部と、オンダイターミネーションイネーブル信号に応じて、ターミネーションの抵抗値を制御するオンダイターミネーション部とを備えることを特徴とする。
前記第1レイテンシ情報は、読み出しまたは書き込み動作時に、命令が何クロックぶりに認識されるかを定義するアディティブレイテンシ信号であってもよい。また、前記第1レイテンシ情報は、書き込み命令信号であってもよい。また、前記第1レイテンシ情報は、モードレジスタセット系を介して予め設定された信号であってもよい。
前記第2レイテンシ情報は、カラムアクセスストローブ信号の待ち時間を示すCASレイテンシ信号であってもよい。前記第1制御信号と前記第2制御信号とは、バイナリコードであってもよい。
前記レイテンシブロックは、基準電圧に応じて、前記オンダイターミネーション制御信号をバッファリングして、第3制御信号を出力する入力バッファと、前記第3制御信号を内部クロックに同期されるように順次遅延させて、前記複数個の制御信号を出力するレイテンシ制御部と、前記第1レイテンシ情報に応じて、前記複数個の制御信号のうち、いずれかを選択して、前記レイテンシ制御信号を出力するレイテンシ選択部とを備えていてもよい。前記レイテンシ制御部は、Dフリップフロップを備えていてもよい。また、前記レイテンシ制御部は、シフトレジスタを備えていてもよい。また、前記レイテンシ制御部は、カウンタを備えていてもよい。また、前記レイテンシ選択部は、マルチプレクサを備えていてもよい。
前記イネーブル信号発生部は、前記第2レイテンシ情報を初期値として、前記内部クロックをカウントして、前記第1制御信号を出力する内部カウンタと、前記出力クロックをカウントして、前記第2制御信号を出力するDLLカウンタと、前記レイテンシ制御信号をデコードして、第4制御信号を出力する命令デコーダと、前記第4制御信号のアクティブの時、前記第1制御信号と前記第2制御信号とのバイナリコードを比較して、コード信号を出力するコード比較器と、前記コード信号に応じて、前記オンダイターミネーションイネーブル信号をアクティブにするオンダイターミネーションイネーブル信号発生部とを備えていてもよい。
前記イネーブル信号発生部は、リセット信号に応じて、第1リセット制御信号を前記DLLカウンタに出力し、前記第1リセット制御信号を一定時間遅延した第2リセット制御信号を前記内部カウンタに出力するリセット発生部をさらに備えていてもよい。
前記コード比較器は、前記第4制御信号のアクティブの時、前記内部クロックのドメインを前記出力クロックのドメインに変更してもよい。
前記オンダイターミネーション部は、複数のターミネーション抵抗と複数のスイッチとを備えて、並列接続した複数のスイッチのスイッチング動作に応じて、複数のターミネーション抵抗を電源電圧端と接地電圧端に選択的に接続して、ターミネーションの抵抗を調整する複数の単位ターミネーション抵抗部と、前記オンダイターミネーションイネーブル信号を遅延させて、前記複数のスイッチを調節する複数の単位遅延部とを備えていてもよい。前記複数のスイッチは、複数のpMOSトランジスタ及び複数のnMOSトランジスタを備えていてもよい。
前記単位遅延部は、前記オンダイターミネーションイネーブル信号を反転遅延させて、前記複数のpMOSトランジスタを調節するための第1単位遅延部と、前記オンダイターミネーションイネーブル信号を非反転遅延させて、前記複数のnMOSトランジスタを調節するための第2単位遅延部とを備えていてもよい。前記第1単位遅延部及び第2単位遅延部は、複数のインバータからなっていてもよい。
本発明は、レイテンシ情報を利用して、オンダイターミネーションODT回路のイネーブル時間を決定して、ターミネーションの抵抗値を流動的に制御できるようにするという効果がある。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に対して詳細に説明する。
図2は、本発明に係るオンダイターミネーション制御装置に関する構成図である。
本発明は、ALレイテンシブロック100と、イネーブル信号発生部200と、ODTブロック300と、ターミネーション抵抗部400とを備える。
まず、ALレイテンシブロック100は、オンダイターミネーション制御信号ODTと基準電圧VREFとをバッファリングし、アディティブ(Additive)レイテンシ信号ALと内部クロックICLK及びリセット信号REを受け取って、レイテンシ制御信号ODT_ALを出力する。ここで、アディティブレイテンシ信号ALは、読み出しまたは書き込み時に命令が何クロックぶりに認識されるかを定義するインデックスである。
そして、イネーブル信号発生部200は、レイテンシ制御信号ODT_AL、レイテンシ情報CWL、内部クロックICLK、出力クロックOCLK及びリセット信号REを受け取って、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENをODTブロック300に出力する。ここで、CASレイテンシ信号CWLは、カラムアドレスストローブ信号CASの待ち時間を表すインデックスである。
ODTブロック300は、複数の単位ODTブロック300a,300bから構成され、ターミネーション抵抗部400は、前記単位ODTブロック300a,300bに対応される複数の単位ターミネーション抵抗部400a,400bを備える。これにより、単位ODTブロック300aは、単位ターミネーション抵抗部に備えられた並列接続された複数個のスイッチSW1,SW2のスイッチング動作に応じて、複数のターミネーション抵抗RTTを電源電圧端VDDQと接地電圧端VSSQに選択的に接続して、ターミネーションの抵抗を調整する。
図3は、図2のALレイテンシブロック100に関する詳細構成図である。
ALレイテンシブロック100は、入力バッファ110、レイテンシ制御部120及びレイテンシ選択部130を備える。
入力バッファ110は、オンダイターミネーション制御信号ODTと基準電圧VREFとをバッファリングして、制御信号ODT_L0をレイテンシ制御部120に出力する。そして、レイテンシ制御部120は、複数個のDフリップフロップ121〜123を備える。ここで、最初Dフリップフロップ121は、内部クロックICLKに同期して、制御信号ODT_L0をフリップフロップして、制御信号ODT_L1をレイテンシ選択部130に出力する。そして、複数個のDフリップフロップ122,123は、それぞれ内部クロックICLKに同期して、前端のフリップフロップから印加される制御信号ODT_Lをフリップフロップさせて、制御信号ODT_L8,ODT_L9をレイテンシ選択部130に出力する。
また、レイテンシ選択部130は、マルチプレクサ(multiplexer)からなることが好ましく、アディティブレイテンシ信号ALに応じて、レイテンシ制御部120から印加される複数個の制御信号ODT_L0〜ODT_L9のうち、いずれかを選択して、レイテンシ制御信号ODT_ALとして出力する。
図4は、図2のイネーブル信号発生部200に関する詳細構成図である。
イネーブル信号発生部200は、リセット発生部210と、初期値選択部220と、内部カウンタ230と、DLL(Delay Locked Loop)カウンタ240と、コード比較器250と、命令デコーダ260と、ODTイネーブル信号発生部270とを備える。
ここで、リセット発生部210は、リセット信号REを制御して、リセット制御信号A1をDLLカウンタ240に出力し、リセット制御信号A1を一定時間遅延させたリセット制御信号A0を内部カウンタ230に出力する。初期値選択部220は、CASレイテンシ信号CWLを受け取って、内部カウンタ230の初期値として選択する。
そして、内部カウンタ230は、リセット制御信号A0に応じて、サンプリングマスタークロックである内部クロックICLKをカウントして、バイナリコードである制御信号A3をコード比較器250に出力する。DLLカウンタ240は、リセット制御信号A1に応じて出力クロックOCLKをカウントして、バイナリコードである制御信号A4をコード比較器250に出力する。命令デコーダ260は、レイテンシ制御信号ODT_ALをデコードして、制御信号A5_1/2をコード比較器250に出力する。
また、コード比較器250は、制御信号A5_1/2に応じて制御信号A3,A4のコードを比較して、コード信号A6_1/2をODTイネーブル信号発生部270に出力する。すなわち、コード比較器250は、データ出力命令が印加されると、サンプリングマスタークロックに該当するバイナリコードを格納し、出力クロックOCLKに該当するバイナリコードと比較して、コード信号A6_1/2をODTイネーブル信号発生部270に出力する。ODTイネーブル信号発生部270は、コード信号A6_1/2に応じて、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENのアクティブの時点を制御する。
図5は、図2の単位ODTブロック300a及び単位ターミネーション抵抗部400aに関する詳細回路図である。
単位ODTブロック300aは、複数個のインバータIV1〜IV7を備え、単位ターミネーション抵抗部400aは、pMOSトランジスタP1,P2と、nMOSトランジスタN1,N2と、抵抗R1〜R4とを備える。インバータIV1〜IV3は、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENを反転遅延して、pMOSトランジスタP1,P2のゲートに出力する。そして、インバータIV4〜IV7は、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENを非反転遅延して、nMOSトランジスタN1,N2のゲートに出力する。
ここで、pMOSトランジスタP1と、nMOSトランジスタN1とは、図2のスイッチング素子SW2に該当し、pMOSトランジスタP2、nMOSトランジスタN2とは、図2のスイッチング素子SW1に該当する。そして、抵抗R1〜R4は、図2のターミネーション抵抗RTTに該当する。
したがって、単位ODTブロック300aは、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENが一定時間遅延された後に、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENがハイにアクティブになれば、並列接続された複数個のスイッチSW1,SW2のスイッチング動作に応じて、複数のターミネーション抵抗RTTを電源電圧端VDDQと接地電圧端VSSQに選択的に接続して、ターミネーションの抵抗を調整する。
このような構成を有する本発明の動作過程を図6の動作タイミング図を参照して説明すれば、次の通りである。
ODTのレイテンシを決定するデータは、書き込みレイテンシと連動する。その一例として、DDR3では、アディティブレイテンシ信号AL+CASレイテンシ信号CWLがレイテンシを定義する係数として設定される。このような場合、ODTイネーブルレイテンシは、アディティブレイテンシ信号AL+CASレイテンシ信号CWL−1.5tck(クロック周期)で決定される。このように、本発明は、一定のレイテンシ情報(AL,CWL)を基に、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENを制御して、ODTのアクティブ状態を制御する。
まず、ODTピンを介してオンダイターミネーション制御信号ODTが入力バッファ110に入力されれば、入力バッファ110がこれをバッファリングして、制御信号ODT_L0を出力する。この時、入力バッファ110から出力された制御信号ODT_L0をチップ選択信号CSに同期させて出力することもできる。
以後、レイテンシ制御部120は、Dフリップフロップから構成され、内部クロックICLKに同期して制御信号ODT_L0を順次にフリップフロップさせて、レイテンシ選択部130に出力する。この時、レイテンシを印加する方式は、内部クロックICLKに応じて制御信号ODT_L0を遅延させるか、シフトレジスタまたはカウンタを使用することもできる。
次に、レイテンシ選択部130は、MRS(Mode Register Set)系を介して予め入力されたアディティブレイテンシ信号ALに応じて、レイテンシ制御部120の出力のうち、いずれかを選択して、レイテンシ制御信号ODT_ALをアクティブにする。レイテンシが加えられたODT命令が入力されれば、レイテンシ制御信号ODT_ALは、内部クロックICLKに同期されて動作する。
以後、コード比較器250は、命令デコーダ260から制御信号A5_1/2がアクティブになれば、内部命令を処理する内部クロックICLKに同期された制御信号A3を、出力動作を制御するための出力クロックOCLKに同期された制御信号A4に変更する。この時、サンプリングマスタークロックとして動作する内部クロックICLKドメイン(Domain)から出力クロックOCLKとして動作するDLLクロックドメインに変更する時、初期値選択部220に入力されるCASレイテンシ信号CWLに応じて、内部カウンタ230の値を調整してレイテンシ情報を追加に印加する。
図6の動作タイミング図では、CASレイテンシ信号CWLのケース数に応じて、内部カウンタ230の初期値を調整する場合を示した。さらに詳細には、図6の動作タイミング図では、内部クロックICLKのカウンタ値を「5」にセットした場合と、「8」にセットした場合とを、その実施形態で示した。
まず、内部カウンタ230の初期値が「5」にセットされている場合には、リセット信号REが発生した後、一定時間後にリセット制御信号A1がアクティブになれば、DLLカウンタ240は、出力クロックOCLKをカウントして、制御信号A4をアクティブにして、コード比較器250に出力する。また、リセット制御信号A1がアクティブになった後、一定時間後にリセット制御信号A0がアクティブになれば、内部カウンタ230は、内部クロックICLKをカウントして、制御信号A3のコード値を「5」からアクティブにして、コード比較器250に出力する。一方、ODT命令ODTCMDがアクティブになれば、命令デコーダ260は、制御信号A5_1/2をアクティブにして、コード比較器250に出力する。これにより、制御信号A5_1/2がアクティブになった時の制御信号A3のコードと同じ値(「8」)を制御信号A4が有する時、コード信号A6_1/2がアクティブになり、ODTイネーブル信号発生部270は、前記アクティブになったコード信号A6_1/2に応じて、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENのアクティブ時点を制御することができる。
同様に、内部カウンタ230の初期値が「8」にセットされている場合には、リセット信号REが発生した後、一定時間後にリセット制御信号A1がアクティブになれば、DLLカウンタ240は、出力クロックOCLKをカウントして、制御信号A4をアクティブにして、コード比較器250に出力する。また、リセット制御信号A1がアクティブになった後、一定時間後にリセット制御信号A0がアクティブになれば、内部カウンタ230は、内部クロックICLKをカウントして、制御信号A3のコード値を「8」からアクティブにして、コード比較器250に出力する。一方、ODT命令ODTCMDがアクティブになれば、命令デコーダ260は、制御信号A5_1/2をアクティブにして、コード比較器250に出力する。これにより、制御信号A5_1/2がアクティブになった時の制御信号A3のコードと同じ値(「11」)を制御信号A4が有する時、コード信号A6_1/2がアクティブになり、ODTイネーブル信号発生部270は、前記アクティブになったコード信号A6_1/2に応じて、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENのアクティブ時点を制御することができる。
上記のように、本発明では、これにより、オンダイターミネーションイネーブル信号ODT_ENのアクティブの時点を制御して、ODTブロック300の動作を制御する。
一方、本発明では、ODT回路を動作させるための信号として、オンダイターミネーション制御信号ODTを使用することをその実施形態で説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ODT回路を動作させる信号として、書き込み命令信号を利用するか、ODT回路の動作を中止させるための信号として、読み出し命令信号を利用することもできる。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
従来のオンダイターミネーション制御装置に関する構成図である。 本発明に係るオンダイターミネーション制御装置に関する構成図である。 図2のALレイテンシブロックに関する詳細構成図である。 図2のイネーブル信号発生部に関する構成図である。 図2のオンダイターミネーション及びターミネーション抵抗部に関する詳細回路図である。 本発明に係るオンダイターミネーション制御装置に関する動作タイミング図である。

Claims (18)

  1. オンダイターミネーション制御信号をバッファリングして出力された制御信号を順次遅延して、内部クロックに同期された互いに異なる遅延時間を有する複数個の制御信号を出力し、第1レイテンシ情報に応じて、前記複数個の制御信号のうち、いずれかを選択して、レイテンシ制御信号を出力するレイテンシブロックと、
    前記レイテンシ制御信号のアクティブの時、第2レイテンシ情報を初期値として前記内部クロックをカウントした第1制御信号と、出力クロックをカウントして発生した第2制御信号を比較して、その比較結果に応じて、オンダイターミネーションイネーブル信号のアクティブの時点を制御するイネーブル信号発生部と、
    前記オンダイターミネーションイネーブル信号に応じて、ターミネーションの抵抗値を制御するオンダイターミネーション部と
    を備えることを特徴とするオンダイターミネーション制御装置。
  2. 前記第1レイテンシ情報は、読み出しまたは書き込み動作時に、命令が何クロックぶりに認識されるかを定義するアディティブレイテンシ信号であることを特徴とする請求項1に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  3. 前記第1レイテンシ情報は、書き込み命令信号であることを特徴とする請求項1に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  4. 前記第1レイテンシ情報は、モードレジスタセット系を介して予め設定された信号であることを特徴とする請求項1に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  5. 前記第2レイテンシ情報は、カラムアクセスストローブ信号の待ち時間を示すCASレイテンシ信号であることを特徴とする請求項1に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  6. 前記第1制御信号と前記第2制御信号とは、バイナリコードであることを特徴とする請求項1に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  7. 前記レイテンシブロックは、
    基準電圧に応じて、前記オンダイターミネーション制御信号をバッファリングして、第3制御信号を出力する入力バッファと、
    前記第3制御信号を内部クロックに同期されるように順次遅延させて、前記複数個の制御信号を出力するレイテンシ制御部と、
    前記第1レイテンシ情報に応じて、前記複数個の制御信号のうち、いずれかを選択して、前記レイテンシ制御信号を出力するレイテンシ選択部と
    を備えることを特徴とする請求項1に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  8. 前記レイテンシ制御部は、Dフリップフロップを備えることを特徴とする請求項7に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  9. 前記レイテンシ制御部は、シフトレジスタを備えることを特徴とする請求項7に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  10. 前記レイテンシ制御部は、カウンタを備えることを特徴とする請求項7に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  11. 前記レイテンシ選択部は、マルチプレクサを備えることを特徴とする請求項7に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  12. 前記イネーブル信号発生部は、
    前記第2レイテンシ情報を初期値として、前記内部クロックをカウントして、前記第1制御信号を出力する内部カウンタと、
    前記出力クロックをカウントして、前記第2制御信号を出力するDLLカウンタと、
    前記レイテンシ制御信号をデコードして、第4制御信号を出力する命令デコーダと、
    前記第4制御信号のアクティブの時、前記第1制御信号と前記第2制御信号とのバイナリコードを比較して、コード信号を出力するコード比較器と、
    前記コード信号に応じて、前記オンダイターミネーションイネーブル信号をアクティブにするオンダイターミネーションイネーブル信号発生部と
    を備えることを特徴とする請求項6に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  13. 前記イネーブル信号発生部は、
    リセット信号に応じて、第1リセット制御信号を前記DLLカウンタに出力し、前記第1リセット制御信号を一定時間遅延した第2リセット制御信号を前記内部カウンタに出力するリセット発生部をさらに備えることを特徴とする請求項12に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  14. 前記コード比較器は、前記第4制御信号のアクティブの時、前記内部クロックのドメインを前記出力クロックのドメインに変更することを特徴とする請求項12に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  15. 前記オンダイターミネーション部は、
    複数のターミネーション抵抗と複数のスイッチとを備えて、並列接続した複数のスイッチのスイッチング動作に応じて、複数のターミネーション抵抗を電源電圧端と接地電圧端に選択的に接続して、ターミネーションの抵抗を調整する複数の単位ターミネーション抵抗部と、
    前記オンダイターミネーションイネーブル信号を遅延させて、前記複数のスイッチを調節する複数の単位遅延部と
    を備えることを特徴とする請求項1に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  16. 前記複数のスイッチは、複数のpMOSトランジスタ及び複数のnMOSトランジスタを備えることを特徴とする請求項15に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  17. 前記単位遅延部は、
    前記オンダイターミネーションイネーブル信号を反転遅延させて、前記複数のpMOSトランジスタを調節するための第1単位遅延部と、
    前記オンダイターミネーションイネーブル信号を非反転遅延させて、前記複数のnMOSトランジスタを調節するための第2単位遅延部と
    を備えることを特徴とする請求項15に記載のオンダイターミネーション制御装置。
  18. 前記第1単位遅延部及び第2単位遅延部は、複数のインバータからなることを特徴とする請求項17に記載のオンダイターミネーション制御装置。
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