JP4961003B2 - リフレッシュフラグを発生させる半導体メモリシステム - Google Patents
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Description
ところで、この場合のDRAMはSRAMとは異なりデータ維持にリフレッシュが必要であり、リフレッシュの遂行がDRAMの動作特性に及ぼす影響は大きい。これを克服するために特許文献3では多重バンク構造とキャッシュ(cache)メモリを具備してリフレッシュ動作を隠している。
しかし、特許文献3のようにキャッシュメモリを使用する場合、キャッシュメモリを具備するための面積増加が必要であり、特定バンクに対する外部アクセスが続く場合、キャッシュメモリミスが連続的に発生すれば、リフレッシュ失敗が発生する可能性がある。キャッシュメモリアクセスが統計的な推測に依存することを考慮すると、リフレッシュ失敗を完全に避けることが難しいという問題がある。
従来のメモリ120はリフレッシュ動作が完全にメモリコントローラ110によって制御される。すなわち、メモリコントローラ110の中にリフレッシュ計測手段が存在し、メモリのデータ保持時間スペックを基準として周期的なリフレッシュ命令が発生する。この場合、メモリ120への書込み/読取りなどの命令語の伝達は、リフレッシュ動作中は、メモリコントローラ110内部で保留される。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、メモリ装置の面積増加や読取り/書込みにかかるサイクル時間の増加を除去できるSRAM代替用の半導体メモリシステムを提供することにある。
オシレータはオシレータ出力信号を発生する。リフレッシュタイマは第1及び第2制御信号と、オシレータ出力信号又は外部クロック信号とに応答してリフレッシュパルスを発生する。
MRS部はアドレス信号及び外部命令に応答して、前記リフレッシュタイマのリフレッシュパルス発生時間を制御する前記第1制御信号と、前記リフレッシュタイマをリセットさせる前記第2制御信号とを発生する。
リフレッシュ制御部は、前記リフレッシュパルスに応答してメモリセルをリフレッシュするためのリフレッシュ制御信号を発生する。前記リフレッシュ制御信号は前記メモリセルがリフレッシュされる間、リフレッシュフラグとして外部に出力される。
前記半導体メモリ装置は前記外部クロック信号を分周して前記タイマに印加する分周器をさらに具備することを特徴とする。前記第1及び第2制御信号はMRS信号であることを特徴とする。前記外部クロック信号は前記半導体メモリ装置の基準クロック信号であることを特徴とする。
リフレッシュタイマは、第1及び第2制御信号と外部クロック信号とに応答してリフレッシュパルスを発生する。MRS部は、アドレス信号及び外部命令に応答して前記リフレッシュタイマのリフレッシュパルス発生時間を制御する前記第1制御信号と前記リフレッシュタイマをリセットさせる前記第2制御信号とを発生する。
リフレッシュ制御部は、前記リフレッシュパルスに応答してメモリセルをリフレッシュするためのリフレッシュ制御信号を発生する。前記リフレッシュ制御信号は前記メモリセルがリフレッシュされる間、リフレッシュフラグとして外部に出力される。
前記半導体メモリ装置は、前記外部クロック信号を分周して前記タイマに印加する分周器をさらに具備し、前記外部クロック信号は前記半導体メモリ装置の基準クロック信号であることを特徴とする。前記第1及び第2制御信号はMRS信号であることを特徴とする。
オシレータは、オシレータ出力信号を発生させる。リフレッシュタイマは第1及び第2制御信号と前記オシレータ出力信号とに応答してリフレッシュパルスを発生する。
MRS部は、アドレス信号及び外部命令に応答して前記リフレッシュタイマのリフレッシュパルス発生時間を制御する前記第1制御信号と前記リフレッシュタイマをリセットさせる前記第2制御信号とを発生する。
リフレッシュ制御部は、前記リフレッシュパルスに応答してメモリセルをリフレッシュするためのリフレッシュ制御信号を発生する。前記リフレッシュ制御信号は前記メモリセルがリフレッシュされる間、リフレッシュフラグとして外部に出力される。
前記オシレータは、前記半導体メモリ装置の動作温度によって制御されるモード信号に応答して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする。
前記半導体メモリ装置は前記半導体メモリ装置の動作温度を感知する温度センサをさらに具備し、前記温度センサは前記半導体メモリ装置の動作温度によって制御されるモード信号を前記オシレータに印加して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする。
前記第1及び第2制御信号はMRS信号であることを特徴とする。
第1ないし第Mメモリモジュールは内部にリフレッシュタイマを備え、アドレス信号及び外部命令を受信し、メモリセルがリフレッシュされる間、リフレッシュフラグを発生するN個のメモリ装置を具備する。
メモリコントローラは前記リフレッシュフラグに応答して前記アドレス信号及び前記外部命令の発生を制御する。
前記N個のメモリ装置が具備するそれぞれのリフレッシュタイマはオシレータ出力信号または外部クロック信号に応答して前記メモリセルをリフレッシュさせると同時にリセットされることを特徴とする。
前記メモリ装置は、前記外部クロック信号を分周して前記タイマに印加する分周器をさらに具備することができる。前記第1及び第2制御信号はMRS信号であることを特徴とする。前記外部クロック信号は前記半導体メモリシステムの基準クロック信号であることを特徴とする。
前記メモリコントローラはメモリビジー信号発生部及び命令制御部を具備する。
前記命令制御部はFIFO(First−In First Out)として構成されることを特徴とする。
メモリコントローラは所定の出力リフレッシュフラグに応答してアドレス信号及び外部命令の発生を制御する。メモリモジュールは前記アドレス信号及び前記外部命令を受信し、メモリセルがリフレッシュされる間、第1ないし第Nリフレッシュフラグを発生する第1ないし第Nメモリ装置を具備する。
前記それぞれのメモリ装置は、オシレータ、リフレッシュタイマ、MRS部及びリフレッシュ制御部を具備する。
オシレータは、オシレータ出力信号を発生する。リフレッシュタイマは第1及び第2制御信号及び前記オシレータ出力信号に応答してリフレッシュパルスを発生する。
リフレッシュ制御部は、前記リフレッシュパルスに応答して前記メモリセルをリフレッシュするためのリフレッシュ制御信号を発生する。前記リフレッシュ制御信号は前記メモリセルがリフレッシュされる間、前記リフレッシュフラグとして外部に出力されることを特徴とする。
前記オシレータは、前記メモリ装置の動作状態または待機状態によって制御されるモード信号に応答して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする。
前記オシレータは、前記メモリ装置の動作温度によって制御されるモード信号に応答して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする。
前記第1及び第2制御信号はMRS信号であることを特徴とする。前記出力演算部は論理和手段として構成されることを特徴とする。
前記メモリコントローラはメモリビジー信号発生部及び命令制御部を具備する。
メモリビジー信号発生部は、前記リフレッシュフラグを受信してメモリビジー信号を発生する。命令制御部はCPUからアクセス命令を受信し、前記メモリビジー信号に応答して前記アドレス信号及び前記外部命令を前記メモリ装置に印加したり印加を保留する。
前記命令制御部はFIFOとして構成されることを特徴とする。
メモリコントローラは所定の出力リフレッシュフラグに応答してアドレス信号及び外部命令の発生を制御する。
メモリモジュールは、前記アドレス信号及び前記外部命令を受信し、メモリセルがリフレッシュされる間、第1ないし第Nリフレッシュフラグを発生する第1ないし第Nメモリ装置を具備する。
出力演算部は前記第1ないし第Nフラグ信号のうち1つでも活性化されれば、前記活性化されたフラグ信号を前記出力フラグ信号として出力する。
オシレータは、オシレータ出力信号を発生する。リフレッシュタイマは所定の第1及び第2制御信号及び前記オシレータ出力信号に応答してリフレッシュパルスを発生する。
MRS部は前記アドレス信号及び前記外部命令に応答してリフレッシュタイマのリフレッシュパルス発生時間を制御する前記第1制御信号と、前記リフレッシュタイマをリセットさせる前記第2制御信号とを発生する。
リフレッシュ制御部は前記リフレッシュパルスに応答して前記メモリセルをリフレッシュするためのリフレッシュ制御信号を発生する。前記リフレッシュ制御信号は前記メモリセルがリフレッシュされる間、前記リフレッシュフラグとして外部に出力される。
前記オシレータは、前記メモリ装置の動作温度によって制御されるモード信号に応答して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする。
前記第1及び第2制御信号はMRS信号であることを特徴とする。前記出力演算部は論理和手段として構成されることを特徴とする。
前記メモリコントローラは、メモリビジー信号発生部及び命令制御部を具備する。
前記命令制御部はFIFOとして構成することを特徴とする。
以下、図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面に示された同一参照符号は同一部材を示す。
図2を参照すれば、本発明の第1実施例による半導体メモリ装置200はオシレータ205、リフレッシュタイマ210、MRS部215及びリフレッシュ制御部220を具備する。
図2には半導体メモリ装置200の動作をさらに詳しく説明するために、リフレッシュアドレスカウンタ240、メイン制御部245、アドレス発生部250、ローデコーダ230、センスアンプ235、メモリセル225が示されている。
リフレッシュタイマ210は、第1制御信号CTRL1及び第2制御信号CTRL2に応答してリフレッシュ周期を設定する。そして、外部クロック信号ECLKまたはオシレータ出力信号OSCSに応答して時間間隔を検出する。外部クロック信号ECLKは半導体メモリ装置200の基準クロック信号である。第1及び第2制御信号CTRL1、CTRL2については後述する。
外部クロック信号ECLKは、パワーダウン信号PDがディスエーブルされれば、リフレッシュタイマ210に印加される。パワーダウン信号PDは半導体メモリ装置200がパワーダウンモードの場合にイネーブルされる信号である。パワーダウン信号PDがイネーブルされれば、オシレータ出力信号OSCSがリフレッシュタイマ210に印加される。
この場合、リフレッシュ周期は第1制御信号CTRL1を利用して調節できる。第1制御信号CTRL1はMRS信号である。
第1及び第2制御信号CTRL1、CTRL2はMRS信号である。すなわち、外部命令COMM及びアドレス信号ADDを組合わせて第1制御信号CTRL1及び第2制御信号CTRL2が発生する。
リフレッシュ制御部220はリフレッシュパルスRFHPに応答してメモリセル225をリフレッシュするためのリフレッシュ制御信号RFCSを発生する。リフレッシュ制御信号RFCSはメイン制御部245とアドレス発生部240とに印加される。
リフレッシュアドレスカウンタ240はリフレッシュパルスRFHPに応答してリフレッシュが行われるメモリセルのローアドレスを選択するための信号RADDをアドレス発生部250に印加する。すると、アドレス発生部250はリフレッシュされるローアドレス情報を有する信号RAをローデコーダ230に印加する。
またリフレッシュ制御信号RFCSはメモリセル225がリフレッシュされる間、リフレッシュフラグREF_FLAGとして外部に出力される。バッファ260はリフレッシュ制御信号RFCSのドライビング能力を増加させた後、リフレッシュフラグREF_FLAGとして外部に出力する。リフレッシュフラグREF_FLAGが外部に出力されれば、半導体メモリ装置200はリフレッシュ動作中を意味する。したがって、リフレッシュフラグREF_FLAGを外部で認識して半導体メモリ装置200を制御するのに利用することができる。これについては後述する。
このような構成を有する半導体メモリ装置200は、キャッシュメモリの使用による半導体メモリ装置の面積増加や読取り/書込みにかかるサイクル時間の増加などの問題なしにリフレッシュができる。
図3を参照すれば、本発明の第2実施例による半導体メモリ装置300はリフレッシュタイマ310、MRS部315及びリフレッシュ制御部320を具備する。
図2の半導体メモリ装置200のリフレッシュタイマ210とは異なり、図3の半導体メモリ装置300のリフレッシュタイマ310は、第1及び第2制御信号CTRL1、CTRL2と外部クロック信号ECLKとに応答して動作する。このような差異点を除いては、図3の半導体メモリ装置300の動作は図2の半導体メモリ装置200の動作と同一である。したがって動作についての詳細な説明は省略する。
図4を参照すれば、本発明の第3実施例による半導体メモリ装置400はオシレータ405、リフレッシュタイマ410、MRS部415及びリフレッシュ制御部420を具備する。
オシレータ405はオシレータ出力信号OSCSを発生する。リフレッシュタイマ410は第1及び第2制御信号CTRL1、CTRL2及びオシレータ出力信号OSCSに応答してリフレッシュパルスRFHPを発生する。
オシレータ405は、モード信号MODESに応答してオシレータ出力信号OSCSの周期を制御する。モード信号MODESは、半導体メモリ装置400の動作状態または待機状態に応答して制御される信号である。
例えば、半導体メモリ装置400の動作温度が低ければ、メモリセル425のデータ保持時間が長くなるので、リフレッシュ周期を長くしてもいい。したがって、半導体メモリ装置400の動作温度が低ければ、モード信号MODESをローレベルで発生させる。
リフレッシュパルスRFHPが発生した以後、メモリセル425のリフレッシュを行う動作は、第1実施例による半導体メモリ装置200の場合と同一である。したがって、図4の半導体メモリ装置400の詳細な動作説明は省略する。
図6は、図5のメモリコントローラを示すブロック図である。
図5及び図6を参照すれば、第4実施例による半導体メモリシステム500は、第1ないし第Mメモリモジュール510、550、560及びメモリコントローラ540を具備する。
第1ないし第Mメモリモジュール510、550、560はアドレス信号ADD及び外部命令COMMを受信する。また、内部にリフレッシュタイマを具備し、メモリセルがリフレッシュされる間、リフレッシュフラグREF_FLAGを発生するN個のメモリ装置515、520、525、530を具備する。
N個のメモリ装置515、520、525、530はそれぞれ図2に示された半導体メモリ装置200と同じ構成を有する。したがって、メモリ装置515、520、525、530の各構成についての説明は省略する。
詳述すれば、メモリコントローラ540はメモリビジー信号発生部610及び命令制御部620を具備する。
メモリビジー信号発生部610はリフレッシュフラグREF_FLAGを受信してメモリビジー信号MEMBUSYを発生する。命令制御部620はCPUからメモリアクセス命令MARを受信し、メモリビジー信号MEMBUSYに応答してアドレス信号ADD及び外部命令COMMをメモリモジュール510に印加したり、印加を保留したりする。
命令制御部620はFIFOとして構成してもよい。
第1ないし第Mメモリモジュール510、550、560は同一構成を有する。したがって、第1メモリモジュール510の動作について説明する。
第1メモリモジュール510は、N個のメモリ装置515、520、525、530を有する。したがって、N個のメモリ装置515、520、525、530は、内部のメモリセルに対するリフレッシュが行われる場合にリフレッシュフラグを外部に出力する。
すると、N個のメモリ装置515、520、525、530のリフレッシュタイマ(図示せず)が同期されてN個のメモリ装置515、520、525、530のうち1つで発生するリフレッシュフラグがN個のメモリ装置515、520、525、530を代表してメモリコントローラ540に印加される。したがって、1つのメモリコントローラ540でN個のメモリ装置515、520、525、530を効率的に制御することができる。
命令制御部620は、CPUからメモリアクセス命令MARを受信して外部命令COMMとアドレス信号ADDとをメモリモジュール510に印加する。この時、CPUから発生するメモリアクセス命令MARは解読部630で命令制御部620が認識できるように翻訳され、翻訳された命令MAR_IPTが命令制御部620に印加される。
命令制御部620は、FIFOとして構成してもよい。FIFOはメモリビジー信号MEMBUSYに応答して外部命令COMMとアドレス信号ADDとの出力を保留するが、CPUからのメモリアクセス命令MARは受け入れ続けて処理する。
図5の半導体メモリシステム500は、1つのメモリコントローラ540で多数のメモリモジュール510、550、560を効率的に制御できる。
図7を参照すれば、本発明の第5実施例による半導体メモリシステム700はメモリコントローラ770及びメモリモジュール710を具備する。
メモリコントローラ770は、出力リフレッシュフラグOREF_FLAGに応答してアドレス信号ADD及び外部命令COMMの発生を制御する。メモリモジュール710はアドレス信号ADD及び外部命令COMMを受信し、メモリセルがリフレッシュされる間、第1ないし第NリフレッシュフラグREF_FLAG1〜REF_FLAG Nを発生する第1ないし第Nメモリ装置720、730、740、750を具備する。
それぞれのメモリ装置720、730、740、750は図4の半導体メモリ装置400と同一構成を有する。したがって、詳細な説明は省略する。
第1ないし第Nメモリ装置720、730、740、750はそれぞれオシレータを具備するので、リフレッシュ動作が行われる時間も互いに異なる。この結果、第1ないし第NリフレッシュフラグREF_FLAG1〜REF_FLAG Nも相異なる時間に発生する。
すなわち、N個のメモリ装置720、730、740、750のうち1つでもリフレッシュ動作を遂行するならば、リフレッシュフラグが発生し、N個のリフレッシュフラグREF_FLAG1〜REF_FLAG Nのうち1つでも活性化されれば、活性化されたリフレッシュフラグは出力リフレッシュフラグOREF_FLAGとしてメモリコントローラ770に出力される。すると、メモリコントローラ770は外部命令COMMとアドレス信号ADDとをメモリモジュールに印加することを保留する。このような機能をする出力演算部760は論理和手段として構成することができる。
図8を参照すれば、本発明の第6実施例による半導体メモリシステム800はメモリコントローラ870、メモリモジュール810及び出力演算部860を具備する。
メモリコントローラ870は出力リフレッシュフラグOREF_FLAGに応答してアドレス信号ADD及び外部命令COMMの発生を制御する。メモリモジュール810はアドレス信号ADD及び外部命令COMMを受信し、メモリセルがリフレッシュされる間、第1ないし第NリフレッシュフラグREF_FLAG1〜REF_FLAG Nを発生する第1ないし第Nメモリ装置820、830、840、850を具備する。
それぞれのメモリ装置820、830、840、850は、図4の半導体メモリ装置400と同一構成である。したがって、詳細な説明は省略する。メモリコントローラ870は図6のメモリコントローラ540と同一構成である。したがって、詳細な説明は省略する。
図8の半導体メモリシステム800は出力演算部860がメモリモジュール810の外部に存在する点以外には図7の半導体メモリシステム700と構成及び動作が同一である。
図8の半導体メモリシステム800は、N個のメモリ装置820、830、840、850が外部クロック信号によって同期されず、互いに異なる時間で動作しても、1つのメモリコントローラ870を利用してメモリモジュール810を効率的に制御することができる。
210 リフレッシュタイマ
215 MRS部
220 リフレッシュ制御部
225 メモリセル
230 ローデコーダ
235 センスアンプ
240 リフレッシュアドレスカウンタ
245 メイン制御部
250 アドレス発生部
255 分周器
Claims (16)
- 所定の出力リフレッシュフラグに応答してアドレス信号及び外部命令の発生を制御するメモリコントローラと、
前記アドレス信号及び前記外部命令を受信し、メモリセルがリフレッシュされる間、第1ないし第Nリフレッシュフラグを発生する第1ないし第Nメモリ装置を具備するメモリモジュールを具備し、
前記メモリモジュールは、
前記第1ないし第Nフラグ信号のうち1つでも活性化されれば、前記活性化されたフラグ信号を前記出力フラグ信号として出力する出力演算部を具備し、
前記それぞれのメモリ装置は、
オシレータ出力信号を発生するオシレータと、
第1及び第2制御信号及び前記オシレータ出力信号に応答してリフレッシュパルスを発生するリフレッシュタイマと、
前記アドレス信号及び前記外部命令に応答して前記リフレッシュタイマのリフレッシュパルス発生時間を制御する前記第1制御信号と、前記リフレッシュタイマをリセットさせる前記第2制御信号とを発生するMRS部と、
前記リフレッシュパルスに応答して前記メモリセルをリフレッシュするためのリフレッシュ制御信号を発生するリフレッシュ制御部と、を具備し、
前記リフレッシュ制御信号は前記メモリセルがリフレッシュされる間、前記リフレッシュフラグとして外部に出力されることを特徴とする半導体メモリシステム。 - 前記オシレータは、
前記メモリ装置の動作状態または待機状態によって制御されるモード信号に応答して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリシステム。 - 前記オシレータは、
前記メモリ装置の動作温度によって制御されるモード信号に応答して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリシステム。 - 前記第1ないし第Nメモリ装置は、
前記メモリ装置それぞれの動作温度を感知する温度センサをさらに具備し、前記温度センサは前記メモリ装置の動作温度によって制御されるモード信号を前記オシレータに印加して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリシステム。 - 前記第1及び第2制御信号は、
MRS信号であることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリシステム。 - 前記出力演算部は、
論理和手段として構成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリシステム。 - 前記メモリコントローラは、
前記リフレッシュフラグを受信してメモリビジー信号を発生するメモリビジー信号発生部と、
CPUからアクセス命令を受信し、前記メモリビジー信号に応答して前記アドレス信号及び前記外部命令を前記メモリ装置に印加若しくは印加を保留する指令を行う命令制御部と、を具備することを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリシステム。 - 前記命令制御部は、
FIFOとして構成されることを特徴とする請求項7に記載の半導体メモリシステム。 - 所定の出力リフレッシュフラグに応答してアドレス信号及び外部命令の発生を制御するメモリコントローラと、
前記アドレス信号及び前記外部命令を受信し、メモリセルがリフレッシュされる間、第1ないし第Nリフレッシュフラグを発生する第1ないし第Nメモリ装置を具備するメモリモジュールと、
前記第1ないし第Nフラグ信号のうち1つでも活性化されれば、前記活性化されたフラグ信号を前記出力フラグ信号として出力する出力演算部と、を具備し、
前記それぞれのメモリ装置は、
オシレータ出力信号を発生するオシレータと、
第1及び第2制御信号及び前記オシレータ出力信号に応答してリフレッシュパルスを発生するリフレッシュタイマと、
前記アドレス信号及び前記外部命令に応答してリフレッシュタイマのリフレッシュパルス発生時間を制御する前記第1制御信号と、前記リフレッシュタイマをリセットさせる前記第2制御信号とを発生するMRS部と、
前記リフレッシュパルスに応答して前記メモリセルをリフレッシュするためのリフレッシュ制御信号を発生するリフレッシュ制御部と、を具備し、
前記リフレッシュ制御信号は前記メモリセルがリフレッシュされる間、前記リフレッシュフラグとして外部に出力されることを特徴とする半導体メモリシステム。 - 前記オシレータは、
前記メモリ装置の動作状態または待機状態によって制御されるモード信号に応答して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリシステム。 - 前記オシレータは、
前記メモリ装置の動作温度によって制御されるモード信号に応答して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリシステム。 - 前記第1ないし第Nメモリ装置は、
前記メモリ装置それぞれの動作温度を感知する温度センサをさらに具備し、前記温度センサは前記メモリ装置の動作温度によって制御されるモード信号を前記オシレータに印加して前記オシレータ出力信号の周期を制御することを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリシステム。 - 前記第1及び第2制御信号は、
MRS信号であることを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリシステム。 - 前記出力演算部は、
論理和手段として構成されることを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリシステム。 - 前記メモリコントローラは、
前記リフレッシュフラグを受信してメモリビジー信号を発生するメモリビジー信号発生部と、
CPUからメモリアクセス命令を受信し、前記メモリビジー信号に応答して前記アドレス信号及び前記外部命令を前記メモリ装置に印加若しくは印加を保留する指令を行う命令制御部と、を具備することを特徴とする請求項9に記載の半導体メモリシステム。 - 前記命令制御部は、
FIFOとして構成されることを特徴とする請求項15に記載の半導体メモリシステム。
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