JP4996094B2 - Semiconductor memory device and refresh method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、半導体記憶装置及びそのリフレッシュ方法に関し、さらに詳しくは、通常のアクセス動作中にリフレッシュ動作の挿入が可能なDRAM(Dynamic Random Accesses Memory)及びそのリフレッシュ方法の改良に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device and a refresh method thereof, and more particularly to an improvement in a DRAM (Dynamic Random Accesses Memory) capable of inserting a refresh operation during a normal access operation and a refresh method thereof.

最近、低消費電力用途ではSRAM(Static Random Accesses Memory)からDRAMへの置き換えが盛んになってきている。単位面積当たりの記憶容量がSRAMよりもDRAMの方がはるかに大きいためである。しかし、DRAMには、SRAMに不要なリフレッシュが必要である。そこで、リフレッシュコントローラのような外部回路でリフレッシュを行うのではなく、DRAMの内部回路で自動的にリフレッシュを行い、SRAMと全く同じ方法でDRAMを使用できるようにすることが望まれている。   Recently, replacement of SRAM (Static Random Accesses Memory) to DRAM has become popular for low power consumption applications. This is because the storage capacity per unit area is much larger in DRAM than in SRAM. However, DRAM requires refreshing that is unnecessary for SRAM. Therefore, it is desired that refresh is automatically performed by an internal circuit of the DRAM instead of an external circuit such as a refresh controller so that the DRAM can be used in exactly the same manner as the SRAM.

下記の特許文献1には、通常の読出又は書込動作(以下「通常アクセス動作」又は単に「アクセス動作」という)とリフレッシュ動作とを1つのサイクル時間(以下「外部サイクル時間」という)内に挿入する方式を採用したDRAMが開示されている。この方式によれば、1つの外部サイクル時間内にアクセス用の時間及びリフレッシュ用の時間が確保されているため、通常のアクセスを待たせることなく、何時でもリフレッシュを行うことができる。アクセス用の時間及びリフレッシュ用の時間はほぼ同じであるから、以下これらを総称して「内部サイクル時間」という。   In the following Patent Document 1, a normal read or write operation (hereinafter referred to as “normal access operation” or simply “access operation”) and a refresh operation are performed within one cycle time (hereinafter referred to as “external cycle time”). A DRAM employing an insertion method is disclosed. According to this method, since access time and refresh time are secured within one external cycle time, refresh can be performed at any time without waiting for normal access. Since the access time and the refresh time are substantially the same, these are hereinafter collectively referred to as “internal cycle time”.

このDRAMにとって外部サイクル時間は実際のサイクル時間であって、動作速度を決定するものである。したがって、このDRAMを高速化するためには外部サイクル時間を短縮しなければならない。しかしそのためには、内部サイクル時間を外部サイクル時間の半分以下にしなければならず、外部サイクル時間の短縮は容易ではない。そもそもこのDRAMは、何時でもリフレッシュを行うことができるように各外部サイクル時間内にリフレッシュ用の内部サイクル時間を確保したものであるから、実力の半分程度しか性能を発揮できておらず、高速化は困難である。   For this DRAM, the external cycle time is the actual cycle time and determines the operating speed. Therefore, in order to increase the speed of this DRAM, the external cycle time must be shortened. However, in order to do so, the internal cycle time must be less than half of the external cycle time, and it is not easy to shorten the external cycle time. In the first place, this DRAM has an internal cycle time for refreshing within each external cycle time so that it can be refreshed at any time. It is difficult.

特開2002−298574号公報JP 2002-298574 A

本発明の主たる目的は、通常のアクセス中にリフレッシュの挿入が可能でかつ高速化が可能な半導体記憶装置及びそのリフレッシュ方法を提供することである。   A main object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of inserting a refresh during normal access and capable of speeding up, and a refresh method thereof.

本発明による半導体記憶装置は、メモリセルアレイと、リフレッシュ手段と、アドレス選択手段と、ワード線選択手段と、選択停止手段とを備える。メモリセルアレイは、複数のワード線を含む。リフレッシュ手段は、リフレッシュを要求しかつリフレッシュアドレスを順次発生する。アドレス選択手段は、アクセスが要求されたときアクセスアドレスを選択し、リフレッシュが要求されたときリフレッシュアドレスを選択する。ワード線選択手段は、アドレス選択手段により選択されたアドレスに応答して前記ワード線を選択する。選択停止手段は、メモリセルアレイにおいてアクセス又はリフレッシュが行われている間、アドレス選択手段によるアドレスの選択を停止させる。   A semiconductor memory device according to the present invention includes a memory cell array, refresh means, address selection means, word line selection means, and selection stop means. The memory cell array includes a plurality of word lines. The refresh means requests refresh and sequentially generates refresh addresses. The address selecting means selects an access address when access is requested, and selects a refresh address when refresh is requested. The word line selection means selects the word line in response to the address selected by the address selection means. The selection stop unit stops address selection by the address selection unit while access or refresh is being performed in the memory cell array.

本発明によるリフレッシュ方法は、リフレッシュを要求しかつリフレッシュアドレスを順次発生するステップと、アクセスが要求されたときアクセスアドレスを選択し、リフレッシュが要求されたときリフレッシュアドレスを選択するアドレス選択ステップと、選択されたアドレスに応答してワード線を選択するワード線選択ステップと、メモリセルアレイにおいてアクセス又はリフレッシュが行われている間、アクセスアドレス及びリフレッシュアドレスの選択を停止する選択停止ステップとを備える。   A refresh method according to the present invention comprises a step of requesting refresh and generating a refresh address sequentially, an address selection step of selecting an access address when access is requested, and selecting a refresh address when refresh is requested, A word line selecting step for selecting a word line in response to the address, and a selection stopping step for stopping the selection of the access address and the refresh address while the memory cell array is being accessed or refreshed.

本発明によれば、アクセスが要求されたときアクセスアドレスが選択され、リフレッシュが要求されたときリフレッシュアドレスが選択され、これにより選択されたアドレスに応答してワード線を選択される。そのため、通常のアクセス中にリフレッシュが挿入される。しかも、メモリセルアレイにおいてアクセス又はリフレッシュが行われている間、上記アドレスの選択は停止される。そのため、アクセスよりもリフレッシュの方が先に要求された場合はリフレッシュが優先して行われ、後から要求されたアクセスは先に行われたリフレッシュが終わるまで待たされる。逆に、リフレッシュよりもアクセスの方が先に要求された場合はアクセスが優先して行われ、後から要求されたリフレッシュは先に行われたアクセスが終わるまで待たされる。その結果、内部サイクル時間を外部サイクル時間よりも長くし、これにより外部サイクル時間を短縮して動作速度を速くすることができる。   According to the present invention, an access address is selected when access is requested, a refresh address is selected when refresh is requested, and a word line is selected in response to the selected address. Therefore, refresh is inserted during normal access. In addition, the address selection is stopped while the memory cell array is accessed or refreshed. Therefore, when a refresh is requested before an access, the refresh is prioritized, and the later requested access is waited until the previous refresh is completed. Conversely, if access is requested before refresh, the access is given priority, and the later requested refresh waits until the previous access is completed. As a result, the internal cycle time can be made longer than the external cycle time, thereby shortening the external cycle time and increasing the operation speed.

好ましくは、メモリセルアレイは複数のブロックに分割される。上記半導体記憶装置はさらに、アドレス選択手段により選択されたアドレスに応答してブロックを選択するブロック選択手段を備える。選択停止手段は、ブロック選択手段により選択されたブロックにおいてアクセス又はリフレッシュが行われている間、アドレス選択手段によるアドレスの選択を停止させる。一方、上記リフレッシュ方法はさらに、選択されたアドレスに応答してブロックを選択するステップを備える。選択停止ステップは、選択されたブロックにおいてアクセス又はリフレッシュが行われている間、アクセスアドレス及びリフレッシュアドレスの選択を停止する。   Preferably, the memory cell array is divided into a plurality of blocks. The semiconductor memory device further includes block selection means for selecting a block in response to the address selected by the address selection means. The selection stop unit stops address selection by the address selection unit while access or refresh is being performed in the block selected by the block selection unit. Meanwhile, the refresh method further includes a step of selecting a block in response to the selected address. The selection stop step stops the selection of the access address and the refresh address while access or refresh is being performed in the selected block.

さらに好ましくは、上記半導体記憶装置において、ワード線選択手段はリフレッシュアドレスに応答してブロックごとに全てのワード線を連続的に選択する。一方、上記リフレッシュ方法において、ワード線選択ステップはリフレッシュアドレスに応答してブロックごとに全てのワード線を連続的に選択する。   More preferably, in the semiconductor memory device, the word line selection means continuously selects all the word lines for each block in response to the refresh address. On the other hand, in the refresh method, the word line selection step continuously selects all the word lines for each block in response to the refresh address.

この場合、いわゆるバーストリフレッシュがブロック単位で行われるため、リフレッシュが遅れてもその遅れは当該ブロックの動作中に解消され、他のブロックの動作中まで持ち越されることはない。   In this case, since so-called burst refresh is performed in units of blocks, even if the refresh is delayed, the delay is eliminated during the operation of the block and is not carried over until the operation of another block.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

図1を参照して、本発明の実施の形態によるDRAM10は、64M(=64×10<SUP>20</SUP>)のメモリセルMCと、4K(=4×2<SUP>10</SUP>)のワード線WLとを含むメモリセルアレイ12を備える。メモリセルアレイ12は16個のアクセスアレイブロック(以下単に「ブロック」という)BKに分割される。各ブロックBKは、256本のワード線WLと、これらのワード線WLと交差する16K(=16×2<SUP>10</SUP>)のビット線対BLと、これらのビット線対BLに接続された16Kのセンスアンプ(図示せず)とを含む。各メモリセルMCは対応するワード線WL及びビット線対BLに接続される。   Referring to FIG. 1, a DRAM 10 according to an embodiment of the present invention includes 64M (= 64 × 10 <SUP> 20 </ SUP>) memory cells MC and 4K (= 4 × 2 <SUP> 10 </ SUP>) word line WL. Memory cell array 12 is divided into 16 access array blocks (hereinafter simply referred to as “blocks”) BK. Each block BK includes 256 word lines WL, 16K (= 16 × 2 <SUP> 10 </ SUP>) bit line pairs BL intersecting these word lines WL, and bit line pairs BL. And a 16K sense amplifier (not shown) connected thereto. Each memory cell MC is connected to a corresponding word line WL and bit line pair BL.

DRAM10はさらに、行デコーダ14と、行デコーダ14を制御する行デコーダ制御回路16とを備える。行デコーダ14は、行アドレス信号に応答してワード線WLを選択する。メモリセルアレイ12と同様に、行デコーダ14も16個のデコーダブロックDBに分割される。   The DRAM 10 further includes a row decoder 14 and a row decoder control circuit 16 that controls the row decoder 14. Row decoder 14 selects word line WL in response to a row address signal. Similar to the memory cell array 12, the row decoder 14 is also divided into 16 decoder blocks DB.

図2に行デコーダ制御回路16及び1つのデコーダブロックDBの詳細を示す。図2を参照して、DRAM10はさらに、リフレッシュ回路17と、アドレス選択器18とを備える。リフレッシュ回路17は、リフレッシュイネーブル信号/REを発生し、かつリフレッシュ行アドレス信号RRAを順次発生する。アドレス選択器18は、外部から与えられたアクセス行アドレス信号ERA又はリフレッシュ行アドレス信号RRAを選択し、行アドレス信号RAとして行デコーダ制御回路16に与える。行デコーダ制御回路16は、与えられた行アドレス信号RAをデコードして行アドレスデコード信号ADU及びADLを発生し、行デコーダ14に与える。   FIG. 2 shows details of the row decoder control circuit 16 and one decoder block DB. Referring to FIG. 2, DRAM 10 further includes a refresh circuit 17 and an address selector 18. Refresh circuit 17 generates refresh enable signal / RE and sequentially generates refresh row address signal RRA. The address selector 18 selects the access row address signal ERA or the refresh row address signal RRA given from the outside, and gives it to the row decoder control circuit 16 as the row address signal RA. The row decoder control circuit 16 decodes the applied row address signal RA to generate row address decode signals ADU and ADL, and supplies them to the row decoder 14.

図3にアドレス選択器18及びリフレッシュ回路17の詳細を示す。図3を参照して、リフレッシュ回路17は、リフレッシュタイマ30と、アドレスカウンタ32と、リフレッシュイネーブル回路34とを含む。リフレッシュタイマ30は、所定の周期でリフレッシュタイマ信号/RTを発生する。アドレスカウンタ32は、リフレッシュタイマ信号/RTに応答してリフレッシュ行アドレスをカウントアップし、リフレッシュ行アドレス信号RRAを発生する。リフレッシュイネーブル回路34は、チップイネーブル信号/CE及びリフレッシュタイマ信号/RTに応答してリフレッシュイネーブル信号/REを発生する。
図4を参照して、チップイネーブル信号/CEは外部サイクル時間TecごとにL(論理ロウ)レベルに活性化される。チップイネーブル信号/CEを活性化することはアクセスコマンドを発行することに相当する。チップイネーブル信号/CEが活性化されると、外部から与えられたアクセス行アドレス信号ERAがアドレス選択器18に取り込まれ、これに応じてメモリセルMCからデータが読み出される。
FIG. 3 shows details of the address selector 18 and the refresh circuit 17. Referring to FIG. 3, refresh circuit 17 includes a refresh timer 30, an address counter 32, and a refresh enable circuit 34. The refresh timer 30 generates a refresh timer signal / RT at a predetermined cycle. Address counter 32 counts up the refresh row address in response to refresh timer signal / RT and generates refresh row address signal RRA. The refresh enable circuit 34 generates a refresh enable signal / RE in response to the chip enable signal / CE and the refresh timer signal / RT.
Referring to FIG. 4, chip enable signal / CE is activated to L (logic low) level every external cycle time Tec. Activating the chip enable signal / CE corresponds to issuing an access command. When the chip enable signal / CE is activated, the access row address signal ERA given from the outside is taken into the address selector 18 and data is read from the memory cell MC accordingly.

読出又はリフレッシュ動作にかかる内部サイクル時間Ticを外部サイクル時間Tecの半分にすれば、読出動作の最中であっても確実にリフレッシュ動作を挿入することができる。メモリセルMCのリテンション時間を64msとすると、この間に全てのメモリセルMCをリフレッシュするためには、4Kのワード線WLを16μs(=64ms÷4K)ごとに順次選択しなければならない。このように全てのワード線WLを満遍なく一定の周期で順次選択するリフレッシュを「分散リフレッシュ」という。   If the internal cycle time Tic required for the read or refresh operation is made half of the external cycle time Tec, the refresh operation can be surely inserted even during the read operation. If the retention time of the memory cells MC is 64 ms, in order to refresh all the memory cells MC during this period, the 4K word lines WL must be sequentially selected every 16 μs (= 64 ms ÷ 4K). Such refresh in which all the word lines WL are sequentially selected uniformly at a constant cycle is called “distributed refresh”.

分散リフレッシュの場合、リフレッシュタイマ信号/RTは、チップイネーブル信号/CEと関係なく、16μsの周期でLレベルに活性化される。リフレッシュタイマ信号/RTの活性化後、チップイネーブル信号/CEが活性化されると、リフレッシュイネーブル信号/REがLレベルに活性化される。リフレッシュイネーブル信号/REを活性化することはリフレッシュコマンドを発行することに相当する。リフレッシュイネーブル信号/REの活性化後、所定期間が経過すると、リフレッシュタイマ30はリセットされ、リフレッシュタイマ信号/RTはH(論理ハイ)レベルに戻る。リフレッシュイネーブル信号/REが活性化されると、アドレスカウンタ32により発生されたリフレッシュ行アドレス信号RRAがアドレス選択器18に取り込まれ、これに応じてメモリセルMCがリフレッシュされる。   In the case of distributed refresh, refresh timer signal / RT is activated to L level at a period of 16 μs irrespective of chip enable signal / CE. When chip enable signal / CE is activated after activation of refresh timer signal / RT, refresh enable signal / RE is activated to L level. Activating the refresh enable signal / RE corresponds to issuing a refresh command. When a predetermined period elapses after activation of the refresh enable signal / RE, the refresh timer 30 is reset and the refresh timer signal / RT returns to the H (logic high) level. When the refresh enable signal / RE is activated, the refresh row address signal RRA generated by the address counter 32 is taken into the address selector 18 and the memory cell MC is refreshed accordingly.

このように内部サイクル時間Ticを外部サイクル時間Tecの半分にすれば、リフレッシュコマンドがアクセスコマンド(ここでは読出コマンド)と競合することはないため、何時でもリフレッシュを行うことができる。本実施の形態はさらに、内部サイクル時間Ticを外部サイクル時間Tecの半分よりも長くした結果、リフレッシュコマンドがアクセスコマンドと競合したとしても、それらを仲裁することにより通常アクセス動作の間にリフレッシュ動作を挿入できるようにしたものである。   In this way, if the internal cycle time Tic is made half of the external cycle time Tec, the refresh command will not conflict with the access command (here, the read command), so that the refresh can be performed at any time. In this embodiment, the internal cycle time Tic is longer than half of the external cycle time Tec. As a result, even if the refresh command conflicts with the access command, the refresh operation is performed during the normal access operation by arbitrating them. It can be inserted.

再び図2を参照して、各デコーダブロックDBは、ブロックイネーブル回路20と、行デコーダ回路22と、ワード線ドライバ24と、ブロック制御回路26とを含む。上位ビットの行アドレスデコード信号ADUはブロックイネーブル回路20に与えられ、下位ビットの行アドレスデコード信号ADLは行デコーダ回路22に与えられる。各ブロックイネーブル回路20は、行アドレスデコード信号ADUに応答してブロックイネーブル信号BEを発生し、対応するデコーダブロックDBを選択する。各行デコーダ回路22は、行アドレスデコード信号ADLに応答して対応する256本のワード線WLの中から1本を選択する。ワード線ドライバ24はその選択されたワード線WLを駆動する。本例では、12ビットの行アドレス信号RAが与えられ、そのうち4ビットの信号がブロックBKの選択に使用され、残り8ビットの信号がワード線WLの選択に使用される。   Referring back to FIG. 2, each decoder block DB includes a block enable circuit 20, a row decoder circuit 22, a word line driver 24, and a block control circuit 26. The upper bit row address decode signal ADU is applied to the block enable circuit 20, and the lower bit row address decode signal ADL is applied to the row decoder circuit 22. Each block enable circuit 20 generates a block enable signal BE in response to a row address decode signal ADU, and selects a corresponding decoder block DB. Each row decoder circuit 22 selects one of the corresponding 256 word lines WL in response to a row address decode signal ADL. The word line driver 24 drives the selected word line WL. In this example, a 12-bit row address signal RA is provided, of which 4 bits are used for selecting the block BK, and the remaining 8 bits are used for selecting the word line WL.

ブロック制御回路26は、ブロックイネーブル信号BEに応答して活性化され、対応するブロックBKからタイミングモニタ信号TMを受け取るとともに、アレイ制御信号ACを対応するブロックBKに与える。タイミングモニタ信号TMは対応するブロックBK内で発生される。アレイ制御信号ACは、センスアンプの活性化、リストア後のビット線プレチャージ等、対応するブロックBKを制御するための信号である。すなわち、各ブロック制御回路26は対応するブロックBKを一連の動作が自己完結するように制御する。   The block control circuit 26 is activated in response to the block enable signal BE, receives the timing monitor signal TM from the corresponding block BK, and applies the array control signal AC to the corresponding block BK. The timing monitor signal TM is generated in the corresponding block BK. The array control signal AC is a signal for controlling the corresponding block BK, such as activation of the sense amplifier and bit line precharge after restoration. That is, each block control circuit 26 controls the corresponding block BK so that a series of operations are completed.

本実施の形態の特徴として、DARM12はさらに、ビジー信号BUSYを発生するための1本のビジー信号線28を備える。ビジー信号線28は16個のブロックBKに共通に設けられ、行デコーダ14内をビット線対BLと並行して走る。   As a feature of this embodiment, the DARM 12 further includes one busy signal line 28 for generating the busy signal BUSY. The busy signal line 28 is provided in common to the 16 blocks BK and runs in the row decoder 14 in parallel with the bit line pair BL.

図5にビジー信号/BUSYを発生するための回路を示す。図5を参照して、各ブロック制御回路26は、アレイアクセスタイミング制御回路36と、遅延回路38と、NチャネルMOSトランジスタ40とを含む。アレイアクセスタイミング制御回路36は、ビット線イコライズ信号BLEQの他、様々なアレイ制御信号ACを対応するブロックBKに与える。遅延回路38は、ビット線イコライズ信号BLEQを所定時間だけ遅延させる。トランジスタ40は、遅延されたビット線イコライズ信号BLEQに応答してオンになり、ビジー信号線28の電圧を接地電圧GNDにプルダウンする。   FIG. 5 shows a circuit for generating the busy signal / BUSY. Referring to FIG. 5, each block control circuit 26 includes an array access timing control circuit 36, a delay circuit 38, and an N channel MOS transistor 40. The array access timing control circuit 36 applies various array control signals AC to the corresponding block BK in addition to the bit line equalize signal BLEQ. The delay circuit 38 delays the bit line equalize signal BLEQ by a predetermined time. The transistor 40 is turned on in response to the delayed bit line equalize signal BLEQ, and pulls down the voltage of the busy signal line 28 to the ground voltage GND.

行デコーダ制御回路16は、PチャネルMOSトランジスタ42と、インバータ44とを含む。トランジスタ42はアレイイネーブル信号/AEに応答してオンになり、ビジー信号線28の電圧を電源電圧VDDにプルアップする。アレイイネーブル信号/AEは、チップイネーブル信号/CE又はリフレッシュイネーブル信号/REに応答して一時的に発生されるパルス信号である。   Row decoder control circuit 16 includes a P-channel MOS transistor 42 and an inverter 44. The transistor 42 is turned on in response to the array enable signal / AE, and pulls up the voltage of the busy signal line 28 to the power supply voltage VDD. The array enable signal / AE is a pulse signal that is temporarily generated in response to the chip enable signal / CE or the refresh enable signal / RE.

いずれかのブロックBKで通常アクセス動作又はリフレッシュ動作が始まると、アレイイネーブル信号/AEのパルスがトランジスタ42のゲートに与えられる。これによりビジー信号線28がプルアップされ、ビジー信号BUSYはHレベルにプレチャージされる。したがって、ビジー信号/BUSYはインバータ44によりLレベルになり、いずれかのブロックBKが動作中であることを示し、これにより次の通常アクセス動作又はリフレッシュ動作の開始を禁止する。   When the normal access operation or the refresh operation is started in any block BK, a pulse of the array enable signal / AE is given to the gate of the transistor 42. As a result, the busy signal line 28 is pulled up, and the busy signal BUSY is precharged to H level. Accordingly, the busy signal / BUSY becomes L level by the inverter 44, indicating that any block BK is in operation, thereby prohibiting the start of the next normal access operation or refresh operation.

選択されたブロックBKが一連の動作を終えると、ビット線イコライズ信号BLEQが出力されてから所定時間経過後にトランジスタ40がオンになる。これによりビジー信号線28がプルダウンされ、ビジー信号BUSYがLレベルに戻る。したがって、ビジー信号/BUSYはインバータ44によりHレベルに戻り、ブロックBKが動作を完了したことを示し、これにより次の動作の開始を解禁する。   When the selected block BK finishes a series of operations, the transistor 40 is turned on after a predetermined time has elapsed since the bit line equalize signal BLEQ is output. As a result, the busy signal line 28 is pulled down, and the busy signal BUSY returns to the L level. Therefore, the busy signal / BUSY is returned to the H level by the inverter 44, indicating that the block BK has completed the operation, thereby unblocking the start of the next operation.

以上のように、ビジー信号/BUSYはいずれのブロックBKも選択されていない間はHレベルに維持されるが、いずれかのブロックBKが選択されるとLレベルにされ、その選択されたブロックBKにおける一連の動作が終了するまでLレベルに維持される。ビジー信号/BUSYは行デコーダ制御回路16からアドレス選択器18に与えられる。すなわち、トランジスタ42はアクセスコマンド又はリフレッシュコマンドに応じてビジー信号線28を充電し、トランジスタ40は対応するブロックBKにおいてアクセス動作又はリフレッシュ動作が終了したときビジー信号線28を放電する。ビジー信号線28と、トランジスタ42と、16個のブロックBKに対応して設けられた16個のトランジスタ40とは、アクセスコマンド又はリフレッシュコマンドに応答してビジー信号/BUSYを活性化し、ブロックイネーブル回路20により選択されたブロックBKにおいて通常アクセス動作又はリフレッシュ動作が終了したときビジー信号/BUSYを不活性化する手段である。   As described above, the busy signal / BUSY is maintained at the H level while no block BK is selected, but is set to the L level when any block BK is selected, and the selected block BK is selected. It is maintained at the L level until a series of operations in is completed. The busy signal / BUSY is supplied from the row decoder control circuit 16 to the address selector 18. That is, the transistor 42 charges the busy signal line 28 in response to the access command or the refresh command, and the transistor 40 discharges the busy signal line 28 when the access operation or the refresh operation is completed in the corresponding block BK. The busy signal line 28, the transistor 42, and the 16 transistors 40 provided corresponding to the 16 blocks BK activate the busy signal / BUSY in response to an access command or a refresh command, and a block enable circuit This is means for inactivating the busy signal / BUSY when the normal access operation or the refresh operation is completed in the block BK selected by 20.

ビジー信号BUSYがLレベルの場合、いずれのブロックBKも選択されていないので、行デコーダ制御回路16は活性化され、行アドレスデコード信号ADU及びADLを行デコーダ14に与える。一旦いずれかのブロックBKが選択されると、ビジー信号BUSYはHレベルに活性化されるが、行アドレスデコード信号ADU及びADLはそのまま維持され、行アドレス信号RAが変化しても、前回のブロックBKの動作が終了してビジー信号BUSYがLレベルに戻るまで変化しない。   When the busy signal BUSY is at L level, no block BK is selected, so that the row decoder control circuit 16 is activated and supplies the row address decode signals ADU and ADL to the row decoder 14. Once any block BK is selected, the busy signal BUSY is activated to H level, but the row address decode signals ADU and ADL are maintained as they are, and even if the row address signal RA changes, the previous block It does not change until the operation of BK ends and the busy signal BUSY returns to the L level.

図6にアドレス選択器18の構成を示す。図6を参照して、アドレス選択器18は、NAND回路46〜49と、インバータ50,51と、NOR回路52と、D型ラッチ回路54とを含む。NAND回路46〜48及びD型ラッチ回路54はそれぞれN個ずつ設けられる。本例では行アドレス信号ERA,RRA,RAが12ビットであるからN=12である。12個のNAND回路46は、チップイネーブル信号/CEがLレベルのとき12ビットのアクセス行アドレス信号ERAを入力する。12個のNAND回路47は、リフレッシュイネーブル信号/REがLレベルのとき12ビットのリフレッシュ行アドレス信号RRAを入力する。12個のNAND回路48は、その入力された12ビットのアクセス行アドレス信号ERA又はリフレッシュ行アドレス信号RRAを出力する。   FIG. 6 shows the configuration of the address selector 18. Referring to FIG. 6, address selector 18 includes NAND circuits 46 to 49, inverters 50 and 51, NOR circuit 52, and D-type latch circuit 54. N NAND circuits 46 to 48 and N type latch circuits 54 are provided. In this example, since the row address signals ERA, RRA and RA are 12 bits, N = 12. The twelve NAND circuits 46 receive a 12-bit access row address signal ERA when the chip enable signal / CE is at L level. The 12 NAND circuits 47 receive a 12-bit refresh row address signal RRA when the refresh enable signal / RE is at L level. The twelve NAND circuits 48 output the input 12-bit access row address signal ERA or refresh row address signal RRA.

ビジー信号/BUSYがHレベルのとき、NAND回路49はインバータとして機能する。したがって、チップイネーブル信号/CE又はリフレッシュイネーブル信号/REがLレベルになると、NAND回路49から12個のラッチ回路54に与えられるラッチ信号LTがHレベルになる。12個のラッチ回路54は、ラッチ信号LTがHレベルになると12個のNAND回路48から出力された12ビットのアクセス行アドレス信号ERA又はリフレッシュ行アドレス信号RRAを取り込んでラッチし、12ビットの行アドレス信号RAとして出力する。要するに、ビジー信号/BUSYがHレベルの場合、アドレス選択器18は、チップイネーブル信号/CEがLレベルのときアクセス行アドレス信号ERAを選択し、リフレッシュイネーブル信号/REがLレベルのときリフレッシュ行アドレス信号RRAを選択する。   When the busy signal / BUSY is at the H level, the NAND circuit 49 functions as an inverter. Therefore, when the chip enable signal / CE or the refresh enable signal / RE becomes L level, the latch signal LT supplied from the NAND circuit 49 to the 12 latch circuits 54 becomes H level. When the latch signal LT becomes H level, the twelve latch circuits 54 take in and latch the 12-bit access row address signal ERA or the refresh row address signal RRA output from the 12 NAND circuits 48, and latch the 12-bit row. Output as address signal RA. In short, when the busy signal / BUSY is at the H level, the address selector 18 selects the access row address signal ERA when the chip enable signal / CE is at the L level, and the refresh row address when the refresh enable signal / RE is at the L level. The signal RRA is selected.

一方、ビジー信号/BUSYがLレベルのとき、ラッチ信号LTはHレベルに固定される。したがって、この間にチップイネーブル信号/CE又はリフレッシュイネーブル信号/REがLレベルになり、次の新しいアクセス行アドレス信号ERA又はリフレッシュ行アドレス信号RRAが入力されたとしても、ラッチ回路54は前の古いアクセス行アドレス信号ERA又はリフレッシュ行アドレス信号RRAをラッチし続け、その次の新しいアクセス行アドレス信号ERA又はリフレッシュ行アドレス信号RRAを取り込まない。要するに、ビジー信号/BUSYがLレベルの場合、アドレス選択器18は、チップイネーブル信号/CE又はリフレッシュイネーブル信号/REがLレベルになっても、次に与えられるアクセス行アドレス信号ERA又はリフレッシュ行アドレス信号RRAを選択することなく無視し、1つの前に選択したアクセス行アドレス信号ERA又はリフレッシュ行アドレス信号RRAを出力し続ける。   On the other hand, when busy signal / BUSY is at L level, latch signal LT is fixed at H level. Therefore, even if the chip enable signal / CE or the refresh enable signal / RE becomes L level during this time and the next new access row address signal ERA or refresh row address signal RRA is input, the latch circuit 54 does not change the previous old access. The row address signal ERA or the refresh row address signal RRA is continuously latched, and the next new access row address signal ERA or the refresh row address signal RRA is not captured. In short, when the busy signal / BUSY is at the L level, the address selector 18 may provide the next access row address signal ERA or refresh row address to be applied even if the chip enable signal / CE or the refresh enable signal / RE is at the L level. The signal RRA is ignored without being selected, and the previously selected access row address signal ERA or refresh row address signal RRA is continuously output.

図7を参照して、チップイネーブル信号CEが活性化されると、選択されたブロックBKでアクセス動作が始まり、ビジー信号/BUSYがLレベルに活性化される。アクセス動作が終わると、ビジー信号/BUSYはHレベルに戻る。一方、リフレッシュイネーブル信号REが活性化されると、選択されたブロックBKでリフレッシュ動作が始まり、ビジー信号/BUSYがLレベルに活性化される。リフレッシュ動作が終わると、ビジー信号/BUSYはHレベルに戻る。   Referring to FIG. 7, when chip enable signal CE is activated, an access operation starts in selected block BK, and busy signal / BUSY is activated to L level. When the access operation is finished, the busy signal / BUSY returns to the H level. On the other hand, when the refresh enable signal RE is activated, the refresh operation starts in the selected block BK, and the busy signal / BUSY is activated to the L level. When the refresh operation is finished, the busy signal / BUSY returns to the H level.

以上のように、DRAM10は、ビジー信号/BUSYがHレベルに戻ったとき、アクセスコマンド及びリフレッシュコマンドのうち先に来たコマンドに応じて、開始されるべき次の動作を決定する。これにより外部から与えられるアクセス行アドレス信号ERAと内部的に発生されるリフレッシュ行アドレス信号RRAとは区別されることなく、前回のブロックBKの動作が終了するまで新しい行アドレス信号RAに応じた動作は待たされる。すなわち、DRAM10は先に来たコマンドを優先し、後からの動作は直前の動作が終了するまで待たせる。   As described above, when the busy signal / BUSY returns to the H level, the DRAM 10 determines the next operation to be started in accordance with the earlier command of the access command and the refresh command. As a result, the access row address signal ERA given from the outside and the internally generated refresh row address signal RRA are not distinguished from each other, and the operation according to the new row address signal RA until the operation of the previous block BK is completed. Will wait. That is, the DRAM 10 gives priority to the command that comes first, and the subsequent operation is made to wait until the previous operation is completed.

したがって、内部サイクル時間Ticを外部サイクル時間Tecの半分よりも長くして分散リフレッシュを行うと、リフレッシュコマンドがアクセスコマンドと競合し、必然的にリフレッシュは待たされる傾向にある。そのため、本実施の形態は好ましくは、ブロックベースバーストリフレッシュを行う。これは、ブロックBKごとに256本全てのワード線WLを最短時間で一気に連続してバーストリフレッシュするものである。   Therefore, when distributed refresh is performed with the internal cycle time Tic longer than half of the external cycle time Tec, the refresh command contends with the access command, and the refresh tends to wait. Therefore, this embodiment preferably performs block-based burst refresh. This is a burst refresh of all 256 word lines WL for each block BK in a short time and continuously.

各メモリセルMCを64msごとにリフレッシュするためには、16個のブロックBKの各々にバーストリフレッシュ開始信号を4ms(=64ms÷16)ごとに与え、これに応じて各ブロックBK内の256本のワード線WLを連続してバーストリフレッシュする。したがって、各ブロックBKでは4msの期間内に256回のリフレッシュを行う。実際に1回のリフレッシュにかかる時間を50nsとしても、バーストリフレッシュにかかる時間は12.8μs(=256×50ns)と4msに比べて非常に短い。そのため、バーストリフレッシュは4msの期間のうちの最初の短時間で終わってしまう。バーストリフレッシュの最中に通常のアクセスコマンドが来るとリフレッシュが待たされるが、ブロックベースバーストリフレッシュによれば、リフレッシュの遅れは当該ブロックBKの動作中に解消され、他のブロックBKまで持ち越されない。以下、これを詳述する。   In order to refresh each memory cell MC every 64 ms, a burst refresh start signal is given to each of the 16 blocks BK every 4 ms (= 64 ms ÷ 16), and 256 blocks in each block BK are correspondingly changed. The word line WL is continuously burst refreshed. Accordingly, each block BK performs 256 refreshes within a period of 4 ms. Even if the time required for one refresh is actually 50 ns, the time required for burst refresh is 12.8 μs (= 256 × 50 ns), which is much shorter than 4 ms. Therefore, the burst refresh ends in the first short time in the 4 ms period. When a normal access command is received during burst refresh, the refresh is waited. According to block-based burst refresh, the refresh delay is eliminated during the operation of the block BK and is not carried over to another block BK. This will be described in detail below.

図8にアクセスコマンドA1,A2が最小外部サイクル時間Tecごとに連続して来る場合におけるバーストリフレッシュ動作を示す。(A)は先行技術と同様に内部サイクル時間Ticが外部サイクル時間Tecの半分の場合であり、(B)は内部サイクル時間Ticが外部サイクル時間Tecの半分よりも長い場合である。ここでは、アクセスコマンドA1の直前にリフレッシュコマンドR1が入り、リフレッシュ動作R1(対応するコマンドと同じ符号を用いる)が始まってしまったため、通常アクセス動作A1にとってサイクル時間及びアクセス時間ともに最悪になる場合を想定する。   FIG. 8 shows a burst refresh operation when the access commands A1 and A2 come continuously every minimum external cycle time Tec. (A) is a case where the internal cycle time Tic is half of the external cycle time Tec as in the prior art, and (B) is a case where the internal cycle time Tic is longer than half of the external cycle time Tec. Here, since the refresh command R1 enters immediately before the access command A1 and the refresh operation R1 (using the same sign as the corresponding command) has started, the cycle time and the access time are worst for the normal access operation A1. Suppose.

図8(A)を参照して、アクセスコマンドA1の直前にリフレッシュコマンドR1が来ると、先にリフレッシュ動作R1が始まる。リフレッシュ動作R1は内部サイクル時間Ticの経過後に終わる。ここではバーストリフレッシュであるから前回の通常アクセス動作又はリフレッシュ動作が終わるたびにリフレッシュコマンドが発行される。したがって、リフレッシュ動作R1が終わると再びリフレッシュコマンドR2が来るが、このときそれ以前の時刻T0でアクセスコマンドA1が来ているので、このアクセスコマンドA1に応じて通常アクセス動作A1が始まる。通常アクセス動作A1も内部サイクル時間Ticの経過後に終了する。この動作が繰り返され、その結果、バーストリフレッシュにおける個々のリフレッシュ動作R1,R2と各通常アクセス動作A1,A2とは交互に行われる。この動作を具体的に説明すると、次の通りである。   Referring to FIG. 8A, when refresh command R1 comes immediately before access command A1, refresh operation R1 starts first. The refresh operation R1 ends after the internal cycle time Tic has elapsed. Since the burst refresh is performed here, a refresh command is issued every time the previous normal access operation or refresh operation is completed. Accordingly, when the refresh operation R1 is completed, the refresh command R2 comes again. At this time, the access command A1 comes at the previous time T0, so that the normal access operation A1 starts in response to the access command A1. The normal access operation A1 is also terminated after the internal cycle time Tic has elapsed. This operation is repeated, and as a result, the individual refresh operations R1, R2 and the normal access operations A1, A2 in the burst refresh are alternately performed. This operation will be specifically described as follows.

アドレス選択器18は、Lレベルのリフレッシュイネーブル信号/REに応答してリフレッシュ行アドレス信号RRAをラッチし、これを行デコーダ制御回路16に与える。行デコーダ制御回路16はビジー信号/BUSYをLレベルに活性化するとともに、リフレッシュ行アドレス信号RRAに応答して行アドレスデコード信号ADU及びADLを行デコーダ14に与える。行アドレスデコード信号ADUに応答して1個のブロックBKが選択され、そのブロックBK内で行アドレスデコード信号ADLに応答して1本のワード線WLが活性化され、そのワード線WLに接続された全てのメモリセルMCがリフレッシュされる。   The address selector 18 latches the refresh row address signal RRA in response to the L level refresh enable signal / RE and supplies it to the row decoder control circuit 16. Row decoder control circuit 16 activates busy signal / BUSY to L level, and provides row address decode signals ADU and ADL to row decoder 14 in response to refresh row address signal RRA. One block BK is selected in response to the row address decode signal ADU, and one word line WL is activated in response to the row address decode signal ADL in the block BK, and is connected to the word line WL. All the memory cells MC are refreshed.

このリフレッシュ動作R1の最中にチップイネーブル信号/CEがLレベルに活性化され、アクセス行アドレス信号ERAがアドレス選択器18に与えられるが、ビジー信号/BUSYが活性化されているため、アドレス選択器18はそのアクセス行アドレス信号ERAをラッチせず、1つ前にラッチしたリフレッシュ行アドレス信号RRAをラッチし続ける。   During this refresh operation R1, the chip enable signal / CE is activated to L level and the access row address signal ERA is applied to the address selector 18, but the busy signal / BUSY is activated, so that address selection is performed. The unit 18 does not latch the access row address signal ERA, but continues to latch the refresh row address signal RRA latched one time before.

上記選択されたブロックBK内でリフレッシュ動作R1が終了すると、ビジー信号/BUSYはHレベルに不活性化される。そのため、アドレス選択器18は上記既に与えられているアクセス行アドレス信号ERAをラッチし、これを行デコーダ制御回路16に与える。その結果、選択されたブロックBK内で通常アクセス動作A1が行われる。   When the refresh operation R1 is completed in the selected block BK, the busy signal / BUSY is inactivated to the H level. Therefore, the address selector 18 latches the already provided access row address signal ERA and supplies it to the row decoder control circuit 16. As a result, the normal access operation A1 is performed in the selected block BK.

(A)の場合、内部サイクル時間Ticが外部サイクル時間Tecの半分であるため、各通常アクセス動作は外部サイクル時間Tec内で完了する。図中の矢印はアクセスコマンドの入力から通常アクセス動作の終わりを示すが、この矢印で示されるアクセス時間もSRAMと同様に外部サイクル時間Tec以内である。   In the case of (A), since the internal cycle time Tic is half of the external cycle time Tec, each normal access operation is completed within the external cycle time Tec. The arrow in the figure indicates the end of the normal access operation from the input of the access command. The access time indicated by this arrow is also within the external cycle time Tec as in the SRAM.

一方、(B)の場合、内部サイクル時間Ticは(A)の場合と同じであるが、外部サイクル時間Tecが(A)の場合よりも短い。図8(B)を参照して、アクセスコマンドA1が来る直前にリフレッシュコマンドR1が来ると、先にリフレッシュ動作R1が始まる。バーストリフレッシュであるからリフレッシュ動作R1が終わると直ちに次のリフレッシュコマンドR2が来るが、このときそれ以前の時刻T0でアクセスコマンドA1が来ているので、このアクセスコマンドA1に応じて通常アクセス動作A1が始まる。通常アクセス動作A1が終わると再びリフレッシュコマンドR3が来るが、このときもそれ以前の時刻T1でアクセスコマンドA2が来ているので、このアクセスコマンドA2に応じて通常アクセス動作A2が始まる。通常アクセス動作A2が終わると再びリフレッシュコマンドR4が来るが、このときそれ以前にアクセスコマンドは来ていないので、このリフレッシュコマンドR4に応じてリフレッシュ動作R4が始まる。   On the other hand, in the case of (B), the internal cycle time Tic is the same as in the case of (A), but the external cycle time Tec is shorter than the case of (A). Referring to FIG. 8B, when refresh command R1 comes just before access command A1, refresh operation R1 starts first. Because the refresh operation is burst refresh, the next refresh command R2 comes immediately after the refresh operation R1 ends. At this time, the access command A1 comes at the previous time T0. Begins. When the normal access operation A1 is completed, the refresh command R3 comes again. At this time, the access command A2 is received at the previous time T1, so the normal access operation A2 starts in response to the access command A2. When the normal access operation A2 ends, the refresh command R4 comes again. At this time, however, no access command has come before that, so the refresh operation R4 starts in response to the refresh command R4.

(B)の場合、リフレッシュコマンドはスキップされることがあるが、メモリセルMCはリフレッシュされながら外部サイクル時間Tecごとにアクセスされる。   In the case of (B), the refresh command may be skipped, but the memory cell MC is accessed every external cycle time Tec while being refreshed.

そこでまず、内部サイクル時間Ticを外部サイクル時間Tecの半分よりも長くする場合に、どこまで長くできるかについて図9を参照して説明する。   First, how far the internal cycle time Tic can be increased when the internal cycle time Tic is set to be longer than half of the external cycle time Tec will be described with reference to FIG.

内部サイクル時間Ticが外部サイクル時間Tecの半分よりも長くなるほど、リフレッシュ動作が入る頻度が少なくなる。したがって、何回かの通常アクセス動作後に必ず1回はリフレッシュ動作が入る条件が必要となる。最初のリフレッシュ動作による内部サイクル時間(1×Tic)後にN回の通常アクセス動作が入るが、このN回の通常アクセス動作にかかる時間(N×Tic)がN回の外部サイクル時間(N×Tec)以内であれば、N+1回目の通常アクセスコマンド以前にリフレッシュコマンドが来てリフレッシュ動作が入る。したがって、リフレッシュ動作が入る条件は次の式(1)で与えられる。
Tic+N×Tic&lt;N×Tec …(1)
As the internal cycle time Tic is longer than half of the external cycle time Tec, the frequency of the refresh operation is reduced. Therefore, a condition is required for the refresh operation to be performed at least once after several normal access operations. N normal access operations are performed after the internal cycle time (1 × Tic) by the first refresh operation, and the time required for the N normal access operations (N × Tic) is N external cycle times (N × Tec). ), The refresh command comes before the N + 1th normal access command and the refresh operation is started. Accordingly, the condition for entering the refresh operation is given by the following equation (1).
Tic + N × Tic &lt; N × Tec (1)

式(1)を変形すると、次の式(2)が得られる。
Tic&lt;N/(N+1)×Tec …(2)
When equation (1) is transformed, the following equation (2) is obtained.
Tic &lt; N / (N + 1) × Tec (2)

式(2)は、内部サイクル時間Ticが外部サイクル時間TecのN/(N+1)倍以内であれば、N+1回目にはリフレッシュ動作が入ることを示している。たとえば図9(A)に示すようにN=1の場合は、内部サイクル時間Ticが外部サイクル時間Tecの半分よりも短ければ1回おきにリフレッシュ動作が入る。   Expression (2) indicates that if the internal cycle time Tic is within N / (N + 1) times the external cycle time Tec, the refresh operation is performed for the (N + 1) th time. For example, as shown in FIG. 9A, when N = 1, if the internal cycle time Tic is shorter than half of the external cycle time Tec, a refresh operation is performed every other time.

式(2)から明らかなように、Nが大きくなれば、内部サイクル時間Ticは外部サイクル時間Tecに近くなる。すなわち、リフレッシュ動作が入る頻度がかなり少なくなっても問題さえなければ、内部サイクル時間Ticは外部サイクル時間Tecにかなり近くてもよい。   As is clear from equation (2), when N increases, the internal cycle time Tic approaches the external cycle time Tec. That is, the internal cycle time Tic may be much closer to the external cycle time Tec if there is no problem even if the frequency of the refresh operation is considerably reduced.

図9(A)〜(E)に示すようにNが有限回の場合、リフレッシュコマンドはN回スキップされる。一方、図9(F)に示すようにNが無限回になると、内部サイクル時間Ticは外部サイクル時間Tecと同じなるが、リフレッシュコマンドは無限回スキップされ、リフレッシュ動作は全く入らなくなる。最初にアクセスコマンドが来る直前にリフレッシュコマンドが来てリフレッシュ動作が入ったとしても、それ以降は必ず以前のアクセス動作が終わる1サイクル前にアクセスコマンドが来ているため、全くリフレッシュ動作が入らない。Nが無限大でなく、内部サイクル時間Ticが外部サイクル時間Tecよりも僅かでも短ければ、必ずリフレッシュ動作は入る。   As shown in FIGS. 9A to 9E, when N is finite times, the refresh command is skipped N times. On the other hand, as shown in FIG. 9F, when N becomes infinite, the internal cycle time Tic is the same as the external cycle time Tec, but the refresh command is skipped infinitely and the refresh operation is not performed at all. Even if a refresh command comes in immediately before the first access command arrives and a refresh operation is started, the access command is always received one cycle before the end of the previous access operation, so no refresh operation is entered. If N is not infinite and the internal cycle time Tic is slightly shorter than the external cycle time Tec, the refresh operation is always performed.

そこで次に、リフレッシュ動作が必ず入るためのNの上限値を求める。ブロックBK当たりのワード線の本数をNwlbとすれば、これにN×Tecを掛けた値が、リテンション時間Trをブロック数Nbで割った値よりも短ければよい。したがって、次の式(3)が得られる。
N×Tec×Nwlb&lt;Tr/Nb …(3)
Therefore, next, an upper limit value of N for which the refresh operation is surely entered is obtained. If the number of word lines per block BK is Nwlb, the value obtained by multiplying this by N × Tec should be shorter than the value obtained by dividing the retention time Tr by the number of blocks Nb. Therefore, the following equation (3) is obtained.
N × Tec × Nwlb &lt; Tr / Nb (3)

Nwlb×Nbはワード線の総数Ntwlであるから、これを用いて式(3)を変形すると、次の式(4)が得られる。
N&lt;Tr/(Tec×Ntwl) …(4)
Since Nwlb × Nb is the total number of word lines Ntwl, when equation (3) is transformed using this, the following equation (4) is obtained.
N &lt; Tr / (Tec × Ntwl) (4)

リテンション時間Trを典型的な64msとし、ワード線の総数Ntwlを本実施の形態の通り4Kとし、さらに外部サイクル時間を50nsとすると、Nの上限値は約312とかなり大きい数になる。   Assuming that the retention time Tr is 64 ms typical, the total number of word lines Ntwl is 4K as in this embodiment, and the external cycle time is 50 ns, the upper limit value of N is a very large number of about 312.

N=312を式(2)に代入すると、内部サイクル時間Ticは外部サイクル時間Tecの0.997倍(=312/313)、つまり99.7%の49.85μsでも、312回ごとに必ず1回はリフレッシュ動作が入り、全ワード線のリフレッシュをミスすることなく、外部サイクル時間Tecごとに連続して通常アクセス動作が入る。   If N = 312 is substituted into equation (2), the internal cycle time Tic is 0.997 times the external cycle time Tec (= 312/313), that is, 99.7% 49.85 μs. The refresh operation is performed once, and the normal access operation is continuously performed every external cycle time Tec without missing the refresh of all the word lines.

しかし、Nはそんな大きい値でなくても、内部サイクル時間Ticは外部サイクル時間Tecにかなり近くなる。たとえば図9(D)に示すようにN=4の場合、つまり通常アクセス動作4回に1回の割合でリフレッシュ動作が入れば、内部サイクル時間Ticは外部サイクル時間Tecの4/5(=80%)まで長くすることができる。リフレッシュ動作が入る頻度の観点から言えば、外部サイクル時間を50nsとしても、256回のバーストリフレッシュにかかる時間は64μs(=5×50ns×256)である。この場合、256回目のワード線のリフレッシュが最も遅れるが、その遅れは51.2μs(=64μs−(50ns×256))でしかない。これは64msのリテンション時間の0.08%でしかなく、全く無視することができる。   However, even if N is not so large, the internal cycle time Tic is much closer to the external cycle time Tec. For example, as shown in FIG. 9D, when N = 4, that is, when a refresh operation is performed at a rate of once every four normal access operations, the internal cycle time Tic is 4/5 (= 80) of the external cycle time Tec. %). From the viewpoint of the frequency of the refresh operation, even if the external cycle time is 50 ns, the time required for 256 burst refreshes is 64 μs (= 5 × 50 ns × 256). In this case, the 256th word line refresh is most delayed, but the delay is only 51.2 μs (= 64 μs− (50 ns × 256)). This is only 0.08% of the retention time of 64 ms and can be completely ignored.

また、ブロックベースバーストリフレッシュであるから、リフレッシュの遅れは当該ブロックBKの動作中に解消され、他のブロックBKまで持ち越され、累積されることはない。そのため、51.2μsが全ワード線の中で最大の遅れである。したがって、本実施の形態によれば、リフレッシュ遅れによる不具合はほとんどなく、内部サイクル時間Ticを外部サイクル時間Tec近くまで長くすることができる。逆に言えば、内部サイクル時間Ticで動作可能なDRAM10の真の実力近くまで高速化することができる。よって、リフレッシュを内部で行う、SRAMコンパチブルなDRAMを提供することができ、従来の半分に近い外部サイクル時間Tecを実現することができる。   In addition, since it is block-based burst refresh, the refresh delay is eliminated during the operation of the block BK, and it is carried over to another block BK and is not accumulated. Therefore, 51.2 μs is the maximum delay among all the word lines. Therefore, according to the present embodiment, there is almost no problem due to the refresh delay, and the internal cycle time Tic can be extended to near the external cycle time Tec. In other words, the speed can be increased to near the true capability of the DRAM 10 that can operate with the internal cycle time Tic. Therefore, it is possible to provide an SRAM compatible DRAM in which refresh is performed internally, and an external cycle time Tec close to half of the conventional one can be realized.

このように内部サイクル時間Ticが外部サイクル時間Tecの半分より長くても、「サイクル時間」の観点からは、Nが有限でさえあれば、通常アクセス動作とリフレッシュ動作とを外部サイクル時間Tec内で行うことができ、問題はないが、通常アクセス動作にかかる「アクセス時間」の観点からは問題が残る。すなわち、SRAMでは一般にサイクル時間とアクセス時間とが同じであるから、このDRAM10でも読出データは外部サイクル時間Tec内に有効になるのが望ましい。しかし、図8(B)に示したように、最初の読出データ(アクセス時間を示す矢印の先端)は外部サイクル時間Tec内に有効になっておらず、アクセス時間TacはSRAMの一般仕様を満たさない。同図から明らかなように、アクセス時間Tacが仕様を満たすためには、リフレッシュ動作のための内部サイクル時間Ticとアクセス時間Tacとの和が外部サイクル時間Tec以内でなければならない。上記実施の形態ではリフレッシュ動作のための内部サイクル時間Ticと通常アクセス動作のための内部サイクル時間Ticとは同じであるが、通常アクセス動作ではDRAMによっては最初のデータのアクセス時間は不変であるが、ページ、バースト読出など、何らかの理由でプレチャージがすぐに開始できないため、サイクル時間が長くなる場合もある。このような場合であれば、通常アクセス動作のための内部サイクル時間Ticが長くても、外部サイクル時間Tec及びアクセス時間を延長する必要はない。   Thus, even if the internal cycle time Tic is longer than half of the external cycle time Tec, from the viewpoint of “cycle time”, if N is finite, the normal access operation and the refresh operation are performed within the external cycle time Tec. There is no problem, but the problem remains from the viewpoint of “access time” required for normal access operation. That is, since the cycle time and the access time are generally the same in the SRAM, it is desirable that the read data is valid within the external cycle time Tec in the DRAM 10 as well. However, as shown in FIG. 8B, the first read data (the tip of the arrow indicating the access time) is not valid within the external cycle time Tec, and the access time Tac satisfies the general specifications of the SRAM. Absent. As can be seen from the figure, in order for the access time Tac to satisfy the specification, the sum of the internal cycle time Tic and the access time Tac for the refresh operation must be within the external cycle time Tec. In the above embodiment, the internal cycle time Tic for the refresh operation and the internal cycle time Tic for the normal access operation are the same. However, in the normal access operation, the access time of the first data is not changed depending on the DRAM. Since the precharge cannot be started immediately for some reason such as page or burst reading, the cycle time may be long. In such a case, even if the internal cycle time Tic for the normal access operation is long, it is not necessary to extend the external cycle time Tec and the access time.

また、図8(B)に示したように、アクセス時間Tacはリフレッシュ動作の直後と通常アクセス動作が続いた後とで異なるため、ユーザとしてはこのままでは使用し難い。そこで、図10に示すように、リフレッシュ動作のための内部サイクル時間Ticと通常アクセス動作のための内部サイクル時間Ticとの和が外部からの見かけ上のアクセス時間となるように意図的にアクセスレイテンシTltを仕様上に設け、連続した通常アクセス動作時でもデータが有効になる時期を遅らせればよい。当然アクセス時間Tacは長くなるが、サイクル時間は短くすることができる。この動作は、Digest of Technical Papers, ISSC91, p.50, Feb. 1991 (Pipeline Burst SRAM)に開示されたパイプラインバーストSRAMと同じような動作となる。   Further, as shown in FIG. 8B, the access time Tac differs between immediately after the refresh operation and after the normal access operation continues, so it is difficult for the user to use it as it is. Therefore, as shown in FIG. 10, the access latency is intentionally set so that the sum of the internal cycle time Tic for the refresh operation and the internal cycle time Tic for the normal access operation becomes the apparent access time from the outside. Tlt is provided in the specification, and the time when the data becomes valid may be delayed even during continuous normal access operation. Of course, the access time Tac becomes longer, but the cycle time can be shortened. This operation is similar to the pipeline burst SRAM disclosed in Digest of Technical Papers, ISSC91, p.50, Feb. 1991 (Pipeline Burst SRAM).

図10はN=5の場合の動作で、(A)は通常アクセスコマンドだけが来る場合の動作を示し、アクセス時間Tacは仕様上で意図的に長く記述され、外部サイクル時間Tecよりも長い。(B)は外部サイクル時間Tecごとに通常アクセスコマンドが来る場合にバーストリフレッシュが始まったときの動作を示す。(C)はリフレッシュコマンドだけが来る場合の動作を示す。(A)及び(B)の場合ともに、図9(E)に示した同じN=5の場合と異なり、常にアクセスコマンドの入力から同じアクセス時間Tacとなる。アクセス時間Tacが外部サイクル時間Tecよりも長くても、データは外部サイクル時間Tecと同じ周期で連続して有効になる。このように連続してデータをアクセスすると、バンド幅を広くすることができる。   FIG. 10 shows the operation when N = 5. FIG. 10A shows the operation when only the normal access command is received. The access time Tac is intentionally described longer in the specification and is longer than the external cycle time Tec. (B) shows the operation when burst refresh starts when a normal access command comes every external cycle time Tec. (C) shows the operation when only the refresh command is received. In both cases (A) and (B), unlike the case of the same N = 5 shown in FIG. 9 (E), the same access time Tac is always obtained from the input of the access command. Even if the access time Tac is longer than the external cycle time Tec, the data is continuously valid in the same cycle as the external cycle time Tec. When data is continuously accessed in this way, the bandwidth can be increased.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。   While the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit thereof.

本発明による半導体記憶装置は、特に低消費電力用途でSRAMの代わりに用いられるDRAMに利用可能である。   The semiconductor memory device according to the present invention can be used for a DRAM used in place of the SRAM particularly for low power consumption.

本発明の実施の形態によるDRAMの全体構成を示す機能ブロック図である。1 is a functional block diagram showing an overall configuration of a DRAM according to an embodiment of the present invention. 図1に示したデコーダブロック及び行デコーダ制御回路の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a configuration of a decoder block and a row decoder control circuit shown in FIG. 1. 図2中のアドレス選択器及びリフレッシュ回路の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram showing configurations of an address selector and a refresh circuit in FIG. 2. 図1〜図3に示したDRAMによる読出及びリフレッシュ動作を示すタイミング図である。FIG. 4 is a timing chart showing read and refresh operations by the DRAM shown in FIGS. 1 to 3. 図2中のブロック制御回路の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 3 is a functional block diagram showing a configuration of a block control circuit in FIG. 2. 図2及び図3中のアドレス選択器の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration of an address selector in FIGS. 2 and 3. 図6に示したアドレス選択器の動作を示すタイミング図である。FIG. 7 is a timing chart showing an operation of the address selector shown in FIG. 6. 図1〜図3に示したDRAMによるバーストリフレッシュ動作を示すタイミング図である。FIG. 4 is a timing chart showing a burst refresh operation by the DRAM shown in FIGS. 1 to 3. 図8と同様にバーストリフレッシュ動作を示し、特にリフレッシュ動作後に入る通常アクセス動作の回数をNとした場合、Nの様々な値における動作を示すタイミング図である。FIG. 9 is a timing diagram showing operations at various values of N when the burst refresh operation is shown in the same manner as in FIG. 8, and the number of normal access operations after the refresh operation is N. 図9(E)に示したN=5の場合の動作を示すタイミング図であり、(A)はアクセス動作のみ、(B)はリフレッシュ及びアクセスの混合動作、(C)はリフレッシュ動作のみを示す。FIG. 9E is a timing chart showing an operation when N = 5 shown in FIG. 9E, where FIG. 9A shows only an access operation, FIG. 9B shows a mixed operation of refresh and access, and FIG. 9C shows only a refresh operation. .

符号の説明Explanation of symbols

12 メモリセルアレイ
14 行デコーダ
16 行デコーダ制御回路
17 リフレッシュ回路
18 アドレス選択器
20 ブロックイネーブル回路
22 行デコーダ回路
24 ワード線ドライバ
26 ブロック制御回路
28 ビジー信号線
30 リフレッシュタイマ
32 アドレスカウンタ
34 リフレッシュイネーブル回路
40,42 トランジスタ
46〜49 NANAD回路
54 ラッチ回路
/AE アレイイネーブル信号
BUSY,/BUSY ビジー信号
CE,/CE チップイネーブル信号
RE,/RE リフレッシュイネーブル信号
/RT リフレッシュタイマ信号
A1,A2 アクセスコマンド(通常アクセス動作)
BE ブロックイネーブル信号
BK アクセスアレイブロック
BL ビット線対
BLEQ ビット線イコライズ信号
DB デコーダブロック
ERA アクセス行アドレス信号
LT ラッチ信号
MC メモリセル
R1,R2,R3,R4 リフレッシュコマンド(リフレッシュ動作)
RRA リフレッシュ行アドレス信号
Tac アクセス時間
Tec 外部サイクル時間
Tic 内部サイクル時間
WL ワード線

12 memory cell array 14 row decoder 16 row decoder control circuit 17 refresh circuit 18 address selector 20 block enable circuit 22 row decoder circuit 24 word line driver 26 block control circuit 28 busy signal line 30 refresh timer 32 address counter 34 refresh enable circuit 40, 42 Transistors 46 to 49 NANAD circuit 54 Latch circuit / AE Array enable signal BUSY, / BUSY Busy signal CE, / CE Chip enable signal RE, / RE Refresh enable signal / RT Refresh timer signal A1, A2 Access command (normal access operation)
BE block enable signal BK access array block BL bit line pair BLEQ bit line equalize signal DB decoder block ERA access row address signal LT latch signal MC memory cells R1, R2, R3, R4 refresh command (refresh operation)
RRA Refresh row address signal Tac Access time Tec External cycle time Tic Internal cycle time WL Word line

Claims (4)

複数のワード線を含み、複数のブロックに分割されたメモリセルアレイと、
リフレッシュを要求しかつリフレッシュアドレスを順次発生するリフレッシュ手段と、
アクセスが要求されたときアクセスアドレスを選択し、前記リフレッシュが要求されたときリフレッシュアドレスを選択するアドレス選択手段であって、前記アクセスが要求されたとき前記アクセスアドレスを入力し、前記リフレッシュが要求されたとき前記リフレッシュアドレスを入力する入力手段と、ビジー信号が不活性化されたとき前記入力されたアドレスを取り込んでラッチするラッチ手段とを含む、アドレス選択手段と、
前記アドレス選択手段により選択されたアドレスに応答して前記ワード線を選択するワード線選択手段と、
前記アドレス選択手段により選択されたアドレスに応答して前記ブロックを選択するブロック選択手段と、
前記ブロック選択手段により選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが行われている間、前記アドレス選択手段によるアドレスの選択を停止させる選択停止手段であって、前記アクセス又は前記リフレッシュが要求されたときビジー信号を活性化し、前記ブロック選択手段により選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが終了したとき前記ビジー信号を不活性化するビジー信号発生手段を含む、選択停止手段とを備え、
前記ビジー信号発生手段は、
前記複数のブロックに共通に設けられたビジー信号線と、
前記アクセス又は前記リフレッシュが要求されたとき前記ビジー信号線を充電する充電手段と、
前記複数のブロックに対応して設けられ、各々が対応するブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが終了したとき前記ビジー信号線を放電する複数の放電手段とを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
A memory cell array including a plurality of word lines and divided into a plurality of blocks;
Refresh means for requesting refresh and sequentially generating refresh addresses;
Address selecting means for selecting an access address when access is requested and selecting a refresh address when the refresh is requested, wherein the access address is input when the access is requested, and the refresh is requested Address selection means including input means for inputting the refresh address at a time and latch means for taking in and latching the input address when a busy signal is inactivated;
Word line selection means for selecting the word line in response to an address selected by the address selection means;
Block selecting means for selecting the block in response to the address selected by the address selecting means;
Selection stop means for stopping address selection by the address selection means while the access or refresh is being performed in the block selected by the block selection means, when the access or refresh is requested A selection stop means including a busy signal generation means for activating a busy signal and inactivating the busy signal when the access or the refresh is completed in the block selected by the block selection means;
The busy signal generating means includes:
A busy signal line provided in common to the plurality of blocks;
Charging means for charging the busy signal line when the access or the refresh is requested;
A semiconductor memory device comprising: a plurality of discharge means provided corresponding to the plurality of blocks, each discharging the busy signal line when the access or the refresh is completed in the corresponding block.
複数のワード線を含み、複数のブロックに分割されたメモリセルアレイと、前記複数のブロックに共通に設けられたビジー信号線を備えた半導体記憶装置のリフレッシュ方法であって、
リフレッシュを要求しかつリフレッシュアドレスを順次発生するステップと、
アクセスが要求されたときアクセスアドレスを選択し、前記リフレッシュが要求されたときリフレッシュアドレスを選択するアドレス選択ステップと、
前記選択されたアドレスに応答して前記ワード線を選択するワード線選択ステップと、
前記選択されたアドレスに応答して前記ブロックを選択するステップと、
前記選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが行われている間、前記アクセスアドレス及び前記リフレッシュアドレスの選択を停止する選択停止ステップとを備え、
前記選択停止ステップは、前記アクセス又は前記リフレッシュが要求されたときビジー信号を活性化し、前記選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが終了したとき前記ビジー信号を不活性化するビジー信号発生ステップを含み、
前記アドレス選択ステップは、
前記アクセスが要求されたとき前記アクセスアドレスを入力するステップと、
前記リフレッシュが要求されたとき前記リフレッシュアドレスを入力するステップと、
前記ビジー信号が不活性化されたとき前記入力されたアドレスを取り込んでラッチするステップとを含み、
前記ビジー信号発生ステップは、
前記アクセス又は前記リフレッシュが要求されたとき前記ビジー信号線を充電するステップと、
前記選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが終了したとき前記ビジー信号線を放電するステップとを含む、ことを特徴とする半導体記憶装置のリフレッシュ方法。
A refresh method for a semiconductor memory device including a memory cell array including a plurality of word lines and divided into a plurality of blocks, and a busy signal line provided in common to the plurality of blocks,
Requesting refresh and sequentially generating refresh addresses;
An address selection step of selecting an access address when access is requested and selecting a refresh address when the refresh is requested;
A word line selection step of selecting the word line in response to the selected address;
Selecting the block in response to the selected address;
A selection stop step for stopping selection of the access address and the refresh address while the access or the refresh is being performed in the selected block,
The selection stop step includes a busy signal generation step of activating a busy signal when the access or the refresh is requested, and inactivating the busy signal when the access or the refresh is completed in the selected block. Including
The address selection step includes:
Entering the access address when the access is requested;
Inputting the refresh address when the refresh is requested;
Capturing and latching the input address when the busy signal is deactivated, and
The busy signal generation step includes:
Charging the busy signal line when the access or the refresh is requested;
And a step of discharging the busy signal line when the access or the refresh is completed in the selected block.
複数のワード線を含み、複数のブロックに分割されたメモリセルアレイと、
リフレッシュを要求しかつリフレッシュアドレスを順次発生するリフレッシュ手段と、
アクセスが要求されたときアクセスアドレスを選択し、前記リフレッシュが要求されたときリフレッシュアドレスを選択するアドレス選択手段であって、前記アクセスが要求されたとき前記アクセスアドレスを入力し、前記リフレッシュが要求されたとき前記リフレッシュアドレスを入力する入力手段と、ビジー信号が不活性化されたとき前記入力されたアドレスを取り込んでラッチするラッチ手段とを含む、アドレス選択手段と、
前記アドレス選択手段により選択されたアクセスアドレスに応答して選択されたブロック内のワード線を選択し、前記アドレス選択手段により選択されたリフレッシュアドレスに応答して選択されたブロック内の全てのワード線を連続的に選択するワード線選択手段と、
前記アドレス選択手段により選択されたアドレスに応答して前記ブロックを選択するブロック選択手段と、
前記ブロック選択手段により選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが行われている間、前記アドレス選択手段によるアドレスの選択を停止させる選択停止手段であって、前記アクセス又は前記リフレッシュが要求されたときビジー信号を活性化し、前記ブロック選択手段により選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが終了したとき前記ビジー信号を不活性化するビジー信号発生手段を含む、選択停止手段とを備え、
前記ビジー信号発生手段は、
前記複数のブロックに共通に設けられたビジー信号線と、
前記アクセス又は前記リフレッシュが要求されたとき前記ビジー信号線を充電する充電手段と、
前記複数のブロックに対応して設けられ、各々が対応するブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが終了したとき前記ビジー信号線を放電する複数の放電手段とを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
A memory cell array including a plurality of word lines and divided into a plurality of blocks;
Refresh means for requesting refresh and sequentially generating refresh addresses;
Address selecting means for selecting an access address when access is requested and selecting a refresh address when the refresh is requested, wherein the access address is input when the access is requested, and the refresh is requested Address selection means including input means for inputting the refresh address at a time and latch means for taking in and latching the input address when a busy signal is inactivated;
All the word lines in the block selected in response to the refresh address selected by the address selecting means are selected in response to the access address selected by the address selecting means. Word line selection means for continuously selecting
Block selecting means for selecting the block in response to the address selected by the address selecting means;
Selection stop means for stopping address selection by the address selection means while the access or refresh is being performed in the block selected by the block selection means, when the access or refresh is requested A selection stop means including a busy signal generation means for activating a busy signal and inactivating the busy signal when the access or the refresh is completed in the block selected by the block selection means;
The busy signal generating means includes:
A busy signal line provided in common to the plurality of blocks;
Charging means for charging the busy signal line when the access or the refresh is requested;
A semiconductor memory device comprising: a plurality of discharge means provided corresponding to the plurality of blocks, each discharging the busy signal line when the access or the refresh is completed in the corresponding block.
複数のワード線を含み、複数のブロックに分割されたメモリセルアレイと、前記複数のブロックに共通に設けられたビジー信号線を備えた半導体記憶装置のリフレッシュ方法であって、
リフレッシュを要求しかつリフレッシュアドレスを順次発生するステップと、
アクセスが要求されたときアクセスアドレスを選択し、前記リフレッシュが要求されたときリフレッシュアドレスを選択するアドレス選択ステップと、
前記選択されたアドレスに応答して前記ブロックを選択するステップと、
前記選択されたアクセスアドレスに応答して前記選択されたブロック内のワード線を選択するワード線選択ステップと、
前記選択されたリフレッシュアドレスに応答して前記選択されたブロック内の全てのワード線を連続的に選択するステップと、
前記選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが行われている間、前記アクセスアドレス及び前記リフレッシュアドレスの選択を停止する選択停止ステップとを備え、
前記選択停止ステップは、前記アクセス又は前記リフレッシュが要求されたときビジー信号を活性化し、前記選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが終了したとき前記ビジー信号を不活性化するビジー信号発生ステップを含み、
前記アドレス選択ステップは、
前記アクセスが要求されたとき前記アクセスアドレスを入力するステップと、
前記リフレッシュが要求されたとき前記リフレッシュアドレスを入力するステップと、
前記ビジー信号が不活性化されたとき前記入力されたアドレスを取り込んでラッチするステップとを含み、
前記ビジー信号発生ステップは、
前記アクセス又は前記リフレッシュが要求されたとき前記ビジー信号線を充電するステップと、
前記選択されたブロックにおいて前記アクセス又は前記リフレッシュが終了したとき前記ビジー信号線を放電するステップとを含む、ことを特徴とする半導体記憶装置のリフレッシュ方法。
A refresh method for a semiconductor memory device including a memory cell array including a plurality of word lines and divided into a plurality of blocks, and a busy signal line provided in common to the plurality of blocks,
Requesting refresh and sequentially generating refresh addresses;
An address selection step of selecting an access address when access is requested and selecting a refresh address when the refresh is requested;
Selecting the block in response to the selected address;
A word line selection step of selecting a word line in the selected block in response to the selected access address;
Successively selecting all word lines in the selected block in response to the selected refresh address;
A selection stop step for stopping selection of the access address and the refresh address while the access or the refresh is being performed in the selected block,
The selection stop step includes a busy signal generation step of activating a busy signal when the access or the refresh is requested, and inactivating the busy signal when the access or the refresh is completed in the selected block. Including
The address selection step includes:
Entering the access address when the access is requested;
Inputting the refresh address when the refresh is requested;
Capturing and latching the input address when the busy signal is deactivated, and
The busy signal generation step includes:
Charging the busy signal line when the access or the refresh is requested;
And a step of discharging the busy signal line when the access or the refresh is completed in the selected block.
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