JP5147436B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体回路技術に関し、より詳しくは、プリチャージ(Pre charge)性能を改善した半導体記憶装置に関するものである。
従来の技術に係る半導体記憶装置は、図1に示すように、複数のメモリバンク(BANK0〜BANK15)、複数のカラムデコーダ10、複数の書き込みドライバー(WDRV)20、及びIOセンスアンプ(IOSA)30を備える(例えば、特許文献1参照。)。
前記複数のカラムデコーダ10は前記複数のメモリバンク(BANK0〜BANK15)の各々に対し1つずつ配置される。
前記複数の書き込みドライバー20及びIOセンスアンプ30はメモリバンクグループに対し各々1つずつ配置される。前記メモリバンクグループは、図1を基準に同一線上に位置する複数のメモリバンク(例えば、BANK0,BANK1,BANK8,BANK9)を備える。前記書き込みドライバー20は、外部から入力されたデータをデータ入出力ライン(以下、ローカルIOライン)を介して現在活性化したメモリバンクに記録する。前記IOセンスアンプ30は、メモリバンクからローカルIOラインを介して出力されたデータを検出及び増幅して出力する。
前記書き込みドライバー20にはプリチャージ回路部40が備えられる。前記プリチャージ回路部40とローカルIOラインの接続構成について図2を参照して説明すれば次の通りである。図2ではプリチャージ回路部40と直接的な接続関係のない構成は省略した。
図1のA部分のプリチャージ回路部40は、図2に示すように、ローカルIOライン(LIO/LIOB)を介してすべてのメモリバンク(BANK0,BANK1,BANK8,BANK9)に共通接続される。前記プリチャージ回路部40は、前記ローカルIOライン(LIO/LIOB)を介してデータの入力又は出力が行われない間、前記ローカルIOライン(LIO/LIOB)を定められた電圧レベルにプリチャージする。
このように構成された従来技術に係る半導体記憶装置のプリチャージ動作について図3を参照して説明すれば次の通りである。
プリチャージ動作は、半導体記憶装置の書き込み(Write)又は読み込み(Read)動作後、次の書き込み又は読み込みを行うために必ずなされる動作である。
書き込み又は読み込み命令によってカラム選択信号Yiが活性化される間、前記ローカルIOライン(LIO/LIOB)を介してデータの入力又は出力が行われる。
前記カラム選択信号Yiが活性化すればプリチャージ信号LIOPCGは非活性化する。前記カラム選択信号Yiが非活性化すればプリチャージ信号LIOPCGは活性化する。
前記プリチャージ信号LIOPCGが活性化すれば、図2のプリチャージ回路部40は前記ローカルIOライン(LIO/LIOB)をプリチャージする。
図2に示すように、上述した従来の技術に係る半導体記憶装置は、複数のメモリバンクが垂直方向に配置され、ローカルIOライン(LIO/LIOB)が前記複数のメモリバンクにかけて長く接続されている。
前記ローカルIOライン(LIO/LIOB)の長さが長くなることにつれて抵抗及びキャパシタンスなどによるライン負荷(Line Loading)が増加する。前記ライン負荷が増加するにつれて図3のA、A’、B、B’区間のようにプリチャージが行われる時間が長くなる。
従来の技術に係る半導体記憶装置は、プリチャージ時間が長くなることにより、図3に示されたtCCD(CAS TO CAS command delay)、tWTR(Internal WRITE to READ command delay)などの特性が悪くなるため、半導体記憶装置の動作速度が低下する問題点がある。前記半導体記憶装置の動作速度の低下が激しい場合は半導体記憶装置の動作特性が定められた動作規格から外れ得る。
特開2005−276426号公報
本発明は、迅速でかつ安定したプリチャージが行われるようにした半導体記憶装置を提供することをその目的とする。
本発明に係る半導体記憶装置は、複数のメモリバンクと、前記複数のメモリバンクに共通接続されたデータ入出力ラインと、前記データ入出力ラインに接続され、前記データ入出力ラインの進行方向と同一方向に所定間隔をおいて配置される複数のプリチャージ回路部と、前記複数のプリチャージ回路部を選択的な使用が可能であるように前記データ入出力ラインに接続するためのスイッチング手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る半導体記憶装置は、複数のメモリバンクに共通接続されたデータ入出力ラインと、前記データ入出力ラインに接続され、プリチャージ信号によって前記データ入出力ラインをプリチャージする複数のプリチャージ回路部と、入力されたプリチャージ信号を互いに異なる複数のパスを通過させて、前記複数のプリチャージ回路部に供給するプリチャージ制御部と、前記複数のプリチャージ回路部を選択的な使用が可能であるように前記データ入出力ラインに接続するためのスイッチング手段とを備えることを他の特徴とする。
本発明に係る半導体記憶装置は、データ入出力ラインの長さ及び負荷に関係なく、迅速でかつ安定したプリチャージ動作が可能であるため、半導体記憶装置の動作速度を向上することができ、より安定した動作を可能にする。
以下、添付図面を参照して本発明に係る半導体記憶装置の好ましい実施例について説明すれば次の通りである。
本発明に係る半導体記憶装置は、図4に示すように、複数のメモリバンク(BANK0〜BANK15)、複数のカラムデコーダ10、複数の書き込みドライバー(WDRV)20、複数のIOセンスアンプ(IOSA)30、及び複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)を備える。
前記複数のカラムデコーダ10は前記複数のメモリバンク(BANK0〜BANK15)の各々に対し1つずつ配置される。
前記複数の書き込みドライバー20及びIOセンスアンプ30はメモリバンクグループに対し各々1つずつ配置される。前記メモリバンクグループは、図4に示すように、同一線上に位置する複数のメモリバンク(例えば、BANK0,BANK1,BANK8,BANK9)を備える。
前記書き込みドライバー20は、外部から入力されたデータを、データ入出力ラインを介して現在活性化したメモリバンクに記録する。
前記IOセンスアンプ30はメモリバンクから出力されたデータを検出及び増幅して周辺回路に出力する。
前記複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)は、複数のメモリバンク(BANK0,BANK1,BANK8,BANK9)の各々と隣接する位置のうちの少なくとも1ヶ所以上に形成される。図4のBは、複数のメモリバンク(BANK0,BANK1,BANK8,BANK9)と隣接するすべての位置に前記複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)を形成した例を示すものである。複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)を全て設けることがプリチャージ性能の向上、すなわち動作速度及び安定性の面で最も好ましい。複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)のうち、例えば、プリチャージ回路部(100a,100c,100e)又はプリチャージ回路部(100a,100e)などを設けることも十分プリチャージ性能の向上効果を期待でき、ライン負荷を減少させる長所もまたある。勿論、図4の他のメモリバンクグループ(BANK2,BANK3,BANK10,BANK11)(BANK4,BANK5,BANK12,BANK13)(BANK6,BANK7,BANK14,BANK15)に対しても同一方式でプリチャージ回路部(100a〜100e)を形成することができる。
図5に基づき、図4の構成中の‘B’部分のプリチャージ回路部(100a〜100e)とローカルIOライン(LIO/LIOB)の接続構成を含む本発明に係る半導体記憶装置について説明すれば次の通りである。図5ではプリチャージ回路部(100a〜100e)と直接的な接続関係のない構成は省略した。
本発明に係る半導体記憶装置は、図5に示すように、複数のメモリバンク(BANK0,BANK1,BANK8,BANK9)、ローカルIOライン(LIO/LIOB)、複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)、複数のスイッチング手段(Swa〜SWd)、及びプリチャージ制御部200を備える。
前記ローカルIOライン(LIO/LIOB)は、一端は複数のメモリバンク(BANK0,BANK1,BANK8,BANK9)に共通接続され、他端は書き込みドライバー20に接続される。
前記複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)は、前記複数のスイッチング手段(Swa〜SWd)を介して前記ローカルIOライン(LIO/LIOB)に接続される。
前記複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)は、プリチャージ信号LIOPCGによって前記ローカルIOライン(LIO/LIOB)をプリチャージする。
前記複数のスイッチング手段(Swa〜SWd)としては、フューズ又はメタルオプション(Metal Option)を用いることができる。前記複数のスイッチング手段(Swa〜SWd)を用いて、前記複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)を選択的にローカルIOライン(LIO/LIOB)と接続させることができる。前記複数のスイッチング手段(Swa〜SWd)を用いる方式の代わりにメタルレイヤーリビジョン(Metal Layer Revision)方式を用いて、前記複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)を選択的にローカルIOライン(LIO/LIOB)と接続させることもできる。
前記プリチャージ制御部200は、入力されたプリチャージ信号LIOPCGが互いに異なる複数のパス(Path)を通過するようにすることで、前記複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)に同一タイミングで供給されるように構成される。
前記プリチャージ制御部200は、前記プリチャージ信号LIOPCGの入力を各々受け、予め設定された遅延時間だけ遅延させて前記複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)に供給する第1〜第4遅延部(210〜240)を備える。前記第1〜第4遅延部(210〜240)は、前記プリチャージ信号LIOPCGの入力を受けるための信号ラインの長さに反比例するようにそれぞれの遅延時間が設定される。前記プリチャージ信号LIOPCGの入力を受ける信号ラインの長さが長いほどライン負荷が増加する。前記プリチャージ信号LIOPCGの入力を受けるための信号ラインの長さが最も長い第1遅延部210の遅延時間を最も短く設定し、第4遅延部240の遅延時間を最も長く設定する。前記第1〜第4遅延部(210〜240)の遅延動作により、プリチャージ信号LIOPCGは複数のプリチャージ回路部(100a〜100e)に同一タイミングで入力される。
前記プリチャージ回路部100aは、図6aに示すように第1〜第3トランジスタ(M11〜M13)を備える。
前記第1トランジスタM11は、ソースにはプリチャージ電圧Vpcgが印加され、ドレーンは前記ローカルIOラインLIOに接続される。前記第2トランジスタM12は、ソースには前記プリチャージ電圧Vpcgが印加され、ドレーンはローカルIOラインLIOBに接続される。前記第3トランジスタM13は、ソースは前記ローカルIOラインLIOと前記第1トランジスタM11のドレーンに共通接続され、ドレーンは前記ローカルIOラインLIOBと前記第2トランジスタM12のドレーンに共通接続される。前記第1〜第3トランジスタ(M11〜M13)のゲートには共通にプリチャージ信号LIOPCGが印加される。前記第1〜第3トランジスタ(M11〜M13)としてはP−MOSトランジスタが用いられる。前記プリチャージ回路部100aは、図6bに示すように、図6aと同様の回路構成を有する一方で、N−MOSトランジスタで構成することもできる。
前記プリチャージ回路部(100b〜100e)は前記プリチャージ回路部100aと同様に構成することができる。前記プリチャージ回路部100eが書き込みドライバー20の内部に位置することは設計上の選択事項だけであって、設計変更によって前記書き込みドライバー20の外部に形成することもできる。
一方、図4に示された本発明は、カラムデコーダ10がメモリバンク1つに対して1対1に対応する構成を基準にしたものである。
本発明は、図7に示すように、2つのメモリバンク(例えば、BANK0,BANK1)が1つのカラムデコーダ300を共有するように構成することもできる。
本発明に係る半導体記憶装置は、図7のような構造においても図4の場合と同様の方式に該当する位置にプリチャージ回路部(100a〜100e)を形成する。
本発明に係る半導体記憶装置は前記プリチャージ回路部(100a〜100e)がローカルIOライン(LIO/LIOB)を可能な限り迅速でかつ安定的にプリチャージするように構成するものであり、それに合わせて前記プリチャージ回路部(100a〜100e)の位置を決めなければならない。
本発明に係る半導体記憶装置は、2つのメモリバンク(例えば、BANK0,BANK1)が1つのカラムデコーダ300を共有する図7の構造においても、メモリバンク(BANK0〜BANK15)及びローカルIOライン(LIO/LIOB)の配置は図4の構造と同様である。図7に示されたメモリバンク(BANK0〜BANK15)及びローカルIOライン(LIO/LIOB)の配置が図4と同様であるため、プリチャージ回路部(100a〜100e)を図4と同様に形成することができる。
勿論、図7の場合も図4のようにプリチャージ回路部(100a〜100e)を選択的に形成して用いることができる。
本発明が属する技術分野の当業者であれば、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更せず、他の具体的な形態によって実施することができるため、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的であり、限定的ではないものと理解しなければならない。本発明の範囲は前記詳細な説明よりは特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味及び範囲そしてその等価概念から導き出されるすべての変更又は変形した形態が本発明の範囲に含まれると解釈しなければならない。
従来の技術に係る半導体記憶装置のブロック図である。 図1のA部分のローカルIOラインの接続構成を示すブロック図である。 従来の技術に係る半導体記憶装置のプリチャージタイミング図である。 本発明に係る半導体記憶装置の一実施例のブロック図である。 図4のB部分のローカルIOラインの接続構成を示すブロック図である。 本発明に係るプリチャージ回路部の回路図である。 本発明に係るプリチャージ回路部の回路図である。 本発明に係る半導体記憶装置の他の実施例のブロック図である。
符号の説明
10…カラムデコーダ
20…書き込みドライバー(WDRV)
30…IOセンスアンプ(IOSA)
40,100…プリチャージ回路部
200…プリチャージ制御部
210〜240…第1〜第4遅延部

Claims (17)

  1. 複数のメモリバンクと、
    前記複数のメモリバンクに共通接続されたデータ入出力ラインと、
    前記データ入出力ラインに接続され、前記データ入出力ラインの進行方向と同一方向に所定間隔をおいて配置される複数のプリチャージ回路部と
    前記複数のプリチャージ回路部を選択的な使用が可能であるように前記データ入出力ラインに接続するためのスイッチング手段と
    を備えることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 前記複数のメモリバンクは前記データ入出力ラインの進行方向と同一方向に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 前記データ入出力ラインは、
    書き込みドライバーに接続されることを特徴とする、請求項1に記載の半導体記憶装置。
  4. 前記複数のプリチャージ回路部は、
    前記複数のメモリバンクと隣接する位置に形成されることを特徴とする、請求項1に記載の半導体記憶装置。
  5. 前記複数のプリチャージ回路部を駆動するためのプリチャージ信号を供給するプリチャージ制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項1に記載の半導体記憶装置。
  6. 複数のメモリバンクに共通接続されたデータ入出力ラインと、
    前記データ入出力ラインに接続され、プリチャージ信号によって前記データ入出力ラインをプリチャージする複数のプリチャージ回路部と、
    入力されたプリチャージ信号を互いに異なる複数のパスを通過させて、前記複数のプリチャージ回路部に供給するプリチャージ制御部と
    前記複数のプリチャージ回路部を選択的な使用が可能であるように前記データ入出力ラインに接続するためのスイッチング手段と
    を備えることを特徴とする半導体記憶装置。
  7. 前記複数のメモリバンクは前記データ入出力ラインの進行方向と同一方向に配置されることを特徴とする、請求項6に記載の半導体記憶装置。
  8. 前記データ入出力ラインは、
    書き込みドライバーに接続されることを特徴とする、請求項6に記載の半導体記憶装置。
  9. 前記複数のプリチャージ回路部は、
    前記複数のメモリバンクのうちの少なくとも1つと隣接する位置に形成されることを特徴とする、請求項6に記載の半導体記憶装置。
  10. 前記スイッチング手段はフューズ又はメタルオプションを含むことを特徴とする、請求項に記載の半導体記憶装置。
  11. 前記データ入出力ラインは、
    第1データ入出力ライン、及び
    前記第1データ入出力ラインと逆位相のデータを伝送する第2データ入出力ラインを備えることを特徴とする、請求項1又は6に記載の半導体記憶装置。
  12. 前記プリチャージ回路部は、
    前記第1データ入出力ラインと前記第2データ入出力ラインとの間に接続され、プリチャージ信号によって前記第1及び第2データ入出力ラインに予め設定された電圧レベルを印加する少なくとも1つのスイッチング素子を備えることを特徴とする、請求項11に記載の半導体記憶装置。
  13. 前記プリチャージ回路部は、
    一端にはプリチャージ電圧が印加され、他端は前記第1データ入出力ラインに接続される第1スイッチング素子、
    一端には前記プリチャージ電圧が印加され、他端は前記第2データ入出力ラインに接続される第2スイッチング素子、及び
    前記第1及び第2スイッチング素子に並列接続される第3スイッチング素子を備えており、前記第1〜第3スイッチング素子が前記プリチャージ信号によって動作することを特徴とする、請求項11に記載の半導体記憶装置。
  14. 前記プリチャージ制御部は、
    前記プリチャージ信号が前記複数のプリチャージ回路部に同一タイミングで入力されるように構成されることを特徴とする、請求項5又は6に記載の半導体記憶装置。
  15. 前記プリチャージ制御部は、
    前記プリチャージ信号の入力を各々受け、設定された時間だけ遅延させて前記複数のプリチャージ回路部に供給する複数の遅延部を備えることを特徴とする、請求項5又は6に記載の半導体記憶装置。
  16. 前記複数の遅延部には互いに異なる遅延時間が設定されることを特徴とする、請求項15に記載の半導体記憶装置。
  17. 前記複数の遅延部の遅延時間は、前記プリチャージ信号を自身に供給するための信号ラインの長さに反比例するように設定されることを特徴とする、請求項15に記載の半導体記憶装置。
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