以下、実施形態を図面を用いて説明する。図中の二重の四角印は、外部端子を示している。外部端子は、例えば、半導体チップ上のパッド、あるいは半導体チップが収納されるパッケージのリードである。外部端子を介して供給される信号には、端子名と同じ符号を使用する。信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。先頭に”/”の付く信号は、負論理を示している。末尾に”Z”の付いている信号は、正論理を示している。末尾に”PZ”の付いている信号は、正のパルス信号である。
図1は、一実施形態を示している。半導体メモリMEMは、例えば、SDRAMである。SDRAMは、ダイナミックメモリセルを有し、クロック信号CLKに同期して動作する。メモリMEMは、クロックバッファ10、バンクデコーダ12、コマンドデコーダ14、モードレジスタ16、アドレスバッファ/ラッチ18、データ入出力回路20および4つのバンクBK0−3を有している。各バンクBK0−3は、リフレッシュ制御回路22、バンク制御回路24、コア制御回路26およびメモリコア28を有している。リフレッシュ制御回路22、バンク制御回路24およびコア制御回路26は、メモリコア28のアクセス動作(アクティブ動作、読み出し動作、書き込み動作およびリフレッシュ動作)を実行する動作制御回路およびアクセス制御回路として動作する。
クロックバッファ10は、クロックイネーブル信号CKEの高レベル期間に、クロック信号CLKを内部クロック信号ICLKとして出力する。クロックバッファ10は、メモリMEMの消費電力を削減するために、クロックイネーブル信号CKEの低レベル期間に内部クロック信号ICLKの出力を停止する。内部クロック信号ICLKは、コマンドデコーダ14、アドレスバッファ/ラッチ18、データ入出力回路20およびバンクBK0−3等のクロック信号CKに同期して動作する回路に供給される。なお、クロックバッファ10は、クロックイネーブル信号CKEを受けることなく、内部クロック信号ICLKを常に出力してもよい。
バンクデコーダ12は、2ビットのバンクアドレス信号BA(BA0、BA1)に応じて、バンク信号BNKZ(BNK0Z−BNK3Zのいずれか)を出力する。バンク信号BNK0Z−BNK3Zは、バンクBK0−3を選択するときにそれぞれ高レベルに活性化される。なお、メモリMEMが8個のバンクBK0−7を有するとき、バンクデコーダ12は、3ビットのバンクアドレス信号BA0−2をデコードする。
コマンドデコーダ14は、内部クロック信号ICLKの立ち上がりエッジに同期してコマンド信号CMDをラッチし、ラッチした信号をデコードし、バンクBK0−3をアクセスするためのアクティブコマンド信号ACTPZ(第1動作コマンド)、読み出しコマンド信号RDPZ、書き込みコマンド信号WRPZ、プリチャージコマンド信号PREPZ、オールプリチャージコマンド信号PALPZ(停止コマンド)、リフレッシュコマンド信号REFPZ(第2動作コマンド)、およびモードレジスタ16を設定するモードレジスタ設定信号MRSPZを出力する。コマンド信号CMDは、チップセレクト信号/CS、ロウアドレスストローブ信号/RAS、コラムアドレスストローブ信号/CAS、ライトイネーブル信号/WEおよびオートプリチャージ信号APを含む。例えば、コマンドデコーダ14は、後述するように、各メモリコア28を活性化状態にするためのアクティブコマンドACTと、各メモリコア28のメモリセルMCをリフレッシュするリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュコマンドREFと、全ての活性化状態のメモリコア28を非活性化し、動作を停止するためのオールプリチャージコマンドPALLとを受けるコマンド入力回路として動作する。コマンドデコーダ14の機能(メモリMEMのコマンド仕様)は、図5に示す。
モードレジスタ16は、モードレジスタ設定信号MRSPZに同期して、ロウアドレス信号RADおよびコラムアドレス信号CADを受け、受けたアドレス信号RAD、CADの値を、動作モードを設定するために内蔵されるレジスタに設定する。モードレジスタ16は、レジスタの設定値をモード信号MDZとして出力する。例えば、モードレジスタ16により、バースト長およびデータレイテンシ等が設定される。バースト長は、1回の読み出しコマンド(RDPZ)に応答してデータ端子DQから出力されるデータ信号の出力回数、および1回の書き込みコマンド(WRPZ)に応答してデータ端子DQで受けるデータ信号の入力回数である。データレイテンシは、読み出しコマンドを受けてから最初の読み出しデータ信号DQが出力されるまでのクロックサイクル数である。なお、メモリMEMの動作モードが1つのみで、バースト長およびデータレイテンシが一定のとき、メモリMEMは、モードレジスタ16を持たなくてもよい。
アドレスバッファ/ラッチ18は、内部クロック信号ICLKの立ち上がりエッジに同期して、アドレス信号ADDをラッチし、ラッチした信号をロウアドレス信号RADおよびコラムアドレス信号CADとして出力する。ロウアドレス信号RADは、後述するワード線WLを選択するために供給される。コラムアドレス信号CADは、後述するビット線BL、/BLを選択するために供給される。このメモリMEMは、ロウアドレス信号RADとコラムアドレス信号CADが互いに異なるタイミングで共通のアドレス端子ADに供給されるアドレスマルチプレクスタイプのメモリである。
データ入出力回路20は、内部クロック信号ICLKの立ち上がりエッジに同期してデータ信号DQをラッチし、ラッチした信号をデータバスDBに出力する。データ入出力回路20は、内部クロック信号ICLKに同期して、データバスDB上の読み出しデータ信号をデータ信号DQとして出力する。
リフレッシュ制御回路22は、メモリコア28のリフレッシュ動作を実行するために、リフレッシュコマンド信号REFPZ、バンク信号BNK0Zおよびリフレッシュ終了信号RFPRE0Z(リフレッシュプリチャージ信号)に応じて、リフレッシュ信号REF0Zを活性化または非活性化する。バンク制御回路24は、メモリコア28のアクティブ動作(第1動作)、読み出し動作、書き込み動作およびリフレッシュ動作(第2動作)を実行するために、コマンド信号ACTPZ、PREPZ、PALPZ、バンク信号BNK0Zおよびリフレッシュ信号REF0Zに応じて、基本タイミング信号BRAS0Z(アクセス信号)を活性化または非活性化する。
コア制御回路26は、読み出しコマンド信号RDPZ、書き込みコマンド信号WRPZおよびリフレッシュ信号REF0Zを受けることなく、基本タイミング信号BRAS0Zを受けたときに、メモリコア28を活性化状態に設定するための(すなわち、アクティブ動作を実行するための)制御信号CNTをメモリコア28に出力する。コア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS0Zの活性化期間に読み出しコマンド信号RDPZを受けたときに、読み出し動作を実行するための制御信号CNTをメモリコア28に出力する。コア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS0Zの活性化期間に書き込みコマンド信号WRPZを受けたときに、書き込み動作を実行するための制御信号CNTをメモリコア28に出力する。コア制御回路26は、リフレッシュ信号REF0Zを受けたときに、リフレッシュ動作を実行するための制御信号CNTをメモリコア28に出力する。コア制御回路26は、リフレッシュ動作の完了に同期してリフレッシュ終了信号RFPRE0Zをリフレッシュ制御回路22に出力する。
バンク信号BNK0Z、リフレッシュ信号REF0Z、基本タイミング信号BRAS0Zおよびリフレッシュ終了信号RFPRE0Zの”0”は、バンクBK0の制御回路22、24、26で生成され、あるいはバンクBK0のみで使用される。バンクBK1の制御回路22、24、26は、リフレッシュ信号REF1Z、基本タイミング信号BRAS1Zおよびリフレッシュ終了信号RFPRE1Zを生成し、あるいはこれ等の信号とバンク信号BNK1Zを使用する。同様に、バンクBK2−3の制御回路22、24、26は、リフレッシュ信号REF2Z、REF3Z、基本タイミング信号BRAS2Z、BRAS3Zおよびリフレッシュ終了信号RFPRE2Z、RFPRE3Zを生成し、あるいはこれ等信号とバンク信号BNK2Z、BNK3Zを使用する。メモリコア28の詳細は、図2に示す。
図2は、図1に示したバンクBK0の詳細を示している。バンクBK1−3も、信号名中の数字が異なることを除き図2と同じである。バンク制御回路24は、バンク信号BNK0Zとともに供給されるアクティブコマンド信号ACTPZに同期してセットされ、バンク信号BNK0Zとともに供給されるシングルプリチャージコマンド信号PREPZまたはオールプリチャージコマンド信号PALPZに同期してリセットされるフリップフロップFF1と、フリップフロップFF1の出力ノードに接続されたオア回路OR1とを有している。フリップフロップFF1は、セットにより出力ノードND1を高レベルに変化し、リセットにより出力ノードND1を低レベルに変化する。オア回路OR1は、フリップフロップFF1がセットされている期間またはリフレッシュ信号REF0Zが高レベルの期間に、基本タイミング信号BRAS0Zを高レベルに活性化する。基本タイミング信号BRAS0Zは、メモリコア28のアクティブ動作またはリフレッシュ動作を開始するためのアクセス信号である。
リフレッシュ制御回路22は、バンク信号BNK0Zとともに供給されるリフレッシュコマンド信号REFPZに同期してセットされ、リフレッシュ終了信号RFPRE0Zに同期してリセットされるフリップフロップFF2と、フリップフロップFF2の出力ノードに接続されたバッファ回路BUF1とを有している。フリップフロップFF2は、セットにより出力ノードND2を高レベルに変化し、リセットにより出力ノードND2を低レベルに変化する。バッファ回路BUF1は、フリップフロップFF2の出力信号をリフレッシュ信号REF0Zとして出力する。
コア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS0Zの活性化に同期して、ワード制御信号WLZ、センスアンプ制御信号LEZ、コラム制御信号CLZ、プリチャージ制御信号BRSZ、ビット制御信号BTZ、リードアンプイネーブル信号RAEZおよびライトアンプイネーブル信号WAEZをメモリコア28に出力する。コア制御回路26から出力される制御信号WLZ、LEZ、BRSZ、BTZとともに括弧内に示した信号は、制御信号に基づいて生成される信号を示している。コア制御回路26から出力される信号のタイミングは、図7から図9に示す。
メモリコア28は、ロウデコーダRDEC、コラムデコーダCDEC、プリチャージ回路PRE、接続スイッチBT、センスアンプSA、コラムスイッチCSW、リードアンプRA、ライトアンプWAおよび複数のメモリブロックRBLKを有している。メモリブロックRBLKは、例えば、図3に示すように4つ形成されている。各メモリブロックRBLKは、複数のダイナミックメモリセルMCと、一方向に並ぶメモリセルMCに接続されたワード線WLと、一方向と直交する方向に並ぶメモリセルMCに接続されたビット線BL、/BLとを有する。メモリセルMCは、データを電荷として保持するためのキャパシタと、このキャパシタの一端をビット線BL(または/BL)に接続するための転送トランジスタとを有している。キャパシタの他端は、プリチャージ電圧線VPRに接続されている。なお、キャパシタの他端は、プリチャージ電圧線VPRの代わりに、セルプレート電圧線VCP(図示せず)に接続してもよい。転送トランジスタのゲートは、ワード線WLに接続されている。ワード線WLの選択により、アクティブ動作、読み出し動作、書き込み動作、およびリフレッシュ動作のいずれかが実行される。
ロウアドレスデコーダRDECは、ワード線WLのいずれかを選択するために、ロウアドレス信号RADをデコードする。コラムアドレスデコーダCDECは、データ端子DQのビット数に対応する数のビット線対BL、/BLを選択するために、コラムアドレス信号CADをデコードする。センスアンプSAは、ビット線対BL、/BLに読み出されたデータ信号の信号量の差を増幅する。コラムスイッチCSWは、コラムアドレス信号CADに対応するビット線BL、/BLをリードアンプRAおよびライトアンプWAに接続する。リードアンプRAは、読み出し動作時に、コラムスイッチCSWを介して出力される相補の読み出しデータを増幅し、データバスDBに出力する。ライトアンプWAは、書き込み動作時に、データバスDBを介して供給される相補の書き込みデータを増幅し、ビット線対BL、/BLに供給する。
図3は、図1に示したメモリコア28の概要を示している。プリチャージ回路PRE、接続スイッチBT、コラムスイッチCSWおよびセンスアンプSAは、例えば、各メモリブロックRBLK0−3の両側に配置されている。すなわち、互いに隣接する一対のメモリブロックRBLK(例えば、RBLK0−1)の間に配置されるセンスアンプSAは、一対のメモリブロックRBLKに共有される(共有センスアンプ方式)。
各センスアンプSAは、センスアンプ活性化信号PSA、NSA(PSA0−4、NSA0−4)に同期して動作する。センスアンプ活性化信号PSA、NSAは、図1に示したコア制御回路26から出力されるセンスアンプ制御信号LEZに同期する信号である。センスアンプ活性化信号PSA、NSAの信号線は、センスアンプSAのブロック毎に配線される。各コラムスイッチCSWは、コラムスイッチ信号CL(CL0−CL4)に同期してセンスアンプSAの相補の出力をデータ線DT、/DTに接続する。コラムスイッチ信号CLは、コラム制御信号CLZに同期する信号である。コラムスイッチ信号CLの信号線は、データ端子DQのビット数に対応するコラムスイッチCSWのグループ毎に配線される。データ線DT、/DTは、図示しないスイッチ回路を介してデータバスDB、/DBに接続される。
各接続スイッチBTは、スイッチ制御信号BT(BT0L−BT3L、BT0R−BT3R)に同期して動作する。スイッチ制御信号BTの信号線は、接続スイッチBTのブロック毎に配線されている。スイッチ制御信号BTは、ビット制御信号BTZに同期する信号である。各プリチャージ回路PREは、プリチャージ制御信号BRS(BRS0L−BRS3L、BRS0R−BRS3R)に同期してビット線BL、/BLをプリチャージ電圧線VPRに接続する。プリチャージ制御信号BRSの信号線は、プリチャージ回路PREのブロック毎に配線されている。プリチャージ制御信号BRSは、プリチャージ制御信号BRSZに同期する信号である。
図4は、図3に破線枠で示した領域の詳細を示している。なお、便宜上、図4では、接続スイッチBTを介してビット線BL、/BLに接続されたデータ線も、ビット線BL、/BLと称する。ワード線WLに接続されたメモリセルMCは、ビット線BL、/BLの一方に接続されている。これにより、例えば、ビット線BLに接続されたメモリセルMCをアクセスするときに、ビット線/BLは、参照電圧線(プリチャージ電圧)として機能する。
接続スイッチBTは、nMOSトランジスタにより構成されている。nMOSトランジスタのソース/ドレインの一方は、ビット線BL(または/BL)に接続され、nMOSトランジスタのソース/ドレインの他方は、センスアンプSAに接続されている。nMOSトランジスタのゲートは、スイッチ制御信号BT(BT1R、BT2L)を受けている。接続スイッチBTは、高論理レベルのスイッチ制御信号BTを受けている間、メモリブロックRBLKのビット線BL、/BLをセンスアンプSAに接続する。
各プリチャージ回路PREは、相補のビット線BL、/BLをプリチャージ電圧線VPRにそれぞれ接続するための一対のnMOSトランジスタと、ビット線BL、/BLを互いに接続するためのnMOSトランジスタとで構成されている。プリチャージ回路PREのnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRS(BRS1R、BRS2L)を受けている。プリチャージ回路PREは、高論理レベルのプリチャージ制御信号BRSを受けている間、ビット線BL、/BLにプリチャージ電圧VPRを供給するとともにビット線BL、/BLの電圧をイコライズする。
センスアンプSAは、入力と出力とが互いに接続された一対のCMOSインバータで構成されている。各CMOSインバータの入力(トランジスタのゲート)は、ビット線BL(または/BL)に接続されている。各CMOSインバータは、図の横方向に並ぶnMOSトランジスタとpMOSトランジスタで構成される。各CMOSインバータのpMOSトランジスタのソースは、センスアンプ活性化信号PSA(PSA2)を受けている。各CMOSインバータのnMOSトランジスタのソースは、センスアンプ活性化信号NSA(NSA2)を受けている。センスアンプ活性化信号PSAは、センスアンプSAが動作するときに高レベル電圧に設定され、センスアンプSAが動作しないときに、プリチャージ電圧VPRに設定される。センスアンプ活性化信号NSAは、センスアンプSAが動作するときに低レベル電圧(例えば、接地電圧)に設定され、センスアンプSAが動作しないときに、プリチャージ電圧VPRに設定される。
コラムスイッチCSWは、ビット線BLをデータ線DTに接続するnMOSトランジスタと、ビット線/BLをデータ線/DTに接続するnMOSトランジスタとで構成されている。各nMOSトランジスタのゲートは、コラムスイッチ信号CL(CL2)を受けている。読み出し動作時に、センスアンプSAで増幅されたビット線BL、/BL上の読み出しデータ信号は、コラムスイッチCSWを介してデータ線DT、/DTに伝達される。書き込み動作時に、データ線DT、/DTを介して供給される書き込みデータ信号は、ビット線BL、/BLを介してメモリセルMCに書き込まれる。データ線DT、/DTは、リードアンプRAおよびライトアンプWAに接続されている。
図5は、図1に示したメモリMEMのコマンド仕様を示している。メモリMEMは、コマンド端子CMDを介してアクティブコマンドACT(第1動作コマンド)、読み出しコマンドRD、書き込みコマンドWR、リフレッシュコマンドREF(第2動作コマンド)、シングルプリチャージコマンドPRE、オールプリチャージコマンドPALL(停止コマンド)およびモードレジスタ設定コマンドMRSを受ける。図1に示したコマンドデコーダ14は、コマンド信号/CS、/RAS、/CAS、/WE、APに応じてコマンドを認識し、認識したコマンドを示すコマンド信号ACTPZ、RDPZ、WRPZ、REFPZ、PREPZ、PALPZ、MRSPZを出力する。バンクアドレス信号BAは、バンクBK0−3を選択するために供給される。アドレス信号ADDは、アクセスするメモリセルMCを選択するために供給される。図中の”V”は、値の確定が必要なことを示し、図中の”X”は、低レベルまたは高レベルの何れでもよいことを示している。図5に示したコマンド仕様は、一般的なSDRAMのコマンド仕様と同じである。すなわち、この実施形態では、従来のコマンド仕様を維持したまま、図9に示すように、オールプリチャージコマンドPALL(停止コマンド)に応答して、特定の動作(アクティブ動作;第1動作)を実行しているメモリコア28のみのプリチャージ動作が実行される。特定の動作以外の動作(リフレッシュ動作;第2動作)を実行しているメモリコア28のプリチャージ動作は禁止される。
図6は、図1の半導体メモリMEMが搭載されるシステムSYSの例を示している。システムSYSは、例えば、携帯電話等の携帯機器である。システムSYSの回路基板BRDは、図1に示したメモリMEMと、フラッシュメモリFLASHと、フラッシュメモリFLASHのアクセスを制御するメモリコントローラMCNTと、メモリMEMおよびフラッシュメモリFLASHをアクセスするCPU(コントローラ)とを有している。フラッシュメモリFLASHは、携帯機器の機能を実現するためのプログラムおよび不揮発性の各種パラメータが格納される。例えば、メモリMEMは、パワーオン時に、フラッシュメモリFLASHから転送されるプログラムを保持し、プログラムの実行中に扱われるワークデータ等を保持する。メモリMEMに保持されたプログラムは、CPUにより実行される。
CPU、メモリMEMおよびメモリコントローラMCNTは、システムバスSBUSにより互いに接続されている。回路基板BRDは、外部バスを介してシステムコントローラSCNTに接続される。CPUは、メモリMEMをアクセスするために、クロック信号CLK、クロックイネーブル信号CKE、コマンド信号CMD、アドレス信号ADD、BAおよびデータ信号DQ(書き込みデータ信号)を出力し、メモリMEMからデータ信号DQ(読み出しデータ信号)を受信する。回路基板BRDは、メモリシステムとして動作する。
この実施形態では、図5に示したように、メモリMEMは、一般的なSDRAMのコマンド仕様により動作する。このため、回路基板BRDやシステムSYSの仕様を新たに設計することなく、図1に示したメモリMEMをシステムSYSに搭載できる。特に、システムSYS上の信号線を変更する必要がないため、回路基板BRDを変えることなく図1に示したメモリMEMをシステムSYSに搭載できる。
図7は、コア制御回路26およびメモリコア28の動作の例(書き込み動作または読み出し動作)を示している。この例では、アクティブコマンドACTが供給された後、アクセス要求(読み出しコマンドRDまたは書き込みコマンドWR)が供給され、バンクBK0のメモリコア28の読み出し動作または書き込み動作が実行される。他のバンクBK1−3の動作も図7と同様に実行される。
まず、アクティブコマンドACTに応答して、基本タイミング信号BRAS0Zが活性化される(図7(a))。コア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS0Zに同期してビット制御信号BTZを活性化し(図7(b))、プリチャージ制御信号BRSZを非活性化し(図7(c))、ワード制御信号WLZおよびセンスアンプ制御信号LEZを活性化する(図7(d、e))。ビット制御信号BTZに同期して、アクセス動作を実行しないビット線BL、/BLに対応するスイッチ制御信号BT(この例ではBT1)が非活性化される(図7(f))。プリチャージ制御信号BRSZに同期してプリチャージ制御信号BRS(この例ではBRS0)が非活性化される(図7(g))。プリチャージ制御信号BRS0の非活性化によりビット線BL、/BLとプリチャージ電圧線VPRとの接続が解除される。
ワード制御信号WLZの活性化に同期してワード線WLが活性化され、メモリセルMCからビット線BL(または/BL)にデータが読み出される(図7(h))。センスアンプSAは、センスアンプ制御信号LEZの活性化に同期して増幅動作を開始し、ビット線対BL、/BLの電圧差(メモリセルMCからビット線BL(または/BL)に読み出された信号量)を増幅する(図7(i))。このように、コア制御回路26は、アクティブコマンドACTに応答して、読み出し動作または書き込み動作を実行するためにメモリコア28を活性化状態に設定するアクティブ動作を実行する。換言すれば、アクティブ動作は、ワード線WLが活性化されているときの動作であり、メモリセルMCがビット線BL、/BLに接続されているときの動作である。
次に、読み出しコマンドRDまたは書き込みコマンドWRに応答して、コア制御回路26は、読み出しコマンド信号RDPZまたは書き込みコマンド信号WRPZを活性化する(図7(j))。
書き込み動作では、ライトアンプWAを動作するためのライトアンプイネーブル信号WAEZは、書き込みコマンドWRに応答して活性化され(図7(k))、読み出し動作では、リードアンプRAを動作するためのリードアンプイネーブル信号RAEZは、読み出しコマンドRDに応答して活性化される(図7(l))。また、書き込みコマンドWRおよび読み出しコマンドRDに応答してコラム制御信号CLZが活性化され、コラムアドレスCADにより選択されるコラムスイッチCSWがオンする(図7(m))。書き込み動作では、コラムスイッチCSWを介してビット線BL、/BLに書き込みデータWDTが供給される(図7(n))。読み出し動作RDでは、ビット線BL、/BL上の読み出しデータRDTがコラムスイッチCSWを介してデータバスDBに出力される(図7(o))。コラム制御信号CLZと、ライトアンプイネーブル信号WAEZまたはリードアンプイネーブル信号RAEZとは、所定の期間後に非活性化される(図7(p))。
次に、書き込み動作および読み出し動作では、プリチャージコマンドPREに応答して、基本タイミング信号BRAS0Zが非活性化される(図7(q))。コア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS0Zの非活性化に同期して、ワード制御信号WLZ、ビット制御信号BTZ、プリチャージ制御信号BRSZおよびセンスアンプ制御信号LEZを順次に非活性化する(図7(r))。ワード制御信号WLZの非活性化に同期してワード線WLが非活性化され、メモリセルMCの記憶部とビット線BL(または/BL)との接続が解除される(図7(s))。プリチャージ制御信号BRSZの活性化に同期してプリチャージ制御信号BRS(この例ではBRS0)が活性化される(図7(t))。プリチャージ制御信号BRS0の活性化により、アクセス動作を実行したビット線BL、/BLがプリチャージ電圧線VPRに接続される(図7(u))。すなわち、活性化状態のメモリコア28を非活性化するプリチャージ動作が実行される。ビット制御信号BTZの非活性化に同期して、アクセス動作を実行しないビット線BL、/BLに対応するスイッチ制御信号BT(この例ではBT1)が活性化され、これ等ビット線BL、/BLは、センスアンプSAに接続される(図7(v))。そして、アクセス動作(書き込み動作または読み出し動作)が完了する。オールプリチャージコマンドPALLに応答する動作は、図9で説明する。
図8は、コア制御回路26およびメモリコア28の動作の別の例(リフレッシュ動作)を示している。図7と同じ動作については、詳細な説明は省略する。リフレッシュ動作では、リフレッシュコマンド信号REFに応答して、リフレッシュ信号REF0Zが活性化される(図8(a))。基本タイミング信号BRAS0Zは、リフレッシュ信号REF0Zに同期して活性化される(図8(b))。このため、ビット制御信号BTZ、プリチャージ制御信号BRSZ、ワード制御信号WLZおよびセンスアンプ制御信号LEZは、リフレッシュコマンドREFに応答して活性化される(図8(c、d、e、f))。したがって、ワード線WLの活性化、およびセンスアンプSAの動作も、リフレッシュコマンドREFに応答して開始される(図8(g、h))。リフレッシュ動作では、コラム制御信号CLZ、ライトアンプイネーブル信号WAEZおよびリードアンプイネーブル信号RAEZは、活性化されない(図8(i、j、k))。その後、リフレッシュ信号REF0Zが所定の期間後に非活性化される(図8(l))。リフレッシュ信号REF0Zの非活性化に応答して、基本タイミング信号BRAS0Zが非活性化され(図8(m))、上述と同様にプリチャージ動作が実施され、リフレッシュ動作が完了する。
図9は、図1に示した半導体メモリMEMの動作の例を示している。この例では、バンクBK0−1のアクティブコマンドACT(第1動作コマンド)が供給され(図9(a))、バンクBK2−3のリフレッシュコマンドREF(第2動作コマンド)が供給され(図9(b))、バンクBK0−1の読み出しコマンドRDが順次に供給される(図9(c))。バンクBK0−1の読み出し動作が完了後、オールプリチャージコマンドPALLがメモリMEMに供給される(図9(d))。その後、バンクBK0−1のアクティブコマンドACTが供給され(図9(e))、バンクBK0の読み出しコマンドRDが供給される(図9(f))。コマンドデコーダ14は、アクティブコマンドACTに応答してアクティブコマンド信号ACTPZを出力し(図9(g))、リフレッシュコマンドREFに応答してリフレッシュコマンド信号REFPZを出力し(図9(h))、オールプリチャージコマンドPALLに応答してオールプリチャージコマンド信号PALPZを出力する(図9(i))。
バンクBK0のバンク制御回路24は、アクティブコマンド信号ACTPZに同期して、基本タイミング信号BRAS0Z(アクセス信号)を活性化する(図9(j))。バンクBK0のコア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS0Zに同期してプリチャージ制御信号BRS0Zを非活性化する(図9(k))。そして、バンクBK0のワード線WLのいずれかが活性化され、バンクBK0が活性化状態に設定される。同様に、バンクBK1のアクティブコマンド信号ACTPZに同期して、基本タイミング信号BRAS1Zが活性化され、プリチャージ制御信号BRS1Zが非活性化される(図9(l))。そして、バンクBK1のワード線WLのいずれかが活性化され、バンクBK1が活性化状態に設定される。バンクBK0−1のバンク制御回路24のアクティブコマンド信号ACTPZを受けるNANDゲート、出力がノードND1に接続されたNANDゲート、およびオア回路OR1は、メモリコア28のアクティブ動作を開始するためにアクティブコマンド信号ACTPZに応答して基本タイミング信号BRAS0Z、BRAS1Zを活性化する活性化回路として動作する。
バンクBK2のリフレッシュ制御回路22は、リフレッシュコマンド信号REFPZに同期して、リフレッシュ制御信号REF2Zを活性化する(図9(m))。バンクBK2のバンク制御回路24は、リフレッシュ制御信号REF2Zに同期して、基本タイミング信号BRAS2Zを活性化する(図9(n))。バンクBK2のコア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS2Zに同期してプリチャージ制御信号BRS2Zを非活性化する(図9(o))。さらに、コア制御回路26は、リフレッシュ制御信号REF2Zに同期して、バンクBK2のワード線WLのいずれかを活性化し、バンクBK2のリフレッシュ動作を開始する(図9(p))。同様に、バンクBK3のリフレッシュコマンド信号REFPZに同期して、リフレッシュ制御信号REF3Zおよび基本タイミング信号BRAS3Zが活性化され、プリチャージ制御信号BRS3Zが非活性化される(図9(q))。そして、バンクBK3のワード線WLのいずれかが活性化され、バンクBK3のリフレッシュ動作が開始される(図9(r))。バンクBK2−3のバンク制御回路24のオア回路OR1は、メモリコア28のアクティブ動作を開始するためにリフレッシュコマンド信号REFPZに応答して基本タイミング信号BRAS2Z、BRAS3Zを活性化する活性化回路として動作する。
この後、バンクBK0−1のバンク制御回路24およびコア制御回路26は、読み出しコマンド信号RDPZを受ける毎に、メモリコア28の読み出し動作を実行する(図9(s、t))。バンクBK0−1のバンク制御回路24は、オールプリチャージコマンド信号PALPZに同期してフリップフロップFF1をリセットし、オア回路OR1から出力する基本タイミング信号BRAS0Z、BRAS1Zを非活性化する(図9(u、v))。バンクBK0−1のコア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS0Z、BRAS1Zに同期して、プリチャージ制御信号BRS0Z、BRS1Zを活性化し、プリチャージ動作を開始する(図9(w、x))。アクティブ動作を実行しているバンクBK0−1のバンク制御回路24において、オールプリチャージコマンド信号PALLを受けるインバータおよび3入力のNANDゲートは、アクティブ動作を停止するためにオールプリチャージコマンド信号PALPZに応答して基本タイミング信号BRAS0Z、BRAS1Zを非活性化する非活性化回路として動作する。
一方、バンクBK2−3のバンク制御回路24は、オールプリチャージコマンド信号PALPZに同期してフリップフロップFF1をリセットする。しかし、リフレッシュ制御信号REF2Z、REF3Zが活性化中のため、オア回路OR1は、基本タイミング信号BRAS2Z、BRAS3Zの活性化状態を維持する(図9(y、z))。リフレッシュ動作を実行しているバンクBK2−3のバンク制御回路24のオア回路OR1は、リフレッシュ動作を停止するためのオールプリチャージコマンドPALLに応答するプリチャージ制御信号BRS2Z、BRS3Zの非活性化を禁止する非活性化禁止回路として動作する。このように、この実施形態では、オールプリチャージコマンドPALLに応答して、プリチャージ動作が必要なバンクBK0−1のみ、プリチャージ動作が実行される。プリチャージ動作を実行するか否かは、バンク制御回路24が、メモリコア28の動作状態に応じて自動的に判定する。換言すれば、メモリMEMは、プリチャージするバンクBKを示すアドレス信号等の情報をメモリMEMの外部から受けることなく、プリチャージするバンクBKを決定できる。これにより、コマンド仕様を従来と同じにできる。さらに、プリチャージするバンクBKを示すコマンドを受ける必要がないため、プリチャージコマンドのメモリMEMへの入力回数が増えることを防止できる。
バンクBK2−3のリフレッシュ制御回路22は、コア制御回路26からのリフレッシュ終了信号RFPRE2Z、RFPRE3Zに応答してリフレッシュ信号REF2Z、REF3Zおよび基本タイミング信号BRAS2Z、BRAS3Zを非活性化する(図9(A、B))。そして、プリチャージ制御信号BRS2Z、BRS3Zが非活性化され、リフレッシュ動作に伴うプリチャージ動作は、オールプリチャージコマンドPALLと無関係に実行される(図9(C、D))。
図10は、図1の半導体メモリMEMが提案される前の半導体メモリの動作の例を示している。10番目のクロックサイクルまでの動作は、図9と同じである。この例の半導体メモリでは、オールプリチャージコマンドPALLの供給により、全てのバンクBK0−3のプリチャージ動作が実行される。このため、バンクBK0−3のいずれかでリフレッシュ動作が実行されているとき、プリチャージコマンドPREによりバンクを1つずつプリチャージする必要がある(図10(a、b))。これにより、プリチャージコマンドPREの供給回数が増え、メモリMEMのアクセス効率は低下する。
以上、この実施形態では、半導体メモリMEMの外部からメモリコア28を指定することなくアクティブ動作の停止が必要なメモリコア28のみプリチャージ動作を実行し、動作を停止できる。動作を停止するメモリコア28を指定する情報が不要なため、コマンド入力仕様の互換性を維持したまま、動作の停止が必要なメモリコア28を決定できる。不要なプリチャージコマンドPREの供給を防止できるため、アクセス効率が向上する。すなわち、システムSYSの性能を向上できる。
図11は、別の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、モードレジスタ16Aおよびリフレッシュ制御回路22Aが図1と相違している。その他の構成は、上述した実施形態と同じである。半導体メモリMEMは、例えば、図6に示したように、システムSYSに搭載される。
モードレジスタ16Aは、図1のモードレジスタ16の機能に加えて、モードレジスタ設定信号MRSPZに同期して、ロウアドレス信号RADまたはコラムアドレス信号CADをマスク情報として受け、受けたマスク情報を内蔵するレジスタに設定し、レジスタの設定値に応じてマスク信号MPREZを出力する機能を有している。リフレッシュ制御回路22Aは、図1のリフレッシュ制御回路22の機能に加えて、マスク信号MPREZに応じてオールプリチャージコマンド信号PALPZを受け付けるか否かを判断する機能を有している。
図12は、図11に示したバンクBK0の詳細を示している。バンクBK1−3も、信号名中の数字が異なることを除き図12と同じである。図12は、リフレッシュ制御回路22Aが異なることを除き、図2と同じである。
リフレッシュ制御回路22Aは、図2のリフレッシュ制御回路22に禁止無効回路220を加えて構成されている。禁止無効回路220は、マスク信号MPREZの論理を反転するインバータと、インバータの出力信号およびオールプリチャージコマンド信号PALPZを受けるNANDゲートとを有している。禁止無効回路220の出力は、フリップフロップFF2のリフレッシュ終了信号RFPRE0Zを受けるNANDゲートに接続されている。禁止無効回路220は、マスク信号MPREZが低レベルときに、オールプリチャージコマンド信号PALPZの活性化に応答してフリップフロップFF2のリセット入力に低レベルを出力する。禁止無効回路220は、マスク信号MPREZが高レベルときに、オールプリチャージコマンド信号PALPZのレベルに関わらず、フリップフロップFF2のリセット入力に高レベルを出力する。
この実施形態では、モードレジスタ16Aのマスクビットが低レベルに設定され、低レベルのマスク信号MPREZが出力されるときに、オールプリチャージコマンド信号PALPZの活性化に同期してフリップフロップFF2がリセットされる。フリップフロップFF2のリセットにより、リフレッシュ信号REF0Zは非活性化される。したがって、リフレッシュ動作(第2動作)を実行しているバンクBK(例えば、BK0)のバンク制御回路24のオア回路OR1は、オールプリチャージコマンド信号PALPZに同期して、基本タイミング信号BRAS0Zを非活性化する。すなわち、オールプリチャージコマンドPALLにより、メモリコア28の動作状態に関わりなく、全てのバンクBK0−3のプリチャージ動作が実行され、動作が停止する。この動作は、一般的なSDRAMのオールプリチャージコマンドPALLの動作と同じである。このように、禁止無効回路220は、マスク信号MPREZを受けたときに、オールプリチャージコマンドPALLに応答してリフレッシュ動作を停止するために、オア回路OR1による基本タイミング信号BRAS0Zの非活性化禁止の動作を無効にする。
図13は、図11に示した半導体メモリMEMの動作の例を示している。図は、マスク信号MPREZが低レベルLのときの動作を示している。マスク信号MPREZが高レベルのときの動作は、図9と同じである。10番目のクロックサイクルまでの動作は、図9と同じである。11番目のクロックサイクルに同期してオールプリチャージコマンドPALLがメモリMEMに供給される。このとき、バンクBK0−1は、アクティブ動作または読み出し動作を実行し、バンクBK2−3は、リフレッシュ動作を実行している。バンクBK0−1のプリチャージ動作は、図9と同じである。
バンクBK2−3では、オールプリチャージコマンド信号PALPZに同期してフリップフロップFF2がリセットされ、リフレッシュ信号REF2Z、REF3Zが非活性化される(図13(a、b))。バンク制御回路24は、リフレッシュ信号REF2Z、REF3Zの非活性化に同期して基本タイミング信号BRAS2Z、BRAS3Zを非活性化する(図13(c、d))。コア制御回路26は、基本タイミング信号BRAS2Z、BRAS3Zの非活性化に同期してプリチャージ制御信号BRS2Z、BRS3Zを活性化する(図13(e、f))。これにより、オールプリチャージコマンドPALLに応答してリフレッシュ動作(第2動作)が中断され、プリチャージ動作が開始される。
なお、リフレッシュ動作が中断されると、メモリセルMCに保持されているデータが消失するおそれがある。このため、実際の動作では、バンクBK3のリフレッシュ動作が完了した後に、例えば、15番目のクロックサイクルに同期してオールプリチャージコマンドPALLが供給される。
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、マスク信号MPREZに応じてリフレッシュ動作を実行しているメモリコア28を、プリチャージコマンドPALLに応答してプリチャージできる。この結果、特別な外部端子を設けることなく、従来のSDRAMと同じコマンド仕様を用いて、メモリMEMを動作できる。
図14は、別の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態の半導体メモリMEMは、マスク信号MPREZを受ける外部端子を有している。その他の構成は、モードレジスタ16が異なることを除き、図11と同じである。半導体メモリMEMは、例えば、図6に示したように、システムSYSに搭載される。
この実施形態では、メモリMEMは、マスク信号MPREZをメモリMEMの外部から直接受け、上述した図13と同じ動作を実行する。この結果、マスク信号MPREZに応じて従来のSDRAMと同じコマンド仕様を用いて、メモリMEMを動作できる。
図15は、別の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、コマンドデコーダ14B、リフレッシュ制御回路22Bおよびバンク制御回路24Bが図1と相違している。その他の構成は、上述した実施形態と同じである。
コマンドデコーダ14Bは、コマンド信号CMDとともに、プリチャージコマンド用の特別のコマンド信号SPを受ける。コマンドデコーダ14Bは、低レベルのコマンド信号SPとともにプリチャージコマンドPREを受けたときに、プリチャージコマンド信号PREPZを活性化する。コマンドデコーダ14Bは、高レベルのコマンド信号SPとともにプリチャージコマンド信号PREPZを受けたときに、プリチャージコマンド信号MPREPZを活性化する。すなわち、コマンドデコーダ14Bは、プリチャージコマンドPREをコマンド信号SPに応じてプリチャージコマンド信号PREPZまたはMPREPZとして出力するセレクタを有する。コマンドデコーダ14Bの機能(メモリMEMのコマンド仕様)は、図17に示す。リフレッシュ制御回路22Bおよびバンク制御回路24Bの詳細は、図16に示す。
図16は、図15に示したバンクBK0の詳細を示している。バンクBK1−3も、信号名中の数字が異なることを除き図16と同じである。リフレッシュ制御回路22Bにおいて、フリップフロップFF2のリフレッシュ終了信号RFPRE0Zを受けるNANDゲートは、インバータを介してオールプリチャージコマンド信号PALPZの反転信号を受けている。リフレッシュ制御回路22Bのその他の構成は、図2のリフレッシュ制御回路22と同じである。リフレッシュ制御回路22Bは、オールプリチャージコマンド信号PALPZに同期してリフレッシュ信号REF0Zを非活性化する。リフレッシュ制御回路22Bにおいて、オールプリチャージコマンド信号PALPZを受けるインバータおよびオールプリチャージコマンド信号PALPZに同期してリセットされるフリップフロップFF2は、オア回路OR1による基本タイミング信号BRAS0Zの非活性化禁止の動作を無効にする禁止無効回路として動作する。
バンク制御回路24Bは、図2のバンク制御回路24の3入力NANDに接続されたインバータをNORゲートに置き換えて構成されている。NORゲートは、オールプリチャージコマンド信号PALPZおよびプリチャージコマンド信号MPREPZを受けている。リフレッシュ制御回路22Bおよびバンク制御回路24Bにより、リフレッシュ動作(第2動作)を実行しているバンクBKは、オールプリチャージコマンドPALLによりプリチャージされるが、プリチャージコマンド信号MPREPZによってはプリチャージされない。アクティブ動作(第1動作)を実行しているバンクBKは、オールプリチャージコマンドPALLまたはプリチャージコマンド信号MPREPZによってプリチャージされる。
図17は、図15に示した半導体メモリMEMのコマンド仕様を示している。図5との相違は、プリチャージコマンドPREが、コマンド信号SPのレベルに応じて、異なるプリチャージコマンドPREPZ、MPREPZとして認識されることである。コマンド信号SPが低レベルときのコマンド仕様は、一般的なSDRAMと同じである。例えば、コマンド信号が供給される外部端子を、メモリMEMの内部または回路基板BRD上で接地線等に接続することで、メモリMEMを一般的なSDRAMとして動作させることができる。
プリチャージコマンド信号MPREPZは、アクティブ動作を実行しているバンクBKのプリチャージ動作を実行し、リフレッシュ動作を実行しているバンクBKのプリチャージ動作を禁止する第1停止コマンドである。プリチャージコマンドPREPZは、リフレッシュ動作が実行されていないときに、バンクアドレス信号BAで示されるバンクBK0−3のいずれかのプリチャージ動作を実行する(シングルプリチャージ動作)。オールプリチャージコマンドPALPZは、アクティブ動作およびリフレッシュ動作を実行しているバンクBKのプリチャージ動作を実行する第2停止コマンドである。
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、コマンド端子SPを追加することにより、リフレッシュ動作が実行されているバンクBKのプリチャージ動作を禁止するプリチャージコマンド信号MPREPZと、リフレッシュ動作が実行されているバンクBKのプリチャージ動作を許可するプリチャージコマンドPALPZとをコマンドデコーダ14(コマンド入力回路)により識別できる。
図18は、別の実施形態における半導体メモリMEMのコマンド仕様を示している。この実施形態では、コマンドデコーダは、コマンド信号SPが高レベルとき、オールプリチャージコマンドPALLに応答してプリチャージコマンド信号MPREPZを活性化する。コマンド信号SPが低レベルときのコマンド仕様は、一般的なSDRAMと同じである。コマンドデコーダを除く回路は、図15と同じである。以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図19は、別の実施形態における半導体メモリMEMのコマンド仕様を示している。この実施形態では、コマンドデコーダは、コマンド信号SPが高レベルとき、プリチャージコマンドPREおよびオールプリチャージコマンドPALLに応答してプリチャージコマンド信号MPREPZを活性化する。コマンド信号SPが低レベルときのコマンド仕様は、一般的なSDRAMと同じである。コマンドデコーダを除く回路は、図15と同じである。以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図20は、別の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、バンクデコーダ12C、コマンドデコーダ14C、バンク制御回路24Cおよびコア制御回路26Cが図1と相違している。半導体メモリMEMは、モード端子MODEと8つのバンクBK0−7を有している。各バンクBK0−7は、図1のリフレッシュ制御回路22を持たず、モード制御回路30Cを有している。その他の構成は、上述した図1と同じである。半導体メモリMEMは、例えば、図6に示したように、システムSYSに搭載される。
バンクデコーダ12Cは、3ビットのバンクアドレス信号BA(BA0−2)に応じて、バンク信号BNKZ(BNK0Z−BNK7Zのいずれか)を出力する。バンク信号BNK0Z−BNK7Zは、バンクBK0−7を選択するときにそれぞれ高レベルに活性化される。
コマンドデコーダ14Cは、図1のコマンドデコーダ14の機能に加えて、読み出しコマンド信号RDAPZおよび書き込みコマンド信号WRAPZを出力する機能を有している。読み出しコマンド信号RDAPZは、オートプリチャージ動作を伴う読み出し動作を実行するときに出力される。書き込みコマンド信号WRAPZは、オートプリチャージ動作を伴う書き込み動作を実行するときに出力される。バンク制御回路24C、モード制御回路30Cおよびコア制御回路26Cの詳細は、図21に示す。
図21は、図20に示したバンクBK0の詳細を示している。バンクBK1−7も、信号名中の数字が異なることを除き図21と同じである。モード制御回路30Cは、図20のモード端子MODEに供給されるモード信号MODEZが高レベルときに(後述するライン動作モード)、アクティブコマンドACT(ACTPZ)に同期してライン信号LINE0Zを高レベルに活性化する。モード制御回路30Cは、図20のモード端子MODEに供給されるモード信号MODEZが低レベルときに(後述するボックス動作モード)、アクティブコマンドACT(ACTPZ)に関わらずライン信号LINE0Zの活性化状態(低レベル)を維持する。モード制御回路30Cは、基本タイミング信号BRAS0Zの非活性化に同期してライン信号LINE0Zを低レベルに非活性化する。
バンク制御回路24Cは、図2のバンク制御回路24のフリップフロップFF1をリセットするための論理を増やして構成されている。すなわち、フリップフロップFF1は、図2の機能に加えて、コア制御回路26Cからのオートプリチャージ信号APRE0Zの活性化に同期してリセットされる機能を有している。ライン信号LINE0Zが高レベルときに、オールプリチャージコマンド信号PALPZによるフリップフロップFF1のリセットはマスクされる。また、オア回路OR1の代わりにバッファ回路BUF2が形成されている。すなわち、バンク制御回路24Cは、リフレッシュ信号REF0Zを受けない。
コア制御回路26Cは、図2のコア制御回路26の機能に読み出し動作および書き込み動作でのオートプリチャージ動作の機能を加えて構成されている。コア制御回路26Cは、読み出しコマンド信号RDAPZに応答する読み出し動作を実行した後、および書き込みコマンド信号WRAPZに応答する書き込み動作を実行した後、オートプリチャージ信号APRE0Zを活性化する。
図22は、図20に示した半導体メモリMEMのコマンド仕様を示している。この実施形態のコマンド仕様は、オートプリチャージ動作が付加される読み出しコマンドRDAおよび書き込みコマンドWRAの論理を加えたことを除き、図5と同じである。なお、上述した実施形態に、図22のコマンド仕様を適用してもよい。この場合、各メモリMEMは、コマンドデコーダ14Cおよびコア制御回路26Cを有し、バンク制御回路は、コア制御回路26Cからのオートプリチャージ信号APRE0Zを受ける。
図23は、図20に示した半導体メモリMEMのメモリマップの例を示している。図に示したメモリマップは、例えば、図6に示したシステムSYSの設計仕様によって決められる。この例では、メモリマップ上に、バンクBK0−1、BK2−3の列が交互に割り当てられ、バンクBK4−5、6−7の列が交互に割り当てられている。一対のバンクBKの列は、ロウアドレス信号RAD毎に図の左から右に割り当てられている。コラムアドレス信号CADは、図の左上から右下に向けて割り当てられている。この例では、バンクBK0−3は、メモリマップを左から右に順次にアクセスするために割り当てられている。バンクBK4−7は、メモリマップ内の矩形領域をアクセスするために割り当てられている。
例えば、システムSYSである携帯端末の液晶画面に表示するスクリーンデータが、バンクBK0−3に記憶され、液晶画面の一部を書き換える部分データが、バンクBK4−7に記憶される。図5のCPUは、図23に斜線の矢印および斜線の矩形領域で示したように、バンクBK0−3ではラインアクセス動作(線順次読み出し)を実行し、バンクBK4−7では矩形領域のデータを読み出すボックスアクセス動作を実行する。
図24は、図20に示した半導体メモリMEMのライン動作モードでの動作の例を示している。この例では、ラインアクセス動作(第2動作)は、図23の斜線の矢印に沿って実行される。メモリMEMは、アクティブコマンドACTとともにモード端子MODEに高レベル”1”が供給されたとき、ライン動作モードで動作する。
この例では、バンクBK0−1のラインアクセス動作を実行するために、高レベル”1”のモード信号MODEZとともにアクティブコマンドACTが順次に供給され(ライン動作コマンド;第2動作コマンド)、読み出しコマンドRDAが順次に供給される。バースト長BLが”8”であるため、各読み出しコマンドRDA毎に読み出し動作が8回実行される。図中に破線で示したコラムアドレス信号CADは、メモリMEMの内部で生成される。そして、ロウアドレス信号RADが順次増加され、ラインアクセス動作が実行される。破線枠で示したコラムアドレス信号CADは、バースト動作時にメモリMEM内のコラムアドレスカウンタにより生成されるアドレス信号であり、外部から供給されない。
図25は、図20に示した半導体メモリMEMのボックス動作モードでの動作の例を示している。この例では、ボックスアクセス動作(第1動作)は、図23の斜線の矩形枠に対して実行される。図23に示した矩形領域がバンクBK4−7にまたがるため、バンクBK4−7のボックスアクセス動作を実行するために、低レベル”0”のモード信号MODEZとともにアクティブコマンドACTが順次に供給される(ボックス動作コマンド;第1動作コマンド)。メモリMEMは、アクティブコマンドACTとともにモード端子MODEに低レベル”0”が供給されたとき、ボックス動作モードで動作する。この後、バンクBK4−7の読み出しコマンドRDが順次供給される。矩形領域の読み出し動作が完了した後、オールプリチャージコマンドPALL(停止コマンド)が供給される。バンクBK4−7の基本タイミング信号BRAS4Z−BRAS7Zは、対応するアクティブコマンドACTに応答して活性化され、オールプリチャージコマンドPALLに同期して非活性化される。
図26は、図20に示した半導体メモリMEMのライン動作モードおよびボックス動作モードでの動作の例を示している。この例では、バンクBK0−1のラインアクセス動作中に、バンクBK4−7のボックスアクセス動作が実行される。さらに、バンクBK1のラインアクセス動作中に、ボックスアクセス動作を終了するためにオールプリチャージコマンドPALLがメモリMEMに供給される。
まず、図21に示したモード制御回路30C(BK0)は、バンクBK0のアクティブコマンドACT(ライン動作コマンド)に応答して、ライン信号LINE0Zを活性化する(図26(a))。次に、バンクBK0の読み出しコマンドRDAが供給され、クロックサイクル4−11にわたりバースト読み出し動作が実行される(図26(b))。モード制御回路30C(BK1)は、バンクBK1のアクティブコマンドACT(ライン動作コマンド)に応答して、ライン信号LINE1Zを活性化する(図26(c))。バンクBK0のバースト読み出し動作中に、バンクBK4−7のアクティブコマンド(ボックス動作コマンド)が供給される(図26(d))。各バンクBK4−7のバンク制御回路24CはアクティブコマンドACTに同期して基本タイミング信号BRAS4Z−7Zを活性化する(図26(e))。
コア制御回路26C(BK0)は、バンクBK0のバースト読み出し動作の完了に同期してオートプリチャージ信号APRE0Zを活性化する(図26(f))。バンク制御回路24C(BK0)は、オートプリチャージ信号APRE0Zに同期して基本タイミング信号BRAS0Zを非活性化する(図26(g))。コア制御回路26C(BK0)は、基本タイミング信号BRAS0Zの非活性化に同期してプリチャージ制御信号BRS0Zを活性化し、バンクBK0のプリチャージ動作を実行する(図26(h))。すなわち、オートプリチャージ動作が実行される。モード制御回路30C(BK0)は、基本タイミング信号BRAS0Zの非活性化に同期してライン信号LINE0Zを非活性化する(図26(i))。そして、バンクBK0の1つのロウアドレス信号RADの読み出し動作が完了する。
次に、ボックスアクセス動作の完了に伴い、オールプリチャージコマンドPALLが供給され、オールプリチャージコマンド信号PALPZが活性化される(図26(j))。バンクBK4−7のモード制御回路30Cは、ライン信号LINE4Z−7Zを非活性化している。このため、バンク制御回路24C(BK4−7)は、オールプリチャージコマンド信号PALPZに応答してフリップフロップFF1をリセットし、基本タイミング信号BRAS4−7Zを非活性化する(図26(k))。これにより、バンクBK4−7のプリチャージ動作が実行される。
一方、高レベルのライン信号LINE1Zを受けているバンクBK1のバンク制御回路24Cは、オールプリチャージコマンド信号PALPZによるフリップフロップFF1のリセットをマスクする。具体的には、ラインアクセス動作を実行しているバンクBK1のバンク制御回路24Cにおいて、オールプリチャージコマンド信号PALPZを受けるNANDゲートと、ライン信号LINE1Zを受けるインバータは、オールプリチャージコマンドPALLに応答するプリチャージ制御信号BRS1Zの非活性化を禁止する非活性化禁止回路として動作する。これにより、基本タイミング信号BRAS1Zはリセットされず、バンクBK1のアクティブ動作は継続する(図26(l))。
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ライン動作コマンドとボックス動作コマンドが供給されるメモリMEMにおいて、メモリコアの動作状態に応じて、外部信号を受けることなくプリチャージ動作の停止が必要なメモリコア28を決定できる。不要なプリチャージコマンドPREの供給を防止できるため、アクセス効率が向上する。すなわち、システムSYSの性能を向上できる。
図27は、別の実施形態を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、バンク制御回路24Dおよびコア制御回路26Dが図20と相違している。さらに、図20のメモリMEMの各バンクBK0−7にリフレッシュ制御回路22が追加されている。その他の構成は、上述した図20から図23と同じである。
図28は、図27に示したバンクBK0の詳細を示している。バンクBK1−7も、信号名中の数字が異なることを除き図28と同じである。バンク制御回路24Dは、図21のバンク制御回路24Cのバッファ回路BUF2の代わりにオア回路OR1を有している。その他の構成は、バンク制御回路24Cと同じである。コア制御回路26Dは、図21のコア制御回路26Cにリフレッシュ動作を制御する機能を追加して構成されている。
バンク制御回路24Dにオア回路OR1を配置することにより、リフレッシュ動作(第2動作)を実行しているバンクBKが、オールプリチャージコマンドPALLによりプリチャージ動作を開始することを防止できる。
図29は、図27に示した半導体メモリMEMのライン動作モードおよびボックス動作モードでの動作の例を示している。この例では、バンクBK4のアクティブコマンドACTが供給される前に、バンクBK2のリフレッシュコマンドREF(第2動作コマンド)が供給される。その他の動作は、図26と同じである。リフレッシュ制御回路22(BK2)は、リフレッシュコマンドREFに応答してリフレッシュ信号REF2Zを活性化する(図29(a))。バンク制御回路24D(BK2)は、リフレッシュ信号REF2Zに応答して基本タイミング信号BRAS2Zを活性化する(図29(b))。そして、バンクBK2のリフレッシュ動作が開始される。
次に、オールプリチャージコマンドPALLが供給され、オールプリチャージコマンド信号PALPZが活性化される(図29(c))。このとき、バンクBK1のラインアクセス動作(第2動作)はまだ実行されており、ライン信号LINE1Zは活性化されている(図29(d))。このため、バンクBK1のバンク制御回路24Dにおいて、フリップフロップFF1がリセットされることが禁止され、基本タイミング信号BRAS1Zが非活性化されることが禁止される(図29(e))。このように、ラインアクセス動作を実行しているバンクBK1のバンク制御回路24Dにおいて、オールプリチャージコマンド信号PALPZを受けるNANDゲートと、ライン信号LINE1Zを受けるインバータは、ラインアクセス動作を停止するためのオールプリチャージコマンドPALLに応答するプリチャージ制御信号BRS1Zの非活性化を禁止する非活性化禁止回路として動作する。
同様に、オールプリチャージコマンドPALLが供給されるとき、バンクBK2のリフレッシュ動作(第2動作)はまだ実行されている(図29(f))。このため、オールプリチャージコマンド信号PALPZが活性化され、バンク制御回路24D(BK2)のフリップフロップFF2がリセットされても、基本タイミング信号BRAS2Zは非活性化されない。このように、リフレッシュ動作を実行しているバンクBK2のバンク制御回路24Dのオア回路OR1は、リフレッシュ動作を停止するためのオールプリチャージコマンドPALLに応答するプリチャージ制御信号BRS2Zの非活性化を禁止する非活性化禁止回路として動作する。
図30は、図27に示した半導体メモリMEMのボックス動作モードでの別の動作の例を示している。この例では、まず、バンクBK0−3のリフレッシュコマンドREFが順次に供給され、基本タイミング信号BRAS0Z−3Zが順次に活性化される(図30(a、b、c、d))。アクティブコマンド信号ACTPZが低レベルのため、モード制御回路30C(BK0−3)は、モード信号MODEZのレベルに関わりなく、ライン信号LINE0Z−3Zを低レベルに保持する(図30(e、f、g、h))。
次に、バンクBK4−7のアクティブコマンドACTが順次に供給され、バンクBK4−7の基本タイミング信号BRAS4Z−7Zが順次に活性化される(図30(i、j、k、l)。この後、バンクBK4−7の読み出しコマンドRDが供給され、ボックスアクセス動作(読み出し動作)が順次に実行される。ボックスアクセス動作が完了した後、オールプリチャージコマンドPALLが供給され、オールプリチャージコマンド信号PALPZが活性化される(図30(m))。オールプリチャージコマンドPALLが供給されたとき、バンクBK0−2のリフレッシュ動作は完了している(図30(n))。バンクBK3はリフレッシュ動作を実行している(図30(o))。バンクBK4−7のバンク制御回路24Dは、ライン信号LINE4Z−7Zおよびリフレッシュ信号REF4Z−7Zが低レベルのため、オールプリチャージコマンド信号PALPZに同期して基本タイミング信号BRAS4Z−7Zを非活性化する(図30(p))。バンクBK3のバンク制御回路24Dは、ライン信号LINE3Zが低レベルの場合、フリップフロップFF1をリセットする。しかし、オア回路OR1で高レベルのリフレッシュ信号REF3Zを受けているため、フリップフロップFF1のリセットによる基本タイミング信号BRAS3Zの非活性化は禁止される。(図30(q))。
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、リフレッシュコマンド、ライン動作コマンドおよびボックス動作コマンドが供給されるメモリMEMにおいて、メモリコア28の動作状態に応じて、外部信号を受けることなくプリチャージ動作の停止が必要なメモリコア28を決定できる。不要なプリチャージコマンドPREの供給を防止できるため、アクセス効率が向上する。すなわち、システムSYSの性能を向上できる。
なお、上述した実施形態は、SDRAMに適用する例について述べた。しかし、例えば、上述した実施形態は、クロック非同期式のDRAMに適用してもよい。あるいは、上述した実施形態は、SDRAMタイプのFCRAM(Fast Cycle RAM)に適用してもよい。
上述した実施形態は、読み出しコマンドRD、RDAが供給される例について述べた。しかし、例えば、書き込みコマンドWR、WRAが供給されても同じ効果を得ることができる。あるいは、読み出しコマンドRD、RDAと書き込みコマンドWR、WRAが混在して供給されても、同じ効果を得ることができる。
図1から図30に述べた実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
メモリセルを有する複数のメモリコアと、
第1動作コマンドに応答して前記メモリコアのいずれかの第1動作を開始し、第2動作コマンドに応答して前記メモリコアのいずれかの第2動作を開始し、複数のメモリコアの動作を停止するための停止コマンドに応答して、前記第1動作を停止するとともに前記第2動作を継続する動作制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記2)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記動作制御回路は、前記メモリコア毎にアクセス制御回路を備え、
前記各アクセス制御回路は、
対応するメモリコアの前記第1動作または前記第2動作を開始するために前記第1または第2動作コマンドに応答してアクセス信号を活性化する活性化回路と、
対応するメモリコアが前記第1動作を実行しているときに、前記第1動作を停止するために前記停止コマンドに応答して前記アクセス信号を非活性化する非活性化回路と、
対応するメモリコアが前記第2動作を実行しているときに、前記第2動作を停止するための前記停止コマンドに応答する前記アクセス信号の非活性化を禁止する非活性化禁止回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記3)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記各アクセス制御回路は、マスク信号を受けたときに、前記停止コマンドに応答して前記第2動作を停止するために、前記非活性化禁止回路の禁止動作を無効にする禁止無効回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記4)
付記3記載の半導体メモリにおいて、
外部入力に応じて設定され、設定値に応じて前記マスク信号を出力するレジスタを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記5)
付記2記載の半導体メモリにおいて、
前記第1および第2コマンドと、前記停止コマンドである第1停止コマンドと、第2停止コマンドとを受けるコマンド入力回路を備え、
前記アクセス制御回路は、前記第2停止コマンドを受けたときに、前記第2停止コマンドに応答して前記第1および第2動作を停止するために、前記非活性化禁止回路の禁止動作を無効にする禁止無効回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記6)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記第1および第2動作コマンドは、アクティブコマンドおよびリフレッシュコマンドであり、
前記第1動作は、対応するメモリコアを活性化状態に設定するアクティブ動作であり、
前記第2動作は、対応するメモリコアのメモリセルをリフレッシュするリフレッシュ動作であり、
前記停止コマンドは、活性化状態のメモリコアを非活性化するプリチャージコマンドであることを特徴とする半導体メモリ。
(付記7)
付記6記載の半導体メモリにおいて、
前記停止コマンドは、アクティブ動作中の全てのメモリコアを非活性化するオールプリチャージコマンドであることを特徴とする半導体メモリ。
(付記8)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記第1および第2動作コマンドは、ボックス動作コマンドおよびライン動作コマンドであり、
前記第1動作は、前記メモリコアに割り当てられたメモリマップ中の矩形領域をアクセスするボックスアクセス動作であり、
前記第2動作は、前記メモリコアに割り当てられたメモリマップ中のライン領域をアクセスするラインアクセス動作であり、
前記停止コマンドは、活性化状態のメモリコアを非活性化するプリチャージコマンドであることを特徴とする半導体メモリ。
(付記9)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記第1および第2動作コマンドは、ボックス動作コマンドおよびリフレッシュコマンドであり、
前記第1動作は、前記メモリコアに割り当てられたメモリマップ中の矩形領域をアクセスするボックスアクセス動作であり、
前記第2動作は、対応するメモリコアのメモリセルをリフレッシュするリフレッシュ動作であり、
前記停止コマンドは、活性化状態のメモリコアを非活性化するプリチャージコマンドであることを特徴とする半導体メモリ。
(付記10)
メモリセルを有する複数のメモリコアを備えた半導体メモリの動作方法であって、
第1動作コマンドに応答して前記メモリコアのいずれかの第1動作を開始し、
第2動作コマンドに応答して前記メモリコアのいずれかの第2動作を開始し、
複数のメモリコアの動作を停止するための停止コマンドに応答して、前記第1動作を停止するとともに前記第2動作を継続することを特徴とする半導体メモリの動作方法。
(付記11)
付記10記載の半導体メモリの動作方法において、
対応するメモリコアの前記第1動作または前記第2動作を開始するために前記第1または第2動作コマンドに応答してアクセス信号を活性化し、
対応するメモリコアが前記第1動作を実行しているときに、前記第1動作を停止するために前記停止コマンドに応答して前記アクセス信号を非活性化し、
対応するメモリコアが前記第2動作を実行しているときに、前記第2動作を停止するための前記停止コマンドに応答する前記アクセス信号の非活性化を禁止することを特徴とする半導体メモリの動作方法。
(付記12)
付記11記載の半導体メモリの動作方法において、
マスク信号を受けたときに、前記停止コマンドに応答する前記アクセス信号の非活性化の禁止動作を無効にすることを特徴とする半導体メモリの動作方法。
(付記13)
付記11記載の半導体メモリの動作方法において、
前記停止コマンドである第1停止コマンドを受けたときに、前記第2動作を実行しているメモリコアの前記アクセス信号の非活性化を禁止し、
第2停止コマンドを受けたときに、前記第2停止コマンドに応答して前記第1および第2動作を停止するために、前記アクセス信号の非活性化の禁止動作を無効にすることを特徴とする半導体メモリの動作方法。
(付記14)
半導体メモリと、前記半導体メモリをアクセスするために第1動作コマンド、第2動作コマンドおよび停止コマンドを出力するコントローラとを備えたシステムであって、
前記半導体メモリは、
メモリセルを有する複数のメモリコアと、
前記第1動作コマンドに応答して前記メモリコアのいずれかの第1動作を開始し、前記第2動作コマンドに応答して前記メモリコアのいずれかの第2動作を開始し、複数のメモリコアの動作を停止するための前記停止コマンドに応答して、前記第1動作を停止するとともに前記第2動作を継続する動作制御回路とを備えていることを特徴とするシステム。
(付記15)
付記14記載のシステムにおいて、
前記動作制御回路は、前記メモリコア毎にアクセス制御回路を備え、
前記各アクセス制御回路は、
対応するメモリコアの前記第1動作または前記第2動作を開始するために前記第1または第2動作コマンドに応答してアクセス信号を活性化する活性化回路と、
対応するメモリコアが前記第1動作を実行しているときに、前記第1動作を停止するために前記停止コマンドに応答して前記アクセス信号を非活性化する非活性化回路と、
対応するメモリコアが前記第2動作を実行しているときに、前記第2動作を停止するための前記停止コマンドに応答する前記アクセス信号の非活性化を禁止する非活性化禁止回路とを備えていることを特徴とするシステム。
(付記16)
付記15記載のシステムにおいて、
前記各アクセス制御回路は、マスク信号を受けたときに、前記停止コマンドに応答して前記第2動作を停止するために、前記非活性化禁止回路の禁止動作を無効にする禁止無効回路を備えていることを特徴とするシステム。
(付記17)
付記16記載のシステムにおいて、
前記半導体メモリは、外部入力に応じて設定され、設定値に応じて前記マスク信号を出力するレジスタを備えていることを特徴とするシステム。
(付記18)
付記15記載のシステムにおいて、
前記半導体メモリは、前記第1および第2コマンドと、前記停止コマンドである第1停止コマンドと、第2停止コマンドとを受けるコマンド入力回路を備え、
前記アクセス制御回路は、前記第2停止コマンドを受けたときに、前記第2停止コマンドに応答して前記第1および第2動作を停止するために、前記非活性化禁止回路の禁止動作を無効にする禁止無効回路を備えていることを特徴とするシステム。
以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。