JP7064633B1 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
【課題】全ての温度範囲内で、CBRリフレッシュ及びロウハンマーリフレッシュの実行サイクルを適切に調整し、必要十分なデータ保持能力が得られ、且つ消費電力を低減できる半導体メモリ装置を提供する。【解決手段】半導体メモリ装置100は、温度センサと、複数のメモリブロックと、リフレッシュコントローラとを含む。温度センサは、半導体メモリ装置内部の装置温度を検出して、対応する温度信号を生成する。各メモリブロックは、複数の揮発性メモリセルを有するメモリセルアレイと、複数のワード線とを含む。リフレッシュコントローラは、複数のワード線へのアクセスを監視し、所定期間内に所定回数出現したアクセスを検出し、且つ、リフレッシュ操作コマンドに対応するリフレッシュ操作を、第1リフレッシュ操作および第2リフレッシュ操作に分配する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor memory device capable of appropriately adjusting an execution cycle of CBR refresh and row hammer refresh within all temperature ranges, obtaining necessary and sufficient data holding capacity, and reducing power consumption. A semiconductor memory device 100 includes a temperature sensor, a plurality of memory blocks, and a refresh controller. The temperature sensor detects the device temperature inside the semiconductor memory device and generates a corresponding temperature signal. Each memory block includes a memory cell array with a plurality of volatile memory cells and a plurality of word lines. The refresh controller monitors access to a plurality of word lines, detects access that appears a predetermined number of times within a predetermined period, and performs a refresh operation corresponding to a refresh operation command as a first refresh operation and a second refresh operation. Distribute. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、電子デバイスに関するものであり、特に、データ保持のため、リフレッシュ動作が必要なメモリセルを有する半導体メモリ装置のリフレッシュ制御方法、およびその方法を適用した半導体メモリ装置に関する。 The present invention relates to an electronic device, and more particularly to a refresh control method of a semiconductor memory device having a memory cell that requires a refresh operation for data retention, and a semiconductor memory device to which the method is applied.
半導体メモリ装置であるDRAM(Dynamic Random Access Memory)は、プロセス技術の微細化に伴い、ロウハンマー(Row Hammer)現象が顕在化している。そのワード線の活性化・非活性化によりエラーに至るまでの回数、ハンマー閾値(Hammer threshold)は、20nmプロセス世代で既に、10万回以下になっており、DRAM内での回路的対策、あるいは、メモリシステム側での何らかの対策が無ければ、正常動作を維持するのは困難な状況になっている。 In DRAM (Dynamic Random Access Memory), which is a semiconductor memory device, the row hammer phenomenon has become apparent with the miniaturization of process technology. The number of times until an error occurs due to activation / deactivation of the word line, the hammer threshold, is already 100,000 times or less in the 20 nm process generation, and it is a circuit measure in DRAM or Without some measures on the memory system side, it is difficult to maintain normal operation.
DRAM内での回路的対策としては、例えば、頻繁にアクセスされたロウアドレス(ハンマーアドレス)を捕獲し、その隣接ロウアドレスに対して、追加リフレッシュ操作を適度な頻度で行うロウハンマーリフレッシュ(Row-Hammer Refresh, RHR)が広く採用されている。ハンマーアドレスを捕獲する方法には、大まかに2つあり、1つは、大きくなる出現回数(アクセスカウント)に着目した方法、もう1つは、必然的に高くなる出現頻度(出現確率)に着目した方法である。 As a circuit measure in the DRAM, for example, a row hammer refresh (Row-) that captures a frequently accessed row address (hammer address) and performs an additional refresh operation on the adjacent row address at an appropriate frequency. Hammer Refresh, RHR) is widely used. There are roughly two methods for capturing hammer addresses, one focusing on the number of occurrences (access count) that increases, and the other focusing on the frequency of appearance (probability of appearance) that inevitably increases. This is the method.
しかしながら、必要なデータ保持特性を維持するため、リフレッシュサイクルも短縮し、実効的なリフレッシュ周期も短くし、ロウハンマーリフレッシュの効果も同時に高めやすくなるが、これは、1つのリフレッシュ動作でリフレッシュされるデータ量(メモリセル数)および活性化されるワード線本数がより増加すること、つまり、リフレッシュ電流(idd5)の著しい増加を意味している。 However, in order to maintain the required data retention characteristics, the refresh cycle is shortened, the effective refresh cycle is shortened, and the effect of row hammer refresh is likely to be enhanced at the same time, which is refreshed by one refresh operation. This means that the amount of data (number of memory cells) and the number of activated word lines are further increased, that is, the refresh current (idd5) is significantly increased.
そして、この軽減策として、近年のモバイルDRAM(例えば、LPDDR4など)が採用する温度補償リフレッシュ(Temperature Compensated Refresh, TCR)が知られている。温度低下に伴い、支配的なセルリーク要因が大幅に減少することから、リフレッシュ周期を延長できることに着目し、DRAMを制御するコントロールデバイス側が、オートリフレッシュコマンドの発行間隔を、例えば、2倍、4倍に長くする。これにより、実使用時のリフレッシュ電流を下げる方法である。 As a mitigation measure, a temperature-compensated refresh (TCR) adopted by a recent mobile DRAM (for example, LPDDR4) is known. Focusing on the fact that the refresh cycle can be extended because the dominant cell leak factor decreases significantly as the temperature drops, the control device side that controls the DRAM increases the issuance interval of the auto refresh command, for example, twice or four times. To lengthen. This is a method of reducing the refresh current during actual use.
しかしながら、低温では、オートリフレッシュコマンドを、ロウハンマーリフレッシュに割り当てる率を増やすことになる。低温では、ロウハンマーリフレッシュと、それ以外の通常リフレッシュ(CBRリフレッシュ)のバランスが難しくなり、データ保持に対するリスクは高まることになる。 However, at low temperatures, it will increase the rate at which the auto refresh command is assigned to row hammer refresh. At low temperatures, it becomes difficult to balance row hammer refresh and other normal refresh (CBR refresh), and the risk to data retention increases.
1αnm世代以降に入ると、ハンマー閾値の大幅な低下に伴い、低温では、ほとんどのリフレッシュ操作をロウハンマーリフレッシュに割り当てなければならなくなる。モバイルDRAMが採用する温度補償リフレッシュでは、将来にわたって、製品のためのデータ保持能力とリフレッシュ電流低減の両立を維持することは、困難である。 In the 1αnm generation and beyond, most refresh operations must be assigned to row hammer refresh at low temperatures as the hammer threshold drops significantly. With the temperature-compensated refresh adopted by mobile DRAM, it is difficult to maintain both the data retention capacity for the product and the reduction of the refresh current in the future.
本発明は、全ての温度範囲内で、CBRリフレッシュ、およびロウハンマーリフレッシュの実行サイクルを適切に調整し、必要十分なデータ保持能力が得られ、且つ消費電力を低減できる半導体メモリ装置を提供する。 The present invention provides a semiconductor memory device capable of appropriately adjusting the execution cycles of CBR refresh and row hammer refresh within the entire temperature range, obtaining necessary and sufficient data retention capacity, and reducing power consumption.
半導体メモリ装置は、温度センサと、複数のメモリブロックと、リフレッシュコントローラとを含む。温度センサは、半導体メモリ装置内部のデバイス温度を検出して、対応する温度信号を生成する。各メモリブロックは、複数の揮発性メモリセルを有するメモリセルアレイと、複数のワード線とを含む。リフレッシュコントローラは、複数のワード線へのアクセスを監視して、所定期間内に所定回数出現したアクセスを検出し、且つリフレッシュ操作コマンドに対応するリフレッシュ操作を、第1リフレッシュ操作および第2リフレッシュ操作に分配する。 The semiconductor memory device includes a temperature sensor, a plurality of memory blocks, and a refresh controller. The temperature sensor detects the device temperature inside the semiconductor memory device and generates a corresponding temperature signal. Each memory block includes a memory cell array with a plurality of volatile memory cells and a plurality of word lines. The refresh controller monitors the access to a plurality of word lines, detects the access that appears a predetermined number of times within a predetermined period, and performs the refresh operation corresponding to the refresh operation command to the first refresh operation and the second refresh operation. Distribute.
本発明の1つの実施形態において、上述した第1リフレッシュ操作は、装置温度の情報に基づいて、間引きして活性化され、上述した第2リフレッシュ操作は、ワード線へのアクセス量の情報に基づいて、間引きして活性化される。第1リフレッシュ操作および第2リフレッシュ操作が同一サイクルにあり、且つ同一サイクルにおいて2つの内部リフレッシュを実行することができない時、リフレッシュコントローラを用いてサイクル中に1つのリフレッシュ操作を実行し、且つ実行していないリフレッシュ操作を次のサイクルにシフトして実行するよう制御する。 In one embodiment of the invention, the first refresh operation described above is decimated and activated based on the information on the device temperature, and the second refresh operation described above is based on the information on the amount of access to the word line. It is thinned out and activated. When the first refresh operation and the second refresh operation are in the same cycle and two internal refreshes cannot be executed in the same cycle, the refresh controller is used to execute and execute one refresh operation during the cycle. Controls the refresh operation that has not been performed to be executed by shifting to the next cycle.
以上のように、本発明の半導体メモリ装置は、リフレッシュ動作信号に基づいて、それぞれCBRリフレッシュ操作を実行するための信号(第1リフレッシュ信号)およびロウハンマーリフレッシュ操作を実行するための信号(第2リフレッシュ信号)を生成する。そして、本発明では、全ての温度範囲内で、必要十分なリフレッシュ機会が提供されることを前提として、CBRリフレッシュ(第1リフレッシュ)およびロウハンマーリフレッシュ(第2リフレッシュ)の実行サイクルを適切に間引きして調整することができる。そのため、データ保存能力を確保することができ、消費電力を低減することができる。 As described above, the semiconductor memory device of the present invention has a signal for executing the CBR refresh operation (first refresh signal) and a signal for executing the row hammer refresh operation (second), respectively, based on the refresh operation signal. Refresh signal) is generated. Then, in the present invention, the execution cycles of CBR refresh (first refresh) and row hammer refresh (second refresh) are appropriately thinned out on the premise that necessary and sufficient refresh opportunities are provided within the entire temperature range. Can be adjusted. Therefore, the data storage capacity can be secured and the power consumption can be reduced.
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。 The accompanying drawings are included for further understanding of the principles of the invention, are incorporated herein by reference, and constitute a portion thereof. The drawings illustrate embodiments of the invention and serve to explain the principles of the invention as well as the description.
以下、図1を参照すると、図1は、本発明の1つの実施形態に係る半導体メモリ装置100の概略図である。半導体メモリ装置100は、温度センサ110と、モードレジスタ及びOTPブロック120と、リフレッシュコントローラ130と、メモリブロック140_1~140_Nと、コマンドデコーダ150とを含む。Nは、1より大きい正の整数である。本実施形態では、1つのリフレッシュコントローラ130により全てのメモリブロック140_1~140_Nのリフレッシュ動作を制御する構成を採用する。
Hereinafter, with reference to FIG. 1, FIG. 1 is a schematic diagram of a
温度センサ110は、例えば、温度検出機能を有する任意の種類の感知素子/回路である。温度センサ110は、半導体メモリ装置100内部のデバイス温度を検出して、対応する温度信号TSを生成するために使用される。
The
モードレジスタ及びOTP(One Time Programmable memory)ブロック120は、例えば、READ動作仕様に係る、バースト長(BL)や、CASレイテンシ(CL)、あるいは、本発明に係る、第1リフレッシュ設定情報TMRSや、第2リフレッシュ設定情報TMRHRなどの、様々な動作設定情報を格納した複数のアンチフューズ(Anti-Fuse)と、モードレジスタと呼ばれるレジスタ群とを組み合わせた回路である。アンチフューズにあらかじめ書き込まれた様々な動作設定情報は、チップ起動時にモードレジスタにロードされ、各モードレジスタに格納された設定情報が、チップ内の各回路へ供給される。また、チップ起動後は、MRS(Mode Register Set)コマンドにより、コマンドデコーダ150から発行されたMRS信号、アドレス入力バッファ161から外部入力されたコード情報に基づいて、モードレジスタに格納された動作設定情報を再設定することもできる。
The mode register and the OTP (One Time Programmable memory) block 120 are, for example, the burst length (BL) and the CAS latency (CL) according to the READ operation specifications, or the first refresh setting information TMRS and the first refresh setting information TMRS according to the present invention. Second refresh setting information This is a circuit in which a plurality of anti-fuse (Anti-Fuse) storing various operation setting information such as TMRHR and a register group called a mode register are combined. Various operation setting information written in advance in the antifuse is loaded into the mode register when the chip is started, and the setting information stored in each mode register is supplied to each circuit in the chip. Further, after the chip is activated, the operation setting information stored in the mode register is stored in the mode register based on the MRS signal issued from the command decoder 150 and the code information externally input from the
リフレッシュコントローラ130は、モードレジスタ及びOTPブロック120から第1リフレッシュ設定情報TMRS及び、第2リフレッシュ設定情報TMRHRを、温度センサ110から温度信号TSを、受け取り、リフレッシュ制御に係る動作仕様を決定する。そして、リフレッシュ動作信号RFIPに基づいて、それぞれ第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTを出力することができる。リフレッシュ動作信号RFIPは、外部コマンド信号COMがリフレッシュコマンドを指示する時、コマンドデコーダ150から発行されるパルス信号である。リフレッシュコントローラ130は、第1リフレッシュ設定情報TMRSおよび温度信号TSに基づいて、第1リフレッシュ信号CBRSLOTの出力間隔を調整し、第2リフレッシュ設定情報TMRHRおよび温度信号TSに基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTの出力間隔を調整することができる。さらに、リフレッシュコントローラ130は、調整後の第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTに基づいて、CBRリフレッシュアドレスRFAを生成することができる。第1リフレッシュ設定情報TMRSは、例えば、CBRリフレッシュスキップ率のグレード情報を意味し、温度情報TSと組み合わせることで、第1リフレッシュ信号CBRSLOTの活性化率が決定され、リフレッシュ周期の温度補償を実現する。第2リフレッシュ設定情報TMRHRは、例えば、ロウハンマーリフレッシュに関するリフレッシュ割込み率およびセット情報を含む。いわゆるリフレッシュ割込み率は、例えば、第2クロックRHRCLKを割込んで、第2リフレッシュ信号RHRSLOTの論理レベルの比率を対応して変更することを示す。メモリブロック140_1~140_Nは、リフレッシュコントローラ130に接続される。メモリブロック140_1~140_Nは、第1リフレッシュ信号CBRSLOTに反応して、第1リフレッシュ操作を実行し、且つ第2リフレッシュ信号RHRSLOTに反応して、第2リフレッシュ操作を実行することができる。そのうち、第1リフレッシュ操作は、例えば、CBR(CAS before RAS)リフレッシュを実行するためのリフレッシュ操作であり、第2リフレッシュ操作は、例えば、ロウハンマーリフレッシュ(Row hammer refresh, RHR)を実行するためのリフレッシュ操作である。本実施形態において、第1リフレッシュ信号CBRSLOTは、CBRリフレッシュを実行する時間帯を表示することができ、第2リフレッシュ信号RHRSLOTは、ロウハンマーリフレッシュを実行する時間帯を表示することができる。
The
図1に示すように、半導体メモリ装置100は、さらに、アドレスMUX152と、カラムアドレスカウンタ及びラッチ154と、バンクアドレス制御ロジック156と、アドレス入力バッファ161と、アドレスデコーダ162と、コマンド入力バッファ163と、クロック入力バッファ164と、内部クロック発生器165と、内部電源回路166と、DQ入出力バッファ167と、アドレス端子171と、コマンド端子172と、クロック端子173と、データ端子174と、データマスク端子175と、電源供給端子176と、電源供給端子177と、GIO及びGIOゲート制御180とを含む。
As shown in FIG. 1, the
アドレス端子171は、外部からアドレス信号ADDを受信する端子である。アドレス信号ADDは、アドレス入力バッファ161を介してアドレスデコーダ162に提供される。復号した後、アドレスデコーダ162は、アドレス信号ADDに基づいて、アドレスデータXADDをアドレスMUX152に提供し、ロウアドレスYADDをカラムアドレスカウンタ及びラッチ154に提供し、ブロックアドレスBAをバンクアドレス制御ロジック156に提供することができる。
The
コマンド端子172は、外部からコマンド信号COMを受信する端子である。コマンド信号COMは、コマンド入力バッファ163を介してコマンドデコーダ150に提供することができる。コマンドデコーダ150は、コマンド信号COMを復号することにより、各種内部コマンドの回路を生成する。内部コマンドは、例えば、作用中信号ACT、プリチャージ信号PPEC、読み出し信号RD、書き込み信号WT、およびリフレッシュ動作信号RFIPを含む。作用中信号ACTは、コマンド信号COMがロウアクセスを指示した時に活性化されるパルス信号(作用中コマンド)である。作用中信号ACTを活性化する時、指定されたメモリブロックアドレスのロウデコーダを活性化する。プリチャージ信号PPECは、コマンド信号COMがプリチャージを指示した時に活性化されるパルス信号である。プリチャージ信号PPECを活性化する時、指定されたメモリブロックのロウデコーダおよびこのロウデコーダにより制御されたロウアドレスが指定したワード線を非活性化する。また、コマンド信号COMがオートリフレッシュのコマンドを指示した時、コマンドデコーダ150は、リフレッシュ動作信号RFIPを活性化することができる。
The
アドレスMUX152は、リフレッシュコントローラ130、コマンドデコーダ150、およびアドレスデコーダ162に接続される。アドレスMUX152は、CBRリフレッシュアドレスRFAおよびアドレスデータXADDを受信し、且つリフレッシュ動作信号RFIPに基づいて、CBRリフレッシュアドレスRFAまたはアドレスデータXADDを第1ロウアドレスXADD1として選択し、出力する。例を挙げて説明すると、リフレッシュ動作信号RFIPが活性化されていない状態にある時は、一般の読み出し操作または書き込み操作であることを示すため、アドレスMUX152は、アドレスデータXADD(外部入力アドレス)を第1ロウアドレスXADD1として提供する。リフレッシュ動作信号RFIPが活性化された状態にある時は、ロウハンマー操作またはCBRリフレッシュ操作であることを示すため、アドレスMUX152は、アドレスデータXADD(外部入力アドレス)を第1ロウアドレスXADD1として提供する。
The
カラムアドレスカウンタ及びラッチ154は、カラムアドレスYADDに基づいて、カラムアドレスYADD1を提供する。バンクアドレス制御ロジック156は、ブロックアドレスBAに基づいて、ブロック選択信号BS_1~BS_Nを提供する。
The column address counter and latch 154 provide column address YADD1 based on column address YADD. The bank
クロック端子173は、外部クロック信号CKおよびCKBを入力するための端子である。外部クロック信号CKおよび外部クロック信号CKBは、相補信号であり、且つ両者は、クロック入力バッファ164に提供される。クロック入力バッファ164は、外部クロック信号CKおよびCKBに基づいて、且つコマンド入力バッファ163からのクロックイネーブル信号CKEにおいて制御されて、内部クロック信号ICLKを生成し、且つ内部クロック信号ICLKをコマンドデコーダ150および内部クロック発生器165に提供する。内部クロック発生器165は、内部クロック信号ICLKに基づいて、DQ入出力バッファ167の操作順序を制御する内部クロック信号LCLKを生成することができる。
The
GIO及びGIOゲート制御180は、DQ入出力バッファ167に接続され、且つ複数のメイン入出力線MIOを介して、それぞれメモリブロック140_1~140_Nに接続される。GIO及びGIOゲート制御180は、読み出し操作時に指定されたメモリブロックからデータをDQ入出力バッファ167に読み出し、書き込み操作時にDQ入出力バッファ167から指定されたメモリブロックにデータを書き込むために使用される。
The GIO and the
データ端子174は、入力/出力データDQを伝送するための端子である。データマスク端子175は、データマスク信号DMを受信するための端子である。データマスク信号DMを活性化した時、対応するデータの上書きを禁止する。電源供給端子176は、電源供給電圧VDDおよびVSSを受信する端子であり、且つ電源供給電圧VDDおよびVSSを内部電源回路166に提供する。内部電源回路166は、電源供給電圧VDDおよびVSSに基づいて、各種内部電位VPP、VBB、VBLH、VOD、VINT等を生成する。
The
電源供給端子177は、電源供給電圧VDDQおよびVSSQを受信し、且つ電源供給電圧VDDQおよびVSSQをDQ入出力バッファ167に提供するための端子である。電源供給電圧VDDQおよびVSSQは、それぞれ電源供給端子176に供給された電源供給電圧VDDおよびVSSと同じ電位である。しかしながら、専用の電源供給電圧VDDQおよびVSSQは、DQ入出力バッファ167に使用され、DQ入出力バッファ167から生じた電源供給ノイズがその他の回路ブロックに伝達されないようにする。
The
コマンドデコーダ150は、リフレッシュコントローラ130に接続される。リフレッシュコマンドを指示するコマンド信号COMを受信した時、コマンドデコーダ150は、リフレッシュ動作信号RFIPの生成を開始することができる。コマンドデコーダ150は、コマンド信号COMに基づいて、モード信号MRSをモードレジスタ及びOTPブロック120に伝送することもできる。そのうち、モードレジスタ及びOTPブロック120およびコマンドデコーダ150は、いずれも集積回路分野において、本分野において通常の知識を有する者が熟知している論理回路で実現することができる。
The command decoder 150 is connected to the
以下、本実施形態におけるメモリブロックの詳しい構造について、例を挙げて説明する。図2は、本発明の1つの実施形態に係るメモリブロック140_iの概略図である。図2に示すように、メモリブロック140_iは、ORゲート210と、ANDゲート220と、ANDゲート230と、ロウハンマーアドレス(Row hammer address, RHA)検出回路240と、アドレスMUX250と、ロウデコーダ及びメモリブロック制御260と、カラムデコーダ270と、LIOゲート制御及びDM制御ロジック272と、センスアンプ274と、ワードドライバ280と、メモリセルアレイ(memory cell array)290とを含む。本実施形態において、iは、正の整数であり、且つ1≦i≦Nである。
Hereinafter, the detailed structure of the memory block in the present embodiment will be described with reference to an example. FIG. 2 is a schematic diagram of the memory block 140_i according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the memory block 140_i includes an OR
ORゲート210の第1入力端子は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTに接続され、ORゲート210の第2入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続される。ANDゲート220の第1入力端子は、リフレッシュ動作信号RFIPに接続され、ANDゲート220の第2入力端子は、ORゲート210の出力端子に接続され、ANDゲート220の出力端子は、有効リフレッシュ信号RFEXEを生成する。有効リフレッシュ信号RFEXEは、実際に実行されたオートリフレッシュのリフレッシュ操作(CBRリフレッシュおよびロウハンマーリフレッシュを含む)を指示することができる。
The first input terminal of the
ANDゲート230の第1入力端子は、リフレッシュ動作信号RFIPに接続され、ANDゲート230の第2入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続される。ANDゲート230の出力端子は、リフレッシュ動作信号RFIPおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTがいずれもイネーブルにされた(高論理レベル)時に、イネーブルにされた(高論理レベル)ロウハンマー信号RHRを生成する。
The first input terminal of the AND
RHA検出回路240は、ANDゲート230の出力端子に接続される。RHA検出回路240は、作用中信号ACT、プリチャージ信号PREC、およびロウハンマー信号RHRに反応して、第2ロウアドレスXADD2を分析し、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAを生成することができる。具体的に説明すると、RHA検出回路240は、前の第2ロウアドレスXADD2上のメモリセルアクセス動作を監視するとともに、所定期間内に所定回数以上出現したアクセスを検出することができる。第2ロウアドレスXADD2に所定回数以上のアクセス回数が出現した時、第2ロウアドレスXADD2に隣接するアドレスを計算し、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAとする。
The
説明すべきこととして、作用中信号ACTがイネーブルにされた回数をカウントすることによって、ワード線に対するアクセス回数を得ることができる。ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAは、ロウハンマーリフレッシュを行うためのアドレスである。RHA検出回路240において、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAの計算方法は、集積回路分野において、本分野において通常の知識を有する者が熟知しているメモリ回路を応用した構造で実現することができる。
It should be explained that the number of access to the word line can be obtained by counting the number of times the active signal ACT is enabled. Row hammer refresh address RHA is an address for performing row hammer refresh. In the
アドレスMUX250の第1入力端子は、アドレスMUX152の第1ロウアドレスXADD1に接続され、アドレスMUX250の第2入力端子は、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAに接続され、且つロウハンマー信号RHRに基づいて、第1ロウアドレスXADD1またはロウハンマーリフレッシュアドレスRHAを第2ロウアドレスXADD2として選択し、出力する。 The first input terminal of the address MUX250 is connected to the first row address XADD1 of the address MUX152, the second input terminal of the address MUX250 is connected to the row hammer refresh address RHA, and the first is based on the row hammer signal RHR. Row address XADD1 or row hammer refresh address RHA is selected as the second row address XADD2 and output.
ロウデコーダ及びメモリブロック制御260は、RHA検出回路240およびアドレスMUX250に接続される。ロウデコーダ及びメモリブロック制御260は、作用中信号ACT、プリチャージ信号PRECに基づいて駆動され、且つ有効リフレッシュ信号RFEXEに基づいて、第2ロウアドレスXADD2をブロックアクセスアドレスBADDとしてラッチし、出力することができる。
The row decoder and
図2を参照すると、ロウハンマー信号RHRが低論理レベルに等しい時は、ロウハンマーリフレッシュ操作ではないことを示すため、アドレスMUX250は、図1のアドレスMUX152からの第1ロウアドレスXADD1を第2ロウアドレスXADD2として提供する。ロウハンマー信号RHRが高論理レベルに等しい時は、ロウハンマーリフレッシュ操作であることを示すため、アドレスMUX250は、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAを第2ロウアドレスXADD2とする。 Referring to FIG. 2, the address MUX250 sets the first row address XADD1 from the address MUX152 in FIG. 1 to the second row to indicate that it is not a row hammer refresh operation when the row hammer signal RHR is equal to the low logic level. Provided as address XADD2. When the row hammer signal RHR is equal to the high logic level, the address MUX250 sets the row hammer refresh address RHA as the second row address XADD2 in order to indicate that it is a row hammer refresh operation.
図2に示した回路配置方式のように、第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTを同時に出力した時、メモリブロック140_iは、第1リフレッシュ操作および第2リフレッシュ操作のうちの1つを実行し、且つ次のリフレッシュサイクルにおいて実行されていない操作を実行することができる。例を挙げて説明すると、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを出力した時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTも同時に出力するかどうかに関わらず、ANDゲート230が出力したロウハンマー信号RHRにより、アドレスMUX250は、いずれもロウハンマーリフレッシュアドレスRHAを第2ロウアドレスXADD2として選択し、出力するため、第2リフレッシュ操作を実行することができる。さらに、次のリフレッシュサイクルにおいて実行されていない第1リフレッシュ操作を実行する。
When the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT are output at the same time as in the circuit arrangement method shown in FIG. 2, the memory block 140_i executes one of the first refresh operation and the second refresh operation. And it is possible to perform operations that have not been performed in the next refresh cycle. To explain by example, when the second refresh signal RHRSLOT is output, regardless of whether the first refresh signal CBRSLOT is also output at the same time, the address MUX250 is all due to the row hammer signal RHR output by the AND
メモリセルアレイ290は、複数のワード線WLおよび複数のビット線BLを有し、且つメモリセルMCがワード線WLとビット線BLの交差部分に配置された構成を有する。図2のメモリセルアレイ290は、その中の1つのワード線WL、ビット線BL、およびメモリセルMCで構成された構造を示してある。本実施形態では、ロウデコーダ及びメモリブロック制御260によりワード線WLの選択を実施し、且つカラムデコーダ270によりビット線BLの選択を実施する。
The
ワードドライバ280は、指定されたワード線を駆動するために使用され、且つセンスアンプ274は、ビット線BLを介して、指定されたメモリセルMCからデータを読み出し、あるいは指定されたメモリセルMCにデータを書き込む。
The
LIOゲート制御及びDM制御ロジック272は、ローカル入出力線LIOを介して、センスアンプ274に接続される。LIOゲート制御及びDM制御ロジック272は、カラムデコーダ270の復号結果に基づいて、センスアンプ274を介して、指定されたメモリセルMCにアクセスする。そのうち、センスアンプ274は、メモリセルMCがビット線BLから送信された保存データを受信し、感知起動信号SAEnに基づいて、保存データを感知し、読み出しデータを取得するとともに、読み出しデータをメイン入出力線MIOに伝送することができる。センスアンプ274は、メイン入出力線MIO上の書き込みデータを受信して、感知起動信号SAEnに基づいて、書き込みデータを感知するとともに、ビット線BLを介して、感知結果をメモリセルMCに書き込むこともできる。本実施形態では、RHA検出回路240が予備のロウアドレスXREDを分析し、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAを計算することもできる。
The LIO gate control and
以下、本実施形態におけるリフレッシュコントローラの詳しい構造について、例を挙げて説明する。図3は、本発明の1つの実施形態に係るリフレッシュコントローラ300の回路概略図である。図3に示すように、リフレッシュコントローラ300は、CBR間引き回路310と、RHR状態制御回路320と、CBRカウンタ330とを含む。
Hereinafter, the detailed structure of the refresh controller in the present embodiment will be described with reference to an example. FIG. 3 is a schematic circuit diagram of the
CBR間引き(thinning)回路310は、第1クロックCBRCLKに基づいて、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを出力し、且つ温度信号TS2、第1リフレッシュ設定情報TMRS、およびCBRリフレッシュアドレスRFAに基づいて、第1リフレッシュ信号CBRSLOTの出力間隔を調整することができる。
The
RHR状態制御回路320は、CBR間引き回路310に接続される。RHR状態制御回路320は、第2クロックRHRCLKに基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを出力し、且つ温度信号TS2および第2リフレッシュ設定情報TMRHRに基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTの出力間隔を調整することができる。
The RHR
CBRカウンタ330は、例えば、カウント機能を有する任意の種類の計数素子/回路である。CBRカウンタ330は、CBR間引き回路310およびRHR状態制御回路320に接続される。CBRカウンタ330は、カウント信号CBRCNTに基づいて、第1リフレッシュ操作の実行回数をカウントし、CBRリフレッシュアドレスRFAを生成する。
The
図3において、CBR間引き回路310、RHR状態制御回路320、およびCBRカウンタ330は、それぞれバッファゲート340、ANDゲート350、マルチプレクサ360、インバータ370、およびANDゲート380を介して接続される。フリップフロップ390は、反転した第1リフレッシュ信号CBRSLOTに反応し、温度信号TSに基づいて、温度信号TS2を提供するために使用される。
In FIG. 3, the
図3に示すように、バッファゲート340の入力端子は、リフレッシュ動作信号RFIPに接続され、バッファゲート340の出力端子は、第1クロックCBRCLKを生成することができる。ANDゲート350の第1入力端子は、バッファゲート340の出力端子に接続され、ANDゲート350の第2入力端子は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTに接続され、且つANDゲート350の出力端子においてカウント信号CBRCNTPを生成する。
As shown in FIG. 3, the input terminal of the
マルチプレクサ360の第1端子は、リフレッシュ動作信号RFIPに接続され、マルチプレクサ360の第2端子は、カウント信号CBRCNTPに接続され、且つモード切換信号SWに基づいて、リフレッシュ動作信号RFIPまたはカウント信号CBRCNTPを第2クロックRHRCLKとして選択し、出力する。インバータ370の入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続される。ANDゲート380の第1入力端子は、インバータ370の出力端子に接続され、ANDゲート380の第2入力端子は、カウント信号CBRCNTPに接続され、且つANDゲート380の出力端子は、カウント信号CBRCNTをCBRカウンタ330に出力する。以下、本願の図3に示したリフレッシュコントローラ300の操作原理について、さらに説明する。
The first terminal of the
リフレッシュコントローラ300は、リフレッシュコマンドを指示するコマンド信号COMを生成する時に、コマンドデコーダ150から提供されたリフレッシュ動作信号RFIPを受信することができる。リフレッシュ動作信号RFIPは、バッファゲート340を通過し、第1クロックCBRCLKとして、CBR間引き回路310およびANDゲート350に提供される。
The
CBR間引き回路310は、温度信号TS2および第1リフレッシュ設定情報TMRSに基づいて、第1クロックCBRCLKに基づいて第1リフレッシュ信号CBRSLOTを生成することができる。
The
ANDゲート350は、第1クロックCBRCLKをゲーティングするために使用される。第1リフレッシュ信号CBRSLOTが1(高論理レベル)の時、第1クロックCBRCLKをカウント信号CBRCNTPとして出力し、ANDゲート380に伝送する。第2リフレッシュ信号RHRSLOTが0(低論理レベル)の時、カウント信号CBRCNTは、第1クロックCBRCLKに等しく、カウント動作を行う依拠として次のステージのCBRカウンタ330に提供する。
The AND
第2リフレッシュ信号RHRLOTが1(高論理レベル)の時、CBRリフレッシュのリフレッシュ操作が禁止され、ロウハンマーリフレッシュのリフレッシュ操作を実行する。同時に、カウント信号CBRCNTは、0(低論理レベル)において保持されるため、CBRカウンタ330は、カウントを行わず、CBRリフレッシュの禁止に対応する。つまり、CBRカウンタ330がカウントするのは、CBRリフレッシュアドレスRFAを生成するためのCBRリフレッシュの回数である。
When the second refresh signal RHRLOT is 1 (high logic level), the refresh operation of CBR refresh is prohibited, and the refresh operation of row hammer refresh is executed. At the same time, since the count signal CBRCNT is held at 0 (low logic level), the
一方、リフレッシュ動作信号RFIPおよびカウント信号CBRCNTPがマルチプレクサ360に提供される。マルチプレクサ360は、モード切換信号SWに基づいて、リフレッシュ動作信号RFIPまたはカウント信号CBRCNTPを第2クロックRHRCLKとして選択し、次のステージのRHR状態制御回路320を駆動する。RHR状態制御回路320は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成するための回路である。
On the other hand, the refresh operation signal RFIP and the count signal CBRCNTP are provided to the
RHR状態制御回路320は、温度信号TS2および第2リフレッシュ設定情報TMRHRに基づいて、第2クロックRHRCLKに基づいて第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成することができる。
The RHR
言及すべきこととして、本実施形態において、CBRリフレッシュとロウハンマーリフレッシュの目的は異なるが、CBRリフレッシュに用いる第1リフレッシュ信号CBRSLOTとロウハンマーリフレッシュに用いる第2リフレッシュ信号RHRSLOTは、いずれもリフレッシュ動作信号RFIPに基づいて生成されたものである。しかしながら、図3に示すように、マルチプレクサ360は、モード切換信号SWに基づいて、リフレッシュ動作信号RFIPまたはカウント信号CBRCNTPを第2クロックRHRCLKとして選択することができる。
It should be mentioned that, in the present embodiment, the purpose of the CBR refresh and the row hammer refresh are different, but the first refresh signal CBRSLOT used for the CBR refresh and the second refresh signal RHRSLOT used for the row hammer refresh are both refresh operation signals. It was generated based on RFIP. However, as shown in FIG. 3, the
モード切換信号SWは、例えば、コマンドデコーダ150から提供される。モード切換信号SWが低論理レベル(モードA)に等しい時、マルチプレクサ360は、カウント信号CBRCNTPを第2クロックRHRCLKとして出力する。モードAにおいて、ANDゲート350の作用により、第2クロックRHRCLKも温度信号TS2に伴い調整を行う(CBR間引き回路310が温度信号TS2に基づいて第1リフレッシュ信号CBRSLOTに対して行う調整に対応する)。
The mode switching signal SW is provided by, for example, the command decoder 150. When the mode switching signal SW is equal to the low logic level (mode A), the
CBR間引き回路310のリフレッシュスキップ率は、温度の低下とともに増加するため、第2リフレッシュ信号RHRSLOTが温度に影響されないようするには、RHR状態制御回路320もそれに対応し、温度信号TS2に基づいてリフレッシュ割込み率をより高めに調整しなければならない。
Since the refresh skip rate of the
図4A~図4Cは、本発明の1つの実施形態に係る半導体メモリ装置のリフレッシュ操作の波形概略図である。図3および図4A~図4Cを同時に参照して、モード切換信号SWが低論理レベル(モードA)に等しい時のリフレッシュ操作について説明する。 4A to 4C are schematic waveforms of a refresh operation of the semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. A refresh operation when the mode switching signal SW is equal to the low logic level (mode A) will be described with reference to FIGS. 3 and 4A to 4C at the same time.
図4Aは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が1xの信号波形を説明したものである。リフレッシュ間隔tREFIの倍数は、CBR間引き回路310により、温度信号TS2および第1リフレッシュ設定情報TMRSに基づいて決定される。そのうち、Xは、例えば、任意の整数であるが、CBRリフレッシュアドレスRFAの変化がわかりさえすればよい。
FIG. 4A illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 1x. The multiple of the refresh interval tREFI is determined by the
図4Aの状況において、CBR間引き回路310は、どの第1クロックCBRCLKもスキップせず、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、リフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。したがって、有効リフレッシュ信号RFEXEの波形は、リフレッシュ動作信号RFIPに等しい。
In the situation of FIG. 4A, the
リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP40の時、RHR状態制御回路320は、1つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。インバータ370およびANDゲート380の作用により、この時、CBRカウンタ330は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX‐7で保留する。同時に、メモリブロックは、第2リフレッシュ操作を実行する。その後、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP41の時、RHR状態制御回路320は、再び2つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。
When the pulse of the refresh operation signal RFIP is P40, the RHR
図4Bは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が2xの信号波形を説明したものである。 FIG. 4B illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 2x.
図4Bの状況において、CBR間引き回路310は、半分の第1タイミングCBRCLKをスキップすることができ、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、2倍のリフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。
In the situation of FIG. 4B, the
リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP40の時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと第2リフレッシュ信号RHRSLOTが競合する(同時に生成される)。競合が生じた時、リフレッシュコントローラ300は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTまたは第2リフレッシュ信号RHRSLOTを高論理レベルの時間に延長または調整しないため、メモリブロックは、第2リフレッシュ操作を優先して実行し、同時に、第1リフレッシュ操作をスキップする。インバータ370およびANDゲート380の作用により、この時、CBRカウンタ330は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX-3で保留する。その後、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP42の時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと2つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTが再び競合するため、CBRカウンタ330は、再びカウントを一時停止する。
When the pulse of the refresh operation signal RFIP is P40, the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT compete with each other (generated at the same time). In the event of a conflict, the
図4Cは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が4xの信号波形を説明したものである。図4Cの状況において、CBR間引き回路310は、4分の3の第1タイミングCBRCLKをスキップすることができ、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、4倍のリフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。
FIG. 4C illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 4x. In the situation of FIG. 4C, the
リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP40の時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと1つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTが競合する。競合が生じた時、リフレッシュコントローラ300は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTまたは第2リフレッシュ信号RHRSLOTを高論理レベルの時間に延長または調整しないため、メモリブロックは、第2リフレッシュ操作を優先して実行し、同時に、第1リフレッシュ操作をスキップする。インバータ370およびANDゲート380の作用により、この時、CBRカウンタ330は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX-1で保留する。その後、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP43の時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと2つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTが再び競合するため、CBRカウンタ330は、再びカウントを一時停止する。
When the pulse of the refresh operation signal RFIP is P40, the first refresh signal CBRSLOT and the first second refresh signal RHRSLOT compete with each other. In the event of a conflict, the
図3に戻ると、モード切換信号SWが高論理レベル(モードB)に等しい時、マルチプレクサ360は、リフレッシュ動作信号RFIPを直接第2クロックRHRCLKとして出力する。
Returning to FIG. 3, when the mode switching signal SW is equal to the high logic level (mode B), the
図5A~図5Cは、本発明の1つの実施形態に係る半導体メモリ装置のリフレッシュ操作の波形概略図である。図3および図5A~図5Cを同時に参照して、モード切換信号SWが高論理レベル(モードB)に等しい時のリフレッシュ操作について説明する。 5A to 5C are schematic waveforms of a refresh operation of the semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. A refresh operation when the mode switching signal SW is equal to the high logic level (mode B) will be described with reference to FIGS. 3 and 5A to 5C at the same time.
図5Aは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が1xの信号波形を説明したものである。図5Aの状況において、CBR間引き回路310は、どの第1タイミングCBRCLKもスキップせず、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、リフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。したがって、有効リフレッシュ信号RFEXEの波形は、リフレッシュ動作信号RFIPに等しい。
FIG. 5A illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 1x. In the situation of FIG. 5A, the
リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP50の時、RHR状態制御回路320は、1つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。インバータ370およびANDゲート380の作用により、この時、CBRカウンタ330は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX‐7で保留する。同時に、メモリブロックは、第2リフレッシュ操作を実行する。その後、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP51の時、RHR状態制御回路320は、再び2つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。
When the pulse of the refresh operation signal RFIP is P50, the RHR
図5Bは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が2xの信号波形を説明したものである。図5Bの状況において、CBR間引き回路310は、半分の第1タイミングCBRCLKをスキップすることができ、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、2倍のリフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。
FIG. 5B illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 2x. In the situation of FIG. 5B, the
リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP50の時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと第2リフレッシュ信号RHRSLOTが競合する。競合が生じた時、リフレッシュコントローラ300は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTまたは第2リフレッシュ信号RHRSLOTを高論理レベルの時間に延長または調整しないため、メモリブロックは、第2リフレッシュ操作を優先して実行し、同時に、第1リフレッシュ操作をスキップする。インバータ370およびANDゲート380の作用により、この時、CBRカウンタ330は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX-3で保留する。
When the pulse of the refresh operation signal RFIP is P50, the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT compete with each other. In the event of a conflict, the
図4Bの状況と異なるのは、第2クロック信号RHRCLKを第1リフレッシュ信号CBRSLOTにおいて決定する必要がないため、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP51の時に、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと第2リフレッシュ信号RHRSLOTが競合しないことである。 The difference from the situation in FIG. 4B is that it is not necessary to determine the second clock signal RHRCLK in the first refresh signal CBRSLOT. Therefore, when the pulse of the refresh operation signal RFIP is P51, the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT Is not in conflict.
図5Cは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が4xの信号波形を説明したものである。図5Cの状況において、CBR間引き回路310は、4分の3の第1クロックCBRCLKをスキップすることができ、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、4倍のリフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。
FIG. 5C illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 4x. In the situation of FIG. 5C, the
リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP50の時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと第2リフレッシュ信号RHRSLOTが競合する。図5Cに示すように、競合が生じた時、リフレッシュコントローラ300は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTまたは第2リフレッシュ信号RHRSLOTを高論理レベルの時間に延長または調整しないため、メモリブロックは、第2リフレッシュ操作を優先して実行し、同時に、第1リフレッシュ操作をスキップする。インバータ370およびANDゲート380の作用により、この時、CBRカウンタ330は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX-1で保留する。
When the pulse of the refresh operation signal RFIP is P50, the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT compete with each other. As shown in FIG. 5C, when a conflict occurs, the
図4Cの状況と異なるのは、第2クロックRHRCLKを第1リフレッシュ信号CBRSLOTにおいて決定する必要がないため、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP51の時に、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと第2リフレッシュ信号RHRSLOTが競合しないことである。 The difference from the situation of FIG. 4C is that the second clock RHRCLK does not need to be determined by the first refresh signal CBRSLOT, so that when the pulse of the refresh operation signal RFIP is P51, the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT Do not conflict.
図3に戻ると、図3の実施形態では、第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTを同時に生成する状況に対し、適切な制御を行うことができない。モード切換信号SWが低論理レベル(モードA)に等しい時、マルチプレクサ360は、第1クロックCBRCLKに関するカウント信号CBRCNTPを第2クロックRHRCLKとしてRHR状態制御回路320に提供し、第2リフレッシュ操作が本来の第1リフレッシュ操作の機会に限定されるため、低温時に高頻度の第2リフレッシュ操作を実現するのは不可能である。モード切換信号SWが高論理レベル(モードB)に等しい時、単に第2リフレッシュ操作を優先的に実行する方法で競争の問題を解決するが、第1リフレッシュ操作の機会が減少することにより、データが失われる問題が発生する。以下、図6は、上記の欠点を改善した回路を示したものである。
Returning to FIG. 3, in the embodiment of FIG. 3, appropriate control cannot be performed for the situation where the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT are simultaneously generated. When the mode switching signal SW is equal to the low logic level (mode A), the
図6は、本発明の1つの実施形態に係るリフレッシュコントローラ400の回路概略図である。CBR間引き回路410、RHR状態制御回路420、およびCBRカウンタ430に関する操作方法は、それぞれ上述したCBR間引き回路310、RHR状態制御回路320、およびCBRカウンタ330と同じ、または類似するため、操作方法については説明を省略する。
FIG. 6 is a schematic circuit diagram of the
上述した実施形態と異なるのは、本実施形態において、CBR間引き回路410、RHR状態制御回路420、およびCBRカウンタ430が、それぞれバッファゲート440、ANDゲート450、ANDゲート460、およびNANDゲート470を介して接続されることである。バッファゲート440の入力端子は、リフレッシュ動作信号RFIPに接続され、バッファゲート440の出力端子は、第2クロックRHRCLKを生成する。
The difference from the above-described embodiment is that in the present embodiment, the
ANDゲート450の第1入力端子は、リフレッシュ動作信号RFIPに接続され、且つANDゲート450の出力端子において第1クロックCBRCLKを生成する。ANDゲート460の第1入力端子は、第1クロックCBRCLKに接続され、ANDゲート460の第2入力端子は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTに接続され、且つANDゲート460の出力端子においてカウント信号CBRCNTを生成する。NANDゲート470の第1入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続され、NANDゲート470の第2入力端子は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTに接続され、NANDゲート470の出力端子は、ANDゲート450の第2入力端子に接続される。フリップフロップ480は、反転した第1リフレッシュ信号CBRSLOTに反応し、温度信号TSに基づいて温度信号TS2を提供するために使用される。
The first input terminal of the AND
図6に示した回路配置方式に基づくと、第2リフレッシュ操作が本来の第1リフレッシュ操作の機会に限定されないだけでなく、第2リフレッシュ操作の機会も減少しないため、上述した実施形態の欠点を改善することができる。 Based on the circuit arrangement method shown in FIG. 6, not only the second refresh operation is not limited to the opportunity of the original first refresh operation, but also the opportunity of the second refresh operation is not reduced, so that the above-mentioned drawbacks of the embodiment are disadvantaged. Can be improved.
図7A~図7Cは、本発明の1つの実施形態に係る半導体メモリ装置のリフレッシュ操作の波形概略図である。図6および図7A~図7Cを同時に参照して、本実施形態のリフレッシュ操作について説明する。 7A to 7C are schematic waveforms of a refresh operation of the semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. The refresh operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7A to 7C at the same time.
図7Aは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が1xの信号波形を説明したものである。図7Aの状況において、CBR間引き回路410は、どの第1クロックCBRCLKもスキップせず、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、リフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。したがって、有効リフレッシュパルスRFEXEの波形は、リフレッシュ動作信号RFIPに等しい。
FIG. 7A illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 1x. In the situation of FIG. 7A, the
リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP70の時、RHR状態制御回路420は、1つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。NANDゲート470、ANDゲート450、およびANDゲート460の作用により、この時、CBRカウンタ430は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX‐7で保留する。その後、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP71の時、RHR状態制御回路420は、2つ目の第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。
When the pulse of the refresh operation signal RFIP is P70, the RHR
図7Bは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が2xの信号波形を説明したものである。図7Bの状況において、CBR間引き回路410は、半分の第1クロックCBRCLKをスキップすることができ、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、2倍のリフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。
FIG. 7B illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 2x. In the situation of FIG. 7B, the
図7Bにおいて、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP70の時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと第2リフレッシュ信号RHRSLOTが競合する。NANDゲート470、ANDゲート450、およびANDゲート460の作用により、この時、CBRカウンタ430は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX-3で保留する。同時に、メモリブロックは、第2リフレッシュ操作を実行する。
In FIG. 7B, when the pulse of the refresh operation signal RFIP is P70, the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT compete with each other. Due to the action of the
しかしながら、競合が生じた時、リフレッシュコントローラ400は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを高論理レベルの時間に延長して、次のリフレッシュ動作信号RFIPの時間点で第1リフレッシュ操作を実行できるようにする。したがって、第1リフレッシュ操作の機会は減少しない。
However, when a conflict occurs, the
同様に、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP71の時、リフレッシュコントローラ400は、また、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを高論理レベルの時間に延長して、次のリフレッシュ動作信号RFIPの時間点で第1リフレッシュ操作を実行できるようにする。
Similarly, when the pulse of the refresh operation signal RFIP is P71, the
図7Cは、第1リフレッシュ操作(CBRリフレッシュ)のリフレッシュ間隔tREFIの倍数が4xの信号波形を説明したものである。図7Cの状況において、CBR間引き回路410は、4分の3の第1クロックCBRCLKをスキップすることができ、第1リフレッシュ操作のリフレッシュ間隔tREFIは、4倍のリフレッシュ動作信号RFIPの間隔に等しい。
FIG. 7C illustrates a signal waveform in which the refresh interval tREFI of the first refresh operation (CBR refresh) is a multiple of 4x. In the situation of FIG. 7C, the
リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP70の時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTと第2リフレッシュ信号RHRSLOTが競合する。NANDゲート470、ANDゲート450、およびANDゲート460の作用により、この時、CBRカウンタ430は、カウントを一時停止し、CBRリフレッシュアドレスRFAをX-1で保留する。同時に、メモリブロックは、第2リフレッシュ操作を実行する。
When the pulse of the refresh operation signal RFIP is P70, the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT compete with each other. Due to the action of the
しかしながら、競合が生じた時、図7Cに示すように、リフレッシュコントローラ400は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを高論理レベルの時間に延長して、次のリフレッシュ動作信号RFIPの時間点で第1リフレッシュ操作を実行できるようにする。したがって、第1リフレッシュ操作の機会は減少しない。
However, when a conflict occurs, as shown in FIG. 7C, the
同様に、リフレッシュ動作信号RFIPのパルスがP71の時も、リフレッシュコントローラ400は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを高論理レベルの時間に延長して、次のリフレッシュ動作信号RFIPの時間点で第1リフレッシュ操作を実行できるようにする。
Similarly, when the pulse of the refresh operation signal RFIP is P71, the
説明すべきこととして、1つの実施形態において、RHR状態制御回路は、さらに、ワード線のアクセス回数に基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを調整することができる。例を挙げて説明すると、図8は、本発明の1つの実施形態に係るRHR状態制御回路500の回路概略図である。RHR間引き回路510は、第2クロックRHRCLK、第2リフレッシュ信号RHRSLOT、および各メモリブロック140_1~140_Nに対応する作用中信号ACTに基づいて、第3クロックRHRCLKDを生成することができる。そのうち、RHR間引き回路510は、各メモリブロック140_1~140_Nの作用中信号ACTをカウントして、ワード線のアクセス回数を得ることができる。
It should be explained that, in one embodiment, the RHR state control circuit can further adjust the second refresh signal RHRSLOT based on the number of times the word line is accessed. To give an example, FIG. 8 is a schematic circuit diagram of the RHR
RHRSLOT発生回路520は、RHR間引き回路510に接続される。RHRSLOT発生回路520は、第3クロックRHRCLKDに基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成し、且つ温度信号TS2および第2リフレッシュ設定情報TMRHRに基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTの出力間隔を調整することができる。
The
説明すべきこととして、1つの実施形態において、各メモリブロックに対し、対応するリフレッシュコントローラをさらに配置してもよい。本分野の技術者が本発明をさらに理解できるよう、以下に1つの実施例を挙げて、詳しく説明する。 It should be explained that, in one embodiment, the corresponding refresh controller may be further arranged for each memory block. In order for engineers in this field to further understand the present invention, one embodiment will be given and described in detail below.
図9は、本発明の1つの実施形態に係る半導体メモリ装置600の概略図である。半導体メモリ装置600は、温度センサ610と、モードレジスタ及びOTPブロック620と、メモリブロック640_1~640_Nと、コマンドデコーダ650とを含む。本実施形態では、各メモリブロック640_1~640_Nにおいていずれも1つのリフレッシュコントローラがあり、制御を行う構造を採用する。
FIG. 9 is a schematic view of the
温度センサ610、モードレジスタ及びOTPブロック620、カラムアドレスカウンタ及びラッチ654、バンクアドレス制御ロジック656、アドレス入力バッファ661、アドレスデコーダ662、コマンド入力バッファ663、クロック入力バッファ664、内部クロック発生器665、内部電源回路666、DQ入出力バッファ667と、アドレス端子671と、コマンド端子672と、クロック端子673と、データ端子674と、データマスク端子675と、電源供給端子676と、電源供給端子677と、GIO及びGIOゲート制御680の操作方法は、それぞれ上述した半導体メモリ装置100の中の対応する部材と同じ、または類似するため、操作方法については説明を省略する。
上述した実施形態と異なるのは、リフレッシュコマンドを指示するコマンド信号COMを受信した時にコマンドデコーダ650がリフレッシュ動作信号RFIP_1~RFIP_Nの生成を開始し、且つそれぞれメモリブロック640_1~640_Nの中に提供できることである。
The difference from the above-described embodiment is that the
以下、本実施形態におけるメモリブロックの詳しい構造について、例を挙げて説明する。図10は、本発明の1つの実施形態に係るメモリブロック640_iの概略図である。図10に示すように、メモリブロック640_iは、リフレッシュコントローラ710と、ORゲート720と、ANDゲート722と、ANDゲート730と、インバータ732と、ANDゲート734と、RHA検出回路740と、アドレスMUX750と、ロウデコーダ及びメモリブロック制御760と、カラムデコーダ770と、LIOゲート制御及びDM制御ロジック772と、センスアンプ774と、ワードドライバ780と、メモリセルアレイ790とを含む。
Hereinafter, the detailed structure of the memory block in the present embodiment will be described with reference to an example. FIG. 10 is a schematic diagram of a memory block 640_i according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the memory block 640_i includes a
リフレッシュコントローラ710は、リフレッシュ動作信号RFIP_iに基づいて、それぞれ第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTを出力することができる。リフレッシュコントローラ710は、第1リフレッシュ設定情報TMRSおよび温度信号TSに基づいて、第1リフレッシュ信号CBRSLOTの出力間隔を調整し、第2リフレッシュ設定情報TMRHRおよび温度信号TSに基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを調整することができる。さらに、リフレッシュコントローラ710は、調整後の第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTに基づいて、CBRリフレッシュアドレスRFAを生成することができる。
The
ORゲート720の第1入力端子は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTに接続され、ORゲート720の第2入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続される。ANDゲート722の第1入力端子は、リフレッシュ動作信号RFIP_iに接続され、ANDゲート722の第2入力端子は、ORゲート720の出力端子に接続され、ANDゲート722の出力端子は、有効リフレッシュ信号RFEXEを生成する。有効リフレッシュ信号RFEXEは、実際に実行されたオートリフレッシュのリフレッシュ操作(CBRリフレッシュおよびロウハンマーリフレッシュを含む)を指示することができる。
The first input terminal of the
ANDゲート730の第1入力端子は、リフレッシュ動作信号RFIP_iに接続され、ANDゲート730の第2入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続され、且つANDゲート730の出力端子においてロウハンマー信号RHRを生成する。
The first input terminal of the AND
インバータ732の入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続される。ANDゲート734の第1入力端子は、インバータ732の出力端子に接続される。ANDゲート734の第2入力端子は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTに接続される。ANDゲート734の第3入力端子は、リフレッシュ動作信号RFIP_iに接続される。ANDゲート734の出力端子は、選択信号CBRを生成する。
The input terminal of the
RHA検出回路740は、ANDゲート730の出力端子に接続される。RHA検出回路740は、作用中信号ACT、プリチャージ信号PREC、およびロウハンマー信号RHRに反応して、第2ロウアドレスXADD2を分析し、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAを生成することができる。具体的に説明すると、RHA検出回路740は、前の第2ロウアドレスXADD2に基づいて、メモリセルアレイ790内のワード線WLへのアクセスを監視するとともに、所定期間内に所定回数出現したアクセスを検出して、所定回数出現したアクセスのアドレスと隣接するアドレスを計算し、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAとすることができる。
The
メモリブロック640_i内のリフレッシュコントローラ710は、リフレッシュ動作信号RFIP_iに基づいて、それぞれ第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTを出力することができる。リフレッシュコントローラ710は、第1リフレッシュ設定情報TMRSおよび温度信号TSに基づいて、第1リフレッシュ信号CBRSLOTの出力間隔を調整し、第2リフレッシュ設定情報TMRHRおよび温度信号TSに基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを調整することができる。さらに、リフレッシュコントローラ710は、調整後の第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTに基づいて、CBRリフレッシュアドレスRFAを生成することができる。
The
アドレスMUX750の第1入力端子は、アドレスデコーダ662からのアドレスデータXADDに接続され、アドレスMUX750の第2入力端子は、リフレッシュコントローラ710からのCBRリフレッシュアドレスRFAに接続され、アドレスMUX750の第3入力端子は、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAに接続される。アドレスMUX750は、選択信号CBRおよびロウハンマー信号RHRに基づいて、アドレスデータXADD、CBRリフレッシュアドレスRFA、またはロウハンマーリフレッシュアドレスRHAを第2ロウアドレスXADD2として選択し、出力する。
The first input terminal of the address MUX750 is connected to the address data XADD from the
図10を参照すると、選択信号CBRが低論理レベルに等しく、且つロウハンマー信号RHRが低論理レベルに等しい時は、一般的な読み出し、または書き込み操作を示すため、アドレスMUX750は、データアドレスXDADD(外部入力アドレス)をブロックアクセスアドレスBADDとして提供する。選択信号CBRが高論理レベルに等しく、且つロウハンマー信号RHRが低論理レベルに等しい時は、CBRリフレッシュのリフレッシュ操作を示すため、アドレスMUX750は、リフレッシュコントローラ710が計算したCBRリフレッシュアドレスRFAをブロックアクセスアドレスBADDとする。選択信号CBRが低論理レベルに等しく、且つロウハンマー信号RHRが高論理レベルに等しい時は、ロウハンマーリフレッシュのリフレッシュ操作を示すため、アドレスMUX750は、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAをブロックアクセスアドレスBADDとする。
Referring to FIG. 10, when the selection signal CBR is equal to the low logic level and the row hammer signal RHR is equal to the low logic level, the address MUX750 indicates a general read or write operation, so that the address MUX750 is the data address XDADD ( External input address) is provided as a block access address BADD. When the selection signal CBR is equal to the high logic level and the row hammer signal RHR is equal to the low logic level, the address MUX750 blocks access to the CBR refresh address RFA calculated by the
図10に示した回路配置方式のように、第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTを同時に出力した時、メモリブロック640_iは、第1リフレッシュ操作および第2リフレッシュ操作のうちの1つを実行することができる。具体的に説明すると、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを出力した時、第1リフレッシュ信号CBRSLOTも同時に出力するかどうかに関わらず、ANDゲート730、インバータ732、ANDゲート734の配置により、いずれもアドレスMUX750は、ロウハンマーリフレッシュアドレスRHAを第2アドレスXADD2として選択して出力し、第2リフレッシュ操作を実行することができる。
When the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT are output at the same time as in the circuit arrangement method shown in FIG. 10, the memory block 640_i executes one of the first refresh operation and the second refresh operation. can do. Specifically, when the second refresh signal RHRSLOT is output, regardless of whether the first refresh signal CBRSLOT is also output at the same time, the address MUX750 is all due to the arrangement of the AND
ロウデコーダ及びメモリブロック制御760、カラムデコーダ770、LIOゲート制御及びDM制御ロジック772、センスアンプ774、ワードドライバ780、およびメモリセルアレイ790の操作方法については、それぞれ上述した半導体メモリ装置100における対応する部材と同じ、または類似するため、操作方法については説明を省略する。
Regarding the operation method of the row decoder and
本実施形態では、各メモリブロック640_1~640_Nにおいていずれも1つのリフレッシュコントローラがあり、制御を行う構造を採用するが、第1リフレッシュ信号CBRSLOTおよび第2リフレッシュ信号RHRSLOTの操作方法は、上述した実施形態と特に差がない。したがって、本分野において通常の知識を有する者であれば、図3、図6、および図8に示した回路配置方式を半導体メモリ装置600に応用することが可能である。
In the present embodiment, each of the memory blocks 640_1 to 640_N has one refresh controller and adopts a structure for controlling. However, the operation method of the first refresh signal CBRSLOT and the second refresh signal RHRSLOT is the above-described embodiment. There is no particular difference. Therefore, a person having ordinary knowledge in this field can apply the circuit arrangement method shown in FIGS. 3, 6, and 8 to the
我々は、再度例を挙げて、CBR間引き回路の内部構造について説明する。図11Aは、本発明の1つの実施形態に係るCBR間引き回路800の概略図である。図11Aに示すように、CBR間引き回路800は、周期カウンタ810と、セット信号発生器820と、リセット信号発生器830と、インバータ840と、NANDゲート850と、フリップフロップ860と、インバータ870とを含む。CBR間引き回路800の構造は、図3のCBR間引き回路310および図6のCBR間引き回路410を適用することができる。
We will explain the internal structure of the CBR decimation circuit by giving an example again. FIG. 11A is a schematic diagram of the
周期カウンタ810は、第1クロックCBRCLKをカウントして、カウント値CNT1を生成する。さらに、周期カウンタ810は、リセット信号RESET1において制御され、もう一度カウントを行う。セット信号発生器820は、周期カウンタ810に接続される。セット信号発生器820は、温度信号TS2および第1リフレッシュ設定情報TMRSに基づいて、セット値D1を決定することができる。カウント値CNT1がセット値D1から別の値に変わった時、セット信号発生器820は、セット信号SET1を生成する。リセット信号発生器830は、周期カウンタ810に接続される。リセット信号発生器830は、温度信号TS2および第1リフレッシュ設定情報TMRSに基づいて、セット値D2を決定することができる。カウント値CNT1がセット値D2から別の値に変わった時、リセット信号発生器830は、リセット信号RESET2を生成する。
The
インバータ840の入力端子は、リセット信号RESET2に接続される。NANDゲート850の第1入力端子は、インバータ840の出力端子に接続され、NANDゲート850の第2入力端子は、起動信号PWRに接続され、且つNANDゲート850の出力端子においてリセット信号RESET1を生成する。フリップフロップ860は、セット信号発生器820およびNANDゲート850に接続される。フリップフロップ860は、セット信号SET1およびリセット信号RESET1に基づいて、出力端子の論理レベルを変更することができる。さらに、インバータ870の出力端子は、フリップフロップ860の出力端子に接続され、インバータ870の出力端子は、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを生成する。
The input terminal of the
図11Bは、本発明の1つの実施形態に係るCBR間引き回路の動作波形の範例である。図11Aおよび図11Bを同時に参照して、本実施形態のリフレッシュ操作について説明する。 FIG. 11B is an example of the operation waveform of the CBR thinning circuit according to one embodiment of the present invention. The refresh operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11A and 11B at the same time.
図11Bに示すように、電源を投入した時(つまり、時間点T1)、電源電圧VDDが上がる。これに反応して、電源投入に関連する信号が活性化される。例えば、電源電圧VDDが所定の安定電位に達した時、起動信号PWRが0から1(有効)になる。続いて、起動信号PWRが活性化された時、初期化期間に入って、リセット信号RESET1が1から0に変わる。リセット信号RESET1は、周期カウンタ810およびフリップフロップ860に提供できるだけでなく、他の関連回路にも提供して、リセット操作を行うことができる。リセット操作中、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを1(有効)にセットするだけでなく、例えば、さらにCBRカウンタのCBRリフレッシュアドレスRFAも0(カウント停止)にリセットする。
As shown in FIG. 11B, when the power is turned on (that is, the time point T1), the power supply voltage VDD increases. In response to this, the signal related to power-on is activated. For example, when the power supply voltage VDD reaches a predetermined stable potential, the start signal PWR changes from 0 to 1 (effective). Subsequently, when the activation signal PWR is activated, the initialization period is entered and the reset signal RESET1 changes from 1 to 0. The reset signal RESET1 can be provided not only to the
続いて、時間点T1の後、コマンドデコーダは、自身の設定通り、リフレッシュコマンドを指示するコマンド信号COMを定期的に提供し始めるため、第1クロックCBRCLKを定期的に生成し始める。しかし、周期カウンタ810の第1クロックCBRCLKに対するカウントが閾値(例えば、閾値x=128)よりも小さい時、この回路(CBR間引き回路800)は、リセット状態から停止したままとなる。つまり、しばらくの間(初期動作)、リフレッシュ操作を実行しない。本実施形態において、リフレッシュ操作は、データ保持だけでなく、各回路をリセットするためにも使用される。
Subsequently, after the time point T1, the command decoder starts to periodically generate the first clock CBRCLK in order to periodically start providing the command signal COM instructing the refresh command according to its own setting. However, when the count of the
第1クロックCBRCLKを生成し続け、且つ周期カウンタ810の第1クロックCBRCLKに対するカウントが閾値に達した時(つまり、時間点T2)、周期カウンタ810は、停止状態が解除され、生成されるカウント値CNT1が増え始める。これに反応して、カウント値CNT1が0(つまり、セット値D1)から1に増加した時、セット信号発生器820は、セット信号SET1のパルスを生成する。フリップフロップ860の出力端子の論理レベルが1になり、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを0(無効)にする。これにより、第1クロックCBRCLKをスキップできるようになり、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを0で保持する。
When the first clock CBRCLK continues to be generated and the count for the first clock CBRCLK of the
しかし、カウント値CNT1が3に達して(つまり、セット値D2)ちょうど変化しようとしている時(つまり、時間点T3)、リセット信号発生器830は、リセット信号RESET2を生成する。これに伴い、インバータ840およびNANDゲート850の配置により、リセット信号RESET1を生成する。リセット信号RESET1は、フリップフロップ860をリセットする。フリップフロップ860の出力端子の論理レベルが0になり、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを1(有効)にする。同時に、カウント値CNT1が4になる前に、周期カウンタ810がリセット信号RESET1によりリセットされるため、カウント値CNT1が0にリセットされる。これにより、リフレッシュ間隔調整を一時停止するため、この時の第1クロックCBRCLKをスキップしない。
However, when the count value CNT1 reaches 3 (that is, the set value D2) and is about to change (that is, the time point T3), the
同様にして、第1クロックCBRCLKを生成し続けると、周期カウンタ810は、カウント値CNT1を0から1に増やす。これに反応して、セット信号発生器820は、セット信号SET1のパルスを生成する。フリップフロップ860の出力端子の論理レベルが1になり、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを0(無効)にする。これにより、リフレッシュ間隔調整を再び起動して、第1クロックCBRCLKをスキップし、第1リフレッシュ信号CBRSLOTを0で保持する。
Similarly, if the first clock CBRCLK is continuously generated, the
その後、上記の操作を繰り返し実行する。本実施形態において、リフレッシュ周期が4倍に延長される(リフレッシュスキップ率=3/4)。 After that, the above operation is repeatedly executed. In the present embodiment, the refresh cycle is extended four times (refresh skip rate = 3/4).
我々は、再度例を挙げて、RHRSLOT発生回路の内部構造について説明する。図12Aは、本発明の1つの実施形態に係るRHRSLOT発生回路900の概略図である。RHRSLOT発生回路900の構造は、図8のRHRSLOT発生回路520を適用することができる。
We will explain the internal structure of the RHRSLOT generation circuit by giving an example again. FIG. 12A is a schematic diagram of the
周期カウンタ910は、第3クロックRHRCLKDをカウントしてカウント値CNT2を生成する。さらに、周期カウンタ910は、リセット信号RESET3において制御され、もう一度カウントを行う。セット信号発生器920は、周期カウンタ910に接続される。セット信号発生器920は、温度信号TS2および第2リフレッシュ設定情報TMRHRに基づいて、セット値D3を決定することができる。カウント値CNT2がセット値D3から別の値に変わった時、セット信号発生器920は、セット信号SET2を生成する。リセット信号発生器930は、周期カウンタ910に接続される。リセット信号発生器930は、温度信号TS2および第2リフレッシュ設定情報TMRHRに基づいて、セット値D4を決定することができる。カウント値CNT2がセット値D4から別の値に変わった時、リセット信号発生器930は、リセット信号RESET4を生成する。
The
インバータ940の入力端子は、リセット信号RESET4に接続される。NANDゲート950の第1入力端子は、インバータ940の出力端子に接続され、NANDゲート950の第2入力端子は、起動信号PWRに接続され、且つNANDゲート950の出力端子においてリセット信号RESET3を生成する。フリップフロップ960は、セット信号発生器920およびNANDゲート950に接続される。フリップフロップ960は、セット信号SET2およびリセット信号RESET3に基づいて、出力端子の論理レベルを変更することができる。さらに、バッファゲート970の入力端子は、フリップフロップ960の出力端子に接続され、バッファゲート970の出力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。
The input terminal of the
図12Bは、本発明の1つの実施形態に係るRHRSLOT発生回路の動作波形の範例である。図12Aおよび図12Bを同時に参照して、本実施形態のリフレッシュ操作について説明する。 FIG. 12B is an example of the operating waveform of the RHRSLOT generation circuit according to one embodiment of the present invention. The refresh operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 12A and 12B at the same time.
図12Bに示すように、電源を投入した時(つまり、時間点T4)、電源電圧VDDが上がる。これに反応して、電源投入に関連する信号が活性化される。例えば、電源電圧VDDが所定の安定電位に達した時、起動信号PWRは、0から1(有効)になる。続いて、起動信号PWRが活性化された時、初期化期間に入って、リセット信号RESET3が1から0に変わり、リセットするためのパルス信号になる。リセット信号RESET3は、周期カウンタ910およびフリップフロップ960に提供できるだけでなく、他の関連回路にも提供して、起動時にリセット操作を行うことができる。
As shown in FIG. 12B, when the power is turned on (that is, the time point T4), the power supply voltage VDD increases. In response to this, the signal related to power-on is activated. For example, when the power supply voltage VDD reaches a predetermined stable potential, the start signal PWR becomes 0 to 1 (effective). Subsequently, when the activation signal PWR is activated, the initialization period is entered, and the reset signal RESET3 changes from 1 to 0 to become a pulse signal for resetting. The reset signal RESET3 can be provided not only to the
続いて、時間点T4の後、制御信号発生器は、自身の設定通り、リフレッシュコマンドを指示するコマンド信号COMを定期的に提供し始めるため、第3クロックRHRCLKDを定期的に生成し始める。 Subsequently, after the time point T4, the control signal generator starts to periodically generate the third clock RHRCLKD in order to periodically start providing the command signal COM instructing the refresh command according to its own setting.
初期化期間が終了して(つまり、時間点T5)、カウント値CNT2がfe(セット値D3)からffに増加した時、セット信号発生器920は、セット信号SET2のパルスを生成する。フリップフロップ960の出力端子の論理レベルが1になり、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを1(有効)にする。
When the initialization period ends (that is, the time point T5) and the count value CNT2 increases from fe (set value D3) to ff, the
しかし、カウント値CNT1がffに達して(つまり、セット値D4)ちょうど変化しようとしている時、リセット信号発生器930は、リセット信号RESET4を生成する。これに伴い、インバータ940およびNANDゲート950の配置により、リセット信号RESET3を生成する。リセット信号RESET3は、フリップフロップ960をリセットする。フリップフロップ960の出力端子の論理レベルが0になり、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを0(無効)にする。
However, when the count value CNT1 has reached ff (that is, the set value D4) and is about to change, the
同様にして、第3クロックRHRCLKDを生成し続けると、周期カウンタ910は、カウント値CNT2をfから10に増やす。これに反応して、セット信号発生器920は、セット信号SET2のパルスを生成する。フリップフロップ960の出力端子の論理レベルが1になり、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを1(有効)にする。これにより、再び第3クロックRHRCLKDを割込み、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。その後、上記の操作を繰り返し実行することができる。
Similarly, if the third clock RHRCLKD is continuously generated, the
我々は、再度例を挙げて、RHR間引き回路の内部構造について説明する。図13Aは、本発明の1つの実施形態に係るRHR間引き回路1000の概略図である。RHR間引き回路1000の構造は、図8のRHR間引き回路510を適用することができる。
We will explain the internal structure of the RHR thinning circuit by giving an example again. FIG. 13A is a schematic diagram of the
遅延回路(Delay)1020の入力端子は、第2クロックRHRCLKに接続される。インバータ1030の入力端子は、遅延回路1020の出力端子に接続される。NANDゲート1040の第1入力端子は、インバータ1030の出力端子に接続され、NANDゲート1040の第2入力端子は、起動信号PWRに接続される。フリップフロップ1050の第1制御端子は、作用中信号ACTに接続され、フリップフロップ1050の第2制御端子は、NANDゲート1040の出力端子に接続される。フリップフロップ1050の出力端子は、第1イネーブル信号AEnを提供するために使用される。
The input terminal of the delay circuit (Delay) 1020 is connected to the second clock RHRCLK. The input terminal of the
インバータ1060の入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続される。遅延回路1070の入力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTに接続される。ANDゲート1080の第1入力端子は、インバータ1060の出力端子に接続され、ANDゲート1080の第2入力端子は、遅延回路1070の出力端子に接続される。インバータ1090の入力端子は、起動信号PWRに接続される。フリップフロップ1100の第1制御端子は、ANDゲート1080の出力端子に接続され、フリップフロップ1100の第2制御端子は、インバータ1090の出力端子に接続される。フリップフロップ1100の出力端子は、第2イネーブル信号PEnを提供するために使用される。
The input terminal of the
インバータ1110の入力端子は、フリップフロップ1050の出力端子に接続され、第1イネーブル信号AEnを受信する。NANDゲート1120の第1入力端子は、インバータ1110の出力端子に接続され、NANDゲート1120の第2入力端子は、フリップフロップ1100の出力端子に接続され、第2イネーブル信号PEnを受信する。NANDゲート1120の出力端子は、第3イネーブル信号Enを提供するために使用される。ANDゲート1130の第1入力端子は、NANDゲート1120の出力端子に接続され、第3イネーブル信号Enを受信し、ANDゲート1130の第2入力端子は、第2クロックRHRCLKに接続され、ANDゲート1130の出力端子は、第3クロックRHRCLKDを生成する。図13に示した回路配置方式に基づき、RHR間引き回路の機能を実現することができる。
The input terminal of the
図13Bは、本発明の1つの実施形態に係るRHR間引き回路1000の動作波形の範例である。図13Aおよび図13Bを同時に参照して、本実施形態のリフレッシュ操作について説明する。
FIG. 13B is an example of the operating waveform of the
図13Bに示すように、電源を投入した時(つまり、時間点T6)、電源電圧VDDが上がる。これに反応して、電源投入に関連する信号が活性化される。例えば、電源電圧VDDが所定の安定電位に達した時、起動信号PWRは、0から1(有効)になる。続いて、起動信号PWRが活性化された時、初期化期間に入る。初期動作において、作用中信号ACTが活性化されなくても、第3イネーブル信号Enも1に固定されるため、この時、ロウハンマーリフレッシュ(RHR)の間引きはまだ開始されない。 As shown in FIG. 13B, when the power is turned on (that is, the time point T6), the power supply voltage VDD increases. In response to this, the signal related to power-on is activated. For example, when the power supply voltage VDD reaches a predetermined stable potential, the start signal PWR becomes 0 to 1 (effective). Subsequently, when the activation signal PWR is activated, the initialization period is entered. In the initial operation, even if the active signal ACT is not activated, the third enable signal En is also fixed at 1, so that the row hammer refresh (RHR) thinning is not yet started at this time.
続いて、時間点T7の後、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成し始める。時間点T8において、フリップフロップ1100は、第2イネーブル信号PEnを1に引き上げる。これに反応して、第3イネーブル信号Enは、1に固定されず、第1イネーブル信号AEnに反応して動作を開始する。このように、作用中信号ACTが活性化を停止した時、第3クロックRHRCLKDの生成も停止するため、これにより、RHR割込み率が変化する(図13Bにおいて、例えば、RHR割込み率1/(16+1)から1/(18+1)に低下する)。
Subsequently, after the time point T7, the second refresh signal RHRSLOT starts to be generated. At time point T8, the flip-
説明すべきこととして、1つの実施形態において、RHR状態制御回路においてもRHRSLOT発生回路を第1ステージとすることができる。図14は、本発明の1つの実施形態に係るRHR状態制御回路1200の概略図である。RHRSLOT発生回路1210は、第2クロックRHRCLKに基づいて、第3リフレッシュ信号RHRSLOTPreを生成し、且つ温度信号TS2および第2リフレッシュ設定情報TMRHRに基づいて、第3リフレッシュ信号RHRSLOTPreの出力間隔を調整する。
It should be explained that, in one embodiment, the RHRSLOT generation circuit can also be the first stage in the RHR state control circuit. FIG. 14 is a schematic diagram of the RHR
RHR間引き回路1220は、RHRSLOT発生回路1210に接続される。RHR間引き回路1220は、第3リフレッシュ信号RHRSLOTPre、対応するメモリブロックの作用中信号ACT、およびプリチャージ信号PRECに基づいて、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。説明すべきこととして、プリチャージ信号PRECは、例えば、ビット線のプリチャージを開始しようとした時に生成されるパルス信号である。制御信号発生器がプリチャージのコマンドを受信した時、プリチャージ信号PRECを生成することができる。
The
我々は、再度例を挙げて、RHR間引き回路の内部構造について説明する。図15Aは、本発明の1つの実施形態に係るRHR間引き回路1300の回路概略図である。RHR間引き回路1300の構造は、図14のRHR間引き回路1220を適用することができる。
We will explain the internal structure of the RHR thinning circuit by giving an example again. FIG. 15A is a schematic circuit diagram of the
ACKクロック発生器1310は、作用中信号ACT、プリチャージ信号PREC、温度信号TS2、および起動信号PWRに基づいて、実行信号ACKを生成することができる。WL活性時間カウンタ1320は、ACKクロック発生器1310に接続される。WL活性時間カウンタ1320は、実行信号ACKをカウントして、第1イネーブル信号AEnを生成し、且つリセット信号RESET5において制御され、もう一度カウントを行う。
The
インバータ1330の入力端子は、第3リフレッシュ信号RHRSLOTPreに接続される。遅延回路1340の入力端子は、第3リフレッシュ信号RHRSLOTPreに接続される。ANDゲート1350の第1入力端子は、インバータ1330の出力端子に接続され、ANDゲート1350の第2入力端子は、遅延回路1340の出力端子に接続され、ANDゲート1350の出力端子は、リセット信号RESET5を生成する。
The input terminal of the
インバータ1360の入力端子は、起動信号PWRに接続される。フリップフロップ1370の第1制御端子は、リセット信号RESET5に接続され、フリップフロップ1370の第2制御端子は、インバータ1360の出力端子に接続される。フリップフロップ1370の出力端子は、第2イネーブル信号PEnを提供するために使用される。
The input terminal of the
インバータ1380の入力端子は、WL活性時間カウンタ1320の出力端子に接続され、第1イネーブル信号AEnを受信する。NANDゲート1390の第1入力端子は、インバータ1380の出力端子に接続され、NANDゲート1390の第2入力端子は、フリップフロップ1370の出力端子に接続され、第2イネーブル信号PEnを受信する。NANDゲート1390の出力端子は、第3イネーブル信号Enを提供するために使用される。ANDゲート1400の第1入力端子は、NANDゲート1390の出力端子に接続され、ANDゲート1400の第2入力端子は、第3リフレッシュ信号RHRSLOTPreに接続され、ANDゲート1400の出力端子は、第2リフレッシュ信号RHRSLOTを生成する。図15Aに示した回路配置方式に基づき、RHR間引き回路の機能を実現することができる
The input terminal of the
図15Bは、本発明の1つの実施形態に係るRHR間引き回路1300の動作波形の範例である。図15Aおよび図15Bを同時に参照して、本実施形態のリフレッシュ操作について説明する。
FIG. 15B is an example of an operating waveform of the
図15Bに示すように、電源を投入した時(つまり、時間点T9)、電源電圧VDDが上がる。これに反応して、電源投入に関連する信号が活性化される。例えば、電源電圧VDDが所定の安定電位に達した時、起動信号PWRは、0から1(有効)になる。続いて、起動信号PWRが活性化された時、初期化期間に入る。初期動作において、作用中信号ACTが活性化されなくても、第3イネーブル信号Enも1に固定されるため、この時、ロウハンマーリフレッシュ(RHR)の間引きはまだ開始されない。 As shown in FIG. 15B, when the power is turned on (that is, the time point T9), the power supply voltage VDD increases. In response to this, the signal related to power-on is activated. For example, when the power supply voltage VDD reaches a predetermined stable potential, the start signal PWR becomes 0 to 1 (effective). Subsequently, when the activation signal PWR is activated, the initialization period is entered. In the initial operation, even if the active signal ACT is not activated, the third enable signal En is also fixed at 1, so that the row hammer refresh (RHR) thinning is not yet started at this time.
続いて、時間点T10の後、第3リフレッシュ信号RHRSLOTPreを生成し始める。時間点T11において、フリップフロップ1370は、第2イネーブル信号PEnを1に引き上げる。これに反応して、第3イネーブル信号Enは、1に固定されないため、第1イネーブル信号AEnに反応して動作を開始する。このように、WL活性時間カウンタ1320の作用中信号ACTに対するカウントが設定した閾値に達していない時、第3リフレッシュ信号RHRSLOTPreを受信しても、第2リフレッシュ信号RHRSLOTの生成を停止する。
Subsequently, after the time point T10, the third refresh signal RHRSLOTPre is started to be generated. At time point T11, flip-
我々は、再度例を挙げてACKクロック発生器の内部構造について説明する。図16Aは、本発明の1つの実施形態に係るACKクロック発生器1500の概略図である。ACKクロック発生器1500の構造は、図15のACKクロック発生器1310を適用することができる。
We will once again explain the internal structure of the ACK clock generator with an example. FIG. 16A is a schematic diagram of the
インバータ1510の入力端子は、プリチャージ信号PRECに接続される。NANDゲート1520の第1入力端子は、インバータ1510の出力端子に接続され、NANDゲート1520の第2入力端子は、起動信号PWRに接続される。フリップフロップ1530の第1制御端子は、作用中信号ACTに接続され、フリップフロップ1530の第2制御端子は、NANDゲート1520の出力端子に接続される。フリップフロップ1530の出力端子は、第4イネーブル信号EnPを提供するために使用される。
The input terminal of the
インバータ1540の入力端子は、フリップフロップ1530の出力端子に接続され、第4イネーブル信号EnPを受信する。NANDゲート1550の第1入力端子は、インバータ1540の出力端子に接続され、NANDゲート1550の第2入力端子は、インバータ1552の出力端子に接続される。NANDゲート1550の出力端子は、第5イネーブル信号EnSを提供するために使用される。発振器1560の入力端子は、NANDゲート1550の出力端子に接続され、第5イネーブル信号EnSを受信し、発振器1560の制御端子は、温度信号TS2および発振情報TMRHOSCに接続され、発振器1560の出力端子は、発振信号OSCを生成し、且つインバータ1552の入力端子および遅延回路1562の入力端子に接続される。遅延回路1562の出力端子は、発振信号OSCDを提供するために使用される。
The input terminal of the
遅延回路1570の入力端子は、遅延回路1562の出力端子に接続され、発振信号OSCDを受信する。インバータ1580の入力端子は、遅延回路1570の出力端子に接続される。NANDゲート1590の第1入力端子は、発振信号OSCDに接続され、NANDゲート1590の第2入力端子は、インバータ1580の出力端子に接続され、NANDゲート1590の出力端子は、実行信号ACKFを生成することができる。
The input terminal of the
インバータ1600の入力端子は、作用中信号ACTに接続される。NANDゲート1610の第1入力端子は、インバータ1600の出力端子に接続され、NANDゲート1610の第2入力端子は、NANDゲート1590の出力端子に接続され、実行信号ACKFを受信し、NANDゲート1610の出力端子は、実行信号ACKを生成することができる。
The input terminal of the
図16Bは、本発明の1つの実施形態に係るACKクロック発生器1500の動作波形の範例である。図16Aおよび図16Bを同時に参照して、本実施形態のリフレッシュ操作について説明する。
FIG. 16B is an example of the operating waveform of the
図16Bに示すように、時間点T12において活性化を指示するコマンド信号COMを受信し、且つ時間点T13において書き込み操作を指示するコマンド信号COMを受信する状況において、フリップフロップ1530は、作用中信号ACTを受信することができる。図16Aに示した回路配置により、発振器1560は、発振信号OSCを生成して、NANDゲート1610が対応する実行信号ACKを生成できるようにする。
As shown in FIG. 16B, in the situation where the command signal COM instructing the activation is received at the time point T12 and the command signal COM instructing the write operation is received at the time point T13, the flip-
これに対し、図16Bに示すように、時間点T14においてオートリフレッシュを指示するコマンド信号COMを受信する状況において、フリップフロップ1530は、作用中信号ACTを受信しない。このようにして、発振器1560は、発振信号OSCを生成せず、NANDゲート1610も実行信号ACKを生成しない。
On the other hand, as shown in FIG. 16B, the flip-
また、図16Bに示すように、時間点T15において活性化を指示するコマンド信号COMを受信し、且つ時間点T16において読み出し操作を指示するコマンド信号COMを受信する状況においても、フリップフロップ1530は、作用中信号ACTを受信することができる。図16Aに示した回路配置により、発振器1560は、発振信号OSCを生成して、NANDゲート1610が対応する実行信号ACKを生成できるようにする。
Further, as shown in FIG. 16B, the flip-
以上のように、本発明の半導体メモリ装置は、リフレッシュ動作信号に基づいて、それぞれCBRリフレッシュ操作を実行するための信号(第1リフレッシュ信号)およびロウハンマーリフレッシュ操作を実行するための信号(第2リフレッシュ信号)を生成することができる。さらに、本発明では、全ての温度範囲内で、必要十分なリフレッシュの機会を提供することを前提として、CBRリフレッシュ(第1リフレッシュ)およびロウハンマーリフレッシュ(第2リフレッシュ)の実行サイクルを適切に間引きすることができる。これにより、データ保持能力を確保することができ、消費電力を低減することもできる。 As described above, the semiconductor memory device of the present invention has a signal for executing the CBR refresh operation (first refresh signal) and a signal for executing the row hammer refresh operation (second), respectively, based on the refresh operation signal. A refresh signal) can be generated. Further, in the present invention, the execution cycles of CBR refresh (first refresh) and row hammer refresh (second refresh) are appropriately thinned out on the premise of providing necessary and sufficient refresh opportunities within the entire temperature range. can do. As a result, the data holding capacity can be secured and the power consumption can be reduced.
100、600 半導体メモリ装置
110、610 温度センサ
120、620 モードレジスタ及びOTPブロック
130、300、400、710 リフレッシュコントローラ
140_i、140_1~140_N、640_i、640_1~640_N メモリブロック
150、650 コマンドデコーダ
152、250、750 アドレスMUX
154、654 カラムアドレスカウンタ及びラッチ
156、656 バンクアドレス制御ロジック
161、661 アドレス入力バッファ
162、662 アドレスデコーダ
163、663 コマンド入力バッファ
164、664 クロック入力バッファ
165、665 内部クロック発生器
166、666 内部電源回路
167、667 DQ入出力バッファ
171、671 アドレス端子
172、672 コマンド端子
173、673 クロック端子
174、674 データ端子
175、675 データマスク端子
176、177、676、677 電源供給端子
180、680 GIO及びGIOゲート制御
210、720 ORゲート
220、230、350、380、450、460、722、730、734、1080、1130、1350、1400 ANDゲート
240、740 RHR検出回路
260、760 ロウデコーダ及びメモリブロック制御
270、770 カラムデコーダ
272、772 LIOゲート制御及びDM制御ロジック
274、774 センスアンプ
280、780 ワードドライバ
290、790 メモリセルアレイ
390、860、960、1050、1100、1370、1530 フリップフロップ
310、410、800 CBR間引き回路
320、420、500、1200 RHR状態制御回路
330、430 CBRカウンタ
340、440、970 バッファゲート
370、840、870、940、1030、1060、1090、1110、1330、1360、1380、1510、1540、1552、1580、1600 インバータ
470、850、950、1040、1120、1390、1520、1550、1590、1610 NANDゲート
510、1000、1220、1300 RHR間引き回路
520、900、1210 RHRSLOT発生回路
810、910 周期カウンタ
820、920 セット信号発生器
830、930 リセット信号発生器
1020、1070、1340、1563、1570 遅延回路
1320 WL活性時間カウンタ
1310、1500 ACKクロック発生器
1560 発振器
AEn 第1イネーブル信号
ACK 実行信号
ACT 作用中信号
ADD アドレス信号
BA ブロックアドレス
BS_i、BS_1~BS_N ブロック選択信号
CK、CKB 外部クロック信号
COM コマンド信号
RFA CBRリフレッシュアドレス
BADD ブロックアクセスアドレス
CBR 選択信号
CBRCLK 第1クロック
CBRCNT、CBRCNTP カウント信号
CBRSLOT 第1リフレッシュ信号
CNT1、CNT2 カウント値
DQ 入力/出力データ
DM データマスク信号
En 第3イネーブル信号
EnP 第4イネーブル信号
EnS 第5イネーブル信号
ICLK、LCLK 内部クロック信号
MIO メイン入出力線
MRS モード信号
OSC、OSCD 発振信号
P40~P43、P50、P51、P70、P71 パルス
PEn 第2イネーブル信号
RD 読み出し信号
PREC プリチャージ信号
PWR 起動信号
RESET1~RESET5 リセット信号
RFEXE 有効リフレッシュ信号
RFIP、RFIP_i リフレッシュ動作信号
RHA ロウハンマーリフレッシュアドレス
SET1、SET2 セット信号
RHRCLK 第2クロック
EHECLKD 第3クロック
RHRSLOT 第2リフレッシュ信号
RHRSLOTPre 第3リフレッシュ信号
SAEn 感知起動信号
SW モード切換信号
T1~T17 時間点
TS、TS2 温度信号
TMRHR 第2リフレッシュ設定情報
TMRS 第1リフレッシュ設定情報
tREFI リフレッシュ間隔
VDD、VSS、VDDQ、VSSQ 電源供給電圧
VPP、VBB、VBLH、VOD、VINT 内部電位
WT 書き込み信号
XADD アドレスデータ
XADD1 第1ロウアドレス
XRED 予備のロウアドレス
YADD、YADD1 カラムアドレス
100, 600
154, 654 Column address counter and latch 156, 656 Bank address control logic 161, 661 Address input buffer 162, 662 Address decoder 163, 663 Command input buffer 164, 664 Clock input buffer 165, 665 Internal clock generator 166, 666 Internal power supply Circuit 167, 667 DQ input / output buffer 171, 671 Address terminal 172, 672 Command terminal 173, 673 Clock terminal 174, 674 Data terminal 175, 675 Data mask terminal 176, 177, 676, 677 Power supply terminal 180, 680 GIO and GIO Gate control 210, 720 OR gate 220, 230, 350, 380, 450, 460, 722, 730, 734, 1080, 1130, 1350, 1400 AND gate 240, 740 RHR detection circuit 260, 760 Row decoder and memory block control 270 , 770 Column Decoder 272, 772 LIO Gate Control and DM Control Logic 274, 774 Sense Amplifier 280, 780 Word Driver 290, 790 Memory Array 390, 860, 960, 1050, 1100, 1370, 1530 Flip Flop 310, 410, 800 CBR Thinning circuit 320, 420, 500, 1200 RHR state control circuit 330, 430 CBR counter 340, 440, 970 Buffer gate 370, 840, 870, 940, 1030, 1060, 1090, 1110, 1330, 1360, 1380, 1510, 1540 , 1552, 1580, 1600 Inverter 470, 850, 950, 1040, 1120, 1390, 1520, 1550, 1590, 1610 NAND Gate 510, 1000, 1220, 1300 RHR thinning circuit 520, 900, 1210 RHRSLOT generation circuit 810, 910 cycle Counter 820, 920 Set signal generator 830, 930 Reset signal generator 1020, 1070, 1340, 1563, 1570 Delay circuit 1320 WL Activity time counter 1310, 1500 ACK Clock generator 1560 Oscillator Aen 1st enable signal ACK Execution signal ACT action Medium signal ADD address signal BA block address BS_i, BS_1 to BS_N block selection signal CK, CKB external clock signal COM command signal RFA CBR refresh address BADD block access address CBR selection signal CBRCLK 1st clock CBRCNT, CBRCNTP count signal CBRSLOT 1st refresh signal CNT1, CNT2 count value DQ input / Output data DM data Mask signal En 3rd enable signal EnP 4th enable signal EnS 5th enable signal ICLK, LCLK Internal clock signal MIO Main input / output line MRS mode signal OSC, OSCD oscillation signal P40 to P43, P50, P51, P70, P71 pulse Pen 2nd enable signal RD read signal PREC precharge signal PWR start signal RESET1 to RESET5 reset signal RFEX valid refresh signal RFIP, RFIP_i refresh operation signal RHA low hammer refresh address SET1, SET2 set signal RHRCLK 2nd clock EHECLKD RHRSLOT 2nd refresh signal RHRSLOTPre 3rd refresh signal SAEn detection start signal SW mode switching signal T1 to T17 time point TS, TS2 temperature signal TMRHR 2nd refresh setting information TMRS 1st refresh setting information tREFI refresh interval VDD, VSS, VDDQ, VSSQ Power supply voltage VPP, VBB, VBLH, VOD, VINT Internal potential WT Write signal XADD address data XADD1 1st row address XRED Spare row address YADD, YADD1 Column address
Claims (14)
複数の揮発性メモリセルを有するメモリセルアレイおよび複数のワード線をそれぞれ含み、前記ワード線が、それぞれ前記揮発性メモリセルに接続された複数のメモリブロックと、
前記温度センサおよび前記メモリブロックに接続され、前記ワード線へのアクセスを監視して、所定期間内に所定回数出現したアクセスを検出するとともに、リフレッシュ操作コマンドに対応するリフレッシュ操作を、第1リフレッシュ操作および第2リフレッシュ操作に分配するリフレッシュコントローラと、
を含む半導体メモリ装置。A temperature sensor for detecting the device temperature inside the semiconductor memory device and generating a corresponding temperature signal,
A memory cell array having a plurality of volatile memory cells and a plurality of word lines, each of which is a plurality of memory blocks connected to the volatile memory cell.
The first refresh operation, which is connected to the temperature sensor and the memory block, monitors the access to the word line, detects the access that appears a predetermined number of times within a predetermined period, and performs the refresh operation corresponding to the refresh operation command. And a refresh controller that distributes to the second refresh operation,
Semiconductor memory device including.
前記リフレッシュコントローラが、リフレッシュ動作信号に基づいて、それぞれ第1リフレッシュ信号および第2リフレッシュ信号を出力するとともに、前記第1リフレッシュ設定情報および前記温度信号に基づいて、前記第1リフレッシュ信号の出力間隔を調整し、前記第2リフレッシュ設定情報および前記温度信号に基づいて、前記第2リフレッシュ信号の出力間隔を調整し、
前記メモリブロックが、前記第1リフレッシュ信号に反応して、前記第1リフレッシュ操作を実行し、前記第2リフレッシュ信号に反応して、前記第2リフレッシュ操作を実行し、
前記リフレッシュコントローラが、前記第1リフレッシュ信号および前記第2リフレッシュ信号に基づいて、CBRリフレッシュアドレスを生成するとともに、前記第1リフレッシュ信号および対応する前記第2リフレッシュ信号を同時に出力した時、各前記メモリブロックが、前記第1リフレッシュ操作および前記第2リフレッシュ操作のうちの1つを実行する請求項1に記載の半導体メモリ装置。Further including a mode register and an OTP block connected to the refresh controller and generating a first refresh setting information and a second refresh setting information based on a mode signal.
The refresh controller outputs a first refresh signal and a second refresh signal based on the refresh operation signal, and outputs an output interval of the first refresh signal based on the first refresh setting information and the temperature signal, respectively. The output interval of the second refresh signal is adjusted based on the second refresh setting information and the temperature signal.
The memory block responds to the first refresh signal to execute the first refresh operation, and responds to the second refresh signal to execute the second refresh operation.
When the refresh controller generates a CBR refresh address based on the first refresh signal and the second refresh signal and simultaneously outputs the first refresh signal and the corresponding second refresh signal, each memory. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the block executes one of the first refresh operation and the second refresh operation.
第1入力端子が前記リフレッシュ動作信号に接続され、第2入力端子が前記第2リフレッシュ信号に接続され、且つ出力端子においてロウハンマー信号を生成するANDゲートと、
前記ANDゲートの出力端子に接続され、作用中信号、前記ロウハンマー信号、および第2ロウアドレスに基づいて、ロウハンマーリフレッシュアドレスを生成するRHA検出回路と、
第1入力端子が前記第1ロウアドレスに接続され、第2入力端子が前記ロウハンマーリフレッシュアドレスに接続され、且つ前記ロウハンマー信号に基づいて、前記第1ロウアドレスまたは前記ロウハンマーリフレッシュアドレスを第2ロウアドレスとして選択し、出力する第2アドレスMUXと、
前記RHA検出回路および前記第2アドレスMUXに接続され、前記作用中信号に基づいて、前記第2ロウアドレスをブロックアクセスアドレスとしてラッチし、出力するロウデコーダ及びメモリブロック制御と、
を含む請求項5に記載の半導体メモリ装置。Each of the memory blocks
An AND gate in which the first input terminal is connected to the refresh operation signal, the second input terminal is connected to the second refresh signal, and the output terminal generates a row hammer signal.
An RHA detection circuit connected to the output terminal of the AND gate and generating a row hammer refresh address based on the working signal, the row hammer signal, and the second row address.
The first input terminal is connected to the first row address, the second input terminal is connected to the row hammer refresh address, and the first row address or the row hammer refresh address is assigned based on the row hammer signal. The second address MUX, which is selected as the 2 row address and output, and
A row decoder and memory block control that are connected to the RHA detection circuit and the second address MUX, latch and output the second row address as a block access address based on the active signal, and
The semiconductor memory device according to claim 5.
第1クロックに基づいて、前記第1リフレッシュ信号を出力し、且つ前記温度信号、前記第1リフレッシュ設定情報、および前記CBRリフレッシュアドレスに基づいて、前記第1リフレッシュ信号の出力間隔を調整するCBR間引き回路と、
前記CBR間引き回路に接続され、第2クロックに基づいて、前記第2リフレッシュ信号を出力し、且つ前記温度信号および前記第2リフレッシュ設定情報に基づいて、前記第2リフレッシュ信号の出力間隔を調整するRHR状態制御回路と、
前記CBR間引き回路および前記RHR状態制御回路に接続され、第1カウント信号に基づいて、前記第1リフレッシュ操作の実行回数をカウントし、前記CBRリフレッシュアドレスを生成するCBRカウンタと、
を含む請求項4に記載の半導体メモリ装置。The refresh controller
CBR decimation that outputs the first refresh signal based on the first clock and adjusts the output interval of the first refresh signal based on the temperature signal, the first refresh setting information, and the CBR refresh address. Circuit and
It is connected to the CBR thinning circuit, outputs the second refresh signal based on the second clock, and adjusts the output interval of the second refresh signal based on the temperature signal and the second refresh setting information. RHR state control circuit and
A CBR counter connected to the CBR thinning circuit and the RHR state control circuit, counting the number of executions of the first refresh operation based on the first count signal, and generating the CBR refresh address.
The semiconductor memory device according to claim 4.
前記第2クロック、前記第2リフレッシュ信号、および作用中信号に基づいて、第3クロックを生成するRHR間引き回路と、
前記RHR間引き回路に接続され、前記第3クロックに基づいて、前記第2リフレッシュ信号を生成し、且つ前記温度信号および前記第2リフレッシュ設定情報に基づいて、前記第2リフレッシュ信号の出力間隔を調整するRHRSLOT発生回路と、
を含む請求項7に記載の半導体メモリ装置。The RHR state control circuit
An RHR decimation circuit that generates a third clock based on the second clock, the second refresh signal, and the active signal.
It is connected to the RHR thinning circuit, generates the second refresh signal based on the third clock, and adjusts the output interval of the second refresh signal based on the temperature signal and the second refresh setting information. RHRSLOT generation circuit and
The semiconductor memory device according to claim 7.
前記温度センサに接続され、リフレッシュコントローラ、複数の揮発性メモリセルを有するメモリセルアレイ、および複数のワード線をそれぞれ含み、前記ワード線が、それぞれ前記揮発性メモリセルに接続された複数のメモリブロックと、
を含み、前記リフレッシュコントローラが、対応する前記ワード線へのアクセスを監視して、所定期間内に所定回数出現したアクセスを検出するとともに、リフレッシュ操作コマンドに対応するリフレッシュ操作を、第1リフレッシュ操作および第2リフレッシュ操作に分配する半導体メモリ装置。A temperature sensor for detecting the device temperature inside the semiconductor memory device and generating a corresponding temperature signal,
A refresh controller, a memory cell array having a plurality of volatile memory cells, and a plurality of word lines connected to the temperature sensor, each of which is connected to a plurality of memory blocks connected to the volatile memory cell. ,
The refresh controller monitors the access to the corresponding word line, detects the access that appears a predetermined number of times within a predetermined period, and performs the refresh operation corresponding to the refresh operation command in the first refresh operation and A semiconductor memory device that distributes to the second refresh operation.
各リフレッシュコントローラが、リフレッシュ動作信号に基づいて、それぞれ第1リフレッシュ信号および第2リフレッシュ信号を出力するとともに、前記第1リフレッシュ設定情報および前記温度信号に基づいて、前記第1リフレッシュ信号の出力間隔を調整し、前記第2リフレッシュ設定情報および前記温度信号に基づいて、前記第2リフレッシュ信号の出力間隔を調整し、
各メモリブロックが、対応する前記第1リフレッシュ信号に反応して、第1リフレッシュ操作を実行し、且つ対応する前記第2リフレッシュ信号に反応して、第2リフレッシュ操作を実行し、
前記リフレッシュコントローラが、対応する前記第1リフレッシュ信号および前記第2リフレッシュ信号に基づいて、CBRリフレッシュアドレスを生成するとともに、前記第1リフレッシュ信号および対応する前記第2リフレッシュ信号を同時に出力した時、対応する前記メモリブロックが、前記第1リフレッシュ操作および前記第2リフレッシュ操作のうちの1つを実行する請求項10に記載の半導体メモリ装置。It further includes a mode register and an OTP block that are connected to the refresh controller and generate first refresh setting information (TMRS) and second refresh setting information (TMRHR) based on the mode signal.
Each refresh controller outputs the first refresh signal and the second refresh signal based on the refresh operation signal, and outputs the output interval of the first refresh signal based on the first refresh setting information and the temperature signal, respectively. The output interval of the second refresh signal is adjusted based on the second refresh setting information and the temperature signal.
Each memory block performs a first refresh operation in response to the corresponding first refresh signal and performs a second refresh operation in response to the corresponding second refresh signal.
Corresponding to when the refresh controller generates a CBR refresh address based on the corresponding first refresh signal and the second refresh signal, and simultaneously outputs the first refresh signal and the corresponding second refresh signal. The semiconductor memory device according to claim 10, wherein the memory block performs one of the first refresh operation and the second refresh operation.
第1入力端子が前記リフレッシュ動作信号に接続され、第2入力端子が前記第2リフレッシュ信号に接続され、且つ出力端子においてロウハンマー信号を生成する第1ANDゲートと、
前記第1ANDゲートの出力端子に接続され、作用中信号、前記ロウハンマー信号、およびロウアドレスに基づいて、ロウハンマーリフレッシュアドレスを生成するRHA検出回路と、
入力端子が前記第2リフレッシュ信号に接続されたインバータと、
第1入力端子が前記リフレッシュ動作信号に接続され、第2入力端子が前記第1リフレッシュ信号に接続され、第3入力端子が前記インバータの出力端子に接続され、且つ出力端子において選択信号を生成する第2ANDゲートと、
第1入力端子が前記CBRリフレッシュアドレスに接続され、第2入力端子がデータアドレスに接続され、第3入力端子が前記ロウハンマーリフレッシュアドレスに接続され、且つ前記ロウハンマー信号および前記選択信号に基づいて、前記CBRリフレッシュアドレス、前記データアドレス、および前記ロウハンマーリフレッシュアドレスのうちの1つを前記ロウアドレスとして選択し、出力するアドレスMUXと、
前記RHA検出回路および前記アドレスMUXに接続され、前記作用中信号に基づいて、前記ロウアドレスをブロックアクセスアドレスとしてラッチし、出力するフリップフロップと、
を含む請求項11に記載の半導体メモリ装置。Each of the memory blocks
A first AND gate in which the first input terminal is connected to the refresh operation signal, the second input terminal is connected to the second refresh signal, and a row hammer signal is generated at the output terminal.
An RHA detection circuit connected to the output terminal of the first AND gate and generating a row hammer refresh address based on an active signal, the row hammer signal, and a row address.
An inverter whose input terminal is connected to the second refresh signal,
The first input terminal is connected to the refresh operation signal, the second input terminal is connected to the first refresh signal, the third input terminal is connected to the output terminal of the inverter, and a selection signal is generated at the output terminal. The second AND gate and
The first input terminal is connected to the CBR refresh address, the second input terminal is connected to the data address, the third input terminal is connected to the row hammer refresh address, and based on the row hammer signal and the selection signal. , The address MUX that selects and outputs one of the CBR refresh address, the data address, and the row hammer refresh address as the row address, and
A flip-flop connected to the RHA detection circuit and the address MUX, latching the row address as a block access address based on the active signal, and outputting the flip-flop.
The semiconductor memory device according to claim 11.
第1クロックに基づいて、前記第1リフレッシュ信号を出力し、且つ前記温度信号、前記第1リフレッシュ設定情報、および前記CBRリフレッシュアドレスに基づいて、前記第1リフレッシュ信号の出力間隔を調整するCBR間引き回路と、
前記CBR間引き回路に接続され、第2クロックに基づいて、前記第2リフレッシュ信号を出力し、且つ前記温度信号および前記第2リフレッシュ設定情報に基づいて、前記第2リフレッシュ信号の出力間隔を調整するRHR状態制御回路と、
前記CBR間引き回路および前記RHR状態制御回路に接続され、第1カウント信号に基づいて、前記第1リフレッシュ操作の実行回数をカウントし、前記CBRリフレッシュアドレスを生成するCBRカウンタと、
を含む請求項11に記載の半導体メモリ装置。Each refresh controller
CBR decimation that outputs the first refresh signal based on the first clock and adjusts the output interval of the first refresh signal based on the temperature signal, the first refresh setting information, and the CBR refresh address. Circuit and
It is connected to the CBR thinning circuit, outputs the second refresh signal based on the second clock, and adjusts the output interval of the second refresh signal based on the temperature signal and the second refresh setting information. RHR state control circuit and
A CBR counter connected to the CBR thinning circuit and the RHR state control circuit, counting the number of executions of the first refresh operation based on the first count signal, and generating the CBR refresh address.
The semiconductor memory device according to claim 11.
前記第2クロックに基づいて、第3リフレッシュ信号を生成し、且つ前記温度信号および前記第2リフレッシュ設定情報に基づいて、前記第3リフレッシュ信号の出力間隔を調整するRHRSLOT発生回路と、
前記RHRSLOT発生回路に接続され、前記第3リフレッシュ信号、対応する作用中信号、およびプリチャージ信号に基づいて、前記第2リフレッシュ信号を生成するRHR間引き回路と、
を含む請求項13に記載の半導体メモリ装置。The RHR state control circuit
An RHRSLOT generation circuit that generates a third refresh signal based on the second clock and adjusts the output interval of the third refresh signal based on the temperature signal and the second refresh setting information.
An RHR decimation circuit connected to the RHRSLOT generation circuit and generating the second refresh signal based on the third refresh signal, the corresponding active signal, and the precharge signal.
13. The semiconductor memory device according to claim 13.
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