JPH06309875A - 半導体メモリ装置のデコーディング回路及びデコーディング方法 - Google Patents
半導体メモリ装置のデコーディング回路及びデコーディング方法Info
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- JPH06309875A JPH06309875A JP6075567A JP7556794A JPH06309875A JP H06309875 A JPH06309875 A JP H06309875A JP 6075567 A JP6075567 A JP 6075567A JP 7556794 A JP7556794 A JP 7556794A JP H06309875 A JPH06309875 A JP H06309875A
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Abstract
ディングを独立的に遂行することで、アドレスデコーデ
ィングの時間短縮や回路構成の簡素化を可能とするデコ
ーディング回路を提供する。 【構成】小ブロック及びその列の選択に係る列アドレス
信号により列デコーダ90でセルアレイ10の各大ブロ
ックLBの小ブロックSBを1つずつ選択すると共に列
を選択する。そして、大ブロックプリデコーダ80によ
り読出/書込回路R/Wを選択してエネーブルさせ、選
択に該当した大ブロックLBとデータ入/出力線I/O
を選択的に接続する。大ブロックLB自体についての選
択は行わないので、その分デコーディングに関する論理
ゲートを減らすことができ、それにより、デコーディン
グ時間、レイアウト面積を減少させることができる。
Description
し、特にメモリセルデータの読出及び書込のためのデコ
ーディング回路及びその方法に関するものである。
り低電圧化が要求され、そしてこの要求を満たすために
メモリセルアレイの構成を多数の小アレイブロックに分
けるようになってきている。つまり、メモリセルの選択
時に該当メモリセルを含む小アレイブロックのみをエネ
ーブルさせることで電流消費を抑えるようにしている。
このような小アレイブロック化の傾向は、半導体メモリ
装置の高集積化に伴ってより一層加速されていくと思わ
れる。
読出あるいは書込を行うときにメモリセルを選択するた
めには、まずアドレスの全てのビットをデコーディング
しなければならないが、このアドレスのデコーディング
に要する時間は半導体メモリ装置の動作速度を左右する
ことになる。したがって、半導体メモリ装置の動作速度
を減少させないようなアドレスデコーディング回路を設
けた半導体メモリ装置が求められている。
般的なデコーディング方法をもった半導体メモリ装置を
概略的にブロック図で示す。メモリセルアレイ10はn
個の大ブロックLB1〜LBnから構成され、さらに各
大ブロックLBはマトリックス形態にメモリセルを配し
たm個の小ブロックSB(11〜1m、21〜2m、…
…、n1〜nm)をそれぞれ有している。尚、図中、2
0は行アドレスバッファ、30は行プリデコーダ、40
は行デコーダ、50は列アドレスバッファ、60は列プ
リデコーダ、70は小ブロックプリデコーダ、80は大
ブロックプリデコーダ、90は列デコーダ、そして10
0は前記大ブロックLB1〜LBnと同じ数となるn個
の読出/書込回路R/W1〜R/Wnをそれぞれ示す。
す図7の波形図を参照して、そのデコーディング動作を
説明する。まず、行プリデコーダ30は、行アドレスバ
ッファ20を経て入力されるi個のアドレス信号Ax1
〜Axiをプリデコーディングしてh個のアドレス信号
を行デコーダ40に出力し、そして行デコーダ40はk
個の行アドレス信号の1つを出力してメモリセルアレイ
10に送る。
個のアドレス信号Ay1〜Ayjをバッファリングした
後、列プリデコーダ60、小ブロックプリデコーダ7
0、及び大ブロックプリデコーダ80にそれぞれp、
q、及びr個のアドレス信号を出力する。列プリデコー
ダ60、小ブロックプリデコーダ70、及び大ブロック
プリデコーダ80は、それぞれ入力されるp、q、及び
r個のアドレス信号をプリデコーディングし、それぞれ
l、m、及びn個のアドレス信号を列デコーダ90に出
力する。そして列デコーダ90はb個のアドレス信号の
1つを出力してメモリセルアレイ10に送る。
ード線に接続されているメモリセルが選択され、そし
て、列デコーダ90から出力されるアドレス信号の上位
ビットにより大ブロックLBが選択され、その次の上位
ビットにより、選択された大ブロックLB内の小ブロッ
クSBが選択され、さらに当該小ブロックSB内の列が
下位ビットによって最終的に選択される。
出/書込回路R/W1〜R/Wnも大ブロックLB1〜
LBnと同様の単位で区分される(すなわち大ブロック
LB1〜LBnは読出/書込回路R/W1〜R/Wnを
分割する単位となる)ので、各大ブロックLBと読出/
書込回路R/Wとの間でd個のデータビットがやりとり
される。
方法でメモリセルが選択されると、大ブロックプリデコ
ーダ80から出力されるアドレス信号によって大ブロッ
クLBに対応する読出/書込回路R/W1〜R/Wnも
選択され、選択されたメモリセルのデータが読出されて
データ入/出力経路であるデータ入/出力線I/Oに送
られる。その逆にデータを書込む場合のデータが書込ま
れるメモリセルも、上記のような方法で選択される。
ス信号301により読出/書込回路選択信号311及び
大ブロック選択信号312がエネーブルされ、所定の読
出/書込回路R/Wと大ブロックLBが選択される。そ
して、大ブロック選択信号312と小ブロック選択アド
レス信号302により小ブロック選択信号313がエネ
ーブルされ、選択された大ブロック内の小ブロックが選
択される。その次に、小ブロック選択信号313と列選
択アドレス信号303により列選択信号314がエネー
ブルされることで、最終的に希望の列が選択される。
での最終的な列選択は、まずアドレス信号の上位ビット
により大ブロックを選択し、その次の上位ビットによっ
て当該大ブロック内の小ブロックを選択してから、所定
の列を選択するようになっており、このとき、読出/書
込回路も大ブロックと同様の単位でデコーディングが行
われる。このためには、上述のように、大ブロックをデ
コーディングするアドレスビットを読出/書込回路にも
使用する必要がある。したがって、該当アドレスを全部
入力可能なデコーディングパスを大ブロックと読出/書
込回路の両方に対して構成する必要があるが、これは、
少なくない論理ゲートを経なければならないことから遅
延の発生要因となるし、また、それだけレイアウト(la
y -out)面積を占めることになるため高集積化に影響す
るというような不都合がある。
的は、論理ゲートを多数備えることからくる遅延及びレ
イアウト面積の増加を解決できる半導体メモリ装置のデ
コーディング回路を提供することにある。また、列選択
を遂行するための回路構成をよりコンパクトにできる半
導体メモリ装置のデコーディング回路の提供を目的とす
る。また、多数の小ブロックを有してなる多数の大ブロ
ックから構成されるセルアレイをもつ半導体メモリ装置
について、大ブロック選択とは独立させて列アドレスの
入力から多数の小ブロックのうちの特定の小ブロックを
選択できる列デコーダを提供することで、デコーディン
グ段階のより簡素化を可能とするデコーディング回路の
提供を目的とする。またさらに、論理ゲートを多数備え
ることによる遅延及びレイアウト面積の増加を効果的に
解決できるようなデコーディング方法の提供を目的とす
る。加えて、最小限のデコーディング段階を経て列選択
を遂行できるようなデコーディング方法の提供を目的と
する。さらに加えて、多数の小ブロックをもつ多数の大
ブロックで構成されるセルアレイを有する半導体メモリ
装置について、大ブロック選択とは独立させて列アドレ
スの入力から多数の小ブロックのうちの特定の小ブロッ
クを選択できるような列デコーダを提供すると共に、デ
コーディング段階の簡略化を可能とするデコーディング
方法の提供を目的とする。
るために本発明は、それぞれ多数の小ブロックを有する
複数の大ブロックから構成されるセルアレイと、各大ブ
ロック内の小ブロック及び小ブロック内の列を選択する
列デコーダと、大ブロックに対応させて設けられた読出
/書込回路とを有する半導体メモリ装置に関し、そのデ
コーディング回路について、システムから供給される列
アドレス信号を入力として内部用列アドレス信号に整形
する列アドレスバッファと、列アドレスバッファの出力
信号のうち小ブロックの選択に係る列アドレス信号をデ
コーディングする小ブロックプリデコーダと、列アドレ
スバッファの出力信号のうち列選択に係る列アドレス信
号をデコーディングする列プリデコーダと、小ブロック
プリデコーダ及び列プリデコーダの各出力信号を入力と
して小ブロック及び小ブロック内の列を選択する列デコ
ーダと、列アドレスバッファの出力信号のうち大ブロッ
クの選択に係る列アドレス信号をデコーディングして読
出/書込回路を選択する大ブロックプリデコーダと、を
備えるようにし、大ブロックプリデコーダにより読出/
書込回路を選択して大ブロックを選択的にデータ入/出
力線と接続することで大ブロックについての選択を行う
ようにすることを特徴とする。
ック及び列の選択に係る列アドレス信号に応じて各大ブ
ロック内の小ブロックを1つずつ同時に選択すると共に
選択された小ブロック内の列を選択する第1デコーディ
ング過程と、大ブロックの選択に係る列アドレス信号に
応じて読出/書込回路のみを選択するようにして1つの
大ブロックを選択的に入/出力経路へ接続する第2デコ
ーディング過程とを含んでメモリセル選択を行うことを
特徴とするものである。
実施例を詳細に説明する。尚、図中の同じ構成要素に対
してはできるだけ同じ符号を使用している。
ックプリデコーダ回路、大ブロックプリデコーダなどに
ついて特定の詳細が多く述べられるが、本発明はこれら
に限られるものではなく、例えばこれら特定の詳細を適
切に変形しても本発明を実施可能であることは、この技
術分野における通常の知識を有する者であれば容易に理
解できるであろう。
信号の上位ビットの組合せによって選択可能なようにし
て、チップ内の行方向、列方向に分割的に多数配列され
たセルアレイ構成を有するブロックを意味する。また
“小ブロック”とは、大ブロック選択についてのアドレ
ス信号の上位ビットより下位のビットの組合せによって
選択可能なようにして、大ブロック内で分割的に多数配
列されたセルアレイ構成を有するブロックを意味する。
導体メモリ装置のブロック構成図である。同図に示す構
成は上述の図6に示した構成に比べて、大ブロックプリ
デコーダ80の出力信号が読出/書込回路R/W1〜R
/Wnのみに入力され、また、列デコーダ90がf個の
アドレス信号を各大ブロックLB1〜LBnに対して出
力するという違いがある。
Bの選択に係るアドレス信号を入力としておらず、小ブ
ロックSB及びその列の選択に係るアドレス信号から、
メモリセルアレイ10の大ブロックLB1〜LBnを構
成する小ブロックSB11〜SBnmの選択及びその列
選択のみを担当するよになっている。これは、列デコー
ダ90による大ブロックLB1〜LBnの選択は行われ
ないということを意味している。そして、大ブロックプ
リデコーダ80は、大ブロックLBの選択に関連するア
ドレス信号のみを入力とし、さらに、その出力信号を読
出/書込回路R/W1〜R/Wnにのみ供給するように
されており、メモリセルアレイ10の大ブロックLB1
〜LBnの選択については読出/書込回路R/W1〜R
/Wnによって行うようになっている。つまり、図1に
示す構成上の特徴は、列デコーダ90により、各大ブロ
ックLB1〜LBnの所定の小ブロックSB11〜SB
nmが独立的に選択され、選択された小ブロックSBの
属する大ブロックLBの選択については、読出/書込回
路R/W1〜R/Wnによってなされる点にある。この
ような選択方式とする場合、列デコーダ90によって同
時にエネーブルされた複数の小ブロックSBから出力さ
れたデータ、あるいはいずれかの小ブロックSBへ入力
されるべきデータが該当する回路に接続されたデータ線
にのることによるデータの衝突が予想されるが、これに
ついては後述の説明からその可能性のないことが明らか
になる。
及びその方法に関する詳細な説明のために示すセルアレ
イの構成図である。同図には、セルアレイが4つの大ブ
ロックLB1〜LB4で構成されると共に、1つの大ブ
ロック内に4つの小ブロックが構成された例を示してい
る。以下の回路構成の説明においてはこの図2に示す構
成を基にすることとし、したがって、各回路について、
16個の小ブロックSB1〜SB16で構成されるセル
アレイを仮定したものを代表的に説明する。
施した小ブロックプリデコーダ70の回路例で、図1に
おける符号70で示す小ブロックプリデコーダに相当す
る回路である。図2の構成に基づいて必要となる図3に
示すような小ブロックプリデコーダ70は全部で4個と
なるが、図3にはそのうちの1つを示している。また、
これら4個の小ブロックプリデコーダ70のそれぞれに
は、列アドレス信号A7、バーA7、A8、バーA8が
2つずつ組合わせて入力される。
は、列アドレスバッファ50から出力されて小ブロック
SBの選択に係る列アドレス信号A7、バーA7、A
8、バーA8のうちの2つを入力とするNANDゲート
102と、このNANDゲート102の出力及びチップ
エネーブル信号のデコーディング信号バーCSDECを
入力とし、小ブロック選択信号Ii(i=1〜4のいず
れか)を出力するNORゲート104とから構成され
る。NORゲート104に入力される信号バーCSDE
Cは、システムから供給されるチップ選択信号バーCS
を内部信号に整形しデコーディングした信号である。
コーダ70から出力される4つの小ブロック選択信号I
iによってエネーブルされる小ブロックSBは、図2の
構成でいえば、例えばSB1、SB5、SB9、SB1
3あるいはSB2、SB6、SB10、SB14のよう
に同時に4個が選択される。尚、この実施例では上記ア
ドレス信号A7、バーA7、A8、バーA8を列アドレ
スとしているが、これはチップの設計方針に従って変更
可能なものである。
施した大ブロックプリデコーダ80の回路例で、図1に
おける符号80で示す大ブロックプリデコーダに相当す
る回路である。図2の構成に基づいて必要となる図4に
示すような大ブロックプリデコーダ80は全部で4個と
なるが、図4にはそのうち1つを示している。また、こ
れら4個の大ブロックプリデコーダ80のそれぞれに
は、列アドレス信号A9、バーA9、A10、バーA1
0が2つずつ組合わせて入力される。
は、列アドレスバッファ50から出力されて大ブロック
LBの選択に係る列アドレス信号A9、バーA9、A1
0、バーA10のうちの2つを入力とするNANDゲー
ト112と、このNANDゲート112の出力及びチッ
プエネーブル信号のデコーディング信号バーCSDEC
を入力とし、大ブロック選択信号Ji(i=1〜4のい
ずれか)を出力するNORゲート114とから構成され
る。
コーダ80から出力される4つの大ブロック選択信号J
iに従ってエネーブルとされる大ブロックLBは、図2
の構成でいえば、大ブロックLB1〜LB4のうちの1
つとなる(ただし大ブロックLBは直接的にエネーブル
とされるものではない)。
イにおける大ブロックLBの選択については、図4のよ
うな大ブロックプリデコーダ80から出力されるアドレ
ス信号が図1に示す読出/書込回路R/W1〜R/Wn
に入力されて選択が行われることで、対応する大ブロッ
クLB1〜4がデータ入/出力経路であるデータ入/出
力線I/Oと選択的に接続され、それにより大ブロック
LB1〜4の選択が行われるようになっている。このと
き、小ブロックSBが図3のような小ブロックプリデコ
ーダ70によって選択され、また、このようにして選択
される大ブロックLB及びそれに属する小ブロックSB
内における列が、列デコーダ90により選択される。そ
の結果、大ブロックLB及び小ブロックSBのデコーデ
ィング過程が達成される。
図5のタイミング図を参照して更に説明する。
定のワード線が選択され、これに接続されているメモリ
セルが選択される。そして、アドレス信号の上位ビット
により列デコーダ90が小ブロックSBの選択を行い、
またその下位ビットによって当該小ブロック内の列が選
択される。このとき、大ブロックLBに対するデコーデ
ィングを行っていないので、n個の大ブロックLBにお
いて列デコーダ90から出力されるアドレス信号に対応
して小ブロックSBが選択される。それにより、データ
線の複数選択による入/出力経路でのデータ衝突が予想
されるが、これは次のような理由から回避できる。
ブロックLBごとに選択されたメモリセルのデータが該
当する読出/書込回路R/Wにそれぞれ至るとになる
が、n個の読出/書込回路R/W1〜R/Wnでは、大
ブロックプリデコーダ80の出力信号Jiにより1つの
読出/書込回路R/Wのみがエネーブルされているた
め、結局、デコーディングされる大ブロックLBを1つ
とできることになり、したがって選択に該当した1つの
大ブロックLB内のメモリセルデータが読出されて出力
される。つまり、選択に該当していないデータが読出/
書込回路R/Wを通過することはなく、選択に該当した
データのみが最終的にデータ入/出力経路まで伝送され
る。一方、データ書込動作時にも同様にして、選択に該
当した読出/書込回路R/Wのみを入力データが通過で
きるので、該当する大ブロックLB内のメモリセルにの
みデータが書込まれる。
信号の状態については、図5に示すようになる。すなわ
ち、大ブロック選択アドレス信号401により読出/書
込回路選択信号402がエネーブルされ、所定の読出/
書込回路R/Wが選択される。そして、小ブロック選択
アドレス信号403により小ブロック選択信号404が
エネーブルされ、全ての大ブロックLB内の小ブロック
SBが1つずつ選択される。さらに、小ブロック選択信
号404と列選択アドレス信号405により列選択信号
406がエネーブルされ、所定の列が選択される。
デコーディング回路及び方法では、大ブロックデコーデ
ィングを効率的に簡略化することができるので、アドレ
スデコーディング全体での遅延時間を減少させられ、さ
らに、大ブロック自体のデコーディングに係る論理ゲー
トを省略することができるので、デコーディング回路の
占めるレイアウト面積を減少させることが可能となる。
発明の技術的思想に立脚して実施した最適の実施例であ
るが、これは、当該技術分野で通常の知識を有する者な
ら分かるように、本発明の思想を達成するために示した
一例に過ぎず、本発明によるデコーディング方法は他の
各種セルアレイ及び回路構成をもっても実施可能であ
る。また、この実施例では特に示していないが、半導体
メモリ装置の歩留りを向上させるためにチップ内に備え
られる冗長セルアレイ及びそのデコーディング回路など
を考慮して本発明によるデコーディング回路及び方法を
実施することもでき、さらには、セルアレイとデータ入
/出力バッファとの間に接続される伝送手段としての入
/出力線や入/出力センスアンプなどが、各小ブロック
単位あるいは大ブロック単位で組み込み可能とされる。
ックデコーディングと小ブロックデコーディングをそれ
ぞれ独立的に遂行できるようにして、より簡略化された
デコーディング方法及び回路を提供できるので、アドレ
スデコーディング全体にかかる時間を短縮でき、また、
デコーディング回路が占めるレイアウト面積を減少させ
られる。加えて、従来からの半導体メモリ装置における
デコーディングにも容易に適用させられるという利点が
ある。
用した半導体メモリ装置を概略的に示すブロック図。
示す回路図。
示す回路図。
半導体メモリ装置における信号タイミング図。
導体メモリ装置を概略的に示すブロック図。
ミング図。
Claims (4)
- 【請求項1】 マトリックス形態で配列された多数のメ
モリセルを含むm個(m=2、3、…)の小ブロックを
それぞれ有する多数の大ブロックから構成されたセルア
レイと、大ブロックに対応させて多数設けられた読出/
書込回路とを少なくとも備える半導体メモリ装置におい
て、 第1アドレス信号を入力とし、これに応じて各大ブロッ
ク内の小ブロックを1つずつ同時に選択する第1デコー
ディング回路と、第2アドレス信号を入力とし、これに
応じて読出/書込回路のうちの1つを選択する第2デコ
ーディング回路と、を備え、 第2デコーディング回路による読出/書込回路の選択で
大ブロックを選択的にデータ入/出力経路と接続するこ
とで大ブロックの選択がなされるようにしたことを特徴
とする半導体メモリ装置。 - 【請求項2】 第1アドレス信号及び第2アドレス信号
が列アドレスであり、且つ第2アドレス信号が第1アド
レス信号より上位ビットである請求項1記載の半導体メ
モリ装置。 - 【請求項3】 マトリックス形態で配列された多数のメ
モリセルを含むm個(m=2、3、…)の小ブロックを
それぞれ有する多数の大ブロックから構成されたセルア
レイを有する半導体メモリ装置において、 小ブロック及び小ブロック内の列を選択する列デコーダ
と、 小ブロック選択のために、小ブロック選択アドレス信号
をデコーディングして列デコーダに出力する小ブロック
プリデコーダと、 選択に該当した小ブロック内の列選択のために、列選択
アドレス信号をデコーディングして列デコーダに出力す
る列プリデコーダと、 大ブロック選択アドレス信号をデコーディングして大ブ
ロックに対応させて設けた読出/書込回路に対して出力
し、それにより読出/書込回路を選択的にエネーブルさ
せて大ブロックとデータ入/出力経路を選択的に接続可
能とする大ブロックプリデコーダと、を備えることを特
徴とする半導体メモリ装置。 - 【請求項4】 マトリックス形態で配列された多数のメ
モリセルを含むm個(m=2、3、…)の小ブロックを
それぞれ有する多数の大ブロックから構成されたセルア
レイと、大ブロックに対応させて多数設けられた読出/
書込回路とをを有する半導体メモリ装置のデコーディン
グ方法において、 小ブロック及び列の選択に係る第1アドレス信号に応じ
て各大ブロック内の小ブロックを1つずつ同時に選択す
ると共に選択された小ブロック内の列を選択する第1デ
コーディング過程と、 大ブロックの選択に係る第2アドレス信号に応じて読出
/書込回路のみを選択するようにして1つの大ブロック
を選択的にデータ入/出力経路へ接続する第2デコーデ
ィング過程と、を含んでメモリセル選択を行うことを特
徴とするデコーディング方法。
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