JPH09293377A - バーストモードを支援する内部カラムアドレス発生回路 - Google Patents

バーストモードを支援する内部カラムアドレス発生回路

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JPH09293377A
JPH09293377A JP8343123A JP34312396A JPH09293377A JP H09293377 A JPH09293377 A JP H09293377A JP 8343123 A JP8343123 A JP 8343123A JP 34312396 A JP34312396 A JP 34312396A JP H09293377 A JPH09293377 A JP H09293377A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非同期カウンタを用いて内部カラムアドレス
を発生する内部カラムアドレス発生回路を提供する。 【解決手段】 外部アドレス入力に応じてメモリセルの
アクセスが行われ、外部クロックに同期して前記外部の
アドレスから増加する内部アドレスを連続的に発生させ
て、該当メモリセルからデータのアクセス動作がなされ
る同期式半導体メモリ装置の内部カラムアドレス発生回
路において、初期外部から入力される外部アドレスを外
部クロックに同期して内部カラムアドレスへ出力すると
同時に、内部入力ノードに入力されるカウンティングビ
ット出力信号を前記外部クロックに同期して内部カラム
アドレスへ出力するカラムアドレスバッファと、前記カ
ラムアドレスバッファの出力ノードに接続され、それか
ら出力される内部カラムアドレスを入力し、キャリ発生
状態に応じて前記入力されたカラムアドレスと同相或い
は逆位相をもつビット出力信号を発生する非同期カウン
ト手段とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリ装置
のカラムアドレス発生回路に関し、特に、同期式ダイナ
ミックランダムアクセスメモリで一つの外部アドレスの
入力に応じて多数の内部カラムアドレスを自動的に発生
させる内部カラムアドレス発生回路に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の半導体メモリ装置は、高集積化、
そして高性能化の二つの方向に発展している。即ち、外
部システムの性能に合わせて半導体メモリ装置のデータ
のアクセス速度の高速化と共に動作帯域幅を高帯域幅に
するものである。このようなメモリ装置の高性能化は、
新たな機能及び構造を試みることによりなされるが、そ
の中の一つがバーストモード(Burst mode)であって、こ
れは、同期式プロトコル(Synchronous Protocol)を採用
した同期式ダイナミックランダムアクセスメモリ(以
下、“SDRAM”と称する。)に使用されている。
【0003】通常のダイナミックランダムアドレスメモ
リは、一つのカラムアドレスに対してデータ入出力端当
たり1ビットのデータを入出力し(但し、ニブルモード
ダイナミックランダムアクセスメモリ及び拡張ニブルモ
ードのメモリ製品は除外される。)、それに反して、S
DRAMは、一つのカラムアドレスの入力に応じてn個
(nは1,2,4,8、フルベージ)のデータが外部か
ら供給されるシステムクロックに同期して入出力される
ように動作する。従って、n=1でない場合、n−1個
だけのカラムアドレスをチップ内部から自動的に発生さ
せてカラムデコーダへ提供しなければならない。本発明
では、チップの外部から与えられる外部カラムアドレス
に対比してチップ内部から発生するカラムアドレスを内
部カラムアドレスと称し、このような内部カラムアドレ
スの効果的な新たな生成方法を提案する。この内部カラ
ムアドレスを発生する回路を有するSDRAMの一例
は、本願出願人により1993年4月27日付で特許出
願された第93−7127号(以下、“先行出願”とい
う。)に比較的詳細に開示されている。
【0004】図1は、従来技術に従う内部カラムアドレ
ス発生回路のブロック図であって、これは、初期カラム
アドレス信号CAiINTの入力に応じてクロックに同
期して増加するビット出力信号PCAiを発生する同期
カウンタ12と、初期外部アドレスAiの入力に応じて
内部カラムアドレスCAiを出力すると同時に初期カラ
ムアドレス信号CAiINTを出力し、前記同期カウン
タ12から出力されるビット出力信号PCAiの入力に
より内部カラムアドレス信号CAiを発生するカラムア
ドレスバッファ14とから構成される。
【0005】図2は、図1に示した同期カウンタとカラ
ムアドレスバッファの構成による動作を説明するための
タイミング図である。図3は、図1に示したカラムアド
レスバッファの詳細構成図であって、これは、外部カラ
ムアドレスAiのTTLレベルをCMOSレベルに変換
するレベル変換器16と、前記レベル変換器16の出力
を遅延するための遅延器18と、多数の論理ゲートと、
伝送ゲートとから構成される。
【0006】このようなカラムアドレスバッファの詳細
な構成については、前記先行出願の66頁〜68頁に詳
細に掲載されているので省略するものとする。図4は、
図1に示した同期カウンタのブロック構成を概略的に示
す図である。
【0007】図5及び図6は、図4に示した同期カウン
タの単位カウンタの構成の一実施例を示す図であって、
図5は、インターリーブモードの計数回路の構成図、図
6はシーケンシャルモードの計数回路の構成図である。
【0008】ここで、前記同期カウンタ12は、8個の
ステージST1〜ST8からなる8ビットのカウンタで
ある。このように構成された同期カウンタ12及び同期
カウンタ12内の単位カウンタ、即ち、ステージST1
〜ST8の各構成を示す図5及び図6のインターリーブ
モードカウンタ及びシーケンシャルモードカウンタの詳
細構成及びこれらの動作については、前記先行出願書の
68頁乃至73頁にわたって非常に詳細に掲載されてい
る。尚、前記インターリーブモードカウンタ及びシーケ
ンシャルモードカウンタは、本願出願人により特許出願
された特許出願第92- 18130号(名称:インター
リーブモードを有するカウンタ)及び第94- 1148
5号(名称:同期カウンタ及びそのキャリ伝播方法)に
詳細に開示されている。このような構成を有するカウン
タ動作については前記先行出願書を参照されたい。
【0009】図7は、図5及び図6に示した単位カウン
タから構成された同期カウンタを有する図1に示した内
部カラムアドレス発生回路で内部カラムアドレスを発生
させる時の問題を具体的に説明するためのタイミング図
である。
【0010】図1のように構成された従来の内部カラム
アドレス発生回路は、図3のように構成されたカラムア
ドレスバッファ14と、図4、図5及び図6のように構
成された同期カウンタ12とを使用しているために、前
記同期カウンタ12は、カラムアドレス14とは独立的
なカウンティングループを形成してビット出力信号PC
Aiを生成する。この際、前記同期カウンタ12は、図
2に示したようにカラムアドレスバッファ14から初期
値設定のために外部カラムアドレスの一番目のサイクル
に受け入れてからは、内部カラムアドレスPCAiの発
生において何の入力も受け入れず、ただ出力のみをカラ
ムアドレスバッファ14へ伝送し、カラムアドレスバッ
ファ14内のドライバを用いて必要などころへ伝送す
る。
【0011】尚、図1のように構成された場合、同期カ
ウンタ12のキャリが非正常的に発生する。すなわち、
図5または図6のように構成される単位カウンタ内のラ
ッチノードが“YY”にラッチされた初期値で新たなビ
ット出力信号PCAiを発生させて有効な(Valid) キャ
リを発生させる前、単位カウンタ内部のラッチノードに
以前ラッチされていた無効な(Invalid) ビット出力信号
PCAiによる無効キャリが図7の“a”に示すように
常時存在する。前記無効キャリが論理的に“ハイ”の場
合、このキャリが与えられた時間内に有効な値に変わら
なければ、無効キャリによってカウンタ内のデータ値が
反転した場合、図7の“b”のように有効な値への回復
が不能である。更に、カウンタが独立的なループを有
し、カラムアドレスバッファ14は、ただドライバの役
割のみ果たすことにより、カウンタ構造が非常に複雑に
なるという問題が発生する。
【0012】図7のタイミング図を参照して図1のよう
に構成された内部カラムアドレス発生回路の問題をより
詳細に説明する。図3のカラムアドレスバッファ14及
び図5または図6のような単位カウンタからなる図4の
同期カウンタ12で構成される従来な回路において、内
部カラムアドレス信号を発生させる時の問題点は下記の
ようである。
【0013】従来なカラムアドレス発生回路は、図7に
示すようにクロックφCLKが論理“ハイ”区間で(図
7のA)キャリを計算し、前記クロックφCLKが論理
“ロウ”区間で、このように計算されたキャリにより上
位アドレスのカウンティング動作を制御する。外部から
供給される外部のカラムアドレスAiがカウンタ内のノ
ードYYにラッチされて初期化(図7のC区間)される
場合、図7のC区間が図7Aの区間より一層小さいため
に、クロックφCLKの立ち上がりエッジから信号BI
SETが上昇する区間の間カウンタから無効キャリが発
生する。例えば、図7に示すように、外部アドレスが
“510”に与えられる直前のサイクルのアドレスも
“510”の値を有すると、前記カウンタ内のノードY
Yの値は“511”であって、図7の“a”のような区
間に無効な“ハイ”状態のキャリが発生する。この際、
図7の“C”区間でカウンタのノードYYに与えられる
値は“510”なので、初期最下位カラムアドレス情報
LSB CAOINFの論理“ロウ”情報が前記無効な
論理“ハイ”状態のキャリを論理“ロウ”にリセットし
なければならない(ロウキャリの増加問題)(Low Carry
Propagation) 。もしも、このようなリセットが“ハ
イ”のクロックφCLKを有する区間で完全になされな
ければ、前記クロックφCLKの“ロウ”及び無効キャ
リ“ハイ”により最上位カラムアドレス情報MSB C
Aiが間違ってカウントされる。すなわち、ノードYY
の値が変わってはいけないが、図7の“b”のように、
“0”の値に変化して間違ったアドレスに遷移する。こ
のような場合、一度間違って発生したアドレスは、回復
が不能なのでシステムのエラーを発生するようになる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、非同期カウンタを用いて内部カラムアドレスを発生
する内部カラムアドレス発生回路を提供することにあ
る。
【0015】本発明の他の目的は、外部アドレスを入力
して出力すると同時に、ビット出力信号PCAiBによ
って内部カラムアドレスを出力するカラムアドレスバッ
ファと前記外部のアドレス入力に応じて内部的に増加す
るカウンタとを含んで、単一のカウンティングループを
有する内部カラムアドレス発生回路を提供することにあ
る。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明に従う半導体メモ
リ装置の内部カラムアドレス発生回路は、外部アドレス
の入力に応じてメモりセルのアクセス動作が行われ、外
部クロックに同期して前記外部のアドレスから増加する
内部アドレスを連続的に発生させて、該当メモリセルか
らデータのアクセス動作が行われる同期式半導体メモリ
装置の内部カラムアドレス発生回路において、初期外部
から入力される外部アドレスを外部クロックに同期して
内部カラムアドレスへ出力すると同時に、内部入力ノー
ドに入力されるカウンティングビット出力信号を前記外
部クロックに同期して内部カラムアドレスへ出力するカ
ラムアドレスバッファと、前記カラムアドレスバッファ
の出力ノードに接続され、それから出力される内部カラ
ムアドレスを入力し、キャリ発生状態に応じて前記入力
されたカラムアドレスと同相或いは反対位相を有するビ
ット出力信号を発生する非同期カウンティング手段と、
から構成されることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従う好適な実施例
を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図8は、本発
明に従う内部カラムアドレス発生回路のブロック図であ
って、これは、初期外部から供給されるアドレスAiを
出力すると同時に、ビット出力信号PCAiの入力に応
じてシステムクロックに同期して内部カラムアドレスC
Aiを出力するカラムアドレスバッファ100、及びこ
の出力ノードと前記内部カラムアドレスバッファ100
の入力ノードに出力ノードが接続された非同期カウンタ
102から構成される。
【0018】図9は、図8に示した内部カラムアドレス
発生回路の動作説明を行うためのタイミング図であっ
て、図8に示した内部カラムアドレス発生回路の動作流
れを具体的に示す図である。
【0019】図10は、本発明に従うカラムアドレスバ
ッファの詳細構成図であって、図8に示したカラムアド
レスバッファの一実施例を示す図である。図11は、本
発明に従う同期カウンタの構成図であって、図8に示し
た同期カウンタの一実施例を示す図である。
【0020】図9〜図11を参照しつつ図8の動作を詳
細に説明する。図9に示したカラムアドレスバッファ1
00及び非同期カウンタ102は、クロックφCLKご
とにカウントされたビット出力信号PCAi及び内部カ
ラムアドレスCAiをやり取りしている。尚、図8に示
した内部カラムアドレス発生回路は、図10及び図11
に示すように、内部カラムアドレスCAiのカウンティ
ングをクロックφCLKに同期させるにおいて、カラム
アドレスバッファ100で実行し、非同期カウンタ10
2の自体は、クロックφCLKの直接的な支配を受けな
い非同期である。従って、本発明は従来とは異なって、
カウンティングをクロックφCLKに同期させる同期カ
ウンタで実行する場合に比べてカラムアドレスCAiの
スピードアップが図れる。つまり、システムクロックφ
CLKの入力により直接カラムアドレスCAiが出力さ
れるようにすることにより、カラムアドレスCAiの発
生が迅速に行える。また、図11のように構成される非
同期カウンタは、別途のカウンタの初期化が不要にな
り、これにより、無効キャリの無いカラムアドレスCA
iのみを使用してキャリを発生させるので無効キャリが
発生することがない。
【0021】前記カラムアドレスバッファ100内のカ
ラムアドレスCAiは、図10に示すように、システム
クロックφCLKに同期して出力されるが、信号φCA
が論理“ハイ”か論理“ロウ”であるかによって信号入
力部20または22のパスを通じてカラムアドレスCA
iが発生する。前記信号φCAは、読出または書込命令
が入ってきた時、クロックφCLKが論理“ハイ”にな
る前に論理“ハイ”に遷移し、前記クロックφCLKが
論理“ロウ”になると、所定の遅延後論理“ロウ”に遷
移する信号である。従って、前記信号φCAが論理“ハ
イ”であれば、NANDゲート30の出力が論理“ロ
ウ”に遷移することにより、外部アドレスAiが信号入
力部20内の伝送ゲート24、ラッチ26、伝送ゲート
28及び出力ノードに接続されたラッチ38及びインバ
ータ40を通じてカラムアドレスCAiへ出力される。
【0022】もしも、前記信号φCAが論理“ロウ”で
あれば、NANDゲート36の出力が論理“ロウ”に出
力され、これにより、非同期カウンタ102から出力さ
れるビット出力信号PCAiが入力部22、ラッチ3
8、及びインバータ40を通じて内部カラムアドレスC
Aiへ出力される。即ち、前記カラムアドレスバッファ
100は、最初読出または書込命令が入ってきた後、外
部アドレスAiがレベル変換器16及びセットアップ/
ホールド時間を制御する遅延回路18を経てラッチされ
る信号入力部20のパスを通じて内部カラムアドレスC
Aiに出力される。この後、バーストモードで動作する
において、内部的に連続的に発生した内部カラムアドレ
スCAiを出力するために、以前クロックサイクルの内
部カラムアドレスCAiを受け入れて非同期カウントし
た(順次モードの場合、以前サイクルのCAi+1に該
当する。)ビット出力信号PCAiBを受け入れた信号
入力部22のパスを通じて内部カラムアドレスCAiを
発生させる。
【0023】このような動作によって発生した内部カラ
ムアドレスCAiは、次のサイクルに内部アドレス信号
として出力されるカラムアドレスバッファに待機させる
が、これは、非同期カウンタ102により実行される。
このように内部カラムアドレスCAiがビット出力信号
PCAiBに変換する非同期カウンタ102は、図11
に示す構成を有する。
【0024】図11の非同期カウンタ102は、従来技
術の同期カウンタ12とは異なり、内部に独立的なカウ
ンティングループを有していないためにクロックφCL
Kの制御を受けなく、単純にカラムアドレスCAiを受
け入れて次のサイクルのCAi値を計算してビット出力
信号PCAiBとして出力する。
【0025】なお、カラムアドレスバッファ100から
出力される内部カラムアドレスCAiを受けてキャリ計
算と出力が制御されるために、図4、図5及び図6のよ
うなカウンタの初期セットアップが不要となる。本発明
に従う非同期カウンタ102は、内部カラムアドレスC
Aiからビット出力信号PCAiBを出力するパスと、
内部カラムアドレスCAiBからビット出力信号PCA
iを出力するパスとを有する。このように2つのパスを
有する非同期カウンタ102は、キャリの値が“ハイ”
であればデータ値を反転させ、キャリが論理“ロウ”で
あれば元のデータ値を有するようにすることにより、無
効なキャリによって間違ったビット出力信号PCAiB
が出力されたとしても、キャリが有効な値に戻ってくる
と、有効なビット出力信号PCAiBの値に回復でき、
このような回復動作が次のサイクルのクロックφCLK
の論理“ロウ”から論理“ハイ”への遷移前に行われる
と、無効な内部カラムアドレスCAiの出力は無くな
る。
【0026】この非同期カウンタ102は、チップ内部
のアドレスAiのピンの位置のために半ばに分けられて
おり、バースト長さによって動作する部分が異なる。こ
れは、従来な非同期カウンタや本発明に従う非同期カウ
ンタが同一になっている。例えば、バースト長さが
“8”の場合、バースト長さSZ8及びSZ4は論理
“ハイ”の値を有する。この時、非同期カウンタ102
は、カラムアドレスバッファ100から出力される内部
カラムアドレスCA0、CA1、及びCA2を受け入れ
てビット出力信号PCA0B、PCA1B、及びPCA
2Bを発生させる3つの単位カウンタのみが動作して、
最初に外部から入力されたアドレスAiが“5”であれ
ば、5、6、7、0、1、2、3、4の順にカウンティ
ング出力される。すなわち、内部アドレスCA2より上
位アドレスは遷移しない。
【0027】一方、図11に入力されるアドレスモード
信号φINTELは、非同期カウンタ102がインター
リーブモードでカウンティング動作する時、論理“ハ
イ”に入力されるもので、バースト長さSZiが1、
2、4、8の場合に意味があり、この場合、各内部カラ
ムアドレスCAiを制御するキャリは、CAiの代わり
に信号COSCNTiにより発生するようになってい
る。前記信号COSNTiがi=0、1に2つのみ入力
されるのは、インターリーブモードカウンティングがバ
ースト長さ8までのみ有効なので、インターリーブモー
ドでは、最大CA0、CA1及びCA2の3つの単位カ
ウンタのみが動作するためである(実際、インターリー
ブモードに意味があるのは、バースト長さが4と8のと
きであり、バースト長さが“1”の時はカウンティング
動作は行われなく、バースト長さが“2”の時にはシー
ケンシャルモードの結果と同一である。)。このような
信号COSCNTi(i=0、1)は読出/書込命令が
入ってくると、(0,0)にリセットされて(0,0)
→(0,1)→(1,0)→(1,1)に増加するもの
で、バースト長さを計数するカウンタの出力である(S
DRAMは、バースト終了後、自動にデータ入力及びデ
ータ出力を停止する。)フルページカウンティングの場
合、バースト長さSZ512、SZ8、SZ4等は“ハ
イ”であり、インターリーブモードは無くなる。即ち、
バースト長さSZ512の論理“ハイ”によってアドレ
スモード信号φINTEの“ハイ”は無視される。φC
ARCはカウンタの全体的なオン/オフを決定する信号
であって、φCARCが論理“ハイ”であればカウンタ
が動作する。
【0028】
【発明の効果】以上から述べてきたように、本発明に従
う内部カラムアドレス発生回路は、初期セットアップパ
スがなく、無効な値のない内部カラムアドレスCAiに
よってキャリを形成することにより、無効なキャリの発
生による問題点が解消でき、カウンタの構造も簡単にな
って全体的なレイアウトが減少させ得る。尚、カウンテ
ィングをクロックに同期させることをカラムアドレスバ
ッファで実行することにより、カラムアドレスを発生さ
せるにおいても簡単なステップにより動作して速度が向
上させることができ、無効キャリによる誤動作を防止し
得るようにCAi→PCAiB、CAi→PCAiの2
つのパスを設け、キャリ値により選択されるパス制御を
行うことにより短所を解決する。
【0029】
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】従来技術に従う半導体メモリ装置の内部カラム
アドレス発生回路のブロック図。
【0031】
【図2】図1に示したカラムアドレス発生回路の動作タ
イミング図。
【0032】
【図3】図1に示したカラムアドレスバッファの詳細構
成図。
【0033】
【図4】図1に示した同期カウンタのブロック構成図。
【0034】
【図5】図4に示した同期カウンタ内の単位カウンタの
構成の一実施例であって、インターリーブモードのカウ
ント回路の構成図。
【0035】
【図6】図4に示した同期カウンタ内の単位カウンタの
構成の別の実施例であって、シーケンシャルモードとし
て動作されるカウント回路の構成図。
【0036】
【図7】図5及び図6に示した単位カウンタから構成さ
れた同期カウンタを有する図1の内部カラムアドレス発
生回路からの内部カラムアドレスの発生時発生する問題
を具体的に説明するためのタイミング図。
【0037】
【図8】本発明に従う内部カラムアドレス発生回路のブ
ロック図。
【0038】
【図9】図8の動作を説明するための動作タイミング
図。
【0039】
【図10】本発明に従うカラムアドレスバッファの詳細
構成図であって、図8に示したカラムアドレスバッファ
の一実施例示図。
【0040】
【図11】本発明に従う同期カウンタの構成図であっ
て、図8に示した同期カウンタの一実施例示図。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部アドレスの入力に応じてメモリセル
    のアクセス動作が行われ、外部クロックに同期して前記
    外部のアドレスから増加する内部アドレスを連続的に発
    生させ、該当メモリセルからデータのアクセス動作が行
    われる同期式半導体メモリ装置の内部カラムアドレス発
    生回路において、 初期外部から入力される外部アドレスを外部クロックに
    同期して内部カラムアドレスへ出力すると同時に、内部
    入力ノードに入力されるカウンティングビット出力信号
    を前記外部クロックに同期して内部カラムアドレスへ出
    力するカラムアドレスバッファと、 前記カラムアドレスバッファの出力ノードに接続され、
    それから出力される内部カラムアドレスを入力し、キャ
    リ発生状態に応じて前記入力されたカラムアドレスと同
    相或いは反対位相を有するビット出力信号を発生する非
    同期カウンティング手段と、から構成されることを特徴
    とする半導体メモリ装置の内部カラムアドレス発生回
    路。
  2. 【請求項2】 前記カラムアドレスバッファは、 外部から入力されるアドレスのレベルを変換し、セット
    アップ及びホールド時間を制御する時間だけ遅延させて
    バッファリング入力するバッファ手段と、 前記バッファ手段を通じた外部アドレスと内部入力ノー
    ドへ入力される前記ビット出力信号のうちのいずれか一
    つを外部システムクロックに同期して選択的に内部カラ
    ムアドレスへ出力するアドレス選択手段と、 前記選択手段から出力される内部カラムアドレスをラッ
    チして出力するラッチ手段と、から構成されることを特
    徴とする請求項1記載の半導体メモリ装置の内部カラム
    アドレス発生回路。
  3. 【請求項3】 前記非同期カウンティング手段は、 キャリ信号を発生するキャリ信号発生手段と、 前記内部カラムアドレス信号を入力するブロックと、 前記発生したキャリを検出して第1論理に応じて入力さ
    れた位相と相反するビット出力信号を前記カラムアドレ
    スバッファの内部ノードへ供給する第1出力手段と、
    前記発生したキャリを検出して第2論理に応じて入力さ
    れた位相と同一の位相を有するビット出力信号を前記カ
    ラムアドレスバッファの内部ノードへ供給する第2出力
    手段と、から構成されることを特徴とする請求項1また
    は請求項2記載の半導体メモリ装置の内部カラムアドレ
    ス発生回路。
  4. 【請求項4】 前記キャリ信号発生手段は、 最初のアドレスによるサイクルを“0”として、バース
    トが行われてから数えられたサイクルの個数でキャリを
    発生させ、インターリーブモードで内部カラムアドレス
    を発生させるように動作することを特徴とする請求項3
    記載の半導体メモリ装置の内部カラムアドレス発生回
    路。
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