JPH1069797A - 統合メモリ・システム内の高性能冗長構造 - Google Patents

統合メモリ・システム内の高性能冗長構造

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JPH1069797A
JPH1069797A JP9181368A JP18136897A JPH1069797A JP H1069797 A JPH1069797 A JP H1069797A JP 9181368 A JP9181368 A JP 9181368A JP 18136897 A JP18136897 A JP 18136897A JP H1069797 A JPH1069797 A JP H1069797A
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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より高速で、より効率のよいビット冗長誘導
システムをもつメモリ・システムを提供する。 【解決手段】 CAS信号は、遅延回路1を介してビッ
ト・デコーダ304に供給されると共に、遅延回路1よ
りも小さな遅延時間の遅延回路2を介してビット冗長論
理回路310に供給される。また、アドレス信号CAS
2はバッファL2をバイパスし、ビット・デコーダ30
4に供給される前にビット冗長論理回路310に供給さ
れる。これにより、データ・アレイ302からデータ出
力306が発生される前に、ビット冗長論理回路310
から誘導論理回路308へ誘導データ312を供給し、
欠陥ビットの置換を確実に行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は概してコンピュータ
・メモリ・システムに関係し、より詳細にはキャッシュ
・メモリに関係する。
【0002】
【従来の技術】昨近のエレクトロニクス製品の量産は、
大量生産とそれに付随する生産歩留まりの向上によって
もたらされた、増大した規模の経済に大きく依存してい
る。こうして半導体製造産業においても、生産歩留まり
を向上させる継続的な推進力が存在した。歩留まりを向
上させるとデバイス製造コストが下り、競争力ある価格
を可能にする。歩留まり向上が特に重要であった1つの
分野は、メモリ製造である。ダイナミック・ランダム・
アクセス・メモリ(DRAM)、またはスタティック・
ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)のようなメモ
リ・デバイスは、多数のメモリ・セルを含んでおり、そ
れ故に製造欠陥に特に敏感である。メモリ製造歩留まり
を向上させる1つの対策として、冗長なビット線および
ワード線のような冗長デバイスが、メモリに作り込まれ
てきた。この場合にはメモリが製造段階でテストされ、
欠陥のあるビット線およびワード線は、それぞれ冗長素
子によって置き換えられる。こうすると少々の欠陥をも
つメモリも救われ、製造歩留まりが向上する。
【0003】しかし残念ながら多数の冗長ビット線を設
けるには、メモリ・デバイス上に過剰な領域を必要とす
る。メモリ・デバイスの密度が絶えず増加するに連れ、
多数の冗長ビット線の要求は、ますます重荷になってい
る。そのため、1本の冗長ビット線を多数のビット線の
いずれに対しても置き換えて使用できる、いくつかの技
術が開発されている。例えば1本の冗長ビット線が、損
傷を受ける可能性のある64本のビット線のいずれに対
しても交換して使用できるようにする。この配置は効率
のよい冗長性を提供し、過剰な数の冗長線を必要とせず
に、製造歩留まりを向上させる。
【0004】冗長性を提供する1つの効率的な技術は、
ビット誘導(bit steering)であった。例
えば米国特許第5,134,616号、「Dynami
cRAM with On−Chip ECC and
Optimized Bit and Word R
edundancy」(Barth他に発行され、In
ternational Business Mach
ines,Inc.に譲渡されている)は、冗長データ
線を設けるためにビット誘導を用いるメモリ・システム
を開示している。ビット誘導は、必要に応じて、各サイ
クル間にどのデータ線を冗長データ線に置き換えるべき
かを制御する論理回路を用いている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】残念ながらビット誘導
論理回路は、メモリ・システムに遅延を生じさせ、この
遅延は、メモリのアクセス・タイムに悪影響を与え、シ
ステムの性能を低下させる。このことは、全体的な性能
が、例えば組み込まれたL2キャッシュ・システムを使
用するときに最高状態である、統合メモリ/論理システ
ムに特に重要である。したがって必要とされるものは、
更に高速で更に効率のよいビット冗長誘導システムをも
つ、性能が向上したメモリ・システムである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
・システム中に使用され、ビット冗長誘導構造の性能を
改善し、その結果全体的なシステムの性能を向上させる
メモリ・システムを提供する。タイミング信号経路が、
ビット冗長誘導構造に設けられ、この構造へのタイミン
グ信号の遅れは、メモリ・データ・アレイへのタイミン
グ信号遅れより小さい。更に、必要なアドレス信号が、
メモリ・データ・アレイに供給される前に、このアドレ
ス信号が、メモリ制御論理回路からビット冗長誘導構造
に供給される。この操作は、好ましくはバッファをバイ
パスし、アドレス信号を直接にビット冗長誘導構造に供
給することによって行われる。この操作は、ビット冗長
システムの処理速度を向上させる利点をもつ。
【0007】
【発明の実施の形態】図1を参照すると、この図は、冗
長技術としてビット誘導を用いるメモリ・システム10
0を実現する方法を示す。このメモリ・システムは、コ
ントローラ、メモリ・アレイ、及び他の機能のすべてが
1つの装置内に含まれることが好ましいという考えに基
づき、統合されている。メモリ・システム100の主要
な要素にはビット・デコーダ104、データ・アレイ1
02、誘導論理回路108、及びビット冗長論理回路1
10が含まれる。メモリ・システム100は、タイミン
グ用の列アドレス・ストローブ(CAS)、及びデータ
・アレイ102中のデータをアドレスする複数の列アド
レス信号(CAS0、CAS1、CAS2、CAS3)
を受信する。これらの信号は、一般的にはメモリ・シス
テム・コントローラ(図には示されていない)により供
給される。CAS0〜CAS3の信号は、それぞれバッ
ファL0〜L3にラッチされる。これらのバッファは、
必要時にビット・デコーダ104がCAS0〜CAS3
信号を使用できることを保証している。
【0008】データ・アレイ102は、DRAMのよう
な記憶素子のアレイを含む。DRAMアレイは、一般に
は「ブロック(block)」と呼ばれる多数のサブア
レイを含み、各ブロックは、複数のワード線及びビット
線をもつアレイを含む。DRAMアレイ構造は16ブロ
ックを含み、各ブロックは128本のワード線、及び2
048本のビット線を含む。更に各ブロックは、32本
の冗長ビット線を含む。したがって、各ブロックは12
8本のワード線を含み、各ワード線は、2048のビッ
ト及び32の冗長ビットにアクセスする。
【0009】アレイ中のビットはアレイ内のブロック、
ワード線及びビット線の位置に従ってアクセスされる。
このアクセスは、さまざまなアドレス信号を用いて行わ
れる。特に16ブロックの1つを選択するには、ブロッ
ク・アドレス及び行アドレスが用いられ、選択されたブ
ロック中では、128本のワード線中の1本が用いられ
る。図を簡潔にするために、図1ではこれらのアドレス
信号入力は示されていない。
【0010】ワード線がアドレスされるとき、選択され
たワード線中の列と呼ばれるビットのグループをアドレ
スするために、列アドレス信号が用いられ、これらのビ
ットがデータ・アレイ102から出力される。図示され
た実施例では、ワード線中の16列のビットをアドレス
するために、4つの列アドレス信号CAS0〜CAS3
が用いられる。2048のビット及び32の冗長ビット
をアクセスするワード線をもつDRAMアレイでは、こ
れらの16列のそれぞれが、128のビット及び2つの
冗長ビットを含む。データ・アレイ102のデータ出力
106は、これにより選択されたブロック及びワード線
の指定された列中の128ビット、及び2つの冗長ビッ
トに記憶されたデータから成る。
【0011】メモリ・システム100は、必要時に列中
にビットのどれを冗長ビットの1つと置き換えるかを決
定する方法として、ビット誘導を用いる。この方法は、
メモリ・システム100の製造中にこれをテストして欠
陥ビットを見つけ出すことによって行われる。その後欠
陥ビット線の位置は、通常はレーザ光線を用いて内部に
組み込まれたヒューズを切断することにより、ビット冗
長論理回路110に実配線される。データがアクセスさ
れたとき、ビット冗長論理回路110は誘導データを提
供し、選択された列内のどのビットが欠陥のあるビット
線からのものであり、冗長ビット線上の冗長ビットによ
って置き換える必要があるかを、誘導論理回路108に
指示する。ここで誘導論理回路は、欠陥ビット出力を適
切な冗長ビット出力に置き換える。このようにして誘導
論理回路108のデータ出力114は、すべての欠陥ビ
ットを冗長ビットで置き換え済みの複数のデータ線を含
む。そこでこのデータ出力114は、コンピュータ・シ
ステムが使用できるようになる。このDRAMの例では
データ出力は128ビットから成り、これらのビットの
内多くて2つまでが、冗長ビット線からの出力から成
る。
【0012】ビット冗長論理回路110及びビット・デ
コーダ104は、タイミング用のタイミング・ストロー
ブ(CAS)を受信する。CASは、ビット冗長論理回
路110及びビット・デコーダ104に向かって進む途
中で、遅延回路10を通る。遅延回路10は、CAS
が、アドレス信号に対して適切な時間にビット・デコー
ダに到着することを保証するために設けられる。CAS
は、誘導データを誘導論理回路108に供給するときを
ビット冗長論理回路110に知らせ、ビット・デコーダ
104にタイミング信号を供給する。
【0013】ビット冗長論理回路110は、CAS2信
号も受信する。CAS2信号は、ビット冗長論理回路1
10によって切断されたヒューズと組み合わされ、どの
ビットを置き換えるべきかを決定する。特にCAS2信
号が、どのビットを置き換えるべきかを制御するために
使用される。ここでビット冗長論理回路110は、誘導
論理回路108に直接に誘導データを供給し、欠陥ビッ
ト線の出力を適切な冗長ビット線の出力に置き換える。
【0014】一般に誘導論理回路108は、データ・ア
レイ102からデータを受け取ると即時にこれをデータ
出力114に出力する。誘導データが到着する前にデー
タ・アレイ102からデータが到着する場合は、不正確
なデータが一時的に出力されてしまう。そこでデータ出
力114での誤りを避けるために、データ・アレイから
データが到着する前に、正しい誘導データが誘導論理回
路108に到着する必要がある。そうでないと、適切な
誘導データが到着するまで、不適切なデータがデータ出
力114に現れることになる。そのためメモり・システ
ム100の動作速度は、ビット冗長論理回路110が、
正しい誘導データを誘導論理回路108に供給する速度
によって制限されることがしばしばある。ビット冗長論
理回路110が、ビット・デコーダ104及びデータ・
アレイ102に比べて大きな伝播遅延をもつときに、こ
のことは特に問題になる。
【0015】図2は、本発明の好ましい実施例に従った
メモり・システム300の概略図である。メモリ・シス
テム300は、さまざまな用途に使用できる。しかしこ
のメモリ・システムは、メモリ・アレイ及びメモリ・コ
ントローラ論理回路がすべて1つの装置に存在する、統
合されたメモリ・システムに特に応用でき、このとき
に、メモリ・アレイ・インタフェースに対してコントロ
ーラを更に最適化できる。その上好ましい図示した実施
例は、コンピュータ・システムの性能を向上させるため
の組み込みキャッシュ・メモリ・システムに使用でき
る。好ましい実施例のメモリ・システム300は、ビッ
ト冗長回路の動作性能を増大させることにより、メモリ
・システムの性能を向上させる。この性能向上は、列ア
ドレス・ストローブ信号を分割し、列アドレス信号の1
つを直接にビット冗長論理回路に供給し、他の列アドレ
ス信号より早くビット冗長論理回路用の列アドレス信号
を供給することにより達成される。
【0016】メモリ・システム300の主要な要素には
ビット・デコーダ304、データ・アレイ302、誘導
論理回路308、ビット冗長論理回路310が含まれ
る。メモリ・システム300は、タイミング用の列アド
レス・ストローブ(CAS)、及びデータ・アレイ30
2中のデータをアドレスするための複数の列アドレス信
号(CAS0、CAS1、CAS2、及びCAS3)を
受信する。これらの信号は、一般的にメモり・コントロ
ーラ301によって供給される。好ましい実施例では、
メモリ・コントローラ301及びメモリ・システム30
0は単一の装置上に統合され、統合化されたメモリ・シ
ステムを構成する。CAS0〜CAS3信号は、それぞ
れバッファL0〜L3にラッチされる。バッファは、必
要時にビット・デコーダ304がCAS0〜CAS3信
号を使用できることを保証する。
【0017】データ・アレイ302は、SRAM又はD
RAMなどの記憶素子のアレイを含む。組み込みキャッ
シュ・システムなどでの使用に対する好ましい実施例で
は、このメモリはDRAMアレイを含む。DRAMアレ
イは、一般的に「ブロック」と呼ばれる多数のサブアレ
イを含み、各ブロックは、複数のワード線及びビット線
をもつアレイから成る。DRAMアレイ構造は、好まし
くは16ブロックを含み、各ブロックが、128本のワ
ード線及び2048本のビット線を含む。更に各ブロッ
クは、好ましくは32本の冗長ビット線を含む。このよ
うにして各ブロックは、128本のワード線をもち、各
ワード線は、2048ビットに32の冗長ビットを加え
たものをアクセスする。もちろん他のサイズのメモリ・
アレイも使用でき、特定の用途に応じて選択できる。
【0018】メモリ・システム300は、必要時に列中
にビットのどれを冗長ビットの1つと置き換えるかを決
定する方法として、ビット誘導を用いる。この方法は、
メモリ・システム300の製造中にこれをテストして欠
陥ビットを見つけ出すことによって行われる。その後欠
陥ビット線の位置は、通常はレーザ光線を用いて内部に
組み込まれたヒューズを切断することにより、ビット冗
長論理回路310に実配線される。データがアクセスさ
れたとき、ビット冗長論理回路310は誘導データを提
供し、選択された列内のどのビットが欠陥のあるビット
線からのものであり、冗長ビット線上の冗長ビットによ
って置き換える必要があるかを、誘導論理回路308に
指示する。ここで誘導論理回路は、欠陥ビット出力を適
切な冗長ビット出力に置き換える。このようにして誘導
論理回路308のデータ出力314は、すべての欠陥ビ
ットを冗長ビットで置き換え済みの複数のデータ線を含
む。そこでこのデータ出力314は、コンピュータ・シ
ステムが使用できるようになる。組み込みDRAMキャ
ッシュの例では、データ出力は128ビットから成り、
これらのビットの内多くて2つまでが、冗長ビット線か
らの出力から成る。
【0019】一般に誘導論理回路308は、データ・ア
レイ302からデータを受け取ると即時にこれをデータ
出力314に出力する。誘導データが到着する前にデー
タ・アレイ302からデータが到着する場合は、不正確
なデータが一時的に出力されてしまう。そこでデータ出
力314での誤りを避けるために、データ・アレイから
データが到着する前に、正しい誘導データが誘導論理回
路308に到着する必要がある。そうでないと、適切な
誘導データが到着するまで、不適切なデータがデータ出
力314に現れることになる。そのためメモり・システ
ム300の動作速度は、ビット冗長論理回路310が、
正しい誘導データを誘導論理回路308に供給する速度
によって制限されることがしばしばある。ビット冗長論
理回路310が、ビット・デコーダ304及びデータ・
アレイ302に比べて大きな伝播遅延をもつときに、こ
のことは特に問題になる。
【0020】ビット冗長論理回路310は、タイミング
用のCASを受信する。特に遅延回路2を経てCASを
伝送することによって生成された、ビット冗長用列アド
レス・ストローブ(CASBR)は、ビット冗長論理回
路310用のタイミング・ストローブとして使用され
る。このタイミング・ストローブは、誘導データを誘導
論理回路308に供給する時間をビット冗長論理回路3
10に知らせる。同様に遅延回路1を経てCASを伝送
することによって生成された、ビット・デコード用の列
アドレス・ストローブ(CASBD)は、ビット・デコ
ーダ304用のタイミング・ストローブとして使用され
る。
【0021】好ましい実施例に従うと、ビット冗長論理
回路310は、CAS2信号も受信する。CAS2信号
は、ビット冗長論理回路310によって切断されたヒュ
ーズと組み合わされ、どのビットを置き換えるべきかを
決定する。そこでビット冗長論理回路310は、誘導デ
ータを直接に誘導論理回路308に供給し、欠陥ビット
線の出力を適切な冗長ビット線出力に置き換える。12
8の通常のビット、及び2つの冗長ビットをもつこの好
ましい実施例では、CAS2信号は、ビットの内どの2
つの組を置き換えるべきかを制御するために使用され
る。もちろんCAS0〜CAS3のいずれかなどの別の
又は追加の列アドレス信号も、採用するビット置換アル
ゴリズムに対応して使用できる。
【0022】前述のように出力の誤りを避けるために
は、ビット冗長論理回路310の誘導データは、データ
・アレイ302からのデータの前に到着する必要があ
る。ビット冗長論理回路310を通る伝播遅延が、ビッ
ト・デコーダ304及びデータ・アレイ302を通る伝
播遅延より大きいとき、この問題は特に難しくなる。こ
の場合、CASタイミング信号及び列アドレス信号の到
着時間は、誘導データの到着を制御するために重要であ
る。ビット冗長論理回路310の出力が、データ・アレ
イ302の出力より前に供給されるように、ビット冗長
論理回路310に必要な信号が到着することが特に望ま
れる。したがって、ビット冗長論理回路310を通るす
べての伝播遅延を補うために、CASタイミング信号及
び列アドレス信号が十分に早く到着することが望まし
い。好ましい実施例ではCAS信号は、2つの遅延回
路、遅延回路1及び遅延回路2を使用してCASBR、
及びCASBDに分割される。遅延回路2が、遅延回路
1より小さい遅延をもつように選択され、ビット冗長論
理回路310は、ビット・デコーダ304がCASBD
を受け取る前にCASBRを受け取る。遅延回路2が、
遅延回路1の半分かそれ以下の伝播遅延をもつことが望
ましい。
【0023】システム性能を向上させるために、更に列
アドレス信号も早い時点でビット冗長論理回路310に
供給される。ビット冗長論理回路310は、列アドレス
信号を使用して置換されるビットの選択を制御する。ビ
ット冗長論理回路310が使用するために選択される列
アドレス信号は、できるだけ早期にメモり・コントロー
ラ301から得られる信号である必要がある。説明した
実施例では、ビット冗長論理回路310はCAS2を使
用しており、その理由は、この信号が、他の列アドレス
信号が利用可能になるよりもかなり前に、メモリ・コン
トローラ301から利用可能になるからである。好まし
い実施例の統合メモリ・システムは、CAS2信号をバ
ッファL2をバイパスさせて、直接にビット冗長論理回
路310に伝送している。これにより、CAS0〜CA
S3信号がビット・デコーダ304に到着するより十分
前に、CAS2がビット冗長論理回路310に到着する
ことを保証する。好ましい実施例では、CAS0〜CA
S3信号がビット・デコーダ304に到着するより3〜
5ナノ秒前に、CAS2がビット冗長論理回路310に
到着する。従来技術でビット冗長回路を実現しているも
のでは、列アドレス信号が、ビット冗長論理回路とビッ
ト・デコーダとの両方に同時に到着している。
【0024】このようにしてビット冗長論理回路310
は、ビット・デコーダ304が列アドレス信号CAS0
〜CAS3、及びタイミング・ストローブCASBDを
受け取る前に、CAS2などの必要な列アドレス信号、
及びタイミング・ストローブCASBRを受け取る。こ
のことは、データ・アレイ出力より前に誘導データが誘
導論理回路308に到着することを保証する。これによ
り、誘導倫理回路308のデータ出力314における誤
りの可能性が減少する。
【0025】上記のように本発明の好ましい実施例は、
性能が改善されたビット冗長誘導構造をもつメモリを提
供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術のメモリ・システム100の概略を示
す図である。
【図2】本発明の好ましい実施例に従ったメモリ・シス
テム300の概略を示す図である。
【符号の説明】
100 従来技術によるメモリ・システム 300 本発明の好ましい実施例に従ったメモリ・シ
ステム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク・ベイレイ アメリカ合衆国85226、アリゾナ州チャン ドラー、ノース・ダスティン・レイン 1161 (72)発明者 チャールズ・エドワード・ドレイク アメリカ合衆国05489、バーモント州アン ダーヒル、私書箱 21 (72)発明者 ピーター・ジョウエル・ジェンキンズ アメリカ合衆国05446、バーモント州コル チェスター、ジャスティン・モーガン・ド ライブ 16

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コンピュータ・システムに使用されるメモ
    リ・システムであって、(a)アドレス信号入力及びタ
    イミング信号入力を有するビット冗長誘導構造と、
    (b)複数のアドレス信号入力及びタイミング信号入力
    を有するメモリ・データ・アレイと、(c)前記ビット
    冗長誘導構造の前記タイミング信号入力にタイミング信
    号を伝える第1のタイミング信号経路と、(d)前記メ
    モリ・データ・アレイの前記タイミング信号入力に前記
    タイミング信号を伝える第2のタイミング信号経路であ
    って、前記第1のタイミング信号経路より大きい伝播遅
    延を有する前記第2のタイミング信号経路と、を含むメ
    モリ・システム。
  2. 【請求項2】(a)前記メモリ・データ・アレイの前記
    複数のアドレス信号入力に複数のアドレス信号を伝える
    複数のアドレス信号経路と、(b)前記ビット冗長誘導
    構造に前記複数のアドレス信号の少なくとも1つを伝え
    るビット冗長アドレス信号経路であって、前記複数のア
    ドレス信号経路より小さい伝播遅延を有する前記ビット
    冗長アドレス信号経路と、を更に含む、請求項1に記載
    のメモリ・システム。
  3. 【請求項3】前記タイミング信号が列アドレス・ストロ
    ーブである、請求項1に記載のメモリ・システム。
  4. 【請求項4】前記複数のアドレス信号経路が、複数のア
    ドレス信号バッファを含み、前記ビット冗長アドレス信
    号経路が、前記複数のアドレス信号バッファをバイパス
    する、請求項2に記載のメモリ・システム。
  5. 【請求項5】前記複数のアドレス信号経路が、複数の列
    アドレス信号経路から成る、請求項2に記載のメモリ・
    システム。
  6. 【請求項6】コンピュータ・システムに使用される統合
    DRAMメモリ・システムであって、(a)列アドレス
    信号入力及びタイミング信号入力を有するビット冗長誘
    導構造と、(b)複数の列アドレス信号入力及びタイミ
    ング信号入力を有するメモリ・データ・アレイと、
    (c)第1の遅延を経て前記メモリ・データ・アレイの
    前記タイミング信号入力にタイミング信号を供給し、更
    に前記第1の遅延よりも小さい第2の遅延を経て前記ビ
    ット冗長誘導構造の前記タイミング信号入力にタイミン
    グ信号を供給する第1の回路構造と、(d)前記メモリ
    ・データ・アレイの前記複数の列アドレス信号入力に複
    数の列アドレス信号を供給し、前記ビット冗長誘導構造
    の前記列アドレス信号入力に、前記複数の列アドレス信
    号の少なくとも1つを、前記複数の列アドレス信号の前
    記少なくとも1つが前記メモリ・データ・アレイに供給
    される前に供給する、第2の回路構造と、を含む統合D
    RAMメモリ・システム。
  7. 【請求項7】前記第2の回路構造が更に複数のバッファ
    を含み、前記複数の列アドレス信号の前記少なくとも1
    つが、前記複数のバッファの対応するバッファをバイパ
    スし、前記ビット冗長誘導構造に直接に接続される、請
    求項6に記載の統合DRAMメモリ・システム。
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