JPH11265581A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH11265581A
JPH11265581A JP10067314A JP6731498A JPH11265581A JP H11265581 A JPH11265581 A JP H11265581A JP 10067314 A JP10067314 A JP 10067314A JP 6731498 A JP6731498 A JP 6731498A JP H11265581 A JPH11265581 A JP H11265581A
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伸朗 大塚
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    • G11C7/22Read-write [R-W] timing or clocking circuits; Read-write [R-W] control signal generators or management 

Abstract

(57)【要約】 【課題】クロック信号のRC遅延による性能悪化及びク
ロックスキューを低減し、SDR仕様の倍のデータ転送
レートでデータを読み出すことができるDDR仕様の半
導体記憶装置を提供する。 【解決手段】データバス制御回路16によりメモリセル
と第1、第2の出力レジスタ18、20との接続関係が
設定条件に従って選択され、メモリセルのデータが出力
レジスタ18、20に出力される。出力レジスタ18は
1つのマスタラッチM1からなり、出力レジスタ20は
2つのラッチ回路、マスタラッチM2とスレーブラッチ
S1からなっており、それぞれ出力されたデータを記憶
する。出力レジスタ18、20に記憶されたデータはマ
ルチプレクサ26により出力信号として出力される。出
力レジスタ18は1つのマスタラッチM1からなるた
め、この出力レジスタを制御するクロック信号のゲート
容量負荷が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダブルデータレー
ト(Double Data Rate)仕様の同期型の半導体記憶装置
に関し、特にダブルデータレート仕様の半導体記憶装置
に備えられた出力制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、同期型の半導体記憶装置の場合、
データの出力タイミングがクロック信号で制御されるた
めに、半導体記憶装置の出力制御回路には出力レジスタ
が設けられている。
【0003】図6に従来の出力レジスタの構成を示し、
図7にこの出力レジスタの動作を説明するためのタイミ
ングチャートを示す。図6に示すように、一般的な出力
レジスタR1は、マスタラッチM10とスレーブラッチ
S10を有している。マスタラッチM10はクロックド
インバータC1、C2とインバータI1からなり、これ
らクロックドインバータC1、C2にはクロック信号C
KMとこの反転信号 /CKMが入力されている。スレー
ブラッチS10はクロックドインバータC3、C4とイ
ンバータI2からなり、これらクロックドインバータC
3、C4にはクロック信号CKSとこの反転信号 /CK
Sが入力されている。
【0004】前記マスタラッチM10とスレーブラッチ
S10は、入力データをそのまま出力に転送するスルー
状態と、入力を切り離してデータを保持(ラッチ)する
ラッチ状態の2通りの状態をとる。マスタラッチM10
とスレーブラッチS10の状態は、それぞれに入力され
るクロック信号で制御されるが、お互い逆の状態(一方
がラッチ状態のとき、他方はスルー状態)になるように
クロック信号CKMとCKSは逆相で入力される。
【0005】より正確に言えば、図7(d)、(e)に
示すように、クロック信号CKMが“H”でクロック信
号CKSが“L”となり、マスタラッチM10がラッチ
状態でスレーブラッチS10がスルー状態から、逆の状
態に遷移するときは、クロック信号CKSが“H”とな
りスレーブラッチS10がラッチ状態に遷移するタイミ
ング(図7中のtB)よりも、クロック信号CKMが
“L”となりマスタラッチM10がスルー状態に遷移す
るタイミング(図7中のtC)をわずかに遅れるように、
それぞれのクロック信号CKM、CKSの変化のタイミ
ングを制御する。
【0006】こうすることにより、クロック信号CKM
のサイクルの始まりであるtAの時点で、マスタラッチM
10が取り込み保持していた出力レジスタへの入力デー
タ(ア)を、tBからはスレーブラッチS10で保持す
る。マスタラッチM10は、tC以降に入力データをスル
ーとして、次のサイクルのtA′で再びデータ(イ)をラ
ッチする準備に入る。これにより、出力レジスタの出力
となるスレーブラッチS10の出力は、各サイクルの始
まりにおいて出力レジスタに入力されていたデータをそ
のサイクルの間保持することができる。
【0007】また、前記出力レジスタの出力は、通常、
信号負荷の大きい外部出力用の出力回路へデータ転送さ
れる。このため、信号遅延を抑えるために、出力レジス
タは出力パッドの近傍に配置される。よって、多ビット
構成の半導体記憶装置の場合には、出力レジスタは出力
パッドに併せて半導体記憶装置チップ内に分散配置され
る。
【0008】ここで、出力レジスタを制御するクロック
信号はクロック信号生成回路から各出力レジスタへ出力
されるため、出力レジスタがチップ内に分散配置される
と、クロック信号配線の総長がのびることになる。これ
により、配線自身の寄生抵抗が増加し、駆動すべき負荷
容量に加えて配線自身の負荷容量も増加する。つまり、
RC遅延によるクロック信号の遅延が増えることによ
り、性能悪化の問題が発生する。さらに、チップ内にお
ける出力レジスタの位置に依存してクロック信号のRC
遅延が異なるため、これによって生ずる出力データのば
らつき、いわゆるクロックスキューも問題となる。
【0009】一般的に、RC遅延に対しては、グローバ
ルなクロック信号をさらにローカルなクロックバッファ
で分散駆動するなどの対策がとられ、またクロックスキ
ューの問題に対しては、出力レジスタごとのクロック信
号のRC遅延が等価になるようにクロックの配線経路を
工夫するなどの対策がとられている。しかし、いずれの
問題にしても、クロック信号が駆動すべき負荷容量を最
小に抑えることが重要である。
【0010】次に、前述の出力レジスタを用いたDDR
仕様の出力制御回路について説明する。図8は、出力レ
ジスタを用いたDDR仕様の出力制御回路の構成例を示
す図である。通常の同期型の半導体記憶装置において
は、図9に示すように出力制御用のクロック信号のサイ
クルの始まりであるアップエッジ毎にデータが入出力さ
れる方式、シングルデータレート(SDR;Single Dat
a Rate)に対し、サイクルの始まりと中間の2回、つま
りクロックのアップエッジとダウンエッジのそれぞれに
おいてシリアルにデータが入出力される方式のことをダ
ブルデータレート(DDR;Double Data Rate)とい
う。
【0011】半導体記憶装置に入力されるアドレスデー
タは、通常、1つであるため、入力アドレスに対するデ
ータと、記憶装置内部にてバーストモードで生成される
アドレスに対するデータがやりとりされる。DDR仕様
は、通常のSDR仕様の倍のデータ転送を行おうとする
ものであるため、DDR仕様における半導体記憶装置内
部でのメモリセルの読み出しは、ほぼSDR仕様と同様
の時間で行われている。つまり、入力アドレスに対する
メモリセルと、半導体記憶装置内部でバーストモードで
生成されるアドレスに対するメモリセルとが同時に選択
されて、メモリセルに記憶されたデータが検出される。
このデータが図8にあるように2本のデータ線DL1、
DL2からパラレルに設けられた出力レジスタR11、
R12にそれぞれ入力、保持されている。
【0012】ここで、前記出力レジスタR11、R12
の後段に設けられたマルチプレクサ40によって、サイ
クル前半は出力レジスタR11側のスレーブラッチS1
1のデータが外部出力回路42に出力され、サイクル後
半は出力レジスタR12側のスレーブラッチS12のデ
ータが外部出力回路42に出力される。そして、外部出
力回路42に入力されたデータが外部に出力されるよう
になっている。
【0013】このように、クロック信号のサイクル前後
半で読み出される出力レジスタR11側と出力レジスタ
R12側のデータのアドレスの関係は、バーストモード
がリニア(Linear)かインターリーブ(Interleaved )
かによって異なり、さらにインターリーブの場合はスタ
ートアドレスに応じて切り替わる。したがって、内部の
メモリセルから同時に読み出された2つのデータを、こ
れらのアドレスの関係に応じて出力レジスタR11と出
力レジスタR12に選択して格納するために、出力レジ
スタR11、R12の前段にバスの接続を制御するデー
タバス制御回路(bus exchanger )44が設けてある。
このデータバス制御回路44は、メモリセルから出力レ
ジスタまでの間で複数のデータバスの接続関係を制御す
ることにより、メモリセルと出力レジスタとの接続関係
を設定された条件に従って選択することができる回路で
ある。なお、データバス制御回路については、特願平9
−295431号に記載されている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】図8に示すように、D
DR仕様の半導体記憶装置の場合、出力レジスタがパラ
レルに設けられるために、SDR仕様の場合に比べて倍
の数の出力レジスタが必要となる。すると、出力レジス
タを制御するクロック信号(図8中のCKM、CKS)
が駆動しなければならないゲート容量負荷は倍になる。
つまり、DDR仕様では、SDR仕様の場合に存在する
前述したクロック信号のRC遅延による性能悪化の問題
や、クロックスキューの問題がそのまま増長されること
になる。このため、SDR仕様の倍の周波数でデータを
読み出すことができなくなるという問題が発生する。
【0015】そこで本発明は、前記課題に鑑みてなされ
たものであり、出力レジスタを制御するクロック信号の
ゲート容量負荷を低減することにより、クロック信号の
RC遅延による性能悪化及びクロックスキューを低減
し、シングルデータレート(SDR)仕様の倍のデータ
転送レートでデータを読み出すことができるダブルデー
タレート(DDR)仕様の半導体記憶装置を提供するこ
とを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体記憶装置は、データを記憶する
メモリセルと、ラッチ回路を有する第1のデータ記憶手
段と、レジスタ回路を有する第2のデータ記憶手段と、
前記メモリセルと前記第1のデータ記憶手段及び第2の
データ記憶手段との接続関係を設定された条件に従って
選択することにより、先に出力することが必要とされる
データを前記第1のデータ記憶手段に出力し、この第1
のデータ記憶手段からのデータ出力の後に出力すること
が必要とされるデータを第2のデータ記憶手段に出力す
るデータバス制御手段と、前記第1のデータ記憶手段及
び第2のデータ記憶手段に記憶されたデータを出力信号
として出力するマルチプレクサ手段とを具備することを
特徴とする。
【0017】また、本発明に係る半導体記憶装置は、デ
ータを記憶するメモリセルと、第1のレジスタ回路を有
する第1のデータ記憶手段と、前記第1のレジスタ回路
の電流駆動力よりも小さい電流駆動力を有する第2のレ
ジスタ回路を有する第2のデータ記憶手段と、前記メモ
リセルと前記第1のデータ記憶手段及び第2のデータ記
憶手段との接続関係を設定された条件に従って選択する
ことにより、先に出力することが必要とされるデータを
前記第1のデータ記憶手段に出力し、この第1のデータ
記憶手段からのデータ出力の後に出力することが必要と
されるデータを第2のデータ記憶手段に出力するデータ
バス制御手段と、前記第1のデータ記憶手段及び第2の
データ記憶手段に記憶されたデータを出力信号として出
力するマルチプレクサ手段とを具備することを特徴とす
る。
【0018】また、本発明に係る半導体記憶装置は、デ
ータを記憶するメモリセルと、制御クロックのサイクル
の始まりに入力されたデータを前記サイクルの前半の期
間中、記憶するラッチ回路を有する第1のデータ記憶手
段と、前記制御クロックの同一のサイクルの始まりに入
力されたデータを前記サイクルの全期間中、記憶するレ
ジスタ回路を有する第2のデータ記憶手段と、複数のデ
ータを取り込み、先に出力することが必要とされるデー
タを前記第1のデータ記憶手段に出力し、この第1のデ
ータ記憶手段からのデータ出力の後に出力することが必
要とされるデータを第2のデータ記憶手段に出力するデ
ータバス制御手段と、前記制御クロックのサイクル内を
2つに時分割し、最初の期間は前記第1のデータ記憶手
段に記憶されたデータを、残りの期間は前記第2のデー
タ記憶手段に記憶されたデータをそれぞれ選択的に出力
するマルチプレクサ手段とを具備することを特徴とす
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。図1は、この発明の実施
の形態の半導体記憶装置の構成を示すブロック図であ
る。
【0020】図1に示すように、この半導体記憶装置
は、入力されたアドレス信号を記憶するアドレスレジス
タ2、アドレスを自己発生するために入力されたアドレ
ス信号から定められた規則に従ってバーストアドレス信
号を生成するバーストカウンタ4、これらアドレスレジ
スタ2及びバーストカウンタ4から出力されるアドレス
信号及びバーストアドレス信号をデコードしてローアド
レス及びカラムアドレスを生成するアドレスデコーダ
6、このアドレスデコーダ6から出力されるローアドレ
スを受け取りワード線を選択するローデコーダ8、前記
アドレスデコーダ6から出力されるカラムアドレスを受
け取りビット線を選択するカラムセレクタ10、これら
ローデコーダ8とカラムセレクタ10によって選択可能
なメモリセルがマトリクス状に配置されたメモリセルア
レイ12、選択されたメモリセルに記憶されたデータを
読み出すセンスアンプ14、このセンスアンプ14によ
り読み出された複数のデータを受け取り、後述する第1
及び第2の出力レジスタのいずれに出力するかを選択す
るデータバス制御回路16、このデータバス制御回路1
6から出力されるデータを記憶する第1の出力レジスタ
18及び第2の出力レジスタ20、第1の出力レジスタ
18の出力を増幅する第1のバッファ回路22、第2の
出力レジスタ20の出力を増幅する第2のバッファ回路
24、これら第1のバッファ回路22及び第2のバッフ
ァ回路24の出力を受け取り、入力された複数データを
1つの出力データにマルチプレクスするマルチプレクサ
26、このマルチプレクサ26の出力を外部に出力する
ための外部出力回路28から構成される。
【0021】以下に前述した半導体記憶装置において、
センスアンプ14から外部出力回路28の間に形成され
た出力制御回路について詳細に説明する。図2は、前記
半導体記憶装置における出力制御回路の構成を示す図で
ある。
【0022】データバス制御回路16は、メモリセルア
レイ12を構成するメモリセルから第1、第2の出力レ
ジスタ18、20までの間で複数のデータバスの接続関
係を制御することにより、メモリセルと第1、第2の出
力レジスタ18、20との接続関係を設定された条件に
従って選択することができる回路である。前記データバ
ス制御回路16は、メモリセルアレイ12中のメモリセ
ルからセンスアンプ14によって読み出された2つの第
1、第2のデータを受け取り、これらのうち先に出力す
ることが必要とされるデータ(ここでは第1のデータ)
を前記第1のデータ記憶手段に出力し、この第1のデー
タ記憶手段からのデータ出力の後に出力することが必要
とされるデータ(ここでは第2のデータ)を第2の出力
レジスタ20に出力する。
【0023】第1の出力レジスタ18は、クロック信号
CKMにて制御されるマスタラッチM1からなる。第2
の出力レジスタ20は、クロック信号CKMにて制御さ
れるマスタラッチM2と、クロック信号CKSにて制御
されるスレーブラッチS1からなる。
【0024】前記第2の出力レジスタ20のマスタラッ
チM2は、第1の出力レジスタ18のマスタラッチM1
に比べて、小さいサイズのトランジスタで形成される。
すなわち、マスタラッチM2を形成するトランジスタの
チャネル幅は、マスタラッチM1を形成するトランジス
タのチャネル幅より短くなっている。また、第2の出力
レジスタ20のスレーブラッチS1は、図8に示した従
来のスレーブラッチ、第1の出力レジスタ18のマスタ
ラッチM1に比べて、小さいサイズのトランジスタで形
成される。
【0025】なお、マスタラッチM2及びスレーブラッ
チS1を形成するトランジスタのサイズについては、こ
れらがそれぞれのラッチ回路として機能する最小のサイ
ズ以上であればよい。これは、第2の出力レジスタ20
の後段に第2のバッファ回路24を設け、マルチプレク
サ26に入力される信号の駆動力を第1の出力レジスタ
18側と第2の出力レジスタ20側とでそろえているた
めである。
【0026】前記マスタラッチM1とマスタラッチM2
にはクロック信号CKMが入力され、これらマスタラッ
チM1、M2はクロック信号CKMのアップエッジ、す
なわち“L”から“H”への立ち上がりでデータをラッ
チし、クロック信号CKMのダウンエッジ、すなわち
“H”から“L”への立ち下がりでデータをスルーす
る。スレーブラッチS1にはクロック信号CKSが入力
され、このスレーブラッチS1はクロック信号CKSの
アップエッジでデータをラッチし、クロック信号CKS
のダウンエッジでデータをスルーする。
【0027】また、第1のバッファ回路22は、バッフ
ァB1からなり、マスタラッチM1の出力を増幅する。
第2のバッファ回路24には、マルチプレクサ26に接
続された最終段のバッファ回路の駆動力をA側とB側と
でそろえるために、例えば図2に示すように3段のバッ
ファB2、B3、B4を設けて、バッファB4の駆動力
をバッファB1の駆動力と同じにする。マルチプレクサ
26は、これらバッファB1及びバッファB4の出力を
1つの出力にマルチプレクスして、外部出力回路28に
出力する。
【0028】すなわち、図8に示した従来例との違い
は、クロック信号CKMのサイクル前半、クロックアッ
プエッジで読み出す第1の出力レジスタ18をマスタラ
ッチM1だけの構成とする。さらに、クロック信号CK
Mのサイクル後半、クロックダウンエッジで読み出す第
2の出力レジスタ20はマスタラッチM2とスレーブラ
ッチS1からなる構成とする。そして、第2の出力レジ
スタ20のマスタラッチM2とスレーブラッチS1を形
成するトランジスタのチャネル幅を第1の出力レジスタ
18のマスタラッチM1のトランジスタのチャネル幅に
比べて小さくする。
【0029】さらに、第1の出力レジスタ18の後段に
設けられた第1のバッファ回路22のマルチプレクサ2
6への出力信号の駆動力と、第2の出力レジスタ20の
後段に設けられた第2のバッファ回路24のマルチプレ
クサ26への出力信号の駆動力をそろえるために、ここ
では第2の出力レジスタ20側に3段のバッファB2〜
B4を設けて最終段のバッファB4の駆動力をバッファ
B1の駆動力とそろえている。
【0030】以上のように構成された半導体記憶装置の
動作を図1、図2及び図3を参照して説明する。図1に
示すように、外部からアドレス信号がアドレスレジスタ
2とバーストカウンタ4に入力される。アドレスレジス
タ2に入力されたアドレス信号はアドレスレジスタ2に
一時的に記憶された後、アドレスデコーダ6に出力され
る。一方、バーストカウンタ4にアドレス信号が入力さ
れると、バーストカウンタ4は定められた規則に従って
バーストアドレス信号を生成してアドレスデーコダ6に
出力する。
【0031】前記アドレスデコーダ6は、アドレス信号
をデコードしてローアドレス及びカラムアドレスを生成
し、ローデコーダ8及びカラムセレクタ10にそれぞれ
出力する。同様に、アドレスデコーダ6は、バーストア
ドレス信号をデコードしてローアドレス及びカラムアド
レスを生成し、ローデコーダ8及びカラムセレクタ10
にそれぞれ出力する。
【0032】前記ローデコーダ8は、入力されたローア
ドレスに従ってワード線の選択を行う。カラムセレクタ
10は、入力されたカラムアドレスに従ってビット線の
選択を行う。なお、ここでは前記アドレス信号によって
1つのメモリセルが選択され、また前記バーストアドレ
ス信号によって他の1つのメモリセルが選択されるもの
とする。
【0033】次に、図2と、図3に示す第1、第2の出
力レジスタ18、20の動作を示したタイミングチャー
トを参照して説明する。前記アドレス信号に基づいて選
択されたワード線とビット線によってメモリセルが選択
され、このメモリセルに記憶されているデータがセンス
アンプ14によって読み出される。ここで、読み出され
る前記データをデータ(ア)とする。このデータ(ア)
は、データ線DL1によりデータバス制御回路16に出
力される。また、バーストアドレス信号に基づいて選択
されたワード線とビット線によってメモリセルが選択さ
れ、このメモリセルに記憶されているデータがセンスア
ンプ14によって読み出される。ここで、読み出される
前記データをデータ(イ)とする。データ(イ)は、デ
ータ線DL2によりデータバス制御回路16に出力され
る。
【0034】続いて、前記データバス制御回路16で
は、データ(ア)とデータ(イ)のうち先に外部に出力
することが必要とされるデータ(ここではデータ
(ア))が第1の出力レジスタ18に出力され、他のデ
ータ(ここではデータ(イ))が第2の出力レジスタ2
0に出力される。すなわち、データ(ア)とデータ
(イ)のうち、クロック信号のサイクル前半に出力する
データ(ア)が第1の出力レジスタ18に出力され、ク
ロック信号のサイクル後半に出力するデータ(イ)が第
2の出力レジスタ20に出力される。
【0035】次に、図3に示すように、クロック信号C
KMによりクロック信号のサイクル前半がマスタラッチ
M1、M2に入力されると、すなわちここではクロック
信号CKMが“L”から“H”へ立ち上がると(図3中
のtA)、マスタラッチM1にはデータ(ア)がラッチさ
れ、マスタラッチM2にはデータ(イ)がラッチされ
る。マスタラッチM1にラッチされたデータ(ア)はバ
ッファB1に出力され、このバッファB1により増幅さ
れてマルチプレクサ26の第1端子に出力される。
【0036】このとき、前記クロック信号CKMが
“L”から“H”へ立ち上がるのに同期して、図3に示
すようにクロック信号CKSが“H”から“L”へ立ち
下がると(図3中のtA)、スレーブラッチS1はスルー
状態となりマスタラッチM2にラッチされているデータ
(イ)をそのままバッファB2に出力する。出力された
データ(イ)は、バッファB2〜B4により増幅されて
マルチプレクサ26の第2端子に出力される。
【0037】続いて、スレーブラッチS1に入力されて
いるクロック信号CKSが“L”から“H”へ立ち上が
ると(図3中のtB)、スレーブラッチS1はスルー状態
からラッチ状態へ遷移してマスタラッチM2にラッチさ
れていたデータ(イ)をラッチする。スレーブラッチS
1にラッチされたデータ(イ)はバッファB2に出力さ
れ、バッファB2〜B4により増幅されてマルチプレク
サ26の第2端子に出力される。
【0038】さらに、クロック信号CKMによりクロッ
ク信号のサイクル後半が入力されると、すなわちクロッ
ク信号CKMが“H”から“L”に立ち下がると(図3
中のtC)、マスタラッチM1及びマスタラッチM2はラ
ッチ状態からスルー状態へ遷移する。
【0039】次に、図3に示すように、第1の出力レジ
スタ18と第2の出力レジスタ20にそれぞれ入力され
るデータを、データ(ウ)、データ(エ)とする。再
び、クロック信号CKMによりクロック信号のサイクル
前半がマスタラッチM1、M2に入力されると(図3中
のtA′)、マスタラッチM1にはデータ(ウ)がラッチ
され、マスタラッチM2にはデータ(エ)がラッチされ
る。マスタラッチM1にラッチされたデータ(ウ)はバ
ッファB1に出力され、このバッファB1により増幅さ
れてマルチプレクサ26の第1端子に出力される。
【0040】このとき、前記クロック信号CKMが
“L”から“H”へ立ち上がるのに同期して、図3に示
すようにクロック信号CKSが“H”から“L”へ立ち
下がると(図3中のtA′)、スレーブラッチS1はスル
ー状態となりマスタラッチM2にラッチされているデー
タ(エ)をそのままバッファB2に出力する。出力され
たデータ(エ)は、バッファB2〜B4により増幅され
マルチプレクサ26の第2端子に出力される。
【0041】続いて、スレーブラッチS1に入力されて
いるクロック信号CKSが“L”から“H”へ立ち上が
ると(図3中のtB′)、スレーブラッチS1はスルー状
態からラッチ状態へ遷移してマスタラッチM2にラッチ
されていたデータ(エ)をラッチする。スレーブラッチ
S1にラッチされたデータ(エ)はバッファB2に出力
され、バッファB2〜B4により増幅されてマルチプレ
クサ26の第2端子に出力される。
【0042】さらに、クロック信号CKMによりクロッ
ク信号のサイクル後半が入力されると(図3中のt
C′)、マスタラッチM1及びマスタラッチM2はラッ
チ状態からスルー状態へ遷移する。
【0043】次に、前記マルチプレクサ26は、クロッ
ク信号CKMのクロック信号のサイクル前半で第1端子
に入力されているデータ(ア)を取り込み、そのサイク
ル後半で第2端子に入力されているデータ(イ)を取り
込む。さらに、次のクロック信号CKMのクロック信号
のサイクル前半で第1端子に入力されているデータ
(ウ)を取り込み、そのサイクル後半で第2端子に入力
されているデータ(エ)を取り込む。これにより、マル
チプレクサ26に取り込まれたデータは、図4に示すよ
うにクロック信号CKMの半サイクル毎にデータが出力
される信号となって外部出力回路28に出力され、この
外部出力回路28から外部に出力される。
【0044】前述したように、クロック信号CKMのサ
イクル前半では第1、第2の出力レジスタ18、20内
のデータはマスタラッチM1、M2で保持されており、
スレーブラッチS1がデータを保持するのはクロック信
号CKMのサイクル後半である。ところで、DDR仕様
においては第1の出力レジスタ18からデータを読み出
すのはサイクル前半のみであり、サイクル後半は第2の
出力レジスタ20からデータが読み出される。
【0045】したがって、クロック信号CKMのサイク
ル後半に第1の出力レジスタ18でデータを保持してお
く必要はなく、この第1の出力レジスタ18にスレーブ
ラッチが設けられてなくても動作上に支障はない。この
実施の形態では、第1の出力レジスタ18のスレーブラ
ッチを削除することにより、このスレーブラッチの動作
タイミングを制御していたクロック信号が不要となる。
これにより、SDR仕様からDDR仕様になり出力レジ
スタの個数が2倍となったにもかかわらず、スレーブラ
ッチを制御するクロック信号CKSについてはゲート容
量負荷が増加することはない。
【0046】また、前記第1、第2の出力レジスタ1
8、20を構成するトランジスタの駆動力は、入力から
出力までのデータバスについて各ゲート回路間のファン
アウトを考慮して、データ転送がなるべく高速となるよ
うに決定される。外部出力回路28は、半導体記憶装置
以外の外部負荷を駆動する必要から大きなファンアウト
となるため、第1、第2の出力レジスタ18、20を構
成するトランジスタもそれに合わせた駆動力を持たせる
必要があり、さらには図2に示すように、第1、第2の
出力レジスタ18、20の後ろにバッファを設けるなど
して駆動力を確保している。これは、クロック信号のサ
イクル前半でマスタラッチがラッチ状態に、スレーブラ
ッチがスルー状態になった瞬間に、出力レジスタに取り
込まれたデータを出力段に高速に転送して出力駆動する
必要があるためである。
【0047】しかし、DDR仕様の第2の出力レジスタ
20においては、事情が違い以下のようになる。第2の
出力レジスタ20へのデータ取り込みは、第1の出力レ
ジスタ18と同様にクロック信号CKMのサイクル前半
に行われ、マルチプレクサ26の入力端子まではデータ
が転送される。ただし、そのデータが実際にマルチプレ
クサ26に取り込まれるのは、クロック信号CKMのサ
イクル後半になりマルチプレクサ26が第2の出力レジ
スタ20側に切り替わる、クロック信号CKMのダウン
エッジにおいてである。
【0048】よって、第1の出力レジスタ18側と異な
り、第2の出力レジスタ20に入力されたデータがマル
チプレクサ26に取り込まれるまでに、約半サイクルの
時間的余裕があることになる。したがって、図2に示す
ように、第2の出力レジスタ20からマルチプレクサ2
6までの間にバッファの段数を増やしても、それによる
遅れが半サイクルを越えない限りは動作タイミング上は
問題はない。
【0049】また、出力が第2の出力レジスタ20側に
切り替わった際の、すなわちマルチプレクサ26のデー
タの取り込みが出力レジスタ20側に切り替わった際の
マルチプレクサ26以降のデータ転送スピードを第1の
出力レジスタ18側とそろえるためには、最終段のバッ
ファB4の駆動力を、第1の出力レジスタ18側のバッ
ファB1とそれえておけばよい。これにより、第2の出
力レジスタ20においては外部出力回路28へのファン
アウトを考えて特に駆動力を考慮する必要がなくなり、
第2の出力レジスタ20を構成するトランジスタのサイ
ズを第1の出力レジスタ18に比べて小さく絞って設定
することができる。
【0050】したがって、SDR仕様からDDR仕様に
なり、出力レジスタが倍の数必要となった場合でも、マ
スタラッチ側を制御するクロック信号についてのゲート
容量負荷の増加を大幅に抑制することができる。また、
スレーブラッチ側に関しては、第1の出力レジスタ側の
スレーブラッチが削除でき、かつ第2の出力レジスタ側
のトランジスタのサイズを小さくできることから、SD
R仕様の場合よりもクロック信号のゲート容量負荷を低
減することができる。
【0051】また、この実施の形態の半導体記憶回路で
は、クロックスキューを低減するために、前記第1、第
2の出力レジスタ18、20、及びクロック信号発生回
路34のチップ内におけるレイアウトを次のように工夫
している。
【0052】図5は、チップ内における第1、第2の出
力レジスタ18、20、及びクロック信号発生回路34
のレイアウトを示す図である。この図5に示すように、
チップ30内の周辺部には出力パッド32が配設されて
いる。出力パッド32の近傍には、前記第1の出力レジ
スタ18と第2の出力レジスタ20が配置される。ま
た、チップ30の中央付近には、これら第1、第2の出
力レジスタ18、20を制御するためのクロック信号C
KM、CKSを発生するクロック信号発生回路34が配
置される。
【0053】このように、クロック信号発生回路34を
チップ30の中央付近に配置し、第1、第2の出力レジ
スタ18、20をチップ30の周辺部に配置することに
より、クロック信号発生回路34から第1、第2の出力
レジスタ18、20までの配線長に大きな違いが生じな
いように、すなわちクロック信号の配線経路がほぼ均一
になるようにする。これにより、出力レジスタごとのク
ロック信号のRC遅延がほぼ均一になるようにして、出
力レジスタに対するクロックスキューを低減している。
【0054】以上説明したようにこの発明の実施の形態
によれば、出力レジスタを制御するクロック信号の負荷
容量が低減されるために、SDR仕様からDDR仕様に
なり出力レジスタの数が実質的に倍必要となっても、そ
れによるクロック信号のRC遅延の増加、クロックスキ
ューの増大などの問題を回避することが可能となる。こ
れにより、SDR仕様の場合に比べて、倍の周波数でデ
ータを読み出すことができる、言い換えると実質倍のデ
ータ転送レートが確保できる高速なDDR仕様の半導体
記憶装置が実現できる。
【0055】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、出力
レジスタを制御するクロック信号のゲート容量負荷を低
減することにより、クロック信号のRC遅延による性能
悪化及びクロックスキューを低減し、シングルデータレ
ート(SDR)仕様の倍のデータ転送レートでデータを
読み出すことができるダブルデータレート(DDR)仕
様の半導体記憶装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態の半導体記憶装置の構成
を示すブロック図である。
【図2】この発明の実施の形態の半導体記憶装置におけ
る出力制御回路の構成を示す図である。
【図3】第1、第2の出力レジスタ18、20の動作を
示すタイミングチャートである。
【図4】出力制御クロックと前記半導体記憶装置の外部
出力回路から出力されるデータを示すタイミングチャー
トである。
【図5】前記半導体記憶装置のチップ内における第1、
第2の出力レジスタ18、20及びクロック信号発生回
路34のレイアウトを示す図である。
【図6】従来の出力レジスタの構成を示す図である。
【図7】従来の出力レジスタの動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
【図8】前記出力レジスタを用いたDDR仕様の出力制
御回路の構成例を示す図である。
【図9】SDR仕様及びDDR仕様の半導体記憶装置の
出力を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
2…アドレスレジスタ 4…バーストカウンタ 6…アドレスデコーダ 8…ローデコーダ 10…カラムセレクタ 12…メモリセルアレイ 14…センスアンプ 16…データバス制御回路 18…第1の出力レジスタ 20…第2の出力レジスタ 22…第1のバッファ回路 24…第2のバッファ回路 26…マルチプレクサ 28…外部出力回路 28から構成される。 M1、M2…マスタラッチ S1…スレーブラッチ B1、B2、B3、B4…バッファ 30…チップ 32…出力パッド 34…クロック信号発生回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データを記憶するメモリセルと、 ラッチ回路を有する第1のデータ記憶手段と、 レジスタ回路を有する第2のデータ記憶手段と、 前記メモリセルと前記第1のデータ記憶手段及び第2の
    データ記憶手段との接続関係を設定された条件に従って
    選択することにより、先に出力することが必要とされる
    データを前記第1のデータ記憶手段に出力し、この第1
    のデータ記憶手段からのデータ出力の後に出力すること
    が必要とされるデータを第2のデータ記憶手段に出力す
    るデータバス制御手段と、 前記第1のデータ記憶手段及び第2のデータ記憶手段に
    記憶されたデータを出力信号として出力するマルチプレ
    クサ手段と、 を具備することを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 データを記憶するメモリセルと、 第1のレジスタ回路を有する第1のデータ記憶手段と、 前記第1のレジスタ回路の電流駆動力よりも小さい電流
    駆動力を有する第2のレジスタ回路を有する第2のデー
    タ記憶手段と、 前記メモリセルと前記第1のデータ記憶手段及び第2の
    データ記憶手段との接続関係を設定された条件に従って
    選択することにより、先に出力することが必要とされる
    データを前記第1のデータ記憶手段に出力し、この第1
    のデータ記憶手段からのデータ出力の後に出力すること
    が必要とされるデータを第2のデータ記憶手段に出力す
    るデータバス制御手段と、 前記第1のデータ記憶手段及び第2のデータ記憶手段に
    記憶されたデータを出力信号として出力するマルチプレ
    クサ手段と、 を具備することを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 データを記憶するメモリセルと、 制御クロックのサイクルの始まりに入力されたデータを
    前記サイクルの前半の期間中、記憶するラッチ回路を有
    する第1のデータ記憶手段と、 前記制御クロックの同一のサイクルの始まりに入力され
    たデータを前記サイクルの全期間中、記憶するレジスタ
    回路を有する第2のデータ記憶手段と、 複数のデータを取り込み、先に出力することが必要とさ
    れるデータを前記第1のデータ記憶手段に出力し、この
    第1のデータ記憶手段からのデータ出力の後に出力する
    ことが必要とされるデータを第2のデータ記憶手段に出
    力するデータバス制御手段と、 前記制御クロックのサイクル内を2つに時分割し、最初
    の期間は前記第1のデータ記憶手段に記憶されたデータ
    を、残りの期間は前記第2のデータ記憶手段に記憶され
    たデータをそれぞれ選択的に出力するマルチプレクサ手
    段と、 を具備することを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記マルチプレクサ手段は、制御クロッ
    クの同一の読み出しサイクル内を2つに時分割し、最初
    の期間は前記第1のデータ記憶手段に記憶されたデータ
    を、残りの期間は前記第2のデータ記憶手段に記憶され
    たデータをそれぞれ選択的に出力することを特徴とする
    請求項1又は2記載の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記第1のデータ記憶手段と前記マルチ
    プレクサ手段との間に設けられた第1のバッファ手段
    と、 前記第2のデータ記憶手段と前記マルチプレクサ手段と
    の間に設けられた第2のバッファ手段とを具備し、 前記第1のバッファ手段の最終段の回路サイズと前記第
    2のバッファ手段の最終段の回路サイズとが等しく設定
    されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
    載の半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 アドレス信号が入力されるアドレスレジ
    スタと、 前記アドレス信号から定められた規則に従ってメモリセ
    ルを選択するための信号を自己生成するバーストカウン
    タと、 前記アドレスレジスタと前記バーストカウンタから出力
    される信号に基づいて選択された複数のメモリセルのデ
    ータを読み出し、前記データバス制御手段に出力するセ
    ンスアンプと、 を具備することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
    に記載の半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれかに記載の半導
    体記憶装置が形成されたチップにおいて、前記第1のデ
    ータ記憶手段及び第2のデータ記憶手段は、前記チップ
    の周辺部に分散して配置された外部出力端子の近傍に設
    けられ、前記チップの中央部に配置されたクロック信号
    発生回路からクロック信号が供給されることを特徴とす
    る半導体記憶装置。
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