JPH1173763A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH1173763A
JPH1173763A JP9232396A JP23239697A JPH1173763A JP H1173763 A JPH1173763 A JP H1173763A JP 9232396 A JP9232396 A JP 9232396A JP 23239697 A JP23239697 A JP 23239697A JP H1173763 A JPH1173763 A JP H1173763A
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JP
Japan
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sense amplifier
memory
integrated circuit
cache
circuit device
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JP9232396A
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Inventor
Hiroshi Ito
洋 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit device having a memory system capable of effectively utilizing cache while having a shared sense amplifier configuration. SOLUTION: A latch type sense amplifier 11 which is shared by neighboring memory banks n, n+1 is installed. Bit lines BLn, BBLn, BL n+1, BBL n+1, are respectively installed with transfer gates 121-124 to control the electric connections with this sense amplifier 11 and the cell array blocks on both sides. To hold the potentials of the connection lines (latch node) of the sense amplifier between the transfer gates 121-124, the sense amplifier section 11 is provided with charge storage memory elements 131-134. The configuration having this shared sense amplifiers is installed between neighboring banks and connected to a arbitrary memory cell column.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、特にダイナミッ
クメモリを有する半導体集積回路装置に関するもので、
特にセンスアンプ部がキャッシュとして用いられる構成
に適用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device having a dynamic memory.
In particular, it is applied to a configuration in which the sense amplifier unit is used as a cache.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、ダイナミックメモリは、ある
システム上で使われる場合、データ参照の局所性があ
る。このため、メモリ内のセンスアンプをキャッシュと
して用いること(センスアンプキャッシュと呼ぶ)は平
均的なレイテンシ(データの要求から転送までの時間)
を小さくするのに有効な手段である。
2. Description of the Related Art Generally, when a dynamic memory is used on a certain system, there is locality of data reference. Therefore, using a sense amplifier in a memory as a cache (called a sense amplifier cache) is an average latency (time from data request to transfer).
This is an effective means to reduce.

【0003】すなわち、あるアドレス入力に従ってメモ
リセルアレイ内のロウ(行)とカラム(列)が指定さ
れ、メモリセルに対するデータのアクセス(ここでは読
み出し動作)を行った後、そのアドレスに対応するロウ
を活性化したままにしておく。つまり、上記アクセスし
たロウに属するメモリセルのデータをそれぞれのセンス
アンプにラッチしたままにしておくことにより、続くア
クセスにおいて、そのロウ内のカラムアクセスが来た場
合、すなわち、キャッシュヒットの場合には直ちにデー
タを外部に転送することができる。
[0003] That is, a row (row) and a column (column) in a memory cell array are designated according to a certain address input, data access to a memory cell (here, read operation) is performed, and then a row corresponding to the address is assigned. Leave activated. In other words, by keeping the data of the memory cells belonging to the accessed row latched in the respective sense amplifiers, in the subsequent access, when a column access in the row comes, that is, in the case of a cache hit, Data can be immediately transferred to the outside.

【0004】平均的なレイテンシは、そのメモリが実装
されるシステムのアーキテクチャ、また、そのシステム
上で走るアプリケーションによるキャッシュヒットの割
合によって変わってくる。しかし、一般にはデータ参照
の局所性によりキャッシュヒット率は高いので、平均的
なレイテンシは小さくなるといえる。
[0004] The average latency depends on the architecture of the system in which the memory is implemented and on the percentage of cache hits by applications running on the system. However, since the cache hit rate is generally high due to the locality of data reference, it can be said that the average latency is small.

【0005】また、メモリの内部を複数のメモリセルア
レイとして個々に独立、同等なセルアレイブロックすな
わちバンクに分けることは、独立なロウのデータを保持
することができ独立にアクセスすることができるキャッ
シュの数を増やすことになる。これにより、キャッシュ
ヒット率が向上し、平均的レイテンシを小さくするのに
有効である。
Separating the inside of the memory into a plurality of memory cell arrays, each of which is independent and equivalent, is divided into equivalent cell array blocks, that is, banks, so that the number of caches that can hold independent row data and can be accessed independently. Will increase. This improves the cache hit ratio and is effective in reducing the average latency.

【0006】また、多バンク化は、バンク間でインタリ
ーブすることにより、すなわち、あるバンクでデータ転
送を行っている間などで他のバンクでロウアクセスを行
うことにより、ロウアクセス中でもデータを出し続ける
ことができるので、データ転送効率を上げることができ
る。
The multi-bank operation is performed by interleaving between banks, that is, by performing row access in another bank while data transfer is being performed in one bank, thereby continuing to output data even during row access. Therefore, data transfer efficiency can be improved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】データ転送速度を上げ
るため多ビット化が進み、平均的なレイテンシを小さく
するために多バンク化が進んでくると、バンク間でセン
スアンプを共有する構成にする必要がある。そうしない
とチップ面積の増大が著しくなり、それに伴うコストの
増大は深刻な問題となるからである。
When the number of bits is increased to increase the data transfer speed and the number of banks is increased to reduce the average latency, the sense amplifier is shared between the banks. There is a need. Otherwise, the chip area will increase significantly, and the resulting increase in cost will be a serious problem.

【0008】一方、このようにバンク間でセンスアンプ
を共有する構成にした場合には、バンク間の独立性が制
限されることになる。すなわち、隣り合うバンクの一方
が活性化(選択状態)のとき、他方は活性化できない。
センスアンプには、隣り合うバンクの片方のデータしか
ラッチできないからである。
On the other hand, in the case where the sense amplifier is shared between the banks as described above, the independence between the banks is limited. That is, when one of the adjacent banks is activated (selected state), the other cannot be activated.
This is because the sense amplifier can latch only one data of an adjacent bank.

【0009】例えば、センスアンプを共有する隣り合う
バンク間での交互のアクセスに関しては、センスアンプ
は、キャッシュとして蓄えられているロウのデータと異
なるロウにアクセスされるような場合と同じ状況になる
からキャッシュとして利用することはできない。こうな
ると当然、センスアンプ、ビット線をプリチャージして
から再度センス動作を行わなければならない。
For example, with respect to alternate access between adjacent banks sharing a sense amplifier, the same situation occurs when the sense amplifier accesses a row different from the row data stored as a cache. Cannot be used as a cache. In such a case, the sense operation must be performed again after precharging the sense amplifier and the bit line.

【0010】従って、共有センスアンプを構成するメモ
リシステムでは、センスアンプをキャッシュとして利用
する効率が下がり、平均的なレイテンシを小さくするこ
とが困難であった。
Therefore, in the memory system constituting the shared sense amplifier, the efficiency of using the sense amplifier as a cache is reduced, and it is difficult to reduce the average latency.

【0011】この発明は上記事情を考慮し、その課題
は、共有センスアンプ構成を有しつつキャッシュが有効
に利用できるメモリシステムを有する半導体集積回路装
置を提供すること、また、平均的レイテンシを小さくす
るメモリシステムを有する半導体集積回路装置を提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to provide a semiconductor integrated circuit device having a memory system which can effectively use a cache while having a shared sense amplifier configuration, and reduce an average latency. The object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having a memory system.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明の半導体集積回
路装置は、各々複数のメモリセルが行列状に配列される
複数のセルアレイブロックと、前記セルアレイブロック
のうち隣接する各ブロックに対し共有されるラッチ型の
センスアンプと、前記センスアンプとその両側のセルア
レイブロックそれぞれとの電気的接続を制御するトラン
スファ制御素子と、前記トランスファ制御素子相互間の
前記センスアンプの接続線の電位を保持する記憶部とを
具備したことを特徴とする。
A semiconductor integrated circuit device according to the present invention is shared by a plurality of cell array blocks in each of which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, and adjacent ones of the cell array blocks. A latch type sense amplifier, a transfer control element for controlling an electrical connection between the sense amplifier and the cell array blocks on both sides thereof, and a storage unit for holding a potential of a connection line of the sense amplifier between the transfer control elements And characterized in that:

【0013】上記記憶部は、メモリセルの情報が複写さ
れキャッシュとして用いられる。そして、トランスファ
制御素子の非活性時にセンスアンプの動作を介して記憶
部に対する読み出しを行う。
In the storage section, information of a memory cell is copied and used as a cache. Then, when the transfer control element is inactive, data is read from the storage unit via the operation of the sense amplifier.

【0014】この発明によれば、共有センスアンプ構成
でも各セルアレイブロックに対し独立したキャッシュが
備えられる。また、このような記憶部は共有センスアン
プ構成でないセンスアンプにおいてもキャッシュとして
の利用は有効である。このような記憶部をセンスアンプ
に備えることによって、キャッシュの利用効率を向上さ
せ、平均的レイテンシを小さくする。
According to the present invention, an independent cache is provided for each cell array block even in a shared sense amplifier configuration. Further, such a storage unit can be effectively used as a cache even in a sense amplifier having no shared sense amplifier configuration. By providing such a storage unit in the sense amplifier, the use efficiency of the cache is improved and the average latency is reduced.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の代表的な基本
構成を示す半導体集積回路装置におけるメモリコア部の
センスアンプ周辺を示すブロック図である。ラッチ型の
センスアンプ11は、隣接するセルアレイブロック、す
なわちバンクn,n+1の間に配置されている。また、
センスアンプ11は、バンクnまたはn+1の任意の相
補な列線(ビット線)の電位関係をラッチするように構
成されている。すなわち、バンクnに対してビット線B
LnとBBLnの相補的な電位のセンス及びラッチ、バ
ンクn+1に対してビット線BLn+1とBBLn+1
の相補的な電位のセンス及びラッチを行う共有型センス
アンプである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing the periphery of a sense amplifier in a memory core in a semiconductor integrated circuit device showing a typical basic configuration of the present invention. The latch type sense amplifier 11 is arranged between adjacent cell array blocks, that is, between banks n and n + 1. Also,
The sense amplifier 11 is configured to latch the potential relationship of any complementary column line (bit line) of the bank n or n + 1. That is, the bit line B for the bank n
Sense and latch of complementary potentials of Ln and BBLn, bit lines BLn + 1 and BBLn + 1 for bank n + 1
Is a shared sense amplifier that senses and latches a complementary potential of

【0016】上記各ビット線には、このセンスアンプ1
1とその両側のセルアレイブロックそれぞれとの電気的
接続を制御するため分離制御信号ISO(ISOn,I
SOn+1)によりゲート制御されるトランスファゲー
ト121〜124が設けられている。さらに、トランス
ファゲート121〜124相互間のセンスアンプの接続
線の電位、すなわち、ラッチノードの電位を保持するた
め、センスアンプ部に電荷蓄積型の記憶素子131〜1
34を備えている。このような共有センスアンプを有す
る構成が、隣接するバンク間において設けられ、任意の
メモリセルの列(カラム)につながる。電荷蓄積型の記
憶素子は占有面積が比較的小さく、センスアンプ部内に
設けるのに適している。
Each of the bit lines has the sense amplifier 1
1 and an isolation control signal ISO (ISOn, I
Transfer gates 121 to 124 that are gate-controlled by (SOn + 1) are provided. Furthermore, in order to hold the potential of the connection line of the sense amplifier between the transfer gates 121 to 124, that is, the potential of the latch node, the charge storage type storage elements 131 to 1 are stored in the sense amplifier unit.
34. A configuration having such a shared sense amplifier is provided between adjacent banks, and is connected to an arbitrary column of memory cells. The charge storage type storage element has a relatively small occupation area and is suitable for being provided in the sense amplifier portion.

【0017】この発明の構成によれば、例えば、トラン
スファゲート121,122を活性化させた一方のバン
クnから、あるワード線(行)に接続された複数のメモ
リセルのデータが各センスアンプ11によってセンス増
幅されたとき、記憶素子131,132に一時的に格納
しておく。次に、代わって他方のバンクn+1側が活性
化され、その後、再び一方のバンクnの上記と同じワー
ド線に接続された任意のメモリセルの読み出しがなされ
る場合(キャッシュヒット)には、トランスファゲート
121〜124を非活性としてバンクn,センスアンプ
11間を分離し、上記記憶素子131,132からデー
タが高速にセンスアンプ11に読み出される。上記の他
方のバンクn+1側がアクセスされたときにも同様にす
る。例えば、バンクn+1のあるワード線に接続された
複数のメモリセルのデータが各センスアンプ11によっ
てセンス増幅され、このときのデータを記憶素子13
3,134にキャッシュとして一時的に格納しておく。
次のアクセスでキャッシュヒットすれば上述と同様にバ
ンク・センスアンプ間を分離して、上記記憶素子(13
3,134)からデータを高速に各センスアンプ11か
ら読み出すことができる。
According to the structure of the present invention, for example, data of a plurality of memory cells connected to a certain word line (row) is transferred from one of the banks n in which the transfer gates 121 and 122 are activated to each sense amplifier 11. When the data is sense-amplified, the data is temporarily stored in the storage elements 131 and 132. Next, instead, the other bank n + 1 is activated, and thereafter, when an arbitrary memory cell of one bank n connected to the same word line as described above is read again (cache hit), the transfer gate By deactivating 121 to 124, the bank n and the sense amplifier 11 are separated from each other, and data is read from the storage elements 131 and 132 to the sense amplifier 11 at high speed. The same applies when the other bank n + 1 is accessed. For example, data of a plurality of memory cells connected to a certain word line of the bank n + 1 are sense-amplified by each sense amplifier 11 and the data at this time is stored in the storage element 13.
3, 134 as a cache temporarily.
If a cache hit occurs in the next access, the bank and the sense amplifier are separated in the same manner as described above, and the storage element (13
3, 134), data can be read from each sense amplifier 11 at high speed.

【0018】センスアンプ11の部分に記憶素子131
〜134が形成されるので、これら記憶素子からセンス
アンプ11へのデータのセンス動作には、ビット線に等
価的に接続された容量の影響がない。従って、通常のセ
ンスアンプ動作に比べて非常に速い。すなわち、この構
成により、バンク間の共有センスアンプ構成を有しつ
つ、バンク相互間でキャッシュヒットを利用することが
できるのである。
The storage element 131 is provided in the sense amplifier 11 part.
134 are formed, the data sensing operation from these storage elements to the sense amplifier 11 is not affected by the capacitance equivalently connected to the bit line. Therefore, it is much faster than a normal sense amplifier operation. That is, with this configuration, a cache hit can be used between banks while having a shared sense amplifier configuration between banks.

【0019】図2は、この発明の第1の実施形態に係る
半導体集積回路装置におけるメモリコア部のセンスアン
プ周辺を示す回路図である。これは、図1の構成の要部
の具体的構成例を示しており、隣接するバンクn,n+
1に対し共有されるラッチ型のセンスアンプ11の1つ
の構成を示している。図1の構成と同等の個所には同一
の符号を付す。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the periphery of the sense amplifier of the memory core in the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention. This shows a specific configuration example of a main part of the configuration shown in FIG.
1 shows one configuration of a latch type sense amplifier 11 shared with respect to 1. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0020】センスアンプ11は、バンクnまたはn+
1の任意の列線(ビット線)BLnまたはBLn+1
と、その相補なBBLnまたはBBLn+1の電位関係
をラッチするように構成されている。便宜上、ビット線
BLnまたはBLn+1と接続される配線をセンス線S
An、ビット線BBLnまたはBBLn+1と接続され
る配線をセンス線BSAnとする。
The sense amplifier 11 is connected to a bank n or n +
1 arbitrary column line (bit line) BLn or BLn + 1
And the complementary potential relationship of BBLn or BBLn + 1 is latched. For convenience, a line connected to bit line BLn or BLn + 1 is connected to sense line S
An and a wiring connected to the bit line BBLn or BBLn + 1 are referred to as a sense line BSAn.

【0021】センスアンプ11は、制御信号SAPがソ
ースに供給されるPチャネルMOSトランジスタ11
1,112のドレインがそれぞれセンス線BSAn,S
Anに接続されている。トランジスタ111のゲートは
センス線SAnに、トランジスタ112のゲートはセン
ス線BSAnに接続されている。また、制御信号/SA
N(先頭の/は図では上にバーを付す)がソースに供給
されるNチャネルMOSトランジスタ113,114の
ドレインがそれぞれセンス線BSAn,SAnに接続さ
れている。トランジスタ113 のゲートはセンス線SA
nに、トランジスタ114のゲートはセンス線BSAn
に接続されている。なお、制御信号SAPは、イネーブ
ル時はセンスアンプの高電位電源、制御信号/SAN
は、イネーブル時はセンスアンプの低電位電源(接地電
位)に設定される。また、制御信号SAP、/SAN
は、非活性時には各トランジスタ111〜114のしき
い電圧を越えないような中間電位に設定される。
The sense amplifier 11 includes a P-channel MOS transistor 11 to which a control signal SAP is supplied to a source.
Drains of the sense lines BSAn and S
An. The gate of the transistor 111 is connected to the sense line SAn, and the gate of the transistor 112 is connected to the sense line BSAn. Also, the control signal / SA
The drains of the N-channel MOS transistors 113 and 114 to which N (the leading / is indicated by an upper bar in the drawing) are connected to the sense lines BSAn and SAn, respectively. The gate of the transistor 113 is connected to the sense line SA.
n, the gate of the transistor 114 is connected to the sense line BSAn
It is connected to the. The control signal SAP is, when enabled, a high-potential power supply of the sense amplifier and a control signal / SAN.
Are set to the low potential power supply (ground potential) of the sense amplifier when enabled. Also, control signals SAP, / SAN
Is set to an intermediate potential so as not to exceed the threshold voltage of each of the transistors 111 to 114 when inactive.

【0022】センス線BSAnは、グローバルデータ線
BDQ(DQとは相補関係にある信号線)とNチャネル
MOSトランジスタ117の電流通路を介して電気的に
接続される。センス線SAnは、グローバルデータ線D
QとNチャネルMOSトランジスタ118の電流通路を
介して電気的に接続される。これらトランジスタ11
7,118のゲートにはカラム選択信号CSLが供給さ
れる。
Sense line BSAn is electrically connected to global data line BDQ (a signal line complementary to DQ) via a current path of N-channel MOS transistor 117. The sense line SAn is connected to the global data line D
It is electrically connected to Q via the current path of N-channel MOS transistor 118. These transistors 11
The column selection signal CSL is supplied to the gates 7 and 118.

【0023】電荷蓄積型の記憶素子131〜134は、
バンク内のメモリセルMCと同様の、電荷蓄積用のキャ
パシタCとゲートトランジスタ(NチャネルMOSトラ
ンジスタ)TrとキャパシタCからなる。すなわち、記
憶素子131〜134は、メモリセルMCと同じ製造工
程で形成される。
The charge storage type storage elements 131 to 134
Like the memory cells MC in the bank, the memory cell MC includes a capacitor C for charge storage, a gate transistor (N-channel MOS transistor) Tr, and a capacitor C. That is, the storage elements 131 to 134 are formed in the same manufacturing process as the memory cell MC.

【0024】バンクn側の一時記憶素子(キャッシュ)
として機能する、記憶素子131のトランジスタTrの
ドレインはセンス線BSAnに、記憶素子132のトラ
ンジスタTrのドレインはセンス線SAnに接続され
る。バンクn+1側のキャッシュとして機能する、記憶
素子133のトランジスタTrのドレインはセンス線B
SAnに、記憶素子134のトランジスタTrのドレイ
ンはセンス線SAnに接続される。
Temporary storage element (cache) on bank n
The drain of the transistor Tr of the storage element 131 is connected to the sense line BSAn, and the drain of the transistor Tr of the storage element 132 is connected to the sense line SAn. The drain of the transistor Tr of the storage element 133 which functions as a cache on the bank n + 1 side is a sense line B
The drain of the transistor Tr of the storage element 134 is connected to the sense line SAn.

【0025】すなわち、バンクn側のキャッシュとなる
記憶素子131,132は、互いに相補的なセンスデー
タを記憶する。つまり、記憶素子131,132二つ一
組を1個のユニットとして、1ビットを記憶するキャッ
シュセルCCLnが構成される。このため、記憶素子1
31,132両トランジスタのゲートはキャッシュ用の
ワード線CWLnにより制御される。また、同様にバン
クn+1側のキャッシュとなる記憶素子133,134
は、互いに相補的なセンスデータを記憶する。つまり、
記憶素子133,134二つ一組を1個のユニットとし
て、1ビットを記憶するキャッシュセルCCLn+1が
構成される。このため、記憶素子133,134両トラ
ンジスタのゲートはキャッシュ用のワード線CWLn+
1により制御される。
That is, the storage elements 131 and 132 serving as caches on the bank n side store sense data complementary to each other. That is, a cache cell CCLn that stores one bit is configured by using a pair of the storage elements 131 and 132 as one unit. Therefore, the storage element 1
The gates of both transistors 31 and 132 are controlled by a cache word line CWLn. Similarly, storage elements 133 and 134 serving as caches on the bank n + 1 side
Store sense data complementary to each other. That is,
A cache cell CCLn + 1 that stores one bit is configured by using a pair of the storage elements 133 and 134 as one unit. For this reason, the gates of both the storage elements 133 and 134 are connected to the cache word line CWLn +
1 is controlled.

【0026】トランスファゲート121は、センス線B
SAnとビット線BBLとの間に電流通路を形成し、ト
ランスファゲート122は、センス線SAnとビット線
BLとの間に電流通路を形成する。両トランスファゲー
ト121,122は、分離制御信号ISOnによりゲー
ト制御され、キャッシュセルCCLnとメモリセルMC
の配列するバンクnとの間を電気的に接続/分離制御す
る。
The transfer gate 121 is connected to the sense line B
A current path is formed between SAn and bit line BBL, and transfer gate 122 forms a current path between sense line SAn and bit line BL. Gates of both transfer gates 121 and 122 are controlled by an isolation control signal ISOn, so that cache cell CCLn and memory cell MC
Is electrically connected / disconnected to and from the bank n in which these are arranged.

【0027】また、トランスファゲート123は、セン
ス線BSAnとビット線BBL+1との間に電流通路を
形成し、トランスファゲート124は、センス線SAn
とビット線BLn+1との間に電流通路を形成する。両
トランスファゲート123,124は、分離制御信号I
SOn+1によりゲート制御され、キャッシュセルCC
Ln+1とメモリセルMCの配列するバンクn+1との
間を電気的に接続/分離制御する。
Transfer gate 123 forms a current path between sense line BSAn and bit line BBL + 1, and transfer gate 124 forms sense line SAn.
And a bit line BLn + 1 to form a current path. Both transfer gates 123 and 124 output the separation control signal I
The gate is controlled by SOn + 1 and the cache cell CC
Electrical connection / separation control is performed between Ln + 1 and the bank n + 1 in which the memory cells MC are arranged.

【0028】メモリセル(MC)は、便宜上、バンクn
内のワード線WLnのうちの任意のl番目のロウと、m
番目のロウに属する図示のカラムに接続されたセルを代
表的に示している。また、バンクn+1内のワード線W
Ln+1のうちの任意のl番目のロウと、m番目のロウ
に属する図示のカラムに接続されたセルを代表的に示し
ている。
The memory cell (MC) is conveniently stored in bank n
And any l-th row of the word lines WLn
The cells connected to the illustrated column belonging to the third row are representatively shown. Also, the word line W in the bank n + 1
A cell connected to an illustrated column belonging to an arbitrary l-th row of Ln + 1 and an m-th row is representatively shown.

【0029】図3は、図2の回路動作の一例を示す波形
図である。なお、図中のプリチャージprechは、ビ
ット線のプリチャージ電位であり、ビット線センス用の
高電位レベルよりも低く、低電位レベルより高い中間の
電位である。この発明の本質ではないので、図示しない
が、図2では例えばビット線BL,BBLの端部、BL
+1,BBL+1の端部に供給源が設けられている。
FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of the circuit operation of FIG. The precharge prech in the figure is the precharge potential of the bit line, and is an intermediate potential lower than the high potential level for bit line sensing and higher than the low potential level. Although not shown, it is not essential to the present invention. For example, in FIG.
A supply source is provided at the end of +1 and BBL + 1.

【0030】まず、バンクnのロウlにアクセス(ここ
では読み出し動作)が発生する(図3の31)。ここ
で、このアクセスはバンクnのロウlに対する最初のア
クセス、あるいは以前のアクセスでのデータがキャッシ
ュとして保存されていないものとする。バンクnのワー
ド線WLn,lが立ち上がり、分離制御信号ISOnが
立ち上がることにより、バンクnのビット線とセンスア
ンプ11が接続される。このとき、信号ISOn+1
は、GNDレベルを保ち、バンクn+1のビット線(B
Ln+1,BBLn+1)とセンスアンプ11とは分離
している。
First, an access (here, a read operation) to the row 1 of the bank n occurs (31 in FIG. 3). Here, it is assumed that this access is the first access to the row 1 of the bank n, or that data from a previous access is not stored as a cache. When the word line WLn, l of the bank n rises and the isolation control signal ISOn rises, the bit line of the bank n and the sense amplifier 11 are connected. At this time, the signal ISOn + 1
Maintain the GND level, and the bit line (B
Ln + 1, BBLn + 1) and the sense amplifier 11 are separated.

【0031】ワード線WLn,1に接続されたメモリセ
ルの電荷がビット線対、BL,BBLの電位差となって
現れたらセンスアンプ11を活性化し、その電位差を十
分に増幅した後、カラムアクセスを行うことができる。
すなわち、指定されたカラムの選択信号CSLによりト
ランジスタ117,118がオンし、センスアンプ11
のラッチデータがグローバルデータ線DQ,BDQに伝
達される(データ転送系の動作)。
When the electric charge of the memory cell connected to the word line WLn, 1 appears as a potential difference between the bit line pair BL, BBL, the sense amplifier 11 is activated, and the potential difference is sufficiently amplified. It can be carried out.
That is, the transistors 117 and 118 are turned on by the selection signal CSL of the designated column, and the sense amplifier 11
Is transmitted to global data lines DQ and BDQ (operation of data transfer system).

【0032】その後、隣のバンクn+1へアクセスされ
る場合は、WLn,lを立ち下げてデータをセルに保存
した後、バンクn+1への動作に移らねばならない。こ
の手順は従来の技術と同様であるが、この発明では、次
のアクセスにおけるビット線対、センスアンプのプリチ
ャージが開始される以前に、センスアンプ部に設けられ
たキャッシュ用のワード線CWLnを立ち上げ、ラッチ
データをキャッシュセルCCLnに保存している(3
2)。
Thereafter, when accessing the next bank n + 1, the operation must be shifted to the bank n + 1 after the data is stored in the cell by lowering WLn, l. This procedure is the same as that of the prior art. However, in the present invention, before the precharge of the bit line pair and the sense amplifier in the next access is started, the cache word line CWLn provided in the sense amplifier unit is connected. And the latch data is stored in the cache cell CCLn (3
2).

【0033】通常、ダイナミックメモリセル(MC)で
は、ゲートトランジスタ(Tr)のしきい電圧落ちによ
って十分な電荷のリストアができなくなるのを防ぐた
め、ワード線のハイレベルには電源電位よりも高い昇圧
電位を用いる。しかし、この発明に関するキャッシュセ
ルCCLnは、二つの記憶素子131,132を相補的
に用いることによって、キャッシュ用のワード線のハイ
レベルを昇圧電位以下の電源電位を使用しても充分な電
荷をキャッシュセルに蓄えることができるようになって
いる。すなわち、信号CWLnによりキャッシュセルC
CLnを動作させると、センスアンプのラッチデータに
準じた相補的な電位の差が二つの記憶素子131,13
2に蓄積されるからである。キャッシュセルCCLn+
1も同様であり、二つの記憶素子133,134を相補
的に用いることによって、キャッシュ用のワード線のハ
イレベル(CWLn+1)を昇圧電位以下の電源電位を
使用しても充分な電荷をキャッシュセルに蓄えることが
でき、相補的な電位差を持つデータの蓄積によって容易
にセンス増幅ができるようになっている。
Normally, in the dynamic memory cell (MC), in order to prevent the restoration of sufficient charge due to the threshold voltage drop of the gate transistor (Tr), the word line is raised to a high level higher than the power supply potential. Use potential. However, the cache cell CCLn according to the present invention uses the two storage elements 131 and 132 in a complementary manner so that the high level of the word line for caching can be sufficiently cached even when a power supply potential lower than the boosted potential is used. It can be stored in cells. That is, the cache cell C is generated by the signal CWLn.
When CLn is operated, a complementary potential difference based on the latch data of the sense amplifier is applied to the two storage elements 131 and 13.
2 is stored. Cache cell CCLn +
The same is true of the first embodiment. By using the two storage elements 133 and 134 in a complementary manner, a sufficient charge can be stored in the cache cell even when the high level (CWLn + 1) of the cache word line is used at a power supply potential lower than the boosted potential. And sense amplification can be easily performed by storing data having a complementary potential difference.

【0034】続く、バンクn+1、ロウmへのアクセス
(33)は、バンクn+1のロウmに対する最初のアク
セス、あるいは以前のアクセスでのデータがキャッシュ
として保存されていないものとする。これは、前のバン
クnのアクセスと全く同様に行われ、プリチャージの前
に、キャッシュ用のワード線CWLn+1を立ち上げ、
データをキャッシュセルCCLn+1に保存する(3
4)。このキャッシュセルCCLn+1も上述と同様、
二つの記憶素子133,134を相補的に用いることに
よって、キャッシュ用のワード線のハイレベル(CWL
n+1)を昇圧電位以下の電源電位を使用しても充分な
電荷をキャッシュセルに蓄えることができる。
In the subsequent access (33) to bank n + 1, row m, it is assumed that the data of the first access to row m of bank n + 1 or the previous access has not been stored as a cache. This is performed in exactly the same manner as the access to the previous bank n, and before the precharge, the word line CWLn + 1 for the cache is activated,
Data is stored in cache cell CCLn + 1 (3
4). This cache cell CCLn + 1 also has
By using the two storage elements 133 and 134 complementarily, the high level (CWL) of the word line for the cache is used.
Even if a power supply potential equal to or lower than (n + 1) is used, a sufficient charge can be stored in the cache cell.

【0035】そして、再びバンクn、ロウlに対してア
クセスされるとすると、ISOn,ISOn+1をGN
Dに保ってビット線(BLn,BBLn,BLn+1,
BBLn+1)とセンス線(SAn,BSAn)を電気
的に分離したまま、信号CWLnを立ち上げて(3
5)、キャッシュセルCCLnの蓄積データをセンスア
ンプ11により増幅する。このセンス動作は、上述した
ように、ビット線に等価的に接続された容量の影響がな
いので、通常のセンスアンプ動作に比べて非常に速い。
また、キャッシュ用のワード線CWLnのハイレベルに
昇圧電位を用いる必要がないため、立ち上がり時間が短
くなることもアクセス時間が短縮できる一つの要因にな
る。
If it is assumed that bank n and row 1 are accessed again, ISOn and ISOn + 1 are changed to GN
D and the bit lines (BLn, BBLn, BLn + 1,
(BBLn + 1) and the sense lines (SAn, BSAn) are electrically separated, and the signal CWLn is raised (3
5) The data stored in the cache cell CCLn is amplified by the sense amplifier 11. As described above, since this sensing operation is not affected by the capacitance equivalently connected to the bit line, it is much faster than a normal sense amplifier operation.
Further, since it is not necessary to use the boosted potential for the high level of the cache word line CWLn, a short rise time is also one factor that can shorten the access time.

【0036】その後、データ転送系が動作している間に
信号ISOnとWLn,lを立ち上げ、データをリスト
アすればよい。CWLnが立ち下がる前にCCLnの電
位が変わっているのはその時点でカラムライトが起き、
ビット線が反転したことを示している(36)。
Thereafter, while the data transfer system is operating, the signals ISOn and WLn, l are raised to restore data. The reason why the potential of CCLn is changed before CWLn falls is that a column write occurs at that time,
This indicates that the bit line has been inverted (36).

【0037】そしてまた、バンクn+1にアクセスさ
れ、キャッシュヒットのときはISOn,ISOn+1
をGNDに保ってビット線とセンス線を電気的に分離し
たまま、信号CWLn+1を立ち上げて(37)、キャ
ッシュセルCCLn+1の蓄積データをセンスアンプ1
1により増幅する。キャッシュヒットでない場合は通常
のメモリセルからの読み出し、すなわちISOn+1を
立ち上げ、ビット線プリチャージ電位から、ここではB
Ln+1,BBLn+1いずれかのビット線に接続され
るメモリセル(MC)の蓄積データとの電位差が現れた
ところでセンスアンプ11を動作させ、データをラッチ
する。もし、続くアクセスがバンクn+1でない場合は
データをセンスアンプにラッチしたままでいることもで
きるし、関係なく毎回プリチャージしても良い。
Further, the bank n + 1 is accessed, and when a cache hit occurs, ISOn, ISOn + 1
While the bit line and the sense line are electrically separated while maintaining the potential at GND, the signal CWLn + 1 rises (37), and the data stored in the cache cell CCLn + 1 is sensed by the sense amplifier 1.
Amplify by 1. If it is not a cache hit, reading from a normal memory cell, that is, ISOn + 1 rises, and the bit line precharge potential
When a potential difference between the data stored in the memory cell (MC) connected to one of the bit lines Ln + 1 and BBLn + 1 appears, the sense amplifier 11 is operated to latch the data. If the subsequent access is not the bank n + 1, the data may be kept latched in the sense amplifier, or may be precharged every time regardless of the access.

【0038】このように、キャッシュセル(CCLnま
たはCCLn+1)は、2つの記憶素子を相補的に用い
て1ビットを記憶する構成を1ユニットとしているの
で、キャッシュ用のワード線のハイレベル(CWLnま
たはCWLn+1)を昇圧電位以下の電源電位を使用し
ても充分な電荷をキャッシュセルに蓄えることができ
る。そして、上記キャッシュセルのセンス動作は、ビッ
ト線に等価的に接続された容量の影響がないので、通常
のセンスアンプ動作に比べて非常に速い。また、キャッ
シュ用のワード線のハイレベルに昇圧電位を用いる必要
がないため、立ち上がり時間が短くなり、アクセス時間
の短縮に寄与する。
As described above, the cache cell (CCLn or CCLn + 1) has a configuration in which one bit is stored using two storage elements in a complementary manner, so that the high level (CWLn or CWLn) of the word line for the cache is used. Even if a power supply potential equal to or lower than the boosted potential is used for CWLn + 1), sufficient charge can be stored in the cache cell. The sense operation of the cache cell is much faster than a normal sense amplifier operation because there is no influence of the capacitance equivalently connected to the bit line. Further, since it is not necessary to use the boosted potential for the high level of the word line for the cache, the rise time is shortened, which contributes to shortening the access time.

【0039】図4は、この発明の第2の実施形態に係る
半導体集積回路装置におけるメモリコア部のセンスアン
プ周辺を示す回路図であり、図2の構成と比べてキャッ
シュセルを増やした構成となっている。これにより、キ
ャッシュヒットの効率が向上する。他の構成は図2の構
成と同様であり、同等の個所には同一の符号を付して説
明を省略する。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the periphery of a sense amplifier in a memory core in a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention. Has become. Thereby, the efficiency of the cache hit is improved. The other configuration is the same as that of FIG. 2, and the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0040】すなわち、図2の構成例では、各々1つの
バンクに対し、1つのロウ分のセルのデータがキャッシ
ュとして蓄えられるが、この図4の構成例では、各々1
つのバンクに対し、2つのロウ分のセルのデータがキャ
ッシュとして蓄えることができる。従って、この図4で
は、1つのセンスアンプ11あたり、バンクn側のキャ
ッシュセルCCLn,0、CCLn,1、及び、バンク
n+1側のキャッシュセルCCLn+1,0、CCLn
+1,1が設けられる。それぞれのキャッシュセルは図
2のキャッシュセルCCLnまたはCCLn+1の構成
と同様である。
That is, in the configuration example of FIG. 2, the data of the cell for one row is stored as a cache for each bank, but in the configuration example of FIG.
For one bank, cell data for two rows can be stored as a cache. Therefore, in FIG. 4, the cache cells CCLn, 0 and CCLn, 1 on the bank n side and the cache cells CCLn + 1,0, CCLn on the bank n + 1 side are provided per one sense amplifier 11.
+1 and 1 are provided. Each cache cell has the same configuration as that of the cache cell CCLn or CCLn + 1 in FIG.

【0041】図5は、図4の回路動作の一例を示す波形
図である。なお、図中のプリチャージprechは、ビ
ット線のプリチャージ電位であり、ビット線センス用の
高電位レベルよりも低く、低電位レベルより高い中間の
電位である。この発明の本質ではないので、図示しない
が、図4では例えばビット線BL,BBLの端部、BL
+1,BBL+1の端部に供給源が設けられている。
FIG. 5 is a waveform chart showing an example of the circuit operation of FIG. The precharge prech in the figure is the precharge potential of the bit line, and is an intermediate potential lower than the high potential level for bit line sensing and higher than the low potential level. Although not shown, it is not the essence of the present invention, but in FIG. 4, for example, the ends of bit lines BL and BBL, BL
A supply source is provided at the end of +1 and BBL + 1.

【0042】まず、バンクnのロウlにアクセス(ここ
では読み出し動作)される(図5の51)。ここで、こ
のアクセスはバンクnのロウlに対する最初のアクセ
ス、あるいは以前のアクセスでのデータがキャッシュと
して保存されていないものとする。バンクnのワード線
WLn,lが立ち上がり、分離制御信号ISOnが立ち
上がることにより、バンクnのビット線とセンスアンプ
11が接続される。このとき、信号ISOn+1は、G
NDレベルを保ち、バンクn+1のビット線(BLn+
1,BBLn+1)とセンスアンプ11とは分離してい
る。そして、第1の実施形態と同様の手順でバンクn、
ロウlのデータがセンスアンプ11へ読み出され、次の
プリチャージの前にキャッシュセルCCLn,0にデー
タが保存される(52)。
First, row 1 of bank n is accessed (here, read operation) (51 in FIG. 5). Here, it is assumed that this access is the first access to the row 1 of the bank n, or that data from a previous access is not stored as a cache. When the word line WLn, l of the bank n rises and the isolation control signal ISOn rises, the bit line of the bank n and the sense amplifier 11 are connected. At this time, the signal ISOn + 1 is G
While maintaining the ND level, the bit line (BLn +
1, BBLn + 1) and the sense amplifier 11 are separated. Then, in the same procedure as in the first embodiment, banks n,
The data of the row 1 is read out to the sense amplifier 11, and the data is stored in the cache cell CCLn, 0 before the next precharge (52).

【0043】次に、バンクは同じバンクnであるが、異
なるロウmへのアクセスがなされる(53)。このアク
セスはバンクnのロウmに対する最初のアクセス、ある
いは以前のアクセスでのデータがキャッシュとして保存
されていないものとする。第1の実施形態と同様の手順
でバンクn、ロウmのデータがセンスアンプ11へ読み
出され、次のプリチャージの前にキャッシュセルCCL
n,1にデータが保存される(54)。
Next, the same bank n is accessed but a different row m is accessed (53). In this access, it is assumed that the data of the first access to the row m of the bank n or the previous access is not stored as a cache. Data in bank n and row m is read out to sense amplifier 11 in the same procedure as in the first embodiment, and cache cell CCL is read before the next precharge.
The data is stored in n, 1 (54).

【0044】そして、再びバンクn、ロウlに対してア
クセスされるとすると、ISOn,ISOn+1をGN
Dに保ってビット線(BLn,BBLn,BLn+1,
BBLn+1)とセンス線(SAn,BSAn)を電気
的に分離したまま、信号CWLn,0を立ち上げて(5
5)、キャッシュセルCCLn,0の蓄積データをセン
スアンプ11により高速に読み出す。
If it is assumed that bank n and row 1 are accessed again, ISOn and ISOn + 1 are transferred to GN
D and the bit lines (BLn, BBLn, BLn + 1,
BBLn + 1) and the sense lines (SAn, BSAn) are electrically separated, and the signal CWLn, 0 rises (5
5) The data stored in the cache cell CCLn, 0 is read by the sense amplifier 11 at high speed.

【0045】バンクn、ロウlへのカラムライトが行わ
れた後(56)、さらに、再びバンクn、ロウmに対し
てアクセスされるとすると、ISOn,ISOn+1を
GNDに保ちビット線とセンス線を電気的に分離し、信
号CWLn,1を立ち上げて(57)、キャッシュセル
CCLn,1の蓄積データをセンスアンプ11により高
速に読み出す。
After the column write to the bank n and the row 1 is performed (56), if the bank n and the row m are accessed again, the bit lines and the sense lines are kept while keeping ISOn and ISOn + 1 at GND. Are electrically separated, the signal CWLn, 1 rises (57), and the data stored in the cache cell CCLn, 1 is read out at high speed by the sense amplifier 11.

【0046】このように、同一バンク内の複数のロウの
データをセンスアンプ内のキャッシュとして各キャッシ
ュセルに蓄えることにより、キャッシュヒット率を向上
させることができる。キャッシュヒット時には前述の第
1の実施形態と同様に、キャッシュヒットに相当するキ
ャッシュセルから通常のメモリセルのセンス増幅動作よ
りも高速にセンス増幅動作される。これにより、平均的
なレイテンシを小さくする。図4の構成に限らず、バン
クあたりさらに複数のロウのデータをキャッシュとして
蓄積可能なようにキャッシュセルをさらに増やしても良
い。
As described above, by storing data of a plurality of rows in the same bank in each cache cell as a cache in the sense amplifier, the cache hit rate can be improved. At the time of a cache hit, the sense amplification operation is performed faster from the cache cell corresponding to the cache hit than the sense amplification operation of the normal memory cell, as in the first embodiment. This reduces the average latency. Not limited to the configuration of FIG. 4, the number of cache cells may be further increased so that data of a plurality of rows per bank can be further stored as a cache.

【0047】図6(a)〜(c)はそれぞれ、この発明
の第3の実施形態を示すこの発明を適用したメモリシス
テム構成の概念図である。図6(a)はPCB(printe
d circuit board )61上にメモリコントローラ62と
メモリ装置631,632を配置したもの、図6(b)
は、メモリマクロ(メモリ回路)64とメモリコントロ
ールロジック回路65を1チップ(66)上に形成した
ものである。
FIGS. 6A to 6C are conceptual diagrams of a memory system configuration to which the present invention is applied, showing a third embodiment of the present invention. FIG. 6A shows a printed circuit board (PCB)
d circuit board) 61 with a memory controller 62 and memory devices 631, 632 arranged, FIG. 6 (b)
Is formed by forming a memory macro (memory circuit) 64 and a memory control logic circuit 65 on one chip (66).

【0048】センスアンプキャッシュを用いたシステム
では、キャッシュヒット時には高速なアクセスが可能で
あるが、キャッシュヒットしない時には、まずセンスア
ンプとビット線対をプリチャージしてから新しいロウの
データをセンスしなければならないので非常に時間がか
かる。従って、平均的なレイテンシはキャッシュへのヒ
ット率に依存するといえる。本願のキャッシュセル構成
をメモリ装置631,632やメモリマクロ64に適用
することで、キャッシュへのヒット率を向上させ、平均
的なレイテンシを小さくすることが期待できる。
In a system using a sense amplifier cache, high-speed access is possible when a cache hit occurs. However, when a cache hit does not occur, a sense amplifier and a bit line pair must be precharged first, and new row data must be sensed. It is very time-consuming because it must be done. Therefore, it can be said that the average latency depends on the hit rate to the cache. By applying the cache cell configuration of the present application to the memory devices 631 and 632 and the memory macro 64, it is expected that the hit rate to the cache is improved and the average latency is reduced.

【0049】また、キャッシュへのヒット率はシステム
の構成、またそのシステム上で実行されるアプリケーシ
ョンによって変動する。実際のコンピュータシステムで
は、図6(c)のように、任意の処理を実行するための
多くの機能ユニット691〜695等が存在し、メモリ
資源を要求する。従って、多くの機能ユニットがメモリ
コントローラ68を介して独自にメモリ67に競合して
アクセスするため、単一のユニットがメモリにアクセス
するのに比べてランダムアクセスが多くなり、ヒット率
は低くなる。
The hit ratio to the cache varies depending on the system configuration and the application executed on the system. In an actual computer system, as shown in FIG. 6C, there are many functional units 691 to 695 for executing arbitrary processing and the like, and requests memory resources. Therefore, since many functional units independently access the memory 67 via the memory controller 68, random access is increased and the hit rate is reduced as compared with the case where a single unit accesses the memory.

【0050】ヒット率をAとしたとき、ロウアクセスか
らカラムアクセスに移れる最小の遅延時間をtRCD 、カ
ラムのレイテンシをtCL、センスアンプをプリチャージ
するのに必要な時間をtPRとすると、1アクセスあたり
の平均的レイテンシは、 A×tCL+(1−A)×(tPR+tRCD +tCL) =tCL+(1−A)×(tPR+tRCD ) …(1) である。
Assuming that the hit ratio is A, the minimum delay time from row access to column access is tRCD, the latency of the column is tCL, and the time required to precharge the sense amplifier is tPR. The average latency is: A × tCL + (1−A) × (tPR + tRCD + tCL) = tCL + (1−A) × (tPR + tRCD) (1)

【0051】これを、センスアンプキャッシュを使わな
いメモリシステムのレイテンシtRCD +tCLと比較し
て、より小さいレイテンシを得るためには、 (1−A)×(tPR+tRCD )<tRCD すなわち、 A>tPR/(tPR+tRCD ) …(2) でなければならない。
Compared with the latency tRCD + tCL of the memory system not using the sense amplifier cache, to obtain a smaller latency, (1-A) × (tPR + tRCD) <tRCD, that is, A> tPR / ( tPR + tRCD) (2)

【0052】一般的な値を用い、tPR=30ns、tRC
D =20nsとして見積もると、センスアンプのキャッ
シュが有効に機能するためには、キャッシュヒット率は
およそ60%以上でなければならないことになる。
Using general values, tPR = 30 ns, tRC
Assuming that D = 20 ns, the cache hit rate must be about 60% or more for the sense amplifier cache to function effectively.

【0053】これに対し、この発明によるメモリシステ
ムを用い、アクセスしたロウのデータは、キャッシュセ
ルに蓄え、センスアンプ、ビット線はプリチャージする
ようにすれば、1アクセスあたりの平均的レイテンシは
キャッシュセルのデータにアクセスするのに必要な時間
をtCHとすれば、 A(tCH+tCL)+(1−A)×(tRCD +tCL) =tCL+A×tCH+(1−A)×tRCD …(3) となる。
On the other hand, if the memory system according to the present invention is used and the accessed row data is stored in the cache cell and the sense amplifier and bit line are precharged, the average latency per access can be reduced by the cache. If the time required to access the cell data is tCH, then A (tCH + tCL) + (1-A) .times. (TRCD + tCL) = tCL + A.times.tCH + (1-A) .times.tRCD (3)

【0054】これをまた、センスアンプのキャッシュを
使用しないシステムと比較してA(tCH−tCL)<0で
あれば良い。tCHは必ずtRCD より小さいので、この不
等式は常に成立ち、従来のシステムでレイテンシを小さ
くすることが困難な場合でも、レイテンシを小さくでき
る。また、キャッシュセルの数を増やすことによって、
独立なロウのデータを保持することができ、独立にアク
セスすることができるキャッシュの数も増え、さらにヒ
ット率を上げることができる。
In addition, compared with a system that does not use the cache of the sense amplifier, it is sufficient that A (tCH−tCL) <0. Since tCH is always smaller than tRCD, this inequality always holds, and the latency can be reduced even if it is difficult to reduce the latency in the conventional system. Also, by increasing the number of cache cells,
Independent row data can be held, the number of independently accessible caches can be increased, and the hit rate can be further increased.

【0055】なお、本願発明の実施形態では、特に共有
センスアンプ構成を備えたメモリを有する半導体集積回
路装置についてのキャッシュの有効利用を説明してきた
が、隣り合うメモリセルアレイ間でセンスアンプを共有
しないセンスアンプでも、本願発明のキャッシュセル
(記憶素子131〜134)を設けることは有効であ
る。この構成を第4の実施形態として図7に示す。セン
スアンプ111は、例えば前記図2において信号CWL
n+1で制御されるキャッシュセルCCLn+1の構成
と、信号ISOn+1で制御される両トランスファゲー
ト123,124の構成と、バンクn+1のメモリセル
構成とを除いた回路構成になる。また、センスアンプ1
12は、例えば前記図2において信号CWLnで制御さ
れるキャッシュセルCCLnの構成と、信号ISOnで
制御される両トランスファゲート121,122の構成
と、バンクnのメモリセル構成とを除いた回路構成にな
る。もちろん図4のように、各キャッシュセルをさらに
増やしてもよい。
In the embodiments of the present invention, the effective use of the cache has been described particularly for a semiconductor integrated circuit device having a memory having a shared sense amplifier configuration, but the sense amplifier is not shared between adjacent memory cell arrays. Providing the cache cells (storage elements 131 to 134) of the present invention is effective also in the sense amplifier. This configuration is shown in FIG. 7 as a fourth embodiment. The sense amplifier 111 is, for example, a signal CWL in FIG.
The circuit configuration excludes the configuration of the cache cell CCLn + 1 controlled by n + 1, the configuration of both transfer gates 123 and 124 controlled by the signal ISOn + 1, and the memory cell configuration of the bank n + 1. Also, the sense amplifier 1
Reference numeral 12 denotes a circuit configuration excluding, for example, the configuration of the cache cell CCLn controlled by the signal CWLn, the configuration of both the transfer gates 121 and 122 controlled by the signal ISOn, and the memory cell configuration of the bank n in FIG. Become. Of course, as shown in FIG. 4, each cache cell may be further increased.

【0056】このように図7の構成によっても、他の実
施形態と同様、独立なロウのデータを保持でき独立にア
クセスすることができるキャッシュの数が増えることに
なるから、キャッシュヒット率が向上し、平均的レイテ
ンシを小さくすることができる。
As described above, according to the configuration of FIG. 7, as in the other embodiments, the number of caches that can hold independent row data and can be accessed independently increases, so that the cache hit rate is improved. Thus, the average latency can be reduced.

【0057】また、上記各実施形態におけるセンスアン
プのレイアウトであるが、例えば、2つのセルアレイブ
ロックの間に各ビット線につながる全てのセンスアンプ
を配置するレイアウト、あるいは、2つのセルアレイブ
ロックの間には各ビット線のうちの任意のビット線につ
ながるセンスアンプのみ配置するレイアウトが考えられ
る。後者の場合、残りのビット線につながるセンスアン
プは上記2つのセルアレイブロックの間の領域からいず
れかのセルアレイブロックに対して逆側の領域にレイア
ウトされる。例としてセルアレイブロックの両側の領域
に順次ビット線につながるセンスアンプをそれぞれ交互
にレイアウトする構成がある。
The layout of the sense amplifier in each of the above embodiments is, for example, a layout in which all the sense amplifiers connected to each bit line are arranged between two cell array blocks, or between two cell array blocks. Is a layout in which only a sense amplifier connected to an arbitrary one of the bit lines is arranged. In the latter case, the sense amplifiers connected to the remaining bit lines are laid out from the area between the two cell array blocks to the area opposite to any one of the cell array blocks. As an example, there is a configuration in which sense amplifiers sequentially connected to bit lines are alternately arranged in regions on both sides of a cell array block.

【0058】また、この発明のキャッシュセルを構成す
る記憶素子131〜134は、メモリセルと同じ製造工
程で形成されるものとしたが、これに限らず、メモリセ
ルとは別の製造工程で形成されたトランジスタと、この
トランジスタに接続される平行平板キャパシタを形成し
て電荷蓄積型の記憶素子(131〜134)を形成して
もよい。
The storage elements 131 to 134 constituting the cache cell of the present invention are formed in the same manufacturing process as that of the memory cell. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a charge storage type storage element (131-134) may be formed by forming a transistor and a parallel plate capacitor connected to the transistor.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
センスアンプ部に設ける記憶素子により、メモリセルの
情報が複写されキャッシュとして用いられる。これによ
り、共有センスアンプ構成であっても、各セルアレイブ
ロックに対し独立したキャッシュが備えられる。また共
有センスアンプ構成でなくても、キャッシュが有効に利
用できる。この結果、平均的レイテンシを小さくするメ
モリシステムを有する半導体集積回路装置を提供するこ
とができる。
As described above, according to the present invention,
Information in a memory cell is copied by a storage element provided in the sense amplifier unit and used as a cache. Thus, even with a shared sense amplifier configuration, an independent cache is provided for each cell array block. In addition, the cache can be effectively used without using the shared sense amplifier configuration. As a result, a semiconductor integrated circuit device having a memory system for reducing the average latency can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の基本構成を示す半導体集積回路装置
におけるメモリコア部のセンスアンプ周辺を示すブロッ
ク図。
FIG. 1 is a block diagram showing the periphery of a sense amplifier in a memory core unit in a semiconductor integrated circuit device showing a basic configuration of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態に係る半導体集積回
路装置におけるメモリコア部のセンスアンプ周辺を示す
回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the periphery of a sense amplifier in a memory core unit in the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】図2の回路動作の一例を示す波形図。FIG. 3 is a waveform chart showing an example of the circuit operation of FIG. 2;

【図4】この発明の第2の実施形態に係る半導体集積回
路装置のセンスアンプ周辺を示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the periphery of a sense amplifier of a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4の回路動作の一例を示す波形図。FIG. 5 is a waveform chart showing an example of the circuit operation of FIG.

【図6】(a)〜(c)はそれぞれ、この発明の第3の
実施形態を示すこの発明を適用したメモリシステム構成
の概念図。
FIGS. 6A to 6C are conceptual diagrams of a memory system configuration according to a third embodiment of the present invention, to which the present invention is applied;

【図7】この発明の第4の実施形態を示す半導体集積回
路装置におけるメモリコア部のセンスアンプ周辺を示す
ブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing the periphery of a sense amplifier in a memory core unit in a semiconductor integrated circuit device according to a fourth embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

n,n+1…メモリのバンク(セルアレイブロック) 11…センスアンプ 121〜124…トランスファゲート 131〜134…電荷蓄積型の記憶素子 n, n + 1... memory banks (cell array blocks) 11. sense amplifiers 121 to 124 transfer gates 131 to 134... charge storage type storage elements

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各々複数のメモリセルが行列状に配列さ
れる複数のセルアレイブロックと、 前記セルアレイブロックのうち隣接する各ブロックに対
し共有されるラッチ型のセンスアンプと、 前記センスアンプとその両側のセルアレイブロックそれ
ぞれとの電気的接続を制御するトランスファ制御素子
と、 前記トランスファ制御素子相互間の前記センスアンプの
接続線の電位を保持する記憶部とを具備したことを特徴
とする半導体集積回路装置。
1. A plurality of cell array blocks in each of which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, a latch-type sense amplifier shared by adjacent blocks among the cell array blocks, the sense amplifier and both sides thereof A semiconductor integrated circuit device, comprising: a transfer control element for controlling an electrical connection with each of the cell array blocks; and a storage unit for holding a potential of a connection line of the sense amplifier between the transfer control elements. .
【請求項2】 各々複数のメモリセルが行列状に配列さ
れる複数のセルアレイブロックと、 前記セルアレイブロックのうち隣接する一つのブロック
に対し接続線を有するラッチ型のセンスアンプと、 前記センスアンプとその接続線による前記セルアレイブ
ロックとの電気的接続を制御するトランスファ制御素子
と、 前記トランスファ制御素子より前記センスアンプ側にあ
る前記接続線の電位を保持する記憶部とを具備したこと
を特徴とする半導体集積回路装置。
2. A latch type sense amplifier having a plurality of cell array blocks in each of which a plurality of memory cells are arranged in a matrix, a latch type sense amplifier having a connection line to an adjacent one of the cell array blocks, and A transfer control element for controlling electrical connection to the cell array block by the connection line; and a storage unit for holding a potential of the connection line on the sense amplifier side of the transfer control element. Semiconductor integrated circuit device.
【請求項3】 前記センスアンプにおける所定のメモリ
セルのデータのラッチ時に前記記憶部にこのラッチした
データを記憶しておき、再び前記所定のメモリセルのデ
ータを読み出す時には前記トランスファ制御素子を非活
性にしたまま前記センスアンプの動作を介して前記記憶
部に対して読み出しを行うことを特徴とする請求項1ま
たは2記載の半導体集積回路装置。
3. The latch section stores the latched data when data of a predetermined memory cell is latched in the sense amplifier, and deactivates the transfer control element when reading the data of the predetermined memory cell again. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein data is read out from said storage unit through the operation of said sense amplifier.
【請求項4】 前記記憶部は、前記メモリセルと同じ製
造工程で形成された電荷蓄積型の記憶素子を含むことを
特徴とする請求項1または2記載の半導体集積回路装
置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the storage section includes a charge storage type storage element formed in the same manufacturing process as the memory cell.
【請求項5】 前記記憶部は、前記メモリセルとは別の
製造工程で形成された前記接続線の信号を伝達制御する
トランジスタと、このトランジスタに接続される平行平
板キャパシタを含む電荷蓄積型の記憶素子を含むことを
特徴とする請求項1または2記載の半導体集積回路装
置。
5. The charge storage type memory device according to claim 1, wherein the storage unit includes a transistor for controlling transmission of a signal of the connection line formed in a different manufacturing process from the memory cell, and a parallel plate capacitor connected to the transistor. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a storage element.
【請求項6】 前記記憶素子は、前記センスアンプの相
補的なセンス情報をそれぞれ保持するために二つ一組で
1個のユニットが構成され、1ビットの情報を記憶する
ことを特徴とする請求項4または5に記載の半導体集積
回路装置。
6. The storage element, wherein one unit is configured as a pair to store complementary sense information of the sense amplifier, and stores one bit of information. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4.
【請求項7】 前記記憶素子のユニットは、各々1つの
セルアレイブロックの同一列に対して複数設けられ、そ
れぞれ異なる行に属するメモリセルの情報を記憶するこ
とを特徴とする請求項6記載の半導体集積回路装置。
7. The semiconductor device according to claim 6, wherein a plurality of units of said storage elements are provided for the same column of one cell array block, respectively, and store information of memory cells belonging to different rows. Integrated circuit device.
【請求項8】 1個以上のメモリ装置及びメモリコント
ローラを搭載するLSI基板を具備し、前記メモリ装置
に前記セルアレイブロック、センスアンプ、トランスフ
ァ制御素子、記憶部の構成が含まれていることを特徴と
する請求項1ないし7いずれか一項に記載の半導体集積
回路装置。
8. An LSI board on which at least one memory device and a memory controller are mounted, wherein the memory device includes the configuration of the cell array block, the sense amplifier, the transfer control element, and the storage unit. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
【請求項9】 メモリ回路及びメモリコントロールロジ
ック回路を1チップに混載するLSIチップを具備し、
前記メモリ回路に前記セルアレイブロック、センスアン
プ、トランスファ制御素子、記憶部の構成が含まれてい
ることを特徴とする請求項1ないし7いずれか一項に記
載の半導体集積回路装置。
9. An LSI chip comprising a memory circuit and a memory control logic circuit mounted on one chip,
8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the memory circuit includes a configuration of the cell array block, a sense amplifier, a transfer control element, and a storage unit.
【請求項10】 1個以上のメモリ部及びメモリコント
ローラ及び任意の処理を実行させるための複数の機能ユ
ニットを搭載するシステムを具備し、前記メモリ部に前
記セルアレイブロック、センスアンプ、トランスファ制
御素子、記憶部の構成が含まれていることを特徴とする
請求項1ないし7いずれか一項に記載の半導体集積回路
装置。
10. A system comprising one or more memory units, a memory controller, and a plurality of functional units for executing arbitrary processing, wherein the memory unit includes the cell array block, a sense amplifier, a transfer control element, The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a configuration of a storage unit.
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