JPH1186531A - 半導体記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速動作化と高集積化を実現した半導体記憶
装置を提供する。 【解決手段】 半導体チップの中央部分に間接回路領域
が設けられ、少なくとも上記間接回路領域を挟んで対称
的にメモリアレイ部が構成されてなる半導体記憶装置に
おいて、複数からなる出力バッファを上記間接回路領域
に１纏まり又は上記間接回路領域のほぼ中心部から等間
隔となる位置に２組に分けて配置させるとともに、上記
中心部に内部クロック信号の出力点が合致するようクロ
ック再生回路をレイアウト配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体記憶装置
に関し、例えばクロック信号により同期して動作するシ
ンクロナスダイナミック型ＲＡＭ（ランダム・アクセス
・メモリ）におけるクロック再生回路と出力回路のレイ
アウト技術に利用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シンクロナス・ミラー・ディレイ回路
（ＳＭＤ）は、外部クロックと内部クロックとの同期を
とるための回路である。このようなシンクロナス・ミラ
ー・ディレイ回路については、アイ・エス・エス・シー
・シー ダイジェスト オブ テクニカル ペーバーズ
（ISSCC DIGIST OF TECHNICAL PAPERS）誌１９９６年２
月１０日、第 374頁〜第 375頁がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなシンクロ
ナス・ミラー・ディレイ回路（ＳＭＤ）を用いることに
より、外部端子から供給されたクロック信号と内部で発
生されるクロック信号の同期を採ることができ、クロッ
ク周期に占める上記入力回路での信号遅延時間を実質的
に零にできるためクロック信号の高周波数化が可能にな
る。しかしながら、上記のように同期化された内部クロ
ック信号を形成しても、かかる内部クロック信号の信号
伝達経路においても遅延時間が発生するものであり、例
えばクロック信号の周波数を約２００ＭＨｚのような高
い周波数に設定しようとすると、１周期が５ｎｓ（ナノ
秒）と小さくなり、上記遅延時間が無視できなくなる。

【０００４】この発明の目的は、高速動作化と高集積化
を実現した半導体記憶装置を提供することにある。この
発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、半導体チップの中央部分に
間接回路領域が設けられ、少なくとも上記間接回路領域
を挟んで対称的にメモリアレイ部が構成されてなる半導
体記憶装置において、複数からなる出力バッファを上記
間接回路領域に１纏まり又は上記間接回路領域のほぼ中
心部から等間隔となる位置に２組に分けて配置させると
ともに、上記中心部に内部クロック信号の出力点が合致
するようクロック再生回路をレイアウト配置する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１には、この発明に係る半導体
記憶装置の一実施例の概略ブロック図が示されている。
同図に示された各回路ブロックは、本願発明に直接的に
関係の深いものが代表として例示的に示されており、こ
られの各回路ブロックはメモリチップ上における実際の
幾何学的な配置に合わせて描かれている。同図の各回路
ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術により、
単結晶シリコンのようなメモリチップ上に形成される。

【０００７】この実施例の半導体記憶装置は、後述する
ようなシンクロナスＤＲＡＭ（以下単にＳＤＲＡＭとい
う）を構成するものであり、メモリチップの長手方向の
中央部分に間接回路領域が設けられ、かかる間接回路領
域を挟んで上下にメモリアレイが配置される。メモリア
レイは、特に制限されないが、中央部分で左右に分割さ
れ、メモリチップ全体では４つのメモリアレイから構成
される。これらの４つのメモリアレイは、それぞれが約
６４Ｍビットのような記憶容量を持ち、メモリチップ全
体では約２５６Ｍビットのような大きな記憶容量を持つ
ようにされる。

【０００８】上記間接回路領域には、出力バッファが８
個ずつが１組とされて左右に分けて２組設けられる。こ
れにより、この実施例のＳＤＲＡＭは、１６ビット（２
バイト）単位での書き込みと読み出しが行われる。上記
出力バッファは、外部端子から供給されるクロック信号
に同期して読み出し信号を出力させる。このようなクロ
ック信号は、外部端子から供給されるクロック信号がク
ロックバッファを介してクロック再生回路に供給され、
ここで上記入力バッファでの信号遅延を実質的に無くし
て、外部端子から供給されたクロック信号と内部で発生
されたクロック信号とが同期化させられる。

【０００９】この実施例では、上記クロック再生回路で
同期化された内部クロック信号における信号伝播遅延時
間を実質的に短くするために、上記クロック再生回路の
出力点から上記２組に分けられた出力バッファの中心点
までの距離が等間隔になるようにメモリチップの中央部
分に配置される。特に制限されないが、上記クロック再
生回路として、上記シンクロナス・ミラー・ディレイ回
路を用いた場合には、例えはメモリチップの上側に左右
に分割されて形成されるメモリアレイの間の狭い隙間に
嵌め込むようにレイアウト配置される。これにより、回
路規模としては比較的大きなシンクロナス・ミラー・デ
ィレイ回路を効率よく配置することができ、高集積化が
可能になる。

【００１０】外部端子から入力されるクロック信号と上
記クロック再生回路で形成された内部クロック信号の同
期化を容易にするために、上記クロックバッファはメモ
リチップの間接回路領域の中央部に配置され、短い距離
で取り込まれたクロック信号を上記クロック再生回路に
伝えるものである。

【００１１】上記クロック再生回路により形成されたク
ロック信号は、等しい距離を持って配置される２組の出
力バッファの中央部分まで延び、そこから４個ずつに出
力バブッファに対応し分岐して供給される。この構成で
は、左右に振り分けられた出力バッファの中心部分に対
して、同じ遅延時間を持って内部クロック信号を供給す
ることができる。したがって、クロック再生回路から最
も遠い位置に配置される出力バッファは、上記クロック
再生回路から左右に振り分けられた２組の出力バッファ
までの距離Ｌ１と、かかる各組の中心部から両端の出力
バッファに至る距離Ｌ２との和（Ｌ１＋Ｌ２）となる。

【００１２】上記のようなレイアウト配置により、クロ
ック再生回路により形成されたクロック信号が、それを
受けて出力信号を形成する出力バッファに至る距離は、
上記出力バッファの特定の位置に設定されたという条件
の下では、（Ｌ１＋Ｌ２）のように最も短くできるもの
である。ちなみに、上記出力バッファの配置に対して、
ワーストケースは上記クロック再生回路の出力点を間接
回路領域の左右いずれか一端に配置する場合である。こ
の場合には、クロック再生回路の出力点から最も遠い位
置に配置される出力バッファに至る距離は、おおよそ２
（Ｌ１＋Ｌ２）になるものである。つまり、上記の場合
には、クロック再生回路の出力点に対して隣接して配置
される出力バッファも存在するために、かかる出力バッ
ファに対するクロック信号の遅延は最小にできるが、メ
モリアクセス時間は上記のようなワーストケースにより
律則されるために上記最小遅延のものが存在することに
何らの意義も生じない。

【００１３】図２には、この発明に係る半導体記憶装置
の他の一実施例の概略ブロック図が示されている。この
実施例では、上記のような間接回路領域において、出力
バッファが１６個纏めて配置される。これにより、この
実施例のＳＤＲＡＭにおいても、上記同様に１６ビット
（２バイト）単位での書き込みと読み出しが行われる。
上記のように出力バッファを１つに纏めて配置した場合
には、その中点部にクロック再生回路の出力点が合致す
るように出力バッファ列に沿ってクロック再生回路が形
成される。外部端子から供給されるクロック信号はクロ
ックバッファを介してクロック再生回路に供給され、こ
こで上記入力バッファ及びクロック再生回路の入力に至
るまでの信号遅延を実質的に無くして、外部端子から供
給されたクロック信号と内部で発生されたクロック信号
とが同期化させられる。

【００１４】この実施例では、上記クロック再生回路の
出力点が上記１６個からなる出力バッファの中心点に合
致しているために、上記のように４個の出力バッファの
長さがＬ２として、同じ回路を用いると１６個の出力バ
ッファ列の長さは４×Ｌ２となり、クロック再生回路か
ら最も遠い位置に配置される出力バッファまでの距離
は、２×Ｌ２のように短くできる。すなわち、上記クロ
ック再生回路を上記出力バッファ列に沿って配置した場
合、出力バッファ列の中心部とクロック再生回路の出力
点とのずれがあると、そのずれ分だけ一方では長くな
り、他方では短くなり、メモリアクセスは上記長くなる
方で律則されるために上記の実施例のように両者を合致
させることがメモリアクセス時間を最も短くできるもの
となる。

【００１５】図３には、この発明が適用される半導体記
憶装置の一実施例の概略ブロック図が示されている。特
に制限されないが、この実施例の半導体記憶装置は、Ｓ
ＤＲＡＭに向けられており、公知の半導体集積回路の製
造技術によって単結晶シリコンのような１つの半導体基
板上に形成される。

【００１６】この実施例のＳＤＲＡＭは、メモリバンク
（Bank）０〜メモリバンク（Bank）３を構成するメモリ
セルアレイＭＡＲＹを４組（×４）を備えている。上記
メモリセルアイレＭＡＲＹは、マトリクス配置されたダ
イナミック型メモリセルを備えており、図に従えば縦方
向に配置されたメモリセルの選択端子は各列毎のワード
線（図示せず）に結合され、横方向の同一行に配置され
たメモリセルのデータ入出力端子は行毎に相補ビット線
に結合される。

【００１７】メモリセルアレイＭＡＲＹの図示しないワ
ード線は、ＸデコーダＸＤによるＸアドレス信号のデコ
ード結果、図示しないロウ系タイミング信号に従ってワ
ードドライバＷＤにより実質的に１本が選択レベルに駆
動される。メモリセルアレイＭＡＲＹの図示しない相補
ビット線はセンスアンプＳＡに結合される。センスアン
プＳＡには、後述するようにカラム選択回路が設けられ
ており、ワード線選択によるメモリセルからのデータ読
み出しによって夫々の相補ビット線に現れる微小電位差
をセンスアンプにより検出して増幅してメモリセルにリ
ライトを行う。カラムスイッチ回路は、相補ビット線を
各別に選択して相補共通入出力線に導通させる。カラム
スイッチ回路はＹデコーダＹＤＥＣによるカラムアドレ
ス信号のデコード結果に従って選択動作される。上記４
組からなるメモリセルアレイＭＡＲＹに対して、それぞ
れに上記のようなＸデコーダＸＤ及びワードドライバＷ
Ｄと、ＹデコーダＹＤＥＣが設けられるものである。

【００１８】同図においては、欠陥救済回路としてＹ系
の冗長ビット線ＲＢＬが設けられている。この冗長ビッ
ト線ＲＢＬは、上記ＹデコーダＹＤＥＣに含まれるＹ冗
長回路ＹＲによって、不良ビット線に対するメモリアク
セスがあったときには不良ビット線に代えて冗長デコー
ダＹＲＳにより上記冗長ビット線ＲＢＬを選択するよう
にされる。同図においては省略されているが、上記メモ
リセルアレイＭＡＲＹに冗長ワード線が設けられ、そこ
に対応してＸデコーダＣＤにはＸ冗長回路ＸＲが設けら
れ、不良ワード線が冗長ワード線に切り換えられる。

【００１９】上記相補共通入出力線は、データ出力制御
回路ＤＯＣの入力と、書き込み制御回路ＷＣＣの出力端
子に接続される。上記データ出力制御回路ＤＯＣの出力
信号は、データ出力バッファＤＯＢを通して図示しない
外部端子へ出力される。出力バッファは、図示しない外
部端子から供給されたクロック信号と同期するよう形成
された内部クロック信号に同期して読み出し信号を出力
させる。また、図示しない外部端子から入力された書き
込み信号も上記外部端子から供給されるクロック信号に
同期してデータ入力バッファＤＩＢの入力端子に供給さ
れ、このデータ入力バッファＤＩＢの出力信号が上記書
き込み制御回路ＷＣＣの入力端子に供給される。特に制
限されないが、上記読み出し信号を送出させる外部端子
と書き込み信号が入力される外部端子とは、共通化され
ており、例えば、１６ビットのような複数ビットの単位
での入出力が行われる。

【００２０】図示しないアドレス入力端子から供給され
たアドレス信号は、ロウアドレスバッファ回路ＲＡＤＢ
とカラムアドレスバッファＣＡＤＢにアドレスマルチプ
レクス形式で取り込まれる。供給されたアドレス信号は
それぞれのアドレスバッファＲＡＤＢとＣＡＤＢが保持
する。例えば、ロウアドレスバッファＲＡＤＢとカラム
アドレスバッファＣＡＤＢは、１つのメモリサイクル期
間にわたって上記取り込まれたアドレス信号をそれぞれ
保持する。

【００２１】上記ロウアドレスバッファＲＡＤＢはリフ
レッシュ動作モードにおいてはリフレッシュ制御回路Ｒ
ＦＣから出力されるリフレッシュアドレス信号をロウア
ドレス信号として取り込む。この実施例では、特に制限
されないが、クロック再生回路ＣＫＧを介して上記リフ
レッシュアドレス信号をロウアドレス信号として取り込
むようにされている。カラムアドレスバッファＣＡＤＢ
に取り込まれたアドレス信号は、制御回路ＣＯＮＴに含
まれるカラムアドレスカウンタにプリセットデータとし
て供給される。上記カラムアドレスカウンタは後述のコ
マンドなどで指定される動作モードに応じて、上記プリ
セットデータとしてのカラムアドレス信号、又はそのカ
ラムアドレス信号を順次インクリメントした値を、Ｙデ
コーダＹＤＥＣに向けて出力する。

【００２２】制御回路ＣＯＮＴは、特に制限されなが、
クロック信号ＣＬＫ、クロックイネーブル信号ＣＫＥ、
チップセレクト信号／ＣＳ、カラムアドレスストローブ
信号／ＣＡＳ（記号／はこれが付された信号がロウイネ
ーブルの信号であることを意味する）、ロウアドレスス
トローブ信号／ＲＡＳ、ライトイネーブル信号／ＷＥ、
データ入出力マスクコントロール信号ＤＱＭなどの外部
制御信号と、メモリバンクに対応されたアドレス信号と
が供給され、それらの信号のレベルの変化やタイミング
などに基づいてＳＤＲＡＭの動作モード等の各種制御信
号とそれに対応した各種タイミング信号を形成し、その
ためのコントロールロジックとモードレジスタを備え
る。上記チップセレクト信号／ＣＳがハイレベルのとき
（チップ非選択状態）やその他の入力は意味を持たな
い。但し、後述するメモリバンクの選択状態やバースト
動作などの内部動作はチップ非選択状態への変化によっ
て影響されない。／ＲＡＳ，／ＣＡＳ，／ＷＥの各信号
は通常のＤＲＡＭにおける対応信号とは機能が相違さ
れ、後述するコマンドサイクルを定義するときに有意の
信号とされる。

【００２３】クロック信号ＣＬＫは、ＳＤＲＡＭのマス
タクロックとされ、その他の外部入力信号は当該内部ク
ロック信号の立ち上がりエッジに同期して有意とされ
る。チップセレクト信号／ＣＳはそのロウレベルによっ
てコマンド入力サイクルの開始を指示する。クロック再
生回路ＣＫＧは、外部端子から供給されたクロック信号
に同期した内部クロック信号を発生させるものであり、
後述するようなＳＭＤ等のような遅延回路により外部端
子から供給されたクロック信号を２周期遅延させて同期
化させるようなＳＭＤ等の同期化回路、あるいはＤＬＬ
又はＰＬＬ回路から構成されてもよい。

【００２４】クロックイネーブル信号ＣＫＥは次のクロ
ック信号の有効性を指示する信号であり、当該信号ＣＫ
Ｅがハイレベルであれば次のクロック信号ＣＬＫの立ち
上がりエッジが有効とされ、ロウレベルのときには無効
とされる。さらに、リードモードにおいて、データ出力
バッファＤＯＢに対するアウトプットイネーブルの制御
を行う外部制御信号ＤＱＭも制御回路ＣＯＮＴに供給さ
れ、その信号ＤＱＭが例えばハイレベルのときにはデー
タ出力バッファＤＯＢは高出力インピーダンス状態にさ
れる。テスト回路ＴＳＴＣは、テストモードが指定され
たときに活性化れて、一括書き込みや一括読み出し比較
判定等のテスト動作を行う。

【００２５】上記ロウアドレス信号は、クロック信号Ｃ
ＬＫ（内部クロック信号）の立ち上がりエッジに同期す
る後述のロウアドレスストローブ・バンクアクティブコ
マンドサイクルにおけるアドレス信号のレベルによって
定義される。最上位の２ビットの入力は、上記ロウアド
レスストローブ・バンクアクティブコマンドサイクルに
おいてバンク選択信号とみなされる。即ち、上記２ビッ
トの組み合わせにより、上記４つのメモリバンク０〜３
の中の１つが選択される。メモリバンクの選択制御は、
特に制限されないが、選択メモリバンク側のロウデコー
ダのみの活性化、非選択メモリバンク側のカラムスイッ
チ回路の全非選択、選択メモリバンク側のみのデータ入
力バッファＤＩＢ及びデータ出力バッファＤＯＢへの接
続などの処理によって行うことができる。

【００２６】後述のプリチャージコマンドサイクルにお
ける特定のアドレス信号の入力は相補ビット線などに対
するプリチャージ動作の態様を指示し、そのハイレベル
はプリチャージの対象が双方のメモリバンクであること
を指示し、そのロウレベルは、上記メモリバンクを指定
するアドレス信号で指示されている１つのメモリバンク
がプリチャージの対象であることを指示する。上記カラ
ムアドレス信号は、クロック信号ＣＬＫ（内部クロッ
ク）の立ち上がりエッジに同期するリード又はライトコ
マンド（後述のカラムアドレス・リードコマンド、カラ
ムアドレス・ライトコマンド）サイクルにおけるアドレ
ス信号のレベルによって定義される。そして、この様に
して定義されたカラムアドレスはバーストアクセスのス
タートアドレスとされる。

【００２７】次に、コマンドによって指示されるＳＤＲ
ＡＭの主な動作モードを説明する。 （１）モードレジスタセットコマンド（Ｍｏ） モードレジスタをセットするためのコマンドであり、／
ＣＳ，／ＲＡＳ，／ＣＡＳ，／ＷＥ＝ロウレベルによっ
て当該コマンド指定され、セットすべきデータ（レジス
タセットデータ）はアドレス端子を介して与えられる。
レジスタセットデータは、特に制限されないが、バース
トレングス、ＣＡＳレイテンシイ、ライトモードなどと
される。特に制限されないが、設定可能なバーストレン
グスは、１，２，４，８，フルページとされ、設定可能
なＣＡＳレイテンシイは１，２，３とされ、設定可能な
ライトモードは、バーストライトとシングルライトとさ
れる。

【００２８】上記ＣＡＳレイテンシイは、カラムアドレ
ス・リードコマンドによって指示されるリード動作にお
いて／ＣＡＳの立ち下がりからデータ出力バッファＤＯ
Ｂの出力動作までに内部クロック信号の何サイクル分を
費やすかを指示するものである。読出しデータが確定す
るまでにはデータ読出しのための内部動作時間が必要と
され、それを内部クロック信号の使用周波数に応じて設
定するためのものである。換言すれば、周波数の高い内
部クロック信号を用いる場合にはＣＡＳレイテンシイを
相対的に大きな値に設定し、周波数の低い内部クロック
信号を用いる場合にはＣＡＳレイテンシイを相対的に小
さな値に設定する。特に制限されないが、後述するよう
な画像処理動作において、必要ならばワード線の切り換
え時間を確保するためにＣＡＳレイテンシイを大きな値
に設定するよう用いるようにできる。

【００２９】（２）ロウアドレスストローブ・バンクア
クティブコマンド（Ａｃ） これは、ロウアドレスストローブの指示とアドレス信号
によるメモリバンクの選択を有効にするコマンドであ
り、／ＣＳ，／ＲＡＳ＝ロウレベル、／ＣＡＳ，／ＷＥ
＝ハイレベルによって指示され、このとき最上位の２ビ
ットを除くアドレス端子に供給されるアドレスがロウア
ドレス信号として、上記最上位の２ビットのアドレス端
子に供給される信号がメモリバンクの選択信号として取
り込まれる。取り込み動作は上述のように内部クロック
信号の立ち上がりエッジに同期して行われる。例えば、
当該コマンドが指定されると、それによって指定される
メモリバンクにおけるワード線が選択され、当該ワード
線に接続されたメモリセルがそれぞれ対応する相補ビッ
ト線に導通される。

【００３０】（３）カラムアドレス・リードコマンド
（Ｒｅ） このコマンドは、バーストリード動作を開始するために
必要なコマンドであると共に、カラムアドレスストロー
ブの指示を与えるコマンドであり、／ＣＳ，／ＣＡＳ＝
ロウレベル、／ＲＡＳ，／ＷＥ＝ハイレベルによって指
示され、このときＹアドレスに割り当てられた所定のア
ドレス端子から入力されたアドレス信号に供給されるカ
ラムアドレスがカラムアドレス信号として取り込まれ
る。これによって取り込まれたカラムアドレス信号はバ
ーストスタートアドレスとしてカラムアドレスカウンタ
に供給される。

【００３１】これによって指示されたバーストリード動
作においては、その前にロウアドレスストローブ・バン
クアクティブコマンドサイクルでメモリバンクとそれに
おけるワード線の選択が行われており、当該選択ワード
線のメモリセルは、内部クロック信号に同期してカラム
アドレスカウンタから出力されるアドレス信号に従って
順次選択されて連続的に読出される。連続的に読出され
るデータ数は上記バーストレングスによって指定された
個数とされる。また、データ出力バッファＤＯＢからの
データ読出し開始は上記ＣＡＳレイテンシイで規定され
る内部クロック信号のサイクル数を待って行われる。

【００３２】（４）カラムアドレス・ライトコマンド
（Ｗｒ） ライト動作の態様としてモードレジスタにバーストライ
トが設定されているときは当該バーストライト動作を開
始するために必要なコマンドとされ、ライト動作の態様
としてモードレジスタにシングルライトが設定されてい
るときは当該シングルライト動作を開始するために必要
なコマンドとされる。更に当該コマンドは、シングルラ
イト及びバーストライトにおけるカラムアドレスストロ
ーブの指示を与える。当該コマンドは、／ＣＳ，／ＣＡ
Ｓ，／ＷＥ＝ロウレベル、／ＲＡＳ＝ハイレベルによっ
て指示され、このとき上記Ｙアドレスに割り当てられた
アドレス信号がカラムアドレス信号として取り込まれ
る。これによって取り込まれたカラムアドレス信号はバ
ーストライトにおいてはバーストスタートアドレスとし
てカラムアドレスカウンタに供給される。これによって
指示されたバーストライト動作の手順もバーストリード
動作と同様に行われる。但し、ライト動作にはＣＡＳレ
イテンシイはなく、ライトデータの取り込みは当該カラ
ムアドレス・ライトコマンドサイクルから開始される。

【００３３】（５）プリチャージコマンド（Ｐｒ） これは、Ａ１０，Ａ１１によって選択されたメモリバン
クに対するプリチャージ動作の開始コマンドとされ、／
ＣＳ，／ＲＡＳ，／ＷＥ＝ロウレベル、／ＣＡＳ＝ハイ
レベルによって指示される。

【００３４】（６）オートリフレッシュコマンド このコマンドはオートリフレッシュを開始するために必
要とされるコマンドであり、／ＣＳ，／ＲＡＳ，／ＣＡ
Ｓ＝ロウレベル、／ＷＥ，ＣＫＥ＝ハイレベルによって
指示される。

【００３５】（７）バーストストップ・イン・フルペー
ジコマンド フルページに対するバースト動作を全てのメモリバンク
に対して停止させるために必要なコマンドであり、フル
ページ以外のバースト動作では無視される。このコマン
ドは、／ＣＳ，／ＷＥ＝ロウレベル、／ＲＡＳ，／ＣＡ
Ｓ＝ハイレベルによって指示される。

【００３６】（８）ノーオペレーションコマンド（Ｎｏ
ｐ） これは実質的な動作を行わないこと指示するコマンドで
あり、／ＣＳ＝ロウレベル、／ＲＡＳ，／ＣＡＳ，／Ｗ
Ｅのハイレベルによって指示される。

【００３７】ＳＤＲＡＭにおいては、１つのメモリバン
クでバースト動作が行われているとき、その途中で別の
メモリバンクを指定して、ロウアドレスストローブ・バ
ンクアクティブコマンドが供給されると、当該実行中の
一方のメモリバンクでの動作には何ら影響を与えること
なく、当該別のメモリバンクにおけるロウアドレス系の
動作が可能にされる。

【００３８】したがって、データ入出力端子においてデ
ータが衝突しない限り、処理が終了していないコマンド
実行中に、当該実行中のコマンドが処理対象とするメモ
リバンクとは異なるメモリバンクに対するプリチャージ
コマンド、ロウアドレスストローブ・バンクアクティブ
コマンドを発行して、内部動作を予め開始させることが
可能である。

【００３９】ＳＤＲＡＭは、クロック信号ＣＬＫ（内部
クロック信号）に同期してデータ、アドレス、制御信号
を入出力できるため、ＤＲＡＭと同様の大容量メモリを
ＳＲＡＭに匹敵する高速動作させることが可能であり、
また、選択された１本のワード線に対して幾つのデータ
をアクセスするかをバーストレングスによって指定する
ことによって、内蔵カラムアドレスカウンタで順次カラ
ム系の選択状態を切り換えていって複数個のデータを連
続的にリード又はライトできることが理解されよう。

【００４０】図４には、この発明が適用されるＳＤＲＡ
Ｍの一実施例の概略レイアウト図が示されている。同図
においては、上記図３の実施例に対応して４つのメモリ
バンクを持つようにされる。そして、同図では、主とし
てダイナミック型ＲＡＭのメモリマットと出力バッファ
とそれにクロック信号を供給するクロックバッファ及び
クロック再生回路の関係が判るように示されており、そ
の他の周辺回路は省略されている。

【００４１】この実施例では、特に制限されないが、メ
モリアレイは、バンク０〜３に対応して全体として４個
に分けられる。半導体チップの長手方向に対して４つの
メモリセルアレイが並ぶように配置される。上記のよう
に１つのメモリバンクが４つのメモリセルアレイを持つ
ので、チップ全体では１６個のメモリセルアレイが構成
される。上記バンク２とバンク１との間の半導体チップ
の長手方向中央部分は間接回路領域とされて、縦に並ぶ
□で示されたボンディンバッドが代表として例示的に示
されている。

【００４２】上記間接回路領域には、出力バッファＤＯ
Ｂが両端に２組に分けて配置される。つまり、出力バッ
ファは、８ビットずつが間接回路領域の両側に分割して
配置される。そして間接領域の中央部分には、アドレス
バッファや制御バッファが設けられる。制御バッファに
含まれるクロックバッファＣＫＢは、特に制限されない
が、チップの中央部分に配置される。なお、データ入力
バッファは、その入力端子が上記出力バッファの出力端
子と共通化されるものであるために、特に制限されない
が、ボンディングパッドを挟んで出力バッファと対称的
に配置される。

【００４３】クロック再生回路ＣＫＧは、上記半導体チ
ップの長手方向に配置されるメモリアレイ間の狭い領域
に嵌め込むように配置される。特に制限されないが、ク
ロック再生回路ＣＫＧは、後述するようなＳＭＤ回路か
らなり、クロック入力とクロック出力とがチップの中央
部分になるようにレイアウト配置され、前記図１の実施
例のように出力バッファとの間の距離が最短になるよう
に構成される。

【００４４】上述のように半導体チップの長手方向に対
して左右に２個ずつ合計４個と、上下方向に４個ずつに
分けられた合計１６個からなる各メモリアレイにおい
て、長手方向に対して上下中央部で２に分けられ、２個
づつに分けられた中央部分においてメインワード線選択
回路ＭＷＤ及びＸ冗長回路ＸＲが設けられる。このメイ
ンワード選択回路ＭＷＤの各メモリセルアレイに隣接し
た上下には、図示しないがメインワードドライバが形成
されて、上記上下に分けられたメモリアレイを貫通する
ように延長されるメインワード線をそれぞれが駆動する
ようにされる。上記バンク０と１及びバンク２と３に割
り当てられたメモリセルアレイの間には、Ｙ選択回路Ｙ
ＤとＹ冗長回路ＹＲが設けられる。

【００４５】上記メモリセルアレイは、上記長手方向と
それに対して直角方向とに複数のメモリマットが配列さ
れる。つまり、１つのメモリセルは、長手方向に８分割
されて８個のメモリマットが設けられ、上記直角方向に
１６分割されて１６個のメモリマットが設けられる。言
い換えるならば、ワード線が８分割され、ビット線が１
６分割させられる。これにより、１つのメモリマットに
設けられるメモリセルの数が上記８分割と１６分割さ
れ、メモリアクセスの高速化を図るようにされる。上記
メモリマットは、後述するようにそれを挟んで同図では
センスアンプ領域が左右に配置され、サブワードドライ
バ領域ＳＷＤが上下に配置されるものである。上記セン
スアンプ領域に設けられるセンスアンプＳＡは、シェア
ードセンス方式により構成され、メモリセルアレイの両
端に配置されるセンスアンプＳＡを除いて、センスアン
プＳＡを中心にして左右に相補ビット線が設けられ、左
右いずれかのメモリマットの相補ビット線に選択的に接
続される。

【００４６】太い線で示された上記センスアンプＳＡと
サブワードドライバＳＷＤに囲まれた１つのメモリマッ
トは、図示しないがサブワード線が２５６本とされ、そ
れと直交する相補ビット線（又はデータ線）が５１２対
とされる。上記１つのメモリアレイにおいて、上記メモ
リマットがビット線方向に１６個設けられるから、全体
としての上記サブワード線は約８Ｋ分設けられ、チップ
全体では１６Ｋ分設けられる。また、上記１つのメモリ
アレイにおいて、上記メモリマットがワード線方向に８
個設けられるから、相補ビット線は全体として約４Ｋ分
設けられる。このようなメモリアレイが全体で４個設け
られるから、全体では１６Ｋ分の相補データ線が設けら
れ、全体としての記憶容量は、１６Ｋ×１６Ｋ＝２５６
Ｍビットのような大記憶容量を持つようにされる。

【００４７】上記１つのメモリセルアレイは、メインワ
ード線方向に対して８個に分割される。かかる分割され
たメモリセルアレイ１５毎にサブワードドライバ（サブ
ワード線駆動回路）が設けられる。サブワードドライバ
は、メインワード線に対して１／８の長さに分割され、
それと平行に延長されるサブワード線の選択信号を形成
する。この実施例では、メインワード線の数を減らすた
めに、言い換えるならば、メインワード線の配線ピッチ
を緩やかにするために、特に制限されないが、１つのメ
インワード線に対して、相補ビット線方向に４本からな
るサブワード線を配置させる。このようにメインワード
線方向には８本に分割され、及び相補ビット線方向に対
して４本ずつが割り当てられたサブワード線の中から１
本のサブワード線を選択するために、サブワード選択ド
ライバが配置される。このサブワード選択ドライバは、
上記サブワードドライバの配列方向に延長される４本の
サブワード選択線の中から１つを選択する選択信号を形
成する。

【００４８】上記１つのメモリセルアレイに着目する
と、１つのメインワード線に割り当てられる８個のメモ
リセルアレイのうち選択すべきメモリセルが含まれる１
つのメモリマットに対応したサブワードドライバにおい
て、１本のサブワード選択線が選択される結果、１本の
メインワード線に属する８×４＝３２本のサブワード線
の中から１つのサブワード線が選択される。上記のよう
にメインワード線方向に４Ｋ（４０９６）のメモリセル
が設けられるので、１つのサブワード線には、４０９６
／８＝５１２個のメモリセルが接続されることとなる。
特に制限されないが、リフレッシュ動作（例えばセルフ
リフレッシュモード）においては、１本のメインワード
線に対応する８本のサブワード線が選択状態とされる。

【００４９】上記のように１つのメモリアレイは、相補
ビット線方向に対して４Ｋビットの記憶容量を持つ。し
かしながら、１つの相補ビット線に対して４Ｋものメモ
リセルを接続すると、相補ビット線の寄生容量が増大
し、微細な情報記憶用キャパシタとの容量比により読み
出される信号レベルが得られなくなってしまうために、
相補ビット線方向に対しても１６分割される。つまり、
メモリマット間に配置されたセンスアンプにより 相補
ビット線が１６分割に分割される。特に制限されない
が、センスアンプは、上記のようにシェアードセンス方
式により構成され、メモリセルアレイの両端に配置され
るセンスアンプを除いて、センスアンプ１６を中心にし
て左右に相補ビット線が設けられ、左右いずれかの相補
ビット線に選択的に接続される。

【００５０】図５には、上記メモリマットのメインワー
ド線とサブワード線との関係を説明するための要部ブロ
ック図が示されている。同図においては、代表として２
本のメインワード線ＭＷＬ０とＭＷＬ１が示されてい
る。これらのメインワード線ＭＷＬ０は、メインワード
ドライバＭＷＤ０により選択される。同様なメインワー
ドドライバによりメインワード線ＭＷＬ１も選択され
る。

【００５１】上記１つのメインワード線ＭＷＬ０には、
それの延長方向に対して８組のサブワード線が設けられ
る。同図には、そのうちの２組のサブワード線が代表と
して例示的に示されている。サブワード線ＳＷＬは、偶
数０〜６と奇数１〜７の合計８本のサブワード線が１つ
のメモリマットに交互に配置される。メインワードドラ
イバに隣接する偶数０〜６と、メインワード線の遠端側
（ワードドライバの反対側）に配置される奇数１〜７を
除いて、メモリマット間に配置されるサブワードドライ
バＳＷＤは、それを中心にした左右のメモリマットのサ
ブワード線の選択信号を形成する。

【００５２】上記のようにメモリマットとしては、メイ
ンワード線方向に８本に分けられるが、上記のように実
質的にサブワードドライバＳＷＤにより２つのメモリマ
ットに対応したサブワード線が同時に選択されるので、
実質的には４つに分けられることとなる。上記のように
サブワード線を偶数０〜６と偶数１〜７に分け、それぞ
れメモリマットの両側にサブワードドライバＳＷＤを配
置する構成では、メモリセルの配置に合わせて高密度に
配置されるサブワード線ＳＷＬの実質的なピッチがサブ
ワードドライバＳＷＤの中で２倍に緩和でき、サブワー
ドドライバＳＷＤとサブワード線ＳＷＬ０等とを効率よ
くレイアウトすることができる。

【００５３】上記メインワードドライバＭＷＤは、４本
のサブワード線０〜６（１〜７）に対して共通に選択信
号としてのメインワード線を駆動する。上記４つのサブ
ワード線の中から１つのサブワード線を選択するための
サブワード選択線ＦＸが設けられる。サブワード選択線
ＦＸは、ＦＸ０〜ＦＸ７のような８本から構成され、そ
のうちの偶数サブワード選択線ＦＸ０〜ＦＸ６が上記偶
数列のサブワードドライバ０〜６に供給され、そのうち
奇数サブワード選択線ＦＸ１〜ＦＸ７が上記奇数列のサ
ブワードドライバ１〜７に供給される。特に制限されな
いが、サブワード選択線ＦＸ０〜ＦＸ７は、アレイの周
辺部では第２層目の金属配線層Ｍ２により形成され、同
じく第２層目の金属配線層Ｍ２により構成されるメイン
ワード線ＭＷＬ０〜ＭＷＬｎの交差する部分では、第３
層目の金属配線層Ｍ３により構成される。

【００５４】図６には、上記メインワード線とセンスア
ンプとの関係を説明するための要部ブロック図が示され
ている。同図においては、代表として１本のメインワー
ド線ＭＷＬが示されている。このメインワード線ＭＷＬ
は、メインワードドライバＭＷＤにより選択される。上
記メインワードドライバに隣接して、上記偶数サブワー
ド線に対応したサブワードドライバＳＷＤが設けられ
る。

【００５５】同図では、省略されているが上記メインワ
ード線ＭＷＬと平行に配置されるサブワード線と直交す
るように相補ビット線（Pair Bit Line)が設けられる。
この実施例では、特に制限されないが、相補ビット線も
偶数列と奇数列に分けられ、それぞれに対応してメモリ
マットを中心にして左右にセンスアンプＳＡが振り分け
られる。センスアンプＳＡは、シェアードセンス方式と
されるが、端部のセンスアンプＳＡでは、実質的に片方
にした相補ビット線が設けられない。

【００５６】上記のようにメモリマットの両側にセンス
アンプＳＡを分散して配置する構成では、奇数列と偶数
列に相補ビット線が振り分けられるために、センスアン
プ列のピッチを緩やかにすることができる。逆にいうな
らば、高密度に相補ビット線を配置しつつ、センスアン
プＳＡを形成する素子エリアを確保することができるも
のとなる。上記両側のセンスアンプＳＡの配列に沿って
ローカル入出力線が配置され、それぞれが２対のローカ
ル入出力線を持つ。上記のように１本のカラム選択線Ｙ
Ｓによりスイッチ制御されるカラムスイッチＭＯＳＦＥ
Ｔによりメモリマットの両側に配置されるセンスアンプ
に対応して２対ずつの相補ビット線が選択されて上記２
対ずつのローカル入出力線に接続される。

【００５７】上記合計４対のローカル入出力線は、マッ
ト選択信号によりスイッチ制御されるメインスイッチ回
路を介して４対からなるメイン入出力線に接続される。
上記カラムスイッチＭＯＳＦＥＴのゲートは、カラムデ
コーダ（COLUMN DECORDER)の選択信号が伝えられる上記
対応する１つのカラム選択線ＹＳに接続される。このカ
ラム選択線ＹＳは、上記図２のように１６個に分割れて
なるメモリマットを貫通するよう延長するよう設けら
れ、各メモリマットの対応の対応するカラムスイッチＭ
ＯＳＦＥＴのゲートに共通に接続される。

【００５８】図７には、この発明に係るＳＤＲＡＭのセ
ンスアンプ部の一実施例の要部回路図が示されている。
同図においては、センスアンプとそれに関連した一方の
メモリマット（メモリアレイ）が例示的に示されてい
る。上記センスアンプの左側に配置されるメモリマット
は省略され、それの相補ビット線と接続されるシェアー
ドスイッチＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１、Ｑ２）等が例示的に示
されている。

【００５９】ダイナミック型メモリセルは、右側のメモ
リマットに設けられたサブワード線ＳＷＬ０と１に対応
して通常回路の４回路分とと冗長回路の４回路分が代表
として例示的に示されている。ダイナミック型メモリセ
ルは、アドレス選択用ＭＯＳＦＥＴＱｍと情報記憶用キ
ャパシタＣｓから構成される。アドレス選択用ＭＯＳＦ
ＥＴＱｍのゲートは、サブワード線ＳＷＬ０に接続さ
れ、このＭＯＳＦＥＴＱｍのドレインが相補ビット線Ｂ
ＬＴとＢＬＢのうちの一方ＢＬＴにに接続され、ソース
に情報記憶キャパシタＣｓが接続される。情報記憶用キ
ャパシタＣｓの他方の電極は共通化されてプレート電圧
が与えられる。

【００６０】一対の相補ビット線ＢＬＴ，ＢＬＢは、同
図に示すように平行に配置され、ビット線の容量バラン
ス等をとるために必要に応じて適宜に交差させられる。
かかる相補ビット線ＢＬＢとＢＬＴは、シェアードスイ
ッチＭＯＳＦＥＴＱ３とＱ４によりセンスアンプの単位
回路の入出力ノードと接続される。センスアンプの単位
回路は、ゲートとドレインとが交差接続されてラッチ形
態にされたＮチャンネル型ＭＯＳＦＥＴＱ５，Ｑ６及び
Ｐチャンネル型ＭＯＳＦＥＴＱ７，Ｑ８から構成され
る。Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴＱ５とＱ６のソース
は、共通ソース線ＳＡＮに接続される。Ｐチャンネル型
ＭＯＳＦＥＴＱ７とＱ８のソースは、共通ソース線ＳＡ
Ｐに接続される。上記共通ソース線ＳＡＮとＳＡＰに
は、Ｎチャンネル型ＭＯＳＦＥＴとＰチャンネル型ＭＯ
ＳＦＥＴのパワースイッチＭＯＳＦＥＴがそれぞれ設け
られて、センスアンプの活性化信号により上記パワース
イッチＭＯＳＦＥＴがオン状態になり、センスアンプの
動作に必要な電圧供給を行うようにされる。

【００６１】上記センスアンプの単位回路の入出力ノー
ドには、相補ビット線を短絡させるＭＯＳＦＥＴＱ１１
と、相補ビット線にハーフプリチャージ電圧ＨＶＣを供
給するスイッチＭＯＳＦＥＴＱ９とＱ１０からなるプリ
チャージ回路が設けられる。これらのＭＯＳＦＥＴＱ９
〜Ｑ１１のゲートは、共通にプリチャージ信号ＰＣが供
給される。

【００６２】ＭＯＳＦＥＴＱ１２とＱ１３は、カラム選
択信号ＹＳによりスイッチ制御されるカラムスイッチを
構成する。この実施例では、１つのカラム選択信号ＹＳ
により２対のビット線を選択できるようにされる。右側
のメモリマットのサブワード線ＳＷＬ０が選択された場
合には、メモリマットを中心として右側にも同様に配置
されるセンスアンプも活性化される。かかる図示しない
右側のセンスアンプにも上記同様なカラムスイッチＭＯ
ＳＦＥＴが設けられており、２対のビット線が選択され
る。それ故、１つのメモリマットに着目すると合計４対
の相補ビット線が選択されることなる。

【００６３】上記のメモリマットに着目すると、２つの
センスアンプがビット線の両側に配置され、２対ずつが
交互に２つのセンスアンプに対応して接続されるもので
ある。上記カラム選択信号ＹＳは、センスアンプで例示
的に示されている２対のビット線ＢＬＴ，ＢＬＢ等と、
図示しないセンスアンプに設けられる図示しない残り２
対のビット線とに対応した合計４対の相補ビット線を選
択できるようにされる。これらの２対ずつの相補ビット
線対は、ローカル入出力線ＳＩＯ０Ｂ，ＳＩＯ０Ｔ及び
ＳＩＯ１Ｂ，ＳＩＯ１Ｔに接続され、上記図示しないセ
ンスアンプにおいても、ローカル入出力線ＳＩＯ２Ｂ，
ＳＩＯ２Ｔ及びＳＩＯ３Ｂ，ＳＩＯ３Ｔに接続させ、マ
ット選択信号により合計４対からなるメイン入出力線に
接続される。冗長用のカラム選択線ＲＹＳに対しても、
上記同様にセンスアンプと冗長ビット線ＲＢＬＴ，ＲＢ
ＬＢ等が設けられる。

【００６４】図８には、この発明に用いられるシンクロ
ナス・ミラー・ディレイ回路（同期パルス再生回路）の
一実施例の回路図が示されている。この実施例のシンク
ロナス・ミラー・ディレイ回路は、外部クロックを取り
込む入力部と、フォワード・ディレイ・アレイ（以下、
ＦＤＡという）、ミラー制御回路（以下、ＭＣＣとい
う）及びバックワード・ディレイ・アレイ（以下、ＢＤ
Ａという）と負荷回路、内部クロックのドライバとして
の出力部から構成される。この実施例では、特に制限さ
れないが、上記入力部において外部クロックＣＬＫinの
入力バッファにパルス信号発生回路を設け、クロックＣ
ＬＫinの立ち上がりエッジあるいは立ち下がりエッジか
らかかるクロックＣＬＫinの周波数に依存しない一定の
パルス幅を持ったパルス信号を発生させる。

【００６５】つまり、外部端子から入力された外部クロ
ックＣＬＫinは、入力バッファＢ１を介して、パルス発
生回路に供給される。パルス発生回路は、上記入力バッ
ファＢ１の出力信号を遅延させてパルス幅を設定する遅
延回路Ｐｗとインバータ回路Ｎ１、上記入力バッファＢ
１と上記インバータ回路Ｎ１の遅延信号とを受けるナン
ドゲート回路Ｇ１から構成される。このナンドゲート回
路Ｇ１の出力信号は、インバータ回路Ｎ２とＮ３を通し
てＣＯＭＭＯＮに伝えられる。

【００６６】上記インバータ回路Ｎ２とＮ３を通したパ
ルス発生回路の出力信号は、他方において遅延回路を構
成するインバータ回路Ｎ４，Ｎ５及びバッファ回路Ｂ２
とＢ３とを通してＦＤＡに入力される。ＦＤＡは、ナン
ドゲート回路とインバータ回路からなる基本遅延単位か
ら構成される。ＦＤＡの初段回路と２段目の回路のナン
ドゲート回路Ｇ１１とＧ２１は、一方の入力には論理１
に対応したハイレベルが定常的に供給されている。初段
回路のインバータ回路Ｎ１１から出力信号が形成され
て、一方において第２段目のナンドゲート回路Ｇ２１の
他方の入力に供給される。上記インバータ回路Ｎ１１か
ら出力信号は、他方においてＭＣＣのナンドゲート回路
Ｇ１２の一方の入力に供給される。このナンドゲート回
路Ｇ１２の方の入力は、上記ＣＯＭＭＯＮに接続され
る。

【００６７】上記ＦＤＡの第３段目の基本遅延単位を構
成するナンドゲート回路の一方の入力には、２つ前であ
る初段回路に対応したＭＣＣのナンドゲート回路Ｇ１２
の出力信号が供給される。同様に、第４段目以降の基本
遅延単位を構成するナンドゲート回路の一方の入力に
は、それぞれ２つ前のＦＤＡの基本遅延単位の出力信号
に対応して設けられたＭＣＣの上記同様なナンドゲート
回路の出力信号が順次に供給される。特に制限されない
が、上記のような基本遅延単位が５０段縦列形態に接続
されてＦＤＡが構成される。上記１つの基本遅延単位に
おける信号伝播遅延時間は、それぞれがｔＤのように同
じく形成される。

【００６８】ＭＣＣでは、それぞれＦＤＡにおける各段
の基本遅延単位の出力信号とＣＯＭＭＯＮとを受けるナ
ンドゲート回路から構成される。ＭＣＣを構成する各ナ
ンドゲート回路Ｇ１２、Ｇ２２等は、ＢＤＡを構成する
ナンドゲート回路Ｇ１３，Ｇ２３等の一方の入力に供給
される。上記ナンドゲート回路Ｇ１３，Ｇ２３は、上記
ＦＤＡと逆方向に信号伝播させる。すなわち、ナンドゲ
ート回路Ｇ２３の出力信号は、インバータ回路Ｎ２２を
介してナンドゲート回路Ｇ１３の他方の入力に伝えられ
る。このＢＤＡの基本遅延単位を、上記ＦＤＡの基本遅
延単位と等価にするために、ダミー回路として負荷回路
が設けられる。つまり、上記インバータ回路Ｎ２２の出
力信号は、ＭＣＣに対応したダミー回路としてナンドゲ
ート回路Ｇ２４に供給される。このナンドゲート回路Ｇ
２４の他方の入力は、他の同様なナンドゲート回路Ｇ１
４等の同様な入力と共通に接続され、同図では省略され
ているが、固定的にハイレベル又はロウレベルが供給さ
れる。

【００６９】ＢＤＡは、上記のように信号伝播方向が、
上記ＦＤＡとは逆方向にされ、実質的に上記ＦＤＡと同
じ構成にされる。それ故、ＦＤＡを通して伝えられるク
ロックのエッジは、ＢＤＡにより逆方向に同じ信号遅延
時間を以て伝えられる。上記ＢＤＡの出力信号ＢＤＡou
t は、内部クロックドライバとしてのインバータ回路Ｎ
６とＮ７を通して出力され、内部クロックＣＬＫout が
形成される。

【００７０】この実施例では、上記入力部での遅延時間
ｄ１は、上記入力バッファＢ１、クロック発生回路とイ
ンバータ回路Ｎ２，Ｎ３と、バッファ回路Ｂ２でのそれ
ぞれの信号伝播遅延時間とされる。遅延時間ｄ２は、上
記インバータ回路Ｎ４とＮ５での信号伝播遅延時間とさ
れる。そして、バッファ回路Ｂ３は、上記ＦＤＡからＭ
ＣＣを通してＢＤＡに伝えられるパルスエッジの遅延時
間δに対応した遅延時間に設定される。これにより、Ｓ
ＭＤの同期精度の向上を図ることができる。上記内部ク
ロックドライバとしてのインバータ回路Ｎ６，Ｎ７での
信号伝播遅延時間は、上記インバータ回路Ｎ４，Ｎ５に
対応した遅延時間ｄ２に設定される。

【００７１】この実施例において、クロック信号の立ち
上がりエッジは、ＦＤＡ中の伝播時間ｔＤＡとちょうど
同じ時間をかけてＢＤＡ中を伝播し、遅延時間ｄ２の遅
延回路（内部クロックドライバに相当する）を通して、
内部クロックＣＬＫout として出力される。上記ＦＤＡ
中のｎサイクル目の立ち上がりエッジがｎ＋１サイクル
目のＣＯＭＭＯＮの立ち上がりエッジによって伝播が止
められることから、次式（１）という関係が成立する。 ｄ２＋ｄ１＋δ＋ｔＤＡ＝ｔＣＫ ………（１）

【００７２】また、外部クロックＣＬＫinから内部クロ
ックＣＬＫout までの立ち上がりエッジの伝播時間は、
上記のような伝播経路に沿って計算すると次式（２）の
関係が成立する。つまり、外部クロックＣＬＫinから内
部クロックＣＬＫout までがちょうど２ｔＣＫに等しく
なり、上記の外部クロックＣＬＫinと内部クロックＣＬ
Ｋout とが同期することとなる。 d1＋d2＋d1＋δ＋tDA ＋δ＋tDA ＋d2＝２（d1＋d2＋δ＋tDA ） ＝２tCK ………（２）

【００７３】同期条件についてみると、次式（３）で与
えられる。ここで、Ｐｗは、パルス発生回路で形成され
たパルスのパルス幅である。この式の中には、ｔＣＫは
含まれず、外部クロック周波数に対する条件でなくなっ
て同期可能な周波数範囲を広げるこたとができる。 Ｐｗ＜ｄ１＋ｄ２＋δ＋ｔＤＡ ………（３）

【００７４】上記パルス発生回路は省略されてもよい。
ただし、上記同期動作が実現するためには、外部端子か
ら供給されるクロック信号のパルス幅デューティを５０
％とすると、同期可能なクロックサイクルの最高値は、
最低値の１．５倍以下のように狭くなる。

【００７５】図９には、この発明に用いられるクロック
再生回路の他の一実施例の基本的な概念を説明するため
のブロック図が示されている。クロックバッファＣＫＢ
は、入力バッファ回路であり、外部端子から供給される
外部クロック信号ext.ＣＬＫを取り込むために設けられ
るものである。このクロックバッファＣＫＢの出力信号
は、一方において遅延回路ＤＬ１とＤＬ２を通してタイ
ミング発生回路ＴＧのスタート端子（ＳＴＡＲＴ）に伝
えられる。上記クロックバッファＣＫＢの出力信号は、
他方において上記タイミング発生回路ＴＧのリバース端
子（ＲＥＶＥＲＳＥ）に伝えられる。

【００７６】タイミング発生回路ＴＧは、回路規模を小
さくするために、カウンタ回路で構成されており、スタ
ート端子（ＳＴＲＡＴ）に供給される第１の入力信号で
計数動作の起動がかかり一方向（例えばアップ計数）に
計数動作を開始し、リバース端子（ＲＥＶＥＲＳＥ）に
供給される第２の入力信号で上記計数動作が逆転（例え
ばダウン計数）され、上記第１と第２の入力信号の時間
差に対応した時間経過後に、言い換えるならばアップ計
数値と同じダウン計数を行って出力端子ＯＵＴからタイ
ミング信号を出力させる。

【００７７】上記計数動作のためにパルスは、内部に設
けられた発振回路により形成される。この発振回路の発
振周波数は、上記クロック信号ＣＬＫに対して十分高い
周波数に設定されものである。上記タイミング発生回路
ＴＧにより形成されたタイミング信号は、クロックドラ
イバＣＫＤを介して内部クロックint.ＣＬＫが形成され
る。

【００７８】図１０には、上記図９のクロック再生回路
の動作を説明するためのタイミング図が示されている。
外部クロック信号ext.ＣＬＫの１周期はｔＣＫであり、
上記クロックバッファＣＫＢの出力ノードｎ１の信号
は、その遅延時間ｔｄ１だけ遅れたクロック信号とされ
る。クロックバッファＣＫＢの出力ノードｎ１の信号
は、上記遅延回路ＤＬ１とＤＬ２により、上記クロック
ドライバＣＫＢの遅延時間ｔｄ１と、上記クロックドラ
イバの遅延時間ｔｄ２だけ遅れてタイミング発生回路Ｔ
Ｇのスタート端子に伝えられる。一方、上記クロックバ
ッファＣＫＢの出力ノードｎ１の信号は、そのまま上記
タイミング発生回路ＴＧのリバース端子に伝えられる。

【００７９】上記タイミング発生回路ＴＧのスタート端
子には、外部クロック信号ext.ＣＬＫの立ち上がりか
ら、遅延時間ｔｄ１＋ｔｄ１＋ｔｄ２の後に入力信号
（ノードｎ２）が供給されて計数動作を開始し、リバー
ス端子には１周期（ｔＣＫ）遅れた外部クロック信号か
ら上記遅延時間ｔｄ１の後に入力信号（ノードｎ２）が
供給されて計数動作を逆転させる。これにより、ノード
ｎ１のクロック信号の１周期ｔＣＫは、次式（４）のよ
うに表される。 ｔＣＫ＝ｔｄ１＋ｔｄ２＋ｔＤＡ ……… （４）

【００８０】上記タイミング発生回路ＴＧは、上記時間
差ｔＤＡに対応した計数値と同じ時間ｔＤＡだけ計数動
作を行ってタイミング信号（ノードｎ３）を形成し、ク
ロックドライバＣＫＤの遅延時間ｔｄ２の内部クロック
信号int.ＣＬＫを立ち上げる。つまり、外部クロック信
号ext.ＣＬＫの立ち上がりから内部クロック信号int.Ｃ
ＬＫまでに費やされた時間は、ｔｄ１＋ｔｄ１＋ｔｄ２
＋ｔＤＡ＋ｔＤＡ＋ｔｄ２＝２（ｔｄ１＋ｔｄ２＋ｔＤ
Ａ）となる。この時間ｔｄ１＋ｔｄ２＋ｔＤＡは、上記
式（４）のようにクロック信号の１周期ｔＣＫに等しい
から、内部クロック信号int.ＣＬＫは、２クロック後に
入力される外部クロック信号ext.ＣＬＫと同期すること
となる。

【００８１】図１１には、出力バッファの一実施例の回
路図が示されている。同図の回路素子に付した回路記号
は、前記図７等の回路記号と重複しているが、それぞれ
は別個の回路機能を持つのもと理解されたい。同図に
は、１ビットに対応した１個の回路が代表として例示的
に示されている。つまり、上記のように１６ビットの単
位でのデータ出力を行うものでは、同図の回路が１６個
から構成される。そして、その動作制御を行うクロック
信号ＤＯＣＬＫ（int.ＣＬＫ）は、１６個の出力バッフ
ァに対して共通に供給されるものである。

【００８２】出力バッファは、Ｎチャンネル型の出力Ｍ
ＯＳＦＥＴＱ４とＱ５と、かかる出力ＭＯＳＦＥＴＱ４
とＱ５を動作時にはデータＤＡＴＡに対応して相補的に
オン状態／オフ状態にし、非動作状態のときには出力Ｍ
ＯＳＦＥＴＱ４とＱ５を共にオフ状態にして出力ハイイ
ンピーダンス状態にさせるため、ナンドゲート回路Ｇ２
０とＧ２１及びインバータ回路Ｎ２０からなる駆動回路
が設けられる。また、上記電源電圧ＶＤＤ側の出力ＭＯ
ＳＦＥＴＱ４のゲート電圧を、電源電圧ＶＤＤ以上に昇
圧して、ハイレベルの出力信号を上記電源電圧ＶＤＤま
で得るようにするために、ＭＯＳＦＥＴＱ１〜Ｑ３、イ
ンバータ回路Ｎ２１及びキャパシタＣからなる昇圧回路
が設けられる。

【００８３】クロック信号ＤＯＣＬＫがロウレベルの非
動作状態において、データＤＡＴＡに無関係にナンドゲ
ート回路Ｇ２０の出力がハイレベルとなり、Ｎチャンネ
ル型ＭＯＳＦＥＴＱ３をオン状態にして上記出力ＭＯＳ
ＦＥＴＱ４のゲート電圧を接地電位にしてかかる出力Ｍ
ＯＳＦＥＴＱ４をオフ状態にしている。このとき、イン
バータ回路Ｎ２１の出力はロウレベルとなり、キャパシ
タＣにはダイオード形態のＭＯＳＦＥＴＱ１を介してプ
リチャージがなされている。クロック信号ＤＯＣＬＫが
ハイレベルの動作状態に変化し、データＤＡＴＡがハイ
レベルならナンドゲート回路Ｇ２０の出力がロウレベル
となり、インバータ回路Ｎ２１の出力信号がロウレベル
からハイレベルに変化する。

【００８４】上記キャパシタＣにおいては、上記プリチ
ャージ電圧に上記インバータ回路Ｎ２１の出力ハイレベ
ルが加算された昇圧電圧を発生する。そして、上記ナン
ドゲート回路Ｇ２０の出力信号のロウレベルにより、Ｎ
チャンネル型ＭＯＳＦＥＴＱ３がオフ状態に、Ｐチャン
ネル型ＭＯＳＦＥＴＱ２がオン状態になるので、上記キ
ャパシタＣの昇圧電圧は、上記オン状態にされたＭＯＳ
ＦＥＴＱ２を通して出力ＭＯＳＦＥＴＱ４のゲートに伝
えられて、その電圧を電源電圧ＶＤＤ以上に昇圧する。
この結果、出力端子から出力されるデータＤＯのハイレ
ベル電源電圧ＶＤＤのようなハイレベルにされる。な
お、上記出力すべきデータＤＡＴＡがロウレベルなら、
ナンドゲート回路Ｇ２１の出力信号がハイレベルとな
り、出力ＭＯＳＦＥＴＱ５をオン状態にして回路の接地
電位のようなロウレベルを出力させるものである。

【００８５】このような出力バッファにおいて、出力す
べきデータＤＡＴＡは、上記ラッチ／レジスタに保持さ
れているので、上記クロック再生回路により形成される
クロック信号ＤＯＣＬＫの立ち上がりに同期して動作を
開始し、かかるＤＯＣＬＫを上記外部クロック信号ext.
ＣＬＫと同期させることにより、上記アクセスタイムｔ
ＡＣをかかる出力バッファの動作遅延時間に等しく短く
できる。

【００８６】この実施例では、上記のようにクロック再
生回路で形成された内部クロック信号int.ＣＬＫにより
出力バッファを制御している。そして、前記図１又は図
２のようなレイアウト構成とすることにより、クロック
再生回路から最も短い距離に配置される出力バッファ
（Ｓ）と最も長い距離に配置される出力バッファ（Ｌ）
との間での遅延時間差が小さくなり、図１２の動作波形
図（ｂ）のように、外部クロック信号ext.ＣＬＫに位相
同期した内部クロック信号int.ＣＬＫの立ち上がりから
出力バッファでの動作遅延時間ｔＤＯだけ遅れて出力信
号ＤＯを出力させることができる。このように、上記動
作遅延時間ｔＤＯが、クロック信号からデータ出力まで
の時間ｔＡＣに等しく高速になる。

【００８７】つまり、上記のようなクロック再生回路を
用いて同期化を図ったとしても、そこから出力バッファ
までの距離が最も短いもの（Ｓ）と長いもの（Ｌ）との
差が大きいものでは、図１２（ａ）に示すように、最も
長い距離に配置される出力バッファまでの時間ｔＡＣ
（Ｌ）に律則されて動作遅延時間ｔＤＯが決定されるた
めに、前記のようなクロック信号ＣＬＫの周波数が２０
０ＭＨｚを超えるようなものでは、クロック信号に同期
した読み出し動作が不能になるものである。

【００８８】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 （１） 半導体チップの中央部分に間接回路領域が設け
られ、少なくとも上記間接回路領域を挟んで対称的にメ
モリアレイ部が構成されてなる半導体記憶装置におい
て、複数からなる出力バッファを上記間接回路領域に１
纏まり又は上記間接回路領域のほぼ中心部から等間隔と
なる位置に２組に分けて配置させるとともに、上記中心
部に内部クロック信号の出力点が合致するようクロック
再生回路をレイアウト配置することにより、そこでの信
号遅延が最小にできクロックに同期した高速読み出しが
可能になるという効果が得られる。

【００８９】（２） 上記クロック再生回路はとして、
シンクロナス・ミラー・ディレイ回路を用いることによ
り、短時間で同期化した内部クロック信号を形成するこ
とができ、ＳＤＲＡＭの使い勝手を良くすることができ
るという効果が得られる。

【００９０】（３） 上記シンクロナス・ミラー・ディ
レイ回路は、遅延段からなる細長い回路で構成されるも
のであり、それを間接回路領域の長手方向に対して直角
方向の２つのメモリアレイに挟まれた細長い半導体領域
に嵌め込むようレイアウト配置することにより高集積化
が可能になるという効果が得られる。

【００９１】（４） 上記クロック再生回路として、外
部端子から入力されたクロック信号を取り込む入力バッ
ファ回路と、上記入力バッファ回路により取り込まれた
クロック信号を遅延させる遅延回路と、上記クロック信
号に対して十分高い周波数の発振パルスを形成するパル
ス発生回路と、上記遅延回路を通したクロック信号によ
り起動され、上記発振パルスを一方の方向にカウント動
作を行い、上記入力バッファ回路を通した１周期遅れの
クロック信号により他方の方向のカウント動作に切り換
えられ、計数値が計数開始時に戻ったときに出力タイミ
ング信号を形成するアップ／ダウンカウンタ回路と、上
記カウンタ回路からの出力タイミング信号を受けて内部
回路の動作に必要なクロック信号を出力させるクロック
ドライバとで構成することにより、回路の簡素化が可能
になるという効果が得られる。

【００９２】（５） 上記半導体記憶装置は、シンクロ
ナスダイナミック型ＲＡＭを構成するものであり、上記
クロック再生回路は、そのクロック入力回路に用いられ
るものとすることにより、高速動作と高集積化のＳＤＲ
ＡＭを実現することができるという効果が得られる。

【００９３】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図３
において、メモリバンクは、間接回路領域を挟んで両側
にバンク０とバンク１を設けるというように２バンク構
成としてもよい。上記出力バッファを２組に分割して配
置する場合、半導体チップの中点に対して対称的な位置
に配置する必要はない。２組に分割して配置した場合、
かかる出力バッファの配置に対応して、その中心部分に
クロック再生回路の出力点が合致するようにすればよい
のである。半導体基板上の他の回路のレイアウト構成
は、図１の又は図２の構成に限定されず、種々の実施形
態を取ることができる。内部クロック信号を形成するク
ロック再生回路は、ＤＬＬ又はＰＬＬ回路を利用するも
のであってもよい。この発明は、ＳＤＲＡＭの他にラン
バス仕様のダイナミック型ＲＡＭ、あるいはクロック信
号に同期して出力信号を形成するようなスタティック型
ＲＡＭ等の各種半導体記憶装置に広く利用できる。

【００９４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、半導体チップの中央部分に
間接回路領域が設けられ、少なくとも上記間接回路領域
を挟んで対称的にメモリアレイ部が構成されてなる半導
体記憶装置において、複数からなる出力バッファを上記
間接回路領域に１纏まり又は上記間接回路領域のほぼ中
心部から等間隔となる位置に２組に分けて配置させると
ともに、上記中心部に内部クロック信号の出力点が合致
するようクロック再生回路をレイアウト配置することに
より、そこでの信号遅延が最小にできクロックに同期し
た高速読み出しが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る半導体記憶装置の一実施例を示
す概略ブロック図である。

【図２】この発明に係る半導体記憶装置の他の一実施例
を示す概略ブロック図である。

【図３】この発明が適用される半導体記憶装置の一実施
例を示す概略ブロック図である。

【図４】この発明が適用されるＳＤＲＡＭの一実施例を
示す概略レイアウト図である。

【図５】図４のメモリマットのメインワード線とサブワ
ード線との関係を説明するための要部ブロック図であ
る。

【図６】図４のメインワード線とセンスアンプとの関係
を説明するための要部ブロック図である。

【図７】この発明が適用されるＳＤＲＡＭのセンスアン
プ部の一実施例を示す要部回路図である。

【図８】この発明に用いられるシンクロナス・ミラー・
ディレイ回路の一実施例を示す回路図である。

【図９】この発明に用いられるクロック再生回路の他の
一実施例の基本的な概念を説明するためのブロック図で
ある。

【図１０】図９のクロック再生回路の動作を説明するた
めのタイミング図である。

【図１１】出力バッファの一実施例を示す回路図であ
る。

【図１２】この発明を説明するための波形図である。

【符号の説明】

ＭＡＲＹ…メモリアレイ、ＸＤ…Ｘデコーダ、ＷＤ…ワ
ードドライバ、ＳＡ…センスアンプ、ＸＲＤ，ＹＰＤ…
プリデコーダ回路、ＹＤＥＣ…Ｙデコーダ、ＤＯＣ…デ
ータ出力制御回路、ＤＯＢ…データ出力バッファ、ＤＩ
Ｂ…データ入力バッファ、ＲＡＤＢ…ロウアドレスバッ
ファ、ＣＡＤＢ…カラムアドレスバッファ、ＣＯＮＴ…
制御回路、ＴＳＴＣ…テスト回路、ＣＫＧ…クロック発
生回路、ＹＲ，ＸＲ…冗長回路、ＲＥＦ…リフレッシュ
制御回路、ＭＷＤ…メインワードドライバ、ＹＤ…カラ
ムデコーダ、ＳＷＤ…サブワードドライバ、ＹＳＤ…カ
ラムドライバ、ＹＰＤ…プリデコーダ、ＦＤＡ…フォロ
ワード・ディレイ・アレイ、ＭＣＣ…ミラー制御回路、
ＢＤＡ…バックワード・ディレイ・アレイ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップの中央部分に間接回路領域
   が設けられ、 少なくとも上記間接回路領域を挟んで対称的にメモリア
   レイ部が構成されてなる半導体記憶装置において、 外部端子から入力されたクロックと同期した内部クロッ
   ク信号を発生させるクロック再生回路と、 上記内部クロック信号に同期して複数ビットからなる読
   み出し信号を複数からなる外部端子へそれぞれ出力させ
   る複数からなる出力バッファとを備え、 上記複数からなる出力バッファは、上記間接回路領域に
   １纏まりに配置されるとともに、上記１纏まりの中心部
   に上記内部クロック信号の出力点が合致するよう上記ク
   ロック再生回路をレイアウト配置してなることを特徴と
   する半導体記憶装置。
2. 【請求項２】 半導体チップの中央部分に間接回路領域
   が設けられ、 少なくとも上記間接回路領域を挟んで対称的にメモリア
   レイ部が構成されてなる半導体記憶装置において、 外部端子から入力されたクロックと同期した内部クロッ
   ク信号を発生させるクロック再生回路と、 上記内部クロック信号に同期して複数ビットからなる読
   み出し信号を複数からなる外部端子へそれぞれ出力させ
   る複数からなる出力バッファとを備え、 上記複数からなる出力バッファは、上記間接回路領域の
   ほぼ中心部から等間隔となる位置に２組に分けて配置さ
   せるとともに、上記中心部に上記内部クロック信号の出
   力点が合致するよう上記クロック再生回路をレイアウト
   配置してなることを特徴とする半導体記憶装置。
3. 【請求項３】 上記クロック再生回路は、 外部端子から入力された入力信号を受ける入力段回路
   と、 上記入力段回路を通したパルス信号を受けてその出力信
   号を順次に伝播させる基本遅延単位を構成する論理積ゲ
   ート回路からなるフォワード・ディレイ・アレイと、 上記入力段回路を通したパルスと各論理積ゲート回路の
   出力信号とを受け、その出力を上記フォワード・ディレ
   イ・アレイの所定の論理積ゲートのゲート制御信号とし
   て伝えるミラー制御回路と、 上記ミラー制御回路から対応する出力信号が供給され、
   かかるミラー制御回路を通したパルスエッジを上記フォ
   ワード・ディレイ・アレイとは逆方向に伝播させる基本
   遅延単位を構成する論理積ゲート回路からなるバックワ
   ード・ディレイ・アレイと 上記バックワード・ディレイ・アレイの各段に設けら
   れ、上記ミラー制御回路と等価な負荷条件を形成する負
   荷回路とを含むシンクロナス・ミラー・ディレイ回路か
   らなることを特徴とする請求項１又は請求項２の半導体
   記憶装置。
4. 【請求項４】 上記シンクロナス・ミラー・ディレイ回
   路は、間接回路領域の長手方向に対して直角方向の２つ
   のメモリアレイに挟まれた細長い半導体領域に嵌め込ま
   れるようなレイアウト配置されるものであることを特徴
   とする請求項３の半導体記憶装置。
5. 【請求項５】 上記クロック再生回路は、 外部端子から入力されたクロック信号を取り込む入力バ
   ッファ回路と、 上記入力バッファ回路により取り込まれたクロック信号
   を遅延させる遅延回路と、 上記クロック信号に対して十分高い周波数の発振パルス
   を形成するパルス発生回路と、 上記遅延回路を通したクロック信号により起動され、上
   記発振パルスを一方の方向にカウント動作を行い、上記
   入力バッファ回路を通した１周期遅れのクロック信号に
   より他方の方向のカウント動作に切り換えられ、計数値
   が計数開始時に戻ったときに出力タイミング信号を形成
   するアップ／ダウンカウンタ回路と、 上記カウンタ回路からの出力タイミング信号を受けて内
   部回路の動作に必要なクロック信号を出力させるクロッ
   クドライバとを含む同期クロック発生回路を備え、 上記遅延回路の遅延時間は、上記入力バッファ回路の遅
   延時間と上記クロックドライバの遅延時間の和に対応し
   た遅延時間に設定されなるものであることを特徴とする
   請求項１又は請求項２の半導体記憶装置。
6. 【請求項６】 上記半導体記憶装置は、シンクロナスダ
   イナミック型ＲＡＭを構成するものであり、 上記クロック再生回路は、そのクロック入力回路に用い
   られるものであることを特徴とする請求項１又は請求項
   ３の半導体記憶装置。