JPWO2004027780A1 - 半導体メモリ - Google Patents
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Abstract
Description
従来、モバイル機器のワークメモリとして、システムの構成が容易なSRAMが使用されていた。しかし、SRAMは、1ビットのセルを構成する素子数がDRAMに比べて多いため、大容量化には不利である。このため、DRAMのメモリセルを有し、メモリセルのリフレッシュ動作を内部で自動的に実行することで、SRAMとして動作させる半導体メモリが開発されている。
この種の半導体メモリでは、1回のリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュ動作時間を、読み出しサイクル時間または書き込みサイクル時間に含めている。具体的には、リフレッシュ動作時間は、サイクル時間の前半に確保されている。実際の読み出し動作または書き込み動作は、サイクル時間の後半に実行される。このため、半導体メモリを搭載するシステム(ユーザ)は、半導体メモリのリフレッシュ動作を意識する必要がない。すなわち、ユーザは、この半導体メモリをSRAMとして使用できる。
また、この種の半導体メモリでは、サイクル時間を短くするために、リフレッシュ動作時間を読み出し動作時間より短くしている。具体的には、リフレッシュ動作時のワード線の選択時間は、読み出し動作時のワード線の選択時間より短い(例えば、特公平7−58589号公報(2〜3ページ、第4図))。
上記公報に開示される半導体メモリでは、リフレッシュ要求が読み出し動作の直前に発生したときに、読み出し動作の前にリフレッシュ動作が実行される。リフレッシュ動作時間は、読み出し動作時間より短く設定されている。しかし、リフレッシュ動作時間は、メモリセルに所定の信号量のデータを再書き込みするために、読み出し動作時間より僅かしか短くできない。上述したように、実際の読み出し動作は、読み出しサイクル時間の後半に実行される。このため、アクセス時間を十分に短縮できない。
なお、上記公報の第4図は、読み出し動作(読み出しデータD)の前後にリフレッシュ動作RFが実行されることを示したものではない。第4図は、リフレッシュ動作RFをリフレッシュ要求の発生タイミングに合わせて、読み出し動作の前または後に実行する例を簡略化して表したものである(上記公報のコラム5の1行〜10行)。
また、擬似SRAMは、上述したようにリフレッシュ動作を外部から認識されることなく自動的に実行する。一方、リフレッシュ動作が正しく実行されないと、メモリセルに保持されているデータは、破壊されてしまう。このため、リフレッシュ動作が正しく実行されることを評価する必要がある。特に、外部から供給される読み出し動作または書き込み動作の要求と、チップ内部で発生すリフレッシュ動作の要求とが競合するときの回路動作は、詳細に評価する必要がある。
本発明の別の目的は、チップ内部で自動的にリフレッシュ動作を実行する半導体メモリにおいて、アクセス時間を短縮することにある。
本発明の別の目的は、チップ内部で自動的にリフレッシュ動作を実行する半導体メモリにおいて、リフレッシュ動作を確実に実行することにある。
本発明の別の目的は、リフレッシュ動作を確実に実行するために、チップの内部状態を評価することにある。
本発明の半導体メモリの一形態では、メモリコアは、複数のメモリセルを有している。コマンド制御回路は、コマンド端子を介して供給されるアクセス要求に応答してメモリセルをアクセスするためのアクセス信号を出力する。リフレッシュタイマは、メモリセルをリフレッシュするために、所定の周期でリフレッシュ要求を生成する。リフレッシュ制御回路は、リフレッシュ動作を開始するためにリフレッシュ要求に応答して第1リフレッシュ信号を出力する。アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合するときに第1リフレッシュ信号の出力は停止される。このため、アクセス要求に対応するアクセス動作を早く開始できる。すなわち、アクセス時間を短縮できる。リフレッシュ制御回路は、アクセス要求に対応するアクセス動作後にリフレッシュ要求に応答する第2リフレッシュ信号を出力する。コア制御回路は、アクセス信号に応答してアクセス動作を実行し、第1および第2リフレッシュ信号に応答して第1および第2リフレッシュ動作をそれぞれ実行する。第1リフレッシュ動作の後に第2リフレッシュ動作が必ず実行されるため、第1リフレッシュ動作によるメモリセルへの再書き込みが十分でなくても、その後の第2リフレッシュ動作で十分な信号量のデータがメモリセルに再書き込みされる。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルのデータを確実に保持できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、外部アドレス入力回路は、アドレス端子を介して外部アドレス信号を受信する。リフレッシュカウンタは、メモリセルのうちリフレッシュするメモリセルを示すリフレッシュアドレス信号を生成する。スイッチ回路は、第1および第2リフレッシュ信号の出力に応答してリフレッシュアドレスを選択し、第1および第2リフレッシュ信号の未出力時に外部アドレス信号を選択し、選択したアドレス信号をメモリコアに出力する。第1および第2リフレッシュ信号によりスイッチ回路を動作させることで、アドレス信号の切り替え制御を容易にできる。このため、スイッチ回路を簡易に構成できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、第1リフレッシュ動作の実行時間は、第2リフレッシュ動作の実行時間より短い。第1リフレッシュ動作の実行時間を最小限にすることで、アクセス動作をより早く開始できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、第1リフレッシュ動作の実行時間は、第1リフレッシュ動作によりメモリセルに再書き込みされるデータを、第2リフレッシュ動作を実行するまでに失うことなく保持できる信号量に増幅する時間である。すなわち、第1リフレッシュ動作の実行時間は、最小限に設定されている。第1リフレッシュ動作の実行時間を最小限にすることで、アクセス動作をより早く開始できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、メモリコアは、メモリセルにそれぞれ接続されている複数のワード線と、メモリセルに接続されているビット線と、ビット線に接続されているセンスアンプとを有している。第1および第2リフレッシュ動作は、読み出し工程、増幅工程、およびプリチャージ工程とで構成される。読み出し工程では、ワード線のいずれかの選択に応答してアクセスされるメモリセルからビット線にデータが読み出される。増幅工程では、ビット線にデータが読み出された後にセンスアンプが活性化され、ビット線上のデータを増幅される。増幅されたデータは、アクセスされているメモリセルに再書き込みされる。プリチャージ工程では、ワード線が非選択され、ビット線は所定の電圧にプリチャージされる。
第1および第2リフレッシュ動作における読み出し工程の時間は、互いに等しい。第1および第2リフレッシュ動作におけるプリチャージ工程の時間は、互いに等しい。第1リフレッシュ動作の増幅工程の時間は、第2リフレッシュ動作の増幅工程の時間より短い。増幅工程の時間のみを動作に応じて調整することで、第1リフレッシュ動作の実行時間を容易に最小限にできる。すなわち、コア制御回路等の回路を簡易に構成できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、リフレッシュ制御回路は、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合しないときに、第1リフレッシュ信号の出力をマスクし、第2リフレッシュ信号のみ出力する。第1リフレッシュ動作を必要のあるときのみ実行することで、動作時の消費電力を削減できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、第1および第2リフレッシュ動作の実行時間、および2回のアクセス動作の実行時間の和は、アクセス要求の最小供給間隔である外部アクセスサイクル時間の2回分より小さい。換言すれば、2回の外部アクセスサイクル時間の間に、第1および第2リフレッシュ動作と、2回のアクセス動作とを実行できる。本発明では、上述したように、第1リフレッシュ動作の実行時間が短いため、外部アクセスサイクルを従来より短縮できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、第2リフレッシュ動作の実行時間は、アクセス動作の実行時間と同じである。このため、第2リフレッシュ動作およびアクセス動作を実行するための制御回路を共通化できる。この結果、コア制御回路等の回路規模を小さくできる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、第2リフレッシュ動作の実行時間は、アクセス動作の実行時間より短い。このため、第2リフレッシュ動作の実行後、次のアクセス動作を実行するまでにタイミングに余裕ができる。したがって、コア制御回路等の動作余裕を向上でき、これ等回路のタイミング設計が容易になる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、試験制御回路は、試験モード中に外部試験端子を介して供給される試験リフレッシュ要求信号から第1および第2リフレッシュ信号を生成する。このため、第1リフレッシュ動作後に実行される第2リフレッシュ動作を、所望のタイミングで開始できる。第2リフレッシュ動作は、第1リフレッシュ動作によりメモリセルに保持されるべきデータを、再度メモリセルに再書き込みする。したがって、第1リフレッシュ動作の動作マージンを容易に評価できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、試験制御回路は、第1および第2リフレッシュ信号の生成間隔を、試験リフレッシュ要求信号のパルス幅に応じて設定する。このため、1つの外部試験端子により、第1および第2リフレッシュ信号の生成間隔を自在に設定できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、メモリコアは、複数のメモリセル、メモリセルに接続されたビット線、およびビット線に接続されたセンスアンプを有している。コマンド制御回路は、コマンド端子を介して供給されるアクセス要求に応答してメモリセルをアクセスするためのアクセス制御信号を出力する。動作制御回路は、アクセス制御信号に応答してメモリコアにアクセス動作を実行させる。
リフレッシュタイマは、所定の周期で内部リフレッシュ要求を生成する。リフレッシュ制御回路は、アクセス要求および内部リフレッシュ要求の発生タイミングに応じて、第1リフレッシュ制御信号および第2リフレッシュ制御信号のいずれかを出力する。すなわち、リフレッシュ制御回路は、アクセス要求および内部リフレッシュ要求の発生タイミングに応じて、第1および第2リフレッシュ制御信号の出力を切り替える。センスアンプは、第1リフレッシュ制御信号により第1期間活性化され、第2リフレッシュ制御信号により第1期間より長い第2期間活性化される。動作制御回路は、第1および第2リフレッシュ制御信号に応答して、メモリコアに第1および第2リフレッシュ動作を実行させる。このように、半導体メモリは、自身が発生するリフレッシュ要求に応じて、外部に認識されることなく2種類のリフレッシュ動作を自動的に実行する。
検出回路は、試験モード中に動作し、第1リフレッシュ制御信号を検出したときに検出信号を出力する。このため、検出信号の出力により、リフレッシュ制御回路による第1および第2リフレッシュ制御信号の切り替えタイミングを検出できる。すなわち、半導体メモリが2種類のリフレッシュ動作機能を有するときにも、それぞれのリフレッシュ動作が実行されるタイミング条件を評価できる。また、例えば、第1リフレッシュ制御信号が連続して発生すると動作不良が起こる場合に、不良が発生するタイミングを、検出信号により確実に評価できる。
半導体メモリ内で自動的に実行される2種類のリフレッシュ動作を容易に検出できるため、これ等リフレッシュ動作に関連する半導体メモリの動作特性を、簡易な手法で正確に評価できる。この結果、評価時間を短縮でき、半導体メモリの開発期間を短縮できる。すなわち、開発コストを削減できる。あるいは、量産している半導体メモリにおいて、製造条件の変動等により不良が発生したときに、不良解析を迅速に実施でき、歩留の低下期間を最小限にすることができる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、検出回路により検出される検出信号は、外部端子を介して半導体メモリの外部に出力される。このため、例えば、半導体メモリのリフレッシュ特性を評価するための評価装置により検出信号を検出することで、リフレッシュ動作に関連する半導体メモリの動作特性を正確に評価できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、トライステート出力バッファは、メモリセルからの読み出しデータをデータ端子に出力する。出力マスク回路は、試験モード中に、トライステート出力バッファを制御することで、検出信号に応答して読み出しデータのデータ端子への出力を禁止し、データ端子をハイインピーダンス状態に設定する。このため、半導体メモリに接続される評価装置は、データ端子のハイインピーダンス状態を測定することで検出信号を検出できる。例えば、評価装置としてLSIテスタを使用し、アクセス時間の評価用プログラムを利用してパス/フェイル判定をすることで、容易に検出信号の発生を検出できる。すなわち、半導体メモリのリフレッシュ動作に関連する動作特性を容易に評価できる。また、データ端子を外部端子として使用することで、新たな端子を形成することが不要になり、チップサイズの増加を防止できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、リフレッシュ選択回路は、試験モード中に、外部試験端子を介して供給される試験リフレッシュ要求を内部リフレッシュ要求の代わりにリフレッシュ制御回路に出力する。このとき、リフレッシュタイマから出力される内部リフレッシュ要求はマスクされる。このため、所望のタイミングを有するリフレッシュ要求を、半導体メモリの外部から供給できる。リフレッシュ要求およびアクセス要求を、一つの評価装置から供給できるため、アクセス要求とリフレッシュ要求のずれ(時間差)を高い精度で制御できる。この結果、半導体メモリのリフレッシュ動作に関連する動作特性を詳細に評価できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、リフレッシュタイマは、試験モード中に、リフレッシュ要求の生成周期を変更するためのリフレッシュ調整信号を受ける。このため、通常の動作時に動作する回路を用いて、半導体メモリチップの内部で所望のタイミングを有するリフレッシュ要求を発生させることができる。したがって、半導体メモリの実際の回路動作と同じ状態で、リフレッシュ特性を評価できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、リフレッシュ制御回路内の裁定回路は、アクセス要求と内部リフレッシュ要求とが競合するときに、アクセス要求に応答するアクセス動作およびリフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の優先順を決める。裁定回路は、アクセス要求を内部リフレッシュ要求より優先させるときに、アクセス制御信号を出力した後に、第2リフレッシュ制御信号を出力する。また、裁定回路は、内部リフレッシュ要求をアクセス要求より優先させるときに、第1リフレッシュ制御信号、アクセス制御信号、および第2リフレッシュ制御信号を順次出力する。
第1リフレッシュ制御信号に応答するリフレッシュ動作は、短期間で終了する。このため、内部リフレッシュ要求がアクセス要求より優先される場合にもアクセス要求に対応するアクセス動作を早く開始できる。すなわち、アクセス時間を短縮できる。第1リフレッシュ制御信号に応答するリフレッシュ動作(第1リフレッシュ動作)後に、第2リフレッシュ制御信号に応答するリフレッシュ動作が必ず実行されるため、第1リフレッシュ動作によるメモリセルへの再書き込みが十分でなくても、その後のリフレッシュ動作で十分な信号量のデータがメモリセルに再書き込みされる。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルのデータを確実に保持できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、第1リフレッシュ動作の実行時間は、第1リフレッシュ動作によりメモリセルに再書き込みされるデータを、第2リフレッシュ動作を実行するまでに失うことなく保持できる信号量に増幅する時間である。すなわち、第1リフレッシュ動作の実行時間は、最小限に設定されている。第1リフレッシュ動作の実行時間を最小限にすることで、アクセス動作をより早く開始できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、メモリコアは、複数のメモリセルを有している。外部端子は、メモリセルをアクセスするためのアクセス要求を受信する。リフレッシュタイマは、所定の周期でリフレッシュ要求を生成する。コア制御回路は、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、かつリフレッシュ要求が優先されるときに、リフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の終了時刻を、アクセス要求の供給タイミングに応じて、第1時刻と第1時刻より遅い第2時刻との間に設定する。例えば、コア制御回路は、アクセス要求の受信時刻とリフレッシュ要求の発生時刻との差が小さいときに、終了時刻を早く設定する。また、コア制御回路は、アクセス要求の受信時刻とリフレッシュ要求の発生時刻との差が大きいときに、終了時刻を遅く設定する。リフレッシュ動作の終了時刻は、固定でなく、アクセス要求の供給タイミングに応じて可変である。このため、リフレッシュ要求とアクセス要求が競合したときに、リフレッシュ動作後のアクセス動作をさらに早く開始できる。すなわち、アクセス時間をさらに短縮できる。
リフレッシュ動作の終了時刻が、アクセス要求の供給タイミングに応じて変化するため、アクセス要求がリフレッシュ要求に対して徐々にずれても、アクセス時間は変化しない。このため、リフレッシュ要求とアクセス要求の時間差によりアクセス時間がばらつくことが防止できる。アクセス時間がばらつかないため、アクセス時間の最大値(ワースト値)を小さくできる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、裁定回路は、アクセス要求と内部リフレッシュ要求とが競合するときに、アクセス要求に応答するアクセス動作およびリフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の優先順を決める。裁定回路は、アクセス要求をリフレッシュ要求より優先させるときに、コア制御回路に、アクセス動作を開始するためのアクセス制御信号を出力した後にリフレッシュ動作を開始するためのリフレッシュ制御信号を出力する。また、裁定回路は、リフレッシュ要求をアクセス要求より優先させるときに、コア制御回路に、リフレッシュ制御信号を出力した後にアクセス制御信号を出力する。コア制御回路は、アクセス制御信号およびリフレッシュ制御信号に応じてアクセス動作およびリフレッシュ動作をそれぞれ実行する。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合するときにも、アクセス動作およびリフレッシュ動作を確実に実行できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、メモリコアは、メモリセルにそれぞれ接続された複数のワード線を有している。リフレッシュ動作の終了時刻は、ワード線の非活性化時刻に対応する。すなわち、コア制御回路は、アクセス要求の供給タイミングに応じてワード線を非活性化することで、リフレッシュ動作を終了する。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、メモリコアは、メモリセルに接続されたビット線とビット線に接続されたセンスアンプを有している。リフレッシュ動作の終了時刻は、センスアンプの非活性化時刻に対応する。すなわち、コア制御回路は、アクセス要求の供給タイミングに応じてワード線を非活性化するとともに、センスアンプを非活性化することで、リフレッシュ動作を終了する。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、コア制御回路は、第1時刻を通知する第1時刻信号、第2時刻を通知する第2時刻信号を生成するタイミング生成回路を有している。コア制御回路は、終了時刻を、第1および第2時刻信号の生成タイミングに対するアクセス要求の供給タイミングに応じて設定する。このため、簡易な論理回路により、アクセス要求の供給タイミングに応じてリフレッシュ動作を終了できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、アクセス要求が第1時刻より前に供給されるときに、終了時刻が第1時刻に設定され、第1ショートリフレッシュ動作が実行される。アクセス要求が第1時刻から第2時刻の間に供給されるときに、終了時刻がアクセス要求の供給時刻に設定され、第2ショートリフレッシュ動作が実行される。アクセス要求が第2時刻後に供給されるときに、終了時刻が第2時刻に設定され、通常リフレッシュ動作が実行される。
リフレッシュ動作の終了は、常に第1時刻以後になる。最低限のリフレッシュ動作期間を確保することで(第1ショートリフレッシュ動作)、リフレッシュ動作によりメモリセル内のデータが破壊することを防止できる。また、リフレッシュ動作の終了は、常に第2時刻以前になる。アクセス要求が供給されないときにも、リフレッシュ動作を常に第2時刻で終了することで、メモリコアの無駄な動作を防止できる。この結果、無駄なコア動作電流の消費を防ぐことができる。さらに、リフレッシュ動作の終了を、第1時刻から第2時刻の間に設定することで、アクセス要求の供給タイミングに同期してリフレッシュ動作を完了できる。このとき、アクセス時間を悪化させることなく再書き込みできる最大限の電荷が、メモリセルに書き込まれるため、第1ショートリフレッシュ動作の場合に比べてデータ保持特性に余裕を持たせることができる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、メモリコアは、メモリセルに接続された複数のワード線を有している。半導体メモリは、リフレッシュタイマが出力するリフレッシュ要求の生成間隔の長い第1動作モードと、リフレッシュ要求の生成間隔の短い第2動作モードとを有している。リフレッシュ要求に対応して、ワード線の一つが選択される。
半導体メモリは、第1動作モード中に、リフレッシュ要求に対応して第1または第2ショートリフレッシュ動作が実行されるとき、この第1または第2ショートリフレッシュ動作後に、選択されたワード線に対して通常リフレッシュ動作を試みる。半導体メモリは、次のリフレッシュ要求が発生するまでに、アクセス要求が優先され、選択されたワード線に対する通常リフレッシュ動作が実行できないときに、第2動作モードに移行する。第2動作モードへの移行の判断を、所定の期間待つことで、アクセス要求の供給頻度が一時的に高くなったのか、継続して高いのかを確実に判断できる。このため、アクセス頻度に応じた最適な動作モードに移行できる。この結果、第2動作モードに移行している期間を最小限にでき、リフレッシュ動作による消費電力を必要最小限にできる。すなわち、半導体メモリの消費電力を削減できる。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、リフレッシュカウンタは、ワード線を順次選択するために、リフレッシュ要求に応答してカウント動作する。半導体メモリは、第2動作モード中に、通常リフレッシュ動作のみが実行されてリフレッシュカウンタが1周したときに、第1動作モードに移行する。アクセス要求の頻度が所定の期間下がったときに、第1動作モードに移行することで、リフレッシュ要求の頻度が下がるため、消費電力を削減できる。
図2は、図1に示したリフレッシュ制御回路の詳細を示すブロック図である。
図3は、図1に示したコア制御回路の要部の詳細を示す回路図である。
図4は、図1に示したリフレッシュアドレス入力回路、外部アドレス入力回路、およびスイッチ回路の詳細を示す回路図である。
図5は、第1の実施形態におけるメモリセルアレイの基本動作を示すタイミング図である。
図6は、第1の実施形態の動作例を示すタイミング図である。
図7は、第1の実施形態の別の動作例を示すタイミング図である。
図8は、第1の実施形態の別の動作例を示すタイミング図である。
図9は、本発明の半導体メモリの第2の実施形態を示すブロック図である。
図10は、図9に示したコア制御回路の要部の詳細を示す回路図である。
図11は、第2の実施形態の動作例を示すタイミング図である。
図12は、第2の実施形態の別の動作例を示すタイミンダ図である。
図13は、本発明の半導体メモリの第3の実施形態を示すブロック図である。
図14は、図13に示したリフレッシュ制御回路の詳細を示すブロック図である。
図15は、図13に示したコア制御回路の詳細を示す回路図である。
図16は、第3の実施形態の動作例を示すタイミング図である。
図17は、第3の実施形態の別の動作例を示すタイミング図である。
図18は、本発明の半導体メモリの第4の実施形態を示すブロック図である。
図19は、図18に示したリリフレッシュ判定回路の詳細を示す回路図である。
図20は、図18に示したデータ出力回路の詳細を示す回路図である。
図21は、第4の実施形態におけるメモリセルアレイの基本動作を示すタイミング図である。
図22は、第4の実施形態における通常動作モードでの動作例を示すタイミング図である。
図23は、第4の実施形態における通常動作モードでの別の動作例を示すタイミング図である。
図24は、第4の実施形態における通常動作モードでの別の動作例を示すタイミング図である。
図25は、第4の実施形態における第1試験モードでの動作例を示すタイミング図である。
図26は、第4の実施形態における第2試験モードでの動作例を示すタイミング図である。
図27は、第4の実施形態における第2試験モードでの動作例を示すタイミング図である。
図28は、本発明の半導体メモリの第5の実施形態を示すブロック図である。
図29は、本発明の半導体メモリの第6の実施形態を示すブロック図である。
図30は、第6の実施形態における試験モード中の動作例を示すタイミング図である。
図31は、本発明の半導体メモリの第7の実施形態を示すブロック図である。
図32は、図31に示したコア制御回路158の要部の詳細を示す回路図である。
図33は、コア制御回路158内に形成される先着判定回路160を示すブロック図である。
図34は、第7の実施形態の動作例を示すタイミング図である。
図35は、第7の実施形態の別の動作例を示すタイミング図である。
図36は、第7の実施形態の別の動作例を示すタイミング図である。
図37は、アクセス要求とリフレッシュ要求との競合時におけるアクセス時間を示す特性図である。
図38は、第7の実施形態における第1動作モードから第2動作モードへの移行を示すタイミング図である。
図39は、第7の実施形態における第2動作モードから第1動作モードへの移行を示すタイミング図である。
図1は、本発明の半導体メモリの第1の実施形態を示している。この半導体メモリは、DRAMのメモリセルを有し、SRAMのインタフェースを有する擬似SRAMとして形成されている。擬似SRAMは、外部からリフレッシュコマンドを受けることなく、チップ内部で定期的にリフレッシュ動作を実行し、メモリセルに書き込まれたデータを保持する。この擬似SRAMは、例えば、携帯電話に搭載されるワークメモリに使用される。
擬似SRAMは、コマンド制御回路10、リフレッシュタイマ12、リフレッシュ制御回路14、リフレッシュカウンタ16、リフレッシュアドレス入力回路18、外部アドレス入力回路20、スイッチ回路22、データ入出力回路24、コア制御回路26、およびメモリコア28を有している。
コマンド制御回路10は、コマンド端子を介して外部からコマンド信号(チップイネーブル信号/CE、アウトプットイネーブル信号/OEおよびライトイネーブル信号/WE)を受け、受けたコマンドを解読し、読み出し制御信号RDZ、書き込み制御信号WRZ(アクセス信号)および読み書き制御信号RWZ、RWIZ(アクセス信号)を出力する。読み出し制御信号RDZおよび書き込み制御信号WRZ(高レベル)は、読み出しコマンドおよび書き込みコマンドがそれぞれ供給されたときに出力される。読み書き制御信号RWZ、RWIZ(高レベル)は、読み出しコマンドおよび書き込みコマンドが供給されたときに出力される。読み書き制御信号RWIZは、読み書き制御信号RWZよりも早く出力される。
リフレッシュタイマ12は、リフレッシュ要求信号REFI0Z(リフレッシュコマンド)を所定の周期で出力する。リフレッシュ要求信号REFI0Zは、メモリセルMCに保持されたデータを失うことなく、メモリセルMCを順次リフレッシュできる周期で生成される。例えば、全てのメモリセルMCが、64ms以内に1回リフレッシュされるように、リフレッシュ要求信号REFI0Zの生成周期が設定されている。具体的には、リフレッシュ要求毎に順次選択される2048本のワード線WLが配線されている場合、リフレッシュ要求信号REFI0Zは、31μs毎に生成される。
リフレッシュ制御回路14は、読み書き制御信号RWZ、RWIZおよびリフレッシュ要求信号REFI0Zに応じて、リフレッシュ信号REFSZ(第1リフレッシュ信号)およびリフレッシュ信号REFZ(第2リフレッシュ信号)を出力する。リフレッシュカウンタ16は、リフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジから一定期間後にカウント動作し、リフレッシュアドレス信号RAZを順次出力する。
リフレッシュアドレス入力回路18は、リフレッシュアドレス信号RAZをリフレッシュアドレス信号REFADとして出力する。外部アドレス入力回路20は、アドレス端子を介してアドレス信号ADDを受信し、受信した信号をロウアドレス信号RAD(上位アドレス)およびコラムアドレス信号CAD(下位アドレス)として出力する。なお、擬似SRAHは、上位アドレスと下位アドレスを同時に受信するアドレス非多重式のメモリである。
スイッチ回路22は、リフレッシュ信号REFZまたはREFSZが高レベルのときに、リフレッシュアドレス信号REFADを内部ロウアドレス信号IRADとして出力し、リフレッシュ信号REFZおよびREFSZがともに低レベルのときに、ロウアドレス信号RADをロウアドレス信号IRADとして出力する。
データ入出力回路24は、読み出しデータをコモンデータバスCDBを介して受信し、受信したデータをデータ端子DQに出力し、書き込みデータをデータ端子DQを介して受信し、受信したデータをコモンデータバスCDBに出力する。データ端子DQのビット数は、例えば16ビットである。
コア制御回路26は、第1および第2タイミング制御回路30、32、およびOR回路34を有している。
第1タイミング制御回路30は、読み書き制御信号RWZおよびリフレッシュ信号REFZに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する。第2タイミング制御回路32は、リフレッシュ信号REFSZに同期して第2ワードタイミング信号TWX2を出力する。OR回路34は、第1または第2ワードタイミング信号TWX1、TWX2をワードタイミング信号TWZとして出力する。
なお、コア制御回路26は、図示しないセンスアンプ制御回路およびプリチャージ制御回路を有している。センスアンプ制御回路は、読み書き制御信号RWZおよびリフレッシュ信号REFZ、REFSZのいずれかを受けたとき、後述するセンスアンプ部SAのセンスアンプを活性化するためのセンスアンプ活性化信号LEZを出力する。プリチャージ制御回路は、ビット線BL、/BLが使用されないときに、ビット線リセット信号BRSを出力する。
メモリコア28は、メモリセルアレイARY、ワードデコーダ部WDEC、センスアンプ部SA、コラムデコーダ部CDEC、センスバッファ部SBおよびライトアンプ部WAを有している。メモリセルアレイARYは、複数の揮発性のメモリセルMC(ダイナミックメモリセル)と、メモリセルMCに接続された複数のワード線WLおよび複数のビット線BL、/BLとを有している。各メモリセルMCは、一般のDRAMのメモリセルと同じであり、データを電荷として保持するためのキャパシタと、このキャパシタとビット線BL(または/BL)との間に配置された転送トランジスタとを有している。転送トランジスタのゲートは、ワード線WLに接続されている。ワード線WLの選択により、読み出し動作、書き込み動作、およびリフレッシュ動作のいずれかが実行される。メモリセルアレイARYは、読み出し動作、書き込み動作およびリフレッシュ動作のいずれかを実行した後、ビット線リセット信号BRSに応答してビット線BL、/BLを所定の電圧にプリチャージするプリチャージ動作を実行する。
ワードデコーダ部WDECは、高レベルのワード線制御信号TWZを受けたとき、内部ロウアドレス信号IRADに応じてワード線WLのいずれかを選択し、選択したワード線WLを高レベルに変化させる。コラムデコーダ部CDECはコラムアドレス信号CADに応じて、ビット線BL、/BLとデータバスDBとをそれぞれ接続するコラムスイッチをオンさせるコラム線信号を出力する。
センスアンプ部SAは、複数のセンスアンプを有している。各センスアンプは、センスアンプ活性化信号LEZに応答して動作し、ビット線BL、/BL上のデータの信号量を増幅する。センスアンプで増幅されたデータは、読み出し動作時にコラムスイッチを介してデータバスDBに伝達され、書き込み動作時にビット線を介してメモリセルMCに書き込まれる。
センスバッファ部SBは、データバスDB上の読み出しデータの信号量を増幅し、コモンデータバスCDBに出力する。ライトアンプ部WAは、コモンデータバスCDB上の書き込みデータの信号量を増幅し、データバスDBに出力する。
図2は、図1に示したリフレッシュ制御回路14の詳細を示している。
リフレッシュ制御回路14は、リフレッシュ要求信号REFI0Zおよび読み書き制御信号RWIZを受け、リフレッシュ要求信号REFIZを出力する裁定回路ARB、リフレッシュ信号REFZを生成する第1リフレッシュ生成回路36、およびリフレッシュ信号REFSZを生成する第2リフレッシュ生成回路38を有している。
裁定回路ARBは、リフレッシュ要求信号REFI0Zを読み書き制御信号RWIZに対して所定時間遅れて受信したときに、リフレッシュ要求信号REFI0Zを一時保持し、読み書き制御信号RWIZの出力後にリフレッシュ要求信号REFI0Zをリフレッシュ要求信号REFIZとして出力する。
第1リフレッシュ生成回路36は、読み書き制御信号RWZ、RWIZがともに低レベルのときに、高レベルのリフレッシュ要求信号REFIZに応答して高レベルのリフレッシュ信号REFZを出力する。第2リフレッシュ生成回路38は、読み書き制御信号RWIZが高レベルのときに、高レベルのリフレッシュ要求信号REFIZに応答して高レベルのリフレッシュ信号REFSZを出力する。
図3は、図1に示したコア制御回路26の要部の詳細を示している。
第1タイミング制御回路30は、読み書き制御信号RWZまたはリフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジに同期して、所定のパルス幅を有する第1ワードタイミング信号TWX1(低レベルのパルス)を出力する。第2タイミング制御回路32は、リフレッシュ信号REFSZの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅を有する第2ワードタイミング信号TWX2(低レベルのパルス)を出力する。OR回路34は、上述したように、第1または第2ワードタイミング信号TWX1、TWX2をワードタイミング信号TWZとして出力する。
図4は、図1に示したリフレッシュアドレス入力回路18、外部アドレス入力回路20、およびスイッチ回路22の詳細を示している。なお、図4に示した回路は、1ビットのアドレス信号に対応する回路である。実際には、アドレス信号のビット数に対応する数の回路が存在する。
リフレッシュアドレス入力回路18は、奇数段のインバータで構成されている。リフレッシュアドレス入力回路18は、リフレッシュアドレス信号RAZを反転し、リフレッシュアドレス信号REFADとして出力する。外部アドレス入力回路20は、奇数段のインバータで構成されている2つのバッファ回路を有している。バッファ回路は、アドレス信号ADDをロウアドレス信号RADおよびコラムアドレス信号CADとしてそれぞれ出力する。
スイッチ回路22は、リフレッシュ信号REFZまたはREFSZが高レベルのときに、リフレッシュアドレス信号REFADの反転論理を内部ロウアドレス信号IRADとして出力し、リフレッシュ信号REFZまたはREFSZが低レベルのときに、ロウアドレス信号RADの反転論理をロウアドレス信号IRADとして出力する。
図5は、第1の実施形態におけるメモリセルアレイARYの基本動作を示している。
この実施形態では、メモリセルアレイARYは、2つの基本タイミングA、Bのいずれかに従って動作する。基本タイミングA、Bのいずれも、読み出し工程RP、増幅工程AP、およびプリチャージ工程PPから構成される。読み出し工程RPは、ワード線WLの活性化(選択)に応答して選択されるメモリセルMCからビット線BL(または/BL)にデータを読み出す期間である。
増幅工程APは、ビット線BL(または/BL)にデータが読み出された後に、センスアンプ活性化信号LEZに応答してセンスアンプが活性化されてビット線BL、/BLの電圧差(データ)が増幅され、増幅されたビット線BL、/BLの電圧がデータを読み出したメモリセルMCに再書き込みされる期間である。プリチャージ工程PPは、ワード線WLを非活性化(非選択)し、ビット線BL、/BLを所定の電圧にプリチャージする期間である。
書き込み動作WR、読み出し動作RDおよび通常のリフレッシュ動作REF(第2リフレッシュ動作)は、基本タイミングAを使用して実行される。すなわち、通常のリフレッシュ動作REFの実行時間は、書き込み動作WRおよび読み出し動作RDの実行時間と同じである。ワード線WLは、基本時間Tの7倍(7T)の期間活性化される。このときのサイクル時間tRCは、期間8Tになる。書き込み動作WRでは、メモリセルMCから読み出され、ビット線BL、/BL上で増幅されたデータを、書き込みデータで反転する必要がある。このため、書き込み動作WRのサイクル時間tRCが最も長くなる。読み出し動作RDでは、ユーザの使い勝手を考慮して、書き込み動作WRと同じ基本タイミングが使用される。
通常のリフレッシュ動作REFでは、ビット線BL、/BLをデータバスDBに接続する必要がなく、ビット線BL、/BL上でデータを反転する必要もない。このため、ワード線WLの活性化期間を期間6Tにしても、メモリセルMCに保持されていたデータを再びメモリセルMCにフル書き込みできる(図5の基本タイミングCに示した短縮リフレッシュ動作REFr)。しかし、この実施形態では、コア制御回路26を簡易に構成するために、通常のリフレッシュ動作REFでは、書き込み動作WRと同じ基本タイミングが使用される。リフレッシュ動作REFは、リフレッシュ信号REFZが出力されたときに実行される。
リフレッシュ動作REFにより、データがメモリセルMCにフル書き込みされることで、各メモリセルMCのデータ保持時間(ポーズ時間)は、64ms以上になる。
なお、基本タイミングCを使用するリフレッシュ動作REFrのサイクル時間tRCrは、従来技術で説明したリフレッシュ動作のサイクル時間と同じであり、期間7Tである。
ショートリフレッシュ動作REFf(第1リフレッシュ動作)は、基本タイミングBを使用して実行される。ここで、ショートリフレッシュ動作REFfは、アクセス要求(読み出しコマンドまたは書き込みコマンド)とリフレッシュ要求とが競合したときに、リフレッシュ動作を最小限の期間実行するために使用される。ショートリフレッシュ動作REFfの後にすぐアクセス動作(読み出し動作RDまたは書き込み動作WR)を実行することで、アクセス時間が短縮できる。ショートリフレッシュ動作REFfでは、ワード線WLの活性化期間は、期間3Tに設定される。ショートリフレッシュ動作REFfのサイクル時間tRCfは、期間4Tである。
ショートリフレッシュ動作REFfでは、センスアンプの活性化期間(LEZ信号の高レベル期間)が短いため、ビット線BL、/BLの電圧差は、十分に増幅されない。メモリセルMCに再書き込みされるデータの信号量(リストアレベル)が小さいため、ショートリフレッシュ動作REFfの後、例えば200ns以内に再度基本タイミングAを使用して通常のリフレッシュ動作REFをする必要がある。換言すれば、200ns以内に通常のリフレッシュ動作REFが実行できるのであれば、ショートリフレッシュ動作REFfをとりあえず実行することでメモリセルMCのデータが失われることが防止できる。このように、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時間(データの増幅と再書き込み時間)は、ショートリフレッシュ動作REFfの実行後、通常のリフレッシュ動作REFを実行するまでの期間に、メモリセルMC内のデータを失うことなく保持できる時間である。
基本タイミンダA、Bのサイクル時間の差は、センスアンプの活性化時間に対応する増幅工程APの時間差によって生じる。読み出し工程RPおよびプリチャージ工程PPの時間は、それぞれ基本タイミングA、Bとも同じである。
図6は、第1の実施形態における擬似SRAMの動作を示している。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドとリフレッシュ要求信号REFI0Zとが、ほぼ同時に発生する。
まず、図1に示したコマンド制御回路10は、低レベルのチップイネーブル信号/CEおよび図示しない低レベルのアウトプットイネーブル信号/OE、高レベルのライトイネーブル信号/WEを受け、読み出しコマンド(読み出しアクセス要求)が供給されたことを検出する(図6(a))。コマンド制御回路10は、読み出しコマンドに応答して、読み書き制御信号RWIZおよび読み書き制御信号RWZを出力する(図6(b、c))。読み書き制御信号RWZは、読み書き制御信号RWIZが低レベルに変化する前に出力される。
図2に示したリフレッシュタイマ12は、読み出しコマンドの供給とほぼ同時にリフレッシュ要求信号REFI0Zを出力する。リフレッシュ制御回路14の裁定回路ARBは、リフレッシュ要求信号REFI0Zに応答してリフレッシュ要求信号REFIZを出力する(図6(d))。
読み書き制御信号RWIZの高レベル期間にリフレッシュ要求信号REFIZが生成されるため、リフレッシュ制御回路14の第2リフレッシュ生成回路38は、高レベルのリフレッシュ信号REFSZを出力する(図6(e))。図4に示したスイッチ回路22は、高レベルのリフレッシュ信号REFSZに応答して、リフレッシュアドレス信号RAZ(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図6(f))。
図3に示した第2タイミング制御回路32は、リフレッシュ信号REFSZに同期して第2ワードタイミンダ信号TWX2を出力する(図6(g))。第2ワードタイミング信号TWX2の出力により、ワードタイミング信号TWZが出力され(図6(h))、図5に示したショートリフレッシュ動作REFf(第1リフレッシュ動作)が実行される。
次に、第2リフレッシュ生成回路38は、読み書き制御信号RWIZの低レベルへの変化に応答して、リフレッシュ信号REFSZの出力を停止する(図6(i))。スイッチ回路22は、低レベルのリフレッシュ信号REFSZに応答して、1回目の読み出しコマンドに対応する外部アドレス信号ADD(AD1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図6(j))。
図3に示した第1タイミング制御回路30は、読み書き制御信号RWZの立ち上がりエッジに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する(図6(k))。第1ワードタイミング信号TWX1の出力により、ワードタイミング信号TWZが出力され(図6(l))、図5に示した読み出し動作RDが実行される。なお、ワードタイミング信号TWZの出力間隔は、ビット線BL、/BLのプリチャージ動作が正しく実行されるように、プリチャージ動作時間tRPに設定されている。読み出し動作RDによりビット線BL、/BL上で増幅された読み出しデータD0は、コモンデータバスCDBを介してデータ端子DQに出力される(図6(m))。
読み出し要求と競合するリフレッシュ要求に対応してショートリフレッシュ動作REFfを実行することで、チップイネーブル信号/CEの立ち下がりエッジからデータ端子DQにデータが出力されるまでのチップイネーブルアクセス時間tCEは、従来に比べて時間T1だけ短縮される。
次に、図2に示したリフレッシュ制御回路14の第1リフレッシュ生成回路36は、読み書き制御信号RWZ、RWIZの低レベルを検出して、リフレッシュ信号REFZを出力する(図6(n))。図1に示したリフレッシュカウンタ16は、リフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジから所定時間後に、カウントアップし、リフレッシュアドレス信号RAZを”1”増加する(図6(o))。スイッチ回路22は、高レベルのリフレッシュ信号REFZに応答して、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時と同じリフレッシュアドレス信号RAZ(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図6(p))。
第1タイミング制御回路30は、リフレッシュ信号REFZに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する(図6(q))。第1ワードタイミング信号TWX2の出力により、ワードタイミング信号TWZが出力され(図6(r))、図5に示した通常のリフレッシュ動作REF(第2リフレッシュ動作)が実行される。
なお、アドレスAD1に対応する読み出し動作RDは、従来に比べ早く実行される。このため、通常リフレッシュ動作REFも従来に比べ早く実行される。
次に、低レベルのチップイネーブル信号/CEおよび図示しない低レベルのアウトプットイネーブル信号/OE、高レベルのライトイネーブル信号/WEが再び供給される(図6(s))。コマンド制御回路10は、読み出しコマンドに応答して、読み書き制御信号RWIZおよび読み書き制御信号RWZを出力する(図6(t、u))。
スイッチ回路22は、リフレッシュ信号REFSZの立ち下がりエッジに同期して、2回目の読み出しコマンドに対応する外部アドレス信号ADD(AD2)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図6(v))。第1タイミング制御回路30は、読み書き制御信号RWZの立ち上がりエッジに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する(図6(w))。
第1ワードタイミング信号TWX1の出力により、ワードタイミング信号TWZが出力され(図6(x))、図5に示した読み出し動作RDが実行される。読み出し動作RDによりビット線BL、/BL上で増幅された読み出しデータD0は、コモンデータバスCDBを介してデータ端子DQに出力される(図6(y))。
ショートリフレッシュ動作REFfの影響により、読み出し動作RDおよび通常リフレッシュ動作REFは、従来より早く実行される。この結果、アドレスAD2に対応する読み出し動作RDも早く実行され、チップイネーブルアクセス時間tCEは、上述と同様に従来に比べて時間T1だけ短縮される。
なお、この擬似SRAMは、図6に示したように、ショートリフレッシュ動作REFfおよび通常のリフレッシュ動作REFの実行時間、および2回の読み出し動作RDの実行時間の和が、アクセス要求の最小供給間隔である外部アクセスサイクル時間tERCの2回分より小さくなるように設計されている。このため、2回の外部アクセスサイクル時間tERCの間に、ショートリフレッシュ動作REFfおよび通常のリフレッシュ動作REFと、2回の読み出し動作RDとを実行できる。本発明では、上述したように、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時間が短いため、外部アクセスサイクルtERCを従来より短縮できる。
図7は、第1の実施形態における擬似SRAMの別の動作を示している。図6と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドの供給後に、リフレッシュ要求信号REFI0Zが発生する。
図2に示したリフレッシュ制御回路14の裁定回路ARBは、リフレッシュ要求信号REFI0Zを一時保持し、読み書き制御信号RWIZの出力後にリフレッシュ要求信号REFI0Zをリフレッシュ要求信号REFIZとして出力する(図7(a))。裁定回路ARBにより、リフレッシュ要求信号REFIZの出力を遅らせることで、第2リフレッシュ生成回路38からリフレッシュ信号REFSZが出力されることが防止される。リフレッシュ信号REFSZが出力されないため、読み出し動作RD前のショートリフレッシュ動作REFfは、実行されない。このように、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合しないときに、リフレッシュ信号REFSZの出力をマスクすることで、ショートリフレッシュ動作REFfを必要のあるときのみ実行できる。この結果、動作時の消費電力を削減できる。
この後、図6と同様に、第1ワードタイミング信号TWX1が、読み書き制御信号RWZの立ち上がりエッジに同期して出力され(図7(b))、ワードタイミング信号TWZが出力され(図7(c))、読み出し動作RDが実行される。読み出し動作RD以降のタイミングは、図6と同じである。読み出し動作RD時のチップイネーブルアクセス時間tCEは、図6と同様に、従来に比べて時間T1だけ短縮される。
図8は、第1の実施形態における擬似SRAMの別の動作を示している。図6と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、読み出し動作RDおよび書き込み動作WRが連続して実行され、読み出しコマンドとリフレッシュ要求信号REFI0Zとが、ほぼ同時に発生する。図8に示したタイミングは、図6のアドレスAD2に対応する読み出し動作RDが書き込み動作WRに代わったことを除き、図6と同じである。すなわち、読み出し動作RDと書き込み動作WRが繰り返し実行される場合においても、図6と同様に、サイクル時間を短縮できる。
以上、本実施形態では、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合するときにリフレッシュ信号REFSZの出力を停止し、ショートリフレッシュ動作REFfを中断する。このため、アクセス要求に対応するアクセス動作を早く開始できる。すなわち、アクセス時間を短縮できる。
ショートリフレッシュ動作REFfの後に通常のリフレッシュ動作REFが必ず実行されるため、ショートリフレッシュ動作REFfによるメモリセルMCへの再書き込みが十分でなくても、その後のリフレッシュ動作REFで十分な信号量のデータがメモリセルMCに再書き込みされる。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルMCのデータを確実に保持できる。特に、本実施形態では、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時間を最小限にしているため、アクセス動作をより早く開始できる。
外部アドレス信号ADD(RAD)およびリフレッシュアドレス信号REFADをリフレッシュ信号REFSZ、REFZにより切替えるため、スイッチ回路22を簡易に構成できる。
ショートリフレッシュ動作REFfおよび通常のリフレッシュ動作REFの実行時間は、増幅工程APの時間の変更のみで調整される。このため、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時間を容易に所望の時間に調整できる。また、リフレッシュ動作REFf、REFの実行時間を増幅工程APのみで調整することで、メモリコア28の動作制御が容易になり、コア制御回路26の回路を簡易に構成できる。
アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合しないときに、ショートリフレッシュ動作REFfを実行しないことで、動作時の消費電力を削減できる。
読み出し動作RDおよび書き込み動作WRの前に実行されるショートリフレッシュ動作REFfの実行時間が最小限に設定されているため、外部アクセスサイクル時間tERCを従来より短縮できる。
通常のリフレッシュ動作REFの実行時間と、読み出し動作RDおよび書き込み動作WRの実行時間とが同じであるため、これ等動作を実行するための制御回路を共通化できる。具体的には、第1タイミング制御回路30を共有できるため、擬似SRAMの回路規模を小さくできる。
図9は、本発明の半導体メモリの第2の実施形態を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、第1の実施形態のコア制御回路26の代わりにコア制御回路26Aが形成されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。コア制御回路26Aは、第1および第2タイミング制御回路30A、32A、およびOR回路34Aを有している。
第1タイミング制御回路30Aは、読み書き制御信号RWZに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する。第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFZ、REFSZに同期して第3ワードタイミング信号TWX3および第2ワードタイミング信号TWX2をそれぞれ出力する。OR回路34Aは、第1または第2、第3ワードタイミング信号TWX1、TWX2、TWX3をワードタイミング信号TWZとして出力する。
なお、コア制御回路26Aは、第1の実施形態と同様に、センスアンプ活性化信号LEZを出力するセンスアンプ制御回路およびビット線リセット信号BRSを出力するプリチャージ制御回路を有している。
図10は、図9に示したコア制御回路26Aの要部の詳細を示している。
第1タイミング制御回路30Aは、読み書き制御信号RWZの立ち上がりエッジに同期して、所定のパルス幅を有する第1ワードタイミング信号TWX1(低レベルのパルス)を出力する。第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅を有する第3ワードタイミング信号TWX3(低レベルのパルス)を出力する。また、第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFSZの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅を有する第2ワードタイミング信号TWX2(低レベルのパルス)を出力する。タイミング信号TWX1−3のパルス幅は、NANDゲートに接続されているインバータ列の段数に応じて設定される。すなわち、この実施形態では、読み出し動作RD・書き込み動作WR、通常のリフレッシュ動作REF、およびショートリフレッシュ動作REFfの順に、ワード線WLの選択期間が短くなる。OR回路34Aは、タイミング信号TWX1、TWX2、TWX3をワードタイミング信号TWZとして出力する。
図11は、第2の実施形態における擬似SRAMの動作を示している。第1の実施形態(図6)と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、第1の実施形態の図6と同様に、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドとリフレッシュ要求信号REFI0Zとが、ほぼ同時に発生する。ショートリフレッシュ動作REFfおよび1回目、2回目の読み出し動作RDのタイミングは、第1の実施形態と同じである。
1回目の読み出し動作RDの後、リフレッシュ制御回路14の第1リフレッシュ生成回路36(図2)は、読み書き制御信号RWZ、RWIZの低レベルを検出して、リフレッシュ信号REFSZを出力する(図11(a))。スイッチ回路22は、高レベルのリフレッシュ信号REFZに応答して、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時と同じリフレッシュアドレス信号RAZ(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図11(b))。
図10に示した第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFZに同期して第3ワードタイミング信号TWX3を出力する(図11(c))。第3ワードタイミング信号TWX3のパルス幅は、第1ワードタイミング信号TWX1より短く、そのタイミンダは、図5に示した基本タイミングCに対応している。第3ワードタイミング信号TWX3の出力により、ワードタイミング信号TWZが出力され(図11(d))、基本タイミングCに対応する短縮リフレッシュ動作REFrが実行される。
短縮リフレッシュ動作REFrは、第1の実施形態のサイクル時間tRCより短いサイクル時間tRCrで実行される。このため、短縮リフレッシュ動作REFrの完了から2回目の読み出し動作RDの開始までの期間に余裕時間tMRGが生じる。余裕時間tMRGにより、コア制御回路26A等の擬似SRAMの内部回路の動作余裕を向上できる。換言すれば、擬似SRAMのタイミング設計が容易になる。
図12は、第2の実施形態における擬似SRAMの別の動作を示している。上述した図6、図7および図11と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドの供給後に、リフレッシュ要求信号REFI0Zが発生する。読み出し動作RDの間に、短縮リフレッシュ動作REFrが実行されることを除き、第1の実施形態(図7)と同じである。
以上、第2の実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、通常のリフレッシュ動作REFの実行時間は、読み出し動作RDおよび書き込み動作WRの実行時間より短い。このため、通常のリフレッシュ動作REFの実行後、次のアクセス動作RD、WRを実行するまでにタイミング余裕ができる。したがって、コア制御回路26A等の動作余裕を向上でき、これ等回路のタイミング設計が容易になる。
図13は、本発明の半導体メモリの第3の実施形態を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、第1の実施形態のリフレッシュ制御部14、スイッチ回路22およびコア制御回路26の代わりにリフレッシュ制御部14B、スイッチ回路22Bおよびコア制御回路26Bが形成されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
リフレッシュ制御部14Bは、読み書き制御信号RWIZおよびリフレッシュ要求信号REFI0Zに応じて、リフレッシュ信号REFZ(高レベル)を出力する。スイッチ回路22Bは、リフレッシュ信号REFZが高レベルのときに、リフレッシュアドレス信号REFADを内部ロウアドレス信号IRADとして出力し、リフレッシュ信号REFZが低レベルのときに、ロウアドレス信号RADをロウアドレス信号IRADとして出力する。後述するように、リフレッシュ信号REFZは、通常リフレッシュ動作REF時だけでなく、ショートリフレッシュ動作REFfにも出力される。
コア制御回路26Bは、第1および第2タイミング制御回路30B、32B、およびOR回路34を有している。第1タイミング制御回路30Bは、読み書き制御信号RWZに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する。第2タイミング制御回路32Bは、リフレッシュ信号REFZに同期して第2ワードタイミング信号TWX2を出力する。OR回路34は、第1または第2ワードタイミング信号TWX1、TWX2をワードタイミシグ信号TWZとして出力する。
図14は、図13に示したリフレッシュ制御回路14Bの詳細を示している。
リフレッシュ制御回路14Bは、リフレッシュ信号REFZ、REFIXを生成するリフレッシュ生成回路40と、第1の実施形態と同じ裁定回路ARBとを有している。
リフレッシュ生成回路40は、リフレッシュ要求信号REFIZが高レベルのときに、読み書き制御信号RWIZの立ち上がりエッジから第1所定時間後にリフレッシュ信号REFZを低レベルに変化させ、読み書き制御信号RWIZの立ち下がりエッジから第2所定時間後にリフレッシュ信号REFZを高レベルに変化させる。第1所定時間は、第2所定時間より短い。第1および第2所定時間は、遅延回路DLY1により設定される。遅延回路DLY1は、例えば、偶数個のインバータを直列に接続して構成されている。
また、リフレッシュ生成回路40は、リフレッシュ信号REFZのパルス幅(高レベルのパルス)が所定時間以上のとき、リフレッシュカウント信号REFCZを出力する。リフレッシュカウント信号REFCZは、リフレッシュタイマ12にフィードバックされる。
図15は、図13に示したコア制御回路26Bの要部の詳細を示している。
第1タイミング制御回路30Bは、読み書き制御信号RWZの立ち上がりエッジに同期して、所定のパルス幅を有する第1ワードタイミング信号TWX1(低レベルのパルス)を出力する。第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅を有する第2ワードタイミング信号TWX2(低レベルのパルス)を出力する。
タイミング信号TWX1、TWX2のパルス幅は、NANDゲートに接続されているインバータ列の段数に応じて設定される。但し、リフレッシュ信号REFZが読み書き制御信号RWIZの立ち上がりエッジに同期して低レベルに変化したとき(ショートリフレッシュ動作REFf時)、タイミング信号TWX2のパルス幅は、リフレッシュ信号REFZのパルス幅と同じになる。OR回路34は、タイミング信号TWX1、TWX2をワードタイミング信号TWZとして出力する。
この実施形態では、第1の実施形態と同様に、ワード線WLの選択期間は、読み出し動作RD・書き込み動作WR、および通常のリフレッシュ動作REFで同じになり、ショートリフレッシュ動作REFf時に短くなる。
図16は、第3の実施形態における擬似SRAMの動作を示している。第1の実施形態(図6)と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、第1の実施形態の図6と同様に、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドとリフレッシュ要求信号REFI0Zとが、ほぼ同時に発生する。ショートリフレッシュ動作REFfおよび1回目、2回目の読み出し動作RDのタイミングは、第1の実施形態と同じであり、回路動作のみが相違している。
まず、図14に示したリフレッシュ制御回路14Bのリフレッシュ生成回路40は、リフレッシュ要求信号REFIZの立ち上がりエッジに同期してリフレッシュ信号REFZを高レベルに変化させる(図16(a))。スイッチ回路22Bは、高レベルのリフレッシュ信号REFZに応答して、リフレッシュアドレス信号RAZ(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図16(b))。第2タイミング制御回路32Bは、リフレッシュ信号REFZに同期して第2ワードタイミング信号TWX2を出力する(図16(c))。
読み出しコマンドの供給に応答して、読み書き制御信号RWIZが高レベルに変化する(図16(d))。リフレッシュ生成回路40は、読み書き制御信号RWIZの立ち上がりエッジから第1所定時間後に、リフレッシュ信号REFZを低レベルに変化させる(図16(e))。第2タイミング制御回路32Bは、リフレッシュ信号REFZの低レベルへの変化に応答して第2ワードタイミング信号TWX2を高レベルに変化させる(図16(f))。すなわち、ショートリフレッシュ動作REFfに対応するパルス幅を有する第2ワードタイミング信号TWX2が生成される。
OR回路34は、第2ワードタイミング信号TWX2の論理レベルを反転し、ワードタイミング信号TWZとして出力する(図16(g))。そして、ショートリフレッシュ動作REFfが実行される。スイッチ回路22Bは、リフレッシュ信号REFZの低レベルへの変化に応答して、1回目の読み出しコマンドに対応する外部アドレス信号ADD(AD1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図16(h))。
この後、第1の実施形態(図6)と同様に、1回目の読み出し動作RDが実行される。
次に、リフレッシュ生成回路40は、1回目の読み出しコマンドに応答して生成された読み書き制御信号RWIZの立ち下がりエッジから第2所定時間後に、リフレッシュ信号REFZを高レベルに変化させる(図16(i))。そして、第1の実施形態(図6)と同様に、通常のリフレッシュ動作REFが開始される(図16(j))。
リフレッシュ生成回路40は、リフレッシュ信号REFZの高レベル期間が所定期間を超えたことに応答して、リフレッシュカウント信号REFCZを高レベルに変化させる(図16(k))。リフレッシュカウント信号REFCZは、リフレッシュタイマ12にフィードバックされる。
リフレッシュ生成回路40は、リフレッシュ要求信号REFI0Z(REFIZ)の低レベルへの変化に応答して、リフレッシュ要求信号REFIXを高レベルに変化させる(図16(l))。リフレッシュカウンタ16は、リフレッシュ要求信号REFIXの立ち上がりエッジから所定時間後に、カウントアップし、リフレッシュアドレス信号RAZを”1”増加する(図16(m))。
リフレッシュ生成回路40は、2回目の読み出しコマンドに応答して生成される読み書き制御信号RWIZの立ち上がりエッジから第1所定時間後に、リフレッシュ信号REFZを低レベルに変化させる(図16(n))。そして、通常のリフレッシュ動作REFが完了する。スイッチ回路22Bは、リフレッシュ信号REFZの低レベルへの変化に応答して、2回目の読み出しコマンドに対応する外部アドレス信号ADD(AD2)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図16(o))。
この後、第1の実施形態(図6)と同様に、2回目の読み出し動作RDが実行される。
図17は、第3の実施形態における擬似SRAMの別の動作を示している。上述した図6および図7と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、第1の実施形態(図7)と同様に、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドの供給後に、リフレッシュ要求信号REFI0Zが発生する。このため、ショートリフレッシュ動作REFfは、実行されない。また、リフレッシュ要求信号REFI0Zの発生が遅いため、リフレッシュ要求信号REFIXの立ち上がりエッジが遅れる(図17(a))。このため、リフレッシュカウンタ16は、2回目の読み出し動作RD後にカウントアップされる(図17(b))。その他の動作は、上述した図16と同じである。
第3の実施形態においても、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図18は、本発明の半導体メモリの第4の実施形態を示している。図中の二重の四角は、試験パッドを示している。試験パッドは、出荷する製品の外部端子(リードフレーム等)には接続されない。試験パッドは、例えば、プローブ試験においてプローバに接続され、試験パターンを受信する。この半導体メモリは、DRAMのメモリセル(ダイナミックメモリセル)を有し、SRAMのインタフェースを有する擬似SRAMとして形成されている。擬似SRAMは、外部からリフレッシュコマンドを受けることなく、チップ内部で定期的にリフレッシュ動作を実行し、メモリセルに書き込まれたデータを保持する。この擬似SRAMは、例えば、携帯電話に搭載されるワークメモリに使用される。
擬似SRAMは、アクセスタイミング生成回路110、コマンドデコーダ112、リフレッシュ選択回路114、リフレッシュタイマ116、リフレッシュカウンタ118、アドレス入力回路120、スイッチ回路122、データ出力回路124、データ入力回路126、裁定回路128、リフレッシュ判定回路130、ロウ動作制御回路132、コア制御回路134、およびメモリコア136を有している。
アクセスタイミング生成回路110は、コマンド端子CMDを介して外部からコマンド信号CMD(チップイネーブル信号/CE、アウトプットイネーブル信号/OEおよびライトイネーブル信号/WE等)を受け、読み出し動作または書き込み動作を実行するためのアクセスタイミング信号ATDPZ等を出力する。
コマンドデコーダ112は、コマンド信号CMDを解読し、読み出し動作を実行するための読み出し制御信号RDZまたは書き込み動作を実行するための書き込み制御信号WRZを出力する。
リフレッシュ選択回路114は、通常動作モード中に、リフレッシュタイマ116から出力される内部リフレッシュ要求信号IREFZをリフレッシュタイミング信号SRTPZとして出力する。リフレッシュ選択回路114は、試験モード中に、外部試験端子SRCを介して擬似SRAMの外部から供給される試験リフレッシュ要求信号EREFZをリフレッシュタイミング信号SRTPZとして出力する。すなわち、試験モード中、リフレッシュタイマ116から出力される内部リフレッシュ要求信号IREFZはマスクされ、内部リフレッシュ要求信号IREFZの代わりに試験リフレッシュ要求信号EREFZが、リフレッシュタイミング信号SRTPZとして出力される。
なお、擬似SRAMは、通常動作では使用しない組み合わせの複数のコマンド信号CMDを受信することで、通常動作モードから試験モード(第1試験モードまたは第2試験モード)に移行する。擬似SRAMの状態は、コマンド信号CMDの論理値に応じて、第1試験モードまたは第2試験モードに設定される。擬似SRAMは、第1試験モード中、試験信号TES1Zを高レベルに保持し、第2試験モード中、試験信号TES2Zを高レベルに保持する。
リフレッシュタイマ116は、内部リフレッシュ要求信号IREFZを所定の周期で出力する。内部リフレッシュ要求信号IREFZは、メモリセルMCに保持されたデータを失うことなく、メモリセルMCを順次リフレッシュできる周期で生成される。例えば、全てのメモリセルMCが、300ms以内に1回リフレッシュされるように、内部リフレッシュ要求信号IREFZの生成周期が設定されている。より詳細には、リフレッシュ要求毎に順次選択される8k本のワード線WLが配線されている場合、内部リフレッシュ要求信号IREFZは、36〜37μs毎に生成される。リフレッシュタイマ116は、例えば、発振周期が1μsのリングオシレータと、リングオシレータの出力から内部リフレッシュ要求信号IREFZを生成するための分周回路とで構成されている。
リフレッシュカウンタ118は、内部リフレッシュ要求信号IREFZに応答してカウント動作し、リフレッシュアドレス信号REFADを順次生成する。
アドレス入力回路120は、アドレス端子ADDを介してアドレス信号ADDを受信し、受信した信号をロウアドレス信号RAD(上位アドレス)およびコラムアドレス信号CAD(下位アドレス)として出力する。なお、擬似SRAMは、上位アドレスと下位アドレスを同時に受信するアドレス非多重式のメモリである。
スイッチ回路122は、リフレッシュ動作が実行されるときにリフレッシュアドレス信号REFADを内部ロウアドレス信号IRADとして出力し、読み出し動作または書き込み動作が実行されるときに、ロウアドレス信号RADを内部ロウアドレス信号IRADとして出力する。
データ出力回路124は、メモリセルMCからの読み出しデータをコモンデータバスCDBを介して受信し、受信したデータをデータ端子DQ(DQ0−7)に出力する。また、データ出力回路122は、試験モード中に、リフレッシュ判定回路128から出力されるショートリフレッシュ検出信号REFSSZ(検出信号)を受けたときに、データ端子DQ0−7をハイインピーダンス状態に設定する。
データ入力回路126は、書き込みデータをデータ端子DQ(DQ0−7)を介して受信し、受信したデータをコモンデータバスCDBに出力する。
裁定回路128は、アクセスタイミング信号ATDPZ(アクセス要求)とリフレッシュタイミング信号SRTPZ(リフレッシュ要求)の遷移エッジを比較することで、これ等要求の競合を判断し、アクセス動作およびリフレッシュ動作のいずれを優先させるかを決める。裁定回路128は、アクセス動作が優先される場合、リフレッシュタイミング信号SRTPZを一時保持し、読み出し制御信号RDZまたは書き込み制御信号WRZに応答して読み出しタイミング信号RDPZまたは書き込みタイミング信号WRPZを出力する。この後、裁定回路128は、コアサイクル状態信号ICSXの非活性化(高レベルへの変化)によりアクセス動作の完了を検出し、保持しているリフレッシュタイミンダ信号SRTPZに応じてリフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を出力する。リフレッシュ状態信号REF1Zは、リフレッシュ動作が実行中であることを示す信号である。
また、裁定回路128は、リフレッシュ動作が優先される場合、アクセスタイミング信号ATDPZを一時保持し、リフレッシュタイミング信号SRTPZに応答してリフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)を出力する。この後、裁定回路128は、コアサイクル状態信号ICSXの非活性化(高レベルへの変化)によりリフレッシュ動作の完了を検出し、保持しているアクセスタイミング信号ATDPZに応じて、読み出しタイミング信号RDPZまたは書き込みタイミング信号WRPZを出力する。
なお、リフレッシュ判定回路130からショートリフレッシュ信号REFS2Zが出力される場合、裁定回路128は、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Zを出力し、リフレッシュ動作が実行された後もリフレッシュタイミング信号SRTPZを一時保持する。そして、コアサイクル状態信号ICSXの非活性化によりアクセス動作の完了を検出した後、再び、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を出力し、リフレッシュ動作を実行する。すなわち、ショートリフレッシュ信号REFS2Zが出力されるとき、1回のリフレッシュ要求に応答して2回のリフレッシュ動作が実行される。
ショートリフレッシュ信号REFS2Zが出力される場合、裁定回路128は、1回目のリフレッシュ動作に対応するリフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)を、通常のリフレッシュ動作に比べ短い期間(後述する第1期間に対応)出力する。裁定回路128は、2回目のリフレッシュ動作に対応するリフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を、通常のリフレッシュ動作と同じ期間(後述する第2期間に対応)出力する。
リフレッシュ判定回路130は、アクセスタイミンダ信号ATDPZとリフレッシュ状態信号REF1Zとの遷移エッジの間隔が、所定期間より短いとき、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力する。また、リフレッシュ判定回路130は、第1試験モード中(TES1Z=高レベル)に、ショートリフレッシュ信号REFS2Zをショートリフレッシュ検出信号REFSSZ(検出信号)として出力する。リフレッシュ判定回路30は、第2試験モード中(TES2Z=高レベル)に、ショートリフレッシュ信号REFS2Zが2回連続して出力されたときに、ショートリフレッシュ検出信号号REFSSZを出力する。
アクセスタイミング生成回路110、コマンドデコーダ112、および裁定回路128は、コマンド端子CMDを介して供給されるアクセス要求信号(読み出しコマンドまたは書き込みコマンド)に応答して、後述するメモリセルMCをアクセスするためのアクセス制御信号(読み出しタイミング信号RDPZまたは書き込みタイミング信号WRPZ)を出力するコマンド制御回路として動作する。
裁定回路128およびリフレッシュ判定回路130は、アクセス要求および内部リフレッシュ要求の発生タイミングに応じて、センスアンプを第1期間活性化するための第1リフレッシュ制御信号(REF1Z)、またはセンスアンプを第1期間より長い第2期間活性化するための第2リフレッシュ制御信号(REF1Z)を出力するリフレッシュ制御回路として動作する。
ロウ動作制御回路132は、読み出しタイミング信号RDPZ、書き込みタイミング信号WRPZ、またはリフレッシュタイミング信号SRTPZを受けたときに、メモリコア136を動作させる基本タイミング信号であるロウ制御信号RASZを出力する。また、メモリコア136の動作中に、コアサイクル状態信号ICSXを低レベルに保持する。なお、ロウ動作制御回路132は、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを受けることなくリフレッシュタイミング信号SRTPZを受けるときに、通常のリフレッシュ動作(第2リフレッシュ動作)を実行し、ショートリフレッシュ信号REFS2Zとともにリフレッシュタイミング信号SRTPZを受けるときに、通常のリフレッシュ動作より短いショートリフレッシュ動作(第1リフレッシュ動作)を実行する。
コア制御回路134は、図示しないワード線制御回路、センスアンプ制御回路およびプリチャージ制御回路を有している。ワード線制御回路は、後述するワード線WLを選択するワード線制御信号TWZを、ロウ制御信号RASZに応答して出力する。センスアンプ制御回路は、後述するセンスアンプ部SAのセンスアンプを活性化するためのセンスアンプ活性化信号LEZを、ロウ制御信号RASZに応答して出力する。プリチャージ制御回路は、ビット線BL、/BLが使用されないときに、ビット線リセット信号BRSを出力する。
ロウ動作制御回路132およびコア制御回路134は、読み出しタイミング信号RDPZ(アクセス制御信号)または書き込みタイミング信号WRPZ(アクセス制御信号)に応答してメモリコア136にアクセス動作を実行させ、第1および第2リフレッシュ制御信号REF1Zに応答して、メモリコア136に第1および第2リフレッシュ動作を実行させる動作制御回路として動作する。
メモリコア136は、メモリセルアレイARY、ワードデコーダ部WDEC、センスアンプ部SA、コラムデコーダ部CDEC、センスバッファ部SB、およびライトアンプ部WAを有している。メモリセルアレイARYは、複数の揮発性のメモリセルMC(ダイナミックメモリセル)と、メモリセルMCに接続された複数のワード線WLおよび複数のビット線BL、/BL(相補のビット線)とを有している。各メモリセルMCは、一般のDRAMのメモリセルと同じであり、データを電荷として保持するためのキャパシタと、このキャパシタとビット線BL(または/BL)との間に配置された転送トランジスタとを有している。転送トランジスタのゲートは、ワード線WLに接続されている。ワード線WLの選択により、読み出し動作、書き込み動作、およびリフレッシュ動作のいずれかが実行される。メモリセルアレイARYは、読み出し動作、書き込み動作およびリフレッシュ動作のいずれかを実行した後、ビット線リセット信号BRSに応答してビット線BL、/BLを所定の電圧にプリチャージするプリチャージ動作を実行する。
ワードデコーダ部WDECは、高レベルのワード線制御信号TWZを受けたとき、内部ロウアドレス信号IRADに応じてワード線WLのいずれかを選択し、選択したワード線WLを高レベルに変化させる。コラムデコーダ部CDECはコラムアドレス信号CADに応じて、ビット線BL、/BLとデータバスDBとをそれぞれ接続するコラムスイッチをオンさせるコラム線信号を出力する。
センスアンプ部SAは、複数のセンスアンプを有している。各センスアンプは、センスアンプ活性化信号LEZに応答して動作し、ビット線BL、/BL上のデータの信号量を増幅する。センスアンプで増幅されたデータは、読み出し動作時にコラムスイッチを介してデータバスDBに伝達され、書き込み動作時にビット線を介してメモリセルMCに書き込まれる。
センスバッファ部SBは、データバスDB上の読み出しデータの信号量を増幅し、コモンデータバスCDBに出力する。ライトアンプ部WAは、コモンデータバスCDB上の書き込みデータの信号量を増幅し、データバスDBに出力する。
図19は、図18に示したリフレッシュ判定回路130の詳細を示している。
リフレッシュ判定回路130は、比較信号生成回路138、ショートリフレッシュ判定回路140、ショートリフレッシュラッチ回路142、および選択回路144を有している。
比較信号生成回路138は、アクセスタイミング信号ATDPZに応じて比較信号ATDREFZを生成する。ショートリフレッシュ判定回路140は、リフレッシュ状態信号REF1Zの遷移エッジと比較信号ATDREFZの遷移エッジとを比較して、リフレッシュ状態信号REF1Zが示すリフレッシュ動作を、通常のリフレッシュ動作とすべきか、ショートリフレッシュ動作とすべきかを判定する。ショートリフレッシュ判定回路140は、ショートリフレッシュ動作を実行すべきと判定したとき、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力する。
ショートリフレッシュラッチ回路142は、リフレッシュ状態信号REF1Zの立ち下がりエッジに同期してショートリフレッシュ信号REFS2Zの論理レベルをラッチし、ラッチした論理レベルをショートリフレッシュ信号REFSCZとして出力する。このため、ショートリフレッシュ信号REFSCZは、ショートリフレッシュ動作が実行されるときに高レベルに変化し、通常のリフレッシュ動作が実行されるときに低レベルに変化する。また、ショートリフレッシュラッチ回路142は、リセット信号RESET2Zの高レベル期間にリセットされ、ショートリフレッシュ検出信号REFSSZを低レベルに変化させる。リセット信号RESET2Zは、第2試験モード中に、リセットコマンドをコマンド信号CMDとして受けたときに所定の期間高レベルに変化する。
選択回路144は、試験信号TES1Zが高レベルのとき(第1試験モード)、ショートリフレッシュ信号REFS2Zをショートリフレッシュ検出信号REFSSZとして出力し、試験信号TES2Zが高レベルのとき(第2試験モード)、ショートリフレッシュ信号REFS2Zおよびショートリフレッシュ信号REFSCZのAND論理をショートリフレッシュ検出信号REFSSZとして出力する。後述するように、第1試験モードでは、ショートリフレッシュ動作が実行される毎にショートリフレッシュ検出信号REFSSZが出力され、第2試験モードでは、2回のショートリフレッシュ動作が連続して実行されるときにショートリフレッシュ検出信号REFSSZが出力される。このように、選択回路144は、試験モード中に動作し、ショートリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)を検出したときにショートリフレッシュ検出信号REFSSZを出力する検出回路として動作する。
図20は、図18に示したデータ出力回路124の詳細を示している。
データ出力回路124は、出力マスク回路146および出力バッファ回路148を有している。なお、図20では、データ端子DQ0に対応する出力バッファ回路148を示す。他のデータ端子DQ1−7に対応する出力バッファ回路は、出力バッファ回路148と同じである。出力マスク回路146は、データ端子DQ0−7に対応する出力バッファ回路148に共通の回路である。
出力マスク回路146は、高レベルのリセット信号RESET1Zによりリセットされ、読み出しタイミング信号READZを反転して出力イネーブル信号ODEXとして出力する。出力マスク回路146は、高レベルのショートリフレッシュ検出信号REFSSZを受けたときに、読み出しタイミング信号READZの出力を禁止する。すなわち、出力イネーブル信号ODEXは、高レベルのショートリフレッシュ検出信号REFSSZにより高レベルに保持される。
出力バッファ回路148は、出力イネーブル信号ODEXが低レベルのときに、読み出しデータDATA0Xの論理レベルに応じて、トライステート出力バッファ148aを動作させ、データ端子DQ0に高レベルまたは低レベルを出力する。出力バッファ回路148は、出力イネーブル信号ODEXが高レベルのとき、トライステート出力バッファ148aの出力をハイインピーダンス状態にする。すなわち、出力マスク回路146は、試験モード中に、ショートリフレッシュ検出信号REFSSZに応答して読み出しデータDATA0Xのデータ端子DQ0への出力を禁止するとともにデータ端子DQ0をハイインピーダンス状態に設定するために、トライステート出力バッファ148aを制御する。
図21は、第4の実施形態におけるメモリセルアレイARYの基本動作を示している。
この実施形態では、書き込み動作WR、読み出し動作RD、および通常のリフレッシュ動作REF(第2リフレッシュ動作)は、同じサイクル時間tRCで実行される。ショートリフレッシュ動作REFf(第1リフレッシュ動作)は、サイクル時間tRCより短いサイクル時間tRCfで実行される。書き込み動作WR、読み出し動作RD、通常のリフレッシュ動作REF、およびショートリフレッシュ動作RKFfは、読み出し工程RP、増幅工程AP1またはAP2、およびプリチャージ工程PPから構成される。
読み出し工程RPは、ワード線WLの活性化(選択)に応答して選択されるメモリセルMCからビット線BL(または/BL)にデータを読み出す期間である。増幅工程AP1、AP2は、ビット線BL(または/BL)にデータが読み出された後に、センスアンプ活性化信号LEZに応答してセンスアンプが活性化されてビット線BL、/BLの電圧差(データ)が増幅され、増幅されたビット線BL、/BLの電圧がデータを読み出したメモリセルMCに再書き込みされる期間である。増幅工程AP2の期間(通常のリフレッシュ動作REFにおけるセンスアンプ活性化信号LEZの高レベル期間)は、第2期間に対応する。増幅工程AP1(ショートリフレッシュ動作REFfにおけるセンスアンプ活性化信号LEZの高レベル期間)は、第1期間に対応する。プリチャージ工程PPは、ワード線WLを非活性化(非選択)し、ビット線BL、/BLを所定の電圧にプリチャージする期間である。
書き込み動作WRでは、メモリセルMCから読み出されビット線BL、/BL上で増幅されたデータを、書き込みデータで反転する必要がある。このため、書き込み動作WRのサイクル時間は、他の動作に比べて長くなる。しかし、この実施形態では、ユーザの使い勝手を考慮して、読み出し動作RDのサイクル時間を、書き込み動作WRのサイクル時間と同じ値に設定している。
また、通常のリフレッシュ動作REFでは、ビット線BL、/BLをデータバスDBに接続する必要がなく、ビット線BL、/BL上でデータを反転する必要もない。このため、サイクル時間がtRCより短くても、メモリセルMCに保持されていたデータを再びメモリセルMCにフル書き込みできる。フル書き込みにより、各メモリセルMCのデータ保持時間(ポーズ時間)は、64ms以上になる。しかし、この実施形態では、ロウ動作制御回路132およびコア制御回路134を簡易に構成するために、通常のリフレッシュ動作REFのサイクル時間を、書き込み動作WRのサイクル時間と同じ時間に設定している。
ショートリフレッシュ動作REFfは、アクセス要求(読み出しコマンドまたは書き込みコマンド)とリフレッシュ要求とが競合したときに、リフレッシュ動作を最小限の期間実行するために使用される。ショートリフレッシュ動作REFfの後にすぐアクセス動作(読み出し動作RDまたは書き込み動作WR)を実行することで、アクセス時間が短縮できる。
ショートリフレッシュ動作REFfでは、センスアンプの活性化期間(LEZ信号の高レベル期間)が短いため、ビット線BL、/BLの電圧差は、十分に増幅されない。メモリセルMCに再書き込みされるデータの信号量(リストアレベル)が小さいため、ショートリフレッシュ動作REFfの後、例えば200ns以内に通常のリフレッシュ動作REFをする必要がある。換言すれば、200ns以内に通常のリフレッシュ動作REFが実行できるのであれば、ショートリフレッシュ動作REFfをとりあえず実行することでメモリセルMCのデータが失われることが防止できる。このように、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時間(データの増幅と再書き込み時間)は、ショートリフレッシュ動作REFfの実行後、通常のリフレッシュ動作REFを実行するまでの期間に、メモリセルMC内のデータを失うことなく保持できる時間である。
図22は、第4の実施形態における通常動作モードでの動作例を示している。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドRDと内部リフレッシュ要求信号IREFZとが、ほぼ同時に発生する。
まず、図18に示したアクセスタイミング生成回路110は、低レベルのチップイネーブル信号/CEおよび図示しない低レベルのアウトプットイネーブル信号/OEを受け、アクセスタイミング信号ATDPZを出力する(図22(a))。コマンドデコーダ112は、低レベルのチップイネーブル信号/CEおよび図示しない低レベルのアウトプットイネーブル信号/OE、高レベルのライトイネーブル信号/WEを受け、読み出しコマンドRD(読み出しアクセス要求)が供給されたことを検出し、読み出し制御信号RDZを出力する(図22(b))。
図19に示したリフレッシュタイマ116は、読み出しコマンドRDの供給とほぼ同時に内部リフレッシュ要求信号IREFZを出力する。リフレッシュ選択回路114は、内部リフレッシュ要求信号IREFZに応答してリフレッシュタイミング信号SRTPZを出力する(図22(c))。
裁定回路128は、リフレッシュ動作を読み出し動作より優先して実行することを判定し、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)を順次出力する(図22(d))。リフレッシュ判定回路130は、アクセスタイミング信号ATDPZがリフレッシュ状態信号REF1Zより所定時間早く生成されたことを検出し、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力する(図22(e))。スイッチ回路122は、ショートリフレッシュを実行するために、リフレッシュアドレス信号REFAD(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図22(f))。
ロウ動作制御回路132は、リフレッシュ開始信号REFPZに同期してロウ制御信号RASZを出力する(図22(g))。コア制御回路134は、ロウ制御信号RASZに応答してワード線制御信号TWZ等を出力する。そして、図21に示したショートリフレッシュ動作REFf(第1リフレッシュ動作)が実行される(図22(h))。ロウ動作制御回路132は、ショートリフレッシュ動作REFfの実行中にコアサイクル状態信号ICSXを低レベルに変化させる(図22(i))。
裁定回路128は、ショートリフレッシュ動作REFfの実行後、リフレッシュ状態信号REF1Zを低レベルに変化させる(図22(j))。スイッチ回路122は、読み出し動作を実行するために、アドレス信号ADD(AD1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図22(k))。
裁定回路128は、コアサイクル状態信号ICSXの立ち上がりエッジに応答して読み出しタイミング信号RDPZを出力する(図22(l))。ロウ動作制御回路132は、読み出しタイミング信号RDPZに同期してロウ制御信号RASZを出力する(図22(m))。コア制御回路134は、ロウ制御信号RASZに応答してワード線制御信号TWZ等を出力する。そして、図21に示した読み出し動作RDが実行される(図22(n))。読み出し動作RDによりビット線BL、/BL上で増幅された読み出しデータD0は、コモンデータバスCDBを介してデータ端子DQに出力される(図22(o))。
ショートリフレッシュ動作REFfは、図21に示したように短期間で終了する。このため、リフレッシュ要求がアクセス要求と競合し、リフレッシュ要求が優先される場合にもアクセス要求に対応するアクセス動作を早く開始できる。すなわち、チップイネーブル信号/CEの立ち下がりエッジからデータ端子DQにデータが出力されるまでのチップイネーブルアクセス時間を短縮できる。
次に、裁定回路128は、コアサイクル状態信号ICSXの立ち上がりエッジに応答してリフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を順次出力する(図22(p))。リフレッシュ判定回路130は、アクセスタイミング信号ATDPZの生成を検出できないため、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力しない(図22(q))。スイッチ回路22は、ショートリフレッシュ動作後の通常のリフレッシュを実行するために、リフレッシュアドレス信号REFAD(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図22(r))。
ロウ動作制御回路132は、リフレッシュ開始信号REFPZに同期してロウ制御信号RASZを出力する(図22(s))。コア制御回路134は、ロウ制御信号RASZに応答してワード線制御信号TWZ等を出力する。そして、図21に示した通常のリフレッシュ動作REF(第2リフレッシュ動作)が実行される(図22(t))。第1リフレッシュ制御信号に応答するリフレッシュ動作(第1リフレッシュ動作)後に、第2リフレッシュ制御信号に応答するリフレッシュ動作が必ず実行されるため、第1リフレッシュ動作によるメモリセルへの再書き込みが十分でなくても、その後のリフレッシュ動作で十分な信号量のデータがメモリセルに再書き込みされる。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルのデータを確実に保持できる。
擬似SRAMは、リフレッシュ動作REFの実行中に、読み出しコマンド(低レベルのチップイネーブル信号/CEおよび図示しない低レベルのアウトプットイネーブル信号/OE、高レベルのライトイネーブル信号/WE)を受信する(図22(u))。アクセスタイミング生成回路110およびコマンドデコーダ112は、読み出しコマンドに応答して、アクセスタイミング信号ATDPZおよび読み出し制御信号RDZを出力する(図22(v))。
裁定回路128は、通常のリフレッシュ動作REFのコアサイクル状態信号ICSXの立ち上がりエッジに応答して読み出しタイミング信号RDPZを出力する(図22(w))。ロウ動作制御回路132は、読み出しタイミング信号RDPZに同期してロウ制御信号RASZを出力する(図22(x))。コア制御回路134は、ロウ制御信号RASZに応答してワード線制御信号TWZ等を出力する。そして、アドレス信号AD2に対応する読み出し動作RDが実行される(図22(y))。読み出し動作RDによりビット線BL、/BL上で増幅された読み出しデータD1は、コモンデータバスCDBを介してデータ端子DQに出力される(図22(z))。
図22に示したように、裁定回路128は、内部リフレッシュ要求信号IREFZを読み出しコマンドRD(アクセス要求)より優先させるときに、リフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)、読み出しタイミング信号RDPZ、およびリフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を順次出力する。
なお、この擬似SRAMは、ショートリフレッシュ動作REFfおよび通常のリフレッシュ動作REFの実行時間、および2回の読み出し動作RDの実行時間の和が、アクセス要求の最小供給間隔である外部アクセスサイクル時間の2回分より小さくなるように設計されている。このため、2回の外部アクセスサイクル時間の間に、ショートリフレッシュ動作REFfおよび通常のリフレッシュ動作REFと、2回の読み出し動作RD(または書き込み動作)とを実行できる。すなわち、擬似SRAMは、リフレッシュ動作を外部から認識されることなく実行できる。
図23は、第4の実施形態における通常動作モードでの別の動作例を示している。図22と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、書き込み動作WRおよび読み出し動作RDが連続して実行され、書き込みコマンドと内部リフレッシュ要求信号IREFZとが、ほぼ同時に発生する。
リフレッシュタイマ116は、書き込みコマンドWRの供給とほぼ同時に内部リフレッシュ要求信号IREFZを出力する(図23(a))。裁定回路128は、リフレッシュ動作を書き込み動作より優先して実行することを判定し、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)を順次出力する(図23(b))。リフレッシュ判定回路130は、アクセスタイミング信号ATDPZがリフレッシュ状態信号REF1Zより所定時間早く生成されたことを検出し、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力する(図23(c))。
そして、図22と同様に、ショートリフレッシュ動作REFf(第1リフレッシュ動作)、書き込み動作WR(アクセス動作)、および通常のリフレッシュ動作REF(第2リフレッシュ動作)が順次実行される(図23(d)、(e)、(f))。リフレッシュ動作の実行後、アドレスAD2に対応する読み出し動作が実行される(図23(g))。
図23に示したように、1裁定回路28は、内部リフレッシュ要求信号IREFZを書き込みコマンドWR(アクセス要求)より優先させるときに、リフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)、書き込みタイミング信号WRPZ、およびリフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を順次出力する。
図24は、第4の実施形態における通常動作モードでの別の動作例を示している。図22と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドRDの供給後に内部リフレッシュ要求信号IREFZが発生する。
裁定回路128は、リフレッシュタイミング信号SRTPZを受信する前にアクセスタイミング信号ATDPZを受信する。このため、裁定回路128は、読み出し動作をリフレッシュ動作より優先して実行することを判定する。そして、裁定回路28は、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Zを出力することなく、読み出しタイミング信号RDPZを出力する(図24(a))。
リフレッシュ判定回路130は、リフレッシュ状態信号REF1Zを受けることなくアクセスタイミング信号ATDPZを受けるため、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力しない(図24(b))。このように、読み出しコマンドRD(または、書き込みコマンドWR)がリフレッシュコマンド(内部リフレッシュ要求信号IREFZ)より優先される場合、ショートリフレッシュ動作は実行されない。読み出しコマンドRDの供給後、内部リフレッシュ要求信号IREFZが生成される(図24(c))。そして、アドレスAD1に対応する読み出し動作RDが、リフレッシュ動作に優先して実行される(図24(d))。
裁定回路128は、読み出し動作RDの完了に伴うコアサイクル状態信号ICSXの立ち上がりエッジに同期して、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Zを出力する(図24(e))。そして、図22と同様に、通常のリフレッシュ動作REF(第2リフレッシュ動作)およびアドレスAD2に対応する読み出し動作RDが順次実行される(図24(f)、(g))。このように、裁定回路128は、読み出しコマンドRD(アクセス要求)を内部リフレッシュ要求信号IREFZより優先させるときに、読み出しタイミング信号RDPZを出力した後に、リフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を出力する。
図25は、第4の実施形態における第1試験モードでの動作例を示している。図22と同じ動作については、詳細な説明を省略する。擬似SRAMは、予め通常動作モードから第1試験モードに移行している。第1試験モードは、例えば、擬似SRAMの開発時の特性評価において使用される。特性評価は、ウエハ状態の擬似SRAMをプローバに接続し、LSIテスタから擬似SRAMに試験パターンを入力することで実施される。
この例は、読み出しコマンドRDに対する試験リフレッシュ要求信号EREFZの供給タイミングを徐々に早くしていき、ショートリフレッシュ動作が発生するタイミングが見つかったときのタイミングを示している。すなわち、リフレッシュ要求とアクセス要求とが競合するタイミングを示している。図25の直前のタイミング(ショートリフレッシュ動作が発生する前のタイミング)は、上述した図24と同じである。
第1試験モードでは、図18に示したリフレッシュ選択回路114は、リフレッシュタイマ116から出力される内部リフレッシュ要求信号IREFZをマスクし、試験端子SRCを介してLSIテスタから供給される試験リフレッシュ要求信号EREFZを内部リフレッシュ要求信号IREFZの代わりに受信し、リフレッシュタイミング信号SRTPZとして出力する(図25(a))。所望のタイミングを有するリフレッシュ要求およびアクセス要求を、LSIテスタ等を使用して擬似SRAMの外部から供給できるため、アクセス要求とリフレッシュ要求のずれ(時間差)を高い精度で制御できる。
第1試験モードでは、LSIテスタは、例えば、試験リフレッシュ要求信号EREFZの供給タイミンダを、アクセスコマンド(例えば、読み出しコマンドRD)に対して徐々に早めていく。そして、リフレッシュ動作が読み出し動作より優先され、ショートリフレッシュ動作が実行されるタイミングが見つけられる。すなわち、ショートリフレッシュ動作REFfと通常のリフレッシュ動作REFとが切り替わるタイミングを検出できる。
第1試験モードにおいて、図19に示したリフレッシュ判定回路130の選択回路144は、高レベルの試験信号TES1Zを受けてショートリフレッシュ信号REFS2Zをショートリフレッシュ信号REFSSZとして出力する(図25(b))。図20に示したデータ出力回路124の出力マスク回路146は、ショートリフレッシュ信号REFSSZに応答して、読み出しタイミンダ信号READZをマスクし、出力イネーブル信号ODEXを高レベルに固定する。このため、図20に示したデータ出力回路124の出力バッファ回路148は、非活性化され、トライステート出力バッファ148aは、読み出し動作RDに伴う読み出しデータD0のデータ端子DQへの出力を禁止するとともに、データ端子DQをハイインピーダンス状態Hi−Zに設定する(図25(c))。すなわち、第1試験モードでは、ショートリフレッシュ動作REFfが実行されるときに、データ端子DQがハイインビーダンス状態Hi−Zになる。そして、ハイインピーダンス状態Hi−Zが検出されるか否かにより、リフレッシュ要求とアクセス要求とが競合しているか否かが判断される。上記評価をするために専用の試験端子を形成しなくてよいため、擬似SRAMのチップサイズが増加することを防止できる。
実際の評価では、データ端子DQがプルアップされた(論理”1”)評価基板またはプローブカードが、LSIテスタに装着され、アドレスAD1に対応するメモリセルMCに予め論理”0”が書き込まれる。そして、上記試験において、論理”0”が読み出せず、エラーになったとき、リフレッシュ要求とアクセス要求との競合によりショートリフレッシュ動作REFfが、実行されたと判断される。
データ端子DQのハイインピーダンス状態Hi−Zは、出力マスク回路146にリセット信号RESETZ1が供給されるまで続く。このため、ショートリフレッシュ動作REFfが実行される場合、アドレスAD2に対応する読み出し動作RDにおいても、読み出しエラーが発生する(図25(d))。
なお、図25では、アドレスAD1に対応する読み出し動作RDを実行することで、読み出しコマンドとリフレッシュ要求との競合を評価する例を示している。しかし、図23に示したように、アドレスAD1に対応する書き込み動作WRを実行することで、書き込みコマンドとリフレッシュ要求との競合を評価してもよい。
第1試験モードにおいて、ショートリフレッシュ動作の発生するタイミングが評価された後、擬似SRAMは、第2試験モードに移行され、第1試験モードでの評価結果に基づく別の評価が行われる。
図26および図27は、第4の実施形態における第2試験モードでの動作例を示している。図22と同じ動作については、詳細な説明を省略する。擬似SRAMは、予め通常動作モードまたは第1試験モードから第2試験モードに移行している。第2試験モードは、第1試験モードと同様に、例えば、擬似SRAMの開発時の特性評価において使用される。特性評価は、ウエハ状態の擬似SRAMをプローバに接続し、LSIテスタから擬似SRAMに試験パターンを入力することで実施される。
第2試験モードでは、図18に示したリフレッシュ選択回路14は、リフレッシュタイマ116から出力される内部リフレッシュ要求信号IREFZをマスクし、試験端子SRCを介してLSIテスタから供給される試験リフレッシュ要求信号EREFZを内部リフレッシュ要求信号IREFZの代わりに受信し、リフレッシュタイミンダ信号SRTPZとして出力する(図26(a)、図27(a))。
LSIテスタは、第2試験モードにおいて、第1試験モードで評価したタイミング条件を変えずに、サイクル時間(例えば、読み出しサイクル時間)を徐々に短くしていく。そして、ショートリフレッシュ動作REFfの後に実行される通常のリフレッシュ動作REFがショートリフレッシュ動作REFfに変化するタイミングが見つけられる。すなわち、擬似SRAMが正しく動作するための最小のサイクル時間が評価される。
図26に示す基本的なタイミングは、図22と同じである。このとき、擬似SRAMは、正しく動作しており、ショートリフレッシュ動作REFf、読み出し動作RD、および通常のリフレッシュ動作REFが順次実行される(図26(b)、(c)、(d))。図19に示したリフレッシュ判定回路130のショートリフレッシュラッチ回路142は、ショートリフレッシュ動作REFfが実行されるときに、リフレッシュ状態信号REF1Zの立ち下がりエッジに同期して高レベルのショートリフレッシュ信号REFS2Zをラッチし、ショートリフレッシュ信号REFSCZとして出力する(図26(e))。
また、ショートリフレッシュラッチ回路142は、ショートリフレッシュ動作REFf後に通常のリフレッシュ動作REFが実行されるときに、リフレッシュ状態信号REF1Zの立ち下がりエッジに同期して低レベルのショートリフレッシュ信号REFS2Zをラッチし、ショートリフレッシュ信号REFSCZとして出力する(図26(f))。すなわち、ショートリフレッシュ信号REFSCZは、高レベルから低レベルに変化する。
図26に示すように、ショートリフレッシュ信号REFS2Z、REFSSZの高レベル期間がオーバラップすることはないため、ショートリフレッシュ信号REFSSZが低レベルを保持する(図26(g))。したがって、図20に示した出力バッファ回路148は、ショートリフレッシュ信号REFSSZにより非活性化されることはない。この結果、読み出し動作RDに伴う読み出しデータD1は、データ端子DQを介して擬似SRAMの外部に出力される(図26(h))。すなわち、リフレッシュ要求とアクセス要求とが競合する場合において、擬似SRAMが正常に動作するとき、正しいデータD1が読み出される。
一方、図27は、サイクル時間が短くなり過ぎ、擬似SRAMが正しく動作しない例を示している。このとき、ショートリフレッシュ動作REFf、読み出し動作RD、およびショートリフレッシュ動作REFfが順次実行される(図27(b)、(c)、(d))。図27では、通常のリフレッシュ動作REFの代わりにショートリフレッシュ動作REFf(図27(d))が実行されるため、メモリセルMCに十分な電荷量が再書き込みされず、メモリセルMCに保持されているデータは消失する。
この例では、アドレスAD1に対応する読み出し動作RDの後のショートリフレッシュ動作REFfに対応して、ショートリフレッシュ信号REFS2Zが出力される(図27(e))。ショートリフレッシュラッチ回路142は、ショートリフレッシュ動作REFfが実行されるときに、リフレッシュ状態信号REF1Zの立ち下がりエッジに同期して高レベルのショートリフレッシュ信号REFS2Zを再びラッチし、ショートリフレッシュ信号REFSCZとして出力する(図27(f))。このため、ショートリフレッシュ信号REFS2Z、REFSSZの高レベル期間がオーバラップし、ショートリフレッシュ信号REFSSZは、高レベルに変化する(図27(g))。
図20に示したデータ出力回路124の出力マスク回路146は、ショートリフレッシュ信号REFSSZに応答して、読み出しタイミング信号READZをマスクし、出力イネーブル信号ODEXを高レベルに固定する。このため、図20に示したデータ出力回路124の出力バッファ回路148は、非活性化される。トライステート出力バッファ148aは、アドレス信号AD2に対応する読み出し動作RDに伴う読み出しデータD1のデータ端子DQへの出力を禁止し、データ端子DQをハイインピーダンス状態Hi−Zに設定する(図27(h))。
このため、図25と同様に、データ端子DQがプルアップされている場合(論理”1”)、メモリセルMCに予め書き込まれた論理”0”が読み出せずエラーとなったとき、ショートリフレッシュ動作の実行に伴い出力バッファ回路148が非活性化されていると判断される。すなわち、ショートリフレッシュ信号REFS2Zが2回連続して生成されたことが検出されることで、擬似SRAMのリフレッシュ動作が正常に実行される最小のサイクル時間が評価される。
図26および図27では、アドレスAD1に対応する読み出し動作RDを実行することで、読み出しコマンドとリフレッシュ要求との競合を評価する例を示している。しかし、図23に示したように、アドレスAD1に対応する書き込み動作WRを実行することで、書き込みコマンドとリフレッシュ要求との競合を評価してもよい。
なお、ショートリフレッシュ機能を有する擬似SRAMにおいてリフレッシュ動作が正常に実行されるか否かは、メモリセルMCに書き込まれたデータが実際に消失することを確認することで評価可能である。具体的には、リフレッシュ要求をアクセス要求に対して徐々にずらしながら、メモリセルMCのデータ保持特性を評価する試験(一般にポーズ試験と称される)を実施すればよい。しかし、DRAMのメモリセルMCに書き込まれたデータは、数百ミリ秒〜数秒保持される。このため、リフレッシュ動作が正しく実行されることをポーズ試験により確認する場合、膨大な試験時間が必要になる。
以上、第4の実施形態では、リフレッシュ要求がアクセス要求と競合し、ショートリフレッシュ動作REFfが実行されるときに、データ端子DQをハイインピーダンス状態に設定した。このため、擬似SRAMを評価するLSIテスタ等の評価装置は、ショートリフレッシュ動作REFfが挿入されるタイミングを容易かつ正確に評価できる。すなわち、リフレッシュ要求とアクセス要求とが競合するタイミングを容易に評価できる。この結果、擬似SRAMの開発期間を短縮でき、開発コストを削減できる。擬似SRAMの量産においては、製造条件の変動等により不良が発生したときに、不良解析を迅速に実施でき、歩留の低下期間を最小限にすることができる。
また、ショートリフレッシュ動作REFfが連続して発生すると動作不良が起こる場合に、不良が発生するタイミングを、検出信号REFSSZにより確実に評価できる。
トライステート出力バッファ148aに接続されるデータ端子DQを試験モード中に、外部試験端子として使用した。このため、評価用の新たな端子を形成することが不要になり、擬似SRAMのチップサイズの増加を防止できる。
アクセス要求とリフレッシュ要求が競合したときに、アクセス動作前に、短期間で終了するショートリフレッシュ動作REFfが実行される。このため、リフレッシュ要求がアクセス要求より優先される場合にもアクセス要求に対応するアクセス動作を早く開始できる。すなわち、アクセス時間を短縮できる。
ショートリフレッシュ動作REFfが実行されるとき、アクセス動作後に必ず通常のリフレッシュ動作REFが実行される。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルMCのデータを確実に保持できる。
図28は、本発明の半導体メモリの第5の実施形態を示している。第4の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
この実施形態では、第4の実施形態のコマンドデコーダ112およびリフレッシュタイマ116の代わりにコマンドデコーダ112Aおよびリフレッシュタイマ116Aが形成されている。また、この実施形態では、リフレッシュ選択回路114および外部試験端子SRCは形成されていない。その他の構成は、第4の実施形態とほぼ同じである。
コマンドデコーダ112Aは、コマンド信号CMDを解読し、読み出し動作を実行するための読み出し制御信号RDZまたは書き込み動作を実行するための書き込み制御信号WRZを出力する。また、コマンドデコーダ112Aは、第1および第2試験モード時に、コマンド端子CMDに供給されるコマンド信号CMD(試験コマンド)に応じて、リフレッシュタイマ116Aの周期を変更するためのリフレッシュ調整信号REFADJを出力する。
リフレッシュタイマ116Aは、内部リフレッシュ要求信号IREFZを所定の周期で出力する。内部リフレッシュ要求信号IREFZは、通常動作モード時に、メモリセルMCに保持されたデータを失うことなく、メモリセルMCを順次リフレッシュできる周期で生成される。また、内部リフレッシュ要求信号IREFZは、第1および第2試験モード時に、リフレッシュ調整信号REFADJの論理値に対応する周期で生成される。
この実施形態では、第1および第2試験モード時に、コマンド端子CMDを介して供給される試験コマンドにより、リフレッシュタイマ116Aの周期を変えながら、第4の実施形態と同様の評価が実施される。
以上、第5の実施形態においても、上述した第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、リフレッシュタイマ116Aは、第1および第2試験モード中に、リフレッシュ要求の生成周期を変更するためのリフレッシュ調整信号REFADJを受ける。このため、通常の動作時に動作する回路を用いて、擬似SRAMの内部で所望のタイミングを有するリフレッシュ要求を発生させることができる。したがって、擬似SRAMの実際の回路動作と同じ状態で、リフレッシュ特性を評価できる。
図29は、本発明の半導体メモリの第6の実施形態を示している。上述した第1および第2の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。図中の二重の四角は、試験パッド(外部試験端子SRC)を示している。試験パッドは、出荷する製品の外部端子(リードフレーム等)には接続されない。試験パッドは、例えば、プローブ試験においてプローバに接続され、試験パターンを受信する。この半導体メモリは、DRAMのメモリセル(ダイナミックメモリセル)を有し、SRAMのインタフェースを有する擬似SRAMとして形成されている。
この実施形態では、第2の実施形態のコマンド制御回路10、リフレッシュ制御回路14、およびリフレッシュカウンタ16の代わりにコマンド制御回路10B、リフレッシュ制御回路14B、およびリフレッシュカウンタ16Bが形成されている。また、試験制御回路42が新たに形成されている。その他の構成は、第2の実施形態とほぼ同じである。
コマンド制御回路10Bは、通常動作では使用しない組み合わせの複数のコマンド信号/CE、/OE、/WDを受信したときに、擬似SRAMを通常動作モードから試験モードに移行するために、試験モード信号TMDZ(高レベル)を出力する。コマンド制御回路10Bは、試験モード中、読み書き制御信号RWZ、RWIZ、読み出し制御信号RDZ、および書き込み制御信号WRZの出力を禁止する。すなわち、読み出し動作および書き込み動作は、試験モード中、実行されない。
リフレッシュ制御回路14Bは、高レベルの試験モード信号TMDZを受けたときに動作を停止する。すなわち、試験モード中、リフレッシュ制御回路14Bは、リフレッシュ信号REFZ、REFSZを出力しない。
リフレッシュカウンタ16Bは、高レベルの試験モード信号TMDZを受けたときに、リフレッシュ信号REFZの入力をマスクし、外部試験端子SRCを介して擬似SRAMの外部から供給される試験リフレッシュ要求信号EREFZを受信する。
試験制御回路42は、高レベルの試験モード信号TMDZを受けたときに活性化され、試験リフレッシュ要求信号EREFZに応答して、リフレッシュ信号REFSZ(第1リフレッシュ信号)およびリフレッシュ信号REFZ(第2リフレッシュ信号)を出力する。すなわち、試験モード中は、試験制御回路42から出力されるリフレッシュ信号REFSZ(第1試験リフレッシュ信号)およびリフレッシュ信号REFZ(第2試験リフレッシュ信号)によりリフレッシュ動作が実行される。
試験制御回路42が試験モード中に生成するリフレッシュ信号REFSZ、REFZの生成間隔は、後述するように、試験リフレッシュ要求信号EREFZのパルス幅に対応している。なお、通常動作モード中のリフレッシュ信号REFSZ、REFZの生成間隔は、第1の実施形態と同様に、約200nsに設定されている。
図30は、第6の実施形態における試験モード中の動作例を示している。
まず、試験モードに移行する前に、擬似SRAMのメモリセルMCには、所定のデータ(期待値)が書き込まれる。次に、試験コマンドが擬似SRAMに供給され、擬似SRAMは、通常動作モードから試験モードに移行する。コマンド制御回路10Bは、試験モード信号TMDZを高レベルに保持する(図30(a))。
次に、外部試験端子SRCからパルス波形を有する試験リフレッシュ要求信号EREFZが供給される(図30(b))。試験制御回路42は、試験リフレッシュ要求信号EREFZの立ち上がりエッジに同期してショートリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュ信号REFSZを出力する(図30(c))。また、試験制御回路42は、試験リフレッシュ要求信号EREFZの立ち下がりエッジに同期して通常のリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュ信号REFZを出力する(図30(d))。このように、試験リフレッシュ要求信号EREFZのパルス幅は、リフレッシュ信号REFSZ、REFZの生成間隔に対応する。換言すれば、試験リフレッシュ要求信号EREFZのパルス幅は、ショートリフレッシュ動作の開始時刻と通常のリフレッシュ動作の開始時刻の差DIFに対応する。
リフレッシュカウンタ16Bは、試験リフレッシュ要求信号EREFZに同期してカウントアップし、リフレッシュアドレス信号REFAD(RADZ)を出力する(図30(e))。そして、ワード線WLがリフレッシュアドレス信号REFADに応じて順次切り替えられ、1つのワード線WLに対してショートリフレッシュ動作および通常のリフレッシュ動作が順次実行される。
ショートリフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込み(リストア)されるデータが、通常のリフレッシュ動作までメモリセルMC内に保持される場合、正しいデータが通常のリフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込みされる。一方、ショートリフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込みされるデータが通常のリフレッシュ動作までメモリセルMC内に保持されない場合、メモリセルMC内のデータは、破壊される。このとき、誤ったデータが通常のリフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込みされる。
図30に示した試験は、リフレッシュカウンタ16Bが1周するまで実施される。1周に要する時間は、通常のリフレッシュ動作後、メモリセルMC内のデータが失われることなく保持される時間より十分短く設定される。その後、擬似SRAMにコマンド信号が入力されることで、擬似SRAMは、試験モードから通常動作モードに移行する。そして、メモリセルMCからデータが読み出され、読み出されるデータが期待値か否かにより、ショートリフレッシュ動作と通常のリフレッシュ動作との間隔が十分か否かが判断される。
実際には、擬似SRAMを試験するLSIテスタは、試験リフレッシュ要求信号EREFZのパルス幅を順次長くして、上記試験を繰り返し行う。例えば、差DIFは100nsから300nsまで順次変えられる。そして、ショートリフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込みされたデータの保持時間が測定される。換言すれば、ショートリフレッシュ動作の動作マージンが評価される。
以上、第6の実施形態においても、上述した第1および第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、試験モード中に擬似SRAMの外部からショートリフレッシュ動作および通常のリフレッシュ動作のリフレッシュ要求を所望のタイミングで入力可能にしたので、ショートリフレッシュ動作の動作マージンを容易に評価できる。
リフレッシュ信号REFSZ、REFZの生成間隔は、試験リフレッシュ要求信号EREFZのパルス幅に応じて設定される。このため、1つの外部試験端子SRCにより、リフレッシュ信号REFSZ、REFZの生成間隔を自在に設定できる。
図31は、本発明の半導体メモリの第7の実施形態を示している。第4の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この半導体メモリは、DRAMのメモリセル(ダイナミックメモリセル)を有し、SRAMのインタフェースを有する擬似SRAMとして形成されている。擬似SRAMは、外部からリフレッシュコマンドを受けることなく、チップ内部で定期的にリフレッシュ動作を実行し、メモリセルに書き込まれたデータを保持する。この擬似SRAMは、例えば、携帯電話に搭載されるワークメモリに使用される。
擬似SRAMは、アクセスタイミンダ生成回路110、コマンドデコーダ112、ヒューズ回路FUS1、FUS2、分周切替回路150、リフレッシュタイマ152、リフレッシュカウンタ118、アドレス入力回路120、スイッチ回路122、データ出力回路124、データ入力回路126、裁定回路154、再要求タイマ156、コア制御回路158、およびメモリコア136を有している。コマンド端子CMD(外部端子)は、メモリセルMCをアクセスするためのコマンド信号(アクセス要求)を受信する。
ヒューズ回路FUS1、FUS2は、リフレッシュタイマ152から出力される内部リフレッシュ要求信号IREFZの生成周期を調整するためのヒューズをそれぞれ有している。
分周切替回路150は、ショートフラグ信号SFLGZが低レベルのときに(第1動作モード)、ヒューズ回路FUS1の出力を選択する。分周切替回路150は、コア制御回路158から出力されるショートフラグ信号SFLGZが高レベルのときに(第2動作モード)、ヒューズ回路FUS2の出力を選択する。分周切替回路150は、選択した信号をリフレッシュタイマ152の分周器に出力する。
ヒューズ回路FUS1の出力が選択されるとき、内部リフレッシュ要求信号IREFZの生成周期は、長くなる(約73μs)。ヒューズ回路FUS2の出力が選択されるとき、内部リフレッシュ要求信号IREFZの生成周期は、短くなる(約7.3μs)。
リフレッシュタイマ152は、発振器OSCと分周器とを有している。分周器は、発振器OSCから出力されるクロック信号を分周切替回路150の出力に応じて分周し、分周した信号を内部リフレッシュ要求信号IREFZ(リフレッシュ要求)として出力する。
裁定回路154は、アクセスタイミング信号ATDPZ(アクセス要求)と内部リフレッシュ要求信号IREFZ(リフレッシュ要求)との遷移エッジ、またはアクセスタイミング信号ATDPZとリフレッシュ動作の再要求信号RREQZ(リフレッシュ要求)との遷移エッジを比較することで、アクセス要求とリフレッシュ要求の競合を判断し、アクセス動作およびリフレッシュ動作のいずれを優先させるかを決める。裁定回路154は、アクセス動作が優先される場合、リフレッシュ要求を一時保持し、読み出し制御信号RDZまたは書き込み制御信号WRZに応答してアクセス開始信号CMDPZ(アクセス制御信号)を出力する。この後、裁定回路154は、コアサイクル状態信号ICSXの非活性化(高レベルへの変化)によりアクセス動作の完了を検出し、保持しているリフレッシュ要求に応じてリフレッシュ開始信号REFPZ(リフレッシュ制御信号)を出力する。
また、裁定回路154は、リフレッシュ動作が優先される場合、アクセス要求を一時保持し、リフレッシュ要求に応答してリフレッシュ開始信号REFPZを出力する。この後、裁定回路154は、コアサイクル状態信号ICSXの非活性化(高レベルへの変化)によりリフレッシュ動作の完了を検出し、保持しているアクセス要求に応じてアクセス開始信号CMDPZを出力する。
再要求タイマ156は、低レベルのショートフラグ信号SFLGZを受けているときに(第1動作モード)、活性化されて動作する。活性化された再要求タイマ156は、リフレッシュ開始信号REFPZにより、コア制御回路158が通常のリフレッシュ動作を実行できないことを判断し、通常のリフレッシュ動作を実行するために再要求信号RREQZを出力する。裁定回路154は、上述したように、再要求信号RREQZをリフレッシュ要求として受信する。すなわち、擬似SRAMは、リフレッシュ周期の長い第1動作モード中に、リフレッシュ要求に対応して後述する第1または第2ショートリフレッシュ動作のみが実行され、通常のリフレッシュ動作が実行できないとき、選択されたワード線WLに対して通常のリフレッシュ動作を試みる。
コア制御回路158は、上述した第4の実施形態のロウ動作制御回路132およびコア制御回路134とほぼ同じ機能を有している。コア制御回路158は、リフレッシュ開始信号REFPZまたはアクセス開始信号CMDPZを受けたときに、メモリコア136を動作させる基本タイミング信号であるロウ制御信号RASZ(図示せず)を出力する。また、メモリコア136の動作中に、コアサイクル状態信号ICSXを低レベルに保持する。なお、コア制御回路158は、リフレッシュ要求に応答して、後述する第1ショートリフレッシュ動作、第2ショートリフレッシュ動作、および通常リフレッシュ動作のいずれかを実行する。
また、コア制御回路158は、図示しないワード線制御回路、センスアンプ制御回路およびプリチャージ制御回路を有している。ワード線制御回路は、ワード線WLを選択するワード線制御信号TWZを、ロウ制御信号RASZに応答して出力する。センスアンプ制御回路は、後述するセンスアンプ部SAのセンスアンプを活性化するためのセンスアンプ活性化信号LEZを、ロウ制御信号RASZに応答して出力する。プリチャージ制御回路は、ビット線BL、/BLを所定の電圧にプリチャージするためのプリチャージ信号PREPZを出力する。
図32は、図31に示したコア制御回路158の要部の詳細を示している。
コア制御回路158は、フリップフロップ158a、波形成形回路158b、第1遅延回路158c、第2遅延回路158d、パルス生成回路158e、フリップフロップ158f、パルス生成回路158g、およびプリチャージ生成回路158hを有している。
フリップフロップ158aは、アクセス開始信号CMDPZまたはリフレッシュ開始信号REFPZを受けたときにロウ制御信号RASZを高レベルに変化し、スタータ信号STTZまたはプリチャージ信号PREPZを受けたときにロウ制御信号RASZを低レベルに変化する。ロウ制御信号RASZの高レベル期間は、ワード線WLの活性化期間、センスアンプSAの活性化期間に対応する。
波形成形回路158bは、ロウ制御信号RASZの立ち下がりエッジ(非活性化エッジ)を引き延ばし、ワード線オン信号WONZとして出力する。第1遅延回路158cは、ワード線オン信号WONZを所定時間遅延させ、ワード線オン信号WONBZ(第1時刻信号)として出力する。第2遅延回路158dは、ワード線オン信号WONBZを所定時間遅延させ、ワード線オン信号WONDZ(第2時刻信号)として出力する。パルス生成回路158eは、ワード線オン信号WONDZの立ち上がりエッジに同期するワード線オンパルス信号WONDPZを出力する。第1遅延回路158cおよび第2遅延回路158dは、第1時刻信号および第2時刻信号をそれぞれ生成するタイミング生成回路として動作する。
フリップフロップ158fは、ロウ制御信号RASZが高レベル期間中にアクセス開始信号CMDPZを受けたときに、ワード線オフ信号WOFFZを高レベルに変化し、プリチャージ信号PREPZまたはスタータ信号STTZを受けたときに、ワード線オフ信号WOFFZを低レベルに変化する。パルス生成回路158gは、ワード線オフ信号WOFFZの高レベル期間中に、ワード線オン信号WONBZの立ち上がりエッジを検出したときに、ワード線オフパルス信号WOFFPZを出力する。
プリチャージ生成回路158hは、ロウ制御信号RASZの高レベル期間中に、次のいずれかの条件が一致したときに、プリチャージ信号PREPZを出力する。
(1)ワード線オフパルス信号WOFFPZが出力されるとき。
(2)ワード線オン信号WONBZが高レベル、かつワード線オン信号WONDZが低レベルの期間に、アクセス開始信号CMDPZが供給されるとき。
(3)ワード線オンパルス信号WONDPZが出力されるとき。
図33は、コア制御回路158内に形成される先着判定回路160を示している。
先着判定回路160は、内部リフレッシュ要求信号IREFZを受けてリセットされ、ショート信号SHRTZを低レベルに変化する。先着判定回路160は、プリチャージ信号PREPZをワード線オンパルス信号WONDPZより先に受けるときに、ショート信号SHRTZを高レベルに変化する。高レベルのショート信号SHRTZは、次の内部リフレッシュ要求信号IREFZに同期して、ショートフラグ信号SFLGZとして出力される。
後述するように、リフレッシュ要求に応答して、通常リフレッシュ動作が実行されずに第1または第2ショートリフレッシュ動作が実行されるとき、リフレッシュ動作の完了を示すプリチャージ信号PREPZは、ワード線オンパルス信号WONDPZより先に出力され、ショート信号SHRTZが出力される。すなわち、ショートフラグ信号SFLGZは、通常リフレッシュ動作が実行されることなく、リフレッシュタイマ152から次のリフレッシュ要求が発生したときに出力される。
図34は、第7の実施形態の動作例を示している。この例では、アクセスコマンド(アクセス要求)が、リフレッシュ開始信号REFPZのすぐ後に供給される(図34(a))。
まず、図32に示したフリップフロップ158aは、リフレッシュ開始信号REFPZに同期して、ロウ制御信号RASZを出力する(図34(b))。ロウ制御信号RASZに応答して、ワード線オン信号WONZ、WONBZ、WONDZが順次出力される(図34(c)、(d)、(e))。ワード線オン信号WONBZ(第1時刻信号)は、ロウ制御信号RASZの出力後、第1時刻TIME1に常に出力される。ワード線オン信号WONDZ(第2時刻信号)は、ロウ制御信号RASZの出力後、第2時刻TIME2に常に出力される。
ロウ制御信号RASZに同期してワード線制御信号TWZが出力され、アドレス信号ADに応じたワード線WLが活性化される(図34(f))。ワード線WLの活性化により、メモリセルMCからビット線BL、/BLにデータが読み出される(図34(g))。ワード線WLの活性化後、センスアンプ活性化信号LEZが出力され、センスアンプSAが活性化される。センスアンプSAの活性化により、ビット線BL、/BL上のデータが増幅される(図34(h))。すなわち、ワード線WLに接続されたメモリセルMCにデータを再書き込みするリフレッシュ動作が開始される。
図32に示したフリップフロップ158fは、コマンド要求に応答するアクセス開始信号CMDPZに同期して、ワード線オフ信号WOFFZを出力する(図34(i))。ワード線オフ信号WOFFZの高レベル期間にワード線オン信号WONBZが高レベルに変化するため、第1時刻TIME1にワード線オフパルス信号WOFFPZが出力される(図34(j))。
図32に示したプリチャージ生成回路158hは、ワード線オフパルス信号WOFFPZに同期してプリチャージ信号PREPZを出力する(図34(k))。プリチャージ信号PREPZの出力により、ロウ制御信号RASZは低レベルに変化する(図34(l))。ロウ制御信号RASZの低レベルの変化により、ワード線WLは非活性化され、センスアンプ活性化信号LEZは非活性化される(図34(m))。そして、ビット線BL、/BLがプリチャージされ、リフレッシュ動作は、第1時刻TIME1に対応して終了する。
ロウ制御信号RASZの低レベルへの変化に応答して、ワード線オン信号WONZ、WONBZ、WONDZが順次低レベルに変化する。図中の破線は、アクセス要求がリフレッシュ要求より遅れて発生する場合の波形(後述する図36に示す通常リフレッシュ動作)を示している。
このように、アクセス開始信号CMDPZがリフレッシュ開始信号REFPZから第1時刻TIME1の間に出力されるとき、すなわち、アクセス要求が第1時刻TIME1より前に供給されるとき、リフレッシュ動作は、第1時刻TIME1に対応して終了し、リフレッシュ動作として最も短い第1ショートリフレッシュ動作が実行される。
図35は、第7の実施形態の別の動作例を示している。図34と同じ動作については、詳細な説明を省略する。この例では、アクセスコマンド(アクセス要求)が、第1時刻TIME1と第2時刻TIME2の間に供給される(図35(a))。
まず、ロウ制御信号RASZに同期してワード線制御信号TWZ(ワード線WL)およびセンスアンプ活性化信号LEZが順次出力され、リフレッシュ動作が開始される。(図35(b))。
アクセス開始信号CMDPZは、ワード線オン信号WONBZが高レベル、かつワード線オン信号WONDZが低レベルのときに出力される。このため、プリチャージ生成回路158hは、アクセス開始信号CMDPZに同期してプリチャージ信号PREPZを出力する(図35(c))。
プリチャージ信号PREPZの出力により、ロウ制御信号RASZは低レベルに変化する(図35(d))。ロウ制御信号RASZの低レベルの変化により、ワード線WLは非活性化され、センスアンプ活性化信号LEZは非活性化される(図35(e))。そして、ビット線BL、/BLがプリチャージされ、リフレッシュ動作は、終了する。図中の破線は、アクセス要求がリフレッシュ要求より遅れて発生する場合の波形(後述する図36に示す通常リフレッシュ動作)を示している。
このように、アクセス開始信号CMDPZが第1時刻TIME1と第2時刻TIMEの間に出力されるとき、リフレッシュ動作は、アクセス開始信号CMDPZに同期して終了する。第1時刻TIME1と第2時刻TIMEの間に動作が終了するリフレッシュ動作は、第2ショートリフレッシュ動作と称される。第2ショートリフレッシュ動作の動作時間は、第1ショートリフレッシュ動作より長く、通常リフレッシュ動作より短い。第2ショートリフレッシュ動作の動作時間は、アクセス開始信号CMDPZの生成タイミングにより可変である。
図36は、第7の実施形態の別の動作例を示している。図34と同じ動作については、詳細な説明を省略する。この例では、アクセスコマンド(アクセス要求)が、第2時刻TIME2後に供給される(図36(a))。
まず、ロウ制御信号RASZに同期してワード線制御信号TWZ(ワード線WL)およびセンスアンプ活性化信号LEZが順次出力され、リフレッシュ動作が開始される。(図35(b))。また、図34と同様に、リフレッシュ開始信号REFPZに応答して、ロウ制御信号RASZ、ワード線オン信号WONZ、WONBZ、WONDZが順次出力される(図34(c)、(d)、(e)、(f))。ワード線オン信号WONDZに応答して、ワード線オンパルス信号WONDPZが出力される(図36(g))。
図32に示したプリチャージ生成回路158hは、ワード線オンパルス信号WONDPZに同期してプリチャージ信号PREPZを出力する(図36(h))。プリチャージ信号PREPZの出力により、ロウ制御信号RASZは低レベルに変化する(図36(i))。ロウ制御信号RASZの低レベルの変化により、ワード線WLは非活性化され、センスアンプ活性化信号LEZは非活性化される(図36(j))。そして、ビット線BL、/BLがプリチャージされ、リフレッシュ動作は、終了する。
このように、アクセス開始信号CMDPZが第2時刻TIME後に出力されるとき、リフレッシュ動作は、第2時刻TIMEに同期して終了する。すなわち、第1および第2ショートリフレッシュ動作より動作時間の長い通常リフレッシュ動作が実行される。
なお、第1および第2ショートリフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込みされるデータの保持時間は、30ms以上になる。通常リフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込みされるデータの保持時間は、300ms以上になる。
図37は、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合するときのアクセス時間を示している。図中、黒い四角印および黒い丸印は、本実施形態の適用前のアクセス時間を示し、白い三角印は、本実施形態でのアクセス時間を示している。
図中の一点鎖線(REF)は、リフレッシュ要求が発生する時刻を示している。一点鎖線より左の領域は、アクセス要求がリフレッシュ要求より早いことを示し、一点鎖線より右の領域は、アクセス要求がリフレッシュ要求より遅いことを示している。
黒い四角印は、リフレッシュ動作がアクセス動作に対して優先されるとき、アクセス動作が常にリフレッシュ動作から所定時間後に開始される擬似SRAMを示している。この場合、リフレッシュ要求直後にアクセス要求があるとき、アクセス時間が最大になる(図37(a))。
黒い丸印は、アクセス要求がリフレッシュ要求の直後に供給されるときに、動作期間の短いショートリフレッシュ動作(動作時間固定)を実行し、アクセス要求がリフレッシュ要求後しばらくして供給されるときに、動作期間の長い通常リフレッシュ動作(動作時間固定)を実行する擬似SRAMを示している。この擬似SRAMでは、2つの遅延回路の一方のパスを使用することで、リフレッシュ動作の終了時刻を切り替えている。この場合、アクセス時間のピークは、遅延回路の切り替え時刻に一致する。また、アクセス時間の跳びが、遅延回路の遅延時間(量子化誤差)に対応して生じる。図中の左側のピークは、ショートリフレッシュ動作が優先して実行される場合を示し(図37(b))、図中の右側のピークは、通常リフレッシュ動作が優先して実行される場合を示す(図37(c))。なお、3つ以上の遅延回路でリフレッシュ動作を切り替える場合、遅延回路の数と同じ数のピークが生じる。このとき、アクセス時間の最大値を小さくすることが可能であるが、遅延回路の切り替え制御は、複雑になる。また、遅延回路の遅延時間に対応するアクセス時間の跳びが生じる。すなわち、アクセス時間の特性は、のこぎり歯のようになる。
一方、本実施形態の擬似SRAMでは(白い三角印)、アクセス要求が第1時刻TIME1より前に供給されるとき、アクセス時間が増加する(図37(d))。しかし、その後、アクセス時間は、一定になる(図37(e))。これは、第1時刻TIME1から第2時刻TIME2では、図35に示したように、アクセス要求に応答してリフレッシュ動作が終了するためである。このように、本実施形態では、裁定回路154の動作によるアクセス時間のばらつきが最小限になる。アクセス時間の跳びも1箇所でしか生じない。
図38は、第7の実施形態における第1動作モードから第2動作モードへの移行を示している。図中の数値は、リフレッシュアドレスREFADを示している。
タイミング図の始まりにおいて、通常リフレッシュ動作が、全てのメモリセルMCに実行されている。第1動作モード中、内部リフレッシュ要求信号IREFZは、約73μs毎に発生する。この数値は、通常リフレッシュ動作によりメモリセルMCがデータを保持できる時間(300ms)を、ワード線WLの本数(4096本)で割った値である。第2動作モード中、内部リフレッシュ要求信号IREFZは、約7.3μs毎に発生する。この数値は、第1または第2ショートリフレッシュ動作によりメモリセルMCがデータを保持できる時間(30ms)を、ワード線WLの本数(4096本)で割った値である。
まず、リフレッシュアドレスREFAD(=”00”)に対応する内部リフレッシュ要求信号IREFZの直後に、アクセス要求に伴うアクセスタイミング信号ATDPZが出力される(図38(a))。このため、第1または第2ショートリフレッシュ動作(REFs)が実行される(図38(b))。図33に示したコア制御回路158の先着判定回路160は、ワード線オンパルス信号WONDPZより前に供給されるプリチャージ信号PREPZに応答してショート信号SHRTZを高レベルに変化する(図38(c))。
アクセス要求に応答するアクセス動作(R/W)が、リフレッシュ動作REFsの後に実行される(図38(d))。ここで、アクセス動作は、読み出し動作または書き込み動作である。
図31に示した再要求タイマ156は、第1動作モード中(SFLGZ=低レベル)に活性化されている。再要求タイマ156は、第1または第2ショートリフレッシュ動作を示すリフレッシュ開始信号REFPZに応答して再要求信号RREQZを出力する(図38(e))。そして、アクセス動作の後に、リフレッシュアドレス”00”に対するリフレッシュ動作が再度開始される。
リフレッシュ動作の開始とほぼ同時刻に、次のアクセス要求が供給される(図38(f))。このため、リフレッシュ動作として第2ショートリフレッシュ動作が実行される(図38(g))。通常リフレッシュ動作が実行できないため、再要求タイマ156は、再要求信号RREQZを再び出力する(図38(h))。この後、再要求信号RREQZに応答する第1または第2リフレッシュ動作が繰り返される。
リフレッシュアドレス”00”に対する通常リフレッシュ動作が実行される前に、リフレッシュアドレス”01”に対する次の内部リフレッシュ要求信号IREFZが発生する(図38(i))。先着判定回路160は、内部リフレッシュ要求信号IREFZに同期してショートフラグ信号SFLGZを高レベルに変化する(図38(j))。ショートフラグ信号SFLGZの高レベルへの変化により、擬似SRAMは、第1動作モードから第2動作モードに移行する。
このように、擬似SRAMは、第1動作モード中に、アクセス要求が頻繁に供給され、通常リフレッシュ動作が実行できないときに、第2動作モードに移行する。第2動作モードへの移行の判断は、内部リフレッシュ要求信号IREFZの供給間隔(約72μs)だけ待たれる。この間に、アクセス要求がとぎれ、通常リフレッシュ動作が実行されると、擬似SRAMは、第2動作モードに移行しない。第2動作モードは、リフレッシュ要求間隔が短く、消費電力は、第1動作モードに比べ大きい。リフレッシュ要求の1周期の間、第2動作モードへの移行の判断を待つことで、第2動作モードへの無駄な移行は防止され、消費電力の増加が防止される。
図31に示した分周切替回路150は、高レベルのショートフラグ信号SFLGZを受けて、ヒューズ回路FUS2を選択する。ヒューズ回路FUS2の選択により、リフレッシュタイマ152は、内部リフレッシュ要求信号IREFZを約7.3μs毎に出力する。すなわち、第2動作モード中は、リフレッシュ要求の発生間隔が第1動作モードの約10分の1になる。
第2動作モードでは、再要求タイマ156は、高レベルのショートフラグ信号SFLGZを受けて非活性化される。このため、再要求信号RREQZは出力されず(図38(k))、再要求信号RREQZに応答するリフレッシュ動作は、実行されない(図38(l))。第2動作モード中、リフレッシュ要求の発生間隔は、短くなるため、第1または第2リフレッシュ動作の実行により、メモリセルMC内のデータは、リフレッシュカウンタ118が1周するまでの間、十分に保持される。換言すれば、再要求信号RREQZに応答するリフレッシュ動作は不要になる。無駄なリフレッシュ動作を禁止することで、消費電力の増加が防止される。
図39は、第7の実施形態における第2動作モードから第1動作モードへの移行を示している。図中の数値は、リフレッシュアドレスREFADを示している。
第2動作モード中に、第1または第2ショートリフレッシュ動作(REFs)が実行されることなく、通常リフレッシュ動作(REF)のみが実行され、リフレッシュカウンタ118が1周するとき、コア制御回路158は、ショートフラグ信号SFLGZを低レベルに変化する(図39(a))。
分周切替回路150は、低レベルのショートフラグ信号SFLGZを受けて、ヒューズ回路FUS1を選択する。ヒューズ回路FUS1の選択により、リフレッシュタイマ152は、内部リフレッシュ要求信号IREFZを約73μs毎に出力する。すなわち、ショートフラグ信号SFLGZの低レベルへの変化により、動作モードは、第2動作モードから第1動作モードに戻り、リフレッシュ要求の発生間隔は、再び長くなる。このように、擬似SRAMは、アクセス要求の頻度が低く、通常リフレッシュ動作が連続して実行できると判断したとき、第2動作モードから第1動作モードに移行する。第1動作モードへの移行により、消費電力が削減される。
以上、第7の実施形態では、リフレッシュ要求とアクセス要求とが競合したときに、リフレッシュ動作の終了時刻を、固定でなく、アクセス要求の供給タイミングに応じて可変にした。このため、リフレッシュ要求とアクセス要求が競合したときに、リフレッシュ動作後のアクセス動作をさらに早く開始できる。すなわち、アクセス時間をさらに短縮できる。
具体的には、アクセス要求が第1時刻TIME1より前に供給されるときに、リフレッシュ動作の終了時刻は、第1時刻TIME1に設定される。このとき、第1ショートリフレッシュ動作が実行される。このため、リフレッシュ動作の終了は、常に第1時刻TIME1以後になる。最低限のリフレッシュ動作期間を確保することで、リフレッシュ動作によりメモリセルMC内のデータが破壊することを防止できる。
アクセス要求が第1時刻TIME1から第2時刻TIME2の間に供給されるときに、リフレッシュ動作の終了時刻は、アクセス要求の供給時刻に設定される。このとき、第2ショートリフレッシュ動作が実行される。このため、アクセス要求の供給タイミングに同期してリフレッシュ動作を完了できる。この結果、リフレッシュ動作後のアクセス動作を早く開始でき、アクセス時間を短縮できる。
アクセス要求が第2時刻TIME2後に供給されるときに、リフレッシュ動作の終了時刻は、第2時刻TIME2に設定される。このとき、通常リフレッシュ動作が実行される。このため、リフレッシュ動作の終了は、常に第2時刻TIME2以前になる。アクセス要求が供給されないときにも、リフレッシュ動作を常に第2時刻TIME2で終了することで、メモリコア136の無駄な動作を防止できる。
リフレッシュ動作の終了時刻が、アクセス要求の供給タイミングに応じて変化するため、アクセス要求がリフレッシュ要求に対して徐々にずれても、アクセス時間は変化しない。このため、リフレッシュ要求とアクセス要求の時間差によりアクセス時間がばらつくこと(アクセス時間が跳ぶこと)が防止できる。アクセス時間がばらつかないため、アクセス時間の最大値(ワースト値)を小さくできる。
裁定回路154により、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合するときにも、アクセス動作およびリフレッシュ動作を確実に実行できる。
第1時刻TIME1を通知するワード線オン信号WONBZおよび第2時刻TIME2を通知するワード線オン信号WONDZを生成する遅延回路158c、158d(タイミング生成回路)を、コア制御回路158に形成したので、簡易な論理回路により、アクセス要求の供給タイミングに応じてリフレッシュ動作を終了できる。
第1動作モードから第2動作モードへの移行の判断を、次のリフレッシュ要求が発生するまで待つことで、アクセス要求の供給頻度が一時的に高くなったのか、継続して高いのかを確実に判断できる。このため、アクセス頻度に応じた最適な動作モードに移行できる。この結果、第2動作モードに移行している期間を最小限にでき、リフレッシュ動作による消費電力を必要最小限にできる。すなわち、半導体メモリの消費電力を削減できる。
擬似SRAMは、第2動作モード中に、通常リフレッシュ動作のみが実行されてリフレッシュカウンタが1周したときに、アクセス要求の頻度が所定の期間下がったと判断し、第2動作モードから第1動作モードに移行する。このため、アクセス要求の頻度が低いときに、リフレッシュ要求の頻度が下げることができ、消費電力を削減できる。
このように、アクセス要求の頻度に応じて、リフレッシュ要求の発生間隔を自動的に調整することで、リフレッシュ動作に伴う消費電力を最小限にできる。すなわち、擬似SRAMの消費電力を削減できる。
以上、本発明について詳細に説明してきたが、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。
本発明の半導体メモリでは、第1および第2リフレッシュ信号によりスイッチ回路を動作させることで、アドレス信号の切り替え制御を容易にできる。このため、スイッチ回路を簡易に構成できる。
本発明の半導体メモリでは、第1リフレッシュ動作の実行時間を最小限にすることで、アクセス動作をより早く開始できる。
本発明の半導体メモリでは、第1リフレッシュ動作の実行時間を最小限にすることで、アクセス動作をより早く開始できる。
本発明の半導体メモリでは、第1および第2リフレッシュ動作において、増幅工程の時間のみを調整することで、第1リフレッシュ動作の実行時間を容易に最小限にできる。すなわち、コア制御回路等の回路を簡易に構成できる。
本発明の半導体メモリでは、第1リフレッシュ動作を必要のあるときのみ実行することで、動作時の消費電力を削減できる。
本発明の半導体メモリでは、2回の外部アクセスサイクル時間の間に、第1および第2リフレッシュ動作と、2回のアクセス動作とを実行できる。第1リフレッシュ動作の実行時間が短いため、外部アクセスサイクルを従来より短縮できる。
本発明の半導体メモリでは、第2リフレッシュ動作の実行時間は、第2リフレッシュ動作およびアクセス動作を実行するための制御回路を共通化できる。この結果、コア制御回路等の回路規模を小さくできる。
本発明の半導体メモリでは、第2リフレッシュ動作の実行後、次のアクセス動作を実行するまでにタイミング余裕ができる。したがって、コア制御回路等の動作余裕を向上でき、これ等回路のタイミンダ設計が容易になる。
本発明の半導体メモリでは、試験モード中に外部試験端子を介して供給される試験リフレッシュ要求信号から第1および第2リフレッシュ信号を生成することで、第1リフレッシュ動作の動作マージンを容易に評価できる。
本発明の半導体メモリでは、1つの外部試験端子により、第1および第2リフレッシュ信号の生成間隔を自在に設定できる。
本発明の半導体メモリでは、検出回路が検出信号を出力することで、リフレッシュ制御回路による第1および第2リフレッシュ制御信号の切り替えタイミングを検出できる。すなわち、半導体メモリが2種類のリフレッシュ動作機能を有するときにも、それぞれのリフレッシュ動作が実行されるタイミング条件を評価できる。また、第1リフレッシュ制御信号が連続して発生すると動作不良が起こる場合にも、不良が発生するタイミングを、検出信号により確実に評価できる。
半導体メモリ内で自動的に実行される2種類のリフレッシュ動作を容易に検出できるため、これ等リフレッシュ動作に関連する半導体メモリの動作特性を、簡易な手法で正確に評価できる。この結果、評価時間を短縮でき、半導体メモリの開発期間を短縮できる。すなわち、開発コストを削減できる。あるいは、量産している半導体メモリにおいて、製造条件の変動等により不良が発生したときに、不良解析を迅速に実施でき、歩留の低下期間を最小限にすることができる。
本発明の半導体メモリでは、半導体メモリのリフレッシュ特性を評価するための評価装置により検出信号を検出でき、リフレッシュ動作に関連する半導体メモリの動作特性を正確に評価できる。
本発明の半導体メモリでは、半導体メモリに接続される評価装置は、データ端子のハイインピーダンス状態を測定することで検出信号を検出でき、半導体メモリのリフレッシュ動作に関連する動作特性を容易に評価できる。また、データ端子を外部端子として使用することで、データ端子を試験端子として兼用できる。このため、新たな端子を形成することが不要になり、チップサイズの増加を防止できる。
本発明の半導体メモリでは、所望のタイミングを有するリフレッシュ要求およびアクセス要求を、半導体メモリの外部から供給できるため、アクセス要求とリフレッシュ要求のずれ(時間差)を高い精度で制御できる。この結果、半導体メモリのリフレッシュ動作に関連する動作特性を詳細に評価できる。
本発明の半導体メモリでは、通常の動作時に動作する回路を用いて、半導体メモリチップの内部で所望のタイミングを有するリフレッシュ要求を発生させることができる。したがって、半導体メモリの実際の回路動作と同じ状態で、リフレッシュ特性を評価できる。
本発明の半導体メモリでは、内部リフレッシュ要求がアクセス要求より優先される場合にもアクセス要求に対応するアクセス動作を早く開始できる。すなわち、アクセス時間を短縮できる。第1リフレッシュ動作によるメモリセルへの再書き込みが十分でなくても、その後のリフレッシュ動作で十分な信号量のデータがメモリセルに再書き込みされる。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルのデータを確実に保持できる。
本発明の半導体メモリでは、第1リフレッシュ動作の実行時間を最小限にすることで、アクセス動作をより早く開始できる。
本発明の半導体メモリでは、リフレッシュ動作の終了時刻は、固定でなく、アクセス要求の供給タイミングに応じて可変である。このため、リフレッシュ要求とアクセス要求が競合したときに、リフレッシュ動作後のアクセス動作をさらに早く開始できる。すなわち、アクセス時間をさらに短縮できる。リフレッシュ要求とアクセス要求の時間差によりアクセス時間がばらつくことが防止できる。アクセス時間がばらつかないため、アクセス時間のワースト値を小さくできる。
本発明の半導体メモリでは、裁定回路により、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合するときにも、アクセス動作およびリフレッシュ動作を確実に実行できる。
本発明の半導体メモリでは、タイミング生成回路により、第1時刻信号および第2時刻信号を生成することで、簡易な論理回路により、アクセス要求の供給タイミングに応じてリフレッシュ動作を終了できる。
本発明の半導体メモリでは、リフレッシュ動作の終了は、常に第1時刻以後のため、最低限のリフレッシュ動作期間を確保でき、リフレッシュ動作によりメモリセル内のデータが破壊することを防止できる。また、リフレッシュ動作の終了は、常に第2時刻以前のため、アクセス要求が供給されないときにも、メモリコアの無駄な動作を防止できる。この結果、その後のアクセス要求に応答するアクセス動作を迅速に開始できる。さらに、リフレッシュ動作の終了を、第1時刻から第2時刻の間に設定することで、アクセス要求の供給タイミングに同期してリフレッシュ動作を完了できる。この結果、リフレッシュ動作後のアクセス動作を早く開始でき、アクセス時間を短縮できる。
本発明の半導体メモリでは、第1動作モードから第2動作モードへの移行の判断を、所定の期間待つことで、アクセス要求の供給頻度が一時的に高くなったのか、継続して高いのかを確実に判断できる。このため、アクセス頻度に応じた最適な動作モードに移行できる。この結果、第2動作モードに移行している期間を最小限にでき、リフレッシュ動作による消費電力を必要最小限にできる。すなわち、半導体メモリの消費電力を削減できる。
本発明の半導体メモリでは、アクセス要求の頻度が所定の期間下がったときに、、第2動作モードから第1動作モードに移行することで、リフレッシュ要求の頻度が下がり、消費電力を削減できる。
従来、モバイル機器のワークメモリとして、システムの構成が容易なSRAMが使用されていた。しかし、SRAMは、1ビットのセルを構成する素子数がDRAMに比べて多いため、大容量化には不利である。このため、DRAMのメモリセルを有し、メモリセルのリフレッシュ動作を内部で自動的に実行することで、SRAMとして動作させる半導体メモリが開発されている。
また、擬似SRAMは、上述したようにリフレッシュ動作を外部から認識されることなく自動的に実行する。一方、リフレッシュ動作が正しく実行されないと、メモリセルに保持されているデータは、破壊されてしまう。このため、リフレッシュ動作が正しく実行されることを評価する必要がある。特に、外部から供給される読み出し動作または書き込み動作の要求と、チップ内部で発生すリフレッシュ動作の要求とが競合するときの回路動作は、詳細に評価する必要がある。
本発明の別の目的は、チップ内部で自動的にリフレッシュ動作を実行する半導体メモリにおいて、アクセス時間を短縮することにある。
本発明の別の目的は、チップ内部で自動的にリフレッシュ動作を実行する半導体メモリにおいて、リフレッシュ動作を確実に実行することにある。
本発明の半導体メモリの別の一形態では、メモリコアは、複数のメモリセル、メモリセルに接続されたビット線、およびビット線に接続されたセンスアンプを有している。コマンド制御回路は、コマンド端子を介して供給されるアクセス要求に応答してメモリセルをアクセスするためのアクセス制御信号を出力する。動作制御回路は、アクセス制御信号に応答してメモリコアにアクセス動作を実行させる。
半導体メモリは、第1動作モード中に、リフレッシュ要求に対応して第1または第2ショートリフレッシュ動作が実行されるとき、この第1または第2ショートリフレッシュ動作後に、選択されたワード線に対して通常リフレッシュ動作を試みる。半導体メモリは、次のリフレッシュ要求が発生するまでに、アクセス要求が優先され、選択されたワード線に対する通常リフレッシュ動作が実行できないときに、第2動作モードに移行する。第2動作モードへの移行の判断を、所定の期間待つことで、アクセス要求の供給頻度が一時的に高くなったのか、継続して高いのかを確実に判断できる。このため、アクセス頻度に応じた最適な動作モードに移行できる。この結果、第2動作モードに移行している期間を最小限にでき、リフレッシュ動作による消費電力を必要最小限にできる。すなわち、半導体メモリの消費電力を削減できる。
図1は、本発明の半導体メモリの第1の実施形態を示している。この半導体メモリは、DRAMのメモリセルを有し、SRAMのインタフェースを有する擬似SRAMとして形成されている。擬似SRAMは、外部からリフレッシュコマンドを受けることなく、チップ内部で定期的にリフレッシュ動作を実行し、メモリセルに書き込まれたデータを保持する。この擬似SRAMは、例えば、携帯電話に搭載されるワークメモリに使用される。
コマンド制御回路10は、コマンド端子を介して外部からコマンド信号(チップイネーブル信号/CE、アウトプットイネーブル信号/OEおよびライトイネーブル信号/WE)を受け、受けたコマンドを解読し、読み出し制御信号RDZ、書き込み制御信号WRZ(アクセス信号)および読み書き制御信号RWZ、RWIZ(アクセス信号)を出力する。読み出し制御信号RDZおよび書き込み制御信号WRZ(高レベル)は、読み出しコマンドおよび書き込みコマンドがそれぞれ供給されたときに出力される。読み書き制御信号RWZ、RWIZ(高レベル)は、読み出しコマンドおよび書き込みコマンドが供給されたときに出力される。読み書き制御信号RWIZは、読み書き制御信号RWZよりも早く出力される。
データ入出力回路24は、読み出しデータをコモンデータバスCDBを介して受信し、受信したデータをデータ端子DQに出力し、書き込みデータをデータ端子DQを介して受信し、受信したデータをコモンデータバスCDBに出力する。データ端子DQのビット数は、例えば16ビットである。
第1タイミング制御回路30は、読み書き制御信号RWZおよびリフレッシュ信号REFZに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する。第2タイミング制御回路32は、リフレッシュ信号REFSZに同期して第2ワードタイミング信号TWX2を出力する。OR回路34は、第1または第2ワードタイミング信号TWX1、TWX2をワードタイミング信号TWZとして出力する。
センスバッファ部SBは、データバスDB上の読み出しデータの信号量を増幅し、コモンデータバスCDBに出力する。ライトアンプ部WAは、コモンデータバスCDB上の書き込みデータの信号量を増幅し、データバスDBに出力する。
リフレッシュ制御回路14は、リフレッシュ要求信号REFI0Zおよび読み書き制御信号RWIZを受け、リフレッシュ要求信号REFIZを出力する裁定回路ARB、リフレッシュ信号REFZを生成する第1リフレッシュ生成回路36、およびリフレッシュ信号REFSZを生成する第2リフレッシュ生成回路38を有している。
第1リフレッシュ生成回路36は、読み書き制御信号RWZ、RWIZがともに低レベルのときに、高レベルのリフレッシュ要求信号REFIZに応答して高レベルのリフレッシュ信号REFZを出力する。第2リフレッシュ生成回路38は、読み書き制御信号RWIZが高レベルのときに、高レベルのリフレッシュ要求信号REFIZに応答して高レベルのリフレッシュ信号REFSZを出力する。
第1タイミング制御回路30は、読み書き制御信号RWZまたはリフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジに同期して、所定のパルス幅を有する第1ワードタイミング信号TWX1(低レベルのパルス)を出力する。第2タイミング制御回路32は、リフレッシュ信号REFSZの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅を有する第2ワードタイミング信号TWX2(低レベルのパルス)を出力する。OR回路34は、上述したように、第1または第2ワードタイミング信号TWX1、TWX2をワードタイミング信号TWZとして出力する。
リフレッシュアドレス入力回路18は、奇数段のインバータで構成されている。リフレッシュアドレス入力回路18は、リフレッシュアドレス信号RAZを反転し、リフレッシュアドレス信号REFADとして出力する。外部アドレス入力回路20は、奇数段のインバータで構成されている2つのバッファ回路を有している。バッファ回路は、アドレス信号ADDをロウアドレス信号RADおよびコラムアドレス信号CADとしてそれぞれ出力する。
図5は、第1の実施形態におけるメモリセルアレイARYの基本動作を示している。
なお、基本タイミングCを使用するリフレッシュ動作REFrのサイクル時間tRCrは、従来技術で説明したリフレッシュ動作のサイクル時間と同じであり、期間7Tである。
ショートリフレッシュ動作REFf(第1リフレッシュ動作)は、基本タイミングBを使用して実行される。ここで、ショートリフレッシュ動作REFfは、アクセス要求(読み出しコマンドまたは書き込みコマンド)とリフレッシュ要求とが競合したときに、リフレッシュ動作を最小限の期間実行するために使用される。ショートリフレッシュ動作REFfの後にすぐアクセス動作(読み出し動作RDまたは書き込み動作WR)を実行することで、アクセス時間が短縮できる。ショートリフレッシュ動作REFfでは、ワード線WLの活性化期間は、期間3Tに設定される。ショートリフレッシュ動作REFfのサイクル時間tRCfは、期間4Tである。
図6は、第1の実施形態における擬似SRAMの動作を示している。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドとリフレッシュ要求信号REFI0Zとが、ほぼ同時に発生する。
読み書き制御信号RWIZの高レベル期間にリフレッシュ要求信号REFIZが生成されるため、リフレッシュ制御回路14の第2リフレッシュ生成回路38は、高レベルのリフレッシュ信号REFSZを出力する(図6(e))。図4に示したスイッチ回路22は、高レベルのリフレッシュ信号REFSZに応答して、リフレッシュアドレス信号RAZ(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図6(f))。
次に、第2リフレッシュ生成回路38は、読み書き制御信号RWIZの低レベルへの変化に応答して、リフレッシュ信号REFSZの出力を停止する(図6(i))。
スイッチ回路22は、低レベルのリフレッシュ信号REFSZに応答して、1回目の読み出しコマンドに対応する外部アドレス信号ADD(AD1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図6(j))。
次に、図2に示したリフレッシュ制御回路14の第1リフレッシュ生成回路36は、読み書き制御信号RWZ、RWIZの低レベルを検出して、リフレッシュ信号REFZを出力する(図6(n))。図1に示したリフレッシュカウンタ16は、リフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジから所定時間後に、カウントアップし、リフレッシュアドレス信号RAZを"1"増加する(図6(o))。スイッチ回路22は、高レベルのリフレッシュ信号REFZに応答して、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時と同じリフレッシュアドレス信号RAZ(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図6(p))。
なお、アドレスAD1に対応する読み出し動作RDは、従来に比べ早く実行される。このため、通常リフレッシュ動作REFも従来に比べ早く実行される。
スイッチ回路22は、リフレッシュ信号REFSZの立ち下がりエッジに同期して、2回目の読み出しコマンドに対応する外部アドレス信号ADD(AD2)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図6(v))。第1タイミング制御回路30は、読み書き制御信号RWZの立ち上がりエッジに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する(図6(w))。
ショートリフレッシュ動作REFfの影響により、読み出し動作RDおよび通常リフレッシュ動作REFは、従来より早く実行される。この結果、アドレスAD2に対応する読み出し動作RDも早く実行され、チップイネーブルアクセス時間tCEは、上述と同様に従来に比べて時間T1だけ短縮される。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドの供給後に、リフレッシュ要求信号REFI0Zが発生する。
図2に示したリフレッシュ制御回路14の裁定回路ARBは、リフレッシュ要求信号REFI0Zを一時保持し、読み書き制御信号RWIZの出力後にリフレッシュ要求信号REFI0Zをリフレッシュ要求信号REFIZとして出力する(図7(a))。裁定回路ARBにより、リフレッシュ要求信号REFIZの出力を遅らせることで、第2リフレッシュ生成回路38からリフレッシュ信号REFSZが出力されることが防止される。リフレッシュ信号REFSZが出力されないため、読み出し動作RD前のショートリフレッシュ動作REFfは、実行されない。このように、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合しないときに、リフレッシュ信号REFSZの出力をマスクすることで、ショートリフレッシュ動作REFfを必要のあるときのみ実行できる。この結果、動作時の消費電力を削減できる。
この例では、読み出し動作RDおよび書き込み動作WRが連続して実行され、読み出しコマンドとリフレッシュ要求信号REFI0Zとが、ほぼ同時に発生する。図8に示したタイミングは、図6のアドレスAD2に対応する読み出し動作RDが書き込み動作WRに代わったことを除き、図6と同じである。すなわち、読み出し動作RDと書き込み動作WRが繰り返し実行される場合においても、図6と同様に、サイクル時間を短縮できる。
ショートリフレッシュ動作REFfの後に通常のリフレッシュ動作REFが必ず実行されるため、ショートリフレッシュ動作REFfによるメモリセルMCへの再書き込みが十分でなくても、その後のリフレッシュ動作REFで十分な信号量のデータがメモリセルMCに再書き込みされる。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルMCのデータを確実に保持できる。特に、本実施形態では、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時間を最小限にしているため、アクセス動作をより早く開始できる。
ショートリフレッシュ動作REFfおよび通常のリフレッシュ動作REFの実行時間は、増幅工程APの時間の変更のみで調整される。このため、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時間を容易に所望の時間に調整できる。また、リフレッシュ動作REFf、REFの実行時間を増幅工程APのみで調整することで、メモリコア28の動作制御が容易になり、コア制御回路26の回路を簡易に構成できる。
読み出し動作RDおよび書き込み動作WRの前に実行されるショートリフレッシュ動作REFfの実行時間が最小限に設定されているため、外部アクセスサイクル時間tERCを従来より短縮できる。
図9は、本発明の半導体メモリの第2の実施形態を示している。第1の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。
第1タイミング制御回路30Aは、読み書き制御信号RWZに同期して第1ワードタイミング信号TWX1を出力する。第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFZ、REFSZに同期して第3ワードタイミング信号TWX3および第2ワードタイミング信号TWX2をそれぞれ出力する。OR回路34Aは、第1または第2、第3ワードタイミング信号TWX1、TWX2、TWX3をワードタイミング信号TWZとして出力する。
図10は、図9に示したコア制御回路26Aの要部の詳細を示している。
第1タイミング制御回路30Aは、読み書き制御信号RWZの立ち上がりエッジに同期して、所定のパルス幅を有する第1ワードタイミング信号TWX1(低レベルのパルス)を出力する。第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅を有する第3ワードタイミング信号TWX3(低レベルのパルス)を出力する。また、第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFSZの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅を有する第2ワードタイミング信号TWX2(低レベルのパルス)を出力する。タイミング信号TWX1-3のパルス幅は、NANDゲートに接続されているインバータ列の段数に応じて設定される。すなわち、この実施形態では、読み出し動作RD・書き込み動作WR、通常のリフレッシュ動作REF、およびショートリフレッシュ動作REFfの順に、ワード線WLの選択期間が短くなる。OR回路34Aは、タイミング信号TWX1、TWX2、TWX3をワードタイミング信号TWZとして出力する。
この例では、第1の実施形態の図6と同様に、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドとリフレッシュ要求信号REFI0Zとが、ほぼ同時に発生する。ショートリフレッシュ動作REFfおよび1回目、2回目の読み出し動作RDのタイミングは、第1の実施形態と同じである。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドの供給後に、リフレッシュ要求信号REFI0Zが発生する。読み出し動作RDの間に、短縮リフレッシュ動作REFrが実行されることを除き、第1の実施形態(図7)と同じである。
この実施形態では、第1の実施形態のリフレッシュ制御部14、スイッチ回路22およびコア制御回路26の代わりにリフレッシュ制御部14B、スイッチ回路22Bおよびコア制御回路26Bが形成されている。その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
リフレッシュ制御回路14Bは、リフレッシュ信号REFZ、REFIXを生成するリフレッシュ生成回路40と、第1の実施形態と同じ裁定回路ARBとを有している。
リフレッシュ生成回路40は、リフレッシュ要求信号REFIZが高レベルのときに、読み書き制御信号RWIZの立ち上がりエッジから第1所定時間後にリフレッシュ信号REFZを低レベルに変化させ、読み書き制御信号RWIZの立ち下がりエッジから第2所定時間後にリフレッシュ信号REFZを高レベルに変化させる。第1所定時間は、第2所定時間より短い。第1および第2所定時間は、遅延回路DLY1により設定される。遅延回路DLY1は、例えば、偶数個のインバータを直列に接続して構成されている。
図15は、図13に示したコア制御回路26Bの要部の詳細を示している。
第1タイミング制御回路30Bは、読み書き制御信号RWZの立ち上がりエッジに同期して、所定のパルス幅を有する第1ワードタイミング信号TWX1(低レベルのパルス)を出力する。第2タイミング制御回路32Aは、リフレッシュ信号REFZの立ち上がりエッジに同期して所定のパルス幅を有する第2ワードタイミング信号TWX2(低レベルのパルス)を出力する。
図16は、第3の実施形態における擬似SRAMの動作を示している。第1の実施形態(図6)と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
まず、図14に示したリフレッシュ制御回路14Bのリフレッシュ生成回路40は、リフレッシュ要求信号REFIZの立ち上がりエッジに同期してリフレッシュ信号REFZを高レベルに変化させる(図16(a))。スイッチ回路22Bは、高レベルのリフレッシュ信号REFZに応答して、リフレッシュアドレス信号RAZ(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図16(b))。第2タイミング制御回路32Bは、リフレッシュ信号REFZに同期して第2ワードタイミング信号TWX2を出力する(図16(c))。
次に、リフレッシュ生成回路40は、1回目の読み出しコマンドに応答して生成された読み書き制御信号RWIZの立ち下がりエッジから第2所定時間後に、リフレッシュ信号REFZを高レベルに変化させる(図16(i))。そして、第1の実施形態(図6)と同様に、通常のリフレッシュ動作REFが開始される(図16(j))。
リフレッシュ生成回路40は、リフレッシュ要求信号REFI0Z(REFIZ)の低レベルへの変化に応答して、リフレッシュ要求信号REFIXを高レベルに変化させる(図16(l))。リフレッシュカウンタ16は、リフレッシュ要求信号REFIXの立ち上がりエッジから所定時間後に、カウントアップし、リフレッシュアドレス信号RAZを"1"増加する(図16(m))。
図17は、第3の実施形態における擬似SRAMの別の動作を示している。上述した図6および図7と同じ動作については、詳細な説明を省略する。
この例では、第1の実施形態(図7)と同様に、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドの供給後に、リフレッシュ要求信号REFI0Zが発生する。このため、ショートリフレッシュ動作REFfは、実行されない。また、リフレッシュ要求信号REFI0Zの発生が遅いため、リフレッシュ要求信号REFIXの立ち上がりエッジが遅れる(図17(a))。このため、リフレッシュカウンタ16は、2回目の読み出し動作RD後にカウントアップされる(図17(b))。その他の動作は、上述した図16と同じである。
図18は、本発明の半導体メモリの第4の実施形態を示している。図中の二重の四角は、試験パッドを示している。試験パッドは、出荷する製品の外部端子(リードフレーム等)には接続されない。試験パッドは、例えば、プローブ試験においてプローバに接続され、試験パターンを受信する。この半導体メモリは、DRAMのメモリセル(ダイナミックメモリセル)を有し、SRAMのインタフェースを有する擬似SRAMとして形成されている。擬似SRAMは、外部からリフレッシュコマンドを受けることなく、チップ内部で定期的にリフレッシュ動作を実行し、メモリセルに書き込まれたデータを保持する。この擬似SRAMは、例えば、携帯電話に搭載されるワークメモリに使用される。
コマンドデコーダ112は、コマンド信号CMDを解読し、読み出し動作を実行するための読み出し制御信号RDZまたは書き込み動作を実行するための書き込み制御信号WRZを出力する。
アドレス入力回路120は、アドレス端子ADDを介してアドレス信号ADDを受信し、受信した信号をロウアドレス信号RAD(上位アドレス)およびコラムアドレス信号CAD(下位アドレス)として出力する。なお、擬似SRAMは、上位アドレスと下位アドレスを同時に受信するアドレス非多重式のメモリである。
データ出力回路124は、メモリセルMCからの読み出しデータをコモンデータバスCDBを介して受信し、受信したデータをデータ端子DQ(DQ0-7)に出力する。また、データ出力回路122は、試験モード中に、リフレッシュ判定回路128から出力されるショートリフレッシュ検出信号REFSSZ(検出信号)を受けたときに、データ端子DQ0-7をハイインピーダンス状態に設定する。
裁定回路128は、アクセスタイミング信号ATDPZ(アクセス要求)とリフレッシュタイミング信号SRTPZ(リフレッシュ要求)の遷移エッジを比較することで、これ等要求の競合を判断し、アクセス動作およびリフレッシュ動作のいずれを優先させるかを決める。裁定回路128は、アクセス動作が優先される場合、リフレッシュタイミング信号SRTPZを一時保持し、読み出し制御信号RDZまたは書き込み制御信号WRZに応答して読み出しタイミング信号RDPZまたは書き込みタイミング信号WRPZを出力する。この後、裁定回路128は、コアサイクル状態信号ICSXの非活性化(高レベルへの変化)によりアクセス動作の完了を検出し、保持しているリフレッシュタイミング信号SRTPZに応じてリフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を出力する。リフレッシュ状態信号REF1Zは、リフレッシュ動作が実行中であることを示す信号である。
センスバッファ部SBは、データバスDB上の読み出しデータの信号量を増幅し、コモンデータバスCDBに出力する。ライトアンプ部WAは、コモンデータバスCDB上の書き込みデータの信号量を増幅し、データバスDBに出力する。
リフレッシュ判定回路130は、比較信号生成回路138、ショートリフレッシュ判定回路140、ショートリフレッシュラッチ回路142、および選択回路144を有している。
比較信号生成回路138は、アクセスタイミング信号ATDPZに応じて比較信号ATDREFZを生成する。ショートリフレッシュ判定回路140は、リフレッシュ状態信号REF1Zの遷移エッジと比較信号ATDREFZの遷移エッジとを比較して、リフレッシュ状態信号REF1Zが示すリフレッシュ動作を、通常のリフレッシュ動作とすべきか、ショートリフレッシュ動作とすべきかを判定する。ショートリフレッシュ判定回路140は、ショートリフレッシュ動作を実行すべきと判定したとき、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力する。
データ出力回路124は、出力マスク回路146および出力バッファ回路148を有している。なお、図20では、データ端子DQ0に対応する出力バッファ回路148を示す。他のデータ端子DQ1-7に対応する出力バッファ回路は、出力バッファ回路148と同じである。出力マスク回路146は、データ端子DQ0-7に対応する出力バッファ回路148に共通の回路である。
この実施形態では、書き込み動作WR、読み出し動作RD、および通常のリフレッシュ動作REF(第2リフレッシュ動作)は、同じサイクル時間tRCで実行される。ショートリフレッシュ動作REFf(第1リフレッシュ動作)は、サイクル時間tRCより短いサイクル時間tRCfで実行される。書き込み動作WR、読み出し動作RD、通常のリフレッシュ動作REF、およびショートリフレッシュ動作REFfは、読み出し工程RP、増幅工程AP1またはAP2、およびプリチャージ工程PPから構成される。
ショートリフレッシュ動作REFfでは、センスアンプの活性化期間(LEZ信号の高レベル期間)が短いため、ビット線BL、/BLの電圧差は、十分に増幅されない。メモリセルMCに再書き込みされるデータの信号量(リストアレベル)が小さいため、ショートリフレッシュ動作REFfの後、例えば200ns以内に通常のリフレッシュ動作REFをする必要がある。換言すれば、200ns以内に通常のリフレッシュ動作REFが実行できるのであれば、ショートリフレッシュ動作REFfをとりあえず実行することでメモリセルMCのデータが失われることが防止できる。このように、ショートリフレッシュ動作REFfの実行時間(データの増幅と再書き込み時間)は、ショートリフレッシュ動作REFfの実行後、通常のリフレッシュ動作REFを実行するまでの期間に、メモリセルMC内のデータを失うことなく保持できる時間である。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドRDと内部リフレッシュ要求信号IREFZとが、ほぼ同時に発生する。
まず、図18に示したアクセスタイミング生成回路110は、低レベルのチップイネーブル信号/CE および図示しない低レベルのアウトプットイネーブル信号/OEを受け、アクセスタイミング信号ATDPZを出力する(図22(a))。コマンドデコーダ112は、低レベルのチップイネーブル信号/CE および図示しない低レベルのアウトプットイネーブル信号/OE、高レベルのライトイネーブル信号/WEを受け、読み出しコマンドRD(読み出しアクセス要求)が供給されたことを検出し、読み出し制御信号RDZを出力する(図22(b))。
裁定回路128は、リフレッシュ動作を読み出し動作より優先して実行することを判定し、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)を順次出力する(図22(d))。リフレッシュ判定回路130は、アクセスタイミング信号ATDPZがリフレッシュ状態信号REF1Zより所定時間早く生成されたことを検出し、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力する(図22(e))。スイッチ回路122は、ショートリフレッシュを実行するために、リフレッシュアドレス信号REFAD(RA1)をロウアドレス信号IRADとして出力する(図22(f))。
裁定回路128は、コアサイクル状態信号ICSXの立ち上がりエッジに応答して読み出しタイミング信号RDPZを出力する(図22(l))。ロウ動作制御回路132は、読み出しタイミング信号RDPZに同期してロウ制御信号RASZを出力する(図22(m))。コア制御回路134は、ロウ制御信号RASZに応答してワード線制御信号TWZ等を出力する。そして、図21に示した読み出し動作RDが実行される(図22(n))。読み出し動作RDによりビット線BL、/BL上で増幅された読み出しデータD0は、コモンデータバスCDBを介してデータ端子DQに出力される(図22(o))。
第1リフレッシュ制御信号に応答するリフレッシュ動作(第1リフレッシュ動作)後に、第2リフレッシュ制御信号に応答するリフレッシュ動作が必ず実行されるため、第1リフレッシュ動作によるメモリセルへの再書き込みが十分でなくても、その後のリフレッシュ動作で十分な信号量のデータがメモリセルに再書き込みされる。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルのデータを確実に保持できる。
なお、この擬似SRAMは、ショートリフレッシュ動作REFfおよび通常のリフレッシュ動作REFの実行時間、および2回の読み出し動作RDの実行時間の和が、アクセス要求の最小供給間隔である外部アクセスサイクル時間の2回分より小さくなるように設計されている。このため、2回の外部アクセスサイクル時間の間に、ショートリフレッシュ動作REFfおよび通常のリフレッシュ動作REFと、2回の読み出し動作RD(または書き込み動作)とを実行できる。すなわち、擬似SRAMは、リフレッシュ動作を外部から認識されることなく実行できる。
この例では、書き込み動作WRおよび読み出し動作RDが連続して実行され、書き込みコマンドと内部リフレッシュ要求信号IREFZとが、ほぼ同時に発生する。
リフレッシュタイマ116は、書き込みコマンドWRの供給とほぼ同時に内部リフレッシュ要求信号IREFZを出力する(図23(a))。裁定回路128は、リフレッシュ動作を書き込み動作より優先して実行することを判定し、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)を順次出力する(図23(b))。リフレッシュ判定回路130は、アクセスタイミング信号ATDPZがリフレッシュ状態信号REF1Zより所定時間早く生成されたことを検出し、ショートリフレッシュ信号REFS2Zを出力する(図23(c))。
図23に示したように、1裁定回路28は、内部リフレッシュ要求信号IREFZを書き込みコマンドWR(アクセス要求)より優先させるときに、リフレッシュ状態信号REF1Z(第1リフレッシュ制御信号)、書き込みタイミング信号WRPZ、およびリフレッシュ状態信号REF1Z(第2リフレッシュ制御信号)を順次出力する。
この例では、2回の読み出し動作RDが連続して実行され、最初の読み出しコマンドRDの供給後に内部リフレッシュ要求信号IREFZが発生する。
裁定回路128は、リフレッシュタイミング信号SRTPZを受信する前にアクセスタイミング信号ATDPZを受信する。このため、裁定回路128は、読み出し動作をリフレッシュ動作より優先して実行することを判定する。そして、裁定回路28は、リフレッシュ開始信号REFPZおよびリフレッシュ状態信号REF1Zを出力することなく、読み出しタイミング信号RDPZを出力する(図24(a))。
なお、図25では、アドレスAD1に対応する読み出し動作RDを実行することで、読み出しコマンドとリフレッシュ要求との競合を評価する例を示している。しかし、図23に示したように、アドレスAD1に対応する書き込み動作WRを実行することで、書き込みコマンドとリフレッシュ要求との競合を評価してもよい。
図26および図27は、第4の実施形態における第2試験モードでの動作例を示している。図22と同じ動作については、詳細な説明を省略する。擬似SRAMは、予め通常動作モードまたは第1試験モードから第2試験モードに移行している。第2試験モードは、第1試験モードと同様に、例えば、擬似SRAMの開発時の特性評価において使用される。特性評価は、ウエハ状態の擬似SRAMをプローバに接続し、LSIテスタから擬似SRAMに試験パターンを入力することで実施される。
なお、ショートリフレッシュ機能を有する擬似SRAMにおいてリフレッシュ動作が正常に実行されるか否かは、メモリセルMCに書き込まれたデータが実際に消失することを確認することで評価可能である。具体的には、リフレッシュ要求をアクセス要求に対して徐々にずらしながら、メモリセルMCのデータ保持特性を評価する試験(一般にポーズ試験と称される)を実施すればよい。しかし、DRAMのメモリセルMCに書き込まれたデータは、数百ミリ秒〜数秒保持される。このため、リフレッシュ動作が正しく実行されることをポーズ試験により確認する場合、膨大な試験時間が必要になる。
トライステート出力バッファ148aに接続されるデータ端子DQを試験モード中に、外部試験端子として使用した。このため、評価用の新たな端子を形成することが不要になり、擬似SRAMのチップサイズの増加を防止できる。
ショートリフレッシュ動作REFfが実行されるとき、アクセス動作後に必ず通常のリフレッシュ動作REFが実行される。このため、アクセス要求とリフレッシュ要求とが競合し、アクセス要求を優先する場合にも、メモリセルMCのデータを確実に保持できる。
この実施形態では、第4の実施形態のコマンドデコーダ112およびリフレッシュタイマ116の代わりにコマンドデコーダ112Aおよびリフレッシュタイマ116Aが形成されている。また、この実施形態では、リフレッシュ選択回路114および外部試験端子SRCは形成されていない。その他の構成は、第4の実施形態とほぼ同じである。
以上、第5の実施形態においても、上述した第4の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、リフレッシュタイマ116Aは、第1および第2試験モード中に、リフレッシュ要求の生成周期を変更するためのリフレッシュ調整信号REFADJを受ける。このため、通常の動作時に動作する回路を用いて、擬似SRAMの内部で所望のタイミングを有するリフレッシュ要求を発生させることができる。したがって、擬似SRAMの実際の回路動作と同じ状態で、リフレッシュ特性を評価できる。
コマンド制御回路10Bは、通常動作では使用しない組み合わせの複数のコマンド信号/CE、/OE、/WDを受信したときに、擬似SRAMを通常動作モードから試験モードに移行するために、試験モード信号TMDZ(高レベル)を出力する。コマンド制御回路10Bは、試験モード中、読み書き制御信号RWZ、RWIZ、読み出し制御信号RDZ、および書き込み制御信号WRZの出力を禁止する。すなわち、読み出し動作および書き込み動作は、試験モード中、実行されない。
リフレッシュカウンタ16Bは、高レベルの試験モード信号TMDZを受けたときに、リフレッシュ信号REFZの入力をマスクし、外部試験端子SRCを介して擬似SRAMの外部から供給される試験リフレッシュ要求信号EREFZを受信する。
図30は、第6の実施形態における試験モード中の動作例を示している。
次に、外部試験端子SRCからパルス波形を有する試験リフレッシュ要求信号EREFZが供給される(図30(b))。試験制御回路42は、試験リフレッシュ要求信号EREFZの立ち上がりエッジに同期してショートリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュ信号REFSZを出力する(図30(c))。また、試験制御回路42は、試験リフレッシュ要求信号EREFZの立ち下がりエッジに同期して通常のリフレッシュ動作を実行するためのリフレッシュ信号REFZを出力する(図30(d))。このように、試験リフレッシュ要求信号EREFZのパルス幅は、リフレッシュ信号REFSZ、REFZの生成間隔に対応する。換言すれば、試験リフレッシュ要求信号EREFZのパルス幅は、ショートリフレッシュ動作の開始時刻と通常のリフレッシュ動作の開始時刻の差DIFに対応する。
図31は、本発明の半導体メモリの第7の実施形態を示している。第4の実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この半導体メモリは、DRAMのメモリセル(ダイナミックメモリセル)を有し、SRAMのインタフェースを有する擬似SRAMとして形成されている。擬似SRAMは、外部からリフレッシュコマンドを受けることなく、チップ内部で定期的にリフレッシュ動作を実行し、メモリセルに書き込まれたデータを保持する。この擬似SRAMは、例えば、携帯電話に搭載されるワークメモリに使用される。
分周切替回路150は、ショートフラグ信号SFLGZが低レベルのときに(第1動作モード)、ヒューズ回路FUS1の出力を選択する。分周切替回路150は、コア制御回路158から出力されるショートフラグ信号SFLGZが高レベルのときに(第2動作モード)、ヒューズ回路FUS2の出力を選択する。分周切替回路150は、選択した信号をリフレッシュタイマ152の分周器に出力する。
リフレッシュタイマ152は、発振器OSCと分周器とを有している。分周器は、発振器OSCから出力されるクロック信号を分周切替回路150の出力に応じて分周し、分周した信号を内部リフレッシュ要求信号IREFZ(リフレッシュ要求)として出力する。
コア制御回路158は、フリップフロップ158a、波形成形回路158b、第1遅延回路158c、第2遅延回路158d、パルス生成回路158e、フリップフロップ158f、パルス生成回路158g、およびプリチャージ生成回路158hを有している。
フリップフロップ158aは、アクセス開始信号CMDPZまたはリフレッシュ開始信号REFPZを受けたときにロウ制御信号RASZを高レベルに変化し、スタータ信号STTZまたはプリチャージ信号PREPZを受けたときにロウ制御信号RASZを低レベルに変化する。ロウ制御信号RASZの高レベル期間は、ワード線WLの活性化期間、センスアンプSAの活性化期間に対応する。
(1)ワード線オフパルス信号WOFFPZが出力されるとき。
(2)ワード線オン信号WONBZが高レベル、かつワード線オン信号WONDZが低レベルの期間に、アクセス開始信号CMDPZが供給されるとき。
(3)ワード線オンパルス信号WONDPZが出力されるとき。
先着判定回路160は、内部リフレッシュ要求信号IREFZを受けてリセットされ、ショート信号SHRTZを低レベルに変化する。先着判定回路160は、プリチャージ信号PREPZをワード線オンパルス信号WONDPZより先に受けるときに、ショート信号SHRTZを高レベルに変化する。高レベルのショート信号SHRTZは、次の内部リフレッシュ要求信号IREFZに同期して、ショートフラグ信号SFLGZとして出力される。
まず、図32に示したフリップフロップ158aは、リフレッシュ開始信号REFPZに同期して、ロウ制御信号RASZを出力する(図34(b))。ロウ制御信号RASZに応答して、ワード線オン信号WONZ、WONBZ、WONDZが順次出力される(図34(c)、(d)、(e))。ワード線オン信号WONBZ(第1時刻信号)は、ロウ制御信号RASZの出力後、第1時刻TIME1に常に出力される。ワード線オン信号WONDZ(第2時刻信号)は、ロウ制御信号RASZの出力後、第2時刻TIME2に常に出力される。
図32に示したプリチャージ生成回路158hは、ワード線オフパルス信号WOFFPZに同期してプリチャージ信号PREPZを出力する(図34(k))。プリチャージ信号PREPZの出力により、ロウ制御信号RASZは低レベルに変化する(図34(l))。ロウ制御信号RASZの低レベルの変化により、ワード線WLは非活性化され、センスアンプ活性化信号LEZは非活性化される(図34(m))。そして、ビット線BL、/BLがプリチャージされ、リフレッシュ動作は、第1時刻TIME1に対応して終了する。
このように、アクセス開始信号CMDPZがリフレッシュ開始信号REFPZから第1時刻TIME1の間に出力されるとき、すなわち、アクセス要求が第1時刻TIME1より前に供給されるとき、リフレッシュ動作は、第1時刻TIME1に対応して終了し、リフレッシュ動作として最も短い第1ショートリフレッシュ動作が実行される。
まず、ロウ制御信号RASZに同期してワード線制御信号TWZ(ワード線WL)およびセンスアンプ活性化信号LEZが順次出力され、リフレッシュ動作が開始される。(図35(b))。
プリチャージ信号PREPZの出力により、ロウ制御信号RASZは低レベルに変化する(図35(d))。ロウ制御信号RASZの低レベルの変化により、ワード線WLは非活性化され、センスアンプ活性化信号LEZは非活性化される(図35(e))。そして、ビット線BL、/BLがプリチャージされ、リフレッシュ動作は、終了する。図中の破線は、アクセス要求がリフレッシュ要求より遅れて発生する場合の波形(後述する図36に示す通常リフレッシュ動作)を示している。
まず、ロウ制御信号RASZに同期してワード線制御信号TWZ(ワード線WL)およびセンスアンプ活性化信号LEZが順次出力され、リフレッシュ動作が開始される。(図35(b))。また、図34と同様に、リフレッシュ開始信号REFPZに応答して、ロウ制御信号RASZ、ワード線オン信号WONZ、WONBZ、WONDZが順次出力される(図34(c)、(d)、(e)、(f))。ワード線オン信号WONDZに応答して、ワード線オンパルス信号WONDPZが出力される(図36(g))。
なお、第1および第2ショートリフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込みされるデータの保持時間は、30ms以上になる。通常リフレッシュ動作によりメモリセルMCに再書き込みされるデータの保持時間は、300ms以上になる。
図中の一点鎖線(REF)は、リフレッシュ要求が発生する時刻を示している。一点鎖線より左の領域は、アクセス要求がリフレッシュ要求より早いことを示し、一点鎖線より右の領域は、アクセス要求がリフレッシュ要求より遅いことを示している。
黒い丸印は、アクセス要求がリフレッシュ要求の直後に供給されるときに、動作期間の短いショートリフレッシュ動作(動作時間固定)を実行し、アクセス要求がリフレッシュ要求後しばらくして供給されるときに、動作期間の長い通常リフレッシュ動作(動作時間固定)を実行する擬似SRAMを示している。この擬似SRAMでは、2つの遅延回路の一方のパスを使用することで、リフレッシュ動作の終了時刻を切り替えている。この場合、アクセス時間のピークは、遅延回路の切り替え時刻に一致する。また、アクセス時間の跳びが、遅延回路の遅延時間(量子化誤差)に対応して生じる。図中の左側のピークは、ショートリフレッシュ動作が優先して実行される場合を示し(図37(b))、図中の右側のピークは、通常リフレッシュ動作が優先して実行される場合を示す(図37(c))。なお、3つ以上の遅延回路でリフレッシュ動作を切り替える場合、遅延回路の数と同じ数のピークが生じる。このとき、アクセス時間の最大値を小さくすることが可能であるが、遅延回路の切り替え制御は、複雑になる。また、遅延回路の遅延時間に対応するアクセス時間の跳びが生じる。すなわち、アクセス時間の特性は、のこぎり歯のようになる。
タイミング図の始まりにおいて、通常リフレッシュ動作が、全てのメモリセルMCに実行されている。第1動作モード中、内部リフレッシュ要求信号IREFZは、約73μs毎に発生する。この数値は、通常リフレッシュ動作によりメモリセルMCがデータを保持できる時間(300ms)を、ワード線WLの本数(4096本)で割った値である。第2動作モード中、内部リフレッシュ要求信号IREFZは、約7.3μs毎に発生する。この数値は、第1または第2ショートリフレッシュ動作によりメモリセルMCがデータを保持できる時間(30ms)を、ワード線WLの本数(4096本)で割った値である。
図31に示した再要求タイマ156は、第1動作モード中(SFLGZ=低レベル)に活性化されている。再要求タイマ156は、第1または第2ショートリフレッシュ動作を示すリフレッシュ開始信号REFPZに応答して再要求信号RREQZを出力する(図38(e))。そして、アクセス動作の後に、リフレッシュアドレス"00"に対するリフレッシュ動作が再度開始される。
第2動作モードでは、再要求タイマ156は、高レベルのショートフラグ信号SFLGZを受けて非活性化される。このため、再要求信号RREQZは出力されず(図38(k))、再要求信号RREQZに応答するリフレッシュ動作は、実行されない(図38(l))。第2動作モード中、リフレッシュ要求の発生間隔は、短くなるため、第1または第2リフレッシュ動作の実行により、メモリセルMC内のデータは、リフレッシュカウンタ118が1周するまでの間、十分に保持される。換言すれば、再要求信号RREQZに応答するリフレッシュ動作は不要になる。無駄なリフレッシュ動作を禁止することで、消費電力の増加が防止される。
第2動作モード中に、第1または第2ショートリフレッシュ動作(REFs)が実行されることなく、通常リフレッシュ動作(REF)のみが実行され、リフレッシュカウンタ118が1周するとき、コア制御回路158は、ショートフラグ信号SFLGZを低レベルに変化する(図39(a))。
第1時刻TIME1を通知するワード線オン信号WONBZおよび第2時刻TIME2を通知するワード線オン信号WONDZを生成する遅延回路158c、158d(タイミング生成回路)を、コア制御回路158に形成したので、簡易な論理回路により、アクセス要求の供給タイミングに応じてリフレッシュ動作を終了できる。
このように、アクセス要求の頻度に応じて、リフレッシュ要求の発生間隔を自動的に調整することで、リフレッシュ動作に伴う消費電力を最小限にできる。すなわち、擬似SRAMの消費電力を削減できる。
(付記1)
複数のメモリセルを有するメモリコアと、
コマンド端子を介して供給されるアクセス要求に応答して前記メモリセルをアクセスするためのアクセス信号を出力するコマンド制御回路と、
前記メモリセルをリフレッシュするために、所定の周期でリフレッシュ要求を生成するリフレッシュタイマと、
リフレッシュ動作を開始するために前記リフレッシュ要求に応答して第1リフレッシュ信号を出力し、前記アクセス要求と前記リフレッシュ要求とが競合するときに前記第1リフレッシュ信号の出力を停止し、前記アクセス要求に対応するアクセス動作後に前記リフレッシュ要求に応答する第2リフレッシュ信号を出力するリフレッシュ制御回路と、
前記アクセス信号に応答して前記アクセス動作を実行し、前記第1および第2リフレッシュ信号に応答して第1および第2リフレッシュ動作をそれぞれ実行するコア制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記2)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
アドレス端子を介して外部アドレス信号を受信する外部アドレス入力回路と、
前記メモリセルのうちリフレッシュするメモリセルを示すリフレッシュアドレス信号を生成するリフレッシュカウンタと、
前記第1および第2リフレッシュ信号の出力に応答して前記リフレッシュアドレスを選択し、前記第1および第2リフレッシュ信号の未出力時に前記外部アドレス信号を選択し、選択したアドレス信号を前記メモリコアに出力するスイッチ回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記3)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記第1リフレッシュ動作の実行時間は、前記第2リフレッシュ動作の実行時間より短いことを特徴とする半導体メモリ。
(付記4)
付記3記載の半導体メモリにおいて、
前記第1リフレッシュ動作の実行時間は、前記第1リフレッシュ動作により前記メモリセルに再書き込みされるデータを、前記第2リフレッシュ動作を実行するまでに失うことなく保持できる信号量に増幅する時間であることを特徴とする半導体メモリ。
(付記5)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリコアは、
前記メモリセルにそれぞれ接続されている複数のワード線と、
前記メモリセルに接続されているビット線と、
前記ビット線に接続されているセンスアンプとを備え、
前記第1および第2リフレッシュ動作は、
前記ワード線のいずれかの選択に応答してアクセスされるメモリセルから前記ビット線にデータを読み出す読み出し工程と、
前記ビット線にデータが読み出された後に前記センスアンプを活性化し、前記ビット線上のデータを増幅するとともに、増幅したデータをアクセスされているメモリセルに再書き込みする増幅工程と、
前記ワード線を非選択にし、前記ビット線を所定の電圧にプリチャージするプリチャージ工程とで構成され、
前記第1および第2リフレッシュ動作における前記読み出し工程の時間は、互いに等しく、
前記第1および第2リフレッシュ動作における前記プリチャージ工程の時間は、互いに等しく、
前記第1リフレッシュ動作の前記増幅工程の時間は、前記第2リフレッシュ動作の前記増幅工程の時間より短いことを特徴とする半導体メモリ。
(付記6)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記リフレッシュ制御回路は、前記アクセス要求と前記リフレッシュ要求とが競合しないときに、前記第1リフレッシュ信号の出力をマスクし、前記第2リフレッシュ信号のみ出力することを特徴とする半導体メモリ。
(付記7)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記第1および第2リフレッシュ動作の実行時間、および2回の前記アクセス動作の実行時間の和は、前記アクセス要求の最小供給間隔である外部アクセスサイクル時間の2回分より小さいことを特徴とする半導体メモリ。
(付記8)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記第2リフレッシュ動作の実行時間は、前記アクセス動作の実行時間と同じであることを特徴とする半導体メモリ。
(付記9)
請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
前記第2リフレッシュ動作の実行時間は、前記アクセス動作の実行時間より短いことを特徴とする半導体メモリ。
(付記10)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
試験モード中に、試験リフレッシュ要求信号を受信する外部試験端子と、
前記外部試験端子に供給される前記試験リフレッシュ要求信号に応答して第1試験リフレッシュ信号および第2試験リフレッシュ信号を生成し、生成した第1および第2試験リフレッシュ信号を前記第1および第2リフレッシュ信号として順次出力する試験制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記11)
付記10記載の半導体メモリにおいて、
前記外部試験端子は、試験モード中に、パルス波形を有する前記試験リフレッシュ要求信号を受信し、
前記試験制御回路は、前記第1および第2リフレッシュ信号の生成間隔を、前記試験リフレッシュ要求信号のパルス幅に応じて設定することを特徴とする半導体メモリ。
(付記12)
複数のメモリセル、前記メモリセルに接続されたビット線、および前記ビット線に接続されたセンスアンプを有するメモリコアと、
コマンド端子を介して供給されるアクセス要求に応答して前記メモリセルをアクセスするためのアクセス制御信号を出力するコマンド制御回路と、
所定の周期で内部リフレッシュ要求を生成するリフレッシュタイマと、
前記アクセス要求および前記内部リフレッシュ要求の発生タイミングに応じて、前記センスアンプを第1期間活性化するための第1リフレッシュ制御信号、および前記センスアンプを前記第1期間より長い第2期間活性化するための第2リフレッシュ制御信号のいずれかを出力するリフレッシュ制御回路と、
前記アクセス制御信号に応答して前記メモリコアにアクセス動作を実行させ、前記第1および第2リフレッシュ制御信号に応答して、前記メモリコアに第1および第2リフレッシュ動作を実行させる動作制御回路と、
試験モード中に動作し、前記第1リフレッシュ制御信号を検出したときに検出信号を出力する検出回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記13)
付記12記載の半導体メモリにおいて、
前記検出信号を半導体メモリの外部に出力する外部端子を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記14)
付記13記載の半導体メモリにおいて、
前記外部端子であるデータ端子と、
前記メモリセルからの読み出しデータを前記データ端子に出力するトライステート出力バッファと、
前記試験モード中に、前記検出信号に応答して前記読み出しデータの前記データ端子への出力を禁止するとともに前記データ端子をハイインピーダンス状態に設定するために、前記トライステート出力バッファを制御する出力マスク回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記15)
付記12記載の半導体メモリにおいて、
前記試験モード中に、前記リフレッシュタイマから出力される前記内部リフレッシュ要求をマスクし、外部試験端子を介して供給される試験リフレッシュ要求を前記内部リフレッシュ要求の代わりに前記リフレッシュ制御回路に出力するリフレッシュ選択回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記16)
付記12記載の半導体メモリにおいて、
前記リフレッシュタイマは、前記試験モード中に、前記リフレッシュ要求の生成周期を変更するためのリフレッシュ調整信号を受けることを特徴とする半導体メモリ。
(付記17)
付記12記載の半導体メモリにおいて、
前記リフレッシュ制御回路は、前記アクセス要求と前記内部リフレッシュ要求とが競合するときに、前記アクセス要求に応答するアクセス動作および前記リフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の優先順を決める裁定回路を備え、
前記裁定回路は、
前記アクセス要求を前記内部リフレッシュ要求より優先させるときに、前記アクセス制御信号を出力した後に、前記第2リフレッシュ制御信号を出力し、
前記内部リフレッシュ要求を前記アクセス要求より優先させるときに、前記第1リフレッシュ制御信号、前記アクセス制御信号、および前記第2リフレッシュ制御信号を順次出力することを特徴とする半導体メモリ。
(付記18)
付記17記載の半導体メモリにおいて、
前記第1リフレッシュ動作の実行時間は、前記第1リフレッシュ動作により前記メモリセルに再書き込みされるデータを、前記第2リフレッシュ動作を実行するまでに失うことなく保持できる信号量に増幅する時間であることを特徴とする半導体メモリ。
(付記19)
複数のメモリセルを有するメモリコアと、
前記メモリセルをアクセスするためのアクセス要求を受信する外部端子と、
所定の周期でリフレッシュ要求を生成するリフレッシュタイマと、
前記アクセス要求と前記リフレッシュ要求とが競合し、かつリフレッシュ要求が優先されるときに、前記リフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の終了時刻を、前記アクセス要求の供給タイミングに応じて、第1時刻と前記第1時刻より遅い第2時刻との間に設定するコア制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記20)
付記19記載の半導体メモリにおいて、
前記コア制御回路は、
前記アクセス要求の受信時刻と前記リフレッシュ要求の発生時刻との差が小さいときに、前記終了時刻を早く設定し、
前記アクセス要求の受信時刻と前記リフレッシュ要求の発生時刻との差が大きいときに、前記終了時刻を遅く設定することを特徴とする半導体メモリ。
(付記21)
付記19記載の半導体メモリにおいて、
前記アクセス要求と前記リフレッシュ要求とが競合するときに、前記アクセス要求に応答するアクセス動作および前記リフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の優先順を決める裁定回路を備え、
前記裁定回路は、
前記アクセス要求を前記リフレッシュ要求より優先させるときに、前記コア制御回路に、アクセス動作を開始するためのアクセス制御信号を出力した後にリフレッシュ動作を開始するためのリフレッシュ制御信号を出力し、
前記リフレッシュ要求を前記アクセス要求より優先させるときに、前記コア制御回路に、前記リフレッシュ制御信号を出力した後に前記アクセス制御信号を出力し、
前記コア制御回路は、前記アクセス制御信号および前記リフレッシュ制御信号に応じて前記アクセス動作および前記リフレッシュ動作をそれぞれ実行することを特徴とする半導体メモリ。
(付記22)
付記19記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリコアは、前記メモリセルにそれぞれ接続された複数のワード線を備え、
前記リフレッシュ動作の前記終了時刻は、前記ワード線の非活性化時刻に対応することを特徴とする半導体メモリ。
(付記23)
付記22記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリコアは、前記メモリセルに接続されたビット線と前記ビット線に接続されたセンスアンプとを備え、
前記リフレッシュ動作の前記終了時刻は、前記センスアンプの非活性化時刻に対応することを特徴とする半導体メモリ。
(付記24)
付記19記載の半導体メモリにおいて、
前記コア制御回路は、前記第1時刻を通知する第1時刻信号、前記第2時刻を通知する第2時刻信号を生成するタイミング生成回路を備え、
前記コア制御回路は、前記終了時刻を、前記第1および第2時刻信号の生成タイミングに対する前記アクセス要求の供給タイミングに応じて設定することを特徴とする半導体メモリ。
(付記25)
付記19記載の半導体メモリにおいて、
前記コア制御回路は、
前記アクセス要求が前記第1時刻より前に供給されるときに、前記終了時刻を前記第1時刻に設定することで前記メモリコアに第1ショートリフレッシュ動作を実行させ、
前記アクセス要求が前記第1時刻から前記第2時刻の間に供給されるときに、前記終了時刻を前記アクセス要求の供給時刻に設定することで前記メモリコアに第2ショートリフレッシュ動作を実行させ、
前記アクセス要求が前記第2時刻後に供給されるときに、前記終了時刻を前記第2時刻に設定することで前記メモリコアに通常リフレッシュ動作を実行させることを特徴とする半導体メモリ。
(付記26)
付記19記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリコアは、前記メモリセルに接続された複数のワード線を備え、
半導体メモリは、前記リフレッシュタイマが出力する前記リフレッシュ要求の生成間隔の長い第1動作モードと、前記リフレッシュ要求の生成間隔の短い第2動作モードとを有し、
前記リフレッシュ要求に対応して、前記ワード線の一つが選択され、
前記第1動作モード中に、前記リフレッシュ要求に対応して前記第1または第2ショートリフレッシュ動作が実行されるとき、この第1または第2ショートリフレッシュ動作後に、選択されたワード線に対して前記通常リフレッシュ動作を試み、
次のリフレッシュ要求が発生するまでに、前記アクセス要求が優先され、前記選択されたワード線に対する前記通常リフレッシュ動作が実行できないときに、前記第2動作モードに移行することを特徴とする半導体メモリ。
(付記27)
付記26記載の半導体メモリにおいて、
前記ワード線を順次選択するために、前記リフレッシュ要求に応答してカウント動作するリフレッシュカウンタを備え、
前記第2動作モード中に、前記通常リフレッシュ動作のみが実行されて前記リフレッシュカウンタが1周したときに、前記第1動作モードに移行することを特徴とする半導体メモリ。
付記7の半導体メモリでは、第1および第2リフレッシュ動作の実行時間、および2回のアクセス動作の実行時間の和は、アクセス要求の最小供給間隔である外部アクセスサイクル時間の2回分より小さい。換言すれば、2回の外部アクセスサイクル時間の間に、第1および第2リフレッシュ動作と、2回のアクセス動作とを実行できる。本発明では、上述したように、第1リフレッシュ動作の実行時間が短いため、外部アクセスサイクルを従来より短縮できる。
付記9の半導体メモリでは、第2リフレッシュ動作の実行時間は、アクセス動作の実行時間より短い。このため、第2リフレッシュ動作の実行後、次のアクセス動作を実行するまでにタイミングに余裕ができる。したがって、コア制御回路等の動作余裕を向上でき、これ等回路のタイミング設計が容易になる。
付記23の半導体メモリでは、メモリコアは、メモリセルに接続されたビット線とビット線に接続されたセンスアンプを有している。リフレッシュ動作の終了時刻は、センスアンプの非活性化時刻に対応する。すなわち、コア制御回路は、アクセス要求の供給タイミングに応じてワード線を非活性化するとともに、センスアンプを非活性化することで、リフレッシュ動作を終了する。
本発明の半導体メモリでは、第1リフレッシュ動作の実行時間を最小限にすることで、アクセス動作をより早く開始できる。
本発明の半導体メモリでは、第1および第2リフレッシュ動作において、増幅工程の時間のみを調整することで、第1リフレッシュ動作の実行時間を容易に最小限にできる。すなわち、コア制御回路等の回路を簡易に構成できる。
本発明の半導体メモリでは、2回の外部アクセスサイクル時間の間に、第1および第2リフレッシュ動作と、2回のアクセス動作とを実行できる。第1リフレッシュ動作の実行時間が短いため、外部アクセスサイクルを従来より短縮できる。
本発明の半導体メモリでは、第2リフレッシュ動作の実行後、次のアクセス動作を実行するまでにタイミング余裕ができる。したがって、コア制御回路等の動作余裕を向上でき、これ等回路のタイミング設計が容易になる。
本発明の半導体メモリでは、1つの外部試験端子により、第1および第2リフレッシュ信号の生成間隔を自在に設定できる。
本発明の半導体メモリでは、半導体メモリに接続される評価装置は、データ端子のハイインピーダンス状態を測定することで検出信号を検出でき、半導体メモリのリフレッシュ動作に関連する動作特性を容易に評価できる。また、データ端子を外部端子として使用することで、データ端子を試験端子として兼用できる。このため、新たな端子を形成することが不要になり、チップサイズの増加を防止できる。
本発明の半導体メモリでは、通常の動作時に動作する回路を用いて、半導体メモリチップの内部で所望のタイミングを有するリフレッシュ要求を発生させることができる。したがって、半導体メモリの実際の回路動作と同じ状態で、リフレッシュ特性を評価できる。
本発明の半導体メモリでは、リフレッシュ動作の終了時刻は、固定でなく、アクセス要求の供給タイミングに応じて可変である。このため、リフレッシュ要求とアクセス要求が競合したときに、リフレッシュ動作後のアクセス動作をさらに早く開始できる。すなわち、アクセス時間をさらに短縮できる。リフレッシュ要求とアクセス要求の時間差によりアクセス時間がばらつくことが防止できる。アクセス時間がばらつかないため、アクセス時間のワースト値を小さくできる。
本発明の半導体メモリでは、タイミング生成回路により、第1時刻信号および第2時刻信号を生成することで、簡易な論理回路により、アクセス要求の供給タイミングに応じてリフレッシュ動作を終了できる。
12 リフレッシュタイマ
14 リフレッシュ制御回路
16 リフレッシュカウンタ
18 リフレッシュアドレス入力回路
20 外部アドレス入力回路
22 スイッチ回路
24 データ入出力回路
26 コア制御回路
28 メモリコア
30 第1タイミング制御回路
32 第2タイミング制御回路
34 OR回路
Claims (27)
- 複数のメモリセルを有するメモリコアと、
コマンド端子を介して供給されるアクセス要求に応答して前記メモリセルをアクセスするためのアクセス信号を出力するコマンド制御回路と、
前記メモリセルをリフレッシュするために、所定の周期でリフレッシュ要求を生成するリフレッシュタイマと、
リフレッシュ動作を開始するために前記リフレッシュ要求に応答して第1リフレッシュ信号を出力し、前記アクセス要求と前記リフレッシュ要求とが競合するときに前記第1リフレッシュ信号の出力を停止し、前記アクセス要求に対応するアクセス動作後に前記リフレッシュ要求に応答する第2リフレッシュ信号を出力するリフレッシュ制御回路と、
前記アクセス信号に応答して前記アクセス動作を実行し、前記第1および第2リフレッシュ信号に応答して第1および第2リフレッシュ動作をそれぞれ実行するコア制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
アドレス端子を介して外部アドレス信号を受信する外部アドレス入力回路と、
前記メモリセルのうちリフレッシュするメモリセルを示すリフレッシュアドレス信号を生成するリフレッシュカウンタと、
前記第1および第2リフレッシュ信号の出力に応答して前記リフレッシュアドレスを選択し、前記第1および第2リフレッシュ信号の未出力時に前記外部アドレス信号を選択し、選択したアドレス信号を前記メモリコアに出力するスイッチ回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
前記第1リフレッシュ動作の実行時間は、前記第2リフレッシュ動作の実行時間より短いことを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲3記載の半導体メモリにおいて、
前記第1リフレッシュ動作の実行時間は、前記第1リフレッシュ動作により前記メモリセルに再書き込みされるデータを、前記第2リフレッシュ動作を実行するまでに失うことなく保持できる信号量に増幅する時間であることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリコアは、
前記メモリセルにそれぞれ接続されている複数のワード線と、
前記メモリセルに接続されているビット線と、
前記ビット線に接続されているセンスアンプとを備え、
前記第1および第2リフレッシュ動作は、
前記ワード線のいずれかの選択に応答してアクセスされるメモリセルから前記ビット線にデータを読み出す読み出し工程と、
前記ビット線にデータが読み出された後に前記センスアンプを活性化し、前記ビット線上のデータを増幅するとともに、増幅したデータをアクセスされているメモリセルに再書き込みする増幅工程と、
前記ワード線を非選択にし、前記ビット線を所定の電圧にプリチャージするプリチャージ工程とで構成され、
前記第1および第2リフレッシュ動作における前記読み出し工程の時間は、互いに等しく、
前記第1および第2リフレッシュ動作における前記プリチャージ工程の時間は、互いに等しく、
前記第1リフレッシュ動作の前記増幅工程の時間は、前記第2リフレッシュ動作の前記増幅工程の時間より短いことを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
前記リフレッシュ制御回路は、前記アクセス要求と前記リフレッシュ要求とが競合しないときに、前記第1リフレッシュ信号の出力をマスクし、前記第2リフレッシュ信号のみ出力することを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
前記第1および第2リフレッシュ動作の実行時間、および2回の前記アクセス動作の実行時間の和は、前記アクセス要求の最小供給間隔である外部アクセスサイクル時間の2回分より小さいことを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
前記第2リフレッシュ動作の実行時間は、前記アクセス動作の実行時間と同じであることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
前記第2リフレッシュ動作の実行時間は、前記アクセス動作の実行時間より短いことを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲1記載の半導体メモリにおいて、
試験モード中に、試験リフレッシュ要求信号を受信する外部試験端子と、
前記外部試験端子に供給される前記試験リフレッシュ要求信号に応答して第1試験リフレッシュ信号および第2試験リフレッシュ信号を生成し、生成した第1および第2試験リフレッシュ信号を前記第1および第2リフレッシュ信号として順次出力する試験制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲10記載の半導体メモリにおいて、
前記外部試験端子は、試験モード中に、パルス波形を有する前記試験リフレッシュ要求信号を受信し、
前記試験制御回路は、前記第1および第2リフレッシュ信号の生成間隔を、前記試験リフレッシュ要求信号のパルス幅に応じて設定することを特徴とする半導体メモリ。 - 複数のメモリセル、前記メモリセルに接続されたビット線、および前記ビット線に接続されたセンスアンプを有するメモリコアと、
コマンド端子を介して供給されるアクセス要求に応答して前記メモリセルをアクセスするためのアクセス制御信号を出力するコマンド制御回路と、
所定の周期で内部リフレッシュ要求を生成するリフレッシュタイマと、
前記アクセス要求および前記内部リフレッシュ要求の発生タイミングに応じて、前記センスアンプを第1期間活性化するための第1リフレッシュ制御信号、および前記センスアンプを前記第1期間より長い第2期間活性化するための第2リフレッシュ制御信号のいずれかを出力するリフレッシュ制御回路と、
前記アクセス制御信号に応答して前記メモリコアにアクセス動作を実行させ、前記第1および第2リフレッシュ制御信号に応答して、前記メモリコアに第1および第2リフレッシュ動作を実行させる動作制御回路と、
試験モード中に動作し、前記第1リフレッシュ制御信号を検出したときに検出信号を出力する検出回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲12記載の半導体メモリにおいて、
前記検出信号を半導体メモリの外部に出力する外部端子を備えていることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲13記載の半導体メモリにおいて、
前記外部端子であるデータ端子と、
前記メモリセルからの読み出しデータを前記データ端子に出力するトライステート出力バッファと、
前記試験モード中に、前記検出信号に応答して前記読み出しデータの前記データ端子への出力を禁止するとともに前記データ端子をハイインピーダンス状態に設定するために、前記トライステート出力バッファを制御する出力マスク回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲12記載の半導体メモリにおいて、
前記試験モード中に、前記リフレッシュタイマから出力される前記内部リフレッシュ要求をマスクし、外部試験端子を介して供給される試験リフレッシュ要求を前記内部リフレッシュ要求の代わりに前記リフレッシュ制御回路に出力するリフレッシュ選択回路を備えていることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲12記載の半導体メモリにおいて、
前記リフレッシュタイマは、前記試験モード中に、前記リフレッシュ要求の生成周期を変更するためのリフレッシュ調整信号を受けることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲12記載の半導体メモリにおいて、
前記リフレッシュ制御回路は、前記アクセス要求と前記内部リフレッシュ要求とが競合するときに、前記アクセス要求に応答するアクセス動作および前記リフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の優先順を決める裁定回路を備え、
前記裁定回路は、
前記アクセス要求を前記内部リフレッシュ要求より優先させるときに、前記アクセス制御信号を出力した後に、前記第2リフレッシュ制御信号を出力し、
前記内部リフレッシュ要求を前記アクセス要求より優先させるときに、前記第1リフレッシュ制御信号、前記アクセス制御信号、および前記第2リフレッシュ制御信号を順次出力することを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲17記載の半導体メモリにおいて、
前記第1リフレッシュ動作の実行時間は、前記第1リフレッシュ動作により前記メモリセルに再書き込みされるデータを、前記第2リフレッシュ動作を実行するまでに失うことなく保持できる信号量に増幅する時間であることを特徴とする半導体メモリ。 - 複数のメモリセルを有するメモリコアと、
前記メモリセルをアクセスするためのアクセス要求を受信する外部端子と、
所定の周期でリフレッシュ要求を生成するリフレッシュタイマと、
前記アクセス要求と前記リフレッシュ要求とが競合し、かつリフレッシュ要求が優先されるときに、前記リフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の終了時刻を、前記アクセス要求の供給タイミングに応じて、第1時刻と前記第1時刻より遅い第2時刻との間に設定するコア制御回路とを備えていることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲19記載の半導体メモリにおいて、
前記コア制御回路は、
前記アクセス要求の受信時刻と前記リフレッシュ要求の発生時刻との差が小さいときに、前記終了時刻を早く設定し、
前記アクセス要求の受信時刻と前記リフレッシュ要求の発生時刻との差が大きいときに、前記終了時刻を遅く設定することを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲19記載の半導体メモリにおいて、
前記アクセス要求と前記リフレッシュ要求とが競合するときに、前記アクセス要求に応答するアクセス動作および前記リフレッシュ要求に応答するリフレッシュ動作の優先順を決める裁定回路を備え、
前記裁定回路は、
前記アクセス要求を前記リフレッシュ要求より優先させるときに、前記コア制御回路に、アクセス動作を開始するためのアクセス制御信号を出力した後にリフレッシュ動作を開始するためのリフレッシュ制御信号を出力し、
前記リフレッシュ要求を前記アクセス要求より優先させるときに、前記コア制御回路に、前記リフレッシュ制御信号を出力した後に前記アクセス制御信号を出力し、
前記コア制御回路は、前記アクセス制御信号および前記リフレッシュ制御信号に応じて前記アクセス動作および前記リフレッシュ動作をそれぞれ実行することを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲19記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリコアは、前記メモリセルにそれぞれ接続された複数のワード線を備え、
前記リフレッシュ動作の前記終了時刻は、前記ワード線の非活性化時刻に対応することを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲22記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリコアは、前記メモリセルに接続されたビット線と前記ビット線に接続されたセンスアンプとを備え、
前記リフレッシュ動作の前記終了時刻は、前記センスアンプの非活性化時刻に対応することを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲19記載の半導体メモリにおいて、
前記コア制御回路は、前記第1時刻を通知する第1時刻信号、前記第2時刻を通知する第2時刻信号を生成するタイミング生成回路を備え、
前記コア制御回路は、前記終了時刻を、前記第1および第2時刻信号の生成タイミングに対する前記アクセス要求の供給タイミングに応じて設定することを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲19記載の半導体メモリにおいて、
前記コア制御回路は、
前記アクセス要求が前記第1時刻より前に供給されるときに、前記終了時刻を前記第1時刻に設定することで前記メモリコアに第1ショートリフレッシュ動作を実行させ、
前記アクセス要求が前記第1時刻から前記第2時刻の間に供給されるときに、前記終了時刻を前記アクセス要求の供給時刻に設定することで前記メモリコアに第2ショートリフレッシュ動作を実行させ、
前記アクセス要求が前記第2時刻後に供給されるときに、前記終了時刻を前記第2時刻に設定することで前記メモリコアに通常リフレッシュ動作を実行させることを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲19記載の半導体メモリにおいて、
前記メモリコアは、前記メモリセルに接続された複数のワード線を備え、
半導体メモリは、前記リフレッシュタイマが出力する前記リフレッシュ要求の生成間隔の長い第1動作モードと、前記リフレッシュ要求の生成間隔の短い第2動作モードとを有し、
前記リフレッシュ要求に対応して、前記ワード線の一つが選択され、
前記第1動作モード中に、前記リフレッシュ要求に対応して前記第1または第2ショートリフレッシュ動作が実行されるとき、この第1または第2ショートリフレッシュ動作後に、選択されたワード線に対して前記通常リフレッシュ動作を試み、
次のリフレッシュ要求が発生するまでに、前記アクセス要求が優先され、前記選択されたワード線に対する前記通常リフレッシュ動作が実行できないときに、前記第2動作モードに移行することを特徴とする半導体メモリ。 - 請求の範囲26記載の半導体メモリにおいて、
前記ワード線を順次選択するために、前記リフレッシュ要求に応答してカウント動作するリフレッシュカウンタを備え、
前記第2動作モード中に、前記通常リフレッシュ動作のみが実行されて前記リフレッシュカウンタが1周したときに、前記第1動作モードに移行することを特徴とする半導体メモリ。
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KR20110018947A (ko) * | 2008-06-17 | 2011-02-24 | 엔엑스피 비 브이 | 전기 회로, 방법 및 동적 랜덤 액세스 메모리 |
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KR100974225B1 (ko) * | 2008-12-23 | 2010-08-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | 임피던스 조정 주기 설정회로 및 반도체 집적회로 |
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