KR100218301B1 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 반도체 메모리장치는, 입력되는 어드레스를 저장하고 새로 어드레스가 입력되면 저장된 어드레스와 비교하여 적중여부를 판별하기 위한 복수개의 비교 및 래치부와 상기 비교 및 래치부의 판별결과를 입력으로 하여 적중이면 워드라인 구동부와 센스앰프의 인에이블을 생략하고 곧바로 해당 메모리셀의 정보를 엑세스하도록 제어신호를 발생하는 적중 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 비교 및 래치부에 저장된 어드레스와 입력되는 어드레스 신호가 적중하면 상기 워드라인과 센싱의 인에이블을 수행하지 않고 직접 해당 메모리셀의 데이터를 엑세스 함으로써 소비전력을 줄이고, 데이터 처리속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In the semiconductor memory device of the present invention, when an input address is stored and a new address is input, a plurality of comparison and latch units for determining whether or not a hit is compared with the stored address and the determination result of the comparison and latch unit are input. And a hit controller configured to generate a control signal to immediately access the information of the corresponding memory cell, omitting the enable of the word line driver and the sense amplifier, and if the address stored in the compare and latch unit and the input address signal are hit, By directly accessing the data of the corresponding memory cell without enabling the word line and the sensing, the power consumption can be reduced and the data processing speed can be improved.
Description
제1도는 종래의 기술에 의한 반도체 메모리장치의 구성을 도시한 것이고,1 shows the structure of a semiconductor memory device according to the prior art,
제2도는 본 발명에 의한 반도체 메모리 장치의 구성을 도시한 것이며,2 shows a configuration of a semiconductor memory device according to the present invention.
제3도는 제2도의 적중 제어부의 상세회로를 도시한 것이며,3 shows a detailed circuit of the hit controller of FIG.
제4도는 제2도의 워드라인 구동부의 상세회로를 도시한 것이다.4 shows a detailed circuit of the word line driver of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
110 : 어드레스 버퍼 120 : 비교 및 래치부110: address buffer 120: comparison and latch unit
130 : 적중 제어부 140 : 로우디코더130: hit control unit 140: low decoder
150 : 워드라인 구동부 160 : 메모리 셀부150: word line driver 160: memory cell unit
170 : 센스앰프 180 : 컬럼 디코더170: sense amplifier 180: column decoder
본 발명은 반도체 메모리장치에 관한 것으로, 특히 전력소모를 최소화하고, 엑세스(ACCESS) 속도를 향상시키기 위한 반도체 메모리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device for minimizing power consumption and improving access speed.
반도체 메모리장치는, 그 용도가 대형 컴퓨터에서 피씨(PC), 통신기, 화상기기등 광범위하게 확대되어감에 따라 고성능, 다기능 화에 대한 요구가 강해지고 있으며, 이에따라 고집적, 대용량화가 진행됨과 아울러 대용량화로 인한 소비전력의 증대를 최소화시키고 처리속도를 향상시키기 위한 연구가 활발하다.As the use of semiconductor memory devices has been widely expanded in large computers, such as PCs, communication devices, and imaging devices, demands for high performance and multifunctionality are increasing. The research to minimize the increase of power consumption and improve the processing speed is active.
제1도는 종래의 기술에 의한 반도체 메모리장치를 도시한 것으로, 어드레스 신호(ADD)를 외부 클럭(clock)에 동기하여 래치(latch)하는 n개의 어드레스 버퍼(address buffer)(10)와, 상기 어드레스 신호를 디코딩(decoding)하여 워드라인(word line)을 선택하기 위한 로우디코더(row decoder)(20)와, 상기 로우디코더(20)에서 선택된 워드라인을 구동하기 위한 워드라인 구동부(30)와, 복수개의 메모리 셀들이 배열되어 있는 메모리 셀부(40)와, 선택된 메모리셀의 정보를 증폭하기 위한 센스앰프(sens amp)(50) 및 상기 센스앰프(50)를 선택하기 위한 컬럼 디코더(column decoder)(60)로 구성된다.FIG. 1 shows a conventional semiconductor memory device, comprising n address buffers 10 for latching an address signal ADD in synchronization with an external clock, and the address. A row decoder 20 for decoding a signal and selecting a word line, a word line driver 30 for driving a word line selected by the row decoder 20, A memory cell unit 40 in which a plurality of memory cells are arranged, a sense amplifier 50 for amplifying information of the selected memory cell, and a column decoder for selecting the sense amplifier 50 It consists of 60.
동작시 상기 어드레스 버퍼(10)가 외부클럭에 동기하여 어드레스 신호를 래치하고, 로우 디코더(20)에서 워드라인을 선택, 구동하여 메모리셀부(40)의 메모리셀을 선택하여, 선택된 메모리셀의 정보는 데이터라인(data line)으로 전송되는데 이것을 상기 센스앰프(50)에서 증폭한다.In operation, the address buffer 10 latches an address signal in synchronization with an external clock, selects and drives a word line in the row decoder 20 to select a memory cell of the memory cell unit 40, thereby selecting information on the selected memory cell. Is transmitted to a data line, which is amplified by the sense amplifier 50.
그리고 상기 컬럼디코더(60)에서 상기 센스앰프(50)을 선택하여 그 정보가 버스라인을 통해 출력버퍼(도시하지 않음)로 보내지도록 하며, 이러한 일련의 동작은 메모리셀 정보의 파괴를 방지하기 위해 내부 클럭으로 제어하여 정해진 순서와 타이밍으로 실행되도록 되어 있다.The column decoder 60 selects the sense amplifier 50 so that the information is sent to an output buffer (not shown) through a bus line. This series of operations is performed to prevent destruction of memory cell information. It is controlled by an internal clock and executed in a predetermined order and timing.
그러나 상기와 같은 종래의 반도체 메모리장치의 경우, 어드레스 신호가 입력될때마다 워드라인과 센싱의 인에이블이 수행된 이후에, 메모리셀의 정보가 출력버퍼를 통해 출력되므로 전력소모가 많으며, 처리속도의 개선이 어려운 문제점이 있다.However, in the conventional semiconductor memory device as described above, after enabling the word line and the sensing every time the address signal is input, since the information of the memory cell is output through the output buffer, power consumption is high, and processing speed is increased. There is a problem that is difficult to improve.
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 상기 워드라인과 센싱의 인에이블을 수행하지 않고도 직접 해당 메모리셀의 정보를 억세스할 수 있도록 함으로써 소비전력을 줄이고, 데이터 처리속도를 향상시킬 수 있는 반도체 메모리장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, by directly accessing the information of the memory cell without enabling the word line and the sensing to reduce the power consumption, improve the data processing speed To provide a semiconductor memory device that can be made.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 메모리장치는 입력되는 어드레스를 저장하고 새로 어드레스가 입력되면 저장된 어드레스와 비교하여 적중여부를 판별하기 위한 복수개의 비교 및 래치부와 상기 비교 및 래치부의 판별결과를 입력으로 하여 적중이면 워드라인 구동부와 센스앰프의 인에이블을 생략하고 곧바로 해당 메모리셀의 정보를 엑세스하도록 제어신호를 발생하는 적중 제어부를 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the memory device of the present invention stores an input address and inputs a plurality of comparison and latch parts for determining whether a hit is made by comparing with the stored address when a new address is input and input of a result of the comparison and latch part. In this case, the hit control unit for generating a control signal is configured to omit the enable of the word line driver and the sense amplifier and immediately access the information of the corresponding memory cell.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 반도체 메모리장치는 제2도에 도시한 바와같이 어드레스가 입력되면 래치하기 위한 어드레스 버퍼(110)와, 상기 어드레스 버퍼(110)의 어드레스 신호를 저장하고 다음 어드레스 입력시 상기 저장된 어드레스와 비교하여 적중(HIT)여부를 판별하기 위한 복수개의 비교 및 래치부(120)와, 상기 비교 및 래치부(120)으로부터 적중신호(HIT)가 인가되면 해당동작을 수행하여 컬럼디코더(180)에서 센스앰프(170)를 선택하여 증폭된 데이터가 출력되도록 하기 위한 적중제어부(130)와, 상기 비교 및 래치부(120)의 판별결과가 적중이 아니면 입력되는 어드레스 신호를 디코딩하여 워드라인 선택을 통한 메모리셀을 지정하는 로우디코더(140)와, 상기 로우디코더(140)에 의해 선택된 워드라인을 구동하기 위한 워드라인 구동부(150)와, 데이터를 저장하고 있는 메모리셀부(160)와, 상기 선택된 메모리셀의 데이터를 증폭시키기 위한 센스앰프(170)와, 상기 센스앰프(170)를 선택하여 증폭된 메모리셀의 데이터를 억세스하기 위한 컬럼디코더(180)으로 구성된다.As shown in FIG. 2, the semiconductor memory device of the present invention stores an address buffer 110 for latching when an address is input, an address signal of the address buffer 110, and compares the stored address with the next address input. When the hit signal (HIT) is applied from the plurality of comparison and latch unit 120 and the comparison and latch unit 120 to determine whether the hit (HIT) is performed by performing a corresponding operation to sense in the column decoder 180 The hit control unit 130 for selecting the amplifier 170 to output the amplified data, and if the comparison and latching unit 120 discrimination results are not hit, decode the input address signal to decode the memory through word line selection. A row decoder 140 for designating a cell, a word line driver 150 for driving a word line selected by the row decoder 140, and a memory storing data A unit 160, a sense amplifier 170 for amplifying data of the selected memory cell, and a column decoder 180 for accessing data of the amplified memory cell by selecting the sense amplifier 170. .
상기 비교 및 래치부(120)는, 입력된 어드레스를 저장하고 있다가 새로 입력된 어드레스와 비교하는데. 상기 각 비고 및 래치부(120)는 상기한 바와같이 복수개로써 독립적으로 동작하는 메모리 셀당 하나의 비교 및 래치부(120)가 할당되므로 한 개의 메모리셀에 대한 어드레스를 저장할 수 있으며, 해당 메모리셀의 워드라인과 센싱을 수행할 수 있다.The comparison and latch unit 120 stores the input address and compares it with the newly input address. As described above, each of the remarks and the latch unit 120 is allocated with one compare and latch unit 120 per memory cell that operates independently as a plurality, and thus can store an address for one memory cell. Word lines and sensing can be performed.
그리고 상기 적중 제어부(130)는, 제3도에 도시한 바와 같이 적중신호(HIT)와 리프레시신호(REFRESH)를 입력으로 하는 낸드게이트(131)와, 상기 낸드 게이트(131)의 출력을 반전시켜 적중제어신호(HITi)를 출력하는 반전기(132)와, 상기 낸드 게이트(131)의 출력을 지연시키기 위한 지연기(133)와, 상기 지연기(133)의 출력을 반전시키기 위한 반전기(134)와, 상기 낸드 게이트(131)의 출력과 반전기(134)의 출력을 입력으로 하는 낸드 게이트(135)와, 상기 낸드 게이트(135)의 출력을 발전시켜 적중실패 제어신호(MISSi)를 출력하기 위한 반전기(136)으로 구성된다.The hit controller 130 inverts the outputs of the NAND gate 131 and the NAND gate 131 which input the hit signal HIT and the refresh signal REFRESH as shown in FIG. An inverter 132 for outputting a hit control signal HITi, a delayer 133 for delaying the output of the NAND gate 131, an inverter for inverting the output of the delayer 133 ( 134, a NAND gate 135 that takes an output of the NAND gate 131 and an output of the inverter 134, and an output of the NAND gate 135 to generate a hit failure control signal MISSi. An inverter 136 for outputting.
또한 상기 워드라인 구동부는 제4도에 도시한 바와 같이 적중제어신호(HITi)를 입력으로 하는 어드레스 코딩부(151)와, 게이트는 상기 어드레스 코딩부(151)와 연결되고, 소스는 다른 어드레스 코딩부(152)와 연결되며, 드레인은 피모스 트랜지스터(154)의 드레인에 연결된 엔모스 트렌지스터(153)와, 게이트에는 상기 적중제어신호가 인가되고 소스에는 전압(Vpp)이 인가되며, 드레인은 상기한 바와 같이 상기 엔모스 트랜지스터(153)의 드레인과 연결된 피모스 트랜지스터(154)와, 게이트가 상기 피모스 트랜지스터(154)의 드레인과 접속점(a)을 통해 연결되며, 드레인에 전압(Vpp)이 인가되는 피모스 트랜지스터(155)와, 상기 피모스 트랜지스터(154)의 드레인과 게이트가 상기 접속점(a)을 통해 연결되고 드레인은 접속점(b)을 통해 상기 피모스 트랜지스터 (155)의 소스와 연결되며, 소스는 접지된 엔모스 트랜지스터(156)와, 상기 접속점(b)이 신호를 반전시켜 다시 접속점(a)의 입력 측으로 피드백 하도록 연결된 반전기(157)와, 소스가 워드라인(158)과 연결되며 게이트에 적중실패 제어신호(MISSi)가 인가되는 엔모스 트랜지스터(159)로 구성된다.In addition, as shown in FIG. 4, the word line driver includes an address coding unit 151 which receives a hit control signal HITi, a gate thereof is connected to the address coding unit 151, and a source is coded differently. An NMOS transistor 153 connected to the drain of the PMOS transistor 154, a drain of which is applied to the hit control signal, a voltage of Vpp to a source, and a drain of the NMOS transistor 153 connected to the drain of the PMOS transistor 154. As described above, the PMOS transistor 154 connected to the drain of the NMOS transistor 153 and the gate are connected to the drain of the PMOS transistor 154 through a connection point a, and the voltage Vpp is applied to the drain. The applied PMOS transistor 155, the drain and the gate of the PMOS transistor 154 are connected through the connection point a, and the drain is connected to the source of the PMOS transistor 155 through the connection point b. A source connected to the grounded NMOS transistor 156, an inverter 157 connected such that the connection point b inverts the signal and fed back to the input side of the connection point a, and the source is a word line 158. The NMOS transistor 159 is connected to the gate and is applied with the miss failure control signal MISSi.
동작방법을 살펴보면 먼저 어드레스가 입력되면 상기 비교 및 래치부(120)에 저장된 어드레스와 비교하여 적중인 경우 상기 워드라인과 센싱 인에이블 과정을 생략하고 곧바로 컬럼 디코더(180)에서 메모리 셀부(160)의 선택된 메모리셀의 정보를 엑세스하고, 수행결과가 적중실패인 경우 해당 비교 및 래치부(120)의 어드레스를 새로 들어온 어드레스로 바꾸고 종래와 동일한 순서로 진행하여 메모리셀부(160)의 메모리셀의 데이터를 엑세스한다.Referring to the operation method, when an address is first input, the word line and the sensing enable process are skipped in comparison with the address stored in the comparison and latch unit 120, and the column decoder 180 of the memory cell unit 160 is immediately used. If the information of the selected memory cell is accessed, and the result of the hit fails, the corresponding address of the comparison and latch unit 120 is replaced with the newly entered address, and the data of the memory cell of the memory cell unit 160 is processed in the same order as before. Access.
이때 상기 적중 제어부(130)는 상기 적중신호와 리프레시 제어신호(REFRESH)가 일치하면 상기 반전기(132)를 통해 적중제어신호(HITi)를 출력하고, 두 신호가 일치하지 않으면 상기 낸드게이트(131)의 출력신호와 이를 지연기(133) 및 반전기(134)를 통해 일정시간 지연 및 반전시킨 신호를 상기 낸드게이트(135)에서 비교하여 적중실패 제어신호(MISSi)를 발생하며, 상기 워드라인 구동부(150)와 함께 상기 비교 및 래치부(120)에 의해 정지된 워드라인이 외부제어신호와 무관하게 항상 엑티브(active) 상태를 유지하도록 하며, 상기 적중 제어부(130)에서 적중여부에 따라 제어신호(HIT/MISS0…n-1)를 상기 워드라인 구동부(150)에 인가하여 적중 또는 적중실패에 따른 동작을 수행하도록 제어한다.At this time, the hit controller 130 outputs the hit control signal HITi through the inverter 132 when the hit signal and the refresh control signal REFRESH match, and the NAND gate 131 when the hit signals do not match. ) And a signal of the failure failure control signal MISSi by comparing the output signal of the signal with the delayed and inverted by the delayer 133 and the inverter 134 at the NAND gate 135 and generating the word line. The word line stopped by the comparing and latching unit 120 together with the driving unit 150 is always maintained in an active state regardless of an external control signal, and the hit control unit 130 controls the hit state. The signal HIT / MISS0... N-1 is applied to the word line driver 150 to perform an operation according to the hit or the failure.
또한 상기 워드라인 구동부(150)의 엔모스 트랜지스터(159)에서는 상기 비교 및 래치부(120)와 함께 리프레시 사이클이 수행될때만 상기 비교 및 래치부(120)의 내용과 워드라인을 클리어하도록 한다.In addition, the NMOS transistor 159 of the word line driver 150 clears the contents and the word line of the compare and latch unit 120 only when a refresh cycle is performed together with the compare and latch unit 120.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 상기 비교 및 래치부에 저장된 어드레스와 입력되는 어드레스 신호가 적중하면 상기 워드라인과 센싱의 인에이블을 수행하지 않고 직접 해당 메로리셀의 데이터를 엑세스 함으로써 소비전력을 줄이고, 데이터 처리속도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when the address stored in the comparison and latch unit and the input address signal are hit, the power consumption is reduced by directly accessing the data of the corresponding merolicell without enabling the word line and the sensing. As a result, data processing speed can be improved.
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