KR100549942B1 - late-write type semiconductor memory device of minimizing power consumption - Google Patents
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Abstract
바이패스 동작시 불필요한 동작을 최소화하여 전력소모를 줄이는 늦은 라이트 타입 반도체 메모리 장치가 개시된다. 그러한 늦은 라이트 타입 반도체 메모리 장치는 메모리 셀의 워드라인을 선택하기 위한 로우 디코더와; 상기 메모리 셀로부터의 데이터이외에 바이패스 동작을 위해 데이터 출력버퍼로 바이패스되어질 데이터를 선택적으로 출력하는 출력선택회로와; 바이패스 동작시 바이패스 합산기로부터 출력되는 바이패스 신호에 응답하여 디코딩동작을 금지시키는 디코딩 금지신호를 상기 로우 디코더에 제공하는 것에 의해 로우 어드레스에 대응되는 메모리 셀들의 워드라인이 디세이블되도록 하는 디코딩 금지부를 구비함에 의해 고속 동작에 적합한 바이패스 동작이 수행되면서도 전력의 소모가 최소화된다. Disclosed is a late write type semiconductor memory device which reduces power consumption by minimizing unnecessary operations during bypass operation. Such a late write type semiconductor memory device comprises a row decoder for selecting a word line of a memory cell; An output selection circuit for selectively outputting data to be bypassed to a data output buffer for bypass operation in addition to the data from the memory cell; Decoding such that word lines of memory cells corresponding to a row address are disabled by providing the row decoder with a decoding prohibition signal for inhibiting a decoding operation in response to a bypass signal output from the bypass summer in the bypass operation. The prohibition unit minimizes power consumption while performing a bypass operation suitable for high speed operation.
레잇 라이트 타입, 동기 파이프라인 반도체 메모리 장치, 바이패스 리드동작, 로우 디코더 Late write type, synchronous pipeline semiconductor memory device, bypass read operation, low decoder
Description
도 1은 본 발명을 적용할 수 있는 통상적인 반도체 메모리 장치의 개략적 블록도,1 is a schematic block diagram of a conventional semiconductor memory device to which the present invention can be applied.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 디코딩 금지부 및 그의 연결관계를 보인 회로도들, 및 2 and 3 are circuit diagrams showing a decoding prohibition unit and a connection thereof according to embodiments of the present invention; and
도 4는 도 2 및 도 3내의 섹션 로우디코더의 상세 회로도.4 is a detailed circuit diagram of the section low decoder in FIGS. 2 and 3;
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 고속의 스태이틱 램(이하 SRAM)등과 같은 늦은 라이트 타입 반도체 메모리 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor memory devices, and more particularly to late write type semiconductor memory devices such as high speed static RAM (hereinafter, referred to as SRAM).
시스템의 프로세싱 속도의 증가에 따라 고속으로 데이터를 처리할 수 있는 캐시메모리로서의 SRAM이 요구되고 있다. 이 요구에 부응하기 위하여 클럭에 동기하여 리드/라이트 동작을 행하는 동기 SRAM 이 출현되었다. 메모리 셀의 수가 증가 할 수록 더 많은 입출력 패드(I/O pad)가 반도체 메모리 장치에서 필요하게 되는데, 보다 많은 메모리 셀을 가지면서도 입출력 패드의 수를 줄이기 위하여 공통I/O를 사용하는 방식이 알려져 있다. 공통 I/O를 사용하는 경우에 리드동작에서 라이트 동작으로의 전환시 출력되는 데이터와 라이트되는 데이터의 충돌을 막기 위해 어드레스가 지정되지 않는 데드(더미)사이클을 미국특허 5,761,150호의 도 2에서 보여지는 바와 같이 만들어 주어야 하는데 그러면 프로세싱 속도에 제한요소로서 작용한다. 그러므로, 상기 데드 사이클을 줄이기 위하여 늦은 라이트 기능을 사용하기에 이르렀다. As the processing speed of a system increases, SRAM as a cache memory capable of processing data at high speed is required. In order to meet this demand, synchronous SRAMs that perform read / write operations in synchronization with clocks have emerged. As the number of memory cells increases, more input / output pads (I / O pads) are required in the semiconductor memory device. A method of using common I / O to reduce the number of input / output pads while having more memory cells is known. have. In the case of using common I / O, an unaddressed dead cycle is shown in FIG. 2 of US Pat. No. 5,761,150 to prevent a collision between the output data and the data to be written when switching from read operation to write operation. This is a limiting factor in processing speed. Therefore, we have come to use the late write function to reduce the dead cycle.
그러한 늦은 라이트 기능을 가지는 동기타입 반도체 메모리 장치에 관한 선행기술들 중의 하나로서, 라이트 데이터에 대해 요구되는 전체 타임이 감소되어 라이트 동작의 마진이 증가된 효과를 가지는 늦은 라이트 타입(Late-Write Type)SRAM은 스즈키(Suzuki)에 의해 발명되어 1998년 2월 10일자로 특허허여된 미국특허 번호 5,717,653 에 개시되어 있다. 상기한 특허에 개시된 바와 같은 반도체 메모리 장치는 늦은 라이트 동작 수행시에 외부로부터 입력되는 라이트 어드레스를 장치 내부에서 수 사이클 지연하여 어드레스 디코더로 입력하고 워드 라인 및 비트 라인을 선택한다. 라이트 어드레스 입력으로부터 수 사이클 지연되어 외부로부터 입력되는 데이터 입력신호는 라이트 드라이버(write driver)로 전송됨으로써 수 사이클 후 라이트 동작이 수행된다.As one of the prior arts for a synchronous type semiconductor memory device having such a late write function, a late write type having an effect of reducing the overall time required for write data and increasing the margin of write operation. SRAM is disclosed in US Pat. No. 5,717,653, which was invented by Suzuki and patented February 10, 1998. A semiconductor memory device as disclosed in the above-described patent inputs a write address input from the outside at the time of performing a late write operation to the address decoder by several cycles in the device and selects a word line and a bit line. The data input signal, which is delayed several cycles from the write address input and input from the outside, is transmitted to a write driver to perform a write operation after several cycles.
결국, 상기 늦은 라이트 기능에 의해 라이트용 데이터는 라이트 사이클 후의 사이클에서 메모리 셀에 기입된다. 상기한 늦은 라이트 기능을 실현하기 위해서는 다음 라이트 사이클까지 라이트 어드레스와 라이트 데이터를 유지하는 회로가 추가적으로 필요하게 된다. 늦은 라이트의 경우 마지막으로 인가되는 라이트용 데이터와 어드레스는 바이패스 리드기능을 위해 메모리 셀에 바로 라이트되지 않고 저장된다. 상기 저장된 어드레스가 리드사이클에서 인가되는 어드레스와 동일한 경우에는 메모리 셀로부터 리드된 데이터가 아니라 이전사이클 즉 직전의 라이트 사이클 때 저장된 데이터가 곧바로 리드 데이터로서 출력되는데 이를 바이패스 리드기능이라 한다. As a result, the write data is written to the memory cell in the cycle after the write cycle by the late write function. In order to realize the late write function described above, a circuit for holding the write address and the write data until the next write cycle is additionally required. In the case of a late write, the last write data and address are stored in the memory cell without being written directly for the bypass read function. When the stored address is the same as the address applied in the read cycle, the data stored in the previous cycle, that is, the write cycle immediately before the output cycle, instead of the data read from the memory cell is immediately output as read data, which is called a bypass read function.
상기 바이패스 리드시 종래기술의 문제점은 다음과 같다. 바이패스 리드의 경우에 리드사이클 이전의 라이트 사이클 때 저장된 데이터가 유효한 데이터이므로 메모리 셀의 데이터가 굳이 리드될 필요가 없는데도 불구하고, 이 경우에도 인가되는 어드레스에 대응되는 메모리 셀을 지정하기 위한 디코딩작업이 수행되고 리드 동작이 수행되어 메모리 셀의 데이터가 여전히 리드되고 있다. 즉, 바이패스 리드의 경우에도 어드레스에 대응되는 메모리 셀로부터 데이터는 리드되고 이는 리드전 라이트 사이클 때 저장된 라이트 데이터와 비교된 후, 선택적으로 통과된 데이터가 비로서 최종의 리드 데이터가 출력데이터로서 출력되므로, 전력의 소모가 불필요하게 발생되는 문제가 있다. 그러므로 바이패스 리드시 불필요한 동작 예컨대 메모리 셀의 리드동작이나 어드레스 디코딩동작등에 기인하여 전력의 소모가 많은 문제가 있어왔던 것이다. Problems of the prior art during the bypass read are as follows. In the case of the bypass read, since the data stored in the write cycle before the read cycle is valid data, the data of the memory cell does not need to be read. In this case, the decoding operation for designating the memory cell corresponding to the applied address is required. This is performed and a read operation is performed so that data of the memory cell is still read. That is, even in the bypass read, data is read from the memory cell corresponding to the address, which is compared with the write data stored in the write cycle before the read, and then the final read data is output as the output data as the data passed selectively. Therefore, there is a problem that power consumption is unnecessarily generated. Therefore, there has been a problem in that power consumption is large due to unnecessary operations during bypass read, for example, a read operation of a memory cell or an address decoding operation.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 언급된 문제를 해결할 수 있는 늦은 라이트 타입 반도체 메모리 장치를 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a late write type semiconductor memory device capable of solving the above-mentioned problems.
본 발명의 다른 목적은 바이패스 리드동작시의 불필요한 디코딩 동작 및 리드동작을 막아 전력의 소모를 최소화할 수 있는 늦은 라이트 타입 스태이틱 랜덤억세스 메모리를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a late write type static random access memory capable of minimizing power consumption by preventing unnecessary decoding and read operations during the bypass read operation.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라, 메모리 셀의 워드라인을 선택하기 위한 로우 디코더와; 상기 메모리 셀로부터의 데이터이외에 바이패스 동작을 위해 데이터 출력버퍼로 바이패스되어질 데이터를 선택적으로 출력하는 출력선택회로를 포함하는 반도체 메모리 장치는: 바이패스 동작시 바이패스 합산기로부터 출력되는 바이패스 신호에 응답하여 디코딩동작을 금지시키는 디코딩 금지신호를 상기 로우 디코더에 제공하는 것에 의해 로우 어드레스에 대응되는 메모리 셀들의 워드라인이 디세이블되도록 하는 디코딩 금지부를 구비함을 특징으로 한다. According to the present invention for achieving the above object, a row decoder for selecting a word line of a memory cell; A semiconductor memory device including an output selection circuit for selectively outputting data to be bypassed to a data output buffer for a bypass operation in addition to the data from the memory cell, the semiconductor memory device comprising: a bypass signal output from a bypass summer in a bypass operation; And providing a decoding prohibition signal for inhibiting a decoding operation in response to the row decoder to deactivate the word line of the memory cells corresponding to the row address.
바람직하기로는 상기 디코딩 금지부는 상기 바이패스 합산기의 상기 바이패스 신호를 반전하여 상기 로우 디코더의 전류싱크 노드에 제공하는 인버터들로 이루어질 수 있으며, 상기 로우 디코더는 메인 로우디코더와 섹션 로우디코더로 분리될 경우에 섹션 로우디코더일 수 있다. Preferably, the decoding prohibition unit may include inverters that invert the bypass signal of the bypass summer and provide the current sink node of the row decoder, wherein the row decoder is divided into a main low decoder and a section low decoder. It may be a section low decoder.
상기한 구성에 따라, 바이패스 동작시에 불필요한 동작들 예컨대 메모리 셀 선택을 위한 어드레스 디코딩 동작 및 그에 따라 메모리 셀로부터 데이터를 감지 증폭하는 리드동작이 수행되지 않으므로, 전력의 소모가 최소화된다.
According to the above configuration, unnecessary operations during the bypass operation, for example, an address decoding operation for selecting a memory cell and a read operation for sensing and amplifying data from the memory cell are not performed, thereby minimizing power consumption.
상기한 본 발명의 목적들 및 타의 목적들, 특징, 그리고 이점들은, 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 기술되는 본 발명의 상세하고 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 도면들 내에서 서로 동일 내지 유사한 부분들은 설명 및 이해의 편의상 동일 내지 유사한 참조부호들로 기재됨을 주목하여야 한다. The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the drawings, the same or similar parts to each other are described with the same or similar reference numerals for convenience of description and understanding.
먼저, 본 발명의 보다 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도없이, 통상적인 반도체 메모리 장치의 바이패스 동작시, 전력의 소모가 많았던 문제에 대한 구체적 설명이 본 발명의 설명에 앞서 상세히 설명되어질 것이다. First, a detailed description of the problem of high power consumption in bypass operation of a conventional semiconductor memory device will be described in detail before the description of the present invention without any intention other than to provide a more thorough understanding of the present invention.
도 1은 통상적인 늦은 라이트타입 반도체 메모리에서 바이패스 리드스킴의 구조를 개략적으로 보여준다. 도면을 참조하면, 어드레스 버퍼(1)에는 외부 어드레스가 클럭 XSA에 동기되어 다음 어드레스가 인가될 때 까지 저장되고, 라이트시 1사이클 후에 라이트 어드레스 레지스터(2)에는 라이트 어드레스가 저장된다. 리드시에는 어드레스 버퍼(1)의 어드레스가, 라이트시에는 1사이클 후에 라이트 어드레스 레지스터(2)의 어드레스가 멀티플렉서(3)를 통해 디코더(13)로 인가된다. 라이트 동작에서 리드동작으로 천이시 라이트 어드레스 레지스터(2)에는 여전히 마지막 라이트 어드레스가 저장되어 있다. 리드 동작시 바이패스 리드기능의 실현을 위해 어드레스 버퍼(1)의 어드레스는 상기 라이트 어드레스 레지스터(2)에 기 저장된 어드레스와 비교되어 동일한지가 체크된다. 구체적으로, 각기 대응되는 어드레스 비트끼리는 배타적 논리합 게이트(4)에 의해 비교되어지고 그 결과는 신호들 CA1,CA2,..,CAn로서 생성되어 바이패스 합산기(5)로 제공된다. 상기 바이패스 합산 기(5)는 어드레스가 서로 동일한 경우에 바이패스 리드동작을 위한 바이패스 신호(BYP)를 통상적으로 논리레벨 "하이"로서 생성한다. 상기 바이패스 신호(BYP)는 데이터 클럭발생기(6)로 제공되고 상기 데이터 클럭발생기(6)는 이에 응답하여 바이패스 제어신호(KBYP)를 생성한다. 상기 바이패스 제어신호(KBYP)의 생성에 의해 데이터 입력버퍼(10)에 저장되어 있는 라이트 데이터는 멀티플렉서(8)를 통해 데이터 출력버퍼(9)로 인가된다. 상기 데이터 출력버퍼(9)에 인가된 바이패스 데이터는 오프칩 드라이버(11)에 의해 칩 외부로 최종 출력된다. 한편, 서로간의 어드레스가 동일하지 않은 경우에는 상기 데이터 클럭발생기(6)는 그에 따라 파이프 제어신호(KPIPE)를 생성한다. 디코더(13)에 의해 메모리 셀 어레이(12)의 워드라인이 선택되어 선택된 메모리 셀로부터 셀 데이터가 읽혀지고 메인 센스앰프(14)에 의해 감지 증폭된 데이터 DLAT/DLATB가 멀티플렉서(7)를 통해 데이터 출력버퍼(9)로 인가된다. 상기 데이터 출력버퍼(9)에 인가된 정상적인 리드 데이터는 오프칩 드라이버(11)에 의해 칩 외부로 최종 출력된다. Fig. 1 schematically shows the structure of the bypass lead scheme in a conventional late write type semiconductor memory. Referring to the figure, the external address is stored in the address buffer 1 until the next address is applied in synchronization with the clock XSA, and the write address is stored in the
상기한 도 1의 구조와 그에 따른 동작에서는 배타적 논리합 게이트(XOR:4)에서 모든 비트의 어드레스가 일치하여 바이패스합산기(5)에서 바이패스 신호(BYP)가 발생하여도 외부에서 인가된 어드레스가 멀티플렉서(3)를 통해 디코더(13)에 의해 디코딩되고 메모리 셀이 선택되어 센스 앰프(14)에서 증폭되고 멀티플렉서에 도달하게 된다. 바이패스 리드이므로 KPIPE신호가 생기지 않고 KPIPE신호에 의해 멀티플렉서(8)의 DIN-BYP가 데이터 출력버퍼(9)로 제공된다. 즉, 바이패스 리드인 경우에는 메모리 셀을 선택하는 디코딩동작과 셀 데이터를 감지증폭하는 리드동작을 할 필요가 없는 것이다. 그러므로, 종래의 기술에서는 바이패스 리드시 메모리 셀의 리드동작이나 어드레스 디코딩동작등의 불필요한 동작들에 기인하여 전력의 소모가 많은 문제가 있어왔던 것이다. In the above-described structure of FIG. 1 and the operation thereof, even when the bypass signal BYP is generated in the
따라서, 본 발명에서는 도 2 및 도 3에서 보이는 바와 같이, 메모리 셀의 워드라인을 선택하기 위한 로우 디코더(13)내의 섹션 로우디코더(30)와, 바이패스 합산기(5)사이에 디코딩 금지부(50,51)를 연결한다. 상기 디코딩 금지부(50,51)는 바이패스 동작시 바이패스 합산기로부터 출력되는 바이패스 신호에 응답하여 디코딩동작을 금지시키는 디코딩 금지신호를 상기 섹션 로우디코더(30)의 전류싱크 노드에 제공한다. 그럼에 의해 로우 어드레스에 대응되는 메모리 셀들의 섹션 워드라인이 디세이블되어진다. Therefore, in the present invention, as shown in Figs. 2 and 3, the decoding prohibition section between the section
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 디코딩 금지부 및 그의 연결관계를 보인 회로도들이고, 도 4는 도 2 및 도 3내의 섹션 로우디코더(30)의 상세 회로도를 도시한다. 도 4의 회로 구조는 메인 워드라인 신호 MWL 및 디코딩 로우 어드레스 DRAij0-n에 응답하여 섹션 워드라인 신호들 SWLij0-n를 생성하는 것으로서 본 분야에 잘 알려진 공지회로이므로 더 이상의 설명은 생략한다. 2 and 3 are circuit diagrams showing a decoding prohibition unit and a connection relationship thereof according to embodiments of the present invention, and FIG. 4 is a detailed circuit diagram of the section
도 2에서, 상기 디코딩 금지부(50)는 상기 바이패스 합산기의 상기 바이패스 신호를 반전하는 인버터(20)와, 상기 인버터(20)의 출력에 응답하여 상기 섹션 로우디코더(30)의 전류싱크(current sink)노드(NO1)를 접지노드로부터 동작적으로 분리하기 위한 분리 트랜지스터(21)로 이루어진다. 따라서, 바이패스 리드동작시에 상기 바이패스 신호(BYP)가 "하이"로서 제공된다고 할 경우 상기 인버터(20)의 출 력은 로우가 되어, 상기 분리 트랜지스터(21)는 턴오프상태가 된다. 그럼에 의해 도 4에서 보여지는 바와 같은 구조를 가지는 상기 섹션 로우디코더(30)의 전류싱크노드(NO1)는 접지노드로부터 동작적으로 분리되므로 워드라인 디코딩 동작이 원천적으로 차단되어 결국, 행방향의 메모리 셀들을 지정하는 선택된 섹션 워드라인이 부스팅되지 못한다. 이에 따라 메모리 셀에 저장된 데이터가 비트라인쌍에 디벨롭되지 못하므로 센스앰프의 동작도 디세이블되는 것과 마찬가지로 되어 전류의 소비를 최소화하게 되는 것이다. 한편, 바이패스 리드동작이 아닌 경우에는 상기 인버터(20)의 출력은 하이가 되어, 상기 분리 트랜지스터(21)는 턴온상태로 간다. 그럼에 의해 도 4에서 보여지는 바와 같은 구조를 가지는 상기 섹션 로우디코더(30)의 전류싱크노드(NO1)는 접지노드와 동작적으로 연결되므로 정상적인 워드라인 디코딩 동작이 수행되어, 행방향의 메모리 셀들을 지정하는 선택된 섹션 워드라인이 부스팅된다. In FIG. 2, the
도 3을 참조하면, 상기 디코딩 금지부(51)는 상기 바이패스 합산기(5)의 상기 바이패스 신호(BYP)를 반전하여 상기 섹션 로우디코더(30)의 전류싱크 노드(NO2)에 직접적으로 제공하는 인버터들(23,24)로 구성됨을 알 수 있다. 즉, 상기 인버터(24)의 출력은 도 4의 엔형 모오스 트랜지스터 (N1) 의 소오스단자에 직접 연결되어 있다. 따라서, 바이패스 리드동작시에 상기 바이패스 신호(BYP)가 "하이"로서 제공된다고 할 경우 상기 인버터(24)의 출력은 하이가 되어, 도 4의 트랜지스터(N1)는 턴오프상태가 되고 결국, 전류싱크노드(NO1)는 인버터(24)의 접지노드로부터 동작적으로 분리되어 디코딩 동작이 차단된다. Referring to FIG. 3, the
따라서, 바이패스 리드시 불필요한 메모리 셀을 선택하는 디코딩동작 및 셀 데이터를 감지증폭하는 리드동작이 방지되어 불필요한 전류의 흐름을 막으므로 전력의 절감이 행해진다.Therefore, a decoding operation for selecting unnecessary memory cells and a read operation for sensing and amplifying cell data are prevented during bypass read, thereby preventing unnecessary current flow, thereby saving power.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 바이패스 동작시 불필요한 동작을 최소화하여 전력소모를 줄이는 효과를 갖는다. 그러므로 상기한 반도체 메모리 장치를 채용한 전체 시스템에서 퍼포먼스가 향상되는 이점이 있다. According to the present invention as described above, it has the effect of reducing the power consumption by minimizing unnecessary operation during the bypass operation. Therefore, there is an advantage that the performance is improved in the entire system employing the semiconductor memory device.
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