KR100571625B1 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적은 칩 면적을 가지며, 고속동작의 지원이 가능한 반도체메모리소자를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명으로 복수의 단위메모리셀어레이블록 및 이의 구동을 위한 복수의 제어블록들을 갖는 상위 및 하위 하프 뱅크; 상기 상위 및 하위 하프 뱅크의 사이에 수평 방향으로 배치되어, 워드라인의 활성화 시 상기 상위 및 하위 하프 뱅크 내 동일 워드라인을 포함하는 단위메모리셀어레이블록 중 홀수번째, 또는 짝수번째 위치하는 블록을 액티브시키기 위한 메인 워드라인 드라이빙수단; 수직방향으로 배치되어 상기 상위 및 하위 하프 뱅크 내 컬럼라인을 구동하기 위한 컬럼 디코딩수단; 및 수직방향으로 배치되어 상기 상위 및 하위 하프 뱅크의 입/출력 데이터를 감지 및 증폭하기 위한 감지증폭기를 복수개 구비하는 메인 감지증폭기 블록을 구비하는 반도체메모리소자를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a semiconductor memory device having a small chip area and capable of supporting high-speed operation. The present invention provides an upper and lower end having a plurality of unit memory cell array blocks and a plurality of control blocks for driving the same. Half bank; Disposed in the horizontal direction between the upper and lower half banks to activate an odd-numbered or even-numbered block of a unit memory cell array block including the same word line in the upper and lower half banks when a word line is activated; Main word line driving means for driving; Column decoding means arranged in a vertical direction to drive column lines in the upper and lower half banks; And a main sense amplifier block arranged in a vertical direction and having a plurality of sense amplifiers for sensing and amplifying input and output data of the upper and lower half banks.
저전력, 피치(pitch), 로딩(loading), 고속 동작, 면적(size)Low power, pitch, loading, high speed operation, size
Description
도 1은 종래기술에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록 구성도.1 is a block diagram illustrating a core block of a semiconductor memory device according to the related art.
도 2는 다른 종래기술에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록 구성도.2 is a block diagram illustrating a core block of a semiconductor memory device according to another related art.
도 3은 도 2의 A 영역의 상세 회로도.3 is a detailed circuit diagram of region A of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록 구성도.4 is a block diagram illustrating a core block of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 상위 하프 뱅크 내 단위뱅크(B 영역)을 상세히 도시한 도면.5 is a diagram illustrating in detail a unit bank (region B) of an upper half bank of FIG. 4.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록도.6 is a core block diagram of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
410 : 단위메모리셀어레이블록410 unit memory cell array block
422, 424, 462 : 서브 워드라인 드라이빙부422, 424, 462: sub word line driving unit
432, 434 : 감지증폭기 어레이 블록432, 434: Sense Amplifier Array Block
442, 444, 446, 448, 472, 474 : 교차영역442, 444, 446, 448, 472, 474: intersection area
본 발명은 반도체 설계 기술에 관한 것으로, 특히 적은 면적을 가지며 빠른 동작 속도를 갖는 반도체메모리소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
현재와 같은 반도체메모리소자의 고직접화, 초고속화의 추세에 따라, 최적의 배치를 통해 이를 달성하기 위한 노력들이 활발히 진행 중이다.In accordance with the current trend of high direct and ultra high speed semiconductor memory devices, efforts are being actively made to achieve this through optimal placement.
도 1은 종래기술에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록 구성도이다.1 is a block diagram illustrating a core block of a semiconductor memory device according to the related art.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록은 수직방향으로 배치되어 워드라인(WL)을 구동하기 위한 메인 워드라인 드라이빙부(10)와, 수평방향으로 배치되어 컬럼어드레스를 디코딩하여 컬럼라인(YS)을 구동하기 위한 컬럼 디코딩부(20)와, 수평방향으로 배치되어 선택된 메모리셀 데이터를 증폭하기 위한 메인 감지증폭기 블록(30)과, 메인 워드라인 드라이빙부(10)와 컬럼 디코딩부(20)의 안쪽에 배치된 뱅크(40)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a core block of a semiconductor memory device according to the related art is vertically disposed and a main word
그리고 뱅크(40)는 데이터를 저장하기 위한 복수개의 단위메모리셀어레이블록(42)과, 각 단위메모리셀어레이블록(42)과 수직하게 배치되어 단위메모리셀어레이블록(42)의 워드라인(WL)을 구동하기 위한 서브 워드라인 드라이빙부(44)와, 각 단위메모리셀어레이블록(42)과 수평하게 배치되어 선택된 워드라인에 접속된 단위메모리셀의 데이터를 감지 및 증폭시키기 위한 감지증폭기어레이블록(46)을 포함한다.The
또한, 서브 워드라인 드라이빙부(44)와 감지증폭기어레이블록(46)의 교차영역(48) 내에는 감지증폭기어레이블록(46) 내 배치되는 n비트의 데이터 입/출력 라 인(LIO)과, 서브 워드라인 드라이빙부(44) 내 배치되는 n비트의 메인 데이터 입/출력라인(MIO)을 서로 연결시키기 위한 복수의 입/출력 스위치(Input output Switch, 48a)가 배치된다.In addition, an n-bit data input / output line (LIO) disposed in the sense
또한, 메인 워드라인 드라이빙부(10)에 의해 구동되는 복수의 워드라인(WL)이 단위메모리셀어레이블록(42) 상에 수평방향으로 배치되고, 컬럼 디코딩부(20)에 의해 구동되는 복수의 컬럼라인(YS)이 단위메모리셀어레이블록(42) 상에 수직방향으로 배치된다.In addition, a plurality of word lines WL driven by the main word
다음으로, 전술한 반도체메모리소자의 읽기, 또는 쓰기동작을 간략히 살펴보도록 한다.Next, the read or write operation of the above-described semiconductor memory device will be briefly described.
먼저, 액티브커맨드와 함께 인가된 로우 어드레스로 의해 해당 워드라인(WL) 1개가 활성화되고, 나머지 워드라인(WL)은 비활성화된다. 선택된 워드라인(WL)을 갖는 단위메모리셀어레이블록(42)의 상위 및 하위에 위치하는 모든 복수의 감지증폭기어레이블록(46, 도면에 회색으로 표시됨)이 액티브되어 비트라인에 인가된 메모리셀 데이터를 감지 및 증폭한다.First, one word line WL is activated by a row address applied with an active command, and the other word line WL is inactivated. All of the plurality of sense amplifier array blocks 46 (shown in gray in the drawing) located above and below the unit memory
이어, 읽기커맨드 및 쓰기커맨드와 함께 인가되는 컬럼 어드레스에 의해, 해당 컬럼라인(YS) L개가 활성화되고, 나머지 컬럼라인(YS)은 비활성화된다. 따라서, 선택된 워드라인(WL) 내의 활성화된 컬럼라인(YS)에 의해 해당 교차영역(48)에서 데이터 입/출력 라인(LIO)과 메인 입/출력데이터 라인(MIO)이 연결되어 데이터의 입력 및 출력이 가능하게 된다. Subsequently, L column lines YS are activated by the column addresses applied together with the read command and the write command, and the remaining column lines YS are deactivated. Accordingly, the data input / output line LIO and the main input / output data line MIO are connected in the
전술한 바와같이 워드라인이 활성화되면, 선택된 워드라인을 갖는 단위메모 리셀어레이블록의 상위 및 하위에 위치하는 감지증폭기어레이블록이 데이터를 감지 및 증폭하게 되는데, 이들 감지증폭기어레이블록은 각각 n 비트의 데이터 입/출력라인을 가지므로, 해당 컬럼라인(YS)이 구동될 경우 총 2n 비트의 데이터가 출력된다.As described above, when the word line is activated, the sense amplifier array blocks located above and below the unit memory resell array block having the selected word line sense and amplify the data, and each of the sense amplifier array blocks has n bits. Since a data input / output line is provided, a total of 2n bits of data are output when the corresponding column line YS is driven.
따라서, 한번의 커맨드의 인가로 활성화되는 컬럼라인(YS)의 수가 L개이므로, 뱅크(40)를 한번 액세스하여 읽을 수 있는 데이터 수는 총 L×2n개 이다.Therefore, since the number of column lines YS activated by the application of one command is L, the total number of data that can be read by accessing the
이와같이 한번의 액세스로 동시에 입력되거나 출력되는 데이터의 수가 L×2n개이므로, 이들을 한꺼번에 증폭시키기 위해서는 메인 감지증폭기블록(30) 내 감지증폭기의 수도 동일하게 L×2n개 만큼 필요하다.As such, since the number of data input or output at the same time in one access is L × 2n, the same number of sense amplifiers in the main
한편, 전술한 바와 같은 반도체메모리소자는 수직방향으로 X × 1024개의 워드라인을, 수평방향으로 Y × 1024개의 비트라인을 배치한다. 그리고 단위메모리셀(42a)의 영역이 6F2의 면적을 갖도록 구성하기 때문에, 비트라인의 피치(pitch)는 2F(F : 단위 길이), 워드라인의 피치는 3F이여서, 단위메모리셀(42a) 영역의 수직방향이 수평방향보다 길게 형성된다.On the other hand, the semiconductor memory device as described above arranges X x 1024 word lines in the vertical direction and Y x 1024 bit lines in the horizontal direction. Since the area of the
이와같이 단위메모리셀(42a)이 6F2(2F × 3F)의 면적을 갖도록 배치된 반도체메모리소자를 단위메모리셀이 8F2(4F × 2F)의 면적을 갖도록 배치된 소자에 비교하여 보면, 단위메모리셀(42a)의 영역이 수평방향으로는 1/2배 짧아지고, 수직방향으로는 3/2배 길어진 것을 알 수 있다.In this way, a semiconductor memory device in which the
따라서, 단위메모리셀이 6F2의 면적을 갖도록 배치된 반도체메모리소자의 컬럼라인이 갖는 로딩값은 8F2의 면적을 갖는 소자에 비해 5.5배 증가된다.Therefore, the loading value of the column line of the semiconductor memory device arranged such that the unit memory cell has an area of 6F 2 is increased by 5.5 times compared to the device having an area of 8F 2 .
구체적으로 살펴보면, 8F2의 면적을 갖는 소자에 비해 비트라인이 배치된 수평방향의 길이가 절반으로 줄어들므로, 컬럼라인의 피치 역시 절반으로 줄어들어 컬럼라인의 로딩값이 2배 증가된다. 그리고, 수직방향의 길이가 8F2의 면적을 갖는 소자에 비해 3/2배로 증가하였으므로, 컬럼라인의 로딩값이 3/2배 증가하게 된다. 또한, 감지증폭기의 증가에 따라 컬럼라인의 로딩값은 2배로 증가하게 된다. 따라서, 총 증가된 컬럼라인의 로딩값은 2 + 3/2 + 2로서, 5.5배가 된다.Specifically, since the length of the horizontal direction in which the bit line is disposed is reduced by half compared to a device having an area of 8F 2 , the pitch of the column line is also reduced by half, thereby increasing the loading value of the column line by two times. In addition, since the length in the vertical direction is increased 3/2 times compared to the device having an area of 8F 2 , the loading value of the column line is increased 3/2 times. In addition, as the sensing amplifier increases, the loading value of the column line doubles. Therefore, the loading value of the total increased column line is 2 + 3/2 + 2, which is 5.5 times.
전술한 바와 같이 반도체메모리소자 내 단위메모리셀이 6F2의 면적을 갖도록 배치하면 칩의 면적은 줄일 수 있으나, 컬럼라인이 갖는 로딩값의 증가로 인해 스위칭 속도가 느려져 고속동작을 지원할 수 없다.As described above, if the unit memory cell in the semiconductor memory device has an area of 6F 2 , the chip area may be reduced, but the switching speed may be slowed down due to an increase in the loading value of the column line, thereby not supporting high-speed operation.
따라서, 반도체메모리소자 내 단위메모리셀이 6F2의 면적을 갖되, 컬럼라인 로딩값의 증가를 최소로 하기 위한 반도체메모리소자의 블록 구성도를 도시한 것이 다음 도 2이다.Accordingly, FIG. 2 is a block diagram of the semiconductor memory device for minimizing the increase in the column line loading value while the unit memory cell in the semiconductor memory device has an area of 6F 2 .
도 2에 도시된 바와 같이, 다른 종래기술에 따른 반도체메모리소자의 코어블록은 뱅크의 중앙에 수평방향으로 배치되어 상위, 또는 하위 하프 뱅크(50, 55) 내의 워드라인(WL)을 구동하기 위한 메인 워드라인 드라이빙부(60)와, 수직방향으로 배치되어 상위, 및 하위 하프 뱅크(50, 55)의 컬럼라인(YS)을 각각 구동하기 위한 제1 및 제2 컬럼 디코딩부(70, 75)와, 수직방향으로 배치되어 상위, 및 하위 하프 뱅크(50, 55)의 메모리셀 데이터를 각각 증폭하기 위한 제1 및 제2 메인 감지증폭기 블록(80, 85)과, 메인 워드라인 드라이빙부(60)와 제1 컬럼 디코딩부(70) 사이에 위치하는 상위 하프 뱅크(50)와, 메인 워드라인 드라이빙부(60)와 제2 컬럼 디코딩부(75) 사이에 위치하는 하위 하프 뱅크(85)를 구비한다.As shown in FIG. 2, a core block of a semiconductor memory device according to the related art is horizontally disposed at a center of a bank to drive a word line WL in an upper or
그리고 상위 및 하위 하프 뱅크(50, 55)는 동일한 회로적 구성를 가지므로, 예로서 상위 하프 뱅크(50) 내 하나의 단위메모리셀어레이블록 및 그의 구동을 위한 블록을 포함하는 A영역에 대해 다음 도 3을 통해 자세히 살펴보도록 한다.Since the upper and
도 3은 도 2의 상위 하프 뱅크 내 A 영역을 상세히 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating an area A in the upper half bank of FIG. 2 in detail.
도 3을 참조하면, 상위 하프 뱅크(50)는 수직방향으로 형성된 워드라인과 수평방향으로 형성된 비트라인(BL)을 통해 액세스되는 단위메모리셀(MCU, Memory Cell Unit)을 복수개 구비하는 단위메모리셀어레이블록(51)과, 단위메모리셀어레이블록(51)의 상위 및 하위에 위치하여 홀수번째 및 짝수번째 위치하는 워드라인을 각각 구동하기 위한 서브 워드라인 드라이빙부(52a, 52b)와, 단위메모리셀어레이블록(51)의 좌측 및 우측에 위치하여 홀수번째 및 짝수번째의 비트라인(BL)을 각각 감지 및 증폭하기 위한 감지증폭기(53a-1, 53a-2, 53b-1, 53b-2)를 복수개 구비하는 감지증폭기어레이블록(53a, 53b)과, 서브 워드라인 드라이빙부(52a, 52b)와 감지증폭기어레이블록(53a, 53b)의 교차하는 부분으로서 입/출력 데이터 라인(LIO)과 메인 입/출력 데이터 라인(MIO)을 연결시키기 위한 입/출력 스위치를 복수개 구비 하는 교차영역(54a, 54b, 54c, 54d)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the
또한, 서브 워드라인 드라이빙부(52a, 52b)의 구동을 제어하기 위한 워드라인 선택신호(FXBi<0:7>) 및 감지증폭기(53a-1, 53a-2, 53b-1, 53b-2)의 구동을 제어하기 위한 감지증폭기 구동신호(SANi, SAPi, SANj, SAPj)는 워드라인과 같이 수직 방향으로 배치되는데, 이는 워드라인의 활성화 시 이를 포함하는 단위메모리셀어레이블록의 주변에 위치하는 모든 감지증폭기블록과 서브 워드라인 드라이빙부가 액티브되기 때문이다.Also, the word line selection signals FXBi <0: 7> and the
참고적으로, 서브워드라인 드라이빙부(52a, 52b) 및 감지증폭기어레이블록(53a, 53b)은 인접하는 단위메모리셀어레이블록에 의해 공유된다.For reference, the subword
또한, 교차영역(54a, 54b, 54c, 54d) 내 도면에 도시된 NMOS트랜지스터는 감지증폭기의 구동을 제어하기 위한 스위치이다.In addition, the NMOS transistor shown in the figure in the
도 2 및 도 3을 참조하여, 전술한 반도체메모리소자의 읽기, 또는 쓰기동작을 간략히 살펴보도록 한다.2 and 3, the read or write operation of the above-described semiconductor memory device will be briefly described.
먼저, 액티브커맨드와 함께 로우어드레스가 인가되면, 메인 워드라인 드라이빙부(60)가 이에 응답하여 상위, 또는 하위 하프 뱅크(50, 55) 내 해당 워드라인을 활성화시킨다. 이때, 상위 및 하위 하프 뱅크(50, 55)의 구분은 로우어드레스의 최상위 비트의 논리값에 따라 결정한다.First, when a low address is applied together with an active command, the main word
이어, 선택된 워드라인의 메모리셀 데이터는, 도면(도 2 참조)에 회색으로 표시된 바와 같이 선택된 워드라인을 포함하는 단위메모리셀어레이블록의 좌측 및 우측에 위치하는 모든 감지증폭기어레이블록에 의해 감지 및 증폭된다.Then, the memory cell data of the selected word line is detected and detected by all the sense amplifier array blocks located on the left and right sides of the unit memory cell array block including the selected word line, as indicated in gray in the drawing (see FIG. 2). Is amplified.
이어, 읽기커맨드 및 쓰기커맨드와 함께 인가되는 컬럼 어드레스에 의해, 해당 컬럼라인(YS) L개가 활성화되므로, 해당 교차영역(48)에서 데이터 입/출력 라인(LIO)과 메인 입/출력데이터 라인(MIO)을 연결시켜 데이터의 입력 및 출력이 가능하도록 한다.Subsequently, L columns of the corresponding column lines YS are activated by the column addresses applied together with the read command and the write command, so that the data input / output line LIO and the main input / output data line MIO) is connected to enable data input and output.
한편, 도 2에서 도시한 바와 같이 다른 종래기술에 따른 반도체메모리소자는 수직방향으로 총 비트라인을 2 × Y × 1024개 배치하며, 수평방향으로 총 워드라인을 X/2 × 1024개 배치한다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the semiconductor memory device according to the related art has 2 x Y x 1024 total bit lines in the vertical direction, and X / 2 x 1024 total word lines in the horizontal direction.
이와같이, 다른 종래기술에 따른 반도체메모리소자 내 컬럼라인의 길이가 도 1의 반도체메모리소자에 비해 1/2배로 짧기 때문에, 컬럼라인의 로딩값도 도 1의 반도체메모리소자가 갖는 로딩값에 비해 1/2배로 감소된다.As described above, since the length of the column line in the semiconductor memory device according to another conventional technology is 1/2 times shorter than that of the semiconductor memory device of FIG. 1, the loading value of the column line is also 1 compared to the loading value of the semiconductor memory device of FIG. 1. It is reduced by 2 times.
따라서, 도 2의 반도체메모리소자 내 컬럼라인이 갖는 로딩값은 8F2의 면적을 갖는 소자에 비해 5.5/2배, 즉 2.75배 증가된다.Therefore, the load value which is within the column lines of a semiconductor memory device 2 is increased compared with the element having an area of 8F 2 5.5 / 2 times, that is, 2.75 times.
그러므로, 다른 종래기술에 따른 반도체메모리소자는 뱅크를 두개의 하프 뱅크로 나누고, 이들 가운데 메인 워드라인 드라이빙부를 배치하여, 컬럼 디코딩부를 하프뱅크 단위로 각각 배치하여 주므로서, 도 1의 반도체메모리소자에 비해 로딩값을 1/2배로 줄여 고속동작이 가능하게 한다.Therefore, the semiconductor memory device according to another conventional technology divides a bank into two half banks, arranges a main word line driving unit among them, and arranges column decoding units in units of half banks, respectively. In comparison, the loading value is reduced by 1/2 times to enable high speed operation.
그런데, 전술한 바와 같이 다른 종래기술에 따른 반도체메모리소자는 하프 뱅크 단위의 구동을 지원하기 위해 컬럼디코딩부 및 메인 감지증폭기 블록을 각 하프뱅크 단위로 구비하게 된다. 따라서, 컬럼디코딩부 및 메인 감지증폭기 블록의 면적이 도 1의 반도체메모리소자에 비해 2배 증가하게 되어, 칩의 전체 면적이 증가하는 문제점이 발생한다.However, as described above, another semiconductor memory device according to the related art includes a column decoding unit and a main sense amplifier block for each half bank unit to support driving of a half bank unit. Accordingly, the area of the column decoding unit and the main sense amplifier block is increased twice as much as that of the semiconductor memory device of FIG. 1, resulting in an increase in the total area of the chip.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 적은 칩 면적을 가지며, 고속동작의 지원이 가능한 반도체메모리소자를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, and has an object to provide a semiconductor memory device having a small chip area and capable of supporting high-speed operation.
본 발명의 다른 측면에 따른 복수개의 단위뱅크로 이뤄지는 뱅크를 복수개 갖는 반도체메모리소자에 있어서, 상기 단위 뱅크는, 워드라인과 비트라인을 통해 액세스되는 복수개의 단위메모리셀을 구비하는 단위메모리셀어레이블록; 상기 단위메모리셀어레이블록의 상위 및 하위에 위치하며 공유되지 않고, 상기 단위메모리셀어레이블록 내 홀수번째 및 짝수번째 워드라인을 각각 구동하기 위한 제1 및 제2 서브 워드라인 드라이빙수단; 상기 단위메모리셀어레이블록의 좌측 및 우측에 위치하며 인접하는 단위메모리셀어레이브록에 의해 공유되며, 상기 단위메모리셀어레이블록의 홀수번째 및 짝수번째의 비트라인을 각각 감지 및 증폭하기 위한 감지증폭기를 복수개 구비하는 제1 및 제2 감지증폭기어레이블록; 및 상기 제1 및 제2 서브 워드라인 드라이빙수단과 상기 제1 및 제2 감지증폭기어레이블록의 교차하는 부분으로서 입/출력 데이터 라인(LIO)과 메인 입/출력 데이터 라인(MIO)을 연결시키기 위한 입/출력 스위치를 복수개 구비하는 제1 내지 제4 교차영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the semiconductor memory device having a plurality of banks consisting of a plurality of unit banks according to another aspect of the present invention, the unit bank, a unit memory cell array block having a plurality of unit memory cells accessed through a word line and a bit line ; First and second sub word line driving means for driving odd-numbered and even-numbered word lines in the unit memory cell array block and not shared, respectively; Sense amplifiers located on the left and right sides of the unit memory cell array block and shared by adjacent unit memory cell array blocks and detecting and amplifying odd and even bit lines of the unit memory cell array block, respectively. First and second sensing amplifier array blocks having a plurality; And an input / output data line LIO and a main input / output data line MIO as an intersection portion of the first and second sub word line driving means and the first and second sense amplifier array blocks. And first to fourth cross regions including a plurality of input / output switches.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
(제1 실시 예)(First embodiment)
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록 구성도이다.4 is a block diagram illustrating a core block of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록은 복수의 단위메모리셀어레이블록 및 이의 구동을 위한 복수의 제어블록들을 갖는 상위 및 하위 하프 뱅크(400, 500)와, 상위 및 하위 하프 뱅크(400, 500)의 사이에 수평 방향으로 배치되어, 워드라인(WL)의 활성화 시 상위 및 하위 하프 뱅크(400, 500) 내 동일 워드라인을 포함하는 단위메모리셀어레이블록(410) 중 홀수번째, 또는 짝수번째 위치하는 블록을 액티브시키기 위한 메인 워드라인 드라이빙부(100)와, 수직방향으로 배치되어 상위 및 하위 하프 뱅크(400, 500) 내 컬럼라인(YS)을 구동하기 위한 컬럼 디코딩부(200)와, 수직방향으로 배치되어 상위 및 하위 하프 뱅크(400, 500)의 입/출력 데이터를 감지 및 증폭하기 위한 감지증폭기를 복수개 구비하는 메인 감지증폭기 블록(300)를 구비한다.Referring to FIG. 4, a core block of a semiconductor memory device according to an embodiment may include upper and lower
참고적으로, 하프 뱅크 내 단위메모리셀의 영역은 6F2의 면적을 갖도록 구성되어, 비트라인의 피치(pitch)는 2F(F : 단위 길이)이며, 워드라인의 피치는 3F이다.For reference, the area of the unit memory cell in the half bank is configured to have an area of 6F 2 , the pitch of the bit line is 2F (F: unit length), and the pitch of the word line is 3F.
한편, 상위 및 하위 하프 뱅크(400, 500)는 동일한 회로적 구성를 가지므로, 예로서 상위 하프 뱅크(400) 내 하나의 단위메모리셀어레이블록 및 그의 구동을 위한 블록을 포함하는 단위뱅크(B영역)에 대해 다음 도 5을 통해 자세히 살펴보도록 한다.On the other hand, since the upper and lower
도 5는 도 4의 상위 하프 뱅크 내 단위뱅크(B 영역)을 상세히 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating in detail a unit bank (region B) of an upper half bank of FIG. 4.
도 5를 참조하면, 단위뱅크(B 영역)는 수직방향으로 형성된 워드라인과 수평방향으로 형성된 비트라인(BL)을 통해 액세스되는 단위메모리셀(MCU)을 복수개 구비하는 단위메모리셀어레이블록(410)과, 단위메모리셀어레이블록(410)의 상위 및 하위에 위치하며 공유되지 않고, 홀수번째 및 짝수번째 위치하는 워드라인을 각각 구동하는 서브 워드라인 드라이빙부(424, 422)와, 단위메모리셀어레이블록(410)의 좌측 및 우측에 위치하여 홀수번째 및 짝수번째의 비트라인(BL)을 각각 감지 및 증폭하기 위한 감지증폭기(432a, 432b, 434a, 434b)를 복수개 구비하는 감지증폭기어레이블록(432, 434)과, 서브 워드라인 드라이빙부(422, 424)와 감지증폭기어레이블록(432, 434)의 교차하는 부분으로서 입/출력 데이터 라인(LIO)과 메인 입/출력 데이터 라인(MIO)을 연결시키기 위한 입/출력 스위치를 복수개 구비하는 교차영역 (442, 444, 446, 448)을 포함한다.Referring to FIG. 5, the unit bank B region includes a unit memory
한편, 단위메모리셀어레이블록 내 워드라인을 구동하기 위한 서브 워드라인 드라이빙부(422, 462)가 서로 인접한 것을 알 수 있는데, 이는 종래와 같이 단위메모리셀어레이블록이 서브 워드라인 드라이빙부를 공유하지 않고, 각 단위메모리셀어레이블록 마다 2개의 서브 워드라인 드라이빙부를 독립하여 구비하기 때문이다.On the other hand, it can be seen that the sub word
또한, 워드라인 선택신호 FXB0<0:7>는 홀수번째 위치하는 단위메모리셀어레이블록의 양쪽 서브 워드라인 드라이빙부의 구동을 제어하기 위한 신호이며, 워드라인 선택신호 FXB1<0:7>는 짝수번째 위치하는 단위메모리셀어레이블록의 양쪽 서브 워드라인 드라이빙부의 구동을 제어하기 위한 신호이다. 그리고 감지증폭기 구동신호 SAP 0, SAN0는 홀수번째 위치하는 단위메모리셀어레이블록의 양쪽 감지증폭기블록을, 감지증폭기 구동신호 SAP 1, SAN1는 짝수번째 위치하는 단위메모리셀어레이블록의 양쪽 감지증폭기 블록을 구동하기 위한 신호이다.Further, the word line selection signal FXB 0 <0: 7> is a signal for controlling the driving of both sub word line driving units of the odd-numbered unit memory cell array block, and the word line selection signal FXB 1 <0: 7> is A signal for controlling the driving of both sub word line driving units of the even-numbered unit memory cell array block. The sense amplifier drive signals
이와같이, 서브 워드라인 드라이빙부(422, 424, 462)의 구동을 제어하기 위한 워드라인 선택신호(FXB0<0:7>, FXB1<0:7>) 및 감지증폭기 어레이블록(432, 434)의 구동을 제어하기 위한 감지증폭기 구동신호(SAN0, SAP0, SAN1, SAP
1)는 홀수번째, 또는 짝수번째 위치 여부에 따라 나뉘며, 이들 신호는 워드라인과 수직되는 방향인 수평방향으로 배치된다.As such, the word line selection signals FXB 0 <0: 7 and FXB 1 <0: 7> and the sense amplifier array blocks 432 and 434 for controlling the driving of the sub word
이는 워드라인의 활성화 시, 선택된 워드라인을 포함하는 단위메모리셀어레이블록 중 홀수번째 위치하는 블록만, 또는 짝수번째 위치하는 블록만이 액티브되 기 때문으로, 단위메모리셀어레이블록의 구동을 위한 서브 워드라인 드라이빙 및 감지증폭기블록 역시도 홀수번째, 혹은 짝수번째 위치하는지 여부에 따라 액티브 시키기 위한 것 이다.This is because only the odd-numbered blocks or the even-numbered blocks of the unit memory cell array blocks including the selected word line are activated when the word lines are activated. The wordline driving and sense amplifier blocks are also intended to be active, depending on whether they are odd or even.
도 4 및 도 5을 참조하여, 전술한 반도체메모리소자의 읽기, 또는 쓰기동작을 간략히 살펴보도록 한다.4 and 5, the read or write operation of the semiconductor memory device described above will be briefly described.
먼저, 액티브커맨드와 함께 로우어드레스가 인가되면, 메인 워드라인 드라이빙부(100)가 이에 응답하여 상위 및 하위 하프 뱅크(400, 500) 내 해당 워드라인을 활성화시킨다.First, when a low address is applied together with an active command, the main word
이어, 선택된 워드라인의 메모리셀 데이터는, 도면(도 4 참조)에 흑색으로 표시된 바와 같이 선택된 워드라인을 포함하는 단위메모리셀어레이블록의 좌측 및 우측에 위치하는 감지증폭기어레이블록 중 짝수번째 위치하는 블록에 의해 감지 및 증폭된다. 이때, 동일 워드라인의 구동을 위한 인접한 블록들 중 짝수번째, 혹은 홀수번째의 구분은 로우어드레스의 최상위 비트의 논리값에 따라 결정된다.Next, the memory cell data of the selected word line is positioned evenly among the sense amplifier array blocks positioned at the left and right sides of the unit memory cell array block including the selected word line as shown in black in FIG. 4 (see FIG. 4). It is detected and amplified by the block. At this time, the even or odd division of adjacent blocks for driving the same word line is determined according to the logic value of the most significant bit of the low address.
이어, 읽기커맨드 및 쓰기커맨드와 함께 인가되는 컬럼 어드레스에 의해, 해당 컬럼라인(YS) L개가 상위 및 하위 하프 뱅크(400, 500)에서 활성화되고, 한개의 컬럼라인(YS) 당 2n 비트의 메인 입/출력 데이터 라인(MIO)이 활성화되어 메인 감지증폭기 블록(300)으로 연결된다. 예를 들어, 해당 교차영역(442, 444, 446, 448)에서 데이터 입/출력 라인(LIO)과 메인 입/출력 데이터 라인(MIO)을 연결시켜 데이터의 입력 및 출력이 가능하도록 한다.Subsequently, L column lines YS are activated in the upper and lower
만약, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체메모리소자가 DDR 2 SDRAM이라면, 한번의 액세스로 동시에 입력되거나 출력되는 데이터의 수는 64 비트이므로, 각 하프 뱅크 당 32비트의 데이터를 입/출력한다.If the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention is a DDR 2 SDRAM, since the number of data simultaneously input or output in one access is 64 bits, 32 bits of data are input / output for each half bank.
이들 메모리셀 데이터를 감지하여 증폭하기 위한 감지증폭기 블록도 64개의 감지증폭기를 구비한다.A sense amplifier block for sensing and amplifying these memory cell data also includes 64 sense amplifiers.
그러므로, 6F2의 단위메모리셀의 영역을 갖는 본 발명에 따른 반도체메모리소자는 종래기술에 따른 반도체메모리소자에 비해 절반의 컬럼 디코딩부 및 메인 감지증폭기블록을 구비하므로, 적은 칩 면적을 갖는다.Therefore, the semiconductor memory device according to the present invention having the area of the 6F 2 unit memory cell has half the column decoding unit and the main sense amplifier block, compared to the semiconductor memory device according to the prior art, and thus has a small chip area.
(제2 실시 예)(Second embodiment)
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록도로서, 메인 감지증폭기 블록의 면적 외에는 종래 반도체메모리소자와 동일한 회로적 구성및 동작을 가지므로, 구체적 설명은 생략한다.FIG. 6 is a core block diagram of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention, and has the same circuit configuration and operation as that of a conventional semiconductor memory device except for the area of the main sense amplifier block.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체메모리소자의 코어 블록 내 메인 감지증폭기블록(600)은 종래 반도체메모리소자(도 2참조) 내 메인 감지증폭기블록(80, 85)에 비해 절반의 감지증폭기를 구비한다.Referring to FIG. 6, the main
이는 코어 액세스 시 하나의 하프 뱅크 내 워드라인 만이 액티브되어 데이터가 입/출력되므로, 상위 및 하위 하프 뱅크가 메인 감지증폭기 블록을 공유하도록 하기 때문이다.This is because only a word line in one half bank is active during core access, and data is input / output, so that the upper and lower half banks share the main sense amplifier block.
따라서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반도체메모리소자는 종래 기술에 따 른 반도체모리소자(도 2 참조)가 메인 감지증폭기 블록로 인한 면적증가를 감소시킨다.Accordingly, in the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, the semiconductor memory device according to the related art (see FIG. 2) reduces the area increase due to the main sense amplifier block.
그런데, 만약 본 발명의 제2 실시 예에 따른 반도체메모리소자가 DDR 2 SDRAM인 경우, 한번의 액세스 시 하프 뱅크는 64 비트의 데이터를 입/출력시킨다. 따라서, 상위 및 하위 하프 뱅크에 의해 공유되는 메인 감지증폭기 블록은 64개의 감지 증폭기만을 구비하는 대신, 상위 및 하위 하프 뱅크로 부터 각가 데이터를 인가받기 위한 데이터 라인을 총 128개 구비하게 된다.However, if the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention is a DDR 2 SDRAM, the half bank inputs / outputs 64-bit data in one access. Thus, instead of having only 64 sense amplifiers, the main sense amplifier block shared by the upper and lower half banks has a total of 128 data lines for receiving respective data from the upper and lower half banks.
그러므로, 6F2의 단위메모리셀의 영역을 갖는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체메모리소자는 메인 감지증폭기 블록의 공유를 통해 종래에 비해 절반의 메인 감지증폭기블록을 구비하므로서 적은 칩 면적을 갖지만, 상위 및 하위 하프 뱅크와의 공유를 위한 복수의 데이터 라인이 필요로 하게 되어 칩의 면적 감소에 한계가 생긴다.Therefore, the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention having the area of the unit memory cell of 6F 2 has a smaller chip area than half of the conventional sense amplifier blocks by sharing the main sense amplifier blocks. As a result, a plurality of data lines for sharing with upper and lower half banks are required, thereby limiting chip area reduction.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 반도체메모리소자는 단위메모리셀어레이블록 단위로 공유되지 않는 서브 워드라인 드라이빙부를 구비하므로서, 코어 액세스 시 하프 뱅크 내 동일 워드라인을 모두 활성화시키되, 짝수번째 위치하는 단위메모리셀어레이블록 들만 액티브시키거나, 홀수번째 위치하는 단위메모리셀어레이블록 들만 액티브시킨다.Meanwhile, in the first embodiment of the present invention, since the semiconductor memory device includes a sub word line driving unit that is not shared in unit memory cell array block units, all the same word lines in the half bank are activated during core access, Activate only the unit memory cell array blocks or activate only the odd numbered unit memory cell array blocks.
따라서, 한번의 액세스 시 하프 뱅크 당 출력되는 데이터의 비트 수가 늘 일정하므로, 메인 감지증폭기 블록은 출력되는 데이터의 비트 수 만큼의 감지증폭기 만을 포함하게 된다.Therefore, since the number of bits of data output per half bank is always constant in one access, the main sense amplifier block includes only as many sense amplifiers as the number of bits of data output.
그러므로, 전술한 본 발명에 따른 반도체메모리소자는 단위메모리셀영역이 6F2의 면적을 가지면서도, 뱅크를 하프뱅크로 나뉘어 구동하므로서, 컬럼라인의 로딩을 최소화하여 고속 동작을 지원할 수 있다. 또한, 한번의 액세스 시 하프뱅크 당 출력되는 데이터의 비트 수를 일정하게 하므로서, 불필요한 컬럼 디코딩부 및 감지증폭기를 제거하므로서, 면적을 최소화 한다.Therefore, the semiconductor memory device according to the present invention described above can drive high-speed operation by minimizing column line loading while driving a bank into half banks while having a unit memory cell area of 6F 2 . In addition, the number of bits of data output per half bank in a single access is kept constant, thereby eliminating unnecessary column decoding units and sense amplifiers, thereby minimizing area.
전술한 본 발명은 배치를 통한 칩 면적을 최소화할 수 있는 어레이 구조에 관한 기술로서, SDR, DDR, DDR2 SDRAM에 적용 가능한 기술이다.As described above, the present invention relates to an array structure capable of minimizing chip area through placement, and is applicable to SDR, DDR, and DDR2 SDRAM.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
전술한 본 발명은 뱅크를 하프뱅크 단위로 나누므로서 컬럼라인의 로딩을 줄여 고속동작을 지원하며, 액세스 시 이들 하프뱅크로 부터 출력되는 데이터의 비트 수를 일정하게 하므로서, 불필요한 감지증폭기의 수를 줄여 적은 면적을 갖는다.
The above-described present invention supports high-speed operation by reducing column line loading by dividing banks into half-bank units, and makes constant the number of bits of data output from these half-banks during access, thereby reducing the number of unnecessary sense amplifiers. Reduce the area.
Claims (14)
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KR20180002254A (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-08 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Memory device |
CN114155896A (en) * | 2020-09-04 | 2022-03-08 | 长鑫存储技术有限公司 | Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips |
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