KR100941024B1 - 메모리 동작 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

메모리 동작 장치, 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

메모리 아키텍처에서 복수의 메모리 유닛 사이에 클록 신호를 분배하는 방법, 시스템 및 장치가 개시된다. 버퍼 칩이 복수의 메모리 유닛에 접속되며, 각각 포인트 대 포인트 링크에 의해 접속된다. 버퍼 칩은 아키텍처에서의 메모리 유닛의 서브세트를 통해 직렬로 통과될 수 있는 연속적인 자유 동작 클록을 생성하는 클록 발생기를 포함한다. 멀티드롭 클록 신호에서의 지연을 수용하기 위해, 데이터의 송신은 버퍼 칩에 대한 메모리 유닛의 근접성에 기초하여, 포인트 대 포인트 링크를 통해 지연된다.

Description

메모리 동작 장치, 시스템 및 방법{BUFFERED CONTINUOUS MULTI-DROP CLOCK RIN}
본 발명의 실시예는 컴퓨터 메모리 시스템에서의 전력 및 성능에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예는 메모리 서브시스템 내에 클록킹 신호를 제공하는 것에 관한 것이다.
개인용 컴퓨터(PC) 환경에서의 전력 성능 관계는, 플랫폼 설계자에게 최소 비용으로 전력을 향상시키도록 계속해서 요구하고 있다. 불행히도, 산업 표준 DDR2(double data rate 2) 특징 세트를 이용하는 레거시 DRAM(dynamic random access memory)을 수용하기 위해, 초기에 완전히 버퍼링된(fully buffered) DIMM(dual inline momory module)(FBD)는, 버퍼 칩을 추가한 결과로서, 보다 높은 전력 레벨 및 사전 전개 방안을 필요로 한다. 이러한 특징 세트에 대해서는, 2004년 1월에 공표된 JEDEC Standard DDR2 SDRAM Specification JESD79-2A(DDR2 표준)에 정의되어 있다. 더욱이, DDR2 특징 세트는 버퍼-DRAM 인터페이스에서의 특징들을 가능하게 하는 능력을 제한하여, 전력을 감소시키고, 보다 낮은 비용으로 성능을 향상시킨다.
기존의 설계는 버퍼 칩으로부터 DRAM으로 생성된 양방향 스트로브를 갖는 아키텍처를 이용한다. 이러한 설계에서, DRAM마다 하나의 출력 스트로브가 필요하며, 스트로브 설계는 발행 코맨드와 그것이 실행될 때까지의 N 유닛 간격 사이의 드리프트 효과에 의해 초래된 불확실성에 기인하는 고속의 타이밍 문제를 초래한다. 안정 상태 클록은 이러한 불확실성을 제거하지만, DRAM과 버퍼 칩 둘 다에 있어서 핀 카운트를 2 배만큼 증가시킬 것이다. 그와 같이 증가한 핀 카운트는 비용 및 전력 소모를 증가시킨다.
본 발명은 첨부 도면에 있어서, 제한을 위해서가 아닌, 예로써 도시되며, 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타낸다. 개시 내용에서의 "소정의" 또는 "일" 실시예에 대한 참조가 동일 실시예일 필요는 없으며, 그러한 참조는 적어도 하나를 의미하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 시스템에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서의 자유 동작 클록에서의 결과적인 시간 시프트를 수용하기 위한 시간 시프트 데이터의 타이밍도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서의 자유 동작 클록의 예에 대한 타이밍도이다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 시스템에 대한 블록도이다. 프로세서(102)는 시스템 버스(104)에 의해 칩셋(106)에 접속된다. 칩셋(106)은 I/O 버스(110)를 통해 프로세서(102)와 입/출력(I/O) 장치(108) 사이에 인터페이스를 제공한다. 또한, 칩셋(102)은 고속 링크(114)를 통해 DIMM(100)의 버퍼 칩(120)과 통신하는 메모리 제어기(112)를 포함한다. 대안적인 실시예에서, SIMM(single inline memory module)이 이용될 수 있다.
DIMM(100)은 도시되지 않은 마더보드를 갖는 메모리 카드 슬롯 내에 삽입될 수 있다. DIMM(100)은 메모리 유닛의 2개의 뱅크를 포함하며, 제 1 뱅크(우측 뱅크)는 DRAM(142-1 내지 142-4)(집합적으로, DRAM(142))을 포함하고, 제 2 뱅크(좌측 뱅크)는 DRAM(152-1 내지 152-4)(집합적으로, DRAM(152))을 포함한다. 다소의 메모리 유닛이 메모리 유닛의 각 뱅크에 존재할 수 있다. 다른 실시예에서, SIMM이 이용될 수 있다. 버퍼 칩(120)은 복수의 메모리 유닛, 예를 들면, DRAM(142, 152)으로부터의 판독 및 기록을 제어한다. 버퍼 칩(120)은 임의의 종래 기술 또는 차후에 개발된 기술을 이용하여 제조된 집적 회로(IC)일 수 있다.
버퍼 칩(120)은 자유 동작(연속) 클록 신호를 생성 및 소싱하는 적어도 하나의 클록 발생기(122)를 포함한다. 일실시예에서, 메모리 유닛의 각 뱅크에 대해 개별적인 클록 발생기가 존재한다. 다른 실시예에서, 단일 클록 발생기(122)로부터의 클록 연속 신호가 분할되어, 메모리 유닛의 두 뱅크에 공급된다.
일실시예에서, 클록 신호는 메모리 유닛의 서브세트, 예를 들면, DRAM(142)를 통해, 클록 라인(140)을 따라 순차적으로 분배된다. 일실시예에서, 클록 신호는 고리 형태로 DRAM(142-1)으로부터 DRAM(142-2)으로, DRAM(142-2)으로부터 DRAM(142-3)으로, DRAM(142-3)으로부터 DRAM(142-4)으로, 그리고 역방향으로, DRAM(142-4)으로부터 DRAM(142-3)으로, DRAM(142-3)으로부터 DRAM(142-2)으로, DRAM(142-2)으로부터 DRAM(142-1)으로 순차적으로 전달된 후 버퍼 칩(120)으로 리턴한다. 일실시예에서, 클록은 버퍼 칩(120)에 대한 근접성이 감소할 때 메모리 유닛을 통해 이동함에 따라 기록 클록으로서 기능하고, 버퍼 칩(120)에 대한 근접성이 증가할 때 리턴함에 따라 판독 클록으로서 기능한다.
버퍼 칩과 각각의 DRAM 사이에 포인트 대 포인트 링크(point to point link)가 또한 존재한다. 포인트 대 포인트 링크는 데이터가 각각의 DRAM으로 송신될 수 있는 경로이다. 본 명세서에서, 이러한 경로는 데이터 레인(data lane)으로도 지칭된다. 일실시예에서, 각각의 데이터 레인은 8 비트의 폭을 갖는다. 따라서, 데이터 레인(162-1 내지 162-4)(집합적으로, 162) 및 데이터 레인(172-1 내지 172-4)(집합적으로, 172)이 도시된다. 자유 동작 멀티드롭 클록을 이용하는 것은, 종래 기술의 스트로빙 방법에 비해, DRAM 및 버퍼 칩 둘 다에서의 핀 카운트를 감소시킨다. 그러나, 멀티드롭 클록 토폴로지는, 포인트 대 포인트 링크를 통한 데이터의 도달에 대하여, DRAM에서의 클록 신호의 도달 지연을 초래한다. 이러한 지연은 버퍼 칩(120)으로부터의 거리가 증가됨에 따라(감소되는 근접성), 증가된다. 따라서, 클록 신호는, 그것이 데이터 레인(162-4)상의 데이터와 직교(quadrature)하여 동시에 송신되는 것으로 가정하면, 그것이 DRAM(142-4)에 도달하는 직교성으로부터 가장 먼 관계를 가질 것이다. 그러나, 시간 시프터(124)를 제공하여, 데이터 레인(162)을 통해 송신된 데이터를 시간 시프트함으로써, 각각의 인라인 메모리 유닛에서 직교 동기화가 달성될 수 있다. 그러한 거리는 알려져 있고, 각각의 드롭에 대한 지연이 시뮬레이팅될 수 있기 때문에, 각각의 시간 시프터에 대한 지연은, 지연 잠금 루프(delay lock loop)(160-1 내지 160-4)를 이용하여 사전에 형성될 수 있다. 일실시예에서, 시간 시프터(124-1)는 생략될 수 있는데, 그것은, 신호가 제 1 DRAM에 도달해야 하고, 그것과 실질적으로 동일한 관계가 버퍼 칩(120)을 출발하기 때문이다. 다른 실시예에서, 시간 시프터(124)는 유효 데이터 기록시에 클록 지연이 에러를 초래하는 것으로 결정되는 데이터 레인에 대해서만 이용될 수 있다.
유사하게, 판독 클록이 클록 신호로서 제공되는데, 그것은 각 메모리 유닛을 통해 직렬로 리턴된다. 따라서, 예를 들어, 판독은 포인트(158)에서 시작될 것이다. 그러나, 클록 신호는, 판독 데이터가 데이터 레인(172-4)을 통해 버퍼 칩에서 수신된 이후까지, 버퍼 칩(120)으로 리턴되지 않을 것이다. 따라서, 판독 데이터를 지연시켜, 리턴 클록과 동기화시킬 필요가 있다. 디스큐 논리(deskew logic)(126)는 수신 데이터와 신호 라인(150)상의 리턴 클록 신호의 위상 관계의 디스큐잉을 제공한다. 복수의 지연 잠금 루프를 이용하여, 클록을 적절하게 지연시킴으로써, 이러한 위상 관계를 디스큐잉할 수 있다. 이것은 유효 데이터가, 프로세서 또는 다른 요청 장치에 의한 이용을 위해, 메모리 제어기(112)에 리턴되는 것을 보장한다.
메모리 유닛의 좌측 뱅크에 대해 판독 동작이 기술되고, 메모리 유닛의 우측 뱅크에 대해 기록 동작이 기술었지만, 판독 및 기록은 메모리 유닛의 두 뱅크에 대해 발생되며, DIMM(100)의 양 측상에서 유사하게 수행됨을 이해해야 한다. 따라서, 일실시예에서, 디스큐 논리가 복제되어, 메모리 유닛의 각 뱅크에 의해 이용가능하다. 유사하게, 메모리 유닛의 뱅크마다 시간 시프터가 공급된다. 더욱이, 전술한 바와 같이, 일실시예에서, 버퍼 칩(120) 상에 2개의 클록 발생기가 존재하며, 그 중 하나는 신호 라인(140)을 통해 클록을 공급하기 위한 것이고, 다른 하나는 신호 라인(150)을 통해 클록을 공급하기 위한 것이다. 다른 실시예에서, 신호 클록 발생기를 이용하여 신호 라인(140) 및 신호 라인(150) 둘 다를 통해 클록을 공급한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서의 자유 동작 클록에서의 결과적인 시간 시프트를 수용하기 위한 시간 시프트 데이터의 타이밍도이다. 볼 수 있듯이, 버퍼 칩에서의 클록은 데이터와 직교 관계를 갖는다. 그러나, 클록 신호가 각각의 연속적인 메모리 유닛을 통해 전이됨에 따라, 시간 시프트 T1SFT, T2SFT, T3SFT, T4SFT는 점진적으로 커지게 된다. 따라서, 버퍼를 떠나는 클록과 동시에 데이터가 데이터 레인을 통해 송신되는 경우, 버퍼 칩에 대해 더 멀리 있는 메모리 유닛들은 점점 더 무효 데이터를 기록할 것이다. 따라서, 버퍼 칩내에서, 데이터의 시간 시프트를 도입하여, 메모리 모듈에서의 클록과 유효 데이터의 수신 사이의 직교 관계가 유지되는 것을 보장한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서의 자유 동작 클록의 예에 대한 타이밍도이다. 클록은 버퍼 칩으로부터 가장 먼 메모리 유닛에서 재순환되는 것으로서 처음에 나타난다. 메모리 유닛은 클록과의 임의의 특정 위상 관계를 보장하는 논리를 갖지 않기 때문에, 메모리 유닛은 위상 관계/클록 시간과 관계없이, 클록의 수신에 응답하여 포인트 링크 상에 데이터를 위치시킨다. 클록이 각각의 연속적인 메모리 유닛에 대한 근접성이 증가할 때 버퍼로 리턴함에 따라, 리턴하는 데이터에 대하여 감소하는 클록 스큐가 발생한다. 버퍼에서, 디스큐 논리는, 각각의 메모리 유닛으로부터의 데이터를 각각 시간 T4, T3, T2, T1 만큼 지연시킴으로써, 직교 위상 관계를 보장한다. 이러한 방식으로, 버퍼 칩 상의 디스큐 논리는 버퍼 칩에서의 유효 데이터 캡쳐를 보장한다.
전술한 명세서에서, 본 발명은 특정의 예시적인 실시예를 참조하여 기술되었다. 그러나, 첨부된 특허 청구 범위에 개시된 바와 같은 본 발명의 광범위한 사상 및 영역을 벗어나지 않고서도, 그것에 대한 다양한 수정 및 변경이 가능함을 명백히 알 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 것이 아닌, 예시적인 것으로서 간주된다.

Claims (16)

  1. 복수의 메모리 유닛과,
    복수의 포인트 대 포인트(point to point) 데이터 레인 및 클록 라인에 의해 상기 복수의 메모리 유닛에 결합되는 버퍼를 포함하되,
    상기 버퍼는, 상기 복수의 포인트 대 포인트 데이터 레인 -하나의 데이터 레인은 상기 복수의 메모리 유닛 각각에 대한 것임- 을 통해 통신하고, 각각의 메모리 유닛을 경유하여(through) 연속적인 클록을 상기 클록 라인을 따라 상기 버퍼로부터 제 1 메모리 유닛으로 그리고 상기 제 1 메모리 유닛으로부터 제 2 메모리 유닛으로 순차적으로 전달하여, 상기 복수의 데이터 레인을 구동하며,
    각각의 메모리 유닛을 역경유하여(back through) 상기 연속적인 클록을 상기 클록 라인을 따라 상기 제 2 메모리 유닛으로부터 상기 제 1 메모리 유닛으로 그리고 상기 제 1 메모리 유닛으로부터 상기 버퍼로 순차적으로 전달하는
    메모리 동작 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼는,
    상기 버퍼에 대한 상기 메모리 유닛의 근접성에 기초하여, 상기 포인트 대 포인트 데이터 레인 상에서 송신된 데이터의 타이밍을 시프트하는 복수의 시간 시프터를 포함하는
    메모리 동작 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시간 시프터 각각은 지연 잠금 루프(delay lock loop)를 포함하는
    메모리 동작 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 유닛 각각은 DRAM을 포함하는
    메모리 동작 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 레인 각각은 폭이 8 비트인
    메모리 동작 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼는 자유 동작 클록(free running clock)을 제공하는 클록 발생기를 포함하는
    메모리 동작 장치.
  7. 연속적인 클록 신호를 생성하는 단계와,
    클록 소스에 대한 근접성이 감소할 때 복수의 메모리 유닛을 경유하여 상기 클록 신호를 클록 라인을 따라 상기 클록 소스로부터 제 1 메모리 유닛으로 그리고 상기 제 1 메모리 유닛으로부터 제 2 메모리 유닛으로 순차적으로 전달하는 단계와,
    상기 클록 소스에 대한 근접성이 증가할 때 상기 복수의 메모리 유닛을 역경유하여 상기 클록 신호를 순차적으로 전달하는 단계를 포함하는
    메모리 동작 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    포인트 대 포인트 링크를 통해 메모리 유닛으로부터 상기 클록 소스로, 데이터 신호에 대하여 상기 클록 신호를 디스큐잉(deskewing)하는 단계를 더 포함하는
    메모리 동작 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 클록 신호와 직교(quadrature)로 포인트 대 포인트 링크를 통해 상기 메모리 유닛에 데이터를 공급하는 단계를 더 포함하는
    메모리 동작 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 공급하는 단계는,
    상기 클록 소스에 대한 상기 메모리 유닛의 근접성에 기초하여, 상기 복수의 메모리 유닛으로의 포인트 대 포인트 링크 상의 데이터 전달을 지연시키는 단계를 포함하는
    메모리 동작 방법.
  12. 프로세서와,
    상기 프로세서에 접속된 메모리 제어기와,
    상기 메모리 제어기에 접속된 DIMM(dual inline memory module) -상기 DIMM은 상기 DIMM 상의 복수의 메모리 유닛 중 임의의 것에 대한 데이터를 수신하는 버퍼 칩을 가지며, 상기 버퍼 칩은 메모리 유닛의 서브세트를 경유하여 고리 형태로 전달되고 상기 버퍼 칩으로 되돌아가는 클록 신호를 생성함- 을 포함하는
    메모리 동작 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 메모리 유닛 각각은 DRAM을 포함하는
    메모리 동작 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 DIMM은,
    각기 상기 버퍼 칩과 하나의 메모리 유닛 사이에 포인트 대 포인트 링크를 제공하는 복수의 데이터 레인을 포함하는
    메모리 동작 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 버퍼 칩은,
    상기 버퍼 칩에 대한 상기 하나의 메모리 유닛의 근접성에 기초하여, 데이터 레인 상의 데이터 전달을 지연시키는 지연 논리를 포함하는
    메모리 동작 시스템.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 버퍼 칩은,
    상기 메모리 유닛으로부터 리턴하는 상기 클록 신호를 상기 데이터 레인을 통해 제공된 데이터와 정렬시키는 디스큐 논리(deskew logic)를 포함하는
    메모리 동작 시스템.
KR1020077007153A 2004-09-30 2005-09-29 메모리 동작 장치, 시스템 및 방법 KR100941024B1 (ko)

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