KR20070089346A - Semiconductor memory device of hybrid type having single cell and twin cell - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 반도체 메모리 장치의 리프레시 관련 기능 블록에 관한 도면,1 is a diagram of a refresh related functional block of a general semiconductor memory device;
도 2는 도 1의 뱅크 내의 메모리 셀 구조에 관한 블록도,2 is a block diagram of a memory cell structure in a bank of FIG. 1;
도 3은 일반적인 반도체 메모리 장치의 구성을 도시하는 블록도로서, 셀프 리프레시에 관련된 부분을 개략적으로 보여주는 도면,3 is a block diagram illustrating a configuration of a general semiconductor memory device, schematically showing a portion related to self refresh;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 셀프 리프레시 장치에 관한 도면,4 is a view of a self refreshing device according to a first embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 셀프 리프레시 장치에 관한 도면,5 is a view of a self refreshing apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 리프레시 장치에 관한 도면,6 is a diagram of an automatic refresh apparatus according to a third embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시예들에 적용되는 트윈 셀 구조에 관한 도면.7 is a diagram of a twin cell structure applied to embodiments of the present invention.
본 발명은 반도체 메모리 장치의 리프레시에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 는 혼합 셀 구조의 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to refreshing a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device having a mixed cell structure.
일반적으로, 디램(DRAM : Dynamic Random Access Memory) 등과 같은 반도체 메모리 장치는 트랜지스터와 커패시터로 구성된 단위 셀(Cell)들 집합체로 구성되고, 상기 커패시터에 데이터를 저장한다.In general, a semiconductor memory device such as a dynamic random access memory (DRAM) or the like is composed of a collection of unit cells composed of a transistor and a capacitor, and stores data in the capacitor.
그런데, 반도체 기판 위에 형성되는 커패시터는 주변과 완벽히 전기적으로 분리될 수는 없으므로, 누설 전류가 발생하여 커패시터에 저장된 데이터 즉, 전하가 시간이 지날수록 방전되고 그에 따라 셀에 저장된 데이터가 사라지는 현상이 발생한다.However, since the capacitor formed on the semiconductor substrate cannot be completely electrically separated from the surroundings, leakage current occurs and data stored in the capacitor, that is, the charge is discharged over time, and thus the data stored in the cell disappears. do.
따라서, 반도체 메모리 장치는 이와 같은 현상을 방지하기 위하여 일정 주기마다 셀에 저장된 정보를 재 기입해주는 동작을 지속적으로 수행하는데, 이를 셀프 리프레시(Self Refresh)라 한다.Therefore, in order to prevent such a phenomenon, the semiconductor memory device continuously performs an operation of rewriting information stored in a cell at a predetermined cycle, which is called self refresh.
이러한, 셀프 리프레시는 메모리의 셀 어레이(Memory Cell Array) 내에 존재하는 각 셀들이 가지는 리텐션 타임(Retention Time) 내에 적어도 한 번씩 워드라인을 선택하여 데이터를 센싱한 뒤, 증폭시키는 방식으로 이루어진다. 이때, 리텐션 타임이란 셀에 어떠한 데이터를 기록한 후 리프레시 없이 데이터가 셀에서 유지될 수 있는 시간을 의미한다.The self refresh is performed by selecting a word line at least once within a retention time of each cell existing in a memory cell array of a memory, sensing the data, and then amplifying the data. At this time, the retention time means a time after which data is recorded in the cell and the data can be maintained in the cell without refreshing.
즉, 셀프 리프레시 동작 명령이 입력되면, 일정 주기마다 로우 어드레스가 순차적으로 증가되고, 로우 어드레스가 순차적으로 증가되면서 메모리 셀의 워드 라인이 선택된다. 이때, 워드라인에 대응하는 커패시터에 저장된 전하는 감지 증폭 수단에 의하여 증폭되어 다시 커패시터에 저장된다. 이러한 일련의 셀프 리프레시 과정을 통하여 저장된 데이터가 손상 없이 보존되는 것이다.That is, when the self refresh operation command is input, the row address is sequentially increased at regular intervals, and the row address is sequentially increased to select the word line of the memory cell. At this time, the charge stored in the capacitor corresponding to the word line is amplified by the sense amplifying means and stored in the capacitor again. Through this series of self refresh processes, the stored data is preserved intact.
도 1은 일반적인 반도체 메모리 장치의 리프레시 관련 기능 블록에 관한 도면이다. 도 1을 참조하면, 4개의 뱅크(B0∼B3)에서 뱅크 셀프 리프레시 펄스의 주기를 선택하고, 펄스 주기에 따라 해당 뱅크로 리프레시 신호를 출력하는 제어부와, 리프레시 펄스를 출력하는 오실레이터로 구성된다.1 is a block diagram of a refresh related functional block of a general semiconductor memory device. Referring to FIG. 1, a control unit selects a cycle of bank self refresh pulses in four banks B0 to B3, outputs a refresh signal to the bank according to the pulse period, and an oscillator that outputs the refresh pulse.
도 2는 도 1의 뱅크 내의 메모리 셀 구조에 관한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 하나의 메모리 셀이 1개의 트랜지스터와 1개의 커패시터로 구성되며, folded bit line sense amplifier 구조이다.FIG. 2 is a block diagram of a memory cell structure in the bank of FIG. 1. Referring to FIG. 2, one memory cell includes one transistor and one capacitor, and has a folded bit line sense amplifier structure.
도 3은 종래의 반도체 메모리 장치의 구성을 도시하는 블록도로서, 셀프 리프레시에 관련된 부분을 개략적으로 도시하고 있다.3 is a block diagram showing the structure of a conventional semiconductor memory device, and schematically shows a portion related to self refresh.
도 3을 참조하면, 종래의 반도체 메모리 장치는 기본 펄스 발생기를 발생시키는 기본 펄스 발생기(10)와, 셀프 리프레시 주기에 따른 카운트를 수행하는 셀프 리프레시 카운터(20)와, 기본 펄스 발생기(10) 및 셀프 리프레시 카운터(20)를 이용하여 일정 주기를 갖는 셀프 리프레시 펄스를 출력하는 셀프 리프레시 펄스 발생부(30)와, 셀프 리프레시 펄스 발생부(30)로부터 출력되는 셀프 리프레시 펄스를 카운트하여 각 뱅크(61, 62, 63, 64)의 로우 어드레스 선택을 위한 신호를 출력하는 로우 어드레스 카운터(40)와, 로우 어드레스 카운터(40)로부터 전달되는 신호를 디코딩하여 해당 뱅크(61, 62, 63, 64)의 로우를 선택하는 4개의 로우 디코더(51, 52, 63, 54) 및 상기 로우 디코더(51, 52, 63, 54)의 선택에 따라 셀프 리프레시를 수행하는 4개의 메모리 뱅크(61, 62, 63, 64)로 구성된다.Referring to FIG. 3, a conventional semiconductor memory device includes a
이때, 각 메모리 뱅크(61, 62, 63, 64)가 가지는 셀프 리프레시 주기는 각각 다르므로, 셀프 리프레시 펄스의 주기는 공정을 고려한 최악의 상황에 대비할 수 있도록 4개의 뱅크(61, 62, 63, 64) 중 셀프 리프레시 특성이 가장 나쁜 뱅크 즉, 주기가 가장 짧은 뱅크의 셀프 리프레시 주기에 맞춰서 생성되게 된다.In this case, since the self refresh periods of the
한편, 최근에는 하나의 메모리 셀이 1개의 트랜지스터와 1개의 커패시터로 구성된 단일 셀 구조의 DRAM 대신에 하나의 메모리 셀이 2개의 트랜지스터와 2개의 커패시터로 구성된 트윈 셀 구조의 DRAM이 개발되었다.Recently, a DRAM having a twin cell structure in which one memory cell is composed of two transistors and two capacitors has been developed instead of a DRAM having a single cell structure in which one memory cell is composed of one transistor and one capacitor.
트윈 셀 구조는 단일 셀 구조에 비해 셀의 리프레시 시간이 증가하여 활성화 복구 즉, 셀 데이터 재기입 시간을 감소시킬 수 있고, 리프레시 주기를 증가시켜서 스탠바이 전류를 줄일 수 있다. 또한 셀 어레이를 나누어 부분적인 동작을 가능하게 함으로써 액티브 전류를 줄일 수 있다.Compared to the single cell structure, the twin cell structure increases the refresh time of the cell, thereby reducing the activation recovery, that is, the cell data rewrite time, and reducing the standby current by increasing the refresh period. The active current can also be reduced by dividing the cell array to allow partial operation.
이러한 트윈 셀 구조는 리프레시 주기가 빠르지 않아도 되므로 휴대기기 등에 알맞은 것으로 인식되고 있다.Such a twin cell structure is recognized to be suitable for a portable device because the refresh cycle does not have to be fast.
따라서 트윈 셀 구조의 반도체 메모리 장치를 휴대기기 장치에 적용하는 기술이 요구되고 있다.Therefore, there is a demand for a technique of applying a twin cell structure semiconductor memory device to a portable device device.
본 발명은 이러한 요구를 해결하기 위한 것으로, 반도체 메모리 장치의 특정 셀 뱅크들을 트윈 셀 구조로 구성하고 나머지 부분을 일반적인 싱글 셀로 구성하는 혼합 셀 구조의 반도체 메모리 장치를 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a mixed cell structure in which specific cell banks of the semiconductor memory device are configured in a twin cell structure and the remaining portions are formed in a general single cell.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른 혼합 셀 구조의 반도체 메모리 장치는 싱글 셀 어레이; 트윈 셀 어레이; 및 상기 싱글 셀 어레이와 트윈 셀 어레이의 모드에 응답하여 싱글셀 어레이용 리프레시 신호와 트윈셀 어레이용 리프레시 신호를 각각 발생하는 리프레시 신호 발생부를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, a semiconductor memory device having a mixed cell structure includes a single cell array; Twin cell arrays; And a refresh signal generator for generating a single cell array refresh signal and a twin cell array refresh signal in response to the modes of the single cell array and the twin cell array.
상기 트윈 셀 어레이용 리프레시 신호의 주기가 상기 싱글셀 어레이용 리프레시 신호의 주기보다 긴 것이 바람직하다.Preferably, the period of the refresh signal for the twin cell array is longer than the period of the refresh signal for the single cell array.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른 혼합 셀 구조의 반도체 메모리 장치는 싱글 셀 어레이; 트윈 셀 어레이; 상기 셀프 리프레시 신호를 발생하는 셀프 리프레시 신호 발생부; 및 상기 싱글 셀 어레이와 트윈 셀 어레이의 대기모드에 응답하여 싱글 셀 어레이 대기모드에서는 상기 셀프 리프레시 신호를 제1 리프레시 신호로 상기 싱글 셀 어레이에 공급하고, 트윈 셀 어레이 대기모드에서는 상기 셀프 리프레시 신호의 주기를 분주하여 셀프 리프레시 신호보다 긴 주기를 가진 신호를 제2 리프레시 신호로 상기 트윈 셀 어레이에 공급하는 제어부를 포함한다.A semiconductor memory device having a mixed cell structure according to a second aspect of the present invention for achieving the above object is a single cell array; Twin cell arrays; A self refresh signal generator for generating the self refresh signal; And supplying the self refresh signal to the single cell array as a first refresh signal in a single cell array standby mode in response to the standby mode of the single cell array and the twin cell array, and in the twin cell array standby mode, And a controller for dividing the period to supply a signal having a period longer than the self refresh signal to the twin cell array as a second refresh signal.
또한 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 측면에 따른 혼합 셀 구조의 반도체 메모리 장치는 싱글 셀 어레이; 트윈 셀 어레이; 및 상기 싱글 셀 어레이와 트윈 셀 어레이의 대기모드에 응답하여 싱글 셀 어레이 대기모드에서는 제1 주기를 가진 제1 셀프 리프레시 신호를 발생하고, 트윈셀 어레이 대기모드에서는 상기 제1 주기보다 긴 주기를 가진 제2 셀프 리프레시 신호를 발생하는 셀프 리프레시 발생부를 포함한다.In addition, the semiconductor memory device of the mixed cell structure according to the third aspect of the present invention for achieving the above object is a single cell array; Twin cell arrays; And a first self refresh signal having a first period in the single cell array standby mode in response to the standby mode of the single cell array and the twin cell array, and having a period longer than the first period in the twin cell array standby mode. And a self refresh generator for generating a second self refresh signal.
또한 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 측면에 따른 싱글 셀 어레이; 트윈 셀 어레이; 및 상기 싱글 셀 어레이 동작모드에서는 매 싱글 셀 커맨드마다 제1 자동 리프레시 신호를 발생하고, 상기 트윈 셀 어레이의 동작모드에서는 복수의 트윈 셀 커맨드들 발생시 마다 제2 자동 리프레시 신호를 발생하는 자동 리프레시 카운터부를 포함한다.In addition, a single cell array according to a fourth aspect of the present invention for achieving the above object; Twin cell arrays; And an automatic refresh counter configured to generate a first automatic refresh signal for every single cell command in the single cell array operation mode, and generate a second automatic refresh signal for a plurality of twin cell commands in the operation mode of the twin cell array. Include.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 반도체 메모리 장치는 기본적으로 특정 셀 뱅크를 트윈 셀로 구성하고 나머지 뱅크를 싱글 셀로 구성한다.The semiconductor memory device of the present invention basically configures a specific cell bank as a twin cell and configures the remaining banks as a single cell.
셀프 리프레시시 싱글 셀의 리프레시 주기는 기본 주기로 설정하고, 트윈 셀의 리프레시 주기는 싱글 셀의 리프레시 주기보다 길게하여 리프레시 전력 소모를 줄일 수 있는 구조이다.The self-refreshing single cell refresh period is set as the basic period, and the twin cell refresh period is longer than the single cell refresh period to reduce the refresh power consumption.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 셀프 리프레시 장치에 관한 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 셀프 리프레시 장치는 특정 셀 뱅크를 트윈 셀 뱅크(TB0 ∼ TB3) 구조로 구성하고, 나머지 셀 뱅크를 싱글 셀 뱅크(SB0∼SB3)로 구성되며, 셀프 리프레시용 오실레이터(120)로부터 리프레시 발생 클럭을 제공받아 제어부(110)에 의해 해당 리프레시 주기만큼 클럭을 전달할 수 있도 록 한다.4 is a diagram of a self refreshing apparatus according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the self-refreshing device according to the first embodiment of the present invention configures a specific cell bank in the twin cell banks TB0 to TB3, and the remaining cell banks in the single cell banks SB0 to SB3. The refresh generation clock is provided from the
제어부(110)는 셀프 리프레시용 오실레이터(120)로부터 인가되는 기본 클럭 주기에 대해서는 싱글 셀 뱅크(SB0∼SB3)로 인가하고, 기본 클럭 주기보다 약간 더 긴 주기 신호를 트윈 셀 뱅크(TB0∼TB3)로 인가한다.The
비트선 쌍의 프리 차지 종료 후에 셀프 리프레시 동작의 간격을 규정하는 리프레시용 오실레이터(120)에 의해 생성되는 트리거 신호에 따라 워드 선이 차례로 활성화되고, 센스 앰프 활성화 신호를 할성화함으로써 센스 앰프가 활성화되면, 활성화 된 센스 앰프는 비트선 쌍에 나타나는 메모리 셀의 데이터를 증폭하여 재기입하는 방식으로 리프레시된다.After the precharging of the bit line pairs, the word lines are sequentially activated in accordance with the trigger signal generated by the
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 셀프 리프레시 장치에 관한 도면이다. 도 5를 참조하면, 제 1 실시예의 구성과 동일하지만 리프레시 주기를 조절하여 제공하는 제어부가 생략된다. 따라서 셀프 리프레시용 오실레이터(210)가 자체적으로 싱글 셀 뱅크(SB0~SB3)와 트윈 셀 뱅크(TB0~TB3) 측으로 각자 다른 클럭 주기 신호를 출력한다. 이는 셀프 리프레시용 오실레이터(210)에 분주기를 추가하면 구성가능한다.5 is a view of a self refreshing apparatus according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the control unit that is the same as the configuration of the first embodiment but provides a refresh cycle is omitted. Therefore, the self-refreshing
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자동 리프레시 장치에 관한 도면이다. 도 6을 참조하면, 제 2 실시예의 구성과 동일하지만 외부에서 오토 리프레시 커맨드가 발생할 때 싱글 셀 뱅크(SB0~SB3)로 커맨드 당 1개의 로우(row)를 리프레시하고 트윈 셀 뱅크(TB0~TB3)로 1개 이상의 커맨드 당 1개의 리프레시를 발생시키는 자동 리프레시용 카운터 발생부(310)를 구성한다.6 is a diagram of an automatic refresh apparatus according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the configuration of the second embodiment is the same, but when an auto refresh command is generated from the outside, one row is refreshed per command to the single cell banks SB0 to SB3, and the twin cell banks TB0 to TB3. The automatic
자동 리프레시용 카운터 발생부(310)는 기본 오실레이터로부터 제공되는 클럭을 카운팅하여 1개의 커맨드에 대해서 리프레시를 수행하도록 하는 클럭을 싱글 셀 뱅크(SB0∼SB3)로 인가하고, 1개 이상의 커맨드에 대해서 리프레시를 수행하도록 하는 클럭을 트윈 셀 뱅크(TB0~TB3)로 인가한다.The automatic
도 7은 본 발명의 실시예들에 적용되는 트윈 셀 구조에 관한 도면이다. 상기 제 1,2,3 실시예에 적용되는 트윈 셀 뱅크(TB0~TB3)는 하나의 메모리 셀이 2개의 트랜지스터와 2개의 커패시터로 구성된 것으로서, 단일 셀 구조에 비해 셀의 리프레시 시간이 증가하여 활성화 복구 즉, 셀 데이터 재기입 시간을 감소시킬 수 있고, 리프레시 주기를 증가시켜서 스탠바이 전류를 줄일 수 있다. 또한 셀 어레이를 나누어 부분적인 동작을 가능하게 함으로써 액티브 전류를 줄일 수 있다.7 is a diagram illustrating a twin cell structure applied to embodiments of the present invention. The twin cell banks TB0 to TB3 applied to the first, second, and third embodiments are one memory cell including two transistors and two capacitors, and the refresh time of the cell is increased compared to the single cell structure. Recovery, that is, cell data rewrite time can be reduced, and the standby current can be reduced by increasing the refresh period. The active current can also be reduced by dividing the cell array to allow partial operation.
본 발명은 휴대기기와 같이 리프레시 사이클이 중요한 장치에 적용시 최대의 효과를 발휘할 수 있다. 싱글 셀 및 트윈 셀 혼합형 구조를 적용하므로써, 각 기능에 따라 리프레시가 자주 필요한 기능을 처리하는 블록에 대해서는 트윈 셀 구조를 적용하고, 리프레시가 자주 필요하지 않은 기능을 처리하는 블록에 대해서는 싱글 셀 구조를 적용하면 효과적으로 리프레시 주기를 제어할 수 있다.The present invention can achieve the maximum effect when applied to a device in which the refresh cycle is important, such as a portable device. By applying a single cell and twin cell hybrid structure, the twin cell structure is applied to blocks that handle functions that require frequent refresh, and the single cell structure is applied to blocks that handle functions that do not require frequent refresh. When applied, the refresh cycle can be effectively controlled.
이상 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to its preferred embodiments, those skilled in the art will variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. And can be practiced with modification. Accordingly, modifications to future embodiments of the present invention will not depart from the technology of the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 휴대기기와 같이 리프레시 사이클이 중요한 장치에 싱글 셀 및 트윈 셀 혼합형 구조를 적용하므로써, 리프레시 주기를 효과적으로 제어할 수 있다.As described above, according to the present invention, the refresh cycle can be effectively controlled by applying a single cell and twin cell mixed structure to a device in which a refresh cycle is important, such as a portable device.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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