KR20100115121A - 반도체 소자의 레지스터 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 레지스터 회로에 관한 것으로, 다수의 레지스터들이 워드라인에 연결된 레지스터부와, 반도체 소자의 라이트 또는 리드 동작시 상기 워드라인을 활성화시키는 디코더부, 및 상기 다수의 레지스터들의 데이터 라인과 다수의 데이터 제어 라인 사이에 연결되고, 라이트 신호 또는 리드 신호에 응답하여 다수의 상기 데이터 라인과 다수의 데이터 제어 라인을 각각 연결하는 데이터 입출력부를 포함하며, 상기 다수의 레지스터들 각각은 상기 라이트 또는 리드 동작시 동일한 데이터 라인을 이용하여 데이터를 입력 받거나 출력하는 반도체 소자의 레지스터 회로를 개시한다.
레지스터, RAM, 집적도
Description
본 발명은 반도체 소자의 레지스터 회로에 관한 것으로, 집적도를 상승시킨 반도체 소자의 레지스터 회로에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 동작 속도는 계속해서 빨라진다. 많은 집적회로들은 입력 데이터를 래치하기 위한 입력 회로들을 포함한다. 예를 들어, 많은 반도체 장치들은시스템 클럭과 동기하여 입력 데이터를 래치하는 "동기" 장치이다. 게다가, 많은 집적 회로들은 시스템 클럭에 응답해서 출력 데이터를 래치하는 출력 회로들을 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 집적 회로들은 시스템 클럭에 응답해서 데이터를 래치 및/또는 시프트할 수 있는 중간 파이프라인부를 가진다.
반도체 소자 중 불휘발성 메모리 장치는 다수의 메모리 셀이 워드라인 및 비트라인 단위로 묶여 메모리 셀 어레이를 구성한다. 이러한 불휘발성 메모리 장치는 메인 셀 어레이(main cell array), 리던던시 셀 어레이(redundancy cell array), 코드 저장 메모리(Code Address Memory: 이하, 캠(CAM)이라 함) 셀 어레이로 구성 된다. 메인 셀 어레이는 프로그램 및 소거등을 실시하기 위한 메모리 셀들로 구성되고, 리던던시 셀 어레이는 메인 셀 어레이의 불량 셀을 리페어하기 위한 셀들로 구성되며, 캠셀 어레이는 정상 셀 또는 불량 셀의 정보를 저장하기 위한 셀들로 구성된다.
따라서, 불휘발성 메모리 장치는 레지스터에 불휘발성 메모리 장치의 동작 모드에 대한 정보를 저장하고 있는데, 이는 동작시 캠셀 어레이에 저장된 데이터를 독출하여 레지스터에 저장하여 새롭게 갱신된다.
도 1은 일반적인 반도체 소자의 레지스터 회로를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 소자의 레지스터 회로는 캠셀 데이터에 대응하는 데이터를 저장할 수 있는 다수의 레지스터를 포함하는 제1 내지 제n 레지스터 그룹으로 구성된 레지스터부(10), 캠셀에서 독출된 데이터 값에 따른 제어 신호(DATALOAD, 및 DATALOAD_N)를 레지스터부(10)에 출력하는 제어부(20), 어드레스 신호(ADD)와 제1 독출 또는 제1 라이트 신호(READ1 또는 WRITE1)에 응답하여 제1 내지 제n 레지스터 그룹의 레지스터의 독출 라인을 입출력 라인과 연결하는 컬럼 디코더(30), 및 제2 독출 또는 제2 라이트 신호(READ2 또는 WRITE2)에 응답하여 입출력 라인과 데이터 제어 라인(CTLBUS)을 연결하여 데이터를 전송하는 드라이버 회로(40)를 포함한다.
상술한 종래 기술에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로는 각각의 레지스터가 데이터를 저장하기 위한 래치와 래치된 데이터를 독출하기 위한 배선 라인, 또한 데이터를 저장하기 위한 배선 라인이 각각 구별되도록 구성된다.
상술한 구성에 따라 배선 라인들을 형성하기 위한 레이아웃(LAYOUT)이 넓은 면적을 요구한다. 따라서 이와 같은 레지스터 회로는 집적도가 떨어져서 메모리 소자의 용량이 커짐에 따라서 더 많은 레이 아웃 면적을 차지한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 캠셀의 데이터에 대응하는 데이터를 저장하는 레지스터가 데이터 저장 및 데이터 출력을 하는 배선 라인을 공용으로 사용하는 구조로 구현하여 반도체 소자의 집적도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 레지스터 회로를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로는 다수의 레지스터들이 워드라인에 연결된 레지스터부와, 반도체 소자의 라이트 또는 리드 동작시 상기 워드라인을 활성화시키는 디코더부, 및 상기 다수의 레지스터들의 데이터 라인과 다수의 데이터 제어 라인 사이에 연결되고, 라이트 신호 또는 리드 신호에 응답하여 다수의 상기 데이터 라인과 다수의 데이터 제어 라인을 각각 연결하는 데이터 입출력부를 포함하며, 상기 다수의 레지스터들 각각은 상기 라이트 또는 리드 동작시 동일한 데이터 라인을 이용하여 데이터를 입력 받거나 출력한다.
상기 레지스터부는 다수의 레지스터 그룹을 포함하며, 상기 다수의 레지스터 그룹 각각은 다수의 레지스터 페이지를 포함하며, 상기 다수의 페지스터 페이지는 상기 다수의 레지스터들이 하나의 워드라인에 연결된다.
상기 다수의 레지스터들 각각은 제1 및 제2 노드 사이에 연결되어 데이터를 임시 저장하는 래치와, 상기 제1 노드와 제1 데이터 라인 사이에 연결되고 상기 워 드라인의 전위에 따라 구동되는 제1 트랜지스터, 및 상기 제2 노드와 제2 데이터 라인 사이에 연결되고 상기 워드라인의 전위에 따라 구동되는 제2 트랜지스터를 포함한다.
상기 제1 데이터 라인 및 제2 데이터 라인은 서로 반전된 데이터 신호를 상기 다수의 레지스터 또는 상기 데이터 입출력부로 전송한다.
상기 디코더부는 어드레스 신호와 워드라인 인에이블 신호에 응답하여 디코딩 신호를 출력하는 프리 디코더, 및 상기 디코딩 신호와 상기 어드레스 신호에 응답하여 다수의 워드라인 중 선택된 워드라인을 활성화시킨다.
상기 데이터 입출력부는 다수의 드라이버를 포함하며, 상기 다수의 드라이버 각각은 상기 다수의 데이터 라인 중 어느 하나를 상기 다수의 데이터 제어 라인 중 어느 하나에 연결한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, 캠셀의 데이터에 대응하는 데이터를 저장하는 레지스터가 데이터 저장 및 데이터 출력을 하는 배선 라인을 공용으로 사용하는 구조로 구현하여 반도체 소자의 집적도를 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다 른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로를 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 반도체 소자의 레지스터 회로는 디코더부(100), 레지스터부(200), 및 데이터 입출력부(300)를 포함한다.
디코더부(100)는 프리 디코더(110), 및 제1 디코더(121) 내지 제n 디코더(122)를 포함하는 로컬 디코더(120)를 포함한다.
프리디코더(110)는 레지스터 회로의 라이트(WRITE) 동작 및 리드(READ) 동작시 인가되는 워드라인 인에이블 신호(WLEN)와 어드레스 신호(ADD<6:0>)에 응답하여 제1 디코더(121) 내지 제n 디코더(122)에 디코딩 신호를 출력한다.
제1 디코더(121) 내지 제n 디코더(122)는 어드레스 신호(ADD<2:0>)에 응답하여 프리디코더(110)에서 출력된 디코딩 신호에 응답하여 레지스터부(200)에 연결된 다수의 워드라인(WL<m:0>) 중 선택된 워드라인을 인에이블시킨다.
어드레스 신호(ADD<6:0>) 중 어드레스 신호(ADD<6:3>)는 제1 디코더(121) 내지 제n 디코더(122) 중 선택된 디코더를 활성화시키기 위한 신호이며, 어드레스 신호(ADD<2:0>)는 선택된 디코더의 워드 라인(WL)을 활성화시킨다.
레지스터부(200)는 제1 내지 제n 레지스터 그룹(210 내지 220)을 포함한다. 제1 내지 제n 레지스터 그룹(210 내지 220)은 서로 동일한 구조이므로 제n 레지스터 그룹(220)을 일예로 설명한다.
제n 레지스터 그룹(220)은 다수의 워드라인(WL<m:0>)에 각각 연결된 레지스터 페이지(221 내지 222)를 포함한다. 레지스터 페이지 각각은 다수의 레지스터를 포함하며, 다수의 레지스터 각각은 레지스터 회로의 라이트 동작 및 리드 동작시 제1 및 제2 데이터를 입력받거나 출력하는 제1 데이터 라인(DAT) 및 제2 데이터 라인(DAT0)과 연결된다.
즉, 하나의 레지스터 페이지(221)는 다수의 레지스터를 포함하며, 하나의 레지스터는 다수의 레지스터의 수만큼의 제1 데이터 라인(DAT) 및 제2 데이터 라인(DAT0)과 연결된다.
데이터 입출력부(300)는 다수의 드라이버(310)를 포함한다. 다수의 드라이버(310) 각각은 하나의 제1 데이터 라인(DAT) 및 제2 데이터 라인(DAT0)과 연결되고, 레지스터 회로의 라이트 동작 및 리드 동작시 라이트 신호(WRITE) 및 리드 신호(READ)에 응답하여 데이터 제어 라인(CTLBUS)을 통해 전송된 캠셀 데이터를 제1 데이터 라인(DAT) 및 제2 데이터 라인(DAT0)을 통해 각각의 레지스터로 전송하거나, 제1 데이터 라인(DAT) 및 제2 데이터 라인(DAT0)을 통해 레지스터에 저장된 데이터를 데이터 제어 라인(CTLBUS)으로 전송한다. 이때 제1 데이터 라인(DAT) 및 제2 데이터 라인(DAT0)은 항상 서로 반대 로직 레벨을 갖는 데이터 신호를 전송한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 레지스터 페이지(221)를 나타내는 상세 회로도이다.
다수의 레지스터 페이지는 그 구조가 서로 동일하므로 레지스터 페이지(221)를 일예로 설명하도록 한다.
레지스터 페이지(221)는 다수의 레지스터(221<0> 내지 221<k>)를 포함한다. 다수의 레지스터(221<0> 내지 221<k>)는 구조가 서로 동일하므로 레지스터(221<0>)를 일예로 설명하도록 한다.
레지스터(221<0>)는 다수의 NMOS 트랜지스터(N1 및 N2) 및 래치(LAT)를 포함한다. NMOS 트랜지스터(N1)는 래치(LAT)의 제1 노드(Q)와 제1 데이터 라인(DAT) 사이에 연결되고, 게이트 인가되는 워드라인 신호에 응답하여 제1 노드(Q)와 제1 데이터 라인(DAT)을 연결한다. NMOS 트랜지스터(N2)는 래치(LAT)의 제2 노드(Qb)와 제2 데이터 라인(DAT0) 사이에 연결되고, 게이트 인가되는 워드라인 신호에 응답하여 제2 노드(Qb)와 제2 데이터 라인(DAT0)을 연결한다. 래치(LAT)는 제1 노드(Q) 및 제2 노드(Qb) 사이에 역방향 병렬 연결된 제1 및 제2 인버터(IV1 및 IV2)를 포함한다.
따라서 레지스터(221<0>)는 라이트 동작시 워드라인(WL)이 활성화되어 NMOS 트랜지스터(N1 및 N2)이 턴온되면, 제1 및 제2 데이터 라인(DAT, 및 DAT0)을 통해 저송되는 입력 데이터가 래치(LAT)에 저장된다. 또한 리드 동작시에는 워드라인(WL)이 활성화되어 NMOS 트랜지스터(N1 및 N2)이 턴온되면, 래치(LAT)에 저장된 데이터가 제1 및 제2 데이터 라인(DAT, 및 DAT0)을 통해 출력된다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로의 리드 동 작을 설명하기 위한 신호들의 타이밍도인다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로의 리드 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 워드라인 인에이블 신호(WLEN)와 다수의 어드레스 신호(ADD<6:0>)가 인가되면 프리 디코더(110)는 제1 디코더(121) 내지 제n 디코더(122) 중 선택된 디코더에 디코딩 신호를 출력한다. 제1 디코더(121) 내지 제n 디코더(122) 중 선택된 디코더는 어드레스 신호(ADD<2:0>) 및 프리 디코더(110)에서 출력된 디코딩 신호에 응답하여 다수의 워드라인(WL<m:0>) 중 선택된 워드라인을 하이 레벨로 인에이블시킨다.
리드 동작시 인에이블되는 리드 신호(READ)에 응답하여 데이터 입출력부(300)는 다수의 데이터 제어 라인(CTLBUS)을 다수의 제1 데이터 라인(DA) 및 제2 데이터 라인(DAT0) 쌍과 연결한다.
선택된 워드라인과 연결된 레지스터 페이지(예를 들어 레지스터 페이지(221))의 다수의 레지스터(221<0> 내지 221<k>) 각각은 활성화된 워드라인(WL)에 응답하여 래치(LAT)의 제1 노드(Q) 및 제2 노드(Qb)가 제1 데이터 라인(DA) 및 제2 데이터 라인(DAT0)과 각각 연결된다.
따라서, 래치(LAT)에 저장된 데이터는 제1 데이터 라인(DA) 및 제2 데이터 라인(DAT0)을 통해 데이터 입출력부(300)으로 출력된다. 데이터 입출력부(300)는 다수의 제1 데이터 라인(DA) 및 제2 데이터 라인(DAT0) 쌍으로 부터 전송된 출력 데이터들을 다수의 데이터 제어 라인(CTLBUS) 각각에 전송하여 출력한다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로의 라이트 동작을 설명하기 위한 신호들의 타이밍도인다.
도 2, 도3 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로의 라이트 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저 워드라인 인에이블 신호(WLEN)와 다수의 어드레스 신호(ADD<6:0>)가 인가되면 프리 디코더(110)는 제1 디코더(121) 내지 제n 디코더(122) 중 선택된 디코더에 디코딩 신호를 출력한다. 제1 디코더(121) 내지 제n 디코더(122) 중 선택된 디코더는 어드레스 신호(ADD<2:0>) 및 프리 디코더(110)에서 출력된 디코딩 신호에 응답하여 다수의 워드라인(WL<m:0>) 중 선택된 워드라인을 하이 레벨로 인에이블시킨다.
라이트 동작시 인에이블되는 라이트 신호(WRITE)에 응답하여 데이터 입출력부(300)는 다수의 데이터 제어 라인(CTLBUS)을 다수의 제1 데이터 라인(DA) 및 제2 데이터 라인(DAT0) 쌍과 연결한다.
선택된 워드라인과 연결된 레지스터 페이지(예를 들어 레지스터 페이지(221))의 다수의 레지스터(221<0> 내지 221<k>) 각각은 활성화된 워드라인(WL)에 응답하여 래치(LAT)의 제1 노드(Q) 및 제2 노드(Qb)가 제1 데이터 라인(DA) 및 제2 데이터 라인(DAT0)과 각각 연결된다.
따라서, 다수의 데이터 제어 라인(CTLBUS)을 통해 다수의 제1 데이터 라인(DA) 및 제2 데이터 라인(DAT0) 쌍으로 부터 전송된 입력 데이터들은 다수의 레 지스터(221<0> 내지 221<k>)의 각 래치(LAT)에 저장된다.
상술한 것과 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로는 다수의 레지스터에 입력 데이터를 전송하는 데이터 라인과 레지스터에 저장된 데이터를 출력하는 데이터 라인을 공용으로 사용하여 집적도를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 반도체 소자의 레지스터 회로를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 레지스터 페이지(221)를 나타내는 상세 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로의 리드 동작을 설명하기 위한 신호들의 타이밍도인다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 반도체 소자의 레지스터 회로의 라이트 동작을 설명하기 위한 신호들의 타이밍도인다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 디코더부 200 : 레지스터부
300 : 데이터 입출력부
Claims (13)
- 다수의 레지스터들이 워드라인에 연결된 레지스터부;반도체 소자의 라이트 또는 리드 동작시 상기 워드라인을 활성화시키는 디코더부; 및상기 다수의 레지스터들의 데이터 라인과 다수의 데이터 제어 라인 사이에 연결되고, 라이트 신호 또는 리드 신호에 응답하여 다수의 상기 데이터 라인과 다수의 데이터 제어 라인을 각각 연결하는 데이터 입출력부를 포함하며,상기 다수의 레지스터들 각각은 상기 라이트 또는 리드 동작시 동일한 데이터 라인을 이용하여 데이터를 입력 받거나 출력하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 레지스터부는 다수의 레지스터 그룹을 포함하며, 상기 다수의 레지스터 그룹 각각은 다수의 레지스터 페이지를 포함하며, 상기 다수의 페지스터 페이지는 상기 다수의 레지스터들이 하나의 워드라인에 연결된 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 다수의 레지스터들 각각은제1 및 제2 노드 사이에 연결되어 데이터를 임시 저장하는 래치;상기 제1 노드와 제1 데이터 라인 사이에 연결되고 상기 워드라인의 전위에 따라 구동되는 제1 트랜지스터; 및상기 제2 노드와 제2 데이터 라인 사이에 연결되고 상기 워드라인의 전위에 따라 구동되는 제2 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 3 항에 있어서,상기 제1 데이터 라인 및 제2 데이터 라인은 서로 반전된 데이터 신호를 상기 다수의 레지스터 또는 상기 데이터 입출력부로 전송하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 디코더부는 어드레스 신호와 워드라인 인에이블 신호에 응답하여 디코딩 신호를 출력하는 프리 디코더; 및상기 디코딩 신호와 상기 어드레스 신호에 응답하여 다수의 워드라인 중 선택된 워드라인을 활성화시키는 로컬 디코더를 포함하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 데이터 입출력부는 다수의 드라이버를 포함하며, 상기 다수의 드라이버 각각은 상기 다수의 데이터 라인 중 어느 하나를 상기 다수의 데이터 제어 라인 중 어느 하나에 연결하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 다수의 레지스터들이 워드라인에 연결된 레지스터부;반도체 소자의 라이트 또는 리드 동작시 상기 워드라인을 활성화시키는 디코더부; 및상기 다수의 레지스터들의 데이터 라인과 다수의 데이터 제어 라인 사이에 연결되고, 다수의 상기 데이터 라인과 다수의 데이터 제어 라인을 각각 연결하여 입력 데이터를 상기 레지스터부에 전송하거나, 상기 레지스터부에 저장된 데이터를 상기 다수의 데이터 제어 라인으로 출력하는 데이터 입출력부를 포함하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 7 항에 있어서,상기 다수의 레지스터들의 각각의 데이터 라인들은 상기 라이트 동작시 입력 데이터를 전송받고, 상기 리드 동작시 상기 다수의 레지스터들에 저장된 데이터를 출력하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 7 항에 있어서,상기 레지스터부는 다수의 레지스터 그룹을 포함하며, 상기 다수의 레지스터 그룹 각각은 다수의 레지스터 페이지를 포함하며, 상기 다수의 페지스터 페이지는 상기 다수의 레지스터들이 하나의 워드라인에 연결된 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 7 항에 있어서,상기 다수의 레지스터들 각각은제1 및 제2 노드 사이에 연결되어 데이터를 임시 저장하는 래치;상기 제1 노드와 제1 데이터 라인 사이에 연결되고 상기 워드라인의 전위에 따라 구동되는 제1 트랜지스터; 및상기 제2 노드와 제2 데이터 라인 사이에 연결되고 상기 워드라인의 전위에 따라 구동되는 제2 트랜지스터를 포함하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 10 항에 있어서,상기 제1 데이터 라인 및 제2 데이터 라인은 서로 반전된 데이터 신호를 상기 다수의 레지스터 또는 상기 데이터 입출력부로 전송하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 7 항에 있어서,상기 디코더부는 어드레스 신호와 워드라인 인에이블 신호에 응답하여 디코딩 신호를 출력하는 프리 디코더; 및상기 디코딩 신호와 상기 어드레스 신호에 응답하여 다수의 워드라인 중 선택된 워드라인을 활성화시키는 로컬 디코더를 포함하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
- 제 7 항에 있어서,상기 데이터 입출력부는 다수의 드라이버를 포함하며, 상기 다수의 드라이버 각각은 상기 다수의 데이터 라인 중 어느 하나를 상기 다수의 데이터 제어 라인 중 어느 하나에 연결하는 반도체 소자의 레지스터 회로.
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---|---|---|---|---|
KR20170097990A (ko) * | 2016-02-19 | 2017-08-29 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법 |
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KR20170097990A (ko) * | 2016-02-19 | 2017-08-29 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 메모리 장치 및 이의 동작 방법 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |