KR950008789B1 - 멀티-이씨씨(ecc)회로를 내장하는 반도체 메모리 장치 - Google Patents

멀티-이씨씨(ecc)회로를 내장하는 반도체 메모리 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

멀티-이씨씨(ECC)회로를 내장하는 반도체 메모리 장치
제1도는 종래의 128비트 ECC를 사용할 시의 칩 블럭 다이아그램.
제2도는 제1도에서의 프리-디코더회로도.
제3도는 종래의 4개의 서브 블럭 어레이로 구성되는 칩 블럭 다이아그램.
제4도는 제3도의 센스앰프 인에이블회로도.
제5도는 본 발명에 의한 멀티-ECC 내장 아키텍쳐의 일실시예.
제6도는 제5도에서의 제어신호발생회로도.
제7도는 본 발명에 의한 멀티-ECC 내장 아키텍쳐의 다른 실시예, 및
제8도는 제7도의 제3디코더의 상세회로도이다.
본 발명은 ECC(Error Correcting Code)를 내장하는 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 메모리 어레이가 다수개의 서브 어레이로 구성되는 반도체 메모리 장치에 ECC를 내장하는 아키텍쳐(architecture)에 관한 것이다.
반도체 메모리 장치가 점차 고집적화 되어감에 따라 공정상에 의한 문제 또는 전기적인 스트레스(stress)로 인하여 발생되는 비트성 결함(bit failuer)은 그 제품의 수율(yield) 및 신뢰성에 결정적인 영향을 미친다. 특히 고신뢰성을 요구하는 비휘발성(non-volatile) 메모리 제품인 EEPROM이나 마스크 ROM과 같은 메모리 소자에는 점차 ECC의 적용이 일반적으로 또는 추세이다.
이러한 ECC의 적용은 패리티 셀(parity cell)의 추가로 인한 칩 사이즈의 증가, 커렉션(correction)회로에 대한 스피드 지연등의 손실이 발생되지만 신뢰성 및 수율향상폭은 이를 상쇄할 수 있을 정도로 충분하므로, 특히 리드 전용의 고집적 메모리 소자의 경우에는 리던던시(redundancy)의 적용이 어러워, 수율 및 신뢰성향상을 위하여 ECC의 내장이 필수적으로 되고 있다.
상기 ECC의 개념은 입력동작시 입력 데이타에 의해 패리티를 발생시키고 입력 데이타와 상기 데이타 및 페리티 비트를 모두 저장시켜서 출력동작시 저장된 데이타와 상기 데이타가 발생시킨 패리티를 비교해서 에러를 검출하고 정정하는 것이다. 즉, 패리티는 입력 데이타에 의해 만들어진 정보가 된다. 참조로, 상기에서 데이타 비트수에 따라 필요로 되는 패리티 비트의 수는 해밍 코드(Hamming code)에 따라 결정되며 이는 다음식에 의해 이루어진다.
식:2k≥m+k+1, 여기서 m은 데이타 비트수이고 k는 패리티 비트수이다. 그래서 상기 식에 의하면 데이타 비트수가 8개일 경우는 패리니 비트의 수가 4개이고, 데이타 비트수가 16개일 경우는 패리티 비트수가 5개로 된다.
이와 관련하여 종래에 ECC를 내장하는 칩의 블럭 다이아그램을 제1도에 도시하였다. 상기 제1도는 128비트 ECC를 사용하는 것을 예로 들은 것으로, 이때 패리티비트의 수는 8개가 된다. 그 구성은 메모리셀 어레이 및 더미 셀 어레이 블럭(10A), 메모리 셀 어레이 및 더미 셀 어레이 블럭(10A)의 데이타를 감지하는 센스앰프(20A), 센스앰프(20A)의 출력을 래치하는 센스앰프출력래치부(30A), 비트성 에러를 정정하는 ECC회로가 내장되는 블럭(40A), 블럭(40A)의 128개의 출력을 3개의 어드레스에 의해 16개씩 순차적으로 출력할 수 있게 제어하는 출력디코더(50A), 16개로 디코딩된 출력디코더(50A)의 출력을 칩 외부로 출력하는 데이타 출력버퍼(60A) 및 출력페드(70A)로 이루어진다.
제2도는 입력어드레스(Ai,/Ai…Ak,/Ak)에 의해 프리디코딩하는 프리디코더(pre-decoder)로서, 상기 프리디코더로부터의 출력신호들(SAD0, SADl,…SAD7)들은 제1도의 출력디코더(50A)로 입력된다. 이러한 제1 및 제2도의 구성에서 데이타의 액세스시에는 센스앰프(20A)의 출력을 래치(latch)한 후 ECC회로(40A)를 거친 후, 어드레스에 의해 데이타를 순차적으로 출력할 수 있으므로 데이타 액세스의 스피드가 고속으로 이루어질 수 있게 된다. 이러한 고속 데이타 액세스모드를 페이지모드(PAGE MODE)라 한다.
그러나 이와같은 구성을 가지는 아키텍쳐하에서는 메모리 소자의 스페셜(special)모드중의 하나인 페이지모드 동작에는 문제가 없으나, 노멀모드동작시에 센스앰프 136개가 동시에 동작하게 되므로 전력소모가 커지게 된다. 따라서 페이지모드와 노멀모드동작이 가능하게 칩의 상부를 구성하는 메탈층(metal layer)의 변경으로 구분하여야 하나 상기 제1도의 블럭구성을 가지는 아키텍쳐로는 메탈층으로의 구분이 불가능하다.
한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제1도에서의 어레이 블럭(10A)을 예를들어서 4개의 서브어레이 블럭으로 분할하는 경우는 다음과 같다. 이에 대한 것을 제3도에 도시하였으며, 이것의 구성은 4개의 서브 어레이 블럭(11B)(12B)(13B)(14B)과, 어드레스천이검출기(ATD) (20B)의 출력신호를 입력하고 상기 각각의 서브 어레이 블럭(11B)(12B)(13B)(14B)에 대응하여 구비되는 센스앰프(21B)(22B)(23B)(24B)와, 상기 센스앰프(21B)(22B)(23B)(24B)의 출력을 래치하는 래치부(31B)(32B)(33B)(34B)와, 어드레스를 입력으로 하고 소정의 선택된 어레이 및 센스앰프만을 인에이블시키고 그외는 디세이블시키는 제어신호를 출력하는 디코더(50)와, 상기 디코더(50B)의 출력신호(SADi)와 래치부(31B)(32B)(33B)(34B)의 출력신호를 각각 입력하는 단계인 출력디코더(51B) (52B) (53B) (54B)와, 출력디코더(51B) (52B) (53B) (54B)로부터 출력되는 디코딩신호에 응답하여 상기 센스앰프(21B)(22B)(23B)(24B)의 출력을 칩 외부로 전달하는 데이타 출력버퍼(40B)로 이루어진다. 이러한 구성에서 센스앰프(21B)(22B)(23B)(24B)를 인에이블시키는 제어신호(ΦSAi)는 제4도와 같은 회로에서 출력될 수 있다.
이와같은 아키텍쳐하에서는 소정의 선택되지 않은 서브 어레이 및 센스앰프를 디세이블시키므로 전류소모를 크게 줄일 수 있게 된다. 또한 칩의 상부를 구성하는 메탈층(metal layer)의 변경에 의해 모든 어레이블(11B)(12B)(13B)(14B) 및 센스앰프(21B)(22B)(23B)(24B)를 동시에 동작시키면 상기와 같은 페이지 모드로 사용할 수 있게 된다. 그러나 이와같은 아키텍쳐하에서는 칩의 수율 밋 신뢰성을 위한 ECC의 적용을 할 수 없는 문제가 수반된다.
따라서, 본 발명의 목적은 ECC회로를 내장하여 칩의 수율이 향상되고 고신뢰성이 보장되는 반도체 메모리 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 ECC회로를 내장하고 전력소모가 최대한 억제되는 반도체 메모리 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 멀티-ECC회로를 내장하는 반도체 메모리 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 ECC회로를 서브 셀 어레이 마다 구비하여 칩의 수율 및 신뢰성이 향상되고 전류소모가 최대한 억체되는 칩 아키텍쳐를 가지는 반도체 메모리 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 메모리 장치에 있어서, 노멀 셀 데이타를 저장하기 위한 메모리 셀과 패리티 셀 데이타를 하기 위한 패리티 셀을 포함하여 가지며 블럭선택신호의 입력에 의해 인에이블되는 다수개의 서브 셀 어레이와, 어드레스 신호를 입력하여 상기 다수개의 서브셀 어레이중 특정한 서브 셀 어레이를 선택하기 위한 블럭선택신호를 상기 다수개의 서브 셀 어레이로 출력하여 해당 서브 셀 어레이만을 인에이블시키는 블럭 디코딩수단과, 상기 다수개의 서브 셀 어레이에 각각 연결되어 상기 서브 셀 어레이로부터의 셀데이타를 센싱하는 다수개의 센스앰프그룹과, 상기 다수개의 센스앰프그룹의 각각의 출력단에 연결되어 상기 서브 셀 어레이내에 저장된 셀 데이타에 의한 비트성 결함을 구제하기 위한 다수의 ECC회로와, 상기 다수개의 ECC회로의 출력에 연결되는 다수의 출력 디코더를 구비하는 것을 제공함으로써 달성된다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 멀티-ECC 내장 아키텍쳐의 일 실시예를 제5도에 도시하였다. 그리고 본 발명에 의한 멀티-ECC 내장 아키텍쳐의 다른 실시예를 제7도에 도시하였다.
본 발명에 의한 멀티-ECC 내장 아키텍쳐의 일 실시예인 제5도의 구성은 다음과 같다. 본 실시예에서는 메모리 셀 어레이가 4개의 서브 어레이로 분할되는 것을 도시하였다. 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
노멀셀과 패리티 셀(ECC셀)을 포함하고 4개로 분할배열되는 서브 셀 어레이(100A)(100B)(100C)(100D)와, 상기 각각의 서브 셀 어레이(100A)(100B)(100C)(100D)에 연결되고 노멀센스앰프와 ECC센스앰프로 형성되는 4개의 센스앰프그룹(110A)(110B)(110C)(110D)과, 상기 센스앰프그룹(110A)(110B)(110C)(110D)의 각각의 출력단자에 접속되어 센싱된 출력신호를 각각 설치하는 4개의 래치부(120A)(120B)(120C)(120D)와, 상기 센스앰프그룹(110A)(110B)(110C)(110D)에 각각 연결되어 비트성 결함을 구제하는 4개의 ECC회로(130A) (130B) (130C)(130C) (130D)와, 상기 ECC 회로(130A)(130B)(130C)(130D)의 출력단자에 각각 연결되는 출력디코더(140A)(140B)(140C)(140D)와, 상기 출력디코더(140A)(140B)(140C)(140D)의 출력신호를 입력하는 출력버퍼(160) 및 출력페드(170)로 구성된다.
또한 상술한 구성외에도 소정의 어드레스 신호를 입력하여 각각의 서브 셀 어레이(100A)(100B)(100C)(100D)들중 해당하는 서브 셀 어레이만을 선택하는 블럭선택신호 Bi를 출력하는 제1디코더(150)와, 상기 제 1 디코더(15)로부터 출력되는 블럭선택신호 Bi신호를 디코딩하여 센스앰프그룹(110A)(110B)(110C)(110D)들중 하나의 센스앰프그룹을 선택하는 센스앰프신호 ΦSAPi를 출력하는 ATD블럭(150A)과, 어드레스를 입력하여 32개의 센스앰프 출력을 16개로 나누는 출력제어신호 SADi를 발생하는 제2디코더(140)가 독립적으로 제공되며, 제1디코더(150)와 ATD블럭(150A)과 게2디코더(140)는 제6도와 같은 실시예에서 출력되어질 수 있다.
상기의 구성에서 센스앰프그룹과 래치부와 ECC회로와, 출력디코더는 서브 셀 어레이를 4개로 분할 배열함에 의해 각각 4개로 구비하였으며, 이는 서브 셀 어레이의 수와 상응하게 된다. 또한 제5도의 구성하에서 센스앰프 및 ECC회로에서 각 블럭당 38개의 센스앰프가 필요한 것은 32개의 노멀 데이타 센싱용 센스앰프와 32개의 데이타 비트의 단일 비트 결함을 구제하기 위해 필요한 6개의 패리티 데이타 센스앰프를 사용하기 때문이다.
상기 제5도의 구성상의 특징을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 의한 아키텍쳐의 특징은 전류소모를 줄임과 동시에 스피드 개선을 위하여 메모리 셀 어레이를 4개의 서브 셀 어레이로 나누는 아키텍쳐를 사용하였고, 도시에 비트성 에러를 구제하기 위하여 ECC회로를 성기 각 서브 셀 어레이마다 적용하는 멀티-ECC회로하는 점이다. 따라서, 4개의 서브 셀 어레이(100A)(100B)(100C)(100D)가 서로 독립적으로 동작하므로 ECC회로(130A)(130B)(130C)(130D)와 또한, 각 서브 셀 어레이(100A)(100B)(100C)(100D)에 독립적으로 제공된다. 상기와 같은 구성에 의해 임의의 서브 셀 어레이에 속하는 특정한 ECC회로는 다른 서브 셀 어레이의 센스앰프의 영향을 받지 않게 된다.
그래서, 제1도와 같은 종래의 회로에서 128개의 센스앰프 출력의 조합에 의하야 동작하는 ECC회로대신에 각 서브 셀 어레이당 32개의 센스앰프 출력의 조합에 의하여 동작하는 32비트 ECC회로로 이루어진다. 그리고 제2디코더(140)는 서브 셀 어레이가 4개로 배열되기 때문에 2개의 어드레스를 입력하여 소정의 블럭을 선택하는 블럭 디코더로 된다. 따라서, 상기 제1디코더(150)와 ATD(150A) 및 제2디코더(140)은 어드레스신호의 입력에 응답하여 블럭선택신호 Bi와 센스앰프선택신호 ΦSAi 및 출력제어신호 SADi를 발생하는 블럭 디코딩 수단에 대응함을 알 수 있다.
제5도의 구성에 따른 동작흐름은 다음과 같다. 데이타의 출력동작시, 서브 셀 어레이(100A)(100B)(100C)(100D)중 예를들어 서브 셀 어레이(100A)에서 출력되는 데이타는, 센스앰프그룹(110A)내의 노멀센스앰프에서 노멀데이타가 감지되고 ECC센스앰프에서 데이타가 감지된다. 그러고 이들 데이타는 래치부(120A)에서 래치된다. 그리고 이들 데이타는 ECC회로(130A)를 거치는데, 만일 비트성 에러가 있는 경우 ECC회로(130A)에서 정정된다. 그리고 나서 이들 데이타는 출력디코더(140A)에서 디코딩되고, 출력버퍼(160)를 거쳐 칩 외부로 출력된다. 여기에서, 서브 셀 어레이(100A)가 선택되고 이로부터 센스앰프그룹(110A)과 래치부(120A)와 ECC회로(120A)와 출력디코더(140A)가 동작될시에, 바선택되는 서브 셀 어레이(100B∼100D)와 센스앰프그룹(110B∼110D), 래치부(120B∼120D), ECC회로(130B∼130D)와 출력디코더(140B∼140D)는 디세이블 상테로 있기 때문에 전류소모가 종래의 그것에 비해 현저하게 줄어듬을 이해할 수 있을 것이다.
한편, 칩을 1페이지(page)=8워드(word)의 페이지 모드로 사용하는 것은, 칩의 상층부를 구성하는 메탈층의 변경만으로 용이하게 이루어진다. 이와같은 방법을 사용하게 되면 어레이의 구성은 제7도와 같이 이루어지며, 출력디코더(141)의 형태만 달라지게 된다. 제7도의 구성에서는 출력디코더(141)가 128비트에 해당하는 데이타를 전부 래치하고, 이로부터 디코딩 동작에 따라 데이타 출력버퍼(160)로 상기의 데이타를 출력하게 된다.
이때 출력디코더(141)에 입력되는 출력제어신호들(ΦSAD0,…,ΦSAD7)은 제3디코더(142)로부터 출력된 신호이며, 제3디코더(142)는 제8도와 같은 실시예로 구성될 수 있다. 제7도회로의 동작은 출력디코더(141)의 동작만 상기한 것 같이 다르고, 그외는 제5도 회로의 그것과 동일하게 된다. 제7도와 같은 구성을 가지게 될 시에는 제5도와 같은 ATD회로(150A)와 제1디코더(150)가 필요없게 되는 잇점이 발생된다.
상기 제5도 및 제7도와 같은 아키텍쳐는 본 발명의 사상에 입각하여 실현한 최적의 실시예로서, 이들을 구성하는 각 구성소자는 본 발명에 따른 블럭 아키텍쳐하에서는 여러가지 다른 변형이 이루어질 수 있음은 이분야의 당 업자들에게는 명백한 사항이다.
상술한 바와같이, 본 발명은 다수개로 배열되는 셀 어레이에 ECC회로가 각각 하나씩 내장되는 멀티-ECC회로를 실현하므로서, 칩의 수율 및 신뢰성을 보장함과 동시에 전류소모가 최대한 억제되는 잇점이 있다.

Claims (7)

  1. 반도체 메모리 장치에 있어서, 노멀 셀 데이타를 저장하기 위한 메모리 셀과 패리티 셀 데이타를 저장하기 위한 패리티 셀을 포함하여 가지며 블럭선택신호의 입력에 의해 인에이블되는 다수개의 서브 셀 어레이와, 어드레스 신호를 입력하여 상기 다수개의 서브 셀 어레이중 특정한 서브 셀 어레이를 선택하기 위한 블럭선택신호를 상기 다수개의 서브 셀 어레이로 출력하여 해당 서브 셀 어레이만을 인에이블시키는 블럭디코딩 수단과, 상기 다수개의 서브 셀 어레이에 각각 연결되어 상기 서브 셀 어레이로부터의 셀 데이타를 센싱하는 다수개의 센스앰프그룹과, 상기 다수개의 센스앰프그룹의 각각의 출력단에 연결되어 상기 서브 셀 어레이내에 저장된 셀 데이타에 의한 비트성 결함을 구제하기 위한 다수의 ECC회로와, 상기 다수개의 ECC회로의 출력에 연결되는 다수의 출력 디코더를 구비함을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 블럭선택신호에 의해서 선택된 상기 서브 셀 어레이에 연결되는 상기 센스앰프그룹과 상기 ECC회로만이 동작함을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 상기 센스앰프그룹과 상기 ECC회로 사이에 상기 센스앰프그룹의 출력신호를 래치하여 출력하기 위한 래치수단을 더 구비함을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반도체 메모리 장치는, 어드레스를 입력하는 제어용 디코더를 더구비하고, 상기 제어용 디코더의 디코딩 출력신호에 의해 상기 출력 디코더의 동작이 인에이블됨을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
  5. 반도체 메모리 장치에 있어서, 노멀 셀 데이타를 저장하기 위한 메모리 셀과 패리티 셀 데이타를 저장하기 위한 패리티 셀을 포함하여 가지며 블럭선택신호의 입력에 의해 인에이블되는 다수개의 서브 셀 어레이와, 어드레스 신호를 입력하여 상기 다수개의 서브 셀 어레이중 특정한 서브 셀 어레이를 선택학 위한 블럭선택신호를 상기 다수개의 서브 셀 어레이로 출력하여 해당 서브 셀 어레이만을 인에이블 시키는 블럭 디코딩 수단과, 상기 다수개의 서브 셀 어레이에 각각 연결되어 상기 서브 셀 어레이로부터의 셀 데이타를 센싱하는 다수개의 센스앰프그룹과, 상기 다수개의 센스앰프그룹의 각각의 출력단에 연결되어 상기 서브 셀 어레이내에 저장된 셀 데이타에 의한 비트성 결함을 구제하기 위한 다수의 ECC회로와, 각각의 상기 ECC회로의 출력을 모두 입력하고 이를 순차적으로 출력하는 디코더를 구비함을 특징으로 하는 반도체 메모리장치.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 상기 센스앰프그룹과 상기 ECC회로 사이에 상기 센스앰프그룹의 출력신호를 래치하여 출력하기 위한 래치수단을 더 구비함을 특징으로 하는 반도체 메에모리 장치.
  7. 상단부에 메탈층을 가지는 반도체 메모리 장치에 있어서, 노멀 셀 데이타를 저장하기 위한 메모리 셀패리티 셀 데이타를 저장하기 위한 페리티 셀을 포함하여 가지며 블럭선택신호의 입력에 의해 인에이블되는 다수개의 서브 셀 어레이와, 어드레스 신호를 입력하여 상기 다수개의 서브 셀 어레이중 특정한 서브 셀 어레이를 선택하기 위한 블럭선택신호를 상기 다수개의 서브 셀 어레이로 출력하여 해당 서브 셀 어레이만을 인에이블시키는 블럭 디코딩 수단과, 상기 다수개의 서브 셀 어레이에 각각 연결되어 상기 서브 셀 어레이로부터의 셀 데이타를 샌싱하는 다수개의 센스앰프그룹과, 상기 센스앰프그룹으로부터의 출력신호를 래치하기 위한 다수의 래치수단과, 각각의 상기 센스앰프그룹에 연결되고 상기 서브 셀 어레이내에 저장된 셀 데이타에 의한 비트성 결함을 구제하기 위한 다수의 멀티 ECC회로와, 각각의 상기 멀티 ECC회로의 출력에 연결되는 다수의 출력 디코더와, 상기 출력디코더의 출력신호를 입력하는 출력버퍼를 구비하여 상기 메탈층의 변경에 의해 페이지모드로의 변환이 이루어지는 기능을 적어도 포함함을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.
KR1019920013685A 1992-07-30 1992-07-30 멀티-이씨씨(ecc)회로를 내장하는 반도체 메모리 장치 KR950008789B1 (ko)

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