TW439060B - Synchronous burst semiconductor memory device - Google Patents
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Description
43 9〇 B 〇 369Snifrdoc/G08 A7 B7 五、發明說明(l) 本發明係有關半導體記憶元件,特別係有關具有管路式 多位元預取結構之同步爆衝記憶體元件。 圖1係描繪同步操作於外部輸入時脈信號之習知之同 步爆衝管路式SRAM(靜態隨機存取記億體)元件。 SRAM100將SRAM核整合於同步周邊電路。SRAM100具 有寫入操作模式,其中寫入資料在位址與控制輸入已存在 後之至少一個時脈周期才寫入至記憶體單元內。 習知之SRAM100可回應於外部時脈信號CK(或CK#) 之上升與下降邊緣以及時脈信號之上升(或下降)而存取資 料。也就是,SRAM100可操作於單一資料倍(SDR)與雙重 資料倍(DDR)操作模式中。SDR操作模式允許使用者在每 個時脈信號CK之上升邊緣讀取或寫入單一字元,DDR模 式允許同步於時脈信號CK之每個時脈邊緣進行讀取或寫 入操作。 SRAM100包括時脈緩衝器102,位址暫存器104,爆衝 位址序順計數器106,寫入位址暫存器’ 2χ 1多工器 110,124a,124b,124c,136 與 138,位址解碼器 112, SDR/DDR輸出控制邏輯114,位址比較器116’邏輯閘118 與150,資料輸入暫存器120與122 ’寫入暫存器126,寫 入驅動器128,記憶體單元陣列130,感應放大器電路132, 輸出暫存器134 ’輸出緩衝器140 ’資料倍暫存器142,讀 /寫致能暫存器144,輸出致能暫存器148 ’以及反射信號 時脈緩衝器152與154。 代表SDR或DDR模式之資料率信號SD/DD#與代表線 4 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 襄-----—丨—訂------ - --線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ,43 90 6 〇 a7 _^6QSnif1 AncJmR B7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明()) 性或交錯式爆衝型之爆衝型信號LBO#係外部輸入至 SRAM100。在SDR模式中,寫入資料係在時脈信號CK之 上升時暫存。在DDR模式中’寫入資料係皆在時脈信號 CK之上升與下降邊緣時暫存。在SDr模式中,讀取資料 係在時脈信號CK之上升邊緣處被驅動,而在DDR模式 中’讀取資料係在時脈信號CK之上升與下降邊緣處驅 動。位址信號SA01與SA1’係由信號LBO#所指示之順序而 輸入。 圖2係圖1所示之SRAM100之時序圖。爲解釋方便, 假設習知SRAM100支援1,2與4之爆衝長度,以及記憶 體元件具有雙階延遲結構。由圖2可看出,當代表爆衝長 度爲4之DDR爆衝寫入操作(底下稱爲"DW4操作”)之指令 DW4在外部時脈信號CK之周期C1內從外部輸入時,當 成起始爆衝位址之外部位址AO_b在外部時脈信號CK之 上升邊緣出現。因爲SRAM元件係後寫入型式,在時脈信 號CK之下一周期C2(也就是沒有任何外部位址輸入之爆 衝寫入持續周期)中,寫入資料對WOb與WOa係分別在時 脈信號CK之上升邊緣與下降邊緣處依序輸入。 在時脈信號CK之周期C3中,係輸入代表爆衝長度爲 2之DDR爆衝寫入操作之指令AW2,相關於指令AW4之 兩連續寫入資料WOd與WOc也分別同步於時脈信號CK 之上升與下降邊緣處輸入。寫入資料WOd,WOc,WOa與 WOb之輸入順序係由外部位址A0_b與所選擇之爆衝模式 (也就是交錯式或線性爆衝模式)所決定。 5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --I 11 丨 11 訂·--!-姨 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) B7 a39〇6〇、 ^fiQSnifl H^r/OOS_ 玉、發明說明(芍) 因爲SRAM元件之雙階延遲寫入特徵,寫入資料WOb 與WOa之內部位址WA0_ab係產生於周期C3內,藉由將 WA0_ab解碼,資料WOb與WOa係寫入所選擇之記憶體單 元。寫入資料WOb與WOa之爆衝寫入位址之參考信號 WAO-ab代表已串列輸入之資料WOb與WOa皆寫入至所選 擇之平行記憶體單元。 在周期C4中,寫入資料對Wla與Wlb係回應於在周 期C3出現之指令CW2而在時脈信號CK之上升與下降邊 緣輸入。然而,當代表爆衝長度爲4之DDR爆衝讀取操 作(底下稱爲MDR4操作”)之指令CW4在周期C4內產生 時,DDR操作之爆衝位址RA2_cd係內部產生,其將DR4 操作之外部位址A2_c當成內部爆衝位址,而非將DW2操 作之位址Al_a當成內部爆衝位址。在周期C4中,寫入資 料WOd,WOc,Wla與Wlb可被暫存,直到完成DR4操 作才寫入至記憶體單元。 如同具有爆衝寫入持續指令之周期C2般,在具有爆衝 寫入持續指令之周期C5也無外部位址輸入。在周期C5 中,後續內部爆衝位址RA2_ab係根據外部位址A2_c而產 生,相關於DR4操作之爆衝位址RA2_cd之第一讀取資料 R2c係被驅動至資料匯流排。讀取資料R2c與R2d之爆衝 位址之參考信號RA2_cd(或RA2_ab)代表著,資料R2c與 R2d(或R2a與R2b)係平行地從所選擇之記憶體單元讀取 出。 在周期C6中,代表爆衝長度爲1之SDR爆衝讀取操作 6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---—II--訂-------姨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度通用命國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 439060 _.^6QSnif1 Hnr/Πη» A7 B7 五 '發明說明(If ) (底下稱爲”SR1操作”)之指令SR1係連同外部位址A3_d-起出現。在單一讀取周期C6中,外部位址A3_d本身變成 內部位址RA3_d,而無產生額外之內部位址,相關於DR4 操作之讀取資料R2d與Rh係出現於資料匯流排上。由圖 2可看出,當從讀取周期轉態成寫入周期時,習知之 SRAM100需要沒有外部位址輸入之單一"無操作(NOP)"周 期,即使從寫入周期轉換成讀取周期,並不需要NOP周 期。因此,在時脈信號CK之周期C7中,NOP周期係爲 在下一周期C8內執行之下一寫入操作而加入。在NOP周 期C7中,相關於DR4操作之最後讀取資料R2b係驅動至 資料匯流排而無需產生內部位址,且完成DR4操作。如上 述之爆衝寫入操作,資料R2c,R2d,R2a與R2b之讀取資 料輸出順序也由外部位址A2_c與所選擇之爆衝模式來決 定。 在時脈信號CK之周期C8中,代表爆衝長度爲1之DDR 爆衝寫入操作之指令DW1係連同外部位址A4_a —起出 現,暫存於周期C4中之寫入資料WOd與WOc係藉由將內 部位址WA0_dc而寫入至所選擇之記憶體單元。 如上述般,DW4操作之暫存資料WOd與WOc係在寫入 周期C8中寫入至記憶體單元內,因爲DR4與SRr操作已 完成。然而,在SR1操作後,爲在第一寫入周期C8內將 暫存資料WOd與WOc寫入至內部位址WA0_dc所指定之 記憶體單元內,記憶體元件在將爆衝位址順序計數器設定 成與內部位址WA0_dc —樣快上有困難,因爲讀取與寫入 7 本紙張尺度適用中囷國家標準(CNS)A4規格(210^ 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) p-i-----訂----—丨!.線 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 A7 * 439°60 ^0<;pif1 dnr/nOR_B7______ 五、發明說明(t ) 操作只用單一爆衝位址順序計數器106(示於圖1),導致位 址解碼速度有所損失。 因此’本發明之一般目的係提烘具有性能改善之同步爆 衝半導體記憶體元件。 本發明之另一目的係提供能克服使用單一爆衝位址產 生器所導致之位址解碼時序損失之同步爆衝半導體記憶 體元件。 根據本發明之觀點之一,其提供一種半導体記憶體元 件,如SRAM,DRAM,快閃EEPR0M,鐵電FRAM或相 類似之記憶体元件,其操作係同步於外部時脈(或系統時脈) 信號。同步記憶体之最大優點在於,系統時脈邊緣是唯一 系統要供應至記憶体之時序探針。這減少將多重時序探針 環繞PC板或模組傳送之需求。甚至,本發明之同步記憶 体元件回應於外部時脈信號之上升與下降邊緣而存取資 料,而將記憶体元件之資料倍數加倍。甚至,記憶体元件 可操作於爆衝讀取與爆衝寫入模式。這些爆衝模式存取之 優點係因爲記憶体元件之內部匯流排係寬於外部匯流 排。這使得從一連串爆衝模式位址所得之所有資料能由內 部位址從記憶体元件存取至其輸出。本發明之同步記憶体 元件具有兩個內部位址產生器:其中一個係用於爆衝讀取 操作,而另一個係用於爆衝寫入操作。爆衝讀取位址產生 器係回應於一外部位址而產生連續之爆衝讀取位址。爆衝 寫入位址產生器也回應於一外部位址而產生連續之爆衝 寫入位址。甚至,記憶体元件具有控制器,其回應於外部 8 n ic n H ^41 fl^i I I h (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用令國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 439〇6〇’ a7 —一 五、發明說明(么) 輸入之讀/寫指令而控制內部位址產生器之操作。 根據本發明之另一觀點,能回應於外部時脈信號之上升 與下降邊緣而存取資料之同步管路式爆衝半導体元件包 括:一記憶體單元陣列,包括複數個儲存資料位元之記憶 體單元;一第一位址暫存器,其暫存一外部位址;一第一 內部位址產生器’接收該第一位址暫存器之一輸出以產生 爆衝讀取操作之連續第一內部位址;一第二位址暫存器, 其暫存該外部位址;以及一第二內部位址產生器,接收該 第二位址暫存器之一輸出以產生爆衝寫入操作之連續第 二內部位址。該記憶体元件更包括:一位址選擇器,選擇 該第一與第二內部位址產生器其中之一的輸出:一控制 器,回應於至少一外部寫入致能信號,而控制該第一與第 二位址暫存器,該第一與第二內部位址產生器以及該位址 選擇器之操作;以及一位址解碼器,將該位址選擇器之一 輸出解碼,以選擇該記憶體單元。該記憶體元件更包括: 一第一資料輸入暫存器,其暫存一第一寫入資料;一第二 資料輸入暫存器,其暫存一第二寫入資料;該第一與第二 寫入資料係爲連續輸入;一寫入資料排序裝置,回應於該 第二內部位址產生器之該輸出而將該第一與第二寫入資 料排序;以及一寫入驅動器,將該排序後資料寫入至該記 憶體單元。該記憶體元件更包括:一感應放大器電路,將 儲存於記憶体單元內之一第一讀取資料與一第二讀取資 料平行感應與放大:以及一讀取資料排序裝置,回應於該 第一內部位址產生器之該輸出而將該第一與第二讀取資 9 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) — — IIJ—Γ—-— — II 裝· 111 I 訂-ί I 11 11 - I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 Α7 Β7 43 9〇 6 〇 五、發明說明(^)) 料排序,並將該第一與第二讀取資料連續輸出。 根據本發明,因爲同步半導体記憶体係具有各別之內部 讀與寫位址產生器,雖然爆衝寫入操作被讀取操作所中 斷,內部位址產生器也無需爲被中所之寫入操作而重設。 因此,記憶体元件具有較短之內部位址解碼時間,使得元 件性能得以改善。 圖式之簡單說明: 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂, 下文特舉較佳實施例,並配合所附圖式’作詳細說明如 下: 圖1係描繪習知同步半導體記憶體單元之方塊圖; 圖2係圖1之習知記憶體元件之時序圖; 圖3係本發明之同步半導體記億體元件之較佳實施例 之方塊圖; 圖4係圖3之記憶體元之讀取與寫入位址路徑上電路之 詳細電路圖;以及 圖5係圖3之記憶體元件之時序圖。 標號說明= 300 : SRAM 302 :時脈緩衝器 304 :控制邏輯 306 :位址緩衝器 308 :位址暫存器 310、314 :位址產生器 10 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 牧_!----訂----- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^ 6 〇 ;·
dnr./n〇S A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(¥ ) 316 :位址選擇器 320a、320b :資料輸入暫存器 326 :記憶體單元陣列 328 :感應放大器電路 330 :讀取資料排序裝置 332 :資料輸出緩衝器 334 :輸出墊 402、410、414 :開關電路 404、412、416 :鎖相電路 406、418 :計數器 408、420 :多工器 較佳實施例 下列描敘中,特殊細節係爲對本發明有更透徹之了解。 明顯地,對習知此技者而言,無需這些特殊細節便能實施 本發明。 本發明之半導體記憶體單元之重要特徵在於爆衝讀取 與寫入操作使用各別之內部位址產生器。這些各別之爆衝 讀取與寫入位址產生器縮短了內部位址解碼時序,而改善 了本發明之性能。 在此,爲簡單起見,將參考SRAM環境來討論本發明 之實施例。然而要注意,任一半導體記憶體元件,如 DRAM,快閃EEPROM,鐵電RAM,或相類元件可用於實 施本實施例所揭露之觀念。此外,本發明之半導體記憶體 元件可用自動追蹤位元線架構來減少核心周期時間,用縮 11 ---·--I ^--I---衣--------訂---------線' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 39〇6〇、 A7 ^fiQSpifl (ior/nflR__B7_—__ 五、發明說明) 短後之主資料線來減少電流,經由雙軌重設重路而具有高 速傳送特徵之雜訊免除電路,雙位元預取操作,以及同步 於輸出資料之探針時脈以確保處理器(或CPU)之資料獲得 時間。因此’此說明書與圖示係用於描敘本發明,非而限 制。 請參考所附圖示來描敘本發明之較佳實施例。 圖3係本發明之同步管路式爆衝SRAM元件之較佳實 施例之方塊圖;圖4係圖3之記憶體元件之讀寫路徑上之 電路之詳細電路圖。在這些圖中,習知電路係以方塊圖以 不使本發明難以理解,只爲簡化起見,也假設本發明之 SRAM元件支援最大爲4之爆衝長度,以及具有2階延遲 特徵(也就是2周期之寫入期)。 先參考圖3 ’同步管路式爆^SRAM300係同步操作於 外部輸入之差動時脈信號K與K。時脈緩衝器302產生同 步於外部時脈信號K與K之內部時脈信號CLK〇SRAM300 包括由4個墊組成之記憶體單元陣列326,雖未示出。各 墊包括3個方塊且具有9個I/O。各方塊具有3個I/O,係 分割成各具有64kb容量之8個副方塊。SRAM300係有17 位元之外部地址A0-A16輸入。該位址信號A0-A16係位址 緩衝器306而饋入至第一與第二位址暫存器308與312。 暫存器3〇8與312分別暫時保持位址信號A0-A16。甚至, 各具有36位元寬匯流排之第一與第二資料輸入暫存器 320a與320b係倂用以增強管路式寫入周期與縮減讀,寫轉 換時間。 12 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ----I J I Γ L----发--------訂--------線 I (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 43^^60 439U60 五、發明說明((。) SRAM300具有”後寫”操作模式,在該模式中,寫入資 料係於位址與控制輸入已出現後之一個或多個周期時才 寫入至其記億體單元。此模式能將當讀取操作在寫入操作 之後經常發生之閒置周期之數量減至最小。甚至, SRAM300可以用爆衝讀取與寫入模式操作。 同樣地,SRAM300具有一般SDR(單倍資料)與DDR(雙 倍資^I操作模式。也就是,SRAM300能回應於時脈信號 K(或^)(DDR模式)之上升與下降邊緣而存取資料,以及 在時脈信號K(或Y)(SDR模式)之上升或下降邊緣存取。 此外,如果當SRAM300執行寫入操作時,出現讀取指 令,SRAM300暫時將寫入操作之位址與資料儲存於其暫存 器中,因爲SRAM300無法在不與讀取操作衝突下將最後 資料字元寫入至其記憶體單元。剩餘之寫入資料保持於暫 存器中,直到下一寫入周期發生爲止。在讀取周期後之第 一寫入周期中,從先前寫入周期得到之暫存資料係寫入至 記憶體單元中。此稱爲"事後(posted)寫入"功能。 在SRAM300中,所有輸入同步通過時脈信號K(或CLK) 所控制之暫存器。同步輸入包括所有位址A0-A16,所有 資料輸入DQ0-DQ35,同步負載信號B1,讀/寫(R/W)致能 信號B2,以及選擇SDR與DDR操作模式之一之資料率信 號B3。 由圖3可看出,控制邏輯304同步於內部時脈信號CLK 而接收同步負載信號Bl,R/W選擇信號B2,以及資料率 信號B3。當匯流排周期順序定義時,同步負載信號B1變 13 - - -----I U------ 疚_-----I I ^ 1!111111 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格(210 X 297公釐) 43 90 6 0
^fiQSnifl.dnc/OQR A7 B7 五、發明說明(丨丨) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 成低電位。此定義包括位址,資料轉移方向以及資料長 度。R/W選擇信號B2標明存取類型(讀或寫)。當信號B2 爲高電位時’可執行讀取操作,但當信號B2爲低電位時, 可執行寫入操作。同樣地,信號B2指明當信號B1爲高電 位時,是否執行爆衝周期。 SRAM300更包括數個非同步控制輸入,如輸出致能信 號(未示出)’以及爆衝型信號LBO。信號LBO允許選擇爲 交錯爆衝或線性爆衝。
在SDR寫入操作中,資料係在時脈信號κ之上升邊緣 暫存,在DDR操作模式中,資料係在時脈信號K之上升 與下降邊緣暫存。在SDR模式中,讀取資料係在時脈信號 K之上升邊緣被驅動,而在DDR模式中,係在時脈信號K 之上升與下降邊緣被驅動。 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 當信號B2爲高電位時,內部位址係向前進,但當信號 B2爲低電位,係執行無操作(NOP)。當同步負載信號B1 係低電位,資料率信號B3之取樣係在時脈信號CUC(或K) 之上升邊緣由控制邏輯304取樣。同時,SRAM300可執行 SDR讀取或寫入操作。如果信號B3係取樣爲低電位,DDR 讀或寫操作可在時脈信號CLK(或K)之每個時脈邊緣執 行。 控制邏輯304產生複數內部控制信號,如暫存器致能信 號E1至E4,指示寫入操作(DDR寫入或SDR寫入)之資料 倍之寫入倍信號'^,指示讀取操作(DDR讀取或SDR讀 取)之資料倍之讀取倍信號G、寫入致能信號ϋ’以及 14 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4視格(210 X 297公釐) A7 439060 ------- 五、發明說明(丨>) 使得後續爆衝位址能內部產生之爆衝持續信號BCN。 而在第一位址暫存器308之中,兩LSB位址信號RA1 與RA0係載入至當成爆衝讀取位址產生器之第一內部位 址產生器310。位址暫存器308之其他輸出信號RA2-RA16 係直接輸入至位址選擇器316,如2x 1多工器。相似地, 第二位址暫存器312之兩位元輸出信號WA1與WA0係載 入至當成爆衝寫入位址產生器之第二內部位址產生器 314。暫存器312之其他輸出信號WA2-WA16係輸入至位 址選擇器316。內部位址產生器310與314皆同步操作於 內部時脈信號CLK,且有爆衝持續信號BCN、寫入致能信 號^ΕΝ以及爆衝類型信號LBO輸入。第一內部位址產生
器310產生爆衝讀取位址信號RA(T與RA11。第二內部位 址產生器314產生爆衝寫入位址信號WA0'與WA1’。在 DDR操作中位址信號RAO',RA1,,WA0'與WA1_在DDR 在各時脈邊緣依照信號ΐϋ所指定之順序前進,但在SDR 操作中,只有於各上升邊緣才前進。爆衝讀取位址信號 RA1’連同第一位址暫存器308輸出之位址信號RA2-RA16 輸入至位址選擇器316之輸入端Α。爆衝寫入位址信號 WA1’連同第二位址暫存器312輸出之位址信號WA2-WA16輸入至位址選擇器316之另一輸入端B。 參考圖4,第一位址暫存器308包括連接至位址緩衝器 306之開關電路402以及連接至開關電路402之鎖相電路 404。開關電路402係回應於控制邏輯304(示於圖3中)輸 出之控制信號E1而開/關。第一內部位址產生器310包括 15 I I ! — il·— — —— ,¾----I---訂·!1!線 .k (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 439060 _^fjQSpifl Hor/ftfiR________ 五、發明說明(h ) 連接至鎖相電路404之計數器406,以及2x 1多工器408。 計數器406同步操作於內部時脈信號CLK,且也由控制邏 輯304所輸出之爆衝類型信號ΪΒΟ所控制。計數器4〇6 同步於內部時脈信號CLK而產生爆衝讀取位址信號RA0' 與RAr。位址信號RA01與RAP之順序係由控制邏輯304 所輸出之爆衝類型信號ΪΒΟ所決定。多工器408具有兩輸 入端A與B,其中一個接收計數器406之輸出,另一個接 收鎖相電路404之輸出。多工器408回應於控制邏輯304 所輸出之爆衝持續信號BCN而選擇性輸出其兩輸入端之 一。多工器408之輸出係輸入至位址選擇器316之輸入端 Α。 第二位址產生器312包括兩個開關電路410與414,以 及兩個鎖相電路412與416。開關電路410係連接於位址 緩衝器306與鎖相電路412間。開關電路412係連接於鎖 相電路412與416間。開關電路410係由控制邏輯304所 輸出之控制信H2所控制。開關電路402係由控制信號 Ε2之反相信號"ΙΪ"所控制。開關電路402, 410與414可由 MOS電晶體或CMOS傳輸閘電路所實施。鎖相電路之數量 可由寫入周期所決定。 第二內部位址產生器314包括連接至鎖相電路416之計 數器418以及2x 1多工器420。計數器418同步於內部時 脈信號CLK而產生爆衝寫入位址信號WA(T與WA1’。位址 信號WA0’與WAr之順序係由控制邏輯304所輸出之爆衝 類型信號LBO所決定。多工器420具有兩輸入端A與B, 16 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 农--------訂·-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) A7 439060 ^0^pjf1fdQc/Q.QS-------- 五、發明說明(|ψ ) 其中之一接收計數器418之輸出,另一個接收鎖相電路416 之輸出。多工器420回應於控制邏輯304所輸出之爆衝持 續信號BCN而選擇性輸出其兩輸入之一。多工器420之輸 出係輸入至位址選擇器306之輸入端B。解碼器318係接 收位址選擇器315之輸出。在此,要注意本發明之其他形 式,第一與第二內部位址產生器310與314可分別實施爲 讀與寫位址產生器。 如上述般,同步管路式爆衝SRAM300具有各自之讀與 寫指定位址產生器310與314,因此在讀取周期後之事後 寫入周期間,無需用所暫存之位址來設定內部位址產生 器。因此,相比於習知之記憶體元件,SRAM300之內部位 址解碼時間可縮減。
再參考圖3,位址選擇器316回應於寫入致能信號WEN 而選擇爆衝讀取位址信號RA1’-RA16與爆衝寫入位址信 號WA1’-WA16之一。當寫入致能信號ϋϊΓ爲高電位時, 係選擇爆衝讀取位址信號RA1'-RA16,而當寫入致能信號 WEN爲低電位時,係選擇爆衝寫入位址信號WA1'- WA16。位址選擇器316之輸出係輸入至解碼器318。解碼 器318藉由選擇位址選擇器316輸出之16位元位址ΑΓ-A16而選擇記憶體單元陣列326之列與行。資料輸入暫存 器320a與320b分別保持串列輸入之兩連續36-位元。暫 存器320a與320b之輸出係同步輸入至寫入資料排序裝置 322 ° 寫入資料排序裝置322根據第二內部位址產生器314 17 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 表------If訂---------線 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4親格(210x 297公g ) A7 439060 _^^QSpifl Hnr/OnR__21___—---- 五、發明說明(Θ ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 輸出之位址信號WA(V而轉換暫存器320a與320b之兩個 36位元輸出之轉送路徑。比如,當位址信號WA0,爲高電 位時,暫存器320a與320b之輸出係分別排序至高階36 位元資料與低階36位元資料,反之亦然。當信號WA01爲 低電位時,暫存器320a與320b之輸出係反相轉換。72位 元之寫入資料係輸入至寫入驅動器324。 __ 寫入驅動器回應於控制邏輯304輸出之寫入倍信號 而將72或36位元之資料寫入至記憶體單元陣列326。當 信號WD爲低電位(也就是DDR寫入模式時),72位元資料 係寫入至記憶體單元陣列326。當信號ϋ爲高電位(也就 是SDR寫入模式時),36位元資料係寫入至記憶體單元陣 列 326。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 感應放大器電路328回應於控制邏輯304所輸出之讀取 倍信號RD而將記憶體單元陣列326之72或36位元資料感 應與放大。當信號RD爲低電位時,感應放大器電路328係 感解碼器電路318所選擇之記憶體單元所輸出之72位元 資料’當信號RD爲高電位時,感應放大器電路328係感應 36位元資料。感應放大器電路328之輸出資料係輸入至讀 取資料排序裝置330。 在DDR模式中,讀取資料排序裝置330將72位元資料 分別成兩個36位元資料’並根據第一內部位址產生器31〇 所輸出之位址信號RA0,而將其排序至高階資料與低階資 料’反之亦然。所排序之資料係依序經由資料輸出緩衝器 332而輸出至輸出墊334。 ___ 18 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐1 - B7 439060
dnr/OOS 五、發明說明(丨㈠ 只有當決定寫入操作與要求讀取操作時,才會將位址比 較器336致能。比較器336將第一位址暫存器308之輸出 位址與第二位址暫存器321之輸出位址相比較。甘果位址 彼此相同,比較器336產生激活高電位之比較信號EQA, 如果不是的話,其產生未激活低電位之比較信號。當信號 EQA變高電位時,保持於資料輸入暫存器320a與320b內 之資料係旁通記憶體單元陣列336而直接傳送至讀取資料 排序裝置330。因此,讀取操作可立刻取讀出一位址,即 使該位址係在前一周期寫入。在此讀取周期中,記憶體單 冗陣列326係由比較器337所旁通,相反地,資料係由儲 存上一寫入資料之資料輸入暫存器320a或320b讀取出。 反射信號時脈緩衝器338同步於時脈信號CLK(或K) 而產生當成資料探針信號之差動回應時脈信號KQ與 W。輸出資料DQ0-DQ35係非常匹配於反射信號時脈信 號KQ與KQ。反射信號時脈信號KQ與KQ係不被任何控 制信號所失能’並永遠匹配於時脈信號CLK(或K)之頻 率。 圖5係圖3中之SRAM100之時序圖。爲解釋起見,假 設DDRSRAM300支援1 ’ 2 ’與4之爆衝長度,以及記憶 體元件具有2階延遲特徵。 參考圖5,在外部時脈K之周期ci中,當將外部位址 AO—a當成起始爆衝位址時’如果代表爆衝長度爲2之DDR 爆衝寫入操作(所有外部控制信號Bl,B2與B3係低電位) 之指令DW2出現’相關於DW2指令之寫入資料WOa與 ---iflllfi 牧*-------訂---------» * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 90 6 0 -ifi25mfl.doc/008 A7 B7 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 1、發明說明(π ) WOb在時脈信號K之周期C2內依序輸入,因爲SRAM3〇〇 係後寫入類型。 其次’當外部位址Al_b出現時,如果代表爆衝長度爲 4之DDR爆衝寫入操作之指令DW4係出現,相關於指令 DW4之寫入資料係依序在時脈信號K之周期c3與C4內 輸入。 在時脈丨g號K之周期C3中,指令D\V4之持續指令係 出現,將資料WOa與WOb寫入至記憶體單元之內部位址 WAO_ab係根據2階延遲寫入特徵而產生。寫入資料w〇a 與WOb之爆衝寫入位址之參考信號WAO_ab係代表已串列 輸入之資料WOa與WOb係平行地同時寫入至所選擇之記 憶體單元內。 在周期C4中,如果代表爆衝長度爲4之DDR爆衝讀 取操作(外部控制信號B1與B3係低電位,B2係高電位) 係出現於當外部位址A2_c當成起始爆衝位址時,因爲 SRAM300之事後寫入特徵,DR4操作之爆衝位址RA2_cd 係藉由使用外部位址A2_c而內部產生。根據事後寫入特 徵,寫入資料Wlb,Wla,Wld與Wlc係暫存直到已完成 DR4操作。 在具有爆衝讀取持續指令之周期C5中,後續之內部爆 衝位址RA2_ab係產生,以及相關於DR4操作之爆衝位址 RA2_cd之第一讀取資料R2c係在時脈信號K之下降邊緣 時驅動至資料匯流排。 在周期C6中,如果代表爆衝長度爲1之SDR爆衝讀取 20 ---r!ll· — .----取--------訂---------線 * . (請先閱讀背面之注意事項存填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 439060 3695ηίΠ .doc/008 A7 B7 五、發明說明) 操作(外部控制信號B1係低電位,B2與B3係高電位)之指 令SR1係與外部位址A3_d —起出現,外部位址A3_d變 成內部位址位址RA3_d而無需產生額外之內部位址,以及 相關於DR4操作之讀取資料R2d與R2a係出現於資料匯 流排上。讀取資料R2c與R2d(或R2a與R2b)之爆衝位址 之參考信號RA2_cd(或RA2_ab)代表資料R2c與R2d(或 R2a與R2b)係以平行方式從所選擇之記憶體單元讀取出。 由圖5可看出,當從讀取周期轉換至寫入周期時’ SRAM300需要單一” NOP(無操作)”周期(外部控制信號B1 與B3係高電位,B2係低電位)而無需外部位址輸入’雖然 當從寫入周期轉換至讀取周期時無需NOP周期。因此,在 時脈信號K之周期C7中,爲將在下一周期C8中所執行之 下一寫入操作,係加入NOP周期。在NOP周期C7中,相 關於DR4操作之最後讀取資料R2b係驅動至資料匯流排, 而無需產生內部位址,來完成DR4操作。資料R2c,R2d, R2a與R2b之讀取資料輸出順序係由外部位址A2_c以及 所選擇之爆衝模式來決定。 在時脈信號K之周期C8中,當代表具爆衝長度爲1之 DDR爆衝寫入操作(外部控制信號B1與B2爲低電位,B3 爲高電位)之指令DW1連同外部位址A4_a —起給定時, 暫存於周期C4內之寫入資料Wlb與Wla係寫入將內部位 址WAl_ab解碼所選擇之記憶體單元內。 根據本發明,因爲同步爆衝半導體記憶體元件具有各別 之內部爆衝讀與寫位址產生器,記憶體元件可縮短在事後 21 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 表----——訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 43 906 0 3695Difl.doc/008 A7 B7 五、發明說明(η) 寫入模式中之內部位址解碼時間,因此可改善元件性能。 綜上所述,雖然本發明已以較佳實施例揭露如上,然其 並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發 明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本發 明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) k--------訂---------' I . 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 22 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210x297公釐)
Claims (1)
- Α81 QJf j I \ Q #年月日修正A更:ifcpt克 43 906 0 ^fiQSpin 六、申請專利範圍 1. 一種半導體之記憶體元件,其同步操作於一外部時脈 信號,包括: 一記憶體單元陣列,包括儲存資料位元之複數個記憶體 單元; 一第一內部位祉產生器,其回應於一外部位址,而產生 讀/寫操作之連續第一內部位址; —第二內部位址產生器,其回應於該外部位址,而產生 讀/寫操作之連續第二內部位址; 一位址選擇器,其選擇該第一與第二內部位址產生器其 中之一的輸出; 一控制器,回應於外部輸入之讀/寫指令資訊而控制該 第一與第二內部位址產生器以及該位址選擇器之操作;以 及 一位址解碼器,將該位址選擇器之一輸出解碼,以選擇 該記憶體單元。 2. 如申請專利第1項所述之記憶體元件,其中該記憶體 元件在該外部時脈信號之上升與下降邊緣時存取該資料 位元。 3. 如申請專利第1項所述之記憶體元件,其中該記憶體 元件係一靜態隨機存取記憶體元件。 4. 如申請專利第1項所述之記憶體元件,其中該記憶體 元件係一動態隨機存取記憶體元件。 5. —種同步半導體記憶體元件,其能回應於一外部時脈 信號之上升與下降邊緣而存取資料,以及操作於讀與寫模 23 ^纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21G x 297公楚) ------Ί H -----"—1 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 439060 Λ__ 六、申請專利範圍 式,該記憶體元件包括: 一記憶體單元陣列,包括複數個儲存資料位元之記憶體 單元; 一第一位址暫存器,其暫存一外部位址; 一第一內部位址產生器,接收該第一位址暫存器之一輸 出以產生爆衝讀取操作之連續第一內部位址; 一第二位址暫存器,其暫存該外部位址; —第二內部位址產生器,接收該第二位址暫存器之一輸 出以產生爆衝寫入操作之連續第二內部位址; 一位址選擇器,選擇該第一與第二內部位址產生器其中 之一的輸出; 一控制器,回應於至少一外部寫入致能信號而控制該第 一與第二位址暫存器,該第一與第二內部位址產生器以及 該位址選擇器之操作;以及 一位址解碼器,將該位址選擇器之一輸出解碼,以選擇 該記憶體單元。 6. 如申請專利第5項所述之記憶體元件,更包括: 一第一資料輸入暫存器,其暫存一第一寫入資料; 一第二資料輸入暫存器,其暫存一第二寫入資料; 該第一與第二寫入資料係爲連續輸入; 一寫入資料排序裝置,回應於該第二內部位址產生器之 該輸出而將該第一與第二寫入資料排序;以及 一寫入驅動器,將該排序後資料寫入至該記憶體單元。 7. 如申請專利第5項所述之記憶體元件,其更包括: 24 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注^♦•項再填寫本頁) 1 n n n i^OJ· n I n n n I - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印褽 00 05899 arcd 43 90 6 Ο 六、申請專利範圍 一感應放大器電路,將儲存於記憶体單元內之一第一讀 取資料與一第二讀取資料平行感應與放大;以及 一讀取資料排序裝置,回應於該第一內部位址產生器之 該輸出而將該第一與第二讀取資料排序,並將該第一與第 二讀取資料連續輸出。 8. 如申請專利第5項所述之記憶體元件,其中該記憶體 元件係一靜態隨機存取記憶體元件。 9. 如申請專利第5項所述之記憶體元件,其中該記憶體 元件係一動態隨機存取記憶體元件。 10. 如申請專利第1項所述之記憶體元件,其中 該第一內部位址產生器更包括: 一第一計數器,其同步操作於一內部時脈信號;以及 一第一多工器,其用以選擇該外部位址與該第一計數器 之輸出的其中之一; 該第二內部位址產生器更包括: 一第二計數器,其同步操作於該內部時脈信號;以及 一第二多工器,其用以選擇該外部位址與該第二計數器 之輸出的其中之一。 11. 如申請專利第10項所述之記憶體元件,其中該第一 及第二計數器的操作係回應於一寫入致能信號。 12. 如申請專利第10項所述之記憶體元件,其中該第一 與第二多工器的操作,係回應於一爆衝連續信號,用以致 能由內部產生的後續爆衝位址。 13. 如申請專利第5項所述之記憶體元件,其中 25 H ϋ n n φΐ n Ml I n「 ^--------訂---------線' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〉 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) οςοοοο 热 ABCS 439060 申請專利範圍 該第一內部位址產生器更包括: 一第一計數器,其同步操作於一內部時脈信號;以及 一第一多工器,其用以選擇該第一位址暫存器之輸出與 該第一計數器之輸出的其中之一; 該第二內部位址產生器更包括: 一第二計數器,其同步操作於該內部時脈信號;以及 —第二多工器,其用以選擇該第二位址暫存器之輸出與 該第二計數器之輸出的其中之一。 14. 如申請專利第13項所述之記憶體元件,其中該第一 與第二計數器的操作係回應於一寫入致能信號。 15. 如申請專利第13項所述之記憶體元件,其中該第一 與第二多工器的操作,係回應於一爆衝連續信號,用以致 能由內部產生的後續爆衝位址。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂---------線, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 26 本紙張尺度適用t囤國家標準(CNS)A4規格(210=<297公釐)
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