TW530309B - Synchronous semiconductor memory device having a function for controlling sense amplifiers - Google Patents

Description

530309 A7 B7

I52pif.doc/〇CH 五、發明說明（/ ) 本發明是有關於一種同步半導體記憶體’特別是有關 於一種用來控制使用在一同步記憶體元件中之感測放大 器，以回應一外部時鐘信號之技術。 眾所皆知的，位址轉移檢測電路（Address TransitlQn Detect ion Ci rcui ts)是廣泛地使用在半導體記憶體（例如： 唯讀記憶體），以便以一適當處理時序控制內部存取電路 (例如：感測放大器），上述適當處理時序是用來加強對所 儲存資料之感測速度以及啓動複數控制信號之產生。〜位 址轉移檢測電路感測不同內部位址信號’然後產生〜用來 通知上述位址轉移之主信號。所有使於記憶體裝置中之用 來執行感測操作之控制信號是使用上述位址轉移檢測電路 所產生之主信號（例如：延遲或組合此信號）所形成。—日 依據電路設計之所需完成製造後，具有個別脈衝寬度與延 遲期間之ATD導向控制信號是固定在固定的値。 在一唯讀記憶體之感測操作中，因爲一感測週期乃爲 自感測操作開始至閂鎖感測紿果之期間，是經常固定的， 所以儘管由於電力雜訊或時序改變之延遲感測時序，其可 以選擇一弱記憶體單兀或問鎖失真感測資料。控制信號跑 感測週期時間之間的失配現像（Mismatched Phenomena)會 造成產能之降低◦並且，對於位址轉移檢測需要一新改良 電路，以使感測放大器之感測時間比所設計規格短。 爲了加強一非同步記憶體裝置之操作頻率，一同步記 憶體被認爲在高頻寬記憶體操作中是有用的方法。因爲同 步曰己彳思體執f了內部ί架作，以回應一^系統時鐘，上述系統時 — — — — — — — · 111 I 11 I ^ * — — — — — — 1— 一 C請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

530309 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（之） 鐘具有一預定時脈寬度與頻率，並且上述系統時鐘是分配 有數個頻率選擇之一，所以必須將感測放大器之控制設計 成爲可與系統時鐘外之頻率配合。 因此，本發明之目的在於提供一同步唯讀記憶體，其 具有依據一時鐘信號來控制感測操作之電路，其中上述時 鐘信號具有一固定週期。 本發明之另一目的在於提供一同步唯讀記憶體，其具 有一用來控制感測操作之電路，上述感測操作可採用不同 時鐘頻率。 本發明之另一目的在於提供一同步唯讀記體，其具有 一依據預定潛伏時間資料可在不同時鐘頻率狀態下用來控 制感測操作之電路，其中上述預定潛伏時間資料是對應於 上述時鐘頻率狀態。 爲了完成上述目的，一唯讀記憶體包括一時鐘信號源， 其具有固定振盪脈衝週期、一感測放大器，其藉由複數個 控制信號來操作、一閂鎖電路，其耦接到上述感測放大器 之輸出、一電路，其用來產生上述複數個第一控制信號與 一第二控制信號，上述第二控制信號是施加到上述閂鎖電 路，以回應對應於時鐘信號之脈衝週期之資料。 一唯讀記憶體之另一觀念包括一時鐘信號源，其具有 固定振盪脈衝週期、一感測放大器，其藉由複數個控制信 號來操作、一閂鎖電路，其耦接到上述感測放大器之輸出 以及一電路，其用來產生複數個控制信號與一閂鎖控制信 號，上述閃鎖控制信號是施加到上述問鎖電路，其中在一 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------h···裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 530309 5152pif.doc/006 A7 B7 五、發明說明（g) 特定頻率狀態中回應對於時鐘信號之脈衝週期；^ 潛伏時 間資料，以產生上述感測放大器控制信號，以及 定頻率狀態中回應一潛伏時間計數信號，以產生上、 控制信號。上述產生電路包括至少一選擇開關，其鎖 述控制信號之延遲狀態，以回應上述潛伏時間資料 上述特定頻率狀態是指上述感測放大器之感測调_ t 、」_期時間th 上述時鐘信號之脈衝週期時間長之狀態。 本發明之另一觀念爲一唯讀記憶體，其包括 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 號 ‘時鐘信號源， 其具有固定振盪脈衝週期、一感測放大器，其藉由 不曰_俊數個 感測放大器控制信號來操作、一閂鎖電路，其親丨妾 感測放大器之輸出、一第一電路，其用來產生上= 大器控制信號中之一第一控制信號、一第二電路，其 產生上述感測放大器控制信號中之一第二控制信號， 在一特定頻率狀態中回應對應於上述時鐘信號之|肢__ 期，以產生上述第二控制信號、一第三電路，其用來產生 一閂鎖控制信號，其施加到上述閂鎖電路，其中在^寺 定頻率狀態中回應一潛伏時間計數信號，以產生上述 控制信號、一第四電路，其用來產生上述感測放大器控制 信號中之一第三控制信號，其中回應上述主信號，以使上 述第三控制信號致能以及回應上述閂鎖控制信號，以使上 述三控制信號失能。在此實施例中，第二與第三電路個別 且有一選擇開關，其決定每一控制信號之延遲狀態，以回 應潛伏時間資料信號。 源，當位址信號改變時，會產生上主信號 -----------1 I ^--------訂--------- {靖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 χ 297公釐）

530309 A7

Sl52pif.d〇c/0〇6 五、發明說明（¥ ) 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式？作詳 細說明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖係顯示出在一同步記憶體中之感測放大器控制 之功能方塊示意圖； 第2圖係顯示出在一同步記憶體中用來產生供應到感 測放大器與感測放大器閂鎖電路之控制信號之一感測放大 器控制電路的一實施例； 第3圖係顯示出當供應到同步記憶體之系統時鐘頻率 爲20MHz時，由第2圖之感測放大器控制電路所產生之信 號組態； 第4圖係顯示出當供應到同步記憶體之系統時鐘頻率 爲66MHz時，由第2圖之感測放大器控制電路所產生之信 號組態；以及 第5圖係顯示出當供應到同步記憶體之系統時鐘頻率 爲100MHz時，由第2圖之感測放大器控制電路所產生之 信號組態。 在上述圖式中，相似參考符號代表相似或對應之部分。 符號之簡單說明： 1-記體單元陣列； 5-行解碼器； 7-行選通電路； ----------L -裝------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 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 530309 五、發明說明（6) 來選擇字元線，以回應列位址RA。位元線是經由行選通電 路7連接到感測放大器9。在上述行選通電路7中、，每一 行線藉由來自行解碼器5之解碼信號而連接到每一位元 線，以回應行位址CA。來自感測放大器9之輸出是經由感 測放大器閂鎖電路11而轉送到資料緩衝器13。感測放大 器9與閂鎖電路11是耦接到感測放大器控制電路15，而 主信號MS、時鐘信號CLK、潛伏時間資料信號L1是施加 到感測放大器控制電路15。 主信號MS是由一位址轉移檢測電路（未顯示於圖中）所 提供，當位址改變時，上述位址轉移檢測電路產生一短脈 衝ί目號。潛伏時間貪料信號L1是由一^模式暫存器（未顯不 於圖中）所提供，在啓動一位址選通信號（例如：行位址選 通信號），上述模式暫存器產生信號，以決定CLK之時鐘 週期數，直到一第一資料位元出現在一資料輸出端爲止。 在同步記憶體裝置之高頻寬操作中，適當地提供潛伏時間 (Latency)，以獲得一穩定資料檢測與一可靠資料値。潛 伏時間之値是正比於上述同步記憶體裝置之操作頻率；亦 即，一較低頻率記憶體具有一小之潛伏時間値。而一較高 頻率會造成一較大之潛伏時間。例如：當感測放大器具有 30ns之感測週期以及時鐘信號之頻率爲100MHz時，必須 提供3時鐘週期之潛伏時間或更多，然而只有一時鐘週期 之潛伏時間可足夠以30ns之感測放大器來覆蓋整個操作。 因此，感測放大器控制電路15依據潛伏時間資料來操作 感測放大器19與閂鎖電路11，而上述潛伏時間資料與一 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂---- 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 530309 五、發明說明（7) 最佳化感測序列協調一致。 第2圖係顯示出感測放大器控制電路之一實施例’假 設第1圖之感測放大器使用3個控制信號PSAC1、PSAC2、 PSAC3，以及閂鎖電路11回應PLCH(所有信號是由感測放 大器控制電路所產生）。參考第2圖，將主信號MS施加到 短脈衝產生器21。短脈衝產生器21之輸出是經由延遲電 路31將連接到PSAC1。延遲電路31之輸出施加到短脈衝 產生器22。將短脈衝產生器22之輸出施加到位移暫存器 41與選擇開關51。位移暫存器41產生位移一個時鐘週期 之信號，以回應時鐘信號CLK之每一輸入。選擇開關51 交替地轉送位移暫存器41之輸出與電路32之輸出中之 一，以回應潛伏時間資料信號L1，藉此使其對應於PSAC2。 PSAC2亦連接到短脈衝產生器23之輸入。短脈衝產生器23 之輸出是經由延遲電路33施加到選擇開關52之一輸入 端，然而來自一潛伏時間計數器（未顯示於圖*)CNT之輸 出是經由開關53、位移暫存器42、短脈衝產生器24、延 遲電路34而施加到選擇開關52之其它輸入端。開關53 轉送潛伏時間計數信號CNT，以回應潛伏時間資料信號L1 ’ 以及位移暫存器42依據CLK之計時將CNT轉變成爲一個 一週期位移信號。選擇開關52交替地轉送延遲電路33、34 輸出之一，以回應潛伏時間資料信號L1 ’以便產生感測放 大器閂鎖控制信號PLCH。PLCH亦是施加到所選通之閂鎖 電路60之一輸出，其它輸出則連接到短脈衝產生器21之 輸出。所選通之閂鎖電路60之輸出變成PSAC3。 ；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)

530309 l52pif.doc/006 A7 B7 五 ___ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（^) 耦接到短脈衝產生器之延遲電路產生信號’此信號具 有將短脈衝產生器所產生之短脈衝拉長之脈衝寬度：·潛伏 時間計數信號CNT代表包含於一感測週期中之時鐘數目， 其藉由儘量在所給予之一週期感測期間內藉由延遲問鎖之 時序，以增進感測穩定度。有關於第2圖之結構擺設’應 了解的是對於短脈衝產生器、延遲電路、位移暫存器、開 關間之連接組態以及其內部結構可具有不同之修飾。例如： 在位移暫存器中之階段數決定一位移輸出信號之量。 以下依據不同時鐘頻率描述有關於個別控制信號之產 生’其中上述時鐘頻率決定同步記憶體裝置之操作速度。 假設在感測放大器中之感測週期時間大約爲3〇ns。參考第 3圖，在一低頻率（如20MHz)(其表示一 5〇ns之時鐘週期 與一般非同步記憶體週期並沒有不同），psAn是產生自延 遲電路31之輸出，上述延_路31之輸人經由短脈衝產 f器21連翻主信號MS。_ 5〇ns之時鐘酬足夠來覆 蓋大約30ns之感測週期，所以a ^ M經由短脈衝產生器22與延 遲電路32自PSAC產生PSAC2， _ 而不需要加入位移暫存器 41。在此時，潛伏時間資料信辦 、、 伏時間，藉此使選擇開關51將迹爲1 ’其表不並？又有潛 接到臟2。如匿2之操作了^電路32之輸出直接連 遲電路33之路徑自PSAC2產生m短脈衝產生器之㈣延 延遲電33之輸出直接連接到p CH。《擇開關52亦疋將 ή γμτ ΚΗ，但是並沒有連接到來 目CNT之丨目號。耢由短脈衝產吻 在高準位闇狀態之PSAG3T>Z 21之先_輸出而維持 $至低準位，以回應PLCH， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 ----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 530309 A7 1l52pif.doc/〇0b

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（彳） 其中PLCH是經由短脈衝產生器25與問鎖電路60而施加 到PSAC3。如第3圖所示，在一週期之時纟里丨目5虎5〇ns內啓 動感測放大器閂鎖控制信號PLCH，、而不需要提供潛伏時間 資料。 但是，參考第4圖’時鐘頻率爲66MHz(局頻寬），而 潛伏時間是設定爲3。經由短脈衝產生器22、延遲電路32、 位移暫存器41自PSAC1產生PSAC2。位移暫存器41將延 遲電路32之輸出信號移向右側一個時鐘脈衝（如第4圖所 示）。選擇開關51將位移暫存器41之輸出連接到PSAC2， 以取代將延遲電路32之輸出直接連接到PSAC2。這是由於 施加到選擇開關51之L1爲一有效潛伏時間資料信號，此 信號會造成自記憶體單元陣列之資料位元讀取，在啓動主 信號後之3個時鐘週期內轉送到感測放大器閃鎖電之輸 出。與第3圖之情況是不同的，選擇開關52選擇來自CNT 之路徑，而並非來自PSAC2之路徑。因此，經由開關5 3、 位移暫存器42、短脈衝產生器24、延遲電路34自CNT產 生PLCH，其在感測放大器之啓動期間之最後時鐘週期中啓 動。由PSAC3所設定之感測放大器之啓動開始於主信號MS 之啓動，上述主信號MS是施加到所選通之閂鎖電路6〇之 輸入端62，而當對應於PLCH之短脈衝產生器25之輸出施 加到所選通之問鎖電路60之輸入端64時，結束其啓重力。 第5圖係顯示出時鐘頻率比第4圖中所'述要高的情況， 其中操作頻率爲100MHz，而潛伏時間爲5。當感測放大器 之啓動期間持續5個時鐘週期（CLK)時，，控制信號pSAC2、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - n ϋ f_^i ϋ I ϋ ϋ 一 δ，I ϋ n I ϋ ·ϋ ϋ ϋ I - 530309 五、發明說明（β) PLCH、PSAC3(但並不包括PSAC1)會經由在第4圖中之目前 潛伏時間資料信號所控制之路徑來產生。 、 可了解的是：縱然是在同步記憶體裝置中，如第3圖所 示之序列（低頻率之情況）是相似於已知ATD導向與非同步 控制技術之序列。但是，在同步記憶體中之一時鐘週期變 成比感測放大器之感測期間短之情況（如第4、5圖所示）， 藉由預定潛伏時間資料之控制強迫感測放大器閂鎖電路之 控制信號延遲，以便感測放大器對一有效資料位元可具有 一足夠感測時間。結果，對應於一個別時鐘頻率之潛伏時 間信號可完整地完成感測操作，藉此增加產能。 雖然本發明已以一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，當可作些許之更動與潤飾，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) 裝--------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豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

Claims (1)

1. 530309 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 51S2pif.doc/ 0 0 6_g_ 六、申請專利範圍 一主信號源，當位址信號改變時，產生該主信號； 一時鐘信號源，其具有固定振盪脈衝週期； 一感測放大器，其藉由複數個感測放大器控制信號來 操作； 一閂鎖電路，其耦接到該感測放大器之輸出； 一第一電路，其用來產生該複數個感測放大器控制信 號中之一第一控制信號； 一第二電路，其用來產生該感測放大器控制信號中之 一第二控制信號，其中在一特定頻率狀態中回應對應於該 時鐘信號之脈衝週期之一潛伏時間資料，以產生該第二控 制信號； 一第三電路，其用來產生一施加到該閂鎖電路之閂鎖 控制信號，其中在該特定頻率狀態中回應一潛伏時間計數 信號，以產生該閂鎖控制信號；以及 一第四電路，其用來產生該感測放大器控制信號中之 一第三控制信號，其中使該第三控制信號致能，以回應該 主信號以及使該第三控制信號失能，以回應該閂鎖控制信 號。 ， 6. 如申請專利範圍第5項所述之唯讀記憶體，其中第 二與第三電路個別具有一選擇開關，該選擇開關決定每一 控制信號之延遲狀態，以回應該潛伏時間資料信號。 7. 如申請專利範圍第5項所述之唯讀記憶體，其中該 特定頻率狀態爲該感測放大器之感測週期時間大於該時鐘 信號之脈衝週期時間。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂----- # 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）