DE10115291C1 - Dynamic semiconductor memory in personal computer, includes controller which is programmed to refresh memory bank by resetting all word lines and to activate word lines - Google Patents
Dynamic semiconductor memory in personal computer, includes controller which is programmed to refresh memory bank by resetting all word lines and to activate word linesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterspeicher mit Speicher bänken, die dynamische Speicherzellen umfassen; die Speicher zellen sind in Zeilen angeordnet und über eine Wortleitung ansteuerbar; bei einem Zugriff auf eine Speicherzelle wird die jeweilige Wortleitung aktiviert; eine Steuerungseinrich tung sorgt für einen Wiederauffrischungsvorgang.The invention relates to a semiconductor memory with memory banks that include dynamic memory cells; the stores cells are arranged in rows and over a word line controllable; when accessing a memory cell the respective word line activated; a control device tion ensures a refreshing process.
Dynamische Halbleiterspeicher enthalten Speicherzellen, die bekanntlich einen Auswahltransistor sowie einen Speicherkon densator umfassen. Die Speicherzellen sind in mehreren Spei cherbänken angeordnet. Eine Speicherbank enthält sämtliche Funktionseinheiten, um einen Zugriff auf eine Speicherzelle auszuführen. Die Speicherbänke sind unabhängig voneinander betreibbar. Innerhalb einer Speicherbank sind die Speicher zellen zeilenweise angeordnet. Sämtliche Speicherzellen einer Zeile sind von einer Wortleitung ansteuerbar. Bei einer Akti vierung der Wortleitung werden die Auswahltransistoren der Speicherzelle leitend geschaltet, so daß jeweils der Spei cherkondensator mit einer Bitleitung verbunden wird. Auf der Bitleitung steht der gespeicherte Datenwert nach Verstärkung durch einen Leseverstärker auslesebereit zur Verfügung.Dynamic semiconductor memories contain memory cells that as is well known, a selection transistor and a memory con include capacitor. The memory cells are in multiple memory arranged benches. One memory bank contains all of them Functional units to access a memory cell perform. The memory banks are independent of one another operated. The memories are within a memory bank cells arranged in rows. All memory cells one Lines can be controlled by a word line. With an act The selection transistors of the Memory cell turned on, so that each Spei Cher capacitor is connected to a bit line. On the Bit line is the stored data value after amplification read-ready available through a sense amplifier.
Aufgrund von unvermeidbaren Leckströmen im Halbleiterchip wird die im Speicherkondensator gespeicherte Ladungsmenge, die entweder eine logische "1" oder eine logische "0" reprä sentiert, abgebaut. Der Ladungsinhalt der Speicherzelle ist daher von Zeit zu Zeit wieder aufzufrischen. Das Wiederauf frischungsintervall beträgt typischerweise 64 Millisekunden. Beim Wiederauffrischungsvorgang wird für alle Wortleitungen und die daran angeschlossenen Speicherzellen einer Speicher bank jeweils nach Aktivierung der Wortleitung der Dateninhalt der Speicherzellen im Leseverstärker verstärkt. Anschließend wird der verstärkte Pegel in die Speicherzelle zurückge schrieben. Schließlich wird die Wortleitung deaktiviert, so daß die Auswahltransistoren der daran angeschlossenen Spei cherzellen gesperrt werden.Due to unavoidable leakage currents in the semiconductor chip the amount of charge stored in the storage capacitor, which represent either a logical "1" or a logical "0" sent, dismantled. The charge content of the memory cell is therefore refresh from time to time. The revival refresh interval is typically 64 milliseconds. The refresh process is for all word lines and the memory cells of a memory connected to it bank the data content after activating the word line the memory cells in the sense amplifier amplified. Subsequently the amplified level is returned to the memory cell wrote. Finally, the word line is deactivated, so that the selection transistors of the connected Spei cells are blocked.
In Systemanwendungen mit dynamischen Halbleiterspeichern, beispielsweise bei Personal Computern, ist ein Speichercon troller als separater Halbleiterchip vorgesehen, um die Zu griffe auf den dynamischen Halbleiterspeicher zu steuern. Be kannte Speichercontroller speichern für eine der geöffneten Speicherbänke eines angesteuerten Halbleiterspeicher die Adresse der jeweils geöffneten Zeile. Da bei der Abarbeitung von im Halbleiterspeicher gespeicherten Programmen oder Daten mit hoher Wahrscheinlichkeit davon auszugehen ist, daß nach folgende Speicherzugriffe auf aufeinanderfolgende Speicher adressen und somit benachbarte Speicherzellen erfolgen, kann wegen der Zwischenspeicherung der Adresse der bereits akti vierten Zeile einer Speicherbank der Zugriff auf diese Spei cherbank grundsätzlich beschleunigt werden.In system applications with dynamic semiconductor memories, for example in personal computers, is a storage con troller provided as a separate semiconductor chip to the Zu handles to control the dynamic semiconductor memory. Be Save known memory controllers for one of the open ones Memory banks of a controlled semiconductor memory Address of the currently open line. Because during processing of programs or data stored in the semiconductor memory it is highly probable that after subsequent memory accesses to successive memories addresses and thus adjacent memory cells can take place because of the temporary storage of the address of the already active fourth line of a memory bank to access this memory bank are generally accelerated.
In heutigen Systemanwendungen liegt jedoch ein Bestreben da hingehend vor, daß bei einem Lesezugriff auf den Halbleiter speicher meist größere Datenblöcke ausgelesen und in einem schnellen Zwischenspeicher, einem sogenannten Cache-Speicher zwischengespeichert werden. Beispielsweise wird eine ausrei chend kurze Schleife eines Arbeitsprogramms vollständig aus dem dynamischen Halbleiterspeicher in den demgegenüber we sentlich schnelleren Cache-Speicher geladen und mehrfach durchlaufen. Auch wenn der nachfolgende Zugriff auf den dyna mischen Halbleiterspeicher verglichen mit einem vorhergehen den Zugriff auf benachbarte, räumlich beieinanderliegende Speicherzellen erfolgt, ist bereits so viel Zeit durch Abar beitung der Programmschleife des Arbeitsspeichers verstri chen, daß inzwischen ein Wiederauffrischungs- oder Refresh- Vorgang erforderlich war. Da während des Refresh-Vorganges sämtliche Wortleitungen durchlaufen werden, ist ohne weitere Maßnahmen die Information über die vorher zugriffsbereite, aktivierte Wortleitung auf dem Halbleiterspeicher nicht mehr vorhanden. Sofern der Speichercontroller die Adresse der bis her aktivierten Wortleitung gespeichert hat, muß diese erneut an den Halbleiterspeicher übertragen werden, um dort die vor dem Refresh-Vorgang aktivierte Zeile erneut zu aktivieren. Dies liegt daran, daß gemäß der Spezifikation für synchron arbeitende dynamische Halbleiterspeicher, sogenannten SDRAMs, bevor ein Refresh-Befehl an den SDRAM angelegt werden kann, sämtliche Speicherbänke in den vorgeladenen Zustand, den so genannten Precharge all-Zustand versetzt werden müssen, so daß sämtliche Wortleitungen deaktiviert und auf Bezugspoten tial gesetzt werden. Nur wenn der Speichercontroller entspre chende Register aufweist, in denen die Adresse der aktivier ten Zeile zwischengespeichert worden ist und diese Adresse mit einem entsprechenden Activate-Befehl nach einem Refresh- Vorgang für die betreffende Speicherbank an den dynamischen Halbleiterspeicher überträgt, dann wird diese Speicherbank und darin die betreffende Zeile bzw. Wortleitung aktiviert. Dies hat einerseits den Nachteil, daß die Zugriffsgeschwin digkeit verringert ist, da auf dem Halbleiterspeicher selbst durch den Refresh-Vorgang die Information über die geöffnete Zeile verloren geht und diese Information vom Speichercon troller nach dem Refresh-Vorgang erneut übertragen werden muß. Andererseits wird zusätzlicher Datenverkehr erzeugt, der den Speicher-Bus im System belastet und daher auch die Ar beitsgeschwindigkeit beeinträchtigt.In today's system applications, however, there is an effort in that a read access to the semiconductor mostly read larger data blocks and in one fast cache, a so-called cache memory be cached. For example, one is sufficient short loop of a work program completely the dynamic semiconductor memory in the opposite we considerably faster cache and loaded multiple times run through. Even if the subsequent access to the dyna mix semiconductor memory compared to a previous one access to neighboring, spatially adjacent Memory cells done is already so much time through Abar processing the program loop of the working memory that in the meantime a refresh or Operation was required. Because during the refresh process all word lines are traversed without further Measures the information about the previously accessible, Word line no longer activated on the semiconductor memory available. If the memory controller has the address of the up ago activated word line has to be saved again to be transferred to the semiconductor memory in order to there the to activate the row activated after the refresh process. This is because according to the specification for synchronous working dynamic semiconductor memories, so-called SDRAMs, before a refresh command can be applied to the SDRAM, all memory banks in the preloaded state, so called precharge must be moved all-state, so that all word lines are deactivated and referenced tial. Only if the storage controller corresponds has appropriate registers in which the address of the activated th line has been cached and this address with a corresponding Activate command after a refresh Process for the relevant memory bank to the dynamic Transfers semiconductor memory, then this memory bank and activated the relevant line or word line. On the one hand, this has the disadvantage that the access speed is reduced because on the semiconductor memory itself through the refresh process the information about the open Line is lost and this information from the storage con troller can be retransmitted after the refresh process got to. On the other hand, additional data traffic is generated, the the memory bus in the system and therefore also the Ar speed is affected.
In der US 6,175,535 B1 ist ein Halbleiterspeicher mit Spei cherbänken beschrieben, die in Zeilen angeordnete dynamische Speicherzellen aufweisen. Die Speicherzellen sind zeilenweise von je einer Wortleitung ansteuerbar. Jeder der Speicherbänke ist ein Adreßregister zugeordnet, in dem die Adresse der un mittelbar zuvor aktivierten Wortleitung zwischengespeichert wird. Bei einem nachfolgenden Speicherzugriff wird die neue Adresse mit der zwischengespeicherten Adresse verglichen. Wenn ein Zugriff auf eine Speicherzelle der gleichen Wortleitung erfolgen soll, wird die den Zugriffsablauf steuernde Steuereinrichtung derart umgeschaltet, daß ein Rücksetzen dieser Wortleitung unterdrückt wird und der laufende Zu griffszyklus um eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen verlän gert wird.No. 6,175,535 B1 describes a semiconductor memory with memory described banks, the dynamic arranged in rows Have memory cells. The memory cells are row by row can be controlled by one word line each. Each of the memory banks an address register is assigned in which the address of the un Word line previously activated indirectly becomes. With a subsequent memory access, the new one Address compared with the buffered address. When accessing a memory cell on the same word line is to take place, is the one controlling the access flow Control device switched so that a reset this word line is suppressed and the current Zu Extend handle cycle by a predetermined number of cycles is gert.
Die Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, einen dynami schen Halbleiterspeicher der eingangs genannten Art dahinge hend zu verbessern, daß Speicherzugriffe schneller erfolgen können. Insbesondere soll durch einen Refreshvorgang die Zu griffsbereitschaft des dynamischen Halbleiterspeichers nicht mehr als notwendig beeinträchtigt werden.The object of the invention is to see a dynami rule semiconductor memory of the type mentioned to improve that memory access is faster can. In particular, the close should by a refresh process the dynamic semiconductor memory is not within reach be affected more than necessary.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Halblei terspeicher gelöst, der umfaßt: mindestens zwei Speicherbän ke, die in Zeilen angeordnete dynamische Speicherzellen um fassen, wobei die Speicherzellen einer Zeile von einer Wort leitung ansteuerbar sind und wobei für einen Zugriff auf eine Speicherzelle die Wortleitung, an welche diese Speicherzelle angeschlossen ist, aktiviert wird; je ein den mindestens zwei Speicherbänken zugeordnetes erstes Speicherelement, um eine einer aktivierten Wortleitung zugeordnete Adresse zu spei chern; eine Steuerungseinrichtung, um einen Wiederauffri schungsvorgang für eine der mindestens zwei Speicherbänke durchzuführen, bei dem alle Wortleitungen der einen Speicher bank aktiviert werden und anschließen alle Wortleitungen die ser Speicherbank rückgesetzt werden, und um im Anschluß an den Wiederauffrischungsvorgang diejenige Wortleitung zu akti vieren, deren Adresse im ersten Speicherelement gespeichert ist. According to the invention, this object is achieved by a half lead solved memory comprising: at least two memory banks ke, the dynamic memory cells arranged in rows summarize, the memory cells of a row of a word Line can be controlled and where for access to a Memory cell the word line to which this memory cell is connected, is activated; one each at least two Memory banks assigned first memory element to a to store an address assigned to an activated word line manuals; a controller to perform a refresh process for one of the at least two memory banks perform all the word lines of one memory bank are activated and connect all word lines water memory bank are reset, and to follow up the refreshing process to activate that word line four, whose address is stored in the first storage element is.
Beim dynamischen Halbleiterspeicher nach der Erfindung ist auf dem Halbleiterspeicher selbst zugeordnet zu jeder Spei cherbank ein Speicherelement, zweckmäßigerweise ein Register, vorgesehen, um diejenige Adresse zwischenzuspeichern, die der gerade aktivierten Wortleitung zugeordnet ist. Prinzipiell genügt es, wenn nur vor einem Refresh-Vorgang die Adresse der aktivierten Speicherzelle zwischengespeichert wird. Bisher wurde diese Information allenfalls im Speichercontroller zwi schengespeichert. Die den Wiederauffrischungs-(Refresh-)Vor gang steuernde Steuerungseinrichtung setzt während des Re freshs sämtliche Wortleitungen einer Speicherbank zurück, um anschließend wiederum diejenige Wortleitung automatisch zu aktivieren, deren Adresse in dem hierfür vorgesehenen Regi ster gespeichert ist. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, ein weiteres je einer Speicherbank zugeordnetes Speicherelement, zweckmäßigerweise als 1-Bit-Register, vorzusehen, in dem der Aktivierungszustand der zugeordneten Speicherbank gespeichert ist.In the dynamic semiconductor memory according to the invention assigned to each memory on the semiconductor memory itself a memory element, expediently a register, provided to temporarily store the address that the currently activated word line is assigned. in principle it is sufficient if the address of the activated memory cell is cached. So far was this information at most in the memory controller? temporarily stored. The the Refresh- Before gear controlling control device sets during the re freshs back all the word lines of a memory bank to then that word line automatically closes again activate, whose address in the regi is saved. In addition, it is useful to have a further memory element assigned to each memory bank, expediently to be provided as a 1-bit register in which the Activation status of the assigned memory bank saved is.
Bei einem von extern an den Halbleiterspeicher angelegten Re fresh-Befehl werden bei allen Speicherbänken die Wortleitun gen deaktiviert und auf Bezugspotential gezogen (Befehl: Precharge all). Anschließend wird für alle Speicherbänke wie eingangs erläutert der Refresh-Vorgang ausgeführt, indem in jeder Speicherbank die Speicherzellen sämtlicher Zeilen je weils zeilenweise ausgelesen, verstärkt und wieder zurückge schrieben werden. Dann erfolgt die Wiederherstellung des Bankzustandes wie vor dem Refresh-Vorgang für alle Speicher bänke. Dies bedeutet, daß dort, wo das sogenannte Open-Bit des zweiten einer Speicherbank zugeordneten Speicherelements gesetzt war, die Bank als solche aktiviert wird und außerdem diejenige Zeile aktiviert wird, deren Adresse im ersten der Speicherbank zugeordneten Speicherelement gespeichert war (Befehl: Activate all mit Wiederherstellung des Speicherzu standes). Die Funktionalität für jede Speicherbank umfaßt al so, daß mit einem an die Bank gerichteten Activate-Befehl die Zeilenadresse im ersten Speicherelement gespeichert wird und das Open-Bit gesetzt wird. Die Bank ist nunmehr als aktiviert gekennzeichnet, ebenso eine Zeile innerhalb dieser Bank. Mit einem Precharge-Befehl wird das Open-Bit zurückgesetzt. Die Adresse der vorher aktivierten Speicherzelle bleibt weiterhin im ersten Speicherelement gespeichert und kann mit dem näch sten Activate-Befehl wieder aktiviert werden. Verglichen mit der herkömmlichen, den Speichercontroller einbeziehenden Lö sung wird kein zusätzlicher Datenverkehr auf dem Speicher-Bus erzeugt. Die chipinterne Zwischenspeicherung des Open-Bits und der Adresse der zuletzt aktivierten Zeile sorgt für wei tere automatische und schnelle Wiederherstellung des vor dem Refresh-Vorgang vorliegenden Bankzustands.With a Re. Externally applied to the semiconductor memory The fresh command is the word line for all memory banks gen deactivated and pulled to reference potential (command: Precharge all). Then for all memory banks like At the beginning, the refresh process is explained by each memory bank the memory cells of all rows each because read out line by line, amplified and returned again be written. Then the restoration of the Bank status as before the refresh process for all memories benches. This means that where the so-called open bit of the second memory element assigned to a memory bank was set, the bank is activated as such and also the line is activated whose address in the first of the Memory element associated with memory bank was stored (Command: Activate all with memory recovery object). The functionality for each memory bank includes al so that with an Activate command directed to the bank the Row address is stored in the first memory element and the open bit is set. The bank is now activated marked, as well as a line within this bank. With a precharge command resets the open bit. The The address of the previously activated memory cell remains stored in the first storage element and can be used with the next most Activate command can be reactivated. Compared to the conventional solution involving the memory controller no additional data traffic on the memory bus generated. The on-chip buffering of the open bit and the address of the last activated line ensures white tere automatic and quick recovery of the before Refresh process of the current bank status.
Die Aktivierung einer Wortleitung bedeutet, daß deren Pegel soweit angehoben wird, daß die Auswahltransistoren der daran angeschlossenen Speicherzellen vollständig leitend geschaltet sind. Der Pegel liegt meist noch oberhalb der von außen zuge führten Versorgungsspannung und wird durch eine Spannungspum pe erzeugt. Dadurch sind die Speicherkondensatoren der inner halb einer Zeile angeordneten Speicherzellen über den voll ständig leitend geschalteten Auswahltransistor mit je einer Bitleitung verbunden. Eine nicht aktivierte Wortleitung wird mit Bezugspotential verbunden. Bezugspotential ist meist Mas se. In anderen Anwendungen kann die deaktivierte Wortleitung auch mit einem negativen Potential verbunden werden, um si cherzustellen, daß die Auswahltransistoren der Zeile voll ständig gesperrt sind.The activation of a word line means that its level is raised so far that the selection transistors on it connected memory cells switched completely conductive are. The level is usually above that of the outside led supply voltage and is powered by a voltage pump pe generated. As a result, the storage capacitors are the inner memory cells arranged half a row above the full permanently switched selection transistor with one each Bit line connected. A word line that is not activated will connected to reference potential. The reference potential is usually Mas In other applications, the deactivated word line also be associated with a negative potential to si ensure that the selection transistors of the row are full are constantly blocked.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die ein zige Figur zeigt einen Ausschnitt mit für die Erfindung rele vanten Funktionseinheiten eines dynamischen Halbleiterspei chers (DRAM).The invention based on the in the drawing illustrated embodiment explained in more detail. The one Zige figure shows a section with rele for the invention Functional units of a dynamic semiconductor memory chers (DRAM).
Das in der Figur dargestellte DRAM weist vier Speicherbänke 1, 2, 3, 4 auf. Jede der Speicherbänke enthält eine Vielzahl von Speicherzellen mit sämtlicher Ansteuerungslogik, die es den Speicherbänken ermöglicht, unabhängig voneinander zu ar beiten. So weist die Speicherbank 1 beispielhaft dargestellt drei Speicherzellen 115, 116, 117 auf. Diese Speicherzellen sind in einer Zeile der Speicherbank 1 angeordnet und sämt lich an die gleiche Wortleitung 121 angeschlossen. Die Wort leitung 121 kann entweder physikalisch eine einzige Leitung sein oder aus mehreren Segmenten bestehen und logisch als ei ne Wortleitung zugesehen werden. Jede der Speicherzellen ist identisch aufgebaut. Beispielsweise umfaßt die Speicherzelle 115 einen Auswahltransistor 119, der Gate-seitig von der Wortleitung 121 ansteuerbar ist und an einem der Anschlüsse des gesteuerten Strompfads mit einem Speicherkondensator 120 verbunden ist. Der Speicherkondensator 120 speichert eine La dungsmenge, die entweder einer logischen "1" oder einer logi schen "0" entspricht. Der andere Anschluß der gesteuerten Strecke des Auswahltransistors 119 ist mit einer Bitleitung 120 verbunden. Zum Zugriff auf die Speicherzelle 115 wird die Wortleitung 121 aktiviert, so daß der Auswahltransistor 119 leitend geschaltet ist und den Kondensator 120 mit der Bit leitung 112 verbindet. Ein Leseverstärker 118 verstärkt die relativ geringe Pegelveränderung auf der Bitleitung 112. Mit Aktivierung der Wortleitung 121 werden auf diese Weise die Daten in sämtlichen an die Wortleitung angeschlossenen Spei cherzellen in Leseverstärkern verstärkt bereitgehalten.The DRAM shown in the figure has four memory banks 1 , 2 , 3 , 4 . Each of the memory banks contains a multiplicity of memory cells with all the control logic which enables the memory banks to work independently of one another. Memory bank 1, for example, has three memory cells 115 , 116 , 117 . These memory cells are arranged in one row of the memory bank 1 and all are connected to the same word line 121 . Word line 121 can either be physically a single line or consist of multiple segments and be logically viewed as a word line. Each of the memory cells is constructed identically. For example, the memory cell 115 comprises a selection transistor 119 , which can be driven on the gate side by the word line 121 and is connected to a storage capacitor 120 at one of the connections of the controlled current path. The storage capacitor 120 stores a charge amount corresponding to either a logic "1" or a logic "0". The other connection of the controlled path of the selection transistor 119 is connected to a bit line 120 . To access the memory cell 115 , the word line 121 is activated, so that the selection transistor 119 is turned on and connects the capacitor 120 to the bit line 112 . A sense amplifier 118 amplifies the relatively small level change on bit line 112 . With activation of the word line 121 , the data in all memory cells connected to the word line are thus kept increasingly available in sense amplifiers.
Leckströme sorgen dafür, daß die im Speicherkondensator 120 gespeicherte Ladungsmenge im Laufe der Zeit abgebaut wird. Daher ist, standardgemäß etwa alle 64 Millisekunden, ein Wie derauffrischungsvorgang durchzuführen, indem für alle Spei cherzellen der Speicherbank 1 nacheinander die jeweiligen Wortleitungen aktiviert werden, die von den Speicherzellen auf die Bitleitungen ausgegebenen Datenwerte in zugeordneten Leseverstärkern verstärkt werden und anschließend in die Speicherzellen zurückgeschrieben werden, so daß schließlich die Wortleitung wieder deaktiviert wird und der gleiche Wie derauffrischungsvorgang auf die nächste Zeile angewandt wird. Die Wortleitung 121 wird von einem Wortleitungstreiber 111 angesteuert, der entweder das Aktivierungspotential VPP ab gibt oder Bezugspotential (Masse) VSS. Der Wortleitungstrei ber 111 wird seinerseits von einem Zeilendecoder 110 ange steuert, der in Abhängigkeit von einer ihm zugeführten Zei lenadresse eine der Vielzahl der Wortleitungen aktiviert. Das Speicherzellenfeld umfaßt parallel zur Wortleitung bzw. der Zeile der Speicherzellen 115, 116, 117 verlaufende weitere Wortleitungen, ebenso parallel zu den dargestellten Bitlei tungen 112, 113, 114 verlaufende weitere Bitleitungen. Die anderen Speicherbänke sind dementsprechend aufgebaut, um gleiche Funktionalität bereitstellen zu können.Leakage currents ensure that the amount of charge stored in the storage capacitor 120 is reduced over time. Therefore, a refresh operation is to be carried out, as standard about every 64 milliseconds, by activating the respective word lines for all memory cells of the memory bank 1 one after the other, the data values output by the memory cells on the bit lines are amplified in assigned sense amplifiers and then written back to the memory cells , so that finally the word line is deactivated again and the same as the refresh process is applied to the next line. The word line 121 is driven by a word line driver 111 , which either outputs the activation potential VPP or the reference potential (ground) VSS. The word line driver 111 is in turn controlled by a row decoder 110 , which activates one of the plurality of word lines as a function of a row address supplied to it. The memory cell array comprises further word lines running parallel to the word line or the row of memory cells 115 , 116 , 117 , as well as further bit lines running parallel to the illustrated bit lines 112 , 113 , 114 . The other memory banks are constructed accordingly in order to be able to provide the same functionality.
Dem Halbleiterspeicher werden von extern über Außenanschlüsse 51, 52 Befehle CMD und Adressen ADR zugeführt. Ein Befehlsde coder 5 decodiert die Befehle und veranlaßt eine Steuerungseinrichtung 6 dazu, die betroffenen Funktionseinheiten im Halbleiterspeicher derart mit Steuersignalen zu versorgen, daß der von außen angelegte und decodierte Befehl abgearbei tet wird. Beispielsweise werden von der Steuerungseinrichtung 6 entsprechende Steuerungssignale erzeugt, um Lese- oder Schreibanfragen auszuführen. Hier interessiert das Umfeld beim Ausführen eines extern angelegten Refresh-Befehls. Die Steuerungseinrichtung 6 steht mit jeweiligen, den Speicher bänken 1, 2, 3, 4 zugeordneten Steuerschnittstellen 13, 23, 33, 43 in Verbindung. Jede der Schnittstellen, beispielsweise die der Speicherbank 1 zugeordnete Schnittstelle 13, weist zwei Speicherelemente auf.Commands CMD and addresses ADR are supplied to the semiconductor memory externally via external connections 51 , 52 . A command decoder 5 decodes the commands and causes a control device 6 to supply the functional units concerned in the semiconductor memory with control signals in such a way that the externally applied and decoded command is processed. For example, the control device 6 generates corresponding control signals in order to carry out read or write requests. The environment is of interest here when executing an externally created refresh command. The control device 6 is connected to respective control interfaces 13 , 23 , 33 , 43 associated with the memory banks 1 , 2 , 3 , 4 . Each of the interfaces, for example the interface 13 assigned to memory bank 1 , has two memory elements.
Ein erstes Speicherelement oder Register 131 dient dazu, die Adresse der gerade geöffneten oder aktivierten Wortleitung in der Speicherbank, z. B. die Adresse der Wortleitung 121, zu speichern. Ein zweites Speicherelement oder Register 132 speichert, ob die Speicherbank 1 geöffnet oder nicht geöffnet ist. Während des geöffneten Zustands ist eine der Wortleitun gen aktiviert, während des geschlossenen Zustands sind alle Wortleitungen innerhalb der Speicherbank deaktiviert. Erste rer Zustand wird als Activate-Zustand bezeichnet, letzter Zu stand als Precharge-Zustand. Das Register 132 speichert das sogenannte Open-Bit. Wenn beispielsweise in der Speicherbank 1 die Wortleitung 121 aktiviert ist und die zugeordneten Le severstärker die Datenwerte der Speicherzellen 115, 116, 117 für einen Zugriff bereithalten, dann wird dieser Zustand in der Schnittstelle 13 im Speicherelement 132 durch ein gesetz tes Open-Bit signalisiert, wobei außerdem die Adresse der Wortleitung 121 im Register 131 gespeichert ist. Diese Adres se dient im Zeilendecoder 110 dazu, um über den Treiber 111 das hohe Wortleitungspotential VPP an die Wortleitung 121 weiterzuleiten.A first memory element or register 131 is used to store the address of the word line that is currently open or activated in the memory bank, e.g. B. to save the address of the word line 121 . A second memory element or register 132 stores whether the memory bank 1 is open or not. One of the word lines is activated during the open state, and all word lines within the memory bank are deactivated during the closed state. The first state is referred to as the Activate state, the last state as the Precharge state. Register 132 stores the so-called open bit. If, for example, the word line 121 is activated in the memory bank 1 and the assigned readers provide the data values of the memory cells 115 , 116 , 117 for access, this state is signaled in the interface 13 in the memory element 132 by a set open bit. the address of word line 121 is also stored in register 131 . This address is used in the row decoder 110 in order to forward the high word line potential VPP to the word line 121 via the driver 111 .
Ein extern veranlaßter Refresh-Vorgang läuft unter Anwendung der beschriebenen Funktionseinheiten wie folgt ab. Die Re fresh-Anforderung wird über die Anschlüsse 51, 52 dem Halbleiterspeicher mitgeteilt und im Befehlsdecoder 5 decodiert. Dieser weist die Steuerungseinrichtung 6 an, zuerst die Steu ersignale für einen Precharge all-Befehl abzusetzen. Es wer den nunmehr in allen Speicherbänken 1, 2, 3, 4 sämtliche Wortleitungen in den Precharge-Zustand gebracht, d. h. mit Bezugspotential VSS verbunden. Das den Speicherbänken jeweils zugeordnete Open-Bit, z. B. gespeichert im Register 132 für die Speicherbank 1, wird zurückgesetzt. Die Adresse der un mittelbar vor dem Anlegen der Refresh-Anforderung geöffneten Wortleitung der jeweiligen Speicherbänke ist bereits gespei chert oder wird anläßlich des Precharge all-Befehls gespei chert, beispielsweise im Register 131 für die Speicherbank 1. In einem zweiten Schritt der Refresh-Anforderung wird nun der tatsächliche Refresh innerhalb aller Speicherbänke infolge der von der Steuerungseinrichtung 6 abgesetzten Steuerbefehle durchgeführt. Schließlich wird von der Steuerungseinrichtung 6 die Steuersequenz für einen Activate all-Befehl mit Wieder herstellung des jeweiligen Bankzustands abgesetzt. Dies be deutet, daß für alle Bänke das Open-Bit wiederum gesetzt wird und automatisch innerhalb der Bank diejenige Wortleitung wie der aktiviert wird, deren Adresse im entsprechenden Register, beispielsweise im Register 131 für die Speicherbank 1, ge speichert ist.An externally initiated refresh process takes place using the functional units described as follows. The re fresh request is communicated to the semiconductor memory via the connections 51 , 52 and decoded in the command decoder 5 . This instructs the control device 6 to first issue the control signals for a precharge all command. It now who brought all word lines in the precharge state in all memory banks 1 , 2 , 3 , 4 , ie connected to the reference potential VSS. The open bit assigned to the memory banks, e.g. B. stored in register 132 for memory bank 1 is reset. The address of the word line of the respective memory banks opened immediately before the refresh request is created is already stored or is stored on the occasion of the precharge all command, for example in register 131 for memory bank 1 . In a second step of the refresh request, the actual refresh is now carried out within all memory banks as a result of the control commands issued by the control device 6 . Finally, the control sequence 6 for an Activate All command is issued by the control device 6 with restoration of the respective bank status. This means that the open bit is again set for all banks and that word line is automatically activated within the bank, the address of which is stored in the corresponding register, for example in register 131 for memory bank 1 .
Die Precharge all-/Refresh-/Activqte all-Befehle werden in Form jeweiliger Steuersignale parallel den Schnittstellenein richtungen 13, 23, 33, 43 zugeführt.The precharge all / refresh / activqte all commands are supplied in the form of respective control signals in parallel to the interface devices 13 , 23 , 33 , 43 .
Durch die beschriebenen Schaltungs- und Steuerungsmaßnahmen wird gewährleistet, daß automatisch nach einem Refresh durch rein interne Maßnahmen des Halbleiterspeichers die vor dem Refresh vorliegenden Bankzustände wiederhergestellt werden. Dies hat den Vorteil, daß eine Zeile einer Bank bereits akti viert ist und für einen weiteren Speicherzugriff sofort zur Verfügung steht. Dem liegt die Erfahrung zugrunde, daß ein erneuter Speicherzugriff mit hoher Wahrscheinlichkeit wieder auf die gleiche Zeile an verglichen mit dem vorhergehenden Speicherzugriff benachbarte Speicherzellen erfolgt. Die Ar beitsgeschwindigkeit des Gesamtsystems wird durch diese Maß nahmen erhöht. Durch einen Refresh-Vorgang geht die Bankzu standsinformation auf dem Halbleiterspeicherchip selbst nicht mehr verloren. Through the circuit and control measures described ensures that automatically after a refresh by purely internal measures of the semiconductor memory before Refresh existing bank states can be restored. This has the advantage that a line from a bank is already active fourth and is immediately available for further memory access Available. This is based on the experience that a memory access with high probability again on the same line compared to the previous one Access to adjacent memory cells takes place. The ar speed of the entire system is determined by this measure took increased. The bank closes through a refresh process status information on the semiconductor memory chip itself not lost more.
11
, .
22
, .
33
, .
44
Speicherbänke
memory banks
110110
Zeilendecoder
row decoder
111111
Wortleitungstreiber
Word line driver
112112
, .
113113
, .
114114
Bitleitungen
bit
115115
, .
116116
, .
117117
Speicherzellen
memory cells
118118
Leseverstärker
sense amplifier
119119
Auswahltransistor
selection transistor
120120
Speicherkondensator
storage capacitor
121121
Wortleitung
wordline
1313
, .
2323
, .
3333
, .
4343
Schnittstelleneinrichtungen
Interface devices
131131
, .
132132
Register
register
55
Befehlsdecoder
instruction decoder
5151
, .
5252
Anschlüsse
connections
66
Steuerungseinrichtung
VPP Wortleitungsspannung
VSS Bezugspotential
CMD Befehlssignale
ADR Adreß-Signale
control device
VPP word line voltage
VSS reference potential
CMD command signals
ADR address signals
Claims (7)
mindestens zwei Speicherbänke (1, 2, 3, 4), die in Zeilen angeordnete dynamische Speicherzellen (115, 116, 117) umfas sen, wobei die Speicherzellen (115, 116, 117) einer Zeile von einer Wortleitung (121) ansteuerbar sind und wobei für einen Zugriff auf eine Speicherzelle die Wortleitung (121), an wel che diese Speicherzelle angeschlossen ist, aktiviert wird,
je ein den mindestens zwei Speicherbänken (1, 2, 3, 4) zu geordnetes erstes Speicherelement (131), um eine einer akti vierten Wortleitung (121) zugeordnete Adresse zu speichern,
eine Steuerungseinrichtung (6), um einen Wiederauffri schungsvorgang für eine der mindestens zwei Speicherbänke (1, 2, 3, 4) durchzuführen, bei dem alle Wortleitungen der einen Speicherbank aktiviert werden und anschließend alle Wortlei tungen dieser Speicherbank rückgesetzt werden, und um im An schluß an den Wiederauffrischungsvorgang diejenige Wortlei tung (121) zu aktivieren, deren Adresse im ersten Spei cherelement (131) gespeichert ist. 1. A semiconductor memory comprising:
at least two memory banks ( 1 , 2 , 3 , 4 ) comprising dynamic memory cells ( 115 , 116 , 117 ) arranged in rows, the memory cells ( 115 , 116 , 117 ) of a row being controllable by a word line ( 121 ) and the word line ( 121 ) to which this memory cell is connected is activated for access to a memory cell,
each have a first memory element ( 131 ) assigned to the at least two memory banks ( 1 , 2 , 3 , 4 ) in order to store an address assigned to an active fourth word line ( 121 ),
a control device ( 6 ) to carry out a refresh process for one of the at least two memory banks ( 1 , 2 , 3 , 4 ), in which all the word lines of the one memory bank are activated and then all the word lines of this memory bank are reset, and in order to after the refresh process to activate that word line ( 121 ) whose address is stored in the first memory element ( 131 ).
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2001115291 DE10115291C1 (en) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | Dynamic semiconductor memory in personal computer, includes controller which is programmed to refresh memory bank by resetting all word lines and to activate word lines |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|
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Family
ID=7679384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE2001115291 Expired - Fee Related DE10115291C1 (en) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | Dynamic semiconductor memory in personal computer, includes controller which is programmed to refresh memory bank by resetting all word lines and to activate word lines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10115291C1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6175535B1 (en) * | 2000-01-24 | 2001-01-16 | International Business Machines Corporation | Cycle control circuit for extending a cycle period of a dynamic memory device subarray |
-
2001
- 2001-03-28 DE DE2001115291 patent/DE10115291C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6175535B1 (en) * | 2000-01-24 | 2001-01-16 | International Business Machines Corporation | Cycle control circuit for extending a cycle period of a dynamic memory device subarray |
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