JP2003007055A - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Dram (AREA)
- Read Only Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
グ回路を有し製造ばらつきに対する安定性に優れると共
に、セルフタイミング回路による電力消費が比較的小さ
い半導体記憶装置を提供することを目的とする。 【解決手段】半導体記憶装置は、メモリセルに対するデ
ータアクセス経路と、データアクセス系路上の信号線を
駆動する信号駆動回路と、データアクセス経路を模擬す
るダミー経路と、駆動回路を模擬するダミー駆動回路を
含み、ダミー経路はデータアクセス経路より負荷が小さ
く、ダミー駆動回路は信号駆動回路より駆動能力が小さ
い
Description
装置に関し、詳しくは信号遅延を模擬するタイミング制
御回路を備えた半導体記憶装置に関する。
半導体記憶装置の動作に関して緻密なタイミング制御技
術が必要になる。一方、半導体記憶装置を高集積化する
際に、より精細な構造をプロセスで製造しようとする
と、より製造ばらつきが大きくなる傾向にある。このよ
うに製造ばらつきが存在する条件で、緻密なタイミング
制御を行なうことは容易ではない。
て、内部回路の動作タイミングを規定するタイミング制
御信号を生成することが、従来から行なわれている。し
かしこの手法では、配線に寄生する負荷容量や寄生抵抗
が製造ばらつきによって異なると、タイミング制御信号
のタイミングにずれが生じてしまう。従ってこのずれを
見込んで余裕をもったタイミング設定をする必要があ
り、半導体記憶装置の高速化を妨げる要因となってい
る。
憶装置においては、半導体記憶装置内での信号遅延を模
擬することによって、正確なタイミング制御信号を生成
することが行われる。このようなタイミング制御回路
は、セルフタイミング回路と呼ばれる。例えば、メモリ
アクセスに関して最もタイミングが遅くなる経路を考
え、この経路による信号遅延を模擬する回路を設け、こ
れによって内部回路の動作タイミングを規定するタイミ
ング制御信号を生成する。この手法では、タイミング制
御信号は実際のメモリアクセスを模擬するタイミングと
なるために、製造ばらつきをある程度抑えることが可能
になる。
生成するための最もタイミングが遅い経路としては、入
出力回路から最も遠く、またワードデコーダから最も遠
いメモリセルをアクセスする経路を用いている。
びワードデコーダから最も遠い経路を用いた場合のタイ
ミングを説明するための図である。
ロール回路11、デコーダ回路12、メモリセルアレイ
13、リードライトアンプ14、ダミーワードデコーダ
15、ダミーワード線16、ダミーメモリセル17、及
びダミービット線18を含む。実際のデータ読み出し動
作に関しては、外部からコントロール回路11に入力さ
れるクロック信号CK及びアドレス信号ADDRESS
に基づいて、デコーダ回路12によってメモリセルアレ
イ13のワード線を選択的に活性化することで、メモリ
セル19に対して読み出し信号を供給する。この場合の
読み出し信号の伝達経路が、、、及びの経路で示
される。なおメモリセルアレイ13において読み出しの
対象であるメモリセル19は、コントロール回路11か
ら最も遠いセルとして示されている。セル19から読み
出されたデータは、メモリセルアレイ13のビット線で
ある経路を介して、リードライトアンプ14に供給さ
れる。ここに示されるデータ読み出し経路、、、
及びが、データ読み出しに最も長い時間がかかる経路
であり、タイミング的に最も厳しいクリティカルパスで
ある。
に入力されるクロック信号CK及びアドレス信号ADD
RESSに基づいて、ダミーワードデコーダ15によっ
てダミーワード線16を活性化することで、ダミーメモ
リセル17に読み出し信号を供給する。この場合の読み
出し信号の伝達経路が、、、及びの経路で示され
る。ダミーメモリセル17から読み出されるダミーメモ
リセルの信号は、ダミービット線18を介してコントロ
ール回路11に供給される。コントロール回路11は、
このダミーメモリセルの信号に基づいて、リードライト
アンプ14にセンスアンプ活性化信号を供給し、実際の
読み出しデータを増幅する。このダミーメモリセル信号
及びセンスアンプ活性化信号の伝達経路が、、、及
びの経路として示される。
、、及びを介して読み出された実際のデータが、
リードライトアンプ14によって増幅されて、装置外部
に経路(10)を介して出力される。ここで、ダミーメモリ
セル信号を読み出す経路は、最もタイミングの遅いクリ
ティカルパスよりも更にタイミングの遅い経路に設定さ
れており、これによって、クリティカルパスに対するデ
ータ読み出しを確実に実行することが可能となる。この
ようにセルフタイミング回路においては、実際のメモリ
アクセスを模擬するタイミングでタイミング制御信号
(センスアンプ活性化信号)を生成することによって、
製造ばらつきによるタイミング誤差を相殺することが可
能になる。
ミーメモリセル17は、コントロール回路11から最も
遠いメモリセル19より、更に遠い位置に設けられてい
る。従って、ダミーワードデコーダ15、ダミーワード
線16、ダミービット線18等を駆動するための負荷
は、メモリセルアレイ13に対するデータ読み出しの最
大負荷より更に大きくなり、セルフタイミング回路にお
ける消費電力が大きくなるという問題がある。このセル
フタイミング回路における消費電力は、消費電力の削減
を重視するメモリにおいては、無視できない大きさであ
る。
るセルフタイミング回路を有し製造ばらつきに対する安
定性に優れると共に、セルフタイミング回路による電力
消費が比較的小さい半導体記憶装置を提供することを目
的とする。
装置は、メモリセルに対するデータアクセス経路と、該
データアクセス系路上の信号線を駆動する信号駆動回路
と、該データアクセス経路を模擬するダミー経路と、該
駆動回路を模擬するダミー駆動回路を含み、該ダミー経
路は該データアクセス経路より負荷が小さく、該ダミー
駆動回路は該信号駆動回路より駆動能力が小さいことを
特徴とする。
ータアクセス経路より負荷が小さいダミー経路を、実際
の信号駆動回路より駆動能力が小さいダミー駆動回路に
よって駆動することで、製造ばらつきによるタイミング
の誤差を相殺するタイミング制御を可能としながらも、
従来のセルフタイミング回路と比較して消費電力が削減
された回路構成を実現することが出来る。
体記憶装置においては、メモリセルアレイのデコーダ回
路側及び入出力回路側のコーナー付近に、ダミーワード
デコーダ、ダミーワード線回路、ダミーメモリセル、及
びダミービット線回路が設けられる。また更に、ダミー
ワード線回路はメモリセルアレイのワード線と同一方向
に延展し折り返されるダミーワード線を含み、ダミービ
ット線回路はメモリセルアレイのビット線と同一方向に
延展し折り返されるダミービット線を含むことを特徴と
する。
模擬するダミー経路を短い長さで容易に実現することが
出来る。
リセルに対するデータアクセスを模擬してタイミング制
御信号を生成する際に模擬対象の回路よりも相対的に小
さい負荷を有するダミー経路を相対的に小さい駆動能力
で駆動するセルフタイミング回路を含むことを特徴とす
る。
の回路よりも相対的に小さい負荷を有するダミー経路を
相対的に小さい駆動能力で駆動するセルフタイミング回
路を用いることで、製造ばらつきによるタイミングの誤
差を相殺するタイミング制御を可能としながらも、従来
のセルフタイミング回路と比較して消費電力が削減され
た回路構成を実現することが出来る。
図面を用いて詳細に説明する。
路を有する半導体記憶装置の構成を示す図である。
ロール回路11、デコーダ回路12、メモリセルアレイ
13、リードライトアンプ14、ダミーワードデコーダ
25、ダミーワード線回路26、ダミーメモリセル2
7、及びダミービット線回路28を含む。
線回路26、ダミーメモリセル27、及びダミービット
線回路28が、本発明のセルフタイミング回路を構成す
る。このセルフタイミング回路のダミーワードデコーダ
25は、デコーダ回路12よりコントロール回路11に
近い位置に設けられている。またダミーワード線回路2
6、ダミーメモリセル27、及びダミービット線回路2
8は、メモリセルアレイ13よりもコントロール回路1
1に近い位置に設けられている。
部からコントロール回路11に入力されるクロック信号
CK及びアドレス信号ADDRESSに基づいて、デコ
ーダ回路12によってメモリセルアレイ13のワード線
を選択的に活性化することで、メモリセル19に対して
読み出し信号を供給する。この場合の読み出し信号の伝
達経路が、、、及びの経路で示される。なおメモ
リセルアレイ13において読み出しの対象であるメモリ
セル19は、コントロール回路11から最も遠いセルと
して示されている。セル19から読み出されたデータ
は、メモリセルアレイ13のビット線である経路を介
して、リードライトアンプ14に供給される。ここに示
されるデータ読み出し経路、、、及びが、デー
タ読み出しに最も長い時間がかかる経路であり、タイミ
ング的に最も厳しいクリティカルパスである。
号CK及びアドレス信号ADDRESSに基づいて、コ
ントロール回路11は、デコーダ回路12よりもコント
ロール回路11に近い側に設けられるダミーワードデコ
ーダ25を制御する。ダミーワードデコーダ25は、メ
モリセルアレイ13のワード線と同一方向に延展し折り
返されるダミーワード線回路26のダミーワード線を活
性化することで、ダミーメモリセル27に読み出し信号
を供給する。この場合の読み出し信号の伝達経路が、
、、及びの経路で示される。
ミーメモリセルの信号は、メモリセルアレイ13のビッ
ト線と同一方向に延展し折り返されるダミービット線回
路28のダミービット線を介して、コントロール回路1
1に供給される。コントロール回路11は、このダミー
メモリセルの信号に基づいて、リードライトアンプ14
にセンスアンプ活性化信号を供給し、実際の読み出しデ
ータを増幅する。このダミーメモリセル信号及びセンス
アンプ活性化信号の伝達経路が、、、及びの経路
として示される。
、、及びを介して読み出された実際のデータが、
リードライトアンプ14によって増幅されて、装置外部
に経路(10)を介して出力される。
ーワード線回路26、ダミーメモリセル27、及びダミ
ービット線回路28の信号伝達経路を拡大して示す図で
ある。
11にはバッファ30が設けられており、このバッファ
30から信号を供給することによって、ダミーワードデ
コーダ25内のダミーデコード線31が駆動される。ダ
ミーデコード線31は、折り返されてバッファ32に接
続される。これによって、バッファ30からの信号がバ
ッファ32に供給される。バッファ32は、入力される
信号に応答して、ダミーワード線回路26のダミーワー
ド線33を駆動する。ダミーワード線33は、図示され
るように折り返されてダミーメモリセル27に接続され
る。ダミーワード線33を活性化することでダミーメモ
リセル27から読み出したセル信号は、ダミービット線
回路28のダミービット線34を伝播して次段のバッフ
ァ35に供給される。ダミービット線34は、図示され
るように折り返された配置となっている。
図3に示されるような回路配置とし、ダミーデコード線
31、ダミーワード線33、及びダミービット線34を
折り返すことで、メモリセルアレイ13のコントロール
回路11に近い側のコーナー付近にセルフタイミング回
路を設けている。
うに、ダミーワードデコーダ25、ダミーワード線回路
26、及びダミービット線回路28について、各ダミー
回路の負荷と各ダミー回路を駆動するバッファの駆動能
力とを適宜設定することで、適切な遅延時間を実現する
ようにしている。
ドデコーダ25に関するダミー負荷及びバッファ駆動能
力の設定を説明するための図である。
出し及びデータ書き込みのためのデコーダ回路12は、
例えばNAND回路41乃至44及びインバータ45乃
至48を含む。4本のデコード信号線S1乃至S4が夫
々NAND回路41乃至44に接続され、何れがHIG
Hになるかによって、メモリセルアレイ13内に延展す
るワード線WL1乃至WL4の何れかを選択する。また
コントロール回路11のバッファ30Aがデコード線4
9を駆動して、NAND回路を駆動することで、上記選
択されたワード線を適切なタイミングで活性化する。
D回路51及びインバータ32(図3のバッファ32)
を含む。NAND回路51は、NAND回路41乃至4
4と同一の回路構成であり、インバータ32は、インバ
ータ45乃至48と同一の回路構成である。コントロー
ル回路11のバッファ30Aがデコード線49を駆動す
るのと同一のタイミングで、コントロール回路11のバ
ッファ30がダミーデコード線31を駆動する。これに
よって、NAND回路51が適当なタイミングで駆動さ
れ、ダミーワード線33が適切なタイミングで活性化さ
れる。
は、バッファ30Aの駆動能力の1/4に設定される。
またダミーデコード線31の配線負荷は、デコード線4
9の配線負荷の1/4に設定され、更にダミーデコード
線31には1ワード分の負荷が接続され、デコード線に
は4ワード分の負荷が接続されている。これによってダ
ミーワードデコーダ25のダミー負荷は、デコーダ回路
12の負荷の1/4となる。従って、ノードXからバッ
ファ30A及びデコード線49を介したノードYまでの
遅延時間と、ノードXからバッファ30及びダミーデコ
ード線31を介したノードYYまでの遅延時間とを、同
一に設定することが可能となる。なおノードYは、デー
タ読み出し経路のうちで最大の遅延時間を有するクリテ
ィカルパスに対応する。
及びダミーワード線回路26のダミーワード線33に関
するダミー負荷及びバッファ駆動能力の設定を説明する
ための図である。
13は、ワード線WL1と複数のメモリセル61−1乃
至61−nを含む。メモリセル61−1乃至61−nは
ワード線WL1に接続され、ワード線WL1が選択活性
化することによって、メモリセル61−1乃至61−n
に対するビット線を介してのアクセスが可能になる。こ
こでメモリセル61−1乃至61−nの個数nは、例え
ば256個である。ワード線WL1は、クリティカルパ
スに対応し、デコーダ回路12のインバータ45によっ
て駆動される(図4参照)。
線33と複数のダミーメモリセル62−1乃至62−m
−1を含む。ダミーワード線33は更に、ダミーメモリ
セル27に接続される。従って、ダミーワード線33に
は、合計でm個のダミーメモリセルが接続されることに
なる。ダミーメモリセルの個数mは、例えば16個であ
る。ダミーワード線33は、ダミーワードデコーダ25
のインバータ32によって駆動される。
は、インバータ45の駆動能力の1/16に設定され
る。またダミーワード線33の配線負荷は、ワード線W
L1の配線負荷の1/16に設定され、更にダミーワー
ド線33には16個のダミーメモリセルが負荷として接
続され、ワード線WL1には256個のダミーメモリセ
ルが接続されている。これによって、ダミーワード線回
路26のダミー負荷は、ワード線の負荷の1/16とな
る。従って、ノードYからインバータ45及びワード線
WL1を介したノードZまでの遅延時間と、ノードYY
からインバータ32及びダミーワード線33を介したノ
ードZZまでの遅延時間とを、同一に設定することが可
能となる。なおノードZは、データ読み出し経路のうち
で最大の遅延時間を有するクリティカルパスに対応す
る。
及びダミービット線回路28のダミービット線34に関
するダミー負荷及びバッファ駆動能力の設定を説明する
ための図である。
13は、ビット線BL及び/BLと複数のメモリセル7
1−1乃至71−kを含む。ここでメモリセル71−1
は、図5においてワード線WL1により選択されるメモ
リセルのうちでクリティカルパスに対応するメモリセル
61−nに相当する。メモリセル71−1乃至71−n
はビット線BL及び/BLに接続され、選択メモリセル
71−1のデータが、ビット線BL及び/BLを介して
リードライトアンプ14に伝送される。ここでメモリセ
ル71−1乃至71−kの個数kは、例えば256個で
ある。
ビット線34と複数のダミーメモリセル72−1乃至7
2−l−1を含む。ダミービット線34は更に、ダミー
メモリセル27に接続される。従って、ダミービット線
34には、合計でl個のダミーメモリセルが接続される
ことになる。ダミーメモリセルの個数lは、例えば16
個である。ダミービット線34は、ダミーメモリセル2
7のダミーデータ(ダミーメモリセル信号)を伝播し、
図3に示されるバッファ35に供給する。バッファ35
は例えばインバータであり、ダミーセンスアンプとして
機能し、受け取った信号を増幅してコントロール回路1
1に供給する。
負荷は、ビット線BL及び/BLの配線負荷の1/16
に設定され、更にダミービット線34には16個のダミ
ーメモリセルが負荷として接続され、ビット線BL及び
/BLには256個のダミーメモリセルが負荷として接
続される。メモリセル71−1とダミーメモリセル27
が同一の回路構成であるとすると、ダミーメモリセル2
7から読み出されたデータがダミービット線34上に現
れる振幅は、メモリセル71−1から読み出されたデー
タがビット線BL及び/BL上に現れる振幅の16倍と
なる。
スアンプとして機能するバッファ35により増幅され、
コントロール回路11に供給される。コントロール回路
11は、この信号に応答してリードライトアンプ14の
センスアンプを活性化するためのセンスアンプ活性化信
号を生成する。このセンスアンプ活性化信号が、実際の
メモリアクセスを模擬してタイミングを規定するタイミ
ング制御信号として機能することで、製造ばらつきによ
るタイミング誤差を安定的に相殺することが可能にな
る。
ルアレイのワードデコーダ側及びリードライトアンプ側
であるコーナー部分にセルフタイミング回路を設け、セ
ルフタイミング回路の規模を小さくしてダミー負荷を小
さくすると共に、各ダミー回路を駆動する駆動バッファ
の容量をダミー負荷に合わせて小さくすることで、製造
ばらつきによるタイミングの誤差を相殺するタイミング
制御が可能でありながらも、従来のセルフタイミング回
路と比較して消費電力が削減された回路構成を実現する
ことが出来る。
びバッファ30Aの負荷無し遅延も実際には考慮する必
要があるが、負荷無し遅延は、同一テクノロジーのトラ
ンジスタを使用する場合には、トランジスタのゲート幅
には依存せずにゲート長にのみ依存する。従って、同一
ゲート長のトランジスタを使用すれば、各バッファの負
荷無し遅延を同一に設定することが出来る。
抵抗も考慮する必要があるが、例えばワード線負荷の場
合、基本となる容量負荷の単位はメモリセル1個の配線
容量+ゲート容量であり、全容量負荷に占める配線容量
負荷の比率はメモリセルの数に関わらず一定である。同
様に、配線抵抗成分による遅延への影響の比率もメモリ
セルの数に関わらず一定であるので、負荷容量のみを考
慮すればよい。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特
許請求の範囲に記載の範囲内で様々な変形が可能であ
る。
のデータアクセス経路より負荷が小さいダミー経路を、
実際の信号駆動回路より駆動能力が小さいダミー駆動回
路によって駆動することで、製造ばらつきによるタイミ
ングの誤差を相殺するタイミング制御を可能としながら
も、従来のセルフタイミング回路と比較して消費電力が
削減された回路構成を実現することが出来る。
ーダから最も遠い経路を用いた場合のセルフタイミング
回路を説明するための図である。
導体記憶装置の構成を示す図である。
ダミーメモリセル、及びダミービット線回路の信号伝達
経路を拡大して示す図である。
るダミー負荷及びバッファ駆動能力の設定を説明するた
めの図である。
線回路のダミーワード線に関するダミー負荷及びバッフ
ァ駆動能力の設定を説明するための図である。
線回路のダミービット線に関するダミー負荷及びバッフ
ァ駆動能力の設定を説明するための図である。
Claims (10)
- 【請求項1】メモリセルに対するデータアクセス経路
と、 該データアクセス系路上の信号線を駆動する信号駆動回
路と、 該データアクセス経路を模擬するダミー経路と、 該駆動回路を模擬するダミー駆動回路を含み、該ダミー
経路は該データアクセス経路より負荷が小さく、該ダミ
ー駆動回路は該信号駆動回路より駆動能力が小さいこと
を特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】該ダミー経路を伝播した信号に応じてタイ
ミング制御信号を生成するコントロール回路と、 該タイミング制御信号に応じたタイミングで信号増幅を
行なう入出力回路を更に含むことを特徴とする請求項2
記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】該データアクセス経路及び該信号駆動回路
は、 該コントロール回路により駆動されるデコーダ回路と、 該デコーダ回路によって駆動されるワード線、該メモリ
セル、及びビット線を含むメモリセルアレイを含み、該
ダミー経路及び該ダミー駆動回路は、 該デコーダ回路を模擬するダミーワードデコーダと、 該ワード線を模擬するダミーワード線回路と、 該メモリセルを模擬するダミーメモリセルと、 該ビット線を模擬するダミービット線回路を含み、該メ
モリセルアレイの該デコーダ回路側及び該入出力回路側
のコーナー付近に、該ダミーワードデコーダ、該ダミー
ワード線回路、該ダミーメモリセル、及び該ダミービッ
ト線回路が設けられることを特徴とする請求項2記載の
半導体記憶装置。 - 【請求項4】該ダミーワードデコーダは該デコーダ回路
のデコード線の1/nの負荷を有するダミーデコード線
を含み、該コントロール回路は、 該デコーダ回路の該デコード線を駆動する第1のバッフ
ァと、 該第1のバッファの駆動能力の1/nの駆動能力を有し
該ダミーデコード線を駆動する第2のバッファを含むこ
とを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。 - 【請求項5】該ダミーワード線回路は該ワード線の1/
nの負荷を有するダミーワード線を含み、該デコーダ回
路は該ワード線を駆動するバッファを含み、該ダミーワ
ードデコーダは該バッファの駆動能力の1/nの駆動能
力を有し該ダミーワード線を駆動するバッファを含むこ
とを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。 - 【請求項6】該ダミービット線回路は、該メモリセルア
レイの該ビット線の負荷より小さな負荷を有するダミー
ビット線を含むことを特徴とする請求項3記載の半導体
記憶装置。 - 【請求項7】該ダミーワード線回路は該ワード線と同一
方向に延展し折り返されるダミーワード線を含み、該ダ
ミービット線回路は該ビット線と同一方向に延展し折り
返されるダミービット線を含むことを特徴とする請求項
3記載の半導体記憶装置。 - 【請求項8】該ダミー経路は該データアクセス経路の1
/nの負荷を有し、該ダミー駆動回路は該信号駆動回路
の略1/nの駆動能力を有することを特徴とする請求項
1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項9】該ダミー経路の信号遅延時間は該データア
クセス経路の信号遅延時間に略等しいことを特徴とする
請求項1記載の半導体記憶装置。 - 【請求項10】メモリセルに対するデータアクセスを模
擬してタイミング制御信号を生成する際に模擬対象の回
路よりも相対的に小さい負荷を有するダミー経路を相対
的に小さい駆動能力で駆動するセルフタイミング回路を
含むことを特徴とする半導体記憶装置。
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|---|---|---|---|
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| KR1020020020577A KR100735642B1 (ko) | 2001-06-15 | 2002-04-16 | 반도체 기억장치 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2001182067A Expired - Fee Related JP4894095B2 (ja) | 2001-06-15 | 2001-06-15 | 半導体記憶装置 |
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