JP2014222555A - Control circuit of semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置の制御回路、特に、大きい負荷容量を駆動することが必要なバッファを備えた半導体記憶装置の制御回路に関する。 The present invention relates to a control circuit for a semiconductor memory device, and more particularly to a control circuit for a semiconductor memory device including a buffer that needs to drive a large load capacity.
従来、同期式SRAMでは、そのメモリ容量により駆動する負荷容量が異なるため、バッファのサイズを最適化は、その負荷容量に適したCK(クロック)バッファやアドレスデコーダのバッファを設計する、あるいは対応するメモリ容量の最大負荷容量に合わせて行われていた。また、最大負荷時のドライバを分割し、容量によりチップ製造時のマスクで配線を変更して最適なバッファサイズを実現していた。 Conventionally, in a synchronous SRAM, the load capacity to be driven differs depending on the memory capacity. Therefore, the buffer size is optimized by designing or corresponding to a CK (clock) buffer or an address decoder buffer suitable for the load capacity. It was done according to the maximum load capacity of the memory capacity. In addition, the driver at the maximum load is divided, and the wiring is changed by the mask at the time of chip manufacture according to the capacity to realize the optimum buffer size.
例えば、特許文献1においては、2ポートSRAMにおいて、2つのポートから入力されたアドレスが一致した場合には、補助バッファを活性化させて、バッファのドライブ能力を調整する方法が提案されている。
また、特許文献2においては、動作周波数を検出し、その周波数によってドライブ能力を可変可能なドライバを備えた半導体集積回路が提案されている。
また、DDR(Double−Data−Rate)方式を用いた出力バッファのように、複数のバッファ用トランジスタを用意し、外部信号により、必要なバッファ用トランジスタを選択し、バッファサイズを適宜選択する方法なども知られている。
For example, Patent Document 1 proposes a method in which, in a 2-port SRAM, when the addresses input from two ports match, the auxiliary buffer is activated to adjust the drive capacity of the buffer.
Patent Document 2 proposes a semiconductor integrated circuit including a driver capable of detecting an operating frequency and changing a drive capability according to the detected frequency.
Also, a method of preparing a plurality of buffer transistors, such as an output buffer using a DDR (Double-Data-Rate) method, selecting a necessary buffer transistor by an external signal, and appropriately selecting a buffer size, etc. Is also known.
近年、プロセスの微細化により、トランジスタ特性が高性能となり、信号スピードが高速化している。しかし、SRAMは複数のトランジスタで1つのメモリセルを構成しているため、他の半導体記憶装置に比べ開発工数が多い。このため、容量サイズによってバッファの最適化を実施するのは難しく、対応できる容量の最大をターゲットにバッファサイズを設計している。容量に対し過剰なバッファサイズのドライバを用いると、必要とされているメモリスピードには過剰な内部信号の高速化が行われてしまう。これがノイズ元となっていることがある。 In recent years, due to miniaturization of processes, transistor characteristics have become high performance and signal speed has been increased. However, since SRAMs form a single memory cell with a plurality of transistors, the number of development man-hours is large compared to other semiconductor memory devices. For this reason, it is difficult to optimize the buffer according to the capacity size, and the buffer size is designed with the maximum capacity that can be handled as a target. If a driver having an excessive buffer size with respect to the capacity is used, the internal signal speed is excessively increased for the required memory speed. This may be a noise source.
さらに、微細化に伴うプロセスばらつきが大きくなってきているため、チップの仕上がりにより、さらに内部信号が過剰なスピードとなり、近傍の信号配線に対してクロストークなどの影響を与えることが問題となっている。 Furthermore, since process variations accompanying miniaturization are increasing, the internal signal becomes excessively high due to the finish of the chip, and there is a problem in that it affects the nearby signal wiring such as crosstalk. Yes.
従来の同期式SRAMは、例えば、メモリアレイと、プリチャージ回路、読み出し/書込み回路、入出力回路、制御回路、PORTA−アドレスバッファ、行デコーダ、および列デコーダ等の周辺回路とを備える。 A conventional synchronous SRAM includes, for example, a memory array and peripheral circuits such as a precharge circuit, a read / write circuit, an input / output circuit, a control circuit, a PORTA-address buffer, a row decoder, and a column decoder.
外部同期クロック信号(CK)として“H”(または“L”)が入力されると、指定アドレスにアクセスを行い、読み出しあるいは書き込み動作を行う。すなわち、外部同期クロック信号(CK)により内部同期信号が動作を行い、その信号に伴い、アドレスにより指定されたワードラインを駆動したり、読み出し用のセンスアンプや書き込み用の回路の動作を行う。このように、内部同期信号は、周辺回路の、アドレスのラッチ信号(ADL)、センスイネーブル信号(SEN)、書き込み信号(WEN)、デコーダ信号(DEN)、プリチャージイネーブル信号(PE)、プリチャージイネーブルバー信号(PEB)等の基準信号となる。 When “H” (or “L”) is input as the external synchronization clock signal (CK), the designated address is accessed and a read or write operation is performed. That is, the internal synchronization signal operates in response to the external synchronization clock signal (CK), and the word line specified by the address is driven in accordance with the signal, and the read sense amplifier and the write circuit are operated. In this way, the internal synchronization signal is the address latch signal (ADL), sense enable signal (SEN), write signal (WEN), decoder signal (DEN), precharge enable signal (PE), precharge of the peripheral circuit. It becomes a reference signal such as an enable bar signal (PEB).
内部同期信号は、SRAM全体に信号線を有しており、大きな配線容量が必要である。この大容量配線を駆動するために、内部同期信号を出力する回路は大きな駆動能力を持ったバッファで構成されている。各信号にバッファを分割しても、各バッファがそれぞれ大きなドライブの力を必要とする。 The internal synchronization signal has a signal line in the entire SRAM, and requires a large wiring capacity. In order to drive the large-capacity wiring, a circuit that outputs an internal synchronization signal is configured by a buffer having a large driving capability. Even if the buffer is divided into signals, each buffer requires a large driving force.
また、アドレスデコード信号(ADEC)も同様に、ワードラインを指定するために、デコード回路への大きな容量を持つ配線を駆動するための大きなバッファで構成されている。また、大きなメモリ容量である場合、その配線容量、駆動する次段の素子容量など、駆動すべき容量は大きくなっている。すなわち、負担するエリアが広い場合は、その配線容量やデコード先の次段回路をドライブするために大きなバッファサイズが必要となる。
このバッファサイズが不足すると、重い負荷容量をドライブするのに時間がかかってしまうためメモリ自身のスピードが遅くなる。また、場合によっては他の信号とのタイミングで誤動作を起こす。
Similarly, the address decode signal (ADEC) is composed of a large buffer for driving a wiring having a large capacity to the decode circuit in order to designate a word line. In the case of a large memory capacity, the capacity to be driven, such as the wiring capacity and the element capacity of the next stage to be driven, is large. That is, when the burden area is large, a large buffer size is required to drive the wiring capacity and the next circuit of the decoding destination.
If this buffer size is insufficient, it takes time to drive a heavy load capacity, so the speed of the memory itself is reduced. In some cases, malfunction occurs at the timing of other signals.
上記のように、従来、メモリ容量に従ってバッファを最適化していたが、同一チップに多種類の容量のメモリを搭載する場合は、個別にバッファの能力を最適化すると設計工数が多大になる。このため、現状では共通のバッファ回路によって駆動する構成としている。
また、チップ面積を可能な限り小さくするためには、配線間隔も大きくとることはできない。よって、クロストークなどのノイズや、大きなバッファを駆動するための電流消費による、電源ノイズなどが懸念される。
As described above, the buffer has been conventionally optimized according to the memory capacity. However, when multiple types of memories are mounted on the same chip, the design man-hours become large if the buffer capacity is individually optimized. For this reason, at present, it is configured to be driven by a common buffer circuit.
Further, in order to reduce the chip area as much as possible, the wiring interval cannot be increased. Therefore, there are concerns about noise such as crosstalk and power supply noise due to current consumption for driving a large buffer.
また、上記のように、プロセスの微細化により、トランジスタ特性が向上し、信号の立ち上がりや立下りの傾きが急峻となっており、これがノイズを増長する原因ともなっている。さらに微細化を伴うプロセスのばらつきにより、トランジスタの性能の振れが大きく、もっとも性能が悪くなった場合を想定してトランジスタサイズが設定される。このため、トランジスタ特性がプロセスばらつきにより良い方向に振れた場合は、過大なバッファサイズでの駆動となってしまう。 Further, as described above, the transistor characteristics are improved by the miniaturization of the process, and the rising and falling slopes of the signal are steep, which causes the noise to increase. Further, the transistor size is set on the assumption that the fluctuation of the performance of the transistor is large due to the process variation accompanying the miniaturization and the performance is most deteriorated. For this reason, when the transistor characteristics fluctuate in a better direction due to process variations, the drive is performed with an excessive buffer size.
以上のように、駆動すべき配線容量や次段の容量などにより、大きなバッファサイズが必要な半導体記憶装置においては、メモリ容量に最適な駆動能力、また、その必要とされるスピードに最適な駆動能力を実現し、プロセス変動にも対応し、ノイズによる誤動作や性能劣化を防ぎ、安定した動作を行うことが求められる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、メモリ容量あるいはスピードに対して製造ばらつきに関係なく最適な駆動能力を有するようにバッファサイズを制御し、ノイズ、および消費電力が低減された半導体記憶装置の制御回路を提供することを目的とする。
As described above, in semiconductor memory devices that require a large buffer size due to the wiring capacity to be driven and the capacity of the next stage, etc., the optimum driving capacity for the memory capacity and the optimum driving for the required speed It is required to realize the capability, cope with process variations, prevent malfunctions and performance degradation due to noise, and perform stable operations.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and controls the buffer size so as to have an optimum driving capability regardless of manufacturing variations with respect to memory capacity or speed, and noise and power consumption are reduced. An object of the present invention is to provide a control circuit for a semiconductor memory device.
本発明の半導体記憶装置の制御回路は、上記課題を解決し目的を達成するために、複数のメモリセルがマトリックス状に配置されたメモリセルアレイの任意のメモリセルの読み出しおよび書き込み動作を行う半導体記憶装置の制御回路であって、前記動作を行う信号を駆動するバッファを有し、該バッファは、出力に複数のトランスミッション回路が並列に挿入されており、該複数のトランスミッション回路に、個別の制御信号が供給されることを特徴とするものである。 In order to solve the above problems and achieve the object, a control circuit for a semiconductor memory device according to the present invention performs a read / write operation of an arbitrary memory cell in a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix. A control circuit of the apparatus, and a buffer for driving a signal for performing the operation, wherein the buffer has a plurality of transmission circuits inserted in parallel at the output, and the plurality of transmission circuits have individual control signals Is supplied.
本発明の半導体記憶装置の制御回路によれば、バッファの出力にトランスミッション回路を並列に挿入し、該トランスミッション回路に制御信号を供給してトランスミッション回路の駆動個数を制御することにより、バッファの能力を変更することができるので、過剰な駆動力によるノイズ、および消費電力を低減することができる。
また、プロセスばらつきによってトランジスタの能力にばらつきが生じた場合であっても、チップ製造後に収集したデータによってバッファの駆動能力を最適化することができる。
According to the control circuit of the semiconductor memory device of the present invention, the transmission circuit is inserted in parallel to the output of the buffer, and the control signal is supplied to the transmission circuit to control the drive number of the transmission circuit. Since it can be changed, noise due to excessive driving force and power consumption can be reduced.
Even if the transistor performance varies due to process variations, the buffer drive performance can be optimized by data collected after chip manufacture.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について説明する。
図1に、本発明の半導体記憶装置の制御回路の一例を備えた同期式の1ポートSRAMの回路配置のブロック図を示す。本実施形態の半導体記憶装置の制御回路は、予め出力データが記憶された不揮発性メモリ回路を備えており、該不揮発性メモリ回路から制御信号が供給される。図2に制御回路180のクロックに関連する部分の回路図を示す。図3に、本実施形態の半導体記憶装置の制御回路おけるバッファの一例の回路図を示す。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a block diagram of a circuit arrangement of a synchronous 1-port SRAM provided with an example of a control circuit of a semiconductor memory device of the present invention. The control circuit of the semiconductor memory device of this embodiment includes a nonvolatile memory circuit in which output data is stored in advance, and a control signal is supplied from the nonvolatile memory circuit. FIG. 2 shows a circuit diagram of a portion related to the clock of the control circuit 180. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a buffer in the control circuit of the semiconductor memory device of this embodiment.
本実施形態の同期式SRAMは、図1に示すように、メモリセルがマトリックス状に配置されたメモリセルアレイ110と、プリチャージ回路150、読み出し/書込み回路160、入出力回路170、制御回路180、PORTA−アドレスバッファ120A、行デコーダ130A、および列デコーダ140Aとを備える。
制御回路180は、外部同期クロック信号(CK)およびアドレス情報により、メモリセルアレイ110の任意のメモリセルの読み出しおよび書き込み動作を行う信号を出力する。
As shown in FIG. 1, the synchronous SRAM of this embodiment includes a memory cell array 110 in which memory cells are arranged in a matrix, a precharge circuit 150, a read / write circuit 160, an input / output circuit 170, a control circuit 180, A PORTA-address buffer 120A, a row decoder 130A, and a column decoder 140A are provided.
The control circuit 180 outputs a signal for performing read and write operations of an arbitrary memory cell of the memory cell array 110 based on the external synchronization clock signal (CK) and the address information.
制御回路180のクロックに関連する部分のバッファは、図2に示すように、外部同期クロック信号(CK)として“H”(または“L”)が入力されると内部同期信号が動作する。内部同期信号は、アドレスのラッチ信号(ADL)、センスイネーブル信号(SEN)、ライトイネーブル信号(WEN)、デコードイネーブル信号(DEN)、プリチャージイネーブル信号(PE)、プリチャージイネーブルバー信号(PEB)等の基準信号となる。 As shown in FIG. 2, the buffer of the part related to the clock of the control circuit 180 operates with an internal synchronization signal when “H” (or “L”) is input as the external synchronization clock signal (CK). The internal synchronization signals are address latch signal (ADL), sense enable signal (SEN), write enable signal (WEN), decode enable signal (DEN), precharge enable signal (PE), and precharge enable bar signal (PEB). And so on.
アドレスのラッチ信号(ADL)はPORTA−アドレスバッファ120Aを駆動する。デコード信号(DEN)は行デコーダ130Aおよび列デコーダ140Aを駆動し、読み出しおよび書き込み動作を行うメモリセルを選択する。プリチャージイネーブル信号(PE)、プリチャージイネーブルバー(PEB)はプリチャージ回路150を駆動する。プリチャージ回路150は、読出し動作に先立ってメモリセルの一対のビット線を所定のレベルに充電する。センスイネーブル信号(SE)、ライトイネーブル信号(WEN)は、読み出し/書き込み回路160を駆動する。 The address latch signal (ADL) drives the PORTA-address buffer 120A. The decode signal (DEN) drives the row decoder 130A and the column decoder 140A, and selects a memory cell that performs read and write operations. The precharge enable signal (PE) and the precharge enable bar (PEB) drive the precharge circuit 150. The precharge circuit 150 charges the pair of bit lines of the memory cell to a predetermined level prior to the read operation. The sense enable signal (SE) and the write enable signal (WEN) drive the read / write circuit 160.
上記各内部同期信号を駆動するバッファ10は、図3に示すように、バッファ10の出力に、4つのトランスミッション回路(11a、11b、11c、11d)が並列に挿入されたものである。図3においては、各内部同期信号を、総称してsignalと記載している。トランスミッション回路(11a〜11d)には、それぞれ個別の制御信号(DE0、DE1、DE2、DE3)が供給される。
トランスミッション回路(11a〜11d)は、図3に示すように、PchトランジスタとNchトランジスタとからなり、Pchトランジスタのゲートには、インバータにより制御信号の反転信号が入力され、Nchトランジスタのゲートには、制御信号がそのままのレベルで入力される。
As shown in FIG. 3, the buffer 10 for driving each internal synchronization signal has four transmission circuits (11a, 11b, 11c, 11d) inserted in parallel at the output of the buffer 10. In FIG. 3, each internal synchronization signal is generically described as signal. Individual control signals (DE0, DE1, DE2, DE3) are supplied to the transmission circuits (11a to 11d), respectively.
As shown in FIG. 3, the transmission circuits (11a to 11d) are composed of a Pch transistor and an Nch transistor. An inverted signal of a control signal is input to the gate of the Pch transistor by an inverter, and the gate of the Nch transistor is The control signal is input at the same level.
次に、トランスミッション回路に供給される制御信号について説明する。
図4に、不揮発性メモリ回路21からの信号と通常のチップイネーブル信号とからトランスミッション回路を制御するための制御イネーブル信号(制御信号)を生成する部分の回路図を示す。
Next, control signals supplied to the transmission circuit will be described.
FIG. 4 shows a circuit diagram of a part that generates a control enable signal (control signal) for controlling the transmission circuit from a signal from the nonvolatile memory circuit 21 and a normal chip enable signal.
不揮発性メモリ回路21は、半導体記憶装置の内部あるいは外部に配置されている。そして、不揮発性メモリ回路21には、SRAMチップの製造後のテスト結果より、必要な制御信号の情報が記憶されている。図4に示すように、不揮発メモリ回路21からのデータ(DO0〜DO3)と通常のイネーブル信号(CE)とから最終的な制御イネーブル信号((DE0〜DE3)が生成される。 The nonvolatile memory circuit 21 is arranged inside or outside the semiconductor memory device. The nonvolatile memory circuit 21 stores necessary control signal information based on the test result after manufacturing the SRAM chip. As shown in FIG. 4, the final control enable signal (DE0 to DE3) is generated from the data (DO0 to DO3) from the nonvolatile memory circuit 21 and the normal enable signal (CE).
生成された制御イネーブル信号(DE0〜DE3)を、図3に示す、トランスミッション回路(11a〜11d)にそれぞれ入力し、各トランスミッション回路(11a〜11d)からの出力をショートさせる。すなわち、各トランスミッション回路(11a〜11d)を個別の制御イネーブル信号(DE0〜DE3)により制御し、4つのトランスミッション回路(11a〜11d)を経由することで、バッファ10の能力を調整する。 The generated control enable signals (DE0 to DE3) are respectively input to the transmission circuits (11a to 11d) shown in FIG. 3, and the outputs from the transmission circuits (11a to 11d) are short-circuited. That is, each transmission circuit (11a to 11d) is controlled by an individual control enable signal (DE0 to DE3), and the capacity of the buffer 10 is adjusted by passing through the four transmission circuits (11a to 11d).
例えば、不揮発性メモリ回路21の1つの出力端子DO0から“1”が出力され、その他の出力端子(DO1〜DO3)から“0”を出力された場合、DO0からの“1”が入力されたNAND回路のみが“0”を出力し、インバータにより反転され、制御イネーブル信号DE0として“1”が出力される。その他の制御イネーブル信号(DE1〜DE3)は“0”が出力される。そうすると、4つトランスミッション回路(11a〜11d)のうち、11aのみがONになり、トランスミッション回路が1つの抵抗となりバッファの能力を弱めることができる。 For example, when “1” is output from one output terminal DO0 of the nonvolatile memory circuit 21 and “0” is output from the other output terminals (DO1 to DO3), “1” is input from DO0. Only the NAND circuit outputs “0”, is inverted by the inverter, and outputs “1” as the control enable signal DE0. “0” is output for the other control enable signals (DE1 to DE3). If it does so, only 11a will become ON among four transmission circuits (11a-11d), a transmission circuit becomes one resistance, and the capability of a buffer can be weakened.
また、不揮発性メモリ回路21の全ての出力端子(DO0〜DO3)から“1”が出力されると、制御イネーブル信号(DE0〜DE3)は全て“1”が出力される。そうすると、図3に示す4つのトランスミッション回路(11a〜11d)の全てがONになる。これにより、4つのトランスミッション回路の抵抗が並列接続された状態となり、トランスミッション回路の1つがONになった場合と比べて抵抗成分が低くなるので、バッファの本来のドライブ能力が向上する。
このように、トランスミッション回路(11a〜11d)をONする個数を変更することにより、プロセスに対応した抵抗値を設定することができる。また、各トランスミッション回路(11a〜11d)のサイズを異なるようにしておけば、その抵抗値の設定バリエーションも広がる。
Further, when “1” is output from all the output terminals (DO0 to DO3) of the nonvolatile memory circuit 21, all “1” are output for the control enable signals (DE0 to DE3). Then, all the four transmission circuits (11a to 11d) shown in FIG. 3 are turned on. As a result, the resistances of the four transmission circuits are connected in parallel, and the resistance component is lower than when one of the transmission circuits is turned on, so that the original drive capability of the buffer is improved.
As described above, the resistance value corresponding to the process can be set by changing the number of turning on the transmission circuits (11a to 11d). Further, if the sizes of the transmission circuits (11a to 11d) are made different, the setting variations of the resistance values are expanded.
また、メモリ容量が異なるメモリセルを有するSRAMであっても、同一の制御回路を用いて、対応することが可能である。
さらに、チップ製造後、プロセスの変動によりトランジスタ能力にばらつきが出た場合でも、ウエハテストなどでデータを収集し、そのデータを不揮発性メモリ回路に記憶させておいて、このデータから並列に挿入されたトランスミッション回路の制御数をコントロールする。これにより、バッファ出力の最適化をすることができ、不要なノイズや電力消費を軽減することができる。
また、バッファを分割した場合でも、各バッファに対して同様にトランスミッション回路を複数並列に設けても良い。
また、さらに各トランスミッション回路(11a〜11d)に別途抵抗素子を設けて抵抗値を調節しても良い。
Even SRAMs having memory cells with different memory capacities can be handled using the same control circuit.
Furthermore, even if transistor performance varies due to process variations after chip manufacture, data is collected by wafer test, etc., and the data is stored in a non-volatile memory circuit and inserted from this data in parallel. Control the number of transmission circuit controls. Thereby, the buffer output can be optimized, and unnecessary noise and power consumption can be reduced.
Even when the buffers are divided, a plurality of transmission circuits may be provided in parallel for each buffer.
Further, a resistance element may be provided in each transmission circuit (11a to 11d) to adjust the resistance value.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本発明の第2の実施形態の半導体記憶装置の制御回路の一例を備えたSRAMの回路配置は、上記第1の実施形態のSRAMの回路配置と同様であり、同要素については説明を省略する。本実施形態の制御回路は、予め設定された電流値によってヒューズの切断の有無が決定されるヒューズ回路を備え、該ヒューズ回路から、前記ヒューズの切断の有無によって決定される論理レベルが制御信号として供給される点が、上記第1の実施形態と異なる。図5に、ヒューズ回路からの信号と通常のチップイネーブル信号とからトランスミッション回路を制御するための制御イネーブル信号を生成する部分の回路図を示す。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The circuit arrangement of the SRAM provided with an example of the control circuit of the semiconductor memory device of the second embodiment of the present invention is the same as the circuit arrangement of the SRAM of the first embodiment, and the description of the same elements is omitted. . The control circuit according to the present embodiment includes a fuse circuit that determines whether or not a fuse is blown based on a preset current value, and a logic level determined based on whether or not the fuse is cut is used as a control signal from the fuse circuit. The point supplied is different from the first embodiment. FIG. 5 shows a circuit diagram of a portion for generating a control enable signal for controlling the transmission circuit from a signal from the fuse circuit and a normal chip enable signal.
プロセスのばらつきなどにより、過剰なドライブ能力が発生する場合、ウエハテストなどによりトランジスタの電流値を測定し、その値から、ヒューズ回路31のFUSE(ヒューズ)セルに“1”または“0”を設定する。そして、トランスミッション回路(11a〜11d)の制御を行うか否かを示すヒューズ信号(FOUT0〜FOUT3)を出力する。
図5に示すように、ヒューズ回路から出力されるFUSE信号(FOUT0〜FOUT3)信号と通常のチップイネーブル信号(CE)とから制御イネーブル信号(DE0〜DE3)が生成される。この制御イネーブル信号がトランスミッション回路の制御信号として供給され、バッファの能力が調整される。
なお、各トランスミッション回路に別途抵抗素子を設けて抵抗値をさらに調整しても良い。
When excessive drive capability occurs due to process variations, etc., the transistor current value is measured by a wafer test or the like, and “1” or “0” is set in the FUSE (fuse) cell of the fuse circuit 31 based on the measured value. To do. Then, fuse signals (FOUT0 to FOUT3) indicating whether to control the transmission circuits (11a to 11d) are output.
As shown in FIG. 5, control enable signals (DE0 to DE3) are generated from the FUSE signal (FOUT0 to FOUT3) signal output from the fuse circuit and the normal chip enable signal (CE). This control enable signal is supplied as a control signal for the transmission circuit, and the capacity of the buffer is adjusted.
Note that a resistance element may be separately provided in each transmission circuit to further adjust the resistance value.
図6に、ヒューズ回路31内のFUSEセルの一例を示す。
図6に示すように、ヒューズ(FU21)の切断の有無により、読み出し信号RFCKを受けて出力FOUTに“1”または“0”が出力される。ヒューズ回路31の出力(FOUT0〜FOUT3)の内容は、次のように設定される。
プロセスのばらつきなどによりNchトランジスタ(Tr22)が相対的に電流をよく流す方向に振れて製造された場合、例えばウエハテストを利用して、Nchトランジスタ(Tr22)に流れる電流値の状況を測定する。その測定値に基づいて“1”または0が出力されるように設定する。
つまりNchトランジスタに上記測定値を超える電流が流れる場合には、ヒューズ(FU21)が切断されるように設定すれば、FUSE信号(FOUT)に“1”が出力される。
FIG. 6 shows an example of the FUSE cell in the fuse circuit 31.
As shown in FIG. 6, “1” or “0” is output to the output FOUT in response to the read signal RFCK depending on whether or not the fuse (FU21) is cut. The contents of the outputs (FOUT0 to FOUT3) of the fuse circuit 31 are set as follows.
When the Nch transistor (Tr22) is manufactured in such a manner that the current flows relatively well due to process variations or the like, the state of the current value flowing through the Nch transistor (Tr22) is measured using, for example, a wafer test. Based on the measured value, “1” or 0 is set to be output.
That is, when a current exceeding the measured value flows through the Nch transistor, “1” is output to the FUSE signal (FOUT) if the fuse (FU21) is set to be blown.
このようなヒューズ回路31を設けることにより、SRAMのアクセストランジスタの性能が良い方向で製造されたものである場合、Nchトランジスタ(Tr22)の電流値が上記測定値に達するとヒューズ回路31が“1”を設定し、これに基づいて、信号(FOUT0〜FOUT3)に“1”を出力することになる。 By providing such a fuse circuit 31, when the performance of the access transistor of the SRAM is manufactured in a favorable direction, when the current value of the Nch transistor (Tr22) reaches the above measured value, the fuse circuit 31 is “1”. "" Is set, and based on this, "1" is output to the signals (FOUT0 to FOUT3).
一方、アクセストランジスタの性能が悪い方向で製造されたものである場合、SRAMを構成するNchトランジスタの電流値が上記測定値に達することはない。そうすると、ヒューズ回路31は“0”の設定のままであり信号(FOUT0〜FOUT3)には“0”が出力される。
このように、製造ばらつきにより、SRAMセルを構成するトランジスタの性能にばらつきが生じた場合であっても、バッファの駆動能力を制御することができる。よって、過剰なバッファサイズでの駆動が発生しないため、ノイズの低減、および消費電力の低減を実現することができる。
On the other hand, when the performance of the access transistor is manufactured in a bad direction, the current value of the Nch transistor constituting the SRAM does not reach the measured value. Then, the fuse circuit 31 remains set to “0”, and “0” is output to the signals (FOUT0 to FOUT3).
As described above, even when the performance of the transistors constituting the SRAM cell varies due to manufacturing variations, the driving capability of the buffer can be controlled. Therefore, since driving with an excessive buffer size does not occur, noise and power consumption can be reduced.
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
本発明の第3の実施形態の半導体記憶装置の制御回路の一例を備えたSRAMの回路配置は、図1に示す第1の実施形態のSRAMの回路配置と同様であり、同要素については説明を省略する。本実施形態の半導体記憶装置の制御回路は、トランジスタに流れる電流を検出する電流検出回路を備え、該電流検出回路から、電流検出回路の検出結果によって決定される論理レベルが制御信号として供給される点が、上記第1の実施形態と異なる。
図7に検出回路からの信号と通常のチップイネーブル信号とからトランスミッション回路を制御するための制御イネーブル信号を生成する部分の回路図を示す。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The circuit arrangement of the SRAM including an example of the control circuit of the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention is the same as the circuit arrangement of the SRAM according to the first embodiment shown in FIG. Is omitted. The control circuit of the semiconductor memory device of this embodiment includes a current detection circuit that detects a current flowing through a transistor, and a logic level determined by a detection result of the current detection circuit is supplied as a control signal from the current detection circuit. This is different from the first embodiment.
FIG. 7 shows a circuit diagram of a portion for generating a control enable signal for controlling the transmission circuit from a signal from the detection circuit and a normal chip enable signal.
トランジスタの電流を検出する電流検出回路41を、半導体記憶装置の内部または外部に配置し、チップに電源が投入されている間、検出を行う。電流検出回路41の出力信号(IOUT1〜IOUT3)と、通常のイネーブル信号(CE)とから、制御イネーブル信号(DE0〜DE3)が生成される。この制御イネーブル信号(DE0〜DE3)がバッファのトランスミッション回路に入力され、トランスミッション回路の制御数をコントロールすることにより、バッファの能力を最適化する。これにより、不要なノイズや電力消費を軽減することができる。 A current detection circuit 41 for detecting the current of the transistor is disposed inside or outside the semiconductor memory device, and detection is performed while power is supplied to the chip. Control enable signals (DE0 to DE3) are generated from the output signals (IOUT1 to IOUT3) of the current detection circuit 41 and the normal enable signal (CE). This control enable signal (DE0 to DE3) is input to the transmission circuit of the buffer, and the buffer capacity is optimized by controlling the control number of the transmission circuit. Thereby, unnecessary noise and power consumption can be reduced.
図8に電流検出回路の一例の回路図を示す。
図8に示すように、抵抗61およびNchトランジスタ62を電源・GND間に直列に接続し、Nchトランジスタ62の抵抗値(すなわち、電流の流れやすさ)により、ノードNの電圧値が決定される。ノードNには、論理閾値の異なるインバータ(INV0〜INV4)が接続される。ノードNの電圧値により、論理閾値を超えるか超えないかにより、出力(IOUT0〜IOUT3)に信号が伝搬される。この信号を利用して、Nchトランジスタ62のドライブ能力を設定する。
ドライブ能力に応じてトランスミッション回路の制御数をコントロールすることにより、バッファの最適化をすることができる、これにより、不要なノイズや電力消費を軽減することができる。
図8に示す回路においては、Nchトランジスタ62を用いたが、Nchトランジスタ62の代わりにPchトランジスタとして、抵抗およびPchトランジスタを電源・GND間に直列に接続して、Pchトランジスタのドライブ能力を設定することも可能である。
FIG. 8 shows a circuit diagram of an example of the current detection circuit.
As shown in FIG. 8, a resistor 61 and an Nch transistor 62 are connected in series between the power supply and GND, and the voltage value of the node N is determined by the resistance value of the Nch transistor 62 (that is, the ease of current flow). . Inverters (INV0 to INV4) having different logic thresholds are connected to the node N. Depending on the voltage value of the node N, a signal is propagated to the outputs (IOUT0 to IOUT3) depending on whether or not the logic threshold is exceeded. The drive capability of the Nch transistor 62 is set using this signal.
By controlling the control number of the transmission circuit according to the drive capability, it is possible to optimize the buffer, thereby reducing unnecessary noise and power consumption.
In the circuit shown in FIG. 8, the Nch transistor 62 is used. However, as a Pch transistor instead of the Nch transistor 62, a resistor and a Pch transistor are connected in series between the power supply and GND to set the drive capability of the Pch transistor. It is also possible.
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態の半導体記憶装置の制御回路について説明する。
本実施形態の半導体記憶装置の制御回路は、上記第3の実施形態の半導体記憶装置の制御回路とは異なる電流検出回路を備えたものである。
(Fourth embodiment)
Next, a control circuit of the semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
The control circuit of the semiconductor memory device of this embodiment includes a current detection circuit different from the control circuit of the semiconductor memory device of the third embodiment.
前述したように、図7に示す電流検出回路41は、電源が導入されている間、所定のトランジスタに流れる電流を検出して、所定の箇所での電圧比(抵抗比)により出力が決定される。従って、電流検出回路での電流は、電流検出回路がイネーブルになっている間はずっと流れ続ける。このため消費電流が大きくなるという問題がある。
そこで、本実施形態では、タイマー回路および保持回路を付加した電流検出回路を備えた制御回路について説明する。
As described above, the current detection circuit 41 shown in FIG. 7 detects the current flowing through a predetermined transistor while the power supply is introduced, and the output is determined by the voltage ratio (resistance ratio) at a predetermined location. The Therefore, current in the current detection circuit continues to flow while the current detection circuit is enabled. For this reason, there is a problem that current consumption increases.
Therefore, in the present embodiment, a control circuit including a current detection circuit to which a timer circuit and a holding circuit are added will be described.
本実施形態の半導体記憶装置の制御回路であるSRAMの回路配置は、図1に示す第1の実施形態に係るSRAMの回路配置と同様であり、同要素については説明を省略する。図9に、検出回路からの信号と通常のチップイネーブル信号とからトランスミッション回路を制御するための制御イネーブル信号を生成する部分であって、タイマー回路52および保持回路53を備えた回路図を示す。 The circuit arrangement of the SRAM that is the control circuit of the semiconductor memory device of this embodiment is the same as the circuit arrangement of the SRAM according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the description of the same elements is omitted. FIG. 9 shows a circuit diagram including a timer circuit 52 and a holding circuit 53, which is a part that generates a control enable signal for controlling the transmission circuit from a signal from the detection circuit and a normal chip enable signal.
電流検出回路51に電源投入後、タイマー回路52により計測される一定期間のみ電流検出回路51を動作させ、その検出結果を保持回路53で保持する。チップに電源を投入後、タイマー回路52により電流検出回路が非活性化されるときに、電流に応じた出力を保持する保持回路53によりデータを保持する。その保持された出力信号と、通常のセンスイネーブル信号(CE)とから、最終的なセンスアンプのイネーブル信号(DE0〜DE3)が生成される。
この生成されたセンスアップのイネーブル信号(DE0〜DE3)が、トランスミッション回路の制御信号として入力される。
After power is supplied to the current detection circuit 51, the current detection circuit 51 is operated only for a certain period measured by the timer circuit 52, and the detection result is held in the holding circuit 53. When the current detection circuit is deactivated by the timer circuit 52 after power is supplied to the chip, the data is held by the holding circuit 53 that holds an output corresponding to the current. A final sense amplifier enable signal (DE0 to DE3) is generated from the held output signal and the normal sense enable signal (CE).
The generated sense-up enable signals (DE0 to DE3) are input as control signals for the transmission circuit.
図10に、電流検出回路の一例を示す。
図10は、図9に示される電流検出回路部の回路例の図である。図8に示される電流検出回路と略同様の回路構成であるが、Nchトランジスタ72のゲートにはTEN信号が入力されている。つまり、電源投入時に、タイムイネーブル信号(TEN信号、電源でも良い)に”H”を入力されることにより、タイマー回路52による遅延時間のみTEN信号に”H“が入力され、それにより電流検出回路51がONとなり、一定時間後にOFFとなる。このOFFとなるときに、保持回路(ラッチ)53にて、データが保持されることとなる。電流検出回路51がOFFになることにより、電流検出回路51には電流が流れなくなる為、無駄な電流は消費しなくなる。また、電流検出回路51での電流も遮断することが可能となる。
FIG. 10 shows an example of a current detection circuit.
FIG. 10 is a diagram of a circuit example of the current detection circuit unit shown in FIG. Although the circuit configuration is substantially the same as the current detection circuit shown in FIG. 8, the TEN signal is input to the gate of the Nch transistor 72. That is, when the power is turned on, “H” is input to the time enable signal (TEN signal or power supply), so that “H” is input to the TEN signal only for the delay time by the timer circuit 52, thereby the current detection circuit. 51 is turned on and turned off after a predetermined time. When this is turned OFF, data is held in the holding circuit (latch) 53. When the current detection circuit 51 is turned off, no current flows through the current detection circuit 51, so that useless current is not consumed. Further, the current in the current detection circuit 51 can be cut off.
上記4つの実施形態では、バッファの出力にトランスミッション回路を4つ並列に挿入し、各トランスミッション回路のゲートに制御信号をそれぞれ入力したものについて示しているが、並列数は任意の数を選択することができる。
また、上記4つの実施形態では、同期式の1ポートSRAMを例として説明したが、本発明は、マルチポートSRAMにも適用できることは明らかである。
また、同期式に限られず、大きな容量を駆動するバッファを有する半導体記憶装置にも用いることができる。
In the above four embodiments, four transmission circuits are inserted in parallel at the output of the buffer, and control signals are respectively input to the gates of the transmission circuits. However, an arbitrary number is selected as the parallel number. Can do.
In the above-described four embodiments, a synchronous 1-port SRAM has been described as an example. However, it is obvious that the present invention can be applied to a multi-port SRAM.
Further, the present invention is not limited to the synchronous type, and can be used for a semiconductor memory device having a buffer for driving a large capacity.
10 バッファ
11a、11b、11c、11d トランスミッション回路
21 不揮発性メモリ回路
31 ヒューズ回路
41 電流検出回路
51 電流検出回路
52 タイマー回路
53 保持回路
61、71 抵抗
62、72 Nchトランジスタ
110 メモリセルアレイ
180 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Buffer 11a, 11b, 11c, 11d Transmission circuit 21 Non-volatile memory circuit 31 Fuse circuit 41 Current detection circuit 51 Current detection circuit 52 Timer circuit 53 Holding circuit 61, 71 Resistance 62, 72 Nch transistor 110 Memory cell array 180 Control circuit
Claims (5)
前記動作を行う信号を駆動するバッファを有し、該バッファは、出力に複数のトランスミッション回路が並列に挿入されており、該複数のトランスミッション回路に、個別の制御信号が供給されることを特徴とする半導体記憶装置の制御回路。 A control circuit of a semiconductor memory device that performs read and write operations of an arbitrary memory cell of a memory cell array in which a plurality of memory cells are arranged in a matrix,
A buffer for driving the signal for performing the operation, wherein the buffer has a plurality of transmission circuits inserted in parallel at the output, and an individual control signal is supplied to the plurality of transmission circuits; A control circuit for a semiconductor memory device.
該不揮発性メモリ回路は、前記出力データを前記制御信号として出力することを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置の制御回路。 A nonvolatile memory circuit in which output data is stored in advance;
2. The control circuit for a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the nonvolatile memory circuit outputs the output data as the control signal.
該ヒューズ回路は、前記ヒューズの切断の有無によって決定される論理レベルを前記制御信号として出力することを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置の制御回路。 A fuse circuit is provided that determines whether or not a fuse is cut according to a preset current value.
2. The control circuit for a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the fuse circuit outputs a logic level determined by whether or not the fuse is cut as the control signal.
該電流検出回路は、前記電流検出回路による検出結果によって決定される論理レベルを前記制御信号として出力することを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置の制御回路。 It has a current detection circuit that detects the current flowing through the transistor,
2. The control circuit for a semiconductor memory device according to claim 1, wherein the current detection circuit outputs a logic level determined by a detection result of the current detection circuit as the control signal.
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