KR100206917B1 - Both direction global bitline sensing circuit of memory cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 메모리 셀의 센싱이 용이하도록 양방향성 글로벌 비트라인의 전기적 용량을 감소시키는 기술에 관한 것으로, 종래의 메모리 셀에 있어서는 비트라인마다 센스앰프가 연결되어 있어 그 센스앰프에 의해 레이아웃의 면적이 불필요하게 커지는 결함이 있고, 노이즈 마진이 작아 동작상태가 불안정한 결함이 있으며, 리플레쉬동작에 의해 많은 전력이 소모되는 등의 결함이 있었다.The present invention relates to a technique for reducing the electrical capacity of a bidirectional global bit line to facilitate sensing of a memory cell. In a conventional memory cell, a sense amplifier is connected to each bit line so that the layout area is unnecessary by the sense amplifier. There are defects such as large defects, small noise margins, and unstable operation conditions, and a large amount of power is consumed by the refresh operation.
따라서, 본 발명은 이를 해결하기 위하여, 모스트랜지스터와 스위치신호를 이용하여 글로벌비트라인페어를 양방향으로 분리시키고, 또 다른 스위치신호와 다수개의 모스트랜지스터를 이용하여 로컬비트라인페어를 분리된 글로벌비트라인페어 중 원하는 글로벌비트라인에 연결할 수 있도록 BMGB 어레이 엘리먼트를 구성하고, 이와 같은 다수개의 엘리먼트를 각각의 센스앰프 사이에 직렬접속하는 방식으로 어레이를 구성하며, 이와 같은 어레이를 다수개 구비하고, 복수개의 글로벌비트라인페어의 양방향으로 입출력제어부를 연결하여 비트라인 선택신호에 따라 입출력데이타를 선택적으로 출력하도록 함으로써 센스앰프의 사용갯수를 줄일 수 있고, 초기동작시 스위치신호를 이용하여 일부의 글로벌비트라인만을 액티브시켜 글로벌비트라인의 정전용량을 제한함으로써 노이즈마진을 향상시킬 수 있다.Accordingly, in order to solve this problem, the present invention divides the global bit line pair bidirectionally by using a MOS transistor and a switch signal, and separates the local bit line pair by using another switch signal and a plurality of MOS transistors. A BMGB array element is configured to be connected to a desired global bit line in a pair, and an array is configured by serially connecting such a plurality of elements between respective sense amplifiers, and a plurality of such arrays are provided. By connecting the I / O control unit in both directions of the global bit line pair to selectively output the I / O data according to the bit line selection signal, the number of use of the sense amplifier can be reduced, and only a part of the global bit lines can be used by using the switch signal during the initial operation. Activate to power off the global bitline By limiting the capacity, the noise margin can be improved.
Description
제1도는 일반적인 메모리 셀의 양방향성 글로벌 비트라인 센싱회로에 대한 개략 블록도.1 is a schematic block diagram of a bidirectional global bitline sensing circuit of a typical memory cell.
제2도는 일반적인 메모리 셀의 양방향성 글로벌 비트라인 센싱회로에 대한 상세 블록도.2 is a detailed block diagram of a bidirectional global bitline sensing circuit of a typical memory cell.
제3도의 a 내지 e는 제2도 각부의 파형도.3 is a waveform diagram of each part of FIG.
제4도는 본 발명 메모리 셀의 양방향성 글로벌 비트라인 센싱회로에 대한 일실시 예를 보인 전체 블록도.4 is a block diagram showing an embodiment of a bidirectional global bitline sensing circuit of a memory cell of the present invention.
제5a 내지 c도는 제4도에서 BMGB 어레이 엘리먼트의 구현 예시도.5a to c illustrate an implementation of a BMGB array element in FIG.
제6도의 a 내지 i는 본 발명에 의한 메모리셀의 센싱 동작 타이밍도.6 is a timing diagram of a sensing operation of a memory cell according to the present invention.
제7도는 a 내지 f는 본 발명에 의한 리플레쉬 동작 타이밍도.7 is a to f is a refresh operation timing diagram according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
41 : BMGB 어레이 엘리먼트 42A-42D : 어레이41: BMGB array element 42A-42D: array
43A, 43B : 입출력 제어부 44 : 디램 셀43A, 43B: input / output controller 44: DRAM cell
본 발명은 메모리 셀의 센싱이 용이하도록 양방향성 글로벌 비트라인(Global bitline)의 전기적 용량을 감소시키는 기술에 관한 것으로, 특히 센스앰프의 사용 갯수를 줄이고, 초기 센싱시 글로벌 비트라인의 캐패시턴스를 제한하는 방식으로 노이즈 마진을 향상시키며, 리플레시모드에서 일부의 글로벌 비트라인만이 동작되도록 하는데 적당하도록한 메모리 셀의 양방향성 글로벌 비트라인 센싱회로에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for reducing the electrical capacity of a bidirectional global bitline to facilitate sensing of a memory cell, and in particular, a method of reducing the number of use of a sense amplifier and limiting the capacitance of the global bitline during initial sensing. As a result, the present invention relates to a bidirectional global bit line sensing circuit of a memory cell that improves a noise margin and is suitable for operating only a part of global bit lines in a refresh mode.
제1도는 일반적인 메모리 셀의 양방향성 글로벌 비트라인 센싱회로에 대한 개략 블록도이고, 제2도는 이를 좀더 상세하게 표현한 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 워드라인(WL1-WL4)신호와 비트라인(BL1, BL1b-BLK, BLKb) 신호의 제어를 받아 외부로 부터 공급되는 데이타를 매트릭스형식으로 구성된 셀에 저장하거나 이미 저장된 데이타를 해당 비트라인을 통해 외부로 출력하는 셀 어레이(1)와; 외부로 부터 공급되는 등화신호(BLEQ)의 제어를 받아 상기 쌍으로 구성되는 비트라인(BL1, BL1b-BLK, BLKb)을 등화시키는 등화부(2)와; 상기 비트라인(BL1, BL1b-BLK, BLKb)을 통해 외부로 출력되는 센싱신호를 적정 레벨로 증폭하여 출력하거나 반대의 경로로 입력되는 신호를 증폭하여 출력하는 센스앰프부(3)와; 상기 센스앰프부(3)를 통해 증폭된 신호를 입출력단자(IO1, IO1b-IOK, IOKb)로 출력하거나 반대의 경로로 공급되는 신호를 전달하는 입출력 제어부(4)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 종래 메모리 셀의 센싱작용을 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.FIG. 1 is a schematic block diagram of a bidirectional global bit line sensing circuit of a general memory cell. FIG. 2 is a block diagram illustrating this in more detail. As shown therein, a word line WL1-WL4 signal and a bit line BL are shown. 1 , BL 1b -BL K , BL Kb ) Cell array (1) that stores the data supplied from the outside under the control of the signal in a matrix cell or outputs the already stored data to the outside through the corresponding bit line. ; An equalizer 2 for equalizing the pair of bit lines BL 1 , BL 1b -BL K , BL Kb under the control of the equalization signal BLEQ supplied from the outside; A sense amplifier unit 3 for amplifying and outputting a sensing signal output to the outside through the bit lines BL 1 , BL 1b -BL K , BL Kb to an appropriate level, or for amplifying and outputting a signal input through an opposite path. Wow; It is composed of an input and output control unit 4 for outputting the signal amplified by the sense amplifier unit 3 to the input and output terminals (IO 1 , IO 1b -IO K , IO Kb ) or to supply a signal supplied in the opposite path, A sensing operation of the conventional memory cell configured as described above will be described with reference to FIG. 3.
워드라인(WL1-WL4) 중에서 임의의 한개 워드라인이 제3도의 (a)에서와 같이 접지전위(Vss)에서 Vcc+ΔV(ΔV는 0보다 큰 값)로 전이하면 셀 캐패시터(CBL1, CBL1b-CBL1, CBLKb) 중 해당 캐패시터(Cs)에 저장되어 있던 전하가 엔모스(NM)를 통해 출력되는 과정에서 전하 분배(Charge Sharing)가 이루어져 1/2 Vcc로 프리챠지되어 있던 비트라인(BL)과 비트라인(BLB)사이에는 제3도의 (c)에서와 같이 ΔV만큼의 전하차가 발생된다.If any one of the word lines WL1-WL4 transitions from the ground potential Vss to Vcc + ΔV (ΔV is greater than 0) as in (a) of FIG. 3, the cell capacitors C BL1 and C Bit line precharged to 1/2 Vcc by charge sharing when charge stored in the corresponding capacitor Cs among BL1b -C BL1 and C BLKb is outputted through NMOS . As shown in (c) of FIG. 3, a charge difference of ΔV is generated between BL and bit line BLB.
이후, 제3도의 (b)에서와 같이 등화신호(BLEQ), (SAEQ)가 하이에서 로우로 전이하고, 센스앰프 제어신호(SN)가 로우에서 하이로 센스앰프 제어신호(SPb)가 하이에서 로우로 전이됨에 따라 센스앰프(SA1-SAK)가 동작하게 되고, 이로 인하여 비트라인(BL), (BLB)의 전위가 접지전위(Vss), 전원단자전압(Vcc) 레벨로 각각 전이하게 된다.Thereafter, as shown in (b) of FIG. 3, the equalization signals BLEQ and SAEQ transition from high to low, and the sense amplifier control signal SN goes from low to high, and the sense amplifier control signal SP b goes high. As it transitions from low to low, the sense amplifiers SA 1 to SA K operate, which causes the potentials of the bit lines BL and BLB to shift to the ground potential Vss and the power supply terminal voltage Vcc, respectively. Done.
이와 같은 일련의 동작에 의해 센싱이 완료되고, 이때, 선택신호(YSE L1)가 제3도의 (d)에서와 같이 하이로 전이되면 이에 의해 엔모스(NM10), (NM11)가 온되므로 그 엔모스(NM10), (NM11)를 통해 입출력단자(IO1), (IO1b)측으로 센싱된 신호가 전달되어 외부에서 이를 인식할 수 있게 된다.Sensing is completed by such a series of operations. At this time, when the selection signal Y SE L1 transitions to high as shown in (d) of FIG. 3, the NMOSs NM10 and NM11 are turned on. Signals sensed to the input / output terminals IO 1 and IO 1b are transmitted through NMOS 10 and NM11 to recognize them externally.
여기서, 상기 비트라인(BL)과 비트라인(BLB) 사이에 발생되는 전압차 ΔV는 셀(1A) 자체의 캐패시턴스인 Cs와 비트라인의 캐패시턴스인 CBL과의 관계식에 의하여 나타나는 것이며, 이 값은 비트라인이 Vcc/2로 프리챠지 되었다고 가정할때 다음과 같은 식으로 표현된다.Here, the voltage difference ΔV generated between the bit line BL and the bit line BLB is represented by a relation between C s , which is the capacitance of the cell 1A itself, and C BL , which is the capacitance of the bit line. Assuming that the bit line is precharged to Vcc / 2, this is expressed as
상기의 (식1)에서 보는 바와 같이 센스앰프(SA1-SAK)의 노이즈 마진과 관계 되는 ΔV는 셀 캐패시턴스와 비트라인 캐패시턴스의 비율로 나타남을 알 수 있다.As shown in Equation 1, ΔV, which is related to the noise margin of the sense amplifiers SA 1 -SA K , can be seen as a ratio of cell capacitance and bit line capacitance.
그러나, 이와 같은 종래의 메모리 셀에 있어서는 비트라인마다 센스앰프가 연결되어 있어 그 센스앰프에 의해 레이아웃의 면적이 불필요하게 커지는 결함이 있고, 노이즈 마진이 작아 동작상태가 불안정한 결함이 있으며, 리플레쉬동작에 의해 많은 전력이 소모되는 등의 결함이 있었다.However, such a conventional memory cell has a defect in which a sense amplifier is connected to each bit line so that the area of the layout is unnecessarily large by the sense amplifier, a defect in which an operation state is unstable due to a small noise margin, and a refresh operation. There is a defect such as a lot of power consumption.
따라서, 본 발명의 목적은 센스앰프의 사용 갯수를 줄이고, 초기 센싱시 글로벌 비트라인의 캐패시턴스를 제한하는 방식으로 노이즈 마진을 향상시키며, 리플레시모드에서 일부의 글로벌 비트라인만이 동작되도록 하는 메모리 셀의 양방향성 글로벌 비트라인 센싱회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the number of use of the sense amplifier, improve the noise margin by limiting the capacitance of the global bit line during the initial sensing, and memory cells to operate only a part of the global bit line in the refresh mode To provide a bidirectional global bit line sensing circuit.
제4도는 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 메모리 셀의 양방향성 글로벌 비트라인 센싱회로의 일실시 예시도로서 이에 도시한 바와 같이, 스위치신호에 따라 글로벌 비트라인페어를 양방향으로 분리시키고, 또 다른 스위치신호에 따라 두개의 로컬비트라인페어를 분리된 글로벌비트라인 중 어느 한 비트라인에 각기 연결하는 BMGB(BMGB : Bidirectional Matched Global Bitline) 어레이 엘리먼트(41)를 구비하고, 센스앰프(SA1.1, SA2.1), (SA1.2, SA2.2), (SA1.3, SA2.3), (SA1.4, SA2.4) 사이에 상기와 같은 BMGB 어레이 엘리먼트(41)를 각각 4개씩 직렬접속하여 총 16개의 엘리먼트(41)로 하나의 어레이(42A)를 구성하며 상기 어레이(41A)에 그어레이(41A)와 같은 어레이(42B), (42C), (42D)를 종속 연결하고, 상기와 같은 4개의 글로벌비트라인페어의 양방향으로 입출력제어부(43A), (43B)를 연결하여 비트라인 선택신호에 따라 입출력데이타를 선택적으로 출력하도록 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제5도 내지 제7도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.4 is an exemplary diagram illustrating a bidirectional global bitline sensing circuit of a memory cell of the present invention for achieving the above object. As shown in FIG. A sense amplifier (SA 1.1 , SA) having a BMGB (BiGB Matching Global Bitline) array element 41 for connecting two local bit line pairs to any one of the separated global bit lines according to a switch signal. 2.1 ), (SA 1.2 , SA 2.2 ), (SA 1.3 , SA 2.3 ), (SA 1.4 , SA 2.4 ) are connected in series to each of the four BMGB array elements 41 as described above, so that a total of 16 elements 41 ) Configures one array 42A and cascades arrays 42B, 42C, and 42D such as array 41A to the array 41A, and the four global bit line pairs as described above. I / O control unit 43A, in both directions of ( 43B) is configured to selectively output the input / output data according to the bit line selection signal. The operation and effect of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7.
먼저, 제4도를 참조하여 전체적인 동작과정을 설명하면, 1개의 글로벌비트라인페어(GBL1, GBL2)에 4개의 센스앰프가 연결되며, 센스앰프(SA)와 센스앰프(SA)사이에 BMGB(BMGB : Bidirectional Matched Global Bitline) 어레이 엘리먼트(41) 4개로 구성되는 형태로 글로벌비트라인(GBL)당 총 16개의 BMGB 어레이 엘리먼트(41)가 연결된다.First, referring to FIG. 4, the overall operation process will be described. Four sense amplifiers are connected to one global bit line pair GBL1 and GBL2, and a BMGB (B) between the sense amplifier SA and the SA. BMGB: Bidirectional Matched Global Bitline (BMGB) array elements 41 are formed in a total of 16 BMGB array elements 41 per global bit line (GBL).
또한, 입출력제어부(43A), (43B)는 글로벌비트라인(GBL)의 양방향으로 배치되고 비트라인 선택신호에 의하여 이로부터 선택적으로 입출력데이타(IO DATA)가 출력된다.Further, the input / output control units 43A and 43B are arranged in both directions of the global bit line GBL, and the input / output data IO DATA is selectively output therefrom by the bit line selection signal.
상기 BMGB 어레이 엘리먼트(41)로 공급되는 스위치신호(SW)들은 글로벌비트라인(GBL)을 안쪽으로 분리시키는 역할을 수행하여 양쪽의 입출력제어부(43A), (43B)에 서로 다른 데이타가 나타나게 된다.The switch signals SW supplied to the BMGB array element 41 serve to separate the global bit line GBL inward, so that different data appear on both input / output controllers 43A and 43B.
제5a도 내지 5c도를 참조하여 상기 BMGB 어레이 엘리먼트(41)의 구조별 동작예를 설명하면 다음과 같다.An operation example of each structure of the BMGB array element 41 will now be described with reference to FIGS. 5A to 5C.
먼저, 제5a도는 접지형(Folded) 로컬비트라인의 구조를 갖는 BMGB 어레이 엘리먼트(41)의구현예를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 다수개의 워드라인(WL1-WLn) 중에서 하나의 워드라인 하이가 되면 상측 스위치신호(BSU)가 하이로 되어 엔모스(NM52-NM55)가 온되고, 하측 스위치신호(BSD)가 로우로 되어 엔모스(NM56-NM59)가 오프되며, 스위치신호(SW)가 로우가 되어 엔모스(NM50), (NM51)가 오프된다.First, FIG. 5A illustrates an embodiment of a BMGB array element 41 having a structure of a folded local bit line. As illustrated therein, one word line among a plurality of word lines WL1-WLn is illustrated. When high, the upper switch signal BSU becomes high, the NMOS NM52-NM55 turns on, the lower switch signal BSD turns low, the NMOS 56-NM59 turns off, and the switch signal SW Becomes low, and the NMOS NM50 and NM51 are turned off.
이에 따라 상,하측의 글로벌비트라인(GBL1, GBL2), (GBL1', GBL2')이 분리되고, 이로 인하여 우측 위의 로컬비트라인페어(LBL1, LBL2)는 위쪽 글로벌비트라인(GBL1, GBL2)과 연결되는 반면, 우측 위의 로컬비트라인페어(LBL3, LBL4)는 아래쪽 글로벌비트라인(GBL1', GBL2')에 연결된다.Accordingly, the upper and lower global bit lines GBL1 and GBL2 and GBL1 'and GBL2' are separated, so that the local bit line pairs LBL1 and LBL2 at the upper right are upper global bit lines GBL1 and GBL2. On the other hand, the local bit line pairs LBL3 and LBL4 on the upper right side are connected to the lower global bit lines GBL1 'and GBL2'.
그러나, 워드라인(WLn+1-WLn+m)중 하나의 워드라인이 하이가 되면, 상측 스위치신호(BSU)가 로우로 되어 엔모스(NM52-NM55)가 오프되고, 하측 스위치신호(BSD)가 하이로 되어 엔모스(NM56-NM59)가 온되며, 스위치신호(SW)가 로우가 되어 엔모스(NM50), (NM51)가 오프된다.However, when one word line of the word lines WLn + 1-WLn + m becomes high, the upper switch signal BSU becomes low, the NMOSs NM52-NM55 are turned off, and the lower switch signal BSD is turned off. NMOS (NM56-NM59) is turned on to become high, and switch signal (SW) is turned low to turn off NMOS (NM50) and (NM51).
이에 따라 우측 아래의 로컬비트라인페어(LBL1', LBL2')는 위쪽 글로벌비트라인(GBL1, GBL2)과 연결되는 반면, 우측 아래의 로컬비트라인페어(LBL3', LBL4')는 아래쪽 글로벌비트라인(GBL1', GBL2')에 연결된다.Accordingly, the lower right local bit line pairs LBL1 'and LBL2' are connected to the upper global bit lines GBL1 and GBL2, while the lower right local bit line pairs LBL3 'and LBL4' are lower global bit lines. (GBL1 ', GBL2').
또한, 제5b도는 접지형(Folded) 로컬비트라인의 구조를 가지나 오픈 비트라인 형태로 센싱하는 BMGB 어레이 엘리먼트(41)의 구현예를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 워드라인(WL1-WLn) 중에서 홀수번째 워드라인 하이가 되면 상측 스위치신호(BSUA)가 하이, 상측 스위치신호(BSUB)는 로우가 되고, 하측 스위치신호(BSDA), (BSDB) 중 하나의 비트라인신호는 하이, 다른 하나는 로우가 된다.In addition, FIG. 5B illustrates an embodiment of the BMGB array element 41 having a structure of a folded local bit line but sensing in an open bit line form. As shown in FIG. 5B, the word lines WL1-WLn are illustrated. When the odd-numbered word line becomes high, the upper switch signal BSUA becomes high and the upper switch signal BSUB becomes low, and one bit line signal of the lower switch signals BSDA and BSDB is high, and the other is Goes low.
이에 따라 좌측 위의 로컬비트라인(LBL1, LBL2)중 활성화된 로컬비트라인이 아래의 우측 글로벌비트라인(GBL2')으로 연결되고, 좌측 아래의 로컬비트라인페어(LBL1', LBL2') 중 활성화된 하나의 로컬비트라인이 좌측 아래의 글로벌비트라인(GBL1')으로 연결된다. 동시에 위쪽 우측의 활성화된 로컬비트라인은 위쪽 우측의 글로벌비트라인(GBL2)으로 연결되고, 아래쪽 우측의 로컬비트라인(LBL3', LBL4')중 하나가 위쪽 좌측의 글로벌비트라인(GBL1)으로 연결된다.Accordingly, the activated local bit line among the upper left local bit lines LBL1 and LBL2 is connected to the lower right global bit line GBL2 ', and activated among the lower left local bit line pairs LBL1' and LBL2 '. One local bit line is connected to the global bit line GBL1 'at the lower left. At the same time, the active local bit line on the upper right is connected to the global bit line (GBL2) on the upper right, and one of the local bit lines (LBL3 ', LBL4') on the lower right is connected to the global bit line (GBL1) on the upper left. do.
이때, 스위치신호(SW)가 로우로 공급되면 이에 의해 글로벌워드라인(GBL1, GBL1')을 연결하는 엔모스(NM60)와 글로벌워드라인(GBL2, GBL2')을 연결하는 엔모스(NM61)가 각기 오프되므로 그 상, 하측 글로벌워드라인(GBL1, GBL1'), (GBL2, GBL2')을 통해 각각의 비트라인신호가 나타나게 된다.At this time, when the switch signal SW is supplied low, the NMOS 60 connecting the global word lines GBL1 and GBL1 'and the NMOS 61 connecting the global word lines GBL2 and GBL2' are connected. Since they are turned off, the respective bit line signals appear through the upper and lower global word lines GBL1 and GBL1 'and GBL2 and GBL2'.
따라서, 각각의 로컬비트라인(LBL1),(LBL2),(LBL1'),(LBL2')은 오픈비트라인 형태로 센싱되며 글로벌비트라인(GBL1, GBL1'),(GBL2, GBL2')은 접지형태로 센싱된다.Therefore, each of the local bit lines LBL1, LBL2, LBL1 ', and LBL2' are sensed in the form of open bit lines, and the global bit lines GBL1, GBL1 ', and GBL2, GBL2' are grounded. It is sensed in the form.
한편, 워드라인(WL1-WLn) 중에서 짝수번째 워드라인이 하이가 된 경우, 상측 스위치신호(BSUA), (BSUB)의 역할이 바뀌는 것 외에는 상기 홀수번째 워드라인이 하이가 된 경우와 동작방식이 동일하다. 또한, 워드라인(WLn+1-WLn+m)중 하나의 워드라인이 '하이가 되는 경우, 상측 스위치신호(BSU)와 하측 스위치신호(BSD)의 역할이 바뀌는 것 외에는 동작방식이 상기와 동일하다.On the other hand, when the even-numbered word line becomes high among the word lines WL1-WLn, the operation method is different from the case where the odd-numbered word line becomes high except that the roles of the upper switch signals BSUA and BSUB are changed. same. In addition, when one of the word lines WLn + 1-WLn + m becomes' high, the operation method is the same as above except that the roles of the upper switch signal BSU and the lower switch signal BSD are changed. Do.
또한, 제5c도는 오픈비트라인 형태의 BMGB 어레이 엘리먼트(41)의 구현예를 보인 것으로, 이에 도시한 바와 같이, 워드라인(WL1-WLn), (WLn+1-WLn+m) 중에서 임의의 한개의 워드라인이 하이가 되면 스위치신호(SW)는 로우가 되어 엔모스(NM70), (NM71)가 오프되고, 이로 인하여 상,하의 글로벌비트라인(GBL1, GBL2),(GBL1', GBL2')이 상, 하로 분리된다. 이때, 스위치신호(BS)가 하이로 공급되어 엔모스(NM72), (NM73)가 온된다.5C shows an embodiment of the BMGB array element 41 in the form of an open bit line, and as shown therein, any one of the word lines WL1-WLn and (WLn + 1-WLn + m). When the word line of the signal becomes high, the switch signal SW goes low, and the NMOS NM70 and NM71 are turned off, which causes the upper and lower global bit lines GBL1, GBL2, and GBL1 ', GBL2'. This is separated into up and down. At this time, the switch signal BS is supplied high to turn on the NMOSs NM72 and NM73.
이에 따라 좌측 위의 로컬비트라인(LBL1)은 우측 아래의 글로벌비트라인(GBL2')에, 좌측 아래의 로컬비트라인(LBL1')은 좌측 아래의 글로벌비트라인(GBL1')에 연결된다. 또한, 우측 위의 로컬비트라인(LBL2)은 우측 위의 글로벌비트라인(GBL2)에, 우측 아래의 로컬비트라인(LBL2')은 좌측 위의 글로벌비트라인(GBL1)에 연결된다.Accordingly, the upper left local bit line LBL1 is connected to the lower right global bit line GBL2 ', and the lower left local bit line LBL1' is connected to the lower left global bit line GBL1 '. In addition, the upper right local bit line LBL2 is connected to the upper right global bit line GBL2, and the lower right local bit line LBL2 ′ is connected to the upper left global bit line GBL1.
즉, 오픈비트라인형태의 좌측 로컬비트라인페어(LBL1), (LBL1')가 접지형 비트라인페어 형태의 글로벌비트라인(GBL2'), (GBL1')에 연결되어 센싱되고, 동시에 오픈비트라인형태의 오측 로컬비트라인페어(LBL2), (LBL2')가 접지형 비트라인페어 형태의 글로벌비트라인(GBL2), (GBL1)에 연결되어 센싱된다.That is, the left local bit line pairs LBL1 and LBL1 'of the open bit line type are connected to and sensed by the global bit lines GBL2' and GBL1 'of the ground type bit line pair. The five-sided local bit line pair LBL2 and LBL2 'are connected to the global bit lines GBL2 and GBL1 of the ground type bit line pair and sensed.
결국, 제5a-c도에 보인 BMGB 어레이 엘리먼트(41)는 공히 글로벌비트라인과 로컬비트라인을 가지며, 글로벌비트라인은 도중에 스위칭용 모스트랜지스터에 의해 분리되어 로컬비트라인의 데이타가 그 분리된 글로벌비트라인으로 전달되도록 한 것이다.As a result, the BMGB array element 41 shown in FIGS. 5A-C has a global bit line and a local bit line, and the global bit line is separated by a switching transistor in the middle so that the data of the local bit line is separated. It is intended to be transferred to the bit line.
한편, 본 발명의 동작 타이밍을 제6도의 a-i의 타이밍도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the operation timing of the present invention will be described with reference to the timing chart of a-i in FIG.
동작 대기상태에서 워드라인(WL)은 로우 상태, 모든 비트라인은상태, 모든 스위치신호(SW)들은 Vcc+Δ 상태로 있게 된다. 여기서, Δ는 엔모스의 드레쉬홀드전압 이상의 전압을 일컫는다.In the idle state, the word line WL is low and all bit lines are State, all the switch signals SW are in the Vcc + Δ state. Here, Δ refers to a voltage higher than the threshold voltage of NMOS.
먼저, 임의의 워드라인이 선택되면 그 워드라인이 속하는 BMGB 엘리먼트의 스위치신호(SW)가 제6도의 (b)와 같이 로우로 되고, 동시에 어레이(42A-42D)중에서 활성화된 BMGB 어레이 엘리먼트(41)를 갖는 어레이의 인접 어레이에서 활성화 된 어레이에 가장 가까운 엘리먼트의 스위치신호(SW)가 제6도의 (c)에서와 같이 로우로 된다.First, when an arbitrary word line is selected, the switch signal SW of the BMGB element to which the word line belongs is brought low as shown in FIG. 6B, and at the same time, the BMGB array element 41 activated in the arrays 42A-42D. The switch signal SW of the element closest to the activated array in the neighboring array of the arrays is taken low as shown in (c) of FIG.
이후, 워드라인(WL)이 Vcc+Δ로 하이가 되면 해당 로컬비트라인페어 사이에 디램 셀(44)로 부터 출력된 전하에 의한 ΔV만큼의 전위차가 발생되고, 이는 BMGB 어레이 엘리먼트(41)내의 블록선택 스위치로 사용된 엔모스를 통해 글로벌비트라인으로 전달된다.Then, when the word line WL becomes high at Vcc + Δ, a potential difference of ΔV due to the charge output from the DRAM cell 44 is generated between the corresponding local bit line pairs, which is in the BMGB array element 41. It is delivered to global bit line through NMOS used as block selection switch.
이후, 활성화 된 어레이의 양측에 있는 센스앰프에 제6도의 (e)와 같은 센스앰프 인에이블신호가 공급되면 상, 하의 글로벌비트라인(GBL), (GBL')이 우선적으로 격리되는데, 이 격리된 비트라인의 전위는 다시 로컬비트라인페어로 전달된다.After that, when sense amplifier enable signals such as (e) of FIG. 6 are supplied to sense amplifiers on both sides of the activated array, upper and lower global bit lines (GBL) and (GBL ') are first isolated. The potential of the bitline is transferred back to the local bitline pair.
일단 어느정도 센싱동작이 진행된 후 활성화 된 어레이 밖에서 가장 가까운 BMGB 어레이 엘리먼트(41)의 스위치신호(SW)가 다시 하이(Vcc+Δ)로 되면 외부 글로벌비트라인의 전하분배작용이 발생되고, 이에 따라 활성화 된 어레이내에서의 글로벌비트라인은 전위차가 감소되는 반면, 다른 글로벌비트라인에는 새로운 전위차가 발생된다.Once the sensing operation has been performed for some time, when the switch signal SW of the BMGB array element 41 closest to the outside of the activated array becomes high again (Vcc + Δ), the charge distribution action of the external global bit line occurs, and thus activation is performed. The potential difference is reduced in the global bit lines within the array, while a new potential difference is generated in the other global bit lines.
이후, 나머지의 센스앰프가 인에이블되면 모든 글로벌비트라인의 전위가 Vcc/Vss로 벌어져 로컬비트라인도 Vcc/Vss로 벌어지게 되고, 디램 셀(44)의 재충전동작이 이루어진다. 일단, 입출력 제어부(43A), (43B)로 연결된 비트라인에 전위차가 나타나게 되면 입출력선택신호를 이용하여 입출력데이타로 출력할 수 있게 되므로 리드동작이 이루어지게 된다.Thereafter, when the remaining sense amplifiers are enabled, the potentials of all global bit lines open at Vcc / Vss, and the local bit lines open at Vcc / Vss, and the DRAM cell 44 is recharged. Once the potential difference appears in the bit lines connected to the input / output control units 43A and 43B, the read operation is performed because the output signal can be output as input / output data using the input / output selection signal.
또한, 본 발명에 의한 리플레쉬 동작 타이밍을 제7도의 (a)-(f)를 참조하여 설명하면 다음과 같다.In addition, the refresh operation timing according to the present invention will be described with reference to Figs. 7A to 7F.
본 방식은 CBR 리플레쉬와 같이 노멀/리플레쉬 동작이 사이클 엔트리시(Entry)에 이미 결정된 경우에만 가능하다. 리플레쉬 동작시에는 디램 셀(44)에서 리드된 데이타를 입출력 제어부(43A), (43B)측으로 전달할 필요가 없으므로 노멀 사이클시와 같이 활성화 된 BMGB 엘리먼트를 갖는 어레이의 인접 어레이에서 활성화 된 어레이에 가장 가까운 엘리먼트의 스위치신호(SW)를 로우로 절환한 후 다시 하이로 절환해줄 필요가 없다.This method is only possible if the normal / refresh operation is already determined at entry of the cycle, such as CBR refresh. During the refresh operation, data read from the DRAM cell 44 does not need to be transferred to the input / output controllers 43A and 43B, so that the most activated data is activated in the adjacent array of the array having the BMGB element activated as in the normal cycle. It is not necessary to switch the switch signal SW of a nearby element low and then to high again.
따라서, 활성화 된 어레이에서의 글로벌비트라인은 입출력 제어부(43A), (43B)로 부터 분리된 상태로 디램 셀(44)의 재충전동작이 이루어진다. 여기서, 주목할 사항은 활성화된 어레이에서의 글로벌비트라인이 분리된 상태로 동작하게 되므로 제4도의 경우 두개의 활성화된 어레이에서 리플레쉬 동작이 동시에 발생될 수 있다는 것이다. 즉, 어레이(42A), (42C)나 어레이 (42B), (42D)가 동시에 리플레쉬될 수 있다.Therefore, the global bit line in the activated array is recharged in the DRAM cell 44 in a state separated from the input / output controllers 43A and 43B. Here, it should be noted that since the global bit lines in the activated array are operated in a separated state, in FIG. 4, refresh operations may be simultaneously performed in two activated arrays. That is, the arrays 42A and 42C or the arrays 42B and 42D can be refreshed at the same time.
결국, 본 발명에 의한 리플레쉬 동작은 일부의 글로벌비트라인에서만 이루어지므로 리플레쉬 동작시 소모전력을 줄일 수 있고, 다른 어레이로 분리된 블록의 리플레쉬 동작을 동시에 수행할 수 있으므로 전체 메모리 디램 셀(44)의 리플레쉬 동작이 완료되는 사이클수를 줄일 수 있게 되며, 이에 따라 디램 셀(44)의 리플레쉬 특성을 완화시킬 수 있게 된다.As a result, the refresh operation according to the present invention is performed only on some global bit lines, thereby reducing power consumption during the refresh operation, and simultaneously performing refresh operations on blocks separated into different arrays. It is possible to reduce the number of cycles at which the refresh operation of 44 is completed, thereby alleviating the refresh characteristics of the DRAM cell 44.
또한, 초기동작시 스위치신호를 이용하여 일부의 글로벌비트라인만을 액티브시켜 글로벌비트라인의 정전용량(CB/CS)을 제한함으로써 노이즈마진을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, it is possible to improve the noise margin by limiting the capacitance C B / C S of the global bit line by activating only a part of the global bit lines by using the switch signal during the initial operation.
모스트랜지스터와 스위치신호를 이용하여 글로벌비트라인페어를 양방향으로 분리시키고, 또 다른 스위치신호와 다수개의 모스트랜지스터를 이용하여 로컬비트라인페어를 분리된 글로벌비트라인페어 중 원하는 글로벌비트라인에 연결할 수 있도록 BMGB 어레이 엘리먼트를 구성하고, 이와 같은 다수개의 엘리먼트를 각각의 센스앰프 사이에 직렬접속하는 방식으로 어레이를 구성하며, 이와 같은 어레이를 다수개 구비하고, 복수개의 글로벌비트라인페어의 양방향으로 입출력제어부를 연결하여 비트라인 선택신호에 따라 입출력데이타를 선택적으로 출력하도록 함으로써 센스앰프의 사용갯수를 줄일 수 있고, 초기동작시 스위치신호를 이용하여 일부의 글로벌비트라인만을 액티브시켜 글로벌비트라인의 정전용량을 제한함으로써 노이즈마진을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Using a MOS transistor and a switch signal, the global bit line pair can be separated in both directions, and another switch signal and a plurality of MOS transistors can be used to connect a local bit line pair to a desired global bit line among the separated global bit line pairs. A BMGB array element is configured, and an array is configured in such a manner that a plurality of such elements are connected in series between respective sense amplifiers. A plurality of such arrays are provided, and an input / output control unit is bidirectionally provided with a plurality of global bit line pairs. It can reduce the number of use of sense amplifier by selectively outputting I / O data according to the bit line selection signal, and limit the capacitance of global bit line by activating only some global bit lines by using switch signal during initial operation. Improved noise margin There are effects that can kill.
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