JP4475465B2 - Semiconductor memory circuit device and semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ダイナミック型半導体記憶装置、ダブル・データ・レート・シンクロナス
・ダイナミック型ランダム・アクセス・メモリ、半導体記憶回路装置及び半導体集積回路
装置に関し、外部端子から供給されるクロック信号に対応したクロック信号を発生させる
クロック発生回路を備えた半導体集積回路装置、主にシンクロナスのダイナミック型RA
M(ランダム・アクセス・メモリ)に利用して有効な技術に関するものである。
The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device, a double data rate synchronous dynamic random access memory, a semiconductor memory circuit device, and a semiconductor integrated circuit device, and a clock corresponding to a clock signal supplied from an external terminal Semiconductor integrated circuit device having a clock generation circuit for generating a signal, mainly a synchronous dynamic RA
The present invention relates to a technique effective for use in M (Random Access Memory).
外部端子から供給されたクロック信号で動作するデジタル回路を備えた半導体集積回路
装置において、上記外部端子から供給されるクロック信号と、内部回路に供給されるクロ
ック信号との遅延によるタイミングマージンの劣化を防止し、上記クロック信号の高周波
数化を実現するために、上記外部端子から供給されるクロック信号と内部クロック信号と
の同期化を図る回路として、DLL( Delay Locked Loop )が知られている。このDLL
は、遅延量を変化する可変遅延回路と、遅延量を制御する制御回路から構成される。DL
Lに関しては、例えば特開平08−130464号公報がある。
Consists of a variable delay circuit that changes the delay amount and a control circuit that controls the delay amount. DL
Regarding L, for example, there is JP-A-08-130464.
上記DLLの可変遅延回路には、回路の段数を切り替えることにより遅延量を変化する
デジタル可変遅延回路と、遅延素子の駆動電流や負荷を変化させることにより遅延量を変
化するアナログ可変遅延回路が考えられる。また、上記アナログ可変遅延回路を使用する
アナログDLLの遅延量を制御する回路として、デジタル制御を行うデジタル方式と、チ
ャージポンプなどを使用するアナログ方式が考えられる。各組み合わせによるDLLの性
能はおおよそ以下のような傾向になる。
The DLL variable delay circuit includes a digital variable delay circuit that changes the delay amount by switching the number of stages of the circuit and an analog variable delay circuit that changes the delay amount by changing the drive current and load of the delay element. It is done. As a circuit for controlling the delay amount of the analog DLL using the analog variable delay circuit, a digital system that performs digital control and an analog system that uses a charge pump or the like can be considered. The DLL performance by each combination tends to be as follows.
(1) デジタル制御デジタルDLL: 消費電力大 精度粗 ロックインサイクル短
ノイズ耐性中
(2) デジタル制御アナログDLL: 消費電力大 精度細 ロックインサイクル短
ノイズ耐性中
(3) アナログ制御アナログDLL: 消費電力小 精度細 ロックインサイクル長
ノイズ耐性悪
(1) Digitally controlled digital DLL: High power consumption, high accuracy, coarse lock-in cycle, short noise resistance
(2) Digitally controlled analog DLL: high power consumption, precision, fine lock-in cycle, short noise resistance
(3) Analog control analog DLL: Low power consumption Precision fine Lock-in cycle length Noise immunity
上記3種類のDLLにはおおよそ上記のような特徴があり、消費電力と精度の性能を追
っていくとアナログ制御アナログDLLということになる。しかし、アナログ制御DLL
にはロックインサイクルが長く、ノイズ耐性も相対的に悪いという問題がある。ただし、
デジタル制御DLLにおいても、可変遅延回路はノイズによる変動を受けるものであるの
でノイズ耐性が格別に良いというわけではなくそれを改善することは有益である。アナロ
グ制御では制御回路もノイズの影響を受けるのでデジタル制御に比べてノイズ耐性に劣る
と推測される。
The above three types of DLLs have the characteristics as described above, and an analog control analog DLL is obtained when the performance of power consumption and accuracy is followed. However, the analog control DLL
Has a problem that the lock-in cycle is long and noise resistance is relatively poor. However,
Also in the digital control DLL, since the variable delay circuit is subject to fluctuations due to noise, noise resistance is not particularly good, and it is beneficial to improve it. In analog control, the control circuit is also affected by noise, so it is presumed to be inferior in noise resistance compared to digital control.
今後、シンクロナスDRAM(ダイナミック型ランダム・アクセス・メモリ)を代表と
するように、外部端子から供給されるクロック信号で内部のデジタル回路の動作が行われ
る半導体集積回路装置においては、バンド幅つまりデータの入出力動作の高速化が求めら
れるようになるため、上記のいずれの方式を採用するDLLに対しても精度とノイズ耐性
およびロックインサイクルについて改善する余地がある。
In the future, in a semiconductor integrated circuit device in which an internal digital circuit is operated by a clock signal supplied from an external terminal, as represented by a synchronous DRAM (dynamic random access memory), the bandwidth, that is, data Therefore, there is room for improvement in accuracy, noise resistance, and lock-in cycle for DLLs employing any of the above-described methods.
この発明の目的は、安定したクロック発生動作、高精度で低消費電力を実現しDLLを
備えたダイナミック型半導体記憶装置、ダブル・データ・レート・シンクロナス・ダイナ
ミック型ランダム・アクセス・メモリ、半導体記憶回路装置及び半導体集積回路装置を提
供することにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の
記述および添付図面から明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a dynamic semiconductor memory device, a double data rate synchronous dynamic random access memory, a semiconductor memory, which realizes a stable clock generation operation, high accuracy and low power consumption and has a DLL. A circuit device and a semiconductor integrated circuit device are provided. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的な1つの概要を簡単に説明すれば、下記の通
りである。すなわち、クロック発生回路は、第1クロック信号を受け、上記第1クロック信号を所定の遅延時間遅延させた第2クロック信号を出力する遅延回路と、上記第2クロック信号に基づいて形成された第3クロック信号と上記第1クロック信号とを位相比較し制御信号を出力する位相比較回路と、上記制御信号に基づいて上記第1クロック信号の位相と上記第3クロック信号の位相が一致するように上記遅延回路を制御する制御回路とを含む。内部回路は、上記第2クロック信号に応答し、複数のワード線と、複数対の相補ビット線対と、上記複数のワード線及び複数の相補ビット線対に接続される記憶情報の保持動作が必要な複数のメモリセルと、上記複数の相補ビット線対の夫々に接続され上記複数の相補ビット線対に現れる信号を増幅するセンスアンプとを含む。上記半導体記憶回路装置の外部から第1電位とされる第1電源電位を供給される第1リードと、上記第1リードに供給された上記第1電源電位を受ける第1供給部と、上記半導体記憶回路装置の外部から第1電位とされる第2電源電位を供給され、かつ上記第1リードとは異なる第2リードと、上記第2リードに供給された上記第2電源電位を受ける第2供給部とを有する。上記内部回路は、上記第1供給部から供給される上記第1電位を受け、上記遅延回路は、上記第2供給部から供給される上記第1電位を受ける。
A typical outline of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, the clock generation circuit receives the first clock signal, outputs a second clock signal obtained by delaying the first clock signal by a predetermined delay time, and a first circuit formed based on the second clock signal. A phase comparison circuit that compares the phases of the three clock signals and the first clock signal and outputs a control signal; and the phase of the first clock signal and the phase of the third clock signal match based on the control signal And a control circuit for controlling the delay circuit. In response to the second clock signal, the internal circuit is configured to hold a plurality of word lines, a plurality of pairs of complementary bit lines, and a storage information connected to the plurality of word lines and the plurality of complementary bit line pairs. A plurality of necessary memory cells and a sense amplifier that is connected to each of the plurality of complementary bit line pairs and amplifies signals appearing on the plurality of complementary bit line pairs. A first lead supplied with a first power supply potential that is a first potential from the outside of the semiconductor memory circuit device; a first supply unit that receives the first power supply potential supplied to the first lead; and the semiconductor A second power supply potential, which is a first potential, is supplied from the outside of the memory circuit device and receives a second lead different from the first lead and the second power supply potential supplied to the second lead. And a supply unit. The internal circuit receives the first potential supplied from the first supply unit, and the delay circuit receives the first potential supplied from the second supply unit.
安定したクロック発生動作及び高精度のDLLを得ることができる。 A stable clock generation operation and a highly accurate DLL can be obtained.
図1には、この発明が適用されるダイナミック型RAMの一実施例の概略レイアウト図
が示されている。同図の各回路ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術によって、
単結晶シリコンのような1個の半導体基板上において形成される。同図の各回路は、上記
半導体基板上での幾何学的な配置にほぼ合わせて描かれている。この実施例では、メモリ
セルアレイ(Memoey Cell Array)1は、前記同様に全体として4個に分けられて、メモリ
バンク(Bank0〜Bank3)を構成するようにされる。
FIG. 1 is a schematic layout diagram of an embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied. Each circuit block in the figure is manufactured by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technology.
It is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon. Each circuit in the figure is drawn almost in accordance with the geometrical arrangement on the semiconductor substrate. In this embodiment, the memory cell array (Memoey Cell Array) 1 is divided into four as a whole in the same manner as described above to constitute memory banks (
上記チップの一方向に沿った中央部分にアドレス入力回路やデコーダ回路及び制御回路
等を含む周辺回路(Peripheral Circuits)12、データ入力回路(Din Buffer)10、デ
ータ出力回路(Dout Buffer)7、DQSバッファ(DQS Buffer)8及びボンディングパッ
ド列11が設けられる。上記データ入力回路10やデータ出力回路7等も広い意味では周
辺回路12に含まれる。つまり、上記データ入力回路10、データ出力回路7、DQSバ
ッファ8は、周辺回路の代表として例示的にしめされたものであると理解されたい。この
実施例では、上記のような広い意味での周辺回路は、ランダム・ロジック回路等からなる
上記各回路のレイアウトを合理的にするために、周辺回路とボンディングパッド列とが並
ぶように配置される。
A peripheral circuit (Peripheral Circuits) 12, a data input circuit (Din Buffer) 10, a data output circuit (Dout Buffer) 7, a DQS including an address input circuit, a decoder circuit, a control circuit, etc. in a central portion along one direction of the chip. A buffer (DQS buffer) 8 and a
例えば、ボンディングバット列と周辺回路とを半導体チップの一方向に沿った中央部分
に直線的に並んで配置した場合には、ボンディングパッド数が限られてしまうし、ボンデ
ィングパッドと周辺回路との接続が距離が長くなる。この実施例では、上記周辺回路とボ
ンディングパッド列とが並んで配置される。この構成では、ボンディングパッド列は、半
導体チップの一方向に沿った中心線から偏った位置に配置される。この結果、半導体チッ
プの上記一方向に沿った中央部分には、比較的大きな纏まったエリアを確保することがで
き、回路素子のレイアウト設計を行うにおいて好都合となる。つまり、本願と同じく周辺
回路とボンディングパッド列とが並んで配置させる構成でも、ボンディングパッドを中心
にして、周辺回路を左右に振り分けて配置するようにした場合に比べて高集積化や高速化
に適したものとなる。
For example, when the bonding butt row and the peripheral circuit are arranged linearly in the central portion along one direction of the semiconductor chip, the number of bonding pads is limited, and the connection between the bonding pads and the peripheral circuit is limited. Will increase the distance. In this embodiment, the peripheral circuit and the bonding pad row are arranged side by side. In this configuration, the bonding pad row is arranged at a position deviated from the center line along one direction of the semiconductor chip. As a result, a relatively large grouped area can be secured in the central portion of the semiconductor chip along the one direction, which is advantageous in designing the layout of circuit elements. In other words, the configuration in which the peripheral circuit and the bonding pad row are arranged side by side as in the present application is more highly integrated and faster than the case where the peripheral circuit is arranged to the left and right with the bonding pad as the center. It will be suitable.
この実施例のダイナミック型RAMは、後述するようなダブル・データ・レート(DD
R)シンクロナスDRAM(SDRAM)に向けられており、上記周辺回路12には、上
記のように代表として例示的に示されているデータ出力回路7、DQS出力回路8及びデ
ータ入力回路10の他に以下のような各回路が含まれる。昇圧回路は、チャージポンプ回
路を利用して電源電圧VDD以上にされた昇圧電圧VPPを形成するものであり、メモリ
セルが接続されたワード線の選択回路や、シェアードスイッチMOSFETの選択回路の
動作電圧に用いられて選択レベルを決定し、その昇圧回路の動作を制御する制御回路も含
まれる。
The dynamic RAM of this embodiment has a double data rate (DD) as described later.
R) The synchronous circuit is directed to a synchronous DRAM (SDRAM). The
VDD/2回路は、電源電圧VDDを1/2に分圧した電圧を形成し差動回路で構成さ
れた入力バッファの参照電圧を形成する。出力制御回路は、上記データ出力回路7のCA
Sレイテンシに対応した動作制御を行う。Yプリデコーダは、Yアドレス信号を解読して
プリデコード信号を形成する。リード/ライトバッファは、メインアンプの動作制御及び
ラントアンプの動作を行う。
The VDD / 2 circuit forms a voltage obtained by dividing the power supply voltage VDD by 1/2 to form a reference voltage for an input buffer composed of a differential circuit. The output control circuit is the CA of the
Operation control corresponding to S latency is performed. The Y predecoder decodes the Y address signal to form a predecode signal. The read / write buffer performs operation control of the main amplifier and operation of the runt amplifier.
アドレス系の入力回路には、アドレスバッファとXアドレスラッチ回路及びYアドレス
ラッチ回路が設けられる。Yクロック発生回路は、外部端子から供給されたクロック信号
を受けてY系の動作に対応したクロック信号を発生する。モードデコーダ/クロックバッ
ファとコマンド回路は、動作制御信号を形成する。Yカンウタとその制御回路が設けられ
てバートスモードでのY系アドレス信号を生成する。リフレッシュ制御回路はオート/セ
ルフのリフレッシュ動作を行うものであり、リフレッシュアドレスカウンタを含む。また
、ボンディングオプション回路や電源投入検出回路も設けられる。
The address-related input circuit is provided with an address buffer, an X address latch circuit, and a Y address latch circuit. The Y clock generation circuit receives a clock signal supplied from an external terminal and generates a clock signal corresponding to a Y-system operation. The mode decoder / clock buffer and the command circuit form an operation control signal. A Y counter and its control circuit are provided to generate a Y-system address signal in the Barth mode. The refresh control circuit performs an auto / self refresh operation and includes a refresh address counter. A bonding option circuit and a power-on detection circuit are also provided.
上記のような複数からなる回路ブロックに沿って、ボンディングパッドがほぼ直線的に
並べられて形成される。この構成では、ボンディングパッドを挟んで、周辺回路が左右に
分離して配置されしまうものに比べて、各回路ブロックでの信号伝達径路がボディングパ
ッドを回避するために不所望に長くされることもなく、短い長さで形成することができる
から動作の高速化が可能になる。そして、1つの回路ブロックを纏まったエリアに集中し
て形成できるために、後述するような自動配線を考慮した回路素子のレイアウトを容易に
するものである。
Bonding pads are formed substantially linearly along the plurality of circuit blocks as described above. In this configuration, the signal transmission path in each circuit block is undesirably lengthened in order to avoid the boarding pad, as compared to the peripheral circuit being separated from the left and right with the bonding pad interposed therebetween. However, since it can be formed with a short length, the operation speed can be increased. Since one circuit block can be formed in a concentrated area, the layout of circuit elements in consideration of automatic wiring as described later is facilitated.
この実施例では、クロック発生回路(DLL Analog) 3がほぼメモリチップの中央部に設
けられる。このクロック発生回路3は、後述するようなアナログ回路により構成され、か
かるアナログ回路に対して入力信号や制御信号を供給する回路や、内部クロック信号を出
力させるデジタル回路4が設けられる。
In this embodiment, a clock generation circuit (DLL Analog) 3 is provided almost at the center of the memory chip. The
この実施例において、斜線を付したように上記のような4つからなる各メモリセルアレ
イ(Memory Cell Array )1は、それぞれが3重WELL内部に設けられることによって
、周辺回路12等とは別に基板電圧を設定し、メモリセルアレイ1内のメモリセルのアド
レス選択MOSFETを構成するNチャンネル型MOSFETの閾値電圧を制御し、リー
ク電流を低減させてメモリセルのデータ保持時間を確保するとともにその変動を押さえよ
うにするものである。
In this embodiment, each of the four memory cell arrays (Memory Cell Array) 1 as described above, as shown by hatching, is provided in the triple WELL, so that the substrate is separated from the
上記のようなメモリセルアレイ1には、センスアンプ(Sense AMP )2が設けられてお
り、このセンスアンプ2も上記メモリセルアレイ1が形成される3重WELL内部に存在
するようにされる。上記センスアンプの半導体基板上の幾何学的な位置は、同図のように
1箇所にあるのではなく、実際には階層ワード線及び階層IO線方式に対応してメモリセ
ルアレイが複数に分割され、分割された各サブアレイに対応してセンスアンプが分散して
配置される。上記メモリチップ中央部の3重WELL内部には、上記DLLアナログ部3
が設けられる。このDLLアナログ部3の3重WELLは、メモリセルアレイ1およびセ
ンスアンプ2を含む3重WELLとは分離している。このDLLアナログ部3に隣接して
DLLデジタル部4が設けられ、上記3重WELL外部に存在するようにされる。
The
Is provided. The triple WELL of the
この実施例では、DLLアナログ部3近傍に一対からなるDLL専用電源パッド5が設
けられている。本DLL専用電源パッド5はDLLアナログ部3にのみ接続されて他の回
路ブロックからの電源供給経路を介した電源ノイズの侵入を防ぐようにされる。つまり、
上記DLL専用電源パッド5はDLLアナログ部3だけに接続されるので、上記周辺回路
12、データ出力回路7及びセンスアンプ2等の他の回路の動作電圧を供給する電源配線
, GND配線からのノイズの進入を防ぐようにされる。
In this embodiment, a pair of dedicated DLL
Since the DLL dedicated
, To prevent noise from entering from the GND wiring.
上記データ出力回路(Dout Buffer)7に隣接してDQSバッファ8が設けられる。出力
バッファ7に隣接してレプリカ遅延回路(Replica Delay)9が設けられる。このレプリカ
回路は、後述するように上記DQSバッファを通したクロック信号と外部端子から供給さ
れたクロック信号とを精度よく同期化させるための遅延回路として用いられる。
A DQS buffer 8 is provided adjacent to the data output circuit (Dout Buffer) 7. A replica delay circuit (Replica Delay) 9 is provided adjacent to the
図2には、上記DLLアナログ部3の一実施例のレイアウト図が示されている。DLL
アナログ部3は、独立した3重ウェルに形成される。同図ではDLLアナログ部3の周辺
部に斜線を付すことによって、それが1個の3重ウェル内に形成されていることを表して
いる。かかるDLLアナログ部3には、VDDとVSSのような動作電圧を供給する専用
の電源パッドVDD DLL(PAD)とVSS DLL(PAD)とが設けられ、前記
図1のバッド5に対応している。
FIG. 2 shows a layout diagram of an embodiment of the
The
可変遅延回路303は、特に制限されないが、アナログ制御電圧により動作電流が変化
させられることによって遅延時間が変化させられるというアナログ遅延回路により構成さ
れる。上記可変遅延回路303は、複数段の遅延回路からなり、出力アンプ(AMP)305
が設けられる。上記可変遅延回路303は出力タップを6組備えており、それぞれが別の
出力アンプ305の入力端子に接続されている。上記出力アンプ305は、6つのうち常
に1つだけが動作しており、動作していない時の出力アンプ305の出力はハイインピー
ダンスとなる。よって、上記6つの出力アンプ305の出力端子は共通に接続されており
、動作している出力アンプ305の出力信号のみが有効になる。上記出力タップと出力ア
ンプの数は上記ように6に限定されるものではなく任意に設定できる。
Although the
Is provided. The
この実施例では、特に制限されないが、DLLアナログ部3の外周部にはPチャンネル
型MOSFETを用いて構成されたPMOS容量が複数個設けられる。これらのPMOS
容量は制御電圧保持用, 電源VDD−GND平滑化, 予備用に使用される。つまり、同図
において、可変遅延回路303と出力アンプ305とを挟むように形成されたPMOS容
量は、同図で実線で示された配線により並列接続されて、チャージポンプ307によって
充放電が行われて制御電圧VBを形成する容量として用いられ、かかる制御電圧VBによ
って可変遅延回路の遅延時間が制御される。
In this embodiment, although not particularly limited, a plurality of PMOS capacitors configured using P-channel MOSFETs are provided on the outer periphery of the
Capacitors are used for control voltage holding, power supply VDD-GND smoothing, and backup. That is, in the figure, the PMOS capacitors formed so as to sandwich the
上記チャージポンプ307に用いられるPMOS容量を除いて上記DLLアナログ部3
の外側に設けられるPMOS容量は、上記電源VDD−VSS(GND)の平滑化容量と
して用いられる。これにより、DLLアナログ部3を構成する各回路に与えられる電源電
圧VDD及び接地電位VSSの安定化を図ることができる。つまり、DLL専用電源パッ
ドは、VDD_DLLパッドと、VSS_DLLパッドとの間に上記平滑容量が接続され
る。
The
The PMOS capacitor provided outside is used as a smoothing capacitor of the power supply VDD-VSS (GND). As a result, it is possible to stabilize the power supply voltage VDD and the ground potential VSS applied to each circuit constituting the
この実施例では、上記DLLアナログ部3の外部から供給される制御信号を受ける入力
バッファ301が、上記3重WELL内に設けられる。また、外部端子から供給されるク
ロック入力信号ECLKを上記可変遅延回路303に供給される入力バッファ302も、
上記3重WELL内に設けられる。そして、選択された出力アンプ305からのクロック
出力QCLKを前記データ出力回路7へ出力するCLK出力バッファ304が上記3重ウ
ェル内に設けられる。上記の構成によって、上記QCLKの位相は、制御信号がチャージ
ポンプ307を駆動することによって出力される制御電圧VBによって制御されることに
なる。
In this embodiment, an
It is provided in the triple WELL. A
この実施例では、ノイズに弱い可変遅延回路303やチャージポンプ307は3重WE
LLの中央部に配置され、周囲のノイズ源から距離を離されノイズの侵入を防いでいる。
外部からの制御信号はDLLアナログ部3の内部で一旦バッファリングすることにより、
制御信号から伝わるノイズの侵入を防いでいる。そして、DLL専用電源はDLLアナロ
グ部3だけに接続されるので電源配線、VSS(GND)配線からのノイズの侵入を防ぐ
ことができる。そして、上記のように可変遅延回路303には、6つの出力タップを設け
て6つの出力アンプ305のいずれか1つを選択することにより、可変遅延回路の可変段
数を選択することができる。これにより、可変遅延範囲が設計値から外れても調整するこ
とができる。
In this embodiment, the
Located at the center of the LL, it is separated from the surrounding noise sources to prevent intrusion of noise.
By buffering the control signal from the outside once inside the
Intrusion of noise transmitted from the control signal is prevented. Since the DLL dedicated power source is connected only to the
図3には、この発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の概略素子構造断面図が示さ
れている。同図は、図1のa−a’断面図が示されている。同図に示されているように、
メモリセルアレイ1を含むDWELLとDLLアナログ部3を含むDWELLとはPN接
合分離によって電気的に絶縁されている。これにより、同一のP基板PSUBに上記各回
路が形成されるにもかかわらず、例えば大きなノイズ源であるセンスアンプ2からのノイ
ズが基板PSUBを介して侵入することを防ぐことができる。
FIG. 3 shows a schematic element structure sectional view of one embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. The figure shows a cross-sectional view taken along the line aa ′ of FIG. As shown in the figure,
The DWELL including the
また、メモリセルアレイ1を含むDWELLとDLLアナログ部3を含むDWELLの
基板電源はボンィングパッド及びリードもそれぞれ専用に設けられた別のものであり、か
かる電源供給経路において発生するノイズが侵入することはない。具体的には、電源パッ
ド、VSSパッドは、DLLアナログ部3に専用に設けられており、かかるバッドは専用
の外部リードにワイヤボンディングされている。上記DLLアナログ部3を降圧電源を使
う場合は、上記のような電源パッドやリードに加えてDLLアナログ部専用の電源回路を
設けるようにするものである。
In addition, the DWELL including the
図4には、この発明に係る半導体集積回路装置の一実施例の概略素子構造断面図が示さ
れている。同図は、図1のb−b’断面図が示されている。DLLデジタル部4を含む周
辺回路12は3重WELLの外のP型基板PSUB上のウェル領域NWELL,PWEL
Lに形成され、デジタル信号の動作によるノイズがDLLアナログ部3に基板PSUBを
介して侵入するのを防いでいる。この実施例では、DLLデジタル部4からDLLアナロ
グ部3への信号はDLLアナログ部の入力バッファによりバッファリングされており、デ
ジタル信号に含まれノイズ成分がチャージポンプや可変遅延回路に侵入するのを防いでい
る。
FIG. 4 shows a schematic element structure sectional view of one embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. This figure shows a cross-sectional view taken along the line bb ′ of FIG. The
L is formed to prevent noise due to the operation of the digital signal from entering the
図5には、この発明に係る半導体集積回路装置の他の一実施例の概略素子構造断面図が
示されている。同図は、図1のb−b’に対応された変形例である。この実施例では、図
4とは逆に、DLLデジタル部4を含む周辺回路12を3重WELLの内部に配置し、D
LLアナログ部3を3重WELL外部に配置した例である。上記周辺回路とDLLアナロ
グ部3の基板が上記3重ウェルによる素子分離技術によって絶縁されているので、この場
合もノイズの侵入を防ぐことができる。つまり、DLLデジタル部4を含む周辺回路とD
LLアナログ部3とを3重ウェルによる素子分離技術を用いて電気的に分離するという意
味では、上記両実施例は同じである。この場合、メモリセルアレイ1を含む3重WELL
は周辺回路を含む3重WELLとは切り離される。なぜなら、メモリセルアレイ1を3重
WELL内部に配置するのはノイズ対策よりも、基板電位を独立に与えるためだからであ
る。
FIG. 5 shows a schematic element structure sectional view of another embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. This figure is a modification corresponding to bb ′ in FIG. In this embodiment, contrary to FIG. 4, the
In this example, the
The above two embodiments are the same in the sense that the
Is separated from the triple WELL including peripheral circuits. This is because the
この実施例のようなアナログ制御アナログDLLにおいて、可変遅延回路303, チャ
ージポンプ (アナログ制御回路) 307はノイズに弱い。よって、この2つの回路を中心
として、周囲のノイズ源からから隔離するものである。特にDRAMではセンスアンプ(
Sense AMP)をはじめとして、周囲にノイズ源が多いため、この実施例のようなノイズ隔離
の効果が大きい。そして、後述するようにアナログ制御回路であるチャージポンプの新し
い駆動方式を採用し、従来の駆動方式であるPFDの欠点である不感帯をなくし、ロック
インサイクルを短くすることができるように工夫を行うものである。
In the analog control analog DLL as in this embodiment, the
Since there are many noise sources in the surroundings including Sense AMP), the effect of noise isolation as in this embodiment is great. Then, as will be described later, a new drive system for the charge pump, which is an analog control circuit, is adopted, and the dead zone, which is a disadvantage of the conventional drive system, is eliminated, and the lock-in cycle can be shortened. Is.
上記DLL回路の他回路との分離は、アナログ制御アナログDLLにおいて、特に著し
い効果が期待できるが、デジタル制御デジタルDLLやデジタル制御アナログDLLにお
いても、チップ内部で発生するノイズを効果的に遮断することができるためDLLのノイ
ズ耐性が向上させることができる。つまり、デジタルDLLでも、遅延回路を構成するイ
ンバータ回路等に与えられる動作電圧が上記電源ノイズによって変動すると、それに対応
して容量性負荷に対するチャージアップ電流やディスチャージ電流が変化して遅延時間が
変動してしまう。
Separation of the DLL circuit from other circuits can be expected to have a particularly remarkable effect in the analog control analog DLL. However, in the digital control digital DLL and the digital control analog DLL, noise generated inside the chip can be effectively cut off. Therefore, the noise resistance of the DLL can be improved. That is, even in the digital DLL, when the operating voltage applied to the inverter circuit constituting the delay circuit fluctuates due to the power supply noise, the charge-up current and the discharge current for the capacitive load change correspondingly and the delay time fluctuates. End up.
つまり、上記電源電圧VDDや接地電圧VSSは、MOSFETの基板バイアス電圧と
されるのでしきい値電圧を変化させるとともに、MOSFETのゲートとソース間に供給
される入力信号を変化させる。このように入力電圧と上記のようなしきい値電圧との両方
が電源電圧や接地線のノイズによって変動を受けるものであるので、従来のデジタルDL
Lにおいては遅延時間が変動し、結果として出力クロック信号にジッタ(位相のゆらぎ)
を生じてしまうものである。したがって、本願発明をDLLを用いたクロック発生回路に
適用することにより、DLLのノイズ耐性が向上し、同じノイズ条件下でのDLLのジッ
タを減少させることができ、あるいは他の回路のジッタの増加を吸収することができる。
That is, since the power supply voltage VDD and the ground voltage VSS are the substrate bias voltage of the MOSFET, the threshold voltage is changed and the input signal supplied between the gate and the source of the MOSFET is changed. Thus, since both the input voltage and the threshold voltage as described above are subject to fluctuations due to power supply voltage and ground line noise, the conventional digital DL
At L, the delay time fluctuates, resulting in jitter (phase fluctuation) in the output clock signal.
It will cause. Therefore, by applying the present invention to a clock generation circuit using a DLL, it is possible to improve the noise resistance of the DLL, reduce the jitter of the DLL under the same noise condition, or increase the jitter of other circuits. Can be absorbed.
図6には、この発明が適用されるDDR SDRAM(Double Data Rate Synchronous
Dynamic Random Access Memory )の一実施例の全体ブロック図が示されている。この実
施例のDDR SDRAMは、特に制限されないが、4つのメモリバンクに対応して4つ
のメモリアレイ200A〜200Dが設けられる。4つのメモリバンク0〜3にそれぞれ
対応されたメモリアレイ200A〜200Dは、マトリクス配置されたダイナミック型メ
モリセルを備え、図に従えば同一列に配置されたメモリセルの選択端子は列毎のワード線
(図示せず)に結合され、同一行に配置されたメモリセルのデータ入出力端子は行毎に相
補データ線(図示せず)に結合される。
FIG. 6 shows a DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous) to which the present invention is applied.
An overall block diagram of one embodiment of the Dynamic Random Access Memory) is shown. Although the DDR SDRAM of this embodiment is not particularly limited, four
上記メモリアレイ200Aの図示しないワード線は行(ロウ)デコーダ(Row DEC) 20
1Aによるロウアドレス信号のデコード結果に従って1本が選択レベルに駆動される。メ
モリアレイ200Aの図示しない相補データ線はセンスアンプ(Sense AMP)202A及び
カラム選択回路(Column DEC)203AのI/O線に結合される。センスアンプ202Aは
、メモリセルからのデータ読出しによって夫々の相補データ線に現れる微小電位差を検出
して増幅する増幅回路である。それにおけるカラム選択回路203Aは、上記相補データ
線を各別に選択して相補I/O線に導通させるためのスイッチ回路を含む。カラムスイッ
チ回路はカラムデコーダ203Aによるカラムアドレス信号のデコード結果に従って選択
動作される。
A word line (not shown) of the
One is driven to the selected level according to the decoding result of the row address signal by 1A. Complementary data lines (not shown) of the
メモリアレイ200Bないし200Dも同様に、ロウデコーダ201B〜D,センスア
ンプ203B〜D及びカラム選択回路203B〜Dが設けられる。上記相補I/O線は各
メモリバンクに対して共通化されて、ライトバッファを持つデータ入力回路(Din Buffer)
210の出力端子及びメインアンプを含むデータ出力回路(Dout Buffer)211の入力端
子に接続される。端子DQは、特に制限されないが、16ビットからなるデータD0−D
15を入力又は出力するデータ入出力端子とされる。DQSバッファ(DQS Buffer) 21
5は、上記端子DQから出力するデータのデータストローブ信号を形成する。
Similarly, the
The
15 is a data input / output terminal for inputting or outputting. DQS Buffer 21
5 forms a data strobe signal of data output from the terminal DQ.
アドレス入力端子から供給されるアドレス信号A0〜A14は、アドレスバッファ(Ad
dress Buffer)204で一旦保持され、時系列的に入力される上記アドレス信号のうち、
ロウ系アドレス信号はロウアドレスバッファ(Row Address Buffer)205に保持され、カ
ラム系アドレス信号はカラムアドレスバッファ(Column Address Buffer)206に保持さ
れる。リフレッシュカウンタ(Refresh Counter) 208は、オートマチックリフレッシュ
( Automatic Refresh)及びセルフリフレッシュ(Self Refresh)時の行アドレスを発生する
。
Address signals A0 to A14 supplied from the address input terminal are supplied from an address buffer (Ad
dress buffer) 204 is temporarily stored in the address signal input in time series.
The row address signal is held in a
Generates a row address for (Automatic Refresh) and Self Refresh.
例えば、256Mビットのような記憶容量を持つ場合、カラムアドレス信号としては、
2ビット単位でのメモリアクセスを行うようにする場合には、アドレス信号A14を入力
するアドレス端子が設けられる。×4ビット構成では、アドレス信号A11まで有効とさ
れ、×8ビット構成ではアドレス信号A10までが有効とされ、×16ビット構成ではア
ドレス信号A9までが有効とされる。64Mビットのような記憶容量の場合には、×4ビ
ット構成では、アドレス信号A10まで有効とされ、×8ビット構成ではアドレス信号A
9までが有効とされ、そして図のように×16ビット構成ではアドレス信号A8までが有
効とされる。
For example, when having a storage capacity of 256 Mbits, as a column address signal,
In the case of performing memory access in units of 2 bits, an address terminal for inputting an address signal A14 is provided. In the x4 bit configuration, the address signal A11 is valid, in the x8 bit configuration, the address signal A10 is valid, and in the x16 bit configuration, the address signal A9 is valid. In the case of a storage capacity such as 64M bits, the address signal A10 is valid in the × 4 bit configuration, and the address signal A in the × 8 bit configuration.
Up to 9 are valid, and as shown in the figure, up to the address signal A8 is valid in the x16 bit configuration.
カラムアドレスバッファ206の出力はカラムアドレスカウンタ(Column Address Cou
nter) 207のプリセットデータとして供給され、列(カラム)アドレスカウンタ207
は後述のコマンドなどで指定されるバーストモードにおいて上記プリセットデータとして
のカラムアドレス信号、又はそのカラムアドレス信号を順次インクリメントした値を、カ
ラムデコーダ203A〜203Dに向けて出力する。
The output of the
nter) 207 is supplied as preset data, and a
Outputs a column address signal as the preset data or a value obtained by sequentially incrementing the column address signal to the
モードレジスタ(Mode Register) 213は、各種動作モード情報を保持する。上記ロウ
デコーダ(Row Decoder) 201AないしDは、バンクセレクト(Bank Select)回路212
で指定されたバンクに対応したもののみが動作し、ワード線の選択動作を行わせる。コン
トロール回路(Control Logic)209は、特に制限されないが、クロック信号CLK、/
CLK(記号/はこれが付された信号がロウイネーブルの信号であることを意味する)、
クロックイネーブル信号CKE、チップセレクト信号/CS、カラムアドレスストローブ
信号/CAS、ロウアドレスストローブ信号/RAS、及びライトイネーブル信号/WE
などの外部制御信号と、/DM及びDQSとモードレジスタ213を介したアドレス信号
とが供給され、それらの信号のレベルの変化やタイミングなどに基づいてDDR SDR
AMの動作モード及び上記回路ブロックの動作を制御するための内部タイミング信号を形
成するもので、それぞれに信号に対等した入力バッファを備える。
A mode register (Mode Register) 213 holds various operation mode information. The
Only the one corresponding to the bank specified in (1) operates, and the word line selection operation is performed. The
CLK (symbol / means that a signal to which this is attached is a low enable signal),
Clock enable signal CKE, chip select signal / CS, column address strobe signal / CAS, row address strobe signal / RAS, and write enable signal / WE
External control signals such as / DM and DQS and an address signal via the
An internal timing signal for controlling the operation mode of the AM and the operation of the circuit block is formed, and each has an input buffer corresponding to the signal.
クロック信号CLKと/CLKは、クロックバッファを介して前記説明したようなDL
L回路214に入力され、内部クロックが発生される。上記内部クロックは、特に制限さ
れないが、データ出力回路211とDQSバッファ215の入力信号として用いられる。
また、上記クロックバッファを介したクロック信号はデータ入力回路210や、列アドレ
スカウンタ207に供給されるクロック端子に供給される。
The clock signals CLK and / CLK are transmitted via the clock buffer as described above.
Input to the
The clock signal via the clock buffer is supplied to the
他の外部入力信号は当該内部クロック信号の立ち上がりエッジに同期して有意とされる
。チップセレクト信号/CSはそのロウレベルによってコマンド入力サイクルの開始を指
示する。チップセレクト信号/CSがハイレベルのとき(チップ非選択状態)やその他の
入力は意味を持たない。但し、後述するメモリバンクの選択状態やバースト動作などの内
部動作はチップ非選択状態への変化によって影響されない。/RAS,/CAS,/WE
の各信号は通常のDRAMにおける対応信号とは機能が相違し、後述するコマンドサイク
ルを定義するときに有意の信号とされる。
Other external input signals are made significant in synchronization with the rising edge of the internal clock signal. The chip select signal / CS instructs the start of the command input cycle according to its low level. When the chip select signal / CS is at a high level (chip non-selected state) or other inputs are meaningless. However, internal operations such as a memory bank selection state and a burst operation, which will be described later, are not affected by the change to the chip non-selection state. / RAS, / CAS, / WE
Each of these signals has a function different from that of a corresponding signal in a normal DRAM, and is a significant signal when defining a command cycle to be described later.
クロックイネーブル信号CKEは次のクロック信号の有効性を指示する信号であり、当
該信号CKEがハイレベルであれば次のクロック信号CLKの立ち上がりエッジが有効と
され、ロウレベルのときには無効とされる。なお、リードモードにおいて、データ出力回
路211に対するアウトプットイネーブルの制御を行う外部制御信号/OEを設けた場合
には、かかる信号/OEもコントロール回路209に供給され、その信号が例えばハイレ
ベルのときにはデータ出力回路211は高出力インピーダンス状態にされる。
The clock enable signal CKE is a signal that indicates the validity of the next clock signal. The rising edge of the next clock signal CLK is valid if the signal CKE is high level, and invalid when the signal CKE is low level. In the read mode, when the external control signal / OE for controlling the output enable for the
上記ロウアドレス信号は、クロック信号CLK(内部クロック信号)の立ち上がりエッ
ジに同期する後述のロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンドサイクルにおけ
るA0〜A11のレベルによって定義される。
The row address signal is defined by the levels of A0 to A11 in a later-described row address strobe / bank active command cycle synchronized with the rising edge of the clock signal CLK (internal clock signal).
アドレス信号A12とA13は、上記ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマ
ンドサイクルにおいてバンク選択信号とみなされる。即ち、A12とA13の組み合わせ
により、4つのメモリバンク0〜3のうちの1つが選択される。メモリバンクの選択制御
は、特に制限されないが、選択メモリバンク側のロウデコーダのみの活性化、非選択メモ
リバンク側のカラムスイッチ回路の全非選択、選択メモリバンク側のみのデータ入力回路
210及びデータ出力回路への接続などの処理によって行うことができる。
The address signals A12 and A13 are regarded as bank selection signals in the row address strobe / bank active command cycle. That is, one of the four
上記カラムアドレス信号は、前記のように256Mビットで×16ビット構成の場合に
は、クロック信号CLK(内部クロック)の立ち上がりエッジに同期するリード又はライ
トコマンド(後述のカラムアドレス・リードコマンド、カラムアドレス・ライトコマンド
)サイクルにおけるA0〜A9のレベルによって定義される。そして、この様にして定義
されたカラムアドレスはバーストアクセスのスタートアドレスとされる。
When the column address signal is 256 M bits and × 16 bits as described above, a read or write command synchronized with the rising edge of the clock signal CLK (internal clock) (column address / read command, column address described later) Write command) Defined by the levels of A0 to A9 in the cycle. The column address thus defined is used as a burst access start address.
次に、コマンドによって指示されるSDRAMの主な動作モードを説明する。(1)モ
ードレジスタセットコマンド(Mo)
上記モードレジスタ30をセットするためのコマンドであり、/CS,/RAS,/C
AS,/WE=ロウレベルによって当該コマンド指定され、セットすべきデータ(レジス
タセットデータ)はA0〜A11を介して与えられる。レジスタセットデータは、特に制
限されないが、バーストレングス、CASレイテンシイ、ライトモードなどとされる。特
に制限されないが、設定可能なバーストレングスは、2,4,8とされ、設定可能なCA
Sレイテンシイは2,2.5とされ、設定可能なライトモードは、バーストライトとシン
グルライトとされる。
Next, main operation modes of the SDRAM indicated by the command will be described. (1) Mode register set command (Mo)
This is a command for setting the mode register 30, and / CS, / RAS, / C
The command is designated by AS, / WE = low level, and data to be set (register set data) is given via A0 to A11. The register set data is not particularly limited, but is set to burst length, CAS latency, write mode, or the like. Although not particularly limited, the settable burst lengths are 2, 4 and 8, and the settable CA
The S latency is 22.5, and the settable write modes are burst write and single write.
上記CASレイテンシイは、後述のカラムアドレス・リードコマンドによって指示され
るリード動作において/CASの立ち下がりから出力バッファ211の出力動作までに内
部クロック信号の何サイクル分を費やすかを指示するものである。読出しデータが確定す
るまでにはデータ読出しのための内部動作時間が必要とされ、それを内部クロック信号の
使用周波数に応じて設定するためのものである。換言すれば、周波数の高い内部クロック
信号を用いる場合にはCASレイテンシイを相対的に大きな値に設定し、周波数の低い内
部クロック信号を用いる場合にはCASレイテンシイを相対的に小さな値に設定する。
The CAS latency indicates how many cycles of the internal clock signal are spent from the fall of / CAS to the output operation of the
(2)ロウアドレスストローブ・バンクアクティブコマンド(Ac)
これは、ロウアドレスストローブの指示とA12とA13によるメモリバンクの選択を
有効にするコマンドであり、/CS,/RAS=ロウレベル、/CAS,/WE=ハイレ
ベルによって指示され、このときA0〜A9に供給されるアドレスがロウアドレス信号と
して、A12とA13に供給される信号がメモリバンクの選択信号として取り込まれる。
取り込み動作は上述のように内部クロック信号の立ち上がりエッジに同期して行われる。
例えば、当該コマンドが指定されると、それによって指定されるメモリバンクにおけるワ
ード線が選択され、当該ワード線に接続されたメモリセルがそれぞれ対応する相補データ
線に導通される。
(2) Row address strobe / bank active command (Ac)
This is a command for validating the instruction of the row address strobe and the selection of the memory bank by A12 and A13, and is designated by / CS, / RAS = low level, / CAS, / WE = high level, and at this time, A0 to A9. The address supplied to A is taken as a row address signal, and the signals supplied to A12 and A13 are taken as memory bank selection signals.
The capturing operation is performed in synchronization with the rising edge of the internal clock signal as described above.
For example, when the command is designated, the word line in the memory bank designated by the command is selected, and the memory cells connected to the word line are respectively conducted to the corresponding complementary data lines.
(3)カラムアドレス・リードコマンド(Re)
このコマンドは、バーストリード動作を開始するために必要なコマンドであると共に、
カラムアドレスストローブの指示を与えるコマンドであり、/CS,/CAS=ロウレベ
ル、/RAS,/WE=ハイレベルによって指示され、このときA0〜A9(×16ビッ
ト構成の場合)に供給されるカラムアドレスがカラムアドレス信号として取り込まれる。
これによって取り込まれたカラムアドレス信号はバーストスタートアドレスとしてカラム
アドレスカウンタ207に供給される。
(3) Column address / read command (Re)
This command is a command necessary to start the burst read operation.
This is a command for giving an instruction for the column address strobe, which is indicated by / CS, / CAS = low level, / RAS, / WE = high level, and at this time, the column address supplied to A0 to A9 (in the case of x16 bit configuration) Is taken in as a column address signal.
The column address signal thus fetched is supplied to the
これによって指示されたバーストリード動作においては、その前にロウアドレスストロ
ーブ・バンクアクティブコマンドサイクルでメモリバンクとそれにおけるワード線の選択
が行われており、当該選択ワード線のメモリセルは、内部クロック信号に同期してカラム
アドレスカウンタ207から出力されるアドレス信号に従って順次選択されて連続的に読
出される。連続的に読出されるデータ数は上記バーストレングスによって指定された個数
とされる。また、出力バッファ211からのデータ読出し開始は上記CASレイテンシイ
で規定される内部クロック信号のサイクル数を待って行われる。
In the burst read operation instructed thereby, the memory bank and the word line in the row address strobe / bank active command cycle are selected before that, and the memory cell of the selected word line receives the internal clock signal. Are sequentially selected according to the address signal output from the
(4)カラムアドレス・ライトコマンド(Wr)
当該コマンドは、/CS,/CAS,/WE=ロウレベル、/RAS=ハイレベルによ
って指示され、このときA0〜A9に供給されるアドレスがカラムアドレス信号として取
り込まれる。これによって取り込まれたカラムアドレス信号はバーストライトにおいては
バーストスタートアドレスとしてカラムアドレスカウンタ207に供給される。これによ
って指示されたバーストライト動作の手順もバーストリード動作と同様に行われる。但し
、ライト動作にはCASレイテンシイはなく、ライトデータの取り込みは当該カラムアド
レス・ライトコマンドサイクルの1クロック後から開始される。
(4) Column address / write command (Wr)
This command is instructed by / CS, / CAS, / WE = low level, / RAS = high level, and at this time, the address supplied to A0 to A9 is taken in as a column address signal. The column address signal thus fetched is supplied to the
(5)プリチャージコマンド(Pr)
これはA12とA13によって選択されたメモリバンクに対するプリチャージ動作の開
始コマンドとされ、/CS,/RAS,/WE=ロウレベル、/CAS=ハイレベルによ
って指示される。
(5) Precharge command (Pr)
This is a command for starting a precharge operation for the memory bank selected by A12 and A13, and is designated by / CS, / RAS, / WE = low level and / CAS = high level.
(6)オートリフレッシュコマンド
このコマンドはオートリフレッシュを開始するために必要とされるコマンドであり、/
CS,/RAS,/CAS=ロウレベル、/WE,CKE=ハイレベルによって指示され
る。
(6) Auto-refresh command This command is required to start auto-refresh.
It is indicated by CS, / RAS, / CAS = low level, / WE, CKE = high level.
(7)ノーオペレーションコマンド(Nop)
これは実質的な動作を行わないこと指示するコマンドであり、/CS=ロウレベル、/
RAS,/CAS,/WEのハイレベルによって指示される。
(7) No operation command (Nop)
This is a command for instructing that no substantial operation is performed, and / CS = low level,
Instructed by the high level of RAS, / CAS, / WE.
DDR SDRAMにおいては、1つのメモリバンクでバースト動作が行われていると
き、その途中で別のメモリバンクを指定して、ロウアドレスストローブ・バンクアクティ
ブコマンドが供給されると、当該実行中の一方のメモリバンクでの動作には何ら影響を与
えることなく、当該別のメモリバンクにおけるロウアドレス系の動作が可能にされる。
In a DDR SDRAM, when a burst operation is performed in one memory bank, if another memory bank is specified in the middle and a row address strobe / bank active command is supplied, The row address operation in another memory bank can be performed without affecting the operation in the memory bank.
したがって、例えば16ビットからなるデータ入出力端子においてデータD0−D15
が衝突しない限り、処理が終了していないコマンド実行中に、当該実行中のコマンドが処
理対象とするメモリバンクとは異なるメモリバンクに対するプリチャージコマンド、ロウ
アドレスストローブ・バンクアクティブコマンドを発行して、内部動作を予め開始させる
ことが可能である。この実施例のDDR SDRAMは、上記のように16ビットの単位
でのメモリアクセスを行い、A0〜A11のアドレスにより約4Mのアドレスを持ち、4
つのメモリバンクで構成されることから、全体では約256Mビット(4M×4バンク×
16ビット)のような記憶容量を持つようにされる。
Therefore, for example, data D0 to D15 at a data input / output terminal having 16 bits.
As long as there is no collision, during the execution of a command that has not been processed, a precharge command, a row address strobe / bank active command for a memory bank different from the memory bank to be processed is issued, It is possible to start the internal operation in advance. The DDR SDRAM of this embodiment performs memory access in units of 16 bits as described above, and has an address of about 4M by the addresses A0 to A11.
Since it consists of two memory banks, the total is about 256M bits (4M x 4 banks x
(16 bits).
DDR SDRAMの詳細な読み出し動作は、次の通りである。チップセレクト/CS
, /RAS、/CAS、ライトイネーブル/WEの各信号はCLK信号に同期して入力さ
れる。/RAS=0と同時に行アドレスとバンク選択信号が入力され、それぞれロウアド
レスバファ205とバンクセレクト回路212で保持される。バンクセレクト回路212
で指定されたバンクのロウデコーダ210がロウアドレス信号をデコードしてメモリセル
アレイ200から行全体のデータが微小信号として出力される。出力された微小信号はセ
ンスアンプ202によって増幅, 保持される。指定されたバンクはアクティブ(Active)
になる。
The detailed read operation of the DDR SDRAM is as follows. Chip Select / CS
, / RAS, / CAS, and write enable / WE are input in synchronization with the CLK signal. At the same time as / RAS = 0, a row address and a bank selection signal are input and held in the
The
become.
行アドレス入力から3CLK後、CAS=0と同時に列アドレスとバンク選択信号が入
力され、それぞれがカラムアドレスバッファ206とバンクセレクト回路212で保持さ
れる。指定されたバンクがアクティブであれば、保持された列アドレスがカラムアドレス
カウンタ207から出力され、カラムデコーダ203が列を選択する。選択されたデータ
がセンスアンプ202から出力される。このとき出力されるデータは2組分である(×4
ビット構成では8ビット、×16ビット構成では32ビット)。
After 3 CLK from the row address input, a column address and a bank selection signal are input simultaneously with CAS = 0, and are held in the
(8 bits for bit configuration, 32 bits for x16 bit configuration).
センスアンプ202から出力されたデータはデータ出力回路211からチップ外へ出力
される。出力タイミングはDLL214から出力されるQCLKの立ち上がり、立ち下が
りの両エッジに同期する。この時、上記のように2組分のデータはパラレル→シリアル変
換され、1組分×2のデータとなる。データ出力と同時に、DQSバッファ215からデ
ータストローブ信号DQSが出力される。モードレジスタ213に保存されているバース
ト長が4以上の場合、カラムアドレスカウンタ207は自動的にアドレスをインクリメン
トされて、次の列データを読み出すようにされる。
Data output from the sense amplifier 202 is output from the
上記DLL214の役割は、データ出力回路211と、DQSバッファ215の動作ク
ロックQCLKを生成する。上記データ出力回路211とDQSバッファ215は、DL
L214で生成された内部クロック信号QCLKが入力されてから、実際にデータ信号や
データストローブ信号が出力されるまでに時間がかかる。そのため、後述するようなレプ
リカ回路を用いて内部クロック信号QCLKの位相を外部CLKよりも進める事により、
データ信号やデータストローブ信号の位相を外部クロックCLKに一致させる。したがっ
て、この場合、外部クロック信号と位相が一致させられるのは上記データ信号やデータス
トローブ信号である。
The role of the
It takes time from when the internal clock signal QCLK generated at L214 is input until the data signal or data strobe signal is actually output. Therefore, by using a replica circuit as described later, the phase of the internal clock signal QCLK is advanced from that of the external CLK.
The phase of the data signal or data strobe signal is matched with the external clock CLK. Therefore, in this case, the data signal and the data strobe signal are matched in phase with the external clock signal.
図7には、この発明に係るDLLの一実施例の全体ブロック図が示されている。同図に
は、DLLデジタル部4を中心としたDLLの全体図が示されている。DLLデジタル部
4は、クロック入力回路2091を介して入力された外部クロック信号ECLK_Tと内
部クロック信号ICLKとを同位相にするようにDLLアナログ部3を制御する。
FIG. 7 shows an overall block diagram of an embodiment of a DLL according to the present invention. In the figure, an overall view of the DLL centering on the DLL
この実施例のDLLでは、ハーモニックロックを防ぐため上記外部クロック信号ECL
K_Tと内部クロック信号ICLKとは分周回路401でそれぞれ4分周される。上記の
ように外部クロック信号ECLK_Tを4分周したECLK4と内部クロック信号ICL
Kを4分周したICLK4の位相を位相比較器402で比較する。ステート制御回路40
3は、上記位相比較を行った結果であるEARLY_INTの波形を見てTURBO信号
とTURBO1信号を出力する。パルス発生回路404は、アップ(UP)信号とダウン
(DOWN)信号を出力して、DLLアナログ部3に設けられたチャージポンプの動作を
制御する。
In the DLL of this embodiment, the external clock signal ECL is used to prevent harmonic lock.
K_T and internal clock signal ICLK are each divided by 4 by
A
3 outputs the TURBO signal and the TURBO1 signal by looking at the waveform of EARLY_INT which is the result of the above phase comparison. The
この実施例では、チャージポンプテストパルス発生回路405が設けられており、この
回路が出力する後述するようなCP_PULSE信号が上記アップ信号UP及びダウン信
号DOWNの代わりになって、DLLアナログ部3に設けられたチャージポンプの動作を
制御してそのテストを行うようにされる。なお、図面の簡素化のために、この発明に直接
関係のない細かな制御信号などは省かれている。
In this embodiment, a charge pump test pulse generation circuit 405 is provided, and a CP_PULSE signal, which will be described later, output from this circuit is provided in the
上記分周回路401には、上記クロック入力回路2091を通したクロック信号ECL
K Tと、レプリカ(Replica Delay)406を通した内部クロック信号ICLKとが供給
される。この結果、それぞれ4分周されたECLK4とICLK4が位相比較器402で
位相比較される。上記レプリカ回路406は、上記クロック入力回路2091と、上記デ
ータ出力回路211又はDQSバッファ(出力回路)215と同一の回路で構成された遅
延回路であり、これにより、DLLアナログ部3では、クロック入力回路2091やデー
タ出力回路211(又はDQSバッファ215)分だけ進んだ位相の内部クロック信号Q
CLKを生成するので、外部クロック信号CLK Tと、例えば上記データ出力回路21
1を通したデータ信号あるいはDQSバッファ215を通して出力されるクロック信号と
が同位相にされる。
The
K T and an internal clock signal ICLK through a replica (Replica Delay) 406 are supplied. As a result, ECLK4 and ICLK4 each divided by 4 are phase-compared by the
Since the CLK is generated, the external clock signal CLK T and, for example, the data output circuit 21
1 and the clock signal output through the
図8には、上記DLLアナログ部3に含まれる可変遅延回路の一実施例の回路図が示さ
れている。可変遅延回路303は可変遅延素子とバイアス回路から構成される。可変遅延
素子は差動インバータを2つ直列に接続した構成で、電流源の電流をNBIASで制御す
る事により遅延量を可変させる。上記2つの差動インバータの回路が示されており、回路
記号が付された前段の回路を例にして説明すると、Nチャンネル型の差動MOSFETQ
1とQ2の共通化されたソースと回路の接地電位との間に上記NBIASで電流が変化さ
せられる可変電流源としてのNチャンネル型MOSFETQ7とQ8が並列形態に設けら
れる。
FIG. 8 shows a circuit diagram of an embodiment of a variable delay circuit included in the
N-channel MOSFETs Q7 and Q8 are provided in parallel as variable current sources whose current can be changed by the NBIAS between the common source of 1 and Q2 and the ground potential of the circuit.
上記差動MOSFETQ1とQ2のドレインと電源電圧VDDとの間には、負荷回路と
してのダイオード接続のPチャンネル型MOSFETQ3、Q4がそれぞれ設けられる。
また、差動出力信号の変化を急峻にするために、ゲートとドレインとが相互に接続された
ラッチ形態のPチャンネル型MOSFETQ5とQ6が上記ダイオード接続のMOSFE
TQ3とQ4に対して並列形態に設けられる。上記差動MOSFETQ1とQ2のドレイ
ン出力が、次段回路の入力信号として差動MOSFETのゲートに供給される。上記のよ
うな2つの差動インバータを複数段縦列形態に接続して、可変遅延回路303が形成され
、そのうち最終段から0ないしNの複数に出力タップTAPN0,TAPP0〜TAPN
N,TAPPNが設けられる。前記図2の実施例では、上記出力タップは6つされる。
Between the drains of the differential MOSFETs Q1 and Q2 and the power supply voltage VDD, diode-connected P-channel MOSFETs Q3 and Q4 are provided as load circuits, respectively.
In order to make the change in the differential output signal steep, the latch-type P-channel MOSFETs Q5 and Q6, whose gates and drains are connected to each other, are connected to the diode-connected MOSFE.
Provided in parallel to TQ3 and Q4. The drain outputs of the differential MOSFETs Q1 and Q2 are supplied to the gates of the differential MOSFETs as input signals for the next stage circuit. The
N, TAPPN are provided. In the embodiment of FIG. 2, there are six output taps.
バイアス回路は、制御電圧VBをMOSFETQ9で電流信号に変換し、それを単純な
カレントミラーを用いて上記各差動インバータの電流源MOSFETと接続されているが
、制御電圧−遅延量特性を補正するバッファ回路等を用いてもよい。可変遅延回路の出力
は、上記のように複数(例えば6組)の出力タップを設けられており、これらの出力のう
ち1つの出力を選択する事によって、可変遅延回路の段数を変化する事が出来る。
The bias circuit converts the control voltage VB into a current signal by the MOSFET Q9 and is connected to the current source MOSFET of each differential inverter using a simple current mirror, but corrects the control voltage-delay amount characteristic. A buffer circuit or the like may be used. The output of the variable delay circuit is provided with a plurality (for example, six sets) of output taps as described above, and the number of stages of the variable delay circuit can be changed by selecting one of these outputs. I can do it.
図9には、上記DLLアナログ部3に含まれるチャージポンプ回路の一実施例の回路図
が示されている。この実施例のチャージポンプ回路には、DLLのロックインサイクルが
短くするために、信号ENBがゲートに供給されるPチャンネル型MOSFETQ11か
らなるΔDelay 小モード用電流源, ゲートに信号TURBOが供給されるNチャンネル型
MOSFETQ22からなるΔDelay 中モード用電流源, ゲートに信号TURBO1Bが
供給されるPチャンネル型MOSFETQ21からなるΔDelay 大モード用電流源と、上
記ΔDelay 小モード用電流源の電流を伝えるカレントミラーバイアスQ12〜Q20と双
方向スイッチQ23〜Q26から構成される。
FIG. 9 shows a circuit diagram of an embodiment of the charge pump circuit included in the
信号ENBがハイレベルで、ENTがロウレベルにされるDLLの非動作状態のときに
スイッチMOSFETQ15とQ16がオフ状態に、スイッチMOSFETQ17とQ1
8がオン状態になって、ΔDelay 小モード用電流源とカレントミラー回路の動作を停止さ
せ、低消費電力動作にされる。このとき、信号TURBOとTURBO1BによりMOS
FETQ22とQ21はオフ状態にされる。これらの3つのΔDelay 小モード用電流源,
ΔDelay 中モード用電流源, ΔDelay 大モード用電流源を用いた高速ロックインサイクル
動作は波形図を用いて後に説明する通りである。
When the signal ENB is at a high level and the ENT is at a low level, the switch MOSFETs Q15 and Q16 are turned off, and the switch MOSFETs Q17 and Q1 are turned off.
8 is turned on, the operation of the ΔDelay small mode current source and the current mirror circuit is stopped, and a low power consumption operation is performed. At this time, the MOS signal is generated by the signals TURBO and TURBO1B.
The FETs Q22 and Q21 are turned off. These three ΔDelay small mode current sources,
The high-speed lock-in cycle operation using the ΔDelay medium mode current source and ΔDelay large mode current source will be described later with reference to waveform diagrams.
図10には、上記DLLアナログ部3に含まれる出力アンプの一実施例の回路図が示さ
れている。前記図8に示したような差動インバータを用いた可変遅延回路の出力信号は、
振幅がVDDではなく小さいため、振幅をVDDのような動作電圧のフル振幅に増幅しな
ければならない。そのために出力アンプ305が必要になるものである。出力アンプはM
OSFETQ30〜Q35からなるようなカレントミラーアンプとMOSFETQ37〜
Q40からなるクロックドインバータの組み合わせが2組で構成される。制御信号ENT
=VDD、ENB=0(VSS又はGND)の時はカレントミラーアンプが動作して、出
力が有効になるが、ENT=0、ENB=VCCの時はカレントミラーアンプが動作せず
、出力はハイインピーダンスになる。
FIG. 10 shows a circuit diagram of an embodiment of an output amplifier included in the
Since the amplitude is small rather than VDD, the amplitude must be amplified to the full amplitude of the operating voltage such as VDD. For this purpose, an
Current mirror amplifiers and MOSFETs Q37 to QOS-Q35 to Q35
Two combinations of clocked inverters consisting of Q40 are configured. Control signal ENT
= VDD and ENB = 0 (VSS or GND), the current mirror amplifier operates and the output becomes valid, but when ENT = 0 and ENB = VCC, the current mirror amplifier does not operate and the output is high Impedance.
前記図2では、6つの出力アンプの出力が共通に接続されているが、6つの出力アンプ
のうち1つだけが上記のような信号ENTとENBにより有効出力となっており、前記の
ような信号増幅とともに可変遅延回路の段数切り替えを行うようにも用いられる。
In FIG. 2, the outputs of the six output amplifiers are connected in common, but only one of the six output amplifiers is an effective output by the signals ENT and ENB as described above. It is also used to switch the number of stages of the variable delay circuit together with the signal amplification.
図11には、上記DLLアナログ部3に含まれる制御電圧固定回路の一実施例の回路図
が示されている。前記のような可変遅延回路の制御電圧−遅延量特性を測定する時、制御
電圧の値を外部から与えなければならない。プローブで外部から制御電圧を固定してもよ
いが、プローブ無しで測定できたほうが、大掛かりな装置が必要ないし、実際の条件に合
わせた測定が出来る(パッケージング, 実装など)し、プローブからの雑音が混入しない
等の利点がある。
FIG. 11 shows a circuit diagram of an embodiment of a control voltage fixing circuit included in the
制御電圧固定回路はスイッチMOSFETQ50〜Q52、分圧抵抗回路、双方向スイ
ッチから構成される。ON信号がVDDになると、MOSFETQ52がオン状態となっ
て、直列抵抗回路に電流が流れ抵抗分圧により電圧V0〜V6が現れる。信号SET0−
6のうち、1つだけだけをVDDのようなハイレベルにして、双方向スイッチのうち1つ
をオン状態にして、電圧V0〜V6を制御電圧VBへ接続する事により可変遅延回路に対
する制御電圧VBが固定できる。
The control voltage fixing circuit includes switch MOSFETs Q50 to Q52, a voltage dividing resistor circuit, and a bidirectional switch. When the ON signal becomes VDD, the MOSFET Q52 is turned on, a current flows through the series resistance circuit, and voltages V0 to V6 appear due to resistance voltage division. Signal SET0−
6, only one of the bidirectional switches is set to a high level such as VDD, one of the bidirectional switches is turned on, and the voltages V0 to V6 are connected to the control voltage VB, thereby controlling the variable delay circuit. VB can be fixed.
図12には、この発明に係るクロック発生回路の動作の一例を説明するための波形図が
示されている。DLLがリセットされた時、初期位相誤差は位相進みになるようにされる
。そのため、ΔDelay 大モードでのチャージダウン制御が開始される。このΔDelay 大モ
ードでは、位相誤差が進みであるため、位相比較出力はハイレベルとなり、1回の位相比
較動作に対して2個のチャージアップ制御信号が形成される。このチャージアップ制御信
号により、位相誤差は急峻に目標値に向かって変化する。
FIG. 12 is a waveform diagram for explaining an example of the operation of the clock generation circuit according to the present invention. When the DLL is reset, the initial phase error is made to advance in phase. For this reason, charge-down control in the large ΔDelay mode is started. In this ΔDelay large mode, since the phase error is advanced, the phase comparison output becomes high level, and two charge-up control signals are formed for one phase comparison operation. By this charge-up control signal, the phase error changes sharply toward the target value.
つまり、図9の回路で説明すると、信号TURBO1Bがロウレベルとなって大きな電
流を流すPチャンネル型MOSFETQ21がオン状態にされている。そのため、ダウン
信号DOWNのハイレベルとDOWN Bのロウレベルにより、Nチャンネル型MOSF
ETQ24とPチャンネル型MOSFETQ26がオン状態となって、上記信号DOWN
とDOWN Bに対応して段階的に制御電圧VBを上昇させる。上記のような制御電圧V
Bの上昇に応じて、図8のPチャンネル型MOSFETQ9で形成される電流が減少し、
可変遅延回路を構成する差動インバータの動作電流が減少し、遅延時間が増加して位相の
進みを遅らせる方向に変化させる。
In other words, referring to the circuit of FIG. 9, the signal TURBO1B is at a low level, and the P-channel MOSFET Q21 that flows a large current is turned on. Therefore, the high level of the down signal DOWN and DOWN N channel MOSF by low level of B
The ETQ 24 and the P-channel MOSFET Q26 are turned on, and the signal DOWN
And DOWN In response to B, the control voltage VB is increased stepwise. Control voltage V as above
As B increases, the current formed by the P-channel MOSFET Q9 in FIG. 8 decreases,
The operating current of the differential inverter constituting the variable delay circuit is decreased, the delay time is increased, and the phase advance is delayed.
位相誤差が目標値である位相誤差0を超えると、ΔDelay 中モードに切り換えられる。
上記ΔDelay 大モードはチャージダウン制御のみであるため、ΔDelay 中モードではチャ
ージアップ制御のみとなる。このため、図9の実施例のようにΔDelay 大モード用チャー
ジアップ電流源とΔDelay 中モード用チャージダウン電流源は用意されていない。もちろ
ん初期位相誤差の与えかたによっては両方とも必要になる事があるので、その場合は用意
する必要がある。
When the phase error exceeds the target phase error of 0, the mode is switched to the medium delay mode.
Since the ΔDelay large mode is only charge-down control, only the charge-up control is performed in the ΔDelay medium mode. Therefore, unlike the embodiment of FIG. 9, the ΔDelay large mode charge-up current source and the ΔDelay medium mode charge-down current source are not prepared. Of course, depending on how the initial phase error is given, both may be required. In that case, it is necessary to prepare them.
図9の回路で説明すると、上記ΔDelay 大モードにより遅延誤差0を超えて遅れになっ
た位相誤差を修正するために、信号TURBOがハイレベルとなって中電流を流すNチャ
ンネル型MOSFETQ22がオン状態にされる。そのため、上記遅れを修正するために
位相比較出力がロウレベルとなり、それにより形成されたアップ信号UPのハイレベルと
UP Bのロウレベルにより、Nチャンネル型MOSFETQ23とPチャンネル型MO
SFETQ25がオン状態となって、上記信号UPとUP Bに対応して段階的に制御電
圧VBを逆に下降させる。上記のような制御電圧VBの下降に応じて、図8のPチャンネ
ル型MOSFETQ9で形成される電流が増加し、可変遅延回路を構成する差動インバー
タの動作電流を増加させて上記遅延時間を減少させて位相の遅れを修正する方向に変化さ
せる。
Referring to the circuit of FIG. 9, in order to correct the phase error delayed beyond the
When the SFET Q25 is turned on, the signals UP and UP In response to B, the control voltage VB is decreased in a stepwise manner. As the control voltage VB decreases as described above, the current formed by the P-channel type MOSFET Q9 in FIG. 8 increases, and the delay current is decreased by increasing the operating current of the differential inverter constituting the variable delay circuit. To change the direction to correct the phase delay.
上記ΔDelay 中モードにより位相誤差が目標値である位相誤差0を超えると、ΔDelay
小モードに切り換えられる。ΔDelay 小モードはMOSFETQ11で形成された小さな
電流によるチャージアップ制御とチャージダウン制御が位相比較出力に対応して行われる
。このとき、1回の位相比較結果に対して、ΔDelay 大モードやΔDelay 中モードのよう
に2個のパルス(UP/DOWN)を形成するのではなく、1個のパルスが発生させられ
る。これにより、ΔDelay 小モードでは、位相誤差0に対する誤差分を極力小さくしてい
る。
If the phase error exceeds the target phase error of 0 in the ΔDelay medium mode, ΔDelay
Switch to small mode. In the ΔDelay small mode, charge-up control and charge-down control by a small current formed by the MOSFET Q11 are performed corresponding to the phase comparison output. At this time, instead of forming two pulses (UP / DOWN) as in the ΔDelay large mode and ΔDelay medium mode, one pulse is generated for one phase comparison result. Thereby, in the ΔDelay small mode, the error with respect to the
この実施例では、上記のようにΔDelay 大モードやΔDelay 中モードのようにモードに
よって、必要とされない電流源やバイアス回路が存在するため、TURBO信号, TUR
BO_B信号, TURBO1信号, TURBO1_B信号, ENT信号, ENB信号によ
って、回路のオン、オフを制御する。それぞれのモードでの信号の値は以下の通りである
。なお、パワーオフモードは、チャージポンプの動作を停止して電流消費を抑えるモード
である。
In this embodiment, since there are current sources and bias circuits that are not required depending on the mode, such as the large ΔDelay mode and the medium ΔDelay mode as described above, the TURBO signal, TUR
ON / OFF of the circuit is controlled by the BO_B signal, the TURBO1 signal, the TURBO1_B signal, the ENT signal, and the ENB signal. The signal values in each mode are as follows. The power-off mode is a mode in which the operation of the charge pump is stopped to suppress current consumption.
TURBO TURBO_B TURBO1 TURBO1_B ENT ENB
大モード VDD 0 VDD 0 VDD 0
中モード VDD 0 0 VDD VDD 0
小モード 0 VDD 0 VDD VDD 0
オフモード 0 VDD 0 VDD 0 VDD
TURBO TURBO_B TURBO1 TURBO1_B ENT ENB
Off
この実施例のDLLではリセット直後に可変遅延回路を最小遅延時間にするため、初期
位相誤差は必ず進み側に出てくるようにされる。リセット直後の初期位相誤差をすばやく
位相誤差0付近へ近づけるため、位相比較時刻から次の位相比較時刻までの位相制御量Δ
Delay を大きく取るΔDelay 大モードにする。さらに、位相制御量を大きくするために、
チャージポンプの電流を大きくするだけではなく、制御回数も2回にしている。なお、初
期位相誤差は進み側に出るため、位相比較器の出力はVDDのようなハイレベルである。
ΔDelay 大モードで何回か制御を行うと、位相誤差は0を越えオーバーシュートする。オ
ーバーシュートした次の位相比較時刻で、位相比較器の出力は0に変化する。この時ΔDe
lay 大モードからΔDelay 中モードへ遷移する。
In the DLL of this embodiment, since the variable delay circuit is set to the minimum delay time immediately after resetting, the initial phase error always comes out to the advance side. The phase control amount Δ from the phase comparison time to the next phase comparison time is used to quickly bring the initial phase error immediately after the reset closer to near the phase error zero.
ΔDelay is set to large mode, which takes a large delay. Furthermore, in order to increase the phase control amount,
In addition to increasing the charge pump current, the number of times of control is set to two. Since the initial phase error appears on the advance side, the output of the phase comparator is at a high level such as VDD.
ΔDelay When the control is performed several times in the large mode, the phase error exceeds 0 and overshoots. At the next phase comparison time after overshoot, the output of the phase comparator changes to zero. At this time ΔDe
lay Transition from large mode to medium ΔDelay mode.
ΔDelay 中モードではチャージポンプの電流を若干絞り、制御回数は変化させずに動作
させる。ΔDelay 中モードで何回か制御を行うと、位相誤差は再び0を越え今度はアンダ
ーシュートする。アンダーシュートした次の位相比較時刻で、位相比較器の出力はVDD
に変化する。この時ΔDelay 中モードからΔDelay 小モードへ遷移する。ΔDelay 小モー
ドではチャージポンプの電流を絞り、制御回数も1回に減らす。これにより1回の位相比
較におけるDelay の制御量は最小設定になる。ΔDelay 小モードで、位相誤差が0を越え
た後は、チャージダウン制御信号とチャージアップ制御信号が、ほぼ交互に出力され、位
相誤差は0付近で振動する。この状態がロックイン状態である。よって、位相比較器の出
力波形だけに注目すると、DLLリセットから位相比較器出力が2回VDDから0へ遷移
するまでがロックインサイクルとなる。
In ΔDelay medium mode, the charge pump current is slightly reduced to operate without changing the number of controls. If the control is performed several times in the ΔDelay medium mode, the phase error again exceeds 0 and undershoots this time. At the next phase comparison time undershoot, the output of the phase comparator is VDD
To change. At this time, a transition is made from the medium mode of ΔDelay to the small mode of ΔDelay. ΔDelay In the small mode, the charge pump current is reduced and the number of controls is reduced to one. As a result, the delay control amount in one phase comparison becomes the minimum setting. In the ΔDelay small mode, after the phase error exceeds 0, the charge-down control signal and the charge-up control signal are output almost alternately, and the phase error oscillates near 0. This state is a lock-in state. Therefore, if attention is paid only to the output waveform of the phase comparator, the lock-in cycle is from the DLL reset until the phase comparator output changes from VDD to 0 twice.
この実施例には、アナログ制御回路であるチャージポンプでの新しい駆動方式が示され
ている。従来の駆動方式であるPFDの欠点である不感帯をなくし、ロックインサイクル
を短くすることができる。不感帯は、位相比較器により位相の進みと遅れのみを判定し、
その位相比較出力により上記のように制御電圧VBが変化させられる結果、位相誤差0の
目標値を超えた時点で遅延量を逆方向に変化させるという単純な制御方法により実現され
る。上記のような不感帯はトランジスタの性能, 配線長に左右されるため、かかる不感帯
を無くすことによりプロセス, レイアウトに左右されない設計が容易になる。
In this embodiment, a new driving method in a charge pump which is an analog control circuit is shown. The dead zone, which is a disadvantage of the PFD that is a conventional driving method, can be eliminated, and the lock-in cycle can be shortened. In the dead zone, the phase comparator determines only the phase advance and delay,
As a result of the control voltage VB being changed by the phase comparison output as described above, this is realized by a simple control method in which the delay amount is changed in the reverse direction when the target value of the
図13には、この発明に係るクロック発生回路の動作の一例を説明するための波形図が
示されている。この実施例では、ΔDelay 一定方式におけるロックイン中の様子が示され
ている。図12では、チャージダウン制御信号とチャージアップ制御信号はほぼ交互に出
力されると説明した。チャージポンプはアナログ回路であるので、チャージアップ量とチ
ャージダウン量を正確に一致させる事は出来ない。よって、ΔDelay(Down) とΔDelay(Up
) には図のように若干のアンバランスがある。このアンバランスが、時間とともに位相誤
差を増大させ、ついには片方の制御信号が2回連続で出力される事になる( 2回連続した
制御信号出力)。よって、ジッタ(Jitter) の大きさは2×ΔDelay となる。同図の例で
はΔDelay(Down) > ΔDelay(Up) の場合を取り上げたが、逆の場合も同様である。
FIG. 13 is a waveform diagram for explaining an example of the operation of the clock generation circuit according to the present invention. In this embodiment, the state during lock-in in the constant ΔDelay method is shown. In FIG. 12, it has been described that the charge-down control signal and the charge-up control signal are output almost alternately. Since the charge pump is an analog circuit, the charge-up amount and the charge-down amount cannot be exactly matched. Therefore, ΔDelay (Down) and ΔDelay (Up
) Has a slight imbalance as shown in the figure. This imbalance increases the phase error with time, and finally one of the control signals is output twice in succession (control signal output twice in succession). Therefore, the magnitude of jitter is 2 × ΔDelay. In the example of the figure, the case of ΔDelay (Down)> ΔDelay (Up) is taken up, but the reverse case is also the same.
図14には、この発明に係るクロック発生回路に含まれるステート制御回路のステート
遷移図が示されている。ステート制御回路403は、図7のDLLデジタル回路部に含ま
れ、DLLアナログ部3に供給される信号TRBO、TRBO1を形成する。DLL_E
N=0V(VSS)の場合はDLLを停止するステートに入っており、DLL_EN=V
DDになると、位相比較器402から出力される位相比較出力EARLY INTの変化
を見て次のようなステート制御を行う。
FIG. 14 is a state transition diagram of the state control circuit included in the clock generation circuit according to the present invention. The
When N = 0V (VSS), it is in the state to stop DLL, DLL_EN = V
When DD is reached, the phase comparison output EARLY output from the
ΔDelay大モード TURBO = VDD TURBO1 =VDD
ΔDelay中モード TURBO = VDD TURBO1 =0
ΔDelay小モード TURBO = 0 TURBO1 =0
ΔDelay large mode TURBO = VDD TURBO1 = VDD
Mode during ΔDelay TURBO = VDD TURBO1 = 0
ΔDelay small mode TURBO = 0 TURBO1 = 0
図15には、上記位相比較器とステート制御回路の一実施例の回路図が示されている。
位相比較器402は図の通り一般的なフリップフロップ回路で構わない。外部クロック信
号ECLK4よりも先に内部クロック信号ICLK4が立ち上がれば、位相比較出力EA
RLY_INTはVDDが出力され、内部クロック信号ICLK4よりも先に外部クロッ
ク信号ELCK4が立ち上がれば位相比較出力EARLY_INTは0(ロウレベル)が
出力される。
FIG. 15 shows a circuit diagram of an embodiment of the phase comparator and state control circuit.
The
RLY_INT outputs VDD, and if the external clock signal ELCK4 rises before the internal clock signal ICLK4, the phase comparison output EARLY_INT outputs 0 (low level).
ステート制御は、まずDLL_EN信号が0の時、すべてのフリップフロップ回路がV
DD(ハイレベル)にセットされる。その後、EARLY_INTが変化するたびに、次
々とフリップフロップ回路FF2〜FF4の出力Qが0になってゆき、TURBO信号,
TURBO1信号が出力される。最後のLOCK信号がVDDになればDLLはロック状
態に移行したと判断できる。
In the state control, first, when the DLL_EN signal is 0, all flip-flop circuits are set to V
Set to DD (high level). Thereafter, every time EARLY_INT changes, the outputs Q of the flip-flop circuits FF2 to FF4 sequentially become 0, and the TURBO signal,
The TURBO1 signal is output. If the last LOCK signal becomes VDD, it can be determined that the DLL has shifted to the locked state.
図16には、前記パルス発生回路の一実施例の回路図が示されている。パルス発生回路
404は、位相比較出力EARLY_INT信号を基に、UP信号及びDOWN信号を発
生する回路である。パルス発生回路404はECLK_Tで同期を取る事により安定した
パルス幅で出力する事が可能だが、反面クロック周期より短いパルスを出力する事が出来
ない。ECLK2はECLK_Tを2分周した信号である。
FIG. 16 shows a circuit diagram of an embodiment of the pulse generating circuit. The
図17には、前記パルス発生回路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例
では、Delay 回路を用いて、任意のパルス幅を出力するよう工夫されている。あまり狭い
幅のパルスでは初期位相誤差の引き込みが遅くなるので、パルス幅を " 位相差+3.0
ns" となるように設計されたものである。この実施例のパルス発生回路ではΔDelay が
一定ではなくなるが、ΔDelay 一定制御の要点は、位相差=0の地点でもΔDelay ≠0で
ある事なので問題ない。
FIG. 17 shows a circuit diagram of another embodiment of the pulse generating circuit. In this embodiment, the delay circuit is used to output an arbitrary pulse width. Since the initial phase error is slowed down with a pulse with a very narrow width, the pulse width is set to “phase difference +3.0
ns ". In the pulse generation circuit of this embodiment, ΔDelay is not constant, but the main point of constant ΔDelay control is that ΔDelay ≠ 0 even at a phase difference = 0. Absent.
図18には、前記4分周回路の一実施例の回路図が示されている。この実施例の4分周
回路は、1ckロック2ckロック切り替え式とされる。この実施例のDLLは2ckロ
ックを採用するため、位相比較を行う前にECLK_TとICLKを4分周して、ハーモ
ニックロックを防ぐ必要がある。よって、ECLK_TとICLKの位相が同じならば、
ECLK4よりICLK4が720°位相が進むようにリセットを行う。
FIG. 18 shows a circuit diagram of an embodiment of the divide-by-4 circuit. The divide-by-4 circuit of this embodiment is of a 1ck lock 2ck lock switching type. Since the DLL of this embodiment employs 2ck lock, it is necessary to prevent harmonic lock by dividing ECLK_T and ICLK by 4 before performing phase comparison. Therefore, if ECLK_T and ICLK have the same phase,
Reset is performed so that the phase of ICLK4 advances by 720 ° from ECLK4.
その後、可変遅延回路とレプリカ回路(Replica Delay)でICLKの位相を720°(
2ck)遅らせる事により、ECLK4とICLK4が同位相になりロックする。このと
き、ICLK4の位相進みが720°ではなく、360°であれば、1ckロックを行う
。よって、1つの回路で1ckロックと2ckロックを行う事が可能である。上記4分周
器に使用されるフリップフロップ回路は、一般のフリップフロップ回路と違い、セット端
子とリセット端子の両方を備えている。1CK_LOCK信号により、リセット信号が立
ち下がった直後の位相を変化する事が出来る。1CK_LOCKの変化によるリセット直
後の位相の変化は以下の通りである。
After that, the phase of ICLK is changed to 720 ° (Replica Delay) and the variable delay circuit (Replica Delay)
2ck) By delaying, ECLK4 and ICLK4 are in phase and locked. At this time, if the phase advance of ICLK4 is 360 ° instead of 720 °, 1ck lock is performed. Therefore, 1ck lock and 2ck lock can be performed by one circuit. Unlike a general flip-flop circuit, the flip-flop circuit used in the above-mentioned quadrant divider has both a set terminal and a reset terminal. The phase immediately after the reset signal falls can be changed by the 1CK_LOCK signal. The change in phase immediately after reset due to the change in 1CK_LOCK is as follows.
CK_LOCKの値 ECLK4の位相 ICLK4の位相
0 0° −720°
1 0° −360°
CK_LOCK value Phase of ECLK4 Phase of
10 ° -360 °
図19には、前記チャージポンプテストパルス発生回路の一実施例の回路図が示されて
いる。アナログ制御方式のDLLはデジタル制御方式と比較して、内部回路の状態を外部
からテストする事が困難である。困難である事の1つにチャージポンプの動作がある。チ
ャージポンプが1回動作した時に、可変遅延回路のディレイ量がどの程度変化するかをテ
ストするためにパルス発生回路が必要になる。チャージポンプテストパルス発生回路は、
CP_SET0−3で設定された回数のパルスCP_PULSE(幅はtCK/2)を出
力する回路である。このパルスでチャージポンプを動作させる事により、外部設定である
CP_SET0−3でチャージポンプの動作をテストする事が可能である。信号PULS
EENがハイレベルになることで、上記CP_PULSEの出力がはじまる。
FIG. 19 is a circuit diagram showing one embodiment of the charge pump test pulse generating circuit. It is difficult for an analog control type DLL to test the state of an internal circuit from the outside as compared with a digital control type. One of the difficulties is the operation of the charge pump. A pulse generation circuit is required to test how much the delay amount of the variable delay circuit changes when the charge pump operates once. The charge pump test pulse generator circuit
This is a circuit that outputs the pulse CP_PULSE (width is tCK / 2) of the number of times set by CP_SET0-3. By operating the charge pump with this pulse, it is possible to test the operation of the charge pump with CP_SET0-3 which is an external setting. Signal PULS
The output of CP_PULSE starts when EEN goes high.
図20には、この発明に係る半導体集積回路装置におけるメモリチップとリードフレー
ムとの関係を示す一実施例の平面図が示されている。メモリチップには、いくつかのVD
D、VSSパッドがあり、VDD DLL,VSS DLLもそのひとつである。ただし
、VDD DLL,VSS DLLには専用のボンディングパッドとリードフレームが割
り当てられており、電源配線からのノイズの周り込みを防止している。
FIG. 20 is a plan view of one embodiment showing the relationship between the memory chip and the lead frame in the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. The memory chip has several VDs
D, VSS pad, VDD DLL, VSS DLL is one of them. However, VDD DLL, VSS A dedicated bonding pad and lead frame are assigned to the DLL to prevent noise from entering the power supply wiring.
図21には、この発明に係る半導体集積回路装置における静電保護回路の一実施例の回
路図が示されている。この実施例では、前記のように可変遅延回路等のDLLに動作電圧
を供給する専用のパッドVDD_DLLとVSS_DLLが設けられる。これらの専用の
パッドVDD_DLLとVSS_DLLに対するESD対策として、次の各素子が設けら
れる。
FIG. 21 is a circuit diagram showing one embodiment of the electrostatic protection circuit in the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, as described above, dedicated pads VDD_DLL and VSS_DLL for supplying an operating voltage to the DLL such as a variable delay circuit are provided. The following elements are provided as ESD countermeasures for these dedicated pads VDD_DLL and VSS_DLL.
VDD_DLLパッドに対してはVSS配線との間に、ダイオードD70とダイオード
接続のMOSFETQ70が並列形態に設けられ、VDD配線との間には、ダイオード形
態のMOSFETQ71とQ72が並列形態に設けられる。同様に、VSS DLLパッ
ドに対してはVSS配線との間に、ダイオードD72とD73が並列形態に設けられ、V
DD配線との間に、ダイオード形態のMOSFETQ73とダイオードD71が並列形態
に設けられる。
A diode D70 and a diode-connected MOSFET Q70 are provided in parallel between the VDD_DLL pad and the VSS wiring, and diode-shaped MOSFETs Q71 and Q72 are provided in parallel between the VDD wiring. Similarly, VSS For the DLL pad, diodes D72 and D73 are provided in parallel between the VSS wiring and the V pad.
Between the DD wiring, a diode-shaped MOSFET Q73 and a diode D71 are provided in parallel.
このように半導体集積回路装置では、デバイスの搬送時や組み立て時等での取り扱い時
に発生する静電気によって内部素子が破壊されてしまうのを防ぐために静電保護回路が設
けられる。したがって、かかる静電保護回路を介して、上記のような独立に形成された電
源バッドVDD_DLLやVSS_DLLも、他の内部回路に動作電圧を供給するVDD
やVSSと広い意味あるいは形式的には電気的に接続されているということができる。
As described above, in the semiconductor integrated circuit device, an electrostatic protection circuit is provided in order to prevent internal elements from being destroyed by static electricity generated when the device is transported or handled during assembly. Therefore, the power supply pads VDD_DLL and VSS_DLL, which are independently formed as described above, also supply the operating voltage to other internal circuits through the electrostatic protection circuit.
It can be said that it is electrically connected to VSS and VSS in a broad sense or formally.
しかながら、これらの静電保護回路は、半導体集積回路装置の通常の動作状態では電流
が流れないので電気的に接続された状態とは言えない。つまり、上記VDDやVSSに発
生した電源ノイズやその電圧変動は、上記VDD_DLLやVSS_DLLに伝えられる
ことはない。したがって、本願発明に係るクロック発生回路の動作でみた場合には、上記
VDDやVSSと上記VDD_DLLやVSS_DLLは電気的に分離されているという
ことができる。
However, these electrostatic protection circuits cannot be said to be electrically connected because no current flows in the normal operation state of the semiconductor integrated circuit device. That is, the power supply noise generated in the VDD and VSS and the voltage variation thereof are not transmitted to the VDD_DLL and VSS_DLL. Therefore, when viewed from the operation of the clock generation circuit according to the present invention, it can be said that the VDD and VSS are electrically separated from the VDD_DLL and VSS_DLL.
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。
(1)外部端子から入力された入力クロック信号を受ける可変遅延回路を通した遅延信号
に基づいて形成された信号と、上記入力クロック信号とを位相比較し、両者が一致するよ
うに上記可変遅延回路の遅延時間を制御して内部クロック信号を形成する制御回路とを含
むクロック発生回路を備えた半導体集積回路装置において、上記クロック発生回路のうち
、上記可変遅延回路とその遅延制御信号を形成する回路とを構成する素子形成領域を、同
じ半導体基板上に形成されるデジタル回路を構成する素子形成領域とを素子分離技術によ
り電気的分離することによって、デジタル回路の動作により発生する基板電位の変化の影
響を得ることない安定して遅延動作による高精度の位相同期化を実現することができる。
The effects obtained from the above embodiment are as follows.
(1) The phase of the signal formed on the basis of a delay signal that has passed through a variable delay circuit that receives an input clock signal input from an external terminal and the input clock signal are compared, and the variable delay is set so that they match. In a semiconductor integrated circuit device having a clock generation circuit including a control circuit for controlling a delay time of the circuit to form an internal clock signal, the variable delay circuit and its delay control signal are formed in the clock generation circuit. Changes in the substrate potential caused by the operation of the digital circuit by electrically separating the element formation region constituting the circuit from the element formation region constituting the digital circuit formed on the same semiconductor substrate by an element isolation technique Thus, it is possible to realize a highly accurate phase synchronization by a delay operation without obtaining the influence of the above.
(2)上記に加えて、可変遅延回路、及びチャージポンプ回路の各回路を、第1導電型に
された共通の半導体基板上において、深い深さに形成された第2導電型のウェル領域上に
それぞれ形成され、浅い深さに形成された第1導電型又は第2導電型のウェル領域に形成
されるという3重ウェルによる素子分離技術を用いることにより、簡単な製造プロセスに
より実現できる。
(2) In addition to the above, each of the variable delay circuit and the charge pump circuit is formed on the well region of the second conductivity type formed at a deep depth on the common semiconductor substrate of the first conductivity type. By using a triple well element isolation technique that is formed in each well region of the first conductivity type or the second conductivity type formed to a shallow depth, it can be realized by a simple manufacturing process.
(3)上記に加えて、可変遅延回路とチャージポンプ回路を、上記デジタル回路に供給さ
れる動作電圧を供給する電源端子とは異なる専用のボンディングパッド及びリードを介し
た動作電圧で動作させることにより、電源供給経路からのノイズや電圧変動の影響を受け
ることがなく、より安定した可変遅延回路の遅延動作によりいっそうの高精度化を実現す
ることができる。
(3) In addition to the above, by operating the variable delay circuit and the charge pump circuit with an operating voltage via a dedicated bonding pad and leads different from the power supply terminal that supplies the operating voltage supplied to the digital circuit. Further, it is possible to achieve higher accuracy by a more stable delay operation of the variable delay circuit without being affected by noise and voltage fluctuations from the power supply path.
(4)上記に加えて、上記深い深さに形成された第2導電型のウェル領域の周辺部にMO
S容量素子を形成し、上記動作電圧の安定化容量として用いることにより、半導体集積回
路装置が搭載される実装基板側の共通化された電源供給線を介したノイズも吸収すること
ができるから、より安定した可変遅延回路の遅延動作によりいっそうの高精度化を実現す
ることができる。
(4) In addition to the above, an MO is formed around the second conductivity type well region formed at the deep depth.
By forming the S capacitor element and using it as a stabilizing capacitor for the operating voltage, it is also possible to absorb noise via a common power supply line on the mounting substrate side on which the semiconductor integrated circuit device is mounted. Higher accuracy can be realized by a more stable delay operation of the variable delay circuit.
(5)上記に加えて、上記可変遅延回路に入力される入力クロック信号を取り込むクロッ
ク入力バッファと、遅延信号を出力させるクロック出力バッファとを更に備え、上記クロ
ック入力バッファと上記クロック出力バッファとを上記深い深さに形成された第2導電型
のウェル領域上に形成することにより、信号伝達経路に含まれるノイズによって、上記可
変遅延回路やその遅延制御信号が影響を受けることなく、より安定した可変遅延回路の遅
延動作によりいっそうの高精度化を実現することができる。
(5) In addition to the above, a clock input buffer for capturing an input clock signal input to the variable delay circuit, and a clock output buffer for outputting a delay signal are further provided, and the clock input buffer and the clock output buffer are provided. By forming on the well region of the second conductivity type formed at the deep depth, the variable delay circuit and its delay control signal are not affected by the noise included in the signal transmission path, and more stable. Higher accuracy can be realized by the delay operation of the variable delay circuit.
(6)上記に加えて、上記入力クロック信号を分周する第1分周回路をクロック発生回路
の動作開始時にリセットし、上記内部クロック信号を分周する第2分周回路は、選択的に
所定の初期値を与えることにより、位相の同期を採る外部クロックの2クロック遅れのク
ロック信号か1クロック遅れのクロック信号かのいずれかの選択を行うようにすることが
できる。
(6) In addition to the above, the first divider circuit that divides the input clock signal is reset at the start of the operation of the clock generation circuit, and the second divider circuit that divides the internal clock signal is selectively By giving a predetermined initial value, it is possible to select either a clock signal delayed by two clocks or a clock signal delayed by one clock of the external clock which takes phase synchronization.
(7)上記に加えて、上記第1、第2分周回路及び上記レプリカ遅延回路、並びに上記位
相比較回路を、上記可変遅延回路やその遅延制御信号を形成する回路が形成される素子形
成領域とは電気的に分離された素子形成領域に形成することにより、フル振幅で動作する
デジタル回路で発生する電源ノイズ等がアナログ回路部に伝えられるのを防止することが
でき、より安定した可変遅延回路の遅延動作によりいっそうの高精度化を実現することが
できる。
(7) In addition to the above, the first and second frequency divider circuits, the replica delay circuit, and the phase comparison circuit are formed in the element formation region in which the variable delay circuit and the circuit that forms the delay control signal are formed. By forming it in an electrically isolated element formation region, it is possible to prevent power noise generated in a digital circuit operating at full amplitude from being transmitted to the analog circuit part, and more stable variable delay Higher precision can be realized by the delay operation of the circuit.
(8)上記に加えて、複数からなるダイナミック型メモリセルのアドレス選択端子がそれ
ぞれに接続されてなる複数のワード線と、複数からなるダイナミック型メモリセルがそれ
ぞれに接続されてなる複数対の相補ビット線対と、動作タイミング信号に対応して動作電
圧が与えられ、上記相補ビット線対の信号をそれぞれ増幅する複数からなるラッチ回路か
らなるセンスアンプとを含むダイナミック型RAMに上記クロック発生回路を搭載し、上
記クロック発生回路を構成する上記可変遅延回路とその遅延制御信号を形成する回路を、
上記センスアンプに供給される動作電圧を供給する電源端子とは異なる専用のボンディン
グパッド及びリードが設けられて動作電圧が供給することにより、センスアンプからの大
きなノイズに影響されることなく、安定した可変遅延回路の遅延動作によりいっそうの高
精度化を実現することができる。
(8) In addition to the above, a plurality of word lines each having a plurality of dynamic memory cell address selection terminals connected thereto and a plurality of pairs of complementary memory cells each having a plurality of dynamic memory cells connected to each other. The clock generation circuit is provided in a dynamic RAM including a bit line pair and a sense amplifier including a plurality of latch circuits each of which is supplied with an operation voltage corresponding to an operation timing signal and amplifies the signal of the complementary bit line pair. The variable delay circuit and the circuit that forms the delay control signal that are mounted and constitute the clock generation circuit,
A dedicated bonding pad and lead different from the power supply terminal for supplying the operating voltage supplied to the sense amplifier are provided, and the operating voltage is supplied, so that it is stable without being affected by large noise from the sense amplifier. Higher accuracy can be realized by the delay operation of the variable delay circuit.
(9)外部端子から入力された入力クロック信号を遅延させる可変遅延回路の遅延信号に
基づいて形成された信号と、上記入力クロック信号とを位相比較し、両者が一致するよう
に上記可変遅延回路の遅延時間を制御して内部クロック信号を形成する制御回路とを備え
たクロック発生回路を含む半導体集積回路装置において、上記クロック発生回路のうち少
なくとも可変遅延回路は、同じ基板上に形成されたデジタル回路の動作電圧の供給経路と
は異なる専用のボンディングパッド及びリードを設けて動作電圧を供給することにより、
デジタル回路の動作により発生する電源電圧の変化の影響を得ることない安定して遅延動
作による高精度の位相同期化を実現することができる。
(9) The phase of the signal formed based on the delay signal of the variable delay circuit that delays the input clock signal input from the external terminal and the input clock signal are compared, and the variable delay circuit is set so that they match. In a semiconductor integrated circuit device including a clock generation circuit having a control circuit for controlling the delay time and forming an internal clock signal, at least the variable delay circuit among the clock generation circuits is a digital signal formed on the same substrate. By providing a dedicated bonding pad and leads that are different from the circuit's operating voltage supply path and supplying the operating voltage,
A highly accurate phase synchronization by a delay operation can be realized stably without obtaining the influence of the change of the power supply voltage generated by the operation of the digital circuit.
(10)上記に加えて、複数からなるダイナミック型メモリセルのアドレス選択端子がそ
れぞれに接続されてなる複数のワード線と、複数からなるダイナミック型メモリセルがそ
れぞれに接続されてなる複数対の相補ビット線対と、動作タイミング信号に対応して動作
電圧が与えられ、上記相補ビット線対の信号をそれぞれ増幅する複数からなるラッチ回路
からなるセンスアンプとを含むダイナミック型RAMに上記クロック発生回路を搭載し、
上記クロック発生回路のうち少なくとも可変遅延回路に対して、上記センスアンプに供給
される動作電圧を供給する電源端子とは異なる専用のボンディングパッド及びリードを設
け動作電圧を供給することにより、センスアンプからの大きなノイズに影響されることな
く、安定した可変遅延回路の遅延動作によりいっそうの高精度化を実現することができる
。
(10) In addition to the above, a plurality of word lines each having a plurality of dynamic memory cell address selection terminals connected thereto and a plurality of pairs of complementary memory cells each having a plurality of dynamic memory cells connected thereto The clock generation circuit is provided in a dynamic RAM including a bit line pair and a sense amplifier including a plurality of latch circuits each of which is supplied with an operation voltage corresponding to an operation timing signal and amplifies the signal of the complementary bit line pair. Equipped with
At least the variable delay circuit of the clock generation circuit is provided with a dedicated bonding pad and lead different from the power supply terminal that supplies the operating voltage supplied to the sense amplifier, and the operating voltage is supplied from the sense amplifier. Higher accuracy can be realized by the stable delay operation of the variable delay circuit without being affected by large noise.
(11)上記に加えて、上記デジタル回路は、更に外部端子から供給される入力信号を受
ける入力回路及び外部端子へ出力信号を送出する出力回路を備え、上記入力回路及び出力
回路には、上記クロック発生回路及び上記センスアンプに供給される動作電圧を供給する
電源端子とは異なる専用のボンディングパッド及びリードが設けられて動作電圧が供給さ
れるようにすることにより、クロック発生回路及びセンスアンプのそれぞれが出力回路か
らの大きなノイズに影響されることなく、安定した可変遅延回路の遅延動作やセンスアン
プ動作を行わせることができる。
(11) In addition to the above, the digital circuit further includes an input circuit for receiving an input signal supplied from an external terminal and an output circuit for sending an output signal to the external terminal. A dedicated bonding pad and lead different from the power supply terminal for supplying the operating voltage supplied to the clock generating circuit and the sense amplifier are provided to supply the operating voltage, thereby enabling the clock generating circuit and the sense amplifier to be supplied. Each of the delay operations and the sense amplifier operations of the stable variable delay circuit can be performed without being affected by large noise from the output circuit.
(12)外部端子から入力された入力クロック信号を遅延させる可変遅延回路の遅延信号
と、上記入力クロック信号とを位相比較回路で位相比較し、両者が一致するように上記可
変遅延回路の遅延時間を制御して内部クロック信号を形成する制御回路とを含むクロック
発生回路を備え、上記制御回路は、上記可変遅延時間が目標値を超えた時点で、その遅延
量を逆方向に戻すように上記可変遅延回路を制御することにより、従来の駆動方式である
PFDの欠点である不感帯をなくすことができ、かかる不感帯をなくすことによりトラン
ジスタの性能や配線長に位相誤差が左右されなくなり、設計を容易にすることができる。
(12) The delay signal of the variable delay circuit that delays the input clock signal input from the external terminal and the input clock signal are phase-compared by the phase comparison circuit, and the delay time of the variable delay circuit is set so that they match. And a control circuit that controls the internal clock signal to control the control circuit, and the control circuit returns the delay amount in the reverse direction when the variable delay time exceeds a target value. By controlling the variable delay circuit, it is possible to eliminate the dead zone, which is a disadvantage of the conventional drive method PFD. By eliminating this dead zone, the phase error is not affected by transistor performance and wiring length, and design is easy. Can be.
(13)上記に加えて、位相比較回路による位相比較動作毎の上記可変遅延回路の遅延時
間の変化量を、ほぼ一定とすることにより、ロックイン状態での位相誤差を最大でその2
倍までに小さくすることができる。
(13) In addition to the above, by making the change amount of the delay time of the variable delay circuit for each phase comparison operation by the phase comparison circuit substantially constant, the maximum phase error in the lock-in state is
Can be reduced by a factor of two.
(14)上記位相比較回路による位相比較動作毎の上記可変遅延回路の遅延時間の変化量
を、動作状態に対応して変化させることにより、それぞれの動作状態に応じた最適な応答
性と安定性とを実現することができるという効果が得られる。
(14) By changing the amount of change in the delay time of the variable delay circuit for each phase comparison operation by the phase comparison circuit in accordance with the operation state, optimum responsiveness and stability according to each operation state The effect that can be realized is obtained.
(15)上記に加えて、上記可変遅延回路の遅延時間の変化量は、クロック発生回路の動
作開始から上記目標値を超えるまでの第1期間では大きく、上記第1期間から遅延時間が
目標値より小さくなるまでの第2期間では、上記第1期間での遅延時間の変化量よりも小
さく、上記第2期間以降は上記第2期間よりも更に小さく設定することにより、DLL動
作開始時からロックインに至るロックインサイクルを短くしつつ、ロックイン状態での安
定化を図ることができる。
(15) In addition to the above, the change amount of the delay time of the variable delay circuit is large in the first period from the start of the operation of the clock generation circuit to exceeding the target value, and the delay time from the first period to the target value In the second period until it becomes smaller, it is smaller than the amount of change in the delay time in the first period, and after the second period, it is set smaller than the second period, thereby locking from the beginning of the DLL operation. Stabilization in the lock-in state can be achieved while shortening the lock-in cycle leading to in.
(16)上記に加えて、上記可変遅延回路の遅延時間の変化量は、位相同期動作を損なわ
ない範囲で上記可変遅延回路の遅延時間が目標値を超える度に小さくすることにより、応
答性を改善しつつ、ロックイン状態での安定化を図ることができる。
(16) In addition to the above, the amount of change in the delay time of the variable delay circuit is reduced every time the delay time of the variable delay circuit exceeds the target value within a range that does not impair the phase synchronization operation. While improving, stabilization in the lock-in state can be achieved.
(17)上記に加えて、上記位相比較回路は、位相差に対応してハイレベル又はロウレベ
ルの位相比較信号を形成し、上記位相比較信号に対応して上記チャージポンプ回路に対し
てチャージアップ電流又はディスチャージ電流を流すパルス信号を形成することにより、
回路の簡素化を図りつつ上記パルス発生回路の出力パルスにより応答性の切り換えも行う
ようにすることができる。
(17) In addition to the above, the phase comparison circuit forms a high-level or low-level phase comparison signal corresponding to the phase difference, and a charge-up current is supplied to the charge pump circuit corresponding to the phase comparison signal. Alternatively, by forming a pulse signal that flows the discharge current,
The responsiveness can be switched by the output pulse of the pulse generation circuit while simplifying the circuit.
(18)上記に加えて、上記可変遅延回路の遅延時間量を、上記パルス信号の数と、かか
るパルス信号により上記チャージポンプ回路のチャージ電流値との組み合わせにより簡単
な回路により柔軟に所望の応答性を実現しつつ、安定性を図ることができる。
(18) In addition to the above, the delay time amount of the variable delay circuit can be set to a desired response flexibly by a simple circuit by combining the number of the pulse signals and the charge current value of the charge pump circuit by the pulse signals. The stability can be achieved while realizing the performance.
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であること
はいうまでもない。例えば、DLLは、デジタル制御デジタルDLLやデジタル制御アナ
ログDLLであってもよい。これらのDLLの可変遅延回路でも、その電源電圧が変化す
ると、それに対応してMOSFETのゲートに供給される電圧が変化するので流れる電流
が変化し、また、基板電圧が変化すると、基板効果によってMOSFETのしきい値電圧
が変化して、それぞれドレイン電流を変動させる要因になるものである。したがって、こ
の発明を適用することにより、これらのDLLでも可変遅延回路とその制御信号の安定化
が図られるので出力されるクロック信号のジッタを小さくさせることができる。
The invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the invention of the present application is not limited to the embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor. For example, the DLL may be a digital control digital DLL or a digital control analog DLL. Even in these variable delay circuits of DLL, when the power supply voltage changes, the voltage supplied to the gate of the MOSFET changes correspondingly, so that the flowing current changes, and when the substrate voltage changes, the MOSFET is caused by the substrate effect. The threshold voltage of each of the transistors changes, causing each drain current to fluctuate. Therefore, by applying the present invention, even in these DLLs, the variable delay circuit and its control signal can be stabilized, so that the jitter of the output clock signal can be reduced.
上記DLLを構成する可変遅延回路やその制御信号を形成する回路を、他のデジタル回
路とを電気的に分離する技術は、SOI(Silicon On Insulator)
構造を利用するものであってもよい。
The technology for electrically separating the variable delay circuit constituting the DLL and the circuit forming its control signal from other digital circuits is SOI (Silicon On Insulator).
A structure may be used.
半導体集積回路装置の高速化に伴い、クロック信号の高周波数化が進められており、1
クロック周期はますます短くなるものである。したがって、上記クロック信号の位相のゆ
らぎであるジッタを小さくすることは、1クロック周期に含まれる時間マージンを小さく
することとなり、クロック周波数の高周波数化には極めて有益な技術になるものである。
With the increase in the speed of semiconductor integrated circuit devices, the frequency of clock signals has been increased.
The clock period is getting shorter and shorter. Therefore, reducing the jitter, which is the phase fluctuation of the clock signal, reduces the time margin included in one clock cycle, which is a very useful technique for increasing the clock frequency.
この発明に係るクロック発生回路は、前記のようなシンクロナスDRAMの他に、クロ
ック発生回路(又は再生回路)を搭載し、同期式入出力を持つ各種デジタル半導体集積回
路装置に広く利用することができる。
The clock generation circuit according to the present invention is widely used in various digital semiconductor integrated circuit devices having a clock input circuit (or reproduction circuit) in addition to the synchronous DRAM as described above and having a synchronous input / output. it can.
1…メモリセルアレイ、2…センスアンプ、3…DLLアナログ部、4…DLLデジタ
ル部、5…専用ボンディングパッド、6,11,13…ボンディングパッド列、7…デー
タ出力回路、8…DQSバッファ、9…レプリカ回路、10…データ入力回路、12…周
辺回路、
301…入力バッファ、302…CLK入力バッファ、303…可変遅延回路、304
…CLK出力バッファ、305…出力アンプ、306…PMOS容量、307…チャージ
ポンプ、
200A〜D…メモリアレイ、201A〜D…ロウデコーダ、202A〜D…センスア
ンプ、203A〜D…カラムデコーダ、204…アドレスバッファ、205…ロウアドレ
スバッファ、206…カラムアドレスバッファ、207…カラムアドレスカウンタ、20
8…リフレッシュカウンタ、209…コントロール回路、210…データ入力回路、21
1…データ出力回路、212…バンクセレクト回路、213…モードレジスタ、214…
DLL、214…DQSバッファ
401…4分周回路、402…位相比較器、403…ステート制御回路、404…パル
ス発生回路、405…チャージポンプパルス発生回路、2091…クロック入力回路。
DESCRIPTION OF
301: Input buffer 302: CLK input buffer 303:
... CLK output buffer, 305 ... output amplifier, 306 ... PMOS capacitor, 307 ... charge pump,
200A to D ... Memory array, 201A to D ... Row decoder, 202A to D ... Sense amplifier, 203A to D ... Column decoder, 204 ... Address buffer, 205 ... Row address buffer, 206 ... Column address buffer, 207 ... Column address counter , 20
8 ... refresh counter, 209 ... control circuit, 210 ... data input circuit, 21
DESCRIPTION OF
DLL, 214 ...
Claims (21)
上記クロック発生回路は、
可変遅延回路とチャージポンプ回路を含むアナログ回路部と、
位相比較回路と状態制御回路を含むデジタル回路部とを有し、
上記可変遅延回路は、複数の差動回路の縦列回路からなり、第1クロック信号を受け、上記チャージポンプ回路で形成された制御信号に従って上記差動回路に流れる電流が変化させられることにより上記第1クロック信号を所定時間遅延させた第2クロック信号を形成し、
上記位相比較回路は、上記第2クロック信号に基づいて形成された第3クロック信号と上記第1クロック信号とを位相比較して位相検出信号を出力し、
上記チャージポンプ回路は、上記位相検出信号を受けて上記第1クロック信号の位相と上記第3クロック信号の位相が一致するように上記可変遅延回路を制御する制御信号を生成し、
上記状態制御回路は、動作開始時には上記チャージポンプ回路を第1モードで動作させて第1電流により上記制御信号を形成し、上記位相比較回路の出力が反転すると上記チャージポンプ回路を第2動作モードで動作させて上記第1電流よりも小さな第2電流により上記制御信号を形成し、
上記内部回路は、
複数のワード線と、
複数対の相補ビット線対と、
上記複数のワード線及び複数の相補ビット線対に接続される記憶情報の保持動作が必要な複数のメモリセルと、
上記複数の相補ビット線対の夫々に接続され上記複数の相補ビット線対に現れる信号を増幅するセンスアンプとを含み、
上記半導体記憶回路装置は更に
上記半導体記憶回路装置の外部から第1電位とされる第1電源電位を供給される第1リードと、
上記第1リードに供給された上記第1電源電位を受ける第1供給部と、
上記半導体記憶回路装置の外部から第1電位とされる第2電源電位を供給され、かつ上記第1リードとは異なる第2リードと、
上記第2リードに供給された上記第2電源電位を受ける第2供給部と、
上記半導体記憶回路装置の外部から第2電位とされる第3電源電位を供給される第3リードと、
上記第3リードに供給された上記第2電源電位を受ける第3供給部と、
上記半導体記憶回路装置の外部から第2電位とされる第4電源電位を供給され、かつ上記第3リードとは異なる第4リードと、
上記第4リードに供給された上記第2電源電位を受ける第4供給部とを有し、
上記内部回路と上記デジタル回路部は、上記第1供給部から供給される上記第1電位と上記第3供給部から供給される上記第2電位を受け、
上記アナログ回路部は、上記第2供給部から供給される上記第1電位と上記第4供給部から供給される上記第2電位を受けるものであることを特徴とする半導体記憶回路装置。 A semiconductor memory circuit device having a clock generation circuit and an internal circuit,
The clock generator circuit
An analog circuit unit including a variable delay circuit and a charge pump circuit;
A digital circuit unit including a phase comparison circuit and a state control circuit;
The variable delay circuit includes a cascade circuit of a plurality of differential circuits, receives the first clock signal, and changes the current flowing through the differential circuit according to a control signal formed by the charge pump circuit. Forming a second clock signal obtained by delaying one clock signal by a predetermined time;
The phase comparison circuit compares the phase of the third clock signal formed based on the second clock signal and the first clock signal and outputs a phase detection signal,
The charge pump circuit receives the phase detection signal and generates a control signal for controlling the variable delay circuit so that a phase of the first clock signal and a phase of the third clock signal coincide with each other,
The state control circuit operates the charge pump circuit in the first mode at the start of operation to form the control signal by a first current, and when the output of the phase comparison circuit is inverted, the charge pump circuit is set to the second operation mode. And the control signal is formed by a second current smaller than the first current,
The internal circuit is
Multiple word lines,
A plurality of pairs of complementary bit lines; and
A plurality of memory cells connected to the plurality of word lines and a plurality of complementary bit line pairs and needing to hold stored information;
A sense amplifier connected to each of the plurality of complementary bit line pairs for amplifying signals appearing on the plurality of complementary bit line pairs;
The semiconductor memory circuit device further includes a first lead supplied with a first power supply potential that is a first potential from the outside of the semiconductor memory circuit device;
A first supply unit for receiving the first power supply potential supplied to the first lead;
A second lead which is supplied with a second power supply potential, which is a first potential, from the outside of the semiconductor memory circuit device and is different from the first lead;
A second supply unit for receiving the second power supply potential supplied to the second lead;
A third lead supplied with a third power supply potential which is a second potential from the outside of the semiconductor memory circuit device;
A third supply unit for receiving the second power supply potential supplied to the third lead;
A fourth lead supplied from the outside of the semiconductor memory circuit device to a fourth power supply potential, which is a second potential, and different from the third lead;
A fourth supply unit for receiving the second power supply potential supplied to the fourth lead,
The internal circuit and the digital circuit section, receiving the second conductive level supplied from the first potential and the third supply unit supplied from the first supply section,
The semiconductor memory circuit device, wherein the analog circuit section receives the first potential supplied from the second supply section and the second potential supplied from the fourth supply section.
上記可変遅延回路とチャージポンプ回路を含むアナログ回路部は、上記内部回路及び上記位相比較回路と上記状態制御回路を含むデジタル回路部とを構成する素子形成領域とは電気的に分離されてなること特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 1,
The analog circuit unit including the variable delay circuit and the charge pump circuit is electrically separated from an element formation region constituting the internal circuit, the phase comparison circuit, and the digital circuit unit including the state control circuit. A semiconductor memory circuit device.
上記アナログ回路部は、上記第1クロックを受ける入力回路及び第2クロック信号を出力する出力回路を備え、
上記入力回路及び出力回路は、上記第2供給部より上記第1電位が供給され、上記第4供給部より上記第2電位が供給されるものであることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 2,
The analog circuit unit includes an input circuit that receives the first clock and an output circuit that outputs a second clock signal,
The semiconductor memory circuit device, wherein the input circuit and the output circuit are supplied with the first potential from the second supply unit and supplied with the second potential from the fourth supply unit.
上記状態制御回路は、第2モードのときに上記位相比較回路の出力が再度反転すると上記チャージポンプ回路を上記第2電流よりも小さな第3電流により上記制御信号を形成する第3モードを更に有することを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 2,
The state control circuit further includes a third mode in which the charge pump circuit forms the control signal with a third current smaller than the second current when the output of the phase comparison circuit is inverted again in the second mode. A semiconductor memory circuit device.
上記第3クロックは、上記第2クロックが上記出力回路と同じ構成とされた遅延回路により遅延されたものであることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 3,
The semiconductor memory circuit device, wherein the third clock is obtained by delaying the second clock by a delay circuit having the same configuration as the output circuit.
上記デジタル回路部は、分周回路を更に含み、
上記第1クロックと第3クロックは、上記分周回路により分周されて上記位相比較回路に供給されることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 5,
The digital circuit unit further includes a frequency divider,
The semiconductor memory circuit device, wherein the first clock and the third clock are frequency-divided by the frequency divider and supplied to the phase comparator.
上記アナログ回路部は、更に複数からなる第1容量素子と第2容量素子とを有し、
上記第1容量素子は、上記チャージポンプ回路による制御信号を形成するのに用いられ、
上記第2容量素子は、上記第1電位と第2電位との間に設けられることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 4,
The analog circuit unit further includes a plurality of first capacitor elements and second capacitor elements,
The first capacitive element is used to form a control signal by the charge pump circuit,
The semiconductor memory circuit device, wherein the second capacitor element is provided between the first potential and the second potential.
上記第1容量素子と第2容量素子は、上記可変遅延回路及びチャージポンプ回路を囲むように上記アナログ回路部の周辺に配置されることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 7,
The semiconductor memory circuit device, wherein the first capacitor element and the second capacitor element are arranged around the analog circuit portion so as to surround the variable delay circuit and the charge pump circuit.
上記クロック発生回路は、
可変遅延回路とチャージポンプ回路を含むアナログ回路部と、
位相比較回路と状態制御回路を含むデジタル回路部とを有し、
上記可変遅延回路は、複数の差動回路の縦列回路からなり、第1クロック信号を受け、上記チャージポンプ回路で形成された制御信号に従って上記差動回路に流れる電流が変化させられることにより上記第1クロック信号を所定時間遅延させた第2クロック信号を形成し、
上記位相比較回路は、上記第2クロック信号に基づいて形成された第3クロック信号と上記第1クロック信号とを位相比較して位相検出信号を出力し、
上記チャージポンプ回路は、上記位相検出信号を受けて上記第1クロック信号の位相と上記第3クロック信号の位相が一致するように上記可変遅延回路を制御する制御信号を生成し、
上記状態制御回路は、動作開始時には上記チャージポンプ回路を第1モードで動作させて第1電流により上記制御信号を形成し、上記位相比較回路の出力が反転すると上記チャージポンプ回路を第2動作モードで動作させて上記第1電流よりも小さな第2電流により上記制御信号を形成し、
上記内部回路は、上記第2クロック信号に応答し、
上記半導体集積回路装置は更に
上記半導体集積回路装置の外部から第1電位とされる第1電源電位を供給される第1端子と、
上記第1端子に供給された上記第1電源電位を受ける第1供給部と、
上記半導体集積回路装置の外部から第1電位とされる第2電源電位を供給され、かつ上記第1端子とは異なる第2端子と、
上記第2端子に供給された上記第2電源電位を受ける第2供給部と、
上記半導体集積回路装置の外部から第2電位とされる第3電源電位を供給される第3端子と、
上記第3端子に供給された上記第2電源電位を受ける第3供給部と、
上記半導体記憶回路装置の外部から第2電位とされる第4電源電位を供給され、かつ上記第3端子とは異なる第4端子と、
上記第4端子に供給された上記第2電源電位を受ける第4供給部とを有し、
上記内部回路と上記デジタル回路部は、上記第1供給部から供給される上記第1電位と上記第3供給部から供給される上記第2電位を受け、
上記アナログ回路部は、上記第2供給部から供給される上記第1電位と上記第4供給部から供給される上記第2電位を受けるものであることを特徴とする半導体集積回路装置。 A semiconductor integrated circuit device having a clock generation circuit and an internal circuit,
The clock generator circuit
An analog circuit unit including a variable delay circuit and a charge pump circuit;
A digital circuit unit including a phase comparison circuit and a state control circuit;
The variable delay circuit includes a cascade circuit of a plurality of differential circuits, receives the first clock signal, and changes the current flowing through the differential circuit according to a control signal formed by the charge pump circuit. Forming a second clock signal obtained by delaying one clock signal by a predetermined time;
The phase comparison circuit compares the phase of the third clock signal formed based on the second clock signal and the first clock signal and outputs a phase detection signal,
The charge pump circuit receives the phase detection signal and generates a control signal for controlling the variable delay circuit so that a phase of the first clock signal and a phase of the third clock signal coincide with each other,
The state control circuit operates the charge pump circuit in the first mode at the start of operation to form the control signal by a first current, and when the output of the phase comparison circuit is inverted, the charge pump circuit is set to the second operation mode. And the control signal is formed by a second current smaller than the first current,
The internal circuit is responsive to the second clock signal,
The semiconductor integrated circuit device further includes a first terminal to which a first power supply potential that is a first potential is supplied from the outside of the semiconductor integrated circuit device;
A first supply unit for receiving the first power supply potential supplied to the first terminal;
A second terminal which is supplied with a second power supply potential which is a first potential from the outside of the semiconductor integrated circuit device and which is different from the first terminal;
A second supply unit for receiving the second power supply potential supplied to the second terminal;
A third terminal to which a third power supply potential that is a second potential is supplied from the outside of the semiconductor integrated circuit device;
A third supply unit for receiving the second power supply potential supplied to the third terminal;
A fourth terminal supplied with a fourth power supply potential, which is a second potential, from the outside of the semiconductor memory circuit device, and different from the third terminal;
A fourth supply unit for receiving the second power supply potential supplied to the fourth terminal,
The internal circuit and the digital circuit unit receive the first potential supplied from the first supply unit and the second potential supplied from the third supply unit,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the analog circuit section receives the first potential supplied from the second supply section and the second potential supplied from the fourth supply section.
上記内部回路は、複数のワード線と、複数の相補ビット線対と、上記複数のワード線と上記複数の相補ビット線対に接続される複数のメモリセルと、上記複数の相補ビット線対に接続され上記相補ビット線対の信号を増幅するセンスアンプとを含む事を特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 9,
The internal circuit includes a plurality of word lines, a plurality of complementary bit line pairs, a plurality of memory cells connected to the plurality of word lines and the plurality of complementary bit line pairs, and the plurality of complementary bit line pairs. A semiconductor integrated circuit device comprising a sense amplifier connected and amplifying a signal of the complementary bit line pair.
上記可変遅延回路とチャージポンプ回路を含むアナログ回路部は、上記内部回路及び上記位相比較回路と上記状態制御回路を含むデジタル回路部とを構成する素子形成領域とは電気的に分離されてなること特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 10,
The analog circuit unit including the variable delay circuit and the charge pump circuit is electrically separated from an element formation region constituting the internal circuit, the phase comparison circuit, and the digital circuit unit including the state control circuit. A semiconductor integrated circuit device.
上記アナログ回路部は、上記第1クロックを受ける入力回路及び第2クロック信号を出力する出力回路を備え、
上記入力回路及び出力回路は、上記第2供給部より上記第1電位が供給され、上記第4供給部より上記第2電位が供給されるものであることを特徴とする半導体集積回路装置。 In claim 11,
The analog circuit unit includes an input circuit that receives the first clock and an output circuit that outputs a second clock signal,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the input circuit and the output circuit are supplied with the first potential from the second supply unit and supplied with the second potential from the fourth supply unit.
上記クロック発生回路は、
可変遅延回路とチャージポンプ回路を含むアナログ回路部と、
位相比較回路と状態制御回路を含むデジタル回路部とを有し、
上記可変遅延回路は、複数の差動回路の縦列回路からなり、第1クロック信号を受け、上記チャージポンプ回路で形成された制御信号に従って上記差動回路に流れる電流が変化させられることにより上記第1クロック信号を所定時間遅延させた第2クロック信号を形成し、
上記位相比較回路は、上記第2クロック信号に基づいて形成された第3クロック信号と上記第1クロック信号とを位相比較して位相検出信号を出力し、
上記チャージポンプ回路は、上記位相検出信号を受けて上記第1クロック信号の位相と上記第3クロック信号の位相が一致するように上記可変遅延回路を制御する制御信号を生成し、
上記状態制御回路は、動作開始時には上記チャージポンプ回路を第1モードで動作させて第1電流により上記制御信号を形成し、上記位相比較回路の出力が反転すると上記チャージポンプ回路を第2動作モードで動作させて上記第1電流よりも小さな第2電流により上記制御信号を形成し、
上記内部回路は、上記第2クロックに応答し、 複数のワード線と、
複数対の相補ビット線対と、
上記複数のワード線及び複数の相補ビット線対に接続される複数のダイナミック型メモリセルと、
上記複数の相補ビット線対の夫々に接続され上記複数の相補ビット線対に現れる信号を増幅するセンスアンプとを含み、
上記半導体記憶回路装置は更に
第1電源電位を供給する第1供給部と、
第2電源電位を供給する第2供給部と、
第3電源電位を供給する第3供給部と、
第4電源電位を供給する第4供給部とを有する半導体チップと、
上記半導体記憶回路装置の外部と電気的に接続可能で、上記半導体記憶回路装置の外部から第1電位とされる上記第1電源電位を上記第1供給部に供給する第1端子と、
上記半導体記憶回路装置の外部と電気的に接続可能で、上記半導体記憶回路装置の外部から第1電位とされる上記第2電源電位を上記第2供給部に供給する上記第1端子とは異なる第2端子と、
上記半導体記憶回路装置の外部と電気的に接続可能で、上記半導体記憶回路装置の外部から第2電位とされる上記第3電源電位を上記第3供給部に供給する第3端子と、
上記半導体記憶回路装置の外部と電気的に接続可能で、上記半導体記憶回路装置の外部から第2電位とされる上記第4電源電位を上記第4供給部に供給する上記第3端子とは異なる第4端子とを有し、
上記内部回路と上記デジタル回路部は、上記第1供給部から供給される上記第1電位と上記第3供給部から供給される上記第2電位を受け、
上記アナログ回路部は、上記第2供給部から供給される上記第1電位と上記第4供給部から供給される上記第2電位を受けるものであることを特徴とする半導体記憶回路装置。 A semiconductor memory circuit device having a clock generation circuit and an internal circuit,
The clock generator circuit
An analog circuit unit including a variable delay circuit and a charge pump circuit;
A digital circuit unit including a phase comparison circuit and a state control circuit;
The variable delay circuit includes a cascade circuit of a plurality of differential circuits, receives the first clock signal, and changes the current flowing through the differential circuit according to a control signal formed by the charge pump circuit. Forming a second clock signal obtained by delaying one clock signal by a predetermined time;
The phase comparison circuit compares the phase of the third clock signal formed based on the second clock signal and the first clock signal and outputs a phase detection signal,
The charge pump circuit receives the phase detection signal and generates a control signal for controlling the variable delay circuit so that a phase of the first clock signal and a phase of the third clock signal coincide with each other,
The state control circuit operates the charge pump circuit in the first mode at the start of operation to form the control signal by a first current, and when the output of the phase comparison circuit is inverted, the charge pump circuit is set to the second operation mode. And the control signal is formed by a second current smaller than the first current,
The internal circuit is responsive to the second clock, and a plurality of word lines;
A plurality of pairs of complementary bit lines; and
A plurality of dynamic memory cells connected to the plurality of word lines and a plurality of complementary bit line pairs;
A sense amplifier connected to each of the plurality of complementary bit line pairs for amplifying signals appearing on the plurality of complementary bit line pairs;
The semiconductor memory circuit device further includes a first supply unit that supplies a first power supply potential;
A second supply unit for supplying a second power supply potential;
A third supply unit for supplying a third power supply potential;
A semiconductor chip having a fourth supply section for supplying a fourth power supply potential;
A first terminal that is electrically connectable to the outside of the semiconductor memory circuit device and supplies the first power supply potential, which is a first potential from the outside of the semiconductor memory circuit device, to the first supply unit;
Different from the first terminal that is electrically connectable to the outside of the semiconductor memory circuit device and supplies the second power supply potential, which is the first potential from the outside of the semiconductor memory circuit device, to the second supply unit. A second terminal;
A third terminal that is electrically connectable to the outside of the semiconductor memory circuit device and supplies the third power supply potential, which is a second potential from the outside of the semiconductor memory circuit device, to the third supply unit;
The third terminal is electrically connectable to the outside of the semiconductor memory circuit device and is different from the third terminal for supplying the fourth power supply potential, which is a second potential from the outside of the semiconductor memory circuit device, to the fourth supply unit. A fourth terminal,
The internal circuit and the digital circuit unit receive the first potential supplied from the first supply unit and the second potential supplied from the third supply unit,
The semiconductor memory circuit device, wherein the analog circuit section receives the first potential supplied from the second supply section and the second potential supplied from the fourth supply section.
上記第1供給部と第1端子の間の電気的接続と、上記第2供給部と第2端子の間の電気的接続と、上記第3供給部と第3端子の間の電気的接続と、上記第4供給部と第4端子の間の電気的接続とは夫々ワイヤを介してなされることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 13,
An electrical connection between the first supply unit and the first terminal; an electrical connection between the second supply unit and the second terminal; and an electrical connection between the third supply unit and the third terminal. The semiconductor memory circuit device is characterized in that the electrical connection between the fourth supply unit and the fourth terminal is made through a wire.
上記可変遅延回路とチャージポンプ回路を含むアナログ回路部は、上記内部回路及び上記位相比較回路と上記状態制御回路を含むデジタル回路部とを構成する素子形成領域とは電気的に分離されてなること特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 14,
The analog circuit unit including the variable delay circuit and the charge pump circuit is electrically separated from an element formation region constituting the internal circuit, the phase comparison circuit, and the digital circuit unit including the state control circuit. A semiconductor memory circuit device.
上記アナログ回路部は、上記第1クロックを受ける入力回路及び第2クロック信号を出力する出力回路を備え、
上記入力回路及び出力回路は、上記第2供給部より上記第1電位が供給され、上記第4供給部より上記第2電位が供給されるものであることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 15,
The analog circuit unit includes an input circuit that receives the first clock and an output circuit that outputs a second clock signal,
The semiconductor memory circuit device, wherein the input circuit and the output circuit are supplied with the first potential from the second supply unit and supplied with the second potential from the fourth supply unit.
上記クロック発生回路は、
可変遅延回路とチャージポンプ回路を含むアナログ回路部と、
位相比較回路と状態制御回路を含むデジタル回路部とを有し、
上記可変遅延回路は、複数の差動回路の縦列回路からなり、第1クロック信号を受け、上記チャージポンプ回路で形成された制御信号に従って上記差動回路に流れる電流が変化させられることにより上記第1クロック信号を所定時間遅延させた第2クロック信号を形成し、
上記位相比較回路は、上記第2クロック信号に基づいて形成された第3クロック信号と上記第1クロック信号とを位相比較して位相検出信号を出力し、
上記チャージポンプ回路は、上記位相検出信号を受けて上記第1クロック信号の位相と上記第3クロック信号の位相が一致するように上記可変遅延回路を制御する制御信号を生成し、
上記状態制御回路は、動作開始時には上記チャージポンプ回路を第1モードで動作させて第1電流により上記制御信号を形成し、上記位相比較回路の出力が反転すると上記チャージポンプ回路を第2動作モードで動作させて上記第1電流よりも小さな第2電流により上記制御信号を形成し、
上記内部回路は、
上記第2クロック信号に応答し、複数からなるダイナミック型メモリセルが接続されてなる複数のワード線及び複数の対の相補ビット線対と、上記相補ビット線対の信号をそれぞれ増幅するセンスアンプとを含み、
上記半導体記憶回路装置は更に
第1電源電位を供給する第1供給部と、
第2電源電位を供給する第2供給部と、
第3電源電位を供給する第3供給部と、
第4電源電位を供給する第4供給部とを有する半導体チップと、
上記半導体記憶回路装置の外部と電気的に接続可能で、上記半導体記憶回路装置の外部から第1電位とされる上記第1電源電位を上記第1供給部に供給する第1端子と、
上記半導体記憶回路装置の外部と電気的に接続可能で、上記半導体記憶回路装置の外部から第1電位とされる上記第2電源電位を上記第2供給部に供給する上記第1端子とは異なる第2端子と、
上記半導体記憶回路装置の外部と電気的に接続可能で、上記半導体記憶回路装置の外部から第2電位とされる上記第3電源電位を上記第3供給部に供給する第3端子と、
上記半導体記憶回路装置の外部と電気的に接続可能で、上記半導体記憶回路装置の外部から第2電位とされる上記第4電源電位を上記第4供給部に供給する上記第3端子とは異なる第4端子とを有し、
上記内部回路と上記デジタル回路部は、上記第1供給部から供給される上記第1電位と上記第3供給部から供給される上記第2電位を受け、
上記アナログ回路部は、上記第2供給部から供給される上記第1電位と上記第4供給部から供給される上記第2電位を受けるものであることを特徴とする半導体記憶回路装置。 A semiconductor memory circuit device having a clock generation circuit and an internal circuit,
The clock generator circuit
An analog circuit unit including a variable delay circuit and a charge pump circuit;
A digital circuit unit including a phase comparison circuit and a state control circuit;
The variable delay circuit includes a cascade circuit of a plurality of differential circuits, receives the first clock signal, and changes the current flowing through the differential circuit according to a control signal formed by the charge pump circuit. Forming a second clock signal obtained by delaying one clock signal by a predetermined time;
The phase comparison circuit compares the phase of the third clock signal formed based on the second clock signal and the first clock signal and outputs a phase detection signal,
The charge pump circuit receives the phase detection signal and generates a control signal for controlling the variable delay circuit so that a phase of the first clock signal and a phase of the third clock signal coincide with each other,
The state control circuit operates the charge pump circuit in the first mode at the start of operation to form the control signal by a first current, and when the output of the phase comparison circuit is inverted, the charge pump circuit is set to the second operation mode. And the control signal is formed by a second current smaller than the first current,
The internal circuit is
A plurality of word lines and a plurality of pairs of complementary bit lines connected to a plurality of dynamic memory cells in response to the second clock signal; Including
The semiconductor memory circuit device further includes a first supply unit that supplies a first power supply potential;
A second supply unit for supplying a second power supply potential;
A third supply unit for supplying a third power supply potential;
A semiconductor chip having a fourth supply section for supplying a fourth power supply potential;
A first terminal that is electrically connectable to the outside of the semiconductor memory circuit device and supplies the first power supply potential, which is a first potential from the outside of the semiconductor memory circuit device, to the first supply unit;
Different from the first terminal that is electrically connectable to the outside of the semiconductor memory circuit device and supplies the second power supply potential, which is the first potential from the outside of the semiconductor memory circuit device, to the second supply unit. A second terminal;
A third terminal that is electrically connectable to the outside of the semiconductor memory circuit device and supplies the third power supply potential, which is a second potential from the outside of the semiconductor memory circuit device, to the third supply unit;
The third terminal is electrically connectable to the outside of the semiconductor memory circuit device and is different from the third terminal for supplying the fourth power supply potential, which is a second potential from the outside of the semiconductor memory circuit device, to the fourth supply unit. A fourth terminal,
The internal circuit and the digital circuit unit receive the first potential supplied from the first supply unit and the second potential supplied from the third supply unit,
The semiconductor memory circuit device, wherein the analog circuit section receives the first potential supplied from the second supply section and the second potential supplied from the fourth supply section.
上記第1供給部と第1端子の間の電気的接続と、上記第2供給部と第2端子の間の電気的接続と、上記第3供給部と第3端子の間の電気的接続と、上記第4供給部と第4端子の間の電気的接続とは夫々ワイヤを介してなされることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 17,
An electrical connection between the first supply unit and the first terminal; an electrical connection between the second supply unit and the second terminal; and an electrical connection between the third supply unit and the third terminal. The semiconductor memory circuit device is characterized in that the electrical connection between the fourth supply unit and the fourth terminal is made through a wire.
上記可変遅延回路とチャージポンプ回路を含むアナログ回路部は、上記内部回路及び上記位相比較回路と上記状態制御回路を含むデジタル回路部とを構成する素子形成領域とは電気的に分離されてなること特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 17,
The analog circuit unit including the variable delay circuit and the charge pump circuit is electrically separated from an element formation region constituting the internal circuit, the phase comparison circuit, and the digital circuit unit including the state control circuit. A semiconductor memory circuit device.
上記アナログ回路部は、上記第1クロックを受ける入力回路及び第2クロック信号を出力する出力回路を備え、
上記入力回路及び出力回路は、上記第2供給部より上記第1電位が供給され、上記第4供給部より上記第2電位が供給されるものであることを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 17,
The analog circuit unit includes an input circuit that receives the first clock and an output circuit that outputs a second clock signal,
The semiconductor memory circuit device, wherein the input circuit and the output circuit are supplied with the first potential from the second supply unit and supplied with the second potential from the fourth supply unit.
上記内部回路は、さらに、
上記データ出力回路からのデータ出力に同期して、データストローブ信号を発生するためのストローブ信号出力回路を有し、
上記ストローブ信号出力回路は、上記第2クロックに応答して動作することを特徴とする半導体記憶回路装置。 In claim 17,
The internal circuit further includes
A strobe signal output circuit for generating a data strobe signal in synchronization with the data output from the data output circuit;
The strobe signal output circuit, a semiconductor memory circuit equipment, characterized by operating in response to the second clock.
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