JP2016076284A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置に関し、特に、DLL回路など内部クロック信号を生成するクロック生成回路を備えた半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a clock generation circuit that generates an internal clock signal such as a DLL circuit.
近年、パーソナルコンピュータなどのメインメモリとして、クロック信号に同期した動作を行うシンクロナス型のDRAM(Dynamic Random Access Memory)が広く使用されている。シンクロナス型のDRAMでは、リードデータを外部クロック信号に対して正確に同期させる必要があることから、外部クロック信号に同期した内部クロック信号を生成するためのDLL回路が用いられる(特許文献1参照)。 In recent years, a synchronous DRAM (Dynamic Random Access Memory) that operates in synchronization with a clock signal has been widely used as a main memory of a personal computer or the like. In the synchronous DRAM, since it is necessary to accurately synchronize the read data with the external clock signal, a DLL circuit for generating an internal clock signal synchronized with the external clock signal is used (see Patent Document 1). ).
DLL回路には、リードデータと位相が一致した内部クロック信号を生成すべく、出力バッファのレプリカであるレプリカ回路が用いられることがある。レプリカ回路の遅延量は、出力バッファの遅延量と正確に一致するよう設計されるため、レプリカ回路から出力される内部クロック信号の位相は、リードデータの位相と正確に一致する。 For the DLL circuit, a replica circuit that is a replica of the output buffer may be used to generate an internal clock signal that is in phase with the read data. Since the delay amount of the replica circuit is designed to exactly match the delay amount of the output buffer, the phase of the internal clock signal output from the replica circuit exactly matches the phase of the read data.
しかしながら、DLL回路に含まれるディレイラインから出力バッファまでの信号経路における伝達条件と、ディレイラインからレプリカ回路までの信号経路における伝達条件に僅かな差が生じることがある。この場合、レプリカ回路から出力される内部クロック信号とリードデータの位相に差が生じてしまうため、リードデータが外部クロック信号に対して正しく同期しないという問題が生じる。 However, there may be a slight difference between the transmission condition in the signal path from the delay line to the output buffer included in the DLL circuit and the transmission condition in the signal path from the delay line to the replica circuit. In this case, there is a difference in the phase between the internal clock signal output from the replica circuit and the read data, which causes a problem that the read data is not correctly synchronized with the external clock signal.
本発明による半導体装置は、第1のクロック信号を遅延させることによって第2のクロック信号を生成するディレイラインと、前記第2のクロック信号に基づいて第3のクロック信号を生成するレプリカ回路と、前記第1のクロック信号と第3のクロック信号の位相に基づいて前記ディレイラインの遅延量を制御する制御回路と、前記ディレイラインと前記レプリカ回路との間に挿入され、前記第2のクロック信号の位相を調整する調整回路と、を備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to the present invention includes a delay line that generates a second clock signal by delaying the first clock signal, a replica circuit that generates a third clock signal based on the second clock signal, A control circuit for controlling a delay amount of the delay line based on phases of the first clock signal and the third clock signal; and the second clock signal inserted between the delay line and the replica circuit. And an adjustment circuit that adjusts the phase of the signal.
本発明によれば、ディレイラインからレプリカ回路までの信号経路における伝達条件を調整することができるため、ディレイラインから出力バッファまでの信号経路における伝達条件と一致させることができる。 According to the present invention, since the transmission condition in the signal path from the delay line to the replica circuit can be adjusted, the transmission condition in the signal path from the delay line to the output buffer can be matched.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態による半導体装置10の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
本実施形態による半導体装置10はシンクロナス型のDRAMであり、外部端子として、クロック端子11a,11b、コマンド端子12a〜12e、アドレス端子13、データ入出力端子14及びデータストローブ端子15を備えている。その他、キャリブレーション端子や電源端子なども備えられているが、これらについては図示を省略してある。
The
クロック端子11a,11bは、それぞれ外部クロックCK,/CKが供給される端子である。本明細書において信号名の先頭に「/」が付されている信号は、対応する信号の反転信号であることを意味する。したがって、外部クロックCK,/CKは互いに相補の信号である。外部クロックCK,/CKは、DLL回路100に供給される。DLL回路100は、外部クロックCK,/CKに基づいて位相制御された内部クロックLCLKを生成し、データ入出力回路80に供給する役割を果たす。DLL回路100の回路構成については後述する。
The
コマンド端子12a〜12eは、それぞれロウアドレスストローブ信号/RAS、カラムアドレスストローブ信号/CAS、ライトイネーブル信号/WE、チップセレクト信号/CS、及びオンダイターミネーション信号ODTが供給される端子である。これらのコマンド信号CMDは、コマンド入力回路31に供給される。コマンド入力回路31に供給されたこれらコマンド信号CMDは、コマンドデコーダ32に供給される。コマンドデコーダ32は、コマンド信号の保持、デコード及びカウントなどを行うことによって、ODT信号を含む各種内部コマンドICMDを生成する回路である。生成された内部コマンドICMDは、ロウ系制御回路51、カラム系制御回路52及びモードレジスタ53に供給される。ODT信号は、データ入出力回路80に供給される。ODT信号とは、データ入出力回路80を終端抵抗器として機能させるための信号であり、コマンド端子12eより供給される信号である。
The
アドレス端子13は、アドレス信号ADDが供給される端子であり、供給されたアドレス信号ADDは、アドレス入力回路41に供給される。アドレス入力回路41の出力は、アドレスラッチ回路42に供給される。アドレスラッチ回路42にラッチされたアドレス信号ADDのうち、ロウアドレスについてはロウ系制御回路51に供給され、カラムアドレスについてはカラム系制御回路52に供給される。また、モードレジスタセットにエントリしている場合には、アドレス信号ADDがモードレジスタ53に供給され、これによってモードレジスタ53の内容が更新される。
The
ロウ系制御回路51の出力は、ロウデコーダ61に供給される。ロウデコーダ61は、メモリセルアレイ70に含まれるいずれかのワード線WLを選択する回路である。メモリセルアレイ70内においては、複数のワード線WLと複数のビット線BLが交差しており、その交点にはメモリセルMCが配置されている(図1では、1本のワード線WL、1本のビット線BL及び1個のメモリセルMCのみを示している)。ビット線BLは、センス回路63内の対応するセンスアンプSAに接続されている。
The output of the
カラム系制御回路52の出力は、カラムデコーダ62に供給される。カラムデコーダ62は、センス回路63に含まれるいずれかのセンスアンプSAを選択する回路である。カラムデコーダ62によって選択されたセンスアンプSAは、データアンプ64に接続される。データアンプ64は、リード動作時においてはセンスアンプSAによって増幅されたリードデータをさらに増幅し、リードライトバスRWBSを介してこれをデータ入出力回路80に供給する。一方、ライト動作時においては、リードライトバスRWBSを介してデータ入出力回路80から供給されるライトデータを増幅し、これをセンスアンプSAに供給する。
The output of the
データ入出力端子14は、リードデータDQの出力及びライトデータDQの入力を行うための端子であり、データ入出力回路80に接続されている。データ入出力回路80には内部クロックLCLKが供給されており、リード動作時においては内部クロックLCLKに同期してリードデータを出力する。また、データ入出力回路80にはODT信号も供給されており、ODT動作時においては内部クロックLCLKに同期して終端抵抗器として機能する。
The data input /
データストローブ端子15は、データストローブ信号DQSの入出力を行うための端子であり、データ入出力回路80に接続されている。データストローブ信号DQSは、リードデータDQ及びライトデータDQと同期した信号であり、リード動作時においては内部クロックLCLKに同期してデータストローブ端子15から出力される。
The
図2は、DLL回路100の回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram of the
DLL回路100は、ディレイライン101、調整回路102、レプリカ回路103、位相比較回路104及び制御回路105を備えている。ディレイライン101は、内部クロック信号CLK1を遅延させることによって内部クロック信号CLK2を生成する回路である。内部クロック信号CLK1は、外部クロック信号CK,/CKを受けるクロック入力回路110から出力される信号であり、実質的に外部クロック信号CK,/CKの位相と一致している。
The
ディレイライン101から出力される内部クロック信号CLK2は、信号伝搬経路P0を介し、内部クロック信号LCLKとしてデータ入出力回路80に供給される。内部クロック信号CLK2は調整回路102にも入力される。調整回路102は、内部クロック信号CLK2の位相を調整する回路であり、信号伝搬経路P0のレプリカである。調整回路102の詳細については後述する。
The internal clock signal CLK2 output from the
調整回路102を経由した内部クロック信号CLK2は、レプリカ回路103に供給される。レプリカ回路103は、データ入出力回路80に含まれる出力バッファのレプリカであり、出力バッファと実質的に同じ遅延時間を有している。レプリカ回路103から出力される内部クロック信号CLK3は、位相比較回路104に供給される。
The internal clock signal CLK2 that has passed through the
位相比較回路104は、内部クロック信号CLK1と内部クロック信号CLK3の位相を比較し、その結果に基づいて位相判定信号PDを生成する。位相判定信号PDは制御回路105に供給され、制御回路105は位相判定信号PDに基づいてディレイライン101の遅延量を制御する。
The
かかる構成により、内部クロック信号CLK3の位相は、リードデータDQやデータストローブ信号DQSの位相と一致することから、内部クロック信号CLK3の位相が内部クロック信号CLK1の位相と一致するようディレイライン101の遅延量を制御すれば、リードデータDQやデータストローブ信号DQSの位相は、外部クロック信号CK,/CKの位相と正確に一致することになる。
With this configuration, since the phase of the internal clock signal CLK3 matches the phase of the read data DQ and the data strobe signal DQS, the
図3及び図4は、調整回路102の遅延量が固定的である場合の問題点を説明するためのタイミング図である。
3 and 4 are timing charts for explaining problems when the delay amount of the
上述の通り、調整回路102は信号伝搬経路P0のレプリカである。しかしながら、信号伝搬経路P0は配線距離が長いため、信号伝搬経路P0の実際の遅延量は、設計値に対してばらつきが生じることがある。このため、調整回路102の遅延量が固定的であると、図3に示すようにデータストローブ信号DQSの位相が内部クロック信号CLK3よりも早くなったり、図4に示すようにデータストローブ信号DQSの位相が内部クロック信号CLK3よりも遅くなったりすることがある。ここで、内部クロック信号CLK3は、内部クロック信号LCLKのレプリカであり、位相が正確に一致している必要があるが、図3及び図4に示すように両者の位相にずれが生じると、内部クロック信号CLK3の位相を内部クロック信号CLK1の位相と一致するようディレイライン101の遅延量を制御しても、リードデータDQやデータストローブ信号DQSの位相が外部クロック信号CK,/CKの位相と一致しなくなってしまう。
As described above, the
図5は、本実施形態による調整回路102の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of the
図5に示すように、調整回路102は並列に接続された複数の信号パスP1〜P5を備えている。各信号パスP1〜P5は互いに遅延量が相違しており、図5に示す例では信号パスP1〜P5に挿入されたインバータの段数がそれぞれ1段、3段、5段、7段及び9段である。このため、インバータ1段当たりの遅延量を50psとすると、信号パスP1〜P5の遅延量は100psずつの差を持っていることになる。また、各信号パスP1〜P5とレプリカ回路103との間には、それぞれ対応するスイッチSW1〜SW5が設けられており、製造段階においてスイッチSW1〜SW5のいずれか一つがオン状態に設定される。
As shown in FIG. 5, the
そして、図5に示す例では、信号伝搬経路P0に挿入されたインバータの段数が6段であり、調整回路102の信号パスP3を経由する段数と一致している。このため、信号伝搬経路P0の遅延量が設計通りであれば、信号パスP3に対応するスイッチSW3をオンさせればよい。
In the example illustrated in FIG. 5, the number of inverters inserted in the signal propagation path P <b> 0 is six, which matches the number of stages through the signal path P <b> 3 of the
これに対し、信号伝搬経路P0の遅延量が設計値よりも小さい場合、スイッチSW2又はスイッチSW1をオンさせることによって、信号パスP2又はP1を選択すれば、内部クロック信号CLK3の位相を内部クロック信号CLK1の位相と一致させることができる。逆に、信号伝搬経路P0の遅延量が設計値よりも大きい場合、スイッチSW4又はスイッチSW5をオンさせることによって、信号パスP4又はP5を選択すれば、内部クロック信号CLK3の位相を内部クロック信号LCLKの位相と一致させることができる。 On the other hand, when the delay amount of the signal propagation path P0 is smaller than the design value, if the signal path P2 or P1 is selected by turning on the switch SW2 or SW1, the phase of the internal clock signal CLK3 is changed to the internal clock signal. It can be made to coincide with the phase of CLK1. Conversely, when the delay amount of the signal propagation path P0 is larger than the design value, the phase of the internal clock signal CLK3 is changed to the internal clock signal LCLK if the signal path P4 or P5 is selected by turning on the switch SW4 or the switch SW5. The phase can be matched.
以上説明したように、本実施形態によれば、内部クロック信号CLK2の位相を調整する調整回路102を備えていることから、信号伝搬経路P0の遅延量が設計値からずれている場合であっても、内部クロック信号CLK3の位相を内部クロック信号LCLKの位相と一致させることができる。これにより、内部クロック信号CLK3の位相を内部クロック信号CLK1の位相と一致するようディレイライン101の遅延量を制御すれば、リードデータDQやデータストローブ信号DQSの位相を外部クロック信号CK,/CKの位相と正確に一致させることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, since the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
例えば、上記実施形態では、調整回路102に5つの信号パスP1〜P5が含まれているが、調整回路102に含まれる信号パスの数がこれに限定されるものではない。また、各信号パスP1〜P5にインバータを挿入しているが、インバータの代わりに他の論理ゲート回路を用いても構わない。さらに、並列接続された複数の信号パスによって調整回路102を構成することも必須でなく、1つの信号パスの異なる箇所から内部クロック信号CLK2を取り出し可能とすることにより、内部クロック信号CLK2の遅延量を調整することも可能である。
For example, in the above embodiment, the
10 半導体装置
11a,11b クロック端子
12a〜12e コマンド端子
13 アドレス端子
14 データ入出力端子
15 データストローブ端子
31 コマンド入力回路
32 コマンドデコーダ
41 アドレス入力回路
42 アドレスラッチ回路
51 ロウ系制御回路
52 カラム系制御回路
53 モードレジスタ
61 ロウデコーダ
62 カラムデコーダ
63 センス回路
64 データアンプ
70 メモリセルアレイ
80 データ入出力回路
100 DLL回路
101 ディレイライン
102 調整回路
103 レプリカ回路
104 位相比較回路
105 制御回路
110 クロック入力回路
BL ビット線
CLK1 内部クロック信号(第1のクロック信号)
CLK2 内部クロック信号(第2のクロック信号)
CLK3 内部クロック信号(第3のクロック信号)
MC メモリセル
P0 信号伝搬経路
P1〜P5 信号パス
SA センスアンプ
SW1〜SW5 スイッチ
WL ワード線
DESCRIPTION OF
CLK2 Internal clock signal (second clock signal)
CLK3 Internal clock signal (third clock signal)
MC memory cell P0 signal propagation path P1 to P5 signal path SA sense amplifier SW1 to SW5 switch WL word line
Claims (7)
前記第2のクロック信号に基づいて第3のクロック信号を生成するレプリカ回路と、
前記第1のクロック信号と第3のクロック信号の位相に基づいて前記ディレイラインの遅延量を制御する制御回路と、
前記ディレイラインと前記レプリカ回路との間に挿入され、前記第2のクロック信号の位相を調整する調整回路と、を備えることを特徴とする半導体装置。 A delay line for generating a second clock signal by delaying the first clock signal;
A replica circuit that generates a third clock signal based on the second clock signal;
A control circuit for controlling a delay amount of the delay line based on phases of the first clock signal and the third clock signal;
A semiconductor device comprising: an adjustment circuit that is inserted between the delay line and the replica circuit and adjusts a phase of the second clock signal.
前記レプリカ回路は、前記出力バッファと実質的に同じ遅延時間を有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。 An output buffer for outputting data to the outside in synchronization with the second clock signal;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the replica circuit has substantially the same delay time as the output buffer. 5.
Priority Applications (1)
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