JPH1069767A - 半導体メモリ素子のバンク分散方法 - Google Patents

半導体メモリ素子のバンク分散方法

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JPH1069767A
JPH1069767A JP9172281A JP17228197A JPH1069767A JP H1069767 A JPH1069767 A JP H1069767A JP 9172281 A JP9172281 A JP 9172281A JP 17228197 A JP17228197 A JP 17228197A JP H1069767 A JPH1069767 A JP H1069767A
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bank
banks
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semiconductor memory
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  • Dram (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、半導体メモリ素子において、それ
ぞれ分割されたセルを効率的に束ねてバンクを構成する
バンク分散方法に関する。 【解決手段】 本発明の半導体素子のバンク分散方法
は、2Bビットのセルアレイを水平方向に2X個分ける工
程と、2Bビットのセルアレイをさらに垂直方向に2Y
分け2X+Yに分割する工程と、前記工程等により分割さ
れた各セルを2B-X-Yビット束ねに分割して、相互独立
的に動作するバンクに分散配置する工程を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリ素子
においてそれぞれ分割されたセルを効率的に束ねてバン
クを構成するバンク分散方法に関し、より詳しくはメモ
リの各セルアレイを水平、垂直方向に分けてバンクを分
散配置することにより多数のバンクを設置するととも
に、データバスを最大限極小化して高速動作を可能にし
たバンク分散方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、バンク(Bank)とは半導体メモ
リ素子内で独立的にアクセスされるセルの束を指す言葉
であり、バンクインタリーブ(Bank−Interleaved)動
作によってメモリの性能を向上させることが可能なた
め、次世代の超高集積メモリでは多数のバンクが必要と
される。
【0003】例えば、16メガビットDRAM(Dinami
c Random Access Memory)では2つのバンクを、64メ
ガビットDRAMでは4つのバンクを、256メガビッ
トDRAMでは8又は16のバンクを、1ギガビットD
RAMでは32又はそれ以上のバンクを基本的に必要と
する。このように、セル等をバンクに分散する理由とし
ては、現在システムで用いられているマイクロプロセッ
サの動作とメモリの動作速度を比べて見た場合、マイク
ロプロセッサの動作速度に比べメモリの動作速度が著し
く低いために、システム全体の性能向上に制約を与えて
いる事が挙げられる。つまり、次世代メモリで求められ
る高速(high speed)、高帯域幅(high band width)
の条件に合せるため、多数のバンクを有するメモリを構
成してメモリの速度を向上させるためである。
【0004】このような点を鑑みて、従来適用された半
導体メモリ素子のバンク分散方法を図1を参照して説明
する。
【0005】従来のメモリは、一般に、ローデコーダを
中心にして両側のセルアレイを1つのバンクとして構成
されており、図1では4つのバンクが設けられた例が示
されている。ローデコーダを中心に、同一のバンク(バ
ンク0、バンク1、バンク2、バンク3)が両側に分か
れて位置し、各バンクにはバンク内のセルを選択するた
めのカラムデコーダが存在する。この図1においては、
各バンクからN個(Nは自然数)の入出力パッドを介し
てデータを伝えるためにN個のデータバスが存在し、図
1で上側のN個のデータバスはバンク0とバンク1に用
いられ、下側のデータバスはバンク2とバンク3に用い
られる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
構成されたバンク構造は、それぞれのバンクから出たデ
ータがメモリチップの全ての入出力パッドのデータバス
を介して伝えられなければならない。このため、図1に
示したようにデータバスの長さが長すぎて、この長さの
分だけデータ出力に遅延が生じることになり、メモリの
高速動作を困難にする要因として作用していた。さら
に、多数のバンクを設ける場合、バンク数に見合うだけ
の多数のローデコーダ及びロー制御信号が必要となり、
チップの面積がかなり増加するという問題があった。
【0007】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
め、半導体メモリ素子のそれぞれのセルアレイを水平及
び垂直方向に分けて、それぞれの分割片をバンクとして
構成することにより、既存のバンク構成方法に比べチッ
プの面積増加を少なくしながら多数のバンクを設置でき
るようにし、同時にバンクがメモリチップ全体に均等に
分散されるようにすることにより、データバスを最大限
極小化させて、データ出力速度を高速化させることを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
Aビットの容量を有する半導体メモリ素子のローデコ
ーダ及びカラムデコーダを中心に、2Bビットずつ束ね
られたセルアレイが両側に位置するセルブロックが2
A-B-1個存在する半導体メモリ素子のバンク分散方法に
おいて、前記2Bビットのセルアレイを水平方向に2X
に分ける工程と、前記2Bビットのセルアレイをさらに
垂直方向に2Y個に分けて2X+Y個に分割する工程と、前
記工程等により分割した各セルを2B-X-Yビットの束に
分割して、相互独立的に動作するバンクを分散させて位
置させる工程を含むことを特徴とし、前記A、B、X及
びYは自然数である。
【0009】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の半導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記
半導体メモリ素子に分散配置された複数個のバンクにお
いて入出力データを伝送するためのデータバスは、それ
ぞれの入出力パッドに従って極小化することを特徴とし
ている。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1記載の半
導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記各分散
されたバンク等を独立して動作させるためのバンクイネ
ーブル信号は、X+Y個のバンク選択アドレスをデコー
ディングし、水平方向のバンク選択信号を生成する段階
と、デコーディングされた前記バンク選択アドレスに対
応して垂直方向のバンク選択信号を生成する段階と、生
成された前記水平バンク選択信号と前記垂直バンク選択
信号をアンド演算してバンクイネーブル信号を生成する
段階とを含むことを特徴としている。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項3記載の半
導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記水平方
向バンク選択信号(HBSi)と前記垂直方向バンク選択信
号(VBSj)の範囲は、それぞれ 1≦i≦2X 1≦j≦2Y であることを特徴としている。
【0012】また、請求項5乃至請求項10に記載の発
明は、2Aビットの容量を有する半導体メモリ素子のロ
ーデコーダ及びカラムデコーダを中心に、2Bビットず
つ束ねられたセルアレイが両側に位置してなるセルブロ
ックが2A-B-1個存在する半導体メモリ素子のバンク分
散方法において、前記2Bビットのセルアレイを水平方
向に2X個に分ける工程と、前記2Bビットのセルアレイ
をさらに垂直方向に2Y個に分けて2X+Y個に分割する工
程と、前記工程によって分けられた各セルを2B-X-Y
ットの束に分割する工程と、前記分割された束のセルの
うち、複数個のセル(2P個)を束ねて一つのバンクと
して2X+Y-P個のバンクを設ける工程とを含むことを特
徴とし、前記A、B、P、X及びYは自然数である。
【0013】また、請求項6記載の発明は、請求項5記
載の半導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記
B-X-Y+Pビットのセルによってなる複数個のバンク
は、前記半導体メモリ素子全体に均等に分散及び配置さ
れており、前記バンク等において入出力するデータの伝
送のためのデータバスは、それぞれの入出力パッドに従
って極小化することを特徴としている。
【0014】請求項7記載の発明は、請求項5記載の半
導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記各分散
されたバンク等を独立して動作させるためのバンクイネ
ーブル信号は、X+Y−P個のバンク選択アドレスをデ
コーディングし、水平方向のバンク選択信号を生成する
工程と、デコーディングされた前記バンク選択アドレス
に対応して垂直方向のバンク選択信号を生成する工程
と、前記水平バンク選択信号と、前記垂直バンク選択信
号をアンド演算し、バンクイネーブル信号を生成する工
程を含むことを特徴としている。
【0015】請求項8記載の発明は、請求項7記載の半
導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記水平方
向バンク選択信号(HBSi)と前記垂直方向バンク選択信
号(VBSj)の範囲は、それぞれ 1≦i≦2X-P 1≦j≦2Y であることを特徴としている。
【0016】請求項9記載の発明は、請求項7記載の半
導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記水平方
向バンク選択信号(HBSi)と前記垂直方向バンク選択信
号(VBSj)の範囲は、それぞれ 1≦i≦2X 1≦j≦2Y−P であることを特徴としている。
【0017】請求項11記載の発明は、請求項10記載
の半導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記2
B−X−Yビットでなる複数個のバンクは、前記半導体
メモリ素子全体に均等に分散及び配置されており、前記
バンク等において入出力されるデータの伝送のためのデ
ータバスは、入出力パッドに従って極小化することを特
徴としている。
【0018】請求項12記載の発明は、請求項10記載
の半導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記各
分散されたバンク等を独立して動作させるためのバンク
イネーブル信号は、X+Y+1個のバンク選択アドレス
をデコーディングし、水平方向のバンク選択信号を生成
する工程と、デコーディングされた前記バンク選択アド
レスに対応して垂直方向のバンク選択信号を生成する工
程と、前記水平バンク選択信号と、前記垂直バンク選択
信号をアンド演算し、バンクイネーブル信号を生成する
工程を含むことを特徴としている。
【0019】請求項13記載の発明は、請求項12記載
の半導体メモリ素子のバンク分散方法であって、前記水
平方向バンク選択信号(HBSi)と前記垂直方向バンク選
択信号(VBSj)の範囲は、それぞれ 1≦i≦2X 1≦j≦2Y+1 であることを特徴としている。
【0020】これによって、半導体メモリ素子内のセル
アレイを水平方向と垂直方向にそれぞれ分けてバンクを
構成し、前記バンクを全体チップに均等に分散配置する
ことにより、データバスをそれぞれの入出力パッドに従
い極小化でき、チップ全体面積を縮少させるという利点
が得られる。
【0021】
【発明の実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例
を詳細に説明し、図1と同じ構成は同一記号を与えて説
明する。
【0022】図2は、本発明に伴うバンク分散方法によ
り構成されたバンクの構造図であり、図1において一つ
のバンクになっていたそれぞれのセルアレイを水平及び
垂直に二等分し、各片のセルの束をバンクとした構成を
示したものである。
【0023】図面で斜線部分はバンク0を示す部分であ
り、図面に示すようにバンク0が全てのセルアレイに対
し均等に分散されていることが判る。従って、同時にア
クセスするデータが均等に分散されているため、データ
出力時間を向上させ、さらに、データバスは全体セルア
レイブロック当り一つだけ(N/8)必要であればよい
ので全体的なデータバスの面積が減少する。これを数式
で表わせば、2Aビット(Aは自然数であり、2Aはメモ
リ素子全体のセルの個数を表わす)のメモリ素子からロ
ーデコーダ及び制御回路を中心に2Bビット(Bは自然
数であり、2Bは図面にセルアレイとして示すブロック
のセルの個数である。)の束であるセルアレイを両側に
備えるセルブロックが2A-B-1個ある場合、それぞれの
Bビットのセルアレイを水平方向には2X個(Xは自然
数)、垂直方向には2Y個(Yは自然数)に分けて2X+Y
個のセル単位を作り、前記セル単位に区分されたセルを
B-X-Yビットのセルの束に分けて相互独立的に動作す
るバンクを生成する。即ち、チップ全体には2A-X-Y
ットのセルで構成された2X+Y個のバンクを有し、各バ
ンクは2B-X-Yビットのセルの束として各セルアレイに
均等に分散されているものである。
【0024】一例を挙げれば、16メガビットDRAM
では2Aは224となり、セルアレイの容量が2メガビッ
トであると仮定すれば2Bは221となる。従って、セル
ブロックの個数は224-21-1となり4個のセルブロック
が存在する。
【0025】さらに、データバスについては、前記各セ
ルアレイにある2B-X-Yビットのバンクで同時にn個
(nは自然数)のデータをアクセスする場合、データバ
スを2A- B個だけ設けて、1個のデータバスの容量をn
/2A-Bビットに設計すればよい。即ち、データバス全
体でnビットを同時にデータ入出力バッファに伝えるこ
とができるようになる。
【0026】図3は、本発明に伴うバンク分散方法によ
り構成されたバンク構造の他の実施例を示す構造図で、
それぞれのセルアレイを水平及び垂直に四等分して16
のバンクを設けたものであり、図2のバンク構造図と同
様に各セルアレイごとにデータバスをN/8個ずつ極小
化したものである。さらに、前記のように分散されるバ
ンク構造及びデータバスの設計についても、数式で表わ
してみれば前記図2に示したバンク構造を数式で表すも
のと同じである。
【0027】図4は、本発明に伴うバンク分散方法によ
り構成されたバンク構造の他の実施例を示す構造図で、
それぞれのセルアレイを水平及び垂直に四等分して16
個に分け、その中の2個ずつを同じバンクにして8つの
バンクを設けたものである。これを数式で表わして見れ
ば、2Aビット(Aは自然数)のメモリ素子において、
ローデコーダ及び制御回路を中心に2Bビット(Bは自
然数)の束であるセルアレイを両側に備えたセルブロッ
クが2A-B-1個ある場合、2Bビットのセルアレイをそれ
ぞれ水平方向には2X個(Xは自然数)、垂直方向には
Y個(Yは自然数)に分けて2X+Y個のセル単位を作
り、この中で2P個(Pは自然数)のセルを束ねて同一
バンクとする。さらに、前記各バンク内のセルで出力す
るデータを伝送するデータバスラインの設計は、前記図
2に説明した通りである。
【0028】図5は、本発明に伴うバンク分散方法によ
り構成されたバンク構造の他の実施例を示す構造図で、
それぞれのセルアレイを水平に四等分、垂直に二等分し
て8個に分け、ローデコーダ及び制御回路を中心とした
2個のセルアレイに設けられた16個のセルの束をそれ
ぞれのバンクとして、16のバンクを設けたものであ
る。これを数式で表わしてみれば、2Aビット(Aは自
然数)のメモリ素子において、ローデコーダ及び制御回
路を中心に2Bビット(Bは自然数)の束であるセルア
レイを両側に備えるセルブロックが2A-B-1個ある場
合、2Bビットのセルアレイをそれぞれ水平方向には2X
個(Xは自然数)、垂直方向には2Y個(Yは自然数)
に分け、2X+Y個のセル単位を作り、セルブロック全体
で2X+Y+1個のセル単位をそれぞれのバンクとする。
(セルブロックは2個のセルアレイを含む。)
【0029】そして、前記各バンク内のセルから出力す
るデータを伝送するデータバスラインは、各セルブロッ
クにある2B-X-Yビットのバンクで同時にn個(nは自
然数)のデータをアクセスする場合、データバスをメモ
リ素子全体で2A-B-1個だけ設けて、1個のデータバス
の容量をn/2A-B-1ビットとすれば良い。即ち、デー
タバス全体ではnビットのデータを同時にデータ入出力
バッファに伝えることができる。
【0030】図6の(A)、(B)は、本発明により分散
したバンク等を独立させて動作させるために必要となる
バンクイネーブル(Bank Enable)信号を生成するため
の概略回路図である。各バンク内のワードラインとビッ
トラインセンスアンプは他のバンクと係りなく独立的に
動作しなければならないため、バンク別にバンクイネー
ブル信号が必要となる。セルアレイを水平方向に2
X個、垂直方向に2Y個に分けて2X+Y個のバンクを分
散、配置した場合、X+Y個のバンク選択アドレス(ロ
ーアドレスの一部である)をデコーディングして水平方
向バンク選択信号(Horizontal Bank Selection;HBS)
と、垂直方向バンク選択信号(Vertical BankSelectio
n;VBS)を生成した後、前記二つの信号をナンド演算す
るナンド素子(NAND)と、このナンド素子を介して出力
した信号を反転させるインバータ(INV)を由て最終バ
ンクイネーブル信号に生成する。(これはアンド演算と
同様である。)このように生成されたバンクイネーブル
信号は、ワードラインとビットラインセンスアンプを他
のバンクと独立的に活性化するのに用いられる。さら
に、バンク選択アドレスをデコーディングして前記水平
方向バンク選択信号と垂直方向バンク選択信号を生成す
る回路は、ローデコーダとともにナンドゲートとインバ
ータで簡単に具現されるため別途の図面を添付せず、前
記水平方向バンク選択信号i(HBSi)の範囲は1≦i≦
Xの範囲となり、垂直方向バンク選択信号i(VBSj)
の範囲は1≦j≦2Yの範囲となる。
【0031】なお、本発明の好ましい実施例等は例示の
目的のため開示されたものであり、当業者であれば本発
明の思想と範囲内で多様な修正、変更、付加等が可能の
程であり、このような修正、変更等は以下の特許請求の
範囲に属するものと見なすべきであろう。
【0032】
【発明の効果】以上で詳しく説明した通り、本発明はメ
モリ素子内のセルアレイを水平方向と垂直方向にそれぞ
れ分けてバンクを構成し、前記バンクを全体チップに均
等に分散配置することにより、データバスをそれぞれの
入出力パッドに従い極小化でき、チップ全体面積を縮少
させる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な半導体メモリ素子のバンク構造を示す
構造図。
【図2】本発明により分散したバンク構造図。
【図3】本発明により分散したバンク構造の他の実施例
を示すバンク構造図。
【図4】本発明により分散したバンク構造のさらに他の
実施例を示すバンク図。
【図5】本発明により分散したバンク構造のさらに他の
実施例を示すバンク図
【図6】本発明により分散したバンクをイネーブルさせ
るためのバンクイネーブル信号生成部を示す図。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2Aビットの容量を有する半導体メモリ
    素子のローデコーダ及びカラムデコーダを中心に、2B
    ビットのセル等とビットラインセンスアンプ等を含むセ
    ルアレイが両側に位置してなるセルブロックが2A-B-1
    個存在する半導体メモリ素子のバンク分散方法におい
    て、 前記2Bビットのセルアレイを水平方向に2X個に分ける
    工程と、 前記2Bビットのセルアレイをさらに垂直方向に2Y個に
    分けて2X+Y個に分割する工程と、 前記工程等により分割した各セルを2B-X-Yビットずつ
    の束に分割して、相互独立的に動作するバンクを分散さ
    せて位置させる工程とを含み、 前記A、B、X及びYは自然数であることを特徴とする
    半導体メモリ素子のバンク分散方法。
  2. 【請求項2】 前記半導体メモリ素子に分散配置された
    複数個のバンクにおいて入出力データを伝送するための
    データバスは、それぞれの入出力パッドに従って極小化
    することを特徴とする請求項1記載の半導体メモリ素子
    のバンク分散方法。
  3. 【請求項3】 前記各分散されたバンク等を独立して動
    作させるためのバンクイネーブル信号は、 X+Y個のバンク選択アドレスをデコーディングし、水
    平方向のバンク選択信号を生成する工程と、 デコーディングされた前記バンク選択アドレスに対応し
    て垂直方向のバンク選択信号を生成する工程と、 生成された前記水平バンク選択信号と前記垂直バンク選
    択信号をアンド演算してバンクイネーブル信号を生成す
    る工程とを含むことを特徴とする請求項1記載の半導体
    メモリ素子のバンク分散方法。
  4. 【請求項4】 前記水平方向バンク選択信号(HBSi)と
    前記垂直方向バンク選択信号(VBSj)の範囲は、それぞ
    れ 1≦i≦2X 1≦j≦2Y であることを特徴とする請求項3記載の半導体メモリ素
    子のバンク分散方法。
  5. 【請求項5】 2Aビットの容量を有する半導体メモリ
    素子のローデコーダ及びカラムデコーダを中心に、2B
    ビットのセル等とビットラインセンスアンプ等を含むセ
    ルアレイが両側に位置してなるセルブロックが2A-B-1
    個存在する半導体メモリ素子のバンク分散方法におい
    て、 前記2Bビットのセルアレイを水平方向に2X個に分ける
    工程と、 前記2Bビットのセルアレイをさらに垂直方向に2Y個に
    分けて2X+Y個に分割する工程と、 前記工程によって分けられた各セルを2B-X-Y+Pビット
    ずつの束に分割する工程と、 前記分割された束のセルのうち、複数個のセルを束ねて
    一つのバンクとして2X+Y-P個のバンクを設ける工程と
    を含み、前記A、B、P、X及びYは自然数であること
    を特徴とする半導体メモリ素子のバンク分散方法。
  6. 【請求項6】 前記2B-X-Y+Pビットのセルによってな
    る複数個のバンクは、前記半導体メモリ素子全体に均等
    に分散及び配置されており、 前記バンク等において入出力するデータの伝送のための
    データバスは、それぞれの入出力パッドに従って極小化
    することを特徴とする請求項5記載の半導体メモリ素子
    のバンク分散方法。
  7. 【請求項7】 前記各分散されたバンク等を独立して動
    作させるためのバンクイネーブル信号は、 X+Y−P個のバンク選択アドレスをデコーディング
    し、水平方向のバンク選択信号を生成する工程と、 デコーディングされた前記バンク選択アドレスに対応し
    て垂直方向のバンク選択信号を生成する工程と、 前記水平バンク選択信号と、前記垂直バンク選択信号を
    アンド演算し、バンクイネーブル信号を生成する工程を
    含むことを特徴とする請求項5記載の半導体メモリ素子
    のバンク分散方法。
  8. 【請求項8】 前記水平方向バンク選択信号(HBSi)と
    前記垂直方向バンク選択信号(VBSj)の範囲は、それぞ
    れ 1≦i≦2X-P 1≦j≦2Y であることを特徴とする請求項7記載の半導体メモリ素
    子のバンク分散方法。
  9. 【請求項9】 前記水平方向バンク選択信号(HBSi)と
    前記垂直方向バンク選択信号(VBSj)の範囲は、それぞ
    れ 1≦i≦2X 1≦j≦2Y-P であることを特徴とする請求項7記載の半導体メモリ素
    子のバンク分散方法。
  10. 【請求項10】 2Aビットの容量を有するメモリ素子
    のローデコーダ及びカラムデコーダを中心に、2Bビッ
    トのセル等とビットラインセンスアンプ等を含むセルア
    レイが両側に位置するセルブロックが2A-B-1個存在す
    るメモリ素子のバンク分散方法において、 前記2Bビットのセルアレイを水平方向に2X個に分ける
    工程と、 前記2Bビットのセルアレイをさらに垂直方向に2Y個に
    分けて2X+Y個に分割する工程と、 前記工程等により分けられた各セルを2B-X-Yビットず
    つの束に分割する工程と、 前記セルブロックの2X+Y+1個に分割されたセルの束
    に、相互独立的に動作するバンクを分散させる工程とを
    含み、前記A、B、X及びYは自然数であることを特徴
    とする請求項7記載の半導体メモリ素子のバンク分散方
    法。
  11. 【請求項11】 前記2B-X-Yビットでなる複数個のバ
    ンクは、前記半導体メモリ素子全体に均等に分散及び配
    置されており、 前記バンク等において入出力されるデータの伝送のため
    のデータバスは、入出力パッドに従って極小化すること
    を特徴とする請求項10記載の半導体メモリ素子のバン
    ク分散方法。
  12. 【請求項12】 前記各分散されたバンク等を独立して
    動作させるためのバンクイネーブル信号は、 X+Y+1個のバンク選択アドレスをデコーディング
    し、水平方向のバンク選択信号を生成する工程と、 デコーディングされた前記バンク選択アドレスに対応し
    て垂直方向のバンク選択信号を生成する工程と、 前記水平バンク選択信号と、前記垂直バンク選択信号を
    アンド演算し、バンクイネーブル信号を生成する工程を
    含むことを特徴とする請求項10記載の半導体メモリ素
    子のバンク分散方法。
  13. 【請求項13】 前記水平方向バンク選択信号(HBSi)
    と前記垂直方向バンク選択信号(VBSj)の範囲は、それ
    ぞれ 1≦i≦2X 1≦j≦2Y+1 であることを特徴とする請求項12記載の半導体メモリ
    素子のバンク分散方法。
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