TW212251B - Circuit for detecting refresh address signals of a semiconductor memory device - Google Patents

Description

212251 A6 B6 五、發明説明（i) (請先聞讀背面之注意事項办蟥寫本11) 1 本發明像有鼸一種半導驩記億裝萱，特別有拥一半導 醴記億裝置之自動充電位址测試霄路，此測試《輅利用内 部自動充«位址而具有自動充電的功能c 具有自動充霣功能之半導體記億裝置如動態隨檐存取 5 記億體（DRAM )已為眾所阇知。DRAM包括由置於矩陣中之 複數字線及樓數位元線所組成之記德單元陣列，以及用來 控制資料輪入、輪出記億單元的纊、寫運作之周邊裝置， 而該記億單元偽藉由字線和位元線之組合來遘擇。在DRAM 中每一記億.單元包括一單一金氣半場效霣晶臁（NOSFET )， 10 以及一單一電容。寫入記億單元的資料被充«於記嫌單元 的單一電容中*而資料的邏輯狀態刖由鍺存在單一《容中 的充霄量來決定。為了使儲存在記憶單元之單一電容中的 資料不因漏電流而隨時間流失，便提供記億單元充霣的功 能，以恢後記億單元之原始賫料位準。在最近的DRAMS中· 15 充電蓮作是於一預定週期中自動重覆實行於所有DRAM中的 記億單元。此稱為自動充電*作，其中用來在選擇記德單 元之位址產生於DRAN中，而無需如一般運作時所利用之外 部位址。 經濟部中央標準房员工消费合作社印製 一種習知DRAM中自動充電技術已被掲露於日本専利公 20 報第6157879號（1986年出販 > ，名稱為〃動態半導體記億 裝置〃。在日本的文件中，自動充電運作模式被實行於預 定時間之後，此預定時間是由CAS在RAM之前的棋式（以下簡 稱CBR)為初始狀態起算。如果列位址激發信號_驅動為 "低〃位準，而行位址瀲發信號^也驅動為#低"位準， 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 烴濟部中央標準局w工消费合作社印製 A6 B6 五、發明説明（2 ) 1 則CBR模式開始。在CBR模式開始之後，如果列位址驅動信號 ^仍維持其"低"位準於一預定時間内（如16毫秒），朗 充霣連作便開始。 參照第1圈，其顯示利用習知自動充電裝置之DRAM的 5 功能結構園，而第2画則説明第1圖的蓮作時序。為了實 行自動充電蓮作，習知DRAM包括：一充電控制電路22，其 根據CBR告知信號產生一充電時鐘4>RFSH，此CBR吿知倍號是由 控制信號產生器28所產生，控制信號產生器20接收一列位 址驅動信號RAS , —行位址驅動倍號CAS ,以及一寫入信號WE 10 ;以及一充電位址計數器24,此計數器24產生複數侮内部 充電位址倍號Qe〜Qn-：i ,並對應於充霣時鐘ORFSH 。參照第 2圖，其説明充霣時鏞Φ RFSH及内部充電位址倍號Qe〜Qn-i ，充電時鐘ORFSH是由充電控制電路22中的振盪器（未圔 示）所產生，且與CBR告知信號的開始相呼應。一旦充電時 15 鐘Φ RFSH傳送至充電位址計數器24 ,則後數的内部充電位 址信號Qe〜Qni被充電位址計數器24產生，並傳送蚕到列解 碼器12及行解碼器16 ,以便用來依次於記慊單元陣列10中 遘擇記億單元。利用内部充霄位址佶號〇θ〜Qm，自動充霣 缠作傺實施於記德單元陣列10中之記德單元。 20 然而，對第1圈所示之習知自動充電霜路而言，偵測 是杏痛要完成自劻充霣運作之所有内部充轚位址信號都已 完成充霄，並且確保其遇期為一大略值是不可能的。因為 如果一半導醱記億裝置產品有充霣功能，則靖確的自動充 霣遇期應被檫準化。缺乏自動充霉遇期偵测或保證装置， -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐〉 82.3. 40,000 ----]-----------------裝------•玎------線 (請先閱讀背面之注意事項再蜞寫本頁) A6 B6 經濟部中央標準局貝工消費合作社印* 五、發明説明（3 ) 1 該記億產品的可靠度將降低。 因此，本發明的目的是提供一具有自動充霄功能之半 導髅記億裝置的充霣位址澜轼霜路。 本發明的另一目的是提供一充霣位址测試霣位址測試 5 18路，其可確保自動充«之遇期。 本發明的又一目的是提供一半導*記德裝置·在其中 ,自動充電遇期内之内部充電位址信號是否完全產生可被 偵測出。 為了逹成本發明上述的目的，根據本發明的半導覼記 10 億霣路包括一具有複數記億單元之記億單元陣列；一用來 灌擇記德單元之一的«擇裝置；一用來由記德單元存取資 料之輪入及输出裝置；一用來產生充電時鏞之充電控制霣 路；一充«位址計數器，用來產生複數之充電位址信號回 應至充轚時艟，並将充甯位址信號施加於遘擇裝置；以及 15 一充電位址测試霣路，用來偵拥充《位址信號是否已完成 產生。此充霣位址拥試霣路包括複數的位址測試途徑，每 儲途徑都包括一具有充電位址倍號之初始《輯位準的第一 子途徑，以及充«位址信號之第二子途徑；複數之比較器 ，每一比較器由第一子途徑接收充霣位址倍號的初始邏輯 20 位準，並由第二子途徑接收充霣位址倍號的目前邏輯位準 ••一用來接收由複數之比較器所產生之輪出倍《的澜試输 出倍號的測試輪出電路。 最好是第一子途悝包括閂鎖裝置，用來保持充霣位址 信號的初始邏輯位準；用來傳輪該充電位址信號之初始邏 {請先闖面之注意事項再瑱寫本頁) • 1 IJ · -裝· 訂· 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 A6 B6 212251 五、發明説明（4 ) 1 輯位準至該比較器之開關裝置。同時，最好該比較器至少 於該充霣位址信號到逹相同邏輯位準之前被驅動。 埴些及其它本發明的目的、特撤、特點及優粘将配合 附圈詳細説明於後。 5 鬮式之籣單説明： 第1團是習知具有自動充電功能之半導體記億裝置的 功能方塊圔； 第2_是第1釀的時序圈，其顯示一充霣時鐘及内部 充霣位址信猇； 1Θ 第3圈是根據本發明之半導體記億裝置的功能方塊圓 ，該裝置包括一充電位址薄I試霣路； 第4圔顯示根據本發明第3圖中之充霣位址測試電路 的實施例； 第5麵顳示根據本發明第4圖中，充電位址測試電路 15 上之比較器的實施例； 第6圓是第3圓的時序圖，其顯示根據本發明，當半 導體記德裝置正由第4圈之充霣位址測試電路實行自動充 «蓮作。 接下來將描逑根據本發明之實施例，需注意的是第3 2Θ _和第1圈中相同的功能方塊元件採用相同的數宇標記。 現在請參照第3_，第3_中的其他元件和第1圈中之元 件相同，但不包含充電位址澜試霉路38，此测試電路3Θ接 收由充«位址計數器24產生的複數之内部充霣位址倍號Οθ 〜Qn-i ,並傳送一位址拥試倍號至資料输出缓衡器28。由 -6 - 本紙張尺度適用中B國家標準（CNS〉甲4规格（210 X 297公釐） ----J----------------------裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局霣工消费合作社印製 82.3. 40,000 A6 B6 212251 五、發明説明（5 ) 1 控制信號產生器20產生之CBR告知信號傳至充霣控制電路22 ，位址缓衡器U ,列解碼器12 ,以及感測放大器18。同時 ，一輪入/輪出控制信號也由控制信號產生器20產生。當 第3圔的半導體記億裝置在自動充電蓮作模式時，位址緩 5 衝器14將其輪入由外部位址Αβ〜Arw轉至内部充電位址。資 料输出缓街器28使位址測試信號被輪出半導體記德裝置外 。第4圏顯示充電位址測試霄路3Θ之詳細霉路。 參照第4圖，根據本發明，充電位址測試霣路30包括 複數的位址測試途徑PQe〜PQn-i ，疽些途徑PQe〜POn-i接收由 10 充電位址計數器24傳來複數之内部充電位址信號〇0〜Qn-：i之 倍號，並產生位址測試倍號，此測試信號偵测是否所有充 霄位址Qe〜Qn-已被產生於一自動充電週期中。 所有後數的位址测試途徑PQe〜PQ-i均具有相同的結構。 典型地，第一位址測試途徑PQe是由一第一子途徑DAe，—第 15 二子途徑DAe’ ，接收第一和第二子途徑DAe , DAe·之信號， 以及由比較控制信號Φ 2控制的第一比較器CPe。第一子途 徑DAe接收第一充霣位址信號0®並與第一比較器CPe的一輪入 端級合，其包括一 _由傳輸控制時鏞Φ 1傳送第一充霉位 址信號〇0的第一傳輸閘TGe，一縝合於第一傳輪閘TCe及第一 20 比較器CPe之一输入端間的第一閂鎖電路LC0。第二子途徑 DAe’直接傳輪第一充電位址信號Qe至第一比較器CPe的另一 輪入端。其他的位址搏！試途徑（如第二位址测試途徑PQi到 第η位址測試途徑PQn-i )之每一途徑的結構均和第一位址 測試途徑PQe相同。例如任一位址測試途徑PQi，其由第一子 -7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公*) ' 82.3. 40,000 ----：——：-----------------裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 21225： A6 B6 娌濟部中喪標準屬te工消費合作社印製 五、發明説明（6 ) 1 途徑DAi,第二子途徑DA/,第i比較器CPi所組成，此比較器 CPi接收第一和第二子途徑DAi及DAi’的信號，並藉比較控制 時鱅Φ2控制；第一子途徑DAi接收第丨充轚位址信铖Qi , 並讲合至第i比較器CPi之一输入端，其包括一藉由傅輪控 5 制時鑌Φ1傳送第i充霣路位址信號Qi之第ί傳输閘TGi, 以及縞合於第i傳輸閘TGi,以及银合於第i傳輸閘TGi及第 i比較器CPi之一輪入端間的閂鎖霣路LCi ;第二子途徑DAi | 直接將第i充電位址Qi傳至第ί比較器CPi的另一輪入端。 测試霉路32是由反及（NAND >閑34製成，用來接收所有 10 由複數比較器CPe、CP1、.........CPn-i所產生之輪出信號，並且 一反相器36網合至反及闞34的一输出绱，以便将反及閛36 的輸出信號轉換成位址測試信號。 一用於位址渕試途徑中之比較器的遍輯電路（如根據 本發明之一實施例）被掲露於第5圖中。參照第5鬮，第 15 i比較器CPi (第一比較器CPefij第η比較器CPn-i中之任一） 是由反及閛48以及第一反或（NOR )閘52所組成，其輸入端 共同IR合至第一和第二子途徑DAi及DAi’ ，反相器50將反及 W48的輸出信號反相，一第二反或閘54接收由反相器50及 第一反或閛52输出之信號，一反相器56將比較控制時鐘Φ 20 2反相，以及一第三反或閛5»接收由第二反或閘54及反相 器56输出之信號，以傳送一比較輪出信號至測試輪出《路 32 〇 根據本發明充罨位址剷試電路的蓮作將參照第3到5 及第6鬮做詳細的描述*具以圖式説明了列位址驅動_、 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝· 訂- .線. 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 212^- 212^- 經濟部中央標準局8工消费合作社印製 A6 B6 五、發明説明（7 ) 1 行址驅動倍號^告知倍號、充®時嫌WHSH，控制時幢 Φ 1及Φ2 ,以及複數之内部充電位址倍號Q0〜On-1。 箱注意的是描逑於後之充®位址澍試蓮作將僅以第一位址 拥試途徑ΡΟθ來實行，其可適用於同一条統之其他位址拥試 5 途徑。在行位址驅動佶號CAS在其驅動遇期而為"低"位準 狀態時，若列位址驅動倍號在長時間轉蚕其驅動遇期而 為#低〃位準後，預定時間過完，朗CBR告知倍號將於to時 間由第3圖的控制信號產生器20產生，以驅動自動充電運 作模式。然後，藉由CBR告知倍號控制之充霣控制霉路22藉 10 振盪器（未圔示）產生充電時鐘ORFSH (如第6園所示> ，因此充電位址計數器24產生複數的充霣位址信號Qe〜Qn-：i Ο 在傳輪控制時鑌Φ 1保持〃低〃位準的期間，内部充 霣位址信號Qe〜Qrw藉由通過傳輪閘TCe〜TGn-i被存入第一子 15 途徑DAe〜DAn-i上的閂鎖電路LCe〜LCn-i 。當充霣時鐘<DRFSH的 第一脈衝由"高〃位準轉變為"低"位準於第一自動充電 遇期内畤，則傳输控制時鐘Φ 1變為〃高*位準。因此， 傳輪閘TCe〜TCn-i便關閉使不能通過，於是儲存之充電位址 信號Qe〜Qn-i的初始位準被閂鎖霣路LCe〜LCn-i保持於第一子 20 途徑DA^DArw ，直到自動充電模式完全结束為止。其次當 充電時鐘ORFSH的第二脈衝變為〃高々位準，以驅動比較 器CPe〜CPn-i ，每一比較器都有兩輪入端，其中一端和儲存 充電位址倍號初始位準之罔鎖霣路的_出端建接，且g一 端直接收充霣位址信號的捺跳位準。 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉甲4規格（210 X 297公货 82.3. 40,000 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) —装Γ - 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 五、發明説明（8 ) 1 參照第5圃，在比較器CPi ( CPe〜CPn-：ι )中，反及閘48的 —输入端和第一反或閛52的一输入端網合至位於第一子途 徑DAi ( DAe〜DAn-i )上充霣位址信號的初始邏輯位準，且反及 閘48及第一反或閘52的另一输入端被縞合至位於第二子途 5 徑DAi· ( DA’e〜DA’n-i之任一）上充霣位址信號的捺跳邐輯位 準。锻如目前充霣位址倍號Qi ( Qe〜Qn-i之任一 > 的捺跳邏 輯位是"低"位準，俚設充霣位址信號Qi ( Qe〜Qiw之任一 )的初始位準已儲存於閂鏔電路LCi( LO〜LCn-ϊ之任一）且 為〃离"位準，則第二反或閘54由反相器5Θ接收一 〃低♦ 10 位準的输出倍號，此反相器50將反及閘48的輪出位準反相 ，同時由第一反或閛52接收一"低〃位準的輸出倍號。因 為目前比較控制時嫌Φ 2保持〃高"位準以驅動比較器CPi (CPe〜CPn-i之任一），所以第三反或W58可產生一〃低々 位準的輸出，並將牝输出傳至第4圈中拥試輪出電路32的 15 輸入端。因為比較器CPi之第三反或閘58的〃低"位準輪出 信號（卽由任一位址测試途徑ΡΟθ〜PQrw產生的結果输出信 號）使澜試输出《路32的输出為"低"位準，這表示在自 動充霣模式下，需要在一充轚遇期内實行之所有充霉位址 信铖〇θ〜Qn-i尚未被完全產生。 20 在前述狀況«後，被產生的毎一充電位址信號Qe〜Qn-i 由其〃高〃位準跳到"低"位準，或由其"低"位準跳到 〃高〃位準，所有比較器CPe〜CPn-i的反及閘（與反及閛48 類似）及第一反或閘（與第一反或闞52類似）可共同由第 二子途徑DAi’接收"离〃位準的充電位址信號Qe〜Qn-i ,且 (請先閱面之注意事项再塡寫本頁) -丨裝- 訂. 線. 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000 A6 B6 S13; 五、發明説明（9 ) 1 僅接收於下一自動充霣遇期之所有充霣位址倍號00〜Qn-t傅 至本身位址澍試途徑PQe~PQn-i之第二子途徑DAe·〜DA’n-i時（ 如第6圈所示）。接箸，參照第5圈，第三反或閘58產生 一 #高"位準的輸出倍號，结果位址潮試倍號變為"高" 5 位準，此乃因測試输出電路32之反及閛34的所有输出都變 成"离〃位準。這表示在一自動充電遇期）於自動充霄蓮 作模式中己完全產生。因此，内部充霣位址信號的產生條 件被偵測通遇資料輪出缠衡器28，且因此自動充霣遇期時 間可被確保。 10 在上述的實施例中，雖然比較控制時鐮Φ2被驅動於 充霣時嫌ORFSH的第二脈衝為"高〃位準時，但時鐘Φ2 的驅動時間可能被設計為僅驅動於所有充電位址信號均為 〃低〃位準之前或恰於該時間時，例如在充電時鑌ORFSH 之第rw傾脈波變為"高"位準時或之前（如第6國所示> 15 。此可使功率消耗對根據本發明半導釀記億装置之影礬減 少〇 再者，為了比較充霉位址信號之初始邏輯位準及充霣 位址倍號之目前邏輯位準，傳至比較器的信號數目可由此 技藉得到明顯的改變。 20 如上逑者，因為本發明具有一充電測試電路，用來偵 _是否用於自動充霉遇期及自動充霄運作模式中之内部充 電位址信號已被完全產生，因此一精確之自動充電週期便 可得到，且在大致自動充電遇期和標準有自動是霣週期間 的不一致也可被消除。 本紙張尺度適用中國Β家標準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐） -裝------·玎------線 (請先Μ讀背面之注意事項再項寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 82.3. 40,000 A6 B6 212251 五、發明説明（10) 1 雖然本發明已以一較佳實施例掲露如上，然其並非用 限定本發明，任何熟習此項技藉者，在不脱離本發明之 神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之 護範圍當視所附之申誚專利範團界定者為準。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) .裝· 訂. 線· 經濟部中央標準局R工消费合作社印製 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210 X 297公釐） 82.3. 40,000

Claims (1)

1. A7 B7

   六、申請專利範固 212冗丄 1 1. 一具有自勖充«功能之半導體記德裝置，包括：’ 一具有複數記億單元之記億單元陣列； 一用來S擇該記億單元之一的灌擇装置； 一用來由該記億單元存入及取出資料之输入及輪出裝 5 置； 一用來產生充«時鏞之充電控制霄路； 一用來產生複數之充«位址倍號回應至該充霣時鐘， 以及應用該充電位址信號至該選擇裝置的充電位址位址計 數器；以及 10 一用來偵測是否該充«位址倍號已被完全產生之充H 位址測試電路。 2. 如申請専利範團第1項所逑之半導體記億装置，其 中該充霣位址测電路包括用來分別接收該充霣位置信號之 初始《輯位準以及該充《位置信號之目前邏輯位準之複數 15 摘比較器，以及一用來接收該比較器輪出佶號之測試输出 電路。 3. 如申請専利範圍第2項所述之半導驩記億裝置，其 中該充電位址測試電路包括用來保持該充電位址信號之初 始邏賴位準的閂鋇裝置，以及用來傳输該充霣位址信號之 20 初始邐輯位準至該比較器之開期裝置。 4. 如申請專利範圍第2項所逑之半導釀記德裝置，其 中各該比較器至少於該充電位址信號到達相同《輯位準之 前被驅動。 5. —種半導髏記億裝置之充霣位址測試霣路，此测試 -13 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210 x 297公釐〉 -裝------.玎------.^ (請先閲讀背面之;'±意事項再塡寫本頁) 娌濟部中央標準曷R工消费合作社印K 21.22〇 Α7 Β7 C7 —-------I__D7 六、申請專利範囲 1 霣輅利用複數之内部充《位址信號而具有自動充軍的功能 ，其包括： 複數之位址測試途徑，各途徑包括一具有該充電位址 信號之初始邏輯位準的第一子途徑，以及該充霄位址信號 5 之第二子途徑； 複數之比較器，各比較器由該第一子途徑接收該充電 位址佶號的該初始邏輯位準；以及 一用來接收由該複數健比較器所產生之輸出信號的換I 試輪出霣路。 10 6.如申請專利範圍第5項所述之充電位址测試霄路， 其中該第一子途徑包括用來保持該充電位址信號之該初始 通輯位準的閂鎖裝置，以及用來傳送該充電位址信號之該 初始通輯位準至該比較器的開關裝置。 7.如申請專利範圍第5項所逑之充霣位址測試霣路， 15 其中該比較器至少於該充電位址信號逹到相同的邏輯位準 之前被驅動。 丨裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 經濟部中央標準局s工消费合作杜印製 -14 - 本紙張尺度適用中BB家螵準(CNS)甲4規格（210 X 297公釐)