相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2016年3月17日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/309,837以及2016年9月13日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)no.15/264,545的權(quán)益，其整體內(nèi)容通過(guò)引用并入本文。

本文描述的實(shí)施例一般涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置及存儲(chǔ)器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(mram)是采用具有磁阻效應(yīng)的磁性元件作為用于存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)裝置，并且因其高速操作、大存儲(chǔ)容量以及非易失性的特征作為下一代存儲(chǔ)器裝置受到關(guān)注。對(duì)于使用mram作為諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(dram)或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(sram)的易失性存儲(chǔ)器的替代物，已經(jīng)進(jìn)行了研究和開發(fā)。為了降低開發(fā)成本并且實(shí)現(xiàn)平滑的替換，期望以與dram和sram相同的規(guī)范來(lái)操作mram。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通常，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置包括：第一存儲(chǔ)體，其包括第一存儲(chǔ)器單元組，并且在接收到第一命令時(shí)將數(shù)據(jù)寫入第一存儲(chǔ)器單元組；第二存儲(chǔ)體，其包括第二存儲(chǔ)器單元組，并且在接收到第一命令時(shí)將數(shù)據(jù)寫入第二存儲(chǔ)器單元組；以及延遲控制器，其在接收到第二命令時(shí)對(duì)第一存儲(chǔ)體發(fā)出第一命令，并且在至少第一時(shí)段的間隔之后對(duì)第二存儲(chǔ)體發(fā)出第一命令。

本發(fā)明的實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)能夠控制寫入時(shí)的功耗的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置和存儲(chǔ)器系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的配置的框圖。

圖2示出根據(jù)第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存儲(chǔ)體。

圖3示出根據(jù)第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的存儲(chǔ)器單元。

圖4示出根據(jù)第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的延遲控制器。

圖5是示出根據(jù)第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作的命令序列。

圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作的具體示例的命令序列。

圖7示出根據(jù)第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的與圖6有關(guān)的操作。

圖8是示出根據(jù)第一實(shí)施例的比較例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作的具體示例的命令序列。

圖9示出根據(jù)第一實(shí)施例的比較例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的與圖8有關(guān)的操作。

圖10是示出根據(jù)第二實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作的命令序列。

圖11示出根據(jù)第二實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的與圖10有關(guān)的操作。

圖12是示出根據(jù)第二實(shí)施例的比較例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作的命令序列。

圖13是示出根據(jù)第二實(shí)施例的比較例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作的具體示例的命令序列。

圖14示出根據(jù)第二實(shí)施例的比較例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的與圖13有關(guān)的操作。

圖15是示出根據(jù)第三實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作的具體示例的命令序列。

圖16示出根據(jù)第三實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的與圖15有關(guān)的操作。

圖17是示出根據(jù)第四實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作的命令序列。

圖18示出根據(jù)第四實(shí)施例的修改的內(nèi)部控制器。

圖19示出根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的延遲控制器。

圖20示出根據(jù)第六實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的延遲控制器。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參考附圖描述實(shí)施例。在以下說(shuō)明中，具有基本上相同功能和配置的結(jié)構(gòu)元件將被分配相同的參考標(biāo)記。下面描述的每一個(gè)實(shí)施例僅僅指示用于實(shí)現(xiàn)實(shí)施例的技術(shù)思想的示例性設(shè)備或方法。實(shí)施例的技術(shù)思想的元件材料、形狀、結(jié)構(gòu)、布置等不限于下面描述的元件材料、形狀、結(jié)構(gòu)、布置。實(shí)施例的技術(shù)思想可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。

將基于雙倍數(shù)據(jù)速率(ddr)4標(biāo)準(zhǔn)來(lái)提供以下說(shuō)明來(lái)作為示例。然而，應(yīng)用于以下實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)不限于ddr4標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)施例可以基于jedec存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)，諸如lpddr和ddr，并且可以應(yīng)用于不基于特定標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)器。

<1>第一實(shí)施例

<1-1>配置

<1-1-1>存儲(chǔ)器系統(tǒng)的配置

首先，將描述根據(jù)實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)1。如在圖1中所示，存儲(chǔ)器系統(tǒng)1包括半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100和存儲(chǔ)器控制器(或主機(jī)裝置)200。本實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100例如是自旋轉(zhuǎn)移力矩型磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(stt-mram)。

如在圖1中所示，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100包括命令地址電路110、內(nèi)部控制器120、多個(gè)存儲(chǔ)體組130以及全局輸入/輸出電路140。為了簡(jiǎn)化，在本實(shí)施例中描述了其中半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100包括兩個(gè)存儲(chǔ)體組130(bg0)和(bg1)的情況。然而，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100可以包括三個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)體組130。當(dāng)不將存儲(chǔ)體組130(bg0)與存儲(chǔ)體組130(bg1)區(qū)分開時(shí)，僅將它們稱為“存儲(chǔ)體組130”。如上所述，應(yīng)用于本實(shí)施例的標(biāo)準(zhǔn)不限于ddr4標(biāo)準(zhǔn)。因此，存儲(chǔ)體組對(duì)于半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100不是不可缺少的。

命令地址輸入電路110從存儲(chǔ)器控制器200接收各種外部控制信號(hào)，諸如命令地址信號(hào)ca、時(shí)鐘信號(hào)clk、時(shí)鐘使能信號(hào)cke以及芯片選擇信號(hào)cs。命令地址輸入電路110向內(nèi)部控制器120傳送接收到的信號(hào)。

內(nèi)部控制器120包括延遲控制器121。延遲控制器121基于接收到的命令地址信號(hào)ca來(lái)延遲命令。

全局輸入/輸出電路140控制存儲(chǔ)器控制器200和每一個(gè)存儲(chǔ)體組130之間的連接。全局輸入/輸出電路140基于來(lái)自內(nèi)部控制器120的指令將數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器控制器200發(fā)送到預(yù)定存儲(chǔ)體組130。全局輸入/輸出電路140基于來(lái)自內(nèi)部控制器120的指令將數(shù)據(jù)從預(yù)定存儲(chǔ)體組130發(fā)送到存儲(chǔ)器控制器200。

存儲(chǔ)體組130(bg0)和存儲(chǔ)體組130(bg1)中的每一個(gè)包括多個(gè)存儲(chǔ)體10。

存儲(chǔ)體組130包括本地輸入/輸出電路131和存儲(chǔ)器區(qū)域132。

存儲(chǔ)器區(qū)域132包括多個(gè)存儲(chǔ)體10。為了簡(jiǎn)化，在此描述的是存儲(chǔ)區(qū)域132包括四個(gè)存儲(chǔ)體10(bk0)-(bk3)的情況。然而，存儲(chǔ)體10的數(shù)量不限于此。稍后將描述存儲(chǔ)體10的細(xì)節(jié)。當(dāng)不區(qū)分存儲(chǔ)體10(bk0)-(bk3)時(shí)，它們將被簡(jiǎn)稱為“存儲(chǔ)體10”。

<1-1-2>存儲(chǔ)體

接下來(lái)，將參考圖2描述存儲(chǔ)器區(qū)域132的存儲(chǔ)體10。存儲(chǔ)體10包括存儲(chǔ)器單元陣列11、感測(cè)放大器/寫入驅(qū)動(dòng)器(sa/wd)12以及頁(yè)緩沖器13。

存儲(chǔ)器單元陣列11包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元mc的矩陣。在存儲(chǔ)器單元陣列11中，布置有多個(gè)字線wl0至wli-1、多個(gè)位線bl0至blj-1以及多個(gè)源極線sl0至slj-1。存儲(chǔ)器單元陣列11的一行被連接到一個(gè)字線wl，并且存儲(chǔ)器單元陣列11的一列被連接到由一個(gè)位線bl和一個(gè)源極線sl形成的一對(duì)。

每一個(gè)存儲(chǔ)器單元mc包括磁阻效應(yīng)元件(磁性隧道功能(mtj)元件)11a和選擇晶體管11b。選擇晶體管11b例如由n溝道m(xù)osfet形成。

mtj元件11a的一端連接到位線bl，并且其另一端連接到選擇晶體管11b的漏極(源極)。

選擇晶體管11b的柵極連接到字線wl，并且其源極(漏極)連接到源極線sl。

感測(cè)放大器/寫入驅(qū)動(dòng)器12被布置在存儲(chǔ)器單元陣列11的位線延伸位置處。感測(cè)放大器/寫入驅(qū)動(dòng)器12包括感測(cè)放大器和寫入驅(qū)動(dòng)器。感測(cè)放大器連接到位線bl，并且檢測(cè)流過(guò)連接到所選擇的字線wl的存儲(chǔ)器單元mc的電流，以讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元mc中的數(shù)據(jù)。寫入驅(qū)動(dòng)器連接到位線bl和源極線sl，并且向連接到所選擇的字線wl的存儲(chǔ)器單元mc提供電流，以將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器單元mc中。感測(cè)放大器/寫入驅(qū)動(dòng)器12基于來(lái)自內(nèi)部控制器120的控制信號(hào)來(lái)控制位線bl和源極線sl。經(jīng)由頁(yè)緩沖器13執(zhí)行感測(cè)放大器/寫入驅(qū)動(dòng)器12與數(shù)據(jù)線dq之間的數(shù)據(jù)交換。

頁(yè)緩沖器13臨時(shí)保持從存儲(chǔ)器單元陣列11讀取的數(shù)據(jù)或從存儲(chǔ)器控制器200接收的寫入數(shù)據(jù)。寫入數(shù)據(jù)以列地址單位(ca單位)存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器13中。以頁(yè)單位執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)器單元陣列11的寫入操作和對(duì)頁(yè)緩沖器13的數(shù)據(jù)讀取操作。數(shù)據(jù)以ca單位從頁(yè)緩沖器13輸出到數(shù)據(jù)線dq。其中從存儲(chǔ)器單元陣列11共同讀取數(shù)據(jù)到頁(yè)緩沖器的單位或者其中從存儲(chǔ)器單元陣列11中的頁(yè)緩沖器共同寫入數(shù)據(jù)的單位被稱為“頁(yè)”。針對(duì)每一個(gè)列地址提供根據(jù)本實(shí)施例的頁(yè)緩沖器13。

當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入存儲(chǔ)器單元陣列11中時(shí)，存儲(chǔ)器控制器200向半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100發(fā)送連同寫入命令一起指示從哪里寫入的列地址以及寫入數(shù)據(jù)。內(nèi)部控制器120將從存儲(chǔ)器控制器200接收的寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器13中，并且將存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器13中的寫入數(shù)據(jù)寫入由列地址指定的存儲(chǔ)器單元mc中。

當(dāng)從存儲(chǔ)器單元陣列11讀取數(shù)據(jù)時(shí)，存儲(chǔ)器控制器200向半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100發(fā)送連同讀取命令一起指示從哪里讀取的列地址。內(nèi)部控制器120讀取從頁(yè)中的所有列地址到頁(yè)緩沖器13的數(shù)據(jù)。

前述存儲(chǔ)體配置是示例，并且存儲(chǔ)體可以具有另一配置。

<1-1-3>存儲(chǔ)器單元mc的配置

接下來(lái)，將參考圖3給出根據(jù)第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元mc的配置的示意性描述。如在圖3中所示，第一實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元mc的磁性隧道結(jié)(mtj)元件11a的一端連接到位線bl，并且其另一端連接到單元晶體管11b的一端。單元晶體管11b的另一端連接到源極線sl。利用隧道磁阻(tmr)效應(yīng)的mtj元件11a具有兩個(gè)鐵磁層f和p以及插入其間的非磁性層(隧道絕緣膜)b的層疊結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)利用由自旋極化隧道效應(yīng)產(chǎn)生的磁阻的變化來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。mtj元件11a可以根據(jù)兩個(gè)鐵磁層f和p的磁取向而進(jìn)入低電阻狀態(tài)或高電阻狀態(tài)。例如，如果定義低電阻狀態(tài)為數(shù)據(jù)“0”，并且定義高電阻狀態(tài)為數(shù)據(jù)“1”，則可以將1位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在mtj元件11a中。當(dāng)然，也可以定義低電阻狀態(tài)為數(shù)據(jù)“1”，并且可以定義高電阻狀態(tài)為數(shù)據(jù)“0”。

mtj元件11a例如通過(guò)順序地堆疊固定層(引腳層)p、隧道勢(shì)壘層b以及存儲(chǔ)層(自由層)f而形成。引腳層p由鐵磁體形成，并且包含例如鈷鉑(copt)、鈷鎳(coni)或鈷鈀(copd)。隧道勢(shì)壘層b由絕緣膜(諸如mgo)形成。自由層f由鐵磁體形成，并且包含例如鈷鐵硼(cofeb)或硼化鐵(feb)。引腳層p是磁取向固定的層，而自由層f是磁取向可變的層，并且通過(guò)利用磁取向來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

諸如cofeb、feb、copt、coni、copd以及mgo的材料的符號(hào)(notation)不將這些材料的組成比限制為1:1:1或1:1。例如，當(dāng)記錄層包含cofeb時(shí)，自由層f包含co、fe和b(co、fe和b的組成比不受限制)，并且當(dāng)隧道勢(shì)壘層b包含mgo時(shí)，隧道勢(shì)壘層b包含mg和o(mg和o的組成比不受限制)。這同樣適用于除上述以外的材料。

當(dāng)在寫入操作中電流以箭頭a1的方向流動(dòng)時(shí)，自由層f的磁取向相對(duì)于引腳層p的磁取向變?yōu)榉雌叫?ap狀態(tài))。結(jié)果，mtj元件11a進(jìn)入高電阻狀態(tài)(數(shù)據(jù)“1”)。當(dāng)在寫入操作中電流以箭頭a2的方向流動(dòng)時(shí)，自由層f的磁取向相對(duì)于引腳層p的磁取向變?yōu)槠叫?p狀態(tài))。結(jié)果，mtj元件11a進(jìn)入低電阻狀態(tài)(數(shù)據(jù)“0”)。以這種方式，可以取決于電流流動(dòng)的方向在mtj元件中寫入不同的數(shù)據(jù)。

<1-1-4>延遲控制器的配置

將參考圖4描述延遲控制器121。延遲控制器121包括多個(gè)延遲電路122(0)-(z)(z是自然數(shù))，延遲電路122中的每一個(gè)延遲電路將輸入命令延遲時(shí)段tppdi。延遲電路122(0)-(z)中的每一個(gè)與預(yù)定塊相關(guān)聯(lián)。即，延遲電路122(x(x：整數(shù)))與存儲(chǔ)體組130(bga(a：整數(shù)))和存儲(chǔ)體10(bkb(b：整數(shù)))相關(guān)聯(lián)。延遲電路122(x)的輸出信號(hào)提供給存儲(chǔ)體組130(bga)和存儲(chǔ)體10(bkb)。

在接收到例如預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea時(shí)，延遲控制器121生成命令cwi_bo。然后，延遲控制器121通過(guò)將命令cwi_bo經(jīng)由延遲電路122(0)延遲了時(shí)段tppdi來(lái)生成命令cwi_b1。此外，延遲電路122(1)通過(guò)將從延遲電路122(0)接收的命令延遲時(shí)段tppdi來(lái)生成命令cwi_b2。類似地，多個(gè)延遲電路122(0)-(z)串聯(lián)連接，以使得在每個(gè)時(shí)段tppdi生成命令。當(dāng)延遲電路122(0)-(z)彼此不區(qū)分時(shí)，僅將它們稱為“延遲電路122”。延遲控制器121的配置不限于此，并且可以適當(dāng)?shù)馗淖?。?dāng)命令cwi_b0至cwi_bz彼此不區(qū)分時(shí)，僅將它們稱為“命令cwi”。命令cwi是由內(nèi)部控制器120生成的命令。

<1-2>操作

<1-2-1>基本命令序列

將參考圖5描述與根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作有關(guān)的基本命令序列。

[時(shí)間t0]

存儲(chǔ)器控制器200發(fā)出有源命令act。在接收到有源命令act時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100轉(zhuǎn)變到有源狀態(tài)。例如，當(dāng)接收到有源命令act時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100從存儲(chǔ)器控制器200接收存儲(chǔ)體組地址、存儲(chǔ)體地址以及行地址。然后，設(shè)定存儲(chǔ)體組地址、存儲(chǔ)體地址以及行地址。

[時(shí)間t1]

在時(shí)間t1，在從時(shí)間t0經(jīng)過(guò)時(shí)段trcd(ras至cas延遲)之后，存儲(chǔ)器控制器200發(fā)出寫入命令wt。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100在有源命令act之后從存儲(chǔ)器控制器200接收寫入命令wt。

通過(guò)輸入寫入命令wt，指定頁(yè)緩沖器存取操作。

在寫入操作中，從存儲(chǔ)器控制器200輸入存儲(chǔ)體組地址、存儲(chǔ)體地址以及列地址，并且然后將其設(shè)定在命令地址電路110中。

圖中的時(shí)段trcd(ras到cas延遲)是從接收到有源命令act到接收到寫入命令wt的時(shí)段?！皉as”表示“行地址選通”，并且“cas”表示“列地址選通”。

[時(shí)間t2]

在時(shí)間t1之后的寫入延遲wl的時(shí)間t2，存儲(chǔ)器控制器200經(jīng)由數(shù)據(jù)線dq將數(shù)據(jù)din輸出到半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100。寫入延遲wl是從存儲(chǔ)器控制器200輸入寫入命令wt的時(shí)間到存儲(chǔ)器控制器200啟動(dòng)(boot)數(shù)據(jù)選通dqs(未示出)以將寫入數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)線dq的時(shí)間的時(shí)段。圖中的時(shí)段bl/2(bl：突發(fā)長(zhǎng)度(burstlength))是數(shù)據(jù)din的發(fā)送/接收所需的時(shí)段。

[時(shí)間t3]

當(dāng)存儲(chǔ)器控制器200完成輸出數(shù)據(jù)din時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100將接收到的數(shù)據(jù)din存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器13中。將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器13中的這種操作被稱為“頁(yè)緩沖器存取操作”(同樣稱為“pb存取”)。

[時(shí)間t4至?xí)r間t5]

存儲(chǔ)器控制器200可以從時(shí)間t3到時(shí)間t4發(fā)出預(yù)充電命令pre，該時(shí)間t4在從時(shí)間t3經(jīng)過(guò)時(shí)段twr之后。時(shí)段twr是頁(yè)緩沖器存取操作所需的時(shí)段。即，時(shí)段twr是從發(fā)出寫入命令到完成對(duì)目標(biāo)頁(yè)緩沖器的存取的時(shí)段。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100從存儲(chǔ)器控制器200接收預(yù)充電命令pre、存儲(chǔ)體組地址以及存儲(chǔ)體地址。在命令地址電路110中設(shè)定存儲(chǔ)體組地址和存儲(chǔ)體地址。

在接收到預(yù)充電命令pre時(shí)，根據(jù)由內(nèi)部控制器120發(fā)出的內(nèi)部命令cwi，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100開始將存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器13中的數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)存儲(chǔ)體的存儲(chǔ)器單元陣列11中的寫入操作。

在完成在存儲(chǔ)器單元陣列11中寫入數(shù)據(jù)的操作時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100然后開始字線和位線的預(yù)充電操作(同樣稱為“復(fù)位”或“存儲(chǔ)體復(fù)位”)。在從時(shí)間t4經(jīng)過(guò)時(shí)段trp之后的時(shí)間t5之后，存儲(chǔ)器控制器200能夠向同一存儲(chǔ)體發(fā)出有源命令act。存儲(chǔ)器控制器200發(fā)送與時(shí)鐘信號(hào)clk的時(shí)序同步的命令或數(shù)據(jù)。

當(dāng)接收到預(yù)充電命令pre時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100執(zhí)行寫入操作和預(yù)充電操作。當(dāng)接收到寫入命令wt時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100執(zhí)行頁(yè)緩沖器存取操作，但不執(zhí)行寫入操作。為了在存儲(chǔ)器單元陣列11中寫入數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)器控制器200需要發(fā)出預(yù)充電命令pre。即，在根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)1中，由預(yù)充電命令pre而不是寫入命令wt來(lái)定義對(duì)存儲(chǔ)器單元的寫入操作的時(shí)序。

<1-2-2>具體示例

將參考圖6描述根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)1對(duì)所有存儲(chǔ)體10執(zhí)行寫入操作(總共八個(gè))的情況的具體操作示例。

[時(shí)間t10]

存儲(chǔ)器控制器200可以以時(shí)段tccd(cas至cas延遲)的間隔按順序?qū)Υ鎯?chǔ)體組130(bg0)的存儲(chǔ)體10(bk0)、存儲(chǔ)體組130(bg1)的存儲(chǔ)體10(bk0)、存儲(chǔ)體組130(bg0)的存儲(chǔ)體10(bk1)、存儲(chǔ)體組130(bg1)的存儲(chǔ)體10(bk1)、存儲(chǔ)體組130(bg0)的存儲(chǔ)體10(bk2)、存儲(chǔ)體組130(bg1)的存儲(chǔ)體10(bk2)、存儲(chǔ)體組130(bg0)的存儲(chǔ)體10(bk3)以及存儲(chǔ)體組130(bg1)的存儲(chǔ)體10(bk3)發(fā)出寫入命令wt(第一至第八wt)。

圖中的時(shí)段tccd(cas到cas延遲)是從發(fā)出寫入命令wt到發(fā)出下一個(gè)寫入命令wt的延遲時(shí)間。

[時(shí)間t12]

在時(shí)間t2，在從發(fā)出寫入命令wt(第八wt)的時(shí)間t11a經(jīng)過(guò)時(shí)段wl+bl/2+twr之后，存儲(chǔ)器控制器200發(fā)出預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea，其是對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100的所有存儲(chǔ)體10執(zhí)行寫入和預(yù)充電操作的指令。

將參考圖7描述當(dāng)接收到預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea時(shí)執(zhí)行的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100的操作。

[時(shí)間t12a]

在接收到預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea時(shí)，延遲控制器121在每個(gè)時(shí)段tppdi生成命令cwi_b0至cwi_b7。

內(nèi)部控制器120對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)發(fā)出存儲(chǔ)體組130(bg0)和存儲(chǔ)體10(bk0)的地址，以及命令cwi_b0。

在接收到命令cwi_b0和存儲(chǔ)體10(bk0)的地址時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg0)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk0)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

[時(shí)間t12b]

在時(shí)間t12b，在從時(shí)間t12a經(jīng)過(guò)時(shí)段tppdi之后，內(nèi)部控制器120對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)發(fā)出存儲(chǔ)體組130(bg1)和存儲(chǔ)體10(bk0)的地址，以及命令cwi_b1。

在接收到命令cwi_b1和存儲(chǔ)體10(bk0)的地址時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg1)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk0)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

[時(shí)間t12c]

在時(shí)間t12c，在從時(shí)間t12b經(jīng)過(guò)時(shí)段tppdi之后，內(nèi)部控制器120對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)發(fā)出存儲(chǔ)體組130(bg0)和存儲(chǔ)體10(bk1)的地址，以及命令cwi_b2。

在接收到命令cwi_b2和存儲(chǔ)體10(bk1)的地址時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg0)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk1)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

[時(shí)間t12e]

在時(shí)間t12e，在從時(shí)間t12c經(jīng)過(guò)時(shí)段tppdi之后，內(nèi)部控制器120對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)發(fā)出存儲(chǔ)體組130(bg1)和存儲(chǔ)體10(bk1)的地址，以及命令cwi_b3。

在接收到命令cwi_b3和存儲(chǔ)體10(bk1)的地址時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg1)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk1)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

[時(shí)間t12f]

在時(shí)間t12f，在從時(shí)間t12e經(jīng)過(guò)時(shí)段tppdi之后，內(nèi)部控制器120對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)發(fā)出存儲(chǔ)體組130(bg0)和存儲(chǔ)體10(bk2)的地址，以及命令cwi_b4。

在接收到命令cwi_b4和存儲(chǔ)體10(bk2)的地址時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg0)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk2)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

[時(shí)間t12g]

在時(shí)間t12g，在從時(shí)間t12f經(jīng)過(guò)時(shí)段tppdi之后，內(nèi)部控制器120對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)發(fā)出存儲(chǔ)體組130(bg1)和存儲(chǔ)體10(bk2)的地址，以及命令cwi_b5。

在接收到命令cwi_b5和存儲(chǔ)體10(bk2)的地址時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg1)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk2)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

[時(shí)間t12h]

在時(shí)間t12h，在從時(shí)間t12g經(jīng)過(guò)時(shí)段tppdi之后，內(nèi)部控制器120對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)發(fā)出存儲(chǔ)體組130(bg0)和存儲(chǔ)體10(bk3)的地址，以及命令cwi_b6。

在接收到命令cwi_b6和存儲(chǔ)體10(bk3)的地址時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg0)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk3)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

[時(shí)間t12i]

在時(shí)間t12i，在從時(shí)間t12h經(jīng)過(guò)時(shí)段tppdi之后，內(nèi)部控制器120對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)發(fā)出存儲(chǔ)體組130(bg1)和存儲(chǔ)體10(bk3)的地址，以及命令cwi_b7。

在接收到命令cwi_b7和存儲(chǔ)體10(bk3)的地址時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg1)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk3)執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

對(duì)存儲(chǔ)體發(fā)出命令的順序不限于上述。

如在圖7中所示，對(duì)存儲(chǔ)器單元的寫入操作所需的時(shí)間是“twrite”。以頁(yè)大小為單位執(zhí)行寫入操作。也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，通過(guò)“(twrite/tppdi)*頁(yè)大小”來(lái)限定同時(shí)執(zhí)行寫入操作的單元的數(shù)量。在本實(shí)施例中，如在圖7中所示，時(shí)間t12c至?xí)r間t12e，設(shè)定延遲時(shí)段tppdi以使得同時(shí)執(zhí)行寫入操作的存儲(chǔ)體的數(shù)量例如不大于3?？梢赃m當(dāng)?shù)馗淖儠r(shí)段tppdi。

在從時(shí)間t12經(jīng)過(guò)時(shí)段trpa之后的時(shí)間t13之后(寫入操作完成之后)，存儲(chǔ)器控制器200可以發(fā)出有源命令act。即，存儲(chǔ)器控制器200不能發(fā)出有源命令act，直到從發(fā)出預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea起經(jīng)過(guò)了時(shí)段trpa為止?？梢酝ㄟ^(guò)“tppdi*(存儲(chǔ)體組的數(shù)量*存儲(chǔ)體地址的數(shù)量-1)+trp”來(lái)限定時(shí)段trpa。

<1-3>優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述實(shí)施例，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100響應(yīng)于由存儲(chǔ)器控制器200發(fā)出的寫入命令wt將外部傳送的數(shù)據(jù)加載到頁(yè)緩沖器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100響應(yīng)于預(yù)充電命令pre將保持在頁(yè)緩沖器13中的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器單元陣列11。即使當(dāng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100從存儲(chǔ)器控制器200接收到預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea(其是對(duì)所有存儲(chǔ)體10執(zhí)行寫入和預(yù)充電操作的指令)時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100也不同時(shí)對(duì)所有存儲(chǔ)體10執(zhí)行寫入操作。即，當(dāng)發(fā)出預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100通過(guò)延遲控制器121禁止對(duì)所有存儲(chǔ)體10同時(shí)執(zhí)行寫入操作。

為了便于理解該優(yōu)點(diǎn)，將描述根據(jù)第一實(shí)施例的比較例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。

根據(jù)比較例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100不包括延遲控制器121。如在圖8中所示，在時(shí)間t12，在從存儲(chǔ)器控制器200接收到預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100對(duì)所有存儲(chǔ)體10執(zhí)行寫入操作(trp<trpa)。如在圖9中所示，對(duì)所有存儲(chǔ)體10同時(shí)執(zhí)行寫入操作。在這種情況下，同時(shí)執(zhí)行寫入操作的單元數(shù)量為“頁(yè)大小*存儲(chǔ)體組數(shù)量×存儲(chǔ)體地址數(shù)量”，結(jié)果是從時(shí)間t12到時(shí)間t12j的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100的功耗為高。

結(jié)果，由于數(shù)據(jù)寫入所需的功率不足，可能無(wú)法正確地寫入數(shù)據(jù)。在該示例中，存儲(chǔ)體10的數(shù)量為8。然而，如果存儲(chǔ)體10的數(shù)量增加，則這種可能性進(jìn)一步增加。

當(dāng)從存儲(chǔ)器控制器200發(fā)出預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea時(shí)，本實(shí)施例可以通過(guò)使用延遲控制器121來(lái)控制在每個(gè)存儲(chǔ)體10的存儲(chǔ)器單元中寫入數(shù)據(jù)的時(shí)序。因此，與比較例不同，本實(shí)施例可以防止對(duì)所有存儲(chǔ)體10同時(shí)執(zhí)行寫入操作，并且禁止寫入操作所需的功率不足的問題。

根據(jù)上述實(shí)施例，從存儲(chǔ)器控制器200到半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100的數(shù)據(jù)傳送獨(dú)立于半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100中的數(shù)據(jù)寫入操作。因此，可以抑制對(duì)存儲(chǔ)器單元的寫入操作所附帶的電流的峰值，而不降低對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100的數(shù)據(jù)傳送速率。結(jié)果，可以提供高可靠性和高質(zhì)量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100。

在上述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了每個(gè)時(shí)段tppdi對(duì)一個(gè)存儲(chǔ)體10執(zhí)行寫入操作的情況。然而，例如，可以每個(gè)時(shí)段tppdi對(duì)多個(gè)存儲(chǔ)體10執(zhí)行寫入操作。可以以作為一個(gè)存儲(chǔ)體的分部的子存儲(chǔ)體為單位順序地執(zhí)行寫入操作。

<2>第二實(shí)施例

將描述第二實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置控制數(shù)據(jù)寫入時(shí)序。然而，在第二實(shí)施例中，存儲(chǔ)器控制器控制命令發(fā)出時(shí)序。將省略與第一實(shí)施例的那些部件相似的部件的描述。根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100可以采用延遲控制器121。

<2-1>操作

將參考圖10描述本實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)1的數(shù)據(jù)寫入操作。存儲(chǔ)器控制器200可以在每個(gè)時(shí)段tppd對(duì)預(yù)定存儲(chǔ)體組中的預(yù)定存儲(chǔ)體10發(fā)出預(yù)充電命令。

具體地，如在圖10中所示，存儲(chǔ)器控制器200在時(shí)間t20對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)、存儲(chǔ)體10(bk0)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第一pre)。

在時(shí)間t21，在從時(shí)間t20經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200然后對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)、存儲(chǔ)體10(bk0)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第二pre)。

在時(shí)間t22，在從時(shí)間t21經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)、存儲(chǔ)體10(bk1)同樣發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第三pre)。

在時(shí)間t23，在從時(shí)間t22經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200然后對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)、存儲(chǔ)體10(bk1)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第四pre)。

在時(shí)間t24，在從時(shí)間t23經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)、存儲(chǔ)體10(bk2)同樣發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第五pre)。

在時(shí)間t25，在從時(shí)間t24經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200然后對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)、存儲(chǔ)體10(bk2)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第六pre)。

在時(shí)間t26，在從時(shí)間t25經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)、存儲(chǔ)體10(bk3)同樣發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第七pre)。

在時(shí)間t27，在從時(shí)間t26經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200然后對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)、存儲(chǔ)體10(bk3)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第八pre)。

如在圖11中所示，在從存儲(chǔ)器控制器200接收到預(yù)充電命令第一pre時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg0)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk0)的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。類似地，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100以時(shí)段tppd的間隔接收預(yù)充電命令，并且基于地址對(duì)存儲(chǔ)體10的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行寫入操作。

通過(guò)“(twrite/tppd)*頁(yè)大小”限定同時(shí)執(zhí)行寫入操作的單元數(shù)量。

<2-2>優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述實(shí)施例，在接收到預(yù)充電命令時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100對(duì)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行寫入操作。存儲(chǔ)器控制器200可以通過(guò)控制時(shí)段tppd來(lái)控制同時(shí)執(zhí)行寫入操作的單元的數(shù)量。

為了便于理解該優(yōu)點(diǎn)，將描述根據(jù)第二實(shí)施例的比較例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。

如在圖12中所示，在接收到寫入命令wt時(shí)，根據(jù)比較例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置連續(xù)地執(zhí)行頁(yè)緩沖器存取操作和數(shù)據(jù)寫入操作。

根據(jù)ddr4sdram規(guī)范，當(dāng)對(duì)相同存儲(chǔ)體組連續(xù)發(fā)出寫入命令時(shí)，需要等待時(shí)段tccd_l。當(dāng)對(duì)不同存儲(chǔ)體組連續(xù)發(fā)出寫入命令時(shí)，需要等待時(shí)段tccd_s(tccd_s<tccd_l)。

時(shí)段tccd_s和tccd_l可以比數(shù)據(jù)寫入時(shí)段twrite更短。例如，dram的數(shù)據(jù)寫入時(shí)段twrite大約等于或短于tccd_s和tccd_l。然而，mram的數(shù)據(jù)寫入時(shí)段twrite可能比dram的數(shù)據(jù)寫入時(shí)段twrite更長(zhǎng)。

如在圖13中所示，當(dāng)從時(shí)間t30到時(shí)間t37以時(shí)段tccd_s的間隔輸入寫入命令時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100以如在圖14中所示的從時(shí)間t40到時(shí)間t49的時(shí)段tccd_s的間隔執(zhí)行頁(yè)緩沖器存取操作和數(shù)據(jù)寫入操作。因此，通過(guò)“(twrite/tccd_s)*頁(yè)大小”限定同時(shí)執(zhí)行寫入操作的單元的數(shù)量。如上所述，時(shí)段tccd_s和tccd_l的最小值在規(guī)范下是固定的，因此同時(shí)執(zhí)行寫入操作的單元的數(shù)量取決于時(shí)段twrite。如果時(shí)段twrite變得更長(zhǎng)，則功耗增加。結(jié)果，由于寫入所需的功率不足，可能無(wú)法正確寫入數(shù)據(jù)。

在上述第二實(shí)施例中，存儲(chǔ)器控制器200需要發(fā)出預(yù)充電命令pre以將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器單元陣列11。即，在根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)1中，通過(guò)預(yù)充電命令pre而不是寫入命令wt來(lái)限定對(duì)單元的寫入操作的時(shí)序。

此外，在本實(shí)施例中，存儲(chǔ)器控制器200以時(shí)段tppd或更長(zhǎng)的間隔發(fā)出預(yù)充電命令。即，存儲(chǔ)器控制器200可以通過(guò)控制時(shí)段tppd來(lái)控制同時(shí)執(zhí)行寫入操作的單元的數(shù)量。這使得能夠控制寫入時(shí)的功耗。

根據(jù)上述實(shí)施例，從存儲(chǔ)器控制器200到半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100的數(shù)據(jù)傳送獨(dú)立于半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100中的數(shù)據(jù)寫入操作。因此，可以抑制對(duì)存儲(chǔ)器單元的寫入操作所附帶的電流的峰值，而不降低對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100的數(shù)據(jù)傳送速率。結(jié)果，可以提供高可靠性和高質(zhì)量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100。

本實(shí)施例可以與第一實(shí)施例組合。

<3>第三實(shí)施例

將描述第三實(shí)施例。在第三實(shí)施例中描述的是存儲(chǔ)器控制器基于預(yù)充電窗口來(lái)控制命令發(fā)出時(shí)序的情況。將省略與第一或第二實(shí)施例的部件類似的部件的描述。

<3-1>操作

將參考圖15描述本實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)1的數(shù)據(jù)寫入操作。存儲(chǔ)器控制器200可以在時(shí)段tprw期間發(fā)出預(yù)充電命令直到預(yù)充電命令上限數(shù)量nwt。

存儲(chǔ)器控制器200采用滿足“tprw/(nwt-1)<tccd(包括tccd_s和tccd_l)”的tprw和nwt。在本實(shí)施例中，設(shè)定tprw和nwt為滿足約束“tprw≥twrite”和“預(yù)充電命令上限數(shù)nwt≤3”。然而，上述約束僅僅是示例，并且可以適當(dāng)?shù)馗淖儠r(shí)段tprw和預(yù)充電命令上限數(shù)量nwt。

具體地，參考圖15和圖16，存儲(chǔ)器控制器200在時(shí)間t50對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)、存儲(chǔ)體10(bk0)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第一pre)。如果存儲(chǔ)器控制器200在時(shí)間t50發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第一pre)，則其可以進(jìn)一步從時(shí)間t50起兩次在時(shí)段tprw發(fā)出預(yù)充電命令。

在接收到預(yù)充電命令第一pre時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg0)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk0)的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

在時(shí)間t51，在從時(shí)間t50經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)、存儲(chǔ)體10(bk0)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第二pre)。在本實(shí)施例中，描述提供時(shí)段tppd的情況作為示例。然而，時(shí)段tppd不是必須提供的。

在接收到預(yù)充電命令第二pre時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg1)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk0)的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

在時(shí)間t52，在從時(shí)間t51經(jīng)過(guò)時(shí)段tppd之后，存儲(chǔ)器控制器200對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg0)、存儲(chǔ)體10(bk1)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第三pre)。

在接收到預(yù)充電命令第三pre時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bg0)對(duì)存儲(chǔ)體10(bk1)的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

由于存儲(chǔ)器控制器200從時(shí)間t50到時(shí)間t52已經(jīng)三次發(fā)出預(yù)充電命令，所以它不能從時(shí)間t50起的時(shí)段tprw內(nèi)發(fā)出新的預(yù)充電命令。

在時(shí)間t53，在從時(shí)間t50經(jīng)過(guò)時(shí)段tprw之后，存儲(chǔ)器控制器200可以對(duì)存儲(chǔ)體組130(bg1)、存儲(chǔ)體10(bk1)發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第四pre)。在存儲(chǔ)器控制器200在時(shí)間t53發(fā)出預(yù)充電命令pre(圖中的第四pre)之后，其可以在時(shí)間t51之后的時(shí)段tprw發(fā)出新的預(yù)充電命令。類似地，存儲(chǔ)器控制器200重復(fù)關(guān)于時(shí)間t50到時(shí)間t53所描述的操作。

<3-2>優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述實(shí)施例，在接收到預(yù)充電命令時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100執(zhí)行寫入操作。存儲(chǔ)器控制器200可以通過(guò)控制時(shí)段tprw來(lái)控制同時(shí)執(zhí)行寫入操作的單元的數(shù)量。即，在本實(shí)施例中，存儲(chǔ)器控制器200可以限制執(zhí)行寫入操作的單元的最大數(shù)量。這使得能夠控制寫入時(shí)的功耗。結(jié)果，可以提供高質(zhì)量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置。

本實(shí)施例可以與第一和第二實(shí)施例組合。

<4>第四實(shí)施例

將描述第四實(shí)施例。在第四實(shí)施例中描述的是添加了用于執(zhí)行寫入操作的命令的情況。將省略與第一實(shí)施例的那些部件相似的部件的描述。根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100不需要包括延遲控制器121。

<4-1>命令序列

將參考圖17描述與根據(jù)本實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的寫入操作有關(guān)的基本命令序列。

[時(shí)間t0至?xí)r間t3]

操作與關(guān)于圖5描述的操作相同。

[時(shí)間t4至?xí)r間t8]

存儲(chǔ)器控制器200可以在從時(shí)間t3經(jīng)過(guò)時(shí)段twr之后的時(shí)間t4發(fā)出單元寫入命令cw。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100從存儲(chǔ)器控制器200接收單元寫入命令cw、存儲(chǔ)體組地址和存儲(chǔ)體地址。在地址緩沖器(未示出)中設(shè)定存儲(chǔ)體組地址和存儲(chǔ)體地址。

在接收到單元寫入命令cw時(shí)，內(nèi)部控制器120開始寫入操作，以將存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器13中的數(shù)據(jù)寫入由存儲(chǔ)體組地址和存儲(chǔ)體地址指定的存儲(chǔ)體中。

[時(shí)間t8至?xí)r間t9]

存儲(chǔ)器控制器200可以在從時(shí)間t4經(jīng)過(guò)時(shí)段tcw之后的時(shí)間t8發(fā)出預(yù)充電命令pre。

在接收到預(yù)充電命令pre時(shí)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100開始存儲(chǔ)體復(fù)位操作。在時(shí)間t9之后，在從時(shí)間t8經(jīng)過(guò)時(shí)段trp之后，存儲(chǔ)器控制器200能夠向同一存儲(chǔ)體發(fā)出有源命令act。

在接收到單元寫入命令cw時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置100對(duì)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

在上述第一至第三實(shí)施例中，單元寫入命令cw可以被預(yù)充電命令代替。

本實(shí)施例可以與第一至第三實(shí)施例組合。

<4-2>第四實(shí)施例的變型

接下來(lái)，將參考圖18描述第四實(shí)施例的變型。

<4-3>第四實(shí)施例的變型的概要

即使當(dāng)對(duì)存儲(chǔ)體發(fā)出單元寫入命令cw時(shí)，也可能尚未對(duì)存儲(chǔ)體發(fā)出寫入命令wt。從功耗的觀點(diǎn)來(lái)看，不優(yōu)選對(duì)這種存儲(chǔ)體執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。

在第四實(shí)施例的變型中，僅對(duì)已經(jīng)發(fā)出寫入命令wt的存儲(chǔ)體發(fā)出單元寫入命令cw。在下文中，將描述用于實(shí)現(xiàn)第四實(shí)施例的變型的配置。

<4-4>根據(jù)第四實(shí)施例的變型的內(nèi)部控制器

根據(jù)第四實(shí)施例的變型的內(nèi)部控制器120包括and(和)運(yùn)算電路123(0)-(z)。and運(yùn)算電路123(0)-(z)各自與預(yù)定塊相關(guān)聯(lián)。即，and運(yùn)算電路123(x)與存儲(chǔ)體組130(bga)、存儲(chǔ)體10(bkb)相關(guān)聯(lián)。因此，向存儲(chǔ)體組130(bga)、存儲(chǔ)體10(bkb)提供and運(yùn)算電路123(x)的輸出信號(hào)。

and運(yùn)算電路123(x)在其第一輸入端接收單元寫入命令cw_bx，并在其第二輸入端接收標(biāo)志wflag_bx。然后，and運(yùn)算電路125(x)輸出從第一輸入端子和第二輸入端子輸入的信號(hào)的運(yùn)算作為單元寫入命令cwi_bx。

單元寫入命令cwi_bx與第四實(shí)施例中描述的單元寫入命令cw相同。在本變型中，用于存儲(chǔ)體組130(bga)、存儲(chǔ)體10(bkb)的單元寫入命令cw被稱為單元寫入命令cw_bx。

標(biāo)志wflag_bx由內(nèi)部控制器120生成。具體地，當(dāng)內(nèi)部控制器120確定在對(duì)目標(biāo)存儲(chǔ)體(例如存儲(chǔ)體組130(bga)、存儲(chǔ)體10(bkb))執(zhí)行先前預(yù)充電操作之后輸入寫入命令wt時(shí)，內(nèi)部控制器120使標(biāo)志wflag_bx為高(h)電平。除非在對(duì)目標(biāo)存儲(chǔ)體執(zhí)行先前預(yù)充電操作之后輸入寫入命令wt，否則內(nèi)部控制器120使保持標(biāo)志wflag_bx處于低(l)電平。

當(dāng)單元寫入命令cw正在接收并且標(biāo)志wflag_bx處于h電平時(shí)，and運(yùn)算電路123(x)輸出單元寫入命令cwi_bx。即，and運(yùn)算電路123(x)僅在對(duì)目標(biāo)存儲(chǔ)體接收到寫入命令wt時(shí)發(fā)出單元寫入命令cwi_bx。其它and運(yùn)算電路123以相同的方式操作。

單元寫入命令cwi_bx與第四實(shí)施例中描述的單元寫入命令cw相同。在接收到單元寫入命令cwi_bx時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bga)開始寫入操作，以將存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器13中的數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)體10(bkb)的存儲(chǔ)器單元陣列11中。

存儲(chǔ)器控制器200可以在從發(fā)出單元寫入命令cwi_bx經(jīng)過(guò)時(shí)段tcw之后發(fā)出預(yù)充電命令pre。

<4-5>優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述實(shí)施例，僅對(duì)已經(jīng)發(fā)出寫入命令wt的存儲(chǔ)體發(fā)出單元寫入命令cw。如果尚未對(duì)存儲(chǔ)體發(fā)出寫入命令wt，則不對(duì)存儲(chǔ)體執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。因此，可以禁止不必要的寫入操作。結(jié)果，可以降低功耗。

<5>第五實(shí)施例

將描述第五實(shí)施例。在第五實(shí)施例中描述的是當(dāng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置接收預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令時(shí)，根據(jù)需要發(fā)出單元寫入命令的情況。將省略與第一或第四實(shí)施例或第四實(shí)施例的變型相似的部分的描述。

<5-1>第五實(shí)施例的概要

將描述第五實(shí)施例的概要。在第一實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)出預(yù)充電所有存儲(chǔ)體指令prea時(shí)，對(duì)包括尚未發(fā)出寫入命令wt的存儲(chǔ)體的存儲(chǔ)體執(zhí)行寫入操作。在第五實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)出預(yù)充電所有存儲(chǔ)體指令prea時(shí)，僅對(duì)已經(jīng)發(fā)出寫入命令wt的存儲(chǔ)體執(zhí)行寫入操作。

在下文中，將描述實(shí)現(xiàn)第五實(shí)施例所需的配置。

<5-2>延遲控制器的配置

將參考圖19描述根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的延遲控制器121。如在圖19中所示，延遲控制器121包括多個(gè)延遲電路122(0)-(z)。此外，延遲控制器121包括延遲電路124(0)-(z)，該延遲電路124(0)-(z)將延遲電路122(0)-(z)的輸出信號(hào)延遲時(shí)段tppdi。此外，延遲控制器121包括接收延遲電路122(0)-(z)的輸出信號(hào)的and運(yùn)算電路125(0)-(z)。

例如，延遲電路122(x)、延遲電路124(x)以及and運(yùn)算電路125(x)與存儲(chǔ)體組130(bga)、存儲(chǔ)體10(bkb)相關(guān)聯(lián)。也就是說(shuō)，延遲電路124(x)和and運(yùn)算電路125(x)的輸出信號(hào)被提供給存儲(chǔ)體組130(bga)、存儲(chǔ)體10(bkb)。

and運(yùn)算電路125(x)在其第一輸入端子處接收命令prea或延遲電路122(x)的輸出信號(hào)，并在其第二輸入端子處接收標(biāo)志wflag_bx。然后，and運(yùn)算電路(x)輸出從第一輸入端子和第二輸入端子輸入的信號(hào)的運(yùn)算作為單元寫入命令cwi_bx。標(biāo)志wflag_bx與第四實(shí)施例的變型例中描述的相同。

當(dāng)命令prea或延遲電路122(x)的輸出信號(hào)處于h電平，并且標(biāo)志wflag_bx處于h電平時(shí)，and運(yùn)算電路125(x)輸出單元寫入命令cwi_bx。即，僅當(dāng)預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea被接收并且已經(jīng)對(duì)目標(biāo)存儲(chǔ)體輸入了寫入命令wt時(shí)，and運(yùn)算電路125(x)發(fā)出單元寫入命令cwi_bx。

其它延遲電路122和124以及and運(yùn)算電路125以相同的方式操作。

當(dāng)延遲控制器121發(fā)出單元寫入命令cwi_bx時(shí)，其在發(fā)出單元寫入命令cwi_bx之后的時(shí)段twrite發(fā)出存儲(chǔ)體復(fù)位命令prei_bx。因此，延遲控制器121以與第四實(shí)施例中描述的相同的方式操作。即使不發(fā)出單元寫入命令cwi_bx，也發(fā)出命令prei_bx。

在接收到預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea時(shí)，延遲控制器121選擇性地發(fā)出單元寫入命令cwi_bx，并且在每個(gè)時(shí)段tppdi發(fā)出命令prei_bx。

在接收到命令prei_bx時(shí)，存儲(chǔ)體組130(bga)執(zhí)行存儲(chǔ)體10(bkb)的預(yù)充電操作。

<5-3>優(yōu)點(diǎn)

在根據(jù)上述實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置中，當(dāng)發(fā)出預(yù)充電所有存儲(chǔ)體命令prea時(shí)，僅對(duì)已經(jīng)發(fā)出寫入命令wt的存儲(chǔ)體執(zhí)行寫入操作。因此，可以禁止對(duì)存儲(chǔ)器單元的不必要的數(shù)據(jù)寫入操作。結(jié)果，可以降低功耗。

<6>第六實(shí)施例

將描述第六實(shí)施例。在第六實(shí)施例中描述的是當(dāng)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置接收預(yù)充電命令時(shí)半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置根據(jù)需要發(fā)出單元寫入命令的情況。將省略與第二或第四實(shí)施例或第四實(shí)施例的變型相似的部分的描述。

<6-1>第六實(shí)施例的概要

將描述第六實(shí)施例的概要。在第二實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)出預(yù)充電命令prea時(shí)，對(duì)包括已經(jīng)發(fā)出或沒有發(fā)出寫入命令wt的存儲(chǔ)體的存儲(chǔ)體執(zhí)行寫入操作。在第六實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)出預(yù)充電命令prea時(shí)，僅對(duì)已經(jīng)發(fā)出寫入命令wt的存儲(chǔ)體執(zhí)行寫入操作。

在下文中，將描述實(shí)現(xiàn)第六實(shí)施例所需的配置。

<6-2>延遲控制器的配置

將參考圖20描述根據(jù)第六實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的延遲控制器121。如在圖20中所示，延遲控制器121包括多個(gè)延遲電路126(0)-(z)。此外，延遲控制器121包括and運(yùn)算電路127(0)-(z)。

例如，延遲電路126(x)和and運(yùn)算電路127(x)與存儲(chǔ)體組130(bga)、存儲(chǔ)體10(bkb)相關(guān)聯(lián)。即，向存儲(chǔ)體組130(bga)、存儲(chǔ)體10(bkb)提供延遲電路126(x)和and運(yùn)算電路127(x)的輸出信號(hào)。

延遲電路126(x)從存儲(chǔ)器控制器200接收命令pre_bx，并輸出延遲時(shí)段twrite的命令prei_bx。

and運(yùn)算電路127(x)在其第一輸入端子處接收命令pre_bx，并在其第二輸入端子處接收標(biāo)志wflag_bx。and運(yùn)算電路127(x)輸出從第一輸入端子和第二輸入端子輸入的信號(hào)的運(yùn)算作為單元寫入命令cwi_bx。標(biāo)志wflag_bx與第四實(shí)施例的變形例中描述的相同。

當(dāng)命令pre_bx被接收時(shí)，and運(yùn)算電路127(x)輸出單元寫入命令cwi_bx，并且標(biāo)志wflag_bx處于h電平。即，僅當(dāng)命令pre_bx被接收并且已經(jīng)對(duì)目標(biāo)存儲(chǔ)體輸入了寫入命令wt時(shí)，and運(yùn)算電路127(x)發(fā)出單元寫入命令cwi_bx。

其它延遲電路126和and運(yùn)算電路127以相同的方式操作。

延遲控制器121在從發(fā)出單元寫入命令cwi_bx經(jīng)過(guò)時(shí)段twrite之后發(fā)出存儲(chǔ)體復(fù)位命令prei_bx。因此，延遲控制器121以與第四實(shí)施例中描述的相同的方式操作。即使不發(fā)出單元寫入命令cwi_bx，也發(fā)出存儲(chǔ)體復(fù)位命令prei_bx。

<6-3>優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述實(shí)施例，僅對(duì)已經(jīng)發(fā)出寫入命令wt的存儲(chǔ)體發(fā)出單元寫入命令cw。如果尚未對(duì)存儲(chǔ)體發(fā)出寫入命令wt，則不對(duì)存儲(chǔ)體執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作。因此，可以禁止不必要的寫入操作。結(jié)果，可以降低功耗。

<7>變型等

在上述實(shí)施例中，mram可以是利用用于磁性層的磁化反轉(zhuǎn)的自旋轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的stt-mram(自旋轉(zhuǎn)移扭矩磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)。

在本說(shuō)明書中，已經(jīng)通過(guò)示例描述了使用磁性隧道結(jié)(mtj)元件作為可變電阻元件來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的mram。然而，實(shí)施例不限于該示例。

例如，實(shí)施例可應(yīng)用于利用電阻變化來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，例如電阻變化型存儲(chǔ)器以及mram，諸如reram(電阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和pcram(相變隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)。

此外，實(shí)施例還可應(yīng)用于以下半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置：其通過(guò)施加電流或施加電壓的電阻變化來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，或者通過(guò)將由于電阻變化而引起的電阻差轉(zhuǎn)換為電流差或者電壓差來(lái)讀取存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

在上述每一個(gè)實(shí)施例中，作為存儲(chǔ)器單元的可變電阻元件，以mtj元件為例進(jìn)行說(shuō)明，但可變電阻元件不限于此。即，實(shí)施例可應(yīng)用于包括存儲(chǔ)器單元的任何半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)器單元包括通過(guò)利用由施加電流或電壓引起的電阻的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(保持)或讀取的元件。

在上述每一個(gè)實(shí)施例中，為了描述的目的，將位線對(duì)稱為位線bl和源極線sl。然而，例如，位線對(duì)也可以被稱為第一位線和第二位線。

雖然已經(jīng)描述了某些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅通過(guò)示例的方式給出，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，本文描述的新穎方法和系統(tǒng)可以以各種其它形式實(shí)施；此外，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可以進(jìn)行對(duì)本文描述的方法和系統(tǒng)的形式的各種省略、替換和改變。所附權(quán)利要求及其等同物旨在覆蓋落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的這些形式或變型。