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JP2005293728A - Semiconductor memory device - Google Patents

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JP2005293728A
JP2005293728A JP2004108082A JP2004108082A JP2005293728A JP 2005293728 A JP2005293728 A JP 2005293728A JP 2004108082 A JP2004108082 A JP 2004108082A JP 2004108082 A JP2004108082 A JP 2004108082A JP 2005293728 A JP2005293728 A JP 2005293728A
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Japan
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memory cell
error
parity
circuit
column
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Application number
JP2004108082A
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Japanese (ja)
Inventor
Manabu Sato
学 佐藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

【課題】 半導体記憶装置におけるチップ面積の増加を抑制すると共に、ソフトエラーの訂正を可能にし、半導体記憶装置の信頼性を高めることを目的とする。
【解決手段】 ソフトエラーによりビット反転したエラーセル18に対応する行のローカルパリティセル18aのパリティ値、及び対応するリード/ライト回路およびエラー訂正回路18bにおけるグローバルセルのパリティ値を検出する。反転したローカルパリティの行及びグローバルパリティの列を逆にたどることによりエラーセル18を知る。そのエラーセルを、更に反転処理することにより、エラー訂正を行うことができる。即ち、エラーが検出されたリード/ライト回路及びエラー訂正回路18b、並びにエラーが検出されたローカルパリティセル18aのパリティ値を変更することによって、データ反転したエラーセルを訂正することが可能である。
【選択図】 図1
An object of the present invention is to suppress an increase in chip area in a semiconductor memory device, to enable correction of a soft error, and to improve the reliability of the semiconductor memory device.
A parity value of a local parity cell 18a in a row corresponding to an error cell 18 bit-inverted by a soft error, and a parity value of a global cell in a corresponding read / write circuit and error correction circuit 18b are detected. The error cell 18 is known by reversing the inverted local parity row and global parity column. Error correction can be performed by further inverting the error cell. That is, by changing the parity value of the read / write circuit and error correction circuit 18b in which an error has been detected and the local parity cell 18a in which an error has been detected, it is possible to correct the error cell with the data inverted.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ソフトエラー訂正機能を有する半導体記憶装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device having a soft error correction function.

ダイナミックランダムアクセスメモリ(以下、DRAMと称す。)は主に電子計算機等において低価格、大容量の主記憶メモリとして広く使われている。現在、使用されているDRAMのメモリセルの基本的な構造は、一つのトランジスタ及び一つのキャパシタから構成されている。   A dynamic random access memory (hereinafter referred to as DRAM) is widely used as a low-cost, large-capacity main memory mainly in electronic computers. The basic structure of a DRAM memory cell currently used is composed of one transistor and one capacitor.

このキャパシタに、例えばα線等の電荷をもつ宇宙線が地上に到達し、キャパシタに衝突すると、キャパシタ内に蓄えられた電荷量が変化する。一方、中性子線等の電荷を持たない宇宙線がDRAMを有する半導体基板に衝突すると、その際に生成されたイオンの影響によって、キャパシタ内に蓄えられた電荷量が変化し、記憶したデータが消失する場合がある。   When a cosmic ray having an electric charge such as α rays reaches the capacitor and collides with the capacitor, the amount of electric charge stored in the capacitor changes. On the other hand, when cosmic rays that do not have charges such as neutrons collide with a semiconductor substrate having DRAM, the amount of charge stored in the capacitor changes due to the influence of ions generated at that time, and the stored data is lost. There is a case.

このような現象によって発生するメモリ回路の誤動作は、一時的、偶発的なものであり、ソフトエラーと呼ばれ、メモリ回路に致命的なダメージを与えるハードエラーと区別されている。通常の頻度で発生するソフトエラーは、DRAM単体又はシステム内にエラー訂正機能を備えることにより、十分に対応できるようになっている。   A malfunction of the memory circuit caused by such a phenomenon is temporary and accidental, and is called a soft error, and is distinguished from a hard error that causes fatal damage to the memory circuit. A soft error that occurs at a normal frequency can be sufficiently dealt with by providing an error correction function in the DRAM alone or in the system.

従来からのエラー訂正方式としては、エラーコレクションコード(以下、ECCと称す。)回路が主として用いられる。例えば、記憶すべき64ビットのデータを1単位とし、このデータから論理演算で求めた8ビットの冗長データとともに記憶させ、合せて72ビットとしたデータの内、最大2ビットまでのデータエラーを論理演算により訂正を可能にする方式である。   As a conventional error correction method, an error correction code (hereinafter referred to as ECC) circuit is mainly used. For example, 64 bits of data to be stored in one unit and stored together with 8 bits of redundant data obtained from this data by a logical operation, and a data error of up to 2 bits among the data of 72 bits in total is logically stored. This is a method that enables correction by calculation.

また、ECC等のエラー訂正回路を用いた場合においてもエラーを認識するための試験回路及び試験方法等の工夫が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)。   Further, devices such as a test circuit and a test method for recognizing an error even when an error correction circuit such as ECC is used have been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

図10は従来のECCによるエラー訂正方式を行う場合のイメージ図であり、例えば、パリティ用追加セルブロック70が、8列ブロック分追加されている。従来のECC方式では制約上72(64+8)ブロック構成を単位にせざるを得ない。このため、面積増加率は72/64≒+5.882% となる。即ち9/8倍になりチップ面積が増加する。従って、製品のコストが上がる。   FIG. 10 is a conceptual diagram when performing a conventional error correction method using ECC. For example, an additional cell block 70 for parity is added for 8 column blocks. In the conventional ECC method, 72 (64 + 8) block configuration must be used as a unit due to restrictions. Therefore, the area increase rate is 72 / 64≈ + 5.882%. That is, the chip area is increased by 9/8 times. Therefore, the cost of the product increases.

価格競争の激しいDRAM市場においては、チップ面積を少しでも小さくし、1枚の半導体基板当たりのチップ数を増やし、コストダウンする必要がある。従って、DRAMにおけるチップ面積の増加を抑制すると共に、ソフトエラーの訂正を可能にし、DRAMの信頼性を高めることが求められている。
特開2003−157696号公報 (第10ページ、第1図)
In the DRAM market, where price competition is intense, it is necessary to reduce the chip area as much as possible, increase the number of chips per semiconductor substrate, and reduce costs. Therefore, it is required to suppress an increase in chip area in the DRAM, to correct a soft error, and to improve the reliability of the DRAM.
JP 2003-157696 A (page 10, FIG. 1)

本発明は半導体記憶装置におけるチップ面積の増加を抑制すると共に、ソフトエラーの訂正を可能にし、半導体記憶装置の動作における信頼性を高める。   The present invention suppresses an increase in chip area in a semiconductor memory device, enables correction of a soft error, and improves reliability in the operation of the semiconductor memory device.

上記の課題を解決するため、本発明の第1の態様は、半導体記憶装置として、行方向及び列方向にメモリセルが配置されたメモリセルアレイ、行デコーダ回路、列デコーダ回路、前記列方向のメモリセルに対応したセンスアンプ、及び前記列方向のメモリセルに対応したリード/ライト回路を具備し、前記メモリセルアレイにおける各行のパリティ値及び各列のパリティ値を演算する演算手段と、前記パリティ値を記憶する記憶手段と、前記パリティ値に関し、パリティエラーの発生をチェックするチェック手段と、前記パリティエラーが発生した行及び列の情報をもとに、エラーが発生したメモリセルを同定する同定手段と、エラーが発生した前記メモリセルを訂正する訂正手段とを有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a memory cell array in which memory cells are arranged in a row direction and a column direction, a row decoder circuit, a column decoder circuit, and a memory in the column direction. A sense amplifier corresponding to the cell, and a read / write circuit corresponding to the memory cell in the column direction, an arithmetic means for calculating a parity value of each row and a parity value of each column in the memory cell array, and the parity value Storage means for storing; check means for checking the occurrence of a parity error with respect to the parity value; identification means for identifying a memory cell in which an error has occurred based on information on a row and a column in which the parity error has occurred; And correction means for correcting the memory cell in which an error has occurred.

また、本発明の第2の態様は、半導体記憶装置として、m行並びにn列のメモリセルを有するメモリセルブロックがM行並びにN列に渡って配置されたブロック構成のメモリセルアレイ(m、n、M、Nは正の整数)、行デコーダ回路、列デコーダ回路、前記メモリセルブロックの列方向の前記メモリセルに対応したセンスアンプ、及び前記ブロック構成のブロック列ごとに配置されたリード/ライト回路とを具備し、前記各メモリセルブロック内に共通するm行並びにn列のメモリセルのパリティ値、及び前記ブロック列の前記メモリセルブロックに配置された前記メモリセルのパリティ値を演算する演算手段と、前記パリティ値を記憶する記憶手段と、前記パリティ値に関し、パリティエラーの発生をチェックするチェック手段と、前記パリティエラーが発生したメモリセルブロックの行及び列の情報、並びにメモリセルブロック内の行及び列の情報をもとに、エラーが発生したメモリセルを同定する同定手段と、エラーが発生した前記メモリセルを訂正する訂正手段とを有することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, as a semiconductor memory device, a memory cell array (m, n) having a block configuration in which memory cell blocks having memory cells in m rows and n columns are arranged in M rows and N columns. , M and N are positive integers), row decoder circuit, column decoder circuit, sense amplifier corresponding to the memory cell in the column direction of the memory cell block, and read / write arranged for each block column of the block configuration An arithmetic circuit for calculating a parity value of m rows and n columns of memory cells common to each memory cell block and a parity value of the memory cells arranged in the memory cell block of the block column. Means, storage means for storing the parity value, check means for checking occurrence of a parity error with respect to the parity value, and Identifying means for identifying a memory cell in which an error has occurred based on information on the row and column of the memory cell block in which the error has occurred, and information on the row and column in the memory cell block, and the memory in which the error has occurred Correction means for correcting the cell.

本発明によれば、ローカルパリティセル及びグローバルパリティセルを用いることにより、従来のECC方式と比較し、チップ全体の面積増加を抑制し、かつ、エラー訂正が可能な半導体記憶装置を提供できる。   According to the present invention, by using a local parity cell and a global parity cell, it is possible to provide a semiconductor memory device that can suppress an increase in the area of the entire chip and can perform error correction as compared with the conventional ECC system.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明による半導体記憶装置の第1の実施例における基本原理を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the basic principle of a first embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention.

本実施例の半導体記憶装置はDRAMであり、メモリセルアレイ10の中に1キロビット、即ち、32行×32列のデータメモリセル11を有する。また、各行に1個ずつのローカルパリティセル12を有する。ローカルパリティセル12にはそれぞれの行におけるパリティ値が格納される。また、ローカルパリティ値は、その行のすべてのセルに関するデータを排他的論理和によって計算し、偶数パリティとして記憶される。   The semiconductor memory device of this embodiment is a DRAM, and has 1 kilobit, that is, 32 rows × 32 columns of data memory cells 11 in a memory cell array 10. Each row has one local parity cell 12. The parity value in each row is stored in the local parity cell 12. The local parity value is stored as even parity by calculating the data related to all cells in the row by exclusive OR.

また、ワード線に対してロウデコーダ13、ビット線に対して第1のセンスアンプ及びプリチャージ回路14、リード/ライト回路及びエラー訂正回路15、パリティ演算回路16及びカラムデコーダ17がそれぞれ配置されている。   Also, a row decoder 13 is arranged for the word lines, a first sense amplifier and precharge circuit 14 for the bit lines, a read / write circuit and error correction circuit 15, a parity operation circuit 16 and a column decoder 17 are arranged. Yes.

リード/ライト回路及びエラー訂正回路15の中には、それぞれグローバルパリティとして1ビットを記憶するグローバルパリティセルであるレジスタ(図示せず)が用意されている。また、グローバルパリティ値はその各列のすべてのセルデータを排他的論理和によって計算し、偶数パリティとして記憶される。   In the read / write circuit and the error correction circuit 15, a register (not shown) which is a global parity cell for storing 1 bit as global parity is prepared. The global parity value is stored as even parity by calculating all cell data of each column by exclusive OR.

次に、エラー検出の原理を説明する。データメモリセルの一つ、例えばエラーセル18がソフトエラーによりビット反転すると、そのエラーセル18に対応する行のローカルパリティセル18aのパリティ値、及び対応するリード/ライト回路およびエラー訂正回路18bにおけるグローバルパリティセルのパリティ値が前回の計算値から反転する。すなわち、前回の計算値と、今回の計算値が反転したローカルパリティの行及びグローバルパリティの列をたどることによりエラーセル18を知ることができる。   Next, the principle of error detection will be described. When one of the data memory cells, for example, the error cell 18 is bit-inverted due to a soft error, the parity value of the local parity cell 18a in the row corresponding to the error cell 18 and the global parity cell in the corresponding read / write circuit and error correction circuit 18b The parity value of is reversed from the previous calculated value. That is, the error cell 18 can be known by following the previous calculated value, the local parity row and the global parity column in which the current calculated value is inverted.

そのエラーセルを、更に反転処理することにより、エラー訂正を行うことができる。   Error correction can be performed by further inverting the error cell.

図2は本発明における第2の実施例におけるメモリセルアレイ及び主要な周辺回路を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a memory cell array and main peripheral circuits in the second embodiment of the present invention.

本実施例における半導体記憶装置はDRAMであり、メモリセルアレイ20として512行×64列のデータメモリセルブロック21が32行及び32列に渡って配置され、かつ、ローカルパリティセルブロック22が列の中央部分に配置されている。従って、列方向には合計33個のメモリセルブロックが配置されている。   The semiconductor memory device in this embodiment is a DRAM, and the memory cell array 20 has 512 rows × 64 columns of data memory cell blocks 21 arranged in 32 rows and 32 columns, and the local parity cell block 22 is in the center of the column. Placed in the part. Therefore, a total of 33 memory cell blocks are arranged in the column direction.

また、ワード線に対してロウデコーダ23、ビット線に対して第1のセンスアンプ及びプリチャージ回路24、リード/ライト回路及びエラー訂正回路25、パリティ演算回路26及びカラムデコーダ27がそれぞれ配置されている。   Also, a row decoder 23 is arranged for the word lines, a first sense amplifier and precharge circuit 24, a read / write circuit and error correction circuit 25, a parity operation circuit 26 and a column decoder 27 are arranged for the bit lines. Yes.

エラー検出の原理を以下に説明する。データメモリセルの一つが、例えばソフトエラーによりビット反転する場合、先ずエラーセルを含むデータメモリセルブロック28に対応する列のローカルパリティセルブロック28aのローカルパリティセルにおけるパリティ値、及び対応するリード/ライト回路およびエラー訂正回路28bにおけるグローバルパリティセルにおけるパリティ値が前回の計算値から反転する。すなわち、その前回の計算値と、今回の計算値が反転したローカルパリティブロックの行及びグローバルパリティブロックの列をたどることによりエラーセルを含むメモリセルブロック28を知ることができる。更に、エラーセルを含むメモリセルブロック28の中で、実際にエラーを起こしたセルはエラーが検出されたローカルパリティセルブロックのエラー部と同一である。   The principle of error detection will be described below. When one of the data memory cells is bit-inverted due to, for example, a soft error, first, the parity value in the local parity cell of the local parity cell block 28a in the column corresponding to the data memory cell block 28 including the error cell, and the corresponding read / write circuit The parity value in the global parity cell in the error correction circuit 28b is inverted from the previous calculated value. That is, the memory cell block 28 including the error cell can be known by following the previous calculated value, the row of the local parity block and the column of the global parity block whose current calculated value is inverted. Further, in the memory cell block 28 including the error cell, the cell that actually caused the error is the same as the error part of the local parity cell block in which the error was detected.

また、実施例1と同様に、そのエラーセルを反転処理することにより、エラー訂正を行うことができる。   Similarly to the first embodiment, error correction can be performed by inverting the error cell.

図3はデータメモリセルブロック30におけるデータメモリセル31の配置を示す回路図である。データメモリセル31が512行×64列分、また、右端には第1のセンスアンプ及びプリチャージ回路35が64列分配置されている。   FIG. 3 is a circuit diagram showing the arrangement of the data memory cells 31 in the data memory cell block 30. Data memory cells 31 are arranged in 512 rows × 64 columns, and first sense amplifiers and precharge circuits 35 are arranged in 64 columns on the right end.

次に、データメモリセルブロック30における動作を説明する。先ず、メモリ動作の待機時には、第1のセンスアンプ及びプリチャージ回路35におけるプリチャージ回路により、全てのビット線34であるBL0から/BL63は、同電位、即ちハイレベルとロウレベルの中間電位にリセットされる。   Next, the operation in the data memory cell block 30 will be described. First, when waiting for a memory operation, the first sense amplifier and the precharge circuit in the precharge circuit 35 reset all the bit lines BL0 to / BL63 to the same potential, that is, an intermediate potential between the high level and the low level. Is done.

次に、図示しない外部から与えられた行番地に対応する行選択線33として、WL0からWL511の中でいずれかの行選択線33が1本だけ選択され、ハイレベルになる。   Next, only one row selection line 33 is selected from WL0 to WL511 as a row selection line 33 corresponding to a row address given from outside (not shown), and goes to a high level.

これにより、その選択線に接続されたトランジスタ32を介して、そのトランジスタ32に接続したキャパシタ32aに蓄えられたデータの電荷をビット線に移し、BLn又は/BLn(n:0〜63の整数)のどちらかの電位を数100mV程度、増減させる。   As a result, the charge of the data stored in the capacitor 32a connected to the transistor 32 is transferred to the bit line via the transistor 32 connected to the selection line, and BLn or / BLn (n: integer from 0 to 63) Increase or decrease the potential of either one of several hundred millivolts.

続いて、第1のセンスアンプ及びプリチャージ回路35における第1のセンスアンプを動作させ、電位が増減した側のBLnまたは/BLnと電位が増減していない他方との電位差を論理的ハイレベル電位もしくはロウレベル電位にまで増幅する。この増幅により、WL選択時に電荷を放出したキャパシタは、再度、充電される。これがリフレッシュ動作である。   Subsequently, the first sense amplifier and the first sense amplifier in the precharge circuit 35 are operated, and the potential difference between BLn or / BLn on the side where the potential is increased or decreased and the other where the potential is not increased or decreased is a logical high level potential. Alternatively, it is amplified to a low level potential. By this amplification, the capacitor that has released the charge when WL is selected is charged again. This is a refresh operation.

次に、図示しない外部から与えられた列番地に対し、64本の列選択線37から一つの線を選択し、ブロック内データバス36に接続する。更に、ブロック選択線38の制御により、データバス39に接続する。データバス39は図示しないリード/ライト回路に接続する。また、データバス39からのデータはDn及び/Dn(n:0〜31の整数)としてリード/ライト回路へ出力される。   Next, for a column address given from outside (not shown), one line is selected from the 64 column selection lines 37 and connected to the intra-block data bus 36. Further, it is connected to the data bus 39 under the control of the block selection line 38. The data bus 39 is connected to a read / write circuit (not shown). Data from the data bus 39 is output to the read / write circuit as Dn and / Dn (n: integer from 0 to 31).

図2に示した全体のブロック図に上述のデータメモリセルブロックを当てはめると、列方向に配置された32個のデータメモリセルブロック列からそれぞれ1個のデータメモリセルを同時に読み出し及び書き込みできる。   When the above-described data memory cell block is applied to the entire block diagram shown in FIG. 2, one data memory cell can be simultaneously read and written from 32 data memory cell block columns arranged in the column direction.

図4はローカルパリティブロック30aを詳細に示したものであり、前述の図3と構造は同じである。但し、データバス39からのデータはDp及び/Dpとしてリード/ライト回路へ出力される。   FIG. 4 shows the local parity block 30a in detail, and the structure is the same as that of FIG. However, the data from the data bus 39 is output to the read / write circuit as Dp and / Dp.

図2に示した本実施例のブロック図におけるリード/ライト回路及びエラー訂正回路25の詳細な回路図を図5に示す。リード/ライト回路50は通常のDRAMに利用される回路と基本的に同じである。   FIG. 5 shows a detailed circuit diagram of the read / write circuit and error correction circuit 25 in the block diagram of the present embodiment shown in FIG. The read / write circuit 50 is basically the same as a circuit used for a normal DRAM.

先ず、読み出し動作(リード)について説明する。図5に示すように、データバス51を通して出力されるデータDn及び/Dnを第2のセンスアンプ52を用いて増幅し、読み出しデータDataN及び/DataN(N:0〜31の整数)として出力する。第2のセンスアンプ52を用いて増幅する際、タイミング信号RDEが与えられる。ここでDnとDataNの間及び/Dnと/DataNの間はノードとして独立している。増幅された信号DataNは通常動作の場合は出力回路へ送られ、読み出し動作(リード)は終了する。   First, a read operation (read) will be described. As shown in FIG. 5, the data Dn and / Dn output through the data bus 51 are amplified using the second sense amplifier 52 and output as read data DataN and / DataN (N: integer from 0 to 31). . When amplifying using the second sense amplifier 52, a timing signal RDE is given. Here, between Dn and DataN and between / Dn and / DataN are independent as nodes. The amplified signal DataN is sent to the output circuit in the normal operation, and the read operation (read) is completed.

次に、図5における書き込み動作(ライト)について説明する。通常の書き込みは、図示しない入力バッファ回路からのデータ書き込みデータであるWnが入力し、一方、書き込みタイミング信号としてWTEが与えられる。インバータ、NAND回路及びNOR回路の組合せにより、書き込みゲート53を活性化するWRT0n或いはWRT1nが与えられ、Dnと/Dnのどちらかの信号がロウレベルに落とされ、前述のメモリセルの第1のセンスアンプ35を介してメモリセルに書き込まれる。   Next, the write operation (write) in FIG. 5 will be described. In normal writing, Wn as data write data from an input buffer circuit (not shown) is input, while WTE is given as a write timing signal. The combination of the inverter, NAND circuit and NOR circuit gives WRT0n or WRT1n for activating the write gate 53, and the signal Dn or / Dn is dropped to the low level, and the first sense amplifier of the memory cell described above The data is written into the memory cell via 35.

本実施例においては、通常のリード及びライトの動作以外に、メモリセルのエラーチェック及びエラー訂正に伴うリード及びライトの動作が必要になる。以下にエラーチェック及びエラー訂正について説明する。   In this embodiment, in addition to normal read and write operations, read and write operations associated with memory cell error checking and error correction are required. The error check and error correction will be described below.

先ず、エラー訂正動作を行う場合は、エラーセルの発生をチェックするため、後述するローカルパリティ演算回路60及びエラー訂正回路50aへデータを出力する。   First, when performing an error correction operation, data is output to a local parity calculation circuit 60 and an error correction circuit 50a, which will be described later, in order to check the occurrence of an error cell.

図6にローカルパリティを検出するローカルパリティ演算回路を示す。ローカルパリティ演算回路60の演算回路ユニット61は排他的論理和回路によって構成されている。それぞれのデータメモリセルブロックから生成されたデータD0〜D31を増幅したData0〜Data31の信号を読み出し、最終演算結果をローカルパリティ演算データ62としてローカルパリティ値DataPを出力する。排他的論理和回路を使用しているため,一つのデータがエラーにより反転すると、最終データであるDataPも反転する。   FIG. 6 shows a local parity calculation circuit for detecting local parity. The arithmetic circuit unit 61 of the local parity arithmetic circuit 60 is configured by an exclusive OR circuit. Data0-Data31 signals obtained by amplifying the data D0-D31 generated from the respective data memory cell blocks are read out, and the local parity value DataP is output with the final operation result as the local parity operation data 62. Since the exclusive OR circuit is used, when one data is inverted due to an error, DataP as the final data is also inverted.

次にエラー訂正機能及びその動作について説明する。図7はローカルパリティセルブロックに対応したリード/ライト回路50b及びエラー訂正回路50aである。   Next, an error correction function and its operation will be described. FIG. 7 shows a read / write circuit 50b and an error correction circuit 50a corresponding to the local parity cell block.

先ず、ローカルパリティの書き込みは、図6に示したDataPを、図7に示す書き込みタイミング信号WTEと同期させ、データ書き込み信号DataPとして入力する。インバータ、NAND回路及びNOR回路の組合せにより、書き込みゲート53を活性化する信号PWRT0或いはPWRT1が与えられ、DP或いは/DPのどちらかの信号が、ロウレベルに落とされ、メモリセルの第1のセンスアンプ35を介してメモリセルに書き込まれる。   First, in writing local parity, DataP shown in FIG. 6 is input as data write signal DataP in synchronization with write timing signal WTE shown in FIG. The signal PWRT0 or PWRT1 for activating the write gate 53 is given by the combination of the inverter, NAND circuit and NOR circuit, and either the DP or / DP signal is dropped to the low level, and the first sense amplifier of the memory cell The data is written into the memory cell via 35.

一方、ローカルパリティ値の読み出しは図5と同じであり、詳しい説明は省略する。結果として、セルに記憶した値を増幅してローカルパリティ信号であるLP及び/LPとして出力する。   On the other hand, reading of the local parity value is the same as in FIG. As a result, the value stored in the cell is amplified and output as LP and / LP which are local parity signals.

ローカルパリティのエラーチェックはエラーチェク回路57で行う。これは前回ローカルパリティセルに書き込んだパリティ値を読み出し、その値と今回のパリティ計算の結果であるDataPを比較し、一致しない場合は、ローカルパリティ発生信号LPERRを生成する。   The error check circuit 57 performs local parity error check. This reads out the parity value written in the local parity cell last time, compares the value with DataP which is the result of the current parity calculation, and generates a local parity generation signal LPERR if they do not match.

次に、エラー訂正について説明する。図5のリード/ライト回路50から送られたデータDataNはエラー訂正回路50aに入力される。更に、排他的論理和回路によってグローバルパリティ演算レジスタ54に格納されているデータとの演算を行い、第1のシフトレジスタ56aを通してグローバルパリティ演算レジスタ54へ送られる。ここでは、順次送られるデータを演算処理し、データメモリセルブロック内の一列の処理を終了すると、第2のシフトレジスタ56bを介してグローバルパリティセルであるグローバルパリティ記憶レジスタ54aにその演算結果であるデータを格納する。このデータがグローバルパリティ値である。   Next, error correction will be described. Data DataN sent from the read / write circuit 50 of FIG. 5 is input to the error correction circuit 50a. Further, an operation with the data stored in the global parity operation register 54 is performed by an exclusive OR circuit, and the result is sent to the global parity operation register 54 through the first shift register 56a. Here, when the data sent in sequence is processed and the processing of one column in the data memory cell block is completed, the result of the calculation is sent to the global parity storage register 54a, which is a global parity cell, via the second shift register 56b. Store the data. This data is a global parity value.

また、一連の処理終了後、グローバルパリティ演算レジスタ54へリセット信号GPRSTを送り、次の列の演算処理を行う。   After a series of processing ends, a reset signal GPRST is sent to the global parity calculation register 54 to perform calculation processing for the next column.

グローバルパリティエラーの検出は、グローバルパリティ記憶レジスタ54aに格納されたグローバルパリティ値とグローバル演算レジスタ54に送られたデータを、排他的論理和回路を用いて演算する。即ち、両者が不一致の場合はエラーとなる。   To detect a global parity error, the global parity value stored in the global parity storage register 54a and the data sent to the global operation register 54 are calculated using an exclusive OR circuit. That is, if the two do not match, an error occurs.

その結果はグローバルパリティエラーステータス回路55へ格納される。グローバルパリティエラーが発生した場合、ローカルパリティエラーLPERRを示す信号と共に、タイミング信号CWTEと同期させて、DataNと/DataNからDn又はDnを反転させたデータを書き込み、エラー訂正を行う。なお、グローバルパリティエラーの発生はタイミング信号GPCHECKにより制御される。   The result is stored in the global parity error status circuit 55. When a global parity error occurs, data in which Dn or Dn is inverted from DataN and / DataN is written in synchronization with the timing signal CWTE together with a signal indicating the local parity error LPERR, and error correction is performed. The occurrence of a global parity error is controlled by a timing signal GPCCHECK.

本実施例はリフレッシュのサイクルを利用して、ローカルパリティ及びグローバルパリティの演算及び記憶、演算結果と記憶している結果が不一致の場合、内部でエラー訂正を行う。   In this embodiment, the refresh cycle is used to calculate and store local parity and global parity, and to perform error correction internally when the calculation result and the stored result do not match.

図8は本実施例におけるエラー訂正の動作を説明する概念図である。横軸は時間(時刻)、縦軸はリフレッシュアドレス或いはエラー発生アドレスとする。説明を判り易くするため、アドレスは0〜3だけにし、横軸である時間軸はリフレッシュの間隔を1とする。図中の白丸印○及び黒丸印●はリフレッシュ動作の時刻及びそのアドレスを示す。   FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining the error correction operation in this embodiment. The horizontal axis represents time (time), and the vertical axis represents a refresh address or an error occurrence address. In order to make the explanation easy to understand, the addresses are only 0 to 3, and the time axis which is the horizontal axis is set to 1 for the refresh interval. The white circles ○ and black circles ● in the figure indicate the refresh operation time and its address.

リフレッシュ動作ステップS1として、時刻0ではアドレス0がリフレッシュ、時刻1ではアドレス1がリフレッシュ、以後、アドレスの順にリフレッシュを繰り返す。時刻3の△印はソフトエラーが発生した時刻と、そのアドレスを示す。   As the refresh operation step S1, address 0 is refreshed at time 0, address 1 is refreshed at time 1, and thereafter, refresh is repeated in the order of addresses. The Δ mark at time 3 indicates the time when the soft error occurred and its address.

ソフトエラーが発生すると、時刻4から始まるリフレッシュ動作ステップS2の時刻5のリフレッシュ時にローカルパリティエラーの発生を検出する。続いて、時刻7のリフレッシュ動作ステップS2の終了時点でグローバルパリティエラーの発生を検出する。   When a soft error occurs, the occurrence of a local parity error is detected during the refresh operation at time 5 in the refresh operation step S2 starting from time 4. Subsequently, occurrence of a global parity error is detected at the end of the refresh operation step S2 at time 7.

更に、このグローバルパリティエラーを保持し、リフレッシュ動作ステップS3の時刻9のリフレッシュ時にローカルパリティエラーの再発生を検出し、この時点でローカルパリティエラーとグローバルパリティエラーを組み合わせることでエラー訂正を行う。その後、リフレッシュ動作ステップS3の終了時点で、グローバルパリティエラーがリセットされる。この段階において、エラーのない通常の状態に戻る。   Further, this global parity error is held, and the occurrence of a local parity error is detected at the time of refresh at time 9 in the refresh operation step S3. At this time, the error correction is performed by combining the local parity error and the global parity error. Thereafter, at the end of the refresh operation step S3, the global parity error is reset. At this stage, the normal state without error is restored.

その後、時刻12の△印において、再びソフトエラーが発生した場合、時刻3のソフトエラーと同様に、リフレッシュ動作ステップS4以降の手順によって、エラー訂正が可能である。   After that, when a soft error occurs again at the time Δ, the error can be corrected by the procedure after the refresh operation step S4 as in the case of the soft error at time 3.

これを図2の実施例上で実際の時間軸に例えてみると、リフレッシュコマンドを受けるごとに、32ビットのセルデータを読み出し、ローカルパリティセルの演算及びグローバルパリティの演算を行い、そのリフレッシュ規定を、8,192回/64ミリ秒とする場合、32Mビットのセルアレイを1回リフレッシュするためには、8.192秒を必要とする。従って、その2倍の16.384秒に1ビットの頻度のエラーを訂正できる。   When this is compared to the actual time axis in the embodiment of FIG. 2, every time a refresh command is received, 32-bit cell data is read, local parity cell calculation and global parity calculation are performed, and the refresh rule is defined. Is 8,192 times / 64 milliseconds, it takes 8.192 seconds to refresh a 32-Mbit cell array once. Therefore, an error with a frequency of 1 bit can be corrected in twice that of 16.384 seconds.

例えば、数時間/ビット以下の低発生頻度のソフトエラーに弱いセルをスクリーニングする場合、テスト装置を数時間〜数日以上に渡って使用する必要があり、テストコストの増大をもたらす。本発明はそれらのエラーセルをDRAMの内部で自動救済することで、不良品数の低減、テストコストの低減、信頼性の向上を実現することができる。   For example, when screening a cell that is vulnerable to a soft error with a low occurrence frequency of several hours / bit or less, it is necessary to use the test apparatus for several hours to several days or more, resulting in an increase in test cost. In the present invention, these error cells are automatically relieved in the DRAM, so that the number of defective products can be reduced, the test cost can be reduced, and the reliability can be improved.

図9は図2の列方向のメモリセルブロック数を33(32+1)から65(64+1)にしたものである。この場合においてもエラー訂正をするために追加したブロックはローカルパリティセルブロック22だけであり、面積増加率少ない。例えばソフトエラー訂正機能のないメモリセル面積を100%とするならば、図2のソフトエラー訂正方式での面積増加率は33/32=+3.1250%、図9のソフトエラー訂正方式での面積増加率は65/64=+1.5625%となる。   FIG. 9 shows the number of memory cell blocks in the column direction of FIG. 2 increased from 33 (32 + 1) to 65 (64 + 1). Even in this case, the only block added for error correction is the local parity cell block 22, and the area increase rate is small. For example, if the memory cell area without the soft error correction function is 100%, the area increase rate in the soft error correction method of FIG. 2 is 33/32 = + 13.1250%, and the area in the soft error correction method of FIG. The increase rate is 65/64 = + 1.5625%.

このように本発明の場合、列方向のメモリセルブロック数が多くなるに従い、エラー訂正機能を盛り込むために要する面積増加分は低下する。   Thus, in the case of the present invention, as the number of memory cell blocks in the column direction increases, the area increase required for incorporating the error correction function decreases.

本発明による半導体記憶装置の第1の実施例における基本原理を示すブロック図。1 is a block diagram showing the basic principle of a first embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention. 本発明による半導体記憶装置の第2の実施例におけるメモリセルアレイ及び主要な周辺回路を全体的に示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram generally showing a memory cell array and main peripheral circuits in a second embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. 本発明による半導体記憶装置の第2の実施例におけるデータセルアレイ部分の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a data cell array portion in a second embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. 本発明による半導体記憶装置の第2の実施例におけるパリティセルアレイ部分の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a parity cell array portion in a second embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. 本発明による半導体記憶装置の第2の実施例におけるデータセルアレイ部分に接続するリード/ライト回路及びエラー訂正回路示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a read / write circuit and an error correction circuit connected to a data cell array portion in a second embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. 本発明による半導体記憶装置の第2の実施例におけるパリティ演算回路を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a parity operation circuit in a second embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. 本発明による半導体記憶装置の第2の実施例におけるパリティセルアレイ部分に接続するリード/ライト回路及びエラー訂正回路示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a read / write circuit and an error correction circuit connected to a parity cell array portion in a second embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. 本発明による半導体記憶装置の第2の実施例におけるリフレッシュ動作とエラー修正のタイミングを示す概念図。The conceptual diagram which shows the timing of the refresh operation and error correction in the 2nd Example of the semiconductor memory device by this invention. 本発明による図2による発明に対し、列方向のブロック数を増加させた場合のメモリセルアレイ及び主要な周辺回路を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a memory cell array and main peripheral circuits when the number of blocks in the column direction is increased with respect to the invention of FIG. 2 according to the present invention. 従来の訂正方式を用いるメモリセルアレイ及び主要な周辺回路を示すブロック図。The block diagram which shows the memory cell array and main peripheral circuit which use the conventional correction system.

符号の説明Explanation of symbols

10、20 メモリセルアレイ
11、31 データメモリセル
12 ローカルパリティセル
13、23 ロウデコーダ
14、24 第1のセンスアンプ
15、25 リード/ライト回路及びエラー訂正回路
16、26 パリティ演算回路
17、27 カラムデコーダ
18 エラーセル
18a エラーが検出されたローカルパリティセル
18b、28b エラーが検出されたリード/ライト回路及びエラー訂正回路
21、30 データメモリセルブロック
22 ローカルパリティセルブロック
28 エラーセルを含むデータメモリセルブロック
28a エラーが検出されたローカルパリティセルブロック
32 トランジスタ
32a キャパシタ
33 行選択線
34 ビット線
35 第1のセンスアンプ及びプリチャージ回路
36 ブロック内データバス
37 列選択線
38 ブロック選択線
39 データバス
30a ローカルパリティメモリセルブロック
31a ローカルパリティセル
50、50b リード/ライト回路
50a エラー訂正回路
51 データバス
52 第2のセンスアンプ回路
53 書き込みゲート
54 グローバルパリティ演算レジスタ
54a グローバルパリティ記憶レジスタ
55 グローバルパリティエラーステータス回路
56a 第1のシフトレジスタ
56b 第2のシフトレジスタ
60 パリティ演算回路
61 演算回路ユニット
62 ローカルパリティ演算データ
70 パリティ用追加セルブロック
10, 20 Memory cell array 11, 31 Data memory cell 12 Local parity cell 13, 23 Row decoder 14, 24 First sense amplifier 15, 25 Read / write circuit and error correction circuit 16, 26 Parity operation circuit 17, 27 Column decoder 18 Error cell 18a Local parity cells 18b and 28b in which an error is detected Read / write circuit and error correction circuit 21 and 30 in which an error is detected Data memory cell block 22 Local parity cell block 28 Data memory cell block 28a including error cells Detected local parity cell block 32 Transistor 32a Capacitor 33 Row selection line 34 Bit line 35 First sense amplifier and precharge circuit 36 In-block data bus 37 Column selection line 38 Data selection line 39 Data bus 30a Local parity memory cell block 31a Local parity cells 50, 50b Read / write circuit 50a Error correction circuit 51 Data bus 52 Second sense amplifier circuit 53 Write gate 54 Global parity operation register 54a Global parity storage Register 55 Global parity error status circuit 56a First shift register 56b Second shift register 60 Parity operation circuit 61 Operation circuit unit 62 Local parity operation data 70 Additional cell block for parity

Claims (5)

行方向及び列方向にメモリセルが配置されたメモリセルアレイ、行デコーダ回路、列デコーダ回路、前記列方向のメモリセルに対応したセンスアンプ、及び前記列方向のメモリセルに対応したリード/ライト回路を具備し、
前記メモリセルアレイにおける各行のパリティ値及び各列のパリティ値を演算する演算手段と、
前記パリティ値を記憶する記憶手段と、
前記パリティ値に関し、パリティエラーの発生をチェックするチェック手段と、
前記パリティエラーが発生した行及び列の情報をもとに、エラーが発生したメモリセルを同定する同定手段と、
エラーが発生した前記メモリセルを訂正する訂正手段とを
有することを特徴とする半導体記憶装置。
A memory cell array in which memory cells are arranged in a row direction and a column direction, a row decoder circuit, a column decoder circuit, a sense amplifier corresponding to the memory cells in the column direction, and a read / write circuit corresponding to the memory cells in the column direction Equipped,
Arithmetic means for calculating the parity value of each row and the parity value of each column in the memory cell array;
Storage means for storing the parity value;
Check means for checking the occurrence of a parity error with respect to the parity value;
Identification means for identifying the memory cell in which the error has occurred, based on the row and column information in which the parity error has occurred;
And a correction means for correcting the memory cell in which an error has occurred.
前記各行のパリティ値を記憶するローカルメモリセルを前記メモリセルアレイの一部として有し、かつ、前記各列のパリティ値を記憶するグロ−バルメモリセルをエラー―訂正回路の一部として有することを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。   A local memory cell that stores the parity value of each row as a part of the memory cell array, and a global memory cell that stores a parity value of each column as a part of the error-correction circuit. The semiconductor memory device according to claim 1. m行並びにn列のメモリセルを有するメモリセルブロックがM行並びにN列に渡って配置されたブロック構成のメモリセルアレイ(m、n、M、Nは正の整数)、行デコーダ回路、列デコーダ回路、前記メモリセルブロックの列方向の前記メモリセルに対応したセンスアンプ、及び前記ブロック構成のブロック列ごとに配置されたリード/ライト回路とを具備し、
前記各メモリセルブロック内に共通するm行並びにn列のメモリセルのパリティ値、及び前記ブロック列の前記メモリセルブロックに配置された前記メモリセルのパリティ値を演算する演算手段と、
前記パリティ値を記憶する記憶手段と、
前記パリティ値に関し、パリティエラーの発生をチェックするチェック手段と、
前記パリティエラーが発生したメモリセルブロックの行及び列の情報、並びにメモリセルブロック内の行及び列の情報をもとに、エラーが発生したメモリセルを同定する同定手段と、
エラーが発生した前記メモリセルを訂正する訂正手段とを
有することを特徴とする半導体記憶装置。
Memory cell array (m, n, M, N is a positive integer) having a block configuration in which memory cell blocks having memory cells in m rows and n columns are arranged in M rows and N columns, a row decoder circuit, and a column decoder A circuit, a sense amplifier corresponding to the memory cell in the column direction of the memory cell block, and a read / write circuit arranged for each block column of the block configuration,
Arithmetic means for calculating a parity value of m rows and n columns of memory cells common in each memory cell block, and a parity value of the memory cells arranged in the memory cell block of the block column;
Storage means for storing the parity value;
Check means for checking the occurrence of a parity error with respect to the parity value;
Identification means for identifying the memory cell in which the error has occurred based on the row and column information of the memory cell block in which the parity error has occurred, and the row and column information in the memory cell block;
A semiconductor memory device, comprising: correction means for correcting the memory cell in which an error has occurred.
前記各メモリセルブロック内に共通するm行並びにn列のメモリセルのパリティ値を記憶するm行及びn列のローカルメモリセル群を(N+1)行目のメモリセルブロックとして更に有し、かつ、前記ブロック列の前記メモリセルブロックに配置された前記メモリセルのパリティ値を記憶するグロ−バルメモリセルをエラ―訂正回路の一部として有することを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置。   The memory cell block further includes m rows and n columns of local memory cells that store parity values of m rows and n columns of memory cells common in each memory cell block, and the (N + 1) th row of memory cell blocks, and 4. The semiconductor memory device according to claim 3, further comprising a global memory cell that stores a parity value of the memory cell arranged in the memory cell block of the block column as part of an error correction circuit. . 前記パリティ値の演算、前記パリティエラーの発生のチェック、前記エラーが発生したメモリセルの同定、及びエラーが発生した前記メモリセルの訂正を、前記メモリセルのリフレッシュ時に行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の半導体記憶装置。   The calculation of the parity value, the occurrence of the parity error, the identification of the memory cell in which the error has occurred, and the correction of the memory cell in which the error has occurred are performed when the memory cell is refreshed. The semiconductor memory device according to claim 1.
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