Brevet FR2773635A1 — publié le 19990716

Dispositif et procédé de lecture ré-écriture d'une cellule-mémoire vive dynamique. L'invention concerne la lecture/ré-écriture d'une cellulemémoire ou point mémoire d'une mémoire vive dynamique (DRAP Dynamic Random Access Memory), en particulier mais non exclusivement pour une cellule-mémoire ou point mémoire à un, deux ou trois transistors. Par opposition aux mémoires vives statiques (SRAM) dans laquelle l'information mémorisée le reste indéfiniment du moins tant que cette mémoire reste alimentée, les mémoires dynamiques présentent la particularité de nécessiter un rafraîchissement périodique de l'information stockée en raison notamment des courants de fuite parasites qui déchargent la capacité de stockage de chaque point mémoire. Classiquement, les mémoires vives dynamiques sont organisées en lignes et en colonnes de cellules-mémoire et comprennent, pour chaque colonne, un dispositif d'amplification de lecture/ré-écriture de chaque cellule-mémoire sélectionnée, ce dispositif comprenant des moyens de précharge permettant de précharger la colonne correspondante de la matrice [communément appelée "ligne de bit" ou ("Bit Line" en anglais) par l'homme du métier] à un niveau de tension choisi, et des moyens d'amplification comportant deux inverseurs rebouclés, formant une bascule bistable, formés chacun de deux transistors complémentaires et commandés par deux signaux successifs de lecture et de ré-écriture (communément dénommés respectivement "sense" et "restore" en langue anglaise). Le rafraîchissement périodique de l'information stockée s'effectue cellule-mémoire après cellule-mémoire dans une ligne donnée et ligne après ligne. Pendant la durée de rafraîchissement d'une ligne, aucune cellule-mémoire de cette ligne ne peut faire l'objet d'accès de lecture ou d'écriture car l'amplificateur contient toujours l'information de la cellule-mémoire adressée et ne peut donc être utilisé en même temps pour rafraîchir d'autres lignes. Ainsi, l'application qui utilise la mémoire vive dynamique doit être arrêtée périodiquement pour procéder au rafraîchissement des cellules-mémoire, ce qui occasionne un ralentissement de l'exécution de l'application et une dégradation des performances de l'appareil dans lequel est disposée la mémoire vive dynamique. L'invention vise à apporter une solution à ce problème en permettant le fonctionnement de l'application pendant le rafraîchissement de l'information contenue dans une cellule-mémoire. L'invention a pour objet d'améliorer la vitesse de lecture et d'écriture perçue par l'utilisateur de la mémoire vive dynamique et de permettre des accès de lecture/ré-écriture simultanément aux opération s de rafraîchissement. Le dispositif de lecture/ré-écriture d'une cellule-mémoire d'une mémoire vive dynamique organisée en lignes et en colonnes, selon l'invention, comprend, pour chaque colonne, un premier amplificateur de lecture/ré- écriture. Le dispositif comprend au moins un second amplificateur de lecture/ré-écriture disposé parallèlement au premier amplificateur et des moyens de commande de l'un des amplificateurs pour que ledit amplificateur soit apte à mémoriser l'information contenue dans la cellule-mémoire en vue de son rafraîchissement et que l'autre amplificateur soit apte à effectuer des accès de lecture/ré-écriture de la cellule-mémoire. Ainsi, lors d'une opération de rafraîchissement, l'information reste disponible dans l'un des amplificateurs et est disponible pour un accès de lecture. Ce même amplificateur est disponible pendant ce temps pour un accès d'écriture. Dans un mode de réalisation de l'invention, les entrées des amplificateurs étant connectées à deux colonnes communes dont l'une est connectée à la cellule-mémoire, chaque entrée de chaque amplificateur est pourvue d'un moyen de commande apte à isoler ladite entrée de la colonne correspondante et de l'entrée de l'autre amplificateur. Le dispositif peut comprendre un pré-amplificateur disposé entre la cellule-mémoire et lesdits amplificateurs. Ce pré-amplificateur permet d'accélérer le fonctionnement de la mémoire. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'un des amplificateurs est dédié, en permanence, aux opérations de rafraîchissement de la cellule-mémoire et l'autre amplificateur est dédié aux opérations de lecture/ré-écriture de la cellule-mémoire. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, chaque amplificateur est apte à effectuer alternativement les opérations de rafraîchissement et les opérations de lecture/ré-écriture. Avantageusement, les sorties des amplificateurs sont connectées à des colonnes de sortie communes, chaque sortie de chaque amplificateur étant pourvue d'un interrupteur apte à isoler ladite sortie de la colonne de sortie correspondante et de la sortie correspondante de l'autre amplificateur. Les rôles des deux amplificateurs sont ainsi interchangeables. Le dispositif peut comprendre un amplificateur disposé à chaque extrémité d'une colonne. Cette disposition est avantageuse car elle permet la présence de deux amplificateurs dans une mémoire vive dynamique possédant un faible nombre de niveaux de métallisation grâce à un encombrement plus faible. L'invention propose également un procédé de commande d'un dispositif de lecture/ré-écriture d'une cellule-mémoire d'une mémoire vive dynamique organisée en lignes et en colonnes. Le dispositif comprend, pour chaque colonne, au moins deux amplificateurs de lecture/ré-écriture disposés parallèlement. Lors d'une opération d'écriture, l'un des amplificateurs mémorise une nouvelle donnée devant être écrite dans la cellule-mémoire et l'autre amplificateur effectue des opérations de rafraîchissement de la cellule-mémoire. La nouvelle donnée est écrite dans la cellule-mémoire à la fin de l'accès à la ligne à laquelle appartient la cellule-mémoire de façon à ne pas interrompre une éventuelle opération de rafraîchissement effectuée sur ladite ligne. La donnée stockée dans la cellule-mémoire peut être mémorisée dans l'un des amplificateurs préalablement à une opération de lecture, de façon que ladite donnée soit disponible pour une opération de rafraîchissement. Ainsi, l'application en cours de fonctionnement et susceptible d'utiliser des informations stockées dans la mémoire-vive dynamique n'est pas arrêtée pendant les opérations de rafraîchissement des cellulesmémoire, ce qui, en se plaçant du point de vue de l'utilisateur de la mémoire vive dynamique, augmente la vitesse de lecture/ré-écriture et permet une amélioration de la vitesse de traitement de l'application. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré sur les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 illustre schématiquement la structure d'un dispositif de lecture/ré-écriture selon l'art antérieur; la figure 2 est une vue schématique du dispositif de lecture/réécriture conforme à l'invention; et la figure 3 est une vue plus détaillée correspondant à la figure 2. Sur la figure 1, on n'a représenté, à des fins de simplification, qu une seule cellule-mémoire CM, comportant une capacité de stockage CS et un seul transistor T1. Bien entendu, ces cellules-mémoire CM sont organisées en lignes et en colonnes. Plus précisément, dans le cas illustré sur la figure 1, toutes les cellules-mémoire CM connectées à une même métallisation de colonne BL dite "Bit Line", sont sélectionnées par une ligne de mots WL ("Word Line"). La métallisation de la colonne adjacente BLN permet de connecter, par exemple en quinconce, d'autres lignes de cellules-mémoire CM pouvant être respectivement sélectionnées par le même signal de ligne de mots WL. Classiquement, les deux colonnes BL et BLN sont connectées ou non à des moyens d'entrée/sortie I/O par deux transistors NMOS T10 et T11 commandés par un signal de commande Cd. Dans l'exemple décrit ici, le dispositif 1 comporte des moyens d'amplification comportant deux inverseurs formés chacun de deux transistors à effet de champ à grilles isolées complémentaires T4 et T7 et T5 et T8. Les sources des deux transistors T4 et T7 sont reliées à la tension de polarisation VDD de niveau élevé par l'intermédiaire d'un transistor T2 commandé par un signal de ré-écriture ("restore") RS. Les sources des deux transistors T5 et T8 sont reliées à la masse par l'intermédiaire d'un transistor T3 commandé sur sa grille par un signal de lecture ("sense") SN. Une structrure de découplage est connectée entre les transistors T4 et T7 et les transistors T5 et T8, et est formée d'une paire de transistors T6 et T9. Les grilles des deux transistors T6 et T9 sont commandées par un signal de commande Cmd. Des moyens de contrôle CTL, de réalisation classique, comportant des portes logiques notamment, délivrent des signaux WL, RS, SN et Cmd. Par ailleurs, le dispositif comporte des moyens de précharge 2, de réalisation connue en soi, permettant de précharger à un niveau de précharge choisi, par exemple VDD/2, les métallisations de colonnes BL et BLN. Comme on peut le voir sur la figure 2, le dispositif de lecture/réécriture 10 comprend un pré-amplificateur 1 1 de faible gain, permettant d'augmenter le décalage de tension existant entre les lignes et d'augmenter ainsi la longueur des lignes de bit. La sortie du pré-amplificateur 11 est connectée à des moyens de commande 12 dont la sortie est connectée à deux amplificateurs 13 et 14 disposés en parallèle et dont les sorties sont connectées à des lignes d'entrée et sortie I/OA et I/OB. Chaque amplificateur 11, 13 et 14 peut être, par exemple, du type illustré à la figure 1. Les moyens de commande 12 sont prévus pour mettre en communication une première sortie du pré-amplificateur 11 avec une première entrée de l'amplificateur 13 en l'isolant de la première entrée de l'amplificateur 14 et vice versa, et de mettre en communication la deuxième sortie du pré-amplificateur 1 1 avec une deuxième entrée de l'amplificateur 13 en l'isolant de la deuxième entrée de l'amplificateur 14 et vice versa. Comme on peut le voir sur la figure 3, les moyens de commande 12 comprennent deux paires de transistors, l'une affectée à l'amplificateur 13 et l'autre affectée à l'amplificateur 14, commandées respectivement par les signaux SEL1 et SEL2, ce qui permet d'isoler l'un des amplificateurs 13 ou 14 pendant que l'autre est connecté au pré-amplificateur 11. Lors d'une opération de rafraîchissement de la cellule-mémoire CM, l'amplificateur 13 peut rester disponible pour cette opération, les interrupteurs des moyens de commande 12 associés à l'amplificateur 13 restant passants. L'amplificateur 14 stocke l'information contenue dans la cellule-mémoire CM et est isolé du reste du dispositif de commande, les transistors du moyen de commande 12 associés à l'amplificateur 14 étant bloqués. L'opération de rafraîchissement peut donc être effectuée de façon classique en utilisant l'amplificateur 13 et le pré-amplificateur 11. Pendant cette opération, l'information contenue dans la cellule-mémoire CM est disponible dans l'amplificateur 14 en lecture. De même, l'amplificateur 14 peut être utilisé pour une opération d'écriture d'une donnée pendant une opération de rafraîchissement de la cellule-mémoire CM. La nouvelle donnée est alors stockée dans l'amplificateur 14 jusqu'à la fin de l'opération de rafraîchissement. Les transistors du moyen de commande 12 associés à l'amplificateur 14 sont alors commandés par le signal SEL2 et prennent un état passant qui permet le transfert de la nouvelle donnée stockée dans l'amplificateur 14 vers le pré-amplificateur 1 1 et la cellule-mémoire CM, l'amplificateur 14 étant suffisamment puissant pour écraser l'information contenue dans le préamplificateur 11. L'écriture de la cellule-mémoire CM est ainsi reportée à la fin de l'accès ligne de l'opération de rafraîchissement. En considérant le dispositif de lecture/ré-écriture dans son ensemble, les opérations de rafraîchissement et d'accès de lecture/réécriture peuvent être effectuées de façon simultanée. A titre de variante, on peut également prévoir des moyens de commande, non représentés, disposés en sortie des amplificateurs 13 et 14, ces moyens de commande étant d'un type analogue aux moyens de commande 12. Ces moyens de commande peuvent permettre d'utiliser les amplificateurs 13 et 14 de façon totalement interchangeable, chacun de ces deux amplificateurs 13 et 14 pouvant indifféremment servir aux opérations de rafraîchissement et aux opérations de lecture et d'écriture. Cette variante permet, lors d'un rafraîchissement, de stocker les données d'une ligne n de cellules-mémoire dans les amplificateurs 13 et les données de la ligne n+l dans les amplificateurs 14 et ainsi de suite en supprimant la latence habituelle de 3 à 4 coups d'horloge au changement de rangée, cette latence étant due aux charges électriques devant transiter par les lignes d'entrée/sortie. Grâce à l'invention, on dispose d'un dispositif et d'un procédé de lecture/ré-écriture transparent vis-à-vis de l'utilisateur et qui permet un gain de vitesse de fonctionnement important pour ledit utilisateur. Ce dispositif peut être implanté sur une mémoire vive dynamique intégrée à un microprocesseur et peut également l'être sur une mémoire vive dynamique standard. REVENDICATIONS 1. Dispositif de lecture/ré-écriture d'une cellule-mémoire d'une mémoire vive dynamique organisée en lignes et en colonnes, comprenant, pour chaque colonne, un premier amplificateur (13) de lecture/réécriture, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un second amplificateur (14) de lecture/ré-écriture disposé parallèlement au premier amplificateur et des moyens de commande (12) de l'un des amplificateurs pour que le dit amplificateur soit apte à stocker l'information contenue dans la cellule-mémoire en vue de son rafraîchissement et que l'autre amplificateur soit apte à effectuer des accès de lecture/ré-écriture de la cellule-mémoire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, les entrées des amplificateurs étant connectées à deux colonnes communes dont l'une est connectée à la cellule-mémoire, chaque entrée de chaque amplificateur est pourvue d'un moyen de commande apte à isoler ladite entrée de la colonne correspondante et de l'entrée de l'autre amplificateur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comprend un pré-amplificateur (11) disposé entre la cellulemémoire et les dits amplificateurs. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'un des amplificateurs est dédié, en permanence, aux opérations de rafraîchissement de la cellule-mémoire et que l'autre amplificateur est dédié aux opération s de lecture/ré-écriture de la cellule-mémoire. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque amplificateur est apte à effectuer alternativement les opérations de rafraîchissement et les opérations de lecture/ré-écriture. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les sorties des amplificateurs sont connectées à des colonnes de sortie communes, chaque sortie de chaque amplificateur étant pourvue d'un interrupteur apte à isoler ladite sortie de la colonne de sortie correspondante et de la sortie correspondante de l'autre amplificateur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend un amplificateur disposé à chaque extrémité d'une colonne. 8. Procédé de commande d'un dispositif de lecture/ré-écriture d'une cellule-mémoire d'une mémoire vive dynamique organisée en lignes et en colonnes, comprenant, pour chaque colonne, au moins deux amplificateurs de lecture/ré-écriture disposés parallèlement, procédé dans lequel, lors d'une opération d'écriture, l'un des amplificateurs mémorise une nouvelle donnée devant être écrite dans la cellule-mémoire et l'autre amplificateur effectue des opérations de rafraîchissement de la cellule-mémoire, la nouvelle donnée étant écrite dans la cellule-mémoire à la fin de l'accès à la ligne à laquelle appartient la cellule-mémoire de façon à ne pas interrompre une éventuelle opération de rafraîchissement effectuée sur ladite ligne. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la donnée stockée dans la cellule-mémoire est mémorisée dans l'un des amplificateurs préalablement à une opération de lecture, de façon que la dite donnée soit disponible pour une opération de rafraîchissement.