(57)【要約】      （修正有）【課題】オートリフレッシュモードにおいて消費電力を低減する。【解決手段】半導体装置の温度を検知して温度情報Ｔを出力する温度検知回路と、リフレッシュコマンドＲＥＦの入力回数をカウントしてカウント情報ｍを出力するカウンタ回路１１０と、温度情報Ｔとカウント情報ｍが一致した場合に一致信号を活性化させる比較回路１２０と、一致信号に基づいて、リフレッシュコマンドＲＥＦに応じたリフレッシュ動作を行うか否かを制御するリフレッシュ制御回路１３０と、を備える。本発明によれば、温度情報Ｔに基づいてリフレッシュコマンドが間引かれることから、リフレッシュ周期の調整を細かく行うことが可能となる。これにより、リフレッシュ動作による消費電力を低減することが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の温度を検知して、複数ビットを含む温度情報を出力する温度検知回路と、
リフレッシュコマンドの入力回数をカウントし、複数ビットを含むカウント情報を出力するカウンタ回路と、
前記温度情報における前記複数ビットと前記カウント情報における前記複数ビットとを比較し、それらが一致した時に一致信号を活性化させる比較回路と、
前記一致信号に基づいて、前記リフレッシュコマンドに応じたリフレッシュ動作を行うか否かを制御するリフレッシュ制御回路と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記比較回路は、前記一致信号の活性化に応答してセットされるＳＲラッチ回路を含み、
前記リフレッシュ制御回路は、前記ＳＲラッチ回路の出力に基づいてリフレッシュ動作を行うか否かを制御することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ＳＲラッチ回路は、前記カウント情報が所定値を示したことに応答してリセットされることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ＳＲラッチ回路は、前記温度情報が変化したことに応答してリセットされることを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ＳＲラッチ回路は、外部から所定の信号が入力されたことに応答してリセットされることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記所定の信号は、セルフリフレッシュコマンドを含むことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ＳＲラッチ回路は、前記温度情報が所定値を示している場合、前記カウント情報にかかわらずリセットされることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記リフレッシュ制御回路は、前記ＳＲラッチ回路がセットされている場合、前記リフレッシュコマンドに応答した前記リフレッシュ動作を禁止することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記リフレッシュ制御回路は、前記ＳＲラッチ回路がリセットされている場合、前記リフレッシュコマンドに応答した前記リフレッシュ動作を禁止することを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
リフレッシュコマンドを受ける半導体装置であって、
前記半導体装置内部の温度を検知して、複数ビットを含む温度情報を出力する温度検知回路と、
前記リフレッシュコマンドの入力回数をカウントし、複数ビットを含むカウント情報を出力するカウンタ回路と、
前記温度情報における前記複数ビットと前記カウント情報における前記複数ビットとを比較し、それらが一致した時に一致信号を活性化させる比較回路と、
前記一致信号の活性化に応答して、前記リフレッシュコマンドに応じてリフレッシュ動作を行う第１の状態及び前記リフレッシュコマンドに関わらずリフレッシュ動作を行わない第２の状態のいずれか一方の状態から他方の状態へ動作モードを変化させるリフレッシュ制御回路と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
前記比較回路は、前記カウント情報が所定値を示したことに応答して、前記第１及び第２の状態の前記他方から前記一方へ動作モードを変化させることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記比較回路は、前記温度情報が変化したことに応答して前記第１の状態へ動作モードを変化させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記比較回路は、外部から所定の信号が入力されたことに応答して、前記第１の状態へ動作モードを変化させることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記比較回路は、前記温度情報が所定値を示している場合、前記カウント情報にかかわらず前記第１の状態へ動作モードを変化させることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
所定の周期にＰ（Ｐは整数）回入力されるリフレッシュコマンドをＮ（ＮはＰ未満の整数）回カウントするとカウント値が一周するカウンタ回路と、
前記カウンタ回路のカウント値と比較値とが所定の関係を満たさない場合には前記リフレッシュコマンドが入力される度に内部リフレッシュ信号を活性化させ、前記カウンタ回路のカウント値と前記比較値とが前記所定の関係を満たす場合には前記リフレッシュコマンドが入力されても内部リフレッシュ信号を非活性状態とするリフレッシュ制御回路と、
前記内部リフレッシュ信号の活性化に応答してメモリセルに対するリフレッシュ動作を行う行制御回路と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
前記所定の関係は、前記カウンタ回路のカウント値と前記比較値との大小関係であることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記比較値は半導体装置の内部で自動生成されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
半導体装置の内部温度に基づいて前記比較値を生成する温度検知回路をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
Ｐは２のｐ（ｐは整数）乗であり、Ｎは２のｎ（ｎはｐ未満の整数）乗であることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に、外部から入力されるリフレッシュコマンドに応答してリフレッシュ動作を行う半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な半導体装置の一つであるＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）は、セルキャパシタに蓄積された電荷によって情報を記憶する。セルキャパシタに蓄積された電荷はリーク電流によって時間とともに消失することから、情報を正しく保持するためにはリフレッシュ動作を定期的に行うことが必要である。ＤＲＡＭにおいては、セルキャパシタ情報保持時間が規格によって６４ｍｓ以上と定められているため、６４ｍｓの期間内に全てのメモリセルに対してリフレッシュ動作を実行すればよい。
【０００３】
セルキャパシタの情報保持時間には温度依存性があり、低温であるほど情報保持時間が長くなる傾向がある。このため、低温状態においてはリフレッシュ周期を６４ｍｓ超に設定することができ、これによれば消費電力を低減することが可能となる。例えば、特許文献１には、セルフリフレッシュモードにおいて内部リフレッシュ信号を生成する周期を温度情報によって変化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１０９８３号公報
【特許文献２】特開２００７−１８８６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、セルフリフレッシュモード時における消費電力を低減することはできるものの、外部から入力されるリフレッシュコマンドに応答してリフレッシュ動作を行う、オートリフレッシュモードにおいては消費電力を低減することができない。
【０００６】
これに関し、特許文献２には、外部からオートリフレッシュコマンドがｎ（ｎは整数）回入力されるごとにリフレッシュ動作を１回実行する技術が記載されている。しかしながら、特許文献２に記載された方法では、調整後のリフレッシュ周期が規格により定められた周期（６４ｍｓ）のｎ倍（整数倍）となるため、リフレッシュ周期を細かく調整することができない。また、ｎの値の設定を製造時におけるヒューズトリミング又はコントローラからの指示によって行っているため、例えばチップ温度が変化した場合であっても、ＤＲＡＭ内でリフレッシュ周期を自動的に調整することができないという問題もある。
【０００７】
上述した課題は、ＤＲＡＭに限らず、外部から入力されるリフレッシュコマンドに応答してリフレッシュ動作を行う半導体装置全般において生じる問題である。また、上述した課題は、温度以外の理由による情報保持時間の変化に対応してリフレッシュ周期を調整する場合においても、同様に生じるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面による半導体装置は半導体装置の温度を検知して、複数ビットを含む温度情報を出力する温度検知回路と、リフレッシュコマンドの入力回数をカウントし、複数ビットを含むカウント情報を出力するカウンタ回路と、前記温度情報における前記複数ビットと前記カウント情報における前記複数ビットとを比較し、それらが一致した時に一致信号を活性化させる比較回路と、前記一致信号に基づいて、前記リフレッシュコマンドに応じたリフレッシュ動作を行うか否かを制御するリフレッシュ制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の側面による半導体装置は、リフレッシュコマンドを受ける半導体装置であって、前記半導体装置内部の温度を検知して、複数ビットを含む温度情報を出力する温度検知回路と、前記リフレッシュコマンドの入力回数をカウントし、複数ビットを含むカウント情報を出力するカウンタ回路と、前記温度情報における前記複数ビットと前記カウント情報における前記複数ビットとを比較し、それらが一致した時に一致信号を活性化させる比較回路と、前記一致信号の活性化に応答して、前記リフレッシュコマンドに応じてリフレッシュ動作を行う第１の状態及び前記リフレッシュコマンドに関わらずリフレッシュ動作を行わない第２の状態のいずれか一方の状態から他方の状態へ動作モードを変化させるリフレッシュ制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のさらに他の側面による半導体装置は、所定の周期にＰ（Ｐは整数）回入力されるリフレッシュコマンドをＮ（ＮはＰ未満の整数）回カウントするとカウント値が一周するカウンタ回路と、前記カウンタ回路のカウント値と比較値とが所定の関係を満たさない場合には前記リフレッシュコマンドが入力される度に内部リフレッシュ信号を活性化させ、前記カウンタ回路のカウント値と前記比較値とが前記所定の関係を満たす場合には前記リフレッシュコマンドが入力されても内部リフレッシュ信号を非活性状態とするリフレッシュ制御回路と、前記内部リフレッシュ信号の活性化に応答してメモリセルに対するリフレッシュ動作を行う行制御回路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、リフレッシュコマンドの入力回数をカウントするカウンタ回路のカウント値に基づいて、実際にリフレッシュ動作を行うか否かを判定していることから、リフレッシュ周期の調整を細かく行うことが可能となる。しかも、リフレッシュ周期の調整を半導体装置内で自動的に行うことができることから、当該半導体装置を制御するコントローラの制御が複雑化することもない。これにより、例えば温度の変化に応じてリフレッシュ周期を自動的に微調整することができることから、リフレッシュ動作による消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい実施形態による半導体装置１０の構成を示すブロック図である。
【図２】リフレッシュリミット制御回路１００の動作の概要を説明するためのフローチャートである。
【図３】リフレッシュリミット制御回路１００の動作を説明するための模式図である。
【図４】リフレッシュリミット制御回路１００の構成を示すブロック図である。
【図５】カウンタ回路１１０の回路図である。
【図６】比較回路１２０の回路図である。
【図７】リフレッシュ制御回路１３０の回路図である。
【図８】半導体装置１０の動作の一例を説明するためのタイミング図である。
【図９】半導体装置１０の動作の他の例を説明するためのタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置１０の構成を示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態による半導体装置１０は、外部端子として、クロック端子１１、コマンド端子１２、アドレス端子１３、データ入出力端子１４を少なくとも備えている。
【００１６】
クロック端子１１は、同期信号であるクロック信号ＣＫが供給される端子であり、供給されたクロック信号ＣＫは、入力バッファ２１に供給される。入力バッファ２１は内部クロックＩＣＬＫを生成し、これを後述する各回路ブロックに供給する。
【００１７】
コマンド端子１２は、ロウアドレスストローブ信号ＲＡＳ、カラムアドレスストローブ信号ＣＡＳ、ライトイネーブル信号ＷＥ、チップセレクト信号ＣＳなどのコマンド信号が供給される端子である。これらのコマンド信号は、入力バッファ３１を介してコマンドデコーダ３２に供給される。コマンドデコーダ３２は、内部クロックＩＣＬＫに同期して、コマンド信号の保持、デコード及びカウントなどを行うことによって、各種内部コマンドＩＣＭＤを生成する。
【００１８】
内部コマンドＩＣＭＤには、少なくとも内部アクティブ信号ＡＣＴ、内部リードコマンドＲＥＡＤ、内部ライトコマンドＷＲＩＴＥ、内部リフレッシュコマンドＲＥＦ、内部セルフリフレッシュコマンドＳＲＥＦが含まれる。内部アクティブ信号ＡＣＴとは、外部から入力されるコマンドがアクティブコマンドである場合に活性化される信号であり、内部リードコマンドＲＥＡＤとは、外部から入力されるコマンドがリードコマンドである場合に活性化される信号であり、内部ライトコマンドＷＲＩＴＥとは、外部から入力されるコマンドがライトコマンドである場合に活性化される信号であり、内部リフレッシュコマンドＲＥＦとは、外部から入力されるコマンドがオートリフレッシュコマンドである場合に活性化される信号であり、内部セルフリフレッシュコマンドＳＲＥＦとは、外部から入力されるコマンドがセルフリフレッシュコマンドである場合に活性化される信号である。
【００１９】
アドレス端子１３は、アドレス信号ＡＤＤが供給される端子であり、供給されたアドレス信号ＡＤＤは、入力バッファ４１を介してアドレスラッチ回路４２に供給される。アドレスラッチ回路４２は、内部クロックＩＣＬＫに同期してアドレス信号ＡＤＤをラッチする回路である。アドレスラッチ回路４２にラッチされたアドレス信号ＡＤＤのうち、ロウアドレスＸＡについては行制御回路５１に供給され、カラムアドレスＹＡについては列制御回路５２に供給される。
【００２０】
行制御回路５１は、ロウアドレスＸＡに基づいて、メモリセルアレイ６０に含まれるいずれかのワード線ＷＬを選択する回路である。図１に示すように、メモリセルアレイ６０内においては、複数のワード線ＷＬと複数のビット線ＢＬが交差しており、その交点にはメモリセルＭＣが配置されている（図１では、１本のワード線ＷＬ、１本のビット線ＢＬ及び１個のメモリセルＭＣのみを示している）。ビット線ＢＬは、センスアンプ列５３内の対応するセンスアンプＳＡに接続されている。
【００２１】
センスアンプ列５３に含まれるセンスアンプＳＡの選択は、カラムアドレスＹＡに基づき列制御回路５２によって行われる。選択されたセンスアンプＳＡは、メインＩ／Ｏ配線ＭＩＯを介してリードライトアンプ７０に接続される。リードライトアンプ７０は、メインＩ／Ｏ配線ＭＩＯを介してメモリセルから読み出されたリードデータを増幅してリードライトバスＲＷＢＳに供給するとともに、リードライトバスＲＷＢＳを介して供給された外部からメモリセルへのライトデータをメインＩ／Ｏ配線ＭＩＯに供給する役割を果たす。
【００２２】
リードライトバスＲＷＢＳは入出力バッファ８０に接続されている。入出力バッファ８０は、リードデータをパラレル／シリアル変換し、又は、ライトデータをシリアル／パラレル変換する回路である。これにより、リードライトバスＲＷＢＳを介してパラレルに読み出されたリードデータは、データ入出力端子１４を介してシリアルに出力され、データ入出力端子１４を介してシリアルに入力されたライトデータはリードライトバスＲＷＢＳにパラレルに供給される。
【００２３】
さらに、本実施形態による半導体装置１０は、上述した内部リフレッシュコマンドＲＥＦを受けるリフレッシュリミット制御回路１００を備えている。リフレッシュリミット制御回路１００は、内部リフレッシュコマンドＲＥＦに応答してリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦを活性化させるか否かを判定する制御回路である。詳細については後述するが、かかる判定は、チップ温度を計測する温度検知回路２００の出力である温度情報Ｔ＜０：２＞に依存する。ここで、温度情報Ｔ＜０：２＞とは、Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２の３ビットからなる信号であることを意味する。したがって、温度情報Ｔ＜０：２＞の最大値は「１１１」、最小値は「０００」であり、本実施形態ではチップ温度が高いほど大きな値を取る。温度検知回路２００は、温度情報Ｔ＜０：２＞を変化させる場合、ワンショットの更新信号ＴＭＰを活性化させる。温度情報Ｔのビット数は、温度検知回路２００の出力する全ビット数である必要はなく、その内の任意に選んだビット数、例えば、Ｔ＜０：９＞の内のＴ＜７：９＞の３ビットを用いても構わない。勿論、ビット数も３ビット以外の自然数であっても良い。
【００２４】
リフレッシュリミット制御回路１００から出力されるリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦは、リフレッシュカウンタ３００に供給される。リフレッシュカウンタ３００は、リフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化する度に、当該カウント値が示すロウアドレスＲＥＦＡを行制御回路５１に供給し、当該ワード線に接続された全てのメモリセルをリフレッシュする。その後、リフレッシュカウンタ３００のカウント値が更新される。
【００２５】
以上が本実施形態による半導体装置１０の全体構成である。以下、リフレッシュリミット制御回路１００を中心に、本実施形態による半導体装置１０の構成及び動作についてより詳細に説明する。
【００２６】
図２は、リフレッシュリミット制御回路１００の動作の概要を説明するためのフローチャートである。
【００２７】
詳細については後述するが、リフレッシュリミット制御回路１００には、内部リフレッシュコマンドＲＥＦをカウントするカウンタ回路が含まれており、内部リフレッシュコマンドＲＥＦが活性化すると（ステップＳ１）、カウンタ回路のカウント値ｍと温度情報Ｔとの比較が行われる（ステップＳ２）。その結果、ｍ≦Ｔである場合にはリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが生成され、実際にリフレッシュ動作が行われる（ステップＳ３）。これに対し、ｍ＞Ｔである場合にはリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが生成されず、したがってリフレッシュ動作は行われない（ステップＳ４）。
【００２８】
そして、カウンタ回路がカウントアップされ（ステップＳ５）、そのカウント値ｍが最大値に達したか否かを判定する（ステップＳ６）。本実施形態のカウンタ回路は、内部リフレッシュコマンドＲＥＦをＮ回カウントするとカウント値が一周する回路であり、したがって、当該ステップはｍ＋１＝Ｎであるか否かが判定される。その結果、ｍ＋１＜ＮであればステップＳ１に戻って内部リフレッシュコマンドＲＥＦの活性化を待ち、ｍ＋１＝Ｎであればカウンタ回路のカウント値ｍを０にリセットする（ステップＳ０）。そして、ステップＳ１に戻って内部リフレッシュコマンドＲＥＦの活性化を待つ。
【００２９】
これにより、一例としてＮ＝８、Ｔ＝５であるとすると、カウンタ回路がリセットされた後、１回目から６回目の内部リフレッシュコマンドＲＥＦに応答してリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化する一方、７回目及び８回目の内部リフレッシュコマンドＲＥＦに対してはリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化しない。このことは、外部からオートリフレッシュコマンドが８回入力されても、実際にリフレッシュ動作が行われるのが６回であり、２回分は間引かれることを意味する。したがって、リフレッシュ周期は４／３（＝８／６）に拡大されることになる。
【００３０】
図３は、リフレッシュリミット制御回路１００の動作を説明するための模式図であり、図３に示すカウント値０〜８１９１は図示しないメモリコントローラ内のリフレッシュカウンタのカウント値に相当する。図中においてＰは規格により定められた期間（６４ｍｓ）内に入力されるオートリフレッシュコマンドの回数である。一例としてＰ＝８１９２であり、２のべき乗で表した場合、２ｐ（ｐ＝１３）である。この場合、オートリフレッシュコマンドが８１９２回発行されると、メモリコントローラ内のリフレッシュカウンタのカウント値は一周し、ゼロに戻る。
【００３１】
上記の例のように、Ｎ＝８（２のべき乗で表した場合、２ｎ（ｎ＝３））とすると、カウンタ回路のカウント値が０〜Ｔである場合はリフレッシュ動作が行われ、カウンタ回路のカウント値がＴを超えるとリフレッシュ動作が行われなくなる。図３において、ハッチングのされていない領域は内部リフレッシュコマンドＲＥＦに応答してリフレッシュ動作が行われる第１の状態を示し、ハッチングが施されている領域は内部リフレッシュコマンドＲＥＦに応答してリフレッシュ動作が行われない第２の状態を示している。したがって、これらの第１及び第２の状態は、カウンタ回路が一周するごとに繰り返されることになる。そして、ハッチングが施されている領域（第２の状態）の幅は、温度情報Ｔによって可変となることから、チップ温度に基づいて、リフレッシュ周期をきめ細かく調整することが可能となる。
【００３２】
図４は、リフレッシュリミット制御回路１００の構成を示すブロック図である。
【００３３】
図４に示すように、リフレッシュリミット制御回路１００は、カウンタ回路１１０、比較回路１２０及びリフレッシュ制御回路１３０を含んでいる。カウンタ回路１１０は、内部リフレッシュコマンドＲＥＦをカウントする回路であり、そのカウント値ｍ＜０：２＞は、比較回路１２０に供給される。ここで、カウント値ｍ＜０：２＞とは、ｍ０，ｍ１，ｍ２の３ビットからなる信号であることを意味する。
【００３４】
比較回路１２０は、カウント値ｍ＜０：２＞と温度情報Ｔ＜０：２＞とを比較する回路であり、両者が一致すると停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢを活性化させる。停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢの活性化レベルはローレベルである。詳細については後述するが、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢの活性状態は、所定の条件が発生するまで維持される。図４に示すように、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢはリフレッシュ制御回路１３０に供給される。
【００３５】
リフレッシュ制御回路１３０は、内部リフレッシュコマンドＲＥＦに基づいてリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦを生成する回路であり、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢが活性化していない場合には、内部リフレッシュコマンドＲＥＦに応答してリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦを活性化させる一方、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢが活性化している場合には、内部リフレッシュコマンドＲＥＦが活性化してもリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦを活性化させない。
【００３６】
以下、リフレッシュリミット制御回路１００を構成する各回路ブロックについてより詳細に説明する。
【００３７】
図５は、カウンタ回路１１０の回路図である。
【００３８】
図５に示すように、カウンタ回路１１０は、内部リフレッシュコマンドＲＥＦに基づいて相補のクロック信号ＣＫＢ，ＣＫＴを生成するクロック生成部１１１と、カウント値ｍ＜０：２＞のそれぞれのビットを生成するビット生成回路１１２〜１１４とを備えている。
【００３９】
ビット生成回路１１２はカウント値ｍ＜０：２＞の最下位ビットｍ０を生成する回路であり、クロック信号ＣＫＢ，ＣＫＴが変化する度にその出力であるビットｍ０を反転させる。また、ビット生成回路１１３はカウント値ｍ＜０：２＞の２ビット目ｍ１を生成する回路であり、ビットｍ０及びその反転信号Ｂ０が変化する度にその出力であるビットｍ１を反転させる。さらに、ビット生成回路１１４はカウント値ｍ＜０：２＞の最上位ビットｍ２を生成する回路であり、ビットｍ１及びその反転信号Ｂ１が変化する度にその出力であるビットｍ２を反転させる。
【００４０】
図５に示すように、これらビット生成回路１１２〜１１４にはリセット信号ＲＳＴＣＮＴが供給される。リセット信号ＲＳＴＣＮＴがハイレベルに活性化すると、カウント値ｍ＜０：２＞を構成する各ビットは全てローレベルとなり、カウント値ｍは最小値である「０００」にリセットされる。
【００４１】
図６は、比較回路１２０の回路図である。
【００４２】
図６に示すように、比較回路１２０は、内部リフレッシュコマンドＲＥＦに基づいて相補のクロック信号ＣＫＢ，ＣＫＴを生成するクロック生成部１２１と、カウント値ｍ＜０：２＞と温度情報Ｔ＜０：２＞との一致を検出する一致検出回路１２２と、一致検出回路１２２の出力によってセットされるＳＲラッチ回路１２３と、ＳＲラッチ回路１２３をリセットするリセット回路１２４〜１２６とを備えている。ＳＲラッチ回路１２３がセットされると、比較回路１２０の出力である停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢはローレベルに活性化する。逆に、ＳＲラッチ回路１２３がリセットされると、比較回路１２０の出力である停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢはハイレベルに非活性化する。
【００４３】
一致検出回路１２２は、カウント値ｍ＜０：２＞を構成する各ビットｍ０，ｍ１，ｍ２の論理レベルと温度情報Ｔ＜０：２＞を構成する各ビットＴ０，Ｔ１，Ｔ２の論理レベルをそれぞれ比較し、これらが全て一致した場合に一致信号ＨＩＴをハイレベルに活性化させる回路である。一致信号ＨＩＴはＮＡＮＤゲート回路Ｇ１を介してＳＲラッチ回路１２３のセット入力端Ｓに供給される。ＮＡＮＤゲート回路Ｇ１の入力端には、一致信号ＨＩＴの他に、リセット回路１２４の出力である指示信号ＭＡＸＢと、クロック信号ＣＫＴが供給されているため、一致信号ＨＩＴがハイレベルに活性化した場合、指示信号ＭＡＸＢ及びクロック信号ＣＫＴがハイレベルであることを条件に、ＳＲラッチ回路１２３がセットされることになる。このように、一致検出回路１２２は、カウント値ｍと温度情報Ｔとが一致したことに応答してＳＲラッチ回路１２３がセットし、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢを活性化させる役割を果たす。
【００４４】
リセット回路１２４は、温度情報Ｔ＜０：２＞を構成する各ビットＴ０，Ｔ１，Ｔ２を受けるＮＡＮＤゲート回路からなる。したがって、これら各ビットが全てハイレベルである場合、換言すれば、温度検知回路２００によってチップ温度が最大値であると判定された場合に、指示信号ＭＡＸＢがローレベルとなる。その他の場合には、指示信号ＭＡＸＢはハイレベルとなる。このため、チップ温度が最大値である場合には、一致信号ＨＩＴが活性化しても、ＳＲラッチ回路１２３はセットされなくなる。逆に、チップ温度が最大値である場合、指示信号ＭＡＸがハイレベルとなるため、ＮＯＲゲート回路Ｇ２の出力はローレベルとなり、ＳＲラッチ回路１２３はリセットされる。
【００４５】
リセット回路１２４は、温度情報Ｔ＜０：２＞が最大値を示している場合に、ＳＲラッチ回路１２３がセットされないようブロックするために設けられている。つまり、温度情報Ｔ＜０：２＞が「１１１」である場合、カウント値ｍ＜０：２＞が「１１１」になると一致検出回路１２２から一致信号ＨＩＴが出力されるが、温度情報Ｔ＜０：２＞が最大値「１１１」を示している場合は内部リフレッシュコマンドＲＥＦを間引く必要がないことから、当該ケースにおいて活性化する一致信号ＨＩＴを無効化する必要があるからである。
【００４６】
リセット回路１２５は、カウント値ｍ＜０：２＞を構成する各ビットｍ０，ｍ１，ｍ２を受けるＡＮＤゲート回路からなる。したがって、これら各ビットが全てハイレベルである場合、換言すれば、カウンタ回路１１０のカウント値ｍが最大値を示した場合に、指示信号ＦＵＬＬがハイレベルとなる。その他の場合には、指示信号ＦＵＬＬはローレベルとなる。指示信号ＦＵＬＬは、ＮＡＮＤゲート回路Ｇ３を介してＳＲラッチ回路１２３のリセット入力端Ｒに供給される。ＮＡＮＤゲート回路Ｇ３の入力端には、指示信号ＦＵＬＬの他にクロック信号ＣＫＴが供給されているため、指示信号ＦＵＬＬがハイレベルに活性化した場合、クロック信号ＣＫＴがハイレベルであることを条件に、ＳＲラッチ回路１２３がリセットされることになる。
【００４７】
リセット回路１２５は、カウンタ回路１１０のカウント値ｍが一周して最小値「０００」に戻る前に、ＳＲラッチ回路１２３をリセットする役割を果たす。つまり、図３に示すタイミングＡごとにＳＲラッチ回路１２３をリセットする役割を果たす。したがって、通常の動作状態においては、カウント値ｍと温度情報Ｔとの大小関係に基づき、一致検出回路１２２の出力である一致信号ＨＩＴとリセット回路１２５の出力である指示信号ＦＵＬＬが交互に活性化する。このため、一致信号ＨＩＴの活性化によりＳＲラッチ回路１２３がセットされると、指示信号ＦＵＬＬが活性化するまで、ＳＲラッチ回路１２３はセット状態を維持する。ここで、通常の動作状態とは、温度情報Ｔが最大値を示しておらず、内部セルフリフレッシュコマンドＳＲＥＦが活性化せず、且つ、更新信号ＴＭＰが活性化していない状態を指す。
【００４８】
リセット回路１２６は、内部セルフリフレッシュコマンドＳＲＥＦと更新信号ＴＭＰを受けるＯＲゲート回路からなる。したがって、内部セルフリフレッシュコマンドＳＲＥＦ及び更新信号ＴＭＰの少なくとも一方がハイレベルになると、指示信号ＲＳＴがハイレベルとなるため、ＮＯＲゲート回路Ｇ２の出力はローレベルとなり、ＳＲラッチ回路１２３はリセットされる。
【００４９】
リセット回路１２６は、セルフリフレッシュモードにエントリした場合、或いは、温度情報Ｔ＜０：２＞の値が変化した場合に、ＳＲラッチ回路１２３をリセットする役割を果たす。これは、セルフリフレッシュモードにエントリしたり、温度情報Ｔ＜０：２＞の値が変化したりするとリフレッシュ動作の制御条件が大きく変化するため、一旦仕切り直すことが有効だからである。
【００５０】
図６に示すように、ＮＯＲゲート回路Ｇ２の出力はインバータＩＮＶによって反転され、リセット信号ＲＳＴＣＮＴとして用いられる。リセット信号ＲＳＴＣＮＴは図５に示したカウンタ回路１１０に供給される。上述の通り、リセット信号ＲＳＴＣＮＴがハイレベルに活性化すると、カウント値ｍは最小値である「０００」にリセットされる。したがって、リセット信号ＲＳＴＣＮＴが活性化するのは、温度情報Ｔ＜０：２＞が最大値を示した場合、セルフリフレッシュモードにエントリした場合、或いは、温度情報Ｔ＜０：２＞の値が変化した場合である。上述の通り、温度情報Ｔ＜０：２＞が最大値を示した場合は、内部リフレッシュコマンドＲＥＦを間引く必要がないからであり、セルフリフレッシュモードにエントリした場合、或いは、温度情報Ｔ＜０：２＞の値が変化した場合は、リフレッシュ動作の制御条件が大きく変化するため、一旦仕切り直すことが有効だからである。
【００５１】
ＳＲラッチ回路１２３の出力は停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢとして用いられる。停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢは、図４に示すようにリフレッシュ制御回路１３０に供給される。図７は、リフレッシュ制御回路１３０の回路図である。図７に示すように、リフレッシュ制御回路１３０は、内部リフレッシュコマンドＲＥＦと停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢと受けるＡＮＤゲート回路によって構成されている。このため、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢがハイレベルに非活性化している場合には、内部リフレッシュコマンドＲＥＦが活性化する度にリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化するものの、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢがローレベルに活性化している場合には、内部リフレッシュコマンドＲＥＦが活性化してもリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦは活性化しない。
【００５２】
以上が本実施形態による半導体装置１０の構成である。次に、本実施形態による半導体装置１０の動作について説明する。
【００５３】
図８は、本実施形態による半導体装置１０の動作の一例を説明するためのタイミング図であり、温度情報Ｔ＜０：２＞が「１０１」、つまり十進数表示で「５」である場合の動作を示している。
【００５４】
図８に示すように、外部からオートリフレッシュコマンドが発行されると、半導体装置１０に含まれるコマンドデコーダ３２は内部リフレッシュコマンドＲＥＦを活性化させる。内部リフレッシュコマンドＲＥＦは、カウンタ回路１１０によってカウントされ、そのカウント値ｍ＜０：２＞がインクリメントされる。本例では、温度情報Ｔ＜０：２＞が十進数表示で「５」であることから、カウント値ｍ＜０：２＞が十進数表示で「４」以下であればＳＲラッチ回路１２３はリセット状態を維持し、このため、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢはハイレベルとなる。この状態においては、内部リフレッシュコマンドＲＥＦが活性化する度にリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化する。図８に示す例では、１回目の内部リフレッシュコマンドＲＥＦ（１）から５回目の内部リフレッシュコマンドＲＥＦ（５）に応答して、リフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化している。
【００５５】
そして、カウンタ回路１１０のカウント値ｍ＜０：２＞が「５」に達すると、比較回路１２０の出力である一致信号ＨＩＴがハイレベルに活性化するため、ＳＲラッチ回路１２３がセットされる。図８に示す例では、５回目の内部リフレッシュコマンドＲＥＦ（５）に応答してＳＲラッチ回路１２３がセットされ、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢがローレベルに変化している。
【００５６】
このため、６回目の内部リフレッシュコマンドＲＥＦ（６）及び７回目の内部リフレッシュコマンドＲＥＦ（７）が活性化しても、リフレッシュ実行信号ＩＲＥＦは活性化しない。つまり、２回分の内部リフレッシュコマンドＲＥＦが間引かれたことになる。
【００５７】
そして、７回目の内部リフレッシュコマンドＲＥＦ（７）によってカウンタ回路１１０のカウント値ｍ＜０：２＞が「７」、つまり、２進数表示で「１１１」に達すると、リセット回路１２５の出力である指示信号ＦＵＬＬがハイレベルとなる。これにより、ＳＲラッチ回路１２３はリセットされ、初期状態に戻る。このため、８回目以降の内部リフレッシュコマンドＲＥＦに応答して、リフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化することになる。
【００５８】
このように、温度情報Ｔ＜０：２＞が十進数表示で「５」である場合、カウンタ回路１１０のカウント値ｍ＜０：２＞が十進数表示で「０」〜「５」である場合には内部リフレッシュコマンドＲＥＦに応答してリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化し、十進数表示で「６」〜「７」である場合には内部リフレッシュコマンドＲＥＦに応答してリフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化しない。これにより、外部からオートリフレッシュコマンドが８回発行されても、半導体装置１０の内部では６回しかリフレッシュ動作が行われないことから、リフレッシュ頻度が３／４／（＝６／８）に低下し、リフレッシュ周期が４／３（＝８／６）に拡大されることになる。
【００５９】
図９は、本実施形態による半導体装置１０の動作の他の例を説明するためのタイミング図であり、温度情報Ｔ＜０：２＞が「１１１」、つまり十進数表示で「７」である場合の動作を示している。
【００６０】
温度情報Ｔ＜０：２＞が最大値「１１１」、つまり十進数表示で「７」である場合、図６に示したリセット回路１２４の出力である指示信号ＭＡＸがハイレベルとなることから、ＳＲラッチ回路１２３はリセットされ、且つ、リセット信号ＲＳＴＣＮＴが活性化する。このため、停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢは常時ハイレベルとなり、内部リフレッシュコマンドＲＥＦが活性化する度に、毎回リフレッシュ実行信号ＩＲＥＦが活性化することになる。
【００６１】
このように、温度情報Ｔ＜０：２＞が最大値「１１１」を示している場合、本来であれば、カウント値ｍ＜０：２＞が「１１１」を示すとＳＲラッチ回路１２３がセットされるのであるが、本実施形態では、リセット回路１２５によってＳＲラッチ回路１２３のセットが禁止されるとともに、ＳＲラッチ回路１２３のリセットが行われることから、内部リフレッシュコマンドＲＥＦが誤って間引かれることがない。
【００６２】
尚、上記の説明では、チップ温度が高いほど温度情報Ｔの値が大きくなる場合を例に説明したが、チップ温度と温度情報Ｔの値との関係は逆、つまりチップ温度が高いほど温度情報Ｔの値が小さくなる構成であっても構わない。その場合には、温度情報Ｔ＜０：２＞における各信号の逆相信号を図６のＴ０〜Ｔ２に入力し、図８で示した停止信号ＲＥＦＳＴＯＰＢの代わりに逆相の停止信号ＲＥＦＳＴＯＰを用いればよい。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態による半導体装置１０によれば、温度検知回路２００から出力される温度情報Ｔ＜０：２＞に基づいて、外部から入力されるオートリフレッシュコマンドを間引いていることから、オートリフレッシュモードにおいてリフレッシュ周期を自動的に微調整することが可能となる。これにより、リフレッシュ頻度を最小限に抑えることが可能となることから、リフレッシュ動作による消費電力を低減することが可能となる。しかも、半導体装置１０を制御するメモリコントローラは、通常の半導体装置と同じ様に、規格によって定められた期間（例えば６４ｍｓ）内に定められた回数（例えば８１９２回）だけオートリフレッシュコマンドを発行すればよいため、メモリコントローラ側の制御が複雑化することもない。
【００６４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００６５】
例えば、上記実施形態においては、温度情報Ｔ及びカウント値ｍを３ビットとすることによりリフレッシュ周期を８（＝２３）段階に調整しているが、本発明において温度情報Ｔ及びカウント値ｍのビット数については特に限定されない。したがって、より微調整を行う場合には、温度情報Ｔ及びカウント値ｍのビット数を４ビット以上とすればよい。
【００６６】
また、上記実施形態においては、温度情報Ｔ及びカウント値ｍが一致した場合（つまりＴ−ｍ＝０の場合）に一致信号ＨＩＴが活性化しているが、一致信号ＨＩＴを活性化させる条件としては両者の一致に限定されず、両者が所定の関係を満たした場合に一致信号ＨＩＴを活性化させても構わない。例えば、Ｔ−ｍ＝２の条件が満たされた場合に一致信号ＨＩＴを活性化させても構わない。この場合、リセット回路１２５が指示信号ＦＵＬＬを活性化させる条件ついても２カウント分ずらせばよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、外部から入力されるオートリフレッシュコマンドをチップ温度に応じて間引く例につい説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、他のパラメータに応じてオートリフレッシュコマンドを間引いても構わない。
【符号の説明】
【００６８】
１０      半導体装置
１１      クロック端子
１２      コマンド端子
１３      アドレス端子
１４      データ入出力端子
２１，３１，４１    入力バッファ
３２      コマンドデコーダ
４２      アドレスラッチ回路
５１      行制御回路
５２      列制御回路
５３      センスアンプ列
６０      メモリセルアレイ
７０      リードライトアンプ
８０      入出力バッファ
１００    リフレッシュリミット制御回路
１１０    カウンタ回路
１１１    クロック生成部
１１２〜１１４    ビット生成回路
１２０    比較回路
１２１    クロック生成部
１２２    一致検出回路
１２３    ＳＲラッチ回路
１２４〜１２６    リセット回路
１３０    リフレッシュ制御回路
２００    温度検知回路
３００    リフレッシュカウンタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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