存储器的控制电路、存储器及其控制方法与流程

文档序号:15202717发布日期:2018-08-19 21:02阅读:244来源:国知局
本发明涉及半导体集成电路领域,尤其涉及一种存储器的控制电路、存储器及其控制方法。
背景技术
:动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory,简称dram)一种常见的存储器。在dram的应用中,对于低功耗和速度的要求越来越高,当外部系统进入高频工作模式时,会要求dram高速度处理数据;当外部系统进入低频工作模式时,dram如果还以高频工作模式来处理数据,就会增加功耗。同时也有一些应用只追求低功耗,或者只追求高速。如何设计配置使功耗和速度达到最优化,以提高dram性能,同时满足不同应用的需求,是亟待解决的问题。技术实现要素:本发明实施例提供一种存储器的控制电路、存储器及其控制方法,以解决或缓解现有技术中的一项或更多项技术问题。作为本发明实施例的一个方面,本发明实施例提供一种存储器的控制电路,包括:频率确定单元,输入端连接于存储器的外部系统,所述频率确定单元接收所述外部系统的信号,并确定存储器的外部系统的当前工作频率区间;以及模式切换控制单元,输入端连接于所述频率确定单元,所述模式切换控制单元接收所述当前工作频率区间,并控制所述存储器以与所述当前工作频率区间相对应的工作模式执行写操作。在一些实施例中,所述频率确定单元包括:频率检测单元,输出端连接于所述模式切换控制单元,所述频率检测单元从所述存储器获得第一时钟信号以及从所述外部系统获得第二时钟信号,并根据所述第一时钟信号和所述第二时钟信号确定所述当前工作频率区间;以及寄存器,输出端连接于所述频率检测单元,所述寄存器寄存所述第二时钟信号的参数,用于在所述第二时钟信号的参数发生改变时,向所述频率检测单元发送使能信号,以使所述频率检测单元工作。进一步地,所述频率检测单元包括:第一计数器,输入端连接于所述寄存器,用于在所述寄存器发送所述使能信号时,从所述存储器接收第一时钟信号,以获得基准时钟频率;第二计数器,输入端连接于所述寄存器,用于在所述寄存器发送所述使能信号时,从所述外部系统接收第二时钟信号,以获得所述外部系统的当前工作频率;以及比较器,输入端连接于所述第一计数器和所述第二计数器,输出端连接于所述模式切换控制单元,用于比较所述基准时钟频率和所述当前工作频率,以确定所述当前工作频率区间。在一些实施例中,所述频率确定单元包括:寄存器,输出端连接于所述模式切换控制单元,所述寄存器寄存所述外部系统的所述当前工作频率区间,并将所述当前工作频率区间发送给所述模式切换控制单元。作为本发明实施例的另一个方面,本发明实施例还提供一种存储器,包括:存储阵列,包括多个存储单元,所述多个存储单元阵列分布;多条输入输出数据信号线,连接于所述多个存储单元;第一驱动单元,连接于所述输入输出数据信号线的近端,用于从所述输入输出数据信号线的近端驱动存储器;以及以上所述的控制电路,输出端连接于所述第一驱动单元,用于根据存储器的外部系统的当前工作频率区间控制所述存储器的写操作。进一步地,所述第一驱动单元包括第一驱动子单元和第二驱动子单元,所述第一驱动子单元的晶体管尺寸小于所述第二驱动子单元的晶体管尺寸;以及所述工作频率区间包括第一工作频率区间和第二工作频率区间,当所述外部系统的所述当前工作频率区间在所述第一工作频率区间的范围内时,所述存储器进入第一工作模式,所述存储器的工作电压低于正常工作电压值,并且所述第一驱动子单元工作;当所述当前工作频率区间在所述第二工作频率区间的范围内时,所述存储器进入第二工作模式,所述存储器的工作电压等于正常工作电压值,并且所述第二驱动子单元工作。进一步地,所述存储器还包括第二驱动单元,连接于所述输入输出数据信号线的远端,用于从所述输入输出数据信号线的远端驱动所述存储器;所述控制电路的输出端还连接于所述第二驱动单元、列译码单元以及列操作时序控制单元;所述工作频率区间还包括第三工作频率区间,当所述当前工作频率区间在所述第三工作频率区间的范围内时,所述存储器进入第三工作模式,所述存储器的工作电压等于正常工作电压值,并且所述第一驱动单元和所述第二驱动单元工作。进一步地,所述工作频率区间还包括第四工作频率区间,当所述当前工作频率区间在所述第四工作频率区间的范围内时,所述存储器进入第四工作模式,所述存储器的工作电压高于正常工作电压值,并且所述第一驱动单元和所述第二驱动单元工作。作为本发明实施例的另一个方面,本发明实施例还提供一种存储器的控制方法,包括:接收存储器的外部系统的信号,并确定所述外部系统的当前工作频率区间;以及控制所述存储器以与所述当前工作频率区间相匹配的工作模式执行写操作。在一些实施例中,所述确定存储器的外部系统的当前工作频率区间的步骤包括:从所述存储器获得第一时钟信号以及从所述外部系统获得第二时钟信号;以及根据所述第一时钟信号和所述第二时钟信号确定所述当前工作频率区间。本发明实施例采用上述技术方案,可以优化存储器的功耗和速度配置。上述概述仅仅是为了说明书的目的,并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外,通过参考附图和以下的详细描述,本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。附图说明在附图中,除非另外规定,否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解,这些附图仅描绘了根据本发明公开的一些实施方式,而不应将其视为是对本发明范围的限制。图1为实施例一的存储器的控制电路的电路图。图2为实施例一的存储器的控制电路的频率检测单元的电路图。图3为实施例一的存储器的电路图。图4为实施例一的存储器的控制方法的流程图。图5为实施例二的存储器的控制电路的电路图。附图标记说明:10:存储器;100:控制电路;110:频率确定单元;120:模式切换控制单元;111:频率检测单元;112:寄存器;111a:第一计数器;111b:第二计数器;111c:比较器;11:第一驱动单元;12:第二驱动单元;13:存储阵列;14:输入输出数据信号线;15:列译码单元;16:列操作时序控制单元;11a:第一驱动子单元;11b:第二驱动子单元;13a:存储单元;14a:输入输出数据信号线的近端;14b:输入输出数据信号线的远端。200:控制电路;210:频率确定单元;212:寄存器。具体实施方式在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此,附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。本发明实施例通过确定存储器的外部系统的当前工作频率区间,从而控制存储器进入与当前工作频率区间相匹配的工作模式,在低频时采用降低功耗的工作模式,在高频时增加读写速度,以使存储器的配置优化。实施例一如图1所示,本实施例的存储器的控制电路100包括频率确定单元110和模式切换控制单元120,其中,频率确定单元110的输入端连接于存储器的外部系统,用于接收外部系统的信号,并确定存储器的外部系统的当前工作频率区间;模式切换控制单元120的输入端连接于频率确定单元110,用于接收当前工作频率区间,并控制存储器进入与外部系统的当前工作频率区间相匹配的工作模式,即以与外部系统的当前工作频率区间相对应的工作模式执行写操作。本实施例中,频率确定单元110包括频率检测单元111和寄存器112。频率检测单元111的输出端连接于模式切换控制单元120的输入端,用于从存储器获得第一时钟信号clkref以及从外部系统获得第二时钟信号clkext,并根据第一时钟信号clkref和第二时钟信号clkext确定外部系统的当前工作频率区间,其中,第一时钟信号clkref即存储器的内部时钟信号,来自于存储器内部的时钟振荡器,第二时钟信号clkext是存储器的外部时钟信号,来自于存储器所应用的外部系统的时钟振荡器。当存储器上电工作时,会发送上电复位信号rst给频率检测单元111,频率检测单元111清空当前数据。本实施例中,根据外部系统的协议规范,寄存器112用于寄存第二时钟信号clkext的参数,即寄存与第二时钟信号clkext相关的数值。当外部系统设置寄存器112或者切换寄存器112时,寄存器112寄存的数值就会发生改变,寄存器112向频率检测单元111发送使能信号en有效,使频率检测单元111工作,以确定外部系统的当前工作频率区间。具体地,如图2所示,本实施例中,频率检测单元111包括第一计数器111a、第二计数器111b和比较器111c。第一计数器111a的输入端接收第一时钟信号clkref,通过第一计数器111a可以获得基准时钟频率;第二计数器111b的输入端接收第二时钟信号clkext,以获得外部系统的当前工作频率;比较器111c的输入端连接于第一计数器111a和第二计数器111b,输出端连接于模式切换控制单元120,用于比较基准时钟频率和当前工作频率,以确定外部系统的当前工作频率区间fq,并将外部系统的当前工作频率区间fq发送给模式切换控制单元120,由模式切换控制单元120控制存储器进入与当前工作频率区间fq相匹配的工作模式,执行相应的写操作。当寄存器112的数值发生改变时,说明第二时钟信号clkext发生改变,即外部系统的时钟已经切换,这时,寄存器112会向第一计数器111a和第二计数器111b发送使能信号en有效,使第一计数器111a和第二计数器111b工作。另外,当存储器上电时,也会发送上电复位信号rst给第一计数器111a和第二计数器11ab,使第一计数器111a和第二计数器111b清空当前数据。如图3所示,本实施例还提供一种存储器10,包括以上所述的控制电路100,并且还包括第一驱动单元11、存储阵列13、多条输入输出数据信号线14、列译码单元15和列译码时序控制单元16。其中,存储阵列13由多个阵列分布的存储单元13a构成,列操作时序控制单元16和列译码单元15使能对应的存储单元13a,并通过多条输入输出数据信号线14进行读写操作。控制电路100的输出端连接于第一驱动单元11、列操作时序控制单元16和列译码单元15。本实施例的存储器10的其他构成,例如二级数据灵敏放大器,可以采用于本领域普通技术人员现在和未来知悉的各种技术方案,这里不再详细描述。其中,第一驱动单元11用于从多条输入输出数据信号线14的近端14a驱动存储器10,优选地,第一驱动单元包括第一驱动子单元11a和第二驱动子单元11b,第一驱动子单元11a的晶体骨干尺寸小于第二驱动子单元11b的晶体管尺寸,因此,第一驱动子单元11a的驱动能力和功耗都小于第二驱动子单元11b。优选地,本实施例的存储器还包括第二驱动单元12,用于从多条输入输出数据信号线14的远端14b驱动存储器10,控制电路100的输出端还连接于第二驱动单元12下面结合以上控制电路100,对如何通过频率分段优化存储器10的配置进行说明,本实施例中,将工作频率区间划分为4个区间:第一工作频率区间、第二工作频率区间、第三工作频率区间和第四工作频率区间,需要说明的是,将工作频率区间划分为4个区间仅是本实施例的一个示例,本实施例并不限定如何划分工作频率区间以及划分的数量。例如,将基准时钟周期设为0.5纳秒(ns),对应的基准时钟频率即为0.5千兆赫兹(ghz),工作频率区间划分如下表1:表1第二时钟信号clkextfq第一工作频率区间时钟周期≥1.5ns00第二工作频率区间1ns≤时钟周期<1.5ns01第三工作频率区间0.5ns≤时钟周期<1ns10第四工作频率区间时钟周期<0.5ns11当第二时钟信号clkext发生变化时,寄存器112寄存的数值就会发生改变,寄存器112向频率检测单元111发送使能信号en有效,使频率检测单元111工作,以确定并输出外部系统的当前工作频率区间fq。当fq=00时,即外部系统的当前工作频率区间在第一工作频率区间的范围内时,存储器10进入第一工作模式,在第一工作模式下,存储器10的工作电压低于正常工作电压值,并且第一驱动子单元11a工作,增加写时间,以便降低功耗。当fq=01时,即外部系统的当前工作频率区间在第二工作频率区间的范围内时,存储器10进入第二工作模式,在第二工作模式下,存储器10的工作电压等于正常工作电压值,并且第二驱动子单元11b工作。当fq=10时,即外部系统的当前工作频率区间在第三工作频率区间的范围内时,存储器10进入第三工作模式,在第三工作模式下,存储器10的工作电压等于正常工作电压值,并且第一驱动单元11和第二驱动单元12工作,借助远端的第二驱动单元提高存储器10的写速度。当fq=11时,即外部系统的当前工作频率区间在第四工作频率区间的范围内时,存储器10进入第四工作模式,在第四工作模式下,第一驱动单元11和第二驱动单元12工作,借助远端的第二驱动单元提高存储器10的写速度,并将存储器10的工作电压提高至高于正常工作电压值。本实施例还提供一种存储器10的控制方法,如图4所示,包括:s110,确定存储器10的外部系统的当前工作频率区间;以及s120,控制存储器10以与当前工作频率区间相匹配的工作模式执行写操作。具体地,在步骤s110中,当寄存器112的数值发生改变时,频率检测单元111从存储器10获得第一时钟信号clkref以及从外部系统获得第二时钟信号clkext;并根据第一时钟信号clkref和第二时钟信号clkext确定当前工作频率区间。本实施例的存储器10通过控制电路100可在外部时钟发生改变时,启动频率检测电路111,以确定外部时钟的当前工作频率区间,并通过模式切换控制单元120控制存储器10进入相应的工作模式执行写操作,以优化配置。实施例二如图5所示,本实施例提供一种存储器的控制电路200,与实施例一的区别在于,本实施例的频率确定单元210包括寄存器212,寄存器212可以根据外部系统的协议规范寄存外部系统的当前工作频率区间,从而直接将外部系统的当前工作频率区间发送给模式切换控制单元120,由模式切换控制单元120控制存储器进入与当前工作频率区间相匹配的工作模式,执行写操作。优选地,本实施例的频率确定单元210还可以包括频率检测单元111,当外部系统的协议规范使寄存器212可以寄存外部系统的当前工作频率区间时,向频率检测单元110发送使能信号en无效,关闭频率检测单元110,以降低功耗;当根据外部系统的协议规范使寄存器212寄存与第二时钟信号clkext相关的数值时,寄存器212在第二时钟信号clkext发生改变时使能频率检测单元111工作。本实施例还提供一种存储器,与实施例一的区别在于存储器的控制电路200,本实施例的存储器的其他结构和工作原理可参见实施例一。本实施例还提供一种存储器的控制方法,与实施例一的区别在于,在步骤s110中,寄存器212可以直接向模式切换控制单元120发送当前工作频率区间。以上实施例的控制电路和存储器可以通过确定存储器的外部系统的当前工作频率区间,使存储器在低频时采用降低功耗的工作模式,在高频时增加读写速度,以使存储器的配置优化。以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本
技术领域
的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到其各种变化或替换,这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页12
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