JPH02235287A - 制御信号発生回路および該回路を用いた半導体集積回路装置 - Google Patents

制御信号発生回路および該回路を用いた半導体集積回路装置

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JPH02235287A
JPH02235287A JP1055004A JP5500489A JPH02235287A JP H02235287 A JPH02235287 A JP H02235287A JP 1055004 A JP1055004 A JP 1055004A JP 5500489 A JP5500489 A JP 5500489A JP H02235287 A JPH02235287 A JP H02235287A
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JP
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circuit
transistor
signal
fuse
fuse element
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JP1055004A
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Tomio Nakano
中野 富男
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ヒューズ素子の切断の有無に応じた制御信号を発生する
制御信号発生回路に関し、 定常動作時に流れる平均直流電流を減らし、ひいては直
流消費電力を低減することを目的とし、ヒューズ素子と
、該ヒューズ素子と直列に接続されたトランジスタと、
両者の接続点に現れる信号の論理レベルを保持するラッ
チ回路と、前記トランジスタをパルス信号で一時的にオ
ンさせる手段とを具備し、該トランジスタのオン時に前
記ヒューズ素子の切断の有無に応じて前記接続点に現れ
る信号の論理レベルを前記ラッチ回路に保持し、該保持
した論理レベルの信号を制御信号として出力するように
構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ヒューズ素子の切断の有無に応じた制御信号
を発生する制御信号発生回路に関し、例えば、欠陥ビッ
トを救済するための冗長構成を備えた半導体メモリ装置
に用いられる制御信号発生回路に関する. 欠陥ビットを救済する機能を備えたメモリは、歩留りを
太き《改善できるので、256KのDRAM以降のメモ
リでは広《一般に採.用されている.この場合、欠陥ビ
ットに対応するアドレスの情報を記憶するための情報記
憶回路として上述の制御信号発生回路が利用されるが、
この回路には、欠陥アドレスを固定記憶しておくための
素子として例えばポリシリコン等で形成されたヒューズ
素子が用いられる.欠陥アドレスの記憶は、該ヒューズ
素子に直流電流を流し、その有無で該素子のオンまたは
オフを識別することにより行われる.ところが、集積度
の向上に伴い必要な救済ビット数は増大し、それに応じ
てより多くのヒューズ素子が必要となるため、ここでの
直流電力の消費が問題になってきている.そこで、この
ような直流消費電力を極力無くし、それによって全体的
な消費電力の低減化を図った半導体メモリ装置が要望さ
れている。
なお、欠陥アドレスの固定記憶用にヒューズ素子を利用
した情報記憶回路を、以下「ヒューズ型ROM回路」と
称する。また、以下の記述において特に規定しない限り
、トランジスタとは「エンハンスメント型NチャネルM
OSトランジスタ」を指すものとする。
〔従来の技術〕
第6図には従来形におけるヒューズ型ROM回路の一構
成例が示される(特公昭63−22399号公報第2図
参照)。
このヒューズ型ROM回路1−i は、ロー・アクティ
ブのプログラム信号一P一とアドレス信号(i番目の相
補アドレスビットT.)に応答するプログラミング回路
2と、ヒューズF+・を有し且つ該プログラミング回路
の出力に応答して該ヒューズ素子の切断制御がなされる
情報記憶回路3と、該情報記憶回路の出力に応答するイ
ンバータ4と、該インバータの出力および該情報記憶回
路3の出力をアドレス信号(1番目の一対のアドレスビ
ットAiおよびーλ−1)と比較し、アドレスの一致を
検出した時に“H”レベルの信号S五を出力する回路5
とを具備している. このようなヒューズ型ROM回路は、例えば第5図に示
されるような1行分の冗長構成を有する半導体メモリに
用いられる場合、アドレス信号のには、各出力信号S.
はワイヤド・オア接続され、全体としてはノア接続され
た形態を有するようにメモリ内に設けられる。
第5図に例示されるメモリは、複数のワード腺札および
ビット線BLの交差部にそれぞれメモリセルMCが配設
されてなるメモリセルアレイ51と、冗長ワード線R礼
および複数のビット腺BLの交差部にそれぞれ冗長メモ
リセル(図示せず)が配設されてなる冗長メモリセルア
レイ52と、外部アドレス信号ADDの内の複数ビット
(mビットとする)の行アドレス信号ADHとm個のヒ
ューズ型ROM回路(図示せず)に記憶されている欠陥
アドレス情報RADとの一致または不一致を検出する比
較回路53と、該比較回路の出力信号ROEに応答して
冗長ワード線RWLを選択する冗長行デコーダ54と、
該出力信号ROEに応答するインバータ55と、該イン
ハータの出力に応答して行アドレス信号ADRに基づき
複数のワード線一Lのいずれか1本を選択する行デコー
ダ56と、アドレス信号八〇〇の残りの複数ビットの列
アドレス信号ADCに基づき複数のビット線BLのいず
れか1本を選択する列デコーダ57と、該列デコーダと
入出力端との間で入力データDINおよび出力データD
。。7のバッファリングを行う入出力(I/O)バッフ
ァ5日とから構成されている. ここで、欠陥アドレス情報RAD ,比較回路53およ
びその出力信号ROEは、第6図においてそれぞれ、イ
ンバータ3、4の出力信号、アドレス一致検出回路5お
よびその出力信号S五に対応している.第5図の構成に
よれば、外部からアクセスされたアドレスADHの各ビ
ットとヒューズ型ROM回路内に固定記憶された欠陥ア
ドレス情報RADの各ビットが完全に一致した時に、比
較回路53の出力信号ROEが″H”レベルとなり、そ
れによって冗長行デコーダ54が活性化され、同時に、
通常行デコーダ56が不活性化されるようになっている
。その結果、正規の行!/4Lに代わって冗長行R札が
選択され、該冗長行のメモリセルからのデータを出力す
ることで、メモリ外部から見た場合、全《の良品チップ
の如く動作するようになっている.第6図に戻って、欠
陥アドレスの情報を固定記憶させる場合、プログラム信
号丁を“L′レベルにするとともに、アドレスビットA
Aを“H1レベル(または″L′レベル)にする.これ
によって、トランジスタQ。がオフするとともにトラン
ジスタQ!ffはオフ(またはオン)し、トランジスタ
Q3Iのゲートの電位が“I1“(または“L”)レベ
ルとなって、該トランジスタQ2Iはオン(またはオフ
)する。この結果、ヒューズFtに大電流が流れて該ヒ
ューズが切断状態(または、該ヒューズに大電流が流れ
ず未切断状態のまま)となる.一方、ヒューズ・データ
の読み出しの場合は、ヒューズF,と共にインバータを
構成する駆動素子としてのトランジスタQ3gはデブレ
ッシッン型であり、その導電率(g.)は非常に小さく
選定されている.従ってヒューズF1が未切断状態の時
は、該ヒューズの抵抗はトランジスタQ3zのそれに比
して極めて小さいため、インバータの出力ノードには1
″レベルの信号が現れる.逆にヒューズF+が切断状態
の時は、該ヒューズの抵抗は極めて大きいため(完全に
切断されていれば無限大)、インバータの出力ノードに
は″L″レベルの信号が現れる. 第7図には従来形におけるヒューズ型ROM回?の他の
構成例が示される.図示の例示は、デブレッション型の
MOS}ランジスタを使用しない、CMOS技術に゜基
づく構成例を示す.この回路の特徴は、■ヒューズF1
の駆動素子としてエンハンスメント型のトランジスタQ
,■を用い、該トランジスタの導電率を小さくするため
にール比を出来るだけ小さく設計していること、■電源
ライン■。とVXSの間にn個のPチャネルMOS}ラ
ンジスタQ,−Q.とNチャネルMOSトランシスタQ
?sが直列に接続されてなる分圧手段を有していること
、■この分圧手段により、トランジスタQ?tが辛うじ
てオンする程度の低い直流電圧V,,,(!=iVい+
α)を生成し、該トランジスタを駆動していること、で
ある.第7図の回路ではこのような構成を採ることによ
り、インバータ(ヒューズF1とトランジスタQ ?z
 )の直流消費電力を抑制するようにしている.なお、
同図において70は切断制御回路を示し、第6図におけ
るプログラミング回路2と同様の機能を果たす。また、
2つのインバータ■1と!2はフリップフロップを構成
し、CMOSインバータQ?ff、Q?4の出力信号、
すなわちヒューズF,とトランジスタQ?zのインバー
タの出力信号であるところの欠陥アドレス情報RAi 
(RAD) 、をラッチする機能を有している。
〔発明が解決しようとする課題〕
第6図の回路構成では、ヒューズF,の駆動素子として
デブレッシッン型のトランジスタQコzが用いられてい
るため、ヒューズF.が完全に切断された状m<実際に
はこのような状態を実現することは難しい)でない限り
、該ヒューズとトランジスタQstには両者の直列イン
ピーダンスに応じた直流電流が常に流れ、それに応じて
直流電力を消費するという欠点がある. また、第7図の構成においては、切断後のヒューズF,
の抵抗が無限大であるならば、ヒューズF+ とトラン
ジスタQ,2のインバータにおける直流消費電力は、該
トランジスタのー八比あるいはゲート電圧V rafの
設定値を加減することにょっていくらでも小さくするこ
とは可能である.しかしながら、第6図の場合と同様に
ヒューズF1を完全な切断状態(リーク電流=0)にす
ることは極めて難しい。そのため、切断の信鎖度や歩留
り等を考慮すると、或る有限の抵抗(−IMΩ)よりも
高い場合を「切断済み」と判定できるインバータのレシ
オにトランジスタQ,!のg.を調節することが設計的
に望ましい。このようにして、信顛性の高いヒューズ型
ROM回路を設計するためには、1回路当たり1μA前
後の直流電流を流さざるを得なくなる.結局、第6図の
構成例と同様に相応の直流電力を消費することになり、
好ましいとは言えない. 一方、冗長方式を用いた高集積メモリにおいては、複数
の欠陥アドレスを固定記憶するために非常に多くのヒュ
ーズ型ROM回路を必要とするようになってきている。
例えば、16Mビットメモリにおいて16行×16列の
冗長方式を採用した場合、ROM回路の総数は12X1
6X 2 =384に及び、例えば第6図のROM回路
を2重化して高信顧度化を図れば、その総数は2倍とな
る。この時、半分のヒューズが切断済みとすると、RO
M回路の消費電流は数百μAにも達する。
1M以降のDRAMでは、CMOS技術による低消費電
力化が図られており、特に、スタンバイモード時に流れ
る直流電流の大幅な減少に効果があり、数十μAとなっ
ている.このスタンバイモード時の低消費電力化は、D
RAMのバッテリー・バックアップを予定したメモリ装
置では益々重要となってきている。
本発明の土な目的は、上述した従来技術における課題に
鑑み、定常動作時に流れる平均直流電流を減らし、ひい
゛ζは直流消費電力を低減することができる制御信号発
生回路を提供するごとにある。
また本発明は、上述の制御信号発生回路を用いタ半導体
メモリ装置において、特にスタンバイモード時の消費電
力を実質的に零にすることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上述した従来技術における課題を解決するため、本発明
では、定常動作時に直流電流が流れることに着目し、ヒ
ューズ素子を駆動するトランジスタのゲートをパルス駆
動することで平均直流電流を減らすようにしている。. 従って、本発明による制御信号発生回路は、ヒューズ素
子と、該ヒューズ素子と直列に接続されたトランジスタ
と、両者の接続点に現れる信号の論理レベルを保持する
ラッチ回路と、前記トランジスタをパルス信号で一時的
にオンさせる手段とを具備し、該トランジスタのオン時
に前記ヒューズ素子の切断の有無に応じて前記接続点に
現れる信号の論理レベルを前記ラッチ回路に保持し、該
保持した論理レベルの信号を制御信号として出力するこ
とを特徴とする. また好適には、この制御信号発生回路は、上述したヒュ
ーズ素子およびトランジスタの直列構成を並列に2重化
した構成を有するようにしてもよい。
〔作用〕
上述した構成によれば、従来形に見られたような一定の
直流電流に基づく電力消費の状態は、パルス的に電力を
消費する状態に置き換えられる。
つまり、本発明のようにパルス駆動することで、定常動
作時に流れる直流電流の平均値は減少し、それによって
直流消費電力の低減化が可能となる。
このことは、本発明の制御信号発生回路を例えば大容量
RAM等の半導体メモリ装置に通用した場合、そのスタ
ンバイモ一ド時の消費電力を実質的に零にすることに寄
与するものである。
なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。
〔実施例〕
第1図には本発明の一実施例とし゛ζのヒューズ型RO
M回路の構成が示される.この回路は、例えば第5図に
示される半導体メモリ装置に用いられ、この場合にはロ
ウ・アドレス信号ADHのビット数だけ用いられる. 第1図において、F.は欠陥アドレスを固定記憶するの
に用いられるヒエーズ素子を示し、該ヒューズ素子の一
端は変更可能な高電位の電源ラインVcc(通常は5■
を呈し、プログラム時には10■程度の高電圧VFPに
切り換えられる)に接続され、他端はノードNlに接続
されている.このノードNlと低電位の電源ラインV,
,(OV)との間には、ヒエーズ素子F+を切断する際
にオン状態とされるトランジスタQ目と、該ヒューズ素
子F1と共にインバータを構成し且つパルス信号PST
に応答するトランジスタQI!とが並列に接続されてい
る。
10は必要に応じてヒューズ素子F,の切断制御を行う
回路であって、例えば第6図に示されるプログラミング
回路2と同様の機能を有している。
ずなわぢ、切断制御回路lOは、所定の論理レベルのプ
ログラム信号丁とアドレス信号A.(A.)に応答し、
切断制御用トランジスタQ + +のゲートに例えば“
11″レベルの信号を供給して該トランジスタQ.をタ
ーンオンさせる.これによって、電源ラインVcc(こ
の場合にはVPPζIOV)からヒエーズF1およびト
ランジスタQ目を介して電源ライン■,,に大電流が流
れ、該ヒューズ素子は切断される。
QIffはラッチク口ツタ信号PLに応答するPチャネ
ルMOS}ランジスタを示し、該トランジスタの一端は
電源ラインVCCに接続され、他端はノードN2に接続
されている。ごのノードN2と電源ラインVXMとの間
には、ノードN1の信号に応答するトランジスタQ r
 aと、インバータINV6を介して供給されるラッチ
クロック信号PLに応答するトランジスタQIsとが直
列に接続されている。このトランジスタQ I 4およ
びQlsはトランジスタQ I 3と共にインバータを
構成する. ノードN2とノードN3の間にはラッチ回路としてのフ
リッフ゜フロッフ゜が接続され、富亥フリッフ゜フロッ
プは等価的に、ノードN2の信号に応答してノードN3
に反転信号RA▲(RAD)を出力するインバータIN
V .と、該ノードN3の信号をノードN2側にフィー
ドバックする、該インバータINVIよりも小形のイン
バータINV,とから構成されている。
第2図には第1図回路で用いられる制御信号、すなわち
パルス信号FS’rとラッチクロック信号PLを発生さ
せるための回路構成が示される。
同図に例示される制御信号発生回路は、ロー・アクティ
ブのチップ活性化クロック(チップイネープル信号)■
の論理レベル(TTLレベル)をCMOS論理レベルに
変換する回路21と、該変換されたCMOS論理レベル
の信号に応答するインバータ22と、該インバータの出
力信号を所定時間ム,,たけ遅延させて上述のパルス信
号FSTを出力ずる遅延回路23と、該パルス信号FS
Tを所定時間taxだけ遅延させる遅延回路24と、該
遅延回路24の出力およびパルス信号FSTに応答して
上述のラッチク口ツタ信号PLを出力するナンドゲート
25とから構成されている。
ここで所定時間taxは、トランジスタQ,!にパルス
信号ps↑を印加後、ヒューズ素子F1の切断の有無に
応じてノーFNl上の信号が”し”レベルまたは“11
1レベルのいずれかに確定するのに充分な時間に設定さ
れている.この時間は、回路の設計条件、すなわちヒュ
ーズ素子F,の抵抗とトランジスタQ + 4のゲート
容量およびトランジスタQI!のドレイン容量等によっ
て規定される時定数、を適宜選択することにより設定さ
れ得る。
第3図には第1図回路の動作を表す信号波形が示される
. メモリが動作時、トランジスタQ r zにパルス信号
FSTを印加し”ζ該トランジスタをオン状態にすると
、インバータの出力ノードN1の電位は、ヒューズ素子
F1の切断の有無に応じて同図に示されるように決まる
。すなわち、ヒューズF,が未切断状態の時は破線で示
されるように“H”レベルの状態を呈し、逆に、ヒュー
ズF+が切断状態の時は実線で示されるように“L”レ
ベルの状態を呈する. ノードN1の電位が“L“または“H”レベルのいずれ
かに確定した時点でラッチクロックPLを“L′レベル
にすると、トランジスタQ I 3がオン状態となり、
ノードN2の電位が“H”レベルに立ち上がり、ノード
N3の電位は″L″レベルに立ち下がる。つまり、ヒュ
ーズ素子F,の切断の有無に応じてノードN1に現れる
情報がフリップフロップINVI,INV!のノードN
3にラッチされる。
メモリがスタンバイ状態にある時、パルス信号FST 
G!“L″レベル、ラッチク口ックFLは”I1’レベ
ルにあるので、ROM回路には直流電流は流れない.つ
まり、スタンバイモード時のROM回路の消費電力を無
くずことができる。次のメモリサイクル時には、フリッ
プフロップ(ノードN3)にラッチされた欠陥アドレス
情報RAL(RAD)が第5図の比較回路53に供給さ
れ、冗長制御が行われる。
従来の直流電力を消費するROM回路では、冗長メモリ
のスタンバイ時の電流を数十μ八以下にすることは極め
て困難であった。これに対し本実施例の構成によれば、
ROM回路における直流消費電力は実質的に零であるの
で、スタンバイ時の電流を容易に数十μA以下に低減す
ることが可能となる。
なお、直流電力を消費しないROM回路例として、例え
ば、電源投入時のみ単発パルスを発生させ、これをヒュ
ーズ素子駆動用のMOSトランジスタ(第1図のトラン
ジスタQ..)のゲートに印加し、該ヒューズ素子の切
断の有無に応じた論理情報をラッチすることで以降の消
費電力を零にするごとも考えられる。ところがこの方法
によれば、単発パルスの発生に確実さが無く、しかもそ
の発生は1度限りであるため、動作信顧度の高いヒュー
ズ型ROM回路を提供することはできない。
これに対し本実施例では、チップ活性化クロックに基づ
いて生成されるパルス信号を利用し、該チップ活性化ク
ロックの1サイクルの終了直前に、ヒューズ素子の切断
の有無に応じた論理情報をラッチして以降の消費電力を
零にするようにしている。従って、動作信頼度の高いR
OM回路を提供することができる. 第4図は本発明の他の実施例とし”ζのヒューズ型RO
M回路の構成を示す。この回路の特徴は、インバータ回
路が並列に2重化されていることである。
同図において、ヒューズ素子F1またはF2の少なくと
も一方が切断済みであれば、ノードNlまたはN1“に
は切断済みを指示する″L″レベルの信号が現れ、これ
によって、対応ずるトランジスタQ l 4またはQ 
Iaがカットオフする。ノードN2の論理レベルは、パ
ルス信号PSTの立ち下がり直前におい”ζはラッチク
ロック信号PLが”L”レベルにあるため(第3図参照
)、”H”レベルにある。従っ゜ζ、ソリップフロップ
INVI,INVtの出力(ノードN3の信号)として
は“L”レベルの信号、すなわち切断済みを指示する信
号が現れる。一方、欠陥アドレスに応じたヒューズ素子
への書き込みは、通常は両方のヒューズ素子F,,F.
を共に切断することで行われるので、このような2重化
方式を採用するごとによりヒューズ型ROM回路の動作
信頼度を高めることができる. なお、上述した実施例では冗長構成を有する半導体メモ
リ装置を例にとって説明したが、本発明の情報記憶回路
は、その要旨からも明らかなように半導体冗長メモリに
限定されない。例えば、ヒューズ素子とMOSトランジ
スタで構成したインバータを有し、該ヒューズ素子の切
断の有無に応じて該インバータの出力ノードに現れる信
号の論理レベルを内部制御に利用した全ての半導体装置
に対して本発明は適用可能であり、その場合にも低消費
電力化に有効であることは説明するまでもないであろう
〔発明の効果.〕
以上説明したように本発明によれば、ヒューズ素子を駆
動するトランジスタのゲートをパルスで駆動しているの
で、該ヒューズ素子およびトランジスタに流れる直流電
流の平均値を減らすことができ、ひいては直流消費電力
の低減化を図ることができる.また、このような回路を
半導体メモリ装置の冗長回路に用いた場合、特にそのス
タンバイモード時の消費電力を実質的に零にすることが
可能となる.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としてのヒューズ型ROM回
路の構成を示す回路図、 第2図は第1図回路における制御信号発生回路の一構成
例を示す回路図、 第3図は第1図回路の動作を説明するための信号波形図
、 第4図は本発明の他の実施例としてのヒューズ型ROM
回路の構成を示す回路図、 第5図は冗長構成を有する半導体メモリ装置の一構成例
を概略的に示した図、 第6図は従来形の一例としてのヒューズ型ROM回路の
構成を示す回路図、 第7図は従来形の他の例としてのヒューズ型ROM回路
の構成を示す回路図、 である。 (符号の説明) ADD・・・アドレス信号、 CB−・・チップ活性化クロック、 F.,h・・・ヒエーズ素子、 FST・・・パルス信号、 INV+, INVz・・・ラッチ回路(フリNl・・
・インバータの出力ノード、 Q12,Ql?・・・ヒューズ駆動用トランジスタ。 ップフロップ)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ヒューズ素子(F_1)と、 該ヒューズ素子と直列に接続されたトランジスタ(Q_
    1_2)と、 両者の接続点(N1)に現れる信号の論理レベルを保持
    するラッチ回路(INV_1、INV_2)と、前記ト
    ランジスタをパルス信号(FST)で一時的にオンさせ
    る手段とを具備し、 該トランジスタのオン時に前記ヒューズ素子の切断の有
    無に応じて前記接続点に現れる信号の論理レベルを前記
    ラッチ回路に保持し、該保持した論理レベルの信号を制
    御信号(RA_i)として出力することを特徴とする制
    御信号発生回路。 2、前記ヒューズ素子および前記トランジスタの直列構
    成を並列に2重化(F_1、Q_1_2;F_2、Q_
    1_7)したことを特徴とする請求項1に記載の制御信
    号発生回路。 3、冗長構成を有し且つ外部からチップ活性化クロック
    (■)を受信する半導体集積回路装置であって、 請求項1に記載の制御信号発生回路を具備し、前記チッ
    プ活性化クロックの1サイクルの終了直前に前記接続点
    の論理レベルを前記ラッチ回路に保持するように前記パ
    ルス信号を発生するようにしたことを特徴とする半導体
    集積回路装置。
JP1055004A 1989-03-09 1989-03-09 制御信号発生回路および該回路を用いた半導体集積回路装置 Pending JPH02235287A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04170821A (ja) * 1990-11-05 1992-06-18 Nec Kyushu Ltd 半導体装置
JP2007080302A (ja) * 2005-09-09 2007-03-29 Toshiba Corp 半導体集積回路
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