JPH031758B2 - - Google Patents

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JPH031758B2
JPH031758B2 JP58041671A JP4167183A JPH031758B2 JP H031758 B2 JPH031758 B2 JP H031758B2 JP 58041671 A JP58041671 A JP 58041671A JP 4167183 A JP4167183 A JP 4167183A JP H031758 B2 JPH031758 B2 JP H031758B2
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JP
Japan
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word
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Application number
JP58041671A
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English (en)
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JPS59167895A (ja
Inventor
Joji Nokubo
Sadaji Tamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP58041671A priority Critical patent/JPS59167895A/ja
Publication of JPS59167895A publication Critical patent/JPS59167895A/ja
Publication of JPH031758B2 publication Critical patent/JPH031758B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリの保持電流の制御方法に
関し、特に選択状態に向うワード線上に配列され
たメモリセルの保持電圧の減少を保持電流の増加
により解決する技術に関する。
従来より半導体メモリは種々のプロセス上及び
回路上の工夫により大容量化、高速化が計られて
来ている。
例えばプロセス上のパターン加工技術は従来
4μであつたものが現在では2μクラスのものが容
易に製造出来る様になつており、これにより集積
度の向上すなわち大容量化がなされ、合せてトラ
ンジスタの素子寸法縮少による寄生容量の減少、
すなわち高速化がなされている。この様なプロセ
ス技術の向上と合せ、回路的には第1図に示すよ
うに、負荷にシヨツトキバリヤダイオード(以下
SBDと略す)を導入する事により高速化が計ら
れてきている。しかし、この様にSBDを使用し
て大容量化、高速化を計ろうとするうえで次の様
な問題が生ずる。すなわち、大容量化を計る場合
IC単体としては放熱の関係上むやみに消費電力
を大きくする事は出来ない。例えば1kビツトの
半導体メモリの場合、1024個のセルが消費する電
流は概略50mA(1個のセル当り50μA)であつた
ものが、4kビツトの半導体メモリの場合4096個
のセルが消費する電流はせいぜい60mA(1個の
セル当り15μA)とほぼ1kビツトと同じくらいに
設計されている。ところでメモリセルを構成する
フリツプ・フロツプ回路(以下F/Fと称す)
は、安定に情報を保持する為に保持電圧(第1図
のC1,C2点間の電位差。以下VHと略す)として
最低でも200mV以上必要であり通常は400mV程
度で設計される。ここでVH=400mVとした場合、
上述の1kビツトと4kビツトでのF/Fの負荷抵
抗値(RC)を計算してみると 1kビツト:RC=400mV/50μA=8kΩ (1) 4kビツト:RC=400mV/15μA=27kΩ (2) となり4kビツトの負荷抵抗値は1kビツトの約3.4
倍にもなつてしまう。この為4kビツトの半導体
メモリを高速で動作させる場合第2図に示す様
に、RCが大きくなつた結果、ワード線の立上り
時に第1図のC1,C2点の電位が非常に接近して
VHが減少し、わずかのノイズで記憶情報が反転
するようになる。この事はα線等の放射線が励起
する電荷により記憶情報が反転してしまういわゆ
るソフトエラーが生じやすくなる事を意味する。
ここでVHの減少の原因を説明する。通常非選
択状態にあるF/FのVHは400mV内外であるが、
この状態での第1図C1,C2の電位は今、Q1が非
導通状態、Q2が導通状態と仮定するとC1の電位
はWTの電位を基準に考えるとQ2のベース電流に
よる分、高々27kΩ×15μA/100400mVであ
り、D2は軽い導通状態(以下ONと称す)にあ
る。次にこのワード線(WT)にアクセスがかか
り、非選択状態の低(Low)レベルから選択状
態の高(High)レベルに向う場合を考えると、
第2図を参考に、C1の電位はC1点に存在する寄
生容量とRC1の積である比較的大きな時定数で立
上るが、C2の電位は上述の様にD2が軽いON状態
にある為C2点に存在する寄生容量(ほぼC1点の
それと等しい)とD2のON状態のインピーダンス
の積であるかなり小さな時定数で立上る事にな
る。この結果第2図に示す様にC1とC2の差電圧
はWTの立上りに従つて接近し、極端な例では
150mV〜100mVになつて、先述のソフトエラが
問題となつてくる。
第1図に示すマルチエミツタ型フリツプフロツ
プ回路は、この様な大容量化を計る上での欠点を
持つているが、これを解決する為にはまず第3図
のC2′として示す様に直流的な保持電流を増加さ
せ非選択状態の保持電圧を増加すれば良い。これ
は第3図より容易に推察される如く過渡状態に入
るスタート値を大きく取れば、その後の時定数に
は変化がないので、C1とC2の電位差即ちVHの最
少値(VHM)はその分だけ改善され(同図でVHM
だつたものがVHM′となる)放射線等により誘起
されたノイズに対するマージンを大きくする事が
できる。ただし単純に保持電流を増加する事は先
述の通りICの消費電力の増大をきたす事は言う
までもない。
本発明の目的は、保持電流を全体に増やしたと
同じ効果を、消費電力の増加を極力押えながら実
現する回路を提供する事である。
すなわち本発明はm行のワード線とn列のデジ
ツト線上に配列されたメモリセルアレイと、該m
行のワード線の内1行のみを選択状態にするa本
のワードアドレス選択信号と、該m行のワード線
の内1行のみを選択状態にするa本のワードアド
レス選択信号と、該m行のワード線をl個のブロ
ツクに分割し該ブロツク毎に設けられた保持電流
発生回路とより成る半導体メモリ回路において、
該保持電流発生回路が該a本のワードアドレス選
択信号の内任意のb本のワードアドレス選択信号
により制御される事を特徴とする半導体メモリ回
路を提供するものである。
第4図は本発明をブロツク図で示すものであ
る。
メモリセルアレイ40は説明が容易である様に
16行のワードラインとn列のデジツト線で構成さ
れているとする。A0,A1,A2,A3は16行の内1
行のワード線を選択状態にするアドレス選択信号
である。10,11は第5図に示す様な2入力4
出力のデコーダである。この例では良く知られて
いる第5図の如きデコーダーで説明をするが、も
ちろんその他種々のデコーダも本発明の回路に使
用し得る。21,22…216は第6図に示す2
入力のNOR回路であり、10の出力信号10a,
10b,10c,10d及び11の出力信号11
a,11b,11c,11dを受けてワード線2
1WT,22WT…216WTの内1本をHighレ
ベルの選択状態にする。これらデコーダ回路の動
作は良く知られているので特に説明をしない。
次に本発明より成る回路ブロツクの説明に移
る。13は10又は11と同じ2入力4出力のデ
コーダである。31,32,33,34は13の
出力13a,13b,13c,13dを受けてそ
の反転信号をそれぞれ310,320,330,
340に送るインバータ回路であり、基本構成は
第6図と同様のゲートが使用される。71,7
2,73,74はそれぞれ310,320,33
0,340の信号を受け保持電流を制御する回路
である。さらに詳しく説明すればデコーダ13の
出力13a,13b,13c,13dは1出力の
みLowであり他の3出力は高(High)である。
この信号はインバータ回路30により反転される
ので310,320,330,340は1本のみ
Highとなり他の3出力は低(Low)レベルとな
る。保持電流制御回路71,72,73,74は
310〜340の信号を受けこの内1回路のみ保
持電流が増す様動作する。この信号の伝播は選択
されたワード線が上り始めるより早い方が良い。
例えば310がHighで320〜340はLowと
すると71が動作し増加した保持電流が51,5
2,53,54に流れる。このときワード線21
WT〜216WTはデコーダ11及び13の出力
を11a=13a,11b=13b,11c=1
3c,11d=13dなる様に設計すればアドレ
ス選択信号A2,A3で指定されるワード線はデコ
ーダ11の出力11aがLowになるので21
WT,22WT,23WT,24WTであり、こ
のワード線群に対応した保持電流発生回路71が
動作するものである。さらにワード線21WT,
22WT,23WT,24WTはデコーダ10に
よりアドレス選択信号A0,A1の組合せにより任
意の1本が選択される事は言うまでもない。
以上が本発明より成る回路の直流的な動作であ
る。即ちVHの過渡的減少が起るのは選択された
ワード線のみであるから、このワード線を含む部
分ブロツクのみの保持電流が増加していれば、全
体の保持電流を増加してVHを増大させたのと同
等の効果が得られ且つ、消費電力の増大は、全体
の保持電流を増加した場合よりもはるかに少な
い。
第7図は本発明の具体的な実施例である。
入力デコーダ11,12,13は第5図と同じ
である。ワード線の選択方法は第6図のブロツク
図と同じであるので省略する。第6図の説明と同
様A2,A3はデコーダ13により4出力(13a,
13b,13c,13d)の内1出力のみLow
となる。この信号はインバータ回路31,32,
33,34を介して310,320,330,3
40に出力される。このとき310〜340は1
本のみHighであり、残り3本はLowである。
保持電流制御回路71は、各ワード線のボトム
ライン(Botlom line)WB1に接続されたスイ
ツチングトランジスタQ1,Q2,Q3,Q4で構成さ
れており、それぞれのベースは共通にされて上記
信号310を受ける。またQ1,Q2,Q3,Q4のエ
ミツタはすべて共通にされさらに残りの保持電流
制御回路72,73,74に含まれるスイツチン
グトランジスタのエミツタと共通にされ1本の定
電流源IH0に接続される。ここで310がHighと
仮定するとQ1,Q2,Q3,Q4がONし72,73,
74は、320,330,340がLowである
ので、OFFする。この結果IH0はQ1,Q2,Q3,Q4
を介してWB1,WB2,WB3,WB4に等分
され各々IH0/4づつ流れる。ところで各ワード
線にはセルの内容を保持するための保持電流IH1
IH2…IH16が流れているので、ワード線41,4
2,43,44には上記IH0/4分が加わりそれ
ぞれIH1+IH0/4,IH2+IH0/4,IH3+IH0/4,IH4
+IH0/4が流れるが残りのワード線45〜41
6には当初の保持電流IH5,…I16が流れてくる。
ここでIH1=IH2=…=IH16=1mV,IH0=4mVと仮
定すると選択された保持電流ブロツク71にはそ
れぞれI1+IH0/4=2mV,…の保持電流を流す
事が出来る。
保持電流全体ではIH1…IH16=1mVであるので本
発明より成る保持電流制御回路をつけない場合は
16mVであるが、本発明より成る回路分4mVを追
加しTotal20mVとする事で、所定のワード線の
保持電流はそれ以外の倍の2mVとする事ができ
る。
スイツチング速度の観点から見ればA2,A3
選択されたワード線ブロツク内の1本のワード線
がA0,A1により選択される以前に71の保持電
流制御回路が動作している必要がある。この点に
関しては本発明より成る第7図の実施例では、デ
コーダ13の出力の負荷が10あるいは11より少な
い事(13の出力はFan−OVT1に対し、10,
11はFan−OVT4)、ワードドライバ、21,
22,216はワードライン上に存在するセル分
(例えば256ビツトでは16ケのフリツプフロツプが
存在するに相当する非常に重い負荷をドライブし
なければならないのに対しインバータ31,3
2,33,34の出力の負荷がトランジスタ4個
(例えばQ1〜Q4)のみである事により、あるA0
A3のアドレス選択信号に対しまず71,…74
の保持電流制御回路が動作し続いて所定のワード
線が保持電流が増加した状態で立上るようにな
る。
以上述べたように本発明によれば、SBDを負
荷としながらも、ノイズマージンに強く、α線等
の放射線に強い半導体メモリを提供する事ができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来より用いられているダイオードク
ランプ型フリツプフロツプを示す図、第2図は第
1図のフリツプフロツプのWTが立上つた時のセ
ルの内部レベルを示す図、第3図は第1図のフリ
ツプフロツプが立上つた場合、過渡的なセルの保
持電圧の違いを保持電流の大小で示すものであ
る。第4図は本発明の回路をブロツク図で示す。
第5図はアドレスデコーダ(2入力4出力)の例
を示す。第6図はワード線をドライブするワード
ドライバーでNOR回路を使用した例である。第
7図は本発明よりなる回路の具体的な実施例であ
る。 Q1〜Q16……トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ワード線とデジツト線上に配列されたメモリ
    セルアレイと、該ワード線を所定数のブロツクに
    分割し、該ブロツク毎に設けられた保持電流発生
    回路と、該保持電流発生回路がワードアドレス選
    択信号の一部により制御され、対応する該ブロツ
    クのワード線が選択された時に保持電流を増加せ
    しめるようにしたことを特徴とする半導体メモリ
    回路。
JP58041671A 1983-03-14 1983-03-14 半導体メモリ回路 Granted JPS59167895A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58041671A JPS59167895A (ja) 1983-03-14 1983-03-14 半導体メモリ回路

Applications Claiming Priority (1)

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JP58041671A JPS59167895A (ja) 1983-03-14 1983-03-14 半導体メモリ回路

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JPS59167895A JPS59167895A (ja) 1984-09-21
JPH031758B2 true JPH031758B2 (ja) 1991-01-11

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Family Applications (1)

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JP (1) JPS59167895A (ja)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58177591A (ja) * 1982-04-12 1983-10-18 Fujitsu Ltd スタテイツク型半導体記憶装置

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JPS59167895A (ja) 1984-09-21

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