JPH0449197B2 - - Google Patents

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JPH0449197B2
JPH0449197B2 JP57047215A JP4721582A JPH0449197B2 JP H0449197 B2 JPH0449197 B2 JP H0449197B2 JP 57047215 A JP57047215 A JP 57047215A JP 4721582 A JP4721582 A JP 4721582A JP H0449197 B2 JPH0449197 B2 JP H0449197B2
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JP
Japan
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complementary signal
memory cell
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signal lines
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JP57047215A
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JPS58166590A (ja
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Nobuyuki Moriwaki
Katsuro Sasaki
Akira Yamamoto
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0449197B2 publication Critical patent/JPH0449197B2/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
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/413Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
    • G11C11/417Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/419Read-write [R-W] circuits

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、MOSFET(絶縁ゲート型電界効
果トランジスタ)で構成されたスタテイツク型
RAM(ランダム・アクセス・メモリ)に関する。
この発明に先立つて、正の電源電圧+VCCを用
いるMOSスタテイツク型RAMにおいて、nチヤ
ンネルMOSFETを用いたデータ線D,のイコ
ライゼーシヨン(Equalization)法が考えられて
いる。このイコライゼーシヨンとは、メモリセル
からデータ線D,への読出しにあたつて、上記
データ線D,の電位を等しくすることをいう。
このような動作によつて、以前の動作サイクルで
のデータ線D,のレベルに対して反転のデータ
をメモリセルから読出すときの時間遅れが防止で
きるので、高速動作が実現できる。しかし、上記
正の電源電圧(通常+5ボルト)VCCを用いる場
合に、nチヤンネルMOSFETにより、両データ
線D,間を短絡するものでは、次のような理由
により、その効率が極めて悪いということが、本
願発明者の研究によつて明らかにされた。
一般に、データ線D,の信号レベルは、3な
いし3.5ボルト程度に設定されている。したがつ
て、nチヤンネルMOSFETのゲートに、5ボル
トのオン電圧を加えても、そのゲート、ソース間
電圧VGSが、1.5ボルト程度と小さいため、そのオ
ン抵抗が比較的大きくなり、短い時間では上記デ
ータ線D,間のレベル等しくすることが、現実
的に不可能であり、その効果が小さい。
この発明は、イコライゼーシヨンの効果を高め
て、読出し動作の高速化を図つたMOSスタテイ
ツク型RAMを提供することにある。
この発明の他の目的は、以下の説明及び図面か
ら明らかになるであろう。
以下、この発明を実施例とともに詳細に説明す
る。
第1A図には、この発明が適用されるMOSス
タテイツク型RAM(以下、S−RAMと称する)
のブロツク図が示されている。
同図は、記憶容量が16kビツト、出力が1ビツ
トのS−RAM集積回路(以下ICと称する)の内
部構成を示している。
16kビツトのメモリセルは、各々が128列(ロ
ウ)×32行(カラム)=4096ビツト(4kビツト)
の記憶容量を持つ4つのマトリクス(メモリアレ
イM−ARY1〜M−ARY4)から構成され、各
マトリクスはロウデコーダR−DCRの左右に2
つづつに分けて配置されている。
ロウ系のアドレス選択線(ワード線WL1〜
WL128,WR1〜WR128)には、アドレ
ス信号A0〜A5,A12〜A13に基づいて得られる28
=256通りのデコード出力信号がロウデコーダR
−DCRより送出される。
このように各マトリツクスのメモリ−M−
CELはワード線WL1〜WL128,WR1〜WR
128のいずれか一本と後に説明する相補データ
線対D11、11〜D132,132のいず
れか一対とに接続されている。
アドレス信号A5,A6は、4つのメモリマトリ
クスのうち1つだけを選択するために用いられ
る。選択された1つのメモリマトリクスにおいて
1つのカラムを選択するためにアドレス信号A7
〜A11が用いられる。
メモリマトリクス選択信号GSは上記アドレス
信号A5,A6に基づいて4つの組み合瀬に解読す
る。
カラムデコーダC−DCR1〜C−DCR4はそ
れぞれ上記アドレス信号A7〜A11に基づいて25
32通りのカラム選択用デコード出力信号を提供す
る。
読み出し時においてコモンデータ線対CDL,
CDLはコモンデータ線分割用トランジスタ(Q1
Q1;……;Q44)によつて各メモリアレイご
とに4分割され、書き込み時においてコモンデー
タ線対CDL,は共通に結合される。
センスアンプSA1,SA2,SA3,SA4は上
記分割されるコンモデータ線対CDL,に対
応してそれぞれ設けられている。
この様にコモンデータ線対CDL,を分割
し、それぞれにセンスアンプSA1,SA2,SA
3,SA4を設けたねらいはコモンデータ線対
CDL,の寄生容量を分割し、メモリセル情
報読み出し動作の高速化を図ることにある。
アドレスバツフアADBは14の外部アドレス
信号A0〜A13からそれぞれ14対の相補アドレス
信号a0〜a13を作成し、デコーダ回路(R−DCR,
C−DCR,GS)に送出する。
内部制御信号発生回路COM−GEは2つの外部
制御信号(チツプセレクト信号)、(ライ
トイネーブル信号)を受けて、CS1(ロウデコ
ーダ制御信号)、SAC(センスアンプ制御信号)、
we(書き込み制御信号)、DOC(データ出力バツ
フア制御信号)、DIC(データ入力バツフア制御信
号)等を送出する。
第1Aに示すS−RAMICの回路動作を第1B図
のタイミング図に従つて説明する。
このICにおける全ての動作つまりアドレス設
定動作、読み出し動作、書き込み動作は一方の外
部制御信号がロウレベルの期間のみ行なわれ
る。この際他方の外部制御信号がハイレベル
ならば読み出し動作を行ない、ロウレベルならば
書き込み動作を行なう。
まずアドレス設定動作および読み出し動作につ
いて説明する。
アドレス設定動作は、外部制御信号がロウ
レベルである場合、この期間に印加されたアドレ
ス信号に基づいて常に行なわれる。逆に外部制御
信号をハイレベルにしておくことによつて、
不確定なアドレス信号に基づくアドレス設定動作
および読み出し動作を防止できる。
外部制御信号がロウレベルになると、ロウ
デコーダR−DCRはこの信号に同期したハイレ
ベルの内部制御信号CS1を受けて動作を開始す
る。上記ロウデコーダ(兼ワードドライバ)R−
DCRは8種類の相補対アドレス信号a0〜a5,a12
〜a13を解読して1つのワード線を選択し、これ
をハイレベルに駆動する。
一方、4つのメモリアレイM−ARY1〜M−
ARY4のうちいずれか1つがメモリアレイ選択
信号m1〜m4によつて選択され、選択された1
つのメモリアレイ(例えばM−ARY1)中の1
つの相補データ線対(例えばD11、11)が
カラムデコーダ(例えばC−DCR1)によつて
選択される。
この様にして1つのメモリセルが選択(アドレ
ス設定)される。
アドレス設定動作によつて選択されたメモリセ
ルの情報は分割されたコモンデータ線対のうちの
1つに送出されセンスアンプ(例えばSA1)で
増幅される。
この場合、4つのセンスアンプSA1,SA2,
SA3,SA4のうちいずれか1つがメモリアレイ
選択信号m1〜m4によつて選択され、選択され
た1つのセンスアンプのみがハイレベルの内部制
御信号SACを受けている期間動作する。
この様に4つのセンスアンプSA1,SA2,
SA3,SA4のうち使用する必要のない3つのセ
ンスアンプを非動作状態とすることにより低消費
電力化を図ることができる。上記非動作状態の3
つのセンスアンプの出力はハイインピーダンス
(フローテイング)状態とされる。
センスアンプの出力信号はデータ出力バツフア
DOBにより増幅され、出力データDputとしてIC
外部に送出される。
上記データ出力バツフアDOBはハイレベルの
制御信号DOCを受けている期間動作する。
次に書き込み動作について説明する。
外部制御信号がロウレベルになると、これ
に同期したハイレベルの制御信号weがコモンデ
ータ線分割用トランジスタ(Q11:……;Q4
Q4)に印加され、コモンデータ線対CDL,
が共通に結合される。
一方、データ入力バツフアDIBは、ロウレベル
の制御信号DICを受けている期間、IC外部からの
入力データ信号Dioを増幅し前記共通に結合され
たコモンデータ線対CDL,に送出する。
上記コモンデータ線対CDL,上の入力デ
ータ信号は、アドレス設定動作によつて定められ
たメモリセルM−CELに書き込まれる。
上記構成のS−RAMにおいて、データ線対
D,のイコライゼーシヨンを行なうために、第
2図の実施例に示すような回路が新たに設けられ
るものである。
上記メモリセルM−CELは、相互において同
じ構成とされており、特に制限されないが、同図
にその代表として詳細に示されているように、n
チヤンネル駆動MOSFETQM1,QM2と、負荷抵抗
R1,R2で構成されたスタテイツク型フリツプフ
ロツプと、このスタテイツク型フリツプフロツプ
の入出力端子と一対のデータ線D,との間にそ
れぞれ設けられたnチヤンネル伝送ゲート
MOSFETQM3,QM4とで構成されている。
上記メモリセルM−CELは、上記抵抗R1とR2
との接続点に電源電圧Vccが供給されることによ
つてデータを保持する。
上記抵抗R1及びR2は、データ保持状態におけ
るメモリセルM−CELの消費電力を減少させる
ため、例えば数メグオームないし数ギガオームの
ような高抵抗値にされている。また、上記抵抗
R1及びR2は、メモリセルの占有面積を減少させ
るため、例えばMOSFETを形成する半導体基板
の表面に比較的厚い厚さのフイールド絶縁膜を介
して形成された比較的高抵抗のポリシリコン層か
ら構成される。
また、上記一対のデータ線D,には、負荷と
してのnチヤンネルMOSFETQL1,QL2がそれぞ
れ設けられている。
この実施例では、上記メモリアレイを構成する
一対のデータ線D,とワード線wLが、その代
表として示されている。
上記メモリアレイの一対のデータ線D,間に
イコライゼーシヨンを行なうpチヤンネル
MOSFETQE1が設けられている。同様の
MOSFETが他のデータ線対にも設けられるもの
であり、上記MOSFETQE1は、その代表として
示されている。
このMOSFETQE1のゲートには、アドレス入
力タイミング検出回路で形成されたタイミングパ
ルスφEが印加されている。
上記アドレス入力タイミング検出回路は、特に
制限されないが、前記アドレスバツフアADBで
形成された、相補アドレス信号a00〜a1313
をそれぞれ受ける排他的論理和回路EX0〜EX13
と、その出力信号ex0〜ex13を受けるORゲート回
路ORにより構成され、このORゲート回路の出
力端子から上記タイミングパルスφEを得るもの
である。
このアドレス入力タイミング検出回路の動作
を、第3図のタイミング図に従つて説明する。
いずれか一つの相補アドレス信号ai,が変化
するとき、そのロジツクスレツシヨルドVTによ
り両者ai,が一致する期間が生じて、その出力
信号exiがロウレベル(“0”)に変化する。
この一致信号exiは、ORゲート回路を通してそ
のまま出力されるので、アドレス信号ai,が変
化したときに、タイミングパルスφEがロウレベ
ル(0ボルト)に変化する。したがつて、このと
きにpチヤンネルMOSFETQE1がオンして、両
データ線D,間を短絡する。これにより両レベ
ルを等しくするイコライゼーシヨンを行なわせる
ことができる。
この場合、pチヤンネルMOSFETを用いてい
るので、前述のように、データ線D,のレベル
が3〜3.5ボルト程であることより、そのゲート、
ソース間には、上記電圧3〜3.5ボルトの大きな
電圧を印加することができる。したがつて、その
オン抵抗値を小さくでき、短い期間でも上記両デ
ータ線間のレベル差を等しく、ないしより小さく
することができる。これにより、次の読出し動作
速度の改善を図ることができる。
なお、メモリセルとして、相補型回路を用いる
場合、又は上記実施例のメモリセルであつても、
その周辺回路を相補型回路で構成する場合には、
上記pチヤンネルMOSFETQE1を形成するため
の特別な製造工程が不用である。
この発明は、前記実施例に限定されない。
同様なイコライゼーシヨン用のMOSFETをコ
モンデータ線CDL,に設けて、センスアン
プSAの動作の高速化も図るようにしてもよい。
また、アドレス入力タイミング検出回路は、
程々の実施形態を採ることができるものである。
さらに、pチヤンネルMOSFETを駆動
MOSFETとするメモリセルでは、負の電源電圧
を用いるので、上記イコライゼーシヨン用の
MOSFETとしては、nチヤンネルMOSFETを
用いるようにすればよい。
この発明が適用されるMOSスタテイツク型
RAMは、種々の実施形態を採ることができるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1A図は、この発明が適用されるMOSスタ
テイツク型RAMの一実施例を示すブロツク図、
第1B図は、そのタイミング図、第2図は、この
発明の要部一実施例を示す回路図、第3図は、そ
のタイミング図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 選択されたメモリセルからの読み出し情報が
    相補的に伝達される相補信号線対と、それぞれそ
    のゲート・ドレインが電源端子の電位レベルにさ
    れかつそのソースから上記相補信号線対に電位を
    与えるように上記相補信号線対と上記電源圧端子
    との間に設けられてなるnチヤンネルMOSFET
    からなる対のデータ線負荷素子と、上記相補信号
    対の間に設けられ導通状態において上記相補信号
    線対間の電位差を減少せしめるpチヤンネル
    MOSFETと、上記相補信号線対の信号を選択手
    段を介して一対の入力端子に受けるセンスアンプ
    とを備えてなり、上記相補信号線対にメモリセル
    からの信号が伝達される前に上記pチヤンネル
    MISFETをパルス信号によつて導通状態にする
    ことを特徴とするMOSスタテツク型RAM。 2 上記相補信号線対は、メモリセルに結合され
    たデータ線対であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のMOSスタテツク型RAM。 3 上記メモリセルは、ゲート・ドレインが交差
    結合された一対のnチヤンネルMOSFETと、上
    記電源端子と上記nチヤンネルMOSFETのドレ
    インとの間に設けられた一対の負荷手段と、上記
    nチヤンネルMOSFETのドレインに結合された
    一対の伝送ゲートMOSFETとから構成されてな
    るものであることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のMOSスタテツク型RAM。
JP57047215A 1982-03-26 1982-03-26 Mosスタテイツク型ram Granted JPS58166590A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57047215A JPS58166590A (ja) 1982-03-26 1982-03-26 Mosスタテイツク型ram

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Publication Number Publication Date
JPS58166590A JPS58166590A (ja) 1983-10-01
JPH0449197B2 true JPH0449197B2 (ja) 1992-08-10

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JP57047215A Granted JPS58166590A (ja) 1982-03-26 1982-03-26 Mosスタテイツク型ram

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5740793A (en) * 1980-07-22 1982-03-06 Nec Corp Memory circuit

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JPS58166590A (ja) 1983-10-01

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