JPH0460992A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0460992A
JPH0460992A JP2166615A JP16661590A JPH0460992A JP H0460992 A JPH0460992 A JP H0460992A JP 2166615 A JP2166615 A JP 2166615A JP 16661590 A JP16661590 A JP 16661590A JP H0460992 A JPH0460992 A JP H0460992A
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circuit
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誠 高橋
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俊成 高柳
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、スタティックメモリに関し、特に、マルチポ
ート機能を有する半導体記憶装置に関する。
(従来の技術) マルチCPUシステムの共有メモリ(キャッシュメモリ
)や画像メモリのように同時アクセスすることを要求さ
れるメモリでは、例えば、1つの記憶セルに対して複数
本のワード線と複数本のビット線とを接続したいわゆる
マルチポートメモリが一般に用いられる。このマルチポ
ートメモリにおいて、書き込み動作と読み出し動作が競
合(同一セルに対して同時に行われること)すると、書
き込んだデータと読み出したデータとの一貫性が保てな
いことがある。このため、通常はプロセッサ等のシステ
ム側で競合しないように制御している。また、同一セル
に対して書き込みと読み出しとを同時にすることを禁止
していない(競合を禁止していない)システムでは、書
き込みが完了した後、新たにデータを読み出し、データ
の一貫性を保つということが行われている。また、これ
による読み出しアクセス時間の増加をなくすために、書
き込みデータをメモリセルを介さずに読み出しポートの
ビット線もしくはセンスアンプの出力側にバイパスする
方法もとられている。
第6図は、従来の2ポート用の記憶装置の構成を示す回
路図である。
ワード線WLa801の電位に基づき、メモリセル60
2より情報がトランスファーゲート603を介してビッ
ト線BLaBO4へ伝えられ、この情報の反転情報が同
じくワード線WLa601の電位に基づき、メモリセル
602よりトランスファーゲート605を介してビット
線/BLalliO[1へ伝えられる。また、ワード線
WLb611の電位に基づいてメモリセル602より情
報がトランスファーゲート613を介してビット線BL
bB14へ伝えられ、この情報の反転情報が同じくワー
ド線WLbB11の電位に基づき、メモリセル602よ
りトランスファーゲート615を介してビット線/BL
b616へ伝えられる。また、ビット線BLa604.
  ビット線/BLa80Bは、その電位を電源電位に
保つため、ビット線負荷回路617のMOS)ランジス
タロ18に接続され、ビット線BLbB14.  ビッ
ト線/BLb816は、ビット線負荷回路627のMO
S)ランジスタロ28に接続されている。ここで、ビッ
ト線BLal104とビット線/BLa606とを利用
する入出力経路をaポート、ビット線BLb814とビ
ット線/BLb61[1とを利用する入出力経路をbポ
ートと呼ぶことにする。ビット線負荷回路617のMO
S)ランジスタロ18のゲートにはaポートに対するラ
イトイネーブル信号/WEaG30が入力され、aポー
トが書き込みに使われていないときにビット1jlBL
a604とビット線/BLa606との電位を電源電位
VDDに保つ。同様に、ビット線負荷回路627のMO
S)ランジスタロ28のゲートにはbポートに対するラ
イトイネーブル信号/WEb840が入力され、bポー
トが書き込みに使われていないときにビット線BLb[
i14とビット線/BLbBlBとの電位を電源電位v
DDに保つ。
このメモリセル602に対して、aポートによる読み出
しとbポートによる書き込みとが競合した場合を考える
。この場合、通常のアクセス時に比べ、aポートのビッ
ト線負荷回路617によって、セルへの書き込み時間が
遅くなったり、書き込みができなくなることがある。こ
れは、メモリセル602がラッチしているデータを書き
換えるのに加えて、ビット線負荷回路がオン状態になっ
ている読み出し側のaポートのビット線が持つ情報も反
転させることになるからである。上記の問題は、ポート
数が増加するほど顕著になる。ところで、前述のとおり
遅くなった書き込みが完了した後、データを読み出して
いると、当然、読み出しにも時間がかかる。また、書き
込みができなかった場合には、書き込みデータと読み出
しデータとの一貫性が保証されないことになる。なお、
同図においては、メモリセル602として、E/R形セ
小セルわちエンハンスメント型MO3I−ランジスタと
抵抗とからなるセルを用いた。メモリセルがフルCMO
Sセル(CMOSのみで実現したセル)の場合には、E
ZR形セ小セルべてデータ保持力が強い。つまり、書き
込みにくいので、上記のような問題は、さらに大きいこ
とになる。
第7図は、従来の技術によるメモリセルにおいて、aポ
ートによる読み出しとbポートによる書き込みとが競合
した場合のBLa604の電位。
/BLa60Bの電位およびBLbB14の電位、/B
Lb81Bの電位の動きを説明する図である。以下、第
6図および第7図を参照して、書き込み・読み出し競合
時の各ビット線の電位の動きを説明する。なお、時刻T
。以前において、メモリセル602の第1ノード650
の電位はロウレベル”L”第2ノード660の電位はハ
イレベル”H”であるとする。また、時刻T。以前にお
いて、各ビット線の電位は、電源電位vDDからビット
線負荷回路のMOS)ランジスタのしきい値電圧Vlh
分を差し引いた値になっている。
まず、時刻T。において、WL a  801. WL
b  eitが立ち上がり、トランスファーゲートが動
作し、セルとビット線B L a  604. /B 
L a  60[i。
BLb  614. /BLb  61Bとの間に電流
経路が形成される。すると、/BLa  60B、 /
BLb  618の電位は、ロウレベルに引かれるため
、それぞれB L a  604.  B L b  
614に対し電位差が生じる。
次に、時刻T1において、ライトイネーブル信号/WE
b640が立ち下がり、書き込みが開始される。この時
から再び/WEb  840が立ち上がるまで、bポー
トのビット線負荷回路627はオフ状態となる。なお、
aポートのビット線負荷回路617はオン状態である。
この後、時刻T2においてBLb614の電位と/BL
b61Bの電位とが書き込み動作により反転し、続いて
時刻T3において、BLa804の電位と/BLa[i
oBの電位とが反転している。書き込み開始すなわちラ
イトイネーブル信号/WEb840の立ち下がりから両
ポートのビット線の電位の反転が完了するまでの時間を
書き込み時間τWとすると、T3−T、がτッである。
第6図に示した回路では、読み出しを行っているためビ
ット線負荷回路がオン状態のaポートのビット線もドラ
イブするため、この書き込み時間τWがかかっている。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み成され
たもので、その目的は、マルチポート方式におけるデー
タの書き込み動作・読み出し動作を確実に、かつ高速に
行うことである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の半導体記憶装置は
、スタティックに情報を記憶する記憶手段と、第1のワ
ード線の電位に基づいて前記情報を第1のビット線に伝
える第1伝達手段と、第2のワード線の電位に基づいて
前記情報を第2のビット線に伝える第2伝達手段と、前
記第1のビット線と第2のビット線とのうち少なくとも
1つのビット線と電源電位とに接続され、前記少なくと
も1つのビット線の電位を前記電源電位に保持する少な
くとも1つの電位保持手段と、複数のアドレス信号群と
制御信号群とに応じて前記電位保持手段を制御する電位
保持制御手段とを有することを特徴とする。
(作用) 上記のメモリセルにおいては、1つのメモリセルに対し
、書き込みと読み出しとが競合した場合に、電位保持制
御手段により、ビット線負荷回路などの電位保持手段の
動作を停止することができる。
(実施例) 以下、第1図乃至第5図を参照して、本発明に係るマル
チポートメモリについて説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例である2ポート用の記
憶装置の構成を示す回路図である。
ワード線WLa 1吋の電位に基づき、メモリセル10
2より情報がトランスファーゲート103を介してビッ
ト線BLa104へ伝えられ、この情報の反転情報が同
じくワード線WLa101の電位に基づき、メモリセル
102よりトランスファーゲート105を介してビット
線/BLa10Bへ伝えられる。また、ワード線WLb
lllの電位に基づいてメモリセル102より情報がト
ランスファーゲート113を介してビット線BLbl1
4へ伝えられ、この情報の反転情報が同じくワード線W
Lblllの電位に基づき、メモリセル102よりトラ
ンスファーゲート115を介してビット線/BLbL1
6へ伝えられる。また、ビット線BLa104.  ビ
・ソト線/BLa10Bは、その電位を電源電位に保つ
ため、第1の電位保持手段であるビット線負荷回路11
7のMOS)ランジスタ】18に接続され、ビット線B
Lbl14.  ビット線/BLbllBは、第2の電
位保持手段であるビット線負荷回路127のMOSトラ
ンジスタ128に接続されている。ここで、ビット線B
La104とビット線/BLalOBとを利用する入出
力経路をaポート、ビット線BLb  114とビット
線/BLbllBとを利用する入出力経路をbポートと
呼ぶことにする。
aポートのビット線負荷回路117のMOSトランジス
タ11gのゲートには、電位保持制御手段であるビット
線負荷制御回路130からの信号PLCa131が入力
され、bボートのビット線負荷回路127のMOSトラ
ンジスタ128のゲートには、電位保持制御手段である
ビット線負荷制御回路130からの信号PLCb132
が入力されている。ビット線負荷制御回路130には、
アドレス信号群としてaポートアドレスであるADRa
  141.  bポートアドレスであるA D Rb
  142と、制御信号群としてaポートに対するライ
トイネーブル信号/WE a  451.  bポート
に対するライトイネーブル信号/WEb  152とが
入力されている。
2ポート用の記憶装置で、同じアドレスつまり同じセル
に対して、aポートで書き込み、bポートで読み出しを
行う場合を説明する。まず、ビット線負荷制御回路13
0がADRa141とADRb  142とが一致した
ことを検出する。これと同時に、aポートに対するライ
トイネーブル信号/WEa151とbポートに対するラ
イトイネーブル信号/WEb  152とのうちどちら
か一方がロウレベルつまりアクティブであることを検出
する。そして、ビット線負荷制御回路130は、信号P
LCa181と信号PLCb132との両方をロウレベ
ルとして出力し、MOSトランジスタ118とMOSト
ランジスタ128とのすべてをオフ状態にする。この結
果、bポートのビット線負荷回路127によって、セル
への書き込み時間が遅くなったり、書き込みができなく
なることかない。bポートのピッI・線負荷回路127
が、セル102に対する書き込み動作を妨げないからで
ある。なお、一方のボートのみを用いて書き込みのみを
行う場合には、ビット線負荷制御回路130は、書き込
みポートのビット線負荷回路のみを非動作状態にする。
また、読み出しにはどのビット線負荷回路も非動作状態
にする。
第2図は、本発明による2ポートメモリにおいて、aポ
ートによる書き込みとbポートによる読み出しとが競合
した場合のBLal、04の電位。
/BLa10Gの電位およびBLbl、14の電位、/
BLbll−6の電位の動きを説明する図である。以下
、第1図および第2図を参照して、書き込み・読み出し
競合時の各ビット線の電位の動きを説明する。なお、時
刻T。以前において、各ビット線の電位は、電源電位V
DDからビット線負荷回路のMOS)ランジスタのしき
い値電圧Vlh分を差し引いたイ直になっている。
第2図においても、時刻T。、T、、T2゜T3におけ
る各ビット線の電位の動きは、第7図における従来の2
ポートメモリの動きと同様である。
しかし、書き込みが開始されてから(ライトイネーブル
信号/WEb1.52が立ち下がってから)T3におい
て、BLa104の電位と/BLa10Bの電位とが反
転し、両ポートのビット線の電位の反転すなわち書き込
みが完了するまでの時間τ7(T3  Tl)が第7図
の場合と比較して短くなっている。これは、T、におい
てライトイネーブル信号/WEb  152が立ち下が
ってからT2においてBLbl、!4の電位と/BLb
llBの電位とが反転するまでの時間が短くなっている
こと、T2においてBLbl14の電位と/BLbll
Bの電位とが反転してからT3においてBLa104の
電位と/BLa10Bの電位とが反転し、両ポートのビ
ット線の電位の反転が完了するまでの時間とが短くなっ
ていることによる。
次に、第3図に、電位保持制御手段である2ポートメモ
リ用のビット線負荷制御回路130の構成例を示す。ア
ドレスのビット数と等しい排他的論理NORゲートで基
本的に構成されたアドレス比較回路301が、aポート
のアドレスであるADRa141とbポートのアドレス
であるADRb  142とを比較する。NAND回路
302は、ライトイネーブル信号/WE a  151
. /WE b  152を入力とする。NAND回路
303は、アドレス比較回路301とNAND回路30
2とからの2つの信号を入力とする。そして、このNA
ND回路303の出力が書き込み・読み出し競合検出回
路304の出力となる。AND回路305は、書き込み
・読み出し競合検出回路304と/ W E a  1
51を入力とし、ビット線負荷制御回路130の第1の
出力として信号PLCa131を出力する。信号PLC
a13Lは、aポートに対するビット線負荷回路へ入力
される。
また、AND回路306は、書き込み・読み出し競合検
出回路304と/WEb  152を入力とし、ビット
線負荷制御回路130の第2の出力として信号PLCb
182を出力する。信号PLCb132は、bポートに
対するビット線負荷回路へ入力される。
このようなビット線負荷制御回路を用いることにより、
同一セルに対し、Cポートによる書き込みとbポートに
よる読み出しとが競合した場合の書き込み時間の増大、
書き込みデータと読み出しデータとの不一致を防止する
ことができる。
第4図は、本発明の第2の実施例である3ポート用の記
憶装置の構成を示す回路図である。
ワード線WLa401の電位に基づき、メモリセル40
2より情報がトランスファーゲート403を介してビッ
ト線BLa404へ伝えられ、この情報の反転情報が同
じくワード線WLa4吋の電位に基づき、メモリセル4
02よりトランスファーゲート405を介してビット線
/BLa40Bへ伝えられる。また、ワード線WLb4
11の電位に基づいてメモリセル402より情報がトラ
ンスファーゲート413を介してビット線BLb414
へ伝えられ、この情報の反転情報が同じくワード線WL
b411の電位に基づき、メモリセル402よりトラン
スファーゲート415を介してビット線/BLb41B
へ伝えられる。さらに、ワード線WLc421の電位に
基づいてメモリセル402より情報がトランスファーゲ
ート423を介してピッ)fJB L c  424へ
伝えられ、この情報の反転情報が同じくワード線WLc
  421の電位に基づき、メモリセル402よりトラ
ンスファーゲート 425を介してビット線/ B L
 c426へ伝えられる。また、ビット線BLa404
゜ビット線/BLa406は、電位を電源電位に保つた
め、第1の電位保持手段であるビット線負荷回路427
のMOS)ランジスタ428に接続され、ビット線BL
b414.  ビット線/BLb41Bは、第2の電位
保持手段であるビット線負荷回路437のMOSトラン
ジスタ488に接続され、ビット線BLc424.  
ビット線/BLc42Gは、第3の電位保持手段である
ビット線負荷回路447のMoSトランジスタ448に
接続されている。ここで、ビット線BLa404とビッ
ト線/BLa406とを利用する入出力経路をCポート
、ビット線BLb414とビット線/BLb416とを
利用する入出力経路をbポート、ビット線BLc424
とビット線/B] 5 Lc42Bとを利用する入出力経路をCポートと呼ぶこ
とにする。
Cポートのビット線負荷回路427のMOS)ランジス
タ428のゲートには、電位保持制御手段であるビット
線負荷制御回路450からの信号PLCa451が入力
され、bポートのビット線負荷回路437のMOSトラ
ンジスタ438のゲートには、電位保持制御手段である
ビット線負荷制御回路450からの信号PLCb452
が入力され、Cポートのビット線負荷回路447のMO
8I−ランジスタ448のゲートには、電位保持制御手
段であるビット線負荷制御回路450からの信号PLC
c453が入力されている。ビット線負荷制御回路45
0には、アドレス信号群としてCポートアドレスである
ADRa  4B+、  bポートアドレスであるAD
Rb  462、CポートアドレスであるADRc46
3と、制御信号群としてCポートに対するライトイネー
ブル信号/WEa  471.  bポートに対するラ
イトイネーブル信号/WEb  472.  Cポート
に対するライトイネーブル信号/WEc473が入力さ
れている。
第5図に、電位保持制御手段である3ポートメモリ用の
ビット線負荷制御回路450の構成例を示す。アドレス
のビット数と等しい排他的論理NORゲートで基本的に
構成されたアドレス比較回路501が、アドレスADR
a481とアドレスADRb4B2とアドレスADRc
463とを比較する。
そして、このアドレス比較回路501は、ADRa46
1とA D Rb 462とが一致した場合には” 1
“の一致信号511を、ADRb4B2とADRc4(
i3とが一致した場合には”1”の一致信号512を、
ADRc483とADRb461とが一致した場合には
”1“の一致信号51.3を出力する。NAND回路群
520は、ライトイネーブル信号/WEa471/ W
 E b  472. / W E c  473と一
致信号51.1 、512.513とを入力とする。A
ND回路531は、NAND回路群520からの信号と
ライトイネーブル信号/WEa471とを入力とし、ビ
ット線負荷制御回路450の第1の出力として信号PL
Ca451を出力する。信号PLCa451は、Cポー
トに対するビット線負荷回路へ入力される。AND回路
532は、NAND回路群520からの信号とライトイ
ネーブル信号/WEb472とを入力とし、ビット線負
荷制御回路450の第2の出力として信号PLCb45
2を出力する。信号PLCb452は、bポートに対す
るビット線負荷回路へ入力される。
AND回路533は、NAND回路群520からの信号
とライトイネーブル信号/WEc473とを入力とし、
ビット線負荷制御回路450の第3の出力として信号P
LCc453を出力する。信号PLCc453は、Cポ
ートに対するビット線負荷回路へ入力される。
このように、ビット線負荷制御回路を用いることにより
、同一セルに対し、2つ以上のポートによる書き込みと
読み出しとが競合した場合に、ビット線負荷回路などの
電位保持手段の動作を停止することで、書き込み時間の
増大、書き込みデータと読み出しデータとの不一致を防
止することができる。
また、ビット線負荷制御回路を付加するだけで、同一セ
ルに対し、2つ以上のポートによる書き込みと読み出し
とが競合することを禁止したり、書き込みデータをメモ
リセルを介さずに読み出しポートのビット線もしくはセ
ンスアンプへ出力するという複雑な制御を必要としない
なお、上記の実施例においては、2ポートメモリ、3ポ
ートメモリについて説明したが、ポート数はこれらに限
られるものでない。マルチポートメモリではポート数が
4ポート、6ポートと多くなればなるほど書き込みデー
タと読み出しデータとの一貫性に問題があり、より多数
のポートを有するメモリに本発明を適用するとより有効
である。
[発明の効果] 以上、説明したように、本発明によるメモリセルにおい
ては、マルチポート方式におけるデータの書き込み動作
・読み出し動作を確実に、かつ高速に行うことが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例である2ポ−ト用の記
憶装置の構成を示す回路図、第2図は、本発明に係る2
ポートメモリセルにおける各ビット線の電位の動きを説
明するための図、第3図は、2ポートメモリ用のビット
線負荷制御回路を説明する論理図、第4図は、本発明の
第2の実施例である3ポート用の記憶装置の構成を示す
回路図、第5図は、3ポートメモリ用のビット線負荷制
御回路を説明する論理図、第6図は、従来の2ポート用
の記憶装置の構成を示す回路図、第7図は、従来の2ポ
ートメモリセルにおける各ビット線の電位の動きを説明
するための図である。 101・・・ワード線WLa、    102・・・メ
モリセル、103.105.11L115・・・トラン
スファーゲート、104−・・ビット線B L a、 
lo[i −ビット線/ B L a 。 111・・・ワード線WLb、  114・・・ビット
線BLb。 116・・・ビット線/B L b。 117.127・・・ビット線負荷回路、130・・・
ビット線負荷制御回路、 131−・・信号P L Ca、    1.32−・
・信号PLCb。 141−ADRa、        142−ADRb

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 スタティックに情報を記憶する記憶手段と、第1のワー
    ド線の電位に基づいて前記情報を第1のビット線に伝え
    る第1伝達手段と、 第2のワード線の電位に基づいて前記情報を第2のビッ
    ト線に伝える第2伝達手段と、 前記第1のビット線と第2のビット線とのうち少なくと
    も1つのビット線と電源電位とに接続され、前記少なく
    とも1つのビット線の電位を前記電源電位に保持する少
    なくとも1つの電位保持手段と、 複数のアドレス信号群と制御信号群とに応じて前記電位
    保持手段を制御する電位保持制御手段とを有することを
    特徴とする半導体記憶装置。
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