JPH05298878A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH05298878A
JPH05298878A JP4099302A JP9930292A JPH05298878A JP H05298878 A JPH05298878 A JP H05298878A JP 4099302 A JP4099302 A JP 4099302A JP 9930292 A JP9930292 A JP 9930292A JP H05298878 A JPH05298878 A JP H05298878A
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JP
Japan
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power supply
supply voltage
circuit
voltage
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP4099302A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Maeda
敏夫 前田
Toshinori Taruishi
敏伯 垂石
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.)
Hitachi Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Device Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Device Engineering Co Ltd
Priority to JP4099302A priority Critical patent/JPH05298878A/ja
Publication of JPH05298878A publication Critical patent/JPH05298878A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
  • Memory System (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 汎用DRAMと互換性を保ちながら、低消費
電力のためパワ−ダウンする機能を持つシステムや、バ
ックアップ電池でデ−タを保持するメモリカ−ド等への
DRAMの適用を可能にする。 【構成】 周辺回路がBi−CMOS回路で構成された
ダイナミックRAMのチップ内に電源電圧のレベルを判
定する回路を設け、外部からの供給電圧が規格(判定レ
ベル)を下回るレベルに落ちたときに通常のリ−ド/ラ
イト動作を止め、低電圧で動作するリフレッシュ回路だ
けを動作させ、デ−タ保持を行なわせるようにした。 【効果】 通常の電源電圧では周辺回路が高速動作し、
電源電圧レベル低下時には自動的に周辺回路の動作が停
止した低消費電力モードに切り替わってデ−タを保持で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体記憶装置さらに
は電源電圧低下時のデータ保持方式に適用して有効な技
術に関し、例えば電池でバックアップされるBi−CM
OSダイナミックRAMに利用して特に有効な技術に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、メモリカード用の半導体メモリと
しては不揮発性のEPROMを使用したものが一般的で
あったが、低消費電力のダイナミックRAMを用いこれ
を電池でバックアップするようにしたメモリカードが提
案されている。一方、ダイナミックRAMはスタティッ
クRAMに比べて低消費電力であるがアクセス速度が遅
いという問題点がある。そこで、近年いわゆるBi−C
MOS技術を使って周辺回路を構成することで高速化を
図ったダイナミックRAMが開発されている(日経マグ
ロウヒル社、1988年2月発行、「日経マイクロデバ
イス」第79頁〜第84頁)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような高速のダ
イナミックRAMでは高速動作を保証するには高い電源
電圧を必要とし、通常のダイナミックRAMに比べて消
費電力が多くなり、ICカード用のメモリとして適さな
いという不都合がある。一方、この種のダイナミックR
AMを広い電源電圧範囲で動作保証しようとすると、低
電圧側で信号量が低下するため、高速性が損なわれてし
まう。また、低電圧側での動作を可能にするため、高電
圧側では内部でリミッタにより電源電圧を降圧して使用
する方式が考えられているが、この方式では高速化が犠
牲にされる。さらに、内部回路を切り替えるための専用
ピンを設けて高電圧と低電圧で回路を切り替える方式も
考えられるが、この方式では、汎用品との互換性がなく
なるという問題がある。
【0004】この発明の目的は、通常の電圧では高速に
動作し、システム側がパワ−ダウンした場合や電源電圧
を低電圧に切り替えた場合には低消費電力でデータを保
持することができる、携帯用コンピュータシステム、バ
ックアップ電池付きメモリカ−ド等に使用して好適な半
導体メモリを提供することにある。この発明の前記なら
びにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書
の記述および添附図面から明らかになるであろう。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、周辺回路がBi−CMOS回路
で構成されたダイナミックRAMのチップ内に電源電圧
のレベルを判定する回路を設け、外部からの供給電圧が
規格(判定レベル)を下回るレベルに落ちたときに通常
のリ−ド/ライト動作を止め、低電圧で動作するリフレ
ッシュ回路だけを動作させ、デ−タ保持を行なわせるよ
うにした。また、低消費電力モ−ドから通常電源電圧に
切り替わったときには、自動的にフル書き込みのための
リフレッシュを行なってから通常動作に戻るようにした
ものである。
【0006】
【作用】上記手段によれば、通常の電源電圧では周辺回
路が高速動作し、電源電圧レベル低下時には自動的に周
辺回路の動作が停止した低消費電力モードに切り替わっ
てデ−タを保持できるため、携帯用のシステムやバック
アップ電池付きメモリカ−ド等に好適なダイナミックR
AMを得ることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。図1には、この発明が適用されたダイナミ
ックRAMの一実施例が示されている。図1において、
破線VLDで示されているのが電源電圧のレベル判定回
路であり、メモリアレイARYやその周辺回路とともに
同一のチップ上に形成されている。上記電源電圧レベル
判定回路VLDは、電源電圧端子Vccと接地点との間
にMOSFET Q1〜Qnが直列接続されてなるレベ
ル比較部と、電源電圧端子Vccと接地点との間に直列
接続された抵抗R1,R2からなる抵抗分圧部とから構
成されている。
【0008】上記MOSFET Q1〜QnのうちQ3
〜Qnはダイオ−ド接続された電圧降下用のMOSFE
Tであり、Q1とQ2はインバータを構成しており、電
源電圧Vccから(n−2)Vth分だけレベルダウンし
た電圧(例えば4V)がこのインバ−タ(Q1,Q2)
の電源電圧とされている。そして、電源電圧Vccを抵
抗R1とR2との比で分割した電圧VaがMOSFET
Q1とQ2のゲートに印加されることにより、Vaが
Q1とQ2とからなるインバータの論理しきい値電圧を
下回ったときにレベル判定回路VLDの出力信号LMS
がハイレベルに変化するように構成されている。なお、
MOSFET Q1〜QnのうちQ2のみがPチャネル
型MOSFETであり、他はNチャネル型MOSFET
である。また、抵抗R1,R2は、拡散層または金属配
線で形成されている。
【0009】上記メモリアレイARYに隣接してXデコ
−ダ、Yデコ−ダが配置され、メモリアレイのデ−タ線
端にリ−ド/ライト用のI/O線、センスアンプ列SA
が配置されている。また、センスアンプ列SAはメイン
アンプMAに接続されている。特に限定されないが、こ
れらの回路はBi−CMOS回路で構成されている。ま
た、図1において、XABはXアドレスバッファ、YA
BはYアドレスバッファ、TGはタイミングジェネレ−
タ、CNTはリフレッシュ用のカウンタである。チップ
外部から供給された制御信号RASB,CASB,WE
Bはタイミングジェネレ−タTGに入力されてXアドレ
スラッチ信号XL、Yアドレスラッチ信号YL、デ−タ
入出力バッファ制御用信号DWC/DOC等のタイミン
グ信号が発生され、アドレス信号XA0〜Aiがアドレ
スバッファXABやYアドレスバッファYABに取り込
まれる。書込みデ−タおよび読出しデータは入出力コン
トロ−ル回路IOCを介して入出力される。
【0010】次に、上記実施例の回路の動作について説
明する。電源電圧Vccが通常レベル(例えば5V)の
場合、Bi−CMOS回路からなるタイミングジェネレ
−タTGやアドレスバッファXAB,YABは高速で動
作し、読出し系のメインアンプMA、入出力コントロ−
ル回路IOCも同様に高速で動作する。一方、電源電圧
Vccが低下した場合、電源電圧レベル判定回路VLD
内の電位Vaが、Q1,Q2からなるインバ−タの論理
しきい値を下回ると、インバ−タの出力が反転し、ハイ
レベルの信号LMSを出力する。この信号LMSはチッ
プ内部の各回路ブロックに供給され、リフレッシュ動作
に関係の無いYアドレス系回路、クロック回路、及び入
出力回路の動作を停止させ、リフレッシュ用の内部カウ
ンタCNTとXアドレス系回路を動作させ、リフレッシ
ュ動作のみ実行させ、メモリアレイARY内のデ−タ保
持を行なう。
【0011】この場合、リフレッシュの周期は通常電圧
動作時と低電圧動作時とで変えるようにしても良い。さ
らに、この実施例では、XアドレスバッファXABに関
してはBi−CMOS回路で構成された高速のバッファ
とCMOS回路で構成された低消費電力のバッファとが
重複して設けられており、通常の電源電圧レベルではB
i−CMOS回路のアドレスバッファを動作させてメモ
リの高速性を保証し、電源電圧が低下した場合にはCM
OS回路のアドレスバッファに切り替えてこれを動作さ
せて消費電力を減らすように構成されている。
【0012】さらにこの実施例では、電源電圧Vccが
通常レベルに戻った場合、電源電圧レベル判定回路VL
D内の電位Vaが、Q1,Q2からなるインバ−タの論
理しきい値を上回り、インバ−タの出力が反転すると、
リフレッシュ用内部カウンタCNTによる通常レベルで
のリフレッシュ動作を一回行ない、全部のメモリセルに
デ−タをフル書き込みした後、通常のリ−ド/ライト動
作モ−ドに戻る。なお、上記の実施例はアドレスマルチ
プレクス方式のメモリに適用した場合を例として上げて
いるが、アドレスノンマルチ方式のメモリに適用しても
問題は無く、電源電圧が低電圧に切り替わったとき、高
速の回路を低電圧で動作するモードに切り換えて動作さ
せるようにしても良い。
【0013】以上説明したように上記実施例は、周辺回
路がBi−CMOS回路で構成されたダイナミックRA
Mのチップ内に電源電圧のレベルを判定する回路を設
け、外部からの供給電圧が規格(判定レベル)を下回る
レベルに落ちたときに通常のリ−ド/ライト動作を止
め、低電圧で動作するリフレッシュ回路だけを動作さ
せ、デ−タ保持を行なわせるようにしたので、通常の電
源電圧では周辺回路が高速動作し、電源電圧レベル低下
時には自動的に周辺回路の動作が停止した低消費電力モ
ードに切り替わってデ−タを保持できる。その結果、低
消費電力のためパワ−ダウンする携帯用パソコンの主記
憶やフロッピ−ディスクのようなデ−タコピ−保存用媒
体としてのメモリカ−ドへの適用が可能になり、ダイナ
ミックRAMの用途が広がる。しかも、低電圧と高電圧
とで動作モードもしくは回路を切り替えるための外部ピ
ンを設ける必要がないため、汎用性も損なわれず互換性
が保証される。また、低消費電力モ−ドで低い電圧での
書込みが行なわれた場合メモリセルの電荷蓄積量が少な
いため、通常電圧に戻ったときに電源電圧が高くなって
読出し速度が極端に遅くなるおそれがあるが、上記実施
例では、低消費電力モ−ドから通常電圧モードに切り替
わったときには自動的にフル書込みのためのリフレッシ
ュを行なってから通常動作に戻るようにしたので、その
ような読出し動作の遅延を回避することができるという
効果がある。
【0014】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば上記
実施例のリフレッシュカウンタは発振器を内蔵している
が、外部から供給されるリフレッシュタイミングを示す
信号が供給されるようにされているダイナミックRAM
にも適用することができる。
【0015】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるダイナ
ミックRAMに適用した場合について説明したが、本発
明はそれに限定されずスタティックRAMやメモリを内
蔵したマイクロコンピュータその他のLSIにも適用す
ることができる。
【0016】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。すなわち、通常のレベルの電源電圧で
は高速性を保証し、システム電源電圧の低下時には外部
からの制御信号がなくても電源電圧を検知し、自動的に
低消費電力モ−ドに切り替わりデ−タを保持できるよう
な半導体メモリを実現できる。その結果、汎用DRAM
と同様の仕様で、低消費電力のためパワ−ダウンする携
帯用パソコンの主記憶やフロッピ−ディスクのようなデ
−タコピ−保存用媒体としてのメモリカ−ドへの適用が
可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたダイナミックRAMの一
実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】 TG タイミングジェネレ−タ SA センスアンプ MA メインアンプ ARY メモリアレイ VLD 電源電圧レベル判定回路 IOC デ−タ入出力コントロール回路 XAB Xアドレスバッファ YAB Yアドレスバッファ XDEC Xデコ−ダ YDEC Yデコ−ダ Q1〜Qn MOSFET R1,R2 抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源電圧のレベル判定回路を備え、電源
    電圧が設定値を下回るとリフレッシュ回路のみ動作し、
    他の回路は動作を停止するように構成されてなることを
    特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 低電圧の動作状態から通常電圧の動作状
    態に戻るときに、一度通常の電源電圧で全メモリセルの
    リフレッシュ動作を行なうように構成されてなることを
    特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 上記レベル判定回路は、電源電圧を抵抗
    分割した電位と電源電圧との電位差で判定を行なうこと
    を特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体記憶
    装置。
JP4099302A 1992-04-20 1992-04-20 半導体記憶装置 Pending JPH05298878A (ja)

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JP4099302A JPH05298878A (ja) 1992-04-20 1992-04-20 半導体記憶装置

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JP (1) JPH05298878A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076583A (ja) * 1993-12-03 1995-01-10 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH0855476A (ja) * 1994-06-10 1996-02-27 Samsung Electron Co Ltd メモリ装置のビットライン感知回路とその動作制御方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076583A (ja) * 1993-12-03 1995-01-10 Hitachi Ltd 半導体装置
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