JPH06187779A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH06187779A
JPH06187779A JP5214172A JP21417293A JPH06187779A JP H06187779 A JPH06187779 A JP H06187779A JP 5214172 A JP5214172 A JP 5214172A JP 21417293 A JP21417293 A JP 21417293A JP H06187779 A JPH06187779 A JP H06187779A
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JP
Japan
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data
register
memory cell
bit lines
bli
Prior art date
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Pending
Application number
JP5214172A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Sakui
康司 作井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリチャージ期間にもデータの読み出し,書
き込みを可能とし、さらに同一ワードラインのデータを
シリアルに読み出すことが可能となる、ランダムアクセ
ス可能な半導体記憶装置を提供すること。 【構成】 ランダムアクセス可能なメモリセルを半導体
基板上にマトリックス状に集積形成したメモリセル群3
と、メモリセル群3中のメモリセルを複数個共通接続し
たビット線BLと、これらのビット線BLを対にし、対
にしたビット線BLi ,/BLi 間の電位差をセンスす
るセンスアンプ1とを備えた半導体記憶装置において、
自己センス増幅能力のあるレジスタ4のデータ記憶ノー
ドAi,/Aiが、ビット線BLi ,/BLi にトラン
スファゲートQ30,Q31を介して接続され、メモリ
セルからレジスタ4へのデータ転送後、外部入力トリガ
ー信号/CASに同期してレジスタ4のデータが入出力
線を介して順次読み出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ランダムアクセス可能
な半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶装置の高速化のために
数多くの新機能の発明,開発がなされてきた。ページモ
ードやニブルモードは高速化のために考案された代表的
なモードである。
【0003】しかしながら、ページモードでは選択ワー
ド線を次のワード線に変更する場合に、またニブルモー
ドでは選択4ビットを次の4ビットに変更する場合に、
必ずビット線及びクロック・ジェネレータのプリチャー
ジを必要とする。アクセスタイムが100nsと非常に
高速なMOSダイナミックRAMにおいても、ビット線
及びクロック・ジェネレータのプリチャージに100n
sも費やす。また、ページモードでは、外部から入力さ
れるカラムアドレスと次のカラムアドレスとの間には、
カラムアドレスバッファ及びカラムデコーダのリセット
及びプリチャージが必要である。更に高速化が要求され
る現在、上記したプリチャージに要する無駄な時間が問
題となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、プリ
チャージに要する時間が、半導体記憶装置の高速化を妨
げる要因となっていた。本発明は、上記事情を考慮して
なされたもので、その目的とするところは、プリチャー
ジ期間にもデータの読み出し,書き込みを可能とした、
ランダムアクセス可能な半導体記憶装置を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は次のような構成を採用している。即ち本発明
は、ランダムアクセス可能なメモリセルを半導体基板上
にマトリックス状に集積形成してなるメモリセルアレイ
と、これらのメモリセルアレイ中のメモリセルを複数個
共通接続したビット線と、これらのビット線を対にし
て、この対にしたビット線間の電位差をセンスするセン
スアンプとを備えた半導体記憶装置において、自己セン
ス増幅能力のあるレジスタのデータ記憶ノードである第
1,第2のノードが、対をなすビット線にトランスファ
ゲートを介してそれぞれ接続され、ランダムアクセス可
能なメモリセルからレジスタへのデータ転送後、外部入
力トリガー信号に同期してレジスタのデータが入出力線
を介して順次読み出されることを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明によれば、従来データのアクセスが不可
能であったビット線のプリチャージ期間にも外部的には
データの読み出し,書き込みが可能になる。即ち、無駄
な時間がなくなって連続的なアクセスが可能になり、半
導体記憶装置の高速化が図られる。
【0007】また、ランダムアクセス可能なメモリセル
のデータをレジスタに転送した後、外部入力トリガー信
号に同期してレジスタからデータを読み出すことによ
り、同一ワードラインのデータをシリアルに読み出すこ
とが可能となる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は、本発明の一実施例に係わるMOS−dR
AMの要部構成を示す回路図である。この実施例は折返
し型ビット線構成のdRAMに適用した例であり、図で
は、i番目の一対のビット線BLi ,/BLi に接続さ
れている部分のみを示している。
【0009】センスアンプ1は、MOSFET−Q11
〜Q21及びプルアップ用キャパシタC11,C12か
ら構成されている。Q11,Q12は、ドライバ用であ
り、これらのソースはクロック線φSEに接続されてい
る。Q13,Q14はアクティブ・プルアップ用の負荷
として作用するもので、そのドレインは電源VDDに接続
され、ソースはそれぞれビット線BLi ,/BLi に接
続されている。Q15,Q16及びC11,C12がプ
ルアップ回路を構成している。
【0010】Q18,Q19は、それぞれQ13,Q1
4のゲートをプリチャージするためのもの、Q17,Q
20,Q21はビット線BLi ,/BLi 及びセンスア
ンプのノードをプリチャージするものであり、これらの
ゲートはいずれもプリチャージ用クロック線φ2 に接続
されている。
【0011】ビット線BLi ,/BLi にはそれぞれ一
つずつダミーセル21 ,22 が接続されている。一方の
ダミーセル21 は、MOSFET−Q22,Q23及び
キャパシタC13からなり,他方のダミーセル22 はM
OSFET−Q24,Q25及びキャパシタC14から
なる。これらダミーセルのQ22,Q25はそれぞれダ
ミーワード線DWL1 ,DWL2 により選択され、また
Q23,Q24はクロック線φ3 により同時に選択され
るようになっている。キャパシタC13,C14の基準
電位端子は、電源VDD又はVSS或いは(1/2)VDDに
接続されている。
【0012】メモリセル群3は、図ではワード線WL1
,WL2 ,WL(n-1) 及びWLn により選択される4
個のメモリセルを示している。これらのメモリセルのキ
ャパシタの基準電位端子もVDD,VSS又は(1/2)V
DDに接続されている。
【0013】ラッチ型メモリセル(レジスタ)4は、M
OSFET−Q32,Q33を用いたフリップフロップ
により構成されており、自己センス増幅機能を有する。
Q30,Q31は、このラッチ型メモリセル4の2つの
ノードAi,/Aiをそれぞれビット線BLi ,/BL
i に接続するトランスファゲートである。これらトラン
スファゲートとしてのMOSFET−Q30,Q31の
ゲートはクロックφ4により制御される。
【0014】Q34,Q35は、ビット線BLi ,/B
Li 或いはノードAi,/Aiをそれぞれ入出力線 I/
O,/I/O に接続するトランスファゲートである。これ
らMOSFET−Q34,Q35のゲートはカラム選択
線CSLiに接続されている。
【0015】次に、このように構成されたdRAMの動
作を、図2及び図3を参照して次に説明する。図2は、
通常のアクセス動作の他にラッチ型メモリセルのデータ
をビット線プリチャージ期間に入出力線に転送する動作
を説明するための信号波形である。
【0016】最初クロック線φ2 のレベルは(3/2)
VDD程度にあり、ビット線は全てプリチャージされてい
る。いま、i番目のセンスアンプ1に着目し、メモリセ
ルのキャパシタC15のノードN13にはVPP,ラッチ
型メモリセル4のAi,/AiにはそれぞれVSS,VDD
の初期電圧が書き込まれていたとする。
【0017】図2において、/RAS(第1の外部入力
トリガー信号)が/CAS(第2の外部入力トリガー信
号)よりも早くVIHからVILになると、φ2 が(3/
2)VDDからVSSに下がり、ワード線WL1 とダミーワ
ード線DW2 のレベルがVSSから(3/2)VDDまで上
がると、Q26,Q25が導通し、C14,C15の内
容がそれぞれビット線BLi ,/BLi に伝わる。次に
クロックφSEがVDD−Vthから徐々にVSSまで下がりセ
ンスアンプ1が活性化されると、ダミーセルを読み出し
たビット線/BLi のレベルはVSSに下がる。論理
“1”を読み出したビット線BLi のレベルは/BLi
のカップリング及びレーシングにより僅かに下がるが、
クロックφ1 がVSSからVDDに上がってアクティブプル
アップがかかり、Q13が導通すると、再びVPPに復帰
する。
【0018】次にクロックφ4 がVSSから(3/2)V
PPまで上がり、Q30,Q31が導通すると、ビット線
BLi ,/BLi の内容がラッチ型メモリセル4のノー
ドAi,/Aiに伝わる。図2の場合、書き込まれる前
のAiの状態は論理“0”であったため、Aiのレベル
はVSSからVDDに上がっている。/Aiはこれと逆であ
る。
【0019】その後、例えばi番目のカラムが選択さ
れ、CSLiのレベルがVSSから(3/2)VDDに上が
ると、ビット線BLi ,/BLi 及びノードAi,/A
iが入出力線 I/O,/I/O に接続される。I/O はVDDを
保ち、/I/O はVDDからVSSに下がり、出力バッファD
out がHizから論理“1”のVOHを出力する。ビット線
に入出力線が接続されているこの状態では、ラッチ型メ
モリセルを介さなくても直接メモリセルにデータの読み
出し,書き込みを行うことができる。
【0020】次に/CASがVILからVIHになると、ク
ロックφ4 ,ワード線WL1 ,ダミーワード線DWL1
が(3/2)VDDからVSSまで下がり、ビット線BLi
,/BLi とラッチ型メモリセル4が切り離された状
態でクロックφ2 がVSSから(3/2)VDDまで上が
り、ビット線のプリチャージが開始される。
【0021】即ち、第2の外部入力トリガー信号(/C
AS)に同期して、トランスファゲートQ30,Q31
は非導通状態になり、ビット線BLi ,/BLi とラッ
チ型メモリセル4が切り離される。
【0022】そして次に、/CASがVIHからVILに再
び下がり、j番目のカラムが選択されると、ビット線と
は既に切り離されているj番目のラッチ型メモリセル
(図示せず)のデータが入出力線に転送される。図2で
はこのj番目のラッチ型メモリセルの内容はAj=VS
S,/Aj=VDDであったことを示している。
【0023】このように、第1の外部入力トリガー信号
(/RAS)が、ランダムアクセス可能なメモリセルを
ビット線BL,/BLへ読み出すことと、ビット線セン
スアンプのセンス動作をすることを司り、第2の外部入
力トリガー信号(/CAS)がラッチ型メモリセル4へ
転送されたデータを入出力線を介して出力バッファから
読み出すことを司る。即ち、ランダムアクセス可能なメ
モリセルから、ラッチ型メモリセル4へのデータ転送後
は、/CASに同期してラッチ型メモリセル4のデータ
が入出力線 I/O,/I/O を介して、出力バッファDout
からi番目,j番目と順次読み出される。こうして、ラ
ッチ型メモリセル4から出力バッファDout への連続的
な高速読み出しが行える。
【0024】図3はラッチ型メモリセルに書き込まれた
データをメモリセルに転送する場合の動作を説明する信
号波形である。図3において、/CASが/RASより
も早くVIHからVILになると、クロックφ2 が(3/
2)VDDからVSSに下がりビット線はフローティング状
態になる。そしてワード線及びダミーワード線より早く
クロックφ4 がVSSから(3/2)VDDに上がる。ラッ
チ型メモリセル4はスタティック型のメモリセルである
から、クロックφ4 によりMOSFET−Q30,Q3
1が導通すると、Aiと/Aiの内容がBLi と/BL
i にそれぞれ転送され、BLi のレベルはVDDからVSS
に下がり,/BLi のレベルはVDDを保つ。その後ワー
ド線WL1及びダミーワード線DWL2 が選択される
と、メモリセルのキャパシタC15にAiの内容である
論理“1”が書き込まれる。
【0025】以上のようにして本実施例によれば、プリ
チャージのみの無駄な時間がなくなり、連続的な高速ア
クセスが可能なdRAMが得られる。本発明は上記実施
例に限られるものではなく、種々変形して実施すること
ができる。例えば実施例では、折返し型ビット線構成の
場合を説明したが、いわゆるオープンエンド型ビット線
構成のdRAMにも原理的には本発明を適用することが
できる。またスタティックRAMにもやはり本発明を適
用することが可能である。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、対
をなすビット線にトランスファゲートを介して自己セン
ス増幅能力のあるレジスタを接続し、ランダムアクセス
可能なメモリセルからレジスタへのデータ転送後、外部
入力トリガー信号に同期してレジスタのデータを入出力
線を介して順次読み出すことにより、従来データのアク
セスが不可能であったビット線のプリチャージ期間にも
外部的にはデータの読み出し,書き込みが可能になる。
即ち、無駄な時間がなくなって連続的なアクセスが可能
になり、半導体記憶装置の高速化が図られる。また、ラ
ンダムアクセス可能なメモリセルのデータをレジスタに
転送した後、外部入力トリガー信号に同期してレジスタ
からデータを読み出すことにより、同一ワードラインの
データをシリアルに読み出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わるdRAMの構成を示
す図。
【図2】実施例のdRAMの動作を説明するための信号
波形図。
【図3】実施例のdRAMの動作を説明するための信号
波形図。
【符号の説明】
1…センスアンプ 21 ,22 …ダミーセル 3…メモリセル群 4…ラッチ型メモリセル(レジスタ) BL,/BL…ビット線 WL1 ,WL2 ,WL(n-1) ,WLn …ワード線 Q30,Q31…MOSトランジスタ(トランスファゲ
ート)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ランダムアクセス可能なメモリセルを半導
    体基板上にマトリックス状に集積形成してなるメモリセ
    ルアレイと、これらのメモリセルアレイ中のメモリセル
    を複数個共通接続したビット線と、これらのビット線を
    対にして、この対にしたビット線間の電位差をセンスす
    るセンスアンプとを備えた半導体記憶装置において、 自己センス増幅能力のあるレジスタのデータ記憶ノード
    である第1,第2のノードが、前記対をなすビット線に
    トランスファゲートを介してそれぞれ接続され、前記ラ
    ンダムアクセス可能なメモリセルから前記レジスタへの
    データ転送後、外部入力トリガー信号に同期して前記レ
    ジスタのデータが入出力線を介して順次読み出されるこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記外部入力トリガー信号は2種の信号か
    らなり、 第1の外部入力トリガー信号は、前記ランダムアクセス
    可能なメモリセルのデータを前記ビット線へ読み出すこ
    と及び前記センスアンプのセンス動作に供されるもので
    あり、 第2の外部入力トリガー信号は、前記レジスタへ転送さ
    れたデータを入出力線を介して順次読み出すことに供さ
    れるものであ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】第2の外部入力トリガー信号に同期して、
    前記トランスファゲートを構成するMOSトランジスタ
    は非導通状態になり、前記ビット線と前記レジスタが切
    り離されることを特徴とする請求項2記載の半導体記憶
    装置。
JP5214172A 1993-08-01 1993-08-30 半導体記憶装置 Pending JPH06187779A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5956276A (ja) * 1982-09-24 1984-03-31 Hitachi Ltd 半導体記憶装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5956276A (ja) * 1982-09-24 1984-03-31 Hitachi Ltd 半導体記憶装置

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