JPH069114B2 - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPH069114B2
JPH069114B2 JP58113924A JP11392483A JPH069114B2 JP H069114 B2 JPH069114 B2 JP H069114B2 JP 58113924 A JP58113924 A JP 58113924A JP 11392483 A JP11392483 A JP 11392483A JP H069114 B2 JPH069114 B2 JP H069114B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は大容量で高速の半導体メモリに関するものであ
る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
ダイナミツクメモリは記憶セルが転送FETと記憶キヤ
パシタの2素子により構成される点でビツト密度が高
い。例えば記憶セルが6素子で構成されるスタテイツク
メモリに比べ約3倍のビツト密度を達成することができ
る。この点で大容量の半導体メモリとしてはダイナミツ
クメモリが主に用いられている。これに対しスタテイツ
クメモリは高速化、低消費電力化に適するので小容量の
高速メモリの分野や低電力メモリの分野に用いられてい
る。
従来の大容量のダイナミツクメモリの具体例として特開
昭57−186289号公報に記載されている回路を第1図に示
す。ビツト線B,には、それぞれ転送用PMOS FET
QMと記憶キヤパシタCSよりなるダイナミックメモリ
セルが接続されている。それぞれの転送用PMOS FET
QMのゲートにはワード線WN,WN+1が接続され、
このワード線WN,WN+1は行デコーダRDにより駆
動される。ワード線WN,WN+1は行デコーダRDに
より駆動される。ビツト線B,には、寄生静電容量C
Bが付随している。
ビツト線B,にはさらにプリチヤージ回路とセンスア
ンプ回路とが接続されている。プリチヤージ回路は、NM
OS FET NPI,NP2,NP3からなる。センスアンプ回路
は、交差結合されたNMOS FET対N1,N2とラツチ用NMOS
FET N3と、交差結合されたNMOS FET対P1,P2と、
ラツチ用PMOS FET P3との6つのFETにより構成され
ている。ビツト線対B,のそれぞれは、列選択信号Y
mにより選択的に転送ゲート用NMOS FET対Tm1,Tm2を
介して行方向に配線されたデータ線対 にそれぞれ接続される。データ線対 は、入力バツフアB1を介してデータ入力端子DINに、
出力バツフアBOを介してデータ出力端子Doutに接
続される。外部より与えられたアドレス信号ARCはア
ドレスバツフアADSにより行アドレスローブ信号φAR
に同期して行アドレスARがストローブされ、行デコー
ダRDへ送られ、列アドレスストローブ信号φACに同期
して列アドレスACがストローブされ列デコーダCDへ
送られる。
次にこのダイナミツクメモリの動作を説明する。行アド
レスストローブ信号φARが入力される以前にφPOが
入力されており、プリチヤージ回路が動作してビツト線
B,は中間電位VDまでプリチヤージされている。行
アドレスストローブ信号φARがアクアイブにされる
と、プリチヤージ終了し、行アドレスが同期してストロ
ーブされ、行デコーダRDにより選択された番地の行W
NがHレベルからLレベルになり、行WNに接続されて
いる転送用FETQMが導通し、選択されたメモリセルの
記憶キヤパシタCSの情報がビツト線B上にあらわれ
る。すなわち、記憶キヤパシタCSの情報が「1」のと
きは、ビツト線Bの電位はVDからVD+△Vと変化
し、記憶キヤパシタCSの情報が「0」のときは、ビツ
ト線Bの電位VDからVD−△Vと変化する。ここで△
V=CSVM/2(CB+CS)である。その後センス
アンプのラッチ用FET N3,P3のゲートにラツチ用信号 が入力して、ラツチ用FET N3,P3は導通状態になる。
これにより微小信号△Vが増幅され、記憶キヤパシタC
Sの情報が「1」ならばビツト線Bは電位VCCとな
り、ビツト線は電位0となる。記憶キヤパシタCSの
情報が「0」ならば逆にビツト線Bは電位0となり、ビ
ツト線は電位VCCとなる。行アドレスストローブ信
号φARがアクテイブにされた後、列アドレスストロー
ブ信号φACがアクテイブにされ、列アドレスが列デコ
ーダCDに入力される。選択された列アドレスに従つて
選択列のYmが選ばれ、選択列の転送ゲート用NMOS FE
T対Tm1,Tm2を導通させ、データ線対 とビツト線対B,が接続される。リード制御信号
φR、ライト制御信号φWに従つて、それぞれ出力バツ
フアB0、入力バツフアB1が活性化され、リード動作
またはライト動作が実現される。行アドレスストローブ
信号φARがアクテイブの状態で列アドレスストローブ
信号φACを連続して変化させ、列アドレスを次々に変
えて、同一行内でリード動作またはライト動作を連続的
におこなう。このようなリード/ライト動作をページモ
ード動作というが、このページモードの最大サイクル数
は、一定間隔でリフレツシユ動作を行う必要があるため
制限されていた。例えば256Kビツトメモリではリフ
レツシユサイクルは256サイクル/4msであり、約16
μs毎に1回の割合でリフレツシユが必要であるが、ペ
ージモードサイクルが160nsで約100サイクル毎にリフ
レツシユが必要なため、ページモード数の最大値は100
以下に制限されてしまう。
また例えば山田他「Auto/Self Refresh機能内蔵64Kb
itMOSダイナミツクRAM」(電子通信学会論文誌、
VolJ66−C(No1)、p62、1983年1月)には、
タイマとリフレツシユカウンタを内蔵し、タイマでカウ
ントマツプされるリフレツシユカウンタ情報によりセル
フリフレツシユを行うものが記載されている。しかしこ
の半導体メモリではセルフリフレツシユ時にセンスアン
プがリフレツシユ動作に利用されるため、セルフリフレ
ツシユ期間内は外部から行方向のみならず列方向にもア
ドレスを指定してリード/ライト動作をすることができ
なかつた。
このような従来の半導体メモリには次のような問題点が
ある。ビツト線とデータ線の寄生容量は大きいため、
リード/ライト動作のアクセス時間やサイクル時間や、
ページモードのサイクル時間が長く必要であり、低速で
ある。行アドレスを固定しての列アドレス変化に対す
るページモードのリフレツシユ江サイクル数に最大値が
ある。セルフリフレツシユ中はメモリに対するリード
/ライト動作のアクセスができない。同一行をアクセ
スしているにもかかわらずページモードサイクルのある
繰り返し毎に行選択動作を繰り返す必要があるため消費
電力が大きい。
〔発明の目的〕
本発明の目的は高速動作可能な大容量の半導体メモリを
提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明によれば、情報を記
憶するダイナミックメモリセルを行方向と列方向にマト
リクス配列したダイナミックメモリセルアレイと、前記
ダイナミックメモリセルアレイ中のダイナミックメモリ
セルを行方向に共通接続したワード線と前記ダイナミッ
クメモリセルアレイ中のダイナミックメモリセルを列方
向に共通接続したビット線と、前記ビット線を対にし
て、この対にしたビット線間の電位差をセンス増幅する
複数のセンスアンプ回路からなるセンスアンプ回路行と
を備えた半導体メモリにおいて、前記ダイナミックメモ
リセルアレイ中の行方向のダイナミックメモリセルに対
応したスタティックメモリセルからなるスタティックメ
モリセル行と、このスタティックメモリセル行中のスタ
ティックメモリセルとその対応する前記ビット線との間
で情報を伝達する転送ゲート手段と、所望の行アドレス
のダイナミックメモリセルからなるダイナミックメモリ
セル行のワード線を選択する行選択手段と、前記スタテ
ィックメモリセル行中の所望の列アドレスのスタティッ
クメモリセルを選択して前記スタティックメモリセルと
データ線の間で情報を伝達する列選択手段とを備え、前
記行選択手段により選択されたワード線に共通接続され
た前記ダイナミックメモリセル行の情報を、前記転送ゲ
ート手段により前記スタティックメモリセル行に転送
し、前記列選択手段で選択されたデータ線を介して、所
望の列アドレスのスタティックメモリセルの情報のリー
ド動作をするようにしたことを特徴とする。
また、本発明によれば情報を記憶するダイナミックメモ
リセルを行方向と列方向にマトリクス配列したダイナミ
ックメモリセルアレイと、前記ダイナミックメモリセル
アレイ中のダイナミックメモリセルを行方向に共通接続
したワード線と、前記ダイナミックメモリセルアレイ中
のダイナミックメモリセルを列方向に共通接続したビッ
ト線と、前記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増幅する複数のセンスアンプ回路
からなるセンスアンプ回路行とを備えた半導体メモリに
おいて、前記ダイナミックメモリセルアレイ中の行方向
のダイナミックメモリセルに対応したスタティックメモ
リセルからなるスタティックメモリセル行と、このスタ
ティックメモリセル行中のスタティックメモリセルとそ
の対応する前記ビット線との間で情報を伝達する転送ゲ
ート手段と、所望の行アドレスのダイナミックメモリセ
ルからなるダイナミックメモリセル行のワード線を選択
する行選択手段と、前記スタティックメモリセル行中の
所望の列アドレスのスタティックメモリセルを選択して
前記スタティックメモリセルとデータ線の間で情報を伝
達する列選択手段とを備え、前記行選択手段により選択
されたワード線に共通接続された前記ダイナミックメモ
リセル行の情報を、前記転送ゲート手段により前記スタ
ティックメモリセル行に転送し、前記列選択手段で選択
されたデータ線を介して、所望の列アドレスのスタティ
ックメモリセルの情報のリードおよび/又はライト動作
をし、このリードおよび/又はライト動作した後の前記
スタティックメモリセル行の情報を、前記転送ゲート手
段により、前記行選択手段により選択されたワード線に
共通接続された前記ダイナミックメモリセル行に転送し
て再書込みするようにしたことを特徴とする。
さらに、本発明によれば、情報を記憶するダイナミック
メモリセルを行方向と列方向にマトリクス配列したダイ
ナミックメモリセルアレイと、前記ダイナミックメモリ
セルアレイ中のダイナミックメモリセルを行方向に共通
接続したワード線と、前記ダイナミックメモリセルアレ
イ中のダイナミックメモリセルを列方向に共通接続した
ビット線と、前記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増幅する複数のセンスアンプ
回路かなるセンスアンプ回路行とを備えた半導体メモリ
において、前記ダイナミックメモリセルアレイ中の行方
向のダイナミックメモリセルに対応した1行からなるス
タティックメモリセルからなるスタティックメモリセル
行と、このスタティックメモリセル行中のスタティック
メモリセルとその対応する前記ビット線との間で情報を
伝達する転送ゲート手段と、所望の行アドレスのダイナ
ミックメモリセルからなるダイナミックメモリセル行の
ワード線を選択する行選択手段と、前記スタティックメ
モリセル行中の所望の列アドレスのスタティックメモリ
セルを選択して前記スタティックメモリセルとデータ線
の間で情報を伝達する列選択手段とを備え、前記行選択
手段により選択されたワード線に共通接続された前記ダ
イナミックメモリセル行の情報を、前記転送ゲート手段
により前記スタティックメモリセル行に転送し、前記列
選択手段で選択されたデータ線を介して、所望の列アド
レスのスタティックメモリセルの情報のリード動作をす
るようにしたことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例による半導体メモリを第2図から第4
図に示す。第2図は本実施例による半導体メモリのチツ
プ上のレイアウトを示したものである。この半導体メモ
リは1M語×1ビツト構成であり、10本のアドレス信
号端子A0〜A9を有する。このアドレス信号端子A1
〜A9には行アドレスと列アドレスをマルチプレツクス
したアドレス信号を入力する。この他にこの半導体メモ
リは、チツプイネーブル信号端子CE、入力データ信号
端子DIN、出力データ信号端子Dout、リード/ラ
イト信号端子W、行アドレスストローブ信号端子RAS、
リフレツシユイネーブルおよびレデイ信号端子RRDYを有
する。また電源端子VDD、接地端子VSSも有してい
る。
本実施例は、2n1の行のスペア行、n2列のスペア列
を含む冗長構成をとつており、(512×n1)行(10
24+n2)列のダイナミツクメモリセル400よりなるダ
イナミツクメモリセルアレイ40を2個左右に配置してい
る。ダイナミツクメモリセルアレイ40のピツト線対B,
にはそれぞれ(1024+n2)個のセンスアンプよりな
るセンスアンプ回路20が設けられている。さらに本実施
例では、(1024+n2)個のスタテイツクメモリ600よ
りなるスタテイツクメモリセル行60が、それぞれ左右の
ダイナミツクメモリセルアレイ40と転送ゲート手段50を
介して設けられている。スタテイツクメモリセル行60は
中央に位置して列選択手段である列デコーダ90をはさん
で、左右に配置されたデータ線対151,152に隣接して配
置される。列デコーダ90により選択した選択列のスタテ
イツクメモリセル600がデータ線対151,152と接続され
る。ダイナミツクメモリセルアレイ40の行線を構成する
ワード線11iは、行選択手段である行選択回路110により
選択的に駆動される。またワード線11iのそれぞれには
浮遊電位状態となるのを防止する目的でノイズキラー10
0が設けられている。行選択回路110や列デコーダ90に外
部のアドレス信号を供給するためのアドレスバツフア回
路120が設けられている。また、行選択回路110にオート
リフレツシユまたはセルフリフレツシユ用の内部アドレ
ス信号を供給するためのリフレツシユカウンタ170と、
リフレツシユカウンタ170へカウント入力するタイマ回
路160とが設けられている。データ線対151,152にはデ
ータ入力回路141とデータ出力回路142よりなるデータ回
路140が設けられている。
さらに本実施例により半導体メモリにはこれらの回路全
体を同期してコントロールするコントロール回路130を
有する。コントロール回路130はクロツクジエネレータ
を有し、リード、ライト、リフレツシユ等の各種動作の
制御をおこなう。本実施例では、左右のダイナミツクメ
モリアレイ40を同時に活性化し動作させるが、リフレツ
シユサイクルは左右のダイナミツクメモリアレイ40の各
1行ずつを同期させてリフレツシユし、各メモリセルを
4ms毎にリフレツシユするので、半導体メモリ全体と
しては512リフレツシユサイクル/4msのリフレツシ
ユサイクル数となる。
本実施例による半導体メモリを機能ブロツク別に示した
ブロツク図を第3図に示す。第2図では左右に分かれて
いるダイナミツクセルアレイ40、センスアンプ回路20、
スタテイツクメモリセル行60、データ線対151,152、行
選択回路110について、第3図ではひとつのブロツクで
示している。またセンスアンプ回路20、ダイナミツクメ
モリセル40、転送ゲート回路50、スタテイツクメモリセ
ル600とデータ線対151,152を含む第m列の具体的回路
を第4図に示す。またビツト線対B,をプリチヤージ
するプリチヤージ回路10、ダミーセル30、スタテイツク
メモリセル400のプリチヤージ回路70、スタテイツクメ
モリセル600とデータ線対151,152を列デコーダ出力信
号Ymにより選択的に接続する列選択ゲート回路80を設
けている。
第m列の具体的回路は第4図に示すようであり、ビツト
線対B,はそれぞれNMOS FET11,12を介して接地
線7に接続されNMOS FET11,12のゲートは共通の信
号線131に接続されている。このNMOS FET11,12によ
りプリチヤージ回路10が構成される。ビツト線対B,
には、互いにドレインとゲートとが交差結合されてい
る。PMOS FET23,24よりなる交差結合回路と、NMOS
FET21,22よりなる交差結合回路とよりなるセンス
アンプ回路20とが設けられている。ビツト線BはPMOS
FET23とNMOS FET21のドレインに接続されてお
り、ビツト線はPMOS FET24とNMOS FET22のドレ
インに接続されている。交差結合されたPMOS FET2
3,24のソースは正極性センス信号線132aに、交差接合
されたNMOS FET21,22のソースは負極性センス信号
線132bに接続されている。センス信号をこれらセンス信
号線132a,132bに与えることによりセンス動作が制御さ
れる。また、ビツト線B,のそれぞれには、ダミーセ
ル30を構成するダミーキヤパシタ31の一端が接続され、
ダミーキヤパシタ31の他端はダミーワード線101,102に
それぞれ接続される。これらのダミーセル30はダイナミ
ツクメモリセル400をセンスする時に利用される。ビツ
ト線対B,にはダイナミツクメモリセル400が設けら
れており、転送FET41のドレインがビツト線B,に接
続され、ゲートがワード111,112に接続されている。
ビツト線B,は転送ゲート用NMOS FET51,52を介
してスタテイツクメモリビツト線BS,▲▼に接続さ
れている。スタテイツクメモリビツト線BS,▲▼
には、スタテイツクメモリセル600が設けられている。
スタテイツクメモリセル600は、ドレインゲートが交差
結合されたNMOS FET61,62とPMOS FET63,64から
なっている。
NMOS FET61、PMOS FET63のドレインはスタテイツ
クメモリビツト線BSに接続され、NMOS FET62、PMO
S FET64のドレインはスタテイツクメモリビツト線▲
▼に接続されている。PMOS FET63,64のソース
は共通接続され正極性のスタテイツクメモリ制御線136a
に、NMOS FET61,62のソースは共通接続され負極性
のスタテイツクメモリ制御線136bに接続されている。ス
タテイツクメモリビツト線BS,▲▼のそれぞれPMOS
FET71,72を介して電源線8に接続される。さらに
スタテイツクメモリビツト線BS,▲▼は、NMOS
FET81,82を介してそれぞれデータ線対151,152に接
続されている。NMOS FET81,82のゲートは共通接続
されYデコーダ出力線91に接続される。
第4図に示す回路が列方向に、(1024+n2)列並んで
第3図に示す全体の半導体メモリが構成される。行選択
回路110は、外部からの行アドレス信号ARO〜AR8
またはリフレツシユカウンタ170により指定される内部
リフレツシユアドレスCRO〜CR8のいずれか一方を
デコードして、デコード出力信号により左右のダイナミ
ツクメモリセルアレイ40のそれぞれ(512+n)本の
ワード線111,112,……の中の1本を選択して選択信号
を出力する。列デコーダ90は、列アドレス信号ACO〜
AC9とブロツク選択用アドレスAR9により所定の列
Ymを選択して、データ線対151,152と左右のスタテイ
ツクメモリセル行60の唯一のスタテイツクメモリセル60
0を列選択ゲート回路80により選択的に接続する。デー
タ線対151,152は、データ入力バツフア回路141を介し
てデータ入力端子Dと接続され、またデータ出力バツフ
ア回路142を介してデータ出力端子DOUTと接続され
る。タイマ回路160には、行アドレスストローブ信号▲
▼の入力線6が接続され、行アドレスストローブ
信号▲▼により、タイマー回路160からの内部に
設けられたリフレツシユカウンタ170へのカウント入力
信号161が制御される。リフレツシユカウンタ170はまた
コントロール回路130と信号のやりとりをおこなう。例
えばコントロール回路130はリフレツシユカウンタ170の
カウント動作を信号1317によりコントロールする。逆に
リフレツシユカウンタ170はその動作状態をステータス
信号172によりコントロール回路130に知らせる。アドレ
スバツフア回路120は、コントロール回路130からの信号
1312により、外部アドレスA0〜A9を、行アドレスA
RO〜AR8と列アドレスACO〜AC9とブロツク選
択用アドレスAR9に分けて、行選択回路110と列デコ
ーダ90にそれぞれ出力する。コントロール回路130はア
ドレス信号A0〜A9を受けて、アドレス信号の変化に
同期したクロツクパルスを発生するとともに、行アドレ
スストローブ信号▲▼、チツプイネーブル信号▲
▼、リード/ライト信号、リフレツシユネーブル
およびレデイ信号RRDYを受けて、各種コントロール信号
を発生する。これらコントロール信号には、ノイズキラ
ー100をコントロールする信号、タイマー回路160をコン
トロールする信号1317、ビツト線B,のプリチヤージ
コントロール信号131、センスアンプ回路20へのセンス
信号132a,132b、行選択回路110への信号1311、転送ゲ
ート回路50への転送ゲート信号135、スタテイツクメモ
リセル600への制御信号136a,136b、スタテイツクメモ
リビツト線BS、BSのプリチヤージコントロール信号
137、アドレスバツフア回路120のコントロール信号、デ
ータ入力バツフア141のコントロール信号1314、データ
出力バツフア142のコントロール信号1315等がある。
次に本実施例の動作について第5図から第7図を用いて
説明する。
第5図、第6図は本実施例の動作のタイミングを示すも
のである。行アドレスストローブ信号▲▼がHレ
ベルとなって後一定期間T3経過した後の期間T4の
間、リフレツシユ期間T6以外はビツト線B,はプリ
チヤージ状態にある。行アドレスストローブ信号▲
▼のHレベルからLレベルへの立ち下がりに同期して
アドレス信号A0〜A9が外部の行アドレス信号ARO
〜AR8とブロツク選択用アドレスAR9としてアドレ
スバツフア回路120にとり込まれる。外部の行アドレス
信号ARO〜AR8を入力すると、行選択回路110は、
コントロール回路130によりクロツクコントロールされ
つつ、行アドレス信号ARO〜AR8をデコードして所
定のワード線を選択する。選択行のダイナミツクメモリ
セル400に記憶された情報は、センスアンプ回路20
によつて行アドレスストローブ信号▲▼に同期し
て増幅される。こうして左右で合計2×(1024+n2)
個のメモリセル400の情報が、2×(1024+n2)個の
センスアンプ回路20によつて増幅されることになる。そ
の後行アドレスストローブ信号▲▼に同期して転
送ゲート回路50のゲートを開き、左右の2×(1024+n
2)個のスタテイツクメモリセル行60にセンスアンプ回
路20により増幅された信号が一度に転送される。このよ
うに行アドレスストローブ信号▲▼がHレベルか
らLレベルへ遷移した後、行選択、センスアンプ動作、
転送動作が終了するまでの期間をT1とする。
T1は約40nsecである。
期間T1後、行アドレスストローブ信号▲▼がL
レベルの期間、すなわち期間T2は、この半導体メモリ
は2×(1024+n2)個のスタテイツクメモリセル
600よりなるスタテイツクメモリセルとして動作す
る。このスタテイツクメモリは、外部アドレス信号A0
〜A9を列アドレスACO〜AC9として動作し、ブロ
ツク選択用アドレスAR9と列アドレスAC0〜AC9
の指定による列のスタテイツクメモリセル600とデータ
線対151,152間で情報をやりとりして、リード/ライト
動作をおこなう。この期間T2の間、転送ゲート回路50
は、全く閉じられたままであり、このスタテイツクメモ
リセル行60は、ダイナミツクメモリセル40やセンスアン
プ回路20とは全く独立にリード/ライト動作をおこな
う。すなわち、チツプイネープル信号▲▼がLレベ
ルでこのチツプが選択され、リードライト信号がHレ
ベルのときは、リード動作を行いスタテイツクメモリセ
ル600の情報をデータ出力端DOUTに出力し、リード
ライト信号がLレベルのときは、データ入力端DIN
の情報をスタテイツクメモリセル600にライト動作をお
こなう。この期間T2の間、タイマ回路160はセルフリ
フレツシユ期間T5の設定とリフレツシユカウンタ170
のカウントアツプ動作を指定する。タイマ回路160は例
えば6μSec毎に1回ずつリフレツシユ動作をおこな
う。すなわち、リフレツシユカウンタ170の内部リフレ
ツシユアドレス信号CRO〜CR8をデコードして、左
右のダイナミツクメモリセルアレイ40の(512+n1)
の本のワード線のうち1本ずつを選択し、選択されれた
ダイナミツクメモリセル行の情報を読み出してセンスア
ンプ回路20でセンスし増幅してリフレツシユする。リフ
レツシユ動作が終了するとワード線を閉じ、リフレツシ
ユカウンタ170を1つカウントアツプしてビツト線対
B,をプリチヤージする。このようにしてl行目がリ
フレツシユされた後の約6μsec後には(l+1)行目
がリフレツシユされるが、このリフレツシユ期間中もこ
の半導体メモリはスタテイツクメモリセル行60とデータ
線対151,152間で情報のやりとりをしており、半導体メ
モリとしてのリード/ライト動作はリフレツシユ動作と
独立におこなわれている。このリフレツシユ期間T5の
間、この半導体メモリはLレベルのリフレツシユ用レデ
イ信号RRDYを信号端9に出力する。このレデイ信号
RRDYは、この半導体メモリがリフレツシユ状態にあるか
否かを外部に知らせるためのもので、Lレベルのときは
リフレツシユ状態であることを示し、行アドレスストロ
ーブ信号▲▼を変化させてはいけない状態にある
ことを知らせる。なお、リフレツシユイネーブル信号を
設け、外部から強制的にこの信号を低レベルとして、タ
イマ回路160によらないオートリフレツシユを開始させ
ることも、回路設計のわずかな変更により可能である。
次に行アドレスストローブ信号▲▼をLレベルか
らHレベルに遷移すると、スタテイツクメモリセル行60
の情報が、行アドレスストローブ信号▲▼の遷移
に同期し、転送ゲート回路50を介してセンスアンプ回路
20に同時に転送される。行アドレスストローブ信号▲
▼がHレベルのときに最後にストローブされた外部
行アドレス信号ARO〜AR8をデコードして、スタテ
イツクメモリセル行60の内容であるダイナミツクメモリ
セルアレイ40のうちのひとつのワード線が選択される。
こうしてスタテイツクメモリセル行60の情報がそのまま
この選択されたダイナミツクメモリセル行に書込まれそ
の後ワード線は閉じられる。期間T3では、スタテイツ
クメモリセル行60の情報をセンスアンプ回路20へ転送し
ダイナミツクメモリセルアレイ40へその情報を書込みワ
ード線が閉じるまでの動作がおこなわれる。その後、行
アドレスストローブ信号▲▼がHレベルである期
間T4の間にセルフリフレツシユ動作が約6μsec毎に
おこなわれる。このように本実施例による半導体メモリ
は、行アドレスストローブした行に関してはスタテイツ
クメモリと同様の動作をおこなうことができ、かつこの
スタテイツクメモリへのリード/ライト動作を独立にダ
イナミツクメモリセルへのセルフリフレツシユ動作をお
こなうことができる。したがつてこの半導体メモリは、
スタテイツクメモリの高速性、低消費電力性能という利
点と、ダイナミツクメモリの高ビツト密度実装という利
点をあわせもつことになる。
次に第4図に示す回路の動作を第7図(a)、(b)を用いて
説明する。最初、プリチヤージ信号線131がHレベル、
スタテイツクメモリセル600のプリチヤージ信号線137が
Lレベルであり、プリチヤージ回路10のNMOS FET1
1,12が導通してビツト線B,がLレベルにプリチヤ
ージされ、スタテイツクメモリセル600のプリチヤージ
回路70のPMOS FET71,72が導通してスタテイツクメ
モリビツト線BS,▲▼がHレベルにプリチヤージ
されている。次に行アドレスストローブ信号RASが時刻
t0にてHレベルからLレベルへ遷移するとそれに同期
して外部行アドレス信号AR0〜AR8とブロツク選択
用アドレスAR9が読み込まれ、時刻t1にプリチヤー
ジ信号131がLレベルに、スタテイツクメモリのプリチ
ヤージ信号137がHレベルになり、NMOS FET11,12、
PMOS FET71,72が非導通状態になりプリチヤージは
終了する。
次に時刻t2でダミーワード線11i′(i′=1,2)
がLレベルからHレベルへ遷移し、外部行アドレスA
R0〜AR8によつて選ばれたワード線11i′(i=
1,2,……,512)がHレベルからLレベルへ遷移
する。今i′はiが奇数のとき1,iが偶数のときは2
である。これにより第i行目のダイナミツクメモリセル
400の転送用FET41を導通させ記憶キヤパシタ42の情報を
ビツト線Bまたはに読み出す。ここでダミーワード線
10′に接続されているダミーキヤパシタ31の容量は、記
憶キヤパシタ42の容量の約1/2に設定されており、ビツ
ト線Bまたはにはダイナミツクメモリセル400の情報
がこれらビツト線対間の電位差として読み出されること
になる。今、例えばワード線111が選択されたとする
と、ダミーワード線101が選ばれる。記憶キヤパシタ42
の容量をCM、ダミーキヤパシタ31の容量をCD、ビツ
ト線B,の容量をCBとする。選択したダイナミツク
メモリセル400の情報が「1」のとき、すなわち転送用
FET41と記憶キヤパシタ42との接続点43の電位がVで
あるとすると、ビツト線B,の電位V(B),V
()は、 となる。ここでCD=1/2CMである。CM≪CBとす
ると、 となる。逆にダイナミツクメモリセル400の情報が
「0」のとき、すなわち接続点43の電位が0のときは、 となる。
次に時刻t3でセンスアンプ回路20のセンス信号線132
a,132bがそれぞれLレベルからHレベルと、Hレベル
からLレベルへ変化し、センス動作が開始されると、ビ
ツト線対B,の微小電位差はセンス増幅されて、ダイ
ナミツクメモリセル400の情報が「1」のときはビツト
線対B,の電位は(V(B),V())=VC,
0)となり、「0」のときは(V(B),V())=
0,VC)となり、ダイナミツクメモリセル400に再書
込みされる。その後時刻t3でダミーワード線10i′が
Lレベルにもどり、ワード線11iがHレベルにもどる。
次に時刻t5で転送ゲート回路50の転送ゲート信号135
がLレベルからHレベルに遷移し、転送ゲート用FET5
1,52が導通し、スタテイツクメモリビツト線BS,▲
▼へビツト線対B,▲▼の電位信号が転送され
る。その後時刻t6でスタテイツクメモリ制御線136a,
136bがそれぞれLレベルからHレベルへ、Hレベルから
Lレベルへと変化し、ダイナミツクメモリセル400の情
報はセンスアンプ回路20、ビツト線B,を通じてスタ
テイツクメモリセル600に読込まれることになる。次に
時刻t7で転送ゲート回路50が非導通になり、その後時
刻t8でセンス信号線132a,132bがそれぞれHレベルか
らLレベルへ、LレベルからHレベルへ変化し、センス
アンプ回路20が不能状態となる。さらに時刻t9でプリ
チヤージ信号131がLレベルからHレベルへ変化し、プ
リチヤージ回路10によりビツト線対B,は共に0Vに
プリチヤージされる。このようにして時刻t0から時刻
t10までの期間T1の動作が実現する。
次に期間T5のリフレツシユ動作について説明する。タ
イマ回路160の指令で約6μsecに1回セルフリフレツシ
ユ命令がでると、レデイ信号RRDYが時刻t11でHレベ
ルからLレベルへ変化する。これに同期して時刻t12
でプリチヤージ信号131がHレベルからLレベルへ変化
してプリチヤージ動作が停止され、時刻t13でリフレ
ツシユカウンタ170の発生する内部リフレツシユアドレ
ス信号CR0〜CR8によつて選択された行のワード線
11i(J=1,2,……,512)とダミーワード線10
j′(j′はjが奇数のときは1、偶数のときは2なる
数)が選択され、j行目のダイナミツクメモリセル400
の情報が微小電位差としてビツト線対B,に読出され
る。時刻t14にセンス信号線132a,132bがアクテイブ
にされ、センスアンプ回路20がラツチされて、ビツト線
対B,はセンス増幅され、j行目のダイナミツクメモ
リセル400に再書込される。すなわちj行目のダイナミ
ツクメモリセル400の情報はリフレツシユされる。次に
時刻t15でワード線11j、ダミーワード線10j′が非選
択にされ、時刻t16でセンス信号線132a,132bをそれ
ぞれLレベル、Hレベルとしてセンスアンプ回路20のラ
ツチをはずし、時刻t17でプリチヤージ信号131がH
レベルとなってビツト線対B,が0Vにプリチヤージ
される。時刻t18でレデイ信号RRDYはLレベルからH
レベルに変化する。時刻t11からプリチヤージ再開ま
での時刻t18までをリフレツシユ動作のための期間T
5と定義している。
次に行アドレスストローブ信号▲▼がLレベルか
らHレベルに遷移すると、本実施例による半導体メモリ
は次の如く動作する。時刻t19で行アドレスストロー
ブ信号▲▼がHレベルに変化すると、時刻t20
でプリチヤージ信号131がLレベルに変化して、ビツト
線B,のプリチヤージ回路10がプリチヤージ動作を停
止する。次に時刻t21で転送ゲート信号135がLレベ
ルからHレベルに変化し、スタテイツクメモリセル600
の情報がプリチヤージ状態のビツト線B,に転送され
る。その後時刻t22でセンス信号線132a,132bがそれ
ぞれアクテイブにされて、センスアンプ回路20がラツ
チされ、スタテイツクメモリセル600の情報はセンスア
ンプ回路20で増幅されラツチされることになる。次に時
刻t23で転送ゲート信号135がLレベルへ変化して転
送動作が終了するとともに、時刻t0でとりこまれた外
部行アドレス信号AR0〜AR8で選択されたj行目の
ワード線11j、ダミーワード線10i′が選択される。こう
して、スタテイツクメモリセル600の情報がビツト線
B,、センスアンプ回路20を通じて、選択された行j
のダイナミツクメモリセル400に書込まれることにな
る。次に時刻t25でワード線11i、ダミーワード線10
i′がもとの状態にもどり、時刻t26でセンス信号線1
32a,132bがそれぞれLレベル、Hレベルとなりセンス
アンプ回路20のラツチがはずされる。これとともにスタ
テイツクメモリ制御線136a,136bがそれぞれLレベル、
Hレベルとすることにより、スタテイツクメモリセル60
0への書込みが禁止される。次に時刻t27でビツト線
B,のプリチヤージ信号線131がHレベルとなり、ス
タテイツクメモリビツト線BS,▲▼のプリチヤー
ジ信号線137がLレベルになり、スタテイツクメモリビ
ツト線BS,▲▼のプリチヤージ信号線137Lレベ
ルになり、ビツト線対B,がLレベルへ、スタテイツ
クメモリビツト線BS,BSがHレベルへプリチヤージ
を開始する。時刻t19から時刻t27に続く時刻t
28までの期間T3の間に、以上の通りスタテイツクメ
モリセル行60からダイナミツクメモリセル行への情報の
転送が実現する。期間T3の後、行アドレスストローブ
信号▲▼がHレベルの期間T4の間に第7図(b)
に示す様に期間T5と全く同様なセルフリフレツシユ動
作が、期間T4中のリフレツシユ動作の期間T6の時刻
t11′からt18′までの間におこなわれる。このセルフ
リフレツシユ動作も内部のタイマ回路160の指令により
約6μsec毎に内部リフレツシユアドレスCR0〜C
R9をカウントアツプしておこなう。
本実施例による半導体メモリに用いられるアドレスバツ
フア回路120と行選択回路110の具体的構成例を第8図
(a)に示す。外部アドレス信号約3a〜3kには外部ア
ドレス信号A0〜A9が入力される。このうち外部アド
レス信号A0〜A8は行アドレスラツチ回路1200に入力
され、行アドレスストローブ信号▲▼に同期した
ラツチ信号1312aによりラツチされる。外部アドレス信
号A0〜9はアドレスバツフア回路120にも入力され、
コントロール信号1312bによりアドレスバツフア回路120
はコントロールされ、列アドレスAC0〜AC9が得ら
れる。ブロツク選択用アドレス信号AR9は外部アドレ
ス信号AR9を行うアドレスストローブ信号▲▼
に同期したラツチ信号1312aaによりラツチされて得られ
る。
行選択回路110は、マルチプレクサ回路1100と行デコー
ダおよびワード線の駆動回路1110よりなる。マルチプレ
クサ回路1100は行アドレスラツチ回路1200の出力信号12
1と、リフレツシユカウンタ170の出力信号171をマルチ
プレクサ用コントロール信号1311a,1311bにより一方を
選択して行デコーダおよびワード線の駆動回路1110へ出
力する。行デコーダおよびワード線の駆動回路1110はコ
ントロール信号1311cの制御下で行デコーダおよびワー
ド線の駆動をおこなう。その動作は、第8図(b)に示す
ように、ラツチ信号1312aのLレベルからHレベルの立
ち上がりで、外部アドレス信号A0〜A8は行アドレス
ラツチ回路1200へラツチされる。同様に列アドレスラツ
チ回路1210は、ラツチ信号1312bの立ち上がりで外部ア
ドレス信号A0〜A9をラツチする。ラツチ信号1312b
は行アドレスストローブ信号▲▼の立ち下がりや
外部アドレス信号A0〜A9の変化に同期して出力され
る。信号1311aは行アドレスストローブ信号▲▼
の立ち下がりとレデイ信号RRDYの立ち上がりに同期して
出力され、この信号1311aの立ち上がりに同期してマル
チプレクサ回路1100は外部アドレス信号121を出力し続
ける。信号1311bはタイマ回路160の出力に、したがつて
レデイ信号RRDYの立ち下がりに同期して出力に同期して
出力される。この信号1311bの立ち上がりに同期してマ
ルチプレクサ回路1100は内部リフレツシユアドレス信号
171を出力し続ける。行デコーダおよびワード線の駆動
回路1110は、コントロール信号1311cにより、行アドレ
スストローブ信号▲▼の立ち下がり、立ち上が
り、レデイ信号RRDYの立ち下がりに同期して制御され
る。
このように本実施例によれば、行アドレスストローブ信
号▲▼で選んだ外部アドレス信号AR0〜AR8
により選択されたダイナミツクメモリセル行からスタテ
イツクメモリセル行に情報を転送した後は、列アドレス
変化に対してスタテイツクメモリとして高速に動作させ
ることができる。しかもこのスタティックメモリとして
の動作はリフレッシュ動作とともに行うことができるた
め、列アドレス変化のリフレッシュサイクル数が累積サ
イクル時間の制限なしに行うことができる。またこのと
き同時にダイナミックメモリセルアレイ40とセンスアン
プ回路20によりリフレッシュ動作を独立におこなうこと
ができる。また、スタティックメモリを1行のみ設け、
この同一アドレス行でアクセスした実施例においては、
行選択動作を繰返す必要はなく、高速化と低消費電力化
を達成することができる。
〔発明の効果〕
以上のとおり、本発明によれば、ダイナミックメモリセ
ルとその行方向セルに対応したスタティックメモリセル
行を備え、ダイナミックメモリセルとスタティックメモ
リセル行との間で情報の転送を行ってリードおよび/ま
たはライト動作を行うようにしているので、スタティッ
クメモリとしての高速性、ダイナミックメモリとしての
高いビット密度による利点を併せ持つことができ、高速
動作可能で大容量の半導体メモリを実現することができ
る。
スタティックメモリセル行を1行のみとすることによ
り、高速性をさらに向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体メモリの回路図、第2図は本発明
の一実施例による半導体メモリの半導体チツプ上のレイ
アウト図、第3図は同半導体メモリのブロツク図、第4
図は同半導体メモリの要部の回路図、第5図、第6図、
第7図(a)、(b)はそれぞれ同半導体メモリの動作を示す
タイムチヤート、第8図(a)は同半導体メモリのアドレ
スバツフア回路と行選択回路の具体例を示す回路図、第
8図(b)は同具体例の動作を示すタイムチヤートであ
る。 10……プリチヤージ回路、20……センスアンプ回路、30
……ダミーセル、40……ダイナミツクメモリセルアレ
イ、50……転送ゲート回路、60……スタテイツクメモリ
セル行、70……プリチヤージ回路、80……列選択ゲート
回路、90……列デコーダ、100……ノイズキラー、110…
……行選択回路、120……アドレスバツフア回路、10…
…コントロール回路、151,152……データ線、160……
タイマ回路、170……リフレツシユカウンタ、400……ダ
イナミツクメモリセル、600……スタテイツクメモリセ
ル、1100……マルチプレクサ回路、1100……駆動回路、
1200……行アドレスラツチ回路、1210……列アドレスラ
ツチ回路。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報を記憶するダイナミックメモリセルを
    行方向と列方向にマトリクス配列したダイナミックメモ
    リセルアレイと、前記ダイナミックメモリセルアレイ中
    のダイナミックメモリセルを行方向に共通接続したワー
    ド線と、前記ダイナミックメモリセルアレイ中のダイナ
    ミックメモリセルを列方向に共通接続したビット線と、
    前記ビット線を対にして、この対にしたビット線間の電
    位差をセンス増幅する複数のセンスアンプ回路からなる
    センスアンプ回路行とを備えた半導体メモリにおいて、 前記ダイナミックメモリセルアレイ中の行方向のダイナ
    ミックメモリセルに対応したスタティックメモリセルか
    らなるスタティックメモリセル行と、このスタティック
    メモリセル行中のスタティックメモリセルとその対応す
    る前記ビット線との間で情報を伝達する転送ゲート手段
    と、所望の行アドレスのダイナミックメモリセルからな
    るダイナミックメモリセル行のワード線を選択する行選
    択手段と、前記スタティックメモリセル行中の所望の列
    アドレスのスタティックメモリセルを選択して前記スタ
    ティックメモリセルとデータ線の間で情報を伝達する列
    選手段とを備え、 前記行選択手段により選択されたワード線に共通接続さ
    れた前記ダイナミックメモリセル行の情報を、前記転送
    ゲート手段により前記スタティックメモリセル行に転送
    し、前記列選択手段で選択されたデータ線を介して、所
    望の列アドレスのスタティックメモリセルの情報のリー
    ド動作をするようにしたことを特徴とする半導体メモ
    リ。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ
    において、前記行選択手段は、所定の時間ごとにカウン
    トアップされるセルフリフレッシュ用の内部行アドレス
    信号を発生するリフレッシュカウンタを有し、このリフ
    レッシュカウンタにより発生する内部行アドレス信号に
    より指定された行アドレスのダイナミックメモリセル行
    の情報を前記センスアンプ回路行によりセルフリフレッ
    シュするようにしたことを特徴とする半導体メモリ。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項又または第2項に記
    載の半導体メモリにおいて、前記スタティックメモリセ
    ルの情報のリード動作をおこなっている間は、前記転送
    ゲート手段で前記スタティックメモリセルと前記ビット
    線を遮断していることを特徴とする半導体メモリ。
  4. 【請求項4】情報を記憶するダイナミックメモリセルを
    行方向と列方向にマトリクス配列したダイナミックメモ
    リセルアレイと、前記ダイナミックメモリセルアレイ中
    のダイナミックメモリセルを行方向に共通接続したワー
    ド線と、前記ダイナミックメモリセルアレイ中のダイナ
    ミックメモリセルを列方向に共通接続したビット線と、
    前記ビット線を対にして、この対にしたビット線間の電
    位差をセンス増幅する複数のセンスアンプ回路からなる
    センスアンプ回路行とを備えた半導体メモリにおいて、 前記ダイナミックメモリセルアレイ中の行方向のダイナ
    ミックメモリセルに対応したスタティックメモリセルか
    らなるスタティックメモリセル行と、このスタティック
    メモリセル行中のスタティックメモリセルとその対応す
    る前記ビット線との間で情報を伝達する転送ゲート手段
    と、所望の行アドレスのダイナミックメモリセルからな
    るダイナミックメモリセル行のワード線を選択する行選
    択手段と、前記スタティックメモリセル行中の所望の列
    アドレスのスタティックメモリセルを選択して前記スタ
    ティックメモリセルとデータ線の間で情報を伝達する列
    選択手段とを備え、 前記行選択手段により選択されたワード線に共通接続さ
    れた前記ダイナミックメモリセル行の情報を、前記転送
    ゲート手段により前記スタティックメモリセル行に転送
    し、前記列選択手段で選択されたデータ線を介して、所
    望の列アドレスのスタティックメモリセルの情報のリー
    ドおよび/又はライト動作をし、このリードおよび/又
    はライト動作した後の前記スタティックメモリセル行の
    情報を、前記転送ゲート手段により、前記行選択手段に
    より選択されたワード線に共通接続された前記ダイナミ
    ックメモリセル行に転送して再書込みするようにしたこ
    とを特徴とする半導体メモリ。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第4項記載の半導体メモリ
    において、前記行選択手段は、所定の時間ごとにカウン
    トアップされるセルフリフレッシュ用の内部行アドレス
    信号を発生するリフレッシュカウンタを有し、このリフ
    レッシュカウンタにより発生する内部行アドレス信号に
    より指定された行アドレスのダイナミックメモリセル行
    の情報を前記センスアンプ回路行によりセルフリフレッ
    シュするようにしたことを特徴とする半導体メモリ。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第4項または第5項に記載
    の半導体メモリにおいて、前記スタティックメモリセル
    の情報のリードおよび/又はライト動作をおこなってい
    る間は、前記転送ゲート手段で前記スタティックメモリ
    セルと前記ビット線を遮断していることを特徴とする半
    導体メモリ。
  7. 【請求項7】情報を記憶するダイナミックメモリセルを
    行方向と列方向にマトリクス配列したダイナミックメモ
    リセルアレイと、前記ダイナミックメモリセルアレイ中
    のダイナミックメモリセルを行方向に共通接続したワー
    ド線と、前記ダイナミックメモリセルアレイ中のダイナ
    ミックメモリセルを列方向に共通接続したビット線と、
    前記ビット線を対にして、この対にしたビット線間の電
    位差をセンス増幅する複数のセンスアンプ回路からなる
    センスアンプ回路とを備えた半導体メモリにおいて、 前記ダイナミックメモリセルアレイ中の行方向のダイナ
    ミックメモリセルに対応した1行からなるスタティック
    メモリセルからなるスタティックメモリセル行と、この
    スタティックメモリセル行中のスタティックメモリセル
    とその対応する前記ビット線との間で情報を伝達する転
    送ゲート手段と、所望の行アドレスのダイナミックメモ
    リセルからなるダイナミックメモリセル行のワード線を
    選択する行選択手段と、前記スタティックメモリセル行
    中の所望の列アドレスのスタティックメモリセルを選択
    して前記スタティックメモリセルとデータ線の間で情報
    を伝達する列選択手段とを備え、 前記行選択手段により選択されたワード線に共通接続さ
    れた前記ダイナミックメモリセル行の情報を、前記転送
    ゲート手段により前記スタティックメモリセル行に転送
    し、前記列選択手段で選択されたデータ線を介して、所
    望の列アドレスのスタティックメモリセルの情報のリー
    ド動作をするようにしたことを特徴とする半導体メモ
    リ。
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