JPH09185886A - Data holding circuit - Google Patents
Data holding circuitInfo
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- JPH09185886A JPH09185886A JP27325296A JP27325296A JPH09185886A JP H09185886 A JPH09185886 A JP H09185886A JP 27325296 A JP27325296 A JP 27325296A JP 27325296 A JP27325296 A JP 27325296A JP H09185886 A JPH09185886 A JP H09185886A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧駆動時に、読み出し動作又は書き込み
動作を高速にすると共に、リーク電流を低減して消費電
力を低減する。
【解決手段】 メモリセル11は、一方の出力ノードと
他方の入力ノードとが互いに接続された第1のインバー
タ12及び第2のインバータ13と、第1及び第2のト
ランジスタ18,19とから構成されている。ゲート電
極がワード線WLに接続されている各トランジスタ1
8,19はビット線対BL,/BLと各記憶ノードN
1,N2との間にそれぞれ接続されている。本データ保
持回路は、一対のインバータ12,13を駆動するメモ
リセル11の電源電位VCMを周辺回路に印加される電
源電位VCCよりも高くする手段、又は一対のインバー
タ12,13を駆動する接地電位VSMを周辺回路に印
加される接地電位VSSよりも低くする手段を備えてい
る。
(57) An object of the present invention is to speed up a read operation or a write operation at the time of driving at a low voltage and reduce a leak current to reduce power consumption. A memory cell (11) includes a first inverter (12) and a second inverter (13) whose one output node and the other input node are connected to each other, and first and second transistors (18, 19). Has been done. Each transistor 1 whose gate electrode is connected to the word line WL
8 and 19 are bit line pairs BL and / BL and storage nodes N
1 and N2, respectively. This data holding circuit is a means for increasing the power supply potential VCM of the memory cell 11 that drives the pair of inverters 12 and 13 higher than the power supply potential VCC applied to the peripheral circuit, or the ground potential that drives the pair of inverters 12 and 13. A means for lowering VSM to the ground potential VSS applied to the peripheral circuit is provided.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、データ保持回路に
関し、特にスタティック型ランダムアクセスメモリ(=
SRAM)等のデータラッチ型のデータ保持回路に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a data holding circuit, and more particularly to a static random access memory (=
The present invention relates to a data latch type data holding circuit such as SRAM).
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、ますます需要が増大する携帯型電
子機器用に対応するため、1V程度の電源電圧による低
電圧動作が可能な半導体集積回路が求められている。半
導体集積回路の低電圧動作において問題となるのは、S
RAMメモリセル等のラッチ型のデータ保持回路であ
る。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for a semiconductor integrated circuit capable of low-voltage operation with a power supply voltage of about 1 V in order to meet the demand for portable electronic equipment. A problem in low voltage operation of a semiconductor integrated circuit is S
It is a latch-type data holding circuit such as a RAM memory cell.
【0003】例えば、SRAMメモリセルを低電圧で動
作させた場合に、ワード線が活性化され、ビット線が立
ち上がる際の遅延時間が増大するという問題がある。こ
の問題を解決するソース線駆動型メモリセルが、1995 S
ymposium on VLSI CircuitsDigest of Technical Paper
sに提案されている。For example, when the SRAM memory cell is operated at a low voltage, there is a problem that the word line is activated and the delay time when the bit line rises increases. A source line drive type memory cell that solves this problem is the 1995 S
ymposium on VLSI Circuits Digest of Technical Paper
s have been proposed.
【0004】以下、前記研究報告に基づいて、従来のデ
ータ保持回路を図面を用いて説明する。A conventional data holding circuit will be described below with reference to the drawings based on the research report.
【0005】図6は従来のデータ保持回路としての低電
圧駆動型のSRAMメモリセルの回路図である。図6に
おいて、メモリセル51は、アレイ状に配列されたメモ
リセル群のうちの1つであり、PMOSよりなる負荷ト
ランジスタ52,53、NMOSよりなるドライブトラ
ンジスタ54,55及びアクセストランジスタ56,5
7により構成されている。FIG. 6 is a circuit diagram of a low voltage drive type SRAM memory cell as a conventional data holding circuit. In FIG. 6, a memory cell 51 is one of a group of memory cells arranged in an array, and includes load transistors 52 and 53 made of PMOS, drive transistors 54 and 55 made of NMOS, and access transistors 56 and 5.
It is composed of 7.
【0006】メモリセルアレイのうちの列方向のメモリ
セル51に対してアクセスを可能にするビット線対B
L,/BLは活性化されると電源電位VCCに印加され
る。A bit line pair B that enables access to the memory cells 51 in the column direction of the memory cell array.
When activated, L and / BL are applied to the power supply potential VCC.
【0007】メモリセルアレイのうちの行方向のメモリ
セル51に対してアクセスを可能にするワード線WLは
アクセストランジスタ56,57の各ゲート電極に接続
されている。The word line WL that enables access to the memory cells 51 in the row direction of the memory cell array is connected to the gate electrodes of the access transistors 56 and 57.
【0008】ドライブトランジスタ54,55のソース
を駆動するソース線SLはドライブトランジスタ54,
55の共通のソース電極に接続されている。The source line SL for driving the sources of the drive transistors 54 and 55 is a drive transistor 54,
55 to the common source electrode.
【0009】第1のノードN11及び第2のノードN1
2は互いに逆の電位を保持しており、第1及び第2のノ
ードN11,N12のラッチ状態に応じて保持されるデ
ータが決定される。例えば、第1のノードN11の電位
がハイであれば、第2のノードN12の電位はロウとな
る。すなわち、第1のノードN11の電位がハイであ
り、第2のノードN12の電位がロウである場合には、
負荷トランジスタ52及びドライブトランジスタ54の
ゲート電極が第2のノードN12に共に接続されている
ため、負荷トランジスタ52がオンとなり、ドライブト
ランジスタ54がオフとなる。また、負荷トランジスタ
53及びドライブトランジスタ55のゲート電極が第1
のノードN11に接続されているため、負荷トランジス
タ53がオフとなり、ドライブトランジスタ55がオン
となる。従って、第1のノードN11にはハイデータが
保持され続けると共に第2のノードN12にはロウデー
タが保持され続ける。A first node N11 and a second node N1
2 holds opposite potentials to each other, and the held data is determined according to the latch states of the first and second nodes N11 and N12. For example, if the potential of the first node N11 is high, the potential of the second node N12 is low. That is, when the potential of the first node N11 is high and the potential of the second node N12 is low,
Since the gate electrodes of the load transistor 52 and the drive transistor 54 are both connected to the second node N12, the load transistor 52 turns on and the drive transistor 54 turns off. In addition, the gate electrodes of the load transistor 53 and the drive transistor 55 are the first
, The load transistor 53 is turned off and the drive transistor 55 is turned on. Therefore, the high data continues to be held in the first node N11 and the low data continues to be held in the second node N12.
【0010】読み出し動作時に、外部からのアドレスに
よりメモリセル51が選択されたとすると、メモリセル
51に接続されているワード線WLは電源電位VCC
(約1V)であるハイ電位に印加されると共に、ソース
線SLは−0.5V程度の負の電位に印加されるため、
第1のノードN11とビット線BLとが接続され、第2
のノードN12とビット相補線/BLとが接続される。
この際、ビット線対BL,/BLは電源電位VCCであ
るハイ電位にプリチャージされているため、ハイデータ
を保持している第1のノードN11側では何も起こらな
いが、ロウデータを保持している第2のノードN12側
では、アクセストランジスタ57及びドライブトランジ
スタ55を介して、ビット相補線/BLからソース線S
Lに電流が引き抜かれることになり、この引き抜かれた
電流がビット線対BL,/BLを流れる電流差、または
電位差としてセンスアンプ等により検出され、データと
して外部に転送される。When the memory cell 51 is selected by an external address during the read operation, the word line WL connected to the memory cell 51 is supplied with the power supply potential VCC.
Since the source line SL is applied to a negative potential of about -0.5V while being applied to a high potential of (about 1V),
The first node N11 and the bit line BL are connected, and the second
Node N12 and bit complementary line / BL are connected.
At this time, since the bit line pair BL, / BL is precharged to the high potential which is the power supply potential VCC, nothing happens on the side of the first node N11 holding the high data, but the low data is held. On the side of the second node N12 which is connected to the source line S from the bit complementary line / BL via the access transistor 57 and the drive transistor 55.
A current is drawn to L, and the drawn current is detected by a sense amplifier or the like as a current difference or a potential difference flowing through the bit line pair BL, / BL, and is transferred to the outside as data.
【0011】一般に、電源電位VCCが小さいメモリセ
ルにおいては、電源電位VCCとトランジスタのしきい
値電圧との差が小さくなり駆動電流が小さくなるので、
トランジスタが高速に動作しなくなるが、本報告の低電
圧駆動型のSRAMメモリセルは、ドライブトランジス
タ54,55のソース電極に接続されているソース線S
Lの電位が接地電位よりも低くなるように印加されるた
め、ドライブトランジスタ55のゲート・ソース間電圧
が拡大し、該ドライブトランジスタ55の電流駆動能力
が高まるので、高速に動作する。Generally, in a memory cell having a small power supply potential VCC, the difference between the power supply potential VCC and the threshold voltage of the transistor is small and the drive current is small.
Although the transistor does not operate at high speed, the low voltage drive type SRAM memory cell of this report has a source line S connected to the source electrodes of the drive transistors 54 and 55.
Since the potential of L is applied so as to be lower than the ground potential, the gate-source voltage of the drive transistor 55 expands and the current driving capability of the drive transistor 55 increases, so that the drive transistor 55 operates at high speed.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の低電圧駆動型のSRAMメモリセルは、読み出し電
流が大きくなり読み出し速度は速くなるものの、ソース
線SLを駆動する負電圧をチップ内部の負電圧発生回路
を用いて供給する場合には、1V以下の低電圧条件で負
電圧を効率よく発生させることが困難であり、ソース線
駆動に要する消費電力が増大し、チップ全体としては消
費電力が減少しないという問題を有していた。However, in the conventional low voltage drive type SRAM memory cell, although the read current is increased and the read speed is increased, the negative voltage for driving the source line SL is changed to the negative voltage inside the chip. When the voltage is supplied using the generation circuit, it is difficult to efficiently generate a negative voltage under a low voltage condition of 1 V or less, the power consumption required for driving the source line increases, and the power consumption of the entire chip decreases. I had the problem of not doing it.
【0013】また、現在一般に用いられているツインウ
ェル構成では、NMOSのウェルを他のNMOSのウェ
ルと分離できないので、選択的にNMOSウェル電位を
制御することは不可能である。ソース線SLに負電圧を
印加すると、ソース・ウェル間のPN接合に順バイアス
がかかるので、ソース電位を−0.7V以下に下げるこ
とはできない。ノイズ等の耐圧を考慮すると、ソース電
位の下限はさらに高くなるので、ドライブトランジスタ
のゲート・ソース間電圧を十分に拡大することができ
ず、高速化には限界があった。Further, in the commonly used twin-well structure, the NMOS well cannot be separated from other NMOS wells, so it is impossible to selectively control the NMOS well potential. When a negative voltage is applied to the source line SL, forward bias is applied to the PN junction between the source and the well, so the source potential cannot be lowered to -0.7V or lower. Considering the breakdown voltage of noise and the like, the lower limit of the source potential is further increased, so that the gate-source voltage of the drive transistor cannot be sufficiently expanded, and there is a limit to the speedup.
【0014】本発明は前記従来の問題を解決し、低電圧
駆動時において、読み出し動作又は書き込み動作を高速
にすると共に消費電力を低減できるようにすることを目
的とする。It is an object of the present invention to solve the above-mentioned conventional problems and to speed up the read operation or the write operation and reduce the power consumption when driving at a low voltage.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、低電圧駆動時に高速動作が要求されるト
ランジスタのみの駆動能力を大きくすることによって、
高速動作と低消費電力との両立を図るものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention increases the drivability of only a transistor which is required to operate at high speed when driven at a low voltage.
It is intended to achieve both high-speed operation and low power consumption.
【0016】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、データ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力
ノードとが互いに接続された第1のインバータと第2の
インバータとからなるデータ保持部を備え、データの読
み出し期間に前記データ保持部に印加される電源電位
は、前記データ保持部の周辺回路に印加される電源電位
よりも高くなるように設定されている構成とするもので
ある。Specifically, the solution means taken by the invention of claim 1 is that the data holding circuit comprises a first inverter and a second inverter in which one output node and the other input node are connected to each other. A data holding unit is provided, and a power supply potential applied to the data holding unit during a data reading period is set to be higher than a power supply potential applied to a peripheral circuit of the data holding unit. Is.
【0017】請求項1の構成により、データの読み出し
期間にデータ保持部に印加される電源電位は、該データ
保持部の周辺回路に印加される電源電位よりも高くなる
ように設定されているため、第1及び第2のインバータ
がCMOSFETにより構成されている場合は、読み出
し期間にN型ドライブトランジスタのゲート・ソース間
電圧が拡大する。According to the structure of claim 1, the power supply potential applied to the data holding unit during the data reading period is set to be higher than the power supply potential applied to the peripheral circuit of the data holding unit. , If the first and second inverters are composed of CMOSFETs, the gate-source voltage of the N-type drive transistor increases during the read period.
【0018】請求項2の発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、データの読み出し期
間に前記データ保持部に印加される電源電位は、データ
の書き込み期間に前記データ保持部に印加される電源電
位よりも高くなるように設定されている構成とするもの
である。According to a second aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit comprising a data holding unit including a first inverter and a second inverter, one output node and the other input node of which are connected to each other. And a power supply potential applied to the data holding unit during a data reading period is set to be higher than a power supply potential applied to the data holding unit during a data writing period. is there.
【0019】請求項2の構成により、データの読み出し
期間にデータ保持部に印加される電源電位は、データの
書き込み期間にデータ保持部に印加される電源電位より
も高くなるように設定されているため、第1及び第2の
インバータがCMOSFETにより構成されている場合
は、読み出し期間にN型ドライブトランジスタのゲート
・ソース間電圧が拡大する。According to the structure of claim 2, the power supply potential applied to the data holding unit during the data reading period is set to be higher than the power supply potential applied to the data holding unit during the data writing period. Therefore, when the first and second inverters are composed of CMOSFETs, the gate-source voltage of the N-type drive transistor increases during the read period.
【0020】請求項3の発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部と、前記データ保持部からデ
ータを読み出すデータ読み出し線とを備え、前記データ
読み出し線はロウプリチャージされており、データの読
み出し期間に前記データ保持部に印加される接地電位
は、前記データ保持部の周辺回路に印加される接地電位
よりも低くなるように設定されている構成とするもので
ある。According to a third aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit, wherein a data holding circuit comprises a first inverter and a second inverter having one output node and the other input node connected to each other. And a data read line for reading data from the data holding unit, the data read line is row-precharged, and the ground potential applied to the data holding unit during the data reading period is the data holding unit. The configuration is such that it is set to be lower than the ground potential applied to the peripheral circuit of.
【0021】請求項3の構成により、データ読み出し線
はロウプリチャージされ、且つ、データの読み出し期間
にデータ保持部に印加される接地電位は、該データ保持
部の周辺回路に印加される接地電位よりも低くなるよう
に設定されているため、第1及び第2のインバータがC
MOSFETにより構成されている場合は、読み出し期
間にP型ドライブトランジスタのゲート・ソース間電圧
が拡大する。According to the structure of claim 3, the data read line is row precharged, and the ground potential applied to the data holding section during the data read period is the ground potential applied to the peripheral circuit of the data holding section. Since it is set to be lower than the
In the case of a MOSFET, the gate-source voltage of the P-type drive transistor increases during the read period.
【0022】請求項4の発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部と、前記データ保持部からデ
ータを読み出すデータ読み出し線とを備え、前記データ
読み出し線はロウプリチャージされており、データの読
み出し期間に前記データ保持部に印加される接地電位
は、データの書き込み期間に前記データ保持部に印加さ
れる接地電位よりも低くなるように設定されている構成
とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit in which a data holding unit is composed of a first inverter and a second inverter having one output node and the other input node connected to each other. And a data read line for reading data from the data holding unit, the data read line is pre-charged with a row, and the ground potential applied to the data holding unit during the data reading period is the data writing period. And is set to be lower than the ground potential applied to the data holding unit.
【0023】請求項4の構成により、データ読み出し線
はロウプリチャージされており、データの読み出し期間
にデータ保持部に印加される接地電位は、データの書き
込み期間にデータ保持部に印加される接地電位よりも低
くなるように設定されているため、第1及び第2のイン
バータがCMOSFETにより構成されている場合は、
読み出し期間にP型ドライブトランジスタのゲート・ソ
ース間電圧が拡大する。According to the configuration of claim 4, the data read line is row precharged, and the ground potential applied to the data holding unit during the data reading period is the ground potential applied to the data holding unit during the data writing period. Since it is set to be lower than the potential, when the first and second inverters are composed of CMOSFETs,
The gate-source voltage of the P-type drive transistor increases during the read period.
【0024】請求項5の発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、データの書き込み期
間に前記データ保持部に印加される電源電位は、前記デ
ータ保持部の周辺回路に印加される電源電位よりも低く
なるように設定されている構成とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, a data holding circuit is provided with a data holding unit including a first inverter and a second inverter whose one output node and the other input node are connected to each other. The power supply potential applied to the data holding unit during the data writing period is set to be lower than the power supply potential applied to the peripheral circuit of the data holding unit.
【0025】請求項5の構成により、データの書き込み
期間にデータ保持部に印加される電源電位は、データ保
持部の周辺回路に印加される電源電位よりも低くなるよ
うに設定されているため、第1及び第2のインバータが
CMOSFETにより構成されている場合は、書き込み
期間にハイ側のデータ保持部のドライブトランジスタの
データラッチ能力が低下する。According to the structure of claim 5, the power supply potential applied to the data holding unit during the data writing period is set to be lower than the power supply potential applied to the peripheral circuit of the data holding unit. When the first and second inverters are composed of CMOSFETs, the data latching capability of the drive transistor of the high-side data holding unit is reduced during the writing period.
【0026】請求項6の発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、データの書き込み期
間に前記データ保持部に印加される電源電位は、データ
の読み出し期間に前記データ保持部に印加される電源電
位よりも低くなるように設定されている構成とするもの
である。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit in which a data holding unit is composed of a first inverter and a second inverter in which one output node and the other input node are connected to each other. And a power supply potential applied to the data holding unit during a data writing period is set to be lower than a power supply potential applied to the data holding unit during a data reading period. is there.
【0027】請求項6の構成により、データの書き込み
期間に前記データ保持部に印加される電源電位は、デー
タの読み出し期間に前記データ保持部に印加される電源
電位よりも低くなるように設定されているため、第1及
び第2のインバータがCMOSFETにより構成されて
いる場合は、書き込み期間にハイ側のデータ保持部のド
ライブトランジスタのデータのラッチ能力が低下する。According to the structure of claim 6, the power supply potential applied to the data holding unit during the data writing period is set to be lower than the power supply potential applied to the data holding unit during the data reading period. Therefore, when the first and second inverters are composed of CMOSFETs, the data latching capability of the drive transistor of the data holding unit on the high side decreases during the writing period.
【0028】請求項7の発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、データの書き込み期
間に前記データ保持部に印加される接地電位は、前記デ
ータ保持部の周辺回路に印加される接地電位よりも高く
なるように設定されている構成とするものである。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit in which a data holding unit is composed of a first inverter and a second inverter in which one output node and the other input node are connected to each other. And a ground potential applied to the data holding unit during a data writing period is set to be higher than a ground potential applied to a peripheral circuit of the data holding unit.
【0029】請求項7の構成により、データの書き込み
期間にデータ保持部に印加される接地電位は、データ保
持部の周辺回路に印加される接地電位よりも高くなるよ
うに設定されているため、第1及び第2のインバータが
CMOSFETにより構成されている場合は、ロウ側の
データ保持部のドライブトランジスタのデータのラッチ
能力が大きくなる。According to the structure of claim 7, the ground potential applied to the data holding portion during the data writing period is set to be higher than the ground potential applied to the peripheral circuit of the data holding portion. When the first and second inverters are composed of CMOSFETs, the data latching ability of the drive transistor of the data holding unit on the row side becomes large.
【0030】請求項8の発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、データの書き込み期
間に前記データ保持部に印加される接地電位は、データ
の読み出し期間に前記データ保持部に印加される接地電
位よりも高くなるように設定されている構成とするもの
である。According to another aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit, comprising a data holding unit including a first inverter and a second inverter whose one output node and the other input node are connected to each other. And a ground potential applied to the data holding unit during a data writing period is set to be higher than a ground potential applied to the data holding unit during a data reading period. is there.
【0031】請求項8の構成により、データの書き込み
期間にデータ保持部に印加される接地電位は、データの
読み出し期間にデータ保持部に印加される接地電位より
も高くなるように設定されているため、第1及び第2の
インバータがCMOSFETにより構成されている場合
は、書き込み期間にロウ側のデータ保持部のドライブト
ランジスタのデータのラッチ能力が大きくなる。According to the structure of claim 8, the ground potential applied to the data holding portion during the data writing period is set to be higher than the ground potential applied to the data holding portion during the data reading period. Therefore, when the first and second inverters are composed of CMOSFETs, the data latching capability of the drive transistor of the data holding unit on the row side increases during the writing period.
【0032】請求項9の発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN型
トランジスタからなる第1のインバータと第2のインバ
ータとを備え、データの読み出し期間の前記P型トラン
ジスタのウェル電位は、データの書き込み期間の前記P
型トランジスタのウェル電位よりも低くなるように設定
されている構成とするものである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit, comprising: a data holding circuit, a first inverter having an output node on one side and an input node on the other side connected to each other, each including a P-type transistor and an N-type transistor. A second inverter, and the well potential of the P-type transistor during a data read period is equal to the P-type transistor during a data write period.
The configuration is such that it is set to be lower than the well potential of the type transistor.
【0033】請求項9の構成により、読み出し期間のP
型トランジスタのウェル電位は書き込み期間のP型トラ
ンジスタのウェル電位よりも低くなるように設定されて
いるため、データ保持部からデータを読み出すデータ読
み出し線がハイプリチャージされている場合は、基板バ
イアス効果により読み出し期間におけるP型の負荷トラ
ンジスタのしきい値電圧が小さくなるので、該負荷トラ
ンジスタの駆動能力が大きくなる。これにより、読み出
し期間のN型のドライブトランジスタの駆動能力が大き
くなる。According to the structure of claim 9, P in the reading period
Since the well potential of the P-type transistor is set to be lower than the well potential of the P-type transistor in the writing period, when the data read line for reading data from the data holding unit is high precharged, it is caused by the substrate bias effect. Since the threshold voltage of the P-type load transistor in the read period becomes small, the driving capability of the load transistor becomes large. As a result, the driving capability of the N-type drive transistor during the read period increases.
【0034】また、読み出し線がロウプリチャージされ
ている場合も、基板バイアス効果によりP型のドライブ
トランジスタのしきい値電圧が小さくなるので、該ドラ
イブトランジスタの駆動能力が大きくなる。Further, even when the read line is row precharged, the threshold voltage of the P-type drive transistor decreases due to the substrate bias effect, so that the drive capability of the drive transistor increases.
【0035】請求項10の発明が講じた解決手段は、デ
ータ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノード
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、データの読み出し期間の前記N型トラ
ンジスタのウェル電位は、データの書き込み期間の前記
N型トランジスタのウェル電位よりも高くなるように設
定されている構成とするものである。According to a tenth aspect of the present invention, a data holding circuit is configured such that one output node and the other input node are connected to each other, and a P-type transistor and an N-type are respectively provided.
A first inverter and a second inverter each of which is formed of a transistor, and is set such that the well potential of the N-type transistor during a data read period is higher than the well potential of the N-type transistor during a data write period. It is configured as described above.
【0036】請求項10の構成により、読み出し期間の
N型トランジスタのウェル電位は書き込み期間のN型ト
ランジスタのウェル電位よりも低くなるように設定され
ているため、データ保持部からデータを読み出すデータ
読み出し線がハイプリチャージされている場合は、基板
バイアス効果によりN型のドライブトランジスタのしき
い値電圧が小さくなるので、読み出し期間のドライブト
ランジスタの駆動能力が大きくなる。According to the structure of the tenth aspect, the well potential of the N-type transistor in the read period is set to be lower than the well potential of the N-type transistor in the write period, so that data read from the data holding unit is performed. When the line is highly precharged, the threshold voltage of the N-type drive transistor is reduced due to the substrate bias effect, and the drive capability of the drive transistor during the read period is increased.
【0037】また、読み出し線がロウプリチャージされ
ている場合も、基板バイアス効果によりN型の負荷トラ
ンジスタのしきい値電圧が小さくなるので、該負荷トラ
ンジスタの駆動能力が大きくなる。これにより、読み出
し期間のP型のドライブトランジスタの駆動能力が大き
くなる。Further, even when the read line is row precharged, the threshold voltage of the N-type load transistor decreases due to the substrate bias effect, so that the driving capability of the load transistor increases. As a result, the driving capability of the P-type drive transistor during the read period increases.
【0038】請求項11の発明が講じた解決手段は、デ
ータ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノード
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、データの書き込み期間の前記P型トラ
ンジスタのウェル電位は、データの読み出し期間の前記
P型トランジスタのウェル電位よりも低くなるように設
定されている構成とするものである。According to another aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit in which one output node and the other input node are connected to each other, and a P-type transistor and an N-type transistor are provided, respectively.
A first inverter and a second inverter each of which is composed of a P-type transistor, and is set such that a well potential of the P-type transistor in a data writing period is lower than a well potential of the P-type transistor in a data reading period. It is configured as described above.
【0039】請求項11の構成により、書き込み期間の
P型トランジスタのウェル電位は読み出し期間のP型ト
ランジスタのウェル電位よりも低くなるように設定され
ているため、基板バイアス効果により書き込み期間にお
けるP型トランジスタのしきい値電圧が小さくなるの
で、該トランジスタの駆動能力が大きくなる。According to the structure of claim 11, the well potential of the P-type transistor in the writing period is set to be lower than the well potential of the P-type transistor in the reading period, so that the P-type transistor in the writing period is caused by the substrate bias effect. Since the threshold voltage of the transistor decreases, the driving capability of the transistor increases.
【0040】請求項12の発明が講じた解決手段は、デ
ータ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノード
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、データの書き込み期間の前記P型トラ
ンジスタのウェル電位は、データの読み出し期間の前記
P型トランジスタのウェル電位よりも高くなるように設
定されている構成とするものである。According to a twelfth aspect of the present invention, a data holding circuit is configured such that one output node and the other input node are connected to each other, and a P-type transistor and an N-type transistor are provided, respectively.
A first inverter and a second inverter each of which is composed of a P-type transistor, and is set such that a well potential of the P-type transistor in a data writing period is higher than a well potential of the P-type transistor in a data reading period. It is configured as described above.
【0041】請求項12の構成により、書き込み期間の
P型トランジスタのウェル電位は読み出し期間のP型ト
ランジスタのウェル電位よりも高くなるように設定され
ているため、基板バイアス効果により書き込み期間にお
けるP型トランジスタのしきい値電圧が大きくなる。According to the twelfth aspect, the well potential of the P-type transistor in the writing period is set to be higher than the well potential of the P-type transistor in the reading period, so that the P-type transistor in the writing period is caused by the substrate bias effect. The threshold voltage of the transistor increases.
【0042】請求項13の発明が講じた解決手段は、デ
ータ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノード
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、データの書き込み期間の前記N型トラ
ンジスタのウェル電位は、データの読み出し期間の前記
N型トランジスタのウェル電位よりも低くなるように設
定されている構成とするものである。According to a thirteenth aspect of the present invention, a data holding circuit is configured such that one output node and the other input node are connected to each other, and a P-type transistor and an N-type transistor are provided, respectively.
A first inverter and a second inverter each of which is formed of a transistor of the N-type, and is set such that the well potential of the N-type transistor in the data writing period is lower than the well potential of the N-type transistor in the data reading period. It is configured as described above.
【0043】請求項13の構成により、書き込み期間の
N型トランジスタのウェル電位は読み出し期間のN型ト
ランジスタのウェル電位よりも低くなるように設定され
ているため、基板バイアス効果により書き込み期間にお
けるN型トランジスタのしきい値電圧が大きくなる。According to the thirteenth aspect, the well potential of the N-type transistor in the writing period is set to be lower than the well potential of the N-type transistor in the reading period, so that the N-type transistor in the writing period is caused by the substrate bias effect. The threshold voltage of the transistor increases.
【0044】請求項14発明が講じた解決手段は、デー
タ保持回路を、一方の出力ノードと他方の入力ノードと
が互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN型
トランジスタからなる第1のインバータと第2のインバ
ータとを備え、データの書き込み期間の前記N型トラン
ジスタのウェル電位は、データの読み出し期間の前記N
型トランジスタのウェル電位よりも高くなるように設定
されている構成とするものである。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a data holding circuit comprising a first inverter and a first inverter each having a P-type transistor and an N-type transistor in which one output node and the other input node are connected to each other. 2 inverters, and the well potential of the N-type transistor during the data writing period is equal to the N-type transistor during the data reading period.
The configuration is such that it is set higher than the well potential of the type transistor.
【0045】請求項14の構成により、書き込み期間の
N型トランジスタのウェル電位は読み出し期間のN型ト
ランジスタのウェル電位よりも高くなるように設定され
ているため、基板バイアス効果により書き込み期間にお
けるN型トランジスタのしきい値電圧が小さくなるの
で、該トランジスタの駆動能力が大きくなる。According to the structure of claim 14, the well potential of the N-type transistor in the writing period is set to be higher than the well potential of the N-type transistor in the reading period, so that the N-type in the writing period is caused by the substrate bias effect. Since the threshold voltage of the transistor decreases, the driving capability of the transistor increases.
【0046】[0046]
(第1の実施形態)本発明の第1の実施形態を図面に基
づいて説明する。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0047】図1は本発明の第1の実施形態に係るデー
タ保持回路としてのSRAMメモリセル及びその周辺回
路を示す回路図であり、図2は本発明の第1の実施形態
に係るSRAMメモリセルを示す回路図である。図1に
おいて、メモリセル11は、アレイ状に配列されたメモ
リセル群のうちの1つのメモリセルである。外部から入
力されたロウアドレスに基づいてワード線を選択するロ
ウデコーダには接地電位VSSと電源電位VCCとが印
加され、行方向に配置されているメモリセル11とはワ
ード線WLにより接続されている。I/O系回路は読み
出し動作及び書き込み動作を制御し、外部から入力され
たカラムアドレスをデコードするデコーダ回路は行方向
に配置されているメモリセル11とはデータ読み出し線
としてのビット線対BL,/BLにより接続されてい
る。センスアンプ回路は読み出し動作時に、ビット線対
BL,/BLに読み出された微小な読み出し電流を増幅
する回路である。メモリセル11を駆動するメモリセル
の電源電位VCMはロウデコーダ等の周辺回路の電源電
位VCCとは独立して制御されるハイデータ保持用の電
源電位であり、メモリセルの接地電位VSMはロウデコ
ーダ等の周辺回路の接地電位VSSとは独立して制御さ
れるロウデータ保持用の接地電位である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an SRAM memory cell as a data holding circuit according to the first embodiment of the present invention and its peripheral circuits, and FIG. 2 is an SRAM memory according to the first embodiment of the present invention. It is a circuit diagram which shows a cell. In FIG. 1, a memory cell 11 is one of the memory cells arranged in an array. The ground potential VSS and the power supply potential VCC are applied to a row decoder that selects a word line based on a row address input from the outside, and the memory cell 11 arranged in the row direction is connected by a word line WL. There is. The I / O system circuit controls the read operation and the write operation, and the decoder circuit that decodes the column address input from the outside is connected to the memory cells 11 arranged in the row direction and the bit line pair BL as a data read line. It is connected by / BL. The sense amplifier circuit is a circuit that amplifies a minute read current read to the bit line pair BL, / BL during a read operation. The power supply potential VCM of the memory cell that drives the memory cell 11 is a power supply potential for holding high data that is controlled independently of the power supply potential VCC of the peripheral circuits such as the row decoder, and the ground potential VSM of the memory cell is the row decoder. Is a ground potential for holding row data, which is controlled independently of the ground potential VSS of peripheral circuits such as.
【0048】図2に示すように、メモリセル11は、第
1のインバータ12、第2のインバータ13、第1のア
クセストランジスタ及び第2のアクセストランジスタに
より構成されている。例えば、メモリセルアレイのうち
の列方向のメモリセル11に対してアクセスするビット
線対BL,/BLは、スイッチトランジスタ20,21
が電源電位PREにより活性化されている間は接地電位
VSSにプリチャージされているとすると、第1のイン
バータ12の構成は、符号14に示すPMOSトランジ
スタが第1のドライブトランジスタとなり、符号16に
示すNMOSトランジスタが第1の負荷トランジスタと
なる。第1のインバータ12と対をなす第2のインバー
タ13の構成は、符号15に示すPMOSトランジスタ
が第2のドライブトランジスタとなり、符号17に示す
NMOSトランジスタが第2の負荷トランジスタとな
る。As shown in FIG. 2, the memory cell 11 is composed of a first inverter 12, a second inverter 13, a first access transistor and a second access transistor. For example, the bit line pair BL, / BL for accessing the memory cell 11 in the column direction of the memory cell array is composed of the switch transistors 20, 21.
Assuming that the first inverter 12 is precharged to the ground potential VSS while being activated by the power supply potential PRE, the configuration of the first inverter 12 is as follows: The NMOS transistor shown becomes the first load transistor. In the configuration of the second inverter 13 paired with the first inverter 12, the PMOS transistor indicated by the reference numeral 15 serves as the second drive transistor, and the NMOS transistor indicated by the reference numeral 17 serves as the second load transistor.
【0049】メモリセル11の第1の記憶ノードN1と
なる第1のインバータ12の出力ノードは、第2のイン
バータ13の入力ノードである第2のドライブトランジ
スタ15及び第2の負荷トランジスタ17の各ゲート電
極に接続されている。また、メモリセル11の第2の記
憶ノードN2となる第2のインバータ13の出力ノード
は、第1のインバータ12の入力ノードである第1のド
ライブトランジスタ14及び第1の負荷トランジスタ1
6の各ゲート電極に接続されている。メモリセルアレイ
のうちの行方向のメモリセル11に対してアクセスを可
能にするワード線WLは、ビット線BLと第1の記憶ノ
ードN1との間に接続されている第1のアクセストラン
ジスタ18のゲート電極、及びビット相補線/BLと第
2の記憶ノードN2との間に接続されている第2のアク
セストランジスタ19のゲート電極にそれぞれ接続され
ている。The output node of the first inverter 12 serving as the first storage node N1 of the memory cell 11 has the second drive transistor 15 and the second load transistor 17 which are the input nodes of the second inverter 13, respectively. It is connected to the gate electrode. The output node of the second inverter 13, which is the second storage node N2 of the memory cell 11, is the input node of the first inverter 12, which is the first drive transistor 14 and the first load transistor 1.
6 to each gate electrode. The word line WL that enables access to the memory cells 11 in the row direction of the memory cell array is the gate of the first access transistor 18 connected between the bit line BL and the first storage node N1. The gate electrode of the second access transistor 19 connected between the electrode and the bit complementary line / BL and the second storage node N2 is connected thereto.
【0050】第1の記憶ノードN1及び第2の記憶ノー
ドN2が保持するデータは、第1の記憶ノードN1及び
第2の記憶ノードN2のラッチ状態に応じて決定され、
第1の記憶ノードN1及び第2の記憶ノードN2は互い
に逆の電位を保持している。例えば、第1の記憶ノード
N1の電位がハイであれば、第2の記憶ノードN2の電
位はロウである。第1の記憶ノードN1の電位がハイと
なり、第2の記憶ノードN2の電位がロウとなる場合
に、第1のドライブトランジスタ14及び第1の負荷ト
ランジスタ16の各ゲート電極が共に第2の記憶ノード
N2に接続されているため、第1のドライブトランジス
タ14がオンとなり、第1の負荷トランジスタ16がオ
フとなっている。また、第2のドライブトランジスタ1
5及び第2の負荷トランジスタ17の各ゲート電極が第
1の記憶ノードN1に接続されているため、第1のドラ
イブトランジスタ15がオフとなり、第2の負荷トラン
ジスタ17がオンとなっている。従って第1の記憶ノー
ドN1にはハイデータが保持され続けると共に第2の記
憶ノードN2にはロウデータが保持され続ける。The data held by the first storage node N1 and the second storage node N2 is determined according to the latch states of the first storage node N1 and the second storage node N2,
The first storage node N1 and the second storage node N2 hold opposite potentials. For example, if the potential of the first storage node N1 is high, the potential of the second storage node N2 is low. When the potential of the first storage node N1 is high and the potential of the second storage node N2 is low, the gate electrodes of the first drive transistor 14 and the first load transistor 16 are both in the second storage node. Since it is connected to the node N2, the first drive transistor 14 is on and the first load transistor 16 is off. Also, the second drive transistor 1
Since the gate electrodes of the fifth load transistor 17 and the second load transistor 17 are connected to the first storage node N1, the first drive transistor 15 is turned off and the second load transistor 17 is turned on. Therefore, the high data continues to be held in the first storage node N1 and the low data continues to be held in the second storage node N2.
【0051】次に、読み出し動作時には、メモリセルア
レイから単独のメモリセルを指定するアドレスによりメ
モリセル11が選択された際に、選択されたメモリセル
11に接続されているワード線WLが電源電位VCCで
あるハイ電位に遷移するため、第1の記憶ノードN1と
ビット線BLとが接続され、第2の記憶ノードN2とビ
ット相補線/BLとが接続される。このとき、ビット線
対BL,/BLは接地電位VSSであるロウ電位にプリ
チャージされているため、ロウデータを保持している第
2の記憶ノードN2側では何も起こらないが、ハイデー
タを保持している第1のノードN1側では、第1のアク
セストランジスタ18及び第1のドライブトランジスタ
14を介して、読み出し電流ICMがビット線BLに流
れ込む。この読み出し電流ICMがビット線対BL,/
BLを流れる電流差又は電位差としてセンスアンプによ
り検出され、所望のデータとして外部に転送される。Next, during the read operation, when the memory cell 11 is selected from the memory cell array by the address designating a single memory cell, the word line WL connected to the selected memory cell 11 is supplied with the power supply potential VCC. Therefore, the first storage node N1 is connected to the bit line BL, and the second storage node N2 is connected to the bit complementary line / BL. At this time, since the bit line pair BL, / BL is precharged to the low potential which is the ground potential VSS, nothing happens on the side of the second storage node N2 holding the row data, but high data is output. On the side of the held first node N1, the read current ICM flows into the bit line BL via the first access transistor 18 and the first drive transistor 14. This read current ICM is the bit line pair BL, /
It is detected by the sense amplifier as a current difference or a potential difference flowing through BL, and is transferred to the outside as desired data.
【0052】読み出し動作時のデータ転送速度を上げる
には、第1のアクセストランジスタ18、第2のアクセ
ストランジスタ19、第1のドライブトランジスタ14
及び第2のドライブトランジスタ15のうちのいずれか
の駆動能力を上げればよい。To increase the data transfer rate during the read operation, the first access transistor 18, the second access transistor 19 and the first drive transistor 14 are used.
It is only necessary to increase the drive capability of one of the second drive transistor 15 and the second drive transistor 15.
【0053】トランジスタの駆動能力はトランジスタサ
イズを大きくすることにより高められるが、トランジス
タサイズを大きくするとそれに比例してメモリセル面積
も大きくなるため、トランジスタサイズを大きくしにく
い。また、トランジスタのしきい値電圧を下げること
も、トランジスタの駆動能力を上げるのに有効である。
しかしながら、トランジスタのしきい値電圧を下げる
と、しきい値電圧に対するプロセス変動の影響が大きく
なるため、リーク電流の極端な増加やノイズマージンの
低下などの問題を引き起こす。The drivability of the transistor can be increased by increasing the transistor size. However, increasing the transistor size also increases the memory cell area in proportion to the increase in transistor size, making it difficult to increase the transistor size. Further, lowering the threshold voltage of the transistor is also effective in increasing the driving ability of the transistor.
However, when the threshold voltage of the transistor is lowered, the influence of process variation on the threshold voltage increases, which causes problems such as an extreme increase in leak current and a decrease in noise margin.
【0054】第1の実施形態に係るデータ保持回路は、
メモリセル11を構成する第1のドライブトランジスタ
14及び第2のドライブトランジスタ15のソースとな
るメモリセルの電源電位VCMを周辺回路の電源電位V
CCよりも高く設定することにより、各ドライブトラン
ジスタ14,15の駆動能力を上げる構成とした。The data holding circuit according to the first embodiment is
The power supply potential VCM of the memory cell, which is the source of the first drive transistor 14 and the second drive transistor 15 forming the memory cell 11, is set to the power supply potential V of the peripheral circuit.
By setting it higher than CC, the driving ability of each drive transistor 14, 15 is increased.
【0055】例えば、第1のドライブトランジスタ14
を通じて供給される読み出し電流ICMは、第1のドラ
イブトランジスタ14のゲート・ソース間電位に依存し
ており、ゲート・ソース間電位が大きいほど、読み出し
電流ICMも大きくなるので、読み出し速度が速くな
る。逆に、目標となる動作速度を達成するために、メモ
リセルの電源電位VCMを必要最低限に抑えて供給する
と、不要な消費電流の増加を招くこともなく、また、第
1のドライブトランジスタ及び第2のドライブトランジ
スタのサイズを小さくすることができる。For example, the first drive transistor 14
The read current ICM supplied through the first drive transistor 14 depends on the gate-source potential of the first drive transistor 14. The larger the gate-source potential, the larger the read current ICM, and thus the read speed becomes faster. On the contrary, when the power supply potential VCM of the memory cell is supplied to the required minimum level in order to achieve the target operation speed, unnecessary consumption current does not increase, and the first drive transistor and the first drive transistor The size of the second drive transistor can be reduced.
【0056】さらに、メモリセル11を構成する第1の
負荷トランジスタ16及び第2の負荷トランジスタ17
の電源であるメモリセルの接地電位VSMを、通常の接
地電位VSSよりも低い電位に設定すれば、第1のドラ
イブトランジスタ14のゲート電極に印加される電圧が
小さくなるため、第1のドライブトランジスタ14のゲ
ート・ソース間電位が拡大されるので、読み出し電流I
CMの値を大きくすることができる。また、メモリセル
の接地電位VSMを通常の接地電位VSSより低い電位
に設定することにより、小さなサイズのトランジスタで
あっても各負荷トランジスタ16,17に要求される駆
動能力を実現できるため、メモリセルの面積を削減する
ことができる。Further, the first load transistor 16 and the second load transistor 17 which constitute the memory cell 11
If the ground potential VSM of the memory cell, which is the power source of the first drive transistor 14, is set to a potential lower than the normal ground potential VSS, the voltage applied to the gate electrode of the first drive transistor 14 becomes small, so that the first drive transistor Since the gate-source potential of 14 is expanded, the read current I
The value of CM can be increased. Further, by setting the ground potential VSM of the memory cell to a potential lower than the normal ground potential VSS, the drive capability required for each load transistor 16 and 17 can be realized even with a small-sized transistor, so that the memory cell can be realized. The area can be reduced.
【0057】なお、メモリセルの電源電位VCMを周辺
回路の電源電位VCCよりも高くなるように設定するこ
とと、メモリセルの接地電位VSMを通常の接地電位V
SSよりも低くなるように設定することとは互いに独立
して行なうことができるため、いずれか1つの構成であ
ってもよい。The power supply potential VCM of the memory cell is set higher than the power supply potential VCC of the peripheral circuit, and the ground potential VSM of the memory cell is set to the normal ground potential VSM.
Since the setting to be lower than SS can be performed independently of each other, any one of them may be configured.
【0058】また、ビット線対BL,/BLのプリチャ
ージ電位がハイ電位である場合は、第1の負荷トランジ
スタ16及び第2の負荷トランジスタ17が各ドライブ
トランジスタとして働き、第1のドライブトランジスタ
14及び第2のドライブトランジスタ15が各負荷トラ
ンジスタとして働く。このため、ビット線対BL,/B
Lのプリチャージ電位がロウ電位である場合と同様に、
負荷トランジスタに印加されるメモリセルの電源電位V
CMを電源電位VCCよりも高くして、各トランジスタ
のソースに印加される電位差を拡大するように設定すれ
ば、メモリセル11の面積を増大させることなく、読み
出し速度の高速化を図ることができる。When the precharge potential of the bit line pair BL, / BL is high potential, the first load transistor 16 and the second load transistor 17 act as each drive transistor, and the first drive transistor 14 And the second drive transistor 15 acts as each load transistor. Therefore, the bit line pair BL, / B
Similar to the case where the L precharge potential is low,
Power supply potential V of the memory cell applied to the load transistor
If CM is set higher than the power supply potential VCC to set the potential difference applied to the sources of the respective transistors to be large, the read speed can be increased without increasing the area of the memory cell 11. .
【0059】さらに、ドライブトランジスタの駆動能力
が、トランジスタサイズを大きくすることなく、各アク
セストランジスタ18,19と比べて強くなっているた
め、各アクセストランジスタ18,19のしきい値電圧
を下げることにより、メモリセル11の面積の増加を招
くことなく、各アクセストランジスタ18,19の駆動
能力を大きくすることも可能である。この場合、待機時
にアクセストランジスタ18,19を介してメモリセル
11にリーク電流が流れることが懸念されるが、待機時
には、メモリセルの接地電位VSM及びビット線BLの
プリチャージ電位がアクセストランジスタのゲート電位
(=ワード線WLの電位)よりも高くなるように設定す
れば、NMOSトランジスタであるアクセストランジス
タ18,19のゲート・ソース間に負電圧が印加される
ことになるので、該リーク電流を抑えることができる。
ワード線WLとメモリセルの接地電位VSM、ビット線
BLとの相対的な電位の関係については、待機時にワー
ド線WLの電位がメモリセルの接地電位VSM及びビッ
ト線BLの電位よりも低ければよく、ワード線WLを制
御しても、メモリセルの接地電位VSM又はビット線B
Lの電位を制御してもよい。Further, since the drive capability of the drive transistor is stronger than the access transistors 18 and 19 without increasing the transistor size, the threshold voltage of the access transistors 18 and 19 can be lowered. It is also possible to increase the drive capability of each access transistor 18 and 19 without increasing the area of the memory cell 11. In this case, there is a concern that a leak current may flow into the memory cell 11 via the access transistors 18 and 19 during standby, but during standby, the ground potential VSM of the memory cell and the precharge potential of the bit line BL may be the gate of the access transistor. If the potential is set higher than the potential (= the potential of the word line WL), a negative voltage is applied between the gate and the source of the access transistors 18 and 19 which are NMOS transistors, so that the leak current is suppressed. be able to.
Regarding the relative potential relationship between the word line WL and the ground potential VSM of the memory cell and the bit line BL, it suffices that the potential of the word line WL is lower than the ground potential VSM of the memory cell and the potential of the bit line BL during standby. , Even if the word line WL is controlled, the ground potential VSM of the memory cell or the bit line B
The potential of L may be controlled.
【0060】ちなみに、メモリセル11に印加されるメ
モリセルの電源電位VCMは書き込み動作が可能な電位
でありさえすれば、読み出し動作時に限ることなく、定
常的に周辺回路等の電源電位VCCよりも高くしておく
ことも可能である。By the way, as long as the power supply potential VCM of the memory cell applied to the memory cell 11 is a potential at which the writing operation is possible, the power supply potential VCM is not always limited to the reading operation, but is constantly higher than the power supply potential VCC of the peripheral circuit or the like. It is possible to keep it high.
【0061】以下、メモリセルのビット線をハイプリチ
ャージとする場合とロウプリチャージとする場合とに関
してそれぞれの場合の動作を検証する。Hereinafter, the operation in each of the case where the bit line of the memory cell is high precharged and the case where it is row precharged will be verified.
【0062】図3は本発明の第1の実施形態に係るSR
AMメモリセルのビット線のハイ又はロウのプリチャー
ジ電位に関する動作速度を比較した図である。FIG. 3 shows the SR according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram comparing operating speeds related to a high or low precharge potential of a bit line of an AM memory cell.
【0063】図3(a)はビット線がハイプリチャージ
である場合の読み出し側のメモリセル等価回路図であ
り、図3(c)はビット線がロウプリチャージである場
合の読み出し側のメモリセル等価回路図である。FIG. 3A is an equivalent circuit diagram of the memory cell on the read side when the bit line is high precharge, and FIG. 3C is the memory cell on the read side when the bit line is row precharge. It is an equivalent circuit diagram.
【0064】図3(a)に示すメモリセル等価回路は、
ビット線BLがハイプリチャージである場合に、第1の
記憶ノードN1がロウデータを保持しておりSRAMの
メモリセル内の各トランジスタのうちの読み出し電流I
CMが流れるトランジスタを表わしている。図3(a)
に示すメモリセル等価回路において、ビット線BLがハ
イプリチャージの場合のドライブトランジスタは、ソー
スが接地電位に接続された符号26に示すNMOSトラ
ンジスタである。ワード線WLに電源電位VCCが印加
されてメモリセルに対して読み出し動作が開始される
と、ビット線BLに充電された電荷は、アクセストラン
ジスタ28とドライブトランジスタ26とを介して放電
されビット線BLの電位が降下する。このとき、アクセ
ストランジスタ28のソースは第1の記憶ノードN1で
あり、ビット線BLの容量は第1の記憶ノードN1と比
べて圧倒的に大きいため、アクセストランジスタ28と
ドライブトランジスタ26のコンダクタンス比により第
1の記憶ノードN1の電位が上昇するので、アクセスト
ランジスタ28のゲート・ソース間電位が低くなり、ア
クセストランジスタ28の駆動能力は低下する。The memory cell equivalent circuit shown in FIG.
When the bit line BL is in high precharge, the first storage node N1 holds row data and the read current I of each transistor in the memory cell of the SRAM is read.
It represents a transistor through which CM flows. FIG. 3 (a)
In the memory cell equivalent circuit shown in, the drive transistor when the bit line BL is in high precharge is an NMOS transistor indicated by reference numeral 26 whose source is connected to the ground potential. When the power supply potential VCC is applied to the word line WL and the read operation is started for the memory cell, the charge charged in the bit line BL is discharged through the access transistor 28 and the drive transistor 26, and the bit line BL is discharged. Potential drops. At this time, the source of the access transistor 28 is the first storage node N1 and the capacitance of the bit line BL is overwhelmingly larger than that of the first storage node N1. Therefore, depending on the conductance ratio of the access transistor 28 and the drive transistor 26, Since the potential of the first storage node N1 rises, the gate-source potential of the access transistor 28 is lowered, and the drive capability of the access transistor 28 is lowered.
【0065】図3(c)に示すメモリセル等価回路は、
ビット線BLがロウプリチャージである場合に、第1の
記憶ノードN1がハイデータを保持しておりSRAMの
メモリセル内の各トランジスタのうちの読み出し電流I
CMが流れるトランジスタを表わしている。図3(c)
に示すメモリセル等価回路において、ビット線BLがロ
ウプリチャージの場合のドライブトランジスタは、ソー
スがメモリセルの電源電位VCMに接続された符号24
に示すPMOSトランジスタである。ワード線WLに電
源電位VCCが印加されてメモリセルに対して読み出し
動作が開始されると、アクセストランジスタ28とドラ
イブトランジスタ24とを介してビット線BLに電荷が
充電され、ビット線BLの電位が上昇する。このとき、
アクセストランジスタ28のソースはビット線BLに接
続されているため、読み出し動作開始直後のアクセスト
ランジスタ28の駆動能力は大きい。ビット線BLの電
位が上昇すると共にアクセストランジスタ28の駆動能
力は序々に小さくなり、ビット線BLの電位がワード線
WLのハイ電位からアクセストランジスタ28のしきい
値電圧分下がった電位まで上昇すると、アクセストラン
ジスタ28の駆動能力がなくなって読み出し電流は流れ
なくなる。The memory cell equivalent circuit shown in FIG.
When the bit line BL is row precharged, the first storage node N1 holds high data and the read current I of each transistor in the memory cell of the SRAM is read.
It represents a transistor through which CM flows. Figure 3 (c)
In the memory cell equivalent circuit shown in, the drive transistor when the bit line BL is row precharged has a source connected to the power supply potential VCM of the memory cell by a reference numeral 24.
Is a PMOS transistor shown in FIG. When the power supply potential VCC is applied to the word line WL and the read operation is started for the memory cell, the bit line BL is charged through the access transistor 28 and the drive transistor 24, and the potential of the bit line BL is changed. To rise. At this time,
Since the source of the access transistor 28 is connected to the bit line BL, the drive capability of the access transistor 28 immediately after the start of the read operation is large. As the potential of the bit line BL rises, the drive capability of the access transistor 28 gradually decreases, and when the potential of the bit line BL rises from the high potential of the word line WL to a potential lower by the threshold voltage of the access transistor 28, The drive capability of the access transistor 28 is lost and the read current stops flowing.
【0066】図3(b)はビット線BLがハイプリチャ
ージの場合のワード線WL、ビット線BL及び第1の記
憶ノードN1の各電圧と時間とのそれぞれの関係をシミ
ュレーションした結果を示すグラフであり、図3(d)
はビット線BLがロウプリチャージの場合のワード線W
L、ビット線BL及び第1の記憶ノードN1の各電圧と
時間とのそれぞれの関係をシミュレーションした結果を
示すグラフである。FIG. 3B is a graph showing the result of simulating the relationship between each voltage of the word line WL, the bit line BL and the first memory node N1 and the time when the bit line BL is in high precharge. Yes, FIG. 3 (d)
Is the word line W when the bit line BL is row precharge
7 is a graph showing the results of simulating the respective relationships between the voltages of L, the bit line BL, and the first storage node N1 and time.
【0067】ワード線WLが活性化され、メモリセルに
対する読み出し動作が開始された直後を比較すると、図
3(b)に示すように、ビット線BLがハイプリチャー
ジされる場合は、アクセストランジスタのソースとなる
第1の記憶ノードN1が接地電位よりも0.2V程度上
昇してしまい、アクセストランジスタ28のゲート・ソ
ース間電圧は小さくなる。一方、図3(d)に示すよう
に、ビット線BLがロウプリチャージされる場合は、ア
クセストランジスタ28のソースがビット線BLである
ため、アクセストランジスタ28のゲート・ソース間電
圧はハイプリチャージの場合よりも大きくなる。Comparing immediately after the word line WL is activated and the read operation for the memory cell is started, as shown in FIG. 3B, when the bit line BL is high precharged, the source of the access transistor is Therefore, the first storage node N1 becomes higher than the ground potential by about 0.2V, and the gate-source voltage of the access transistor 28 becomes small. On the other hand, as shown in FIG. 3D, when the bit line BL is row precharged, since the source of the access transistor 28 is the bit line BL, the gate-source voltage of the access transistor 28 is high precharged. It will be bigger than the case.
【0068】従って、ビット線対BL,/BLの電位差
が100mVになる時間を読み出し時間tMAと表わす
と、図3(d)に示すロウプリチャージの場合の読み出
し時間tMAの方が、図3(b)に示すハイプリチャー
ジの場合の読み出し時間tMAよりも早くなっている。
ちなみに、センスアンプの構成にもよるが、センス可能
なビット線対BL,/BLの電位差は通常数十mVであ
る。Therefore, when the time when the potential difference between the bit line pair BL and / BL becomes 100 mV is represented as the read time tMA, the read time tMA in the case of row precharge shown in FIG. It is faster than the read time tMA in the case of high precharge shown in b).
Incidentally, although it depends on the configuration of the sense amplifier, the potential difference between the senseable bit line pair BL, / BL is usually several tens mV.
【0069】また、図3(d)に示すように、読み出し
動作の開始から時間が経過すると、ソースであるビット
線BLの電位が変化し、アクセストランジスタ28のゲ
ート・ソース間電位がアクセストランジスタ28のしき
い値電圧まで降下すると、ビット線BLに対する充放電
が止むため、制御回路を新たに設けることなく、ビット
線に流出する不要な充放電電流を削減することができ
る。Further, as shown in FIG. 3D, after a lapse of time from the start of the read operation, the potential of the bit line BL which is the source changes, and the gate-source potential of the access transistor 28 changes to the access transistor 28. Since the charging / discharging of the bit line BL is stopped when the voltage drops to the threshold voltage of, the unnecessary charging / discharging current flowing out to the bit line can be reduced without newly providing a control circuit.
【0070】なお、図3(a)及び図3(c)に示すア
クセストランジスタ28がPMOSトランジスタである
場合には、前記とは逆に、ハイプリチャージの場合に、
アクセストランジスタ28のソースがビット線BLとな
るため、アクセストランジスタ28のゲート・ソース間
電圧はロウプリチャージの場合よりも大きくなる。従っ
て、ハイプリチャージの場合の読み出し時間tMAの方
が、ロウプリチャージの場合の読み出し時間tMAより
も速くなる。When the access transistor 28 shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c) is a PMOS transistor, contrary to the above, in the case of high precharge,
Since the source of the access transistor 28 is the bit line BL, the gate-source voltage of the access transistor 28 is larger than that in the case of row precharge. Therefore, the read time tMA in the case of high precharge is faster than the read time tMA in the case of row precharge.
【0071】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態を図面に基づいて説明する。(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0072】前記の第1の実施形態においては、読み出
し速度を高速にするため、ドライブトランジスタに印加
するメモリセルの電源電位VCMを高く設定する構成に
したが、書き込み動作時にドライブトランジスタの駆動
能力が大きい場合に、データの反転に要する時間が増大
することになり、また、場合によってはデータを反転さ
せることもできなくなる。In the first embodiment described above, the power supply potential VCM of the memory cell applied to the drive transistor is set to be high in order to increase the read speed. If it is large, the time required to invert the data increases, and in some cases, the data cannot be inverted.
【0073】そこで、本実施形態は、書き込み動作時に
メモリセルの電源電位VCMを降下させることにより、
書き込み速度の高速化を図る。Therefore, in the present embodiment, the power supply potential VCM of the memory cell is lowered during the write operation,
Increase the writing speed.
【0074】図4は本発明の第2の実施形態に係るデー
タ保持回路としてのSRAMの制御シーケンス図であ
る。図4において、WLはワード線に印可される電位を
示し、VCMはメモリセルの電源電位を示し、BL,/
BLはビット線対に印加される電位を示し、N1,N2
は第1及び第2の記憶ノードの電位を示している。VS
Sは周辺回路の接地電位、VCCは周辺回路に供給され
る電源電位である。また、メモリセルの電源電位VCM
のロウ電位側をVCCとし、ハイ電位側をVCMHとす
る。なお、第2の実施形態に係るデータ保持回路は図2
に示すSRAMメモリセルである。FIG. 4 is a control sequence diagram of the SRAM as the data holding circuit according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, WL indicates the potential applied to the word line, VCM indicates the power source potential of the memory cell, and BL, /
BL indicates the potential applied to the bit line pair, and N1, N2
Indicates the potentials of the first and second storage nodes. VS
S is the ground potential of the peripheral circuit, and VCC is the power supply potential supplied to the peripheral circuit. Also, the power supply potential VCM of the memory cell
The low potential side is set to VCC and the high potential side is set to VCMH. The data holding circuit according to the second embodiment is similar to that shown in FIG.
The SRAM memory cell shown in FIG.
【0075】図4に示すように、読み出し動作前の第1
の記憶ノードN1及び第2の記憶ノードN2の電位は相
補関係にあって、一方が電源電位VCCであれば他方が
接地電位VSSになる。As shown in FIG. 4, the first operation before the read operation is performed.
The electric potentials of the storage node N1 and the second storage node N2 are complementary to each other, and if one is the power supply potential VCC, the other is the ground potential VSS.
【0076】まず、読み出し期間を説明する。読み出し
動作が開始される直前にメモリセルの電源電位VCMが
ハイ電位VCMHに昇圧され、ハイデータを保持してい
る記憶ノードはハイ電位VCMHに上昇する。ワード線
WLが活性化されて読み出し動作が開始されると、ハイ
データを保持している記憶ノードは、いったん電位が降
下するが、第1の実施形態において説明したようにドラ
イブトランジスタの駆動能力が高められているため、電
圧降下によってデータが消滅することはない。読み出し
動作が終了すると、メモリセルの電源電位VCMがハイ
電位VCMHから電源電位VCCに降圧され、第1の記
憶ノードN1及び第2の記憶ノードN2の電位も、電源
電位VCCと接地電位VSSとに戻る。First, the read period will be described. Immediately before the read operation is started, the power supply potential VCM of the memory cell is boosted to the high potential VCMH, and the storage node holding the high data rises to the high potential VCMH. When the word line WL is activated and the read operation is started, the potential of the storage node holding the high data temporarily drops, but as described in the first embodiment, the drive capability of the drive transistor is reduced. Because it is increased, the voltage drop does not erase the data. When the read operation is completed, the power supply potential VCM of the memory cell is stepped down from the high potential VCCH to the power supply potential VCC, and the potentials of the first storage node N1 and the second storage node N2 also become the power supply potential VCC and the ground potential VSS. Return.
【0077】次に、書き込み期間を説明する。ワード線
WLが活性化されて書き込み動作が開始されると、保持
しているデータと書き込みデータとが異なる場合は、逆
転書き込みと呼ばれ、記憶ノードのハイ側の電圧降下と
記憶ノードのロウ側の電圧上昇とが同時に起こる。書き
込み動作中は、メモリセルの電源電位VCMがハイ電位
VCMHよりも低い電源電位VCCに下げられているた
め、ドライブトランジスタの駆動能力も小さくなってお
り、記憶ノードのハイ側の電圧降下量は大きくなるの
で、各記憶ノードの電位が入れ替わり、データが正しく
書き込まれる。Next, the writing period will be described. When the word line WL is activated and the write operation is started, when the held data is different from the write data, it is called reverse writing, and the voltage drop on the high side of the storage node and the low side of the storage node are called. The voltage rises at the same time. During the write operation, since the power supply potential VCM of the memory cell is lowered to the power supply potential VCC lower than the high potential VCMH, the drive capability of the drive transistor is also small, and the voltage drop amount on the high side of the storage node is large. Therefore, the potentials of the storage nodes are exchanged, and the data is written correctly.
【0078】なお、第2の実施形態においては、読み出
し期間にメモリセルの電源電位VCMがハイ電位VCM
Hに昇圧され、書き込み期間にハイ電位VCMHよりも
低いい電源電位VCCに降圧したが、これに限らず、メ
モリセル11は、読み出し期間に電源電位VCCが印加
され、書き込み期間に電源電位VCCよりも低い電位に
降圧された電位が印加されたとしても同様の効果を得る
ことができる。In the second embodiment, the power supply potential VCM of the memory cell is high potential VCM during the read period.
The voltage is boosted to H and lowered to the power supply potential VCC which is lower than the high potential VCMH in the writing period. However, the memory cell 11 is not limited to this, and the power supply potential VCC is applied in the reading period and is higher than the power supply potential VCC in the writing period. The same effect can be obtained even if a potential reduced to a low potential is applied.
【0079】また、待機時のメモリセル11の電源電位
VCMについては、リーク源となるトランジスタのゲー
ト・ソース間電位は0Vであるため、メモリセルの電源
電位VCMの値が通常の電源電位VCCよりも高いハイ
電位VCMHであっても、リーク電流が増加することは
ない。また、待機時のメモリセルの電源電位VCMを高
く設定すると、ソフトエラー等のノイズに対しても影響
を受け難くなるため、データの保持特性が良くなる。Regarding the power supply potential VCM of the memory cell 11 in the standby state, the gate-source potential of the transistor serving as the leak source is 0 V, so that the value of the power supply potential VCM of the memory cell is higher than the normal power supply potential VCC. The leakage current does not increase even at a high potential VCMH. Further, when the power supply potential VCM of the memory cell in the standby state is set to be high, it is less likely to be affected by noise such as soft error, so that the data retention characteristic is improved.
【0080】また、図4に示すように、読み出し期間が
開始される前に、メモリセルの電源電位VCMは電源電
位VCCからハイ電位VCMHに昇圧され、また、書き
込み期間が開始される前に、メモリセルの電源電位VC
Mはハイ電位VCMHから電源電位VCCに降圧されて
いる。これは読み出し動作又は書き込み動作を各期間内
に確実に終了させることを目的とする一例であり、必ず
しも各期間の開始前に該電圧を変動させることを必要と
しない。As shown in FIG. 4, the power supply potential VCM of the memory cell is boosted from the power supply potential VCC to the high potential VCMH before the read period is started, and before the write period is started. Power supply potential VC of memory cell
M is stepped down from the high potential VCMH to the power supply potential VCC. This is an example for the purpose of surely ending the read operation or the write operation within each period, and it is not always necessary to change the voltage before the start of each period.
【0081】また、メモリセルの接地電位VSMを書き
込み期間に高くなるように設定することによっても、書
き込み能力を向上させることができる。アクセストラン
ジスタ18,19がNMOSよりなるトランジスタであ
る場合は、ビット線BLのロウレベルがメモリセル11
のハイデータを破壊することによって書き込みが行なわ
れるが、第1の実施形態において説明したように、メモ
リセル11の読み出し電流を多くするあまり、ビット線
BLに0Vを印加してもメモリセル11のハイデータを
破壊できないほどデータの保持力が高まっている。そこ
で、メモリセルの接地電位VSMを書き込み動作時に高
くすることによって、データの保持力を弱め、書き込み
が可能な程度にメモリセルの接地電位VSMを昇圧させ
る。このようすを図2を用いて説明する。The writing ability can also be improved by setting the ground potential VSM of the memory cell to be high during the writing period. When the access transistors 18 and 19 are NMOS transistors, the low level of the bit line BL is the memory cell 11.
Writing is performed by destroying the high data of the memory cell 11. However, as described in the first embodiment, the read current of the memory cell 11 is increased so much that even if 0V is applied to the bit line BL, Data retention is so high that high data cannot be destroyed. Therefore, by increasing the ground potential VSM of the memory cell during the write operation, the data holding power is weakened and the ground potential VSM of the memory cell is boosted to the extent that writing is possible. This will be described with reference to FIG.
【0082】まず、第1の記憶ノードN1にハイデータ
が保持されていると仮定する。今、ワード線WLに電源
電位VCCが印加され、アクセストランジスタ18,1
9がオンになり、ビット線BLにロウ電位及びビット相
補線/BLにハイ電位がそれぞれ印加されると、第1の
記憶ノードN1の電位はビット線BLに引かれて降下す
るが、メモリセルの電源電位VCMの電位が高いとイン
バータ13を反転させるのに十分な程度に第1の記憶ノ
ードN1の電位が降下せず、従って、書き込みが完了し
ない。First, it is assumed that high data is held in the first storage node N1. Now, the power supply potential VCC is applied to the word line WL, and the access transistors 18, 1
When 9 is turned on and a low potential is applied to the bit line BL and a high potential is applied to the bit complementary line / BL, the potential of the first storage node N1 is pulled to the bit line BL and drops. If the power supply potential VCM is high, the potential of the first storage node N1 does not drop to a level sufficient to invert the inverter 13, and thus writing is not completed.
【0083】そこで、メモリセルの接地電位VSMを上
昇させると、インバータ13が反転する電位が高くなる
上に、第2の記憶ノードN2の電位がメモリセルの接地
電位VSMになっているため、第1のドライブトランジ
スタ14のゲート電位が上昇するので、該第1のドライ
ブトランジスタ14を流れる電流が減少することにな
り、第1の記憶ノードN1の電位も降下する。従って、
メモリセルの接地電位VSMを上昇させることによっ
て、書き込みレベル(メモリセル11が保持するデータ
が反転可能なビット線BLの電位)が大きくなり、書き
込み動作が高速化されることになる。Therefore, when the ground potential VSM of the memory cell is raised, the potential at which the inverter 13 is inverted is increased and the potential of the second storage node N2 is the ground potential VSM of the memory cell. Since the gate potential of the first drive transistor 14 increases, the current flowing through the first drive transistor 14 decreases, and the potential of the first storage node N1 also decreases. Therefore,
By increasing the ground potential VSM of the memory cell, the write level (the potential of the bit line BL at which the data held in the memory cell 11 can be inverted) becomes large, and the write operation is speeded up.
【0084】もちろん、待機時のメモリセルの接地電位
VSMはデータの保持さえ可能であればその電圧値は限
定されないが、書き込み動作時と整合させることによ
り、ワード線WLに負電圧を印加しなくても低しきい値
のアクセストランジスタ18,19が使用できるので
(ビット線BLの電位がオフ状態のワード線WLよりも
高ければアクセストランジスタ18,19のゲート・ソ
ース間電圧は負になる。)、より高速な読み出し動作が
期待できる。Of course, the voltage value of the ground potential VSM of the memory cell in the standby state is not limited as long as it can hold the data, but by matching with the write operation, the negative voltage is not applied to the word line WL. However, since the low threshold access transistors 18 and 19 can be used (if the potential of the bit line BL is higher than that of the word line WL in the off state, the gate-source voltage of the access transistors 18 and 19 becomes negative). Therefore, a faster read operation can be expected.
【0085】このように、例えば、メモリセルの電源電
位VCMを定常的に周辺回路の電源電位VCCよりも高
くなるように設定する一方、書き込み動作時と待機時に
はメモリセルの接地電位VSMを周辺回路の接地電位V
SSよりも高くなるように設定すると共に、読み出し動
作時にのみメモリセルの接地電位VSMを接地電位VS
Sに設定し、且つ、アクセストランジスタ18,19に
低しきい値のトランジスタを用いれば、データ読み出し
の高速性と、書き込み動作時及び待機時の低リーク特性
とを両立させることができる。Thus, for example, the power supply potential VCM of the memory cell is constantly set to be higher than the power supply potential VCC of the peripheral circuit, while the ground potential VSM of the memory cell is set to the peripheral circuit during the write operation and the standby. Ground potential V
It is set to be higher than SS, and the ground potential VSM of the memory cell is set to the ground potential VS only during the read operation.
If S is set and a low threshold transistor is used as the access transistors 18 and 19, both high speed of data reading and low leak characteristics at the time of write operation and standby can be achieved.
【0086】なお、アクセストランジスタ18,19が
PMOSよりなるトランジスタの場合は、メモリセル1
1に保持されているロウデータをビット線BLのハイレ
ベルで反転させることが書き込み動作となるので、読み
出し動作時と比べて書き込み動作時のメモリセルの接地
電位VSMを昇圧するか、又はメモリセルの電源電位V
CMを降圧するかによって、高速な書き込み動作が実現
できる。この場合においても、待機時のメモリセルの電
源電位VCMを書き込み動作時と同様にオフ状態のワー
ド線WLの電位(=VCC)よりも低くなるように設定
することにより、アクセストランジスタ18,19に低
しきい値のトランジスタを用いても、リーク電流を抑え
ることができる。If the access transistors 18 and 19 are PMOS transistors, the memory cell 1
Since the write operation is performed by inverting the row data held at 1 at the high level of the bit line BL, the ground potential VSM of the memory cell during the write operation is boosted as compared with the read operation, or the memory cell Power supply potential V
A high-speed write operation can be realized depending on whether the voltage of CM is stepped down. Also in this case, the power supply potential VCM of the memory cell in the standby state is set to be lower than the potential (= VCC) of the word line WL in the OFF state as in the write operation, so that the access transistors 18 and 19 are set. Even if a low threshold transistor is used, leakage current can be suppressed.
【0087】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態を図面に基づいて説明する。(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0088】図5は本発明の第3の実施形態に係るデー
タ保持回路としてのSRAMメモリセルを示す回路図で
ある。図5において、メモリセル41はアレイ状に配列
されたメモリセル群のうちの1つであり、第1のインバ
ータ42、第2のインバータ43、第1のアクセストラ
ンジスタ18及び第2のアクセストランジスタ19から
構成されている。ビット線BLのプリチャージ電位がロ
ウ電位である場合に、第1のインバータ42は、符号4
4に示すPMOSトランジスタである第1のドライブト
ランジスタと、符号46に示すNMOSトランジスタで
ある第1の負荷トランジスタとから構成されている。第
1のインバータ42と対をなす第2のインバータ43
は、符号45に示すPMOSトランジスタである第2の
ドライブトランジスタと、符号47に示すNMOSトラ
ンジスタである第2の負荷トランジスタとから構成され
ている。FIG. 5 is a circuit diagram showing an SRAM memory cell as a data holding circuit according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 5, a memory cell 41 is one of a group of memory cells arranged in an array, and includes a first inverter 42, a second inverter 43, a first access transistor 18 and a second access transistor 19. It consists of When the precharge potential of the bit line BL is a low potential, the first inverter 42 is
It is composed of a first drive transistor which is a PMOS transistor shown by 4 and a first load transistor which is an NMOS transistor shown by 46. Second inverter 43 paired with first inverter 42
Is composed of a second drive transistor which is a PMOS transistor shown by reference numeral 45 and a second load transistor which is an NMOS transistor shown by reference numeral 47.
【0089】メモリセル41の第1の記憶ノードN1と
なる第1のインバータ42の出力ノードは、第2のイン
バータ43の入力ノードである第2のドライブトランジ
スタ45及び第2の負荷トランジスタ47の各ゲート電
極に接続されている。また、メモリセル41の第2の記
憶ノードN2となる第2のインバータ43の出力ノード
は、第1のインバータ42の入力ノードである第1のド
ライブトランジスタ44及び第1の負荷トランジスタ4
6の各ゲート電極に接続されている。メモリセルアレイ
のうちの行方向のメモリセル41に対してアクセスを可
能にするワード線WLは、ビット線BLと第1の記憶ノ
ードN1との間に接続されている第1のアクセストラン
ジスタ18のゲート電極、及びビット相補線/BLと第
2の記憶ノードN2との間に接続されている第2のアク
セストランジスタ19のゲート電極にそれぞれ接続され
ている。The output node of the first inverter 42, which is the first storage node N1 of the memory cell 41, has the second drive transistor 45 and the second load transistor 47, which are the input nodes of the second inverter 43, respectively. It is connected to the gate electrode. The output node of the second inverter 43, which is the second storage node N2 of the memory cell 41, has the first drive transistor 44 and the first load transistor 4 which are the input nodes of the first inverter 42.
6 to each gate electrode. The word line WL that enables access to the memory cells 41 in the row direction of the memory cell array is the gate of the first access transistor 18 connected between the bit line BL and the first storage node N1. The gate electrode of the second access transistor 19 connected between the electrode and the bit complementary line / BL and the second storage node N2 is connected thereto.
【0090】第1のドライブトランジスタ44及び第2
のドライブトランジスタ45の各基板は第1のウェル電
位VNWに接続されており、第1の負荷トランジスタ4
6及び第2の負荷トランジスタ47の各基板は第2のウ
ェル電位VPWに接続されている。The first drive transistor 44 and the second
Each substrate of the drive transistor 45 of the first load transistor 4 is connected to the first well potential VNW.
Each substrate of 6 and the second load transistor 47 is connected to the second well potential VPW.
【0091】第1の実施形態においても説明したよう
に、メモリセルの面積を増やすことなくメモリセルに対
する読み出し速度を上げるためには、トランジスタのし
きい値電圧を下げることが有効であるが、待機時のリー
ク電流が増大するため、この構成を用いることはできな
かった。As described in the first embodiment, it is effective to lower the threshold voltage of the transistor in order to increase the read speed for the memory cell without increasing the area of the memory cell. This configuration could not be used because the leakage current at that time increases.
【0092】本実施形態においては、メモリセル41を
構成する各トランジスタのウェル電位を制御することに
より、読み出し動作中又は書き込み動作中の各トランジ
スタのしきい値電圧と待機時の各トランジスタのしきい
値電圧とを基板バイアス効果を用いて動的に変動させる
構成とした。In the present embodiment, by controlling the well potential of each transistor constituting the memory cell 41, the threshold voltage of each transistor during the read operation or the write operation and the threshold value of each transistor in the standby state are controlled. The value voltage and the voltage are dynamically changed by using the substrate bias effect.
【0093】読み出し動作時には、第1のドライブトラ
ンジスタ44及び第2のドライブトランジスタ45に大
きな駆動能力が求められるが、逆に書き込み動作時には
大きな駆動能力は不要であるため、各ドライブトランジ
スタ44,45の第1のウェル電位VNWを書き込み動
作時に比べて低くなるように制御する。A large drive capacity is required for the first drive transistor 44 and the second drive transistor 45 during a read operation, but on the contrary, a large drive capacity is not required during a write operation, so that the drive transistors 44 and 45 have a large drive capacity. The first well potential VNW is controlled to be lower than that in the write operation.
【0094】従って、読み出し動作時にのみPMOSよ
りなる各ドライブトランジスタ44,45のしきい値電
圧が下がるため、各ドライブトランジスタ44,45の
駆動能力が大きくなるので、メモリセル41の面積を増
加させることなく、また、待機時のリーク電流を増加さ
せることもなく読み出し動作を高速にすることができ
る。Therefore, since the threshold voltage of each drive transistor 44, 45 made of the PMOS is lowered only during the read operation, the drive capability of each drive transistor 44, 45 is increased, so that the area of the memory cell 41 is increased. Moreover, the read operation can be performed at high speed without increasing the leak current during standby.
【0095】また、書き込み動作時には、第1の負荷ト
ランジスタ46及び第2の負荷トランジスタ47が書き
込み動作を補助するために、大きな駆動能力が求められ
るので、各負荷トランジスタ46,47の第2のウェル
電位VPWを読み出し動作時と比べて高くなるように制
御する。In the write operation, the first load transistor 46 and the second load transistor 47 are required to have a large driving capability in order to assist the write operation. Therefore, the second well of each load transistor 46, 47 is required. The potential VPW is controlled to be higher than that during the read operation.
【0096】従って、書き込み動作時にのみNMOSよ
りなる各負荷トランジスタ46,47のしきい値電圧が
下がるため、各負荷トランジスタ46,47の駆動能力
が大きくなるので、メモリセル41の面積を増加させる
ことなく書き込み動作を高速にすることができる。Therefore, since the threshold voltage of each load transistor 46, 47 made of NMOS decreases only during the write operation, the drive capability of each load transistor 46, 47 increases, so that the area of the memory cell 41 should be increased. It is possible to speed up the writing operation without the need.
【0097】なお、各ウェル電位VNW,VPWの制御
は、独立して制御してもそれぞれの効果が得られるた
め、第1のウェル電位VNW又は第2のウェル電位VP
Wのうちのいずれか一方だけを制御する手段を有してい
てもよい。Since the respective well potentials VNW and VPW can be controlled independently, the respective effects can be obtained. Therefore, the first well potential VNW or the second well potential VP is controlled.
It may have a means for controlling only one of W.
【0098】また、ビット線のプリチャージ電位がハイ
電位である場合には、図5に示す第1の負荷トランジス
タ46及び第2の負荷トランジスタ47がドライブトラ
ンジスタとして機能し、第1のドライブトランジスタ4
4及び第2のドライブトランジスタ45が負荷トランジ
スタとして機能する。従って、ドライブトランジスタ4
6,47の駆動能力が読み出し動作時にのみ大きくなる
ように第2のウェル電位VPWを昇圧し、また、PMO
Sよりなる負荷トランジスタ44,45の駆動能力が書
き込み動作時にのみ大きくなるように第1のウェル電位
VNWを降圧すれば同じ効果を得ることができる。When the precharge potential of the bit line is the high potential, the first load transistor 46 and the second load transistor 47 shown in FIG. 5 function as drive transistors, and the first drive transistor 4
The fourth drive transistor 45 and the second drive transistor 45 function as load transistors. Therefore, drive transistor 4
The second well potential VPW is boosted so that the driving capability of the transistors 6, 47 becomes large only during the read operation, and the PMO
The same effect can be obtained by lowering the first well potential VNW so that the drive capability of the load transistors 44 and 45 made of S increases only during the write operation.
【0099】以下、本発明の第3の実施形態の第1変形
例に係るデータ保持回路としてのSRAMメモリセルを
説明する。The SRAM memory cell as the data holding circuit according to the first modification of the third embodiment of the present invention will be described below.
【0100】本変形例においては、読み出し動作時のノ
イズマージンを拡大するよう第1のウェル電位VNW又
は第2のウェル電位VPWを制御する。In this modification, the first well potential VNW or the second well potential VPW is controlled so as to increase the noise margin during the read operation.
【0101】具体的には、ビット線BLがロウプリチャ
ージされている場合は、NMOSよりなる負荷トランジ
スタ46,47のウェル電位である第2のウェル電位V
PWを高くする。これにより、負荷トランジスタ46,
47のしきい値電圧が低下するため、ロウデータを保持
する一方のインバータの負荷トランジスタがより活性化
される。その結果、他方のインバータのドライブトラン
ジスタがより活性化されるので、読み出し電流が増大す
ることになり、ノイズマージンが拡大する。Specifically, when the bit line BL is row precharged, the second well potential V, which is the well potential of the load transistors 46 and 47 made of NMOS.
Increase PW. As a result, the load transistor 46,
Since the threshold voltage of 47 is lowered, the load transistor of one of the inverters holding the row data is activated more. As a result, the drive transistor of the other inverter is activated more, so that the read current is increased and the noise margin is expanded.
【0102】また、ビット線BLがハイプリチャージさ
れている場合は、PMOSよりなる負荷トランジスタ4
4,45のウェル電位である第1のウェル電位VNWを
低くする。これにより、負荷トランジスタ44,45の
しきい値電圧が低下するため、ハイデータを保持する一
方のインバータの負荷トランジスタがより活性化され
る。その結果、他方のインバータのドライブトランジス
タがより活性化されるので、読み出し電流が増大するこ
とになり、ノイズマージンが拡大する。If the bit line BL is high precharged, the load transistor 4 made of PMOS is used.
The first well potential VNW, which is the well potential of 4, 45, is lowered. As a result, the threshold voltages of the load transistors 44 and 45 are lowered, so that the load transistor of one of the inverters holding high data is more activated. As a result, the drive transistor of the other inverter is activated more, so that the read current is increased and the noise margin is expanded.
【0103】以下、本発明の第3の実施形態の第2変形
例に係るデータ保持回路としてのSRAMメモリセルを
説明する。The SRAM memory cell as the data holding circuit according to the second modification of the third embodiment of the present invention will be described below.
【0104】本変形例においては、書き込み動作時にP
MOSトランジスタのウェル電位である第1のウェル電
位VNWを高くして、PMOSトランジスタのしきい値
電圧を大きくする。これにより、PMOSトランジスタ
の駆動能力が低下するため、逆転書き込みが容易に行な
われるので、高速な書き込みができる。In this modified example, P
The first well potential VNW, which is the well potential of the MOS transistor, is increased to increase the threshold voltage of the PMOS transistor. As a result, the driving capability of the PMOS transistor is lowered, and reverse writing is easily performed, so that high-speed writing can be performed.
【0105】以下、本発明の第3の実施形態の第3変形
例に係るデータ保持回路としてのSRAMメモリセルを
説明する。The SRAM memory cell as the data holding circuit according to the third modification of the third embodiment of the present invention will be described below.
【0106】本変形例においては、書き込み動作時にN
MOSトランジスタのウェル電位である第2のウェル電
位VPWを低くして、NMOSトランジスタのしきい値
電圧を大きくする。これにより、NMOSトランジスタ
の駆動能力が低下するため、逆転書き込みが容易に行な
われるので、高速な書き込みができる。In this modification, N is set during the write operation.
The second well potential VPW, which is the well potential of the MOS transistor, is lowered to increase the threshold voltage of the NMOS transistor. As a result, the driving capability of the NMOS transistor is lowered, and reverse writing is easily performed, so that high-speed writing can be performed.
【0107】なお、本実施形態において、各アクセスト
ランジスタ18,19の極性をそれぞれ反転させたトラ
ンジスタからなるデータ保持回路であっても、本発明と
同様の効果を得られることはいうまでもない。Needless to say, in the present embodiment, the same effect as that of the present invention can be obtained even if the data holding circuit is composed of transistors in which the polarities of the access transistors 18 and 19 are inverted.
【0108】[0108]
【発明の効果】請求項1又は2の発明に係るデータ保持
回路によると、第1及び第2のインバータがCMOSF
ETにより構成されている場合は、読み出し期間にN型
ドライブトランジスタのゲート・ソース間電圧が拡大す
るため、読み出し電流が増加するので、メモリセルの面
積を増大させることなく、低電圧駆動が実現できると共
に読み出し速度を高速にすることができる。また、読み
出し速度を許容される程度に設定するのであれば、メモ
リセルを構成する各トランジスタのサイズを小さくする
ことができると共に消費電流も減少させることができ
る。According to the data holding circuit of the first or second aspect of the present invention, the first and second inverters are CMOSF.
In the case of the ET, the gate-source voltage of the N-type drive transistor expands during the read period, and the read current increases, so that low voltage driving can be realized without increasing the area of the memory cell. At the same time, the reading speed can be increased. Further, if the read speed is set to an allowable level, the size of each transistor forming the memory cell can be reduced and the current consumption can be reduced.
【0109】また、待機時においても、メモリセルを駆
動する電源電位を通常の電源電位よりも高く設定してお
くと、リーク源となるトランジスタのゲート・ソース間
電位は0Vであるため、リーク電流が増加することはな
く、また、ソフトエラー等のノイズに対しても影響を受
け難くなるため、データの保持特性が良くなる。Further, even in the standby state, if the power supply potential for driving the memory cell is set higher than the normal power supply potential, the gate-source potential of the transistor serving as the leak source is 0 V, so that the leak current Does not increase, and is less likely to be affected by noise such as soft error, so that the data retention characteristic is improved.
【0110】請求項3又は4の発明に係るデータ保持回
路によると、第1及び第2のインバータがCMOSFE
Tにより構成されている場合は、読み出し期間にP型ド
ライブトランジスタのゲート・ソース間電圧が拡大する
ため、読み出し電流が増加するので、メモリセルの面積
を増大させることなく、低電圧駆動が実現できると共に
読み出し速度を高速にすることができる。According to the data holding circuit of the third or fourth aspect of the present invention, the first and second inverters are CMOSFE.
In the case of being configured by T, the gate-source voltage of the P-type drive transistor increases during the read period, and the read current increases, so that low voltage driving can be realized without increasing the area of the memory cell. At the same time, the reading speed can be increased.
【0111】さらに、データ読み出し線に印加されるプ
リチャージ電位がロウ電位に印加されているため、ハイ
電位に印加される場合に比べて、データ読み出し線がソ
ースとなるので、読み出し電流がさらに増加することに
なり、読み出し速度を一層高速にすることができる。Furthermore, since the pre-charge potential applied to the data read line is applied to the low potential, the data read line serves as the source compared to the case where it is applied to the high potential, so that the read current further increases. As a result, the read speed can be further increased.
【0112】また、読み出し速度を許容される程度に設
定するのであれば、メモリセルを構成する各トランジス
タのサイズを小さくすることができると共に消費電流も
減少させることができる。If the reading speed is set to an allowable level, the size of each transistor forming the memory cell can be reduced and the current consumption can be reduced.
【0113】請求項5又は6の発明に係るデータ保持回
路によると、第1及び第2のインバータがCMOSFE
Tにより構成されている場合は、書き込み期間にハイ側
のデータ保持部のドライブトランジスタのデータのラッ
チ能力が低下するため、もっとも書き込み時間を必要と
する逆転書き込みが容易に行なえるので、書き込み動作
が高速になる。According to the data holding circuit of the fifth or sixth aspect of the present invention, the first and second inverters are CMOSFE.
In the case of being configured by T, since the data latching ability of the drive transistor of the high-side data holding unit is reduced during the writing period, the reverse writing that requires the longest writing time can be easily performed, so that the writing operation is performed. Get faster.
【0114】請求項7又は8の発明に係るデータ保持回
路によると、第1及び第2のインバータがCMOSFE
Tにより構成されている場合は、書き込み期間にロウ側
のデータ保持部のドライブトランジスタのデータのラッ
チ能力が大きくなるため、もっとも書き込み時間を必要
とする逆転書き込みが容易に行なえるので、書き込み動
作が高速になる。According to the data holding circuit of the seventh or eighth aspect of the present invention, the first and second inverters are CMOSFE.
In the case of being composed of T, since the data latching ability of the drive transistor of the row side data holding unit becomes large during the writing period, the reverse writing which requires the longest writing time can be easily performed, so that the writing operation can be performed. Get faster.
【0115】請求項9の発明に係るデータ保持回路によ
ると、データ保持部からデータを読み出すデータ読み出
し線がハイプリチャージされている場合は、基板バイア
ス効果により読み出し期間におけるP型の負荷トランジ
スタのしきい値電圧が小さくなるため、該負荷トランジ
スタの駆動能力が大きくなる。これにより、読み出し期
間のN型のドライブトランジスタの駆動能力が大きくな
るので、リーク電流が増加することなく高速な読み出し
動作を行なえると共にノイズマージンが拡大する。According to the data holding circuit of the ninth aspect of the present invention, when the data read line for reading data from the data holding unit is high precharged, the threshold of the P-type load transistor during the read period is caused by the substrate bias effect. Since the value voltage becomes small, the driving ability of the load transistor becomes large. As a result, the driving capability of the N-type drive transistor during the read period is increased, so that high-speed read operation can be performed without increasing the leak current and the noise margin is expanded.
【0116】また、読み出し線がロウプリチャージされ
ている場合も、基板バイアス効果によりP型のドライブ
トランジスタのしきい値電圧が小さくなるため、該ドラ
イブトランジスタの駆動能力が大きくなるので、高速な
読み出し動作を行なえると共にノイズマージンが拡大す
る。Even when the read line is row precharged, the threshold voltage of the P-type drive transistor decreases due to the substrate bias effect, and the drive capability of the drive transistor increases, so that high-speed read is possible. The operation can be performed and the noise margin is expanded.
【0117】請求項10の発明に係るデータ保持回路に
よると、データ保持部からデータを読み出すデータ読み
出し線がハイプリチャージされている場合は、基板バイ
アス効果によりN型のドライブトランジスタのしきい値
電圧が小さくなるため、読み出し期間のドライブトラン
ジスタの駆動能力が大きくなるので、高速な読み出し動
作を行なえる。According to the data holding circuit of the tenth aspect of the present invention, when the data read line for reading data from the data holding unit is pre-charged high, the threshold voltage of the N-type drive transistor is increased by the substrate bias effect. Since it becomes smaller, the drive capability of the drive transistor during the read period becomes larger, so that high-speed read operation can be performed.
【0118】また、読み出し線がロウプリチャージされ
ている場合も、基板バイアス効果によりN型の負荷トラ
ンジスタのしきい値電圧が小さくなるので、該負荷トラ
ンジスタのデータのラッチ能力が大きくなる。これによ
り、読み出し期間のP型のドライブトランジスタの駆動
能力が大きくなるので、リーク電流が増加することなく
高速な読み出し動作を行なえると共にノイズマージンが
拡大する。Even when the read line is row precharged, the threshold voltage of the N-type load transistor is reduced due to the substrate bias effect, so that the data latching ability of the load transistor is increased. As a result, the driving capability of the P-type drive transistor during the read period increases, so that high-speed read operation can be performed without increasing the leak current, and the noise margin is expanded.
【0119】請求項11の発明に係るデータ保持回路に
よると、基板バイアス効果により書き込み期間における
P型トランジスタのしきい値電圧が小さくなるため、該
トランジスタの駆動能力が大きくなる。According to the data holding circuit of the eleventh aspect of the present invention, the threshold voltage of the P-type transistor in the writing period becomes small due to the substrate bias effect, so that the driving capability of the transistor becomes large.
【0120】請求項12の発明に係るデータ保持回路に
よると、基板バイアス効果により書き込み期間における
P型トランジスタのしきい値電圧が大きくなるため、P
型トランジスタの駆動能力が低下するので、逆転書き込
みが容易に行なわれ、トランジスタのサイズを増大させ
ることなく高速な書き込みができる。According to the data holding circuit of the twelfth aspect of the invention, the threshold voltage of the P-type transistor during the writing period increases due to the substrate bias effect.
Since the driving capability of the type transistor is reduced, reverse writing is easily performed, and high-speed writing can be performed without increasing the size of the transistor.
【0121】請求項13の発明に係るデータ保持回路に
よると、基板バイアス効果により書き込み期間における
N型トランジスタのしきい値電圧が大きくなるため、N
型トランジスタの駆動能力が低下するので、逆転書き込
みが容易に行なわれ、トランジスタのサイズを増大させ
ることなく高速な書き込みができる。According to the data holding circuit of the thirteenth aspect, the threshold voltage of the N-type transistor in the writing period increases due to the substrate bias effect.
Since the driving capability of the type transistor is reduced, reverse writing is easily performed, and high-speed writing can be performed without increasing the size of the transistor.
【0122】請求項14の発明に係るデータ保持回路に
よると、基板バイアス効果により書き込み期間における
N型トランジスタのしきい値電圧が小さくなるので、該
トランジスタの駆動能力が大きくなる。According to the data holding circuit of the fourteenth aspect of the present invention, the threshold voltage of the N-type transistor in the writing period becomes small due to the substrate bias effect, so that the driving capability of the transistor becomes large.
【0123】以上説明したように、本発明に係るデータ
保持回路によると、読み出し動作時と書き込み動作時と
の各トランジスタの駆動能力を独立に最適化できるた
め、読み出し速度を優先させるあまり、ハイデータとロ
ウデータとを入れ替えられなくなるという現象を避ける
ことができる。As described above, according to the data holding circuit of the present invention, the driving ability of each transistor during the read operation and the write operation can be optimized independently, so that the read speed is prioritized too much and the high data It is possible to avoid the phenomenon that the row data cannot be exchanged with the row data.
【0124】さらに、読み出し速度及び書き込み速度を
許容される程度に設定するのであれば、メモリセルを構
成する各トランジスタのサイズを小さくすることができ
るため、一層の高集積化を図ることができる。Furthermore, if the read speed and the write speed are set to an allowable level, the size of each transistor forming the memory cell can be reduced, and thus higher integration can be achieved.
【図1】本発明の第1の実施形態に係るデータ保持回路
を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a data holding circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施形態に係るデータ保持回路
のメモリセルを示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a memory cell of the data holding circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1の実施形態に係るSRAMメモリ
セルにおけるビット線のプリチャージ電位に関する動作
速度を比較した図であって、(a)はビット線がハイプ
リチャージの場合のメモリセル等価回路図であり、
(b)はハイプリチャージにおけるワード線、ビット線
及び第1の記憶ノードの各電圧と時間とのシミュレーシ
ョン結果を示すグラフであり、(c)はビット線がロウ
プリチャージの場合のメモリセル等価回路図であり、
(d)はロウプリチャージにおけるワード線、ビット線
及び第1の記憶ノードの各電圧と時間とのシミュレーシ
ョン結果を示すグラフである。FIG. 3 is a diagram comparing operating speeds related to a precharge potential of a bit line in the SRAM memory cell according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a memory cell equivalent when the bit line is in high precharge. It is a circuit diagram,
(B) is a graph showing a simulation result of each voltage and time of the word line, the bit line, and the first storage node in the high precharge, and (c) is a memory cell equivalent circuit when the bit line is in the low precharge. Is a figure,
(D) is a graph showing a simulation result of each voltage and time of the word line, the bit line, and the first storage node in the row precharge.
【図4】本発明の第2の実施形態に係るデータ保持回路
における制御シーケンス図である。FIG. 4 is a control sequence diagram in the data holding circuit according to the second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施形態に係るデータ保持回路
のメモリセルを示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a memory cell of a data holding circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図6】従来の低電圧駆動型SRAMメモリセルの回路
図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional low voltage drive type SRAM memory cell.
11 メモリセル 12 第1のインバータ 13 第2のインバータ 14 第1のドライブトランジスタ 15 第2のドライブトランジスタ 16 第1の負荷トランジスタ 17 第2の負荷トランジスタ 18 第1のアクセストランジスタ 19 第2のアクセストランジスタ 20 スイッチトランジスタ 21 スイッチトランジスタ 24 ドライブトランジスタ 26 ドライブトランジスタ 28 アクセストランジスタ 41 メモリセル 42 第1のインバータ 43 第2のインバータ 44 第1のドライブトランジスタ 45 第2のドライブトランジスタ 46 第1の負荷トランジスタ 47 第2の負荷トランジスタ N1 第1の記憶ノード N2 第2の記憶ノード ICM 読み出し電流 VCM メモリセルの電源電位 VSM メモリセルの接地電位 VCMH ハイ電位 VCC 電源電位 VSS 接地電位 PRE 電源電位 WL ワード線 BL ビット線 /BL ビット相補線 tMA 読み出し時間 VNW 第1のウェル電位 VPW 第2のウェル電位 11 Memory Cell 12 First Inverter 13 Second Inverter 14 First Drive Transistor 15 Second Drive Transistor 16 First Load Transistor 17 Second Load Transistor 18 First Access Transistor 19 Second Access Transistor 20 Switch transistor 21 Switch transistor 24 Drive transistor 26 Drive transistor 28 Access transistor 41 Memory cell 42 First inverter 43 Second inverter 44 First drive transistor 45 Second drive transistor 46 First load transistor 47 Second load Transistor N1 First storage node N2 Second storage node ICM Read current VCM Power supply potential of memory cell VSM Ground potential of memory cell VCMH Lee potential VCC power supply potential VSS ground potential PRE supply potential WL the word line BL bit line / BL complementary bit line tMA reading time VNW first well potential VPW second well potential
Claims (14)
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、 データの読み出し期間に前記データ保持部に印加される
電源電位は、前記データ保持部の周辺回路に印加される
電源電位よりも高くなるように設定されていることを特
徴とするデータ保持回路。1. A data holding unit comprising a first inverter and a second inverter in which one output node and the other input node are connected to each other, and the data holding unit is applied to the data holding unit during a data reading period. The data holding circuit is characterized in that the power supply potential is set to be higher than the power supply potential applied to the peripheral circuit of the data holding unit.
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、 データの読み出し期間に前記データ保持部に印加される
電源電位は、データの書き込み期間に前記データ保持部
に印加される電源電位よりも高くなるように設定されて
いることを特徴とするデータ保持回路。2. A data holding unit comprising a first inverter and a second inverter having one output node and the other input node connected to each other, the data holding unit being applied to the data holding unit during a data reading period. The data holding circuit is characterized in that the power supply potential is set to be higher than the power supply potential applied to the data holding unit during the data writing period.
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部と、 前記データ保持部からデータを読み出すデータ読み出し
線とを備え、 前記データ読み出し線はロウプリチャージされており、 データの読み出し期間に前記データ保持部に印加される
接地電位は、前記データ保持部の周辺回路に印加される
接地電位よりも低くなるように設定されていることを特
徴とするデータ保持回路。3. A data holding section comprising a first inverter and a second inverter whose one output node and the other input node are connected to each other, and a data read line for reading data from the data holding section. The data read line is row-precharged so that a ground potential applied to the data holding unit during a data read period is lower than a ground potential applied to a peripheral circuit of the data holding unit. A data holding circuit characterized by being set.
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部と、 前記データ保持部からデータを読み出すデータ読み出し
線とを備え、 前記データ読み出し線はロウプリチャージされており、 データの読み出し期間に前記データ保持部に印加される
接地電位は、データの書き込み期間に前記データ保持部
に印加される接地電位よりも低くなるように設定されて
いることを特徴とするデータ保持回路。4. A data holding unit comprising a first inverter and a second inverter, one output node and the other input node of which are connected to each other, and a data read line for reading data from the data holding unit. The data read line is row-precharged, and a ground potential applied to the data holding unit during a data reading period is lower than a ground potential applied to the data holding unit during a data writing period. A data holding circuit characterized by being set as follows.
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、 データの書き込み期間に前記データ保持部に印加される
電源電位は、前記データ保持部の周辺回路に印加される
電源電位よりも低くなるように設定されていることを特
徴とするデータ保持回路。5. A data holding unit comprising a first inverter and a second inverter in which one output node and the other input node are connected to each other, and is applied to the data holding unit during a data writing period. The data holding circuit is characterized in that the power supply potential is set to be lower than the power supply potential applied to the peripheral circuit of the data holding unit.
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、 データの書き込み期間に前記データ保持部に印加される
電源電位は、データの読み出し期間に前記データ保持部
に印加される電源電位よりも低くなるように設定されて
いることを特徴とするデータ保持回路。6. A data holding unit comprising a first inverter and a second inverter, one output node and the other input node of which are connected to each other, and which is applied to the data holding unit during a data writing period. The data holding circuit is characterized in that the power supply potential is set to be lower than the power supply potential applied to the data holding section during the data reading period.
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、 データの書き込み期間に前記データ保持部に印加される
接地電位は、前記データ保持部の周辺回路に印加される
接地電位よりも高くなるように設定されていることを特
徴とするデータ保持回路。7. A data holding unit comprising a first inverter and a second inverter in which one output node and the other input node are connected to each other, and is applied to the data holding unit during a data writing period. The data holding circuit is set such that the ground potential is higher than the ground potential applied to the peripheral circuit of the data holding unit.
が互いに接続された第1のインバータと第2のインバー
タとからなるデータ保持部を備え、 データの書き込み期間に前記データ保持部に印加される
接地電位は、データの読み出し期間に前記データ保持部
に印加される接地電位よりも高くなるように設定されて
いることを特徴とするデータ保持回路。8. A data holding unit comprising a first inverter and a second inverter, one output node and the other input node of which are connected to each other, and which is applied to the data holding unit during a data writing period. The data holding circuit is set such that the ground potential is higher than the ground potential applied to the data holding unit during the data reading period.
が互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN型
トランジスタからなる第1のインバータと第2のインバ
ータとを備え、 データの読み出し期間の前記P型トランジスタのウェル
電位は、データの書き込み期間の前記P型トランジスタ
のウェル電位よりも低くなるように設定されていること
を特徴とするデータ保持回路。9. An output node on one side and an input node on the other side are connected to each other, and are provided with a first inverter and a second inverter, each of which is composed of a P-type transistor and an N-type transistor, respectively. A data holding circuit, wherein the well potential of the type transistor is set to be lower than the well potential of the P-type transistor in a data writing period.
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、 データの読み出し期間の前記N型トランジスタのウェル
電位は、データの書き込み期間の前記N型トランジスタ
のウェル電位よりも高くなるように設定されていること
を特徴とするデータ保持回路。10. An output node on one side and an input node on the other side are connected to each other, and are respectively a P-type transistor and an N-type transistor.
A first inverter and a second inverter each of which is composed of a transistor, and is set such that a well potential of the N-type transistor during a data read period is higher than a well potential of the N-type transistor during a data write period. A data holding circuit characterized by being provided.
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、 データの書き込み期間の前記P型トランジスタのウェル
電位は、データの読み出し期間の前記P型トランジスタ
のウェル電位よりも低くなるように設定されていること
を特徴とするデータ保持回路。11. An output node on one side and an input node on the other side are connected to each other, and are respectively a P-type transistor and an N-type transistor.
A first inverter and a second inverter each of which is composed of a P-type transistor, and is set such that a well potential of the P-type transistor during a data writing period is lower than a well potential of the P-type transistor during a data reading period. A data holding circuit characterized by being provided.
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、 データの書き込み期間の前記P型トランジスタのウェル
電位は、データの読み出し期間の前記P型トランジスタ
のウェル電位よりも高くなるように設定されていること
を特徴とするデータ保持回路。12. One output node and the other input node are connected to each other, and a P-type transistor and an N-type transistor are provided, respectively.
A first inverter and a second inverter each of which is composed of a P-type transistor, and is set such that a well potential of the P-type transistor in a data writing period is higher than a well potential of the P-type transistor in a data reading period. A data holding circuit characterized by being provided.
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、 データの書き込み期間の前記N型トランジスタのウェル
電位は、データの読み出し期間の前記N型トランジスタ
のウェル電位よりも低くなるように設定されていること
を特徴とするデータ保持回路。13. An output node on one side and an input node on the other side are connected to each other, and are respectively a P-type transistor and an N-type transistor.
A first inverter and a second inverter each of which is composed of a transistor, and is set so that a well potential of the N-type transistor during a data writing period is lower than a well potential of the N-type transistor during a data reading period. A data holding circuit characterized by being provided.
とが互いに接続され、それぞれP型トランジスタ及びN
型トランジスタからなる第1のインバータと第2のイン
バータとを備え、 データの書き込み期間の前記N型トランジスタのウェル
電位は、データの読み出し期間の前記N型トランジスタ
のウェル電位よりも高くなるように設定されていること
を特徴とするデータ保持回路。14. One output node and the other input node are connected to each other, and are a P-type transistor and an N-type, respectively.
A first inverter and a second inverter, each of which is formed of a transistor, and is set such that the well potential of the N-type transistor during the data writing period is higher than the well potential of the N-type transistor during the data reading period. A data holding circuit characterized by being provided.
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|---|---|---|---|
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| JP28321595 | 1995-10-31 | ||
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-10-16 JP JP27325296A patent/JP3188634B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3188634B2 (en) | 2001-07-16 |
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