JPH09288894A - Ferroelectric memory - Google Patents
Ferroelectric memoryInfo
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- JPH09288894A JPH09288894A JP8122397A JP12239796A JPH09288894A JP H09288894 A JPH09288894 A JP H09288894A JP 8122397 A JP8122397 A JP 8122397A JP 12239796 A JP12239796 A JP 12239796A JP H09288894 A JPH09288894 A JP H09288894A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 プレート選択方式を採る強誘電体メモリのサ
イクルタイムを高速化し、また大容量の強誘電体メモリ
の読み出し動作を安定化し、その低消費電力化を図る。
【解決手段】 プレート線VPL0〜VPL7を、指定
されたワード線の選択動作が開始される前に有効レベル
とし、このワード線が非選択状態とされた後に無効レベ
ルとするとともに、プレート線VPL0〜VPL7の有
効レベルを、ビット線における2値読み出し信号のレベ
ルつまり電源電圧VCC及び接地電位VSS間の中間電
位HVCとし、その無効レベルを、ビット線のプリチャ
ージ電位である電源電圧VCC又は接地電位VSSとす
る。また、強誘電体メモリのメモリアレイを、例えばn
+1組の相補ビット線B00*〜B0n*ないしB70
*〜B7n*を単位として複数のメモリアレイブロック
MAB0〜MAB7に分割し、対応するプレート線VP
L0〜VPL7を中間電位HVCのような有効レベルと
することで選択的に活性状態とする。
(57) [Abstract] (Correction) [Problem] To speed up the cycle time of a ferroelectric memory adopting a plate selection method, to stabilize the read operation of a large capacity ferroelectric memory, and to reduce its power consumption. Try. SOLUTION: Plate lines VPL0 to VPL7 are set to a valid level before a selection operation of a designated word line is started, and set to an invalid level after this word line is deselected, and plate lines VPL0 to VPL0 are set. The effective level of VPL7 is set to the level of the binary read signal on the bit line, that is, the intermediate potential HVC between the power supply voltage VCC and the ground potential VSS, and its invalid level is set to the power supply voltage VCC or the ground potential VSS which is the precharge potential of the bit line. And In addition, the memory array of the ferroelectric memory is, for example, n
+1 set of complementary bit lines B00 * to B0n * to B70
Dividing into a plurality of memory array blocks MAB0 to MAB7 in units of * to B7n *, and corresponding plate lines VP
L0 to VPL7 are selectively activated by setting them to an effective level such as the intermediate potential HVC.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は強誘電体メモリに
関し、例えば、強誘電体不揮発性RAM(ランダムアク
セスメモリ)及びシャドーRAMならびにその高速化及
び低消費電力化に利用して特に有効な技術に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory, for example, a ferroelectric non-volatile RAM (random access memory) and a shadow RAM, and a technique particularly effective when used for speeding up and low power consumption thereof. It is a thing.
【0002】[0002]
【従来の技術】強誘電体キャパシタ及びアドレス選択M
OSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジス
タ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型
電界効果トランジスタの総称とする)を含む強誘電体メ
モリセルが格子状に配置されてなるメモリアレイを基本
構成要素とする強誘電体メモリがある。また、強誘電体
メモリを専ら不揮発モードで動作させるいわゆる強誘電
体不揮発性RAMがあり、通常動作時は強誘電体キャパ
シタのプレート電位及びビット線のプリチャージ電位を
電源電圧及び接地電位間の中間電位として揮発モードで
動作させ、電源切断時には不揮発モードで動作させるシ
ャドーRAMがある。2. Description of the Related Art Ferroelectric capacitors and address selection M
A memory array is basically formed by arranging ferroelectric memory cells including an OSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor; generically referred to as an insulated gate field effect transistor in this specification) in a grid pattern. There is a ferroelectric memory as a constituent element. Further, there is a so-called ferroelectric non-volatile RAM that operates the ferroelectric memory exclusively in a non-volatile mode. During normal operation, the plate potential of the ferroelectric capacitor and the pre-charge potential of the bit line are set between the power supply voltage and the ground potential. There is a shadow RAM that operates in a volatile mode as a potential and operates in a non-volatile mode when the power is turned off.
【0003】シャドーRAMは、不揮発モードから揮発
モードへ移行するためのリコールモードを有する。ま
た、強誘電体不揮発性RAM及びシャドーRAMは、各
ビット線に対応して設けられる単位増幅回路を含むセン
スアンプを具備し、これらの単位増幅回路は、コモンソ
ース線に動作電源つまり電源電圧及び接地電位が選択的
に供給されることで選択的にかつ一斉に動作状態とされ
る。The shadow RAM has a recall mode for shifting from the nonvolatile mode to the volatile mode. Further, the ferroelectric non-volatile RAM and the shadow RAM each include a sense amplifier including a unit amplifier circuit provided corresponding to each bit line, and these unit amplifier circuits are connected to a common source line with an operating power supply, that is, a power supply voltage. When the ground potential is selectively supplied, the operating states are selectively and simultaneously performed.
【0004】一方、強誘電体メモリにおいて、所定数の
行又は列に配置される強誘電体メモリセルのプレートを
それぞれ対応するプレート線に共通結合し、これらのプ
レート線を選択的に有効レベルとすることで対応する所
定数の強誘電体メモリセルを選択的に選択状態とするい
わゆるプレート選択方式がある。このプレート選択方式
において、メモリアレイの各ビット線は、電源電圧又は
接地電位にプリチャージされ、プレート線の選択レベル
は、充分な信号量を得るべく、ビット線のプリチャージ
電位とは異なる接地電位又は電源電圧とされる。On the other hand, in the ferroelectric memory, the plates of the ferroelectric memory cells arranged in a predetermined number of rows or columns are commonly coupled to corresponding plate lines, and these plate lines are selectively set to effective levels. By doing so, there is a so-called plate selection method in which a corresponding predetermined number of ferroelectric memory cells are selectively brought into a selected state. In this plate selection method, each bit line of the memory array is precharged to the power supply voltage or the ground potential, and the selection level of the plate line is set to the ground potential different from the precharge potential of the bit line in order to obtain a sufficient signal amount. Alternatively, the power supply voltage is used.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】周知のように、強誘電
体不揮発性RAMの不揮発モードによる読み出し動作な
らびにシャドーRAMのリコールモードによる読み出し
動作は、選択された強誘電体メモリセルの分極状態を反
転させて読み出すいわゆる破壊読み出しであり、読み出
し終了後には選択された強誘電体メモリセルの分極状態
をもとに戻すための再書き込みが必要となる。したがっ
て、強誘電体不揮発性RAM又はシャドーRAMがプレ
ート選択方式を採る場合、電源電圧又は接地電位のよう
なプリチャージ電位から接地電位又は電源電圧のような
有効レベルとされた選択プレート線は、ワード線を非選
択状態とする前にもとのプリチャージ電位に戻し、ビッ
ト線上に確立された2値読み出し信号を利用して選択メ
モリセルに対する再書き込みを行う必要がある。つま
り、プレート選択方式を採る場合、プレート線をプリチ
ャージ電位に戻してから充分な再書き込みが行われるま
での間に所定の期間をおく必要がある訳であって、プレ
ート線電位が固定される通常のワード線選択方式に比較
して、強誘電体不揮発性RAM及びシャドーRAM等の
サイクルタイムが長くなり、これを含むシステムのマシ
ンサイクルが制約を受ける。As is well known, the read operation in the nonvolatile mode of the ferroelectric non-volatile RAM and the read operation in the recall mode of the shadow RAM reverse the polarization state of the selected ferroelectric memory cell. This is so-called destructive read in which the read is performed, and after the read is completed, rewrite is necessary to restore the polarization state of the selected ferroelectric memory cell. Therefore, when the ferroelectric non-volatile RAM or the shadow RAM adopts the plate selection method, the selection plate line made to be an effective level such as the ground potential or the power supply voltage from the precharge potential such as the power supply voltage or the ground potential is a word. Before the line is brought into the non-selected state, it is necessary to return it to the original precharge potential and rewrite the selected memory cell by utilizing the binary read signal established on the bit line. That is, when the plate selection method is adopted, it is necessary to wait for a predetermined period from the time when the plate line is returned to the precharge potential until the time when sufficient rewriting is performed, and the plate line potential is fixed. Compared with the normal word line selection method, the cycle time of the ferroelectric non-volatile RAM and shadow RAM becomes longer, and the machine cycle of the system including this is restricted.
【0006】一方、強誘電体不揮発性RAMの不揮発モ
ードによる読み出し動作時ならびにシャドーRAMのリ
コールモードによる読み出し動作時、センスアンプの単
位増幅回路は、前述のように、一斉に動作状態とされ
る。また、近年における強誘電体メモリの大容量化は著
しく、これにともなって、一斉に動作状態とされるセン
スアンプの単位増幅回路の数も増大する傾向にある。こ
の結果、強誘電体不揮発性RAM及びシャドーRAM等
の電源ノイズが増大し、その読み出し動作が不安定にな
るとともに、強誘電体不揮発性RAM及びシャドーRA
M等の読み出し動作における動作電流が増大し、その低
消費電力化が阻害される。On the other hand, during the read operation of the ferroelectric non-volatile RAM in the non-volatile mode and the read operation of the shadow RAM in the recall mode, the unit amplifier circuits of the sense amplifiers are simultaneously operated as described above. Further, in recent years, the capacity of the ferroelectric memory has been remarkably increased, and along with this, the number of unit amplifier circuits of the sense amplifiers which are operated simultaneously is also increasing. As a result, the power supply noise of the ferroelectric non-volatile RAM and shadow RAM increases, and the read operation becomes unstable, and at the same time, the ferroelectric non-volatile RAM and shadow RA.
The operating current in the read operation of M and the like increases, which hinders the reduction of power consumption.
【0007】この発明の目的は、プレート選択方式を採
る強誘電体メモリのサイクルタイムを高速化し、強誘電
体メモリを含むシステムのマシンサイクルを高速化する
ことにある。この発明の他の目的は、大容量化された強
誘電体メモリの読み出し動作を安定化し、その低消費電
力化を図ることにある。An object of the present invention is to speed up the cycle time of a ferroelectric memory adopting a plate selection system and speed up the machine cycle of a system including the ferroelectric memory. Another object of the present invention is to stabilize the read operation of a ferroelectric memory having a large capacity and to reduce its power consumption.
【0008】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。[0008] The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、プレート選択方式を採る強誘
電体不揮発性RAM及びシャドーRAM等の強誘電体メ
モリにおいて、プレート線を、指定されたワード線の選
択動作が開始される前に有効レベルとし、このワード線
が非選択状態とされた後に無効レベルとするとともに、
プレート線の有効レベルを、ビット線における2値読み
出し信号の増幅後のハイレベル及びロウレベル間つまり
電源電圧及び接地電位間の中間電位とし、その無効レベ
ルを、ビット線のプリチャージ電位である電源電圧又は
接地電位とする。また、強誘電体不揮発性RAM及びシ
ャドーRAM等のメモリアレイを、例えば所定数のビッ
ト線を単位として複数のメモリアレイブロックに分割
し、これらのメモリアレイブロックを、対応するプレー
ト線を有効レベルとすることで選択的に活性状態とする
とともに、センスアンプを、メモリアレイブロックに対
応して複数のセンスアンプブロックに分割し、対応する
メモリアレイブロックとともに選択的に活性状態とす
る。The following is a brief description of an outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application. That is, in a ferroelectric memory such as a ferroelectric non-volatile RAM and a shadow RAM adopting the plate selection method, the plate line is set to an effective level before the selection operation of the designated word line is started, and this word line is After being deselected, it becomes an invalid level,
The effective level of the plate line is an intermediate potential between the high level and the low level after amplification of the binary read signal on the bit line, that is, the power supply voltage and the ground potential, and the invalid level thereof is the power supply voltage which is the precharge potential of the bit line. Or set to ground potential. Further, a memory array such as a ferroelectric non-volatile RAM and a shadow RAM is divided into a plurality of memory array blocks, for example, with a predetermined number of bit lines as a unit, and these memory array blocks are set to corresponding plate lines as effective levels. As a result, the sense amplifier is selectively activated, and the sense amplifier is divided into a plurality of sense amplifier blocks corresponding to the memory array blocks and selectively activated together with the corresponding memory array blocks.
【0010】上記した手段によれば、指定されたワード
線を選択状態とするだけで、言い換えるならば指定され
たワード線が選択状態とされる間にプレート線を有効レ
ベル又は無効レベルとすることなく、選択された強誘電
体メモリセルに対する不揮発データの再書き込みを実現
できるとともに、指定されたメモリアレイブロックに対
応するセンスアンプブロックのみを選択的に活性状態と
し、強誘電体不揮発性RAM及びシャドーRAM等の不
揮発読み出し動作時の所要動作電流を低減することがで
きる。これにより、プレート選択方式を採る強誘電体不
揮発性RAM及びシャドーRAM等のサイクルタイムを
高速化し、これを含むシステムのマシンサイクルを高速
化することができるとともに、大容量化された強誘電体
不揮発性RAM及びシャドーRAM等の電源ノイズを抑
制してその読み出し動作を安定化し、あわせてその低消
費電力化を図ることができる。According to the above means, only the designated word line is brought into the selected state, in other words, the plate line is brought to the valid level or the invalid level while the designated word line is brought into the selected state. Without rewriting non-volatile data to the selected ferroelectric memory cell, and selectively activating only the sense amplifier block corresponding to the specified memory array block, the ferroelectric nonvolatile RAM and shadow It is possible to reduce the required operating current during the non-volatile read operation of the RAM or the like. As a result, the cycle time of the ferroelectric non-volatile RAM and shadow RAM adopting the plate selection method can be shortened, the machine cycle of the system including the same can be shortened, and the capacity of the ferroelectric non-volatile RAM can be increased. Noise can be suppressed by suppressing power supply noise of the static RAM and shadow RAM, and the power consumption thereof can be reduced.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
強誘電体不揮発性RAM(強誘電体メモリ)の一実施例
のブロック図が示され、図2には、図1の強誘電体不揮
発性RAMに含まれるメモリアレイMARY及びセンス
アンプSAの一実施例のブロック図が示されている。こ
れらの図をもとに、まずこの実施例の強誘電体不揮発性
RAMの構成及び動作の概要を説明する。なお、図1及
び図2の各ブロックを構成する回路素子は、特に制限さ
れないが、公知のMOSFET集積回路の製造技術によ
り、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に形
成される。1 is a block diagram showing an embodiment of a ferroelectric non-volatile RAM (ferroelectric memory) to which the present invention is applied, and FIG. A block diagram of one embodiment of a memory array MARY and a sense amplifier SA included in a dielectric nonvolatile RAM is shown. Based on these figures, first, an outline of the configuration and operation of the ferroelectric nonvolatile RAM of this embodiment will be described. The circuit elements forming each block in FIGS. 1 and 2 are not particularly limited, but are formed on one semiconductor substrate surface such as single crystal silicon by a known MOSFET integrated circuit manufacturing technique.
【0012】図1において、この実施例の強誘電体不揮
発性RAMは、半導体基板面積の大半を占めて配置され
るメモリアレイMARYをその基本構成要素とする。メ
モリアレイMARYは、図2に例示されるように、図の
垂直方向に平行して配置されるm+1本のワード線W0
〜Wmと、図の水平方向に平行して配置される合計8×
(n+1)組の相補ビット線B00*〜B0n*ないし
B70*〜B7n*(ここで、例えば非反転ビット線B
00T及び反転ビット線B00Bを、合わせて相補ビッ
ト線B00*のように*を付して表す。また、それが有
効とされるとき選択的にハイレベルとされるいわゆる非
反転ビット線等については、その名称の末尾にTを付し
て表し、それが有効とされるとき選択的にロウレベルと
される反転ビット線等については、その名称の末尾にB
を付して表す。以下同様)とを含む。これらのワード線
及び相補ビット線の交点には、合計8×(m+1)×
(n+1)対の強誘電体メモリセルが格子状に配置され
る。In FIG. 1, the ferroelectric non-volatile RAM of this embodiment has a memory array MARY arranged as a basic constituent element which occupies most of the semiconductor substrate area. As illustrated in FIG. 2, the memory array MARY has m + 1 word lines W0 arranged in parallel in the vertical direction of the drawing.
~ Wm and a total of 8x arranged in parallel to the horizontal direction of the figure
(N + 1) sets of complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n * (here, for example, the non-inverted bit line B
00T and the inversion bit line B00B are collectively denoted by * like a complementary bit line B00 *. In addition, a so-called non-inverted bit line or the like which is selectively set to high level when it is enabled is represented by adding T to the end of the name, and when it is enabled, it is selectively set to low level. For inverted bit lines etc. that are written, B is added at the end of the name.
It is indicated by adding. The same applies hereinafter). At the intersections of these word lines and complementary bit lines, a total of 8 × (m + 1) ×
(N + 1) pairs of ferroelectric memory cells are arranged in a grid pattern.
【0013】この実施例において、メモリアレイMAR
Yは、所定数つまりn+1組の相補ビット線を単位とし
て8個のメモリアレイブロックMAB0〜MAB7に分
割され、これらのメモリアレイブロックを構成する(m
+1)×(n+1)対の強誘電体メモリセルのプレート
は、対応するプレート線VPL0〜VPL7にそれぞれ
共通結合される。また、メモリアレイブロックMAB0
〜MAB7を構成する相補ビット線B00*〜B0n*
ないしB70*〜B7n*の非反転及び反転信号線は、
強誘電体不揮発性RAMが非選択状態とされるとき、と
もに接地電位VSS又は電源電圧VCCにプリチャージ
され、センスアンプSAの対応する単位増幅回路による
微小読み出し信号の増幅動作が終了した後には、そのい
ずれか一方が選択的に電源電圧VCC又は接地電位VS
Sとされる。In this embodiment, the memory array MAR
Y is divided into eight memory array blocks MAB0 to MAB7 in units of a predetermined number, that is, n + 1 sets of complementary bit lines, and these memory array blocks are configured (m
The plates of the ferroelectric memory cells of +1) × (n + 1) pairs are commonly coupled to the corresponding plate lines VPL0 to VPL7. In addition, the memory array block MAB0
To complementary bit lines B00 * to B0n * which form to MAB7
Through B70 * to B7n * non-inverted and inverted signal lines,
When the ferroelectric nonvolatile RAM is in the non-selected state, both are precharged to the ground potential VSS or the power supply voltage VCC, and after the amplification operation of the minute read signal by the corresponding unit amplifier circuit of the sense amplifier SA is completed, Either one of them selectively supplies the power supply voltage VCC or the ground potential VS.
S.
【0014】一方、プレート線VPL0〜VPL7は、
通常、相補ビット線B00*〜B0n*ないしB70*
〜B7n*のプリチャージ電位つまり接地電位VSS又
は電源電圧VCCのような無効レベルとされ、強誘電体
不揮発性RAMが選択状態とされると、所定のタイミン
グでしかも上位3ビットのYアドレス信号AYi−2な
いしAYiに従って択一的に中間電位HVCのような有
効レベルとされる。なお、中間電位HVCは、相補ビッ
ト線B00*〜B0n*ないしB70*〜B7n*にお
ける2値読み出し信号の増幅後のハイレベル及びロウレ
ベル間つまり電源電圧VCC及び接地電位VSS間のほ
ぼ中間電位とされる。On the other hand, the plate lines VPL0 to VPL7 are
Normally, complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 *
When the ferroelectric non-volatile RAM is brought into a selected state by setting the precharge potential of B7n *, that is, the ground potential VSS or the power supply voltage VCC to the selected state, the Y address signal AYi of the upper 3 bits is set at a predetermined timing. -2 to AYi, the effective level is alternatively set to the intermediate potential HVC. The intermediate potential HVC is set to a substantially intermediate potential between the high level and the low level after amplification of the binary read signal in the complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n *, that is, between the power supply voltage VCC and the ground potential VSS. It
【0015】これにより、ワード線W0〜Wmが択一的
に高電圧VCHのような選択レベルとされるとき、メモ
リアレイブロックMAB0〜MAB7では、対応する8
×(n+1)対の強誘電体メモリセルのアドレス選択M
OSFETが一斉にオン状態となるが、プレート線VP
L0〜VPL7のうち有効レベルにあるプレート線に対
応する1個のメモリアレイブロックのみが実質的な活性
状態となり、その選択ワード線に結合されるn+1対の
強誘電体メモリセルの微小読み出し信号が対応するn+
1組の相補ビット線に出力される。プレート線VPL0
〜VPL7のうち無効レベルにあるプレート線に対応す
る7個のメモリアレイブロックは、プレート線の無効レ
ベルと対応する相補ビット線のプリチャージ電位とが同
一電位であるために活性状態とはならず、読み出し動作
は行われない。As a result, when the word lines W0 to Wm are alternatively set to the selected level such as the high voltage VCH, the memory array blocks MAB0 to MAB7 have the corresponding 8 levels.
Address selection M of × (n + 1) pairs of ferroelectric memory cells
The OSFETs are turned on all at once, but the plate line VP
Of L0 to VPL7, only one memory array block corresponding to the plate line at the effective level becomes substantially active, and the minute read signal of the n + 1 pair of ferroelectric memory cells coupled to the selected word line is Corresponding n +
It is output to a pair of complementary bit lines. Plate line VPL0
Of the VPL7, the seven memory array blocks corresponding to the plate line at the invalid level are not activated because the invalid level of the plate line and the precharge potential of the corresponding complementary bit line are the same potential. , No read operation is performed.
【0016】このように、この実施例の強誘電体不揮発
性RAMでは、ワード線W0〜Wmによる行単位の選択
にあわせて、プレート線VPL0〜VPL7によるメモ
リアレイブロック単位の選択が行われるいわゆるプレー
ト選択方式が採られ、指定された1個のメモリアレイブ
ロックの中から指定されたワード線に結合されるn+1
個の強誘電体メモリセルが選択的に選択状態とされる。
なお、メモリアレイMARYの具体的構成については、
後で詳細に説明する。As described above, in the ferroelectric non-volatile RAM of this embodiment, the so-called plate in which the memory cells in the memory array block are selected by the plate lines VPL0 to VPL7 in accordance with the selection in the row unit by the word lines W0 to Wm. A selection method is adopted, and n + 1 is connected to a specified word line from a specified one memory array block.
The ferroelectric memory cells are selectively brought into a selected state.
The specific configuration of the memory array MARY is as follows.
Details will be described later.
【0017】メモリアレイMARYを構成するワード線
W0〜Wmは、その下方においてXアドレスデコーダX
Dに結合され、択一的に選択レベルとされる。Xアドレ
スデコーダXDには、XアドレスラッチXLからi+1
ビットの内部アドレス信号X0〜Xiが供給されるとと
もに、クロック発生回路CGから内部制御信号XGが供
給される。また、XアドレスラッチXLには、アドレス
入力端子A0〜AiからアドレスバッファABを介して
Xアドレス信号AX0〜AXiが時分割的に供給され、
クロック発生回路CGから内部制御信号XLが供給され
る。The word lines W0 to Wm forming the memory array MARY have X address decoders X below them.
D and, alternatively, the selection level. The X address decoder XD has i + 1 from X address latches XL.
The bit internal address signals X0 to Xi are supplied, and the clock generation circuit CG supplies the internal control signal XG. The X address latches XL are supplied with X address signals AX0 to AXi from the address input terminals A0 to Ai via the address buffer AB in a time division manner.
The internal control signal XL is supplied from the clock generation circuit CG.
【0018】XアドレスラッチXLは、強誘電体不揮発
性RAMが選択状態とされるとき、アドレス入力端子A
0〜AiからアドレスバッファABを介して入力される
Xアドレス信号AX0〜AXiを内部制御信号XLに従
って取り込み、保持するとともに、これらのXアドレス
信号をもとに内部アドレス信号X0〜Xiを形成し、X
アドレスデコーダXDに供給する。また、Xアドレスデ
コーダXDは、内部制御信号XGがハイレベルとされる
ことで選択的に動作状態とされ、内部アドレス信号X0
〜Xiをデコードして、メモリアレイMARYのワード
線W0〜Wmの対応する1本を択一的に高電圧VCHの
ような選択レベルとする。なお、高電圧VCHは、電源
電圧VCCより少なくとも強誘電体メモリセルのアドレ
ス選択MOSFETのしきい値電圧分以上高い正電位と
される。The X address latch XL has an address input terminal A when the ferroelectric nonvolatile RAM is selected.
The X address signals AX0 to AXi input from 0 to Ai via the address buffer AB are fetched and held according to the internal control signal XL, and the internal address signals X0 to Xi are formed based on these X address signals. X
It is supplied to the address decoder XD. Further, the X address decoder XD is selectively brought into an operating state when the internal control signal XG is set to the high level, and the internal address signal X0
To Xi are decoded and one of the corresponding word lines W0 to Wm of the memory array MARY is selectively set to a selection level such as the high voltage VCH. The high voltage VCH is a positive potential higher than the power supply voltage VCC by at least the threshold voltage of the address selection MOSFET of the ferroelectric memory cell.
【0019】次に、メモリアレイMARYを構成する相
補ビット線は、センスアンプSAの対応する単位回路に
結合される。センスアンプSAには、クロック発生回路
CGからプリチャージ制御信号PC,コモンソース線信
号CSP0〜CSP7ならびにCSN0〜CSN7が供
給されるとともに、図示されない内部電圧発生回路から
所定のプリチャージ電圧VPCが供給される。なお、プ
リチャージ制御信号PCは、強誘電体不揮発性RAMが
非選択状態とされるとき電源電圧VCCのようなハイレ
ベルとされ、強誘電体不揮発性RAMが選択状態とされ
ると、所定のタイミングで接地電位VSSのようなロウ
レベルとされる。また、コモンソース線信号CSP0〜
CSP7ならびにCSN0〜CSN7は、通常、接地電
位VSS又は電源電圧VCCのような無効レベルとさ
れ、強誘電体不揮発性RAMが選択状態とされると、所
定のタイミングで択一的にそれぞれ電源電圧VCC又は
接地電位VSSのような有効レベルとされる。プリチャ
ージ電圧VPCは、強誘電体不揮発性RAMがVSSプ
リチャージ方式を採るとき接地電位VSSとされ、VC
Cプリチャージ方式を採るとき電源電圧VCCとされ
る。Next, the complementary bit lines forming the memory array MARY are coupled to the corresponding unit circuits of the sense amplifier SA. The sense amplifier SA is supplied with a precharge control signal PC, common source line signals CSP0 to CSP7 and CSN0 to CSN7 from the clock generation circuit CG, and a predetermined precharge voltage VPC from an internal voltage generation circuit (not shown). It The precharge control signal PC is at a high level like the power supply voltage VCC when the ferroelectric nonvolatile RAM is in the non-selected state, and when the ferroelectric nonvolatile RAM is in the selected state, the predetermined level. It is set to a low level like the ground potential VSS at the timing. Also, common source line signals CSP0 to
Normally, CSP7 and CSN0 to CSN7 are set to an invalid level such as the ground potential VSS or the power supply voltage VCC, and when the ferroelectric nonvolatile RAM is in the selected state, the power supply voltage VCC is alternatively set at a predetermined timing. Alternatively, it is set to an effective level such as the ground potential VSS. The precharge voltage VPC is set to the ground potential VSS when the ferroelectric non-volatile RAM adopts the VSS precharge method,
When the C precharge method is adopted, it is set to the power supply voltage VCC.
【0020】センスアンプSAは、図2に例示されるよ
うに、メモリアレイMARYのメモリアレイブロックM
AB0〜MAB7に対応して8個のセンスアンプブロッ
クSAB0〜SAB7に分割される。また、センスアン
プブロックSAB0〜SAB7は、メモリアレイブロッ
クMAB0〜MAB7の相補ビット線B00*〜B0n
*ないしB70*〜B7n*に対応して設けられるn+
1個の単位回路をそれぞれ備え、これらの単位回路のそ
れぞれは、一対のCMOS(相補型MOS)インバータ
が互いに交差結合されてなる単位増幅回路と3個のNチ
ャンネルMOSFETが直並列結合されてなるビット線
プリチャージ回路とを含む。As shown in FIG. 2, the sense amplifier SA includes a memory array block M of the memory array MARY.
It is divided into eight sense amplifier blocks SAB0 to SAB7 corresponding to AB0 to MAB7. The sense amplifier blocks SAB0 to SAB7 are connected to the complementary bit lines B00 * to B0n of the memory array blocks MAB0 to MAB7.
N to be provided corresponding to * to B70 * to B7n *
Each unit circuit is provided with a unit amplifier circuit in which a pair of CMOS (complementary MOS) inverters are cross-coupled to each other and three N-channel MOSFETs are connected in series and parallel. And a bit line precharge circuit.
【0021】センスアンプブロックSAB0〜SAB7
を構成するn+1個の単位回路の単位増幅回路の増幅M
OSFETのソースは、対応するコモンソース線CSP
0及びCSN0ないしCSP7及びCSN7にそれぞれ
共通結合される。また、各単位回路の単位増幅回路の相
補入出力ノードは、図の右方においてメモリアレイブロ
ックMAB0〜MAB7の対応する相補ビット線B00
*〜B0n*ないしB70*〜B7n*にそれぞれ結合
されるとともに、図の左方において対応する一対のスイ
ッチMOSFETを介して相補共通データ線CD*の非
反転又は反転信号線にそれぞれ共通結合される。各単位
回路のビット線プリチャージ回路を構成する3個のプリ
チャージMOSFETのゲートには、クロック発生回路
CGからプリチャージ制御信号PCが共通に供給され、
各単位回路のスイッチMOSFETのゲートには、Yア
ドレスデコーダYDから対応するビット線選択信号YS
00〜YS0nないしYS70〜YS7nが供給され
る。Sense amplifier blocks SAB0 to SAB7
Amplification M of the unit amplification circuit of the n + 1 unit circuits constituting the
The source of the OSFET is the corresponding common source line CSP.
0 and CSN0 to CSP7 and CSN7, respectively. Further, the complementary input / output node of the unit amplifier circuit of each unit circuit corresponds to the corresponding complementary bit line B00 of the memory array blocks MAB0 to MAB7 on the right side of the drawing.
* To B0n * to B70 * to B7n *, respectively, and are commonly coupled to the non-inverted or inverted signal line of the complementary common data line CD * via a pair of corresponding switch MOSFETs on the left side of the drawing. . The precharge control signal PC is commonly supplied from the clock generation circuit CG to the gates of the three precharge MOSFETs forming the bit line precharge circuit of each unit circuit,
The gate of the switch MOSFET of each unit circuit has a corresponding bit line selection signal YS from the Y address decoder YD.
00 to YS0n to YS70 to YS7n are supplied.
【0022】これにより、センスアンプブロックSAB
0〜SAB7の各単位回路のビット線プリチャージ回路
を構成する3個のプリチャージMOSFETは、プリチ
ャージ制御信号PCのハイレベルを受けて選択的にかつ
一斉にオン状態となり、メモリアレイMARYのメモリ
アレイブロックMAB0〜MAB7の対応する相補ビッ
ト線B00*〜B0n*ないしB70*〜B7n*の非
反転及び反転信号線を接地電位VSS又は電源電圧VC
Cにプリチャージする。また、各単位回路の単位増幅回
路は、対応するコモンソース線信号CSP0及びCSN
0ないしCSP7及びCSN7が電源電圧VCC又は接
地電位VSSのような有効レベルとされることで選択的
にかつ一斉に動作状態とされ、メモリアレイMARYの
選択されたワード線に結合されるn+1対の強誘電体メ
モリセルから対応する相補ビット線B00*〜B0n*
ないしB70*〜B7n*を介して出力される微小読み
出し信号をそれぞれ増幅して、電源電圧VCCのような
ハイレベル(第1のレベル)又は接地電位VSSのよう
なロウレベル(第2のレベル)の2値読み出し信号とす
る。さらに、各単位回路のスイッチMOSFETは、ビ
ット線選択信号YS00〜YS0nないしYS70〜Y
S7nハイレベルを受けて選択的にオン状態となり、メ
モリアレイMARYのメモリアレイブロックMAB0〜
MAB7の相補ビット線B0*〜Bn*0ないしB70
*〜B7n*の対応するビットと相補共通データ線CD
*との間を選択的に接続状態とする。As a result, the sense amplifier block SAB
The three precharge MOSFETs forming the bit line precharge circuit of each unit circuit of 0 to SAB7 are selectively turned on all at once in response to the high level of the precharge control signal PC, and the memory of the memory array MARY. The non-inverted and inverted signal lines of the corresponding complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n * of the array blocks MAB0 to MAB7 are connected to the ground potential VSS or the power supply voltage VC.
Precharge to C. Further, the unit amplifier circuit of each unit circuit has a corresponding common source line signal CSP0 and CSN.
0 to CSP7 and CSN7 are selectively and simultaneously activated by setting the power supply voltage VCC or the ground potential VSS to an effective level, and n + 1 pairs of n + 1 pairs are connected to the selected word line of the memory array MARY. Corresponding complementary bit lines B00 * to B0n * from the ferroelectric memory cell
Through B70 * to B7n * are respectively amplified to amplify a minute read signal to a high level (first level) such as the power supply voltage VCC or a low level (second level) such as the ground potential VSS. This is a binary read signal. Further, the switch MOSFETs of each unit circuit have bit line selection signals YS00 to YS0n to YS70 to YS.
Upon receiving the S7n high level, it is selectively turned on, and the memory array blocks MAB0 to MAB0 of the memory array MARY
MAB7 complementary bit lines B0 * to Bn * 0 to B70
* To B7n * corresponding bit and complementary common data line CD
* Is selectively connected.
【0023】前述のように、メモリアレイブロックMA
B0〜MAB7は択一的に活性状態とされ、コモンソー
ス線CSP0及びCSN0ないしCSP7及びCSN7
は択一的に電源電圧VCC又は接地電位VSSのような
有効レベルとされる。このため、センスアンプSAのセ
ンスアンプブロックSAB0〜SAB7は、対応するメ
モリアレイブロックMAB0〜MAB7とともに択一的
に活性状態となり、n+1個の単位増幅回路による読み
出し信号の増幅動作を行う。なお、センスアンプSAの
具体的構成及び動作については、後で詳細に説明する。As described above, the memory array block MA
B0 to MAB7 are alternatively activated, and the common source lines CSP0 and CSN0 to CSP7 and CSN7.
Is alternatively set to an effective level such as the power supply voltage VCC or the ground potential VSS. Therefore, the sense amplifier blocks SAB0 to SAB7 of the sense amplifier SA are alternatively activated together with the corresponding memory array blocks MAB0 to MAB7, and the n + 1 unit amplifying circuits amplify the read signal. The specific configuration and operation of the sense amplifier SA will be described later in detail.
【0024】YアドレスデコーダYDには、Yアドレス
ラッチYLからi+1ビットの内部アドレス信号Y0〜
Yiが供給され、クロック発生回路CGから内部制御信
号YGが供給される。また、YアドレスラッチYLに
は、アドレス入力端子A0〜Aiからアドレスバッファ
ABを介してYアドレス信号AY0〜AYiが時分割的
に供給され、クロック発生回路CGから内部制御信号Y
Lが供給される。The Y address decoder YD has an i + 1-bit internal address signal Y0 to Y0 from the Y address latch YL.
Yi is supplied, and the internal control signal YG is supplied from the clock generation circuit CG. The Y address latches YL are time-divisionally supplied with Y address signals AY0 to AYi from the address input terminals A0 to Ai via the address buffer AB, and the internal control signal Y from the clock generation circuit CG.
L is supplied.
【0025】YアドレスラッチYLは、強誘電体不揮発
性RAMが選択状態とされるとき、アドレス入力端子A
0〜AiからアドレスバッファABを介して供給される
Yアドレス信号AY0〜AYiを内部制御信号YLに従
って取り込み、保持するとともに、これらのYアドレス
信号をもとに内部アドレス信号Y0〜Yiを形成し、Y
アドレスデコーダYDに供給する。また、Yアドレスデ
コーダYDは、内部制御信号YGのハイレベルを受けて
選択的に動作状態とされ、内部アドレス信号Y0〜Yi
をデコードして、前記ビット線選択信号YS00〜YS
0nないしYS70〜YS7nを択一的に電源電圧VC
Cのハイレベルとする。The Y address latch YL has an address input terminal A when the ferroelectric nonvolatile RAM is selected.
Y address signals AY0 to AYi supplied from 0 to Ai via the address buffer AB are fetched and held in accordance with the internal control signal YL, and internal address signals Y0 to Yi are formed based on these Y address signals, Y
It is supplied to the address decoder YD. Further, the Y address decoder YD receives the high level of the internal control signal YG and is selectively brought into an operating state, so that the internal address signals Y0 to Yi.
Of the bit line selection signals YS00 to YS
0n to YS70 to YS7n as an alternative to the power supply voltage VC
Set to high level of C.
【0026】相補共通データ線CD*は、メインアンプ
MAに結合され、このメインアンプMAは、ライトアン
プ及びリードアンプを含む。このうち、ライトアンプの
入力端子は入力バッファIBの出力端子に結合され、そ
の出力端子は相補共通データ線CD*に結合される。ま
た、リードアンプの入力端子は相補共通データ線CD*
に結合され、その出力端子は出力バッファOBの入力端
子に結合される。入力バッファIBの入力端子はデータ
入力端子Dinに結合され、出力バッファOBの出力端
子はデータ出力端子Doutに結合される。メインアン
プMAのライトアンプには、クロック発生回路CGから
図示されない内部制御信号WCが供給され、出力バッフ
ァOBには内部制御信号OCが供給される。The complementary common data line CD * is coupled to the main amplifier MA, which includes a write amplifier and a read amplifier. Of these, the input terminal of the write amplifier is coupled to the output terminal of the input buffer IB, and the output terminal thereof is coupled to the complementary common data line CD *. Also, the input terminal of the read amplifier is the complementary common data line CD *
, Whose output terminal is coupled to the input terminal of the output buffer OB. The input terminal of the input buffer IB is coupled to the data input terminal Din, and the output terminal of the output buffer OB is coupled to the data output terminal Dout. The write amplifier of the main amplifier MA is supplied with an internal control signal WC (not shown) from the clock generation circuit CG, and the output buffer OB is supplied with the internal control signal OC.
【0027】入力バッファIBは、強誘電体不揮発性R
AMが書き込みモードで選択状態とされるとき、データ
入力端子Dinを介して入力される書き込みデータを取
り込み、メインアンプMAのライトアンプに伝達する。
このとき、メインアンプMAのライトアンプは、内部制
御信号WCのハイレベルを受けて選択的に動作状態とさ
れ、入力バッファIBから伝達される書き込みデータを
所定の相補書き込み信号とした後、相補共通データ線C
D*からセンスアンプSAを介してメモリアレイMAR
Yの選択された1対の強誘電体メモリセルに書き込む。The input buffer IB is a ferroelectric nonvolatile R
When the AM is selected in the write mode, the write data input via the data input terminal Din is fetched and transmitted to the write amplifier of the main amplifier MA.
At this time, the write amplifier of the main amplifier MA is selectively activated by receiving the high level of the internal control signal WC, and after the write data transmitted from the input buffer IB is converted into a predetermined complementary write signal, the complementary common signal is supplied. Data line C
D * via the sense amplifier SA to the memory array MAR
Write to a selected pair of ferroelectric memory cells in Y.
【0028】一方、メインアンプMAのリードアンプ
は、強誘電体不揮発性RAMが読み出しモードで選択状
態とされるとき、メモリアレイMARYの選択された1
対の強誘電体メモリセルからセンスアンプSA及び相補
共通データ線CD*を介して出力される読み出し信号を
増幅し、出力バッファOBに伝達する。このとき、出力
バッファOBは、内部制御信号OCのハイレベルを受け
て選択的に動作状態とされ、メインアンプMAのリード
アンプから伝達される読み出し信号をデータ出力端子D
outから強誘電体不揮発性RAMの外部に出力する。On the other hand, the read amplifier of the main amplifier MA is the selected one of the memory array MARY when the ferroelectric nonvolatile RAM is selected in the read mode.
A read signal output from the pair of ferroelectric memory cells via the sense amplifier SA and the complementary common data line CD * is amplified and transmitted to the output buffer OB. At this time, the output buffer OB is selectively activated by receiving the high level of the internal control signal OC, and outputs the read signal transmitted from the read amplifier of the main amplifier MA to the data output terminal D.
The data is output from out to the outside of the ferroelectric nonvolatile RAM.
【0029】クロック発生回路CGには、外部のアクセ
ス装置から外部端子RASB,CASB,WEBならび
にOEBを介して、起動制御信号となるロウアドレスス
トローブ信号RASB,カラムアドレスストローブ信号
CASB,ライトイネーブル信号WEBならびに出力イ
ネーブル信号OEBがそれぞれ供給される。クロック発
生回路CGは、これらの起動制御信号をもとに上記各種
内部制御信号等をそれぞれ選択的に形成して、強誘電体
不揮発性RAMの各部に供給する。In the clock generation circuit CG, a row address strobe signal RASB, a column address strobe signal CASB, a write enable signal WEB, and a write enable signal WEB which are start control signals are supplied from an external access device through external terminals RASB, CASB, WEB and OEB. The output enable signal OEB is supplied to each. The clock generation circuit CG selectively forms the various internal control signals and the like on the basis of these activation control signals and supplies them to the respective parts of the ferroelectric nonvolatile RAM.
【0030】図3には、図1の強誘電体不揮発性RAM
に含まれるメモリアレイMARY及びセンスアンプSA
の一実施例の部分的な回路図が示されている。同図によ
り、この実施例の強誘電体不揮発性RAMのメモリアレ
イMARY及びセンスアンプSAの具体的構成及び動作
ならびにその特徴について説明する。なお、以下の説明
では、メモリアレイブロックMAB0及びセンスアンプ
ブロックSAB0を例に、メモリアレイブロックMAB
0〜MAB7ならびにセンスアンプブロックSAB0〜
SAB7を説明する。また、以下の回路図において、そ
のチャンネル(バックゲート)部に矢印が付されるMO
SFETはPチャンネル型であって、矢印の付されない
NチャンネルMOSFETと区別して示される。FIG. 3 shows the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG.
Memory array MARY and sense amplifier SA included in
A partial schematic diagram of one embodiment is shown. With reference to the figure, a concrete configuration and operation of the memory array MARY and the sense amplifier SA of the ferroelectric non-volatile RAM of this embodiment and its features will be described. In the following description, the memory array block MAB0 and the sense amplifier block SAB0 will be taken as an example.
0 to MAB7 and sense amplifier block SAB0
SAB7 will be described. Also, in the following circuit diagram, the MO with an arrow attached to its channel (back gate) part
The SFET is a P-channel type, and is distinguished from an N-channel MOSFET without an arrow.
【0031】図3において、メモリアレイMARYは、
特に制限されないが、n+1組の相補ビット線B00*
〜B0n*ないしB70*〜B7n*をそれぞれ含みか
つワード線W0〜Wmを共有する8個のメモリアレイブ
ロックMAB0〜MAB7を備える。メモリアレイMA
RYは、いわゆる2セル・2トランジスタ型アレイとさ
れ、メモリアレイブロックMAB0〜MAB7を構成す
る相補ビット線B00*〜B0n*ないしB70*〜B
7n*とワード線W0〜Wmとの交点には、強誘電体キ
ャパシタCs及びアドレス選択MOSFETQsからな
るそれぞれ(m+1)×(n+1)対の強誘電体メモリ
セルが格子状に配置される。In FIG. 3, the memory array MARY is
Although not particularly limited, n + 1 sets of complementary bit lines B00 *
.About.B0n * to B70 * to B7n *, respectively, and includes eight memory array blocks MAB0 to MAB7 sharing word lines W0 to Wm. Memory array MA
RY is a so-called 2-cell / 2-transistor type array, and complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B constituting memory array blocks MAB0 to MAB7.
At the intersections of 7n * and word lines W0 to Wm, (m + 1) × (n + 1) pairs of ferroelectric memory cells each composed of a ferroelectric capacitor Cs and an address selection MOSFET Qs are arranged in a grid pattern.
【0032】メモリアレイブロックMAB0〜MAB7
の同一列に配置されるm+1対のメモリセルの強誘電体
キャパシタCsの一方の電極は、対応するアドレス選択
MOSFETQsを介して相補ビット線B00*〜B0
n*ないしB70*〜B7n*の非反転又は反転信号線
にそれぞれ共通結合される。また、各モリアレイブロッ
クの同一行に配置されるn+1対のメモリセルのアドレ
ス選択MOSFETQsのゲートは、対応するワード線
W0〜Wmにそれぞれ共通結合される。メモリアレイブ
ロックMAB0〜MAB7を構成する(m+1)×(n
+1)対のメモリセルの強誘電体キャパシタCsの他方
の電極つまりプレートは、対応するプレート線VPL0
〜VPL7にそれぞれ共通結合される。Memory array blocks MAB0 to MAB7
One electrode of the ferroelectric capacitors Cs of the m + 1 pairs of memory cells arranged in the same column of the complementary bit lines B00 * to B0 via the corresponding address selection MOSFET Qs.
Commonly coupled to the non-inverted or inverted signal lines of n * to B70 * to B7n *, respectively. Further, the gates of the address selection MOSFETs Qs of the n + 1 pairs of memory cells arranged in the same row of each memory array block are commonly coupled to the corresponding word lines W0 to Wm. (M + 1) × (n forming memory array blocks MAB0 to MAB7
The other electrode or plate of the ferroelectric capacitors Cs of the +1) pair of memory cells is connected to the corresponding plate line VPL0.
To VPL7 are commonly coupled.
【0033】ワード線W0〜Wmは、通常、接地電位V
SSのような非選択レベルとされ、強誘電体不揮発性R
AMが選択状態とされるときには、内部アドレス信号X
0〜Xiに従って択一的に高電圧VCHのような選択レ
ベルとされる。また、メモリアレイブロックMAB0〜
MAB7の相補ビット線B00*〜B0n*ないしB7
0*〜B7n*の非反転及び反転信号線は、強誘電体不
揮発性RAMが非選択状態とされるとき、後述するセン
スアンプSAのビット線プリチャージ回路によって例え
ば接地電位VSSにプリチャージされる。さらに、プレ
ート線VPL0〜VPL7は、通常、接地電位VSSの
ような無効レベルとされ、強誘電体不揮発性RAMが選
択状態とされると、上位3ビットの内部アドレス信号X
i−2〜Xiに従って択一的に中間電位HVCのような
有効レベルとされる。The word lines W0 to Wm are normally connected to the ground potential V.
Non-selective level like SS, ferroelectric non-volatile R
When AM is selected, internal address signal X
According to 0 to Xi, the selection level such as the high voltage VCH is alternatively set. In addition, the memory array blocks MAB0 to MAB0
MAB7 complementary bit lines B00 * to B0n * to B7
The non-inversion and inversion signal lines of 0 * to B7n * are precharged to, for example, the ground potential VSS by the bit line precharge circuit of the sense amplifier SA described later when the ferroelectric nonvolatile RAM is in the non-selected state. . Further, the plate lines VPL0 to VPL7 are normally set to an invalid level such as the ground potential VSS, and when the ferroelectric non-volatile RAM is set to the selected state, the upper 3 bits of the internal address signal X is set.
According to i-2 to Xi, the effective level such as the intermediate potential HVC is alternatively set.
【0034】強誘電体不揮発性RAMが非選択状態とさ
れるとき、メモリアレイブロックMAB0〜MAB7で
は、ワード線W0〜Wmの非選択レベルを受けてすべて
の強誘電体メモリセルのアドレス選択MOSFETQs
がオフ状態となり、すべてのメモリアレイブロックMA
B0〜MAB7は非活性状態とされる。When the ferroelectric nonvolatile RAM is in the non-selected state, the memory array blocks MAB0 to MAB7 receive the non-selected levels of the word lines W0 to Wm and receive the address selection MOSFETs Qs of all the ferroelectric memory cells.
Is turned off, and all memory array blocks MA
B0 to MAB7 are inactivated.
【0035】一方、強誘電体不揮発性RAMが選択状態
とされワード線W0〜Wmが択一的に選択レベルとされ
ると、メモリアレイブロックMAB0〜MAB7では、
対応する合計8×(n+1)対の強誘電体メモリセルの
アドレス選択MOSFETQsが一斉にオン状態とな
り、これらのメモリセルの強誘電体キャパシタCsの一
方の電極には、対応する相補ビット線B00*〜B0n
*ないしB70*〜B7n*の非反転及び反転信号線の
プリチャージ電位つまり接地電位VSS又は電源電圧V
CCが伝達される。このとき、これらのメモリセルの強
誘電体キャパシタCsの他方の電極つまりプレート線V
PL0〜VPL7は、内部アドレス信号Xi−2〜Xi
により指定された一本が択一的に中間電位HVCのよう
な有効レベルとされ、その他のプレート線はすべて接地
電位VSSのままとされる。このため、有効レベルのプ
レート線に対応する1個のメモリアレイブロックが活性
状態とされ、選択されたn+1個のメモリセルの不揮発
データに対応した微小読み出し信号が各相補ビット線に
出力されるが、その他のメモリアレイブロックは、強誘
電体メモリセルの両電極の電位が同電位となるため、ワ
ード線が選択されているにもかかわらず非活性状態のま
まとされる。強誘電体不揮発性RAMの読み出しモード
における具体的な動作については、後で詳細に説明す
る。On the other hand, when the ferroelectric non-volatile RAM is set to the selected state and the word lines W0 to Wm are alternatively set to the selected level, in the memory array blocks MAB0 to MAB7,
The address selection MOSFETs Qs of the corresponding 8 × (n + 1) pairs of ferroelectric memory cells are turned on all at once, and one electrode of the ferroelectric capacitors Cs of these memory cells has a corresponding complementary bit line B00 *. ~ B0n
* To B70 * to B7n * non-inverting and inverting signal lines precharge potential, that is, ground potential VSS or power supply voltage V
CC is transmitted. At this time, the other electrode of the ferroelectric capacitors Cs of these memory cells, that is, the plate line V
PL0 to VPL7 are internal address signals Xi-2 to Xi.
One of the plate lines designated by is set to an effective level such as the intermediate potential HVC, and all the other plate lines are kept at the ground potential VSS. Therefore, one memory array block corresponding to the effective level plate line is activated, and a minute read signal corresponding to the nonvolatile data of the selected n + 1 memory cells is output to each complementary bit line. Since the potentials of both electrodes of the ferroelectric memory cell in the other memory array blocks are the same, the memory array block remains inactive even though the word line is selected. A specific operation in the read mode of the ferroelectric nonvolatile RAM will be described later in detail.
【0036】次に、センスアンプSAは、メモリアレイ
MARYのメモリアレイブロックMAB0〜MAB7に
対応して設けられる8個のセンスアンプブロックSAB
0〜SAB7を備える。また、センスアンプブロックS
AB0〜SAB7は、対応するメモリアレイブロックM
AB0〜MAB7の相補ビット線B00*〜B0n*な
いしB70*〜B7n*に対応して設けられるn+1個
の単位回路をそれぞれ備え、これらの単位回路のそれぞ
れは、PチャンネルMOSFETP1及びNチャンネル
MOSFETN1ならびにPチャンネルMOSFETP
2及びNチャンネルMOSFETN2からなる一対のC
MOS(相補型MOS)インバータが交差結合されてな
る単位増幅回路と、Nチャンネル型の3個のプリチャー
ジMOSFETN3〜N5からなるビット線プリチャー
ジ回路とを含む。Next, the sense amplifier SA includes eight sense amplifier blocks SAB provided corresponding to the memory array blocks MAB0 to MAB7 of the memory array MARY.
0 to SAB7 are provided. In addition, the sense amplifier block S
AB0 to SAB7 are corresponding memory array blocks M
Each of n + 1 unit circuits provided corresponding to complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n * of AB0 to MAB7 is provided, and each of these unit circuits includes a P channel MOSFET P1 and an N channel MOSFET N1 and a P channel MOSFET N1. Channel MOSFETP
A pair of C composed of 2 and N-channel MOSFET N2
It includes a unit amplifier circuit in which MOS (complementary MOS) inverters are cross-coupled, and a bit line precharge circuit including three N-channel type precharge MOSFETs N3 to N5.
【0037】センスアンプブロックSAB0〜SAB7
の各単位回路のビット線プリチャージ回路を構成するプ
リチャージMOSFETN3〜N5のゲートには、クロ
ック発生回路CGから所定のプリチャージ制御信号PC
が共通に供給され、プリチャージMOSFETN3及び
N4の共通結合されたソースには、内部電圧発生回路か
らプリチャージ電圧VPCが共通に供給される。なお、
プリチャージ制御信号PCは、強誘電体不揮発性RAM
が非選択状態とされるとき、電源電圧VCCのようなハ
イレベルとされ、選択状態とされるときには、所定のタ
イミングで接地電位VSSのようなロウレベルとされ
る。また、プリチャージ電圧VPCは、強誘電体不揮発
性RAMがVSSプリチャージ方式を採るとき接地電位
VSSとされ、VCCプリチャージ方式を採るとき電源
電圧VCCとされる。Sense amplifier blocks SAB0 to SAB7
The gates of the precharge MOSFETs N3 to N5 forming the bit line precharge circuit of each unit circuit of the above are supplied with a predetermined precharge control signal PC from the clock generation circuit CG.
Are commonly supplied, and the precharge voltage VPC is commonly supplied from the internal voltage generation circuit to the commonly connected sources of the precharge MOSFETs N3 and N4. In addition,
The precharge control signal PC is a ferroelectric non-volatile RAM.
Is set to a high level like the power supply voltage VCC when it is in the non-selected state, and is set to a low level like the ground potential VSS at a predetermined timing when it is in the selected state. Further, the precharge voltage VPC is set to the ground potential VSS when the ferroelectric non-volatile RAM adopts the VSS precharge method, and is set to the power supply voltage VCC when adopting the VCC precharge method.
【0038】これにより、各単位回路のプリチャージM
OSFETN3〜N5は、強誘電体不揮発性RAMが非
選択状態とされるとき、プリチャージ制御信号PCのハ
イレベルを受けて一斉にオン状態となり、メモリアレイ
ブロックMAB0〜MAB7の相補ビット線B00*〜
B0n*ないしB70*〜B7n*の非反転及び反転信
号線を接地電位VSS又は電源電圧VCCにプリチャー
ジする。As a result, the precharge M of each unit circuit
When the ferroelectric nonvolatile RAM is in the non-selected state, the OSFETs N3 to N5 are simultaneously turned on in response to the high level of the precharge control signal PC, and the complementary bit lines B00 * to the memory array blocks MAB0 to MAB7.
The non-inverted and inverted signal lines of B0n * to B70 * to B7n * are precharged to the ground potential VSS or the power supply voltage VCC.
【0039】一方、センスアンプブロックSAB0〜S
AB7のn+1個の単位回路の単位増幅回路を構成する
PチャンネルMOSFETP1及びP2のソースは、対
応するコモンソース線CSP0〜CSP7にそれぞれ共
通結合され、NチャンネルMOSFETN1及びN2の
ソースは、対応するコモンソース線CSN0〜CSN7
にそれぞれ共通結合される。また、MOSFETP1及
びN1の共通結合されたドレインならびにMOSFET
P2及びN2の共通結合されたゲートは、それぞれ各単
位増幅回路の非反転入出力ノードとなって対応する相補
ビット線B00*〜B0n*ないしB70*〜B7n*
の非反転信号線に結合され、MOSFETP1及びN1
の共通結合されたゲートならびにMOSFETP2及び
N2の共通結合されたドレインは、それぞれ各単位増幅
回路の反転入出力ノードとなって対応する相補ビット線
B00*〜B0n*ないしB70*〜B7n*の反転信
号線にそれぞれ結合される。なお、コモンソース線CS
P0〜CSP7ならびにCSN0〜CSN7が、前記コ
モンソース線信号CSP0〜CSP7ならびにCSN0
〜CSN7に対応するものであることは言うまでもな
い。On the other hand, sense amplifier blocks SAB0-SB
The sources of the P-channel MOSFETs P1 and P2 forming the unit amplification circuit of the n + 1 unit circuits of the AB7 are commonly coupled to the corresponding common source lines CSP0 to CSP7, respectively, and the sources of the N-channel MOSFETs N1 and N2 are the corresponding common sources. Line CSN0 to CSN7
Are commonly connected to each other. Also, the commonly coupled drains of MOSFETs P1 and N1 and the MOSFETs
The commonly coupled gates of P2 and N2 serve as the non-inverting input / output nodes of the respective unit amplifier circuits, and the corresponding complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n *.
Connected to the non-inverted signal line of MOSFETs P1 and N1
Of the complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n * corresponding to the inverted input / output nodes of the unit amplifier circuits. Each connected to a line. The common source line CS
P0 to CSP7 and CSN0 to CSN7 are the common source line signals CSP0 to CSP7 and CSN0.
Needless to say, it corresponds to ~ CSN7.
【0040】コモンソース線CSP0〜CSP7ならび
にCSN0〜CSN7は、通常、それぞれ接地電位VS
S又は電源電圧VCCのような無効レベルとされ、強誘
電体不揮発性RAMが選択状態とされると、上位3ビッ
トの内部アドレス信号Xi−2〜Xiに従って択一的に
それぞれ電源電圧VCC又は接地電位VSSのような有
効レベルとされる。これにより、センスアンプブロック
SAB0〜SAB7を構成するn+1個の単位回路の単
位増幅回路は、対応するコモンソース線CSP0〜CS
P7ならびにCSN0〜CSN7の有効レベルを受けて
選択的にかつ一斉に動作状態とされ、メモリアレイMA
RYの活性状態とされるメモリアレイブロックMAB0
〜MAB7の選択されたn+1個の強誘電体メモリセル
から対応する相補ビット線B00*〜B0n*ないしB
70*〜B7n*を介して出力される微小読み出し信号
をそれぞれ増幅して、電源電圧VCCのようなハイレベ
ル又は接地電位VSSのようなロウレベルの2値読み出
し信号とする。The common source lines CSP0 to CSP7 and CSN0 to CSN7 are normally ground potential VS, respectively.
When the ferroelectric nonvolatile RAM is set to the selected state such that S or the power supply voltage VCC is set to an invalid level, the power supply voltage VCC or the ground is alternatively selected according to the internal address signals Xi-2 to Xi of the upper 3 bits. It is set to an effective level such as the potential VSS. As a result, the unit amplifier circuits of the n + 1 unit circuits that form the sense amplifier blocks SAB0 to SAB7 have their corresponding common source lines CSP0 to CS
Upon receiving the valid levels of P7 and CSN0 to CSN7, the memory arrays MA are selectively and simultaneously activated.
Memory array block MAB0 in which RY is activated
.About.MAB7 corresponding complementary bit lines B00 * to B0n * to B + 1 from the selected n + 1 ferroelectric memory cells.
The minute read signals output via 70 * to B7n * are respectively amplified to be a binary read signal of a high level such as the power supply voltage VCC or a low level such as the ground potential VSS.
【0041】センスアンプブロックSAB0〜SAB7
の各単位回路は、さらに、単位増幅回路の相補入出力ノ
ードつまりメモリアレイブロックMAB0〜MAB7の
相補ビット線B00*〜B0n*ないしB70*〜B7
n*と相補共通データ線CD*との間にそれぞれ設けら
れるNチャンネル型の一対のスイッチMOSFETN6
及びN7をそれぞれ含む。これらのスイッチMOSFE
TN6及びN7のゲートは、それぞれ共通結合され、Y
アドレスデコーダYDから対応するビット線選択信号Y
S00〜YS0nないしYS70〜YS7nがそれぞれ
供給される。なお、ビット線選択信号YS00〜YS0
nないしYS70〜YS7nは、通常、すべて接地電位
VSSのようなロウレベルとされ、強誘電体不揮発性R
AMが選択状態とされるとき、所定のタイミングでかつ
内部アドレス信号Y0〜Yiに従って択一的に電源電圧
VCCのようなハイレベルとされる。Sense amplifier blocks SAB0 to SAB7
Further, each unit circuit of No. 1 further includes complementary input / output nodes of the unit amplifier circuit, that is, complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7 of the memory array blocks MAB0 to MAB7.
A pair of N-channel type switch MOSFETs N6 provided respectively between n * and the complementary common data line CD *
And N7, respectively. These switch MOSFE
The gates of TN6 and N7 are commonly connected, and Y
The corresponding bit line selection signal Y from the address decoder YD
S00 to YS0n to YS70 to YS7n are supplied, respectively. The bit line selection signals YS00 to YS0
n to YS70 to YS7n are normally all set to a low level like the ground potential VSS, and the ferroelectric nonvolatile R
When AM is selected, it is alternatively set to a high level like power supply voltage VCC at a predetermined timing and in accordance with internal address signals Y0 to Yi.
【0042】これにより、各単位回路のスイッチMOS
FETN6及びN7は、対応するビット線選択信号YS
00〜YS0nないしYS70〜YS7nが択一的にハ
イレベルとされることで選択的にオン状態となり、セン
スアンプSAのセンスアンプブロックSAB0〜SAB
7の対応する単位回路の相補入出力ノードつまり相補ビ
ット線B00*〜B0n*ないしB70*〜B7n*と
相補共通データ線CD*つまりメインアンプMAとの間
を選択的に接続状態とする。As a result, the switch MOS of each unit circuit is
The FETs N6 and N7 have corresponding bit line selection signals YS.
00 to YS0n to YS70 to YS7n are selectively set to the high level to selectively turn on, and the sense amplifier blocks SAB0 to SAB of the sense amplifier SA.
The complementary input / output nodes of the corresponding unit circuits of 7, that is, complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n * and the complementary common data line CD *, that is, the main amplifier MA are selectively connected.
【0043】以上のように、この実施例の強誘電体不揮
発性RAMでは、メモリアレイMARYが、ワード線W
0〜Wmを共有しつつ、n+1組の相補ビット線B00
*〜B0n*ないしB70*〜B7n*を単位として8
個のメモリアレイブロックMAB0〜MAB7に分割さ
れ、対応するプレート線VPL0〜VPL7の有効レベ
ルを受けて択一的に活性状態とされるとともに、センス
アンプSAが、メモリアレイブロックMAB0〜MAB
7に対応して8個のセンスアンプブロックSAB0〜S
AB7に分割され、対応するコモンソース線CSP0〜
CSP7ならびにCSN0〜CSN7の有効レベルを受
けて択一的に活性状態とされる。このため、強誘電体不
揮発性RAMの大容量化が進み、ワード線W0〜Wmに
対応して多数の強誘電体メモリセルつまり単位増幅回路
が設けられるにもかかわらず、一斉に動作状態とされる
単位増幅回路の数は従来の強誘電体不揮発性RAMの八
分の一つまりn+1個となる。この結果、強誘電体不揮
発性RAMの不揮発モードによる読み出し動作時の所要
動作電流を低減し、その低コスト化を図ることができる
とともに、センスアンプが動作状態とされることにとも
なう電源ノイズを抑制し、その読み出し動作を安定化す
ることができるものである。As described above, in the ferroelectric non-volatile RAM of this embodiment, the memory array MARY is the word line W.
Sharing 0 to Wm, n + 1 sets of complementary bit lines B00
8 in units of * to B0n * to B70 * to B7n *
The memory array blocks MAB0 to MAB7 are divided into memory array blocks MAB0 to MAB7 and activated selectively in response to the effective levels of the corresponding plate lines VPL0 to VPL7.
8 sense amplifier blocks SAB0-S corresponding to 7
It is divided into AB7 and the corresponding common source lines CSP0 to
In response to the valid levels of CSP7 and CSN0 to CSN7, they are alternatively activated. Therefore, the capacity of the ferroelectric non-volatile RAM is increasing, and even though a large number of ferroelectric memory cells, that is, unit amplifying circuits are provided in correspondence with the word lines W0 to Wm, they are brought into operation at the same time. The number of unit amplifying circuits is one-eighth of the conventional ferroelectric nonvolatile RAM, that is, n + 1. As a result, the required operating current at the time of the read operation in the nonvolatile mode of the ferroelectric nonvolatile RAM can be reduced, the cost can be reduced, and the power supply noise due to the operation of the sense amplifier can be suppressed. However, the read operation can be stabilized.
【0044】図4には、図3のメモリアレイMARYを
構成する強誘電体メモリセルの一実施例の情報保持特性
図が示されている。同図をもとに、メモリアレイMAR
YのメモリアレイブロックMAB0〜MAB7を構成す
る強誘電体メモリセルの情報保持特性と、その各動作モ
ードにおける動作の概要を説明する。FIG. 4 shows an information retention characteristic diagram of an embodiment of the ferroelectric memory cell forming the memory array MARY of FIG. Based on the figure, memory array MAR
The information retention characteristics of the ferroelectric memory cells forming the Y memory array blocks MAB0 to MAB7 and the outline of the operation in each operation mode will be described.
【0045】図4において、メモリアレイMARYのメ
モリアレイブロックMAB0〜MAB7を構成する強誘
電体メモリセルは、その強誘電体キャパシタCsの電極
間に印加される電界と電極間材料として用いられる強誘
電体の分極との関係において図示のような情報保持特性
を有する。すなわち、点Aの状態にある初期の強誘電体
は、電極間に例えば中間電位HVCの絶対値に相当する
正方向の電界+Epが印加されることでその状態を点B
に移し、正方向の最大分極+Ppを生じる。この分極
は、電界の絶対値が小さくなることで徐々に低下する
が、電界がゼロとなる点Cにおいても分極+Prが残留
する。一方、強誘電体の分極状態は、逆方向の電界−E
cが印加される点Dを境に反転し、中間電位HVCの絶
対値に相当する逆方向の電界−Epが印加される点Eに
おいて逆方向の最大分極−Ppを生じる。この分極は、
電界の絶対値が小さくなることで徐々に低下するが、電
界がゼロとなる点Fにおいても分極−Prが残留する。
そして、正方向の電界+Ecが印加される点Gを境に正
転し、上記点Bに至る。In FIG. 4, the ferroelectric memory cells constituting the memory array blocks MAB0 to MAB7 of the memory array MARY are the electric field applied between the electrodes of the ferroelectric capacitor Cs and the ferroelectric used as the interelectrode material. It has information retention characteristics as shown in the figure in relation to body polarization. That is, the initial ferroelectric substance in the state of point A is brought into that state by applying an electric field + Ep in the positive direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC between the electrodes.
To produce maximum polarization in the positive direction + Pp. This polarization gradually decreases as the absolute value of the electric field decreases, but the polarization + Pr remains even at the point C where the electric field becomes zero. On the other hand, the polarization state of the ferroelectric substance is the electric field −E in the opposite direction.
Reversed at the point D to which c is applied, a reverse maximum polarization -Pp is generated at the point E to which the reverse electric field -Ep corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied. This polarization is
Although the absolute value of the electric field gradually decreases, the polarization −Pr remains at the point F where the electric field becomes zero.
Then, it makes a normal rotation at a point G to which a positive electric field + Ec is applied, and reaches the point B.
【0046】この実施例において、相補ビット線B00
*〜B0n*ないしB70*〜B7n*の非反転信号線
に結合される強誘電体メモリセルは、特に制限されない
が、その強誘電体キャパシタCsの分極状態が図4の+
側にあるとき論理“1”のデータを保持するものとさ
れ、−側にあるとき論理“0”のデータを保持するもの
とされる。また、相補ビット線B00*〜B0n*ない
しB70*〜B7n*の反転信号線に結合される強誘電
体メモリセルは、その強誘電体キャパシタCsの分極状
態が図4の−側にあるとき論理“1”のデータを保持す
るものとされ、+側にあるとき論理“0”のデータを保
持するものとされる。強誘電体メモリセルの分極状態の
推移を示す各動作点については、後記する強誘電体不揮
発性RAM又はシャドーRAMの具体的動作説明に際し
て再三引用する。In this embodiment, complementary bit line B00
The ferroelectric memory cell coupled to the non-inverted signal lines of * to B0n * to B70 * to B7n * is not particularly limited, but the polarization state of the ferroelectric capacitor Cs is + in FIG.
When it is on the negative side, it holds the data of logical "1", and when it is on the negative side, it holds the data of logical "0". Further, the ferroelectric memory cell coupled to the inversion signal line of the complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n * is logical when the polarization state of the ferroelectric capacitor Cs is on the negative side in FIG. The data of "1" is held, and the data of logic "0" is held when it is on the + side. Each operating point showing the transition of the polarization state of the ferroelectric memory cell will be repeatedly referred to in the description of the specific operation of the ferroelectric nonvolatile RAM or shadow RAM described later.
【0047】図5には、図1の強誘電体不揮発性RAM
のVSSプリチャージ方式を採る場合すなわちプリチャ
ージ電圧VPCを接地電位VSSとする場合の読み出し
動作の一実施例の信号波形図が示されている。同図をも
とに、この実施例の強誘電体不揮発性RAMの不揮発読
み出し動作の具体的動作ならびにその特徴について説明
する。なお、以下の信号波形図では、メモリアレイMA
RYのワード線W0を指定しかつメモリアレイブロック
MAB0及びセンスアンプブロックSAB0を指定して
読み出し動作が実行される場合について例示される。FIG. 5 shows the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG.
The signal waveform diagram of one embodiment of the read operation in the case of adopting the VSS precharge method, that is, in the case of setting the precharge voltage VPC to the ground potential VSS is shown. Specific operations and characteristics of the nonvolatile read operation of the ferroelectric nonvolatile RAM of this embodiment will be described with reference to FIG. In the following signal waveform diagram, the memory array MA
An example is shown in which the read operation is executed by designating the RY word line W0 and the memory array block MAB0 and the sense amplifier block SAB0.
【0048】図5において、ロウアドレスストローブ信
号RASB及びカラムアドレスストローブ信号CASB
がともに電源電圧VCCのようなハイレベルとされ、強
誘電体不揮発性RAMが非選択状態とされるとき、セン
スアンプSAのセンスアンプブロックSAB0〜SAB
7に対するプリチャージ制御信号PCは、電源電圧VC
Cのようなハイレベルとされ、メモリアレイMARYの
メモリアレイブロックMAB0〜MAB7に対するプレ
ート線VPL0〜VPL7は、ともに接地電位VSSの
ような無効レベルとされる。また、センスアンプブロッ
クSAB0〜SAB7に対するコモンソース線CSP0
〜CSP7ならびにCSN0〜CSN7は、それぞれ接
地電位VSS又は電源電圧VCCの無効レベルとされ、
ワード線W0〜Wmは、すべて接地電位VSSのような
非選択レベルとされる。言うまでもなく、プリチャージ
電圧VPCは、接地電位VSSとされる。In FIG. 5, the row address strobe signal RASB and the column address strobe signal CASB are used.
Are set to a high level such as the power supply voltage VCC and the ferroelectric nonvolatile RAM is in the non-selected state, the sense amplifier blocks SAB0 to SAB of the sense amplifier SA.
The precharge control signal PC for 7 is the power supply voltage VC
The plate lines VPL0 to VPL7 for the memory array blocks MAB0 to MAB7 of the memory array MARY are both set to a high level such as C and are set to an invalid level such as the ground potential VSS. Also, the common source line CSP0 for the sense amplifier blocks SAB0 to SAB7
.About.CSP7 and CSN0 to CSN7 are set to an invalid level of the ground potential VSS or the power supply voltage VCC, respectively.
The word lines W0 to Wm are all set to a non-selection level such as the ground potential VSS. Needless to say, the precharge voltage VPC is set to the ground potential VSS.
【0049】これにより、強誘電体不揮発性RAMで
は、メモリアレイMARYのメモリアレイブロックMA
B0〜MAB7を構成する相補ビット線B00*〜B0
n*ないしB70*〜B7n*が、センスアンプSAの
センスアンプブロックSAB0〜SAB7の対応する単
位回路のビット線プリチャージ回路によってプリチャー
ジ電圧VPCつまり接地電位VSSにプリチャージされ
る。このとき、メモリアレイブロックMAB0〜MAB
7を構成する強誘電体メモリセルのそれぞれは、その分
極状態が図4の点B〜点Cあるいは点E〜点Fのいずれ
かの範囲にあり、選択的に論理“1”又は“0”のデー
タを保持するものとされる。As a result, in the ferroelectric nonvolatile RAM, the memory array block MA of the memory array MARY
Complementary bit lines B00 * to B0 forming B0 to MAB7
n * to B70 * to B7n * are precharged to the precharge voltage VPC, that is, the ground potential VSS by the bit line precharge circuits of the corresponding unit circuits of the sense amplifier blocks SAB0 to SAB7 of the sense amplifier SA. At this time, the memory array blocks MAB0 to MAB
7, each of the ferroelectric memory cells has a polarization state in a range from point B to point C or point E to point F in FIG. 4 and is selectively logic "1" or "0". It is supposed to hold the data of.
【0050】強誘電体不揮発性RAMは、図示されない
ライトイネーブル信号WEBがハイレベルとされた状態
で、ロウアドレスストローブ信号RASB及びカラムア
ドレスストローブ信号CASBが所定の時間をおいてロ
ウレベルとされることで、選択的に不揮発データの読み
出し動作を開始する。このとき、アドレス入力端子A0
〜Aiには、ロウアドレスストローブ信号RASBの立
ち下がりに同期して、Xアドレス信号AX0〜AXiが
ワード線W0つまりロウアドレスra0を指定する組み
合わせで供給され、カラムアドレスストローブ信号CA
SBの立ち下がりに同期して、Yアドレス信号AY0〜
AYiがビット線選択信号YS00つまりカラムアドレ
スca0を指定する組み合わせで供給される。In the ferroelectric nonvolatile RAM, the row address strobe signal RASB and the column address strobe signal CASB are set to the low level after a predetermined time while the write enable signal WEB (not shown) is set to the high level. , Selectively starts the non-volatile data read operation. At this time, the address input terminal A0
To Ai are supplied with X address signals AX0 to AXi in a combination designating the word line W0, that is, the row address ra0 in synchronization with the fall of the row address strobe signal RASB, and the column address strobe signal CA.
Y address signals AY0 to AY0 are synchronized with the fall of SB.
AYi is supplied in a combination designating the bit line selection signal YS00, that is, the column address ca0.
【0051】強誘電体不揮発性RAMでは、まずロウア
ドレスストローブ信号RASBの立ち下がりを受けてプ
リチャージ制御信号PCがロウレベルとされ、上位3ビ
ットの内部アドレス信号Xi−2〜Xiにより指定され
るメモリアレイMARYのメモリアレイブロックMAB
0に対応するプレート線VPL0が択一的に中間電位H
VCのような有効レベルとされる。また、やや遅れて内
部アドレス信号X0〜Xiにより指定されるワード線W
0が択一的に高電圧VCHのような選択レベルとされ、
少し遅れてメモリアレイブロックMAB0つまりセンス
アンプブロックSAB0に対応するコモンソース線CS
P0及びCSN0がそれぞれ電源電圧VCC又は接地電
位VSSのような有効レベルとされる。In the ferroelectric non-volatile RAM, the precharge control signal PC is set to the low level in response to the fall of the row address strobe signal RASB, and the memory specified by the internal address signals Xi-2 to Xi of the upper 3 bits. Memory array block MAB of array MARY
The plate line VPL0 corresponding to 0 is alternatively at the intermediate potential H
It is an effective level like VC. In addition, the word line W designated by the internal address signals X0 to Xi with a slight delay.
0 is alternatively set to a selection level such as the high voltage VCH,
After a short delay, the common source line CS corresponding to the memory array block MAB0, that is, the sense amplifier block SAB0
P0 and CSN0 are set to an effective level such as the power supply voltage VCC or the ground potential VSS, respectively.
【0052】強誘電体不揮発性RAMでは、プリチャー
ジ制御信号PCがロウレベルとされることで、センスア
ンプSAのセンスアンプブロックSAB0〜SAB7の
各単位回路のビット線プリチャージ回路を構成するプリ
チャージMOSFETN3〜N5がオフ状態となり、メ
モリアレイブロックMAB0〜MAB7の相補ビット線
B00*〜B0n*ないしB70*〜B7n*に対する
プリチャージ動作が停止される。また、プレート線VP
L0の中間電位HVCを受けて、メモリアレイブロック
MAB0を構成する強誘電体メモリセルの強誘電体キャ
パシタCsのプレート電位が上昇するが、この時点では
ワード線W0〜Wmが非選択レベルとされるため、これ
らの強誘電体メモリセルの分極状態は変化しない。In the ferroelectric non-volatile RAM, the precharge control signal PC is set to the low level, whereby the precharge MOSFET N3 forming the bit line precharge circuit of each unit circuit of the sense amplifier blocks SAB0 to SAB7 of the sense amplifier SA. To N5 are turned off, and the precharge operation for complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n * of memory array blocks MAB0 to MAB7 is stopped. Also, the plate line VP
In response to the intermediate potential HVC of L0, the plate potential of the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell forming the memory array block MAB0 rises, but at this time, the word lines W0 to Wm are set to the non-selection level. Therefore, the polarization state of these ferroelectric memory cells does not change.
【0053】やや遅れてワード線W0が選択レベルとさ
れると、メモリアレイMARYのメモリアレイブロック
MAB0〜MAB7では、ワード線W0に結合される合
計8×(n+1)対の強誘電体メモリセルのアドレス選
択MOSFETQsが一斉にオン状態となる。したがっ
て、メモリアレイブロックMAB0のワード線W0に結
合されるn+1対の強誘電体メモリセルでは、強誘電体
キャパシタCsの一方の電極に相補ビット線B00*〜
B0n*の非反転及び反転信号線のプリチャージ電位つ
まり接地電位VSSが伝達されるため、その電極間に
は、中間電位HVCの絶対値に相当する逆方向の電界が
印加される。この結果、これらの強誘電体メモリセルの
分極状態は、強制的にかつ一斉に図4の点Eへと移行す
る。このとき、例えば相補ビット線B00*〜B0n*
の非反転信号線に結合されかつ論理“1”のデータを保
持するメモリセルでは、点B〜点Cから点Eへの分極反
転をともなうために比較的大きな負電荷の移動が必要と
なり、対応する非反転ビット線の電位が比較的大きく上
昇する。しかし、例えば相補ビット線B00*〜B0n
*の非反転信号線に結合されかつ論理“0”のデータを
保持するメモリセルでは、分極反転をともなわない点E
〜点Fから点Eへの移行であるため、負電荷の移動量は
少なく、対応する非反転ビット線の電位上昇も小さい。When the word line W0 is set to the selection level with a slight delay, in the memory array blocks MAB0 to MAB7 of the memory array MARY, there are a total of 8 × (n + 1) pairs of ferroelectric memory cells coupled to the word line W0. The address selection MOSFETs Qs are turned on all at once. Therefore, in the n + 1 pair of ferroelectric memory cells coupled to the word line W0 of the memory array block MAB0, the complementary bit line B00 * to one electrode of the ferroelectric capacitor Cs is connected.
Since the precharge potential of the B0n * non-inverted and inverted signal lines, that is, the ground potential VSS is transmitted, an electric field in the opposite direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied between the electrodes. As a result, the polarization states of these ferroelectric memory cells are forcibly and simultaneously moved to point E in FIG. At this time, for example, complementary bit lines B00 * to B0n *
In the memory cell coupled to the non-inverted signal line of No. 1 and holding the data of logic "1", a relatively large movement of the negative charge is required due to the polarization reversal from the point B to the point C. The potential of the non-inverted bit line is relatively increased. However, for example, complementary bit lines B00 * to B0n
In the memory cell which is coupled to the non-inverted signal line of * and holds the data of logic "0", the point E not accompanied by the polarization inversion
Since the transition is from point F to point E, the amount of negative charges transferred is small, and the potential rise of the corresponding non-inverted bit line is also small.
【0054】同様に、例えば相補ビット線B00*〜B
0n*の反転信号線に結合されかつ論理“0”のデータ
を保持するメモリセルでは、点B〜点Cから点Eへの分
極反転をともなうために比較的大きな負電荷の移動が必
要となり、対応する反転ビット線の電位が比較的大きく
上昇する。しかし、例えば相補ビット線B00*〜B0
n*の反転信号線に結合されかつ論理“1”のデータを
保持するメモリセルでは、分極反転をともなわない点E
〜点Fから点Eへの移行であるため、負電荷の移動量は
少なく、対応する反転ビット線の電位上昇も小さい。Similarly, for example, complementary bit lines B00 * to B
In the memory cell which is coupled to the inversion signal line of 0n * and holds the data of the logic "0", a relatively large movement of the negative charge is required because of the polarization inversion from the point B to the point C. The potential of the corresponding inversion bit line rises relatively large. However, for example, complementary bit lines B00 * to B0
In the memory cell which is coupled to the n * inversion signal line and holds the data of logic "1", the point E which does not involve the polarization inversion
Since the transition is from point F to point E, the amount of negative charges transferred is small and the potential rise of the corresponding inversion bit line is also small.
【0055】なお、対応するプレート線VPL1〜VP
L7が接地電位VSSのような無効レベルのままとされ
るメモリアレイブロックMAB1〜MAB7では、ワー
ド線W0に結合される合計7×(n+1)対の強誘電体
メモリセルのアドレス選択MOSFETQsが一斉にオ
ン状態となるが、強誘電体キャパシタCsのプレートつ
まりプレート線VPL1〜VPL7の電位が対応する相
補ビット線B10*〜B1n*ないしB70*〜B7n
*の非反転及び反転信号線のプリチャージ電位と同一電
位であるため、その分極状態は変化しない。Incidentally, the corresponding plate lines VPL1 to VP
In the memory array blocks MAB1 to MAB7 in which L7 is kept at an invalid level such as the ground potential VSS, the address selection MOSFETs Qs of a total of 7 × (n + 1) pairs of ferroelectric memory cells coupled to the word line W0 are all at once. Although turned on, the complementary bit lines B10 * to B1n * to B70 * to B7n corresponding to the potentials of the plates of the ferroelectric capacitor Cs, that is, the plate lines VPL1 to VPL7.
The polarization state does not change because it is the same as the precharge potential of the non-inversion and inversion signal lines of *.
【0056】上記メモリアレイブロックMAB0の相補
ビット線B00*〜B0n*の非反転及び反転信号線に
おける微小な電位差は、コモンソース線CSP0及びC
SN0がそれぞれ電源電圧VCC又は接地電位VSSの
ような有効レベルとされることで、センスアンプSAの
センスアンプブロックSAB0の対応する単位増幅回路
によってそれぞれ増幅され、2値読み出し信号とされ
る。これらの2値読み出し信号は、カラムアドレスca
0に対応するビット線選択信号YS00がハイレベルと
されることで、相補共通データ線CD*に択一的に伝達
され、さらにメインアンプMAのリードアンプから出力
バッファOBならびにデータ出力端子Doutを介して
強誘電体不揮発性RAMの外部に出力される。The minute potential difference between the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines B00 * to B0n * of the memory array block MAB0 is caused by the common source lines CSP0 and C0.
When SN0 is set to an effective level such as the power supply voltage VCC or the ground potential VSS, it is amplified by the corresponding unit amplifier circuit of the sense amplifier block SAB0 of the sense amplifier SA to be a binary read signal. These binary read signals are the column address ca.
When the bit line selection signal YS00 corresponding to 0 is set to the high level, the bit line selection signal YS00 is selectively transmitted to the complementary common data line CD *, and is further transmitted from the read amplifier of the main amplifier MA via the output buffer OB and the data output terminal Dout. And is output to the outside of the ferroelectric nonvolatile RAM.
【0057】ところで、センスアンプブロックSAB0
の各単位増幅回路による増幅動作が終了し、メモリアレ
イブロックMAB0の相補ビット線B00*〜B0n*
の非反転及び反転信号線にハイレベル又はロウレベルの
2値読み出し信号が確立されるとき、例えば、ワード線
W0と相補ビット線B00*〜B0n*の非反転信号線
との交点に配置されかつ論理“1”のデータを保持する
強誘電体メモリセルの強誘電体キャパシタCsの一方の
電極には、対応する非反転信号線の増幅後のハイレベル
つまり電源電圧VCCが印加され、その他方の電極すな
わちプレートには、プレート線VPL0の有効レベルつ
まり中間電位HVCが印加される。このため、これらの
強誘電体キャパシタCsの電極間には、電源電圧VCC
及び中間電位HVC間の電位差つまり中間電位HVCの
絶対値に相当する正方向の電界が印加され、その分極状
態は、図4の点Eから点Bへと移行する。By the way, the sense amplifier block SAB0
The amplifying operation by each unit amplifier circuit is completed, and the complementary bit lines B00 * to B0n * of the memory array block MAB0 are completed.
When a high-level or low-level binary read signal is established on the non-inverted and inverted signal lines of, for example, it is arranged at the intersection of the word line W0 and the non-inverted signal lines of the complementary bit lines B00 * to B0n *, and the logic The high level after amplification of the corresponding non-inverted signal line, that is, the power supply voltage VCC is applied to one electrode of the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell holding the data of "1", and the other electrode. That is, the effective level of the plate line VPL0, that is, the intermediate potential HVC is applied to the plate. Therefore, the power supply voltage VCC is provided between the electrodes of these ferroelectric capacitors Cs.
A potential difference between the intermediate potential HVC and the intermediate potential HVC, that is, an electric field in the positive direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied, and the polarization state shifts from point E to point B in FIG.
【0058】一方、ワード線W0と相補ビット線B00
*〜B0n*の反転信号線との交点に配置されかつ論理
“1”のデータを保持する強誘電体メモリセルの強誘電
体キャパシタCsの一方の電極には、対応する反転信号
線の増幅後のロウレベルつまり接地電位VSSが印加さ
れ、その他方の電極には、やはりプレート線VPL0の
有効レベルつまり中間電位HVCが印加される。このた
め、これらの強誘電体キャパシタCsの両電極間には、
中間電位HVC及び接地電位VSS間の電位差つまり中
間電位HVCの絶対値に相当する逆方向の電界が印加さ
れ、その分極状態は、移行することなく図4の点Eにと
どまる。On the other hand, the word line W0 and the complementary bit line B00
One of the electrodes of the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell arranged at the intersection with the inversion signal line of * to B0n * and holding the data of logic "1" has the corresponding inversion signal line after amplification. Low level, that is, the ground potential VSS is applied, and the effective level of the plate line VPL0, that is, the intermediate potential HVC is applied to the other electrode. Therefore, between both electrodes of these ferroelectric capacitors Cs,
A potential difference between the intermediate potential HVC and the ground potential VSS, that is, an electric field in the opposite direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied, and the polarization state remains at point E in FIG. 4 without transition.
【0059】同様に、ワード線W0と相補ビット線B0
0*〜B0n*の非反転信号線との交点に配置されかつ
論理“0”のデータを保持する強誘電体メモリセルの強
誘電体キャパシタCsの一方の電極には、対応する非反
転信号線の増幅後のロウレベルつまり接地電位VSSが
印加され、その他方の電極には、プレート線VPL0の
有効レベルつまり中間電位HVCが印加される。このた
め、これらの強誘電体キャパシタCsの電極間には、中
間電位HVCの絶対値に相当する逆方向の電界が印加さ
れ、その分極状態は、移行することなく図4の点Eにあ
る。Similarly, the word line W0 and the complementary bit line B0
The corresponding non-inverted signal line is provided on one electrode of the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell which is arranged at the intersection with the non-inverted signal line of 0 * to B0n * and holds the data of logic "0". The low level after being amplified, that is, the ground potential VSS is applied, and the effective level of the plate line VPL0, that is, the intermediate potential HVC is applied to the other electrode. Therefore, an electric field in the opposite direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied between the electrodes of these ferroelectric capacitors Cs, and the polarization state thereof is at point E in FIG. 4 without transition.
【0060】しかし、ワード線W0と相補ビット線B0
0*〜B0n*の反転信号線との交点に配置されかつ論
理“0”のデータを保持する強誘電体メモリセルの強誘
電体キャパシタCsの一方の電極には、対応する反転信
号線の増幅後のハイレベルつまり電源電圧VCCが印加
され、その他方の電極つまりプレートには、プレート線
VPL0の中間電位HVCが印加される。このため、こ
れらの強誘電体キャパシタCsの電極間には、中間電位
HVCの絶対値に相当する正方向の電界が印加され、そ
の分極状態は、図4の点Eから点Bへと移行する。However, the word line W0 and the complementary bit line B0
The corresponding inversion signal line is amplified at one electrode of the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell which is arranged at the intersection with the inversion signal line of 0 * to B0n * and holds the data of logic "0". The subsequent high level, that is, the power supply voltage VCC is applied, and the intermediate potential HVC of the plate line VPL0 is applied to the other electrode, that is, the plate. Therefore, an electric field in the positive direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied between the electrodes of these ferroelectric capacitors Cs, and the polarization state thereof shifts from point E to point B in FIG. .
【0061】つまり、この実施例の強誘電体不揮発性R
AMでは、プレート線VPL0の有効レベルが中間電位
HVCとされることによって、センスアンプブロックS
AB0の各単位増幅回路による微小読み出し信号の増幅
動作が終了し相補ビット線B00*〜B0n*に2値読
み出し信号が確立された直後から、選択されたワード線
W0に結合されるn+1個の強誘電体メモリセルに対す
る不揮発データの再書き込み動作が開始される訳であっ
て、これらの再書き込み動作は、指定された1ビットの
読み出しデータがデータ出力端子Doutを介して出力
される間に終了し、再書き込みのための待ち合わせは生
じない。この結果、指定されたワード線W0を選択状態
とするだけで、言い換えるならば指定されたワード線W
0が選択状態とされる間にプレート線VPL0を有効レ
ベル又は無効レベルとすることなく、選択された強誘電
体メモリセルに対する不揮発データの再書き込みを実現
できるため、強誘電体不揮発性RAMのサイクルタイム
を高速化し、これを含むシステムのマシンサイクルを高
速化することができるものである。That is, the ferroelectric nonvolatile R of this embodiment
In AM, the effective level of the plate line VPL0 is set to the intermediate potential HVC, so that the sense amplifier block S
Immediately after the amplification operation of the minute read signal by each unit amplifying circuit of AB0 is completed and the binary read signal is established on the complementary bit lines B00 * to B0n *, immediately after n + 1 strong signals are coupled to the selected word line W0. This means that the non-volatile data rewriting operation to the dielectric memory cell is started, and these rewriting operations are completed while the designated 1-bit read data is output through the data output terminal Dout. , There is no waiting for rewriting. As a result, only the designated word line W0 is brought into the selected state, in other words, the designated word line W0 is selected.
Since the non-volatile data can be rewritten to the selected ferroelectric memory cell without setting the plate line VPL0 to the valid level or the invalid level while 0 is in the selected state, the cycle of the ferroelectric nonvolatile RAM can be realized. It is possible to speed up the time and speed up the machine cycle of the system including this.
【0062】なお、前述のように、メモリアレイMAR
YのメモリアレイブロックMAB0〜MAB7は、対応
するプレート線VPL0〜VPL7が択一的に中間電位
HVCのような有効レベルとされることで択一的に活性
状態とされ、センスアンプSAのセンスアンプブロック
SAB0〜SAB7は、対応するコモンソース線CSP
0〜CSP7ならびにCSN0〜CSN7がそれぞれ電
源電圧VCC又は接地電位VSSのような有効レベルと
されることで択一的に活性状態とされる。この結果、ワ
ード線W0〜WmがメモリアレイブロックMAB0〜M
AB7によって共有されるにもかかわらず、強誘電体不
揮発性RAMの不揮発モードによる読み出し動作時の所
要動作電流を低減し、その低コスト化を図ることができ
るとともに、センスアンプが動作状態とされることにと
もなう電源ノイズを抑制し、その読み出し動作を安定化
することができるものとされる。As described above, the memory array MAR
The memory array blocks MAB0 to MAB7 of Y are selectively activated by setting the corresponding plate lines VPL0 to VPL7 to an effective level such as the intermediate potential HVC, and the sense amplifiers of the sense amplifier SA. The blocks SAB0 to SAB7 are corresponding common source lines CSP.
0 to CSP7 and CSN0 to CSN7 are activated by being set to an effective level such as the power supply voltage VCC or the ground potential VSS, respectively. As a result, the word lines W0 to Wm are connected to the memory array blocks MAB0 to MAB.
Although shared by AB7, the required operating current at the time of the read operation in the nonvolatile mode of the ferroelectric nonvolatile RAM can be reduced, the cost can be reduced, and the sense amplifier can be operated. It is supposed that the power supply noise accompanying this can be suppressed and the read operation can be stabilized.
【0063】図6には、図1の強誘電体不揮発性RAM
のVCCプリチャージ方式つまりプリチャージ電圧VP
Cを電源電圧VCCとする場合の読み出し動作時の一実
施例の信号波形図が示されている。なお、この実施例
は、前記図5の実施例を基本的に踏襲するため、これと
異なる部分についてのみ説明を追加する。FIG. 6 shows the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG.
VCC precharge method, that is, precharge voltage VP
A signal waveform diagram of one embodiment during a read operation when C is the power supply voltage VCC is shown. Since this embodiment basically follows the embodiment of FIG. 5, only the parts different from this will be described.
【0064】図6において、強誘電体不揮発性RAMが
非選択状態とされるとき、メモリアレイMARYのメモ
リアレイブロックMAB0〜MAB7に対するプレート
線VPL0〜VPL7は、ともに電源電圧VCCのよう
な無効レベルとされ、プリチャージ電圧VPCも、電源
電圧VCCとされる。メモリアレイMARYのメモリア
レイブロックMAB0〜MAB7を構成する相補ビット
線B00*〜B0n*ないしB70*〜B7n*の非反
転及び反転信号線は、プリチャージ制御信号PCのハイ
レベルを受けて電源電圧VCCにプリチャージされるIn FIG. 6, when the ferroelectric non-volatile RAM is in the non-selected state, the plate lines VPL0 to VPL7 for the memory array blocks MAB0 to MAB7 of the memory array MARY are both set to an invalid level like the power supply voltage VCC. The precharge voltage VPC is also set to the power supply voltage VCC. The non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines B00 * to B0n * to B70 * to B7n * forming the memory array blocks MAB0 to MAB7 of the memory array MARY receive the high level of the precharge control signal PC and receive the power supply voltage VCC. Is precharged to
【0065】強誘電体不揮発性RAMが読み出しモード
で選択状態とされると、強誘電体不揮発性RAMでは、
ロウアドレスストローブ信号RASBの立ち下がりを受
けて上位3ビットの内部アドレス信号Xi−2〜Xiに
より指定されるプレート線VPL0が択一的に中間電位
HVCのような有効レベルとされる。このため、ワード
線W0が択一的に選択レベルとされた時点で、メモリア
レイブロックMAB0のワード線W0に結合されるn+
1対の強誘電体メモリセルの強誘電体キャパシタCsの
一方の電極に相補ビット線B00*〜B0n*の非反転
及び反転信号線のプリチャージ電位つまり電源電圧VC
Cが伝達される。したがって、その電極間には中間電位
HVCの絶対値に相当する正方向の電界が印加され、こ
れらの強誘電体メモリセルの分極状態は、強制的にかつ
一斉に図4の点Bへと移行する。このとき、例えば相補
ビット線B00*〜B0n*の非反転信号線に結合され
かつ論理“0”のデータを保持するメモリセルでは、点
E〜点Fから点Bへの分極反転をともなうために比較的
大きな正電荷の移動が必要となり、対応する非反転信号
線の電位は比較的大きく低下する。しかし、例えば相補
ビット線B00*〜B0n*の非反転信号線に結合され
かつ論理“1”のデータを保持するメモリセルでは、分
極反転をともなわない点B〜点Cから点Bへの移行であ
るため、正電荷の移動量は少なく、対応する非反転ビッ
ト線の電位低下も小さい。When the ferroelectric non-volatile RAM is selected in the read mode, the ferroelectric non-volatile RAM
In response to the fall of the row address strobe signal RASB, the plate line VPL0 designated by the internal address signals Xi-2 to Xi of the upper 3 bits is alternatively set to the effective level such as the intermediate potential HVC. Therefore, at the time when the word line W0 is alternatively set to the selection level, n + coupled to the word line W0 of the memory array block MAB0.
The precharge potential of the complementary bit lines B00 * to B0n *, that is, the precharge potential of the complementary bit lines B00 * to B0n *, that is, the power supply voltage VC is provided on one electrode of the ferroelectric capacitors Cs of the pair of ferroelectric memory cells.
C is transmitted. Therefore, an electric field in the positive direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied between the electrodes, and the polarization states of these ferroelectric memory cells are forcibly and simultaneously moved to point B in FIG. To do. At this time, for example, in the memory cell which is coupled to the non-inverted signal lines of the complementary bit lines B00 * to B0n * and holds the data of logic "0", the polarization inversion from the points E to F to the point B is involved. A relatively large amount of positive charge transfer is required, and the potential of the corresponding non-inverted signal line drops relatively large. However, for example, in the memory cell which is coupled to the non-inverted signal lines of the complementary bit lines B00 * to B0n * and holds the data of logic "1", the transition from the point B to the point B without the polarization inversion can be achieved. Therefore, the amount of movement of positive charges is small and the potential drop of the corresponding non-inverted bit line is also small.
【0066】同様に、例えば相補ビット線B00*〜B
0n*の反転信号線に結合されかつ論理“1”のデータ
を保持するメモリセルでは、点E〜点Fから点Bへの分
極反転をともなうために比較的大きな正電荷の移動が必
要となり、対応する反転ビット線の電位は比較的大きく
上昇する。しかし、例えば相補ビット線B00*〜B0
n*の反転信号線に結合されかつ論理“0”のデータを
保持するメモリセルでは、分極反転をともなわない点B
〜点Cから点Bへの移行であるため、正電荷の移動量は
少なく、対応する反転ビット線の電位上昇も小さい。Similarly, for example, complementary bit lines B00 * to B
In the memory cell which is coupled to the inversion signal line of 0n * and holds the data of the logic "1", a relatively large movement of the positive charge is required in order to accompany the polarization reversal from the point E to the point F, The potential of the corresponding inversion bit line rises relatively large. However, for example, complementary bit lines B00 * to B0
In the memory cell which is coupled to the n * inversion signal line and holds the data of logic "0", the point B which does not involve the polarization inversion.
Since the transition is from point C to point B, the amount of positive charge transfer is small and the potential rise of the corresponding inversion bit line is also small.
【0067】なお、対応するプレート線VPL1〜VP
L7が電源電圧VCCのような無効レベルのままとされ
るメモリアレイブロックMAB1〜MAB7では、ワー
ド線W0に結合される合計7×(n+1)対の強誘電体
メモリセルのアドレス選択MOSFETQsが一斉にオ
ン状態となるが、強誘電体キャパシタCsのプレートつ
まりプレート線VPL1〜VPL7の電位が対応する相
補ビット線B10*〜B1n*ないしB70*〜B7n
*の非反転及び反転信号線のプリチャージ電位と同じ電
源電圧VCCであるため、その分極状態は変化しない。Incidentally, the corresponding plate lines VPL1 to VP
In the memory array blocks MAB1 to MAB7 in which L7 is kept at an invalid level such as the power supply voltage VCC, the address selection MOSFETs Qs of a total of 7 × (n + 1) pairs of ferroelectric memory cells coupled to the word line W0 are all at once. Although turned on, the complementary bit lines B10 * to B1n * to B70 * to B7n corresponding to the potentials of the plates of the ferroelectric capacitor Cs, that is, the plate lines VPL1 to VPL7.
Since the power source voltage VCC is the same as the precharge potential of the non-inverted and inverted signal lines, the polarization state does not change.
【0068】センスアンプブロックSAB0の各単位増
幅回路による増幅動作が終了し、メモリアレイブロック
MAB0の相補ビット線B00*〜B0n*の非反転及
び反転信号線にハイレベル又はロウレベルの2値読み出
し信号が確立されるとき、ワード線W0と相補ビット線
B00*〜B0n*の非反転信号線との交点に配置され
かつ論理“1”のデータを保持する強誘電体メモリセル
の強誘電体キャパシタCsの一方の電極には、対応する
非反転信号線の増幅後のハイレベルつまり電源電圧VC
Cが印加され、その他方の電極つまりプレートには、プ
レート線VPL0の中間電位HVCが印加される。この
ため、これらの強誘電体キャパシタCsの電極間には、
中間電位HVCの絶対値に相当する正方向の電界が印加
され、その分極状態は、移行することなく図4の点Bに
とどまる。The amplification operation by each unit amplifier circuit of the sense amplifier block SAB0 ends, and a high level or low level binary read signal is applied to the non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines B00 * to B0n * of the memory array block MAB0. When established, the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell arranged at the intersection of the word line W0 and the non-inverted signal line of the complementary bit lines B00 * to B0n * and holding the data of logic "1". One of the electrodes has a high level after amplification of the corresponding non-inverted signal line, that is, the power supply voltage VC.
C is applied, and the intermediate potential HVC of the plate line VPL0 is applied to the other electrode, that is, the plate. Therefore, between the electrodes of these ferroelectric capacitors Cs,
A positive electric field corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied, and its polarization state remains at point B in FIG. 4 without transition.
【0069】一方、ワード線W0と相補ビット線B00
*〜B0n*の反転信号線との交点に配置されかつ論理
“1”のデータを保持する強誘電体メモリセルの強誘電
体キャパシタCsの一方の電極には、対応する反転信号
線の増幅後のロウレベルつまり接地電位VSSが印加さ
れ、その他方の電極には、プレート線VPL0の中間電
位HVCが印加される。このため、これらの強誘電体キ
ャパシタCsの電極間には、中間電位HVCの絶対値に
相当する逆方向の電界が印加され、その分極状態は、図
4の点Bから点Eへと移行する。On the other hand, the word line W0 and the complementary bit line B00
One of the electrodes of the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell arranged at the intersection with the inversion signal line of * to B0n * and holding the data of logic "1" has the corresponding inversion signal line after amplification. Is applied at the low level, that is, the ground potential VSS, and the intermediate potential HVC of the plate line VPL0 is applied to the other electrode. Therefore, an electric field in the opposite direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied between the electrodes of these ferroelectric capacitors Cs, and the polarization state thereof shifts from point B to point E in FIG. .
【0070】同様に、ワード線W0と相補ビット線B0
0*〜B0n*の非反転信号線との交点に配置されかつ
論理“0”のデータを保持する強誘電体メモリセルの強
誘電体キャパシタCsの一方の電極には、対応する非反
転信号線の増幅後のロウレベルつまり接地電位VSSが
印加され、その他方の電極には、プレート線VPL0の
有効レベルつまり中間電位HVCが印加される。このた
め、これらの強誘電体キャパシタCsの電極間には、中
間電位HVCの絶対値に相当する逆方向の電界が印加さ
れ、その分極状態は、図4の点Bから点Eへと移行す
る。しかし、ワード線W0と相補ビット線B00*〜B
0n*の反転信号線との交点に配置されかつ論理“0”
のデータを保持する強誘電体メモリセルの強誘電体キャ
パシタCsの一方の電極には、対応する反転信号線の増
幅後のハイレベルつまり電源電圧VCCが印加され、そ
の他方の電極つまりプレートには、プレート線VPL0
の中間電位HVCが印加される。このため、これらの強
誘電体キャパシタCsの電極間には、中間電位HVCの
絶対値に相当する正方向の電界が印加され、その分極状
態は、移行することなく図4の点Bにとどまる。Similarly, the word line W0 and the complementary bit line B0
The corresponding non-inverted signal line is provided on one electrode of the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell which is arranged at the intersection with the non-inverted signal line of 0 * to B0n * and holds the data of logic "0". The low level after being amplified, that is, the ground potential VSS is applied, and the effective level of the plate line VPL0, that is, the intermediate potential HVC is applied to the other electrode. Therefore, an electric field in the opposite direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied between the electrodes of these ferroelectric capacitors Cs, and the polarization state thereof shifts from point B to point E in FIG. . However, the word line W0 and the complementary bit lines B00 * to B
It is arranged at the intersection with the 0n * inverted signal line and has a logic "0".
Is applied to one electrode of the ferroelectric capacitor Cs of the ferroelectric memory cell that holds the data of No. 3, the high level after the amplification of the corresponding inversion signal line, that is, the power supply voltage VCC, and to the other electrode, that is, the plate. , Plate line VPL0
Intermediate potential HVC is applied. Therefore, an electric field in the positive direction corresponding to the absolute value of the intermediate potential HVC is applied between the electrodes of these ferroelectric capacitors Cs, and the polarization state remains at point B in FIG. 4 without transition.
【0071】つまり、この実施例の強誘電体不揮発性R
AMでは、プレート線VPL0の有効レベルが中間電位
HVCとされることによって、センスアンプブロックS
AB0の各単位増幅回路による微小読み出し信号の増幅
動作が終了しメモリアレイブロックMAB0の相補ビッ
ト線B00*〜B0n*に2値読み出し信号が確立され
た直後から、選択されたワード線W0に結合されるn+
1個の強誘電体メモリセルに対する不揮発データの再書
き込み動作が開始される訳であり、これによって前記図
5と同様な効果を得ることができるものである。That is, the ferroelectric nonvolatile R of this embodiment
In AM, the effective level of the plate line VPL0 is set to the intermediate potential HVC, so that the sense amplifier block S
Immediately after the amplification operation of the minute read signal by each unit amplifier circuit of AB0 is completed and the binary read signal is established on the complementary bit lines B00 * to B0n * of the memory array block MAB0, the word line W0 is coupled to the selected word line W0. N +
This means that the rewriting operation of the non-volatile data to one ferroelectric memory cell is started, and by this, the same effect as in FIG. 5 can be obtained.
【0072】図7には、図1の強誘電体不揮発性RAM
の分散読み出し動作時の一実施例の信号波形図が示され
ている。なお、この実施例は前記図5の実施例を基本的
に踏襲するものであるため、これと異なる部分について
のみ説明を追加する。また、図7では、メモリアレイブ
ロックMAB2〜MAB6ならびにセンスアンプブロッ
クSAB2〜SAB6に関する部分が省略して示され
る。FIG. 7 shows the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG.
6 is a signal waveform diagram of an example during the distributed read operation of FIG. Since this embodiment basically follows the embodiment of FIG. 5, the description will be added only to the parts different from this. Further, in FIG. 7, portions related to the memory array blocks MAB2 to MAB6 and the sense amplifier blocks SAB2 to SAB6 are omitted.
【0073】図7において、強誘電体不揮発性RAMが
読み出しモードで選択状態とされるとき、指定されたワ
ード線W0は、プレート線VPL0〜VPL7に先立っ
て高電圧VCHのような選択レベルとされる。また、プ
レート線VPL0〜VPL7は、所定の時間をおいて順
次中間電位HVCのような有効レベルとされ、これらの
プレート線VPL0〜VPL7が有効レベルとされてか
ら所定の時間が経過した時点で、対応するコモンソース
線CSP0〜CSP7ならびにCSN0〜CSN7が順
次電源電圧VCC及び接地電位VSSの有効レベルとさ
れる。In FIG. 7, when the ferroelectric nonvolatile RAM is selected in the read mode, the designated word line W0 is set to the selection level like the high voltage VCH prior to the plate lines VPL0 to VPL7. It Further, the plate lines VPL0 to VPL7 are sequentially set to an effective level such as the intermediate potential HVC after a predetermined time, and when a predetermined time elapses after these plate lines VPL0 to VPL7 are set to the effective level, Corresponding common source lines CSP0 to CSP7 and CSN0 to CSN7 are sequentially set to the effective levels of the power supply voltage VCC and the ground potential VSS.
【0074】強誘電体不揮発性RAMでは、プレート線
VPL0〜VPL7が順次有効レベルとされるたを受け
て、対応するメモリアレイブロックMAB0〜MAB7
のワード線W0に結合されるn+1個の強誘電体メモリ
セルの微小読み出し信号が対応する相補ビット線B00
*〜B0n*ないしB70*〜B7n*に順次出力され
る。また、これらの微小読み出し信号は、対応するコモ
ンソース線CSP0〜CSP7ならびにCSN0〜CS
N7が順次有効レベルとされることで、センスアンプブ
ロックSAB0〜SAB7の対応するn+1個の単位増
幅回路によってそれぞれ増幅され、2値読み出し信号と
される。In the ferroelectric non-volatile RAM, the plate lines VPL0 to VPL7 are sequentially set to the effective level, and corresponding memory array blocks MAB0 to MAB7 are received.
Complementary bit line B00 to which the minute read signals of the n + 1 ferroelectric memory cells coupled to the word line W0 of
It is sequentially output to * to B0n * to B70 * to B7n *. Further, these minute read signals are transmitted to the corresponding common source lines CSP0 to CSP7 and CSN0 to CS.
When N7 is sequentially set to the effective level, it is amplified by the corresponding n + 1 unit amplifier circuits of the sense amplifier blocks SAB0 to SAB7, and becomes a binary read signal.
【0075】つまり、この実施例の強誘電体不揮発性R
AMでは、プレート線VPL0〜VPL7が所定の時間
をおいて順次有効レベルとされることで、8個のメモリ
アレイブロックMAB0〜MAB7が順次活性状態とさ
れるとともに、コモンソース線CSP0〜CSP7なら
びにCSN0〜CSN7が所定の時間をおいて順次有効
レベルとされることで、8個のセンスアンプブロックS
AB0〜SAB7がメモリアレイブロックMAB0〜M
AB7に対応して順次活性状態とされる。この結果、す
べてのセンスアンプブロックSAB0〜SAB7の合計
8個×(m+1)×(n+1)個の単位増幅回路が一斉
に動作状態とされることにともなう電源ノイズを分散し
て抑制し、強誘電体不揮発性RAMの読み出し動作を安
定化することができるものである。なお、この実施例の
ような動作が、例えばシリアルメモリ等のような連続読
み出し動作に有効であることは言うまでもない。That is, the ferroelectric nonvolatile R of this embodiment
In the AM, the plate lines VPL0 to VPL7 are sequentially set to the effective level after a predetermined time, so that the eight memory array blocks MAB0 to MAB7 are sequentially activated, and the common source lines CSP0 to CSP7 and CSN0. ~ CSN7 are sequentially set to the effective level after a predetermined time, so that eight sense amplifier blocks S
AB0 to SAB7 are memory array blocks MAB0 to M
The active states are sequentially set in correspondence with AB7. As a result, the power noise due to all 8 × (m + 1) × (n + 1) unit amplifier circuits of all the sense amplifier blocks SAB0 to SAB7 being operated simultaneously is dispersed and suppressed, and the ferroelectricity is improved. The read operation of the body nonvolatile RAM can be stabilized. Needless to say, the operation of this embodiment is effective for continuous read operation such as serial memory.
【0076】図8には、この発明が適用されたシャドー
RAMの分散リコール動作時の一実施例の信号波形図が
示されている。なお、この実施例は、前記図7の実施例
を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分
について説明を追加する。また、図8では、メモリアレ
イブロックMAB2〜MAB7ならびにセンスアンプブ
ロックSAB2〜SAB7に関する部分が省略して示さ
れる。FIG. 8 shows a signal waveform diagram of an embodiment of the distributed recall operation of the shadow RAM to which the present invention is applied. Since this embodiment basically follows the embodiment of FIG. 7, the description will be added to the parts different from this. Further, in FIG. 8, portions related to the memory array blocks MAB2 to MAB7 and the sense amplifier blocks SAB2 to SAB7 are omitted.
【0077】図8において、この実施例のシャドーRA
Mは、図示されないモード制御信号によってリコールモ
ードが指定されかつカラムアドレスストローブ信号CA
SBがロウアドレスストローブ信号RASBに先立って
ロウレベルとされるいわゆるCBR(CASビフォアR
AS)サイクルが実行されることで、不揮発モードから
揮発モードへの移行のためのリコール動作を開始する。
シャドーRAMでは、ロウアドレスストローブ信号RA
SBのロウレベルを受けてプリチャージ制御信号PCが
ロウレベルとされ、やや遅れて指定された最終ワード線
Wmが択一的に高電圧VCHのような選択レベルとされ
る。また、少し遅れてプレート線VPL0〜VPL7が
所定の時間をおいて順次中間電位HVCのような有効レ
ベルとされ、さらに所定の時間が経過した時点で対応す
るコモンソース線CSP0〜CSP7ならびにCSN0
〜CSN7が順次有効レベルとされる。In FIG. 8, the shadow RA of this embodiment is
M has a recall mode designated by a mode control signal (not shown) and a column address strobe signal CA.
The so-called CBR (CAS Before R) in which SB is set to the low level prior to the row address strobe signal RASB
By executing the AS) cycle, a recall operation for shifting from the nonvolatile mode to the volatile mode is started.
In the shadow RAM, the row address strobe signal RA
The precharge control signal PC is set to the low level in response to the low level of SB, and the final word line Wm designated with a slight delay is alternatively set to the selection level such as the high voltage VCH. In addition, the plate lines VPL0 to VPL7 are sequentially set to an effective level like the intermediate potential HVC after a predetermined time, and when the predetermined time elapses, the corresponding common source lines CSP0 to CSP7 and CSN0.
~ CSN7 is sequentially set to the valid level.
【0078】シャドーRAMでは、プレート線VPL0
〜VPL7が順次有効レベルとされたのを受けて、対応
するメモリアレイブロックMAB0〜MAB7のワード
線W0に結合されるn+1個の強誘電体メモリセルの微
小読み出し信号が対応する相補ビット線B00*〜B0
n*ないしB70*〜B7n*に順次出力される。ま
た、これらの微小読み出し信号は、コモンソース線CS
P0〜CSP7ならびにCSN0〜CSN7が順次有効
レベルとされることで、センスアンプブロックSAB0
〜SAB7の対応するn+1個の単位増幅回路によりそ
れぞれ増幅され、2値読み出し信号とされた後、メモリ
アレイブロックMAB0〜MAB7のワード線W0に結
合されるn+1個の強誘電体メモリセルの強誘電体キャ
パシタCsの電極間容量に蓄積電荷として書き込まれ
る。プリチャージ電圧VPCは、プリチャージ制御信号
PCがロウレベルとされる間に中間電位HVCに変化さ
れ、メモリアレイブロックMAB0〜MAB7を構成す
るすべての相補ビット線B00*〜B0n*ないしB7
0*〜B7n*の非反転及び反転信号線は、プリチャー
ジ制御信号PCがハイレベルに戻された時点で中間電位
HVCにプリチャージされる。これらの結果、メモリア
レイMARYのメモリアレイブロックMAB0〜MAB
7を構成するすべての強誘電体メモリセルのデータはい
わゆる揮発性データとなり、シャドーRAMは揮発モー
ドに移行する。In the shadow RAM, the plate line VPL0
.. to VPL7 are sequentially set to the effective level, complementary bit lines B00 * corresponding to the minute read signals of the n + 1 ferroelectric memory cells coupled to the word lines W0 of the corresponding memory array blocks MAB0 to MAB7. ~ B0
It is sequentially output to n * to B70 * to B7n *. In addition, these minute read signals are common source line CS
By sequentially setting P0 to CSP7 and CSN0 to CSN7 to valid levels, the sense amplifier block SAB0
To ferroelectric memory cells of n + 1 ferroelectric memory cells coupled to the word lines W0 of the memory array blocks MAB0 to MAB7 after being amplified by the corresponding n + 1 unit amplifier circuits of the SAB7 to be binary read signals. The accumulated charge is written in the inter-electrode capacitance of the body capacitor Cs. Precharge voltage VPC is changed to intermediate potential HVC while precharge control signal PC is at low level, and all complementary bit lines B00 * to B0n * to B7 forming memory array blocks MAB0 to MAB7.
The non-inverted and inverted signal lines of 0 * to B7n * are precharged to the intermediate potential HVC when the precharge control signal PC is returned to the high level. As a result, the memory array blocks MAB0 to MAB of the memory array MARY
The data of all the ferroelectric memory cells constituting 7 become so-called volatile data, and the shadow RAM shifts to the volatile mode.
【0079】つまり、この実施例のシャドーRAMで
は、プレート線VPL0〜VPL7が所定の時間をおい
て順次有効レベルとされることで、8個のメモリアレイ
ブロックMAB0〜MAB7が順次活性状態とされると
ともに、コモンソース線CSP0〜CSP7ならびにC
SN0〜CSN7が所定の時間をおいて順次有効レベル
とされることで、8個のセンスアンプブロックSAB0
〜SAB7がメモリアレイブロックMAB0〜MAB7
に対応して順次活性状態とされるため、前記図7の実施
例の強誘電体不揮発性RAMと同様に、すべてのセンス
アンプブロックSAB0〜SAB7の合計8個×(m+
1)×(n+1)個の単位増幅回路が一斉に動作状態と
されることにともなう電源ノイズを分散して抑制し、シ
ャドーRAMの読み出し動作を安定化することができる
ものである。That is, in the shadow RAM of this embodiment, the eight memory array blocks MAB0 to MAB7 are sequentially activated by setting the plate lines VPL0 to VPL7 to a valid level sequentially after a predetermined time. Together with common source lines CSP0 to CSP7 and C
By sequentially setting SN0 to CSN7 to valid levels after a predetermined time, the eight sense amplifier blocks SAB0
To SAB7 are memory array blocks MAB0 to MAB7
In the same manner as the ferroelectric non-volatile RAM of the embodiment shown in FIG. 7, a total of 8 sense amplifier blocks SAB0 to SAB7 × (m +).
1) × (n + 1) unit amplifying circuits can be dispersed and suppressed due to power supply noise caused by simultaneous operation of the unit amplifying circuits, and the shadow RAM read operation can be stabilized.
【0080】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)プレート選択方式を採る強誘電体不揮発性RAM
及びシャドーRAM等の強誘電体メモリにおいて、プレ
ート線を、指定されたワード線の選択動作が開始される
前に有効レベルとし、このワード線が非選択状態とされ
た後に無効レベルとするとともに、プレート線の有効レ
ベルを、ビット線における2値読み出し信号の増幅後の
ハイレベル及びロウレベル間つまり電源電圧及び接地電
位間の中間電位とし、その無効レベルを、ビット線のプ
リチャージ電位である電源電圧又は接地電位とすること
で、指定されたワード線を選択状態とするだけで、言い
換えるならば指定されたワード線が選択状態とされる間
にプレート線を有効レベル又は無効レベルとすることな
く、選択された強誘電体メモリセルに対する不揮発デー
タの再書き込みを実現できるという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、プレート選択方式を採る強
誘電体不揮発性RAM及びシャドーRAM等のサイクル
タイムを高速化し、これを含むシステムのマシンサイク
ルを高速化することができるという効果が得られる。The operational effects obtained from the above embodiments are as follows. (1) Ferroelectric non-volatile RAM adopting plate selection method
In a ferroelectric memory such as a shadow RAM, a plate line is set to a valid level before the selection operation of a designated word line is started, and an invalid level is set after the word line is deselected. The effective level of the plate line is an intermediate potential between the high level and the low level after amplification of the binary read signal on the bit line, that is, the power supply voltage and the ground potential, and the invalid level thereof is the power supply voltage which is the precharge potential of the bit line. Alternatively, by setting it to the ground potential, only the designated word line is brought into the selected state, in other words, the plate line is not brought to the valid level or the invalid level while the designated word line is brought into the selected state, The effect that the rewriting of the non-volatile data to the selected ferroelectric memory cell can be realized is obtained. (2) According to the above item (1), the cycle time of the ferroelectric nonvolatile RAM and the shadow RAM adopting the plate selection method can be shortened, and the machine cycle of the system including this can be shortened. To be
【0081】(3)上記(1)及び(2)項において、
強誘電体不揮発性RAM及びシャドーRAM等のメモリ
アレイを、例えば所定数のビット線を単位として複数の
メモリアレイブロックに分割し、対応するプレート線を
有効レベルとすることで選択的に活性状態とするととも
に、センスアンプを、メモリアレイブロックに対応して
複数のセンスアンプブロックに分割し、対応するメモリ
アレイブロックとともに選択的に活性状態とすること
で、指定されたメモリアレイブロックに対応するセンス
アンプブロックのみを選択的に活性状態とし、強誘電体
不揮発性RAM及びシャドーRAM等の不揮発モードに
よる読み出し動作時の所要動作電流を低減することがで
きるという効果が得られる。 (4)上記(3)項により、大容量化された強誘電体不
揮発性RAM及びシャドーRAM等の電源ノイズを抑制
し、その読み出し動作を安定化できるとともに、その低
消費電力化を図ることができるという効果が得られる。(3) In the above items (1) and (2),
A memory array such as a ferroelectric non-volatile RAM and a shadow RAM is divided into a plurality of memory array blocks in units of, for example, a predetermined number of bit lines, and a corresponding plate line is set to an effective level to selectively activate it. In addition, by dividing the sense amplifier into a plurality of sense amplifier blocks corresponding to the memory array blocks and selectively activating them together with the corresponding memory array blocks, the sense amplifier corresponding to the specified memory array block It is possible to obtain an effect that only a block is selectively activated to reduce a required operation current during a read operation in a nonvolatile mode such as a ferroelectric nonvolatile RAM and a shadow RAM. (4) According to the above item (3), it is possible to suppress the power supply noise of the ferroelectric nonvolatile RAM and the shadow RAM having a large capacity, to stabilize the read operation, and to reduce the power consumption thereof. The effect of being able to be obtained is obtained.
【0082】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1及び図2において、メモリアレイブロックMA
B0〜MAB7ならびにセンスアンプブロックSAB0
〜SAB7を択一的に活性状態とするための内部アドレ
ス信号のビットは、任意に設定することができる。ま
た、強誘電体不揮発性RAMは、シェアドセンス方式を
採りうるし、メモリアレイMARY及びセンスアンプS
Aの分割数も、任意に設定することができる。強誘電体
不揮発性RAMは、例えば×4ビット,×8ビットある
いは×16ビット等、任意のビット構成を採りうるし、
そのブロック構成や起動制御信号及び内部制御信号の名
称,組み合わせ及び有効レベルならびに電源電圧の極性
等は、種々の実施形態を採りうる。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1 and FIG. 2, the memory array block MA
B0 to MAB7 and sense amplifier block SAB0
~ Bits of the internal address signal for selectively activating SAB7 can be set arbitrarily. In addition, the ferroelectric non-volatile RAM can adopt the shared sense method, and the memory array MARY and the sense amplifier S can be used.
The number of divisions of A can also be set arbitrarily. The ferroelectric non-volatile RAM can take any bit configuration such as × 4 bits, × 8 bits or × 16 bits,
The block configuration, the names, combinations and effective levels of the activation control signal and the internal control signal, the polarity of the power supply voltage, and the like can adopt various embodiments.
【0083】図3において、強誘電体不揮発性RAMの
メモリアレイMARYつまりメモリアレイブロックMA
B0〜MAB7は、所定数の冗長素子を含むことができ
る。また、強誘電体不揮発性RAMは、例えば図9に示
されるように、いわゆる1セル・1トランジスタ型のア
レイ構成を採りうるし、その他各種のアレイ構成を採る
ことができる。メモリアレイMARY及びセンスアンプ
SAの具体的構成及びMOSFETの導電型等は、種々
の実施形態を採りうる。In FIG. 3, the memory array MARY of the ferroelectric nonvolatile RAM, that is, the memory array block MA.
B0 to MAB7 can include a predetermined number of redundant elements. Further, the ferroelectric nonvolatile RAM may have a so-called one-cell / one-transistor array configuration, as shown in FIG. 9, for example, or may have various other array configurations. Various embodiments can be adopted for the specific configurations of the memory array MARY and the sense amplifier SA, the conductivity type of the MOSFET, and the like.
【0084】図4において、強誘電体メモリセルの情報
保持特性は標準的な一例であって、この発明に制約を与
えない。図5ないし図8において、プレート線VPL0
〜VPL7の有効レベルは、それが電源電圧VCC及び
接地電位VSS間にあることを条件に、中間電位HVC
以外の任意の電位に設定できる。また、プリチャージ制
御信号PCは、センスアンプブロックSAB0〜SAB
7ごとに設け、センスアンプブロックに対応して択一的
にロウレベルとしてよい。強誘電体不揮発性RAM及び
シャドーRAMの起動制御信号,内部制御信号ならびに
内部信号の絶対的な時間関係及び有効レベル等は、この
実施例の限りではない。In FIG. 4, the information holding characteristic of the ferroelectric memory cell is a standard example and does not limit the present invention. 5 to 8, the plate line VPL0
The effective level of VPL7 is at the intermediate potential HVC, provided that it is between the power supply voltage VCC and the ground potential VSS.
Can be set to any potential other than. Further, the precharge control signal PC is the sense amplifier blocks SAB0 to SAB.
It may be provided for every 7 and alternatively set to the low level corresponding to the sense amplifier block. The starting control signal, the internal control signal, and the absolute time relationship and effective level of the internal signal of the ferroelectric nonvolatile RAM and the shadow RAM are not limited to those in this embodiment.
【0085】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である強誘
電体不揮発性RAM及びシャドーRAMに適用した場合
について説明したが、それに限定されるものではなく、
例えば、不揮発モードによる読み出し動作のみを行う強
誘電体ROM(リードオンリメモリ)や強誘電体不揮発
性RAM及び強誘電体ROM等を内蔵するシングルチッ
プマイクロコンピュータ等のデジタル集積回路装置にも
適用できる。この発明は、少なくとも強誘電体メモリセ
ルが格子配置されてなるメモリアレイを具備する強誘電
体メモリならびに強誘電体メモリを含む装置又はシステ
ムに広く適用できる。In the above description, the invention made by the present inventor was mainly applied to the ferroelectric non-volatile RAM and the shadow RAM, which are the fields of application in the background, but the invention is not limited thereto. Without
For example, the present invention can be applied to a digital integrated circuit device such as a ferroelectric ROM (read only memory) that performs only a read operation in a non-volatile mode, a ferroelectric non-volatile RAM, and a single-chip microcomputer that incorporates a ferroelectric ROM. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely applied to a ferroelectric memory having a memory array in which at least ferroelectric memory cells are arranged in a lattice, and an apparatus or system including the ferroelectric memory.
【0086】[0086]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものにより得られる効果を簡単に説明すれば、下記
の通りである。すなわち、プレート選択方式を採る強誘
電体不揮発性RAM及びシャドーRAM等の強誘電体メ
モリにおいて、プレート線を、指定されたワード線の選
択動作が開始される前に有効レベルとし、このワード線
が非選択状態とされた後に無効レベルとするとともに、
プレート線の有効レベルを、ビット線における2値読み
出し信号の増幅後のハイレベル及びロウレベル間つまり
電源電圧及び接地電位間の中間電位とし、その無効レベ
ルを、ビット線のプリチャージ電位たる電源電圧又は接
地電位とする。また、強誘電体不揮発性RAM及びシャ
ドーRAM等のメモリアレイを、例えば所定数のビット
線を単位として複数のメモリアレイブロックに分割し、
これらのメモリアレイブロックを、対応するプレート線
を選択的に有効レベルとすることで選択的に活性状態と
するとともに、センスアンプを、メモリアレイブロック
に対応して複数のセンスアンプブロックに分割し、対応
するメモリアレイブロックとともに選択的に活性状態と
する。これにより、指定されたワード線を選択状態とす
るだけで、言い換えるならば指定されたワード線が選択
状態とされる間にプレート線を有効レベル又は無効レベ
ルとすることなく、選択された強誘電体メモリセルに対
する不揮発データの再書き込みを実現できるとともに、
指定されたメモリアレイブロックに対応するセンスアン
プブロックのみを選択的に活性状態とし、強誘電体不揮
発性RAM及びシャドーRAM等の不揮発読み出し動作
時の所要動作電流を低減することができる。これによ
り、プレート選択方式を採る強誘電体不揮発性RAM及
びシャドーRAM等のサイクルタイムを高速化し、これ
を含むシステムのマシンサイクルを高速化することがで
きるとともに、大容量化された強誘電体不揮発性RAM
及びシャドーRAM等の電源ノイズを抑制してその読み
出し動作を安定化し、あわせてその低消費電力化を図る
ことができる。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a ferroelectric memory such as a ferroelectric non-volatile RAM and a shadow RAM adopting the plate selection method, the plate line is set to an effective level before the selection operation of the designated word line is started, and this word line is After being deselected, it becomes an invalid level,
The effective level of the plate line is set to an intermediate potential between the high level and the low level after amplification of the binary read signal on the bit line, that is, the power supply voltage and the ground potential, and the invalid level is set to the power supply voltage or the precharge potential of the bit line. Set to ground potential. Further, a memory array such as a ferroelectric nonvolatile RAM and a shadow RAM is divided into a plurality of memory array blocks in units of, for example, a predetermined number of bit lines,
These memory array blocks are selectively activated by selectively setting the corresponding plate line to a valid level, and the sense amplifier is divided into a plurality of sense amplifier blocks corresponding to the memory array blocks. It is selectively activated together with the corresponding memory array block. As a result, only the selected word line is brought into the selected state, in other words, the selected ferroelectric line is not brought to the valid level or the invalid level while the designated word line is in the selected state. It is possible to rewrite non-volatile data to the body memory cell,
Only the sense amplifier block corresponding to the designated memory array block is selectively activated to reduce the required operation current during the nonvolatile read operation of the ferroelectric nonvolatile RAM and the shadow RAM. As a result, the cycle time of the ferroelectric non-volatile RAM and shadow RAM adopting the plate selection method can be shortened, the machine cycle of the system including the same can be shortened, and the capacity of the ferroelectric non-volatile RAM can be increased. Sex RAM
Also, power supply noise of the shadow RAM and the like can be suppressed to stabilize the read operation, and at the same time, lower power consumption can be achieved.
【図1】この発明が適用された強誘電体不揮発性RAM
の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a ferroelectric nonvolatile RAM to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
【図2】図1の強誘電体不揮発性RAMに含まれるメモ
リアレイ及びセンスアンプの一実施例を示すブロック図
である。2 is a block diagram showing an embodiment of a memory array and a sense amplifier included in the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG.
【図3】図1の強誘電体不揮発性RAMに含まれるメモ
リアレイ及びセンスアンプの一実施例を示す部分的な回
路図である。3 is a partial circuit diagram showing an embodiment of a memory array and a sense amplifier included in the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG.
【図4】図3のメモリアレイを構成する強誘電体メモリ
セルの一実施例を示す情報保持特性図である。FIG. 4 is an information retention characteristic diagram showing an example of a ferroelectric memory cell forming the memory array of FIG.
【図5】図1の強誘電体不揮発性RAMのプリチャージ
電圧を接地電位とする読み出し動作時の一実施例を示す
信号波形図である。5 is a signal waveform diagram showing an embodiment during a read operation in which the precharge voltage of the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG. 1 is set to the ground potential.
【図6】図1の強誘電体不揮発性RAMのプリチャージ
電圧を電源電圧とする読み出し動作時の一実施例を示す
信号波形図である。FIG. 6 is a signal waveform diagram showing an embodiment at the time of a read operation in which the precharge voltage of the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG. 1 is used as a power supply voltage.
【図7】図1の強誘電体不揮発性RAMのプリチャージ
電圧を接地電位とする分散読み出し動作時の一実施例を
示す信号波形図である。FIG. 7 is a signal waveform diagram showing one embodiment during a distributed read operation in which the precharge voltage of the ferroelectric nonvolatile RAM of FIG. 1 is set to the ground potential.
【図8】この発明が適用されたシャドーRAMのプリチ
ャージ電圧を接地電位とする分散リコール動作時の一実
施例を示す信号波形図である。FIG. 8 is a signal waveform diagram showing one embodiment during a distributed recall operation in which the precharge voltage of the shadow RAM to which the present invention is applied is the ground potential.
【図9】この発明が適用された強誘電体不揮発性RAM
に含まれるメモリアレイ及びセンスアンプの他の一実施
例を示す部分的な回路図である。FIG. 9 is a ferroelectric nonvolatile RAM to which the present invention is applied.
6 is a partial circuit diagram showing another embodiment of the memory array and the sense amplifier included in FIG.
MARY……メモリアレイ、XD……Xアドレスデコー
ダ、XL……Xアドレスラッチ、AB……アドレスバッ
ファ、SA……センスアンプ、YD……Yアドレスデコ
ーダ、YL……Yアドレスラッチ、MA……メインアン
プ、IB……入力バッファ、OB……出力バッファ、C
G……クロック発生回路。Din……データ入力端子、
Dout……データ出力端子、RASB……ロウアドレ
スストローブ信号入力端子、CASB……カラムアドレ
スストローブ信号入力端子、WEB……ライトイネーブ
ル信号入力端子、OEB……出力イネーブル信号入力端
子、A0〜Ai……アドレス入力端子。MAB0〜MA
B7……メモリアレイブロック、W0〜Wm……ワード
線、VPL0〜VPL7……プレート線、SAB0〜S
AB7……センスアンプブロック、CD*……相補共通
データ線、PC……プリチャージ制御信号、VPC……
プリチャージ電圧、CSP0〜CSP7,CSN0〜C
SN7……コモンソース線、YS00〜YS0nないし
YS70〜YS7n……ビット線選択信号。B00*〜
B0n*ないしB70*〜B7n*……相補ビット線、
Cs……強誘電体キャパシタ、Qs……アドレス選択M
OSFET、P1〜P2……PチャンネルMOSFE
T、N1〜N7……NチャンネルMOSFET。DW0
〜DW1……ダミーワード線、Cy……ダミーセル用強
誘電体キャパシタ、Qy……ダミーセル用アドレス選択
MOSFET。MARY ... memory array, XD ... X address decoder, XL ... X address latch, AB ... address buffer, SA ... sense amplifier, YD ... Y address decoder, YL ... Y address latch, MA ... main Amplifier, IB ... input buffer, OB ... output buffer, C
G: Clock generation circuit. Din …… Data input terminal,
Dout ... Data output terminal, RASB ... Row address strobe signal input terminal, CASB ... Column address strobe signal input terminal, WEB ... Write enable signal input terminal, OEB ... Output enable signal input terminal, A0-Ai. Address input terminal. MAB0-MA
B7 ... Memory array block, W0-Wm ... Word line, VPL0-VPL7 ... Plate line, SAB0-S
AB7 ... Sense amplifier block, CD * ... Complementary common data line, PC ... Precharge control signal, VPC ...
Precharge voltage, CSP0-CSP7, CSN0-C
SN7 ... Common source line, YS00 to YS0n to YS70 to YS7n ... Bit line selection signal. B00 * ~
B0n * to B70 * to B7n * ... Complementary bit lines,
Cs ... Ferroelectric capacitor, Qs ... Address selection M
OSFET, P1 to P2 ... P-channel MOSFE
T, N1 to N7 ... N-channel MOSFET. DW0
DW1 ... Dummy word line, Cy ... Dummy cell ferroelectric capacitor, Qy ... Dummy cell address selection MOSFET.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永島 靖 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 長谷川 雅俊 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 成井 誠司 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 青木 康伸 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasushi Nagashima 2326 Imai, Ome City, Tokyo, Hitachi Device Development Center (72) Inventor Masatoshi Hasegawa 2326 Imai, Ome City, Tokyo Hitachi Device Development Center, Ltd. (72) Inventor Seiji Narui 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Inventor Yasunobu Aoki 5-20-1, Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Hiritsu Cho-S. I Engineering Co., Ltd.
Claims (7)
線と、上記ワード線及びビット線の交点に実質格子状に
配置される強誘電体メモリセルと、所定数の行又は列に
配置される上記強誘電体メモリセルのプレートがそれぞ
れ共通結合されかつそれが有効レベルとされることで選
択的に対応する上記所定数の行又は列に配置される強誘
電体メモリセルが選択状態とされるプレート線とを含む
メモリアレイと、上記メモリアレイのビット線に対応し
て設けられ選択状態とされる上記強誘電体メモリセルか
ら対応するビット線に出力される微小読み出し信号を第
1又は第2のレベルに増幅して2値読み出し信号とする
単位増幅回路を含むセンスアンプとを具備し、上記プレ
ート線の有効レベルが、上記第1及び第2のレベル間の
所定の電位とされることを特徴とする強誘電体メモリ。1. A word line and a bit line which are arranged orthogonally to each other, a ferroelectric memory cell which is arranged in a substantially lattice shape at an intersection of the word line and the bit line, and a predetermined number of rows or columns. The plates of the ferroelectric memory cells are commonly coupled to each other and set to an effective level to selectively select the corresponding ferroelectric memory cells arranged in the predetermined number of rows or columns. And a minute read signal output to the corresponding bit line from the ferroelectric memory cell provided corresponding to the bit line of the memory array and placed in a selected state. And a sense amplifier including a unit amplifier circuit that amplifies the signal to two levels to obtain a binary read signal, and sets the effective level of the plate line to a predetermined potential between the first and second levels. A ferroelectric memory characterized by the above.
1及び第2のレベル間の中間電位とされ、その無効レベ
ルは、上記第1又は第2のレベルとされるものであっ
て、上記プレート線は、指定されたワード線の選択動作
が開始される前に上記有効レベルとされ、このワード線
が非選択状態とされた後、無効レベルとされるものであ
ることを特徴とする請求項1の強誘電体メモリ。2. The effective level of the plate line is an intermediate potential between the first and second levels, and the invalid level thereof is the first or second level. The plate line is set to the valid level before the selection operation of the designated word line is started, and is set to the invalid level after the word line is deselected. A ferroelectric memory according to item 1.
ード線を共有し選択的に活性状態とされる複数のメモリ
アレイブロックを含むメモリアレイと、上記メモリアレ
イブロックに対応して設けられかつ対応する上記メモリ
アレイブロックとともに選択的に活性状態とされる複数
のセンスアンプブロックを含むセンスアンプとを具備す
ることを特徴とする強誘電体メモリ。3. A memory array including a plurality of memory array blocks each including a predetermined number of bit lines and sharing a word line and being selectively activated, and a memory array provided corresponding to the memory array block. And a sense amplifier including a plurality of sense amplifier blocks that are selectively activated, together with the memory array block described above.
ンプブロックは、所定のアドレス信号に従って択一的に
あるいは所定の時間をおいて順次活性状態とされるもの
であることを特徴とする請求項3の強誘電体メモリ。4. The memory array block and the sense amplifier block are activated one after another alternatively or after a predetermined time according to a predetermined address signal. Dielectric memory.
ベルにプリチャージされるものであり、上記メモリアレ
イブロックのそれぞれを構成する強誘電体メモリセルの
強誘電体キャパシタのプレートは、対応するプレート線
にそれぞれ共通結合され、上記センスアンプブロックの
それぞれを構成する単位増幅回路の増幅MOSFETの
ソースは、対応するコモンソース線にそれぞれ共通結合
されるものであって、上記メモリアレイブロックのそれ
ぞれは、対応する上記プレート線が上記第1又は第2の
レベルの中間電位とされることで選択的に活性状態とさ
れ、上記センスアンプブロックのそれぞれは、対応する
上記コモンソース線に動作電源が供給されることで選択
的に活性状態とされるものであることを特徴とする請求
項3又は請求項4の強誘電体メモリ。5. The bit line is precharged to the first or second level, and a plate of a ferroelectric capacitor of a ferroelectric memory cell forming each of the memory array blocks comprises: The sources of the amplification MOSFETs of the unit amplifier circuits that are commonly coupled to the corresponding plate lines and that configure each of the sense amplifier blocks are commonly coupled to the corresponding common source lines. Each of them is selectively activated by setting the corresponding plate line to the intermediate potential of the first or second level, and each of the sense amplifier blocks is connected to the corresponding common source line by operating power. Is selectively activated by being supplied. Ferroelectric memory.
性RAMであって、上記メモリアレイブロック及びセン
スアンプブロックは、上記強誘電体不揮発性RAMが読
み出しモードとされるとき選択的に活性状態とされるも
のであることを特徴とする請求項3,請求項4又は請求
項5の強誘電体メモリ。6. The ferroelectric memory is a ferroelectric non-volatile RAM, and the memory array block and the sense amplifier block are selectively activated when the ferroelectric non-volatile RAM is in a read mode. 7. The ferroelectric memory according to claim 3, wherein the ferroelectric memory is in a state.
であって、上記メモリアレイブロック及びセンスアンプ
ブロックは、上記シャドーRAMがリコールモードとさ
れるとき選択的に活性状態とされるものであることを特
徴とする請求項3,請求項4又は請求項5の強誘電体メ
モリ。7. The ferroelectric memory is a shadow RAM
5. The memory array block and the sense amplifier block are selectively activated when the shadow RAM is in a recall mode. 5. Ferroelectric memory.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8122397A JPH09288894A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Ferroelectric memory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8122397A JPH09288894A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Ferroelectric memory |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09288894A true JPH09288894A (en) | 1997-11-04 |
Family
ID=14834790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8122397A Pending JPH09288894A (en) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Ferroelectric memory |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09288894A (en) |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP8122397A patent/JPH09288894A/en active Pending
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