JPS621182A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS621182A
JPS621182A JP60137731A JP13773185A JPS621182A JP S621182 A JPS621182 A JP S621182A JP 60137731 A JP60137731 A JP 60137731A JP 13773185 A JP13773185 A JP 13773185A JP S621182 A JPS621182 A JP S621182A
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JP
Japan
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address
signal
circuit
memory array
column
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JP60137731A
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English (en)
Inventor
Koji Shinoda
篠田 孝司
Kazuya Ito
和弥 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
ダイナミック型RAM (ランダム・アクセス・メモリ
)に利用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
カラム系選択回路をスタティック型回路により構成し、
ワード線を選択状態にしたままカラムアドレス信号を変
化させてデータ線を次々に切り換えることによって、上
記ワード線に結合されたメモリセルの連続的な読み出し
/書き込み動作を行うようにしたダイナミック型RAM
が開発されている。このようなスタティックカラムモー
ドによる連続読み出し動作にあっては、カラム系のアド
レス切り換えを外部端子から供給されるアドレス信号に
よって行うものである。この場合、外部端子から供給さ
れるアドレス信号のスキュー(アドレス信号のタイミン
グ差)によって高速動作化が図れない。すなわち、多ビ
ットからなるアドレス信号のうちの最も遅く変化するア
ドレス信号を待つてカラム選択動作が行われることにな
るからである。また、上記連続読み出しビット数は、1
本のワード線に結合されたメモリセルにより制限される
ものである。このため、例えば、高精細画像等を高速に
描くためのグラフィック用メモリへの通用が難しい。
なお、ダイナミック型RAMに関しては、例えば日経マ
グロウヒル社1983年7月18日付の雑誌「日経エレ
クトロニクスj第169頁ないし193頁参照。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、高速に任意の多ビットの読み出しを
実現した半導体記憶装置をを提供することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
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、下記の通りである。
すなわち、所定の外部制御信号により指定された動作モ
ード信号に従って外部端子から供給されたアドレス信号
を初期値として取り込み、外部端子から供給されたパル
スにより歩道動作を行うアドレスカウンタ回路を設け、
上記動作モード信号に従って上記アドレスカウンタ回路
により形成されたアドレス信号をマルチプレクサを通し
てアドレスデコーダに伝え、上記アドレスカウンタ回路
により形成されたアドレス信号に従って、2つに分割さ
れたメモリアレイにおけるカラム選択中の一方のメモリ
アレイの最終アドレスの選択が終了すると既にワード線
が選択状態にされている他方のメモリアレイのカラム選
択動作を行うとともに上記一方のメモリアレイに対して
次のアドレスのワード線選択動作を行うものである。
〔実施例〕
第1図には、この発明が通用されたダイナミック型RA
Mのブロック図が示されている。同図の各回路ブロック
を構成する回路素子は、公知の半導体集積回路の製造技
術によって、特に制限されないが、単結晶シリコンのよ
うな半導体基板上において形成される。
この実施例では、特に制限されないが、メモリアレイは
、M−ARYl、M−ARY2のように左右2つに分け
て配置されている。各メモリアレイM−ARYI、M−
ARY2のそれぞれにおいて、カラム系(データ線)信
号線は、平行に配置された一対の相補データ線からなり
、2対の相補データ線が一組とされ、同図においては横
方向に向かうよう配置される二交点方式により構成され
ている。また、カラムデコーダC−DCRを中心として
、左右にそれぞれ縦方向に走る一対の共通相補データ線
CDI及びCD2が配置される。これにより、相補デー
タ線と、共通相補データ線とを接続するカラムスイッチ
回路C−5WIとC−5W2は、それぞれのアドレスに
対応した相補データ線と共通データ線とを接続させる。
共通相補データ線対CD1.CD2は、それぞれ設けら
れたメインアンプMAI、MA2に結合される。上記カ
ラムデコーダC−DCRは、後述するようなアドレス信
号を解読してデータ線選択タイミング信号φyに同期し
て、上記カラムスイッチ回路C−3W1.C−3W2に
供給する選択信号を形成する。
ロウ系アドレス選択線(ワード線、ダミーワード線)は
、上記各メモリアレイM−ARYI、M−ARY2にお
いてに縦方向に向かうよう形成され、同図では縦方向に
向かうよう配置される。
センスアンプSAI、SA2は、書込み/読み出し動作
の時には、タイミング信号φpaLφpa2により選択
的に動作状態とされ、ワード線の選択動作によって一方
のデータ線に結合されたメモリセルからの微少読み出し
電圧を、ダミーワード線の選択動作によって他方のデー
タ線に結合されたダミーセルからの基準電圧を参照して
、相補データ線をハイレベル/ロウレベルに増幅する。
アドレスバッファR,C−ADBは、特に制限されない
が、チップ選択信号C8に基づいて形成された内部制御
信号(図示せず)に同期して、外部端子から供給された
それぞれ複数ビットからなるロウ(X)アドレス信号A
X、カラム(Y)アドレス信号AYを取り込む。このア
ドレスバッファR,C−DCRは、特に制限されないが
、その出力部にマルチプレクサ回路が設けられ、上記外
部端子から供給されたアドレス信号AX、AY又は後述
するアドレスカウンタ回路C0UNTにより形成された
アドレス信号ax’、ay”に対応した内部相補アドレ
ス信号工0〜xm、:Lo−znを形成する。なお、以
後の説明及び図面においては、一対の内部相補アドレス
信号、例えば外部端子から供給されたアドレス信号XO
又はアドレスカウンタ回路C0UNTにより形成された
アドレス信号xO″と同相の内部アドレス信号xQと逆
相のアドレス信号xQを内部相補アドレス信号五〇と表
すことにする。したがって、上記内部相補アドレス信号
xO〜xm、xQ〜xmは、内部相補アドレス信号x 
O〜X mと表すものとする二これらのアドレス信号x
O−五m及び10〜Lnは、次のロウアドレスデコーダ
R−DCRI、R−DCR2とカラムアドレスデコーダ
C−DCRに送出される。
ロウアドレスデコーダR−DCRI、R−DCR2は、
上記アドレス信号五〇〜五mを解読してワード線の選択
信号を形成し、ワード線選択タイミング信号φX1とφ
x2に同期してメモリアレイM−ARY 1とM−AR
Y2の1本のワード線とダミーワード線の選択動作を行
う。
カラムアドレスデコーダC−0CRは、上記アドレス信
号i0−工nを解読してデータ線選択タイミング信号φ
yに同期してメモリアレイM−ARYI又はM−ARY
2のデータ線選択信号を形成する。
カラムスイッチC−5WI、C−3W2は、上記カラム
アドレスデコーダC−DCHによって形成された選択信
号を受け、メモリアレイM−ARY1又はメモリアレイ
M−ARY2における上記相補データ線を共通相補デー
タCDI、CD2にそれぞれ接続させる。
メインアンプMA1.MA2は、タイミング信号φma
lとφtaa2に従って動作状態にされ、共通相補デー
タ線CDI、CD2に読みだされた信号の増幅動作を行
う。
入出力回路I10は、読み出しのためのデータ出力バッ
ファと、書込みのためのデータ人力バッファとにより構
成される。ライトイネーブル信号WEがハイレベルとさ
れた読み出し動作なら、データ出力バッファが所定のタ
イミングで動作状態にされ、上記メインアンプMAL又
はMA2の出力を増幅して外部端子りへ送出する。ライ
トイネーブル信号WEがロウレベルにされた書き込み動
作なら、データ人力バッファが所定のタイミングで動作
状態にされ、共通相補データ線CDI、CD2へ書き込
みデータを伝える(図示せず)。
内部制御信号発生回路TGは、特に制限されないが、4
つの外部制御信号C3(チップ選択信号)、OE(出力
イネーブル信号)、WE(ライトイネーブル48号)及
びCL (クロック信号)を受けて、メモリ動作に必要
な上記各種タイミング信号を形成して送出する。
第2図には、上記アト1/スバ7フアとアドレスカウン
タ回路の一実施例の回路図が示されている。
同図には、代表とし°ζ1ビット分のアドレスバッファ
の単位回路が示され”ζいる。すなわち、例示的に示さ
れている外部端子A Y nから供給されたアドレス信
号は、内部チップ選択信号によって制御されるナンド(
NAND)ゲート回路G1を介して次のマルチプレクサ
回路の一方の入力端子であるPチャンネルM OS F
 E T Q 3とNチャンネルMO5FE’rQ4の
ゲートに供給される。上記PチャンネルMO3I”ET
Q3のソースと電源電圧Vccとの間には、制御信号m
xを受けるPチャンネルMO5FETQIが設けられ、
NチャンネルMo5FETQ4のソースと回路の接地電
位点との間には、制御信号;1を受けるNチャンネルM
o5FETQ2が設けられる。
上記マルチプレクサ回路の他方の入力端子であるPチャ
ンネルMO5FETQ7とNチャンネルMO3FETQ
Bのゲートには、アドレスカウンタ回路C0UNTの上
記外部アドレス信号AYnに対応した出力信号yn’が
供給される。これらのMOSFETQ?、QBにも上記
類似のPチャンネルMo5FETQ5とNチャンネルM
o8FETQ6がそれぞれ設けられる。これらのMOS
FETQ5.Q617+ゲートは、上記MO3FE’r
Q1.Q2のゲートと交差接続されることによって、上
記制御信号mx、mxがそれぞれ相補的に供給される。
上記2つの回路の出力端子は共通接続され、CMOSイ
ンバータ回路IVIの入力端子に接続される。このイン
バータ回路IVIの出力端子から、反転内部アドレス信
号7]が送出される。このインバータ回路IVIの出力
信号は、CMOSインバータ回路IV2の入力端子に供
給され、このインバータ回路IV2の出力端子から非反
転の内部アドレス信号ynが送出される。
アドレスカウンタ回路C0UNTは、縦列形態にされた
フリップフロップ回路FF0=FFn(Y)及びFFO
−FFm(X)と、それぞれのフリップフロップ回路F
FO〜FFn及びFFO〜FFmのセット入力にゲート
回路を介して対応する内部アドレス信号yo−yn及び
xO〜xmが供給される。これらのゲート回路は、上記
制御信号ママにより制御される。これにより、制御信号
富1がハイレベルの期間に上記外部端子から供給された
アドレス信号yn等が初期値として各フリップフロップ
回路に取り込まれる。また、カラム系(Y)の各アドレ
ス信号を形成する初段のフリッププロップ回路FFOの
計数入力には、クロック端子CLに基づいて形成された
パルスφが供給される。そのキャリー信号は、次段FF
Lの針数入力に供給されることによって、バイナリ−カ
ウンタ動作を行う。上記カラム系のカウンタ回路の最上
位ビットのアドレス信号ynを形成するフリップフロッ
プ回路FFnのキャー信号caは、ロウ系(X)の各ア
ドレス信号を形成する上記類似の構成のカウンタ回路の
初段のフリップフロップ回路FFOの計数入力に供給さ
れる。
次に、第3図に示したタイミング図を参照して、内部ア
ドレス信号による連続読み出し動作(以下、この発明で
は拡張シリアルアクセスモードと呼ぶことにする)を説
明する。
外部端子から供給されるクロック信号CLが先にハイレ
ベルからロウレベルに変化させられた後にチップ選択信
号C3がロウレベルにされると、内部制御信号発生回路
TGは、これを上記拡張シリアルアクセスモードと判定
し、次のような各種タイミング信号を発生させる。まず
、上記チップ選択信号C8Oロウレベルにより内部チッ
プ選択信号csをハイレベル(図示せず)にして、外部
端子から供給されたアドレス信号の取り込みを行う。こ
の後、上記制御信号mxをハイレベルからロウレベルに
変化させ、上記取り込んだアドレス信号を初期値として
アドレスカウンタ回路C0UNTに取り込む、また、ア
ドレスバッファR,C−ADBに含まれるマルチプレク
サ回路を切り換えて、アドレスカウンタ回路C0UNT
の出力信号ax’、ay’ を選択してアドレスデコー
ダに伝える。
例えば、メモリアレイM−ARY 1とメモリアレイM
−ARY2は、それぞれカラムアドレスがθ〜1023
で、ロウアドレスが0〜511のように割り当てられ、
合計で約1Mビットの記憶容量を持つようにされている
場合、上記初期値としてのロウアドレスaX”が左側の
メモリアレイM−ARY1に割り当てられたアドレス3
を指示するものであった場合、上記拡張シルアルアクセ
スモードでは、それに対応したワード線と右側のメモリ
アレイM−ARY2のアドレス4に対応したワード線が
同時に発生するワード線選択タイミング信号φxL  
φX2によって同時に選択状態にされる。これに応じて
、上記ワード線選択タイミング信号φX1とφX2より
遅れていセンスアンプSAIとSA2の動作タイミング
信号φpalとφpa2も同時に発生させられる。
次に、上記初期値としてのカラムアドレスが左側のメモ
リアレイM−ARYIに割り当てられた最終アドレス1
023であった場合、データ線選択タイミング信号φy
iのみがハイレベルにされ、左側のメモリアレイM−A
RYIOカラムスイッチ回路C−5WIが選択され上記
アドレスに対応したデータ線が共通相補データ線CDI
に結合される。これに応じて、メインアンプ動作タイミ
ング信号φmalのみがハイレベルにされ、メインアン
プMALが動作状態にされ、ライトイネーブル信号WE
がハイレベルにされた読み出し動作ならデータ入出力回
路I10のデータ出力回路を通して上記選択されたメモ
リセルからの記憶情報が外部端子りへ送出される。なお
、図示しないが、メインアンプMA 1  (MA 2
 )としては、ランチ回路を内蔵させ上記タイミング信
号φmalのハイレベルによって上記共通データ線CD
I  (CD2)の信号を保持させ、この保持信号をデ
ータ入出力回路I10へ送出させることが望ましい。こ
れによって、上記信号の取り込みを行った後における読
み出し信号を外部端子りへ送出させている期間を利用し
て、次のカラム切り換えの動作に移行させることができ
る。これにより、高速なカラム切り換え動作を実現でき
るものである。
この後、外部クロック信号CLにハイレベルのクロック
信号を供給すると、これに応じたクロック信号φが形成
される。アドレスカウンタ回路C0UNTは、上記クロ
ック信号φを受けて+1の歩道動作を行う、この場合、
カラム系のカウンタ回路(Y)は、上記歩道動作により
キャリー信号caを形成して、それ自身はアドレス0に
されるとともにロウ系のアドレスを5に変化させる。
上記ロウ系のアドレスの変化によって、メモリアレイM
−ARYIのワード線の選択動作とセンスアンプSAI
の動作は、上記タイミング信号φxiとφpalのロウ
レベルによって一旦リセットされる。この後、再び上記
タイミング信号φx1とφpalのハイレベルによって
、上記歩進されたアドレス5に従ったワード線の選択動
作及びセンスアンプSAIの動作が行われる。これと並
行して、上記既にワード線が選択状態にされ、センスア
ンプSA2が動作状態にされている右側のメモリアレイ
M−ARY2は、データ線選択信号ψy2がハイレベル
にされることにより、上記歩進されたアドレス0に対応
したカラムスイッチ回路C−5W2が選択され上記アド
レスに対応したデータ線が共通相補データ線CD2に結
合される。これに応じて、メインアンプ動作タイミング
信号φma2のみがハイレベルにされ、メインアンプM
A2が動作状態にされる。これにより、データ入出力回
路I10のデータ出力回路からは上記選択されたメモリ
セルからの記憶情報が外部端子りへ送出される。以下、
同様にし゛Cクロック信号CLに同期して、右使1のロ
ウアドレス4について、カラムアドレス1023までの
合計1024ビツトの読み出し動作がシリアルに行われ
る。
上記ロウアドレス4に対して、カラムアドレス1023
までの読み出しが終了すると、カラム系カウンタ回路(
Y)のキャリー信号caが上記同様に発生して、それ自
身がアドレス0にされるとともにロウ系のアドレスを6
に変化させる。
上記ロウ系のアドレスの変化によって、メモリアレイM
−ARY2のワード線の選択動作とセンスアンプSA2
の動作は、そのタイミング信号φX2とφpa2のロウ
レベルによって一旦リセットされる。この後、再び上記
タイミング信号φに2とφpa2のハイレベルによって
、上記歩進されたアドレス6に従ったワード線の選択動
作及びセンスアンプSA2の動作が行われる。これと並
行して、既にワード線が選択状態にされるでいるメモリ
アレイM−ARYl側は、データ線選択信号φy1のハ
イレベルにより、上記歩進されたアドレス0に対応した
左側のメモリアレイM−ARY1のカラムスイッチ回路
C−5WIが選択され上記アドレスに対応したデータ線
が共通相補データ線CDIに結合される。これに応じて
、メインアンプ動作タイミング信号φmalのみがハイ
レベルにされ、メインアンプMALが動作状態にされる
。これにより、データ入出力回路I10のデータ出力回
路からは上記選択されたメモリセルからの記憶情報が外
部端子りへ送出される。以下、同様にしてクロック信号
CLに同期して、今度は左側のロウアドレス5について
、カラムアドレス1023までの合計1024ビツトの
統み出し動作がシリアルに行われる。
以上の動作は、チップ選択信号C8がハイレベルにされ
るチップ非選択状態まで連続して行われる。これにより
、必要なら繰り返し全ビットのシリアル読み出しを行う
ことができる。このような拡張シリアルアクセスモ7ド
では、内蔵のアドレス力うンタ回路で形成したアドレス
信号を用いているで、外部端子からアドレス信号を供給
するスタティックカラムモードのようにアドレス信号の
スキニーを考慮する必要が無いから、その心高速読み出
し動作を行うことができる。また、一方のメモリアレイ
のカラム切り換え中に他方のメモリアレイの次のワード
線の切り換え動作を行うことにより、全ビットの連続読
み出しをも行うことができる。
なお、1ビツトの単位でのアクセスは、クロック信号C
Lがハイレベルにされた状態により行われる。この場合
には、アドレスバッファR,C−ADBに含まれるマル
チプレクサ回路は、外部アドレス信号側のままにされ、
外部端子から供給されたアドレス信号に従って左右のい
ずれか一方のメモリアレイM−ARYが選択状態にされ
、書込み/又は読み出し動作を1ビツトの単位で行うも
のである。
〔効 果〕
(1)内蔵のアドレスカウンタ回路により形成したアド
レス信号によってロウアドレス及びカラムアドレスの切
り換えを行うようにすることによって、アドレススキニ
ーを考慮することなく、高速にメモリセルの連続アクセ
スを行うことができるという効果が得られる。
(2)2つのメモリアレイのうちの一方のメモリアレイ
に対するカラム切り換え中に他方のメモリアレイの次に
アクセスすべきワード線選択動作とセンスアンプの動作
の切り換えを交互に行うことによって、全ビットにたい
する高速アクセスを行うことができるという効果が得ら
れる。
(3)拡張シリアルアクセスモードにおていは、内蔵の
アドレスカウンタ回路によりアドレス(6号を形成する
ので、外部端子のみを変化させれば良いから、ユーザー
にとって極めて扱い易いものとすることができるという
効果が得られる。
(4)外部制御信号の組み合わせにより1.lビフI・
の単位でのアクセスと拡張シリアルアクセスモード(従
来のカラムスタティックモード、ニブルモードを実質的
に包含する)との2M類のアクセス動作を選択的に行う
ことができる。これによって、多機能化を実現できるこ
とができる。
(5)外部端子から供給されたアドレス信号を初期値と
して取り込むことにより、任意のアドレスから連続的な
高速読み出しを行うことができるという効果が得られる
。
(6)上記(1)ないしく5)により、CRT等のよう
な表示装置を用いて高精細画像を描くためのように大量
の画素データを繰り返して高速連続読み出しを行うこと
が必要とされるグラヒイックメモリに適した半導体記憶
装置を得ることができるという効果が得られる。
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
能であることはいうまでもない0例えば、1ビツトの単
位でのアクセスにおいて、チップ選択信号をロウレベル
にした状態でアドレス信号の切り換えに従って内部回路
の動作に必要なタイミング信号を発生させるため、アド
レス信号変化検出回路を内蔵して、これにより上記一連
のタイミング信号を形成する内部同期式とするものであ
ってもよい。また、外部端子から供給されるアドレス信
号は、ロウアドレスストローブ信号RASとカラムアド
レスストローブ信号CASに同期して、共通の外部端子
から時系列的に供給させるものであってもよい。
また、メモリアレイの構成は、データ線長やワード線長
を短してその浮遊容量を減らして動作の高速化を図る等
のため、それぞれ複数のメモリマットに分割して構成す
るものであってもよい。
さらに、メモリセルの読み出し動作のための基準電圧は
、ダミーセルを用いるものの他、相補データ線を電源電
圧VccのVcc/2にプリチャージして、このプリチ
ャージ電圧を基準電圧として用いるものであってもよい
、また、アドレスバッファやそのマルチプレクサ回路及
びアドレスカウンタ回路の具体的回路は、種々の実施形
態を採ることができるものである。なお、自動リフレッ
シュ回路等の他の付属的回路も内儀させるものであって
もよい。
〔利用分野〕
以上の説明では、主として本発明をその背景となったダ
イナミック型RAMに通用した場合について説明したが
、これに限定されるもので↓よなく例えばスタティック
型RAM等にも同様に通用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が適用されたダイナミック型RAM
の一実施例を示すブロック図、第2図は、そのアドレス
バッフ1とアドレスカウンタ回路の一実施例を示す回路
図 第3図は、その動作の一例を示すタイミング図である。 M−ARYl、M−ARY2・・メモリアレイ、SAI
、SA2・・センスアンプ、R−ADB・・ロウアドレ
スバッファ、C−3W1.C−3W2・・カラムスイッ
チ、R,C−ADB・・アドレスバッファ、R−DCR
l、R−DCR2・・ロウデコーダ、C−DCR・・カ
ラムデコーダ、MAI、MA2・・メインアンプ、TO
・・内部制御信号発生回路、Ilo・・入出力回路、C
0UNT・・アドレスカウンタ回路、 第1図 AX、AY        D        OE 
 c、s  l/E CLxm      xt   
x。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.2つに分割された第1、第2のメモリアレイと、所
    定の外部制御信号により指定された動作モード信号に従
    って外部端子から供給されたアドレス信号を初期値とし
    て取り込み、外部端子から供給されたパルスにより歩進
    動作を行うアドレスカウンタ回路と、上記動作モード信
    号に従って上記アドレスカウンタ回路により形成された
    アドレス信号をアドレスデコーダに伝えるマルチプレク
    サとを含み、上記アドレスカウンタ回路により形成され
    たアドレス信号に従って、カラム選択中の一方のメモリ
    アレイにおける最終アドレスの選択が終了すると他方の
    メモリアレイのカラム選択動作を行うともに上記一方の
    メモリアレイに対して次のアドレスのワード線選択動作
    を行うようにしてなることを特徴とする半導体記憶装置
    。 2、上記第1、第2のメモリアレイは、ダイナミック型
    メモリセルがマトリックス配置されて構成されたもので
    あり、上記マルチプレクサはアドレスバッファの出力部
    に設けられるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体記憶装置。 3、上記第1、第2のメモリアレイは、上記アドレス信
    号を初期値として取り込む時に、そのアドレス信号に従
    って共にワード線の選択動作が行われるものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1又は第2項記載の半導
    体記憶装置。
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