JPH02143983A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH02143983A
JPH02143983A JP63299130A JP29913088A JPH02143983A JP H02143983 A JPH02143983 A JP H02143983A JP 63299130 A JP63299130 A JP 63299130A JP 29913088 A JP29913088 A JP 29913088A JP H02143983 A JPH02143983 A JP H02143983A
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Hideyuki Ozaki
尾崎 英之
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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】 [産業上の利用分野] この発明は、半導体記憶装置に関し、特に、スタティッ
クコラムモードおよびニブルモードの高速アクセス機能
を組合わせたダイナミック型ランダムアクセスメモリ(
以下、DRAM)に関するものである。
[従来の技術] 近年、半導体記憶装置の進歩は著しく、DRAMにおい
ても、その高速アクセス機能が種々開発されている。そ
のようなりRAMの高速アクセス機能の代表的なものと
して、スタティックコラムモードとニブルモードとがあ
る。
第3図は、上述のスタティックコラムモードを実現した
従来のIMDRAMの一例を示すブロック図である。
第3図を参照すると、メモリセルアレイ1には、102
4 (−2” )本のワード線および1024対のビッ
ト線対が互いに交差するように配置されており、それら
の各交点ごとにメモリセルが設けられている。アドレス
バッファ100には外部から外部アドレス信号が与えら
れ、またタイミングジェネレータ200は、外部から行
アドレスストローブ信号(以下、RAS信号)および列
アドレスストローブ信号(以下、CAS信号)を受けて
、DRAM各部の動作を制御するための各種タイミング
信号を発生する。行デコーダ回路2は、アドレスバッフ
ァ100から行アドレス信号RAO−RA9を受けて1
024本のワード線のうちの1本、たとえばワード線3
を選択する。また、公知のスタティック型回路により構
成された列デコーダ回路4は、アドレスバッファ100
から列アドレス信号CAO〜CA9を受けて1024対
のビット線対のうちの1対、たとえばビット線対5を選
択する。各メモリセルからビット線上に読出された情報
は、センスアンプ6により増幅される。そして、列デコ
ーダ回路4によって選択されたビット線上の読出情報は
、プリアンプ7でさらに増幅された後、出力バッフ7回
路8および出力端子9を介して出力される。
次に、第4図は、第3図に示した従来のIMDRAMの
動作を説明するためのタイミングチャートである。第4
図を参照して、第3図に示したDRAMのスタティック
コラムモードによる高速アクセス機能について説明する
第4図において、RAS信号が“H”レベルから“L”
レベルに変化したときに(第4図(a))、行アドレス
信号RAO〜RA9 (第4図(C))が当該半導体チ
ップ内に取込まれ、これらの行アドレス信号RAO−R
A9により、第3図の行デコーダ回路2が動作する。こ
れにより、1024本のワード線のうちの1本、たとえ
ば第3図のワード線3が選択され、このワード線3に接
続される1024個のメモリセルから、1024対のビ
ット線対上にそれぞれ情報が読出される。各ビット線対
上に読出された情報は、センスアンプ6によって増幅さ
れる。
次に、CAS信号が“H″レベルら“L”レベルに変化
したときに“(第4図(b)) 、列アドレス信号CA
O,〜CA91  (第4図(C))がチップ内に取込
まれ、これらの列アドレス信号CAOI〜CA9.によ
り、第3図の列デコーダ回路4が動作する。これにより
、1024対のビット線対のうちの1対、たとえば第3
図のビット線対5が選択され、この選択されたビット線
対上の読出された情報がプリアンプ7によって増幅され
、出力バッファ回路8を介して出力端子9上に出力デー
タ0114図(d))として現われる。
次に、列アドレス信号が、CAO□〜CA9□に変化し
たとすると、スタティック型回路で構成された列デコー
ダ回路4は、この列アドレス信号の変化によって再度動
作し、今までに選択していたビット線対を非選択として
、異なるビット線対を選択する。そして、この新しく選
択されたビット線対上に読出された情報がプリアンプ7
および出力バッファ回路8を介して出力端子9上に出力
データQ2(第4図(d))として現われる。
このように、列アドレス信号の変化(第4図(C))に
応じて、同一ワード線3に接続される1024対のビッ
ト線対上の読出情報が順次選択されて、出力データQ3
.Q4.・・・(第4図(d))として出力される。
このように、第3図および第4図に示したスタティック
コラムモードでは、行デコーダ回路2およびセンスアン
プ6は、RAS信号(第4図(a))立下がり時に1変
動作した後は再動作することなくその状態を保持し、一
方で列デコーダ回路4のみが列アドレス信号の変化に応
じて再動作して読出情報を、出力するようにしている。
すなわち、スタティックコラムモードでは、CAS信号
入力を省略して列アドレス信号の変化だけによって次々
と異なるメモリセルへのアクセスを実行するようにして
いるので、通常の読出に比べて、読出時間およびサイク
ル時間を著しく、たとえば約1/2程度に短縮すること
ができる。
次に、第5図は、上述のニブルモードを実現した従来の
IMDRAMの一例を示すブロック図である。
第5図において、行デコーダ回路2は、第3図の行デコ
ーダ回路2と同様に、アドレスバッファ100から行ア
ドレス信号RAO〜RA9を受けて1024本のワード
線のうちの1本を、たとえばワード線3を選択するが、
列デコーダ回路14は、第3図の列デコーダ回路4とは
異なり、アドレスバッファ100からの列アドレス信号
CAO〜CA9を受けて1024対のビット線対のうち
の4対、たとえばビット線対5を選択する。また、第5
図の列デコーダ回路14は、第3図の列デコーダ回路4
のようなスタティック型回路ではなく、アドレス入力信
号が変化しても再動作しないように構成されている。列
デコーダ回路14によって選択された4対のビット線対
上の情報は、第1ないし第4のレジスタ21.22.2
3および24にそれぞれ与えられ、格納される。各レジ
スタと出力バッファ回路8との間には、第1ないし第4
のスイッチング素子25,26.27および28がそれ
ぞれ設けられており、これらのスイッチング素子25な
いし28のオン・オフはそれぞれニブルデコーダ29,
30.31および32によって制御される。出力バッフ
7回路8および出力端子9はそれぞれ第3図の出力バッ
ファ回路8および出力端子9に相当する。
第6図は、第5図のIMDRAMの動作を説明するため
の波形図である。次に、第6図を参照して、第5図に示
したDRAMのニブルモードによる高速アクセス機能に
ついて説明する。
まず、第6図において、RAS信号が“H″レベルら“
L”レベルに変化したときに(第6図(a)) 、行ア
ドレス信号RAO〜RA9 (第6図(C))がチップ
内に取込まれ、これらの行アドレス信号RAO〜RA9
により、第5図の行デコーダ回路2が動作する。これに
より、1024本のワード線のうちの1本、たとえば第
5図のワード線3が選択され、このワード線3に接続さ
れる1024個のメモリセルから1024対のビット線
対上にそれぞれ情報が読出される。各ビット線対上に読
出された情報はセンスアンプ6によって増幅される。
次に、CAS信号が“H″レベルら“Lルベルに変化し
たときに(第6図(b)) 、列アドレス信号CAO〜
CA9 (第6図(C))がチップ内に取込まれ、これ
らの列アドレス信号CAO〜CA9のうちのCAO−C
A7により、第5図の列デコーダ回路14が動作する。
これにより、1024対のビット線対のうちの4対が選
択され、この選択されたビット線対上の読出された情報
が第1ないし第4のレジスタ21,22.23および2
4に入力されて増幅され保持される。
次に、入力された列アドレス信号CAO〜CA9のうち
、残りの信号CA8.CA9がニブルデコーダ29〜3
2に入力され、これに応じてそのうちの1つが選択され
る。今、たとえばニブルデコーダ29が選択されたとす
ると、スイッチング素子25が導通し、第1のレジスタ
21に保持されている情報が出力バッファ回路8に転送
され、この結果出力端子9に出力データQ1が現われる
(第6図(d))。その後、RAS信号を“L″レベル
保ったまま(第6図(a)) 、CAS信号が一旦“H
”レベルになり、再び“L#レベルになったとする(第
6図(b))。この場合、RASi号は″L#レベルを
保っているので、同一ワード線3を選択し続け、センス
アンプ6も前の状態を保持している。一方、列デコーダ
回路14は前述のようなスタティック型回路ではなく、
入力アドレス信号が変化しても再動作せずかつRAS信
号によりリセットされるように構成されているので、R
AS信号が′Lルベルに保持されている間は、列デコー
ダ回路14もリセットされずに前の状態を保っている。
すなわち、レジスタ21ないし24に格納されたデータ
は、RAS信号が′L”レベルに保持されている間はそ
のままの状態を保っている。ここで、第5図のニブルモ
ード対応のDRAMにおいては、ニブルデコーダ29な
いし32はシフトレジスタとして動作するように構成さ
れているので、CAS信号が第6図(b)のように−旦
′H”レベルになるとニブルデコーダ29は非選択とな
り、CAS信号の次の立下がりでニブルデコーダ30が
選択される。これに応じてスイッチング素子26が導通
し、第2のレジスタ22に保持されている情報が出力バ
ッファ回路8に伝送され、この結果出力端子9に出力デ
ータQ2が現われる(第6図(d))。このように、R
AS信号を”L”レベルに保ったまま、CAS信号を“
H2レベル→′L”レベル→“H”レベル→“L°レベ
ルと変化させることにより、ニブルデコーダ29〜32
が全体としてシフトレジスタとして動作して、これによ
り導通されるスイッチング素子が順次シフトしていく。
この結果、レジスタ21ないし24に保持されているデ
ータが順次選択されて出力データとして出力される(第
6図(d))。
このように、第5図および第6図に示したニブルモード
では、入力アドレス信号RAO〜RA9およびCAO〜
CA7によって選択される4ビツトのデータが、CAS
信号をトグルすることにより高速で読出される。すなわ
ち、第5図のIMDRAMでは、上述のようにニブルデ
コーダをシフトレジスタとして動作させることにより、
第3図のスタティックコラムモードのIMDRAMに比
べて、続出時間およびサイクル時間をさらに、たとえば
約1/2程度に短縮することが可能である。
[発明が解決しようとする課題] 従来の高速アクセス機能は、以上のように構成されてい
るが、第3図に示したようなスタティックコラムモード
では、通常モードよりも高速アクセスが可能ではあるも
のの、未だ十分であるとは言えず、一方、第5図に示し
たようなニブルモードでは、速度の点では満足できるも
のの読出された情報が4ビツトしかなく、スタティック
コラムモードの1024ビツトに比べて使用上の制約が
多いという問題点がある。
また、近年、シリアルモードと呼ばれる新しいモードが
DRAMに導入されている。これは、前述のニブルモー
ドを拡張したもので、第5図に示したような4ビツト分
のデータレジスタの代わりに1024ビツト分のレジス
タを設けたものである。このようなシリアルモードにつ
いては、たとえば、1988年2月19日のIEEE 
 International  5olid−8ta
teCircuit  ConferenceのDIG
EST  OF  TECHNICAL  PAPER
3の248頁および249頁におけるS、Watana
be  et  al、による’An  Experi
mental  16Mb  CMOS  DRAM 
 Chip  with  a  100MHzSer
ial  Read/Write  Mode″におい
て開示されている。このシリアルモードによれば、スタ
ティックコラムモードおよびニブルモードの双方の長所
を取入れることができるが、その反面、1024個のレ
ジスタを設ける必要があり、チップ面積が大幅に増大す
るという問題点がある。
この発明の目的は、上述の問題点を解消し、チップ面積
の大幅な増大を招くことなく、ニブルモードなみの高速
読出でシリアルモードなみの多数ビットを連続して読出
すことができる半導体記憶装置を提供することである。
[課題を解決するための手段〕 この発明にかかる半導体記憶装置は、複数行。
複数列の2次元に配列されたメモリセルからなるメモリ
セルアレイと、外部アドレス信号を受取る手段と、外部
アドレス信号のうちの行アドレス信号に応じて、所望の
行を選択する行デコーダ手段と、外部アドレス信号のう
ちの列アドレス信号に応じて、選択された所望の行を構
成する複数個のメモリセルのうちの複数個を選択する列
デコーダ手段と、選択された複数個のメモリセルからの
読出情報を一時的に保持するための複数個のレジスタか
らなる気1のレジスタ群と、第1のレジスタ群と同数の
レジスタからなる第2のレジスタ群と、第1のレジスタ
群と第2のレジスタ群との間に設けられた第1のレジス
タ群と同数の転送ゲート群と、第2のレジスタ群を構成
する各レジスタに接続されたデータ出力手段と、第2の
レジスタ群を構成するレジスタを順次選択して各レジス
タのデータをデータ出力手段を介して出力させるシフト
レジスタ手段と、第2のレジスタ群からのデータの出力
が終了した後に、転送ゲート群を一時的に導通させる制
御手段とを備えたものであり、列アドレス信号は第2の
レジスタ群からのデータの出力が終了する前に変化し、
列デコーダ手段は、列アドレス信号が変化するごとに、
複数個のメモリセルを選択し直すものである。
[作用コ この発明にかかる半導体記憶装置においては、選択した
複数のメモリセルのデータを1群のシフトレジスタに格
納し、これを順次選択して読出している間に、列アドレ
ス信号の変化によって新たす複数のメモリセルを選択し
て別のシフトレジスタ群に格納しておき、先のレジスタ
群からのデータ読出終了後に次のデータを先のレジスえ
群に転送するようにしているので、スタティックコラム
モードの高速アクセス機能とニブルモードの高速アクセ
ス機能とを結合させることができ、チップ面積の増大を
招くことなく、ニブルモードなみの高速モードでスタテ
ィックコラムモードなみの多数ビットの連続読出を実現
することができる。
[実施例コ 第1図は、この発明の一実施例であるIMDRAMを示
すブロック図である。第1図に示したDRAMは、次の
点を除いて、第5図に示したニブルモード可能なりRA
Mと同じである。すなわち、第1図の列デコーダ回路1
14は、第5図における列デコーダ回路14とは異なり
、第3図に示した列デコーダ回路4のようなスタティッ
ク型のデコーダ回路である。また、第5図の4ビツトの
レジスタ21ないし24に加えて、さらに4ビツトのレ
ジスタ33ないし36が設けられており、レジスタ21
ないし24と、レジスタ33ないし36との間には、4
個の転送ゲート37ないし40が設けられている。また
、CAS信号の立上がりを検出して制御信号φを転送ゲ
ート37ないし40に共通に与える制御信号発生回路3
00が設けられている。
第2図は、第1図に示した実施例の動作を説明するため
のタイミングチャートである。次に、第2図を参照して
、第1図に示した実施例の動作について説明する。
まず第2図において、RAS信号が“H”レベルから“
L”レベルに変化したときに(第2図(a)) 、行ア
ドレス信号RAO〜RA9 (第2図(C))がチップ
内に取込まれ、これらの行アドレス信号RAO〜RA9
により、第1図の行デコーダ回路2が動作する。これに
より、1024本のワード線のうちの1本、たとえば第
1図のワード線3が選択される。このワード線3に接続
される1024個のメモリセルから1024対のビット
線対上にそれぞれ情報が読出される。各ビット線対上に
読出された情報はセンスアンプ6によって増幅される。
次に、時刻T、において、CAS信号が′H”レベルか
ら“L”レベルに変化したときに(第2図(b)) 、
列アドレス信号CAO,〜CA9゜(第2図(C))が
チップ内に取込まれ、これらの列アドレス信号CAO,
〜CA9.のうちCAO8〜CA7.により、第1図の
列デコーダ回路114が動作する。これにより、102
4対のビット線対のうちの4対が選択され、この選択さ
れたビット線対上のメモリセル41ないし44から読出
された情報が第1ないし第4のレジスタ21゜22.2
3および24に入力され、増幅され保持される。
ここで、時刻T、において、制御信号φ(第2図(d)
)は′H#レベルなので、4個の転送ゲート37ないし
40は導通状態にある。したがって、レジスタ21ない
し24のデータは、転送ゲ−ト37ないし40を介して
そのままレジスタ33ないし36に転送される。
次に、入力された列アドレス信号CAO,〜CA9.の
うちの残りの信号CA8..CA9.が4個のニブルデ
コーダ29ないし32に入力され、これに応じてそのう
ちの1つが選択される。今、たとえばニブルデコーダ2
9が選択されたとすると、スイッチング素子25が導通
し、レジスタ33に保持されている情報が出力バッファ
回路8に伝えられ、この結果出力端子9に出力データQ
1が現われる(第2図(e))。その後、RAS信号を
“L#レベルに保ったまま(第2図(a))、CAS信
号が一旦′H”レベルになり、再びit L 11レベ
ルになったとする(第2図(b))。この場合、第5図
および第6図に示したニブルモードの場合と同様に、4
個のニブルデコーダ29ないし32が全体としてシフト
レジスタとして機能し、したがってニブルデコーダ29
はCAS信号の立上がりで非選択となり、CAS信号の
次の立下がりでニブルデコーダ30が選択される。これ
に応じて、スイッチング素子26が導通し、レジスタ3
4に保持されている情報が出力バッフ7回路8に伝送さ
れ、この結果、出力端子9に出力データQ2が現われる
(第2図(e))。
コノヨうに、RAS信号を“L″レベル保ったまま、C
AS信号をトグルすることにより、導通させられるスイ
ッチング素子が順次シフトしていき、この結果レジスタ
35および36に保持されているデータが順次選択され
て出力データQ3゜Q4として出力される(第2図(e
))。
一方、制御信号φは、最初のデータQ1が読出された後
の任意のとき、たとえば時刻T2において′L”レベル
になり、転送ゲート37ないし40は非導通となる。そ
して、その後出力データQ1〜Q4がすべて出力される
以前の任意のとき、たとえば時刻T、において、外部ア
ドレス信号がCAO□〜CA9□に変化するものとする
。この第1図の実施例においては、列デコーダ回路11
4は、第3図のスタティックコラムモード対応のDRA
Mと同様に、スタティック型回路で構成されているので
、新たな列アドレス信号CA02〜CA7□に対応して
、前とは異なる4対のビット線対を選択する。すなわち
、同一のワード線3に接続される異なるメモリセル51
ないし54から読出された情報がレジスタ21ないし2
4に保持される。このとき、制御信号φは“L”レベル
にあるので、転送ゲート37ないし40は非導通状態に
なり、したがってレジスタ21〜24に読出されたデー
タは先へは転送されない。そして、別途設けた制御信号
発生囲路300に内蔵されるカウンタ回路(図示せず)
により、RAS信号が“L”レベルのときのCAS信号
の立上がりをカウントし、4回目の立上がりを検出した
ときに制御信号φが“H”レベルになるようにしておけ
ば、前の列アドレス信号CAO,〜CA7.に対応する
4ビツトのデータがすべてレジスタ33ないし36から
出力された後に、レジスタ21ないし24のデータが転
送ゲート37ないし40を介してレジスタ33ないし3
6に転送される。そして、次のCAS信号の立下がりか
らは、列アドレス信号CAO□〜CA72に対応した4
ビツトのデータがレジスタ33ないし36から順次読出
され、出力データQ5.Q6.Q7およびQ8として出
力される。
したがって、外部列アドレス信号が変化する度ごとに、
上述のようなCAS信号のトグル動作を繰返すことによ
り、1本のワード線3に接続された1024個のメモリ
セルの情報を、ニブルモードなみの高速で連続的に読出
すことができる。
なお、第1図の実施例はIMDRAMに本発明を適用し
たものであるが、1M以下または1M以下のDRAMに
ついても同様に適用可能である。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、スタティックコラム
モードの高速アクセス機能とニブルモードの高速アクセ
ス機能とを組合わせることにより、チップ面積の増大を
招くことなく、ニブルモードなみの高速モードでスタテ
ィックコラムモードなみの多数ビットを連続的に読出す
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例であるIMDRAMを示
すブロック図である。第2図は、第1図に示したD R
A Mの動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。第3図は、スタティックコラムモードを実現した従
来のIMDRAMの一例を示すブロック図である。第4
図は、第3図に示したIMDRAMの動作を説明するた
めのタイミングチャートである。第5図は、ニブルモー
ドを実現した従来のIMDRAMの一例を示すブロック
図である。第6図は、第5図に示したDRAMの動作を
説明するためのタイミングチャートである。 図において、1はメモリセルアレイ、2は行デコーダ回
路、3はワード線、5はビット線対、6はセンスアンプ
、8は出力バッファ回路、9は出力端子、21.22.
2B、24.33,34゜35および36はレジスタ、
29.30.31および32はニブルデコーダ、37.
38.39および40は転送ゲート、100はアドレス
バッファ、114は列デコーダ回路、200はタイミン
グジェネレータ、300は制御信号発生回路を示す。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数行、複数列の2次元に配列されたメモリセルからな
    るメモリセルアレイと、 外部アドレス信号を受取る手段と、 前記外部アドレス信号のうちの行アドレス信号に応じて
    、所望の行を選択する行デコーダ手段と、前記外部アド
    レス信号のうちの列アドレス信号に応じて、前記選択さ
    れた所望の行を構成する複数個のメモリセルのうちの複
    数個を選択する列デコーダ手段と、 前記選択された複数個のメモリセルからの読出情報を一
    時的に保持するための複数個のレジスタからなる第1の
    レジスタ群と、 前記第1のレジスタ群と同数のレジスタからなる第2の
    レジスタ群と、 前記第1のレジスタ群と前記第2のレジスタ群との間に
    設けられた前記第1のレジスタ群と同数の転送ゲート群
    と、 前記第2のレジスタ群を構成する各レジスタに接続され
    たデータ出力手段と、 前記第2のレジスタ群を構成するレジスタを順次選択し
    て各レジスタのデータを前記データ出力手段を介して出
    力させるシフトレジスタ手段と、前記第2のレジスタ群
    からのデータの出力が終了した後に、前記転送ゲート群
    を一時的に導通させる制御手段とを備え、 前記列アドレス信号は前記第2のレジスタ群からのデー
    タの出力が終了する前に変化し、前記列デコーダ手段は
    、前記列アドレス信号が変化するごとに、複数個のメモ
    リセルを選択し直す、半導体記憶装置。
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