JPH08273361A - Multivalue static random access memory cell circuit - Google Patents

Multivalue static random access memory cell circuit

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JPH08273361A
JPH08273361A JP7074258A JP7425895A JPH08273361A JP H08273361 A JPH08273361 A JP H08273361A JP 7074258 A JP7074258 A JP 7074258A JP 7425895 A JP7425895 A JP 7425895A JP H08273361 A JPH08273361 A JP H08273361A
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JP
Japan
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insulated gate
type insulated
circuit
valued
field effect
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JP7074258A
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Masami Hashimoto
正美 橋本
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a static random access memory(SRAM) comprising a semiconductor integrated circuit in which high integration, low cost and low power consumption are realized by configuring a memory cell circuit storing multivalue signal of four values or more thereby decreasing the number of circuit elements and signal lines per bit. CONSTITUTION: The multivalue static random access memory comprises a latch circuit 13 including multivalue (four values or more) inverter circuits 11, 12 combining a multipower supply and MOSFETs having different threshold voltage, and a transmission gate 16 including an N type MOSFET 14 and a P type MOSFET 15 connected in parallel, wherein the transmission gate 16 has one end connected with the multivalue latch circuit 13 and the other end connected with a bit line 17. The transmission gate is controlled through a first word line 18 and a second word line 19 delivering a inverted signal.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路を用いた
スタティックランダムアクセスメモリ(以下、SRAM
と略す)において、4値以上の多値信号をメモリセルに
記憶させることにより、ビット当りの集積度を高めるメ
モリセルの回路構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a static random access memory (hereinafter referred to as SRAM) using a semiconductor integrated circuit.
Abbreviated), the present invention relates to a circuit configuration of a memory cell in which a multilevel signal having four or more values is stored in the memory cell to increase the integration degree per bit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のSRAMのメモリセル回路はもっ
とも一般的に使用されている例の第4図もしくは珍しい
例ではあるが特許公開4−298893にある第5図の
如く1、0を出力するインバータ回路2個からなるラッ
チ回路に1もしくは0の2値の信号を記憶する構成をと
っていた。
2. Description of the Related Art A conventional SRAM memory cell circuit outputs 1, 0 as shown in FIG. 4 which is the most commonly used example or as a rare example as shown in FIG. 5 in Japanese Patent Laid-Open No. 4-298893. A latch circuit composed of two inverter circuits stores a binary signal of 1 or 0.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】さて、前述した従来の
メモリセルの構成では1ビット当り6個のトランジスタ
と3本の信号線が必要であり、ダイナミックランダムア
クセスメモリ(DRAM)などに比較するとビット当り
の集積度が低いという問題点があった。
In the above-mentioned conventional memory cell configuration, 6 transistors and 3 signal lines are required for each bit, which is a bit compared with a dynamic random access memory (DRAM). There was a problem that the degree of accumulation per hit was low.

【0004】また、周辺回路を含めたビット当りの回路
素子数や配線数が多いため、ビット当りの消費電力が多
いという問題点があった。
Further, since the number of circuit elements and the number of wirings per bit including the peripheral circuit are large, there is a problem that the power consumption per bit is large.

【0005】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところはビット当りの集積度
が高い、つまりビット当りのコストの安いSRAM用の
メモリセル及び、SRAMを提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to provide an SRAM memory cell having a high degree of integration per bit, that is, a low cost per bit, and an SRAM. The purpose is to

【0006】またビット当りの回路素子数や配線数を低
減することにより、低消費電力のSRAMを提供するこ
とを目的とする。
Another object of the present invention is to provide an SRAM with low power consumption by reducing the number of circuit elements and the number of wirings per bit.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の多値スタティッ
クランダムアクセスメモリセル回路は a)スタティックランダムアクセスメモリにおいて、 b)Mを2以上の正の整数として2M個の異なる電位レ
ベルの複数の電源と、 C)M種類の異なるスレッショルド電圧のP型絶縁ゲー
ト電界効果型トランジスタ群と、 d)M種類の異なるスレッショルド電圧のN型絶縁ゲー
ト電界効果型トランジスタ群とを有し、 e)前記2M個の複数の電源とM種類のP型絶縁ゲート
電界効果型トランジスタとM種類のN型絶縁ゲート電界
効果型トランジスタから構成される2M値の第1のイン
バータ回路と2M値の第2のインバータ回路からなり、
第1の2M値インバータ回路の出力端子は第2の2M値
インバータ回路の入力端子に接続され、第2の2M値イ
ンバータ回路の出力端子は第1の2M値インバータ回路
の入力端子に接続されたことからなる2M値ラッチ回路
と、 f)N型絶縁ゲート電界効果型トランジスタとP型絶縁
ゲート電界効果型トランジスタからなり、前記N型とP
型の絶縁ゲート電界効果型トランジスタのソース電極ま
たはドレイン電極がそれぞれ互いに接続されたことから
なるトランスミッションゲートからなり、 g)前記第1の2M値インバータ回路の入力端子は前記
トランスミッションゲートの第2端子に接続され、前記
トランスミッションゲートの第1端子はメモリとしての
ビット線に接続され、前記N型絶縁ゲート電界効果型ト
ランジスタのゲート電極はメモリとしての第1のワード
線に接続され、前記P型絶縁ゲート電界効果型トランジ
スタのゲート電極は前記第1のワード線とは反転信号の
関係にある第2のワード線に接続されたことを特徴とす
る。
A multilevel static random access memory cell circuit according to the present invention comprises: a) a static random access memory; and b) a plurality of power sources of 2M different potential levels, where M is a positive integer of 2 or more. And C) a group of P-type insulated gate field effect transistors having different threshold voltages of M kinds, and d) a group of N-type insulated gate field effect transistors of different threshold voltages of M kinds, and e) the 2M pieces. From a first inverter circuit of 2M value and a second inverter circuit of 2M value composed of a plurality of power supplies, M types of P-type insulated gate field effect transistors, and M types of N-type insulated gate field effect transistors Becomes
The output terminal of the first 2M value inverter circuit is connected to the input terminal of the second 2M value inverter circuit, and the output terminal of the second 2M value inverter circuit is connected to the input terminal of the first 2M value inverter circuit. And a f-type insulated gate field-effect transistor and a P-type insulated gate field-effect transistor.
Type insulated gate field effect transistor comprising a transmission gate formed by connecting source electrodes or drain electrodes to each other, g) an input terminal of the first 2M-valued inverter circuit is connected to a second terminal of the transmission gate. Connected, a first terminal of the transmission gate is connected to a bit line as a memory, a gate electrode of the N-type insulated gate field effect transistor is connected to a first word line as a memory, and the P-type insulated gate is connected. The gate electrode of the field effect transistor is connected to a second word line having an inverted signal relationship with the first word line.

【0008】[0008]

【作用】本発明の上記の構成によれば2M値のラッチ回
路を用いるのに対し、前記トランスミッションゲートや
ワード線、ビット線が2値の場合の従来回路と同数です
むので、ビット当りの回路素子数や信号線の本数は減少
し、集積度が高まる。
According to the above-mentioned structure of the present invention, a 2M-value latch circuit is used, whereas the same number as the conventional circuit in the case where the transmission gate, the word line and the bit line are binary is used. The number of elements and the number of signal lines are reduced, and the degree of integration is increased.

【0009】また、ビット当りの回路素子数や信号線の
本数が減少するので、ビット当りの消費電力が低減され
る。
Further, since the number of circuit elements per bit and the number of signal lines are reduced, the power consumption per bit is reduced.

【0010】[0010]

【実施例】以下、実施例により本発明の詳細を示す。図
1は本発明の4値の場合の実施例を示すメモリセル回路
図である。図1において11、12は4値インバータ回
路であり、4値インバータ回路11の出力端子は4値イ
ンバータ回路12の入力端子に接続され、4値インバー
タ回路12の出力端子は4値インバータ回路11の入力
端子に接続され、4値インバータ回路11と12によっ
て破線13で囲まれた4値ラッチ回路が構成されてい
る。14はN型MOSFETであり、15はP型MOS
FETである。N型MOSFET14とP型MOSFE
T15は並列に接続され、破線16で囲まれたトランス
ミッションゲートを構成している。トランスミッション
ゲート16の第1端子は4値ラッチ回路13の中の4値
インバータ回路11の入力端子に接続され、トランスミ
ッションゲート16の第2端子はビット線17に接続さ
れている。18は第1のワード線であり、19は第1の
ワード線の信号とは反転信号の関係にある第2のワード
線である。N型MOSFET14のゲート電極はワード
線18に接続され、P型MOSFETのゲート電極はワ
ード線19に接続されている。また破線10で囲まれた
回路でメモリセル回路が構成されている。
The details of the present invention will be described below with reference to Examples. FIG. 1 is a memory cell circuit diagram showing an embodiment of the present invention in the case of four values. In FIG. 1, 11 and 12 are four-valued inverter circuits, the output terminal of the four-valued inverter circuit 11 is connected to the input terminal of the four-valued inverter circuit 12, and the output terminal of the four-valued inverter circuit 12 is the four-valued inverter circuit 11. A four-valued latch circuit, which is connected to the input terminal and surrounded by a broken line 13 by the four-valued inverter circuits 11 and 12, is configured. 14 is an N-type MOSFET and 15 is a P-type MOS
It is a FET. N-type MOSFET 14 and P-type MOSFE
T15 is connected in parallel and constitutes a transmission gate surrounded by a broken line 16. The first terminal of the transmission gate 16 is connected to the input terminal of the four-valued inverter circuit 11 in the four-valued latch circuit 13, and the second terminal of the transmission gate 16 is connected to the bit line 17. Reference numeral 18 is a first word line, and 19 is a second word line having an inverted signal relationship with the signal of the first word line. The gate electrode of the N-type MOSFET 14 is connected to the word line 18, and the gate electrode of the P-type MOSFET is connected to the word line 19. The circuit surrounded by the broken line 10 constitutes a memory cell circuit.

【0011】図2は本発明で用いる4値インバータ回路
の実施例を示す回路図と真理値表を示す図である。図2
(a)において正極の第1電源+VDD1と正極の第2電源
+VDD2と負極の第1電源-VSS1と負極の第2電源-VSS2
の4種類の電源がある。21はスレッショルド電圧VTP
1を持っているP型MOSFETである。23はVTP1に
較べて高いスレッショルド電圧VTP2を持っているP型
MOSFETである。22はスレッショルド電圧VTN1
を持っているN型MOSFETである。24はVTN1に
較べて高いスレッショルド電圧VTN2を持っているN型
MOSFETである。25、26はダイオードである。
P型MOSFET21のソース電極は+VDD1に接続さ
れ、ドレイン電極はダイオード25の正極に接続され、
ダイオード25の負極は出力端子28に接続されてい
る。N型MOSFET22のソース電極は-VSS1に接続
され、ドレイン電極はダイオード26の負極に接続さ
れ、ダイオード26の正極は出力端子28に接続されて
いる。P型MOSFET23のソース電極は+VDD2に接
続され、ドレイン電極は出力端子28に接続されてい
る。N型MOSFET24のソース電極は-VSS2に接続
され、ドレイン電極は出力端子28に接続されている。
MOSFET21、22、23、24のゲート電極は互
いに接続され、かつ入力端子27に接続されている。さ
てP型MOSFET21のスレッショルド電圧VTP1に
おいては +VDD2 > +VDD1 > 0 > -VSS1 > -VSS2 として VDD1 + VSS1 > VTP1 > 0 の関係があり、P型MOSFET21はゲート電位が-
VSS2、及び-VSS1で共にオン(ON)し、+VDD2、+V
DD1で共にオフ(OFF)する。P型MOSFET23
のスレッショルド電圧VTP2は高い値に設定され VDD2 + VSS2 > VTP2 > VDD2 + VSS1 の関係がある。つまりP型MOSFET23はゲート電
位が-VSS2のときはオンするが-VSS1ではオンせず、オ
フのままである。また当然のごとく+VDD2、+VDD1では
オフしている。N型MOSFET22のスレッショルド
電圧VTN1においては VDD1 + VSS1 > VTN1 > 0 の関係があり、N型MOSFET22はゲート電位が+
VDD2、及び+VDD1で共にオンし、-VSS2、-VSS1で共
にオフする。N型MOSFET24のスレッショルド電
圧VTN2においては VDD2 + VSS2 > VTN2 > VDD1 + VSS2 の関係がある。したがってN型MOSFET24はゲー
ト電位が+VDD2のときはオンするが+VDD1ではオンせ
ず、オフのままである。また当然のごとく-VSS2、-VS
S1ではオフしている。以上より入力端子27に+VDD2の
電位が加わるとN型MOSFET22とN型MOSFE
T24がオンし、N型MOSFET22から-VSS1が、
またN型MOSFET24から-VSS2がそれぞれ出力端
子28に供給されるがダイオード26があるので出力端
子28は-VSS2の電位となる。また入力端子27に+VD
D1の電位が加わるとオンするのはN型MOSFET22
のみであるので出力端子28は-VSS1の電位となる。ま
た入力端子27に-VSS1の電位が加わるとオンするのは
P型MOSFET21のみであるので出力端子28は+
VDD1の電位となる。また入力端子27に-VSS2の電位
が加わるとP型MOSFET21とP型MOSFET2
3がオンし、P型MOSFET21から+VDD1が、また
P型MOSFET23から+VDD2がそれぞれ出力端子2
8に供給されるがダイオード25があるので出力端子2
8は+VDD2の電位となる。以上を整理して真理値表とし
た図が図2の(b)である。また一般には次のような制
約はないが、分かりやすくするために VDD1 = VSS1 = E1 VDD2 = VSS2 = E2 とすれば +VDD1 = +E1 -VSS1 = -E1 +VDD2 = +E2 -VSS2 = -E2 となるので、この条件の基に図2(b)を書き直すと図
2(c)になる。図2(c)の真理値表を見ると、図2
(a)の回路が4値のインバータ回路となっていること
が分かる。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of a four-valued inverter circuit used in the present invention and a diagram showing a truth table. Figure 2
(A) Positive first power source + VDD1 and positive second power source
+ VDD2 and first negative power supply-VSS1 and second negative power supply-VSS2
There are four types of power supplies. 21 is the threshold voltage VTP
It is a P-type MOSFET having 1. Reference numeral 23 is a P-type MOSFET having a threshold voltage VTP2 higher than VTP1. 22 is the threshold voltage VTN1
It is an N-type MOSFET having. 24 is an N-type MOSFET having a threshold voltage VTN2 higher than VTN1. 25 and 26 are diodes.
The source electrode of the P-type MOSFET 21 is connected to + VDD1, the drain electrode is connected to the positive electrode of the diode 25,
The negative electrode of the diode 25 is connected to the output terminal 28. The source electrode of the N-type MOSFET 22 is connected to -VSS1, the drain electrode is connected to the negative electrode of the diode 26, and the positive electrode of the diode 26 is connected to the output terminal 28. The source electrode of the P-type MOSFET 23 is connected to + VDD2, and the drain electrode is connected to the output terminal 28. The source electrode of the N-type MOSFET 24 is connected to -VSS2, and the drain electrode is connected to the output terminal 28.
The gate electrodes of the MOSFETs 21, 22, 23, 24 are connected to each other and to the input terminal 27. Now, in the threshold voltage VTP1 of the P-type MOSFET 21, there is a relation of VDD1 + VSS1>VTP1> 0 as + VDD2> + VDD1>0>-VSS1> -VSS2, and the gate potential of the P-type MOSFET 21 is-.
Both VSS2 and -VSS1 turn on (ON), + VDD2, + V
Both are turned off by DD1. P-type MOSFET 23
Threshold voltage VTP2 is set to a high value, and there is a relation of VDD2 + VSS2>VTP2> VDD2 + VSS1. That is, the P-type MOSFET 23 turns on when the gate potential is −VSS2, but does not turn on at −VSS1, and remains off. As a matter of course, it is off at + VDD2 and + VDD1. In the threshold voltage VTN1 of the N-type MOSFET 22, there is a relation of VDD1 + VSS1>VTN1> 0, and the gate potential of the N-type MOSFET 22 is +.
Both are turned on at VDD2 and + VDD1, and turned off at -VSS2 and -VSS1. In the threshold voltage VTN2 of the N-type MOSFET 24, there is a relation of VDD2 + VSS2>VTN2> VDD1 + VSS2. Therefore, the N-type MOSFET 24 turns on when the gate potential is + VDD2, but does not turn on at + VDD1 and remains off. And of course -VSS2, -VS
It is off in S1. From the above, when the potential of + VDD2 is applied to the input terminal 27, the N-type MOSFET 22 and the N-type MOSFE
T24 turns on, and -VSS1 from N-type MOSFET 22
Further, -VSS2 is supplied from the N-type MOSFET 24 to the output terminal 28, respectively, but since the diode 26 is provided, the output terminal 28 has the potential of -VSS2. Also, input terminal 27 + VD
The N-type MOSFET 22 turns on when the potential of D1 is applied.
Therefore, the output terminal 28 has a potential of -VSS1. Further, when the potential of −VSS1 is applied to the input terminal 27, only the P-type MOSFET 21 is turned on, so that the output terminal 28 is +
It becomes the potential of VDD1. When the potential of -VSS2 is applied to the input terminal 27, the P-type MOSFET 21 and the P-type MOSFET 2 are
3 is turned on, and + VDD1 is output from the P-type MOSFET 21 and + VDD2 is output from the P-type MOSFET 23, respectively.
8 is supplied, but there is a diode 25, so output terminal 2
8 becomes the potential of + VDD2. FIG. 2B shows a truth table in which the above is organized. In general, there are no restrictions as follows, but if VDD1 = VSS1 = E1 VDD2 = VSS2 = E2 for the sake of clarity, + VDD1 = + E1 -VSS1 = -E1 + VDD2 = + E2 -VSS2 = -E2 Therefore, if FIG. 2B is rewritten based on this condition, FIG. 2C is obtained. Looking at the truth table of FIG.
It can be seen that the circuit of (a) is a four-valued inverter circuit.

【0012】以上より、図1において4値インバータ回
路11、12を組み合わせた4値ラッチ回路13は +VDD2 、 +VDD1 、 -VSS1 、 -VSS2 もしくは +E2 、 +E1 、 -E1 、 -E2 を安定して記憶する回路になっていることが解る。
From the above, the four-value latch circuit 13 in which the four-value inverter circuits 11 and 12 are combined in FIG. 1 stabilizes + VDD2, + VDD1, -VSS1, -VSS2 or + E2, + E1, -E1, -E2. You can see that it is a circuit to store.

【0013】さて、トランスミッションゲート16の中
のN型MOSFET14のスレッショルド電圧はVTN1
であり、P型MOSFET15のスレッショルド電圧は
VTP1で構成すれば、ワード線18が-VSS2(-E2)、
ワード線19が+VDD2(+E2)のとき、トランスミッシ
ョンゲート16はオフ(OFF)していて、4値ラッチ
回路13には4値(+E2、+E1、-E1、-E2)のどれか
の信号が保持されている。ワード線18が+VDD2(+E
2)、ワード線19が-VSS2(-E2)のとき、トランス
ミッションゲート16はオン(ON)し、4値ラッチ回
路13に記憶されている4値(+E2、+E1、-E1、-E
2)のどの場合でも正確に信号をビット線17に読み出
す事も出来るし、またビット線17から4値ラッチ回路
13に4値のどの信号を書き込むことも出来る。
Now, the threshold voltage of the N-type MOSFET 14 in the transmission gate 16 is VTN1.
If the threshold voltage of the P-type MOSFET 15 is VTP1, the word line 18 has -VSS2 (-E2),
When the word line 19 is + VDD2 (+ E2), the transmission gate 16 is off (OFF) and the 4-value latch circuit 13 has one of four values (+ E2, + E1, -E1, -E2). Signal is held. Word line 18 is + VDD2 (+ E
2) When the word line 19 is -VSS2 (-E2), the transmission gate 16 is turned on (ON) and the four values (+ E2, + E1, -E1, -E) stored in the four-value latch circuit 13 are stored.
In any case of 2), the signal can be accurately read to the bit line 17, and any four-valued signal can be written from the bit line 17 to the four-valued latch circuit 13.

【0014】以上により、図1、図2の回路構成で、4
値のスタティックランダムアクセスメモリ回路が構成で
きることが判る。このとき図1の構成によれば2M値の
ラッチ回路を用いるのに対し、前記トランスミッション
ゲートやワード線、ビット線が2値の場合の従来回路と
同数ですむので、ビット当りの回路素子数や信号線の本
数は減少し、集積度が高まる。また、ビット当りの回路
素子数や信号線の本数が減少するので、ビット当りの消
費電力が低減される。
From the above, in the circuit configuration of FIG. 1 and FIG.
It can be seen that a value static random access memory circuit can be constructed. At this time, according to the configuration of FIG. 1, a 2M-value latch circuit is used, whereas the same number as the conventional circuit in the case where the transmission gate, the word line, and the bit line are binary is used. Therefore, the number of circuit elements per bit and The number of signal lines is reduced and the degree of integration is increased. Moreover, since the number of circuit elements per bit and the number of signal lines are reduced, the power consumption per bit is reduced.

【0015】さて以上は4値の場合で説明したが、4値
に限定されるわけではない。次に図3で6値のインバー
タ回路の実施例を示す。
In the above, the case of four values has been described, but the present invention is not limited to four values. Next, FIG. 3 shows an embodiment of a 6-valued inverter circuit.

【0016】図3(a)において正極の第1電源+VDD1
と正極の第2電源+VDD2と正極の第3電源+VDD3と負極
の第1電源-VSS1と負極の第2電源-VSS2と負極の第3
電源-VSS3の6種の電源がある。31はスレッショルド
電圧VTP1を持っているP型MOSFETである。33
はVTP1に較べて高いスレッショルド電圧VTP2を持って
いるP型MOSFETである。35はVTP1、VTP2に較
べて更に高いスレッショルド電圧VTP3を持っているP
型MOSFETである。32はスレッショルド電圧VTN
1を持っているN型MOSFETである。34はVTN1に
較べて高いスレッショルド電圧VTN2を持っているN型
MOSFETである。36はVTN1、VTN2に較べて更に
高いスレッショルド電圧VTN3を持っているN型MOS
FETである。2P型MOSFET31のソース電極は
+VDD1に接続され、N型MOSFET32のソース電極
は-VSS1に接続され、P型MOSFET33のソース電
極は+VDD2に接続され、N型MOSFET34のソース
電極は-VSS2に接続され、P型MOSFET35のソー
ス電極は+VDD3に接続され、N型MOSFET36のソ
ース電極は-VSS3に接続されている。MOSFET3
1、32、33、34、35、36のゲート電極は互い
に接続され、かつ入力端子37に接続されている。また
MOSFET31、32、33、34、35、36のド
レイン電極はダイオードを介して互いに接続され、かつ
出力端子38に接続されている。+VDD2、+VDD1、-VS
S1、-VSS2とP型MOSFET31のスレッショルド電
圧VTP1、P型MOSFET33のスレッショルド電圧
VTP2、N型MOSFET32のスレッショルド電圧VT
N1、N型MOSFET34のスレッショルド電圧VTN2
の関係は図2(a)の4値インバータ回路におけるMO
SFET21、23、22、24の関係と同じである。
さて新たに加わったP型MOSFET35のスレッショ
ルド電圧VTP3においては +VDD3 > +VDD2 > +VDD1 > 0 > -VSS1 > -VSS2 > -VSS3 として VDD3 + VSS3 > VTP3 > VDD3 + VSS2 の関係があり、P型MOSFET35はゲート電位が-
VSS3のときはオンするが、-VSS2、-VSS1ではオンせ
ず、オフのままである。また当然のごとく+VDD3、+VD
D2、+VDD1ではオフしている。N型MOSFET36の
スレッショルド電圧VTN3においては VDD3 + VSS3 > VTN3 > VDD2 + VSS3 の関係があり、N型MOSFET36はゲート電位が+
VDD3のときはオンするが、+VDD2、+VDD1ではオンせ
ず、オフのままである。また当然のごとく-VSS3、-VS
S2、-VSS1ではオフしている。以上の構成により、入力
端子の電位と出力端子の電位の関係は図1の4値インバ
ータ回路と同様の理由で図3(b)の真理値表の図の関
係となり、分かりやすくする為に VDD1 = VSS1 = E1 VDD2 = VSS2 = E2 VDD3 = VSS3 = E3 とすれば図3(b)は図3(c)のようになる。図3
(c)の真理値表を見ると図3(a)の回路が6値のイ
ンバータ回路となっていることが分かる。
In FIG. 3A, the positive first power source + VDD1
And a positive second power supply + VDD2, a positive third power supply + VDD3, a negative first power supply -VSS1, a negative second power supply -VSS2 and a negative third
Power Supply-There are 6 types of power supply, VSS3. Reference numeral 31 is a P-type MOSFET having a threshold voltage VTP1. 33
Is a P-type MOSFET having a threshold voltage VTP2 higher than VTP1. 35 has a higher threshold voltage VTP3 than VTP1 and VTP2 P
Type MOSFET. 32 is the threshold voltage VTN
It is an N-type MOSFET having 1. 34 is an N-type MOSFET having a threshold voltage VTN2 higher than VTN1. 36 is an N-type MOS having a threshold voltage VTN3 higher than those of VTN1 and VTN2.
It is a FET. The source electrode of the 2P type MOSFET 31 is
It is connected to + VDD1, the source electrode of the N-type MOSFET 32 is connected to -VSS1, the source electrode of the P-type MOSFET 33 is connected to + VDD2, the source electrode of the N-type MOSFET 34 is connected to -VSS2, and the source of the P-type MOSFET 35. The electrode is connected to + VDD3, and the source electrode of the N-type MOSFET 36 is connected to -VSS3. MOSFET3
The gate electrodes of 1, 32, 33, 34, 35 and 36 are connected to each other and to the input terminal 37. Further, the drain electrodes of the MOSFETs 31, 32, 33, 34, 35, 36 are connected to each other via a diode and are also connected to the output terminal 38. + VDD2, + VDD1, -VS
S1, -VSS2 and threshold voltage VTP1 of P-type MOSFET 31, threshold voltage VTP2 of P-type MOSFET 33, threshold voltage VT of N-type MOSFET 32.
Threshold voltage VTN2 of N1 and N-type MOSFET 34
The relationship of MO is in the four-valued inverter circuit of FIG.
This is the same as the relationship between the SFETs 21, 23, 22 and 24.
Now, in the newly added threshold voltage VTP3 of the P-type MOSFET 35, there is a relation of VDD3 + VSS3>VTP3> VDD3 + VSS2 as + VDD3> + VDD2> + VDD1>0>-VSS1>-VSS2> -VSS3. The gate potential of the MOSFET 35 is −
It turns on at VSS3, but does not turn on at -VSS2 and -VSS1 and remains off. Also naturally + VDD3, + VD
It is off at D2 and + VDD1. In the threshold voltage VTN3 of the N-type MOSFET 36, there is a relation of VDD3 + VSS3>VTN3> VDD2 + VSS3, and the gate potential of the N-type MOSFET 36 is +.
It turns on at VDD3, but does not turn on at + VDD2 and + VDD1 and remains off. And of course -VSS3, -VS
It is off at S2 and -VSS1. With the above configuration, the relationship between the potential of the input terminal and the potential of the output terminal is as shown in the truth table of FIG. 3 (b) for the same reason as in the four-valued inverter circuit of FIG. = (VSS1 = E1 VDD2 = VSS2 = E2 VDD3 = VSS3 = E3) FIG. 3 (b) becomes like FIG. 3 (c). FIG.
It can be seen from the truth table of FIG. 3C that the circuit of FIG. 3A is a six-valued inverter circuit.

【0017】以上により、6値のインバータ回路も構成
でき、この6値インバータ回路を用いれば6値のラッチ
回路ができて6値のスタティックランダムアクセスメモ
リ回路が構成できる。また同様に拡張していけば8値以
上も同様に構成できる。一般に多値の数値を大きくすれ
ば1ビット当りの集積度は高まる。
As described above, a 6-valued inverter circuit can also be formed, and by using this 6-valued inverter circuit, a 6-valued latch circuit can be formed and a 6-valued static random access memory circuit can be formed. Further, if expanded in the same manner, eight or more values can be similarly configured. Generally, the larger the multi-valued value, the higher the degree of integration per bit.

【0018】また、図1においてビット線17には4値
(多値)の信号が出てくるがこのビット線に続く回路を
4値(多値)のまま扱う方法もあるし、またすぐに1、
0の2値に変換して処理する方法もある。また周辺回路
を多値で構成することも、2値で構成することも出来
る。
In FIG. 1, a 4-valued (multi-valued) signal is output to the bit line 17, but there is also a method of treating the circuit following the bit line as 4-valued (multi-valued), or soon. 1,
There is also a method of converting into a binary value of 0 and processing. Further, the peripheral circuit can be configured with multiple values or with two values.

【0019】また本発明は図1、図2において2本のワ
ード線、4本の電源線を使用するので金属の多層配線を
用いた製造プロセスでより効果がでる。
Since the present invention uses two word lines and four power supply lines in FIGS. 1 and 2, it is more effective in a manufacturing process using metal multi-layer wiring.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上、述べたように本発明によれば多値
(2M値)の信号をメモリセルに記憶するにもかかわら
ず、トランスミッションゲートやワード線、ビット線が
2値の場合の従来回路と同数ですむので、ビット当りの
回路素子数や信号線の本数は減少し、集積度が高まると
いう効果がある。
As described above, according to the present invention, although a multi-value (2M value) signal is stored in a memory cell, the transmission gate, the word line and the bit line have a binary value. Since the number of circuits is the same, the number of circuit elements per bit and the number of signal lines are reduced, which has the effect of increasing the degree of integration.

【0021】したがって、同一プロセスディメンション
において、より大きなメモリ容量を構成でき、ビット当
りのコストを低減できるという効果がある。
Therefore, it is possible to construct a larger memory capacity in the same process dimension and reduce the cost per bit.

【0022】また、ビット当りの回路素子数や信号線の
本数が減少するので、ビット当りの消費電力が低減され
るという効果がある。
Further, since the number of circuit elements per bit and the number of signal lines are reduced, the power consumption per bit can be reduced.

【0023】また、メモリ以外の機能で多値の回路と組
合せて使用する場合には多値のまま集積回路全体を構成
でき、2値と多値間の変換回路が節約できるので無駄が
なくなり機能アップの相乗効果が期待できる。
When used in combination with a multi-valued circuit for a function other than the memory, the entire integrated circuit can be configured with the multi-valued circuit as it is, and the conversion circuit between the binary and the multi-valued can be saved, thus eliminating waste and functioning. A synergistic effect of up can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例を示すメモリセルの回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram of a memory cell showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明のメモリセルの中で用いている4値ラッ
チ回路に使用する4値インバータ回路の構成を示す回路
図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a four-valued inverter circuit used in a four-valued latch circuit used in the memory cell of the present invention.

【図3】本発明のメモリセルの中で用いている6値ラッ
チ回路に使用する6値インバータ回路の構成を示す回路
図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a 6-valued inverter circuit used in a 6-valued latch circuit used in the memory cell of the present invention.

【図4】従来のスタティックランダムアクセスメモリセ
ルの代表な構成例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a typical configuration example of a conventional static random access memory cell.

【図5】従来のスタティックランダムアクセスメモリセ
ルの別の構成例を示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another configuration example of a conventional static random access memory cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・メモリセル回路 11、12・・・4値インバータ回路 13・・・4値ラッチ回路 14、22、24、32、34、36・・・N型MOS
FET 15、21、23、31、33、35・・・P型MOS
FET 16・・・トランスミッションゲート 17・・・ビット線 18・・・ワード線 19・・・反転信号のワード線 +VDD3 、+VDD2 、+VDD1・・・正極の電源電位 -VSS1 、-VSS2 、-VSS3・・・負極の電源電位
10 ... Memory cell circuit 11, 12 ... 4-valued inverter circuit 13 ... 4-valued latch circuit 14, 22, 24, 32, 34, 36 ... N-type MOS
FETs 15, 21, 23, 31, 33, 35 ... P-type MOS
FET 16 ... Transmission gate 17 ... Bit line 18 ... Word line 19 ... Inverted signal word line + VDD3, + VDD2, + VDD1 ... Positive power supply potential -VSS1, -VSS2,- VSS3 ・ ・ ・ Negative power supply potential

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】a)スタティックランダムアクセスメモリ
において、 b)Mを2以上の正の整数として2M個の異なる電位レ
ベルの複数の電源と、 C)M種類の異なるスレッショルド電圧のP型絶縁ゲー
ト電界効果型トランジスタ群と、 d)M種類の異なるスレッショルド電圧のN型絶縁ゲー
ト電界効果型トランジスタ群とを有し、 e)前記2M個の複数の電源とM種類のP型絶縁ゲート
電界効果型トランジスタとM種類のN型絶縁ゲート電界
効果型トランジスタから構成される2M値の第1のイン
バータ回路と2M値の第2のインバータ回路からなり、
第1の2M値インバータ回路の出力端子は第2の2M値
インバータ回路の入力端子に接続され、第2の2M値イ
ンバータ回路の出力端子は第1の2M値インバータ回路
の入力端子に接続されたことからなる2M値ラッチ回路
と、 f)N型絶縁ゲート電界効果型トランジスタとP型絶縁
ゲート電界効果型トランジスタからなり、前記N型とP
型の絶縁ゲート電界効果型トランジスタのソース電極ま
たはドレイン電極がそれぞれ互いに接続されたことから
なるトランスミッションゲートからなり、 g)前記第1の2M値インバータ回路の入力端子は前記
トランスミッションゲートの第2端子に接続され、前記
トランスミッションゲートの第1端子はメモリとしての
ビット線に接続され、前記N型絶縁ゲート電界効果型ト
ランジスタのゲート電極はメモリとしての第1のワード
線に接続され、前記P型絶縁ゲート電界効果型トランジ
スタのゲート電極は前記第1のワード線とは反転信号の
関係にある第2のワード線に接続されたことを特徴とす
る多値スタティックランダムアクセスメモリセル回路。
1. A) In a static random access memory, b) a plurality of power supplies of 2M different potential levels, where M is a positive integer of 2 or more, and C) P-type insulated gate electric field of M different threshold voltages. An effective transistor group, and d) an N-type insulated gate field effect transistor group having M different threshold voltages, and e) a plurality of 2M power sources and M types of P-type insulated gate field effect transistors. And a 2M-valued first inverter circuit and a 2M-valued second inverter circuit configured by M kinds of N-type insulated gate field effect transistors,
The output terminal of the first 2M value inverter circuit is connected to the input terminal of the second 2M value inverter circuit, and the output terminal of the second 2M value inverter circuit is connected to the input terminal of the first 2M value inverter circuit. And a f-type insulated gate field-effect transistor and a P-type insulated gate field-effect transistor.
Type insulated gate field effect transistor comprising a transmission gate formed by connecting source electrodes or drain electrodes to each other, g) an input terminal of the first 2M-valued inverter circuit is connected to a second terminal of the transmission gate. Connected, a first terminal of the transmission gate is connected to a bit line as a memory, a gate electrode of the N-type insulated gate field effect transistor is connected to a first word line as a memory, and the P-type insulated gate is connected. A multi-valued static random access memory cell circuit, wherein a gate electrode of the field effect transistor is connected to a second word line having an inverted signal relationship with the first word line.
【請求項2】請求項1記載の第1、第2のM値インバー
タ回路がともに、前記2M個の電源を電位の高い方から
数えてK番目(1≦K≦M)の電源を、前記M種類の異
なるスレッショルド電圧の絶対値の高い方からK番目の
P型絶縁ゲート電界効果型トランジスタのソース電極と
接続し、前記2M個の電源を電位の低い方から数えてK
番目の電源を、前記M種類の異なるスレッショルド電圧
の絶対値の高い方からK番目のN型絶縁ゲート電界効果
型トランジスタのソース電極と接続し、該P型及びN型
絶縁ゲート電界効果型トランジスタのゲート電極が入力
端子として互いに接続され、かつ該P型及びN型絶縁ゲ
ート電界効果型トランジスタのドレイン電極がダイオー
ドを介して出力端子として互いに接続されたことによっ
て構成されたことを特徴とする多値スタティックランダ
ムアクセスメモリセル回路。
2. The first and second M-valued inverter circuits according to claim 1, wherein the 2M power supplies are the Kth (1 ≦ K ≦ M) power supplies counted from the higher potential side, The threshold voltage is connected to the source electrode of the P-type insulated gate field-effect transistor of the Kth from the highest absolute value of M different threshold voltages, and the 2M power sources are counted from the lowest potential to K.
The th power source is connected to the source electrodes of the Kth N-type insulated gate field effect transistors from the highest absolute value of the M different threshold voltages, and the Pth and N type insulated gate field effect transistors are connected. A multi-valued structure in which gate electrodes are connected to each other as input terminals, and drain electrodes of the P-type and N-type insulated gate field effect transistors are connected to each other as output terminals via diodes. Static random access memory cell circuit.
【請求項3】請求項1記載の第1、第2のワード線が2
層以上の金属配線を用いた半導体集積回路装置において
互いに異なる層の金属配線であることを特徴とする多値
スタティックランダムアクセスメモリセル回路。
3. The first and second word lines according to claim 1 are 2
A multi-level static random access memory cell circuit, characterized in that in a semiconductor integrated circuit device using more than one layer of metal wiring, the metal wirings are of different layers.
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