DE4212841A1 - Halbleiterspeichervorrichtung zum durchfuehren einer refresh-operation beim lesen oder schreiben - Google Patents

Halbleiterspeichervorrichtung zum durchfuehren einer refresh-operation beim lesen oder schreiben

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterspeicher­ vorrichtungen.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf dynamische Speicher für wahlfreien Zugriff (nachfolgend als DRAM bezeichnet), die zum Durchführen einer Refresh-Operation in einem Seitenmodus geeignet sind.
Die Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild mit einem Beispiel des Aufbaus eines DRAM.
Der Aufbau und Betrieb des DRAM wird nachfolgend unter Bezug auf die Figur beschrieben.
Ein Speicherzellenfeld umfaßt Speicherzellen (Mil bis Mkq), die in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet sind. Jede Speicherzelle umfaßt einen n-Typ-Transistor und einen Kondensa­ tor. Eine Mehrzahl von Paaren von Bitleitungen sind entsprechend Speicherzellen in Spaltenrichtung vorgesehen. Eine Mehrzahl von Wortleitungen ist entsprechend von Speicherzellen in Zeilenrich­ tung vorgesehen. Jede Speicherzelle ist an einem Kreuzungspunkt einer Wortleitung mit einer der Bitleitungen eines Bitleitungs­ paares vorgesehen. Leseverstärker Sal bis Saq, die ein Signal Φsa empfangen, sind für die betreffenden Bitleitungspaare vor­ gesehen. Jedes Bitleitungspaar ist mit Eingabe/Ausgabe-Leitungen IO und verbunden, die mit einer Schreibschaltung 3 und einer Ausgabeschaltung 5 verbunden sind. Ein n-Typ-Transistor ist mit den Bitleitungen jedes Paares von Bitleitungen zwischen jedem Leseverstärker und den Eingabe/Ausgabe-Leitungen verbunden, wo­ bei ein Gate des Transistors mit einem Spaltendecoder 12 verbun­ den ist. Ein Vorbelegungspotential Vb wird an das andere Ende jedes Bitleitungspaares über einen Transistor angelegt, dessen Gate ein Signal ΦE empfängt. Wortleitungen WLi-WLk sind mit ei­ nem Zeilendecoder 11 verbunden. Der Zeilendecoder 11 ist mit einem Zeilenadreß-Pufferkreis 7 verbunden, zum Halten einer an­ gelegten Zeilenadresse, sowie mit einer Wortleitungstreiberschaltung 8 zum Treiben einer vorbestimmten Wortleitung.
Der Betrieb des DRAM wird nachfolgend kurz beschrieben.
Die Auswahl einer Speicherzelle wird für jeden Kreuzungspunkt einer Wortleitung und einer Bitleitung durchgeführt, die vom Zeilendecoder 11 und vom Spaltendecoder 12 auf der Basis von an einen Anschluß 1 angelegten Zeilen- und Spaltenadreßdaten aus­ gewählt werden. Ein gewöhnliches Schreiben in einer derart aus­ gewählte Zelle wie oben beschrieben wird durch Anlegen von Daten (Din), die von einem Anschluß 2 über Bitleitungen eines vorbe­ stiften Bitleitungspaares als Potentialdifferenz durch Einga­ be/Ausgabe-Leitung IO und eingegeben werden. Das Potential der mit der ausgewählten Speicherzelle verbundenen Bitleitung wird vom Kondensator gehalten. Während eines Lesebetriebes wird das von der ausgewählten Speicherzelle gehaltene Potential, das als Potentialdifferenz zwischen den Bitleitungen des mit der Speicherzelle verbundenen Bitleitungspaares entsteht, verstärkt, und das verstärkte Potential wird als Datum (Dout) über Einga­ be/Ausgabe-Leitungen IO und über die Auswahl des Ausgabe-Ga­ tes durch den Spaltendecoder 12 ausgegeben.
Die obige Beschreibung gilt für gewöhnliche Lese- und Schreib­ operationen. Eine Leseoperation eines DRAM in einem Seitenmodus (page mode) wird nachfolgend beschrieben. Das Lesen im Seiten­ modus ist eine Leseoperation, die durchgeführt wird, indem nach außen und sequentiell eine Potentialdifferenz ausgegeben wird, die zwischen Bitleitungen jedes Bitleitungspaares einer ausge­ wählten Wortleitung entstehen.
Die Fig. 14 ist ein Signal-Puls-Diagramm der betreffenden Si­ gnale, zum Erklären der Seitenmodus-Leseoperation.
Aus Gründen der Vereinfachung wird die Beschreibung für den Fall vorgenommen, daß angenommen wird, daß "1" in alle Speicherzellen als elektrische Ladungsinformation eingeschrieben ist.
Das Bitleitungsausgleichsignal ΦE wird von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel abgesenkt, als Reaktion auf die Änderung eines Signals von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pe­ gel (zu einem Zeitpunkt t₁). Als Reaktion auf die Änderung emp­ fängt die Zeilenadreß-Pufferschaltung 7 eine Zeilenadresse Xi, die in den Anschluß 1 eingegeben wird, und verbringt eine Wort­ leitung WLi, die der Zeilenadresse entspricht, von einem niedri­ gen Pegel auf einen hohen Pegel. Der Potentialanstieg der Wort­ leitung WLi führt zum Lesen der Informationsladungen, die von den mit der Wortleitung verbundenen Speicherzellen Mil bis Miq verbunden sind, auf Bitleitungen Bl bis Bq. Weil die Bitleitun­ gen Bitleitungspaare bilden, die auf ein Potential von 1/2 · Vcc durch das Bitleitungsausgleichsignal ΦE vorbelegt wurden, bewirkt das aus den Speicherzellen ausgelesene Potential eine vorbe­ stimmte Potentialdifferenz zwischen den das Bitleitungspaar bil­ denden Bitleitungen. Das Aktivieren der Potentialdifferenzen zwischen den Bitleitungen durch die Leseverstärker Sal bis Saq führt zur Verstärkung von jeweiligen Potentialdifferenzen zwi­ schen Bitleitungen Bl und bis Bq und .
Es wird angenommen, daß eine Adresse Ym in den Adreß-Eingangs­ anschluß 1 nach der Aktivierung der Leseverstärker eingegeben wird, und die Adresse wird als Spaltenadresse durch die Spalten­ adreß-Pufferschaltung 9 akzeptiert. Als Ergebnis ändert sich ein vom Spaltendecoder 12 ausgegebenes Eingabe/Ausgabe-Leitungs-IO- Gate-Steuersignal Ym von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel (zu einem Zeitpunkt t2). Folglich werden Informationsdaten der Speicherzelle Mim, d. h. die zwischen den Bitleitungen Bm und entstehende Potentialdifferenz, wird zur Ausgabeschaltung 5 über die Eingabe/Ausgabe-Leitungen IO und übertragen.
Eine andere Spaltenadresse (angenommen Yn), die über den Adreß- Eingangsanschluß 1 eingegeben wird, wird intern akzeptiert, in dem von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel verbracht werden (zu einem Zeitpunkt t4). Die Verbindung zwischen Ausgabe­ schaltung 5 und Ausgabeanschluß 4 wird gleichzeitig mit dem Ak­ zeptieren der Spaltenadresse unterbrochen, was das Eintreten des Anschlusses 4 in einen Hoch-Impedanz-Zustand (HiZ) bewirkt. In diesem Zustand steuert die intern akzeptierte Spaltenadresse Yn den Spaltendecoder 12 und bringt das IO-Gate-Steuersignal Yn von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel. Folglich werden Daten der Speicherzelle Min zur Ausgabeschaltung 5 über die Bit­ leitungen Bn und sowie die Eingabe/Ausgabe-Leitungen IO und auf diese Weise verbracht. Die so übertragenen Daten zur Aus­ gabeschaltung 5 werden extern über den Ausgabeanschluß 5 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben ausgegeben. Die Wiederholung dieser Operation liest die Daten (Mil-Miq) einer Zeile sequen­ tiell aus.
Wenn das Lesen der in den Speicherzellen einer Zeile oder von nur benötigten Speicherzellen aus einer Zeile beendet ist, wer­ den -Signal und -Signal von einem niedrigen Pegel in einen hohen Pegel verbracht (Zeitpunkt t6). Dann werden die Wortlei­ tung WLi und das Leseverstärkertreibersignal Φsa von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel abgesenkt. Dann wird das Bitleitungs-Ausgleichssignal ΦE von einem niedrigen Pegel in ei­ nen hohen Pegel verbracht, um das Potential auf allen Bitleitun­ gen auf einem Vorbelegungspotential zu halten, um für das Lesen einer folgenden Zeile bereit zu sein. Eine Seitenmodus-Leseope­ ration für ein Zeilenadreß-Signal wird auf diese Weise vervoll­ ständigt.
Nachfolgend wird eine Seitenmodus-Schreiboperation beschrieben. Aus Gründen der Vereinfachung wird die Beschreibung eines Falles vorgenommen, bei der eine Information "H" in alle Speicherzellen eingeschrieben wird, in denen bereits die Information "L" steht.
Die Fig. 15 ist ein Signal-Puls-Diagramm der betreffenden Si­ gnale zum Beschreiben der Seitenmodus-Schreiboperation.
Das -Signal wird von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert (Zeitpunkt t1), worauf eine Änderung des Bitlei­ tungs-Ausgleichssignals ΦE von einem hohen Pegel auf einen nied­ rigen Pegel folgt. In diesem Zustand empfängt die Zeilenadreß- Pufferschaltung 7 eine in den Adreßanschluß 1 eingegeben Zeilen­ adresse Xi zum Betreiben der Wortleitungstreiberschaltung 8, wodurch die der eingegebenen Zeilenadresse Xi entsprechende Wortleitung WLi von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geändert wird. Der Potentialanstieg der Wortleitung WLi führt zum Auslesen der durch Speicherzellen Mil-Miq gehaltenen Daten auf betreffende Bitleitungen Bl-Bq. Das Leseverstärker-Aktivie­ rungssignal Φsa wird dann von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geändert, um die Leseverstärker Sal-Saq zu aktivie­ ren, wodurch zwischen den Bitleitungen erscheinender Potential­ differenzen verstärkt werden.
Dann wird eine Adresse, angenommen Ym, die an den Adreßanschluß 1 angelegt wird, durch die Spaltenadreß-Pufferschaltung 9 als Zeilenadresse empfangen. Der Spaltendecoder 12 ändert das IO- Gate-Steuersignal Ym von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel, auf der Basis der Spaltenadreßdaten (Zeitpunkt t2). Als Ergebnis werden die in der Speicherzelle Mim gehaltenen Daten zur Ausgabeschaltung 5 über die Bitleitungen Bm und sowie die Eingabe/Ausgabe-Leitungen IO und übertragen.
An den Dateneingangsanschluß 2 angelegte Daten (Din) werden an die Eingabe/Ausgabe-Leitungen IO und über die Schreibschal­ tung 3 übertragen, indem das -Signal von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert wird (Zeitpunkt t3). Zum selben Zeitpunkt ändert sich das IO-Gate-Steuersignal Ym, das der in den Adreß-Eingangsanschluß 1 eingegebenen Spaltenadresse Ym entspricht, erneut von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel. Das Empfangen der Spaltenadresse wird durch Empfangen einer Eingangsadresse als Spaltenadresse zum Zeitpunkt der Ände­ rung des -Signals von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel bewirkt. Daher werden die an einen Dateneingangsanschluß 2 angelegten Daten in die Speicherzelle Mim über die Schreibschal­ tung 3 und die Eingabe/Ausgabe-Leitung IO und eingeschrieben. Bei diesem Schreiben wird das Signal auf einen niedrigen Pegel gehalten, vor der Änderung des Signals von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel.
Dann wird das Signal von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geändert (Zeitpunkt t4), nach der Beendigung des Schreibens der extern angelegten Daten in die Speicherzelle Mim.
Bei der Wiederholung einer derartigen Operation führt zum Schreiben von externen Daten in eine Speicherzelle (Mil-Miq), die einer beliebigen Spaltenadresse entspricht.
Mit der Beendigung des Datenschreibens für eine Zeile oder nur der notwendigen Daten in eine Zeile werden die Signal und von niedrigem Pegel auf hohen Pegel geändert (Zeitpunkt t6). Dann werden die Wortleitung WLi und das Leseverstärkertreiber­ signal Φa von hohem Pegel auf niedrigen Pegel geändert.
Ferner wird das Bitleitungs-Ausgleichsignal ΦE von niedrigem Pe­ gel auf hohen Pegel geändert, um ein Lesen und Schreiben einer darauffolgenden Zeile vorzubereiten. Das Schreiben der Zeilen­ adresse Xi in einem Seitenmodus wird so beendet. Dieselbe Opera­ tion gestattet das Schreiben im Seitenmodus für eine andere Zei­ lenadresse.
Eine kurze Beschreibung eines Refresh-Betriebs wird nachfolgend vorgenommen, der in einem anderen Zyklus als einer Leseoperation oder einer Schreiboperation durchgeführt werden sollte.
Wie bei einer Leseoperation wird das -Signal zuerst von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert, wodurch die Zei­ lenadreß-Pufferschaltung 7 eine in den Adreßanschluß 1 eingege­ bene Zeilenadresse empfängt. Die der empfangenen Zeilenadresse entsprechende Wortleitung WLi wird von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geändert, durch Aktivieren der Wortleitungs­ treiberschaltung 8. Ein derartiger Potentialanstieg der Wortlei­ tung WLi führt zum Auslesen der von den Speicherzellen Mil-Miq gehaltenen Daten auf entsprechende Bitleitungen Bl-Bq. Dann wird das Leseverstärkeraktivierungssignal Φsa von einem niedri­ gen Pegel auf einen hohen Pegel geändert, zum Aktivieren der Leseverstärker Sal-Saq, wodurch die zwischen den Bitleitungs­ paaren Bl und bis Bq und erscheinenden Potentialdifferen­ zen verstärkt werden. Den vorher geschriebenen Daten entspre­ chende Hochpegel- oder Niedrigpegeldaten werden in die mit der Wortleitung WLi verbundenen Speicherzellen Mil-Miq erneut ein­ geschrieben, auf der Basis von derartig verstärkten Potential­ differenzen. wird von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel bei der Beendigung des Neuschreibens von Daten geändert. Dann werden die Wortleitung WLi und das Leseverstärkertreiber­ signal Φsa von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel ge­ ändert. Das Bitleitungsausgleichssignal ΦE wird von einem niedri­ gen Pegel auf einen hohen Pegel geändert, um einen Refresh-Be­ trieb einer anderen Zeile vorzubereiten. Speicherzellendaten in einer Zeile der Zeilenadresse Xi werden auf diese Weise aufge­ frischt.
Die Wiederholung der Operation für jede Zeile in der oben be­ schriebenen Weise führt zum Refresh aller Speicherzellen. In einem Fall, daß ein DRAM beispielsweise ein Speicherzellenfeld p Zeilen x q Spalten umfaßt, beenden p Wiederholungen der Refresh-Ope­ rationen das Auffrischen des gesamten Speicherzellenfeldes.
Wie oben beschrieben, sind in einer Speicherzelle eines DRAM mit einem Transistor und einem Kondensator elektrische Ladungen ge­ speichert, die als kleiner Leckstrom permanent abfließen (ver­ loren gehen). Es ist daher notwendig, eine derartige, wie oben beschriebene Refresh-Operation in vorbestimmten Intervallen zu wiederholen, um permanent die in der Speicherzelle gespeicherte elektrische Ladungsmenge auf einem Pegel oberhalb eines Fixwer­ tes zu halten. Eine Refresh-Operation führt dazu, daß in einer Speicherzelle gehaltene elektrische Ladungen einmal auf eine mit der Speicherzelle verbundene Bitleitung ausgelesen werden. Eine Refresh-Operation kann daher nicht in einem Fall durchgeführt werden, das ein zwischen Bitleitungen erscheinendes Potential aufeinanderfolgend ausgegeben oder geschrieben wird, wie bei einer Seitenmodus-Operation oder dergleichen. Bei einem herkömm­ lichen DRAM sollte eine Refresh-Operation durchgeführt werden, indem eine Lese- oder Schreiboperation in vorbestimmten Abstän­ den (Intervallen) unterbrochen wird.
Ziel der Erfindung ist es, eine effiziente Refresh-Operation bei einer Halbleiterspeichervorrichtung durchzuführen. Dabei soll die Halbleiterspeichervorrichtung in die Lage versetzt werden, eine Refresh-Operation selbst während einer Leseoperation oder einer Schreiboperation in einem Seitenmodus durchzuführen.
Die Aufgabe wird durch die Halbleiterspeichervorrichtung nach den Patentansprüchen 1, 11, 17 sowie das Verfahren zum Lesen von wieder aufzufrischenden Daten nach dem Patentanspruch 20 gelöst.
Zur Lösung der beschriebenen Aufgabe umfaßt eine Halbleiterspei­ chervorrichtung eine Mehrzahl von in einer Matrix von Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellen, die jeweils elektrische Ladungsinformation speichert, eine Mehrzahl von jeweils mit Speicherzellen einer entsprechenden Zeile verbundenen Bitlei­ tungspaare, eine Mehrzahl von Wortleitungen, die jeweils ent­ sprechend Speicherzellenspalten vorgesehen sind, die Paare von Bitleitungen schneiden und mit den entsprechenden Speicherzellen verbunden sind, eine Lesevorrichtung zum Auswählen einer der Wortleitungen zum Lesen der Informationsladung jeder der mit der ausgewählten Wortleitung verbundenen Speicherzelle auf die Bit­ leitungen jedes Bitleitungspaares, eine Mehrzahl von Lesevers­ tärkern, die jeweils entsprechend jedes Bitleitungspaares an­ geordnet sind, zum Verstärken einer Potentialdifferenz, die zwi­ schen den Bitleitungen jedes Bitleitungspaares entsteht, wenn die Lesevorrichtung die Informationsladung aus jeder Speicher­ zelle ausliest, eine Mehrzahl von entsprechend für jedes Bitlei­ tungspaar vorgesehenen Haltevorrichtungen, die mit der entspre­ chenden Bitleitung zu verbinden sind, zum Halten der verstärkten Potentialdifferenz jedes Bitleitungspaares, eine Mehrzahl von Unterbrechungsvorrichtungen zum Abtrennen der Haltevorrichtung von den Bitleitungspaaren, wobei jede Haltevorrichtung die Po­ tentialdifferenz jedes entsprechenden Bitleitungspaares hält, eine Refresh-Vorrichtung zum Wiederauffrischen einer Speicher­ zelle bei aktivierter Unterbrechungsvorrichtung und einer Aus­ gabevorrichtung zum Ausgeben einer Potentialdifferenz, die durch einer ausgewählten Spalte entsprechenden Haltevorrichtung gehal­ ten wird.
Wenn bei der oben beschriebenen Halbleiterspeichervorrichtung eine Refresh-Operation einer Speicherzelle durchgeführt wird und die Haltevorrichtung die Potentialdifferenz jedes Bitleitungs­ paares hält, wird ein effektiver Betrieb ermöglicht, ohne daß eine Leseoperation oder dergleichen für das Wiederauffrischen unterbrochen werden muß.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figu­ ren.
Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild mit dem genauen Aufbau eines DRAM entsprechend einer Ausführungsform;
Fig. 2 ein Signal-Puls-Diagramm von Steuersignalen zum verdeutlichen einer Refresh-Operation, die par­ allel mit einer Leseoperation des DRAM entspre­ chend einer Ausführungsform in einem Seitenmodus durchgeführt wird;
Fig. 3 ein Signal-Puls-Diagramm von Steuersignalen, die eine parallel mit einer Schreiboperation durch­ zuführende Refresh-Operation des DRAM entspre­ chend einer Ausführungsform in einem Seitenmodus zeigen;
Fig. 4 ein Schaltbild mit dem genauen Aufbau des in Fig. 1 gezeigten Leseverstärkers Sbm;
Fig. 5 ein Schaltbild mit dem genauen Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Zeilenadreß-Puffer/Verriegelungs­ schaltung;
Fig. 6 ein Signal-Puls-Diagramm von Steuersignalen zum Verdeutlichen des Betriebes der Zeilenadreß-Puf­ fer/Verriegelungsschaltung nach Fig. 5;
Fig. 7 ein Schaltbild mit einem genauen Aufbau eines Teils der Refresh-Adreß-Generatorschaltung nach Fig. 1;
Fig. 8 ein Schaltbild mit dem genauen Aufbau des anderen Teils der Refresh-Adreß-Generatorschaltung aus Fig. 1;
Fig. 9 ein Signal-Puls-Diagramm von Steuersignalen zum Verdeutlichen des Betriebs der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Refresh-Adreß-Generatorschaltung;
Fig. 10 ein Schaltbild mit einem genauen Aufbau einer Verriegelungsschaltung Lbm, die anstelle des Le­ severstärkers Sbm in Fig. 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform eingesetzt wird;
Fig. 11 ein Signal-Puls-Diagramm von Steuersignalen, die den Inhalt der Refresh-Operation verdeutlichen, die parallel zur Leseoperation in einem Seiten­ modus entsprechend einer weiteren Ausführungsform durchzuführen ist;
Fig. 12 ein Signal-Puls-Diagramm von Steuersignalen zum Illustrieren einer Refresh-Operation, die paral­ lel mit einer Schreiboperation in einem Seiten­ modus gemäß einer weiteren Ausführungsform durch­ zuführen ist;
Fig. 13 ein Blockschaltbild mit dem spezifischen Aufbau eines herkömmlichen DRAM;
Fig. 14 ein Signal-Puls-Diagramm von Steuersignalen, die einen Lesebetrieb eines herkömmlichen DRAM in ei­ nem Seitenmodus illustrieren und
Fig. 15 ein Signal-Puls-Diagramm von Steuersignalen, die eine Schreiboperation eines herkömmlichen DRAM in einem Seitenmodus illustrieren.
Die Fig. 1 ist ein Blockschaltbild mit dem Aufbau eines DRAM entsprechend einer Ausführungsform.
Im folgenden wird eine Beschreibung hauptsächlich von den Merk­ malen vorgenommen, die sich vom Blockschaltbild nach Fig. 13 unterscheiden.
n-Typ-Transistoren Ql1 und Ql2 bis Qq1 und Qq2 sind jeweils an Bit­ leitungen der Bitleitungspaare an der Seite eines Spaltendeco­ ders 12 vorgesehen. Neben gewöhnlichen Leseverstärkern Sal-Slq sind Leseverstärker Sbl-Sbq zum Halten von Daten zwischen den Transistoren und Transistoren zum Empfangen von IO-Gate-Steuer­ signalen vorgesehen. Jeder der Leseverstärker empfängt Treiber­ signale Φsb und . Die Gates der Transistoren Ql1 und Ql2 bis Qq1 und Qq2 empfangen ein Steuersignal ΦT, dessen Signal ebenfalls an eine Wortleitungstreiberschaltung 8 und eine zusätzlich vor­ gesehene Refresh-Adreß-Generatorschaltung 6 angelegt wird. Bei dieser Ausführungsform wird der herkömmliche Zeilenadreß-Puffer­ kreis 7 durch eine Zeilenadreß-Puffer/Verriegelungschaltung 7 ersetzt, die eine Verriegelungsfunktion aufweist, und an die ein Steuersignal angelegt wird.
Die gewöhnlichen Lese- und Schreiboperationen sind grundsätzlich dieselben wie bei dem in Fig. 13 gezeigten DRAM. Genauer gesagt wird bei den Lese- und Schreiboperationen das Steuersignal ΦT zu allen Zeiten auf hohem Pegel gehalten, die Leseverstärker Sbl-Sbq sind nicht aktiviert, und zwischen den Bitleitungen erscheinende Potentialdifferenzen werden durch die Leseverstärk­ er Sal-Saq verstärkt und nach außen durch Eingabe/Ausgabe-Lei­ tungen IO und IO ausgegeben, oder extern angelegte Schreibdaten werden in eine gewünschte Speicherzelle über die Eingabe/Ausga­ be-Leitungen IO und IO und ein vorbestimmtes Bitleitungspaar eingeschrieben.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich deutlich vom Stand der Technik bei einer Seitenmodus-Operation und einer Refresh- Operation, deren detaillierte Beschreibung folgt.
Zuerst wird eine Refresh-Operation beschrieben, die parallel zu einer Leseoperation in einem Seitenmodus ausgeführt wird. Die Fig. 2 zeigt ein Signal-Puls-Diagramm der jeweiligen Steuersi­ gnale bei einem derartigen Betrieb. Ein -Signal ändert sich von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel (zu einem Zeit­ punkt t1) wodurch ein Bitleitungsausgleichssignal ΦE von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert wird. Zu diesem Zeitpunkt fängt eine Zeilenadreß-Puffer/Verriegelungsschaltung eine Zeilenadresse Xi, die über einen Adreßanschluß 1 eingegeben wird. Eine Wortleitung WLi, die der empfangenen Zeilenadresse, wird von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geändert. Als Ergebnis werden die in Speicherzellen Mil-Miq gespeicherten Daten auf Bitleitungen Bl-Bq ausgelesen. Leseverstärker-Aktivie­ rungssignale Φsb und werden auf einen hohen Pegel bzw. einen niedrigen Pegel geändert, wodurch die Leseverstärker Sbl-Sbq aktiviert werden und die zwischen den Bitleitungen der Bitlei­ tungspaare entstehenden Potentialdifferenzen verstärken, wobei diese Operation der dem Stand der Technik entspricht. Zu diesem Zeitpunkt wird die als Zeilenadresse empfangene Adresse durch die Zeilenadreß-Puffer/Verriegelungsschaltung 7 als Reaktion auf die Änderung des Signals gehalten. Der Grund dafür, daß das Adreß-Signal gehalten wird, ist, daß im Fall des Durchführens einer Refresh-Operation während einer Leseoperation es notwendig ist, das Zeilenadreß-Signal zum Überschreiben der gehaltenen Daten in der ursprünglichen Speicherzelle während der Leseopera­ tion auszulesen.
Dann wird die Wortleitung WLi von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert, während das Steuersignal ΦT von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert wird, wodurch die Bitleitungspaare von den Leseverstärkern Sbl-Sbq getrennt wer­ den. Dann wird das Bitleitungsausgleichssignal ΦE von einem nied­ rigen Pegel auf einen hohen Pegel verbracht, um jede die Bitlei­ tungspaare bildenden Bitleitungen auf einem Vorbelegungspotenti­ al von 1/2·Vcc zu halten.
Angenommen, daß die in den Adreßanschluß 1 eingegebene Spalten­ adresse Ym ist, wird Ym dann als Spaltenadresse von einer Spal­ tenadreß-Pufferschaltung 9 empfangen. Als Ergebnis ändert der Spaltendecoder 12 den Pegel des IO-Gate-Steuersignals Ym von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel (Zeitpunkt t2), wo­ durch die vom Leseverstärker Sbm gehaltene Potentialdifferenz zu einer Ausgabeschaltung 5 über Eingabe/Ausgabe-Leitungen IO und übertragen wird.
Die Daten der Ausgabeschaltung werden nach außen über einen Aus­ gabeanschluß 4 ausgegeben, wobei das Signal von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert wird (Zeitpunkt t3). Die Daten in der durch die Zeilenadresse Xi und die Spalten­ adresse Ym ausgewählten Speicherzelle werden auf diese Weise ausgelesen.
Dann wird durch Änderung des Signals von niedrigem Pegel auf hohen Pegel (Zeitpunkt T4) eine weitere in den Adreßanschluß 1 eingegebene Adresse (angenommen als Yn) auf entsprechende Weise von der Spaltenadreß-Pufferschaltung 9 empfangen. Zum selben Zeitpunkt sind die Ausgabeschaltung 5 und der Ausgabeanschluß 4 voneinander elektrisch getrennt, wodurch der Ausgabeanschluß 4 hohe Impedanz aufweist (HiZ). Das der Spaltenadresse Yn entspre­ chende IO Gate-Steuersignal Yn ändert sich von niedrigem Pegel auf hohen Pegel, und die vom Leseverstärker Sbn gehaltenen Daten werden entsprechend zur Ausgabeschaltung 5 über die Eingabe/Aus­ gabe-Leitungen IO und übertragen. Daher werden die von den Leseverstärkern Sbl-Sbq gehaltenen Daten nach außen über den Ausgabeanschluß 4 darauffolgend ausgegeben, was zu einem sequen­ tiellen Auslesen der Daten in den Speicherzellen Mil-Miq einer Zeile führt.
Die Signale und werden von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel (Zeitpunkt t6) bei der Beendigung des Daten­ lesens aus allen Speicherzellen oder allen benötigten Speicher­ zellen einer Zeile geändert. Dann wird das Bitleitungs-Aus­ gleichssignal ΦE von hohem Pegel auf niedrigen Pegel geändert, worauf die Änderung des Signals ΦT von niedrigem Pegel auf hohem Pegel folgt. Die Wortleitungstreiberschaltung 8 ändert das Po­ tential auf der Wortleitung WL von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel, auf der Basis der von der Zeilenadreß-Puf­ fer/Verriegelungsschaltung 7 gehaltenen Zeilenadresse Xi. Als Ergebnis werden die von den Leseverstärkern Sbl-Sbq gehaltenen Daten in den Speicherzellen Mil-Miq überschrieben. Dann wird die Wortleitung WLi von hohem Pegel auf niedrigen Pegel geändert, und Leseverstärker-Treibersignale Φsb und werden auf ein Zwischenpotential gesetzt. Zusätzlich wird das Bitleitungsaus­ gleichssignal ΦE von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geändert, um ein darauffolgendes Lesen einer weiteren Zeilen­ adresse vorzubereiten. Das Lesen einer Zeilenadresse Xi in einem Seitenmodus endet auf diese Weise. Die Wiederholung einer der­ artigen oben beschriebenen Operation gestattet das Lesen weite­ rer Zeilenadressen in einem Seitenmodus.
Bei der vorliegenden Erfindung kann ein Refresh während einer Seitenmodus-Leseoperation durchgeführt werden, wobei eine genaue Beschreibung des Refresh an späterer Stelle gegeben wird. Eine Schreiboperation in einem Seitenmodus wird nachfolgend beschrie­ ben. Aus Gründen der Vereinfachung wird die Beschreibung unter der Annahme vorgenommen, daß Information "H" in alle Speicher­ zellen eingeschrieben wird, in denen bereits "L" Ladungsinforma­ tionen stehen.
Die Fig. 3 ist ein Signal-Puls-Diagramm der jeweiligen Steuer­ signale zum Verdeutlichen einer Schreiboperation im Seitenmodus.
Das -Signal wird von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert (Zeitpunkt t1), während das Bitleitungsaus­ gleichssignal ΦE von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert wird. Zum selben Zeitpunkt wird die in den Adreßan­ schluß 1 eingegebene Zeilenadresse Xi von der Zeilenadreß-Puf­ fer/Verriegelungsschaltung 7 empfangen. Die der empfangenen Zei­ lenadresse Xi entsprechende Wortleitung WLi wird von einem nied­ rigen Pegel auf einen hohen Pegel geändert, wodurch die in Spei­ cherzellen Mil-Miq gespeicherte Daten auf Bitleitungen Bl-Bq ausgelesen werden. Dann werden Leseverstärker-Aktivierungssigna­ le Φsb und von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert, zum Aktivieren der Leseverstärker Sbl-Sbq, wodurch die Potentialdifferenzen, die zwischen den Bitleitungen Bl-Bq bzw. den Bitleitungen -, entstehen, verstärkt werden.
Dann werden die Bitleitungspaare von den Leseverstärkern Sbl-Sbq getrennt, indem die Wortleitung WLi und das Steuersignal ΦT von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert werden. Danach wird das Bitleitungsausgleichssignal ΦE von einem niedri­ gen Pegel auf einen hohen Pegel geändert, um die Potentiale auf den betreffenden Bitleitungen, die die Bitleitungspaare bilden, auf einem Vorbelegungspotential zu halten.
Es wird angenommen, daß eine in den Adreßanschluß 1 eingegebene Spaltenadresse Ym ist, und die Adresse wird dann von der Spal­ tenadreß-Pufferschaltung 9 als Spaltenadresse empfangen. Als Ergebnis ändert der Spaltendecoder 12 das entsprechende IO Gate- Steuer-Signal Ym von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel (Zeitpunkt t2), wodurch die Daten der vom Leseverstärker Sbm gehaltene Potentialdifferenz zur Ausgabeschaltung 5 über Einga­ be/Ausgabe-Leitungen IO und übertragen werden.
Dann werden an einen Dateneingabeanschluß 2 angelegte Daten (Din) zu den Eingabe/Ausgabe-Leitungen IO und über eine Schreibschaltung 3 übertragen, indem der Pegel des -Signals von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel geändert wird (Zeitpunkt t3). Zur selben Zeit wird das der Spaltenadresse Ym entsprechende IO-Gate-Steuersignal Ym von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel verbracht. Die Eingabeadresse während des Wechsels des Signals von hohem Pegel auf niedrigen Pegel wird intern als Spaltenadresse empfangen. Daher werden die an den Dateneingabeanschluß 2 angelegten Daten in den Leseverstärk­ er Sbm über die Schreibschaltung 3 und die Eingabe/Ausgabe-Lei­ tungen IO und eingeschrieben. Genauer gesagt, der Lesevers­ tärker Sb verstärkt und hält jede zwischen den betreffenden Bitleitungen erscheinende Potentialdifferenz auf der Basis der angelegten Daten. Während einer Schreiboperation wird das Steu­ ersignal vorher auf niedrigem Pegel gehalten, bevor das Signal von hohem Pegel auf niedrigem Pegel geändert wird. Dann wird, nachdem das Schreiben der Daten in den Leseverstärker beendet ist, das Signal von niedrigem Pegel auf hohen Pegel geändert (Zeitpunkt t4).
Die Wiederholung der oben beschriebenen Operation führt zum se­ quentiellen Schreiben von extern angelegten Daten in einen Le­ severstärker, der einer beliebigen Spaltenadresse entspricht.
Diese Signale , und werden von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel geändert (Zeitpunkt t6), nachdem das Schreiben aller Daten oder aller notwendigen Daten in einer Zei­ le in den Leseverstärker beendet ist. Dann wird das Bitleitungs-Aus­ gleichssignal ΦE von einem hohen Pegel auf einen niedrigen Pegel abgesenkt, während das Steuersignal ΦT von einem niedrigeren Pegel auf einen hohen Pegel verbracht wird. Dann wird die Wortleitung WLi von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel auf der Basis der von der Zeilenadreß-Puffer/Verriegelungsschal­ tung 7 gehaltenen Zeilenadresse Xi abgehoben, zum Überschreiben der von den Leseverstärkern Sbl-Sbq gehaltenen Daten in den Speicherzellen Mil-Miq.
Die Wortleitung WLi wird von einem hohen Pegel auf einen niedri­ gen Pegel geändert, und die Leseverstärker-Treibersignale Φsb und werden auf ein Zwischenpotential gesetzt. Dann wird das Bitleitungs-Ausgleichsignal ΦE auf einen hohen Pegel von einem niedrigen Pegel verbracht, um das Lesen einer weiteren Zeile vorzubereiten. Die beschriebene Operation vervollständigt das Schreiben in die Zeilenadresse Xi im Seitenmodus. Dieselbe Schreiboperation im Seitenmodus kann für weitere Zeilenadressen auf die oben beschriebene Weise durchgeführt werden. Bei der vorliegenden Erfindung kann eine Refresh-Operation während der oben beschriebenen Schreiboperation im Seitenmodus durchgeführt werden, wobei eine detailliertere Beschreibung der Refresh-Ope­ ration im folgenden vorgenommen wird.
Es wird eine Refresh-Operation beschrieben.
Eine Refresh-Operation wird durchgeführt, wenn die Bitleitungen Bl und -Bq und elektrisch von den Leseverstärkern Sbl-Sbq getrennt sind, d. h., wenn das Steuersignal ΦT sich auf niedrigem Pegel befindet. Dies ermöglicht das Durchführen einer Refresh- Operation parallel mit einer Leseoperation oder einer Schreiboperation.
Die Fig. 2 und 3 sind Signal-Puls-Diagramme von Signalen, die sich auf eine Refresh-Operation beziehen, wenn das Steuersignal ΦT sich auf niedrigem Pegel befindet.
Das Signal ändert sich von hohem Pegel auf niedrigen Pegel (Zeitpunkt t3), wodurch die Wortleitungstreiberschaltung 8 den Pegel der Wortleitung WLy, die der von der Refresh-Adreßgenera­ torschaltung 6 ausgegebenen Zeilenadresse (als Xj angenommen) entspricht, von niedrigem Pegel auf hohen Pegel ändert. Dann werden die an die Leseverstärker Sal-Saq angelegten Signale Φsa und von hohem Pegel auf niedrigem Pegel geändert. Hierdurch lesen die aktivierten Leseverstärker Sal-Saq einmal die in die mit der Wortleitung WLj verbundenen Speicherzellen Mjl-Mjq ein­ geschriebenen Daten auf Bitleitungen Bl-Bq aus. Die gelesenen Daten werden verstärkt und in die betreffenden Speicherzellen erneut eingeschrieben, wodurch die Daten in einer Zeile der Zei­ lenadresse XJ aufgefrischt werden. Das Refresh-Adreß-Signal wird als Ergebnis der Änderung des Steuersignals ΦT von hohem Pegel auf niedrigen Pegel, das an die Refresh-Adreß-Generatorschaltung 6 angelegt wird, erzeugt.
Dann wird durch Benutzung der Änderung des Signals als trig­ ger das Signal auf einen niedrigen Pegel von einem hohen Pegel abgesenkt (Zeitpunkt t5). Die Wortleitung WLk, die der von der Refresh-Adreß-Generatorschaltung 6 ausgegebenen Zeilenadres­ se (als Xk angenommen) entspricht, wird auf einen hohen Pegel von einem niedrigen Pegel verbracht, durch die Wortleitungstrei­ berschaltung 8, wodurch die Pegel der Leseverstärker-Treibersi­ gnale Φsa und auf hohem Pegel bzw. niedrigem Pegel geändert werden. Die Daten, die auf dieselbe Weise in die mit der Wort­ leitung WLk verbundenen Speicherzellen Mkl-Mkq eingeschrieben sind, werden auf diese Weise auf Bitleitungen Bl-Bq ausgelesen und verstärkt, und die verstärkten Daten werden in jede Spei­ cherzelle zurückgeschrieben. Die obige Operation ist ein Wieder­ auffrischen der Daten einer Zeile der Zeilenadresse Xk.
Wie oben beschrieben, erlaubt die Wiederholung der oben be­ schriebenen Operation das parallele Wiederauffrischen der be­ treffenden Zeilen, während eine Leseoperation oder eine Schreib­ operation im Seitenmodus durchgeführt wird. Ein Speicherzellen­ feld von p Zeilen mal q Spalten benötigt p Wiederholungen der oben beschriebenen Operation, um das Wiederauffrischen des ge­ samten Speicherzellenfeldes zu vervollständigen.
Ein Intervall, zu dem eine Refresh-Adresse in eine Refresh-Ope­ ration erzeugt wird, wird durch Benutzen einer Spaltenauswahl durch einen Spaltendecoder in einem Seitenmodus als trigger be­ stimmt, wobei die Refresh-Adresse durch die Refresh-Adreß-Gene­ ratorschaltung 6 erzeugt wird. Im allgemeinen beträgt ein Inter­ vall, zu welchem eine Spaltenadresse durch einen Spaltendecoder ausgewählt wird, etwa 50 ns, während ein Intervall eines Refresh bei einem gewöhnlichen Refresh-Zyklus etwa 16 µs oder weniger beträgt. Daher ist es zum Anpassen einer Refresh-Adreß-Genera­ torzeitgebung an den Zyklus möglich, eine Refresh-Adresse zu geeigneten Zeitpunkten als Reaktion auf das Ausgabesignal eines Ring-Oszillators oder dergleichen zu erzeugen, der in der Re­ fresh-Adreß-Generatorschaltung 6 vorgesehen ist, ohne als trig­ ger eine Spaltenauswahl durch einen Spaltendecoder, d. h. eine Änderung von von hohem Pegel auf niedrigem Pegel zu benut­ zen.
Die Fig. 4 ist ein Schaltbild mit einem spezifischen Aufbau des Leseverstärkers Sbm.
In der Zeichnung ist eine Bitleitung Bm mit source oder drain eines p-Typ Transistors Q1 und eines n-Typ Transistors Q2 verbun­ den. Eine Bitleitung Bm ist mit dem source oder dem drain eines p-Typ Transistors Q1 und eines n-Typ Transistors Q2 verbunden. Eine Bitleitung ist mit dem source oder dem drain eines p-Typ Transistors Q3 und eines n-Typ Transistors Q4 verbunden. Die Bit­ leitung Bm ist mit den Gates der Transistoren Q3 und Q4 verbun­ den, während die Bitleitung mit den Gates der Transistoren Q1 und Q2 verbunden ist. Der jeweils andere source und drain der Transistoren Q1 und Q3 ist mit einem Leseverstärker-Aktivierungs­ signal Φsb verbunden, während der jeweils andere source und drain der Transistoren Q2 und Q4 mit einem Leseverstärker-Akti­ vierungssignal verbunden ist. Mit dem wie oben beschrieben aufgebauten Leseverstärker Sbm wird eine zwischen den Bitleitun­ gen Bm und erscheinende Potentialdifferenz verstärkt und vom Leseverstärker Sbm gehalten, als Ergebnis der Änderung des Trei­ bersignals Φsb von niedrigem Pegel auf hohem Pegel und des Trei­ bersignals von hohem Pegel auf niedrigem Pegel.
Die Fig. 5 ist ein Schaltbild mit dem genauen Aufbau der Zei­ lenadreß-Puffer/Verriegelungsschaltung 7 aus Fig. 1, und die Fig. 6 ist ein Signal-Puls-Diagramm der betreffenden Steuersi­ gnale zum Verdeutlichen des Betriebs der Zeilenadreß-Puffer/Ver­ riegelungsschaltung.
In den Zeichnungen wird ein in den Adreßanschluß 1 eingegebenes Adreß-Signal ADD durch einen durch die gestrichelte Linie umge­ benen Regelungsbereich LA gehalten, während das Signal an den Zeilendecoder 11 als Zeilenadreß-Signale RA und während einer gewöhnlichen Lese- oder Schreiboperation ausgegeben wird. Wenn eine Refresh-Operation parallel mit einer Lese- oder Schreibope­ ration durchgeführt wird, wird ein in den Adreßanschluß 1 ein­ gegebenes Adreß-Signal nicht ausgegeben, sondern ein durch die Refresh-Adreß-Generatorschaltung 6 erzeugtes Adreß-Signal ADr wird zum Zeilendecoder 11 als Zeilenadreß-Signale RA und aus­ gegeben, als Reaktion auf eine Änderung des Steuersignals ΦT von hohem Pegel auf niedrigem Pegel. Am Ende der Refresh-Operation wird das Adreß-Signal Adr der Refresh-Adreß-Generatorschaltung 6 nicht ausgegeben, sondern ein von dem Verriegelungsbereich LA verriegeltes externes Adreß-Signal wird an den Zeilendecoder 11 als Zeilenadreß-Signale RA und ausgegeben.
Die Fig. 7 und 8 sind Schaltbilder zum spezifischen Verdeut­ lichen des Aufbaus der Refresh-Adreß-Generatorschaltung 6 in Fig. 1, und die Fig. 9 ist ein Signal-Puls-Diagramm der den Schaltungsbetrieb verdeutlichenden Steuersignale.
Obwohl die Zeichnungen den Schaltungsaufbau für 2-Bit-Daten ADr0 und ADr1 sowie die Erzeugung einer Adresse zeigen, ist die Schal­ tung in der Praxis so aufgebaut, daß sie Zeilenadreßdaten einer Anzahl von Bits erzeugt, die zum Definieren einer Adresse eines DRAM nötig ist.
In den Zeichnungen werden um eine vorbestimmte Zeitperiode ver­ zögerte Steuersignale Φc und als Reaktion auf die Eingabe des Signals erzeugt. Als Reaktion auf die Erzeugung der Steuer­ signale werden die Adreß-Signale ADR0 und ADr1 erzeugt und an die Zeilenadreß-Puffer/Verriegelungsschaltung 7 ausgegeben.
Die Fig. 10 ist ein Schaltbild mit einem spezifischen Aufbau einer Verriegelungsschaltung zum Ersetzen der Leseverstärker Sbl-Sbq aus Fig. 1, entsprechend einer weiteren Ausführungsform.
Wie in der Figur gezeigt, ist der grundsätzliche Aufbau identisch mit dem in Fig. 4 gezeigte Leseverstärker Sbm, mit dem Unterschied, daß ein Spannungsversorgungspotential Vcc und ein Erdpotential die Leseverstärker-Treibersignale Φsb und aus Fig. 4 ersetzen. Im Unterschied zur vorhergehenden Ausfüh­ rungsform, bei der kein Treibersignal in diesem Fall angelegt wird, kann eine Bitleitung nicht als Reaktion auf eine Potenti­ aldifferenz betrieben werden, die zwischen den Bitleitungen Bm und erscheint, und die Potentialdifferenz wird einfach auf­ rechterhalten. Es ist daher notwendig, eine Bitleitung als Reak­ tion auf eine Potentialdifferenz zu treiben, indem die Lesevers­ tärker Sal-Saq aus Fig. 1 benutzt werden.
Die Fig. 11 ist ein Signal-Puls-Diagramm verschiedener Steuer­ signale zum Verdeutlichen einer Refresh-Operation, die parallel mit einer Leseoperation im Seitenmodus durchgeführt wird, und die Fig. 12 zeigt ein Signal-Puls-Diagramm mit verschiedenen Steuersignalen zum Verdeutlichen einer Refresh-Operation, die entsprechend parallel zu einer Schreiboperation im Seitenmodus durchgeführt wird.
Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezug hauptsächlich auf die von der vorhergehenden Ausfüh­ rungsform unterschiedlichen Merkmale beschrieben.
Daten einer Speicherzelle, die als Reaktion auf einen Anstieg der Wortleitung WLi zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 gelesen werden, werden auf Verriegelungsschaltungen Lbl-Lbq als Reaktion auf einen Anstieg des Steuersignals Φ übertragen. Zur selben Zeit ändern sich die Leseverstärker-Treibersignale Φsa und zum Treiben der Leseverstärker Sal-Saq ebenfalls, zum Treiben der Leseverstärker. Dann wird das Steuersignal ΦT von hohem Pegel auf niedrigen Pegel geändert, um den Verriegelungsschal­ tungsbereich von einer Bitleitung abzutrennen. Die Wortleitung wird dann auf einen Hochpegelzustand verbracht, um die Lesevers­ tärker-Treibersignale Φsa und zu ändern, wodurch sequentiell vorbestimmte Wortleitungen für das Refresh ausgewählt werden, diese Operation entspricht derjenigen der vorhergehenden Ausfüh­ rungsform. Die Leseverstärker-Treibersignale Φsa und werden ebenfalls während einer Operation zum Zurückheben der von der Verriegelungsschaltung gehaltenen Daten an eine vorbestimmte Speicherzelle geändert (nach dem Zeitpunkt t6), nach dem Beenden der Refresh-Operation. Genauer gesagt, das Schreiben von Daten in eine Speicherzelle wird durchgeführt, nachdem die Bitleitun­ gen auf der Basis der von jeder Verriegelungsschaltung gehalte­ nen Daten getrieben werden, durch die Leseverstärker Sal-Saq. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Treiben der Leseverstärk­ er zu bevorzugen ist, um zuverlässig die in den Verriegelungs­ schaltungen gehaltenen Daten in die gewünschte Speicherzelle mit hoher Geschwindigkeit einzuschreiben, da die Verriegelungsschal­ tungen lediglich die zwischen den Bitleitungen gehaltenen Poten­ tialdifferenzen halten.
Wie oben beschrieben ist es möglich, eine Refresh-Operation par­ allel mit einer Lese- oder Schreiboperation im Seitenmodus durchzuführen, indem Verriegelungsschaltungen für das betreffen­ de Bitleitungspaar vorgesehen werden.
Während die oben beschriebenen Ausführungsformen an eine Lese­ operation und eine Schreiboperation im Seitenmodus angepaßt sind, kann eine Refresh-Operation ebenfalls parallel mit den gewöhnlichen Lese- und Schreiboperationen durchgeführt werden.
Wie oben beschrieben, erlaubt die vorliegende Erfindung das Re­ freshen einer Speicherzelle, wobei die Haltevorrichtung eine Potentialdifferenz zwischen den Bitleitungen jedes Bitleitungs­ paares aufrecht erhält, wodurch das Ausgeben von Informations­ ladungen der Speicherzellen ohne Unterbrechung eine Leseopera­ tion oder dergleichen für eine Refresh-Operation gestattet wird, was zu einer Verbesserung der Handhabbarkeit der Vorrichtung führt.

Claims (21)

1. Halbleiterspeichervorrichtung mit
einer Mehrzahl von Speicherzellen (Mil-Mkq), die jeweils Infor­ mationsladungen speichern und in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet sind,einer Mehrzahl von Bitleitungspaaren (Bl, -Bq, ), die je­ weils entsprechend jeder der Zeilen der Speicherzellen vorgesehen sind und mit den Speicherzellen der entsprechenden Zeile verbun­ den sind,
einer Mehrzahl von Wortleitungen (WLi-WLk), die jeweils entspre­ chend jeder der Spalten der Speicherzellen in einer die Bitlei­ tungspaare kreuzenden Richtung vorgesehen sind und mit den ent­ sprechenden Speicherzellen verbunden sind,
einer Lesevorrichtung (11) zum Auswählen einer der Wortleitungen und zum Lesen der Informationsladungen jeder Speicherzelle, die mit der ausgewählten Wortleitung verbunden ist, auf eine der Bitleitungen jedes der Bitleitungspaare,
einer Mehrzahl von Leseverstärkern (Sal-Saq), die jeweils ent­ sprechend jedem der Bitleitungspaare vorgesehen sind, zum Ver­ stärken einer Potentialdifferenz, die zwischen den Bitleitungen jedes der Bitleitungspaare erscheint, wenn die Lesevorrichtung (11) die Informationsladung jeder Speicherzelle ausliest,
einer Mehrzahl von Haltevorrichtungen (Sbl-Sbq), die jeweils entsprechend jedem Bitleitungspaar vorgesehen sind, zum Verbin­ den mit der entsprechenden Bitleitung zum Halten der verstärkten Potentialdifferenz zwischen der jeder Bitleitungen des Bitlei­ tungspaares,
einer Mehrzahl von Unterbrechungsvorrichtungen (Ql1, Ql2-Qq1, Qq2) zum Abtrennen der Haltevorrichtungen von den Bitleitungspaaren, wobei die Haltevorrichtungen jeweils Potentialdifferenzen zwi­ schen den Bitleitungen des entsprechenden Bitleitungspaares hal­ ten,
einer Refresh-Vorrichtung (6, 11, Sal-Saq) zum Wiederauffrischen der Speicherzellen, wenn die Unterbrechungsvorrichtung aktiviert ist, und
einer Ausgabevorrichtung (5, 12) zum Ausgeben der Potentialdif­ ferenz, die von einer der einer ausgewählten Spalte entsprechen­ den Haltevorrichtungen gehalten wird.
2. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Funktion zum Verstärken einer Potenti­ aldifferenz aufweist.
3. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Verriegelungsschaltung aufweist.
4. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, durch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsvorrichtung einen Transistor aufweist, der zwischen jeder der Haltevorrichtungen und den jedes der Bitlei­ tungspaare bildenden Bitleitungen vorgesehen ist, wobei der Transistor als Reaktion auf ein vorbestimmtes Signal ausgeschal­ tet wird.
5. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeich­ net durch eine Refresh-Adreß-Generatorvorrichtung (6), die auf das vorbe­ stimmte Signal zum Erzeugen einer Refresh-Adresse reagiert, wo­ bei die Refresh-Vorrichtung eine Speicherzelle nach Maßgabe der erzeugten Refresh-Adresse wieder auffrischt.
6. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Spaltenauswahlvorrichtung (12) zum Auswählen einer der Spalten der Speicherzellen, wobei die Ausgabevorrichtung (5, 12) eine Potentialdifferenz ausgibt, die von der entsprechenden Hal­ tevorrichtung gehalten wird, als Reaktion auf das Auswahlsignal der Spaltenauswahlvorrichtung.
7. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch
eine Schreibbefehlsvorrichtung zum Befehlen einer Schreibopera­ tion,
eine Wieder-Verbindungsvorrichtung, die auf das Befehlssignal der Schreibbefehlsvorrichtung reagiert, zum Wiederverbinden der Haltevorrichtung und der Bitleitungspaare und
eine Schreibvorrichtung zum Schreiben der Informationsladung, auf der Basis der von der Haltevorrichtung gehaltenen Potential­ differenz, in eine entsprechende Speicherzelle, wobei die erneu­ te Verbindung durch die Wieder-Verbindungsvorrichtung einge­ richtet wird.
8. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schreibvorrichtung die von der Haltevorrichtung gehaltene Potentialdifferenzen verstärkt, indem sie die Verstärker be­ nutzt.
9. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, da­ durch gekennzeichnet,
daß die Haltevorrichtung eine Funktion zum Verstärken der gehaltenen Potentialdifferenz aufweist, und
die Schreibvorrichtung eine Schreiboperation auf der Basis der durch die Haltevorrichtung verstärkten Potentialdifferenz durch­ führt.
10. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch, eine Zeilenadreßbezeichnungsvorrichtung zum Bezeichnen einer Zeilenadresse, eine Zeilenadreßhaltevorrichtung zum Halten der bezeichneten Zeilenadresse, wobei die Lesevorrichtung eine der Wortleitungen auf der Basis der bezeichneten Zeilenadresse auswählt und die Schreibvorrichtung die Informationsladung in eine Speicherzelle einschreibt, die der gehaltenen Zeilenadresse entspricht.
11. Halbleiterspeichervorrichtung zum Durchführen einer Seiten­ modus-Operation mit
einer Mehrzahl von Speicherzellen (Mil-Mkq), die jeweils zum Speichern von Informationsladungen in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet sind,einer Mehrzahl von Bitleitungspaaren (Bl, -Bq, ), die je­ weils entsprechend der Zeilen der Speicherzellen vorgesehen sind und mit den Speicherzellen in der entsprechenden Zeile verbunden sind,
einer Mehrzahl von Wortleitungen (WLi-WLk), die jeweils entspre­ chend jeder der Spalten der Speicherzellen in einer Richtung die Bitleitungspaare kreuzend vorgesehen sind und mit den entspre­ chenden Speicherzellen verbunden sind,
einer Lesevorrichtung (11) zum Auswählen einer der Wortleitungen zum Auslesen der Informationsladung jeder Speicherzelle, die mit der ausgewählten Wortleitung verbunden ist, auf die Bitleitungen jedes der Bitleitungspaare,
einer Mehrzahl von Leseverstärkern (Sal-Saq), die jeweils ent­ sprechend jedem der Bitleitungspaare vorgesehen sind, zum Ver­ stärken einer Potentialdifferenz, die zwischen den Bitleitungen jedes der Bitleitungspaare auftritt, wenn die Lesevorrichtung die Informationsladung aus jeder Speicherzelle ausliest,
einer Mehrzahl von Haltevorrichtungen (Sbl-Sbq), die jeweils entsprechend jedem der Bitleitungspaare vorgesehen ist, zum Ver­ binden mit der entsprechenden Bitleitung zum Halten der ver­ stärkten Potentialdifferenz zwischen den Bitleitungen jedes Bit­ leitungspaares,
einer Mehrzahl von Unterbrechungsvorrichtungen (Ql1, Ql2-Qq1, Qq2) zum Abtrennen der Haltevorrichtungen von den Bitleitungspaaren, wobei jedes der Haltevorrichtungen die Potentialdifferenz des entsprechenden Bitleitungspaares hält,
einer Refresh-Vorrichtung (6, 11, Sal-Saq) zum Wiederauffrischen der Speicherzellen, wenn die Unterbrechungsvorrichtung aktiviert ist,
einer Seitenmodus-Lesebefehlsvorrichtung (10) zum Befehlen einer Leseoperation im Seitenmodus, und
einer Ausgabevorrichtung (5, 12) zum sequentiellen Ausgeben der Potentialdifferenz entsprechend jedem der Bitleitungspaare, die von der Haltevorrichtung gehalten ist, in der durch die Seiten­ modus-Lesebefehlsvorrichtung bezeichneten Reihenfolge.
12. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Verstärkungsfunktion für eine Potenti­ aldifferenz aufweist.
13. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Verriegelungsschaltung aufweist.
14. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsvorrichtung einen Transistor aufweist, der zwischen der Haltevorrichtung und den jedes Bitleitungspaar bil­ denden Bitleitungen vorgesehen ist, wobei der Transistor als Reaktion auf ein vorbestimmtes Signal ausschaltet.
15. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch
eine Schreibbefehlsvorrichtung zum Befehlen einer Schreibopera­ tion,
eine Wieder-Verbindungsvorrichtung, die auf das Befehlsaus­ gangssignal der Schreibbefehlsvorrichtung reagiert, zum Wieder­ verbinden der Haltevorrichtung und des Bitleitungspaares, und eine Schreibvorrichtung zum Schreiben der Informationsladung auf der Basis der von der Haltevorrichtung gehaltenen Potential­ differenz in die mit der ausgewählten Wortleitung verbundenen Speicherzellen, wobei die erneute Verbindung durch die Wieder-Ver­ bindungsvorrichtung eingerichtet wird.
16. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch
eine Seitenmodus-Schreibbefehlsvorrichtung zum Befehlen einer Schreiboperation in einem Seitenmodus,
eine Datenanlegevorrichtung, die auf das Befehlsausgangssignal der Seitenmodus-Schreibbefehlsvorrichtung reagiert, zum Anlegen der zu schreibenden Daten an jede der Speicherzellen, die mit der ausgewählten Wortleitung verbunden ist,
eine Potentialdifferenz-Überschreibvorrichtung zum Überschrei­ ben der von der Haltevorrichtung gehaltenen Potentialdifferenz auf eine Potentialdifferenz auf der Basis der angelegten Daten,
einer Wieder-Verbindungsvorrichtung zum Wiederverbinden der Haltevorrichtung und der Bitleitungspaare nach der Beendigung der Operation der Potentialdifferenz-Überschreibvorrichtung, und
eine Schreibvorrichtung zum Schreiben der Informationsladung auf der Basis der von der Haltevorrichtung haltenden Potential­ differenz in alle Speicherzellen, die mit der ausgewählten Wort­ leitung verbunden sind, wobei die erneute Verbindung durch die Wieder-Verbindungsvorrichtung eingerichtet wird.
17. Halbleiterspeichervorrichtung mit
einer Mehrzahl von Speicherzellen (Mil-Mkq) zum jeweiligen Spei­ chern einer Informationsladung,
einem mit jeder der Speicherzelle verbundenen Bitleitungspaar (Bl, ),
einer Mehrzahl von Wortleitungen (WLi-WLk), die jeweils mit je­ der der Speicherzellen in einer die Bitleitungspaare kreuzenden Richtung verbunden sind,
einer Vorbelegungsvorrichtung (ΦE, Vb), die mit einem Endbereich des Bitleitungspaares verbunden ist, zum Vorbelegen des Potenti­ als auf dem Bitleitungspaar auf ein vorbestimmtes Potential, einem Leseverstärker (Sal), der zwischen der Vorbelegungsvor­ richtung und einem Endbereich des Bitleitungspaares vorgesehen ist zum Verstärken der Potentialdifferenz, die zwischen den Bit­ leitungen des Bitleitungspaares auftritt, wenn die Informations­ ladung aus den Speicherzellen gelesen wird,einer Eingabe/Ausgabe-Leitung (IO, ), die mit dem anderen End­ bereich des Bitleitungspaares verbunden ist, zum externen Ausge­ ben der vom Leseverstärker verstärkten Potentialdifferenz oder zum Übertragen eines extern angelegten Potentials auf jede der Bitleitungen des Bitleitungspaares,
einer Haltevorrichtung (Sbl), die zwischen der Eingabe/Ausgabe-Lei­ tung und dem anderen Endbereich des Bitleitungspaares verbun­ den ist, zum Halten der verstärkten Potentialdifferenz und
einer Unterbrechungsvorrichtung (Ql1, Ql2), die auf den Bitlei­ tungen des Bitleitungspaares zwischen dem Bereich, an welchem die Speicherzelle verbunden ist, und der Haltevorrichtung, zum elektrischen Abtrennen der Haltevorrichtung vom Bitleitungspaar.
18. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Funktion zum Verstärken einer Potenti­ aldifferenz aufweist.
19. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung eine Verriegelungsschaltung aufweist.
20. Verfahren zum Lesen von wiederaufzufrischenden Daten einer Halbleiterspeichervorrichtung mit den Schritten
Auswählen einer Wortleitung zum Auslesen von Informationen aus mit der ausgewählten Wortleitung verbundenen Speicherzellen,
Halten der ausgelesenen Information für jedes Bitleitungspaar,
sequentielles Lesen der gehaltenen Information, und
Wiederauffrischen eines Speicherzellenfeldes parallel mit dem Leseschritt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt zum Halten der Information die Schritte Halten der gelesenen Information in einem mit dem Bitleitungs­ paaren verbundenen Haltebereich und
elektrisches Abtrennen des Haltebereichs vom Speicherzellenfeld.
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