DE4228212A1 - Integrierte halbleiterspeicherschaltung und verfahren zu ihrem betreiben - Google Patents
Integrierte halbleiterspeicherschaltung und verfahren zu ihrem betreibenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterspeicher
schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie
ein Lese- und ein Schreibverfahren zu ihrem Betreiben.
Eine gattungsgemäße Halbleiterspeicherschaltung ist beispiels
weise aus "IEEE Journal of Solid-State Circuits", Vol. SC-19,
No. 5, October 1984, S. 602 bis 609 bekannt. Dabei handelt es
sich um ein 256k-DRAM. Dieser bekannte Speicher weist, wie
praktisch alle bekannten DRAM-Speicher, über die Merkmale des
Oberbegriffes des Patentanspruches 1 hinaus noch einen zusätz
lichen Verstärker auf, der auf beide Leitungen eines Paares
von Datenbusleitungen wirkt. Im Betrieb weisen die Leitungen
des Paares von Datenbusleitungen, wie allgemein bekannt,
sowohl bei einem Einschreibvorgang wie auch bei einem Auslese
vorgang zueinander komplementäre Signale auf.
Damit besteht folgendes Problem: Bei einem Einschreibvorgang
müssen aus dem an einer Klemme oder Leitung für Dateneingang
anliegenden, einzuschreibenden Dateneingangssignal (im allge
meinen mit "DI" bezeichnet) zwei zueinander komplementäre Si
gnale erzeugt werden, die dann über den zusätzlichen Verstär
ker auf das Paar von Datenbusleitungen gelangen, von wo aus
dann eines der beiden Signale in eine Speicherzelle ein
schreibbar ist. Dies bedingt einen Aufwand an Schaltungen zur
Erzeugung der beiden zueinander komplementären Signale.
Der zusätzliche Verstärker ist nach Art eines getasteten
Flip-Flops aus zwei kreuzgekoppelten Invertern mit zusätzli
chen Steuertransistoren gebildet. Er ist üblicherweise als
sogenannte Rasterschaltung ausgelegt, was bedeutet, daß an
sich mögliche Verkleinerungen seines Layouts aufgrund beste
hender Spezifikationsvorschriften über Rasterschaltungen in
der Praxis häufig nicht möglich sind, da diese Verkleinerungen
zu gering sind, um layoutmäßig in ein nächstmögliches, klei
neres Raster zu passen. Weiterhin müssen zu seiner Steuerung
auch entsprechende Taktsignale erzeugt werden.
Ein ähnliches Problem besteht bezüglich eines Auslesevorgan
ges: Auch hier wird derselbe, zusätzliche Verstärker verwen
det, was Layoutverbesserungen im Hinblick auf geringeren
Flächenbedarf enge Grenzen setzt. Weiterhin sind Schaltungen
nötig, um aus zwei zueinander komplementären Signalen, von
denen eines bekanntlich dem ursprünglich aus einer Speicher
zelle ausgelesenen Lesesignal entspricht, ein einzelnes Signal
abzuleiten und dieses als Datenausgangssignal (allgemein mit
"DO" bezeichnet) an eine entsprechende Klemme oder Leitung für
Datenausgang geben zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier Abhilfe zu
schaffen und den Aufwand für die Funktion des zusätzlichen
Verstärkers sowie bezüglich der Datenein- und -ausgangssignale
zu verringern, so daß eine solcher Art geänderte Halbleiter
speicherschaltung weniger Platz auf einem Halbleiterchip be
nötigt.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Halbleiterspei
cherschaltung gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruches 1. Entsprechende Betriebsverfahren sind in
den Ansprüchen 11 und 12 gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 mögliche Ausführungsformen der Erfindung,
Fig. 5 und 6 Timingdiagramme für die Betriebsverfahren.
Fig. 1 zeigt aus üblichen Halbleiterspeichern bereits bekannte
Merkmale: Speicherzellen MC, die über Wortleitungen WL und
Bitleitungen BL bzw. adressierbar sind, interne Lesever
stärker SA, die allgemein als "Sense Amplifier" bekannt sind,
einen Wortleitungsdecoder WLDEC und einen Bitleitungsdekoder
BLDEC, ein Paar von Datenbusleitungen DB, sowie Schaltmittel
BS, mittels denen das Paar von Datenbusleitungen DB, mit den
beiden Ausgängen der internen Leseverstärker SA verbindbar
ist. Die Schaltmittel BS sind allgemein als "Bitschalter" be
kannt und meist als Transfertransistoren realisiert. Die in
ternen Leseverstärker SA sind jeweils mit einem Paar (BLP) von
Bitleitungen BL, verbunden. Sie sind meist, wie bereits ein
gangs anhand des vom Stand der Technik her bekannten zusätzli
chen Verstärkers beschrieben, nach Art eines getasteten Flip
flops mit zwei kreuzgekoppelten Invertern und zusätzlichen
Steuertransistoren ausgestattet. Die beiden Eingänge eines
Leseverstärkers SA sind üblicherweise mit dem Paar (BLP) von
Bitleitungen BL, verbunden und dienen (meist) gleichzeitig
als Ausgänge, welche dann über die Bitschalter (= Schaltmittel
BS) mit dem Paar von Datenbusleitungen DB, verbunden sind.
Die Leseverstärker dienen, wie allgemein bekannt, einem Be
werten und Verstärken eines aus einer Speicherzelle MC ausge
lesenen Datums, das zunächst als Lesesignal mit geringem Hub
vorliegt. Sie können jedoch auch beim Einschreiben eines Da
tums in eine Speicherzelle MC verwendet werden. Auch wenn sie
in diesem Fall tatsächlich als Schreib-Verstärker verwendet
werden, so spricht die Fachwelt trotzdem auch in diesem Fall
von einem "Lese"-Verstärker. Aus diesem Grund wird vorliegend
dieser Verstärker SA auch weiterhin als "Leseverstärker SA"
bezeichnet, auch wenn er, wie nachstehend noch anhand eines
Einschreibbetriebsverfahrens gezeigt wird, tatsächlich auch
als Schreibverstärker verwendet wird.
Der Wortleitungsdekoder WLDEC wählt, wie allgemein bekannt,
aufgrund von an ihm angelegten Adreßsignalen eine der Wort
leitungen WL aus. Entsprechend wählt der Bitleitungsdecoder
BLDEC, wie ebenfalls allgemein bekannt, über ein Paar von
Schaltmitteln BS einen der internen Leseverstärker SA, und
somit auch das diesem zugeordnete Paar (BLP) von Bitleitungen
BL, und weiterhin im Zusammenwirken mit der ausgewählten
Wortleitung WL eine Speicherzelle MC sowohl zum Schreiben wie
auch zum Lesen aus.
Über diese bekannten Mittel hinaus sind erfindungsgemäß fol
gende weitere Mittel vorgesehen:
Die eine Datenbusleitung DB ist über ein Schreib-Schaltmittel
T-WR (in Fig. 1 als Transfertransistor realisiert) mit dem
Ausgang einer ersten Treiberschaltung DVR-WR verbunden. Am
Eingang der ersten Treiberschaltung DVR-WR liegt mittels einer
ersten Leitung zumindest im Schreibbetrieb ein Dateneingangs
signal DI an, das in eine Speicherzelle MC einzuschreiben ist
(wobei zunächst noch offen bleiben kann, ob dieses in seiner
"wahren" Form oder in einer dazu komplementären Form erfolgt).
Die erste Treiberschaltung DVR-WR verstärkt das Dateneingangs
signal DI. Im Schreibbetrieb ist das Schreib-Schaltmittel T-WR
elektrisch leitend geschaltet, ansonsten ist es gesperrt. Dies
erfolgt mittels eines Schreib-Steuersignales WR.
Die andere Datenbusleitung ist mit dem Eingang einer zweiten
Treiberschaltung DVR-RD verbunden. Diese verstärkt beim
Auslesen eines Datums aus einer Speicherzelle MC ein dadurch
auf der anderen Datenbusleitung entstehendes Signal, welches
entweder dem ausgelesenen Datum oder einem dazu komplementären
Datum entspricht. Der Ausgang der zweiten Treiberschaltung
DVR-RD ist mit einem Lese-Schaltmittel T-RD verbunden, welches
im Beispiel von Fig. 1 als Transfertransistor realisiert ist.
Im Lesebetrieb ist das Lese-Schaltmittel T-RD elektrisch lei
tend geschaltet, ansonsten ist es gesperrt. Das Lese-Schalt
mittel T-RD ist mittels eines Lese-Steuersignals RD gesteuert.
Als erste bzw. zweite Treiberschaltung DVR-WR, DVR-RD könnte
beispielsweise eine solche nach der US-A 48 23 031 verwendet
werden.
Derjenige der Leseverstärker SA, der über sein mit ihm verbun
denes Paar BLP von Bitleitungen BL, mit der adressierten
Speicherzelle MC verbunden ist, ist sowohl im Lesebetrieb wie
auch im Schreibbetrieb als Verstärker aktiviert. Das Aktivie
ren erfolgt mittels eines Taktsignales 0SA. Anhand der Fig.
1 und 5 wird nunmehr ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ein
schreiben von Daten in Speicherzellen MC dieser Halbleiter
speicherschaltung beschrieben:
Nach Beginn eines sogenannten Schreibzyklus wird an die erste
Leitung, die beispielsweise mit einem Anschlußpad des Halb
leiterchips, der die erfindungsgemäße Halbleiterspeicherschal
tung enthält, verbunden sein kann oder mit sonstigen Schaltungs
teilen, die sich zusätzlich zur Halbleiterspeicherschaltung
auf dem Halbleiterchip befinden können, das Dateneingangssi
gnal DI mit einem definierten logischen Pegel angelegt, so daß
das Dateneingangssignal DI, welches in eine Speicherzelle MC
einzuschreiben ist (entweder mit seinem "wahren" logischen
Wert oder mit einem dazu komplementären logischen Wert, was
noch beschrieben wird), zu einem ersten Zeitpunkt t1 den
definierten logischen Pegel aufweist.
Zu einem später liegenden zweiten Zeitpunkt t2 wird ein Vorla
detaktsignal 0VPC deaktiviert. Es war ursprünglich entweder zu
Beginn dieses Zyklus oder, was meist üblich ist, noch gegen
Ende eines vorhergehenden Speicherzyklus aktiviert worden. Das
Vorladetaktsignal 0VPC dient, wie allgemein bekannt auf dem
Gebiet von Halbleiterspeichern, einem Vorladen der Bitleitun
gen BL, und der Datenbusleitungen DB, auf einen Vorlade
pegel VPC, der in etwa die Hälfte beträgt der Differenz von
zwei Versorgungspotentialen, die den Leseverstärkern SA in
aktiviertem Zustand als Spannungsversorgung dienen. Eine zu
gehörige, vom Stand der Technik her allgemein bekannte, Vor
ladeschaltung wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit in den
Figuren nicht dargestellt. In Fig. 5 sind diese Versorgungs
potentiale mit VDD und VSS angenommen, was den Versorgungspo
tentialen der gesamten Halbleiterspeicherschaltung entspricht.
Mittlerweile sind dafür jedoch auch andere Werte, insbesondere
solche mit geringerem Wert, üblich ("reduzierte Versorgungs
spannung im Zellenfeld"). Zum Zeitpunkt t2 sind also die Bit
leitungen BL, und die Datenbusleitungen DB, auf den Vor
ladepegel VPC vorgeladen.
Zu einem, wiederum später liegenden, dritten Zeitpunkt t3
wird das Schreib-Schaltmittel T-WR elektrisch leitend ge
schaltet. Dadurch gelangt das Dateneingangssignal DI, ver
stärkt mittels der ersten Treiberschaltung DVR-WR, auf die
eine Datenbusleitung DB.
Irgendwann in einem ersten Zeitraum, der zwischen dem zweiten
Zeitpunkt t2 und einem, nochmals später liegenden, vierten
Zeitpunkt t4 liegt, werden mittels des Bitleitungsdekoders
BLDEC aufgrund von an diesem anliegenden sogenannten Column-
Addreß-Signalen die beiden Schaltmittel BS (allgemein als
"Bitschalter" bekannt) eines der Leseverstärker SA elektrisch
leitend geschaltet. Dadurch wird dieser Leseverstärker SA aus
gewählt. Somit gelangt das (verstärkte) Dateneingangssignal DI
von der einen Datenbusleitung DB aus an den ausgewählten Lese
verstärker SA. Da dessen Eingänge, wie bereits eingangs erläu
tert, gleichzeitig auch Ausgänge des Leseverstärkers SA sind,
gelangt somit das verstärkte Dateneingangssignal DI auch an
die eine Bitleitung BL. Dies wiederum bewirkt auf der einen
Bitleitung BL eine Potentialänderung, während die andere Bit
leitung wie auch die andere Datenbusleitung ihren vor
geladenen Zustand (Vorladepotential VPC) zunächst beibehalten.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist dieses Leitend-Schalten
der Schaltmittel BS in Fig. 5 nicht dargestellt, es ist jedoch
angenommen, daß dies ganz kurz vor dem Zeitpunkt t4 geschieht.
Zum vierten Zeitpunkt t4 wird der ausgewählte Leseverstärker
SA (im allgemeinen ebenso wie die restlichen, mit der einen
Datenbusleitung DB über (allerdings gesperrte) Schaltmittel BS
verbundene Leseverstärker SA) mittels eines Taktsignales 0SA
aktiviert. Dieser Vorgang als solcher ist bereits bekannt; da
bei wird im allgemeinen das Versorgungspotential VSS an den
jeweiligen Leseverstärker SA geschaltet. Die beiden mit dem
ausgewählten Leseverstärker SA verbundenen Bitleitungen BL,
des Bitleitungspaares BLP weisen aufgrund des bisherigen Vor
gehens unterschiedliche Potentiale auf (verstärktes Datenein
gangssignal DI auf der einen Bitleitung BL; Vorladepotential
VPC auf der anderen Bitleitung ). Deshalb kippt der ausge
wählte Leseverstärker SA, wie ein Flipflop, in eine stabile
Lage, wobei die eine Bitleitung BL eine Potential annimmt, das
mit seinem logischen Wert dem Dateneingangssignal DI entspricht
und wobei die andere Bitleitung ein Potential annimmt, das
mit seinem logischen Wert dem komplementären Wert des Daten
eingangssignals DI entspricht.
In einem zweiten Zeitraum, der zwischen dem dritten Zeitpunkt
t3 und spätestens kurz vor einem fünften Zeitpunkt t5 liegt,
wird über den Wortleitungsdekoder WLDEC eine der Wortleitungen
WL adressiert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit, und weil die
ser Vorgang als solcher allgemein bekannt ist, ist dies in
Fig. 5 nicht eingezeichnet. Dadurch werden alle Speicherzellen
MC entlang der Wortleitung WL adressiert, weil die Wortleitung
WL deren Auswahltransistoren elektrisch leitend schaltet.
In einem ersten Beispiel nach Fig. 1 (Fall 1) sei nun angenom
men, daß die ganz links dargestellte Wortleitung WL adressiert
sei und daß diejenigen der Schaltmittel BS durch den Bitlei
tungsdekoder BLDEC elektrisch leitend geschaltet seien, die
dem obersten dargestellten Leseverstärker SA zugeordnet sind.
Damit führt die oberste der dargestellten einen Bitleitungen
BL das verstärkte Dateneingangssignal DI, während die oberste
dargestellte andere Bitleitung ein dazu komplementäres Si
gnal führt. Deshalb gelangt nun das verstärkte Eingangssignal
DI an den Speicherkondensator der einen Speicherzelle MC, die
in Fig. 1 links oben gezeichnet ist, und lädt bzw. entlädt
diesen entsprechend dem logischen Wert des Dateneingangssig
nals DI, d. h. der ursprüngliche Inhalt der Speicherzelle MC
wird mit Wert des Dateneingangssignals DI überschrieben.
In einem weiteren Beispiel nach Fig. 1 (Fall 2) sei bei anson
sten unveränderten Randbedingungen nun angenommen, daß nicht
die eine Wortleitung WL, die in Fig. 1 ganz links dargestellt
ist, durch den Wortleitungsdekoder WLDEC ausgewählt sei, son
dern vielmehr die dieser Wortleitung WL benachbart dargestell
te Wortleitung WL. In diesem Fall wird diejenige Speicherzelle
MC ausgewählt, die einerseits mit dieser Wortleitung WL und
andererseits mit der anderen Bitleitung des ausgewählten
Leseverstärkers SA verbunden ist. Somit wird in diese Spei
cherzelle MC nicht das verstärkte Dateneingangssignal DI ge
schrieben, sondern das dazu komplementäre Signal. Dies kann
bei einem Auslesen jedoch berücksichtigt werden, wie nach
stehend noch gezeigt wird.
Ab dem bereits erwähnten fünften Zeitpunkt t5 werden das
Schreibschaltmittel T-WR wieder gesperrt und die Leseverstär
ker SA deaktiviert. Ebenso werden die Wort- und Bitleitungs
dekoder WLDEC, BLDEC deaktiviert. Anschließend kann dann, noch
vor Ende dieses Zyklus, erneut das Vorladen der Bitleitungen
BL, und der Datenbusleitungen DB, mittels des Vorladetakt
signals 0VPC beginnen.
Anhand der Fig. 1 und 6 wird nun das erfindungsgemäße Lese
verfahren beschrieben. Dabei werden wieder die Begriffe
"erster, zweiter, usw. Zeitpunkt" verwendet. Diese sind im
Lesebetrieb jedoch nicht identisch mit den entsprechend nume
rierten Zeitpunkten, die beim zuvor beschriebenen Schreibver
fahren definiert wurden. Deshalb werden bei den entsprechenden
Bezugszeichen ausschließlich Großbuchstaben verwendet.
Innerhalb eines Lesezyklus wird zu einem ersten Zeitpunkt T1
das Vorladetaktsignal 0VPC deaktiviert. Dieses war, ebenso wie
im Schreibbetrieb bis zum dortigen zweiten Zeitpunkt t2, bis
zum ersten Zeitpunkt T1 aktiviert, so daß bis zum ersten Zeit
punkt T1 die Bitleitungen BL, und die Datenbusleitungen DB,
auf den Vorladepegel VPC aufgeladen worden sind.
In einem Zeitraum, der zwischen dem ersten Zeitpunkt T1 und
einem zweiten Zeitpunkt T2 liegt, wird eine der Wortleitun
gen WL adressiert. Damit werden Daten, die in denjenigen Spei
cherzellen MC, die mit der adressierten Wortleitung WL verbun
den sind, unter Bildung von Lesesignalen auf die jeweilige,
mit der Speicherzelle MC verbundene Bitleitung BL bzw.
ausgelesen. Weiterhin werden in diesem Zeitraum die Schalt
mittel BS eines der Leseverstärker SA mittels des Bitleitungs
dekoders BLDEC, der an ihm anliegende Adreßsignale dekodiert,
elektrisch leitend geschaltet. Dadurch wird dieser Leseverstär
ker SA ausgewählt.
Zum zweiten Zeitpunkt T2 werden die Leseverstärker SA, d. h.
also, auch der ausgewählte Leseverstärker SA, mittels des
Taktsignales 0SA aktiviert. Damit werden die Lesesignale
bewertet und verstärkt, was als solches bereits Stand der
Technik ist. Aufgrund des Bewertens und Verstärkens bilden
sich bei jedem aktivierten Leseverstärker SA auf den an ihm
angeschlossenen Bitleitungen BL, zwei zueinander komplemen
täre Signale aus. Von diesen entspricht das eine Signal, wel
ches auf derjenigen der Bitleitungen BL, anliegt, die mit
der adressierten Speicherzelle MC verbunden ist, dem in diese
Speicherzelle MC ursprünglich eingespeicherten Datum.
Die beiden zueinander komplementären Signale des ausgewählten
Leseverstärkers SA gelangen, da die entsprechenden Schalt
mittel BS leitend geschaltet sind, auch auf das Paar von
Datenbusleitungen DB, . Das an der anderen Datenbusleitung
anliegende Signal wird nun über die zweite Treiberschal
tung DVR-RD nochmals verstärkt.
Zu einem dritten Zeitpunkt T3 wird das Lese-Schaltmittel T-RD
elektrisch leitend geschaltet. Dadurch entsteht an der mit
diesem verbundenen zweiten Leitung das Datenausgangssignal DO.
Zu weiteren Zeitpunkten T4, T5, T6, die im Extremfall zeitlich
zusammenfallen können, werden dann das Leseschaltmittel T-RD
wieder gesperrt, der bzw. die Leseverstärker SA werden wieder
deaktiviert und das Vorladetaktsignal 0VPC wird wieder akti
viert. Letzteres könnte auch zu Beginn eines darauffolgenden
weiteren Speicherzyklus erfolgen.
Hinsichtlich des Datenausgangssignals DO ist noch folgendes
wichtig in bezug auf das ursprünglich in die jeweilige
adressierte Speicherzelle MC eingeschriebene Datum, das auf
einem entsprechenden Dateneingangssignal DI basiert:
Ein Dateneingangssignal DI gelangt stets über die eine
Datenbusleitung DB auf die eine Bitleitung BL desjenigen Bit
leitungspaares BLP, bezüglich dessen die Schaltmittel BS
elektrisch leitend geschaltet sind (vgl. dazu Fig. 1).
Soll nun, wie bezüglich des Falles 1 beim Einschreibverfahren
bereits beschrieben, eine Speicherzelle MC beschrieben werden,
die mit der einen Bitleitung BL verbunden ist, so wird diese
Speicherzelle MC mit einem Datum beschrieben, das seinem Wert
nach dem logischen Wert des Dateneingangssignals DI ent
spricht. Beim Auslesen entsteht somit auf der einen Bitlei
tung BL, und somit auch auf der einen Datenbusleitung DB, ein
Signal, das ebenfalls dem logischen Wert des ursprünglichen
Dateneingangssignales DI entspricht. Da jedoch, wie vorstehend
beschrieben, beim Auslesen als Datenausgangssignal DO ein Si
gnal entsteht, dessen logischer Wert dem logischen Wert ent
spricht, der auf der anderen Bitleitung , und somit auch auf
der anderen Datenbusleitung entsteht, welcher wiederum
komplementär ist zu dem auf der einen Bitleitung BL und auf
der einen Datenbusleitung DB entstehenden Signal, so kann man
den Zusammenhang zwischen dem ursprünglich einzuschreibenden
Dateneingangssignal DI und dem beim Auslesen entstehenden Da
tenausgangssignal DO folgendermaßen darstellen: Das Datenaus
gangssignal DO weist einen logischen Wert auf, der komplemen
tär ist zu dem ursprünglich einzuschreibenden Dateneingangs
signal DI.
Dies gilt beim Auslesen auch für den beim vorstehend beschrie
benen Schreibverfahren als zweiten Fall bezeichneten Fall: Bei
diesem zweiten Fall, bei dem die zu adressierende und zu be
schreibende Speicherzelle MC mit der anderen Bitleitung
eines Bitleitungspaares BLP verbunden ist, wurde in diese
Speicherzelle MC ein Datum eingeschrieben, welches seinem Wert
nach komplementär ist zum Dateneingangssignal DI. Beim Aus
lesen aus dieser Speicherzelle MC gelangt nun dieses komple
mentäre Datum als Lesesignal auf die andere Bitleitung und
auf die andere Datenbusleitung , so daß als Datenausgangs
signal DO wiederum ein Signal entsteht, dessen logischer Wert
komplementär ist zum logischen Wert des ursprünglich einzu
schreibenden Dateneingangssignals DI. Unabhängig von der Ad
ressierung der Speicherzellen MC gilt bei der erfindungsge
mäßen integrierten Halbleiterspeicherschaltung nach Fig. 1
also stets: das Datenausgangssignal DO ist seinem logischen
Pegel nach komplementär zum ursprünglichen Dateneingangssignal
DI. Der Anwender einer solchen Halbleiterspeicherschaltung
kann dies entweder bei einer sonstigen Verarbeitung der Daten
ein- und Datenausgangssignale DI, DO, beispielsweise mittels
einer sonstigen Schaltungsanordnung auf demselben Halbleiter
chip, berücksichtigen durch Wahl von entsprechenden Logikarten
(positive, negative Logik) oder durch Vorsehen eines zusätz
lichen Inverters, der entweder das Dateneingangssignal DI oder
das Datenausgangssignal DO invertiert.
In der Ausführungsform nach Fig. 2 weist die erste Treiberschal
tung DVR-WR einen invertierenden Ausgang auf. In einem solchen
Fall gilt demzufolge stets: Dateneingangssignal DI = Datenaus
gangssignal DO bezüglich deren Logikwerte. Zusätzlich dazu
sind die das Dateneingangssignal DI führende erste Leitung und
die das Datenausgangssignal DO führende zweite Leitung als eine
gemeinsame Leitung ausgeführt, die je nach Betriebsart der
Halbleiterspeicherschaltung sowohl das Dateneingangssignal DI
wie auch das Datenausgangssignal DO führen kann. Die beiden
Datenbusleitungen DB, sind davon nicht beeinflußt, da das
Lese-Schaltmittel T-RD und das Schreib-Schaltmittel T-WR nie
mals gleichzeitig elektrisch leitend sind.
In der Ausführungsform nach Fig. 3 weist, verglichen mit der
Ausführungsform nach Fig. 1, die zweite Treiberschaltung DVR-RD
einen invertierenden Ausgang auf. In diesem Fall gilt eben
falls stets, wie auch nach Fig. 2: Dateneingangssignal DI =
Datenausgangssignal DO bezüglich deren Logikwerte.
Die integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach Fig. 4 zeigt
mehrere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, reali
siert bei einer einzigen Halbleiterspeicherschaltung:
Zum einen enthält jedes Schaltmittel BS, das ja in der Aus
führungsform nach den Fig. 1 bis 3 als Transistoren eines
Leitungstyps, z. B. von n-Kanal-Typ, realisiert ist, zwei mit
ihren Kanalstrecken einander parallelgeschaltete Transistoren
vom zueinander entgegengesetzten Leitungstyp, d. h. einen
n-Kanal-Transistor und einen p-Kanal-Transistor. Bekanntlich
lassen sich bei MOS-Transistoren vom n-Kanal-Typ Signale mit
einem High-Pegel nur übertragen unter Verlust eines Potential
wertes in der Höhe des Wertes der Einsatzspannung des jeweili
gen Transistors, sofern am Gate nicht ein Potential anliegt
mit einem Wert, der nicht mindestens um den Wert der Einsatz
spannung über dem Wert des High-Pegels liegt. Entsprechendes
gilt für p-Kanal-Transistoren bezüglich des Low-Pegels von zu
übertragenden Signalen. Um solche Potentialverluste beim Über
tragen von Signalen von den Datenbusleitungen DB, auf die
Bitleitungen BL, und umgekehrt zu vermeiden, gibt es zwei
Möglichkeiten: zum einen Verwenden von entsprechend überhöhten
bzw. erniedrigten Gatespannungspegeln oder Parallel-Schalten
zweier Transistoren vom zueinander entgegengesetzten Leitungs
typ. Letztere Möglichkeit ist in Fig. 4 vorteilhafterweise
angewandt. Dazu werden die Gates der beiden parallelgeschalte
ten Transistoren mit Signalen von zueinander entgegengesetzten
Potentialwerten angesteuert. Dies wird vorliegend mit den in
Fig. 4 gezeigten Invertern I1 erreicht.
Zum anderen enthalten das Schreib- und das Lese-Schaltmittel
T-WR, T-RD in Fig. 4 dieselbe schaltungstechnische Maßnahme:
Nach den Fig. 1 bis 3 enthalten die Schreib- und die Lese-
Schaltmittel TWR, T-RD einen Transistor eines ersten Leitungs
typs, der durch das Schreib- bzw. Lesesteuersignal WR, RD ange
steuert wird. Nach Fig. 4 hingegen enthalten die Schreib- und
die Lese-Schaltmittel T-WR, T-RD jeweils zwei Transistoren vom
zueinander entgegengesetzten Leitungstyp, die mit ihren Kanal
strecken einander parallelgeschaltet sind, und bei denen das
Gate des jeweils einen Transistors mit dem Schreib- bzw. Lese
steuersignal WR, RD angesteuert wird und bei denen das Gate des
jeweils anderen Transistors mit einem zum Schreib- bzw. Lese-
Steuersignal WR, RD komplementären Signal angesteuert wird.
Dies ist ebenfalls erzielbar mittels Invertern, die in Fig. 4
mit "I2" bezeichnet sind.
Darüber hinaus weisen sowohl die erste wie die zweite Treiber
schaltung DVR-WR, DVR-RD invertierende Ausgänge auf. Dies ist
je nach verwendeter Technologie und/oder Schaltungstechnik für
die Treiberschaltungen DVR-WR, DVR-RD dann von Vorteil, wenn
sich Treiberschaltungen mit invertierendem Ausgang leichter
oder platzsparender designen lassen. Allerdings ist dann
wiederum stets das Datenausgangssignal DO komplementär zum
ursprünglichen Dateneingangssignal DI, entsprechend der Aus
führungsform nach Fig. 1. Falls dies unerwünscht sein sollte,
kann entweder das Dateneingangssignal DI oder das Datenaus
gangssignal DO über einen zusätzlichen Inverter (nicht darge
stellt; vergleiche auch Ausführungen zu Fig. 1) geführt
werden.
Die Erfindung hat gegenüber den aus dem Stand der Technik
bereits bekannten Halbleiterspeichern folgende Vorteile: Der
Aufwand für notwendige Dateneingangs- und Datenausgangsschal
tungen ist geringer, weil weder das Dateneingangssignal DI
noch das Datenausgangssignal DO gleichzeitig in wahrer und in
dazu komplementärer Form nötig sind, sondern nur in wahrer
Form. Damit lassen sich ansonsten entsprechend notwendige
Schaltungen, die beim genannten Stand der Technik dargestellt
sind, einsparen. Dadurch, daß die beim Stand der Technik ver
wendeten externen Bewerterschaltungen bei dem Paar der Daten
busleitungen ersetzt ist durch die beiden voneinander geome
trisch unabhängigen Treiberschaltungen DVR-WR, DVR-RD, lassen
sich diese in einem vorgegebenen Rasterschema bezüglich des
Layouts von Schaltungsteilen einfacher und (auch bezüglich der
Gesamtfläche der beiden Treiberschaltungen DVR-WR, DVR-RD)
kleiner in einem für den Schaltungsdesigner vorgegebenen
Rasterschema für Layouts einpassen als die eine externe Bewer
terschaltung beim Stand der Technik. Weiterhin entfallen beim
Stand der Technik notwendige Taktsignale für die Ansteuerung
der externen Bewerterschaltungen und somit auch Schaltungs
teile zu deren Erzeugung, da für das Schreib- und das Lese-
Steuersignal WR, RD das zur Steuerung eines Halbleiterspeichers
sowieso stets vorhandene, von extern anzulegende Steuersignal
WE mit seinen beiden logischen Pegeln (high bzw. low) verwend
bar ist, gegebenenfalls unter Verwendung eines zusätzlichen
Inverters für eines der beiden Steuersignale WR, RD.
Claims (13)
1. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung
- - mit Speicherzellen (MC), mit Wortleitungen (WL) und Bitlei tungen (BL, ),
- - mit internen Leseverstärkern (SA), die jeweils mit einem Paar (BLP) der Bitleitungen (BL, ) verbunden sind und die zwei Ausgänge aufweisen,
- - mit Adressierungsmitteln zur Adressierung der Speicherzel len (MC) über die Wortleitungen (WL) und die internen Lese verstärker (SA) samt den Bitleitungen (BL, ),
- - mit wenigstens einem Paar von Datenbusleitungen (DB, ) sowie mit Schaltmitteln (BS), über die das Paar von Daten busleitungen (DB, ) mit den Ausgängen wenigstens eines Teils der internen Leseverstärker (SA) verbindbar ist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - die eine Datenbusleitung (DB) ist über ein Schreib-Schalt mittel (T-WR) mit dem Ausgang einer ersten Treiberschaltung (DVR-WR) verbunden zum Verstärken eines Dateneingangs signals (DI) in einem Schreibbetrieb, wobei das Schreib- Schaltmittel (T-WR) im Schreibbetrieb elektrisch leitend ist,
- - die andere Datenbusleitung () ist mit dem Eingang einer zweiten Treiberschaltung (DVR-RD) verbunden zum Verstärken eines in einem Lesebetrieb entstehenden Datums,
- - der Eingang der ersten Treiberschaltung (DVR-WR) ist mit einer das Dateneingangssignal (DI) führenden ersten Leitung verbunden,
- - der Ausgang der zweiten Treiberschaltung (DVR-RD) ist über ein Lese-Schaltmittel (T-RD) mit einer ein Datenausgangs signal (DO) führenden zweiten Leitung verbunden, wobei das Lese-Schaltmittel (T-RD) im Lesebetrieb elektrisch leitend ist,
- - derjenige der internen Leseverstärker (SA), der über sein mit ihm verbundenes Paar (BLP) von Bitleitungen (BL, ) mit einer adressierten Speicherzelle (MC) verbunden ist, ist sowohl im Lesebetrieb wie auch im Schreibbetrieb als Ver stärker aktiviert.
2. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die das Dateneingangssignal (DI) führende erste Leitung
und die das Datenausgangssignal (DO) führende zweite Leitung
als eine einzige Leitung ausgeführt sind, die im Schreibbe
trieb das Dateneingangssignal (DI) führt und im Lesebetrieb
das Datenausgangssignal (DO).
3. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach Anspruch 1
oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Treiberschaltung (DVR-WR) einen invertierenden
Ausgang aufweist.
4. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Treiberschaltung (DVR-RD) einen invertierenden
Ausgang aufweist.
5. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltmittel (BS), über die das Paar von Datenbuslei
tungen (DB, ) mit den internen Leseverstärkern (SA) verbind
bar sind, Transistoren eines ersten Leitungstyps sind.
6. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltmittel (BS) einen weiteren Transistor vom ent
gegengesetzten Leitungstyp enthalten, die mit ihren Kanal
strecken den einen Transistoren parallelgeschaltet sind und
die an ihrem jeweiligen Gate mit einem Signal angesteuert
sind, das komplementär ist zu einem Signal, mit dem der jewei
lige eine Transistor angesteuert ist.
7. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schreib-Schaltmittel (T-WR) ein Transistor eines ersten
Leitungstyps ist, der an seinem Gate von einem Schreib-Steuer
signal (WR) angesteuert ist.
8. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schreib-Schaltmittel (T-WR) einen zweiten Transistor
vom entgegengesetzten Leitungstyp enthält, der dem einen Tran
sistor mit seiner Kanalstrecke parallelgeschaltet ist und der
an seinem Gate von einem zum Schreibsteuersignal (WR) komple
mentären Signal angesteuert ist.
9. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach einem der vor
hergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lese-Schaltmittel (T-RD) ein Transistor eines ersten
Leitungstyps ist, der an seinem Gate von einem Lese-Steuersig
nal (RD) angesteuert ist.
10. Integrierte Halbleiterspeicherschaltung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lese-Schaltmittel (T-RD) einen zweiten Transistor vom
entgegengesetzten Leitungstyp enthält, der dem einen Tran
sistor mit seiner Kanalstrecke parallelgeschaltet ist und der
an seinem Gate von einem zum Lese-Steuersignal (RD) komplemen
tären Signal angesteuert ist.
11. Verfahren zum Einschreiben von Daten in Speicherzellen
(MC) einer Halbleiterspeicherschaltung, die die Merkmale nach
einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - ab einem ersten Zeitpunkt (t1) weist das Dateneingangssig nal (DI) einen definierten logischen Zustand auf,
- - zu einem zweiten Zeitpunkt (t2) wird ein Vorladetaktsignal (0VPC), mittels dessen die Bitleitungen (BL, ) und die Datenbusleitungen (DB, ) in einem vor dem zweiten Zeit punkt (t2) liegenden Zeitraum auf ein Vorladepotential (VPC) geladen werden, das auf einem Mittelwert zwischen zwei Ver sorgungspotentialen (VDD, VSS) der Halbleiterspeicherschal tung liegt, deaktiviert,
- - zu einem dritten Zeitpunkt (t3) wird das Schreib-Schaltmit tel (T-WR) leitend geschaltet,
- - in einem ersten Zeitraum, der zwischen dem zweiten (t2) und einem vierten Zeitpunkt (t4) liegt, werden die Schaltmittel (BS) eines der Leseverstärker (SA) mittels eines Adressie rungssignals leitend geschaltet, wodurch dieser Leseverstär ker (SA) ausgewählt wird,
- - zum vierten Zeitpunkt (t4) wird der mittels der leitend ge schalteten Schaltmittel (BS) ausgewählte Leseverstärker (SA) aktiviert, so daß die eine an den ausgewählten Leseverstär ker (SA) angeschlossene Bitleitung (BL) denselben logischen Zustand annimmt wie die eine Datenbusleitung (DB) und daß die andere an den ausgewählten Leseverstärker (SA) ange schlossene Bitleitung () einen logischen Zustand annimmt, der komplementär ist zum logischen Zustand der einen Bit leitung (BL),
- - in einem zweiten Zeitraum, der zwischen dem dritten (t3) und spätestens kurz vor einem fünften Zeitpunkt (t5) liegt, wird eine der Wortleitungen (WL) adressiert, so daß diejenige der Speicherzellen (MC), die sowohl mit der adressierten Wort leitung (WL) als auch mit einer (BL, ) der beiden Bitleitun gen (BL, ), die mit dem ausgewählten Leseverstärker (SA) verbunden sind, mit dem an dieser einen (BL, ) der beiden Bitleitungen (BL, ) anliegenden logischen Pegel überschrie ben wird,
- - ab dem fünften Zeitpunkt (t5) werden das Schreib-Schaltmit tel (T-WR) gesperrt und der Leseverstärker (SA) deaktiviert.
12. Verfahren zum Auslesen von Daten aus Speicherzellen (MC)
einer Halbleiterspeicherschaltung, die die Merkmale nach einem
der Ansprüche 1 bis 10 aufweist,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - zu einem ersten Zeitpunkt (T1) wird ein Vorladetaktsignal (0VPC), mittels dessen die Bitleitungen (BL, ) und die Datenbusleitungen (DB, ) in einem vor dem ersten Zeitpunkt (T1) liegenden Zeitraum auf ein Vorladepotential (VPC) ge laden werden, das auf einem Mittelwert zwischen zwei Ver sorgungspotentialen (VDD, VSS) der Halbleiterspeicherschal tung liegt, deaktiviert,
- - in einem Zeitraum, der zwischen dem ersten Zeitpunkt (T1) und einem zweiten Zeitpunkt (T2) liegt, werden zum einen eine der Wortleitungen (WL) adressiert, so daß Daten, die in denjenigen Speicherzellen (MC) gespeichert sind, die mit der adressierten Wortleitung (WL) verbunden sind, auf die jewei lige Bitleitung (BL, ) ausgelesen werden, und zum anderen werden die Schaltmittel (BS) eines der Leseverstärker (SA) mittels eines Adressierungssignales leitend geschaltet, wodurch dieser Leseverstärker (SA) ausgewählt wird,
- - zum zweiten Zeitpunkt (T2) wird mindestens der mittels der leitend geschalteten Schaltmittel (BS) ausgewählte Lesever stärker (SA) aktiviert, so daß das an einer seiner beiden Bitleitungen (BL, ) anliegende, ausgelesene Datum bewertet und verstärkt wird, wodurch sich an den beiden Ausgängen des ausgewählten Leseverstärkers zwei zueinander komplementäre Signale ausbilden, die über die leitend geschalteten Schalt mittel (BS) an die Datenbusleitungen (DB, ) gelangen,
- - das an der anderen () der beiden Datenbusleitungen (DB, ) anliegende Signal der beiden zueinander komplementären Si gnale wird durch die zweite Treiberschaltung (DVR-RD) noch mals verstärkt,
- - zu einem dritten Zeitpunkt (T3) wird das Lese-Schaltmittel (T-RD) elektrisch leitend geschaltet, wodurch an der mit dem Lese-Schaltmittel (T-RD) verbundenen zweiten Leitung das Datenausgangssignal (DO) entsteht,
- - zu weiteren Zeitpunkten (T4, T5, T6) werden dann das Lese Schaltmittel (T-RD) wieder gesperrt, der Leseverstärker (SA) deaktiviert sowie das Vorladetaktsignal 0VPC aktiviert.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP91115956 | 1991-09-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4228212A1 true DE4228212A1 (de) | 1993-04-01 |
DE4228212C2 DE4228212C2 (de) | 1994-11-24 |
Family
ID=8207170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924228212 Expired - Lifetime DE4228212C2 (de) | 1991-09-19 | 1992-08-25 | Integrierte Halbleiterspeicherschaltung und Verfahren zu ihrem Betreiben |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4228212C2 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19844479C1 (de) * | 1998-09-28 | 2000-04-13 | Siemens Ag | Integrierter Speicher mit einem differentiellen Leseverstärker |
DE10146084A1 (de) * | 2001-09-19 | 2003-04-24 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum schnellen Schreiben eines vorgegebenen Datenmusters in eine als Speicherbaustein ausgebildete integrierte Schaltung sowie Speicherschaltung |
Citations (1)
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US4888736A (en) * | 1987-01-14 | 1989-12-19 | Texas Instruments Incorporated | Semiconductor memory device using stored capacitor charge for writing data |
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1992
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US6351422B2 (en) | 1998-09-28 | 2002-02-26 | Infineon Technologies Ag | Integrated memory having a differential sense amplifier |
DE10146084A1 (de) * | 2001-09-19 | 2003-04-24 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum schnellen Schreiben eines vorgegebenen Datenmusters in eine als Speicherbaustein ausgebildete integrierte Schaltung sowie Speicherschaltung |
DE10146084B4 (de) * | 2001-09-19 | 2005-08-25 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum schnellen Schreiben eines vorgegebenen Datenmusters in eine als Speicherbaustein ausgebildete integrierte Schaltung sowie Speicherschaltung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4228212C2 (de) | 1994-11-24 |
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