JP2000076867A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JP2000076867A
JP2000076867A JP10240407A JP24040798A JP2000076867A JP 2000076867 A JP2000076867 A JP 2000076867A JP 10240407 A JP10240407 A JP 10240407A JP 24040798 A JP24040798 A JP 24040798A JP 2000076867 A JP2000076867 A JP 2000076867A
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JP
Japan
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memory
memory cell
column selection
switch element
memory cells
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Pending
Application number
JP10240407A
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English (en)
Inventor
Hiroki Morimura
浩季 森村
Tomoshi Shigematsu
智志 重松
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力化を実現しつつ、メモリセルの面
積増大を抑える。 【解決手段】 メモリセル1は、メモリ値保持部2、ス
イッチ部3,4の3つのブロックからなる。メモリ値保
持部2は、フリップフロップ回路となるインバータゲー
トIG1,IG2、スイッチ素子となるトランジスタQ
1,Q2から構成される。スイッチ部3,4は、スイッ
チ素子となるトランジスタQ3,Q4から構成される。
スイッチ部3,4を隣接するメモリセルで共有すること
により、メモリセルの素子数の増大を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体メモリに係
り、特にSRAM(スタティック・ランダム・アクセス
・メモリ、記憶保持動作を必要としない随時読み書き可
能なメモリ)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリの低消費電力化技術とし
て、特開平5−109283号公報で提案されている方
法がある。特開平5−109283号公報で提案されて
いるSRAMメモリセルの等価回路図を図5に示す。メ
モリセル11は、1ビットの情報を記憶する機能を持
ち、このようなメモリセル11がアレイ状に配置されて
メモリセルアレイが構成される。メモリセル11は、イ
ンバータゲートIG11,IG12、NチャネルMOS
トランジスタQ11,Q12,Q13,Q14からな
る。
【0003】メモリセル11の動作を簡単に説明する
と、行選択信号XSELと列選択信号YSELが選択さ
れた場合に、トランジスタQ11,Q12,Q13,Q
14が導通状態となり、インバータゲートIG11,I
G12に記憶されている情報に対応した信号がビット線
BL,バーBLに現れる。行選択信号XSELは、通常
ワード線と呼ばれる金属配線により伝送される。このよ
うな構造により、データの読み出しに関係のあるメモリ
セルだけを選択できるため、SRAMの低消費電力化を
図ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常のSRAMメモリ
セルは、インバータゲートIG11,IG12、Nチャ
ネルMOSトランジスタQ13,Q14からなり、イン
バータゲートIG11,IG12はそれぞれ2個の素子
から構成されるので、このSRAMメモリセルの素子数
は合計6個である。しかし、図5のような半導体メモリ
では、通常のSRAMメモリセルに比べてトランジスタ
が2個(Q11およびQ12)追加されるために、メモ
リセルを構成する素子数が通常のSRAMメモリセルの
場合の6個から8個に増大する。そのため、半導体メモ
リの面積が増大し、メモリを高集積化する場合に実用的
に許容しにくいという問題点があった。本発明は、上記
課題を解決するためになされたもので、低消費電力化を
実現しつつ、メモリセルの面積増大を抑えることができ
る半導体メモリを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項1に記
載のように、マトリクス状に配置された複数のメモリセ
ル(1)を有し、各メモリセルが、情報を記憶するため
のフリップフロップ回路(インバータゲートIG1,I
G2)と、制御入力が列選択線(RL)に接続され第1
の接点がフリップフロップ回路に接続された、フリップ
フロップ回路と外部との接続・分離を行うための第1の
スイッチ素子(トランジスタQ1,Q2)とから構成さ
れる半導体メモリにおいて、制御入力が行選択線(ワー
ド線WL)に接続され、第1の接点がビット線(BL)
に接続され、第2の接点が行方向で隣り合う2つのメモ
リセル内の上記スイッチ素子の第2の接点に共通に接続
された第2のスイッチ素子(トランジスタQ3,Q4)
を有し、この第2のスイッチ素子と第2のスイッチ素子
に接続されるビット線を隣接するメモリセルで共有する
ようにしたものである。第1、第2のスイッチ素子は、
第1、第2の接点間の接続・分離を制御入力に与えられ
る信号に従って選択するものであり、通常はオープン状
態になっている。現在の半導体技術では、このスイッチ
素子をMOSトランジスタによって構成するのが、集積
度とスイッチ動作するための消費電力の点から好適であ
る。そして、本発明では、第2のスイッチ素子と第2の
スイッチ素子に接続されるビット線を隣接するメモリセ
ルで共有することにより、メモリセルn個あたりの素子
数を低消費電力化を行った従来の半導体メモリと比べて
n−1個減らすことができる。また、請求項2に記載の
ように、上記列選択線をメモリセル1個あたり2本設
け、メモリセル外部の領域で上記2本の列選択線を接続
するようにしたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】[実施の形態の1]次に、本発明
の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態を示す半導体メモリの
回路図である。本実施の形態の半導体メモリ(SRA
M)は、1ビットの情報を記憶するメモリセル1がマト
リクス状に配置されたメモリセルアレイを有する。ワー
ド線WL(WLj ,WLj+1 )は、各行のメモリセル1
に対応してそれぞれ設けられ、列選択線RL(RLi-1
,RLi ,RLi+1 )は、各列のメモリセル1に対応
してそれぞれ設けられている。
【0007】メモリセル1は、メモリ値保持部2、スイ
ッチ部3,4の3つのブロックからなる。メモリ値保持
部2は、フリップフロップ回路となるインバータゲート
IG1,IG2、第1のスイッチ素子となるNチャネル
MOSトランジスタQ1,Q2から構成される。
【0008】インバータゲートIG1の入力は、トラン
ジスタQ1の第1の接点(ソース又はドレインの一方)
に接続され、インバータゲートIG1の出力は、トラン
ジスタQ2の第1の接点(ソース又はドレインの一方)
に接続される。インバータゲートIG2の入力は、トラ
ンジスタQ2の第1の接点に接続され、インバータゲー
トIG2の出力は、トランジスタQ1の第1の接点に接
続される。
【0009】そして、トランジスタQ1,Q2の制御入
力(ゲート)は、列選択線RLに接続される。ここで、
インバータゲートIG1,IG2の実現例を図2に示
す。図2において、QPはPチャネルMOSトランジス
タ、QNはNチャネルMOSトランジスタ、Rは負荷抵
抗、QTは薄膜トランジスタである。
【0010】次に、スイッチ部3は、第2のスイッチ素
子となるNチャネルMOSトランジスタQ3から構成さ
れる。このトランジスタQ3の制御入力(ゲート)は、
ワード線WLに接続され、第1の接点(ソース又はドレ
インの一方)は、ビット線BLに接続され、第2の接点
(ソース又はドレインの他方)は、行方向で隣り合う2
つのメモリセル内のトランジスタQ1の第2の接点(ソ
ース又はドレインの他方)に共通に接続されている。
【0011】同様に、スイッチ部4は、第2のスイッチ
素子となるNチャネルMOSトランジスタQ4から構成
される。このトランジスタQ4の制御入力(ゲート)
は、ワード線WLに接続され、第1の接点(ソース又は
ドレインの一方)は、ビット線バーBLに接続され、第
2の接点(ソース又はドレインの他方)は、行方向で隣
り合う2つのメモリセル内のトランジスタQ2の第2の
接点(ソース又はドレインの他方)に共通に接続されて
いる。
【0012】スイッチ部3,4は、1つのメモリセルの
構成要素であると共に、このメモリセルと行方向で隣り
合う2つのメモリセルの構成要素でもある。すなわち、
本発明は、ビット線BL,バーBL、及びビット線B
L,バーBLに接続されるスイッチ部3,4を隣接する
メモリセルで共有している点が従来と異なる。
【0013】次に、図1の半導体メモリの動作を説明す
る。ワード線WL(WLj ,WLj+1 )に印加される行
選択信号XSEL(XSELj ,XSELj+1 )のう
ち、行選択信号XSELj が選択されると共に、列選択
線RL(RLi-1 ,RLi ,RLi+1 )に印加される列
選択信号YSEL(YSELi-1 ,YSELi ,YSE
Li+1 )のうち、列選択信号YSELi が選択され、行
選択信号XSELj+1 と列選択信号YSELi-1 ,YS
ELi+1 が非選択状態になった場合、行選択信号XSE
Lj と列選択信号YSELi によって選択されるメモリ
セル1(図1では、1行、2列目のメモリセル1)のト
ランジスタQ1〜Q4が導通状態となる。
【0014】なお、行選択信号XSELと列選択信号Y
SELを選択するには、選択すべき信号を活性化レベル
(本実施の形態では、「H」レベル)にすればよい。こ
うして、選択メモリセル1のメモリ値保持部2に記憶さ
れている情報に応じた信号が導通状態のトランジスタQ
3,Q4を介してビット線BLk ,バーBLk に現れ、
所望のメモリセル1の情報を読み出すことができる。
【0015】同一のワード線WLに接続されるメモリセ
ル1のうち、列選択線RLで選択されるメモリセル1は
1つしかないため、同一行にある隣接した2つのメモリ
セルの情報が共有ビット線で衝突することはない。この
ように、データの読み出しに関係のあるメモリセル1だ
けを選択できるため、従来と同様に半導体メモリの低消
費電力化を図ることができる。
【0016】以上のように、本実施の形態では、スイッ
チ部3,4を行方向で隣り合う2つのメモリセルで共有
しているため、メモリセルn個あたりの素子数を図5に
示す従来の半導体メモリと比べてn−1個減らすことが
できる。したがって、本実施の形態の構成を用いること
により、従来と同様の低消費電力化を図りながら、メモ
リセル部の面積の増大を抑えることができる。
【0017】また、ワード線WLと接続されるトランジ
スタ数を図5に示す従来の半導体メモリと比べてメモリ
セルn個あたりn−1個減らすことができるので、ワー
ド線WLの信号変化の遅延時間や充放電電力を低減する
効果もある。さらに、ビット線BL,バーBLを行方向
で隣り合う2つのメモリセルで共有しているため、ビッ
ト線の配線ピッチを緩和できるので、製造歩留まりを向
上させることができ、ビット線に接続するセンス回路等
の入出力回路のレイアウト作業が容易になる。
【0018】[実施の形態の2]図3は本発明の第2の
実施の形態を示す半導体メモリの回路図であり、図1と
同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態
においても、1ビットの情報を記憶するメモリセル1a
がマトリクス状に配置されていることは実施の形態の1
と同様であり、メモリセル1aが、メモリ値保持部2
a、スイッチ部3,4の3つのブロックからなることも
同様である。
【0019】実施の形態の1と異なるのは、実施の形態
の1では、メモリ値保持部2内のトランジスタQ1,Q
2のゲートが1本の列選択線RLに接続されているのに
対し、本実施の形態では、メモリ値保持部2a内のトラ
ンジスタQ1,Q2のゲートが列選択線RLa,RLb
にそれぞれ接続されていることである。
【0020】列選択線RLa,RLbは、実施の形態の
1の列選択線RLを2本に分離したものであり、メモリ
セルアレイの任意の位置で列選択線RLa,RLbを接
続することにより、実施の形態の1と同様の機能を実現
することができる。このようにすることで、列選択信号
を伝送する列選択線の密度を低減できるため、製造歩留
まりの向上や配線の寄生容量を低減できるメリットがあ
る。
【0021】[実施の形態の3]図4は本発明の第3の
実施の形態を示す半導体メモリの回路図であり、図1と
同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態
においても、1ビットの情報を記憶するメモリセル1b
がマトリクス状に配置されていることは実施の形態の1
と同様である。メモリセル1bは、メモリ値保持部2
b、スイッチ部3の2つのブロックから構成される。
【0022】実施の形態の1,2では、ビット線が差動
構成の場合を示したが、本実施の形態では、シングルビ
ット線構成になっている。これにより、メモリセル1個
あたりのスイッチ部が1個となり、第1のスイッチ素子
もトランジスタQ3の1個だけとなる。本実施の形態に
おいても、ビット線BL及びビット線BLに接続される
スイッチ部3を隣接するメモリセルで共有することによ
り、実施の形態の1と同様の効果を得ることができる。
ビット線が差動構成の場合に比べて動作速度は犠牲にな
るが、面積増大が許されない場合、本実施の形態の構成
は有効である。
【0023】なお、以上の実施の形態では、メモリマッ
トは外部と1ビット単位のデータを入出力する場合を示
しているが、隣接する列を同時に選択しないようにすれ
ば、本発明を用いてメモリマットが複数ビットの入出力
を行うことはできる。また、実施の形態の1〜3では、
メモリセル1,1a,1b内のトランジスタQ1〜Q4
としてNチャネルMOSトランジスタを使用している
が、これに限るものではなく、PチャネルMOSトラン
ジスタを使用してもよい。この場合には、ワード線W
L、列選択線RLの活性化レベルを「L」レベルとすれ
ばよい。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、請求項1に記載のよう
に、第2のスイッチ素子と第2のスイッチ素子に接続さ
れるビット線を隣接するメモリセルで共有することによ
り、メモリセルn個あたりの素子数を低消費電力化を行
った従来の半導体メモリと比べてn−1個減らすことが
でき、低消費電力化を行っていない通常の半導体メモリ
と比べても、メモリセルn個あたりの素子数の増大をn
+1個に抑えることができる。そのため、低消費電力化
を実現しつつ、メモリセルの素子数の増大を抑えること
ができるので、特にメモリを高集積化する場合に、実用
的に許容できる範囲に面積増大を抑えることができ、効
果大である。
【0025】また、請求項2に記載のように、列選択線
をメモリセル1個あたり2本設け、メモリセル外部の領
域で2本の列選択線を接続することにより、列選択線の
密度を低減できるので、製造歩留まりを向上させること
ができ、配線の寄生容量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態を示す半導体メモ
リの回路図である。
【図2】 図1の各メモリセル中のインバータゲートの
回路図である。
【図3】 本発明の第2の実施の形態を示す半導体メモ
リの回路図である。
【図4】 本発明の第3の実施の形態を示す半導体メモ
リの回路図である。
【図5】 従来の半導体メモリの回路図である。
【符号の説明】
1、1a、1b…メモリセル、2、2a、2b…メモリ
値保持部、3、4…スイッチ部、IG1、IG2…イン
バータゲート、Q1、Q2、Q3、Q4、QN…Nチャ
ネルMOSトランジスタ、WL…ワード線、RL…列選
択線、BL…ビット線、XSEL…行選択信号、YSE
L…列選択信号、QP…PチャネルMOSトランジス
タ、QT…薄膜トランジスタ、R…負荷抵抗。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリクス状に配置された複数のメモリ
    セルを有し、各メモリセルが、情報を記憶するためのフ
    リップフロップ回路と、制御入力が列選択線に接続され
    第1の接点がフリップフロップ回路に接続された、フリ
    ップフロップ回路と外部との接続・分離を行うための第
    1のスイッチ素子とから構成される半導体メモリにおい
    て、 制御入力が行選択線に接続され、第1の接点がビット線
    に接続され、第2の接点が行方向で隣り合う2つのメモ
    リセル内の前記スイッチ素子の第2の接点に共通に接続
    された第2のスイッチ素子を有し、 この第2のスイッチ素子と第2のスイッチ素子に接続さ
    れるビット線を隣接するメモリセルで共有することを特
    徴とする半導体メモリ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体メモリにおいて、 前記列選択線をメモリセル1個あたり2本設け、メモリ
    セル外部の領域で前記2本の列選択線を接続することを
    特徴とする半導体メモリ。
JP10240407A 1998-08-26 1998-08-26 半導体メモリ Pending JP2000076867A (ja)

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