JP2000207886A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JP2000207886A
JP2000207886A JP11002916A JP291699A JP2000207886A JP 2000207886 A JP2000207886 A JP 2000207886A JP 11002916 A JP11002916 A JP 11002916A JP 291699 A JP291699 A JP 291699A JP 2000207886 A JP2000207886 A JP 2000207886A
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bit line
sub
divided
semiconductor memory
memory device
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JP11002916A
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Takashi Kumagai
敬 熊谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable the chip size to be reduced without increasing the manufacturing cost by arranging common bit lines in the same direction as divided pairs of bit line, wiring one common bit line per divided one pair of bit line, and connecting plural sub-read circuits and plural sub-write circuits to the common bit lines. SOLUTION: A memory cell array 1 consisting of plural memory cells MC11- MC1m is connected to divided pairs of bit line BL1, XBL1. A sub-read circuit 3 and a sub-write circuit 4 are arranged adjacently to the memory cell array 1. A common bit line gBL is arranged in the same direction as the pairs of bit line BL1, XBL1. Plural output of the sub-read circuit 3 and plural input of the sub-write circuit 4 are connected commonly to the common bit line gBL. Thereby, a circuit receiving the common bit line gBL at the time of read-out can be made a logic gate discriminating H or L, and a sense amplifier is made unnecessary.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置、
特にメモリセルが接続されるビット線の階層構造に関
し、その高速化、低消費電流化、低コスト化に有効な技
術に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor memory device,
In particular, the present invention relates to a technology effective for increasing the speed, reducing current consumption, and reducing the cost of a hierarchical structure of bit lines to which memory cells are connected.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体記憶装置のビット線階層構
造の一例として、特開昭59−165292号(以下、
従来技術1)にて開示されたものがある。その要旨は行
分割メモリセル群を形成し、セル群の共通ビット線と、
行アドレスに基づく選択信号により、前記セル群のいず
れかの分割されたビット線を共通ビット線に接続する選
択回路を備えることにより、メモリセルが駆動するビッ
ト線での信号遅延を低減するというものである。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-165292 (hereinafter referred to as "Japanese Patent Laid-Open No. 59-165292")
There is one disclosed in prior art 1). The gist is to form a row-divided memory cell group, a common bit line of the cell group,
By providing a selection circuit for connecting any of the divided bit lines of the cell group to a common bit line by a selection signal based on a row address, a signal delay in a bit line driven by a memory cell is reduced. It is.

【0003】この階層ビット線構造をスタティック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ(以下、SRAM)に応用し
た例として、1998年1月31日株式会社リアライズ
社発刊「低消費電力、高速LSI技術」の187ページ
の階層ビット線方式(以下、従来技術2)に開示された
ものがある。その要旨はメモリセルブロックがいくつか
のバンクに分割され、メモリセルが接続される分割され
たビット線と平行して共通ビット線(従来技術2ではグ
ローバルビット線と記述される)がバンクをまたがって
設けられ、バンク選択信号により前記分割されたビット
線と共通ビット線が電気的に接続され、共通ビット線の
データ信号がセンスアンプで増幅されるというものであ
り、メモリセルの駆動容量を減らして高速動作、低消費
電力を実現するというもである。
[0003] As an example of applying this hierarchical bit line structure to a static random access memory (hereinafter, SRAM), see page 187 of "Low power consumption, high speed LSI technology" published by Realize Inc. on January 31, 1998. (Hereinafter referred to as prior art 2). The point is that a memory cell block is divided into several banks, and a common bit line (referred to as a global bit line in the prior art 2) straddles the banks in parallel with the divided bit lines to which the memory cells are connected. The divided bit line and the common bit line are electrically connected by the bank selection signal, and the data signal of the common bit line is amplified by the sense amplifier, thereby reducing the driving capacity of the memory cell. It achieves high-speed operation and low power consumption.

【0004】また、別の階層ビット線構造の一例とし
て、特開昭59−165292号(以下、従来技術3)
に開示されたものがある。その要旨は分割されたビット
線に現れたメモリセルデータをセンスアンプで増幅し、
センスアンプの相補出力を読み出しトランジスタを介し
て一対の共通ビット線(従来技術2では副ビット線と記
述される)に接続し、さらに副ビット線のデータをセン
スアンプで増幅するというものであり、分割されたビッ
ト線に接続するメモリセルの数を減少させて読み出し動
作の高速化、低消費電力化を行うというものである。
Further, as an example of another hierarchical bit line structure, Japanese Patent Laid-Open No. 59-165292 (hereinafter referred to as prior art 3) is disclosed.
Are disclosed. The point is that the memory cell data appearing on the divided bit lines is amplified by a sense amplifier,
The complementary output of the sense amplifier is connected to a pair of common bit lines (described as a sub-bit line in Prior Art 2) via a read transistor, and the data of the sub-bit line is amplified by the sense amplifier. This is to reduce the number of memory cells connected to the divided bit lines to increase the speed of the read operation and reduce the power consumption.

【0005】以上の従来技術のうち、従来技術1、従来
技術2は、いずれも分割されたビット線対と共通ビット
線対の間にMOSトランジスタからなる選択ゲートが配
置される点、共通ビット線が相補データが表れる信号線
対である点、共通ビット線対が分割されたビット線対よ
り上層のメタル配線を用いている点、共通ビット線対の
データがセンスアンプに入力されるという点が特徴であ
る。
[0005] Among the above prior arts, the prior arts 1 and 2 both have a feature that a select gate composed of a MOS transistor is arranged between a divided bit line pair and a common bit line pair. Is a signal line pair where complementary data appears, the common bit line pair uses metal wiring above the divided bit line pair, and the data of the common bit line pair is input to the sense amplifier. It is a feature.

【0006】例として、図7は従来技術2の回路構成を
示す図であり、メモリセルMC11、MC12、・・・
MC1mが接続される分割されたビット線対BL1、X
BL1と、Pchトランジスタ71、72よりなる選択
回路7と、共通ビット線対gBL、XgBLと、共通ビ
ット線対に接続されるセンスアンプ8とライトアンプ9
により構成される。ここで、BL1、gBLはメモリセ
ルに対し正のデータが、XBL1、XgBLは補のデー
タが出力されるデータ線である。例えばメモリセルMC
11が選択された場合、バンク選択信号BSにより選択
回路7が導通し、分割されたビット線対BL1、XBL
1と共通ビット線対gBL、XgBLgが電気的に接続
される。メモリセルMC11は分割されたビット線対と
共通ビット線対を駆動し、メモリセルのデータ信号は最
終的にはセンスアンプ8で増幅され、出力される。
As an example, FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of the prior art 2, in which memory cells MC11, MC12,.
The divided bit line pair BL1, X to which MC1m is connected
BL1, a selection circuit 7 including Pch transistors 71 and 72, a common bit line pair gBL and XgBL, a sense amplifier 8 and a write amplifier 9 connected to the common bit line pair.
It consists of. Here, BL1 and gBL are data lines to which positive data is output to the memory cell, and XBL1 and XgBL are data lines to which complementary data is output. For example, the memory cell MC
11 is selected, the selection circuit 7 is turned on by the bank selection signal BS, and the divided bit line pair BL1, XBL
1 and the common bit line pair gBL, XgBLg are electrically connected. The memory cell MC11 drives the divided bit line pair and the common bit line pair, and the data signal of the memory cell is finally amplified by the sense amplifier 8 and output.

【0007】また、従来技術3では、特にダイナミック
・ランダム・アクセス・メモリ(以下DRAM)の階層
ビット線構造に関するもので、分割されたビット線対と
選択ゲートの間にセンスアンプが配置される点が従来技
術1、従来技術2と異なる。これは従来技術3に記載さ
れている通り、DRAMの場合ビット線間に表れる電位
差が微小であるので、メモリセルが共通ビット線を直接
駆動するのでなく、分割されたビット線対に接続される
センスアンプで増幅した後、選択ゲートを介して共通ビ
ット線対に伝搬することで高速化を実現するものであ
る。ここで、DRAMの分割されたビット線に接続され
るセンスアンプは、従来技術3にも記載されているよう
に、メモリセルへの再書き込みが必要であるので、一般
的にはCMOSの正帰還タイプのラッチ型センスアンプ
が使われる。このタイプのセンスアンプは微小な電位差
の入力をほぼ電源電圧まで増幅し、その状態でラッチす
るものである。
The prior art 3 particularly relates to a hierarchical bit line structure of a dynamic random access memory (DRAM), in which a sense amplifier is arranged between a divided bit line pair and a select gate. Is different from the prior arts 1 and 2. This is because, as described in Prior Art 3, since the potential difference between bit lines in a DRAM is very small, the memory cells are not directly driven to the common bit lines but are connected to the divided bit line pairs. After amplification by a sense amplifier, the signal is propagated to a common bit line pair via a selection gate, thereby realizing high speed operation. Here, since the sense amplifier connected to the divided bit lines of the DRAM needs rewriting to the memory cell as described in the related art 3, generally, the positive feedback of the CMOS is used. Type latch type sense amplifier is used. This type of sense amplifier amplifies the input of a minute potential difference almost to the power supply voltage, and latches the input in that state.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体記憶装置
は上記のように構成されているため、以下のような課題
がある。
Since the conventional semiconductor memory device is configured as described above, it has the following problems.

【0009】従来技術の共通ビット線は全て2本の信号
線対であり、やはり2本の信号線対である分割されたビ
ット線対と合わせ、DRAMセルでは二本、SRAMセ
ルでは四本の配線を一つのメモリセル上に配置する必要
がある。これらビット線配線は通常ALの様なメタルで
形成されるため、メタルピッチが厳しくなり、同一配線
層では配置できない。このため従来技術では分割された
ビット線と共通ビット線を形成するために二層の配線層
が必要となり、階層ビット線構造を採用しない半導体記
憶装置と比較し、絶縁膜形成、接続ホールの開口、上層
メタルの形成といったのウェハー製造工程が付加され、
製造コストが増加するという課題を有していた。
The common bit lines of the prior art are all two signal line pairs, and together with the divided bit line pairs, which are also two signal line pairs, two for DRAM cells and four for SRAM cells. Wiring needs to be arranged on one memory cell. Since these bit line wirings are usually formed of a metal such as AL, the metal pitch becomes severe and cannot be arranged in the same wiring layer. For this reason, in the prior art, two wiring layers are required to form a divided bit line and a common bit line, and compared to a semiconductor memory device that does not employ a hierarchical bit line structure, an insulating film is formed and connection holes are opened. , A wafer manufacturing process such as formation of an upper metal layer is added,
There is a problem that the manufacturing cost increases.

【0010】また、共通ビット線対はセンスアンプに入
力される構造であるため、共通ビット線群の下部にこの
センスアンプを配置するための領域が必要となり、チッ
プサイズ縮小の障害となっていた。特に従来技術1、従
来技術2では、選択メモリセルはビット対と選択回路を
介して共通ビット線対を直接駆動する構成であり、階層
ビット線構造によりメモリセルが駆動する負荷容量は低
減されているものの、共通ビット線に表れる電位差は微
小である。一般に微小電位差の入力をHighレベル
(以下Hと略す)、Lowレベル(以下Lと略す)の論
理信号レベルに高速で増幅するには、例えばダブルエン
ドのカレントミラー型センスアンプなどの素子数の多い
回路や、多段接続されたセンスアンプを用いることが必
要で、この場合上記センスアンプ領域は更に大きくな
り、チップサイズを縮小できないという課題を有してい
た。
Further, since the common bit line pair has a structure to be input to the sense amplifier, an area for arranging the sense amplifier is required below the common bit line group, which is an obstacle to chip size reduction. . Particularly, in the prior arts 1 and 2, the selected memory cell is configured to directly drive the common bit line pair via the bit pair and the selection circuit, and the load capacity driven by the memory cell is reduced by the hierarchical bit line structure. However, the potential difference appearing on the common bit line is very small. In general, in order to amplify the input of the minute potential difference to a high level (hereinafter abbreviated as H) or a low level (hereinafter abbreviated as L) logic signal level at a high speed, for example, a large number of elements such as a double-ended current mirror type sense amplifier are used. It is necessary to use circuits and sense amplifiers connected in multiple stages. In this case, the sense amplifier area is further increased, and there is a problem that the chip size cannot be reduced.

【0011】また、SRAMに従来技術3の様なCMO
Sの正帰還タイプのラッチ型センスアンプを使用する場
合、上述のセルへの再書き込みが起こるため、ビット線
にメモリセルからのデータが十分表れてからセンスアン
プを起動する必要があり、センスアンプのタイミング設
計が高速化の障害になる。そればかりでなく、外部クロ
ックを持たない非同期型SRAMでは、アドレス入力に
スキューやオフノイズが入っても正常動作することが必
要であるが、センスアンプの動作開始時に例えばアドレ
スオフノイズ等により、選択メモリセル以外のセルデー
タがビット線に一時的に出力されると、センスアンプは
その誤データをラッチしてしまい、その後に選択される
正常メモリセルのデータを破壊してしまうという重大な
障害が発生する。従って従来技術3は非同期型メモリに
は使用できないという課題を有していた。
In addition, a CMO similar to the prior art 3 is added to the SRAM.
In the case of using a latch type sense amplifier of the positive feedback type of S, the above-described cell is rewritten. Therefore, it is necessary to start the sense amplifier after data from the memory cell sufficiently appears on the bit line. Timing design is an obstacle to speeding up. In addition, in an asynchronous SRAM having no external clock, it is necessary to operate normally even if skew or off-noise enters the address input. When cell data other than the cell is temporarily output to the bit line, the sense amplifier latches the erroneous data, causing a serious failure that destroys the data of the normal memory cell selected thereafter. I do. Therefore, the prior art 3 has a problem that it cannot be used for an asynchronous memory.

【0012】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、製造コストを増加させず、チップサイ
ズの縮小が可能な、階層ビット線構造を有する半導体記
憶装置を提供することを目的とする。また、非同期型メ
モリに階層ビット線構造を適用可能とすることを目的と
する。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device having a hierarchical bit line structure capable of reducing the chip size without increasing the manufacturing cost. I do. It is another object of the present invention to apply a hierarchical bit line structure to an asynchronous memory.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、手段1として、メモリセルが接続されるビット線対
が同一列方向に複数個に分割されたビット線対を備える
半導体記憶装置において、前記分割されたビット線対の
少なくとも一方のビット線を入力とするサブリード回路
と、前記分割されたビット線対に書き込みデータを出力
するサブライト回路と、前記サブリード回路の出力及び
前記サブライト回路の入力が接続される共通ビット線と
を備え、前記共通ビット線は前記分割されたビット線対
と同一方向に配置され、前記分割されたビット線一対当
たり一本の共通ビット線が配線され、前記共通ビット線
には複数の前記サブリード回路及び複数の前記サブライ
ト回路が接続されていることを特徴とする半導体記憶装
置であり、手段2として、前記分割メモリセルに接続さ
れるメモリセルが、SRAMセルであることを特徴とす
る手段1の半導体記憶装置であり、手段3として、前記
共通ビット線は、前記分割されたビット線対と同一配線
層で形成されることを特徴とする手段1又は手段2記載
の半導体記憶装置であり、手段4として、前記SRAM
セルは、一セル当たり6個のバルクトランジスタが配置
されるフルCMOSセルであり、セル内の電源配線及び
接地配線は前記分割ビット対とは異なる配線層で、前記
分割されたビット線対と直交する方向に配置されること
を特徴とする手段3記載の半導体記憶装置であり、手段
5として、前記サブリード回路と前記サブライト回路
は、前記メモリセルのワード線方向のピッチと同一ピッ
チで配置されることを特徴とする手段1、手段2、手段
3又は手段4記載の半導体記憶装置であり、手段6とし
て、前記サブリード回路は、前記分割されたビット線対
を入力とする差動型センスアンプと前記共通ビット線を
駆動する駆動回路より構成されることを特徴とする手段
1、手段2、手段3、手段4又は手段5記載の半導体記
憶装置であり、手段7として、前記差動型センスアンプ
は、前記分割されたビット線に対し正帰還フィードバッ
クループを有しないことを特徴とする手段6記載の半導
体記憶装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device including, as means 1, a bit line pair to which a memory cell is connected is divided into a plurality of bit line pairs in the same column direction. A sub-read circuit that receives at least one bit line of the divided bit line pair, a sub-write circuit that outputs write data to the divided bit line pair, an output of the sub-read circuit, and the sub-write circuit A common bit line to which the input of the common bit line is connected, the common bit line is arranged in the same direction as the divided bit line pair, and one common bit line is wired for each of the divided bit line pair, A plurality of sub-read circuits and a plurality of sub-write circuits connected to the common bit line; The memory cell connected to the divided memory cell is an SRAM cell, wherein the common bit line is a divided bit line pair. 3. The semiconductor memory device according to claim 1 or 2, wherein the SRAM is formed in the same wiring layer as
The cell is a full CMOS cell in which six bulk transistors are arranged per cell, and a power supply wiring and a ground wiring in the cell are wiring layers different from the divided bit pairs, and are orthogonal to the divided bit line pairs. 3. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the sub-read circuit and the sub-write circuit are arranged at the same pitch as the pitch of the memory cells in the word line direction. The semiconductor memory device according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the sub read circuit is a differential sense amplifier having the divided bit line pair as an input. And a driving circuit for driving the common bit line. The semiconductor memory device according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 5, As the differential sense amplifier is a semiconductor memory device means 6, wherein the relative said divided bit line does not have a positive feedback feedback loop.

【0014】[0014]

【作用】本発明の半導体記憶装置では、読み出し時メモ
リセルは分割されたビット線対のみを駆動する。分割さ
れたビット線対に接続されたサブリード回路は分割ビッ
ト線対のリードデータを増幅し、一本の信号配線である
共通ビット線にデータを出力することで読み出し動作を
行う。書き込み時は共通ビット線のライトデータをサブ
ライト回路で相補のデータに変換し、分割されたビット
線対に出力することで書き込み動作を行う。
In the semiconductor memory device of the present invention, at the time of reading, the memory cell drives only the divided bit line pair. A sub-read circuit connected to the divided bit line pair performs a read operation by amplifying read data of the divided bit line pair and outputting the data to a common bit line, which is one signal line. At the time of writing, a write operation is performed by converting write data of a common bit line into complementary data by a sub-write circuit and outputting the data to a divided bit line pair.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明の手段1、手段2に
係わる実施例の一例を示す半導体記憶装置の概略回路構
成を示すものである。図1において、BL1、XBL1
は従来装置図7と同様の分割されたビット線対であり、
複数のメモリセルMC11、MC12、・・・MC1m
よりなるメモリセルアレイ1が接続され、ワード線sW
L1、sWL2、・・・sWLmのうちワード線選択回
路11より選択されたワード線に接続されるメモリセル
がビット線対BL1、XBL1にデータを出力する。3
は分割されたビット線対BL1、XBL1のうち少なく
とも一方を入力とするサブリード回路であり、4は分割
されたビット線対BL1、XBL1に書き込みデータを
出力するサブライト回路である。このサブリード回路3
及びサブライト回路4は共にメモリセルアレイ1に隣接
して配置され、ワード線選択回路11に隣接されるサブ
R/W制御回路12から出力されるリード制御信号sR
D、ライト制御信号sWTによりおのおの制御される。
gBLはサブリード回路3の出力及びサブライト回路4
の入力が接続される共通ビット線で、分割されたビット
線対BL1、XBL1と同一方向に配置され、分割され
たビット線一対につき一本の共通ビット線が配置されて
いる。この共通ビット線gBLには、サブリード回路の
複数の出力及びサブライト回路の複数の入力が共通に接
続され、特に限定されないが、例えば行上位アドレスの
デコード信号により所定のサブリード回路またはサブラ
イト回路が選択される。
FIG. 1 shows a schematic circuit configuration of a semiconductor memory device showing an example of an embodiment according to means 1 and 2 of the present invention. In FIG. 1, BL1, XBL1
Is a divided bit line pair similar to that of FIG.
A plurality of memory cells MC11, MC12,... MC1m
Memory cell array 1 is connected to a word line sW
The memory cell connected to the word line selected by the word line selection circuit 11 among L1, sWL2,... SWLm outputs data to the bit line pair BL1, XBL1. 3
Is a sub-read circuit that receives at least one of the divided bit line pairs BL1 and XBL1, and 4 is a sub-write circuit that outputs write data to the divided bit line pairs BL1 and XBL1. This sub lead circuit 3
And sub write circuit 4 are both arranged adjacent to memory cell array 1 and read control signal sR output from sub R / W control circuit 12 adjacent to word line selection circuit 11.
D, each of which is controlled by the write control signal sWT.
gBL is the output of the sub read circuit 3 and the sub write circuit 4
Are arranged in the same direction as the divided bit line pair BL1, XBL1, and one common bit line is arranged for each divided bit line pair. A plurality of outputs of the sub-read circuit and a plurality of inputs of the sub-write circuit are commonly connected to the common bit line gBL. Although not particularly limited, for example, a predetermined sub-read circuit or a sub-write circuit is decoded by a decode signal of a row upper address. Selected.

【0016】図2は図1の詳細回路を示すものであり、
メモリセルMC11は一例としてSRAMセルを用いて
いる。サブリード回路3は分割されたビット線対の一方
であるBL1を入力とするインバータ1と、その出力を
受けるPchトランジスタ32及びNchトランジスタ
35とリード制御信号XsRD、sRDをそれぞれ受け
るPchトランジスタ33、Nchトランジスタ34よ
りなる駆動回路で構成され、駆動回路の出力は共通ビッ
ト線gBLに接続される。サブライト回路4は共通ビッ
ト線gBLを入力としライト制御信号sWT及びXsW
Tでおのおの制御されるNAND44とNOR45と、
インバータ43、Nchトランジスタ41、42で構成
され、サブライト回路4の出力であるNchトランジス
タ41、42のドレインは分割されたビット線BL1、
XBL1にそれぞれ接続される。また、Pchトランジ
スタ61、62は分割されたビット線BL1、XBL1
に接続されるプリチャージトランジスタであり、プリチ
ャージ制御信号XsEQにより制御され、分割されたビ
ット線BL1、XBL1を電源電圧にリセットする。こ
こで図2に示される様に、読み出し、書き込みのいずれ
の動作中も、共通ビット線gBLには分割されたビット
線対BL1、XBL1は電気的に接続されないので、g
BLにはメモリセルが接続される分割されたビット線の
負荷容量は付加されず、gBLの負荷容量は配線容量が
主となる。尚、gBLには複数のサブリード回路3と複
数のサブライト回路4のドレイン容量、ゲート容量が付
加されるが、無視できるほど小さい。
FIG. 2 shows a detailed circuit of FIG.
The memory cell MC11 uses an SRAM cell as an example. The sub read circuit 3 includes an inverter 1 receiving one of the divided bit line pairs BL1 as an input, a Pch transistor 32 and an Nch transistor 35 receiving the output thereof, and a Pch transistor 33 and an Nch transistor receiving the read control signals XsRD and sRD, respectively. 34, and the output of the drive circuit is connected to the common bit line gBL. The sub-write circuit 4 receives the common bit line gBL as an input and the write control signals sWT and XsW
NAND44 and NOR45 each controlled by T,
An inverter 43 and Nch transistors 41 and 42 are provided. The drains of the Nch transistors 41 and 42 output from the sub-write circuit 4 are divided into bit lines BL1 and BL1.
XBL1. The Pch transistors 61 and 62 are connected to the divided bit lines BL1 and XBL1.
And is controlled by a precharge control signal XsEQ to reset the divided bit lines BL1 and XBL1 to a power supply voltage. Here, as shown in FIG. 2, the divided bit line pair BL1 and XBL1 are not electrically connected to the common bit line gBL during any of the read and write operations.
The load capacity of the divided bit line to which the memory cell is connected is not added to BL, and the load capacity of gBL is mainly the wiring capacity. The drain capacitance and the gate capacitance of the plurality of sub-read circuits 3 and the plurality of sub-write circuits 4 are added to gBL, but are negligibly small.

【0017】図2を用いて本発明の手段1、手段2に関
わる半導体記憶装置の動作を説明する。読み出し時ワー
ド線sWL1の選択に先立ち、プリチャージ制御信号X
sEQがLとなり、分割されたビット線対BL1、XB
L1は共に電源電圧にリセットされる。その後、選択さ
れたメモリセルMC11が例えばLデータを記憶してい
る場合は、メモリセルMC11は分割されたビット線対
のうちBL1をLに引き下げ、やがてゲートがクロスカ
ップされたPchトランジスタ63、64と相まって、
BL1のLレベルはほぼ接地線電位に、XBL1のHレ
ベルはほぼ電源電位に安定する。ここで本発明の一例と
して、メモリセル一セル当たりの寄生容量が2fFで分
割されたビット線対に256セルが接続されている構成
を例に取ると、分割されたビット線BL1、XBLの容
量は0.5pF程度となる。一般的にSRAMセルでは
読み出し時のセル電流が100uA程度流れるので、仮
に電源電圧が3Vであるとすると、ワード線選択からビ
ット線BL1が1/2VDD(電源電圧の半分の電位=
1.5V)となる遅延時間は8ns程度である。従っ
て、本発明の手段1、手段2の図2ではワード線が立ち
上がってから10ns以内でメモリセルによりビット線
の論理レベルが確定し、インバータ31の入力レベルが
確定するので、この前後でリード制御信号sRD、Xs
RDがそれぞれH、Lとなるよう設定すれば、サブリー
ド回路4により共通ビット線gBLにはフルスイングの
読みだしデータが出力される。上述の値は70ns程度
のアクセス仕様の製品では十分実用に耐える値である。
尚、読み出し動作中はライト制御信号sWTてはL固定
であり、サブライト回路4中のNAND44とNOR4
5の出力は共通ビット線gBLの電位によらずそれぞれ
H、Lに固定され、Nchトランジスタ41、42は導
通しない。
The operation of the semiconductor memory device relating to the means 1 and 2 of the present invention will be described with reference to FIG. Prior to selecting the word line sWL1 at the time of reading, the precharge control signal X
sEQ becomes L, and the divided bit line pair BL1, XB
Both L1 are reset to the power supply voltage. Thereafter, when the selected memory cell MC11 stores, for example, L data, the memory cell MC11 pulls BL1 out of the divided bit line pair to L, and eventually the Pch transistors 63 and 64 whose gates are cross-coupled. Coupled with
The L level of BL1 stabilizes substantially at the ground line potential, and the H level of XBL1 stabilizes substantially at the power supply potential. Here, as an example of the present invention, taking a configuration in which 256 cells are connected to a bit line pair in which the parasitic capacitance per memory cell is divided by 2fF, the capacitance of the divided bit lines BL1 and XBL is taken as an example. Is about 0.5 pF. Generally, in a SRAM cell, a cell current at the time of reading flows about 100 uA. Therefore, if the power supply voltage is 3 V, the bit line BL1 is set to V VDD (potential of half the power supply voltage =
1.5V) is about 8 ns. Therefore, in FIG. 2 of the means 1 and means 2 of the present invention, the logic level of the bit line is determined by the memory cell within 10 ns after the rise of the word line, and the input level of the inverter 31 is determined. Signal sRD, Xs
If RD is set to H and L respectively, the read data of full swing is output to the common bit line gBL by the sub read circuit 4. The above-mentioned value is a value sufficient for practical use in a product having an access specification of about 70 ns.
During the read operation, the write control signal sWT is fixed at L, and the NAND 44 and the NOR 4 in the sub-write circuit 4
The output of 5 is fixed at H and L, respectively, regardless of the potential of the common bit line gBL, and the Nch transistors 41 and 42 do not conduct.

【0018】次に書き込み動作では、書き込み制御信号
sWT、XsWTがそれぞれH、Lにセットされ、NA
ND44、NOR45が活性化される。例えば共通ビッ
ト線gBLにHの書き込みデータが出力さらた場合、N
AND44出力がLとなり、Nchトランジスタ42が
導通してビット線XBL1がLとなる。一方ビット線B
L1はNAND45の出力がLでNchトランジスタ4
1が導通しないので、リセット時の電源電位のHのまま
であり、ワード線sWL1が選択されると、メモリセル
MC11にHデータが書き込まれる。尚、書き込み動作
中はリード制御信号sRD、XsRDはそれぞれL、H
固定であり、サブリード回路4中の駆動回路はハイイン
ピーダンスとなるので、前述書き込み動作に影響を与え
ることはない。ここで、本発明の手段1に掛かる図2で
はメモリセルにSRAMセルを用いて説明したが、一本
のワード線に対し相補のデータを出力するメモリセルな
らSRAMセルに限らず、例えば2T2C構造のFRA
Mセルでも良い。
Next, in a write operation, write control signals sWT and XsWT are set to H and L, respectively, and NA
ND44 and NOR45 are activated. For example, when H write data is output to the common bit line gBL, N
The output of the AND 44 becomes L, the Nch transistor 42 becomes conductive, and the bit line XBL1 becomes L. On the other hand, bit line B
L1 is the output of the NAND 45 is L and the Nch transistor 4
Since 1 does not conduct, the power supply potential at reset remains H, and when the word line sWL1 is selected, H data is written to the memory cell MC11. During the write operation, the read control signals sRD and XsRD are L and H, respectively.
Since it is fixed and the driving circuit in the sub-read circuit 4 has a high impedance, it does not affect the above-mentioned writing operation. Here, in FIG. 2 according to the means 1 of the present invention, an SRAM cell is described as a memory cell. However, a memory cell that outputs complementary data to one word line is not limited to the SRAM cell, and for example, has a 2T2C structure. FRA
M cells may be used.

【0019】以上説明したように、本発明の手段1に係
わる半導体記憶装置は、共通ビット線が一本の信号線で
あること、分割されたビット線対と共通ビット線の間に
サブリード回路とサブライト回路が配置され、分割され
たビット線対と共通ビット線完全に絶縁される(トラン
ジスタ、トランスファーゲート等でつながらない)こと
が特徴である。従って、メモリセルは完全に分割された
ビット線のみを駆動するだけなので読み出し時短時間で
大きな振幅を得ることができ、同時にビット線プリチャ
ージ時間、プリチャージ電流を大幅に削減できる。共通
ビット線は動作時分割ビット線が電気的に接続されず配
線容量が主であり、また駆動能力の高い駆動回路でドラ
イブされるので、共通ビット線での遅延時間を大幅に低
減できアクセスタイムを短縮できる。また、共通ビット
線が1本の配線でほぼフルスイングする信号なので、読
み出し時に共通ビット線を受ける回路はH、Lを判定す
る論理ゲートとすることができ、従来装置の様なセンス
アンプが不要となり周辺回路領域の縮小による装置の小
型化を実現できる。
As described above, in the semiconductor memory device according to the first aspect of the present invention, the common bit line is a single signal line, and the sub read circuit is provided between the divided bit line pair and the common bit line. A feature is that a sub-write circuit is arranged and a divided bit line pair and a common bit line are completely insulated (not connected by a transistor, a transfer gate, or the like). Therefore, since the memory cell only drives the completely divided bit lines, a large amplitude can be obtained in a short time at the time of reading, and the bit line precharge time and precharge current can be greatly reduced. The operation time division bit line is not electrically connected to the common bit line and the wiring capacity is mainly used.Also, the common bit line is driven by a driving circuit having a high driving capability, so that the delay time in the common bit line can be greatly reduced and the access time can be reduced. Can be shortened. Also, since the common bit line is a signal that swings almost full with one wiring, a circuit receiving the common bit line at the time of reading can be a logic gate for determining H or L, and a sense amplifier unlike the conventional device is unnecessary. The size of the device can be reduced by reducing the peripheral circuit area.

【0020】また、本発明の手段2の様に、メモリセル
をSRAMセルとすることで、ビット線の振幅を大きく
とる事ができるので、一本の信号配線である共通ビット
線による読みだし動作を安定に行える。また、サブリー
ド回路規模を削減でき更に装置の小型化を実現できる。
尚、SRAMセルとしては、図2のフルCMOS型SR
AMセルの他、Nchバルクトランジスタに高抵抗負荷
を積層したHR負荷型SRAMセルでも、Nchバルク
トランジスタに薄膜トランジスタを積層したTFT負荷
型SRAMセルでも同様な効果がある。
Further, since the memory cell is an SRAM cell as in the means 2 of the present invention, the amplitude of the bit line can be increased, so that the read operation by the common bit line, which is one signal wiring, is performed. Can be performed stably. Further, the size of the sub-read circuit can be reduced, and the size of the device can be further reduced.
The SRAM cell is a full CMOS type SR shown in FIG.
In addition to the AM cell, the same effect is obtained in an HR load type SRAM cell in which a high resistance load is stacked on an Nch bulk transistor, and in a TFT load type SRAM cell in which a thin film transistor is stacked on an Nch bulk transistor.

【0021】本発明の手段3に係わる半導体記憶装置
は、図1、図2中の共通ビット線gBLを分割されたビ
ット線対BL1、XBL1と同一の配線層で形成したも
のである。階層ビット線構造をSRAMセルに応用した
従来技術2では、一セル当たりのビット線配線は4本必
要となり同一配線層では形成できず、共通ビット線を分
割されたビット線より上層のメタル配線を用いて形成し
ていた。これに対し本発明の手段3では一セル当たりの
ビット線配線は3本となるので、同一配線層を用いた形
成が可能となる。従って、階層ビット線構造を採用しな
い半導体記憶装置と同等のウエハー製造工程で実現で
き、製造コストを増加させることなく階層ビット線構造
を実現できる。
In the semiconductor memory device according to the third aspect of the present invention, the common bit line gBL in FIGS. 1 and 2 is formed by the same wiring layer as the divided bit line pair BL1, XBL1. In the prior art 2 in which the hierarchical bit line structure is applied to the SRAM cell, four bit line wirings per cell are required and cannot be formed in the same wiring layer. It was formed using: On the other hand, according to the means 3 of the present invention, since the number of bit line wirings per cell is three, formation using the same wiring layer is possible. Therefore, it can be realized in a wafer manufacturing process equivalent to that of a semiconductor memory device that does not employ the hierarchical bit line structure, and the hierarchical bit line structure can be realized without increasing the manufacturing cost.

【0022】図3、図4は本発明の手段4に係わる実施
例の一例を示す半導体記憶装置のメモリセルレイアウト
を示すものであり、図3はバルクトランジスタと一層目
のメタル配線を、図4は二層目と三層目のメタル配線の
レイアウトを示している。図3、図4に示されるメモリ
セルはフルCMOS型メモリセルの一例であり、Nch
のドライバートランジスタD1、D2とNchのトラン
スファートランジスタT1、T2及びPchの負荷トラ
ンジスタP1、P2の6個のバルクトランジスタが一セ
ルに集積される。図3中のPoly配線PlaとPl
b、メタル1配線M1aとM1b、コンタクト穴C1〜
C6により、P1とD1、P2とD2の二組のインバー
タが、互いの入出力がクロスカップルされるフリップフ
ロップ構造をとり、トランスファートランジスタT1、
T2はワード線であるPlcにより図示されていないが
同一メモリセルアレイ1の同一行の複数のメモリセル間
で共通接続される。さらに図4の配線層と組み合わせ
て、T1、T2のドレイン電極はコンタクト穴C9、C
10、メタル1配線M1e、M1f、ホール1穴HL1
c、HL1d、メタル2配線M2c、M2dを介して最
上層メタルあるでメタル3配線M3a、M3bに接続さ
れる。ここでM3a、M3bはそれぞれ図1、図2で示
される分割されたビット線対BL1、XBL1であり、
図3、図4では図示されないが同一メモリセルアレイ1
の同一列のメモリセルが複数個接続される。M2aはメ
タル2配線で形成される接地配線で、ホール1穴HL1
a、メタル1配線M1c、コンタクト穴C7を介し、ド
ライバートランジスタD1、D2のソース電極に接続さ
れ、M2bはメタル2配線で形成される電源配線で、ホ
ール1穴HL1b、メタル1配線M1d、コンタクト穴
C8を介し、負荷トランジスタP1、P2のソース電極
に接続される。メタル3配線M3cは共通ビット線であ
り、これに限定されないが分割されたビット線対M3
a、M3b間に配置される。
FIGS. 3 and 4 show a memory cell layout of a semiconductor memory device showing an example of an embodiment according to the means 4 of the present invention. FIG. 3 shows a bulk transistor and a first-layer metal wiring, and FIG. Shows the layout of the second and third metal wiring layers. The memory cells shown in FIGS. 3 and 4 are examples of a full CMOS type memory cell,
Driver transistors D1 and D2 and Nch transfer transistors T1 and T2 and Pch load transistors P1 and P2 are integrated in one cell. Poly wirings Pla and Pl in FIG.
b, metal 1 wirings M1a and M1b, contact holes C1 to
Due to C6, two sets of inverters P1 and D1 and P2 and D2 have a flip-flop structure in which the input and output of each other are cross-coupled.
Although not shown, T2 is commonly connected to a plurality of memory cells in the same row of the same memory cell array 1 by a word line Plc. Further, in combination with the wiring layer of FIG. 4, the drain electrodes of T1 and T2 are connected to the contact holes C9 and C9.
10, metal 1 wiring M1e, M1f, hole 1 hole HL1
c, HL1d, and metal 3 wirings M3a and M3b via the metal 2 wirings M2c and M2d. Here, M3a and M3b are the divided bit line pairs BL1 and XBL1 shown in FIGS. 1 and 2, respectively.
Although not shown in FIGS. 3 and 4, the same memory cell array 1
Are connected in the same column. M2a is a ground wiring formed by a metal 2 wiring, and is a hole 1 hole HL1.
a, a metal 1 wiring M1c, connected to the source electrodes of the driver transistors D1, D2 via a contact hole C7, M2b is a power wiring formed of a metal 2 wiring, and is a hole 1 hole HL1b, a metal 1 wiring M1d, a contact hole It is connected to the source electrodes of the load transistors P1 and P2 via C8. The metal 3 wiring M3c is a common bit line, and is not limited to this.
a and M3b.

【0023】以上のように手段4はフルCMOS型メモ
リセルを用い、共通ビット線が分割されたビット線と同
一のメタル配線層で形成され、セル内の電源配線及び接
地配線がビット線とは異なるメタル配線層でビット線と
直交する方向に配置されることが特徴である。フルCM
OSメモリセルを用いることで、より安定的に分割され
たビット線の読み出し時の振幅を大きくすることがで
き、分割により負荷容量が低減されたビット線と相まっ
て、低電圧動作の改善、高速動作が実現できる。また、
図2の63、64のようなPchトランジスタのクロス
カップル素子と組み合わせると読み出し時の分割された
ビット線の電位はほぼフルスイングとなり、分割された
ビット線での定常的な直流電流はゼロとなり、消費電流
の大幅削減を実現できる。同時に図2のサブリード回路
3、サブライト回路4でも定常的な直流電流が流れない
ので、ワード線パルス駆動に代表されるオートパワーダ
ウン手法が不必要となり、オートパワーダウンに関わる
周辺回路を削減できる。ここで、手段3と同様、共通ビ
ット線を形成するための追加のウエハー製造工程は必要
ないので、低コストな半導体記憶装置を実現できる。ま
た、共通ビット線、セル内の電源配線及び接地配線を共
にメタル材料で低抵抗化できるので、共通ビット線の時
定数を低減による高速動作、電源・接地線の低抵抗化に
よる安定動作を実現できる。尚、本発明の手段4では図
4に示されるように、分割ビット線対と共通ビット線対
の配線層を、電源配線と接地配線の配線層より上層で形
成することが望ましい。これはセルの電源配線、接地配
線は寄生容量の影響が小さいのに対し、共通ビット線、
分割ビット線の寄生容量は読み出し時間、プリチャージ
電流に影響を与えるので、これを上層とすることで配線
間容量を低減でき、更なるアクセスタイムの高速化、消
費電流の低減を実現できる。ここで、前述メタル配線と
は、AL(アルミニウム)を材料とする配線でも、Ti
(チタン)やW(タングステン)に代表される高融点金
属を材料とする配線でも、抵抗率を考慮した設計がなさ
れればいずれでも良く、材料もこれに限らない。
As described above, the means 4 uses a full CMOS type memory cell, the common bit line is formed of the same metal wiring layer as the divided bit line, and the power supply wiring and the ground wiring in the cell are different from the bit line. It is characterized by being arranged in a direction perpendicular to the bit lines in different metal wiring layers. Full CM
By using the OS memory cell, the amplitude at the time of reading of the bit line divided more stably can be increased, and the low voltage operation can be improved and the high speed operation can be performed in combination with the bit line whose load capacity is reduced by the division. Can be realized. Also,
When combined with a cross-coupled element of a Pch transistor such as 63 and 64 in FIG. 2, the potential of the divided bit line at the time of reading becomes almost full swing, and the steady DC current in the divided bit line becomes zero, Significant reduction in current consumption can be realized. At the same time, a steady DC current does not flow through the sub-read circuit 3 and the sub-write circuit 4 in FIG. 2, so that an auto power-down method represented by word line pulse driving becomes unnecessary, and peripheral circuits related to the auto power-down can be reduced. . Here, similarly to the means 3, an additional wafer manufacturing process for forming a common bit line is not required, so that a low-cost semiconductor memory device can be realized. In addition, since the common bit line, the power supply wiring in the cell, and the ground wiring can both be made of a metal material with low resistance, high-speed operation by reducing the time constant of the common bit line and stable operation by reducing the resistance of the power and ground lines are realized. it can. In the means 4 of the present invention, as shown in FIG. 4, it is desirable that the wiring layer of the divided bit line pair and the common bit line pair be formed above the power supply wiring and the ground wiring. This is because the power supply wiring and ground wiring of the cell are less affected by the parasitic capacitance, while the common bit line,
Since the parasitic capacitance of the divided bit line affects the read time and the precharge current, by using this as an upper layer, the capacitance between wirings can be reduced, and the access time can be further shortened and the current consumption can be further reduced. Here, the above-mentioned metal wiring means a wiring made of AL (aluminum),
Any wiring made of a high melting point metal represented by (titanium) or W (tungsten) may be used as long as the design is made in consideration of the resistivity, and the material is not limited to this.

【0024】本発明の手段5に係わる半導体記憶装置
は、前述サブリード回路3、サブライト回路4をメモリ
セルのワード線方向のピッチと同一としたものである。
サブリード回路3、サブリード回路4は図2に示される
ようにPch、Nchの両極トランジスタを使用したC
MOS回路を基本として構成され、図2の例ではPch
トランジスタが計8素子、Nchが計10個で構成され
る。この素子数は例えば図3で示される2個のPchト
ランジスタと4個のNchトランジスタを用いたフルC
MOS型メモリセルの4セル分以下に相当し、サブリー
ド回路3、サブライト回路4のレイアウトにフルCMO
Sメモリセルのプロセスルールとレイアウトを使用し配
置することで、ワード線方向のピッチをメモリセルと同
一に配置できると共にビット線方向のサイズも縮小で
き、装置の大幅な小型化を実現できる。
In the semiconductor memory device according to the means 5 of the present invention, the sub read circuit 3 and the sub write circuit 4 have the same pitch in the word line direction of the memory cells.
As shown in FIG. 2, the sub read circuit 3 and the sub read circuit 4 use P-channel and N-channel bipolar transistors.
It is configured based on a MOS circuit, and in the example of FIG.
A total of eight transistors and ten Nch transistors are used. This number of elements is, for example, a full C using two Pch transistors and four Nch transistors shown in FIG.
This corresponds to four or less MOS type memory cells, and the layout of the sub read circuit 3 and the sub write circuit 4 is full CMOS.
By arranging using the process rule and layout of the S memory cells, the pitch in the word line direction can be arranged the same as that of the memory cells, and the size in the bit line direction can be reduced, so that the device can be significantly reduced in size.

【0025】図5は本発明の手段6に係わる実施例の一
例を示す半導体記憶装置の回路構成を示すもので、図1
のサブリード回路3が分割されたビット線対BL1、X
BL1を入力とする差動型センスアンプと共通ビットを
駆動する駆動回路で構成されたものである。図7におい
て、Nchトランジスタ36、37、38とPchトラ
ンジスタ39、310でPchクロスカップルを負荷素
子とした差動型センスアンプが構成される。入力である
分割されたビット線対BL1、XBL1はNchトラン
ジスタ36、37のゲート電極に入力され、リード制御
信号sRDがHとなればセンスアンプが活性され、ビッ
ト線電位差を増幅し出力を共通ビット線駆動回路に送出
する。Pchトランジスタ311、312はセンスアン
プ出力リセット回路であり、リード制御信号sRDがL
であるイコライズや非選択期間中センスアンプ出力をH
にリセットする。Pchトランジスタ32、Nchトラ
ンジスタ34、35は共通ビット線の駆動回路であり、
上記センスアンプ回路の出力を受け、リード制御信号s
RDがHの期間中活性化され、共通ビット線gBLを駆
動する。ここで、ライト期間や非選択ブロックでは、リ
ード制御信号sRDをLとすることで駆動回路の入力は
Hとなり、駆動回路の出力はハイインピーダンスとなる
ので、ライト動作に影響を与えることはなく、また共通
ビット線に接続される他の選択サブリード回路の動作に
影響を与えることはない。
FIG. 5 shows a circuit configuration of a semiconductor memory device showing an example of an embodiment according to the means 6 of the present invention.
Bit line pair BL1, X
It comprises a differential sense amplifier having BL1 as an input and a drive circuit for driving a common bit. In FIG. 7, the Nch transistors 36, 37, 38 and the Pch transistors 39, 310 constitute a differential sense amplifier using a Pch cross couple as a load element. The input divided bit line pair BL1, XBL1 is input to the gate electrodes of the Nch transistors 36, 37. When the read control signal sRD becomes H, the sense amplifier is activated to amplify the bit line potential difference and output the common bit. Send to the line drive circuit. Pch transistors 311 and 312 are sense amplifier output reset circuits, and read control signal sRD is low.
During the equalization or non-selection period,
Reset to. The Pch transistor 32 and the Nch transistors 34 and 35 are driving circuits for a common bit line,
Upon receiving the output of the sense amplifier circuit, the read control signal s
RD is activated during the period of H, and drives the common bit line gBL. Here, in the write period or in the unselected block, the input of the drive circuit becomes H by setting the read control signal sRD to L, and the output of the drive circuit becomes high impedance, so that the write operation is not affected. Also, it does not affect the operation of other selected sub-read circuits connected to the common bit line.

【0026】本発明の手段6では、分割されたビット線
に接続される差動型センスアンプがビット線のわずかな
電位差を高速に増幅し、駆動回路にほぼフルスイングの
入力を供給するので、読み出し時間を大幅に短縮でき、
高速な半導体記憶装置を実現できる。また分割されたビ
ット線に接続されるメモリセルの数が多く負荷容量が大
きい場合でも、アクセスタイムの遅れが生ずることがな
いので、同一共通ビット線のメモリセル数を大幅に増加
でき、高速な大容量の半導体記憶装置を実現できる。ま
た、図5の様なPchクロスカップル負荷型センスアン
プは増幅後直流電流が流れないので、半導体記憶装置の
低消費電流化を実現できる。
In the means 6 of the present invention, the differential sense amplifier connected to the divided bit line amplifies a small potential difference of the bit line at high speed and supplies an almost full-swing input to the drive circuit. Reading time can be greatly reduced,
A high-speed semiconductor memory device can be realized. Even when the number of memory cells connected to the divided bit lines is large and the load capacity is large, there is no delay in access time, so that the number of memory cells on the same common bit line can be greatly increased, and A large-capacity semiconductor memory device can be realized. In the Pch cross-coupled load sense amplifier as shown in FIG. 5, no DC current flows after amplification, so that a reduction in current consumption of the semiconductor memory device can be realized.

【0027】図6は本発明の手段6に係わる別の実施例
の一例を示す半導体記憶装置の回路構成を示すもので、
分割されたビット線対BL1、XBL1を入力とする差
動型センスアンプがカレントミラー型である点が図5と
異なる。図6のカレントミラー型センスアンプを用いる
ことで、分割されたビット線のデータをより確実に増幅
でき、ワード線とリード制御信号sRDの選択タイミン
グのマージンが全く不要となるので、読み出し動作を更
に高速化できる。
FIG. 6 shows a circuit configuration of a semiconductor memory device showing an example of another embodiment according to the means 6 of the present invention.
The difference from FIG. 5 is that the differential sense amplifier having the divided bit line pair BL1, XBL1 as an input is a current mirror type. By using the current mirror type sense amplifier of FIG. 6, the data of the divided bit lines can be amplified more reliably, and the margin for selecting the word line and the read control signal sRD is not required at all. Speed up.

【0028】本発明の手段7に係わる半導体記憶装置
は、上述センスアンプが従来技術3で用いられたCMO
Sの正帰還タイプのラッチ型センスアンプのように、セ
ンスアンプ出力が入力に対し正帰還のフィードバックル
ープを有しないことが特徴で、図5、図6で示されるセ
ンスアンプがその一例である。図5、図6のセンスアン
プはその入力である分割されたビット線とセンスアンプ
出力がゲートで絶縁されており、分割されたビット線の
データに追従して増幅動作が行われるため、分割された
ビットに一瞬誤データが出力されても、その後正常デー
タが現れれば確実にデータ増幅できる。従って、従来技
術3にあったようなオフノイズが入っても誤動作を起こ
さず、安定な記憶装置を実現できる共に、非同期型メモ
リにも本発明を応用できる。特に、リフレッシュ動作の
必要の無いSRAMに本発明を適用すればその効果が大
きい。
In the semiconductor memory device according to the seventh aspect of the present invention, the sense amplifier is a CMO using the sense amplifier of the prior art 3.
It is characterized in that the output of the sense amplifier does not have a positive feedback loop with respect to the input as in the case of the positive feedback type latch type sense amplifier of S, and the sense amplifier shown in FIGS. 5 and 6 is one example. In the sense amplifier of FIGS. 5 and 6, the divided bit line which is the input and the output of the sense amplifier are insulated by the gate, and the amplification operation is performed following the data of the divided bit line. Even if erroneous data is output for a moment, the data can be reliably amplified if normal data appears thereafter. Therefore, a stable storage device can be realized without malfunction even if the off-noise as in the prior art 3 enters, and the present invention can be applied to an asynchronous memory. In particular, if the present invention is applied to an SRAM that does not require a refresh operation, the effect is large.

【0029】ここで、本発明は列方向の分割方式やワー
ド線の選択方式に限定を受けることはなく、分割ワード
線方式と組み合わせて良いことは言うまでもない。
Here, the present invention is not limited to a column division method or a word line selection method, and it goes without saying that the present invention may be combined with the division word line method.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上に述べたように本発明の半導体記憶
装置では以下の効果を有する。
As described above, the semiconductor memory device of the present invention has the following effects.

【0031】手段1により、ビット線の読み出し振幅増
加による安定動作、ビット線プリチャージ時間、プリチ
ャージ電流の大幅削減、共通ビット線の遅延時間低減に
よるアクセスタイムの短縮、周辺回路領域を縮小を実現
でき、安定性の高い、高速な、低消費電流で、小型の半
導体記憶装置を実現できる。
By means 1, the stable operation by increasing the read amplitude of the bit line, the bit line precharge time and the precharge current are greatly reduced, the access time is reduced by reducing the delay time of the common bit line, and the peripheral circuit area is reduced. Thus, a small-sized semiconductor memory device with high stability, high speed, low current consumption and high stability can be realized.

【0032】手段3により、ウエハー製造工程の追加さ
れない、低コストな半導体記憶装置を実現できる。
By means 3, a low-cost semiconductor memory device without adding a wafer manufacturing process can be realized.

【0033】手段4により、低電圧化、消費電力の大幅
削減を実現できる。また、共通ビット線の時定数を低減
による高速動作、電源・接地線の低抵抗化による安定動
作を実現できる。オートパワーダウン制御回路の省略に
よる周辺回路を削減も可能となり、装置の更なる小型化
を実現できる。
By means 4, it is possible to realize a low voltage and a great reduction in power consumption. Further, high-speed operation can be realized by reducing the time constant of the common bit line, and stable operation can be realized by reducing the resistance of the power supply / ground line. The peripheral circuits can be reduced by omitting the auto power down control circuit, and the size of the device can be further reduced.

【0034】手段6により、読み出し時間を大幅に短縮
でき、高速な半導体記憶装置を実現できる。また大容量
の半導体記憶装置に本発明を実施できる。
By means 6, the read time can be greatly reduced and a high-speed semiconductor memory device can be realized. Further, the present invention can be applied to a large-capacity semiconductor memory device.

【0035】手段7により、オフノイズが入っても誤動
作を起こさなり安定な半導体記憶装置を実現できる。ま
た、非同期型の半導体記憶装置にも本発明を実施でき
る。
By means 7, even if off noise enters, a malfunction occurs and a stable semiconductor memory device can be realized. Further, the present invention can be applied to an asynchronous semiconductor memory device.

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

【図1】本発明の手段1、手段2に係わる半導体記憶装
置の概略回路構成図。
FIG. 1 is a schematic circuit configuration diagram of a semiconductor memory device according to means 1 and 2 of the present invention.

【図2】本発明の手段2、手段2に係わる半導体記憶装
置の回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram of the semiconductor memory device according to the means 2 of the present invention;

【図3】本発明の手段4に係わる半導体記憶装置のメモ
リセルレイアウト図。
FIG. 3 is a memory cell layout diagram of the semiconductor memory device according to the means 4 of the present invention.

【図4】本発明の手段4に係わる半導体記憶装置のメモ
リセルレイアウト図。
FIG. 4 is a memory cell layout diagram of the semiconductor memory device according to the means 4 of the present invention.

【図5】本発明の手段6、手段7に係わる半導体記憶装
置の回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to means 6 and 7 of the present invention.

【図6】本発明の手段6、手段7に係わる半導体記憶装
置の回路図。
FIG. 6 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to means 6 and 7 of the present invention.

【図7】従来の半導体記憶装置の回路構成図。FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional semiconductor memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 メモリセルアレイ 3 サブリード回路 4 サブライト回路 6 サブメモリセルブロック 7 選択回路 11 ワード線選択回路 12 サブR/W制御回路 MC11、MC12、MC1m メモリセル BL1、XBL1 分割されたビット線 gBL、XgBL 共通ビット線 sWL1、sWL2、sWLm ワード線 sRD、XsRD リード制御信号 sWT、XsWT ライト制御信号 D1、D2 メモリセルドライバートランジスタ
(Nch) T1、T2 メモリセルトランスファトランジスタ
(Nch) P1、P2 メモリセル負荷トランジスタ(Pc
h)
Reference Signs List 1 memory cell array 3 sub read circuit 4 sub write circuit 6 sub memory cell block 7 selection circuit 11 word line selection circuit 12 sub R / W control circuit MC11, MC12, MC1m memory cell BL1, XBL1 divided bit lines gBL, XgBL common bit Line sWL1, sWL2, sWLm Word line sRD, XsRD Read control signal sWT, XsWT Write control signal D1, D2 Memory cell driver transistor (Nch) T1, T2 Memory cell transfer transistor (Nch) P1, P2 Memory cell load transistor (Pc)
h)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 27/108 H01L 27/10 681B 21/8242 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/108 H01L 27/10 681B 21/8242

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】メモリセルが接続されるビット線対が同一
列方向に複数個に分割されたビット線対を備える半導体
記憶装置において、前記分割されたビット線対の少なく
とも一方のビット線を入力とするサブリード回路と、前
記分割されたビット線対に書き込みデータを出力するサ
ブライト回路と、前記サブリード回路の出力及び前記サ
ブライト回路の入力が接続される共通ビット線とを備
え、前記共通ビット線は前記分割されたビット線対と同
一方向に配置され、前記分割されたビット線一対当たり
一本の共通ビット線が配線され、前記共通ビット線には
複数の前記サブリード回路及び複数の前記サブライト回
路が接続されていることを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device comprising a plurality of bit line pairs to which a memory cell is connected divided into a plurality of bit lines in the same column direction, wherein at least one of the divided bit line pairs is inputted. A sub-read circuit, a sub-write circuit that outputs write data to the divided bit line pair, and a common bit line to which an output of the sub-read circuit and an input of the sub-write circuit are connected. The lines are arranged in the same direction as the divided bit line pairs, and one common bit line is wired per pair of the divided bit lines, and the common bit line has a plurality of the sub read circuits and a plurality of the sub read circuits. A semiconductor memory device to which a write circuit is connected.
【請求項2】前記分割メモリセルに接続されるメモリセ
ルが、SRAMセルであることを特徴とする請求項1の
半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory cells connected to said divided memory cells are SRAM cells.
【請求項3】前記共通ビット線は、前記分割されたビッ
ト線対と同一配線層で形成されることを特徴とする請求
項1又は請求項2記載の半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said common bit line is formed in the same wiring layer as said divided bit line pair.
【請求項4】前記SRAMセルは、一セル当たり6個の
バルクトランジスタが配置されるフルCMOSセルであ
り、セル内の電源配線及び接地配線は前記分割ビット対
とは異なる配線層で、前記分割されたビット線対と直交
する方向に配置されることを特徴とする請求項3記載の
半導体記憶装置。
4. The SRAM cell is a full CMOS cell in which six bulk transistors are arranged per cell, and a power supply wiring and a ground wiring in the cell are formed in a wiring layer different from the divided bit pair. 4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein said semiconductor memory device is arranged in a direction orthogonal to said bit line pair.
【請求項5】前記サブリード回路と前記サブライト回路
は、前記メモリセルのワード線方向のピッチと同一ピッ
チで配置されることを特徴とする請求項1、請求項2、
請求項3又は請求項4記載の半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said sub read circuit and said sub write circuit are arranged at the same pitch as a pitch of said memory cells in a word line direction.
The semiconductor memory device according to claim 3.
【請求項6】前記サブリード回路は、前記分割されたビ
ット線対を入力とする差動型センスアンプと前記共通ビ
ット線を駆動する駆動回路より構成されることを特徴と
する請求項1、請求項2、請求項3、請求項4又は請求
項5記載の半導体記憶装置。
6. The sub-read circuit according to claim 1, wherein said sub-read circuit comprises a differential sense amplifier having said divided bit line pair as an input and a drive circuit for driving said common bit line. 6. The semiconductor memory device according to claim 2, 3, 4, or 5.
【請求項7】前記差動型センスアンプは、前記分割され
たビット線に対し正帰還フィードバックループを有しな
いことを特徴とする請求項6記載の半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein said differential sense amplifier does not have a positive feedback loop for said divided bit lines.
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6741487B2 (en) 2001-11-09 2004-05-25 Fujitsu Limited Semiconductor memory
US6870788B2 (en) 2001-11-09 2005-03-22 Fujitsu Limited Semiconductor memory having a plurality of word lines shared by adjacent local block
JP2006295177A (en) * 2005-04-08 2006-10-26 Samsung Electronics Co Ltd Layout structure in semiconductor memory device and layout method thereof
CN101233574A (en) * 2005-06-14 2008-07-30 高通股份有限公司 Methods and apparatus for reading a full-swing memory array
JP2009116994A (en) * 2007-11-08 2009-05-28 Toshiba Corp Semiconductor storage device
JP2009230787A (en) * 2008-03-21 2009-10-08 Fujitsu Ltd Memory device and memory control method
JP2009289347A (en) * 2008-05-30 2009-12-10 Fujitsu Ltd Memory circuit and control method thereof
JP2010257554A (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Panasonic Corp Semiconductor storage device
WO2012081159A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 パナソニック株式会社 Semiconductor memory device
JP2012238377A (en) * 2006-01-06 2012-12-06 Nec Corp Semiconductor memory
US8693238B2 (en) 2006-08-07 2014-04-08 Nec Corporation MRAM having variable word line drive potential
WO2015079608A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 株式会社ソシオネクスト Semiconductor storage device
US9876977B2 (en) 2014-01-22 2018-01-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solid-state imaging device
WO2019049385A1 (en) * 2017-09-11 2019-03-14 ウルトラメモリ株式会社 Sub-amplifier, switching device and semiconductor device

Cited By (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7417914B2 (en) 2001-11-09 2008-08-26 Fujitsu Limited Semiconductor memory device
US6870788B2 (en) 2001-11-09 2005-03-22 Fujitsu Limited Semiconductor memory having a plurality of word lines shared by adjacent local block
US7016238B2 (en) 2001-11-09 2006-03-21 Fujitsu Limited Semiconductor memory device
US7248534B2 (en) 2001-11-09 2007-07-24 Fujitsu Limited Semiconductor memory device
KR100847279B1 (en) * 2001-11-09 2008-07-21 후지쯔 가부시끼가이샤 Semiconductor memory
US6741487B2 (en) 2001-11-09 2004-05-25 Fujitsu Limited Semiconductor memory
JP2006295177A (en) * 2005-04-08 2006-10-26 Samsung Electronics Co Ltd Layout structure in semiconductor memory device and layout method thereof
JP2012212500A (en) * 2005-06-14 2012-11-01 Qualcomm Inc Methods and apparatus for reading full-swing memory array
CN101233574B (en) * 2005-06-14 2015-09-16 高通股份有限公司 For reading the method for full-swing memory array
CN101233574A (en) * 2005-06-14 2008-07-30 高通股份有限公司 Methods and apparatus for reading a full-swing memory array
JP2008544434A (en) * 2005-06-14 2008-12-04 クゥアルコム・インコーポレイテッド Method and apparatus for reading a full swing memory array
JP2012238377A (en) * 2006-01-06 2012-12-06 Nec Corp Semiconductor memory
US8693238B2 (en) 2006-08-07 2014-04-08 Nec Corporation MRAM having variable word line drive potential
JP2009116994A (en) * 2007-11-08 2009-05-28 Toshiba Corp Semiconductor storage device
JP2009230787A (en) * 2008-03-21 2009-10-08 Fujitsu Ltd Memory device and memory control method
JP2009289347A (en) * 2008-05-30 2009-12-10 Fujitsu Ltd Memory circuit and control method thereof
JP2010257554A (en) * 2009-04-28 2010-11-11 Panasonic Corp Semiconductor storage device
US8830774B2 (en) 2010-12-16 2014-09-09 Panasonic Corporation Semiconductor memory device
CN102906819A (en) * 2010-12-16 2013-01-30 松下电器产业株式会社 Semiconductor memory device
WO2012081159A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 パナソニック株式会社 Semiconductor memory device
CN102906819B (en) * 2010-12-16 2016-01-06 株式会社索思未来 Semiconductor storage
WO2015079608A1 (en) * 2013-11-27 2015-06-04 株式会社ソシオネクスト Semiconductor storage device
JPWO2015079608A1 (en) * 2013-11-27 2017-03-16 株式会社ソシオネクスト Semiconductor memory device
US9786360B2 (en) 2013-11-27 2017-10-10 Socionext Inc. Static semiconductor memory device using a single global data line
US9876977B2 (en) 2014-01-22 2018-01-23 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Solid-state imaging device
WO2019049385A1 (en) * 2017-09-11 2019-03-14 ウルトラメモリ株式会社 Sub-amplifier, switching device and semiconductor device
JPWO2019049385A1 (en) * 2017-09-11 2020-10-22 ウルトラメモリ株式会社 Sub-amplifiers, switching devices, and semiconductor devices
US11094367B2 (en) 2017-09-11 2021-08-17 Ultramemory Inc. Semiconductor device with sub-amplifier
JP7014452B2 (en) 2017-09-11 2022-02-01 ウルトラメモリ株式会社 Sub-amplifiers, switching devices, and semiconductor devices

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