JP2000235796A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2000235796A
JP2000235796A JP3695399A JP3695399A JP2000235796A JP 2000235796 A JP2000235796 A JP 2000235796A JP 3695399 A JP3695399 A JP 3695399A JP 3695399 A JP3695399 A JP 3695399A JP 2000235796 A JP2000235796 A JP 2000235796A
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clock signal
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 読み出し動作にともなう消費電力を節減す
る。 【解決手段】 メモリセルアレイ1に保持される信号の
レベルを判別し、その結果にもとづいて、ハイレベルま
たはロウレベルの信号をデータ線Dへ出力する読出回路
3が、動作の高速性に優れる第1読出回路3aと、消費
電力が低い第2読出回路3bとを備えている。選択回路
4は、選択信号Sにもとづいて、第1および第2読出回
路3a,3bのいずれかを選択し、選択した一方を、イ
ネーブル信号Eに同期して動作させる。これにより、高
速性が要求される用途または動作期間においては、高速
性を発揮し、高速性が必要とされないときには、不必要
な消費電力を節減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、メモリセルアレ
イを備える半導体装置に関し、特に、消費電力またはメ
モリセルの損耗を低減するための改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図24は、半導体メモリを備えた従来の
半導体装置の概略構成を示すブロック図である。この従
来装置150は、メモリセルアレイ91、読出回路9
3、ワード線デコーダ97、および、ビット線セレクタ
98を備えている。メモリセルアレイ91には、複数の
メモリセル(図示を略する)が配列されており、その各
々は、ワード線Wの一つとビット線Bの一つとに接続さ
れている。
【0003】メモリセルに保持されているデータが読み
出されるときには、装置150は、つぎのように動作す
る。まず、複数のメモリセルの中で、読み出しの対象と
される一つを指定するアドレス信号Aが入力される。す
ると、ワード線デコーダ97は、複数のワード線Wの中
で、指定されたメモリセルが接続された一つを選択して
駆動する。
【0004】その結果、駆動されたワード線に接続され
た複数のメモリセルの保持信号が、それぞれ、複数のビ
ット線Bを通じてビット線セレクタ98へ出力される。
ビット線セレクタ98は、複数のビット線Bの中で、指
定されたメモリセルが接続された一つを選択し、その保
持信号を読出回路93へ伝える。読出回路93は、入力
された保持信号が、ハイレベルおよびロウレベルのいず
れであるかを判別し、判別されたレベルの信号を、イネ
ーブル信号Eに同期して、データ線Dへと出力する。以
上のようにして、選択された特定のメモリセルに保持さ
れるデータが読み出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、CPUと、半
導体メモリを含む周辺回路とが、単一の半導体チップへ
組み込まれたMCU(マイクロコントローラ、または、マ
イクロコンピュータ)では、近年において、一層の高速
性が要求されるとともに、環境への配慮という観点から
も、より低い消費電力で動作することが、求められるよ
うになっている。高速性に関しては、半導体メモリの読
出回路の動作速度が、MCU全体の速度を規定するのが通
例であり、消費電力に関しても、半導体メモリにおける
消費電力が、MCU全体の消費電力の大半部を占めてい
る。
【0006】ところが、高速性と低消費電力とは、技術
的に相反する要求であり、双方を両立的に充足すること
は、容易ではない。したがって、MCUを用いた製品を製
作するMCUのユーザは、通例においては、それぞれの目
的に応じて、高速性に優れるMCUと低消費電力のMCUと
を、使い分けていた。しかしながら、ユーザが製作する
製品によっては、高速性が優先する動作期間と、高速性
は無用であり低消費電力が優先する動作期間とが混在す
る用途も有り得る。このような用途においても、高速動
作が可能なMCUを用いる必要があり、電力を不必要に消
費する結果となっていた。
【0007】このような用途において、消費電力をでき
るだけ抑えるために、高速性に優れるMCUを用いつつ
も、低消費電力が優先するときには、MCUに備わるCPUの
動作停止モード、または、ウェイトモードなどを利用す
ることでMCUの無用な動作を抑えたり、MCUへ外部から供
給する外部クロック信号の分周比を変更することでCPU
が同期するクロック信号(すなわち、内部クロック信
号)の周波数を低く抑えるなどの手だても、講じられて
いた。
【0008】しかしながら、高速動作が可能なMCUで
は、その読出回路には、消費電力の大きい電流駆動型で
あるカレントミラー回路が用いられている。カレントミ
ラー回路では、定常的に流れる電流が大きいために、内
部クロックを低速にして動作速度を緩めても、消費電力
に大きな変化がない。このため、MCUの消費電力は、有
効には節減されないという問題点があった。
【0009】以上の説明は、MCUを例としたが、MCUに限
らず、半導体メモリを搭載する半導体装置一般におい
て、その用途や動作期間に応じて、読出回路の特性が、
高速性を優先する要求と低消費電力を優先する要求と
に、柔軟に対応し得る半導体装置が求められていた。
【0010】また、不揮発性の半導体メモリにおいて
は、読出回路と対をなす書込回路の動作速度を不必要に
高めると、データを保持するメモリセルの損耗が早まる
という問題点があった。このため、書込回路の特性につ
いても、半導体装置の用途や動作期間に応じて、高速性
を優先する要求とメモリセルの保護を優先する要求と
に、柔軟に対応し得ることが望まれていた。
【0011】この発明は、従来の装置における上記した
問題点を解消するためになされたもので、動作速度への
要求の優先度に、読出回路または書込回路の特性が柔軟
に対応でき、それによって、消費電力またはメモリセル
の損耗を低減することのできる半導体装置を得ることを
目的とする。
【0012】なお、単に、共通のデータ線に複数の読出
回路が接続された形態を開示する文献として、特開平5-
81865号公報、および、特開平6-275081号公報が知られ
ている。
【0013】
【課題を解決するための手段】第1の発明の装置は、半
導体装置であって、複数のメモリセルを有するメモリセ
ルアレイと、前記複数のメモリセルの中で、指定された
ものが保持する信号を読み出し、出力する第1読出回路
と、前記複数のメモリセルの中で、指定されたものが保
持する信号を読み出し、出力するとともに、前記第1読
出回路よりも動作速度が遅く消費電力が低く、かつ、前
記第1読出回路と排他的に動作する第2読出回路と、を
備える。
【0014】第2の発明の装置は、第1の発明の半導体
装置において、前記メモリセルアレイにアクセスするCP
Uを、さらに備え、当該CPUが、レジスタを備えており、
前記第1および第2読出回路は、前記レジスタに保持さ
れる信号にもとづいて、排他的に動作する。
【0015】第3の発明の装置は、第1の発明の半導体
装置において、クロック信号に同期して動作するととも
に、前記メモリセルアレイにアクセスするCPUと、外部
から入力される外部クロック信号を複数通りに分周し、
複数の周期を有する信号を生成するとともに、その中の
一つを選択して前記クロック信号として前記CPUへ供給
する分周器と、前記クロック信号の前記外部クロック信
号に対する分周比を基準値と比較するコンパレータと、
をさらに備え、前記コンパレータの比較結果において前
記分周比が前記基準値を境として大きいときには、前記
第1および第2読出回路の中で、前記第2読出回路のみ
が動作し、逆に小さいときには、前記第1読出回路のみ
が動作する。
【0016】第4の発明の装置は、第3の発明の半導体
装置において、外部端子を、さらに備え、前記コンパレ
ータは、前記外部端子から入力される信号が表現する値
を前記基準値とする。
【0017】第5の発明の装置は、第1の発明の半導体
装置において、クロック信号に同期して動作するととも
に、前記メモリセルアレイにアクセスするCPUと、前記
クロック信号の1クロック周期の開始から一定時間後ま
での遅延時間を、前記1クロック周期ごとに表現するパ
ルスを生成する基準遅延生成回路と、前記CPUが前記第
1または第2読出回路の動作開始を指示する時期が、前
記遅延時間以内であるか否かを判定する判定回路と、を
さらに備え、前記判定回路の判定結果において、前記時
期が前記遅延時間以内であるときには、前記第1および
第2読出回路の中で、前記第1読出回路のみが動作し、
逆に以内でないときには、前記第2読出回路のみが動作
する。
【0018】第6の発明の装置では、第1ないし第5の
いずれかの発明の半導体装置において、前記第1および
第2読出回路が読み出しの対象とするメモリセルが、互
いに同一のメモリセルである。
【0019】第7の発明の装置は、半導体装置であっ
て、複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、前
記複数のメモリセルの中の指定されたものへ、イネーブ
ル信号に同期して、データ信号を書き込む第1書込回路
と、前記複数のメモリセルの中の指定されたものへ、イ
ネーブル信号に同期して、かつ、前記第1書込回路とは
排他的に、データ信号を書き込むとともに、前記第1書
込回路よりも動作速度が遅い第2書込回路と、を備え
る。
【0020】
【発明の実施の形態】<A. 実施の形態の概略>図1
は、本発明の実施の形態の概略を示すブロック図であ
る。この装置100は、メモリセルアレイ1、読出回路
3、ワード線デコーダ7、ビット線セレクタ8、およ
び、選択回路4を備えている。メモリセルアレイ1に
は、複数のメモリセル(図示を略する)が、マトリクス
状に配列されている。複数のメモリセルの各々は、ワー
ド線Wの一つとビット線Bの一つとに接続されている。
【0021】メモリセルに保持されているデータが読み
出されるときには、装置100は、つぎのように動作す
る。まず、複数のメモリセルの中で、読み出しの対象と
される一つを指定するアドレス信号Aが入力される。す
ると、ワード線デコーダ7は、複数のワード線Wの中
で、指定されたメモリセルが接続された一つを選択して
駆動する。
【0022】その結果、駆動されたワード線に接続され
た複数のメモリセルの保持信号が、それぞれ、複数のビ
ット線Bを通じてビット線セレクタ8へ出力される。ビ
ット線セレクタ8は、複数のビット線Bの中で、指定さ
れたメモリセルが接続された一つを選択し、その保持信
号を読出回路3へ伝える。読出回路3は、指定されたメ
モリセルが保持する保持信号を読み出してデータ線Dへ
と出力する回路であり、より具体的には、保持信号がハ
イレベルおよびロウレベルのいずれであるかを判別し、
判別されたレベルの信号を、イネーブル信号Eに同期し
て、データ線Dへと出力する。
【0023】以上のようにして、指定された特定のメモ
リセルに保持されるデータが読み出される。複数ビット
のデータを同時に読み出すこと(すなわち、並列読み出
し)を可能にするためには、メモリセルアレイ1、ビッ
ト線セレクタ8、および、読出回路3の組が、複数組設
けられ、それぞれが、異なるデータ線Dへと接続され
る。
【0024】装置100は、選択回路4が備わり、さら
に、読出回路3が第1読出回路3aおよび第2読出回路
3bを備えている点において、従来装置150とは、特
徴的に異なっている。一方の第1読出回路3aは、第2
読出回路3bに比べて、動作の高速性に優れるように構
成され、他方の第2読出回路3bは、第1読出回路3a
よりも、消費電力が低くなるように構成されている。
【0025】選択回路4は、入力される選択信号Sにも
とづいて、第1および第2読出回路3a,3bのいずれ
かを選択的に(すなわち、排他的に)動作させる。すな
わち、選択回路4は、選択信号Sが第1読出回路3aを
指定している期間では、第1読出回路3aのイネーブル
信号として機能する制御信号Caを、イネーブル信号Eに
同期してアクティブにする。逆に、選択信号Sが第2読
出回路3bを指定する期間では、選択回路4は、第2読
出回路3bのイネーブル信号として機能する制御信号Cb
を、イネーブル信号Eに同期してアクティブにする。
【0026】装置100では、読み出し動作が以上のよ
うに行われるので、高速性が要求される用途または動作
期間においては、高速性を発揮することができ、高速性
よりも低消費電力が要求されるときには、消費電力を低
く抑えることができる。すでに述べたように、半導体メ
モリを備える半導体装置では、読出回路の速度が装置全
体の速度を規定し、読出回路の消費電力が、装置全体の
消費電力の無視できない部分を占めているので、装置1
00では、消費電力が効果的に節減される。選択信号S
を設定する形態には、様々な好ましい形態があり得る。
これについては、実施の形態1〜5で説明する。
【0027】読出回路だけでなく、図示しない書込回路
についても、同様に、複数の特性を持った書込回路を備
え、選択的に(すなわち、排他的に)動作させることが
可能である。それによって、メモリセルの損耗の抑制を
図ることができる。この形態については、実施の形態6
で説明する。
【0028】また、第1および第2読出回路3a,3b
の各々が、読み出しの対象とするメモリセルは、必ずし
も、同一である必要はなく、別個のメモリセルであっ
て、アドレスのみが共通していてもよい。この形態につ
いては、変形例で説明する。
【0029】<B.1. 実施の形態1>はじめに、実施の
形態1について説明する。
【0030】<B.1.1. 装置の全体構成>図2は、実施
の形態1の半導体装置の構成を示すブロック図である。
この装置101では、単一の半導体チップに、CPU1
1、半導体メモリ、データバス5、および、アドレスバ
ス6が配設されている。半導体メモリには、メモリセル
アレイ群10、ワード線デコーダ7、ビット線セレクタ
8、読出回路3、および、選択回路4が備わっている。
また、読出回路3は、高速動作に優れる第1読出回路3
aと、低消費電力において優れる第2読出回路3bとを
備えている。同一の読出回路3の中で、第1および第2
読出回路3a,3bは、互いに並列に接続されている。
【0031】装置101では、m(≧2)ビットのデー
タの並列読み出しが可能なように、メモリセルアレイ群
10が、m個のメモリセルアレイ1を備えている。m個
のメモリセルアレイ1には、互いに共通のアドレス空間
が割り当てられている。ビット線セレクタ8、読出回路
3、および、選択回路4も、それぞれ、m個備わってお
り、それぞれが、メモリセルアレイ1に、一対一で接続
されている。m個の読出回路3は、データバス5を構成
するデータ線D0〜Dmへ、一対一で接続されている。
【0032】なお、選択回路4が、読出回路3ごとに個
別に設けられる代わりに、m個の読出回路3が、単一の
選択回路4に共通に接続されてもよい。このとき、装置
101は、選択回路4を1個備えておれば足りる。
【0033】CPU11は、半導体メモリにアクセス可能
なように構成されている。すなわち、CPU11は、半導
体メモリの動作を制御する。メモリセルに保持されてい
るデータを読み出すときには、CPU11は、まず、アド
レス信号Aをアドレスバス6へ出力する。ワード線デコ
ーダ7は、アドレス信号Aをデコードすることにより、
複数のワード線W1〜Wnの中で、アドレス信号Aが割り当
てられたメモリセル、すなわち、読み出しの対象とされ
るメモリセルが接続されるワード線を駆動する。
【0034】その結果、m個のメモリセルアレイ1のそ
れぞれにおいて、駆動されたワード線に接続された複数
のメモリセルの保持信号が、ビット線B1〜Bkを通じてビ
ット線セレクタ8へ出力される。ビット線セレクタ8
は、アドレス信号Aをデコードすることにより、ビット
線B1〜Bkの中で、アドレス信号Aが割り当てられたメモ
リセルが接続されるビット線を選択し、その保持信号を
読出回路3へ伝える。したがって、m個の読出回路3
へ、m個のメモリセルアレイ1から読み出されたmビッ
トの保持信号が、個別に、しかも、同時に入力される。
【0035】CPU11には、レジスタ12が備わってお
り、このレジスタ12には、選択信号Sが保持されてい
る。そして、レジスタ12が保持する選択信号Sは、選
択回路4へ入力されている。CPU11は、さらに、読出
回路3へ保持信号が入力された後の適当な時期に、アク
ティブのイネーブル信号Eを選択回路4へ伝える。選択
回路4は、これに同期して、制御信号Caまたは制御信号
Cbのいずれかをアクティブにする。制御信号Ca,Cbのい
ずれが選択されるかは、選択信号Sにもとづいて決定さ
れる。
【0036】制御信号Ca,Cbのいずれかがアクティブに
なると、それに応答して、m個の読出回路3の各々の中
で、第1および第2読出回路3a,3bの一方のみが、
動作を開始する。m個の第1読出回路3a、または、m
個の第2読出回路3bが出力するハイレベルまたはロウ
レベルの信号は、データバス5を構成するm個のデータ
線D0〜Dmに、個別に、かつ、同時に出力される。データ
バス5に出力されたmビットのデータは、CPU11によ
って読み取られる。
【0037】以上のように、装置101では、選択信号
Sが、CPU11に備わるレジスタ12の内容によって決
定されるので、CPU11の動作を規定するプログラムに
よって、第1および第2読出回路3a,3bの間の切替
を行うことが可能である。このプログラムは、メモリセ
ルアレイ群10に搭載することも可能であり、また、装
置101に接続され、CPU11がアクセス可能な外部の
記憶媒体に搭載することも可能である。
【0038】一般に、装置101のユーザが使用するア
プリケーションプログラムには、高速動作を必要とする
ものと、必要としないものとが有り得る。また、同一の
プログラムにおいても、その動作期間の中で、高速動作
を必要とする期間と、必要としない期間とが有り得る。
装置101は、このようなアプリケーションプログラム
の内容に応じて、高速動作と消費電力の節減とを、選択
的に実現する。
【0039】<B.1.2. 読出回路>つぎに、第1読出回
路3aおよび第2読出回路3bの内部構成について説明
する。図3は、第1読出回路3aの内部構成の好ましい
例を示すブロック図である。この例では、第1読出回路
3aは、センスアンプ15とバッファ16とを備えてい
る。センスアンプ15は、ビット線セレクタ8を通じて
入力されるメモリセルの保持信号I0のレベルを判別
し、判別結果に応じたハイレベルまたはロウレベルの出
力信号Jを生成する。センスアンプ15は、アクティブ
の制御信号Caに応答して、出力信号Jを出力する。
【0040】バッファ16は、アクティブの制御信号Ca
に応答して、出力信号Jを、例えばデータ線D0へと出力
する。センスアンプ15とバッファ16へ、同一の制御
信号Caが入力される代わりに、それぞれに、別個の制御
信号が入力されてもよい。それによって、センスアンプ
15が出力信号Jを出力する時期よりも、バッファ16
がデータを出力する時期を遅らせ、データ線D0へ安定し
た信号を出力することが可能となる。
【0041】図4は、センスアンプ15の内部構成の一
例を示す回路図である。このセンスアンプ15では、NM
OS22,23、および、PMOS24,25によって、差動
増幅器が構成されている。センスアンプ15には、さら
に、差動増幅器をオン(導通)・オフ(遮断)するNMOS
21が備わっている。このセンスアンプ15は、メモリ
セルアレイ1に備わるメモリセルの各々が、保持信号I
0として、非反転信号INと反転信号IN*の対を記憶
することを前提としている。
【0042】NMOS22のゲート電極には、非反転信号I
Nが入力され、NMOS23のゲート電極には、反転信号I
*が入力される。制御信号Caとして、アクティブ(こ
の例では、ハイレベル)の信号が入力されると、NMOS2
1がオンすることにより、差動増幅器が動作状態とな
る。その結果、PMOS25のドレイン電極から、非反転信
号INと反転信号IN*の差を増幅して得られるハイレ
ベルまたはロウレベルの出力信号Jが出力される。
【0043】制御信号Caがノーマルであるときには、NM
OS21はオフするので、差動増幅器は休止状態となる。
差動増幅器が休止状態にあるときには、センスアンプ1
5には、消費電流は流れない。しかしながら、差動増幅
器が動作状態にあるときには、出力信号Jがハイレベル
またはロウレベルに定まっている定常状態においても、
センスアンプ15には消費電流が流れ続ける。このよう
に、図4のセンスアンプ15は、動作速度は高いが、消
費電流は大きいという特性を有している。
【0044】図5は、センスアンプ15の内部構成の別
の一例を示す回路図である。このセンスアンプ15にお
いても、NMOS22,23、および、PMOS24,25によ
って、差動増幅器が構成されている。また、差動増幅器
をオン・オフするNMOS21が、さらに備わっている。こ
のセンスアンプ15は、メモリセルの各々が、保持信号
として、非反転信号のみを記憶するメモリセルアレイ1
にも対応可能である。
【0045】NMOS22のゲート電極には、保持信号I0
が入力される。メモリセルの各々が、非反転信号INと
非反転信号IN*の対を保持するときには、図5が例示
するように、その一方のみが、保持信号I0として入力
される。NMOS23のゲート電極には、図示しない基準電
位生成回路で生成される基準電位Refが入力される。基
準電位Refは、保持信号I0をハイレベルとロウレベル
とに振り分ける境界の電位に設定される。基準電位生成
回路を設置する代わりに、基準とすべきメモリセルを設
定しておき、その保持信号を用いてもよい。
【0046】制御信号Caとしてアクティブの信号が入力
されることによって、差動増幅器が動作状態となると、
PMOS24のドレイン電極から、保持信号I0と基準電位
Refの差を増幅して得られるハイレベルまたはロウレベ
ルの出力信号Jが出力される。図5のセンスアンプ15
も、動作速度は高いが、消費電流は大きいという特性を
有している。
【0047】図6は、バッファ16の内部構成を示す回
路図である。このバッファ16は、従来周知のトライス
テートバッファを備えている。トライステートバッファ
は、制御信号Caがアクティブであるときには、データ線
D0へ出力信号Jをそのまま、あるいは、電流増幅して、
出力し、制御信号Caがノーマルであるときには、出力を
ハイインピーダンス(遮断状態)にする。
【0048】図7は、第2読出回路3bの内部構成を一
例を示すブロック図である。この例では、第2読出回路
3bには、センスアンプ15が設置されず、バッファ1
6のみが備わる。バッファ16は、例えば、図6と同様
に、トライステートバッファを備える。ただし、バッフ
ァ16に含まれるトランジスタ素子のサイズが、第1読
出回路3aでは大きく、第2読出回路3bでは小さく設
定されている。あるいは、バッファ16が、第1読出回
路3aではNMOS回路で構成され、第2読出回路3bでは
CMOS回路で構成される。したがって、第2読出回路3b
は、第1読出回路3aに比べて、動作速度は劣るもの
の、消費電流は小さくなる。
【0049】<B.1.3. 選択回路>図8は、選択回路4
の内部構成の一例を示す回路図である。この選択回路4
は、AND回路27,28、および、インバータ29を
備えている。AND回路27には、イネーブル信号Eが
入力されるとともに、選択信号Sの反転信号がインバー
タ29を通じて入力される。AND回路28には、選択
信号Sとイネーブル信号Eとが入力される。
【0050】その結果、AND回路27は、選択信号S
がノーマルでイネーブル信号Eがアクティブであるとき
に限り、制御信号Caとしてアクティブの信号を出力す
る。また、AND回路28は、選択信号Sとイネーブル
信号Eの双方がアクティブであるときに限り、制御信号
Cbとしてアクティブの信号を出力する。すなわち、この
例では、選択信号Sは、第1読出回路3aを選択すべき
時にはノーマルとなり、第2読出回路3bを選択すべき
時には、アクティブとなる。
【0051】図9は、選択回路4へ入力される選択信号
Sを保持するレジスタ12の内部構成を模式的に示す説
明図である。図9の例では、レジスタ12は、8ビット
レジスタとして構成され、最下位ビットb0に、選択信号
Sが保持される。
【0052】<B.2. 実施の形態2>図10は、実施の
形態2の半導体装置の構成を示すブロック図である。こ
の装置102は、CPU11が配設されず、半導体メモリ
を制御するためのアドレス信号A、イネーブル信号E、
および、選択信号Sが、装置の外部から入力される点に
おいて、実施の形態1の装置101とは特徴的に異なっ
ている。
【0053】装置101には、外部装置を接続すること
が可能な外部端子30〜33が、さらに備わっている。
アドレス信号Aを伝達するアドレスバス6は、外部端子
30に接続されている。また、選択信号Sおよびイネー
ブル信号Eを伝達する信号線は、それぞれ、外部端子3
1,32に接続されている。また、データ信号を伝達す
るデータバス5は、外部端子33へ接続されている。
【0054】CPU11を備えない装置102において
も、外部から選択信号Sを入力することによって、装置
102の用途、または、動作期間に応じて、第1および
第2読出回路3a,3bのいずれかを選択的に使用する
ことが可能である。それによって、高速動作と低消費電
流とを、選択自在に達成することができる。
【0055】<B.3. 実施の形態3>図11は、実施の
形態3の半導体装置の構成の一部を示すブロック図であ
る。図11は、図2との相違点を明瞭にするために、図
2と同一部分の図示を省略している。この装置103
は、分周器37およびコンパレータ36が、さらに備わ
っている点において、実施の形態1の装置101とは、
特徴的に異なっている。そして、選択信号Sは、CPU1
1から直接に出力されるのではなく、コンパレータ36
を通じて出力される。
【0056】分周器37は、複数段に縦属接続された単
位分周器38を備えている。各単位分周器38は、反復
的に入力されるパルスを分周することにより、その周期
を二倍に拡張する。装置103には、さらに、外部クロ
ック信号EClkを外部から入力するための外部端子39が
備わっている。外部クロック信号EClkは、外部端子39
を通じて、分周器37の中の最前段の単位分周器38へ
入力される。その結果、分周器37の内部では、外部ク
ロック信号EClkを、2倍、4倍、・・・、32倍に分周
して得られる複数の周期を持つパルスが生成される。
【0057】CPU11には、レジスタ35が備わってい
る。分周器37は、レジスタ35に保持されるレジスタ
値Vにもとづいて、複数のパルスの中から一つを選択
し、クロック信号ClkとしてCPU11へ伝達する。CPU1
1は、このクロック信号Clkに同期して動作する。した
がって、CPU11によって制御される半導体メモリも、
クロック信号Clkに同期して動作する。
【0058】コンパレータ36は、レジスタ値Vを基準
値と比較し、その結果に応じて、選択信号Sの値を決定
する。例えば、レジスタ値Vが基準値よりも小さく、そ
の結果、分周比の低い(したがって、周波数の高い)ク
ロック信号Clkが得られるときには、第1読出回路3a
を選択するように、選択信号Sの値が決定される。逆
に、レジスタ値Vが基準値以上であって、その結果、分
周比の高い(したがって、周波数の低い)クロック信号
Clkが得られるときには、第2読出回路3bを選択する
ように、選択信号Sの値が決定される。
【0059】このように、装置103では、クロック信
号Clkの外部クロック信号EClkに対する分周比の大きさ
に応じて、第1および第2読出回路3a,3bの間の切
替が行われる。すなわち、CPU11が同期するクロック
信号Clkの周波数に応じて、第1および第2読出回路3
a,3bの間での適切な使い分けが、自動的に行われ
る。
【0060】また、CPU11は、その動作を規定するプ
ログラムにもとづいて、レジスタ値Vを書き換えること
が可能である。したがって、プログラムの種類、また
は、一つのプログラムの中での様々な動作期間ごとに、
必要に応じて、CPU11の動作速度を変えることが可能
である。さらに、CPU11の動作速度の変化に応じて、
選択信号Sの設定が、コンパレータ36によって行われ
るので、プログラムの中で、第1および第2読出回路3
a,3bの間の使い分けについては、指示を行う必要が
ない。
【0061】図12は、レジスタ35の構造を模式的に
示す説明図である。この例では、レジスタ35は、8ビ
ットレジスタとして構成され、最下位3ビットb0〜b2
に、レジスタ値Vが保持される。そして、レジスタ値V
の値が1ずつ大きくなるのにともない、分周比が2倍ず
つ高くなるように、レジスタ値Vと分周比との関係が設
定されている。
【0062】図13は、コンパレータ36の内部構成の
一例を示す回路図である。この例は、レジスタ値Vと分
周比との関係が、図12が示すように設定されているこ
とを、前提としている。コンパレータ36は、ビットb0
とビットb1の論理積を出力するAND回路40と、AN
D回路40の出力とビットb2との論理和を、選択信号S
として出力するOR回路41とを、備えている。
【0063】したがって、レジスタ値Vが、2進数で"0
11"以上であるときには、選択信号Sとしてハイレベル
が出力され、"010"以下であるときには、ロウレベルが
出力される。その結果、分周比が4分周以下であるとき
には、第1読出回路3aが選択され、分周比が8分周以
上であるときには、第2読出回路3bが選択される。
【0064】<B.4. 実施の形態4>図14は、実施の
形態4の半導体装置の構成の一部を示すブロック図であ
る。図14は、図2と同一部分の図示を省略している。
この装置104は、コンパレータが参照する基準値が、
外部から入力可能なように構成される点において、実施
の形態3の装置103とは、特徴的に異なっている。す
なわち、装置104には、コンパレータ36の代わり
に、コンパレータ36aが備わっており、基準値を表現
する基準信号REを、コンパレータ36aへと伝えるため
の外部端子45および信号線46が、さらに備わってい
る。
【0065】図15が示すように、コンパレータ36a
には、例えば、3ビット幅のレジスタ値Vが、レジスタ
35から入力されると同時に、それと同一幅の基準信号
REが、外部端子45を通じて入力される。コンパレータ
36aは、双方の値を比較し、レジスタ値Vが基準信号
REよりも大きいか否かに応じて、選択信号Sの値を決定
する。
【0066】このように、装置104では、第1および
第2読出回路3a,3bの間で使い分けを行うための分
周比の基準値が、外部装置によって設定可能である。こ
のため、外部クロック信号EClkの周波数に応じて、適切
な基準値を設定することが可能である。すなわち、分周
比だけでなく、外部クロック信号EClkの周波数が変わっ
ても、それに応じた適切な第1および第2読出回路3
a,3bの間の使い分けを行うことができる。
【0067】<B.5. 実施の形態5>図16は、実施の
形態5の半導体装置の構成の一部を示すブロック図であ
る。図16は、図2と同一部分の図示を省略している。
この装置105は、コンパレータ36の代わりに、基準
遅延生成回路50および判定回路51が設置されている
点において、実施の形態3の装置103とは、特徴的に
異なっている。基準遅延生成回路50は、クロック信号
Clkの立ち上がりエッジ(または、立ち下がりエッジ)
で定義される1クロック周期の開始時期から、一定時間
遅れた遅延時間を表現する基準遅延パルス信号Pを生成
する。基準遅延生成回路50は、例えば、クロック信号
Clkの立ち上がりエッジに同期して、一定パルス幅のパ
ルスを生成する、従来周知のワンショットパルス生成回
路によって構成される。
【0068】判定回路51は、基準遅延パルス信号P
と、読出回路3の読み出し動作の開始を指示するイネー
ブル信号Eとを比較し、それにもとづいて選択信号Sを
出力する回路であり、例えば、図17の回路図に示すよ
うに構成される。この例では、イネーブル信号Eをセッ
ト入力信号とするSRラッチ60、基準遅延パルス信号
Pをセット入力とするSRラッチ61、SRラッチ60
の出力を一方入力に受信するNAND回路66,および、NA
ND回路66の出力とSRラッチ61の出力とを二入力と
するNAND回路67を備えている。SRラッチ60はNAND
回路62,63を有しており、SRラッチ61はNAND回
路64,65を有している。NAND回路67の出力は、選
択信号Sとして選択回路4へ伝えられるとともに、NAND
回路66の他方入力へ入力される。
【0069】図18は、基準遅延生成回路50、判定回
路51、および、選択回路4の動作を説明するタイミン
グチャートである。この例では、基準遅延生成回路50
は、クロック信号Clkの立ち上がりから一定の遅延時間T
pを表現する基準遅延パルス信号Pを生成する。基準遅
延パルス信号Pのロウレベルで表現される遅延時間Tp
は、クロック信号Clkの周期が、長い周期T1であって
も、短い周期T2であっても、不変である。
【0070】イネーブル信号Eは、クロック信号Clkに
同期して出力される。判定回路51は、基準遅延パルス
信号Pとイネーブル信号Eとが立ち下がるときに、選択
信号Sをロウレベルへとリセットする。判定回路51
は、さらに、イネーブル信号Eがハイレベルに立ち上が
ったときの基準遅延パルス信号Pを読み取り、そのレベ
ルに応じて、選択信号Sのレベルを設定する。
【0071】クロック信号Clkが長い周期T1を持つとき
には、イネーブル信号Eを読み取る時期は、遅延時間Tp
をすでに経過している。このため、読み取られるレベル
P1は、ハイレベルとなる。このとき、判定回路51は、
選択信号Sを、ハイレベルに設定する。したがって、イ
ネーブル信号Eがハイレベル(アクティブ)となったと
きに、制御信号Cbがハイレベル(アクティブ)となり、
制御信号Caはロウレベル(ノーマル)を維持する。その
結果、第1および第2読出回路3a,3bの中で、第2
読出回路3bのみが動作する。
【0072】一方、クロック信号Clkが短い周期T2を持
つときには、イネーブル信号Eを読み取る時期は、遅延
時間Tpの範囲内にある。このため、読み取られるレベル
P2は、ロウレベルとなる。このとき、判定回路51は、
選択信号Sを、ロウレベルのままにとどめる。したがっ
て、イネーブル信号Eがハイレベル(アクティブ)とな
ったときに、制御信号Caがハイレベル(アクティブ)と
なり、制御信号Cbはロウレベル(ノーマル)を維持す
る。その結果、第1および第2読出回路3a,3bの中
で、第1読出回路3aのみが動作する。
【0073】このように、装置105では、クロック信
号Clkの外部クロック信号EClkに対する分周比ではな
く、クロック信号Clkそれ自体の周期が、一定の基準値
と比較され、その結果に応じて、第1および第2読出回
路3a,3bの間での選択が行われる。このため、クロ
ック信号Clkが、分周比の変化だけでなく、外部クロッ
ク信号EClkの周波数の変化に由来して、変化した場合に
おいても、常に、クロック信号Clkの周波数に応じた適
切な選択が、第1および第2読出回路3a,3bの間で
行われる。
【0074】図17は、外部クロック信号EClkを分周し
てクロック信号ClkとしてCPU11へ供給する分周器37
が備わる装置例を示したが、図19が示すように、分周
器37が備わらず、外部端子39を通じて入力される外
部クロック信号EClkが、クロック信号Clkとして、直接
にCPU11へ供給されてもよい。この装置105aにお
いても、基準遅延生成回路50には、クロック信号Clk
が入力される。したがって、装置105と同様に、クロ
ック信号Clkの周波数に応じた適切な選択が、第1およ
び第2読出回路3a,3bの間で行われる。
【0075】<B.6. 実施の形態6>図20は、実施の
形態6の半導体装置の構成を示すブロック図である。こ
の装置106は、並列接続された特性の異なる二つの書
込回路72a,72bを備えた書込回路72が設けられ
た点において、実施の形態1の装置101とは、特徴的
に異なっている。読出回路3は、実施の形態1〜5のよ
うに、特性の異なる第1および第2読出回路3a,3b
を備えてもよいし、また、単一の読出回路のみを備えて
もよい。
【0076】図20には、m個のメモリセルアレイ1の
中の一部のみが、代表として示されているが、装置10
6では、選択回路71と書込回路72の組が、メモリセ
ルアレイ1ごとに設けられている。そして、m個の書込
回路72は、データバス5を構成するデータ線D0〜Dm
へ、一対一で接続されている。
【0077】書込回路72は、それが接続されるデータ
線(例えば、データ線D0)が伝達するデータ信号を、イ
ネーブル信号Ewに同期して、指定されたメモリセル70
へ書き込むための回路である。選択回路71は、第1お
よび第2書込回路72a,72bの双方が出力するデー
タ信号のいずれかを、選択信号Swにもとづいて選択し、
メモリセルアレイ1に備わるすべてのメモリセル70へ
と伝達する。CPU11には、レジスタ73が備わってお
り、選択信号Swは、このレジスタ73に保持されてい
る。イネーブル信号Ewも、CPU11から出力される。
【0078】図21は、第1書込回路72a、第2書込
回路72b、および、メモリセル70の内部構成を示す
回路図である。メモリセル70は、互いに直列に接続さ
れた記憶素子75およびトランスファーゲート76を備
えている。記憶素子75は、例えば、ゲート絶縁層に強
誘電体を有するMOSトランジスタである。その一方主電
極は接地電位線に接続され、ゲート電極は、選択回路7
1の出力信号を伝達する信号線に接続されている。ま
た、トランスファーゲート76の一方主電極は、ビット
線B1〜Bkの一つ(例えば、ビット線Bi)に接続され、そ
のゲート電極は、ワード線W1〜Wnの一つ(例えば、ワー
ド線Wj)に接続されている。
【0079】第1書込回路72aは、互いに縦属接続さ
れたインバータ81、インバータ82、および、トラン
スファーゲート80を備えている。インバータ81の入
力は、例えばデータ線D0へ接続され、トランスファーゲ
ート80の一方主電極は、選択回路71の一方入力へ接
続されている。また、トランスファーゲート80のゲー
ト電極には、イネーブル信号Ewを伝える信号線が接続さ
れている。
【0080】第2書込回路72bでは、キャパシタ83
と抵抗素子84とを有する積分回路と、トランスファー
ゲート80とが、縦属接続されている。積分回路の入力
は、例えばデータ線D0へ接続され、トランスファーゲー
ト80の一方主電極は、選択回路71の他方入力へ接続
されている。トランスファーゲート80のゲート電極に
は、第1書込回路72aのトランスファーゲート80と
同様に、イネーブル信号Ewが入力される。選択回路71
は、例えば、従来周知の二入力型のセレクタで構成され
る。
【0081】つぎに、図20および図21を参照しつ
つ、書き込み動作について説明する。メモリセル70に
データ信号を書き込むときには、CPU11は、まず、ア
ドレス信号Aをアドレスバス6へ出力する。ワード線デ
コーダ7は、アドレス信号Aをデコードすることによ
り、複数のワード線W1〜Wnの中で、アドレス信号Aが割
り当てられたメモリセル、すなわち、書き込みの対象と
されるメモリセルが接続されるワード線(例えば、ワー
ド線Wj)を駆動する。
【0082】それと同時に、ビット線セレクタ8は、ア
ドレス信号Aをデコードすることにより、ビット線B1〜
Bkの中で、アドレス信号Aが割り当てられたメモリセル
が接続されるビット線(例えば、ビット線Bi)を駆動す
る。その結果、ワード線Wjとビット線Biとに接続される
トランスファーゲート76がオンする。
【0083】CPU11は、その後、イネーブル信号Eを
アクティブ(図21の例では、ハイレベル)にする。そ
の結果、例えばデータ線D0が伝達するデータ信号が、第
1および第2書込回路72a,72bの双方を通じて、
選択回路71の二入力へと入力される。選択回路71
は、レジスタ73に保持される選択信号Swにもとづい
て、第1および第2書込回路72a,72bの出力のい
ずれかを選択し、メモリセルアレイ1に属するすべての
記憶素子75のゲート電極へ伝達する。
【0084】メモリセルアレイ1に属する複数のメモリ
セル70の中で、アドレス信号Aで指定された一つ、す
なわち、トランスファーゲート76がオンしている一つ
に限って、その記憶素子75の一対の主電極間に電圧が
印加されているため、その記憶素子75にのみ、選択回
路71が出力するデータ信号が書き込まれる。その後、
イネーブル信号Ewが、ノーマルへと復帰することによ
り、書き込み動作が終了する。
【0085】以上の書き込み動作において、第1および
第2書込回路72a,72bのそれぞれが出力するデー
タ信号の波形は、図22の波形図によって描かれる。デ
ータ線(例えば、データ線D0)を通じて、第1および第
2書込回路72a,72bへ入力されるデータ信号(図
22の最上段の曲線)が、あるパルス幅を有する矩形パ
ルスであれば、第1書込回路72aの出力信号は、同様
の矩形パルスとなる。これに対して、第2書込回路72
bの出力信号は、矩形パルスに緩やかに追随して立ち上
がるパルスとなる。
【0086】すなわち、第1書込回路72aの出力信号
は、立ち上がりが急峻であるのに対し、第2書込回路7
2bの出力信号は、立ち上がりが緩やかである。言い換
えると、第1書込回路72aは高速に動作し、第2書込
回路72bは緩やかに動作する。
【0087】メモリセル70は、書き込みおよび消去を
反復的に受けることにより、経時的に劣化する場合があ
る。特に、メモリセル70が、図21に例示するような
不揮発性のメモリセルである場合には、劣化が早く、書
き込み可能な回数には制限がある。そして、メモリセル
70が被る損傷は、印加されるパルス状のデータ信号の
立ち上がりが急峻なほど、大きいことが知られている。
【0088】装置106では、書込回路72として、動
作速度が高く、高速書き込みを可能にする第1書込回路
72aと、動作速度が低く、メモリセル70の損傷を少
なくする第2書込回路72bとが、備わっており、選択
回路71によって選択自在に、双方の出力の一方のみ
が、メモリセルアレイ1へと伝えられる。このため、高
速書き込みを必要とする用途または動作期間には、高速
書き込みを可能にし、そうでない用途または動作期間に
は、不必要な高速動作を抑え、メモリセル70の損傷を
抑えることができる。
【0089】特に、装置106では、選択信号Swが、CP
U11に備わるレジスタ73の内容によって決定される
ので、CPU11の動作を規定するプログラムによって、
第1および第2書込回路72a,72bの間の切替を行
うことが可能である。また、選択信号Swを決定する形態
に関して、実施の形態2〜5と同様に、外部から入力す
る形態、クロック信号Clkの分周率にもとづいて決定す
る形態、および、クロック信号Clkの周期それ自体にも
とづいて決定する形態、などを採ることも可能である。
さらに、実施の形態1〜5と、実施の形態6とを組み合
わせて、読出回路3と書込回路72の双方に関して、二
つの回路が並列に接続された形態を採ることも可能であ
る。
【0090】さらに、装置106では、第1および第2
書込回路72a,72bの双方が動作し、それら出力す
るデータ信号が、選択回路71によって選択されて、メ
モリセルアレイ1へと伝えられたが、選択回路71によ
って、第1および第2書込回路72a,72bの一方の
みが動作するように、装置106を変形することも可能
である。それによって、無用な消費電力を節減すること
が可能となる。装置106とその変形のいずれの形態に
おいても、第1および第2書込回路72a,72bは、
メモリセルアレイ1の中で、アドレス信号Aによって指
定された特定のメモリセル70へ、排他的に(すなわ
ち、一方のみが選択的に)データ信号を書き込むように
動作する。
【0091】<B.7. 変形例>実施の形態1〜5では、
第1および第2読出回路3a,3bの双方へ、共通のメ
モリセルの保持信号が入力される例を示した。しかしな
がら、図23のブロック図が示すように、アドレスが共
通で別個のメモリセルの保持信号が、第1および第2読
出回路3a,3bへ、個別に入力されるように、装置を
構成することも可能である。
【0092】この装置107では、メモリセルアレイ1
には、アドレスを共通にする第1メモリセルアレイ1a
および第2メモリセルアレイ1bが備わっている。ビッ
ト線セレクタ8には、第1メモリセルアレイ1aのビッ
ト線Bを選択する第1ビット線セレクタ8aと、第2メ
モリセルアレイ1bのビット線Bを選択する第2ビット
線セレクタ8bとが備わっている。そして、第1ビット
線セレクタ8aには第1読出回路3aが接続され、第2
ビット線セレクタ8bには第2読出回路3bが接続され
ている。第1および第2読出回路3a,3bの双方の出
力が、共通のデータ線Dに接続される点は、実施の形態
1〜5と同様である。
【0093】この装置107においても、第1および第
2読出回路3a,3bのいずれかが、選択回路4によっ
て、選択的に動作するので、消費電力を低減することが
できる。また、装置107では、第1メモリセルアレイ
1aを高速動作に優れ、第2メモリセルアレイ1bを低
消費電力に優れるように、構成することにより、高速性
を必要としない場合の消費電力を、さらに節減すること
が可能となる。
【0094】第1および第2ビット線セレクタ8a,8
bの間でも、同様に特性を異ならせることによって、消
費電力を一層節減することが可能となる。これに対し
て、実施の形態1〜5の各装置では、メモリセルアレイ
1の半導体チップに占める面積を、装置107に比べ
て、約半分にまで小さく抑えることができるという、利
点がある。
【0095】
【発明の効果】第1の発明の装置では、動作速度が高い
第1読出回路と消費電力が低い第2読出回路とが設けら
れ、排他的に(すなわち、いずれか一方のみが選択的
に)動作するという、特開平5-81865号公報、および、
特開平6-275081号公報のいずれにも開示のない特徴が備
わる。このため、読み出し動作の高速性が要求されると
きには、高速動作を実現し、高速動作が無用であるとき
には、不必要な消費電力を抑えることができる。すなわ
ち、高速性と低消費電力とを選択自在に実現できるとい
う従来技術にない効果が得られる。また、読み出し速度
への要求が異なる様々な用途へ、単一の装置で対応する
ことができる。
【0096】第2の発明の装置では、CPUに備わるレジ
スタに保持される信号にもとづいて選択的に、第1およ
び第2読出回路が動作するので、CPUの動作を規定する
プログラム(ソフトウェア)によって、高速動作と低消
費電力動作との間の切替を行うことができる。
【0097】第3の発明の装置では、クロック信号の分
周比が基準値に対して大きいときには、高速動作を実現
する読出回路が動作し、逆に、小さいときには、低消費
電力を実現する読出回路が動作する。すなわち、分周比
に応じて、適切な動作が自動的に実現する。
【0098】第4の発明の装置では、基準値が外部入力
によって可変であるため、分周比だけでなく、外部クロ
ック信号の周波数を変えたときにも、それに応じて、第
1および第2読出回路の間で、適切な切替え動作を行う
ことができる。
【0099】第5の発明の装置では、CPUがメモリセル
アレイへのアクセスを開始する時期が、クロック信号の
1クロック周期の開始から一定時間後までの遅延時間以
内であるときには、高速動作を実現する読出回路が動作
し、逆に、遅延時間以内でないときには、低消費電力を
実現する読出回路が動作する。このため、CPUのクロッ
ク信号の周波数が変わっても、周波数に応じた適切な動
作が自動的に実現する。
【0100】第6の発明の装置では、第1および第2読
出回路が保持信号のレベルを判別する対象とするメモリ
セルが、互いに同一のメモリセルであるので、互いにア
ドレスのみを共通にする別個のメモリセルを対象とする
形態に比べて、メモリセルアレイが占める面積が、約半
分に節減される。
【0101】第7の発明の装置では、一方が他方よりも
動作速度が高い第1および第2書込回路が備わり、いず
れかが、データ信号を選択的にメモリセルへ書き込むの
で、書き込み動作の高速性が要求されるときには、高速
動作を実現し、高速動作が無用であるときには、書き込
み速度を抑えてメモリセルの損耗を抑制することができ
る。すなわち、高速性とメモリセルの保護とが、選択自
在に実現する。また、書き込み速度への要求が異なる様
々な用途へ、単一の装置で対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 各実施の形態の概略を示すブロック図であ
る。
【図2】 実施の形態1の装置のブロック図である。
【図3】 図2の第1読出回路のブロック図である。
【図4】 図3のセンスアンプの回路図である。
【図5】 図3のセンスアンプの別の例の回路図であ
る。
【図6】 図3のバッファの回路図である。
【図7】 図2の第2読出回路のブロック図である。
【図8】 図2の選択回路の回路図である。
【図9】 図2のレジスタの構成を示す説明図である。
【図10】 実施の形態2の装置のブロック図である。
【図11】 実施の形態3の装置のブロック図である。
【図12】 図11のレジスタの構成を示す説明図であ
る。
【図13】 図11のコンパレータの回路図である。
【図14】 実施の形態4の装置のブロック図である。
【図15】 図14のコンパレータの動作を示す説明図
である。
【図16】 実施の形態5の装置のブロック図である。
【図17】 図16の判定回路の回路図である。
【図18】 図16の装置の動作を示すタイミングチャ
ートである。
【図19】 実施の形態5の装置の変形例を示すブロッ
ク図である。
【図20】 実施の形態6の装置のブロック図である。
【図21】 図20の書込回路とメモリセルの構成を示
す回路図である。
【図22】 図21の書込回路の動作を示す波形図であ
る。
【図23】 変形例の装置のブロック図である。
【図24】 従来の装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 メモリセルアレイ、3a 第1読出回路、3b 第
2読出回路、4 選択回路、11 CPU、12 レジス
タ、36 コンパレータ、37 分周器、45外部端
子、50 基準遅延生成回路、51 判定回路、70
メモリセル、71 選択回路、72a 第1書込回路、
72b 第2書込回路、A アドレス信号、Clk クロ
ック信号、E イネーブル信号、Ew イネーブル信号、
EClk 外部クロック信号、I0 保持信号、RE 基準信
号、S 選択信号、Sw 選択信号、P 基準遅延パルス
信号。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のメモリセルを有するメモリセルア
    レイと、 前記複数のメモリセルの中で、指定されたものが保持す
    る信号を読み出し、出力する第1読出回路と、 前記複数のメモリセルの中で、指定されたものが保持す
    る信号を読み出し、出力するとともに、前記第1読出回
    路よりも動作速度が遅く消費電力が低く、かつ、前記第
    1読出回路と排他的に動作する第2読出回路と、を備え
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記メモリセルアレイにアクセスするCP
    Uを、さらに備え、 当該CPUは、レジスタを備えており、 前記第1および第2読出回路は、前記レジスタに保持さ
    れる信号にもとづいて、排他的に動作する、請求項1に
    記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 クロック信号に同期して動作するととも
    に、前記メモリセルアレイにアクセスするCPUと、 外部から入力される外部クロック信号を複数通りに分周
    し、複数の周期を有する信号を生成するとともに、その
    中の一つを選択して前記クロック信号として前記CPUへ
    供給する分周器と、 前記クロック信号の前記外部クロック信号に対する分周
    比を基準値と比較するコンパレータと、をさらに備え、 前記コンパレータの比較結果において前記分周比が前記
    基準値を境として大きいときには、前記第1および第2
    読出回路の中で、前記第2読出回路のみが動作し、逆に
    小さいときには、前記第1読出回路のみが動作する、請
    求項1に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 外部端子を、さらに備え、 前記コンパレータは、前記外部端子から入力される信号
    が表現する値を前記基準値とする、請求項3に記載の半
    導体装置。
  5. 【請求項5】 クロック信号に同期して動作するととも
    に、前記メモリセルアレイにアクセスするCPUと、 前記クロック信号の1クロック周期の開始から一定時間
    後までの遅延時間を、前記1クロック周期ごとに表現す
    るパルスを生成する基準遅延生成回路と、 前記CPUが前記第1または第2読出回路の動作開始を指
    示する時期が、前記遅延時間以内であるか否かを判定す
    る判定回路と、をさらに備え、 前記判定回路の判定結果において前記時期が前記遅延時
    間以内であるときには、前記第1および第2読出回路の
    中で、前記第1読出回路のみが動作し、逆に以内でない
    ときには、前記第2読出回路のみが動作する、請求項1
    に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記第1および第2読出回路が読み出し
    の対象とするメモリセルが、互いに同一のメモリセルで
    ある、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の半導
    体装置。
  7. 【請求項7】 複数のメモリセルを有するメモリセルア
    レイと、 前記複数のメモリセルの中の指定されたものへ、イネー
    ブル信号に同期して、データ信号を書き込む第1書込回
    路と、 前記複数のメモリセルの中の指定されたものへ、イネー
    ブル信号に同期して、かつ、前記第1書込回路とは排他
    的に、データ信号を書き込むとともに、前記第1書込回
    路よりも動作速度が遅い第2書込回路と、を備える半導
    体装置。
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