JP2003051188A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体メモリの消費電力を削減し、読み出し動
作および書き込み動作を高速に実行する。 【解決手段】ビット線上のデータを増幅するラッチは、
第1活性化信号の活性化に応じて同時に活性化される。
読み出し動作時に動作する増幅トランジスタおよび書き
込み動作時に動作するスイッチトランジスタは、第2活
性化信号の活性化をソースで受け、センスアンプ列毎に
活性化される。増幅トランジスタおよびスイッチトラン
ジスタの動作数が減るため、動作時の消費電力が削減さ
れる。また、第2活性化信号線の配線長を従来に比べ短
くできるため、第2センスアンプ制御回路の駆動能力を
小さくできる。この結果、読み出し動作におけるセンス
アンプの消費電力を大幅に削減できる。第2活性化信号
線の負荷が小さくなることで第2活性化信号の伝達時間
が短縮されるため、読み出し動作時間および書き込み動
作時間を短縮できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、センスアンプを有
する半導体メモリに関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、従来のDRAMのメモリコアを示し
ている。メモリコアには、4つのメモリブロックBLK0-3
が形成されている。各メモリブロックBLKは、2つのメ
モリセルアレイALYおよびこれ等メモリセルアレイALYに
共有されるセンスアンプ列RSA(RSA0-3)を有してい
る。センスアンプ列RSAは、例えば図の横方向に沿って
配置された1024個のセンスアンプ(図示せず)で構成さ
れている。メモリセルアレイALYは、ワード線WLおよび
ビット線BL(または/BL)により選択される複数のメモ
リセルMCを有している。センスアンプ列RSAには、図の
横方向に沿って、第1活性化信号PSA(PSA0-3)、NSA
(NSA0-3)、第2活性化信号/RCL(/RCL0-3)、および
第3活性化信号WCL(WCL0-3)の信号線がそれぞれ配線
されている。以降の説明では、各信号の符号(PSA、NS
A、/RCL、WCL等)を、その信号が伝達される信号線の符
号としても使用する。
【0003】また、メモリコアは、センスアンプ列RSA
にそれぞれ対応する第1センスアンプ制御回路C1(C1-
0、C1-1、C1-2、C1-3)、第2センスアンプ制御回路C2
(C2-0、C2-1、C2-2、C2-3)、メモリセルアレイALYに
それぞれ対応するロウデコーダRDEC、およびコラムデコ
ーダCDECを有している。第1センスアンプ制御回路C1
は、上位のロウアドレスR1、R0に応じて第1活性化信号
PSA(PSA0-3)、NSA(NSA0-3)を活性化する。第1活性
化信号PSA、NSAの活性化により、対応するセンスアンプ
列RSA内の全センスアンプのラッチ(後述)が活性化さ
れる。第2センスアンプ制御回路C2は、上位のロウアド
レスR1、R0に応じて第2活性化信号/RCLおよび第3活性
化信号WCLを活性化する。
【0004】ロウデコーダRDECは、上位のロウアドレス
R1、R0を含む3ビットのロウアドレスRADDに応じて活性
化され、下位のロウアドレスRADDに応じてワード線WLを
選択する。コラムデコーダCDECは、コラムアドレスCADD
に応じて、コラム選択信号CL(CL0、1、...)を活性化
する。コラム選択信号CLは、4つのメモリブロックBLK0
-3に共通の信号である。コラム選択信号CLの活性化によ
り、第1活性化信号PSA、NSAにより活性化されたセンス
アンプ列RSAの所定のコラムスイッチ(後述)がオンす
る。すなわち、コラム選択信号CLに応じてセンスアンプ
が選択される。
【0005】図7は、図6のセンスアンプ列RSA0の詳細
を示している。センスアンプ列RSA1-3も、センスアンプ
列RSA0と同一の構造である。図7は、図6を90度回転
させた様子を示している。センスアンプ列RSA0は、ビッ
ト線対BL、/BLにそれぞれ対応して複数のセンスアンプS
Aを有している。センスアンプSAの両端には、センスア
ンプSAとメモリセルアレイALYとを分離するアイソレー
ションゲートが形成されている。アイソレーションゲー
トは、それぞれ、ビット線選択信号/SBTL、/SBTRで制御
されている。すなわち、センスアンプ列RSA0は、ビット
線選択信号/SBTL、/SBTRにより、両側のメモリセルアレ
イALYに共有されている。
【0006】センスアンプSAは、ラッチ2、読み出し制
御回路4、および書き込み制御回路6を有している。ラ
ッチ2は、入力と出力を互いに接続した2つのCMOSイン
バータで構成されている。ラッチ2は、第1活性化信号
PSA0、NSA0の活性化時(それぞれ高レベル、低レベル)
に活性化され、ビット線BL(または/BL)のデータを増
幅し、増幅したデータをラッチする。第1活性化信号線
PSA0、NSA0は、センスアンプ列RSA0の全センスアンプSA
に共通に配線されている。このため、第1活性化信号線
PSA0、NSA0の配線長は長く、負荷容量は大きい。読み出
し動作時および書き込み動作時に、第1活性化信号PSA
0、NSA0の活性化により、センスアンプ列RSA0内の全ラ
ッチ2が同時に活性化される。
【0007】読み出し制御回路4は、増幅トランジスタ
4aおよびスイッチトランジスタ4b(コラムスイッ
チ)をビット線BL、/BL毎に有している。増幅トランジ
スタ4aは、ゲートをビット線BL(または/BL)に接続
し、ソースを第2活性化信号線/RCL0に接続している。
スイッチトランジスタ4bは、ソースを増幅トランジス
タ4aのドレインに接続し、ゲートをコラム選択信号線
CLに接続し、ドレインを読み出しデータバス線RDB0(ま
たは/RDB0)に接続している。第2活性化信号線/RCL0
は、センスアンプ列RSA0の全センスアンプSAの増幅トラ
ンジスタ4aに共通に配線されている。このため、第2
活性化信号線/RCL0の配線長は長く、負荷容量は大き
い。
【0008】増幅トランジスタ4aは、ゲートで受けた
読み出しデータを増幅し、ドレインに出力する機能を有
している。このようにゲートをビット線に接続したセン
スアンプの回路方式は、一般にダイレクトセンス方式と
称されている。ダイレクトセンス方式では、ビット線B
L、/BLは、読み出しデータバス線RDB0、/RDB0に直接接
続されない。このため、メモリセルMCから読み出された
データを完全に増幅する前にコラム選択信号CLを活性化
しても、ビット線BL、/BL上のデータが破壊されること
なく、読み出し動作は正しく実行される。すなわち、高
速動作に適している。
【0009】書き込み制御回路6は、直列に接続された
2つのスイッチトランジスタ6a、6bをビット線BL、
/BL毎に有している。スイッチトランジスタ6aの一端
は、書き込みデータバス線WDB0(または/WDB)に接続さ
れている。スイッチトランジスタ6b(コラムスイッ
チ)の一端は、ビット線BL(または/BL)に接続されて
いる。スイッチトランジスタ6a、6bの2つのゲート
は、それぞれ第3活性化信号線WCL0およびコラム選択信
号線CL(CL0-1)に接続されている。第3活性化信号線W
CL0は、センスアンプ列RSA0の全センスアンプSAのスイ
ッチトランジスタ6aに共通に配線されている。このた
め、第3活性化信号線WCL0の配線長は長く、負荷容量は
大きい。
【0010】図8は、上述したDRAMの動作を示してい
る。この例では、DRAMは、スタンバイ状態STBYのとき
に、外部からアクティブコマンドACTVを受け、この後、
読み出しコマンドREAD、書き込みコマンドWRITEを受
け、読み出し動作および書き込み動作を順次実行する。
さらに、DRAMは、書き込み動作の後、外部からプリチャ
ージコマンドを受け、ビット線対BL、/BLをプリチャー
ジ(イコライズ)する。
【0011】まず、アクティブコマンドACTVおよびロウ
アドレスRADDが供給される。ロウアドレスRADDに応じた
メモリブロックBLKのビット線リセット信号/BRSが低レ
ベルに変化し、ビット線対BL、/BLのプリチャージが解
除される(図8(a))。図6のロウデコーダRDECは、
ロウアドレスRADDに応じてワード線WLを活性化する(図
8(b))。ワード線WLの活性化により、メモリセルMC
からビット線BL(または/BL)にデータが読み出される
(図8(c))。
【0012】次に、ロウアドレスRADDに対応する第1セ
ンスアンプ制御回路C1は、第1活性化信号PSA、NSAを活
性化する(図8(d))。第1活性化信号線PSA、NSA
は、メモリブロックBLK内の全てのセンスアンプSAのラ
ッチに接続されている。このため、第1活性化信号線PS
A、NSAの活性化により、メモリブロックBLK内の全ての
ラッチ2が増幅動作を開始し、ビット線BL、/BLの電圧
差が増幅される(図8(e))。さらに、メモリブロッ
クBLK内の全てのラッチ2は、増幅したデータをラッチ
する。
【0013】また、ロウアドレスRADDに対応する第2セ
ンスアンプ制御回路C2は、第2活性化信号/RCLおよび第
3活性化信号WCLを活性化する(図8(f))。第2活
性化信号線/RCLの活性化により、図7の読み出し制御回
路4における増幅トランジスタ4aにソース電圧が供給
され、増幅トランジスタ4aが動作を開始する。第3活
性化信号WCLの活性化により、図7の書き込み制御回路
6におけるスイッチトランジスタ6aがオンする。この
とき、コラム選択信号CLは活性化されていないため、ビ
ット線BL、/BLと書き込みデータバス線WDB、/WDBが接続
されることはない。
【0014】なお、第2活性化信号線/RCLおよび第3活
性化信号線WCLは、図6に示したように、メモリブロッ
クBLKの全てのセンスアンプSAで共有されているため、
その配線長が長く、配線容量等の負荷が大きい。その結
果、第2活性化信号線/RCLおよび第3活性化信号線WCL
の波形は鈍り、その伝達時間が長くなる。このため、第
2活性化信号/RCLおよび第3活性化信号WCLは、読み出
しコマンドREADおよび書き込みコマンドWRITEを待つこ
となく活性化される。例えば、読み出しコマンドREADを
受けてから第2活性化信号/RCLを変化させたのでは、読
み出し制御回路4の動作の開始が遅くなり、読み出しサ
イクルが長くなってしまう。書き込み制御回路6につい
ても、同様である。
【0015】ビット線BL(または/BL)上のデータが増
幅された後、読み出しコマンドREADおよびコラムアドレ
スCADDが供給される。図6のコラムデコーダCDECは、コ
ラムアドレスCADDに応じてコラム選択信号CLのいずれか
を活性化する(図8(g))。コラム選択信号CLの活性
化により、図7のスイッチトランジスタ4bがオンし、
増幅トランジスタ4aにより増幅された相補の読み出し
データが、読み出しデータバス線RDB、/RDBに伝達され
る。この後、図6のアンプAMPは、読み出しデータを増
幅し、外部に出力する。
【0016】次に、書き込みコマンドWRITE、コラムア
ドレスCADD、および書き込みデータが供給される。この
とき、ワード線WLおよびセンスアンプSAは活性化された
状態を保持している。書き込みデータは、図6のアンプ
AMPにより増幅され、相補の書き込みデータとして書き
込みデータバスWDB、/WDBに伝達される。コラムデコー
ダCDECは、コラムアドレスCADDに応じてコラム選択信号
CLのいずれかを活性化する(図8(h))。コラム選択
信号CLの活性化により、図7の書き込み制御回路6にお
けるスイッチトランジスタ6bがオンし、書き込みデー
タバス線WDB、/WDBとビット線BL、/BLとがそれぞれ接続
される。書き込みデータは、ビット線BL、/BLに伝達さ
れ、メモリセルMCに書き込まれる。(図8(i))。
【0017】次に、プリチャージコマンドPREが供給さ
れる。プリチャージコマンドPREにより、ワード線WL、
第1活性化信号PSA、NSA、および第2活性化信号/RCLお
よび第3活性化信号WCLが非活性化される(図8
(j)、(k)、(l)、)。さらに、ビット線リセッ
ト信号/BRSが非活性化され(図8(m))、ビット線対
BL、/BLがプリチャージされる(図8(n))。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】従来のダイレクトセン
ス方式では、上述したように第2および第3活性化信号
線/RCL、WCLが、センスアンプ列RSAの全センスアンプSA
に接続されており、その配線長は長く、負荷容量は大き
かった。このため、所望の読み出しサイクル時間および
書き込みサイクル時間を得るためには、第2センスアン
プ制御回路C2の動作をアクティブコマンドACTVに同期し
て開始させる必要があった。すなわち、読み出し制御回
路4の増幅トランジスタ4aおよび書き込み制御回路6
のスイッチトランジスタ6aを、読み出しコマンドREAD
および書き込みコマンドWRITEが供給される前に動作さ
せなくてはならなかった。この結果、例えば、読み出し
動作を実行する場合にも書き込み制御回路6を動作させ
なくてはならず、本来の動作に関係のない回路が動作す
ることで、無駄な電力が消費されていた。
【0019】また、読み出し制御回路4および書き込み
制御回路6は、配線長が長く、負荷の大きい第2および
第3活性化信号線/RCL、WCLを駆動しなくてはならない
ため、大きな駆動能力が必要である。このため、読み出
し動作時および書き込み動作時の消費電力が大きくなる
という問題があった。さらに、大きな駆動能力を必要と
する読み出し制御回路4および書き込み制御回路6が同
時に動作するため、ピーク電流が大きいという問題があ
った。
【0020】本発明の目的は、半導体メモリの消費電力
を削減することにある。特に、ダイレクトセンス方式の
センスアンプを有する半導体メモリにおいて、消費電力
を削減することにある。本発明の別の目的は、半導体メ
モリの読み出し動作および書き込み動作を高速に実行す
ることにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】請求項1の半導体メモリ
では、メモリセルアレイは、複数のメモリセルおよびこ
れ等メモリセルにそれぞれデータを伝達する複数のビッ
ト線を有している。各ビット線に対応して、複数のセン
スアンプがそれぞれ形成されている。所定数のセンスア
ンプにより複数のセンスアンプ列が形成されている。各
センスアンプは、ラッチ、増幅トランジスタ、およびコ
ラムスイッチを有している。ラッチは、第1活性化信号
の活性化に応じてビット線上のデータを増幅し保持す
る。増幅トランジスタは、第2活性化信号の活性化をソ
ースで受けたときに、ゲートで受けているビット線の電
圧レベルを増幅する。コラムスイッチは、コラム選択信
号の活性化に応じて増幅トランジスタのドレインを読み
出しデータバス線に接続する。
【0022】第1センスアンプ制御回路は、第1活性化
信号を生成する。第1活性化信号は、全てのセンスアン
プに同時に供給される。すなわち、全てのセンスアンプ
のラッチは、同時に活性化され、ビット線上のデータを
増幅する。複数の第2センスアンプ制御回路は、活性化
タイミングが互いに異なる第2活性化信号をそれぞれ生
成する。第2活性化信号は、異なるセンスアンプ列にそ
れぞれ供給される。すなわち、センスアンプの増幅トラ
ンジスタは、センスアンプ列毎に活性化される。換言す
れば、センスアンプ列の数および一度に動作する増幅ト
ランジスタの数は、第2活性化信号の本数に応じて設定
される。
【0023】増幅トランジスタの動作数が減るため、読
み出し動作時の消費電力が削減される。また、複数の第
2活性化信号によりセンスアンプ列毎に増幅トランジス
タを活性化するため、第2活性化信号を伝達する信号線
の配線長を従来に比べ短くできる。信号線の負荷容量、
配線抵抗等の負荷が小さくなるため、第2センスアンプ
制御回路における第2活性化信号を生成するバッファ回
路の駆動能力を小さくできる。この結果、読み出し動作
におけるセンスアンプの消費電力を大幅に削減できる。
【0024】上記信号線の負荷が小さくなることで第2
活性化信号の伝達時間を短縮でき、読み出し動作時間を
短縮できる。上述したように、全てのラッチは、同時に
活性化され、ビット線上のデータを増幅する。すなわ
ち、各センスアンプは、予め、メモリセルから読み出さ
れたデータをラッチにより増幅しておくことができる。
このため、第2活性化信号を順次活性化するだけで多数
のデータを高速かつ連続して外部に出力できる。
【0025】請求項2の半導体メモリでは、ワード線
は、メモリセルの記憶ノードとビット線との接続を制御
する。アドレス入力回路は、ワード線を選択するロウア
ドレスおよびコラムスイッチを選択するコラムアドレス
を受信する。第1センスアンプ制御回路は、ロウアドレ
スに応じて第1活性化信号を活性化する。第2センスア
ンプ制御回路は、ロウアドレスおよびコラムアドレスに
応じて第2活性化信号を活性化する。ここで、ロウアド
レスおよびコラムアドレスは、外部から時分割で供給さ
れてもよく、同時に供給されてもよい。
【0026】上述したように、センスアンプ列の数は、
第2活性化信号の本数に応じて設定される。センスアン
プはビット線に接続されているため、センスアンプ列
は、ビット線の配列方向(センスアンプの配列方向)に
分割される。このため、第2活性化信号にコラムアドレ
スの論理を含めることで、メモリセルアレイのビット線
に接続された複数のセンスアンプを、容易に、複数のセ
ンスアンプ列として分割できる。一方、ロウアドレスだ
けで複数の第2活性化信号を生成する場合、ワード線の
配列方向にセンスアンプ列を分割しなくてはならない。
しかし、センスアンプはワード線の配列方向に並んでい
ないため、このような分割は不可能になる。
【0027】請求項3の半導体メモリでは、ロウアドレ
スに応じて選択される複数のメモリブロックが形成され
ている。各メモリブロックは、メモリセルアレイと、こ
のメモリセルアレイに沿って第1方向に配列された複数
のセンスアンプ列とを有している。複数のメモリブロッ
クが構成される場合にも、上述と同様、読み出し動作に
おけるセンスアンプの消費電力を大幅に削減できる。
【0028】請求項4の半導体メモリでは、メモリブロ
ックは、第1方向に直交する第2方向に配列されてい
る。第1センスアンプ制御回路は、各メモリブロックの
端に、第2の方向に沿って配置されている。第2センス
アンプ制御回路は、メモリブロックの外側に、センスア
ンプ列に対応して第1方向に沿って配置されている。第
2センスアンプ制御回路の配列方向とセンスアンプ列の
配列方向とが、ともに同じ第1方向であるため、第2活
性化信号の信号線の配線長を、最短にできる。また、ど
のセンスアンプ列に対しても第2活性化信号の信号線の
配線長を等しくできる。この結果、第2活性化信号の伝
達時間をさらに短縮できる。
【0029】請求項5および請求項7の半導体メモリで
は、第2活性化信号を伝達する第2活性化信号線を、コ
ラム選択信号の信号線と同じ配線層を使用して配線して
いる。一般に、コラム選択信号を伝達する信号線は、コ
ラム選択信号を短時間で伝達するため、抵抗の低い配線
層を使用して配線される。このため、第2活性化信号の
伝達時間をさらに短縮できる。
【0030】請求項6および請求項8の半導体メモリで
は、センスアンプ列は、メモリセルアレイに沿って第1
方向に配列されている。第2活性化信号を伝達する第2
活性化信号線は、センスアンプ列までコラム選択信号の
信号線と同じ第1配線層を使用して第2方向に配線され
ている。また、第2活性化信号線は、センスアンプ列内
で、第1活性化信号を伝達する第1活性化信号線と同じ
第2配線層を使用して第1方向に配線されている。セン
スアンプ列までの比較的長い配線を、抵抗の低い第1配
線層を使用して形成することで、第2活性化信号線のト
ータルの配線抵抗を下げることができる。このため、第
2活性化信号の伝達時間を短縮できる。
【0031】請求項9の半導体メモリでは、複数の第3
センスアンプ制御回路は、活性化タイミングが互いに異
なる第3活性化信号をそれぞれ生成する。センスアンプ
は、スイッチおよびコラムスイッチを有している。スイ
ッチは、第3活性化信号のいずれかに応じてオンし、ビ
ット線上のデータを伝達する。コラムスイッチは、コラ
ム選択信号の活性化に応じて、ビット線をスイッチを介
して書き込みデータバス線に接続する。
【0032】複数の第3活性化信号は、所定数のセンス
アンプを含む複数のセンスアンプ列にそれぞれ供給され
ている。すなわち、センスアンプのスイッチは、センス
アンプ列毎に活性化される。スイッチの動作数が減るた
め、書き込み動作時の消費電力が削減される。また、複
数の第3活性化信号によりセンスアンプ列毎にスイッチ
を活性化するため、第3活性化信号を伝達する信号線の
配線長を従来に比べ短くできる。信号線の負荷容量、配
線抵抗等の負荷が小さくなるため、第3センスアンプ制
御回路における第3活性化信号を生成するバッファ回路
の駆動能力を小さくできる。この結果、書き込み動作に
おけるセンスアンプの消費電力を大幅に削減できる。第
3活性化信号の伝達時間を短縮できるため、書き込み動
作時間を短縮できる。
【0033】例えば、第3活性化信号を伝達する第3活
性化信号線を、上述の第2活性化信号線と同様に、コラ
ム選択信号の信号線と同じ配線層を使用して配線するこ
とで、さらに、第3活性化信号の伝達時間をさらに短縮
できる。請求項10の半導体メモリでは、第2センスア
ンプ制御回路は、読み出し動作時に活性化され第2活性
化信号を生成する。第3センスアンプ制御回路は、書き
込み動作時に活性化され前記第3活性化信号を生成す
る。読み出し動作および書き込み動作において、それぞ
れ必要な制御回路のみが動作するため、消費電力を削減
できる。
【0034】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図1は、本発明の半導体メモリの一実
施形態を示している。この半導体メモリは、シリコン基
板上にCMOSプロセスを使用して形成されており、DRAMの
メモリコアを有している。図中、太線で示した信号線
は、複数本で構成されていることを示している。信号名
および信号線名の頭の記号"/"は、その信号が負論理で
あること、および負論理の信号が伝達されることをそれ
ぞれ示している。
【0035】半導体メモリは、コマンドバッファ10、
アドレスバッファ12、データ入出力回路14、コマン
ドデコーダ16、ロウアドレスラッチ18、コラムアド
レスラッチ20、動作制御回路22、ロウプリデコーダ
24、コラムプリデコーダ26、およびメモリコアMを
有している。半導体メモリは、図示した以外にも、メモ
リセルをリフレッシュするためのリフレッシュ制御回路
および動作モードを設定するモードレジスタ等を有して
いる。
【0036】コマンドバッファ10は、外部からコマン
ドCMDを受け、受けたコマンドCMDをコマンドデコーダ1
6に出力している。アドレスバッファ12は、外部から
アドレスADDを受け、受けたアドレスADDをロウアドレス
ラッチ18およびコラムアドレスラッチ20に出力して
いる。この半導体メモリは、アドレスマルチプレクス方
式を採用しており、読み出し動作および書き込み動作に
必要なアドレスADDをロウアドレスRADDとコラムアドレ
スCADDとに分けて受信する。データ入出力回路14は、
読み出し動作時にメモリコアMからの読み出しデータを
外部に出力し、書き込み動作時に外部からの書き込みデ
ータをメモリコアMに出力する。
【0037】コマンドデコーダ16は、コマンドCMDを
解析し、解析結果を動作制御回路22に出力する。ロウ
アドレスラッチ18は、ロウアドレスRADDをラッチし、
ラッチしたアドレスをロウプリデコーダ24に出力す
る。コラムアドレスラッチ20は、コラムアドレスCADD
をラッチし、ラッチしたアドレスをコラムプリデコーダ
26に出力する。
【0038】動作制御回路22は、コマンドCMDの解析
結果に応じた制御信号を出力する。動作制御回路22
は、コマンドCMDが読み出しコマンドREADおよび書き込
みコマンドWRITEであるとき、それぞれ読み出し制御信
号RDを書き込み制御信号WRを活性化する。動作制御回路
22は、コマンドCMDがアクティブコマンドまたはプリ
チャージコマンドであるとき、それぞれ制御信号を活性
化する。
【0039】ロウプリデコーダ24は、ロウアドレスRA
DDをデコードした信号をメモリコアMに出力する。コラ
ムプリデコーダ26は、コラムアドレスCADDをデコード
した信号をメモリコアMに出力する。メモリコアMは、ロ
ウデコーダRDEC、コラムデコーダCDEC、アンプAMP、複
数のメモリセルアレイALY、および複数のセンスアンプ
列RSAを有している。アンプAMPは、メモリセルアレイAL
Yから読み出される読み出しデータをCMOSレベルに増幅
するセンスバッファおよび書き込みデータをメモリセル
アレイALYに出力するライトアンプを有している。
【0040】図2は、図1のメモリコアMの詳細を示し
ている。メモリセルアレイALY、ロウデコーダRDEC、コ
ラムデコーダCDEC、アンプAMP、および第1センスアン
プ制御回路C1は、従来(図6)と同じ構成であるため、
詳細な説明を省略する。なお、本実施形態では、1つの
データ入出力端子に対応する回路について説明する。実
際の回路では、メモリセルアレイALYおよびセンスアン
プ列RSAは、データ入出力端子に対応してそれぞれ形成
されている。
【0041】メモリコアMの4つのメモリブロックBLK0-
3は、それぞれ2つのメモリセルアレイALYおよびこれ等
メモリセルアレイALYに共有される複数のセンスアンプ
列RSAを有している。メモリセルアレイALYは、ワード線
WLおよびビット線BL(または/BL)により選択される複
数のメモリセルMCを有している。この実施形態では、各
メモリブロックBLK0-3毎に4つのセンスアンプ列RSA00-
03、10-13、20-23、30-33がそれぞれ形成されている。
各メモリブロックBLKにおいて、4つのセンスアンプ列R
SAは、2つのメモリセルアレイALYの間に、図の横方向
(第1方向)に沿って配置されている。1つのセンスア
ンプ列RSAは、256個のセンスアンプ(図示せず)で構成
されている。
【0042】また、メモリコアMは、第1センスアンプ
制御回路C1(C1-0、C1-1、C1-2、C1-3)、第2センスア
ンプ制御回路C2(C2-0、C2-1、C2-2、C2-3)、8つのロ
ウデコーダRDEC、およびコラムデコーダCDECを有してい
る。第1センスアンプ制御回路C1(C1-0、C1-1、C1-2、
C1-3)は、各メモリブロックBLK内の4つセンスアンプ
列RSAにそれぞれ対応して形成されており、図の最も右
側のセンスアンプ列RSA(末尾の数字が"0"のセンスアン
プ列RSA)の脇に配置されている。第1センスアンプ制
御回路C1は、上位のロウアドレスR1、R0に応じて第1活
性化信号PSA(PSA0-3)、NSA(NSA0-3)を活性化する。
第1活性化信号PSA、NSAを伝達する信号線(第1活性化
信号線PSA、NSA)は、各メモリブロックBLKにおける4
つのセンスアンプ列RSAに共通に配線されている。第1
活性化信号PSA、NSAの活性化により、4つのセンスアン
プ列RSA内の全センスアンプ(1024個)のラッチ(後述
する図3の符号32)が活性化される。
【0043】第2センスアンプ制御回路C2(C2-0、C2-
1、C2-2、C2-3)は、図の最も上側のメモリセルアレイA
LYとコラムデコーダCDECとの間に、第1方向に沿って配
置されている。第2センスアンプ制御回路C2は、各メモ
リブロック内の4つのセンスアンプ列RSAにそれぞれ対
応する位置に形成されている。第2センスアンプ制御回
路C2は、上位のロウアドレスR1、R0および上位のコラム
アドレスCADDに応じて第2活性化信号/RCL(/RCL00、1
0、20、30、/RCL01、11、21、31、/RCL02、12、22、3
2、/RCL03、13、23、33)、および第3活性化信号WCL
(WCL00、10、20、30、WCL01、11、21、31、WCL02、1
2、22、32、/WCL03、13、23、33)を活性化する。ここ
で、各信号の末尾の数字は、メモリブロックBLKの番号
に対応し、末尾から2番目の数字は、センスアンプ列RS
Aの末尾の数字に対応している。すなわち、第2センス
アンプ制御回路C2は、センスアンプ列RSA毎に第2活性
化信号/RCLおよび第3活性化信号WCLを生成する。
【0044】ロウデコーダRDECから最も遠い第2センス
アンプ制御回路C2-3は、ロウアドレスR1、R0を供給する
信号線が長くなり、ロウアドレスR1、R0の伝搬時間が、
他の第2センスアンプ制御回路C2-0、C2-1,C2-2に比べ
ると長くなる。しかし、ロウアドレスR1、R0は、後述す
るように、コラムアドレスCADDより十分前に供給される
ため、伝搬時間の遅れは、アクセス時間等の動作時間に
影響しない。
【0045】ロウデコーダRDECは、メモリセルアレイAL
Yの右側にそれぞれ配置されている。ロウデコーダRDEC
は、上位のロウアドレスR1、R0を含む3ビットのロウア
ドレスRADDに応じて活性化され、下位のロウアドレスRA
DDに応じてワード線WLを選択する。コラムデコーダCDEC
は、コラムアドレスCADDに応じて、コラム選択信号CL
(CL0、1、...)を活性化する。コラム選択信号CLは、
4つのメモリブロックBLK0-3に共通の信号である。コラ
ム選択信号CLの活性化により、第1活性化信号PSA、NSA
により活性化されたセンスアンプ列RSAの所定のコラム
スイッチ(後述)がオンする。すなわち、コラム選択信
号CLに応じてセンスアンプが選択される。
【0046】第2活性化信号/RCLを伝達する信号線(第
2活性化信号線/RCL)および第3活性化信号WCLを伝達
する信号線(第3活性化信号線WCL)は、コラム選択信
号線CLと同じ第1配線層を使用して第2センスアンプ制
御回路C2からセンスアンプ列RSAまで第2方向に沿って
配線されている。第2活性化信号線/RCLおよび第3活性
化信号線WCLは、各センスアンプ列RSA内で、第1活性化
信号線PSA、NSAと同じ第2配線層を使用して第1方向に
沿って配線されている。
【0047】一般に、コラム選択信号CLを高速に伝達す
るため、コラム選択信号線CLは、抵抗の低い最上の配線
層を使用して配線される。第2活性化信号線/RCLおよび
第3活性化信号線WCLは、センスアンプ列RSAまでコラム
選択信号線CLと同じ方向に配線されているので、コラム
選択信号線CLと同じ最も抵抗の低い第1配線層を使用し
て配線することができる。センスアンプ列RSAまでの比
較的長い配線を、抵抗の低い第1配線層を使用して形成
したので、第2活性化信号線/RCLおよび第3活性化信号
線WCLのトータルの配線抵抗を下げることができる。
【0048】また、各メモリブロックBLKにおいて、第
2活性化信号線/RCLおよび第3活性化信号線WCLは、4
つのセンスアンプ列RSA毎に配線されている。このた
め、第2活性化信号線/RCLおよび第3活性化信号線WCL
を第1活性化信号線PSA、NSAに沿って配線した従来に比
べ、その配線長を短くすることが可能になる。この結
果、第2活性化信号/RCLおよび第3活性化信号WCLをセ
ンスアンプ列RSAまで高速に伝達できる。さらに、第2
活性化信号線/RCLおよび第3活性化信号線WCLの配線容
量および配線抵抗等の負荷を、従来に比べ小さくできる
ため、第2センスアンプ制御回路C2の駆動能力を小さく
できる。この結果、消費電力は小さくなる。
【0049】図3は、図2のセンスアンプ列RSAの詳細
を示している。図3において、ワード線WL(WL0、WL1)
は、図の縦方向に配線され、ビット線BL(BL0-2、BLL0-
2、BLR0-2)、/BL(/BL0-2、/BLL0-2、/BLR0-2)は、図
の横方向に配線されている。すなわち、図3は、図1を
90度回転させた状態を示している。センスアンプSA
は、それぞれビット線BL、/BLに接続されており、図の
左右のメモリセルアレイALY側にそれぞれ配置された、
ビット線リセット信号/SBRSL、/SBRSRで制御されるイコ
ライズMOS(nMOSトランジスタ)と、ビット線選択信号/
SBTL、/SBTRで制御されるアイソレーションゲート(nMO
Sトランジスタ)と、プリチャージ回路30と、増幅機
能を有するラッチ32と、読み出し制御回路34と、書
き込み制御回路36とを有している。
【0050】イコライズMOSは、センスアンプSAの両側
に配置されたメモリセルアレイALYのビット線対BLL、/B
LLおよびBLR、/BLRをそれぞれイコライズする。アイソ
レーションゲートは、ビット線選択信号/SBTL、/SBTRで
制御されており、センスアンプSAと、図の左右両側のメ
モリセルアレイALYとをそれぞれ接続している。読み出
し動作時および書き込み動作時において、ビット線選択
信号/SBTLが高レベルに変化したときに、図の左側のメ
モリセルアレイALYが、センスアンプSAに接続され、ビ
ット線選択信号/SBTRが高レベルに変化したときに、図
の右側のメモリセルアレイALYが、センスアンプSAに接
続される。4つのメモリブロックBLKに供給される8つ
のビット線選択信号/SBTL、/SBTRのうちいずれかが、ロ
ウアドレスRADDに応じて高レベルに変化する。
【0051】プリチャージ回路30は、ビット線BL、/B
Lの間に直列に接続された2つのnMOSトランジスタを有
している。プリチャージ回路30は、ビット線リセット
信号/BRSが高レベルのときに動作し、ビット線BL、/BL
にプリチャージ電圧VPRを供給する。ラッチ32は、入
力と出力を互いに接続した2つのCMOSインバータで構成
されている。CMOSインバータのpMOSトランジスタのソー
スには、第1活性化信号PSAが供給され、nMOSトランジ
スタのソースには、第1活性化信号NSAが供給されてい
る。ラッチ32は、第1活性化信号PSA、NSAがそれぞれ
高レベル、低ベルのときに活性化され、ビット線BL、/B
Lの電圧差を増幅し、増幅した論理レベルをラッチす
る。
【0052】読み出し制御回路34は、図7の読み出し
制御回路4と同じ回路である。すなわち、本実施形態の
半導体メモリは、ダイレクトセンス方式を採用してい
る。読み出し制御回路34は、増幅トランジスタ34a
およびスイッチトランジスタ34b(コラムスイッチ)
をビット線BL、/BL毎に有している。増幅トランジスタ
34aは、ゲートをビット線BL(または/BL)に接続
し、ソースを第2活性化信号線/RCL(/RCL0-1)に接続
している。スイッチトランジスタ34bは、ソースを増
幅トランジスタ34aのドレインに接続し、ゲートをコ
ラム選択信号線CL(CL0-1)に接続し、ドレインを読み
出しデータバス線RDB(RDB0-2)または/RDB(/RDB0-2)
に接続している。
【0053】書き込み制御回路36は、図7の書き込み
制御回路6と同じ回路である。すなわち、直列に接続さ
れた2つのスイッチトランジスタ36a、36bをビッ
ト線BL、/BL毎に有している。スイッチトランジスタ3
6aの一端は、書き込みデータバス線WDB(WDB0-2)ま
たは/WDB(/WDB0-2)に接続されている。スイッチトラ
ンジスタ36b(コラムスイッチ)の一端は、ビット線
BL(または/BL)に接続されている。スイッチトランジ
スタ36a、36bの2つのゲートは、それぞれ第3活
性化信号線WCL0およびコラム選択信号線CL(CL0-1)に
接続されている。
【0054】メモリセルアレイALYは、複数のメモリセ
ルMCを有している。メモリセルMCは、データを記憶する
キャパシタ、およびこのキャパシタをビット線BL(また
は/BL)に接続する転送トランジスタで構成されてい
る。転送トランジスタのゲートは、ワード線WL(WL0-
1)に接続されている。なお、この実施形態では、読み
出し動作および書き込み動作時にデータ入出力端子毎
に、2ビットのデータがメモリコアMに入出力される。
このため、コラム選択信号線CLは、2つのセンスアンプ
SAに共通して配線されている。
【0055】図4は、図1の第1センスアンプ制御回路
C1(C1-0、C1-1、C1-2、C1-3)および第2センスアンプ
制御回路C2-2の詳細を示している。第2センスアンプ制
御回路C2-0、C2-1、C2-3は、入力されるコラムアドレス
CADDが相違することを除き、第2センスアンプ制御回路
C2-2と同一構成であるため、説明を省略する。第1セン
スアンプ制御回路C1-0は、センスアンプ活性化線PSAを
高電圧線に接続するpMOSトランジスタと、センスアンプ
活性化線NSAを低電圧線に接続するnMOSトランジスタ
と、ロウアドレスR1、R0に応じてpMOSトランジスタおよ
びnMOSトランジスタを制御する論理ゲートと、ビット線
リセット信号/BRSで制御されセンスアンプ活性化線PS
A、NSAを互いに接続する複数のnMOSトランジスタとを有
している。
【0056】第1センスアンプ制御回路C1-1、C1-2、C1
-3は、供給されるロウアドレスが異なることを除き、第
1センスアンプ制御回路C1-0と同じ構成である。例え
ば、ロウアドレスR1、R0が"00"のとき、第1センスアン
プ制御回路C1-0のみが動作し、センスアンプ活性化線PS
A0、NSA0がそれぞれ高電圧線、低電圧線に接続される。
他のセンスアンプ活性化信号PSA、NSAは、プリチャージ
状態に保持される。
【0057】第2センスアンプ制御回路C2-2は、ロウア
ドレスR1、R0、読み出し制御信号RD、およびコラムアド
レスCADDのデコード信号CADECに応じて第2活性化信号/
RCL0-3を活性化するNANDゲートと、ロウアドレスR1、R
0、書き込み制御信号WR、およびデコード信号CADECに応
じて第3活性化信号WCL0-3を活性化するAND回路とを有
している。デコード信号CADECは、コラムアドレスCADD
の上位2ビットにより生成される。ここで、第3活性化
信号WCL0-3を生成する回路は、第3センスアンプ制御回
路として動作する。
【0058】図に示した第2センスアンプ制御回路C2-2
では、コラムアドレスCADDの上位2ビットが"10"のとき
に、デコード信号CADECが高レベルに変化する。例え
ば、ロウアドレスR1、R0が"01"、コラムアドレスCADDの
上位2ビットが"10"のとき、第2活性化信号/RCL2およ
び第3活性化信号WCL2が活性化される。このとき、図2
に網掛けで示したセンスアンプ列RSA12の読み出し制御
回路34または書き込み制御回路36が動作する。
【0059】図5は、上述した半導体メモリの動作を示
している。図8と同じ動作については、詳細な説明を省
略する。まず、アクティブコマンドACTVおよびロウアド
レスRADDが供給され、ビット線リセット信号/BRSが低レ
ベルに変化し、ビット線対BL、/BLのプリチャージが解
除される(図5(a))。ビット線リセット信号/BRS、
/SBRSL、/SBRSRおよびビット線選択信号/SBTL、/SBTR
は、図2において図示しなかったセンスアンプ制御回路
により活性化される。
【0060】図1のロウデコーダRDECは、ロウアドレス
RADDに応じてワード線WLを活性化する(図5(b))。
ワード線WLの活性化により、メモリセルMCからビット線
BL(または/BL)にデータが読み出される(図5
(c))。次に、第1センスアンプ制御回路C1は、ロウ
アドレスRADDに応じたメモリブロックBLKのセンスアン
プ活性化信号PSA、NSAを活性化する(図5(d))。セ
ンスアンプ活性化信号PSA、NSAの活性化により、メモリ
ブロックBLK内の全てのラッチ32が活性化され、増幅
動作を開始する。ラッチ32の活性化により、ビット線
BL、/BLの電圧差が増幅される(図5(e))。この時
点では、第2活性化信号/RCLおよび第3活性化信号WCL
は、活性化されない。
【0061】次に、読み出しコマンドREADおよびコラム
アドレスCADDが供給される。第2センスアンプ制御回路
C2は、先に供給されたロウアドレスRADDおよびコラムア
ドレスCADDに応じたセンスアンプ列RSAに対応する第2
活性化信号/RCLを活性化する(図5(f))。第2活性
化信号/RCLの活性化により、図3の増幅トランジスタ3
4aが活性化され、ビット線BL、/BL上の読み出しデー
タが増幅される。この動作サイクルでは、書き込み制御
信号WRは、活性化されないため、図4の第2センスアン
プ制御回路C2-2のAND回路は動作せず、第3活性化信号W
CLは活性化されない。このように、読み出し動作に不要
な回路が動作しないため、消費電力が削減される。
【0062】また、図1コラムデコーダCDECは、コラム
アドレスCADDに応じてコラム選択信号CLのいずれかを活
性化する(図5(g))。コラム選択信号CLの活性化に
より、読み出し制御回路34のスイッチトランジスタ3
4bがオンし、増幅トランジスタ34aに増幅された相
補の読み出しデータが読み出しデータバス線RDB、/RDB
に読み出される。
【0063】次に、書き込みコマンドWRITE、コラムア
ドレスCADD、書き込みデータが供給される。第2センス
アンプ制御回路C2は、先に供給されたロウアドレスRADD
およびコラムアドレスCADDに応じたセンスアンプ列RSA
に対応する第3活性化信号WCLを活性化する(図5
(h))。第2活性化信号WCLの活性化により、図3の
書き込み制御回路36のスイッチトランジスタ36aが
オンする。この動作サイクルでは、読み出し制御信号RD
は、活性化されないため、図4の第2センスアンプ制御
回路C2-2のNANDゲートは動作せず、第2活性化信号線/R
CLは活性化されない。このように、書き込み動作に不要
な回路が動作しないため、消費電力が削減される。
【0064】また、コラムデコーダCDECは、コラムアド
レスCADDに応じてコラム選択信号CLのいずれかを活性化
する(図5(i))。コラム選択信号CLの活性化によ
り、書き込み制御回路36のスイッチトランジスタ36
bがオンし、書き込みデータバス線WDB、/WDB上の相補
の書き込みデータがビット線BL、/BLに伝達される(図
5(j))。書き込みデータは、センスアンプSAのラッ
チ32で増幅され、メモリセルMCに書き込まれる。
【0065】この後、図8と同様に、プリチャージコマ
ンドPREが供給され、半導体メモリはスタンバイ状態STB
Yに移行する。以上、本実施形態では、複数の第2活性
化信号/RCLによりセンスアンプSAの増幅トランジスタ3
4aを、センスアンプ列RSA毎に活性化した。このた
め、増幅トランジスタ34aの動作数を減らすことがで
き、読み出し動作時の消費電力を削減できる。第2活性
化信号線/RCLの配線長を従来に比べ短くできるため、信
号線の負荷が小さくなり、第2センスアンプ制御回路C2
における第2活性化信号/RCLを生成するNANDゲート(バ
ッファ回路)の駆動能力を小さくできる。この結果、読
み出し動作におけるセンスアンプSAの消費電力を大幅に
削減できる。複数のメモリブロックBLKが第2方向に沿
って配列される場合にも、読み出し動作時の消費電力を
大幅に削減できる。
【0066】第2活性化信号線/RCLの負荷が小さくなる
ため、第2活性化信号/RCLの伝達時間を短縮できる。こ
の結果、読み出し動作時間を短縮できる。第2センスア
ンプ制御回路C2は、コラムアドレスの論理を用いて第2
活性化信号を生成した。このため、センスアンプSAの領
域をビット線BL、/BLの配列方向である第1方向に沿っ
て容易に分割し、複数のセンスアンプ列RSAを構成でき
る。
【0067】第2センスアンプ制御回路C2をセンスアン
プ列RSAに対応させて第1方向に配置したので、第2活
性化信号線/RCLの配線長を、最短にできる。また、どの
センスアンプ列RSAに対しても第2活性化信号線/RCLの
配線長を等しくできる。この結果、第2活性化信号/RCL
の伝達時間をさらに短縮できる。第2センスアンプ制御
回路C2をコラムデコーダCDECに沿って配置したので、第
2センスアンプ制御回路C2に供給されるコラムアドレス
の信号線の配線長を最短にできる。
【0068】第2活性化信号線/RCLおよび第3活性化信
号線WCLを、コラムスイッチ34bを制御するコラム選
択信号線CLと同じ低抵抗の第1配線層を使用して配線し
た。このため、第2活性化信号/RCLおよび第3活性化信
号線WCLの伝達時間をさらに短縮できる。第2活性化信
号線/RCLおよび第3活性化信号線WCLを、センスアンプ
列RSAまで第1配線層を使用して配線し、センスアンプ
列RSA内で第1活性化信号線PSA、NSAと同じ第2配線層
を使用して配線した。センスアンプ列RSAまでの比較的
長い配線を、抵抗の低い第1配線層を使用して形成した
ので、第2活性化信号線/RCLおよび第3活性化信号線WC
Lのトータルの配線抵抗を下げることができる。
【0069】複数の第3活性化信号WCLによりセンスア
ンプSAのスイッチトランジスタ36aを、センスアンプ
列RSA毎に活性化した。このため、スイッチトランジス
タ36aの動作数を減らすことができ、書き込み動作時
の消費電力を削減できる。第3活性化信号線WCLの配線
長を従来に比べ短くできるため、信号線の負荷が小さく
なり、第2センスアンプ制御回路C2における第3活性化
信号WCLを生成するAND回路(バッファ回路、第3センス
アンプ制御回路)の駆動能力を小さくできる。この結
果、書き込み動作におけるセンスアンプSAの消費電力を
大幅に削減できる。複数のメモリブロックBLKが第2方
向に沿って配列される場合にも、書き込み動作時の消費
電力を大幅に削減できる。
【0070】第3活性化信号線WCLの負荷が小さくなる
ため、第2活性化信号WCLの伝達時間を短縮できる。こ
の結果、書き込み動作時間を短縮できる。第2センスア
ンプ制御回路C1は、書き込み動作時に第2活性化信号/R
CLのみを生成し、書き込み動作時に第3活性化信号WCL
のみを生成した。読み出し動作および書き込み動作にお
いて、それぞれ必要な制御回路のみが動作するため、消
費電力を削減できる。
【0071】なお、上述した実施形態では、本発明を、
DRAMコアを有する半導体メモリに適用した例について述
べた。本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
い。例えば、本発明を、SDRAM(Synchronous DRAM)、
またはDRAMコアを有するFCRAM(Fast Cycle RAM)に適
用してもよい。上述した実施形態では、本発明を、クロ
ック非同期式の半導体メモリに適用した例について述べ
た。本発明はかかる実施形態に限定されるものではな
い。例えば、本発明を、クロック同期式の半導体メモリ
に適用してもよい。
【0072】上述した実施形態では、本発明を、アドレ
スマルチプレクス方式の半導体メモリに適用した例につ
いて述べた。本発明はかかる実施形態に限定されるもの
ではない。例えば、本発明を、アドレスノンマルチプレ
クス方式の半導体メモリに適用してもよい。上述した実
施形態では、本発明を、1つのメモリコアMを有する半
導体メモリに適用した例について述べた。本発明はかか
る実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明
を、独立に動作する複数のメモリコア(バンク)を有す
る半導体メモリに適用してもよい。
【0073】上述した実施形態では、メモリブロックBL
K内のセンスアンプSAを4つのセンスアンプ列RSAに分割
した例について述べた。本発明はかかる実施形態に限定
されるものではない。センスアンプ列RSAの数が多いほ
ど、第2活性化信号線/RCLおよび第3活性化信号線WCL
の配線負荷が小さくなるため、第2センスアンプ制御回
路C2の駆動能力を小さくできる。したがって、センスア
ンプ列RSAの数が多いほど、動作時の消費電力を削減で
きる。
【0074】以上の実施形態において説明した発明を整
理して、付記として開示する。 (付記1) 複数のメモリセルおよび該メモリセルにそ
れぞれデータを伝達する複数のビット線を有するメモリ
セルアレイと、前記ビット線に対応してそれぞれ形成さ
れ、該ビット線上のデータを増幅する複数のセンスアン
プと、第1活性化信号を生成する第1センスアンプ制御
回路と、活性化タイミングが互いに異なる第2活性化信
号をそれぞれ生成する複数の第2センスアンプ制御回路
とを備え、前記センスアンプは、前記第1活性化信号の
活性化に応じてビット線上のデータを増幅し保持するラ
ッチと、前記第2活性化信号のいずれかの活性化をソー
スで受けたときに、ゲートで受けている前記ビット線の
電圧レベルを増幅する増幅トランジスタと、コラム選択
信号の活性化に応じて前記増幅トランジスタのドレイン
を読み出しデータバス線に接続するコラムスイッチとを
有し、前記第1活性化信号は、全ての前記センスアンプ
に同時に供給され、前記第2活性化信号は、所定数の前
記センスアンプを含む複数のセンスアンプ列にそれぞれ
供給されることを特徴とする半導体メモリ。
【0075】(付記2) 付記1記載の半導体メモリに
おいて、前記メモリセルの記憶ノードと前記ビット線と
の接続を制御するワード線と、ワード線を選択するロウ
アドレスおよび前記コラムスイッチを選択するコラムア
ドレスを受信するアドレス入力回路とを備え、前記第1
センスアンプ制御回路は、前記ロウアドレスに応じて前
記第1活性化信号を活性化し、前記第2センスアンプ制
御回路は、前記ロウアドレスおよび前記コラムアドレス
に応じて前記第2活性化信号を活性化することを特徴と
する半導体メモリ。
【0076】(付記3) 付記2記載の半導体メモリに
おいて、前記アドレス入力回路は、前記ロウアドレスお
よび前記コラムアドレスを、時分割で受信することを特
徴とする半導体メモリ。 (付記4) 付記2記載の半導体メモリにおいて、前記
メモリセルアレイと、該メモリセルアレイに沿って第1
方向に配列された複数の前記センスアンプ列とを有し、
前記ロウアドレスに応じて選択される複数のメモリブロ
ックを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
【0077】(付記5) 付記4記載の半導体メモリに
おいて、前記メモリブロックは、前記第1方向に直交す
る第2方向に配列され、前記第1センスアンプ制御回路
は、前記各メモリブロックの端に、前記第2の方向に沿
って配置され、前記第2センスアンプ制御回路は、前記
メモリブロックの外側に、前記センスアンプ列に対応し
て前記第1方向に沿って配置されていることを特徴とす
る半導体メモリ。
【0078】(付記6) 付記5記載の半導体メモリに
おいて、前記第2活性化信号を伝達する第2活性化信号
線は、前記コラムスイッチを制御するコラム選択信号の
信号線と同じ前記第2の方向に配線されていることを特
徴とする半導体メモリ。 (付記7) 付記5記載の半導体メモリにおいて、前記
第2活性化信号を伝達する第2活性化信号線は、前記コ
ラムスイッチを制御するコラム選択信号の信号線と同じ
配線層を使用して配線されていることを特徴とする半導
体メモリ。
【0079】(付記8) 付記7記載の半導体メモリに
おいて、前記第2活性化信号線は、前記センスアンプ列
まで前記コラム選択信号の信号線と同じ第1配線層を使
用して前記第2方向に配線され、前記センスアンプ列内
で、前記第1活性化信号を伝達する第1活性化信号線と
同じ第2配線層を使用して前記第1方向に配線されてい
ることを特徴とする半導体メモリ。
【0080】(付記9) 付記1記載の半導体メモリに
おいて、前記第2活性化信号を伝達する第2活性化信号
線は、前記コラムスイッチを制御するコラム選択信号の
信号線と同じ配線層を使用して配線されていることを特
徴とする半導体メモリ。 (付記10) 付記9記載の半導体メモリにおいて、前
記第2活性化信号線は、前記第1活性化信号を伝達する
第1活性化信号線と直交する方向に配線されていること
を特徴とする半導体メモリ。
【0081】(付記11) 付記1記載の半導体メモリ
において、前記センスアンプ列は、前記メモリセルアレ
イに沿って第1方向に配列され、前記第2活性化信号を
伝達する前記第2活性化信号線は、前記センスアンプ列
まで前記コラム選択信号の信号線と同じ第1配線層を使
用して前記第1方向に直交する第2方向に配線され、前
記センスアンプ列内で、前記第1活性化信号を伝達する
第1活性化信号線と同じ第2配線層を使用して前記第1
方向に配線されていることを特徴とする半導体メモリ。
【0082】(付記12) 付記1記載の半導体メモリ
において、活性化タイミングが互いに異なる第3活性化
信号をそれぞれ生成する複数の第3センスアンプ制御回
路を備え、前記センスアンプは、前記第3活性化信号の
いずれかに応じてオンし、前記ビット線上のデータを伝
達するスイッチと、前記コラム選択信号の活性化に応じ
て、前記ビット線を前記スイッチを介して書き込みデー
タバス線に接続するコラムスイッチとを有し、複数の前
記第3活性化信号は、所定数の前記センスアンプを含む
複数のセンスアンプ列にそれぞれ供給されていることを
特徴とする半導体メモリ。
【0083】(付記13) 付記12記載の半導体メモ
リにおいて、前記第2センスアンプ制御回路は、読み出
し動作時に活性化され前記第2活性化信号を生成し、前
記第3センスアンプ制御回路は、書き込み動作時に活性
化され前記第3活性化信号を生成することを特徴とする
半導体メモリ。
【0084】(付記14) 付記12記載の半導体メモ
リにおいて、前記第3活性化信号を伝達する第3活性化
信号線は、前記コラムスイッチを制御するコラム選択信
号の信号線と同じ配線層を使用して配線されていること
を特徴とする半導体メモリ。 (付記15) 付記14記載の半導体メモリにおいて、
前記第3活性化信号線は、前記第1活性化信号を伝達す
る第1活性化信号線と直交する方向に配線されているこ
とを特徴とする半導体メモリ。
【0085】(付記16) 付記12記載の半導体メモ
リにおいて、前記センスアンプ列は、前記メモリセルア
レイに沿って第1方向に配列され、前記第3活性化信号
を伝達する第3活性化信号線は、前記センスアンプ列ま
で前記コラムスイッチを制御する信号線と同じ第1配線
層を使用して前記第1方向に直交する第2方向に配線さ
れ、前記センスアンプ列内で前記第1活性化信号を伝達
する第1活性化信号線と同じ第2配線層を使用して前記
第1方向に配線されていることを特徴とする半導体メモ
リ。
【0086】以上、本発明について詳細に説明してきた
が、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過
ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明
を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかであ
る。
【0087】
【発明の効果】請求項1の半導体メモリでは、増幅トラ
ンジスタの動作数を減らすことで、読み出し動作時の消
費電力を削減できる。第2活性化信号を伝達する信号線
の配線長を従来に比べ短くできるため、第2センスアン
プ制御回路の駆動能力を小さくできる。この結果、読み
出し動作におけるセンスアンプの消費電力を大幅に削減
できる。信号線の負荷が小さくなることで第2活性化信
号の伝達時間が短縮でき、読み出し動作時間を短縮でき
る。
【0088】請求項2の半導体メモリでは、第2活性化
信号にコラムアドレスの論理を含めることで、メモリセ
ルアレイのビット線に接続された複数のセンスアンプ
を、容易に、複数のセンスアンプ列として分割できる。
請求項3の半導体メモリでは、複数のメモリブロックが
構成される場合にも、読み出し動作時の消費電力を大幅
に削減できる。
【0089】請求項4の半導体メモリでは、第2活性化
信号の信号線の配線長を短くでき、第2活性化信号の伝
達時間をさらに短縮できる。請求項5および請求項7の
半導体メモリでは、第2活性化信号線を抵抗の低い配線
層を使用して配線することで、第2活性化信号の伝達時
間をさらに短縮できる。
【0090】請求項6および請求項8の半導体メモリで
は、第2活性化信号線のトータルの配線抵抗を下げるこ
とで、第2活性化信号の伝達時間を短縮できる。請求項
9の半導体メモリでは、増幅トランジスタの動作数を減
らすことで、書き込み動作時の消費電力を削減できる。
第3活性化信号を伝達する信号線の配線長を従来に比べ
短くできるため、第3センスアンプ制御回路の駆動能力
を小さくできる。この結果、書き込み動作におけるセン
スアンプの消費電力を大幅に削減できる。信号線の負荷
が小さくなることで第3活性化信号の伝達時間が短縮で
き、書き込み動作時間を短縮できる。
【0091】請求項10の半導体メモリでは、読み出し
動作および書き込み動作において、それぞれ必要な制御
回路のみが動作するため、消費電力を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示すブロック図であ
る。
【図2】図1のメモリコアの詳細を示すブロック図であ
る。
【図3】図2のセンスアンプ列の詳細を示す回路図であ
る。
【図4】図1の第1および第2センスアンプ制御回路の
詳細を示す回路図である。
【図5】本発明の低消費メモリの動作を示すタイミング
図である。
【図6】従来のDRAMのメモリコアを示すブロック図であ
る。
【図7】図6のセンスアンプ列の概要を示す回路図であ
る。
【図8】従来のDRAMの動作を示すタイミング図である。
【符号の説明】
10 コマンドバッファ 12 アドレスバッファ 14 データ入出力回路 16 コマンドデコーダ 18 ロウアドレスラッチ 20 コラムアドレスラッチ 22 動作制御回路 24 ロウプリデコーダ 26 コラムプリデコーダ 30 プリチャージ回路 32 ラッチ 34 読み出し制御回路 36 書き込み制御回路 ACTV アクティブコマンド ADD アドレス ALY メモリセルアレイ AMP アンプ BL、/BL ビット線 BLK0-3 メモリブロック C1 第1センスアンプ制御回路 C2 第2センスアンプ制御回路 CADD コラムアドレス CDEC コラムデコーダ CL コラム選択信号、コラム選択信号線 CMD コマンド M メモリコア MC メモリセル PRE プリチャージコマンド PSA、NSA 第1活性化信号、第1活性化信号線 RADD、R1、R0 ロウアドレス /RCL 第2活性化信号、第2活性化信号線 RD 読み出し制御信号 RDEC ロウデコーダ READ 読み出しコマンド RSA センスアンプ列 WCL 第3活性化信号、第3活性化信号線 WL ワード線 WR 書き込み制御信号 WRITE 書き込みコマンド

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のメモリセルおよび該メモリセルに
    それぞれデータを伝達する複数のビット線を有するメモ
    リセルアレイと、 前記ビット線に対応してそれぞれ形成され、該ビット線
    上のデータを増幅する複数のセンスアンプと、 第1活性化信号を生成する第1センスアンプ制御回路
    と、 活性化タイミングが互いに異なる第2活性化信号をそれ
    ぞれ生成する複数の第2センスアンプ制御回路とを備
    え、 前記センスアンプは、 前記第1活性化信号の活性化に応じてビット線上のデー
    タを増幅し保持するラッチと、 前記第2活性化信号のいずれかの活性化をソースで受け
    たときに、ゲートで受けている前記ビット線の電圧レベ
    ルを増幅する増幅トランジスタと、 コラム選択信号の活性化に応じて前記増幅トランジスタ
    のドレインを読み出しデータバス線に接続するコラムス
    イッチとを有し、 前記第1活性化信号は、全ての前記センスアンプに同時
    に供給され、 前記第2活性化信号は、所定数の前記センスアンプを含
    む複数のセンスアンプ列にそれぞれ供給されることを特
    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、 前記メモリセルの記憶ノードと前記ビット線との接続を
    制御するワード線と、 ワード線を選択するロウアドレスおよび前記コラムスイ
    ッチを選択するコラムアドレスを受信するアドレス入力
    回路とを備え、 前記第1センスアンプ制御回路は、前記ロウアドレスに
    応じて前記第1活性化信号を活性化し、 前記第2センスアンプ制御回路は、前記ロウアドレスお
    よび前記コラムアドレスに応じて前記第2活性化信号を
    活性化することを特徴とする半導体メモリ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体メモリにおいて、 前記メモリセルアレイと、該メモリセルアレイに沿って
    第1方向に配列された複数の前記センスアンプ列とを有
    し、前記ロウアドレスに応じて選択される複数のメモリ
    ブロックを備えていることを特徴とする半導体メモリ。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体メモリにおいて、 前記メモリブロックは、前記第1方向に直交する第2方
    向に配列され、 前記第1センスアンプ制御回路は、前記各メモリブロッ
    クの端に、前記第2の方向に沿って配置され、 前記第2センスアンプ制御回路は、前記メモリブロック
    の外側に、前記センスアンプ列に対応して前記第1方向
    に沿って配置されていることを特徴とする半導体メモ
    リ。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体メモリにおいて、 前記第2活性化信号を伝達する第2活性化信号線は、前
    記コラムスイッチを制御するコラム選択信号の信号線と
    同じ配線層を使用して配線されていることを特徴とする
    半導体メモリ。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の半導体メモリにおいて、 前記第2活性化信号線は、前記センスアンプ列まで前記
    コラム選択信号の信号線と同じ第1配線層を使用して前
    記第2方向に配線され、前記センスアンプ列内で、前記
    第1活性化信号を伝達する第1活性化信号線と同じ第2
    配線層を使用して前記第1方向に配線されていることを
    特徴とする半導体メモリ。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の半導体メモリにおいて、 前記第2活性化信号を伝達する第2活性化信号線は、前
    記コラムスイッチを制御するコラム選択信号の信号線と
    同じ配線層を使用して配線されていることを特徴とする
    半導体メモリ。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の半導体メモリにおいて、 前記センスアンプ列は、前記メモリセルアレイに沿って
    第1方向に配列され、 前記第2活性化信号を伝達する前記第2活性化信号線
    は、前記センスアンプ列まで前記コラム選択信号の信号
    線と同じ第1配線層を使用して前記第1方向に直交する
    第2方向に配線され、前記センスアンプ列内で、前記第
    1活性化信号を伝達する第1活性化信号線と同じ第2配
    線層を使用して前記第1方向に配線されていることを特
    徴とする半導体メモリ。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の半導体メモリにおいて、 活性化タイミングが互いに異なる第3活性化信号をそれ
    ぞれ生成する複数の第3センスアンプ制御回路を備え、 前記センスアンプは、 前記第3活性化信号のいずれかに応じてオンし、前記ビ
    ット線上のデータを伝達するスイッチと、 前記コラム選択信号の活性化に応じて、前記ビット線を
    前記スイッチを介して書き込みデータバス線に接続する
    コラムスイッチとを有し、 複数の前記第3活性化信号は、所定数の前記センスアン
    プを含む複数のセンスアンプ列にそれぞれ供給されてい
    ることを特徴とする半導体メモリ。
  10. 【請求項10】 請求項9記載の半導体メモリにおい
    て、 前記第2センスアンプ制御回路は、読み出し動作時に活
    性化され前記第2活性化信号を生成し、 前記第3センスアンプ制御回路は、書き込み動作時に活
    性化され前記第3活性化信号を生成することを特徴とす
    る半導体メモリ。
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