JP2003233986A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
導体記憶装置を提供する。 【解決手段】 メモリセルMCとメモリセルMCから読
み出されたデータを増幅するセンスアンプSAとを備え
た半導体記憶装置であって、センスアンプSAに対して
並列接続された第一から第三のラッチ回路LC1〜LC
3を備えたことを特徴とする半導体記憶装置を提供す
る。
Description
関するものである。
(SDRAM)の全体構成を示すブロック図である。図11
に示されるように、従来の同期型半導体記憶装置はクロ
ックバッファ1とコマンドデコーダ2、アドレスバッフ
ァ3、リフレッシュカウンタ4、コントロール信号ジェ
ネレータ5、モードレジスタ6、記憶部7、及びDQバ
ッファ8を備え、記憶部7はメモリセルアレイCAとカ
ラムデコーダCD、ロウデコーダRD、及びセンスアン
プSAを含む。
憶装置は、外部から供給されるクロック信号とコマンド
及びアドレスに応じて動作するが、より具体的には上記
クロック信号に基づいて生成された内部クロック信号in
t.clkに同期して、DQバッファ8を介したメモリセル
アレイCAに対するデータの読み書きが実行される。
記憶装置の記憶部7に含まれるデータラッチ部15の構
成を示すブロック図である。なお、図12においては、
ビット線BL又は相補ビット線/BLに接続されたメモ
リセルMCからなるメモリセルアレイCAと、センスア
ンプSA、ビット線対の間にセンスアンプSAと並列接
続された読出し・書込みゲートRWG、及び読出し・書
込みゲートRWGに接続された読み書き用バスからなる
入出力ポートIOPも図示されている。
ッチ部15はゲートGを介してセンスアンプSAと直列
接続され、ラッチ回路LC及び読出しゲートRGを含
む。ここで、読出しゲートRGには出力ポートOPが接
続される。
導体記憶装置では、センスアンプSAで増幅された読み
出しデータがゲートGを介してラッチ回路LCへ転送さ
れて記憶される。これより、メモリセルアレイCAから
別のデータを読み出した後においても、ラッチ回路LC
に記憶されているデータを独立的に読み出すこともでき
る。
ように読み出しデータをラッチ回路LCへ転送する場合
には、必ずセンスアンプSAにより該読み出しデータを
増幅しなければならないため、メモリセルアレイCAへ
のアクセスは中断され、センスアンプSAに読み出され
ていたデータは破壊されてしまう。このため、上記読み
出されていたデータを使用したい場合には、ラッチ回路
LCへの転送動作が完了した後に再度該データをセンス
アンプSAへ読み出す必要があり、さらにこの間メモリ
セルアレイCAへの新たなアクセスは不可能とされるた
め、読み出しデータの出力効率が大幅に低下してしまう
という問題があった。
データ読み出し動作とラッチ回路LCへのデータ転送動
作とは完全に独立していないため、該転送動作を優先す
ると効率的な該読み出し動作ができなくなり、逆に効率
的な該読み出し動作を優先すると該ラッチ回路LCへの
転送ができなくなるという問題があった。
になされたもので、データ処理の高速化及び効率化を実
現する半導体記憶装置を提供することを目的とする。
セルとメモリセルから読み出されたデータを増幅する増
幅手段とを備えた半導体記憶装置であって、増幅手段に
対して並列接続された複数の記憶手段を備えたことを特
徴とする半導体記憶装置を提供することにより達成され
る。
て複数の記憶手段が並列接続されるため、増幅手段によ
り増幅されたデータの転送先とされる記憶手段以外の記
憶手段へのアクセスが増幅手段の動作にかかわらず可能
となる。
に接続され、少なくとも二つの記憶手段と外部との間で
選択的にデータを入出力するデータ入出力手段をさらに
備えることにより、回路規模を低減したマルチポートの
半導体記憶装置を得ることができる。
たビット線と相補ビット線とをさらに備え、複数の記憶
手段の各々は、ビット線及び相補ビット線に接続された
ものとすれば、記憶手段に対するデータの読み書き速度
を向上させることができると共に、記憶手段に格納する
データの確実性を高めることができる。
態を図面を参照しつつ詳しく説明する。なお、図中同一
符号は同一または相当部分を示す。 [実施の形態1]図1は、本発明の実施の形態1に係る同
期型半導体記憶装置の全体構成を示すブロック図であ
る。図1に示されるように、本発明の実施の形態1に係
る同期型半導体記憶装置は、クロックバッファ1とコマ
ンドデコーダ2、アドレスバッファ3、リフレッシュカ
ウンタ4、モードレジスタ6、コントロール信号ジェネ
レータ9、記憶部10、及び第一から第三の入出力ポー
トIOP1〜IOP3を備え、記憶部10はダイナミッ
クランダムアクセスメモリ(DRAM)からなるメモリ
セルアレイCAとカラムデコーダCD、ロウデコーダR
D、センスアンプSA、及び第一から第三のラッチ回路
LC1〜LC3を含む。
給されるクロック信号に応じて内部クロック信号int.cl
kを生成し、コマンドデコーダ2とアドレスバッファ
3、リフレッシュカウンタ4、モードレジスタ6、コン
トロール信号ジェネレータ9、及び第一から第三の入出
力ポートIOP1〜IOP3へ供給する。
供給され、アドレスバッファ3にはアドレス(ロウアド
レス及びカラムアドレス)が供給される。また、リフレ
ッシュカウンタ4はリフレッシュ動作時に内部アドレス
を生成し、アドレスバッファ3へ供給する。モードレジ
スタ6はアドレスバッファ3に接続され、コントロール
信号ジェネレータ9はコマンドデコーダ2から供給され
たコマンドに応じて内部制御信号を生成する。記憶部1
0はアドレスバッファ3及びコントロール信号ジェネレ
ータ9に接続され、第一入出力ポートIOP1は第一ラ
ッチ回路LC1に接続され、第二入出力ポートIOP2
は第二ラッチ回路LC2に接続され、第三入出力ポート
IOP3は第三ラッチ回路LC3に接続される。
憶装置は、記憶部10がコントロール信号ジェネレータ
9により生成された内部制御信号により制御され、アド
レスバッファ3へ供給されたアドレスにより指定された
メモリセルに対するアクセスが実行される。また、第一
から第三の入出力ポートIOP1〜IOP3において
は、内部クロック信号int.clkに同期してデータDQ1
〜DQ3が入出力される。
装置に含まれるデータラッチ部25の構成を示すブロッ
ク図である。図2に示されるように、データラッチ部2
5はセンスアンプSAに並列接続され、第一から第三の
ラッチ回路LC1〜LC3を含む。ここで、第一から第
三のラッチ回路LC1〜LC3は、互いにセンスアンプ
SAに対して並列接続される。すなわち、第一ラッチ回
路LC1はNチャネルMOSトランジスタからなるゲー
トG1を介してビット線BLに接続され、第二ラッチ回
路LC2はNチャネルMOSトランジスタからなるゲー
トG2を介してビット線BLに接続され、第三ラッチ回
路LC3はNチャネルMOSトランジスタからなるゲー
トG3を介してビット線BLに接続される。
読出し・書込みゲートRWG1が並列接続され、第二ラ
ッチ回路LC2に対して第二読出し・書込みゲートRW
G2が並列接続され、第三ラッチ回路LC3に対して第
三読出し・書込みゲートRWG3が並列接続される。
出し・書込みゲートRWG1を介して第一入出力ポート
IOP1が接続され、第二ラッチ回路LC2には第二読
出し・書込みゲートRWG2を介して第二入出力ポート
IOP2が接続され、第三ラッチ回路LC3には第三読
出し・書込みゲートRWG3を介して第一入出力ポート
IOP3が接続される。
5の構成要素を説明する回路図である。なお、図3にお
いては第一ラッチ回路LC1に対応した構成要素のみが
示されるが、データラッチ部25は第二ラッチ回路LC
2及び第三ラッチ回路LC3に対応して、それぞれ同様
な構成要素を内蔵する。
C1は二つのインバータINV1,INV2を含み、第
一読出し・書込みゲートRWG1はNチャネルMOSト
ランジスタNT1〜NT6を含む。そして、Nチャネル
MOSトランジスタNT3,NT5のゲートには信号Y
R0が供給され、NチャネルMOSトランジスタNT
1,NT6のゲートには信号YW0が供給される。
本実施の形態1に係る同期型半導体記憶装置の動作を説
明する。まず、コマンドデコーダへ供給されるコマンド
に応じて、メモリセルに記憶されたデータを第一及び第
二入出力ポートIOP1,IOP2へ読み出す動作を、
図4を参照しつつ説明する。
刻T1においてコマンドACT0がコマンドデコーダ2へ、
ロウアドレスRA0がアドレスバッファ3へそれぞれ供
給されると、図4(e),(i)に示されるようにワー
ド線WL0がハイレベル(H)に活性化され、メモリセ
ルに記憶されていたデータがビット線対BL,/BLへ
読み出される。
されるように、センスアンプ起動信号SAH,SALが
活性化されることにより、ビット線対BL,/BLへ読
み出されたデータが増幅される。このとき、図4(j)
に示されるように、転送信号ST1がハイレベル(H)
に活性化されることによってゲートG1がオープンさ
れ、図4(k)に示されるように、センスアンプSAに
より増幅されたデータが第一ラッチ回路LC1へ転送さ
れる。さらには、上記転送信号ST1がロウレベル
(L)に非活性化されることによってゲートG1がクロ
ーズされ、ビット線対BL,/BLと第一ラッチ回路L
C1が電気的に切り離される。
はスタンバイ状態に戻るが、図4に示された例ではさら
に時刻T7においてコマンドACT1がコマンドデコーダ2
へ、ロウアドレスRA1がアドレスバッファ3へそれぞ
れ供給される。これにより、図4(f),(i),(m)に
示されるように、上記と同様な動作によってワード線W
L1に接続されたメモリセルに記憶されたデータが、増
幅された上でゲートG2を介して第二ラッチ回路LC2
へ転送される。そして、図4(l)に示されるように、
転送信号ST2がロウレベル(L)に非活性化されるこ
とによってゲートG2がクローズされ、ビット線対B
L,/BLと第二ラッチ回路LC2が電気的に切り離さ
れる。
2へのデータ転送を実行している期間においては、第一
ラッチ回路LC1へのデータ転送は完了しているので、
第一ラッチ回路LC1に格納されているデータを読み出
すことができる状態となっている。例えば、図4
(a),(d)に示されるように時刻T9に読み出しコ
マンドRD0がコマンドデコーダ2へ供給され、カラム
アドレスCA0がアドレスバッファ3へ供給されると、
図4(n)に示されるように信号YR0がハイレベルに
活性化され、図4(k),(o)に示されるように第一
ラッチ回路LC1に記憶されているデータD0が第一入
出力ポートIOP1を介して読み出される。このよう
に、データ転送が既に完了しているラッチ回路からのデ
ータ読み出しは、メモリセルアレイCAからデータを読
み出す動作に関係無く独立に実行することができる。
(p),(q)においては、第二ラッチ回路LC2への
データ転送が完了した後の時刻T13において、読み出
しコマンドRD1がコマンドデコーダ2へ、カラムアド
レスCA1がアドレスバッファ3へそれぞれ供給される
ことにより、第二ラッチ回路LC2に記憶されているデ
ータD1が第二入出力ポートIOP2を介して読み出さ
れる動作が示されている。
つ説明する。まず図5(b),(c)に示されるよう
に、時刻T1においてコマンドデコーダ2へコマンドA
CTが供給され、アドレスバッファ3にロウアドレスR
Aが供給されることにより記憶部10が活性化される。
そして、図5(b),(d)に示されるように時刻T5
においてコマンドデコーダ2へ書き込みコマンドWTが
供給され、アドレスバッファ3にカラムアドレスCAが
供給されると、図5(j)〜(m)に示されるように信
号YW0がハイレベルに活性化され、入力データD0が
第一入出力ポートIOP1及び第一読出し・書込みゲー
トRWG1を介して第一ラッチ回路LC1に書き込まれ
る。
T9においてコマンドデコーダ2へプリチャージコマン
ドPREが入力されると、図5(h),(j)に示され
るように第一ラッチ回路LC1に記憶された入力データ
D0がビット線対BL,/BLに読み出されるため、こ
の入力データD0がメモリセルアレイCAを構成するメ
モリセルへ書き戻される。
へのデータ書き込みのみを実行する場合には、記憶部1
0を活性化する前に第一ラッチ回路LC1へ直接データ
を書き込んでも良いため、図6に示されるようにコマン
ドデコーダ2へコマンドACTを供給することなく、書
き込みコマンドWTを供給しても良い。そして、この場
合においても、図5に示された場合と同様な動作を実現
することができる。
る同期型半導体記憶装置によれば、データを読み書きす
るデータラッチ部25がセンスアンプSAと独立して設
けられ、第一から第三のラッチ回路LC1〜LC3がセ
ンスアンプSAに並列接続されて、該第一から第三のラ
ッチ回路LC1〜LC3に対応して第一から第三の入出
力ポートIOP1〜IOP3がそれぞれ備えられるた
め、マルチポートの同期型半導体記憶装置を容易に得る
ことができる。
〜LC3へは、それぞれ第一から第三の入出力ポートI
OP1〜IOP3を介して独立的にアクセスできるた
め、メモリセルアレイCAから読み出されたデータがい
ずれかのラッチ回路へ選択的に転送される場合に、転送
先の該ラッチ回路以外のラッチ回路へのアクセスは妨げ
られない。このことから、該データの転送が完了してい
るラッチ回路へは他のデータの転送時においてもアクセ
ス可能であるため、データの転送効率を高めることがで
きる。
来においては複数のバンクを設けて該複数のバンクへ相
互にアクセスする技術が考案されているが、このような
いわゆるバンク方式を採用した半導体記憶装置は制御系
の回路が複雑になり回路規模が増大するという問題があ
ったが、該バンクの代わりに上記のようにセンスアンプ
SAに並列接続された複数のラッチ回路を設けることに
よって、簡易な構成により外部との間でデータの高速な
入出力を実現することができる。
る前に、メモリセルに書き込むデータをセンスアンプS
Aに並列接続された第一から第三のラッチ回路LC1〜
LC3へ格納させることができるため、記憶部10の用
途を広げることができる。
体記憶装置によれば、常に、入出力ポートが接続された
ラッチ回路を介してメモリセルアレイCAに対するデー
タの読み書きが実行され、複数のポートから同一条件下
でメモリセルへアクセスできることになるため、複雑な
機能の実現を図ることができる。[実施の形態2]図7
は、本発明の実施の形態2に係る同期型半導体記憶装置
の全体構成を示すブロック図である。図7に示されるよ
うに、本発明の実施の形態2に係る同期型半導体記憶装
置は、図1に示された実施の形態1に係る同期型半導体
記憶装置と同様な構成を有するが、第二入出力ポートI
OP2が第二ラッチ回路LC2及び第三ラッチ回路LC
3に接続されることによって、第二入出力ポートIOP
2が第二ラッチ回路LC2及び第三ラッチ回路LC3に
共有される点で相違するものである。
から、記憶部20及びコントロール信号ジェネレータ1
9は、それぞれ実施の形態1に係る記憶部10及びコン
トロール信号ジェネレータ9と異なるものとされる。
装置に含まれるデータラッチ部35の構成を示すブロッ
ク図である。図8に示されるように、本発明の実施の形
態2に係るデータラッチ部35は、図2に示されたデー
タラッチ部25と同様な構成を有するが、第二読出し・
書込みゲートRWG2はゲートG4を介して第二ラッチ
回路LC2に直列接続されると共に、ゲートG5を介し
て第三ラッチ回路LC3に直列接続される。
ネルMOSトランジスタにより構成され、ゲートG4を
構成するNチャネルMOSトランジスタのゲートにはデ
ータ選択信号DS1が、ゲートG5を構成するNチャネ
ルMOSトランジスタのゲートにはデータ選択信号DS
2が供給される。なお、上記データ選択信号DS1,D
S2はコントロール信号ジェネレータ19により生成さ
れる。
形態2に係る同期型半導体記憶装置においては、データ
選択信号DS1がハイレベルに活性化されることにより
ゲートG4がオープンされ、第二読出し・書込みゲート
RWG2及び第二入出力ポートIOP2を介した第二ラ
ッチ回路LC2に対するデータの読み書きが選択的に実
行される。また同様に、データ選択信号DS2がハイレ
ベルに活性化される場合にはゲートG5がオープンさ
れ、第二読出し・書込みゲートRWG2及び第二入出力
ポートIOP2を介した第三ラッチ回路LC3に対する
データの読み書きが選択的に実行される。
期型半導体記憶装置によれば、上記実施の形態1に係る
同期型半導体記憶装置と同様な構成を有すると共に、読
出し・書込みゲート及び入出力ポートが複数のラッチ回
路により共有されるため、回路規模を低減したマルチポ
ートの同期型半導体記憶装置を得ることができる。 [実施の形態3]図9は、本発明の実施の形態3に係るデ
ータラッチ部45の構成を示すブロック図である。図9
に示されるように、実施の形態3に係るデータラッチ部
45は図2に示された実施の形態1に係るデータラッチ
部25と同様な構成を有するが、第一ラッチ回路LC1
及び第一読出し・書込みゲートRWG1がゲートG6を
介してセンスアンプSAに接続され、第二ラッチ回路L
C2及び第二読出し・書込みゲートRWG2がゲートG
7を介してセンスアンプSAに接続され、第三ラッチ回
路LC3及び第三読出し・書込みゲートRWG3がゲー
トG8を介してセンスアンプSAに接続される点で相違
するものである。
ャネルMOSトランジスタにより構成され、ゲートG6
を構成するNチャネルMOSトランジスタのゲートには
転送信号ST1が供給され、ゲートG7を構成するNチ
ャネルMOSトランジスタのゲートには転送信号ST2
が供給され、ゲートG8を構成するNチャネルMOSト
ランジスタのゲートには転送信号ST3が供給される。
同期型半導体記憶装置によれば、上記実施の形態1に係
る同期型半導体記憶装置と同様な効果を奏すると共に、
第一から第三のラッチ回路LC1〜LC3及び第一から
第三の読出し・書込みゲートがそれぞれビット線BLの
みならず相補ビット線/BLに接続されるため、第一か
ら第三のラッチ回路LC1〜LC3に対してより確実に
データを書き込むことができると共に、第一から第三の
ラッチ回路LC1〜LC3に対してより高速にデータを
読み書きすることができる。 [実施の形態4]図10は、本発明の実施の形態4に係る
データラッチ部55の構成を示すブロック図である。図
10に示されるように、実施の形態4に係るデータラッ
チ部55は図9に示された実施の形態3に係るデータラ
ッチ部45と同様な構成を有するが、第一ラッチ回路L
C1及び第一読出し・書込みゲートRWG1がトランス
ミッションゲートTG1,TG4を介してセンスアンプ
SAに接続され、第二ラッチ回路LC2及び第二読出し
・書込みゲートRWG2がトランスミッションゲートT
G2,TG5を介してセンスアンプSAに接続され、第
三ラッチ回路LC3及び第三読出し・書込みゲートRW
G3がトランスミッションゲートTG3,TG6を介し
てセンスアンプSAに接続される点で相違するものであ
る。
〜TG6はそれぞれ、並列接続されたNチャネルMOS
トランジスタとPチャネルMOSトランジスタにより構
成される。そして、トランスミッションゲートTG1,
TG4をそれぞれ構成する両トランジスタのゲートには
転送信号ST1が、トランスミッションゲートTG2,
TG5をそれぞれ構成する両トランジスタのゲートには
転送信号ST2が、トランスミッションゲートTG3,
TG6をそれぞれ構成する両トランジスタのゲートには
転送信号ST3が供給される。
同期型半導体記憶装置によれば、上記実施の形態3に係
る同期型半導体記憶装置と同様な効果を奏すると共に、
ゲートG1〜G3,G6〜G8がトランスミッションゲ
ートTG1〜TG6により置換された構成とされるた
め、第一から第三のラッチ回路LC1〜LC3とセンス
アンプSAとの間におけるデータ転送速度をより高める
ことができる。
を同期型半導体記憶装置に適用した場合について説明し
たが、本発明は同期型半導体記憶装置に限られるもので
はなく、広く半導体記憶装置に適用することができる。
増幅手段により増幅されたデータの転送先とされる記憶
手段以外の記憶手段へのアクセスが増幅手段の動作にか
かわらず可能となるため、簡易な構成によりデータ処理
の高速化及び効率化を図ることができる。
装置の全体構成を示すブロック図である。
るデータラッチ部の構成を示すブロック図である。
す回路図である。
読み出し動作を示すタイミングチャートである。
常の書き込み動作を示すタイミングチャートである。
一ラッチ回路への書き込みのみを実行する場合の動作を
示すタイミングチャートである。
装置の全体構成を示すブロック図である。
るデータラッチ部の構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
すブロック図である。
まれるデータラッチ部の構成を示すブロック図である。
ドレスバッファ、4 リフレッシュカウンタ、6 モー
ドレジスタ、7,10,20 記憶部、8 DQバッフ
ァ、9,19 コントロール信号ジェネレータ、15,
25,35,45,55 データラッチ部、MC メモ
リセル、CA メモリセルアレイ、CDカラムデコー
ダ、RD ロウデコーダ、SA センスアンプ、LC
ラッチ回路、LC1 第一ラッチ回路、LC2 第二ラ
ッチ回路、LC3 第三ラッチ回路、RWG 読出し・
書込みゲート、RG 読出しゲート、RWG1 第一読
出し・書込みゲート、RWG2 第二読出し・書込みゲ
ート、RWG3 第三読出し・書込みゲート、IOP
入出力ポート、OP 出力ポート、IOP1 第一入出
力ポート、IOP2 第二入出力ポート、IOP3 第
三入出力ポート、BLビット線、/BL 相補ビット
線、G,G1〜G8 ゲート、INV1,INV2 イ
ンバータ、NT1〜NT6 NチャネルMOSトランジ
スタ、TG1〜TG6 トランスミッションゲート。
Claims (6)
- 【請求項1】 メモリセルと前記メモリセルから読み出
されたデータを増幅する増幅手段とを備えた半導体記憶
装置であって、 前記増幅手段に対して並列接続された複数の記憶手段を
備えたことを特徴とする半導体記憶装置。 - 【請求項2】 前記複数の記憶手段の各々は、外部との
間でデータを入出力するデータ入出力手段を備えたこと
を特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項3】 前記複数の記憶手段の少なくとも二つに
接続され、前記少なくとも二つの前記記憶手段と外部と
の間で選択的にデータを入出力するデータ入出力手段を
さらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の半導体
記憶装置。 - 【請求項4】 前記メモリセル及び前記増幅手段に接続
されたビット線と相補ビット線とをさらに備え、 前記複数の記憶手段の各々は、前記ビット線及び前記相
補ビット線に接続されたことを特徴とする請求項1に記
載の半導体記憶装置。 - 【請求項5】 前記複数の記憶手段の各々と前記増幅手
段との間に接続され、所定のタイミングにおいてデータ
を転送する複数のデータ転送手段をさらに備えた請求項
1に記載の半導体記憶装置。 - 【請求項6】 前記複数のデータ転送手段は、Nチャネ
ルMOSトランジスタとPチャネルMOSトランジスタ
が並列接続されたトランスミッションゲートからなる請
求項5に記載の半導体記憶装置。
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---|---|---|---|
JP2002030593A JP2003233986A (ja) | 2002-02-07 | 2002-02-07 | 半導体記憶装置 |
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