JP2003331578A - メモリシステム及びそのデータ書き込み方法 - Google Patents

メモリシステム及びそのデータ書き込み方法

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JP2003331578A
JP2003331578A JP2002138485A JP2002138485A JP2003331578A JP 2003331578 A JP2003331578 A JP 2003331578A JP 2002138485 A JP2002138485 A JP 2002138485A JP 2002138485 A JP2002138485 A JP 2002138485A JP 2003331578 A JP2003331578 A JP 2003331578A
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sense amplifier
memory cell
sense
external input
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Haruki Toda
春希 戸田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ビット線間の容量カップリングが大きい場合で
も、データの書き込み動作の高速が図れるメモリシステ
ム及びそのデータ書き込み方法を提供する。 【解決手段】書き込みサイクルで外部入力データEDA
を取り込んで、次にレイトライトサイクルでメモリセル
へデータを転送する際に、センスアンプ列14中の選択
されたセンスアンプに転送するデータ信号量を、メモリ
セルからビット線対BL1,/BL1〜BL3,/BL
3に読み出されたデータの信号量と同程度になるように
制御することを特徴とする。データが転送されたビット
線対とその隣接ビット線対との初期信号量の差が大きく
ならないようにしてデータ転送を行うことによって、セ
ンス動作に対して書き込みビット線対もその隣接ビット
線対も区別がなく、全てがリフレッシュ動作と同等の動
作となり、レイトライト動作でサイクルを延ばす必要は
ない。

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、メモリセルに記
憶されている微小な信号を増幅して情報の読み出しを行
うDRAMなどのメモリシステム及びそのデータ書き込
み方法に関し、特にメモリシステムにおけるデータライ
ト回路システムに関する。
【0002】
【従来の技術】メモリセルに記憶されている微小な信号
を増幅して情報(データ)を読み出すDRAMなどのメ
モリシステムでは、大規模化によるメモリセル数の増加
に伴って、センスアンプがデータをセンスするノードで
あるビット線容量が増大し、ビット線間の容量結合が大
きくなる。このようなビット線容量や容量結合の増大
は、DRAMのセンススピードやリストアスピードの低
下、及び書き込み時のディスターブの増大など、ランダ
ムサイクルの高速化のために必須のセンス動作とその周
辺の動作に悪影響を与える。これらのスピードの低下や
ディスターブの増大は、特に近年、ネットワークにおけ
るデータ転送の中継システムにとって益々重要な役割を
果たすようになってきた高速サイクルメモリシステムを
構築する際の障害となる。
【0003】次に、上記ビット線容量と上記ビット線間
容量のセンス動作に対する影響について説明する。
【0004】図4に示すように、注目するビット線対B
L2,/BL2とその両脇のビット線対BL1,/BL
1及びBL3,/BL3について考える。ビット線対B
L2,/BL2のビット線容量Cbはそれぞれ、 Cb=C+Cbb と表わせる。ここで、Cbbはビット線対BL2,/B
L2とその両脇のビット線/BL1,BL3(隣接ビッ
ト線)とのカップリング容量であり、Cはその他の容量
である。
【0005】ここで、注目ビット線対BL2,/BL2
に、例えば“0”がセンスされるようにデータが存在す
る場合に、ビット線BL2は低い電位レベルへ、ビット
線/BL2は高い電位レベルへと変化するものとする。
注目ビット線対BL2,/BL2の両側のビット線対B
L1,/BL1及びBL3,/BL3では、“1”また
は“0”がセンス増幅される。
【0006】この時、カップリングが無いと仮定した場
合の理想的なビット線対BL2,/BL2の電位変化の
様子を図5(a)に示す。ワード線WLが高電位レベル
に立ち上がって、メモリセルのデータ“0”がビット線
BL2上に出力され、センスアンプによるセンス動作が
行われると、ビット線BL2の電位は中間電位から電源
電位VSSへ、ビット線/BL2の電位は中間電位から
電源電位VDDへ向かって大きく変化する。
【0007】また、注目ビット線対BL2,/BL2に
隣接するビット線対BL1,/BL1及びBL3,/B
L3のセンス動作による電位変化を次のように仮定す
る。ビット線BL1は低レベルへ変化し、ビット線/B
L1は高レベルへ変化する。ビット線BL3は低レベル
へ変化し、ビット線/BL3は高レベルへ変化する。す
るとカップリング容量Cbbによって、図5(b)に示
すように、破線で示す理想的な状態から、実線で示すよ
うに注目ビット線対BL2,/BL2の電位変化が抑制
される。このため、ビット線対BL2,/BL2が十分
なリストアレベルに達するまでに余計に時間がかかるこ
とになる。
【0008】この状況は、有効ビット線容量Cbeff
に置き換えることができ、隣接ビット線/BL1,BL
3が注目ビット線対BL2,/BL2の電位変化と逆方
向の変化をすると、カップリングによって更に余分の電
荷が必要となる。この結果、有効ビット線容量Cbef
fは、 Cbeff=C+2Cbb=Cb+Cbb となる。すなわち、ビット線容量が更にCbb増えたこ
とに等しい。
【0009】メモリセルからのデータ読み出しとリスト
アの場合は、この様にビット線容量が増加して余分な時
間が必要になるだけである。しかし、データ書き込みの
場合は誤動作を起こす可能性が出てくる。
【0010】図6は、注目ビット線対BL2,/BL2
に“0”を書き込む場合について説明するための模式図
である。隣接ビット線対BL1,/BL1及びBL3,
/BL3には“1”または“0”が読み出され、センス
リフレッシュされるものとし、ビット線BL1またはビ
ット線BL3は低レベルへ、ビット線/BL1またはビ
ット線/BL3は高レベルへと変化すると仮定する。こ
の時、各ビット線対間のカップリングが無い理想的な場
合を想定すると、隣接ビット線対BL1,/BL1及び
BL3,/BL3の電位はそれぞれ図7(a)に示すよ
うに変化する。すなわち、メモリセルから読み出された
微小な信号(電位)は、センスアンプの動作に応答して
tSのタイミングで急速に増幅され、メモリセルの情報
がリフレッシュされる。
【0011】これに対し、ビット線間容量が大きく、電
位変化のカップリングがある場合には、図7(b)に示
すようになる。注目ビット線対BL2,/BL2には、
外部から強制的に“0”を書き込む(forced write)も
のとする。この時、ビット線/BL2は高レベルへ、ビ
ット線BL2は低レベルへ、できるだけ早い段階で外部
からデータを転送したほうが書き込みを高速に行う事が
できる。しかし、このように早い段階で外部からデータ
を転送すると、カップリングによって隣接ビット線対B
L1,/BL1及びBL3,/BL3におけるメモリセ
ルからの微小な読み出し電位を反転させてしまい、セン
ス開始時にメモリセルからの読み出し電位ではなく、カ
ップリングによって生じた電位でセンス動作を行ってし
まう。この結果、隣接ビット線対BL1,/BL1及び
BL3,/BL3に対する誤センスを起こすことにな
る。
【0012】そこで、隣接ビット線対BL1,/BL1
及びBL3,/BL3のセンス動作が充分に進行し、カ
ップリングによってセンス動作が反転しないようになっ
てから、注目ビット線対BL2,/BL2に対して強制
的な書き込みを行う必要がある。しかし、この様にする
と書き込みに余分な時間が必要となり、ワード線WLが
高レベルに立ち上がってメモリセルが選択された直後に
データを書き込むことはできない。
【0013】ところで、高速なネットワークでのデータ
転送には、ランダムサイクルを高速に行えることが益々
重要になってきており、レイトライト(late write)と
呼ばれる方式が採用されている。
【0014】図8は、レイトライト方式の仕様の概要を
示す模式図である。DRAMには書き込み(Write)と
読み出し(Read)のサイクルがあるが、これらがどの様
な順序で発生するかは全くランダムである。図8では、
これらのサイクルを時間軸timeに沿って並べているが、
各々のサイクルでそのときアクセスされるアドレスとデ
ータを合わせて示している。データの書き込みのときは
ブロックの中に向かう矢印でメモリに取り込まれること
をイメージし、読み出しのときはブロックから外に向か
う矢印でメモリから出力されることをイメージしてい
る。
【0015】レイトライト動作では、書き込みのために
取り込んだデータは、そのサイクルでメモリセルまで転
送するのではなく、アドレスとデータがメモリセル以外
の部分(レジスタ)に一時的に保管される。図8ではア
ドレスAdd1とデータData1がレジスタに保持さ
れている。この保持されたアドレスAdd1とデータD
ata1は、すぐ次にやってきた書き込みサイクルでメ
モリセルまで転送されるとともに、このサイクルで入力
されるアドレスAdd4とデータData2が上記レジ
スタに保持される。この様に、直前の書き込みサイクル
におけるアドレスとデータを現時点のサイクルでメモリ
セルに転送することによって、転送先のアドレスが既に
分かっていることから、このサイクルで入力されるアド
レスの確定を待たずに転送動作を始めることができる。
このため、原理的には読み出しと同じサイクル時間で書
き込み動作を行う事ができる。
【0016】しかし、前述したようにビット線対間のカ
ップリングが強いと、隣接ビット線対の誤動作を生じて
しまうので、メモリセルへのデータ転送を遅らさねばな
らず、折角のレイトライトの利点を有効に活用すること
ができない。
【0017】この問題を解決する方法の1つとして、セ
ンス動作時にセンスアンプとビット線を一瞬だけ切り離
す方法が提案されている。この方法について図9及び図
10により説明する。
【0018】図9に示すように、センスノードS1,/
S1,S2,/S2,S3,/S3とビット線対BL
1,/BL1,BL2,/BL2,BL3,/BL3を
それぞれスイッチSW1,/SW1,SW2,/SW
2,SW3,/SW3で切り離せるように構成する。こ
れらスイッチSW1,/SW1,SW2,/SW2,S
W3,/SW3は、制御信号ISOが低レベルの時オー
プン(オフ状態)となり、センスノードS1,/S1,
S2,/S2,S3,/S3とビット線対BL1,/B
L1,BL2,/BL2,BL3,/BL3がそれぞれ
切り離される。
【0019】ここで、注目ビット線対BL2,/BL2
に“0”が強制的に書き込まれ、センスノードS2が低
レベル、センスノード/S2が高レベルへ大きく変化
し、且つ隣接ビット線対BL1,/BL1及びBL3,
/BL3ではセンスノード/S1,/S3が高いレベ
ル、センスノードS1,S3が低いレベルへとセンスさ
れる状況を考える。
【0020】書き込みが無い場合の隣接ビット線対BL
1,/BL1及びBL3,/BL3のセンスの状況は、
図10(a)に示すようになる。ワード線WLが高レベ
ルに立ち上がり、メモリセルのデータがビット線対BL
2,/BL2からセンスノードS2,/S2に伝達され
て設定された時点で制御信号ISOを低レベルに立ち下
げて各ビット線対と各センスアンプを切り離し、この状
態でセンスアンプをドライブしてデータをセンス増幅す
る。そして、ある程度増幅した時点で制御信号ISOを
高レベルに立ち上げてセンスデータをビット線対に書き
戻す。この時、センスノード/S1または/S3、S1
またはS3では増幅したレベルが若干減少し、ビット線
対/BL1または/BL3、BL1またはBL3ではメ
モリセルのデータのレベルが増幅レベルへと拡大し、や
がて両者が一致してメモリセルのデータのリストアがな
される。
【0021】この動作に注目ビット線対BL2,/BL
2への書き込みを更に想定したのが図10(b)であ
る。制御信号ISOが低レベル、すなわちセンスアンプ
とビット線対のスイッチがオフの間に注目ビット線BL
2,/BL2のセンスノードS2,/S2に強制的に書
き込みを行う。センスアンプの隣接センスノード間には
小さなカップリング容量を設定できるので、この強制的
な書き込みが隣接センスアンプのセンス誤動作を生じる
ことは無い。
【0022】従って、隣接ビット線対に関係するセンス
動作も図10(a)と同様に進行し、制御信号ISOが
高レベルに立ち上がり、センスノードS2,/S2とビ
ット線対BL2,/BL2が接続されると注目ビット線
対は強制書き込みレベルへ、隣接ビット線対はセンス増
幅レベルへと変化し、データの書き込みとリフレッシュ
動作が完了する。
【0023】上述したように、ビット線対とセンスアン
プ間にスイッチを設けると、ビット線間のカップリング
が大きくてもより早い時期に強制的に書き込みを行う事
が可能になり、レイトライトの仕様の特長を出せるよう
になる。
【0024】しかし、この様な制御をしても、高速なサ
イクルでデータをアクセスしようとすると、制御信号I
SOのタイミングを取るのが難しく、強制的な書き込み
のタイミングもメモリセルのデータが充分センスノード
に転送されて設定されてからでないと行う事ができない
など、やはり図10(b)にWT(waste time)で示し
たようなタイミングのロスが生じる。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のメ
モリシステム及びそのデータ書き込み方法は、大規模化
によるメモリセル数の増加に伴って、ビット線容量や容
量結合が増大し、ランダムサイクルの高速化のために必
須のセンス動作とその周辺の動作に悪影響を与えるとい
う問題があった。
【0026】また、高速なネットワークでのデータ転送
のために、レイトライトと呼ばれる方式が採用されてい
るが、ビット線間のカップリングが強いと、隣接ビット
線の誤動作を生じてしまうので、メモリセルへのデータ
転送を遅らさねばならず、折角のレイトライトの利点を
有効に活用することができないという問題があった。
【0027】このレイトライトの問題を解決する方法の
1つとして、センスアンプとビット線をセンス動作時に
一瞬だけ切り離す方法が提案されているが、制御信号の
タイミングを取るのが難しく、強制的な書き込みのタイ
ミングもメモリセルのデータが充分センスノードに転送
されて設定されてからでないと行う事ができないなど、
タイミングのロスが生じるという問題があった。
【0028】この発明は上記のような事情に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、ビット線間の容
量カップリングが大きい場合でも、データの書き込み動
作の高速が図れるメモリシステム及びそのデータ書き込
み方法を提供することにある。
【0029】
【課題を解決するための手段】この発明のメモリシステ
ムは、メモリセルアレイと、前記メモリセルアレイ中の
メモリセルに記憶された情報をセンス増幅するセンスア
ンプ列と、外部入力データを前記メモリセルに書き込む
書き込み回路と、前記外部入力データを前記メモリセル
からの読み出し電位差レベルと同じ程度のレベルに設定
するレベル設定回路と、前記センスアンプ列中のセンス
アンプを選択し、且つ前記メモリセルアレイのカラムを
選択するカラムデコーダと、前記レベル設定回路でレベ
ル設定された外部入力データを、前記カラムデコーダで
選択されたセンスアンプに転送するデータ線と、前記外
部入力データのメモリセルへ書き込み時に、前記選択さ
れたセンスアンプを、前記メモリセルからのデータ読み
出し時と実質的に同じシークエンスで行うように活性化
するセンスアンプ制御回路とを具備することを特徴とし
ている。
【0030】また、この発明のメモリシステムのデータ
書き込み方法は、メモリセルの情報をセンス増幅するセ
ンスアンプ列中のセンスアンプを選択し、外部入力デー
タを、読み出し電位差と同じ程度のレベルに設定し、こ
のレベル設定したデータを、データ線を介して前記選択
したセンスアンプに入力し、前記メモリセルからのデー
タ読み出し時と実質的に同じシークエンスで前記選択し
たセンスアンプを活性化させてセンス増幅して前記メモ
リセルに書き込みを行うことを特徴としている。
【0031】更に、この発明のメモリシステムのデータ
書き込み方法は、複数のメモリセルを備え、外部からの
データ受容動作とメモリセルへのデータの転送動作が時
間的に独立したメモリシステムであって、メモリセルか
らのデータ読み出しセンス/リストア動作と、メモリセ
ルへのデータ書き込みストア動作とを、異なるメモリセ
ルに対して実質的に同時に進行させ、前記センス動作で
センスすべきセンスノードへのデータセンス直前のメモ
リセルからの転送信号量と、前記データ受容部からの書
き込みデータのセンスノードへのデータセンス直前の転
送信号量とを実質的に同じレベルにして書き込みを行う
ことを特徴としている。
【0032】この様な構成並びに方法によれば、センス
アンプから見たセンス動作は、メモリセルからのデータ
読み出しとデータ書き込みの際の動作を区別することな
く行う事ができる。そして、センスアンプをメモリセル
からのデータ読み出しとリストアに最適な高速動作を実
現するように設定することができるので、例えばDRA
Mなどにおいて高速なランダムサイクルを容易に実現で
きる。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、この発明の実施
の形態に係るメモリシステム及びそのデータ書き込み方
法について説明するためのもので、半導体記憶装置(D
RAM)の要部を抽出して概略構成を示すブロック図で
ある。この半導体記憶装置は、メモリセルアレイ11、
ローデコーダ12、カラムデコーダ13、センスアンプ
列(S/A)14、センスアンプ(S/A)制御回路1
5、アドレスレシーバ16、アドレスラッチ17、アド
レスラッチ制御回路18、入出力(I/O)回路19、
データラッチ20、書き込みバッファ21、及び読み出
しバッファ22などを含んで構成されている。
【0034】アドレス信号ADDは、アドレスレシーバ
16に入力され、アドレスラッチ17にラッチされる。
このアドレス信号ADDの取り込みは、上記アドレスラ
ッチ制御回路18によって制御される。上記アドレスラ
ッチ17にラッチされたアドレス信号ADDのうち、ロ
ーアドレスはローデコーダ12に、カラムアドレスはカ
ラムデコーダ13に供給されてそれぞれデコードされ
る。上記ローデコーダ12のデコード出力によって、メ
モリセルアレイ11中のワード線WLが選択的に駆動さ
れる。また、上記カラムデコーダ13からカラム選択信
号CSLが出力され、センスアンプ(S/A)の選択と
メモリセルアレイのカラムの選択が行われる。これによ
って、メモリセルアレイ11中の1つのメモリセルが選
択される。
【0035】選択されたメモリセルから読み出されたデ
ータは、センスアンプ列14で増幅された後、読み出し
バッファ22にラッチされる。この読み出しバッファ2
2にラッチされたデータは、入出力回路19から出力さ
れる。
【0036】一方、入出力回路19に入力された書き込
みデータ(外部入力データEDA)は、データラッチ2
0に供給されてラッチされる。データラッチ20にラッ
チされたデータは、入力データ線対d,/d、書き込み
バッファ21、データ線対D,/D、及びセンスアンプ
列14をそれぞれ経由してビット線対に供給される。そ
して、上記ローデコーダ12とカラムデコーダ13によ
って選択されたメモリセルにデータが書き込まれる。
【0037】図2(a)は、上記図1に示した回路にお
けるセンスアンプ列14中のセンスアンプを示してい
る。このセンスアンプは、各ビット線対に接続されてお
り、Pチャネル型MOSトランジスタQ1,Q2とNチ
ャネル型MOSトランジスタQ3,Q4とで構成されて
いる。上記MOSトランジスタQ1,Q2の電流通路は
センスノードS,/Sに直列接続され、MOSトランジ
スタQ1のゲートはセンスノード/Sに、MOSトラン
ジスタQ2のゲートはセンスノードSにそれぞれ接続さ
れる。また、上記MOSトランジスタQ3,Q4の電流
通路はセンスノードS,/Sに直列接続され、MOSト
ランジスタQ3のゲートはセンスノード/Sに、MOS
トランジスタQ4のゲートはセンスノードSにそれぞれ
接続される。上記MOSトランジスタQ1,Q2の電流
通路の接続点には上記センスアンプ制御回路15からセ
ンスアンプ駆動信号SAPが供給され、上記MOSトラ
ンジスタQ3,Q4の電流通路の接続点には上記センス
アンプ制御回路15からセンスアンプ駆動信号/SAN
が供給される。そして、中間レベルにあった信号SAP
が高レベルへ、この信号SAPと同一の中間レベルにあ
った信号/SANが低レベルへとそれぞれ変化すること
によって活性化され、センスノードSと/Sの微小な電
位差をセンスして増幅する。
【0038】図2(b)は、カラム選択信号CSLが高
レベルに立ち上がると、図2(a)に示したセンスアン
プのセンスノードS,/Sをデータ線対(外部データバ
ス)D,/Dへ接続するスイッチ回路部の構成例を示し
ている。このスイッチ回路部は、センスアンプ列14と
書き込みバッファ21との間に設けられており、電流通
路がデータ線DとセンスノードSとの間に接続されたN
チャネル型MOSトランジスタQ5と、電流通路がデー
タ線/Dとセンスノード/Sとの間に接続されたNチャ
ネル型MOSトランジスタQ6とで構成されている。上
記MOSトランジスタQ5,Q6のゲートには、カラム
選択信号CSLが供給される。そして、外部入力データ
EDAは、上記データ線対D,/D、MOSトランジス
タQ5,Q6の電流通路、及びセンスノードS,/Sを
それぞれ介してビット線対へ転送される。
【0039】図2(c)は、上記図2(b)に示したス
イッチ部分におけるデータ線対D,/Dのレベルを微小
信号に設定するレベル設定回路である。このレベル設定
回路は、データ線Dと/Dにそれぞれ設けられ、データ
線Dと/Dを書き込みデータに応じて、メモリセルから
ビット線対へ読み出した信号と同等のレベルの微小信号
に設定する。このレベル設定回路は、Nチャネル型MO
SトランジスタQ7,Q8,Q9、Pチャネル型MOS
トランジスタQ10、オアゲート30及びアンドゲート
31等を含んで構成されている。上記オアゲート30及
びアンドゲート31の一方の入力端には入力データ線d
(または/d)が接続される。上記オアゲート30の他
方の入力端にはリセット信号RSTが供給され、アンド
ゲート31の他方の入力端には上記リセット信号RST
が反転して入力される。上記オアゲート30の出力端は
上記MOSトランジスタQ10のゲートに接続され、上
記アンドゲート31の出力端は上記MOSトランジスタ
Q8のゲートに接続される。上記MOSトランジスタQ
7,Q10,Q8,Q9の電流通路は、電源VDD,V
SS間に直列接続されている。上記MOSトランジスタ
Q7のゲートは電源VDDに接続され、上記MOSトラ
ンジスタQ9のゲートはMOSトランジスタQ8,Q9
の電流通路の接続点に接続される。そして、上記MOS
トランジスタQ10,Q8の電流通路の接続点がデータ
線D(または/D)に接続される。
【0040】上記データ線Dと/Dはそれぞれ、図示し
ない中間電位発生回路によって電源VDDとVSSとの
中間レベルに設定されている。上記図2(c)に示す回
路は、この中間レベルにバイアスをかけて微小な電位変
化を生じさせるようになっている。
【0041】入力データ“1”に対応する設定では、電
源VDD側のMOSトランジスタQ10がオンとなり、
電源VDD側に挿入されたMOSトランジスタQ7の閾
値電圧分だけ電源VDDより低い電位に設定される。こ
のトランジスタQ7の閾値電圧の設定でデータ線D(ま
たは/D)を電源までフルスイングさせない。一方、入
力データ“0”に対応する設定では電源VSS(接地)
側のMOSトランジスタQ8がオンとなり、接地側に挿
入されたMOSトランジスタQ8,Q9の閾値電圧分だ
け接地レベルより高い電位に設定される。これらのMO
SトランジスタQ8,Q9の閾値電圧の設定で、データ
線D(または/D)を接地レベルまでフルスイングさせ
ない。信号RSTは、このレベル設定回路が使用されな
いときに高レベルとなり、入力データ線対d,/dへの
入力データをデータ線対D,/Dへと伝えないようにす
るものである。
【0042】次に、上記のような構成において動作を説
明する。まず、図6と同様に、注目ビット線に“0”を
書き込む場合を考える。従来の書き込みサイクルであれ
ば、注目ビット線のアドレスが確定し、カラム選択信号
CSLで選択されてから注目ビット線へのデータ書き込
みが始まる。
【0043】図3(a),(b)に従来の書き込みサイ
クルでのカラム選択信号CSLのタイミングと、この発
明の実施の形態に係るタイミングと書き込みの動作の様
子を対比させて示した。
【0044】図3(a)は、従来のカラム選択信号CS
Lのタイミングである。ローアドレスが確定し、選択さ
れたワード線WLが高レベルに立ち上がり、メモリセル
のデータがビット線対BL2,/BL2に十分に出力さ
れ、センスアンプのセンス増幅がある程度進んでから、
センスアンプを選択するカラムアドレスが確定する。こ
れによって、カラム選択信号CSLが高レベルに立ち上
がり、ビット線対BL2,/BL2がデータ線対(外部
データバス)D,/Dに接続される。読み出しの場合
は、図3(a)に破線40,41で囲んで示すように、
この時点で外部からの擾乱でビット線対BL2,/BL
2のレベルが変動する。また、書き込みの場合は、この
時点で強制書き込みを行いセンスアンプとビット線対を
書き込みデータに対応したレベルに設定することにな
る。これだけセンスが進んだ状態では、ビット線間のカ
ップリングによる誤動作の危険は無いが、動作スピード
は大幅に遅くなる。
【0045】一方、この発明の実施の形態に係るメモリ
システムによるレイトライトでの書き込み動作は、図3
(b)に示すようになる。レイトライトでは、図8で説
明した通り、書き込みサイクルが始まる前にアドレスと
データが確定している。そこで、書き込みサイクルが始
まると直ぐにワード線WLと注目カラムを選択するカラ
ム選択信号CSLを高レベルに立ち上げることができ
る。ワード線WLを高レベルに立ち上げると、メモリセ
ルからビット線対へ記憶している情報(データ)に対応
した微小な電位差信号が出力される。しかし、カラム選
択信号CSLによって選択された注目カラムは、データ
線対D,/Dとビット線対に接続されるので、この微小
な電位差はメモリセルのデータに対応することは保証さ
れない。この時、データ線対D,/Dから大きな信号を
与えてしまうと、注目ビット線対に大きな電位差が生
じ、ビット線間のカップリングが大きいと隣接ビット線
の情報も破壊してしまう。このことは、図7(b)で説
明した通りである。
【0046】そこで、データ線対D,/Dに、予め確定
している書き込みデータに対応した微小な電位差を与え
る。この電位差は、メモリセルから読み出したデータに
よって、ビット線対に生成される程度の電位差が生じる
ように設定する。これによって、メモリセルからのビッ
ト線容量とセル容量の電荷の再配分で生じたセル情報の
電位差を打ち消して、外部入力データEDAに対応した
微小電位差がビット線対、特にセンスノードに生じるよ
うにする。図3(b)では外部からの強制信号(forced
signal input for WRITE)の大きさをメモリセルから
読み出した信号の2倍位として示しているが、センスア
ンプがセンス増幅できるレベルであれば良い。そして、
メモリセルへの書き込み動作と外部入力データEDAが
確定した時点(S/A drive onと示したタイミング)でセ
ンスアンプを活性化し、センス増幅動作を行う。
【0047】この様にすることで書き込みもメモリセル
からの読み出しリフレッシュも関係なく同等にセンス動
作ができ、書き込みサイクルに読み出しサイクルより余
分のサイクル時間がかかるということは無い。
【0048】従って、この発明によれば、メモリセルか
らセンスアンプにデータを転送するビット線間の容量カ
ップリングが大きい場合でも、レイトライト仕様を利用
したデータ書き込みサイクル時間を読み出しサイクルと
同等にでき、高速ランダムサイクルのDRAMを実現で
きる。
【0049】今後、半導体記憶装置の微細化が更に進む
と、メモリセルアレイ内の容量カップリングの占める割
合が増大するのは明らかであるため、高速サイクル実現
への効果は大きい。
【0050】なお、上記実施の形態では、DRAMを例
にとって説明したが、メモリセルに記憶されている微小
な信号を増幅して情報(データ)を読み出すメモリシス
テムであれば、他のメモリにも適用できるのは勿論であ
る。
【0051】以上実施の形態を用いてこの発明の説明を
行ったが、この発明は上記実施の形態に限定されるもの
ではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種
々に変形することが可能である。また、上記実施の形態
には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数
の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出
され得る。例えば実施の形態に示される全構成要件から
いくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しよう
とする課題の欄で述べた課題の少なくとも1つが解決で
き、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも
1つが得られる場合には、この構成要件が削除された構
成が発明として抽出され得る。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ビット線間の容量カップリングが大きい場合でも、
データの書き込み動作の高速が図れるメモリシステム及
びそのデータ書き込み方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るメモリシステム及
びそのデータ書き込み方法について説明するためのもの
で、半導体記憶装置の要部を抽出して概略構成を示すブ
ロック図。
【図2】(a)図は図1に示した回路におけるセンスア
ンプ列中のセンスアンプの構成例を示す回路図、(b)
図は(a)図に示したセンスアンプのセンスノードをデ
ータ線対へ接続するスイッチ部分の構成例を示す回路
図、(c)図は(b)図に示したスイッチ部分における
データ線対のレベルを微小信号に設定するレベル設定回
路を示す回路図。
【図3】書き込みサイクルでのカラム選択信号のタイミ
ングについて説明するためのもので、(a)図は従来の
カラム選択信号のタイミングと書き込みの動作を示す内
部波形図、(b)図はこの発明の実施の形態に係るメモ
リシステムによるレイトライトでの書き込み動作を示す
内部波形図。
【図4】ビット線間の容量カップリングについて説明す
るための模式図。
【図5】ビット線間の容量カップリングについて説明す
るためのもので、(a)図はカップリングが無いと仮定
した場合の理想的なビット線対の電位変化の様子を示す
内部波形図、(b)図はカップリングがある場合のビッ
ト線対の電位変化の様子を示す内部波形図。
【図6】書き込みの際のビット線間容量カップリングに
ついて説明するための模式図。
【図7】(a)図は各ビット線間のカップリングが無い
理想的な場合の隣接ビット線対の電位変化を示す内部波
形図、(b)図はビット線間容量が大きく、電位変化の
カップリングがある場合の隣接ビット線対の電位変化を
示す内部波形図。
【図8】従来のレイトライト仕様の概要について説明す
るための模式図。
【図9】レイトライトの問題を解決する従来の方法につ
いて説明するための模式図。
【図10】(a)図は書き込みが無い場合の隣接ビット
線のセンスの状況を示す内部波形図、(b)図は(a)
図に示した動作に注目ビット線の書き込みを更に想定し
た内部波形図。
【符号の説明】
11…メモリセルアレイ 12…ローデコーダ 13…カラムデコーダ 14…センスアンプ列 15…センスアンプ(S/A)制御回路 16…アドレスレシーバ 17…アドレスラッチ 18…アドレスラッチ制御回路 19…入出力(I/O)回路 20…データラッチ 21…書き込みバッファ 22…読み出しバッファ 30…オアゲート 31…アンドゲート ADD…アドレス信号 EDA…外部入力データ BL1,/BL1〜BL3,/BL3…ビット線対 Q1〜Q10…MOSトランジスタ VDD,VSS…電源

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルアレイと、 前記メモリセルアレイ中のメモリセルに記憶された情報
    をセンス増幅するセンスアンプ列と、 外部入力データを前記メモリセルに書き込む書き込み回
    路と、 前記外部入力データを前記メモリセルからの読み出し電
    位差レベルと同じ程度のレベルに設定するレベル設定回
    路と、 前記センスアンプ列中のセンスアンプを選択し、且つ前
    記メモリセルアレイのカラムを選択するカラムデコーダ
    と、 前記レベル設定回路でレベル設定された外部入力データ
    を、前記カラムデコーダで選択されたセンスアンプに転
    送するデータ線と、 前記外部入力データの前記メモリセルへ書き込み時に、
    前記選択されたセンスアンプを、前記メモリセルからの
    データ読み出し時と実質的に同じシークエンスで行うよ
    うに活性化するセンスアンプ制御回路とを具備すること
    を特徴とするメモリシステム。
  2. 【請求項2】 前記センスアンプを選択するアドレスを
    ラッチする第1のラッチと、前記外部入力データをラッ
    チする第2のラッチとを更に具備し、 前記センスアンプを選択するアドレスと前記外部入力デ
    ータは、以前の書き込みサイクルで前記第1,第2のラ
    ッチに取り込まれ、当該書き込みサイクルまで保持され
    ていたものを用いることを特徴とする請求項1に記載の
    メモリシステム。
  3. 【請求項3】 前記書き込み回路は、前記外部入力デー
    タを増幅して前記選択されたセンスアンプに供給し、前
    記メモリセルに書き込むことを特徴とする請求項1また
    は2に記載のメモリシステム。
  4. 【請求項4】 前記レベル設定回路は、前記外部入力デ
    ータの書き込むべき電位差を、電源電位から前記データ
    線に接続されたトランジスタの閾値電圧分シフトさせて
    生成するものであることを特徴とする請求項1乃至3い
    ずれか1つの項に記載のメモリシステム。
  5. 【請求項5】 前記センスアンプ制御回路は、前記メモ
    リセルアレイのローを選択するためのワード線の立ち上
    げタイミングと、前記センスアンプに外部入力データを
    取り込むためのカラム選択信号の立ち上げタイミングが
    実質的に同時になるように制御することを特徴とする請
    求項1乃至4いずれか1つの項に記載のメモリシステ
    ム。
  6. 【請求項6】 メモリセルの情報をセンス増幅するセン
    スアンプ列中のセンスアンプを選択し、 外部入力データを、読み出し電位差と同じ程度のレベル
    に設定し、 このレベル設定したデータを、データ線を介して前記選
    択したセンスアンプに入力し、 前記メモリセルからのデータ読み出し時と実質的に同じ
    シークエンスで前記選択したセンスアンプを活性化させ
    てセンス増幅して前記メモリセルに書き込みを行うこと
    を特徴とするメモリシステムのデータ書き込み方法。
  7. 【請求項7】 前記センスアンプを選択するアドレスと
    外部入力データは、以前の書き込みサイクルで取り込ま
    れたものであり、当該書き込みサイクルまで保持されて
    いたものであることを特徴とする請求項6に記載のメモ
    リシステムのデータ書き込み方法。
  8. 【請求項8】 前記ワード線の立ち上げタイミングと、
    前記カラム選択信号の立ち上げタイミングは、実質的に
    同時であることを特徴とする請求項6または7に記載の
    メモリシステムのデータ書き込み方法。
  9. 【請求項9】 前記外部入力データの書き込むべき電位
    差は、電源電位から前記データ線に接続したトランジス
    タの閾値電圧分シフトさせて生成したものであることを
    特徴とする請求項6乃至8いずれか1つの項に記載のメ
    モリシステムのデータ書き込み方法。
  10. 【請求項10】 複数のメモリセルを備え、外部からの
    データ受容動作とメモリセルへのデータの転送動作が時
    間的に独立したメモリシステムであって、 メモリセルからのデータ読み出しセンス/リストア動作
    と、メモリセルへのデータ書き込みストア動作とを、異
    なるメモリセルに対して実質的に同時に進行させ、 前記センス動作でセンスすべきセンスノードへのデータ
    センス直前のメモリセルからの転送信号量と、前記デー
    タ受容部からの書き込みデータのセンスノードへのデー
    タセンス直前の転送信号量とを実質的に同じレベルにし
    て書き込みを行うことを特徴とするメモリシステムのデ
    ータ書き込み方法。
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