JP2005196949A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を有する半導体装置に関する。また、本発明は無線通信によりデータの交信が可能な半導体装置(以下、「IDタグ」ともいう。)に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a semiconductor element. The present invention also relates to a semiconductor device (hereinafter also referred to as “ID tag”) capable of communicating data by wireless communication.
近年、半導体素子を有する半導体装置は、コンピュータや携帯端末等の電子機器だけでなく、ICカード等の様々な分野に応用され、大容量化が進められている。半導体装置は、ビット線とワード線が絶縁体を介して交差する領域に記憶素子を含むメモリセルを複数有するメモリセルアレイと、前記ワード線が非選択の状態において、前記ビット線の電位を任意の電位に設定するプリチャージ回路とを有する。 In recent years, a semiconductor device having a semiconductor element is applied not only to electronic devices such as computers and mobile terminals but also to various fields such as an IC card, and its capacity is being increased. A semiconductor device includes: a memory cell array including a plurality of memory cells including a memory element in a region where a bit line and a word line intersect with an insulator; and an arbitrary potential of the bit line in a state where the word line is not selected. And a precharge circuit for setting the potential.
半導体装置の大容量化に伴って、長くなった配線の抵抗や大型化したデコーダの複雑さにより、アドレスの選択が遅延してしまうことがあった。そうすると、ビット線のプリチャージ動作を行う際に、ワード線が選択の状態である場合が生じ、その結果、誤作動がおきて、メモリセルが有するデータが書き換えられたり、破壊されたりすることがあった。つまり、データの読み出しと書き込みを正確に行うことが出来なかった。 As the capacity of a semiconductor device is increased, address selection may be delayed due to increased wiring resistance and increased complexity of a decoder. Then, when performing the precharge operation of the bit line, the word line may be in a selected state, and as a result, a malfunction may occur, and the data included in the memory cell may be rewritten or destroyed. there were. In other words, data could not be read and written accurately.
上記の実情を鑑み、本発明は、アドレスの選択が遅延しても、誤作動を防止し、データの読み出しと書き込みを正確に行うことが可能な半導体装置、IDタグの提供を課題とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device and an ID tag that can prevent malfunction and accurately read and write data even when address selection is delayed.
上述した従来技術の課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する半導体装置、IDタグを提供する。 In order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention provides a semiconductor device and an ID tag having the following configuration.
本発明の半導体装置は、データ保持手段、プリチャージ手段及び遅延手段の3つの要素を含むことを特徴とする。データ保持手段は複数のメモリセルを有する。プリチャージ手段はプリチャージ電位線、プリチャージ信号線及び複数のスイッチを有する。遅延手段は複数のトランジスタを有する。また、上記の3つの要素に加えて、カラムデコーダとロウデコーダを有するアドレス選択手段、複数の画素を有する表示手段の一方又は両方を有することを特徴とする。 The semiconductor device according to the present invention includes three elements: a data holding unit, a precharge unit, and a delay unit. The data holding means has a plurality of memory cells. The precharge means has a precharge potential line, a precharge signal line, and a plurality of switches. The delay means has a plurality of transistors. In addition to the above three elements, one or both of address selection means having a column decoder and a row decoder and display means having a plurality of pixels are provided.
データ保持手段が有する複数のメモリセルの各々は、ビット線とワード線が絶縁体を介して交差する領域に記憶素子を含むことを特徴とする。記憶素子は、トランジスタ、容量素子及び抵抗素子から選択された1つ又は複数である。 Each of the plurality of memory cells included in the data holding means includes a storage element in a region where the bit line and the word line intersect with each other with an insulator interposed therebetween. The memory element is one or more selected from a transistor, a capacitor element, and a resistor element.
プリチャージ手段が有するプリチャージ電位線はプリチャージ電位を伝達する配線であり、プリチャージ信号線はプリチャージ信号を伝達する配線である。また、複数のスイッチの各々は、プリチャージ電位線とビット線の間に設けられることを特徴とする。複数のスイッチの各々は、スイッチング機能を有する素子であり、多くの場合において、トランジスタ又はアナログスイッチである。また、複数のスイッチの入力ノードは、前記プリチャージ信号線に接続する。なお、複数のスイッチの各々がトランジスタの場合、複数のスイッチの入力ノードとは、トランジスタのゲート電極に相当する。また、複数のスイッチの各々がアナログスイッチの場合、複数のスイッチの入力ノードとは、アナログスイッチを構成するN型トランジスタのゲート電極とP型トランジスタのゲート電極に相当する。 The precharge potential line included in the precharge means is a wiring for transmitting a precharge potential, and the precharge signal line is a wiring for transmitting a precharge signal. Each of the plurality of switches is provided between the precharge potential line and the bit line. Each of the plurality of switches is an element having a switching function, and in many cases, is a transistor or an analog switch. The input nodes of the plurality of switches are connected to the precharge signal line. Note that in the case where each of the plurality of switches is a transistor, an input node of the plurality of switches corresponds to a gate electrode of the transistor. When each of the plurality of switches is an analog switch, the input nodes of the plurality of switches correspond to the gate electrode of the N-type transistor and the gate electrode of the P-type transistor constituting the analog switch.
遅延手段の入力ノードは、CK線及びWEB線に接続することを特徴とする。又は、遅延手段の入力ノードは、CK線、WEB線及びCEB線に接続することを特徴とする。又は、遅延手段の入力ノードは、REB線及びWEB線に接続することを特徴とする。又は、遅延手段の入力ノードは、REB線、WEB線及びCEB線に接続することを特徴とする。また、遅延手段の出力ノードは、プリチャージ信号線に接続することを特徴とする。なお、遅延手段は複数のトランジスタを有し、前記複数のトランジスタは、複数の論理回路を構成する。従って、遅延手段の入力ノードとは、複数の論理回路のうち、一端に配置された論理回路の入力ノードに相当する。 The input node of the delay means is connected to the CK line and the WEB line. Alternatively, the input node of the delay unit is connected to the CK line, the WEB line, and the CEB line. Alternatively, the input node of the delay means is connected to the REB line and the WEB line. Alternatively, the input node of the delay means is connected to the REB line, the WEB line, and the CEB line. The output node of the delay means is connected to a precharge signal line. The delay means has a plurality of transistors, and the plurality of transistors constitute a plurality of logic circuits. Therefore, the input node of the delay means corresponds to the input node of the logic circuit arranged at one end among the plurality of logic circuits.
本発明のIDタグは、データ保持手段、プリチャージ手段及び遅延手段の3つの要素を含む記憶手段と、制御手段、電源発生手段及び送受信手段を有することを特徴とする。また、本発明のIDタグは、データ保持手段、プリチャージ手段、遅延手段及びアドレス選択手段の4つの要素を含む記憶手段と、制御手段、電源発生手段及び送受信手段を有することを特徴とする。 The ID tag of the present invention is characterized by having a storage means including three elements of a data holding means, a precharge means and a delay means, a control means, a power generation means and a transmission / reception means. The ID tag of the present invention is characterized by having storage means including four elements of data holding means, precharge means, delay means, and address selection means, control means, power generation means, and transmission / reception means.
データ保持手段、プリチャージ手段及び遅延手段を有する本発明は、誤作動を防止し、データの読み出しと書き込みを正確に行うことが可能な半導体装置を提供することができる。また、データ保持手段、プリチャージ手段及び遅延手段に加えて、表示手段を有する本発明は、高機能化と高付加価値化を実現した半導体装置を提供することができる。 The present invention having the data holding means, the precharge means, and the delay means can provide a semiconductor device capable of preventing malfunction and accurately reading and writing data. In addition to the data holding unit, the precharge unit, and the delay unit, the present invention including the display unit can provide a semiconductor device that realizes high functionality and high added value.
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
(実施の形態1)
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in the structures of the present invention described below, the same reference numerals are used in common in different drawings.
(Embodiment 1)
本発明の半導体装置は、データ保持手段11(以下メモリセルアレイ11と表記)、プリチャージ手段12及び遅延手段13の3つの基幹の要素を含むことを特徴とする(図1参照)。本発明の半導体装置は、データを記憶する機能を有する記憶手段に相当するものであり、当該記憶手段は、データ保持手段11、プリチャージ手段12及び遅延手段13の3つの基幹の要素を含む。
The semiconductor device according to the present invention is characterized by including three basic elements of a data holding means 11 (hereinafter referred to as a memory cell array 11), a precharge means 12 and a delay means 13 (see FIG. 1). The semiconductor device according to the present invention corresponds to a storage unit having a function of storing data, and the storage unit includes three basic elements: a
メモリセルアレイ11は、マトリクス状に配置されたメモリセル14を複数有する(図1参照)。また、メモリセルアレイ11は、列方向に1列目からn列目までのビット線B1〜Bn(nは自然数)と、行方向に1行目からm行目までのワード線W1〜Wm(mは自然数)を有する。メモリセル14はビット線Bx(1≦x≦n)とワード線Wy(1≦y≦m)が絶縁体を介して交差する領域に記憶素子を含む。
The
記憶素子は、トランジスタ、容量素子及び抵抗素子から選択された1つ又は複数である。本発明の半導体装置がDRAM(Dynamic Random Access Memory)の場合、記憶素子として、1つのトランジスタと1つの容量素子を用いる。また、SRAM(Static Random Access Memory)の場合、記憶素子として、6つのトランジスタ、5つのトランジスタ、4つのトランジスタと2つの抵抗素子、又は4つのトランジスタと1つの抵抗素子を用いる。なお、記憶素子として6つのトランジスタ、又は4つのトランジスタと2つの抵抗素子を用いる場合には、各列に2本のビット線(1本はビット線、もう1本はビットバー線)を配置する。なお本発明は、DRAM、SRAMに制約されず、記憶素子の構成に従って、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)、マスクROM(Read Only Memory)、PROM(Programmable Read Only Memory)、EPROM(Electrically Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Read Only Memory)、フラッシュメモリ等に成りうる。 The memory element is one or more selected from a transistor, a capacitor element, and a resistor element. In the case where the semiconductor device of the present invention is a DRAM (Dynamic Random Access Memory), one transistor and one capacitor are used as memory elements. In the case of SRAM (Static Random Access Memory), six transistors, five transistors, four transistors and two resistance elements, or four transistors and one resistance element are used as memory elements. When six transistors or four transistors and two resistance elements are used as memory elements, two bit lines (one bit line and one bit bar line) are arranged in each column. . Note that the present invention is not limited to DRAM and SRAM, and is based on the configuration of the storage element, and includes FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory), Mask ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable Read Only Memory), EPROM (Electrically Readable Memory). ), EEPROM (Electrically Erasable Read Only Memory), flash memory, and the like.
プリチャージ手段12(プリチャージ回路ともいう)は、プリチャージ電位線15、プリチャージ信号線16及び複数のスイッチSW1〜SWm(mは自然数)を有する(図1参照)。複数のスイッチSWx(1≦x≦m)は、プリチャージ電位線15とビット線Bxの間に設けられる。また、複数のスイッチSWxは、スイッチング機能を有する素子であり、例えば、トランジスタ又はアナログスイッチである。さらに、複数のスイッチSWxの入力ノードはプリチャージ信号線16に接続する。つまり、スイッチSWxは、プリチャージ信号線16から伝達されるプリチャージ信号により導通又は非導通が制御される。
The precharge means 12 (also referred to as a precharge circuit) has a precharge
本実施の形態では、スイッチSWxとして、アナログスイッチを用いる形態を示す(図2(A)参照)。アナログスイッチの入力ノードとは、アナログスイッチを構成するN型トランジスタのゲート電極とP型トランジスタのゲート電極に相当する。つまり、両トランジスタのゲート電極はプリチャージ信号線16に電気的に接続する。より詳しくは、アナログスイッチを構成するP型トランジスタのゲート電極はプリチャージ信号線16に直接接続し、N型トランジスタのゲート電極は、インバータ19の出力ノードに接続する。インバータ19の入力ノードはプリチャージ信号線16に接続する。
In this embodiment, an embodiment is described in which an analog switch is used as the switch SWx (see FIG. 2A). The input node of the analog switch corresponds to the gate electrode of the N-type transistor and the gate electrode of the P-type transistor that constitute the analog switch. That is, the gate electrodes of both transistors are electrically connected to the
遅延手段13(遅延回路ともいう)は、複数のトランジスタを有する(図1、2参照)。具体的には、遅延手段13は、複数のトランジスタから構成される複数の論理回路を有し、前記複数のトランジスタは少なくとも1つのインバータを構成する。さらに具体的には、遅延手段13は、AND、NAND、OR、NOR、EOR、ENOR、TriBUF(トライステートバッファ)及びTriINV(トライステートインバータ)等から選択された複数の論理回路と複数のインバータ、又は直列に接続された複数のインバータを有する。
そこで、図2(A)には遅延手段13が論理回路とインバータを有する場合を示し、図2(B)には遅延手段13がインバータのみを有する場合を示す。
前者の図2(A)に示す形態では、遅延手段13の入力ノードとは論理回路21の入力ノードに相当し、前記遅延手段13の出力ノードとはインバータ27の出力ノードに相当する。なお、図2(A)に示すデコーダは、インバータ20、論理回路21〜23、インバータ24、25、論理回路26、インバータ27及び配線28を有する。但し、デコーダの構成は上記の記載に制約されず、様々な構成が適用される。
また、後者の図2(B)に示す形態では、遅延手段13は、インバータ群30及び論理回路31を有する。遅延手段13の入力ノードとは論理回路31の入力ノードに相当し、前記遅延手段13の出力ノードとはインバータ群30の出力ノードに相当する。
The delay means 13 (also referred to as a delay circuit) has a plurality of transistors (see FIGS. 1 and 2). Specifically, the delay means 13 has a plurality of logic circuits composed of a plurality of transistors, and the plurality of transistors constitute at least one inverter. More specifically, the delay means 13 includes a plurality of logic circuits and a plurality of inverters selected from AND, NAND, OR, NOR, EOR, ENOR, TriBUF (tristate buffer), TriINV (tristate inverter), and the like. Or it has several inverters connected in series.
2A shows a case where the delay means 13 has a logic circuit and an inverter, and FIG. 2B shows a case where the delay means 13 has only an inverter.
In the former form shown in FIG. 2A, the input node of the delay means 13 corresponds to the input node of the
In the latter form shown in FIG. 2B, the delay means 13 includes an
遅延手段13の入力ノードは、CK線及びWEB線に接続するか、又は、CK線、WEB線及びCEB線に接続するか、又は、REB線及びWEB線に接続するか、又は、又はREB線、WEB線及びCEB線に接続し、出力ノードはプリチャージ信号線16に接続する。入力ノードの接続は、プリチャージ動作を行うタイミングとCKとの関係と、CEB信号の必要の有無に依存する。より詳しくは、CKと同期でプリチャージ動作を行う場合、遅延手段13の入力ノードはCK線及びWEB線に接続するか、又は、CK線、WEB線及びCEB線に接続する。一方、CKと非同期でプリチャージ動作を行う場合、遅延手段13の入力ノードはREB線及びWEB線に接続するか、又は、REB線、WEB線及びCEB線に接続する。
CEB信号は、1つのチップしか設けられていない場合や、複数のチップが設けられているにもかかわらず、読み出しや書き込みの動作を常時行う場合には不必要である。
なお、CK線はCK(clock)信号を伝達する配線であり、WEB(writeenable)線はWEB信号を伝達する配線であり、REB(readenable)線はREB信号を伝達する配線であり、CEB(chipenable)線はCEB信号を伝達する配線である。また、WEB信号は書き込み制御信号であり、REB信号は読み出し制御信号であり、CEB信号はチップ選択信号である。
The input node of the delay means 13 is connected to the CK line and the WEB line, or connected to the CK line, the WEB line and the CEB line, or connected to the REB line and the WEB line, or the REB line. , WEB line and CEB line, and the output node is connected to the
The CEB signal is unnecessary when only one chip is provided, or when reading and writing operations are always performed in spite of the provision of a plurality of chips.
The CK line is a wiring that transmits a CK (clock) signal, the WEB (writeable) line is a wiring that transmits a WEB signal, the REB (readable) line is a wiring that transmits a REB signal, and CEB (chipable). ) Line is a wiring for transmitting a CEB signal. The WEB signal is a write control signal, the REB signal is a read control signal, and the CEB signal is a chip selection signal.
遅延手段13を有する本発明は、プリチャージ手段12が有するスイッチSWxの導通又は非導通を制御するプリチャージ信号の出力を遅延させることができる。そのため、ワード線Wyの選択から非選択への切り替わりが遅延しても、プリチャージ信号の出力も遅延するため、前記ワード線Wyが選択された状態で、プリチャージ動作を行うことがない。従って、上記構成を有する本発明の半導体装置は、誤作動を防止し、データの読み出しと書き込みを正確に行うことができる。 The present invention having the delay means 13 can delay the output of a precharge signal for controlling conduction or non-conduction of the switch SWx of the precharge means 12. Therefore, even if the switching from the selection of the word line Wy to the non-selection is delayed, the output of the precharge signal is also delayed, so that the precharge operation is not performed with the word line Wy selected. Therefore, the semiconductor device of the present invention having the above structure can prevent malfunction and accurately read and write data.
本発明は、データ保持手段11、プリチャージ手段12及び遅延手段13の3つの基幹の要素に加えて、アドレス選択手段を含むことを特徴とする(図1、2参照)。
アドレス選択手段は、カラムデコーダ17とロウデコーダ18を有し、複数のメモリセル14から1つのメモリセルを選択する役目を担う。カラムデコーダ17はビット線B1〜Bmに接続し、ロウデコーダ18はワード線W1〜Wnに接続する。また、カラムデコーダ17は列アドレス選択線に接続し、ロウデコーダ18は行アドレス選択線に接続する。なお列アドレス選択線は、列アドレス選択信号(Ax、1≦x≦m)を伝達する配線であり、行アドレス選択線は、行アドレス選択信号(Ay、1≦y≦n)を伝達する配線である。さらに、ロウデコーダ18は、CK線、REB線、WEB線及びCEB線から選択された複数の配線に接続する。ロウデコーダ18に接続する配線は、遅延手段13の入力ノードの接続と同様に、プリチャージ動作を行うタイミングとCKとの関係と、CEB信号の必要の有無に依存する。
本実施の形態では、行アドレス選択線Ayはインバータ20の入力ノードに接続する。CK線、REB線、WEB線及びCEB線から選択された複数の配線は、論理回路21の入力ノードに接続する。インバータ27の出力ノードはワード線Wyに接続する。
The present invention is characterized by including an address selection means in addition to the three basic elements of the data holding means 11, the precharge means 12 and the delay means 13 (see FIGS. 1 and 2).
The address selection means includes a
In the present embodiment, row address selection line Ay is connected to the input node of
本発明は、上記に挙げたデータ保持手段11、プリチャージ手段12及び遅延手段13の3つの基幹の要素以外に、複数の画素を有する表示手段(図1、2には示さない)を有していてもよい。表示手段を有することにより、高機能化と高付加価値化が実現した半導体装置を提供することができる。 The present invention has display means (not shown in FIGS. 1 and 2) having a plurality of pixels in addition to the three basic elements of the data holding means 11, the precharge means 12 and the delay means 13 mentioned above. It may be. By having the display means, a semiconductor device with high functionality and high added value can be provided.
また、図示しないが、本発明は、2値のデータを判定する際に用いるセンスアンプや、読み出しと書き込みのどちらの動作を行うかを制御する読み出し/書き込み回路、データを外部に出力する出力回路等の必要な回路を適宜有していてもよい。 Although not shown, the present invention provides a sense amplifier used for determining binary data, a read / write circuit that controls whether to perform read or write operation, and an output circuit that outputs data to the outside A necessary circuit such as the above may be included as appropriate.
上記構成を有する半導体装置の動作について、図3(A)(B)のタイミングチャートを用いて説明する。
まず、CKと同期でプリチャージ動作を行う場合について、図3(A)を用いて説明する。ここでは、CKがHレベル、WEBがHレベル、又はCKがHレベル、WEBがLレベルのときにプリチャージ動作を行い、CKがLレベル、WEBがHレベルのときに読み出し動作を行い、CKがLレベル、WEBがLレベルのときに書き込み動作を行う形態について説明する。
なお、図3(A)(B)のタイミングチャート中の配線の電位を示す波形における点線は、浮遊状態(不定状態、又はフローティング状態ともいう)を示す。また、CEBは動作の制御には依存せず、何らかの動作を行う際には、常時Hレベル又はLレベルであり、ここでは、CEBは常時Lレベルとする。
The operation of the semiconductor device having the above structure will be described with reference to timing charts of FIGS.
First, the case where the precharge operation is performed in synchronization with CK will be described with reference to FIG. Here, a precharge operation is performed when CK is H level, WEB is H level, or CK is H level and WEB is L level, and a read operation is performed when CK is L level and WEB is H level. A mode in which the write operation is performed when is at the L level and WEB is at the L level will be described.
Note that a dotted line in a waveform indicating the potential of the wiring in the timing charts of FIGS. 3A and 3B indicates a floating state (also referred to as an indefinite state or a floating state). In addition, CEB does not depend on operation control, and is always at H level or L level when performing some operation. Here, CEB is always at L level.
期間T1において、CKはHレベル、WEBはHレベル、CEBはLレベルであり、b行目(1≦b≦n、bは自然数)のアドレスを選択するアドレス選択信号AbはHレベルである。期間T1が開始してから遅延期間αが経過すると、遅延手段13からLレベルのプリチャージ信号がプリチャージ信号線16に伝達され、前記プリチャージ信号線16はLレベルの信号と同電位となる。そうすると、プリチャージ信号線16を介して、Hレベル又はLレベルの信号が入力された全てのアナログスイッチSW1〜SWmは導通状態となり、全てのビット線B1〜Bmがプリチャージ電位Vpcにプリチャージされる。
In the period T1, CK is at the H level, WEB is at the H level, and CEB is at the L level, and the address selection signal Ab for selecting the address of the b-th row (1 ≦ b ≦ n, b is a natural number) is at the H level. When the delay period α elapses from the start of the period T1, an L level precharge signal is transmitted from the delay means 13 to the
期間T2において、CKはLレベル、WEBはHレベル、CEBはLレベル、AbはHレベルである。期間T2が開始してから遅延期間αが経過すると、カラムデコーダ17がa列目(1≦a≦m、aは自然数)のビット線Baを選択する。同時に、b行目のワード線WbにHレベルの信号が伝達されて、前記ワード線Wbは選択状態になる。そうすると、(a、b)の座標に配置されたメモリセル14から、ビット線BaのHレベルのデータの読み出しが行われる。
In the period T2, CK is at L level, WEB is at H level, CEB is at L level, and Ab is at H level. When the delay period α elapses after the period T2 starts, the
期間T3において、CKはHレベル、WEBはLレベル、CEBはLレベル、j行目(1≦j≦n、jは自然数)のアドレスを選択するアドレス選択信号AjはHレベルである。期間T3が開始してから遅延期間αが経過すると、Lレベルのプリチャージ信号がプリチャージ信号線16に伝達され、全てのアナログスイッチSW1〜SWmは全て導通状態となり、全てのビット線B1〜Bmがプリチャージ電位Vpcにプリチャージされる。
In the period T3, CK is at the H level, WEB is at the L level, CEB is at the L level, and the address selection signal Aj for selecting an address in the j-th row (1 ≦ j ≦ n, j is a natural number) is at the H level. When the delay period α elapses from the start of the period T3, the L-level precharge signal is transmitted to the
期間T4において、CKはLレベル、WEBはLレベル、CEBはLレベル、AjはHレベルである。期間T4が開始してから遅延期間αが経過すると、カラムデコーダ17がi列目(1≦i≦m、iは自然数)のビット線Biを選択状態にし、Hレベルの信号が伝達される。同時に、j行目のワード線WjにHレベルの信号が伝達されて、前記ワード線Wjは選択状態となる。そうすると、(i、j)の座標に配置されたメモリセル14に、Hレベルのデータが書き込まれる。
In the period T4, CK is L level, WEB is L level, CEB is L level, and Aj is H level. When the delay period α elapses from the start of the period T4, the
続いて、CKと非同期でプリチャージ動作を行う形態について、図3(B)を用いて説明する。この場合、REBがHレベル、WEBがHレベルのときにプリチャージ動作を行い、REBがHレベル、WEBがLレベルのときに書き込み動作を行い、REBがLレベル、WEBがHレベルのときに読み出し動作を行う。また、CEBは常時Lレベルとする。 Next, a mode in which the precharge operation is performed asynchronously with CK will be described with reference to FIG. In this case, a precharge operation is performed when REB is H level and WEB is H level, a write operation is performed when REB is H level and WEB is L level, and when REB is L level and WEB is H level. Read operation is performed. CEB is always at L level.
期間T1において、REBはHレベル、WEBはHレベル、AbはHレベルである。期間T1が開始してから遅延期間αが経過すると、Lレベルのプリチャージ信号がプリチャージ信号線16に伝達され、全てのアナログスイッチSW1〜SWmは導通状態となり、全てのビット線B1〜Bmがプリチャージ電位Vpcにプリチャージされる。
In the period T1, REB is H level, WEB is H level, and Ab is H level. When the delay period α elapses from the start of the period T1, the L level precharge signal is transmitted to the
期間T2において、REBはHレベル、WEBはLレベル、AbはHレベルである。期間T2が開始してから、遅延期間αが経過すると、ビット線Baとワード線Wbが選択状態になる。そうすると、(a、b)の座標に配置されたメモリセル14に対して、ビット線BaのHレベルのデータの書き込みが行われる。
In the period T2, REB is at an H level, WEB is at an L level, and Ab is at an H level. When the delay period α elapses after the period T2 starts, the bit line Ba and the word line Wb are selected. Then, the H level data of the bit line Ba is written to the
期間T3において、REBはHレベル、WEBはHレベル、AjはHレベルである。期間T3が開始してから遅延期間αが経過すると、Lレベルのプリチャージ信号がプリチャージ信号線16に伝達され、全てのアナログスイッチSW1〜SWmは導通状態となり、全てのビット線B1〜Bmがプリチャージ電位Vpcにプリチャージされる。
In the period T3, REB is H level, WEB is H level, and Aj is H level. When the delay period α elapses from the start of the period T3, an L-level precharge signal is transmitted to the
期間T4において、REBはLレベル、WEBはHレベル、AjはHレベルである。期間T4が開始してから遅延期間αが経過すると、ビット線Biとワード線Wjが選択状態になる。そうすると、(i、j)の座標に配置されたメモリセル14から、ビット線BiのHレベルのデータの読み出しが行われる。
In the period T4, REB is L level, WEB is H level, and Aj is H level. When the delay period α elapses after the period T4 starts, the bit line Bi and the word line Wj are selected. Then, H level data of the bit line Bi is read from the
このように、プリチャージ期間T1、T3、書き込み期間及び読み出し期間T2、T4の各々において、上記のように動作することで、プリチャージ動作、書き込み動作及び読み出し動作のそれぞれの動作を行う。 As described above, in each of the precharge periods T1 and T3, the write period, and the read periods T2 and T4, the precharge operation, the write operation, and the read operation are performed as described above.
上記構成を有する本発明は、スイッチSWxの導通又は非導通を制御するプリチャージ信号の出力を遅延させることができる。そのため、ワード線Wyの選択から非選択への切り替わりが遅延しても、プリチャージ信号の出力も遅延するため、前記ワード線Wyが選択された状態で、プリチャージ動作を行うことがない。従って、上記構成を有する本発明は、誤作動を防止し、データの読み出しと書き込みを正確に行うことができる。
(実施の形態2)
The present invention having the above configuration can delay the output of a precharge signal for controlling conduction or non-conduction of the switch SWx. Therefore, even if the switching from the selection of the word line Wy to the non-selection is delayed, the output of the precharge signal is also delayed, so that the precharge operation is not performed with the word line Wy selected. Therefore, the present invention having the above configuration can prevent malfunction and accurately read and write data.
(Embodiment 2)
本発明の半導体装置の一形態であるパネルについて図面を用いて説明する。パネルは、基板406上に、複数の画素を有する画素部401と、複数のトランジスタを含む駆動回路402、403を有する(図4(A)参照)。駆動回路402、403は、基板406に一体形成せずに、外付けにしたり、COG(ChipOnGlass)方式等により基板406上に実装したりしてもよい。従って、表示手段とは、画素部401のみ、又は画素部401と駆動回路402、403に相当する。また、パネルは、基板406上に、VRAM(画面表示専用メモリ)、RAM又はROMに相当する記憶手段404と、CPU(CentralProcessingUnit、中央処理ユニット)405を有する。さらに、パネルは、基板406上に、駆動回路402、403、記憶手段404及びCPU405を制御する信号を供給する入力端子409を有する。入力端子409には、接続フィルム408を介して、ビデオ信号等の信号や電位が供給される。また、パネルは、画素部401と駆動回路402、403を囲むシール材(図4(A)には示さない)を有し、基板406と基板407は、前記シール材により貼り付けられている。なお、図示するパネルでは、対向基板407は、画素部401と駆動回路402、403上のみに設けているが、全面に設けてもよい。但し、CPU405は、発熱する恐れがあるため、前記CPU405に接するように、放熱板を設けるとよい。
A panel which is one embodiment of a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. The panel includes a
図4(B)はパネルのA−A’における断面図を示し、画素部401はTFT411と容量素子412を有し、駆動回路402はTFTからなる素子群419を有し、記憶手段404はTFTからなる素子群420を有する。基板406と基板407の間には、画素電極413、配向膜414、液晶層415、配向膜416、対向電極417を有する。基板406と対向基板407には偏光板が貼り付けられている。
4B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of the panel. The
基板406上の回路を構成する素子は、非晶質半導体に比べて移動度等の特性が良好な多結晶半導体(ポリシリコン)により形成されることが好ましく、そうすると、モノリシック化が実現される。このように、画素部と駆動回路以外に、記憶手段やCPU等の機能回路の一体形成を実現したパネルはシステムオンパネルと呼ばれ、システムの多機能化を図ることができる。上記構成を有するパネルは、接続する外部ICの個数が減少するため、小型・軽量・薄型が実現され、最近普及が急速に進んだ携帯端末に適用すると大変有効である。なお、本形態では、表示素子として液晶素子を用いたパネルを示したが、本発明はこれに制約されない。表示素子として、発光素子等の他の表示素子を用いたパネルに適用してもよい。
The elements forming the circuit over the
上記のパネルにおいて、実施の形態1において説明した半導体装置の構成は、記憶手段404の構成に適用される。つまり、記憶手段404は、データ保持手段11、プリチャージ手段12及び遅延手段13を有することを特徴とする。また、カラムデコーダ17とロウデコーダ18を有するアドレス選択手段も有することを特徴とする(図5参照)。上記特徴により、本発明のパネルは、誤作動を防止し、データの読み出しと書き込みを正確に行うことができるという効果を奏する。
In the above panel, the structure of the semiconductor device described in Embodiment 1 is applied to the structure of the
次に、画素部401及び駆動回路402、403を含む表示手段421、記憶手段404、CPU405の相互関係とその一連の動作について以下に簡単に説明する。
CPU405は、制御部422と演算部423とを含む。
記憶手段404からデータの読み出し又は書き込みを行う場合、まず、CPU405が具備する制御部422が含むプログラムカウンタから、データが格納されたメモリセル又はデータを格納するメモリセルのアドレスの情報は、記憶手段404が含むアドレス選択手段であるロウデコーダ18と遅延手段13に供給される。
指定されたアドレスから読み出された情報は、カラムデコーダ17から、制御部422が含む命令レジスタに供給される。また、指定されたアドレスに書き込む情報は演算部423が含むレジスタから供給される。
表示手段421が含む画素部401における画像の表示は、CPU405から駆動回路402、403に供給される信号に従って行われる。なお、映像信号が記憶手段404に記憶されている場合、記憶手段404からCPU405を介して信号線側の駆動回路402に供給される。
本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態3)
Next, the interrelation between the
The
When reading or writing data from the
Information read from the designated address is supplied from the
The display of an image in the
This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.
(Embodiment 3)
本発明のIDタグ(RFIDタグ、ICタグ、電子タグ、ICチップ、無線チップ、無線プロセッサ、無線メモリともいう)の構成について説明する。本発明のIDタグ306は、記憶手段301、制御手段302及び電源発生手段303を含むICチップ304と、アンテナ305(送受信手段ともいう)とを有する(図6(A)参照)。
A structure of an ID tag (also referred to as an RFID tag, an IC tag, an electronic tag, an IC chip, a wireless chip, a wireless processor, or a wireless memory) of the present invention will be described. The
上記のパネルにおいて、実施の形態1において上述した半導体装置の構成は、記憶手段301の構成に適用される。つまり、記憶手段301は、データ保持手段11、プリチャージ手段12及び遅延手段13を有することを特徴とする。また、カラムデコーダ17とロウデコーダ18を有するアドレス選択手段も有することを特徴とする(図6(B)参照)。上記特徴により、本発明のIDタグは、誤作動を防止し、データの読み出しと書き込みを正確に行うことができるという効果を奏する。なお、記憶手段301は、データ保持手段が含む記憶素子の構成に従って、RAM、ROM等になりうるが、IDタグに用いる記憶手段301としては、ROMを用いるとよい。
In the above panel, the structure of the semiconductor device described in Embodiment 1 is applied to the structure of the
制御手段302はロジック回路から構成される。制御手段302(制御回路ともいう)は、CPU(中央処理回路)等に相当する。電源発生手段303は、非接触型の場合、コイル状に巻かれたアンテナ305の電磁誘導作用、相互誘導作用又は静電気による誘導作用が採用される。従って、この場合には、電源発生手段303(電源発生回路ともいう)は、アンテナ305と動作する。アンテナ305は、その巻き数を制御することにより、受信する周波数の高さを選ぶことができる。
The control means 302 is composed of a logic circuit. The control means 302 (also referred to as a control circuit) corresponds to a CPU (central processing circuit) or the like. In the case of the non-contact type, the power generation means 303 employs an electromagnetic induction action, a mutual induction action, or an induction action due to static electricity of the
アンテナ305をICチップ304と同一の基板上に形成する方法(図6(C)(E)参照)、又はアンテナ305を含む基板313上に、ICチップ304を実装する方法(図6(D)(F)参照)のどちらかの方法を採用する。前者の方法を採用する場合、基板308上にTFT群309とアンテナ305を設ける(図6(E)参照)。一方、後者の方法を採用する場合、アンテナ305を含む基板313上に、導電層311と絶縁層312を介して、TFT群309を含む基板310を実装する(図6(F)参照)。なお、図6(E)(F)に示すTFT群309は、記憶手段301、制御手段302及び電源発生手段303のいずれかの手段の構成要素である。
A method for forming the
次に、IDタグ306を用いた通信手順について、以下に簡単に説明する(図6(A)参照)。まず、IDタグ306が含むアンテナ305がリーダライタ307からの電波を受信する。そうすると、電源発生手段303において、共振作用により起電力が発生する。そして、IDタグ306が含む記憶手段301と制御手段302が起動して、制御手段302により、記憶手段301内のデータが信号化される。次に、IDタグ306が含むアンテナ305から信号を発信する。そうすると、IDタグ306は、リーダライタ307が含むアンテナにより送信された信号を受信する。受信した信号は、リーダライタ307が含むコントローラ(図6(A)には示さない)を介して、データ処理装置(図6(A)には示さない)に送信され、ソフトウエアを用いてデータ処理が行われる。上記通信手順は、コイル型のアンテナを用い、IDタグのコイルとリーダライタのコイル間に誘導されて発生する磁束を利用した電磁誘導方式を用いた場合である。しかしながら、本発明は上記方式に制約されず、マイクロ波帯の電波を使った電波方式を用いてもよい。
Next, a communication procedure using the
IDタグ306は、非接触で通信を行う点、複数読取りが可能である点、データの書き込みが可能である点、様々な形状に加工可能である点、選択する周波数によっては、指向性が広く、認識範囲が広い点等の利点を有する。IDタグ306は、非接触による無線通信で、人や物の個々の情報を識別可能なICタグ、ラベル加工を施して目標物への貼り付けを可能としたラベル、イベントやアミューズメント向けのリストバンド等に適用することができる。また、IDタグ306を樹脂材料により成型加工してもよいし、無線通信を阻害する金属に直接固定してもよい。さらに、IDタグ306は、入退室管理システムや精算システムといった、システムの運用に活用することができる。
The
次に、IDタグ306を実際に使用する際の一形態について説明する。表示部321を含む携帯端末の側面には、リーダライタ320が設けられ、品物326の側面にはIDタグ322が設けられる(図7(A)参照)。IDタグ322にリーダライタ320をかざすと、表示部321に品物の原材料や原産地、生産工程ごとの検査結果や流通過程の履歴等、更に商品の説明等の商品に関する情報が表示される。また、商品325をベルトコンベアにより搬送する際に、リーダライタ323と、前記商品325に設けられたIDタグ324を用いて、前記商品325の検品を行うことができる(図7(B)参照)。このように、システムにIDタグを活用することで、情報の取得を簡単に行うことができ、高機能化と高付加価値化を実現する。
Next, an embodiment when the
本発明の実施例について、図8を用いて説明する。本発明の半導体装置は、大別して、データ記憶ブロック、表示ブロック、画像処理ブロック、制御ブロックの4つのブロックを有し、全てのブロックは、基板100上に設けられる。
データ記憶ブロックは、プログラムROM(PROM)101、作業領域用RAM(WRAM)102、音声データ用プログラムROM(AudioROM)103、ラインバッファRAM104a、104b、インレンジRAM(INRAM)105、カラーパレットRAM(CRAM)106、メモリコントローラ107、デコーダ/レジスタ108、音声データ用プログラムROMコントローラ109、音声データ用DA変換回路/演算増幅器110、メモリ用参照電源発生回路(Vref電源)111及び階調電源112を有する。
表示ブロックは、画素部113と駆動回路114、115を有する。画像処理ブロックは、画像処理回路116を有する。制御ブロックは、CPU117を有する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The semiconductor device of the present invention is roughly divided into four blocks: a data storage block, a display block, an image processing block, and a control block, and all the blocks are provided on the
The data storage block includes a program ROM (PROM) 101, a work area RAM (WRAM) 102, an audio data program ROM (Audio ROM) 103,
The display block includes a
上記のように、表示ブロックだけではなく、データ記憶ブロック、画像処理ブロック及び制御ブロックを有する半導体装置は、接続するICの個数を減らし、小型・薄型・軽量を実現する。また、表示ブロック、画像処理ブロック及び制御ブロックが互いに隣接している半導体装置は、データの流れに沿った配置となっており、正確な動作を実現する。本発明は、記憶ブロックを構成する各メモリの構成に適用される。本実施例は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。 As described above, a semiconductor device having not only a display block but also a data storage block, an image processing block, and a control block reduces the number of ICs to be connected and realizes a small size, a thin shape, and a light weight. In addition, the semiconductor device in which the display block, the image processing block, and the control block are adjacent to each other is arranged along the data flow, and realizes an accurate operation. The present invention is applied to the configuration of each memory constituting the storage block. This embodiment can be freely combined with the above embodiment modes.
本発明が適用される電子機器の一例として、テレビ装置、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(携帯電話機)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、モニター、パーソナルコンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。以下にはその具体例について説明する。 As an example of an electronic device to which the present invention is applied, a television device, a digital camera, a digital video camera, a mobile phone device (mobile phone), a PDA or other portable information terminal, a portable game machine, a monitor, a personal computer, a car audio, etc. And an image reproducing device provided with a recording medium such as a home game machine. Specific examples will be described below.
図9(A)は携帯端末であり、本体9101、表示部9102等を含む。図9(C)は携帯型テレビ受像機であり、本体9301、表示部9302等を含む。図9(D)は、携帯情報端末であり、本体9201、表示部9202等を含む。図9(E)は、デジタルビデオカメラであり、表示部9701、9702等を含む。
FIG. 9A illustrates a portable terminal, which includes a
表示部を含むパネルは、図9(B)に示すように駆動回路9104、CPUや記憶手段等の機能回路9103を具備する。本発明は、機能回路9103が有する記憶手段の構成に適用される。駆動回路9104だけでなく、機能回路9103が一体形成されたパネルを有する電子機器は、接続する外部ICの個数を減らすことができるため、小型・軽量・薄型が実現する。また、表示部を構成する表示素子として、自発光型の発光素子を用いると、バックライトなどが必要ないため、液晶素子を用いる場合に比べて、薄型・小型・軽量が実現される。
A panel including a display portion includes a
また、図9(F)は接触型ICカードであり、本体9601、ICチップ9602、モジュール端子9603を含む。ICチップ9602は、RAM9604、ROM9605、CPU9606及びRAM9607等を含む。本発明は、ICチップ9602が有するRAM9604、9607とROM9605の記憶手段の構成に適用される。本実施例は、上記の実施の形態、実施例と自由に組み合わせることができる。
FIG. 9F illustrates a contact IC card, which includes a
11 データ保持手段(メモリセルアレイ)、12 プリチャージ手段
13 遅延手段、14 メモリセル
15 プリチャージ電位線、16 プリチャージ信号線
17 カラムデコーダ、18 ロウデコーダ
11 Data holding means (memory cell array), 12 Precharge means 13 Delay means, 14
Claims (18)
プリチャージ電位線、プリチャージ信号線及び複数のスイッチを有するプリチャージ手段と、
複数のトランジスタを有する遅延手段とを含むことを特徴とする半導体装置。 Data holding means having a plurality of memory cells;
Precharge means having a precharge potential line, a precharge signal line and a plurality of switches;
A semiconductor device comprising delay means having a plurality of transistors.
プリチャージ電位線、プリチャージ信号線及び複数のスイッチを有するプリチャージ手段と、
複数のトランジスタを有する遅延手段と、
カラムデコーダとロウデコーダを有するアドレス選択手段とを含むことを特徴とする半導体装置。 Data holding means having a plurality of memory cells;
Precharge means having a precharge potential line, a precharge signal line and a plurality of switches;
Delay means having a plurality of transistors;
A semiconductor device comprising: an address selection unit having a column decoder and a row decoder.
プリチャージ電位線、プリチャージ信号線及び複数のスイッチを有するプリチャージ手段と、
複数のトランジスタを有する遅延手段と、
複数の画素を有する表示手段とを含むことを特徴とする半導体装置。 Data holding means having a plurality of memory cells;
Precharge means having a precharge potential line, a precharge signal line and a plurality of switches;
Delay means having a plurality of transistors;
And a display means having a plurality of pixels.
プリチャージ電位線、プリチャージ信号線及び複数のスイッチを有するプリチャージ手段と、
複数のトランジスタを有する遅延手段と、
カラムデコーダとロウデコーダを有するアドレス選択手段と、
複数の画素を有する表示手段とを含むことを特徴とする半導体装置。 Data holding means having a plurality of memory cells;
Precharge means having a precharge potential line, a precharge signal line and a plurality of switches;
Delay means having a plurality of transistors;
An address selection means having a column decoder and a row decoder;
And a display means having a plurality of pixels.
前記複数のメモリセルの各々はビット線とワード線が絶縁体を介して交差する領域に記憶素子を含むことを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Each of the plurality of memory cells includes a memory element in a region where a bit line and a word line intersect via an insulator.
前記複数のメモリセルの各々はビット線とワード線が絶縁体を介して交差する領域に記憶素子を含み、
前記記憶素子は、トランジスタ、容量素子及び抵抗素子から選択された1つ又は複数であることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Each of the plurality of memory cells includes a storage element in a region where a bit line and a word line intersect via an insulator,
The memory device is one or more selected from a transistor, a capacitor, and a resistor.
前記複数のメモリセルの各々はビット線とワード線が絶縁体を介して交差する領域に記憶素子を含み、
前記複数のスイッチの各々は、前記プリチャージ電位線と前記ビット線の間に設けられることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Each of the plurality of memory cells includes a storage element in a region where a bit line and a word line intersect via an insulator,
Each of the plurality of switches is provided between the precharge potential line and the bit line.
前記複数のスイッチの各々は、トランジスタ又はアナログスイッチであることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
Each of the plurality of switches is a transistor or an analog switch.
前記複数のスイッチの入力ノードは、前記プリチャージ信号線に接続されていることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
An input node of the plurality of switches is connected to the precharge signal line.
前記遅延手段の入力ノードは、CK線及びWEB線に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
An input node of the delay means is connected to a CK line and a WEB line.
前記遅延手段の入力ノードは、CK線、WEB線及びCEB線に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
An input node of the delay means is connected to a CK line, a WEB line, and a CEB line.
前記遅延手段の入力ノードは、REB線及びWEB線に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
An input node of the delay means is connected to a REB line and a WEB line.
前記遅延手段の入力ノードは、REB線、WEB線及びCEB線に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
An input node of the delay means is connected to a REB line, a WEB line, and a CEB line.
前記遅延手段の出力ノードは、前記プリチャージ信号線に接続されることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
An output node of the delay means is connected to the precharge signal line.
制御手段と、電源発生手段と、送受信手段とを有することを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
A semiconductor device comprising control means, power supply generation means, and transmission / reception means.
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