JP2006059420A - Sram memory cell and semiconductor memory - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、メモリセルの配線を工夫することにより保持データの初期化を簡易にしたSRAMメモリセルおよび半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to an SRAM memory cell and a semiconductor memory device that simplify initialization of retained data by devising the wiring of a memory cell.
従来の半導体記憶装置において、SRAMの初期データ設定や、テスト時のデータ書込み時間の短縮の為、メモリセルのデータを一括して書き込む技術がある。 In a conventional semiconductor memory device, there is a technique for writing data in memory cells in a batch in order to set initial data of an SRAM and to shorten a data write time during a test.
その中で、トランジスタを追加して一括データ書込みモードをつけたメモリセルが数多くある。また、ラッチ回路の2つのインバータの電源回路を制御する方法もある(例えば、特許文献1参照)。図4は従来例のメモリセル、図5は従来例のメモリセルのレイアウト図である。図4および図5において、401はメモリセル、402はラッチを構成するインバータのN型MOSトランジスタ、403はラッチを構成するインバータのP型MOSトランジスタ、404はラッチを構成するインバータのN型MOSトランジスタ、405はラッチを構成するインバータのP型MOSトランジスタ、406はラッチデータとビット線とのデータのやり取りを行うN型MOSトランジスタ、407はラッチデータとビット線とのデータのやり取りを行うN型MOSトランジスタ、408,409は電源端子、410,411はラッチノード、412,413はビット線、414はワード線である。
上記のようにトランジスタを追加して一括データ書込みモードを有した半導体記憶装置はその分面積が増大してしまう。また、ラッチ回路の2つのインバータの電源回路を制御する方法(図4)は、現在主流の横型メモリセルを用いてレイアウトしたとき、図5に示す通り真ん中の電源線を2本(408,409)用意する必要があり面積の増大を招いてしまう。 As described above, the area of the semiconductor memory device having the collective data write mode with the addition of transistors is increased correspondingly. Further, in the method of controlling the power supply circuits of the two inverters of the latch circuit (FIG. 4), when laying out using the current mainstream horizontal memory cells, two middle power supply lines (408, 409) as shown in FIG. ) It is necessary to prepare, resulting in an increase in area.
したがって、この発明の目的は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、面積の増大なしにメモリセルのデータを一括書込みできるSRAMメモリセルおよび半導体記憶装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an SRAM memory cell and a semiconductor memory device capable of collectively writing memory cell data without increasing the area.
前記の目的を達成するために、この発明の請求項1記載のSRAMメモリセルは、第1のN型MOSトランジスタと第2のP型MOSトランジスタとで構成される第1のインバータと、第3のN型MOSトランジスタと第4のP型MOSトランジスタとで構成される第2のインバータと、前記第1のインバータの出力に接続した第5のトランジスタと、前記第2のインバータの出力に接続した第6のトランジスタとを有し、前記第1と第2のインバータとでラッチ回路を構成し、前記第2のトランジスタと前記第4のトランジスタのソースは共通の電源線に接続され、前記第1のトランジスタと前記第3のトランジスタのソースはそれぞれ第1および第2の端子に接続され、前記第1または第2の端子を制御することによって前記ラッチ回路の保持データを任意の状態に設定できる。 To achieve the above object, an SRAM memory cell according to claim 1 of the present invention includes a first inverter composed of a first N-type MOS transistor and a second P-type MOS transistor, and a third inverter. A second inverter composed of an N-type MOS transistor and a fourth P-type MOS transistor, a fifth transistor connected to the output of the first inverter, and an output of the second inverter A latch circuit is formed by the first and second inverters, and the sources of the second transistor and the fourth transistor are connected to a common power supply line, and And the source of the third transistor are respectively connected to the first and second terminals, and the latch circuit is controlled by controlling the first or second terminal. The retained data can be set to any state.
請求項2記載のSRAMメモリセルは、請求項1記載のSRAMメモリセルにおいて、前記第1のトランジスタと第5のトランジスタが拡散層を共有してそれぞれ縦方向に配置され、前記第2のトランジスタが直線状のゲート配線を前記第1のトランジスタと共有して第1のトランジスタの横に並列に配置され、前記第3のトランジスタと第6のトランジスタが拡散層を共有してそれぞれ縦方向に配置され、前記第4のトランジスタが直線状のゲート配線を共有して前記第3のトランジスタの横に並列に配置され、前記第3のトランジスタは前記第2のトランジスタの第1のトランジスタが配置されている方とは逆の方にある点Aを原点とした前記第1のトランジスタと点対称の位置に配置され、前記第4のトランジスタは前記点Aを原点とした前記第2のトランジスタと点対称の位置に配置され、前記第6のトランジスタは前記点Aを原点とした前記第5のトランジスタと点対称の位置に配置され、前記第1のトランジスタの前記第5のトランジスタと共有していない方の拡散層が前記第3のトランジスタの前記第6のトランジスタと共有していない方の拡散層と拡散層または配線などを通して接続されないようにした。 The SRAM memory cell according to claim 2 is the SRAM memory cell according to claim 1, wherein the first transistor and the fifth transistor share a diffusion layer and are arranged in a vertical direction, respectively, and the second transistor is A straight gate wiring is shared with the first transistor in parallel with the first transistor, and the third transistor and the sixth transistor are respectively arranged in the vertical direction with a diffusion layer in common. The fourth transistor shares a straight gate wiring and is arranged in parallel with the third transistor, and the third transistor is arranged with the first transistor of the second transistor. The fourth transistor is arranged in a point-symmetrical position with respect to the first transistor with the point A on the opposite side as the origin, and the fourth transistor has the point A as the origin. The sixth transistor is disposed at a point-symmetrical position with respect to the second transistor, and the sixth transistor is disposed at a point-symmetrical position with respect to the fifth transistor with the point A as an origin. The diffusion layer that is not shared with the transistor No. 5 is not connected to the diffusion layer that is not shared with the sixth transistor of the third transistor through the diffusion layer or the wiring.
請求項3記載の半導体記憶装置は、請求項1記載のSRAMメモリセルを用いて構成され、基板電位を与えるための配線を有し、前記配線は第1の端子または第2の端子に接続されていない。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising the SRAM memory cell according to the first aspect, comprising a wiring for applying a substrate potential, the wiring being connected to the first terminal or the second terminal. Not.
請求項4記載の半導体記憶装置は、請求項1記載のSRAMメモリセルを用いて構成された隣接する第1および第2のSRAMメモリセルと、前記第1のSRAMメモリセルの第5のトランジスタに対してデータを入出力する第1のビット線および第6のトランジスタに対してデータを入出力する第1のビットバー線と、前記第2のSRAMメモリセルの第5のトランジスタに対してデータを入出力する第2のビット線および第6のトランジスタに対してデータを入出力する第2のビットバー線とを有し、前記第1のビット線と第1のビットバー線を構成するビット線対と、前記第2のビット線と第2のビットバーを構成するビット線対とがミラー配置されている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising: adjacent first and second SRAM memory cells configured using the SRAM memory cell according to the first aspect; and a fifth transistor of the first SRAM memory cell. In contrast, the first bit line for inputting / outputting data and the first bit bar line for inputting / outputting data to / from the sixth transistor and the fifth transistor of the second SRAM memory cell receive data. And a second bit line for inputting / outputting data and a second bit bar line for inputting / outputting data to / from the sixth transistor, and the bit lines constituting the first bit line and the first bit bar line The pair, the bit line pair constituting the second bit line and the second bit bar are mirror-arranged.
この発明の請求項1記載のSRAMメモリセルによれば、第1と第2のインバータとでラッチ回路を構成し、第2のトランジスタと第4のトランジスタのソースは共通の電源線に接続され、第1のトランジスタと第3のトランジスタのソースはそれぞれ第1および第2の端子に接続され、第1または第2の端子を制御することによってラッチ回路の保持データを任意の状態に設定できるので、1本の電源配線でラッチ回路の2つのインバータを第1または第2の端子により制御することで面積の増大なしにメモリセルのデータを一括書込みできる。このように、メモリセルの配線を工夫することにより簡易に保持データの初期化ができるという格別な効果を奏する。 According to the SRAM memory cell of the first aspect of the present invention, the first and second inverters constitute a latch circuit, and the sources of the second transistor and the fourth transistor are connected to a common power supply line, The sources of the first transistor and the third transistor are connected to the first and second terminals, respectively, and the data held in the latch circuit can be set to an arbitrary state by controlling the first or second terminal. By controlling the two inverters of the latch circuit by the first or second terminal with one power supply wiring, the data in the memory cells can be collectively written without increasing the area. As described above, the retention data can be easily initialized by devising the wiring of the memory cell.
請求項2では、請求項1記載のSRAMメモリセルにおいて、請求項1記載のSRAMメモリセルにおいて、第1のトランジスタと第5のトランジスタが拡散層を共有してそれぞれ縦方向に配置され、第2のトランジスタが直線状のゲート配線を第1のトランジスタと共有して第1のトランジスタの横に並列に配置され、第3のトランジスタと第6のトランジスタが拡散層を共有してそれぞれ縦方向に配置され、第4のトランジスタが直線状のゲート配線を共有して第3のトランジスタの横に並列に配置され、第3のトランジスタは第2のトランジスタの第1のトランジスタが配置されている方とは逆の方にある点Aを原点とした第1のトランジスタと点対称の位置に配置され、第4のトランジスタは点Aを原点とした第2のトランジスタと点対称の位置に配置され、第6のトランジスタは点Aを原点とした第5のトランジスタと点対称の位置に配置され、第1のトランジスタの第5のトランジスタと共有していない方の拡散層が第3のトランジスタの第6のトランジスタと共有していない方の拡散層と拡散層または配線などを通して接続されないレイアウトが好ましい。 According to a second aspect of the present invention, in the SRAM memory cell of the first aspect, the first transistor and the fifth transistor are respectively arranged in the vertical direction while sharing a diffusion layer in the SRAM memory cell of the first aspect. Transistors are arranged in parallel beside the first transistor, sharing a straight gate wiring with the first transistor, and the third transistor and the sixth transistor are arranged in the vertical direction, sharing a diffusion layer. The fourth transistor shares a straight gate wiring and is arranged in parallel next to the third transistor. The third transistor is the one in which the first transistor of the second transistor is arranged. The fourth transistor is arranged in a point-symmetrical position with respect to the first transistor with the point A on the opposite side as the origin, and the fourth transistor is The sixth transistor is arranged at a point-symmetrical position with the fifth transistor with the point A as the origin, and the diffusion layer which is not shared with the fifth transistor of the first transistor is arranged at the symmetrical position. A layout in which the third diffusion layer that is not shared with the sixth transistor is not connected to the diffusion layer through a diffusion layer, a wiring, or the like is preferable.
この発明の請求項3記載の半導体記憶装置によれば、請求項1記載のSRAMメモリセルを用いて構成され、基板電位を与えるための配線を有し、配線は第1の端子または第2の端子に接続されていないことが好ましい。第1または第2の端子からHighデータを入力する際、第1または第3のトランジスタの基板電位をLowレベルにする必要があるからである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising the SRAM memory cell according to the first aspect, comprising a wiring for applying a substrate potential, wherein the wiring is a first terminal or a second wiring. It is preferable that the terminal is not connected. This is because when high data is input from the first or second terminal, the substrate potential of the first or third transistor needs to be set to a low level.
この発明の請求項4記載の半導体記憶装置によれば、請求項1記載のSRAMメモリセルを用いて構成された隣接する第1および第2のSRAMメモリセルと、第1のSRAMメモリセルの第5のトランジスタに対してデータを入出力する第1のビット線および第6のトランジスタに対してデータを入出力する第1のビットバー線と、第2のSRAMメモリセルの第5のトランジスタに対してデータを入出力する第2のビット線および第6のトランジスタに対してデータを入出力する第2のビットバー線とを有し、第1のビット線と第1のビットバー線を構成するビット線対と、第2のビット線と第2のビットバーを構成するビット線対とがミラー配置されていることが好ましい。ビット線対がミラー配置されていることにより、第1または第2の端子を束ねた端子を制御することにより全面HighまたはLowのデータを簡単にかつ短時間で書き込むことができる。 According to a fourth aspect of the semiconductor memory device of the present invention, the adjacent first and second SRAM memory cells configured using the SRAM memory cell according to the first aspect, and the first SRAM memory cell of the first SRAM memory cell. A first bit line for inputting / outputting data to / from the fifth transistor, a first bit bar line for inputting / outputting data to / from the sixth transistor, and a fifth bit of the second SRAM memory cell A second bit line for inputting / outputting data and a second bit bar line for inputting / outputting data to / from the sixth transistor, and constitutes a first bit line and a first bit bar line. The bit line pair, the second bit line, and the bit line pair constituting the second bit bar are preferably mirror-arranged. Since the bit line pairs are mirror-arranged, high-level or low-level data can be written easily and in a short time by controlling the terminals in which the first or second terminals are bundled.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
この発明の第1の実施形態を図1および図2に基づいて説明する。図1は本発明の実施形態に係るSRAMメモリセルの構成図、図2はそのレイアウト図である。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of an SRAM memory cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a layout diagram thereof.
図1および図2に示すように、メモリセル101は、第1のN型MOSトランジスタ102と第2のP型MOSトランジスタ103からなる第1のインバータと、第3のN型MOSトランジスタ104と第4のP型MOSトランジスタ105からなる第2のインバータとでラッチ回路を構成し、第2のトランジスタ103と第4のトランジスタ105のソースは共通のHighレベル(電源配線201)としている。各ラッチノード110,111にはビット線対(ビット線112,113)にデータの入出力を行う為の第5および第6のN型MOSトランジスタ106,107を有している。第5のトランジスタ106は第1のインバータの出力に接続され、第6のトランジスタ107は第2のインバータの出力に接続される。114はワード線である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで2つのインバータ回路の第1と第3のN型MOSトランジスタ102,104のソース端子は分離されている。第1のトランジスタ102と第3のトランジスタ104のソースは、それぞれ第1および第2の端子108,109に接続され、第1または第2の端子108,109を制御することによってラッチ回路の保持データを任意の状態に設定できる。
Here, the source terminals of the first and third N-
以上のように構成されたメモリセルについて説明する。 The memory cell configured as described above will be described.
ラッチノード110でHigh、ラッチノード110でLowを保持していたとする。本実施形態によれば、第1の端子108よりLowデータ、第2の端子109よりHighデータを入力してやると簡単にラッチ内のデータを書き換えてやることができる。また図2に示す通り、レイアウトは通常のメモリセルと同じであり面積が増大することなく、その実用的効果は大きい。
Assume that the
また、メモリセル101は、第1のトランジスタ102と第5のトランジスタ106が拡散層を共有してそれぞれ縦方向に配置され、第2のトランジスタ103が直線状のゲート配線を第1のトランジスタ102と共有して第1のトランジスタ102の横に並列に配置され、第3のトランジスタ104と第6のトランジスタ107が拡散層を共有してそれぞれ縦方向に配置され、第4のトランジスタ105が直線状のゲート配線を共有して第3のトランジスタ104の横に並列に配置され、第3のトランジスタ104は第2のトランジスタ103の第1のトランジスタ102が配置されている方とは逆の方にある点Aを原点とした第1のトランジスタ102と点対称の位置に配置され、第4のトランジスタ105は点Aを原点とした第2のトランジスタ103と点対称の位置に配置され、第6のトランジスタ107は点Aを原点とした第5のトランジスタ106と点対称の位置に配置され、第1のトランジスタ102の第5のトランジスタ106と共有していない方の拡散層が第3のトランジスタ104の第6のトランジスタ107と共有していない方の拡散層と拡散層または配線などを通して接続されないレイアウトが好ましい。
In the
この発明の第2の実施形態を図3に基づいて説明する。図3は本発明の実施形態のSRAMメモリセルを用いて構成したメモリアレイの構成図である。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of a memory array configured using SRAM memory cells according to the embodiment of the present invention.
図3に示すように、4×8のメモリアレイの中に基板電位を固定する為のタップセル301が挿入されている。また、タップセル301に接続され基板電位を与えるための配線302を有し、配線302は第1の端子108または第2の端子109に接続されていない。また、隣り合うメモリセル101(第1および第2のSRAMメモリセル)はビット線を含めてミラー配置されている。すなわち、第1のSRAMメモリセルの第1のビット線と第1のビットバー線と、第2のSRAMメモリセルの第2のビット線と第2のビットバー線とを有し、第1のビット線と第1のビットバー線を構成するビット線対と、第2のビット線と第2のビットバーを構成するビット線対とがミラー配置されている。BL0〜3はビット線、NBL0〜3はビットバー線である。ビット線は第5のトランジスタに対してデータを入出力し、ビットバー線は第6のトランジスタに対してデータを入出力する。第1の端子108(または第2の端子109)は隣り合うメモリセル101と共有している。
As shown in FIG. 3, tap cells 301 for fixing the substrate potential are inserted in a 4 × 8 memory array. Further, the
以上のように構成されたメモリアレイについて説明する。 The memory array configured as described above will be described.
第1の端子108または第2の端子109からHighデータを入力する際、N型MOSトランジスタの基板電位はLowレベルでなければならない。そのためタップセル301に接続される配線は第1の端子108または第2の端子109とは別の端子302によってLowレベルに固定されることが望ましい。
When high data is input from the
また、第1および第2の端子108,109は面積的にも隣り合うメモリセルと共有することが望ましい。このとき、ビット線対がミラー配置されていることにより、第1の端子108または第2の端子109を束ねた端子303または304を制御することにより全面HighまたはLowのデータを簡単にかつ短時間で書き込むことができ、その実用的効果は大きい。
The first and
本発明にかかるSRAMメモリおよび半導体記憶装置は、メモリセルの配線を工夫することにより簡易に保持データの初期化ができる効果を有し、SRAMとして有用である。 The SRAM memory and the semiconductor memory device according to the present invention have an effect that the retained data can be easily initialized by devising the wiring of the memory cell, and are useful as an SRAM.
101 メモリセル
102 ラッチを構成するインバータのN型MOSトランジスタ
103 ラッチを構成するインバータのP型MOSトランジスタ
104 ラッチを構成するインバータのN型MOSトランジスタ
105 ラッチを構成するインバータのP型MOSトランジスタ
106 ラッチデータとビット線とのデータのやり取りを行うN型MOSトランジスタ
107 ラッチデータとビット線とのデータのやり取りを行うN型MOSトランジスタ
108 端子
109 端子
110 ラッチノード
111 ラッチノード
112 ビット線
113 ビット線
114 ワード線
201 電源配線
301 タップセル
302 タップセルに電位を与える電源線
303 端子108のデータ線
304 端子109のデータ線
401 メモリセル
402 ラッチを構成するインバータのN型MOSトランジスタ
403 ラッチを構成するインバータのP型MOSトランジスタ
404 ラッチを構成するインバータのN型MOSトランジスタ
405 ラッチを構成するインバータのP型MOSトランジスタ
406 ラッチデータとビット線とのデータのやり取りを行うN型MOSトランジスタ
407 ラッチデータとビット線とのデータのやり取りを行うN型MOSトランジスタ
408 電源端子
409 電源端子
410 ラッチノード
411 ラッチノード
412 ビット線
413 ビット線
414 ワード線
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第3のN型MOSトランジスタと第4のP型MOSトランジスタとで構成される第2のインバータと、
前記第1のインバータの出力に接続した第5のトランジスタと、
前記第2のインバータの出力に接続した第6のトランジスタとを有し、
前記第1と第2のインバータとでラッチ回路を構成し、
前記第2のトランジスタと前記第4のトランジスタのソースは共通の電源線に接続され、
前記第1のトランジスタと前記第3のトランジスタのソースはそれぞれ第1および第2の端子に接続され、
前記第1または第2の端子を制御することによって前記ラッチ回路の保持データを任意の状態に設定できることを特徴とするSRAMメモリセル。 A first inverter composed of a first N-type MOS transistor and a second P-type MOS transistor;
A second inverter composed of a third N-type MOS transistor and a fourth P-type MOS transistor;
A fifth transistor connected to the output of the first inverter;
A sixth transistor connected to the output of the second inverter;
The first and second inverters constitute a latch circuit,
The sources of the second transistor and the fourth transistor are connected to a common power line,
The sources of the first transistor and the third transistor are connected to first and second terminals, respectively.
An SRAM memory cell characterized in that data held in the latch circuit can be set to an arbitrary state by controlling the first or second terminal.
前記第2のトランジスタが直線状のゲート配線を前記第1のトランジスタと共有して第1のトランジスタの横に並列に配置され、
前記第3のトランジスタと第6のトランジスタが拡散層を共有してそれぞれ縦方向に配置され、
前記第4のトランジスタが直線状のゲート配線を共有して前記第3のトランジスタの横に並列に配置され、
前記第3のトランジスタは前記第2のトランジスタの第1のトランジスタが配置されている方とは逆の方にある点Aを原点とした前記第1のトランジスタと点対称の位置に配置され、
前記第4のトランジスタは前記点Aを原点とした前記第2のトランジスタと点対称の位置に配置され、
前記第6のトランジスタは前記点Aを原点とした前記第5のトランジスタと点対称の位置に配置され、
前記第1のトランジスタの前記第5のトランジスタと共有していない方の拡散層が前記第3のトランジスタの前記第6のトランジスタと共有していない方の拡散層と拡散層または配線などを通して接続されないようにした請求項1記載のSRAMメモリセル。 The first transistor and the fifth transistor are respectively arranged in a vertical direction sharing a diffusion layer;
The second transistor is arranged in parallel beside the first transistor, sharing a linear gate wiring with the first transistor;
The third transistor and the sixth transistor share a diffusion layer and are arranged in the vertical direction,
The fourth transistor is arranged in parallel beside the third transistor, sharing a straight gate wiring;
The third transistor is arranged in a point-symmetrical position with respect to the first transistor with the point A as the origin on the opposite side of the second transistor where the first transistor is arranged,
The fourth transistor is disposed at a point-symmetrical position with respect to the second transistor with the point A as an origin,
The sixth transistor is arranged at a point-symmetrical position with respect to the fifth transistor with the point A as an origin,
The diffusion layer that is not shared with the fifth transistor of the first transistor is not connected to the diffusion layer that is not shared with the sixth transistor of the third transistor through a diffusion layer or a wiring. 2. The SRAM memory cell according to claim 1, which is configured as described above.
前記第1のSRAMメモリセルの第5のトランジスタに対してデータを入出力する第1のビット線および第6のトランジスタに対してデータを入出力する第1のビットバー線と、
前記第2のSRAMメモリセルの第5のトランジスタに対してデータを入出力する第2のビット線および第6のトランジスタに対してデータを入出力する第2のビットバー線とを有し、
前記第1のビット線と第1のビットバー線を構成するビット線対と、前記第2のビット線と第2のビットバーを構成するビット線対とがミラー配置されたことを特徴とする半導体記憶装置。 Adjacent first and second SRAM memory cells configured using the SRAM memory cell of claim 1;
A first bit line for inputting / outputting data to / from a fifth transistor of the first SRAM memory cell and a first bit bar line for inputting / outputting data to / from a sixth transistor;
A second bit line for inputting / outputting data to / from a fifth transistor of the second SRAM memory cell and a second bit bar line for inputting / outputting data to / from the sixth transistor;
The bit line pair constituting the first bit line and the first bit bar line and the bit line pair constituting the second bit line and the second bit bar are mirror-arranged. Semiconductor memory device.
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