JP2006173643A - Semiconductor storage device - Google Patents

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Yasuhisa Shimazaki
靖久 島崎
Kenichi Osada
健一 長田
Hiroshi Maruyama
博史 丸山
Naotoshi Nishioka
直俊 西岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor storage device capable of reducing crosstalks and performing read and write operations in the same cycle. <P>SOLUTION: A semiconductor storage device has sense global bit lines connected to a sense amplifier, writing global bit lines connected to a write amplifier, and a selection circuit for selectively connecting at least one of the sense global bit lines and the write global bit lines with bit lines. First and second writing global bit lines are arranged between first and second sensing global bit lines, with the first writing global bit line held adjacent to the first sensing global bit line and with the second writing global bit line, held adjacent to the second sensing global bit line. The distance between the first writing global bit line and the first sensing global bit line, or the distance between the second writing global bit line and the second sensing global bit line is set longer than the distance between the first and second writing global bit lines. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は半導体記憶装置にかかわり、特にマイクロプロセッサやマイクロコンピュータ等のデータ処理装置に内蔵されるキャッシュメモリに適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a technique effective when applied to a cache memory built in a data processing device such as a microprocessor or a microcomputer.

キャッシュメモリの高速化のためには、キャッシュの書込みと読み出しを同時に行うことができることが望ましい。このために、2つのグローバルビット線により、リード・ライトを並列処理する構成が、特願平9−16223号公報に開示されている。
特開平9−16223号公報
In order to increase the speed of the cache memory, it is desirable that the cache can be written and read simultaneously. For this purpose, Japanese Patent Application No. 9-16223 discloses a configuration in which read / write processing is performed in parallel using two global bit lines.
JP-A-9-16223

しかし、2つのグローバルビット線を並列的に動作させることにより、信号のクロストークの問題が派生する。本願発明は、このようなクロストークの問題を回避しつつ、高速なアクセスを実現することを目的とする。     However, the problem of signal crosstalk is derived by operating two global bit lines in parallel. An object of the present invention is to realize high-speed access while avoiding such a problem of crosstalk.

また、本発明の他の課題は、高速なアクセスを実現しうるキャッシュメモリに好適な半導体記憶装置のレイアウトあるいは構造を提案することにある。   Another object of the present invention is to propose a layout or structure of a semiconductor memory device suitable for a cache memory capable of realizing high-speed access.

上記の課題を解決するために、本願発明の一つの側面である半導体記憶装置は、複数のワード線と、複数のビット線と、これらワード線とビット線に接続されるメモリセルと、センスアンプに接続されるセンス用グローバルビット線と、ライトアンプに接続されるライト用グローバルビット線と、これらのセンス用およびライト用グローバルビット線の少なくとも一つとビット線を選択的に接続する選択回路を有している。     In order to solve the above problems, a semiconductor memory device according to one aspect of the present invention includes a plurality of word lines, a plurality of bit lines, memory cells connected to the word lines and the bit lines, and a sense amplifier. A sense global bit line connected to the write amplifier, a write global bit line connected to the write amplifier, and a selection circuit for selectively connecting the bit line to at least one of the sense and write global bit lines. is doing.

そして、第1及び第2のライト用グローバルビット線が、第1及び第2のセンス用グローバルビット線に挟まれて配置され、第1のライト用グローバルビット線と第1のセンス用グローバルビット線が隣接し、第2のライト用グローバルビット線と第2のセンス用グローバルビット線が隣接しており、第1のライト用グローバルビット線と第1のセンス用グローバルビット線の距離、または、第2のライト用グローバルビット線と第2のセンス用グローバルビット線の距離は、第1及び第2のライト用グローバルビット線の距離よりも大きく設定されている。このような構成でライトとリードのグローバルビット線のクロストーク、特にライト用ビット線からのリード用ビット線への影響を減少することができる。   The first and second write global bit lines are arranged between the first and second sense global bit lines, and the first write global bit line and the first sense global bit line are arranged. Are adjacent to each other, the second write global bit line and the second sense global bit line are adjacent to each other, and the distance between the first write global bit line and the first sense global bit line, or The distance between the second write global bit line and the second sense global bit line is set larger than the distance between the first and second write global bit lines. With such a configuration, it is possible to reduce the crosstalk between the write and read global bit lines, particularly the influence of the write bit line on the read bit line.

具体的なデバイス構造としては、ライト用グローバルビット線とセンス用グローバルビット線は、同一の配線層で構成され、ライト用グローバルビット線同士の水平方向の距離と、異なる種類のグローバルビット同士の水平方向の距離が異なるものとする。このとき、 基板側から、前記ビット線を構成する第1の配線層、ワード線を構成する第2の配線層、ライト用およびセンス用グローバルビット線を構成する第3の配線層のように構成することができる。   As a specific device structure, the write global bit line and the sense global bit line are composed of the same wiring layer, and the horizontal distance between the write global bit lines and the horizontal distance between different types of global bits. Assume that the distance in the direction is different. At this time, the first wiring layer constituting the bit line, the second wiring layer constituting the word line, and the third wiring layer constituting the write and sense global bit lines are configured from the substrate side. can do.

他の例としては、ライト用グローバルビット線とセンス用グローバルビット線は、異なる配線層で構成され、ライト用グローバルビット線同士の距離と、異なる種類のグローバルビット同士の距離が異なるものとする。このようにすれば、ビット線間のピッチを換えることなく、クロストーク低減の効果を得ることができる。   As another example, the write global bit line and the sense global bit line are configured with different wiring layers, and the distance between the write global bit lines and the distance between different types of global bits are different. In this way, the effect of reducing crosstalk can be obtained without changing the pitch between the bit lines.

具体構成としては、基板側から、ビット線を構成する第1の配線層、ワード線を構成する第2の配線層、センス用グローバルビット線を構成する第3の配線層、ライト用グローバルビット線を構成する第4の配線層、を有する半導体記憶装置とすることができる。   Specifically, from the substrate side, the first wiring layer constituting the bit line, the second wiring layer constituting the word line, the third wiring layer constituting the sense global bit line, and the write global bit line A semiconductor memory device having a fourth wiring layer that constitutes the semiconductor device can be obtained.

さらに、第1のライト用グローバルビット線と第2のライト用グローバルビット線が、交差する部分を設けることも好適である。すなわち、第1のライト用グローバルビット線と第2のライト用グローバルビット線が、交差することにより、周期的にその位置が入れ換わる。このような構成により、ライト用グローバルビット線の影響をさらに低減することができる。   Further, it is also preferable to provide a portion where the first write global bit line and the second write global bit line intersect. That is, when the first write global bit line and the second write global bit line cross each other, the positions thereof are periodically switched. With such a configuration, the influence of the write global bit line can be further reduced.

本願発明の他の一側面は、複数のワード線と、複数のビット線と、ワード線とビット線に接続されるメモリセルと、センスアンプに接続されるセンス用グローバルビット線と、ライトアンプに接続されるライト用グローバルビット線と、センス用およびライト用グローバルビット線の少なくとも一つとビット線を選択的に接続する選択回路を有し、隣接する2本のライト用グローバルビット線が交差する部分を有する。   Another aspect of the present invention provides a plurality of word lines, a plurality of bit lines, memory cells connected to the word lines and the bit lines, a sense global bit line connected to the sense amplifier, and a write amplifier. A portion having a write global bit line to be connected and a selection circuit for selectively connecting the bit line to at least one of the sense and write global bit lines, and two adjacent write global bit lines intersecting each other Have

ここで、隣接する2本のライト用グローバルビット線は、2本のセンス用グローバルビット線に挟まれて配置されるようにしてもよい。さらには、ライト用グローバルビット線どうしの最短距離は、ライト用グローバルビット線とセンス用グローバルビット線の最短距離よりも大とすることが望ましい。   Here, two adjacent write global bit lines may be disposed between two sense global bit lines. Furthermore, it is desirable that the shortest distance between the write global bit lines is larger than the shortest distance between the write global bit line and the sense global bit line.

具体的な回路レイアウトとしては、複数のワード線、複数のビット線、ワード線とビット線に接続されるメモリセルが矩形状の第1の領域を構成し、この第1の領域の一辺に沿って前記選択回路が配置される矩形状の第2の領域を配置し、センス用グローバルビット線とライト用グローバルビット線とが、上記の一辺に直交する方向に第1と第2の領域を横断するように構成することができる。   As a specific circuit layout, a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and memory cells connected to the word lines and the bit lines constitute a rectangular first region, and extend along one side of the first region. A second rectangular region in which the selection circuit is disposed, and the sense global bit line and the write global bit line cross the first and second regions in a direction perpendicular to the one side. Can be configured to.

そして、第2の領域において2本のライト用グローバルビット線が交差するように構成すればよい。また、第1及び第2の領域の組が複数個、センス用グローバルビット線とライト用グローバルビット線の延びる方向に沿って配置され、メモリバンク列を構成するようにしてもよい。また、さらに、メモリバンク列の一端に、センスアンプおよびライトアンプを有する第3の領域を設けることとしてもよい。また、メモリバンク列を2列平行に配置し、その間にデコーダおよびワードドライバを配置することとしても良い。   Then, it may be configured such that two write global bit lines intersect in the second region. A plurality of sets of first and second regions may be arranged along the extending direction of the sense global bit line and the write global bit line to constitute a memory bank column. Furthermore, a third region having a sense amplifier and a write amplifier may be provided at one end of the memory bank column. Further, two memory bank columns may be arranged in parallel, and a decoder and a word driver may be arranged between them.

本発明の提案する半導体記憶装置の全体的レイアウトは、複数のワード線と、複数のビット線と、上記ワード線とビット線に接続されるメモリセルとが矩形状の第1の領域を構成し、センスアンプに接続されるセンス用グローバルビット線と、ライトアンプに接続されるライト用グローバルビット線と、センス用およびライト用グローバルビット線の少なくとも一つと上記ビット線を選択的に接続する選択回路を有する。   The overall layout of the semiconductor memory device proposed by the present invention is that a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and memory cells connected to the word lines and the bit lines constitute a rectangular first region. , A sense global bit line connected to the sense amplifier, a write global bit line connected to the write amplifier, and a selection circuit for selectively connecting the bit line to at least one of the sense and write global bit lines Have

そして、第1の領域の一辺に沿って選択回路が配置される矩形状の第2の領域を配置し、センス用グローバルビット線とライト用グローバルビット線とが、上記一辺に直交する方向に上記第1と第2の領域を横断する。さらに、第1及び第2の領域の組が複数個、センス用グローバルビット線とライト用グローバルビット線の延びる方向に沿って配置されてメモリバンク列を構成し、メモリバンク列の一端にセンスアンプおよびライトアンプを有する第3の領域を設ける。   Then, a rectangular second area in which the selection circuit is arranged along one side of the first area is arranged, and the sense global bit line and the write global bit line are arranged in a direction perpendicular to the one side. Cross the first and second regions. Further, a plurality of pairs of first and second regions are arranged along the extending direction of the sense global bit line and the write global bit line to form a memory bank column, and a sense amplifier is provided at one end of the memory bank column. And a third region having a write amplifier.

具体的には、センスアンプはライトアンプよりもメモリバンク列に近く配置されることが望ましい。センスアンプの方が微弱な信号を扱うためである。また、センスアンプはメモリバンク列に近い側から、初段、中段、後段のセンスアンプよりなり、初段を構成するトランジスタのゲート長は、中断、後段を構成するトランジスタのゲート長より大きいようにしてもよい。プロセス的な側面から、初段を構成するトランジスタの中に、動作することのないダミートランジスタを含むこととしてもよい。   Specifically, the sense amplifier is desirably arranged closer to the memory bank column than the write amplifier. This is because the sense amplifier handles weak signals. The sense amplifier is composed of the first, middle and subsequent sense amplifiers from the side closer to the memory bank column, and the gate length of the transistors constituting the first stage is set to be larger than the gate length of the transistors constituting the first and second stages. Good. From the process aspect, a dummy transistor that does not operate may be included in the transistors constituting the first stage.

中段または後段を構成するトランジスタは、センス用グローバルビット線とライト用グローバルビット線の延びる方向にソース、ゲート、ドレインが並ぶようにすればよい。選択回路は、リード用選択スイッチとライト用選択スイッチを含み、リード用選択スイッチがライト用選択スイッチよりも、前記第1の領域に近く配置されているようにしてもよい。   In the transistor constituting the middle stage or the latter stage, the source, gate, and drain may be arranged in the extending direction of the sense global bit line and the write global bit line. The selection circuit may include a read selection switch and a write selection switch, and the read selection switch may be arranged closer to the first region than the write selection switch.

これに加えて、ライト用グローバルビット線は2本平行して配置して有り、周期的に左右の位置がクロスするようにすれば、ライト用グローバルビット線のセンス用グローバルビット線への影響を低減することができる。そのとき、第2の領域においてライト用グローバルビット線がクロスするのが好適である。   In addition to this, two write global bit lines are arranged in parallel, and if the left and right positions are periodically crossed, the influence of the write global bit line on the sense global bit line is reduced. Can be reduced. At this time, it is preferable that the write global bit lines cross in the second region.

さらに、一つの第2の領域においてライト用グローバルビット線がクロスする箇所が選択回路より第1の領域に近い場合、これに隣接する他の第2の領域においてライト用グローバルビット線がクロスする箇所が選択回路より第1の領域に遠くなるように交互に構成すると、いずれのメモリバンク列内においても、2本のグローバルビット線の左右の位置関係が同じになるので、設計、製造が簡単になる。   Further, when the location where the write global bit line crosses in one second region is closer to the first region than the selection circuit, the location where the write global bit line crosses in the other second region adjacent thereto Are alternately arranged so as to be farther to the first region than the selection circuit, the right and left positional relationship of the two global bit lines is the same in any memory bank column, so that the design and manufacture are easy. Become.

クロストークの問題を回避しつつ、高速なアクセスを実現できる。   High speed access can be realized while avoiding the problem of crosstalk.

以下、本発明に係る半導体記憶装置の好適ないくつかの実施例につき、図面を用いて説明する。   Several preferred embodiments of the semiconductor memory device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

<実施例1>
図1は、本発明に係る半導体記憶装置の一実施例を示す回路図である。半導体記憶装置100は、半導体集積回路製造技術を用いて単結晶シリコンのような1個の半導体基板に形成される。複数のメモリセルCELLがマトリックス状(行列状)に配置され、メモリアレイを構成する。メモリアレイは、n個のバンク(BANK1〜BANKn)に分割される。
<Example 1>
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention. The semiconductor memory device 100 is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by using a semiconductor integrated circuit manufacturing technique. A plurality of memory cells CELL are arranged in a matrix (matrix) to form a memory array. The memory array is divided into n banks (BANK1 to BANKn).

ここで、 PC1〜PCnはプリチャージ回路、YSW1〜YSWnはYスイッチ、SAは各バンクで共用されるセンスアンプ、WAは各バンクで共用されるライトアンプ、RPCは読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路、WPCは書き込み用グローバルビット線プリチャージ回路、READ DATAは読み出しデータ、WRITE DATAは書き込みデータ、WGBL、WGBLBは書き込み用グローバルビット線、RGBL、RGBLBは読み出し用グローバルビット線、LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3はローカルビット線、101はデコーダおよびワードドライバである。    Here, PC1 to PCn are precharge circuits, YSW1 to YSWn are Y switches, SA is a sense amplifier shared by each bank, WA is a write amplifier shared by each bank, and RPC is a global bit line precharge circuit for reading. , WPC is a write global bit line precharge circuit, READ DATA is read data, WRITE DATA is write data, WGBL and WGBLB are write global bit lines, RGBL and RGBLB are read global bit lines, LBL0, LBLB0, LBL1, LBLB1, LBL2, LBLB2, LBL3, and LBLB3 are local bit lines, and 101 is a decoder and a word driver.

図2は、図1のメモリセルCELLの構成を詳細に示したものである。メモリセルCELLは、1対のCMOSインバータの入力と出力が互いに接続されて構成されるフリップ・フロップ(Pチャネル型MOSトランジスタMP01、MP02、Nチャネル型トランジスタMN01、MN02で構成される)と、前記フリップ・フロップのノードNとノードNBとをローカルビット線(LBL0、LBLB0)に選択的に接続するNチャネル型MOSトランジスタMN03、MN04とで構成される。Nチャネル型MOSトランジスタMN03、MN04のゲートには、ワード線WLが接続される。   FIG. 2 shows the configuration of the memory cell CELL in FIG. 1 in detail. The memory cell CELL has a flip-flop (consisting of P-channel MOS transistors MP01 and MP02, N-channel transistors MN01 and MN02) configured by connecting the input and output of a pair of CMOS inverters to each other, and N-channel MOS transistors MN03 and MN04 that selectively connect the flip-flop node N and node NB to local bit lines (LBL0 and LBLB0). A word line WL is connected to the gates of the N-channel MOS transistors MN03 and MN04.

図3は、図1におけるプリチャージ回路PC1とYスイッチ回路YSW1の構成を詳細に示したものである。バンク内のビット線であるローカルビット線(LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3)は、Pチャネル型MOSトランジスタMP1を用いて”HIGH”レベルにプリチャージできるようになっている。また、ローカルビット線(LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3)は、4カラムを一単位として、Pチャネル型MOSトランジスタMP13〜MP20、Nチャネル型MOSトランジスタMN1〜MN8を介して、バンクを横断するようにローカルビット線と並行に形成されるグローバルビット線(RGBL、RGBLB、WGBL、WGBLB)に接続される。   FIG. 3 shows in detail the configuration of the precharge circuit PC1 and the Y switch circuit YSW1 in FIG. The local bit lines (LBL0, LBLB0, LBL1, LBLB1, LBL2, LBLB2, LBL3, and LBLB3) that are bit lines in the bank can be precharged to "HIGH" level using the P-channel MOS transistor MP1. Yes. The local bit lines (LBL0, LBLB0, LBL1, LBLB1, LBL2, LBLB2, LBL3, and LBLB3) are connected via P-channel MOS transistors MP13 to MP20 and N-channel MOS transistors MN1 to MN8 with 4 columns as a unit. Thus, it is connected to global bit lines (RGBL, RGBLB, WGBL, WGBLB) formed in parallel with the local bit lines so as to cross the bank.

グロ−バルビット線は、読み出し用ビット線(RGBL、RGBLB)と、書き込み用ビット線(WGBL、WGBLB)に分けられている。Pチャネル型MOSトランジスタMP13、MP14のゲートには、信号線RSW0が接続される。データの読み出し時にはローカルビット線(LBL0、LBLB0)は、プリチャージ回路PC1で一度“HIGH”レベルにプリチャージされ、“HIGH”レベル付近で振幅するだけなので、Pチャネル型MOSトランジスタのみで、ローカルビット線(LBL0、LBLB0)の信号をデータ読み出し用のグローバルビット線(RGBL、RGBLB)に伝えることができる。   The global bit lines are divided into read bit lines (RGBL, RGBLB) and write bit lines (WGBL, WGBLB). A signal line RSW0 is connected to the gates of the P-channel MOS transistors MP13 and MP14. At the time of reading data, the local bit lines (LBL0, LBLB0) are precharged once to the “HIGH” level by the precharge circuit PC1 and only swing around the “HIGH” level. The signals of the lines (LBL0, LBLB0) can be transmitted to the global bit lines (RGBL, RGBLB) for reading data.

Nチャネル型MOSトランジスタMN1、MN2のゲートには、信号線WSW0が接続される。データの書き込み時には、データ書き込み用のグローバルビット線(WGBL、WGBLB)の“LOW”レベルの信号は、ローカルビット線(LBL0、LBLB0)に正確に伝える必要があるが、“HIGH”レベルの信号は多少レベルが下がって伝わっても問題ないので、Nチャネル型MOSトランジスタのみで、ローカルビット線(LBL0、LBLB0)とデータ書き込み用のグローバルビット線(WGBL、WGBLB)を接続すればよい。データ読み出し用のグローバルビット線(RGBL、RGBLB)は、Yスイッチ(YSW1〜YSWn)を介してローカルビット線と接続されると共に、読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路RPC、センスアンプ・ラッチ回路SAに接続される。   A signal line WSW0 is connected to the gates of the N-channel MOS transistors MN1 and MN2. When writing data, it is necessary to accurately transmit the “LOW” level signal of the global bit lines (WGBL, WGBLB) for data writing to the local bit lines (LBL0, LBLB0), but the “HIGH” level signal is Since there is no problem even if the level is slightly lowered, it is only necessary to connect the local bit lines (LBL0, LBLB0) and the global bit lines for data writing (WGBL, WGBLB) with only N-channel MOS transistors. Data read global bit lines (RGBL, RGBLB) are connected to local bit lines via Y switches (YSW1 to YSWn), and are connected to the read global bit line precharge circuit RPC and the sense amplifier / latch circuit SA. Connected.

図4は、図1における読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路RPC、センスアンプ・ラッチ回路SAの構成を詳細に示したものである。読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路RPCは、Pチャネル型MOSトランジスタMP21、MP22、MP23からなり、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)を“HIGH”レベルにプリチャージできるようになっている。センスアンプ・ラッチ回路SAは、Pチャネル型MOSトランジスタMP24、MP25とNチャネル型MOSトランジスタMN9、MN10、MN11、MN12、MN13からなる差動型センスアンプ(初段)と、MP26、MP27とMN14、MN15、MN16、MN17、MN18からなる差動型センスアンプ(中段)、MP28、MP29とMN19、MN20、MN21、MN22、MN23からなる差動型センスアンプ(後段)、二個のナンド回路からなるラッチ回路LT、更には出力バッファBUFとから構成される。Nチャネル型MOSトランジスタMN9、MN10のゲートには、グローバルビット線(RGBL、RGBLB)が接続される。Pチャネル型MOSトランジスタMP24、MP25のゲートには、接地電位VSSが接続される。読み出したデータREAD DATAは、出力バッファBUFから外部に出力される。   FIG. 4 shows in detail the configuration of the read global bit line precharge circuit RPC and the sense amplifier / latch circuit SA in FIG. The read global bit line precharge circuit RPC includes P-channel MOS transistors MP21, MP22, and MP23, and can read the read global bit lines (RGBL, RGBLB) to the “HIGH” level. The sense amplifier / latch circuit SA includes differential sense amplifiers (first stage) composed of P-channel MOS transistors MP24 and MP25 and N-channel MOS transistors MN9, MN10, MN11, MN12, and MN13, MP26, MP27, MN14, and MN15. , MN16, MN17, MN18 differential sense amplifier (middle stage), MP28, MP29 and MN19, MN20, MN21, MN22, MN23 differential sense amplifier (rear stage), latch circuit composed of two NAND circuits It is composed of an LT and an output buffer BUF. Global bit lines (RGBL, RGBLB) are connected to the gates of the N-channel MOS transistors MN9, MN10. The ground potential VSS is connected to the gates of the P-channel MOS transistors MP24 and MP25. The read data READ DATA is output to the outside from the output buffer BUF.

データ書き込み用のグローバルビット線(WGBL、WGBLB)は、Yスイッチ(YSW1〜YSWn)のNチャネル型MOSトランジスタを介してローカルビット線と接続されると共に、書き込み用グローバルビット線プリチャージ回路WPC、ライトアンプ回路WAに接続される。   The global bit lines (WGBL, WGBLB) for data writing are connected to the local bit lines via the N-channel MOS transistors of the Y switches (YSW1 to YSWn), and the write global bit line precharge circuit WPC, write Connected to the amplifier circuit WA.

図5は、図1における書き込み用グローバルビット線プリチャージ回路WPC、ライトアンプ回路WAの構成を詳細に示したものである。書き込み用グローバルビット線プリチャージ回路WPCは、Pチャネル型MOSトランジスタMP30、MP31、MP32からなり、書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)を“HIGH”レベルにプリチャージできるようになっている。ライトアンプ回路WAは、インバータ回路INV1、INV2、INV3及びMN24、MN25で構成される。書き込みデータWRITE DATAは、INV1、INV2、INV3及びMN24、MN25を介して書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)に出力される。   FIG. 5 shows the configuration of the write global bit line precharge circuit WPC and the write amplifier circuit WA in FIG. 1 in detail. The write global bit line precharge circuit WPC includes P-channel MOS transistors MP30, MP31, and MP32, and can precharge the write global bit lines (WGBL, WGBLB) to "HIGH" level. The write amplifier circuit WA includes inverter circuits INV1, INV2, INV3, MN24, and MN25. The write data WRITE DATA is output to the write global bit lines (WGBL, WGBLB) via INV1, INV2, INV3 and MN24, MN25.

図6に示すように、INV1、INV3をMN26、MN27に置き換えることも可能である。この時は、WT_ENが“HIGH”レベルになると、WGBLあるいはWGBLBのどちらか一方が“LOW”レベルにされ、反対のもう一方はプリチャージレベル(つまり“HIGH”レベル)に保たれることによってメモリセルへの書き込みを行なう。デコーダおよびワードドライバ101はいずれか1つのバンクの1つのワード線を選択する回路である。   As shown in FIG. 6, INV1 and INV3 can be replaced with MN26 and MN27. At this time, when WT_EN becomes “HIGH” level, either WGBL or WGBLB is set to “LOW” level, and the other is kept at the precharge level (ie, “HIGH” level). Write to the cell. The decoder and word driver 101 is a circuit that selects one word line of any one bank.

図7に図1の半導体記憶装置の同一アドレスへの読み出しと書き込みの連続動作時の動作波形を示す。先ず始めにデータ読み出しを行い、その後データの書き込みを行う。   FIG. 7 shows operation waveforms in continuous operation of reading and writing to the same address of the semiconductor memory device of FIG. First, data is read and then data is written.

動作を開始する前に、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)とローカルビット線(LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)は、信号線REQ(図3参照)とEQ、WEQ(図5参照)が“L”(“LOW”レベル)にされることによって、プリチャージ回路RPC,PC、WEQにより“H”(“HIGH”レベル)にプリチャージされる。また、YスイッチYSW1の制御信号RSW0を“L”にし、RSW1、RSW2、RSW3を“H”にすることにより、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)とローカルビット線(LBL0、LBLB0)を接続しておく。   Before starting the operation, read global bit lines (RGBL, RGBLB), local bit lines (LBL0, LBLB0, LBL1, LBLB1, LBL2, LBLB2, LBL3, LBLB3) and write global bit lines (WGBL, WGBLB) The signal lines REQ (see FIG. 3) and EQ and WEQ (see FIG. 5) are set to “L” (“LOW” level), so that the precharge circuits RPC, PC and WEQ make “H” (“HIGH”). Level). Also, the read global bit lines (RGBL, RGBLB) and the local bit lines (LBL0, LBLB0) are connected by setting the control signal RSW0 of the Y switch YSW1 to “L” and setting the RSW1, RSW2, RSW3 to “H”. Keep it.

読み出し動作は、まず、信号線REQ、EQが“H”にされ、プリチャージが中止され、それと同時にワード線WLが“H”にされ、プリチャージされたローカルビット線(LBL0、LBLB0)がメモリセルCELLにより放電され電位差が生じさせられる。ローカルビット線(LBL0、LBLB0)と読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)とが接続されているため、メモリセルCELLによって生じたローカルビット線(LBL0、LBLB0)の電位差が読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)に伝えられる。さらにこの電位差がセンスアンプ・ラッチ回路SAに伝えられ、センスアンプ活性化信号SA_EN(図4参照)を“H”にすることにより増幅され、信号線READ DATAにデータが出力される。   In the read operation, first, the signal lines REQ and EQ are set to “H”, the precharge is stopped, and at the same time, the word line WL is set to “H”, and the precharged local bit lines (LBL0 and LBLB0) are stored in the memory. The cell CELL is discharged and a potential difference is generated. Since the local bit lines (LBL0, LBLB0) and the read global bit lines (RGBL, RGBLB) are connected, the potential difference between the local bit lines (LBL0, LBLB0) generated by the memory cell CELL is the read global bit line ( RGBL, RGBLB). Further, this potential difference is transmitted to the sense amplifier / latch circuit SA, amplified by setting the sense amplifier activation signal SA_EN (see FIG. 4) to “H”, and data is output to the signal line READ DATA.

センスアンプに電位差が伝えられた時点で、 YスイッチYSW1の制御信号RSW0を“L”から“H”にして、 YスイッチYSW1のPチャネル型MOSトランジスタがオフにされ、ローカルビット線(LBL0、LBLB0)と読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)とが切り離される。同時に、 YスイッチYSW1の制御信号WSW0が“L”から“H”にされ、 YスイッチYSW1のNチャネル型MOSトランジスタがオンにされ、ローカルビット線(LBL0、LBLB0)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)とが接続され、書き込み動作を開始する。書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)は、読み出し動作中にライトアンプ活性化信号WT_EN(図5参照)を“H”にすることにより予め充放電を終えているので、書き込み動作が始まってからは、容量の小さいローカルビット線(LBL0、LBLB0)のみを充放電すれば、信号がメモリセルCELLに伝わり、書き込みが終了する。   When the potential difference is transmitted to the sense amplifier, the control signal RSW0 of the Y switch YSW1 is changed from "L" to "H", the P channel type MOS transistor of the Y switch YSW1 is turned off, and the local bit lines (LBL0, LBLB0) ) And the read global bit lines (RGBL, RGBLB) are separated. At the same time, the control signal WSW0 of the Y switch YSW1 is changed from “L” to “H”, the N channel type MOS transistor of the Y switch YSW1 is turned on, the local bit lines (LBL0, LBLB0) and the write global bit line (WGBL). , WGBLB) and the write operation is started. Since the write global bit lines (WGBL, WGBLB) have been charged / discharged in advance by setting the write amplifier activation signal WT_EN (see FIG. 5) to “H” during the read operation, the write operation has started. If only the small-capacity local bit lines (LBL0, LBLB0) are charged / discharged, a signal is transmitted to the memory cell CELL, and writing is completed.

書き込み終了後、ワード線WLを“L”に、制御信号RSW0を“L”に、制御信号WSW0を“L”に、信号線REQ、EQ、WEQを“L”にして、次のサイクルのために読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)とローカルビット線(LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)がプリチャージされる。読み出しと、書き込みと、プリチャージとが1サイクルで実行される。   After writing, the word line WL is set to “L”, the control signal RSW0 is set to “L”, the control signal WSW0 is set to “L”, and the signal lines REQ, EQ, and WEQ are set to “L” for the next cycle. Read global bit lines (RGBL, RGBLB), local bit lines (LBL0, LBLB0, LBL1, LBLB1, LBL2, LBLB2, LBL3, LBLB3) and write global bit lines (WGBL, WGBLB) are precharged. Reading, writing, and precharging are executed in one cycle.

図7ではプリチャージは1サイクルの最後にするように記載されているが、プリチャージは読み出しの前に行われるようにすればよい。すなわち、1サイクルの最初にプリチャージ行うように記載するものと同一である。   In FIG. 7, it is described that the precharge is performed at the end of one cycle, but the precharge may be performed before the reading. That is, it is the same as that described to precharge at the beginning of one cycle.

本実施例では、動作時にビット線についているメモリセルCELLは、グローバルビット線を用いない方法に比べて1/nしかないので、ビット線の容量が低減され、充放電が高速化される。この結果、読み出しおよび書き込み動作が高速化されるという効果もある。ビット線の容量が低減されことによって、消費電力も低減できる。   In this embodiment, the memory cell CELL attached to the bit line during operation has only 1 / n as compared with the method not using the global bit line, so that the capacity of the bit line is reduced and the charge / discharge speed is increased. As a result, there is an effect that reading and writing operations are speeded up. Power consumption can also be reduced by reducing the capacity of the bit line.

図8は、図1の半導体記憶装置のメモリマット部のメタル層のレイアウトを示したものである。データ読み出し用のグローバルビット線(RGBL、RGBLB)およびデータの書き込み用のグローバルビット線(WGBL、WGBLB)がローカルビット線4対(LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3) に1対の割合で配線されている。   FIG. 8 shows a layout of the metal layer of the memory mat portion of the semiconductor memory device of FIG. Data read global bit lines (RGBL, RGBLB) and data write global bit lines (WGBL, WGBLB) are connected to four pairs of local bit lines (LBL0, LBLB0, LBL1, LBLB1, LBL2, LBLB2, LBL3, LBLB3). They are wired at a ratio of one pair.

図9は、図8の破線ABの断面図を示したものである。ローカルビット線(LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3)は、第2層のメタル(金属配線)を用いて構成される。ワード線の抵抗を減らすための補強線WLGは、第3層のメタルを用いて構成される。グランド線VSSと電源線VDDは、第3層のメタルを用いて構成される。読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)は、第4層のメタルを用いて構成される。書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)は、第5層のメタルを用いて構成される。なお、図示されていないが、第1層のメタルはメモリセル部で使用されている。また、太線で囲まれた領域は1つのメモリセルCELLを表している。   FIG. 9 shows a cross-sectional view taken along the broken line AB in FIG. The local bit lines (LBL0, LBLB0, LBL1, LBLB1, LBL2, LBLB2, LBL3, LBLB3) are configured using a second layer of metal (metal wiring). The reinforcement line WLG for reducing the resistance of the word line is configured using a third layer metal. The ground line VSS and the power supply line VDD are configured using a third layer metal. The read global bit lines (RGBL, RGBLB) are configured using a fourth layer of metal. The write global bit lines (WGBL, WGBLB) are configured using a fifth layer metal. Although not shown, the first layer metal is used in the memory cell portion. A region surrounded by a thick line represents one memory cell CELL.

グローバルビット線(RGBL、RGBLB、WGBL、WGBLB)は、メモリセル1カラム(例えば、1対のビット線(LBL0、LBLB0))に1本の割合で形成されるため、グローバルビット線(RGBL、RGBLB、WGBL、WGBLB)の線間容量を低減して動作を高速化することが可能となる。   Since the global bit lines (RGBL, RGBLB, WGBL, WGBLB) are formed at a ratio of one to one column of memory cells (for example, a pair of bit lines (LBL0, LBLB0)), the global bit lines (RGBL, RGBLB) are formed. , WGBL, WGBLB) can be reduced to increase the operation speed.

図10に、書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)を第4層のメタルを用いて構成した場合のレイアウト及びその断面図を示す。この場合、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)が同じメタル層であるため、配線間容量Cn0は大きな値をとる。   FIG. 10 shows a layout and a cross-sectional view of the case where the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are configured using the fourth layer metal. In this case, since the read global bit lines (RGBL, RGBLB) and the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are the same metal layer, the inter-wiring capacitance Cn0 takes a large value.

図11に、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)の配線間容量Cn0が大きい場合の動作波形を示す。書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)は、読み出し動作中に予め充放電を行なうのであるが、その時、配線間容量Cn0が大きいためライトデータのクロストークが読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)に対して発生する。   FIG. 11 shows operation waveforms when the inter-wiring capacitance Cn0 between the read global bit lines (RGBL, RGBLB) and the write global bit lines (WGBL, WGBLB) is large. The write global bit lines (WGBL, WGBLB) are charged and discharged in advance during the read operation. At this time, since the inter-wiring capacitance Cn0 is large, the crosstalk of the write data causes the read global bit lines (RGBL, RGBLB). Occurs against.

読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)はメモリセルからの微弱な電圧振幅を伝達しており、書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)は電源電圧と同じ振幅を持ったライトデータを伝達しているため、クロストークが発生すると、容易に読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)上のデータが壊れ、その結果誤ったデータを出力してしまう。   The read global bit lines (RGBL, RGBLB) transmit a weak voltage amplitude from the memory cell, and the write global bit lines (WGBL, WGBLB) transmit write data having the same amplitude as the power supply voltage. Therefore, when crosstalk occurs, the data on the read global bit lines (RGBL, RGBLB) is easily broken, and as a result, erroneous data is output.

それに対し図8、9では、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)の配線層を変えているため、配線間容量Cn2はCn0よりも小さく、ライトデータのクロストークを抑えることができる。   On the other hand, in FIGS. 8 and 9, since the wiring layers of the read global bit lines (RGBL, RGBLB) and the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are changed, the interwiring capacitance Cn2 is smaller than Cn0, and the write data Crosstalk can be suppressed.

図12に、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)を第4層のメタルを用いて構成し、両者の配線ピッチを変えた場合のレイアウト及びその断面図を示す。この場合も読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)の配線間容量Cn1をCn0よりも小さくすることができるため、ライトデータのクロストークを抑えることができる。 更に、図8、9、12の実施例では配線間容量Cn2、Cn1を低減しているため、グローバルビット線の動作を高速化、低消費電力化することができる。   FIG. 12 shows a layout and a cross-section when the read global bit lines (RGBL, RGBLB) and the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are formed using the fourth layer metal, and the wiring pitch between them is changed. The figure is shown. Also in this case, since the inter-wiring capacitance Cn1 between the read global bit line (RGBL, RGBLB) and the write global bit line (WGBL, WGBLB) can be made smaller than Cn0, crosstalk of write data can be suppressed. . Further, in the embodiments of FIGS. 8, 9, and 12, the inter-wiring capacitances Cn2 and Cn1 are reduced, so that the operation of the global bit line can be speeded up and the power consumption can be reduced.

また、図8、9、12の実施例において、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)の間に書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)を構成することにより、電源電圧と同じ振幅を持ったライトデータが、図示していない隣接グローバルビット線にクロストークを発生するのを防止している。一般的に、クロストークは不必要な電位の変化(グリッチ)を発生させるため、無駄な電力を消費することになる。従って本実施例では低消費電力化も同時に達成できることになる。   8, 9 and 12, the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are formed between the read global bit lines (RGBL, RGBLB), thereby having the same amplitude as the power supply voltage. Write data prevents crosstalk from occurring in an adjacent global bit line (not shown). In general, crosstalk causes unnecessary potential change (glitch), and thus wasteful power is consumed. Therefore, in this embodiment, low power consumption can be achieved at the same time.

図8、9の実施例において、書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)の方を第5層のメタルを用いて構成している点も重要である。読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)と書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)間のクロストークは、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)の寄生容量(例えばCd0とCn2)のうち、書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)との間の容量(Cn2)の値が無視できない大きさの場合に発生する。   In the embodiments of FIGS. 8 and 9, it is also important that the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are formed using the fifth layer metal. Crosstalk between the read global bit lines (RGBL, RGBLB) and the write global bit lines (WGBL, WGBLB) is a write out of parasitic capacitances (for example, Cd0 and Cn2) of the read global bit lines (RGBL, RGBLB). This occurs when the value of the capacitance (Cn2) to the global bit line (WGBL, WGBLB) for use is not negligible.

仮に読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)を第5層のメタルを用いて構成した場合、図9におけるCd0にあたる線間容量が小さな値になり、相対的にCn2が大きな値に見えるため、ライトデータのクロストークを発生することになる。また、メモリセルとグローバルビット線間のデータの伝達という観点から見ると、メモリセルからの微弱な信号を伝達する目的を持つ読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)は、より低層のメタルを使用する必要がある。何故ならば、上層のメタルに接続するためには、ビア(メタル間コンタクト)を何度も通過しなければならないため、その抵抗値、寄生容量が動作速度を低下させ、消費電力を増大させるからである。   If the read global bit lines (RGBL, RGBLB) are configured using the fifth layer metal, the capacitance between the lines corresponding to Cd0 in FIG. 9 becomes a small value and Cn2 looks relatively large. Data crosstalk will occur. From the viewpoint of data transmission between the memory cell and the global bit line, the read global bit line (RGBL, RGBLB) having the purpose of transmitting a weak signal from the memory cell uses a lower layer metal. There is a need to. This is because, in order to connect to the upper metal layer, the via (metal contact) must be passed many times, so the resistance value and parasitic capacitance decrease the operating speed and increase the power consumption. It is.

図13に本回路技術を用いて構成したメモリのレイアウトイメージを示す。領域110はメモリアレイであり、大きく2つに分かれており、それぞれのメモリアレイは8つのバンク(BANK1〜BANK8)に分かれている。領域111はプリチャージ回路PCi、およびYスイッチYSWi(i=1〜8)であり、8つのバンク(BANK1〜BANK8)にそれぞれ隣接して配置される。また、領域113には、デコーダおよびワードドライバ101が配置される。   FIG. 13 shows a layout image of a memory configured using this circuit technology. The area 110 is a memory array, which is roughly divided into two, and each memory array is divided into eight banks (BANK1 to BANK8). A region 111 is a precharge circuit PCi and a Y switch YSWi (i = 1 to 8), and is arranged adjacent to eight banks (BANK1 to BANK8). In the region 113, a decoder and word driver 101 are arranged.

領域112には、読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路RPC、センスアンプ・ラッチ回路SA、書き込み用グローバルビット線プリチャージ回路WPCおよびライトアンプ回路WAが配置される。また、簡単のため、一組だけの読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)、書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)が図示してある。書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)は、領域111上でレイアウト的にツイストしてある。書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)をツイストしない場合、読み出し用グローバルビット線RGBLと書き込み用グローバルビット線WGBLが長い距離並走することになるため、両者の配線間容量が大きくなる。   In the region 112, a read global bit line precharge circuit RPC, a sense amplifier / latch circuit SA, a write global bit line precharge circuit WPC, and a write amplifier circuit WA are arranged. For simplicity, only one set of read global bit lines (RGBL, RGBLB) and write global bit lines (WGBL, WGBLB) are shown. The write global bit lines (WGBL, WGBLB) are twisted in layout on the region 111. When the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are not twisted, the read global bit line RGBL and the write global bit line WGBL run in parallel for a long distance, so that the capacitance between the wirings increases.

図7に示したように、書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)は読み出し動作中に予め充放電を行なうため、読み出し用グローバルビット線のどちらか一方との配線間容量が大きいと、ライトデータのクロストークの影響が大きくなってしまう。これを防止するためには、書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)が、読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)のどちらとも同じ長さだけ並走するようにレイアウトすれば良い。   As shown in FIG. 7, since the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are charged / discharged in advance during the read operation, if the interwiring capacitance with one of the read global bit lines is large, the write data The effect of crosstalk will increase. In order to prevent this, the write global bit lines (WGBL, WGBLB) may be laid out so as to run in parallel by the same length as both of the read global bit lines (RGBL, RGBLB).

図14に書き込み用グローバルビット線(WGBL、WGBLB)をツイストし、左右を入れ替える部分のレイアウトを示す。この図では中央右下側に第5層メタルのWGBLBが配置され、一旦第4層メタルに打ち替えられ、左のチャネルに配線された後、再び第5層メタルに打ち替えられる場合のレイアウトが示されている。次に現われるツイスト部では、中央右下側に第5層メタルのWGBLが配置されるだけで、図14と同じレイアウトが使用できる。   FIG. 14 shows a layout of a portion where the write global bit lines (WGBL, WGBLB) are twisted and the left and right are switched. In this figure, the WGBLB of the fifth layer metal is arranged on the lower right side of the center, and once the layout is switched to the fourth layer metal and wired to the left channel, the layout is switched to the fifth layer metal again. It is shown. In the twist portion that appears next, the same layout as that of FIG. 14 can be used only by arranging the WGBL of the fifth layer metal on the lower right side of the center.

図15は、図13における領域112と、それに隣接して置かれる領域111のレイアウトイメージを、より詳細に示している。図15の上側が、図13においてBANK8と示されているメモリアレイ側に対応している。上から順にローカルビット線プリチャージ回路PC8、YスイッチYSW8、読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路RPC、センスアンプSA、ラッチ回路LT、書き込み用グローバルビット線プリチャージ回路WPC、ライトアンプWA、出力バッファBUFがレイアウトされている。ここで、ローカルビット線プリチャージ回路PC8とYスイッチYSW8にはローカルビット線が接続されるため、メモリアレイに隣接して置かれなければならない。また、読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路RPC、センスアンプSAそしてラッチ回路LT(以下RPC、SA、LTをまとめてセンスアンプ部と呼ぶ)は、読み出し用グローバルビット線上の微弱な振幅の信号を扱うため、メモリアレイに近い側に配置する。   FIG. 15 shows the layout image of the area 112 in FIG. 13 and the area 111 placed adjacent thereto in more detail. The upper side of FIG. 15 corresponds to the memory array side indicated as BANK8 in FIG. Local bit line precharge circuit PC8, Y switch YSW8, read global bit line precharge circuit RPC, sense amplifier SA, latch circuit LT, write global bit line precharge circuit WPC, write amplifier WA, output buffer BUF in order from the top Is laid out. Here, since the local bit line is connected to the local bit line precharge circuit PC8 and the Y switch YSW8, it must be placed adjacent to the memory array. Further, the read global bit line precharge circuit RPC, the sense amplifier SA, and the latch circuit LT (hereinafter RPC, SA, and LT are collectively referred to as a sense amplifier unit) handle a signal having a weak amplitude on the read global bit line. Therefore, it is arranged on the side close to the memory array.

逆に、書き込み用グローバルビット線プリチャージ回路WPCとライトアンプWA(以下WPC、WAをまとめてライトアンプ部と呼ぶ)は、センスアンプ部よりもメモリアレイから遠い側に配置する。これは、ライトアンプ部が電源電圧と同じ振幅のライトデータを扱い、センスアンプ部にノイズ等の悪影響を与える恐れがあるためである。センスアンプ部のラッチ回路LT以降は、読み出しデータも電源電圧と同じ振幅を持つため、出力バッファはレイアウトの一番端に置いてある。こうすれば、出力バッファの先に接続される出力信号配線を短くできる。   Conversely, the write global bit line precharge circuit WPC and the write amplifier WA (hereinafter, WPC and WA are collectively referred to as a write amplifier unit) are arranged on the side farther from the memory array than the sense amplifier unit. This is because the write amplifier unit handles write data having the same amplitude as the power supply voltage, and there is a risk of adverse effects such as noise on the sense amplifier unit. Since the read data also has the same amplitude as the power supply voltage after the latch circuit LT of the sense amplifier section, the output buffer is placed at the very end of the layout. In this way, the output signal wiring connected to the tip of the output buffer can be shortened.

図16は、図15におけるローカルビット線プリチャージ回路PC8とYスイッチYSW8の、トランジスタレベルのレイアウト図である。なお、この図では簡単のためグローバルビット線一組分(ローカルビット線四組分)のみ示してある。FGはトランジスタのゲート電極を形成するポリシリコン、Lは拡散層、CONTは拡散層、あるいはポリシリコンと第1層メタルとを接続するためのコンタクト孔である。YSW8を構成しているPチャネル型MOSトランジスタとNチャネル型MOSトランジスタは、それぞれトランジスタのゲート幅方向が横になるように配置されている。   FIG. 16 is a transistor level layout diagram of local bit line precharge circuit PC8 and Y switch YSW8 in FIG. In this figure, only one set of global bit lines (four sets of local bit lines) is shown for simplicity. FG is polysilicon forming a gate electrode of the transistor, L is a diffusion layer, CONT is a diffusion layer, or a contact hole for connecting the polysilicon and the first layer metal. The P channel type MOS transistor and the N channel type MOS transistor constituting the YSW 8 are arranged so that the gate width direction of each transistor is horizontal.

図17は、Yスイッチを構成するトランジスタのゲート幅方向を縦にして配置した場合の例である。図16のレイアウトを用いるか図17のレイアウトを用いるかはYスイッチを構成するトランジスタのゲート幅サイズによって、Yスイッチ部のレイアウトの縦の長さが小さくなる方にすればよい。   FIG. 17 shows an example in which the gate width direction of the transistors constituting the Y switch is arranged vertically. Whether the layout of FIG. 16 or the layout of FIG. 17 is used may be set such that the vertical length of the layout of the Y switch portion becomes smaller depending on the gate width size of the transistors constituting the Y switch.

図18はセンスアンプSAのトランジスタレベルのレイアウトを表わしている。上から、初段センスアンプ、中段、後段センスアンプの順に並んでいる。初段のセンスアンプを構成するトランジスタは、中段、後段センスアンプを構成するトランジスタよりもゲート長を大きくしてある。これは、初段センスアンプにおける、トランジスタの製造ばらつきによるセンスアンプのオフセットを抑え、高速な読み出しを実現するためである。初段センスアンプには、メモリセルから出力される微弱な信号が入力されるため、わずかなオフセットでも読み出し時間の増大につながる。また、読み出し用グローバルビット線が接続されるNチャネル型MOSトランジスタMN9、MN10の上下には、ダミーのNチャネル型MOSトランジスタを配置してある。このトランジスタは、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極とも接地電位VSSに接続されている。このようにMN9、MN10をダミートランジスタで挟むことによって、製造時のゲート長ばらつきを抑え、センスアンプオフセットを低減することができる。また、センスアンプのレイアウトは、ローカルビット線四組に一つの割合で配置すれば良いため、中段、後段センスアンプのように、横方向に重ねて配置することが可能である。このようにすれば、センスアンプの縦方向の長さを低減することができる。   FIG. 18 shows a transistor level layout of the sense amplifier SA. From the top, the first-stage sense amplifier, the middle stage, and the subsequent-stage sense amplifier are arranged in this order. The transistors constituting the first-stage sense amplifier have a gate length larger than that of the transistors constituting the middle-stage and subsequent-stage sense amplifiers. This is to realize high-speed reading by suppressing the offset of the sense amplifier due to manufacturing variations of transistors in the first-stage sense amplifier. Since the weak signal output from the memory cell is input to the first-stage sense amplifier, even a slight offset leads to an increase in read time. Dummy N-channel MOS transistors are arranged above and below the N-channel MOS transistors MN9 and MN10 to which the read global bit line is connected. In this transistor, the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode are all connected to the ground potential VSS. Thus, by sandwiching MN9 and MN10 with the dummy transistors, it is possible to suppress variations in gate length during manufacturing and to reduce the sense amplifier offset. In addition, the layout of the sense amplifiers may be arranged at a ratio of one for each of the four sets of local bit lines. Therefore, the sense amplifiers can be arranged in the horizontal direction like the middle stage and the subsequent stage sense amplifiers. In this way, the vertical length of the sense amplifier can be reduced.

図19は初段センスアンプのメタル層のレイアウトを表わしている。第4層メタルで構成された読み出し用グローバルビット線(RGBL、RGBLB)に直交する形で、電源線VDD、接地線VSS、センスアンプ活性化信号SA_ENは第3層メタルで構成されている。 なお本実施例では、データ読み出し用のグローバルビット線(RGBL、RGBLB)およびデータの書き込み用のグローバルビット線(WGBL、WGBLB)がローカルビット線四組(LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3) に一組の割合構成されているが、ローカルビット線八組に一組の割合でも良いし、二組に一組の割合であってもよい。   FIG. 19 shows the layout of the metal layer of the first-stage sense amplifier. The power supply line VDD, the ground line VSS, and the sense amplifier activation signal SA_EN are formed of a third layer metal so as to be orthogonal to the read global bit lines (RGBL, RGBLB) formed of the fourth layer metal. In this embodiment, the global bit lines for data reading (RGBL, RGBLB) and the global bit lines for data writing (WGBL, WGBLB) are four sets of local bit lines (LBL0, LBLB0, LBL1, LBLB1, LBL2, LBLB2). , LBL3, and LBLB3), a set ratio may be set for eight sets of local bit lines, or a set ratio for two sets.

<実施例2>
図20は、実施例1で述べた本発明に係る半導体記憶装置をキャッシュメモリのデータアレイとして用いたダイレクトマップ方式のキャッシュメモリのブロック図である。キャッシュメモリ200は、半導体集積回路製造技術を用いて単結晶シリコンのような1個の半導体基板に形成される。キャッシュデータアレイ124は、12ビット長のアドレスバス122に接続されている。また、書き込みデータは32ビット長の書き込みデータ用バス120、あるいは32ビット長のメインメモリ用データバス129から選択的に供給され、読み出しデータは32ビット長の読み出しデータ用バス121、あるいはリードバッファ128に出力する。キャッシュデータアレイ124へのデータの入出力は32ビット幅で行われる。
<Example 2>
FIG. 20 is a block diagram of a direct-mapped cache memory using the semiconductor memory device according to the present invention described in the first embodiment as a data array of the cache memory. The cache memory 200 is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon using a semiconductor integrated circuit manufacturing technique. The cache data array 124 is connected to an address bus 122 having a 12-bit length. Write data is selectively supplied from a 32-bit write data bus 120 or a 32-bit main memory data bus 129, and read data is read from a 32-bit read data bus 121 or a read buffer 128. Output to. Data input / output to / from the cache data array 124 is performed with a 32-bit width.

リードバッファ128は、キャッシュデータアレイ124から読み出したデータを一時保存するために使われ、例えば32ビット幅のレジスタで構成される。セレクタ131は、キャッシュデータアレイ124に書き込みデータ用バス120からのデータを書き込むのか、メインメモリ用データバス129からのデータを書き込むのかを選択する。セレクタ131は、制御信号134によって制御される。セレクタ132は、メインメモリ用データバス129に、キャッシュデータアレイ124から読み出したデータ135を出力するのか、リードバッファ128のデータを出力するのかを選択する。セレクタ132は、制御信号133によって制御される。   The read buffer 128 is used for temporarily storing data read from the cache data array 124, and is configured of a 32-bit width register, for example. The selector 131 selects whether to write data from the write data bus 120 to the cache data array 124 or to write data from the main memory data bus 129. The selector 131 is controlled by a control signal 134. The selector 132 selects whether to output the data 135 read from the cache data array 124 or the data of the read buffer 128 to the main memory data bus 129. The selector 132 is controlled by a control signal 133.

キャッシュタグアレイ123は、アドレスバス122からタグアドレスを受け取って、アドレス130を比較器125に出力する。比較器125はキャッシュタグアレイ123から受け取ったアドレス130と図示されていないメモリ管理ユニットのアドレス変換バッファTLBから受け取った物理アドレス136を比較し、一致した場合はヒット信号126に“H”(ヒット)を出力し、制御回路127に送る。一致しない場合はヒット信号126に“L”(ミス)を出力し、制御回路127に送る。制御回路127はセレクタ131とセレクタ132を、それぞれ制御信号134および制御信号133で制御する。   The cache tag array 123 receives the tag address from the address bus 122 and outputs the address 130 to the comparator 125. The comparator 125 compares the address 130 received from the cache tag array 123 with the physical address 136 received from the address translation buffer TLB of the memory management unit (not shown). If they match, the hit signal 126 is set to “H” (hit). Is sent to the control circuit 127. If they do not match, “L” (miss) is output to the hit signal 126 and sent to the control circuit 127. The control circuit 127 controls the selector 131 and the selector 132 with a control signal 134 and a control signal 133, respectively.

図21に、図20のキャッシュメモリ200に対し連想ライト動作を行ない、キャッシュミスを起こした場合の動作波形を示す。   FIG. 21 shows operation waveforms when an associative write operation is performed on the cache memory 200 of FIG. 20 and a cache miss occurs.

連想ライト時には、アドレスバス122からアドレスを、書き込みデータ用バス120から書き込みデータをそれぞれ受け取って、リカバリバッファ128にメモリセルのデータを読み出してからメモリセルにデータを書き込む。連想ライト動作が終了した時点で、ヒット信号126も確定し、書き込みが許可(ヒット)であったか、不許可(ミス)であったか確定する。ヒット信号126が「ヒット」である場合は、問題なく次の処理を実行できるが、ヒット信号が「ミス」を示している場合、キャッシュデータアレイ124の該当エントリをメインメモリに書き戻す必要が生じる。この場合に以下の書き戻し処理をする必要がある。   At the time of associative writing, the address is received from the address bus 122 and the write data is received from the write data bus 120, and the data of the memory cell is read into the recovery buffer 128 and then the data is written into the memory cell. When the associative write operation is completed, the hit signal 126 is also determined, and it is determined whether writing is permitted (hit) or not permitted (miss). When the hit signal 126 is “hit”, the next process can be executed without any problem. However, when the hit signal indicates “miss”, the corresponding entry of the cache data array 124 needs to be written back to the main memory. . In this case, it is necessary to perform the following write-back processing.

書き戻し処理は、リードバッファ128のデータを選択するようにセレクタ132を制御することにより、リードバッファ128のデータをメインメモリ用バスに出力し、図示されていないメインメモリに対して書き込み要求を発行する。しかしながら、通常ヒット信号126が「ミス」を示す可能性は小さいので、書き戻し処理はほとんど行う必要がない。従って通常は、連想ライト動作は1サイクルで終了することになる。   In the write-back process, the selector 132 is controlled to select the data in the read buffer 128 to output the data in the read buffer 128 to the main memory bus and issue a write request to the main memory not shown. To do. However, since the possibility that the normal hit signal 126 indicates “miss” is small, almost no write back processing is required. Therefore, normally, the associative write operation is completed in one cycle.

従来の連想ライト動作はヒット信号が確定してから書き込みを行っているので、連想ライトが終了するまでに2サイクルかかっていた。しかし、本実施例では、従来方式に比べて半分のストア処理時間で済むことになる。すなわち、マイクロプロセッサのパイプラインのメモリアクセスステージも1サイクルで済み、パイプラインの流れの乱れもなく高速性能の向上が図れる。   Since the conventional associative write operation performs writing after the hit signal is confirmed, it takes two cycles to complete the associative write. However, in this embodiment, half the store processing time is required as compared with the conventional method. That is, the memory access stage of the microprocessor pipeline is only one cycle, and the high-speed performance can be improved without disturbing the pipeline flow.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。     The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、書き込みデータの読み出しデータへのクロストークを低減し、読み出しと書き込みを同一サイクルで行なうメモリを実現することができ、更には一組のグローバルビット線を複数のローカルビット線が共有する構成をとることによって面積を低減することができる。   In other words, it is possible to reduce the crosstalk of the write data to the read data, to realize a memory in which reading and writing are performed in the same cycle, and a configuration in which a plurality of local bit lines share a set of global bit lines. By taking it, the area can be reduced.

本発明に係る半導体記憶装置の回路図。1 is a circuit diagram of a semiconductor memory device according to the present invention. 図1の記憶装置のセルの回路図。FIG. 2 is a circuit diagram of a cell of the memory device in FIG. 1. グローバルビット線をローカルビット線4組に対して1組形成した場合のYスイッチおよびローカルビット線プリチャージ回路の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a Y switch and a local bit line precharge circuit when one global bit line is formed for four sets of local bit lines. センスアンプ及び読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路の回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a sense amplifier and a read global bit line precharge circuit. ライトアンプの回路図。The circuit diagram of a write amplifier. ライトアンプの変形例の回路図。The circuit diagram of the modification of a write amplifier. 図1の実施例の動作波形図。FIG. 2 is an operation waveform diagram of the embodiment of FIG. メモリマット部のレイアウトの平面図。The top view of the layout of a memory mat part. メモリマット部のレイアウトの断面図。Sectional drawing of the layout of a memory mat part. ライトデータのクロストークが発生しやすいメモリマット部のレイアウトの二面図。FIG. 5 is a two-side view of a layout of a memory mat portion in which write data crosstalk is likely to occur. ライトデータのクロストークにより読み出しデータが破壊される場合の動作波形図。FIG. 6 is an operation waveform diagram when read data is destroyed due to crosstalk of write data. メモリマット部のレイアウト二面図。The layout two views of a memory mat part. 本発明を適用した記憶装置の全体レイアウト平面図。1 is an overall layout plan view of a storage device to which the present invention is applied. ビット線をツイストする場合のレイアウト平面図。The layout plan view when twisting the bit line. センスアンプ部、ライトアンプ部のレイアウト図。The layout diagram of a sense amplifier part and a write amplifier part. Yスイッチのレイアウト図。The layout diagram of a Y switch. Yスイッチの他のレイアウト図。Another layout diagram of the Y switch. センスアンプのレイアウト図。The layout diagram of a sense amplifier. 初段センスアンプのレイアウト図。The layout diagram of the first stage sense amplifier. 本発明の他の実施例のキャッシュメモリを表わすブロック図。The block diagram showing the cache memory of the other Example of this invention. 図20の動作波形図。FIG. 21 is an operation waveform diagram of FIG. 20.

符号の説明Explanation of symbols

101……デコーダおよびワードドライバ
110……メモリアレイ
111……プリチャージ回路、Yスイッチ回路
112……センスアンプ部、ライトアンプ部
113……デコーダおよびワードドライバ
LBL0、LBLB0、LBL1、LBLB1、LBL2、LBLB2、LBL3、LBLB3……ローカルビット線120……書き込みデータ用バス121……読み出しデータ用バス122……アドレスバス123……キャッシュタグアレイ124……キャッシュデータアレイ125……比較器126……ヒット信号127……制御回路128……リードバッファ129……メインメモリ用バス130……キャッシュタグアレイからの出力131……キャッシュデータアレイへの書き込みデータセレクタ132……メインメモリ用バスへの出力データセレクタ133……セレクタ132制御信号134……セレクタ131制御信号135……キャッシュデータアレイからの読み出しデータ136……物理アドレス
WGBL、WGBLB……書き込み用グローバルビット線
RGBL、RGBLB……読み出し用グローバルビット線
MN……Nチャネル型MOSトランジスタ
MP……Pチャネル型MOSトランジスタ
INV……インバータ回路
CELL……メモリセル
WL……ワード線
N、NB……メモリセル記憶ノード
EQ、REQ、WEQ……プリチャージ回路制御信号
RSW0、RSW1、RSW2、RSW3……YSWのP型MOSトランジスタを制御する信号
WSW0、WSW1、WSW2、WSW3……YSWのN型MOSトランジスタを制御する信号
BANK1、BANKn ……バンクPC1、PCn……プリチャージ回路
YSW1、YSWn……Yスイッチ
SA……センスアンプ
SA_EN……センスアンプ活性化信号
WA……ライトアンプ
WT_EN……ライトアンプ活性化信号RPC……読み出し用グローバルビット線プリチャージ回路WPC……書き込み用グローバルビット線プリチャージ回路WLG……ワード線の補強線
VSS……接地線
VDD……電源線
READ DATA……読み出しデータ
WRITE DATA……書き込みデータ。
101... Decoder and word driver 110... Memory array 111... Precharge circuit, Y switch circuit 112... Sense amplifier unit, write amplifier unit 113. , LBL 3, LBLB 3 ...... Local bit line 120 ...... Write data bus 121 ...... Read data bus 122 ...... Address bus 123 ...... Cache tag array 124 ...... Cache data array 125 ...... Comparator 126 ...... Hit signal 127 ... Control circuit 128 ... Read buffer 129 ... Main memory bus 130 ... Output from the cache tag array 131 ... Write data selector 132 to the cache data array ... ... to the main memory bus Force data selector 133... Selector 132 control signal 134... Selector 131 control signal 135... Read data 136 from the cache data array... Physical address WGBL, WGBLB .. write global bit lines RGBL, RGBLB. Bit line MN ... N-channel MOS transistor MP ... P-channel MOS transistor INV ... Inverter circuit CELL ... Memory cell WL ... Word line N, NB ... Memory cell storage nodes EQ, REQ, WEQ ... Pre Charge circuit control signals RSW0, RSW1, RSW2, RSW3... Signals SWW0, WSW1, WSW2, WSW3... For controlling YSW P-type MOS transistors. Kn ... Bank PC1, PCn ... Precharge circuit YSW1, YSWn ... Y switch SA ... Sense amplifier SA_EN ... Sense amplifier activation signal WA ... Write amplifier WT_EN ... Write amplifier activation signal RPC ... For reading Global bit line precharge circuit WPC …… Write global bit line precharge circuit WLG …… Word line reinforcement line VSS …… Ground line VDD …… Power supply line READ DATA …… Read data WRITE DATA …… Write data.

Claims (9)

センスアンプに接続されるセンス用グローバルビット線と、
ライトアンプに接続されるライト用グローバルビット線と、
複数のワード線と、複数のビット線と、前記ワード線とビット線に接続されるメモリセルとを有する矩形状の第1の領域と、
前記センス用およびライト用グローバルビット線の少なくとも一つと前記ビット線とを選択的に接続する選択回路が配置される矩形状の第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域を1つの組とし、前記組を複数有するメモリバンクと、
前記センスアンプと前記ライトアンプとを有する第3領域とを有する半導体記憶装置において、
前記選択回路は、前記第1の領域の一辺に沿う第1方向に沿って配置され、
前記センス用グローバルビット線とライト用グローバルビット線とは、前記第1方向に直交する方向に前記第1と第2の領域を横断し、
前記メモリバンクは、前記センス用グローバルビット線とライト用グローバルビット線が延びる方向に沿って配置され、
前記メモリバンク列の一端に、前記第3の領域が設けられ、
前記センスアンプは前記ライトアンプよりも前記メモリバンク列に近く配置される半導体記憶装置。
Sense global bit line connected to the sense amplifier,
A write global bit line connected to the write amplifier;
A rectangular first region having a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and memory cells connected to the word lines and the bit lines;
A rectangular second region in which a selection circuit for selectively connecting at least one of the sense and write global bit lines and the bit line is disposed;
The first area and the second area as one set, and a memory bank having a plurality of the sets;
In a semiconductor memory device having a third region having the sense amplifier and the write amplifier,
The selection circuit is disposed along a first direction along one side of the first region,
The sense global bit line and the write global bit line cross the first and second regions in a direction orthogonal to the first direction,
The memory bank is disposed along a direction in which the sense global bit line and the write global bit line extend,
The third region is provided at one end of the memory bank column,
A semiconductor memory device in which the sense amplifier is arranged closer to the memory bank column than the write amplifier.
前記センスアンプは前記メモリバンク列に近い側から、初段、中段、後段のセンスアンプ回路よりなり、
前記初段のセンスアンプ回路を構成するトランジスタのゲート長は、
前記中段及び後段のセンスアンプ回路を構成するトランジスタのゲート長より大きい請求項1記載の半導体記憶装置。
The sense amplifier is composed of a sense amplifier circuit in the first stage, the middle stage, and the latter stage from the side close to the memory bank column,
The gate length of the transistors constituting the first stage sense amplifier circuit is:
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device has a gate length longer than that of transistors constituting the middle-stage and subsequent-stage sense amplifier circuits.
前記初段のセンスアンプ回路は、
ゲート電極とソース電極とドレイン電極とが接地電位に接続されるダミートランジスタを含む請求項2記載の半導体記憶装置。
The first stage sense amplifier circuit is:
3. The semiconductor memory device according to claim 2, further comprising a dummy transistor having a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode connected to a ground potential.
前記中段または後段のセンスアンプ回路を構成するトランジスタは、前記センス用グローバルビット線とライト用グローバルビット線の延びる方向にソース、ゲート、ドレインが並ぶ請求項2または請求項3記載の半導体記憶装置。   4. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein in the transistor constituting the middle-stage or subsequent-stage sense amplifier circuit, a source, a gate, and a drain are arranged in a direction in which the sense global bit line and the write global bit line extend. 前記選択回路は、リード用選択スイッチとライト用選択スイッチを含み、
前記リード用選択スイッチは、前記ライト用選択スイッチよりも前記第1の領域に近く配置されている請求項1乃至4のうちのいずれかに記載の半導体記憶装置。
The selection circuit includes a selection switch for reading and a selection switch for writing,
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the read selection switch is disposed closer to the first region than the write selection switch. 6.
前記ライト用グローバルビット線は2本平行して配置して有り、周期的に左右の位置がクロスする請求項1乃至5のうちのいずれかに記載の半導体記憶装置。   6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the two write global bit lines are arranged in parallel, and the left and right positions cross periodically. 前記第2の領域において、前記ライト用グローバルビット線がクロスする請求項6記載の半導体記憶装置。   7. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein said write global bit line crosses in said second region. 1つの前記組において、前記ライト用グローバルビット線がクロスする箇所が
、前記組に含まれる第2領域の選択回路より前記組に含まれる第1の領域に近い場合、
前記1つの組に隣接する他の組に含まれる前記第2の領域において、前記ライト用グローバルビット線がクロスする箇所は、前記組に含まれる第2領域の前記選択回路より前記組に含まれる前記第1の領域に遠くなるように構成される請求項7記載の半導体記憶装置。
In one set, when the location where the write global bit line crosses is closer to the first region included in the set than the selection circuit of the second region included in the set,
In the second region included in the other set adjacent to the one set, the location where the write global bit line crosses is included in the set by the selection circuit in the second region included in the set. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein the semiconductor memory device is configured to be far from the first region.
ライト用グローバルビット線と、
リード用グローバルビット線と、
複数のワード線と複数のビット線と前記ワード線とビット線に接続されるメモリセルとを有する第1領域と、
前記ライト用グローバルビット線と前記リード用グローバルビット線と、前記複数のビット線とを接続する選択回路を有する第2領域と、
前記第1領域と前記第2領域を1つの組とし、前記組を複数有するメモリバンクと、
前記ライト用グローバルビット線に接続されるライトアンプと前記リード用グローバルビット線に接続されるセンスアンプとを具備する第3領域とを有する半導体記憶装置において、
前記ライト用グローバルビット線と前記リード用グローバルビット線とは、前記ビット線が伸びる第1方向に沿って前記メモリバンクを横断し、
前記第3領域は、前記メモリバンクのうち、前記第1方向と交差する端に配置され、
前記センスアンプは、前記メモリセルからの情報を増幅し、
前記ライト用グローバル線と、前記リード用グローバル線は、動作する期間が重なる半導体記憶装置。

A global bit line for writing,
A global bit line for reading,
A first region having a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and memory cells connected to the word lines and the bit lines;
A second region having a selection circuit for connecting the write global bit line, the read global bit line, and the plurality of bit lines;
The first area and the second area as one set, and a memory bank having a plurality of the sets;
In a semiconductor memory device having a third region including a write amplifier connected to the write global bit line and a sense amplifier connected to the read global bit line,
The write global bit line and the read global bit line cross the memory bank along a first direction in which the bit line extends,
The third region is disposed at an end of the memory bank that intersects the first direction,
The sense amplifier amplifies information from the memory cell,
A semiconductor memory device in which the write global line and the read global line overlap in operating periods.

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