JP2009266329A - Static ram - Google Patents
Static ram Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009266329A JP2009266329A JP2008116591A JP2008116591A JP2009266329A JP 2009266329 A JP2009266329 A JP 2009266329A JP 2008116591 A JP2008116591 A JP 2008116591A JP 2008116591 A JP2008116591 A JP 2008116591A JP 2009266329 A JP2009266329 A JP 2009266329A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sense amplifier
- potential
- bit line
- amplifier activation
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、メモリセルから読み出された電圧を増幅するセンスアンプの起動タイミングを最適タイミングに制御するセンスアンプ起動タイミング制御回路を有するスタティックRAM(static random access memory.以下、SRAMという)に関する。 The present invention relates to a static random access memory (hereinafter referred to as SRAM) having a sense amplifier activation timing control circuit that controls the activation timing of a sense amplifier that amplifies a voltage read from a memory cell to an optimum timing.
図8は従来のSRAMの一例の一部分を示す回路図である。図8中、1はメモリセル、WLはワード線、BL、BLxはビット線、DB、DBxはデータバス、2はセンスアンプ、3はセンスアンプ起動タイミング制御回路、4はセンスアンプ起動信号生成回路である。 FIG. 8 is a circuit diagram showing a part of an example of a conventional SRAM. In FIG. 8, 1 is a memory cell, WL is a word line, BL and BLx are bit lines, DB and DBx are data buses, 2 is a sense amplifier, 3 is a sense amplifier activation timing control circuit, and 4 is a sense amplifier activation signal generation circuit. It is.
メモリセル1は、記憶媒体としてCMOSインバータ5、6をクロス接続したフリップフロップ7を有している。CMOSインバータ5、6において、8、9はPMOSトランジスタ、10、11はNMOSトランジスタである。また、12、13は転送ゲートをなすNMOSトランジスタである。
The
センスアンプ2は、PMOSトランジスタ14、15と、NMOSトランジスタ16〜18とを有している。PMOSトランジスタ14、15及びPMOSトランジスタ16、17はラッチ型アンプとして動作するものである。NMOSトランジスタ18は、センスアンプ起動信号SAEによりON、OFFが制御されるものである。
The
ここで、センスアンプ起動信号SAEがLレベルのときは、NMOSトランジスタ18はOFFとなり、センスアンプ2は非活性状態となる。これに対して、センスアンプ起動信号SAEがHレベルのときは、NMOSトランジスタ18はONとなり、センスアンプ2は活性状態となる。
Here, when the sense amplifier activation signal SAE is at L level, the
センスアンプ起動タイミング制御回路3は、センスアンプ起動タイミング信号STCLKを生成するものである。センスアンプ起動信号生成回路4は、センスアンプ起動タイミング制御回路3が出力するセンスアンプ起動タイミング信号STCLKを受けてセンスアンプ起動信号SAEを生成するものである。
The sense amplifier activation
図9はセンスアンプ起動タイミング制御回路3の構成を示す回路図である。図9中、20はセルフリセット回路、21はセルフリセット回路20の出力信号OUTを反転してセンスアンプ起動タイミング信号STCLKを出力するインバータである。
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the sense amplifier activation
セルフリセット回路20において、DWLLはダミーワード線、DBLはダミービット線、22は電源電圧VDDを供給するVDD電源線、23はPMOSトランジスタ、24はインバータ、25−1、25−Nはレプリカセルである。レプリカセル25−2〜25−(N−1)は図示を省略している。レプリカセル25−1〜25−Nは、メモリセル1が有するトランジスタと同一サイズのトランジスタを使用して構成されたものである。
In the self-
PMOSトランジスタ23は、ダミービット線DBLの電位を電源電位VDDにプリチャージするものであり、ソースをVDD電源線22に接続し、ドレインをダミービット線DBLに接続し、ゲートをダミーワード線DWLLに接続している。インバータ24は、ダミービット線DBLの電位変化を検出してダミービット線電位検出信号OUTを出力するものであり、そのスレッショルド電位を0.5×VDDとするものである。
The
レプリカセル25−1は、記憶媒体としてCMOSインバータ26−1、27−1をクロス接続してなるフリップフロップ28−1を有している。CMOSインバータ26−1、27−1において、29−1、30−1はPMOSトランジスタ、31−1、32−1はNMOSトランジスタである。 The replica cell 25-1 has a flip-flop 28-1 formed by cross-connecting CMOS inverters 26-1 and 27-1 as a storage medium. In the CMOS inverters 26-1 and 27-1, 29-1 and 30-1 are PMOS transistors, and 31-1 and 32-1 are NMOS transistors.
また、33−1、34−1は転送ゲートをなすNMOSトランジスタである。NMOSトランジスタ33−1は、ソースをダミービット線DBLに接続し、ドレインを記憶ノード35−1に接続し、ゲートをダミーワード線DWLLに接続している。NMOSトランジスタ34−1は、ソースを開放とし、ドレインを記憶ノード36−1に接続し、ゲートをダミーワード線DWLLに接続している。 Reference numerals 33-1 and 34-1 are NMOS transistors forming transfer gates. The NMOS transistor 33-1 has a source connected to the dummy bit line DBL, a drain connected to the storage node 35-1, and a gate connected to the dummy word line DWLL. The NMOS transistor 34-1 has an open source, a drain connected to the storage node 36-1, and a gate connected to the dummy word line DWLL.
また、記憶ノード36−1は、VDD電源線に接続されている。したがって、電源投入後、レプリカセル25−1においては、常に、PMOSトランジスタ29−1はOFF、NMOSトランジスタ31−1はON、PMOSトランジスタ30−1はON、NMOSトランジスタ32−1はOFFとなる。 The storage node 36-1 is connected to the VDD power supply line. Therefore, after the power is turned on, in the replica cell 25-1, the PMOS transistor 29-1 is always OFF, the NMOS transistor 31-1 is ON, the PMOS transistor 30-1 is ON, and the NMOS transistor 32-1 is OFF.
レプリカセル25−Nは、記憶媒体としてCMOSインバータ26−N、27−Nをクロス接続してなるフリップフロップ28−Nを有している。CMOSインバータ26−N、27−Nにおいて、29−N、30−NはPMOSトランジスタ、31−N、32−NはNMOSトランジスタである。 The replica cell 25-N has a flip-flop 28-N formed by cross-connecting CMOS inverters 26-N and 27-N as a storage medium. In the CMOS inverters 26-N and 27-N, 29-N and 30-N are PMOS transistors, and 31-N and 32-N are NMOS transistors.
また、33−N、34−Nは転送ゲートをなすNMOSトランジスタである。NMOSトランジスタ33−Nは、ソースをダミービット線DBLに接続し、ドレインを記憶ノード35−Nに接続し、ゲートをダミーワード線DWLLに接続している。NMOSトランジスタ34−Nは、ソースを開放とし、ドレインを記憶ノード36−Nに接続し、ゲートをダミーワード線DWLLに接続している。 33-N and 34-N are NMOS transistors forming transfer gates. The NMOS transistor 33-N has a source connected to the dummy bit line DBL, a drain connected to the storage node 35-N, and a gate connected to the dummy word line DWLL. The NMOS transistor 34-N has an open source, a drain connected to the storage node 36-N, and a gate connected to the dummy word line DWLL.
また、記憶ノード36−Nは、VDD電源線に接続されている。したがって、電源投入後、レプリカセル25−Nにおいては、常に、PMOSトランジスタ29−NはOFF、NMOSトランジスタ31−NはON、PMOSトランジスタ30−NはON、NMOSトランジスタ32−NはOFFとなる。 The storage node 36-N is connected to the VDD power supply line. Therefore, after the power is turned on, in the replica cell 25-N, the PMOS transistor 29-N is always OFF, the NMOS transistor 31-N is ON, the PMOS transistor 30-N is ON, and the NMOS transistor 32-N is OFF.
図示しないレプリカセル25−2〜25−(N−1)も、レプリカセル25−1、25−Nと同様に構成され、レプリカセル25−1、25−Nと同様にダミーワード線DWLL及びダミービット線DBLに接続される。 The replica cells 25-2 to 25- (N-1) not shown are also configured in the same manner as the replica cells 25-1 and 25-N, and the dummy word lines DWLL and dummy cells are configured in the same manner as the replica cells 25-1 and 25-N. Connected to the bit line DBL.
図10はセンスアンプ起動タイミング制御回路3の動作を示す波形図である。(A)はダミービット線DWLLの電位、(B)はダミービット線DBLの電位、(C)はセルフリセット回路20が出力するダミービット線電位検出信号OUT、(D)はセンスアンプ起動タイミング制御回路3が出力するセンスアンプ起動タイミング信号STCLKを示している。
FIG. 10 is a waveform diagram showing the operation of the sense amplifier activation
ここで、ダミーワード線DWLLの電位がLレベルである場合、PMOSトランジスタ23はONとなっており、NMOSトランジスタ33−1〜33−NはOFFとなっている。この結果、ダミービット線DBLはPMOSトランジスタ23を介して充電されており、ダミービット線DBLの電位は電源電位VDD、ダミービット線電位検出信号OUTはLレベル、センスアンプ起動タイミング信号STCLKはHレベルになっている。
Here, when the potential of the dummy word line DWLL is at L level, the
この状態から、ダミーワード線DWLLの電位をHレベルにすると、PMOSトランジスタ23はOFF、NMOSトランジスタ33−1〜33−NはONとなる。この結果、レプリカセル25−i(但し、i=1、2、…、Nである。)においては、ダミービット線DBLからNMOSトランジスタ33−i、31−iを介して接地側に電流が流れ、ダミービット線DBLの電位は接地電位0Vに向かって下降し始める。その後、ダミービット線DBLの電位がインバータ24のスレッショルド電位(0.5×VDD)に達すると、ダミービット線電位検出信号OUTはHレベル、センスアンプ起動信号STCLKはLレベルとなる。
From this state, when the potential of the dummy word line DWLL is set to H level, the
その後、ダミーワード線DWLLの電位をLレベルに戻すと、PMOSトランジスタ23はON、NMOSトランジスタ33−1〜33−NはOFFとなる。この結果、ダミービット線DBLはPMOSトランジスタ23を介して充電され、ダミービット線DBLの電位は電源電位VDDに向かって上昇する。その後、ダミービット線DBLの電位がインバータ24のスレッショルド電位に達すると、ダミービット線電位検出信号OUTはLレベル、センスアンプ起動タイミング信号STCLKはHレベルに戻る。
Thereafter, when the potential of the dummy word line DWLL is returned to the L level, the
図11はセンスアンプ起動信号生成回路4の構成を示す回路図である。図11中、38はインバータ、39は遅延回路、40はNAND回路、41はインバータである。インバータ38はセンスアンプ起動タイミング信号OUTを反転するものである。遅延回路39は、センスアンプ起動タイミング信号STCLKを遅延するものであり、インバータを縦列接続して構成されている。NAND回路40は、インバータ38の出力信号と遅延回路39の出力信号とをNAND処理するものである。インバータ41はNAND回路40の出力信号を反転してセンスアンプ起動信号SAEを出力するものである。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of the sense amplifier activation
図12はセンスアンプ起動信号生成回路4の動作を示す波形図である。(A)はセンスアンプ起動タイミング信号STCLK、(B)はインバータ38の出力信号、(C)は遅延回路39の出力信号、(D)はNAND回路40の出力信号、(E)はセンスアンプ起動信号SAEを示している。
FIG. 12 is a waveform diagram showing the operation of the sense amplifier activation
ここで、センスアンプ起動タイミング信号STCLKがHレベルである場合、インバータ38の出力信号はLレベル、遅延回路39の出力信号はHレベル、NAND回路40の出力信号はHレベル、センスアンプ起動信号SAEはLレベルとなる。
When the sense amplifier activation timing signal STCLK is at H level, the output signal of the
この状態から、センスアンプ起動タイミング信号STCLKがLレベルになると、インバータ38の出力信号はHレベルとなり、NAND回路40の出力信号はLレベル、センスアンプ起動信号SAEはHレベルとなる。その後、遅延回路39の遅延時間が経過すると、遅延回路39の出力信号はLレベルになる。この結果、NAND回路40の出力信号はHレベルとなり、センスアンプ起動信号SAEはLレベルに戻る。
From this state, when the sense amplifier activation timing signal STCLK becomes L level, the output signal of the
即ち、センスアンプ起動信号生成回路4は、センスアンプ起動タイミング信号STCLKがHレベルからLレベルに遷移すると、センスアンプ起動信号SAEをHレベルにし、一定時間だけセンスアンプ起動信号SAEをHレベルとすることにより、センスアンプ起動信号SAEのHレベル期間だけセンスアンプ2を活性状態にするというものである。
That is, when the sense amplifier activation timing signal STCLK transitions from the H level to the L level, the sense amplifier activation
図13は図8に示す従来のSRAMのメモリセル1からのデータリード時の動作例を示す波形図である。図13はメモリセル1が“0”を記憶している場合、即ち、メモリセル1では、PMOSトランジスタ8がOFF、NMOSトランジスタ10がON、PMOSトランジスタ9がON、NMOSトランジスタ11がOFFとされ、記憶ノード43の電位が接地電位0V、記憶ノード44の電位が電源電位VDDとされている場合を例にしている。
FIG. 13 is a waveform diagram showing an operation example when data is read from the
(A)はワード線WLの電位、(B)はビット線BL、BLxの電位、(C)はデータバスDB、DBxの電位、(D)はダミーワード線DWLLの電位、(E)はダミービット線DBLの電位、(F)はセンスアンプ起動タイミング信号STCLK、(G)はセンスアンプ起動信号SAEを示している。なお、図13(D)、(E)、(F)はそれぞれ図10(A)、(B)、(D)に対応し、図13(F)、(G)はそれぞれ図12(A)、(E)に対応している。 (A) is the potential of the word line WL, (B) is the potential of the bit lines BL and BLx, (C) is the potential of the data buses DB and DBx, (D) is the potential of the dummy word line DWLL, and (E) is the dummy. The potential of the bit line DBL, (F) shows the sense amplifier activation timing signal STCLK, and (G) shows the sense amplifier activation signal SAE. 13 (D), (E), and (F) correspond to FIGS. 10 (A), (B), and (D), respectively, and FIGS. 13 (F) and (G) each correspond to FIG. 12 (A). , (E).
図8に示す従来のSRAMにおいては、リード時にメモリセルが選択される前には、ビット線BL、BLxとデータバスDB、DBxとは図示しないコラム選択回路により電気的に非接続とされた状態で、ビット線BL、BLx及びデータバスDB、DBxはそれぞれ電源電位VDDにプリチャージされている。そして、例えば、メモリセル1が選択される場合には、ワード線WL及びダミーワード線DWLLが同時にHレベルにされると共に、コラム選択回路を介してビット線BL、BLx及びデータバスDB、DBxとが電気的に接続される。
In the conventional SRAM shown in FIG. 8, before the memory cell is selected at the time of reading, the bit lines BL and BLx and the data buses DB and DBx are electrically disconnected by a column selection circuit (not shown). Thus, the bit lines BL and BLx and the data buses DB and DBx are each precharged to the power supply potential VDD. For example, when the
ここで、ワード線WLがHレベルとされることから、メモリセル1の転送ゲートをなすNMOSトランジスタ12、13はONとなる。この場合、NMOSトランジスタ10はONとなっているので、ビット線BLからNMOSトランジスタ12、10を介して接地側に電流が流れ始め、ビット線BLの電位は、接地電位0Vに向かって下降し始める。したがって、また、データバスDBの電位も接地電位0Vに向かって下降し始める。
Here, since the word line WL is set to the H level, the
他方、NMOSトランジスタ11はOFFとなっているので、ビット線BLxからNMOSトランジスタ13、11を介して接地側に電流が流れることはなく、ビット線BLxの電位は電源電位VDDに維持される。したがって、また、データバスDBxの電位も電源電位VDDに維持される。
On the other hand, since the
また、ダミーワード線DWLLがHレベルとされることから、前述したように、ダミービット線DBLの電位も接地電位0Vに向かって下降し始める。その後、ダミービット線DBLの電位がインバータ24のスレッショルド電位に達すると、センスアンプ起動タイミング信号STCLKはLレベルとなる。 Further, since the dummy word line DWLL is set to the H level, as described above, the potential of the dummy bit line DBL also starts to decrease toward the ground potential 0V. Thereafter, when the potential of the dummy bit line DBL reaches the threshold potential of the inverter 24, the sense amplifier activation timing signal STCLK becomes L level.
ここで、センスアンプ起動信号生成回路4は、センスアンプ起動タイミング信号STCLKがHレベルからLレベルに変化すると、センスアンプ起動信号SAEをHレベルにする。この結果、センスアンプ2のNMOSトランジスタ18はONとなり、センスアンプ2は活性状態となる。他方、ワード線WLはLレベルに戻されると共に、ビット線BL、BLxとデータバスDB、DBxとの間のコラム選択回路はOFFとされ、ビット線BL、BLxの電位が電源電位VDDにリセットされる。
Here, when the sense amplifier activation timing signal STCLK changes from H level to L level, the sense amplifier activation
また、この場合、データバスDBの電位<データバスDBxの電位となっているので、センスアンプ2においては、PMOSトランジスタ14はOFF、NMOSトランジスタ16はON、PMOSトランジスタ15はON、NMOSトランジスタ17はOFFとなる。この結果、データバスDBの電位は接地電位0Vに引き下げられ、データバスDBxの電位は電源電位VDDに維持される。その後、ダミーワード線DWLLがLレベルに戻され、ダミービット線DBLの電位が電源電位VDDにリセットされると共に、データバスDB、DBxの電位が電源電位VDDにリセットされる。
In this case, since the potential of the data bus DB <the potential of the data bus DBx, in the
以上のように、図8に示す従来のSRAMにおいては、本物のメモリセル1の特性とレプリカセル25−1〜25−Nの特性との間に相関があることを利用してセンスアンプ起動タイミング信号STCLKを得るとしている。そして、センスアンプ起動タイミング制御回路3においては、レプリカセル25−1〜25−Nの負荷が本物のメモリセル1の負荷と同一となるようにダミービット線DBLを設け、レプリカセル25−1〜25−Nの“0”が出力される側の出力端子をダミービット線DBLに接続している。
As described above, the conventional SRAM shown in FIG. 8 uses the fact that there is a correlation between the characteristics of the
この結果、ダミービット線DBLからレプリカセル25−1〜25−Nを介して接地側に流れる電流は、ビット線BL又はビット線BLxからメモリセル1を介して接地側に流れる電流よりもN倍大きく、ダミービット線DBLの電位は、ビット線BL又はビット線BLxの電位変化のN倍の早さで変化する。本例の場合、ダミービット線DBLの電位をインバータ24で受けてセンスアンプ起動タイミングを判定しているので、ダミービット線DBLの電位がインバータ24のスレッショルド電位に下降した時点がセンスアンプ起動タイミングであると判定されることになる。
As a result, the current flowing from the dummy bit line DBL to the ground side via the replica cells 25-1 to 25-N is N times the current flowing from the bit line BL or the bit line BLx to the ground side via the
他方、メモリセル1からの読み出し電圧は、センスアンプ2で受けるが、メモリセル1からのリードデータの0/1判定に必要なデータバスDB、DBx間の電圧差は、例えば、100〜150mV程度である。そこで、例えば、データバスDB、DBx間の電圧差が125mVでセンスアンプ2が起動するように設計する場合、センスアンプ2の起動時には、ダミービット線DBLの電位が0.5×VDD[V]となっていることが必要である。ここで、0.125[V]=0.5×VDD/N[V]であるから、必要とするレプリカセルの並列数Nは、N=0.5×VDD/0.125となる。
On the other hand, the read voltage from the
近年、SRAMの低電圧化が進み、電源電位VDDとして1[V]が当たり前になっている。この場合、必要とするレプリカセルの並列数Nは、N=0.5×1/0.125=4個となる。なお、例えば、電源電位VDDが2.5[V]である旧来のSRAMの場合には、必要とするレプリカセルの並列数Nは、N=0.5×2.5/0.125=10個となる。 In recent years, the voltage of SRAM has been lowered, and 1 [V] has become commonplace as the power supply potential VDD. In this case, the required number N of replica cells in parallel is N = 0.5 × 1 / 0.125 = 4. For example, in the case of a conventional SRAM in which the power supply potential VDD is 2.5 [V], the required number N of replica cells in parallel is N = 0.5 × 2.5 / 0.125 = 10. It becomes a piece.
ここで、図13に示すように、ワード線WLがLレベルからHレベルに遷移した後、センスアンプ起動信号SAEがLレベルからHレベルへの遷移を開始するまでの時間をセンスアンプ起動時間tslfと定義する。すると、センスアンプ起動時間tslfのバラツキは、レプリカセルの並列数Nに対して、1/√Nの関係にある。したがって、レプリカセルの並列数Nが多いほど、バラツキの少ないセンスアンプ起動タイミング信号STCLKを生成することができる。 Here, as shown in FIG. 13, after the word line WL transitions from the L level to the H level, the time until the sense amplifier activation signal SAE starts transition from the L level to the H level is the sense amplifier activation time tslf. It is defined as Then, the variation in the sense amplifier activation time tslf is 1 / √N with respect to the parallel number N of replica cells. Therefore, as the number N of replica cells in parallel increases, the sense amplifier activation timing signal STCLK with less variation can be generated.
これに対して、レプリカセルの並列数Nが少なくなると、レプリカセルのバラツキが平均化されなくなり、センスアンプ起動時間tslfのバラツキが大きくなってしまう。センスアンプ起動時間tslfのバラツキは、レプリカセル1個あたりのバラツキをσ1[sec]、レプリカセルがN個並列の場合のバラツキをσ2[sec]とすると、レプリカセルがN個並列の場合のバラツキσ2は、σ2=σ1/√Nで表すことができる。 On the other hand, when the number N of replica cells in parallel decreases, the variation in replica cells is not averaged, and the variation in the sense amplifier activation time tslf increases. The variation of the sense amplifier start-up time tslf is as follows. When the variation per replica cell is σ1 [sec] and the variation when N replica cells are parallel is σ2 [sec], the variation when N replica cells are parallel is N σ2 can be expressed by σ2 = σ1 / √N.
そこで、レプリカセルの並列数が少ないセンスアンプ起動タイミング制御回路を備えるSRAMを設計する場合において、歩留まりを上げるためには、チップ内のバラツキをカバーするために、タイミング設計に大きなマージンを持たせる必要がある。このため、レプリカセルの並列数が少ないセンスアンプ起動タイミング制御回路を備えるようにすると、性能の低い(アクセスタイムの遅い)SRAMになってしまうという問題がある。 Therefore, when designing an SRAM having a sense amplifier start timing control circuit with a small number of replica cells in parallel, in order to increase the yield, it is necessary to provide a large margin in the timing design in order to cover the variation in the chip. There is. For this reason, when a sense amplifier activation timing control circuit with a small number of replica cells in parallel is provided, there is a problem that the SRAM becomes a low-performance (low access time) SRAM.
図14はセンスアンプ起動タイミング制御回路3におけるセンスアンプ起動タイミング出現確率を示す図である。横軸にダミーワード線DWLLがLレベルからHレベルに遷移してからの時間tを取り、縦軸にダミーワード線DWLLがLレベルからHレベルに遷移してから時間tが経過した時点におけるセンスアンプ起動タイミングの出現確率を取っている。
FIG. 14 is a diagram showing the appearance probability of the sense amplifier activation timing in the sense amplifier activation
図14中、47、48はダミーワード線DWLLがLレベルからHレベルに遷移してから時間tが経過した時点におけるセンスアンプ起動タイミング出現確率を示すセンスアンプ起動タイミング出現確率関数を示している。センスアンプ起動タイミング出現確率関数47は、センスアンプ起動タイミングのバラツキが小さい場合であり、センスアンプ起動タイミング出現確率関数48は、センスアンプ起動タイミングのバラツキが大きい場合である。
In FIG. 14,
ここで、センスアンプ起動タイミング出現確率関数48が示すように、センスアンプ起動タイミングのバラツキが大きい場合、充分な歩留まりを確保するためには、センスアンプ起動時間tslfの設計中心値を時間t2とし、センスアンプ起動タイミングが最も遅くなる時間t4までをスペックとして含むようにする必要がある。
Here, as shown by the sense amplifier activation timing
これに対して、センスアンプ起動タイミング出現確率関数47が示すようなセンスアンプ起動タイミング出現確率特性を得ることができれば、充分な歩留まりを確保するためには、センスアンプ起動時間tslfの設計中心値を時間t1とし、センスアンプ起動タイミングが最も遅くなる時間t3までをスペックとして含むようにすることで足り、アクセスタイムの早いSRAMを設計することができる。なお、t0はセンスアンプ起動までに最低必要な時間である。
On the other hand, if the sense amplifier activation timing appearance probability characteristic shown by the sense amplifier activation timing
ここで、レプリカセルの並列数Nを増やすと、√Nの割合で、センスアンプ起動タイミングのチップ内バラツキを低減することができることから、この原理を利用し、単純にレプリカセルの並列数Nを増やすと、センスアンプ起動タイミングが早まり、データバスDB、DBx間の電位差が充分でない時点でセンスアンプ2が起動してしまい、誤読み出しが発生してしまうという不都合がある。
本発明は、かかる点に鑑み、従来以上にセンスアンプ起動タイミングの最適化を図り、アクセスタイムの短縮化を図ることができるようにしたSRAMを提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an SRAM capable of optimizing the sense amplifier activation timing more than before and shortening the access time.
ここで開示するSRAMは、第1の電位にプリチャージされるビット線に接続されたメモリセルと、前記メモリセルから読み出された電圧を増幅するセンスアンプと、前記センスアンプにセンスアンプ起動信号を与えて前記センスアンプを起動するセンスアンプ起動信号生成回路と、前記センスアンプ起動信号生成回路にセンスアンプ起動タイミング信号を与えて、前記センスアンプの起動タイミングを制御するセンスアンプ起動タイミング制御回路とを有している。 The SRAM disclosed herein includes a memory cell connected to a bit line precharged to a first potential, a sense amplifier that amplifies a voltage read from the memory cell, and a sense amplifier activation signal to the sense amplifier. A sense amplifier activation signal generation circuit that activates the sense amplifier by giving a sense amplifier activation timing signal to the sense amplifier activation signal generation circuit, and a sense amplifier activation timing control circuit that controls the activation timing of the sense amplifier have.
そして、前記センスアンプ起動タイミング制御回路は、前記第1の電位にプリチャージされるダミービット線と、前記ダミービット線に接続され、前記メモリセルの選択時に選択される複数のレプリカセルと、前記メモリセルの選択後、前記ダミービット線が第2の電位に変化すると、前記ダミービット線の電位を前記第1の電位にリセットするリセット回路と、前記メモリセルの選択後、前記ダミービット線が所定回数目に前記第2の電位になったときに、前記センスアンプ起動タイミング信号を生成するセンスアンプ起動タイミング信号生成部とを有している。 The sense amplifier activation timing control circuit includes a dummy bit line precharged to the first potential, a plurality of replica cells connected to the dummy bit line and selected when the memory cell is selected, After the selection of the memory cell, when the dummy bit line changes to the second potential, a reset circuit that resets the potential of the dummy bit line to the first potential, and after the selection of the memory cell, the dummy bit line And a sense amplifier activation timing signal generation unit that generates the sense amplifier activation timing signal when the second potential is reached a predetermined number of times.
開示したSRAMにおいては、前記リセット回路は、前記メモリセルの選択後に前記ダミービット線が前記第2の電位に変化すると、前記ダミービット線の電位を前記第1の電位にリセットし、前記センスアンプ起動タイミング信号生成部は、前記メモリセルの選択後に前記ダミービット線が所定回数目に前記第2の電位になったときに、前記センスアンプ起動タイミング信号を生成する。 In the disclosed SRAM, the reset circuit resets the potential of the dummy bit line to the first potential when the dummy bit line changes to the second potential after selection of the memory cell, and the sense amplifier The activation timing signal generation unit generates the sense amplifier activation timing signal when the dummy bit line becomes the second potential a predetermined number of times after the memory cell is selected.
したがって、前記レプリカセルの数を増やしても、前記レプリカセルの数を適切な数、即ち、前記ダミービット線が所定回数目に前記第2の電位に変化する時点がセンスアンプ起動タイミングとして最適となるような数とすることにより、前記メモリセルの選択後のセンスアンプ起動タイミングのバラツキを小さくし、センスアンプ起動タイミングが最も遅くなる時間を短くし、アクセスタイムの早いものとすることができる。 Therefore, even if the number of the replica cells is increased, the optimum number of the replica cells, that is, the time when the dummy bit line changes to the second potential at a predetermined number of times is the optimum sense amplifier activation timing. By setting such a number, it is possible to reduce variations in the sense amplifier activation timing after selection of the memory cells, shorten the time when the sense amplifier activation timing is the latest, and shorten the access time.
図1は本発明の一実施形態の一部分を示す回路図である。図1中、51−0、51−255はメモリセルである。メモリセル51−0、51−255間に設けられているメモリセル51−1〜51−254は図示を省略している。メモリセル51−0〜51−255は、ビット線BL、BLxに接続され、ワード線WL0〜WL255を介して選択されるように構成されている。ワード線WL1〜WL254は図示を省略している。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a part of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 51-0 and 51-255 are memory cells. The memory cells 51-1 to 51-254 provided between the memory cells 51-0 and 51-255 are not shown. The memory cells 51-0 to 51-255 are connected to the bit lines BL and BLx, and are configured to be selected via the word lines WL0 to WL255. The word lines WL1 to WL254 are not shown.
52はビット線BL、BLx用のプリチャージ回路である。53はコラム選択信号CSを反転してプリチャージ回路52に与えるプリチャージ制御信号PCを生成するインバータである。DB、DBxはデータバスである。54はビット線BL、BLxとデータバスDB、DBxとの間に接続されたコラム選択回路である。
コラム選択回路54は、PMOSトランジスタ55、56を有している。PMOSトランジスタ55は、ソースをビット線BLに接続し、ドレインをデータバスDBに接続し、ゲートにコラム選択信号CSが与えられるように構成されている。PMOSトランジスタ56は、ソースをビット線BLxに接続し、ドレインをデータバスDBxに接続し、ゲートにコラム選択信号CSが与えられるように構成されている。
The
このように構成されたコラム選択回路54においては、コラム選択信号CSがLレベルの場合、PMOSトランジスタ55、56はONとなり、ビット線BL、BLxとデータバスDB、DBxとは電気的に接続される。これに対して、コラム選択信号CSがHレベルの場合には、PMOSトランジスタ55、56はOFFとなり、ビット線BL、BLxとデータバスDB、DBxとは電気的に非接続とされる。
In the
57はデータバスDB、DBx用のプリチャージ回路であり、プリチャージ回路57にはプリチャージ制御信号EQDMが与えられる。58はデータバスDB、DBxに対応して設けられたセンスアンプである。59はデータバスDB、DBxに対応して設けられたI/O回路である。DATA_OUTはI/O回路59から出力されるリードデータである。
60はセンスアンプ起動タイミング制御回路である。センスアンプ起動タイミング制御回路60は、クロック信号CKを入力し、プリデコーダ制御信号DECと、センスアンプ起動タイミング信号STCLKとを生成するものである。
61はセンスアンプ起動信号生成回路である。センスアンプ起動信号生成回路61は、センスアンプ起動タイミング制御回路60が出力するセンスアンプ起動タイミング信号STCLKを入力して、センスアンプ58に与えるセンスアンプ起動信号SAEを生成するものである。センスアンプ起動信号生成回路61は、図8(図11)に示すセンスアンプ起動信号生成回路4と同一構成とされている。
A0〜A7は外部から与えられるロウアドレス信号、62、63、64はプリデコーダである。プリデコーダ62は、ロウアドレス信号A0〜A2をデコードして8ビットのプリデコード信号を出力するものである。プリデコーダ63は、ロウアドレス信号A3〜A5をデコードして8ビットのプリデコード信号を出力するものである。プリデコーダ64は、アドレス信号A6、A7をデコードして4ビットのプリデコード信号を出力するものである。
A0 to A7 are row address signals given from the outside, and 62, 63 and 64 are predecoders. The
プリデコーダ62、63、64の基本構成は、NAND回路とインバータとを使用した従来周知の構成とされるが、本例においては、NAND回路にプリデコーダ制御信号が与えられ、プリデコーダ制御信号DECがLレベルの場合には非活性状態、プリデコーダ制御信号DECがHレベルの場合に活性状態となるように構成される。
The basic configuration of the
また、65−0はワード線WL0に対応して設けられたメインデコーダ、65−255はワード線WL255に対応して設けられたメインデコーダである。ワード線WL1〜WL254に対応して設けられたメインデコーダ65−1〜65−254は図示を省略している。 65-0 is a main decoder provided corresponding to the word line WL0, and 65-255 is a main decoder provided corresponding to the word line WL255. The main decoders 65-1 to 65-254 provided corresponding to the word lines WL1 to WL254 are not shown.
メインデコーダ65−0は、NAND回路66−0とインバータ67−0とを有している。NAND回路66−0は、プリデコーダ62が出力する8ビットのプリデコード信号中の対応する1つのプリデコード信号と、プリデコーダ63が出力する8ビットのプリデコード信号中の対応する1つのプリデコード信号と、プリデコーダ64が出力する4ビットのプリデコード信号中の対応する1つのプリデコード信号とを入力するものである。インバータ67−0は、NAND回路66−0の出力を反転してワード線WL0を駆動するものである。
The main decoder 65-0 includes a NAND circuit 66-0 and an inverter 67-0. NAND circuit 66-0 corresponds to one corresponding predecode signal in the 8-bit predecode signal output from
メインデコーダ65−255は、NAND回路66−255とインバータ67−255とを有している。NAND回路66−255は、プリデコーダ62が出力する8ビットのプリデコード信号中の対応する1つのプリデコード信号と、プリデコーダ63が出力する8ビットのプリデコード信号中の対応する1つのプリデコード信号と、プリデコーダ64が出力する4ビットのプリデコード信号中の対応する1つのプリデコード信号とを入力するものである。インバータ67−255は、NAND回路66−255の出力を反転してワード線WL255を駆動するものである。
The main decoder 65-255 has NAND circuits 66-255 and inverters 67-255. NAND circuits 66-255 respectively correspond to one predecode signal in the 8-bit predecode signal output from
図2はメモリセル51−0及びビット線BL、BLx用のプリチャージ回路52の構成を示す回路図である。メモリセル51−0は、CMOSインバータ70、71をクロス接続してなるフリップフロップ72を有している。CMOSインバータ70、71において、73、74はPMOSトランジスタ、75、76はNMOSトランジスタである。
FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the memory cell 51-0 and the
また、メモリセル51−0は、転送ゲートをなすNMOSトランジスタ77、78を有している。NMOSトランジスタ77は、ドレインを記憶ノード79に接続し、ソースをビット線BLに接続し、ゲートをワード線WL0に接続している。NMOSトランジスタ78は、ドレインを記憶ノード80に接続し、ソースをビット線BLxに接続し、ゲートをワード線WL0に接続している。メモリセル51−1〜51−255も同様に構成されている。
The memory cell 51-0 has NMOS transistors 77 and 78 that form transfer gates. The NMOS transistor 77 has a drain connected to the
ビット線BL、BLx用のプリチャージ回路52は、PMOSトランジスタ81〜83を有している。PMOSトランジスタ81は、ソースをVDD電源線に接続し、ドレインをビット線BLに接続し、ゲートをインバータ53の出力端子に接続している。PMOSトランジスタ82は、ソースをVDD電源線に接続し、ドレインをビット線BLxに接続し、ゲートをインバータ53の出力端子に接続している。PMOSトランジスタ83は、ソースをビット線BLに接続し、ドレインをビット線BLxに接続し、ゲートをインバータ53の出力端子に接続している。
The
ここで、コラム選択信号CSがHレベルのときは、プリチャージ制御信号PCはLレベルとなり、PMOSトランジスタ81〜83はONとなる。この結果、ビット線BL、BLxは電源電位VDDにプリチャージされる。これに対して、コラム選択信号CSがLレベルのときは、プリチャージ制御信号PCはHレベルとなり、PMOSトランジスタ81〜83はOFFとなる。
Here, when the column selection signal CS is at the H level, the precharge control signal PC is at the L level, and the
図3はデータバスDB、DBx用のプリチャージ回路57及びセンスアンプ58の構成を示す回路図である。データバスDB、DBx用のプリチャージ回路57は、PMOSトランジスタ86〜88を備えている。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the
PMOSトランジスタ86は、ソースをVDD電源線に接続し、ドレインをデータバスDBに接続し、ゲートにプリチャージ制御信号EQDMが与えられるように構成されている。PMOSトランジスタ87は、ソースをVDD電源線に接続し、ドレインをデータバスDBxに接続し、ゲートにプリチャージ制御信号EQDMが与えられるように構成されている。PMOSトランジスタ88は、ソースをデータバスDBに接続し、ドレインをデータバスDBxに接続し、ゲートにプリチャージ制御信号EQDMが与えられるように構成されている。
The
ここで、プリチャージ制御信号EQDMがLレベルのときは、PMOSトランジスタ86〜88はONとなり、データバスDB、DBxは電源電位VDDにプリチャージされる。これに対して、プリチャージ制御信号EQDMがHレベルのときは、PMOSトランジスタ86〜88はOFFとなる。
Here, when the precharge control signal EQDM is at the L level, the
センスアンプ58は、PMOSトランジスタ89、90と、NMOSトランジスタ91〜93とを有している。PMOSトランジスタ89、90及びNMOSトランジスタ91、92はラッチ型アンプとして動作するものである。NMOSトランジスタ93は、センスアンプ起動信号SAEによりON、OFFが制御されるものである。
The
PMOSトランジスタ89は、ソースをVDD電源線に接続し、NMOSトランジスタ91は、ソースをNMOSトランジスタ93のドレインに接続している。そして、PMOSトランジスタ89のゲートとNMOSトランジスタ91のゲートは接続され、その接続点はデータバスDBxに接続されている。また、PMOSトランジスタ89のドレインとNMOSトランジスタ91のドレインは接続され、その接続点はデータバスDBに接続されている。
The
PMOSトランジスタ90は、ソースをVDD電源線に接続し、NMOSトランジスタ92は、ソースをNMOSトランジスタ93のドレインに接続している。そして、PMOSトランジスタ90のゲートとNMOSトランジスタ92のゲートは接続され、その接続点は、データバスDBに接続されている。また、PMOSトランジスタ90のドレインとNMOSトランジスタ92のドレインは接続され、その接続点は、データバスDBxに接続されている。NMOSトランジスタ93は、ソースを接地し、ゲートにセンスアンプ起動信号SAEが与えられるように構成されている。
The
このように構成されたセンスアンプ58においては、センスアンプ起動信号SAEがHレベルのときは、NMOSトランジスタ93がONとなり、センスアンプ58は活性状態となる。これに対して、センスアンプ起動信号SAEがLレベルのときは、NMOSトランジスタ93がOFFとなり、センスアンプ58は非活性状態とされる。
In the
図4はメモリセル51−0からのデータリード時のワード線WL0、ビット線BL、BLx、コラム選択信号CS、センスアンプ起動信号SAE、データバスDB、DBx及びプリチャージ制御信号EQDMの電位変化を示す波形図である。図4はメモリセル51−0が“0”を記憶している場合、即ち、メモリセル51−0では、PMOSトランジスタ73がOFF、NMOSトランジスタ75がON、PMOSトランジスタ74がON、NMOSトランジスタ76がOFFとされ、記憶ノード79の電位が接地電位0V、記憶ノード80の電位が電源電位VDDとされている場合を例にしている。
FIG. 4 shows potential changes of the word line WL0, the bit lines BL and BLx, the column selection signal CS, the sense amplifier activation signal SAE, the data buses DB and DBx, and the precharge control signal EQDM when data is read from the memory cell 51-0. FIG. 4 shows that when the memory cell 51-0 stores “0”, that is, in the memory cell 51-0, the
本発明の一実施形態においては、メモリセル51−0が選択される前には、ワード線WL0〜WL255はLレベル、コラム選択信号CSはHレベル、センスアンプ起動信号SAEはLレベル、プリチャージ制御信号EQDMはLレベルとされている。ここで、ワード線WL0〜WL255がLレベルとされることから、メモリセル51−0〜51−255内のフリップフロップはビット線BL、BLxと電気的に非接続とされる。 In one embodiment of the present invention, before the memory cell 51-0 is selected, the word lines WL0 to WL255 are at the L level, the column selection signal CS is at the H level, the sense amplifier activation signal SAE is at the L level, and the precharge is performed. Control signal EQDM is at L level. Here, since the word lines WL0 to WL255 are set to the L level, the flip-flops in the memory cells 51-0 to 51-255 are electrically disconnected from the bit lines BL and BLx.
また、コラム選択信号CSがHレベルとされることから、コラム選択回路54のPMOSトランジスタ55、56はOFFとなり、ビット線BL、BLxとデータバスDB、DBxとは電気的に非接続とされる。また、プリチャージ制御信号PCはHレベルとなるので、ビット線BL、BLx用のプリチャージ回路52のPMOSトランジスタ81〜83はONとなる。この結果、ビット線BL、BLxは、ビット線BL、BLx用のプリチャージ回路52により電源電位VDDにプリチャージされる。
Since the column selection signal CS is set to the H level, the
また、センスアンプ起動信号SAEがLレベルとされることから、センスアンプ58のNMOSトランジスタ93はOFFとなり、センスアンプ58は非活性状態とされる。また、プリチャージ制御信号EQDMがLレベルとされることから、データバスDB、DBx用のプリチャージ回路57のPMOSトランジスタ86〜88はONとなる。この結果、データバスDB、DBxは、データバスDB、DBx用のプリチャージ回路57により電源電位VDDにプリチャージされる。
Further, since the sense amplifier activation signal SAE is set to the L level, the
この状態から、メモリセル51−0が選択される場合には、ワード線WL0の電位がHレベルとされると共に、コラム選択信号CSがLレベル、プリチャージ制御信号EQDMがHレベルとされる。ここで、ワード線WL0がHレベルとされることから、メモリセル51−0のフリップフロップ72は、ビット線BL、BLxに電気的に接続される。
When memory cell 51-0 is selected from this state, the potential of word line WL0 is set to H level, column selection signal CS is set to L level, and precharge control signal EQDM is set to H level. Here, since the word line WL0 is set to the H level, the flip-
また、コラム選択信号CSがLレベルとされることから、コラム選択回路54のPMOSトランジスタ55、56はONとなり、ビット線BL、BLxとデータバスDB、DBxとが電気的に接続される。また、プリチャージ制御信号PCがHレベルとされることから、ビット線BL、BLx用のプリチャージ回路52のPMOSトランジスタ81〜83はOFFとなる。また、プリチャージ制御信号EQDMがLレベルとされることから、データバスDB、DBx用のプリチャージ回路57のPMOSトランジスタ86〜88はOFFとなる。
Further, since the column selection signal CS is set to the L level, the
ここで、メモリセル51−0内のNMOSトランジスタ75はONとされているので、ビット線BLからメモリセル51−0のNMOSトランジスタ77、75を介して接地側に電流が流れ、ビット線BLの電位は、電源電位VDDから接地電位0Vに向かって下降し始める。したがって、また、データバスDBxの電位も、電源電位VDDから接地電位0Vに向かって下降し始める。
Here, since the
他方、NMOSトランジスタ76はOFFとなっているので、ビット線BLxからNMOSトランジスタ78、76を介して接地側に電流が流れることはなく、ビット線BLxの電位は電源電位VDDに維持される。したがって、また、データバスDBxの電位も電源電位VDDに維持される。
On the other hand, since the
そして、センスアンプ起動タイミングになると、センスアンプ起動信号SAEがHレベルとなり、センスアンプ58は活性状態となる。他方、ワード線WL0はLレベルに戻され、メモリセル51−0の転送ゲートをなすNMOSトランジスタ77、78はOFFとなる。また、コラム選択信号CSがHレベルとされ、コラム選択回路54のPMOSトランジスタ55、56はOFFとなる。この場合、プリチャージ制御信号PCはLレベルとなるので、プリチャージ回路52のPMOSトランジスタ81〜83はONとなる。この結果、ビット線BL、BLxの電位が電源電位VDDにリセットされる。
At the sense amplifier activation timing, the sense amplifier activation signal SAE becomes H level, and the
また、この場合、データバスDB、DBxにおいては、データバスDBの電位<データバスDBxの電位となっているので、センスアンプ58においては、PMOSトランジスタ89はOFF、NMOSトランジスタ91はON、PMOSトランジスタ90はON、NMOSトランジスタ92はOFFとなる。この結果、データバスDBの電位は接地電位0Vに引き下げられ、データバスDBxの電位は電源電位VDDに維持される。
In this case, in the data buses DB and DBx, since the potential of the data bus DB <the potential of the data bus DBx, in the
その後、センスアンプ駆動信号SAEがLレベルとされ、センスアンプ58は非活性状態となる。また、プリチャージ制御信号EQDMがLレベルとされ、プリチャージ回路57のPMOSトランジスタ86〜88がONとなり、データバスDB、DBxは電源電位VDDにリセットされる。
Thereafter, the sense amplifier drive signal SAE is set to L level, and the
図5はセンスアンプ起動タイミング制御回路60の構成を示す回路図である。図5中、96はクロック信号CKを入力してカウンタクリア信号STAを生成するカウンタクリア信号生成回路である。カウンタクリア信号生成回路96において、97はクロック信号CKを遅延する遅延回路、98は遅延回路97の出力信号を反転するインバータ、99はクロック信号CKとインバータ98の出力信号とをNAND処理してカウンタクリア信号STAを出力するNAND回路である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the sense amplifier activation
100はRSフリップフロップである。RSフリップフロップ100は、セット入力端子/Sにはカウンタクリア信号生成回路96が出力するカウンタクリア信号STAが与えられ、リセット入力端子/Rには、センスアンプ起動タイミング信号STCLKが与えられ、正相出力端子Qにプリデコーダ制御信号DECを出力するものである。
また、101はバッファ、102はセルフリセット回路、103はインバータ、104は遅延回路、105はNAND回路、106はインバータである。バッファ101はプリデコーダ制御信号DECを増幅するものである。セルフリセット回路102は、図9に示すセルフリセット回路20と同一構成のものである。但し、レプリカセルの個数は、セルフリセット回路20の場合の2倍としている。なお、説明の都合上、セルフリセット回路102内の要素については、図9に示した符号を使用する。
Further, 101 is a buffer, 102 is a self-reset circuit, 103 is an inverter, 104 is a delay circuit, 105 is a NAND circuit, and 106 is an inverter. The
また、インバータ103はセルフリセット回路102が出力するビット線電位検出信号OUTを反転するものである。遅延回路104は、インバータ103の出力信号CUPを遅延するものである。NAND回路105は、バッファ101の出力信号DWLと遅延回路104の出力信号LPCとをNAND処理するものである。インバータ106は、NAND回路105の出力信号を反転してダミーワード線DWLLを駆動するものである。
The
また、107はMビットカウンタ、108は比較器、109はNAND回路である。Mビットカウンタ107は、インバータ103の出力信号CUPをカウント信号入力端子に与えられ、クリア入力端子CLRにカウンタクリア信号生成回路96が出力するカウンタクリア信号STAが与えられるものである。
比較器108は、Mビットカウンタ107の出力値Aと回数指定値Rとを比較するものである。本発明の一実施形態では、回数指定値Rは1とされる。比較器108の出力信号CBは、Mビットカウンタ107の出力値Aと回数指定値Rとが一致するときはHレベル、Mビットカウンタ107の出力値Aと回数指定値Rとが不一致のときはLレベルとされる。
The comparator 108 compares the output value A of the M-
NAND回路109は、セルフリセット回路102が出力するビット線電位検出信号OUTと比較器108の出力信号CBとをNAND処理してセンスアンプ起動タイミング信号STCLKを出力するものである。センスアンプ起動タイミング信号STCLKは、センスアンプ起動信号生成回路61に与えられる。
The
図6は本発明の一実施形態の動作を示す波形図である。図6は、メモリセル51−0が“0”を記憶している場合、即ち、メモリセル51−0においては、PMOSトランジスタ73がOFF、NMOSトランジスタ75がON、PMOSトランジスタ74がON、NMOSトランジスタ76がOFFとされ、記憶ノード79の電位が接地電位0V、記憶ノード80の電位が電源電位VDDとされている場合を例にしている。
FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of one embodiment of the present invention. 6 shows that when the memory cell 51-0 stores “0”, that is, in the memory cell 51-0, the
(A)はクロック信号CK、(B)はカウンタクリア信号STA、(C)はプリデコーダ制御信号DEC、(D)はワード線WL0の電位、(E)はビット線BL、BLxの電位、(F)はバッファ101の出力信号DWL、(G)はダミーワード線DWLLの電位、(H)はダミービット線DBLの電位、(I)はセルフリセット回路102が出力するビット線電位検出信号OUT、(J)は遅延回路104の出力信号LPC、(K)はインバータ103の出力信号CUP、(L)はMビットカウンタ107のカウント値A、(M)は比較器108の出力信号CB、(N)はセンスアンプ起動タイミング信号STCLK、(O)はセンスアンプ起動信号SAE、(P)は出力データDATA_OUTを示している。
(A) is the clock signal CK, (B) is the counter clear signal STA, (C) is the predecoder control signal DEC, (D) is the potential of the word line WL0, (E) is the potentials of the bit lines BL and BLx, ( F) is the output signal DWL of the
本発明の一実施形態においては、図6(A)に示すように、クロック信号CKがHレベルになると、カウンタクリア信号生成回路96は、図6(B)に示すように、カウンタクリア信号STAをLレベルとする。この結果、Mビットカウンタ107はクリアされ、図6(L)に示すように、そのカウント値Aを0とする。
In one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6A, when the clock signal CK becomes H level, the counter clear
また、カウンタクリア信号STAがLレベルにされることから、RSフリップフロップ100は、図6(C)に示すように、プリデコーダ制御信号DECをHレベルとする。この結果、プリデコーダ62〜64は、ロウアドレス信号A0〜A7に対するプリデコードを行う。
Further, since the counter clear signal STA is set to L level, the RS flip-
また、図6(C)に示すように、プリデコーダ制御信号DECがHレベルになった場合において、メモリセル51−0が選択される場合には、図6(D)に示すように、ワード線WL0がHレベルとされる。この結果、メモリセル51−0の転送ゲートをなすNMOSトランジスタ77、78がONとなり、図6(E)に示すように、ビット線BLが接地電位0Vに向かって下降し始める。 Further, as shown in FIG. 6C, when the predecoder control signal DEC becomes H level and the memory cell 51-0 is selected, as shown in FIG. The line WL0 is set to the H level. As a result, the NMOS transistors 77 and 78 forming the transfer gate of the memory cell 51-0 are turned on, and the bit line BL starts to drop toward the ground potential 0V as shown in FIG.
また、図6(C)に示すように、プリデコーダ制御信号DECがHレベルになると、図6(F)に示すように、バッファ101の出力信号DWLはHレベルになり、図6(G)に示すように、ダミーワード線DWLLの電位はHレベルになる。この結果、セルフリセット回路102においては、レプリカセル25−1〜25−Nの転送ゲートをなすNMOSトランジスタ33−1〜33−NがONとなり、レプリカセル25−1〜25−Nがダミービット線DBLに接続され、図6(H)に示すように、ダミービット線DBLの電位は接地電位0Vに向かって下降し始める。
Further, as shown in FIG. 6C, when the predecoder control signal DEC becomes H level, as shown in FIG. 6F, the output signal DWL of the
そして、ダミービット線DBLの電位がインバータ24のスレッショルド電位に達すると、図6(I)に示すように、セルフリセット回路102が出力するビット線電位検出信号OUTがHレベルとなり、図6(K)に示すように、インバータ103の出力信号CUPがLレベルになる。
When the potential of the dummy bit line DBL reaches the threshold potential of the inverter 24, as shown in FIG. 6 (I), the bit line potential detection signal OUT output from the self-
また、図6(K)に示すように、インバータ103の出力信号CUPがLレベルになると、遅延回路104の遅延時間だけ遅延して、図6(J)に示すように、遅延回路104の出力信号LPCがLレベルとなり、図6(G)に示すように、ダミーワード線DWLLの電位がLレベルとなる。この結果、レプリカセル25−1〜25−Nはダミービット線DBLと電気的に非接続とされると共に、PMOSトランジスタ23がONとなり、図6(H)に示すように、ダミービット線DBLが電源電位VDDに向かって上昇し始める。
Further, as shown in FIG. 6 (K), when the output signal CUP of the
そして、ダミービット線DBLの電位がインバータ24のスレッショルド電位を上回ると、図6(I)に示すように、インバータ24が出力するビット線遷移検出信号OUTがLレベルになり、図6(K)に示すように、インバータ103の出力信号CUPがHレベルになる。この結果、図6(L)に示すように、Mビットカウンタ107のカウント値Aは1となり、Mビットカウンタ107のカウント値Aと回数指定値Rとが一致し、図6(M)に示すように、比較器108の出力信号CBがHレベルとなる。更に、インバータ103の出力信号CUPが遅延回路104の遅延時間だけ遅延して、図6(J)に示すように、遅延回路104の出力信号LPCがHレベルになる。
When the potential of the dummy bit line DBL exceeds the threshold potential of the inverter 24, as shown in FIG. 6 (I), the bit line transition detection signal OUT output from the inverter 24 becomes L level, and FIG. As shown, the output signal CUP of the
ここで、遅延回路104の出力信号LPCがHレベルになると、ダミーワード線DWLLの電位がHレベルとなり、レプリカセル25−1〜25−Nはダミービット線DBLと電気的に接続されると共に、PMOSトランジスタ23がOFFとなる。この結果、図6(H)に示すように、再び、ダミービット線DBLの電位は接地電位0Vに向かって下降し始める。
Here, when the output signal LPC of the
そして、ダミービット線DBLの電位が2回目にインバータ24のスレッショルド電位に達すると、図6(I)に示すように、セルフリセット回路102が出力するビット線電位検出信号OUTがHレベルとなる。この結果、図6(N)に示すように、センスアンプ起動タイミング信号STCLKがLレベルになり、図6(O)に示すように、センスアンプ起動信号SAEはHレベルになる。
When the potential of the dummy bit line DBL reaches the threshold potential of the inverter 24 for the second time, as shown in FIG. 6I, the bit line potential detection signal OUT output from the self-
また、セルフリセット回路102が出力するビット線電位検出信号OUTがHレベルとなると、図6(K)に示すように、インバータ103の出力信号CUPがLレベルになる。また、インバータ103の出力信号CUPがLレベルになると、遅延回路104の遅延時間だけ遅延して、図6(J)に示すように、遅延回路104の出力信号LPCがLレベルになり、ダミーワード線DWLLはLレベルになる。この結果、レプリカセル25−1〜25−Nはダミービット線DBLと電気的に非接続とされると共に、PMOSトランジスタ23がONとなり、図6(H)に示すように、ダミービット線DBLが電源電位VDDに向かって上昇し始める。
Further, when the bit line potential detection signal OUT output from the self-
そして、ダミービット線DBLの電位がインバータ24のスレッショルド電位を上回ると、図6(I)に示すように、セルフリセット回路102が出力するビット線電位検出信号OUTがLレベルになり、図6(N)に示すように、センスアンプ起動タイミング信号STCLKはHレベルに戻る。
When the potential of the dummy bit line DBL exceeds the threshold potential of the inverter 24, the bit line potential detection signal OUT output from the self-
また、ビット線電位検出信号OUTがLレベルに戻ると、図6(K)に示すように、インバータ103の出力信号CUPがHレベルになる。この結果、図6(L)に示すように、カウンタ107のカウント値Aは2となり、図6(M)に示すように、比較器108の出力信号CBはLレベルになる。なお、図6(O)に示すように、センスアンプ駆動信号SAEがHレベルになると、センスアンプ58は起動し、本例の場合には、図6(P)に示すように、リードデータDATA_OUTとして“0”が出力される。
Further, when the bit line potential detection signal OUT returns to L level, the output signal CUP of the
図7は本発明の一実施形態の効果を説明するための図である。(A)は本発明の一実施形態におけるセンスアンプ起動タイミング出現確率を示す図である。横軸にダミーワード線DWLがLレベルからHレベルに遷移してからの時間tを取り、縦軸にダミーワード線DWLがLレベルからHレベルに遷移してから時間tが経過した時点におけるセンスアンプ起動タイミングの出現確率を取っている。 FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the embodiment of the present invention. (A) is a figure which shows the sense amplifier starting timing appearance probability in one Embodiment of this invention. The horizontal axis represents the time t after the dummy word line DWL transitions from the L level to the H level, and the vertical axis represents the sense when the time t has elapsed since the dummy word line DWL transitioned from the L level to the H level. The probability of appearance of amplifier activation timing is taken.
また、(B)は、センスアンプ起動までに最低必要な時間をt0とした場合における、ダミービット線DBLを遷移させる回数と、レプリカセルの並列数と、センスアンプ起動時間tslfの設計中心値t1のチップ内バラツキの割合S2と、センスアンプ起動が最も遅くなる時間t2/センスアンプ起動までに最低必要とする時間t0との関係を示している。なお、「比」は、ダミービット線DBLの遷移回数が1の場合のt2/t0を1.00とした場合のt2/t0を示している。 (B) shows the number of times of transition of the dummy bit line DBL, the number of parallel replica cells, and the design center value t1 of the sense amplifier activation time tslf when the minimum necessary time until activation of the sense amplifier is t0. This shows the relationship between the in-chip variation ratio S2 and the time t2 at which the sense amplifier activation is slowest / the time t0 that is the minimum required until the sense amplifier activation. The “ratio” indicates t2 / t0 when t2 / t0 is 1.00 when the number of transitions of the dummy bit line DBL is 1.
ここで、センスアンプ起動時間tslfの設計中心値t1に対するレプリカセル1個によるチップ内バラツキ3σ点でのバラツキ値の割合をS1とすると、レプリカセルをN個並列に接続した場合におけるセンスアンプ起動時間tslfの設計中心値t1に対するチップ内バラツキ3σ点でのバラツキ値の割合S2は、S2=S1/√Nになることから、例えば、S1が0.2の場合には、S2は図7(B)に示すようになる。 Here, when the ratio of the variation value at the in-chip variation 3σ point by one replica cell to the design center value t1 of the sense amplifier activation time tslf is S1, the sense amplifier activation time when N replica cells are connected in parallel Since the ratio S2 of the variation value at the in-chip variation 3σ point to the design center value t1 of tslf is S2 = S1 / √N, for example, when S1 is 0.2, S2 is equal to FIG. ) As shown.
図7(B)において、ダミービット線DBLの遷移回数=1の場合は、図8に示す従来のSRAMの場合であり、ダミービット線DBLの遷移回数=2の場合は、本発明の一実施形態の場合である。このように、本発明の一実施形態の場合には、センスアンプ起動時間tslfの設計中心値t1のチップ内バラツキの割合S2を小さくすることができ、センスアンプ起動時間tslfのバラツキを小さくすることができる。なお、レプリカセルの並列数を12個、16個又は20個とし、ダミービット線DBLの遷移回数を3回、4回又は5回とすると、センスアンプ起動タイミングtslfの出現確率のバラツキを更に小さくすることができる。 In FIG. 7B, the number of transitions of the dummy bit line DBL = 1 is the case of the conventional SRAM shown in FIG. 8, and the number of transitions of the dummy bit line DBL = 2 is one embodiment of the present invention. It is the case of form. As described above, in the embodiment of the present invention, the ratio S2 of the in-chip variation of the design center value t1 of the sense amplifier activation time tslf can be reduced, and the variation of the sense amplifier activation time tslf can be reduced. Can do. If the number of parallel replica cells is 12, 16, or 20, and the number of transitions of the dummy bit line DBL is 3, 4, or 5, the variation in the appearance probability of the sense amplifier activation timing tslf is further reduced. can do.
以上のように、本発明の一実施形態においては、セルフリセット回路102は、メモリセルの選択時にダミービット線DBLの電位がインバータ24のスレッショルド電位に下降すると、ダミービット線DBLの電位を電源電位VDDにリセットし、センスアンプ起動タイミング制御回路60は、メモリセルの選択時にダミービット線DBLが2回目にインバータ24のスレッショルド電位になったときに、センスアンプ起動タイミング信号STCLKをLレベルに変化させる。
As described above, in one embodiment of the present invention, the self-
即ち、図8に示す従来のSRAMに比較してレプリカセルの数を2倍に増やしても、ダミービット線DBLが2回目にインバータ24のスレッショルド電位に下降する時点がセンスアンプ起動タイミング信号STCLKをLレベルにする基準としているので、メモリセルの選択後のセンスアンプ起動タイミングのバラツキを小さくし、センスアンプ起動タイミングが最も遅くなる時間を短くすることができ、アクセスタイムの早いSRAMとすることができる。 That is, even when the number of replica cells is doubled as compared with the conventional SRAM shown in FIG. Since the reference is set to the L level, the variation in the sense amplifier activation timing after selection of the memory cells can be reduced, the time when the sense amplifier activation timing is the latest can be shortened, and the SRAM having the fast access time can be obtained. it can.
なお、前述のように、レプリカセルの並列数を本発明の一実施形態の場合よりも増やし、例えば、レプリカセルの並列数を12個、16個又は20個とし、ダミービット線DBLの遷移回数を3回、4回又は5回とすると、センスアンプ起動タイミングtslfの出現確率のバラツキを更に小さくすることができるので、センスアンプ起動タイミング制御回路60をこのように構成しても良い。
As described above, the number of parallel replica cells is increased as compared with the embodiment of the present invention. For example, the number of parallel replica cells is 12, 16, or 20, and the number of transitions of the dummy bit line DBL is increased. Since the variation in the appearance probability of the sense amplifier activation timing tslf can be further reduced by setting the number to 3, 4, or 5, the sense amplifier activation
また、本発明の一実施形態においては、ダミービット線DBLの遷移回数を計数する計数回路として、Mビットカウンタ107を使用しているが、この代わりに、バイナリカウンタや、シフトレジスタを用いることもできる。
In the embodiment of the present invention, the M-
1…メモリセル
2…センスアンプ
3…センスアンプ起動タイミング制御回路
4…センスアンプ起動信号生成回路
5、6…CMOSインバータ
7…フリップフロップ
8、9…PMOSトランジスタ
10〜13…NMOSトランジスタ
14、15…PMOSトランジスタ
16〜18…NMOSトランジスタ
20セルフリセット回路
21…インバータ
22…VDD電源線
23…PMOSトランジスタ
24…インバータ
25−1、25−N…レプリカセル
26−1、27−1、26−N、27−N…CMOSインバータ
28−1、28−N…フリップフロップ
29−1、30−1、29−N、30−N…PMOSトランジスタ
31−1〜34−1、31−N〜34−N…NMOSトランジスタ
35−1、36−1、35−N、36−N…記憶ノード
38…インバータ
39…遅延回路
40…NAND回路
41…インバータ
43、44…記憶ノード
47、48…センスアンプ起動タイミング出現確率関数
51−0、51−255…メモリセル
52…プリチャージ回路
53…インバータ
54…コラム選択回路
55、56…PMOSトランジスタ
57…プリチャージ回路
58…センスアンプ
59…I/O回路
60…センスアンプ起動タイミング制御回路
61…センスアンプ起動信号生成回路
62〜64…プリデコーダ
65−0、65−255…メインデコーダ
66−0、66−255…NAND回路
67−0、67−255…インバータ
70、71…CMOSインバータ
72…フリップフロップ
73、74…PMOSトランジスタ
75〜78…NMOSトランジスタ
79、80…記憶ノード
81〜83…PMOSトランジスタ
86〜90…PMOSトランジスタ
91〜93…NMOSトランジスタ
96…カウンタクリア信号生成回路
97…遅延回路
98…インバータ
99…NAND回路
100…RSフリップフロップ
101…バッファ
102…セルフリセット回路
103…インバータ
104…遅延回路
105…NAND回路
106…インバータ
107…Mビットカウンタ
108…比較器
109…NAND回路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記メモリセルから読み出された電圧を増幅するセンスアンプと、
前記センスアンプにセンスアンプ起動信号を与えて前記センスアンプを起動するセンスアンプ起動信号生成回路と、
前記センスアンプ起動信号生成回路にセンスアンプ起動タイミング信号を与えて、前記センスアンプの起動タイミングを制御するセンスアンプ起動タイミング制御回路と、
を有し、
前記センスアンプ起動タイミング制御回路は、
前記第1の電位にプリチャージされるダミービット線と、
前記ダミービット線に接続され、前記メモリセルの選択時に選択される複数のレプリカセルと、
前記メモリセルの選択後、前記ダミービット線が第2の電位に変化すると、前記ダミービット線の電位を前記第1の電位にリセットするリセット回路と、
前記メモリセルの選択後、前記ダミービット線が所定回数目に前記第2の電位になったときに、前記センスアンプ起動タイミング信号を生成するセンスアンプ起動タイミング信号生成部と、
を有することを特徴とするスタティックRAM。 A memory cell connected to a bit line precharged to a first potential;
A sense amplifier that amplifies the voltage read from the memory cell;
A sense amplifier activation signal generation circuit for applying a sense amplifier activation signal to the sense amplifier to activate the sense amplifier;
A sense amplifier activation timing control circuit for providing a sense amplifier activation timing signal to the sense amplifier activation signal generation circuit to control the activation timing of the sense amplifier;
Have
The sense amplifier activation timing control circuit is
A dummy bit line precharged to the first potential;
A plurality of replica cells connected to the dummy bit line and selected when the memory cell is selected;
A reset circuit that resets the potential of the dummy bit line to the first potential when the dummy bit line changes to the second potential after the memory cell is selected;
A sense amplifier activation timing signal generator for generating the sense amplifier activation timing signal when the dummy bit line reaches the second potential at a predetermined number of times after the memory cell is selected;
A static RAM characterized by comprising:
前記ダミービット線の前記第2の電位への遷移回数を計数する計数回路と、
前記計数回路の計数値と所定値とを比較する比較器と、
前記比較器の出力信号と前記ダミービット線の電位を検出するダミービット線電位検出回路の出力信号とを入力して前記センスアンプ起動タイミング信号を生成するセンスアンプ起動タイミング信号生成回路と、
を有することを特徴とする請求項1に記載のスタティックRAM。 The sense amplifier activation timing signal generator is
A counting circuit that counts the number of transitions of the dummy bit line to the second potential;
A comparator for comparing the count value of the counting circuit with a predetermined value;
A sense amplifier activation timing signal generation circuit for generating the sense amplifier activation timing signal by inputting an output signal of the comparator and an output signal of a dummy bit line potential detection circuit for detecting the potential of the dummy bit line;
The static RAM according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008116591A JP2009266329A (en) | 2008-04-28 | 2008-04-28 | Static ram |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008116591A JP2009266329A (en) | 2008-04-28 | 2008-04-28 | Static ram |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009266329A true JP2009266329A (en) | 2009-11-12 |
Family
ID=41391975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008116591A Pending JP2009266329A (en) | 2008-04-28 | 2008-04-28 | Static ram |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009266329A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8400821B2 (en) | 2010-11-22 | 2013-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor storage device |
CN107305780A (en) * | 2016-04-19 | 2017-10-31 | 意法半导体国际有限公司 | For generating the circuit that sensing amplifier enables signal using variable timing |
US9870043B2 (en) | 2014-04-04 | 2018-01-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory device of adaptively calibrating timing margin and integrated circuit including the same |
JP2018142396A (en) * | 2018-05-10 | 2018-09-13 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor integrated circuit device |
US10304527B2 (en) | 2013-07-25 | 2019-05-28 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
-
2008
- 2008-04-28 JP JP2008116591A patent/JP2009266329A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8400821B2 (en) | 2010-11-22 | 2013-03-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor storage device |
US10304527B2 (en) | 2013-07-25 | 2019-05-28 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
US10580484B2 (en) | 2013-07-25 | 2020-03-03 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor integrated circuit device |
US9870043B2 (en) | 2014-04-04 | 2018-01-16 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Memory device of adaptively calibrating timing margin and integrated circuit including the same |
CN107305780A (en) * | 2016-04-19 | 2017-10-31 | 意法半导体国际有限公司 | For generating the circuit that sensing amplifier enables signal using variable timing |
JP2018142396A (en) * | 2018-05-10 | 2018-09-13 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor integrated circuit device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4339532B2 (en) | Static memory with self-timing circuit | |
US7215587B2 (en) | Tracking circuit for a memory device | |
KR100507379B1 (en) | Word line driving circuit | |
JP2007193943A (en) | Static random access memory | |
US7170805B2 (en) | Memory devices having bit line precharge circuits with off current precharge control and associated bit line precharge methods | |
US8488401B2 (en) | Semiconductor storage device | |
JP2006324007A (en) | Technique for pre-charging bit lines for dram array | |
JP2009266329A (en) | Static ram | |
JP3375504B2 (en) | Pulse generating circuit and semiconductor memory device | |
KR100512934B1 (en) | Semiconductor memory device | |
TW201919063A (en) | SRAM device | |
US10366764B2 (en) | Sense amplifier for detecting data read from memory cell | |
US20140160862A1 (en) | Reducing the power consumption of memory devices | |
JP2007250092A (en) | Semiconductor memory device | |
US8441885B2 (en) | Methods and apparatus for memory word line driver | |
JP4580784B2 (en) | Semiconductor memory device and data read method thereof | |
KR20000020963A (en) | Circuit for generating internal power supply voltage of semiconductor memory device | |
Arandilla et al. | Comparison of replica bitline technique and chain delay technique as read timing control for low-power asynchronous SRAM | |
JPH1021688A (en) | Semiconductor memory device | |
KR20050113970A (en) | Circuit and method for generating word line control signal and semiconductor memory device having the same | |
US10878864B2 (en) | Multiple data rate memory | |
US20050232032A1 (en) | Write/precharge flag signal generation circuit and circuit for driving bit line isolation circuit in sense amplifier using the same | |
JPH11213674A (en) | Voltage supply circuit | |
JP2008065966A (en) | Non-volatile semiconductor storage device | |
US8400856B2 (en) | Memory device with data prediction based access time acceleration |