JP2013009212A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which reduces power consumed by charging and discharging of a signal transfer line.SOLUTION: A semiconductor device includes: a receiver circuit R0k including an amplifier circuit AMP having a flip-flop configuration; and a transistor M7 disposed between a data bus DB and an input terminal T2 of the receiver circuit R0k, and turning off when a potential of the data bus DB reaches VPERI-NVth. Since an amplitude at the input terminal T2 is limited by the transistor M7, a transfer rate when changing the data bus DB from a low level to a high level is improved. Further, since the amplifier circuit AMP has the flip-flop configuration, no penetration current is generated after inversion of the flip-flop. Thereby, power consumption is further reduced.

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、信号転送ラインと信号受信回路を有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a signal transfer line and a signal receiving circuit.

半導体装置の内部における信号の転送や、複数の半導体装置間における信号の転送には、信号転送ラインが用いられる。信号の転送方式としては、単一信号を用いるシングルエンド方式や、相補の信号を用いる差動方式などが知られている(特許文献1参照)。   A signal transfer line is used for signal transfer inside the semiconductor device and signal transfer between a plurality of semiconductor devices. As a signal transfer method, a single-end method using a single signal, a differential method using a complementary signal, and the like are known (see Patent Document 1).

特開2007−273980号公報JP 2007-273980 A 特開2011−91708号公報JP 2011-91708 A

しかしながら、いずれの方式においても転送すべき信号の論理レベルが反転する際には、信号転送ラインが充電又は放電されることから、これによって電力が消費される。このため、信号転送ラインの本数が多い場合には、その分だけ充放電電流が増大する。したがって、低消費電力が求められる用途においては、できる限り信号転送ラインの充放電によって消費される電力を抑えることが望まれる。   However, in any method, when the logic level of the signal to be transferred is inverted, the signal transfer line is charged or discharged, and this consumes power. For this reason, when the number of signal transfer lines is large, the charge / discharge current increases accordingly. Therefore, in applications where low power consumption is required, it is desirable to suppress the power consumed by charging / discharging the signal transfer line as much as possible.

本発明者は、信号転送ラインの充放電による消費電力を低減可能な半導体装置を特許文献2にて提案した。特許文献2にて提案した半導体装置は、信号転送ライン上における信号振幅を制限するものであり、これによって充放電による消費電力の低減を可能としている。そして本発明者は、消費電力をより一層低減すべく鋭意検討を行った。   The inventor has proposed a semiconductor device capable of reducing power consumption due to charge / discharge of a signal transfer line in Patent Document 2. The semiconductor device proposed in Patent Document 2 limits the signal amplitude on the signal transfer line, thereby enabling reduction of power consumption due to charging / discharging. And this inventor earnestly examined in order to further reduce power consumption.

本発明による半導体装置は、第1の端子に信号を出力するドライバ回路と、第2の端子から前記信号を受信するレシーバ回路と、前記第1及び第2の端子間に接続され、前記信号の振幅を制限するスイッチ回路とを備え、前記レシーバ回路は、対を成す第1及び第2の信号ノードを有するフリップフロップ構成のアンプ回路を含み、前記第1の信号ノードが前記第2の端子に接続されていることを特徴とする。   A semiconductor device according to the present invention is connected between a driver circuit that outputs a signal to a first terminal, a receiver circuit that receives the signal from a second terminal, and the first and second terminals. A switch circuit for limiting an amplitude, and the receiver circuit includes a flip-flop amplifier circuit having a pair of first and second signal nodes, and the first signal node is connected to the second terminal. It is connected.

本発明によれば、スイッチ回路によって信号の振幅を制限していることから、充放電による消費電力が低減される。しかも、レシーバ回路がフリップフロップ構成のアンプ回路を備えていることから、フリップフロップが反転した後は貫通電流が生じない。これにより、消費電力がより一層低減される。   According to the present invention, since the amplitude of the signal is limited by the switch circuit, power consumption due to charging / discharging is reduced. In addition, since the receiver circuit includes a flip-flop amplifier circuit, no through current is generated after the flip-flop is inverted. Thereby, power consumption is further reduced.

本発明の好ましい実施形態による半導体装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the semiconductor device by preferable embodiment of this invention. ライト制御回路30の回路図である。2 is a circuit diagram of a write control circuit 30. FIG. ドライバ回路DAk及びレシーバ回路RAkとドライバ回路D0k及びレシーバ回路R0kとの接続関係を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a connection relationship between a driver circuit DAk and a receiver circuit RAk and a driver circuit D0k and a receiver circuit R0k. 図3に示した回路部分Xをより詳細に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit part X shown in FIG. 3 in detail. 図4に示す回路ブロックの回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of the circuit block shown in FIG. 4. ライトデータDATAがローレベル(VSS)からハイレベル(VPERI)に変化する場合の動作を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing an operation when write data DATA changes from a low level (VSS) to a high level (VPERI). ライトデータDATAがハイレベル(VPERI)からローレベル(VSS)に変化する場合の動作を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing an operation when write data DATA changes from a high level (VPERI) to a low level (VSS). 変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a modification. 他の実施形態の回路図である。It is a circuit diagram of other embodiments. 他の実施形態においてライトデータDATAがローレベル(VSS)からハイレベル(VPERI)に変化する場合の動作を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing an operation when write data DATA changes from a low level (VSS) to a high level (VPERI) in another embodiment. 他の実施形態においてライトデータDATAがハイレベル(VPERI)からローレベル(VSS)に変化する場合の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram showing operation in case write data DATA changes from a high level (VPERI) to a low level (VSS) in other embodiments.

近年、半導体装置は高速化が進んでおり、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)ではDDR(Double Data Rate)2型よりもさらに高速化されたDDR3型が実用化されている。DDR3型のDRAMは、8ビットプリフェッチ動作を行うため、DDR2型と比較してデータバスの本数が約2倍に増加する。   In recent years, the speed of semiconductor devices has been increased. For example, in a dynamic random access memory (DRAM), a DDR3 type that is faster than a DDR (Double Data Rate) type 2 has been put into practical use. Since the DDR3-type DRAM performs an 8-bit prefetch operation, the number of data buses is approximately doubled as compared with the DDR2-type.

特許文献2には、消費電流を抑制するために、信号転送ラインの信号振幅を低減するためのスイッチ回路及び電圧供給回路が開示されている。特許文献2に開示されているレシーバ回路は、信号転送ラインから転送される信号を受ける回路がインバータ回路であるため、レシーバ回路において転送された信号の振幅を増幅するのに掛かる時間が短いという利点を有している。しかしながら、データ転送ラインにローデータ(VSS)が転送された時には、スイッチ回路が導通状態であるため、電圧供給回路を介して貫通電流が流れてしまう。   Patent Document 2 discloses a switch circuit and a voltage supply circuit for reducing the signal amplitude of a signal transfer line in order to suppress current consumption. The receiver circuit disclosed in Patent Document 2 has an advantage that the time taken to amplify the amplitude of the signal transferred in the receiver circuit is short because the circuit that receives the signal transferred from the signal transfer line is an inverter circuit. have. However, when low data (VSS) is transferred to the data transfer line, a through current flows through the voltage supply circuit because the switch circuit is in a conductive state.

そこで、本発明者は、例えばデータバスの本数が増加するDDR3型のDRAMのように、より消費電流を抑制することが望まれている半導体装置において、レシーバ回路を改良することにより消費電流をさらに削減すべく検討を行った。本発明は、このような検討の結果成されたものである。   Accordingly, the present inventor has further improved the current consumption by improving the receiver circuit in a semiconductor device that is desired to further suppress the current consumption, such as a DDR3 type DRAM in which the number of data buses is increased. Considered to reduce. The present invention has been made as a result of such studies.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好ましい実施形態による半導体装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、本発明をDDR(Double Data Rate)3型のDRAM(Dynamic Random Access Memory)に適用した場合の一例である。但し、本発明の適用対象がこれに限定されないことは言うまでもない。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention. The present embodiment is an example when the present invention is applied to a DDR (Double Data Rate) type 3 DRAM (Dynamic Random Access Memory). However, it goes without saying that the application target of the present invention is not limited to this.

図1に示すように、本実施形態による半導体装置は、8つのメモリバンクBANK0〜BANK7と、これらメモリバンクから読み出されたリードデータが出力され或いはメモリバンクに書き込むべきライトデータが入力されるデータ入出力端子DQ0〜DQnを有している。データ入出力端子の数(=n+1)については特に限定されず、例えば32個(n=31)とすることができる。これらn+1個のデータ入出力端子DQ0〜DQnは、8つのメモリバンクBANK0〜BANK7に対して共有されており、したがってデータ入出力端子DQ0〜DQnを介して入出力されるn+1ビットのリードデータ又はライトデータは、メモリバンクBANK0〜BANK7のいずれかに割り当てられる。メモリバンクとは個別にコマンドを受け付け可能な単位であり、互いに独立した動作が可能である。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment has eight memory banks BANK0 to BANK7 and data to which read data read from these memory banks is output or write data to be written to the memory banks is input. Input / output terminals DQ0 to DQn are provided. The number of data input / output terminals (= n + 1) is not particularly limited, and can be, for example, 32 (n = 31). These n + 1 data input / output terminals DQ0 to DQn are shared by the eight memory banks BANK0 to BANK7. Therefore, n + 1-bit read data or write data input / output via the data input / output terminals DQ0 to DQn. Data is assigned to one of the memory banks BANK0 to BANK7. A memory bank is a unit that can receive commands individually and can operate independently of each other.

コマンドは、コマンド入力端子CMDを介して外部から入力される。コマンド入力端子CMDには、ロウアドレスストローブ信号/RAS、カラムアドレスストローブ信号/CAS、ライトイネーブル信号/WE及びチップセレクト信号/CSを含む外部コマンドが入力される。これら外部コマンドはコントロール部10に供給され、その論理レベルの組み合わせによって内部リードイネーブル信号RE、内部ライトイネーブル信号WEなどが生成される。内部リードイネーブル信号REは、外部コマンドがリード動作を示している場合に活性化される信号であり、リード制御回路20に供給される。また、内部ライトイネーブル信号WEは、外部コマンドがライト動作を示している場合に活性化される信号であり、ライト制御回路30に供給される。   The command is input from the outside via the command input terminal CMD. External commands including a row address strobe signal / RAS, a column address strobe signal / CAS, a write enable signal / WE, and a chip select signal / CS are input to the command input terminal CMD. These external commands are supplied to the control unit 10, and an internal read enable signal RE, an internal write enable signal WE, and the like are generated according to a combination of logic levels. The internal read enable signal RE is a signal that is activated when an external command indicates a read operation, and is supplied to the read control circuit 20. The internal write enable signal WE is a signal that is activated when an external command indicates a write operation, and is supplied to the write control circuit 30.

リード制御回路20は、内部リードイネーブル信号REが入力されると、リード制御信号REAを活性化させるとともに、リード制御信号RE0〜RE3のいずれかを活性化させる。同様に、ライト制御回路30は、内部ライトイネーブル信号WEが入力されると、ライト制御信号WEAを活性化させるとともに、ライト制御信号WE0〜WE3のいずれかを活性化させる。   When the internal read enable signal RE is input, the read control circuit 20 activates the read control signal REA and activates one of the read control signals RE0 to RE3. Similarly, when the internal write enable signal WE is input, the write control circuit 30 activates the write control signal WEA and activates one of the write control signals WE0 to WE3.

リード制御信号RE0〜RE3又はライト制御信号WE0〜WE3のいずれを活性化させるかは、アドレス入力端子ADDから入力されるバンクアドレスBA0〜BA2によって指定される。バンクアドレスBA0〜BA2はデコード回路12に入力され、デコード回路12により生成されたバンク選択信号BA0E〜BA3Eがリード制御回路20及びライト制御回路30に供給される。これによって、リード動作時においてはリード制御信号RE0〜RE3のいずれかが活性化し、ライト動作時においてはライト制御信号WE0〜WE3のいずれかが活性化することになる。バンクアドレスBA0〜BA2とは、メモリバンクBANK0〜BANK7を選択するアドレスであり、外部コマンドと連動して外部から入力される。   Which of the read control signals RE0 to RE3 or the write control signals WE0 to WE3 is activated is specified by the bank addresses BA0 to BA2 input from the address input terminal ADD. The bank addresses BA0 to BA2 are input to the decode circuit 12, and bank selection signals BA0E to BA3E generated by the decode circuit 12 are supplied to the read control circuit 20 and the write control circuit 30. As a result, any one of the read control signals RE0 to RE3 is activated during the read operation, and any one of the write control signals WE0 to WE3 is activated during the write operation. The bank addresses BA0 to BA2 are addresses for selecting the memory banks BANK0 to BANK7, and are input from the outside in conjunction with an external command.

図2は、ライト制御回路30の回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram of the write control circuit 30.

図2に示すように、ライト制御回路30は、一方の入力端にバンク選択信号BA0E〜BA3Eがそれぞれ供給され、他方の入力端に内部ライトイネーブル信号WEが供給されるAND回路40〜43と、これらAND回路40〜43の出力を論理和演算するOR回路44とを有している。AND回路40〜43の出力はそれぞれライト制御信号WE0〜WE3として用いられる。これにより、内部ライトイネーブル信号WEが活性化すると、バンク選択信号BA0E〜BA3Eに基づいていずれかのライト制御信号WE0〜WE3が活性化する。また、内部ライトイネーブル信号WEが活性化し、バンク選択信号BA0E〜BA3Eのいずれかが活性化したときにライト制御信号WEAが活性化する。リード制御回路20の回路構成も同様であることから、重複する説明は省略する。   As shown in FIG. 2, the write control circuit 30 is supplied with bank selection signals BA0E to BA3E at one input terminal and AND circuits 40 to 43 to which an internal write enable signal WE is supplied at the other input terminal, An OR circuit 44 that performs an OR operation on outputs of the AND circuits 40 to 43 is provided. The outputs of the AND circuits 40 to 43 are used as write control signals WE0 to WE3, respectively. Thus, when the internal write enable signal WE is activated, any one of the write control signals WE0 to WE3 is activated based on the bank selection signals BA0E to BA3E. The write control signal WEA is activated when the internal write enable signal WE is activated and any of the bank selection signals BA0E to BA3E is activated. Since the circuit configuration of the read control circuit 20 is the same, redundant description is omitted.

上述したリード制御回路20及びライト制御回路30は、メモリバンクBANK0〜BANK3が選択された場合に動作する回路である。図示しないが、メモリバンクBANK4〜BANK7が選択された場合には、別のリード制御回路及びライト制御回路が動作し、これによって対応するリード制御信号又はライト制御信号が活性化される。   The read control circuit 20 and the write control circuit 30 described above are circuits that operate when the memory banks BANK0 to BANK3 are selected. Although not shown, when the memory banks BANK4 to BANK7 are selected, another read control circuit and a write control circuit operate, and thereby a corresponding read control signal or write control signal is activated.

図1に戻って、データ入出力端子DQ0〜DQnにはそれぞれ入力バッファIB及び出力バッファOBが設けられている。図1においては、簡単のためデータ入出力端子DQkに設けられた入力バッファIBk及び出力バッファOBkのみを図示している。上述の通り、本実施形態による半導体装置はDDR3型のDRAMであり、したがって8ビットのプリフェッチ動作を行う。つまり、データ入出力端子DQkへシリアルに入力される8ビットのライトデータは、8本のリードライトバスRWBSkを介してパラレルに書き込まれ、逆に、8本のリードライトバスRWBSkを介してパラレルに読み出された8ビットのリードデータは、データ入出力端子DQkからシリアルに出力される。このように、1つのデータ入出力端子DQ当たり8本のリードライトバスRWBSが設けられることから、データ入出力端子の数(=n+1)が32個である場合、最低でも256(=32×8)本のリードライトバスRWBSが必要となる。さらに、本実施形態ではメモリバンクBANK0〜BANK3が形成された領域(図1の左側領域)とメモリバンクBANK4〜BANK7が形成された領域(図1の右側領域)が分割されており、それぞれの領域にリードライトバスRWBSが割り当てられることから、合計で512本のリードライトバスRWBSが設けられることになる。但し、図1においては、簡単のためメモリバンクBANK0〜BANK3及びデータ入出力端子DQkに割り当てられたリードライトバスRWBSkのみを図示している。   Returning to FIG. 1, the data input / output terminals DQ0 to DQn are provided with an input buffer IB and an output buffer OB, respectively. In FIG. 1, only the input buffer IBk and the output buffer OBk provided at the data input / output terminal DQk are illustrated for simplicity. As described above, the semiconductor device according to the present embodiment is a DDR3-type DRAM, and therefore performs an 8-bit prefetch operation. That is, 8-bit write data serially input to the data input / output terminal DQk is written in parallel via the eight read / write buses RWBSk, and conversely in parallel via the eight read / write buses RWBSk. The read 8-bit read data is serially output from the data input / output terminal DQk. Thus, since eight read / write buses RWBS are provided for each data input / output terminal DQ, when the number of data input / output terminals (= n + 1) is 32, at least 256 (= 32 × 8) ) A read / write bus RWBS is required. Further, in the present embodiment, the area where the memory banks BANK0 to BANK3 are formed (the left area in FIG. 1) and the area where the memory banks BANK4 to BANK7 are formed (the right area in FIG. 1) are divided. Since the read / write bus RWBS is allocated to the total number of 512, the read / write bus RWBS is provided in total. However, in FIG. 1, only the read / write bus RWBSk assigned to the memory banks BANK0 to BANK3 and the data input / output terminal DQk is shown for simplicity.

図1に示すように、リードライトバスRWBSkは、ドライバ回路DAk及びレシーバ回路RAkに接続されている。ドライバ回路DAkはライト制御信号WEAによって活性化される回路であり、レシーバ回路RAkはリード制御信号REAによって活性化される回路である。ドライバ回路DAkの出力端及びレシーバ回路RAkの入力端は、データバスDB(信号転送ライン)に接続されている。   As shown in FIG. 1, the read / write bus RWBSk is connected to a driver circuit DAk and a receiver circuit RAk. The driver circuit DAk is a circuit activated by the write control signal WEA, and the receiver circuit RAk is a circuit activated by the read control signal REA. The output terminal of the driver circuit DAk and the input terminal of the receiver circuit RAk are connected to a data bus DB (signal transfer line).

データバスDBは、ドライバ回路DAk及びレシーバ回路RAkと、各メモリバンクBANK0〜BANK3に設けられたドライバ回路D0k〜D3k及びレシーバ回路R0k〜R3kとを接続する配線であり、8本のリードライトバスRWBSkに対応して8本設けられている(図1においては8本の配線を1本の実線で示している)。各データバスDBは、ドライバ回路D0k〜D3k及びレシーバ回路R0k〜R3kに共通接続されている。ドライバ回路D0k〜D3kは、それぞれリード制御信号RE0〜RE3によって排他的に活性化され、レシーバ回路R0k〜R3kは、それぞれライト制御信号WE0〜WE3によって排他的に活性化される。これにより、リード動作時においては、ドライバ回路D0k〜D3kのいずれかから出力されるリードデータがデータバスDBを介してレシーバ回路RAkに転送され、ライト動作時においては、ドライバ回路DAkから出力されるライトデータがデータバスDBを介してレシーバ回路R0k〜R3kのいずれかに転送される。図3には、1本のデータバスDBに対応するドライバ回路DAk及びレシーバ回路RAkとドライバ回路D0k及びレシーバ回路R0kとの接続関係が示されている。図3に示すように、ドライバ回路D0kの入力端及びレシーバ回路R0kの出力端はI/OラインMIOに接続されている。I/OラインMIOは、メモリバンクBANK0内の選択されたメモリセルに接続される配線である。   The data bus DB is a wiring that connects the driver circuit DAk and the receiver circuit RAk to the driver circuits D0k to D3k and the receiver circuits R0k to R3k provided in each of the memory banks BANK0 to BANK3, and includes eight read / write buses RWBSk. 8 lines are provided corresponding to (8 lines are shown by one solid line in FIG. 1). Each data bus DB is commonly connected to driver circuits D0k to D3k and receiver circuits R0k to R3k. Driver circuits D0k to D3k are exclusively activated by read control signals RE0 to RE3, respectively, and receiver circuits R0k to R3k are exclusively activated by write control signals WE0 to WE3, respectively. Accordingly, read data output from any of the driver circuits D0k to D3k is transferred to the receiver circuit RAk via the data bus DB during the read operation, and is output from the driver circuit DAk during the write operation. Write data is transferred to one of the receiver circuits R0k to R3k via the data bus DB. FIG. 3 shows a connection relationship between the driver circuit DAk and the receiver circuit RAk corresponding to one data bus DB, the driver circuit D0k, and the receiver circuit R0k. As shown in FIG. 3, the input terminal of the driver circuit D0k and the output terminal of the receiver circuit R0k are connected to the I / O line MIO. The I / O line MIO is a wiring connected to a selected memory cell in the memory bank BANK0.

図1に示すドライバ回路、レシーバ回路及びデータバスは、メモリバンクBANK0〜BANK3に割り当てられた回路及び配線のうち、データ入出力端子DQkに関連する要素である。したがって実際には、これらの要素がメモリバンクBANK0〜BANK3に対してn+1セット設けられ、さらにメモリバンクBANK4〜BANK7に対しても設けられていることになる。したがって、本実施形態では512本のリードライトバスRWBSが設けられるとともに、これに対応する512本のデータバスDBが設けられることになる。特に、データバスDBは、4つのメモリバンクを横断する長い配線となることから、その充放電によって比較的多くの電力が消費される。本実施形態は、このようなデータバスDBの充放電に伴う消費電力を低減するものである。   The driver circuit, the receiver circuit, and the data bus shown in FIG. 1 are elements related to the data input / output terminal DQk among the circuits and wirings assigned to the memory banks BANK0 to BANK3. Therefore, actually, n + 1 sets of these elements are provided for the memory banks BANK0 to BANK3, and further provided for the memory banks BANK4 to BANK7. Therefore, in the present embodiment, 512 read / write buses RWBS are provided, and 512 data buses DB corresponding thereto are provided. In particular, since the data bus DB is a long wiring crossing four memory banks, a relatively large amount of power is consumed by charging and discharging. In the present embodiment, power consumption associated with such charging / discharging of the data bus DB is reduced.

尚、各メモリバンクBANK0〜BANK7には図示しない多数のメモリセルが含まれており、その選択はバンクアドレスBA0〜BA2とは別のアドレス信号によって行われる。メモリバンク内のメモリセル選択については、本発明の要旨と直接関連しないことから説明を省略する。   Each memory bank BANK0 to BANK7 includes a large number of memory cells (not shown), and the selection is performed by an address signal different from the bank addresses BA0 to BA2. The selection of the memory cells in the memory bank is not directly related to the gist of the present invention, and thus the description thereof is omitted.

図4は、図3に示した回路部分Xをより詳細に示すブロック図である。   FIG. 4 is a block diagram showing the circuit portion X shown in FIG. 3 in more detail.

図4に示すように、ドライバ回路DAkは第1の端子T1を介してデータバスDBにライトデータを出力し、レシーバ回路R0kは第2の端子T2からライトデータを受信する。第1及び第2の端子T1,T2間には、ライトデータの振幅を制限するスイッチ回路120が挿入されている。スイッチ回路120は、データバスDBの電位が所定の電位以下である場合に導通状態となり、所定の電位を超えた場合に遮断状態となる回路であり、これによりデータバスDB上の信号の振幅を制限する役割を果たす。スイッチ回路120は、第2の端子T2の近傍に配置されており、したがって、データバスDBの負荷容量の大部分は第1の端子T1側に存在する。つまり、第1の端子T1の負荷容量(C1)と第2の端子T2の負荷容量(C2)との関係は、C1≫C2である。   As shown in FIG. 4, the driver circuit DAk outputs write data to the data bus DB via the first terminal T1, and the receiver circuit R0k receives write data from the second terminal T2. A switch circuit 120 for limiting the amplitude of the write data is inserted between the first and second terminals T1 and T2. The switch circuit 120 is a circuit that is turned on when the potential of the data bus DB is equal to or lower than a predetermined potential, and is turned off when the potential of the data bus DB exceeds the predetermined potential. Play a limiting role. The switch circuit 120 is disposed in the vicinity of the second terminal T2, and therefore, most of the load capacity of the data bus DB exists on the first terminal T1 side. That is, the relationship between the load capacity (C1) of the first terminal T1 and the load capacity (C2) of the second terminal T2 is C1 >> C2.

レシーバ回路R0kは、第2の端子T2に接続されたアンプ回路AMPと、アンプ回路AMPの出力をラッチするラッチ回路LATを含む。アンプ回路AMPはレシーバ回路R0kの主回路部であり、第2の端子T2の電位を検出し、これを増幅する役割を果たす。ラッチ回路LATは、アンプ回路AMPによって増幅された信号をラッチし、ラッチした信号の論理レベルに基づいてI/OラインMIOを駆動する回路である。   The receiver circuit R0k includes an amplifier circuit AMP connected to the second terminal T2, and a latch circuit LAT that latches the output of the amplifier circuit AMP. The amplifier circuit AMP is a main circuit portion of the receiver circuit R0k, and plays a role of detecting the potential of the second terminal T2 and amplifying it. The latch circuit LAT is a circuit that latches the signal amplified by the amplifier circuit AMP and drives the I / O line MIO based on the logic level of the latched signal.

尚、図3に示したように、データバスDBは双方向のバスであることから、ドライバ回路D0k及びレシーバ回路RAkの回路構成についても、図4に示す構成と同様の構成を有している。   As shown in FIG. 3, since the data bus DB is a bidirectional bus, the circuit configurations of the driver circuit D0k and the receiver circuit RAk have the same configuration as that shown in FIG. .

図5は、図4に示す回路ブロックの回路図である。   FIG. 5 is a circuit diagram of the circuit block shown in FIG.

図5に示すように、ドライバ回路DAkは、電源電位VPERI及び接地電位VSSが供給される電源配線間に直列接続されたNチャンネル型のMOSトランジスタM9,M8と、これらトランジスタM9,M8のゲート電極に与える信号を生成する論理回路Lを有している。トランジスタM9,M8の接続点は、データバスDBに接続されている。論理回路Lの動作電源としてはVPERI及びVSSが用いられ、これにより、トランジスタM9,M8のゲート電極に供給される入力信号は、VPERIからVSSの振幅を有する。トランジスタM9,M8は、MISトランジスタであっても構わない。以降説明する全てのMOSトランジスタについても同様である。   As shown in FIG. 5, the driver circuit DAk includes N-channel MOS transistors M9 and M8 connected in series between power supply lines to which a power supply potential VPERI and a ground potential VSS are supplied, and gate electrodes of these transistors M9 and M8. Has a logic circuit L for generating a signal to be supplied to. The connection point of the transistors M9 and M8 is connected to the data bus DB. VPERI and VSS are used as the operation power supply of the logic circuit L, whereby the input signal supplied to the gate electrodes of the transistors M9 and M8 has an amplitude of VPERI to VSS. The transistors M9 and M8 may be MIS transistors. The same applies to all MOS transistors described below.

かかる構成により、トランジスタM9,M8のしきい値電圧をLVthとした場合、トランジスタM9がオンするとデータバスDBはVPERI−LVthに駆動され、トランジスタM8がオンするとデータバスDBはVSSに駆動されることになる。しきい値電圧LVthは、相対的に低く設計されている。図においてトランジスタM9,M8に小さな丸印が付されているのは、しきい値電圧が相対的に低く設計されていることを意味する。以降説明する他のトランジスタにおいても同様である。本明細書においては、接地電位VSSを「第1の電位」、電源電位VPERIを「第2の電位」と呼ぶことがある。   With this configuration, when the threshold voltage of the transistors M9 and M8 is LVth, the data bus DB is driven to VPERI-LVth when the transistor M9 is turned on, and the data bus DB is driven to VSS when the transistor M8 is turned on. become. The threshold voltage LVth is designed to be relatively low. In the figure, the small circles attached to the transistors M9 and M8 mean that the threshold voltage is designed to be relatively low. The same applies to other transistors described below. In this specification, the ground potential VSS may be referred to as a “first potential”, and the power supply potential VPERI may be referred to as a “second potential”.

ドライバ回路DAkに含まれる論理回路Lは、ライト制御信号WEA及びリードライトバスRWBSkから供給されるライトデータDATAを受け、これらの論理レベルに基づいてトランジスタM9,M8のゲート電極に与える信号を生成する。具体的には、ライト制御信号WEAがハイレベルに活性化している場合にはライトデータDATAの論理レベルに基づいてトランジスタM9,M8のいずれか一方をオンさせ、ライト制御信号WEAがローレベルに非活性化している場合にはトランジスタM9,M8の両方をオフ状態とする。   The logic circuit L included in the driver circuit DAk receives the write control signal WEA and the write data DATA supplied from the read / write bus RWBSk, and generates signals to be applied to the gate electrodes of the transistors M9 and M8 based on these logic levels. . Specifically, when the write control signal WEA is activated to a high level, one of the transistors M9 and M8 is turned on based on the logic level of the write data DATA, and the write control signal WEA is not set to a low level. When activated, both transistors M9 and M8 are turned off.

スイッチ回路120は、一端が第1の端子T1に接続され、他端が第2の端子T2に接続されたNチャンネル型のMOSトランジスタM7によって構成されている。トランジスタM7のゲート電極には電源電位VPERIが供給されている。かかる構成により、トランジスタM7のしきい値電圧をNVthとした場合、データバスDBの電位がVPERI−NVth以下である場合にはトランジスタM7が導通状態となり、データバスDBの電位がVPERI−NVthを超えるとトランジスタM7が導通状態から遮断状態に変化する。しきい値電圧NVthは、相対的に高く設計されている。つまり、NVth>LVthである。上述の通り、トランジスタM7は第2の端子T2の近傍に配置されており、これにより、トランジスタM7がオフ状態である場合においては、第1の端子T1の負荷容量(C1)と第2の端子T2の負荷容量(C2)との間に著しい差が生じる(C1≫C2)。   The switch circuit 120 includes an N-channel MOS transistor M7 having one end connected to the first terminal T1 and the other end connected to the second terminal T2. A power supply potential VPERI is supplied to the gate electrode of the transistor M7. With this configuration, when the threshold voltage of the transistor M7 is NVth, when the potential of the data bus DB is equal to or lower than VPERI-NVth, the transistor M7 becomes conductive, and the potential of the data bus DB exceeds VPERI-NVth. The transistor M7 changes from the conductive state to the cut-off state. The threshold voltage NVth is designed to be relatively high. That is, NVth> LVth. As described above, the transistor M7 is disposed in the vicinity of the second terminal T2, so that when the transistor M7 is in the off state, the load capacitance (C1) of the first terminal T1 and the second terminal There is a significant difference from the load capacity (C2) of T2 (C1 >> C2).

レシーバ回路R0kに含まれるアンプ回路AMPは、フリップフロップ構成を有している。アンプ回路AMPは、対を成す第1及び第2の信号ノードS1,S2と、第1及び第2の電源ノードV1,V2を有し、第1の信号ノードS1が第2の端子T2に接続されている。第2の信号ノードS2は、ラッチ回路LATに接続される。   The amplifier circuit AMP included in the receiver circuit R0k has a flip-flop configuration. The amplifier circuit AMP has a pair of first and second signal nodes S1 and S2, and first and second power supply nodes V1 and V2, and the first signal node S1 is connected to the second terminal T2. Has been. The second signal node S2 is connected to the latch circuit LAT.

アンプ回路AMPは、Nチャンネル型MOSトランジスタM1,M3,M5と、Pチャンネル型MOSトランジスタM2,M4,M6とを有している。トランジスタM1は、接地電位VSSが供給される電源配線と電源ノードV1との間に接続されており、そのゲート電極にはライト制御信号WE0が供給される。トランジスタM2は、電源電位VPERIが供給される電源配線と電源ノードV2との間に接続されており、そのゲート電極には反転されたライト制御信号WE0が供給される。これにより、ライト制御信号WE0がハイレベルに活性化すると、トランジスタM1,M2がオンし、アンプ回路AMPが活性化される。   The amplifier circuit AMP has N channel type MOS transistors M1, M3, M5 and P channel type MOS transistors M2, M4, M6. The transistor M1 is connected between the power supply line to which the ground potential VSS is supplied and the power supply node V1, and the write control signal WE0 is supplied to the gate electrode. The transistor M2 is connected between the power supply line to which the power supply potential VPERI is supplied and the power supply node V2, and the inverted write control signal WE0 is supplied to the gate electrode. As a result, when the write control signal WE0 is activated to a high level, the transistors M1 and M2 are turned on and the amplifier circuit AMP is activated.

トランジスタM3,M5は、いずれもソースが電源ノードV1に接続されたクロスカップル回路を構成している。同様に、トランジスタM4,M6は、いずれもソースが電源ノードV2に接続されたクロスカップル回路を構成している。より具体的には、トランジスタM3は信号ノードS1と電源ノードV1との間に接続され、そのゲート電極が信号ノードS2に接続されている。また、トランジスタM5は信号ノードS2と電源ノードV1との間に接続され、そのゲート電極が信号ノードS1に接続されている。トランジスタM4は信号ノードS1と電源ノードV2との間に接続され、そのゲート電極が信号ノードS2に接続されている。トランジスタM6は信号ノードS2と電源ノードV2との間に接続され、そのゲート電極が信号ノードS1に接続されている。   Transistors M3 and M5 each constitute a cross-coupled circuit whose source is connected to power supply node V1. Similarly, the transistors M4 and M6 each constitute a cross-coupled circuit whose source is connected to the power supply node V2. More specifically, transistor M3 is connected between signal node S1 and power supply node V1, and its gate electrode is connected to signal node S2. The transistor M5 is connected between the signal node S2 and the power supply node V1, and its gate electrode is connected to the signal node S1. Transistor M4 is connected between signal node S1 and power supply node V2, and its gate electrode is connected to signal node S2. Transistor M6 is connected between signal node S2 and power supply node V2, and its gate electrode is connected to signal node S1.

これにより、トランジスタM1,M2がオンすると、信号ノードS1,S2の電位差がアンプ回路AMPによって増幅されることになる。アンプ回路AMPのしきい値は電源電位VPERIと接地電位VSSの中間電位(VPERI/2)であり、このレベルはVPERI−NVthよりも低い。アンプ回路AMPによって増幅されたデータは、信号ノードS2を介してラッチ回路LATに供給され、ライト制御信号WE0の立ち下がりエッジに同期して取り込まれる。ラッチ回路LATに取り込まれたライトデータDOUTは、I/OラインMIOを介してメモリバンクBANK0内に供給される。   Thereby, when the transistors M1 and M2 are turned on, the potential difference between the signal nodes S1 and S2 is amplified by the amplifier circuit AMP. The threshold value of the amplifier circuit AMP is an intermediate potential (VPERI / 2) between the power supply potential VPERI and the ground potential VSS, and this level is lower than VPERI-NVth. The data amplified by the amplifier circuit AMP is supplied to the latch circuit LAT via the signal node S2, and is taken in synchronization with the falling edge of the write control signal WE0. The write data DOUT captured by the latch circuit LAT is supplied into the memory bank BANK0 via the I / O line MIO.

以上の構成により、振幅がVPERI−VSSであるライトデータDATAがドライバ回路DAkによって小振幅化され、小振幅化されたライトデータDATAがデータバスDBを介して転送される。そして、レシーバ回路R0k側においては、信号受信回路110によって振幅がVPERI−VSSに再生され、ライトデータDOUTとして出力される。   With the above configuration, the write data DATA whose amplitude is VPERI-VSS is reduced in amplitude by the driver circuit DAk, and the reduced amplitude write data DATA is transferred via the data bus DB. On the receiver circuit R0k side, the signal reception circuit 110 reproduces the amplitude to VPERI-VSS and outputs it as write data DOUT.

図6は、ライトデータDATAがローレベル(VSS)からハイレベル(VPERI)に変化する場合の動作を示す波形図である。   FIG. 6 is a waveform diagram showing an operation when the write data DATA changes from the low level (VSS) to the high level (VPERI).

図6に示すように、ライトデータDATAがローレベル(VSS)からハイレベル(VPERI)に変化した後にライト制御信号WEA,WE0が活性化すると、トランジスタM9がオンすることから、データバスDBの電位がVSSから上昇を始める。但し、データバスDBは配線長が長く、寄生容量が大きいことから、その上昇速度はある程度緩やかとなる。ここで、スイッチ回路120を構成するトランジスタM7はしきい値電圧がNVthであることから、データバスDBの電位がVPERI−NVthを超えるまではトランジスタM7がオン状態であり、したがって、第2の端子T2の電位もデータバスDBの電位と連動して上昇する。また、第2の端子T2の電位がアンプ回路AMPのしきい値である中間電位を超えるまではトランジスタM3,M6がオンし、トランジスタM4,M5がオフしている。このため、この期間においてはトランジスタM9,M3,M1を介して電流が流れるが、トランジスタM1,M3の電流供給能力は十分に小さく、また、当該期間も僅かであることから、これによる消費電流は僅かである。   As shown in FIG. 6, when the write control signals WEA and WE0 are activated after the write data DATA changes from the low level (VSS) to the high level (VPERI), the transistor M9 is turned on. Begins to rise from VSS. However, since the data bus DB has a long wiring length and a large parasitic capacitance, the rising speed thereof becomes moderate to some extent. Here, since the threshold voltage of the transistor M7 constituting the switch circuit 120 is NVth, the transistor M7 is on until the potential of the data bus DB exceeds VPERI-NVth, and therefore, the second terminal The potential of T2 also rises in conjunction with the potential of the data bus DB. Further, the transistors M3 and M6 are turned on and the transistors M4 and M5 are turned off until the potential of the second terminal T2 exceeds the intermediate potential which is the threshold value of the amplifier circuit AMP. Therefore, a current flows through the transistors M9, M3, and M1 during this period, but the current supply capability of the transistors M1 and M3 is sufficiently small, and the current consumption due to this is also small. There are few.

そして、データバスDBの電位がアンプ回路AMPのしきい値である中間電位を超えると、トランジスタM3,M6がオフし、トランジスタM4,M5がオンする。さらに、データバスDBの電位がVPERI−NVthを超えると、トランジスタM7がオフ状態に変化する。これにより第2の端子T2はデータバスDBから切り離され、もはや第2の端子T2はトランジスタM9によって駆動されなくなる。しかしながら、この時点で既にアンプ回路AMPに含まれるトランジスタM2,M4がオンしていることから、第2の端子T2の電位はトランジスタM2,M4によって高められる。この時、トランジスタM2,M4が駆動すべき負荷(C2)は、トランジスタM7がオフしていることにより非常に小さい(データバスDBの負荷C1が含まれない)ことから、図6に示すように、第2の端子T2の電位はVPERIに向かって急速に上昇する。   When the potential of the data bus DB exceeds the intermediate potential that is the threshold value of the amplifier circuit AMP, the transistors M3 and M6 are turned off and the transistors M4 and M5 are turned on. Further, when the potential of the data bus DB exceeds VPERI-NVth, the transistor M7 is turned off. As a result, the second terminal T2 is disconnected from the data bus DB, and the second terminal T2 is no longer driven by the transistor M9. However, since the transistors M2 and M4 included in the amplifier circuit AMP are already turned on at this time, the potential of the second terminal T2 is raised by the transistors M2 and M4. At this time, the load (C2) to be driven by the transistors M2 and M4 is very small (not including the load C1 of the data bus DB) because the transistor M7 is turned off, as shown in FIG. The potential at the second terminal T2 rises rapidly toward VPERI.

これにより、アンプ回路AMPによる増幅動作が速やかに行われ、ライトデータDOUTがハイレベルに変化する。その後もデータバスDBのレベルは緩やかに上昇を続け、トランジスタM7のオフ状態が確保される。データバスDBのレベルは最終的にVPERI−LVthまで充電される。   As a result, the amplification operation by the amplifier circuit AMP is quickly performed, and the write data DOUT changes to the high level. Thereafter, the level of the data bus DB continues to rise gradually, and the off state of the transistor M7 is secured. The level of the data bus DB is finally charged to VPERI-LVth.

このように、本実施形態では、データバスDBがVPERIまで充電されないことから、データバスDBの充放電電流を抑制することが可能となる。   Thus, in this embodiment, since the data bus DB is not charged up to VPERI, it is possible to suppress the charge / discharge current of the data bus DB.

図7は、ライトデータDATAがハイレベル(VPERI)からローレベル(VSS)に変化する場合の動作を示す波形図である。   FIG. 7 is a waveform diagram showing an operation when the write data DATA changes from the high level (VPERI) to the low level (VSS).

図7に示すように、ライトデータDATAがハイレベル(VPERI)からローレベル(VSS)に変化した後にライト制御信号WEA,WE0が活性化すると、トランジスタM8のオンによって、データバスDBの電位がVPERI−LVthから低下を始める。この場合も、データバスDBの寄生容量によってその低下速度はある程度緩やかとなる。ここで、スイッチ回路120を構成するトランジスタM7はしきい値電圧がNVthであることから、データバスDBの電位がVPERI−NVth以下となるまではトランジスタM7はオフ状態である。この時、トランジスタM2,M4がオンしていることから、第2の端子T2の電位はVPERIに維持される。   As shown in FIG. 7, when the write control signals WEA and WE0 are activated after the write data DATA changes from the high level (VPERI) to the low level (VSS), the potential of the data bus DB becomes VPERI by turning on the transistor M8. -Decrease from LVth. Also in this case, the rate of decrease is somewhat moderate due to the parasitic capacitance of the data bus DB. Here, since the threshold voltage of the transistor M7 constituting the switch circuit 120 is NVth, the transistor M7 is in an off state until the potential of the data bus DB becomes equal to or lower than VPERI-NVth. At this time, since the transistors M2 and M4 are on, the potential of the second terminal T2 is maintained at VPERI.

その後、データバスDBの電位がVPERI−NVth以下になると、トランジスタM7がオン状態に変化する。これにより第2の端子T2はデータバスDBと接続され、信号ノードS1の電位が速やかに低下する。この時トランジスタM2,M4もオンしているため、この期間においてはトランジスタM2,M4,M8を介して電流が流れるが、トランジスタM2,M4の電流供給能力は十分に小さく、また、当該期間も僅かであることから、これによる消費電流は僅かである。   Thereafter, when the potential of the data bus DB becomes equal to or lower than VPERI-NVth, the transistor M7 is turned on. As a result, the second terminal T2 is connected to the data bus DB, and the potential of the signal node S1 quickly decreases. At this time, since the transistors M2 and M4 are also on, current flows through the transistors M2, M4 and M8 during this period, but the current supply capability of the transistors M2 and M4 is sufficiently small, and the period is also slightly Therefore, the current consumption due to this is very small.

そして、データバスDBの電位がアンプ回路AMPのしきい値である中間電位を下回ると、トランジスタM3,M6がオンし、トランジスタM4,M5がオフする。これにより、アンプ回路AMPによる増幅動作が速やかに行われ、ライトデータDOUTがローレベルに変化する。その後もデータバスDBのレベルは緩やかに低下を続け、トランジスタM7のオン状態が確保される。データバスDBのレベルは最終的にVSSまで放電される。   When the potential of the data bus DB falls below the intermediate potential that is the threshold value of the amplifier circuit AMP, the transistors M3 and M6 are turned on and the transistors M4 and M5 are turned off. As a result, the amplification operation by the amplifier circuit AMP is quickly performed, and the write data DOUT changes to a low level. Thereafter, the level of the data bus DB continues to decrease gradually, and the on state of the transistor M7 is secured. The level of the data bus DB is finally discharged to VSS.

以上説明したように、本実施形態によれば、データバスDBの振幅がVPERI−LVthに低減されていることから、データバスDBの充放電に伴う消費電力を低減することが可能となる。しかも、データバスDBの振幅がVPERI−NVthを超えると第2の端子T2がデータバスDBから切り離され、アンプ回路AMPによって第2の端子T2が充電されることから、ローレベルからハイレベルへの変化速度を高速化することも可能となる。一方、アンプ回路AMPが反転するまでの期間においては僅かに貫通電流が発生するが、これによる消費電力の増大は、データバスDBの振幅縮小による消費電力の低減よりも十分に小さい。特に、特許文献2に記載された半導体装置では、ハイレベルからローレベルへの変化時において、ライト制御信号WEA,WE0が活性化している期間に亘って貫通電流が発生するが、本実施形態ではこのような貫通電流は生じない。これにより、特許文献2に記載された半導体装置よりもさらに消費電力を低減することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, since the amplitude of the data bus DB is reduced to VPERI-LVth, it is possible to reduce power consumption associated with charging / discharging of the data bus DB. Moreover, when the amplitude of the data bus DB exceeds VPERI-NVth, the second terminal T2 is disconnected from the data bus DB, and the second terminal T2 is charged by the amplifier circuit AMP. It is also possible to increase the speed of change. On the other hand, a slight through current is generated in the period until the amplifier circuit AMP is inverted, but the increase in power consumption due to this is sufficiently smaller than the reduction in power consumption due to the amplitude reduction of the data bus DB. In particular, in the semiconductor device described in Patent Document 2, a through current is generated during a period in which the write control signals WEA and WE0 are activated when the level changes from a high level to a low level. Such a through current does not occur. As a result, the power consumption can be further reduced as compared with the semiconductor device described in Patent Document 2.

図8は変形例を示す回路図であり、図5に示した回路と比べてドライバ回路DAkの回路構成及びトランジスタM7のゲート電極に印加される電圧が相違している。その他の回路構成については図5と同じであることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   FIG. 8 is a circuit diagram showing a modification, and the circuit configuration of the driver circuit DAk and the voltage applied to the gate electrode of the transistor M7 are different from those of the circuit shown in FIG. Since other circuit configurations are the same as those in FIG. 5, the same reference numerals are given to the same elements, and duplicate descriptions are omitted.

図8に示す変形例では、電源電位VPERIが供給される電源配線とトランジスタM9との間にNチャンネル型MOSトランジスタM10が挿入されており、そのゲート電極には内部電位VBUS(<VPERI)が供給されている。これにより、トランジスタM10のソース電位はVBUS−LVthとなるため、データバスDB上の信号振幅はVBUS−LVthに低減される。そして、スイッチ回路120を構成するトランジスタM7のゲート電極にも内部電位VBUSが供給されることから、スイッチ回路120を通過する信号の振幅はさらにVBUS−NVthに制限される。これにより、図5に示した回路に比べてさらに消費電流を削減することが可能となる。本明細書においては、内部電位VBUSを「第3の電位」と呼ぶことがある。   In the modification shown in FIG. 8, an N-channel MOS transistor M10 is inserted between the power supply wiring to which the power supply potential VPERI is supplied and the transistor M9, and the internal potential VBUS (<VPERI) is supplied to the gate electrode. Has been. As a result, the source potential of the transistor M10 becomes VBUS-LVth, and the signal amplitude on the data bus DB is reduced to VBUS-LVth. Since the internal potential VBUS is also supplied to the gate electrode of the transistor M7 constituting the switch circuit 120, the amplitude of the signal passing through the switch circuit 120 is further limited to VBUS-NVth. As a result, the current consumption can be further reduced as compared with the circuit shown in FIG. In this specification, the internal potential VBUS may be referred to as a “third potential”.

図9は、他の実施形態の回路図である。   FIG. 9 is a circuit diagram of another embodiment.

図9に示すように、本実施形態による回路は、レシーバ回路R0kにクロックトインバータINVが追加されるとともに、レシーバ回路R0kの動作タイミング信号としてライト制御信号REBが用いられている点において、図5に示した回路と主に異なっている。クロックトインバータINVは、アンプ回路AMPとラッチ回路LATとの間に挿入されており、その入力ノードは第2の信号ノードS2に接続されている。また、第2の信号ノードS2と接地電位VSSとの間には、Nチャンネル型MOSトランジスタM11,M12が直列接続されている。これらトランジスタM11,M12のゲート電極には、ライト制御信号REBが供給される。このため、ライト制御信号REBがハイレベルである期間は、第2の信号ノードS2はローレベルに固定される。ライト制御信号REBは、ライト制御信号WEAの反転信号を遅延させた信号であり、ライトデータDATAがローレベルからハイレベルに変化する場合に、スイッチ回路120を構成するトランジスタM7がオフするタイミングで活性化するよう、その遅延量が調整されている。   As shown in FIG. 9, the circuit according to the present embodiment is different from the circuit shown in FIG. Mainly different from the circuit shown in. The clocked inverter INV is inserted between the amplifier circuit AMP and the latch circuit LAT, and its input node is connected to the second signal node S2. N-channel MOS transistors M11 and M12 are connected in series between the second signal node S2 and the ground potential VSS. A write control signal REB is supplied to the gate electrodes of the transistors M11 and M12. For this reason, the second signal node S2 is fixed to the low level during the period in which the write control signal REB is at the high level. The write control signal REB is a signal obtained by delaying the inverted signal of the write control signal WEA, and is activated when the transistor M7 constituting the switch circuit 120 is turned off when the write data DATA changes from low level to high level. The amount of delay is adjusted so that

図10は、ライトデータDATAがローレベル(VSS)からハイレベル(VPERI)に変化する場合の動作を示す波形図である。   FIG. 10 is a waveform diagram showing an operation when the write data DATA changes from the low level (VSS) to the high level (VPERI).

図10に示すように、ライトデータDATAがローレベル(VSS)からハイレベル(VPERI)に変化した後にライト制御信号WEAが活性化すると、トランジスタM9がオンすることから、データバスDBの電位がVSSから上昇を始める。上述の通り、データバスDBは寄生容量が大きいことから、その上昇速度はある程度緩やかとなる。ここで、スイッチ回路120を構成するトランジスタM7はしきい値電圧がNVthであることから、データバスDBの電位がVPERI−NVthを超えるまではトランジスタM7がオン状態であり、したがって、第2の端子T2の電位もデータバスDBの電位と連動して上昇する。この期間においては、ライト制御信号REBが未だハイレベルである。このためアンプ回路AMPは非活性状態であり、第2の信号ノードS2はトランジスタM11,M12によりローレベルに固定されている。アンプ回路AMPが非活性状態であるため、この期間においてはアンプ回路AMPに電流は流れない。   As shown in FIG. 10, when the write control signal WEA is activated after the write data DATA changes from the low level (VSS) to the high level (VPERI), the transistor M9 is turned on, so that the potential of the data bus DB becomes VSS. Start to rise. As described above, since the data bus DB has a large parasitic capacitance, its rising speed becomes moderate to some extent. Here, since the threshold voltage of the transistor M7 constituting the switch circuit 120 is NVth, the transistor M7 is on until the potential of the data bus DB exceeds VPERI-NVth, and therefore, the second terminal The potential of T2 also rises in conjunction with the potential of the data bus DB. During this period, the write control signal REB is still at the high level. For this reason, the amplifier circuit AMP is inactive, and the second signal node S2 is fixed to the low level by the transistors M11 and M12. Since the amplifier circuit AMP is inactive, no current flows through the amplifier circuit AMP during this period.

そして、データバスDBの電位がVPERI−NVthを超えると、トランジスタM7がオフ状態に変化する。このタイミングでライト制御信号REBがローレベルに活性化し、これによりアンプ回路AMP及びクロックトインバータINVが活性化する。アンプ回路AMPが活性化した時点では、第1の信号ノードS1の電位は第2の信号ノードS2の電位よりも十分に高いため、第1の信号ノードS1がVPERIレベル、第2の信号ノードがVSSレベルに安定する。その結果、ライトデータDOUTは直ちにハイレベルとなる。   When the potential of the data bus DB exceeds VPERI-NVth, the transistor M7 changes to an off state. At this timing, the write control signal REB is activated to a low level, whereby the amplifier circuit AMP and the clocked inverter INV are activated. When the amplifier circuit AMP is activated, the potential of the first signal node S1 is sufficiently higher than the potential of the second signal node S2, so that the first signal node S1 is at the VPERI level and the second signal node is Stable to VSS level. As a result, the write data DOUT immediately becomes high level.

このように、本実施形態では、初期状態において第2の信号ノードS2がローレベルとされていることから、ライトデータDATAがローレベルからハイレベルに変化する場合、アンプ回路AMPを反転させる必要がない。このため、ライトデータDATAがローレベルからハイレベルに変化する際の動作マージンを拡大することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, since the second signal node S2 is at the low level in the initial state, it is necessary to invert the amplifier circuit AMP when the write data DATA changes from the low level to the high level. Absent. For this reason, it is possible to expand the operation margin when the write data DATA changes from the low level to the high level.

図11は、ライトデータDATAがハイレベル(VPERI)からローレベル(VSS)に変化する場合の動作を示す波形図である。   FIG. 11 is a waveform diagram showing an operation when the write data DATA changes from the high level (VPERI) to the low level (VSS).

図11に示すように、ライトデータDATAがハイレベル(VPERI)からローレベル(VSS)に変化した後にライト制御信号WEAが活性化すると、トランジスタM8のオンによって、データバスDBの電位がVPERI−LVthから低下を始める。この場合も、データバスDBの寄生容量によってその低下速度はある程度緩やかとなる。ここで、スイッチ回路120を構成するトランジスタM7はしきい値電圧がNVthであることから、データバスDBの電位がVPERI−NVth以下となるまではトランジスタM7はオフ状態である。データバスDBの電位がVPERI−NVth以下になれば、トランジスタM7はオン状態に変化し、第1の信号ノードS1にはデータバスDBの寄生容量が接続される。この期間においては、ライト制御信号REBが未だハイレベルである。このためアンプ回路AMPは非活性状態であり、第2の信号ノードS2はトランジスタM11,M12によりローレベルに固定されている。この期間においてはアンプ回路AMPに電流は流れない。   As shown in FIG. 11, when the write control signal WEA is activated after the write data DATA changes from the high level (VPERI) to the low level (VSS), the potential of the data bus DB becomes VPERI-LVth by turning on the transistor M8. Start to decline. Also in this case, the rate of decrease is somewhat moderate due to the parasitic capacitance of the data bus DB. Here, since the threshold voltage of the transistor M7 included in the switch circuit 120 is NVth, the transistor M7 is in an off state until the potential of the data bus DB becomes equal to or lower than VPERI−NVth. When the potential of the data bus DB becomes equal to or lower than VPERI-NVth, the transistor M7 is turned on, and the parasitic capacitance of the data bus DB is connected to the first signal node S1. During this period, the write control signal REB is still at the high level. For this reason, the amplifier circuit AMP is inactive, and the second signal node S2 is fixed to the low level by the transistors M11 and M12. During this period, no current flows through the amplifier circuit AMP.

その後、ライト制御信号REBがローレベルに活性化すると、トランジスタM1,M2がオンするため、アンプ回路AMPが活性化する。このとき、第2の信号ノードS2のレベルはVSSであり、第1の信号ノードS1のレベルよりも低いものの、この時点では既に第1の信号ノードS1がデータバスDBに接続されているため、アンプ回路AMPの動作電流に対して第1の信号ノードS1の容量が非常に大きくなる。その結果、アンプ回路AMPは直ちに反転し、第1の信号ノードS1がVSSレベル、第2の信号ノードがVPERIレベルに駆動される。その結果、ライトデータDOUTはローレベルとなる。   Thereafter, when the write control signal REB is activated to a low level, the transistors M1 and M2 are turned on, so that the amplifier circuit AMP is activated. At this time, the level of the second signal node S2 is VSS, which is lower than the level of the first signal node S1, but at this time, the first signal node S1 is already connected to the data bus DB. The capacity of the first signal node S1 becomes very large with respect to the operating current of the amplifier circuit AMP. As a result, the amplifier circuit AMP is immediately inverted, and the first signal node S1 is driven to the VSS level and the second signal node is driven to the VPERI level. As a result, the write data DOUT becomes low level.

このように、本実施形態では、初期状態において第2の信号ノードS2がローレベルとされているものの、信号ノードS1とS2の容量バランスに大きな差があることから、これを利用してアンプ回路AMPを直ちに反転させることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, although the second signal node S2 is set to the low level in the initial state, there is a large difference in the capacitance balance between the signal nodes S1 and S2. It becomes possible to invert AMP immediately.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.

例えば、上記実施形態では、本発明による半導体装置をDRAMに適用した場合を例に説明したが、本発明の適用対象がこれに限定されるものではなく、他の半導体メモリ(SRAM、フラッシュメモリ、PRAM、MRAM、RRAMなど)に適用することも可能であるし、メモリ以外の半導体装置に適用することも可能である。要するに、一般的な「ドライバ回路」及び「レシーバ回路」からなるデータ送受信回路に適用可能である。   For example, in the above embodiment, the case where the semiconductor device according to the present invention is applied to a DRAM has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and other semiconductor memories (SRAM, flash memory, (PRAM, MRAM, RRAM, etc.) can also be applied to semiconductor devices other than memories. In short, the present invention can be applied to a data transmission / reception circuit including a general “driver circuit” and “receiver circuit”.

10 コントロール部
12 デコード回路
20 リード制御回路
30 ライト制御回路
120 スイッチ回路
D0k〜D3k、DAk ドライバ回路
DB データバス
DQ0〜DQn データ入出力端子
M1〜M12 トランジスタ
R0k〜R3k、RAk レシーバ回路
RWBS リードライトバス
10 control unit 12 decode circuit 20 read control circuit 30 write control circuit 120 switch circuit D0k to D3k, DAk driver circuit DB data bus DQ0 to DQn data input / output terminals M1 to M12 transistors R0k to R3k, RAk receiver circuit RWBS read / write bus

Claims (11)

第1の端子に信号を出力するドライバ回路と、
第2の端子から前記信号を受信するレシーバ回路と、
前記第1及び第2の端子間に接続され、前記信号の振幅を制限するスイッチ回路と、を備え、
前記レシーバ回路は、対を成す第1及び第2の信号ノードを有するフリップフロップ構成のアンプ回路を含み、前記第1の信号ノードが前記第2の端子に接続されていることを特徴とする半導体装置。
A driver circuit for outputting a signal to the first terminal;
A receiver circuit for receiving the signal from a second terminal;
A switch circuit connected between the first and second terminals for limiting the amplitude of the signal,
The receiver circuit includes a flip-flop amplifier circuit having a pair of first and second signal nodes, and the first signal node is connected to the second terminal. apparatus.
前記アンプ回路は、第1及び第2の電源ノードと、第1の電位が供給される第1の電源配線と前記第1の電源ノードとの間に接続された第1導電型の第1のトランジスタと、第2の電位が供給される第2の電源配線と前記第2の電源ノードとの間に接続された第2導電型の第2のトランジスタとをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The amplifier circuit includes first and second power supply nodes, a first power supply line to which a first potential is supplied, and a first conductivity type first node connected between the first power supply node. The semiconductor device further comprises a transistor, a second power supply wiring to which a second potential is supplied, and a second conductivity type second transistor connected between the second power supply node. 2. The semiconductor device according to 1. 前記アンプ回路は、
前記第1の信号ノードと前記第1の電源ノードとの間に接続され、ゲート電極が前記第2の信号ノードに接続された前記第1導電型の第3のトランジスタと、
前記第1の信号ノードと前記第2の電源ノードとの間に接続され、ゲート電極が前記第2の信号ノードに接続された前記第2導電型の第4のトランジスタと、
前記第2の信号ノードと前記第1の電源ノードとの間に接続され、ゲート電極が前記第1の信号ノードに接続された前記第1導電型の第5のトランジスタと、
前記第2の信号ノードと前記第2の電源ノードとの間に接続され、ゲート電極が前記第1の信号ノードに接続された前記第2導電型の第6のトランジスタと、を含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
The amplifier circuit is
A third transistor of the first conductivity type connected between the first signal node and the first power supply node and having a gate electrode connected to the second signal node;
A second transistor of the second conductivity type connected between the first signal node and the second power supply node and having a gate electrode connected to the second signal node;
A fifth transistor of the first conductivity type connected between the second signal node and the first power supply node and having a gate electrode connected to the first signal node;
And a sixth transistor of the second conductivity type connected between the second signal node and the second power supply node and having a gate electrode connected to the first signal node. The semiconductor device according to claim 2.
前記レシーバ回路は、前記アンプ回路の前記第2の信号ノードに接続されたラッチ回路をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the receiver circuit further includes a latch circuit connected to the second signal node of the amplifier circuit. 5. 前記スイッチ回路は、前記第1及び第2の端子間に接続され、ゲート電極に所定の電位が供給される第1導電型の第7のトランジスタを含むことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。   5. The switch circuit according to claim 2, wherein the switch circuit includes a seventh transistor of a first conductivity type connected between the first and second terminals and having a predetermined potential supplied to a gate electrode. The semiconductor device as described in any one. 前記所定の電位は前記第2の電位と等しいことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the predetermined potential is equal to the second potential. 前記所定の電位は前記第2の電位よりも低い第3の電位であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   6. The semiconductor device according to claim 5, wherein the predetermined potential is a third potential that is lower than the second potential. 前記ドライバ回路は、前記第1の電源配線と前記第2の電源配線との間にこの順に直列接続された第8乃至第10のトランジスタを含み、
前記第8のトランジスタと前記第9のトランジスタの接続点は前記第1の端子に接続され、
前記第10のトランジスタのゲート電極には前記第3の電位が供給され、
前記第8及び第9のトランジスタは入力信号に基づいて排他的にオンする、ことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
The driver circuit includes eighth to tenth transistors connected in series in this order between the first power supply wiring and the second power supply wiring,
A connection point between the eighth transistor and the ninth transistor is connected to the first terminal,
The third potential is supplied to the gate electrode of the tenth transistor,
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein the eighth and ninth transistors are exclusively turned on based on an input signal.
前記レシーバ回路は、入力ノードが前記アンプ回路の前記第2の信号ノードに接続されたクロックトインバータをさらに含み、
前記アンプ回路と前記クロックトインバータは同時に活性化されることを特徴とする請求項5乃至8のいずれか一項に記載の半導体装置。
The receiver circuit further includes a clocked inverter having an input node connected to the second signal node of the amplifier circuit;
The semiconductor device according to claim 5, wherein the amplifier circuit and the clocked inverter are activated simultaneously.
前記アンプ回路及び前記クロックトインバータは、前記ドライバ回路が活性化した後に活性化されることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein the amplifier circuit and the clocked inverter are activated after the driver circuit is activated. 前記アンプ回路及び前記クロックトインバータは、前記ドライバ回路が活性化した後、前記第7のトランジスタがオフするタイミングで活性化されることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 10, wherein the amplifier circuit and the clocked inverter are activated at a timing when the seventh transistor is turned off after the driver circuit is activated.
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