JP2013143164A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.
近年、半導体集積回路の高集積化、電源電圧の低減化に伴い、これらの集積回路内部で用いられるSRAM(Static Random Access Memory)のセルのデータ保持特性が不良となる場合がある。 In recent years, with the high integration of semiconductor integrated circuits and the reduction of power supply voltage, the data retention characteristics of SRAM (Static Random Access Memory) cells used in these integrated circuits may become poor.
このデータ保持特性を改善する手法として、データ保持特性が悪いメモリセルでは、ワード線のレベルを下げて、書き込み特性が悪いメモリセルではワード線のレベルを上げる手法が知られている。書き込み不良のマージンとデータ保持特性のマージンのバランスを確保するためである。 As a technique for improving the data retention characteristic, a technique is known in which the level of the word line is lowered in a memory cell having a poor data retention characteristic and the level of the word line is raised in a memory cell having a poor write characteristic. This is to ensure a balance between a write defect margin and a data retention characteristic margin.
本実施形態は、SRAMセルのデータ保持特性のマージンを改善することのできる半導体装置を提供することである。 The present embodiment is to provide a semiconductor device capable of improving a margin of data retention characteristics of an SRAM cell.
本実施形態の半導体装置は、第1PMOSトランジスタおよび第1NMOSトランジスタを有する第1インバータと、第2PMOSトランジスタおよび第2NMOSトランジスタを有し前記第1インバータと交差接続する第2インバータと、電流経路の一端が前記第1インバータの出力ノードに接続され他方が第1ビット線に接続されゲートがワード線に接続される第1トランスファトランジスタと、電流経路の一端が前記第2インバータの出力ノードに接続され他方が第2ビット線に接続されゲートが前記ワード線に接続される第2トランスファトランジスタと、を備えた少なくとも1個のSRAMセルと、第3PMOSトランジスタおよび第3NMOSトランジスタを有する第3インバータと、第4PMOSトランジスタおよび第4NMOSトランジスタを有し前記第3インバータと交差接続する第4インバータと、電流経路の一端が前記第3インバータの出力ノードに接続され他方が前記第1ビット線に接続されゲートがダミーワード線に接続される第3トランスファトランジスタと、電流経路の一端が前記第4インバータの出力ノードに接続され他方が前記第2ビット線に接続されゲートが前記ダミーワード線に接続される第4トランスファトランジスタと、前記第4NMOSトランジスタのソースに接続され制御信号に基づいて前記第4インバータの出力ノードの電位を制御する制御回路と、を備えた少なくとも1個の評価セルと、前記制御信号が「H」レベルおよび「L」レベルの一方から他方へ変化してから前記第4インバータの出力ノードが「H」レベルおよび「L」レベルの一方から他方へ変化するまでの時間に基づいて、前記ワード線を活性化するためのレベルを決定するワード線レベル決定回路と、前記決定されたレベルとなるように前記ワード線を駆動するワード線駆動回路と、を備えていることを特徴とする。 The semiconductor device of the present embodiment includes a first inverter having a first PMOS transistor and a first NMOS transistor, a second inverter having a second PMOS transistor and a second NMOS transistor and cross-connected to the first inverter, and one end of a current path being A first transfer transistor connected to the output node of the first inverter, the other connected to the first bit line and the gate connected to the word line; and one end of the current path connected to the output node of the second inverter; A second transfer transistor having a gate connected to the word line and a gate connected to the word line; a third inverter having a third PMOS transistor and a third NMOS transistor; and a fourth PMOS transistor. And 4th NM A fourth inverter having an S transistor and cross-connected to the third inverter; one end of a current path connected to the output node of the third inverter; the other connected to the first bit line; and a gate connected to a dummy word line A fourth transfer transistor having one end of a current path connected to the output node of the fourth inverter, the other connected to the second bit line, and a gate connected to the dummy word line; A control circuit connected to the source of the fourth NMOS transistor and controlling the potential of the output node of the fourth inverter based on a control signal; and the control signal is at the “H” level and “ After the output level of the fourth inverter changes from one of the “L” levels to the other, the “H” level and the “ And a word line level determination circuit for determining a level for activating the word line based on a time until the level changes from one to the other, and driving the word line to the determined level. And a word line driving circuit.
本発明の実施形態を以下に図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
1.全体構成
第1実施形態による半導体装置について図1を参照して説明する。この第1実施形態の半導体装置1は、図1に示すように、メモリセルアレイ100と、ロウ方向を制御する第1制御回路102と、カラム方向を制御し、センスアンプを含む第2制御回路104と、コマンド・インターフェイス回路106と、データ入出力バッファ108と、ステートマシーン110と、アドレスバッファ112と、パルスジェネレータ114と、を備える。コマンド・インターフェイス回路106、データ入出力バッファ108、およびアドレスバッファ112はホスト(コントローラ)120からの制御信号に基づいて動作する。
(First embodiment)
1. Overall Configuration The semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the
1.1 メモリセルアレイについて
メモリセルアレイは、SRAMセル10と、このSRAMメモリのデータ保持特性を評価する評価セルを有する。すなわち、評価セルは上記メモリと同じチップ内のメモリセルアレイに形成される。
1.1 Memory Cell Array The memory cell array includes an
(1)SRAMセル10について
図2に示すように、SRAMセル10は、第1インバータ11と、第2インバータ12と、トランスファトランジスタ(NMOS)TN3、TN4とを備える。第1インバータ11の入力ノード13は、第2インバータ12の出力ノード16に接続される。また、第2インバータ12の入力ノード15は、第1インバータ11の出力ノード14に接続される。
(1) SRAM
第1インバータ11は、PMOSトランジスタTP1およびNMOSトランジスタTN1を有する。トランジスタTP1は、電流経路の一端が電源線VDDに接続され、他端がトランジスタTN1の電流経路の一端、入力ノード15に接続され、ゲートは入力ノード13に接続される。トランジスタTN1は、電流経路の一端がトランジスタTP1の電流経路の他端、入力ノード15に接続され、他端が接地電位VSSに接続され、ゲートは入力ノード13に接続される。
The
第2インバータ12は、PMOSトランジスタTP2およびNMOSトランジスタTN2を有する。第1インバータ11と同様に、トランジスタTP2は、電流経路の一端が電源線VDDに接続され、他端がトランジスタTN2の電流経路の一端、入力ノード13に接続され、ゲートは入力ノード15に接続される。トランジスタTN2は、電流経路の一端がトランジスタTP2の電流経路の他端、入力ノード13に接続され、他端が接地電位VSSに接続され、ゲートは入力ノード15に接続される。
The
トランジスタTN3は、電流経路の一端がビット線BLに接続され、電流経路の他方が第1インバータ11の出力ノード14に接続され、ゲートがワード線WLに接続される。また、トランスファトランジスタTN4は、電流経路の一端がビット線BLBに接続され、電流経路の他方が第2インバータ12の出力ノード16に接続され、ゲートがワード線に接続される。ビット線BLとビット線BLBは一対のビット線対を構成する。PMOSトランジスタTP1、TP2の電流経路の一端は駆動電源に接続され、他端はそれぞれ出力ノード14、出力ノード16に接続される。NMOSトランジスタTN1、TN2の電流経路の一端は接地電源に接続され、他端はそれぞれ出力ノード14、出力ノード16に接続される。トランジスタTP1、TN1のゲートはともに出力ノード16に接続され、トランジスタTP2、TN2のゲートはともに出力ノード14に接続される。
In the transistor TN 3 , one end of the current path is connected to the bit line BL, the other end of the current path is connected to the
一方、図3に示すように、評価セル20は、SRAMセル10Aと、NMOSトランジスタTN5とを備えている。SRAMセル10Aは、SRAMセル10とは下記の(1)から(4)の点を除き、同様の構成であり、詳細な説明は省略する。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
SRAMセル10Aにおいては、(1)トランスファトランジスタTN3のゲートが接地電源に接続される。(2)また、トランスファトランジスタTN4のゲートがダミーワード線DWLに接続される。(3)NMOSトランジスタTN2のソースがNMOSトランジスタTN5のドレインに接続される。(4)NMOSトランジスタTN5はソースが接地電源に接続され、ゲートに制御信号CSi−1が入力され、第1インバータ11の出力ノード14から制御信号CSiが出力される。
In the
本実施形態の半導体装置は、上述のように構成された評価セル20を用いて同一チップ上に形成されたSRAMセルを有するメモリのデータ保持特性の評価を行い、この評価結果に基づいて、SRAMセルのワード線の駆動を行う。
The semiconductor device of the present embodiment evaluates the data retention characteristics of a memory having SRAM cells formed on the same chip using the
まず、評価セル20を用いて行う評価方法について説明する。図4に評価セル20のメガネ特性(バタフライカーブ)を示す。このメガネ特性は、制御信号CSi−1の電位を駆動電圧Vdd(例えば、1.1V)にしたときに、第2インバータ12の電圧転送カーブVTC(実線)と、反転させた第1インバータ11の電圧転送カーブVTC−1(波線)を同じグラフ上に示すことにより得られる。このとき、カーブVTCとカーブVTC−1で囲まれた領域内の最大の正方形がSNM(Static Noise Margin)を示す。なお、SNMにはセルからのデータを読み出す場合と、セルがデータを保持している場合の2種類が存在する。図4は読み出し場合のメガネ特性である。また、図4において、横軸は第1インバータ11の出力ノード14の電位V14を示し、縦軸は第2インバータ12の出力ノード16の電位V16を示す。そして、図4に示すメガネ特性は、制御信号CSi−1の電位を駆動電位Vddにしたときものであり、評価セル20とSRAMセル10とは同一のチップ上に形成されているため、図2に示すSRAMセル10のメガネ特性と実質的に同一のものとなる。
First, an evaluation method performed using the
評価セル20において、ダミーワード線DWLに駆動電位Vddを与えて活性化し、その後、ビット線BLBの電位を「L」レベルとする。これにより、ノード16の電位も「L」レベルとなり、ノード16に「L」データが書き込まれる。一方、ノード14には「H」データが書き込まれる。この状態で制御信号CSi−1の電位レベルをVddから下げていくと、ノード16が「L」データを保持できずに反転してしまう。これはノード16の電位V16がトランスファトランジスタTN4と、トランジスタTN2の駆動力の比率でデータの保持特性が決まるためである。制御信号CSi−1の電位レベルを下げることにより、トランジスタTN2の駆動力が低下する。すると、図4に示すように、第2インバータ12の電圧転送カーブが上昇し、SNMが減少する。なお、上記説明からわかるように、トランジスタTN5はトランジスタTN2の駆動力を制御しており、トランジスタTN5は駆動力制御回路を構成する。
In the
評価セル20において、制御信号CSi−1の電位レベルを駆動電位Vddから接地電位Vssに近づけることは、トランジスタTN2の駆動力を低下させ、SNMのサイズを減少させることを意味する。SNMが小さいSRAMセル10Aにおいては制御信号CSi−1の電位レベルV16の減少量が小さくてもノード16に保持されるデータは反転し、SNMが大きいSRAMセル10Aにおいては、制御信号CSi−1の電位レベルV16の減少量が大きい場合に反転することになる。
In the
本実施形態では、制御信号CSi−1の電位レベルV16の変動でノード16に保持された「L」データが反転するまでの時間Tdisをデータ保持特性の指標として用いる。上述の説明から、時間TdisとSNMには正の相関があることがわかる。具体的には図5を用いて後述する。
In this embodiment, the time Tdis until the “L” data held in the
また、本実施形態において、SRAMセル10Aを構成するPMOSトランジスタとNMOSトランジスタの閾値を各種変えた場合における、SNMとTdisをシミュレーションで求めた結果を図5に示す。図5からわかるように、SNMとTdisには正の相関がある。
Further, in the present embodiment, FIG. 5 shows a result of obtaining SNM and Tdis by simulation when various threshold values of the PMOS transistor and the NMOS transistor constituting the
ステートマシーン110が評価セル20における出力ノードnbの電位をモニターして、例えば制御信号CSi−1の電位レベルと下げてから出力ノードnbの電位が所望の電位に到達するまでの時間Tdisを測定する。ステートマシーン110は、この測定された時間Tdisが所定の第1基準値よりも小さい場合には、SRAMセル10を駆動するワード線WLの活性化のための電位VWLを駆動電位よりも低くなるよう第1制御回路を制御する。
The
すなわち、時間Tdisが所定の第1基準値よりも小さい場合、対応するSNMも所望のSNMよりも小さいことを意味するが、SRAMセル10を駆動するワード線WLの活性化のための電位VWLを駆動電位よりも低くすることで、第2インバータ12の電圧転送カーブの上昇を抑え、SNMが減少することを防止できる。その結果、SNMを改善することが可能となり、データ保持特性が改善する。
That is, when the time Tdis is smaller than the predetermined first reference value, it means that the corresponding SNM is also smaller than the desired SNM, but the potential V WL for activating the word line WL that drives the
また、ステートマシーン110は、測定された時間Tdisが上記第1基準値よりも大きい所定の第2基準値を超えている場合には、SRAMセル10を駆動するワード線WLの活性化のための電位VWLを駆動電位よりも高くする。これにより、データ保持特性とトレードオフの関係にある書き込み易さが改善し、セルとしての性能を改善することができる。
The
以上説明したように、本実施形態によれば、SRAMセルのデータ保持特性のマージンを改善することができる。 As described above, according to this embodiment, the margin of the data retention characteristic of the SRAM cell can be improved.
(第2実施形態)
第2実施形態のよる半導体装置について図6(a)、6(b)を参照して説明する。この実施形態の半導体装置は、図2に示すSRAMセル10がマトリクス状に配列されたSRAMアレイと、このSRAMアレイの行方向に、図3に示す評価セル10Aが1行配列された評価セルアレイとを備えている。この評価セルアレイの構成を図6(a)に示し、その動作を説明する波形図を図6(b)に示す。
(Second Embodiment)
A semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b). The semiconductor device of this embodiment includes an SRAM array in which
図6(a)に示すように、評価セルアレイ200は、1行に配列された複数(図面上では3個)の評価セル201、202、203を備えている。各評価セル20i(i=0,1,2)は、図3に示す評価セル20と同じ構成を有している。すなわち、各評価セル20i(i=90,1,2)は、SRAMセル10Aと、NMOSトランジスタTN5とを備えている。SRAMセル10Aは、SRAMセル10と同じように、PMOSトランジスタTP1およびNMOSトランジスタTN1を有する第1インバータと、PMOSトランジスタTP2およびNMOSトランジスタTN2を有する第2インバータと、トランスファトランジスタTN3、TN4とを備えている。しかし、SRAMセル10Aにおいては、トランスファトランジスタTN3のゲートが接地電源に接続され、NMOSトランジスタTN2のソースがNMOSトランジスタTN5のドレインに接続された構成となっている。各評価セル20i(i=0,1,2)のトランスファトランジスタTN3は、電流経路の一端がビット線BLiに接続され、電流経路の他方が第1インバータの出力ノードに接続され、ゲートがダミーワード線DWLに接続された構成となっている。また、各評価セル20i(i=0,1,2)のトランスファトランジスタTN4は、電流経路の一端がビット線BLBiに接続され、電流経路の他方が第2インバータの出力ノードに接続され、ゲートがダミーワード線DWLに接続された構成となっている。ビット線BLi(i=0,1,2)とビット線BLBiは一対のビット線を構成する。
As shown in FIG. 6A, the
評価セル200のNMOSトランジスタTN5はソースが接地電源に接続され、ゲートに、端子Sからの制御信号CS0が入力され、第1インバータ11の出力ノード、すなわちPMOSトランジスタTP1のドレインから制御信号CS1が出力される。
NMOS transistor TN 5 of
また、評価セル201のNMOSトランジスタTN5はソースが接地電源に接続され、ゲートに、制御信号CS1が入力され、第1インバータ11の出力ノード、すなわちPMOSトランジスタTP1のドレインから制御信号CS2が出力される。
Further, NMOS transistor TN 5 of the
また、評価セル202のNMOSトランジスタTN5はソースが接地電源に接続され、ゲートに、制御信号CS2が入力され、第1インバータ11の出力ノード、すなわちPMOSトランジスタTP1のドレインから制御信号CS3が出力される。
Further, NMOS transistor TN 5 of
このように構成された評価セルアレイ200においては、評価セル2000が最初の段の評価セルとなり、評価セル200i+1(i=0,1)が評価セル200iの次段の評価セルとなる。
In such
次に、第2実施形態に係る評価セルアレイ200の動作について図6(b)を参照して説明する。この評価セルアレイ200の動作には、書き込みフェーズと評価フェーズの2つのフェーズがある。書き込みフェーズでは、図7(a)、7(b)におけるカラムデコーダ4001、4002を用いてデータの書き込みを行う。また、評価フェーズでは、図7(a)、7(b)におけるロウデコーダ3001、3002を用いて、制御信号CSを評価セルアレイ200に入力することで行う。
Next, the operation of the
まず、書き込みフェーズについて説明する。ワード線レベル決定回路600は、マルチプレクサ5001、5002を介してビット線BLBi(i=0,1,2)に「L」データをセットし、ダミーワード線DWLをアクティブにする。すなわち、ダミーワード線DWLに駆動電圧Vddを印加する。すると、ビット線BLBi(i=0,1,2)にセットされた「L」データは、トランスファトランジスタTN4を介して、各評価セル20iのノードnbiに送られて保持される。すなわち、各評価セル20i(i=0,1,2)に「L」データが書き込まれたことになる。なお、このとき、制御信号CSi(i=0,1,2)は「H」レベル、すなわち駆動電位Vddに維持されている。この書き込みフェーズが終了した後に評価フェーズが行われる。
First, the write phase will be described. The word line
評価フェーズでは、ワード線レベル決定回路600は、マルチプレクサ5001、5002を介してビット線BLBi(i=0,1,2)に「H」データをセットし、ダミーワード線DWLをアクティブにする。端子Sの電位CS0の電位を駆動電位Vddから接地電位Vssに変化させる。すると、端子Sの電位の変化がトリガーとなり、各評価セル20i(i=0,1,2)のノードnbiに書き込まれた「L」データが、評価セル200、201、202の順に、破壊されていく。このデータの破壊は、ダミーワード線DWLがアクティブ状態の間、行われる。このとき、図6(b)に示すように、評価セル20i(i=0,1,2)のノードnbiの電位の立ち上がりから、次段の評価セル20i+1のノードnbi+1の電位の立ち上がりまでの時間がTdisとなる。
In the evaluation phase, the word line
この評価フェーズにおいて、ダミーワード線DWLがアクティブ状態のときに、ロウデコーダ300は、ワード線レベル決定回路600から入力された評価結果に基づいて、データが破壊された評価セルの個数を最初の段の評価セルから数え、この個数にTdisを乗算した値TΣと第1および第2基準値と比較し、この比較結果に基づいてSRAMセルアレイのワード線に印加する電位の制御を行う。
In this evaluation phase, when the dummy word line DWL is in the active state, the row decoder 300 determines the number of evaluation cells whose data is destroyed based on the evaluation result input from the word line
評価フェーズにおいて、何段目までの評価セルにデータ破壊が生じているかを検出する一具体例を図7(a)、7(b)を参照して説明する。図7(a)に示すように、4個のSRAMセルアレイ2001〜2004がマトリクス状に配置された半導体装置を考える。この半導体装置には、SRAMセルアレイ2001とSRAMセルアレイ2002との間にロウデコーダ3001が設けられ、SRAMセルアレイ2003とSRAMセルアレイ2004との間にロウデコーダ3002が設けられ、SRAMセルアレイ2001とSRAMセルアレイ2003との間にカラムデコーダ4001が設けられ、SRAMセルアレイ2002とSRAMセルアレイ2004との間にカラムデコーダ4002が設けられた構成となる。
In the evaluation phase, a specific example of detecting how many stages of evaluation cells have data corruption will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). Consider a semiconductor device in which four
このように構成された半導体装置においては、各SRAMセルアレイ100i(i=1,2,3,4)に、評価セルアレイ200を1行分設ける。これを図7(b)に示す。そして、評価セルアレイ200を4段毎に区切り、区切られた4段の評価セルのビット線対BL、BLBが一つのマルチプレクサに接続され、ビット線対BL、BLBを介して評価セルアレイのデータを読み出し、何段目までの評価セルにデータ破壊が生じているかを検出する。例えば、図8に示すように、評価セル2001〜2003はビット線対BL0、BLB0〜BL3、BLB3を介してマルチプレクサ5001に接続され、評価セル2004〜2007はビット線対BL4、BLB4〜BL7、BLB7を介してマルチプレクサ5002に接続される。そして、評価セルアレイ200に接続されているワード線WLn+1を所定の期間、活性化するとともに、第1実施形態と同様に、評価フェーズモードで評価が行われる。この評価結果、すなわち何段目までの評価セルにデータ破壊が生じているかを示す結果は、各マルチプレクサの出力をワード線レベル決定回路600に送って読み出すことにより求められる。この評価結果に基づいて、SRAMセルアレイ2002のワード線を活性化するための電位VWLがワード線レベル決定回路600によって決定される。この決定された電位VWLに基づいて、ロウデコーダ3001がSRAMアレイ1002におけるワード線を活性化する。なお、この評価結果が所定の第1基準値よりも小さい場合には、SRAMセルを駆動するワード線を活性化するための電位VWLを駆動電位よりも低くする。これにより、SNMを改善することが可能となり、データ保持特性が改善する。また、評価結果が上記第1基準値よりも大きい所定の第2基準値を超えている場合には、SRAMセルを駆動するワード線を活性化のための電位VWLを駆動電位よりも高くする。これにより、データ保持特性とトレードオフの関係にある書き込み易さが改善し、セルとしての性能を改善することができる。
In the semiconductor device configured as described above, one row of
評価セルアレイ200は各SRAMセルアレイに設けられ、ワード線を活性化するための電位VWLは各SRAMセルアレイに対応して決定される。また、複数のSRAMセルアレイに対して、1つの評価セルアレイ200を設け、この評価セルアレイから検出された結果に基づいて、上記複数のSRAMセルアレイのワード線を活性化するための電位VWLとしてもよい。
The
なお、評価セルアレイ200は、図7(a)、7(b)においては、SRAMセルアレイのn+1行目に設けられたが、1行目に設けてもよい。
Note that the
また、上記説明では、評価結果は、評価セルアレイ200のダミーワード線DWLが活性化されている期間内に、何段目までの評価セルにデータ破壊が生じているかを検出することにより求めた。これに代わる方法として、評価セルアレイ200の評価セルが全てデータ破壊されるまでの時間を測定することにより、評価結果を得てもよい。
In the above description, the evaluation result is obtained by detecting how many stages of evaluation cells have data destruction within the period in which the dummy word line DWL of the
なお、評価フェーズモードは、電源投入時に行ってもよいし、電源投入後に定期的に行ってもよい。 The evaluation phase mode may be performed when the power is turned on or periodically after the power is turned on.
第2実施形態も第1実施形態と同様に、SRAMセルのデータ保持特性のマージンを改善することができる。 Similarly to the first embodiment, the second embodiment can improve the margin of the data retention characteristic of the SRAM cell.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.
1 半導体装置
10 SRAMセル
10A SRAMセル
11 第1インバータ
12 第2インバータ
13 第1インバータの入力ノード
14 第1インバータの出力ノード
15 第2インバータの入力ノード
16 第2インバータの出力ノード
20 評価セル
100 メモリセルアレイ
102 第1制御回路
104 第2制御回路
106 コマンド・インターフェイス回路
108 データ入出力回路
110 ステートマシーン
112 アドレスバッファ
114 パルスジェネレータ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
第3PMOSトランジスタおよび第3NMOSトランジスタを有する第3インバータと、第4PMOSトランジスタおよび第4NMOSトランジスタを有し前記第3インバータと交差接続する第4インバータと、電流経路の一端が前記第3インバータの出力ノードに接続され他方が前記第1ビット線に接続されゲートがダミーワード線に接続される第3トランスファトランジスタと、電流経路の一端が前記第4インバータの出力ノードに接続され他方が前記第2ビット線に接続されゲートが前記ダミーワード線に接続される第4トランスファトランジスタと、前記第4NMOSトランジスタのソースに接続され制御信号に基づいて前記第4インバータの出力ノードの電位を制御する制御回路と、を備えた少なくとも1個の評価セルと、
前記制御信号が「H」レベルおよび「L」レベルの一方から他方へ変化してから前記第4インバータの出力ノードが「H」レベルおよび「L」レベルの一方から他方へ変化するまでの時間に基づいて、前記ワード線を活性化するためのレベルを決定するワード線レベル決定回路と、
前記決定されたレベルとなるように前記ワード線を駆動するワード線駆動回路と、
を備えていることを特徴とする半導体装置。 A first inverter having a first PMOS transistor and a first NMOS transistor, a second inverter having a second PMOS transistor and a second NMOS transistor and cross-connecting to the first inverter, and one end of a current path at the output node of the first inverter A first transfer transistor, the other connected to the first bit line and the gate connected to the word line; one end of the current path connected to the output node of the second inverter; the other connected to the second bit line; A second transfer transistor connected to the word line, at least one SRAM cell comprising:
A third inverter having a third PMOS transistor and a third NMOS transistor, a fourth inverter having a fourth PMOS transistor and a fourth NMOS transistor and cross-connected to the third inverter, and one end of a current path serving as an output node of the third inverter A third transfer transistor having the other connected to the first bit line and a gate connected to the dummy word line; one end of the current path connected to the output node of the fourth inverter; the other connected to the second bit line A fourth transfer transistor having a gate connected to the dummy word line, and a control circuit connected to a source of the fourth NMOS transistor and controlling a potential of an output node of the fourth inverter based on a control signal. At least one evaluation cell;
The time from when the control signal changes from one of the “H” level and “L” level to the other until the output node of the fourth inverter changes from one of the “H” level and “L” level to the other. A word line level determining circuit for determining a level for activating the word line,
A word line driving circuit for driving the word line to be at the determined level;
A semiconductor device comprising:
前記評価セルが前記SRAMセルアレイの各列に対応して設けられ、前記ダミーワード線が共通であり、各評価セルの第1および第2ビット線はSRAMセルアレイの対応する列の第1および第2ビット線にそれぞれ接続される評価セルアレイであって、第i(i=2,・・・,n)列に対応する評価セルにおける前記制御信号は第i−1列に対応する評価セルにおける前記第4インバータの出力ノードからの信号であるように構成された評価セルアレイと、
を備え、
前記ワード線レベル決定回路は、前記ダミーワード線が活性化されている間に、前記第4インバータの出力ノードの変化が何列目までの評価セルに生じているかを検出するか、または第1列の評価セルが前記制御信号を受けてから最終列の評価セルの前記第4インバータの出力ノードが変化するまでの時間を検出し、この検出結果に基づいて前記ワード線を活性化するためのレベルを決定することを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。 When m and n are integers of 2 or more, an SRAM cell array in which the SRAM cells are arranged in m rows and n columns,
The evaluation cell is provided corresponding to each column of the SRAM cell array, the dummy word line is common, and the first and second bit lines of each evaluation cell are the first and second of the corresponding column of the SRAM cell array. In the evaluation cell array connected to each bit line, the control signal in the evaluation cell corresponding to the i-th (i = 2,..., N) column is the first in the evaluation cell corresponding to the i-th column. An evaluation cell array configured to be a signal from an output node of the four inverters;
With
The word line level determination circuit detects how many columns of the evaluation cells have changed in the output node of the fourth inverter while the dummy word line is activated, or first Detecting a time from when the evaluation cell in the column receives the control signal until the output node of the fourth inverter of the evaluation cell in the last column changes, and activating the word line based on the detection result 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the level is determined.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2012002308A JP2013143164A (en) | 2012-01-10 | 2012-01-10 | Semiconductor device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10878866B2 (en) | 2019-03-14 | 2020-12-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor storage device |
-
2012
- 2012-01-10 JP JP2012002308A patent/JP2013143164A/en active Pending
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