JP2015032338A - Memory device and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メモリ装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a memory device and a control method thereof.
行列状に配列され、各々が複数のポートを介してアクセス可能である複数のスタティック型メモリセルを有する半導体記憶装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。複数の第1の電源線は、各メモリセル列に対応して配置され、各々が対応の列のメモリセルの第1の電源ノードに結合される。複数の第2の電源線は、各メモリセル列に対応して配置され、各々が対応の列のメモリセルの第2の電源ノードに結合される。複数の電源制御回路は、各列に対応して配置され、各々が、動作モード及びアクセスポート指示情報に従って、対応の列の第1及び第2の電源線の電圧レベルを設定する。 2. Description of the Related Art A semiconductor memory device having a plurality of static memory cells arranged in a matrix and each accessible via a plurality of ports is known (for example, see Patent Document 1). The plurality of first power supply lines are arranged corresponding to each memory cell column, and each is coupled to the first power supply node of the memory cell in the corresponding column. The plurality of second power supply lines are arranged corresponding to each memory cell column, and each is coupled to the second power supply node of the memory cell in the corresponding column. The plurality of power supply control circuits are arranged corresponding to each column, and each sets the voltage level of the first and second power supply lines in the corresponding column in accordance with the operation mode and access port instruction information.
また、読み出しマージンを改善し、読み出し速度の低下を防ぎ、かつ書き込みマージンの低下を防ぐことが可能な半導体装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。電源電圧制御部は、第1の電源電圧及び第1の電源電圧よりもレベルの低い第2の電源電圧をメモリセルに供給し、メモリセルからのデータ読み出し時、第1の電源電圧のレベルをメモリセルへのデータ書き込み時における第1の電源電圧のレベルと比べて高く設定すること、及び第2の電源電圧のレベルをメモリセルへのデータ書き込み時における第2の電源電圧と比べて低く設定することの少なくとも一方を行なう。 In addition, a semiconductor device is known that can improve the read margin, prevent the reading speed from decreasing, and prevent the writing margin from decreasing (see, for example, Patent Document 2). The power supply voltage controller supplies the first power supply voltage and a second power supply voltage having a level lower than the first power supply voltage to the memory cell, and sets the level of the first power supply voltage when reading data from the memory cell Setting the level of the first power supply voltage higher when writing data to the memory cell, and setting the level of the second power supply voltage lower than the second power supply voltage when writing data to the memory cell. Do at least one of
また、マトリクス状に配置されたワード線及びビット線と、ワード線とビット線との交差点に配置された複数のメモリセルとを有する半導体記憶装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。ローデータ保持電源制御回路は、同一のビット線上に配置されたメモリセルに供給されるローデータ保持電源の電位を制御する。複数のメモリセルのそれぞれは、ハイデータとローデータを対で保持する、クロスカップル接続された2つのインバータ回路を有する。ローデータ保持電源制御回路は、書き込み動作時に、選択されたビット線に対応したメモリセルのローデータ保持電源の電位を、非選択のビット線に対応したメモリセルのローデータ保持電源よりも高い電位に制御する。 There is also known a semiconductor memory device having word lines and bit lines arranged in a matrix and a plurality of memory cells arranged at intersections between the word lines and the bit lines (see, for example, Patent Document 3). . The row data holding power supply control circuit controls the potential of the row data holding power supply supplied to the memory cells arranged on the same bit line. Each of the plurality of memory cells has two inverter circuits that are cross-coupled and hold high data and low data in pairs. During the write operation, the row data holding power supply control circuit sets the potential of the row data holding power supply of the memory cell corresponding to the selected bit line to a potential higher than that of the row data holding power supply of the memory cell corresponding to the non-selected bit line. To control.
特許文献2では、メモリセルからのデータ読み出し時、第1の電源電圧のレベルをメモリセルへのデータ書き込み時における第1の電源電圧のレベルと比べて高く設定すること、及び第2の電源電圧のレベルをメモリセルへのデータ書き込み時における第2の電源電圧と比べて低く設定することの少なくとも一方を行なう。これにより、読み出しマージンを改善し、読み出し速度の低下を防ぐことができる。しかし、この電源電圧制御により、消費電力が増大してしまう課題がある。
In
本発明の目的は、読み出し速度を速くし、かつ消費電力の増大を抑制することができるメモリ装置及びその制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a memory device and a control method thereof that can increase the reading speed and suppress an increase in power consumption.
メモリ装置は、行列状に配置され、データを記憶する複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルのカラム毎に設けられ、前記メモリセルに対してデータを入出力するための複数の第1のビットラインと、前記複数のメモリセルのカラム毎に設けられ、前記メモリセルに対してデータを入出力するための複数の第2のビットラインと、前記複数のメモリセルのロウ毎に設けられ、前記メモリセルを前記第1のビットラインに接続する複数の第1のワードラインと、前記複数のメモリセルのロウ毎に設けられ、前記メモリセルを前記第2のビットラインに接続する複数の第2のワードラインと、各々がロウアドレス及びカラムアドレスを含む第1のアドレス及び第2のアドレスが入力され、前記第1のアドレスのロウアドレスを基に前記複数の第1のワードラインに電圧を供給し、前記第2のアドレスのロウアドレスを基に前記複数の第2のワードラインに電圧を供給するデコーダと、前記第1のアドレスのカラムアドレスを基に前記複数の第1のビットラインのデータを選択的に出力し、前記第2のアドレスのカラムアドレスを基に前記複数の第2のビットラインのデータを選択的に出力するカラムセレクタと、前記第1のアドレスのリード要求及び前記第2のアドレスのリード要求が入力された場合、前記第1のアドレスのロウアドレス及び前記第2のアドレスのロウアドレスが異なる場合には、前記第1のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノード及び前記第2のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノードにグランド電位を供給し、前記第1のアドレスのロウアドレス及び前記第2のアドレスのロウアドレスが同じ場合には、前記第1のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノード及び前記第2のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノードに負電位を供給するリードアシスト回路とを有する。 The memory device is arranged in a matrix and is provided for each of a plurality of memory cells for storing data and for each column of the plurality of memory cells, and a plurality of first cells for inputting / outputting data to / from the memory cells. A bit line, provided for each column of the plurality of memory cells, a plurality of second bit lines for inputting / outputting data to / from the memory cells, and provided for each row of the plurality of memory cells; A plurality of first word lines connecting the memory cells to the first bit line; and a plurality of first word lines provided for each row of the plurality of memory cells and connecting the memory cells to the second bit line. Two word lines and a first address and a second address each including a row address and a column address are input, and the plurality of word lines are based on the row address of the first address. A decoder that supplies a voltage to one word line and supplies a voltage to the plurality of second word lines based on a row address of the second address; and a plurality of the plurality of pixels based on a column address of the first address. A column selector that selectively outputs data of the first bit line and selectively outputs data of the plurality of second bit lines based on a column address of the second address; When an address read request and a read request for the second address are input, if the row address of the first address is different from the row address of the second address, it corresponds to the first address. A ground potential is supplied to the reference potential node of the memory cell and the reference potential node of the memory cell corresponding to the second address, and the row address of the first address is supplied. If the second address and the row address of the second address are the same, a negative potential is supplied to the reference potential node of the memory cell corresponding to the first address and the reference potential node of the memory cell corresponding to the second address. A read assist circuit.
ロウアドレスが同じ場合には、第1及び第2のビットラインの両方から同一メモリセルの基準電位ノードに電流が流れるので、メモリセルの基準電位ノードに負電位を供給することにより、読み出し速度を速くすることができる。また、ロウアドレスが異なる場合には、第1及び第2のビットラインの両方から同一メモリセルの基準電位ノードに電流が流れることはなく、読み出し速度の低下はないので、メモリセルの基準電位ノードにグランド電位を供給することにより、消費電力の増大を抑制することができる。 When the row address is the same, a current flows from both the first and second bit lines to the reference potential node of the same memory cell. Therefore, by supplying a negative potential to the reference potential node of the memory cell, the read speed is increased. Can be fast. In addition, when the row address is different, no current flows from both the first and second bit lines to the reference potential node of the same memory cell, and the reading speed does not decrease, so the reference potential node of the memory cell By supplying a ground potential to the power supply, an increase in power consumption can be suppressed.
図1は、本実施形態によるメモリ装置の構成例を示すブロック図である。メモリ装置は、例えば、2ポートのスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)である。2ポートは、Aポート及びBポートを有する。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the memory device according to the present embodiment. The memory device is, for example, a 2-port static random access memory (SRAM). The two ports have an A port and a B port.
複数のメモリセルMC11〜MC32は、スタティック型メモリセルであり、ロウ方向及びカラム方向の行列状に配置され、データを記憶する。メモリセルMC11は、第1のロウ及び第1のカラムに配置されている。メモリセルMC12は、第1のロウ及び第2のカラムに配置されている。メモリセルMC21は、第2のロウ及び第1のカラムに配置されている。メモリセルMC22は、第2のロウ及び第2のカラムに配置されている。メモリセルMC31は、第3のロウ及び第1のカラムに配置されている。メモリセルMC32は、第3のロウ及び第2のカラムに配置されている。なお、説明の簡単のため、3行2列のメモリセルMC11〜MC32の例を示すが、実際にはより多くのメモリセルが配置される。 The plurality of memory cells MC11 to MC32 are static memory cells, which are arranged in a matrix in the row direction and the column direction, and store data. Memory cells MC11 are arranged in the first row and the first column. The memory cells MC12 are arranged in the first row and the second column. Memory cells MC21 are arranged in the second row and the first column. The memory cell MC22 is arranged in the second row and the second column. The memory cell MC31 is arranged in the third row and the first column. The memory cells MC32 are arranged in the third row and the second column. For simplicity, an example of memory cells MC11 to MC32 of 3 rows and 2 columns is shown, but more memory cells are actually arranged.
メモリセルMC11〜MC32のうちの同じカラムのメモリセルの基準電位ノードMVSS1及びMVSS2は、相互に接続されている。第1のカラムのメモリセルMC11,MC21,MC31の基準電位ノードMVSS1は、相互に接続されている。第2のカラムのメモリセルMC12,MC22,MC32の基準電位ノードMVSS2は、相互に接続されている。 The reference potential nodes MVSS1 and MVSS2 of the memory cells in the same column among the memory cells MC11 to MC32 are connected to each other. The reference potential nodes MVSS1 of the memory cells MC11, MC21, MC31 in the first column are connected to each other. The reference potential nodes MVSS2 of the memory cells MC12, MC22, and MC32 in the second column are connected to each other.
複数の第1のビットラインBLA1,BLAX1,BLA2,BLAX2は、Aポートのビットラインであり、複数のメモリセルMC11〜MC32のカラム毎に設けられ、メモリセルMC11〜MC32に対してデータを入出力することができる。ビットラインBLA1及びBLAX1は、第1のカラムのメモリセルMC11,MC21,MC31に接続され、相互に相補のデータが入出力される。ビットラインBLA2及びBLAX2は、第2のカラムのメモリセルMC12,MC22,MC32に接続され、相互に相補のデータが入出力される。 The plurality of first bit lines BLA1, BAX1, BLA2, and BAX2 are A-port bit lines and are provided for each column of the plurality of memory cells MC11 to MC32, and input / output data to / from the memory cells MC11 to MC32. can do. The bit lines BLA1 and BAX1 are connected to the memory cells MC11, MC21, MC31 in the first column, and mutually complementary data are input / output. The bit lines BLA2 and BAX2 are connected to the memory cells MC12, MC22, MC32 in the second column, and complementary data are input / output.
複数の第2のビットラインBLB1,BLBX1,BLB2,BLBX2は、Bポートのビットラインであり、複数のメモリセルMC11〜MC32のカラム毎に設けられ、メモリセルMC11〜MC32に対してデータを入出力することができる。ビットラインBLB1及びBLBX1は、第1のカラムのメモリセルMC11,MC21,MC31に接続され、相互に相補のデータが入出力される。ビットラインBLB2及びBLBX2は、第2のカラムのメモリセルMC12,MC22,MC32に接続され、相互に相補のデータが入出力される。 The plurality of second bit lines BLB1, BLBX1, BLB2, and BLBX2 are bit lines of the B port and are provided for each column of the plurality of memory cells MC11 to MC32, and input / output data to / from the memory cells MC11 to MC32. can do. The bit lines BLB1 and BLBX1 are connected to the memory cells MC11, MC21, MC31 in the first column, and mutually complementary data are input / output. The bit lines BLB2 and BLBX2 are connected to the memory cells MC12, MC22, MC32 in the second column, and mutually complementary data are input / output.
複数の第1のワードラインWLA1,WLA2,WLA3は、Aポートのワードラインであり、複数のメモリセルMC11〜MC32のロウ毎に設けられ、メモリセルMC11〜MC32をそれぞれ第1のビットラインBLA1,BLAX1,BLA2,BLAX2に接続するためのラインである。ワードラインWLA1は、第1のロウのメモリセルMC11,MC12に接続される。ワードラインWLA1がハイレベルになると、メモリセルMC11はビットラインBLA1及びBLAX1に接続され、メモリセルMC12はビットラインBLA2及びBLAX2に接続される。ワードラインWLA2は、第2のロウのメモリセルMC21,MC22に接続される。ワードラインWLA2がハイレベルになると、メモリセルMC21はビットラインBLA1及びBLAX1に接続され、メモリセルMC22はビットラインBLA2及びBLAX2に接続される。ワードラインWLA3は、第3のロウのメモリセルMC31,MC32に接続される。ワードラインWLA3がハイレベルになると、メモリセルMC31はビットラインBLA1及びBLAX1に接続され、メモリセルMC32はビットラインBLA2及びBLAX2に接続される。 The plurality of first word lines WLA1, WLA2, and WLA3 are A port word lines and are provided for each row of the plurality of memory cells MC11 to MC32, and the memory cells MC11 to MC32 are respectively connected to the first bit lines BLA1, This is a line for connecting to BAX1, BLA2, and BAX2. The word line WLA1 is connected to the memory cells MC11 and MC12 in the first row. When the word line WLA1 is at a high level, the memory cell MC11 is connected to the bit lines BLA1 and BAX1, and the memory cell MC12 is connected to the bit lines BLA2 and BAX2. The word line WLA2 is connected to the memory cells MC21 and MC22 in the second row. When the word line WLA2 becomes high level, the memory cell MC21 is connected to the bit lines BLA1 and BAX1, and the memory cell MC22 is connected to the bit lines BLA2 and BAX2. The word line WLA3 is connected to the memory cells MC31 and MC32 in the third row. When the word line WLA3 goes high, the memory cell MC31 is connected to the bit lines BLA1 and BAX1, and the memory cell MC32 is connected to the bit lines BLA2 and BAX2.
複数の第2のワードラインWLB1,WLB2,WLB3は、Bポートのワードラインであり、複数のメモリセルMC11〜MC32のロウ毎に設けられ、メモリセルMC11〜MC32をそれぞれ第2のビットラインBLB1,BLBX1,BLB2,BLBX2に接続するためのラインである。ワードラインWLB1は、第1のロウのメモリセルMC11,MC12に接続される。ワードラインWLB1がハイレベルになると、メモリセルMC11はビットラインBLB1及びBLBX1に接続され、メモリセルMC12はビットラインBLB2及びBLBX2に接続される。ワードラインWLB2は、第2のロウのメモリセルMC21,MC22に接続される。ワードラインWLB2がハイレベルになると、メモリセルMC21はビットラインBLB1及びBLBX1に接続され、メモリセルMC22はビットラインBLB2及びBLBX2に接続される。ワードラインWLB3は、第3のロウのメモリセルMC31,MC32に接続される。ワードラインWLB3がハイレベルになると、メモリセルMC31はビットラインBLB1及びBLBX1に接続され、メモリセルMC32はビットラインBLB2及びBLBX2に接続される。 The plurality of second word lines WLB1, WLB2, and WLB3 are B port word lines and are provided for each row of the plurality of memory cells MC11 to MC32, and the memory cells MC11 to MC32 are connected to the second bit lines BLB1, BLB1, respectively. This is a line for connecting to BLBX1, BLB2, and BLBX2. The word line WLB1 is connected to the memory cells MC11 and MC12 in the first row. When the word line WLB1 becomes high level, the memory cell MC11 is connected to the bit lines BLB1 and BLBX1, and the memory cell MC12 is connected to the bit lines BLB2 and BLBX2. The word line WLB2 is connected to the memory cells MC21 and MC22 in the second row. When the word line WLB2 becomes high level, the memory cell MC21 is connected to the bit lines BLB1 and BLBX1, and the memory cell MC22 is connected to the bit lines BLB2 and BLBX2. The word line WLB3 is connected to the memory cells MC31 and MC32 in the third row. When the word line WLB3 becomes high level, the memory cell MC31 is connected to the bit lines BLB1 and BLBX1, and the memory cell MC32 is connected to the bit lines BLB2 and BLBX2.
デコーダ101は、クロック信号CLK、第1のライトイネーブル信号WEA、第2のライトイネーブル信号WEB、第1のアドレスAA、第2のアドレスABを入力し、第1のワードラインWLA1〜WLA3及び第2のワードラインWLB1〜WLB3に電圧を供給し、第1のセンスアンプイネーブル信号SAEA、第2のセンスアンプイネーブル信号SAEB、第1のカラムアドレスCOLA、第2のカラムアドレスCOLB、第1のライトアシスト信号WENA及び第2のライトアシスト信号WENBを出力する。
The
第1のアドレスAAは、Aポートのアドレスであり、上位複数ビットがロウアドレスであり、下位複数アドレスがカラムアドレスである。第2のアドレスABは、Bポートのアドレスであり、上位複数ビットがロウアドレスであり、下位複数アドレスがカラムアドレスである。第1のライトイネーブル信号WEAはAポートのライトイネーブル信号であり、第2のライトイネーブル信号WEBはBポートのライトイネーブル信号である。ライトイネーブル信号WEA及びWEBは、ハイレベルがライト要求を示し、ローレベルがリード要求を示す。 The first address AA is the address of the A port, the upper plural bits are row addresses, and the lower plural addresses are column addresses. The second address AB is an address of the B port, the upper plural bits are row addresses, and the lower plural addresses are column addresses. The first write enable signal WEA is an A port write enable signal, and the second write enable signal WEB is a B port write enable signal. In the write enable signals WEA and WEB, a high level indicates a write request, and a low level indicates a read request.
第1のセンスアンプイネーブル信号SAEAは、Aポートのセンスアンプイネーブル信号であり、第1のセンスアンプ104のイネーブル信号である。第2のセンスアンプイネーブル信号SAEBは、Bポートのセンスアンプイネーブル信号であり、第2のセンスアンプ105のイネーブル信号である。第1のカラムアドレスCOLAは、Aポートのカラムアドレスであり、第1のアドレスAAの下位複数ビットのカラムアドレスである。第2のカラムアドレスCOLBは、Bポートのカラムアドレスであり、第2のアドレスABの下位複数ビットのカラムアドレスである。第1のライトアシスト信号WENAは、Aポートのライトアシスト信号であり、第1のライトイネーブル信号WEAがライト要求を示す場合に、クロック信号CLKに同期したハイレベルパルスになる。第2のライトアシスト信号WENBは、Bポートのライトアシスト信号であり、第2のライトイネーブル信号WEBがライト要求を示す場合に、クロック信号CLKに同期したハイレベルパルスになる。
The first sense amplifier enable signal SAEA is a sense amplifier enable signal for the A port, and is an enable signal for the
第1のワードラインWLA1は、第1のアドレスAAのロウアドレスが第1のロウを示す場合にハイレベルになる。その場合、第1のロウのメモリセルMC11及びMC12は、それぞれ第1のビットラインBLA1,BLAX1及びBLA2,BLAX2に接続される。第1のワードラインWLA2は、第1のアドレスAAのロウアドレスが第2のロウを示す場合にハイレベルになる。その場合、第2のロウのメモリセルMC21及びMC22は、それぞれ第1のビットラインBLA1,BLAX1及びBLA2,BLAX2に接続される。第1のワードラインWLA3は、第1のアドレスAAのロウアドレスが第3のロウを示す場合にハイレベルになる。その場合、第3のロウのメモリセルMC31及びMC32は、それぞれ第1のビットラインBLA1,BLAX1及びBLA2,BLAX2に接続される。 The first word line WLA1 goes high when the row address of the first address AA indicates the first row. In this case, the memory cells MC11 and MC12 in the first row are connected to the first bit lines BLA1, BAX1, BLA2, and BAX2, respectively. The first word line WLA2 goes high when the row address of the first address AA indicates the second row. In this case, the memory cells MC21 and MC22 in the second row are connected to the first bit lines BLA1, BAX1, and BLA2, BAX2, respectively. The first word line WLA3 goes high when the row address of the first address AA indicates a third row. In this case, the memory cells MC31 and MC32 in the third row are connected to the first bit lines BLA1, BAX1, and BLA2, BAX2, respectively.
第2のワードラインWLB1は、第2のアドレスABのロウアドレスが第1のロウを示す場合にハイレベルになる。その場合、第1のロウのメモリセルMC11及びMC12は、それぞれ第2のビットラインBLB1,BLBX1及びBLB2,BLBX2に接続される。第2のワードラインWLB2は、第2のアドレスABのロウアドレスが第2のロウを示す場合にハイレベルになる。その場合、第2のロウのメモリセルMC21及びMC22は、それぞれ第2のビットラインBLB1,BLBX1及びBLB2,BLBX2に接続される。第2のワードラインWLB3は、第2のアドレスABのロウアドレスが第3のロウを示す場合にハイレベルになる。その場合、第3のロウのメモリセルMC31及びMC32は、それぞれ第2のビットラインBLB1,BLBX1及びBLB2,BLBX2に接続される。以上のように、デコーダ101は、第1のアドレスAAのロウアドレスを基に複数の第1のワードラインWLA1〜WLA3に電圧を供給し、第2のアドレスABのロウアドレスを基に複数の第2のワードラインWLB1〜WLB3に電圧を供給する。
The second word line WLB1 goes high when the row address of the second address AB indicates the first row. In that case, the memory cells MC11 and MC12 in the first row are connected to the second bit lines BLB1, BLBX1, and BLB2, BLBX2, respectively. The second word line WLB2 goes high when the row address of the second address AB indicates the second row. In that case, the memory cells MC21 and MC22 in the second row are connected to the second bit lines BLB1, BLBX1, and BLB2, BLBX2, respectively. The second word line WLB3 goes high when the row address of the second address AB indicates the third row. In that case, the memory cells MC31 and MC32 in the third row are connected to the second bit lines BLB1, BLBX1, and BLB2, BLBX2, respectively. As described above, the
まず、第1のライトイネーブル信号WEAがリード要求を示す場合を説明する。第1のワードラインWLA1がハイレベルの場合には、メモリセルMC11に記憶されているデータは、第1のビットラインBLA1及びBLAX1に出力され、メモリセルMC12に記憶されているデータは、第1のビットラインBLA2及びBLAX2に出力される。第1のワードラインWLA2がハイレベルの場合には、メモリセルMC21に記憶されているデータは、第1のビットラインBLA1及びBLAX1に出力され、メモリセルMC22に記憶されているデータは、第1のビットラインBLA2及びBLAX2に出力される。第1のワードラインWLA3がハイレベルの場合には、メモリセルMC31に記憶されているデータは、第1のビットラインBLA1及びBLAX1に出力され、メモリセルMC32に記憶されているデータは、第1のビットラインBLA2及びBLAX2に出力される。 First, the case where the first write enable signal WEA indicates a read request will be described. When the first word line WLA1 is at a high level, the data stored in the memory cell MC11 is output to the first bit lines BLA1 and BAX1, and the data stored in the memory cell MC12 is the first Are output to the bit lines BLA2 and BAX2. When the first word line WLA2 is at a high level, the data stored in the memory cell MC21 is output to the first bit lines BLA1 and BAX1, and the data stored in the memory cell MC22 is the first Are output to the bit lines BLA2 and BAX2. When the first word line WLA3 is at a high level, the data stored in the memory cell MC31 is output to the first bit lines BLA1 and BAX1, and the data stored in the memory cell MC32 is the first Are output to the bit lines BLA2 and BAX2.
第1のカラムセレクタ102は、第1のカラムアドレスCOLAが第1のカラムを示す場合には、第1のビットラインBLA1及びBLAX1のデータを選択して第1のセンスアンプ104に出力する。また、第1のカラムセレクタ102は、第1のカラムアドレスCOLAが第2のカラムを示す場合には、第1のビットラインBLA2及びBLAX2のデータを選択して第1のセンスアンプ104に出力する。第1のセンスアンプ104は、第1のセンスアンプイネーブル信号SAEAがハイレベルの場合に活性化し、第1のビットラインBLA1及びBLAX1の大小関係又は第1のビットラインBLA2及びBLAX2の大小関係に応じて、Aポートの第1のリードデータRDAを出力する。なお、第1のセンスアンプイネーブル信号SAEAは、第1のライトイネーブル信号WEAがリード要求を示す場合にハイレベルになる。
When the first column address COLA indicates the first column, the
次に、第2のライトイネーブル信号WEBがリード要求を示す場合を説明する。第2のワードラインWLB1がハイレベルの場合には、メモリセルMC11に記憶されているデータは、第2のビットラインBLB1及びBLBX1に出力され、メモリセルMC12に記憶されているデータは、第2のビットラインBLB2及びBLBX2に出力される。第2のワードラインWLB2がハイレベルの場合には、メモリセルMC21に記憶されているデータは、第2のビットラインBLB1及びBLBX1に出力され、メモリセルMC22に記憶されているデータは、第2のビットラインBLB2及びBLBX2に出力される。第2のワードラインWLB3がハイレベルの場合には、メモリセルMC31に記憶されているデータは、第2のビットラインBLB1及びBLBX1に出力され、メモリセルMC32に記憶されているデータは、第2のビットラインBLB2及びBLBX2に出力される。 Next, a case where the second write enable signal WEB indicates a read request will be described. When the second word line WLB1 is at a high level, the data stored in the memory cell MC11 is output to the second bit lines BLB1 and BLBX1, and the data stored in the memory cell MC12 is the second To the bit lines BLB2 and BLBX2. When the second word line WLB2 is at a high level, the data stored in the memory cell MC21 is output to the second bit lines BLB1 and BLBX1, and the data stored in the memory cell MC22 is the second To the bit lines BLB2 and BLBX2. When the second word line WLB3 is at a high level, the data stored in the memory cell MC31 is output to the second bit lines BLB1 and BLBX1, and the data stored in the memory cell MC32 is the second To the bit lines BLB2 and BLBX2.
第2のカラムセレクタ103は、第2のカラムアドレスCOLBが第1のカラムを示す場合には、第2のビットラインBLB1及びBLBX1のデータを選択して第2のセンスアンプ105に出力する。また、第2のカラムセレクタ103は、第2のカラムアドレスCOLBが第2のカラムを示す場合には、第2のビットラインBLB2及びBLBX2のデータを選択して第2のセンスアンプ105に出力する。第2のセンスアンプ105は、第2のセンスアンプイネーブル信号SAEBがハイレベルの場合に活性化し、第2のビットラインBLB1及びBLBX1の大小関係又は第2のビットラインBLB2及びBLBX2の大小関係に応じて、Bポートの第2のリードデータRDBを出力する。なお、第2のセンスアンプイネーブル信号SAEBは、第2のライトイネーブル信号WEBがリード要求を示す場合にハイレベルになる。
When the second column address COLB indicates the first column, the
次に、第1のライトイネーブル信号WEAがライト要求を示す場合を説明する。上記と同様に、第1のアドレスAAのロウアドレスに応じて、第1のワードラインWLA1〜WLA3のいずれかがハイレベルになる。リード/ライトアシスト回路109は、第1のカラムアドレスCOLAが第1のカラムを示す場合には、Aポートの第1のライトデータを第1のビットラインBLA1及びBLAX1に出力する。第1のビットラインBLA1及びBLAX1のデータは、第1のワードラインWLA1〜WLA3のいずれかにより選択されたメモリセルに書き込まれる。リード/ライトアシスト回路110は、第1のカラムアドレスCOLAが第2のカラムを示す場合には、Aポートの第1のライトデータを第1のビットラインBLA2及びBLAX2に出力する。第1のビットラインBLA2及びBLAX2のデータは、第1のワードラインWLA1〜WLA3のいずれかにより選択されたメモリセルに書き込まれる。
Next, a case where the first write enable signal WEA indicates a write request will be described. Similarly to the above, one of the first word lines WLA1 to WLA3 becomes high level in accordance with the row address of the first address AA. The read /
次に、第2のライトイネーブル信号WEBがライト要求を示す場合を説明する。上記と同様に、第2のアドレスABのロウアドレスに応じて、第2のワードラインWLB1〜WLB3のいずれかがハイレベルになる。リード/ライトアシスト回路109は、第2のカラムアドレスCOLBが第1のカラムを示す場合には、Bポートの第2のライトデータを第2のビットラインBLB1及びBLBX1に出力する。第2のビットラインBLB1及びBLBX1のデータは、第2のワードラインWLB1〜WLB3のいずれかにより選択されたメモリセルに書き込まれる。リード/ライトアシスト回路110は、第2のカラムアドレスCOLBが第2のカラムを示す場合には、Bポートの第2のライトデータを第2のビットラインBLB2及びBLBX2に出力する。第2のビットラインBLB2及びBLBX2のデータは、第2のワードラインWLB1〜WLB3のいずれかにより選択されたメモリセルに書き込まれる。
Next, a case where the second write enable signal WEB indicates a write request will be described. Similarly to the above, one of the second word lines WLB1 to WLB3 becomes high level according to the row address of the second address AB. The read /
アドレスコンパレータ106は、クロック信号CLK、ライトイネーブル信号WEA,WEB及びアドレスAA,ABを入力し、第1のアドレスAA及び第2のアドレスABの比較結果に応じて、第1のリードアシスト信号RENA及び第2のリードアシスト信号RENBを出力する。ブースト制御回路107は、クロック信号CLK、ライトイネーブル信号WEA,WEB及びリードアシスト信号RENA,RENBを入力し、第1のブースト信号BSTAX及び第2のブースト信号BSTBXを出力する。
The
負電位生成回路108は、nチャネル電界効果トランジスタ111,112及び容量113,114を有する。nチャネル電界効果トランジスタ112は、ドレインがノードNVSSAに接続され、ゲートがブースト信号BSTAXのノードに接続され、ソースがグランド電位ノードに接続される。容量114は、トランジスタ112のドレイン及びゲート間に接続される。ブースト信号BSTAXがハイレベルになると、トランジスタ112がオンし、ノードNVSSAがグランド電位になる。その後、ブースト信号BSTAXをローレベルにすると、トランジスタ112がオフし、容量114により結合されたノードNVSSAが負電位になる。
The negative
nチャネル電界効果トランジスタ111は、ドレインがノードNVSSBに接続され、ゲートがブースト信号BSTBXのノードに接続され、ソースがグランド電位ノードに接続される。容量113は、トランジスタ111のドレイン及びゲート間に接続される。ブースト信号BSTBXがハイレベルになると、トランジスタ111がオンし、ノードNVSSBがグランド電位になる。その後、ブースト信号BSTBXをローレベルにすると、トランジスタ111がオフし、容量113により結合されたノードNVSSBが負電位になる。
The n-channel
リード/ライトアシスト回路109は、リードアシスト信号RENA及びRENBを入力し、第1のカラムのメモリセルMC11,MC21,MC31の基準電位ノードMVSS1の電位を制御し、ビットラインBLA1,BLAX1,BLB1,BLBX1の電位を制御する。リードアシスト回路109は、第1のカラムのメモリセルMC11,MC21,MC31の基準電位ノードMVSS1にグランド電位を供給することにより、メモリセルMC11,MC21,MC31の読み出し速度を通常速度に制御し、ノードNVSSA又はNVSSBの負電位を用いて、第1のカラムのメモリセルMC11,MC21,MC31の基準電位ノードMVSS1に負電位を供給することにより、メモリセルMC11,MC21,MC31の読み出し速度を高速度に制御することができる。ライトアシスト回路109は、ノードNVSSA又はNVSSBの負電位を用いて、ビットラインBLA1,BLAX1,BLB1又はBLBX1に負電位を供給することにより、メモリセルMC11,MC21,MC31の書き込みマージンを改善させることができる。
The read /
リード/ライトアシスト回路110は、リードアシスト信号RENA及びRENBを入力し、第2のカラムのメモリセルMC12,MC22,MC32の基準電位ノードMVSS2の電位を制御し、ビットラインBLA1,BLAX1,BLB1,BLBX1の電位を制御する。リードアシスト回路110は、第2のカラムのメモリセルMC12,MC22,MC32の基準電位ノードMVSS2にグランド電位を供給することにより読み出し速度を通常速度に制御し、ノードNVSSA又はNVSSBの負電位を用いて、第2のカラムのメモリセルMC12,MC22,MC32の基準電位ノードMVSS2に負電位を供給することにより、メモリセルMC12,MC22,MC32の読み出し速度を高速度に制御することができる。ライトアシスト回路110は、ノードNVSSA又はNVSSBの負電位を用いて、ビットラインBLA2,BLAX2,BLB2又はBLBX2に負電位を供給することにより、メモリセルMC12,MC22,MC32の書き込みマージンを改善させることができる。
The read /
図2(A)は、図1のメモリ装置の一部の構成例を示す回路図である。メモリセルMC11は、nチャネル電界効果トランジスタ221〜226及びpチャネル電界効果トランジスタ227,228を有する。トランジスタ221は、ドレインが第1のビットラインBLA1に接続され、ゲートが第1のワードラインWLA1に接続され、ソースがノードN1に接続される。トランジスタ222は、ドレインが第2のビットラインBLB1に接続され、ゲートが第2のワードラインWLB1に接続され、ソースがノードN1に接続される。トランジスタ225は、ドレインが第1のビットラインBLAX1に接続され、ゲートが第1のワードラインWLA1に接続され、ソースがノードN2に接続される。トランジスタ226は、ドレインが第2のビットラインBLBX1に接続され、ゲートが第2のワードラインWLB1に接続され、ソースがノードN2に接続される。トランジスタ227は、ソースが電源電位ノードに接続され、ゲートがノードN2に接続され、ドレインがノードN1に接続される。トランジスタ228は、ソースが電源電位ノードに接続され、ゲートがノードN1に接続され、ドレインがノードN2に接続される。トランジスタ223は、ドレインがノードN1に接続され、ゲートがノードN2に接続され、ソースが基準電位ノードMVSS1に接続される。トランジスタ224は、ドレインがノードN2に接続され、ゲートがノードN1に接続され、ソースが基準電位ノードMVSS1に接続される。メモリセルMC12〜MC32も、メモリセルMC11と同様の構成を有する。
2A is a circuit diagram illustrating a configuration example of part of the memory device in FIG. Memory cell MC11 includes n-channel
トランジスタ227及び223は、インバータであり、ノードN2のデータの論理反転データをノードN1に出力する。トランジスタ228及び224は、インバータであり、ノードN1のデータの論理反転データをノードN2に出力する。これにより、メモリセルMC11は、ノードN1及びN2に相補データを記憶させることができる。ノードN1及びN2に記憶されるデータは、相互に論理反転したデータである。
第1のワードラインWLA1がハイレベルになると、トランジスタ221及び225がオンし、ノードN1は第1のビットラインBLA1に接続され、ノードN2は第1のビットラインBLAX1に接続される。また、第2のワードラインWLB1がハイレベルになると、トランジスタ222及び226がオンし、ノードN1は第2のビットラインBLB1に接続され、ノードN2は第2のビットラインBLBX1に接続される。
When the first word line WLA1 goes high, the
リードアシスト回路201、Aポートのライトアシスト回路211及びBポートのライトアシスト回路212は、図1のリード/ライトアシスト回路109に対応する。リードアシスト回路202、Aポートのライトアシスト回路213及びBポートのライトアシスト回路214は、図1のリード/ライトアシスト回路110に対応する。
The read assist circuit 201, the A port
近年、メモリ装置の低消費電力化が求められている。メモリ装置の低消費電力化を実現するためには、メモリ装置の低電圧化が重要になる。しかし、電源電圧を下げると、トランジスタのランダム・バラツキの影響が大きくなり、メモリ装置の動作マージンが低下する。特に、低電源電圧時では、メモリ装置の書き込みマージンが減少し、書き込み不良が発生し、読み出し速度が低下する。 In recent years, low power consumption of memory devices has been demanded. In order to reduce the power consumption of the memory device, it is important to reduce the voltage of the memory device. However, when the power supply voltage is lowered, the influence of random variations of transistors increases, and the operation margin of the memory device decreases. In particular, when the power supply voltage is low, the write margin of the memory device decreases, a write failure occurs, and the read speed decreases.
リードアシスト回路201は、第1のカラムのリード要求時に、第1のカラムのメモリセルMC11MC21,MC31の基準電位ノードMVSS1にグランド電位を供給することにより、メモリセルMC11,MC21,MC31の読み出し速度を通常速度にすることができる。これに対し、リードアシスト回路201は、第1のカラムのリード要求時に、第1のカラムのメモリセルMC11,MC21,MC31の基準電位ノードMVSS1に負電位を供給することにより、nチャネル電界効果トランジスタ221〜226の駆動能力を上げ、メモリセルMC11,MC21,MC31の読み出し速度を高速度にすることができる。 The read assist circuit 201 supplies the ground potential to the reference potential node MVSS1 of the memory cells MC11MC21 and MC31 of the first column when the read request of the first column is requested, thereby increasing the read speed of the memory cells MC11, MC21, and MC31. Normal speed can be achieved. On the other hand, the read assist circuit 201 supplies a negative potential to the reference potential node MVSS1 of the memory cells MC11, MC21, MC31 of the first column at the time of a read request for the first column, thereby causing an n-channel field effect transistor. The driving capability of 221 to 226 can be increased, and the reading speed of the memory cells MC11, MC21, MC31 can be increased.
同様に、リードアシスト回路202は、第2のカラムのリード要求時に、第2のカラムのメモリセルMC12,MC22,MC32の基準電位ノードMVSS2にグランド電位を供給することにより、メモリセルMC12,MC22,MC32の読み出し速度を通常速度にすることができる。これに対し、リードアシスト回路202は、第2のカラムのリード要求時に、第2のカラムのメモリセルMC12,MC22,MC32の基準電位ノードMVSS2に負電位を供給することにより、メモリセルMC12,MC22,MC32の読み出し速度を高速度にすることができる。
Similarly, the read assist
Aポートのライトアシスト回路211は、Aポートの第1のカラムのライト要求時に、第1のビットラインBLA1又はBLAX1に負電位を供給することにより、グランド電位を供給する場合に比べて、nチャネル電界効果トランジスタ221又は225の駆動能力を上げ、メモリセルMC11,MC21,MC31の書き込みマージンを改善させることができる。
The
同様に、Aポートのライトアシスト回路213は、Aポートの第2のカラムのライト要求時に、第1のビットラインBLA2又はBLAX2に負電位を供給することにより、グランド電位を供給する場合に比べて、メモリセルMC12,MC22,MC32の書き込みマージンを改善させることができる。
Similarly, the A port
Bポートのライトアシスト回路212は、Bポートの第1のカラムのライト要求時に、第2のビットラインBLB1又はBLBX1に負電位を供給することにより、グランド電位を供給する場合に比べて、nチャネル電界効果トランジスタ222又は226の駆動能力を上げ、メモリセルMC11,MC21,MC31の書き込みマージンを改善させることができる。
The B port
同様に、Bポートのライトアシスト回路214は、Bポートの第2のカラムのライト要求時に、第2のビットラインBLB2又はBLBX2に負電位を供給することにより、グランド電位を供給する場合に比べて、メモリセルMC12,MC22,MC32の書き込みマージンを改善させることができる。
Similarly, the B port
次に、メモリ装置の読み出し動作のワーストケースを説明する。Aポートの読み出しロウアドレスとBポートの読み出しロウアドレスが同じ場合がワーストケースである。例えば、AポートではメモリセルMC11の読み出しを行い、BポートではメモリセルMC12の読み出しを行う場合である。この場合、Aポートの第1のアドレスAAにより第1のワードラインWLA1がハイレベルになり、Bポートの第2のアドレスABにより第2のワードラインWLB1がハイレベルになる。すると、メモリセルMC11及びMC12内のトランジスタ211,222,225,226が同時にオンになる。例えば、ノードN2がハイレベルの場合には、トランジスタ223がオンになる。その場合、第1のビットラインBLA1からトランジスタ221及び223を介して基準電位ノードMVSS1に流れる電流と、第2のビットラインBLB1からトランジスタ222及び223を介して基準電位ノードMVSS1に流れる電流とが発生するため、ビットラインBLA1及びBLB1のハイレベルからローレベルへの遷移速度が遅くなり、読み出し速度が遅くなる。この場合、リードアシスト回路201及び202は、基準電位ノードMVSS1及びMVSS2を負電位にすることにより、読み出し速度を高速化する。
Next, the worst case of the read operation of the memory device will be described. The worst case is when the read row address of the A port and the read row address of the B port are the same. For example, the A port reads the memory cell MC11 and the B port reads the memory cell MC12. In this case, the first word line WLA1 is set to the high level by the first address AA of the A port, and the second word line WLB1 is set to the high level by the second address AB of the B port. Then, the
これに対し、Aポートの読み出しロウアドレスとBポートの読み出しロウアドレスが異なる場合は、読み出し速度の低下がない。例えば、AポートではメモリセルMC11の読み出しを行い、BポートではメモリセルMC22の読み出しを行う場合である。この場合、Aポートの第1のアドレスAAにより第1のワードラインWLA1がハイレベルになり、Bポートの第2のアドレスABにより第2のワードラインWLB2がハイレベルになる。すると、ワードラインWLA1はハイレベルになるが、ワードラインWLB1はローレベルであるので、トランジスタ221がオンし、トランジスタ222がオフする。その結果、読み出し速度の低下はない。この場合、読み出し速度を高速化する必要はないので、リードアシスト回路201及び202は、基準電位ノードMVSS1及びMVSS2をグランド電位にする。なお、この場合、リードアシスト回路201及び202は、基準電位ノードMVSS1及びMVSS2を負電位にすることにより、読み出し速度をより高速化することも可能である。しかし、リードアシスト回路201及び202が基準電位ノードMVSS1及びMVSS2を負電位にすると、消費電力が増大してしまう。そこで、この場合、リードアシスト回路201及び202は、基準電位ノードMVSS1及びMVSS2をグランド電位にすることにより、消費電力を削減することができる。
On the other hand, when the read row address of the A port and the read row address of the B port are different, there is no decrease in read speed. For example, the A port reads the memory cell MC11 and the B port reads the memory cell MC22. In this case, the first word line WLA1 is set to the high level by the first address AA of the A port, and the second word line WLB2 is set to the high level by the second address AB of the B port. Then, the word line WLA1 is at a high level, but the word line WLB1 is at a low level, so that the
また、Aポートの書き込みカラムアドレスとBポートの読み出しカラムアドレスが同じ場合に、Aポートの書き込みマージンが劣化する課題がある。例えば、AポートではメモリセルMC11の書き込みを行い、BポートではメモリセルMC21の読み出しを行う場合である。この場合、上記のように、リードアシスト回路201は、メモリセルMC21を高速読み出しするために、メモリセルMC21の基準電位ノードMVSS1を負電位にすることができる。しかし、同じカラムのメモリセルMC11及びMC21は、基準電位ノードMVSS1が相互に接続されているため、メモリセルMC11の基準電位ノードMVSS1も負電位になってしまう。例えば、ノードN2がハイレベルの場合には、トランジスタ223がオンになり、ノードN1及びトランジスタ228のゲートが負電位になってしまため、メモリセルMC11の動作マージンが劣化し、書き込みエラーが発生する場合がある。同様に、ノードN1がハイレベルの場合には、トランジスタ224がオンになり、ノードN2及びトランジスタ227のゲートが負電位になってしまため、メモリセルMC11の動作マージンが劣化し、書き込みエラーが発生する場合がある。なお、この場合、上記と同様に、メモリセルMC21は、読み出し速度の低下はなく、読み出し速度を高速化する必要がない。そこで、この場合、リードアシスト回路201は、メモリセルMC21の基準電位ノードMVSS1をグランド電位ノードにする。これにより、メモリセルMC11の書き込みマージンの劣化及び書き込みエラーを防止することができる。
Further, when the write column address of the A port and the read column address of the B port are the same, there is a problem that the write margin of the A port is deteriorated. For example, in the A port, the memory cell MC11 is written, and in the B port, the memory cell MC21 is read. In this case, as described above, the read assist circuit 201 can set the reference potential node MVSS1 of the memory cell MC21 to a negative potential in order to read the memory cell MC21 at high speed. However, since the reference potential node MVSS1 of the memory cells MC11 and MC21 in the same column is connected to each other, the reference potential node MVSS1 of the memory cell MC11 also becomes a negative potential. For example, when the node N2 is at a high level, the
図3(A)は、Aポート及びBポートで異なるロウアドレスにアクセスする場合のリードアシスト回路201,202及びライトアシスト回路211〜214の動作を示す図である。
FIG. 3A is a diagram showing operations of the read assist
まず、Aポートが書き込み(ライト:Write)動作、Bポートが書き込み動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
First, the case where the A port performs a write operation and the B port performs a write operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
次に、Aポートが読み出し(リード:Read)動作、Bポートが書き込み動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。なお、Aポートの非選択カラムは、Bポートの選択カラムを除く。以下、同様である。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。なお、Bポートの非選択カラムは、Aポートの選択カラムを除く。以下、同様である。
Next, the case where the A port performs a read operation and the B port performs a write operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
次に、Aポートが書き込み動作、Bポートが読み出し動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
Next, a case where the A port is a write operation and the B port is a read operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
次に、Aポートが読み出し動作、Bポートが読み出し動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
Next, the case where the A port performs a read operation and the B port performs a read operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
以上のように、リードアシスト回路201及び202は、Aポートの第1のアドレスAAのロウアドレス及びBポートの第2のアドレスABのロウアドレスが異なる場合には、第1のアドレスAAに対応するメモリセルの基準電位ノードMVSS1又はMVSS2、及び第2のアドレスABに対応するメモリセルの基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位を供給する。この場合には、上記のように、読み出し速度の低下がないので、リードアシスト回路201及び202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位を供給することにより、消費電力を削減することができる。また、これにより、上記のように、書き込みマージンの悪化及び書き込みエラーを防止することができる。
As described above, the read assist
図3(B)は、Aポート及びBポートで同一のロウアドレス、異なるカラムアドレスにアクセスする場合のリードアシスト回路201,202及びライトアシスト回路211〜214の動作を示す図である。
FIG. 3B is a diagram illustrating operations of the read assist
まず、Aポートが書き込み(ライト:Write)動作、Bポートが書き込み動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。なお、Aポートの非選択カラムは、Bポートの選択カラムを除く。以下、同様である。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。なお、Bポートの非選択カラムは、Aポートの選択カラムを除く。以下、同様である。
First, the case where the A port performs a write operation and the B port performs a write operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
次に、Aポートが読み出し(リード:Read)動作、Bポートが書き込み動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2に負電位を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
Next, the case where the A port performs a read operation and the B port performs a write operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
次に、Aポートが書き込み動作、Bポートが読み出し動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2に負電位を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
Next, a case where the A port is a write operation and the B port is a read operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
次に、Aポートが読み出し動作、Bポートが読み出し動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2に負電位を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2に負電位を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
Next, the case where the A port performs a read operation and the B port performs a read operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
以上のように、リードアシスト回路201及び202は、Aポート及びBポートの読み出しロウアドレスが同じであり、読み出しカラムアドレスが異なる場合には、第1のアドレスAAに対応するメモリセルの基準電位ノードMVSS1又はMVSS2、及び第2のアドレスABに対応するメモリセルの基準電位ノードMVSS1又はMVSS2に負電位を供給する。これにより、読み出し速度を高速化することができる。
As described above, in the read assist
また、ライトアシスト回路211〜214は、ライト動作の選択カラムのビットラインに負電位を供給する。この際、リードアシスト回路201及び202は、ライト動作の選択カラムの基準電位ノードMVSS1又はMVSS2をグランド電位(0V)にする。これにより、書き込みマージンの劣化及び書き込みエラーを防止することができる。
The
図3(C)は、Aポート及びBポートで同一のロウアドレス、同一のカラムアドレスにアクセスする場合のリードアシスト回路201,202及びライトアシスト回路211〜214の動作を示す図である。ここで、Aポート及びBポートの両方の同時書き込み動作は禁止されている。
FIG. 3C is a diagram illustrating operations of the read assist
まず、Aポートが読み出し(リード:Read)動作、Bポートが書き込み動作の場合を説明する。この場合、書き込み動作のみ保証され、読み出し動作は保証されないことが規定される。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、読み出し動作が保証されていないので、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。これにより、消費電力を削減できる。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
First, the case where the A port performs a read operation and the B port performs a write operation will be described. In this case, it is specified that only the write operation is guaranteed and the read operation is not guaranteed. Since the read operation is not guaranteed in the column selected by the column address of the A port, the read assist
次に、Aポートが書き込み動作、Bポートが読み出し動作の場合を説明する。この場合、書き込み動作のみ保証され、読み出し動作は保証されないことが規定される。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給し、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、読み出し動作が保証されていないので、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。これにより、消費電力を削減できる。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
Next, a case where the A port is a write operation and the B port is a read operation will be described. In this case, it is specified that only the write operation is guaranteed and the read operation is not guaranteed. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
次に、Aポートが読み出し動作、Bポートが読み出し動作の場合を説明する。Aポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2に負電位を供給する。Aポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されたカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2に負電位を供給する。Bポートのカラムアドレスにより選択されていないカラムでは、リードアシスト回路201又は202は、基準電位ノードMVSS1又はMVSS2にグランド電位(0V)を供給する。
Next, the case where the A port performs a read operation and the B port performs a read operation will be described. In the column selected by the column address of the A port, the read assist
図4(A)は、図3(A)に対応し、Aポートのリードアシスト信号RENA及びBポートのリードアシスト信号RENBを示す図である。図3(A)のAポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)がすべて0Vであるので、図4(A)のAポートのリードアシスト信号RENAはすべてローレベルLになる。また、図3(A)のBポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)がすべて0Vであるので、図4(A)のBポートのリードアシスト信号RENBはすべてローレベルLになる。 FIG. 4A corresponds to FIG. 3A and shows a read assist signal RENA for the A port and a read assist signal RENB for the B port. Since all the reference potential nodes MVSS (MVSS1 or MVSS2) in the selected column of the A port in FIG. 3A are 0V, all the read assist signals RENA of the A port in FIG. Further, since all the reference potential nodes MVSS (MVSS1 or MVSS2) in the selection column of the B port in FIG. 3A are 0V, the read assist signals RENB in the B port in FIG. .
図4(B)は、図3(B)に対応し、Aポートのリードアシスト信号RENA及びBポートのリードアシスト信号RENBを示す図である。図3(B)のAポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)が0Vである場合には、図4(B)のAポートのリードアシスト信号RENAはローレベルLになる。これに対し、図3(B)のAポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)が負電位である場合には、図4(B)のAポートのリードアシスト信号RENAはハイレベルHになる。また、図3(B)のBポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)が0Vである場合には、図4(B)のBポートのリードアシスト信号RENBはローレベルLになる。これに対し、図3(B)のBポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)が負電位である場合には、図4(B)のBポートのリードアシスト信号RENBはハイレベルHになる。 FIG. 4B corresponds to FIG. 3B and shows a read assist signal RENA for the A port and a read assist signal RENB for the B port. When the reference potential node MVSS (MVSS1 or MVSS2) of the selected column of the A port in FIG. 3B is 0V, the read assist signal RENA of the A port in FIG. On the other hand, when the reference potential node MVSS (MVSS1 or MVSS2) of the selected column of the A port in FIG. 3B is a negative potential, the read assist signal RENA of the A port in FIG. H. When the reference potential node MVSS (MVSS1 or MVSS2) of the selected column of the B port in FIG. 3B is 0V, the read assist signal RENB of the B port in FIG. . On the other hand, when the reference potential node MVSS (MVSS1 or MVSS2) of the selected column of the B port in FIG. 3B is a negative potential, the read assist signal RENB of the B port in FIG. H.
図4(C)は、図3(C)に対応し、Aポートのリードアシスト信号RENA及びBポートのリードアシスト信号RENBを示す図である。図3(C)のAポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)が0Vである場合には、図4(C)のAポートのリードアシスト信号RENAはローレベルLになる。これに対し、図3(C)のAポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)が負電位である場合には、図4(C)のAポートのリードアシスト信号RENAはハイレベルHになる。また、図3(C)のBポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)が0Vである場合には、図4(C)のBポートのリードアシスト信号RENBはローレベルLになる。これに対し、図3(C)のBポートの選択カラムの基準電位ノードMVSS(MVSS1又はMVSS2)が負電位である場合には、図4(C)のBポートのリードアシスト信号RENBはハイレベルHになる。 FIG. 4C corresponds to FIG. 3C and shows a read assist signal RENA for the A port and a read assist signal RENB for the B port. When the reference potential node MVSS (MVSS1 or MVSS2) of the selected column of the A port in FIG. 3C is 0V, the read assist signal RENA of the A port in FIG. On the other hand, when the reference potential node MVSS (MVSS1 or MVSS2) of the selected column of the A port in FIG. 3C is a negative potential, the read assist signal RENA of the A port in FIG. H. When the reference potential node MVSS (MVSS1 or MVSS2) of the selected column of the B port in FIG. 3C is 0V, the read assist signal RENB of the B port in FIG. . On the other hand, when the reference potential node MVSS (MVSS1 or MVSS2) of the selected column of the B port in FIG. 3C is a negative potential, the read assist signal RENB of the B port in FIG. H.
ただし、図4(C)の最下段のAポート及びBポートの両方が読み出し動作の場合には、同一のメモリセルの読み出しであるので、図2(A)のノードNVSSAの負電位とノードNVSSBの負電位の両方を同一のノードMVSS1に供給する必要はない。消費電力削減のため、いずれか一方の負電位のみをノードMVSS1に供給することが好ましい。そこで、リードアシスト信号RENAをハイレベルHにし、リードアシスト信号RENBをローレベルLにする。これにより、トランジスタ236がオンし、トランジスタ237がオフするので、ノードNVSSAの負電位のみがノードMVSS1に供給される。なお、リードアシスト信号RENAをローレベルLにし、リードアシスト信号RENBをハイレベルHにしてもよい。
However, when both the lowermost A port and B port in FIG. 4C are in the read operation, the same memory cell is read, so the negative potential of the node NVSSA and the node NVSSB in FIG. Need not be supplied to the same node MVSS1. In order to reduce power consumption, it is preferable to supply only one of the negative potentials to the node MVSS1. Therefore, the read assist signal RENA is set to the high level H, and the read assist signal RENB is set to the low level L. Accordingly, the
図1のアドレスコンパレータ106は、図5(A)のリードアシスト信号RENAを生成する回路と、図5(B)のリードアシスト信号RENBを生成する回路を有する。
The
図5(A)は、アドレスコンパレータ106内の図4(A)〜(C)のリードアシスト信号RENAを生成するための回路の構成例を示す図である。Aポートの第1のアドレスAAは、下位n+1ビットのカラムアドレスAA<0>〜AA<n>及び上位mビットのロウアドレスAA<n+1>〜AA<n+m>を有する。Bポートの第2のアドレスABは、下位n+1ビットのカラムアドレスAB<0>〜AB<n>及び上位mビットのロウアドレスAB<n+1>〜AB<n+m>を有する。
FIG. 5A is a diagram illustrating a configuration example of a circuit for generating the read assist signal RENA in FIGS. 4A to 4C in the
n+1個の否定排他的論理和回路501は、それぞれ、AポートのカラムアドレスAA<0>〜AA<n>とBポートのカラムアドレスAB<0>〜AB<n>の排他的論理和の論理反転値をビット毎に出力する。否定排他的論理和回路501は、2入力値が同じ値の場合には1を出力し、異なる場合には0を出力する。論理積(AND)回路503は、n+1個の否定排他的論理和回路501の出力値の論理積を出力する。すなわち、論理積回路503は、AポートのカラムアドレスAA<0>〜AA<n>とBポートのカラムアドレスAB<0>〜AB<n>が同じ場合には1を出力し、異なる場合には0を出力する。否定論理積(NAND)回路505は、論理積回路503の出力値及びライトイネーブル信号WEBの否定論理積を出力する。
The n + 1 negative exclusive OR
m個の否定排他的論理和回路502は、それぞれ、AポートのロウアドレスAA<n+1>〜AA<n+m>とBポートのロウアドレスAB<n+1>〜AB<n+m>の排他的論理和の論理反転値をビット毎に出力する。否定排他的論理和回路502は、2入力値が同じ値の場合には1を出力し、異なる場合には0を出力する。論理積回路504は、m個の否定排他的論理和回路502の出力値の論理積を出力する。すなわち、論理積回路504は、AポートのロウアドレスAA<n+1>〜AA<n+m>とBポートのロウアドレスAB<n+1>〜AB<n+m>が同じ場合には1を出力し、異なる場合には0を出力する。論理積回路506は、論理積回路504の出力値とライトイネーブル信号WEAの論理反転値との論理積を出力する。論理積回路507は、クロック信号CLKと、論理積回路506の出力値と、否定論理積回路505の出力値との論理積を、リードアシスト信号RENAとして出力する。アドレスコンパレータ106は、図5(A)の回路により、図4(A)〜(C)のリードアシスト信号RENAを生成することができる。
The m negative exclusive OR
図5(B)は、アドレスコンパレータ106内の図4(A)〜(C)のリードアシスト信号RENBを生成するための回路の構成例を示す図である。以下、図5(B)の回路が図5(A)の回路と異なる点を説明する。図5(B)の論理積回路506は、ライトイネーブル信号WEAの論理反転値の代わりに、ライトイネーブル信号WEBの論理反転値を入力する。また、図5(B)の否定論理積回路505は、ライトイネーブル信号WEBの代わりに、値「1」を示すハイレベルの電源電位VDDを入力する。これにより、図4(C)の最下段の場合、リードアシスト信号RENBは、ローレベルLになる。アドレスコンパレータ106は、図5(B)の回路により、図4(A)〜(C)のリードアシスト信号RENBを生成することができる。
FIG. 5B is a diagram illustrating a configuration example of a circuit for generating the read assist signal RENB in FIGS. 4A to 4C in the
図6(A)は図1のブースト制御回路107の構成例を示す図であり、図6(B)はブースト制御回路107の動作例を示すタイミングチャートである。遅延回路601は、クロック信号CLKを遅延した信号N11を出力する。論理積回路603は、クロック信号CLK及び信号N11の論理積信号N13を出力する。論理積回路602は、リードアシスト信号RENA及びクロック信号CLKの論理積信号N12を出力する。セレクタ604は、ライトイネーブル信号WEAがハイレベルの場合には信号N13を選択し、ライトイネーブル信号WEAがローレベルの場合には信号N12を選択し、信号N14を出力する。インバータ605は、信号N14の論理反転信号を、ブースト信号BSTAXとして出力する。ブースト信号BSTAXをハイレベルからローレベルに下げることにより、ライトアシスト回路211〜214は、ビットラインに負電位を供給し、書き込みマージンの劣化及び書き込みエラーを防止することができる。
6A is a diagram illustrating a configuration example of the
また、ブースト制御回路107は、図6(A)と同様の回路により、ブースト信号BSTBXを生成する。その場合、リードアシスト信号RENAの代わりにリードアシスト信号RENBを用い、ライトイネーブル信号WEAの代わりにライトイネーブル信号WEBを用いることにより、ブースト信号BSTAXの代わりにブースト信号BSTBXを生成することができる。
The
次に、図2(A)のリードアシスト回路201の構成を説明する。否定論理積回路231は、リードアシスト信号RENA及びカラムアドレス信号COLA1の否定論理積信号を出力する。カラムアドレス信号COLA1は、第1のアドレスAAのカラムアドレスが第1のカラムを示す場合にハイレベルになり、それ以外の場合にローレベルになる。インバータ233は、否定論理積回路231の出力信号の論理反転信号を出力する。否定論理積回路232は、リードアシスト信号RENB及びカラムアドレス信号COLB1の否定論理積信号を出力する。カラムアドレス信号COLB1は、第2のアドレスABのカラムアドレスが第1のカラムを示す場合にハイレベルになり、それ以外の場合にローレベルになる。インバータ234は、否定論理積回路232の出力信号の論理反転信号を出力する。
Next, the structure of the read assist circuit 201 in FIG. The negative logical product circuit 231 outputs a negative logical product signal of the read assist signal RENA and the column address signal COLA1. The column address signal COLA1 is at a high level when the column address of the first address AA indicates the first column, and is at a low level otherwise. The
nチャネル電界効果トランジスタ235は、ソースがグランド電位ノードに接続され、ゲートが否定論理積回路232の出力ノードに接続される。nチャネル電界効果トランジスタ238は、ソースがトランジスタ235のドレインに接続され、ゲートが否定論理積回路231の出力ノードに接続され、ドレインが基準電位ノードMVSS1に接続される。nチャネル電界効果トランジスタ236は、ソースがノードNVSSAに接続され、ゲートがインバータ233の出力ノードに接続され、ドレインが基準電位ノードMVSS1に接続される。nチャネル電界効果トランジスタ237は、ソースがノードNVSSBに接続され、ゲートがインバータ234の出力ノードに接続され、ドレインが基準電位ノードMVSS1に接続される。
The n-channel
図3(A)〜(C)及び図4(A)〜(C)に示すように、リードアシスト信号RENA又はRENBがローレベルLである場合には、トランジスタ236及び237がオフし、トランジスタ235及び238がオンし、基準電位ノードMVSS1にグランド電位ノードが接続される。また、リードアシスト信号RENAがハイレベルHである場合には、トランジスタ236がオンし、基準電位ノードMVSS1に負電位のノードNVSSAが接続される。また、リードアシスト信号RENBがハイレベルHである場合には、トランジスタ237がオンし、基準電位ノードMVSS1に負電位のノードNVSSBが接続される。ノードNVSSA及びNVSSBには、図1の負電位生成回路108により負電位が供給される。リードアシスト回路202もリードアシスト回路201と同様の構成を有する。
As shown in FIGS. 3A to 3C and FIGS. 4A to 4C, when the read assist signal RENA or RENB is at the low level L, the
図2(B)は、図2(A)のライトアシスト回路211の構成例を示す図である。負電位生成回路108は、図1と同様に、トランジスタ112及び容量114を有し、ノードNVSSAに負電位を供給する。nチャネル電界効果トランジスタ112は、ソースがグランド電位ノードに接続され、ゲートがブースト信号BSTAXのノードに接続され、ドレインがノードNVSSAに接続される。容量114は、トランジスタ112のゲート及びノードNVSSA間に接続される。リードアシスト回路201,202及びライトアシスト回路211〜214は、負電位生成回路108により生成される負電位を共用する。これにより、メモリ装置を小型化することができる。
FIG. 2B is a diagram illustrating a configuration example of the
論理積回路241は、ライトアシスト信号WENAと、カラムアドレス信号COLA1と、書き込みデータDの論理反転値との論理積信号WDを出力する。論理積回路242は、ライトアシスト信号WENAと、カラムアドレス信号COLA1と、書き込みデータDとの論理積信号WDXを出力する。nチャネル電界効果トランジスタ243は、ソースがノードNVSSAに接続され、ゲートが信号WDのノードに接続され、ドレインがビットラインBLA1に接続される。nチャネル電界効果トランジスタ244は、ソースがノードNVSSAに接続され、ゲートが信号WDXのノードに接続され、ドレインがビットラインBLAX1に接続される。pチャネル電界効果トランジスタ245は、ソースが電源電位ノードに接続され、ゲートがカラムアドレス信号COLA1のノードに接続され、ドレインがビットラインBLA1に接続される。pチャネル電界効果トランジスタ246は、ソースが電源電位ノードに接続され、ゲートがカラムアドレス信号COLA1のノードに接続され、ドレインがビットラインBLAX1に接続される。
The AND
Bポートのライトアシスト回路212は、図2(B)のAポートのライトアシスト回路211と同様の構成を有する。ビットラインBLA1及びBLAX1の代わりにビットラインBLB1及びBLBX1が接続される。カラムアドレス信号COLA1の代わりにカラムアドレス信号COLB1が入力される。ライトアシスト信号WENAの代わりにライトアシスト信号WENBが入力される。ノードNVSSAの代わりにノードNVSSBが接続される。ブースト信号BSTAXの代わりにブースト信号BSTBXが入力される。
The B port
Aポートのライトアシスト回路213は、Aポートのライトアシスト回路211と同様の構成を有し、第2のカラムのメモリセルMC12等及びリードアシスト回路202に接続される。Bポートのライトアシスト回路214は、Bポートのライトアシスト回路212と同様の構成を有し、第2のカラムのメモリセルMC12等及びリードアシスト回路202に接続される。
The A port
図7は、メモリ装置の読み出し動作を示すタイミングチャートである。期間TR1では、Aポート及びBポートが相互に同一のロウアドレス、異なるカラムアドレスであり、Aポート及びBポートの両方が読み出し動作をしている。第1のワードラインWLA1及び第2のワードラインWLB1がハイレベルであり、第1のカラム信号COLA1及び第2のカラム信号COLB2がハイレベルである。この場合、リードアシスト信号RENA及びRENBがハイレベルになり、ブースト信号BSTAX及びBSTBXがハイレベルからローレベルになる。すると、ノードMVSS1及びMVSS2が負電位になる。これにより、ビットラインBLA1及びBLB2の電位変化速度が速くなり、読み出し速度が高速になる。 FIG. 7 is a timing chart showing a read operation of the memory device. In the period TR1, the A port and the B port have the same row address and different column addresses, and both the A port and the B port perform a read operation. The first word line WLA1 and the second word line WLB1 are at a high level, and the first column signal COLA1 and the second column signal COLB2 are at a high level. In this case, the read assist signals RENA and RENB become high level, and the boost signals BSTAX and BSTBX change from high level to low level. Then, the nodes MVSS1 and MVSS2 become negative potentials. As a result, the potential change speed of the bit lines BLA1 and BLB2 is increased, and the reading speed is increased.
期間TR2では、Aポート及びBポートが相互に同一のロウアドレス、同一のカラムアドレスであり、Aポート及びBポートの両方が読み出し動作をしている。第1のワードラインWLA1及び第2のワードラインWLB1がハイレベルであり、第1のカラム信号COLA1及び第2のカラム信号COLB1がハイレベルである。この場合、リードアシスト信号RENAがハイレベルになり、ブースト信号BSTAXがハイレベルからローレベルになる。すると、ノードMVSS1が負電位になる。これにより、ビットラインBLA1及びBLB1の電位変化速度が速くなり、読み出し速度が高速になる。 In the period TR2, the A port and the B port have the same row address and the same column address, and both the A port and the B port perform a read operation. The first word line WLA1 and the second word line WLB1 are at a high level, and the first column signal COLA1 and the second column signal COLB1 are at a high level. In this case, the read assist signal RENA goes high, and the boost signal BSTAX goes from high level to low level. Then, the node MVSS1 becomes a negative potential. Thereby, the potential change speed of the bit lines BLA1 and BLB1 is increased, and the reading speed is increased.
期間TR3では、Aポート及びBポートが相互に異なるロウアドレス、異なるカラムアドレスであり、Aポート及びBポートの両方が読み出し動作をしている。第1のワードラインWLA1及び第2のワードラインWLB2がハイレベルであり、第1のカラム信号COLA1及び第2のカラム信号COLB2がハイレベルである。この場合、リードアシスト信号RENA及びRENBがローレベルになり、ブースト信号BSTAX及びBSTBXがハイレベルを維持する。すると、ノードMVSS1及びMVSS2がグランド電位になる。この場合、読み出し速度の低下はないので、リードアシストを行わない。これにより、消費電力を削減できる。 In the period TR3, the A port and the B port have different row addresses and different column addresses, and both the A port and the B port perform a read operation. The first word line WLA1 and the second word line WLB2 are at a high level, and the first column signal COLA1 and the second column signal COLB2 are at a high level. In this case, the read assist signals RENA and RENB are at a low level, and the boost signals BSTAX and BSTBX are maintained at a high level. Then, the nodes MVSS1 and MVSS2 become the ground potential. In this case, read assist is not performed because there is no decrease in reading speed. Thereby, power consumption can be reduced.
期間TR4では、Aポートのみが読み出し動作をしている。第1のワードラインWLA1がハイレベルであり、第1のカラム信号COLA1がハイレベルである。この場合、リードアシスト信号RENA及びRENBがローレベルになり、ブースト信号BSTAX及びBSTBXがハイレベルを維持する。すると、ノードMVSS1及びMVSS2がグランド電位になる。この場合、読み出し速度の低下はないので、リードアシストを行わない。これにより、消費電力を削減できる。 In the period TR4, only the A port performs a read operation. The first word line WLA1 is at a high level, and the first column signal COLA1 is at a high level. In this case, the read assist signals RENA and RENB are at a low level, and the boost signals BSTAX and BSTBX are maintained at a high level. Then, the nodes MVSS1 and MVSS2 become the ground potential. In this case, read assist is not performed because there is no decrease in reading speed. Thereby, power consumption can be reduced.
図8は、メモリ装置の書き込み動作を示すタイミングチャートである。期間TW1では、Aポート及びBポートが相互に同一のロウアドレス、異なるカラムアドレスであり、Aポート及びBポートの両方が書き込み動作をしている。第1のワードラインWLA1及び第2のワードラインWLB1がハイレベルであり、第1のカラム信号COLA1及び第2のカラム信号COLB2がハイレベルである。この場合、ライトアシスト信号WENA及びWENBがハイレベルになる。すると、ビットラインBLA1及びBLB2がハイレベルからグランド電位になる。その後、ブースト信号BSTAX及びBSTBXがハイレベルからローレベルになる。すると、ビットラインBLA1及びBLB2がグランド電位から負電位になる。これにより、書き込みマージンの劣化及び書き込みエラーを防止することができる。 FIG. 8 is a timing chart showing the write operation of the memory device. In the period TW1, the A port and the B port have the same row address and different column addresses, and both the A port and the B port perform a write operation. The first word line WLA1 and the second word line WLB1 are at a high level, and the first column signal COLA1 and the second column signal COLB2 are at a high level. In this case, the write assist signals WENA and WENB become high level. Then, the bit lines BLA1 and BLB2 change from the high level to the ground potential. Thereafter, the boost signals BSTAX and BSTBX change from the high level to the low level. Then, the bit lines BLA1 and BLB2 change from the ground potential to the negative potential. As a result, deterioration of the write margin and write error can be prevented.
期間TW2では、Aポート及びBポートが相互に同一のロウアドレス、同一のカラムアドレスであり、Aポートが書き込み動作、Bポートが読み出し動作をしている。第1のワードラインWLA1及び第2のワードラインWLB1がハイレベルであり、第1のカラム信号COLA1及び第2のカラム信号COLB1がハイレベルである。この場合、ライトアシスト信号WENAがハイレベルになる。読み出し動作は、保証されていないので、リードアシスト信号RENA及びRENBがローレベルになる。すると、ビットラインBLA1がハイレベルからグランド電位になる。その後、ブースト信号BSTAXがハイレベルからローレベルになる。すると、ビットラインBLA1がグランド電位から負電位になる。これにより、書き込みマージンの劣化及び書き込みエラーを防止することができる。 In the period TW2, the A port and the B port have the same row address and the same column address, the A port performs a write operation, and the B port performs a read operation. The first word line WLA1 and the second word line WLB1 are at a high level, and the first column signal COLA1 and the second column signal COLB1 are at a high level. In this case, the write assist signal WENA goes high. Since the read operation is not guaranteed, the read assist signals RENA and RENB become low level. Then, the bit line BLA1 changes from the high level to the ground potential. Thereafter, the boost signal BSTAX changes from the high level to the low level. Then, the bit line BLA1 is changed from the ground potential to the negative potential. As a result, deterioration of the write margin and write error can be prevented.
期間TW3では、Aポート及びBポートが相互に同一のロウアドレス、異なるカラムアドレスであり、Aポートが書き込み動作、Bポートが読み出し動作をしている。第1のワードラインWLA1及び第2のワードラインWLB1がハイレベルであり、第1のカラム信号COLA1及び第2のカラム信号COLB2がハイレベルである。この場合、ライトアシスト信号WENAがハイレベルになり、リードアシスト信号RENBがハイレベルになる。また、ブースト信号BSTBXがハイレベルからローレベルになる。すると、ノードMVSS2が負電位になり、読み出し速度が高速化する。また、ビットラインBLA1がハイレベルからグランド電位になる。その後、ブースト信号BSTAXがハイレベルからローレベルになる。すると、ビットラインBLA1がグランド電位から負電位になる。これにより、書き込みマージンの劣化及び書き込みエラーを防止することができる。 In the period TW3, the A port and the B port have the same row address and different column addresses, the A port performs a write operation, and the B port performs a read operation. The first word line WLA1 and the second word line WLB1 are at a high level, and the first column signal COLA1 and the second column signal COLB2 are at a high level. In this case, the write assist signal WENA goes high and the read assist signal RENB goes high. Further, the boost signal BSTBX changes from the high level to the low level. Then, the node MVSS2 becomes a negative potential, and the reading speed is increased. Further, the bit line BLA1 changes from the high level to the ground potential. Thereafter, the boost signal BSTAX changes from the high level to the low level. Then, the bit line BLA1 is changed from the ground potential to the negative potential. As a result, deterioration of the write margin and write error can be prevented.
期間TW4では、Aポートのみが書き込み動作をしている。第1のワードラインWLA1がハイレベルであり、第1のカラム信号COLA1がハイレベルである。この場合、ライトアシスト信号WENAがハイレベルになる。すると、ビットラインBLA1がハイレベルからグランド電位になる。その後、ブースト信号BSTAXがハイレベルからローレベルになる。すると、ビットラインBLA1がグランド電位から負電位になる。これにより、書き込みマージンの劣化及び書き込みエラーを防止することができる。 In the period TW4, only the A port performs a write operation. The first word line WLA1 is at a high level, and the first column signal COLA1 is at a high level. In this case, the write assist signal WENA goes high. Then, the bit line BLA1 changes from the high level to the ground potential. Thereafter, the boost signal BSTAX changes from the high level to the low level. Then, the bit line BLA1 is changed from the ground potential to the negative potential. As a result, deterioration of the write margin and write error can be prevented.
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
101 デコーダ
102,103 カラムセレクタ
104,105 センスアンプ
106 アドレスコンパレータ
107 ブースト制御回路
108 負電位生成回路
109,110 リード/ライトアシスト回路
Claims (6)
前記複数のメモリセルのカラム毎に設けられ、前記メモリセルに対してデータを入出力するための複数の第1のビットラインと、
前記複数のメモリセルのカラム毎に設けられ、前記メモリセルに対してデータを入出力するための複数の第2のビットラインと、
前記複数のメモリセルのロウ毎に設けられ、前記メモリセルを前記第1のビットラインに接続する複数の第1のワードラインと、
前記複数のメモリセルのロウ毎に設けられ、前記メモリセルを前記第2のビットラインに接続する複数の第2のワードラインと、
各々がロウアドレス及びカラムアドレスを含む第1のアドレス及び第2のアドレスが入力され、前記第1のアドレスのロウアドレスを基に前記複数の第1のワードラインに電圧を供給し、前記第2のアドレスのロウアドレスを基に前記複数の第2のワードラインに電圧を供給するデコーダと、
前記第1のアドレスのカラムアドレスを基に前記複数の第1のビットラインのデータを選択的に出力し、前記第2のアドレスのカラムアドレスを基に前記複数の第2のビットラインのデータを選択的に出力するカラムセレクタと、
前記第1のアドレスのリード要求及び前記第2のアドレスのリード要求が入力された場合、前記第1のアドレスのロウアドレス及び前記第2のアドレスのロウアドレスが異なる場合には、前記第1のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノード及び前記第2のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノードにグランド電位を供給し、前記第1のアドレスのロウアドレス及び前記第2のアドレスのロウアドレスが同じ場合には、前記第1のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノード及び前記第2のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノードに負電位を供給するリードアシスト回路と
を有することを特徴とするメモリ装置。 A plurality of memory cells arranged in a matrix and storing data;
A plurality of first bit lines provided for each column of the plurality of memory cells for inputting / outputting data to / from the memory cells;
A plurality of second bit lines provided for each column of the plurality of memory cells, for inputting / outputting data to / from the memory cells;
A plurality of first word lines provided for each row of the plurality of memory cells and connecting the memory cells to the first bit line;
A plurality of second word lines provided for each row of the plurality of memory cells and connecting the memory cells to the second bit line;
A first address and a second address each including a row address and a column address are input, and a voltage is supplied to the plurality of first word lines based on the row address of the first address, and the second address A decoder for supplying a voltage to the plurality of second word lines based on a row address of
The data of the plurality of first bit lines is selectively output based on the column address of the first address, and the data of the plurality of second bit lines is selectively output based on the column address of the second address. A column selector to selectively output,
When the read request for the first address and the read request for the second address are input, the row address of the first address and the row address of the second address are different from each other. A ground potential is supplied to the reference potential node of the memory cell corresponding to the address and the reference potential node of the memory cell corresponding to the second address, and the row address of the first address and the row address of the second address are In the same case, a read assist circuit for supplying a negative potential to a reference potential node of the memory cell corresponding to the first address and a reference potential node of the memory cell corresponding to the second address is provided. Memory device.
前記リードアシスト回路及び前記ライトアシスト回路は、前記負電位生成回路により生成される負電位を共用することを特徴とする請求項2記載のメモリ装置。 Furthermore, it has a negative potential generation circuit for generating a negative potential,
3. The memory device according to claim 2, wherein the read assist circuit and the write assist circuit share a negative potential generated by the negative potential generation circuit.
前記複数のメモリセルのカラム毎に設けられ、前記メモリセルに対してデータを入出力するための複数の第1のビットラインと、
前記複数のメモリセルのカラム毎に設けられ、前記メモリセルに対してデータを入出力するための複数の第2のビットラインと、
前記複数のメモリセルのロウ毎に設けられ、前記メモリセルを前記第1のビットラインに接続する複数の第1のワードラインと、
前記複数のメモリセルのロウ毎に設けられ、前記メモリセルを前記第2のビットラインに接続する複数の第2のワードラインと、
各々がロウアドレス及びカラムアドレスを含む第1のアドレス及び第2のアドレスが入力され、前記第1のアドレスのロウアドレスを基に前記複数の第1のワードラインに電圧を供給し、前記第2のアドレスのロウアドレスを基に前記複数の第2のワードラインに電圧を供給するデコーダと、
前記第1のアドレスのカラムアドレスを基に前記複数の第1のビットラインのデータを選択的に出力し、前記第2のアドレスのカラムアドレスを基に前記複数の第2のビットラインのデータを選択的に出力するカラムセレクタとを有するメモリ装置の制御方法であって、
前記第1のアドレスのリード要求及び前記第2のアドレスのリード要求が入力された場合、前記第1のアドレスのロウアドレス及び前記第2のアドレスのロウアドレスが異なる場合には、前記第1のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノード及び前記第2のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノードにグランド電位を供給し、前記第1のアドレスのロウアドレス及び前記第2のアドレスのロウアドレスが同じ場合には、前記第1のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノード及び前記第2のアドレスに対応するメモリセルの基準電位ノードに負電位を供給することを特徴とするメモリ装置の制御方法。 A plurality of memory cells arranged in a matrix and storing data;
A plurality of first bit lines provided for each column of the plurality of memory cells for inputting / outputting data to / from the memory cells;
A plurality of second bit lines provided for each column of the plurality of memory cells, for inputting / outputting data to / from the memory cells;
A plurality of first word lines provided for each row of the plurality of memory cells and connecting the memory cells to the first bit line;
A plurality of second word lines provided for each row of the plurality of memory cells and connecting the memory cells to the second bit line;
A first address and a second address each including a row address and a column address are input, and a voltage is supplied to the plurality of first word lines based on the row address of the first address, and the second address A decoder for supplying a voltage to the plurality of second word lines based on a row address of
The data of the plurality of first bit lines is selectively output based on the column address of the first address, and the data of the plurality of second bit lines is selectively output based on the column address of the second address. A control method of a memory device having a column selector for selectively outputting,
When the read request for the first address and the read request for the second address are input, the row address of the first address and the row address of the second address are different from each other. A ground potential is supplied to the reference potential node of the memory cell corresponding to the address and the reference potential node of the memory cell corresponding to the second address, and the row address of the first address and the row address of the second address are In the same case, a negative potential is supplied to the reference potential node of the memory cell corresponding to the first address and the reference potential node of the memory cell corresponding to the second address. .
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JP2013163488A JP2015032338A (en) | 2013-08-06 | 2013-08-06 | Memory device and control method therefor |
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US10957385B2 (en) | 2019-03-14 | 2021-03-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor storage device with assist timing control circuit |
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