JP2680936B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マスクROM(Rea
d Only Memory)やEPROM(Eras
able Programmable ROM)、SR
AM(Static Random Access M
emory)等の半導体記憶装置に関し、特にデータ読
み出し回路が改良された半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置では、メモリセルから読
み出したデータが微小な信号であるため、これを出力信
号線上でセンス増幅器により増幅してから出力するよう
にしている。ただし、常時このセンス増幅器を活性状態
にしておいたのでは、半導体記憶装置の消費電力が大き
くなり過ぎる。そこで、従来のマスクROM等では、メ
モリセルから読み出したデータをセンス増幅器で増幅し
て内部での読み出しが確定すると、これをラッチ回路に
ラッチさせておき、以降は次の読み出しまでセンス増幅
器を非活性状態とすることにより、この間の消費電力を
低減するようにしていた。
【0003】上記構成のマスクROMのデータ読み出し
回路を図7に示す。メモリセル1は、多数のワード線2
とビット線3との各交差部に配置されている。そして、
メモリセル1に記憶されたデータは、ビット線3からコ
ラム選択線4によって制御されるFET5を介してセン
ス増幅器6に入力される。センス増幅器6で増幅された
データSOUTは、ラッチ回路7でラッチされ、出力回路
8を介してROMからの出力データDOUTとなる。
【0004】この際、センス増幅器6とラッチ回路7に
は、TG回路9からのセンス信号ΦSAとラッチ信号ΦLT
とがそれぞれ入力される。センス信号ΦSAは、図8に示
すように、アドレス信号Aが変化したことをTG回路9
が検出するとHレベルとなり、センス増幅器6を活性化
させる信号である。また、ラッチ信号ΦLTは、読み出し
が内部で確定すると短期間だけHレベルとなる信号であ
り、これによってセンス増幅器6が出力するデータS
OUTをラッチ回路7がラッチすることができる。そし
て、ラッチ信号ΦLTの立ち上がり時にデータSOUTがラ
ッチされると、センス信号ΦSAがLレベルに戻ってセン
ス増幅器6を非活性状態とし、次の読み出しまでセンス
増幅器6での電力消費を抑制する。また、読み出したデ
ータは、ラッチ回路7によってラッチされるため、出力
回路8から所定の期間出力データDOU Tとして出力する
ことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、図9に示すように、電源Vccの投入後の最初
のアクセスでアドレス信号Aに変化が生じない場合に、
TG回路9がセンス信号ΦSAとこれに続くラッチ信号Φ
LTを出力することができず、出力データDOUTがいつま
でも不確定の状態となる。このような場合には、図10
に示すように、電源投入後にアドレス信号Aを変化させ
るためだけのダミーサイクルを実行し、その後に正規の
アドレス信号を出力するように構成しなければならな
い。
【0006】また、上述のようにメモリセル1から読み
出したデータを一旦ラッチ回路7にラッチしてから出力
する構成では、電源ラインのノイズ等によって誤ったデ
ータがラッチされた場合に、この誤ったデータがそのま
ま出力データDOUTとして出力されることになる。
【0007】この結果、従来の半導体記憶装置は、セン
ス増幅器6での消費電力を抑制するために、システムの
起動時にダミーサイクルが必要となったり、データの読
み出しエラーを発生する確率が増加し易いという問題が
あった。
【0008】本発明は、上記事情に鑑み、ラッチ回路を
不要にして、システム起動時の不都合を解消すると共
に、データの読み出しエラーの増加も抑制することがで
きる半導体記憶装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、メモリセルに記憶されたデータを読み出す1本の出
力信号線に互いに並列に接続された複数のセンス増幅器
と、該センス増幅器の各々を活性化させる制御信号を出
力する制御信号発生回路とを備え、該複数のセンス増幅
器の内、駆動能力の低いセンス増幅器の1つを常時活性
化させ、残りのセンス増幅器の各々を該制御信号により
選択的に活性化させており、そのことにより上記目的が
達成される。また、本発明の半導体記憶装置は、メモリ
セルに記憶されたデータを読み出す1本の出力信号線に
互いに並列に接続された複数のセンス増幅器と、該デー
タを読み出すアドレス信号の変化を検出して、該複数の
センス増幅器の内、まず駆動能力の高いセンス増幅器を
活性化させ、読み出しデータが確定すると該駆動能力の
高いセンス増幅器を非活性化させると共に、駆動能力の
低いセンス増幅器を活性化させる制御信号を出力する制
御信号発生回路とを備え、該センス増幅器の各々を該制
御信号により選択的に活性化させており、そのことによ
り上記目的が達成される。
【0010】前記複数のセンス増幅器の少なくとも1個
は高い駆動能力を有し、少なくとも他の1個は低い駆動
能力を有しているのが好ましい。
【0011】前記制御信号発生回路は、データを読み出
すべきアドレスが変化した場合には、その変化後所定期
間は前記高い駆動能力を有するセンス増幅器を活性化さ
せ、該所定期間以外は前記低い駆動能力を有するセンス
増幅器を活性化させるようにされているのが好適であ
る。
【0012】前記複数のセンス増幅器は、差動型センス
増幅器とすることもできる。
【0013】
【作用】上記構成により、請求項1記載の本発明では、
駆動能力の低いセンス増幅器の1つを常時活性化させて
いるので、消費電力を抑えつつデータが維持される。そ
して、高い駆動能力を必要とする時は、制御信号発生回
路が該当するセンス増幅器を選択的に活性化させる。こ
のため、半導体記憶装置の高速化と低消費電力化の双方
が達成される。加えて、センス増幅器を構成する回路が
簡素化され素子数が減少される。また、請求項2記載の
本発明では、制御信号発生回路がデータを読み出すアド
レス信号の変化を検出して、まず駆動能力の高いセンス
増幅器を活性化させ、読み出しデータが確定すると駆動
能力の高いセンス増幅器を非活性化させると共に、駆動
能力の低いセンス増幅器を活性化させるので、読み出し
データが確定した後であっても消費電力を抑えつつデー
タが維持される。これにより、半導体記憶装置の高速化
と低消費電力化の双方が達成される。
【0014】また、読み出しデータの確定後であって
も、少なくとも1のセンス増幅器は活性化されるため、
ラッチ回路によってデータをラッチしておく必要がなく
なる。従って、電源ラインのノイズ等によって誤ったデ
ータがラッチされるおそれがなくなり、データの読み出
しエラーの増加を防止することができるようになる。さ
らに、電源投入時にもいずれかのセンス増幅器が活性化
されるため、ダミーサイクルを実行しなければならない
という不都合もなくなる。
【0015】
【実施例】本発明を実施例について以下に説明する。
【0016】図1乃至図4に本発明の一実施例を示す。
本実施例はROMであり、前述の図7の従来例と同様の
機能を有する構成要素には同じ符号を付している。
【0017】メモリセル1は、多数のワード線2とビッ
ト線3との各交差部に配置されている。各ビット線3
は、コラム選択線4によってON/OFFが制御される
FET5を介してセンス増幅器6a、6bにそれぞれ接
続されている。これらのセンス増幅器6a、6bは、互
いに並列に接続された2個の増幅回路であり、出力が共
に出力回路8に接続されている。そして、出力回路8か
ら出力される出力データDOUTがROMの読み出しデー
タとなる。また、センス増幅器6a、6bには、TG回
路9からの制御出力が接続され、それぞれ第1センス信
号バーSA1(L:アクティブ)と第2センス信号バー
SA2(L:アクティブ)が入力されるようになってい
る。
【0018】センス増幅器6a、6bは、図2に示すよ
うに、それぞれMOSFETからなる同一構成の増幅器
である。ただし、センス増幅器6aにおけるpMOSト
ランジスタQ1、Q2の駆動能力をβpとし、nMOSト
ランジスタQ3、Q4の駆動能力をβnとすると、センス
増幅器6bにおけるpMOSトランジスタQ5、Q6の駆
動能力はβp/2であり、nMOSトランジスタQ7、Q
8の駆動能力はβn/2として設定されている。従って、
センス増幅器6aとセンス増幅器6bは、図3に示すよ
うに、入出力電圧特性Vin−Vout が等しく、この電圧
の反転部付近でセンス増幅器6bに流れる電流I2がセ
ンス増幅器6aの電流I1の半分になる。このため、セ
ンス増幅器6bは、消費電力がセンス増幅器6aの半分
となる。
【0019】上記構成のデータ読み出し回路の動作を説
明する。
【0020】ROMにアドレス信号Aが入力されると、
まずワード線2によってメモリセル1の行が選択され、
さらにコラム選択線4によってビット線3が選択されて
特定のメモリセル1に記憶されたデータがビット線3か
らFET5を介して各センス増幅器6a、6bに送られ
る。この際、TG回路9は、図4に示すように、アドレ
ス信号Aの変化を検出して第1センス信号バーSA1
Lレベル(アクティブ)にし、第2センス信号バーSA
2をHレベルにする。すると、駆動能力の高いセンス増
幅器6aが活性化されて読み出しデータを増幅しデータ
OUTとして出力回路8に送り出す。このため、メモリ
セル1に記憶されたデータの微弱な信号は、このセンス
増幅器6aによって高速かつ確実に読み出すことができ
る。
【0021】また、このようにして読み出したデータS
OUTが確定すると、TG回路9が第1センス信号バーS
1と第2センス信号バーSA2のレベルを切り換えて、
駆動能力の高いセンス増幅器6aを非活性状態し、他方
のセンス増幅器6bを活性化させる。このため、以降の
出力回路8に送られるデータSOUTは、消費電力の少な
いセンス増幅器6bによって維持されるので、ROMで
の消費電力を抑制することができる。そして、出力回路
8では、出力データDOUTをROMの読み出しデータと
して出力する。
【0022】この結果、本実施例によれば、読み出しデ
ータの確定後も消費電力の少ないセンス増幅器6bが活
性化されるため、従来のようにラッチ回路によってデー
タをラッチしておく必要がなくなり、電源ラインのノイ
ズ等によって誤ったデータがラッチされるようなおそれ
が生じない。また、システムの電源投入時には、少なく
ともこのセンス増幅器6bが活性化されているので、ア
ドレス信号Aが変化しない場合にもデータを読み出せな
くなるということがない。
【0023】なお、上記センス増幅器6a、6bは、図
5に示すような回路構成として素子数を減少させること
もできる。この場合、消費電力の少ないセンス増幅器6
bは常時活性化され、駆動能力の高いセンス増幅器6a
の活性化を第1センス信号バーSA1とこの反転信号で
制御する。また、図6に示すような差動増幅器によって
構成することもできる。ただし、この場合には、参照電
圧を発生するために、ダミービット線13にメモリセル
1と同一特性のダミーメモリセル11をそれぞれ設ける
必要がある。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の半導体記憶装置によれば、高速化と低消費電力化の双
方が達成される。また、ラッチ回路を用いることなく消
費電力の抑制を行うことができるので、電源ラインのノ
イズ等によって誤ったデータがラッチされるおそれがな
くなり、データの読み出しエラーの増加を防止すること
ができる。また、電源投入時にもいずれかのセンス増幅
器が活性化されるため、ダミーサイクルを実行しなけれ
ばデータの読み出しができないという不都合も解消する
ことができる。また、特に、請求項1記載の半導体記憶
装置によれば、複数のセンス増幅器を構成する回路の素
子数を減少できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1の実施例で用いられるセンス増幅器の回路
図である。
【図3】図2のセンス増幅器の特性を示すグラフであ
る。
【図4】図1の実施例に於けるデータ読み出し回路の動
作を示すタイムチャートである。
【図5】本発明の他の実施例で用いられるセンス増幅器
の回路図である。
【図6】本発明の更に他の実施例を示すブロック回路図
である。
【図7】従来例を示すものであって、ROMのデータ読
み出し回路のブロック図である。
【図8】従来例のデータ読み出し回路の動作を示すタイ
ムチャートである。
【図9】従来例に於ける起動時のデータ読み出し回路の
動作を示すタイムチャートである。
【図10】従来例に於いて起動時にダミーサイクルを実
行した場合のデータ読み出し回路の動作を示すタイムチ
ャートである。
【符号の説明】
1 メモリセル 3 ビット線 6a センス増幅器 6b センス増幅器 9 TG回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メモリセルに記憶されたデータを読み出す
    1本の出力信号線に互いに並列に接続された複数のセン
    ス増幅器と、 該センス増幅器の各々を活性化させる制御信号を出力す
    る制御信号発生回路とを備え、 該複数のセンス増幅器の内、駆動能力の低いセンス増幅
    器の1つを常時活性化させ、残りのセンス増幅器の各々
    を該制御信号により選択的に活性化させる 半導体記憶装
    置。
  2. 【請求項2】メモリセルに記憶されたデータを読み出す
    1本の出力信号線に互いに並列に接続された複数のセン
    ス増幅器と、 該データを読み出すアドレス信号の変化を検出して、該
    複数のセンス増幅器の内、まず駆動能力の高いセンス増
    幅器を活性化させ、読み出しデータが確定すると該駆動
    能力の高いセンス増幅器を非活性化させると共に、駆動
    能力の低いセンス増幅器を活性化させる制御信号を出力
    する制御信号発生回路とを備え、 該センス増幅器の各々を該制御信号により選択的に活性
    化させる半導体記憶装置。
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