JP2719237B2 - ダイナミック型半導体記憶装置 - Google Patents
ダイナミック型半導体記憶装置Info
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- JP2719237B2 JP2719237B2 JP2403964A JP40396490A JP2719237B2 JP 2719237 B2 JP2719237 B2 JP 2719237B2 JP 2403964 A JP2403964 A JP 2403964A JP 40396490 A JP40396490 A JP 40396490A JP 2719237 B2 JP2719237 B2 JP 2719237B2
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- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/56—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
- G11C11/565—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using capacitive charge storage elements
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/24—Bit-line control circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C7/00—Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
- G11C7/18—Bit line organisation; Bit line lay-out
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイナミック型半導体
記憶装置の改良に関し、更に詳細には、ダイナミック多
値メモリの高速化を可能にする新規な構成を備えたダイ
ナミック型半導体記憶装置に関するものである。
記憶装置の改良に関し、更に詳細には、ダイナミック多
値メモリの高速化を可能にする新規な構成を備えたダイ
ナミック型半導体記憶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ダイナミック型半導体記憶装置の
高速化は凄まじい勢いで進んでいるが、従来の多値メモ
リは、センス動作が2値メモリより遅く、又、動作マー
ジンが少なかった。
高速化は凄まじい勢いで進んでいるが、従来の多値メモ
リは、センス動作が2値メモリより遅く、又、動作マー
ジンが少なかった。
【0003】図2は従来のダイナミック型半導体多値記
憶装置の構成を示す回路図である。図に於いて、28は
従来の方式による読み出し用回路である。尚、10はメ
モリセル、11は蓄積容量、12、13は第1及び第2
の選択手段となるトランスファゲート、14、15は蓄
積ノード、16、17はセンスアンプデある。
憶装置の構成を示す回路図である。図に於いて、28は
従来の方式による読み出し用回路である。尚、10はメ
モリセル、11は蓄積容量、12、13は第1及び第2
の選択手段となるトランスファゲート、14、15は蓄
積ノード、16、17はセンスアンプデある。
【0004】この方式では、4値メモリセル10からの
データを高速でセンスするため、2値メモリのセンスア
ンプと同じ構造の2個のセンスアンプ16、17を動作
させ、基準レベルを読み出し用回路28のキャパシタで
決めている。
データを高速でセンスするため、2値メモリのセンスア
ンプと同じ構造の2個のセンスアンプ16、17を動作
させ、基準レベルを読み出し用回路28のキャパシタで
決めている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、センスアンプ
16と17の動作の間に、読み出し用回路18のキャパ
シタをUP1又はUP2で昇圧せねばならず、2つのセ
ンスアンプの動作時間を、UP1又はUP2の立ち上が
り時間だけずらす必要があった。
16と17の動作の間に、読み出し用回路18のキャパ
シタをUP1又はUP2で昇圧せねばならず、2つのセ
ンスアンプの動作時間を、UP1又はUP2の立ち上が
り時間だけずらす必要があった。
【0006】また、読み出し用回路18のキャパシタの
内、どれを昇圧するかを決めるために、トランジスタが
使用されており、この閾値変動によって、動作マージン
がせばめられていた。
内、どれを昇圧するかを決めるために、トランジスタが
使用されており、この閾値変動によって、動作マージン
がせばめられていた。
【0007】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、読み出し用回路の昇圧すべきキャパシタの決
定にトランジスタを用いず、又、昇圧専用の信号を削除
することで、高速なセンス動作と、閾値変動によって動
作マージンが狭められることのない回路の提供を目的と
する。
のであり、読み出し用回路の昇圧すべきキャパシタの決
定にトランジスタを用いず、又、昇圧専用の信号を削除
することで、高速なセンス動作と、閾値変動によって動
作マージンが狭められることのない回路の提供を目的と
する。
【0008】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特長は、本明細書の記述及び添付図面から明らかに
なるであろう。
規な特長は、本明細書の記述及び添付図面から明らかに
なるであろう。
【0009】
【課題を解決するための手段、作用】本題において開示
される発明の概要を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。すなわち、情報の入出力に供する相補なる第1およ
び第2のビット線と、情報を記憶する蓄積容量手段と、
該蓄積容量手段を指定する第1および第2の選択手段を
備え、前記相補なるビット線対の第1のビット線に前記
第1の選択手段を介して前記蓄積容量手段の一端を接続
し、該蓄積容量手段の他端を前記第2の選択手段を介し
て前記相補なるビット線対の第2のビット線に接続して
なるメモリセル構造を有し、該メモリセルに、極性の正
負および2種類の蓄積電荷量をもって、4値すなわち2
ビットの情報を記憶するメモリセルと、前記第1の相補
なるビット線対と、該第1のビット線対に隣接する第2
の相補なるビツト線対との間で、前記第1の相補なるビ
ット線対の第1のビット線と、前記第2の相補なるビッ
ト線対の第2のビット線との間、及び、前記第1の相補
なるビット線対の第2のビット線と、前記第2の相補な
るビット線対の第1のビット線との間に、各々容量素子
を設けることで、読み出し用回路の昇圧すべきキャパシ
タの決定にトランジスタを用いず、又、昇圧専用の信号
を削除することで、高速なセンス動作と、閾値変動によ
って動作マージンが狭められないことを特徴とするもの
である。
される発明の概要を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。すなわち、情報の入出力に供する相補なる第1およ
び第2のビット線と、情報を記憶する蓄積容量手段と、
該蓄積容量手段を指定する第1および第2の選択手段を
備え、前記相補なるビット線対の第1のビット線に前記
第1の選択手段を介して前記蓄積容量手段の一端を接続
し、該蓄積容量手段の他端を前記第2の選択手段を介し
て前記相補なるビット線対の第2のビット線に接続して
なるメモリセル構造を有し、該メモリセルに、極性の正
負および2種類の蓄積電荷量をもって、4値すなわち2
ビットの情報を記憶するメモリセルと、前記第1の相補
なるビット線対と、該第1のビット線対に隣接する第2
の相補なるビツト線対との間で、前記第1の相補なるビ
ット線対の第1のビット線と、前記第2の相補なるビッ
ト線対の第2のビット線との間、及び、前記第1の相補
なるビット線対の第2のビット線と、前記第2の相補な
るビット線対の第1のビット線との間に、各々容量素子
を設けることで、読み出し用回路の昇圧すべきキャパシ
タの決定にトランジスタを用いず、又、昇圧専用の信号
を削除することで、高速なセンス動作と、閾値変動によ
って動作マージンが狭められないことを特徴とするもの
である。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示すダイナミッ
ク型半導体記憶装置のメモリセル及び読みだし、書き込
みのための回路図である。
ク型半導体記憶装置のメモリセル及び読みだし、書き込
みのための回路図である。
【0011】図3は、図1の動作を説明するための入力
タイミング波形を、図4及び図5は、同じく図1の回路
の動作を説明するためのビット線の読み出し時の波形を
示すものである。
タイミング波形を、図4及び図5は、同じく図1の回路
の動作を説明するためのビット線の読み出し時の波形を
示すものである。
【0012】図において、18は本発明の方式による読
み出し用回路、10はメモリセル(2ビット分)、11
は蓄積容量、12,13は第1及び第2の選択手段とな
るトランスファゲート、14,15は蓄積ノード、1
6,17はセンスアンプである。以下で、図1の回路動
作の説明を行う。
み出し用回路、10はメモリセル(2ビット分)、11
は蓄積容量、12,13は第1及び第2の選択手段とな
るトランスファゲート、14,15は蓄積ノード、1
6,17はセンスアンプである。以下で、図1の回路動
作の説明を行う。
【0013】ここでは、ワード線WLL1及びビット線
BLL1,反転BLL1で選択されるメモリセル10
の、(1)読みだし、(2)再書き込み、(3)プリチ
ャ−ジ及び(4)書き込み動作について考える。図3に
図1の動作を説明するための入力タイミング波形を示
す。
BLL1,反転BLL1で選択されるメモリセル10
の、(1)読みだし、(2)再書き込み、(3)プリチ
ャ−ジ及び(4)書き込み動作について考える。図3に
図1の動作を説明するための入力タイミング波形を示
す。
【0014】(1) 読み出し動作 図3の時刻t0において、NEQ,PEQが図の様に変
化すると、図1のビット線イコライズ回路のトランジス
タはすべてオフし、ビット線のプリチャージが終了し
て、いずれも電圧が1/2Vccとなる。
化すると、図1のビット線イコライズ回路のトランジス
タはすべてオフし、ビット線のプリチャージが終了し
て、いずれも電圧が1/2Vccとなる。
【0015】続いて、BLL1,反転BLL1につなが
るメモリセル10が選択されるとCUT2とBLS2の
トランジスタをオフし、時刻t1にワ−ド線WLL1を
立ち上げる。すると、蓄積容量11に蓄えられていた情
報がビット線BLL1,BLR1,SBL1,SBL
2,及び反転BLL1,反転BLR1,反転SBL1,
反転SBL2に電荷転送される。
るメモリセル10が選択されるとCUT2とBLS2の
トランジスタをオフし、時刻t1にワ−ド線WLL1を
立ち上げる。すると、蓄積容量11に蓄えられていた情
報がビット線BLL1,BLR1,SBL1,SBL
2,及び反転BLL1,反転BLR1,反転SBL1,
反転SBL2に電荷転送される。
【0016】さらに、時刻t2においてCUT1,RE
Qを立ち下げると、メモリセル側のビット線とセンスア
ンプが切り離され、SBL1とSBL2及び反転SBL
1とSBL2も切り離される。これで、メモリセル10
の同じ情報をセンスアンプ16と17が別々に持ったこ
とになる。
Qを立ち下げると、メモリセル側のビット線とセンスア
ンプが切り離され、SBL1とSBL2及び反転SBL
1とSBL2も切り離される。これで、メモリセル10
の同じ情報をセンスアンプ16と17が別々に持ったこ
とになる。
【0017】続いて、時刻t3に反転SAS1が立ち下
がり、センスアンプ16が動作を始めると、SBL1と
反転SBL1の内、より電位の低い方が立ち下がる。こ
の結果が読み出し用回路18を構成するキャパシタ19
または20を介して、反転SBL2またはSBL2に伝
えられる。
がり、センスアンプ16が動作を始めると、SBL1と
反転SBL1の内、より電位の低い方が立ち下がる。こ
の結果が読み出し用回路18を構成するキャパシタ19
または20を介して、反転SBL2またはSBL2に伝
えられる。
【0018】時刻t4で反転SAS2によるセンスアン
プ動作を始め、時刻t5でCUT1,CUT2を立ち上
げてセンスアンプとメモリセル側のビット線を接続し
て、SAS1及びSAS2によるプルアップを行う。
プ動作を始め、時刻t5でCUT1,CUT2を立ち上
げてセンスアンプとメモリセル側のビット線を接続し
て、SAS1及びSAS2によるプルアップを行う。
【0019】最後に、時刻t6でCSELを立ち上げ、
増幅されたメモリセルの情報をデ−タ線に転送し、読み
出し動作を完了する。
増幅されたメモリセルの情報をデ−タ線に転送し、読み
出し動作を完了する。
【0020】尚、時刻t3の前後におけるビット線SB
L1,反転SBL1及びSBL2,反転SBL2の変化
を以下に詳述する。メモリセルは、一つの蓄積容量に2
ビットの情報を蓄えるため、メモリセルが情報を保持し
ている時の蓄積ノード14,15の電圧の状態は、以下
の表1の通り4種類ある。表中のデータとは、データ線
D1,D2に出力される情報を表しており、HがVc
c,LがGND電圧に対応する。
L1,反転SBL1及びSBL2,反転SBL2の変化
を以下に詳述する。メモリセルは、一つの蓄積容量に2
ビットの情報を蓄えるため、メモリセルが情報を保持し
ている時の蓄積ノード14,15の電圧の状態は、以下
の表1の通り4種類ある。表中のデータとは、データ線
D1,D2に出力される情報を表しており、HがVc
c,LがGND電圧に対応する。
【0021】
【表1】
【0022】このうち、D1=H,D2=Hの情報を読
み出す時の状態を示したのが図4、D1=H,D2=L
の情報を読み出す時の状態を示したのが図5である。D
1=L,D2=Lの場合は、図4でSBL1と反転SB
L1,及び反転SBL2とSBL2を入れ換えれば、
又、D1=L,D2=Hの場合は、図5にてSBL1と
反転SBL1及びSBL2と反転SBL2を入れ換えれ
ば等価なので、前の2つについてだけ説明する。
み出す時の状態を示したのが図4、D1=H,D2=L
の情報を読み出す時の状態を示したのが図5である。D
1=L,D2=Lの場合は、図4でSBL1と反転SB
L1,及び反転SBL2とSBL2を入れ換えれば、
又、D1=L,D2=Hの場合は、図5にてSBL1と
反転SBL1及びSBL2と反転SBL2を入れ換えれ
ば等価なので、前の2つについてだけ説明する。
【0023】まず、D1=H,D2=Hの情報を読み出
す場合、図4のようにワード線が立ち上がる時刻t1で
は、各々相補なるビット線対には、ΔVの電位差が生じ
る。時刻t3に反転SAS1が立ち下がり、センスアン
プ16が動作することで反転SBL1が立ち下がると、
読み出し用回路18のキャパシタ20を介して、SBL
2が2/3ΔVだけ電位が下げられる。
す場合、図4のようにワード線が立ち上がる時刻t1で
は、各々相補なるビット線対には、ΔVの電位差が生じ
る。時刻t3に反転SAS1が立ち下がり、センスアン
プ16が動作することで反転SBL1が立ち下がると、
読み出し用回路18のキャパシタ20を介して、SBL
2が2/3ΔVだけ電位が下げられる。
【0024】しかし、SBL2と反転SBL2の電圧
は、逆転することなく、時刻t4以降のセンス動作の
後、D1,D2ともVccレベルが出力される。
は、逆転することなく、時刻t4以降のセンス動作の
後、D1,D2ともVccレベルが出力される。
【0025】他方、D1=H,D2=Lの情報を読み出
す場合、図5のようにワード線が立ち上がる時刻t1で
は、各々相補なるビット線対には、1/3ΔVの電位差
しか生じない。そこで、時刻t3に反転SAS1が立ち
下がり、センスアンプ16が動作することで反転SBL
1が立ち下がると、読み出し用回路18のキャパシタ2
0を介して、SBL2が2/3ΔVだけ電位が下げられ
る。この結果、SBL 2と反転SBL2の電位は、逆
転してしまう。従って、時刻t4以降のセンス動作の
後、D1にはVcc,D2にはGNDレベルが出力され
る。
す場合、図5のようにワード線が立ち上がる時刻t1で
は、各々相補なるビット線対には、1/3ΔVの電位差
しか生じない。そこで、時刻t3に反転SAS1が立ち
下がり、センスアンプ16が動作することで反転SBL
1が立ち下がると、読み出し用回路18のキャパシタ2
0を介して、SBL2が2/3ΔVだけ電位が下げられ
る。この結果、SBL 2と反転SBL2の電位は、逆
転してしまう。従って、時刻t4以降のセンス動作の
後、D1にはVcc,D2にはGNDレベルが出力され
る。
【0026】(2) 再書き込み動作 図3の時刻t7で、CSELを立ち下げ、データ線を切
り離し、さらに時刻t3で、CUT1,CUT2を立ち
下げ、センスアンプも切り離す。その後、時刻t9にW
EQを立ち上げて、BLL2をBLL1とBLR1に、
また、反転BLL2を反転BLL1と反転BLR1に接
続する。
り離し、さらに時刻t3で、CUT1,CUT2を立ち
下げ、センスアンプも切り離す。その後、時刻t9にW
EQを立ち上げて、BLL2をBLL1とBLR1に、
また、反転BLL2を反転BLL1と反転BLR1に接
続する。
【0027】この結果、以下の表2のごとく電位が変化
して、選択されているメモリセル10の蓄積ノード1
4,15にワード線を立ち上げる前と同じ電圧が書き込
まれ、蓄積容量11には、その電圧に相当する電荷が蓄
えられる。
して、選択されているメモリセル10の蓄積ノード1
4,15にワード線を立ち上げる前と同じ電圧が書き込
まれ、蓄積容量11には、その電圧に相当する電荷が蓄
えられる。
【0028】
【表2】
【0029】こうして、時刻t10にワード線WLL1
が立ち下がって、再書き込みを終了する。
が立ち下がって、再書き込みを終了する。
【0030】(3) プリチャージ動作 続くプリチャージでは、時刻t11に、BLS2,WE
Q,NEQ,PEQをサイクルの最初の状態に戻して、
メモリセル側のビツト線の電圧を電荷分割で全て1/2
Vccとし、SAS1,反転SAS1,SAS2,反転
SAS2も1/2Vccに戻して、センスアンプを止め
る。
Q,NEQ,PEQをサイクルの最初の状態に戻して、
メモリセル側のビツト線の電圧を電荷分割で全て1/2
Vccとし、SAS1,反転SAS1,SAS2,反転
SAS2も1/2Vccに戻して、センスアンプを止め
る。
【0031】最後に、時刻t12で、CUT1,CUT
2,REQを立ち上げてプリチャージ動作を完了する。
2,REQを立ち上げてプリチャージ動作を完了する。
【0032】(4) 書き込み動作 読み出し時は、図3の時刻t6で、CSELを立ち上げ
るまではデータ線がフローティングになっている。一
方、書き込み時は、このデータ線が、書き込みデータの
H(Vcc)かL(GND)に固定されており、時刻t
6の後、ビット線の読み出しデータは、この書き込みデ
ータに置き換えられる。
るまではデータ線がフローティングになっている。一
方、書き込み時は、このデータ線が、書き込みデータの
H(Vcc)かL(GND)に固定されており、時刻t
6の後、ビット線の読み出しデータは、この書き込みデ
ータに置き換えられる。
【0033】時刻t7以降は、(2)の再書き込み時と
同じ動作によって、新しい情報がメモリセルに書き込ま
れる。
同じ動作によって、新しい情報がメモリセルに書き込ま
れる。
【0034】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、読み出し
用回路の昇圧すべきキャパシタの決定にトランジスタを
用いず、又、昇圧専用の信号を削除することで、高速な
センス動作と、閾値変動によって動作マージンが狭めら
れることのない回路を実現できるため、ダイナミック型
半導体記憶装置の高速化に大きく貢献するものである。
用回路の昇圧すべきキャパシタの決定にトランジスタを
用いず、又、昇圧専用の信号を削除することで、高速な
センス動作と、閾値変動によって動作マージンが狭めら
れることのない回路を実現できるため、ダイナミック型
半導体記憶装置の高速化に大きく貢献するものである。
【図1】本発明の一実施例の構成を示す回路図である。
【図2】従来のダイナミック型半導体記憶装置の構成を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図3】図1の動作を説明するための入力タイミング波
形図である。
形図である。
【図4】図1の回路の動作を説明するためのビット線の
読み出し時の波形を示す図である。
読み出し時の波形を示す図である。
【図5】図1の回路の動作を説明するためのビット線の
読み出し時の波形を示す図である。
読み出し時の波形を示す図である。
18 本発明の方式による読み出し用回路 10 メモリセル(2ビット分) 11 蓄積容量 12,13 第1及び第2の選択手段となるトランスフ
ァゲート 14,15 蓄積ノード 16,17 センスアンプ 19,20 読み出し用回路を構成するキャパシタ
ァゲート 14,15 蓄積ノード 16,17 センスアンプ 19,20 読み出し用回路を構成するキャパシタ
Claims (1)
- 【請求項1】 情報の入出力に供する相補なる第1およ
び第2のビット線と、情報を記憶する蓄積容量手段と、
該蓄積容量手段を指定する第1および第2の選択手段を
備え、前記相補なるビット線対の第1のビット線に前記
第1の選択手段を介して前記蓄積容量手段の一端を接続
し、該蓄積容量手段の他端を前記第2の選択手段を介し
て前記相補なるビット線対の第2のビツト線に接続して
なるメモリセル構造を有し、該メモリセルに、極性の正
負および2種類の蓄積電荷量をもって、4値すなわち2
ビットの情報を記憶することを特徴とするダイナミック
型半導体記憶装置であって、前記第1の相補なるビット
線対と、該第1のビット線対に隣接する第2の相補なる
ビット線対との間で、前記第1の相補なるビット線対の
第1のビット線と、前記第2の相補なるビット線対の第
2のビット線との間、及び、前記第1の相補なるビット
線対の第2のビット線と、前記第2の相補なるビット線
対の第1のビット線との間に、各々容量素子を設けるこ
とを特徴とするダイナミック型半導体記憶装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2403964A JP2719237B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | ダイナミック型半導体記憶装置 |
US07/727,233 US5184324A (en) | 1990-12-20 | 1991-07-05 | Dynamic semiconductor multi-value memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2403964A JP2719237B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | ダイナミック型半導体記憶装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04219698A JPH04219698A (ja) | 1992-08-10 |
JP2719237B2 true JP2719237B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=18513671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2403964A Expired - Fee Related JP2719237B2 (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | ダイナミック型半導体記憶装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5184324A (ja) |
JP (1) | JP2719237B2 (ja) |
Families Citing this family (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2973668B2 (ja) * | 1991-12-27 | 1999-11-08 | 日本電気株式会社 | 高速ダイナミックランダムアクセスメモリ装置 |
USRE40075E1 (en) | 1992-07-22 | 2008-02-19 | Mosaid Technologies, Incorporated | Method of multi-level storage in DRAM and apparatus thereof |
US5283761A (en) | 1992-07-22 | 1994-02-01 | Mosaid Technologies Incorporated | Method of multi-level storage in DRAM |
JPH06290591A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-18 | Sony Corp | 半導体不揮発性記憶装置 |
US5459686A (en) * | 1993-10-15 | 1995-10-17 | Solidas Corporation | Multiple level random access memory |
US5623440A (en) * | 1993-10-15 | 1997-04-22 | Solidas Corporation | Multiple-bit random access memory cell |
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