JP2721931B2 - 半導体メモリのためのシリアル選択回路 - Google Patents
半導体メモリのためのシリアル選択回路Info
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- Static Random-Access Memory (AREA)
Description
択回路に関し、特に、簡単化された回路構成を有するシ
リアル選択回路に関する。
セルに予め定められた順序でアクセスする要求がしばし
ばある。すなわち、ファーストイン・ファーストアウト
(以下「FIFO」という)機能を有するFIFOメモリ、ラス
トイン・ファーストアウト(LIFO)機能を有するLIFOメ
モリ、シリアル入力−パラレル出力メモリおよびパラレ
ル入力−シリアル出力メモリなどにおいて、アクセスさ
れるべきメモリセルを予め定められた順序に従って指定
する必要がある。この発明は、予め定められた順序に従
ってアクセスされるべきメモリセル行(または列)を選
択可能なシリアル選択回路に適用することができるので
あるが、以下の説明では、一例として、FIFOメモリにお
けるシリアル選択について記載する。
されたデータがメモリセルから読出される。すなわち、
ストアされているデータのうち、最も古いものから順に
データが読出される。したがって、FIFOメモリは、互い
に異なった処理速度を有する装置または回路間でデータ
が伝送される場合において、データを一時的に保持し、
そしてタイミングを調整する目的でしばしば利用され
る。
る。第5図を参照して、このFIFOメモリ2は、1024行の
マトリクス内に配設された4096個のスタティック型メモ
リセルMCを含む。各4個のメモリセルMCは、ワード線W0
ないしW1023を介して行デコーダ17にそれぞれ接続され
る。4つの列を構成する4つのビット線対は、列セレク
タ6を介してI/O線対3に接続される。
号φにより駆動される2ビットカウンタ4および10ビッ
トカウンタ16を含む。カウンタ4の出力に、2ビットの
出力信号QAをデコードするデコーダ5が接続される。デ
コーダ5は、信号QAに応答して、4つのビット線対のう
ちの1つを選択するための選択信号S0ないしS3を発生す
る。
タの桁上がりを示す桁上り信号RCOを発生し、それを10
ビットカウンタ16に与える。カウンタ16は、桁上り信号
RCOが与えられたときのクロック信号φに応答して、カ
ウンタ動作を行なう。したがって、カウンタ16は、1024
本のワード線を選択するための10ビットのカウンタ信号
IOないしI9を発生し、それを行デコーダ17に与える。行
デコーダ17は、信号I0ないしI9をデコードし、ワード線
W0ないしW1023のうちの1本を選択する。
込制御のための書込制御回路12およびデータ出力制御の
ための出力制御回路13がI/O線対3に接続される。入力
制御回路11は、入力バッファ回路を含んでおり、データ
入力端子Diに接続される。出力制御回路13は、出力バッ
ファを含んでおり、データ出力端子Doに接続される。書
込制御回路12は、外部的に与えられる書込制御信号▲
▼を受けるように接続される。
するためのタイミング図である。第5図および第6図を
参照して、次に動作について説明する。外部的に与えら
れたクロック信号φに応答して、2ビットカウンタ4が
カウンタ動作を行ない、2ビットのカウンタ信号QAを発
生する。デコーダ5は、信号QAに応答して、4つのビッ
ト線対のうちの1つを選択するための信号S0ないしS3を
発生する。すなわち、カウンタ4から発生された信号QA
が(0)Hのとき、信号S0だけが高レベルになる。した
がって、列「0」上のビット線対に接続されたメモリセ
ルが選択される。同様にして、信号QAが(1)Hのと
き、信号S1だけが高レベルになる。したがって、列
「1」が選択される。信号QAが(2)Hのとき、信号S2
だけが高レベルになる。列「2」が選択される。さらに
は、信号QAが(3)Hのとき、信号S3だけが高レベルに
なる。したがって、列「3」が選択される。
とき、高レベルの桁上り信号RCOを発生する。10ビット
カウンタ16は、信号RCOが高レベルのとき、クロック信
号φに応答してカウント動作を行なう。カウンタにより
得られる10ビットの出力信号I0ないしI9に応答して、行
デコーダ17がワード線W0ないしWQ1023のうちの1本だけ
を高レベルにもたらす。たとえば、行デコーダ17は、カ
ウンタ16から発生された(0)Hの出力データI0ないし
I9に応答して、ワード線W0だけを高レベルにもたらす。
その結果、ワード線W0に接続された4つのメモリセルの
うち、列「0」上のメモリセルが指定されたことにな
る。
「1」,「2」および「3」が順次選択される。すなわ
ち、デコーダ5が信号QAに応答して、高レベルの信号S1
ないしS3を順次出力する。その結果、ワード線W0が高レ
ベルの期間、すなわち行「0」が選択されている期間に
おいて、行「0」上の4つのメモリセルが順次選択され
ることになる。
と、カウンタ16がワード線W1を選択するための出力デー
タI0ないしI9を行デコーダ17に与える。したがって、行
デコーダ17がワード線W1だけを高レベルにもたらす。列
デコーダ5は、カウンタ4から発生された信号QAに応答
して、高レベルの出力信号S0ないしS3を順次発生する。
したがって、ワード線W1が高レベルの期間、すなわち行
「1」が選択されている期間において、4つの列が順次
選択されることになる。
3について繰返すことにより、4096個のメモリセルに予
め定められた順序でアクセスすることが可能となる。予
め定められた順序とは、すなわち、アクセスされる
(行,列)の順序が次のようになる;(0,0)、(0,
1)、(0,2)、(0,3)、(1,0)、(1,1)、(1,2)、
(1,3)、(2,0)、…(1023,2)、(1023,3)。すなわ
ち、書込動作において、データ入力端子Dinに与えられ
たデータがこの順序でメモリセルMCに書込まれる。他
方、読出動作において、メモリセルMC内に書込まれたデ
ータがこの順序でデータ出力端子Doを介して読出され
る。
路図である。第7図を参照して、この行デコーダ17は、
10ビットカウンタ16から発生されたデータI0ないしI9お
よびそれらの反転されたデータを受けるように接続され
た数多くのNANDゲートを含む。動作において、たとえ
ば、10ビットカウンタ16がデータ(0)Hを発生したと
き、ワード線W0だけが高レベルにもたらされる。次に、
カウンタ16がインクリメントされ、データ(1)Hが発
生されたとき、ワード線W1だけが高レベルにもたらされ
る。同様の動作が繰返され、データ(3FF)Hが発生さ
れたとき、ワード線W1023だけが高レベルにもたらされ
る。その結果、この行デコーダ17によりすべてのワード
線W0ないしW1023を順次高レベルにもたらすことができ
る。
17を構成するのに数多くのNANDゲートを必要とする。こ
のことは、行デコーダ17を構成するための回路が複雑と
なり、かつ回路の半導体チップ上の占有面積が増加され
ることを意味する。これに加えて、2ビットカウンタ4
および10ビットカウンタ16が必要であるので、これらの
カウンタを構成するための回路の占有面積を増加されて
いた。
れたもので、半導体メモリのためのシリアル選択回路に
おいて、回路構成を簡単化することを目的とする。
択するためのシリアル選択回路であって、各々がメモリ
セルに接続され、アクセスされるべきメモリセルを選択
する複数の選択線と、各複数の選択線の状態をそれぞれ
保持する複数のラッチ回路と、複数のラッチ回路に対応
して設けられる複数の第1のスイッチングトランジスタ
を有し、初段の第1のスイッチングトランジスタは開始
信号を受けるとともに初段のラッチ回路の一端に接続さ
れ、2段目以降の第1のスイッチングトランジスタは対
応のラッチ回路の一端とそれの前段のラッチ回路の他端
との間に接続される第1のスイッチングトランジスタ群
と、それぞれが各ラッチ回路の他端に接続される複数の
第2のスイッチングトランジスタ群と、奇数段のラッチ
回路に対応する第1のスイッチングトランジスタに第1
のクロック信号を与えて対応のラッチ回路を活性化さ
せ、偶数段のラッチ回路に対応する第1のスイッチング
トランジスタに第2のクロック信号を与えて対応のラッ
チ回路を活性化させるための第1のクロック信号発生手
段と、奇数段のラッチ回路に対応する第2のスイッチン
グトランジスタに第3のクロック信号を与えて対応のラ
ッチ回路を非活性化させ、そのラッチ回路に接続されて
いる選択線を非活性化状態にし、偶数段のラッチ回路に
対応する第2のスイッチングトランジスタに第4のクロ
ック信号を与えて対応のラッチ回路を非活性化させて、
そのラッチ回路に接続されている選択線を非活性化する
第2のクロック信号発生手段とを備えて構成される。
回路は、従来の計数手段やデコード手段などを必要とし
ないので、複数の選択線を順次に選択するたの回路構成
が簡単化される。
回路ブロック図である。第2図を参照して、第5図に示
した従来のFIFOメモリ2と比較すると、以下の点が異な
る。行デコーダ17に代えて、シリアル選択回路20が設け
られている。シリアル選択回路20は、1024本のワード線
W0ないしW1023のうちの1本を順次に高レベルにもたら
す。これに加えて、外部的に与えられるクロック信号φ
に応答して2相のノンオーバーラップクロック信号φ1
およびφ2を発生する2相クロック信号発生器19が設け
られる。2層のクロック信号発生器19により発生された
ノンオーバーラップクロック信号φ1およびφ2は、シ
リアル選択回路20に供給される。さらには、シリアル選
択回路20の初期状態を制御するための初期設定信号RDお
よび開始信号Stが外部端子を介して外部からシリアル選
択回路20に与えられる。他の回路構成については、第7
図に示した従来のものと同様であるので、説明が省略さ
れる。
示される。第1図を参照して、このシリアル選択回路20
は、各ワード線W0ないしW1023にそれぞれ接続された102
4個のフリップフロップ(ラッチ回路)F0ないしF1023を
含む。各フリップフロップF0ないしF1023は、クロスカ
ップルされた2つのインバータにより構成される。各フ
リップフロップF0ないしF1023により、各ワード線W0な
いしW1023の状態が保持される。各フリップフロップF0
ないしF1023の第1の入出力に各フリップフロップを活
性化(セット)するため活性化線(セット線)7aおよび
7bが接続される。各フリップフロップF0ないしF1023の
第2の入出力に、各フリップフロップを非活性化(リセ
ット)されるための非活性化線(リセット線)7cおよび
7dが接続される。活性化線7aは、アクセスゲートNMOSト
ランジスタ240,242…を介して偶数番目のフリップフロ
ップF0,F2…に接続される。活性化線7bは、アクセスゲ
ートがNMOSトランジスタ241…を介して奇数番目のフリ
ップフロップF1…F1023に接続される。非活性化線7c
は、アクセスゲートNMOSトランジスタ251…を介して奇
数番目のフリップフロップF1…F1023に接続される。非
活性化線7dは、アクセスゲートNMOSトランジスタ250,25
2…を介して偶数番目のフリップフロップF0,F2…に接続
される。
接続され、かつトランジスタ241および250のゲートに接
続される。ワード線W1は、フリップフロップF1の第2の
入出力に接続され、かつトランジスタ242および251のゲ
ートに接続される。以下同様して、1024本のワード線W0
ないしW1023が接続される。なお、トランジスタ240は、
ゲートが外部的に与えられる開始信号Stを受けるように
接続される。
活性化線7aと接地との間に接続される。同様に、活性化
線7bを駆動するためのNMOSトランジスタ29bが活性化線7
bと接地の間に接続される。トランジスタ29aおよび29b
は、各ゲートは2相のノンオーバーラップクロック信号
φ1およびφ2を受けるようにそれぞれ接続される。ノ
ンオーバーラップクロック信号φ1およびφ2は、遅延
素子31bおよび31aを介してORゲート32bおよび32aにそれ
ぞれ与えられる。ORゲート32aおよび32bは、それぞれの
第2の入力が外部的に与えられる初期設定信号RDを受け
るように接続される。非活性化線7cを駆動するためのNM
OSトランジスタ29cが非活性化線7cと接地との間に接続
される。同様に、非活性化線7dを駆動するためのNMOSト
ランジスタ29dが非活性化線7dと接地との間に接続され
る。トランジスタ29cは、ゲートがORゲート32bの出力に
接続される。トランジスタ29dは、ゲートがORゲート32a
の出力に接続される。なお、スタティック型メモリセル
MCの回路構成の一例が第1図に示されている。
3A図に示される。第3A図を参照して、この2相クロック
信号発生器19は、信号φおよびRCを受け、かつクロック
信号φ′を発生するANDゲート190と、クロック信号φ′
に応答してトグル動作を行なうTフリップフロップ191
と、クロック信号φ′を遅延させる遅延素子192と、T
フリップフロップ191の出力に接続された2つのANDゲー
ト193および194とを含む。ANDゲート193は、第1の入力
がTフリップフロップ191の非反転出力Qに接続され、
第2の入力が遅延素子192によって遅延されてクロック
信号φ′を受けるように接続される。ANDゲート194は、
第1の入力がTフリップフロップ191の反転出力に接
続され、第2の入力が遅延されてクロック信号φ′を受
けるように接続される。ANDゲート193および194を介し
て、2相のノンオーバーラップクロック信号φ1および
φ2が発生される。第3A図に示した2相のクロック信号
発生器19の動作は、第3B図に示したタイミング図を参照
することにより理解されるであろう。
メモリ1の動作について説明する。まず、高レベルの初
期設定信号RDが与えられるので、トランジスタ29cおよ
び29dがオンする。したがって、すべてのワード線W0な
いしW1023が低レベルにもたらされる。すなわち、ワー
ド線W0ないしW1023のうち、もし、高レベルの電位を有
するワード線が存在すると、アクセスゲートトランジス
タ(たとえば、トランジスタ250,251)がオンするの
で、そのトランジスタに接続されたワード線は、アクセ
スゲートトランジスタおよびトランジスタ29cおよび/
または29dを介して放電される。その結果、すべてのフ
リップフロップF0ないしF1023がリセットされ、すべて
のワード線W0ないしW1023が低レベルにもたらされる。
れ、これと同時にクロック信号φ1の最初のパルスが与
えられる。したがって、トランジスタ240および29aがオ
ンするので、フリップフロップF0が反転される。その結
果、ワード線W0だけが高レベルにもたらされる。
号がトランジスタ241のゲートに与えられる。クロック
信号φ2の最初のパルスが与えられるので、トランジス
タ29bがオンする。トランジスタ241および29bのオンに
応答して、フリップフロップF1が反転される。したがっ
て、ワード線W1が高レベルにもたらされる。
aにより遅延され、遅延されたクロック信号φ2′の最
初のパルスがORゲート32aを介してトランジスタ29dのゲ
ートに与えられる。トランジスタ29dがオンするので、
高レベルのワード線W0が低レベルになる。すなわち、フ
リップフロップF0は反転され、リセット状態になる。フ
リップフロップF0のリセットに応答して、トランジスタ
241がオフするので、フリップフロップF1のセット状態
が保持される。
ルスに応答して、フリップフロップF2がセットされ、か
つフリップフロップF1がリセットされる。クロック信号
φ2の第2番目のパルスに応答して、フリップフロップ
F3がセットされ、かつフリップフロップF2がリセットさ
れる。上記のような動作が繰返されることにより、すべ
てのワード線W0ないしW1023が順次に高レベルにもたら
される。すなわち、ワード線W0ないしW1023を予め定め
られた順序で順次に選択することができる。
各ワード線W0ないしW1023の高レベルの期間において、
列デコーダ5により指定された4つのメモリセルが順次
選択される。すなわち、第4図に示すように、1つの行
が選択されている間において、4つの列が順次選択され
る。
に示した行デコーダ17の回路構成とを比較することによ
ってわかるように、各ワード線W0ないしW1023を選択す
るのに必要な回路構成がシリアル選択回路20では極めて
簡単化されている。すなわち、第7図に示した行デコー
ダ17では、1つのワード線を選択するのに4つのNANDゲ
ートが必要であった。他方、第1図に示したシリアル選
択回路回路20では、1つのワード線を選択するのにフリ
ップフロップを構成する2つのインバータと、2つのア
クセスゲートトランジスタとで足りる。ワード線を順次
に選択するための回路構成が大幅に簡単化されることに
より、その回路の半導体チップ上の占有面積も大幅に減
少される。これに加えて、第2図に示したFIFOメモリ1
では、第5図に示した従来のFIFOメモリ2において必要
であった10ビットカウンタ16が必要とされない。10ビッ
トカウンタに代えて2相クロック信号発生器19が必要と
なっているが、この回路構成は10ビットカウンタと比較
すると極めて簡単なものである。したがって、10ビット
カウンタが必要とされないことから見ても、FIFOメモリ
の占有面積が減少されることが指摘される。
のみシリアル選択回路20が適用されたが、列選択のため
の列デコーダ5に代えて、類似の回路構成を有するシリ
アル選択回路を使用することも可能である。この場合に
おいても、列選択のための回路構成が列デコーダ5によ
りも簡単化される。
にかかるシリアル選択回路20が適用されたが、シリアル
アクセスを要する他のメモリにこのシリアル選択回路を
適用することが可能である。すなわち、FIFOメモリやLI
FOメモリなどのパラレル入力−パラレル出力型メモリだ
けでなく、本願発明にかかるシリアル選択回路は、シリ
アル入力−パラレル出力型メモリや、パラレル入力−シ
リアル出力型メモリなどにおいても適用可能である。
列のメモリセルを有していたが、さらに大きなメモリ容
量を有する半導体メモリにこのシリアル選択回路を適用
することもできる。半導体メモリのメモリ容量が増加す
るにつれ、アクセスされるべきメモリセルに接続された
選択線(たとえばワード線)が増加されるので、このシ
リアル選択回路を適用することによる回路の簡単化およ
び占有面積の減少の効果が増大する。
半導体メモリだけでなく、デュアルポートを有する半導
体メモリについても、この発明にかかるシリアル選択回
路を適用できることが指摘される。
された複数の選択線の状態をそれぞれ保持する複数の状
態保持手段を順次に活性化する順次活性化手段と、順次
に非活性化される非活性化手段とを設けたので、選択線
を順次選択するのに必要な回路構成が簡単化された半導
体メモリのためのシリアル選択回路が得られた。
の回路図である。第2図は、第1図に示したシリアル選
択回路が適用されたFIFOメモリの回路ブロック図であ
る。第3A図は、第2図に示した2相クロック信号発生器
の回路ブロック図である。第3B図は、第3A図に示した2
相クロック信号発生器の動作を説明するためのタイミン
グ図である。第4図は、第1図および第2図に示した回
路の動作を説明するためのタイミング図である。第5図
は、従来のFIFOメモリの回路ブロック図である。第6図
は、第5図に示した回路の動作を説明するためのタイミ
ング図である。第7図は、第5図に示した行デコーダの
回路図である。 図において、7a,7bは活性化線、7c,7は不活性化線、19
は2相クロック信号発生器、20はシリアル選択回路、F0
ないしF1023はフリップフロップ、W0ないしW1023はワー
ド線である。
Claims (1)
- 【請求項1】半導体メモリをシリアルにアクセスして選
択するためのシリアル選択回路であって、 各々がメモリセルに接続され、アクセスされるべきメモ
リセルを選択する複数の選択線と、 前記各複数の選択線の状態をそれぞれ保持する複数のラ
ッチ回路と、 前記複数のラッチ回路に対応して設けられる複数の第1
のスイッチングトランジスタを有し、初段の第1のスイ
ッチングトランジスタは開始信号を受けるとともに、初
段のラッチ回路の一端に接続され、2段目以降の各第1
のスイッチングトランジスタは対応のラッチ回路の一端
とそれの前段のラッチ回路の他端との間に接続される第
1のスイッチングトランジスタ群と、 それぞれが前記各ラッチ回路の他端に接続される複数の
第2のスイッチングトランジスタ群と、 奇数段のラッチ回路に対応する第1のスイッチングトラ
ンジスタに第1のクロック信号を与えて対応のラッチ回
路を活性化させ、偶数段のラッチ回路に対応する第1の
スイッチングトランジスタに第2のクロック信号を与え
て対応のラッチ回路を活性化させるための第1のクロッ
ク信号発生手段と、 奇数段のラッチ回路に対応する第2のスイッチングトラ
ンジスタに第3のクロック信号を与えて対応のラッチ回
路を非活性化させ、そのラッチ回路に接続されている選
択線を非活性化させ、偶数段のラッチ回路に対応する第
2のスイッチングトランジスタに第4のクロック信号を
与えて対応のラッチ回路を非活性化させて、そのラッチ
回路に接続されている選択線を非活性化する第2のクロ
ック信号発生手段とを備えた、半導体メモリのためのシ
リアル選択回路。
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