JP2725597B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2725597B2
JP2725597B2 JP6110744A JP11074494A JP2725597B2 JP 2725597 B2 JP2725597 B2 JP 2725597B2 JP 6110744 A JP6110744 A JP 6110744A JP 11074494 A JP11074494 A JP 11074494A JP 2725597 B2 JP2725597 B2 JP 2725597B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】この発明は、半導体記憶装置に関
するもので、例えば、デュアル・ポート・メモリ等に利
用して有効な技術に関するものである。 【従来の技術】ランダム・アクセス・ポートとシリアル
・アクセス・ポートをあわせ持つデュアル・ポート・メ
モリがある。このデュアル・ポート・メモリは、例え
ば、文字あるいは図形等をCRT(陰極線管)の画面上
に表示するための画像用フレームバッファメモリとして
用いられることが多い。このため、デュアル・ポート・
メモリのランダム・アクセス・ポート及びシリアル・ア
クセス・ポートには、4ビット又は8ビット単位で記憶
データを入出力するための複数のデータ入出力端子及び
入出力回路が設けられ、その各ビットが表示画像の各カ
ラーファクタに対応付けられる。このようなデュアル・
ポート・メモリについては、例えば、日経マグロウヒル
社発行の1986年3月24日付「日経エレクトロニク
ス」243頁〜264頁に記載されている。 【発明が解決しようとする課題】上記のように、デュア
ル・ポート・メモリが画像用フレーム・バッファ・メモ
リとして用いられる場合、例えば表示画像の背景色を変
更するため、記憶画像の特定のカラーファクタに対応す
るすべてのメモリセルの記憶データを高速に同一のデー
タに書き換えるいわゆるクリア機能が必要とされる。ま
た、このクリア機能は、画像表示を行ないながら、言い
換えるとシリアル・アクセス・ポートにおけるシリアル
出力動作を中断することなく実行できることが望まし
い。上記に記載されるデュアル・ポート・メモリには、
シリアル・アクセス・ポートの動作状態にかかわらずラ
ンダムにアクセス可能なランダム・アクセス・ポートが
設けられる。また、このランダム・アクセス・ポートに
は、予め外部から供給されるマスクデータに従ってマス
カブルな書き込みを行なうライト・バー・ビット機能が
用意されている。ところが、このライト・バー・ビット
機能を用いた書き込みサイクルは、例えば4ビット又は
8ビットを単位として行なわれることから、一連の画像
データを書き換えるまでには相当の時間を必要とする。
このクリア機能を高速に実現する一つの方法として、メ
モリアレイの全データ線を同時に選択状態とし、選択さ
れたワード線に結合される複数のメモリセルに対して同
一の画像データを一斉に書き込む方法が提案されてい
る。ところが、この一斉書き込み動作は、通常の書き込
み動作と同様に、ワード線の選択動作が終了し選択され
たメモリセルの読み出し信号がセンスアンプによって増
幅された後の時点で行なわれる。したがって、書き込み
信号を供給するライトアンプは、書き込み動作に際し
て、メモリアレイの相当数の相補データ線のレベルを書
き込みデータに従って強制的に反転させなくてはならな
い。このため、ライトアンプから供給される書き込み電
流が大きくなり、特に大容量化デュアル・ポート・メモ
リ等においては実現困難である。この発明の目的は、ク
リア動作の高速化と低消費電力化を図ったデュアル・ポ
ート・メモリ等の半導体記憶装置を提供することにあ
る。この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴
は、この明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。 【課題を解決するための手段】本願において開示される
実施例のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。すなわち、クリア動作モードを、メ
モリアレイのすべてのデータ線を一斉に選択状態として
ワード線単位で実行し、このときデータ線が全選択状態
とされてからワード線の選択動作が開始されるまでの間
にライトアンプを一時的に選択状態とするとともに、ラ
イトアンプから供給される書き込み信号のレベルをメモ
リセルから出力される読み出し信号レベルと同等の微少
レベルとするものである。 【作用】上記手段によれば、メモリセルから出力される
読み出し信号を反転しうるだけの微小な書き込み信号に
よってしかもワード線単位の書き込み動作を行なうこと
ができるため、デュアル・ポート・メモリ等の半導体記
憶装置のクリア動作モードの高速化を図り、またクリア
動作モードにおける書き込み電流を大幅に削減してその
低消費電力化を図ることができる。 【実施例】図2には、この発明が適用されたデュアル・
ポート・メモリの一実施例のブロック図が示されてい
る。同図の各回路ブロックは、公知の半導体集積回路の
製造技術によって、特に制限されないが、単結晶シリコ
ンのような1個の半導体基板上において形成される。こ
の実施例のデュアル・ポート・メモリには、4組のメモ
リアレイを含むダイナミック型RAMをその基本構成と
し通常4ビット単位で記憶データのランダム入力動作を
行なうランダム・アクセス・ポートと、ワード線単位で
記憶データのシリアル入出力動作を行なうシリアル・ア
クセス・ポートが設けられる。このうち、ランダム・ア
クセス・ポートは、さらにデュアル・ポート・メモリが
所定のクリア動作モードとされるときすべての相補デー
タ線を一斉に選択状態とし同一の記憶データを一斉に書
き込むクリア機能を持つ。このとき、ランダム・アクセ
ス・ポートのランダム入出力回路の各ライトアンプから
各相補データ線に供給される書き込み信号は相補信号と
され、そのレベルはメモリセルから出力される読み出し
信号と同等以上の微小レベルとされる。また、各ライト
アンプは予め供給されるマスクデータに従って選択的に
動作状態とされるため、クリア動作を例えば各カラーフ
ァクタに対応してビットごとにマスカブルに実行するこ
とができる。これにより、デュアル・ポート・メモリ
は、シリアル・アクセス・ポートによるシリアル入出力
動作と並行してランダム・アクセス・ポートによる4ビ
ット単位のランダムアクセス及びワード線単位のクリア
動作を行なう機能を持つ。この実施例のデュアル・ポー
ト・メモリのランダム・アクセス・ポートには、特に制
限されないが、4個のメモリアレイM−ARY1〜M−
ARY4が設けられ、それぞれのメモリアレイに対応し
てセンスアンプSA1〜SA4,カラムスイッチCSW
1〜CSW4が設けられる。また、メモリアレイM−A
RY1〜M−ARY4に共通に、ランダム・アクセス・
ポート用カラムアドレスデコーダRCD及びロウアドレ
スデコーダRDが設けられる。これらのアドレスデコー
ダは、半導体基板上のメモリアレイの配置に応じて、複
数個設けられることもある。図2には、メモリアレイM
−ARY1とこれに対応する周辺回路が例示的に示され
ている。図2において、メモリアレイM−ARY1は、
同図の垂直方向に配置されるm+1本のワード線W0〜
Wmと同図の水平方向に配置されるn+1組の相補デー
タ線D0・D0B〜Dn・DnB及びこれらのワード線
と相補データ線の交点に配置される(m+1)×(n+
1)個のダイナミック型メモリセルにより構成される。
ここで、ロウアクティブの信号線ならびに信号について
はバー(B)を付して示しており、以降も同様に示すも
のとする。それぞれのメモリセルは、後述するように、
情報蓄積用キャパシタCsとNチャンネル型のアドレス
選択用MOSFETQmにより構成される。メモリアレ
イM−ARY1の同一の行に配置されるn+1個のメモ
リセルのアドレス選択用MOSFETQmのゲートは、
対応するワード線W0〜Wmに結合される。また、メモ
リアレイM−ARY1の同一の列に配置されるm+1個
のメモリセルのアドレス選択用MOSFETQmのドレ
インは、メモリセルの入出力ノードとして、対応する相
補データ線D0・D0B〜Dn・DnBに所定の規則性
をもって交互に結合される。メモリアレイM−ARY1
を構成する各ワード線は、ロウアドレスデコーダRDに
結合され、そのうちXアドレス信号AX0〜AXiによ
って指定される一本のワード線が択一的に選択状態とさ
れる。ロウアドレスデコーダRDは,ロウアドレスバッ
ファRADBから供給される相補内部アドレス信号
0〜xi(ここで、例えば非反転内部アドレス信号a
x0と反転内部アドレス信号ax0Bをあわせて相補内
部アドレス信号x0のように表す。以下同じ)をデコ
ードし、指定される一本のワード線をハイレベルの選択
状態とする。ロウアドレスデコーダRDによるワード線
の選択動作は、タイミング制御回路TCから供給される
ワード線選択タイミング信号φxのハイレベルに同期し
て行なわれる。ロウアドレスバッファRADBは、アド
レスマルチプレクサAMXから供給されるロウアドレス
信号を受け、上記相補内部アドレス信号x0〜xi
を形成し、ロウアドレスデコーダRDに供給する。この
実施例のデュアル・ポート・メモリは、ロウアドレスを
指定するXアドレス信号AX0〜AXiとカラムアドレ
スを指定するYアドレス信号AY0〜AYiが同一の外
部端子A0〜Aiを介して時分割されて供給されるいわ
ゆるアドレスマルチプレクス方式を採っている。つま
り、外部端子A0〜Aiには、ロウアドレスストローブ
信号RASBの立ち下がりに同期してXアドレス信号A
X0〜AXiが供給され、カラムアドレスストローブC
ASBの立ち下がりに同期してYアドレス信号AY0〜
AYiが供給される。また、この実施例のデュアル・ポ
ート・メモリには、メモリセルの記憶データを所定の周
期内に読み出し、再書き込みするための自動リフレッシ
ュモードが設けられ、この自動リフレッシュモードにお
いてリフレッシュすべきワード線を順次指定するための
リフレッシュアドレスカウンタREFCが設けられる。
また、上記リフレッシュアドレスカウンタREFCによ
って形成されるリフレッシュアドレス信号rx0〜rx
iと上記Xアドレス信号AX0〜AXiを選択的にロウ
アドレスバッファRADBに伝達するためのアドレスマ
ルチプレクサAMXが設けられる。アドレスマルチプレ
クサAMXは、タイミング制御回路TCから供給される
内部制御信号refがロウレベルとされる通常のメモリ
アクセスモードにおいて、外部端子A0〜Aiを介して
供給されるXアドレス信号AX0〜AXiを選択し、ロ
ウアドレス信号としてロウアドレスバッファRADBに
伝達する。また、上記内部制御信号refがハイレベル
とされる自動リフレッシュモードにおいて、リフレッシ
ュアドレスカウンタREFCから出力されるリフレッシ
ュアドレス信号rx0〜rxiを選択し、ロウアドレス
信号としてロウアドレスバッファRADBに伝達する。
前述のように、Xアドレス信号AX0〜AXiはロウア
ドレスストローブ信号RASBの立ち下がりに同期して
供給される。このため、ロウアドレスバッファRADB
によるロウアドレス信号の取り込みは、タイミング制御
回路TCにおいてロウアドレスストローブ信号RASB
の立ち下がりを検出することによって形成されるタイミ
ング信号φarに従って行なわれる。一方、メモリアレ
イM−ARY1を構成する相補データ線D0・D0B〜
Dn・DnBは、その一方において、カラムスイッチC
SW1の対応するスイッチMOSFETに結合され、さ
らにこれらのスイッチMOSFETを介して選択的に相
補共通データ線D1(ここで、例えば非反転信号線C
D1及び反転信号線CD1Bをあわせて相補共通データ
D1のように表す。以下同じ)に接続される。カラ
ムスイッチCSW1は、n+1対のスイッチMOSFE
Tによって構成される。これらのスイッチMOSFET
の一方の端子はそれぞれ対応する相補データ線に結合さ
れ、他方の端子は相補共通データ線を構成する非反転信
号線CD1又は反転信号線CD1Bにそれぞれ共通接続
される。これにより、カラムスイッチCSW1は相補デ
ータ線D0・D0B〜Dn・DnBと共通相補データ線
D1とを選択的に接続させる。カラムスイッチCSW
1を構成する各対のスイッチMOSFETのゲートはそ
れぞれ共通接続され、ランダム・アクセス・ポート用カ
ラムアドレスデコーダRCDから対応するデータ線選択
信号Y0〜Ynがそれぞれ供給される。ランダム・アク
セス・ポート用カラムアドレスデコーダRCDには、カ
ラムアドレスバッファCADBから相補内部アドレス信
y0〜yiが供給され、タイミング制御回路TC
からタイミング信号φyr及びφadが供給される。こ
のうち、タイミング信号φyrは、デュアル・ポート・
メモリが非選択状態とされるときロウレベルとされ選択
状態とされ、デュアル・ポート・メモリがデータ線の選
択動作を開始しうる時点でハイレベルとされる。また、
タイミング信号φadは、デュアル・ポート・メモリが
非選択状態及び通常の動作モードとされるときロウレベ
ルとされ、デュアル・ポート・メモリがクリア動作モー
ドとされるときワード線の選択動作が開始されるまでの
間に一時的にハイレベルとされる。ランダム・アクセス
・ポート用カラムアドレスデコーダRCDは、デュアル
・ポート・メモリが通常の動作モードとされるとき、カ
ラムアドレスバッファCADBから供給される相補内部
アドレス信号y0〜yiをデコードし、上記タイミ
ング信号φyrに従って対応するデータ線選択信号Y0
〜Ynを択一的にハイレベルとする。また、デュアル・
ポート・メモリがクリア動作モードとされるとき、上記
タイミング信号φadに従ってすべてのデータ線選択信
号Y0〜Ynを一時的に一斉にハイレベルとする。これ
により、すべての相補データ線D0・D0B〜Dn・D
nBは、ワード線の選択動作が開始されるまでの間に一
時的に一斉に相補共通データ線D1に接続され、ラン
ダム入出力回路RIOの対応するライトアンプからクリ
アデータに従った所定の書き込み信号が供給される。カ
ラムアドレスバッファCADBには、タイミング制御回
路TCからタイミング信号φacが供給される。このタ
イミング信号φacは、カラムアドレスストローブ信号
CASBがハイレベルからロウレベルに変化されるとき
一時的にハイレベルとされる。カラムアドレスバッファ
CADBは、タイミング信号φacに従って外部端子A
0〜Aiを介して供給されるYアドレス信号AY0〜A
Yiを取り込み、保持する。また、これらのYアドレス
AY0〜AYiをもとに上記相補内部アドレス信号
0〜yiを形成し、上記ランダム・アクセス・ポート
用カラムアドレスデコーダRCDに供給する。メモリア
レイM−ARY1の相補データ線D0・D0B〜Dn・
DnBは、その他方において、センスアンプSA1の対
応する単位増幅回路に結合され、さらにシリアル・アク
セス・ポートに設けられるデータレジスタDR1の対応
する単位回路に結合される。センスアンプSA1は、相
補データ線D0・D0B〜Dn・DnBに対応して設け
られるn+1個の単位増幅回路及びプリチャージ回路を
含む。このうち、センスアンプSA1の各単位増幅回路
は、後述するように、交差接続される二組のCMOSイ
ンバータ回路からなるラッチをその基本構成とする。こ
れらの単位増幅回路は、タイミング制御回路TCから供
給されるタイミング信号φpaに従って一斉に動作状態
とされ、対応する相補データ線に出力されるメモリセル
の微小読み出し信号を増幅し、ハイレベル/ロウレベル
の2値信号とする。一方、センスアンプSA1のプリチ
ャージ回路は、各相補データ線D0・D0B〜Dn・D
nBの非反転信号線及び反転信号線の間に設けられるN
チャンネル型の短絡用スイッチMOSFETによって構
成される。これらのスイッチMOSFETのゲートは共
通接続され、タイミング制御回路TCからタイミング信
号φpcが供給される。このタイミング信号φpcは、
デュアル・ポート・メモリが非選択状態とされるときハ
イレベルとされ、デュアル・ポート・メモリが選択状態
とされることによってロウレベルとされる。センスアン
プSA1の各プリチャージ回路を構成するスイッチMO
SFETは、デュアル・ポート・メモリが非選択状態と
されタイミング信号φpcがハイレベルとされるとき、
一斉にオン状態とされる。これにより、相補データ線D
0・D0B〜Dn・DnBの両信号線は短絡され、その
レベルは電源電圧Vccの約1/2のようなハーフプリ
チャージレベルとされる。デュアル・ポート・メモリが
選択状態とされタイミング信号φpcがロウレベルとさ
れるとき、プリチャージ回路を構成するスイッチMOS
FETは一斉にオフ状態とされる。カラムスイッチCS
Wによって相補データ線D0・D0B〜Dn・DnBが
選択的に接続される相補共通データ線D1は、ランダ
ム入出力回路RIOに結合される。このランダム入出力
回路RIOには、メモリアレイM−ARY2〜M−AR
Y4に対応して設けられる相補共通データ線D2〜
D4が同様に結合される。ランダム入出力回路RIO
は、後述するように、各相補共通データ線D1〜
4に対応して設けられる4個のライトアンプWA1〜W
A4とリードアンプRA1〜RA4及びこれらのライト
アンプ及びリードアンプに対応して設けられる入力バッ
ファIB1〜IB4及び出力バッファOB1〜OB4を
含む。また、ランダム入出力回路RIOは、ライトアン
プWA1〜WA4を選択的に動作状態とするためのマス
クデータを保持するマスクレジスタMRと、相補共通デ
ータ線D1〜D4に対応して設けられる4個のプリ
チャージ回路を含む。ライトアンプWA1〜WA4には
タイミング制御回路TCからタイミング信号φrwがマ
スクレジスタMRの出力信号に従って選択的に供給さ
れ、出力バッファOB1〜OB4にはタイミング信号φ
rrが供給される。さらに、マスクレジスタMRにはタ
イミング制御回路TCからタイミング信号φmwが供給
され、プリチャージ回路には上記タイミング信号φpc
が供給される。ランダム入出力回路RIOのライトアン
プWA1〜WA4は、デュアル・ポート・メモリの通常
の書き込み動作モード及びクリア動作モードにおいて、
タイミング信号φrwに従って選択的に動作状態とさ
れ、対応する入出力端子IO1〜IO4から入力バッフ
ァIB1〜IB4を介して供給される書き込みデータを
相補書き込み信号として、対応する相補共通データ線
D1〜D4に供給する。同様に、出力バッファOB1
〜OB4は、デュアル・ポート・メモリの読み出し動作
モードにおいて、タイミング信号φrrに従って選択的
に動作状態とされ、対応するリードアンプRA1〜RA
4から出力される読み出しデータを対応する入出力端子
IO1〜IO4から外部の装置に送出する。また、マス
クレジスタMRは、デュアル・ポート・メモリのクリア
動作モードにおいて、入出力端子IO1〜IO4から入
力バッファIB1〜IB4を介して供給されるマスクデ
ータをタイミング信号φmwに従って取り込み、保持す
る。プリチャージ回路は、相補共通データ線D1〜
D4の非反転信号線及び反転信号線の間に設けられるN
チャンネル型の短絡用スイッチMOSFETによって構
成される。これらのスイッチMOSFETは、デュアル
・ポート・メモリが非選択状態とされタイミング信号φ
pcがハイレベルとされるとき同時にオン状態となり、
相補共通データ線D1〜D4の両信号線を短絡し
て、相補データ線D0・D0B〜Dn・DnBと同じハ
ーフプリチャージレベルとする。ランダム入出力回路R
IOのライトアンプWA1〜WA4,リードアンプRA
1〜RA4,入力バッファIB1〜IB4及び出力バッ
ファOB1〜OB4とマスクレジスタMR及びプリチャ
ージ回路については、後で詳細に説明する。デュアル・
ポート・メモリのランダム入出力回路RIOは、さらに
ラスタ演算等の各種演算機能を持つ演算論理回路を含
む。この演算論理回路によって行なわれる演算モード
は、機能制御回路FCから供給される演算モード信号a
m0〜am15によって択一的に指定される。機能制御
回路FCは、外部端子A0〜A3を介して供給される演
算コードを取り込み保持するレジスタと、これらの演算
コードをデコードし上記演算モード信号am0〜am1
5を択一的に形成するデコーダを含む。演算コードは、
特に制限されないが、カラムアドレスストローブ信号C
ASBがロウアドレスストローブ信号RASBに先立っ
てロウレベルとされ、同時にライトイネーブル信号WE
Bがロウレベルとされる演算モード設定サイクルにおい
て、外部端子A0〜A3を介してデュアル・ポート・メ
モリに供給される。一方、この実施例のデュアル・ポー
ト・メモリのシリアル・アクセス・ポートは、メモリア
レイM−ARY1〜M−ARY4に対応して設けられる
データレジスタDR1〜DR4とデータセレクタDSL
1〜DSL4及びこれらのデータレジスタとデータセレ
クタに共通に設けられるポインタPNT,アドレスラッ
チAL,シリアル・アクセス・ポート用カラムアドレス
デコーダSCD及びシリアル入出力回路SIOによって
構成される。なお、ポインタPNT,アドレスラッチA
L及びシリアル・アクセス・ポート用カラムアドレスデ
コーダSCDは、半導体基板上におけるメモリアレイの
配置の関係で複数個設けられることもある。図2には、
メモリアレイM−ARY1とこれに対応するデータレジ
スタDR1及びデータセレクタDSL1が例示的に示さ
れている。図2において、データレジスタDR1は、メ
モリアレイM−ARY1の相補データ線D0・D0B〜
Dn・DnBに対応して設けられるn+1個のラッチを
含む。これらのラッチの入出力ノードと対応する相補デ
ータ線との間には、データ転送用のn+1対のスイッチ
MOSFETがそれぞれ設けられる。これらのスイッチ
MOSFETは、タイミング制御回路TCからのハイレ
ベルのデータ転送用タイミング信号φtrが供給される
ことによって、一斉にオン状態とされる。データレジス
タDR1を構成する各ラッチの入出力ノードは、さらに
データセレクタDSL1の対応するスイッチMOSFE
Tを介して、シリアル入出力用相補共通データ線DS
1に選択的に接続される。データセレクタDSL1は、
上述のカラムスイッチCSW1と同様にn+1対のスイ
ッチMOSFETによって構成される。データセレクタ
DSL1の各対のスイッチMOSFETは、その一方が
上記データレジスタDR1の対応するビットに結合さ
れ、その他方がシリアル入出力用相補共通データ線
S1に共通接続される。また、各対のスイッチMOSF
ETのゲートはそれぞれ共通接続され、ポインタPNT
から対応するデータレジスタ選択信号S0〜Snが供給
される。ポインタPNTは、相補データ線D0・D0B
〜Dn・DnBにそれぞれ対応して設けられる(n+
1)ビットのシフトレジスタを基本構成とする。ポイン
タPNTの最終ビットの出力信号sbは、先頭ビットの
入力端子に供給される。ポインタPNTには、タイミン
グ制御回路TCからシフトクロック用のタイミング信号
φcが供給される。ポインタPNTは、上記タイミング
信号φcに従ってループ状のシフト動作を行ない、上記
データレジスタ選択信号S0〜Snを順次形成する。こ
れらのデータレジスタ選択信号S0〜Snは、データセ
レクタDSL1の対応するスイッチMOSFETの共通
接続されたゲートに供給される。ポインタPNTの各ビ
ットは、さらに対応するスイッチMOSFETを介して
アドレスラッチALの対応するビットにそれぞれ結合さ
れる。これらのスイッチMOSFETのゲートはすべて
共通接続され、タイミング制御回路TCからタイミング
信号φpsが供給される。このタイミング信号φps
は、デュアル・ポート・メモリが読み出しデータ転送サ
イクル又は書き込みデータ転送サイクルで選択状態とさ
れ、シリアル・アクセス・ポート用カラムアドレスデコ
ーダSCDによるカラムアドレスのデコード動作が終了
しデータ転送制御信号DTB/OEBがハイレベルに戻
された時点で一時的にハイレベルとされる。ポインタP
NTのこれらのスイッチMOSFETは、タイミング信
号φpsが一時的にハイレベルとされることにより、一
斉にオン状態とされる。アドレスラッチALは、上記ポ
インタPNTの各ビットに対応して設けられる(n+
1)ビットのラッチによって構成される。これらのラッ
チの入出力ノードは、さらに対応するスイッチMOSF
ETを介して、シリアル・アクセス・ポート用カラムア
ドレスデコーダSCDの対応する出力端子にそれぞれ接
続される。これらのスイッチMOSFETのゲートはす
べて共通接続され、タイミング制御回路TCからタイミ
ング信号φasが供給される。このタイミング信号φa
sは、デュアル・ポート・メモリが読み出しデータ転送
サイクル又は書き込みデータ転送サイクルで選択状態と
され、シリアル・アクセス・ポート用カラムアドレスデ
コーダSCDによるカラムアドレスのデコード動作が終
了した時点で一時的にハイレベルとされる。アドレスラ
ッチALのこれらのスイッチMOSFETは、タイミン
グ信号φasがハイレベルとされることにより、一斉に
オン状態とされる。シリアル・アクセス・ポート用カラ
ムアドレスデコーダSCDには、カラムアドレスバッフ
ァCADBから、相補内部アドレス信号y0〜yi
が供給される。シリアル・アクセス・ポート用カラムア
ドレスデコーダSCDは、これらの相補内部アドレス信
y0〜yiをデコードし、Yアドレス信号AY1
〜AYiによって指定される1組の相補データ線に対応
する出力信号を択一的にハイレベルとする。このハイレ
ベルの出力信号は、上述のように、タイミング信号φa
sがハイレベルとされることによってアドレスラッチA
Lの対応するビットに取り込まれ、またタイミング信号
φpsがハイレベルとされることによってポインタPN
Tの対応するビットに論理”1”のシフト信号としてセ
ットされる。ポインタPNTのシフトレジスタにセット
されたシフト信号は、タイミング信号φcの立ち下がり
エッジに同期してポインタPNT内をループ状にシフト
される。つまり、デュアル・ポート・メモリのシリアル
・アクセス・ポートによるシリアル入出力動作モードに
おいては、最初に出力すべき読み出しデータのカラムア
ドレスすなわち先頭カラムアドレスがYアドレス信号A
Y0〜AYiすなわち相補内部アドレス信号y0〜
yiによって指定される。これらの相補内部アドレス信
y0〜yiはシリアル・アクセス・ポート用カラ
ムアドレスデコーダSCDによってデコードされ、タイ
ミング信号φasに従ってアドレスラッチALの先頭カ
ラムアドレスに対応するビットにハイレベルの選択信号
が入力される。この選択信号は、タイミング信号φps
に従って、さらにポインタPNTの対応するビットに入
力され、論理”1”のシフト信号とされる。記憶データ
のシリアル入出力動作が開始されると、ポインタPNT
にはシフト用のタイミング信号φcが供給される。ポイ
ンタPNTの指定されたビットにセットされた論理”
1”のシフト信号はこのタイミング信号φcの立ち下が
りエッジに同期してポインタPNT内をループ状にシフ
トされ、データレジスタ選択信号S0〜Snが順次形成
される。これにより、データセレクタDSL1のスイッ
チMOSFETが順次オン状態とされ、データレジスタ
DR1の各ビットが先頭カラムアドレスに対応するビッ
トから順にシリアル入出力用相補共通データ線DS1
に択一的に接続される。したがって、この実施例のデュ
アル・ポート・メモリは、任意のカラムアドレスからシ
リアル・アクセス・ポートのシリアル入出力動作を開始
することができる。シリアル入出力用相補共通データ線
DS1は、シリアル入出力回路SIOに結合される。
このシリアル入出力回路SIOには、メモリアレイM−
ARY2〜M−ARY4に対応して設けられるシリアル
入出力用相補共通データ線DS2〜DS4が同様に
結合される。シリアル入出力回路SIOは、シリアル入
出力用相補共通データ線DS1〜DS4及びシリア
ル入出力端子SIO1〜SIO4に対応して設けられる
4組のメインアンプとデータ入力バッファ及びデータ出
力バッファを含む。このうち、データ出力バッファは、
デュアル・ポート・メモリのシリアル出力モードにおい
て、タイミング制御回路TCから供給されるタイミング
信号φsrのハイレベルによって動作状態とされ、対応
するシリアル入出力相補共通データ線DS1〜DS
4から対応するメインアンプを介して出力される読み出
しデータを、タイミング信号φcに従って対応するシリ
アル入出力端子SIO1〜SIO4に送出する。一方、
シリアル入出力回路SIOのデータ入力バッファは、デ
ュアル・ポート・メモリのシリアル入力モードにおい
て、タイミング制御回路TCから供給されるタイミング
信号φswのハイレベルによって動作状態とされ、対応
するシリアル入出力端子SIO1〜SIO4を介して外
部の装置から供給される書き込みデータを相補書き込み
信号とし、タイミング信号φcに従って、対応するシリ
アル入出力用相補共通データ線DS1〜DS4に伝
達する。タイミング制御回路TCは、外部から制御信号
として供給されるロウアドレスストローブ信号RAS
B,カラムアドレスストローブCASB,ライトイネー
ブルWEB,データ転送制御信号DTB/OEB及びシ
リアル出力制御信号SOEBをもとに上記各種のタイミ
ング信号及び内部制御信号を形成し、各回路に供給す
る。また、タイミング制御回路TCは、外部から供給さ
れるシリアルクロック信号SCをもとにタイミング信号
φcを形成し、ポインタPNT及びシリアル入出力回路
SIOに供給する。図1には、図2のデュアル・ポート
・メモリのランダム入出力回路RIOとその周辺回路の
一実施例の回路図が示されている。同図において、チャ
ンネル(バックゲート)部に矢印が付加されるMOSF
ETはPチャンネル型であり、矢印の付加されないNチ
ャンネルMOSFETと区別される。同図では、ランダ
ム入出力回路RIOの演算論理回路等この発明と直接関
係のない回路ブロックは省略されている。図1におい
て、メモリアレイM−ARY1の各メモリセルは、情報
蓄積用キャパシタCs及びアドレス選択用MOSFET
Qmによってそれぞれ構成される。メモリアレイM−A
RY1の同一の行に配置されるn+1個のメモリセルの
アドレス選択用MOSFETQmのゲートは、対応する
ワード線W0〜Wmにそれぞれ共通接続される。これら
のワード線W0〜Wmは、さらにロウアドレスデコーダ
RDに結合され、相補内部アドレス信号x0〜xi
に従って択一的にハイレベルの選択状態とされる。一
方、メモリアレイM−ARY1の同一の列に配置される
m+1個のメモリセルのアドレス選択用MOSFETQ
mのドレインは、対応する相補データ線D0・D0B〜
Dn・DnBの非反転信号線又は反転信号線に所定の規
則性をもって交互に結合される。これらの相補データ線
D0・D0B〜Dn・DnBは、その一方において、セ
ンスアンプSA1の対応するプリチャージ用MOSFE
TQ3〜Q4を経て、対応する単位増幅回路USA1〜
USA2に結合される。プリチャージ用MOSFETQ
3〜Q4のゲートはすべて共通接続され、タイミング制
御回路TCからタイミング制御信号φpcが供給され
る。プリチャージ用MOSFETQ3〜Q4は、デュア
ル・ポート・メモリが非選択状態とされタイミング信号
φpcがハイレベルとされることによって一斉にオン状
態となり、対応する相補データ線の非反転信号線及び反
転信号線を短絡して両信号線をハープリチャージレベル
とする。センスアンプSA1は単位増幅回路USA1〜
USA2は、その入力端子と出力端子がそれぞれ交差接
続される2組のCMOSインバータ回路によって構成さ
れる。これらのCMOSインバータ回路には、Pチャン
ネルMOSFETQ1及びコモンソース線PSを介して
回路の電源電圧Vccが供給される。また、これらのC
MOSインバータ回路には、NチャンネルMOSFET
Q2及びコモンソース線NSを介して回路の接地電位が
供給される。MOSFETQ2のゲートにはタイミング
制御回路TCからタイミング信号φpaが供給され、M
OSFETQ1のゲートには上記タイミング信号φpa
のインバータ回路N1による反転信号が供給される。こ
れにより、センスアンプSA1の単位増幅回路USA1
〜USA2は、タイミング信号φpaがハイレベルとさ
れることによって一斉に動作状態とされる。この動作状
態において、センスアンプSA1の各単位増幅回路US
A1〜USA2は、選択されたワード線W0〜Wmに結
合されるn+1個のメモリセルから対応する相補データ
線D0・D0B〜Dn・DnBを介して出力される微小
読み出し信号を増幅し、ハイレベル/ロウレベルの2値
読み出し信号とする。相補データ線D0・D0B〜Dn
・DnBは、その他方において、カラムスイッチCSW
1の対応するスイッチMOSFETQ5・Q6〜Q7・
Q8を介して、相補共通データ線CD1・CD1Bに選
択的に接続される。カラムスイッチCSW1の各対のス
イッチMOSFETの共通接続されたゲートには、ラン
ダム・アクセス・ポート用カラムアドレスデコーダRC
Dから対応するデータ線選択信号Y0〜Ynがそれぞれ
供給される。特に制限されないが、ランダム・アクセス
・ポート用カラムアドレスデコーダRCDは、図1に例
示的に示されるように、n+1個のナンドゲートNAG
1〜NAG2及びNAG3〜NAG4を含む。ナンドゲ
ートNAG1〜NAG2は、特に制限されないが、i+
2個の入力端子を持つ。このうち、第1〜第i+1番目
の入力端子には、対応する相補データ線のカラムアドレ
スに応じて、相補内部アドレス信号y0〜yiが所
定の組合せをもって供給される。また、第i+2番目の
入力端子には、タイミング制御回路TCからタイミング
信号φyrが共通に供給される。これにより、各ナンド
ゲート回路NAG1〜NAG2の出力信号は通常ハイレ
ベルとされ、タイミング信号φyrがハイレベルとされ
相補内部アドレス信号y0〜yiが対応する組合せ
とされるとき択一的にロウレベルとされる。ナンドゲー
トNAG1〜NAG2の出力信号は、ナンドゲートNA
G3〜NAG4の一方の入力端子に供給される。これら
のナンドゲートNAG3〜NAG4の他方の入力端子に
は、タイミング制御回路TCから供給されるタイミング
信号φadのインバータ回路N3による反転信号が入力
される。ナンドゲートNAG3〜NAG4の出力信号
は、上記データ線選択信号Y0〜Ynとして、カラムス
イッチCSW1の対応するスイッチMOSFETのゲー
トに供給される。前述のように、タイミング信号φad
は、デュアル・ポート・メモリがクリア動作モードとさ
れるとき、ワード線の選択動作に先立って一時的にハイ
レベルとされる。したがって、ナンドゲート回路NAG
3〜NAG4の出力信号すなわちデータ線選択信号Y0
〜Ynは、対応するナンドゲート回路NAG1〜NAG
2の出力信号がロウレベルとされるとき択一的にハイレ
ベルとされ、またタイミング信号φadがハイレベルと
されるとき一斉にハイレベルとされる。つまり、データ
線選択信号Y0〜Ynは、デュアル・ポート・メモリが
通常の動作モードとされるとき、タイミング信号φyr
がハイレベルとされかつYアドレス信号AY0〜AYi
が対応する組合せとされることによって択一的に選択状
態とされる。また、デュアル・ポート・メモリがクリア
動作モードとされるとき、ワード線の選択動作に先立っ
てタイミング信号φadがハイレベルとされることによ
って一斉に選択状態とされる。データ線選択信号Y0〜
Ynがハイレベルの選択状態とされることで、カラムス
イッチCSW1の対応するスイッチMOSFETQ5・
Q6〜Q7・Q8はオン状態とされ、対応する相補デー
タ線と相補共通データ線CD1・CD1Bを選択的に接
続する。相補共通データ線CD1・CD1Bは、特に制
限されないが、ランダム入出力回路RIOの対応するプ
リチャージ用MOSFETQ9を経て、対応するライト
アンプWA1の出力端子及びリードアンプRA1の入力
端子に結合される。同様にメモリアレイM−ARY2〜
M−ARY4に対応して設けられる相補共通データ線C
D2・CD2B〜CD4・CD4Bは、ランダム入出力
回路RIOの対応するプリチャージ用MOSFETQ1
0〜Q12を経て、対応するライトアンプWA2〜WA
4の出力端子及びリードアンプRA2〜RA4の入力端
子にそれぞれ結合される。プリチャージ用MOSFET
Q9〜Q12のゲートは共通接続され、タイミング制御
回路TCから上記タイミング信号φpcが供給される。
これにより、プリチャージMOSFETQ9〜Q12
は、デュアル・ポート・メモリが非選択状態とされ、タ
イミング信号φpcがハイレベルとされることによって
一斉にオン状態となり、対応する相補共通データ線CD
1・CD1B〜CD4・CD4Bの非反転信号線及び反
転信号線を短絡して所定のハーフプリチャージレベルと
する。つまり、この実施例のデュアル・ポート・メモリ
では、相補データ線D0・D0B〜Dn・DnBと相補
共通データ線CD1・CD1B〜CD4・CD4Bのプ
リチャージレベルは、ともに電源電圧Vccの約1/2
のハーフプリチャージレベルとされる。このため、後述
するように、デュアル・ポート・メモリがクリア動作モ
ードとされライトアンプWA1〜WA4がマスクデータ
に従ってマスカブルな書き込み動作を行なうとき、マス
クされたビットに対応するメモリアレイの相補データ線
D0・D0B〜Dn・DnBのレベルが対応する相補共
通データ線に接続されることによって変動することを防
止している。ランダム入出力回路RIOのライトアンプ
WA1〜WA4の入力端子は、対応する入力バッファI
B1〜IB4の出力端子にそれぞれ結合される。これら
の入力バッファIB1〜IB4の入力端子は、さらに対
応する入出力端子IO1〜IO4に結合される。入力バ
ッファIB1〜IB4は対応する入出力端子IO1〜I
O4を介して外部から供給される書き込みデータ等を相
補信号として、対応するライトアンプWA1〜WA4に
伝達する。入力バッファIB1〜IB4の非反転出力信
号は、さらにマスクレジスタMRの対応するビットの入
力端子に供給される。このマスクレジスタMRには、タ
イミング制御回路TCからタイミング信号φmwが供給
される。この実施例のデュアル・ポート・メモリは、後
述するように、ロウアドレスストローブ信号RASBが
ハイレベルからロウレベルに変化されることによって起
動される。このロウアドレスストローブRASBの立ち
下がり変化に先立ってライトイネーブル信号WEB及び
データ転送制御信号DTB/OEBがロウレベルとされ
るとき、デュアル・ポート・メモリはクリア動作モード
とされる。このクリア動作モードでは、特に制限されな
いが、ロウアドレスストローブ信号RASBの立ち下が
りエッジに同期してワード線を指定するXアドレス信号
AX0〜AXiが外部端子A0〜Aiに供給され、同時
にマスクレジスタMRに取り込むべきマスクデータが入
出力端子IO1〜IO4を介して供給される。また、カ
ラムアドレスストローブ信号CASBの立ち下がりエッ
ジに同期して書き込みデータが入出力端子IO1〜IO
4に供給される。上記タイミング信号φmwは、デュア
ル・ポート・メモリのクリア動作モードにおいてロウア
ドレスストローブ信号RASBの立ち下がりエッジを検
出した時点で一時的にハイレベルとされる。タイミング
信号φmwが一時的にハイレベルとされることで、マス
クレジスタMRは、入出力端子IO1〜IO4から対応
する入力バッファIB1〜IB4を介して供給される4
ビットのマスクデータを取り込み、保持する。特に制限
されないが、これらのマスクデータは、対応するビット
の書き込み動作をマスクせず実行するときロウレベルと
され、対応するビットの書き込み動作をマスクするとき
選択的にハイレベルとされる。マスクレジスタMRの各
ビットの出力信号は、対応するノアゲート回路NOG1
〜NOG4の一方の入力端子に供給される。これらのノ
アゲート回路NOG1〜NOG4の他方の入力端子に
は、タイミング制御回路TCから供給されるタイミング
信号φrwのインバータ回路N2による反転信号が入力
される。これにより、ノアゲート回路NOG1〜NOG
4の出力信号は、対応する二つの入力信号がともにロウ
レベルとされるとき、すなわちタイミング信号φrwが
ハイレベルとされかつマスクレジスタMRの対応する非
反転出力信号がロウレベルとされるとき選択的にハイレ
ベルとされる。つまり、ライトアンプWA1〜WA4を
動作状態とするためのタイミング信号φrwは、マスク
レジスタMRの対応するビットに保持されるマスクデー
タがロウレベルとされるときすなわち対応するビットの
書き込み動作がマスクされないときに、選択的に対応す
るライトアンプWA1〜WA4に伝達される。ノアゲー
ト回路NOG1〜NOG4の出力信号は、対応するライ
トアンプWA1〜WA4の動作制御端子にそれぞれ供給
される。ライトアンプWA1〜WA4のレベル制御端子
には、タイミング制御回路TCから上述のタイミング信
号φadが供給される。ライトアンプWA1〜WA4
は、対応するノアゲート回路NOG1〜NOG4を介し
て供給されるタイミング信号φrwに従って選択的に動
作状態とされる。この動作状態において、ライトアンプ
WA1〜WA4は、対応する入出力端子IO1〜IO4
から対応する入力バッファIB1〜IB4を介して供給
される書き込みデータに従った相補書き込み信号を、対
応する相補共通データCD1・CD1B〜CD4・CD
4Bを介して、選択されたメモリセルに供給する。この
とき、これらのライトアンプから出力される相補書き込
み信号のレベルは、レベル制御信号として供給されるタ
イミング信号φadに従って制御される。すなわち、タ
イミング信号φadがロウレベルとされる通常の書き込
み動作モードにおいて、ライトアンプWA1〜WA4か
ら出力される相補書き込み信号は、電源電圧Vccのよ
うなハイレベルと回路の接地電位のようなロウレベルと
の間をフルスィングされる。また、タイミング信号φa
dがハイレベルとされるクリア動作モードの場合、ライ
トアンプWA1〜WA4から出力される相補書き込み信
号のレベルは、メモリセルから出力される読み出し信号
と同等以上の微小レベルとされる。つまり、前述のよう
に、メモリアレイM−ARY1のメモリセルの入出力ノ
ードは、対応する相補データ線D0・D0B〜Dn・D
nBの非反転信号線又は反転信号線に所定の規則性をも
って交互に結合される。各メモリセルの記憶データは、
その情報蓄積用キャパシタCsに蓄積される電荷の有無
に従って、論理”0”又は論理”1”とされる。すなわ
ち、例えばその入出力ノードが相補データ線の非反転信
号線に結合されるメモリセルの場合、対応するワード線
がハイレベルの選択状態とされることでアドレス選択用
MOSFETQmがオン状態とされる。このとき、対応
する相補データ線の非反転信号線に論理”0”すなわち
ロウレベルの書き込み信号が供給されると、情報蓄積用
キャパシタCsの電荷は放電される。また、対応する相
補データ線の非反転信号線に論理”1”すなわちハイレ
ベルの書き込み信号が供給されると、情報蓄積用キャパ
シタCsには電荷が注入され、そのアドレス選択用MO
SFETQm側の電極の電位はほぼ電源電圧Vccとな
る。読み出し動作モードにおいてこのメモリセルが選択
されると、対応する相補データ線の非反転信号線には情
報蓄積用キャパシタCsの蓄積電荷に応じた例えば約2
00mVの微小読み出し信号が出力され、そのレベルは
プリチャージレベルより約200mVと高いレベルとな
る。このとき、対応する相補データ線の反転信号線は、
プリチャージレベルのままとされる。相補データ線のレ
ベル差は、センスアンプSA1の対応する単位増幅回路
によって増幅され、ハイレベル又はロウレベルの2値読
み出し信号とされる。デュアル・ポート・メモリが通常
の書き込み動作モードとされるとき、ライトアンプWA
1〜WA4は、ワード線の選択動作が終了し、選択され
たワード線に結合されるn+1個のメモリセルの読み出
し信号が対応するセンスアンプによって確立された時点
で動作状態とされる。したがって、選択されたメモリセ
ルの記憶データを書き換えるためには、確立された読み
出し信号を反転しうるだけのレベルの書き込み信号を必
要とする。このため、通常の書き込み動作モードにおい
てライトアンプWA1〜WA4から出力される相補書き
込み信号は、ハイレベル及びロウレベルの間をフルスィ
ングされる。一方、デュアル・ポート・メモリがクリア
動作モードとされるとき、ライトアンプWA1〜WA4
はワード線の選択動作に先立って一時的に動作状態とさ
れ、このときライトアンプWA1〜WA4から出力され
る書き込み信号はハーフプリチャージレベルを中心とす
る相補信号とされ、その正及び負の信号振幅はそれぞれ
例えばメモリセルの読み出し信号と同じ約200mVの
微小レベルとされる。書き込み動作が終了しさらにワー
ド線の選択動作が終了してメモリセルが選択状態とされ
ることによって、それまでメモリセルに保持されている
記憶データに従った微小読み出し信号が出力されると、
対応する相補データ線の非反転信号線のレベルが変化さ
れる。すなわち、それまでメモリセルに保持されていた
記憶データが論理”0”であり、さらに新しい書き込み
データが論理”0”である場合、非反転信号線のレベル
にはメモリセルの読み出し信号のレベルが重畳され、ハ
ーフプリチャージレベルが例えば約400mV低下した
レベルとなる。また、反転信号線のレベルは、読み出し
信号に影響されることなく、ハーフプリチャージレベル
から例えば約200mV上昇したレベルとなる。このと
き、新しい書き込みデータが論理”1”である場合、非
反転信号線のレベルはメモリセルの読み出し信号によっ
て相殺され、ハーフプリチャージレベルに戻される。ま
た、反転信号線のレベルは、同様に読み出し信号に影響
されることなく、ハーフプリチャージレベルから例えば
約200mV低下したレベルとなる。一方、それまでメ
モリセルに論理”1”の記憶データが保持され、これに
新しく論理”0”の記憶データの書き込み動作が行なわ
れる場合、非反転信号線のレベルはメモリセルの読み出
し信号によって相殺されてハーフプリチャージレベルに
戻される。また、反転信号線のレベルは、読み出し信号
に影響されることなく、ハーフプリチャージレベルから
例えば約200mV上昇したレベルとなる。このとき、
新しい書き込みデータが論理”1”である場合、非反転
信号線のレベルにはメモリセルの読み出し信号が重畳さ
れ、ハーフプリチャージレベルから例えば400mV上
昇したレベルとなる。また、反転信号線のレベルは、同
様に読み出し信号の影響を受けることなく、ハーフプリ
チャージレベルから例えば約200mV低下したレベル
となる。つまり、デュアル・ポート・メモリのクリア動
作モードでは、ライトアンプWA1〜WA4から出力さ
れる相補書き込み信号がメモリセルから出力される読み
出し信号と同じ程度の微小レベルとされるにもかかわら
ず、相補データ線には書き込み終了後メモリセルから出
力される読み出し信号と同程度以上のレベル差が残され
る。この相補データ線のレベル差は、対応するセンスア
ンプによって拡大されハイレベル又はロウレベルの2値
信号とされる。これにより、選択されたメモリセルの情
報蓄積用キャパシタCsには、フルスィング書き込み信
号による書き込み動作と同等の蓄積電荷が注入される。
図3には、図2のデュアル・ポート・メモリのクリア動
作モードの一実施例のタイミング図が示されている。同
図の実施例において、入出力端子IO1及びIO2に対
応するビットのクリア動作がマスクされることなく行な
われ、入出力端子IO3及びIO4に対応するビットの
クリア動作がマスクされる。また、選択されたメモリセ
ルは対応する相補データ線の非反転信号線に結合されて
おり、そのメモリセルがそれまでに論理”0”の記憶デ
ータを保持している場合を実線でで、また論理”1”の
記憶データを保持している場合を点線でそれぞれ示して
いる。クリア動作モードにおいて書き込まれる書き込み
データd1及びd2は、ともに論理”1”とされる。書
き込みデータ及び保持記憶データの他の組合せについて
は、この実施例により推察されたい。以下図3により、
この実施例のデュアル・ポート・メモリのクリア動作モ
ードの概要を説明する。図3において、デュアル・ポー
ト・メモリは、ロウアドレスストローブ信号RASBが
ハイレベルからロウレベルに変化されることによって起
動される。このロウアドレスストローブ信号RASBの
立ち下がり変化に先立って、ライトイネーブル信号WE
B及びデータ転送制御信号DTB/OEBがロウレベル
とされる。これにより、デュアル・ポート・メモリは、
このメモリサイクルがクリア動作モードであることを判
定する。ロウアドレスストローブ信号RASBの立ち下
がり変化に先立って、外部端子A0〜Aiには選択する
ワード線のロウアドレスraが供給される。また、入出
力端子IO1及びIO2には論理”0”すなわちロウレ
ベルのマスクデータが供給され、入出力端子IO3及び
IO4には論理”1”すなわちハイレベルのマスクデー
タが供給される。デュアル・ポート・メモリでは、ロウ
アドレスストローブ信号RASBがロウレベルとされる
ことで、タイミング信号φpcがロウレベルとされ、同
時にタイミング信号φar及びφmwが一時的にハイレ
ベルとされる。タイミング信号φpcがロウレベルとさ
れることで、相補データ線D0・D0B〜Dn・DnB
及び相補共通データ線CD1・CD1B〜CD4・CD
4Bのプリチャージ動作が停止される。また、タイミン
グ信号φarが一時的にハイレベルとされることで、ロ
ウアドレスraがロウアドレスバッファRADBに取り
込まれ、タイミング信号φmwが一時的にハイレベルと
されることで、4ビットのマスクデータがランダム入出
力回路RIOのマスクレジスタMRに取り込まれる。次
に、所定時間経過後にデータ転送制御信号DTB/OE
Bがハイレベルに戻され、カラムアドレスストローブ信
号CASBがロウレベルとされる。このカラムアドレス
ストローブ信号CASBの立ち下がり変化に先立って、
入出力端子IO1及びIO2はともに論理”1”の書き
込みデータd1及びd2が供給される。このとき、入出
力端子IO3及びIO4は、ドント・ケアとされる。書
き込みデータd1及びd2は、ランダム入出力回路RI
Oの入力バッファIB1及びIB2によって相補信号と
され、さらに対応するライトアンプWA1及びWA2に
供給される。デュアル・ポート・メモリでは、カラムア
ドレスストローブCASBがロウレベルとされることに
よってタイミング信号φadが一時的にハイレベルとさ
れ、このタイミング信号φadに包含されるようにタイ
ミング信号φrwが一時的にハイレベルとされる。ま
た、タイミング信号φad及びφrwがともにロウレベ
ルに戻された時点でタイミング信号φxがハイレベルと
され、やや遅れてタイミング信号φpaがハイレベルと
される。タイミング信号φadが一時的にハイレベルと
されることで、ランダム・アクセス・ポート用カラムア
ドレスデコーダRCDが動作状態とされ、すべてのデー
タ線選択信号Y0〜Ynがタイミング信号φadに同期
して一時的にハイレベルの選択状態とされる。これによ
り、カラムスイッチCSW1〜CSW4のすべてのスイ
ッチMOSFETQ5・Q6〜Q7・Q8がオン状態と
され、各メモリアレイのすべての相補データ線D0・D
0B〜Dn・DnBが対応する相補共通データCD1・
CD1B〜CD4・CD4Bを介してランダム入出力回
路RIOの対応するライトアンプWA1〜WA4に接続
される。タイミング信号φadにやや遅れて一時的にハ
イレベルとされるタイミング信号φrwは、マスクレジ
スタMRに取り込まれたマスクデータに従ってライトア
ンプWA1及びWA2に選択的に伝達される。これによ
り、ライトアンプWA1及びWA2が動作状態とされ、
相補共通データ線CD1・CD1B及びCD2・CD2
Bには書き込みデータd1及びd2に従った論理”1”
の相補書き込み信号が供給される。このとき、ライトア
ンプWA1及びWA2には同時にハイレベルのタイミン
グ信号φadが供給されるため、ライトアンプWA1及
びWA2から出力される相補書き込み信号はメモリセル
の読み出し信号と同程度の微小レベルとされる。すなわ
ち、非反転信号線CD1及びCD2のレベルはハーフプ
リチャージレベルより例えば約200mV高いレベルと
され、反転信号線CD1B及びCD2Bのレベルはハー
フプリチャージレベルより例えば約200mV低いレベ
ルとされる。ライトアンプWA3及びWA4は、対応す
るマスクデータが論理”0”のロウレベルとされること
から、動作状態とされない。ライトアンプWA1及びW
A2から微小レベルの相補書き込み信号が供給されるこ
とによって、メモリアレイM−ARY1及びM−ARY
2のすべての相補データ線D0・D0B〜Dn・DnB
のレベルは、それぞれ対応する相補共通データ線CD1
・CD1B及びCD2・CD2Bを介して供給される相
補書き込み信号のレベルとされる。これにより、メモリ
アレイM−ARY1及びM−ARY2のすべての相補デ
ータ線の非反転信号線のレベルは、ハーフプリチャージ
レベルより例えば約200mV高いレベルとされ、反転
信号線のレベルはハーフプリチャージレベルより例えば
約200mV低いレベルとされる。このとき、マスクさ
れたビットに対応する相補共通データ線CD3・CD3
B及びCD4・CD4BとメモリアレイM−ARY3及
びメモリアレイM−ARY4のすべての相補データ線D
0・D0B〜Dn・DnBのレベルは、ハーフプリチャ
ージレベルのままとされる。タイミング信号φad及び
φrwがともにロウレベルに戻され代わってタイミング
信号φxがハイレベルとされることで、ロウアドレスデ
コーダRDによるワード線選択動作が開始され、メモリ
アレイM−ARY1〜M−ARY4のロウアドレスra
に対応する1本のワード線がそれぞれ択一的にハイレベ
ルの選択状態とされる。これにより、各メモリアレイの
相補データ線D0・D0B〜Dn・DnBには、このワ
ード線に結合されるn+1個のメモリセルからそれまで
の保持記憶データに従った例えば約200mVの信号振
幅を持つ微小読み出し信号がそれぞれ出力される。この
とき、図3に実線で示されるように、相補データ線の非
反転信号線に結合されるメモリセルから論理”0”の読
み出し信号が出力される場合、相補データ線の非反転信
号線のレベルは相殺され、ほぼハーフプリチャージレベ
ルVcc/2に戻される。これに対して、相補データ線
の対応する反転信号線のレベルは、読み出し信号に影響
されることなくハーフプリチャージレベルよりも例えば
約200mV低いレベルのままとされる。一方、このと
き、図3に点線で示されるように、相補データ線の非反
転信号線に結合されるメモリセルから論理”1”の読み
出し信号が出力される場合、相補データ線の非反転信号
線のレベルには読み出し信号のレベルが重畳され、ハー
フプリチャージレベルよりも約400mV高いレベルと
される。相補データ線の対応する反転信号線のレベル
は、同様に読み出し信号に影響されることなくハーフプ
リチャージレベルよりも約200mV低いレベルのまま
とされる。つまり、ワード線の選択動作が終了した後に
おいて、各相補データ線の非反転信号線及び反転信号線
には、対応する書き込みデータに応じたレベル差が残さ
れる。このレベル差は、例えばその最大値が約600m
Vとされ、その最小値が約200mVとされる。タイミ
ング信号φxにやや遅れてタイミング信号φpaがハイ
レベルとされると、センスアンプSA1〜SA4のすべ
ての単位増幅回路が一斉に動作状態とされる。これによ
り、ワード線選択動作にともなって各メモリアレイの各
相補データ線に生じたレベル差は急速に拡大され、ハイ
レベル又はロウレベルの2値信号とされる。相補データ
線の非反転信号線及び反転信号線のレベル差がフルスィ
ングの振幅に拡大されることで、メモリアレイM−AR
Y1及びM−ARY2の選択されたn+1個のメモリセ
ルの記憶データは、新しい書き込みデータd1及びd2
に従って一斉に書き換えられる。ところで、クリア動作
がマスクされるメモリアレイM−ARY3及びM−AR
Y4の各相補データ線では、各メモリセルから出力され
る微小読み出し信号に従ってレベル差が生じる。これら
のレベル差は、対応するセンスアンプSA3及びSA4
の各単位増幅回路によって急速に拡大されるため、各メ
モリセルの保持記憶データはリフレッシュされる。以上
のように、この実施例のデュアル・ポート・メモリは、
メモリセルの記憶データをワード線単位で一斉に書き換
えるクリア機能を持つ。このクリア動作モードにおい
て、各メモリアレイの相補データ線D0・D0B〜Dn
・DnBはワード線の選択動作に先立って一時的に全選
択状態とされ、またライトアンプWA1〜WA4から出
力される相補書き込み信号のレベルはメモリセルから出
力される読み出し信号と同等以上の微小レベルとされ
る。ライトアンプWA1〜WA4は、予め供給されるマ
スクデータに従って選択的に動作状態とされるため、所
望のカラー表示に従ったマスカブルなクリア処理を行な
うことができる。また、このとき、マスクされたメモリ
アレイの相補データ線のレベル変動を防止するため、各
相補データ線及び相補共通データ線のプリチャージレベ
ルはともに電源電圧Vcc/2のようなハーフプリチャ
ージレベルとされる。これにより、この実施例のデュア
ル・ポート・メモリでは例えば画像用フレームバッファ
メモリの機能に即した高速かつ安定なクリア機能を実現
できるものである。言うまでもなく、これらの機能はク
リア以外の一斉書き込み動作にも利用することができ
る。以上の本実施例に示されるように、この発明をデュ
アル・ポート・メモリ等の半導体記憶装置に適用した場
合、次のような効果が得られる。すなわち、 (1)クリア動作モードを、データ線を全選択状態とし
てワード線単位で実行し、このときライトアンプをデー
タ線が全選択状態とされてからワード線の選択状態が開
始されるまでの間に一時的に動作状態とすることで、デ
ュアル・ポート・メモリ等の半導体記憶装置のクリア動
作モードを高速化できるとともに、書き込み信号のレベ
ルを任意に設定できるという効果が得られる。 (2)上記クリア動作モードにおいて、ライトアンプか
ら出力される相補書き込み信号のレベルをメモリセルの
読み出し信号と同等以上の微小レベルとすることで、デ
ュアル・ポート・メモリ等の半導体記憶装置のクリア動
作モードにおける書き込み電流を大幅に削減し、その低
消費電力化を図ることができるという効果が得られる。 (3)上記クリア動作モードにおいて、複数の入力端子
に対応して設けられる複数のライトアンプを予め供給さ
れるマスクデータに従って選択的に動作状態とすること
で、例えばカラーファクタに対応してマスカブルなクリ
ア動作を実行することができるという効果が得られる。 (4)上記クリア動作モードをデュアル・ポート・メモ
リのランダム・アクセス・ポートを介して行なうこと
で、デュアル・ポート・メモリのシリアル・アクセス・
ポートによるシリアル入出力動作と並行してすなわち例
えば画像表示を行ないつつメモリセルのクリア動作すな
わち例えば表示画像の背景色の変更等を同時に行なうこ
とができるという効果が得られる。 (5)上記クリア動作モードにおいて、各メモリアレイ
のデータ線と共通データ線のプリチャージレベルを同一
のレベルとすることで、マスクされるビットに対応する
メモリアレイのデータ線のレベル変動を防止し、安定し
たクリア動作モードを実現できるという効果が得られ
る。 (6)上記(1)項〜(5)項により、画像用フレーム
バッファメモリ等に適合し、高速かつ安定なクリア機能
を有するデュアル・ポート・メモリ等の半導体記憶装置
を実現できるという効果が得られる。 以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更で
あることはいうまでもない。例えば、この実施例のデュ
アル・ポート・メモリでは、ライトイネーブル信号WE
B及びデータ転送制御信号DTB/OEBがロウレベル
とされた後ロウアドレスストローブ信号RASBがロウ
レベルとされることでクリア動作モードを識別している
が、例えばクリア動作モードを指定するための特別の制
御信号を設けても良いし、制御信号を任意の組合せとす
ることができる。また、クリア動作モードにおいて各ラ
イトアンプから出力される相補書き込み信号のレベル
は、メモリセルの読み出し信号のレベルと同じである必
要はなく、メモリセルの読み出し信号を相殺しかつ必要
なレベル差を残せるような任意のレベルであってよい。
この実施例では、マスクデータに従ってライトアンプW
A1〜WA4を選択的に動作状態としているが、例えば
図1のランダム・アクセス・ポート用カラムアドレスデ
コーダRCDのナンドゲート回路NAG3〜NAG4を
メモリアレイごとに設け、これらのナンドゲート回路の
他方の入力端子にタイミング信号φadをマスクデータ
に従って選択的に供給することで、各メモリアレイの相
補データ線をマスクデータに従って選択的に全選択状態
にすることも良い。また、これらのマスクデータは、マ
スクデータを供給するための独立したメモリサイクルに
よってデュアル・ポート・メモリに供給されるものであ
ってもよいし、入出力端子IO1〜IO4以外の外部端
子から供給されるものであってもよい。さらに、入出力
端子、共通データ線、ライトアンプ及びメモリアレイ等
は8組以上設けられるものであっても良いし、図1に示
されるランダム入出力回路RIO及びその周辺回路の具
体的な回路構成や図2に示されるデュアル・ポート・メ
モリのブロック構成及び図3に示される制御信号等の組
合せなど、種々の実施形態を採りうる。以上の説明では
主として本発明者によってなされた発明をその背景とな
った利用分野であるデュアル・ポート・メモリに適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
なく、例えば通常のダイナミック型RAM等の各種半導
体記憶装置にも適用できる。本発明は、少なくとも各デ
ータ線に対応してセンスアンプが設けられる半導体記憶
装置及びこのような半導体記憶装置を内蔵するディジタ
ル装置に広く適用できる。 【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
のとおりである。すなわち、クリア動作モードを、メモ
リアレイのデータ線を全選択状態としてワード線単位で
実行し、このときライトアンプをデータ線が全選択状態
とされてからワード線の選択動作が開始されるまでの間
に一時的に動作状態とするとともに、ライトアンプから
出力される書き込み信号を相補信号としそのレベルをメ
モリセルの読み出し信号と同等以上の微小レベルとする
ことで、デュアル・ポート・メモリ等の半導体記憶装置
のクリア動作モードを高速化しかつ低消費電力化するこ
とができるものである。
【図面の簡単な説明】 【図1】この発明が適用されたデュアル・ポート・メモ
リのランダム入出力回路及びその周辺回路の一実施例を
示す回路図。 【図2】図1のランダム入出力回路を含むデュアル・ポ
ート・メモリの一実施例を示すブロック図。 【図3】図2のデュアル・ポート・メモリのクリア動作
モードの一実施例を示すタイミング図。 【符号の説明】 RIO・・・ランダム入出力回路、M−ARY1〜M−A
RY4・・・メモリアレイ、SA1〜SA4・・・センスアン
プ、CSW1〜CSW4・・・カラムスイッチ、RCD・・・
ランダム・アクセス・ポート用カラムアドレスデコー
ダ、RD・・・ロウアドレスデコーダ、WA1〜WA4・・・
ライトアンプ、RA1〜RA4・・・リードアンプ、IB
1〜IB4・・・入力バッファ、OB1〜OB4・・・出力バ
ッファ、MR・・・マスクレジスタ、USA1〜USA2・
・・センスアンプ単位増幅回路、Cs・・・情報蓄積用キャ
パシタ、Qm・・・アドレス選択用MOSFET、Q1・・・
PチャンネルMOSFET,Q2〜Q12・・・Nチャン
ネルMOSFET,N1〜N3・・・インバータ回路、N
AG1〜NAG4・・・ナンドゲート回路、NOG1〜N
OG4・・・ノアゲート回路、DR1〜DR4・・・データレ
ジスタ、DSL1〜DSL4・・・データセレクタ、PN
T・・・ポインタ、AL・・・アドレスラッチ、SCD・・・シ
リアル・アクセス・ポート用カラムアドレスデコーダ、
SIO・・・シリアル入出力回路、FC・・・機能制御回路、
CADB・・・カラムアドレスバッファ、RADB・・・ロウ
アドレスバッファ、AMX・・・アドレスマルチプレク
サ、REFC・・・リフレッシュアドレスカウンタ、TC・
・・タイミング制御回路。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.複数のデータ線対と、複数のワード線と、各複数の
    ワード線と複数のデータ線対の交点に設けられた複数の
    ダイナミック型のメモリセルと、 上記各データ線対の電位差を増幅し、論理ハイレベルま
    たは論理ロウレベルを得るための複数のセンスアンプ
    と、 各メモリアレイに対応して設けられる複数の共通データ
    線対と、 上記各メモリアレイと対応して設けられるとともに上記
    共通データ線対と上記データ線対との間を選択的に結合
    するための複数のスイッチ手段と、 各共通データ線対に対応して設けられる複数のライトア
    ンプと、 上記複数のライトアンプのいずれかを選択的に動作させ
    るための制御手段とを含み、 上記制御手段によって動作状態に選択されたライトアン
    プにより外部から入力された書き込み信号を、該ライト
    アンプに対応する共通データ線対とオン状態の上記スイ
    ッチ手段とを介して上記データ線対に供給せしめ、その
    後動作状態とされる上記センスアンプにより上記書き込
    み信号を増幅せしめることによって書き込み動作が行わ
    れるようにされてなり、上記センスアンプは、上記書き込み動作において上記デ
    ータ線対に上記論理ハイレベルと上記論理ロウレベルの
    振幅より小さい信号振幅にされた書き込み信号が供給さ
    れたタイミングで信号増幅を開始するようにその動作が
    制御されるものである ことを特徴とする半導体記憶装
    置。 2.上記半導体記憶装置は、上記メモリセルが非選択状
    態である場合において、上記複数のデータ線対と上記共
    通データ線対とはプリチャージ回路によってほぼ同一の
    電位レベルに設定されることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の半導体記憶装置。 3.上記同一の電位レベルは、上記論理ハイレベルと上
    記論理ロウレベルとの略中間の電位レベルであることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体記憶装
    置。 4.上記スイッチ手段の動作は、上記ワード線の選択動
    作に先立って行われるものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 5.上記ワード線が選択状態にされた後に上記センスア
    ンプを動作せしめることを特徴とする特許請求の範囲第
    4項記載の半導体記憶装置。 6.上記制御手段により非動作状態にされたライトアン
    プに対応するメモリアレイにおいて選択されたワード線
    に結合されるダイナミック型メモリセルの記憶情報がリ
    フレッシュされることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体記憶装置。 7.上記制御手段により動作状態にされたライトアンプ
    に対応するメモリアレイ内のワード線と、非動作状態に
    されたライトアンプに対応するメモリアレイ内のワード
    線とをほぼ同一タイミングで選択状態とせしめることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装
    置。 8.上記制御手段により動作状態にされたライトアンプ
    に対応するメモリアレイにおいて、上記スイッチ手段が
    オン状態とされ、複数のセンスアンプにより増幅された
    上記書き込み信号を選択されたワード線に結合された複
    数の上記メモリセルの書き込むものであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 9.上記制御手段は、記憶手段によって上記複数のライ
    トアンプの動作状態又は非選択状態を指示する情報を保
    持することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
    導体記憶装置。 10.上記半導体記憶装置は、シリアルアクセスポート
    とランダムアクセスポートとを備えてなるものであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶
    装置。 11.上記半導体記憶装置は、ロウアドレスストローブ
    信号を受ける第1の外部端子と、カラムアドレスストロ
    ーブ信号を受ける第2の外部端子と、入力データ又は出
    力データを受ける第3の外部端子とを有し、 上記第1の外部端子に供給される信号の立ち下がりに応
    答して、上記ライトアンプの動作を制御するデータを上
    記第3の外部端子から受けることによって、上記複数の
    ライトアンプのいずれかを選択的に動作させることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項乃至第10項のいずれか
    1に記載の半導体記憶装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5358736A (en) * 1976-11-08 1978-05-26 Toshiba Corp Input/output control system for mos dynamic random access memory
JPH0816882B2 (ja) * 1985-06-17 1996-02-21 株式会社日立製作所 半導体記憶装置
US4710902A (en) * 1985-10-04 1987-12-01 Motorola, Inc. Technique restore for a dynamic random access memory

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