JP2885613B2 - 半導体メモリ回路 - Google Patents

半導体メモリ回路

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JP2885613B2
JP2885613B2 JP5164934A JP16493493A JP2885613B2 JP 2885613 B2 JP2885613 B2 JP 2885613B2 JP 5164934 A JP5164934 A JP 5164934A JP 16493493 A JP16493493 A JP 16493493A JP 2885613 B2 JP2885613 B2 JP 2885613B2
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C8/00Arrangements for selecting an address in a digital store
    • G11C8/16Multiple access memory array, e.g. addressing one storage element via at least two independent addressing line groups

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体メモリ回路に関
し、特にマルチポート・ランダム・アクセス・メモリと
して機能する半導体メモリ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の、この種の半導体メモリ回路の一
例を図4に示す。本従来例は、書込み系統が2系統で、
読出し系統が1系統の3ポート・ランダム・アクセス・
メモリ(以下、3ポートRAMと云う)の一例である。
図4に示されるように、この3ポートRAMは、書き込
み制御用として作用するN型トランスファゲート33、
34、35および36、読み出し制御用として作用する
N型トランスファゲート37、データ保持用として作用
しラッチ回路を形成するインバータ38および39を含
むマルチポートRAMセル32と、書き込み用として作
用するインバータ40、41、44および45と、読み
出し用として作用するインバータ42および43とを備
えて構成される。
【0003】図4において、第1の読み出し系統は、イ
ンバータ38および39により形成されるラッチ回路よ
り、ゲートに第1系統リード・アドレス信号線148が
接続される読み出し制御用のN型トランスファゲート3
7と、読み出し用のインバータ42および43とを経由
して第1読み出し信号線145に至る経路である。ま
た、第1の書き込み系統は、第1書き込み用信号線15
1より書き込み用のインバータ41と、第1逆相入力用
ディジット線142と、ゲートが第1系統ワード・アド
レス信号線149に接続される書き込み用N型トランス
ファゲート34とを経由して前記ラッチ回路に至る経
路、ならびに第1書き込み用信号線151より書き込み
用のインバータ41および40と、第1同相入力用ディ
ジット線141と、ゲートが第1系統ワード・アドレス
信号線149に接続される書き込み用N型トランスファ
ゲート33とを経由して前記ラッチ回路に至る経路であ
る。そして同様に、第2の書き込み系統は、第2書き込
み用信号線152より書き込み用のインバータ45と、
第2逆相入力用ディジット線144と、ゲートが第2系
統ワード・アドレス信号線150に接続される書き込み
用N型トランスファゲート36とを経由して前記ラッチ
回路に至る経路、ならびに第2書き込み用信号線152
より書き込み用のインバータ45および44と、第2同
相入力用ディジット線143と、ゲートが第2系統ワー
ド・アドレス信号線150に接続される書き込み用N型
トランスファゲート35とを経由して前記ラッチ回路に
至る経路である。
【0004】また、基本となる記憶回路部として機能す
るマルチポートRAMセル32の上層配線のマスクパタ
ーン・レイアウトが図5に示される。図5に示されるよ
うに、データ書き込み時に発生するクロストークを防止
するために、固定電位に接続されているクロストーク防
止用固定電位信号線146は、第1同相入力用ディジッ
ト線141と第2同相入力用ディジット線143との間
に敷設され、同様に、クロストーク防止用固定電位信号
線147は、第1逆相入力用ディジット線142と第2
逆相入力用ディジット線144との間に敷設されて構成
される。
【0005】以上、3ポートRAMについて説明した
が、当該3ポートRAMに対して、更にワード・アドレ
ス信号線およびリード・アドレス信号線が付加された回
路を含めて、一般にはマルチポート・ランダム・アクセ
ス・メモリと呼ばれている。
【0006】なお、本例のように、書き込み系統が2系
統、読み出し系統が1系統の3ポートRAMの場合に
は、図5に示されるように、マルチポートRAMセル3
2内を通過する配線数は、第1同相入力用ディジット線
141および第1逆相入力用ディジット線142の2
本、第2同相入力用ディジット線143および第2逆相
入力用ディジット線144の2本、および第1読み出し
用信号線145の1本、更にクロストーク防止用固定電
位信号線146および147の2本を含む計7本の配線
が必要となる。この場合には、マルチポートRAMセル
32のマスクパターン・レイアウト・サイズは、縦20
μmであり、横20μmである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマルチ
ポート・ランダム・アクセス・メモリを形成する半導体
メモリ回路においては、一つの書き込み系統について、
同相信号および逆相信号それぞれ1本を含む2本の配線
が必要になり、書き込み制御用N型トランファゲート
は、同相信号および逆相信号のそれぞれの信号に接続さ
れるために、一つの書き込み系統について2個必要とさ
れる。このために、書き込み系統数が増すに従い、信号
の配線数および制御用トランスファゲートの数も増大
し、マスクパターン・レイアウト・サイズが大きくなる
という欠点がある。
【0008】また、書き込み系統が2系統以上ある場合
には、データ書き込み時に隣接する書き込み用信号線間
においてクロストークが発生し、書き込み速度が低下し
て最悪状態においては、クロックの能動状態においてデ
ータを書き込むことができなくなる。これに対処するた
めに、隣接する書き込み用信号線間に、固定電位に接続
されたクロストーク防止用固定電位信号線を敷設する必
要が生じ、これによりマスクパターン・レイアウト・サ
イズが更に増大するという欠点がある。
【0009】更に、読み出し系統が2系統以上の場合に
は、隣接する読み出し用信号線間においても読み出し時
にクロストークが発生するため、クロストーク防止用固
定電位信号線を更に増設する必要があるという欠点があ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体メモ
路は、行列状に配置される基本記憶回路部と、それぞれ
独立に配置される前記基本記憶回路部に対応する複数の
データ書込み用信号線、複数のワードアドレス信号線お
よび複数のデータ読み出し用信号線とを含み、マルチポ
ート・ランダム・アクセス・メモリとして形成される半
導体メモリ回路において、前記基本記憶回路部が、供給
を受けた同相および逆相のデータパルス信号をラッチし
記憶データとして保持する記憶素子と、前記記憶素子の
入力端および出力端にそれぞれ接続されアドレスパルス
信号の供給に応答して動作する書き込み制御用の第1,
第2のトランスファゲートと、リードアドレス信号の供
給に応答して動作する読出制御用の第3のトランスファ
ゲートとを備え、 第1および第2のワードアドレス信号
線の各々を入力端に接続し第1および第2のワードアド
レス信号の各々の供給に応答しクロックに同期して所定
のパルス幅の第1及び第2のパルス信号を出力する第1
および第2のパルス発生回路と、 前記第1および第2の
パルス信号の各々の論理演算を行い前記アドレスパルス
信号を出力する第1の論理回路と、 第1および第2のデ
ータ書き込み線の各々を入力端に接続し第1および第2
のデータ書き込み信号の各々の供給に応答し前記クロッ
クに同期して所定のパルス幅の第3及び第4のパルス信
号を出力する第3および第4のパルス発生回路と、 前記
第3および第4のパルス信号の論理演算を行い前記同相
データパルス信号を出力する第2の論理回路とを備えて
構成されている。
【0011】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0012】図1は本発明の第1の実施例を示す3ポー
トRAMの構成図である。図1に示されるように、本実
施例は、クロック110に同期して作動するパルス生成
回路1、2、14および15と、OR回路3および13
と、書き込み制御用として作用するN型トランスファゲ
ート5および6、読み出し制御用として作用するN型ト
ランスファゲート7、データ保持用として作用しラッチ
回路を形成するインバータ8および9とを含むマルチポ
ートRAMセル4と、書き込み用として作用するインバ
ータ10および12と、読み出し用として作用するイン
バータ11とを備えて構成される。
【0013】図1において、第1の読み出し系統は、イ
ンバータ8および9により形成されるラッチ回路より、
ゲートに第1系統リード・アドレス信号線104が接続
される読み出し制御用のN型トランスファゲート7と、
読み出し用のインバータ11とを経由して第1読み出し
信号線101に至る経路である。また、第1ワード・ア
ドレス信号線105および第2ワード・アドレス信号線
106は、それぞれクロック110に同期して作動する
パルス生成回路1および2を介してOR回路3に接続さ
れており、当該OR回路3の出力はワード信号線107
に接続される。同様に、第1書き込み用信号線108お
よび第2書き込み用信号線109は、それぞれクロック
110に同期して作動するパルス生成回路14および1
5を介してOR回路13に接続され、当該OR回路13
の出力は、書き込み用のインバータ12を介して逆相入
力用ディジット線103に接続されて、当該逆相入力用
ディジット線103を経由して、ゲートがワード信号線
107に接続される書き込み制御用のN型トランスファ
ゲート6のソース側に接続され、このN型トランスファ
ゲート6を通してラッチ回路に接続される。更に、書込
み用のインバータ12の出力側は、書き込み用のインバ
ータ10を介して同相入力用ディジット線102に接続
され、当該同相入力用ディジット線102を経由して、
ゲートがワード線107に接続される書き込み制御用の
N型トランスファゲート5のソース側に接続されて、こ
のN型トランスファゲート5を通してラッチ回路に接続
される。
【0014】次に、本実施例の動作について説明する。
【0015】図1において、第1書き込み用信号線10
8に予めセットされているデータをマルチポートRAM
セル4に書き込む際には、前記データは、クロック11
0に同期して作動するパルス生成回路14、OR回路1
3、書き込み用のインバータ12および10と、同期入
力用ディジット線102を経由して、スイッチ機能とし
て動作する書き込み制御用のN型トランスファゲート5
に入力されるとともに、インバータ12から逆相入力用
ディジット線103を経由して、スイッチ機能として動
作する書き込み制御用のN型トランスファゲート6に入
力されて、マルチポートRAMセル4に書き込まれる。
このデータ書込み時においては、予め高電位レベルに設
定されている第1ワードアドレス信号線105を介し
て、クロック110に同期して作動するパルス生成回路
1よりパルス信号が生成されて出力され、OR回路3を
経由して所定パルス幅に対応する期間“H”レベルとな
るパルス信号が、ワード信号線107に伝達されてお
り、当該パルス信号の“H”レベルの期間内において、
前記書き込み動作が行われる。なお、この場合に、パル
ス生成回路1において生成されるパルス信号は、パルス
生成回路14において生成されるパルス信号と同一のタ
イミングでマルチポートRAMセル4に伝達される。ま
た、第1書き込み用信号線108に予め設定されている
データをマルチポートRAMセル4に書き込む場合に
は、パルス生成回路2および15からの出力信号が常に
低電位レベルに設定されていることは云うまでもない。
【0016】同様に、第2書き込み用信号線109に予
めセットされているデータをマルチポートRAMセル4
に書き込む際には、前記データは、クロック110に同
期して作動するパルス生成回路15、OR回路13、書
き込み用のインバータ12および10と、同期入力用デ
ィジット線102を経由して、スイッチ機能として動作
する書き込み制御用のN型トランスファゲート5に入力
されるとともに、インバータ12から逆相入力用ディジ
ット線103を経由して、スイッチ機能として動作する
書き込み制御用のN型トランスファゲート6に入力され
て、マルチポートRAMセル4に書き込まれる。このデ
ータ書込み時においては、予め高電位レベルに設定され
ている第2ワードアドレス信号線106を介して、クロ
ック110に同期して作動するパルス生成回路2よりパ
ルス信号が生成されて出力され、OR回路3を経由して
所定パルス幅に対応する期間“H”レベルとなるパルス
信号が、ワード信号線107に伝達されており、当該パ
ルス信号の“H”レベルの期間内において、前記書き込
み動作が行われる。なお、この場合に、パルス生成回路
2において生成されるパルス信号は、パルス生成回路1
5において生成されるパルス信号と同一のタイミングで
マルチポートRAMセル4に伝達される。また、第2書
き込み用信号線109に予め設定されているデータをマ
ルチポートRAMセル4に書き込む場合には、パルス生
成回路1および14からの出力信号が常に低電位レベル
に設定されていることは云うまでもない。
【0017】即ち、第1系統の書き込み時に関与するパ
ルス生成回路1および14と、第2系統の書き込み時に
関与するパルス生成回路2および15からは、それぞれ
異なるタイミングにおいて所要のパルス信号が生成され
て出力される。
【0018】また、マルチポートRAMセル4に書き込
まれたデータを読み出す際には、スイッチ機能として動
作する読み出し制御用のN型トランスファゲートが、
第1系統リードアドレス信号線104が高電位レベルと
なることによりオンの状態となり、マルチポートRAM
セル4に保持されているデータが、当該N型トランスフ
ァゲート7、インバータ11および第1読み出し信号線
101を経由して読み出される。
【0019】なお、本実施例においては、書き込み系統
が2系統、読み出し系統が1系統の3ポートRAMの場
合に対応して、複数の書き込み用信号線および復数のワ
ードアドレス信号線を、行列状に配置された記憶回路部
外において合成することにより、複数の書き込み用信号
線であっても、同相および逆相の2本のディジット線に
より構成されるため、3ポートRAMセル内を通過する
配線数は、第1読み出し用信号線101の1本と、同相
入力用ディジット線102および逆相入力用ディジット
線103の2本を含む計3本の配線により構成すること
ができる。このために、クロストーク防止用の固定電位
信号線は不要となり、上層配線の本数を3本に削減した
ことにより、マスクパターン・レイアウト・サイズを縦
約20μm、横5μmの大きさに収納可能となる。
【0020】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。
【0021】図3は本発明の第2の実施例を示す3ポー
トRAMの構成図である。図3に示されるように、本実
施例は、クロック130に同期して作動するパルス生成
回路16、17、30および31と、OR回路18およ
び29と、書き込み制御用として作用するN型トランス
ファゲート20および21、クリア制御用として作用す
るN型トランスファゲート22、読み出し制御用として
作用するN型トランスファゲート23、データ保持用と
して作用しラッチ回路を形成するインバータ24および
25とを含むマルチポートRAMセル19と、書き込み
用として作用するインバータ26および28と、読み出
し用として作用するインバータ27とを備えて構成され
る。なお、本実施例の第1の実施例と異なる点は、マル
チポートRAMセル19内に、クリア制御用として作用
するN型トランスファゲート22が、インバータ24お
よび25により形成されるラッチ回路に接続されている
ことである。それ以外の構成ならびに動作については、
第1の実施例の場合と同様である。
【0022】図3において、第1の読み出し系統は、イ
ンバータ24および25により形成されるラッチ回路よ
り、ゲートに第1系統リードアドレス信号線125が接
続される読み出し制御用のN型トランスファゲート23
と、読み出し用のインバータ27とを経由して第1読み
出し信号線121に至る経路である。また、第1ワード
アドレス信号線126および第2ワードアドレス信号線
127は、それぞれクロック130に同期して作動する
パルス生成回路16および17を介してOR回路18に
接続されており、当該OR回路18の出力はワード信号
線128に接続される。同様に、第1書き込み用信号線
128および第2書き込み用信号線129は、それぞれ
クロック130に同期して作動するパルス生成回路30
および31を介してOR回路29に接続され、当該OR
回路29の出力は、書き込み用のインバータ28を介し
て逆相入力用ディジット線123に接続されて、当該逆
相入力用ディジット線123を経由して、ゲートがワー
ド信号線128に接続される書き込み制御用のN型トラ
ンスファゲート21のソース側に接続され、このN型ト
ランスファゲート21を通してラッチ回路に接続され
る。更に、書込み用のインバータ28の出力側は、書き
込み用のインバータ26を介して同相入力用ディジット
線122に接続され、当該同相入力用ディジット線12
2を経由して、ゲートがワード線128に接続される書
き込み制御用のN型トランスファゲート20のソース側
に接続されて、このN型トランスファゲート20を通し
てラッチ回路に接続される。
【0023】次に、本実施例の動作について説明する。
【0024】図3において、第1書き込み用信号線12
8に予めセットされているデータをマルチポートRAM
セル19に書き込む際には、前記データは、クロック1
30に同期して作動するパルス生成回路30、OR回路
29、書き込み用のインバータ28および26と、同期
入力用ディジット線122を経由して、スイッチ機能と
して動作する書き込み制御用のN型トランスファゲート
20に入力されるとともに、インバータ28から逆相入
力用ディジット線123を経由して、スイッチ機能とし
て動作する書き込み制御用のN型トランスファゲート2
1に入力されて、マルチポートRAMセル19に書き込
まれる。このデータ書込み時においては、予め高電位レ
ベルに設定されている第1ワードアドレス信号線126
を介して、クロック130に同期して作動するパルス生
成回路16よりパルス信号が生成されて出力され、OR
回路18を経由して所定パルス幅に対応する期間“H”
レベルとなるパルス信号が、ワード信号線128に伝達
されており、当該パルス信号の“H”レベルの期間内に
おいて、前記書き込み動作が行われる。なお、この場合
に、パルス生成回路16において生成されるパルス信号
は、パルス生成回路30において生成されるパルス信号
と同一のタイミングでマルチポートRAMセル19に伝
達される。また、第1書き込み用信号線128に予め設
定されているデータをマルチポートRAMセル19に書
き込む場合には、パルス生成回路17および31からの
出力信号が常に低電位レベルに設定されていることは云
うまでもない。
【0025】同様に、第2書き込み用信号線129に予
めセットされているデータをマルチポートRAMセル1
9に書き込む際には、前記データは、クロック130に
同期して作動するパルス生成回路31、OR回路29、
書き込み用のインバータ28および26と、同期入力用
ディジット線122を経由して、スイッチ機能として動
作する書き込み制御用のN型トランスファゲート20に
入力されるとともに、インバータ28から逆相入力用デ
ィジット線123を経由して、スイッチ機能として動作
する書き込み制御用のN型トランスファゲート21に入
力されて、マルチポートRAMセル19に書き込まれ
る。このデータ書込み時においては、予め高電位レベル
に設定されている第2ワードアドレス信号線127を介
して、クロック130に同期して作動するパルス生成回
路17よりパルス信号が生成されて出力され、OR回路
18を経由して所定パルス幅に対応する期間“H”レベ
ルとなるパルス信号が、ワード信号線128に伝達され
ており、当該パルス信号の“H”レベルの期間内におい
て、前記書き込み動作が行われる。なお、この場合に、
パルス生成回路17において生成されるパルス信号は、
パルス生成回路31において生成されるパルス信号と同
一のタイミングでマルチポートRAMセル19に伝達さ
れる。また、第2書き込み用信号線129に予め設定さ
れているデータをマルチポートRAMセル19に書き込
む場合には、パルス生成回路16および30からの出力
信号が常に低電位レベルに設定されていることは云うま
でもない。
【0026】即ち、第1系統の書き込み時に関与するパ
ルス生成回路16および30と、第2系統の書き込み時
に関与するパルス生成回路17および31からは、それ
ぞれ異なるタイミングにおいて所要のパルス信号が生成
されて出力される。
【0027】また、マルチポートRAMセル19に書き
込まれたデ−タを読み出す際には、スイッチ機能として
動作する読み出し制御用のN型トランスファゲート23
が、第1系統リードアドレス信号線125が高電位レベ
ルとなることによりオンの状態となり、マルチポートR
AMセル19に保持されているデータが、当該N型トラ
ンスファゲート23、読み出し用のインバータ27およ
び第1読み出し用信号線121を経由して読み出され
る。また、保持されているデータを強制的にクリアする
場合には、保持データ強制クリア用アドレス信号線12
4を高電位レベルにすることにより、クリア制御用のN
型トランスファゲート22をオンの状態とし、マルチポ
ートRAMセル19に如何なるデータが保持されている
状態においても、強制的にこれをクリアすることができ
る。
【0028】以上、3ポートRAMの場合を実施例とし
て動作を説明したが、前記3ポートRAMに、更にワー
ドアドレス信号線およびリードアドレス信号線等が付加
されたマルチポート・ランダム・アクセス・メモリにつ
いても、本発明が適用されることは云うまでもない。
【0029】なお、本発明によれば、マルチポート・ラ
ンダム・アクセス・メモリとして形成される半導体メモ
リ回路において、複数の書き込み用信号線および復数の
ワードアドレス信号線を、行列状に配置された記憶回路
部外において合成することにより、複数の書き込み用信
号線であっても、同相および逆相の2本のディジット線
により構成されるため、3ポートRAMセル内を通過す
る配線数は、第1読み出し用信号線1本と、同相入力用
ディジット線および逆相入力用ディジット線の2本を含
む合計3本の配線により構成することが可能となり、こ
のためにクロストーク防止用の固定電位信号線は不要と
なり、上層配線の本数を3本に削減することにより、3
ポートRAMセルのマスクパターン・レイアウト・サイ
ズは、縦約20μm、横5μmの大きさに収納可能とな
る。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、マルチ
ポート・ランダム・アクセス・メモリとして形成される
半導体メモリ回路に適用されて、複数の書き込み用信号
線および複数のワードアドレス信号線を、行列状に配置
された記憶回路部外においてそれぞれ合成し、複数の書
き込み用信号線であっても同相および逆相の2本のディ
ジット線により構成することにより、基本となる記憶回
路部の占有面積を縮小することが可能になるとともに、
マルチポートRAMセルの配線容量を削減することによ
り、当該マルチポートRAMセルのレイアウトサイズを
著しく削減することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す構成図である。
【図2】第1の実施例における信号線配置図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す構成図である。
【図4】従来例を示す構成図である。
【図5】従来例における信号線配置図である。
【符号の説明】
1、2、14、15、16、17、30、31 パル
ス生成回路 3、13、18、29 OR回路 4、19、32 マルチポートRAMセル 5〜7、20〜23、33〜37 N型トランスファ
ゲ−ト 8〜12、24〜28、38〜45 インバータ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 行列状に配置される基本記憶回路部と、
    それぞれ独立に配置される前記基本記憶回路部に対応す
    る複数のデータ書込み用信号線、複数のワードアドレス
    信号線および複数のデータ読み出し用信号線とを含み、
    マルチポート・ランダム・アクセス・メモリとして形成
    される半導体メモリ回路において、前記基本記憶回路部が、供給を受けた同相および逆相の
    データパルス信号をラッチし記憶データとして保持する
    記憶素子と、前記記憶素子の入力端および出力端にそれ
    ぞれ接続されアドレスパルス信号の供給に応答して動作
    する書き込み制御用の第1,第2のトランスファゲート
    と、リードアドレス信号の供給に応答して動作する読出
    制御用の第3のトランスファゲートとを備え、 第1および第2のワードアドレス信号線の各々を入力端
    に接続し第1および第2のワードアドレス信号の各々の
    供給に応答しクロックに同期して所定のパルス幅の第1
    及び第2のパルス信号を出力する第1および第2のパル
    ス発生回路と、 前記第1および第2のパルス信号の各々の論理演算を行
    い前記アドレスパルス信号を出力する第1の論理回路
    と、 第1および第2のデータ書き込み線の各々を入力端に接
    続し第1および第2のデータ書き込み信号の各々の供給
    に応答し前記クロックに同期して所定のパルス幅の第3
    及び第4のパルス信号を出力する第3および第4のパル
    ス発生回路と、 前記第3および第4のパルス信号の論理演算を行い前記
    同相データパルス信号を出力する第2の論理回路とを備
    える ことを特徴とする半導体メモリ回路。
  2. 【請求項2】 前記基本記憶回路部が、クリア信号の供
    給に応答して前記記憶素子に保持された記憶データをク
    リアするクリア制御用の第4のトランスファゲートを備
    えることを特徴とする請求項1記載の半導体メモリ回
    路。
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