JP2956382B2 - 半導体記憶回路 - Google Patents

半導体記憶回路

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶回路に関し、
特にASIC(Application Specif
ied IC)分野で利用されるROM(格納されたデ
ータの読み出しのみが可能なメモリ:Read Onl
y Memory)マクロライブラリに関する。
【0002】
【従来の技術】以下、従来例について図面を参照しなが
ら説明する。図3は、ROMの一般的な構成を示したブ
ロック図である。図3において、入力アドレスがアドレ
スバッファ305を介してXデコーダ306,Yデコー
ダ307に分配される。Xデコーダ306においては、
入力されたアドレスをデコードし、メモリセルアレイ3
01の物理的ワード線を選択する。一方、Yデコーダ3
07,Yセレクタ302においては、分配されたアドレ
スに従い、メモリセルアレイのディジット線を選択す
る。
【0003】さらに、センスアンプ・出力回路303に
おいて、選択されたディジット線の微小信号を増幅する
とともに、出力バッファを介して外部にデータが出力さ
れる。制御回路304は、センスアンプの能動/非能動
(以後、アクティブ/スタンバイ)、出力バッファのO
N/OFFを制御する。
【0004】図4は、図3におけるセンスアンプ/出力
回路303のセンスアンプ部分の一例としてカレントミ
ラー型センスアンプを示した回路図である。
【0005】図4において、PチャネルMOS型電界効
果トランジスタ(FET)407,408,410と、
NチャネルMOSFET406,409,411と、N
ORゲート41と、ディジット線401と、STBY信
号402の端子と、STBY信号403の端子と、VR
EF信号404の端子と、データ出力405の端子と、
接地(GND)の端子と、定電圧VDDの端子とを備え
ている。
【0006】図4において、STBY信号402,ST
BY信号403は相補の信号であり、センスアンプのア
クティブ/スタンバイを制御する。電源電圧VDDレベ
ルを論理値1また、GNDレベルを論理値0と言うこと
とし、STBY信号402が論理値1のときはスタンバ
イ状態となり、すべての直流電流経路が遮断され、不要
な電力消費を抑えることが可能となっている。
【0007】なお、このときのデータ出力405には論
理値0が出力される。STBY信号402が論理値0の
時はセンスアンプがアクティブ状態となり、メモリセル
アレイ301内の選択されたビットセルのON/OFF
状態(通常そこのトランジスタが有効・無効、またはそ
こにトランジスタが有る・無いが対応)に従って動作す
る。選択ビットセルがOFFの時は、ディジット線上に
電流は流れず、Pチャネル型MOSFET407はOF
F状態となる。ゲート入力がMOSFET407と共通
であるPチャネル型MOSFET408もOFFとな
る。
【0008】一方で、ゲートに基準電圧VREF404
が入力されるNチャネル型MOSFET409は定常的
にONしており、データ出力405には論理値0が出力
される。選択ビットセルがONの時は、Pチャネル型M
OSFET407,406,Yセレクタ,ビットセルト
ランジスタの経路で定常電流が流れる。これを受けて、
Pチャネル型MOSFET407とゲート入力が共通で
あるPチャネル型MOSFET408とからNチャネル
型MOSFET404の経路でも定常電流が流れ、デー
タ出力405にはMOSFET408とMOSFET4
09とによって分圧された完全なVDDレベルでない
が、論理値1と見なし得る信号が出力される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように、メモリセ
ルのデータを読み出すためにセンスアンプを使用した場
合、データを高速に読み出せる反面、センスアンプ内で
定常電流が流れ消費電力が増大する。特にASIC製品
等に内蔵されるROMの場合、種々の用途が有り、それ
ぞれの用途ごとに要求される仕様・性能は異なる。仕様
については、最も代表的なものとしてROM記憶容量の
サイズがあり、出力ビット幅、ワード数の構成がある。
【0010】また、性能について言えば、通常注目され
る性能は読み出しスピードと消費電力であり、どちらか
と言えば読み出しスピードのほうが要求性能としては優
先度が高い場合が多い。従って、より多くの用途に対応
できるようにするためには、先に述べたようなセンスア
ンプを用いて出来る限り読み出しスピードの高速化を計
ったROMマクロライブラリを用意する必要がある。
【0011】しかしこの場合、高速な読み出しスピード
が要求されない用途においても、同様にセンスアンプ内
の定常電流により、過剰な電力の消費が行われるという
問題点がある。定消費電力に適したROMマクロライブ
ラリを別に用意することも可能であるが、先に述べたよ
うに多種多様の仕様に対応するマクロライブラリの開発
には、時間と費用がかかる上に、動的に、ある時は高速
に、またある時は遅くとも良いから低消費電力で動作さ
せたいといった要求に答えることも出来ないという問題
点がある。
【0012】本発明の目的は、前記問題点を解決し、多
種多様の要望に対応できるようにした半導体記憶回路を
提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶回路
の構成は、Yセレクタによって選択されたディジット線
に接続されるプルアップ素子と、前記ディジット線の信
号を入力し制御信号により能動/非能動が制御されるセ
ンスアンプと、前記センスアンプの出力と前記ディジッ
ト線の信号とを入力し前記制御信号によりそのいずれか
一方を選択し出力するセレクタと、前記セレクタにおい
て前記センスアンプの出力を選択するときは前記センス
アンプを能動にするとともに前記プルアップ素子を非導
通にし、前記ディジット線を選択するときは前記センス
アンプを非能動にするとともに前記プルアップ素子を導
通させる制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0014】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例の半導体記憶回路のR
OMの読み出し回路を示す回路図である。
【0015】図1において、本実施例は、センスアンプ
102が図4に示したものと同じであってよく、EN入
力は図4のSTBY信号403に相当する。
【0016】図1において、本実施例は、IN,EN入
力、OUTを有するセンスアンプ102と、セレクタ1
03と、PチャネルMOSFET104と、ディジット
線101と、制御信号MOD105の入力端子と、デー
タ出力106の端子と、インバータ4と、定電圧VDD
の入力端子とを備えている。ここで、セレクタ103
は、インバータ3と、MOSFET1,2とを有する。
【0017】まず、制御信号MOD105が論理値1の
時の動作について説明する。このとき、プルアップ素子
であるPチャネル型MOSFET104は、ゲート入力
として制御信号MOD105の論理値1を受けてOFF
状態となっており、ディジット線101に対しては何ら
影響を与えない。一方、センスアンプ102はEN入力
に論理値1を入力することになるため、アクティブ状態
にあり、ディジット線101上の信号を増幅し出力す
る。セレクタ103では、センスアンプ102の出力が
選択されており、センスアンプ102の出力がデータ出
力106として反転出力される。
【0018】次に、制御信号MOD105が論理値0の
時の動作について説明する。このとき、センスアンプ1
02は、EN入力に制御信号MOD105の論理値0を
受けて、スタンバイ状態にある。一方で、Pチャネル型
MOSFET104は、ゲート入力として論理値0を入
力するためON状態となるが、電流駆動能力はビットセ
ルを構成するNチャネル型MOSFETに比べて十分に
低くしてある。従って、選択ビットセルがONのときの
ディジット線101には論理値0と判定し得るレベルが
出力される。選択ビットセルがOFFのときのディジッ
ト線101は、Pチャネル型MOSFET104によっ
て論理値1になる。セレクタ103では、ディジット線
101が選択されており、ディジット線101の論理レ
ベルが、そのままデータ出力106として反転出力され
る。
【0019】図2は本発明の第2の実施例の半導体記憶
回路のROMの読み出し回路を示す回路図である。
【0020】図2において、本実施例は、図1の実施例
との相違点としてセレクタ203の構成と制御信号CS
209の端子が加わっていることである。
【0021】さらに、インバータ21,ORゲート20
8,ANDゲート207が加わっている。セレクタ20
3は、インバータ22,23,24を有する。
【0022】センスアンプ202は、図4に示したもの
と同じであってよく、EN入力は図4のSTBY制御信
号403に相当する。まず、制御信号MOD205が論
理値1の時の動作について説明する。このとき、ORゲ
ート208は制御信号CS209の状態に関わらず、論
理値1を出力する。従って、Pチャネル型MOSFET
204は、ORゲート208の出力を受けてOFF状態
となっており、ディジット線201に対して何ら影響を
与えない。
【0023】一方センスアンプ202は、EN入力にA
NDゲート207の出力を受けているが、今MOD20
5は論理値1固定であるから事実上制御信号CS209
によって制御されることになる。制御信号CS209が
論理値1ならば、センスアンプ202はアクティブ状態
にあり、ディジット線201上の信号を増幅し出力す
る。制御信号CS209が論理値0ならば、センスアン
プ202はスタンバイ状態にあり、無効データを出力す
る。セレクタ203では、センスアンプ202の出力が
選択されており、センスアンプ202の出力がデータ出
力206として出力される。
【0024】次に、制御信号MOD205が論理値0の
時の動作について説明する。このとき、ANDゲート2
07は制御信号CS209の状態に関わらず論理値0を
出力する。センスアンプ202は、EN入力にANDゲ
ート207の出力である論理値0を受けて、スタンバイ
状態にある。
【0025】一方で、Pチャネル型MOSFET204
はゲート入力おしてORゲート208の出力を受けてい
るが、今MOD205は論理値0固定であるから、事実
上制御信号CS209によって制御されることになる。
制御信号CS209が論理値1ならば、Pチャネル型M
OSFET204は論理値0を入力するためON状態と
なるが、電流駆動能力はビットセルを構成するNチャネ
ル型MOSFETに比べ十分に低くしてある。従って、
選択ビットセルがONのときのディジット線201に
は、論理値0と判定し得るレベルが出力される。選択ビ
ットセルがOFFのときのディジット線201は、Pチ
ャネル型MOSFET204によって論理値1になる。
また制御信号CS209が論理値0ならば、Pチャネル
型MOSFET204は論理値1を入力するためOFF
状態となり、ディジット線上は無効データとなる。な
お、セレクタ203ではディジット線が選択されてお
り、ディジット線の論理レベルが、そのままデータ出力
206として出力される。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、制御信
号によって、データの読み出しに際してセンスアンプを
使用するしかないかを選択できるようになっており、セ
ンスアンプを使用する場合はセンスアンプ内の定常電流
により消費電力は大きくなるが、高速読み出しが可能で
あり、センスアンプを使用しない場合は読み出し速度は
遅くなるが、定常電流はディジット線をプルアップする
電流駆動能力の低いプルアップ素子によるもののみであ
るので消費電力の低減が可能となる効果がある。
【0027】また多種多様の分野で利用されるASIC
製品向けのメモリマクロライブラリとして本発明による
ROMを適用することにより、ライブラリ提供者にとっ
ては高速用ROMと低消費電力用ROMマクロライブラ
リとを二重に用意するという無駄を回避できるし、利用
者にとっては単一のROMマクロライブラリで高速にも
低消費電力にも利用者の意のままに使用できるという効
果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の半導体記憶回路を示す
回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例の回路図である。
【図3】ROMの一般的な構成を示すブロック図であ
る。
【図4】図3に示したセンスアンプ部の従来の回路を示
す回路図である。
【符号の説明】
101,201 ディジット線 102,202 センスアンプ 103,203 セレクタ 104,204 プルアップ素子 105,205 制御信号MOD 106,206 データ出力 207,208 ゲート 209 制御信号MCS 301 メモリセルアレイ 302 Yセレクタ 303 センスアンプ/出力回路 304 制御回路 305 アドレスバッファ 306 Xデコーダ 307 Yデコーダ 401 ディジット線 402,403 スタンバイ制御信号 404 基準電圧 405 データ出力 406,409 Nチャネル型MOSFET 407,408 Pチャネル型MOSFET

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Yセレクタによって選択されたディジッ
    ト線に接続されるプルアップ素子と、前記ディジット線
    の信号を入力し制御信号により能動/非能動が制御され
    るセンスアンプと、前記センスアンプの出力と前記ディ
    ジット線の信号とを入力し前記制御信号によりそのいず
    れか一方を選択し出力するセレクタと、前記セレクタに
    おいて前記センスアンプの出力を選択するときは前記セ
    ンスアンプを能動にするとともに前記プルアップ素子を
    非導通にし、前記ディジット線を選択するときは前記セ
    ンスアンプを非能動にするとともに前記プルアップ素子
    を導通させる制御手段とを備えたことを特徴とする半導
    体記憶回路。
  2. 【請求項2】 セレクタが、3個のインバータからなる
    請求項1に記載の半導体記憶回路。
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