JP2985031B2 - 動的等速呼出記憶装置の操作法 - Google Patents

動的等速呼出記憶装置の操作法

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JP2985031B2
JP2985031B2 JP4122491A JP12249192A JP2985031B2 JP 2985031 B2 JP2985031 B2 JP 2985031B2 JP 4122491 A JP4122491 A JP 4122491A JP 12249192 A JP12249192 A JP 12249192A JP 2985031 B2 JP2985031 B2 JP 2985031B2
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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、半導体集積回路、こと
に動的記憶セルを利用する等速呼出し記憶装置に関す
る。 【0002】 【従来技術とその問題点】従来の動的等速呼出記憶装置
回路の動作は、クリステニアン(Christeneo
n)を発明者とする米国特許第3,588,844号及
び同第3,514,765号とウォールストロム(Wa
hlstrom)を発明者とする米国特許第3,69
9,537号とプレーブスティング(Proebsti
ng)等を発明者とする米国特許第3,902,082
号及び同第3,969,706号との各明細書に記載さ
れている。ウォールストロム及びプレーブスティングの
特許明細書に示してあるように、各記憶セルを接続した
各ビット線の差動電圧を検知するのにセンス増幅器を使
うのが普通である。記憶セルのビット線への接続により
このビット線の前回に生じた電圧を変え各ビット線の差
動電圧として所望のデータ状態が生ずる。しかしビット
線への記憶セルの接続により生ずるこのビット線の電圧
変化は極めてわずかで、このようなわずかな電圧変化の
検出は動的等速呼出記憶装置の構造に切実な問題を生じ
ている。又別の問題として電気的雑音が、ビット線によ
り接受され、この電気的雑音が記憶セルにより生ずる所
望の電圧オフセットをいつわるようになる。さらに集積
回路の製造公差により不つりあいのビット線が生じ記憶
セルの読出しの妨げになる。 【0003】これ等の問題に応答して従来記憶装置の各
ビット線にダミー・セルを協働させることが行われてい
る。ダミー・セルは、与えられた電圧状態にプリチャー
ジ(precharge)され、各記憶サイクル中に各
対のビット線内の選択されてないビット線に接続され
る。しかし多数個のダミー・セルと共にその協働する回
路を設ける場合は、集積回路の寸法が増し回路がさらに
複雑になる。 【0004】前記の問題のために、このような寸法でビ
ット線ごとのダミー・セルを必要としないように動作
し、これと同時に各記憶セルに記憶した電圧状態の信頼
性のある識別できる動的等速呼出記憶装置が必要とされ
ている。 【0005】 【本発明による問題点の解決】本発明は次のステップで
動的等速呼出記憶装置を動作させる方法を提供するもの
である。第1のデータ状態に対応する高い電圧状態、又
は第2のデータ状態に対応する低い電圧状態を動的記憶
セルに記憶する。この記憶は、次いで1対のビット線を
中間の電圧状態にセットした後に、これ等のビット線の
一方に接続される。低電圧を記憶する記憶セルをビット
線に接続するときは、このビット線の電圧は低下する。
高電圧を記憶する記憶セルをビット線に接続するとき
は、このビット線の電圧は上昇する。一方のビット線の
電圧状態が、このビット線ヘの記憶セルの接続により変
えられているときは、対のビット線のうちの相手のビッ
ト線はセットされた中間の電圧状態に実質的に保たれ
る。記憶セルをビット線の一方に接続した後、最低の電
圧を持つビット線は低い電圧状態に駆動され、そして他
方のビット線は高い電圧状態に駆動される。記憶セルは
対応するビット線を低い電圧状態又は高い電圧状態に駆
動した後、対応ビット線から接続を切られる。この記憶
セルを対応ビット線から接続を切った後、各ビット線を
相互に接続し新たなサイクルの準備として中間の電圧状
態にする。 【0006】 【実施例】本発明による動的等速呼出記憶装置を第1図
に例示してある。記憶装置10にはアドレス線12の群
を経て記憶アドレスを送る。アドレス線12は、行デコ
ーダ14のような複数個の各行デコーダに設けてある。
各アドレス線12は、デコーダ16,17のような複数
の各列デコーダに接続されている。選択された行線に対
するアドレスビットは、記憶サイクル中に各線12を経
て1度に並列に供給される。又選択された列に対するア
ドレスビットは、記憶サイクル中に各線を経て遅れて供
給される。このことは第2図に示したアドレス波形A
〜Aにより例示してある。 【0007】行アドレスビットは、デコーダ14のよう
な行デコーダを選択し、行線18を起動させる。行線1
8は、アクセス・トランジスタ24及び記憶コンデンサ
26を備えた動的記憶セル22に接続してある。アクセ
ス・トランジスタ24のゲート端子は行線18に接続さ
れ、アクセス・トランジスタ24のソース端子は記憶コ
ンデンサ26の第1の端子に接続されている。記憶コン
デンサ26の残りの端子は、接地接続部(node)2
8に接続されている。アクセス・トランジスタ24のド
レイン端子は、ビット線30に接続されている。 【0008】行線20は、行デコーダ21によりチャー
ジ(charge)され、動的記憶セル32に接続され
ている。動的記憶セル32は、アクセス・トランジスタ
34及び記憶コンデンサ36を備えている。アクセス・
トランジスタ34のゲート端子は線20に接続され、そ
のソース端子は記憶コンデンサ36の第1の端子に接続
されている。記憶コンデンサ36の残りの端子は、接地
接続部28に接続されている。アクセス・トランジスタ
34のドレイン端子は、ビット線38に接続されてい
る。 【0009】行線18を高電圧状態に駆動するときは、
対応するアクセス・トランジスタ24が起動させられ、
ビット線30及び記憶コンデンサ26間に導電性径路が
形成される。行デコーダにより選択された行線の電圧
は、第2図に示したタイミング信号40により例示して
ある。センス増幅器44は、ラッチ接続部46を経て伝
送されるラッチ信号に応答して起動させられる。ラッチ
信号Lは、第2図に波形48として例示してある。 【0010】記憶装置10は、トランジスタ50,52
を持つ平衡回路を備えている。トランジスタ50のソー
ス端子及びドレイン端子は、ビット線30及びラッチ接
続部46の間に接続され、そしてトランジスタ52のソ
ース端子及びドレイン端子は、ビット線38及びラッチ
接続部46間に接続されている。各トランジスタ50,
52のゲート端子は、平衡信号Eを受ける接続部54に
接続されている。平衡信号Eは、第2図に波形56とし
て例示してある。平衡信号Eが高い電圧状態にセットさ
れるときは、各トランジスタ50,52はターンオンさ
れ、各ビット線30,38を接続部46に接続する。 【0011】プルアップ回路60は、線62を経てビッ
ト線30に接続されている。プルアップ回路60は、第
2図にそれぞれ波形63,64,66として例示したプ
リチャージ信号せ、P、Pに応答して動作する。同
様なプルアップ回路68は、ビット線38に線70を経
て接続されている。各プルアップ回路60,68は、対
応するビット線の電圧が前もつてセットされた電圧レベ
ルより高いときを検出し、プリチャージ信号を受け取る
ときは、後述のようにビット線を供給電圧まで引き上げ
る。 【0012】各ビット線には、各記憶セル内に又これ等
の記憶セルからデータ状態を送る列トランジスタを設け
てある。列トランジスタ74のソース端子及びドレイン
端子は、ビット線30及び入出力線76の間に接続され
ている。列トランジスタ74のゲート端子は、列デコー
ダ16に接続されている。同様に列トランジスタ80の
ドレイン端子及びソース端子は、ビット線38及び入出
力線82の間に接続されている。列トランジスタ80の
ゲート端子は、列デコーダ16と同様に同じ列アドレス
信号に応答する列デコーダ17に接続されている。各列
デコーダ16,17は、アドレス線12を経て受け取る
列アドレスビットに応答して、選択された列トランジス
タを起動させ、アドレス指定した記憶セルに又この記憶
セルからデータ状態を伝送する。 【0013】入出力線76,82は、各記憶セル内に書
込まれ又これ等の記憶セルから読出されるデータ状態を
伝送する作用をする入出力回路84に接続されている。
データ作用は、外部の回路からデータ入力端子86を経
て受け取られ、外部回路にデータ出力端子87を経て伝
送される。 【0014】次に本発明による動的等速呼出記憶装置1
0の動作を第1図、第2図、第3図及び第4図について
述べる。この回路は5.0Vの電源により動作するもの
とする。記憶サイクルは、行アドレスストローブ(RA
S)信号90により開始される。RAS信号90は高レ
ベルから低レベルに推移する際に起動状態になる。行ア
ドレスビットは、行でこーだ14に波形92aにより示
すように供給される。行アドレスビットは、RAS信号
が起動状態になる直後に受け取られる。行デコーダ14
は、行使用可能信号40を選択された行線に送る。 【0015】行使用可能信号40が5Vのレベルになる
ときは、記憶セル22内のアクセス・トランジスタ24
は導通状態になり、記憶コンデンサ26をビット線30
に接続する。ビット線30,38は、波形96により示
すように、約2.0Vの電圧レベルに前もつて平衡させ
てある。記憶コンデンサ26が、前もつて5.0Vの記
憶されたレベルに帯電していれば、ビット線30は、記
憶コンデンサ26とビット線30との間の電荷共用のた
めに第2図の波形96aにより示すように約2.3Vに
駆動される。しかし記憶コンデンサ26が前もつて地電
位に放電されていれば、ビット線30は波形96bによ
り示すように約1.8Vになる。 【0016】記憶セル22をビット線30に接続した
後、波形48として示したラッチ信号Lは地電位にな
る。センス増幅器44は、これに接続され低い方の電圧
にある一方のビット線を地電位にすることによりラッチ
信号に応答する。コンデンサ26が前もつて放電されて
いれば、ビット線30の電圧は、この電圧を地電位にし
た場合に波形96bで示したようになる。しかし記憶コ
ンデンサ26が波形96aで示すように記憶された高い
電圧レベルに帯電していれば、ビット線30は、センス
増幅器44の動作により影響を受けない。しかしビット
線30が波形96aにより示した電圧に上昇していれ
ば、ビット線30は波形98として示したビット線38
の電圧を越え、ビット線38は波形98aにより示すよ
うに地電位になる。しかしビット線30の電圧を記憶コ
ンデンサ26により引き下げてあれば、ビット線38の
平衡電圧はセンス増幅器44により影響を受けない。こ
の状態は波形98bで示してある。 【0017】センス増幅器44がビット線の一方を地電
位に引き下げた後、又プリチャージ信号Pによりプルア
ップ回路60,68をプリチャージした後、プリチャー
ジ信号P、Pが受け取られ、プルアップ回路60,
68を起動させる。各プルアップ回路60,68は、各
ビット線のうちのどの1つのビット線の電圧が前もつて
セットされた電圧より高いかを検出する。ビット線の1
つは地電位になり、他方のビット線は、平衡電圧になる
か又は高電圧を記憶した記憶コンデンサに接続すること
により生ずる上昇気圧になる。高電圧を持つビット線
は、供給電圧まで引き上げられる。記憶セルからたかい
電荷を受け取ったビット線に対し、この状態は波形96
aにより示してある。平衡電圧にあつたビット線に対し
ては波形98bにより示してある。このときにはビット
線に接続してある記憶コンデンサは、そのもとの電圧に
もどつている。 【0018】ビット線の一方を供給電圧に駆動し他方の
ビット線を地電位にしたときに、列トランジスタ74,
80はターンオンされ、各ビット線30,38をそれぞ
れ入出力線76,82に接続する。各ビット線の電圧状
態は、各入出力線を経て入出力回路84に伝送される。
入出力回路84は、入出力線76,82間の差動電圧を
検出するようにセンス増幅器を備えている。入出力回路
内のセンス増幅器は、記憶セル内に記憶される電圧状態
を測定し、この電圧状態をデータ出力線87を経て伝送
する。 【0019】ビット線の一方を地電位にし、他方のビッ
ト線を供給電圧にした後、記憶セル内のデータ状態はふ
たたび記憶される。そして行線18は地電位にもどり、
記憶コンデンサの電荷を分離する。次いでこれ等のビッ
ト線は浮遊状態にさせられる。次いで平衡信号56を、
各トランジスタ50,52のゲート端子に加え、各トラ
ンジスタ50,52を導通させ、ビット線30をビット
線38にラッチ接続部46を経て接続する。この接続に
より電荷を各ビット線に共用し、これ等のビット線が平
衡させられて、供給電圧及び地電位間のほぼ中間の電圧
になる。このことは波形96,98の両方で示してあ
る。この場合各波形96,98は、2Vの平衡電圧にも
どる。 【0020】第1図に示したセンス増幅器44に対する
代表的回路を第3図に例示してある。パス・トランジス
タ104のソース端子及びドレイン端子は、ビット線3
0及び接続部106の間に接続されている。第2のパス
・トランジスタ108はソース端子及びドレイン端子
は、ビット線38及び接続部110の間に接続されてい
る。両トランジスタ104,108のゲート端子は、供
給電圧Vccのような高電圧源に接続されている。各ト
ランジスタ104,108はつねに導通しており、抵抗
器として作用する。トランジスタ112のドレイン端子
は接続部106に接続され、ソース端子は接続部46に
接続され、ゲート端子は接続部106に接続されてい
る。 【0021】センス増幅器の動作は、記憶セルがビット
線の一方、すなわち線30又は線38に接続された後
に、生ずる。ビット線の一方は、この場合他方のビット
線より高い電圧になる。たとえばビット線30が高い方
の電圧になるものとする。ラッチ信号L(図2に波形4
8として示す)により接続部46を徐徐に地電位にする
ときは、トランジスタ114のゲートからソースへのバ
イアスが、トランジスタ112のゲートからソースへの
バイアスより大きいから、トランジスタ114の方が、
トランジスタ112より前にターンオンされる。トラン
ジスタ114が導通するときは、接続部110はトラン
ジスタ114を経てラッチ接続部46にディスチャージ
(discharge)される。接続部110がディス
チャージされるときは、トランジスタ112のゲートバ
イアスが低下して、トランジスタ112が導通状態にな
らないようにされる。ラッチ信号が地電位まで引き下げ
られるときは、トランジスタ114は、導通状態を継続
する。なぜならば、ビット線30及び接続部106が前
回の高い電荷状態のままになつているからである。接続
部110がディスチャージされるとトランジスタ108
の導通によりビット38をディスチャージする。すなわ
ちラッチ信号が全く地電位になつた後ビット線38も又
地電位になる。 【0022】記憶セルをビット線の一方に接続した後線
38が高い方の電圧になれば、トランジスタ112は導
通状態になり、接続部106をディスチャージしビット
線を地電位にする。 【0023】プルアップ回路60,68の回路図を第4
図に例示してある。トランジスタ120のドレイン端子
はVcc電源に接続され、ソース端子は接続部122に
接続され、ゲート端子はプリチャージ信号Pを受け取る
ように接続されている。トランジスタ124のドレイン
端子は接続部122に接続され、ソース端子はビット線
30に接続され、ゲート端子はプリチャージ信号P
受け取るように接続されている。 【0024】トランジスタ126のドレイン端子はプリ
チャージ信号Pを受け取るように接続され、ゲート端
子は接続部122に接続され、ソース端子はトランジス
タ128のゲート端子に接続されている。トランジスタ
128のドレイン端子はVcc電源に接続され、ソース
端子はビット線30に接続されている。 【0025】プリチャージ信号Pを受け取るときは、ト
ランジスタ120が導通状態になり接続部122を高い
電圧状態にプリチャージする。プリチャージ信号が低い
電圧レベルにもどると、接続部122は高い電圧状態で
浮動状態のままになる。プリチャージ信号Pが約2V
になると、ビット線30が十分に低い電圧状態にあれば
トランジスタ124が導通状態になり、トランジスタ1
24のゲート端子及びソース端子の間に少くとも1のト
ランジスタしきい値電圧が存在する。トランジスタ12
4が導通すると、接続部122はビット線30にディス
チャージされる。 【0026】しかしビット線の電荷が十分に高くトラン
ジスタ124のゲート端子及びソース端子間に1以下の
トランジスタしきい値電圧がある場合には、トランジス
タ124はプリチャージ信号Pにより導通状態になら
ないで接続部122を高い電圧レベルで浮動状態のまま
に残す。次いでP信号は、トランジスタ126のドレイ
ン端子に加えられる。接続部122が高い電圧にある
と、トランジスタ126が導通し、トランジスタ126
のソースはVcc以上の信号Pに追従する。このこと
は、トランジスタ126のチャネルキャパシタンスによ
り接続部122を高電圧レベルヘブートストラップす
る。トランジスタ128のゲート端子に加えられるブー
トストラップされたプリチャージ信号Pの全電圧レベ
ルによつて、全供給電圧Vccはビット線30に加えら
れることにより、ビット線をVccの電圧状態にする。
すなわちビット線30の電圧が前もつてセットされたレ
ベル以上であるときは、ビット線はプリチャージ回路6
0の動作により供給電圧に上昇するが、ビット線30の
電圧が前もつてセットされたレベルより低ければ、プリ
チャージ回路60はビット線30に影響を及ぼさない。 【0027】 【本発明の効果】要するに本発明は、各ビット線に記憶
セルを接続する前に、各ビット線を供給電圧の約半分に
平衡させる動的等速呼出記憶装置にある。センス増幅器
は、記憶コンデンサをビット線の一方に接続することに
より生ずるビット線の電圧差を検出し、低い方の電圧を
持つビット線を地電位にする。プルアップ回路は、高い
方の電圧を持つビット線を高電圧にする。電圧状態を入
出力線を経て移した後に、又記憶セルを分離した後に、
各ビット線を浮動状態にしラッチ接続部を経て相互に接
続し、これ等のビット線をこれ等のビット線間の電荷転
送によつて平衡電圧にもどすようにする。 【0028】プルアップ回路の作用効果についてより具
体的に説明すると、各プルアップ回路(60,68)は
それに接続されたビット線上の電圧を検出し次の2種の
作用の一方をする。すなわち接続されたビット線上の電
圧が予め定めたレベルより高いときには、そのビット線
上の電圧を供給電圧Vccに引上げる。一方、接続され
たビット線上の電圧が予め定めたレベルより低いときに
は、そのビット線上の電圧に対して作用しない。プルア
ップ回路は、入力/出力回路中のセンス増幅器により検
知するために充分な電位差をビット線間に提供すること
に加えて、読出しサイクルの最後に記憶コンデンサに最
大の電圧を書込むために適当なビット線をVccに引上
げるという重要な作用をする。このプルアップ回路の作
用は第4図に示したトランジスタにより得られる。第1
のプリチャージ信号Pがトランジスタ120に供給さ
れ、このトランジスタが導通状態となる。プリチャージ
接続部122が高電圧状態となる。次に第1のプリチャ
ージ信号が取除かれ、プリチャージ接続部122が浮遊
状態となる。次に第2のプリチャージ信号Pがトラン
ジスタ124に供給され、ビット線30が低電圧状態で
あれば、トランジスタ124が導通状態となりプリチャ
ージ接続部122はビット線に放電し、従ってプルアッ
プ回路はビット線上の電圧に作用しない。しかしビット
線30が高電圧状態であれば、トランジスタ124は第
2のプリチャージ信号によつても導通状態とならない。
次に第3のプリチャージ信号Pがトランジスタ126
に供給される。プリチャージ接続部122は浮遊状態で
あるので、第3のプリチャージ信号Pはプリチャージ
接続部122をブートストラップすることができ、こう
して第3のプリチャージ信号Pの全電圧レベルがトラ
ンジスタ126を経てトランジスタ128のゲート端子
に印加される。従って全供給電圧Vccがビット線30
に印加され、ビット線上の電圧がVccに引上げられ
る。このプルアップ回路は実質的にビット線を高電圧状
態に充電するために充分な電荷だけを必要とする。すな
わちこのプルアップ回路においてはVccと接地との間
の直接の電流径路はどの時点においてもない。このプル
アップ回路はビット線を直接にオフ状態とする作用をす
る。そして両ビット線のいずれをVccに引上げるかを
定めるために両ビット線間の電位差を検知する必要がな
い。このことによつて、プルアップ回路を、センス増幅
器の位置する両ビット線間ではなく、ビット線の終端部
に位置させることが可能となる。プルアップ回路をビッ
ト線の終端部に位置させることにより、メモリアクセス
時間を短縮することがでるという効果が得られる。ビッ
ト線の終端部すなわちプルアップ回路の近くに接続され
る入力/出力回路が、プルアップ電圧がビット線を伝わ
って伝播してくるのを待つ必要がなくなるからである
(ビット線は比較的高い容量をもつのでその一端に印加
された電圧パルスが他端に到達するには相当の遅延が生
じる)。すなわち全ビット線間電位差が入力/出力回路
に印加され、従ってプルアップ回路がイネーブル状態と
なるとその後直ちに人力/出力回路がイネーブル状態と
なることができるので、高速化が可能となるのである。 【0029】本発明の1実施例を添付図面に例示し詳細
に述べたが、本発明が前記した実施例には限らないで本
発明の範囲を逸脱しないで種種の変化変型を行うことが
できるのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明による動的等速呼出記憶装置の1実施例
の回路図である。 【図2】図1に例示した動的等速呼出記憶装置に生ずる
種種の信号のタイミング線図である。 【図3】図1に示したセンス増幅器の回路図である。 【図4】図1に示したプルアップ(pull−up)回
路の回路図である。 【符号の説明】 10 記憶装置 22,32 動的記憶セル 30,38 ビット線 44 センス増幅器 60,68 プルアップ回路 84 入出力回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プレブステイング,ラバト、ジエイ アメリカ合衆国テクサス州75248、ダラ ス、 ハーヴイスト・グレン 6623番 (56)参考文献 特開 昭54−101228(JP,A) 特開 昭55−70990(JP,A) 特開 昭54−101229(JP,A) 特開 昭53−544430(JP,A) 特開 昭53−128940(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.(イ)第1のデータ状態に対応する第1の電圧状態
    及び第2のデータ状態に対応する第2の電圧状態を動的
    記憶セル内に記憶する段階と、 (ロ)1対のビット線を第3の電圧状態にセットした後
    に、このビット線の一方に前記動的記憶セルを接続し
    て、前記記憶セル内に前記第1の電圧状態が記憶されて
    いるときは、前記記憶セルに接続されたビット線を第4
    の電圧状態に駆動し、又は前記記憶セル内に前記第2の
    電圧状態が記憶されているときは、前記記憶セルに接続
    されたビット線を第5の電圧状態に駆動するが、前記対
    のビット線の他方のビット線を前記第3の電圧状態に維
    持する段階と、(ハ)感知動作時に 前記両ビット線に接続されているセ
    ンス増幅器において前記両ビット線間の相対的な電圧状
    態の差を感知して、前記両ビット線のうち低い方の電圧
    を持つビット線をより低い電圧状態に駆動する段階と、(ニ) 前記ビット線のうちの高い電圧を持つ他方のビッ
    ト線をより高い電圧状態に駆動する段階と、(ホ) 前記記憶セルを、前記対応するビット線から接続
    を切って、前記各ビット線を浮動状態にする段階と、(ヘ) 前記両ビット線を、前記センス増幅器の浮動状態
    にあるラッチ接続部を介して互いに接続し、前記両ビッ
    ト線の電圧を前記第3の電圧状態に平衡するようにする
    段階と、 を包含する、ダミー・セルをもたない動的等速呼出記憶
    装置の操作法。
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