JP3002073B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP3002073B2
JP3002073B2 JP5058724A JP5872493A JP3002073B2 JP 3002073 B2 JP3002073 B2 JP 3002073B2 JP 5058724 A JP5058724 A JP 5058724A JP 5872493 A JP5872493 A JP 5872493A JP 3002073 B2 JP3002073 B2 JP 3002073B2
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和弘 松山
典昭 天野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体記憶装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶装置、特にダイナミッ
クランダムアクセスメモリ(以下、DRAMと略す)で
は、記憶容量の増加に伴い、1つのビット線に接続され
るメモリセルの数が増大しビット線容量が増加し、セル
に記憶されたデータをビット線に読み出す際、読み出し
電圧振幅が減少するため、チップ全体の動作余裕を低下
させてしまうという問題が生じている。
【0003】この解決方法として、ビット線を分割する
構成がとられる。図および図にこれまで提案されて
きたビット線分割方式の構成図を示す。どちらの構成
も、ビット線を4分割した例を示しており、ビット線分
割によってできた4つのセルアレイA1〜A4各々にロ
ウデコーダRD1〜RD4、センスアンプ列SL1〜S
L4を設けている。
【0004】図において、A1〜A4はセルアレイ、
SL1〜SL4はセンスアンプ列、D1〜D4はデータ
バス、RD1〜RD4はロウデコーダ、CDはコラムデ
コーダである。図に示した構成は、1つのコラムデコ
ーダCDの出力Y1〜Ynを各セルアレイで共通に用
い、それによって選択されたデータをワード線方向に設
けられたデータバスD1〜D4へ読み出す。この構成に
よれば、コラムデコーダCDを1つだけ設ければよいの
で、チップ面積の増加を防ぎながら、ビット線分割を行
うことができる。
【0005】図において、A1〜A4はセルアレイ、
SL1〜SL4はセンスアンプ列、RD1〜RD4はロ
ウデコーダ、SSW1〜SSW4は読み出し信号線、G
1〜Gn,/G1〜Gnは副ビット線対、MAは前置
増幅器である。
【0006】図に示した分割方法の詳細な回路図を図
に示す。図において、SA1〜SA8はセンスアン
プ、MA1,MA2は前置増幅器、CDはコラムデコー
ダ、BL1〜BL8,/BL1〜/BL8はビット線
対、G1,G2,/G1,/G2は副ビット線対であ
る。
【0007】図に示した構成は、副ビット線対G1〜
Gn,/G1〜Gnをビット線方向に設け、前置増幅
器MAを共有する。4つのセルアレイA1〜A4の内選
択されたセルアレイの読み出し信号線によって副ビット
線対G1〜Gn,/G1〜GnにセンスアンプSL1
〜SL4で読み出されたデータを接続し、コラム方向へ
読み出し、前置増幅器MAで増幅する。
【0008】この構成(以後、複ビット線方式と呼ぶ)
によれば、1つの副ビット線に接続されるセンスアンプ
の数はセルアレイ数すなわちこの例の場合4つと少な
く、したがって副ビット線の配線容量が低減され高速
が可能となる。さらに、副ビット線数はセンスアンプ数
の半分になり、大量のデータを一括して読み出すことが
でき、長い順次読み出しを必要とするビデオ用メモリや
高速シリアルアクセスメモリ(シンクロナスDRAMな
ど)に有効である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図に示した
構成では、1つのデータバスに接続されるセンスアンプ
の数がセンスアンプ列に含まれるセンスアンプ数の半分
にもなり、データバスの配線容量が大きくなるため、高
速化の妨げとなる。さらに、一括で読み出すデータ数を
増加させようとするとデータバス数を増加させることに
なり、ビット線方向にチップ面積が増加してしまうとい
う問題がある。特に、近年マイクロプロセッサの高速化
に伴い、メモリの高速化が要求されており、その解決方
法としてプロセッサのクロックに同期してシリアルにデ
ータを出力するシンクロナスDRAMの提案が行われて
いるが、このようなシリアル出力のメモリでは、メモリ
内部のデータバス幅は増加していく。
【0010】また、図に示した構成では、一度に多数
のデータバスを充放電することになり、副ビット線にデ
ータを読み出す際のピーク電流が極めて大きくなる。ま
た、読み出し信号線につながるトランジスタ数が多数と
なり、読み出し信号線の配線容量が増大し、高速化の妨
げとなる。
【0011】この発明は、上記従来の問題点を解決する
もので、大きなデータバス幅を有しながら、チップ面積
の増加、ピーク電流の増加を防ぐ構成の半導体記憶装置
を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体記
憶装置は、行および列に配列された複数のメモリセルア
レイと、このメモリセルアレイ毎に設けられた複数のセ
ンスアンプからなるセンスアンプ列と、ビット線と平行
に配置された副ビット線対と、ワード線と平行に配置さ
れて複数のメモリセルアレイの選択を行う第1の選択信
号を供給する第1の選択信号線と、ビット線と平行に配
置されて副ビット線の選択を行う第2の選択信号を供給
する第2の選択信号線と、第1の選択信号と第2の選択
信号の論理積を発生する論理手段とを備え、論理手段を
ワード線裏打ち領域とセンスアンプ列の交差する領域に
配置し、論理手段の出力によって、行および列に配列さ
れた複数のメモリセルアレイのうちの一のメモリセルア
レイに属する複数のセンスアンプと、一のメモリセルア
レイが属する列に対応する複数の副ビット線対とを結合
する選択トランジスタを駆動することを特徴とする。
【0013】
【0014】請求項記載の半導体記憶装置は、複数の
メモリセルアレイと、このメモリセルアレイ毎に設けら
れた複数のセンスアンプからなるセンスアンプ列と、セ
ンスアンプの出力を副ビット線対に接続する選択トラン
ジスタと、副ビット線を入力に接続した前置増幅器と、
ワード線裏打ち領域によって区切られたメモリセルアレ
イに対応した前置増幅器の出力を順次出力するデータ出
力レジスタと、ワード線と平行に配置されて複数のメモ
リセルアレイの選択を行う第1の選択信号を供給する第
1の選択信号線と、データ出力レジスタを選択する第2
の選択信号を供給する第2の選択信号線と、ワード線裏
打ち領域とセンスアンプ列の交差する領域に第1の選択
信号と第2の選択信号の論理積を発生する論理手段とを
備え、第2の選択信号によって選択されたレジスタに対
応するメモリセルアレイに隣接するメモリセルアレイの
ワード線裏打ち領域にビット線と平行に第2の選択信号
線を配置し、論理手段の出力を選択トランジスタのゲー
トに接続したことを特徴とする。
【0015】請求項記載の半導体記憶装置は、請求項
記載の半導体記憶装置において、第1の選択信号を順
次出力する選択信号レジスタをさらに備えている。
【0016】
【作用】この発明は、上記した構成によって、センスア
ンプの出力がすべて同時に副ビット線に接続されること
がないので、副ビット線の充放電によるピーク電流が低
減される。さらに、センスアンプの出力を副ビット線に
接続する選択信号線は、ワード線裏打ち領域毎にコラム
方向の選択信号線によってデコードされ分割されるの
で、負荷容量が減少し、高速化が可能となる。さらに、
データはコラム方向に配置された多数の副ビット線によ
って行うため、チップ面積の増加なく、多数のデータバ
スを設けることができ、長い順次読み出しを必要とする
ビデオ用メモリやシンクロナスDRAM等に有効であ
る。
【0017】
【実施例】 この発明の実施例の半導体記憶装置につい
て、図面を参照しながら説明する。図1はこの発明の
実施例における半導体記憶装置の構成図を示し、図2に
記一実施例の半導体記憶装置のブロック図を示す。
【0018】図1および図2において、BL1〜BL
8,/BL1〜/BL8はビット線対、SA1〜SA8
はセンスアンプ、GBL1 〜GBL2 ,/GBL1〜/
GBL2は副ビット線対、MA1〜MA8,/MA1〜
/MA8は選択トランジスタ、AMP1,AMP2は前
置増幅器SSW1〜SSW4はセルアレイを選択する
第1の選択信号、SSR1〜SSR4は出力レジスタS
R1〜SR4を選択する第2の選択信号である。A1〜
A16はセルアレイ、WS1〜WS4はワード線裏打ち
領域、SL1〜SL5はセンスアンプ列、SRRは選択
信号レジスタ、DOUTはデータ出力バッファである。
【0019】ワード線裏打ち領域WSiとセンスアンプ
列SLjの交差する領域に第2の選択信号SSRiと第
1の選択信号SSWkの論理積を発生する論理回路AN
Dikを配置している。選択信号SSRiは出力すべき
出力レジスタSRiの選択と、その出力に引き続き出力
される出力レジスタSRi+1に対応するセルアレイの
データ選択のために、そのセルアレイのワード線裏打ち
領域WSi+1に配置されている。
【0020】このように構成された半導体記憶装置につ
いて、以下図および図を用いてその動作を説明す
る。
【0021】まず、選択されたセルの含まれるセルアレ
イ内のビット線対に各データが読み出される。たとえ
ば、図においてセンスアンプSA1の含まれるセルア
レイ内のデータが選択された場合すなわち図のセルア
レイA6内のセルが選択された場合、各々のデータはビ
ット線対BL1〜BL4,/BL1〜/BL4に読み出
され、センスアンプSA1〜SA4で増幅される。つぎ
に、第1の選択信号SSW1と第2の選択信号SSR1
が選択され、MA1,MA3,/MA1,/MA3がオ
ンし、データが副ビット線対GBL1 ,GBL2,/G
BL1,/GBL2に読み出され、前置増幅器AMP2
1〜AMP22で増幅され、出力レジスタSR2に入力
される。
【0022】読み出し終了後、第1の選択信号は選択信
号レジスタSRRによってシフトされ、SSR1が非選
択状態、SSR2が選択状態となる。SSR2が選択状
態になることによって出力レジスタSR2はクロックC
LKに同期して、データバスD,/Dへ、AMP21〜
AMP2nによって読み出されたデータをシリアルに出
力する。このとき、SSR2が選択状態になっているの
で同時にセルアレイA10が選択状態となっており、セ
ルアレイA10内のデータが前置増幅器AMP31〜A
MP3nに読み出される。この動作を順次繰り返すこと
によってワード線に接続される全データを間断なくシリ
アルに出力することができる。
【0023】以上のように、この実施例によれば、一度
に充放電される副ビット線対は選択されたセルアレイに
対応した副ビット線対のみとなり、不要な副ビット線の
充放電を防ぐことができ、読み出し時のピーク電流を大
幅に低減することができる。例えば、副ビット線対を1
024対持ち、ワード線が8等分に裏打ちされている1
6MDRAMの場合、読み出し時のピーク電流は8分の
1になる。一括して大量のデータを出力レジスタに読み
込むことができ、出力レジスタへの読み出し動作回数を
低減できるため、制御が容易になるうえ、消費電流を低
減することができる。前記16MDRAMの場合、一括
読み出しのデータは64ビットになるが、チップ面積の
増加はほとんどない。
【0024】
【発明の効果】この発明によれば、データ読読み出し時
の副ビット線の充放電を選択されたセルアレイに対応し
た部分のみ行うので、読み出し時のピーク電流を大幅に
低減することができる。例えば、副ビット線対を102
4対持ち、ワード線が8等分に裏打ちされている16M
DRAMの場合、読み出し時のピーク電流は8分の1に
なる。さらに、一括して大量のデータを出力レジスタに
読み込むことができ、出力レジスタへの読み出し動作回
数を低減できるため、制御が容易になるうえ、消費電流
を低減することができる。前記16MDRAMの場合、
一括読み出しのデータは64ビットになるが、チップ面
積の増加はほとんどない。
【0025】以上のように、この発明によれば、論理手
段の設置によるチップ面積の増加を最小限に抑えながら
効果的に、副ビット線にデータを読み出す際のピーク電
流を削減することができる。
【0026】つまり、行方向のみならず列方向にも分割
された複数のメモリセルアレイを有し、この列方向に分
割されたメモリセルアレイ毎に論理手段を設け、その出
力によってメモリセルアレイ内の複数のビット線対、副
ビット線対を一括して接続しており、行方向に分割され
たメモリセルアレイ毎に論理手段を設ければよいので、
論理手段の数が減り、チップ面積の増加が抑えられ、副
ビット線対のデータを読み出す際のピーク電流は、メモ
リセルアレイの列方向の分割数に応じて小さくなり、十
分ピーク電流を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例における半導体記憶装置の
構成図である。
【図2】この発明の一実施例における半導体記憶装置の
ブロック図である。
【図3】従来の半導体記憶装置のブロック図である。
【図4】従来の半導体記憶装置のブロック図である。
【図5】従来の半導体記憶装置の構成図である。
【符号の説明】
BL1〜BL8,/BL1〜/BL8 ビット線対 SA1〜SA8 センスアンプ GBL1〜GBL4,/ GBL1〜/GBL4 副ビッ
ト線対 MA1〜MA8,/MA1〜/MA8 選択トランジス
AMP1,AMP2 前置増幅器 SS1〜SS4 第1の選択信号 SS1〜SS4 第2の選択信号 A1〜A16 セルアレイ WS1〜WS4 ワード線裏打ち領域 SL1〜SL5 センスアンプ列 AND21〜AND24 論理回路 SSR 選択信号レジスタ DOUT データ出力バッファ
フロントページの続き (72)発明者 縣 政志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−120697(JP,A) 特開 平4−30385(JP,A) 特開 平1−189096(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/401

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 行および列に配列された複数のメモリセ
    ルアレイと、このメモリセルアレイ毎に設けられた複数
    のセンスアンプからなるセンスアンプ列と、ビット線と
    平行に配置された副ビット線対と、ワード線と平行に配
    置されて前記複数のメモリセルアレイの選択を行う第1
    の選択信号を供給する第1の選択信号線と、ビット線と
    平行に配置されて前記副ビット線の選択を行う第2の選
    択信号を供給する第2の選択信号線と、前記第1の選択
    信号と前記第2の選択信号の論理積を発生する論理手段
    とを備え、前記論理手段をワード線裏打ち領域と前記セ
    ンスアンプ列の交差する領域に配置し、前記論理手段の
    出力によって、前記行および列に配列された複数のメモ
    リセルアレイのうちの一のメモリセルアレイに属する複
    数のセンスアンプと、前記一のメモリセルアレイが属す
    る列に対応する複数の副ビット線対とを結合する選択ト
    ランジスタを駆動することを特徴とする半導体記憶装
    置。
  2. 【請求項2】 複数のメモリセルアレイと、このメモリ
    セルアレイ毎に設けられた複数のセンスアンプからなる
    センスアンプ列と、前記センスアンプの出力を副ビット
    線対に接続する選択トランジスタと、前記副ビット線を
    入力に接続した前置増幅器と、ワード線裏打ち領域によ
    って区切られた前記メモリセルアレイに対応した前記前
    置増幅器の出力を順次出力するデータ出力レジスタと、
    ワード線と平行に配置されて前記複数のメモリセルアレ
    イの選択を行う第1の選択信号を供給する第1の選択信
    号線と、前記データ出力レジスタを選択する第2の選択
    信号を供給する第2の選択信号線と、前記ワード線裏打
    ち領域と前記センスアンプ列の交差する領域に前記第1
    の選択信号と前記第2の選択信号の論理積を発生する論
    理手段とを備え、前記第2の選択信号によって選択され
    た前記レジスタに対応するメモリセルアレイに隣接する
    メモリセルアレイのワード線裏打ち領域にビット線と平
    行に前記第2の選択信号線を配置し、前記論理手段の出
    力を前記選択トランジスタのゲートに接続したことを特
    徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項記載の半導体記憶装置におい
    て、第1の選択信号を順次出力する選択信号レジスタを
    さらに備えた半導体記憶装置。
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KR100745368B1 (ko) * 2005-11-22 2007-08-02 삼성전자주식회사 개선된 데이터 입출력 경로를 갖는 반도체 메모리 장치

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