JP3317334B2 - Semiconductor memory device and data reading method - Google Patents

Semiconductor memory device and data reading method

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JP3317334B2 JP33171697A JP33171697A JP3317334B2 JP 3317334 B2 JP3317334 B2 JP 3317334B2 JP 33171697 A JP33171697 A JP 33171697A JP 33171697 A JP33171697 A JP 33171697A JP 3317334 B2 JP3317334 B2 JP 3317334B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、特に高速動作が可能な半導体記憶装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device capable of high-speed operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の半導体記憶装置として、特開平
4-188496号公報には、ビット線をメモリセル列毎に1本
とした半導体記憶装置が開示されている。その半導体記
憶装置の概略回路構成を図4に示す。
2. Description of the Related Art As this kind of semiconductor memory device, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-188496 discloses a semiconductor memory device having one bit line for each memory cell column. FIG. 4 shows a schematic circuit configuration of the semiconductor memory device.

【0003】図4に示す回路では、ワード線WL1,W
L2とビット線BL1が直交するように設けられ、これ
らワード線とビット線の交点近傍に、フリップフロップ
回路と転送MOSトランジスタからなるメモリセル21
がそれぞれ設けられている。ワード線WL1により選択
されるメモリセル21とワード線WL2により選択され
るメモリセル21は、ともにビット線BL1に接続され
ている。
In the circuit shown in FIG. 4, word lines WL1, W
L2 and the bit line BL1 are provided so as to be orthogonal to each other.
Are provided respectively. The memory cell 21 selected by the word line WL1 and the memory cell 21 selected by the word line WL2 are both connected to the bit line BL1.

【0004】ビット線BL1は、一端にプリチャージ用
トランジスタN1が設けられ、他端にセンスアンプ回路
22が設けられている。センスアンプ回路22は、2つ
のバイポーラトランジスタQ1,Q2と、これらバイポ
ーラトランジスタQ1,Q2のエミッタと共通に接続さ
れたセンスアンプ活性化トランジスタN2と、バイポー
ラトランジスタQ1,Q2のコレクタと電源との間にそ
れぞれ接続された負荷抵抗R1,R2と、バイポーラト
ランジスタQ1のコレクタ出力をバイポーラトランジス
タQ2のベースに入力するためのダイオードD1と、バ
イポーラトランジスタQ2のベースと接地線との間に接
続されたベースバイアス負荷R3とから構成される。こ
の回路では、ビット線は各メモリセル列毎に1本配置さ
れる。
The bit line BL1 has a precharge transistor N1 at one end and a sense amplifier circuit 22 at the other end. The sense amplifier circuit 22 includes two bipolar transistors Q1, Q2, a sense amplifier activation transistor N2 commonly connected to the emitters of the bipolar transistors Q1, Q2, and a collector between the bipolar transistors Q1, Q2 and a power supply. Load resistors R1 and R2 connected to each other, a diode D1 for inputting the collector output of bipolar transistor Q1 to the base of bipolar transistor Q2, and a base bias load connected between the base of bipolar transistor Q2 and a ground line. R3. In this circuit, one bit line is arranged for each memory cell column.

【0005】上記のように構成される半導体記憶装置で
は、ワード線WL1,WL2により選択されたメモリセ
ルからのデータが、ビット線BL1を介してセンスアン
プ回路22に入力される。センスアンプ回路22では、
入力された信号がバイポーラトランジスタQ1のベース
に入力されて、バイポーラトランジスタQ2のベースに
バイポーラトランジスタQ1のコレクタからの信号を入
力することにより差動増幅され、各バイポーラトランジ
スタQ1,Q2のコレクタから出力信号/D0,D0が
得られる。
In the semiconductor memory device configured as described above, data from a memory cell selected by word lines WL1 and WL2 is input to sense amplifier circuit 22 via bit line BL1. In the sense amplifier circuit 22,
The input signal is input to the base of bipolar transistor Q1, and is differentially amplified by inputting the signal from the collector of bipolar transistor Q1 to the base of bipolar transistor Q2, and the output signal from the collector of each bipolar transistor Q1, Q2. / D0 and D0 are obtained.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
記憶装置は、ビット線をメモリセル列毎に1本とした構
成となっており、1列分の全てのメモリセルが同じ1本
のビット線に接続される。この構成では、メモリセルと
ビット線をつなぐトランスファーゲートのうち、ワード
線によって選択されたところ以外のゲートは、単なる負
荷にしかならず、その数が多いほどビット線の負荷が大
きくなる。このように、従来の半導体記憶装置では、ビ
ット線の負荷が大きくなるため、読み出し・書き込み動
作を高速に行うことが困難であった。
The above-described conventional semiconductor memory device has a configuration in which one bit line is provided for each memory cell column, and all memory cells in one column have the same one bit. Connected to the wire. In this configuration, of the transfer gates connecting the memory cells and the bit lines, the gates other than those selected by the word lines are merely loads, and the greater the number, the greater the load on the bit lines. As described above, in the conventional semiconductor memory device, since the load on the bit line is increased, it is difficult to perform the read / write operation at high speed.

【0007】本発明の目的は、上記問題を解決し、ビッ
ト線の負荷を低減することにより、読み出し・書き込み
の動作を高速に行うようにした半導体記憶装置を提供す
ることにある。さらには、データ読み出し動作を高速に
行うことが可能なデータ読み出し方法を提供することに
ある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device which solves the above problem and reduces the load on a bit line so that the read / write operation can be performed at high speed. Another object of the present invention is to provide a data read method capable of performing a data read operation at high speed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体記憶装置は、第1のビット線に接続
され、第1のワード線によって選択される第1のメモリ
セル手段と、第2のビット線に接続され、第2のワード
線によって選択される第2のメモリセル手段と、前記第
1のビット線に接続され、該ビット線の電位が第1の電
位レベルになるようにプリチャージする第1のプリチャ
ージ手段と、前記第2のビット線に接続され、該ビット
線の電位が前記第1の電位レベルより低い第2の電位レ
ベルになるようにプリチャージする第2のプリチャージ
手段と、前記第1および第2のビット線の電位をそれぞ
れ入力とし、該ビット線間における電位差を増幅して出
力するセンスアンプ手段と、を有し、前記第1のメモリ
セル手段は、データとして、前記第1のビット線をプリ
チャージされた電位に維持するような高電位、または前
記第1のビット線の電位が前記第2の電位レベルより低
くなるような低電位を保持し、前記第2のメモリセル手
段は、データとして、前記第2のビット線をプリチャー
ジされた電位に維持するような低電位、または前記第2
のビット線の電位が前記第1の電位レベルより高くなる
ような高電位を保持し、前記センスアンプ手段は、前記
第2のビット線の電位レベルが前記第1のビット線の電
位レベルより低い状態では0を出力し、前記第2のビッ
ト線の電位レベルが上昇して前記第1のビット線の電位
レベルを上回ると、あるいは前記第1のビット線の電位
レベルが下降して前記第2のビット線の電位レベルを下
回ると、1を出力することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor memory device according to the present invention comprises a first memory cell means connected to a first bit line and selected by a first word line; Second memory cell means connected to a second bit line and selected by a second word line, and connected to the first bit line so that the potential of the bit line is at a first potential level. And a second precharge means connected to the second bit line and precharged so that the potential of the bit line becomes a second potential level lower than the first potential level. The first memory cell means, and a sense amplifier means for receiving the potentials of the first and second bit lines as inputs and amplifying and outputting a potential difference between the bit lines. Is the data And maintaining a high potential for maintaining the first bit line at a precharged potential or a low potential for maintaining the potential of the first bit line lower than the second potential level; The second memory cell means may store, as data, a low potential for maintaining the second bit line at a precharged potential, or
And the sense amplifier means keeps the potential level of the second bit line lower than the potential level of the first bit line. In the state, 0 is output, and the potential level of the second bit line rises and exceeds the potential level of the first bit line, or the potential level of the first bit line falls and the second bit line falls. below the potential level of the bit line, and outputs a 1.

【0009】本発明のデータ読み出し方法は、第1のビ
ット線に接続された第1のメモリセル手段と、第2のビ
ット線に接続された第2のメモリセル手段とを有し、こ
れらビット線間における電位差に基づいて、前記第1お
よび第2のメモリセル手段のデータの読み出しを選択的
に行う半導体記憶装置において行われるデータ読み出し
方法であって、前記第1のビット線を第1の電位レベル
になるようにプリチャージするとともに、前記第2のビ
ット線を前記第1の電位レベルより低い第2の電位レベ
ルになるようにプリチャージし、前記第1のメモリセル
手段については、前記第1のビット線をプリチャージさ
れた電位に維持するような高電位、または前記第1のビ
ット線の電位が前記第2の電位レベルより低くなるよう
な低電位をデータとして保持するようにし、前記第2の
メモリセル手段については、前記第2のビット線をプリ
チャージされた電位に維持するような低電位、または前
記第2のビット線の電位が前記第1の電位レベルより高
くなるような高電位をデータとして保持するようにし、
前記第1および第2のビット線に対するプリチャージの
後に、前記第1および第2のメモリセル手段のうちから
選択されたメモリセル手段に保持されているデータを、
前記第2のビット線の電位レベルが前記第1のビット線
の電位レベルより低い状態を0とし、前記第2のビット
線の電位レベルが上昇して前記第1のビット線の電位レ
ベルを上回った状態、あるいは前記第1のビット線の電
位レベルが下降して前記第2のビット線の電位レベルを
下回った状態を1として読み出すことを特徴とする。
A data read method according to the present invention includes first memory cell means connected to a first bit line, and second memory cell means connected to a second bit line. A data read method performed in a semiconductor memory device for selectively reading data from said first and second memory cell means based on a potential difference between lines, wherein said first bit line is connected to a first bit line. The second bit line is precharged to a second potential level lower than the first potential level, and the second bit line is precharged to a second potential level lower than the first potential level. A high potential that maintains the first bit line at a precharged potential, or a low potential that causes the potential of the first bit line to be lower than the second potential level. And the second memory cell means has a low potential for maintaining the second bit line at a precharged potential, or the potential of the second bit line is the first potential. To hold a high potential that is higher than the potential level of
After precharging the first and second bit lines, the data held in the memory cell means selected from the first and second memory cell means is
A state in which the potential level of the second bit line is lower than the potential level of the first bit line is set to 0, and the potential level of the second bit line rises and exceeds the potential level of the first bit line. The read state is read as 1 when the potential level of the first bit line falls or falls below the potential level of the second bit line.

【0010】(作用)上記のように構成される本発明で
は、従来、1本のビット線に接続されていたメモリセル
を、第1のビット線に接続された第1のメモリセル手段
と第2のビット線に接続された第2のメモリセル手段の
2つに分けているので、それぞれのビット線におけるビ
ット線の負荷は従来の場合より半減することになり、そ
の分、書き込み・読み出し動作を高速に行えるようにな
る。
(Operation) In the present invention configured as described above, the memory cell conventionally connected to one bit line is replaced with the first memory cell means connected to the first bit line. Since the second memory cell means connected to the two bit lines is divided into two, the load of the bit line on each bit line is reduced by half compared to the conventional case, and the write / read operation is correspondingly reduced. Can be performed at high speed.

【0011】加えて、本発明では、ビット線が2本にな
っているが、少なくともどちらか片方のビット線はプリ
チャージされた電位レベルを必ず維持するようになって
いるので、1回の読み出しで充放電される電荷の容量は
ビット線1本分の負荷容量により、ビット線1本あたり
の負荷容量はビット線につながるメモリセルの数によ
る。そのため、ビット線1本あたりにつながるメモリセ
ルの数が減少すれば、充放電される電荷量が減ることに
なる。
In addition, in the present invention, although the number of bit lines is two, at least one of the bit lines is always maintained at the precharged potential level. The capacity of the electric charge charged / discharged in the above depends on the load capacity of one bit line, and the load capacity per one bit line depends on the number of memory cells connected to the bit line. Therefore, if the number of memory cells connected to one bit line is reduced, the amount of charge and discharge is reduced.

【0012】また、本発明の半導体記憶装置およびデー
タ読み出し方法では、第1のメモリセル手段が選択され
た場合は、その第1のメモリセル手段が高電位のデータ
を保持していれば、第1のビット線はプリチャージされ
た電位に維持され、低電位のデータを保持していれば、
第1のビット線の電位が第2のビット線の電位より低く
なる。一方、第2のメモリセル手段が選択された場合
は、その第2のメモリセル手段が高電位のデータを保持
していれば、第2のビット線の電位が第1のビット線の
電位より高くなり、低電位のデータを保持している場合
は、第2のビット線をプリチャージされた電位に維持す
る。したがって、第2のビット線の電位レベルが第1の
ビット線の電位レベルより低い状態を0とし、第2のビ
ット線の電位レベルが上昇して第1のビット線の電位レ
ベルを上回った状態、あるいは第1のビット線の電位レ
ベルが下降して第2のビット線の電位レベルを下回った
状態を1とすることにより、第1および第2のメモリセ
ル手段に保持されたデータを読み出すことが可能にな
る。
Further, in the semiconductor memory device and the data reading method of the present invention, when the first memory cell means is selected, if the first memory cell means holds high-potential data, 1 bit line is maintained at the precharged potential, and if low potential data is held,
The potential of the first bit line becomes lower than the potential of the second bit line. On the other hand, when the second memory cell means is selected, if the second memory cell means holds high-potential data, the potential of the second bit line is higher than the potential of the first bit line. When the data is high and low-potential data is held, the second bit line is maintained at the precharged potential. Therefore, the state in which the potential level of the second bit line is lower than the potential level of the first bit line is set to 0, and the potential level of the second bit line rises and exceeds the potential level of the first bit line. Alternatively, by setting the state in which the potential level of the first bit line falls below the potential level of the second bit line to 1, the data held in the first and second memory cell means is read out. Becomes possible.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1は、本発明の一実施形態の半導体記憶
装置の概略構成を示す回路図である。この回路では、ワ
ード線W1,W2とビット線B1,B2が直交するよう
に設けられ、ワード線W1によって選択されるメモリセ
ル11がビット線B1に接続され、ワード線W2によっ
て選択されるメモリセル12がビット線B2に接続され
ている。各ビット線B1,B2は、それぞれセンスアン
プ回路15の入力となっており、センスアンプ回路15
からはそれらビット線間における電位差に基づく出力結
果が得られる。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention. In this circuit, word lines W1 and W2 are provided so as to be orthogonal to bit lines B1 and B2, and memory cell 11 selected by word line W1 is connected to bit line B1 and memory cell 11 selected by word line W2 12 is connected to the bit line B2. Each of the bit lines B1 and B2 is an input to the sense amplifier circuit 15, and the sense amplifier circuit 15
Can obtain an output result based on the potential difference between the bit lines.

【0015】メモリセル11は、フリップフロップ回路
とN型MOSトランジスタからなり、接続されているワ
ード線W1がハイレベルになることで書き込み・読み出
しが行われる。このメモリセル11には、ビット線B1
をプリチャージされた電位に維持するような高電位、ま
たはビット線B1の電位がビット線B2の電位レベルよ
り低くなるような低電位が、データとして保持される。
The memory cell 11 is composed of a flip-flop circuit and an N-type MOS transistor, and performs writing / reading when the connected word line W1 goes high. This memory cell 11 has a bit line B1
Is maintained as data, or a low potential such that the potential of the bit line B1 becomes lower than the potential level of the bit line B2.

【0016】メモリセル12は、フリップフロップ回路
とP型MOSトランジスタからなり、接続されているワ
ード線W2がロウレベルになることで書き込み・読み出
しが行われる。このメモリセル12には、ビット線B2
をプリチャージされた電位に維持するような低電位、ま
たはビット線B2の電位がビット線B1の電位レベルよ
り高くなるような高電位が、データとして保持される。
The memory cell 12 comprises a flip-flop circuit and a P-type MOS transistor, and performs writing / reading when the connected word line W2 goes low. This memory cell 12 has a bit line B2
Is maintained as data, or a low potential such that the potential of the bit line B2 is higher than the potential level of the bit line B1.

【0017】各ワード線W1,W2は、アドレス信号線
ADを入力とするデコーダ16,17にそれぞれ接続さ
れている。デコーダ16は選択状態のときにワード線W
1のレベルをハイレベルにし、デコーダ17は選択状態
のときにワード線W2のレベルをロウレベルにする。こ
れらデコーダ16,17は、一方が選択状態にあるとき
は他方が非選択状態となるように構成されている。
The word lines W1 and W2 are connected to decoders 16 and 17 which receive the address signal line AD, respectively. When the decoder 16 is in the selected state, the word line W
1 is set to the high level, and the decoder 17 sets the level of the word line W2 to the low level in the selected state. These decoders 16 and 17 are configured such that when one is in a selected state, the other is in a non-selected state.

【0018】メモリセル11につながるビット線B1
は、ゲートがクロック線C2に接続されたN型MOSト
ランジスタ13を介して電源電位に接続されている。こ
こでは、N型MOSトランジスタ13のソースが電源電
位に接続され、ドレインがビット線B1に接続されてい
る。一方、メモリセル12につながるビット線B2は、
ゲートがクロック線C1に接続されたP型MOSトラン
ジスタ14を介して接地電位に接続されている。ここで
は、P型MOSトランジスタ14のソースが接地(グラ
ンド)電位に接続され、ドレインがビット線B2に接続
されている。
Bit line B1 connected to memory cell 11
Are connected to the power supply potential via an N-type MOS transistor 13 whose gate is connected to the clock line C2. Here, the source of the N-type MOS transistor 13 is connected to the power supply potential, and the drain is connected to the bit line B1. On the other hand, the bit line B2 connected to the memory cell 12 is
The gate is connected to the ground potential via a P-type MOS transistor 14 connected to the clock line C1. Here, the source of the P-type MOS transistor 14 is connected to the ground (ground) potential, and the drain is connected to the bit line B2.

【0019】クロック線C2はクロックバッファ18,
19を介してクロック線CLKに接続され、クロック線
C1はクロックバッファ18を介してクロック線CLK
に接続されている。また、クロック線CLKには、クロ
ックバッファ18を介してセンスアンプ回路15のセン
スアンプ活性化信号線であるクロック線C3が接続され
ており、クロック線CLKがロウレベルのときに、クロ
ック線C3がハイレベルになってセンスアンプ回路15
が活性化される。
The clock line C2 is connected to the clock buffer 18,
19 is connected to the clock line CLK, and the clock line C1 is connected to the clock line CLK via the clock buffer 18.
It is connected to the. The clock line CLK is connected to a clock line C3 which is a sense amplifier activation signal line of the sense amplifier circuit 15 via a clock buffer 18, and when the clock line CLK is at a low level, the clock line C3 is at a high level. Sense amplifier circuit 15
Is activated.

【0020】センスアンプ回路15は、ビット線B2の
電位レベルがビット線B1の電位レベルより低い状態で
は0を出力し、ビット線B2の電位レベルが上昇してビ
ット線B1の電位レベルを上回ると、あるいはビット線
B1の電位レベルが下降してビット線B2の電位レベル
を下回ると、該ビット線間における電位差を増幅して出
力するように構成されている。
The sense amplifier circuit 15 outputs 0 when the potential level of the bit line B2 is lower than the potential level of the bit line B1, and when the potential level of the bit line B2 rises and exceeds the potential level of the bit line B1. Alternatively, when the potential level of the bit line B1 falls and falls below the potential level of the bit line B2, the potential difference between the bit lines is amplified and output.

【0021】なお、上記の構成において、メモリセル1
1にN型MOSトランジスタを用い、メモリセル12に
P型MOSトランジスタを用い、ビット線B1をN型M
OSトランジスタ13を介して電源電位にプリチャージ
されるように構成し、ビット線B2をP型MOSトラン
ジスタ14を介して接地電位にプリチャージされるよう
に構成した理由は以下の通りである。
In the above configuration, the memory cell 1
1 is an N-type MOS transistor, a memory cell 12 is a P-type MOS transistor, and the bit line B1 is an N-type M transistor.
The reason why the configuration is such that the power supply potential is precharged via the OS transistor 13 and the bit line B2 is precharged to the ground potential via the P-type MOS transistor 14 is as follows.

【0022】N型MOSトランジスタは、例えば入力が
接地電位の場合、その出力は接地電位となるが、入力が
電源電位の場合、その出力は電源電位より一段下がった
電位レベルとなる。これに対して、P型MOSトランジ
スタの場合は、入力が電源電位の場合、その出力は電源
電位レベルとなるが、入力が接地電位の場合、その出力
は接地電位より一段高いレベルとなる。このことから、
ビット線B1は、N型MOSトランジスタ13を設けた
ことにより、第1の電位レベル(電源電位より一段下が
ったレベル)にプリチャージされ、ビット線B2は、P
型MOSトランジスタ14を設けたことにより、第2の
電位レベル(接地電位レベルより一段高いレベル)にプ
リチャージされることになる。したがって、メモリセル
11の読み出しでは、N型MOSトランジスタを介して
電荷の放電が行われるため、高電位(電源電位)のデー
タが保持されていれば、ビット線B1はプリチャージさ
れた電位に維持され、低電位(接地電位)のデータが保
持されていれば、ビット線B1の電位がビット線B2の
第2の電位レベル(接地電位レベルより一段高いレベ
ル)より低くなる。メモリセル12の読み出しでは、P
型MOSトランジスタを介して電荷の放電が行われるた
め、高電位(電源電位)のデータが保持されていれば、
ビット線B2は電源電位レベルまで電位が上昇すること
になり、低電位(接地電位)のデータが保持されていれ
ば、ビット線B2はプリチャージされた電位に維持され
ることになる。
For example, when the input is at the ground potential, the output of the N-type MOS transistor is at the ground potential. When the input is at the power supply potential, the output is at a potential level one step lower than the power supply potential. On the other hand, in the case of a P-type MOS transistor, when the input is at the power supply potential, the output is at the power supply potential level. When the input is at the ground potential, the output is at a level one step higher than the ground potential. From this,
Since the N-type MOS transistor 13 is provided, the bit line B1 is precharged to the first potential level (one level lower than the power supply potential), and the bit line B2 is
By providing the type MOS transistor 14, it is precharged to the second potential level (one level higher than the ground potential level). Therefore, in reading data from the memory cell 11, the electric charge is discharged through the N-type MOS transistor, so that the bit line B1 is maintained at the precharged potential if the high potential (power supply potential) data is held. When the low potential (ground potential) data is held, the potential of the bit line B1 becomes lower than the second potential level of the bit line B2 (a level one level higher than the ground potential level). In reading the memory cell 12, P
Since the electric charge is discharged through the type MOS transistor, if data of a high potential (power supply potential) is held,
The potential of the bit line B2 rises to the power supply potential level, and if low potential (ground potential) data is held, the bit line B2 is maintained at the precharged potential.

【0023】次に、この半導体記憶装置の動作を具体的
に説明する。ここでは、メモリセル11からのデータの
読み出しの場合とメモリセル12からのデータの読み出
しの場合に分けて説明する。なお、以下の説明におい
て、各メモリセル11,12に保持されるデータ
「0」,「1」は、センスアンプ回路15の出力におけ
る「0」,「1」に対応させている。
Next, the operation of the semiconductor memory device will be specifically described. Here, the case of reading data from the memory cell 11 and the case of reading data from the memory cell 12 will be described separately. In the following description, data “0” and “1” held in each of the memory cells 11 and 12 correspond to “0” and “1” in the output of the sense amplifier circuit 15.

【0024】(1)メモリセル11からのデータの読み
出しの場合 図2は、メモリセル11からのデータの読み出しを行う
場合のフローチャートで、(a)はメモリセル11に
「0」のデータ(高電位)が保持されている場合、
(b)はメモリセル11に「1」のデータ(低電位)が
保持されている場合を示す。以下、この図2を参照して
動作を説明する。
(1) In the case of reading data from the memory cell 11 FIG. 2 is a flowchart in the case of reading data from the memory cell 11, and FIG. Potential) is held,
FIG. 3B shows a case where data “1” (low potential) is held in the memory cell 11. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG.

【0025】クロック線CLKにハイレベルの信号が入
力されているとき、プリチャージ用のトランジスタ1
3,14はともにON状態になり、ビット線B1がN型
MOSトランジスタ13を介して電源電位にプリチャー
ジされ、ビット線B2がP型MOSトランジスタ14を
介して接地電位にプリチャージされる。このプリチャー
ジされた各ビット線B1,B2のレベルは、ビット線B
1の方が高くなる。具体的には、ビット線B1が電源電
位より一段下がった電位レベルになり、ビット線B2が
接地電位になる。
When a high-level signal is input to the clock line CLK, the precharge transistor 1
Both the transistors 3 and 14 are turned on, the bit line B1 is precharged to the power supply potential via the N-type MOS transistor 13, and the bit line B2 is precharged to the ground potential via the P-type MOS transistor 14. The level of each of the precharged bit lines B1 and B2 is
1 is higher. Specifically, the bit line B1 has a potential level one step lower than the power supply potential, and the bit line B2 has the ground potential.

【0026】ここで、クロック線CLKがロウレベルに
なると、プリチャージ用のトランジスタ13,14がと
もにOFF状態になり、メモリセルからのデータの読み
出しが可能となる。
When the clock line CLK goes low, the precharge transistors 13 and 14 are both turned off, and data can be read from the memory cells.

【0027】アドレス信号線ADによってデコーダ16
が動作すると、ワード線W1がハイレベルになり、メモ
リセル11からのデータの読み出し動作が開始される。
このとき、デコーダ17は非選択状態になっているの
で、ワード線W2はハイレベルになっており、メモリセ
ル12からのデータの読み出しは行われない。よってビ
ット線B2は、プリチャージされたレベルを維持する。
The decoder 16 is connected to the address signal line AD.
Operates, the word line W1 goes high, and the operation of reading data from the memory cell 11 is started.
At this time, since the decoder 17 is in the non-selected state, the word line W2 is at the high level, and data is not read from the memory cell 12. Therefore, the bit line B2 maintains the precharged level.

【0028】メモリセル11が「0」のデータ(高電
位)を保持していた場合は、ビット線B1は、図2
(a)に示すように、プリチャージされたレベルを維持
することになる。そして、ビット線B2のレベルがビッ
ト線B1のレベルより低いことから、センスアンプ回路
15の出力OUTには「0」が読み出される。
When the memory cell 11 holds data "0" (high potential), the bit line B1 is
As shown in (a), the precharged level is maintained. Since the level of the bit line B2 is lower than the level of the bit line B1, "0" is read from the output OUT of the sense amplifier circuit 15.

【0029】メモリセル11が「1」のデータ(低電
位)を保持していた場合には、ビット線B1は、図2
(b)に示すように、ビット線B2のレベルより低いレ
ベルまで下がることになる。そして、ビット線B1のレ
ベルがビット線B2のレベルより低くなると、センスア
ンプ回路15が働き、出力OUTに「1」が読み出され
る。
When the memory cell 11 holds data "1" (low potential), the bit line B1 is
As shown in (b), the level drops to a level lower than the level of the bit line B2. When the level of the bit line B1 becomes lower than the level of the bit line B2, the sense amplifier circuit 15 operates and "1" is read out to the output OUT.

【0030】(2)メモリセル12からのデータの読み
出しの場合 図3は、メモリセル12からのデータの読み出しを行う
場合のフローチャートで、(a)はメモリセル12に
「0」のデータ(低電位)が保持されている場合、
(b)はメモリセル12に「1」のデータ(高電位)が
保持されている場合を示す。以下、この図3を参照して
動作を説明する。
(2) In the case of reading data from the memory cell 12 FIG. 3 is a flowchart in the case of reading data from the memory cell 12. FIG. Potential) is held,
FIG. 3B shows a case where data “1” (high potential) is held in the memory cell 12. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG.

【0031】上述のメモリセル11の場合と同様、クロ
ック線CLKにハイレベルの信号が入力されていると
き、ビット線B1,B2がともにプリチャージされる。
ここでも、ビット線B1のレベルの方が高くなるように
プレチャージされる。ここで、クロック線CLKがロウ
レベルになると、プリチャージ用のトランジスタ13,
14がともにOFF状態になり、メモリセルからのデー
タの読み出しが可能となる。
As in the case of the above-described memory cell 11, when a high-level signal is input to the clock line CLK, both the bit lines B1 and B2 are precharged.
Also in this case, the precharge is performed so that the level of the bit line B1 is higher. Here, when the clock line CLK goes low, the transistors 13 for precharging,
14 are both in the OFF state, and data can be read from the memory cells.

【0032】アドレス信号線ADによってデコーダ17
が動作すると、ワード線W2がロウレベルになり、メモ
リセル12からのデータの読み出し動作が開始される。
このとき、デコーダ16は非選択状態になっているの
で、ワード線W1はロウレベルであり、メモリセル11
からのデータの読み出しは行われない。このため、ビッ
ト線B1はプリチャージされたレベルを維持する。
The decoder 17 is connected to the address signal line AD.
Operates, the word line W2 goes low, and the operation of reading data from the memory cell 12 is started.
At this time, since the decoder 16 is in the non-selected state, the word line W1 is at the low level, and the memory cell 11
No data is read from the. Therefore, the bit line B1 maintains the precharged level.

【0033】メモリセル12が「0」のデータ(低電
位)を保持していた場合は、ビット線B2は、図3
(a)に示すように、プリチャージされたレベルを維持
することになる。そして、ビット線B1のレベルがビッ
ト線B2のレベルより高いことから、センスアンプ回路
15の出力OUTには「0」が読み出される。
When the memory cell 12 holds data "0" (low potential), the bit line B2 is
As shown in (a), the precharged level is maintained. Since the level of the bit line B1 is higher than the level of the bit line B2, "0" is read to the output OUT of the sense amplifier circuit 15.

【0034】メモリセル12が「1」のデータ(高電
位)を保持していた場合には、ビット線B2は、図3
(b)に示すように、ビット線B1のレベルより高いレ
ベルまで上がることになる。そして、ビット線B2のレ
ベルがビット線B1のレベルより高くなった時点でセン
スアンプ回路15が働き、出力OUTに「1」が読み出
される。
When the memory cell 12 holds data "1" (high potential), the bit line B2 is
As shown in (b), the level rises to a level higher than the level of the bit line B1. Then, when the level of the bit line B2 becomes higher than the level of the bit line B1, the sense amplifier circuit 15 operates and "1" is read to the output OUT.

【0035】以上の説明では、ビット線B1,B2に
は、それぞれ1つのメモリセル11,12しか接続され
ていないが、実際の半導体記憶装置では、複数のメモリ
セルが接続される。例えば、メモリセル11,12は、
1つのカラム内に複数混在し、選択信号がハイレベルに
なることで書き込み・読み出しが可能になる第1のメモ
リセル群(メモリセル11の群)と、選択信号がロウレ
ベルになることで書き込み・読み出しが可能になる第2
のメモリセル群(メモリセル12の群)の2組に分けら
れ、各組がそれぞれビット線B1,B2に接続される。
In the above description, only one memory cell 11, 12 is connected to each of the bit lines B1, B2. However, in an actual semiconductor memory device, a plurality of memory cells are connected. For example, the memory cells 11 and 12
A first memory cell group (a group of memory cells 11) in which a plurality of data are mixed in one column and writing / reading is enabled by a high selection signal and a writing / reading operation by a low selection signal are performed. The second that can read
Of memory cell groups (groups of memory cells 12) are connected to the bit lines B1 and B2, respectively.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように構成された本発明に
よれば、ビット線の負荷は従来の場合より半減すること
になるので、その分、書き込み・読み出し動作を高速に
行えることができるという効果がある。
According to the present invention constructed as described above, the load on the bit line is reduced by half compared with the conventional case, and accordingly, the write / read operation can be performed at a higher speed. effective.

【0037】加えて、ビット線1本あたりにつながるメ
モリセルの数が減少し、これにより、充放電される電荷
量が減ることになるので、消費電力を低減することがで
きるという効果がある。
In addition, since the number of memory cells connected to one bit line is reduced, and the amount of charge / discharge is reduced, power consumption can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の半導体記憶装置の概略構
成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す半導体記憶装置の読み出し動作を説
明するためのフローチャートで、(a)はメモリセル1
1に「0」のデータが保持されている場合のデータの読
み出し、(b)はメモリセル11に「1」のデータが保
持されている場合のデータの読み出しを示す。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a read operation of the semiconductor memory device shown in FIG.
1 shows data reading when data “0” is held in 1, and FIG. 2B shows data reading when data “1” is held in the memory cell 11.

【図3】図1に示す半導体記憶装置の読み出し動作を説
明するためのフローチャートで、(a)はメモリセル1
2に「0」のデータが保持されている場合のデータの読
み出し、(b)はメモリセル12に「1」のデータが保
持されている場合のデータの読み出しを示す。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a read operation of the semiconductor memory device shown in FIG.
2 shows data reading when data “0” is stored in the memory cell 12, and FIG. 2B shows data reading when data “1” is stored in the memory cell 12.

【図4】特開平4-188496号公報に開示された半導体記憶
装置の概略構成を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a semiconductor memory device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-188496.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12 メモリセル 13 N型MOSトランジスタ 14 P型MOSトランジスタ 15 センスアンプ回路 16,17 デコーダ 18,19 クロックバッファ B1,B2 ビット線 W1,W2 ワード線 CLK,C1,C2,C3 クロック線 AD アドレス信号世 11, 12 memory cell 13 N-type MOS transistor 14 P-type MOS transistor 15 sense amplifier circuit 16, 17 decoder 18, 19 clock buffer B1, B2 bit line W1, W2 word line CLK, C1, C2, C3 clock line AD address signal world

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1のビット線に接続され、第1のワー
ド線によって選択される第1のメモリセル手段と、 第2のビット線に接続され、第2のワード線によって選
択される第2のメモリセル手段と、 前記第1のビット線に接続され、該ビット線の電位が第
1の電位レベルになるようにプリチャージする第1のプ
リチャージ手段と、 前記第2のビット線に接続され、該ビット線の電位が前
記第1の電位レベルより低い第2の電位レベルになるよ
うにプリチャージする第2のプリチャージ手段と、 前記第1および第2のビット線の電位をそれぞれ入力と
し、該ビット線間における電位差を増幅して出力するセ
ンスアンプ手段と、を有し、 前記第1のメモリセル手段は、データとして、前記第1
のビット線をプリチャージされた電位に維持するような
高電位、または前記第1のビット線の電位が前記第2の
電位レベルより低くなるような低電位を保持し、 前記第2のメモリセル手段は、データとして、前記第2
のビット線をプリチャージされた電位に維持するような
低電位、または前記第2のビット線の電位が前記第1の
電位レベルより高くなるような高電位を保持し、 前記センスアンプ手段は、前記第2のビット線の電位レ
ベルが前記第1のビット線の電位レベルより低い状態で
は0を出力し、前記第2のビット線の電位レベルが上昇
して前記第1のビット線の電位レベルを上回ると、ある
いは前記第1のビット線の電位レベルが下降して前記第
2のビット線の電位レベルを下回ると、1を出力するこ
とを特徴とする半導体記憶装置。
1. A first memory cell means connected to a first bit line and selected by a first word line, and a first memory cell means connected to a second bit line and selected by a second word line. Two memory cell units, a first precharge unit connected to the first bit line and precharging the bit line to a first potential level, and a second precharge unit. A second precharging means connected to the second bit line for precharging the potential of the bit line to a second potential level lower than the first potential level; and setting the potentials of the first and second bit lines respectively. Sense amplifier means for inputting and amplifying and outputting a potential difference between the bit lines, wherein the first memory cell means stores the first
A high potential for maintaining the bit line at a precharged potential, or a low potential for keeping the potential of the first bit line lower than the second potential level; The means may include, as data, the second
A low potential for maintaining the bit line at a precharged potential, or a high potential for maintaining the potential of the second bit line higher than the first potential level, wherein the sense amplifier means comprises: When the potential level of the second bit line is lower than the potential level of the first bit line, 0 is output, and the potential level of the second bit line rises to increase the potential level of the first bit line. Or when the potential level of the first bit line falls and falls below the potential level of the second bit line, the semiconductor memory device outputs 1 .
【請求項2】 請求項1に記載の半導体記憶装置におい
て、 前記第1のビット線に共通に接続された複数の前記第1
のメモリセル手段からなる第1のメモリセル群と、 前記第2のビット線に共通に接続された複数の前記第2
のメモリセル手段からなる第2のメモリセル群と、を有
し、 前記第1および第2のメモリセル群が1つのカラム内に
存在することを特徴とする半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said plurality of first memory cells are commonly connected to said first bit line.
And a plurality of second memory cells commonly connected to the second bit line.
And a second memory cell group comprising the memory cell means of (1), wherein the first and second memory cell groups exist in one column.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体記憶装置におい
て、 前記第1のワード線を介して前記第1のメモリセル手段
を選択する第1のデコーダ手段と、 前記第2のワード線を介して前記第のメモリセル手段
を選択する第2のデコーダ手段と、をさらに有し、 前記第1および第2のデコーダ手段は、一方が選択状態
にあるときは他方が非選択状態となるように構成されて
いることを特徴とする半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said first memory means selects said first memory cell means via said first word line, and said second memory cell means via said second word line. And second decoder means for selecting the second memory cell means. When the first and second decoder means are in a selected state, the other is in a non-selected state. A semiconductor memory device characterized in that:
【請求項4】 請求項1に記載の半導体記憶装置におい
て、 前記第1のプリチャージ手段は、一方のソース/ドレイ
が電源電位に接続され、他方のソース/ドレインが前
記第1のビット線に接続された第1のN型MOSトラン
ジスタを備え、 前記第2のプリチャージ手段は、一方のソース/ドレイ
が接地電位に接続され、他方のソース/ドレインが前
記第2のビット線に接続された第1のP型MOSトラン
ジスタを備え、 前記第1のメモリセル手段は、低電位として接地電位を
保持し、高電位として電源電位を保持するよう構成さ
れ、保持された電位を前記第1のビット線へ放電するた
めの第2のN型MOSトランジスタを備え、 前記第2のメモリセル手段は、低電位として接地電位を
保持し、高電位として電源電位を保持するよう構成さ
れ、保持された電位を前記第2のビット線へ放電するた
めの第2のP型MOSトランジスタを備えることを特徴
とする半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said first precharge means includes one source / drain.
A first N-type MOS transistor having a source / drain connected to the power supply potential and the other source / drain connected to the first bit line, wherein the second precharge means includes one source / drain
A first P-type MOS transistor having a source connected to the ground potential and the other source / drain connected to the second bit line, wherein the first memory cell means holds the ground potential as a low potential A second N-type MOS transistor configured to hold a power supply potential as a high potential, and to discharge the held potential to the first bit line; A second P-type MOS transistor configured to hold a ground potential as a potential and a power supply potential as a high potential, and discharge the held potential to the second bit line. Semiconductor storage device.
【請求項5】 請求項4に記載の半導体記憶装置におい
て、 前記第1のワード線が前記第1のメモリセル手段の第2
のN型MOSトランジスタのゲートに接続され、 前記第2のワード線が前記第2のメモリセル手段の第2
のP型MOSトランジスタのゲートに接続され、 前記第1のワード線を介して前記第2のN型MOSトラ
ンジスタを活性化して前記第1のメモリセル手段を選択
する第1のデコーダ手段と、 前記第2のワード線を介して前記第2のP型MOSトラ
ンジスタを活性化して前記第2のメモリセル手段を選択
する第2のデコーダ手段と、をさらに有し、 前記第1および第2のデコーダ手段は、一方が選択状態
にあるときは他方が非選択状態となるように構成されて
いることを特徴とする半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein said first word line is a second word line of said first memory cell means.
And the second word line is connected to the gate of the second memory cell means.
A first decoder means connected to the gate of the P-type MOS transistor for activating the second N-type MOS transistor via the first word line to select the first memory cell means; Second decoder means for activating the second P-type MOS transistor via a second word line to select the second memory cell means, wherein the first and second decoders are provided. The semiconductor memory device is characterized in that, when one is in a selected state, the other is in a non-selected state.
【請求項6】 第1のビット線に接続された第1のメモ
リセル手段と、第2のビット線に接続された第2のメモ
リセル手段とを有し、これらビット線間における電位差
に基づいて、前記第1および第2のメモリセル手段のデ
ータの読み出しを選択的に行う半導体記憶装置において
行われるデータ読み出し方法であって、 前記第1のビット線を第1の電位レベルになるようにプ
リチャージするとともに、前記第2のビット線を前記第
1の電位レベルより低い第2の電位レベルになるように
プリチャージし、 前記第1のメモリセル手段については、前記第1のビッ
ト線をプリチャージされた電位に維持するような高電
位、または前記第1のビット線の電位が前記第2の電位
レベルより低くなるような低電位をデータとして保持す
るようにし、 前記第2のメモリセル手段については、前記第2のビッ
ト線をプリチャージされた電位に維持するような低電
位、または前記第2のビット線の電位が前記第1の電位
レベルより高くなるような高電位をデータとして保持す
るようにし、 前記第1および第2のビット線に対するプリチャージの
後に、前記第1および第2のメモリセル手段のうちから
選択されたメモリセル手段に保持されているデータを、
前記第2のビット線の電位レベルが前記第1のビット線
の電位レベルより低い状態を0とし、前記第2のビット
線の電位レベルが上昇して前記第1のビット線の電位レ
ベルを上回った状態、あるいは前記第1のビット線の電
位レベルが下降して前記第2のビット線の電位レベルを
下回った状態を1として読み出すことを特徴とするデー
タ読み出し方法。
6. A semiconductor memory device comprising: first memory cell means connected to a first bit line; and second memory cell means connected to a second bit line, based on a potential difference between these bit lines. A data read method performed in a semiconductor memory device for selectively reading data from the first and second memory cell means, wherein the first bit line is set to a first potential level. Precharging, and precharging the second bit line to a second potential level lower than the first potential level, and for the first memory cell means, setting the first bit line to A high potential for maintaining a precharged potential or a low potential for keeping the potential of the first bit line lower than the second potential level as data; As for the second memory cell means, a low potential for maintaining the second bit line at a precharged potential, or a potential for the second bit line higher than the first potential level High potential is retained as data, and after precharging the first and second bit lines, data retained in a memory cell means selected from the first and second memory cell means To
A state in which the potential level of the second bit line is lower than the potential level of the first bit line is set to 0, and the potential level of the second bit line rises and exceeds the potential level of the first bit line. A data reading method wherein a read state or a state in which the potential level of the first bit line falls and falls below the potential level of the second bit line is set to 1.
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