JP3357634B2 - 構成可能なハーフ・ラッチによる高速シングルエンド・センシング - Google Patents

構成可能なハーフ・ラッチによる高速シングルエンド・センシング

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スタティック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ(SRAM)のセンシング方
式に関し、詳細には、単一ビット線上に現れる信号をセ
ンスし増幅することができるシングルエンド・センス増
幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】最小サイズのメモリ・セルを使用する高
速RAMは、読取り動作のために選択されたとき、セル
から送られる小さな信号をセンスし増幅するための特別
な回路を必要とする。そのようなセンス回路は、「0」
読取り動作中および「1」読取り動作中に信号を確実に
検出するように、きわめて慎重に設計する必要がある。
特にSRAMでは、ある固有の増幅を有するラッチ型メ
モリ・セルを既に使用している場合でもそうである。高
速動作のためには、データ経路の周辺回路に追加の増幅
手段が必要になる。単一ポートSRAMの好ましい手法
は、記憶素子として6素子セルを使用し、列センス増幅
器をビット線対に接続して、差動センシングを可能にす
ることである。しかしながら、高密度のマルチ・ポート
SRAMは、通常、トランジスタと入出力(I/O)線
の数に対してメモリ・セルを最小にしなければならない
ため、シングルエンド・センシングだけが可能である。
たとえば、n個のデータ・ポートを有するnポートSR
AMセルは、n個のI/Oトランジスタと、n本のビッ
ト線(列データ線)と、n本のワード線(行選択線)を
含んでいる。I/Oトランジスタは、通常、読取りポー
トと書込みポートの両方にあるNチャネル電界効果トラ
ンジスタ(NFET)パス・ゲートによって実装され
る。CMOSトランスミッション・ゲートを使用する
と、I/Oトランジスタの数とワード線の数が2倍にな
り、必要なレイアウト面積が大きくなる。
【0003】図1に、クレメン(Clemen)他の米
国特許第5473574号に開示されているようなシン
グルエンド・センシングによる感知方式のための従来の
CMOS実施形態を示す。各セル1...nごとに、1
つのインバータIc1...Icnと1つの読取りポート
NFET N1...Nnだけを示してある。メモリ・
セルは、単一の読取りビット線BLによってセンス増幅
器に接続されている。簡単な手法では、センス増幅器
は、インバータI1によって実現される。セル・ノード
B1のロー・レベルに対応する「0」が記憶されている
場合は、セルがビット線BLを放電し、インバータI1
が反転信号、すなわちハイ・レベルを送る。「1」が記
憶されている場合は、セルが、ビット線BLをプルアッ
プし、インバータI1は、その出力DLにロー・レベル
を生成する。
【0004】メモリ・セル内にNFETパス・ゲートを
含むこのシングルエンドSRAM方式に伴う大きな問題
は、ビット線のアップレベルが、非選択セルに記憶され
たデータ・パターンと、特にそれらのセルの読取りポー
トNFET N2...Nnを流れるしきい値下の電流
の大きさに依存することである。
【0005】すべての非選択セルがロー・レベルに対応
する論理「0」を含む場合、ビット線BLは、選択され
た読取りポートNFET N1から最初に送られた、V
dd−VTnのアップレベルにしか達しない(Vdd=
供給電圧;VTn=セルNFETパス・ゲートのしきい
値電圧)。一方、非選択セルが、供給電圧Vddに等し
いハイ・レベルに対応する論理「1」を含む場合は、最
初に選択されたポートNFET N1によってVdd−
VTnにだけ駆動された場合でも、ビット線BLは、選
択されたセルから提供されるしきい値下の電流のために
Vddに向かってゆっくりとドリフトする。したがっ
て、「1」読取り動作の場合、ビット線BLは、非選択
セルに記憶されている論理レベルに応じて、Vdd−V
TnとVddの間の任意(高い)電圧レベルに達するこ
とができる(図4)。これは、「0」読取りアクセス時
間がビット線のアップレベルに応じて変化するという欠
点を有する。
【0006】過去において、この問題は、定義されたア
ップレベル電圧を定常状態で提供し、それを供給電圧V
ddに等しいこのレベルに維持するために、いわゆる小
さなプルアップ素子すなわちキーパ素子P0をビット線
BLに加えることによって解決することができた。図1
は、周知のハーフ・ラッチ構成による解決策を示すが、
ここで、PFETキーパ素子P0のゲートが、ビット線
BLに接続されたインバータI1の出力に接続されてい
る。
【0007】しかしながら、CMOS素子のチャネル長
がますます短くなるにつれて、しきい値電圧が低下して
しきい値下電流がますます大きくなり、その結果、ゼロ
・レベルが記憶されている場合に、NFETs N
2...Nn中を流れかつビット線BLを放電しようと
するしきい値下電流を補償するために、より大きなキー
パ素子P0が必要になる。
【0008】適切なキーパ・サイズは、ビット線BLに
接続されるメモリ・セルの数(n)に依存することは明
らかである。たとえば、CMOS7S/SOI技術を使
用するとき、n=32の8μm NFET N1...
Nnでは、通常、チャネルの幅/長さの比率W/L=1
μm/0.5μm(実寸でない)にする必要がある(倍
率:0.45、Leffn=0.12μm、Leffp=0.
15μm、Vdd=1.8V、Leff=有効チャネル
長)。
【0009】一般に、シミュレーションに使用される素
子モデルは通常、しきい値下の状況ではかなり不正確で
あるため(約±100%)、必要な最小素子サイズを正
確に決定するのはきわめて困難である。したがって、設
計者は、用心深くなり、どちらかと言うと偶然性に基づ
いて作成するようになり、すなわち、素子サイズをシミ
ュレーションで提案された値の2倍に大きくする。
【0010】さらに、高品質CMOS製品は、現場での
確実な回路動作を保証するため、高電圧スクリーン試験
とバーンイン試験を必要とする。特に、高電圧(たとえ
ば、1.5×Vdd)および高い温度(T=140℃)
でのバーンイン条件のとき、しきい値下電流は、特にハ
ードウェア上で、最小チャネル長の高速プロセス・コー
ナからさらに大きくなる(図5)。このため、キーパ・
サイズをさらに大きくしなければならない。
【0011】しかしながら、キーパ・サイズを大きくす
ると、選択されたメモリ・セルがハーフ・ラッチを上書
きしなければならないため、「0」を読み取るときの性
能が低下することになる(図5)。すなわち、信頼性試
験中の完全な機能性と管理可能な電力供給を保証するた
めに、動作性能(Vddにおける)を犠牲にしなければ
ならない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は、マ
ルチポートSRAM用の高速で完全に静的なシングルエ
ンド・センシング方式を提供することである。もう1つ
の目的は、供給電圧がVddの場合に、通常のシステム
動作における性能を損なうことなく、漏れ試験中ならび
に信頼性試験中の完全な機能、特に公称動作電圧Vdd
を上回る高電圧(たとえば、1.5×Vdd)における
電力管理を保証するセンス回路を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】この特定の性能と電力の
トレードオフを解決するために、切換可能なキーパ素子
を有する構成可能ハーフ・ラッチを備える回路を導入す
ることを提案する。通常動作モードすなわち信号増幅が
高速のシステム実行モード、または試験モードすなわち
スタンバイ漏れ試験、特に回路の電力消費が少ない高電
圧高温信頼性スクリーン試験のために回路をセットアッ
プする特別な制御手段を提供する。
【0014】提案するシングルエンド・センシング方式
は、Vdd(たとえば、1.8V)における高速マルチ
ポートSRAM動作と、最大2×Vdd(たとえば、
3.6V)の高電圧での機能性に最適な設計ポイントを
提供する。最良条件下(FETの有効チャネル長が最
小)で、高電圧または過大電圧における低電力動作の性
能を犠牲にすることなく、低電圧試験コーナ(Vdd−
×%:Vdd=公称供給電圧)における最悪アクセス時
間を最小にすることができる。切換可能なPFET帰還
ループを備えた小スキュー・インバータを使用すること
により、供給電圧に応じて、ビット線上の振れを、高速
システム・モードまたは低電力試験モードに合わせて調
整することができる。従来の方式に比べて、この新しい
手法は、アクセス時間が約10%改善される。センシン
グは、完全に静的で自己タイミング調整式であり、タイ
ミング・チェーンを必要とせず、設計が簡単になる。よ
り強力なキーパ素子を使用することにより、高電圧スク
リーン試験における機能性が改善される。バーンインに
おける漏れは、6分の1に減少する。本発明を利用する
と、さらに、CMOSトランスミッション・ゲートの代
わりにNFETパス・ゲートを使用することができ、そ
れによりレイアウト面積が節約できる。
【0015】
【発明の実施の形態】図2に、提案する回路のCMOS
実施形態を示す。この回路は、ドレインがビット線BL
に接続されソースがモード制御用の信号LTによって制
御される第1のPFET P1と、第2のPFET P
21と第3のPFET P22のPFETスタックに特
徴があり、後者は、制御信号LTの反転によってゲート
される。PFET P1とPFET P21両方のゲー
ト端子は、インバータI1の出力に接続され、インバー
タI1は、メモリ・セルから受け取った信号をセンスし
増幅するために読取りビット線BLに接続されている。
第2のPFET P21のソースは、供給電圧Vddに
接続され、第3のPFET P22のソースは、第2の
PFET P21のドレインに接続され、第3のPFE
T P22のドレインは、ビット線BLに接続されてい
る。制御信号LTおよびLTの反転は、制御信号を設定
するための制御手段として働く2段のインバータ回路に
よって生成される。第1のインバータが、直流制御信号
TESTを受け取る。
【0016】通常動作(システム実行モード)では、信
号TESTは、したがってLTはローであり、すなわ
ち、アース(TEST=「0」=0V)電位にあり、セ
ルから「1」を読み取る場合、PFET P1がオンに
なり、小型プルダウン素子すなわちいわゆるブリーダ素
子として働いて、ビット線BLがしきい値下の電流によ
りVddに向かってドリフトするのを防止する。その結
果、ビット線BL上の振れがVdd−VTnに制限さ
れ、放電時間が速くなり、したがって性能が向上する。
使用されるマルチポート・メモリ・セルの読取りポート
NFETパス・ゲートN1...Nnは、いずれにせ
よ、妥当な時間内でVDD−VTnに向かってしかビッ
ト線BLを駆動できず、その時間後にはレベル検出器/
センス増幅器I1の切換点に達することに留意された
い。したがって、センス増幅器I1から見て、ビット線
BLをわざわざVddまで引き上げる必要がない。しか
しながら、メモリ・セルに記憶されたロー・レベルを高
速に読み取るために、ビット線BL上のアップレベルを
Vdd−VTnに制限することが望ましい。
【0017】PFET P1のサイズは、ブリーダ・モ
ードに合わせて最適化されている。そのサイズは、Vd
dのハイ・レベル(最悪事態)を記憶したときに、すべ
てのメモリ・セルからのしきい値下電流を吸い込む(s
ink)ことができるように選択されている。
【0018】静止インバータI1は、切換しきい値をビ
ット線振れ(Vdd−VTn)の約半分のレベルに調整
することにより、ロー・レベル(Vdd−VTn)から
通常のCMOS電圧レベル(Vdd)に変換できるよう
に設計されている。したがって、そのNFETは、PF
ET(たとえば、Wp=10μm)よりも大きい(たと
えば、チャネル幅Wn=15μm、実寸に比例せず)。
通常、早期でかつ高速なアップレベル検出のため、PF
ET/NFETの幅/長さの比率は1と1/2の間であ
る。
【0019】ブリーダ素子PFET P1が、ビット線
アップレベルをVdd−VTnまたはそれよりも少し低
く設定するとき、PFETのサイズに応じて、インバー
タI1に直流電流が流れる。この電流を最少にするため
に、インバータI1の出力DLにバッファを接続し、そ
れにより、インバータI1、特にそのPFETをできる
だけ小さく設計し、「0」および「1」レベルの検出に
最適化することができる。
【0020】回路図(図2)と、シミュレーションから
の典型的タイミング図/波形(図7)を参照すると、こ
のセンシング方式の読取り動作は次の通りである。
【0021】論理「0」が、メモリ・セルにノードB1
がローで記憶され、ビット線BLが、前のサイクルにお
ける「1」読取り動作でハイに設定されたと仮定する
(最悪事態)。その場合、インバータI1の出力は、ロ
ーであり、ハーフ・ラッチPFET P1はオンにな
る。信号LTがローで、供給電圧Vdd(通常、1.7
V)のシステム動作の場合、P1はブリーダ素子として
働き、ビット線のアップレベルは、約Vdd−VT(た
とえば、1.15V)に近い。
【0022】読取りワード線WLが立ち上がるとき、メ
モリ・セルの読取りポートNFETはオンになり、ビッ
ト線BLを放電し、センス増幅器の入力部で信号を生成
する。この場合、ブリーダP1は、図1の回路とは対照
的に、ビット線の放電を妨げない。静的インバータI1
が、ビット線のレベル検出に使用される場合、その出力
は、入力が切換しきい値を通過した直後に立ち上がる。
この完全に静的なセンシング方式により、タイミング・
スキューはなくなる。ビット線がVdd(たとえば、
1.70V)に復元される従来の方式と同様、BLのア
ップレベルが切換しきい値からそれほど離れていないた
め、出力応答は早い。読取りアドレスAA0からデータ
出力DOaまで(I1の後のバッファを含む)の測定さ
れた典型的なアクセス時間は、信号LTがハイで、両方
のキーパ経路が最初にオンになっている場合(破線)よ
りも14%高速(図7の点線)である。
【0023】論理「1」(すなわち、メモリ・セル・ノ
ードB1がハイ)を読み取ると、ビット線BLは、選択
された読取りポートNFET N1を介してVdd−V
Tnに向かってプルアップされる。設計に組み込まれた
切換点が低いため、センス増幅器I1は、ビット線が、
Vdd/2(=0.85V)よりも低いブリーダP1に
よって保証されるアップレベル(たとえば、図7では
1.15V)の半分に達する前に切り換わっている。し
たがって、センス増幅器の出力DLは早期に低下し、そ
の結果「1」読取りアクセス時間が速くなる。フィード
バックにより、ブリーダP1は、オンのまま留まり、ビ
ット線アップレベルをVdd−VTよりも少し低く維持
する。
【0024】「0」読取り動作と「1」読取り動作のど
ちらの場合にも、PFETスタックP21/P22は、
信号TEST(=0V)によって遮断される。
【0025】試験モードでは、制御信号TESTはハイ
であり、したがってLTはハイ(TEST=「1」=V
dd)であり、したがって、PFET P1はキーパ素
子に構成され、インバータI1と共にハーフ・ラッチを
構成する。弱いキーパ素子PFET P1は、このモー
ドにおいてのみ活動状態のPFETスタックP21/P
22によって確立される並列キーパ経路によって機能強
化される。
【0026】漏れ試験では、ビット線BLが、完全なV
dd(たとえば、1.70V)に復元され、インバータ
I1内のPFETが遮断される。したがって、インバー
タI1には、普通ならチップ欠陥による漏れをカバーす
る直流電流が流れない。動的または強化電圧スクリーン
試験は、1.7×Vddまたは2×Vddで行うことが
でき、バーンイン試験は、1.5×Vddで行うことが
できる。
【0027】この作業のため、PFETスタックP21
/P22のサイズを調整することができる。この第2の
経路内の比較的強力なPFETでも、この場合はオフに
切り換えられているため、システム実行モードの性能に
影響しない。キーパ・サイズは、インバータI1中を流
れる直流電流(クロス電流)を最小レベルに維持するた
めに、特に信頼性スクリーン試験中の高電圧および高温
動作において、一動作サイクル内でビット線をVdd近
くに復元することができるように選択される。最悪シナ
リオは、選択されていないすべてのセルが、ロー・レベ
ルを含み、読取りポートNFETs N2...Nnに
おけるしきい値下の効果によって電流を吸い込むもので
ある。
【0028】この新しいセンス方式は、高電圧(Vdd
の1.5倍〜2倍)と高温(たとえば140℃、バーン
イン)でも、通常の「0」読取りおよび「1」読取り動
作の経路遅延を最小にし、様々な信頼性スクリーン試験
中の(直流)電力損失を抑制するのに適切である。
【0029】IBM社の1.8V CMOS7S/SO
I技術に本発明を利用するために、様々な実行コーナ特
に以下のコーナにおいて、1組のASTAP(Tran
sient Analysis Program:過渡
分析プログラム)シミュレーションにより最適な素子サ
イズを決定した。
【0030】典型的コーナ(たとえば、システム実行モ
ード): −公称プロセス・パラメータ(NRN=0.5):たと
えば、公称値Leff 低動作電圧:0.92×Vdd=1.70V 高動作温度:T=65℃ バーンイン・コーナ(たとえば試験モード): 最高速性能のプロセス・パラメータ(NRN=0):た
とえば、最小のLeff 1.5×動作電圧: Vdd’=2.825V(テスタ公差0.125Vを含
む) バーンイン温度:T=140℃ (Vdd−供給電圧、Leff−有効チャネル長、NRN
−プロセス・パラメータの分布を制御する公称乱数)
【0031】図1および図2に示した回路を、IBM社
のCMOS7S/SOI技術で実施された32×36ビ
ットの2読取りポートSRAMマクロのASTAPシミ
ュレーションによって比較した。得られたASTAP波
形を、図5/6と図7/8にそれぞれ(ノード電圧およ
び電流を時間に対して)プロットした。
【0032】図6は、接続されたすべての非選択セルが
「0」(0V)を含み、インバータ段における過度のク
ロス電流と直流電力消費を十分に防ぐことができない場
合に、従来のハーフ・ラッチ方式では、キーパのW/L
比がW/L=1.0/0.5(実寸でない)しかないP
FETキーパ素子P1が、ビット線をバーンイン条件に
おける最高供給電圧Vddに十分に復元できないことを
示す。31の非選択セルに流れる大きなしきい値下電流
により(0.13mA)、ビット線は、1.5×Vdd
=2.852Vの供給電圧よりも305mV低い2.5
2Vのレベルにしか達しない(スタンバイ状態、t=0
で2.52V)。このため、すべての非選択セルが
「1」ではなく「0」を含む場合に(しきい値下の電流
なし:i_unsel=0)スタンバイ状態で40倍大
きく(0.4mA)、36のデータ出力ポートで合計1
4.4mAになる直流電流(i_P.I1)がセンシン
グインバータI1中を流れる。
【0033】図7は、新しい構成可能ハーフ・ラッチに
より、低電圧コーナ(1.7V)における典型的な
「0」読取りアクセス時間が、キーパ・モード(LT=
1)よりも14%改善され、同時に短い「1」アクセス
時間が維持される(498ピコ秒)ことを実証する。図
8によれば、構成可能なハーフ・ラッチは、バーンイン
試験モードにおいてビット線を高電圧(たとえば、90
mVだけ)に復元できるように設計することができる。
これは、従来のハーフ・ラッチ(図6)に比べて、はる
かにより小さなインバータI1(W/L=10/15)
に伴ってビット線電圧を相対的に高め、直流電流を3分
の1の0.12mAに減少させる。
【0034】インバータI1と第1のPFET P1を
特徴とし、第2のPFET帰還経路が2つのハイPFE
Tスタックではなく単一のPFETキーパP2を含む、
図3の回路によって、より高いBLアップレベル(図
9)を得ることができる。PFET P2のゲートは、
信号LTとLTの反転によって制御される最小サイズの
CMOSトランスミッション・ゲートPFET P20
/NFET N20によって切り換えることができる帰
還ループによって制御される。PFET P2のドレイ
ンは、ビット線BLに接続され、PFET P2のソー
スは、供給電圧Vddに接続される。前記回路はさら
に、システム・モードの場合に、LTがローのときにキ
ーパPFET P2を遮断するPFET PGを特徴と
する。PFET PGのゲートは、信号LTに接続さ
れ、ソースは、Vddに接続され、ドレインは、PFE
T P2のゲートに接続される。PFET P20は、
前記制御信号の反転に接続されたゲートと、PFET
P2のゲートに接続されたソースと、前記インバータI
1の出力に接続されたドレインとを有し、NFET N
20は、前記制御信号に接続されたゲートと、前記イン
バータI1の出力に接続されたソースと、PFET P
2のゲートに接続されたドレインとを有する。
【0035】したがって、32×36の2読取りポート
SRAMでは、0.12/0.15μm CMOS/S
OI素子により、1.70V(Vddmin)で約0.5
n秒の典型的なアドレス・アクセス時間(アドレスから
データ出力D0)を達成することができ、同時に、バー
ンインさらには2×Vdd=3.6Vの電圧応力におけ
る機能性と適切な電力消費が維持される。
【0036】本発明の概念が動的論理回路にも適用可能
なことは、当業者には明らかである。
【0037】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0038】(1)ハーフ・ラッチを有するインバータ
(I1)を含むシングル・ビット線(BL)に現れる信
号をセンスし増幅する回路であって、前記インバータ
(I1)が、2つのPFET帰還経路を有し、第1のP
FET経路は、システム実行モードではブリーダ素子と
してまた試験モードではキーパ素子としてセットアップ
することができ、第2のPFET経路は、構成可能なハ
ーフ・ラッチであり、試験モードではキーパ素子として
セットアップし、システム実行モードではオフにするこ
とができ、前記2つのPFET帰還経路が、システム実
行モードまたは試験モード用に回路をセットアップする
ために制御信号によって制御されることを特徴とする回
路。 (2)前記制御信号を設定する制御手段を含むことを特
徴とする、上記(1)に記載の回路。 (3)インバータ(I1)が、読取りビット線(BL)
に接続され、メモリ・セルから受け取った信号をセンス
し増幅することを特徴とする、上記(1)に記載の回
路。 (4)第1のPFET経路が、ビット線(BL)に接続
されたドレインと、制御信号によって制御されるソース
と、インバータ(I1)の出力に接続されたゲートとを
有する第1のPFET(P1)を含むことを特徴とす
る、上記(1)に記載の回路。 (5)第2のPFET経路が、第2のPFET(P2
1)と第3のPFET(P22)からなるPFETスタ
ックを含み、各PFET(P21、P22)が、ソー
ス、ドレインおよびゲートを有し、第2のPFET(P
21)と第3のPFET(P22)のソースがそれぞ
れ、供給電圧(Vdd)と第2のPFET(P21)の
ドレインに接続され、第2のPFET(P21)と第3
のPFET(P22)のドレインがそれぞれ、第3のP
FET(P22)のソースとビット線(BL)に接続さ
れ、第2のPFET(P21)と第3のPFET(P2
2)のゲートがそれぞれ、インバータ(I1)の出力と
前記制御信号の反転に接続されることを特徴とする、上
記(1)に記載の回路。 (6)第2のPFET経路が、単一の第4のPFET
(P2)と、第5のPFET(PG)と、第6PFET
(P20)およびNFET(N20)を含むCMOSト
ランスミッション・ゲートとを含み、第4のPFET
(P2)が、前記第6のPFET(P20)のソースに
接続されたゲートと、供給電圧(Vdd)に接続された
ソースと、ビット線(BL)に接続されたドレインとを
含み、第5のPFET(PG)が、前記制御信号に接続
されたゲートと、供給電圧(Vdd)に接続されたソー
スと、第4のPFET(P2)のゲートに接続されたド
レインとを含み、第6のPFET(P20)が、前記制
御信号の反転に接続されたゲートと、第4のPFET
(P2)のゲートに接続されたソースと、前記インバー
タ(I1)の出力に接続されたドレインとを含み、NF
ET(N20)が、前記制御信号に接続されたゲート
と、インバータ(I1)の出力に接続されたソースと、
第4のPFET(P2)のゲートに接続されたドレイン
とを含むことを特徴とする、上記(1)に記載の回路。 (7)上記(1)ないし(6)のいずれか一項に記載の
回路によって単一ビット線(BL)に現れる信号をセン
スし増幅する方法であって、制御手段が、制御信号を第
1の状態にセットすることによりシステム実行モード用
の回路をセットアップし、前記制御手段が、制御信号を
第2の状態にセットすることによって試験モード用の回
路をセットアップし、システム実行モードの場合に、第
1のPFET(P1)が、ブリーダ素子として働き、第
2のPFET経路が遮断され、試験モードの場合に、第
1のPFET(P1)が、キーパ素子に構成され、イン
バータ(I1)と共にハーフ・ラッチを形成し、前記第
1のPFET(P1)が、PFETスタック(P21/
P22)によって確立された平行キーパ経路によって機
能強化されることを特徴とする方法。 (8)システム実行モードの場合に、第5のPFET
(PG)が、第4のPFET(P2)を遮断することを
特徴とする、上記(7)に記載の方法。 (9)ハーフ・ラッチを有するインバータ(I1)を含
む、単一ビット線(BL)に現れる信号をセンスし増幅
する回路であって、前記インバータが、2つのPFET
帰還経路を含み、第1のPFET経路は、システム実行
モードではブリーダ素子としてまたは試験モードではキ
ーパ素子としてセットアップすることができ、第2のP
FET経路は、構成可能なハーフ・ラッチであり、試験
モードではキーパ素子としてセット・アップすることが
でき、またはシステム実行モードでは遮断することがで
き、前記2つのPFET帰還経路は、システム実行モー
ド用または試験モード用の回路をセットアップするため
に制御信号によって制御され、前記回路がさらに、前記
制御信号をセットするための制御手段を含み、前記イン
バータ(I1)が、読取りビット線(BL)に接続さ
れ、メモリ・セルから受け取った信号をセンスして増幅
し、第1のPFET経路が、ビット線(BL)に接続さ
れたドレインと、制御信号によって制御されるソース
と、インバータ(I1)の出力に接続されたゲートとを
有する第1のPFET(P1)を含み、第2のPFET
経路が、第2のPFET(P21)と第3のPFET
(P22)からなるPFETスタックを含み、各PFE
T(P21、P22)が、ソースとドレインとゲートと
を有し、第2のPFET(P21)と第3のPFET
(p22)のソースがそれぞれ、供給電圧(Vdd)お
よび第2のPFET(P21)のドレインに接続され、
第2のPFET(P21)のドレインと第3のPFET
(P22)がそれぞれ、第3のPFET(P22)のソ
ースおよびビット線(BL)に接続され、第2のPFE
T(P21)と第3のPFET(P22)のゲートがそ
れぞれ、インバータ(I1)の出力および前記制御信号
の反転に接続され、制御手段が、制御信号を第1の状態
に設定することによってシステム実行モード用の回路を
セットアップし、前記制御手段が、制御信号を第2の状
態に設定することによって試験モード用の回路をセット
アップし、システム実行モードの場合に、第1のPFE
T(P1)が、ブリーダ素子として働き、第2のPFE
T経路が遮断され、試験モードの場合に、第1のPFE
T(P1)が、キーパ素子に構成されて、インバータ
(I1)と共にハーフ・ラッチを形成し、前記第1のP
FET(P1)が、PFETスタック(P21/P2
2)によって確立された平行キーパ経路によって機能強
化されることを特徴とする回路。 (10)PFETスタック(P21/P22)の代わり
に、単一の第4のPFET(P2)が第5のPFET
(PG)およびCMOSトランスミッション・ゲートと
共に使用され、第2のPFET経路が、単一の第4のP
FET(P2)と第5のPFET(PG)を含み、CM
OSトランスミッション・ゲートが、第6のPFET
(P20)とNFET(N20)を含み、第4のPFE
T(P2)が、前記第6のPFET P20のソースに
接続されたゲートと、供給電圧(Vdd)に接続された
ソースと、ビット線(BL)に接続されたドレインとを
含み、第5のPFET(PG)が、前記制御信号に接続
されたゲートと、供給電圧(Vdd)に接続されたソー
スと、第4のPFET(P2)のゲートに接続されたド
レインとを含み、第6のPFET(P20)が、前記制
御信号の反転に接続されたゲートと、第4のPFET
(P2)のゲートに接続されたソースと、前記NFET
(N20)の出力に接続されたドレインと含み、NFE
T(N20)が、前記制御信号に接続されたゲートと、
第6のPFET(P20)のドレインに接続されたソー
スと、第4のPFET(P2)のゲートに接続されたド
レインと含み、システム実行モードの場合に、第5のP
FET(PG)が、第4のPFET(P2)を遮断する
ことを特徴とする、上記(9)に記載の回路。 (11)上記(1)ないし(6)のいずれか一項に記載
の回路を含むことを特徴とする、コンピュータ・システ
ム。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハーフ・ラッチを備える従来技術のシングルエ
ンド・センシングの図である。
【図2】本発明による構成可能なハーフ・ラッチを備え
るシングルエンド・センシングの図である。
【図3】本発明による切換可能帰還ループを有する構成
可能ハーフ・ラッチを示す図である。
【図4】キーパのない従来技術のセンシング方式の切換
挙動を示す図である(1.5×Vdd=2.825V
(テスタ公差0.125Vを含む)。
【図5】典型的条件、すなわち0.92×Vdd=1.
70V、T=65℃、公称乱数NRN=0.50におけ
る従来技術のセンシング方式の切換挙動と、パラメータ
としてキーパP0のサイズを有する3つの波形を示す図
である(チャネル幅W=1、2、4μm、実寸に比例せ
ず)。
【図6】バーンイン条件、すなわち1.5×Vdd=
2.825V(テスタ公差0.1215Vを含む)、T
=140℃、NRN=0.00の従来技術のセンシング
方式の切換挙動を示す図である。 点線の波形:「0」が31の非選択セルに記憶されてい
る。 破線の波形:「1」が31の非選択セルに記憶されてい
る。
【図7】典型的条件、すなわち0.92×Vdd=1.
70V、T=65℃、NRN=0.50におけるシステ
ム・モードと試験モードにおける新規のセンシング方式
の切換挙動を示す図である。 点線の波形:LT=0、ブリーダによる通常のシステム
実行モード(W/L=1/1) 破線の波形:LT=1:キーパによる漏れ試験モード
(W/L=1/1と4/0.5スタック)
【図8】バーンイン条件、すなわち1.5×Vdd=
2.825V(テスタ公差0.125Vを含む)、T=
140℃、NRN=0.00における試験モード(LT
=1)の新規および従来技術のセンシング方式を示す図
である。 点線の波形:従来技術 破線の波形:本発明
【図9】バーンイン条件、すなわち1.5×Vdd=
2.825Vにおける試験モード(LT=1)の新規
(図3による回路)および従来技術のセンシング方式を
示す図である。
【符号の説明】
BL ビット線 I1 インバータ N20 NFET P1 PFET P2 PFET P20 PFET P21 PFET P22 PFET PG PFET
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハラルド・ミーリヒ ドイツ ディー70190 シュトットガル ト ローテンバーグシュトラーセ 93 (72)発明者 ユルゲン・ビッレ ドイツ ディー70199 シュトットガル ト アドラーシュトラーセ 56 (56)参考文献 特開 昭55−25858(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/41 - 11/419 G11C 16/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハーフ・ラッチを有するインバータ(I
    1)を含むシングル・ビット線(BL)に現れる信号を
    センスし増幅する回路であって、 前記インバータ(I1)が、2つのPFET帰還経路を
    有し、 第1のPFET経路は、システム実行モードではブリー
    ダ素子としてまた試験モードではキーパ素子としてセッ
    トアップすることができ、 第2のPFET経路は、構成可能なハーフ・ラッチであ
    り、試験モードではキーパ素子としてセットアップし、
    システム実行モードではオフにすることができ、 前記2つのPFET帰還経路が、システム実行モードま
    たは試験モード用に回路をセットアップするために制御
    信号によって制御されることを特徴とする回路。
  2. 【請求項2】前記制御信号を設定する制御手段を含むこ
    とを特徴とする、請求項1に記載の回路。
  3. 【請求項3】インバータ(I1)が、読取りビット線
    (BL)に接続され、メモリ・セルから受け取った信号
    をセンスし増幅することを特徴とする、請求項1に記載
    の回路。
  4. 【請求項4】第1のPFET経路が、ビット線(BL)
    に接続されたドレインと、制御信号によって制御される
    ソースと、インバータ(I1)の出力に接続されたゲー
    トとを有する第1のPFET(P1)を含むことを特徴
    とする、請求項1に記載の回路。
  5. 【請求項5】第2のPFET経路が、第2のPFET
    (P21)と第3のPFET(P22)からなるPFE
    Tスタックを含み、 各PFET(P21、P22)が、ソース、ドレインお
    よびゲートを有し、 第2のPFET(P21)と第3のPFET(P22)
    のソースがそれぞれ、供給電圧(Vdd)と第2のPF
    ET(P21)のドレインに接続され、 第2のPFET(P21)と第3のPFET(P22)
    のドレインがそれぞれ、第3のPFET(P22)のソ
    ースとビット線(BL)に接続され、 第2のPFET(P21)と第3のPFET(P22)
    のゲートがそれぞれ、インバータ(I1)の出力と前記
    制御信号の反転に接続されることを特徴とする、請求項
    1に記載の回路。
  6. 【請求項6】第2のPFET経路が、単一の第4のPF
    ET(P2)と、第5のPFET(PG)と、第6PF
    ET(P20)およびNFET(N20)を含むCMO
    Sトランスミッション・ゲートとを含み、 第4のPFET(P2)が、前記第6のPFET(P2
    0)のソースに接続されたゲートと、供給電圧(Vd
    d)に接続されたソースと、ビット線(BL)に接続さ
    れたドレインとを含み、 第5のPFET(PG)が、前記制御信号に接続された
    ゲートと、供給電圧(Vdd)に接続されたソースと、
    第4のPFET(P2)のゲートに接続されたドレイン
    とを含み、 第6のPFET(P20)が、前記制御信号の反転に接
    続されたゲートと、第4のPFET(P2)のゲートに
    接続されたソースと、前記インバータ(I1)の出力に
    接続されたドレインとを含み、 NFET(N20)が、前記制御信号に接続されたゲー
    トと、インバータ(I1)の出力に接続されたソース
    と、第4のPFET(P2)のゲートに接続されたドレ
    インとを含むことを特徴とする、請求項1に記載の回
    路。
  7. 【請求項7】請求項1ないし6のいずれか一項に記載の
    回路によって単一ビット線(BL)に現れる信号をセン
    スし増幅する方法であって、 制御手段が、制御信号を第1の状態にセットすることに
    よりシステム実行モード用の回路をセットアップし、前
    記制御手段が、制御信号を第2の状態にセットすること
    によって試験モード用の回路をセットアップし、 システム実行モードの場合に、第1のPFET(P1)
    が、ブリーダ素子として働き、第2のPFET経路が遮
    断され、 試験モードの場合に、第1のPFET(P1)が、キー
    パ素子に構成され、インバータ(I1)と共にハーフ・
    ラッチを形成し、 前記第1のPFET(P1)が、PFETスタック(P
    21/P22)によって確立された平行キーパ経路によ
    って機能強化されることを特徴とする方法。
  8. 【請求項8】システム実行モードの場合に、第5のPF
    ET(PG)が、第4のPFET(P2)を遮断するこ
    とを特徴とする、請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】ハーフ・ラッチを有するインバータ(I
    1)を含む、単一ビット線(BL)に現れる信号をセン
    スし増幅する回路であって、 前記インバータが、2つのPFET帰還経路を含み、第
    1のPFET経路は、システム実行モードではブリーダ
    素子としてまたは試験モードではキーパ素子としてセッ
    トアップすることができ、第2のPFET経路は、構成
    可能なハーフ・ラッチであり、試験モードではキーパ素
    子としてセット・アップすることができ、またはシステ
    ム実行モードでは遮断することができ、前記2つのPF
    ET帰還経路は、システム実行モード用または試験モー
    ド用の回路をセットアップするために制御信号によって
    制御され、 前記回路がさらに、前記制御信号をセットするための制
    御手段を含み、 前記インバータ(I1)が、読取りビット線(BL)に
    接続され、メモリ・セルから受け取った信号をセンスし
    て増幅し、 第1のPFET経路が、ビット線(BL)に接続された
    ドレインと、制御信号によって制御されるソースと、イ
    ンバータ(I1)の出力に接続されたゲートとを有する
    第1のPFET(P1)を含み、 第2のPFET経路が、第2のPFET(P21)と第
    3のPFET(P22)からなるPFETスタックを含
    み、各PFET(P21、P22)が、ソースとドレイ
    ンとゲートとを有し、第2のPFET(P21)と第3
    のPFET(p22)のソースがそれぞれ、供給電圧
    (Vdd)および第2のPFET(P21)のドレイン
    に接続され、第2のPFET(P21)と第3のPFE
    T(P22)のドレインがそれぞれ、第3のPFET
    (P22)のソースおよびビット線(BL)に接続さ
    れ、第2のPFET(P21)と第3のPFET(P2
    2)のゲートがそれぞれ、インバータ(I1)の出力お
    よび前記制御信号の反転に接続され、 制御手段が、制御信号を第1の状態に設定することによ
    ってシステム実行モード用の回路をセットアップし、前
    記制御手段が、制御信号を第2の状態に設定することに
    よって試験モード用の回路をセットアップし、 システム実行モードの場合に、第1のPFET(P1)
    が、ブリーダ素子として働き、第2のPFET経路が遮
    断され、 試験モードの場合に、第1のPFET(P1)が、キー
    パ素子に構成されて、インバータ(I1)と共にハーフ
    ・ラッチを形成し、前記第1のPFET(P1)が、P
    FETスタック(P21/P22)によって確立された
    平行キーパ経路によって機能強化されることを特徴とす
    る回路。
  10. 【請求項10】PFETスタック(P21/P22)の
    代わりに、単一の第4のPFET(P2)が第5のPF
    ET(PG)およびCMOSトランスミッション・ゲー
    トと共に使用され、 第2のPFET経路が、単一の第4のPFET(P2)
    と第5のPFET(PG)を含み、CMOSトランスミ
    ッション・ゲートが、第6のPFET(P20)とNF
    ET(N20)を含み、 第4のPFET(P2)が、前記第6のPFET(P2
    0)のソースに接続されたゲートと、供給電圧(Vd
    d)に接続されたソースと、ビット線(BL)に接続さ
    れたドレインとを含み、 第5のPFET(PG)が、前記制御信号に接続された
    ゲートと、供給電圧(Vdd)に接続されたソースと、
    第4のPFET(P2)のゲートに接続されたドレイン
    とを含み、 第6のPFET(P20)が、前記制御信号の反転に接
    続されたゲートと、第4のPFET(P2)のゲートに
    接続されたソースと、インバータの出力に接続 されたド
    レインと含み、 NFET(N20)が、前記制御信号に接続されたゲー
    トと、第6のPFET(P20)のドレインに接続され
    たソースと、第4のPFET(P2)のゲートに接続さ
    れたドレインと含み、 システム実行モードの場合に、第5のPFET(PG)
    が、第4のPFET(P2)を遮断することを特徴とす
    る、請求項9に記載の回路。
  11. 【請求項11】請求項1ないし6のいずれか一項に記載
    の回路を含むことを特徴とする、コンピュータ・システ
    ム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6664634B2 (en) * 2001-03-15 2003-12-16 Micron Technology, Inc. Metal wiring pattern for memory devices
US6930483B2 (en) * 2003-08-01 2005-08-16 General Electric Company Method/system for switched frequency ripple reduction in MRI gradient coils
US20050034089A1 (en) * 2003-08-06 2005-02-10 Mcguffin Tyson R. Area based power estimation
US6943586B2 (en) * 2003-08-22 2005-09-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and system to temporarily modify an output waveform
US7199611B2 (en) * 2003-08-22 2007-04-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System to temporarily modify an output waveform
KR100761358B1 (ko) * 2004-06-03 2007-09-27 주식회사 하이닉스반도체 반도체 기억 소자 및 그의 내부 전압 조절 방법
US7109757B2 (en) * 2004-11-15 2006-09-19 Sun Microsystems, Inc. Leakage-tolerant dynamic wide-NOR circuit structure
KR100733415B1 (ko) * 2005-09-29 2007-06-29 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리 소자 및 그의 비트라인 센스앰프 구동방법
FR2957449B1 (fr) * 2010-03-11 2022-07-15 S O I Tec Silicon On Insulator Tech Micro-amplificateur de lecture pour memoire

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831467A (en) * 1991-11-05 1998-11-03 Monolithic System Technology, Inc. Termination circuit with power-down mode for use in circuit module architecture
US5701275A (en) * 1996-01-19 1997-12-23 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Pipelined chip enable control circuitry and methodology

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