JP3415956B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP3415956B2
JP3415956B2 JP04613895A JP4613895A JP3415956B2 JP 3415956 B2 JP3415956 B2 JP 3415956B2 JP 04613895 A JP04613895 A JP 04613895A JP 4613895 A JP4613895 A JP 4613895A JP 3415956 B2 JP3415956 B2 JP 3415956B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、ダイナミック型のメモリセルを
有する半導体装置に関し、DRAM(ダイナミック・ラ
ンダム・アクセス・メモリ)、シンクロナスDRAM、
擬似SRAM(スタティック・ランダム・アクセス・メ
モリ)などに適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】ダイナミック型メモリセルは論理値に応
じた電荷を容量素子に蓄えることによって情報記憶を行
う。データの読み出しに際して相補データ線は予じめプ
リチャージされ、選択されたメモリセルが相補データ線
の一方に接続されたとき当該相補データ線を介する電荷
再配分によって当該相補データ線に電位差が形成され
る。この電位差は微少であり、またデータ読み出しによ
って容量素子の蓄積電荷情報は破壊されることになる。
このため、夫々の相補データ線にはセンスアンプが設け
られ、これによって前記微少電位差を増幅し、且つ記憶
情報をメモリセルに書き戻すことが行われる。尚、DR
AMについて記載された文献の例としては特開昭61−
59688号公報がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のD
RAMやシンクロナスDRAMにおいて一対の相補デー
タ線には1個のセンスアンプしか設けられていない。本
発明者はこれについて検討した結果、DRAMにおける
ページモードやニブルモードそしてシンクロナスDRA
Mにおけるバーストモードのようにワード線を共有する
1行分のメモリセルのデータを選択した状態で順次その
データをランダムに若しくは順番に読み出し可能にする
動作モードにおいて、その動作期間中センスアンプはメ
モリセルからの読み出しデータを増幅若しくはラッチし
続けなくてはならない。したがって、次の読み出し動作
のために行われる相補データ線のプリチャージは一連の
読み出し動作が終わってから行われなければならず、こ
れによってアクセスサイクル時間が長くなってしまうこ
とが本発明者によって明らかにされた。これは前記ペー
ジモードなどのアクセス態様に限らない。ロウアドレス
信号及びカラムアドレス信号毎に一つのデータを読み出
す通常の読み出しモードにおいても、カラム選択動作が
完了するまでワード線を選択状態にしてセンスアンプを
動作させなければならず、少なくともカラム選択動作の
完了を待って次の読み出し動作のために相補データ線を
プリチャージしなければならず、上記同様にアクセスサ
イクル時間を長くする原因となっている。
【0004】本発明の目的は、ダイナミック型メモリセ
ルを記憶素子として有する半導体装置のアクセスサイク
ル時間を短縮することにある。更に詳しくは、データの
読み出し動作中に次のデータ読み出しのための相補デー
タ線のプリチャージを行うことができる半導体装置を提
供し、さらにはデータ読み出し動作中に次のデータ読み
出し動作のためのワード線選択動作も可能にする半導
置を提供することにある。
【0005】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0007】〔1〕先ず最初に、一つのメモリマットを
構成する相補データ線の両端にセンスアンプ及びカラム
スイッチを配置する構成の最小単位に着目した半導体記
憶装置を図2を参照して説明する。この半導体記憶装置
は、選択端子がワード線(WL0,WL1)に、データ
入出力端子が相補データ線(BL1j,BLB1j)に
結合されたダイナミック型のメモリセル(MC)を複数
個備えたメモリマット(MAT1)と、前記相補データ
線に設けられたプリチャージ回路(PCM1j)と、前
記相補データ線の両側に夫々分離スイッチ(SHR1
j,SHL2j)を介在させて結合されたセンスアンプ
(SA1j,SA2j)及びカラムスイッチ(CSW1
j,CSW2j)と、タイミング制御回路(TCON
T)とを供える。前記タイミング制御回路は、前記メモ
リマットのワード線がデータ読み出しのために選択され
るとき、当該メモリマット(MAT1)を挟んでその左
右に配置された何れか一方のセンスアンプ及びカラムス
イッチを前記分離スイッチにて相補データ線に接続し、
相補データ線に接続されたセンスアンプを活性化して前
記相補データ線に読み出されたメモリセルのデータを増
幅した後、相補データ線と接続状態のセンスアンプ及び
カラムスイッチを前記分離スイッチにて前記相補データ
線から切り離して当該センスアンプにメモリセルのデー
タをラッチさせ、そのデータラッチ状態に並行して相補
データ線をプリチャージ回路でプリチャージさせる。
【0008】〔2〕上記手段に関連して、複数個のメモ
リマットに着目した別の観点による半導体記憶装置は、
同じく図2を参照するに、複数のワード線(WL0,W
L1)と複数の相補データ線(BL1i,BLB1i、
BL1j,BLB1j)が交差方向に配置され、夫々の
交差位置には、選択端子がワード線に、データ入出力端
子が相補データ線に結合されたダイナミック型のメモリ
セル(MC)を有する複数個のメモリマット(MAT
0,MAT1,MAT2)が所定間隔を置いて並設され
る。各メモリマットはそれに含まれる相補データ線のプ
リチャージ回路(PVM1i,PCM1j)を有し、隣
り合うメモリマットの間には、左右のメモリマット(M
AT0,MAT1)の相補データ線によって共有される
センスアンプ(SA1i,SA1j)及びカラムスイッ
チ(CSW1i,CSW1j)と、一方のメモリマット
(MAT0)の相補データ線に前記センスアンプ及びカ
ラムスイッチを選択的に接続分離するための分離スイッ
チ(SHL1i,SHL1j)と、他方のメモリマット
(MAT1)の相補データ線に前記センスアンプ及びカ
ラムスイッチを選択的に接続分離するための分離スイッ
チ(SHR1i,SHR1j)とを供える。並設された
両端の各メモリマットには、分離スイッチを介して当該
メモリマットの相補データ線と選択的に接続分離される
センスアンプ及びカラムスイッチを備える。更に、デー
タ読み出しのためのワード線が選択されるとき、そのワ
ード線を含むメモリマットを挟んでその左右に配置され
た一方のセンスアンプ及びカラムスイッチを前記分離ス
イッチにて当該メモリマットの相補データ線に接続し、
相補データ線に接続されたセンスアンプを活性化して当
該メモリマットの相補データ線にメモリセルから読み出
されたデータが確定した後、当該一方のセンスアンプ及
びカラムスイッチ回路を前記分離スイッチにて当該メモ
リマットの相補データ線から切り離して当該一方のセン
スアンプにメモリセルのデータをラッチさせ、そのデー
タラッチ状態に並行して相補データ線をプリチャージ回
路でプリチャージさせるタイミング制御回路を有する。
【0009】〔3〕一つのメモリマットを構成する相補
データ線の両端にセンスアンプ及びカラムスイッチを配
置する構成の最小単位に着目した手段に対し、センスア
ンプ及びカラムスイッチの数を減らすようにした別の観
点に係る半導体記憶装置は、図11を参照するに、選択
端子がワード線(WL0,WL1)に、データ入出力端
子が相補データ線(BL1i,BLB1i、BL1j,
BLB1j)に結合されたダイナミック型のメモリセル
(MC)を複数個備えたメモリマット(MAT1)と、
前記メモリマットに含まれる複数の相補データ線に設け
られたプリチャージ回路(PCMi,PCMj)と、前
記複数設けられた相補データ線の両側に夫々配置された
分離スイッチ(SHR1i,SHR1j、SHL2i,
SHL2j)と、片側一対の分離スイッチ毎にそれらに
共通接続されたセンスアンプ(SA1j)及びカラムス
イッチ(CSW1j)と、タイミング制御回路(TCO
NT)とを備える。前記タイミング制御回路は、読み出
し動作においてワード線が選択されるとき、当該メモリ
マットを挟んでその左右に配置された何れか一方のセン
スアンプ及びカラムスイッチをそれに対応される一方の
分離スイッチにて一方の相補データ線に接続し、他方の
センスアンプ及びカラムスイッチをそれに対応される一
方の分離スイッチにて他方の相補データ線に接続し、前
記双方のセンスアンプを活性化して相補データ線に読み
出されたメモリセルのデータを増幅した後、前記一方の
相補データ線と接続状態の分離スイッチを分離状態にし
て前記一方のセンスアンプにメモリセルのデータをラッ
チさせ、そのデータラッチ状態に並行して、選択状態の
ワード線を非選択にすると共に双方の相補データ線をプ
リチャージ回路でプリチャージさせる。
【0010】〔4〕前記タイミング制御回路は更に、ペ
ージモード又はバーストモードのような所定の読み出し
動作モードが指定されたとき、前記センスアンプにラッ
チされた複数のデータを、前記相補データ線のプリチャ
ージ動作に並行して読み出し制御することができる。セ
ンスアンプの入力ノードのプリチャージを考慮するなら
ば、分離スイッチとセンスアンプの間に、前記読出しデ
ータの非ラッチ状態とされるセンスアンプを相補データ
線のプリチャージに並行してプリチャージする回路(P
CA1、PCA2)を更に備えるとよい。
【0011】
【作用】上記した手段によれば、図2を参照するに、メ
モリマット(MAT1)が選択されてセンスアンプ(S
A1i,SA1j,…)が活性化されたとき、センスア
ンプ(SA1i,SA1j,…)をメモリマット(MA
T1)に接続する分離スイッチ(SHR1i,SHR1
j,…)は、メモリマット(MAT1)におけるワード
線選択によってメモリセルから読出されたデータをセン
スアンプ(SA1i,SA1j,…)で増幅する動作が
確定される期間を過ぎると、センスアンプ(SA1i,
SA1j,…)とメモリマット(MAT1)とを電気的
に分離して、その読み出しデータをセンスアンプ(SA
1i,SA1j,…)にラッチさせる。これにより、そ
の後、メモリマットMAT1に対するプリチャージ動作
を行っても、センスアンプ(SA1i,SA1j,…)
にラッチされたデータはその影響を一切受けない。した
がって、上記手段に係る半導体記憶装置にページモード
などが設定されているときには、センスアンプ(SA1
i,SA1j,…)にラッチしたデータをプリチャージ
に並行して順次外部に読み出す動作を行うことができ
る。そうであるから、次のメモリサイクルにおいても同
じメモリマット(MAT1)を選択すべき場合にも、相
補データ線に接続されなかった他方の端にあるセンスア
ンプを用いることで当該次のメモリサイクルを早く開始
することが可能になって、メモリサイクルタイムを短縮
することが可能になる。換言すれば、マイクロコンピュ
ータなどによる半導体記憶装置に対する高速アクセスが
可能になる。
【0012】図11に例示される手段によれば、偶数番
目の相補データ線(BL1i,BLB1i)と奇数番目
の相補データ線(BL1j,BLB1j)の左右に共通
接続される一方のセンスアンプ(例えばSA1j)はワ
ード線にて選択されたメモリセルへのデータの再書き込
み(リフレッシュ)と外部へのデータ読み出しのための
データラッチに利用され、他方のセンスアンプ(SA2
j)は当該ワード線にて選択されたメモリセルへのデー
タの再書き込みに利用される。一方のセンスアンプがデ
ータをラッチした後はそのメモリマット(MAT1)の
相補データ線をプリチャージしても、ラッチされたデー
タはその影響を一切受けない。したがって、上記手段同
様に半導体記憶装置にページモードなどが設定されてい
るときには、センスアンプにラッチしたデータをプリチ
ャージに並行して順次外部に読み出す動作を行うことが
でき、メモリサイクルタイムを短縮することが可能にな
る。この手段はセンスアンプの数を低減できるが、その
反面、1本のワード線選択によって実質的に外部に読み
出し可能なデータの数は図2に例示される手段に対して
半減される。換言すれば、図2に例示される手段におい
て1個のメモリマットの規模を1024×1024(ワ
ード線数×相補データ線数)とすると、図11に例示さ
れる手段におけるメモリマットの規模は見かけ上、20
48×512(ワード線数×相補データ線数)と等価と
される。
【0013】
【実施例】図1には本発明の一実施例に係るDRAMの
全体的なブロック図が示され、図2にはその部分的な詳
細回路が示される。本実施例のDRAMは、特に制限さ
れないが、公知の半導体集積回路製造技術によって単結
晶シリコンのような1個の半導体基板に形成される、単
体のメモリLSIである。
【0014】本実施例のDRAMは、特に制限されない
が、図1に示されるように、所定の間隔を置いて4個の
メモリマットMAT0〜MAT3を備える。夫々のメモ
リマットMAT0〜MAT3には相補データ線とワード
線が交差方向に多数配置され、夫々の交差位置において
選択端子がワード線に、データ入出力端子が相補データ
線に結合されたダイナミック型のメモリセルが配置され
ている。夫々のメモリマットMAT0〜MAT3の中央
部には相補データ線のプリチャージ回路PCM0〜PC
M3が配置される。図1においてSA0〜SA4はセン
スアンプ回路、PCA0〜PCA4はセンスアンプ回路
のためのプリチャージ回路、CSW0〜CSW4はカラ
ムスイッチ回路、SHR0〜SHR3はメモリマットの
片側において隣り合うセンスアンプ回路とカラムスイッ
チ回路の対(SA0とCSW0、SA1とCSW1、S
A2とCSW2、SA3とCSW3)を図の右側位置で
相補データ線と選択的接続分離するためシェアリング回
路(分離回路)、SHL1〜SHL4はメモリマットの
片側において隣り合うセンスアンプ回路とカラムスイッ
チ回路の対(SA1とCSW1、SA2とCSW2、S
A3とCSW3、SA4とCSW4)を図の左側位置で
相補データ線と選択的接続分離するためシェアリング回
路(分離回路)である。φPCA0〜φPCA4はプリ
チャージ回路PCA0〜PCA4の活性化制御信号、φ
PCMはプリチャージ回路PCMの活性化制御信号、φ
SA0〜φSA4はセンスアンプSA0〜SA4の活性
化制御信号、φSHL1〜φSHL4はセンスアンプに
対して左側のシェアリング回路SHL1〜SHL4の制
御信号、φSHR0〜φSHR3はセンスアンプに対し
て右側のシェアリング回路SHR0〜SHR3の制御信
号である。
【0015】図2にはメモリマットMAT1を中心とし
た詳細回路がi行及びj行の相補データ線を代表として
示される。BL0i,BLB0i、BL0j,BLB0
jはメモリマットMAT0に含まれ、BL1i,BLB
1i、BL1j,BLB1jはメモリマットMAT1に
含まれ、BL2i,BLB2i、BL2j,BLB2j
はメモリマットMAT2に含まれる、夫々代表的に図示
された相補データ線である。PCA1i,PCA1jは
プリチャージ回路PCA1に含まれる例示された単位プ
リチャージ回路、SA1i,SA1jはセンスアンプ回
路SA1に含まれる例示されたセンスアンプ、CSW1
i,CSW1jはカラムスイッチ回路CSW1に含まれ
る例示されたカラムスイッチである。PCM1i,PC
M1jはプリチャージ回路PCM1に含まれる例示され
た単位プリチャージ回路である。PCA2i,PCA2
jはプリチャージ回路PCA2に含まれる例示された単
位プリチャージ回路、SA2i,SA2jはセンスアン
プ回路SA2に含まれる例示されたセンスアンプ、CS
W2i,CSW2jはカラムスイッチ回路CSW2に含
まれる例示されたカラムスイッチである。SHL1i,
SHL1jはシェアリング回路SHL1に含まれる例示
されたシェアリングスイッチ(分離スイッチ)、SHR
1i,SHR1jはシェアリング回路SHR1に含まれ
る例示されたシェアリングスイッチ(分離スイッチ)で
ある。SHL2i,SHL2jはシェアリング回路SH
L2に含まれる例示されたシェアリングスイッチ、SH
R2i,SHR2jはシェアリング回路SHR2に含ま
れる例示されたシェアリングスイッチである。
【0016】プリチャージ回路PCA1、センスアンプ
回路SA1、及びカラムスイッチ回路CSW1はメモリ
マットMAT0とメモリマットMAT1が共有する。例
えば、メモリマットMAT0の相補データ線BL0i,
BLB0i、とメモリマットMAT1の相補データ線B
L1i,BLB1iは単位プリチャージ回路PCA1
i、センスアンプSA1i、及びカラムスイッチCSW
1iを共有し、それら共有された回路はシェアリングス
イッチSHL1iを介して相補データ線BL0i,BL
B0iと選択的に接続分離可能にされ、また、それら共
有された回路はシェアリングスイッチSHR1iを介し
て相補データ線BL1i,BLB1iと選択的に接続分
離可能にされる。特に詳述しないが単位プリチャージ回
路、センスアンプ、及びカラムスイッチのその他のペア
も同様に左右の相補データ線と個々に接続分離可能に共
有される。尚、図1に示されるように並設された一端の
メモリマットMAT0に配置されたプリチャージ回路P
CA0、センスアンプ回路SA0、及びカラムスイッチ
回路CSW0はシェアリング回路SHR0を介してメモ
リマットMAT0の相補データ線と選択的に接続分離可
能にされ、同様に、並設された他端のメモリマットMA
T4に配置されたプリチャージ回路PCA4、センスア
ンプ回路SA4、及びカラムスイッチ回路CSW4はシ
ェアリング回路SHR4を介してメモリマットMAT4
の相補データ線と選択的に接続分離可能にされる。
【0017】図2においてWL0,WL1は代表的に示
されたメモリマットMAT1内のワード線である。メモ
リセルMCはnチャンネル型MOS選択トランジスタQ
1と蓄積容量Cから成る1トランジスタ型とされ、トラ
ンジスタQ1のゲートはワード線に、トランジスタQ1
のソース/ドレインは一方の相補データ線に結合され
る。
【0018】単位プリチャージ回路PCA1jは、図2
に例示されるように制御信号φPCA1でスイッチ制御
される夫々nチャンネル型の、イコライズMOSトラン
ジスタQ2、プリチャージMOSトランジスタQ3,Q
4によって構成される。プリチャージMOSトランジス
タQ3,Q4は制御信号φPCA1がハイレベルにされ
たときプリチャージ電位VBL(例えば電源電圧の1/
2の電位)を対応するセンスアンプSA1jの入力ノー
ドに供給する。イコライズMOSトランジスタQ2は制
御信号φPCA1がハイレベルにされたとき対応するセ
ンスアンプSA1jの入力ノードの電位差を平衡化す
る。センスアンプのためのその他の単位プリチャージ回
路も上記同様に構成される。
【0019】相補データ線のための単位プリチャージ回
路PCM1jは、図2に例示されるように制御信号φP
CMでスイッチ制御される夫々nチャンネル型の、イコ
ライズMOSトランジスタQ5、プリチャージMOSト
ランジスタQ6,Q7によって構成される。プリチャー
ジMOSトランジスタQ5,Q6は制御信号φPCMが
ハイレベルにされたときプリチャージ電位VBL(例え
ば電源電圧の1/2の電位)を対応する相補データ線に
供給する。イコライズMOSトランジスタQ5は制御信
号φPCMがハイレベルにされたとき対応する相補デー
タ線の電位差を平衡化する。
【0020】センスアンプSAijは図2に例示される
ように、MOSトランジスタQ10,Q11から成るC
MOSインバータとMOSトランジスタQ12,Q13
から成るCMOSインバータを有し、相互に一方の入力
が他方の出力に交差的に結合されたダイナミックラッチ
形態によって構成される。PN1はnチャンネル型MO
SトランジスタQ10,Q12のための動作電源(接地
電位Vss)であり、PP1はpチャンネル型MOSト
ランジスタQ11,Q13のための動作電源(電源電位
Vdd)である。それら電源はセンスアンプ回路SA1
に共通とされる。動作電源PN1,PP1は制御信号φ
SA1がハイレベルにされることによってオン状態に制
御されるnチャンネル型MOSトランジスタQ14とp
チャンネル型MOSトランジスタQ15を介して供給さ
れる。その他のセンスアンプも同様に構成される。
【0021】カラムスイッチCSW1jは図2に例示さ
れるようにシェアリングスイッチSHL1j又はSHR
1jによって接続された相補データ線BL0j,BLB
0j又はBL1j,BLB1jを選択的に相補共通デー
タ線CD1,CDB1に導通されるnチャンネル型MO
SトランジスタQ16,Q17によって構成される。当
該トランジスタはカラム選択信号によってスイッチ制御
される。その他のカラムスイッチも同様に構成される。
【0022】更に全体的な説明を図1を参照しながら続
ける。ロウアドレスデコーダRADECは、外部から供
給されて図示しないアドレスバッファにて形成された内
部ロウアドレス信号RADRSをデコードし、マット選
択信号φMAT0〜φMAT3とワード線選択信号WR
D0〜WRDn(一つのメモリマットのワード線本数は
1+n本と仮定する)を形成する。内部ロウアドレス信
号の上位2ビットはメモリマットの選択情報とみなさ
れ、内部ロウアドレス信号RADRSに応じてマット選
択信号φMAT0〜φMAT3の内の一つが選択レベル
にされる。ワードドライバWDRV0〜WDRV3は対
応するマット選択信号φMAT0〜φMAT3を受け、
それが選択レベルにされることによって活性化される。
夫々のワードドライバWDRV0〜WDRV3にはワー
ド線選択信号WRD0〜WRDnが共通に供給され、マ
ット選択信号φMAT0〜φMAT3にて活性化された
ワードドライバはそのワード線選択信号WRD0〜WR
Dnに従って1本のワード線を選択レベルに駆動する。
これによってその1本のワード線に選択端子が結合され
た複数個のメモリセルが選択される。
【0023】カラムアドレスデコーダCADECは、外
部から供給されて図示しないアドレスバッファにて形成
された内部カラムアドレス信号CADRSをデコード
し、カラム選択信号CLM0〜CLMm(一つのメモリ
マットの相補データ線の対の数は1+mであると仮定す
る)を形成する。カラム選択信号CLM0〜CLMmは
各カラムスイッチ回路CSW0〜CSW4に共通に供給
される。夫々のカラムスイッチ回路CSW0〜CSW4
に含まれる複数のカラムスイッチはカラム選択信号CL
M0〜CLMmに1対1対応されてスイッチ制御され
る。例えば図2においてj行のカラムスイッチCSW1
j,CSW2jなどはカラム選択信号CLMjによって
スイッチ制御される。
【0024】CD0,CDB0〜CD4,CDB4はカ
ラムスイッチ回路CSW0〜CSW4毎に前記カラムス
イッチが共通接続される相補共通データ線である。夫々
の相補共通データ線CD0,CDB0〜CD4,CDB
4には、メモリセルへの書き込みデータを増幅し、ま
た、メモリセルからの読み出しデータを増幅するメイン
アンプAMP0〜AMP4が設けられている。メインア
ンプAMP0〜AMP4は制御信号φAMP0〜φAM
P4によって選択的に活性化制御される。
【0025】データ入出力バッファDIOBと前記メイ
ンアンプAMP0〜AMP4との間には、選択スイッチ
SEL0〜SEL3が配置されている。選択スイッチS
EL0はメインアンプAMP0又はAMP1をデータ入
出力バッファDOBに、選択スイッチSEL1はメイン
アンプAMP1又はAMP2をデータ入出力バッファD
OBに、選択スイッチSEL2はメインアンプAMP2
又はAMP3をデータ入出力バッファDOBに、選択ス
イッチSEL3はメインアンプAMP3又はAMP4を
データ入出力バッファDOBに、夫々制御信号φSEL
0〜φSEL4によて接続制御する。夫々の選択スイッ
チSEL0〜SEL3はそれに供給されるイネーブル信
号φEN0〜φEN3が活性状態にされているときだけ
上記選択が可能にされ、イネーブル信号φEN0〜φE
N3の非活性状態においては双方何れのメインアンプも
データ入出力バッファDIOBに接続されずに中立状態
を採るようにされる。
【0026】図1においてTCONTはタイミング制御
回路であり、外部制御信号として夫々ローイネーブルの
ロウ・アドレス・ストローブ信号RAS、カラム・アド
レス・ストローブ信号CAS、及びライトイネーブル信
号WEなどが供給される。また内部のマット選択信号φ
MAT0〜φMAT4が供給される。これによって前記
各種内部制御信号などを生成する。本実施例のDRAM
は、特に制限されないが、ページモードを有し、それは
図示しないモード信号又は外部からタイミング制御回路
TCONTに与えられるコマンドによって指定される。
【0027】メモリアクセスにおいて利用可能にされる
センスアンプは、図3の(A)に示されるようにSA
0,SA2,SA4の何れかとされる第1の状態S1
と、センスアンプはSA1,SA3の何れかとされる第
2の状態S2に区別され、それの状態S1,S2が交互
とされる。どちらの場合も利用可能でないセンスアンプ
は、その前のメモリアクセスによって選択されたワード
線上のデータをラッチしているセンスアンプを含む。ど
の状態を利用するかは例えば図3の(B)に示され回路
によって形成される制御信号SA0−2−4、SA1−
3によって指示される。この回路は前記タイミング制御
回路TCONTに含まれ、例えばD型ラッチ回路とDL
ATとセット・リセット型フリップフロップRSFFに
よって構成される。R1はD型ラッチ回路DLATの出
力端子に結合されたプルダウン抵抗である。電源が投入
された初期状態においてセット・リセット型フリップフ
ロップRSFFのセット端子Sはハイレベル、リセット
端子Rはローレベルにされ、これによってセット状態に
されたセット・リセット型フリップフロップRSFFの
非反転出力端子Qから得られる制御信号SA1−3はハ
イレベル、反転出力端子Q*から得られる制御信号SA
0−2−4はローレベルにされる。制御信号SA1−3
はそのハイレベルによって図3の(A)に示される第2
の状態S2を指示し、制御信号SA0−2−4はそのハ
イレベルによって図3の(A)に示される第1の状態S
1を指示する。D型ラッチ回路DLATのクロック入力
端子CKは、ロウ・アドレス・ストローブ信号RASの
立ち下がり変化(チップ選択状態)よって形成されるワ
ンショットパルスCLKを受けることによって制御信号
SA1−3のラッチ動作を行う。したがって、電源投入
後最初にロウ・アドレス・ストローブ信号RASが立ち
下がり変化されてチップ選択されると第1状態S1が指
示され、その後ロウ・アドレス・ストローブ信号RAS
の立ち下がり変化毎に第1状態S1と第2状態S2が交
互に指示される。
【0028】図4にはメモリマットの選択状態に応じて
何れのセンスアンプ回路を活性化するかを前記状態S
1,S2を考慮して制御する回路の一例が示される。こ
の回路は前記タイミング制御回路TCONTに含まれ
る。センスアンプ回路SA0〜SA4の活性化制御信号
φSA0〜φSA4は夫々3入力型のアンドゲートAN
D1から出力される。図4においてSAはロウ・アドレ
ス・ストローブ信号RASの立ち下がり変化を基準とす
るセンスアンプ活性化期間を規定する内部タイミング信
号である。そのような内部タイミング信号SAのハイレ
ベル期間において、制御信号φSA0は第1の状態(S
A0−2−4=”1”)においてメモリマットMAT0
が選択されたとき(φMAT0=”1”)活性化され、
制御信号φSA1は第2の状態(SA1−3=”1”)
においてメモリマットMAT0又はMAT1が選択され
たとき(φMAT0又はφMAT1=”1”)活性化さ
れ、制御信号φSA2は第1の状態(SA0−2−4
=”1”)においてメモリマットMAT1又はMAT2
が選択されたとき(φMAT1又はφMAT2=”
1”)活性化され、制御信号φSA3は第2の状態(S
A1−3=”1”)においてメモリマットMAT2又は
MAT3が選択されたとき(φMAT2又はφMAT3
=”1”)活性化され、制御信号φSA4は第1の状態
(SA0−2−4=”1”)においてメモリマットMA
T3が選択されたとき(φMAT3=”1”)とき活性
化される。
【0029】図5には図4の論理によって達成される選
択メモリマットに対するセンスアンプの活性化態様が第
1の状態S1と第2の状態に分けて模式的に示される。
即ち、前記第1の状態S1では、メモリマットMAT0
が選択された場合にはセンスアンプ回路SA0が活性化
され、メモリマットMAT1又はMAT2が選択された
場合にはセンスアンプ回路SA2が活性化され、メモリ
マットMAT3が選択された場合にはセンスアンプ回路
SA4が活性化される。前記第2の状態S2では、メモ
リマットMAT0又はMAT1が選択された場合にはセ
ンスアンプ回路SA1が活性化され、メモリマットMA
T2又はMAT3が選択された場合にはセンスアンプ回
路SA3が活性化される。
【0030】図6の(A)には前記シェアリング回路S
HR0〜SHR3を制御する制御信号φSHR0〜φS
HR3の生成論理が示され、(B)には前記シェアリン
グ回路SHL1〜SHL4を制御する制御信号φSHL
1〜φSHL4の生成論理が示される。それらの論理は
前記タイミング制御回路TCONTに含まれる。この論
理は前記図4の論理で活性化されたセンスアンプ回路を
その隣のメモリマットに接続するように制御すればよ
く、そのとき現在第1の状態S1なのか第2の状態S2
なのかを考慮するればメモリマットの選択状態に応じて
どのシェアリング回路をオン状態にすればよいかが一義
的に決定される。
【0031】制御信号φSHR0〜φSHR3は夫々3
入力型のアンドゲートAND2から出力される。図6に
おいてSHはロウ・アドレス・ストローブ信号RASの
立ち下がり変化を基準とするセンスアンプ活性化開始か
ら所定期間をハイレベルによって規定する内部タイミン
グ信号である。所定期間とは、本実施例に従えば、ワー
ド線選択によってメモリセルから読出されたデータをセ
ンスアンプで増幅する動作が確定されるまでの期間であ
る。即ちその期間を過ぎればセンスアンプ回路はワード
線1本分の読み出しデータを完全にラッチ可能な状態に
されている。そのような内部タイミング信号SHのハイ
レベル期間において、制御信号φSHR0は第1の状態
(SA0−2−4=”1”)においてメモリマットMA
T0が選択されたとき(φMAT0=”1”)活性化さ
れ、制御信号φSHR1は第2の状態(SA1−3=”
1”)においてメモリマットMAT1が選択されたとき
(φMAT1=”1”)活性化され、制御信号φSHR
2は第1の状態(SA0−2−4=”1”)においてメ
モリマットMAT2が選択されたとき(MAT2=”
1”)活性化され、制御信号φSHR3は第2の状態
(SA1−3=”1”)においてメモリマットMAT3
が選択されたとき(MAT3=”1”)活性化される。
【0032】制御信号φSHL1〜φSHL4は夫々3
入力型のアンドゲートAND3から出力される。前記同
様に、内部タイミング信号SHのハイレベル期間におい
て、制御信号φSHL1は第2の状態(SA1−3=”
1”)においてメモリマットMAT0が選択されたとき
(φMAT0=”1”)活性化され、制御信号φSHL
2は第1の状態(SA0−2−4=”1”)においてメ
モリマットMAT1が選択されたとき(φMAT1=”
1”)活性化され、制御信号φSHL3は第2の状態
(SA1−3=”1”)においてメモリマットMAT2
が選択されたとき(MAT2=”1”)活性化され、制
御信号φSHL4は第1の状態(SA0−2−4=”
1”)においてメモリマットMAT3が選択されたとき
(MAT3=”1”)活性化される。
【0033】前記センスアンプ回路の選択的な活性化制
御とシェアリング回路の選択的な接続分離制御の論理か
ら明らかなように、例えば図3の(A)の第1の状態S
1においてメモリマットMAT0が選択されてセンスア
ンプ回路SA0が活性化されたとき、センスアンプ回路
SA0をメモリマットMAT0に接続するシェアリング
回路SHR0は、メモリマットMAT0におけるワード
線選択によってメモリセルから読出されたデータをセン
スアンプ回路SA0で増幅する動作が確定される期間を
過ぎるとセンスアンプ回路SA0とメモリマットMAT
0とを電気的に分離して、その読み出しデータをセンス
アンプ回路SA0にラッチさせることができる。これに
より、その後、メモリマットMAT0に対するプリチャ
ージ動作を行っても、センスアンプ回路SA0にラッチ
されたデータはその影響を一切受けない。したがって、
本実施例のDRAMにページモードなどが設定されてい
るときには、センスアンプ回路SA0にラッチしたデー
タをプリチャージに並行して順次外部に読み出す動作を
行うことができる。そうであるから、次のメモリサイク
ルにおいて同じメモリマットMAT0を選択すべき場合
にも、メモリマットMAT0に接続されるセンスアンプ
回路SA1を用いて当該次のメモリサイクルを早く開始
することが可能になって、メモリサイクルタイムを短縮
することが可能になる。換言すれば、マイクロコンピュ
ータなどによる本実施例DRAMに対する高速アクセス
が可能になる。この効果はその他のメモリマットが選択
される場合も同じである。
【0034】メモリマットのプリチャージ回路PCM0
〜PCM3の活性化制御信号φPCMについてはその生
成論理を特に図示はしないが、例えばロウ・アドレス・
ストローブ信号RASの非活性化期間に応じて活性化さ
れる。センスアンプ回路のためのプリチャージ回路PC
A0〜PCA4の活性化制御信号φPCA0〜φPCA
4についてもその生成論理を特に図示はしないが、それ
らプリチャージ回路PCA0〜PCA4はセンスアンプ
回路SA0〜SA4の活性化期間中においてその動作が
禁止されればよい。したがって、センスアンプ活性化制
御信号φSA0〜φSA4のレベル反転信号を制御信号
φPCA0〜φPCA4として利用することができる。
【0035】図7にはメモリマットの選択状態に応じて
何れのメインアンプAMP0〜AMP4を活性化するか
を前記状態S1,S2を考慮して制御する回路の一例が
示される。この回路は前記タイミング制御回路TCON
Tに含まれる。メインアンプAMP0〜AMP4の活性
化制御信号φAMP0〜φAMP4は夫々3入力型のア
ンドゲートAND4から出力される。図7においてAM
Pはロウ・アドレス・ストローブ信号RASの立ち下が
り変化を基準とするメインアンプ活性化期間をハイレベ
ルによって規定する内部タイミング信号である。当該タ
イミング信号AMPのハイレベル期間は読み出し動作と
書き込み動作などに応じて相違される。そのような内部
タイミング信号AMPのハイレベル期間において、制御
信号φAMP0は第1の状態(SA0−2−4=”
1”)においてメモリマットMAT0が選択されたとき
(φMAT0=”1”)活性化され、制御信号φAMP
1は第2の状態(SA1−3=”1”)においてメモリ
マットMAT0又はMAT1が選択されたとき(φMA
T0又はφMAT1=”1”)活性化され、制御信号φ
AMP2は第1の状態(SA0−2−4=”1”)にお
いてメモリマットMAT1又はMAT2が選択されたと
き(φMAT1又はφMAT2=”1”)活性化され、
制御信号φAMP3は第2の状態(SA1−3=”
1”)においてメモリマットMAT2又はMAT3が選
択されたとき(φMAT2又はφMAT3=”1”)活
性化され、制御信号φAMP4は第1の状態(SA0−
2−4=”1”)においてメモリマットMAT3が選択
されたとき(φMAT3=”1”)活性化される。
【0036】図8にはメモリマットの選択状態に応じて
何れの選択スイッチSEL0〜SEL3を活性化する
か、そして活性化された選択スイッチを何れのメインア
ンプに接続制御するかを前記状態S1,S2を考慮して
制御する回路の一例が示される。この回路は前記タイミ
ング制御回路TCONTに含まれる。選択スイッチSE
L0〜SEL3の活性化制御信号φEN0〜φEN3は
夫々2入力型のアンドゲートAND6から出力され、選
択スイッチSEL0〜SEL3の接続状態を選択する制
御信号φSEL0〜φSEL3は夫々2入力型のアンド
ゲートAND70〜AND73から出力される。
【0037】活性化制御信号φEN0は、制御信号φA
MP0,φAMP1にてメインアンプAMP0又はAM
P1が活性化され且つメモリマットMAT0が選択され
る場合ハイレベル(活性化レベル)にされて選択スイッ
チSEL0を活性化し、そのとき前記第1状態S1が選
択されている場合(制御信号SA0−2−4=”1”)
は制御信号φSEL0がハイレベルにされて選択スイッ
チSEL0はメインアンプAMP0側との接続状態を採
り、第2状態S1が選択されている場合(制御信号SA
0−2−4=”0”)は制御信号φSEL0がローレベ
ルにされて選択スイッチSEL0はメインアンプAMP
1側との接続状態を採る。
【0038】活性化制御信号φEN1は、制御信号φA
MP1,φAMP2にてメインアンプAMP1又はAM
P2が活性化され且つメモリマットMAT1が選択され
る場合ハイレベル(活性化レベル)にされて選択スイッ
チSEL1を活性化し、そのとき前記第1状態S1が選
択されている場合(制御信号SA0−2−4=”1”)
は制御信号φSEL1がハイレベルにされて選択スイッ
チSEL1はメインアンプAMP1側との接続状態を採
り、第2状態S1が選択されている場合(制御信号SA
0−2−4=”0”)は制御信号φSEL1がローレベ
ルにされて選択スイッチSEL1はメインアンプAMP
2側との接続状態を採る。
【0039】活性化制御信号φEN2は、制御信号φA
MP2,φAMP3にてメインアンプAMP2又はAM
P3が活性化され且つメモリマットMAT2が選択され
る場合ハイレベル(活性化レベル)にされて選択スイッ
チSEL2を活性化し、そのとき前記第1状態S1が選
択されている場合(制御信号SA0−2−4=”1”)
は制御信号φSEL2がハイレベルにされて選択スイッ
チSEL2はメインアンプAMP2側との接続状態を採
り、第2状態S1が選択されている場合(制御信号SA
0−2−4=”0”)は制御信号φSEL2がローレベ
ルにされて選択スイッチSEL2はメインアンプAMP
3側との接続状態を採る。
【0040】同様に活性化制御信号φEN3は、制御信
号φAMP3,φAMP4にてメインアンプAMP3又
はAMP4が活性化され且つメモリマットMAT3が選
択される場合ハイレベル(活性化レベル)にされて選択
スイッチSEL3を活性化し、そのとき前記第1状態S
1が選択されている場合(制御信号SA0−2−4=”
1”)は制御信号φSEL3がハイレベルにされて選択
スイッチSEL3はメインアンプAMP3側との接続状
態を採り、第2状態S1が選択されている場合(制御信
号SA0−2−4=”0”)は制御信号φSEL3がロ
ーレベルにされて選択スイッチSEL3はメインアンプ
AMP4側との接続状態を採る。
【0041】図9には本実施例のDRAMがページモー
ドでリードアクセスされるときの一例動作タイミングが
示される。このタイミングはメモリマットMAT1にお
いてワード線選択が連続的に行われる場合に図2のi行
の様子に着目したものであり、図2をも参照しながらそ
の動作タイミングを説明する。時刻t0においてロウ・
アドレス・ストローブ信号RASがローレベルに活性化
されてページモードのリードアクセスが開始されるとす
る。このときDRAMは前記第2の状態S2にされるも
のする。これによってセンスアンプ回路SA1,SA3
が活性化可能にされる。そのときのロウアドレス信号R
ADRSによってメモリマットMAT1が選択されると
共に当該マットMAT1から1本のワード線WL0が選
択される。メモリマットMAT1が選択されることに呼
応してシェアリングスイッチ回路SHR1がオン状態に
され(φSHR1=”1”)、且つセンスアンプ回路S
A1が活性化される。センスアンプ回路SA1の活性化
に応じてプリチャージ回路PCA1が非活性にされる
(φPCA1=”0”)。これによって当該ワード線W
L0によって選択されたメモリセルのデータがメモリマ
ットMAT1の相補データ線に読出され、読出されたデ
ータはセンスアンプ回路SA1によって増幅される。増
幅動作が確定されるタイミングにおいてシェアリング回
路SHR1がカットオフされ(φSHR1=”1”)、
それによってセンスアンプ回路SA1はそれが活性化さ
れている限り当該読出しデータをラッチする。ラッチさ
れたデータはカラム・アドレス・ストローブ信号CAS
の変化に同期して順次データ入出力バッファDIOBか
ら読出される。図9においてDOUTが読み出しデータ
であり、読み出しデータは順次D00,D01,D0
2,D03,D04として図示されている。これに並行
してメモリマットMAT1のプリチャージ回路PCM1
が活性化されて(φPCM=”1”)当該メモリマット
MAT1の相補データ線がプリチャージされる。メモリ
マットMAT1における相補データ線のプリチャージが
完了されるとタイミング制御回路TCONT内部の完了
フラグCFLGがセット状態にされる。完了フラグCF
LGは次にロウ・アドレス・ストローブ信号RASが立
ち下げられることによってリセットされる。完了フラグ
CFLGがセット状態にされるとタイミング制御回路T
CONTは活性化されたロウ・アドレス・ストローブ信
号RASを受け付けて次のメモリ動作を開始することが
できる。図9において次のメモリ動作は時刻t1から開
始される。これによって開始されるメモリ動作によって
選択されるメモリマットは直前に選択されたメモリマッ
トMAT1と同一である。このときメモリマットMAT
1の相補データ線のプリチャージは既に完了されている
のでそのまま続けて別のワード線WL1の選択動作に移
行して上記同様のデータ読出し動作を開始することがで
きる。
【0042】タイミング制御回路TCONTによる各種
内部制御信号の生成論理は前記図4乃至図8で説明した
具体的な論理に限定されず、例えば図10に示されるタ
イミングを実現するようにしてもよい。図9と図10の
大きな相違点はシェアリングスイッチの制御であり、図
9の場合にはセンスアンプによる増幅動作が必要な相補
データ線にだけセンスアンプを接続するように制御を行
っている。図10の場合には、センスアンプによるラッ
チ動作が相補データ線のプリチャージによって影響を受
けない限度においてシェアリングスイッチが制御され
る。
【0043】図11には本発明の別の実施例が示され
る。この実施例は一つのセンスアンプを左右片側で夫々
2組の相補データ線に共有させる点が前記実施例と相違
され、、それに応じてシェアリングスイッチの接続分離
制御とセンスアンプの活性化制御の手順も異なる。図1
1にはメモリマットMAT1を中心とした詳細回路がi
行及びj行の相補データ線を代表として示される。図1
1において図2と同一の回路要素には同一符号を付して
ある。BL0i,BLB0i、BL0j,BLB0jは
メモリマットMAT0に含まれ、BL1i,BLB1
i、BL1j,BLB1jはメモリマットMAT1に含
まれ、BL2i,BLB2i、BL2j,BLB2jは
メモリマットMAT2に含まれる、夫々代表的に図示さ
れた相補データ線である。PCA1jはプリチャージ回
路PCA1に含まれる例示された単位プリチャージ回
路、SA1jはセンスアンプ回路SA1に含まれる例示
されたセンスアンプ、CSW1jはカラムスイッチ回路
CSW1に含まれる例示されたカラムスイッチである。
PCM1i,PCM1jはプリチャージ回路PCM1に
含まれる例示された単位プリチャージ回路である。PC
A2jはプリチャージ回路PCA2に含まれる例示され
た単位プリチャージ回路、SA2jはセンスアンプ回路
SA2に含まれる例示されたセンスアンプ、CSW2j
はカラムスイッチ回路CSW2に含まれる例示されたカ
ラムスイッチである。SHL1i,SHL1jはシェア
リング回路SHL1に含まれる例示されたシェアリング
スイッチ、SHR1i,SHR1jはシェアリング回路
SHR1に含まれる例示されたシェアリングスイッチで
ある。SHL2i,SHL2jはシェアリング回路SH
L2に含まれる例示されたシェアリングスイッチ、SH
R2i,SHR2jはシェアリング回路SHR2に含ま
れる例示されたシェアリングスイッチである。
【0044】プリチャージ回路PCA1、センスアンプ
回路SA1、及びカラムスイッチ回路CSW1はメモリ
マットMAT0とメモリマットMAT1が共有する。本
実施例では、メモリマットMAT0の相補データ線BL
0i,BLB0i及びBL0j,BLB0jと、メモリ
マットMAT1の相補データ線BL1i,BLB1i及
びBL1j,BLB1jは単位プリチャージ回路PCA
1j、センスアンプSA1j、及びカラムスイッチCS
W1jを共有し、それら共有された回路はシェアリング
スイッチSHL1iを介して相補データ線BL0i,B
LB0iと選択的に接続分離可能にされると共にシェア
リングスイッチSHL1jを介して相補データ線BL0
j,BLB0jと選択的に接続分離可能にされ、また、
それら共有された回路はシェアリングスイッチSHR1
iを介して相補データ線BL1i,BLB1iと選択的
に接続分離可能にされると共にシェアリングスイッチS
HR1jを介して相補データ線BL1j,BLB1jと
選択的に接続分離可能にされる。特に詳述しないが単位
プリチャージ回路、センスアンプ、及びカラムスイッチ
のその他のペアも同様に左右合計4個の相補データ線と
個々に接続分離可能に共有される。尚、図1に示される
ように並設された一端のメモリマットMAT0に配置さ
れたプリチャージ回路PCA0、センスアンプ回路SA
0、及びカラムスイッチ回路CSW0はシェアリング回
路SHR0を介してメモリマットMAT0の相補データ
線と選択的に接続分離可能にされ、同様に、並設された
他端のメモリマットMAT4に配置されたプリチャージ
回路PCA4、センスアンプ回路SA4、及びカラムス
イッチ回路CSW4はシェアリング回路SHR4を介し
てメモリマットMAT4の相補データ線と選択的に接続
分離可能にされる。
【0045】本実施例では夫々のシェアリング回路SH
L0〜SHL3、SHR1〜SHR4に含まれるシェア
リングスイッチは列方向(相補データ線との交差方向)
に偶数番目のものと奇数番目のものとで相互に異なる制
御信号にてスイッチ制御される。図11に従えば、偶数
番目に配置されたシェアリングスイッチSHL1iは制
御信号φSHL1Eにてスイッチ制御され、奇数番目に
配置されたシェアリングスイッチSHL1jは制御信号
φSHL1Oにてスイッチ制御される。図11のその他
のシェアリングスイッチも同様であり、制御信号φSH
R1E,φSHL2E,φSHR2Eは偶数番目のシェ
アリングスイッチ用のスイッチ制御信号であり、制御信
号φSHR1O,φSHL2O,φSHR2Oは奇数番
目のシェアリングスイッチ用のスイッチ制御信号であ
る。
【0046】本実施例においてもその他の全体的な構成
は概略図1と同じであるが、センスアンプの共有形態の
相違によって、タイミング制御回路TCONTによるセ
ンスアンプ活性化制御とシェアリングスイッチに対する
制御が上記実施例と相違される。その制御形態の相違を
説明する。例えば図11において読み出し動作でメモリ
マットMAT1のワード線WL0が選択されたときの、
相補データ線BL1i,BLB1i、BL1j,BLB
1jに着目する。先ず、当該メモリマットMAT1を挟
んでその左右に配置された一方のセンスアンプSA1j
及びカラムスイッチCSW1jをそれに対応される双方
の分離スイッチSHR1i,SHR1jにて相補データ
線BL1i,BLB1i、BL1j,BLB1jから切
り離し、他方のセンスアンプSA2j及びカラムスイッ
チCSW2jをそれに対応される一方の分離スイッチS
HL2jにて一方の相補データ線BL1j,BLB1j
に接続し且つ他方の分離スイッチSHL2iにて他方の
相補データ線BL1i,BLB1iから分離させる。そ
して、前記他方のセンスアンプSA2jを活性化して当
該一方の相補データ線BL1j,BLB1jに読み出さ
れたメモリセルのデータを増幅した後、接続状態の分離
スイッチSHL2jを分離状態にして当該センスアンプ
SA2jにメモリセルのデータをラッチさせる。このと
き、隣の相補データ線BL1i,BLB1iにおいても
メモリセルが選択されているので、そのデータラッチ状
態に並行して先ず、前記センスアンプSA1j対応され
る分離状態の分離スイッチSHR1i,SHR1jの内
相補データ線BL1i,BLB1iに対応される分離ス
イッチSHR1jを一時的に接続状態にすると共に前記
一方のセンスアンプSA1jを活性化して当該相補デー
タ線BL1i,BLB1iに既に読出されているメモリ
セルのデータを増幅し、その後で選択状態のワード線W
L0を非選択にしてから相補データ線をプリチャージ回
路PCM1でプリチャージさせる。
【0047】上記制御において、センスアンプに相補デ
ータ線を接続するためのシェアリングスイッチの選択に
は、例えばロウアドレス信号に含まれるマット選択のた
めのアドレスビットの次の上位1ビットを利用して、偶
数番目の相補データ線のアクセスか奇数番目の相補デー
タ線のアクセスかを判定することによってそれを制御す
ることができる。このとき相補データ線の左右の何れの
センスアンプとカラムスイッチを利用するかは、基本的
には図3の(A)で説明したように現在の状態が第1の
状態S1か第2の状態S2かを判定して決定することが
できる。更に、それらの関係を考慮することによって、
未だ再書き込みされていない隣の相補データ線における
読み出しデータのメモリセルへの書き戻しのために選択
すべきシェアリングスイッチとセンスアンプは一義的に
決定することができる。本実施例のタイミング制御回路
は、特に図示はしないが、それらを考慮して内部タイミ
ング信号を生成する論理を有する。このような論理は各
メモリマットの夫々で並列的に1本のワード線を選択し
て、外部へのデータ読み出しに寄与しないメモリマット
で実質的にメモリセルのリフレッシュを行うような場合
に必要とされる。
【0048】ワード線の選択を一つのメモリマットだけ
で行う場合には、タイミング制御回路TCONTによる
センスアンプ活性化制御とシェアリングスイッチに対す
る制御は図12の動作タイミングを実現するよう以下の
ようにされる。例えば図11において読み出し動作でメ
モリマットMAT1のワード線WL0が選択されたとき
の、相補データ線BL1i,BLB1i、BL1j,B
LB1jに着目する。先ず、当該メモリマットMAT1
を挟んでその左右に配置された一方のセンスアンプSA
1j及びカラムスイッチCSW1jをそれに対応される
一方の分離スイッチSHR1iにて相補データ線BL1
i,BLB1iに接続し、他方のセンスアンプSA2j
及びカラムスイッチCSW2jをそれに対応される一方
の分離スイッチSHL2jにて相補データ線BL1j,
BLB1jに接続する。そして、前記双方のセンスアン
プSA1j,SA2jを活性化して相補データ線BL1
j,BLB1j及びBL1i,BLB1iに読み出され
たメモリセルのデータを増幅した後、分離スイッチSH
L2jを分離状態にして当該センスアンプSA2jにメ
モリセルのデータをラッチさせる。このデータラッチ状
態に並行して相補データ線BL1i,BLB1i及びB
L1j,BLB1jをプリチャージ回路PCM1でプリ
チャージさせる。図11の構成に対応して最初に説明し
た制御態様はセンスアンプによる増幅動作が必要な相補
データ線にだけセンスアンプを接続するように制御を行
っている。図12の制御態様の場合には、センスアンプ
によるラッチ動作が相補データ線のプリチャージによっ
て影響を受けない限度においてシェアリングスイッチが
制御される。
【0049】図12の動作タイミングを実現する制御で
は、データ読み出しのために相補データ線の左右の何れ
のセンスアンプとカラムスイッチを利用するかは、基本
的には図3の(A)で説明したように現在の状態が第1
の状態S1か第2の状態S2かを判定して決定すること
ができる。そのときセンスアンプに接続された1対のシ
ェアリングスイッチのうち何れを接続状態にするかは、
例えばロウアドレス信号に含まれるマット選択のための
アドレスビットの次の上位1ビットを利用して、偶数番
目の相補データ線のアクセスか奇数番目の相補データ線
のアクセスかを判定することによってそれを制御するこ
とができる。更に、それらの関係を考慮することによっ
て、その隣の相補データ線におけるメモリセル再書き込
みのためだけに選択すべきシェアリングスイッチとセン
スアンプは一義的に決定することができる。これによっ
て図12の動作タイミングを実現するためのタイミング
制御回路を構成することができる。
【0050】図13には上記実施例のDRAMを用いた
コンピュータシステムのブロック図が示される。CPU
バス1にはマイクロプロセッサ(MPU)2、コプロセ
ッサ(CO−PRO)3、メモリコントローラ(MRY
−CONT)4、及びバスコントローラ(BUS−CO
NT)5が結合される。バスコントローラ5はそれに結
合された周辺バス6とCPUバス1とのインタフェース
制御を行う。周辺バス6には、特に制限されないが、デ
ータやBIOSなどのプログラムが格納されたEPRO
M7、キーボード(KEYB)8が接続されるキーボー
ドインタフェース(KEYB−IF)9、シリアルイン
タフェースコントローラ(SIF−CONT)10、フ
ロッピーディスクコントローラ(FDD−CONT)1
1、プリンタなどとインタフェースされるパラレルイン
タフェースコントローラ(PIF−CONT)12、フ
ラッシュメモリ13などのICカードが接続されるIC
カードインタフェースコントローラ(CARDIF−C
ONT)14、CRTディスプレイ(DISP)15な
どが接続されるディスプレイコントローラ(DISP−
CONT)16が夫々接続される。前記メモリコントロ
ーラ4はそれに結合されたメモリバス17とCPUバス
1とのインタフェース制御を行う。このメモリバス17
にはDRAMから成る拡張メモリ(EPD−MRY)1
8,19及び磁気ディスク装置などの補助記憶装置のバ
ッファメモリとされるDRAM20が結合される。図1
3においてDRAM20及び拡張メモリ19が上記実施
例で説明したDRAMとされる。斯るシステムに上記実
施例のDRAMを採用することにより、マイクロプロセ
ッサ2はそれらメモリEPD−MRY19,DRAM2
0に対するアクセスサイクル時間を短縮して必要なデー
タを高速にアクセスすることができるから、マイクロプ
ロセッサ2が実行すべき命令フェッチやオペランドフェ
ッチの高速化を実現でき、それによって、コンピュータ
システムにおけるデータ処理速度を向上させることがで
きる。
【0051】上記各実施例によれば以下の作用効果があ
る。〔1〕図2に示されるように、メモリマットMAT
1が選択されてセンスアンプSA1i,SA1j,…が
活性化されたとき、センスアンプSA1i,SA1j,
…をメモリマットMAT1に接続する分離スイッチSH
R1i,SHR1j,…は、メモリマットMAT1にお
けるワード線選択によってメモリセルから読出されたデ
ータをセンスアンプSA1i,SA1j,…で増幅する
動作が確定される期間を過ぎると、センスアンプSA1
i,SA1j,…とメモリマットMAT1とを電気的に
分離して、その読み出しデータをセンスアンプSA1
i,SA1j,…にラッチさせる。これにより、その
後、メモリマットMAT1に対するプリチャージ動作を
行っても、センスアンプSA1i,SA1j,…にラッ
チされたデータはその影響を一切受けない。したがっ
て、上記手段に係る半導体記憶装置にページモードなど
が設定されているときには、センスアンプSA1i,S
A1j,…にラッチしたデータをプリチャージに並行し
て順次外部に読み出す動作を行うことができる。そうで
あるから、次のメモリサイクルにおいても同じメモリマ
ットMAT1を選択すべき場合にも、センスアンプSA
2i,SA2j,…を用いて当該次のメモリサイクルを
早く開始することが可能になって、メモリサイクルタイ
ムを短縮することが可能になる。換言すれば、図13の
ようなコンピュータシステムにおいてマイクロプロセッ
サ2による高速アクセスが可能になる。
【0052】〔2〕選択されるべきセンスアンプの切換
えタイミングをずらすことによって、換言すれば、活性
化されるべきセンスアンプ切換えに際して既にデータラ
ッチ状態にあるセンスアンプの非活性化タイミングを遅
らせることによって、データの読み出し動作中に次のデ
ータ読み出しのためのワード線選択動作も可能にでき
る。
【0053】〔3〕図11に示されるように、偶数番目
の相補データ線BL1i,BLB1iと奇数番目の相補
データ線BL1j,BLB1jの左右に共通接続される
一方のセンスアンプ例えばSA1jはワード線にて選択
されたメモリセルへのデータの再書き込み(リフレッシ
ュ)と外部へのデータ読み出しのためのデータラッチに
利用され、他方のセンスアンプSA2jは当該ワード線
にて選択されたメモリセルへのデータの再書き込みに利
用される。一方のセンスアンプがデータをラッチした後
はそのメモリマットMAT1の相補データ線をプリチャ
ージしても、ラッチされたデータはその影響を一切受け
ない。したがって、上記手段同様に半導体記憶装置にペ
ージモードなどが設定されているときには、センスアン
プにラッチしたデータをプリチャージに並行して順次外
部に読み出す動作を行うことができ、メモリサイクルタ
イムを短縮することが可能になる。
【0054】〔4〕図11の実施例によれば図2に比べ
てセンスアンプの数を低減できる。このとき、1本のワ
ード線選択によって実質的に外部に読み出し可能なデー
タの数は図2の場合に比べて半減される。例えば、図2
の1個のメモリマットの規模を1024×1024(ワ
ード線数×相補データ線数)とすると、図11に例示さ
れるメモリマットの規模は見かけ上、2048×512
(ワード線数×相補データ線数)と等価とされる。した
がってページモード又はバーストモードで連続的に読み
出し可能な最大データ数は図2に比べて図11は半減さ
れる。
【0055】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは言うまでもない。例えばメ
モリマットの数は上記実施例に限定されずに適宜変更可
能である。また、センスアンプやシェアリングスイッチ
に対する選択制御に対する具体的な論理は上記実施例に
限定されず、その他種々の論理構成を採用することがで
きる。要は、外部に読み出すためのデータがメモリマッ
トのプリチャージに影響されないようにシェアリングス
イッチの接続分離とセンスアンプの活性化制御を行えば
よい。
【0056】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるメモリ
単体LSIとしてのDRAMに適用した場合について説
明したが本発明はそれに限定されるものではなく、シン
クロナスDRAMや擬似SRAMなどのメモリ、そして
論理LSIのオンチップメモリなどに適用することがで
きる。本発明は、少なくともダイナミック型のメモリセ
ルを備える条件の半導体記憶装置に広く適用することが
できる。
【0057】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。
【0058】すなわち、ダイナミック型メモリセルを記
憶素子とする半導体記憶装置のアクセスサイクル時間を
短縮することができる。更にデータの読み出し動作中に
次のデータ読み出しのための相補データ線のプリチャー
ジを行うことができる。また、次のデータ読み出し直前
まで前のデータの読み出しを行うことができるので、同
一マットの異なるワード線を連続的にページモード等で
アクセスした場合、データを切れ目なく読み出すことが
できる。また、本発明に係る半導体記憶装置を利用する
データ処理システムにおいてデータ処理速度を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るDRAMの全体的なブロ
ック図である。
【図2】相補データ線に対するセンスアンプなどの第1
の共有形態に係る実施例のメモリマットを中心とした詳
細回路図である。
【図3】メモリアクセスに際して利用可能とするセンス
アンプを交互に切り換える制御の態様を(A)によって
示し、その制御のための信号生成論理を(B)によって
示す説明図である。
【図4】センスアンプ回路の活性化制御信号を生成する
論理の一例を示す論理回路図である。
【図5】図4の論理によって達成される選択メモリマッ
トに対するセンスアンプの活性化態様を示す説明図であ
る。
【図6】センスアンプに対して右側のシェアリング回路
を制御する制御信号の一例生成論理を(A)に示し、セ
ンスアンプに対して左側のシェアリング回路を制御する
制御信号の一例生成論理を(B)に示す説明図である。
【図7】メインアンプの活性化制御信号を生成する一例
論理回路図である。
【図8】メモリマットの選択状態に応じて選択スイッチ
を活性化する制御信号と活性化された選択スイッチを何
れのメインアンプに接続制御するかを制御する制御信号
を生成する論理の一例論理回路図である。
【図9】センスアンプによる増幅動作が必要な相補デー
タ線にだけセンスアンプを接続するという制御形態を以
て本実施例のDRAMをページモードでリードアクセス
するときの一例動作タイミング図である。
【図10】センスアンプによるラッチ動作が相補データ
線のプリチャージによって影響を受けない限度において
シェアリングスイッチを制御するという制御形態を以て
本実施例のDRAMをページモードでリードアクセスす
るときの一例動作タイミング図である。
【図11】相補データ線に対するセンスアンプなどの第
2の共有形態に係る実施例のメモリマットを中心とした
詳細回路図である。
【図12】図11の構成においてワード線の選択を一つ
のメモリマットだけで行う場合において本実施例のDR
AMをページモードでリードアクセスするときの一例動
作タイミング図である。
【図13】本実施例のDRAMを用いたコンピュータシ
ステムのブロック図である。
【符号の説明】
MAT0〜MAT3 メモリマット BL0i,BLB0i〜BL2i,BLB2i 相補デ
ータ線 BL0j,BLB0j〜BL2j,BLB2j 相補デ
ータ線 SA0〜SA4 センスアンプ回路 SA1i〜SA2i センスアンプ SA1j〜SA2j センスアンプ CSW0〜CSW4 カラムスイッチ回路 CSW1i〜CSW2i カラムスイッチ CSW1j〜CSW2j カラムスイッチ SHR0〜SHR3 シェアリング回路 SHR1i〜SHR2i シェアリングスイッチ SHR1j〜SHR2j シェアリングスイッチ SHL1〜SHL4 シェアリング回路 SHL1i〜SHRLi シェアリングスイッチ SHL1j〜SHRLj シェアリングスイッチ PCM0〜PCM3 プリチャージ回路 TCONT タイミング制御回路 2 マイクロプロセッサ 19 拡張メモリ 20 DRAM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−116993(JP,A) 特開 平5−159575(JP,A) 特開 平1−138689(JP,A) 特開 平2−244480(JP,A) 特開 昭61−255591(JP,A) 特開 平3−52187(JP,A) 特開 平2−249195(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/4091

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のワード線と複数のデータ線の交点
    に設けられる複数のメモリセルを有する半導体装置にお
    いて、 前記複数のデータ線の夫々の一端に第1分離スイッチを
    介して接続される複数の第1センスアンプと、 前記複数のデータ線の夫々の他端に第2分離スイッチを
    介して接続される複数の第2センスアンプと、 前記複数のデータ線の夫々に対応して設けられる複数の
    第1プリチャージ回路とを具備し、 前記半導体装置は、 前記複数のワード線のうち一つが選択状態にされる場合
    において、 前記第1分離スイッチにより前記複数のデータ線と対応
    する前記複数の第1センスアンプとが接続されるのと並
    行して前記複数のデータ線と対応する前記複数の第2セ
    ンスアンプが分離される第1期間と、 前記第1期間の後、前記複数のワード線は非選択状態と
    され、前記第1分離スイッチにより前記複数のデータ線
    と対応する前記第1センスアンプとが分離状態とされた
    後、前記複数の第1プリチャージ回路により前記複数の
    データ線がプリチャージされる第2期間とを有し、 前記複数の第1センスアンプは、前記第1期間におい
    て、前記複数のメモリセルのうち読み出し対象となるメ
    モリセルから読み出された信号を増幅し、前記第2期間
    において、前記第1期間で増幅した信号を保持すること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記複数のデータ線に共通に設けられた第1及び第2共
    通データ線と、 前記複数の第1センスアンプと前記第1共通データ線と
    の間に接続される複数の第1カラムスイッチと、前記複
    数の第2センスアンプと前記第2共通データ線との間に
    接続される複数の第2カラムスイッチとを更に具備し、 前記複数の第1カラムスイッチは、前記第2期間におい
    て、前記複数の第1センスアンプに保持された信号を選
    択して前記第1共通データ線に読み出すことを特徴とす
    る半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、 前記半導体装置は、前記第2期間の後、前記複数のワー
    ド線のうち一つが選択状態とされる場合に、前記第2分
    離スイッチにより前記複数のデータ線と対応する前記複
    数の第2センスアンプが接続され、前記第1分離スイッ
    チにより前記複数のデータ線と対応する前記第1センス
    アンプが分離される第3期間を有することを特徴とする
    半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、 前記第1センスアンプは、前記第3期間において、前記
    第1期間に増幅した信号を保持することを特徴とする半
    導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3の何れか1項において、 前記複数の第1分離スイッチに対応して設けられる複数
    の第2プリチャージ回路と、前記複数の第2分離スイッ
    チに対応して設けられる複数の第3プリチャージ回路と
    を更に具備し、 前記第3プリチャージ回路は、前記第1及び第2期間に
    おいて、前記第2センスアンプをプリチャージすること
    を特徴とする半導体装置。
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