JP3900464B2 - DRAM write driver - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートマチック・プリチャージにより、かつフラットな行/列アドレスを入力とするDRAMにおいて、メモリ・セルへの高速な書き込みが可能なDRAMのライト・ドライバーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
DRAM(Dynamic RAM)は、1キャパシタ,1トランジスタによる破壊読み出しを基本動作としている。DRAMの書き込み動作の順序を説明すると、(1)ワード・ラインのセル・データを読み出し、その読み出された全てのセル・データのビット・ラインへのシグナル・デベロップメントを行う。(2)センス・アンプで全てのビット・ライン・データを増幅し、カラム・スイッチで選ばれたセンス・アンプへのデータ・ラインを通して書き換えを行う。(3)センス・アンプによるセルへのビット・ラインを通して書き込みを行う。このようにセンス・アンプでいったん増幅した後、書き換えを行うため、DRAMの動作に時間がかかる。
【0003】
図3に示すDRAM31のメモリ・セルへの書き込み動作は、センス・アンプによりビット・ライン・ペア(BL,/BL)が増幅された後開始される。まず書き込むデータは、ライト・ドライバー30に入力される。ライト・ドライバー30の出力は、比較的負荷の大きいデータ・ライン・ペア(DL,/DL)を駆動し、書き込みデータをセンス・アンプまで送る。センス・アンプごとにカラム・スイッチ(またはビット・スイッチと言う)を有し、選択されたカラム・セレクト・ラインによってカラム・スイッチが導通し、データ・ライン・ペアとそのセンス・アンプとが接続される。データ・ライン・ペアによって、センス・アンプは反転され、ビット・ラインを通してセルに書き込みが行われる。図4に書き込み動作のシミュレーション結果を示す。
【0004】
書き込み動作サイクルを高速にする方法として、書き込み動作の開始を早めることが考えられる。しかし、ライト・ドライバー30は、比較的高負荷のデータ・ライン・ペア及びセンス・アンプを反転させるため、大きく駆動する必要がある。書き込み動作の開始を早めるためにシグナル・デぺロップメント時または増幅の初期時に書き込み動作を始めた場合、データ・ラインの駆動によって導通するセンス・アンプとビット・ライン・ペアに大きな電圧変動が生じる。これが寄生容量結合された近傍のセンス・アンプとビット・ラインに雑音を発生させる。この雑音により近傍のセンス・アンプが誤動作を起こす。そのため、書き込み動作の開始を早めることはできない。図5(a),(b)に誤動作を生じたときの書き込み動作のシミュレーション結果を示す。図5(a)は書き込みを行ったビット・ライン・ペアを含んだシュミレーション結果であり、図5(b)は(a)による雑音により、誤動作が生じた近傍のビット・ライン・ペアを含むシュミレーション結果である。なおビット・ライン間及びセンス・アンプ間の寄生結合容量は全体の容量の20%と仮定している。
【0005】
雑音の大きさは、寄生結合容量の大きさに影響される。寄生結合容量を十分に減少すれば、発生する雑音を許容範囲に収めることができる。ビット・ライン間の寄生結合容量を減少させるには、ビット・ライン間を広げ、チップ・サイズを大きくする必要がある。しかし、チップ・サイズの増大は、現実的でない。
【0006】
また、DRAM31では、ストアされているデータ(例えば"1")と反対のデータ(例えば"0")を書き込むことがあるため、読み出しよりもリストアーに時間がかかり、サイクルタイムは書き込み動作に大きく影響される。従って、サイクルタイムを速くするには、書き込み動作の改善が必要である。改善策の一つとして、書き込みをワード・ラインが活性化される前に行う方式が提案されている。
【0007】
早期に書き込み動作を行うことは、その再書き込みが読み出しと同じようにでき、高速化の良い方法である。しかし、ビット・ラインがフロートの時に書き込みが行われると、書き込みを行わない周りのビット・ラインが、カップリング・ノイズで誤動作し、データが反転してしまう危険性がある。カップリング・ノイズを防ぐ方法として、ビット・ライン・ペア間にシールドとなる電源につながれた動作しないビット・ラインが来るように構成し、通常と同じ大きな振幅の書き込みシグナルをデータ・ライン・ペアおよびビット・ライン・ペアに与える方法がある。この場合、メモリ・アレーが非常に大きくなってしまい、コストを重視するDRAMとしては採用できない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、DRAMの書き込みサイクルを高速化すると共に、書き込みを行わないセルへの誤動作を防止し、安定した書き込みを行うDRAMのライト・ドライバーを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のDRAMのライト・ドライバーの要旨とするところは、カラム・スイッチが導通し、センス・アンプの活性化前に、ビット・ライン・ペアにデータ・ライン・ペアを介して電位差によるデータ書き込みを行うDRAMのライト・ドライバーであって、前記データ・ライン・ペアが、第1のデータ・ラインと第2のデータ・ラインとの対であり、前記センス・アンプに接続された前記ビット・ライン・ペアのプリチャージ電圧を供給する電源と、 " 1 " の書き込みを指示する信号がゲートに入力され、前記第1のデータ・ラインがドレインに接続され、電源がソースに接続される第1のn型MOSFETと、前記第1のn型MOSFETのゲートに入力される " 1 " を反転させた " 0 " の書き込みを指示する信号がゲートに入力され、前記第1のデータ・ラインがドレインに接続される第2のn型MOSFETと、前記電源を前記第2のn型MOSFETのソースに接続する第1の抵抗と、前記第2のn型MOSFETのソースをグランドに各々接続する第2の抵抗及びキャパシタと、 " 0 " の書き込みを指示する信号がゲートに入力され、前記第2のデータ・ラインがドレインに接続され、電源がソースに接続される第3のn型MOSFETと、前記第3のn型MOSFETのゲートに入力される " 0 " を反転させた " 1 " の書き込みを指示する信号がゲートに入力され、前記第2のデータ・ラインがドレインに接続される第4のn型MOSFETと、前記電源を前記第4のn型MOSFETのソースに接続する第3の抵抗と、前記第4のn型MOSFETのソースをグランドに各々接続する第4の抵抗及びキャパシタと、を含むことにある。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るDRAMのライト・ドライバーの実施の形態について、図面に基づいて詳しく説明する。
【0011】
図1に本発明の回路構成例を示す。ライト・ドライバー20以外は従来の回路と同じである。"1 " の書き込みを指示する信号がゲート( G )に入力され、データ・ライン(DL)がドレイン(D)に接続され、電源(図示していない)がソース( S )に接続される第1のn型MOSFET16eと、第1のn型MOSFET16eのゲート(G)に入力される " 1"を反転させた " 0"の書き込みを指示する信号がゲート( G )に入力され、データ・ライン( DL )がドレイン( D )に接続される第2のn型MOSFET16fと、電源を第2のn型MOSFET16fのソース( S )に接続する第1の抵抗R1と、第2のn型MOSFET16fのソース( S )をグランドに各々接続する第2の抵抗R2とキャパシタCと、を含む。データ・ラインバー (/DL) 側は、 " 0 " の書き込みを指示する信号がゲート( G )に入力され、データ・ラインバー (/DL) がドレイン(D)に接続され、電源(図示していない)がソース( S )に接続される第3のn型MOSFET16gと、第3のn型MOSFET16gのゲート(G)に入力される " 0 " を反転させた " 1 " の書き込みを指示する信号がゲート( G )に入力され、データ・ラインバー (/DL) がドレイン( D )に接続される第4のn型MOSFET16hと、電源を第4のn型MOSFET16hのソース( S )に接続する第3の抵抗R3と、第4のn型MOSFET16hのソース( S )をグランドに各々接続する第4の抵抗R4とキャパシタCと、を含む。なお、ビット・ライン(BL)及びビットラインバー(/BL)は、ビット・ライン・ペアである。また、データ・ライン(DL)及びデータ・ラインバー(/DL)は、データ・ライン・ペアである。
【0012】
第1の抵抗R1と第2の抵抗R2、および第3の抵抗R3と第4の抵抗R4は、下記の電圧差を生じるよう抵抗分割するための抵抗値を持つ。電源はビット・ラインのプリチャージ電圧を供給する。
【0013】
"1"を書き込む場合、n型MOSFET16eとn型MOSFET16hが導通するように、そのゲートにハイの信号が入力される。また、"0"を書き込む場合、n型MOSFET16fとn型MOSFET16gが導通するように、そのゲートにハイの信号が入力される。
【0014】
上記の内容を言い換えると、ライト・ドライバー20は、"1"データの書き込み時、データ・ライン(DL)をビット・ラインのプリチャージ電圧にし、データ・ラインバー(/DL)をプリチャージ電圧より200mV程度低い値のプリチャージ電圧とグランドで抵抗分割したソースにつなぐ。"0"の書き込みは、逆に(DL)をプリチャージ電圧より200mV程度低い値にし、(/DL)をビット・ラインのプリチャージ電圧にする。
【0015】
図2にシミュレーション結果を示す。データ・ライン・ペアの駆動及びカラム・セレクト・ラインの動作はワード・ラインの動作時に同タイミングに開始する。またカラム・セレクト・ラインはセンス・アンプの動作開始時に戻し、カラム・スイッチを非導通にする。以上が従来の方式とタイミングに関して異なる。シミュレーション結果から従来の方式に比べサイクルタイムが約5ns早くなり、約15%の改善が得られた。
【0016】
雑音の大きさは、結合容量端子の過渡電圧の大きさに影響される。本発明は、過渡電圧を十分に小さくし雑音を押さえることで書き込み動作の開始を早める。具体的には、ライト・ドライバー20にて、データ・ライン・ペアの電圧値を任意の方式でコントロールし、シグナル・デベロップメントにて生じるビット・ライン・ペアの電圧と同程度の電圧をシグナル・デベロップメント時に選ばれたビット・ライン・ペアに加え、センス・アンプによる増幅時に同時にこのライト・データを増幅し、セルに書き込む。
【0017】
このライト動作で生じる過渡電圧は、シグナル・デベロップメント時のそれと同程度にコントロールされているため、それにより生じる雑音もシグナル・デベロップメント時の雑音と同程度となり、雑音による誤動作の問題は解消されている。
【0018】
以上、本発明のDRAMのライト・ドライバーについて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良,修正,変形を加えた態様で実施できるものである。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、DRAMにおいてその書込み時に、読み出しと同じ様なシグナルを、他の周りのビット・ラインにノイズを生じさせる事なく発生させることができ、ノイズによる誤動作がない。従って、DRAMは安定した動作でデータの読み出しが可能である。書き込みも読み出しと同じの短いサイクル・タイムで行うことができる。
【0020】
また、シグナル・デベロップメント時に書き込みデータをセンス・アンプに入力し、他のセル・データの増幅、再書き込みと同時に書き込みを行うことができる。これにより、書き込みサイクルを高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るDRAMのライト・ドライバーの他の構成例を示す回路図である。
【図2】 図1に示すライト・ドライブの動作を示すタイミング・チャート図である。
【図3】 従来のDRAMのライト・ドライバーの一構成例を示す回路図である。
【図4】 図3に示すライト・ドライブの動作を示すタイミング・チャート図である。
【図5】 図3に示すライト・ドライブの動作を示す波形図であり、(a)はシグナル・デベラップメント時に書き込み動作を行ったビット・ラインの波形図、(b)は(a)に示すビット・ラインの雑音で誤動作を生じた近傍のビット・ラインの波形図である。
【符号の説明】
20,30:ライト・ドライバー
21,31:DRAM
12:セル・キャパシタ
14a,14b,14c,14d:p型MOSFET
16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g,16h:n型MOSFET[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a DRAM write driver capable of high-speed writing to a memory cell in a DRAM which uses automatic precharge and inputs a flat row / column address.
[0002]
[Prior art]
A DRAM (Dynamic RAM) has a basic operation of destructive reading with one capacitor and one transistor. The order of the write operation of the DRAM will be described. (1) Cell data in the word line is read, and signal development is performed on the bit lines of all the read cell data. (2) All bit line data is amplified by the sense amplifier and rewritten through the data line to the sense amplifier selected by the column switch. (3) Write to the cell through the bit line by the sense amplifier. As described above, since the data is rewritten after being amplified once by the sense amplifier, the operation of the DRAM takes time.
[0003]
The write operation to the memory cell of the
[0004]
As a method for speeding up the write operation cycle, it is conceivable to accelerate the start of the write operation. However, the
[0005]
The magnitude of the noise is affected by the magnitude of the parasitic coupling capacitance. If the parasitic coupling capacitance is sufficiently reduced, the generated noise can be within an allowable range. In order to reduce the parasitic coupling capacitance between the bit lines, it is necessary to increase the chip size by widening between the bit lines. However, increasing the chip size is not realistic.
[0006]
In addition, in the
[0007]
Performing the write operation at an early stage is a method that can be rewritten in the same manner as the read operation, and has a high speed. However, if writing is performed when the bit line is floated, there is a risk that the surrounding bit lines not to be written malfunction due to coupling noise and the data is inverted. To prevent coupling noise, configure a non-operational bit line connected to the shield power supply between the bit line pair, and send the same large amplitude write signal to the data line pair and There is a way to give bit line pairs. In this case, the memory array becomes very large and cannot be adopted as a DRAM that places importance on cost.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a DRAM write driver that speeds up a write cycle of a DRAM and prevents a malfunction in a cell in which no write is performed and performs stable write.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the DRAM write driver of the present invention is that the column switch is turned on, and before the sense amplifier is activated, the data is written to the bit line pair by the potential difference via the data line pair. A DRAM write driver, wherein the data line pair is a pair of a first data line and a second data line, and the bit line line connected to the sense amplifier A power supply for supplying a pair of precharge voltages and a signal for instructing writing of " 1 " are input to the gate, the first data line is connected to the drain, and the first n is connected to the source. And a signal instructing writing of “ 0 ” obtained by inverting “ 1 ” input to the gate of the first n-type MOSFET is input to the gate, A second n-type MOSFET having a first data line connected to a drain; a first resistor connecting the power supply to a source of the second n-type MOSFET; and a source of the second n-type MOSFET. And a second resistor and a capacitor for connecting to the ground, a signal for instructing writing of " 0 " is input to the gate, the second data line is connected to the drain, and the power source is connected to the source. 3 and a signal instructing writing of “ 1 ” obtained by inverting “ 0 ” input to the gate of the third n-type MOSFET are input to the gate, and the second data line is A fourth n-type MOSFET connected to the drain; a third resistor connecting the power source to a source of the fourth n-type MOSFET; and a source of the fourth n-type MOSFET connected to the ground. A fourth resistor and a capacitor connected to each other.
[001 0 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of a DRAM write driver according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
FIG. 1 shows a circuit configuration example of the present invention. Other than the
[0012]
The first resistor R1 and the second resistor R2 , and the third resistor R3 and the fourth resistor R4 have resistance values for resistance division so as to generate the following voltage difference. The power supply provides the precharge voltage for the bit line.
[00 13 ]
When "1" is written, a high signal is input to the gate so that the n-
[00 14 ]
In other words, the
[00 15 ]
FIG. 2 shows the simulation result. The driving of the data line pair and the operation of the column select line are started at the same timing when the word line is operated. The column select line is returned when the operation of the sense amplifier starts, and the column switch is turned off. The above differs from the conventional method in terms of timing. From the simulation results, the cycle time was about 5 ns faster than the conventional method, and an improvement of about 15% was obtained.
[00 16 ]
The magnitude of the noise is affected by the magnitude of the transient voltage at the coupling capacitance terminal. The present invention accelerates the start of the write operation by sufficiently reducing the transient voltage and suppressing noise. Specifically, the voltage value of the data line pair is controlled by the
[00 17 ]
Since the transient voltage generated by this write operation is controlled to the same level as that during signal development, the resulting noise is also the same as that during signal development, and the problem of malfunction due to noise has been eliminated. .
[00 18 ]
Although the DRAM write driver of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto. The present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications, and variations are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
[00 19 ]
【The invention's effect】
According to the present invention, at the time of writing in a DRAM, a signal similar to reading can be generated without causing noise in other surrounding bit lines, and there is no malfunction due to noise. Therefore, the DRAM can read data with a stable operation. Writing can be performed with the same short cycle time as reading.
[00 20 ]
Also, write data can be input to the sense amplifier during signal development, and writing can be performed simultaneously with amplification and rewriting of other cell data. Thereby, the write cycle can be speeded up.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing another configuration example of a write driver of a DRAM according to the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the write drive shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of a conventional DRAM write driver.
4 is a timing chart showing an operation of the write drive shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the write drive shown in FIG. 3. (a) is a waveform diagram of a bit line in which a write operation was performed during signal development, and (b) is a waveform diagram of (a). FIG. 6 is a waveform diagram of a neighboring bit line in which a malfunction occurs due to the noise of the bit line shown.
[Explanation of symbols]
20 , 30: Light driver
21 , 31: DRAM
12:
16a, 16b, 16c, 16d, 16e, 16f, 16g, 16h: n-type MOSFET
Claims (2)
前記データ・ライン・ペアが、第1のデータ・ラインと第2のデータ・ラインとの対であり、
前記センス・アンプに接続された前記ビット・ライン・ペアのプリチャージ電圧を供給する電源と、
"1 " の書き込みを指示する信号がゲートに入力され、前記第1のデータ・ラインがドレインに接続され、電源がソースに接続される第1のn型MOSFETと、
前記第1のn型MOSFETのゲートに入力される " 1"を反転させた " 0"の書き込みを指示する信号がゲートに入力され、前記第1のデータ・ラインがドレインに接続される第2のn型MOSFETと、
前記電源を前記第2のn型MOSFETのソースに接続する第1の抵抗と、
前記第2のn型MOSFETのソースをグランドに各々接続する第2の抵抗及びキャパシタと、
" 0 " の書き込みを指示する信号がゲートに入力され、前記第2のデータ・ラインがドレインに接続され、電源がソースに接続される第3のn型MOSFETと、
前記第3のn型MOSFETのゲートに入力される " 0 " を反転させた " 1 " の書き込みを指示する信号がゲートに入力され、前記第2のデータ・ラインがドレインに接続される第4のn型MOSFETと、
前記電源を前記第4のn型MOSFETのソースに接続する第3の抵抗と、
前記第4のn型MOSFETのソースをグランドに各々接続する第4の抵抗及びキャパシタと、
を含むDRAMのライト・ドライバー。A DRAM write driver for writing data by a potential difference to a bit line pair through a data line pair before the column switch is turned on and the sense amplifier is activated .
The data line pair is a pair of a first data line and a second data line;
A power source for supplying a precharge voltage of said bit line pair connected to a sense amplifier,
Signal instructing the write-out write "1" is input to the gate, the first data line is connected to the drain, a first n-type MOSFET which power source is connected to the source,
The signal for instructing the writing of the input to the gate of the first n-type MOSFET "1" to the inverted "0" is input to the gate, the first data line is connected to the drain Two n-type MOSFETs;
A first resistor connecting the power supply to a source of the second n-type MOSFET;
A second resistor and a capacitor respectively connecting the source of the second n-type MOSFET to the ground;
A third n-type MOSFET in which a signal instructing writing of “ 0 ” is input to the gate, the second data line is connected to the drain, and the power source is connected to the source;
A signal instructing writing of “ 1 ” obtained by inverting “ 0 ” input to the gate of the third n-type MOSFET is input to the gate, and the second data line is connected to the drain. N-type MOSFET of
A third resistor connecting the power supply to the source of the fourth n-type MOSFET;
A fourth resistor and a capacitor respectively connecting the source of the fourth n-type MOSFET to the ground;
DRAM write driver including
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