JP4072965B2 - Pfetビットスイッチを使用するdramの直接書き込みシステムおよび方法 - Google Patents

Pfetビットスイッチを使用するdramの直接書き込みシステムおよび方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4072965B2
JP4072965B2 JP2004243931A JP2004243931A JP4072965B2 JP 4072965 B2 JP4072965 B2 JP 4072965B2 JP 2004243931 A JP2004243931 A JP 2004243931A JP 2004243931 A JP2004243931 A JP 2004243931A JP 4072965 B2 JP4072965 B2 JP 4072965B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pfet
bit line
true
bit
complementary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004243931A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005071589A (ja
Inventor
ダーレン・エル・アナンド
ジョン・イー・バース・ジュニア
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JP2005071589A publication Critical patent/JP2005071589A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4072965B2 publication Critical patent/JP4072965B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1078Data input circuits, e.g. write amplifiers, data input buffers, data input registers, data input level conversion circuits
    • G11C7/1096Write circuits, e.g. I/O line write drivers
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/4063Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
    • G11C11/407Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/4076Timing circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1078Data input circuits, e.g. write amplifiers, data input buffers, data input registers, data input level conversion circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2207/00Indexing scheme relating to arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C2207/002Isolation gates, i.e. gates coupling bit lines to the sense amplifier
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2207/00Indexing scheme relating to arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C2207/22Control and timing of internal memory operations
    • G11C2207/229Timing of a write operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

本発明は、一般的に、DRAMに関し、より詳細には、PFETビットスイッチを使用してDRAMに直接書き込みを行うシステムおよび方法に関する。
既存のDRAMは、一般に、SRAMまたはROMよりもアクセスするのに時間がかかる。従来、DRAMは、比較的低価格でかつより小さな電力消費で、磁気ディスク媒体または光ディスク媒体よりも速いアクセスで、大量のデータを記憶する「独立型の」集積回路チップとして製造された。対照的に、SRAMおよびROMは、通常、DRAMよりも速いアクセスを可能にするが、それは多くの場合、より高価格であり電力消費が大きい。というのは、これらのメモリでは、記憶データ・ビット当たりにより多くのデバイス数が必要とされ、これによってコストおよび密度が増すからである。
最近、メモリのほかに論理デバイスまたは他の処理デバイスを含むことができる特定用途集積回路(ASIC)ような集積回路の要素の1つとして、DRAMを使用することに関心が高まっている。このような背景で、そのようなDRAMデバイスは、埋込みDRAMまたはeDRAMとも呼ばれる。埋込みDRAMを使用する目的には、高速アクセス時間を有する潜在的に大量の容易に書き換え可能な記憶量を、SRAMよりも安いコストおよび小さな電力消費で得ることがある。既存のDRAMアーキテクチャに関連した1つの問題は、メモリ・セルに新しいデータ・ビットを書き込むのに(例えば、論理「0」から論理「1」に、またはその逆に)、そのメモリ・セルのそのデータ・ビットを読み出すかまたはリフレッシュするのにかかるよりも長い時間がかかることである。この書き込み時間がより長いことで、今度は、DRAMが動作することができるサイクル時間、すなわち周波数が制限される。
メモリ・サイクル内の初期の書き込みで行われる1つの方法は、センス増幅器をセットしながら、真ビットラインか相補ビットラインかのどちらか一方だけをプリチャージ電位(例えば、接地)に保つことである。(読出しまたはリフレッシュのための)センス増幅器は、データをセルに書き込むために、真ビットラインと相補ビットラインの間の小さな電圧差を、所定のハイ(high)およびロー(low)電圧論理レベルに増幅する。書き込み動作では、センス増幅器の一方の側(真または補数)はプリチャージ・レベルに保たれ、センス増幅器は、強制的に、以前にそのアドレスに書き込まれたデータと無関係な状態にされる。さらに、ビットラインは、ビットスイッチを介した伝導経路で固定電位にプリチャージされる。書き込むために、ビットスイッチおよび書き込み経路トランジスタは、真ビットラインか相補ビットラインかのどちらかに固定電位を加える。書き込まれない他のメモリ・セルのビットスイッチは、センス増幅器をセットするときこの他のメモリ・セルを分離するように非導通であり、その結果、選択されたメモリ・セルが書き込まれるのと同時に、この他のメモリ・セルの記憶内容はリフレッシュされる(すなわち、ライトバックされる)。この初期書き込み方法に関するその他の詳細は、バース(Barth)他の米国特許第6,400,629号に見出すことができる。
米国特許第6,400,629号
上記米国特許では、センス増幅器における信号増幅の完了まで待つ必要がないので、サイクル時間の書き込み部分が改善されるが、書き込みサイクルの信号形成部分で、反射的に逆データを書き込むので、依然としてサイクル時間に制限がある。書き込まれるセルはプリチャージ・レベルから始まるので、リフレッシュ・セルよりもライトバックするのに長い時間がかかる。それは、リフレッシュ・セルは、増幅前に完全には放電していないからである。したがって、最初に信号形成を待つ必要がないことで、データが書き込まれる速度をさらに改善できることが望ましい。
従来技術の前述の欠点および不足は、関連した1つまたは複数のメモリ・セルを有するメモリ・アレイ・デバイス用の制御回路によって、克服されるかまたは軽減される。例示の実施例では、制御回路は、1つまたは複数のメモリ・セルに結合された真ビットラインおよび相補ビットラインを含む。センス増幅器が真ビットラインおよび相補ビットラインに結合され、このセンス増幅器は、真ビットラインと相補ビットラインの間の小さな電圧差を、所定のハイおよびロー論理電圧レベルのフル・レベル信号に増幅するように構成されている。ビットスイッチ対は、ビットラインおよび前記センス増幅器を論理入力回路に選択的に結合し、さらに、書き込み動作のために選択されたセルと関連したワードラインの活動化前に、論理入力回路を真ビットラインおよび相補ビットラインに結合するように構成されている。それによって、真ビットラインおよび相補ビットライン上の信号形成の終了前に、選択されたセルへの書き込み動作が開始される。
他の態様において、DRAMアレイのアーキテクチャは、論理入力ノードに結合された複数のビットライン対を含み、この複数のビットライン対各々は、メモリ・アレイと関連した1つまたは複数のメモリ・セルに結合された真ビットラインおよび相補ビットラインを含む。センス増幅器が複数のビットライン対の各々に結合され、このセンス増幅器は、関連した真ビットラインと相補ビットラインの間の小さな電圧差を、所定のハイおよびロー論理電圧レベルのフル・レベル信号に増幅するように構成されている。複数のビットスイッチ対が各ビットライン対と関連し、このビットスイッチ対は、ビットライン対およびセンス増幅器を論理入力ノードに選択的に結合するように構成されている。各ビットスイッチ対は、さらに、書き込み動作のために選択されたセルと関連したワードラインの活動化前に、論理入力ノードを関連したビットライン対に結合するように構成され、それによって、ビットライン対上の信号形成の終了前に、選択されたセルへの書き込み動作を開始する。
さらに他の態様では、DRAMの選択された記憶セルに対して直接書き込み動作を実施する方法は、選択された記憶セルと関連したワードラインの活動化前に、ビットライン対を論理入力ノードに結合するようにビットスイッチ対を活動化することを含む。ビットライン対は、センス増幅器に結合された真ビットラインおよび相補ビットラインを含み、センス増幅器は、真ビットラインと相補ビットラインの間の小さな電圧差を、所定のハイおよびロー論理電圧レベルのフル・レベル信号に増幅する。選択された記憶セルと関連したワードラインが活動化されるやいなや、真ビットラインおよび相補ビットライン上の信号形成の終了前に、選択されたセルへの書き込み動作が開始される。
例示の図面では、いくつかの図で同様な要素は同様な番号が付けられている。
ビットスイッチとしてPFETデバイスを使用して(ビットライン対が接地にプリチャージされている場合)、DRAMに直接書き込み動作を実施するシステムおよび方法が、本明細書で開示される。この方法では、PFETデバイスがフルの接地電位を通さないので、選択されたビットスイッチは、論理入力ノード回路のキャパシタンスを依然として分離しながら、信号形成前に活動化される。それによって、関連したワードライン信号が活動状態で、さらに特定のメモリ・セルのアクセス・トランジスタが導通するやいなや、ライトバック動作が始まる。
最初に図1を参照して、先に引用した米国特許(6400629)に記載されているものと同様な初期書き込みセンス増幅器アーキテクチャ100の模式図を示す。図示のように、初期書き込みアーキテクチャ100は、主センス増幅器102、104、106、108のグループを含み、これらの増幅器は、BT0/BC0、BT1/BC1、BT2/BC2、BT3/BC3で示す信号で制御されるそれぞれの真/相補ビットラインの対に結合されている。ビットライン対は各々、真ビットライン(BT)(このビットラインに、ワードラインによって活動化されたアクセス・トランジスタを介して個々の記憶セルが選択的に結合される)および相補ビットライン(BC)を含む。この相補ビットラインは、同様に、第2の組の個々の記憶セルに接続される。
ビットライン対BT0/BC0、BT1/BC1、BT2/BC2、BT3/BC3の各々は、BXP0、BXP1、BXP2、BXP3で示した信号で制御される対応する対のビットスイッチを介して、論理入力ノード110に選択的に結合される。説明のために、論理入力ノード110と共に構成された4組のビットライン対およびセンス増幅器がある。しかし、当業者は認めることであろうが、異なる数のビットライン対/センス増幅器の組を使用することができる。図1の初期書き込み構成では、論理入力ノード110は、読出しデータをセルから受け取るためか書き込みデータをセルに送るためかのどちらかのために使用される真データ・ラインFTおよび相補データ・ラインFCを含む。
ビットスイッチは、センス増幅器がセットするとき(すなわち、増幅するとき)固定電位が主センス増幅器に存在するようなやり方で、この固定電位(例えば、接地)への伝導経路を真ビットラインか相補ビットラインかのどちらかに与えて、書き込み動作中に4つのビットライン対のうちのどの1つに書き込むべきかを決定する。ビットスイッチの各対に関して、信号BXP0…BXP3のうちの1つで一度に一対だけがオンになって、信号は、書き込み動作中に、対応する真および相補ビットラインに流れるようになり、また読出し動作中に、真ビットラインおよび相補ビットラインから読出しバッファに流れるようになる。これらの動作のタイミングは、EQP、WRP、RDPおよびPSETNで示す制御ラインの適切な入力で制御される。差し込まれたタイミング112(図1)は、選択されたビットスイッチ(この場合は、BXP0)に関する初期書き込み動作を示す。
ビットスイッチは、読出し/書き込み動作のためにどのセンス増幅器を活動化するかを制御することのほかに、また、主センス増幅器に位置づけされたプリチャージ・デバイスを使用しないで、真ビットラインおよび相補ビットラインをプリチャージするためにも使用される。その代わりとして、論理入力回路が接地のようなプリチャージ電位に接続されたとき、一度に全てのビットスイッチをオンにしてプリチャージ動作が行われる。このように、ビットスイッチは、ビットラインをプリチャージする伝導経路を実現する。
例えばビットラインBT0でアクセスされる特定のメモリ・セルに「0」を書き込むべきとき、WRPに結合されたNFETトランジスタは、ハイになる信号で導通するようになる。FTはロー信号(書き込むべき「0」を表す)を伝えるので、FTに結合されたインバータの出力はハイであり、それによって、BXP0信号でビットスイッチNFET対がオンになるやいなや、BT0に接地への伝導経路がつくられる。したがって、センス増幅器102のBT0は接地に保たれるので、ワードライン(図示しない)の活動化後、センス増幅器がセットするような時間まで、BXP0の活動化を遅らせる必要がない。BT0は接地に保たれるので、そのときBC0は所定のハイ電圧(すなわち、Vdd)になる。逆に、ビットラインBT0でアクセスされるメモリ・セルに「1」を書き込むべきとき、FC上に存在する論理0信号によって、(WRPおよびBXP0の活動化時に)BC0に接地への経路がつくられる。したがって、センス増幅器は、ビットラインBT0をフル・レール電圧にし、このフル・レール電圧が、ワードラインが選択されたとき、BT0に結合された記憶セルを充電する。
1つのビットライン(例えば、ビットラインBT0)への書き込み動作は、同じ活動化されたワードラインに結合された他のビットラインのリフレッシュ(ライトバック)動作と同時に、またこのリフレッシュ動作とほぼ同じくらいの時間のうちに行われる。ビットラインBT0、BT1、BT2およびBT3は、全て同じワードラインでアクセスされるメモリ・セルに結合されている。したがって、ビットラインBT0の特定のメモリ・セルに新しいデータが書き込まれているとき、他のビットラインBT1、BT2およびBT3のメモリ・セルのデータは、リフレッシュされる(ライトバックされる)。ワードラインが活動化されたとき、そのワードラインに沿った各メモリ・セルに蓄えられた電荷は、ビットライン上をセンス増幅器に向かって流れる。このようにして、ワードライン活動化時に、記憶データを表す信号は、メモリ・セルから、ビットラインBT0からBT3またはBC0からBC3上を、それぞれ主センス増幅器102から108に向かって伝わる。
上述のような書き込み動作では、そのときBXP0のビットスイッチ対だけがオンになるので、ビットラインBT0のメモリ・セルだけが書き込まれる。ビットラインBT1からBT3のメモリ・セルは書き込まれないが、その代わりに、ライトバックされる。それは、主センス増幅器104、106、108が、依然として、それに結合されたビットラインから記憶データ信号を受け取り、データ信号を所定のハイおよびロー論理レベルに記憶再生するからである。そして、これらのレベルは、依然として活動化されているワードラインによって再びメモリ・セルに記憶される。
前に述べたように、他の態様でのアーキテクチャ100の構成は、ビットラインの1つを接地にクランプする結果として、初期書き込みを可能にする。しかし、この動作は、やはりビットラインの信号形成まで待たなければならないので、依然としてある程度書き込みサイクルに依存している。NFETデバイスがビットスイッチに使用され、さらにビットラインが論理入力回路によって接地にプリチャージされるので、信号形成前にビットスイッチ対を活動化すると、結果として、論理入力ノードのキャパシタンスをビットラインに結合することになる。そのようなものとして、この追加キャパシタンスは、セルからビットラインへの電荷転送比に悪影響を及ぼし、したがってセンス増幅器の最終信号レベルを減少させるかもしれない。この信号レベルの減少は、一般に、必要なより長いサイクル時間またはセンス増幅器の故障につながるかもしれない。他の点で、容量結合問題にもかかわらず、書き込みデータをビットラインに直接結合すると(近接したビットラインの信号形成前または信号形成中に)、PSETNに結合されたトランジスタをオンにすることで活動化される共通センス増幅器セット・バスのために、近接したビットラインは雑音を受けやすくなる。このことは、実事上、信号形成の終了前にリフレッシュ・センス増幅器をセットする、すなわち増幅する。
したがって、本発明の実施例に従って、図2は、「直接書き込み」センス増幅器アーキテクチャ200の模式図を示し、この「直接書き込み」センス増幅器アーキテクチャ200では、ビットスイッチBXP0からBXP3がPFETデバイスで実現される。ビットラインはやはり接地にプリチャージされるので(従来の初期書き込み方法のように)、信号形成前にビットスイッチが導通するようになるということには、論理入力ライン回路からキャパシタンスを結合するという効果はない。より一般的に言えば、ビットスイッチの動作極性は、プリチャージ動作に関係するデバイスの反対極性である。したがって、ビットラインがVddにプリチャージされる(また、PFETで活動化される)場合には、ビットスイッチはNFETデバイスで実現される。信号形成中に、電荷転送がビットライン上でPFETデバイスの閾値よりも下で起こる限り、PFETは、オフ状態のままであり、リフレッシュおよび読出し動作中に、論理入力ノードのキャパシタンスを分離する。
簡単にするために、図2では、図1で説明したものと同様な要素には同じ参照数字を付ける。図2に示すように、ビットライン対BT0/BC0、BT1/BC1、BT2/BC2、BT3/BC3に対応するセンス増幅器102、104、106、108は、それぞれPFETビットスイッチ対BXN0、BXN1、BXN2、BXN3を介して、論理入力ノード202に選択的に結合される。また、留意すべきことであるが、書き込み制御信号WRNは活動状態ローであり、それで、書き込み制御信号WRNは、論理入力ノード202の真および相補データ・ラインFT、FCであるようなプルアップPFETデバイスに結合されている。
図1の初期書き込みアーキテクチャ100と異なって、図2の新規な直接書き込みアーキテクチャ200では、選択されたビットラインに対して適切なワードラインが活動化されるやいなや、書き込み動作の開始が可能になる。これは、ビットライン上の信号形成前でも、選ばれたビットラインへの追加キャパシタンスの結合なしに、ビットスイッチ対(例えば、BXN0)を活動化することができることによってもたらされる。ビットスイッチはPFETデバイスであるので、ビットスイッチは接地電位を通過させない。この接地電位は、依然として、制御信号EQPおよびEQDWPが見るようにビットラインをプリチャージするために使用される電圧レベルである。より一般的に言えば、ビットスイッチ・デバイスの極性(例えば、PFET)は、プリチャージを行うために使用されるデバイス(例えば、NFET)と反対極性であるように選ばれる。したがって、アーキテクチャ200がビットラインをVddに充電するようなやり方で構成される場合には、ビットスイッチは、NFETで実現される。それは、このデバイスがVddを通過させないからである。
書き込み動作はワードライン活動化の直後に始まるので、近接したビットラインに対する雑音問題は、図2にも示すように、ビットライン対ごとに別個のPSETバスを使用して対処する。分離されたPSETバスを使用して、センス増幅器レイアウトを交互に配置するのが好ましい。しかし、留意されたいことであるが、各PSETバスは共通の信号PSETNで活動化される。また、留意されるように、このアーキテクチャでは、ビットスイッチは、ビットラインをプリチャージするために使用されない。その代わりとして、ビットライン対を互いに短絡させるだけでなく専用NFETデバイスを介して各ビットライン対を接地に結合する信号EQPで、プリチャージは制御される。ビットスイッチはフル・プリチャージ・レベルを通さないので、もはやプリチャージを開始するのにビットスイッチを使用することができない。
また留意すべきことであるが、直接書き込みアーキテクチャ200は、近接したセンス増幅器および関連したビットラインの信号形成中に、ビットライン上にフル・レベル信号をアサートする。PSETノードの分離によって解決されるPSET問題のほかに、ビットライン結合の問題にも対処しなければならない。好ましい実施例では、ビットラインねじりを使用して、結合による全ての雑音をビットライン上の共通モード雑音に変換する。すなわち、近接した真ビットライン上に見られる結合効果はどれでも、対応する相補ビットラインも等しい量で見ている。これによって、ライン間結合のせいで信号形成後まで直接書き込みを遅らせる必要はなくなる。
タイミング204は、直接書き込み構成で省かれた余分な時間を反映している。書き込み動作中に、真ビットラインか相補ビットラインかのどちらかが、読出し/ライトバック動作中に起こる信号形成位相の前でも、論理ハイのレベルに立ち上がる。例えば、BT0に結合された選択されたセルに「0」ビットの直接書き込みを行うために、ワードライン活動化の前にビットスイッチ対BXN0が導通するようにされ、一方で、選択されないビットスイッチはオフのままになっている。ローになる信号によってWRNが活動化されるとき、FT上の接地電位のデータ信号によって、BC0は直ちにVddに引き上げられる。さらに、これによって、フル・ロー・レベルをビットラインに書き込むために、論理入力回路202の交差結合NFETがBT0ビットラインを接地に引っ張るようになる。この場合、PFETビットスイッチは、フルVddレベルがセンス増幅器に書き込まれるようにする。このようにして、書き込まれたセンス増幅器のビットラインは、通常の読出しまたはリフレッシュ増幅の前に、フルの反対レベルに増幅される。
上述のアーキテクチャ200は、書き込み動作時のサイクル時間の改善を実現するだけでなく、改善された読出し性能と関連した利点もある。例えば、アーキテクチャ200を使用すると、センス増幅器がデータを読み出すようにセットしたらあとは、活動化する必要のあるゲート信号はない。言い換えると、読出し動作中に、使用可能なビットライン対に形成された信号電圧がビットスイッチPFETデバイスの電圧閾値レベルに達すると、選択されたセル内に記憶されたデータは論理入力回路に結合される。
従来のDRAMセンス・アンプの設計では、センス・アンプがセットした後で始めて読出しビットスイッチが活動化される。これは、セットする前にセンス・アンプに読出し経路または読出しラッチを結合することで、センス・アンプ動作が損なわれないことを保証するために行われる。センス・アンプのセットと読出しスイッチの活動化の間に設けられた遅延は、このアーキテクチャでの読み出しアクセスの不利点を示している。対照的に本開示は、増幅が始まるやいなや、Vddに引っ張られることになっている特定のビットラインがPFETを介して読出しNFETに移るように、センス・アンプのセット前に読出し/書き込みビットスイッチが開くようすることで、この問題に対処しまたこの問題を片付ける。このNFETがオンになったとき、このNFETは、(Vddにプリチャージされた)読出しデータ・ラインを接地に引っ張る。これは、センス・アンプ・セット後の即時アクセスをもたらす非ゲート制御の動作である。読出し経路は、この設計では真/補数であり、そして、1つの論理入力ノードだけが引っ張られてハイになるので、真データ・ラインか補数データ・ラインだけが引っ張られてローになる。
第2に、(また、直接書き込みでそうであるように)PFETビットスイッチを使用することで、読出し動作時に、フル・レベルVddが可能になる。特に低電圧で耐性の高い動作のために、論理入力ノードに接続されたNFETプルダウン・デバイスにフル・Vddレベルを励振(drive)するのが望ましい。ビットスイッチはPFETであるので、センス・アンプは常に論理入力ノードしたがってNFETゲートに対してフル・Vddレベルを励振する。他方で、ビットスイッチがNFETであれば、読出しNFETプルダウン・デバイスは部分Vddレベル(Vdd−Vt)だけを見ることになる。この部分Vddレベルは、読出し経路の部分的な過励振(overdrive)および性能の低減をもたらす。
したがって、理解されることであろうが、直接書き込みアーキテクチャ200は、ビットライン上の信号形成前に真ビットラインと相補ビットラインの両方に直接書き込むことで、改善されたサイクル時間を実現する。具体的には、通常のセット時間まで待たないで、セルをプリチャージ・レベルから反対状態にライトバックして、サイクル時間を改善する。書き込みサイクル時間オーバヘッド(例えば、200ps〜400ps)が取り除かれるので、全体的なサイクル時間はリフレッシュ・サイクルだけで制限される。先に述べたように、リフレッシュは通常のセンス増幅器のセット時間にライトバックを開始するが、信号形成中にセルは完全には放電されず、したがって、完全なライトバックは初期書き込みサイクルの場合よりも早く行われるようになる。このことは、初期書き込みアーキテクチャ100の論理入力回路110と著しく異なっている。アーキテクチャ100では、NFETビットスイッチは、センス増幅器の一方の脚部をプリチャージ・レベルにクランプするために使用されるだけである。センス増幅器の他方の脚部は浮動するようになったままであり、交差結合PFETがセット時間にハイ・レベルのビットラインを増幅することが必要になる。NFETビットスイッチがセンス増幅器の両脚部に書き込むように使用される場合には、分離されていないPSETバスは前増幅し、したがって、先に説明したようにリフレッシュ・センス増幅器の役に立たない。
本発明は好ましい実施例に関連して説明したが、当業者は理解することであろうが、本発明の範囲から逸脱することなしに、様々な変化物を作ることができ、また実施例の要素の代わりに同等物を用いることができる。さらに、本発明の基本的な範囲から逸脱することなしに、本発明の教示に特定の状況または材料を適応させるように、多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、この発明を実施するために考えられた最善の態様として開示された特定の実施例に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施例を含む意図である。
DRAMの既存の初期書き込みセンス増幅器アーキテクチャを示す模式図である。 本発明の実施例に従った、メモリ・アレイ・デバイスの直接書き込みセンス増幅器アーキテクチャを示す模式図である。
符号の説明
200 「直接書き込み」センス増幅器アーキテクチャ
202 論理入力ノード
204 タイミング図
102 センス増幅器
104 センス増幅器
106 センス増幅器
108 センス増幅器

Claims (2)

  1. 1つまたは複数のメモリ・セルを有するメモリ・アレイ・デバイスの制御回路であって、
    前記メモリ・セルの各々に結合された真ビットライン(BT)および相補ビットライン(BC)と、
    前記真ビットライン(BT)および相補ビットライン(BC)に結合されたセンス増幅器と、
    前記メモリ・セルに書き込みデータを送り又は前記メモリ・セルから読出しデータを受け取る論理入力回路であって、真データ・ライン(FT)、相補データ・ライン(FC)、書込み制御信号(WRN)送信用バス、ゲートが前記真データ・ライン(FT)に接続され且つソースが電源電圧に接続されたPFET(FT第1PFET)、ゲートが前記相補データ・ライン(FC)に接続され且つソースが電源電圧に接続されたPFET(FC第1PFET)、前記FT第1PFETのセンス増幅器側に、前記FT第1PFETと直列に接続され且つゲートが前記書込み制御信号(WRN)送信用バスに接続されたPFET(FT第2PFET)、及び、前記FC第1PFETのセンス増幅器側に、前記FC第1PFETと直列に接続され且つゲートが前記書込み制御信号(WRN)送信用バスに接続されたPFET(FC第2PFET)、を備える、論理入力回路と、
    前記真ビットライン(BT)を、前記FC第2PFETのソースに接続された相補ローカル・データ・ラインに選択的に結合するためのPFETビットスイッチ(BTPFET)であって、ドレインが前記相補ローカル・データ・ラインに且つソースが前記真ビットライン(BT)に接続された、PFETビットスイッチ(BTPFET)と、
    相補ビットライン(BC)を、前記FT第2PFETのソースに接続された真ローカル・データ・ライン(FT)に選択的に結合するためのPFETビットスイッチ(BPFET)であって、ドレインが前記真ローカル・データ・ラインに且つソースが前記相補ビットライン(BC)に接続された、PFETビットスイッチ(BPFET)と、
    前記真ビットライン(BT)および相補ビットライン(BC)を接地レベルにプリチャージするためのプリチャージ回路であって、ゲートがプリチャージ制御信号(EQP)送信用バスに、前記真ビットライン(BT)及び前記相補ビットライン(BC)にソース及びドレインが夫々接続されたNFETと、
    を備え、
    前記PFETビットスイッチ(BCPFET)及びPFETビットスイッチ(BTPFET)は、前記真ビットライン(BT)および相補ビットライン(BC)上の信号形成の終了前であって前記センス増幅器の活性化前に、列選択信号により活性化され、前記選択されたメモリ・セルへの前記書き込み動作が開始される制御回路。
  2. 請求項1記載の制御回路を備える、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ・アレイ。
JP2004243931A 2003-08-26 2004-08-24 Pfetビットスイッチを使用するdramの直接書き込みシステムおよび方法 Expired - Fee Related JP4072965B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/604,909 US6788591B1 (en) 2003-08-26 2003-08-26 System and method for direct write to dynamic random access memory (DRAM) using PFET bit-switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005071589A JP2005071589A (ja) 2005-03-17
JP4072965B2 true JP4072965B2 (ja) 2008-04-09

Family

ID=32927850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004243931A Expired - Fee Related JP4072965B2 (ja) 2003-08-26 2004-08-24 Pfetビットスイッチを使用するdramの直接書き込みシステムおよび方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6788591B1 (ja)
JP (1) JP4072965B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7286385B2 (en) * 2005-07-27 2007-10-23 International Business Machines Corporation Differential and hierarchical sensing for memory circuits
US20090073786A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 United Memories, Inc. Early write with data masking technique for integrated circuit dynamic random access memory (dram) devices and those incorporating embedded dram
FR2935064B1 (fr) 2008-08-18 2011-04-29 St Microelectronics Crolles 2 Memoire a circuits de lecture/ecriture partage
US11023171B2 (en) * 2019-07-17 2021-06-01 Micron Technology, Inc. Performing a refresh operation based on a write to read time difference

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5249159A (en) * 1987-05-27 1993-09-28 Hitachi, Ltd. Semiconductor memory
JP2876830B2 (ja) * 1991-06-27 1999-03-31 日本電気株式会社 半導体記憶装置
JP2001101863A (ja) * 1999-09-27 2001-04-13 Fujitsu Ltd 半導体集積回路およびその制御方法
US6400629B1 (en) 2001-06-29 2002-06-04 International Business Machines Corporation System and method for early write to memory by holding bitline at fixed potential

Also Published As

Publication number Publication date
US6788591B1 (en) 2004-09-07
JP2005071589A (ja) 2005-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102241046B1 (ko) 메모리 셀 어레이 및 그 운영 방법
US6185256B1 (en) Signal transmission system using PRD method, receiver circuit for use in the signal transmission system, and semiconductor memory device to which the signal transmission system is applied
US7525854B2 (en) Memory output circuit and method thereof
JP3101298B2 (ja) 半導体メモリ装置
KR19980080431A (ko) 선택적 프리차지 회로를 포함한 저전력 메모리
JPH0546040B2 (ja)
CN101009135A (zh) 减少位线之间电压耦合的半导体存储装置
US5946252A (en) Semiconductor memory device having improved manner of data line connection in hierarchical data line structure
US5737276A (en) Memory device with fast extended data out (EDO) mode and methods of operation therefor
WO2007051764A1 (en) System and method for capacitive mis-match bit-line sensing
US5289431A (en) Semiconductor memory device divided into blocks and operable to read and write data through different data lines and operation method of the same
US5475642A (en) Dynamic random access memory with bit line preamp/driver
US7376027B1 (en) DRAM concurrent writing and sensing scheme
US10643687B2 (en) Sensing circuit and semiconductor device including the same
JP2775552B2 (ja) 半導体記憶装置
JPH03283186A (ja) 半導体メモリ装置
KR100225245B1 (ko) 동적 랜덤 액세스 메모리(a data sence circuit for dynamic random access memories)
US5295111A (en) Dynamic random access memory device with improved power supply system for speed-up of rewriting operation on data bits read-out from memory cells
JP5034133B2 (ja) 半導体記憶装置
JP3980417B2 (ja) 集積回路メモリ
US7012831B2 (en) Semiconductor memory device
US6898141B2 (en) Dynamic semiconductor memory device and method of controlling refresh thereof
JP4072965B2 (ja) Pfetビットスイッチを使用するdramの直接書き込みシステムおよび方法
JP2010218671A (ja) 半導体記憶装置
US5841730A (en) Semiconductor memory device having synchronous write driver circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070309

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070309

RD12 Notification of acceptance of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7432

Effective date: 20070309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20070312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070918

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20071217

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20080117

RD14 Notification of resignation of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7434

Effective date: 20080117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080118

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110201

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120201

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130201

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130201

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140201

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees