JP4342543B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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(1) メモリセルアレイのワード線を選択するロウアドレスに対応する該メモリセルアレイ内のメモリセルのデータへのアクセスを終えた後、該ロウアドレスの要求データを保持するキャッシュ用セルへのアクセス(即ち、キャッシュヒット)において、ビット線対とセンスアンプとの間に設けられたスイッチ手段をオフ状態にすると共に、センスアンプを非活性化する。その後、センスアンプの駆動ノードを一定電位にイコライズ(等化)すると同時にセンスノード対をイコライズする。このとき、センスアンプの駆動ノードが既に一定電位にイコライズされているため、センスノード対のイコライズ時間が長くなり、キャッシュアクセスの高速化が困難であった。
(2) いずれもキャッシュ用セルも要求されているデータ保持していない場合(即ち、キャッシュミスが生じた場合)、前記(1)の課題に加えて該キャッシュミス時のノイズ耐性が低下し、待機時(スタンバイ時)の消費電力が増加してキャッシュアクセス時の消費電力が増加する。
(3) DRAMがリフレッシュを行っている期間、キャッシュ用セルへのアクセスができない。
(4) メモリセルアレイへのデータの書き戻しが終了するまで、キャッシュ用セルのアクセスができない。特に、キャッシュ用セルに対してキャッシュミスが生じた場合、待ち時間が長い。即ち、キャッシュミスが生じた場合、まず、メモリセルアレイの先のアクセスにおいて活性化されているワード線を非活性化し、ビット線対をイコライズしてメモリセルアレイのプリチャージを行った後、新たに入力されたアドレスに対応したワード線を活性化して要求データの読出しを行う。このように、キャッシュミス時のアクセス時間が、メモリセルアレイのプリチャージ期間を含むために長くなる。従って、技術的に未だ充分満足のゆく高速アクセス可能なDRAM等の半導体記憶装置を提供することが困難であった。
図1は、本発明の第1の実施例を示す半導体記憶装置の一つであるDRAMの要部回路図である。このDRAMは、データ格納用の右側のメモリセルアレイ10L及び左側のメモリセルアレイ10Rを有している。各メモリセルアレイ10L,10Rは、交差配置された複数のワード線WLと複数の相補的なビット線対BLai/BLbi,…とを有し、それらの各交差箇所にデータ格納用のメモリセル11が接続されてマトリクス状に配列されている。各メモリセル11は、電荷転送用スイッチ手段(例えば、MOSトランジスタ)と電荷蓄積用記憶素子(例えば、キャパシタ)とで構成されている。メモリセルアレイ10L,10Rのi行目のビット線対BLai/BLbiには、スイッチ手段20L,20Rを介して、センスアンプ30iの入出力ノードである相補的なセンスノード対Sai/Sbiが接続されている。スイッチ手段20L,20Rは、制御線TGL,TGRでゲート制御される一対のNチャネル型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)21,22でそれぞれ構成されている。センスアンプ30i は、交差接続されたPチャネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)31,32及びNMOS33,34からなる差動形アンプで構成されている。差動形アンプの相補的なセンスアンプ駆動ノードP1,N1のうち、一方のノードP1が、スイッチ35を介して電源電位VCCに接続されると共に、キャパシタ37を介して接地電位VSSに接続されている。他方のノードN1は、スイッチ36を介して接地電位VSSに接続されると共に、キャパシタ38を介して接地電位VSSに接続されている。
図3は、本発明の第2の実施例を示すDRAMの要部回路図であり、第1の実施例を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。このDRAMでは、図1の遅延回路60の他に検出回路100を設け、センスノード等化回路40i を活性化する制御線EQSAとセンスアンプ駆動ノード等化回路50を活性化する制御線EQSLとを該検出回路100によって駆動するようになっている点のみが第1の実施例と異なっている。図4は、図3中の検出回路100の構成例を示す回路図である。この検出回路100は、入力側に制御信号Cd1が入力され出力側に制御線EQSAMが接続された第1の検出手段101と、入力側に制御信号Cd2が入力され出力側に制御線EQSLが接続された第2の検出手段102と、入力側に制御線EQSAMとEQSLが接続され出力側に制御線EQSAが接続された論理和回路であるORゲート103とで、構成されている。第1の検出手段101は、制御信号Cd1により、メモリセル11へのアクセス又はキャッシュ用セル71(=71i1,71i2,…)又はキャッシュ用セル71へのアクセスが行われた後に該キャッシュ用セル71へのアクセスが行われる場合(これをヒットアクセスという)を検出する機能を有している。第2の検出手段102は、制御信号Cd2により、メモリセル11へのアクセス又はキャッシュ用セル71へのアクセスが行われた後に該メモリセル11へのアクセスが行われる場合(これをミスアクセスという)を検出して制御線EQSLを駆動する機能を有している。この検出回路100では、ヒットアクセスの場合に制御線EQSAのみを駆動してセンスノード対Sai/Sbiのみをイコライズし、ミスアクセスの場合には制御線EQSA及びEQSLを供に活性化してセンスノード対Sai/Sbiとセンスアンプ駆動ノード対P1,N1を共にイコライズする回路である。そのため、ヒットアクセス時は次のキャッシュアクセスに素早く移ることができ、ミスアクセス時のノイズ耐性を確保することが可能となる。
図7は、本発明の第3の実施例を示すDRAMの要部回路図であり、第1の実施例を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。このDRAMでは、左側のメモリセルアレイ10Lのi行目のビット線対BLai/BLbiとスイッチ手段20Lを介して接続されるセンスアンプ30i と、該センスアンプ30i の入出力ノードである相補的なセンスノード対Sai/Sbiに接続されるカラムスイッチ回路200iとを備えている。センスアンプ30iは、図1と同様にMOSトランジスタ及びイコライズ手段等で構成され、その相補的なセンスアンプ駆動ノード対P1,N1がセンスアンプ活性化信号によって活性化されるようになっている。このセンスアンプ活性化信号により制御されるイコライズ手段(例えば、NMOS)44がセンスノードSaiとSbiとの間に接続されている。カラムスイッチ回路200i は、相補的なキャッシュデータ線対Iai/Ibiを有し、そのキャッシュデータ線対Iai/Ibiと制御線SWcj(j=1,2,3,…,n)との交差箇所には、1つあるいは複数のキャッシュ用セル210ij(j=1,2,3,…,n)が接続されている。制御線SWcjは、各キャッシュ用セル210ijの保持データに対応するロウアドレスXを記憶しているTAG回路80jに接続され、該TAG回路80jによる要求データの保持の有無の判定に従って制御されるようになっている。キャッシュ用セル210ijは、スイッチ手段(例えば、電荷転送用のNMOS)211と記憶素子(例えば、電荷蓄積用のキャパシタ)212とでそれぞれ構成されている。なお、同一の制御線SWcjで制御されるキャッシュ用セル(例えば、210i1,210i2,…)を一括してキャッシュ列2101 ,…と称する。キャッシュデータ線対Iai/Ibiの一方IaiがNMOS221のゲートに、他方IbiがNMOS222のゲートにそれぞれ接続されている。NMOS221,222のドレインがNMOS219,220を介してデータバスであるリードデータ線対RDBa/RDBbにそれぞれ接続され、さらにそれらのNMOS221,222のソースが共通接続されると共に、基準電位(例えば、接地電位VSS)に接続されている。NMOS219,220のゲートは、リードカラム線RCLi に共通接続されている。
(a) スイッチ手段であるNMOS223,224をセンスノード対Sai/Sbiとキャッシュデータ線対Iai/Ibiとの間に設けたので、メモリセルアレイ10Lのリフレッシュ動作とキャッシュ列210j へのアクセスを同時並行に行うことができる。そのため、高速な応答が可能であり、平均データレートが向上する。
(b) キャッシュデータ線対Iai/Ibi上の信号を増幅してリードデータ線対RDBa /RDBb に転送するNMOS221,222を設けたので、前記リコール動作に先立ってキャッシュデータのアクセスが可能となり、高速な応答が行える。
(c) 各サイクルのメモリセルアレイ10Lのプリチャージに先立ってスイッチ手段20Lを”L”に立ち下げることで、該メモリセルアレイ10Lのプリチャージ動作とキャッシュデータ線対Iai/Ibiのリコール動作を同時平行に行っている。そのため、各サイクルの最小必要時間(ロウアドレスXの入力から次のロウアドレスXの受付け可能となるまで)を短縮できる。
図10は、本発明の第4の実施例を示すDRAMの要部回路図であり、第3の実施例を示す図7中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。このDRAMでは、第3の実施例のセンスノードSaiとSbiとの間にライトバッファ300i を設けた点のみが異なっている。ライトバッファ300i は、センスノードSaiに接続された第1のスイッチ手段であるスイッチ301と、センスノードSbiに接続された第2のスイッチ手段であるスイッチ302と、該スイッチ301と302間に接続されたキャパシタ等の記憶素子303とで、構成されている。スイッチ301,302は、共通の制御線SWb で制御される。この制御線SWb は、センスアンプ30i の列に沿って延設され、各行のライトバッファ300i を共通に制御する構成になっている。このような構成により、少ない寸法増加で、キャッシュ用セル210ijへのアクセスとコピーバックとが同時並行して実行できる。
(1) ロードサイクル入力されるロウアドレスXで指定される要求データがいずれのキャッシュ列210j (j=1,2,3,…,n)にもなく、かつ空きのキャッシュ列がある場合、メモリセルアレイ10Lより要求データを読出して空きのキャッシュ列にロードする。このロードサイクルでは、制御線SWb を”L”の非活性状態、制御線SWaを”H”の活性状態にしておく。スイッチ手段20Lをオンし、入力されるロウアドレスX0 で指定されるワード線WL0 を”H”に立ち上げ、要求データAD1をビット線対BLai/BLbi上に読み出す。読み出した微小信号をセンスアンプ30i で増幅する。このとき、特に限定されないが、スイッチ手段20Lをオフすれば、大きな寄生容量を有するビット線対BLai/BLbiがセンスノード対Sai/Sbiから切り離されるので、前記増幅動作を著しく高速化できる。その上、ビット線対BLai/BLbiに対する充放電電流を低減して動作電流を大幅に減少できると共に、後述するプリチャージ動作の高速化も可能となる。スイッチ手段20Lをオフした後、ワード線WL0 を”L”に立ち下げ、ビット線対BLai/BLbiをイコライズする。即ち、プリチャージ動作を行う。このとき、スイッチ手段20Lの制御により、ビット線対BLai/BLbi上の電位差が小さいままであるので、このプリチャージ動作が速やかに終了する。この結果、データAD1はメモリセルアレイ10Lには保存されない。一方、読出されたデータAD1は、センスアンプ30i で増幅され、センスノード対Sai/Sbi及びキャッシュデータ線対Iai/Ibi上に生じる。そこで、空きのキャッシュ列2101 の制御線SWc1を”H”に立ち上げ、キャッシュ用セル210i1にデータAD1をロードする。その後、第3の実施例と同様に、キャッシュデータ線対Iai/Ibi上のデータに直接アクセスすることで、高速な応答ができる。このキャッシュアクセスをキャッシュデータ線対Iai/Ibiの振幅が小さい時点から行えることも第3の実施例と同様である。
(3) ミスサイクル入力されるロウアドレスXで指定される要求データがいずれのキャッシュ列210j にもない場合、リプレースされる所定のキャッシュ列2101 の保持データをライトバッファ300i に退避させ、要求データをメモリセルアレイ10Lより読み出して前記所定のキャッシュ列2101 にロードする。その後、ライトバッファ300i の保持データをメモリセルアレイ10Lにコピーバックする。このミスサイクルの開始時点では、制御線SWa は”H”である。そして、前サイクルで活性化されたキャッシュ列2102 の制御線SWc2を立ち下げ、キャッシュデータ線対Iai/Ibi上の最新データAD4をキャッシュ列2102 内のキャッシュ用セル210i2に保存する。次に、制御線SWb を立ち上げると共に、センスノード対Sai/Sbi及びキャッシュデータ線対Iai/Ibiをイコライズする。この結果、ライトバッファ300i 内の記憶素子303の各ノードが中間電位HVCCとなる。その後、リプレースするキャッシュ列2101 の制御線SWc1を立ち上げ、その保持データAD2をセンスノード対Sai/Sbiに転送してセンスアンプ30i で増幅する(リコール動作)。制御線SWb を立ち下げ、ライトバッファ300i 内にデータAD2を退避する。そして、センスノード対Sai/Sbi及びキャッシュデータ線対Iai/Ibiを再度イコライズする。一方、メモリセルアレイ10L側においては、このミスサイクル開始時点で既にプリチャージが終了しており、ロウアドレスX1 の入力直後にそれに対応するワード線WL1 を立ち上げ、ビット線対BLai/BLbi上に要求データAD5を読み出すことができる。即ち、第3の実施例と比べてミス時のメモリセルアレイ10Lからの要求データの読み出しをより速い時点で実行できる。
(4) リフレッシュサイクル及びヒットサイクルリフレッシュシ時にキャッシュ列210j がヒットした場合、該キャッシュ列210j へのアクセスとリフレッシュを同時に行うことができる。図12のタイプ1の波形はこの動作を示している。タイプ2の波形については、次の第5の実施例に関するものなので後述する。なお、リフレッシュ時にキャッシュがミスした場合、公知のリフレッシュ動作を行い、続いて前記ミスサイクルと同一の動作を行う。ここでは、入力されたロウアドレスX1 に対してキャッシュ列2102がヒットしたものとする。このリフレッシュサイクル及びヒットサイクルでは、まず、制御線SWa と旧キャッシュ列2101 の制御線SWc1を立ち下げ、キャッシュデータ線対Iai/Ibiとセンスノード対Sai/Sbiをイコライズする。新しくヒットしたキャッシュ列2102 の制御線SWc2を立ち上げ、該キャッシュ列2102 内のデータAD4をキャッシュデータ線対Iai/Ibiに転送する。その後、ヒットサイクルと同様に、高速なアクセスができる。
(a) ミスサイクル開始時点でメモリセルアレイ10Lがプリチャージ済みであると共に、該メモリセルアレイ10Lからの要求データの読出しを該メモリセルアレイ10Lへのコピーバックに先行できるので、高速なアクセスが可能となる。
(b) リフレッシドサイクルとヒットサイクルの開始時にも、メモリセルアレイ10Lのプリチャージが終了しているので、サイクル時間を短くできる。
(c) ヒットサイクルにおいても、メモリセルアレイ10L上の動作が不要であるので、サイクル時間が短く、しかも動作電流を低減できる。
(d) ロードサイクル及びミスサイクルの最初のスイッチ時にスイッチ手段20Lを、ビット線対BLai/BLbiの充放電の終了を待たずにオフ状態とすることで、サイクル時間を短くでき、消費電力を大幅に減らせる。
(e) 図13は、図10中のスイッチ手段20Lの制御回路の構成例を示す回路図である。スイッチ手段20Lを制御する制御線TGLに対して制御信号を供給する制御回路310には、センスアンプ活性化信号SAEが入力される。制御回路310の出力信号と、センスアンプ活性化信号SAEがインバータ311で反転された信号とが、2入力ANDゲート312に入力される。制御回路310の出力信号とANDゲート312の出力信号とが、コピーバック動作検出手段320で切換え制御される切換え手段321を介して、制御線TGLへ供給される。このように、スイッチ手段20Lの制御線TGLを、ANDゲート312の出力信号で駆動することで、前記の制御を容易かつ正確なタイミングで実行できる。
図14は、本発明の第5の実施例を示すもので、図10の第4の実施例のDRAMに設けられるリフレッシュモード制御回路の概略の回路図である。このリフレッシュモード制御回路は、外部入力されるロウアドレスXとリフレッシュアドレスXr のいずれか一方を切換え選択して図10のTAG回路801〜80n に供給する選択手段(例えば、マルチプレクサ)410を備え、その出力側が該TAG回路801 〜80n の入力側に接続されている。各TAG回路801 〜80n の出力側に接続された制御線SWc1〜SWcnには、図10には図示されていないが、タイミングパルスTPによってタイミング調整のためのゲート手段411が接続され、そのゲート手段411の出力が図10のカラムスイッチ回路200i 内のキャッシュ列2101 ,…に供給されるようになっている。又、このリフレッシュモード制御回路には、DRAM全体を制御する中央処理装置(以下、CPUという)等で構成された中央制御回路420が設けられている。中央制御回路420内には、リフレッシュ信号Rと第1及び第2のリフレッシュタイミング信号群RT1,RT2とを発生するリフレッシュタイミング発生回路421が設けられている。この中央制御回路420の出力側とTAG回路801 〜80n の出力側には、ブロック制御手段430が接続されている。ブロック制御手段430は、TAG回路801 〜80n の出力側に接続された制御線SWc1〜SWcnの信号からリフレッシュモード信号RMを生成するゲート手段431と、該リフレッシュモード信号RMによって第1又は第2のリフレッシュタイミング信号群RT1,RT2のいずれか一方を切換え選択してセンスアンプ30i 及びカラムスイッチ回路200i に対する各種の信号CSを生成するリフレッシュモード切換回路432とで、構成されている。このようなブロック制御手段430は、センスアンプ30i 及びカラムスイッチ回路200i 列毎に設けられている。
図15は、本発明の第6の実施例を示すもので、図10の第4の実施例のDRAMにおけるワード線WL及びスイッチ手段20Lの制御線TGLを駆動するドライバの構成例を示す回路図である。この回路では、デコード信号あるいはスイッチ手段20Lの制御線TGLの活性化信号を入力する入力端子450と、コピーバックモード信号CBMを出力するコピーバック動作検出手段451とを備え、それらの出力側に2入力ANDゲート452,453が接続されている。ANDゲート452の出力側には、その出力信号IN1aを反転して反転信号IN1bを出力するインバータ454が接続されている。同様に、ANDゲート453の出力側にも、その出力信号IN2aを反転して反転信号IN2bを出力するインバータ455が接続されている。ANDゲート452,453及びインバータ454,455の出力側には、本実施例の3値出力回路で構成されるドライバが接続されている。ドライバは、例えば信号IN1a,IN2a,IN1b,IN2bがそれぞれ”H”のときにオン状態となるスイッチ456,457,458,459を有している。スイッチ456は、ワード線WLあるいはスイッチ手段20Lの制御線TGLに接続される出力端子466と、第1の基準電位V1との間に接続されている。スイッチ457は、第2の基準電位V2と出力端子466との間に接続され、さらにスイッチ458,459が、出力端子466と接地電位VSSとの間に直列接続されている。このドライバにおいて、第1の基準電位V1を例えばチップ内部電源電位VCCとし、第2の基準電位V2を電源電位VCCより高い昇圧電位に接続し、コピーバックを行うときにのみスイッチ457のみをオンし、それ以外の出力活性化時にはスイッチ456のみをオンするように制御する。このようにすれば、ワード線WLやスイッチ手段20Lの制御線TGLの活性化レベルが、必要なときのみ昇圧されるので、消費電力を小さくできる。
図16は、本発明の第7の実施例を示すもので、図7の第3の実施例あるいは図10の第4の実施例のDRAMの素子配置を示す要部構成図である。このDRAMでは、キャッシュ用素子領域210に図7又は図10の複数のキャッシュ用セル210i1〜210inが形成されている。キャッシュ用セル210i1〜210inにリードカラム線RCLi を接続するNMOS219R,219L,221,222、ライトカラム線WCLi を接続するNMOS225,226、及びセンスノード対Sai/Sbiを接続するNMOS223,224を図示するように配置している。即ち、キャッシュ用セル210i1〜210inが接続されるキャッシュデータ線Ibiとリードデータ線RDBa を接続するNMOS219L,222、該キャッシュデータ線IbiとセンスノードSbiを接続するNMOS224、及びキャッシュデータ線Iaiとライトデータ線WDBb を接続するNMOS225を、キャッシュ用セル210i1〜210inの占有するキャッシュ用素子領域210の一方の端に配置する。さらに、キャッシュ用セル210i1〜210inが接続されるキャッシュデータ線Iaiとリードデータ線RDBb を接続する219R,221、キャッシュデータ線IaiとセンスノードSaiを接続するNMOS223、及びキャッシュデータ線Ibiとライトデータ線WDBb を接続するNMOS226を、キャッシュ用素子領域210の反対の端に配置している。このような配置構造にすることにより、素子の配列がキャッシュ用素子領域210の両端で対称となり、各素子の寸法にかかわらず、稠密な配置が可能となり、高集積化に適する。
図17は、本発明の第8の実施例を示すもので、図7の第3の実施例あるいは図10の第4の実施例のDRAMの素子配置を示す要部構成図である。このDRAMでは、キャッシュ用素子領域210に、図7又は図10に示す複数のキャッシュ用セル210i1〜210inを形成している。そして、キャッシュ用セル210i1〜210inにリードデータ線対RDBa /RDBb を接続するNMOS225,226、及びセンスノード対Sai/Sbiを接続するNMOS223,224を、図示するように幾何学的に配置している。即ち、キャッシュ用セル210i1〜210inが接続されるキャシュデータ線対Iai/Ibiとライトデータ線対WDBa /WDBb を接続するNMOS225,226を、キャッシュ用セル210i1〜210inの占有するキャッシュ用素子領域210の一方の端に配置する。さらに、キャシュデータ線対Iai/Ibiとセンスノード対Sai/Sbiを接続するNMOS223,224を、キャッシュ用素子領域210の反対の端に配置している。このような配置構造にすれば、スイッチ用素子の配列がキャッシュ用素子領域210の両端に分散され、該スイッチ用素子の寸法にかかわらず、稠密な配置が可能となり、高集積化に適する。さらに、データバスであるリードデータ線対RDBa /RDBb 及びライトデータ線対WDBa /WDBb がそれぞれ近接して配置されるので、ノイズ耐性を確保することが可能である。
図18は本発明の第9の実施例を示すもので、図7の第3の実施例あるいは図10の第4の実施例のDRAMの要部構成図である。さらに、図19は図18中の回路部分600の部分詳細図である。この第9の実施例は、図7又は図10に示すDRAMにおけるキャッシュ用素子領域210の素子配置に関する実施例である。図18に示すように、メモリセルアレイ10Lには複数のビット線対BLa /BLb が交互に配置され、該メモリセルアレイ10Lの両側に、スイッチ手段20L及びセンスアンプ30i で構成される回路領域501,502が形成されている。回路領域501におけるビット線4本分の間隔503に相当する回路部分600の詳細な回路構成が図19に示されている。図19の回路部分600内には、センスノード対Sai/Sbi及びキャシュデータ線対Iai/Ibiが設けられ、該キャッシュデータ線対Iai/Ibiがスイッチ回路620を介してデータバスDBに接続されている。センスノードSaiとSbiとの間にはキャッシュ用素子領域210が形成され、そのキャッシュ用素子領域210内に複数のキャッシュ用セル210i1〜210in及びダミーセル610i1〜610inが設けられている。各キャッシュ用セル210i1〜210inは、スイッチ手段及び記憶素子で構成され、それらがキャッシュデータ線対Iai/Ibiに接続されている。センスノード対Sai/Sbi上には、複数のダミーセル610i1〜610inが配置されている。各ダミーセル610i1〜610inは、キャッシュ用セル210i1〜210inと同一の寸法及び形状のスイッチ手段と記憶素子で構成され、それらのスイッチ手段の端子が電気的にセンスノード対Sai/Sbi上に接続されない構造となっている。例えば、各ダミーセル610i1〜610inにおけるスイッチ手段をMOSトランジスタで構成した場合、そのドレインを記憶素子に接続すると共に、ソース側上にはコンタクト孔を開孔せずに隣接するダミーセルのMOSトランジスタのソースとのみ接続する。このような構造にすることにより、キャッシュ用セル210i1〜210inの構造及びピッチとメモリセルアレイ10Lのメモリセル11の構造及びピッチを同一にできる。そのため、このような微細な構造を製造する際の製造条件の設定が容易となり、製造上の歩留りを向上できる。なお、本発明は上記実施例に限定されない。例えば、上記実施例ではDRAMについて説明したが、回路構成や素子の変更、あるいは電源の極性等を変更することにより、図示以外のDRAMの構成に変えたり、該DRAM以外の半導体記憶装置に適用する等、種々の変形が可能である。
11 メモリセル
20L,20R スイッチ手段
30i センスアンプ
40i センスノード等化回路
50 センスアンプ駆動ノード等化回路
60 遅延回路
70 キャッシュ
71i1〜71in,71ij キャッシュ用セル
801 〜80n ,80j TAG回路
100 検出回路
101,102 第1,第2の検出手段
103 ORゲート
200i カラムスイッチ回路
210i1〜210in,210ij キャッシュ用セル
220〜226 NMOS
227 スイッチ
300i ライトバッファ
301,302,456〜459 スイッチ
303 記憶素子
310 制御回路
320 コピーバック動作検出手段
321 切換手段
410 選択手段
420 中央制御回路
421 リフレッシュタイミング発生回路
430 ブロック制御手段
431 ゲート手段
432 フレッシュモード切換回路
451 コピーバック動作検出手段
610i1〜610in ダミーセル
Claims (8)
- 2つのビット線から構成されたビット線対と、各々が複数のアドレス情報のいずれかに基づいて駆動可能な複数の第1のワード線と、各々が前記ビット線対のビット線及び前記複数の第1のワード線のいずれかに接続された複数のメモリセルと、各々が第1の転送信号に応答して活性化する第1の転送ゲート回路を介して前記ビット線対のビット線のいずれかと電気的に接続される2つのセンスノードから構成されたセンスノード対に接続され、駆動状態において該センスノード対における電位差を増幅するセンスアンプとを有する半導体記憶装置において、
前記複数のアドレス情報の任意のものに基づいて駆動可能な第2のワード線と、
2つの信号伝達線から構成された信号伝達線対と、
前記信号伝達線対の信号伝達線及び前記第2のワード線に接続されたキャッシュ用メモリセルと、
第2の転送信号に応答して、前記センスノード対のセンスノードと前記信号伝達線対の信号伝達線とを電気的に接続する第2の転送ゲート回路と、
第1の制御信号に応答して、前記センスノード対の2つのセンスノード間を電気的に短絡する第1のイコライズ回路と、
データの転送に用いられる2つのデータ線からなるデータ線対と、
第3の転送信号に応答して、前記信号伝達線対に伝達されたデータに応じた信号を前記データ線対へ転送する第3の転送ゲート回路と、
各々が前記信号伝達線対の信号伝達線とゲート電極とが接続され、一方の電極に基準電圧が与えられた2つのMOSトランジスタから構成された増幅手段と、
前記センスノード対に接続され、保持信号に応答して、前記センスノード対に伝達されているデータを保持するバッファ回路と、
を有し、前記第3の転送ゲート回路は、前記第3の転送信号に応答して、前記増幅手段を構成する2つのMOSトランジスタの他方の電極と前記データ線対とを電気的に接続するものであることを特徴とする半導体記憶装置。 - 第2の制御信号に応答して、前記信号伝達線対の2つの信号伝達線間を電気的に短絡する第2のイコライズ回路を有することを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
- 前記メモリセルは、第1の容量素子と、ゲート電極が前記第1のワード線に接続され、一方の電極が前記ビット線対のビット線に接続され、他方の電極が容量素子に接続されたMOSトランジスタとで構成されており、前記キャッシュ用メモリセルは、第2の容量素子と、ゲート電極が前記第2のワード線に接続され、一方の電極が前記信号伝達線対の信号伝達線に接続され、他方の電極が第2の容量素子に接続されたMOSトランジスタとで構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。
- 前記半導体記憶装置は、リフレッシュサイクルを有するダイナミック・ランダム・アクセス・メモリであり、前記リフレッシュサイクルに伴って実行される、前記キャッシュ用メモリセルまたは前記キャッシュ用メモリセルに対してデータの書き戻しを行うコピーバック動作を検出する検出手段を有し、該検出手段の検出結果と、前記センスアンプを駆動させるための駆動信号とに従って、前記第1の転送信号が制御されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。
- 前記半導体記憶装置は、リフレッシュサイクルを有するダイナミック・ランダム・アクセス・メモリであり、前記リフレッシュサイクル時にリフレッシュ用アドレス情報に対応するデータが、前記キャッシュ用メモリセルに保持されているか否かを検出し、検出結果に応じたリフレッシュモードを指示するモード信号を出力するリフレッシュ制御回路を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体記憶装置。
- 前記リフレッシュ制御回路は、アドレス情報とリフレッシュ用アドレス情報とを選択的に出力する選択回路と、前記選択回路からの出力に応答して前記第2のワード線を駆動するよう制御する出力信号を発生するタグ回路と、第1のリフレッシュモードに用いられる1つ以上のタイミング信号からなる第1の信号群と、第2のリフレッシュモードに用いられる1つ以上のタイミング信号からなる第2の信号群と、前記タグ回路からの前記出力信号と前記モード信号とにより前記第1あるいは前記第2の信号群を選択的に出力する切換回路と、を有することを特徴とする請求項5記載の半導体記憶装置。
- 前記半導体記憶装置は、前記コピーバック動作時において、前記第1の転送信号及び前記第1のワード線の電圧を、前記第1の転送信号及び前記第1のワード線に対して該コピーバック動作時以外に設定される第1の電圧より高い第2の電圧にするものであって、前記検出手段の検出結果に応じて、前記第1の転送信号及び前記第1のワード線の電圧を選択的に前記第1あるいは前記第2の電圧にする電圧設定手段を有することを特徴とする請求項4記載の半導体記憶装置。
- 前記メモリセルと同様の構成を有し、前記センスノード対と電気的に非接続なダミーセルを設けたことを特徴とする請求項4記載の半導体記憶装置。
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