JP5774458B2 - Semiconductor memory and system - Google Patents

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本発明は、半導体メモリおよび半導体メモリが搭載されるシステムに関する。   The present invention relates to a semiconductor memory and a system in which the semiconductor memory is mounted.

メモリセルのアクセス時に、ビット線と同等のチャージアップ特性を有するダミービット線が所定の電圧にプリチャージされたことを検出し、ビット線のプリチャージ回路の動作を停止する半導体メモリが提案されている(例えば、特許文献1−2参照。)。   There has been proposed a semiconductor memory that detects that a dummy bit line having a charge-up characteristic equivalent to that of a bit line is precharged to a predetermined voltage when the memory cell is accessed, and stops the operation of the bit line precharge circuit. (For example, refer to Patent Document 1-2.)

メモリセルのアクセス時に、ダミーメモリセルからダミービット線に読み出されるデータに応じてセンスアンプ等の動作タイミングを決める半導体メモリが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。   There has been proposed a semiconductor memory that determines the operation timing of a sense amplifier or the like according to data read from a dummy memory cell to a dummy bit line when accessing the memory cell (see, for example, Patent Document 2).

電源電圧の投入時に内部ノードを迅速にプリチャージするために、充電速度の遅い充電手段と充電速度の速い充電手段を順に動作させる手法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。   In order to quickly precharge the internal node when the power supply voltage is turned on, a method has been proposed in which charging means having a low charging speed and charging means having a high charging speed are sequentially operated (see, for example, Patent Document 3).

特開平1−40437号公報JP-A-1-40437 特開2002−260384号公報JP 2002-260384 A 特開平10−255464号公報JP-A-10-255464

例えば、メモリセルのアクセスが許可される第2モードとメモリセルのアクセスが禁止される第1モードとを有する半導体メモリでは、消費電力を削減するために、第1モード中にビット線のプリチャージが停止される。この種の半導体メモリでは、アクセス効率を向上するために、第1モードから第2モードに復帰した後、最小限の時間でビット線をプリチャージする必要がある。   For example, in a semiconductor memory having a second mode in which memory cell access is permitted and a first mode in which memory cell access is prohibited, bit line precharging is performed during the first mode in order to reduce power consumption. Is stopped. In this type of semiconductor memory, it is necessary to precharge the bit line in a minimum time after returning from the first mode to the second mode in order to improve access efficiency.

本発明の目的は、ビット線のプリチャージが停止される第1モードから第2モードへの復帰時に、最小限の時間でビット線をプリチャージし、アクセス効率を向上することである。   An object of the present invention is to improve the access efficiency by precharging the bit line in a minimum time when returning from the first mode to the second mode where the precharging of the bit line is stopped.

本発明の一形態では、半導体メモリは、リアルメモリセルと、リアルメモリセルに接続され、リアルメモリセルのアクセスが禁止される第1モード中にフローティング状態になることで、第1電源線に供給される電源電圧と接地電圧との中間の電圧に設定されるリアルビット線と、第1モード中に第1電源線とリアルビット線との接続を解除し、リアルメモリセルのアクセスが許可される第2モード中に第1電源線をリアルビット線に接続する第1プリチャージ回路と、リアルビット線の負荷と同じ負荷を有するダミービット線と、第1モード中に第1電源線とダミービット線との接続を解除し、第2モード中に第1電源線をダミービット線に接続する第2プリチャージ回路と、第1モード中にダミービット線を接地電圧に設定するリセット回路と、第1モードから第2モードへの切り替わり時に、第2プリチャージ回路の動作により接地電圧から上昇するダミービット線の電圧が、中間の電圧を超えたときに、第2モードへの復帰を示す検出信号を活性化する検出回路とを備えている。   In one embodiment of the present invention, the semiconductor memory is supplied to the first power supply line by entering a floating state during the first mode in which the real memory cell and the real memory cell are connected and access to the real memory cell is prohibited. The real bit line set to an intermediate voltage between the power supply voltage and the ground voltage, and the connection between the first power supply line and the real bit line during the first mode are released, and access to the real memory cell is permitted. A first precharge circuit for connecting the first power supply line to the real bit line during the second mode; a dummy bit line having the same load as the load of the real bit line; and the first power supply line and the dummy bit during the first mode A second precharge circuit that disconnects the line and connects the first power supply line to the dummy bit line during the second mode, and a reset that sets the dummy bit line to the ground voltage during the first mode. And when the voltage of the dummy bit line rising from the ground voltage by the operation of the second precharge circuit exceeds the intermediate voltage at the time of switching from the first mode to the second mode, the mode is returned to the second mode. And a detection circuit for activating a detection signal indicating the above.

第1モードから第2モードへの復帰時に、最小限の時間でビット線をプリチャージでき、アクセス効率を向上できる。   When returning from the first mode to the second mode, the bit line can be precharged in a minimum time, and access efficiency can be improved.

一実施形態における半導体メモリの例を示している。1 illustrates an example of a semiconductor memory in one embodiment. 図1に示した半導体メモリの動作の例を示している。2 shows an example of the operation of the semiconductor memory shown in FIG. 別の実施形態における半導体メモリの例を示している。The example of the semiconductor memory in another embodiment is shown. 図3に示した半導体メモリの要部の例を示している。4 illustrates an example of a main part of the semiconductor memory illustrated in FIG. 3. 図4に示したインバータIV3の電気的特性の例を示している。5 shows an example of electrical characteristics of the inverter IV3 shown in FIG. 図3に示した半導体メモリの全体ブロックの例を示している。4 shows an example of an entire block of the semiconductor memory shown in FIG. 図3に示した半導体メモリの動作の例を示している。4 shows an example of the operation of the semiconductor memory shown in FIG. 図3に示した半導体メモリの動作の別の例を示している。4 shows another example of the operation of the semiconductor memory shown in FIG. 図3に示した半導体メモリの動作の別の例を示している。4 shows another example of the operation of the semiconductor memory shown in FIG. 半導体メモリの別の例を示している。3 shows another example of a semiconductor memory. 図10に示した半導体メモリの動作の例を示している。11 shows an example of the operation of the semiconductor memory shown in FIG. 図10に示した半導体メモリの動作の別の例を示している。11 shows another example of the operation of the semiconductor memory shown in FIG. 別の実施形態における半導体メモリの例を示している。The example of the semiconductor memory in another embodiment is shown. 図13に示した半導体メモリの要部の例を示している。14 shows an example of a main part of the semiconductor memory shown in FIG. 上述した半導体メモリが搭載されるシステムの例を示している。An example of a system in which the above-described semiconductor memory is mounted is shown.

以下、図面を用いて実施形態を説明する。信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。末尾に”X”が付いている信号は、負論理を示している。二重の四角印は、外部端子を示している。外部端子は、例えば、半導体マクロの端子、半導体チップ上のパッド、あるいは半導体チップが収納されるパッケージのリードである。外部端子を介して供給される信号には、端子名と同じ符号を使用する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The same reference numerals as the signal names are used for signal lines through which signals are transmitted. A signal with “X” at the end indicates negative logic. Double square marks indicate external terminals. The external terminal is, for example, a semiconductor macro terminal, a pad on a semiconductor chip, or a lead of a package in which the semiconductor chip is accommodated. For the signal supplied via the external terminal, the same symbol as the terminal name is used.

図1は、一実施形態における半導体メモリMEMの例を示している。例えば、メモリセルMCは、SRAM(Static Random Access Memory)のメモリセルである。半導体メモリMEMは、クロック信号に同期して動作してもよく、クロック信号に非同期で動作してもよい。半導体メモリMEMは、メモリセルMC、メモリセルMCに接続されたビット線BIT、ダミービット線DBIT、ダミービット線DBITに接続された負荷LD、プリチャージ回路PRE1、PRE2、リセット回路RSTおよび検出回路DETCを有している。メモリセルMCは、リアルメモリセルの一例である。ビット線BITは、リアルビット線の一例である。なお、ビット線BITに複数のメモリセルMCが接続されてもよい。   FIG. 1 shows an example of a semiconductor memory MEM in one embodiment. For example, the memory cell MC is an SRAM (Static Random Access Memory) memory cell. The semiconductor memory MEM may operate in synchronization with the clock signal or may operate asynchronously with the clock signal. The semiconductor memory MEM includes a memory cell MC, a bit line BIT connected to the memory cell MC, a dummy bit line DBIT, a load LD connected to the dummy bit line DBIT, precharge circuits PRE1 and PRE2, a reset circuit RST, and a detection circuit DETC. have. The memory cell MC is an example of a real memory cell. The bit line BIT is an example of a real bit line. A plurality of memory cells MC may be connected to the bit line BIT.

負荷LDは、ダミービット線DBITの負荷をビット線BITの負荷と同じにするために設けられる。例えば、負荷LDは、メモリセルMCと同じ構造のダミーメモリセルをダミービット線DBITに接続することで形成される。あるいは、負荷LDは、メモリセルMC内のトランスファトランジスタと同じサイズのトランジスタをダミービット線DBITに接続することで形成される。   The load LD is provided to make the load of the dummy bit line DBIT the same as the load of the bit line BIT. For example, the load LD is formed by connecting a dummy memory cell having the same structure as the memory cell MC to the dummy bit line DBIT. Alternatively, the load LD is formed by connecting a transistor having the same size as the transfer transistor in the memory cell MC to the dummy bit line DBIT.

プリチャージ回路PRE1は、電源線VDDとビット線BITとの間に配置されている。プリチャージ回路PRE1は、モード信号MDが第1モードを示すときに動作を停止し、電源線VDDとビット線BITとの接続を解除し、電源電圧VDDのビット線BITへの供給を停止する。プリチャージ回路PRE1は、モード端子で受けるモード信号MDが第2モードを示すときに電源線VDDをビット線BITに接続し、電源電圧VDDをビット線BITに供給する。   The precharge circuit PRE1 is arranged between the power supply line VDD and the bit line BIT. The precharge circuit PRE1 stops its operation when the mode signal MD indicates the first mode, releases the connection between the power supply line VDD and the bit line BIT, and stops the supply of the power supply voltage VDD to the bit line BIT. The precharge circuit PRE1 connects the power supply line VDD to the bit line BIT and supplies the power supply voltage VDD to the bit line BIT when the mode signal MD received at the mode terminal indicates the second mode.

ここで、第1モードおよび第2モードは、半導体メモリMEMの動作モードである。第1モードは、メモリセルMCのアクセスが禁止される動作モードであり、例えば、スリープモードや低電力モードである。第2モードは、メモリセルMCのアクセスが許可される動作モードであり、例えば、通常モードである。例えば、半導体メモリMEMは、モード信号MDがロウレベルのときに第1モードに遷移し、モード信号MDがハイレベルのときに第2モードに遷移する。   Here, the first mode and the second mode are operation modes of the semiconductor memory MEM. The first mode is an operation mode in which access to the memory cell MC is prohibited, for example, a sleep mode or a low power mode. The second mode is an operation mode in which access to the memory cell MC is permitted, for example, a normal mode. For example, the semiconductor memory MEM transitions to the first mode when the mode signal MD is at a low level, and transitions to the second mode when the mode signal MD is at a high level.

プリチャージ回路PRE2は、電源線VDDとダミービット線DBITとの間に配置されている。プリチャージ回路PRE2は、モード信号MDが第1モードを示すときに動作を停止し、電源線VDDとダミービット線DBITとの接続を解除し、電源電圧VDDのダミービット線DBITへの供給を停止する。プリチャージ回路PRE2は、モード信号MDが第2モードを示すときに電源線VDDをダミービット線DBITに接続し、電源電圧VDDをダミービット線DBITに供給する。   The precharge circuit PRE2 is arranged between the power supply line VDD and the dummy bit line DBIT. The precharge circuit PRE2 stops operating when the mode signal MD indicates the first mode, disconnects the power supply line VDD and the dummy bit line DBIT, and stops supplying the power supply voltage VDD to the dummy bit line DBIT. To do. The precharge circuit PRE2 connects the power supply line VDD to the dummy bit line DBIT and supplies the power supply voltage VDD to the dummy bit line DBIT when the mode signal MD indicates the second mode.

リセット回路RSTは、モード信号MDが第1モードを示すときにダミービット線DBITを接地線VSSに設定する。リセット回路RSTは、モード信号MDが第2モードを示すときにダミービット線DBITと接地線VSSとの接続を解除する。   The reset circuit RST sets the dummy bit line DBIT to the ground line VSS when the mode signal MD indicates the first mode. The reset circuit RST releases the connection between the dummy bit line DBIT and the ground line VSS when the mode signal MD indicates the second mode.

検出回路DETCは、第1モードから第2モードに切り替わり時のプリチャージ回路PRE2の動作により、接地電圧VSSに設定されているダミービット線DBITの電圧が電圧VDD/2まで上昇したときに、検出信号DETXを活性化する。例えば、検出回路DETCは、入力がダミービット線DBITに接続されたCMOSインバータを有している。電圧VDD/2は、電源電圧VDDと接地電圧VSSとの中間の電圧である。検出信号DETXの活性化は、第1モードから第2モードに切り替わった後、アクセス動作(リード動作およびライト動作)の実行が可能になったことを示す。検出信号DETXは、アクセス動作を制御する回路に供給される。なお、検出信号DETXは、アクセス動作が実行可能になったことを通知するために、半導体メモリMEMにアクセスするコントローラ(図15のCPU等)に出力されてもよい。   The detection circuit DETC detects when the voltage of the dummy bit line DBIT set to the ground voltage VSS rises to the voltage VDD / 2 by the operation of the precharge circuit PRE2 when switching from the first mode to the second mode. Activate the signal DETX. For example, the detection circuit DETC has a CMOS inverter whose input is connected to the dummy bit line DBIT. The voltage VDD / 2 is an intermediate voltage between the power supply voltage VDD and the ground voltage VSS. The activation of the detection signal DETX indicates that the access operation (read operation and write operation) can be performed after switching from the first mode to the second mode. The detection signal DETX is supplied to a circuit that controls the access operation. The detection signal DETX may be output to a controller (such as the CPU in FIG. 15) that accesses the semiconductor memory MEM in order to notify that the access operation can be executed.

図2は、図1に示した半導体メモリMEMの動作の例を示している。網掛けの枠は、プリチャージ回路PRE1、PRE2の各々が動作する期間を示している。第1モードは符号MD1で示し、第2モードは符号MD2で示す。なお、図2では、第2モードMD2中に実行されるリード動作およびライト動作は示していない。このため、第2モードMD2中、ビット線BITの電圧は、電源電圧VDDに維持される。   FIG. 2 shows an example of the operation of the semiconductor memory MEM shown in FIG. A shaded frame indicates a period in which each of the precharge circuits PRE1 and PRE2 operates. The first mode is indicated by reference sign MD1, and the second mode is indicated by reference sign MD2. In FIG. 2, the read operation and the write operation executed during the second mode MD2 are not shown. For this reason, the voltage of the bit line BIT is maintained at the power supply voltage VDD during the second mode MD2.

プリチャージ回路PRE1は、第2モードMD2中に動作し、ビット線BITを電源電圧VDDにプリチャージする(図2(a))。第2モードMD2は、ビット線BITの電圧が中間の電圧VDD/2から電源電圧VDDに復帰する復帰期間RETを含む。復帰期間RETは、モード信号MDがハイレベルに変化してから検出信号DETXがロウレベルに活性化されるまでの期間である。   The precharge circuit PRE1 operates during the second mode MD2, and precharges the bit line BIT to the power supply voltage VDD (FIG. 2 (a)). The second mode MD2 includes a return period RET in which the voltage of the bit line BIT returns from the intermediate voltage VDD / 2 to the power supply voltage VDD. The return period RET is a period from when the mode signal MD changes to high level to when the detection signal DETX is activated to low level.

プリチャージ回路PRE2は、ダミービット線DBITを電源電圧VDDにプリチャージするために、第2モードMD2中に動作する(図2(b))。検出回路DETCは、ダミービット線DBITのハイレベルの期間、検出信号DETXをロウレベルに設定する(図2(c))。   The precharge circuit PRE2 operates during the second mode MD2 in order to precharge the dummy bit line DBIT to the power supply voltage VDD (FIG. 2B). The detection circuit DETC sets the detection signal DETX to the low level during the high level period of the dummy bit line DBIT (FIG. 2 (c)).

半導体メモリMEMの状態が第2モードMD2から第1モードMD1に遷移すると、プリチャージ回路PRE1、PRE2は動作を停止する(図2(d、e))。プリチャージ回路PRE1の停止により、ビット線BITはフローティング状態になる。ビット線BIT上の電荷は、接地線VSS側のリークパスを介して徐々に減り、ビット線BITの電圧は徐々に低下する(図2(f))。但し、フローティング状態のビット線BITには、電源線VDD側のリークパスも存在するため、ビット線BITの電圧は、最終的に電源電圧VDDと接地電圧VSSとの中間の電圧VDD/2に設定される(図2(g))。   When the state of the semiconductor memory MEM transitions from the second mode MD2 to the first mode MD1, the precharge circuits PRE1 and PRE2 stop operating (FIG. 2 (d, e)). Due to the stop of the precharge circuit PRE1, the bit line BIT enters a floating state. The electric charge on the bit line BIT gradually decreases through the leak path on the ground line VSS side, and the voltage of the bit line BIT gradually decreases (FIG. 2 (f)). However, since there is a leak path on the power supply line VDD side in the floating bit line BIT, the voltage of the bit line BIT is finally set to a voltage VDD / 2 intermediate between the power supply voltage VDD and the ground voltage VSS. (FIG. 2 (g)).

プリチャージ回路PRE2の停止により、ダミービット線DBITはフローティング状態になり、リセット回路RSTにより接地電圧VSSに設定される(図2(h))。なお、リセット回路RSTは、ダミービット線DBITと接地線VSSとの間に配置される高抵抗により形成されてもよい。この場合、ダミービット線DBITの電圧の低下速度は、図2より遅くなる。検出回路DETCは、ダミービット線DBITのロウレベルへの変化に応答して、検出信号DETXをハイレベルに非活性化する(図2(i))。   Due to the stop of the precharge circuit PRE2, the dummy bit line DBIT becomes a floating state and is set to the ground voltage VSS by the reset circuit RST (FIG. 2 (h)). Note that the reset circuit RST may be formed by a high resistance disposed between the dummy bit line DBIT and the ground line VSS. In this case, the voltage decrease rate of the dummy bit line DBIT becomes slower than that in FIG. The detection circuit DETC deactivates the detection signal DETX to the high level in response to the change of the dummy bit line DBIT to the low level (FIG. 2 (i)).

次に、モード信号MDがロウレベルからハイレベルに変化すると、半導体メモリMEMの状態は、第1モードMD1から第2モードMD2に遷移する(図2(j))。第1モードMD1から第2モードへの切り替わり時の復帰期間RETにおいて、プリチャージ回路PRE1、PRE2は、ハイレベルのモード信号MDを受けて動作を開始する。   Next, when the mode signal MD changes from the low level to the high level, the state of the semiconductor memory MEM changes from the first mode MD1 to the second mode MD2 (FIG. 2 (j)). In the return period RET at the time of switching from the first mode MD1 to the second mode, the precharge circuits PRE1 and PRE2 start operating upon receiving the high-level mode signal MD.

ビット線BITは、プリチャージ回路PRE1の動作により中間の電圧VDD/2から電源電圧VDDまで上昇する(図2(k))。ダミービット線DBITは、プリチャージ回路PRE2の動作により接地電圧VSSから電源電圧VDDまで上昇する(図2(l))。ここで、ダミービット線DBITの負荷LDは、ビット線BITの負荷に等しく、プリチャージ回路PRE1、PRE2の駆動能力は互いに等しい。駆動能力は、ビット線BITまたはダミービット線DBITへの電源供給能力であり、ビット線BITまたはダミービット線DBITに流せる電源電流の大きさを示す。このため、ビット線BITとダミービット線DBITの電圧の上昇速度(波形の傾き)は、互いに等しくなる。   The bit line BIT rises from the intermediate voltage VDD / 2 to the power supply voltage VDD by the operation of the precharge circuit PRE1 (FIG. 2 (k)). The dummy bit line DBIT rises from the ground voltage VSS to the power supply voltage VDD by the operation of the precharge circuit PRE2 (FIG. 2 (l)). Here, the load LD of the dummy bit line DBIT is equal to the load of the bit line BIT, and the driving capabilities of the precharge circuits PRE1 and PRE2 are equal to each other. The drive capability is the power supply capability to the bit line BIT or the dummy bit line DBIT, and indicates the magnitude of the power supply current that can be supplied to the bit line BIT or the dummy bit line DBIT. For this reason, the voltage rising speed (waveform slope) of the bit line BIT and the dummy bit line DBIT are equal to each other.

したがって、ダミービット線DBITの電圧が接地電圧VSSから中間の電圧VDD/2まで上昇すると、ビット線BITの電圧は、中間の電圧VDD/2から電源電圧VDDまで上昇する。すなわち、ビット線BITより電圧が低いダミービット線DBITを用いて、ビット線BIT、BITXの電圧をモニターできる。この結果、CMOSインバータ等の簡易な検出回路DETCを用いて、ビット線BITが電源電圧VDDまでプリチャージしたことを検出できる。   Therefore, when the voltage of the dummy bit line DBIT rises from the ground voltage VSS to the intermediate voltage VDD / 2, the voltage of the bit line BIT rises from the intermediate voltage VDD / 2 to the power supply voltage VDD. That is, the voltage of the bit lines BIT and BITX can be monitored using the dummy bit line DBIT whose voltage is lower than that of the bit line BIT. As a result, it is possible to detect that the bit line BIT has been precharged to the power supply voltage VDD using a simple detection circuit DETC such as a CMOS inverter.

検出回路DETCは、ダミービット線DBITの電圧が中間の電圧VDD/2まで上昇したときに検出信号DETXをロウレベルに活性化する(図2(m))。検出信号DETXが活性化される時点で、ビット線BITの電圧は、プリチャージ回路PRE1の動作により電源電圧VDDまで上昇している。このため、半導体メモリMEMは、検出信号DETXが活性化された後、直ちにアクセス動作を開始できる。換言すれば、半導体メモリMEMは、ビット線BITの電圧が電源電圧VDDに上昇後、最小の時間でアクセス動作を開始できる。   The detection circuit DETC activates the detection signal DETX to low level when the voltage of the dummy bit line DBIT rises to the intermediate voltage VDD / 2 (FIG. 2 (m)). At the time when the detection signal DETX is activated, the voltage of the bit line BIT has increased to the power supply voltage VDD by the operation of the precharge circuit PRE1. For this reason, the semiconductor memory MEM can start an access operation immediately after the detection signal DETX is activated. In other words, the semiconductor memory MEM can start an access operation in a minimum time after the voltage of the bit line BIT rises to the power supply voltage VDD.

例えば、半導体メモリMEMの製造条件の変動により、トランジスタ等の閾値電圧が変動する場合、プリチャージ回路PRE1、PRE2の電気的特性は同じ傾向で変化する。このため、ビット線BITおよびダミービット線DBITの電圧の上昇速度は、製造条件が変動してもずれない。製造条件の変動により、ビット線BITおよびダミービット線DBITの配線幅や膜厚が変動した場合にも、ビット線BITおよびダミービット線DBITの電圧の上昇速度はずれない。さらに、電源電圧VDDの変動または動作温度の変動が発生する場合にも、プリチャージ回路PRE1、PRE2の電気的特性は同じ傾向で変化するため、ビット線BITおよびダミービット線DBITの電圧の上昇速度はずれない。この結果、製造条件の変動等により、ビット線BITのプリチャージが完了するまでの復帰期間RETが変化しても、この変化に合わせて、常に最小の時間でアクセス動作を開始できる。   For example, when the threshold voltage of a transistor or the like varies due to variations in manufacturing conditions of the semiconductor memory MEM, the electrical characteristics of the precharge circuits PRE1 and PRE2 change with the same tendency. For this reason, the rising speed of the voltage of the bit line BIT and the dummy bit line DBIT does not deviate even when the manufacturing conditions fluctuate. Even when the wiring width and film thickness of the bit line BIT and the dummy bit line DBIT change due to the change in the manufacturing conditions, the voltage rise rate of the bit line BIT and the dummy bit line DBIT does not deviate. Furthermore, when the power supply voltage VDD varies or the operating temperature varies, the electrical characteristics of the precharge circuits PRE1 and PRE2 change with the same tendency. Therefore, the rising speed of the voltages of the bit line BIT and the dummy bit line DBIT It will not come off. As a result, even if the return period RET until the precharge of the bit line BIT is changed due to a change in manufacturing conditions or the like, the access operation can always be started in a minimum time according to this change.

以上、この実施形態では、第1モードMD1から第2モードMD2に復帰してからメモリセルMCのアクセスが可能になるまでの時間を最小限にでき、半導体メモリMEMのアクセス効率を向上できる。   As described above, in this embodiment, the time from the return from the first mode MD1 to the second mode MD2 until the memory cell MC can be accessed can be minimized, and the access efficiency of the semiconductor memory MEM can be improved.

図3は、別の実施形態における半導体メモリMEMの例を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。例えば、半導体メモリMEMは、SRAMである。半導体メモリMEMは、クロック信号に同期して動作してもよく、クロック信号に非同期で動作してもよい。   FIG. 3 shows an example of a semiconductor memory MEM in another embodiment. The same elements as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. For example, the semiconductor memory MEM is an SRAM. The semiconductor memory MEM may operate in synchronization with the clock signal or may operate asynchronously with the clock signal.

半導体メモリMEMは、複数のメモリブロックBLK(BLK1−BLK4)、メモリブロックBLK1−BLK4にそれぞれ対応するバッファ回路PBUF、ダミー回路DMY、インバータIV1、IV2、IV3およびpMOSトランジスタP1、P3を有している。例えば、各メモリブロックBLK1−BLK4は、16ビットのデータ端子I/O(I/O1−I/O16)で受けるデータを記憶する領域を有している。なお、メモリブロックBLKの数およびデータ端子I/Oの数は、図3に示した数に限定されない。   The semiconductor memory MEM includes a plurality of memory blocks BLK (BLK1 to BLK4), a buffer circuit PBUF corresponding to each of the memory blocks BLK1 to BLK4, a dummy circuit DMY, inverters IV1, IV2, and IV3 and pMOS transistors P1 and P3. . For example, each of the memory blocks BLK1 to BLK4 has an area for storing data received at a 16-bit data terminal I / O (I / O1-I / O16). The number of memory blocks BLK and the number of data terminals I / O are not limited to the numbers shown in FIG.

リード動作およびライト動作では、メモリブロックBLK1−BLK4の1つが、半導体メモリMEMの外部から供給されるブロックアドレスに応じて選択される。リード動作およびライト動作は、スリープ端子で受けるスリープ信号SLPXがハイレベルに非活性化される通常モード中に実行される。スリープ信号は、半導体メモリMEMを通常モードまたはスリープモードに設定するためのモード信号の一例である。メモリブロックBLK1−BLK4は、ブロックアドレスの割り当てが異なることを除き互いに同じ回路である。このため、以下では、メモリブロックBLK1について説明する。   In the read operation and the write operation, one of the memory blocks BLK1 to BLK4 is selected according to a block address supplied from the outside of the semiconductor memory MEM. The read operation and the write operation are executed during the normal mode in which the sleep signal SLPX received at the sleep terminal is deactivated to a high level. The sleep signal is an example of a mode signal for setting the semiconductor memory MEM to the normal mode or the sleep mode. The memory blocks BLK1 to BLK4 are the same circuits as each other except that the block addresses are assigned differently. Therefore, hereinafter, the memory block BLK1 will be described.

メモリブロックBLK1は、マトリックス状に配置された複数のメモリセルMC、図3の縦方向に並ぶメモリセルMCの列(以下、メモリセル列とも称する)に接続されるプリチャージ回路PRE、カラムスイッチCSW、センスアンプSAを有している。メモリセル列、プリチャージ回路PREおよびカラムスイッチCSWは、相補のビット線対BIT、BITXにより互いに接続されている。この例では、4つのメモリセル列毎にデータ端子I/O1−I/O16の1つが割り当てられる。メモリセルMCの例は、図4に示す。ビット線BIT、BITXは、リアルビット線の一例である。   The memory block BLK1 includes a plurality of memory cells MC arranged in a matrix, a precharge circuit PRE connected to a column of memory cells MC arranged in the vertical direction in FIG. 3 (hereinafter also referred to as a memory cell column), a column switch CSW. And a sense amplifier SA. The memory cell column, the precharge circuit PRE, and the column switch CSW are connected to each other by a complementary bit line pair BIT, BITX. In this example, one of data terminals I / O1-I / O16 is assigned to every four memory cell columns. An example of the memory cell MC is shown in FIG. Bit lines BIT and BITX are examples of real bit lines.

各データ端子I/O1−I/O16に対応する4つのメモリセル列および4つのカラムスイッチCSWは、カラム選択信号COLX(COL1X−COL4X)に応じて選択される。センスアンプSAは、リード動作時に動作し、カラム選択信号COLXに応じて選択されるカラムスイッチCSWに接続されたビット線対BIT、BITXの電圧差を増幅し、リードデータI/O1−I/O16を生成する。なお、センスアンプSAは、ビット線対BIT、BITXの一方の電圧を用いて、リードデータを生成してもよい。   Four memory cell columns and four column switches CSW corresponding to each data terminal I / O1-I / O16 are selected according to a column selection signal COLX (COL1X-COL4X). The sense amplifier SA operates during a read operation, amplifies the voltage difference between the bit line pair BIT, BITX connected to the column switch CSW selected according to the column selection signal COLX, and reads data I / O1-I / O16. Is generated. Note that the sense amplifier SA may generate read data by using one voltage of the bit line pair BIT, BITX.

4つのバッファ回路PBUFは、互いに同じ回路であるため、メモリブロックBLK1に対応するバッファ回路PBUFについて説明する。なお、図3では、同じ符号のカラム選択信号COL1X−COL4Xが4つのバッファ回路PBUFに供給されているが、実際には、カラム選択信号COL1X−COL4Xは、メモリブロックBLK1−BLK4を識別するためのブロックアドレスの論理を含んでいる。このため、4つのバッファ回路PBUFに供給されるカラム選択信号COL1X−COL4Xは、互いに異なる。   Since the four buffer circuits PBUF are the same circuit, the buffer circuit PBUF corresponding to the memory block BLK1 will be described. In FIG. 3, the column selection signals COL1X-COL4X having the same sign are supplied to the four buffer circuits PBUF. Actually, the column selection signals COL1X-COL4X are used to identify the memory blocks BLK1-BLK4. Contains block address logic. Therefore, the column selection signals COL1X-COL4X supplied to the four buffer circuits PBUF are different from each other.

バッファ回路PBUFは、カラム選択信号COLX(COL1X−COL4X)をそれぞれ受ける4つのナンドゲートを有している。各ナンドゲートは、ロウレベルのスリープ信号SLPXまたはロウレベルのカラム選択信号COLXを受けたときに、対応するプリチャージ信号PREX(PRE1X−PRE4X)をハイレベルに非活性化する。プリチャージ信号PREXの非活性化により、対応するビット線対BIT、BITXのプリチャージ動作が停止される。リード動作またはライト動作では、カラム選択信号COL1Xの1つが活性化され、対応するプリチャージ信号PREXが非活性化され、フローティング状態になったビット線対BIT、BITXにリードデータまたはライトデータが伝達される。なお、メモリセル列の数およびカラム選択信号COLXの数は、図3に示した数に限定されない。バッファ回路PBUFは、メモリブロックBLK1−BLK4内にそれぞれ形成されてもよい。   The buffer circuit PBUF has four NAND gates each receiving a column selection signal COLX (COL1X-COL4X). Each NAND gate deactivates the corresponding precharge signal PREX (PRE1X-PRE4X) to a high level when receiving the low level sleep signal SLPX or the low level column selection signal COLX. By deactivation of the precharge signal PREX, the precharge operation of the corresponding bit line pair BIT, BITX is stopped. In the read operation or the write operation, one of the column selection signals COL1X is activated, the corresponding precharge signal PREX is deactivated, and read data or write data is transmitted to the bit line pair BIT and BITX that are in a floating state. The Note that the number of memory cell columns and the number of column selection signals COLX are not limited to the numbers shown in FIG. The buffer circuits PBUF may be formed in the memory blocks BLK1 to BLK4, respectively.

ダミー回路DMYは、ダミービット線DBITに接続された複数のダミーメモリセルDMCを有している。ダミービット線DBITの長さは、ビット線BITの長さと同じであり、ダミービット線DBITの構造(配線幅、膜厚、材質、配線層等)は、ビット線BITの構造と同じである。例えば、ダミーメモリセルDMCの構造(トランジスタの大きさ、閾値電圧、膜厚、材質、配線層等)は、メモリセルMCの構造と同じであり、ダミーメモリセルDMCの電気的特性は、メモリセルMCの電気的特性に等しい。ダミーメモリセルDMCの数は、1つのメモリセル列に配置されるメモリセルMCの数と同じである。これにより、ダミービット線DBITの負荷を、ビット線BITの負荷と同じにできる。ダミービット線DBITは、一端側がインバータIV2の出力に接続され、他端側がインバータIV3の入力に接続される。   The dummy circuit DMY has a plurality of dummy memory cells DMC connected to the dummy bit line DBIT. The length of the dummy bit line DBIT is the same as the length of the bit line BIT, and the structure (wiring width, film thickness, material, wiring layer, etc.) of the dummy bit line DBIT is the same as the structure of the bit line BIT. For example, the structure (transistor size, threshold voltage, film thickness, material, wiring layer, etc.) of the dummy memory cell DMC is the same as that of the memory cell MC, and the electrical characteristics of the dummy memory cell DMC are as follows. It is equal to the electrical characteristics of MC. The number of dummy memory cells DMC is the same as the number of memory cells MC arranged in one memory cell column. Thereby, the load of the dummy bit line DBIT can be made the same as the load of the bit line BIT. The dummy bit line DBIT has one end connected to the output of the inverter IV2 and the other end connected to the input of the inverter IV3.

例えば、ダミー回路DMYは、メモリブロックBLK1−BLK4とともにメモリセルアレイ内に形成される。この例では、ダミーメモリセルDMCは、メモリブロックBLK4の右端に位置するメモリセル列の外側に配置されるダミーメモリセル列を用いて形成される。同様に、ダミービット線DBITは、ダミーメモリセル列に接続されるダミービット線である。ダミーメモリセル列は、メモリセルMCの配線や拡散層の形状を均一にするために、メモリセルアレイの周囲に形成される。ダミーメモリセル列を利用してダミーメモリセルDMCを形成することで、半導体メモリMEMの面積が増加することを防止できる。   For example, the dummy circuit DMY is formed in the memory cell array together with the memory blocks BLK1 to BLK4. In this example, the dummy memory cell DMC is formed using a dummy memory cell column arranged outside the memory cell column located at the right end of the memory block BLK4. Similarly, the dummy bit line DBIT is a dummy bit line connected to the dummy memory cell column. The dummy memory cell columns are formed around the memory cell array in order to make the wiring of the memory cells MC and the shape of the diffusion layer uniform. By forming the dummy memory cell DMC using the dummy memory cell column, it is possible to prevent the area of the semiconductor memory MEM from increasing.

メモリセルMCおよびダミーメモリセルDMCの例は、図4に示す。なお、ダミーメモリセルDMCの代わりに、メモリセルMC内の転送トランジスタと同じサイズのトランジスタを形成し、ダミービット線DBITに接続してもよい。   Examples of the memory cell MC and the dummy memory cell DMC are shown in FIG. Instead of the dummy memory cell DMC, a transistor having the same size as the transfer transistor in the memory cell MC may be formed and connected to the dummy bit line DBIT.

インバータIV1は、スリープ信号SLPXの論理を反転してpMOSトランジスタP1のゲートおよびインバータIV2の入力に出力する。pMOSトランジスタP1は、通常モード中(スリープ信号SLPX=ハイレベル)にオンして電源線VDDを電源線VDD2に接続し、スリープモード中(スリープ信号SLPX=ロウレベル)にオフして電源線VDD2と電源線VDDの接続を解除する。スリープモードは、メモリセルMCのアクセスが禁止される第1モードの一例である。通常モードは、メモリセルMCのアクセスが許可され、リード動作およびライト動作が実行される第2モードの一例である。スリープモードでは、ビット線BIT、BITXのプリチャージ動作が禁止され、ビット線BIT、BITXはフローティング状態になる。これにより、スリープモードは、ビット線BIT、BITXがプリチャージされた状態でリード動作およびライト動作が実行されないスタンバイ状態に比べて、半導体メモリMEMの消費電力を削減できる。   Inverter IV1 inverts the logic of sleep signal SLPX and outputs it to the gate of pMOS transistor P1 and the input of inverter IV2. The pMOS transistor P1 turns on during the normal mode (sleep signal SLPX = high level) to connect the power supply line VDD to the power supply line VDD2, and turns off during the sleep mode (sleep signal SLPX = low level) to turn off the power supply line VDD2 and the power supply. Disconnect line VDD. The sleep mode is an example of a first mode in which access to the memory cell MC is prohibited. The normal mode is an example of a second mode in which access to the memory cell MC is permitted and a read operation and a write operation are performed. In the sleep mode, the precharge operation of the bit lines BIT and BITX is prohibited, and the bit lines BIT and BITX are in a floating state. Thereby, in the sleep mode, the power consumption of the semiconductor memory MEM can be reduced as compared with the standby state in which the read operation and the write operation are not performed in the state where the bit lines BIT and BITX are precharged.

インバータIV2は、pMOSトランジスタP2およびnMOSトランジスタN2を有している。インバータIV2は、通常モード中にnMOSトランジスタN2をオンし、ダミービット線DBITを接地線VSSに接続する。インバータIV2は、スリープモード中に、pMOSトランジスタP2をオンし、ダミービット線DBITを電源線VDDに接続する。インバータIV2のnMOSトランジスタN2は、スリープモード中にダミービット線DBITを接地電圧VSSに設定するリセット回路の一例である。なお、リセット回路は、nMOSトランジスタN2の代わりに、ダミービット線DBITと接地線VSSとの間に配置される高抵抗により形成されてもよい。   The inverter IV2 has a pMOS transistor P2 and an nMOS transistor N2. The inverter IV2 turns on the nMOS transistor N2 during the normal mode, and connects the dummy bit line DBIT to the ground line VSS. The inverter IV2 turns on the pMOS transistor P2 and connects the dummy bit line DBIT to the power supply line VDD during the sleep mode. The nMOS transistor N2 of the inverter IV2 is an example of a reset circuit that sets the dummy bit line DBIT to the ground voltage VSS during the sleep mode. The reset circuit may be formed by a high resistance arranged between the dummy bit line DBIT and the ground line VSS instead of the nMOS transistor N2.

インバータIV3は、ダミービット線DBITの他端側の電圧を受け、スリープ解除信号SLPOUTXを出力する。スリープ解除信号SLPOUTXは、ダミービット線DBITの電圧が高いときにロウレベルに設定され、ダミービット線DBITの電圧が低いときにハイレベルに設定される。   Inverter IV3 receives the voltage on the other end side of dummy bit line DBIT, and outputs a sleep cancel signal SLPOUTX. The sleep release signal SLPOUTX is set to a low level when the voltage of the dummy bit line DBIT is high, and is set to a high level when the voltage of the dummy bit line DBIT is low.

pMOSトランジスタP3は、スリープ解除信号SLPOUTXがロウレベルに活性化されているときにオンし、電源線VDDを電源線VDD2に接続する。pMOSトランジスタP3は、スリープ解除信号SLPOUTXがハイレベルに非活性化されているときにオフし、電源線VDDと電源線VDD2の接続を解除する。   The pMOS transistor P3 is turned on when the sleep cancel signal SLPOUTX is activated to the low level, and connects the power supply line VDD to the power supply line VDD2. The pMOS transistor P3 is turned off when the sleep cancel signal SLPOUTX is inactivated to a high level, and disconnects the power supply line VDD and the power supply line VDD2.

この例では、pMOSトランジスタP2の駆動能力は、pMOSトランジスタP1の駆動能力より低い。pMOSトランジスタP1、P2の駆動能力は、pMOSトランジスタP2により充電されるダミービット線DBITの充電速度が、pMOSトランジスタP1により充電されるメモリブロックBLK1−BLK4の各ビット線BIT、BITXの充電速度と等しくなるように設計されている。   In this example, the driving capability of the pMOS transistor P2 is lower than the driving capability of the pMOS transistor P1. The driving capability of the pMOS transistors P1 and P2 is such that the charging speed of the dummy bit line DBIT charged by the pMOS transistor P2 is equal to the charging speed of the bit lines BIT and BITX of the memory blocks BLK1 to BLK4 charged by the pMOS transistor P1. Designed to be

pMOSトランジスタP1の駆動能力は、pMOSトランジスタP3の駆動能力より低い。スリープモードから通常モードへの復帰時に、フローティング状態のビット線BIT、BITXは、駆動能力が相対的に低いpMOSトランジスタP1を用いてプリチャージされる。このため、全てのメモリブロックBLK1−BLK4が同時にプリチャージされる場合にも、電源電流が急激に増えることを防止でき、電源ノイズの発生を防止できる。   The driving capability of the pMOS transistor P1 is lower than the driving capability of the pMOS transistor P3. When returning from the sleep mode to the normal mode, the bit lines BIT and BITX in the floating state are precharged using the pMOS transistor P1 having a relatively low driving capability. For this reason, even when all the memory blocks BLK1 to BLK4 are precharged at the same time, it is possible to prevent the power supply current from increasing rapidly and to prevent the generation of power supply noise.

pMOSトランジスタP1、P2の駆動能力は、ゲート幅Wとチャネル長Lの比W/Lを大きくすることで大きくなり、比W/Lを小さくすることで小さくなる。なお、駆動能力が高いpMOSトランジスタP3は、通常モード中に実行されるアクセス動作後のビット線対BIT、BITXのプリチャージ動作のために使用される。駆動能力が高いpMOSトランジスタP3は、複数のトランジスタを並列に接続することにより形成されてもよい。この際、メモリブロックBLK1−BLK4毎にpMOSトランジスタP3を配置してもよく、所定数のメモリセル例毎にpMOSトランジスタP3を配置してもよい。同様に、pMOSトランジスタP2も、複数のトランジスタを並列に接続することにより形成されてもよい。   The driving capability of the pMOS transistors P1 and P2 is increased by increasing the ratio W / L of the gate width W to the channel length L, and is decreased by decreasing the ratio W / L. The pMOS transistor P3 having a high driving capability is used for the precharge operation of the bit line pair BIT and BITX after the access operation executed during the normal mode. The pMOS transistor P3 having high driving capability may be formed by connecting a plurality of transistors in parallel. At this time, the pMOS transistor P3 may be arranged for each of the memory blocks BLK1 to BLK4, or the pMOS transistor P3 may be arranged for each predetermined number of memory cell examples. Similarly, the pMOS transistor P2 may be formed by connecting a plurality of transistors in parallel.

図4は、図3に示した半導体メモリMEMの要部の例を示している。図4では、図3のメモリブロックBLK4の右端に配置されるプリチャージ回路PRE、メモリセルMCおよびビット線対BIT、BITXを示している。プリチャージ回路PREは、電源線VDD2をビット線BIT、BITXにそれぞれ接続するpMOSトランジスタP4、P5と、ビット線対BIT、BITXを互いに接続するpMOSトランジスタP6とを有している。   FIG. 4 shows an example of a main part of the semiconductor memory MEM shown in FIG. 4 shows a precharge circuit PRE, a memory cell MC, and a bit line pair BIT, BITX arranged at the right end of the memory block BLK4 of FIG. The precharge circuit PRE includes pMOS transistors P4 and P5 that connect the power supply line VDD2 to the bit lines BIT and BITX, respectively, and a pMOS transistor P6 that connects the bit line pair BIT and BITX to each other.

pMOSトランジスタP4、P5、P6は、ゲートでロウレベルのプリチャージ信号PRE4Xを受けているときにオンし、ビット線対BIT、BITXに電源電圧VDD2を供給する。pMOSトランジスタP4、P5、P6は、ゲートでハイレベルのプリチャージ信号PRE4Xを受けているときにオフする。すなわち、プリチャージ回路PREは、スリープモード中(SLPX=ロウレベル)および通常モード中にメモリセル列が選択されているとき(COL4X=ロウレベル)にオフし、通常モード中にメモリセル列が選択されていないとき(COL4X=ハイレベル)にオンする。   The pMOS transistors P4, P5, and P6 are turned on when the gate receives the low-level precharge signal PRE4X, and supplies the power supply voltage VDD2 to the bit line pair BIT and BITX. The pMOS transistors P4, P5, and P6 are turned off when the gate receives the high-level precharge signal PRE4X. That is, the precharge circuit PRE is turned off during the sleep mode (SLPX = low level) and when the memory cell column is selected during the normal mode (COL4X = low level), and the memory cell column is selected during the normal mode. Turns on when not present (COL4X = high level).

メモリセルMCは、一般的なSRAMのメモリセルであり、負荷トランジスタL1、L2、駆動トランジスタD1、D2および転送トランジスタT1、T2を有している。負荷トランジスタL1、L2および駆動トランジスタD1、D2によりラッチが形成される。ラッチの一対の入出力ノードは、転送トランジスタT1、T2を介しては、ビット線BIT、BITXにそれぞれ接続される。   The memory cell MC is a general SRAM memory cell, and includes load transistors L1 and L2, drive transistors D1 and D2, and transfer transistors T1 and T2. The load transistors L1 and L2 and the drive transistors D1 and D2 form a latch. A pair of input / output nodes of the latch are connected to the bit lines BIT and BITX via the transfer transistors T1 and T2, respectively.

この例では、各メモリセル列は、512本のワード線WL(WL1−WL512)に接続される512個のメモリセルMCを有している。なお、ワード線WLの数は、512本に限定されない。半導体メモリMEMがマクロとして形成される場合、ワード線WLの数は、半導体メモリMEMを使用するユーザ仕様により異なる。ワード線WLの数が多くなると、ビット線BIT、BITXに接続されるメモリセルMCの数が増え、ビット線BIT、BITXは長くなり、各ビット線BIT、BITXの負荷(負荷容量や配線抵抗)は大きくなる。   In this example, each memory cell column has 512 memory cells MC connected to 512 word lines WL (WL1 to WL512). Note that the number of word lines WL is not limited to 512. When the semiconductor memory MEM is formed as a macro, the number of word lines WL varies depending on user specifications using the semiconductor memory MEM. As the number of word lines WL increases, the number of memory cells MC connected to the bit lines BIT and BITX increases, the bit lines BIT and BITX become longer, and the load (load capacitance and wiring resistance) of each bit line BIT and BITX. Becomes bigger.

ダミーメモリセルDMCは、転送トランジスタT1、T2のゲートがワード線WLではなく接地線VSSに接続されていること、転送トランジスタT1、T2がダミービット線DBIT、DBITXに接続されていることを除き、メモリセルMCと同じである。換言すれば、ダミーメモリセルDMCは、配線パターンを除いて、メモリセルMCと同じレイアウトデータを用いて形成される。また、ダミーメモリセルDMCは、メモリセルMCに隣接してレイアウトされているため、ダミーメモリセルDMCの電気的特性は、メモリセルMCの電気的特性と同じである。ダミーメモリセルDMCの数は、メモリセルMCの数と同じ512個である。これにより、ダミービット線DBITの負荷は、各ビット線BIT、BITXの負荷と同じになる。   In the dummy memory cell DMC, except that the gates of the transfer transistors T1 and T2 are connected to the ground line VSS instead of the word line WL, and the transfer transistors T1 and T2 are connected to the dummy bit lines DBIT and DBITX. The same as the memory cell MC. In other words, the dummy memory cell DMC is formed using the same layout data as the memory cell MC except for the wiring pattern. Since the dummy memory cell DMC is laid out adjacent to the memory cell MC, the electrical characteristics of the dummy memory cell DMC are the same as the electrical characteristics of the memory cell MC. The number of dummy memory cells DMC is 512, which is the same as the number of memory cells MC. As a result, the load on the dummy bit line DBIT becomes the same as the load on each bit line BIT, BITX.

図4において、pMOSトランジスタP1は第1トランジスタの一例である。pMOSトランジスタP3は第2トランジスタの一例である。各pMOSトランジスタP4、P5は、第3トランジスタの一例である。pMOSトランジスタP1、P4およびpMOSトランジスタP1、P5は、第1プリチャージ回路の一例である。pMOSトランジスタP2は、第2プリチャージ回路の一例である。pMOSトランジスタP3、P4またはpMOSトランジスタP3、P5は、第3プリチャージ回路の一例である。すなわち、pMOSトランジスタP4、P5は、第1プリチャージ回路および第3プリチャージ回路に共通の素子である。   In FIG. 4, a pMOS transistor P1 is an example of a first transistor. The pMOS transistor P3 is an example of a second transistor. Each of the pMOS transistors P4 and P5 is an example of a third transistor. The pMOS transistors P1, P4 and the pMOS transistors P1, P5 are an example of a first precharge circuit. The pMOS transistor P2 is an example of a second precharge circuit. The pMOS transistors P3 and P4 or the pMOS transistors P3 and P5 are an example of a third precharge circuit. That is, the pMOS transistors P4 and P5 are elements common to the first precharge circuit and the third precharge circuit.

図5は、図4に示したインバータIV3の電気的特性の例を示している。例えば、インバータIV3は、pMOSトランジスタおよびnMOSトランジスタを有するCMOSインバータである。インバータIV3は、入力電圧VINが電源電圧VDDと接地電圧VSSとの中間の電圧VDD/2を超えたときに出力電圧VOUTをハイレベルからロウレベルに変化する。インバータIV3は、入力電圧VINが中間の電圧VDD/2より低くなったときに出力電圧VOUTをロウレベルからハイレベルに変化する。なお、インバータIV3を含む複数のインバータを直列に接続して検出回路が形成される場合、インバータIV3は、初段に配置され、ダミービット線DBITの他端側に接続される。   FIG. 5 shows an example of electrical characteristics of the inverter IV3 shown in FIG. For example, the inverter IV3 is a CMOS inverter having a pMOS transistor and an nMOS transistor. The inverter IV3 changes the output voltage VOUT from the high level to the low level when the input voltage VIN exceeds the intermediate voltage VDD / 2 between the power supply voltage VDD and the ground voltage VSS. The inverter IV3 changes the output voltage VOUT from the low level to the high level when the input voltage VIN becomes lower than the intermediate voltage VDD / 2. When a detection circuit is formed by connecting a plurality of inverters including the inverter IV3 in series, the inverter IV3 is arranged in the first stage and connected to the other end side of the dummy bit line DBIT.

図6は、図3に示した半導体メモリMEMの全体ブロックの例を示している。半導体メモリMEMは、メモリブロックBLK1−BLK4、ダミー回路DMY、ワードデコーダWDEC、カラムデコーダCDECおよび制御回路CNT1−CNT4を有している。メモリブロックBLK1−BLK4は、メモリセルアレイMCA、プリチャージ部PREU、カラムスイッチ部CSWU、センスアンプ部SAUを有している。メモリセルアレイMCAは、マトリックス状に配置されたメモリセルMCを含む。プリチャージ部PREUは、図3に示したプリチャージ回路PREおよびバッファ回路PBUFを含む。カラムスイッチ部CSWUは、図3に示したカラムスイッチCSWを含む。センスアンプ部SAUは、図3に示したセンスアンプSAを含む。   FIG. 6 shows an example of the entire block of the semiconductor memory MEM shown in FIG. The semiconductor memory MEM has memory blocks BLK1-BLK4, a dummy circuit DMY, a word decoder WDEC, a column decoder CDEC, and control circuits CNT1-CNT4. The memory blocks BLK1 to BLK4 have a memory cell array MCA, a precharge unit PREU, a column switch unit CSWU, and a sense amplifier unit SAU. Memory cell array MCA includes memory cells MC arranged in a matrix. The precharge unit PREU includes the precharge circuit PRE and the buffer circuit PBUF shown in FIG. The column switch unit CSWU includes the column switch CSW shown in FIG. The sense amplifier unit SAU includes the sense amplifier SA shown in FIG.

ワードデコーダWDECは、リード動作およびライト動作において、アドレス端子で受けるアドレス信号に応じて図4に示したワード線WLの1つを選択し、選択したワード線WLをハイレベルに設定する。カラムデコーダCDECは、リード動作およびライト動作において、アクセスするメモリセルMCを選択するために、アドレス端子で受けるアドレス信号に応じて図3に示したカラム選択信号COLXの1つを活性化する。   In the read operation and the write operation, the word decoder WDEC selects one of the word lines WL shown in FIG. 4 according to the address signal received at the address terminal, and sets the selected word line WL to the high level. In the read operation and the write operation, the column decoder CDEC activates one of the column selection signals COLX shown in FIG. 3 according to the address signal received at the address terminal in order to select the memory cell MC to be accessed.

例えば、制御回路CNT1は、スリープ信号SLPXを受けるバッファを有している。例えば、制御回路CNT2は、コマンド端子で受けるコマンド信号CMDをデコードするコマンドデコーダを有しており、リード動作またはライト動作を実行するためのタイミング信号を生成する。例えば、制御回路CNT3は、図3に示したインバータIV1、IV2およびpMOSトランジスタP1、P3を有している。例えば、制御回路CNT4は、図3に示したインバータIV3およびデータ信号をデータ端子I/Oに対して出力または入力するデータ入出力回路を有している。なお、データ端子は、出力用と入力用に分けて形成してもよい。   For example, the control circuit CNT1 has a buffer that receives the sleep signal SLPX. For example, the control circuit CNT2 has a command decoder that decodes the command signal CMD received at the command terminal, and generates a timing signal for executing a read operation or a write operation. For example, the control circuit CNT3 includes inverters IV1 and IV2 and pMOS transistors P1 and P3 shown in FIG. For example, the control circuit CNT4 includes the inverter IV3 shown in FIG. 3 and a data input / output circuit that outputs or inputs a data signal to the data terminal I / O. The data terminals may be formed separately for output and input.

図7は、図3に示した半導体メモリMEMの動作の例を示している。図2と同じ動作については、詳細な説明は省略する。図7は、ワード線WLの数が多いとき(例えば、512本)の動作を示している。通常モードは符号NRMで示し、スリープモードは、符号SLPで示す。   FIG. 7 shows an example of the operation of the semiconductor memory MEM shown in FIG. Detailed descriptions of the same operations as those in FIG. 2 are omitted. FIG. 7 shows an operation when the number of word lines WL is large (for example, 512). The normal mode is indicated by a symbol NRM, and the sleep mode is indicated by a symbol SLP.

通常モードNRM中、図3に示したpMOSトランジスタP2がオンするため、ダミービット線DBITはハイレベル設定される(図7(a))。スリープ信号SLPXがハイレベルからロウレベルに変化すると、半導体メモリMEMは、通常モードNRMからスリープモードSLPに移行する(図7(b))。これにより、図3に示したpMOSトランジスタP1、P2はオフし、nMOSトランジスタN2はオンする。   Since the pMOS transistor P2 shown in FIG. 3 is turned on during the normal mode NRM, the dummy bit line DBIT is set to the high level (FIG. 7A). When the sleep signal SLPX changes from the high level to the low level, the semiconductor memory MEM shifts from the normal mode NRM to the sleep mode SLP (FIG. 7B). As a result, the pMOS transistors P1 and P2 shown in FIG. 3 are turned off and the nMOS transistor N2 is turned on.

nMOSトランジスタN2のオンにより、ダミービット線DBITは、ハイレベルからロウレベルにリセットされる(図7(c))。ダミービット線DBITの電圧の降下速度は、nMOSトランジスタN2の駆動能力に依存する。インバータIV3は、ダミービット線DBITのロウレベルを受けて、スリープ解除信号SLPOUTXをロウレベルからハイレベルに変化する(図7(d))。   As the nMOS transistor N2 is turned on, the dummy bit line DBIT is reset from the high level to the low level (FIG. 7C). The voltage drop rate of the dummy bit line DBIT depends on the driving capability of the nMOS transistor N2. Inverter IV3 receives the low level of dummy bit line DBIT and changes sleep cancel signal SLPOUTX from the low level to the high level (FIG. 7 (d)).

図3に示したpMOSトランジスタP3は、ハイレベルのスリープ解除信号SLPOUTXを受けてオフする。pMOSトランジスタP1、P2、P3のオフによりビット線対BIT、BITXは、フローティング状態になり、徐々に中間の電圧VDD/2まで下がる(図7(e))。中間の電圧VDD/2まで下がる理由は、図2で説明した内容と同じである。スリープモードSLP中、電源線VDD2もフローティング状態になる。しかし、電源線VDD2は、オフしているpMOSトランジスタP1、P3が抵抗値が非常に高い高抵抗として機能するため、電圧の低下量は、ビット線対BIT、BITXに比べて少ない(図7(f))。   The pMOS transistor P3 shown in FIG. 3 receives the high level sleep cancel signal SLPOUTX and is turned off. By turning off the pMOS transistors P1, P2, and P3, the bit line pair BIT and BITX are in a floating state, and gradually fall to the intermediate voltage VDD / 2 (FIG. 7E). The reason why the voltage drops to the intermediate voltage VDD / 2 is the same as that described in FIG. During the sleep mode SLP, the power supply line VDD2 is also in a floating state. However, since the pMOS transistors P1 and P3 that are turned off function as a high resistance whose resistance value is very high, the power supply line VDD2 has a smaller voltage drop amount than the bit line pair BIT and BITX (FIG. 7 ( f)).

この後、通常モードNRMに復帰するために、スリープ信号SLPXがハイレベルに変化され、半導体メモリMEMの状態は、復帰期間RETに遷移する(図7(g))。ハイレベルのスリープ信号SLPXにより、pMOSトランジスタP1、P2はほぼ同時にオンし、ビット線BIT、BITXとダミービット線DBITのプリチャージ動作が開始される。ビット線対BIT、BITXは、中間の電圧VDD/2から電源電圧VDDまで徐々に上昇し、ダミービット線DBITは、接地電圧VSSから電源電圧VDDまで徐々に上昇する(図7(h、i))。   Thereafter, in order to return to the normal mode NRM, the sleep signal SLPX is changed to a high level, and the state of the semiconductor memory MEM transits to the return period RET (FIG. 7 (g)). The pMOS transistors P1 and P2 are turned on almost simultaneously by the high level sleep signal SLPX, and the precharge operation of the bit lines BIT and BITX and the dummy bit line DBIT is started. The bit line pair BIT, BITX gradually rises from the intermediate voltage VDD / 2 to the power supply voltage VDD, and the dummy bit line DBIT gradually rises from the ground voltage VSS to the power supply voltage VDD (FIG. 7 (h, i)). ).

図2と同様に、ビット線BIT、BITXとダミービット線DBITの電圧の上昇速度(波形の傾き)は、互いに等しくなる。したがって、ダミービット線DBITの電圧が接地電圧VSSから中間の電圧VDD/2まで上昇すると、ビット線BITの電圧は、中間の電圧VDD/2から電源電圧VDDまで上昇する。すなわち、ビット線BIT、BITXの電圧と電圧が異なるダミービット線DBITを用いて、ビット線BIT、BITXの電圧をモニターできる。この結果、簡易なインバータIV3を用いて、ビット線BIT、BITXが電源電圧VDDまでプリチャージしたことを検出できる。   As in FIG. 2, the voltage rising speeds (waveform slopes) of the bit lines BIT and BITX and the dummy bit line DBIT are equal to each other. Therefore, when the voltage of the dummy bit line DBIT rises from the ground voltage VSS to the intermediate voltage VDD / 2, the voltage of the bit line BIT rises from the intermediate voltage VDD / 2 to the power supply voltage VDD. That is, the voltage of the bit lines BIT and BITX can be monitored using the dummy bit line DBIT having a voltage different from that of the bit lines BIT and BITX. As a result, it is possible to detect that the bit lines BIT and BITX are precharged up to the power supply voltage VDD using the simple inverter IV3.

なお、スリープ信号SLPXがハイレベルに変化することで、図4に示したプリチャージ回路PREのpMOSトランジスタP4、P5、P6がオンする。しかし、復帰期間RET中、pMOSトランジスタP3はオフしているため、ビット線BIT、BITXのプリチャージ動作は、pMOSトランジスタP1のみを介して実行される。復帰期間RET中に駆動能力が高いpMOSトランジスタP3をオフすることで、ビット線BIT、BITXが急激にプリチャージされることを防止でき、電源ノイズの発生を防止できる。さらに、pMOSトランジスタP1、P3を電源線VDDとプリチャージ回路PREとの間に並列に接続することで、既存のプリチャージ回路PREを用いて、半導体メモリMEMを設計できる。   Note that when the sleep signal SLPX changes to a high level, the pMOS transistors P4, P5, and P6 of the precharge circuit PRE shown in FIG. 4 are turned on. However, since the pMOS transistor P3 is off during the return period RET, the precharge operation of the bit lines BIT and BITX is executed only through the pMOS transistor P1. By turning off the pMOS transistor P3 having a high driving capability during the return period RET, the bit lines BIT and BITX can be prevented from being precharged abruptly, and the generation of power supply noise can be prevented. Furthermore, by connecting the pMOS transistors P1 and P3 in parallel between the power supply line VDD and the precharge circuit PRE, the semiconductor memory MEM can be designed using the existing precharge circuit PRE.

図7において、ダミービット線DBIT、ビット線BIT、BITXおよびスリープ解除信号SLPOUTXにそれぞれ示した3つの波形は、半導体メモリMEMの製造条件の変動、電源電圧VDDの変動および動作温度の変動の少なくともいずれかによるタイミングの変化を示している。最も早い波形は、トランジスタの閾値電圧が相対的に低いとき、電源電圧VDDが相対的に高いとき、動作温度が相対的に低いとき、またはこれ等の複数の条件が重なったときのタイミングを示している。反対に、最も遅い波形は、トランジスタの閾値電圧が相対的に高いとき、電源電圧VDDが相対的に低いとき、動作温度が相対的に高いとき、またはこれ等の複数の条件が重なったときのタイミングを示している。真ん中の波形は、標準的なタイミングを示している。   In FIG. 7, the three waveforms respectively shown for the dummy bit line DBIT, the bit lines BIT, BITX, and the sleep release signal SLPOUTX indicate at least one of a change in manufacturing conditions of the semiconductor memory MEM, a change in power supply voltage VDD, and a change in operating temperature. This shows the change in timing. The earliest waveform shows the timing when the threshold voltage of the transistor is relatively low, when the power supply voltage VDD is relatively high, when the operating temperature is relatively low, or when these multiple conditions overlap. ing. Conversely, the slowest waveform is when the threshold voltage of the transistor is relatively high, when the power supply voltage VDD is relatively low, when the operating temperature is relatively high, or when these multiple conditions overlap. Timing is shown. The middle waveform shows the standard timing.

図3に示したインバータIV3は、図5に示した電気的特性を有しており、ダミービット線DBITの電圧が中間の電圧VDD/2まで上昇したときにスリープ解除信号SLPOUTXをロウレベルに活性化する(図7(j))。スリープ解除信号SLPOUTXの活性化により、ビット線BIT、BITXの電圧は電源電圧VDDまで上昇していると判断され、復帰期間RETは終了し、アクセス動作が実行可能になる。図7では、スリープ解除信号SLPOUTXの活性化タイミングが最も遅いワースト条件を、復帰期間RETの終了タイミングとしている。ワースト条件での復帰期間RETの終了タイミングは、回路シミュレーションや半導体メモリMEMの電気的特性の評価により求められる。例えば、ワーストの復帰期間RETは、スリープモードSLPが解除されてから半導体メモリMEMのアクセス動作が実行可能になるまでのセットアップ時間(半導体メモリMEMのタイミング仕様)として使用される。   The inverter IV3 shown in FIG. 3 has the electrical characteristics shown in FIG. 5, and activates the sleep release signal SLPOUTX to a low level when the voltage of the dummy bit line DBIT rises to the intermediate voltage VDD / 2. (FIG. 7 (j)). The activation of the sleep release signal SLPOUTX determines that the voltages of the bit lines BIT and BITX have increased to the power supply voltage VDD, the return period RET ends, and the access operation can be performed. In FIG. 7, the worst condition in which the activation timing of the sleep release signal SLPOUTX is the latest is the end timing of the return period RET. The end timing of the return period RET under the worst condition is obtained by circuit simulation or evaluation of electrical characteristics of the semiconductor memory MEM. For example, the worst return period RET is used as a setup time (timing specification of the semiconductor memory MEM) until the access operation of the semiconductor memory MEM can be executed after the sleep mode SLP is released.

pMOSトランジスタP3は、スリープ解除信号SLPOUTXの活性化に応答してオンする。駆動能力が高いpMOSトランジスタP3は、リード動作またはライト動作の後のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作のために使用される。復帰期間RETの終了時に、pMOSトランジスタP3をオンすることで、復帰期間RETとその後のアクセス動作時とで、ビット線BIT、BITXをプリチャージするための能力を変えることができる。すなわち、全てのビット線BIT、BITXが同時にプリチャージされる復帰期間RETでは、駆動能力の低いpMOSトランジスタP1のみを用いてプリチャージ動作を実行できる。これに対して、アクセスされたビット線BIT、BITXのみがプリチャージされる通常モードNRMでは、pMOSトランジスタP1とともに、駆動能力が高いpMOSトランジスタP3を用いてプリチャージ動作を実行できる。この結果、復帰期間RETの電源ノイズの発生を抑えながら、アクセス動作時のプリチャージ動作を迅速に実行できる。   The pMOS transistor P3 is turned on in response to the activation of the sleep cancel signal SLPOUTX. The pMOS transistor P3 having a high driving capability is used for the precharge operation of the bit lines BIT and BITX after the read operation or the write operation. By turning on the pMOS transistor P3 at the end of the return period RET, the ability to precharge the bit lines BIT and BITX can be changed between the return period RET and the subsequent access operation. That is, in the return period RET in which all the bit lines BIT and BITX are precharged simultaneously, the precharge operation can be executed using only the pMOS transistor P1 having a low driving capability. On the other hand, in the normal mode NRM in which only the accessed bit lines BIT and BITX are precharged, the precharge operation can be executed using the pMOS transistor P3 and the pMOS transistor P3 having high driving capability. As a result, it is possible to quickly execute the precharge operation during the access operation while suppressing generation of power supply noise during the return period RET.

図2と同様に、スリープ解除信号SLPOUTXが活性化された時点で、ビット線BIT、BITXの電圧は、pMOSトランジスタP1の動作により電源電圧VDDまで上昇している。このため、半導体メモリMEMは、スリープ解除信号SLPOUTXが活性化された後、直ちにアクセス動作を開始できる。したがって、復帰期間RETに対応する上記セットアップ時間を最小限にでき、半導体メモリMEMのアクセス効率を向上できる。   As in FIG. 2, when the sleep release signal SLPOUTX is activated, the voltages of the bit lines BIT and BITX are increased to the power supply voltage VDD by the operation of the pMOS transistor P1. For this reason, the semiconductor memory MEM can start an access operation immediately after the sleep release signal SLPOUTX is activated. Therefore, the setup time corresponding to the return period RET can be minimized, and the access efficiency of the semiconductor memory MEM can be improved.

なお、スリープ解除信号SLPOUTXは、アクセス動作が実行可能になったことを通知するために、半導体メモリMEMにアクセスするコントローラ(図15のCPU等)に出力されてもよい。   Note that the sleep release signal SLPOUTX may be output to a controller (such as the CPU in FIG. 15) that accesses the semiconductor memory MEM in order to notify that the access operation can be executed.

図8は、図3に示した半導体メモリMEMの動作の別の例を示している。図2および図7と同じ動作については、詳細な説明は省略する。図8は、ワード線WLの数が少ないとき(例えば、128本)の動作を示している。ワード線WLの数が少ない場合、ビット線BIT、BITXに接続されるメモリセルMCの数は減り、ビット線BIT、BITXは短くなる。このため、各ビット線BIT、BITXの負荷(負荷容量や配線抵抗)は相対的に小さくなる。同様に、ダミービット線DBITの負荷も相対的に小さくなる。したがって、復帰期間RETにおいて、ビット線BIT、BITXおよびダミービット線DBITの電圧の上昇速度は高くなり、復帰期間RETは短くなる(図8(a、b))。復帰期間RETを除く波形は、図7と同様である。   FIG. 8 shows another example of the operation of the semiconductor memory MEM shown in FIG. Detailed descriptions of the same operations as those in FIGS. 2 and 7 are omitted. FIG. 8 shows an operation when the number of word lines WL is small (for example, 128). When the number of word lines WL is small, the number of memory cells MC connected to the bit lines BIT and BITX is reduced, and the bit lines BIT and BITX are shortened. For this reason, the load (load capacitance or wiring resistance) of each bit line BIT, BITX is relatively small. Similarly, the load on the dummy bit line DBIT is also relatively reduced. Therefore, in the return period RET, the rising speed of the voltages of the bit lines BIT, BITX and the dummy bit line DBIT is increased, and the return period RET is shortened (FIG. 8 (a, b)). The waveforms excluding the return period RET are the same as those in FIG.

この実施形態では、ワード線WLの本数に依存する復帰期間RETに応じて、スリープモードSLPが解除されてから半導体メモリMEMのアクセス動作が実行可能になるまでのセットアップ時間(タイミング仕様)を決めることが可能である。特に、半導体メモリMEMがマクロとして形成される場合、例えば、ワード線WLの数が64本増える毎に、セットアップ時間を順に増やすことができる。このとき、セットアップ時間は、ワード線WLが最大数(64本、128本、192本など)のときの復帰期間RETに基づいて設定される。この結果、ワード線WLの本数に応じて、最小限のセットアップ時間で半導体メモリMEMを効率よくアクセスできる。   In this embodiment, the setup time (timing specification) from when the sleep mode SLP is released until the access operation of the semiconductor memory MEM becomes executable is determined according to the return period RET depending on the number of word lines WL. Is possible. In particular, when the semiconductor memory MEM is formed as a macro, for example, every time the number of word lines WL is increased by 64, the setup time can be increased in order. At this time, the setup time is set based on the return period RET when the number of word lines WL is the maximum (64, 128, 192, etc.). As a result, the semiconductor memory MEM can be efficiently accessed with a minimum setup time in accordance with the number of word lines WL.

図9は、図3に示した半導体メモリMEMの動作の別の例を示している。この例では、スリープモードSLPの期間が図7に比べて短く、半導体メモリMEMの状態がスリープモードSLPから通常モードNRMに遷移するときに、ビット線BIT、BITXの電圧は、中間の電圧VDD/2より高い。その他の動作は、復帰期間RETに、ビット線BIT、BITXの電圧が電源電圧VDDに変化するまでの時間が早いことを除き、図7と同じである。   FIG. 9 shows another example of the operation of the semiconductor memory MEM shown in FIG. In this example, the period of the sleep mode SLP is shorter than that in FIG. 7, and when the state of the semiconductor memory MEM transitions from the sleep mode SLP to the normal mode NRM, the voltages of the bit lines BIT and BITX are set to the intermediate voltage VDD / Higher than 2. The other operations are the same as those in FIG. 7 except that the time until the voltage of the bit lines BIT and BITX changes to the power supply voltage VDD is early in the return period RET.

スリープモードSLPの期間が短く、ビット線BIT、BITXの電圧が中間の電圧VDD/2より高い場合、ビット線BIT、BITXの電圧は、復帰期間RETの途中で電源電圧VDDまで上昇する。このため、復帰期間RET中のビット線BIT、BITXの波形は、復帰期間RET中のダミービット線DBITの波形と相違する。しかし、復帰期間RETの終了時に、ビット線BIT、BITXの電圧は電源電圧VDDに設定されているため、通常モードNRMでのアクセス動作は、支障なく実行される。   When the period of the sleep mode SLP is short and the voltages of the bit lines BIT and BITX are higher than the intermediate voltage VDD / 2, the voltages of the bit lines BIT and BITX rise to the power supply voltage VDD during the return period RET. For this reason, the waveforms of the bit lines BIT and BITX during the return period RET are different from the waveforms of the dummy bit lines DBIT during the return period RET. However, since the voltages of the bit lines BIT and BITX are set to the power supply voltage VDD at the end of the return period RET, the access operation in the normal mode NRM is executed without any problem.

図10は、半導体メモリMEMの別の例を示している。図10は、図3に示した半導体メモリMEMとの比較例である。半導体メモリMEMは、メモリブロックBLK(BLK1−BLK4)、メモリブロックBLK1−BLK4にそれぞれ対応するバッファ回路PBUFおよび3つの遅延回路DLYを有している。メモリブロックBLK1−BLK4は、図4に示したプリチャージ回路PREが電源線VDD2でなく電源線VDDに接続されていることを除き、図3のメモリブロックBLK1−BLK4と同様である。バッファ回路PBUFは、図3と同じである。   FIG. 10 shows another example of the semiconductor memory MEM. FIG. 10 is a comparative example with the semiconductor memory MEM shown in FIG. The semiconductor memory MEM has a memory block BLK (BLK1-BLK4), a buffer circuit PBUF corresponding to each of the memory blocks BLK1-BLK4, and three delay circuits DLY. The memory blocks BLK1-BLK4 are the same as the memory blocks BLK1-BLK4 in FIG. 3 except that the precharge circuit PRE shown in FIG. 4 is connected to the power supply line VDD instead of the power supply line VDD2. The buffer circuit PBUF is the same as that in FIG.

例えば、各遅延回路DLYは、入力端子で受ける立ち上がりエッジを遅延して出力端子に出力し、入力端子で受ける立ち下がりエッジを遅延せずに出力端子に出力する。遅延回路DLYの立ち上がりエッジの遅延時間は互いに等しい。各遅延回路DLYの立ち上がりエッジの遅延時間は、復帰期間RETにおいて、各メモリブロックBLKのビット線BIT、BITXが中間の電圧VDD/2から電源電圧VDDに変化するまでの時間に合わせて設定される。なお、各遅延回路DLYは、2つのインバータが直列に接続されているが、偶数個のインバータが直列に接続されていればよい。   For example, each delay circuit DLY delays the rising edge received at the input terminal and outputs it to the output terminal, and outputs the falling edge received at the input terminal to the output terminal without delaying. The delay times of the rising edges of the delay circuits DLY are equal to each other. The delay time of the rising edge of each delay circuit DLY is set in accordance with the time until the bit lines BIT and BITX of each memory block BLK change from the intermediate voltage VDD / 2 to the power supply voltage VDD in the return period RET. . In each delay circuit DLY, two inverters are connected in series, but an even number of inverters may be connected in series.

メモリブロックBLK2に対応するバッファ回路PBUFは、スリープ信号SLPXを遅延回路DLY1で遅延させたスリープ信号SLP1Xを受ける。メモリブロックBLK3に対応するバッファ回路PBUFは、スリープ信号SLP1Xを遅延回路DLY2で遅延させたスリープ信号SLP2Xを受ける。メモリブロックBLK4に対応するバッファ回路PBUFは、スリープ信号SLP2Xを遅延回路DLY3で遅延させたスリープ信号SLP3Xを受ける。これにより、半導体メモリMEMは、スリープ信号SLPXがハイレベルに非活性化された後の復帰期間RETにおいて、メモリブロックBLK1−BLK4毎にビット線BIT、BITXのプリチャージ動作を実行する。   The buffer circuit PBUF corresponding to the memory block BLK2 receives the sleep signal SLP1X obtained by delaying the sleep signal SLPX by the delay circuit DLY1. The buffer circuit PBUF corresponding to the memory block BLK3 receives the sleep signal SLP2X obtained by delaying the sleep signal SLP1X by the delay circuit DLY2. The buffer circuit PBUF corresponding to the memory block BLK4 receives the sleep signal SLP3X obtained by delaying the sleep signal SLP2X by the delay circuit DLY3. Accordingly, the semiconductor memory MEM performs the precharge operation of the bit lines BIT and BITX for each of the memory blocks BLK1 to BLK4 in the return period RET after the sleep signal SLPX is deactivated to the high level.

図11は、図10に示した半導体メモリMEMの動作の例を示している。図11は、ワード線WLの数が多いとき(例えば、512本)の動作を示している。図11では、遅延回路DLYの立ち上がりエッジの遅延時間を符号DLYで示している。この例では、スリープ信号SLPXの立ち上がりエッジは、遅延回路DLYの遅延時間だけ遅延され、スリープ信号SLP1X、SLP2X、SLP3Xが順に立ち上がる。このため、復帰期間RETでは、メモリブロックBLK1−BLK4のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作が順に実行される。   FIG. 11 shows an example of the operation of the semiconductor memory MEM shown in FIG. FIG. 11 shows an operation when the number of word lines WL is large (for example, 512). In FIG. 11, the delay time of the rising edge of the delay circuit DLY is indicated by the symbol DLY. In this example, the rising edge of the sleep signal SLPX is delayed by the delay time of the delay circuit DLY, and the sleep signals SLP1X, SLP2X, and SLP3X sequentially rise. For this reason, in the return period RET, the precharge operation of the bit lines BIT and BITX of the memory blocks BLK1 to BLK4 is sequentially performed.

ビット線BIT、BITXおよびスリープ信号SLPX、SLP1X、SLP2X、SLP3Xにそれぞれ示した3つの波形は、図7と同様に、半導体メモリMEMの製造条件の変動、電源電圧VDDの変動および動作温度の変動の少なくともいずれかによるタイミングの変化を示している。タイミングの変化には、遅延回路DLYの遅延時間の変動も含まれる。   The three waveforms shown for the bit lines BIT, BITX and the sleep signals SLPX, SLP1X, SLP2X, SLP3X are the same as in FIG. The change of the timing by at least one is shown. The change in timing includes a change in the delay time of the delay circuit DLY.

遅延回路DLYを用いて、プリチャージ動作がメモリブロックBLK1−BLK4毎に分散して実行されるため、プリチャージ動作に必要な電源電流は分散される。このため、復帰期間RETに、図3に示した駆動能力の低いpMOSトランジスタP1を用いることなく、図4に示したプリチャージ回路PREのみを使用してプリチャージを実行できる。   Since the precharge operation is executed in a distributed manner for each of the memory blocks BLK1 to BLK4 using the delay circuit DLY, the power supply current necessary for the precharge operation is distributed. For this reason, the precharge can be executed using only the precharge circuit PRE shown in FIG. 4 without using the pMOS transistor P1 having a low driving capability shown in FIG. 3 in the return period RET.

一方、復帰期間RETは、各メモリブロックBLK1−BLK4のビット線BIT、BITXの電源電圧VDDへの上昇時間の変動と、遅延回路DLYの遅延時間の変動を考慮し、ワーストの上昇時間とワーストの遅延時間を加算した時間に設定する必要がある。このため、復帰期間RETは、図7に比べて長くなり、半導体メモリMEMのアクセス効率の向上効果は低い。   On the other hand, the recovery period RET takes into account the fluctuation of the rise time to the power supply voltage VDD of the bit lines BIT and BITX of the memory blocks BLK1 to BLK4 and the fluctuation of the delay time of the delay circuit DLY, It is necessary to set the time after adding the delay time. For this reason, the return period RET is longer than that in FIG. 7, and the effect of improving the access efficiency of the semiconductor memory MEM is low.

図12は、図10に示した半導体メモリMEMの動作の別の例を示している。図11と同じ動作については、詳細な説明は省略する。図12は、ワード線WLの数が少ないとき(例えば、128本)の動作を示している。ワード線WLの数が少ないため、ビット線BIT、BITXは短くなり、各ビット線BIT、BITXの負荷は相対的に小さくなる。このため、復帰期間RETにおいて、ビット線BIT、BITXを中間の電圧VDD/2から電源電圧VDDにプリチャージするための時間は、図11に比べて短くなる。   FIG. 12 shows another example of the operation of the semiconductor memory MEM shown in FIG. Detailed descriptions of the same operations as those in FIG. 11 are omitted. FIG. 12 shows an operation when the number of word lines WL is small (for example, 128). Since the number of word lines WL is small, the bit lines BIT and BITX are shortened, and the load on each bit line BIT and BITX is relatively reduced. Therefore, in the recovery period RET, the time for precharging the bit lines BIT and BITX from the intermediate voltage VDD / 2 to the power supply voltage VDD is shorter than that in FIG.

しかしながら、遅延回路DLYの立ち上がりの遅延時間は、ワード線WLの数に依存せず、固定である。このため、メモリブロックBLK1のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作が完了した後、メモリブロックBLK2のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作が開始されるまでの期間は、無駄な時間を含む。同様に、メモリブロックBLK2のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作が完了した後、メモリブロックBLK3のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作が開始されるまでの期間は、無駄な時間を含む。メモリブロックBLK3のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作が完了した後、メモリブロックBLK4のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作が開始されるまでの期間は、無駄な時間を含む。この結果、ワード線WLの数が少ない場合に、復帰期間RETは、メモリブロックBLK4のビット線BIT、BITXのプリチャージ時間の減少分しか減らない。   However, the delay time of rising of the delay circuit DLY does not depend on the number of word lines WL and is fixed. Therefore, the period from the completion of the precharge operation of the bit lines BIT and BITX of the memory block BLK1 to the start of the precharge operation of the bit lines BIT and BITX of the memory block BLK2 includes a wasteful time. Similarly, the period from the completion of the precharge operation of the bit lines BIT and BITX of the memory block BLK2 to the start of the precharge operation of the bit lines BIT and BITX of the memory block BLK3 includes useless time. The period from the completion of the precharge operation of the bit lines BIT and BITX of the memory block BLK3 to the start of the precharge operation of the bit lines BIT and BITX of the memory block BLK4 includes useless time. As a result, when the number of word lines WL is small, the return period RET is reduced only by a decrease in the precharge time of the bit lines BIT and BITX of the memory block BLK4.

以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ワード線WLの本数が異なる場合にも、復帰期間RETを、ビット線BIT、BITXの負荷に応じて最小限に設定でき、最小限のセットアップ時間で半導体メモリMEMを効率よくアクセスできる。   As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. Furthermore, even when the number of word lines WL is different, the return period RET can be set to the minimum according to the load of the bit lines BIT and BITX, and the semiconductor memory MEM can be efficiently accessed with the minimum setup time.

また、アクセス動作時にビット線BIT、BITXをプリチャージするための駆動能力の高いpMOSトランジスタP3を、pMOSトランジスタP1とは別に設けることで、復帰期間RET中に最適な速度でビット線BIT、BITXをプリチャージできる。この結果、復帰期間RETの電源ノイズの発生を抑えながら、アクセス動作時のプリチャージ動作を迅速に実行でき、アクセス効率を向上できる。   Further, by providing a pMOS transistor P3 having a high driving capability for precharging the bit lines BIT and BITX during the access operation separately from the pMOS transistor P1, the bit lines BIT and BITX are set at an optimum speed during the return period RET. Can be precharged. As a result, while suppressing generation of power supply noise during the return period RET, the precharge operation during the access operation can be quickly performed, and access efficiency can be improved.

図13は、別の実施形態における半導体メモリMEMの例を示している。図3と同じ要素については、詳細な説明は省略する。メモリブロックBLK1−BLK4およびダミー回路DMYは図3と同じである。この実施形態では、各メモリブロックBLK1−BLK4に対応するバッファ回路PBUFは、スリープ信号SLPXではなく、スリープ解除信号SLPOUTXを受けて動作する。なお、図3と同様に、バッファ回路PBUFに供給されるカラム選択信号COL1X−COL4Xは、ブロックアドレスの論理を含んでおり、メモリブロックBLK1−BLK4毎に異なる。   FIG. 13 shows an example of a semiconductor memory MEM in another embodiment. Detailed description of the same elements as those in FIG. 3 is omitted. The memory blocks BLK1-BLK4 and the dummy circuit DMY are the same as those in FIG. In this embodiment, the buffer circuit PBUF corresponding to each of the memory blocks BLK1 to BLK4 operates in response to the sleep cancel signal SLPOUTX instead of the sleep signal SLPX. Similar to FIG. 3, the column selection signals COL1X-COL4X supplied to the buffer circuit PBUF include the logic of the block address, and are different for each memory block BLK1-BLK4.

スリープ信号SLPXは、各メモリブロックBLK1−BLK4に直接供給される。図3に示したpMOSトランジスタP1は、駆動能力を低くして、プリチャージ回路PREの内部に形成される。図3に示したpMOSトランジスタP3は削除され、プリチャージ回路PREがpMOSトランジスタP3の代わりに機能する。半導体メモリMEMの状態のその他の構成は、インバータIV3の出力にインバータIV4、IV5、IV6が直列に接続されることを除き、図3と同様である。   The sleep signal SLPX is directly supplied to each of the memory blocks BLK1 to BLK4. The pMOS transistor P1 shown in FIG. 3 is formed inside the precharge circuit PRE with a low driving capability. The pMOS transistor P3 shown in FIG. 3 is deleted, and the precharge circuit PRE functions instead of the pMOS transistor P3. Other configurations in the state of the semiconductor memory MEM are the same as those in FIG. 3 except that the inverters IV4, IV5, and IV6 are connected in series to the output of the inverter IV3.

図14は、図13に示した半導体メモリMEMの要部の例を示している。図4と同じ要素については、詳細な説明は省略する。図14では、図13のメモリブロックBLK4の右端に配置されるプリチャージ回路PRE、メモリセルMCおよびビット線対BIT、BITXを示している。   FIG. 14 shows an example of a main part of the semiconductor memory MEM shown in FIG. Detailed description of the same elements as those in FIG. 4 is omitted. FIG. 14 shows a precharge circuit PRE, a memory cell MC, and a bit line pair BIT, BITX arranged at the right end of the memory block BLK4 of FIG.

プリチャージ回路PREは、各ビット線BIT、BITXを電源線VDDに接続するための複数のpMOSトランジスタP1を有している。すなわち、pMOSトランジスタP1は、ビット線BIT、BITX毎に設けられる。各pMOSトランジスタP1の構造(トランジスタの大きさ、閾値電圧、膜厚、材質、配線層等)は、pMOSトランジスタP2の構造と同じであり、各pMOSトランジスタP1の電気的特性は、pMOSトランジスタP2の電気的特性に等しい。すなわち、pMOSトランジスタP2の駆動能力は、各pMOSトランジスタP1の駆動能力に等しい。   The precharge circuit PRE has a plurality of pMOS transistors P1 for connecting the bit lines BIT and BITX to the power supply line VDD. That is, the pMOS transistor P1 is provided for each of the bit lines BIT and BITX. The structure (transistor size, threshold voltage, film thickness, material, wiring layer, etc.) of each pMOS transistor P1 is the same as that of the pMOS transistor P2. The electrical characteristics of each pMOS transistor P1 are the same as those of the pMOS transistor P2. Equal to electrical characteristics. That is, the driving capability of the pMOS transistor P2 is equal to the driving capability of each pMOS transistor P1.

プリチャージ回路PREのpMOSトランジスタP4、P5、P6は、対応するバッファ回路PBUFからのプリチャージ信号(この例では、PRE4X)をゲートで受けて動作する。各pMOSトランジスタP4、P5は、第2トランジスタの一例である。pMOSトランジスタP1は、第1プリチャージ回路および第3プリチャージ回路の一例である。pMOSトランジスタP2は、第2プリチャージ回路の一例である。   The pMOS transistors P4, P5, and P6 of the precharge circuit PRE operate by receiving a precharge signal (in this example, PRE4X) from the corresponding buffer circuit PBUF at the gate. Each of the pMOS transistors P4 and P5 is an example of a second transistor. The pMOS transistor P1 is an example of a first precharge circuit and a third precharge circuit. The pMOS transistor P2 is an example of a second precharge circuit.

バッファ回路PBUFは、インバータIV4、IV5、IV6を介してスリープ解除信号SLPOUTXを反転した信号をナンドゲートで受ける。バッファ回路PBUFは、スリープ解除信号SLPOUTXがハイレベルのとき、またはロウレベルのカラム選択信号COLX(この例では、COL4X)を受けたときに、対応するプリチャージ信号PREX(この例では、PRE4X)をハイレベルに非活性化する。プリチャージ信号PREXの非活性化により、対応するビット線対BIT、BITXのプリチャージが停止される。   The buffer circuit PBUF receives a signal obtained by inverting the sleep cancel signal SLPOUTX via the inverters IV4, IV5, and IV6 at the NAND gate. The buffer circuit PBUF sets the corresponding precharge signal PREX (in this example, PRE4X) to high when the sleep release signal SLPOUTX is at high level or when the column selection signal COLX (in this example, COL4X) is received at low level. Deactivate to level. By deactivation of the precharge signal PREX, the precharge of the corresponding bit line pair BIT, BITX is stopped.

また、バッファ回路PBUFは、スリープ解除信号SLPOUTXがロウレベルでカラム選択信号COLXがハイレベルのとき、対応するプリチャージ信号PREXをロウレベルに活性化する。プリチャージ信号PREXの活性化により、対応するビット線対BIT、BITXのプリチャージ動作が実行される。   The buffer circuit PBUF activates the corresponding precharge signal PREX to a low level when the sleep release signal SLPOUTX is at a low level and the column selection signal COLX is at a high level. The precharge operation of the corresponding bit line pair BIT, BITX is executed by the activation of the precharge signal PREX.

例えば、各pMOSトランジスタP4、P5の駆動能力は、各pMOSトランジスタP1の駆動能力より高い。メモリセルMC、ダミーメモリセルDMC、ビット線BIT、BITX、ダミービット線DBITは、図3と同じである。   For example, the drive capability of each pMOS transistor P4, P5 is higher than the drive capability of each pMOS transistor P1. The memory cell MC, dummy memory cell DMC, bit lines BIT, BITX, and dummy bit line DBIT are the same as those in FIG.

この実施形態の動作は、図7および図8と同じである。この実施形態では、復帰期間RETにおけるビット線BIT、BITXのプリチャージ動作は、対応するpMOSトランジスタP1を用いてそれぞれ実行される。各ビット線BIT、BITXの負荷とダミービット線DBITの負荷は互いに等しく、pMOSトランジスタP1、P2の駆動能力は互いに等しい。このため、復帰期間RETにおける各ビット線BIT、BITXの電圧の上昇速度と、ダミービット線DBITの電圧の上昇速度は互いに等しくなる。   The operation of this embodiment is the same as in FIGS. In this embodiment, the precharge operation of the bit lines BIT and BITX in the return period RET is performed using the corresponding pMOS transistor P1. The load on each bit line BIT, BITX and the load on the dummy bit line DBIT are equal to each other, and the driving capabilities of the pMOS transistors P1, P2 are equal to each other. For this reason, the rising speed of the voltage of each bit line BIT, BITX in the return period RET is equal to the rising speed of the voltage of the dummy bit line DBIT.

復帰期間RETのスリープ解除信号SLPOUTXがロウレベルに活性化され、通常モードNRMに復帰した後のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作は、pMOSトランジスタP1だけでなく、pMOSトランジスタP4(またはP5)を用いて実行される。   The precharge operation of the bit lines BIT and BITX after the sleep release signal SLPOUTX in the return period RET is activated to a low level and returns to the normal mode NRM uses not only the pMOS transistor P1 but also the pMOS transistor P4 (or P5). Executed.

以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、復帰期間RETに動作させるpMOSトランジスタP1をビット線BIT、BITX毎に設けることで、pMOSトランジスタP1、P2を互いに同じ駆動能力に設計できる。この結果、復帰期間RETにおけるビット線BIT、BITXとダミービット線DBITの上昇速度を、回路シミュレーション等を実施することなく、容易かつ確実に同じ速度に設定できる。   As described above, also in this embodiment, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained. Furthermore, by providing the pMOS transistor P1 that is operated during the return period RET for each of the bit lines BIT and BITX, the pMOS transistors P1 and P2 can be designed to have the same drive capability. As a result, the rising speeds of the bit lines BIT, BITX and the dummy bit line DBIT during the return period RET can be easily and reliably set to the same speed without performing circuit simulation or the like.

アクセス動作時のプリチャージに使用するpMOSトランジスタP4、P5が電源線VDDに直接接続されているため、アクセス動作後のビット線BIT、BITXのプリチャージ動作を迅速に実行でき、アクセス効率を向上できる。バッファ回路PBUFの動作をスリープ解除信号SLPOUTXの論理を用いて制御することで、プリチャージ回路PREのpMOSトランジスタP4、P5を復帰期間RET中にオフできる。したがって、復帰期間RET中にビット線BIT、BITXが駆動能力の高いpMOSトランジスタP4、P5でプリチャージされることを防止でき、電源ノイズの発生を防止できる。   Since the pMOS transistors P4 and P5 used for precharging at the time of the access operation are directly connected to the power supply line VDD, the precharge operation of the bit lines BIT and BITX after the access operation can be quickly performed, and the access efficiency can be improved. . By controlling the operation of the buffer circuit PBUF using the logic of the sleep release signal SLPOUTX, the pMOS transistors P4 and P5 of the precharge circuit PRE can be turned off during the return period RET. Therefore, it is possible to prevent the bit lines BIT and BITX from being precharged by the pMOS transistors P4 and P5 having high driving capability during the return period RET, and it is possible to prevent generation of power supply noise.

図15は、上述した半導体メモリMEMが搭載されるシステムSYSの例を示している。システムSYS(ユーザシステム)は、例えば、携帯機器等のマイクロコンピュータシステムの少なくとも一部を形成する。システムSYSは、シリコン基板上に複数のマクロが集積されたシステムオンチップSoCを有している。あるいは、システムSYSは、パッケージ基板上に複数のチップが積層されたマルチチップパッケージMCPを有している。あるいは、システムSYSは、リードフレーム等のパッケージ基板上に複数のチップが搭載されたシステムインパッケージSiPを有している。さらに、システムSYSは、チップオンチップCoCあるいはパッケージオンパッケージPoPの形態で形成されてもよい。   FIG. 15 shows an example of a system SYS on which the above-described semiconductor memory MEM is mounted. The system SYS (user system) forms at least a part of a microcomputer system such as a portable device, for example. The system SYS has a system-on-chip SoC in which a plurality of macros are integrated on a silicon substrate. Alternatively, the system SYS has a multi-chip package MCP in which a plurality of chips are stacked on a package substrate. Alternatively, the system SYS has a system-in-package SiP in which a plurality of chips are mounted on a package substrate such as a lead frame. Furthermore, the system SYS may be formed in the form of chip-on-chip CoC or package-on-package PoP.

例えば、システムSYSは、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、周辺回路I/Oおよび半導体メモリMEMを有している。CPU、ROM、周辺回路I/Oおよび半導体メモリMEMは、システムバスSBUSにより互いに接続されている。   For example, the system SYS includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a peripheral circuit I / O, and a semiconductor memory MEM. The CPU, ROM, peripheral circuit I / O, and semiconductor memory MEM are connected to each other by a system bus SBUS.

CPUは、ROM、周辺回路I/Oおよび半導体メモリMEMをアクセスするとともにシステム全体の動作を制御する。CPUは、ライト動作を実行させるためにコマンド信号CMD、アドレス信号AD、ライトデータ信号I/Oを半導体メモリMEMに出力する。CPUは、リード動作を実行させるためにコマンド信号CMD、アドレス信号ADを半導体メモリMEMに出力し、半導体メモリMEMからリードデータ信号I/Oを受ける。CPUは、半導体メモリMEMの状態を通常モードNRMまたはスリープモードSLPに設定するためのスリープ信号SLPXを半導体メモリMEMに出力する。なお、システムSYSの最小構成は、CPUと半導体メモリMEMである。   The CPU accesses the ROM, the peripheral circuit I / O, and the semiconductor memory MEM and controls the operation of the entire system. The CPU outputs a command signal CMD, an address signal AD, and a write data signal I / O to the semiconductor memory MEM in order to execute a write operation. The CPU outputs a command signal CMD and an address signal AD to the semiconductor memory MEM to execute a read operation, and receives a read data signal I / O from the semiconductor memory MEM. The CPU outputs a sleep signal SLPX for setting the state of the semiconductor memory MEM to the normal mode NRM or the sleep mode SLP to the semiconductor memory MEM. The minimum configuration of the system SYS is a CPU and a semiconductor memory MEM.

以上の実施形態において説明した発明を整理して、付記として開示する。
(付記1)
リアルメモリセルと、
前記リアルメモリセルに接続され、前記リアルメモリセルのアクセスが禁止される第1モード中にフローティング状態になることで、第1電源線に供給される電源電圧と接地電圧との中間の電圧に設定されるリアルビット線と、
前記第1モード中に前記第1電源線と前記リアルビット線との接続を解除し、前記リアルメモリセルのアクセスが許可される第2モード中に前記第1電源線を前記リアルビット線に接続する第1プリチャージ回路と、
前記リアルビット線の負荷と同じ負荷を有するダミービット線と、
前記第1モード中に前記第1電源線と前記ダミービット線との接続を解除し、前記第2モード中に前記第1電源線を前記ダミービット線に接続する第2プリチャージ回路と、
前記第1モード中に前記ダミービット線を前記接地電圧に設定するリセット回路と、
前記第1モードから前記第2モードへの切り替わり時に、前記第2プリチャージ回路の動作により前記接地電圧から上昇する前記ダミービット線の電圧が、前記中間の電圧を超えたときに、前記第2モードへの復帰を示す検出信号を活性化する検出回路と
を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
(付記2)
前記第1プリチャージ回路は、所定数の前記リアルビット線に共通に設けられ、
前記第2プリチャージ回路の駆動能力は、前記第1プリチャージ回路の駆動能力より低く、前記第2プリチャージ回路により充電される前記ダミービット線の充電速度が前記第1プリチャージ回路により充電される前記所定数の前記リアルビット線の各々の充電速度と等しくなる駆動能力に設定されていること
を特徴とする付記1に記載の半導体メモリ。
(付記3)
前記第1モード中に前記第1電源線と前記リアルビット線との接続を解除し、前記第1モードから前記第2モードへの切り替わり時に、前記検出信号の活性化に応答して前記第1電源線を前記リアルビット線に接続し、駆動能力が前記第1プリチャージ回路の駆動能力より高い第3プリチャージ回路を備えていること
を特徴とする付記1または付記2に記載の半導体メモリ。
(付記4)
前記第1電源線と前記第2電源線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記検出信号の活性化に応答してオンする第2トランジスタと
前記第1電源線と第2電源線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記第2モード中にオンする第1トランジスタと、
前記第2電源線と前記リアルビット線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記第1モード中の前記リアルメモリセルの非アクセス時にオンする第3トランジスタと、
を備え、
前記第1プリチャージ回路は、前記第1トランジスタおよび前記第3トランジスタを含み、
前記第3プリチャージ回路は、前記第2トランジスタおよび前記第3トランジスタを含むこと
を特徴とする付記3に記載の半導体メモリ。
(付記5)
前記リアルメモリセルおよび前記リアルビット線を各々含む複数のメモリブロックを備え、
前記第1トランジスタおよび前記第2トランジスタは、前記メモリブロックに共通に設けられること
を特徴とする付記4に記載の半導体メモリ。
(付記6)
前記第1プリチャージ回路は、前記リアルビット線毎に設けられ、
前記第2プリチャージ回路の駆動能力は、前記第1プリチャージ回路の駆動能力と等しいこと
を特徴とする付記1に記載の半導体メモリ。
(付記7)
前記第1モード中に前記第1電源線と前記リアルビット線との接続を解除し、前記第1モードから前記第1モードへの切り替わり時に、前記検出信号の活性化に応答して前記第1電源線を前記リアルビット線に接続し、駆動能力が前記第1プリチャージ回路の駆動能力より高い第3プリチャージ回路を備えていること
を特徴とする付記6に記載の半導体メモリ。
(付記8)
前記第1電源線と前記各リアルビット線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記第1モード中にオンする第1トランジスタと、
前記第1電源線と前記各リアルビット線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記検出信号の活性化に応答してオンする第2トランジスタと
を備え、
前記第1プリチャージ回路は、前記第1トランジスタを含み、
前記第3プリチャージ回路は、前記第2トランジスタを含むこと
を特徴とする付記7に記載の半導体メモリ。
(付記9)
前記ダミービット線に接続されたダミーメモリセルを備え、
前記ダミーメモリセルは、前記リアルメモリセルに形成される、前記リアルビット線に接続されたトランジスタと同じ構造を有するトランジスタを含み、
前記ダミーメモリセルの数は、前記リアルビット線に接続される前記リアルメモリセルの数に等しいこと
を特徴とする付記1ないし付記8のいずれか1項に記載の半導体メモリ。
(付記10)
前記ダミーメモリセルは、前記リアルメモリセルと同じ構造を有すること
を特徴とする付記9に記載の半導体メモリ。
(付記11)
付記1ないし付記10のいずれか1項に記載の半導体メモリと、
前記半導体メモリにアクセスするコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記半導体メモリを前記第1モードまたは前記第1モードに設定するためのモード信号を前記半導体メモリに出力し、
前記半導体メモリは、前記モード信号を受けるモード端子を備えていること
を特徴とするシステム。
The invention described in the above embodiments is organized and disclosed as an appendix.
(Appendix 1)
Real memory cells,
It is connected to the real memory cell, and is set to an intermediate voltage between the power supply voltage supplied to the first power supply line and the ground voltage by entering a floating state during the first mode in which access to the real memory cell is prohibited. Real bit line,
The connection between the first power supply line and the real bit line is released during the first mode, and the first power supply line is connected to the real bit line during the second mode in which access to the real memory cell is permitted. A first precharge circuit that
A dummy bit line having the same load as that of the real bit line;
A second precharge circuit that disconnects the first power supply line and the dummy bit line during the first mode and connects the first power supply line to the dummy bit line during the second mode;
A reset circuit for setting the dummy bit line to the ground voltage during the first mode;
At the time of switching from the first mode to the second mode, when the voltage of the dummy bit line rising from the ground voltage by the operation of the second precharge circuit exceeds the intermediate voltage, the second mode A semiconductor memory comprising: a detection circuit that activates a detection signal indicating return to the mode.
(Appendix 2)
The first precharge circuit is provided in common for a predetermined number of the real bit lines,
The driving capability of the second precharge circuit is lower than the driving capability of the first precharge circuit, and the charging speed of the dummy bit line charged by the second precharge circuit is charged by the first precharge circuit. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the driving capacity is set to be equal to a charging speed of each of the predetermined number of the real bit lines.
(Appendix 3)
The first power supply line and the real bit line are disconnected during the first mode, and the first response is made in response to activation of the detection signal when switching from the first mode to the second mode. The semiconductor memory according to appendix 1 or appendix 2, wherein a power supply line is connected to the real bit line, and a third precharge circuit having a drive capability higher than that of the first precharge circuit is provided.
(Appendix 4)
A second transistor disposed between the first power supply line and the second power supply line and turned off during the first mode and turned on in response to activation of the detection signal; A first transistor disposed between two power lines and turned off during the first mode and turned on during the second mode;
A third transistor disposed between the second power supply line and the real bit line and turned off during the first mode and turned on when the real memory cell is not accessed during the first mode;
With
The first precharge circuit includes the first transistor and the third transistor,
The semiconductor memory according to appendix 3, wherein the third precharge circuit includes the second transistor and the third transistor.
(Appendix 5)
A plurality of memory blocks each including the real memory cell and the real bit line;
The semiconductor memory according to appendix 4, wherein the first transistor and the second transistor are provided in common in the memory block.
(Appendix 6)
The first precharge circuit is provided for each real bit line,
The semiconductor memory according to appendix 1, wherein the drive capability of the second precharge circuit is equal to the drive capability of the first precharge circuit.
(Appendix 7)
The first power supply line and the real bit line are disconnected during the first mode, and the first response is made in response to activation of the detection signal when switching from the first mode to the first mode. The semiconductor memory according to appendix 6, wherein a power supply line is connected to the real bit line, and a third precharge circuit having a drive capability higher than that of the first precharge circuit is provided.
(Appendix 8)
A first transistor disposed between the first power supply line and each of the real bit lines and turned off during the first mode and turned on during the first mode;
A second transistor disposed between the first power supply line and each real bit line, and turned off during the first mode and turned on in response to activation of the detection signal;
The first precharge circuit includes the first transistor,
The semiconductor memory according to appendix 7, wherein the third precharge circuit includes the second transistor.
(Appendix 9)
A dummy memory cell connected to the dummy bit line;
The dummy memory cell includes a transistor formed in the real memory cell and having the same structure as a transistor connected to the real bit line,
9. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the number of the dummy memory cells is equal to the number of the real memory cells connected to the real bit line.
(Appendix 10)
The semiconductor memory according to appendix 9, wherein the dummy memory cell has the same structure as the real memory cell.
(Appendix 11)
The semiconductor memory according to any one of appendix 1 to appendix 10, and
A controller for accessing the semiconductor memory,
The controller outputs a mode signal for setting the semiconductor memory to the first mode or the first mode to the semiconductor memory;
The semiconductor memory includes a mode terminal for receiving the mode signal.

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。   From the above detailed description, features and advantages of the embodiments will become apparent. This is intended to cover the features and advantages of the embodiments described above without departing from the spirit and scope of the claims. Further, any person having ordinary knowledge in the technical field should be able to easily come up with any improvements and changes, and there is no intention to limit the scope of the embodiments having the invention to those described above. It is also possible to rely on suitable improvements and equivalents within the scope disclosed in.

BIT、BITX‥ビット線;BLK1−BLK4‥メモリブロック;CDEC‥カラムデコーダ;CNT1−CNT4‥制御回路;COL1X−COL4X‥カラム選択信号;CSW‥カラムスイッチ;CSWU‥カラムスイッチ部;DBIT‥ダミービット線;DETC‥検出回路;DETX‥検出信号;DMC‥ダミーメモリセル;DMY‥ダミー回路;I/O‥データ端子;LD‥負荷;MC‥メモリセル;MD‥モード信号;MEM‥半導体メモリ;NRM‥通常モード;PBUF‥バッファ回路;PRE、PRE1、PRE2‥プリチャージ回路;PRE1X−PRE4X‥プリチャージ信号;PREU‥プリチャージ部;RET‥復帰期間;SA‥センスアンプ;SAU‥センスアンプ部;SLP‥スリープモード;SLPOUTX‥スリープ解除信号;SLPX‥スリープ信号;VDD、VDD2‥電源線;WDEC‥ワードデコーダ   BIT, BITX bit line; BLK1-BLK4 memory block; CDEC column decoder; CNT1-CNT4 control circuit; COL1X-COL4X column selection signal; CSW column switch; CSWU column switch unit; DBIT dummy bit line DETC ... detection circuit; DETX ... detection signal; DMC ... dummy memory cell; DMY ... dummy circuit; I / O ... data terminal; LD ... load; MC ... memory cell; MD ... mode signal; Normal mode; PBUF ... buffer circuit; PRE, PRE1, PRE2 ... precharge circuit; PRE1X-PRE4X ... precharge signal; PREU ... precharge part; RET ... return period; SA ... sense amplifier; SAU ... sense amplifier part; Sleep mode; SLPO TX ‥ wake signal; SLPX ‥ sleep signal; VDD, VDD2 ‥ power line; WDEC ‥ word decoder

Claims (8)

リアルメモリセルと、
前記リアルメモリセルに接続され、前記リアルメモリセルのアクセスが禁止される第1モード中にフローティング状態になることで、第1電源線に供給される電源電圧と接地電圧との中間の電圧に設定されるリアルビット線と、
前記第1モード中に前記第1電源線と前記リアルビット線との接続を解除し、前記リアルメモリセルのアクセスが許可される第2モード中に前記第1電源線を前記リアルビット線に接続する第1プリチャージ回路と、
前記リアルビット線の負荷と同じ負荷を有するダミービット線と、
前記第1モード中に前記第1電源線と前記ダミービット線との接続を解除し、前記第2モード中に前記第1電源線を前記ダミービット線に接続する第2プリチャージ回路と、
前記第1モード中に前記ダミービット線を前記接地電圧に設定するリセット回路と、
前記第1モードから前記第2モードへの切り替わり時に、前記第2プリチャージ回路の動作により前記接地電圧から上昇する前記ダミービット線の電圧が、前記中間の電圧を超えたときに、前記第2モードへの復帰を示す検出信号を活性化する検出回路と
を備えていることを特徴とする半導体メモリ。
Real memory cells,
It is connected to the real memory cell, and is set to an intermediate voltage between the power supply voltage supplied to the first power supply line and the ground voltage by entering a floating state during the first mode in which access to the real memory cell is prohibited. Real bit line,
The connection between the first power supply line and the real bit line is released during the first mode, and the first power supply line is connected to the real bit line during the second mode in which access to the real memory cell is permitted. A first precharge circuit that
A dummy bit line having the same load as that of the real bit line;
A second precharge circuit that disconnects the first power supply line and the dummy bit line during the first mode and connects the first power supply line to the dummy bit line during the second mode;
A reset circuit for setting the dummy bit line to the ground voltage during the first mode;
At the time of switching from the first mode to the second mode, when the voltage of the dummy bit line rising from the ground voltage by the operation of the second precharge circuit exceeds the intermediate voltage, the second mode A semiconductor memory comprising: a detection circuit that activates a detection signal indicating return to the mode.
前記第1プリチャージ回路は、所定数の前記リアルビット線に共通に設けられ、
前記第2プリチャージ回路の駆動能力は、前記第1プリチャージ回路の駆動能力より低く、前記第2プリチャージ回路により充電される前記ダミービット線の充電速度が前記第1プリチャージ回路により充電される前記所定数の前記リアルビット線の各々の充電速度と等しくなる駆動能力に設定されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ。
The first precharge circuit is provided in common for a predetermined number of the real bit lines,
The driving capability of the second precharge circuit is lower than the driving capability of the first precharge circuit, and the charging speed of the dummy bit line charged by the second precharge circuit is charged by the first precharge circuit. 2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the semiconductor memory is set to have a driving capability equal to a charging speed of each of the predetermined number of the real bit lines.
前記第1モード中に前記第1電源線と前記リアルビット線との接続を解除し、前記第1モードから前記第2モードへの切り替わり時に、前記検出信号の活性化に応答して前記第1電源線を前記リアルビット線に接続し、駆動能力が前記第1プリチャージ回路の駆動能力より高い第3プリチャージ回路を備えていること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体メモリ。
The first power supply line and the real bit line are disconnected during the first mode, and the first response is made in response to activation of the detection signal when switching from the first mode to the second mode. 3. The semiconductor according to claim 1, further comprising a third precharge circuit that connects a power supply line to the real bit line and has a drive capability higher than that of the first precharge circuit. 4. memory.
前記第1電源線と第2電源線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記第2モード中にオンする第1トランジスタと、
前記第1電源線と前記第2電源線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記検出信号の活性化に応答してオンする第2トランジスタと、
前記第2電源線と前記リアルビット線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記第2モード中の前記リアルメモリセルの非アクセス時にオンする第3トランジスタと、
を備え、
前記第1プリチャージ回路は、前記第1トランジスタおよび前記第3トランジスタを含み、
前記第3プリチャージ回路は、前記第2トランジスタおよび前記第3トランジスタを含むこと
を特徴とする請求項3に記載の半導体メモリ。
A first transistor disposed between the first power line and the second power line and turned off during the first mode and turned on during the second mode;
A second transistor disposed between the first power supply line and the second power supply line and turned off during the first mode and turned on in response to activation of the detection signal;
A third transistor disposed between the second power supply line and the real bit line and turned off during the first mode and turned on when the real memory cell is not accessed in the second mode ;
With
The first precharge circuit includes the first transistor and the third transistor,
The semiconductor memory according to claim 3, wherein the third precharge circuit includes the second transistor and the third transistor.
前記第1プリチャージ回路は、前記リアルビット線毎に設けられ、
前記第2プリチャージ回路の駆動能力は、前記第1プリチャージ回路の駆動能力と等しいこと
を特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ。
The first precharge circuit is provided for each real bit line,
2. The semiconductor memory according to claim 1, wherein the drive capability of the second precharge circuit is equal to the drive capability of the first precharge circuit.
前記第1モード中に前記第1電源線と前記リアルビット線との接続を解除し、前記第1モードから前記第2モードへの切り替わり時に、前記検出信号の活性化に応答して前記第1電源線を前記リアルビット線に接続し、駆動能力が前記第1プリチャージ回路の駆動能力より高い第3プリチャージ回路を備えていること
を特徴とする請求項5に記載の半導体メモリ。
The first power supply line and the real bit line are disconnected during the first mode, and the first response is made in response to activation of the detection signal when switching from the first mode to the second mode . The semiconductor memory according to claim 5, further comprising a third precharge circuit that connects a power supply line to the real bit line and has a drive capability higher than that of the first precharge circuit.
前記第1電源線と前記各リアルビット線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記第2モード中にオンする第1トランジスタと、
前記第1電源線と前記各リアルビット線との間に配置され、前記第1モード中にオフし、前記検出信号の活性化に応答してオンする第2トランジスタと
を備え、
前記第1プリチャージ回路は、前記第1トランジスタを含み、
前記第3プリチャージ回路は、前記第2トランジスタを含むこと
を特徴とする請求項6に記載の半導体メモリ。
A first transistor disposed between the first power supply line and each of the real bit lines and turned off during the first mode and turned on during the second mode ;
A second transistor disposed between the first power supply line and each real bit line, and turned off during the first mode and turned on in response to activation of the detection signal;
The first precharge circuit includes the first transistor,
The semiconductor memory according to claim 6, wherein the third precharge circuit includes the second transistor.
請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の半導体メモリと、
前記半導体メモリにアクセスするコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記半導体メモリを前記第1モードまたは前記第2モードに設定するためのモード信号を前記半導体メモリに出力し、
前記半導体メモリは、前記モード信号を受けるモード端子を備えていること
を特徴とするシステム。
A semiconductor memory according to any one of claims 1 to 7,
A controller for accessing the semiconductor memory,
The controller outputs a mode signal for setting the semiconductor memory to the first mode or the second mode to the semiconductor memory;
The semiconductor memory includes a mode terminal for receiving the mode signal.
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