JP5990306B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5990306B2
JP5990306B2 JP2015136779A JP2015136779A JP5990306B2 JP 5990306 B2 JP5990306 B2 JP 5990306B2 JP 2015136779 A JP2015136779 A JP 2015136779A JP 2015136779 A JP2015136779 A JP 2015136779A JP 5990306 B2 JP5990306 B2 JP 5990306B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
word
word driver
circuit
voltage level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015136779A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015172995A (en
Inventor
誠 藪内
誠 藪内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Electronics Corp
Original Assignee
Renesas Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Electronics Corp filed Critical Renesas Electronics Corp
Priority to JP2015136779A priority Critical patent/JP5990306B2/en
Publication of JP2015172995A publication Critical patent/JP2015172995A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5990306B2 publication Critical patent/JP5990306B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、SRAM等のメモリユニットを備えた半導体装置に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor device including a memory unit such as an SRAM.

例えば、特許文献1には、SRAMにおいて、データ書き込み時にセル電源線の電圧レベルを低下させる構成が示されている。特許文献2には、SRAMにおいて、選択されたワード線の電圧レベルを低下させる構成が示されている。特許文献3には、SRAMにおいて、ワード線の立ち上がり時にはワード線ドライバの電源ノードにメモリセルの電源電圧レベルを供給し、ワード線の立ち上がり後にはワード線ドライバの電源ノードにメモリセルの電源電圧レベルよりも低い電圧レベルを供給する構成が示されている。   For example, Patent Document 1 shows a configuration in which the voltage level of a cell power supply line is reduced when data is written in an SRAM. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 shows a configuration for reducing the voltage level of a selected word line in an SRAM. In Patent Document 3, in the SRAM, the power supply voltage level of the memory cell is supplied to the power supply node of the word line driver when the word line rises, and the power supply voltage level of the memory cell is supplied to the power supply node of the word line driver after the word line rises. A configuration for providing a lower voltage level is shown.

特開2007−4960号公報JP 2007-4960 A 特開2009−252256号公報JP 2009-252256 A 特開2008−210443号公報JP 2008-210443 A

例えば、SRAM(Static Random Access Memory)メモリモジュール(スタティック型メモリモジュール)等を搭載した半導体装置では、通常、微細化に伴い信頼性、消費電力等の観点から電圧スケーリングが行われる。ただし、微細化が進むと、製造ばらつき等の増大に伴いSRAMメモリセルの動作マージンの低下が問題となってくる。このため、低電圧でも安定した動作マージンを確保するための各種工夫が必要とされる。   For example, in a semiconductor device on which an SRAM (Static Random Access Memory) memory module (static memory module) or the like is mounted, voltage scaling is usually performed from the viewpoint of reliability, power consumption, and the like with miniaturization. However, as miniaturization progresses, a decrease in the operating margin of the SRAM memory cell becomes a problem with an increase in manufacturing variation. For this reason, various devices for ensuring a stable operation margin even at a low voltage are required.

図24(a)は、本発明の前提として検討した半導体装置において、そのスタティック型メモリモジュールの主要部の概略構成例および動作例を示す説明図であり、図24(b)は、図24(a)とは異なる概略構成例および動作例を示す説明図である。図24(a)、(b)に示すスタティック型メモリモジュールは、メモリアレイMARYと、ワードドライバブロックWLDと、書き込み補助回路WAST’を備えている。MARY内には、WLDによって駆動され、X軸方向に延伸するワード線WLと、当該WLによって選択されるメモリセル(SRAMメモリセル)MCと、WAST’によって駆動され、Y軸方向に延伸し、当該MCにメモリセル電源電圧ARVDDを供給するメモリセル電源ラインが含まれる。WAST’は、書き込み動作の際に、選択されたメモリセルMCのARVDDを所定の期間低下させる機能を持つ。これにより、選択されたMCでは、情報保持能力(ラッチ能力)が低下し(言い換えればスタティックノイズマージン(SNM)が低下し)、結果として当該MCの書き換えが容易となる(書き込みマージンが向上する)。   FIG. 24A is an explanatory diagram showing a schematic configuration example and an operation example of the main part of the static memory module in the semiconductor device studied as a premise of the present invention, and FIG. It is explanatory drawing which shows the schematic structural example and operation example different from a). The static memory module shown in FIGS. 24A and 24B includes a memory array MARY, a word driver block WLD, and a write assist circuit WAST ′. In MARY, a word line WL driven by WLD and extending in the X-axis direction, a memory cell (SRAM memory cell) MC selected by the WL, and driven by WAST ′, extending in the Y-axis direction, A memory cell power supply line for supplying the memory cell power supply voltage ARVDD to the MC is included. WAST 'has a function of reducing the ARVDD of the selected memory cell MC for a predetermined period during a write operation. As a result, in the selected MC, the information retention capability (latch capability) is reduced (in other words, the static noise margin (SNM) is reduced), and as a result, the MC can be easily rewritten (the write margin is improved). .

ここで、図24(a)に示すMARYは、Y軸方向(メモリセル電源ライン(ARVDD)の延伸方向又は図示しないビット線の延伸方向)を縦方向、X軸方向(WLの延伸方向)を横方向として横長の形状を備えている。一方、図24(b)に示すMARYは、図24(a)の場合と異なり縦長の形状を備えている。仮に、図24(a)に示すMARYに対してARVDDの電圧レベルが最適な条件で低下するようにWAST’を設計した場合を想定する。この場合、当該WAST’を図24(b)に示すMARYに適用すると、図24(b)のMARYでは図24(a)に比べてメモリセル電源ライン(ARVDD)の負荷が大きいため、ARVDDの電圧レベルが所望のレベルに達するまでにある程度の期間を要する恐れがある。この期間において、選択されたMCは比較的高い情報保持能力(ラッチ能力)(言い換えれば大きいSNM)を持ってしまうため、結果として当該MCの書き換えが容易でなくなる(書き込みマージンが低下する)恐れがある。   Here, in the MARY shown in FIG. 24A, the Y-axis direction (the extending direction of the memory cell power supply line (ARVDD) or the extending direction of the bit line not shown) is the vertical direction, and the X-axis direction (the extending direction of WL). It has a horizontally long shape in the horizontal direction. On the other hand, the MARY shown in FIG. 24 (b) has a vertically long shape unlike the case of FIG. 24 (a). Assume that WAST 'is designed so that the voltage level of ARVDD is lowered under the optimum conditions with respect to MARY shown in FIG. In this case, if the WAST ′ is applied to the MARY shown in FIG. 24B, the load of the memory cell power supply line (ARVDD) is larger in the MARY of FIG. 24B than in FIG. It may take a certain period of time for the voltage level to reach the desired level. During this period, the selected MC has a relatively high information holding capability (latching capability) (in other words, a large SNM), and as a result, the MC may not be easily rewritten (the write margin is reduced). is there.

図25(a)は、本発明の前提として検討した半導体装置において、そのスタティック型メモリモジュールの主要部の概略構成例および動作例を示す説明図であり、図25(b)は、図25(a)とは異なる概略構成例および動作例を示す説明図である。図25(a)、(b)に示すスタティック型メモリモジュールは、メモリアレイMARYと、ワードドライバブロックWLDと、ワードドライバ用電源回路ブロックVGEN’を備えている。MARY内には、WLDによって駆動され、X軸方向に延伸するワード線WLと、当該WLによって選択されるメモリセル(SRAMメモリセル)MCと、VGEN’によって駆動され、Y軸方向に延伸し、WLD内の各ワードドライバにワードドライバ電源電圧WLVDDを供給するワードドライバ電源ラインが含まれる。   FIG. 25A is an explanatory diagram showing a schematic configuration example and an operation example of the main part of the static memory module in the semiconductor device studied as a premise of the present invention, and FIG. It is explanatory drawing which shows the schematic structural example and operation example different from a). The static memory module shown in FIGS. 25A and 25B includes a memory array MARY, a word driver block WLD, and a word driver power supply circuit block VGEN ′. In MARY, a word line WL driven by WLD and extending in the X-axis direction, a memory cell (SRAM memory cell) MC selected by the WL, and VGEN ′ are driven and extended in the Y-axis direction. A word driver power supply line for supplying the word driver power supply voltage WLVDD to each word driver in the WLD is included.

VGEN’は、WLDによって所定のWLが活性化される際に、当該WLD(その中のワードドライバ)の電源電圧WLVDDを所定の期間低下させる機能を持つ。これにより、当該WL上で情報を保持しているMCの情報保持能力(ラッチ能力)を向上させることが可能になり、読み出しマージンの向上等が図れる。すなわち、SRAMメモリセル内のアクセス用NMOSトランジスタの駆動能力が等価的に下がることから、SRAMメモリセル内のドライバ用NMOSトランジスタとアクセス用NMOSトランジスタの駆動能力の比率となる所謂βレシオが大きくなり、スタティックノイズマージン(SNM)の向上が図れる。   VGEN 'has a function of lowering the power supply voltage WLVDD of the WLD (the word driver therein) for a predetermined period when the predetermined WL is activated by the WLD. As a result, the information holding capability (latch capability) of the MC holding information on the WL can be improved, and the read margin can be improved. That is, since the drive capability of the access NMOS transistor in the SRAM memory cell is equivalently reduced, the so-called β ratio, which is the ratio of the drive capability of the driver NMOS transistor and the access NMOS transistor in the SRAM memory cell, increases. The static noise margin (SNM) can be improved.

ここで、図25(a)に示すMARYは、Y軸方向(ワードドライバ電源ライン(WLVDD)の延伸方向又は図示しないビット線の延伸方向)を縦方向、X軸方向(WLの延伸方向)を横方向として横長の形状を備えている。一方、図25(b)に示すMARYは、図25(a)の場合と異なり縦長の形状を備えている。図25(a)のMARYは、図25(b)と比較して、ワードドライバ電源ライン(WLVDD)の負荷が小さいため、WLVDDの電圧レベルが急速に低下する。そうすると、結果的に、WLを高速に立ち上げるために必要とされるWLVDDの電圧レベルを十分に確保できない場合が生じ得る。また、図25(a)のMARYは、図25(b)と比較してWLの負荷が大きいことからその立ち上がり速度の高速化が図り難く、前述したWLVDDとの相乗効果により立ち上がり速度の高速化が更に困難となる恐れがある。したがって、図25(a)のMARYでは、WLの立ち上がり速度の遅れに伴い、必要とされるアクセス時間を十分に確保できない場合が生じ得る。   Here, in MARY shown in FIG. 25A, the Y-axis direction (the extending direction of the word driver power supply line (WLVDD) or the extending direction of the bit line (not shown)) is the vertical direction, and the X-axis direction (the extending direction of WL). It has a horizontally long shape in the horizontal direction. On the other hand, the MARY shown in FIG. 25 (b) has a vertically long shape unlike the case of FIG. 25 (a). In MARY of FIG. 25A, the load level of the word driver power supply line (WLVDD) is smaller than that of FIG. 25B, so that the voltage level of WLVDD rapidly decreases. As a result, there may be a case where the voltage level of WLVDD required for starting WL at high speed cannot be sufficiently secured. In addition, MARY in FIG. 25A has a larger WL load than in FIG. 25B, so it is difficult to increase the rising speed. The synergistic effect with WLVDD described above increases the rising speed. May become even more difficult. Therefore, in the MARY shown in FIG. 25A, there may be a case where the required access time cannot be sufficiently secured due to the delay of the rising speed of WL.

逆に、図25(b)のMARYは、図25(a)と比較して、ワードドライバ電源ライン(WLVDD)の負荷が大きいため、WLVDDの電圧レベルが所望のレベルに低下するまでにある程度の期間を要する恐れがある。この期間において、選択されたWLの電圧レベルは比較的高くなり、当該WL上のMCは比較的低いスタティックノイズマージン(SNM)を持ってしまうため、結果として当該MCの読み出しマージンが低下する恐れがある。また、図25(b)のMARYは、図25(a)と比較してWLの負荷が小さいことからその立ち上がり速度が速くなり易く(すなわちオーバーシュートによりWLの電圧が高くなり易く)、前述したWLVDDとの相乗効果によりスタティックノイズマージン(SNM)の低下が更に加速する恐れがある。したがって、図25(b)のMARYでは、読み出しマージンを十分に確保できない場合が生じ得る。   On the other hand, the MARY of FIG. 25B has a larger load on the word driver power supply line (WLVDD) than that of FIG. 25A, so that the voltage level of WLVDD decreases to a certain level. It may take a long time. During this period, the voltage level of the selected WL becomes relatively high, and the MC on the WL has a relatively low static noise margin (SNM). As a result, the read margin of the MC may be reduced. is there. In addition, the MARY of FIG. 25B has a smaller WL load than that of FIG. 25A, so that its rising speed is likely to increase (that is, the WL voltage tends to increase due to overshoot). The synergistic effect with WLVDD may further accelerate the decrease in static noise margin (SNM). Therefore, in the case of MARY in FIG. 25B, there may be a case where a sufficient read margin cannot be secured.

このように、半導体装置内に縦長形状や横長形状といったそれぞれ形状が異なるメモリアレイが存在すると、その形状に応じて動作マージン(読み出しマージン、書き込みマージン)の低下やアクセス時間の遅延が生じ得る。特に、SOC(System On a Chip)等の半導体装置にコンパイルドSRAM等を搭載した場合には、市場からの製品要求に応じてSOC上にそれぞれ形状が異なる多くのSRAMメモリモジュールが搭載される場合がある。このような場合に、前述したような動作マージンやアクセス時間の問題が特に顕在化し得ることを見出した。なお、コンパイルドSRAMとは、例えばビット線やワード線の数などを指定することで自動設計ツールによって自動生成されるマクロセルである。コンパイルドSRAMでは、メモリアレイやその周辺回路等は、通常、予め規定している各種要素回路(例えばワードドライバ等)のレイアウトを自動設計ツールがビット線/ワード線数に応じた数だけ自動配置することで構築される。   As described above, when memory arrays having different shapes such as a vertically long shape and a horizontally long shape exist in the semiconductor device, an operation margin (read margin, write margin) may be reduced or an access time may be delayed depending on the shape. In particular, when a compiled SRAM or the like is mounted on a semiconductor device such as an SOC (System On a Chip), many SRAM memory modules having different shapes are mounted on the SOC in accordance with product requirements from the market. There is. In such a case, it has been found that the problem of the operation margin and the access time as described above can be particularly manifested. The compiled SRAM is a macro cell that is automatically generated by an automatic design tool by specifying the number of bit lines and word lines, for example. In a compiled SRAM, the memory array and its peripheral circuits are usually automatically arranged by the automatic design tool according to the number of bit lines / word lines according to the layout of various element circuits (for example, word drivers, etc.) that are defined in advance. To be built.

本発明は、このようなことを鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、複数のスタティック型メモリモジュールを備えた半導体装置において、その動作マージンの向上を実現することにある。本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to realize an improvement in the operation margin of a semiconductor device including a plurality of static memory modules. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of a typical embodiment will be briefly described as follows.

本実施の形態による半導体装置は、第1メモリモジュールと第2メモリモジュールを備える。第1メモリモジュールは、複数の第1ワード線、複数の第1ビット線、およびそれらの交点に配置される複数の第1SRAMメモリセルに加えて、第1ビット線と同方向に延伸し、複数の第1SRAMメモリセルに電源を供給する複数の第1メモリセル電源線と、第1書き込み補助回路とを備える。第1書き込み補助回路は、書き込み動作の際に、書き込み対象の第1SRAMメモリセルに対応する第1メモリセル電源線の電荷を第1期間放電する。同様に、第2メモリモジュールは、複数の第2ワード線、複数の第2ビット線、およびそれらの交点に配置される複数の第2SRAMメモリセルに加えて、第2ビット線と同方向に延伸し、複数の第2SRAMメモリセルに電源を供給する複数の第2メモリセル電源線と、第2書き込み補助回路とを備える。第2書き込み補助回路は、書き込み動作の際に、書き込み対象の第2SRAMメモリセルに対応する第2メモリセル電源線の電荷を第2期間放電する。ここで、複数の第1ワード線の本数が複数の第2ワード線の本数よりも多い場合、第1期間が第2期間よりも長く設定される。   The semiconductor device according to the present embodiment includes a first memory module and a second memory module. The first memory module extends in the same direction as the first bit line in addition to the plurality of first word lines, the plurality of first bit lines, and the plurality of first SRAM memory cells arranged at the intersections thereof. A plurality of first memory cell power supply lines for supplying power to the first SRAM memory cell, and a first write assist circuit. The first write auxiliary circuit discharges the charge of the first memory cell power supply line corresponding to the first SRAM memory cell to be written in the first period during the write operation. Similarly, the second memory module extends in the same direction as the second bit lines in addition to the plurality of second word lines, the plurality of second bit lines, and the plurality of second SRAM memory cells arranged at the intersections thereof. And a plurality of second memory cell power supply lines for supplying power to the plurality of second SRAM memory cells, and a second write assist circuit. The second write auxiliary circuit discharges the charge of the second memory cell power supply line corresponding to the second SRAM memory cell to be written in the second period during the write operation. Here, when the number of the plurality of first word lines is larger than the number of the plurality of second word lines, the first period is set longer than the second period.

このような構成を用いると、書き込み動作時に書き込み対象のSRAMメモリセルの電源電圧を低下させることができるため書き込みマージンを向上させることが可能になる。加えて、第1および第2期間によって当該電源電圧の低下速度(ならびに低下幅)を制御できるため、各メモリモジュールのワード線本数に依らず当該書き込みマージンの向上効果が得られる。   When such a configuration is used, the power supply voltage of the SRAM memory cell to be written can be lowered during the write operation, so that the write margin can be improved. In addition, since the power supply voltage decrease rate (and the decrease width) can be controlled by the first and second periods, the write margin can be improved regardless of the number of word lines in each memory module.

また、本実施の形態による半導体装置は、前述したような第1メモリモジュールが、複数の第1ワードドライバと、第1ワードドライバ電源線と、第1電源回路ブロックとを備え、前述したような第2メモリモジュールが、複数の第2ワードドライバと、第2ワードドライバ電源線と、第2電源回路ブロックとを備える。複数の第1ワードドライバは複数の第1ワード線を駆動し、第1ワードドライバ電源線は、第1ビット線と同方向に延伸し、複数の第1ワードドライバに電源を供給する。第1電源回路ブロックは、読み出し動作の際に、第1ワードドライバ電源線の電圧レベルを第1駆動能力で低下させる。同様に、複数の第2ワードドライバは複数の第2ワード線を駆動し、第2ワードドライバ電源線は、第2ビット線と同方向に延伸し、複数の第2ワードドライバに電源を供給する。第2電源回路ブロックは、読み出し動作の際に、第2ワードドライバ電源線の電圧レベルを第2駆動能力で低下させる。ここで、第1駆動能力および第2駆動能力は、ワード線の本数が多いほど、また、ビット線の本数が少ないほど大きく設定される。すなわち、複数の第1ワード線の本数と複数の第2ワード線の本数が実質的に同等であり、複数の第1ビット線の本数が複数の第2ビット線の本数よりも多い場合、第1駆動能力が第2駆動能力よりも小さく設定される。また、複数の第1ビット線の本数と複数の第2ビット線の本数が実質的に同等であり、複数の第1ワード線の本数が複数の第2ワード線の本数よりも多い場合、第1駆動能力が第2駆動能力よりも大きく設定される。   In the semiconductor device according to the present embodiment, the first memory module as described above includes a plurality of first word drivers, a first word driver power supply line, and a first power supply circuit block. The second memory module includes a plurality of second word drivers, a second word driver power supply line, and a second power supply circuit block. The plurality of first word drivers drive the plurality of first word lines, and the first word driver power supply line extends in the same direction as the first bit line and supplies power to the plurality of first word drivers. The first power supply circuit block lowers the voltage level of the first word driver power supply line with the first drive capability during the read operation. Similarly, the plurality of second word drivers drive the plurality of second word lines, and the second word driver power supply line extends in the same direction as the second bit line and supplies power to the plurality of second word drivers. . The second power supply circuit block lowers the voltage level of the second word driver power supply line with the second drive capability during the read operation. Here, the first driving capability and the second driving capability are set to be larger as the number of word lines is larger and as the number of bit lines is smaller. That is, when the number of the plurality of first word lines and the number of the plurality of second word lines are substantially equal and the number of the plurality of first bit lines is larger than the number of the plurality of second bit lines, One driving capability is set smaller than the second driving capability. Further, when the number of the plurality of first bit lines and the number of the plurality of second bit lines are substantially equal, and the number of the plurality of first word lines is larger than the number of the plurality of second word lines, One driving capability is set larger than the second driving capability.

このような構成を用いると、読み出し動作時に、選択されたワード線の電圧レベルを低下させることができるため、当該ワード線上のSRAMメモリセルの読み出しマージンを向上させることができる。加えて、第1駆動能力および第2駆動能力によって当該電圧レベルの低下速度(ならびに低下幅)を制御できるため、各メモリモジュールのワード線本数ならびにビット線本数に関わらず、所定のアクセス性能を維持した状態で当該読み出しマージンの向上効果が得られる。   When such a configuration is used, the voltage level of the selected word line can be lowered during the read operation, so that the read margin of the SRAM memory cell on the word line can be improved. In addition, since the voltage level drop rate (and width) can be controlled by the first drive capability and the second drive capability, the prescribed access performance is maintained regardless of the number of word lines and bit lines of each memory module. In this state, the reading margin can be improved.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、複数のスタティック型メモリモジュールを備えた半導体装置において、その動作マージンの向上が実現可能になる。   The effects obtained by the representative embodiments of the invention disclosed in this application will be briefly described. In the semiconductor device including a plurality of static memory modules, the operation margin can be improved.

本発明の実施の形態1による半導体装置において、それに含まれるスタティック型メモリモジュールの概略的な構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a static memory module included in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 図1のメモリモジュールにおける各メモリセルの構成例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of each memory cell in the memory module of FIG. 1. 図1のメモリモジュールの概略的な動作例を示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram illustrating a schematic operation example of the memory module of FIG. 1. 本発明の実施の形態1による半導体装置において、その全体の概略構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of the overall schematic configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1のメモリモジュールにおいて、その書き込み補助回路周りの機能の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of functions around the write assist circuit in the memory module of FIG. 1. 図4のメモリユニットにおいて、その各スタティック型メモリモジュールに図5の書き込み補助回路を適用した場合の効果の一例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of an effect when the write assist circuit of FIG. 5 is applied to each static memory module in the memory unit of FIG. 4. (a)は、図5における書き込み補助回路の詳細な構成例を示す回路図であり、(b)は、(a)とは異なる構成例を示す回路図である。(A) is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the write assist circuit in FIG. 5, (b) is a circuit diagram showing a configuration example different from (a). 図7(a)、(b)における書き込み補助回路の動作例を示す波形図である。FIG. 8 is a waveform diagram showing an operation example of the write assist circuit in FIGS. 7 (a) and 7 (b). 図5における書き込み補助タイミング生成回路の詳細な構成例を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of a write assist timing generation circuit in FIG. 5. 図5とは一部異なる書き込み補助回路周りの機能の一例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of functions around a write assist circuit that is partially different from FIG. 5. 図4のメモリユニットにおいて、その各スタティック型メモリモジュールに図10の書き込み補助回路を適用した場合の効果の一例を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of an effect when the write assist circuit of FIG. 10 is applied to each static memory module in the memory unit of FIG. 4. 本発明の実施の形態2による半導体装置において、図5とは異なる書き込み補助タイミング生成回路周りの構成例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example around a write assist timing generation circuit different from FIG. 5 in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. 図12における行数ダミー負荷回路および書き込み補助タイミング生成回路の詳細な構成例を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of a row number dummy load circuit and a write assist timing generation circuit in FIG. 12. 本発明の実施の形態3による半導体装置において、図4のメモリユニット内の各スタティック型メモリモジュールに含まれるワードドライバ用電源回路ブロックの特徴の一例を表す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of characteristics of a word driver power supply circuit block included in each static memory module in the memory unit of FIG. 4 in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. (a)〜(c)は、メモリユニット内の各スタティック型メモリモジュールのアレイ構成が図14とは異なる場合において、各ワードドライバ用電源回路ブロックのサイズの関係を例示する概略図である。(A)-(c) is the schematic which illustrates the relationship of the size of each power circuit block for word drivers, when the array structure of each static type memory module in a memory unit differs from FIG. 図14の各スタティック型メモリモジュールにおいて、そのワードドライバ用電源回路ブロック、ワードドライバブロックおよびメモリアレイの詳細な構成例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of a word driver power supply circuit block, a word driver block, and a memory array in each static memory module of FIG. 14; 図16におけるワードドライバ用電源回路ブロックの動作例を示す波形図である。FIG. 17 is a waveform diagram showing an operation example of the word driver power supply circuit block in FIG. 16; 本発明の実施の形態4による半導体装置において、図14の各スタティック型メモリモジュールにおけるワードドライバ用電源回路ブロック、ワードドライバブロックおよびメモリアレイの詳細な構成例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of a word driver power supply circuit block, a word driver block, and a memory array in each static memory module of FIG. 14 in a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態5による半導体装置において、図14の各スタティック型メモリモジュールにおけるワードドライバ用電源回路ブロック、ワードドライバブロックおよびメモリアレイの詳細な構成例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of a word driver power supply circuit block, a word driver block, and a memory array in each static memory module of FIG. 14 in a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態6による半導体装置において、図14の各スタティック型メモリモジュールにおけるワードドライバ用電源回路ブロック、ワードドライバブロックおよびメモリアレイの詳細な構成例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of a word driver power supply circuit block, a word driver block, and a memory array in each static memory module of FIG. 14 in a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention; (a)、(b)は、本発明の実施の形態7による半導体装置において、そのスタティック型メモリモジュールにおける各ワードドライバ用電源回路の概略的な配置例を示す平面図である。(A), (b) is a top view which shows the rough example of arrangement | positioning of each power supply circuit for word drivers in the static type memory module in the semiconductor device by Embodiment 7 of this invention. 図21(a)のスタティック型メモリモジュールにおいて、その一部の領域の模式的なレイアウト構成例を示す平面図である。FIG. 22 is a plan view showing a schematic layout configuration example of a partial region in the static memory module of FIG. 本発明の実施の形態8による半導体装置において、それに含まれるメモリユニットの構成例を示す概略図である。In the semiconductor device by Embodiment 8 of this invention, it is the schematic which shows the structural example of the memory unit contained in it. (a)は、本発明の前提として検討した半導体装置において、そのスタティック型メモリモジュールの主要部の概略構成例および動作例を示す説明図であり、(b)は、(a)とは異なる概略構成例および動作例を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the schematic structural example and operation example of the principal part of the static memory module in the semiconductor device examined as a premise of this invention, (b) is a different outline from (a). It is explanatory drawing which shows a structural example and an operation example. (a)は、本発明の前提として検討した半導体装置において、そのスタティック型メモリモジュールの主要部の概略構成例および動作例を示す説明図であり、(b)は、(a)とは異なる概略構成例および動作例を示す説明図である。(A) is explanatory drawing which shows the schematic structural example and operation example of the principal part of the static memory module in the semiconductor device examined as a premise of this invention, (b) is a different outline from (a). It is explanatory drawing which shows a structural example and an operation example.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。   In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant, and one is the other. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のCMOS(相補型MOSトランジスタ)等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。なお、実施の形態では、MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)(MISトランジスタと略す)の一例としてMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(MOSトランジスタと略す)を用いるが、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。図面において、pチャネル型MOSトランジスタ(PMOSトランジスタ)にはゲートに丸印の記号を付すことで、nチャネル型MOSトランジスタ(NMOSトランジスタ)と区別することとする。図面にはMOSトランジスタの基板電位の接続は特に明記していないが、MOSトランジスタが正常動作可能な範囲であれば、その接続方法は特に限定しない。   The circuit elements constituting each functional block of the embodiment are not particularly limited, but are formed on a semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known integrated circuit technology such as a CMOS (complementary MOS transistor). . In the embodiment, MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) (abbreviated as MOS transistor) is used as an example of MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) (abbreviated as MIS transistor), but non-oxidized as a gate insulating film. It does not exclude membranes. In the drawing, a p-channel MOS transistor (PMOS transistor) is distinguished from an n-channel MOS transistor (NMOS transistor) by adding a circle symbol to the gate. Although the connection of the substrate potential of the MOS transistor is not particularly specified in the drawing, the connection method is not particularly limited as long as the MOS transistor can operate normally.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
《メモリモジュール全体の概略構成》
図1は、本発明の実施の形態1による半導体装置において、それに含まれるスタティック型メモリモジュールの概略的な構成例を示すブロック図である。図1に示すスタティック型メモリモジュールSRMDは、制御回路ブロックCTLBK、ワードドライバブロックWLD、ワードドライバ用電源回路ブロックVGEN、メモリアレイMARY、列選択回路YSW、書き込みドライバWTD、書き込み補助回路WAST、センスアンプSA、書き込み補助タイミング生成回路TDG、および入出力バッファ回路IOBを備える。CTLBKは、アドレス制御回路ADRCTL及び読み書き制御回路RWCTLを備える。
(Embodiment 1)
<Schematic configuration of the entire memory module>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration example of a static memory module included in a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The static memory module SRMD shown in FIG. 1 includes a control circuit block CTLBK, a word driver block WLD, a word driver power supply circuit block VGEN, a memory array MARY, a column selection circuit YSW, a write driver WTD, a write assist circuit WAST, and a sense amplifier SA. A write auxiliary timing generation circuit TDG and an input / output buffer circuit IOB. The CTLBK includes an address control circuit ADRCTL and a read / write control circuit RWCTL.

MARYは、第1方向に向けて並んで延伸する(m+1)本のワード線WL[0]〜WL[m]と、第1方向と交差する第2方向に向けて並んで延伸する(n+1)個のビット線対(BL[0],ZBL[0])〜(BL[n],ZBL[n])と、(m+1)本のワード線と(n+1)個のビット線対の交点に配置される複数のメモリセルMCを備える。各ビット線対は、相補信号を伝送する2本のビット線(例えばBL[0]とZBL[0])で構成される。更に、MARYは、第2方向に向けて並んで延伸する(n+1)本のメモリセル電源ライン(メモリセル電源電圧)ARVDD[0]〜ARVDD[n]を備え、あるビット線対(BL[s],ZBL[s])(sは0〜nの整数)に接続されたMCは対応するARVDD[s]に接続される。   MARY extends (m + 1) word lines WL [0] to WL [m] extending side by side in the first direction and side by side in the second direction intersecting the first direction (n + 1). The bit line pairs (BL [0], ZBL [0]) to (BL [n], ZBL [n]) are arranged at the intersections of (m + 1) word lines and (n + 1) bit line pairs. A plurality of memory cells MC. Each bit line pair is composed of two bit lines (for example, BL [0] and ZBL [0]) that transmit complementary signals. Further, MARY includes (n + 1) memory cell power supply lines (memory cell power supply voltages) ARVDD [0] to ARVDD [n] extending side by side in the second direction, and a bit line pair (BL [s ], ZBL [s]) (s is an integer from 0 to n) is connected to the corresponding ARVDD [s].

アドレス制御回路ADRCTLは、デコード起動信号TDECをトリガとしてSRMDの外部アドレス端子からのアドレス信号A[0]〜A[j]をデコード(あるいはプリデコード)し、行選択信号X[0]〜X[k]と、列選択信号Y[0]〜Y[i]を出力する。ワードドライバブロックWLDは、X[0]〜X[k]に応じて(m+1)本のワード線のいずれか1本を選択(活性化)する。列選択回路YSWは、Y[0]〜Y[i]に応じて(n+1)個のビット線対のいずれか1個を選択する。ワードドライバ用電源回路ブロックVGENは、WLD内の各ワードドライバ(図示せず)に対してワードドライバ電源電圧WLVDDを供給する。   The address control circuit ADRCTL uses the decode activation signal TDEC as a trigger to decode (or predecode) the address signals A [0] to A [j] from the external address terminals of the SRMD, and to select the row selection signals X [0] to X [ k] and column selection signals Y [0] to Y [i] are output. The word driver block WLD selects (activates) one of (m + 1) word lines in accordance with X [0] to X [k]. The column selection circuit YSW selects any one of (n + 1) bit line pairs according to Y [0] to Y [i]. The word driver power supply circuit block VGEN supplies the word driver power supply voltage WLVDD to each word driver (not shown) in the WLD.

読み書き制御回路RWCTLは、SRMDの外部制御端子からの各種制御信号(WEN,CLK,CEN)に応じて、デコード起動信号TDEC、内部ライトイネーブル信号WE、書き込み補助イネーブル信号WTE、センスアンプイネーブル信号SEを生成する。WENは読み出し命令と書き込み命令を識別するライトイネーブル信号であり、CLKは読み書き動作の基準となるクロック信号であり、CENはクロック信号の有効・無効を制御するクロックイネーブル信号である。入出力バッファ回路IOBは、SRMDの外部データ端子からのデータ入力信号Diを取り込んで書き込みドライバWTDに伝送し、また、センスアンプSAからの出力信号を取り込んでデータ出力信号Doとして外部データ端子に出力する。   The read / write control circuit RWCTL receives a decode start signal TDEC, an internal write enable signal WE, a write auxiliary enable signal WTE, and a sense amplifier enable signal SE in accordance with various control signals (WEN, CLK, CEN) from the external control terminal of the SRMD. Generate. WEN is a write enable signal for identifying a read command and a write command, CLK is a clock signal serving as a reference for a read / write operation, and CEN is a clock enable signal for controlling validity / invalidity of the clock signal. The input / output buffer circuit IOB takes in the data input signal Di from the external data terminal of the SRMD and transmits it to the write driver WTD, and takes in the output signal from the sense amplifier SA and outputs it as the data output signal Do to the external data terminal. To do.

WTDは、内部ライトイネーブル信号WEに応じてIOBからのデータを差動増幅し、前述した列選択回路YSWを介して所定のビット線対に伝送する。書き込み補助タイミング生成回路TDGは、書き込み補助イネーブル信号WTEを受けて書き込み補助回路WASTに制御信号を出力する。WASTは、書き込み動作の際に、選択されたメモリセルMCのメモリセル電源電圧ARVDDを、TDGからの制御信号を用いて制御する。詳細は後述するが、このTDG,WASTの部分が本実施の形態1の主要な特徴の一つとなっている。センスアンプSAは、センスアンプイネーブル信号SEをトリガとして、所定のビット線対からYSWを介して伝送された信号対を差動増幅し、IOBに向けて出力する。   The WTD differentially amplifies data from the IOB according to the internal write enable signal WE and transmits the data to a predetermined bit line pair via the column selection circuit YSW described above. The write auxiliary timing generation circuit TDG receives the write auxiliary enable signal WTE and outputs a control signal to the write auxiliary circuit WAST. The WAST controls the memory cell power supply voltage ARVDD of the selected memory cell MC using a control signal from the TDG during a write operation. Although details will be described later, the TDG and WAST portions are one of the main features of the first embodiment. The sense amplifier SA differentially amplifies the signal pair transmitted from the predetermined bit line pair via the YSW using the sense amplifier enable signal SE as a trigger, and outputs the signal pair to the IOB.

図2は、図1のメモリモジュールにおける各メモリセルの構成例を示す回路図である。図2に示すメモリセルMCは、4個のNMOSトランジスタMN1〜MN4と、2個のPMOSトランジスタMP1,MP2を備えたSRAMメモリセルとなっている。MN1,MN2はドライバ用トランジスタであり、MN3,MN4はアクセス用トランジスタであり、MP1,MP2は負荷用トランジスタである。MN3は、ゲートがワード線WLに接続され、ソース・ドレインの一方が正極側のビット線BLに接続される。MN4は、ゲートがWLに接続され、ソース・ドレインの一方が負極側のビット線ZBLに接続される。   FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of each memory cell in the memory module of FIG. The memory cell MC shown in FIG. 2 is an SRAM memory cell including four NMOS transistors MN1 to MN4 and two PMOS transistors MP1 and MP2. MN1 and MN2 are driver transistors, MN3 and MN4 are access transistors, and MP1 and MP2 are load transistors. The gate of MN3 is connected to the word line WL, and one of the source and the drain is connected to the positive bit line BL. The gate of MN4 is connected to WL, and one of the source and the drain is connected to the negative bit line ZBL.

MN1,MP1とMN2,MP2は、それぞれ、メモリセル電源電圧ARVDDと接地電源電圧VSSの間でCMOSインバータ回路を構成する。この2個のCMOSインバータ回路は、一方の入力が他方の出力に接続されることでラッチ回路を構成する。MN4のソース・ドレインの他方は、CMOSインバータ回路(MN1,MP1)の入力(CMOSインバータ回路(MN2,MP2)の出力)に接続され、MN3のソース・ドレインの他方は、CMOSインバータ回路(MN2,MP2)の入力(CMOSインバータ回路(MN1,MP1)の出力)に接続される。   MN1, MP1, MN2, and MP2 constitute a CMOS inverter circuit between the memory cell power supply voltage ARVDD and the ground power supply voltage VSS, respectively. These two CMOS inverter circuits constitute a latch circuit by connecting one input to the other output. The other of the source and drain of MN4 is connected to the input of the CMOS inverter circuit (MN1, MP1) (the output of the CMOS inverter circuit (MN2, MP2)), and the other of the source and drain of MN3 is connected to the CMOS inverter circuit (MN2, MP2). MP2) input (output of the CMOS inverter circuit (MN1, MP1)).

《メモリモジュール全体の概略動作》
図3は、図1のメモリモジュールの概略的な動作例を示す波形図である。図3の例では、クロック信号CLKが立ち上がった際に、クロックイネーブル信号CENが‘L’レベルかつライトイネーブル信号WENが‘H’レベルの場合には読み出し(リード)サイクル(T0)が実行され、CENが‘L’レベルかつWENが‘L’レベルの場合には書き込み(ライト)サイクル(T1)が実行される。また、CLKが立ち上がった際に、CENが‘H’レベルの場合にはノーオペレーションサイクル(T2)となり、読み出し動作も書き込み動作も実行されない。
<< Overall Operation of Memory Module >>
FIG. 3 is a waveform diagram showing a schematic operation example of the memory module of FIG. In the example of FIG. 3, when the clock signal CLK rises, if the clock enable signal CEN is at the “L” level and the write enable signal WEN is at the “H” level, a read (read) cycle (T0) is executed. When CEN is at “L” level and WEN is at “L” level, a write (write) cycle (T1) is executed. Further, when CEN rises and CEN is at “H” level, it becomes a no operation cycle (T2), and neither a read operation nor a write operation is executed.

リードサイクル(T0)においては、まず、読み書き制御回路RWCTLが、クロック信号CLKの立ち上がりを受けてデコード起動信号TDECを‘L’レベルから‘H’レベルに遷移させる。また、RWCTLは、内部ライトイネーブル信号WEおよび書き込み補助イネーブル信号WTEとして‘L’レベルを出力する。アドレス制御回路ADRCTLは、TDECの‘H’レベルへの遷移を受けて、アドレス信号A[0]〜A[j]に応じた行選択信号X[0]〜X[k]および列選択信号Y[0]〜Y[i](図3ではY[0]を表示)を生成する。図3の例は、X[0]〜X[k]によってワード線WL[0]が選択され、Y[0]〜Y[i]によってビット線対(BL[0],ZBL[0])が選択されるものとする。   In the read cycle (T0), first, the read / write control circuit RWCTL changes the decode activation signal TDEC from the ‘L’ level to the ‘H’ level in response to the rising edge of the clock signal CLK. RWCTL outputs 'L' level as the internal write enable signal WE and the write assist enable signal WTE. In response to the transition of TDEC to the “H” level, the address control circuit ADRCTL receives the row selection signals X [0] to X [k] and the column selection signal Y according to the address signals A [0] to A [j]. [0] to Y [i] (Y [0] is displayed in FIG. 3) are generated. In the example of FIG. 3, the word line WL [0] is selected by X [0] to X [k], and the bit line pair (BL [0], ZBL [0]) is selected by Y [0] to Y [i]. Shall be selected.

ワードドライバブロックWLDは、X[0]〜X[k]に応じてWL[0]を立ち上げ、これに応じてWL[0]に接続された各メモリセルMCの記憶データが対応するビット線対に読み出される。この例では、その内のBL[0],ZBL[0]における読み出し信号が列選択回路YSWを介してセンスアンプSAに伝送される。読み書き制御回路RWCTLは、TDECの‘H’レベルへの遷移から所定の遅延時間を経たのち、センスアンプイネーブル信号SEを有効状態(‘H’レベル)に遷移させる。SAは、このSEの‘H’レベルをトリガとして、前述したYSWを介して伝送されたBL[0],ZBL[0]の読み出し信号を増幅する。そして、この増幅された信号が、入出力バッファ回路IOBを介してデータ出力信号Doとして外部端子に出力される。また、立ち上げられているワード線WL[0]は、ここでは、TDECの‘H’レベルから‘L’レベルへの遷移を受けて立ち下げられる。   The word driver block WLD raises WL [0] in accordance with X [0] to X [k], and in response thereto, the bit line to which the storage data of each memory cell MC connected to WL [0] corresponds Read in pairs. In this example, read signals in BL [0] and ZBL [0] are transmitted to the sense amplifier SA via the column selection circuit YSW. The read / write control circuit RWCTL shifts the sense amplifier enable signal SE to the valid state ('H' level) after a predetermined delay time from the transition of TDEC to 'H' level. The SA amplifies the read signals of BL [0] and ZBL [0] transmitted through the above-described YSW using the “H” level of the SE as a trigger. The amplified signal is output to the external terminal as the data output signal Do via the input / output buffer circuit IOB. In addition, the raised word line WL [0] is lowered in response to the transition of the TDEC from the “H” level to the “L” level.

ここで、このような読み出し動作の際に、ワードドライバ用電源回路ブロックVGENは、デコード起動信号TDECの‘H’レベルを受けて、ワードドライバ電源電圧WLVDDを所定の電圧レベルに低下させる。例えば、VGENは、WLVDDの電圧レベルをメモリセル電源電圧ARVDDの電圧レベルからそれよりも低い電圧レベルに低下される。選択されたワード線(WL[0])の電圧レベルは、このWLVDDの電圧レベルに応じて定められる。これにより、WL[0]上に接続された各MCでは、ドライバ用トランジスタとアクセス用トランジスタのβレシオの向上に伴いスタティックノイズマージン(SNM)が向上し、読み出しマージンの向上が図られる。その後、VGENは、ここではTDECの‘L’レベルを受けてWLVDDの電圧レベルを元の電圧レベル(例えばARVDDの電圧レベル)に戻す。   Here, during such a read operation, the word driver power supply circuit block VGEN receives the ‘H’ level of the decode activation signal TDEC and lowers the word driver power supply voltage WLVDD to a predetermined voltage level. For example, VGEN decreases the voltage level of WLVDD from the voltage level of the memory cell power supply voltage ARVDD to a lower voltage level. The voltage level of the selected word line (WL [0]) is determined according to the voltage level of WLVDD. As a result, in each MC connected on WL [0], the static noise margin (SNM) is improved as the β ratio of the driver transistor and the access transistor is improved, and the read margin is improved. After that, VGEN receives the “L” level of TDEC and returns the voltage level of WLVDD to the original voltage level (for example, the voltage level of ARVDD).

次に、ライトサイクル(T1)においては、まず、読み書き制御回路RWCTLが、クロック信号CLKの立ち上がりを受けてデコード起動信号TDECを‘L’レベルから‘H’レベルに遷移させる。また、RWCTLは、内部ライトイネーブル信号WEおよび書き込み補助イネーブル信号WTEとして‘H’レベルを出力する。アドレス制御回路ADRCTLは、TDECの‘H’レベルへの遷移を受けて行選択信号X[0]〜X[k]および列選択信号Y[0]〜Y[i]を生成し、ワードドライバブロックWLDは、X[0]〜X[k]に応じたワード線(ここではWL[0])を立ち上げる。   Next, in the write cycle (T1), the read / write control circuit RWCTL first changes the decode activation signal TDEC from the ‘L’ level to the ‘H’ level in response to the rising edge of the clock signal CLK. Further, RWCTL outputs an 'H' level as the internal write enable signal WE and the write auxiliary enable signal WTE. The address control circuit ADRCTL generates row selection signals X [0] to X [k] and column selection signals Y [0] to Y [i] in response to the transition of TDEC to the “H” level, and the word driver block WLD starts up a word line (in this case, WL [0]) corresponding to X [0] to X [k].

一方、これと並行して、外部端子からのデータ入力信号Diが入出力バッファ回路IOBを介して書き込みドライバWTDに入力される。WTDは、前述したWEの‘H’レベルを受けてIOBからの入力信号を増幅し、列選択回路YSWは、このWTDの出力をY[0]〜Y[i]に応じたビット線対(ここではBL[0],ZBL[0])に接続する。これによって、選択されたメモリセルMCにDiの情報が書き込まれる。その後、立ち上げられているワード線(WL[0])は、ここでは、TDECの‘H’レベルから‘L’レベルへの遷移を受けて立ち下げられる。これによって、選択されたメモリセルMCはDiの情報を保持する。   On the other hand, in parallel with this, the data input signal Di from the external terminal is input to the write driver WTD via the input / output buffer circuit IOB. The WTD amplifies the input signal from the IOB in response to the above-mentioned WE “H” level, and the column selection circuit YSW outputs the output of the WTD to a bit line pair (Y [0] to Y [i]) Here, it connects to BL [0], ZBL [0]). As a result, Di information is written into the selected memory cell MC. Thereafter, the raised word line (WL [0]) is lowered in response to the transition from the ‘H’ level to the ‘L’ level of the TDEC. As a result, the selected memory cell MC holds Di information.

ここで、このような書き込み動作の際に、書き込み補助回路WASTは、書き込み補助イネーブル信号WTEの‘H’レベルを書き込み補助タイミング生成回路TDGを介して受け、書き込み対象のメモリセル電源電圧(ここではARVDD[0])を所定の電圧レベルに低下させる。これにより、書き込み対象のメモリセル(ここではWL[0]とBL[0],ZBL[0]の交点のMC)では、ドライバ用トランジスタの駆動能力の低下に伴いスタティックノイズマージン(SNM)が低下し、結果的に書き込みマージンの向上が図られる。その後、WASTは、ここではWTEの‘L’レベルを受けてWLVDDの電圧レベルを元の電圧レベル(例えばARVDDの電圧レベル)に戻す。なお、このような書き込み動作の際に、ワードドライバ用電源回路ブロックVGENは、前述した読み出し動作の場合と同様に、ワードドライバ電源電圧WLVDDを所定の電圧レベルに低下させる。これにより、選択されたワード線(WL[0])上の非書き込み対象のメモリセルは、SNM(読み出しマージン)が向上するため記憶データを確実に保持することが可能になる。   Here, during such a write operation, the write auxiliary circuit WAST receives the “H” level of the write auxiliary enable signal WTE via the write auxiliary timing generation circuit TDG, and the memory cell power supply voltage (here, the write target) ARVDD [0]) is reduced to a predetermined voltage level. As a result, in the memory cell to be written (here, MC at the intersection of WL [0], BL [0], and ZBL [0]), the static noise margin (SNM) is reduced as the driving capability of the driver transistor is reduced. As a result, the write margin is improved. Thereafter, the WAST receives the ‘L’ level of the WTE and returns the voltage level of the WLVDD to the original voltage level (for example, the voltage level of the ARVDD). In such a write operation, the word driver power supply circuit block VGEN reduces the word driver power supply voltage WLVDD to a predetermined voltage level as in the case of the read operation described above. As a result, the non-write target memory cell on the selected word line (WL [0]) is improved in SNM (read margin), so that the stored data can be reliably held.

《半導体装置全体の概略構成》
図4は、本発明の実施の形態1による半導体装置において、その全体の概略構成例を示すブロック図である。図4には、1個の半導体チップ内に各種ロジック回路とメモリ回路が形成されたSOC(System On a Chip)等と呼ばれる半導体装置(LSI)が示されている。図4の半導体装置は、例えば携帯電話用LSIであり、2個のプロセッサユニットCPU1,CPU2と、アプリケーションユニットAPPUと、メモリユニットMEMUと、ベースバンドユニットBBUと、入出力ユニットIOUを備える。MEMUは、それぞれアレイ構成(行数(ワード線の本数)および列数(ビット線対の本数))が異なる複数(ここでは3個)のスタティック型メモリモジュールSRMD1〜SRMD3を備え、当該各メモリモジュールに図1の構成例が適用される。
<< Schematic configuration of the entire semiconductor device >>
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration example of the entire semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a semiconductor device (LSI) called SOC (System On a Chip) in which various logic circuits and memory circuits are formed in one semiconductor chip. The semiconductor device of FIG. 4 is, for example, a mobile phone LSI, and includes two processor units CPU1, CPU2, an application unit APPU, a memory unit MEMU, a baseband unit BBU, and an input / output unit IOU. The MEMU includes a plurality (three in this case) of static memory modules SRMD1 to SRMD3 each having a different array configuration (number of rows (number of word lines) and number of columns (number of bit line pairs)). 1 is applied.

CPU1,CPU2はプログラムに基づく所定の演算処理を行い、APPUは携帯電話で必要とされる所定のアプリケーション処理を行い、BBUは無線通信に伴う所定のベースバンド処理を行い、IOUは外部との間の入出力インタフェースを担う。ここで、MEMU内のSRMD1〜SRMD3は、このような各種回路ブロックの処理の際に例えばキャッシュメモリとしてそれぞれアクセスされる。最適なキャッシュメモリの構成(ライン数およびビット幅)は、各種回路ブロックの構成や処理内容等に応じて適宜変わり得るため、これに応じて各メモリモジュールのアレイ構成もそれぞれ異なり得る。これにより、半導体装置内には、図4に示すように、縦長構成(SRMD1)、横長構成(SRMD2)、略正方形構成(SRMD3)といった様々なアレイ構成を持つメモリモジュールが実装される場合がある。特に限定はされないが、各メモリモジュールは、例えば8〜512本の行数と16〜512本の列数の中から最適なアレイ構成に適宜定められる。   CPU1 and CPU2 perform predetermined calculation processing based on the program, APPU performs predetermined application processing required by the mobile phone, BBU performs predetermined baseband processing associated with wireless communication, and IOU between the outside I / O interface. Here, the SRMD1 to SRMD3 in the MEMU are accessed as cache memories, for example, when processing such various circuit blocks. Since the optimal cache memory configuration (number of lines and bit width) can be changed as appropriate according to the configuration of various circuit blocks, processing contents, and the like, the array configuration of each memory module can be different accordingly. As a result, in the semiconductor device, as shown in FIG. 4, memory modules having various array configurations such as a vertically long configuration (SRMD1), a horizontally long configuration (SRMD2), and a substantially square configuration (SRMD3) may be mounted. . Although not particularly limited, each memory module is appropriately determined to have an optimal array configuration from, for example, the number of rows of 8 to 512 and the number of columns of 16 to 512.

このような半導体装置内の各メモリモジュールは、例えばメモリコンパイラ等と呼ばれる自動設計ツールに対して行数および列数を指定することで自動的に生成される。このようにして生成された各メモリモジュールは、前述したようにコンパイルドSRAM等と呼ばれる。コンパイルドSRAMは、予め規定した各種要素回路(例えばワードドライバ等)のレイアウトを用いて自動生成されるため、各メモリモジュール毎に各種要素回路(例えばワードドライバ等)の駆動能力(トランジスタサイズ)をアレイ構成に応じて個々に最適化するようなことは行い難い。当該半導体装置内には、場合によっては十個を超えるようなコンパイルドSRAMが実装される場合があり、前述した各メモリモジュール毎の最適化は、特にこのような場合においてより困難となり得る。その結果、図24および図25で述べたように、アレイ構成に応じて動作マージン(読み出しマージン、書き込みマージン)の低下やアクセス時間の遅延が生じる恐れがある。   Each memory module in such a semiconductor device is automatically generated by specifying the number of rows and the number of columns for an automatic design tool called a memory compiler or the like, for example. Each memory module generated in this way is called a compiled SRAM or the like as described above. Since the compiled SRAM is automatically generated using a layout of various element circuits (for example, word drivers) defined in advance, the drive capability (transistor size) of the various element circuits (for example, word drivers) is provided for each memory module. It is difficult to perform individual optimization according to the array configuration. In some cases, more than ten compiled SRAMs may be mounted in the semiconductor device, and optimization for each memory module described above may be more difficult particularly in such a case. As a result, as described with reference to FIG. 24 and FIG. 25, there is a possibility that the operation margin (read margin, write margin) may be reduced and the access time may be delayed depending on the array configuration.

《書き込み補助回路(本実施の形態1の主要な特徴)の概要》
図5は、図1のメモリモジュールにおいて、その書き込み補助回路周りの機能の一例を示す概略図である。図5のスタティック型メモリモジュールSRMDaでは、図1の構成例の中から代表的にワードドライバブロックWLD、制御回路ブロックCTLBK、書き込み補助タイミング生成回路TDG1、入出力バッファ回路IOB、書き込み補助回路WAST1[0]〜WAST1[q]および複数のメモリセルMCが示されている。WAST1[0]は前述したメモリセル電源電圧ARVDD[0]を制御し、WAST1[q]は前述したメモリセル電源電圧ARVDD[n]を制御する。書き込み補助タイミング生成回路TDG1には、予め行数情報XSETが設定される。XSETは、当該SRMDaに含まれるワード線の本数を表したディジタルコードであり、特に限定はされないが、予め回路的に作り込む方式や、あるいはレジスタ等で保持され、半導体装置の初期化時に不揮発性メモリ等からロードされる方式などで定められる。TDG1は、XSETで設定される行数が多いほど広いパルス幅を持つ書き込み補助パルス信号WPTを出力する。
<< Overview of Write Auxiliary Circuit (Main Features of First Embodiment) >>
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of functions around the write assist circuit in the memory module of FIG. In the static memory module SRMDa of FIG. 5, the word driver block WLD, the control circuit block CTLBK, the write assist timing generation circuit TDG1, the input / output buffer circuit IOB, and the write assist circuit WAST1 [0] are representatively selected from the configuration example of FIG. ] To WAST1 [q] and a plurality of memory cells MC are shown. WAST1 [0] controls the memory cell power supply voltage ARVDD [0] described above, and WAST1 [q] controls the memory cell power supply voltage ARVDD [n] described above. Row number information XSET is set in advance in the write assist timing generation circuit TDG1. XSET is a digital code representing the number of word lines included in the SRMDi, and is not particularly limited. However, XSET is stored in a circuit or a register in advance, and is non-volatile when the semiconductor device is initialized. It is determined by a method of loading from a memory or the like. The TDG 1 outputs a write assist pulse signal WPT having a wider pulse width as the number of rows set by XSET increases.

WAST1[0]は、ARVDD[0]に接続されたメモリセルMCを対象に書き込み動作が行われる際に、書き込み補助イネーブル信号WTEに応じてスイッチSWmをオンに駆動することでARVDD[0]の電圧レベルを所定の電圧レベルVM1に低下させる。更に、WAST1[0]は、このARVDD[0]の電圧レベルを低下させる際に、WPTのパルス期間でスイッチSWsをオンに駆動し、一時的にARVDD[0]の電荷を電圧レベルVM2(例えばVM1以下の電圧レベル)に向けて放電することで電圧レベルの低下速度を制御する。同様に、WAST1[q]は、ARVDD[n]に接続されたメモリセルMCを対象に書き込み動作が行われる際に、WTEに応じてSWmをオンに駆動することでARVDD[n]の電圧レベルをVM1に低下させる。更に、WAST1[q]は、このARVDD[n]の電圧レベルを低下させる際に、WPTのパルス期間でSWsをオンに駆動することで、電圧レベルの低下速度を制御する。   When the write operation is performed on the memory cell MC connected to ARVDD [0], WAST1 [0] drives the switch SWm according to the write assist enable signal WTE to turn on the ARVDD [0]. The voltage level is lowered to a predetermined voltage level VM1. Further, when WAST1 [0] decreases the voltage level of ARVDD [0], WST1 [0] drives switch SWs to ON during the WPT pulse period, and temporarily charges ARVDD [0] to voltage level VM2 (for example, The voltage level lowering speed is controlled by discharging toward the voltage level of VM1 or lower. Similarly, WAST1 [q] is a voltage level of ARVDD [n] by driving SWm on according to WTE when a write operation is performed on a memory cell MC connected to ARVDD [n]. Is reduced to VM1. Furthermore, WAST1 [q] controls the rate of voltage level reduction by driving SWs on during the WPT pulse period when the voltage level of ARVDD [n] is reduced.

図6は、図4のメモリユニットにおいて、その各スタティック型メモリモジュールに図5の書き込み補助回路を適用した場合の効果の一例を示す概略図である。図6に示すメモリユニットMEMUは、ワード線(図示せず)の延伸方向を横方向(X軸方向)、ビット線(図示せず)およびメモリセル電源ラインARVDDの延伸方向を縦方向(Y軸方向)として、縦長形状のスタティック型メモリモジュールSRMD1と横長形状のスタティック型メモリモジュールSRMD2を含んでいる。SRMD1はSRMD2に比べて行数が多い(Y軸方向の長さが長い)ため、SRMD1の書き込み補助回路WAST1_1にはパルス幅が広い書き込み補助パルス信号WPTが印加され、SRMD2の書き込み補助回路WAST1_2にはパルス幅が狭いWPTが印加される。   FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the effect when the write assist circuit of FIG. 5 is applied to each static memory module in the memory unit of FIG. The memory unit MEMU shown in FIG. 6 has a word line (not shown) extending in the horizontal direction (X-axis direction) and a bit line (not shown) and the memory cell power supply line ARVDD extending in the vertical direction (Y-axis). As a direction), a vertically long static memory module SRMD1 and a horizontally long static memory module SRMD2 are included. Since SRMD1 has more rows than SRMD2 (long in the Y-axis direction), write assist pulse signal WPT having a wide pulse width is applied to write assist circuit WAST1_1 of SRMD1, and write assist circuit WAST1_2 of SRMD2 is applied to SRMD2. WPT with a narrow pulse width is applied.

ここで、仮に、図5におけるスイッチSWmの駆動能力が、メモリモジュールが採り得る最小の行数値に応じた駆動能力に設定されたものとし、SRMD2の行数が当該最小の行数値よりも若干多いものとする。SRMD1,SRMD2において、仮にWPT(図5のスイッチSWs)を備えずにWTEの制御のみでメモリセル電源電圧ARVDDを低下させた場合、図6の比較例に示すように当該メモリセル電源ラインの長さ(負荷の大きさ)に応じて所定の電圧レベルに達するまでの時間が変動する。ここでは、SRMD2の場合に比べてSRMD1の場合に長い時間を要することになる。このように、所定の電圧レベルに達するまでの時間が長くなると、図24(b)で述べたように、書き込みマージンが低下する恐れがある。   Here, it is assumed that the drive capability of the switch SWm in FIG. 5 is set to the drive capability according to the minimum row value that the memory module can take, and the number of rows of SRMD2 is slightly larger than the minimum row value. Shall. In SRMD1 and SRMD2, if the memory cell power supply voltage ARVDD is lowered only by WTE control without providing the WPT (switch SWs in FIG. 5), the length of the memory cell power supply line as shown in the comparative example of FIG. The time required to reach a predetermined voltage level varies depending on the size (the size of the load). Here, a longer time is required for SRMD1 than for SRMD2. As described above, when the time until the predetermined voltage level is reached becomes long, the write margin may decrease as described in FIG.

そこで、SRMD1の場合には、広いパルス幅を持つWPTを用いてARVDDの立ち下がり速度を助長することで、所定の電圧レベルに達するまでの時間を大きく短縮し、SRMD2の場合には、狭いパルス幅を持つWPTを用いて当該立ち下がり速度を若干助長することで、当該時間を若干短縮する。これによって、メモリモジュールのアレイ構成に関わらず、書き込みマージンを向上させることが可能になる。なお、図5におけるスイッチSWmの駆動能力は、例えば、メモリモジュールが採り得る最小の行数値に応じた駆動能力か、あるいはそれよりも低く設定される。前者の場合、メモリモジュールが当該最小の行数値を備える場合には例えばWPTにパルス入力が行われないような設計仕様となり、後者の場合、メモリモジュールが当該最小の行数値を備える場合にも例えばWPTに狭いパルス入力が行われるような設計仕様となる。   Therefore, in the case of SRMD1, the time to reach a predetermined voltage level is greatly shortened by promoting the falling speed of ARVDD by using a WPT having a wide pulse width. In the case of SRMD2, a narrow pulse is used. The time is slightly shortened by slightly promoting the falling speed using a WPT having a width. This makes it possible to improve the write margin regardless of the array configuration of the memory module. Note that the drive capability of the switch SWm in FIG. 5 is set to be, for example, a drive capability corresponding to the minimum row value that can be taken by the memory module or lower. In the former case, when the memory module has the minimum row value, for example, the design specification is such that no pulse is input to the WPT. In the latter case, the memory module has the minimum row value, for example. The design specification is such that a narrow pulse is input to the WPT.

また、ここでは、WPTのパルス幅を変えることで、アレイ構成に伴う書き込みマージンの変動を補償したが、場合によっては、図5のスイッチSWmやSWsに駆動能力が可変な回路構成を適用することで当該補償を行うことも可能である。すなわち、例えば、SWmやSWsを並列接続された複数のスイッチから構成し、実際に使用するスイッチの数をアレイ構成に応じて選択するような方式を用いることも可能である。ただし、この場合、駆動能力を広範囲で可変させるためには、多くのスイッチが必要とされるため、回路面積の増大等が生じ得る。この観点で、図5に示したようなWPTのパルス幅によって調整する方式を用いることが望ましい。   Here, the variation in the write margin due to the array configuration is compensated by changing the pulse width of the WPT. However, in some cases, a circuit configuration with variable drive capability is applied to the switches SWm and SWs in FIG. It is also possible to perform such compensation. That is, for example, it is also possible to use a system in which SWm and SWs are configured from a plurality of switches connected in parallel and the number of switches actually used is selected according to the array configuration. However, in this case, in order to vary the driving capability over a wide range, a large number of switches are required, which may increase the circuit area. From this point of view, it is desirable to use a method of adjusting according to the WPT pulse width as shown in FIG.

《書き込み補助回路の詳細》
図7(a)は、図5における書き込み補助回路の詳細な構成例を示す回路図であり、図7(b)は、図7(a)とは異なる構成例を示す回路図である。図8は、図7(a)、(b)における書き込み補助回路の動作例を示す波形図である。まず、図7(a)に示す書き込み補助回路WAST1aは、PMOSトランジスタMP10〜MP12およびNMOSトランジスタMN10,MN11からなるスタティック部VSBKと、NMOSトランジスタMN12からなるダイナミック部VDBK1aを備えている。VSBKは、書き込み動作時にメモリセル電源電圧をある電圧レベルからそれよりも低い所定の電圧レベルに切り替えると共に主として当該所定の電圧レベルの設定や安定供給を行う回路である。一方、VDBK1aは、電圧レベルの切り替え時のみで動作し、当該切り替え速度を制御する回路である。概念的には、VSBKは図5におけるスイッチSWmの部分に該当し、VDBK1aは図5におけるスイッチSWsの部分に該当する。
<Details of write assist circuit>
FIG. 7A is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the write assist circuit in FIG. 5, and FIG. 7B is a circuit diagram showing a configuration example different from FIG. 7A. FIG. 8 is a waveform diagram showing an operation example of the write assist circuit in FIGS. 7 (a) and 7 (b). First, the write assist circuit WAST1a shown in FIG. 7A includes a static part VSBK composed of PMOS transistors MP10 to MP12 and NMOS transistors MN10 and MN11, and a dynamic part VDBK1a composed of NMOS transistor MN12. The VSBK is a circuit that switches the memory cell power supply voltage from a certain voltage level to a predetermined voltage level lower than that at the time of a write operation, and mainly performs setting and stable supply of the predetermined voltage level. On the other hand, the VDBK1a is a circuit that operates only when the voltage level is switched and controls the switching speed. Conceptually, VSBK corresponds to the part of the switch SWm in FIG. 5, and VDBK1a corresponds to the part of the switch SWs in FIG.

VSBKにおいて、MP10,MP12は、電源電圧VDDMと共通電源ノードCWSRC[0]の間にソース・ドレイン経路が並列接続される。MP11,MN11,MN10は、CWSRC[0]と接地電源電圧VSSの間で、MP11をCWSRC[0]側、MN10をVSS側としてソース・ドレイン経路が順に直列接続される。MP10,MN10のゲートは、書き込み補助イネーブル信号WTEによって制御され、MP11のゲートには固定電圧TEが印加される。MN11のゲートにはCWSRC[0]の電圧レベルが帰還され、MP12のゲートにはMP11とMN11の共通接続ノードの電圧レベルが帰還される。一方、VDBK1aにおいて、MN12は、CWSRC[0]とVSSの間にソース・ドレイン経路が接続され、書き込み補助パルス信号WPTによってゲートが制御される。   In VSBK, MP10 and MP12 have source / drain paths connected in parallel between the power supply voltage VDDM and the common power supply node CWSRC [0]. MP11, MN11, and MN10 are serially connected in series between CWSRC [0] and the ground power supply voltage VSS, with MP11 as the CWSRC [0] side and MN10 as the VSS side. The gates of MP10 and MN10 are controlled by a write assist enable signal WTE, and a fixed voltage TE is applied to the gate of MP11. The voltage level of CWSRC [0] is fed back to the gate of MN11, and the voltage level of the common connection node of MP11 and MN11 is fed back to the gate of MP12. On the other hand, in VDBK1a, the source / drain path of MN12 is connected between CWSRC [0] and VSS, and the gate is controlled by a write assist pulse signal WPT.

また、共通電源ノードCWSRC[0]は、ここでは4個のPMOSトランジスタのソース・ドレイン経路を介して、メモリセル電源ラインARVDD[0]〜ARVDD[3]にそれぞれ接続される。ここでは、当該4個のPMOSトランジスタの一つとしてARVDD[0]に対応するPMOSトランジスタMP21が代表的に示されている。また、ARVDD[0]〜ARVDD[3]のそれぞれと電源電圧VDDMの間にもPMOSトランジスタのソース・ドレイン経路が接続される。ここでは、代表としてARVDD[0]に対応するPMOSトランジスタMP20が示されている。   The common power supply node CWSRC [0] is connected to the memory cell power supply lines ARVDD [0] to ARVDD [3] via the source / drain paths of four PMOS transistors here. Here, as one of the four PMOS transistors, a PMOS transistor MP21 corresponding to ARVDD [0] is representatively shown. The source / drain path of the PMOS transistor is also connected between each of ARVDD [0] to ARVDD [3] and the power supply voltage VDDM. Here, a PMOS transistor MP20 corresponding to ARVDD [0] is shown as a representative.

MP20のゲートは書き込み用列選択信号CWSE[0]によって制御され、MP21のゲートは読み出し用列選択信号CRSE[0]によって制御される。MP20,MP21は、図1における列選択回路YSWの一部に該当するものである。また、ここでは、図1の構成例において、書き込み動作時には4個のビット線対に1個のI/Oが割り当てられる(すなわち4個のビット線対内の1個を対象に書き込み動作が行われる)ことを前提とし、図7(a)の構成例では1個の書き込み補助回路に対して4本のメモリセル電源ラインが割り当てられている。   The gate of MP20 is controlled by a write column selection signal CWSE [0], and the gate of MP21 is controlled by a read column selection signal CRSE [0]. MP20 and MP21 correspond to a part of the column selection circuit YSW in FIG. Here, in the configuration example of FIG. 1, one I / O is assigned to four bit line pairs during the write operation (that is, the write operation is performed on one of the four bit line pairs). In the configuration example of FIG. 7A, four memory cell power supply lines are assigned to one write auxiliary circuit.

ここで、例えばARVDD[0]に接続されたメモリセルに書き込みを行う場合、図8の書き込みサイクル(T1)に示すように、書き込み補助イネーブル信号WTEと書き込み用列選択信号CWSE[0]が‘L’レベルから‘H’レベルに遷移し、読み出し用列選択信号CRSE[0]が‘H’レベルから‘L’レベルに遷移する。この際に、その他の書き込み用列選択信号(ここではARVDD[1]に対応するCWSE[1]を例示)は‘L’レベルを保持し、その他の読み出し用列選択信号(ここではARVDD[1]に対応するCRSE[1]を例示)は‘H’レベルを保持する。これにより、MP20がオフに制御されると共にARVDD[0]がMP21を介してCWSRC[0]に接続され、ARVDD[1]〜ARVDD[3]には、ARVDD[0]のMP20に対応するPMOSトランジスタを介してVDDMが印加される。   Here, for example, when writing to a memory cell connected to ARVDD [0], as shown in the write cycle (T1) of FIG. 8, the write assist enable signal WTE and the write column select signal CWSE [0] are ' The read column selection signal CRSE [0] changes from the “H” level to the “L” level. At this time, the other column selection signals for writing (here, CWSE [1] corresponding to ARVDD [1] is exemplified) hold the “L” level, and other column selection signals for reading (here, ARVDD [1]). ], For example, CRSE [1] corresponding to] holds the “H” level. As a result, MP20 is controlled to be off and ARVDD [0] is connected to CWSRC [0] via MP21, and ARVDD [1] to ARVDD [3] include PMOSs corresponding to MP20 of ARVDD [0]. VDDM is applied through the transistor.

また、VSBKにおけるCWSRC[0]には、WTEが‘L’レベルの際、MP10を介してVDDMが印加される。この際に、MN10,MP12はオフとなる。一方、WTEが‘H’レベルに遷移すると、MP10がオフ、MN10がオンに遷移し、その結果、MN11がオン状態となる。MP11のゲートには、適当なオン抵抗を持つようにTEが印加されている。これにより、CWSRC[0]の電荷がMP11,MN11,MN10を介して放電され、CWSRC[0]の電圧レベルが低下し、MP12がオン状態となる。ここで、CWSRC[0]の電圧レベルが低下し過ぎるとMP12のオンが強くなり、MN11のオンが弱くなるため当該電圧レベル上昇し、逆に、当該電圧レベルが上昇し過ぎるとMP12のオンが弱くなり、MN11のオンが強くなるため当該電圧レベルが下降する。その結果、CWSRC[0]の電圧レベルは、MP12、MP11、MN11、MN10が共にオン状態でバランスした時点のオン抵抗の比率で定められる所定の電圧レベルに収束する。このCWSRC[0]の電圧レベルは、MP21を介してARVDD[0]の電圧レベルとなる。   Also, VDDM is applied to CWSRC [0] in VSBK through MP10 when WTE is at the “L” level. At this time, MN10 and MP12 are turned off. On the other hand, when WTE transitions to the “H” level, MP10 is turned off and MN10 is turned on. As a result, MN11 is turned on. TE is applied to the gate of MP11 so as to have an appropriate on-resistance. As a result, the charge of CWSRC [0] is discharged through MP11, MN11, and MN10, the voltage level of CWSRC [0] is lowered, and MP12 is turned on. Here, if the voltage level of CWSRC [0] is too low, MP12 is turned on strongly, and MN11 is weakened so that the voltage level rises. Conversely, if the voltage level is too high, MP12 is turned on. The voltage level decreases because the MN11 is turned on and becomes weaker. As a result, the voltage level of CWSRC [0] converges to a predetermined voltage level determined by the ratio of the on resistance when MP12, MP11, MN11, and MN10 are all balanced in the on state. The voltage level of CWSRC [0] becomes the voltage level of ARVDD [0] via MP21.

更に、当該書き込みサイクル(T1)の際には、WTEの‘H’レベルへの遷移と共に書き込み補助パルス信号WPTに‘H’パルスが印加される。これにより、VDBK1a内のMN12がオンとなり、WPTの‘H’パルス期間においてCWSRC[0]の電荷がVSSに向けて急速に放電され、CWSRC[0]の電圧レベルが急速に低下する。したがって、このWPTの‘H’パルス期間を制御することで、CWSRC[0](ARVDD[0])の電圧レベルの低下速度を制御することが可能になる。その後、当該書き込み動作が終了すると、WTE,CWSE[0]が‘L’レベルに遷移し、CRSE[0]が‘H’レベルに遷移する。これにより、CWSRC[0]およびARVDD[0]共に、電圧レベルがVDDMに戻る。   Further, in the write cycle (T1), the “H” pulse is applied to the write assist pulse signal WPT together with the transition of the WTE to the “H” level. As a result, the MN12 in the VDBK1a is turned on, and the charge of CWSRC [0] is rapidly discharged toward VSS in the WPT 'H' pulse period, and the voltage level of CWSRC [0] rapidly decreases. Therefore, by controlling the “H” pulse period of the WPT, it is possible to control the rate of decrease in the voltage level of CWSRC [0] (ARVDD [0]). Thereafter, when the write operation is completed, WTE and CWSE [0] transition to the 'L' level, and CRSE [0] transitions to the 'H' level. As a result, the voltage levels of both CWSRC [0] and ARVDD [0] return to VDDM.

次に、図7(b)に示す書き込み補助回路WAST1bは、図7(a)のWAST1aと比較してダイナミック部の回路構成が異なっている。図7(b)のWAST1bにおけるダイナミック部VDBK1bは、スタティック部VSBKにおけるMP11とMN11の共通接続ノードと、共通電源ノードCWSRC[0]の間にソース・ドレイン経路が接続されたPMOSトランジスタMP13を備えている。MP13のゲートは、書き込み補助パルス信号WPTの反転信号(/WPT)によって制御される。   Next, the write assist circuit WAST1b shown in FIG. 7B is different in the circuit configuration of the dynamic part from the WAST1a shown in FIG. The dynamic part VDBK1b in the WAST1b of FIG. 7B includes a PMOS transistor MP13 having a source / drain path connected between a common connection node of MP11 and MN11 in the static part VSBK and a common power supply node CWSRC [0]. Yes. The gate of MP13 is controlled by the inverted signal (/ WPT) of the write assist pulse signal WPT.

図7(b)のVDBK1bを用いると、図7(a)のVDBK1aを用いる場合と異なりCWSRC[0]の電圧レベルを下げ過ぎるような事態を容易に防止することが可能になる。すなわち、CWSRC[0]の電圧レベルを下げ過ぎるとVSBK内のMN11がオフに駆動されるため、電圧レベルの低下を自動的に停止させることができる。その結果、書き込み補助パルス信号WPT(/WPT)のタイミング設計を容易化することが可能になる。また、図7(a)、(b)に示すような帰還回路型のスタティック部VSBKを用いることで、例えば、単純な抵抗分圧等によって所定の電圧レベルを生成する場合と比較して、より安定した電圧レベルを生成することが可能になる。なお、当該書き込みサイクル(T1)の際に、VSBK内の各トランジスタは、主としてDC的な電圧レベルを定める機能を持つので、トランジスタサイズは小さくてもよい。一方、VDBK1a,VDBK1b内のトランジスタは、高速で電荷を引き抜くために比較的大きい駆動能力を持つことが望ましく、VSBK内の各トランジスタよりもトランジスタサイズが大きい方が望ましい。   When VDBK1b of FIG. 7B is used, unlike the case of using VDBK1a of FIG. 7A, it is possible to easily prevent a situation where the voltage level of CWSRC [0] is excessively lowered. That is, if the voltage level of CWSRC [0] is lowered too much, the MN11 in VSBK is driven off, so that the voltage level drop can be automatically stopped. As a result, the timing design of the write assist pulse signal WPT (/ WPT) can be facilitated. Further, by using a feedback circuit type static unit VSBK as shown in FIGS. 7A and 7B, for example, compared with a case where a predetermined voltage level is generated by simple resistance voltage division or the like, A stable voltage level can be generated. Note that, in the write cycle (T1), each transistor in the VSBK mainly has a function of determining a DC voltage level, so that the transistor size may be small. On the other hand, the transistors in VDBK1a and VDBK1b desirably have a relatively large driving capability in order to extract charges at a high speed, and the transistor size is preferably larger than each transistor in VSBK.

《書き込み補助タイミング生成回路の詳細》
図9は、図5における書き込み補助タイミング生成回路の詳細な構成例を示す回路図である。図9に示す書き込み補助タイミング生成回路TDG1は、インバータ回路IV1と、複数(ここでは3個)の遅延回路ブロックDLYBK1〜DLYBK3と、ナンド演算回路ND1と、バッファ回路BFを備えている。ND1の2入力の一方には書き込み補助イネーブル信号WTEが入力され、ND1の2入力の他方にはIV1を介したWTEの反転信号がDLYBK1〜DLYBK3を順次介して入力される。BFは、ND1の出力をバッファリングし、書き込み補助パルス信号WPTの反転信号(/WPT)を出力する。このWPTの反転信号(/WPT)は、図7(b)に示した回路構成を持つ書き込み補助回路WAST1b([0],[1],[2],…)に入力される。
<Details of write assist timing generation circuit>
FIG. 9 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the write assist timing generation circuit in FIG. The write assist timing generation circuit TDG1 shown in FIG. 9 includes an inverter circuit IV1, a plurality (three in this case) of delay circuit blocks DLYBK1 to DLYBK3, a NAND operation circuit ND1, and a buffer circuit BF. A write assist enable signal WTE is input to one of the two inputs of ND1, and an inverted signal of WTE via IV1 is sequentially input to DLYBK1 through DLYBK3 to the other of the two inputs of ND1. The BF buffers the output of ND1, and outputs an inverted signal (/ WPT) of the write assist pulse signal WPT. The inverted WPT signal (/ WPT) is input to the write auxiliary circuit WAST1b ([0], [1], [2],...) Having the circuit configuration shown in FIG.

DLYBK1〜DLYBK3のそれぞれは、一端が遅延回路ブロックの入力ノードに共通接続された2個の経路と、当該2個の経路の他端を2入力とし、出力が遅延回路ブロックの出力ノードに接続されたセレクタ回路SELを備えている。当該2個の経路の一方には所定の遅延量を持つ遅延素子DLY(例えば複数段接続のインバータ回路等)が挿入される。DLYBK1の出力ノードはDLYBK2の入力ノードに接続され、DLYBK2の出力ノードはDLYBK3の入力ノードに接続される。ここで、DLYBK1〜DLYBK3にそれぞれ含まれるSELの選択(すなわちDLYを介すか否か)が前述した行数情報XSETに基づいて行われる。   Each of DLYBK1 to DLYBK3 has two paths, one end of which is commonly connected to the input node of the delay circuit block, the other end of the two paths having two inputs, and an output connected to the output node of the delay circuit block. The selector circuit SEL is provided. A delay element DLY (for example, an inverter circuit having a plurality of stages) having a predetermined delay amount is inserted into one of the two paths. The output node of DLYBK1 is connected to the input node of DLYBK2, and the output node of DLYBK2 is connected to the input node of DLYBK3. Here, selection of SEL included in each of DLYBK1 to DLYBK3 (that is, whether or not via DLY) is performed based on the above-described number-of-rows information XSET.

これにより、ND1の2入力の一方にはWTEの‘H’パルスが入力され、ND1の2入力の他方には当該‘H’パルスの反転信号となる‘L’パルスをXSETに基づいて遅延した信号が入力される。その結果、ND1は、XSETに基づく遅延時間をパルス幅とする‘L’パルス信号を出力する。なお、DLYBK1〜DLYBK3内に含まれる各遅延素子DLYには、それぞれ重み付けを持たせることが望ましい。例えば、DLYBK1:DLYBK2:DLYBK3内の各DLYの遅延量を、それぞれ1:2:4等に設定することで、XSETの値に応じて0〜7の範囲でパルス幅を調整することが可能になる。   As a result, the WTE 'H' pulse is input to one of the two inputs of ND1, and the 'L' pulse that is an inverted signal of the 'H' pulse is delayed based on XSET to the other of the two inputs of ND1. A signal is input. As a result, ND1 outputs an 'L' pulse signal having a delay time based on XSET as a pulse width. It is desirable that each delay element DLY included in DLYBK1 to DLYBK3 is weighted. For example, by setting the delay amount of each DLY in DLYBK1: DLYBK2: DLYBK3 to 1: 2: 4, etc., the pulse width can be adjusted in the range of 0 to 7 according to the value of XSET. Become.

《書き込み補助回路(変形例)の概要》
図10は、図5とは一部異なる書き込み補助回路周りの機能の一例を示す概略図である。図10のスタティック型メモリモジュールSRMDaでは、図5に示したWAST1[0]〜WAST1[q]の代わりに書き込み補助回路WAST2[0]〜WAST2[q]が備わっている。書き込み補助回路WAST2[0]〜WAST2[q]のそれぞれは、図5における書き込み補助イネーブル信号WTE用のスイッチSWmの部分を備えずに、書き込み補助パルス信号WPT用のスイッチSWsのみを備えた構成となっている。具体的には、WAST2[0]〜WAST2[q]のそれぞれは、例えば図7(a)において、スタティック部VSBKを備えずに、ダイナミック部VDBK1aのみを備えた構成となる。
<< Outline of Write Auxiliary Circuit (Modification) >>
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of functions around the write assist circuit that is partially different from FIG. The static memory module SRMDa of FIG. 10 includes write assist circuits WAST2 [0] to WAST2 [q] instead of WAST1 [0] to WAST1 [q] shown in FIG. Each of the write assist circuits WAST2 [0] to WAST2 [q] includes only the switch SWs for the write assist pulse signal WPT without including the switch SWm portion for the write assist enable signal WTE in FIG. It has become. Specifically, each of WAST2 [0] to WAST2 [q] has a configuration including only the dynamic portion VDBK1a without including the static portion VSBK in FIG. 7A, for example.

SRAMメモリセルは、通常、消費電流が非常に小さいため、場合によっては、スタティック部を備えずに、ダイナミック部(スイッチSWs)でメモリセル電源電圧を所定の電圧レベルに低下させたのち、SWsをオフにしてメモリセル電源ラインをハイインピーダンス状態とすることでも当該電圧レベルをある程度維持することができる。したがって、書き込み補助回路を図10に示すような構成で実現することも可能であり、これによって、回路面積の低減等が図れる。ただし、メモリセル電源ラインをハイインピーダンス状態とすると、例えば外部ノイズの混入等による誤動作等が懸念されるため、このような観点からは図5のような構成例を用いる方が望ましい。   An SRAM memory cell normally has a very low current consumption. Therefore, in some cases, a static part is not provided, and a memory part power supply voltage is lowered to a predetermined voltage level by a dynamic part (switch SWs). The voltage level can also be maintained to some extent by turning off and setting the memory cell power line to a high impedance state. Therefore, it is possible to realize the write assist circuit with a configuration as shown in FIG. 10, thereby reducing the circuit area and the like. However, if the memory cell power supply line is set to a high impedance state, for example, a malfunction due to mixing of external noise or the like may occur, so it is desirable to use the configuration example shown in FIG. 5 from this viewpoint.

図11は、図4のメモリユニットにおいて、その各スタティック型メモリモジュールに図10の書き込み補助回路を適用した場合の効果の一例を示す概略図である。図11に示すメモリユニットMEMUは、図6の場合と同様に、縦長形状のスタティック型メモリモジュールSRMD1と横長形状のスタティック型メモリモジュールSRMD2を含んでいる。SRMD1はSRMD2に比べて行数が多い(Y軸方向の長さが長い)ため、SRMD1の書き込み補助回路WAST2_1にはパルス幅が広い書き込み補助パルス信号WPTが印加され、SRMD2の書き込み補助回路WAST2_2にはパルス幅が狭いWPTが印加される。   FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of the effect when the write assist circuit of FIG. 10 is applied to each static memory module in the memory unit of FIG. The memory unit MEMU shown in FIG. 11 includes a vertically long static memory module SRMD1 and a horizontally long static memory module SRMD2, as in FIG. Since SRMD1 has more rows than SRMD2 (long in the Y-axis direction), a write assist pulse signal WPT having a wide pulse width is applied to the write assist circuit WAST2_1 of SRMD1, and the write assist circuit WAST2_2 of SRMD2 is applied to the write assist circuit WAST2_2 of SRMD2. WPT with a narrow pulse width is applied.

SRMD1,SRMD2において、仮に図10におけるスイッチSWsの駆動能力やWPTのパルス幅を同一にした場合、図11の比較例に示すようにメモリセル電源ラインの長さ(負荷の大きさ)に応じて、低下後のメモリセル電源電圧ARVDDの電圧レベルが異なり得る。ここでは、SRMD1においてARVDDの電圧レベルが高すぎる事態が生じ、SRMD2においてARVDDの電圧レベルが低すぎる事態が生じている。ARVDDの電圧レベルが高すぎると、前述したように書き込みマージンの低下が生じる恐れがあり、ARVDDの電圧レベルが低すぎると、例えば書き込み終了時のラッチ動作が不十分となったり、あるいは当該ARVDDに接続される非書き込み対象のメモリセルにおいてラッチ能力が不足するような事態が生じ得る。そこで、図11に示すように、メモリセル電源ラインの長さ(ワード線の本数(行数))に応じてWPTのパルス幅を変更することで、ARVDDの電圧レベルをアレイ構成に関わらず一定にすることができ、前述したような事態を回避することが可能になる。   In SRMD1 and SRMD2, if the drive capability of the switch SWs and the pulse width of WPT in FIG. 10 are the same, the length of the memory cell power line (the size of the load) as shown in the comparative example of FIG. The voltage level of the memory cell power supply voltage ARVDD after the decrease can be different. Here, a situation occurs in which the voltage level of ARVDD is too high in SRMD1, and a situation in which the voltage level of ARVDD is too low in SRMD2. If the voltage level of ARVDD is too high, the write margin may be lowered as described above. If the voltage level of ARVDD is too low, for example, the latch operation at the end of writing may be insufficient, or the ARVDD may be reduced. There may occur a situation in which the latch capability is insufficient in the non-write target memory cell to be connected. Therefore, as shown in FIG. 11, by changing the WPT pulse width according to the length of the memory cell power supply line (number of word lines (number of rows)), the voltage level of ARVDD is constant regardless of the array configuration. It is possible to avoid the situation as described above.

以上、本実施の形態1の半導体装置を用いることで、代表的には、それに含まれる複数のスタティック型メモリモジュールの動作マージンを向上させることが可能になる。   As described above, by using the semiconductor device according to the first embodiment, typically, the operation margin of a plurality of static memory modules included in the semiconductor device can be improved.

《その他の変形例》
これまでの説明では、パルス幅の調整により、メモリセル電源ラインからの電荷を引く抜く方式を示した。ただし、パルス幅の調整ではなく、例えば、図7のトランジスタMN12やMP13のトランジスタのサイズ(例えばゲート幅)により、調整してもよい。つまり、2つのメモリモジュールで、ワード線の本数が多いメモリモジュールの方がワード線数の少ないメモリモジュールより、トランジスタMN12やMP13のトランジスタのサイズを大きくしておく。なお、トランジスタは複数設けてもよく、それらのサイズ(ゲート幅)の和(別の言い方をすれば、駆動能力)は、ワード線の本数の多いものの方が大きい。これにより、ワード線の本数が多いメモリモジュールのメモリセル電源ラインの電荷を引き抜く能力を大きくできる。
<< Other modifications >>
In the description so far, the method of pulling out charges from the memory cell power supply line by adjusting the pulse width has been shown. However, instead of adjusting the pulse width, for example, the adjustment may be made according to the size (for example, gate width) of the transistors MN12 and MP13 in FIG. That is, in the two memory modules, the size of the transistors MN12 and MP13 is set larger in the memory module having a larger number of word lines than in the memory module having a smaller number of word lines. A plurality of transistors may be provided, and the sum of their sizes (gate widths) (in other words, driving capability) is larger when the number of word lines is larger. As a result, the ability to extract charges from the memory cell power supply line of the memory module having a large number of word lines can be increased.

(実施の形態2)
《書き込み補助タイミング生成回路(変形例)周りの概要》
図12は、本発明の実施の形態2による半導体装置において、図5とは異なる書き込み補助タイミング生成回路周りの構成例を示す概略図である。図12のスタティック型メモリモジュールSRMDbでは、図5の場合と同様に、ワードドライバブロックWLD、制御回路ブロックCTLBK、入出力バッファ回路IOB、書き込み補助回路WAST1[0]〜WAST1[q]および複数のメモリセルMCが代表的に示されている。更に、図12のSRMDbは、図5とは異なる書き込み補助タイミング生成回路TDG2を備えると共に、行数ダミー負荷回路XDMYが新たに加わっている。
(Embodiment 2)
<< Summary around the write assist timing generation circuit (modification) >>
FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example around a write assist timing generation circuit different from FIG. 5 in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In the static memory module SRMDb of FIG. 12, the word driver block WLD, the control circuit block CTLBK, the input / output buffer circuit IOB, the write auxiliary circuits WAST1 [0] to WAST1 [q] and a plurality of memories are provided as in the case of FIG. A cell MC is representatively shown. Furthermore, the SRMDb in FIG. 12 includes a write assist timing generation circuit TDG2 different from that in FIG. 5, and a row number dummy load circuit XDMY is newly added.

行数ダミー負荷回路XDMYは、ワードドライバブロックWLDのY軸方向のサイズ(ワード線の本数(行数))に比例したY軸方向のサイズを備え、Y軸方向のサイズが大きくなるほど大きな遅延量を生成する機能を備えている。XDMYのY軸方向のサイズは、代表的にはWLDのY軸方向のサイズと同等に設定される。書き込み補助タイミング生成回路TDG2は、図5のTDG1と異なり行数情報XSETが入力されず、その代わりに、XDMYによって生成された遅延量によって行数を取得し、この遅延量に応じたパルス幅を持つ書き込み補助パルス信号WPTを出力する。WAST1[0]〜WAST1[q]のそれぞれは、書き込み動作時に、図5の場合と同様にWPTを用いてメモリセル電源電圧ARVDD[0]〜ARVDD[n]の立ち下がり速度を制御する。   The number-of-rows dummy load circuit XDMY has a size in the Y-axis direction proportional to the size of the word driver block WLD in the Y-axis direction (number of word lines (number of rows)), and the delay amount increases as the size in the Y-axis direction increases. It has a function to generate. The size of XDMY in the Y-axis direction is typically set equal to the size of WLD in the Y-axis direction. Unlike the TDG 1 in FIG. 5, the write assist timing generation circuit TDG 2 does not receive the row number information XSET. Instead, the write assist timing generation circuit TDG 2 obtains the number of rows based on the delay amount generated by XDMY, and sets the pulse width corresponding to this delay amount. A write assist pulse signal WPT is output. Each of WAST1 [0] to WAST1 [q] controls the falling speed of the memory cell power supply voltages ARVDD [0] to ARVDD [n] using the WPT in the write operation as in the case of FIG.

このような構成例を用いると、XDMYによって行数に応じた遅延量を容易又は高精度に生成することが可能になるため、結果的に、書き込み補助回路を用いたメモリセル電源電圧の立ち下がり速度の制御を容易化又は高精度化することが可能になる。すなわち、例えば前述した図9のTDG1を用いてWPTのパルス幅を調整する場合、パルス幅が所定の刻み幅でディジタル的に制御されるため、行数をWPTのパルス幅に高精度に反映させるためには、各遅延素子DLYの遅延量を小さくすると共に多くの遅延回路ブロック(DLYBK)を設ける必要がある。この場合、回路面積の増大や回路の複雑化等が生じる恐れがある。一方、図12に示すように、当該パルス幅をXDMYを用いて制御すると、XDMYのサイズ(すなわち行数)が大きくなるほど、その寄生成分(寄生容量、寄生抵抗)を利用して大きな遅延量を生成することができ、パルス幅のアナログ的な制御が容易に実現可能になる。更に、行数情報XSETが不要となるため、この設定に伴う煩雑さを解消することができる。   When such a configuration example is used, the delay amount corresponding to the number of rows can be generated easily or with high precision by XDMY, and as a result, the fall of the memory cell power supply voltage using the write assist circuit is achieved. Speed control can be facilitated or made highly accurate. That is, for example, when the pulse width of the WPT is adjusted using the TDG 1 of FIG. 9 described above, the pulse width is digitally controlled at a predetermined step size, so that the number of rows is reflected in the pulse width of the WPT with high accuracy. For this purpose, it is necessary to reduce the delay amount of each delay element DLY and to provide many delay circuit blocks (DLYBK). In this case, the circuit area may increase, the circuit may become complicated, and the like. On the other hand, as shown in FIG. 12, when the pulse width is controlled using XDMY, the larger the XDMY size (that is, the number of rows), the larger the delay amount using the parasitic components (parasitic capacitance, parasitic resistance). Therefore, analog control of the pulse width can be easily realized. Furthermore, since the number-of-rows information XSET becomes unnecessary, the complexity associated with this setting can be eliminated.

《書き込み補助タイミング生成回路(変形例)周りの詳細》
図13は、図12における行数ダミー負荷回路および書き込み補助タイミング生成回路の詳細な構成例を示す回路図である。図13において、行数ダミー負荷回路XDMYは、インバータ回路IV10〜IV12と、Y軸方向(ビット線(図示せず)、メモリセル電源ラインARVDDの延伸方向)に向けて並んで延伸する2本のダミービット線DBL1,DBL2と、容量C1,C2を備えている。IV10は、書き込み補助イネーブル信号WTEを入力とし、DBL1の一端に向けて反転信号を出力する。IV11は、DBL1の他端を入力とし、DBL2の一端に向けて反転信号を出力する。IV12は、DBL2の他端を入力とし、反転信号を書き込み補助タイミング生成回路TDG2に向けて出力する。ここで、DBL1は往路配線となり、DBL2は復路配線となる。
<< Details around the write assist timing generation circuit (modification) >>
FIG. 13 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the row number dummy load circuit and the write assist timing generation circuit in FIG. In FIG. 13, the row number dummy load circuit XDMY includes two inverter circuits IV10 to IV12 that extend side by side in the Y-axis direction (bit line (not shown), extending direction of the memory cell power supply line ARVDD). Dummy bit lines DBL1, DBL2 and capacitors C1, C2 are provided. IV10 receives the write assist enable signal WTE and outputs an inverted signal toward one end of DBL1. IV11 receives the other end of DBL1 and outputs an inverted signal toward one end of DBL2. IV12 receives the other end of DBL2 and outputs an inverted signal toward the write assist timing generation circuit TDG2. Here, DBL1 is a forward wiring and DBL2 is a backward wiring.

DBL1,DBL2の配線長は、前述したように、ワードドライバブロックWLDのY軸方向のサイズに応じて定められる。容量C1はDBL1と接地電源電圧VSSの間に接続され、容量C2はDBL2とVSSの間に接続される。C1にはDBL1の寄生容量が含まれ、C2にはDBL2の寄生容量が含まれる。これにより、C1,C2の容量値は、DBL1,DBL2が長くなるほど大きくなる。また、C1,C2には、別途形成した容量素子が含まれていてもよい。具体的には、例えば、DBL1,DBL2に対して一定の長さ毎に容量素子(例えば拡散層容量やMOS容量等)が付加されるような回路構成およびレイアウト構成を用いることができる。この場合も、C1,C2の容量値は、DBL1,DBL2が長くなるほど大きくなる。   As described above, the wiring lengths of DBL1 and DBL2 are determined according to the size of the word driver block WLD in the Y-axis direction. The capacitor C1 is connected between DBL1 and the ground power supply voltage VSS, and the capacitor C2 is connected between DBL2 and VSS. C1 includes the parasitic capacitance of DBL1, and C2 includes the parasitic capacitance of DBL2. Thereby, the capacitance values of C1 and C2 increase as DBL1 and DBL2 become longer. Further, C1 and C2 may include a separately formed capacitor. Specifically, for example, a circuit configuration and a layout configuration in which a capacitive element (for example, a diffusion layer capacitance or a MOS capacitance) is added to DBL1 and DBL2 at a certain length can be used. Also in this case, the capacitance values of C1 and C2 increase as DBL1 and DBL2 become longer.

XDMYは、IV10から入力されたWTEの‘H’パルスを、主としてDBL1,DBL2の寄生抵抗値とC1,C2の容量値に応じた時間だけ遅延させ、IV12を介して‘L’パルスを出力する。一方、図13の書き込み補助タイミング生成回路TDG2は、図9に示したTDG1から、インバータ回路IV1および遅延回路ブロックDLYBK1〜DLYBK3を含む遅延経路が削除され、その代わりに当該経路がXDMYを介した遅延経路に置き換えらたような構成となっている。   XDMY delays the WTE 'H' pulse input from IV10 by a time corresponding mainly to the parasitic resistance values of DBL1 and DBL2 and the capacitance values of C1 and C2, and outputs the 'L' pulse via IV12. . On the other hand, the write assist timing generation circuit TDG2 of FIG. 13 deletes the delay path including the inverter circuit IV1 and the delay circuit blocks DLYBK1 to DLYBK3 from the TDG1 shown in FIG. The configuration is replaced with a route.

すなわち、ナンド演算回路ND1の2入力の一方にはWTEが入力され、ND1の2入力の他方には、WTEをXDMYを介して遅延ならびに反転させた信号(IV12の出力信号)が入力される。これによって、ND1は、TDG1の場合と同様に、XDMYに基づく遅延時間をパルス幅とする‘L’パルス信号を出力する。この‘L’パルス信号は、バッファ回路BFを介して書き込み補助パルス信号WPTの反転信号(/WPT)となり、書き込み補助回路WAST1b([0],[1],[2],…)は、当該信号(/WPT)を用いてメモリセル電源電圧ARVDDの立ち下がり速度を制御する。その結果、アレイ構成に関わらず書き込みマージンの向上が実現可能となる。なお、図13のXDMYでは、1往復の配線(DBL1,DBL2)によって遅延時間の設定を行ったが、場合によっては、2往復以上の配線を設けて遅延時間の設定を行うことも可能である。   That is, WTE is input to one of the two inputs of the NAND operation circuit ND1, and a signal obtained by delaying and inverting WTE via XDMY (an output signal of IV12) is input to the other of the two inputs of ND1. As a result, the ND1 outputs an 'L' pulse signal having a delay time based on XDMY as a pulse width, as in the case of TDG1. This 'L' pulse signal becomes an inverted signal (/ WPT) of the write assist pulse signal WPT via the buffer circuit BF, and the write assist circuit WAST1b ([0], [1], [2],...) Signal (/ WPT) is used to control the falling speed of memory cell power supply voltage ARVDD. As a result, it is possible to improve the write margin regardless of the array configuration. In the XDMY of FIG. 13, the delay time is set by one reciprocal wiring (DBL1, DBL2). However, in some cases, the delay time can be set by providing two or more reciprocal wirings. .

以上、本実施の形態2の半導体装置を用いることで、代表的には、それに含まれる複数のスタティック型メモリモジュールの動作マージンを向上させることが可能になる。なお、実施の形態1,2で示したメモリモジュールの行数の差は、通常、2のべき乗で異なる。例えば、1つのメモリモジュールのワード線数(行数)が256(2の8乗)である場合、これより少ない場合は、例えば128(2の7乗)、これより多い場合は、例えば512(2の9乗)となる。   As described above, by using the semiconductor device according to the second embodiment, typically, the operation margin of a plurality of static memory modules included in the semiconductor device can be improved. Note that the difference in the number of rows of the memory modules shown in the first and second embodiments usually differs by a power of two. For example, when the number of word lines (number of rows) of one memory module is 256 (2 to the 8th power), for example, it is 128 (2 to the 7th power), for example, and when it is more than this, for example, 512 ( 2 to the 9th power).

(実施の形態3)
《ワードドライバ用電源回路ブロック(本実施の形態3の主要な特徴)の概要》
図14は、本発明の実施の形態3による半導体装置において、図4のメモリユニット内の各スタティック型メモリモジュールに含まれるワードドライバ用電源回路ブロックの特徴の一例を表す概略図である。図14に示すメモリユニットMEMUは、ワード線WLの延伸方向を横方向(X軸方向)、ビット線(図示せず)およびワードドライバ電源ラインWLVDDの延伸方向を縦方向(Y軸方向)として、縦長形状のスタティック型メモリモジュールSRMD1と横長形状のスタティック型メモリモジュールSRMD2を含んでいる。
(Embodiment 3)
<< Outline of Power Circuit Block for Word Driver (Main Features of Embodiment 3) >>
FIG. 14 is a schematic diagram showing an example of characteristics of the word driver power supply circuit block included in each static memory module in the memory unit of FIG. 4 in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. In the memory unit MEMU shown in FIG. 14, the extending direction of the word line WL is the horizontal direction (X-axis direction), and the extending direction of the bit line (not shown) and the word driver power supply line WLVDD is the vertical direction (Y-axis direction). A vertically long static memory module SRMD1 and a horizontally long static memory module SRMD2 are included.

SRMD1は、メモリアレイMARY1内のワード線WLの本数に応じた数のワードドライバWDを含んだワードドライバブロックWLD1と、WLD1内の各WDにWLVDDを介してワードドライバ電源電圧を供給するワードドライバ用電源回路ブロックVGEN1を備える。同様に、SRMD2は、メモリアレイMARY2内のWLの本数に応じた数のWDを含んだワードドライバブロックWLD2と、WLD2内の各WDにWLVDDを介してワードドライバ電源電圧を供給するワードドライバ用電源回路ブロックVGEN2を備える。   SRMD1 is a word driver block WLD1 including word drivers WD corresponding to the number of word lines WL in the memory array MARY1, and a word driver for supplying a word driver power supply voltage to each WD in WLD1 via WLVDD. A power supply circuit block VGEN1 is provided. Similarly, the SRMD 2 includes a word driver block WLD2 including a number of WD corresponding to the number of WLs in the memory array MARY2, and a word driver power supply that supplies a word driver power supply voltage to each WD in the WLD2 via WLVDD. A circuit block VGEN2 is provided.

この図14の構成例では、VGEN1がVGEN2よりも大きいサイズ(駆動能力)を備えることが特徴となっている。具体的には、ワードドライバ用電源回路ブロック内のトランジスタのゲート幅が大きいことになる(図16で言えばトランジスタMP30〜MP32,MN30のゲート幅)。VGEN1,VGEN2は、図3等で述べたように、読み出し動作(書き込み動作)時に、ワードドライバ電源ライン(ワードドライバ電源電圧)WLVDDの電圧レベルを低下させる機能を持つ。これによって、スタティックノイズマージン(SNM)が向上し、読み出しマージンの向上が図れる。ただし、仮にSRMD1,SRMD2においてワードドライバ用電源回路ブロックのサイズ(駆動能力)を同一とした場合、以下のようなことが懸念される。   The configuration example of FIG. 14 is characterized in that VGEN1 has a larger size (drive capability) than VGEN2. Specifically, the gate width of the transistors in the word driver power supply circuit block is large (the gate widths of the transistors MP30 to MP32 and MN30 in FIG. 16). VGEN1 and VGEN2 have a function of lowering the voltage level of the word driver power supply line (word driver power supply voltage) WLVDD during the read operation (write operation) as described in FIG. As a result, the static noise margin (SNM) is improved and the read margin can be improved. However, if the size (driving capability) of the word driver power supply circuit blocks is the same in SRMD1 and SRMD2, the following may be a concern.

まず、SRMD1ではワードドライバ電源ラインWLVDDの長さが長い(負荷が大きい)ため、図14の比較例に示すように、ワードドライバ電源電圧WLVDDを所定の電圧レベルまで低下させるのに時間を要する恐れがある。更に、SRMD1ではワード線WLの長さが短い(負荷が小さい)ため、図14の比較例に示すように、WLの立ち上がり速度が速く、WLの電圧レベルにオーバーシュートが生じる恐れがある。その結果、SRMD1では、図25(b)で述べたように、WLの電圧レベルが過剰に高くなり易く、十分な読み出しマージンを確保できない恐れがある。   First, since the length of the word driver power supply line WLVDD is long (the load is large) in SRMD1, it may take time to reduce the word driver power supply voltage WLVDD to a predetermined voltage level as shown in the comparative example of FIG. There is. Furthermore, in SRMD1, since the length of the word line WL is short (load is small), as shown in the comparative example of FIG. 14, the rising speed of WL is fast, and there is a possibility that overshoot occurs in the voltage level of WL. As a result, in SRMD1, as described with reference to FIG. 25B, the voltage level of WL tends to become excessively high, and there is a possibility that a sufficient read margin cannot be secured.

一方、SRMD2ではWLVDDの長さが短い(負荷が小さい)ため、図14の比較例に示すように、WLVDDが所定の電圧レベルに向けて急速に低下し、場合によってはアンダーシュートが生じる恐れがある。更に、SRMD2ではWLの長さが長い(負荷が大きい)ため、図14の比較例に示すように、WLの立ち上がりに遅延が生じ得る。その結果、SRMD2では、図25(a)で述べたように、WLの立ち上がり速度が過剰に遅くなり易く、アクセス時間の高速化が図れない恐れがある。   On the other hand, in SRMD2, since the length of WLVDD is short (load is small), as shown in the comparative example of FIG. 14, WLVDD rapidly decreases toward a predetermined voltage level, and undershoot may occur in some cases. is there. Furthermore, in SRMD2, since the length of WL is long (the load is large), as shown in the comparative example of FIG. 14, the rise of WL can be delayed. As a result, in SRMD2, as described with reference to FIG. 25A, the rising speed of WL tends to be excessively slow, and the access time may not be increased.

そこで、本実施の形態3の半導体装置では、行数(ワード線の本数)が多いほど、更に、列数(ビット線対の本数)が少ないほどワードドライバ用電源回路ブロックVGENのサイズ(駆動能力)を大きくすることが主要な特徴の一つとなっている。すなわち、行数が多い場合には、VGENの駆動能力を大きくすることで、WLVDDの立ち下がり速度を速めて読み出しマージンを確保する。逆に行数が少ない場合には、VGENの駆動能力を小さくすることで、WLVDDの過剰な電圧低下を抑制して十分なワード線の立ち上がり速度(アクセス時間)を確保する。また、列数が少ない場合には、VGENの駆動能力を大きくすることで、WLVDDの立ち下がり速度を速め、ワード線の電圧レベルが過剰に高くなるのを抑制して読み出しマージンを確保する。逆に列数が多い場合には、VGENの駆動能力を小さくすることで、WLVDDに必要十分な高い電圧レベルを確保し、ワード線の立ち上がり速度(アクセス時間)が遅くなるのを抑制する。   Therefore, in the semiconductor device of the third embodiment, the larger the number of rows (number of word lines) and the smaller the number of columns (number of bit line pairs), the size (driving capability) of the word driver power supply circuit block VGEN. ) Is one of the main features. That is, when the number of rows is large, by increasing the drive capability of VGEN, the falling speed of WLVDD is increased to ensure a read margin. Conversely, when the number of rows is small, the VGEN drive capability is reduced to suppress an excessive voltage drop of WLVDD and to ensure a sufficient word line rise speed (access time). Also, when the number of columns is small, increasing the VGEN drive capability increases the falling speed of WLVDD, suppresses the word line voltage level from becoming excessively high, and ensures a read margin. On the other hand, when the number of columns is large, the VGEN drive capability is reduced to secure a sufficiently high voltage level necessary for WLVDD, and the rise speed (access time) of the word line is suppressed from slowing down.

図14の構成例では、行数が多く、かつ列数が少ないSRMD1では、VGEN1の駆動能力(サイズ)が大きく設定され、逆に、行数が少なく、かつ列数が多いSRMD2では、VGEN2の駆動能力(サイズ)が小さく設定される。その結果、図14に示すように、ワードドライバ電源電圧WLVDDが好適な立ち下がり速度で好適な電圧レベルに低下し、また、ワード線WLの立ち上がり速度も好適な速度となるため、メモリアレイ構成に関わらず、十分な読み出しマージンと、十分なアクセス時間を確保することが可能になる。   In the configuration example of FIG. 14, in SRMD1 with a large number of rows and a small number of columns, the drive capability (size) of VGEN1 is set to be large, and conversely, in SRMD2 with a small number of rows and a large number of columns, VGEN2 The driving ability (size) is set small. As a result, as shown in FIG. 14, the word driver power supply voltage WLVDD is lowered to a suitable voltage level at a suitable falling speed, and the rising speed of the word line WL is also a suitable speed. Regardless, it is possible to secure a sufficient read margin and a sufficient access time.

図15(a)〜(c)は、メモリユニット内の各スタティック型メモリモジュールのアレイ構成が図14とは異なる場合において、各ワードドライバ用電源回路ブロックのサイズの関係を例示する概略図である。まず、図15(a)では、メモリユニットMEMU内に、それぞれ行数は異なるが、同一の列数を持った2個のスタティック型メモリモジュールSRMD4,SRMD5が備わっている。SRMD4は、X軸方向のサイズ(列数)がX4、Y軸方向のサイズ(行数)がY4のメモリアレイMARY4を持ち、SRMD5は、X軸方向のサイズ(列数)が同じくX4、Y軸方向のサイズ(行数)がY5のメモリアレイMARY5を持つ。ここでは、Y4>Y5であるため、SRMD4のワードドライバ用電源回路ブロックVGEN4のサイズ(駆動能力)がSRMD5のワードドライバ用電源回路ブロックVGEN5のサイズ(駆動能力)よりも大きく設定される。   FIGS. 15A to 15C are schematic views illustrating the relationship of the sizes of the power supply circuit blocks for each word driver when the array configuration of each static memory module in the memory unit is different from that in FIG. . First, in FIG. 15A, two static memory modules SRMD4 and SRMD5 having the same number of columns are provided in the memory unit MEMU. The SRMD4 has a memory array MARY4 whose size (number of columns) in the X-axis direction is X4 and whose size (number of rows) in the Y-axis direction is Y4. The SRMD5 has the same size (number of columns) in the X-axis direction as X4 and Y It has a memory array MARY5 whose axial size (number of rows) is Y5. Here, since Y4> Y5, the size (driving capability) of the word driver power supply circuit block VGEN4 of SRMD4 is set larger than the size (driving capability) of the word driver power supply circuit block VGEN5 of SRMD5.

次に、図15(b)では、MEMU内に、それぞれ列数は異なるが、同一の行数を持つ2個のスタティック型メモリモジュールSRMD4,SRMD6が備わっている。SRMD4は、前述したようにX4とY4のMARY4を持ち、SRMD6は、X軸方向のサイズ(列数)がX6、Y軸方向のサイズ(行数)が同じくY4のメモリアレイMARY6を持つ。ここでは、X4>X6であるため、SRMD6のワードドライバ用電源回路ブロックVGEN6のサイズ(駆動能力)がSRMD4のVGEN4のサイズ(駆動能力)よりも大きく設定される。続いて、図15(c)では、MEMU内に、それぞれ行数と列数が共に異なる2個のスタティック型メモリモジュールSRMD4,SRMD7が備わっている。SRMD4は、前述したようにX4とY4のMARY4を持ち、SRMD7は、X軸方向のサイズ(列数)がX7、Y軸方向のサイズ(行数)がY7のメモリアレイMARY7を持つ。ここでは、Y4>Y7であるが、X4>X7であるため、場合によってはSRMD7のワードドライバ用電源回路ブロックVGEN7のサイズ(駆動能力)とSRMD4のVGEN4のサイズ(駆動能力)とが同等になり得る。   Next, in FIG. 15B, two static memory modules SRMD4 and SRMD6 having the same number of rows are provided in the MEMU. As described above, SRMD4 has MARY4 of X4 and Y4, and SRMD6 has a memory array MARY6 in which the size (number of columns) in the X-axis direction is X6 and the size (number of rows) in the Y-axis direction is Y4. Here, since X4> X6, the size (drive capability) of the word driver power supply circuit block VGEN6 of SRMD6 is set larger than the size (drive capability) of VGEN4 of SRMD4. Subsequently, in FIG. 15C, two static memory modules SRMD4 and SRMD7 each having different numbers of rows and columns are provided in the MEMU. As described above, SRMD4 has X4 and Y4 MARY4, and SRMD7 has a memory array MARY7 whose X-axis direction size (column number) is X7 and Y-axis direction size (row number) is Y7. Here, Y4> Y7, but since X4> X7, the size (driving capability) of the word driver power supply circuit block VGEN7 of SRMD7 and the size (driving capability) of VGEN4 of SRMD4 are sometimes equal. obtain.

なお、ここでは、2個のスタティック型メモリモジュール間でサイズが等しい、具体的には行数が等しい、または列数が等しいことを述べたが、多少の差があっても良く、実質的に等しければよい。行数や列数は通常2のべき乗で構成される。仮に行数が第1スタティック型メモリモジュールで512(2の9乗)の場合、第2スタティック型メモリモジュールで512に例えば10前後の数の差があってもよい。この差には冗長行を含んでも良い。これに対し、第2スタティック型メモリモジュールで256(2の8乗)や1024(2の10乗)の場合は、つまり2の乗数で異なる場合、等しい範囲に入らない。   Note that, here, it has been described that the size is the same between the two static memory modules, specifically, the number of rows is the same, or the number of columns is the same. It only has to be equal. The number of rows and the number of columns are usually composed of powers of 2. If the number of rows is 512 (2 to the 9th power) in the first static memory module, there may be a difference of, for example, about 10 in 512 in the second static memory module. This difference may include redundant rows. On the other hand, in the case of 256 (2 to the 8th power) and 1024 (2 to the 10th power) in the second static memory module, that is, when they differ by 2 multipliers, they are not within the same range.

《ワードドライバ用電源回路ブロック周りの詳細》
図16は、図14の各スタティック型メモリモジュールにおいて、そのワードドライバ用電源回路ブロック、ワードドライバブロックおよびメモリアレイの詳細な構成例を示す回路図である。図17は、図16におけるワードドライバ用電源回路ブロックの動作例を示す波形図である。図16において、ワードドライバ用電源回路ブロックVGENaは、PMOSトランジスタMP30〜MP32と、NMOSトランジスタMN30を備える。MP30は、電源電圧VDDMとワードドライバ電源ライン(ワードドライバ電源電圧)WLVDDの間にソース・ドレイン経路が接続される。MP31,MP32は、WLVDDとMN30のドレインの間にソース・ドレイン経路が並列に接続され、MN30のソースは接地電源電圧VSSに接続される。MP30〜MP32のゲートは、それぞれイネーブル信号EN1〜EN3によって制御され、MN30のゲートはイネーブル信号VDDENによって制御される。
《Details around the power circuit block for word driver》
FIG. 16 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the word driver power supply circuit block, the word driver block, and the memory array in each static memory module of FIG. FIG. 17 is a waveform diagram showing an operation example of the word driver power supply circuit block in FIG. In FIG. 16, the word driver power supply circuit block VGENa includes PMOS transistors MP30 to MP32 and an NMOS transistor MN30. The source / drain path of the MP30 is connected between the power supply voltage VDDM and the word driver power supply line (word driver power supply voltage) WLVDD. MP31 and MP32 have source / drain paths connected in parallel between WLVDD and the drain of MN30, and the source of MN30 is connected to the ground power supply voltage VSS. The gates of MP30 to MP32 are controlled by enable signals EN1 to EN3, respectively, and the gate of MN30 is controlled by an enable signal VDDEN.

ワードドライバブロックWLDaは、(m+1)個のワードドライバWD[0]〜WD[m]を備える。WD[0]〜WD[m]のそれぞれは、ここではPMOSトランジスタMP40およびNMOSトランジスタMN40からなるCMOSインバータ回路となっている。当該CMOSインバータ回路の電源電圧がVGENaからのワードドライバ電源ラインWLVDDを介して共通に供給される。メモリアレイMARYは、(m+1)本のワード線WL[0]〜WL[m]と、(n+1)個のビット線対(BL[0],ZBL[0])〜(BL[n],ZBL[n])と、当該ワード線と当該ビット線対の交点に配置された複数(ここでは(m+1)×(n+1)個)のメモリセルMCを備える。WL[0]〜WL[m]は、WLDa内のWD[0]〜WD[m]によってそれぞれ駆動される。   The word driver block WLDa includes (m + 1) word drivers WD [0] to WD [m]. Here, each of WD [0] to WD [m] is a CMOS inverter circuit including a PMOS transistor MP40 and an NMOS transistor MN40. The power supply voltage of the CMOS inverter circuit is supplied in common via the word driver power supply line WLVDD from VGENa. The memory array MARY includes (m + 1) word lines WL [0] to WL [m] and (n + 1) bit line pairs (BL [0], ZBL [0]) to (BL [n], ZBL). [N]) and a plurality of (here, (m + 1) × (n + 1)) memory cells MC arranged at the intersections of the word line and the bit line pair. WL [0] to WL [m] are driven by WD [0] to WD [m] in WLDa, respectively.

VGENaは、読み出し動作(書き込み動作)時に、図17に示すような動作を行う。まず、図1および図3に示したデコード起動信号TDECが‘L’レベルの状態では、EN1,EN2が‘L’レベル、VDDENが‘L’レベルとなっている。これにより、VGENa内のMP30,MP31がオン、MN30がオフとなり、ワードドライバ電源電圧WLVDDは、VDDMとなる。その後、読み出し動作(書き込み動作)に伴いTDECが‘H’レベルに遷移すると、これに応じてVDDENが‘H’レベルに遷移する。その結果、WLVDDの電圧レベルは、VDDMから、MP30,MP31,MN30のオン抵抗比で定められる電圧レベルに低下する。   VGENa performs an operation as shown in FIG. 17 during a read operation (write operation). First, when the decode activation signal TDEC shown in FIGS. 1 and 3 is at the ‘L’ level, EN1 and EN2 are at the ‘L’ level and VDDEN is at the ‘L’ level. As a result, MP30 and MP31 in VGENa are turned on, MN30 is turned off, and the word driver power supply voltage WLVDD becomes VDDM. Thereafter, when TDEC transitions to the “H” level in accordance with the read operation (write operation), VDDEN transitions to the “H” level accordingly. As a result, the voltage level of WLVDD decreases from VDDM to a voltage level determined by the on-resistance ratio of MP30, MP31, and MN30.

この際に、EN3は、‘H’レベルか‘L’レベルのいずれかに予め設定されている。仮に、EN3が‘L’レベルに設定されている場合、MP32がオンとなり、MP31,MP32の並列回路におけるオン抵抗が下がるため、EN3が‘H’レベルに設定されている場合と比べてWLVDDの電圧レベルの低下幅が増大する。EN3の設定は、例えば、読み出し動作時に用いる電源電圧VDDM(VGENaの電源電圧およびメモリセルMCの電源電圧に対応)の大きさに応じて行われる。   At this time, EN3 is preset to either the 'H' level or the 'L' level. If EN3 is set to the “L” level, MP32 is turned on, and the ON resistance in the parallel circuit of MP31 and MP32 is lowered. The decrease level of the voltage level increases. The setting of EN3 is performed, for example, according to the magnitude of the power supply voltage VDDM (corresponding to the power supply voltage of VGENa and the power supply voltage of the memory cell MC) used during the read operation.

例えば、スタティック型メモリモジュールが通常動作モードと高速動作モードを備える場合、高速動作モード時には通常動作モード時と比べてVDDMの電圧レベルが高く設定される。この場合、MC内の各トランジスタのしきい値電圧ばらつきとの関係で、通常動作モード時と比べてスタティックノイズマージン(SNM)(読み出しマージン)が低下する場合がある。そこで、高速動作モード時には通常動作モード時と比べてWLVDDの電圧レベルの低下幅を大きくすることで、この読み出しマージンの低下分を補償することができる。なお、このEN3,MP32に伴う機能は、勿論省略することも可能である。   For example, when the static memory module has a normal operation mode and a high-speed operation mode, the voltage level of VDDM is set higher in the high-speed operation mode than in the normal operation mode. In this case, the static noise margin (SNM) (reading margin) may be lower than that in the normal operation mode because of the variation in the threshold voltage of each transistor in the MC. In view of this, in the high-speed operation mode, it is possible to compensate for the decrease in the read margin by increasing the decrease width of the voltage level of WLVDD compared to that in the normal operation mode. Of course, the functions associated with EN3 and MP32 can be omitted.

一方、このようなVGENaの動作と並行して、WLDa内の選択対象のワードドライバWD[s](sは0〜mの整数)は、図17に示すように、TDECの‘H’レベルへの遷移に応じて対応するワード線WL[s]を活性化する。この際のWL[s]の電圧レベルは、前述したWLVDDの電圧レベルによって定められる。その後、TDECが‘L’レベルへ遷移すると、WD[s]を介してWL[s]が非活性化され、また、VDDENが‘L’レベルに戻り、これに応じてWLVDDの電圧レベルがVDDMに戻る。   On the other hand, in parallel with the operation of VGENa, the word driver WD [s] (s is an integer of 0 to m) in WLDa is moved to the 'H' level of TDEC as shown in FIG. The corresponding word line WL [s] is activated according to the transition of. At this time, the voltage level of WL [s] is determined by the voltage level of WLVDD described above. Thereafter, when TDEC transitions to the “L” level, WL [s] is deactivated via WD [s], and VDDEN returns to the “L” level, and the voltage level of WLVDD is accordingly changed to VDDM. Return to.

ここで、図16の構成例では、VGENa内の各MOSトランジスタ(MP30〜MP32、MN30)のトランジスタサイズが、行数(ワード線数)(m+1)が多くなるほど、また列数(ビット線対数)(n+1)が少なくなるほど大きく設定されることが特徴となっている。これによって、図14で述べたように、メモリアレイ構成に関わらず、十分な読み出しマージンと、十分なアクセス時間を確保することが可能になる。   In the configuration example of FIG. 16, the transistor size of each MOS transistor (MP30 to MP32, MN30) in VGENa increases as the number of rows (number of word lines) (m + 1) increases and the number of columns (number of bit lines). It is characterized in that it is set larger as (n + 1) decreases. As a result, as described with reference to FIG. 14, it is possible to ensure a sufficient read margin and a sufficient access time regardless of the memory array configuration.

以上、本実施の形態3の半導体装置を用いることで、代表的には、それに含まれる複数のスタティック型メモリモジュールの動作マージンを向上させることが可能になる。また、複数のスタティック型メモリモジュールの高速化を図ることが可能になる。   As described above, by using the semiconductor device according to the third embodiment, typically, the operation margin of a plurality of static memory modules included in the semiconductor device can be improved. It is also possible to increase the speed of a plurality of static memory modules.

(実施の形態4)
《ワードドライバ用電源回路ブロック周り(変形例[1])の詳細》
図18は、本発明の実施の形態4による半導体装置において、図14の各スタティック型メモリモジュールにおけるワードドライバ用電源回路ブロック、ワードドライバブロックおよびメモリアレイの詳細な構成例を示す回路図である。図18に示す構成例は、前述した図16の構成例と比較してワードドライバ用電源回路ブロックの内部構成が異なっている。これ以外の構成に関しては図16と同様であるため、詳細な説明は省略する。図18におけるワードドライバ用電源回路ブロックVGENbは、(p+1)個のワードドライバ用電源回路VG[0]〜VG[p]を備えている。
(Embodiment 4)
<< Details of Power Supply Circuit Block for Word Driver (Modification [1]) >>
18 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the word driver power supply circuit block, the word driver block, and the memory array in each static memory module of FIG. 14 in the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. The configuration example shown in FIG. 18 differs from the configuration example of FIG. 16 described above in the internal configuration of the word driver power supply circuit block. Since other configurations are the same as those in FIG. 16, a detailed description thereof will be omitted. The word driver power supply circuit block VGENb in FIG. 18 includes (p + 1) word driver power supply circuits VG [0] to VG [p].

VG[0]〜VG[p]のそれぞれは、図16に示したVGENaと同様に、PMOSトランジスタMP30〜MP32と、NMOSトランジスタMN30を備える。各VG[0]〜VG[p]内に含まれるMP30〜MP32のゲートは、それぞれイネーブル信号EN1〜EN3によって共通に制御される。同様に、各VG[0]〜VG[p]内に含まれるMN30のゲートは、それぞれイネーブル信号VDDENによって共通に制御される。そして、各VG[0]〜VG[p]内に含まれるMP30のドレイン(MP31,MP32のソース)が共通に接続され、当該共通接続ノードからワードドライバ電源電圧WLVDDが出力される。   Each of VG [0] to VG [p] includes PMOS transistors MP30 to MP32 and an NMOS transistor MN30, similarly to VGENa shown in FIG. The gates of MP30 to MP32 included in each of VG [0] to VG [p] are commonly controlled by enable signals EN1 to EN3, respectively. Similarly, the gates of the MNs 30 included in the VG [0] to VG [p] are commonly controlled by the enable signal VDDEN. The drains of MP30 (the sources of MP31 and MP32) included in each of VG [0] to VG [p] are connected in common, and the word driver power supply voltage WLVDD is output from the common connection node.

ここで、図18の構成例では、ワードドライバ用電源回路の数(VG[0]〜VG[p]の「p」の値)が行数(ワード線の本数)が多くなるほど、また列数(ビット線対の個数)が少なくなるほど多くなることが特徴となっている。すなわち、VG[0]〜VG[p]内に含まれる各MOSトランジスタのサイズが同一であるものとし、前述した図16の構成例では各MOSトランジスタ自身のサイズによってWLVDDの駆動能力を調整したのに対し、図18の構成例ではワードドライバ用電源回路の数によって駆動能力の調整を行っている。回路的に見方を変えれば、図16の構成例において各MOSトランジスタを並列接続で構成し、その並列接続個数によって駆動能力の調整を行っている。これによって、図14で述べたように、メモリアレイ構成に関わらず、十分な読み出しマージンと、十分なアクセス時間を確保することが可能になる。   Here, in the configuration example of FIG. 18, the number of word driver power supply circuits (the value of “p” in VG [0] to VG [p]) increases as the number of rows (number of word lines) increases and the number of columns increases. The feature is that the smaller the (number of bit line pairs), the larger. That is, the sizes of the MOS transistors included in VG [0] to VG [p] are assumed to be the same. In the configuration example of FIG. 16 described above, the WLVDD driving capability is adjusted according to the size of each MOS transistor itself. On the other hand, in the configuration example of FIG. 18, the driving capability is adjusted according to the number of word driver power supply circuits. From a circuit perspective, the MOS transistors in the configuration example of FIG. 16 are connected in parallel, and the driving capability is adjusted according to the number of parallel connections. As a result, as described with reference to FIG. 14, it is possible to ensure a sufficient read margin and a sufficient access time regardless of the memory array configuration.

また、図18の方式は、図16の方式と比較して、よりコンパイルドSRAMに適した方式と言える。例えば、図16の方式を用いる場合、それぞれトランジスタサイズが異なる複数のレイアウトセルの準備が必要とされる場合があるが、図18の方式を用いる場合、1個のレイアウトセルを準備すればよい。また、図18の構成例において、各ワードドライバ用電源回路に含まれるMP31,MP32は、例えば、メモリセルMC内に含まれる負荷用トランジスタ(図2のMP1,MP2)と同一のしきい値電圧特性を持つように構成することができる。この場合、MCにおけるMP1,MP2のしきい値電圧のばらつきが各ワードドライバ用電源回路におけるMP31,MP32にも反映され、MP1,MP2のしきい値電圧のばらつきに応じてWLVDDの電圧レベルを補正することができる。   Further, the method of FIG. 18 can be said to be a method more suitable for a compiled SRAM than the method of FIG. For example, when the method of FIG. 16 is used, preparation of a plurality of layout cells having different transistor sizes may be required, but when the method of FIG. 18 is used, one layout cell may be prepared. In the configuration example of FIG. 18, MP31 and MP32 included in each word driver power supply circuit are, for example, the same threshold voltage as the load transistors (MP1 and MP2 in FIG. 2) included in the memory cell MC. It can be configured to have characteristics. In this case, variations in the threshold voltages of MP1 and MP2 in MC are also reflected in MP31 and MP32 in each word driver power supply circuit, and the voltage level of WLVDD is corrected in accordance with the variations in threshold voltages of MP1 and MP2. can do.

以上、本実施の形態4の半導体装置を用いることで、代表的には、実施の形態3と同様に、それに含まれる複数のスタティック型メモリモジュールの動作マージンを向上させることが可能になる。また、複数のスタティック型メモリモジュールの高速化を図ることが可能になる。   As described above, by using the semiconductor device of the fourth embodiment, it is possible to improve the operation margins of a plurality of static memory modules included in the semiconductor device, as in the third embodiment. It is also possible to increase the speed of a plurality of static memory modules.

(実施の形態5)
《ワードドライバ用電源回路ブロック周り(変形例[2])の詳細》
図19は、本発明の実施の形態5による半導体装置において、図14の各スタティック型メモリモジュールにおけるワードドライバ用電源回路ブロック、ワードドライバブロックおよびメモリアレイの詳細な構成例を示す回路図である。図19に示す構成例は、前述した図18の構成例と比較して、主にワードドライバ用電源回路ブロック内の各ワードドライバ用電源回路の出力先が異なっている。ここでは、この相違点に着目して説明を行う。図19に示すワードドライバ用電源回路ブロックVGENb’は、図18のVGENbと同様に、イネーブル信号EN1〜EN3,VDDENによって共通に制御される(p+1)個のワードドライバ用電源回路VG[0]〜VG[p]を備えている。
(Embodiment 5)
<< Details of power supply circuit block for word driver (variation [2]) >>
FIG. 19 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the word driver power supply circuit block, the word driver block, and the memory array in each static memory module of FIG. 14 in the semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. The configuration example shown in FIG. 19 differs from the configuration example of FIG. 18 described above mainly in the output destination of each word driver power supply circuit in the word driver power supply circuit block. Here, the description will be made focusing on this difference. The word driver power supply circuit block VGENb ′ shown in FIG. 19 has (p + 1) word driver power supply circuits VG [0] to VG [0] controlled in common by enable signals EN1 to EN3 and VDDEN, similarly to VGENb of FIG. VG [p] is provided.

また、図19に示すワードドライバブロックWLDa’では、ビット線対の延伸方向に向けて順に、(m+1)個のワードドライバWD([0],…,[d],[d+1],…[2d+1],…,…,[m−d],…,[m])が配置されている。(m+1)個のWDには、ビット線対の延伸方向に延びる1本のワードドライバ電源ラインWLVDDによって電源が供給される。ここで、このWLVDD上には(d+1)個のWD毎に接続ノードが存在し、ワードドライバ用電源回路VG[0]〜VG[p]は、当該接続ノードの中のそれぞれ異なるノードに対して出力を行う。すなわち、VG[0]はWD[0]近辺の接続ノードに対して出力を行い、VG[1]はWD[d+1]近辺の接続ノードに対して出力を行い、以降同様にして、VG[p]はWD[m−d]近辺の接続ノードに対して出力を行う。   In addition, in the word driver block WLDa ′ shown in FIG. 19, (m + 1) word drivers WD ([0],..., [D], [d + 1],... [2d + 1) are sequentially arranged in the extending direction of the bit line pairs. ], ..., ..., [md], ..., [m]). Power is supplied to (m + 1) WDs by one word driver power supply line WLVDD extending in the extending direction of the bit line pair. Here, there is a connection node for every (d + 1) WDs on WLVDD, and the word driver power supply circuits VG [0] to VG [p] are connected to different nodes in the connection node. Output. That is, VG [0] outputs to a connection node near WD [0], VG [1] outputs to a connection node near WD [d + 1], and thereafter VG [p ] Outputs to a connection node in the vicinity of WD [md].

このように、ワードドライバ電源ラインWLVDDにおいて所定の間隔で分散されたノードにワードドライバ用電源回路VG[0]〜VG[p]がそれぞれ電源供給を行うことで、例えばWLVDDの一端のみから電源供給を行うような場合と比べてWLVDD上の所謂遠近端差を低減することができる。すなわち、例えば読み出し動作時にワードドライバ用電源回路を用いてWLVDDの電圧レベルを低下させた場合、当該電圧レベルの到達時間がワードドライバ用電源回路の近くに配置されたワードドライバと遠くに配置されたワードドライバとで異なり得る。この場合、メモリアレイMARY内の各メモリセルMCで読み出しマージン等に差分が生じる恐れがある。そこで、前述したように、分散されたノードに電源供給を行うことで、このような差分を低減することが可能になる。   In this way, the word driver power supply circuits VG [0] to VG [p] supply power to the nodes distributed at predetermined intervals in the word driver power supply line WLVDD, respectively, thereby supplying power from only one end of WLVDD, for example. Compared with the case of performing the so-called, the so-called far-end difference on WLVDD can be reduced. That is, for example, when the voltage level of WLVDD is lowered using the word driver power supply circuit during a read operation, the arrival time of the voltage level is arranged far from the word driver arranged near the word driver power supply circuit. It can be different for word drivers. In this case, there is a possibility that a difference occurs in the read margin or the like in each memory cell MC in the memory array MARY. Therefore, as described above, such a difference can be reduced by supplying power to distributed nodes.

なお、VG[0]〜VG[p]内の各トランジスタサイズWp[0](Wn[0])〜Wp[p](Wn[p])はそれぞれ同一とすることも可能であるが、場合によっては若干異なる値とすることも可能である。すなわち、このようにVG[0]〜VG[p]の出力先を分散させた場合でも、各ワードドライバ用電源回路のトランジスタサイズと各ワードドライバのトランジスタサイズとの負荷バランスなどによって、WLVDD上で前述した遠近端差と同様な差分が生じる場合がある。そこで、VG[0]〜VG[p]内の各トランジスタサイズを適宜調整することで、このような差分を更に低減することも可能である。   Note that the transistor sizes Wp [0] (Wn [0]) to Wp [p] (Wn [p]) in VG [0] to VG [p] may be the same, Depending on the case, the value may be slightly different. That is, even when the output destinations of VG [0] to VG [p] are dispersed in this way, the load balance between the transistor size of each word driver power supply circuit and the transistor size of each word driver, etc. A difference similar to the above-described far-end difference may occur. Therefore, such a difference can be further reduced by appropriately adjusting the size of each transistor in VG [0] to VG [p].

以上、本実施の形態5の半導体装置を用いることで、代表的には、実施の形態3と同様に、それに含まれる複数のスタティック型メモリモジュールの動作マージンを向上させることが可能になる。また、複数のスタティック型メモリモジュールの高速化を図ることが可能になる。   As described above, by using the semiconductor device of the fifth embodiment, typically, as in the third embodiment, it is possible to improve the operation margins of a plurality of static memory modules included therein. It is also possible to increase the speed of a plurality of static memory modules.

(実施の形態6)
《ワードドライバ用電源回路ブロック周り(変形例[3])の詳細》
図20は、本発明の実施の形態6による半導体装置において、図14の各スタティック型メモリモジュールにおけるワードドライバ用電源回路ブロック、ワードドライバブロックおよびメモリアレイの詳細な構成例を示す回路図である。図20に示す構成例は、前述した図19の構成例と比較して、ワードドライバ電源ラインWLVDDが(p+1)個のワードドライバ電源ラインWLVDD[0]〜WLVDD[p]に分割された点が異なっている。これ以外の構成に関しては、図19と同様であるため詳細な説明は省略する。
(Embodiment 6)
<< Details of word driver power supply circuit block (variation [3]) >>
FIG. 20 is a circuit diagram showing a detailed configuration example of the word driver power supply circuit block, the word driver block, and the memory array in each static memory module of FIG. 14 in the semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. The configuration example shown in FIG. 20 is different from the configuration example of FIG. 19 described above in that the word driver power supply line WLVDD is divided into (p + 1) word driver power supply lines WLVDD [0] to WLVDD [p]. Is different. Since the configuration other than this is the same as that of FIG. 19, detailed description thereof is omitted.

WLVDD[0]はワードドライバ用電源回路ブロックVGENb’内のワードドライバ用電源回路VG[0]の出力に接続され、WLVDD[1]はVGENb’内のVG[1]の出力に接続され、以降同様にして、WLVDD[p]はVGENb’内のVG[p]の出力に接続される。ワードドライバブロックWLDbには、図19の場合と同様に、(m+1)個のワードドライバWD([0],…,[d],[d+1],…[2d+1],…,…,[m−d],…,[m])が配置されている。ただし、図19の場合と異なり、(d+1)個のワードドライバ毎に、それぞれ異なるワードドライバ電源ラインを介して電源が供給される。すなわち、WD[0]〜WD[d]はWLVDD[0]を介して電源が供給され、WD[d+1]〜WD[2d+1]はWLVDD[1]を介して電源が供給され、以降同様にして、WD[m−d]〜WD[m]はWLVDD[p]を介して電源が供給される。このような構成例を用いることでも、図19の場合と同様な効果が得られる。ただし、VG[0]〜VG[p]毎に特性ばらつきが生じる恐れがあるため、この観点からは特性ばらつきを平均化することが可能な図19の構成例の方が望ましい。   WLVDD [0] is connected to the output of the word driver power supply circuit VG [0] in the word driver power supply circuit block VGENb ′, WLVDD [1] is connected to the output of VG [1] in VGENb ′, and so on. Similarly, WLVDD [p] is connected to the output of VG [p] in VGENb ′. Similarly to the case of FIG. 19, the word driver block WLDb includes (m + 1) word drivers WD ([0],..., [D], [d + 1],... [2d + 1],..., [M− d], ..., [m]) are arranged. However, unlike the case of FIG. 19, power is supplied to each (d + 1) word driver via a different word driver power line. That is, WD [0] to WD [d] are supplied with power through WLVDD [0], WD [d + 1] to WD [2d + 1] are supplied with power through WLVDD [1], and so on. , WD [m−d] to WD [m] are supplied with power via WLVDD [p]. By using such a configuration example, the same effect as in the case of FIG. 19 can be obtained. However, since there may be a characteristic variation for each of VG [0] to VG [p], the configuration example of FIG. 19 that can average the characteristic variation is more desirable from this viewpoint.

以上、本実施の形態6の半導体装置を用いることで、代表的には、実施の形態3と同様に、それに含まれる複数のスタティック型メモリモジュールの動作マージンを向上させることが可能になる。また、複数のスタティック型メモリモジュールの高速化を図ることが可能になる。   As described above, by using the semiconductor device according to the sixth embodiment, typically, as in the third embodiment, it is possible to improve the operation margin of a plurality of static memory modules included therein. It is also possible to increase the speed of a plurality of static memory modules.

(実施の形態7)
《ワードドライバ用電源回路の配置例》
図21(a)、(b)は、本発明の実施の形態7による半導体装置において、そのスタティック型メモリモジュールにおける各ワードドライバ用電源回路の概略的な配置例を示す平面図である。図21(a)、(b)では、スタティック型メモリモジュールSRMDにおけるメモリアレイMARYとワードドライバブロックWLDとワードドライバ用電源回路VGの配置関係例が示されている。図21(a)では、行数が多いため、Y軸方向(ビット線(図示せず)の延伸方向)において、メモリアレイMARYが複数(ここでは3個のメモリアレイMARY[0]〜MARY[2])に分割して配置されている。
(Embodiment 7)
《Example of power supply circuit for word driver》
FIGS. 21A and 21B are plan views showing a schematic arrangement example of each word driver power supply circuit in the static memory module in the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention. FIGS. 21A and 21B show examples of the arrangement relationship among the memory array MARY, the word driver block WLD, and the word driver power supply circuit VG in the static memory module SRMD. In FIG. 21A, since there are a large number of rows, a plurality of memory arrays MARY (here, three memory arrays MARY [0] to MARY [0] in the Y-axis direction (the extending direction of the bit line (not shown)) are used. 2]).

ここで、Y軸方向において各メモリアレイの両側にはタップ領域TAP[0]〜TAP[3]が備わっている。ここでは、TAP[0]とTAP[1]の間にMARY[0]が配置され、TAP[1]とTAP[2]の間にMARY[1]が配置され、TAP[2]とTAP[3]の間にMARY[2]が配置される。ここで、タップ領域とは、各メモリアレイ内に含まれるp型ウエルおよびn型ウエルにそれぞれ給電を行うための領域である。仮に、行数が多い1個のメモリアレイを配置し、そのY軸方向の両側にタップ領域を配置して給電を行った場合、当該メモリアレイにおけるY軸方向の中間付近で十分な給電が行われない恐れがある。そこで、図21(a)のようにメモリアレイを分割配置し、各分割メモリアレイの合間にタップ領域を配置することが有益となる。   Here, tap regions TAP [0] to TAP [3] are provided on both sides of each memory array in the Y-axis direction. Here, MARY [0] is arranged between TAP [0] and TAP [1], MARY [1] is arranged between TAP [1] and TAP [2], and TAP [2] and TAP [ 3] is arranged between [3] and [3]. Here, the tap region is a region for supplying power to the p-type well and the n-type well included in each memory array. If a memory array with a large number of rows is arranged and power is supplied with tap areas on both sides in the Y-axis direction, sufficient power is supplied near the middle of the memory array in the Y-axis direction. There is a fear of not being broken. Thus, it is beneficial to divide the memory array as shown in FIG. 21A and arrange the tap regions between the divided memory arrays.

また、X軸方向(ワード線(図示せず)の延伸方向)において、MARY[0]の隣にはワードドライバブロックWLD[0]が配置される。同様に、MARY[1]の隣にはワードドライバブロックWLD[1]が配置され、MARY[2]の隣にはワードドライバブロックWLD[2]が配置される。Y軸方向において、MARY[0]〜MARY[2]のそれぞれのサイズと、WLD[0]〜WLD[2]のそれぞれのサイズは同等となる。また、X軸方向において、MARY[0]〜MARY[2]のそれぞれのサイズと、TAP[0]〜TAP[3]のそれぞれのサイズは同等となる。したがって、X軸方向でタップ領域と隣接し、Y軸方向で2個のワードドライバブロックに挟まれる領域に空き領域を確保することができる。そこで、この空き領域を利用してワードドライバ用電源回路VG[0]〜VG[3]が分散して配置される。VG[0]〜VG[3]は、X軸方向においてそれぞれTAP[0]〜TAP[3]に隣接して配置される。   In addition, in the X-axis direction (the extending direction of the word line (not shown)), the word driver block WLD [0] is arranged next to MARY [0]. Similarly, a word driver block WLD [1] is arranged next to MARY [1], and a word driver block WLD [2] is arranged next to MARY [2]. In the Y-axis direction, the sizes of MARY [0] to MARY [2] and the sizes of WLD [0] to WLD [2] are equivalent. Further, in the X-axis direction, the sizes of MARY [0] to MARY [2] and the sizes of TAP [0] to TAP [3] are equivalent. Therefore, an empty area can be secured in an area adjacent to the tap area in the X-axis direction and sandwiched between two word driver blocks in the Y-axis direction. Therefore, the word driver power supply circuits VG [0] to VG [3] are arranged in a distributed manner using this empty area. VG [0] to VG [3] are arranged adjacent to TAP [0] to TAP [3] in the X-axis direction, respectively.

一方、図21(b)では、行数が少ないため、Y軸方向(ビット線(図示せず)の延伸方向)において、1個のメモリアレイMARY[0]が配置される。図21(a)の場合と同様に、Y軸方向において、MARY[0]の両側にはタップ領域TAP[0],TAP[1]が配置される。また、X軸方向において、MARY[0]の隣にはワードドライバブロックWLD[0]が配置され、TAP[0],TAP[1]の隣にはワードドライバ用電源回路VG[0],VG[1]が配置される。   On the other hand, in FIG. 21B, since the number of rows is small, one memory array MARY [0] is arranged in the Y-axis direction (the extending direction of the bit line (not shown)). As in the case of FIG. 21A, tap regions TAP [0] and TAP [1] are arranged on both sides of MARY [0] in the Y-axis direction. In the X-axis direction, a word driver block WLD [0] is arranged next to MARY [0], and word driver power supply circuits VG [0], VG are arranged next to TAP [0], TAP [1]. [1] is arranged.

このような配置例を用いると、行数が多いほどワードドライバ用電源回路の数を増加させる方式(すなわち前述した図19および図20の構成例)を効率的に実現することが可能になる。具体的には、まず、レイアウト面積の観点で、空き領域を利用できるため効率的となる。また、設計ツールがコンパイルドSRAMのレイアウトを自動生成する際にも、図21(a)から判るように、例えばWLD[0]、MARY[0]、VG[0]およびTAP[0]の領域を単位として、行数に応じた規則的な配置を行えばよいため、処理の効率化が図れる。なお、前述したように、ワードドライバ用電源回路には列数の影響も反映させる必要があるが、この反映は、例えば図21(a)における各VG[0]〜VG[3]の各トランジスタサイズを適宜調整すること(すなわち図16のような方式)等で行うことが可能である。   When such an arrangement example is used, it is possible to efficiently realize a method of increasing the number of word driver power supply circuits as the number of rows increases (that is, the configuration examples of FIGS. 19 and 20 described above). Specifically, first, it becomes efficient from the viewpoint of the layout area because the empty area can be used. Also, when the design tool automatically generates the layout of the compiled SRAM, as can be seen from FIG. 21A, for example, areas of WLD [0], MARY [0], VG [0], and TAP [0] As a unit, the regular arrangement corresponding to the number of rows may be performed, so that the processing efficiency can be improved. As described above, it is necessary to reflect the influence of the number of columns in the word driver power supply circuit. This reflection is caused by, for example, the transistors VG [0] to VG [3] in FIG. It is possible to adjust the size as appropriate (that is, the method as shown in FIG. 16).

図22は、図21(a)のスタティック型メモリモジュールにおいて、その一部の領域の模式的なレイアウト構成例を示す平面図である。図22には、例えば、図21(a)におけるVG[1]、TAP[1]周りの詳細なレイアウト構成例が示されている。図22では、n型ウエルNW1〜NW3とp型ウエルPW1〜PW3が、X軸方向においてNW1,PW1,NW2,PW2,NW3,PW3の順で交互に配置されている。なお、実際には、PW3の隣に更に列数に応じた数のn型ウエルとp型ウエルが配置されるが、ここでは省略している。NW1,PW1にはワードドライバブロックWLDが形成され、PW1,NW2,PW2,NW3,PW3、…にはメモリアレイMARYが形成される。   FIG. 22 is a plan view showing a schematic layout configuration example of a partial area of the static memory module of FIG. FIG. 22 shows a detailed layout configuration example around VG [1] and TAP [1] in FIG. In FIG. 22, n-type wells NW1 to NW3 and p-type wells PW1 to PW3 are alternately arranged in the order of NW1, PW1, NW2, PW2, NW3, and PW3 in the X-axis direction. In practice, n-type wells and p-type wells corresponding to the number of columns are arranged next to PW3, but are omitted here. A word driver block WLD is formed in NW1, PW1, and a memory array MARY is formed in PW1, NW2, PW2, NW3, PW3,.

WLDにおいて、NW1およびPW1の上部(Z軸方向)には、X軸方向に並んで延伸する複数のゲート層GTがゲート絶縁膜を介して配置される。NW1内において、複数のGTの両側(Y軸方向)にはp型の半導体層(拡散層)DFPが形成され、これによって、複数のPMOSトランジスタが実装される。PW1内において、複数のGTの両側にはn型の半導体層(拡散層)DFNが形成され、これによって、複数のNMOSトランジスタが実装される。また、NW1内には、X軸方向に延伸するn型の半導体層(拡散層)N+が形成され、PW1内には、X軸方向に延伸するp型の半導体層(拡散層)P+が形成される。N+はNW1の給電層となり、P+はPW1の給電層となる。n型はn型よりも不純物濃度が高く設定され、p型はp型よりも不純物濃度が高く設定される。 In the WLD, a plurality of gate layers GT extending along the X-axis direction are arranged above the NW1 and PW1 (in the Z-axis direction) via a gate insulating film. In the NW1, a p-type semiconductor layer (diffusion layer) DFP is formed on both sides (Y-axis direction) of the plurality of GTs, thereby mounting a plurality of PMOS transistors. In PW1, n-type semiconductor layers (diffusion layers) DFN are formed on both sides of the plurality of GTs, thereby mounting a plurality of NMOS transistors. An n + type semiconductor layer (diffusion layer) N + extending in the X-axis direction is formed in NW1, and a p + type semiconductor layer (diffusion layer) P + extending in the X-axis direction is formed in PW1. Is formed. N + is a power supply layer for NW1, and P + is a power supply layer for PW1. The n + type is set to have a higher impurity concentration than the n type, and the p + type is set to have a higher impurity concentration than the p type.

更に、NW1およびPW1には、前述したワードドライバ用電源回路の形成領域VG_AREAが備わっている。例えば、図22のVG_AREAを図21(a)のVG[1]とした場合、図22のVG_AREAをY軸方向で挟む一方の側には図21(a)のWLD[0]が形成され、他方の側には図21(a)のWLD[1]が形成される。図22において、VG_AREA内のレイアウト構成例は省略しているが、前述したワードドライバWLDの場合と同様にしてPMOSトランジスタおよびNMOSトランジスタが実装され、これによって所定の回路が形成される。   Further, NW1 and PW1 are provided with the above-described word driver power supply circuit formation region VG_AREA. For example, when VG_AREA in FIG. 22 is VG [1] in FIG. 21A, WLD [0] in FIG. 21A is formed on one side sandwiching VG_AREA in FIG. 22 in the Y-axis direction. On the other side, WLD [1] shown in FIG. 21A is formed. In FIG. 22, a layout configuration example in VG_AREA is omitted, but a PMOS transistor and an NMOS transistor are mounted in the same manner as in the case of the word driver WLD described above, thereby forming a predetermined circuit.

MARYにおいて、ここでは、2個のp型ウエル(例えばPW1とPW2)とその間の1個のn型ウエル(例えばNW2)によって1個のメモリセルMCが形成される。MCにおいて、PW1上にはX軸方向に並んで延伸する2本のゲート層GTが配置され、PW2上にもX軸方向に並んで延伸する2本のゲート層GTが配置される。NW2上には、PW1上の2本のGT中の1本と、PW2上の2本のGT中の1本とがX軸方向に向けて連続的に延伸することで2本のゲート層GTが配置される。各GTは、実際にはゲート絶縁膜を介して配置される。   In MARY, here, one memory cell MC is formed by two p-type wells (for example, PW1 and PW2) and one n-type well (for example, NW2) between them. In the MC, two gate layers GT extending along the X-axis direction are arranged on the PW1, and two gate layers GT extending along the X-axis direction are also arranged on the PW2. On the NW2, one of the two GTs on the PW1 and one of the two GTs on the PW2 are continuously extended in the X-axis direction so that two gate layers GT are formed. Is placed. Each GT is actually disposed via a gate insulating film.

PW1内には、2本のGTの両側にn型の半導体層(拡散層)DFNが形成され、これによって、ソース・ドレインの一端をDFNで共有する一方のアクセス用トランジスタ(MN3)およびドライバ用トランジスタ(MN1)が実装される。PW2内にも、2本のGTの両側にDFNが形成され、これによって、ソース・ドレインの一端をDFNで共有する他方のアクセス用トランジスタ(MN4)およびドライバ用トランジスタ(MN2)が実装される。NW2内には、2本のGTの両側にp型の半導体層(拡散層)DFPが形成され、これによって、MN1とGTを共有する一方の負荷用トランジスタ(MP1)と、MN2とGTを共有する他方の負荷用トランジスタ(MP2)とが実装される。同様にして、MARYでは、X軸方向においてPW2とPW3とその間のNW3を用いてMCが形成され、Y軸方向においてもゲート層GTおよび半導体層(拡散層)DFN,DFPを順次配置することでMCが順次形成される。   In the PW1, an n-type semiconductor layer (diffusion layer) DFN is formed on both sides of the two GTs, whereby one access transistor (MN3) sharing one end of the source / drain with the DFN and the driver A transistor (MN1) is mounted. Also in the PW2, DFNs are formed on both sides of the two GTs, whereby the other access transistor (MN4) and driver transistor (MN2) sharing one end of the source / drain with the DFN are mounted. In the NW2, a p-type semiconductor layer (diffusion layer) DFP is formed on both sides of two GTs, thereby sharing one MN2 and GT with one load transistor (MP1) that shares MN1 and GT. The other load transistor (MP2) is mounted. Similarly, in MARY, MC is formed using PW2, PW3, and NW3 between them in the X-axis direction, and the gate layer GT and semiconductor layers (diffusion layers) DFN and DFP are sequentially arranged also in the Y-axis direction. MC are sequentially formed.

更に、MARYには、前述したタップ領域TAPが備わっている。例えば、図22のTAPを図21(a)のTAP[1]とした場合、図22のTAPをY軸方向で挟む一方の側には図21(a)のMARY[0]が形成され、他方の側には図21(a)のMARY[1]が形成される。図22のTAPは、PW1,PW2,PW3,…内に順次形成されたp型の半導体層(拡散層)P+と、NW2,NW3,…内に順次形成されたn型の半導体層(拡散層)N+を備えている。各ウエルは、対応するN+,P+を介して給電が行われる。 Furthermore, the above-mentioned tap area TAP is provided in MARY. For example, if the TAP in FIG. 22 is TAP [1] in FIG. 21 (a), MARY [0] in FIG. 21 (a) is formed on one side of the TAP in FIG. MARY [1] in FIG. 21A is formed on the other side. 22 includes a p + type semiconductor layer (diffusion layer) P + sequentially formed in PW1, PW2, PW3,... And an n + type semiconductor layer (sequentially formed in NW2, NW3,. Diffusion layer) N +. Each well is powered through the corresponding N +, P +.

以上、本実施の形態7の半導体装置を用いることで、代表的には、実施の形態3と同様に、それに含まれる複数のスタティック型メモリモジュールの動作マージンを向上させることが可能になる。また、複数のスタティック型メモリモジュールの高速化を図ることが可能になる。更に、前述したレイアウト構成の工夫によって、このような効果をより効率的に得ることが可能になる。   As described above, by using the semiconductor device according to the seventh embodiment, typically, as in the third embodiment, it is possible to improve the operation margins of a plurality of static memory modules included therein. It is also possible to increase the speed of a plurality of static memory modules. Furthermore, such an effect can be obtained more efficiently by devising the layout configuration described above.

(実施の形態8)
《メモリユニットの概要》
図23は、本発明の実施の形態8による半導体装置において、それに含まれるメモリユニットの構成例を示す概略図である。図23に示すメモリユニットは、図6等に示した書き込み補助回路の特徴と、図14等に示したワードドライバ用電源回路ブロックの特徴とを兼ね備えた構成となっている。図23に示すメモリユニットは、図6および図14の場合と同様に、縦長形状のスタティック型メモリモジュールSRMD1と、横長形状のスタティック型メモリモジュールSRMD2を備えている。
(Embodiment 8)
<Outline of memory unit>
FIG. 23 is a schematic diagram showing a configuration example of a memory unit included in the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present invention. The memory unit shown in FIG. 23 has a configuration that combines the features of the write assist circuit shown in FIG. 6 and the like with the features of the word driver power supply circuit block shown in FIG. The memory unit shown in FIG. 23 includes a vertically long static memory module SRMD1 and a horizontally long static memory module SRMD2, as in the case of FIG. 6 and FIG.

SRMD1,SRMD2は、それぞれ、図6等で述べた書き込み補助回路WAST1_1,WAST1_2を備える。SRMD1は、SRMD2に比べて行数が多い(メモリセル電源ラインARVDDが長い)ため、WAST1_1には、WAST1_2よりもパルス幅が広い書き込み補助パルス信号WPTが印加される。WAST1_1,WAST1_2は、書き込み動作の際に、このWPTを用いてARVDDの電圧レベルの低下速度を制御する。これによって、アレイ構成に関わらず書き込みマージンの向上が図れる。   Each of SRMD1 and SRMD2 includes write assist circuits WAST1_1 and WAST1_2 described with reference to FIG. Since SRMD1 has more rows than SRMD2 (memory cell power supply line ARVDD is longer), write assist pulse signal WPT having a wider pulse width than WAST1_2 is applied to WAST1_1. WAST1_1 and WAST1_2 use this WPT to control the rate of decrease in the voltage level of ARVDD during the write operation. As a result, the write margin can be improved regardless of the array configuration.

更に、SRMD1,SRMD2は、それぞれ、図14等で述べたワードドライバ用電源回路ブロックVGEN1,VGEN2を備える。SRMD1は、SRMD2に比べて行数が多く(ワードドライバ電源ラインWLVDDが長く)、列数が少ない(ワード線WLが短い)ため、VGEN1はVGEN2よりもサイズ(駆動能力)が大きく設定される。VGEN1,VGEN2は、読み出し動作(書き込み動作)の際に、WLVDDの電圧レベルを低下させる。この際に、WLVDDの電圧レベルを低下させる際の駆動能力がアレイ構成に応じて好適化されているため、アレイ構成に関わらず、読み出しマージンの向上や、アクセス時間の短縮を図ることが可能になる。   Furthermore, SRMD1 and SRMD2 respectively include word driver power supply circuit blocks VGEN1 and VGEN2 described with reference to FIG. SRMD1 has a larger number of rows (longer word driver power supply line WLVDD) and a smaller number of columns (shorter word lines WL) than SRMD2, and therefore VGEN1 is set to have a larger size (driving capability) than VGEN2. VGEN1 and VGEN2 lower the voltage level of WLVDD during a read operation (write operation). At this time, since the driving capability when the voltage level of WLVDD is lowered is optimized according to the array configuration, it is possible to improve the read margin and shorten the access time regardless of the array configuration. Become.

書き込み補助回路WAST1_1,WAST1_2には、例えば図7(a)、(b)に示したようなスタティック部(VSBK)と、ダイナミック部(VDBK)を備えた回路構成例が適用される。一方、ワードドライバ用電源回路ブロックVGEN1,VGEN2には、図16に示したような、いわばスタティック部のみを備えたような回路構成例が適用される。スタティック部は、出力電圧を、ある電圧レベルからそれよりも低い所定の電圧レベルに切り替えると共に主としてこの所定の電圧レベルを安定的に供給する機能を持ち、ダイナミック部は、この電圧レベルの切り替え時のみで動作し、当該切り替え速度を制御する機能を持つ。   For example, a circuit configuration example including a static part (VSBK) and a dynamic part (VDBK) as shown in FIGS. 7A and 7B is applied to the write assist circuits WAST1_1 and WAST1_2. On the other hand, a circuit configuration example having only a static part as shown in FIG. 16 is applied to the power supply circuit blocks VGEN1 and VGEN2 for word drivers. The static part has a function of switching the output voltage from a certain voltage level to a predetermined voltage level lower than that and supplying the predetermined voltage level stably. The dynamic part is only for switching the voltage level. And has a function to control the switching speed.

ここで、書き込み補助回路とワードドライバ用電源回路ブロックは、概念的には、電圧レベルを低下させ、当該低下速度を制御するというほぼ類似した動作を行うため、場合によっては、書き込み補助回路と同様にワードドライバ用電源回路ブロックにダイナミック部を適用することも可能である。あるいは、ワードドライバ用電源回路ブロックと同様に書き込み補助回路をスタティック部のみで構成することも可能である。ただし、これらの構成を適用する上で、書き込み補助回路とワードドライバ用電源回路ブロックとでは、本質的に以下のような違いが生じる。   Here, the writing auxiliary circuit and the word driver power supply circuit block conceptually perform a substantially similar operation of lowering the voltage level and controlling the speed of the lowering. It is also possible to apply a dynamic part to the power circuit block for word driver. Alternatively, it is also possible to configure the write assist circuit only with a static part as in the word driver power supply circuit block. However, in applying these configurations, the following difference is essentially generated between the write assist circuit and the word driver power supply circuit block.

まず、ワードドライバ用電源回路ブロックは、読み出し動作(書き込み動作)の期間で電源を継続的に供給することが望ましいが、書き込み補助回路は、図7で述べたように書き込み動作の期間で必ずしも電源を継続的に供給する必要はない。また、書き込み補助回路は、CMOSラッチ型のメモリセルに対して情報保持に必要とされる小さい電力を供給するための十分に低い電源供給能力(プルアップ能力)を備えていればよい。一方、ワードドライバ用電源回路ブロックは、MOSトランジスタのゲート層を駆動するワードドライバに電源供給を行うと共に、そのプルアップ能力がアクセス時間にも関係してくるため、ある程度高いプルアップ能力を備える必要がある。   First, it is desirable that the power supply circuit block for the word driver continuously supplies power during the read operation (write operation), but the write auxiliary circuit does not necessarily supply power during the write operation as described in FIG. Need not be continuously supplied. Further, the write assist circuit only needs to have a sufficiently low power supply capability (pull-up capability) for supplying small power required for information retention to the CMOS latch type memory cell. On the other hand, the power circuit block for the word driver supplies power to the word driver that drives the gate layer of the MOS transistor, and the pull-up capability is related to the access time. There is.

その結果、ワードドライバ用電源回路ブロックは、十分に高いプルアップ能力を持つスタティック部を備える必要があるため、書き込み補助回路のように、スタティック部のプルアップ能力(および電源引き抜き能力(プルダウン能力))を固定化し、プルダウン能力をダイナミック部で補強するような方式は適さない。すなわち、仮にスタティック部のプルアップ能力を固定化する場合には高い側に固定する必要があり、例えば図16のような回路構成を用いた場合、結果的にプルダウン能力も増大するためダイナミック部は不要となる。   As a result, the power circuit block for the word driver needs to include a static part having a sufficiently high pull-up capability. Therefore, the pull-up capability of the static part (and power supply pull-out capability (pull-down capability) as in the write auxiliary circuit) ) Is fixed and the pull-down capability is reinforced by the dynamic part is not suitable. That is, if the pull-up capability of the static part is fixed, it must be fixed to the high side. For example, when a circuit configuration as shown in FIG. It becomes unnecessary.

また、回路方式によっては、スタティック部に十分なプルアップ能力とある程度低めのプルダウン能力を備える前提で、プルダウン能力をダイナミック部で補強するようなことも可能である。ただし、ダイナミック部には、元々大きいサイズのトランジスタを持つスタティック部よりも更に大きいサイズのトランジスタが必要とされるため面積効率の低下等が生じ得る。このようなことから、ワードドライバ用電源回路ブロックは、スタティック部のみで構成し、その駆動能力(プルアップおよびプルダウン能力)を全体的に調整することで、結果として電圧レベルの立ち下げ速度を制御するような方式を用いることが望ましい。   Further, depending on the circuit system, it is possible to reinforce the pull-down capability in the dynamic portion on the premise that the static portion has a sufficient pull-up capability and a somewhat lower pull-down capability. However, the dynamic portion requires a transistor having a size larger than that of the static portion having originally a large size transistor, so that the area efficiency may be reduced. For this reason, the power circuit block for the word driver is composed of only the static part, and the overall driving capability (pull-up and pull-down capability) is adjusted to control the voltage level falling speed as a result. It is desirable to use such a method.

一方、書き込み補助回路は、前述したように、プルアップ能力はさほど要求されないため、アレイ構成に関わらず固定的な能力を持つスタティック部を適用することが可能である。したがって、ワードドライバ用電源回路ブロックのようにスタティック部のプルアップ能力(およびプルダウン能力)を調整するような方式は、適用可能ではあるが、面積やレイアウト設計等の観点から効率的とは言い難い。このように、書き込み補助回路には、固定的なプルアップ能力(およびプルダウン能力)を持つスタティック部を設けることが可能であるが、その一方で、必要とされるプルダウン能力は、前述したようにアレイ構成に応じて変わり得る。そこで、書き込み補助回路では、スタティック部に加えて、プルダウン能力をアレイ構成に応じて補強するダイナミック部を設ける方式を適用することが望ましい。   On the other hand, as described above, since the pull-up capability is not so required for the write assist circuit, it is possible to apply a static portion having a fixed capability regardless of the array configuration. Therefore, a method of adjusting the pull-up capability (and pull-down capability) of the static part like the power supply circuit block for the word driver is applicable, but it is difficult to say that it is efficient from the viewpoint of area and layout design. . As described above, the write auxiliary circuit can be provided with a static portion having a fixed pull-up capability (and pull-down capability), while the required pull-down capability is as described above. It can vary depending on the array configuration. Therefore, it is desirable to apply a method of providing a dynamic part that reinforces pull-down capability according to the array configuration in addition to the static part in the write assist circuit.

以上、本実施の形態8の半導体装置を用いることで、代表的には、それに含まれる複数のスタティック型メモリモジュールの動作マージン(書き込みマージン、読み出しマージン)を向上させることが可能になる。また、複数のスタティック型メモリモジュールの高速化を図ることが可能になる。   As described above, by using the semiconductor device of the eighth embodiment, typically, the operation margins (write margin, read margin) of a plurality of static memory modules included in the semiconductor device can be improved. It is also possible to increase the speed of a plurality of static memory modules.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、ここでは、SOCやマイクロコンピュータ等の半導体装置に搭載される内蔵SRAMについて説明を行ったが、必ずしもこれに限定されるものではなく、場合によっては汎用的な単体のSRAM製品(半導体記憶装置)に対して適用することも可能である。また、ここではシングルポートSRAMを示したが、勿論、デュアルポートSRAM等であってもよい。また、本実施の形態の半導体装置は、特に、動作マージンの低下が懸念される先端プロセスを用いると共に、コンパイルドSRAMを用いた場合に有益なものであるが、勿論、これに限定されるものではなく、各種プロセスを用いて複数のSRAMメモリアレイを実装した半導体装置に対して適用可能である。   For example, here, the built-in SRAM mounted on a semiconductor device such as an SOC or a microcomputer has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this. ). In addition, a single port SRAM is shown here, but a dual port SRAM or the like may of course be used. In addition, the semiconductor device according to the present embodiment is particularly useful when using the advanced process in which the operation margin is likely to be lowered and using the compiled SRAM. However, the semiconductor device is of course limited to this. Instead, the present invention can be applied to a semiconductor device in which a plurality of SRAM memory arrays are mounted using various processes.

A アドレス信号
ADRCTL アドレス制御回路
APPU アプリケーションユニット
ARVDD メモリセル電源電圧(メモリセル電源ライン)
BBU ベースバンドユニット
BF バッファ回路
BL,ZBL ビット線
C 容量
CEN クロックイネーブル信号
CLK クロック信号
CPU プロセッサユニット
CRSE 読み出し用列選択信号
CTLBK 制御回路ブロック
CWSE 書き込み用列選択信号
CWSRC 共通電源ノード
DBL ダミービット線
DFP,DFN,N+,P+ 半導体層(拡散層)
DLY 遅延素子
DLYBK 遅延回路ブロック
Di データ入力信号
Do データ出力信号
EN,VDDEN イネーブル信号
GT ゲート層
IOB 入出力バッファ回路
IOU 入出力ユニット
IV インバータ回路
MARY メモリアレイ
MC メモリセル
MEMU メモリユニット
MN NMOSトランジスタ
MP PMOSトランジスタ
ND ナンド演算回路
NW n型ウエル
PW p型ウエル
RWCTL 読み書き制御回路
SA センスアンプ
SE センスアンプイネーブル信号
SEL セレクタ回路
SRMD スタティック型メモリモジュール
SW スイッチ
TAP タップ領域
TDEC デコード起動信号
TDG 書き込み補助タイミング生成回路
TE 固定電圧
VDBK ダイナミック部
VDDM 電源電圧
VG ワードドライバ用電源回路
VG_AREA ワードドライバ用電源回路の形成領域
VGEN,VGEN’ ワードドライバ用電源回路ブロック
VM 電圧レベル
VSBK スタティック部
VSS 接地電源電圧
WAST,WAST’ 書き込み補助回路
WD ワードドライバ
WE 内部ライトイネーブル信号
WEN ライトイネーブル信号
WL ワード線
WLD ワードドライバブロック
WLVDD ワードドライバ電源電圧(ワードドライバ電源ライン)
WPT 書き込み補助パルス信号
WTD 書き込みドライバ
WTE 書き込み補助イネーブル信号
X 行選択信号
XDMY 行数ダミー負荷回路
XSET 行数情報
Y 列選択信号
YSW 列選択回路
A Address signal ADRCTL Address control circuit APPU Application unit ARVDD Memory cell power supply voltage (memory cell power supply line)
BBU Baseband unit BF Buffer circuit BL, ZBL Bit line C Capacity CEN Clock enable signal CLK Clock signal CPU Processor unit CRSE Read column selection signal CTLBK Control circuit block CWSE Write column selection signal CWSRC Common power supply node DBL Dummy bit line DFP, DFN, N +, P + Semiconductor layer (diffusion layer)
DLY delay element DLYBK delay circuit block Di data input signal Do data output signal EN, VDDEN enable signal GT gate layer IOB input / output buffer circuit IOU input / output unit IV inverter circuit MARY memory array MC memory cell MEMU memory unit MN NMOS transistor MP PMOS transistor ND NAND circuit NW n-type well PW p-type well RWCTL read / write control circuit SA sense amplifier SE sense amplifier enable signal SEL selector circuit SRMD static memory module SW switch TAP tap area TDEC decode start signal TDG write assist timing generation circuit TE fixed voltage VDBK Dynamic part VDDM Power supply voltage VG Word driver power supply circuit V _AREA Word driver power supply circuit formation area VGEN, VGEN 'Word driver power supply circuit block VM voltage level VSBK static part VSS Ground power supply voltage WAST, WAST' Write auxiliary circuit WD Word driver WE Internal write enable signal WEN Write enable signal WL Word Line WLD Word driver block WLVDD Word driver power supply voltage (word driver power supply line)
WPT write auxiliary pulse signal WTD write driver WTE write auxiliary enable signal X row selection signal XDMY row number dummy load circuit XSET row number information Y column selection signal YSW column selection circuit

Claims (6)

第1方向に向けて並んで延伸する複数の第1ワード線と、前記第1方向と交差する第2方向に向けて並んで延伸する複数の第1ビット線と、前記複数の第1ワード線と前記複数の第1ビット線の交点に配置される複数の第1SRAMメモリセルとを含む第1メモリモジュールと、
第3方向に向けて並んで延伸する複数の第2ワード線と、前記第3方向と交差する第4方向に向けて並んで延伸する複数の第2ビット線と、前記複数の第2ワード線と前記複数の第2ビット線の交点に配置される複数の第2SRAMメモリセルとを含む第2メモリモジュールとを備え、
前記第1メモリモジュールは、さらに、
前記複数の第1ワード線を駆動する複数の第1ワードドライバと、
前記第2方向に向けて延伸し、前記複数の第1ワードドライバに電源を供給する第1ワードドライバ電源線と、
読み出し動作の際に、前記第1ワードドライバ電源線の電圧レベルを第1駆動能力で低下させる第1電源回路ブロックとを備え、
前記第2メモリモジュールは、さらに、
前記複数の第2ワード線を駆動する複数の第2ワードドライバと、
前記第4方向に向けて延伸し、前記複数の第2ワードドライバに電源を供給する第2ワードドライバ電源線と、
読み出し動作の際に、前記第2ワードドライバ電源線の電圧レベルを第2駆動能力で低下させる第2電源回路ブロックとを備え、
前記複数の第1ワード線の本数と前記複数の第2ワード線の本数が実質的に等しく、
前記複数の第1ビット線の本数が前記複数の第2ビット線の本数よりも多く、
前記第1駆動能力は、前記第2駆動能力よりも小さい半導体装置。
A plurality of first word lines extending side by side in the first direction, a plurality of first bit lines extending side by side in a second direction intersecting the first direction, and the plurality of first word lines And a plurality of first SRAM memory cells disposed at intersections of the plurality of first bit lines,
A plurality of second word lines extending side by side in the third direction, a plurality of second bit lines extending side by side in a fourth direction intersecting the third direction, and the plurality of second word lines And a second memory module including a plurality of second SRAM memory cells disposed at intersections of the plurality of second bit lines,
The first memory module further includes:
A plurality of first word drivers for driving the plurality of first word lines;
A first word driver power line that extends in the second direction and supplies power to the plurality of first word drivers;
A first power supply circuit block for reducing a voltage level of the first word driver power supply line with a first drive capability during a read operation;
The second memory module further includes:
A plurality of second word drivers for driving the plurality of second word lines;
A second word driver power line extending in the fourth direction and supplying power to the plurality of second word drivers;
A second power supply circuit block that lowers the voltage level of the second word driver power supply line with a second drive capability during a read operation;
The number of the plurality of first word lines and the number of the plurality of second word lines are substantially equal;
The number of the plurality of first bit lines is greater than the number of the plurality of second bit lines,
The first driving capability is a semiconductor device smaller than the second driving capability.
請求項1記載の半導体装置において、
前記第1電源回路ブロックは、前記第1ワードドライバ電源線を共通に駆動するN(Nは2以上の整数)個の第1電源回路を備え、
前記第2電源回路ブロックは、前記第2ワードドライバ電源線を共通に駆動するM(Mは2以上の整数)個の第2電源回路を備え、
前記第1駆動能力は、前記Nの数によって定められ、
前記第2駆動能力は、前記Mの数によって定められ、
前記N個の第1電源回路は、それぞれ前記第1ワードドライバ電源線上の異なる位置に結合され、
前記M個の第2電源回路は、それぞれ前記第2ワードドライバ電源線上の異なる位置に結合される半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The first power supply circuit block includes N (N is an integer of 2 or more) first power supply circuits that commonly drive the first word driver power supply lines,
The second power supply circuit block includes M (M is an integer of 2 or more) second power supply circuits that commonly drive the second word driver power supply lines,
The first driving capability is determined by the number N.
The second driving capability is determined by the number of M,
The N first power supply circuits are respectively coupled to different positions on the first word driver power supply line,
The M second power supply circuits are respectively coupled to different positions on the second word driver power supply line.
請求項2記載の半導体装置において、
前記第1メモリモジュールは、
それぞれが、前記第2方向に向けて順に配置され、前記複数の第1ワード線中の所定の本数の第1ワード線と、前記複数の第1ビット線と、前記所定の本数の第1ワード線と前記複数の第1ビット線の交点に配置される前記第1SRAMメモリセルとを含む複数のメモリアレイ領域と、
前記第2方向において前記複数のメモリアレイ領域の合間に配置され、前記第2方向において近接する前記メモリアレイ領域内の前記第1SRAMメモリセルに所定の基板電位を供給する単数または複数のタップ領域と、
それぞれが、前記第1方向において前記複数のメモリアレイ領域と近接して配置され、前記複数の第1ワードドライバ中の所定の数の第1ワードドライバを含む複数のワードドライバ配置領域と、
前記第2方向において前記複数のワードドライバ配置領域の合間に配置され、前記第1方向において前記単数または複数のタップ領域と近接して配置される単数または複数の第1配置領域とを備え、
前記単数または複数の第1配置領域のそれぞれには、前記N個の第1電源回路中の1個が形成される半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
The first memory module includes:
Each is sequentially arranged in the second direction, and a predetermined number of first word lines in the plurality of first word lines, the plurality of first bit lines, and the predetermined number of first words. A plurality of memory array regions including a first SRAM memory cell disposed at an intersection of a line and the plurality of first bit lines;
One or more tap regions that are arranged between the plurality of memory array regions in the second direction and supply a predetermined substrate potential to the first SRAM memory cells in the memory array region adjacent in the second direction; ,
A plurality of word driver arrangement regions each including a predetermined number of first word drivers in the plurality of first word drivers, each arranged adjacent to the plurality of memory array regions in the first direction;
A single or a plurality of first arrangement areas arranged between the plurality of word driver arrangement areas in the second direction, and arranged close to the one or more tap areas in the first direction;
A semiconductor device in which one of the N first power supply circuits is formed in each of the one or more first arrangement regions.
請求項2記載の半導体装置において、
前記N個の第1電源回路のそれぞれは、
第1電圧レベルと前記第1ワードドライバ電源線の間にソース・ドレイン経路が結合される第1導電型の第1MISトランジスタと、
前記第1ワードドライバ電源線と前記第1電圧レベルよりも低い第2電圧レベルの間で、前記第1ワードドライバ電源線側から順にソース・ドレイン経路が直列に結合される前記第1導電型の第2MISトランジスタ、第2導電型の第3MISトランジスタとを備え、
前記M個の第2電源回路のそれぞれは、
前記第1電圧レベルと前記第2ワードドライバ電源線の間にソース・ドレイン経路が結合される前記第1導電型の第4MISトランジスタと、
前記第2ワードドライバ電源線と前記第2電圧レベルの間で、前記第2ワードドライバ電源線側から順にソース・ドレイン経路が直列に結合される前記第1導電型の第5MISトランジスタ、前記第2導電型の第6MISトランジスタとを備え、
前記第1メモリモジュールの読み出し動作の開始前では、前記第1および第2MISトランジスタがオンに、前記第3MISトランジスタがオフに制御され、前記第1メモリモジュールの読み出し動作を開始する際には、前記第3MISトランジスタがオフからオンに制御され、
前記第2メモリモジュールの読み出し動作の開始前では、前記第4および第5MISトランジスタがオンに、前記第6MISトランジスタがオフに制御され、前記第2メモリモジュールの読み出し動作を開始する際には、前記第6MISトランジスタがオフからオンに制御される半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
Each of the N first power supply circuits includes:
A first MIS transistor of a first conductivity type having a source / drain path coupled between a first voltage level and the first word driver power line;
Between the first word driver power supply line and a second voltage level lower than the first voltage level, a source / drain path is coupled in series in order from the first word driver power supply line side. A second MIS transistor and a second conductivity type third MIS transistor,
Each of the M second power supply circuits is
A fourth MIS transistor of the first conductivity type having a source / drain path coupled between the first voltage level and the second word driver power line;
A fifth MIS transistor of the first conductivity type, in which a source / drain path is coupled in series from the second word driver power supply line side in order from the second word driver power supply line side between the second word driver power supply line and the second voltage level; A conductive type sixth MIS transistor;
Before the start of the read operation of the first memory module, the first and second MIS transistors are controlled to be on and the third MIS transistor is turned off, and when the read operation of the first memory module is started, The third MIS transistor is controlled from off to on,
Before the read operation of the second memory module is started, the fourth and fifth MIS transistors are controlled to be on and the sixth MIS transistor is turned off, and when the read operation of the second memory module is started, A semiconductor device in which a sixth MIS transistor is controlled from off to on.
請求項2記載の半導体装置において、さらに、
前記第1および/または第2メモリモジュールを用いて所定の演算処理を実行するプロセッサユニットを備え、
前記第1および第2メモリモジュールと前記プロセッサユニットは1個の半導体チップ上に実装される半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, further comprising:
A processor unit that executes predetermined arithmetic processing using the first and / or second memory module;
A semiconductor device in which the first and second memory modules and the processor unit are mounted on one semiconductor chip.
請求項5記載の半導体装置において、さらに、
前記第1および第2メモリモジュールのそれぞれは、コンパイルドSRAMである半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, further comprising:
Each of the first and second memory modules is a semiconductor device that is a compiled SRAM.
JP2015136779A 2015-07-08 2015-07-08 Semiconductor device Active JP5990306B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015136779A JP5990306B2 (en) 2015-07-08 2015-07-08 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015136779A JP5990306B2 (en) 2015-07-08 2015-07-08 Semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011207674A Division JP5777991B2 (en) 2011-09-22 2011-09-22 Semiconductor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016158543A Division JP6220935B2 (en) 2016-08-12 2016-08-12 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015172995A JP2015172995A (en) 2015-10-01
JP5990306B2 true JP5990306B2 (en) 2016-09-14

Family

ID=54260221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015136779A Active JP5990306B2 (en) 2015-07-08 2015-07-08 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5990306B2 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5068088B2 (en) * 2007-02-26 2012-11-07 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor memory device
JP2009020957A (en) * 2007-07-12 2009-01-29 Renesas Technology Corp Semiconductor storage device
JP5168471B2 (en) * 2008-02-05 2013-03-21 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
JP5224040B2 (en) * 2008-04-01 2013-07-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor integrated circuit device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015172995A (en) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5777991B2 (en) Semiconductor device
US10388366B2 (en) Semiconductor device
US8693264B2 (en) Memory device having sensing circuitry with automatic latching of sense amplifier output node
JP6359744B2 (en) Semiconductor device
JP6220935B2 (en) Semiconductor device
JP5990306B2 (en) Semiconductor device
JP2018142397A (en) Semiconductor device
JP5732575B2 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150708

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160608

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160719

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160812

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5990306

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150