JPH01159890A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH01159890A
JPH01159890A JP62322106A JP32210687A JPH01159890A JP H01159890 A JPH01159890 A JP H01159890A JP 62322106 A JP62322106 A JP 62322106A JP 32210687 A JP32210687 A JP 32210687A JP H01159890 A JPH01159890 A JP H01159890A
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JP
Japan
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voltage
bit line
power supply
potential
line pair
Prior art date
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Pending
Application number
JP62322106A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaki Kumanotani
正樹 熊野谷
Katsumi Dosaka
勝己 堂阪
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、第1の制御信号に従い第1の電源電圧及び
第2の電源電圧が第1及び第2の電圧供給経路より供給
されるセンスアンプにて、ビット線対の電位差を検知し
増幅することでメモリセルの情報を読出す方式の半導体
記憶装置に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、ダイナミック型MO8RAM (以下「DRAM
Jという、、)等の高集積メ[りでは、その高集積化に
伴い、低消費電力化が望まれている。
DRAMでは、総消費電流においてビット線対の充放f
f1ffi流の占める割合が大きい。そこでビット線対
の充放電電流の低減化が計られた。
第3図G、t r l5SCCDIG[ST OF T
ECIINICAl、 PAPER3Feb、IHγl
)D、 12−13 Jに記載された^90ns 4H
bDRAM in a 300 mHDip”に開示さ
れた、DRAMの概念を示した図であるメモリセル及び
センスアンプ周辺を示した回路図である。
同図において、1はメモリセルであり、選択トランジス
タQO、メモリキャパシタCOから構成され、選択トラ
ンジスタQOを介してビット線BL及びワードmWLに
接続されている。
2はセンスアンプであり、ビット線BL’、BL′間に
設けられ、ソースが接続線LLに共通に接続されたnチ
11ネルMISトランジスタQl。
Q2よりフリップフロップを構成し、ソースが接続線H
Lに共通に接続されたpチャネルMISトランジスタQ
3.Q4よりフリップフロップを構成することで、ビッ
ト線BL’ 、BL’の電位差を検出し、一方を接続線
Lmの電位、他方を接続線HLの電位に増幅する。
接続線LLはゲートに制御信号SOが印加されるnチャ
ネルM■SトランジスタQ5を介して接地レベル(“L
 Tlレベル)に、接続線HLはゲートに反転制御信号
SOが印加されるpチャネルM[SトランジスタQ6を
介して電源電圧V。0(lj HTlレベル)に接続さ
れることで電圧供給経路の働きをする。
07はビット線対BL、BLの電位をイコライズするた
めのnチャネルMI8トランジスタで、Q8.Q9は各
々ビット線対BL、BLを電位vBLにプリチャージす
るためのnチャネルMISトランジスタであり、これら
のトランジスタ07〜Q9のゲートにはイコライズ信Q
EQが印加される。
ビット線BLとBL’、BLとBL’ は各々ゲートに
電源電圧■。0が印加される閾IIII電圧vthのn
チャネルMISトランジスタQ8.Qiを介して接続さ
れる。また、ビット線BL’ と110間、BL’ と
110間は、各々ゲートに信号Yが印加されるnチャネ
ルMISトランジスタQIO,Qllを介して接続され
る。
第4図は、第3図で示したDRAMの読出し動作を示し
たタイミング図である。以下同図を参照しつつ読出し動
作の説明を行う。
時刻T1にイコライズ信号EQが立下るとトランジスタ
07〜Q9が非導通となるので、既に(vco−Vth
)/2にプリチャージされたビット線対BL、BLはフ
ローティング状態となる。
ぞして、時刻T2からワード線WLが立上り“H″レベ
ルなると、メモリセル1内の選択トランジスタQOが導
通し、メモリキャパシタCOに蓄積された電荷がビット
線BLに伝わり、メモリキャパシタCOが“H″レベル
記憶している場合は第4図の実線に示すようにピッ1へ
線BLの電位がわずかに上昇する。この上昇は、1〜ラ
ンジスタQ、を介してビット線Bビの電位にも伝わる。
そして、時刻T3に制御信号So (So)を“’ ト
+ ”レベル(“L Tlレベル)に立上げ(立下げ)
ることで、トランジスタQ5.Q6を導通させ、接続線
LL、HLの電位を各々接地レベル、電源電圧V。。レ
ベルにすることでセンスアンプ2を活性化する。センス
アンプ2が活性化するとビット線BL’ 、BL’間の
わずかな電位差により、トランジスタQ1.Q4を導通
、トランジスタQ2゜Q3を非導通にすることで、ビッ
ト1ilBL’ 、 BL′の電位をそれぞれ■。0レ
ベル、接地レベルに増幅する。
同時に増幅されたビット線BL’ 、BL’ の電位は
トランジスタQ、QTを介してビット線BL、BLに伝
わる。この時、ビット線8Lの電位は閾([圧■thの
トランジスタQ、を介してビット線BL’の電位V。0
が伝わるため、実際には第4図に示すように(voo−
vth)になる。
そして、時刻T4に信号Yが゛H″レベルに立上ること
で、トランジスタQ10.Qllが導通し、ビット線B
L’ 、BL’の電位がI10線I10、Iloに伝達
され、その後増幅されて外部出力端子より“H”レベル
が出力される。
そして、時刻T5にワード線WLをL Tlレベルに立
下げることで、メモリセル1とビット線BLを遮断する
。同時に信号Yも立下げることでビット線対BL’、B
L’ とl101線対I 10゜Iloを遮断する。
そして、時刻T6に信号EQを立上げることで、トラン
ジスタ07〜Q9を導通させ、ビット線対BL (BL
’ )、BL (BL’ )を各々内部電源ビット線対
BL、BL (BL’ 、BL’ )のプリチャージを
行う。なお、第4図中の点線で示した部分はメモリキャ
パシタCOが“L”レベルを記憶している場合の各信号
の波形を示している。
このようにして、ビット線81.81間の最大振幅(電
位差)を従来のVCCから(V cc−V th)に減
少させることによりビット線対BL、BLの充放M電流
を減少させることができる。
また、ワード線WLの“H”レベルが■。0の場合は、
メモリセル1に書込まれる“HIIレベルは、選択トラ
ンジスタQOの閾値電圧をV  とするhH と、(Voo−VthH)となり、閾値電圧VthH分
読出し電荷を損失する。このことからビット線BL、B
Lのプリチャージ電位を従来のV。、/2から(Voo
−V th)/ 2に低下させることで、メモリセル1
の“H”レベル記憶に対する読出しマージンを増大させ
、動作マージンを向上させるという効果もある。なお、
この場合、“L”レベルの読出しマージンも考慮すると
vth=vth)lとすることが最も望ましい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のビット線の充放電ffi流低流化減化ったDRA
Mは以上のように構成されており、単にトランジスタQ
7を導通させてイコライズするだけではビット線BL’
 、BL’の電位差は■。。であり、ビット線対BL、
BLの電位を(V cc−V th)/2に設定するこ
とができない。従って、内部′21!源v8.ニヨリ、
ビット線対BL、BL (BL’ 、BL’ )を(V
o、−V、h)/2に強制的にプリチャージする必要が
ある。
この内部電源■ は、通常電源電圧V。0と接地B[ レベル間の抵抗分割回路等により発生させるが、」こ述
したようにビット線対BL、BL (BL’ 。
BL’)の電位を強制的に(vo。−■th)/2にす
るため駆vJ能力を大きくする必要があり、分割抵抗の
抵抗値を大きくすることができなかった。
その結果、DRAMの非アクセス時の電源電圧v cc
’ と接地レベル間にDC的に流れるスタンバイ電流が
大きくなり、消費電力が大きくなるという問題点があっ
た。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、スタンバイ電流屋を増加させることなく、ビ
ット線の充放電電流の低減化を図った半導体記憶装置を
得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体記憶装置は、第1の電源電圧及び
第2の電源電圧が第1の制御信号に従い第1及び第2の
電圧供給経路よりそれぞれ供給されるセンスアンプにて
、ビット線対の電位差を検知し増幅することでメモリセ
ルの情報を読出す方式であり、前記第1の電圧供給経路
に介装され前記第1の電源電圧を所定電位にシフトダウ
ンさせる電圧効果手段を備え、前記センスアンプは、増
幅時にビット線対の一方を前記所定電位に、他方を前記
第2の電源電圧に設定している。
〔作用〕
この発明におけるセンスアンプは、増幅時にビット線対
の一方を第1の電源電圧を電圧降下手段によりシフトダ
ウンさせた所定電位に、他方を第2の電源電圧レベルに
設定したため、増幅侵のビット線対の双方を接続するこ
とで、ビット線対の電位を前記所定電位の1/2に設定
することができる。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例であるDRAMのメ[リセ
ル及びセンスアンプ周辺回路図である。
同図において、メモリセル1.センスアンプ23トラン
ジスタ05〜Ql 1.WL、LL、Ilo。
Ilo、信号EQ、Y、80.Soは第3図で示した従
来例と同じであるので説明は省略する。
従来例と異なりビット線対BL、’BL間の最大振幅の
減少のためにビット線BL、BL’間、BL、B1間に
設けられたトランジスタQ8.:QTが取り除かれた。
また、I・ランジスタQ6.接続線HL上のノードN 
問に、ゲートに電源電圧V。0が印加される+11 nチャネルMISトランジスタQ。が設けられている。
トランジスタQ。は従来例のトランジスタQ。
(Qi)と同じ1allffi圧Vthを有し、トラン
ジスタQ6導通時はゲートに電源電圧V 、ドレインC にもトランジスタQ6を介して電源電圧■。0が与えら
れることから、ノードN。Lの電位(つまり、接続線ト
1しの電位)を(V oo−V th)にシフトダウン
させる働きをする。
第2図は、第1図で示したDRAMの読出し動作を示し
た信号である。以下、同図を参照しつつ読出し動作の説
明を行う。
時刻T1にイコライズ信号EQが立下ると、トランジス
タ07〜Q9が非導通となり、既に(voC−Vth)
/2にプリチャージされたビット線対BL、8Lはフロ
ーティング状態となる。
そして、時刻T2にワード線が“H″ルベル立上ると、
メモリセル1内の選択トランジスタQOが導通し、メモ
リキャパシタCOに蓄積された電荷がビット線BLに伝
わり、メモリキャパシタCOが“)(”レベルを記憶し
ている場合は、第2図の実線に示すようにビット線BL
の電位はわずかに上昇する。
そして、時刻T3に制御信号So (So)が′“I」
”レベル(“L ”レベル)に立上る(立下る)ことで
、トランジスタQ5.Q6は導通し接続線LLの電位を
接地レベルに向けて放電し、接続線HLの電位を(Vo
o−V、h)に向けて充電づるLとでセンスアンプ2を
活性化する。センスアンプ2が活性化するとビット線8
1.81間のわずかな電位差により、トランジスタQ1
.Q4を導通、トランジスタQ2.Q3を非導通にする
ことで、ビットIBL、BLの電位をそれぞれ(Voo
−Vth)レベル、接地レベルに増幅する。
そして、時刻T4に信号Yが立上ることで、トランジス
タQIO,Qllが導通し、ビットtfABL、BLの
電位がl108!1lI10.Iloに伝達され、その
侵増幅されて外部出力端子より”+4”レベルが出力さ
れる。
そして、時刻T5にワードIWLをL”レベルに立下げ
ることで、メモリセル1とビット線BLを遮断する。同
時に信号Yも立下げることで、ビット線対BL、BLと
I10線対110.Iloを遮断する。
そして、時刻T6にイコライズ信号EQを立上ることで
、トランジスタ07〜Q9を導通させる。
この時、ビット線対BL、BLの一方が(Vo。−■、
h)、他方がO■であるので、導通したトランジスタQ
7により、ビット線対BL、BLがイコライズさせるこ
とで、両者の電位を(V cc−V th)/2にする
ことができる。従って内部電源VB、は従来のようにビ
ット線対BL、[3Lを(Voo−vth)/2に強制
的にプリチャージする必要はなく、単に、(Voo−V
 th)/ 2を保持するだけでよい。その結果、内部
電源■BLは駆動能力をほとんど必要としなくなり、分
割抵抗の抵抗値を大きくすることができるため、スタン
バイ電流を大幅に減少できる。なお、第2図中の点線で
示した部分は、メモリキャパシタCOがL”レベルを記
憶している場合の各信号の波形を示している。
このように(V、C−” V 、h) / 2レベルの
内部電源vBLは駆vJ能力をほとんど必要とせず、ス
ダ・・パイ電流を大幅に減少させることができるため、
消費電力も大幅に低減する。
また、この実施例ではトランジスタQ。の導電型をnチ
ャネルに設定したが、逆にp−F−tネルk。
しても適当に制御信号を変化させることで実現できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば増幅後のビット
線対の双方を接続することでヒツト線対の電位を各々第
1の電源電圧をシフトダウンした所定電位の1/2に設
定でき、プリチャージは駆動能ツノの小さい内部電源に
より行うことができるため、スタンバイ電流を増加させ
ることなく、ヒツト線対の充放電電流の低減化が図れる
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例であるDRAMのメモリセ
ル及びセンスアンプ周辺を示す回路図、第2図は第1図
で示したDRAMの読出し動作イ≧示すタイミング図、
第3図は従来のDRAMのメモリセル及びセンスアンプ
周辺を示す図、第4図は第3図で示したDRAMの読出
し動作を示すタイミング図である。 図において、1はメモリセル、2はセンスアンプ、[3
1,(8L)はビット線、LL、HLは接続線、Qoは
nチャネルMISトランジスタ、SO,SOは制御信号
である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の電源電圧及び第2の電源電圧が第1の制御
    信号に従い第1及び第2の電圧供給経路よりそれぞれ供
    給されるセンスアンプにて、ビット線対の電位差を検知
    し増幅することでメモリセルの情報を読出す方式の半導
    体記憶装置において、前記第1の電圧供給経路に介装さ
    れ前記第1の電源電圧を所定電位にシフトダウンさせる
    電圧降下手段を備え 前記センスアンプは、増幅時にビット線対の一方を前記
    所定電位に、他方を前記第2の電源電圧に設定すること
    を特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)前記電圧効果手段は、前記第1の電圧供給経路に
    介挿され制御電極に前記第1の電源電圧が印加されるこ
    とで前記第1の電源電圧をその閾値電圧だけ降下させる
    トランジスタを含む特許請求の範囲第1項記載の半導体
    記憶装置。
  3. (3)前記第2の電源電圧は接地レベルである特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の半導体記憶装置。
JP62322106A 1987-12-17 1987-12-17 半導体記憶装置 Pending JPH01159890A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7043466B2 (en) 1990-01-24 2006-05-09 Renesas Technology Corp. Neural network processing system using semiconductor memories

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6364694A (ja) * 1986-09-04 1988-03-23 Sony Corp 半導体記憶装置

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