JPH01263992A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH01263992A
JPH01263992A JP63091083A JP9108388A JPH01263992A JP H01263992 A JPH01263992 A JP H01263992A JP 63091083 A JP63091083 A JP 63091083A JP 9108388 A JP9108388 A JP 9108388A JP H01263992 A JPH01263992 A JP H01263992A
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JP
Japan
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memory cell
cell array
arrays
cell arrays
memory
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JP63091083A
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English (en)
Inventor
Kazutaka Nogami
一孝 野上
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C8/00Arrangements for selecting an address in a digital store
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/005Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor comprising combined but independently operative RAM-ROM, RAM-PROM, RAM-EPROM cells

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Dram (AREA)

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】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は半導体集積回路に係シ、特にメモリ来積回路あ
るいはメモリ混載型の論理集積回路iどのように、同一
チップ上に構成の異なる′!J1.数のメモリセル、ま
たは同一チップ上に異なるメモリセルで構成された複数
のメモリセルアレイを有する半導体集積回路に関する。
(従来の技術) 現在、メモリ混在型の論理LSI (大規模集積回路)
やメモリLSIにおいては、同一チップ内に構成の異な
る複数のメモリセルアレイ(例えば記憶容量とか連列入
出力ビット数が異なるメモリセルアレイ)、または異な
るメモリセルで構成された複数のメモリセルアレイ(例
えば入出力ポートが1個の1ボートメモリと2個の2ポ
ートメモリなど)を有するものがある。このような論理
LSIでは、従来は個々のメモリセルアレイが独立に構
成され、このメモリセルアレイ毎にローデコーダおよび
カラムデコーダが形成されていた。
第6図は、構成が異なる2つのメモリセルアレイ61.
62f同−チツブ上に有し、それぞれアドレス信号の一
部を共有する従来の論理LSIの一部を示している。上
記メモリセルアレイ61゜62は同じ構成のメモリセル
63・・・を用いているが、記憶容量が異なシ、それぞ
れ記憶容量に対して動作速度等の性能が最大となるよう
に個々に最適化設計されており、それぞれ略正方形パタ
ーンとなるように構成されている。ここで、WLはワー
ド線、BLおよびBLはピット線、64および65はメ
モリセルアレイ61用のローデコーダおよびカラムデコ
ーダ、66および67はメモリセルアレイ62用のロー
デコーダおよびカラムデコーダであり、メモリセルアレ
イ6ノ用のアドレス信号はAi−AjおよびAj−H〜
Akであシ、メモリセルアレイ62用のアドレス信号は
AI=A」(共有アドレス部分)およびAj+1〜A′
jならびに”j+1〜札である。
このような構成では、共有されたアドレス信号用の配線
が長く、このアドレス信号が2つのローデコーダ64.
66に入力するので、このアドレス信号線の容量が非常
圧大きくなる。特に、高速なスタティックRAM (ラ
ンダム・アクセス・メモリ)におりては、アドレスのデ
コード時間が全アクセスの40〜50係を占めておシ、
アドレス信号縁の容量が大きくなることは、高速動作を
必要とするスタティックRAMにとって性能低下が著し
い。また、2つのメモリセルアレイ61.62の大きさ
が著しく異なる場合には、チップ内に無駄な領域が生じ
ないようにパターン配置を行うことが困難であった。特
に、メモリセルアレイの占めるIfi積が大きいチップ
では無駄な領域が生じ易く、チップサイズが必要以上に
大きくなったル、ウェハ当シのグロスが低下し、LSI
のコストが高くなってしまう。
一方、第7図は、異なるメモリセルで構成された2つの
メモリセルアレイ71.72を同一チップ上に有し、そ
れぞれアドレス信号の一部を共有する従来のキャッシュ
メモリの一部を示している。
一方のメモリセルアレイ7ノは1ボートメモリセルフ3
・・・を周込た1ポートメモリであり、他方のメモリセ
ルアレイ72Fi2rf!−トメモリセルフ4・・・を
用いた2ポートメモリである。ここで、WLはワード9
巌、BLおよびBLidビット線、74および75はメ
モリセルアレイ71用のローデコーダおよびカラムレコ
ーダ、76および78dメモリセルアレイ72用の第1
のローデコーダおよび第1のカラムデコーダ、77およ
び79は上記メモリセルアレイ72用のM2のローデコ
ーダおよび第2のカラムデコーダであシ、メモリセルア
レイ71用のアドレス信号はAI = AiおよびAj
+1〜Akでロシ、メモリセルアレイ72用の2つのア
ドレス信号のうちの一方はAl十Aj(共有アドレス部
分)およびAj+ j〜A′jならびにA’j + 1
〜A′にであり、他方はB、〜B」およびBj−H〜B
kである。
このような構成のキャッシュメモリは、CPU(中央処
理装置)パスとシステムパスとが分離した形式のコンピ
ュータシステムに用すられ、2ポートメモリはシステム
パス側およびCPUパス側からのどちらからもアクセス
され、1ボートメモリハCPUノ々ス側からのみアクセ
スされる。この場合、CPUパス側からのアドレス信号
Ai−Ajが2つのメモリセルアレイ71.72で共有
される。
しかし、このような構成においては、前述した第6図に
示した構成におけると同様に、共有されるアドレス用の
アドレス信号線の容量が犬きくなり、高速動作を要求さ
れる場合には、このアドレス信号線の容量による信号遅
延が性能の低下をまねく。特に、キャッシュメモリにお
いては、共有されるアドレスは高速動作を要求されるC
PU側パスのアドレスとなるので、上記したようなアド
レス信号線の容量による性能低下は重大な問題である。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、上記したように同一チップ上で構成の異なる
複数のメモリセルアレイまたはメモリセルの異なる複数
のメモリセルアレイがアドレスの一部を共有する場合に
、共有されるアドレスの信号線の容量に起因して動作速
度が低下し、・ヤターン配置に無駄が生じ易いことから
チップサイズが犬きくなってコストアップをまねいてし
まうという問題点を解決すべくなされたもので、上記共
有されるアドレスの信号線の容t’を低減して高速動作
を可能にし、チップサイズを縮小してコストダウンを図
シ得る半導体集積回路を提供すること金目的とする。
C発明の構成コ (課題を解決するための手段) 本発明は、アドレスの一部を共有する構成の異なる複数
のメモリセルアレイまたは異なるメモリセルからなる複
数のメモリセルアレイを同一チップ上に有する半導体集
積回路において、上記複数のメモリセルはローの数が同
じであってカラム方向に並列に配置されており、かつロ
ーデコーダを共有するように構成されてなることを特徴
とする。
また、本発明は、前記異なるメモリセルからなる複数の
メモリセルアレイは、一部のメモリセルアレイのワード
線ピッチに対して別のメモリセルアレイのワード線ピッ
チが同一または整数倍となるように構成されてなること
’を特徴とする。
また、本発明は、前記異なるメモリセルからなる複数の
メモリセルアレイは、スタティック型メモリセルを用A
たメモリセルアレイとダイナミック型メモリセルを用い
たメモリセルアレイとを有することを特徴とする。
また、本発明は、前記複数のメモリセルアレイのうち、
少なくとも1つのメモリセルアレイは活性化制御信号に
応じて活性/非活性状態が制御されることを特徴とする
(作用) 複数のメモリセルアレイがローデコーダを共有するので
、共有するアドレスの信号線の容量が低減し、高速動作
が可能になる。また、複数のメモリセルアレイをカラム
方向に連続して配置することによシ、全体として長方形
の・母ターンで配置することが可能になり、チップ上の
占有面積が小さくなシ、チップサイズの縮小、チップコ
ストの低減が可能になる。
また、メモリセルが異なる複数のメモリセルアレイでオ
っても、ロ一方向のピッチ(ワード線ヒツチ)を工夫す
ることでロー数を同一にしてローデコーダを共有するこ
とが可能になシ、またスタティックをメモリセルからな
るメモリセルアレイとダイナミック型メモリセルからな
るメモリセルアレイとを混載した場合でも、ローデコー
ダを共有することが可能になるので、前記したような高
速動作が可能になシ、チップサイズの縮小が可能になる
さらに、複数のメモリセルアレイのうちの少なくとも一
部に対して活性/非活性制御が可能でちれば、メモリセ
ルアレイを選択使用することが可能になシ、不使用のメ
モリセルアレイにおける電流消費を抑制することが可能
になる。
(実施例) 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第1図はメモリ混在をの論理LSIの一部を示しておシ
、構成が異なる2個のメモリセルアレイ1゜2と、これ
らに共通に設けられたロー選択用のローデコーダ3と、
上記各メモリセルアレイ1.2に対応して設けられたカ
ラム選択用のカラムデコーダ4,5とを示している。上
記メモリセルアレイ1.2は、それぞれ例えばスタティ
ック型メモリセル6・・・の二次元配列からな)、記憶
容f(セルの個数)が異なシ、−回のアクセスで出力す
るビット数が異なるが、それぞれのワード線WL・・・
の本数およびロ一方向ピッチが同じである。上記ローデ
コーダ3には、上記2つのメモリセルアレイ1,2に共
有されるアドレスの信号Ai−Ajが入力し、2つのメ
モリセルアレイ1,2に共有すれないアドレスの信号A
J + 、〜Akおよび”j+1〜Nkは各対応して前
記2つのカラムデコーダ4.5に入力する。なお、BL
、BL・・・はメモリセルアレイ1.2のビット線であ
る。
上記したようにローデコーダ3t−共有することによシ
、2つのメモリセルアレイ1.2で共有されるアドレス
信号Ai−Ajの信号線は、前述した従来の共有アドレ
ス用信号線に比べてローデコーダ3のダート入力による
容量が著しく低減し、かつ1つのローデコーダ3に対す
る配線で済むので配線距離が短かくなって配線容量も低
減する。したがって、共有されるアドレス信号Al−A
jの伝送がよシ高速に行われるようになシ、上記メモリ
セルアレイ1.2に対するメモリアクセスがよシ高速に
行われるようになる。
また、2つのメモリセルアレイ1#2をカラム方向に連
続して並列に配置することが可能でアシ、全体として長
方形のノやターンで配置することが可能になるので、チ
ップ上の占有面積が小さくなシ、しかもローデコーダは
1個で済む(従来は2個必要であった)ので、デコーダ
1個分の占有面積が小さくなる。したがって、チップサ
イズが縮小し、チップコストが低減するようになる。
第2図は、本発明の他の実施例に係るキャッジ−メモリ
の一部を示しておシ、1ポートメモリセル6・・・の二
次元配列からなる第1のメモリセルアレイ1と、2ポー
トメモリセル10・・・の二次元配列からなる第2のメ
モリセルアレイ9とが、同じロー数および同じワード線
ピッチを有し、カラム方向に連続して並列に配置されて
全体として長方形のパターン配置を有し、ローデコーダ
3が共通に設けられている。上記第2のメモリセルアレ
イ9は、上記共通のローデコーダ3とカラムデコーダ5
との1組によシ第1ポートのアクセスが可能になってお
シ、この1組に対してメモリセルアレイ9の反対側の位
置に設けられた別の1組のローデコーダ7とカラムデコ
ーダ8とによシ第2ボートのアクセスが可能になってい
る。また、上記第1のメモリセルアレイ1は、前記共通
のローデコーダ3とカラムデコーダ4とによ、カアクセ
スが可能になっている。そして、上記共通のローデコー
ダ3には、共有されるアドレスの信号Al−Ajが入力
し、カラムデコーダ4にはアドレス信号Aj+。
〜Akが入力する。また、カラムデコーダ5にはアドレ
ス信号A′j+、〜A′kが入力し、ローデコーダ7に
はアドレス信号81〜Bjが入力し、カラムデコーダ8
にはアドレス信号Bj+1〜Bkが入力する。
したがって、アドレス信号Ai−AjおよびAj+1〜
Akによシ第1のメモリセルアレイ1のアドレス選択が
行われ、アドレス信号Ai−Ajおよびa/、+。
〜Xkによシ第2のメモリセルアレイ9の第1ポート系
のアドレス選択が行われ、アドレス信号Bi〜B、およ
びB、+、〜Bkによシ第2のメモリセルアレイ9の第
2ポート系のアドレス選択が行われる。
なお、上記したような17f!−ト用メモリおよび2ポ
ート用メモリを有するキャッシュメモリは、CPUパス
とシステムパスとが分離した形式のコンピュータシステ
ムに用いられ、第1のメモリセルアレイ1はCPUパス
側からのみアクセスされ、第2のメモリセルアレイ9は
システムパス側およびCPUパス側からのどちらからも
アクセスされるものである。
上記第2図の構成によれば、第1図を参照して前述した
構成と同様な理由によシ、高速動作およびチップサイズ
の縮小、チップコストの低減が可能になる。
なお、前記2ポート型のメモリセルアレイ9に代えて3
ポート型のメモリセルアレイを用いるようにしてもよい
第3図は、本発明のさらに他の実施例に係るメモリ混載
型論理LSIの一部を示しており、構成が異なる2個の
メモリセルアレイ21.22は、それぞれスタティック
型メモリセル6・・・のアレイを有すると共に分割ワー
ド線(生ワード線MWL・・・および副ワード線SWL
・・・)構造を有しておシ、それぞれ同じロー数、同じ
ワード線ピッチを有し、カラム方向に連続して並列に配
置され、全体として長方形のパターン配置を有し、ロー
デコーダ3を共有している。上記メモリセルアレイ21
 、22には、それぞれセクション線SDO,SDI・
・・と、このセクションH8DOISDI・・・のうち
の1本と主ワード線m−・・のうちの1本との信号によ
シ各対応して副ワード線S■、・・・全選択するr−)
23・・・とが設けられておシ、メモリセルアレイ21
.22に対応して設けられるセクションデコーダ24*
 2s K ヨb前記*り’/ヨ7@SD O。
SDI・・・が選択されるようになっている。前記ロー
デコーダ3は共有のアドレス信号Ai−Ajが入力し、
一方のセクションデコーダ24にはアドレス信号Aj+
1〜Atが入力すると共に活性化制御信号ENOが入力
し、他方のセクションデコーダ25にはアドレス信号A
’j + 1〜Altが入力すると共に活性化制御信号
ENIが入力し、一方のメモリセルアレイ2ノに対応し
て設けられたカラムデコーダ4にはアドレス信号At+
、〜Akが入カレ、他方のメモリセルアレイ22に対応
して設けられたカラムデコーダ5にはアドレス信号A′
t+1〜Ikが入力する。上記ローデコーダ3rri、
アビレフ8号A1.Ajをデコードして主ワード線a−
・・のうちの1本を選択し、セクションデコーダ24は
活性化制御信号ENOが活性状態(本例では71イレベ
ル)のときに活性化されることによってアドレス信号A
j+1〜At全デコードしてメモリセルアレイ21のセ
クション線SDO,SDI・・・のうちの1.Et−選
択する。これによシ、選択された1本のセクション線に
接続されているセクションのダート23群のうちの1個
が前記選択された生ワード線肌の信号によって選択され
、このダート23の出力側の副ワード線5XvLを選択
するようKなる。また、カラムデコーダ4は、アドレス
信号At+1〜Akヲデコードして上記メモリセルアレ
イ210カラム選択を行う。同様忙、他方のメモリセル
アレイ22に対しても、ローデコーダ3によシ王ワード
線選択が行われ、活性化制御信号ENIが活性状態のと
きにセクシ、ンデコーダ25によシセクション選択が行
われ、このセクション選択と前記王ワード線選択によシ
副ワード線選択が行われ、カラムデコーダ5によシカラ
ム選択が行われる。
上記第3図の構成によれば、第1図t−参照して前述し
た構成と同僚な理由により、高速動作およびチップサイ
ズの縮小およびチップコストの低減が可能でおる。さら
に、共有するアドレスが少ない場合でもローデコーダ3
を共有でき、かつメモリセルアレイのセクション選択を
行うことによ)、活性化させるメモリセルの個数全必要
以上に増加させずに済む。しかも、活性化制御信号EN
O。
ENIによシ2つのメモリセルアレイを個別に活性/非
活性制御するので、どちらか一方のメモリセルアレイの
みアクセスすればよいときには他方のメモリセルアレイ
を活性化せずに済むので、不必要に電流を消費せずに済
む。
第4図は、本発明のさらに他の実施例に係るメモリ混載
型論理LSIの一部を示しておシ、メモリセルの異なる
2つのメモリセルアレイ31.32がカラム方向にワー
ド婦駆動回路33t−介して並列に配置され、全体とし
て長方形のパターン配置を有し、ローデコーダ3を共有
している。ここで、第1のメモリセルアレイ31は、前
記したメモリセル2ノと同様の分割ワード線構造を有す
るスタティック型メモリセルアレイであり、これに対応
してセクションデコーダ34およびカラムデコーダ4が
設けられている。上記ローデコーダ3には共有されるア
ドレス信号Ai−Ajが入力し、セクションデコーダ3
4にはアドレス信号Aj+、〜Atお工び活性化制御信
号ENが入力し、カラムデコーダ4にはアドレス信号A
j+1〜Akが入力してAる。一方、第2のメモリセル
アレイ32はダイナミック型メモリセル35・・・の二
次元配列からな如、これに対応してセンスアング36お
よびカラムデコーダ5が設けられており、このカラムデ
コーダ5にはアドレス信号A′J+、〜に2が入力して
いる。
この第2のメモリセルアレイ32のワード線〜VLO〜
WLJ・・・のピッチハ前記第1のメモリセルアレイ3
1の王ワード線m(または副ワード縁SWL )のピッ
チの整数倍(本例では4倍)になっている。
そして、ワード線駆動回路33は、第1のメモリセルア
レイ31の主ワード線wyL−・・に対応する第2のメ
モリセルアレイ32の4本づつのワード線WLO−WL
Jのうちの1本をワード線駆動信号DRO〜DR3によ
)選択し得るようになっておシ、その1個分の回路を代
表的に取シ出して第5図に示している。aち、WDO−
WD3は、それぞれNチャネルMOSトランジスタNl
 、N2が直列に接続され、この直列接続点が前記ワー
ド線WLO−WL3に接続された駆動回路であシ、この
駆動回路WDO−WD3の各トランジスタN2はそれぞ
れソースが接地され、それぞれのダートが前記第1のメ
モリセルアレイ31の対応する1本の主ワード線肌に共
通に接続されている。また、上記駆動回路WDO〜WD
3の各トランジスタN1のドレインは、それぞれ対応し
てワード線駆動信号DFtO−DR3の入力ノードに接
続されており、それぞれのダートに各対応してトランス
ファグー)TG(11−TG3の各一端が接続されてい
る。このトランスファゲートTGO〜TG3の各ダート
FiVl)l) ’に源ノードに接続され、各他端は一
括接続されている。そして、前記主ワード線肌と上記ト
ランスファダートTGO〜TG3の一括接続点との間に
インバータINVが接続されている。
上記第5図に示したワード線駆動回路において、主ワー
ド線肌が非活性状態(ハイレベル)のとき、各トランジ
スタN2はオンになり、各ワード1WLO−WL3はロ
ウレベル(非活性状態)になる。
これに対して、上記主ワード線MWLが活性状態(ロウ
レベル)のとき、各トランジスタN2Fiオフになシ、
インバータINVの出力はハイレベルになυ、トランス
ファグー)TGII)〜TG3はオンになり、各トラン
ジスタN1はオンになる。このとき、ワード線駆動信号
DRO−DR3のうちの1つが、活性状態(ハイレベル
)になシ、残シが非活性状態(ロウレベル)になると、
ワードgWLO−WL3のうち上記活性状態のワード線
駆動信号が与えられる1個のトランジスタN1に接続さ
れている1本のみハイレベル(活性状態)になカ、残シ
はロウレベル(非活性状態)になる。
前記第4図の構成によれば、第1図を参照して前述した
構成と同様な理由によシ、高速動作およびチップサイズ
の縮小およびチップコストの低減が可能である。さらに
、スタティック型のメモリセルアレイ31は、セクショ
ンデコーダ34に入力する活性化制御信号ENによシ活
性/非活性の制御が可能であシ、ダイナミック型のメモ
リセルアレイ32はワード線駆動信号DRO〜DR3に
よって活性/非活性の制御が可能であるので、上記2つ
のメモリセルアレイを別々に活性化でき、片方のメモリ
セルアレイのみ活性化すればよいときには他方のメモリ
セルアレイ全活性化せずに済むので、消費電流が低減す
る。
また、スタティック型メモリセルアレイ31は活性化制
御信号ENf活性化することによって非同期式のアクセ
スが可能になシ、ダイナミック型メモリセルアレイ32
Fi同期信号に応じてワード朦駆動信号DRO〜DR3
f択一的に活性化するととくよって同期式のアクセスが
可能になる。
[発明の効果コ 上述したように本発明の半導体集積回路によれば、2つ
以上のメモリセルアレイで共有されるアドレス信号線の
容量が低減することによって高速動作が可能になり、チ
ップサイズの縮小が可能になることによってチップコス
トの低減が可能になる。また、メモリセルアレイを活性
化制御信号によシ制御するようにすれば、無駄な消費電
流全抑制することができる。また、スタティック型メモ
リセルアレイを活性化制御信号によシ非同期式にアクセ
ス制御し、ダイナミック型メモリセルアレイをワード線
駆動信号によ)同期式にアクセス制御するよってすれば
、使い勝手が一層向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図はそれぞれ不発明の半導体集積回路の
相異なる実施例を示す構成説明、第5図は第4図中のワ
ード線駆動回路の11固分を代表的に示す回路図、第6
図および第7図はそれぞれ従来の半導体集積回路を示す
構成説明図である。 1.21.31・・・第1のメモリセルアレイ、2゜9
.22.32・・・第2のメモリセルアレイ、6゜10
j35・・・メモリセル、3.7・・・ローデコーダ、
4.5.8・・・カラムデコーダ、24,25.34・
・・セクションデコーダ、33・・・ワード線駆動回路
、WL・・・j MwL・・・、SWL・・・、WLI
〜WLJ・・・ワード線。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アドレスの一部を共有する構成の異なる複数のメ
    モリセルアレイまたは異なるメモリセルからなる複数の
    メモリセルアレイを同一チップ上に有する半導体集積回
    路において、上記複数のメモリセルはローの数が同じで
    あってカラム方向に並列に配置されており、かつローデ
    コーダを共有することを特徴とする半導体集積回路。
  2. (2)前記異なるメモリセルアレイからなる複数のメモ
    リセルアレイは、一部のメモリセルアレイのワード線ピ
    ッチに対して別のメモリセルアレイのワード線ピッチが
    同一または整数倍であることを特徴とする請求項1記載
    の半導体集積回路。
  3. (3)前記異なるメモリセルからなる複数のメモリセル
    アレイは、スタティック型メモリセルを用いたメモリセ
    ルアレイとダイナミック型メモリセルを用いたメモリセ
    ルアレイとを有することを特徴とする請求項1または請
    求項2記載の半導体集積回路。
  4. (4)前記複数のメモリセルアレイのうち、少なくとも
    1つのメモリセルアレイは活性化制御信号に応じて活性
    /非活性状態が制御されることを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2記載の半導体集積回路。
JP63091083A 1988-04-13 1988-04-13 半導体集積回路 Pending JPH01263992A (ja)

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