JPH0159680B2 - - Google Patents

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JPH0159680B2
JPH0159680B2 JP59000324A JP32484A JPH0159680B2 JP H0159680 B2 JPH0159680 B2 JP H0159680B2 JP 59000324 A JP59000324 A JP 59000324A JP 32484 A JP32484 A JP 32484A JP H0159680 B2 JPH0159680 B2 JP H0159680B2
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JP
Japan
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memory
cell
signal
line
dummy
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JP59000324A
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Japanese (ja)
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Kyoo Ito
Yukinobu Chiba
Katsuhiro Shimohigashi
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリに関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to semiconductor memories.

一般に、第1図の上部に示されるようなデイジ
ツト・センス線D0に接続されているダイナミツ
クMOSメモリセルM00の読み出し動作に際して、
読み出し選択線R0に所定電圧が印加されるとト
ランジスタQ1がオンし、トランジスタQ2のゲー
ト電圧の高低に応じた電圧がデイジツト・センス
線D0に現われ、その電圧の高低を、周辺のセン
ス回路で検出している。しかし半導体メモリを高
集積化するにつれて、メモリセルの占有面積は小
さくなり、また選択されたメモリセルの負荷容量
C0は大になる傾向にあり、高速化は期待できな
い。そこでセンス回路としてフリツプフロツプか
らなる高感度増幅器が考えられている。すなわ
ち、メモリセルの読出し電圧の高低の基準となる
出力信号を得るためのダミーセルを設け、所望の
メモリセルとダミーセルの出力の差をフリツプフ
ロツプにて差動増幅するものである。
Generally, during a read operation of the dynamic MOS memory cell M00 connected to the digital sense line D0 as shown in the upper part of FIG.
When a predetermined voltage is applied to the read selection line R0 , the transistor Q1 is turned on, and a voltage corresponding to the level of the gate voltage of the transistor Q2 appears on the digit sense line D0 , and the level of this voltage is transmitted to the surrounding area. Detected by sense circuit. However, as semiconductor memories become more highly integrated, the area occupied by memory cells becomes smaller, and the load capacity of selected memory cells becomes smaller.
C 0 tends to be large, so speeding up cannot be expected. Therefore, a high-sensitivity amplifier consisting of a flip-flop has been considered as a sense circuit. That is, a dummy cell is provided to obtain an output signal that serves as a reference for the level of the read voltage of the memory cell, and the difference between the outputs of a desired memory cell and the dummy cell is differentially amplified using a flip-flop.

本発明は、高感度にメモリセル出力が読出され
しかも設計が容易な新たな差動読出方式の半導体
メモリを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a new differential read type semiconductor memory in which memory cell outputs can be read out with high sensitivity and which is easy to design.

以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明
する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明による半導体メモリの一実施例
の構成を示すもので、4ビツトのメモリセルM00
〜M11を配置したメモリアレーMAにダミーメモ
リセルDM0,DM1を接続した例である。
FIG. 1 shows the structure of an embodiment of a semiconductor memory according to the present invention, in which a 4-bit memory cell M 00
This is an example in which dummy memory cells DM 0 and DM 1 are connected to a memory array MA in which ~M 11 are arranged.

図において、メモリアレーMAを構成するメモ
リセルM00〜M11はそれぞれトランジスタQ1〜Q3
を有し、デイジツト・センス線D0,D1、読み出
し選択線R0,R1および書き込み選択線W0,W1
に接続されている。
In the figure, memory cells M 00 to M 11 configuring memory array MA are transistors Q 1 to Q 3 , respectively.
digit sense lines D 0 , D 1 , read selection lines R 0 , R 1 and write selection lines W 0 , W 1
It is connected to the.

また、メモリアレーMAの各行のメモリセル
M00,M01およびM10,M11に共通にダミーメモ
リセルDM0およびDM1が設けられ、これらのダ
ミーセルDM0およびDM1には前述した読み出し
選択線R0書き込み選択線W0とともに、デイジツ
ト・センス線DSが接続されている。
In addition, memory cells in each row of memory array MA
Dummy memory cells DM 0 and DM 1 are provided in common to M 00 , M 01 and M 10 , M 11 , and these dummy cells DM 0 and DM 1 include the aforementioned read selection line R 0 and write selection line W 0 . Digit sense line DS is connected.

また、デイジツト・センス線D0およびD1はト
ランジスタQg1およびQg2を介して共通にデイジ
ツト・センス線Dに接続され、この線Dは、微小
な差電圧を検出できるフリツプフロツプからなる
高感度センス増幅器SAの一方の入力端子に接続
されている。一方、デイジツト・センス線DSは
トランジスタQgsを介してデイジツト・センス線
Dに接続され、この線はセンス増幅器SAの他
方の入力端子に接続されている。また、デイジツ
ト・センス線D0,D1,DS,D,はプリチヤー
ジ信号Pによつてオンするトランジスタを介して
電源VDDに接続されている。
Furthermore, the digit sense lines D 0 and D 1 are commonly connected to the digit sense line D via transistors Q g1 and Q g2 , and this line D is connected to a high-sensitivity sense line D made of a flip-flop that can detect minute voltage differences. Connected to one input terminal of amplifier SA. On the other hand, the digit sense line DS is connected to a digit sense line D via a transistor Qgs , which is connected to the other input terminal of the sense amplifier SA. Furthermore, the digit sense lines D 0 , D 1 , DS, D, are connected to the power supply V DD via transistors that are turned on by the precharge signal P.

また、トランジスタQg1およびQg2のゲートは、
プリチヤージ信号Pでオンするトランジスタを介
して接地されるとともに、アドレスデコーダAD
に接続されている。このアドレスデコーダADは
チツプセレクト信号CSで動作を開始し、アドレ
スAおよびアドレスAをインバータ1で反転した
信号に応じた出力を発生する。
Also, the gates of transistors Q g1 and Q g2 are
It is grounded via a transistor that is turned on by the precharge signal P, and the address decoder AD
It is connected to the. This address decoder AD starts operating in response to a chip select signal CS, and generates outputs according to an address A and a signal obtained by inverting address A by an inverter 1.

ここで、ダミーセルDM0,DM1には次の動作
条件を持たせるものとする。すなわち、ダミーセ
ルDM0,DM1には、デイジツト・センス線DSが
プリチヤージにより高レベル電圧に充電された後
に読み出された場合に、この線DSが常に低レベ
ルに向つて放電するような記憶情報“1”が書き
こまれていることである。これはダミーセル
DM0,DM1にトランジスタQgsを介して常に
“1”のみ書きこんでおけばよいから容易に実現
できる。なお、第1図では書きこみ回路部分は省
略してある。また第2図に示すように“1”と
“0”の情報がメモリセルM00〜M11から読み出
された場合のデイジツト・センス線D0,D1上の
両電圧の時間変化のほぼ中間レベルで、デイジツ
ト・センス線DSの電圧変化が起るように、メモ
リセルM00〜M11とダミーセルDM0〜DM1のコン
ダクタンスgmに差を持たせる。より具体的に説
明すると、メモリセルM00が選択されたとする
と、トランジスタQ2のゲート容量により記憶さ
れた値が“1”のときは、トランジスタQ2がオ
ンとなるため、デジツト・センス線D0に充電さ
れた電荷は、トランジスタQ1及びQ2を介して放
電される。このときの時定数はトランジスタQ1
とQ2の直列路のコンダクタンスによりあらかじ
め決まる。記憶の値が“0”のときは、トランジ
スタQ2はオフであり、放電動作をしない。トラ
ンジスタのコンダクタンスは、周知の通りゲート
のチヤンネル長、チヤンネル幅を変こることによ
りあらかじめ定めることができる。一方、ダミー
セルDM0側もトランジスタの構成は同じである
が、メモリセルM00の二つのトランジスタQ1
Q2の直列路のコンダクタンスに対して、これら
のトランジスタに対応する2つのトランジスタの
直列路コンダクタンスが異なつているので、ダミ
ーセルDM0のトランジスタを介してデイジツ
ト・センス線DSの電荷を放電する際の時定数が
メモリセルM00のそれとは異ならしめ、もつて上
述のごとく電圧変化を生じしめることができる。
Here, it is assumed that the dummy cells DM 0 and DM 1 have the following operating conditions. That is, the dummy cells DM 0 and DM 1 contain stored information such that when the digit sense line DS is charged to a high level voltage by precharging and then read out, the line DS always discharges toward a low level. This means that “1” is written in it. This is a dummy cell
This can be easily realized because it is sufficient to always write only "1" to DM 0 and DM 1 via the transistor Q gs . Note that the write circuit portion is omitted in FIG. Furthermore, as shown in Fig. 2, when information of "1" and "0" is read from memory cells M00 to M11 , the time variation of both voltages on the digital sense lines D0 and D1 is approximately The conductance gm of the memory cells M 00 to M 11 and the dummy cells DM 0 to DM 1 are made different so that the voltage of the digit sense line DS changes at an intermediate level. To explain more specifically, if memory cell M 00 is selected, when the value stored by the gate capacitance of transistor Q 2 is "1", transistor Q 2 is turned on, so that the digital sense line D The zero charge is discharged through transistors Q1 and Q2 . The time constant at this time is transistor Q 1
and Q2 are predetermined by the conductance of the series path. When the stored value is "0", transistor Q2 is off and does not perform a discharging operation. As is well known, the conductance of a transistor can be determined in advance by changing the channel length and channel width of the gate. On the other hand, the transistor configuration on the dummy cell DM 0 side is the same, but the two transistors Q 1 ,
The series path conductance of the two transistors corresponding to these transistors is different from the series path conductance of Q 2 , so when discharging the charge on the digit sense line DS through the transistor of dummy cell DM 0 , The time constant is made to be different from that of memory cell M 00 , thereby making it possible to cause a voltage change as described above.

以上の条件が満たされている状態で、メモリセ
ルM00が読み出された場合を考える(第3図、第
4図)。第1図の回路において、もしメモリセル
M00の情報が“0”なら、第3図のようなデイジ
ツト・センス線D0,Dは高レベルのままであり、
一方DSは低レベルに向つて放電する。ある適当
なレベルになつた瞬間にセツト信号SETをセン
ス増幅器SAに印加すると、デイジツト・センス
線DSはこのセンス増幅器SAによつて高速に低レ
ベルに放電される。この時デイジツト・センス線
D0,Dはほぼ高レベル電圧に保持される。一方
メモリセルM00が“1”情報なら、セツト信号
SETが印加されると第4図のようにデイジツ
ト・センス線D0,Dは低レベルになり、デイジ
ツト・センス線DSは高レベルに保持される。以
上からメモリセルM00の記憶情報によつて、線D
は高速に情報に応じた高圧レベルに保持されるこ
とがわかる。
Consider the case where the memory cell M 00 is read in a state where the above conditions are satisfied (FIGS. 3 and 4). In the circuit shown in Figure 1, if the memory cell
If the information on M 00 is "0", the digit sense lines D 0 and D as shown in FIG. 3 remain at high level,
On the other hand, DS discharges towards a low level. When the set signal SET is applied to the sense amplifier SA at a certain appropriate level, the digit sense line DS is quickly discharged to a low level by the sense amplifier SA. At this time, the digital sense line
D 0 and D are maintained at substantially high level voltages. On the other hand, if memory cell M 00 has “1” information, the set signal
When SET is applied, the digit sense lines D 0 and D go low, and the digit sense line DS is held high, as shown in FIG. From the above, depending on the information stored in memory cell M 00 , line D
It can be seen that the voltage is maintained at a high pressure level according to the information at high speed.

第5図は高感度センス増幅器を効果的に使用し
た本発明のメモリの他の実施例である。第1図の
例ではセンス増幅器SAからみた線D,の負荷
容量が不平衡になる。すなわちトランジスタ
Qg1,Qg2のデイジツト・センス線D側の容量は
トランジスタQgs側のそれよりは大きく、容量不
平衡を生じせしめるため、センス増幅器SAを構
成する2個のインバータの電気特性の不平衡度を
考慮しなければならないこと、ダミーセルDM0
DM1とメモリセルM00〜M11の最適なgmの比が
上記負荷容量の不平衡度に直接関係するためにメ
モリ設計が難しいことなどが欠点である。第5図
ではこの欠点をなくすため第1図に示すようなメ
モリアレーMAを2分割にして、選択されたメモ
リアレーMA1またはMA2からの出力と、選択
されないメモリアレーMA2またはMA1に接続
されているダミーセルDMC2またはDMC1から
の出力をセンス増幅器SAで検出できるようにな
つている。本例では明きらかにセンス増幅器SA
からみて負荷容量は完全に平衡になるから、セン
ス増幅器SAの設計がきわめて容易となる。
FIG. 5 is another embodiment of the memory of the present invention that effectively uses a high sensitivity sense amplifier. In the example of FIG. 1, the load capacitance of line D viewed from sense amplifier SA becomes unbalanced. i.e. transistor
The capacitance on the digit sense line D side of Q g1 and Q g2 is larger than that on the transistor Q gs side, causing a capacitance unbalance. dummy cell DM 0 ,
The disadvantage is that memory design is difficult because the optimum gm ratio of DM 1 and memory cells M 00 to M 11 is directly related to the unbalanced degree of the load capacitance. In Fig. 5, in order to eliminate this drawback, the memory array MA shown in Fig. 1 is divided into two parts, and the output from the selected memory array MA1 or MA2 is connected to the unselected memory array MA2 or MA1. The output from the dummy cell DMC2 or DMC1 can be detected by the sense amplifier SA. In this example it is clear that the sense amplifier SA
From this point of view, the load capacitances are perfectly balanced, which makes designing the sense amplifier SA extremely easy.

図において、WDはワードドライバ、A0,A2
はアドレス信号、I0〜I2はインバータ、Csはチツ
プセレクト信号、ANDはアンド回路である。
In the figure, WD is a word driver, A 0 , A 2
is an address signal, I0 to I2 are inverters, Cs is a chip select signal, and AND is an AND circuit.

以上のように本発明によれば、高速、高集積
ICメモリの提供が可能であることがわかる。
As described above, according to the present invention, high-speed, highly integrated
It can be seen that it is possible to provide IC memory.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による半導体メモリの一実施例
の回路図、第2図は、ダミーセルからの出力レベ
ルと、メモリセルからの出力レベルの関係を示し
たタイミング図。第3図、第4図はセンスアンプ
がセツトされた場合のデイジツト線電圧の関係を
示す図。第5図は本発明による半導体メモリの他
の実施例の回路図である。 VDD:電源電圧、P:プリチヤージ信号、R0
R3:読み出し選択線、W0〜W3:書きこみ選択
線、M〜M:メモリセル、DM0,DM1
DMC1:DMC2:ダミーセル、MA,MA1,
MA2:メモリアレー、D0,D1,DS,D,:
デイジツト・センス線A,A0〜A2:アドレス、
1:インバータ、AD:アドレスレコーダ、
AND:アンド回路(デコーダ)、CS:チツプセ
レクト信号、SET:セツト信号、SA:センス回
路、Qg1〜Qg3:センスゲートトランジスタ、
t:時間、tR:読み出し開始時間、ts:セツト時
間、V:電圧、WD:ワードドライバー。
FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a semiconductor memory according to the present invention, and FIG. 2 is a timing chart showing the relationship between the output level from a dummy cell and the output level from a memory cell. FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the relationship between digit line voltages when the sense amplifier is set. FIG. 5 is a circuit diagram of another embodiment of the semiconductor memory according to the present invention. V DD : Power supply voltage, P: Precharge signal, R 0 ~
R3 : Read selection line, W0 to W3 : Write selection line, M to M: Memory cell, DM0 , DM1 ,
DMC 1 : DMC 2 : Dummy cell, MA, MA1,
MA2: Memory array, D 0 , D 1 , DS, D,:
Digit sense line A, A0 to A2 : address,
1: Inverter, AD: Address recorder,
AND: AND circuit (decoder), CS: Chip select signal, SET: Set signal, SA: Sense circuit, Q g1 to Q g3 : Sense gate transistor,
t: time, tR : read start time, ts : set time, V: voltage, WD: word driver.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数のメモリセルと、ダミーセルと、該複数
のメモリセルのうちワード選択信号により選択さ
れたメモリセルの信号と該ダミーセルの信号とを
差動に検出する差動増幅器を有する半導体メモリ
において、 上記メモリセルのコンダクタンスと、上記ダミ
ーセルのコンダクタンスとに差をもたせたことを
特徴とする半導体メモリ。 2 複数のメモリセルと、ダミーセルと、該複数
のメモリセルのうちワード選択信号により選択さ
れたメモリセルの信号と該ダミーセルの信号とを
差動に検出する差動増幅器を有する半導体メモリ
において、 上記メモリセルの接続される第1のデイジツト
センス線と、上記ダミーセルの接続される第2の
デイジツトセンス線とは異なり、第1のデイジツ
トセンス線にはダミーセルが接続されず、かつ、
第2のデイジツトセンス線にはメモリセルが接続
されないことを特徴とする半導体メモリ。 3 特許請求の範囲第2項記載の半導体メモリに
おいて、上記メモリセルと上記ダミーセルは、同
一の信号の印加されるワード線に接続されている
ことを特徴とする半導体メモリ。
[Claims] 1. A plurality of memory cells, a dummy cell, and a differential amplifier that differentially detects a signal of a memory cell selected by a word selection signal among the plurality of memory cells and a signal of the dummy cell. A semiconductor memory comprising: a conductance of the memory cell and a conductance of the dummy cell. 2. A semiconductor memory having a plurality of memory cells, a dummy cell, and a differential amplifier that differentially detects a signal of a memory cell selected by a word selection signal among the plurality of memory cells and a signal of the dummy cell, Unlike the first digit sense line to which the memory cell is connected and the second digit sense line to which the dummy cell is connected, the first digit sense line is not connected to the dummy cell, and
A semiconductor memory characterized in that no memory cell is connected to the second digit sense line. 3. The semiconductor memory according to claim 2, wherein the memory cell and the dummy cell are connected to a word line to which the same signal is applied.
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