JPH0218785A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0218785A
JPH0218785A JP63167574A JP16757488A JPH0218785A JP H0218785 A JPH0218785 A JP H0218785A JP 63167574 A JP63167574 A JP 63167574A JP 16757488 A JP16757488 A JP 16757488A JP H0218785 A JPH0218785 A JP H0218785A
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JP
Japan
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signal
common data
circuit
complementary
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Application number
JP63167574A
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English (en)
Inventor
Satoru Udagawa
宇田川 哲
Kazumasa Yanagisawa
一正 柳沢
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
ダイナミック型RAM (Random ACC(1!
1s Memory )等に利用して特に有効な技術に
関するものである。
〔従来の技術〕
ダイナミック型メモリセルが格子状に配置されてなるメ
モリアレイと、上記メモリアレイを構成する相補データ
線が対応するスイッチMO3FETを介して選択的に結
合される相補共通データ線(■10線)とを具備するダ
イナミック型RAMがある。上記相補共通データ線には
、ダイナミック型RAMが書き込みモードとされるとき
選択的に動作状態とされるライトアンプの出力端子と、
ダイナミック型RAMが読み出しモードとされるとき選
択的に動作状態とされるリードアンプの入力端子が共通
に結合される。
このような相補共通データ線を有するダイナミック型R
AMについては、例えば、特開昭61−077946号
公報に記載されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記に記載される従来のダイナミック型RAMには、次
のような問題点がある。すなわち、ダイナミック型RA
Mは、メモリアレイを構成する各相補データ線に対応し
て設けられるセンスアンプを含む0選択されたワード線
に結合されるメモリセルから出力される微小読み出し信
号は、センスアンプの対応する単位増幅回路によって増
幅され、ハイレベル又はロウレベルの2億読み出し信号
とされる。したがって、メモリセルに対する新しい記憶
データの書き込み動作は、ライトアンプから相補共通デ
ータ線を介して、記憶データに従ったフルスイングの書
き込み信号を送出することによって行われる。一方、ダ
イナミック型RAMが読み出しモードとされるとき、選
択されたメモリセルの保持データに従って形成される2
値読み出し信号は、書き込みモードの場合と同じスイッ
チMO3FET及び相補共通データ線を介して、リード
アンプに伝達される。このとき、相補共通データ線にお
ける信号レベルは、書き込みモードの場合と同様にフル
スイングされる。
ところが、周知のように、相補共通データ線はメモリア
レイに沿って比較的長い距離を引回しされ、比較的大き
な値の負荷容量が結合される。このため、読み出しモー
ドにおいては相補共通データ線の信号レベルが特に制約
を受けていないにもかかわらず、相補共通データ線の負
荷容量をチャージしそのレベルを確立するまでに比較的
長い時間を必要とする。これにより、ダイナミック型R
AMの読み出し動作の高速化が制限され、その低消費電
力化が妨げられるものである。
この発明の目的は、読み出し動作の高速化と低消費、電
力化を図ったダイナミック型RAM等の半導体記憶装置
を提供することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろ
う。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、ダイナミック型RAM等の半導体記憶装置に
、書き込み用共通データ線と読み出し用共通データ線と
を別個に設け、読み出し用共通データ線を、読み出し用
共通データ線と回路の接地電位との間に直列形態に設け
られカラムアドレス信号に従って選択的にオン状態とさ
れるスイッチMO3FET及びそのゲートがメモリアレ
イの対応するデータ線に結合される増幅MOS F E
Tを介してメモリアレイの各データ線に間接的に結合し
、かつその信号振幅を必要最小の値に制限するものであ
る。
(作  用) 上記した手段によれば、ダイナミック型RAMの読み出
し動作を高速化できるとともに、センスアンプの各単位
増幅回路に要求される駆動能力を小さくし、ダイナミッ
ク型RA Mの読み出し動作を低消費電力化できる。
〔実施例〕
第3図には、この発明が適用されたダイナミック型RA
Mの一実施例のブロック図が示されている。また、第1
図及び第2図には、第3図のダイナミック型RAMのメ
モリアレイMARYOとその周辺回路及びメインアンプ
MAOの一実施例の回路図が示されている。これらの図
に従って、この実施例のダイナミック型RAMの構成と
動作の概要を説明する。第1図ないしg143図の各回
路ブロックを構成する回路素子は、公知の半導体集積回
路の製造技術によって、特に制限されないが、単結晶シ
リコンのようなll[iの半導体基板上に形成される。
なお、第1図及び第2FI!Jにおいて、チャンネル(
バンクゲート)部に矢印が付加されるMOSFETはP
チャンネル型であり、矢印の付加されないNチャンネル
MO3FETと区別される。また、図示されるバイポー
ラトランジスタは、すべてNPN型である。
この実施例のダイナミック型RAMには、後述するよう
に、書き込み用の相補共通データ線と読み出し用の相補
共通データ線が別個に設けられる。
このうち、書き込み用の相補共通データ線は、従来のダ
イナミック型RAMと同様に、カラムアドレス信号に従
って選択的にオン状態とされるスイッチMO3FETを
介して直接的にメモリアレイの各相補データ線に結合さ
れる。ところが、読み出し用相補共通データ線は、読み
出し用相補共通データ線と回路の接地電位との間に直列
形態に設けられる同様なスイッチMOS F ETとそ
のゲートがメモリアレイの対応する相補データ線に結合
される増@MO5FETを介して間接的にメモリアレイ
MARYの各相補データ線に結合される。
さらに、読み出し用相補共通データ線には、電流センス
型のリードアンプが結合され、その信号振幅は、必要最
小の値に制限される。これにより、ダイナミック型RA
Mの読み出し動作が高速化されるとともに、センスアン
プの単位増幅回路に要求される駆動能力が小さくされ、
読み出し動作の低消費電力化が図られる。
さらに、この実施例のダイナミック型RAMは、入出力
端子の配列が従来のスタティック型RAMと同一となる
ように設計されることで、いわゆる擬似スタティック型
RAM形態とされる。したがって、ロウアドレス信号す
なわちXアドレス信号AXO〜AXi及びカラムアドレ
ス信号すなわちYアドレス信号AYO〜AYjは、それ
ぞれ別個の外部端子を介して入力される。ダイナミック
型RAMには、制御(8号として、チップイネーブル信
号CB、 ライトイネーブル信号WE及び出力イネーブ
ル信号OEが供給される。特に制限されないが、ダイナ
ミック型RAMは、リフレッシュ制御信号RFに従って
、記憶データのりフレンシェ動作を行う機能もあわせ持
つ。
第3図において、この実施例のダイナミック型RAMは
、特に制限されないが、対称的に配置される2組のメモ
リアレイMARYO及びMARYlと、これらのメモリ
アレイに対応して設けられるセンスアンプ5APO,5
APL及び5ANO。
SAN 1ならびにカラムスイッチC3O及びC8Iと
を含む。
メモリアレイMARYO及びMARYIは、第1図のメ
モリアレイMARYOに代表して示されるように、垂直
方向に配置されるm+1本のワード線WO〜Wmと、水
平方向に配置されるn+1組の相補データ線DO・DO
〜Dn−Dn及びこれらのワード線と相補データ線の交
点に格子状に配置される(m+1)X (n+4)個の
ダイナ(ツク型メモリセルとをそれぞれ含む。
メモリアレイMARYO及びMARYIを構成する各ダ
イナミック型メモリセルは、情報M積用キャパシタC3
及びアドレス選択用MO3FETQmを含む、メモリア
レイMARYO及びMARYlの同一の列に配置される
m+1個のメモリセルのアドレス選択用M OS F 
E T Q mのドレインは、対応する相補データ線D
O−Do〜Dn・丁τの非反転信号線又は反転信号線に
所定の規則性をもって交互に結合される。また、メモリ
ア、レイMARYO及びMARYIの同一の行に配置さ
れるH+1個のメモリセルのアドレス選択用MO3FE
TQmのゲートは、対応するワード線WO〜Wmにそれ
ぞれ共通結合される。各メモリセルの情報蓄積用キャパ
シタC3の他方の電極には、所定のセルプレート電圧V
cpが供給される。
メモリアレイMARYO及びMARYIを構成するワー
ド線WO〜Wmは、対応するロウアドレスデコーダRA
DO及びRADlに結合され、択一的に選択状態とされ
る。
ロウアドレスデコーダRADO及びRADlには、ブリ
ロウアドレスデコーダPRADから所定のプリデコード
信号が供給される。ロウアドレスデコーダRADO及び
RAD lは、これらのブリデコード信号に従って、メ
モリアレイMARYO又はMARYIの対応するワード
線WO−wmを択一的にハイレベルの選択状態とする。
ブリロウアドレスデコーダPRADには、特に制限され
ないが、ロウアドレスバッファRABから最上位ビット
を除くiビットの相補内部アドレス信号B X O〜a
 xi−1(ここで、例えば非反転内部アドレス信号a
xQと反転内部アドレス信号axQをあわせて相補内部
アドレス信号axQのように表す、以下同じ)が供給さ
れる。また、後述するタイミング発生回路TGからタイ
ミング信号φXが供給される。ブリロウアドレスデコー
ダPRADは、上記タイミング信号φXがハイレベルと
されることで、選択的に動作状態とされる。
この動作状態において、ブリロウアドレスデコーダPR
ADは、上記相補内部アドレス信号土xQ〜axi−1
を所定の組み合わせでデコードし、上記プリデコード信
号を形成して、ロウアドレスデコーダRADに供給する
ロウアドレスバッファRABは、アドレスマルチプレク
サAMXを介し、て供給されるロウアドレス信号を保持
すると生もに、これらのロウアドレス信号をもとに、上
記相補内部アドレス信号axθ〜土x1を形成する。
アドレスマルチプレクサAMXの一方の入力端子には、
外部端子AXO〜AXIを介してl+1ビツトのXアド
レス信号AXO〜AXiが供給され、その他方の入力端
子には、リフレッシュアドレスカウンタRFCからリフ
レッシュアドレス信号arQ〜ariが供給される。ア
ドレスマルチプレクサAMXには、さらにタイミング発
生回路TGからタイミング信号φrefが供給される。
このタイミング信号φratは、ダイナミック型RAM
がリフレッシュモードとされるとき、選択的にハイレベ
ルとされる。アドレスマルチプレクサAMXは、タイミ
ング信号φverがロウレベルとされるとき、上記Xア
ドレス信号AXO〜AXiを選択し、ロウアドレス信号
としてロウアドレスバッファRABに伝達する。また、
タイミング信号φrefがハイレベルとされるとき、上
記リフレッシュアドレス信号arQ〜arlを選択し、
ロウアドレス信号としてロウアドレスバッファRABに
伝達する。
リフレフシュアドレスカウンタRFCは、特に制限され
ないが、タイミング発生回路TGから供給されるタイミ
ング信号φrcに従って歩進動作を行い、上記リフレッ
シュアドレス信号arO〜artを形成する。
一方、メモリアレイMARYO及びMARYIを構成す
る相補データ線は、その一方において、対応するセンス
アンプ5APO及びSAP 1の対応する単位回路に結
合される。また、その他方において、対応するセンスア
ンプ5ANO及び5AN1の対応する単位回路に結合さ
れ、さらに対応するカラムスイッチC8O及びC51の
対応する単位回路に結合される。
センスアンプ5APO及びSAP 1は、メモリアレイ
MARYO及びMARYIの各相補データ線に対応して
設けられるfi+1個の単位回路を含む、これらの単位
回路は、第1図に例示的に示されるように、共通ソース
線SPと対応するメモリアレイの各相補データ線DO・
DO〜Dn −Dnとの間に設けられる1対のPチャン
ネルMO3FETQ6及びQ7をそれぞれ含む、MO3
FETQ6及びQ7は、そのゲート及びドレインが互い
に交差接続されることで、ランチ形態とされる。
共通ソース線SPには、タイミング発生回路TGから供
給されるタイミング信号φpaに従って選択的にオン状
態とされるPチャンネル型の駆動MO3FETQ5を介
して、回路の電源電圧Vccが選択的に供給される。
同様に、センスアンプ5ANO及び5ANIは、メモリ
アレイMARYO及びMARYIに対応して設けられる
fi+1個の単位回路を含む、これらの単位回路は、第
1図に例示的に示されるよ・うに、共通ソース線SNと
対応するメモリアレイの各相補データ線DO・DO〜D
n−Dnとの間に設けられる1対のNチャンネルMO3
FETQ23及びC24をそれぞれ含む。MO3FET
Q23及びC24は、そのゲート及びドレインが互いに
交差接続されることで、ラッチ形態とされる。共通ソー
ス線SNには、タイミング発生回路TGから供給される
タイミング信号φpaに従って選択的にオン状態とされ
るNチャンネル型の駆動MO3FETQ22を介して、
回路の接地電位が選択的に供給される。
これにより、センスアンプ5APO及び5AP1の各単
位回路のPチャンネルMO3FETQ6及びC7とセン
スアンプ5ANO及び5ANIの対応する単位回路のN
チャンネルMOS F ETQ23及びC24は、1個
の単位増幅回路を構成する。これらの単位増幅回路は、
上記タイミング信号φpaがハイレベルとされ共通ソー
ス線SP及びSNに回路の電源電圧Vcc及び接地電位
が供給されることによって、選択的に動作状態とされる
この動作状態において、各単位増幅回路は、メモリアレ
イMARYO及びMARYIの選択されたワード線に結
合されるn+1個のメモリセルから対応する相補データ
線を介して出力される微小読み出し信号を増幅し、ハイ
レベル又はロウレベルの2値読み出し信号とする。
カラムスイッチC8O及びC3Iは、特に制限されない
が、メモリアレイMARYO及びMARYlの各相補デ
ータ線に対応して設けられるn+1個の単位回路を含む
、これらの単位回路は、第1図に例示的に示されるよう
に、メモリアレイMARYO及びMARYIの各相補デ
ータ線DO・DO〜Dn −Dnと書き込み相補共通デ
ータ線(第1の共通データ!Jit)WlooL又は厘
101Lあるいは%V100R又はWIOIR(ここで
、例えば非反転信号線W100Lと反転信号線W100
Lをあわせて書き込み相補共通データ線W100Lのよ
うに表す、以下同じ)との間に設けられる1対のNチャ
ンネルMO3FET (第1のMOSFET)C31及
びC32を含む。これらのMO3FETQ31及びC3
2は、そのゲートが隣接する単位回路の同様な1対のN
チャンネルMO5FETのゲートに共通結合され、カラ
ムアドレスデコーダCADから対応する書き込みデータ
線選択信号YWO,YW2ないしYWn−1がそれぞれ
供給されることで、スイッチMOS F ETとして機
能する。これにより、メモリアレイMARYO及びMA
RYIの相補データ線DO・下τ〜Dn−−は、ダイナ
ミック型RAMが書き込みモードとされ対応する上記書
き込みデータ線選択信号YWO,YW2ないしYWn−
1が択一的にハイレベルとされることで2組ずつ同時に
選択され、書き込み相補共通データ線光t OOL及び
WIOILあるいはWlooR及び光101Rに選択的
に結合される。
カラムスイッチC5O及びC81の各単位回路は、さら
に回路の接地電位と読み出し相補共通データ線(第2の
共通データ線)R100L又は−R1101Lあるいは
尺100R又は凡101 Rとの間に直列形態に設けら
れる2対のNチャンネルMO3FETQ27及びC28
(第3のMOSFET)ならびにC29及びC30(第
2のMOSFET)をそれぞれ含む、このうち、1対の
MO3FETQ27及びC28は、そのゲートがメモリ
アレイMARYO及びMARYIの対応する相補データ
線DO・■1〜Dn−Dnの非反転信号線及び反転信号
線にそれぞれ結合されることで、増幅MO3FETとし
て機能する。また、他の1対のMO3FETQ29及び
C30は、そのゲートが隣接する単位回路の同様な1対
のNチャンネルMO3FETのゲートに共通結合され、
カラムアドレスデコーダCADから対応する読み出しデ
ータ線選択信号YRO,YR2ないしYRn−1がそれ
ぞれ供給されることで、スイッチMO3FETとして機
能する。これにより、メモリアレイMARYO及びMA
RYI(7)相補データ線DO−D。
〜Dn−Dnは、ダイナミック型RAMが読み出しモー
ドとされ対応する上記読み出しデータ線選択信号YRO
,YR2ないしYRn−1が択一的にハイレベルとされ
ることで2組ずつ同時に選択され、挾み出し相補共通デ
ータ線−R100L及び且101LあハイはR100R
及びRIOIRに選択的に接続される。
つまり、この実施例のダイナミック型RAMには、書き
込み用の相補共通データ線と読み出し用の相補共通デー
タ線が別個に2組ずつ設けられ、メモリアレイMARY
O及びMARYIの相補データ線はそれぞれ2組ずつ選
択され、書き込み用又は読み出し用の相補共通データ線
に選択的に接続される。このとき、書き込み用の相補共
通データ線は、カラムスイッチC8O又はC3Iの対応
するスイッチMOSFETQ31及びQ32を介して、
選択された相補データ線に直接的に結合される。ところ
が、読み出し用の相補共通データ線は、カラムスイッチ
C8O又はC3Iの対応する増幅MO3FETQ27及
びQ28のゲートを介して間接的に結合される。これに
より、読み出し用相補共通データ線の信号振幅を縮小し
、統み出し動作の高速化を図ることができる。
カラムスイッチC8O及びC3Iの各単位回路は、特に
制限されないが、NチャンネルMO3FETQ25及び
Q26からなるプリチャージ回路を含む、MO3FET
Q26は、そのソース及びドレインがメモリアレイMA
RYO又はMARYlの対応する相補データ線DO・D
O〜Dn−Dπにそれぞれ結合され、そのゲートには、
タイミング発生回路TOからタイミング信号φpCが共
通に供給される。MOSFETQ25は、そのドレイン
がメモリアレイMARYO又はMARYIの対応する相
補データ線の非反転信号線DO〜Dnに結合され、その
ソースは所定の定電圧V)Iに結合される。この定電圧
■Hは、特に制限されないが、回路の電源電圧Vccの
1/2すなわちハーフプリチャージレベルとされる。M
O3FETQ25のゲートには、上記タイミング信号φ
pcが共通に供給される。MO3FETQ25及びQ2
6は、上記タイミング信号φpcがハイレベルとされる
とき一斉にオン状態とされ、メモリアレイMARYO及
びMARYIのすべての相補データ線DO・DO〜[)
n−Dnをハーフプリチャージレベルとする。
カラムアドレスデコーダCADには、ブリカラムアドレ
スデコーダPCADから所定のプリデコード信号が供給
される。カラムアドレスデコーダCADは、これらのプ
リデコード信号に従って、上記書き込みデータ線選択信
号YWO,YW2ないしYWn−1又は読み出しデータ
線選択信号YRO,YR2ないしYRn−1を択一的に
ハイレベルの選択状態とする。
ブリカラムアドレスデコーダPCADには、特に制限さ
れないが、カラムアドレスバッファCABから最上位ビ
ットを除くjビットの相補内部アドレス信号ayQ−1
yj−1が供給され、タイミング発生回路TGからタイ
ミング信号φyが供給される。ブリカラムアドレスデコ
ーダPCADは、上記タイミング信号φyがハイレベル
とされることで、選択的に動作状態とされる。この動作
状態において、ブリカラムアドレスデコーダPCADは
、上記相補内部アドレス信号上yO〜ayj−1を所定
の組み合わせでデコードし、上記プリデコード信号を形
成して、カラムアドレスデコーダCADに供給する。
カラムアドレスバッフ7CABは、外部端子AYO−A
Yjを介して供給されるj 十1ビットのYアドレスi
g号ΔYO〜AYJを保持し、これらのYアドレス信号
をもとに、上記相補内部アドレス信号ayQ〜土yjを
形成する。
メインアンプMAO及びMALは、第2図のメインアン
プMAOに代表して示されるように、それぞれ2対のラ
イトアンプWAOLP−WAOLN及びWAORP−W
AORNならびにWAILP−WAILN及びWAIR
P−WAIRNと、2個のプリアンプPAOL及びPA
ORならびにPAIL及びPAIRと、1個のリードア
ンプRAO及びRAIを含む。
上記書き込み相補共通データ線W100L及びWloo
Rは、特に制限されないが、メインアンプMAOの対応
するライトアンプWAOLP−WAOLN及びWAOR
P−WAORNの出力端子にそれぞれ結合される。また
、読み出し相補共通データ線R100L及びR10OR
は、メインアンプMAOの対応するプリアンプP A 
OL及び1)AORの入力端子にそれぞれ結合される。
同様に、書き込み相補共通データ線光101L及びwr
IRは、図示されないメインアンプMAIの対応するラ
イトアンプWAILP−WAILN及びW人IRP−W
AIRNの出力端子にそれぞれ結合される。また、続み
出し相補共通データ線RIOIL及びRIOIRは、メ
インアンプMAIの対応するプリアンプPAIL及びP
AIRの入力端子にそれぞれ結合される。
以下、メインアンプMAOの場合を例に、その具体的な
構成と動作の概要を説明する。メインアンプMALにつ
いては、類推されたい。
メインアンプMAOのライトアンプWA OL P・W
AOLN及びWAORP−WAORNは、第2図に例示
的に示されるように、CMOSインバータ回路N3及び
N4と、上記インバータ回路N3及びN4の出力信号を
それぞれ受けるバイポーラトランジスタTll及びNチ
ャンネルMO3FETG:1.21とを含む、インバー
タ回路N3には、PチャンネルMO3FETQ3を介し
て、回路の電源電圧Vccが選択的に供給される。また
、インバータ回路N4には、PチャンネルMQSFET
Q4を介して、回路の電源電圧VCCが選択的に供給さ
れる。インバータ回路・N3の入力端子は、各ライトア
ンプの非反転入力端子とされ、インバータ回路N4の入
力端子は、各ライトアンプの反転入力端子とされる。バ
イポーラトランジスタT11のエミッタ及びMO3FE
TQ21のドレインは共通結合されて各ライトアンプの
出力端子とされ、前述のように、書き込み相補共通デー
タ線濯100L及びWlooRの非反転信号線又は反転
信号線にそれぞれ結合される。
メインアンプMAOのライトアンプWAOLP及びWA
ORPの非反転入力端子には、後述するデータ入出力回
路I10の出力信号wmのインバータ回路Nlによる反
転信号が供給される。また、その反転入力端子には、上
記インバータ回路N1の出力信号のインバータ回路N2
による反転信号すなわちデータ入出力回路I10の出力
信号wmが供給される。同様に、ライトアンプWAOL
N及びWAORNの非反転入力端子には、上記インバー
タ回路N2の出力信号すなわちデータ入出力回路I10
の出力信号wmが供給される。また、その反転入力端子
には、上記データ入出力回路110の出力信号wmのイ
ンバータ回路N1による反転信号が供給される。ライト
アンプWAOLP及びWAOLNの上記PチャンネルM
O3FETQ3及びQ4のゲートには、ナントゲート回
路NAG2の出力信号が供給される。同様に、ライトア
ンプWA ORP及びWAORNの上記PチャンネルM
O3FETQ3及びQ4のゲートには、ナントゲート回
路NAG1の出力信号が供給される。
ナントゲート回路NAG1及びNAG2の一方の入力端
子には、タイミング発生回路TGから夕・イミング信号
φwaが供給される。ナントゲート回路NAG1及びN
AG2の他方の入力端子には、上ilのロウアドレスバ
ッファRABから、非反転内部アドレス信号axl及び
反転内部アドレス信号axiがそれぞれ供給される。
これらのことから、ライトアンプWAOLP及びWAO
LNは、上記タイミング信号φwaがハイレベルとされ
かつ反転内部アドレス信号axlがハイレベルとされこ
とで、ナントゲート回路NAG2の出力信号がロウレベ
ルとされるとき、選択的に動作状態とされる。この動作
状態において、ライトアンプWAOLP及びWAOLN
は、データ入出力回路I10の出力信号wmに従った非
反転書き込み信号及び反転書き込み信号を形成し、書き
込み相補共通データ線W100Lに送出する。
このとき、書き込み相補共通データ線W100Lは、回
路の電源電圧VccからトランジスタTllのベース・
エミッタ電圧を差し引いたレベルをハイレベルとし、回
路の接地電位をロウレベルとするほぼフルスイングの信
号振幅とされる。同様に、ライトアンプWA ORP及
びWAORNは、上記タイミング信号φwaがハイレベ
ルとされかつ非反転内部アドレス信号axiがハイレベ
ルとされことで、ナントゲート回路NAGIの出力信号
がロウレベルとされるとき、選択的に動作状態とされる
。この動作状態において、ライトアンプWAORP及び
WAORNは、上記データ入出力回路I10の出力信号
wmに従った非反転書き込み信号及び反転書き込み信号
を形成し、書き込み相補共通データ線W100Rに送出
する。これらの書き込み信号は、同様にほぼフルスイン
グの信号振幅とされる。上記タイミング信号φwaがロ
ウレベルとされるとき、メインアンプMAOのすべての
ライトアンプの出力は、ハイインピーダンス状態とされ
る。
一方、メインアンプMAOのプリアンプPAOL及びP
AORは、バイポーラトランジスタTl及びT2を身む
カスケード回路を基本構成とする。
トランジスタT I及びT2のベースは共通結合され、
所定の基準電位Vg2が供給される。また、トランジス
タT1及びT2のエミッタは、各プリアンプの入力端子
とされ、前述のように、対応する読み出し相補共通デー
タ線−R100L及びR100Rにそれぞれ結合される
これにより、トランジスタTI及びT2を含む上記カス
ケード回路は、対応する読み出し相補共通データ線R1
00L及びR100Rに対する電流センス型の増幅回路
として機能する。このとき、読み出し相補共通データ線
4R工100L及びR100Rの信号レベルの中心値は
、上記基準電位Vg1からトランジスタT1及びT2の
ベース・エミッタ電圧を差し引いた値とされろ、また、
トランジスタT1及びT2のコレクタには、読み出し相
補共通チー1’ff1RI OOL又ハRI OORノ
ミ改変化すなわち上述のカラムスイッチC8Oの増幅M
O3FETQ27及びQ28のゲート電圧言い換えると
メモリアレイMARYOの選択された相補データ線の2
値読み出し信号に従った読み出し信号電圧が得られる。
この実施例において、カスケード回路によって得られる
読み出しく4号電圧は、トランジスタTI及びT2のコ
レクタ側に設けられる負荷抵抗の値を適当に設定するこ
とで、必要最小の信号振幅を持・つように設計される。
これらの読み出し信号重圧は、トランジスタT3及びT
4からなる出カニミッタフォロワ回路を介して、リード
アンプRAOの二つの入力端子にそれぞれ供給される。
メインアンプMAOのリードアンプRAOは、特に制限
されないが、2組の差動トランジスタT7・T8及びT
5・T6を含む、差動トランジスタT7・T8のベース
は、リードアンプRAOの一方の入力端子とされ、上記
プリアンプP、AOLの出力信号が供給される。同様に
、差動トランジスタT5・T6のベースは、リードアン
プRAOの他方の入力端子とされ、上記プリアンプPA
ORの出力信号が供給される。差動i・ランジスタT7
・T8の共通結合されたエミッタと回路の接地電位との
間には、直列形態のNチャンネルMO3FETQ15〜
Q17が設けられる。同様に、差動トランジスタT5・
T6の共通結合されたエミッタと回路の接地電位との間
には、直列形感のNチャンネルMOSFETQI 8〜
Q20が設けられる。このうち、MO5FT:F、TQ
I 5及びQlBのゲートには、タイミング発生回路T
Oからタイミング信号φ「aが供給される。このタイミ
ング信号φraは、ダイナミック型RAMが読み出しモ
ードで選択状態とされるとき、所定のタイミングで一時
的にハイレベルとされる。MOSFETQ16のゲート
には、上記反転内部アドレス信号axiが供給され、M
OSFETQI 9のゲートには、非反転内部アドレス
信号axlが供給される。MOSFETQI 7及びQ
20は、そのゲートに所定の基準電位Vglが供給され
ることで、定電流源として機能する。
トランジスタT7のコレクタは、(・ランジスタT5の
コレクタに共通結合され、さらに出カニミッタフォロワ
回路を構成するトランジスタT9のベースに結合される
。トランジスタ′r7及びT 5の共通結合されたコレ
クタと回路の電源電圧Vccとの間には、負荷抵抗とレ
ベルクランプ用のダイオードが設けられる。]・ランジ
スタ1゛9のエミッタ電圧は、ダイオードによりレベル
シフトされた後、メインアンプMAOの反転出力信号m
oOとされる。メインアンプMAOの反転出力信号rn
 。
Oは、後述するデータ入出力回路I10に供給されると
ともに、NチャンネルMO3FETQI 2及びQ14
からなる帰還増幅回路を介して、上記トランジスタT7
及びT5の共通結合されたコレクタに帰還される。これ
により、トランジスタ′r9と上記帰遷増幅回路は、出
力ランチとして機能する。同様に、トランジスタT8の
コレクタは、トランジスタT6のコレクタに共通結合さ
れ、さらに出カニミッタフォロワ回路を構成するトラン
ジスタTIOのベースに結合される。トランジスタT8
及びT6の共】m結合されたコレクタと回路の電源電圧
Vccとの間には、負荷抵抗とレベルクラユ/ブ用のダ
イオードが設りられる。トランジスタTIOのエミッタ
電圧は、ダ・イオードによりレベルシフトされた後、メ
インアンプMAOの非反転出力(δ号moQとされる。
メインアンプMAOの非反転出力信″;′fmOOは、
後述するデータ入出力回路I10に供給されるとともに
、NチャンネルMO3FETQII及びQ13からなる
帰還増幅回路を介して、上記トランジスタT8及びT6
の共通結合されたコレクタに帰還される。これにより、
トランジスタTIOと上記帰還増幅回路は、出力ランチ
として樋、能する。
これらのことから、タイミング信号φraがハイレベル
とされるとき、反転内部アドレス信号ax1がハイレベ
ルであると、差動トランジスタT7・T8が選択的に動
作状態とされる。したがって、プリアンプPAOLの出
力信号がリードアンプRAOによりさらに増幅され、相
補出力信号moO・moOとしてデータ入出力回路I1
0に伝達される。一方、タイミング信号φraがハイレ
ベルとされるとき、非反転内部アドレス信号axiがハ
イレベルであると、代わって差動トランジスタT5・T
6がj3択的に動作状態とされる。したかって、プリア
ンプP A ORの出力信号がリードアンプRAOによ
りさらに増幅され、相補出力信号moo−moQとして
データ入出力回路I10に伝達される。
デー・タ入出力回路I10は、特に制限されないが、デ
ータ入力回路とデータ出力回路を含む、また、メインア
ンプMAOから供給される上記相補出力信号11moo
(ここで、例えば非反転出力信号moQと反転出力信号
moQをあわせて相補出力信号二〇〇のように表す、以
下同じ)とメインアンプMALから供給される相補出力
信号molを選択的に上記データ出力回路に伝達する出
力選択回路とを含む。このうち、データ出力回路には、
タイミング発生回路TOからタイミング信号−φOeが
供給され、出力選択回路には、上述のロウアドレスバッ
ファRABから最上位ビットの相補内部アドレス信号a
yJが供給される。タイミング信号φOeは、ダイナt
7り型RAMが読み出しモードで選択状態とされるとき
、所定のタイミングで一時的にハイレベルとされる。
データ入出力回路I10のデータ入力回路は、ダイナミ
ック型RA Mが書き込みモードとされるとき、データ
入出力端子DIOを介して供給されルE CLレベル又
はTTLレヘレベ書き込みデータを、MOSレベルの書
き込み信号に変換する。
これらの書き込み信号は、上述の出力信号W mとして
、メインアンプMAO及びMALのライトアンプに共通
に供給される。
一方、データ入出力回路■/○の出力選択回路は、メイ
ン7ンブMA、O及びMALのリードアンプから供給さ
れる相補出力信号線ユoQ及び二〇lを、相補内部アド
レス信号ayjに従って選択的にデータ出力回路に伝達
する。すなわち、出力選択回路は、上記相補内部アドレ
ス信号土yjが論理“0”とされるとき、メインアンプ
MAOから供給される相補出力信号ユOOを選択し、デ
ータ出力回路に伝達する。また、上記相補内部アドレス
イ8号ayjが論理“1″とされるとき、メインアンプ
MAIから供給される相補出力信号二〇1を選択し、デ
ータ出力回路に伝達する。
データ入出力回路I10のデータ出力回路は、上記タイ
ミング信号φOeがハイレベルとされることで、選択的
に動作状、侘とされる。この動作状態において、データ
出力回路は、上記出力選択回路を介して出力される読み
出し信号を、データ入出力端子DIOから送出する。タ
イミング信号φoeがロウレベルとされるとき、データ
出力回路の出力はハイインピーダンス状態とされる。
タイミング発生回路TOは、外部から制御信号として供
給されるチップイネーブル信号CE、  ラ正及びリフ
レッシュ制御信号正丁をもとに、上記各種のタイミング
信号を形成し、ダイナミック型RAMの各回路に供給す
る。
以上のように、この実施例のダイナミック型RAMには
、書き込み用の相補共通データ線と読み出し用の相補共
通データ線が別個に設けられる。
このうち、蒼き込み用の相補共通データ線は、従来のダ
イナミック型RAMと同様に、カラムアドレス信号に従
って選択的にオン状態とされるスイッチMO3FETを
介して、直接的にメモリアレイの各相補データ線と結合
される。また、読み出し用の相補共通データ線は、読み
出し用の相補共通データ線と回路の接地電位との間に直
列形態に設けられカラムアドレス信号に従って選択的に
オン状態とされるスイッチMO9FETとそのゲートが
メモリアレイの対応する相補データ線に結合される増幅
MO3FETを介して、間接的にメモリアレイの各相補
データ線と結合される。さらに、書き込み用の相補共通
データ線は、その信号振幅がフルスイングされるが、読
み出し用の相補共通データ線は、対応するメインアンプ
に設けられる電流センス型の増幅回路に結合され、その
信号振幅は、必要最小の値に制限される。このため、こ
の実施例のダイナミック型RAMは、読み出し動作が高
速化されるとともに、センスアンプの単位増幅回路に要
求される駆動能力が小さくて済み、読み出し動作が低消
費電力化される。
以上の本実施例に示されるように、この発明をダイナミ
ック型RAM等の半導体記憶装置に通用することで、次
のような効果が得られる。すなわち、 (11ダイナミック型RAM等の半導体記憶装置に、書
き込み用共通データ線と読み出し用共通データ線とを別
個に設け、読み出し用共通データ線を、読み出し用共通
データ線と回路の接地電位との間に直列形態に設けられ
カラムアドレス信号に従って選択的にオン状態とされる
スイッチMO3FETとそのゲートがメモリアレイの対
応するデータ線に結合される増@MO3FETを介して
、メモリアレイの各データ線に間接的に結合し、かつそ
の信号振幅を必要最小の値に制限することで、読み出し
用共通データ線のチャージ・ディスチャージ時間を短縮
し、ダイナミック型RAMの読み出し動作を高速化でき
るという効果が得られる。
(2)上記(1)項により、各データ線に対応して設け
られるセンスアンプの単位増幅回路に要求される駆動能
力を小さくし、そのレイアウト所要面積を縮小できると
いう効果が得られる。
(3)上記i11項及び(2)項により、ダイナミック
型RAMの読み出し動作の低消費電力化を図ることがで
きるという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に固定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範凹で種々変更可
能であることはいうまでもない0例えば、第1図におい
て、カラムスイッチCSOの増@MOSFETQ27及
びQ28には、ダイナミック型RAMが読み出しモード
で選択状態とされるとき選択的に回路の接地電位が供給
されるようにしてもよい、また、スイッチMO3FET
Q29及びQ30は、上記増幅MO3FETQ27及び
Q28の接地電位側に設けてもよい。
この場合、増幅MO3FETQ27及びQ28のソース
を共通結合することで、スイッチMO3FETを1個に
することもできる。第2図において、メインアンプMA
OのプリアンプPAOL及びPAORは、特にカスケー
ド回路である必要はない。
また、各書き込み相補共通データ線及び読み出し相補共
通データ線とメインアンプMAO及びMAlの組み合わ
せは、特にこの実施例によって制限されるものではない
、第3図において、ダイナミック型RAMは4組以上の
メモリアレイを持つものであってもよいし、アドレスマ
ルチプレクス方式を採るものであってもよい。さらに、
第1図及び第2図に示されるメモリアレイとその周辺回
路及びメインアンプ等の具体的な回路構成や、第3図に
示されるダイナミック型RAMのブロック構成及び各制
御信号やアドレス信号の組み合わせ等、種々の実施形態
を採りうる。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である擬似スタティック型
RAM形態とされるダイナミック型RAMに通用した場
合について説明したが、それに限定されるものではなく
、例えば、通常のダイナミック型RAMやその他の各種
半導体記憶装置及びメモリ内蔵型のマイクロコンビエー
タ等にも通用できる0本発明は、少なくとも共通データ
線を有する半導体記憶装置及びこのような半導体記憶装
置を内蔵するディジタル装置に広く通用できる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。すなわち、ダイナミック型RAM等の半導体記憶装
置に、書き込み用共通データ線と読み出し用共通データ
線とを別個に設け、読み出し用共通データ線を、読み出
し用共通データ線と回路の接地電位との間に直列形態に
設けられカラムアドレス信号に従って選択的にオン状態
とされるスイッチMO3FETとそのゲートがメモリア
レイの対応するデータ線に結合される増幅M OS F
 E Tを介して、メモリアレイの各データ線に間接的
に結合し、かつその信号振幅を必要最小の値に制限する
ことで、ダイナミック型RAMの読み出し動作を高速化
し、その低消費電力化を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が通用されたダイナミック型RAM
のメモリアレイ及びその周辺回路の一実施例を示す回路
図、 第2図は、第1図のダイナミック型RAMのメインアン
プの一実施例を示す回路図、 第3図は、第1図のメモリアレイ及び第2図のメインア
ンプを含むダイナミック型RAMの一実施例を示すブロ
ック図である。 MARYO,MARY+ ・・・メモリアレイ、5AP
O,5API、5ANO,5ANI・・・センスアンプ
、cso、csi・・・カラムスイッチ、CAD・・・
カラムアドレスデコーダ。 MAO,MAI・・・メインアンプ、WAOI−P、 
 WAOLN、  WAORP、WAORN ・ ・ 
・ライトアンプ、PAOL、PAOR・・・プリアンプ
、RAO・・・リードアンプ。 Cs・・・情報蓄積用キャパシタ、Qm・・・アドレス
選択用MO3FET、Ql〜Q7・・・PチャンネルM
O3FET%Qll〜Q32・・・NチャンネルMO3
FET、Tl〜Tll・・・NPN型バイポーラトラン
ジスタ、NlへN5・・・CMOSインバータ回路、N
AGI、NAG2・・・ナントゲート回路。 RADO,RADI・・・ロウアドレスデコーダ、PC
AD・・・ブリカラムアドレスデコーダ、P RA、 
D・・・ブリロウアドレスデコーダ、CAr3・・・カ
ラムアドレスデコーダ、RAB・・・ロウアドレスバッ
ファ、AMX・・・アドレスマルチプレクサ、RFC・
・・リフレッシュアドレスカウンタ、Ilo・・・デー
タ入出力回路、TG・・・タイミング発生回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、書き込みモードにおいてメモリアレイの指定される
    データ線が選択的に結合され、書き込み信号が比較的大
    きな振幅で伝達される第1の共通データ線と、読み出し
    モードにおいて上記メモリアレイの指定されるデータ線
    が選択的に結合され、読み出し信号が比較的小さな振幅
    で伝達される第2の共通データ線とを具備することを特
    徴とする半導体記憶装置。 2、上記第1の共通データ線は、上記第1の共通データ
    線と上記メモリアレイの各データ線との間にそれぞれ設
    けられ書き込みモードにおいてカラムアドレス信号に従
    って選択的にオン状態とされる第1のMOSFETを介
    して、上記メモリアレイの指定されるデータ線と選択的
    に結合され、上記第2の共通データ線は、上記第2の共
    通データ線と第1の電源電圧との間に直列形態に設けら
    れ読み出しモードにおいて上記カラムアドレス信号に従
    って選択的にオン状態とされる第2のMOSFET及び
    そのゲートが上記メモリアレイの対応するデータ線にそ
    れぞれ結合される第3のMOSFETを介して上記メモ
    リアレイの指定されるデータ線と選択的に結合されるも
    のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体記憶装置。 3、上記半導体記憶装置は、ダイナミック型RAMであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記
    載の半導体記憶装置。
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US08/962,351 US5862095A (en) 1988-05-13 1997-10-31 Semiconductor memory having both a refresh operation cycle and a normal operation cycle and employing an address non-multiplex system
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