JPH0222469B2 - - Google Patents

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JPH0222469B2
JPH0222469B2 JP58106987A JP10698783A JPH0222469B2 JP H0222469 B2 JPH0222469 B2 JP H0222469B2 JP 58106987 A JP58106987 A JP 58106987A JP 10698783 A JP10698783 A JP 10698783A JP H0222469 B2 JPH0222469 B2 JP H0222469B2
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JP
Japan
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memory cell
register
static
transistors
data
Prior art date
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JP58106987A
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JPS60695A (ja
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Shigetaka Sueyoshi
Satoru Kobayashi
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS60695A publication Critical patent/JPS60695A/ja
Publication of JPH0222469B2 publication Critical patent/JPH0222469B2/ja
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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)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ダイナミツク論理メモリセルとスタ
テイツク論理データ入出力回路のインタフエース
回路構成に関する。
以下は、説明の便宜上、Nチヤンネル
MOSFETを用いた回路について話を進める。
ダイナミツクRAMは16Kビツト以降、2クロ
ツクマルチアドレス方式が採用されている。
RAS(Row Address Strobe)及び
(Column Address Strobe)という2本のクロツ
クがあり、前者は1トランジスタ・メモリセルの
配列のリフレツシユ動作をコントロールし、後者
は、読み出し及び書き込みというデータ入出力動
作のコントロールに寄与する。
以下ダイナミツクRAMの動作を図面を用いて
説明する。まず、読み出しサイクルのタイミング
波形を第1図に示す。の後にと順序を
置いて活性化し、前者を基準にセツトアツプ時間
及びホールド時間をとつて行アドレスを、後者を
基準に同様に列アドレスをマルチ入力する。
RAS及びの活性化の時間間隔tRCDに依存し
て、出力データ(DATA OUT)のアクセスタ
イムに2種の定義がある。このためtRCD(MAX)
という最大規格値が設けられ、tRCDtRCD(MAX)
のときは、の活性化時点から測つたアクセ
スタイムtRACで規定される。活性化により、
外部からの行アドレス入力で指定されるワード線
上の1トランジスタ・メモリセルの情報が各デイ
ジツト線にあらわれ、センスアンプによりそれぞ
れリフレツシユされる。はによるリフ
レツシユ系回路動作へのデータ入出力回路の接続
時点を決め、選択するデイジツト線すなわちメモ
リセルに対して読み出しあるいは書き込み動作を
行う。ダイナミツクRAMのユーザからみると、
tRCDの期間に行アドレスから列アドレスに切り換
える必要があり、複数本のマルチアドレス入力間
のスキユー(SKew)があるため、時間余裕が要
求される。したがつて、アクセスタイムは実質的
にはtCACと受けとめられる場合が大半である。こ
の場合、tRCDが大きいこと、およびtCACが高速で
あることが基本的な要求になる。
通常の読み出し及び書き込みに加えてページ・
モードと呼ばれる動作がダイナミツクRAMには
あり、このページ読み出しサイクルのタイミング
波形を第2図に示す。
第2図において、,の活性化により
読み出しサイクルが行なわれてから、は活
性化状態すなわち低レベルのまま、のパル
ス印加を行い、高レベルから低レベルへの活性化
変化を基準に列アドレスを与えることにより、行
アドレスで指定されるワード線上のメモリセルに
ついて、ランダムな読み出し、あるいは書き込み
を行うことができる。このページモードのサイク
ルタイムは通常の/サイクルの2/3程度
であり、高速化を計る上で有効となる。アクセス
タイムは通常サイクルと同じtCACで規定される。
しかし、実使用では、サイクルタイム、アクセス
タイムとも、更に高速動作が課題となつており、
現状のダイナミツクRAMでは、要求特性を満た
すことがむずかしい。
以上述べたように通常の/サイクル
およびページ・モード・サイクルでの特性向上に
は、tCACおよびページ・モード・サイクル・タイ
ムの高速化が必須となる。このことは、現状のダ
イナミツクRAMでは、がコントロールする
回路部の高速化が課題であることを意味する。
本発明の目的は大容量かつ高速動作のRAMを
提供することにある。
本発明では、ダイナミツクRAMの大容量とい
う特質を生かしたまま、系回路を高速にす
るためにダイナミツク論理からスタテイツク論理
へ切換える。高速スタテイツクRAMのサイクル
タイムおよびアクセスタイムの性能を系回
路で実現すれば、ダイナミツクRAMの容量をも
ち、スタテイツクRAMの高速性を兼ね備えた
RAMが得られ、前述の課題が達成されることに
なる。
本発明によると、M行N列に配置された1トラ
ンジスタ型メモリセル34と、N個のリフレツシ
ユアンプ配列31とN個のスタテイツク型差動増
幅器で構成されるレジスタ32、さらにスタテイ
ツク型差動増幅器35と入力データ発生回路36
を備えた読み出し/書き込みデータバス33にお
いて、ゲートがデータ保持信号に駆動され、ドレ
インがデイジツト線に、ソースがスタテイツクレ
ジスタにそれぞれ接続される1対のトランジスタ
と、ゲートが読み出し制御信号に駆動され、ドレ
インがデータバスに、ソースがスタテイツクレジ
スタにそれぞれ接続される1対のトランジスタ
と、ゲートが書き込み制御信号に駆動され、ドレ
インがデータバスにソースが前記N個の各デイジ
ツト線にそれぞれ接続される1対のトランジスタ
を配置することにより、1トランジスタ型ダイナ
ミツクメモリセルの情報をスタテイツク動作の読
み出し回路35により高速に読み出すことがで
き、且つ、書き込み時には読み出し時に作動する
スタテイツクレジスタを仲介せず直接データバス
とデイジツト線との結合を行なうことにより、従
来にない高速書き込みが可能となることを特徴と
するメモリ回路が得られる。
第3図に本発明に係わるRAMの回路ブロツク
を示す。はRASタイミング発生回路40に
入力され、この発生回路40から行アドレスイン
バータ37、行デコーダ39、メモリセルアレイ
34およびセンスアンプ31を付勢する制御信号
が発生される(図示せず)と共にを受ける
CASタイミング発生回路41を起動状態とする。
CASタイミング発生回路41からはレジスタ3
2、入出力データバス、列アドレスバツフア3
8、列デコーダ43、書き込みタイミング発生回
路42、データ入力バツフア36およびデータ出
力バツフア35を制御する信号が発生される。高
速スタテイツク論理実現のためセンスアンプ31
と入出力データバス33間にデコーダ出力をゲー
トタイミングとするインタフエースの挿入が必須
となる。本発明はこのインタフエースとしてスタ
テイツクレジスタ32を採用し、高速RAMを実
現することにある。
本発明の基本的構成を第4図によつて説明す
る。
デイジツト線DL1,1にセンスアンプ31
―1が結合され、デイジツト線DL2,2にセ
ンスアンプ31―2が結合されている。他の図示
しないセンスアンプ、デイジツト線も同様に構成
されている。本発明では各センスアンプ31―
1,31―2に対してデータ待避レジスタブロツ
ク32―1,32―2を設ける。レジスタブロツ
ク32―1は書込み信号φLに応答してセンスア
ンプ31―1の出力をレジスタRG1に導入する
トランジスタQ1,Q3と、読み出し信号REY
1に応答してレジスタRG1に保持されたデータ
をデータバス33―1,33―2に読み出すトラ
ンジスタQ2,Q4を有する。デイジツト線DL1,
DL1とバス33―1,33―2間に接続された
トランジスタQ20,Q21は信号WEY1に応答して
デイジツト線とバスとの接続、分離を制御する。
1トランジスタ型ダイナミツクメモリと、スタ
テイツクメモリの内部基本動作は既に知られてお
り詳細な説明は省略する。ダイナミツク論理にお
いて、ワード線によるメモリセルの選択、さらに
センスアンプSAによるメモリセル情報の増幅後、
各デイジツト線DL,の電位はそれぞれお互い
のレベル差が最大となるよう、電源レベル及び接
地電位となるよう設定される。
一方、スタテイツク論理においてはメモリセル
の選択、そして、センスアンプ31によるメモリ
セル情報の増幅時には、デイジツト線と電源端子
間に挿入される負荷トランジスタ、デイジツト線
選択ゲートトランジスタ、ワード線に駆動される
メモリセル選択ゲートトランジスタ、そして、メ
モリセルを構成するフリツプフロツプにより形成
されるスタテイツク型レシオ回路により、さらに
高速動作を可能とするため通常各デイジツト線電
位差は多くとも数100mV前後となるようレシオ
が設定される。このためダイナミツク論理とスタ
テイツク論理の直結は不可能でなんらかのインタ
ーフエイスが必要となる。
本発明はこのインターフエースとして、デイジ
ツト線電位を一時退避するレジスタ32―1,3
2―2を設け、レジスタへのデータ退避後はダイ
ナミツク論理系のデイジツト線と、スタテイツク
レジスタとを絶縁してしまい、カラム系のランダ
ムアクセスを従来のページモードよりも高速に行
うとすることが本発明の骨子である。
第4図の回路の具体的構成例を第5図に示す。
レジスタRG1は負荷抵抗R1,R2、トランジ
スタQ23,Q24,Q28によつて構成されるフリツプ
フロツプで実現される。トランジスタQ21,Q30
はバス33―1,33―2をプリチヤージするた
めのものである。ワード線WLとデイジツト線
DLとの交点にはメモリセルMCが、ダミーワー
ド線DWLとデイジツト線との交点にはダミー
セルDCが配される。センスアンプ31はトラン
ジスタQ11〜Q13によつて構成される。
第6図に第5図の回路の動作波形を示す。まず
ワード選択信号WL,DWLが付勢されてデイジ
ツト線DL,にメモリセルおよびダミーセルの
電位が読み出される。次いでラツチ信号SEを付
勢することによつてセンスアンプ31を動作せし
めデイジツト線の電位差を増巾する。次いで書込
み信号φL,φL′を付勢してデイジツト線に増巾さ
れた信号をレジスタRG1に書込む。
次いで順次読み出し信号REY1を付勢→減勢
し、REY2の付勢→減勢……REYNの付勢→減
勢を行なうことによつて各デイジツトのデータを
順次バスD,に取り出す。バス33―(0)の
電位はVDD―VT(VDD:電源電圧、VT:MOSトラ
ンジスタ閾値)レベルに、33―2(0)はトラ
ンジスタQ30,Q26,Q24そしてQ28のレシオによ
つて決まるレベルに定められ、この結果33―
1,33―2の差電圧は通常数100mVとなる。
このあと、トランジスタQ32〜Q36で構成される
スタテイツク差動アンプ35がこの電位差を受け
て動作し、さらに2段のスタテイツク差動アンプ
の増幅を受け出力端子にメモリセル情報が速やか
に伝達される。
一方、書き込み時には、外部書き込み制御信号
WE(図示せず)の制御を受け、データ入力バツ
フア36が活性化され、外部入力データを受け、
データ真補信号がデータバス33―1,33―2
に現われる。書き込みの際の最悪ケースは一般的
にいつて、読み出しサイクル後、同一メモリセル
に読み出しデータと逆のデータを書き込む場合で
ある。
第7図を用いて説明する。
読み出しサイクルが終了し、読み出し制御信号
REYが下降し、レジスタとデータバスとを絶縁
分離する。データ入力が印加され、ある適当なセ
ツトアツプ時間経過後、クロツクが印加され
る。書き込み時にはダイナミツクメモリセル情報
の内、物理的“1”レベルをできるだけ高く(通
常は電源レベル)することが必須の条件である。
入力データ発生回路は電源レベルと接地レベルと
に完全に分離した出力を発生する。この時、読み
出し時に必要な負荷トランジスタQ29,Q30の制
御クロツクLSはデータバスの電位変化を速やか
に行なわせるため下降するよう設定される。この
後、書き込み制御クロツクWEY1が上昇し、こ
れを受け、トランジスタQ20,Q27がONし、デー
タバス上にある書き込みデータをデイジツト線
に、レジスタを介さずに速やかに伝達する。クロ
ツクWEY1の電位は、メモリセル書き込みレベ
ルを十分高めるため少くともVDD+VTレベル以上
となるよう設定される。この後各デイジツトにつ
いてWEYiを付勢して順次データを同様に書込
む。
以上述べたごとく、本発明によれば、既存のダ
イナミツクMOSRAMの1トランジスタ型メモリ
セル及びセンスアンプ配列により構成される大容
量性と、既存のスタテイツクMOS RAMのデー
タバス系を接続するインターフエース回路の結合
により高速性とを具備する従来にない全く新しい
RAMが実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は現状のダイナミツク
RAMの動作タイミングを示す図であり、第1図
は通常の/サイクル、第2図はペー
ジ・モードを示し、第3図は本発明に基づく1ト
ランジスタ・メモリセル・センスアンプとスタテ
イツク論理データバスとのインタ・フエースを用
いたRAMのブロツク図、第4図はそのインタフ
エース回路構成を示す図、第5図は本発明の具体
的実施例を示す図であり、第6図はその動作波形
を示す図である。第7図は本発明の書き込みモー
ドの動作波形を示す図である。 Q1〜Q36……トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 M行N列に配置された1トランジスタ型メモ
    リセルと、N個のリフレツシユセンスアンプから
    成るダイナミツク型メモリセル配列と、N個のス
    タテイツク型差動増幅器で構成されるレジスタ
    と、さらに他のスタテイツク型差動増幅器と入力
    データ発生回路を備えたデータバスと、前記メモ
    リセル配列のN個の各デイジツト線についてゲー
    トがデータ保持信号に駆動され、デイジツト線と
    該レジスタとの間に接続される第1の1対のトラ
    ンジスタと、ゲートが読み出し制御信号に駆動さ
    れ、データバスと該レジスタとの間に接続される
    第2の1対のトランジスタと、ゲートが書き込み
    制御信号に駆動され、データバスと前記N個の各
    デイジツト線との間に接続される第3の1対のト
    ランジスタを有し、1トランジスタ型ダイナミツ
    クメモリセル情報をスタテイツク動作の読み出し
    回路により、高速に読み出すことができ、且つ、
    書き込み時には読み出し時に作動するスタテイツ
    ク型レジスタを仲介せず直接データバスとデイジ
    ツト線との結合を行うようにしたことを特徴とす
    るメモリ回路。
JP58106987A 1983-06-15 1983-06-15 メモリ回路 Granted JPS60695A (ja)

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JP58106987A JPS60695A (ja) 1983-06-15 1983-06-15 メモリ回路

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JPS60695A JPS60695A (ja) 1985-01-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06101226B2 (ja) * 1985-04-03 1994-12-12 株式会社日立製作所 半導体記憶素子
JPH07109704B2 (ja) * 1990-06-22 1995-11-22 株式会社東芝 半導体メモリ

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JPS60695A (ja) 1985-01-05

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