JPH03212893A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH03212893A
JPH03212893A JP2007848A JP784890A JPH03212893A JP H03212893 A JPH03212893 A JP H03212893A JP 2007848 A JP2007848 A JP 2007848A JP 784890 A JP784890 A JP 784890A JP H03212893 A JPH03212893 A JP H03212893A
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JP
Japan
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circuit
internal
internal circuit
clock
power supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007848A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Nishimori
西森 美貴
Tomio Nakano
中野 富男
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Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu VLSI Ltd
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu VLSI Ltd, Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu VLSI Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10Digital recording or reproducing
    • G11B20/18Error detection or correction; Testing, e.g. of drop-outs

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (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】 〔概要〕 半導体集積回路装置に関し、 内部回路の動作スピードの遅れを防ぎ、かつ専用の内部
降圧回路を不要としてチップを高集積化できる半導体集
積回路装置を提供することを目的とし、 外部電源の供給される外部端子と所定の信号処理を行う
集積化された内部回路との間に、所定のクロック信号に
応答して前記内部回路をを活性化するクロック活性回路
を設け、該クロック活性回路は、前記活性化機能に併せ
て、クロック信号に応答して外部電源を降圧して内部回
路に供給するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路装置に係り、詳しくは、電源
電圧を内部降圧して用いる半導体集積回路装置に関する
近年、半導体集積回路の高集積化のため、素子の微細化
に伴いホントキャリア効果が顕著になっている。特に、
電源電圧が5VのままNMOSトランジスタのチャネル
長がサブミクロンになると、ドレイン近傍に高電界が発
生し、そこで加速され高いエネルギーを得たホットキャ
リアがNMOSトランジスタのしきい値電圧などを変動
させ経時変化を引き起こすという、いわゆるホントキャ
リア問題は一定電圧スケーリングの大きな障害である。
上述の問題の1つの解決法に、外部からの供給電圧は5
Vでもオンチップで電源電圧を降圧する内部降圧回路を
用意し、内部は降圧電源(例えば、3V)で動作する方
式がある。
〔従来の技術〕
内部降圧回路を有する従来の半導体集積回路装置として
は、例えば第5図に示すようなものが知られている。同
図において、1はバンドであり、バッド1には外部電源
Vcc(例えば、5V)が供給され、このVccは内部
降圧回路2によって内部電源VIN↑ (例えば、3.
3V)に降圧されて内部回路3に供給される。また、外
部電源VccからNMOSトランジスタを介して、内部
電源VINTとして(Vcc−Vthn )を供給する
方法もある。
ここで、半導体集積回路装置として半導体メモリに適用
した場合の例を第6図に示す。同図において、11は内
部降圧回路で、NMOSトランジス゛り12を有して外
部電源Vccを(Vcc −Vthn )のレベルVI
NTに降圧し、PMO3)ランジスタ13を介してセン
スアンプ14〜16に供給する。V thnはNMO3
I−ランジスタ12のしきい値電圧である。
なお、センスアンプは多数存在するが、他は省略してい
る。21はNMOSトランジスタ、22はインバータ、
23.24は選択トランジスタ、25.26はメモリセ
ル、LEXはクロック信号、PSGSNSGはセンスア
ンプの両端のノード、WL、WLはワード線、BL、B
Lはビット線である。また、センスアンプ14はPMO
3)ランジスタ31.32およびNMOSトランジスタ
33.34により構成される。
第7図に動作の波形図を示すように、いま、ワードfi
WLが“H”になると、選択トランジスタ23がオンし
てメモリセル25の電荷がビット線BLに出てくるので
、ビットiBL、BL間に微小の電位差が発生する。次
いで、クロックLEXが“L”になると、PMO3hラ
ンジスタ13およびNMOSトランジスタ12がオンし
てセンスアンプ14〜16に内部電源VINTが供給さ
れ始める。このとき、PMO3)ランジスタ31.32
およびNMOSトランジスタ33.34は微小に電流を
流している。
そして、NMOSトランジスタ33.34はしきい値電
圧V thnが低いので、ノードNSGとビット線BL
の電位差がV thnより大きくなると、NMOSトラ
ンジスタ33がオンしてビットIBLの電位が下がる。
一方、ビットIBLとノードPSGの電位差がPMO3
)ランジスタ32のしきい値電圧v thpより大にな
ると、PMO3)ランジスタ32がオンしてビット線B
Lの電位が上昇する。このようにして、メモリセル25
の記憶内容がセンスアンプ14を通してビット線BLに
読み出される。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような従来の半導体集積回路装置に
あっては、内部回路が大電流を消費するような動作をす
ると、−時的に内部電源の電圧低下を招き、回路の動作
スピードが遅くなるという問題点があった。
例えば、上記半導体メモリの例ではセンスアンプが極め
て多数存在し、同時に多数のセンスアンプが動作する。
これらのセンスアンプに一度に内部電源VINTが供給
されると、第8図に示すように内部電源VINTが急激
に低下し、これによりデータの続出スピードが遅くなる
。一方、電圧降下を抑えるためには、大電流を瞬時に流
せる大面積を持つ内部降圧回路が必要になり、これはそ
の回路分だけ余計にチップ面積が必要でデバイスの高集
積化という要請に反し、好ましくない。
その対策としてカレントミラー回路や電位検出回路を用
いたものが開発されており、例えばカレントミラー回路
を用いたものは第9図のように示される。同図において
、41は基準定電圧発生回路、42〜45はPMO3)
ランジスタ、46.47はNMOSトランジスタ、48
はPMO3の降圧トランジスタである。この回路では、
降圧された内部電源v4.4アをモニタし、これと基準
定電圧発生回路41の基準定電圧Vrを比較して降圧ト
ランジスタ48の導電性を変化させ、内部に一定の電源
電圧を作り出す、いわゆるフィードバック形の電圧降下
回路を構成している。
この回路では、第10図に示すように内部回路3に流れ
る電流が急激に増加した場合には、VINTが低下し、
PMO3)ランジスタ45を流れる電流が増加すること
で、NMOSトランジスタ46を流れる電流も増加し、
降圧トランジスタ48のゲートにかかる電圧Vaが低下
するので、トランジスタ48により電流が供給され、V
INTの低下を元に戻そうと働く。しかし、VINTが
低下してからトランジスタ48により電流が供給される
までには、時間がかかり、内部電源VINTの落ち込み
は避けられず、データの続出スピードが遅(なるという
欠点を解消できるものではない。また、第6図の回路以
上に多くの面積を必要とし、デバイスの高集積化という
要請に反する。
そこで本発明は、内部回路の動作スピードの遅れを防ぎ
、かつ専用の内部降圧回路を不要としてチップを高集積
化できる半導体集積回路装置を提供することを目的とし
ている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による半導体集積回路装置(集積回路チップに相
当)は上記目的達成のため、その原理図を第1図(a)
に示すように、外部電源VCCの供給される外部端子1
と所定の信号処理を行う集積化された内部回路3との間
に、所定のクロック信号Φ、Φに応答して前記内部回路
3を活性化するクロック活性回路51を設け、該クロッ
ク活性回路51は、前記活性化機能に併せて、クロック
信号Φ、Φに応答して外部電源Vccを降圧して内部回
路3に供給するように構成している。
また、前記内部回路は、複数のCMOS素子でフリップ
フロップを構成する半導体記憶装置における多数のセン
スアンプであり、前記クロック活性回路は、センスアン
プの両端に介挿されたNMOSトランジスタを有し、ク
ロック信号に応答して該NMO3I−ランジスタを作動
させて外部電源を降圧してセンスアンプに供給するとと
もに、該センスアンプを活性化するように構成したこと
を特徴としている。
〔作用〕
本発明では、動作の波形図を第2図に示すように、クロ
ック活性回路51にクロック信号Φ、Φが加えられると
、例えばクロ、り活性回路51が2つのNMOSトラン
ジスタロ1.62で構成されるとき、これに応答してN
MOSトランジスタ61がオンし、NMO3I−ランジ
スタロ2がオフする。そのため、NMO5I−ランジス
タロ1が外部電源Vccを降圧しD 0ut2として内
部回路3に供給し、これが内部電源V、、4アとなる。
これにより、同時に内部回路3が活性化される。
したがって、内部回路3の活性化が即動作となり、動作
時にも内部電源VINTの降下が生ずることはなく、内
部回路3の動作スピードの遅れを防ぎつつ、かつ専用の
内部降圧回路を不要としてチップを高集積化できる。
これに対して、従来は第1図(b)に示すようにクロッ
ク活性回路52がPMO3I−ランジスタ13およびN
MOSトランジスタ21で構成されるとき、クロック信
号Φに応答してPMO3I−ランジスタ13がオン、N
MO5)ランジスタ21がオフし、内部降圧回路11に
よって降圧された内部電源VINTを内部回路3に供給
する。したがって、内部回路3が大電流を消費すると、
内部降圧回路11によって降圧される分だけ、−時的に
内部電源VINTの降下が生じ、内部回路3の動作スピ
ードが遅くなる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第3.4図は本発明に係る半導体集積回路装置の一実施
例を示す図であり、本発明を半導体メモリ (DRAM
)に適用した例である。本実施例の説明に当たり、従来
例と同一構成部分には同一符号を付して重複説明を省略
する。
第3図は本装置の回路図であり、本装置が従来例と異な
るのは内部降圧回路が設けられておらず、インバータ7
1およびNMOSトランジスタ72.73からなるクロ
ック活性回路74が設けられている点である。NMO5
)ランジスタフ2.73は高電位電源Vccと低電位電
源Vssとの間にセンスアンプ(内部回路に相当)14
〜16を挟んで介挿されており、NMOSトランジスタ
フ2.73のゲートにはインバータ71を介して所定の
タイミングでクロックLEXが供給される。
以上の構成において、第4図に動作の波形図を示すよう
に、所定のタイミングでクロックLEXが“L”になる
と、NMOSトランジスタ72.73がオンし、NMO
Sトランジスタ72を介して外部電源Vccがしきい値
V thn分だけ降圧されて各センスアンプ14〜16
に供給される。そのため、ノードPSGは(Vcc −
Vthn )に近づき、ノードNSGはVssに近づく
。すなわち、クロックLEXに応答してセンスアンプ1
4〜16に外部電源Vccが降圧して供給されるととも
に、同時にセンスアンプ14〜16が活性化され、選択
されたメモリセルのデータが外部に読み出される。
この場合、本実施例では内部回路であるセンスアンプ1
4〜16の活性化が即動作となり、動作時に内部電源V
INTの降下が生ずることはない。したがって、センス
アンプ14〜工6の動作スピードの遅れを防ぐことがで
き、より高速な半導体メモリとすることができる。また
、専用の内部降圧回路が不要であるから、チップを高集
積化することができる。
なお、上記実施例は本発明を半導体メモリに適用した例
であるが、本発明はこれに限るものではなく、他のあら
ゆる半導体集積回路装置に適用することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、内部回路動作時にも電源電圧の降下を
抑えて、内部回路の動作スピードの遅れを防ぎ、より高
速な半導体集積回路装置とすることができるとともに、
専用の内部降圧回路を不要としてチ・ノブを高集積化す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は本発明の詳細な説明する図、 第2図は本発明の詳細な説明する波形図、第3.4図は
本発明に係る半導体集積回路装置の一実施例を示す図で
あり、 第3図はその回路図、 第4図はその動作を説明する波形図、 第5〜10図は従来の半導体集積回路装置を示す図であ
り、 第5図はそのブロック図、 第6図はその半導体集積回路装置を半導体メモリに適用
した場合の回路図、 第7図はその動作を説明する波形図、 第8図はその問題点を説明する波形図、第9図はそのカ
レントミラー回路を用いた場合の回路図、 第10図はそのカレントミラー回路を用いた場合の問題
点を説明する波形図である。 1・・・・・・バッド(外部端子)、 3・・・・・・内部回路、 14〜16・・・・・・センスアンプ(内部回路)、2
3.24・・・・・・選択トランジスタ、25.26・
・・・・・メモリセル、 31.32・・・・・・PMO3I−ランジスタ、33
.34.61.62.72.73・・・・・・NMO3
I−ランジスタ、 51.74・・・・・・クロック活性回路、Vcc・・
・・・・外部電源、 VINア・・・・・・内部電源、 LEX・・・・・・クロック信号。 電圧 本発明の詳細な説明する波形図 第2図 1:パッド(外部端子) 3:内部回路 図 従来例のプロ・ツク図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)外部電源の供給される外部端子と所定の信号処理
    を行う集積化された内部回路との間に、所定のクロック
    信号に応答して前記内部回路をを活性化するクロック活
    性回路を設け、 該クロック活性回路は、前記活性化機能に併せて、クロ
    ック信号に応答して外部電源を降圧して内部回路に供給
    するように構成したことを特徴とする半導体集積回路装
    置。
  2. (2)前記内部回路は、複数のCMOS素子でフリップ
    フロップを構成する半導体記憶装置における多数のセン
    スアンプであり、 前記クロック活性回路は、センスアンプの両端に介挿さ
    れたNMOSトランジスタを有し、クロック信号に応答
    して該NMOSトランジスタを作動させて外部電源を降
    圧してセンスアンプに供給するとともに、該センスアン
    プを活性化するように構成したことを特徴とする請求項
    1記載の半導体集積回路装置。
JP2007848A 1990-01-17 1990-01-17 半導体集積回路装置 Pending JPH03212893A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5612920A (en) * 1994-11-28 1997-03-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device having a voltage down converter for generating an internal power supply voltage from an external power supply

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5612920A (en) * 1994-11-28 1997-03-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor memory device having a voltage down converter for generating an internal power supply voltage from an external power supply

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