JPH04289582A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Publication number
JPH04289582A
JPH04289582A JP3054294A JP5429491A JPH04289582A JP H04289582 A JPH04289582 A JP H04289582A JP 3054294 A JP3054294 A JP 3054294A JP 5429491 A JP5429491 A JP 5429491A JP H04289582 A JPH04289582 A JP H04289582A
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JP
Japan
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voltage
power supply
dynamic ram
battery
diode
Prior art date
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Pending
Application number
JP3054294A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Hara
原 功次
Ryoichi Kurihara
良一 栗原
Shigeru Kaneko
茂 金子
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイナミックRAMを
用いた半導体記憶装置に係り、特に、バッテリバックア
ップ時の低消費電力化に好適な半導体記憶装置に関する
【0002】
【従来の技術】従来、バッテリバックアップを実施した
半導体メモリの例としては、たとえば、インターフェー
ス No.123、1987年8月、第180頁から第
190頁、「特集  多様化するメモリIC活用研究、
多品種時代のメモリIC研究」と題する文献に論じられ
ている。この文献にも記載されているように、現在、一
般的なCMOSスタティックRAMやダイナミックRA
Mでは、電源電圧VDDが通常動作電圧5ボルトより下
がると、電源電流IDDが小さくなる。このため、バッ
テリバックアップ付の半導体記憶装置を構築したとき、
CMOSスタティックRAMでは、通常動作電圧より低
い電圧でバックアップを行ない、低消費電力を実現する
ことでバックアップ時間を長くしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、ダイ
ナミックRAMではスタンバイ状態でもデータ保持のた
め通常動作電圧でリフレッシュ動作を行う必要があると
いう点について配慮がされていない。
【0004】これに対して、特開昭55−132591
号公報には、スタティックRAMのバッテリバックアッ
プ時に、リフレッシュに必要な回路にのみ給電すること
により、メモリ装置全体の消費電力を抑え、長時間のバ
ッテリサポートを可能とするものが開示されている。
【0005】しかし、このようなメモリ記憶装置におい
ても、バッテリバックアップ時のダイナミックメモリ自
身の消費電力の低減についての配慮がなされておらず、
記憶装置の大容量化に伴い長時間のバッテリサポートが
困難となり、また長時間のバッテリサポートのためには
大容量のバッテリが必要になるという問題があった。
【0006】本発明の目的は、外部より供給する電圧が
通常の動作電圧より低い電圧でもバックアップ動作が可
能なダイナミックRAMを用いて、装置電源停止時、長
時間のデータのバックアップが可能な半導体記憶装置を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による半導体記憶装置は、外部から供給する
電圧が予め定めた範囲内にあるときほぼ一定の内部電圧
を出力する降圧回路を有するダイナミックRAMと、装
置電源が停止したとき、通常の動作電圧より低い、前記
予め定めた範囲内にある電圧で、前記ダイナミックRA
Mをバックアップするバッテリと、前記装置電源の停止
を検出する検出手段と、該検出手段の検出出力に応じて
、前記ダイナミックRAMのリフレッシュ動作のみを有
効とする手段とを備えたものである。
【0008】
【作用】この半導体記憶装置は、装置電源がオンの状態
では読み出し・書き込み・リフレッシュ動作を行う。装
置電源がオフの状態になると、バッテリ電源からダイナ
ミックRAMとバックアップ中のリフレッシュ動作を制
御する回路に対して、通常動作電圧より低い電圧を供給
する。これにより、ダイナミックRAMが低消費電力と
なり、長時間のバックアップが可能となる。なお、外部
から供給する電圧が予め定めた範囲内にあるときほぼ一
定の内部電圧を出力する降圧回路の働きにより、ダイナ
ミックRAMのメモリセル等には装置電源オンの場合と
同じ電圧が供給され、そのリフレッシュ動作には何ら支
障はない。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1により説明する
【0010】図1は本発明の一実施例を示すバッテリバ
ックアップ機能を持つ半導体記憶装置の例を示すブロッ
ク図、図2は降圧回路21の入力電圧と出力電圧の関係
を示した図である。図3は本発明の他の実施例を示す図
である。
【0011】図1において、図示しない装置電源より供
給される電源電圧VCCは、ダイオード41のアノード
端子、電源電圧検出回路6、アドレスマルチプレクサ3
の電源端子に接続され、前記ダイオード41のカソード
端子は、ダイオード42のカソード端子、制御回路1の
電源ピン、ダイナミックRAM2の電源端子に接続され
る。電圧低下検出信号SENS(図ではアッパーライン
が付されているが、明細書中では省略する。以下、他の
信号についても同様。)は、電源電圧検出回路6より出
力され、制御回路1に接続される。バッテリ5の電源端
子はダイオード42のアノード端子に接続される。また
、バッテリ電圧VBATは電源電圧VCCより低い電圧
である。
【0012】システムクロックCLK、メモリリクエス
ト信号MREQ、リード・ライト信号R/W、リフレッ
シュリクエスト信号RFRQは、前記制御回路1に接続
される。ロウアドレス・ストローブ信号(RAS)、カ
ラムアドレス・ストローブ信号(CAS)、ライトイネ
ーブル信号(WE)はそれぞれ、制御回路1より出力し
、ダイナミックRAM2に接続される。アドレス選択信
号Sは、制御回路1より出力し、アドレスマルチプレク
サ3に接続される。アドレスA0〜Anはアドレスマル
チプレクサ3に接続される。マルチプレクスされたアド
レスB0〜Blは、アドレスマルチプレクサ3より出力
し、ダイナミックRAM2に接続される。メモリ素子内
部の電圧VINTは、降圧回路21から出力され、メモ
リセル等の回路22に接続される。制御回路1、ダイナ
ミックRAM2、アドレスマルチプレクサ3、バッテリ
電源5、電源電圧検出回路6のそれぞれのグランド端子
は、グランドに接続される。
【0013】通常、装置電源がオンの状態では、電源電
圧VCCがダイオード41のアノード端子とアドレスマ
ルチプレクサ3の電源端子に供給される。また、ダイナ
ミックRAM2の電圧VEXTは、電源電圧VCCから
ダイオード41での電圧降下分を差し引いたものとなる
。この電圧をダイナミックRAMの動作保証電圧範囲内
にすることで、通常の動作が可能となる。
【0014】次に装置電源がオフし電源電圧VCCが低
下すると、ダイナミックRAM2の電圧VEXTも低下
する。前記ダイナミックRAM2の電圧VEXTが、バ
ッテリ電圧VBATからダイオード42での降下電圧を
差し引いた電圧まで下がると、バッテリ電圧VBATが
ダイオード42を通して、ダイナミックRAM2と制御
回路1に供給される。バッテリ電圧VBATは通常の動
作電圧より低いので、ダイナミックRAM2の電圧VE
XTにも当然低い電圧が供給される。
【0015】この時、ダイナミックRAM2のデータを
保護するためリフレッシュ動作を継続して行なうが、電
圧が低いので消費電力が小さくてすむ。尚、リフレッシ
ュ動作としては、ダイナミックRAM内部でリフレッシ
ュアドレスを発生するCASビフォアRASリフレッシ
ュモードを使用することにより、外部のアドレスマルチ
プレクサ3のバックアップは不要となる。
【0016】なお、電源電圧VCCの電圧の低下を検出
して検出信号SENSが活性化される。制御回路1は、
前記検出信号SENSが活性化されると、制御回路1の
内部でリフレッシュ周期とCASビフォアRASモード
のタイミングを発生させる。このため、制御回路1の入
力信号システムクロックCLK、メモリリクエスト信号
MREQ、リード・ライト信号R/W、リフレッシュリ
クエスト信号RFRQは、検出信号SENSが活性化状
態にあるときは入力不要となる。
【0017】装置電源が再度オンし、電源電圧VCCが
通常の動作電圧まで回復する場合、電源電圧VCCの電
圧がバッテリ電圧VBATより高くなると、電源電圧V
CCがダイオード41を通して、ダイナミックRAM2
の電圧VEXTを上昇させ、ダイナミックRAM2の電
圧VEXTは、通常の動作電圧まで上昇する。この時点
で、バッテリ5は、ダイナミックRAM2の電圧VEX
Tより切り離される。
【0018】前記電源電圧VCCの電圧が、通常の動作
電圧まで回復すると、電源電圧検出回路6は、検出信号
SENSを非活性状態にし、制御回路1を通常動作の可
能な状態にする。これ以降、電源電圧VCCがオフする
前の処理を継続できる。
【0019】以上述べた如く本実施例によれば、停電等
により半導体記憶装置の装置電源がオフした場合に、通
常動作時より低い電圧でバックアップできるので、消費
電力が低減し、したがって長時間のバックアップが可能
となるという効果がある。
【0020】次に、図2を用いて、ダイナミックRAM
2の降圧回路21の出力電圧VINTについて説明する
【0021】図2は、内部降圧回路22の入出力特性の
一例を示す図である。
【0022】ダイナミックRAM電圧VEXTが0ボル
トから3.3ボルト付近までであれば、降圧回路出力電
圧VINTは、ダイナミックRAM電圧VEXTとほぼ
等しい。 ダイナミックRAM電圧VEXTが3.3ボルト以上で
6.0ボルト付近までの電圧であれば、前記降圧回路出
力電圧VINTはほぼ3.3ボルト一定となる。このた
め、ダイナミックRAM電圧VEXTが通常動作電圧で
ある5ボルトより低い電圧でも、降圧回路出力電圧VI
NTが変化しない範囲内では、ダイナミックRAM電圧
VEXTを下げても、メモリセルへの書き込み電圧が変
わらないため、通常の電源電圧VCCより低電圧でのバ
ックアップが可能となる。
【0023】なお、このような内部降圧回路としては、
特公平2−48998号公報に開示されているものを用
いることができる。
【0024】図3は、他の実施例を示すバッテリバック
アップ機能を持つ半導体記憶装置のブロック図である。
【0025】図3において、図示しない装置電源より供
給される電源電圧VCCは、制御回路1a、PNP型ト
ランジスタ71のエミッタ端子、電源電圧検出回路6に
接続される。PNPトランジスタ71のコレクタ端子は
ダイオード42のカソードとダイナミックRAM2aの
電源端子に接続される。また、ダイオード42のアノー
ド端子は、バッテリ5に接続される。
【0026】RAS,CAS,WEは各々制御回路1a
から出力され、ダイナミックRAM2aに接続される。
【0027】電源電圧検出回路6の検出信号SENSは
、電源電圧検出回路6より出力され、ダイナミックRA
M2aのセルフリフレッシュ信号RF(以下RFと略)
とNPNトランジスタ72のベース端子に接続される。 NPNトランジスタ72のコレクタ端子は、負荷抵抗8
の一方の端子に接続される。負荷抵抗8の他方の端子は
、PNPトランジスタ71のベース端子に接続される。 ダイナミックRAM2aの降圧回路21aの出力電圧V
INTは、メモリセル等の回路22aとセルフリフレッ
シュ制御回路23aに接続される。ダイナミックRAM
2a、制御回路1a、バッテリ5、電源電圧検出回路6
のグランド端子とNPNトランジスタ72のエミッタ端
子は、グランドに接続される。
【0028】但し、図1に示したシステムクロックCL
K、マルチプレクスされたアドレスB0〜Bl等の信号
は、通常動作時には図1と同一であるため、説明を省略
し、図示してしない。
【0029】ダイナミックRAM2aは、図1のダイナ
ミックRAM2のRF端子を活性化すると、リフレッシ
ュ周期とリフレッシュタイミングを内部で発生するセル
フリフレッシュ制御回路を持たせたものである。制御回
路1aは図1の制御回路1から、バックアップ時のCA
SビフォアRASのリフレッシュ周期とタイミングを発
生する回路を削除し、電源端子を電源電圧VCCに接続
している。また、図1で電源電圧VCCを装置電源オフ
時にバッテリ5と切り離すためのダイオード41をPN
Pトランジスタ71に置き換えている。
【0030】装置電源がオンのとき、電源電圧検出回路
6の検出信号SENSは非活性状態であり、高レベルを
出力するため、NPNトランジスタ72はオン状態とな
る。このためPNPトランジスタ71がオンとなり、ダ
イナミックRAM電圧VEXTとしては、電源電圧VC
Cからコレクタ・エミッタ間電圧を差し引いた電圧が供
給される。
【0031】装置電源がオフのとき、電源電圧検出回路
6は電源電圧VCCの電圧低下を検出する。これにより
、電圧検出信号はSENSは活性状態となり、ダイナミ
ックRAM2aはセルフリフレッシュモードとなる。ま
た、NPNトランジスタ72はオフ状態となり、PNP
トランジスタ71もオフ状態となるので、バッテリ電圧
VBATは、ダイナミックRAM2aのみに供給される
【0032】以上のように、本実施例によれば、バック
アップ時に制御回路1に電源を供給する必要がないので
、一層の低消費電力化が図れ、更に長時間のバックアッ
プが可能となるという効果がある。
【0033】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるこ
とはいうまでもない。例えば、前記実施例ではリフレッ
シュ動作としてCASビフォアRASリフレッシュモー
ドとセルフリフレッシュモードについて示したが、これ
に限定するものではない。また、図1、図2に示した半
導体記憶装置の構成は、一例を示したものでこれに限定
されるものではない。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、ダイナミックRAMを
用いた半導体記憶装置において、装置電源オフ時に、通
常動作時より低い電圧でバックアップするので、消費電
力が低減し、したがって長時間のバックアップが可能と
なる。
【0035】さらに、従来ダイナミックRAMを用いた
半導体記憶装置が揮発性であるために停電時にはデータ
を不揮発性である磁気ディスク等に退避させる必要があ
ったが、本発明のバックアップ可能な半導体記憶装置で
あれば、磁気ディスク等へのデータの退避が不要となり
、電源の復旧後、システムの回復が高速にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のCASビフォアRASリフ
レッシュモードを使用した半導体記憶装置のブロック図
【図2】図1のダイナミックRAMの降圧回路の入力電
圧と出力電圧の関係の説明図。
【図3】本発明の他の実施例の半導体記憶装置のブロッ
ク図。
【符号の説明】
1…制御装置、1a…制御回路、2…ダイナミックRA
M、2a…ダイナミックRAM、3…アドレスマルチプ
レクサ、5…バッテリ、6…電源電圧検出回路、8…負
荷抵抗、21…降圧回路、22…メモリセル等の回路、
23a…セルフリフレッシュ制御回路、41…ダイオー
ド、42…ダイオード、71…PNPトランジスタ、7
2…NPNトランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部から供給する電圧が予め定めた範囲内
    にあるときほぼ一定の内部電圧を出力する降圧回路を有
    するダイナミックRAMと、装置電源が停止したとき、
    通常の動作電圧より低い、前記予め定めた範囲内にある
    電圧で、前記ダイナミックRAMをバックアップするバ
    ッテリと、前記装置電源の停止を検出する検出手段と、
    該検出手段の検出出力に応じて、前記ダイナミックRA
    Mのリフレッシュ動作のみを有効とする手段とを備えた
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
JP3054294A 1991-03-19 1991-03-19 半導体記憶装置 Pending JPH04289582A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3054294A JPH04289582A (ja) 1991-03-19 1991-03-19 半導体記憶装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3054294A JPH04289582A (ja) 1991-03-19 1991-03-19 半導体記憶装置

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Publication Number Publication Date
JPH04289582A true JPH04289582A (ja) 1992-10-14

Family

ID=12966550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3054294A Pending JPH04289582A (ja) 1991-03-19 1991-03-19 半導体記憶装置

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JP (1) JPH04289582A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5590082A (en) * 1994-06-07 1996-12-31 Hitachi, Ltd. Circuit and method for retaining DRAM content
JP2006244678A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Seagate Technology Llc データ記憶システムの電力消費の減少

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US5590082A (en) * 1994-06-07 1996-12-31 Hitachi, Ltd. Circuit and method for retaining DRAM content
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