JPH0442490A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0442490A
JPH0442490A JP2148474A JP14847490A JPH0442490A JP H0442490 A JPH0442490 A JP H0442490A JP 2148474 A JP2148474 A JP 2148474A JP 14847490 A JP14847490 A JP 14847490A JP H0442490 A JPH0442490 A JP H0442490A
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ニブル・モードの応用により高速のシリアル
アクセスを可能とした半導体記憶装置に関する。
(従来の技術) MO5型半導体メモリのうち、1トランジスタ/1キヤ
パシタからなるダイナミックRAM(DRAM)は最も
高集積化が進んでいる。最近のDRAMには通常のアク
セスモードのほかに、ページ・モード、ニブルΦモード
、スタティック・カラム・モードといった高速アクセス
モードが搭載されている。一方で、1行分のデータを高
速かつシリアルにアクセスできるシリアル伊アクセスも
、画像処理の分野或いはキャッシュメモリを用いたコン
ピュータ・システム分野からの要求が強い。
従来のページモードは、選択された1行分のデータに関
してランダムにかつ高速にアクセスできるモードである
。このページ・モードを用いて、外部からシリアルにア
ドレスを与えることによって、1行文のデータを高速に
かつシリアルにアクセスする。シルアル書アクセスがで
きる。しかしこのページ・モードを利用したシリアルア
クセスでは、カラム・アドレスをCASのトグルに対応
して毎回外部から取り込む必要があるため、速度的には
限界がある。
一方、通常のDRAMに搭載されているモードにニブル
・モードがある。第7図および第8図にそれぞれ、ニブ
ル嗜モードでのリード・サイクルおよびライトφサイク
ルのタイミング・チャートを示す。このニブル中モード
は、CASのトグルのみによってカラム方向の連続した
ビットの高速アクセスを行う点で前述のページ・モード
と類似する。ただし、ニブル・モードでは、CASの第
2サイクル以降についてはカラム・アドレスの取り込み
を必要としない。この点でニブル拳モードは一般にペー
ジ・モードよりも高速であり、これが大きい利点になっ
ている。
しかしニブル・モードは、アクセスできるビット数に限
界があるのが最大の難点であり、シリアル・アクセスに
は応用できない。アクセスできるビット数に限界がある
理由は、次のような事情による。ニブル・モードでは、
複数個のデータを一括してCASの第1サイクルにおい
てデータラッチ・レジスタに送り、ここからCASのト
グルにより順次出力ボートにデータを転送する事によっ
て高速アクセスを実現している。したがって、データラ
ッチ用のレジスタの数がアクセスできるビット数の限界
になっているのである。レジスタの数と1行分のデータ
数が同じであれば、1行分のデータを高速かつシリアル
にアクセスできることになるが、主としてチップ面積の
制約から、現在では4ビツト・ニブルが一般的になって
いる。
次に、ニブル・モードをシリアル嗜アクセス・モードに
応用した場合の問題を具体的に第9図を用いて説明する
。第9図は、ニブル・モー・ドを利用してシリアル・ア
クセスを行った場合のリード時のタイミング図である。
図中C5Li  (i−0,1,・・・)は、カラム・
アドレスにより決定されて立ち上げられるカラム選択線
を表し、QSEは入出力データ線に接続される中間バッ
ファであるデータラッチ・レジスタのセンス信号を表し
ている。ニブルやモードでは1本のカラム選択線の選択
によって複数のデータがデータラッチ・レジスタに転送
され、ここでセンス動作が行われる。
そのビット長はニブル・モードでのアクセス可能なビッ
ト線対数と同じである。図の場合、1本のカラム選択線
C8Lにより4ビツトのデータが転送されることを示し
ている。このため、オンチップにカラム・アドレス・カ
ウンタを内蔵し、内部アドレスを順に増加させてシリア
ル・アクセスを実現したとすると、第9図に示すように
、4n+1(n−1,2,・・・)のCASのサイクル
においてカラム選択線を切替え、かつてデータラッチ・
レジスタにてセンス信号QSEを活性化する必要がある
。したがって、4 n + 1回目のサイクルでのアク
セス・タイムは、図に示すように他のサイクルに比べて
間延びしたものとなる。一般にこの間延びしたアクセス
・タイムは他のサイクルのそれの2倍程度ある。これは
、間断のない高速シリアル・アクセスを実現しようとす
る際の大きい障害となる。
(発明が解決しようとする課題)。
以上のように従来のDRAMにおいて、1行分のデータ
を高速にシリアル・アクセスするシリアルΦアクセス中
モードをニブル拳モードの応用により実現しようとする
と、カラム・アドレスの切替え時に無駄が生じ、間断な
い高速のシリアル・アクセスができないという問題があ
った。
本発明はこの様な問題を解決して、高速のシリアル・ア
クセスを可能とした半導体記憶装置を提供することを目
的とする。
〔発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明に係る半導体記憶装置は、 複数のメモリセルが配列されたメモリセルアレイと、 外部からのアドレスを取り込むアドレスバッファと、 このアドレスバッファにより取込まれたロウ會アドレス
により前記メモリセルアレイの行選択を行うロウ・デコ
ーダと、 前記アドレスバッファにより取込まれたカラム・アドレ
スにより前記メモリセルの列選択を行い、選択されたカ
ラム選択線を立ち上げると共に、次のカラム会アドレス
により選択されるべきカラム選択線をそのカラム・アド
レスの到来前に先行して立ち上げる機能を持つカラム・
デコーダと、これらのロウ・デコーダおよびカラム・デ
コーダにより選択されたメモリセルとデータのやり取り
を行うセンスアンプと、 を備えたことを特徴とする。
(作 用) 本発明によれば、カラム・アドレスにより決定されであ
るカラム選択線が立ち上がる際に、次のカラム・アドレ
スにより選択されるべきカラム選択線がそのカラム・ア
ドレスの到来前に先行して立ち上げられる。換言すれば
、本発明においては、カラム・デコーダがルック・アヘ
ッド(Look Ahead)機能を有する。そして先
行して選択されたカラム選択線によって、次のアドレス
により選択されるべきデータが、そのアドレスの到来前
に既にデータ・レジスタに転送される。これにより従来
のようなカラム・アドレス切替え時の時間的ロスがなく
なり、間断のない高速のシリアル争アクセスが実現でき
る。
(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。
第1図は、一実施例のDRAMにおけるカラム・デコー
ダの構成を示す。第2図はそのDRAMの全体構成を示
すブロック図であり、第3図はそのメモリセルアレイか
らデータ出力部までの具体的構成を示す図である。
第2図に示すようにこの実施例のDRAMは、外部アド
レスを取り込むロウ・アドレス・バッファ1.カラム中
アドレス・バッファ2、これらのアドレス・バッファ1
.2を駆動するクロック・ジェネレータ3,4、取り込
まれたアドレスをデコードするカラム・デコーダ5.ロ
ウ・デコーダ6、これらのデコーダ出力により駆動され
る1トランジスタ/1キヤパシタのダイナミック型メモ
リセルが配列されたメモリセルアレイ7、メモリセルア
レイ7とデータのやり取りを行うセンスアンプおよび入
出力(I 10)ゲート8、入出力データをラッチする
入力バッファ9.出力バツフア10、基板バイアス発生
回路11、メモリセルアレイの七ルフ会リフレッシュの
ためのリフレッシュ・カウンタ12を有する。これら主
要な構成は従来のDRAMと変わらない。この実施例で
はこれらのほか、カラム方向のシリアル・アドレスを発
生させるシリアル・アドレス・カウンタ13を内蔵して
いる。このシリアル・アドレス・カウンタ13は、CA
Sのトグルに対応してカウント・アップされるように構
成されており、その出力がカラム・アドレス・バッファ
2に入力されるようになっている。シリアル・アドレス
・カウンタ13の出力はカラム・アドレス・バッファ2
の入力部ではなく出力部、すなわちカラム・デコーダ5
の入力部に直接入力されてもよい。
メモリセルアレイ7は良く知られているように、複数本
のワード線とビット線対が交差して配設され、それらの
交差位置にメモリセルが配置される。
第3図では、その様なメモリセルアレイ7の1本のワー
ド線WLとこれに沿って配置されたメモリセルMC,お
よびこれらのメモリセルMCとデータのやり取りを行う
複数のビット線対BL、BLを示している。またこの実
施例では、第3図に示すように、DQO,DQO〜DQ
3.DQ3の4対のI10データ線21が配設されてい
る。
I10データ線21には、第1図での出力バッファ10
に対応するものとして、各110データ線21に対応し
て設けられたデータラッチ・レジスタ22 (221〜
224)、これらデータラッチ・レジスタ22の出力を
順次選択するマルチプレクサ23、および外部出力端子
に繋がるデータ出力バッファ24を有する。カラム・デ
コーダ5により選択されるカラム選択線C3Lは、それ
ぞれ2本に分岐され、これらにより隣接する2対のビッ
ト線に対応する110ゲート8が同時に駆動されるよう
になっている。つまり、1本のカラム選択線CS L 
n−1によって選択された二つのビット線対がそれぞれ
、第1および第2のI10データ線対DQO,DQOお
よびDQI 、DQIに接続され、次のカラム選択線C
3Lnによって選択された次の二つのビット線対がそれ
ぞれ、第3および第4のI10データ線対DQ2.DQ
2およびDQ3.DQ3に接続されるようになっている
カラム・デコーダ5は、自サイクルのアドレスにより決
定されるカラム選択線のみならず、1つ先のアドレスに
より選択されるカラム選択線をも同時に選択するルック
・アヘッド機能を有する。
第1図はその様なカラム・デコーダ5の構成例である。
このカラム・デコーダ5は、通常のデコーダにおけると
同様のカラム・アドレスをデコードする複数のNAND
ゲー)Gl  (Gll、 G12゜G13.・・・)
からなるアドレス・デコード部51の他に、このアドレ
ス・デコード部41の出力部に設けられた複数の2入力
NANDゲートG2(G21. G22. G2(、・
・・)からなるカラム選択線駆動部52を有する。カラ
ム選択線駆動部51の各NANDゲートG2は、二つの
入力端子の一方にアドレス・デコード部51のそれぞれ
対応するNANDゲー)Glの出力端子が接続され、他
方の入力端子には一つ前のカラム・アドレスに対応する
アドレス・デコード部51の出力端子が分岐接続される
。第1図の太線で示す信号線LAが所謂ルック・アヘッ
ド信号線である。
このように構成されたDRAMによるシリアル・アクセ
スの動作を次に説明する。
DRAM全体の動作に先立って、第1図のカラム・デコ
ーダ5の動作を説明すると、次の通りである。アドレス
・デコード部51では、入力されるカラム・アドレスに
したがって、−本のカラム選択線を選択すべく、いずれ
か一つのNANDゲートの出力端子が“L°レベルにな
る。いま例えば、NANDゲートGllの出力端子が“
L”レベルになったとする。そうするとこの出力の“L
”レベルは、カラム選択線駆動部52の対応するNAN
DゲートG21の一つの入力端子に入ると同時に、ルッ
ク・アヘッド信号線LAを通して次のNANDゲートG
22の一つの入力端子に入る。これにより、二つのNA
NDゲートG21. G22の出力端子がH”レベルに
なり、入力されたカラム・アドレスに対応するカラム選
択線C3Ln−1と同時に、次のカラム・アドレスに対
応するカラム選択線C3Lnが選択されることになる。
次のカラム・アドレスが入力すると、アドレス・デコー
ド部51ではNANDゲートGllの出力が“H′”レ
ベルに戻り、次のNANDゲートG 12の出力端子が
“L”レベルになる。これにより、カラム選択線駆動部
52ではNANDゲートG21の出力すなわちカラム選
択線CS L n−1が“Lルベルに戻る。このとき、
選択アドレスに対応するNANDゲートG22では、一
方の入力が′H”レベルに戻って他方の入力が′Lルベ
ルになるから、結局その出力すなわちカラム選択線C3
Lnは“H″レベルまま保たれる。またこのとき、ルッ
ク・アヘッド信号線LAを通して次のNANDゲートG
23の一つの入力端子が“L。
レベルになるから、これにより、次のカラム拳アドレス
で選択されるべきカラム選択線CS L nilが“H
°レベルになる。以下同様にして、カラム選択線は自身
のカラム・アドレスが到来する前に先行して立ち上げら
れて、常に2本のカラム選択線が“H°レベルになると
いう選択が順次行われる。
第4図は、この実施例のDRAMによるシリアル・アク
セス拳モードのリード争サイクルの動作タイミング図で
ある。ロウ・アドレス争ストローブ信号RASが”L“
レベルになり、アクティブサイクルに入って、ロウ−ア
ドレスの取り込みが行われる。カラム・アドレス・スト
ローブ信号CASの第1サイクル(CASのトグルの1
番目)では、カラム・アドレスにより決定された力・ラ
ム選択線C5LOとそのアドレスより一つ先のカラム・
アドレスにより決定されるカラム選択線C5LIの2本
が同時に立ち上がる。これにより、4ビツトのデータが
読み出されてI10データ線21を介して、データラッ
チ・レジスタ22に転送される。そしてセンス活性化信
号QSEの立ち上がりAIにより、転送された4ビツト
のデータはラッチされる。この4ビツトのデータは以後
、CASのトグルによって順次マルチプレクサ23を介
して出力端子に転送されて外部に出力される。
CASの第2サイクルの終了に伴い、シリアル・アドレ
スやカウンタ13によってカラム・アドレスがインクリ
メントされる。このとき内部カラム・アドレスはカラム
選択線C5LIを選択する状態になっている筈であるが
、チップ内部においては先に説明したカラム・デコーダ
5のルック・アヘッド機能により、すてにカラム選択線
C3LIは選択されて°Hルベルになっている。そして
次のカラム選択線C5L2が選択されると同時に最初の
カラム選択線C5LOは非選択になる。これにより、新
たに2ビツトのデータがI10線21に読み出されてデ
ータラッチ・レジスタ22に転送される。このデータは
、第2回目のセンス活性化信号QSEの立ち上がりA2
でセンス・ラッチされる。
以下同様にして、内部カラム・アドレスのインクリメン
トに従って、CASの2サイクルおきにカラム選択線が
新たに選択され、常に2本のカラム選択線が選択されて
いる状態で、ニブル・モードを応用したシリアル・アク
セス・モードのデータ読出しが行われる。そしてこの実
施例によれば、従来のようなカラム・アドレスの切り替
え時の間延びしたアクセスがなくなり、間断のないシリ
アル・アクセスが可能になる。なおりラム選択線は先行
して選択されているが、自身のサイクルが終了するまで
は選択された状態を保つ。従って、詳細な説明は省くが
、リード・ライト・サイクル・モードでも同様にこの方
式を用いることができる。
ところで、画像専用メモリでは、ポインタ機能を持つも
のが開発されている。ポインタ機能とは、カラム・アド
レスに対して任意のアドレス、からのシリアル・アクセ
スを可能とするいわば頭出し機能である。この様な機能
は、例えば画像メモリにおいて水平方向のドツト・スク
ロール等を容易にする上で極めて有用なものである。従
ってこの機能をシリアル・アクセス・モードが可能な汎
用DRAMに搭載することにより、高付加価値を持った
DRAMを得る事ができる。
第5図は、そのようなポインタ機能を付加した実施例の
DRAMのカラム−デコーダの構成を、第1図と対応さ
せて示す。第1図と異なる点は、カラム選択線C3L2
nのためのアドレス・デコード部の出力線(CLA2n
)を、カラム選択線C5LOのためのルック・アヘッド
信号線LAとして用いていることである。
これにより、第5図に矢印で示したように、カラム選択
線C3L2nの次にはカラム選択線C3LOが選択され
ることになり、結果的にポインタ機能が得られる。
第5図の構成においては、カラム選択線の選択が図面の
上部から下部へ順番に移動する。このため、最上部のカ
ラム選択1ic S LOのためのルック・アヘッド信
号線が他のルック・アヘッド信号線に比べて極端に長い
ものとなる。これは、配線遅延によりカラム選択線C3
LOのルック・アヘッド動作が極端に遅れる原因となる
。そしてこのことは、動作マージンの低下をもたらす可
能性がある。
第6図はこの様な問題を考慮して第5図の構成を変形し
た実施例のカラム・デコーダである。この実施例では、
図に矢印で示したようにカラム選択線のアクセスの物理
的順番を変更している。すなわち、ルック・アヘッド信
号線として、下向きのものLAIと上向きのものLA2
を用意し、これが互い違いに配置されるようにする。つ
まりカラム選択線は、図の上から、C3LO,C5L2
n。
C3LI 、C5L2n−1,C3L2、−という配列
になる。言い換えれば、物理的最下位アドレスから1ビ
ットインクリメントされることに対応するカラム選択線
と最上位アドレスから1ビットデクリメントされること
に対応するカラム選択線が交互にかつ一列に配置された
形態とする。
このように構成すれば、すべてのルック・アヘッド信号
線の長さは等しくなり、上述した配線遅延に起因する動
作マージンの低下をなくすことができる。
本発明は上記実施例に限られない。例えば実施例では、
カラム・デコーダを最も簡単なNANDゲート構成とし
たが、例えばNORゲートを用いても同様の機能を持つ
カラム・デコーダを構成することかできる。また実施例
では、汎用DRAMについて説明したが、ダイナミック
型メモリセルを用いた画像専用メモリはもちろん、シリ
アル・アクセス・モードを持つスタティックRAMにも
同様に本発明を適用することができる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、ルック争アヘッド方
式を採用したカラム・デコーダを用いて、従来のニブル
・モードで間断のない高速のシリアル・アクセスを可能
とした半導体記憶装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のDRAMにおけるカラム・
デコーダの構成を示す図、 M2図はそのDRAMの全体構成を示すブロック図、 W2B図は同じくそのDRAMのデータ入出力部の構成
を示す図、 第4図は同じくそのDRAMの動作を説明するためのタ
イミング図、 第5図は他の実施例のカラム・デコーダの構成を示す図
、 第6図はさらに他の実施例のカラム・デコーダの構成を
示す図、 第7図は従来のDRAMのニブル・モードでのリード・
サイクルの動作タイミング図、第8図は同じくライト令
サイクルの動作タイミング図、 第9図は従来のニブル・モード応用のシリアル・アクセ
ス動作の問題を説明するためのタイミング図である。 1・・・ロウ・アドレス・バッファ、2・・・カラム中
アドレスφバッファ、3・・・RAS系クロック・ジェ
ネレータ、4・・・CAS系クロック・ジェネレータ、
5・・・カラム−デコーダ、6・・・ロウ・デコーダ、
7・・・メモリセルアレイ、8・・・センスアンプおよ
びI10ゲート、9・・・入力バッファ、1o・・・出
力バッファ、11・・・基板バイアス回路、12・・・
リフレッシユ・カウンタ、13・・・シリアル・カウン
タ、51・・・アドレス・デコード部、52・・・カラ
ム選択線駆動部、21・・・I10データ線、2291
.データラッチ・レジスタ、23・・・マルチプレクサ
、34・・・データ出力バッファ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第 図 第 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数のメモリセルが配列されたメモリセルアレイ
    と、 外部からのアドレスを取り込むアドレスバッファと、 このアドレスバッファにより取込まれたロウ・アドレス
    により前記メモリセルアレイの行選択を行うロウ・デコ
    ーダと、 前記アドレスバッファにより取込まれたカラム・アドレ
    スにより前記メモリセルの列選択を行い、選択されたカ
    ラム選択線を立ち上げると共に、次のカラム・アドレス
    により選択されるべきカラム選択線をそのカラム・アド
    レスの到来前に先行して立ち上げる機能を持つカラム・
    デコーダと、これらのロウ・デコーダおよびカラム・デ
    コーダにより選択されたメモリセルとデータのやり取り
    を行うセンスアンプと、 を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. (2)互いに交差して配設された複数本ずつワード線と
    ビット線対、およびこれらの各交差位置に配置されたダ
    イナミック型メモリセルを有するメモリセルアレイと、 前記各ビット線対にそれぞれ設けられた複数のセンスア
    ンプおよび入出力ゲートと、 これらのセンスアンプおよび入出力ゲートを介して前記
    ビット線対と選択的に接続される複数対の入出力データ
    線と、 これらの入出力データ線にそれぞれ設けられた複数個の
    データラッチ・レジスタと、 外部からのアドレスを取り込むアドレスバッファと、 このアドレスバッファにより取込まれたロウ・アドレス
    により前記メモリセルアレイの行選択を行うロウ・デコ
    ーダと、 前記アドレスバッファにより取込まれたカラム・アドレ
    スにより前記メモリセルアレイの列選択を行い、前記入
    出力ゲートを駆動する選択されたカラム選択線を立ち上
    げると共に、次のカラム・アドレスにより選択されるべ
    きカラム選択線をそのカラム・アドレスの到来前に先行
    して立ち上げる機能を持つカラム・デコーダと、 を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
  3. (3)互いに交差して配設された複数本ずつワード線と
    ビット線対、およびこれらの各交差位置に配置されたダ
    イナミック型メモリセルを有するメモリセルアレイと、 前記各ビット線対にそれぞれ設けられた複数のセンスア
    ンプおよび入出力ゲートと、 これらのセンスアンプおよび入出力ゲートを介して前記
    ビット線対と選択的に接続される複数対の入出力データ
    線と、 これらの入出力データ線にそれぞれ設けられた複数個の
    データラッチ・レジスタと、 外部からのアドレスを取り込むアドレスバッファと、 カラム・アドレス・ストローブ信号によりカウントアッ
    プされてシリアルアクセスを行うための内部カラム・ア
    ドレスを順次発生するアドレス・カウンタと、 前記アドレスバッファにより取込まれたロウ・アドレス
    により前記メモリセルアレイの行選択を行うロウ・デコ
    ーダと、 前記アドレスバッファにより取込まれまたは前記アドレ
    ス・カウンタから出力されたカラム・アドレスにより前
    記メモリセルアレイの列選択を行い、前記入出力ゲート
    を駆動する選択されたカラム選択線を立ち上げると共に
    、次のカラム・アドレスにより選択されるべきカラム選
    択線をそのカラム・アドレスの到来前に先行して立ち上
    げる機能を持つカラム・デコーダと、 を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
  4. (4)前記カラム・デコーダは、 カラム・アドレスに対応して選択されるべきカラム選択
    線にそれぞれ対応した出力端子を有するアドレス・デコ
    ード部と、 このアドレス・デコーダ部の各出力端子が一方の入力端
    子に接続され、他方の入力端子には対応するカラム・ア
    ドレスより一つ前のカラム・アドレスに対応する前記ア
    ドレス・デコード部の出力端子が分岐接続され、出力端
    子にそれぞれカラム選択線が接続された複数の2入力N
    ANDゲートからなるカラム選択線駆動部と、 を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    に記載の半導体記憶装置。
  5. (5)前記カラム選択線の配列は、物理的最下位アドレ
    スから1ビットインクリメントされることに対応するカ
    ラム選択線と最上位アドレスから1ビットデクリメント
    されることに対応するカラム選択線とが交互にかつ1列
    に配置された形態を有することを特徴とする請求項4記
    載の半導体記憶装置。
JP2148474A 1990-06-08 1990-06-08 半導体記憶装置 Expired - Lifetime JP2799042B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0636560A (ja) * 1992-07-21 1994-02-10 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
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