JPH0448816A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH0448816A
JPH0448816A JP2157536A JP15753690A JPH0448816A JP H0448816 A JPH0448816 A JP H0448816A JP 2157536 A JP2157536 A JP 2157536A JP 15753690 A JP15753690 A JP 15753690A JP H0448816 A JPH0448816 A JP H0448816A
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JP
Japan
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level
gate circuit
circuit
input
power supply
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JP2157536A
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Inventor
Hidekazu Egawa
英和 江川
Fujio Yamamoto
山本 富士雄
Noburo Tanimura
谷村 信朗
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Hitachi ULSI Engineering Corp
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〕 本発明は、半導体集積回路さらには電源ノイズに起因す
るレベル変動抑制技術に関し、例えば半導体記憶装置の
インプットバッファ回路に適用して有効な技術に関する
〔従来の技術〕
半導体集積回路(以下LSIという)においては、代表
的なインタフェースレベルとしてTTLレベル、ECL
レベル、CMOSレベルがあり、それらは次のように規
定される。
すなわち、TTLレベルにおいて、入力ハイレベル(V
ih)は2.OV、入力ロウレベル(Vil)は0,8
V、出力ハイレベル(Voh)は2.4■、出力ロウレ
ベル(Vol)は0.4Vとされ、またECLレベルに
おいてVihは−1゜0■、Vilは−1,6■、Vo
hは−0,9V、Volは−1,7vとされ、更にCM
OSレベルにおいてvihは5.OV、Vi lはOV
、V。
hは5.OV、VolはOvとされる。
また、TTL及びCMO8の場合の電源電圧は高電位側
が5.OV、低電位側がOvとされ、ECLの場合の電
源電圧は高電位側がOv、低電位側が−4,5■あるい
は−5,2■とされる。CMOSタイプのLSIでTT
Lインタフェースを使用しているものにおいては、入力
ハイレベル(Vih)が2.Ovでありながらその電源
電圧は5.OVに設定されている。
更にCMOSタイプのLSIでは、特定の外部端子に結
合された入力回路(インプットバッファ回路)がMOS
FETの組合わせによって構成されており、外部端子か
らの入力信号を、当該MO5FETのゲートで受けるよ
うにしたものがほとんどである。
尚、上記のようなインタフェースレベル等について記載
された文献の例としては、昭和59年11月30日に株
式会社オーム社より発行されたrLSIハンドブック」
がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら従来のLSIにおいて外部端子に結合され
たインプットバッファ回路には次のような問題点のある
ことが本発明者によって明らかにされた。
インプットバッファ回路の入力端子レベルがハイレベル
の場合において電源ノイズ例えばグランドノイズが発生
すると、このグランドノイズにより当該インプットバッ
ファ回路の論理スレッショルドレベルvQtが上昇され
、このレベル上昇により、入力端子レベルが論理スレッ
ショルドレベル以下となった場合には、入力端子レベル
が本来ハイレベルであるにもかかわらず、ロウレベルと
誤判定され、インプットバッファ回路の出力端子レベル
反転現象を生ずる。このレベル反転現象は、当該インプ
ットバッファ回路が含まれるLSIにおいて誤動作を招
来する。
本発明の目的は、電源ノイズに起因するレベル反転を抑
制することにより動作の安定化を図った半導体集積回路
を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本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、ゲート回路出力端子レベルの電源ノイズに起
因するレベル変動を当該ゲート回路の入力側にフィード
バックすることにより出力端子レベル反転を抑制するフ
ィードバックキャパシタを設けるものである。ここで上
記ゲート回路は当該ゲート回路が適用されるLSIの外
部端子に結合することができる。また、ゲート回路の安
定動作の確保のため、上記フィードバックキャパシタの
容量値を、当該ゲート回路入力部において許容され得る
値にするとよい。更に上記ゲート回路には、入力端子レ
ベルを反転して出力するインバータを適用することがで
きる。
〔作 用〕
上記した手段によれば、電源ノイズに起因するレベル変
動がゲート回路の入力側にフィードバックされ、その変
動分はゲート回路の入力に反映される。このことが、電
源ノイズに起因してゲート回路の論理スレッショルドが
変化されても出力が不所望に反映するのを阻止するよう
に作用する。
〔実 施 例〕
第3図には本発明が適用される疑似スタティック型RA
M (ランダム・アクセス・メモリ)が示される。同図
に示される疑似スタティック型RAMは、特に制限され
ないが、公知の半導体集積回路製造技術によりシリコン
などの一つの半導体基板に形成される。
第3図において、メモリアレイM−RAYは、特に制限
されないが、2交点(折り返しビット線)組の相補デー
タ線DO−DO−Dn−Dnと、垂直方向に配置される
m+1本のワード線WO−Wm、及びこれらの相補デー
タ線とワード線の交点に格子状に配置される(n+1)
X (m+1)個のメモリセルとを含む。
メモリセルアレイM−ARYの各メモリセルは、いわゆ
る1素子型のダイナミック型メモリセルとされ、それぞ
れ情報蓄積用キャパシタCs及びアドレス選択用MO5
FETQmにより構成される。
メモリアレイM−ARY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MO5FETQm
のドレインは、対応する相補データ線DO・DC)−D
n−Dn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M−ARYの同一の行に配置される
n+1個のメモリセルのアドレス選択用MO8FETQ
mのゲートは、対応するワード線WO”Wmにそれぞれ
共通接続される。各メモリセルの情報蓄積用キャパシタ
Csの他方の電極すなわちセルプレートには、所定のセ
ルフプレート電圧が共通に供給される。
メモリアレイM−ARYを構成するワード線WO〜Wm
は、ロウアドレスデコーダRDCH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RDCHには、後述するロウアド
レスバッファRADBからi+1ビットの相補内部アド
レス信号axO−axi(ここで・例えば非反転内部ア
ドレス信号aXOと反転内部アドレス信号aXOをあわ
せて相補内部アドレス信号aXOのように表わす。以下
同じ)が供給され、また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。タイミング信号φXは
、通常ロウレベルとされ、疑似スタティック型RAMが
通常の動作モード又はリフレッシュモードで選択状態と
されるとき所定のタイミングでハイレベルとされる。
ロウアドレスデコーダRDCR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、ロウアドレスデコーダ
RDCRは、上記相補内部アドレス信号axo”axi
をデコードし、対応する1本のワード線を択一的にハイ
レベルの選択状態とする。
ロウアドレスバッファRADBは、アドレスマルチプレ
クサAMXから伝達されるロウアドレス信号を受けて保
持する。また、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axo−axiを形成する6 アト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を介して入力されるi+1ビッ
トのXアドレス信号AXO〜AXiが供給される。また
、アドレスマルチプレクサAMXの他方の入力端子には
、特に制限されないが、後述するリフレッシュ制御回路
RFCからi+1ビツトのリフレッシュアドレス信号r
xo〜rxiが供給される。アドレスマルチプレクサA
MX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φ
refは、疑似スタティック型RAMが通常の書込み又
は読出し動作モードとされるときロウレベルとされ、オ
ートリフレッシュ又はセルフリフレッシュモードとされ
るときハイレベルとされる。
アドレスマルチプレクサAMXは、上記タイミング信号
φrefがロウレベルとされる通常のメモリアクセスに
おいて、外部端子AO=Aiを介して供給されるXアド
レス信号A X O= A X iを選択し、ロウアド
レス信号として上記ロウアドレスバッファRADBに伝
達する。また、タイミング信号φrefがハイレベルと
される各リフレッシュモードにおいて、リフレッシュ制
御@路RFCから供給されるリフレッシュアドレス信号
rxO〜rxiを選択し、ロウアドレス信号として上記
ロウアドレスバッファRADBに伝達する。
一方、メモリアレイM−ARYを構成する相補データ線
Do−DO=Dn−Dnは、その一方において、センス
アンプSAの対応する単位増幅回路USAに結合される
センスアンプSAは、n+1個の単位増幅回路USAに
より構成される。センスアンプSAの各単位増幅回路U
SAは、PチャンネルMO5FETQIO,Qll及び
NチャンネルMO8FETQ30.Q31からなるCM
OSラッチ回路を基本構成とする。これらのラッチ回路
の入出力ノードは、対応する相補データ線DO−DO−
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。また、上記センスアンプSAの単位回路には
、特に制限されないが、Pチャンネル型の駆動MO8F
ETQ9を介して回路の電源電圧Vccが供給され、N
チャンネル型の駆動MO3FETQ29を介して回路の
接地電位が供給される。
駆動MO5FETQ29のゲートには、タイミング発生
回路TGから、タイミング信号φpaが供給される。ま
た、駆動MO8FETQ9のゲートには、上記タイミン
グ信号φpaのインバータ回路N5による反転信号が供
給される。タイミング信号φpaは、通常ロウレベルと
され、この疑似スタティック型RAMが選択状態とされ
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
れる微小読出し信号が対応する相補データ線に確立され
る時点で、ハイレベルとされる。タイミング信号φpa
がハイレベルとされることで、上記駆動MO8FETQ
9及びQ29はともにオン状態となり、センスアンプS
Aのn+1個の単位増幅回路USAを一斉に動作状態と
する。
センスアンプSAの各単位増幅回路USAは。
その動作状態において1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DO
・DO=Dn−Dnを介して出力される微小読出し信号
をそれぞれ増幅し、ハイレベル又はロウレベルの2値読
出し信号とする。これらの2値読比し信号は、疑似スタ
ティック型RAMが読出しモード又は各リフレッシュサ
イクルとされるとき、対応するメモリセルに再書込みさ
れ。
記憶データのリフレッシュ動作が行われる。言い換える
と、ワード線WO”Wmを択一的にハイレベルの選択状
態とし、センスアンプSAの単位増幅回路USAを一斉
に動作状態とすることで、ダイナミック型メモリセルの
リフレッシュ動作を実現することができる。
メモリアレイM−ARYを構成する相補データ線DO−
DO−Dn−Dnは、その他方におイテ、カラムスイッ
チC8Wの対応するスイッチMO8FETに結合される
。カラムスイッチC8Wは、相補データ線DO−DO−
Dn−Dnに対応して設けられるn+1対のスイッチM
O8FETQ36、Q37〜Q38.Q39により構成
される。
これらのスイッチMO8FETの一方は対応する相補デ
ータ線にそれぞれ結合され、その他方は相補共通データ
線の非反転信号@CD及び反転信号線CDにそれぞれ共
通接続される。各対のスイッチMO5FETのゲートは
それぞれ共通接続され、カラムアドレスデコーダCDC
Rから対応するデータ線選択信号YO−Ynがそれぞれ
供給される。
これにより、カラムスイッチC8Wを構成する各対のス
イッチMO3FETは、対応する上記データ線選択信号
YO−Ynが択一的にハイレベルとされることでオン状
態となり、指定される一組の相補データ線と共通相補デ
ータ線CD−CDを選択的に接続する。
カラムアドレスデコーダCDCRには、後述するカラム
アドレスバッファCADBからj+1ビットの相補内部
アドレス信号ayo”ayjが供給され、またタイミン
グ発生回路TGからタイミング信号φyが供給される。
タイミング信号φyは、通常ロウレベルとされ、疑似ス
タティック型RAMが選択状態とされ上記センスアンプ
SAによる増幅動作が終了する時点で、ハイレベルとさ
れる。
カラムアドレスデコーダCDCR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、カラムアドレスデコ
ーダCDCRは、上記相補内部アドレス信号ayo”a
y、jをデコードし、対応する上記データ線選択信号Y
 O= Y nを択一的にハイレベルとする。
カラムアドレスバッファCADBは、外部端子AYO〜
AYjを介して供給されるj+1ビットのYアドレス信
号AYO−AYjを取込み、保持する。また、これらの
Yアドレス信号AYO−AYjをもとに上記相補内部ア
ドレス信号ayQ〜ayjを形成する。
相補共通データ線CD−CDには、メインアンプMAの
入力端子が結合されるとともに、データ入力バッファD
IBの出力端子が結合される。メインアンプMAの出力
端子はさらにデータ出力バッファDOBの入力端子に結
合され、データ出力バッファDOBの出力端子にはデー
タ入出力端子DI○に結合される。データ入力バッファ
DIRの入力端子も上記データ入出力端子DIOに共通
結合される。
メインアンプMA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φmaに従って選択的に動作状態
とされる。この動作状態において、メインアンプMAは
、メモリアレイM−ARYの選択されたメモリセルから
対応する相補データ線及び相補共通データ線CD−CD
を介して出力される2値読出し信号をさらに増幅し、デ
ータ出力バッファDOBに伝達する。
データ出力バッファDOBは、疑似スタティック型RA
Mが読出し動作モードとされるとき、タイミング発生回
路TGから供給されるタイミング信号φrに従って選択
的に動作状態とされる。この動作状態において、データ
出力バッファDOBは、メインアンプMAから伝達され
るメモリセルの読出し信号をデータ入出力端子DIOを
介して外部の装置に送出する。
データ入力バッファDIOは、ダイナミック型RAMが
書込み動作モードとされるとき、タイミング発生回路T
Gから選択的に動作状態とされる。
この動作状態において、データ入力バッファDIOは、
データ入出力端子DIOを介して供給される書込みデー
タを相補書込み信号とし、相補共通データ線CD−CD
に供給する。
リフレッシュ制御回路RFCは、後述するように、外部
端子を介して供給されるリフレッシュ信号RFSHに従
って、オートリフレッシュサイクル又はセルリフレッシ
ュサイクルを選択的に実行する。
各リフレッシュサイクルにおいて、リフレッシュ制御回
路RFCは、タイミング発生回路TGにリフレッシュ動
作を開始するためのタイミング信号φrsを供給する。
タイミング発生回路TGは。
上記タイミング信号φrsに従ってリフレッシュ動作に
必要な各種のタイミング信号を形成し、各回路に供給す
る。また、1つのワード線に関するリフレッシュ動作が
終了するごとに、タイミング信号φreを上記リフレッ
シュ制御回路RFCに供給する。このタイミング信号φ
reは、上記リフレッシュアドレスカウンタRCTRを
歩進するためのカウンタパルスとされる。
タイミング発生回路TGは、チップイネーブル信号CE
、ライトイネーブル信号WE及び呂カイネーブル信号O
Eをもとに、上記各種のタイミング信号を形成し、各回
路に供給する。また、上記リフレッシュ制御回路RFC
から供給されるタイミング信号φrsに従って、リフレ
ッシュ動作に必要な各種のタイミング信号を形成し、各
回路に供給する。さらに、タイミング発生回路TGは、
1本のワード線に関するリフレッシュ動作が終了すると
、タイミング信号φreを形成し、上記リフレッシュ制
御回路RFCに供給する。
第1図には上記カラムアドレスバッファCADBの一部
を構成するインプットバッファ回路が示される。同図に
示されるインプットバッファ回路1には、特に制限され
ないが、PチャンネルMO8FETQ41とNチャンネ
ルMO8FETQ42とを結合してCMOSタイプのイ
ンバータとして形成されたゲート回路40が適用される
。MO5FETQ41及びQ42のゲートは、入力保護
回路43を介して外部端子AYOに共通接続される。M
O5FETQ41のドレインは高電位側電源電圧V c
 cに結合され、MO5FETQ42のソースは低電位
側電源電圧Vssに結合される。
MO3FETQ41.Q42のゲート相互の接続箇所は
ノードAとされる。MOSFETQ41のソースとMO
S FETQ42のドレインとが結合され、そこがノー
ドBとされる。このノードBは後段回路たる内部回路に
結合される。
上記入力保護回路43は、外部端子AYOからの入力ア
ドレス信号伝達路中に配置された抵抗43aと、この抵
抗43aと低電位側電源電圧VsSとの間に接続された
NチャンネルMO5FET43bとを有して成り、上記
入力端子AYOに静電気などによる異常電位が加わった
場合に、それを吸収することによってMO8FET41
.42のゲート破壊を阻止する。
更に本実施例インプットバッファ回路は、ノードAとノ
ードBとの間に接続されたフィードバックキャパシタC
fを備える。このフィードバックキャパシタCfは、ゲ
ート回路40の出力端子レベル(ノードBのレベル)の
電源ノイズ例えばグランド(GND)ノイズに起因する
レベル変動を当該ゲート回路40の入力側(ノードA)
にフィードバックすることによりノードBのレベル反転
を抑制する機能を有する。このフィードバックキャパシ
タCfには、特に制隈されないが、MOSFETのゲー
ト−ソース間容量やアルミニウム配線層によって形成さ
れる容量を適用することができ、その容量値は、回路の
安定動作のためゲート回路40の入力部許容値を越えな
い範囲で、また電源ノイズのスルーレート等を考慮して
決定される。
第2図には本実施例インプットバッファ回路の主要部に
おける波形が示される。
外部端子AYOから入力されたアドレス信号は入力保護
回路43を介してノードAに伝達される。
外部端子AYOから入力されたアドレス信号が例えばハ
イレベルであり、それがノードAにおいてゲート回路4
0の論理スレッショルドレベルVQtを越える場合、ノ
ードBはロウレベルとされる(正常動作)。このとき電
源ノイズ例えばグランド(GND)ノイズが生じそれに
起因してゲート回[40の論理スレッショルドレベルV
Qtが変動されると共に、ノードBのレベルが上昇され
た場合、そのレベル上昇は、フィードバックキャパシタ
Cfを介してノードAに伝達される。これにより、ゲー
ト回路40の論理スレッショルドレベルの上昇に呼応し
てノードAのレベルも上昇される。このため、ノードA
のレベルがゲート回路40の論理スレッショルドレベル
VQtを越えることはなく、ノードBの出力レベル反転
が抑制される。
尚、カラムアドレスバッファCADBを構成する他のイ
ンプットバッファ回路も上記と同様に形成される。
本実施例によれば以下の作用効果を得ることができる。
(1)ゲート回路40における出力端子(ノードB)レ
ベルの電源ノイズに起因するレベル変動がフィードバッ
クキャパシタCfによりゲート回路40の入力側にフィ
ードバックされ、これによって当該ゲート回路40の入
力端子(ノードA)レベルが当該ゲート回路40の論理
スレッショルドレベルvQt以下となるのが阻止される
ので、電源ノイズに起因するレベル反転が抑制され、回
路の安定動作が可能となる。
(2)上記ゲート回路40の入力部はYアドレス信号入
力端子としての外部端子AYOに結合されるので、上記
(1)の作用効果によりYアドレス信号を適確にカラム
アドレスデコーダCDCRに伝達することができ、疑似
スタティック型RAMのリード/ライト動作の安定化を
図ることができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず
、その要旨を逸脱しない範囲において種尋変更可能であ
る。
例えば、上記実施例ではカラムアドレスバッファCAD
Bを構成するインプットバッファ回路lにフィードバッ
クキャパシタCfを設けたものについて説明したが、ロ
ウアドレスバッファRADBやデータ入力バッファDI
B、更にはコントロール系信号の入カバソファなどにも
フィードバックキャパシタCfを設けることにより動作
の安定化を図ることができる。また、第1図に示される
インプットバッファ回路1は、MO5FETQ41)Q
42より成るインバータ1段構成とされるが、フィード
バックキャパシタCfの接続箇所(ノードA、ノードB
)が互いに異なる論理レベルとなる限りにおいて複数段
のインバータ若しくはその他のゲート回路を採用するこ
とができる。
尚、電源ノイズには電源VcCの変動によるものも含ま
れ、フィードバックキャパシタCfは、このVcc変動
によるノイズにも効果的とされる。
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疑似スタティックR
AMに適用した場合について説明したが、本発明はそれ
に限定されるものではなく、例えば一般的なスタティッ
クRAMやダイナミックRAM、ROM (リード・オ
ンリ・メモリ)などの半導体記憶装置、更にはマイクロ
コンピュータ若しくはCPU (中央処理装置)等のデ
ータ処理装置などにも広く適用することができる。本発
明は少なくとも入力信号を取扱うゲート回路を含む条件
のものに適用することができる・〔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、下記の通りである
すなわち、ゲート回路出力端子の電源ノイズに起因する
レベル変動がフィードバックキャパシタによりゲート回
路の入力側にフィードバックされることによって当該ゲ
ート回路の入力端子レベルが当該ゲート回路の論理スレ
ッシミルドレベル以下となるのが阻止され、これにより
電源ノイズに起因するゲート回路出力レベル反転が抑制
されるので、回路の動作の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例回路図、 第2図は第1図に示される回路の主要部波形図、第3図
は第1図に示される回路が適用される疑似スタティック
RAMのブロック図である。 1・・・インプットバッファ回路、4o・・・ゲート回
路、41・・・PチャンネルMO8FET、42・・・
NチャンネルMO8FET、43・・・入力保護回路、
AYO・・・外部端子、Cf・・・フィードバックキャ
パシタ、CADB・・・カラムアドレスバッファ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)入力信号を取扱うゲート回路を含み、このゲート回
    路出力端子レベルの電源ノイズに起因するレベル変動を
    当該ゲート回路の入力側にフィードバックすることによ
    り出力端子レベル反転を抑制するフィードバックキャパ
    シタを設けて成る半導体集積回路。 2)上記ゲート回路の入力部は外部端子に結合される請
    求項1記載の半導体集積回路。 3)上記フィードバックキャパシタの容量値は、上記ゲ
    ート回路の入力部において許容され得る容量値とされる
    請求項1又は2記載の半導体集積回路。 4)上記ゲート回路は、入力端子レベルを反転して出力
    するインバータとされる請求項1、2又は3記載の半導
    体集積回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62119242A (ja) * 1985-11-19 1987-05-30 Sumitomo Chem Co Ltd エチレン・α−オレフイン共重合系ゴム組成物
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