JPH0528767A - 副入出力線を有するデータ伝送回路 - Google Patents
副入出力線を有するデータ伝送回路Info
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Abstract
作の両立を実現できるデータ伝送回路を提供する。 【構成】 一つ以上のビット線対に接続された副入出力
線対と、副入出力線と入出力線との間にMOSトランジ
スタからなるプリアンプを具備して、これをチップのス
トラッピングエリアに設置するようにして、微弱なビッ
ト線の電位を副入出力線からプリアンプを介して増幅し
てから入出力線で出力するようにする。
Description
DRAMに関するもので、特に高速動作が行なわれるデ
ータ伝送回路に関するものである。
みならずチップの高速動作が要求されている。しかし、
高集積化の要求を満足させると高速動作が低下し、高速
動作を実現しようとすると高集積化が困難となり、これ
は今後の半導体集積回路が解決しなければならない課題
となっている。特に、高集積化及び高速動作に大きく影
響するデータ伝送回路の構成方法及びその構成素子をど
の様にするかが、半導体集積回路の当面課題であること
はこの分野でよく知られている事実である。
及び図7に示した。図6はメモリーセルアレイの一部分
10を図示したもので、データ伝送回路の詳細を示す。
メモリーセル(図示しない)の(又はメモリーセルへ
の)データを伝送する入出力線(IO)5、6を共通に
構成して、全体的な構成をコンパクトに設計しているの
が特徴である。その詳細な構成は、メモリーセルに接続
されたビット線(BL)1、2と、一対の入出力線5、
6と、このビット線1、2及び入出力線5、6を各々接
続する入出力トランジスタ3、4と、所定の制御信号φ
S、φSDによって動作するセンスアンプ7と、からな
っている。入出力トランジスタ3、4はカラム選択線C
SL(column selection line)の信号によって制御さ
れる。尚、図中のセンスアンプ7の構成要素は公知の事
項であるので省略している。
利であることを容易に理解することができる。しかし、
前記の方式においては、ビット線1、2の負荷に比べて
入出力線5、6の負荷が大変大きいので、ビット線1、
2の微小な信号をそのまま入出力線5、6に伝達するの
は困難である。そこで、センスアンプ7を利用してビッ
ト線1、2の信号を大幅に増幅する必要があった。この
増幅に必要な時間をセンシングタイム(sensing time)
という。センシングタイムは実際に5〜10ns程度か
かり、これはデータアクセスタイム(data access tim
e)にそのまま反映されるので、センシングタイムが長
いものは、即ちアクセスタイムが遅いということを意味
する。したがって、図6の回路は高集積化には有利であ
るが、高速動作には向いていないということができる。
ようなデータ伝送回路が提案された。図7に示す回路
は、ダイレクトセンシング(direct sensing) 法として
知られているもので、これは“IEEE JOURNAL OF SOLID-
STATE CIRCUITS、VOL.25、No. 5、OCTOBER 199
0”のP1102〜1109に開示されている。この回
路の特徴は、図6における入出力トランジスタ3、4と
入出力線5、6を各々書込み用トランジスタ13、14
と書込み専用データ線(WI)15、16として使用
し、書込み用トランジスタ13、14には制御信号とし
て書込み用カラム選択線WCSL(write column selec
tion line )の信号を印加した。そして新たに一対の読
出し専用データ線(RO)17、18を設置し、読出し
専用データ線17、18とビット線1、2を、一対の感
知用トランジスタ19、20と一対の伝送用トランジス
タ21、22とを介して接続して、ビット線1、2の電
位が読出し専用データ線17、18に直接伝送されない
ようにした。ここで、感知用トランジスタ19、20と
伝送用トランジスタ21、22はプリアンプ(即ち予備
増幅器)として動作する。その外の構成上の仔細な説明
は前記論文に記載してあるのでここでは省略する。
ある高速動作の低下を改善するために提示されたもの
で、ビット線の信号が微弱であっても、これが感知用ト
ランジスタ19、20と伝送用トランジスタ21、22
によって予備増幅されて読出し専用データ線17、18
に伝送されるので、ビット線の信号をセンスアンプで増
幅する必要がない。したがって、これに費やされる時間
が不必要となり、その分データアクセスタイムを短くす
ることができた。しかし、このような回路は高速動作を
有するデータ伝送回路は実現したが、図示のように、図
6の回路に比べて高速動作に必要なトランジスタの数が
相当に増加してしまい、面積の増加を招来し、このため
高集積化に対応するのが難しいという問題点があった。
的は、半導体集積回路において、高速動作と高集積化を
両立させたデータ伝送回路を提供することにある。
るために本発明は、メモリーセルと、メモリーセルのデ
ータを伝送するビット線対と、ビット線対の電位を増幅
するセンスアンプと、一対の入出力線と、をもってお
り、所定の制御信号によってメモリーセルのデータの入
出力が制御される半導体集積回路におけるデータ伝送回
路において、ビット線対に接続された副入出力線対と、
この副入出力線と入出力線との間に接続されて、副入出
力線の電位を入出力線に又は入出力線の電位を副入出力
線に、増幅して伝送するプリアンプを具備したことを特
徴とする。
スタイムを得るために、メモリーセルのデータを副入出
力線〔Sub Input /Output Line :本明細書上において
は副入出力線としたが、部分入出力線(segment input
/output line )又は分割入出力線(divided input /
output line )と呼ぶこともできる〕まで直接電荷分配
(charge sharing)し、プリアンプを通じて直ちに入出
力を実行することによって、上述のような増幅動作を図
7に示した回路と同様に不必要にできた。また、本発明
においては、ビット線に直接接続した副入出力線を設
け、この副入出力線と入出力線との間にプリアンプを設
置したことでプリアンプをチップのストラッピングエリ
アに設置可能となり、さらに、複数のビット線を副入出
力線に共通して並列に接続できるようになった。その結
果、図7の回路のようにビット線、プリアンプ、入出力
線を直列に接続し、各々のビット線にプリアンプを設置
しなければならない場合に比べ、レイウト面責を大幅に
縮小できる。
説明する。図1は本発明によるデータ伝送回路図であ
る。図2は図1の回路をより詳細に図示したもので、こ
れによる動作タイミングを図3に示しており、図2の各
制御信号の発生論理を図4に論理図で示した。そして本
発明によるデータ伝送回路を、メモリーセルアレイがロ
ウ(row )方向とカラム方向で所定の個数にブロック化
されている半導体集積回路に適用した時の実施例を図5
に示した。
1、32の電位が各々副入出力線(SIO)35、36
に接続され、これがプリアンプ101をへて入出力線
(IO)37、38に伝送される。
2で、メモリーセル及びセンスアンプは公知の事項であ
るので説明は省略する。入出力線37(第1入出力線)
と副入出力線35(第1副入出力線)との間にチャネル
が接続され、書込み用カラム選択線WCSLにゲートが
接続された書込み用第1トランジスタ39、及び、入出
力線38(第2入出力線)と副入出力線36(第2副入
出力線)との間にチャネルが接続され、書込み用カラム
選択線WCSLにゲートが接続された書込み用第2トラ
ンジスタ40から構成された書込み用プリアンプと、読
出し用カラム選択線RCSL(Read Colum Select Lin
e)にゲートが接続され、チャネルの一端が接地電圧端に
接続された放電用トランジスタ43、及び、副入出力線
35にゲートが接続され、放電用トランジスタ43のチ
ャネルの他端と入出力線38との間にチャネルが接続さ
れた読出し用第1トランジスタ41、及び、副入出力線
36にゲートが接続され、放電用トランジスタ43のチ
ャネルの他端と入出力線37との間にチャネルが接続さ
れた読出し用第2トランジスタ42から構成された読出
し用プリアンプと、からプリアンプ101が構成され
る。
読出し用カラム選択線RCSLの反転信号によって制御
される2個のMOSトランジスタ44、45が具備され
ている。これは、図1に示す選択されなかった副入出力
線35′、36′のフローティング(floating)状態を
防止するためであり、この2個のMOSトランジスタ4
4、45の共通端子には1/2Vccの電圧Vpが印加
されるようにした。ただし、この電圧Vpはメモリー素
子の特性により変更可能である。
及び図4を参照して説明する。尚、ワード線(WL)5
5が選択され、メモリーセルのデータが副入出力線3
5、36まで到達する過程は公知の事項であるので説明
は省略する。図3、図4でカラム選択線CSLが選択さ
れ、同時に読出し用カラム選択線RCSLの信号が“ハ
イ”に上昇する。すると、放電用トランジスタ43がタ
ーンオンすると同時に副入出力線35の“ハイ”状態の
電位が読出し用第1トランジスタ41をターンオンして
入出力線38の電位を接地電圧端に放電するので、図3
に示すように、読出し用第1トランジスタ41のチャネ
ルを流れる電流i41(点線で示す)は上昇する。一
方、副入出力線36の“ロウ”状態の電位が読出し用第
2トランジスタ42をターンオフして入出力線37の電
位が接地電圧端へ放電されるのを遮断するように動作す
るため、図3に示すように、読出し用第2トランジスタ
42のチャネルを流れる電流i42(実線で示す)が初
期の所定時間のみ流れ、それ以後は流れないようにな
る。したがって、入出力線37と38の電位差は、図3
の電流i41とi42に応じて徐々に大きくなり、これ
がセンスアンプ46をへて増幅されてチップ外部に出力
される。
従来より5〜10ns程度迅速であり、これは高速動作
を要求する現趨勢に十分対応できる。
ランジスタ39、40を通じて行なわれる点で異なるだ
けであり、それ以外の動作は上述の読出し動作の逆の手
順であるので、その説明は省略する。
セルアレイがロウ(row )方向とカラム方向で所定の個
数にブロック化された半導体集積回路に適用する時に
は、図2に示した回路に加えて、選択されるブロックが
エネイブルされるように所定の手段を設ける必要があ
る。これを図5に示した。その理由は、メモリーセルア
レイのカラム方向に多数のブロックが存在する場合、図
4に示したように、カラム選択線CSLの信号と読出し
用カラム選択線RCSLの信号が同じ種類のアドレスか
ら発生するので、同じカラム内に存在する多数のブロッ
クのデータ入出力線が同時に接地電圧端に放電する現象
を招来するためである。したがって、図5のように所定
ブロックを選択する信号φBLSiが印加されるエネイ
ブリング(enabling)手段90を設ける必要がある。本
発明においては、このようなエネイブリング手段90と
して、所定のブロック選択信号φBLSiによって制御
され、チャネルが接地電圧端と放電用トランジスタ43
のチャネルとの間に接続されたMOSトランジスタ91
を設けた。ただし、これに限らず、選択されたブロック
のみがエネイブルされるような手段であれば他の手段で
も良いことは、この分野で通常の知識をもつ者なら容易
に理解することができるであろう。
の思想に立脚して実現した実施例であって、その構成素
子の種類や各制御信号は本発明の技術的範疇を逸脱しな
い限り、適切に変更することもできるであろう。また、
例えばPSRAM(擬似SRAM)のようにアドレスを
マルチプレクシング(multiplexing)しないメモリー素
子に用いれば、本発明の効果がより大きくなることをこ
の分野で通常の知識をもつものなら容易に理解すること
ができるであろう。
ータ伝送回路によれば、ビット線の増幅動作を必要とし
ないので高速動作を実現することができ、また、副入出
力線と入出力線との間を接続するプリアンプをチップの
ストラッピングエリアに設けることが可能であるので、
高集積化された半導体集積回路の高速動作の実現に大き
く寄与できる。
路図。
図。
号の論理図。
手段を設けた場合の実施例を示す回路図。
Claims (12)
- 【請求項1】 メモリーセルと、メモリーセルにデータ
を伝送するビット線対と、ビット線対の電位差を増幅す
るセンスアンプと、データ入出力のための一対の入出力
線とをもっており、所定の制御信号によってメモリーセ
ルのデータの入出力が制御される半導体集積回路におけ
るデータ伝送回路において、 一つ以上のビット線対に接続された副入出力線対と、 副入出力線対と入出力線対との間に接続されて、副入出
力線の電位を入出力線に又は入出力線の電位を副入出力
線に、増幅して伝送するプリアンプと、 を具備したことを特徴とするデータ伝送回路。 - 【請求項2】 プリアンプをチップのストラッピングエ
リアに設置して、一つのプリアンプが所定個数のメモリ
ーセルアレイブロックを担当するようにした請求項1記
載のデータ伝送回路。 - 【請求項3】 カラム選択線に接続されて制御される入
出力トランジスタによって、副入出力線がビット線と接
続される請求項1記載のデータ伝送回路。 - 【請求項4】 プリアンプが、 第1入出力線と第1副入出力線との間にチャネルが接続
され、書込み用カラム選択線にゲートが接続された書込
み用第1トランジスタ、及び、第2入出力線と第2副入
出力線との間にチャネルが接続され、書込み用カラム選
択線にゲートが接続された書込み用第2トランジスタか
ら構成された書込み用プリアンプと、 読出し用カラム選択線にゲートが接続され、チャネルの
一端が接地電圧端に接続された放電用トランジスタ、及
び、第1副入出力線にゲートが接続され、放電用トラン
ジスタのチャネルの他端と第2入出力線との間にチャネ
ルが接続された読出し用第1トランジスタ、及び、第2
副入出力線にゲートが接続され、放電用トランジスタの
チャネルの他端と第1入出力線との間にチャネルが接続
された読出し用第2トランジスタから構成された読出し
用プリアンプと、から構成される請求項1記載のデータ
伝送回路。 - 【請求項5】 書込み用第1、第2トランジスタ、放電
用トランジスタ、読出し用第1、第2トランジスタが、
NMOSトランジスタである請求項4記載のデータ伝送
回路。 - 【請求項6】 メモリーセルと、メモリーセルのデータ
を伝送するビット線対と、ビット線対の電位を増幅する
センスアンプと、データをチップ外部に(又は外部か
ら)伝送する一対の入出力線とをもっており、所定の制
御信号によってメモリーセルのデータの入出力が制御さ
れ、そしてメモリーセルアレイがロウとカラム方向で所
定の個数にブロック化されて配列されている半導体集積
回路におけるデータ伝送回路において、 一つ以上のビット線対に接続された副入出力線対と、 副入出力線の電位を入出力線に又は入出力線の電位を副
入出力線に、増幅して伝送するプリアンプと、 選択されたメモリーセルの属するブロックのみを動作さ
せるための手段と、 を具備したことを特徴とするデータ伝送回路。 - 【請求項7】 副入出力線対の間に接続され、且つ所定
のバイアス電圧が印加され、所定の制御信号によって動
作するフローティング状態防止手段が具備された請求項
6記載のデータ伝送回路。 - 【請求項8】 フローティング状態防止手段が、副入出
力線対の間にチャネルが直列に接続され、且つチャネル
の一端に1/2Vccの電位が印加され、読出し用カラ
ム選択線の反転信号によって制御される2個のMOSト
ランジスタで構成される請求項7記載のデータ伝送回
路。 - 【請求項9】 プリアンプが、第1入出力線と第1副入
出力線との間にチャネルが接続された書込み用第1トラ
ンジスタ、及び、第2入出力線と第2副入出力線との間
にチャネルが接続された書込み用第2トランジスタから
成され、この各トランジスタが所定の第1制御信号によ
って制御される書込み用プリアンプと、 所定の第2制御信号にゲートが接続され、チャネルの一
端が接地電圧端に接続された放電用トランジスタ、及
び、第1副入出力線にゲートが接続され、放電用トラン
ジスタのチャネルの他端と第2入出力線との間にチャネ
ルが接続された読出し用第1トランジスタ、及び、第2
副入出力線にゲートが接続され、放電用トランジスタの
チャネルの他端と第1入出力線との間にチャネルが接続
された読出し用第2トランジスタから構成された読出し
用プリアンプと、から構成される請求項6記載のデータ
伝送回路。 - 【請求項10】 第1制御信号が書込み用カラム選択線
の信号で、第2制御信号が読出し用カラム選択線の信号
である請求項9記載のデータ伝送回路。 - 【請求項11】 選択されたメモリーセルの属するブロ
ックのみを動作させるための手段が、接地電圧端と放電
用トランジスタとの間にチャネルが接続され、所定の制
御信号によって制御されるMOSトランジスタで構成さ
れる請求項6記載のデータ伝送回路。 - 【請求項12】 所定の制御信号がメモリーセルブロッ
ク選択信号である請求項11記載のデータ伝送回路。
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