JPH06139773A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH06139773A
JPH06139773A JP4290987A JP29098792A JPH06139773A JP H06139773 A JPH06139773 A JP H06139773A JP 4290987 A JP4290987 A JP 4290987A JP 29098792 A JP29098792 A JP 29098792A JP H06139773 A JPH06139773 A JP H06139773A
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JP
Japan
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circuit
substrate potential
serial
charge pump
access section
Prior art date
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Pending
Application number
JP4290987A
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English (en)
Inventor
Masahiro Katayama
雅弘 片山
Kiichi Manita
喜一 間仁田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ランダム・アクセス部とシリアル・アクセス
部とを備えたビデオRAMにおいて、スタンバイモード
時用の基板電位発生回路と、ランダム・アクセス部動作
時用の基板電位発生回路と、シリアル・アクセス部動作
時用の基板電位発生回路とを設け、動作モードに応じて
有効化する基板電位発生回路の数を変えるようにした。 【効果】 スタンバイモード時と、ランダム・アクセス
部動作時と、シリアル・アクセス部動作時にそれぞれ必
要最小限の供給能力で基板電位を供給することができる
ため、基板電位の安定化を保障しかつ低消費電力化を図
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路技術さ
らには基板電位の安定化に適用して特に有効な技術に関
し、例えばランダム・アクセス部とシリアル・アクセス
部とを備え画像データの記憶に適したビデオRAMに利
用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイナミック型RAM(ランダム
・アクセス・メモリ)のような電荷蓄積型のメモリセル
からなるメモリ部を有する半導体集積回路においては、
メモリセルの情報記憶機能(リフレッシュ特性)を保障
するため、安定した基板電位VBBを発生する基板電位
発生回路(VBB発生回路)が内蔵されることがある。
この種の基板電位発生回路として、例えばチャージポン
プ回路を利用して低消費電力化を図るようにしたものが
ある。チャージポンプ回路はダイナミック動作し、定常
電流が流れないため、消費電力が少ない。また、従来の
RAM内蔵LSIの中には、基板電位発生回路を2個内
蔵させ、一方は常時動作させるとともに、他方の基板電
位発生回路はRAMの動作時にのみ動作させることでさ
らに低消費電力化を図ったものが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ランダ
ム・アクセス部とシリアル・アクセス部とを備えたビデ
オRAMの開発にあたり、これに適した基板電位発生回
路について検討を行なった。その結果、上記2種類の基
板電位発生回路を持たせる方式では、常時動作する供給
能力の小さな基板電位発生回路でスタンバイモード時と
シリアル・アクセス部の動作時の両方の基板電位を保障
しなければならないため、スタンバイモード時に合わせ
て常時動作する基板電位発生回路の供給能力を決定する
と、シリアル・アクセス部の動作時の基板電位の安定化
が保障できない。また、シリアル・アクセス部の動作時
の基板電位の安定化が保障できるように常時動作する基
板電位発生回路の供給能力を決定すると、スタンバイモ
ード時における消費電力が大きくなって、低消費電力化
が充分に達成できないという問題点があることが明らか
になった。
【0004】この発明の目的は、ランダム・アクセス部
とシリアル・アクセス部とを備えたビデオRAMにおい
て、基板電位の安定化を保障しかつ低消費電力化を達成
できる基板電位発生回路を提供することにある。この発
明の他の目的は、ランダム・アクセス部とシリアル・ア
クセス部とを備えたビデオRAMにおいて、占有面積を
それほど増加させることなく低消費電力化を達成できる
基板電位発生回路を提供することにある。この発明の前
記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本
明細書の記述および添附図面から明らかになるであろ
う。
【0005】
【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説明すれば、下記のと
おりである。すなわち、ランダム・アクセス部とシリア
ル・アクセス部とを備えたビデオRAMにおいて、スタ
ンバイモード時用の基板電位発生回路と、ランダム・ア
クセス部動作時用の基板電位発生回路と、シリアル・ア
クセス部動作時用の基板電位発生回路とを設け、動作モ
ードに応じて有効化する基板電位発生回路の数を変える
ようにしたものである。
【0006】また、上記スタンバイモード時用の基板電
位発生回路と、ランダム・アクセス部動作時用の基板電
位発生回路はそれぞれ発振回路とチャージポンプ回路と
で構成するとともに、シリアル・アクセス部動作時用の
基板電位発生回路は、チャージポンプ回路のみで構成
し、これを動作させるクロックは外部から供給されるシ
リアル・アクセス部動作用のシリアル・クロックで代用
するようにした。
【0007】
【作用】上記した手段によれば、スタンバイモード時
と、ランダム・アクセス部動作時と、シリアル・アクセ
ス部動作時にそれぞれ必要最小限の供給能力で基板電位
を供給することができるため、基板電位の安定化を保障
しかつ低消費電力化を図るという上記目的が達成され
る。また、シリアル・アクセス部動作時用の基板電位発
生回路は、チャージポンプ回路のみで構成し、これを動
作させるクロックは外部から供給されるシリアル・アク
セス部動作用のシリアル・クロックを使用すれば、発振
回路が不要であるとともにシリアル・アクセス部動作時
以外はシリアル・クロックが入力されないので基板電位
発生回路のオン、オフのための回路が不要となるため、
占有面積をそれほど増加させることなく低消費電力化を
達成できる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。図1には本発明をビデオRAMに適用した
場合の一実施例が示されている。図1において、1は複
数のメモリセルがマトリックス状に配置されてなるラン
ダム・アクセス部(RAM)、2はスタティック型メモ
リセルからなるシリアル・アクセス部(SAM)であ
る。上記ランダム・アクセス部1は、メモリアレイとア
ドレス・デコーダを含み、外部から供給されるアドレス
信号A0〜Aiに基づいて任意のメモリセルが選択さ
れ、RAMコントロール回路3によって選択されたメモ
リセルのデータDout,Dinの読出し、書込みがな
される。
【0009】一方、上記シリアル・アクセス部2は、ア
ドレス・カウンタを内蔵したSAMコントロール回路4
に外部から先頭アドレスを与えてアドレス・カウンタに
設定し、シリアル・クロックSCを入力することにより
カウンタをインクリメントして、シリアル・データの読
出し、書込みを実行することができるように構成されて
いる。また、上記ランダム・アクセス部1とシリアル・
アクセス部2との間には転送ゲート5が設けられてお
り、相互間のデータ転送が可能にされている。
【00010】この実施例では、スタンバイモード時用
の基板電位発生回路6aと、ランダム・アクセス部動作
時用の基板電位発生回路6bと、シリアル・アクセス部
動作時用の基板電位発生回路6cとが設けられている。
特に制限されないが、このうち、基板電位発生回路6a
と6bは、それぞれ発振回路OSCとチャージポンプC
Pとで構成されているとともに、シリアル・アクセス部
動作時用の基板電位発生回路6cはチャージポンプのみ
で構成されている。そして、基板電位発生回路6cに
は、外部から入力されるシリアル・クロックSCがSA
Mコントロール回路4を介して供給されるようになって
いる。従って、基板電位発生回路6cはシリアル・クロ
ックSCが入力されなくなると、自動的に動作を停止
し、基板電位を発生しなくなる。
【0011】また、上記基板電位発生回路6a〜6cの
うちスタンバイモード時用の基板電位発生回路6aは常
時動作し、基板電位発生回路6bはランダム・アクセス
部動作時と全動作モード時に有効化され、基板電位発生
回路6cはシリアル・アクセス部動作時と全動作モード
時に有効化されるように構成されている。なお、ここで
全動作モードとはランダム・アクセス部1とシリアル・
アクセス部2の両方が同時にアクセスされるモードであ
る。
【0012】表1にビデオRAMの各モードとその時動
作する基板電位発生回路との関係を示す。同表におい
て、○印は当該回路が動作している状態を、また×印は
当該回路が動作していない状態をそれぞれ示している。
【表1】
【0013】次に、図2を用いて上記基板電位発生回路
6cの具体的構成例を説明する。なお、基板電位発生回
路6a,6bは図2の基板電位発生回路6cの前段に発
振回路が設けられているだけで回路の構成は全く同一で
あるので説明は省略する。この実施例の基板電位発生回
路6cは、クロックによって動作されて出力端子から電
荷を徐々に引き抜いて−3Vのような負の基板電位VB
Bを発生するチャージポンプ回路11と、外部から供給
されたシリアル・クロックSCを波形整形してチャージ
ポンプ回路11に入力する波形整形回路12および入力
インバータ13と、チャージポンプの能力を調整するチ
ャージポンプ制御回路14とから構成されている。チャ
ージポンプで基板電荷を急速に引き抜くことによりチャ
ージポンプ回路から少数キャリアが発生するからであ
る。
【0014】上記チャージポンプ回路11は、チャージ
ポンプ制御回路14を構成するMOSFET Q11を
介して入力インバータ13の出力端子に接続されたMO
S容量C1と、このMOS容量C1とチャージポンプの
出力端子OUTとの間に接続されたMOSダイオードD
1およびMOS容量C1と回路の接地点との間に接続さ
れたMOSダイオードD2とにより構成されている。こ
のチャージポンプ回路11は、入力インバータ13によ
ってクロックが入力されノードN1がハイレベルになる
と、MOS容量C1を介してノードN2がハイレベルに
なり、MOSダイオードD2がオンしてノードN2の電
荷が接地点に流れ、ノードN2の電位が下がる。次に、
入力クロックがロウレベルに変化すると、MOS容量C
1を介してノードN2がロウレベルになり、MOSダイ
オードD1がオンして出力端子OUTからノードN2へ
電荷が引き抜かれる。これを繰り返すことによって出力
端子OUTの電位が徐々に下がり、基板電位VBBがし
だいに深くなる。
【0015】上記チャージポンプ制御回路14は、入力
インバータ13とMOS容量C1との間に接続されたM
OSFETQ1と、このMOSFETQ1のゲート端子
に接続された一対の逆向き並列MOSダイオードQ2,
Q3とからなり、VBB依存性を有する制御電圧VLを
並列MOSダイオードQ2,Q3を介して上記MOSF
ETQ1のゲート端子に印加させることによって、MO
SFETQ1のオン抵抗を制御し基板電荷を急速に引き
抜くことのないようにする。つまり、制御電圧VLは基
板電位VBBが深くなるとレベルが上がり基板電位VB
Bが浅くなるとレベルが下がるようにされており、例え
ば基板電位VBBが浅くなって制御電圧VLのレベルが
下がると、MOSFETQ11のオン抵抗が大きくなっ
て、入力インバータ13の出力波形が、図3(b)のよ
うになまってチャージポンプの能力が落ち、基板電荷を
引き抜く時の少数キャリア発生を抑える。
【0016】ちなみに、このような基板電位依存性を有
する電圧VLの発生回路は、基板電位が変化するとMO
SFETの特性が変化する性質(いわゆる基板効果)を
利用して構成することができる。ただし、上記実施例で
はチャージポンプ制御回路14を設けているが、本発明
の構成上はこれを省略することができ、入力インバータ
13の出力を直接チャージポンプ11に供給するように
構成してもよいことはいうまでもない。また、スタンバ
イモード時用の基板電位発生回路6aと、ランダム・ア
クセス部動作時用の基板電位発生回路6bの発振回路は
共通化して設け、基板電位発生回路6bへはスイッチを
介してクロックを供給させるように構成して、スタンバ
イ時に基板電位発生回路6bへのクロックを遮断するよ
うにしても良い。
【0017】以上説明したように、上記実施例は、ラン
ダム・アクセス部とシリアル・アクセス部とを備えたビ
デオRAMにおいて、スタンバイモード時用の基板電位
発生回路と、ランダム・アクセス部動作時用の基板電位
発生回路と、シリアル・アクセス部動作時用の基板電位
発生回路とを設け、動作モードに応じて有効化する基板
電位発生回路の数を変えるようにしたので、スタンバイ
モード時と、ランダム・アクセス部動作時と、シリアル
・アクセス部動作時にそれぞれ必要最小限の供給能力で
基板電位を供給することができるため、基板電位の安定
化を保障しかつ低消費電力化を図ることができるという
効果がある。
【0018】また、上記実施例では、スタンバイモード
時用の基板電位発生回路と、ランダム・アクセス部動作
時用の基板電位発生回路はそれぞれ発振回路とチャージ
ポンプ回路とで構成するとともに、シリアル・アクセス
部動作時用の基板電位発生回路は、チャージポンプ回路
のみで構成し、これを動作させるクロックは外部から供
給されるシリアル・アクセス部動作用のシリアル・クロ
ックで代用するようにしたので、発振回路が不要になる
とともにシリアル・アクセス部動作時以外はシリアル・
クロックが入力されないので基板電位発生回路のオン、
オフのための回路が不要となるため、占有面積をそれほ
ど増加させることなく低消費電力化を達成できるという
効果がある。
【0019】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
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。例えばシリ
アル・アクセス部動作時用の基板電位発生回路も他の基
板電位発生回路と同様に発振回路とチャージポンプとで
構成しても良い。また、チャージポンプを構成する素子
はMOS容量とMOSダイオードに限定されず、基板表
面の絶縁膜上に形成された容量やpn接合ダイオードを
用いても良い。さらに、基板電位発生回路はチャージポ
ンプに限定されず、他の回路構成であっても良い。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ビデオRAMに適用した
ものについて説明したが、この発明はこれに限定され
ず、ダイナミック型RAMを内蔵したLSIに広く利用
することができる。
【0020】
【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
のとおりである。すなわち、ランダム・アクセス・メモ
リとシリアル・アクセス・メモリとを備え、ランダム・
アクセス・メモリがダイナミック型メモリセルにより構
成されている半導体集積回路において、基板電位の安定
化を保障しかつ低消費電力化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をビデオRAMに適用した場合の一実施
例を示すブロック図である。
【図2】基板電位発生回路の具体的構成例を示す回路図
である。
【図3】チャージポンプ回路に供給されるクロックの波
形を示す波形図である。
【符号の説明】
1 ランダム・アクセス部 2 シリアル・アクセス部 3 RAMコントロール回路 4 SAMコントロール回路 5 転送ゲート 6a,6b,6c 基板電位発生回路 11 チャージポンプ回路 12 波形整形回路 13 入力インバータ 14 チャージポンプ制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 間仁田 喜一 東京都小平市上水本町5丁目20番1号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ランダム・アクセス・メモリとシリアル
    ・アクセス・メモリとを備え、ランダム・アクセス・メ
    モリがダイナミック型メモリセルにより構成されている
    半導体集積回路において、スタンバイモード時用の基板
    電位発生回路と、ランダム・アクセス部動作時用の基板
    電位発生回路と、シリアル・アクセス部動作時用の基板
    電位発生回路とを設け、動作モードに応じて有効化する
    基板電位発生回路の数を変えるようにしたことを特徴と
    する半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 上記スタンバイモード時用の基板電位発
    生回路と、ランダム・アクセス部動作時用の基板電位発
    生回路はそれぞれ発振回路とチャージポンプ回路とで構
    成されているとともに、シリアル・アクセス部動作時用
    の基板電位発生回路はチャージポンプ回路のみで構成さ
    れ該チャージポンプは外部から供給されるシリアル・ク
    ロックで動作することを特徴とする請求項1記載の半導
    体集積回路。
JP4290987A 1992-10-29 1992-10-29 半導体集積回路 Pending JPH06139773A (ja)

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JP4290987A JPH06139773A (ja) 1992-10-29 1992-10-29 半導体集積回路

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JP (1) JPH06139773A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009020183A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Nec Electronics Corp 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009020183A (ja) * 2007-07-10 2009-01-29 Nec Electronics Corp 半導体装置

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