JPH06215571A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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Publication number
JPH06215571A
JPH06215571A JP5003878A JP387893A JPH06215571A JP H06215571 A JPH06215571 A JP H06215571A JP 5003878 A JP5003878 A JP 5003878A JP 387893 A JP387893 A JP 387893A JP H06215571 A JPH06215571 A JP H06215571A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
circuit
load
sense amplifier
power supply
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5003878A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Yamazaki
英治 山崎
Hitoshi Tanaka
田中  均
Yoshinobu Nakagome
儀延 中込
Jun Eto
潤 衛藤
Kazuyuki Miyazawa
一幸 宮沢
Yukie Suzuki
幸英 鈴木
Tatsunori Musha
辰紀 武者
Masakazu Aoki
正和 青木
Takashi Ebihara
隆 海老原
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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Filing date
Publication date
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Priority to JP5003878A priority Critical patent/JPH06215571A/en
Publication of JPH06215571A publication Critical patent/JPH06215571A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce a peak current, to accelerate the operation and to reduce a layout area by supplying electric charge from both sides of a capacitor charged to VCC and a power source line to a load when a load circuit is driven. CONSTITUTION:The read operation is started when a signal RASB becomes from 3V to 0V after precharged. A memory signal appears on a data line when a word line WL is received with the RASB and raised from 0V to 4.5V. Q15, Q16 are turned on by that phi2 becomes from 0V to 3V and phi2b becomes from 3V to 0V. The level of CSP is raised to VCC, and the level of CSN is lowered to grounded potential. Thus, an SA is started, and the charge of the data line D1 and the discharge of the D2 are started according to the memory signal. At this time, the charge to the CSP is performed from both sides of the capacitor C1 and the power source line 200. Further, the potential of the CSP is raised to 2.5V. Thus, the conductance of the MOSFET in the sense amplifier becomes large, and the speed of the charge/discharge by the sense amplifier is accelerated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速かつ低消費電力で
動作する高集積の半導体集積回路に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly integrated semiconductor integrated circuit which operates at high speed and low power consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路(以下、LSI)の高集
積化にともなって消費電力の増大,素子耐圧の低下が問
題となる。この問題に対処するため近年、LSIの電源
電圧を低くする方向にある。一方、コンピュータの処理
速度の向上に対する強い要求からLSIの動作速度は高
速化する必要がある。低い電源電圧の下でも高速に動作
するLSIの例として、例えば、ダイジェスト オブ
シンポジウム オン ヴイエル エス アイ サーキッ
ト(DIGEST OF SYMPOSIUM ON VLSI CIRCUITS1991)
131ページ,132ページに記載されている回路方式
が提案されている。
2. Description of the Related Art As semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as LSIs) are highly integrated, power consumption increases and element breakdown voltage decreases. In order to deal with this problem, in recent years, there has been a trend toward lowering the power supply voltage of LSIs. On the other hand, due to the strong demand for improvement in the processing speed of computers, the operating speed of LSIs must be increased. As an example of an LSI that operates at high speed even under a low power supply voltage, for example, the digest of
Symposium on VYS SI Circuit (DIGEST OF SYMPOSIUM ON VLSI CIRCUITS 1991)
The circuit schemes described on pages 131 and 132 have been proposed.

【0003】上記方式の回路構成,動作を図4,図5を
用いて示す。図4で100はDRAMのメモリアレーを示し
ており、MCAがメモリセルアレー部分、SAがセンス
アンプ部分、PCIOがデータ線プリチャージ回路部分
とチップ外部からのデータのメモリセルへの書き込み、
メモリセル信号のチップ外部への読み出しを制御するス
イッチ部分である。また101はセンスアンプの駆動回
路部分を示している。メモリアレーは説明を簡単にする
ために、データ線1対,ワード線2本だけ示してある。
メモリセルアレーはMCがメモリセル、WL1,WL2
がワード線、D1,D2がデータ線である。センスアン
プ部分でYSはデータ線の選択信号であり、Yデコーダ
で作り、IOはチップ外からのメモリ信号の書き込みお
よび読み出しのための信号線、SAP,SANはセンス
アンプの駆動用信号線で多数のセンスアンプがつなが
る。センスアンプの駆動回路部分は、チップ外部から供
給される電源電圧VCC(3V)を降圧した電圧VDL
(2V)を作る降圧回路、CSPと電源(VCC)配線
を接続するMOSFET Q1141,CSP と降圧回
路の出力端子を接続するMOSFET Q151,CS
N と接地配線を接続するMOSFETQ16から構成され
る。なお、MOSFETで矢印の付いているものはPチ
ャンネルMOSFET、矢印の付いていないものはNチ
ャンネルMOSFETである。この構成の特徴は2種の電圧を
用意し、センスアンプ動作開始時は高い電圧を供給しセ
ンスアンプのgmを上げ動作の高速化を図り、その後低
い電圧を供給しデータ線の最終到達電圧を下げ消費電力
の低減を図るものである。次にこのメモリ回路の読み出
し動作を図5を用いて説明する。RASBがハイ(Hi
gh,3V)時、メモリは待機状態にある。このときデ
ータ線D1,D2、センスアンプ駆動用信号線CSN,
CSPは1/2VDL(1V)のプリチャージ状態にあ
る。またワード線は全てロー(Low,0V)となって
いる。RASBが3Vから0Vになることにより動作が
始まる。ワード線WL1が0Vから4.5V に立ち上が
るとデータ線D1,D2にメモリ信号が現われる。その
後、φ2が0Vから3V、φ2B2が3Vから0Vにな
ることによりQ16,Q1141がオンする。これによ
りCSPをVCC(3V)に引き上げ、CSNを接地電位
(0V)に引き落とそうとする。これによりSAが駆動
されデータ線の電位はメモリ信号に応じてハイ,ローに
分れる。一定時間の後、すなわち、データ線電圧がVD
L(2V)に近付いたときφ2B2が0Vから3V、φ
2B1が3Vから0Vになり、Q1141がオフ、Q1
51がオンしCSPにはVDLが供給される。このよう
にセンスアンプには動作開始時VCCが供給されるの
で、センスアンプのPチャネルMOSFETのゲートソ
ース間電圧が大きくなるためセンスアンプの駆動能力が
大きくなる。これによりメモリ信号の増幅速度が速くな
る。データ線の電圧がほぼVDLまで上昇するとCSP
へ供給する電圧をVDLに切り替え、データ線の電圧は
最終的にはVDLとなる。
The circuit configuration and operation of the above system will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, reference numeral 100 denotes a DRAM memory array. MCA is a memory cell array portion, SA is a sense amplifier portion, PCIO is a data line precharge circuit portion, and data from the outside of the chip is written to the memory cell.
It is a switch portion that controls reading of memory cell signals to the outside of the chip. Reference numeral 101 indicates a drive circuit portion of the sense amplifier. The memory array is shown with only one pair of data lines and two word lines for the sake of simplicity.
In the memory cell array, MC is a memory cell, and WL1 and WL2
Is a word line, and D1 and D2 are data lines. In the sense amplifier portion, YS is a data line selection signal, is formed by a Y decoder, IO is a signal line for writing and reading a memory signal from outside the chip, and SAP and SAN are a large number of sense amplifier driving signal lines. The sense amplifier is connected. The drive circuit portion of the sense amplifier is a voltage VDL obtained by stepping down the power supply voltage VCC (3V) supplied from the outside of the chip.
(2V) step-down circuit, MOSFET Q1141, which connects CSP and power supply (VCC) wiring, and MOSFET Q151, CS, which connects the output terminal of the step-down circuit with CSP
It is composed of a MOSFET Q16 for connecting N to the ground wiring. The MOSFETs with arrows are P-channel MOSFETs, and those without arrows are N-channel MOSFETs. The feature of this configuration is that two kinds of voltages are prepared, a high voltage is supplied at the start of the operation of the sense amplifier, the gm of the sense amplifier is increased to speed up the operation, and then a low voltage is supplied to determine the final arrival voltage of the data line. This is intended to reduce power consumption. Next, the read operation of this memory circuit will be described with reference to FIG. RASB is high (Hi
gh, 3V), the memory is in a standby state. At this time, the data lines D1 and D2, the sense amplifier driving signal line CSN,
The CSP is in a precharge state of 1/2 VDL (1V). In addition, all word lines are low (Low, 0V). The operation starts when RASB changes from 3V to 0V. When the word line WL1 rises from 0V to 4.5V, a memory signal appears on the data lines D1 and D2. After that, when φ2 changes from 0V to 3V and φ2B2 changes from 3V to 0V, Q16 and Q1141 are turned on. As a result, CSP is pulled up to VCC (3V) and CSN is pulled down to the ground potential (0V). As a result, SA is driven and the potential of the data line is divided into high and low according to the memory signal. After a certain time, that is, the data line voltage is VD
When approaching L (2V), φ2B2 changes from 0V to 3V, φ
2B1 goes from 3V to 0V, Q1141 turns off, Q1
51 is turned on and VDL is supplied to the CSP. As described above, since VCC is supplied to the sense amplifier at the start of the operation, the gate-source voltage of the P-channel MOSFET of the sense amplifier increases, so that the drive capability of the sense amplifier increases. This speeds up the amplification speed of the memory signal. When the voltage of the data line rises to almost VDL, CSP
The voltage supplied to is switched to VDL, and the voltage of the data line finally becomes VDL.

【0004】従来例は低消費電力化のために、内部動作
電圧を低くしても動作速度の低下を抑さえることができ
る点で有効である。しかし、この方法では高速化のため
にセンスアンプ動作時にCSPの電位をVCCに上昇さ
せるので、この時負荷であるメモリアレーに流れ込む電
流Iaは非常に大きくなる。Iaは外部より流れ込む電
流Iccをそのまま用いるのでIccとIaは等しくな
る。この過渡電流により、チップ内の電源配線,パッケ
ージ内のインナーリード線,ボード上の配線のインダク
タンスや抵抗で電圧降下を起こす。これは電源ノイズと
なりボード上のLSI誤動作、あるいは動作速度の低下
を引き起こす。
The conventional example is effective in that the reduction of the operating speed can be suppressed even if the internal operating voltage is lowered in order to reduce the power consumption. However, in this method, the potential of CSP is raised to VCC during the operation of the sense amplifier in order to increase the speed, so that the current Ia flowing into the memory array which is a load at this time becomes very large. Since Ia uses the current Icc flowing from the outside as it is, Icc becomes equal to Ia. This transient current causes a voltage drop due to the inductance and resistance of the power supply wiring in the chip, the inner lead wires in the package, and the wiring on the board. This causes power supply noise and causes malfunction of the LSI on the board or a decrease in operating speed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来技術
は高速動作の点では有利であるが、電源ノイズが大きく
誤動作を起こしやすいという問題がある。高速化するた
めに負荷回路を駆動するのと同時にCSPの電位をVC
Cにまで上昇させたが、この時負荷に流れ込む電流は、
印加電圧に比例し、また短期間に集中するため大きなピ
ークを持つ。このピーク電流はピン,リード線,ボード
上の配線のインダクタンス成分や抵抗成分のために電源
線に大きな電圧降下を引き起こす。これは電源ノイズと
なり回路の誤動作あるいは速度低下の原因となる。
As described above, the conventional technique is advantageous in terms of high-speed operation, but has a problem that the power supply noise is large and a malfunction is likely to occur. At the same time as driving the load circuit to increase the speed, the potential of CSP is changed to VC
Although it was raised to C, the current flowing into the load at this time was
It has a large peak in proportion to the applied voltage and because it concentrates in a short period of time. This peak current causes a large voltage drop in the power line due to the inductance and resistance components of the pins, lead wires, and wiring on the board. This causes power supply noise, which causes malfunction of the circuit or reduction in speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に負荷回路が駆動以前に第1の電圧VCCに充電するコ
ンデンサを設ける。負荷回路を駆動するときにはそのコ
ンデンサと電源線の両方から負荷に電荷を供給する。一
定時間後、電源配線と負荷回路は切り離し電源電圧VC
Cを降圧した第2の電圧を供給する。
To solve the above problems, a load circuit is provided with a capacitor for charging to a first voltage VCC before driving. When driving the load circuit, charges are supplied to the load from both the capacitor and the power supply line. After a certain time, the power supply wiring and the load circuit are disconnected and the power supply voltage VC
A second voltage obtained by stepping down C is supplied.

【0007】[0007]

【作用】上記手段は予めコンデンサに充電しておき、負
荷回路駆動開始時には負荷への電荷はコンデンサと電源
線の両方から供給する。このためチップ外部の電源から
みた場合電荷は2回に分けて供給されることになるので
外部電源の過渡電流のピーク値は小さくなる。従って、
チップ内外の電源線の持つ抵抗及びインダクタンスによ
る電圧降下が少なくなり、電源ノイズが減少することに
なる。これによりボード上のLSIの誤動作,動作速度
の低下を抑えることができる。
In the above means, the capacitor is charged in advance, and at the start of driving the load circuit, the electric charge to the load is supplied from both the capacitor and the power supply line. Therefore, when viewed from the power source outside the chip, the electric charge is supplied in two steps, and the peak value of the transient current of the external power source becomes small. Therefore,
The voltage drop due to the resistance and inductance of the power supply lines inside and outside the chip is reduced, and the power supply noise is reduced. As a result, malfunction of the LSI on the board and reduction in operating speed can be suppressed.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により詳細に説
明する。図1は本発明の第1の実施例である。図1で1
00はDRAMのメモリアレーを示しており、MCAが
メモリセルアレー部分、SAがセンスアンプ部分、PC
IOがデータ線プリチャージ回路部分とチップ外部から
のデータのメモリセルへの書き込み、メモリセル信号部
分のチップ外部への読み出しを制御するスイッチ部分で
ある。また101はセンスアンプの駆動回路部分を示し
ている。メモリアレーは説明を簡単にするために、デー
タ線1対,ワード線2本だけ示してある。メモリセルア
レーはMCがメモリセル、WL1,WL2がワード線、
D1,D2がデータ線である。センスアンプ部分でYS
はデータ線の選択信号であり、Yデコーダで作り、IO
はチップ外からのメモリ信号の書き込みおよび読み出し
のための信号線、CSP,CSNはセンスアンプの駆動用
信号線で多数のセンスアンプがつながる。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a first embodiment of the present invention. 1 in FIG.
00 indicates a memory array of DRAM, MCA is a memory cell array portion, SA is a sense amplifier portion, PC
IO is a switch portion for controlling the data line precharge circuit portion and the writing of data from the outside of the chip to the memory cell and the reading of the memory cell signal portion outside the chip. Reference numeral 101 indicates a drive circuit portion of the sense amplifier. The memory array is shown with only one pair of data lines and two word lines for the sake of simplicity. In the memory cell array, MC is a memory cell, WL1 and WL2 are word lines,
D1 and D2 are data lines. YS in the sense amplifier part
Is a data line selection signal, which is created by a Y decoder
Is a signal line for writing and reading a memory signal from outside the chip, and CSP and CSN are drive signal lines for sense amplifiers, to which a large number of sense amplifiers are connected.

【0009】本実施例ではセンスアンプの駆動回路10
1が図4に示す従来回路と異なる。センスアンプ駆動回
路101はコンデンサC1,C1に電源電圧VCCを充
電するためのスイッチ用MOSFET Q2,Q2 と並
列に接続され電圧VDLを出力する電圧降圧回路BVD
L,コンデンサC1及び降圧回路の出力端子とセンスア
ンプ駆動信号線CSPをつなぐスイッチ用MOSFET
Q15 からなる。
In this embodiment, the drive circuit 10 for the sense amplifier is used.
1 is different from the conventional circuit shown in FIG. The sense amplifier drive circuit 101 is a voltage step-down circuit BVD which is connected in parallel with the switching MOSFETs Q2 and Q2 for charging the power supply voltage VCC to the capacitors C1 and C1 and outputs the voltage VDL.
MOSFET for switch connecting L, capacitor C1, output terminal of step-down circuit and sense amplifier drive signal line CSP
It consists of Q15.

【0010】図2の動作波形を用いてこの回路のメモリ
信号読み出し動作を説明する。RASB信号がハイ(3V)の
メモリ待機時、データ線D1,D2,センスアンプ駆動
信号線CSN,CSPは1/2VDL(1V)にプリチャ
ージされている。またワード線は0Vとなっている。さ
てこのときセンスアンプ駆動回路部分101のコンデン
サC1は信号φ1Bが0Vであり、VCC(3V)が蓄え
られている。信号RASBが3Vから0Vになることにより
読み出し動作が始まる。RASBを受け、ワード線WL
1が0Vから4.5V に立ち上がるとデータ線にメモリ
信号が現われる。φ2が0Vから3V、φ2Bが3Vか
ら0VになることによりQ15,Q16がオンとなる。
これによりCSPのレベルはVCCに向かって上昇し、
CSNのレベルは接地電位に向かって低下する。これに
よりSAが起動され、メモリ信号に応じてデータ線D1
の充電,D2の放電が始まる。このときCSPへの充電
はコンデンサC1および電源配線の両方から行われる。
またCSPの電位は約2.5Vまで上昇する。したがって
センスアンプのPチャネルMOSFETのコンダクタン
スが大きくなり、センスアンプによるデータ線の充放電
の速度が加速される。次にφ1Bが0Vから3Vにな
り、Q2はオフとなる。その後CSPの電荷は、ハイ側
のデータ線に流れ込み、最終的にはCSP、ハイ側デー
タ線ともVDLすなわち2Vとなる。
The memory signal reading operation of this circuit will be described with reference to the operation waveforms of FIG. When the RASB signal is high (3V) in the memory standby state, the data lines D1 and D2 and the sense amplifier drive signal lines CSN and CSP are precharged to 1 / 2VDL (1V). The word line is at 0V. At this time, in the capacitor C1 of the sense amplifier drive circuit portion 101, the signal φ1B is 0V and VCC (3V) is stored. The read operation starts when the signal RASB changes from 3V to 0V. Receiving RASB, word line WL
When 1 rises from 0V to 4.5V, a memory signal appears on the data line. When φ2 changes from 0V to 3V and φ2B changes from 3V to 0V, Q15 and Q16 are turned on.
This raises the level of CSP towards VCC,
The level of CSN decreases toward ground potential. This activates SA, and the data line D1 is activated in response to the memory signal.
Charging and discharging of D2 begin. At this time, the CSP is charged from both the capacitor C1 and the power supply wiring.
The potential of CSP rises to about 2.5V. Therefore, the conductance of the P-channel MOSFET of the sense amplifier is increased, and the charge / discharge speed of the data line by the sense amplifier is accelerated. Next, φ1B changes from 0V to 3V, and Q2 turns off. After that, the charge of the CSP flows into the high-side data line, and finally both the CSP and the high-side data line become VDL, that is, 2V.

【0011】次にRASBが0Vから3Vになることに
より読み出し動作が終了し、ワード線が4.5V から0
Vになる。続いてφ2が3Vから0Vに、φ2Bが0V
から3Vになり、データ線の増幅動作を終了する。その
後データ線D1,D2,センスアンプ駆動信号線CS
P,CSNはプリチャージ回路により1Vに充電され
る。一方、φ1Bは3Vから0Vになり、Q2がオンし
てコンデンサC1に3Vが充電される。
Then, the read operation is completed by changing RASB from 0V to 3V, and the word line is changed from 4.5V to 0V.
It becomes V. Then φ2 changes from 3V to 0V and φ2B changes to 0V
To 3V, the amplification operation of the data line is completed. After that, the data lines D1, D2, the sense amplifier drive signal line CS
P and CSN are charged to 1V by the precharge circuit. On the other hand, φ1B changes from 3V to 0V, Q2 is turned on and the capacitor C1 is charged with 3V.

【0012】図2でIccはデータ線充電時に電源配線
を流れる電流を示している。最初のピークはスイッチ用
MOST Q2および電圧降圧回路からCSPを通して
データ線を充電する電流である。後のピークはQ2を通
してコンデンサC1を充電する電流である。同図でIa
はCSPを流れるデータ線の充電電流でコンデンサC1
と電源配線からの電流である。ここでIccのピーク値
は、Iaのピーク値より小さくなる。これは、C1の電
荷がIaの一部としてデータ線に流れ込むためである。
したがって外部電源から見た場合、過渡電流Iccのピ
ーク値を小さくできる。これにより図1に示したような
電源配線の寄生抵抗や寄生インダクタンスで生じる電源
電圧の変動を低減できる。したがって、同一ボード上の
LSIの誤動作や動作速度の低下を防ぐことができる。
なおメモリセルへの書き込みは、センスアンプが動作状
態でI/O線,データ線を通して行うが、このときQ15
と電圧降圧回路はオン状態である。
In FIG. 2, Icc indicates the current flowing through the power supply wiring when the data line is charged. The first peak is the current that charges the data line from the switching MOST Q2 and the voltage step-down circuit through the CSP. The latter peak is the current charging the capacitor C1 through Q2. In the figure, Ia
Is the capacitor C1 due to the charging current of the data line flowing through the CSP.
And the current from the power wiring. Here, the peak value of Icc is smaller than the peak value of Ia. This is because the charge of C1 flows into the data line as a part of Ia.
Therefore, when viewed from the external power supply, the peak value of the transient current Icc can be reduced. As a result, it is possible to reduce the fluctuation of the power supply voltage caused by the parasitic resistance and the parasitic inductance of the power supply wiring as shown in FIG. Therefore, it is possible to prevent the malfunction of the LSI on the same board and the reduction of the operation speed.
Writing to the memory cell is performed through the I / O line and the data line while the sense amplifier is operating.
And the voltage step-down circuit is in the ON state.

【0013】図3は、同一のアレーに従来方式と本発明
を適用した場合に電源線に流れる電流Iccのピーク値
を計算機シミュレーションにより求めた結果である。横
軸はデータ線充電時間を、縦軸はIccのピーク値を示
している。従来方式に比べ本発明はIccのピーク値が
1/2から1/3程度に減少していることがわかる。
FIG. 3 is a result of calculating the peak value of the current Icc flowing through the power supply line by computer simulation when the conventional method and the present invention are applied to the same array. The horizontal axis represents the data line charging time, and the vertical axis represents the peak value of Icc. It can be seen that in the present invention, the peak value of Icc is reduced from 1/2 to 1/3 as compared with the conventional method.

【0014】図6は本発明の回路のチップ配置の例であ
る。ここではメモリアレーが4分割された場合について
示している。同図でA1〜A4が分割された小メモリア
レーである。101がセンスアンプ駆動回路である。セ
ンスアンプ駆動回路で、BVDLが降圧回路、Q2がスイッ
チMOSFET Q151〜Q154 もスイッチMOS
FETで分割されたメモリアレーごとに配置している。
202は共通センスアンプ駆動配線である。ここでQ1
51〜Q154は、それぞれが接続されたメモリアレー
が選択されたときのみオンしてそれに電流を供給する。
一方、Q2は図1の実施例と同様、メモリのプリチャー
ジ期間から、選択されたアレーのデータ線がVDLに達
する直前までオンする。
FIG. 6 shows an example of chip layout of the circuit of the present invention. Here, the case where the memory array is divided into four is shown. In the figure, A1 to A4 are divided small memory arrays. 101 is a sense amplifier drive circuit. In the sense amplifier drive circuit, BVDL is a step-down circuit, Q2 is a switch MOSFET, and Q151 to Q154 are also switch MOS.
It is arranged for each memory array divided by the FET.
202 is a common sense amplifier drive wiring. Q1 here
51-Q154 turn on and supply current to them only when the connected memory array is selected.
On the other hand, Q2 is turned on from the precharge period of the memory until just before the data line of the selected array reaches VDL, as in the embodiment of FIG.

【0015】この配置ではセンスアンプ駆動回路を共用
することによってレイアウト面積を小さくできる効果が
ある。また、ここではコンデンサC1は1箇所に配置し
たが共通センスアンプ駆動配線に分散して配置すればコ
ンデンサとセンスアンプ駆動線の距離が近くなるので共
通センスアンプ駆動配線における寄生抵抗が小さくなり
より高速化できる。
In this arrangement, the layout area can be reduced by sharing the sense amplifier drive circuit. Further, here, the capacitor C1 is arranged at one place, but if the capacitors C1 are distributed and arranged in the common sense amplifier drive wiring, the distance between the capacitor and the sense amplifier drive wiring becomes short, so that the parasitic resistance in the common sense amplifier drive wiring becomes small and the speed is higher. Can be converted.

【0016】図7は本発明の回路のチップ配置の別の例
である。この実施例は分割小アレー(A1〜A4)ごと
にセンスアンプ駆動回路を設けたものである。同図でA
1〜A4がメモリアレーである。101がセンスアンプ
駆動回路である。BVDL1〜BVDL4が降圧回路、
Q201〜Q204,Q151〜Q154がスイッチM
OSFETである。この配置ではメモリアレーとセンス
アンプ駆動回路が近接しているため、配線の抵抗による
電圧降下が起こらない効果がある。従ってさらに高速動
作が可能となる。
FIG. 7 shows another example of the chip layout of the circuit of the present invention. In this embodiment, a sense amplifier drive circuit is provided for each of the divided small arrays (A1 to A4). A in the figure
1 to A4 are memory arrays. 101 is a sense amplifier drive circuit. BVDL1 to BVDL4 are step-down circuits,
Q201 to Q204 and Q151 to Q154 are switches M
OSFET. In this arrangement, since the memory array and the sense amplifier drive circuit are close to each other, there is an effect that a voltage drop due to resistance of wiring does not occur. Therefore, higher speed operation becomes possible.

【0017】図8は電圧降圧回路の一実施例である。電
圧降圧回路は差動アンプ(Q51〜Q55),出力段の
PチャネルMOSFET(Q56),基準電圧回路V
R,位相補償回路CCからなる。この回路はゲイン1の
アンプであり基準電圧VDLが出力電圧となる。差動ア
ンプは信号φによりパルス駆動されメモリ待機時、差動
アンプをオフとすることにより消費電力を低減できる。
また、位相補償回路のコンデンサを第1の実施例のピー
ク電流低減用のコンデンサC1の1部として使うことも
できる。
FIG. 8 shows an embodiment of the voltage step-down circuit. The voltage step-down circuit is a differential amplifier (Q51 to Q55), an output stage P-channel MOSFET (Q56), and a reference voltage circuit V.
R, a phase compensation circuit CC. This circuit is an amplifier with a gain of 1, and the reference voltage VDL is the output voltage. The differential amplifier is pulse-driven by the signal φ, and power consumption can be reduced by turning off the differential amplifier when the memory is on standby.
Further, the capacitor of the phase compensation circuit can also be used as a part of the peak current reducing capacitor C1 of the first embodiment.

【0018】図9にセンスアンプ駆動回路の別の実施例
を示す。この実施例は電圧降圧回路を2回路設け、各々
パルス駆動している点が第1の実施例と異なる。AMP
は出力回路、WRTは書き込み回路である。電圧降圧回
路は負荷駆動能力が大きく消費電力も大きいBVDL
1、負荷駆動能力は小さいが消費電流も少ないBVDL
2から成る。この2つの電圧降圧回路は次のように使
う。DRAMのページモード動作ではセンスアンプでメ
モリ信号をラッチした後、データ線選択信号YSを順次
ハイレベルとして、データ線を選択し、メモリ信号の読
み出し書き込みを行う。この場合、選択されるデータ線
は一対もしくは数対であるためCSPから充電する電流
は小さくてよい。従って、最初にメモリ信号をラッチす
るまでは第1の実施例と同様、アレーにはQ2とC1か
ら電流は供給され、一定時間後Q2をオフしBVDL1
により降圧電圧を供給する。ラッチが完了するとBVD
L1をオフしBVDL2をオンとすることにより消費電
力を小さくする。ここではページモード動作について説
明したが、RASBを0Vの状態でデータを順次読み出
すバースト動作モードにおいてもBVDL2のみを駆動
することにより消費電力を低減できる。
FIG. 9 shows another embodiment of the sense amplifier drive circuit. This embodiment differs from the first embodiment in that two voltage step-down circuits are provided and each is pulse-driven. AMP
Is an output circuit, and WRT is a writing circuit. The voltage step-down circuit has a large load driving capability and a large power consumption BVDL
1. BVDL with low load driving capability but low current consumption
It consists of two. These two voltage step-down circuits are used as follows. In the page mode operation of the DRAM, after the memory signal is latched by the sense amplifier, the data line selection signal YS is sequentially set to the high level to select the data line and read / write the memory signal. In this case, since the selected data lines are one pair or several pairs, the current charged from the CSP may be small. Therefore, until the memory signal is latched for the first time, the current is supplied to the array from Q2 and C1 as in the first embodiment, and Q2 is turned off after a certain period of time to turn off BVDL1.
To supply the step-down voltage. BVD when the latch is completed
Power consumption is reduced by turning off L1 and turning on BVDL2. Although the page mode operation has been described here, the power consumption can be reduced by driving only BVDL2 even in the burst operation mode in which data is sequentially read with RASB being 0V.

【0019】図10に別の実施例を示す。この特徴は複
数(実施例では4個)の小メモリアレーを複数個(実施
例では2個)ずつまとめそのまとまりごとに駆動能力の
大きい電圧降圧回路を設け、さらに負荷駆動能力の小さ
い電圧降圧回路を1個設けたことである。同図でa〜d
が小メモリアレー、BVDL2が負荷駆動能力の小さい
降圧回路、BVDL1が負荷駆動能力の大きい降圧回路
である。BVDL2の出力は、Q181,Q182を介
して、二つのBVDL1の出力に接続される。ここで、
φ2BB1,φ2BB2はQ181,Q182の制御信
号で、BVDL1の動作時ハイ,非動作時にローとな
る。このようにBVDL2を共用することによりチップ
面積の増加を抑えることができる。またBVDL1を複
数の小メモリアレーのまとまりごとに設ける事によりチ
ップ面積の増加を抑え、同時に配線抵抗によるセンスア
ンプの駆動能力の低下をなくすことができる。
FIG. 10 shows another embodiment. This feature is that a plurality of (four in the embodiment) small memory arrays are grouped together (two in the embodiment) to provide a voltage step-down circuit having a large driving capability for each group, and a voltage step-down circuit having a smaller load driving capability. That is, one is provided. In the figure, a to d
Is a small memory array, BVDL2 is a step-down circuit with a small load driving capability, and BVDL1 is a step-down circuit with a large load driving capability. The output of BVDL2 is connected to the outputs of two BVDL1 via Q181 and Q182. here,
φ2BB1 and φ2BB2 are control signals for Q181 and Q182, which are high when the BVDL1 is operating and low when the BVDL1 is not operating. By sharing the BVDL 2 in this way, an increase in the chip area can be suppressed. Further, by providing the BVDL1 for each group of a plurality of small memory arrays, it is possible to suppress an increase in chip area, and at the same time, to prevent a decrease in driving capability of the sense amplifier due to wiring resistance.

【0020】なお、これまでの説明で電源線の電圧は外
部電圧VCCとしてきたが、これは、チップ内部で発生
したVCCと異なる電圧でもよい。
Although the voltage of the power supply line is the external voltage VCC in the above description, it may be a voltage different from the VCC generated inside the chip.

【0021】[0021]

【発明の効果】図3に示したように、本発明によれば、
Iccのピーク値を従来の1/2から1/3程度に減少
させることができる。
As shown in FIG. 3, according to the present invention,
The peak value of Icc can be reduced from 1/2 to 1/3 of the conventional value.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のダイナミックメモリのセン
スアンプ駆動回路図。
FIG. 1 is a diagram of a sense amplifier drive circuit of a dynamic memory according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のセンスアンプ駆動回路の読み出し動作タ
イミング図。
2 is a timing chart of a read operation of the sense amplifier drive circuit of FIG.

【図3】従来方式と本発明による回路の特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram of a circuit according to the conventional method and the circuit according to the present invention.

【図4】従来のセンスアンプ駆動回路図。FIG. 4 is a conventional sense amplifier drive circuit diagram.

【図5】従来のセンスアンプ駆動回路の読み出し動作タ
イミング図。
FIG. 5 is a timing chart of a read operation of a conventional sense amplifier drive circuit.

【図6】本発明の一実施例のレイアウトの1例を示す回
路図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a layout of an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例のレイアウトの1例を示す回
路図。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an example of a layout of an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例の差動アンプの1例を示す回
路図。
FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of a differential amplifier according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例のダイナミックメモリのセン
スアンプ駆動回路図。
FIG. 9 is a sense amplifier drive circuit diagram of a dynamic memory according to an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の一実施例の回路図。FIG. 10 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…センスアンプ駆動回路、100…負荷回路、B
VDL…駆動能力の大きい電圧降圧回路、BVDL1…
駆動能力の大きい電圧降圧回路、Q2…C1セットMO
SFET、Q15…CSP駆動MOSFET、Q16…
CSN駆動MOSFET、C1…充電用容量、WL1…
ワード線、WL2…ワード線、D1…データ線、D2…
データ線、MC…メモリセル、MCA…メモリセルアレ
ー、IO…出力線対、SA…センスアンプ、PCIO…
プリチャージ回路および入出力回路部、CSP…MCA
電源線、CSN…MCA接地線、YS…出力線スイッチ
信号。
101 ... Sense amplifier drive circuit, 100 ... Load circuit, B
VDL ... Voltage step-down circuit with large driving capability, BVDL1 ...
Voltage step-down circuit with large drive capacity, Q2 ... C1 set MO
SFET, Q15 ... CSP drive MOSFET, Q16 ...
CSN drive MOSFET, C1 ... Charging capacitance, WL1 ...
Word line, WL2 ... Word line, D1 ... Data line, D2 ...
Data line, MC ... Memory cell, MCA ... Memory cell array, IO ... Output line pair, SA ... Sense amplifier, PCIO ...
Precharge circuit and input / output circuit section, CSP ... MCA
Power line, CSN ... MCA ground line, YS ... Output line switch signal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 均 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 (72)発明者 中込 儀延 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 衛藤 潤 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮沢 一幸 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 鈴木 幸英 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 (72)発明者 武者 辰紀 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 (72)発明者 青木 正和 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 海老原 隆 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Tanaka 5-20-1 Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hiritsu Cho-LS Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Yoshinobu Nakagome Tokyo 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji City, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Jun Eto 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji City, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Kazuyuki Miyazawa 2326 Imai, Ome City, Tokyo Address, Hitachi, Ltd. Device Development Center (72) Inventor, Yukie Hide Suzuki, 5-201-1, Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo, Hiratsuka ELS Engineering Co., Ltd. (72) Inventor, warrior Tatsunori Tokyo 5-20-1 Kamimizuhonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Alling Co., Ltd. (72) Inventor Masakazu Aoki 1-280, Higashi Koigokubo, Kokubunji, Tokyo Metropolitan Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takashi Ebihara 5-20-1, Kamimizumoto-cho, Kodaira-shi, Tokyo Hiritsu Super LSI Engineering Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】任意のレベルの電圧を供給する電源線、前
記電源線に接続されその電圧より低い電圧を出力する電
圧降圧手段、その出力に接続されたコンデンサ、前記電
源線と前記出力の間に設けられた第1のスイッチ手段、
および前記出力と負荷回路の間に設けられた第2のスイ
ッチ手段よりなる負荷駆動回路を有し、前記第1のスイ
ッチ手段は前記負荷回路の駆動前にオンし前記コンデン
サに電源電圧を充電し、前記第2のスイッチ手段は前記
負荷回路の駆動時にオンし前記負荷回路に電流を供給
し、前記負荷回路の出力電圧が前記電圧降圧回路の出力
電圧に達する直前に前記第1のスイッチ手段をオフする
ようにしたことを特徴とする半導体集積回路。
1. A power supply line that supplies a voltage of an arbitrary level, a voltage step-down means that is connected to the power supply line and outputs a voltage lower than the voltage, a capacitor connected to the output, between the power supply line and the output. A first switch means provided in
And a load drive circuit including second switch means provided between the output and the load circuit, wherein the first switch means is turned on before the load circuit is driven to charge the capacitor with the power supply voltage. , The second switch means is turned on when the load circuit is driven to supply a current to the load circuit, and the first switch means is turned on immediately before the output voltage of the load circuit reaches the output voltage of the voltage step-down circuit. A semiconductor integrated circuit characterized by being turned off.
【請求項2】請求項1において、前記電源線の電圧を外
部電源電圧とする半導体集積回路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the voltage of the power supply line is an external power supply voltage.
【請求項3】請求項1において駆動能力の異なる複数の
前記電圧降圧回路を設けそれらの出力間を直接、あるい
は抵抗またはスイッチ手段で接続した半導体集積回路。
3. A semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a plurality of said voltage step-down circuits having different driving capabilities are provided and their outputs are connected directly or by means of resistors or switch means.
【請求項4】請求項1において、前記第2のスイッチ手
段を複数個設けそれぞれに前記負荷回路を接続し、前記
各負荷回路の駆動時にそれに接続された前記第2のスイ
ッチ手段を選択的にオンする半導体集積回路。
4. The load switch circuit according to claim 1, wherein a plurality of the second switch means are provided, the load circuits are connected to each of the second switch means, and the second switch means connected to the load circuit is selectively operated when the load circuits are driven. A semiconductor integrated circuit that turns on.
【請求項5】請求項1において、前記複数の負荷駆動回
路とそれらに接続された前記複数の負荷回路を有し、そ
れらが選択的に動作する半導体集積回路。
5. A semiconductor integrated circuit according to claim 1, which has the plurality of load drive circuits and the plurality of load circuits connected to the load drive circuits and which selectively operate.
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