JPH0660642A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0660642A
JPH0660642A JP4211820A JP21182092A JPH0660642A JP H0660642 A JPH0660642 A JP H0660642A JP 4211820 A JP4211820 A JP 4211820A JP 21182092 A JP21182092 A JP 21182092A JP H0660642 A JPH0660642 A JP H0660642A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明はセルフリフレッシュ機能を備えたDR
AMの消費電力を低減することを目的とする。 【構成】第一及び第二のタイムアップ信号Qm ,Qn を
出力するタイマ回路11と、タイマ回路11の第一のタ
イムアップ信号Qm に基づいて出力信号φEを出力する
セルフリフレッシュ制御回路3と、タイマ回路11の第
二のタイムアップ信号Qn とセルフリフレッシュ制御回
路3の出力信号φEに基づいてリフレッシュ動作の周期
を設定するリフレッシュ周期信号φCBR を出力する周期
信号発生回路4と、リフレッシュ周期信号φCBR に基づ
いてセル情報のセルフリフレッシュ動作を行う記憶保持
動作回路5とが備えられ、セルフリフレッシュ制御回路
3の出力信号φEに基づいて記憶保持動作回路5に通常
電源Vccを降圧した電源電圧を供給する電源降圧回路1
0が備えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はセルフリフレッシュモ
ードを備えたダイナミックRAM(以下DRAMとす
る)に関するものである。
【0002】近年の携帯用パソコン等に使用されるDR
AMでは外部からの制御信号を必要とすることなく記憶
セルの記憶保持動作が行われるセルフリフレッシュモー
ドを備えたものが使用されている。このようなDRAM
では低消費電力化が要請されているため、セルフリフレ
ッシュモードにおける消費電力を低減することが必要と
なっている。
【0003】
【従来の技術】セルフリフレッシュモード機能を備えた
従来のDRAMの概要を図6に従って説明すると、オシ
レータ1は一定周波数のクロック信号CLKをカウンタ
回路2に出力する。
【0004】前記カウンタ回路2は所定のパルス数のク
ロック信号CLKをカウントアップすると出力信号Qm
をセルフリフレッシュ制御回路3に出力し、出力信号Q
n をCBR発生回路4に出力する。
【0005】なお、出力信号Qm はセルフリフレッシュ
制御回路3を活性化させてセルフリフレッシュモードの
開始を設定するものであり、出力信号Qn は記憶セルの
リフレッシュ動作の周期を設定するものである。
【0006】前記セルフリフレッシュ制御回路3はLレ
ベルの制御信号RASバーが入力された状態で前記カウ
ンタ回路2の出力信号Qm が入力されると、CBR発生
回路4にセルフリフレッシュモード信号φEを出力す
る。
【0007】前記CBR発生回路4は前記セルフリフレ
ッシュモード信号φEが入力されている状態で前記カウ
ンタ回路2から前記出力信号Qn が入力されると、同出
力信号Qn のタイミングに基づいてリフレッシュ周期信
号φCBR がDRAM5内の周辺回路の一つであるCBR
判定回路6に出力される。
【0008】そして、CBR判定回路6はリフレッシュ
周期信号φCBR に基づいてDRAM5内の周辺回路を駆
動してリフレッシュ周期信号φCBR の1周期で前記記憶
セルのリフレッシュ動作を行うようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなDRAM
のセルフリフレッシュ動作においては、その消費電力を
低減するためにはリフレッシュ周期信号φCBR の周期を
延長して各記憶セルをリフレッシュ動作する周期を延長
すればよい。
【0010】ところが、そのリフレッシュ周期を予め設
定されている規格以上に延長するとセル情報を正確に保
持することができなくなるため、リフレッシュ周期の延
長では消費電力を充分に低減することができないという
問題点がある。
【0011】この発明の目的は、セルフリフレッシュ機
能を備えたDRAMの消費電力を充分に低減することに
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図である。すなわち、第一及び第二のタイムアップ信号
Qm ,Qn を出力するタイマ回路11と、前記タイマ回
路11の第一のタイムアップ信号Qm に基づいてセルフ
リフレッシュモードを選択するための出力信号φEを出
力するセルフリフレッシュ制御回路3と、前記タイマ回
路2の第二のタイムアップ信号Qn と前記セルフリフレ
ッシュ制御回路3の出力信号に基づいてリフレッシュ動
作の周期を設定するリフレッシュ周期信号φCBR を出力
する周期信号発生回路4と、前記リフレッシュ周期信号
φCBR に基づいてセル情報のセルフリフレッシュ動作を
行う記憶保持動作回路5とが備えられ、さらに前記セル
フリフレッシュ制御回路3の出力信号φEに基づいて前
記記憶保持動作回路5に通常電源Vccを降圧した降圧電
源VDDを供給する電源降圧回路10が備えられている。
【0013】また、図2に示すように前記電源降圧回路
10は電源Vccと記憶保持動作回路5との間にPチャネ
ルMOSトランジスタTr4とNチャネルMOSトランジ
スタTr5とを並列に接続し、前記両トランジスタTr4,
Tr5のゲートに前記セルフリフレッシュ制御回路3の出
力信号φEを入力して構成される。
【0014】また、前記電源降圧回路10はDRAM内
に分散配置された前記記憶保持動作回路5のそれぞれに
分散配置され、前記各記憶保持動作回路5に前記セルフ
リフレッシュ制御回路3の出力信号φEが入力される。
【0015】
【作用】セルフリフレッシュ制御回路3から出力信号φ
Eが出力されると、記憶保持動作回路5は電源降圧回路
10から出力される降圧された電源VDDに基づいて動作
して記憶セルのセルフリフレッシュ動作を行う。
【0016】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図2
に従って説明する。なお、前記従来例と同一構成部分は
同一符号を付して説明する。
【0017】オシレータ1は奇数段のインバータ回路を
環状に接続したリングオシレータで構成され、その出力
信号はクロック信号CLKとしてカウンタ回路2に出力
される。
【0018】前記カウンタ回路2は多数段のフリップフ
ロップ回路を直列に接続したシフトレジスタで構成さ
れ、初段のフリップフロップ回路に前記クロック信号C
LKが入力される。
【0019】フリップフロップ回路の出力信号Q0 〜Q
n はクロック信号CLKの1パルス毎に順次Hレベルと
なる。従って、オシレータ1とカウンタ回路2とからタ
イマ回路が構成され、各フリップフロップ回路の出力信
号Q0 〜Qn を適宜に取り出すことにより、異なるタイ
ムアップ信号を取り出し可能となっている。
【0020】前記カウンタ回路2のm段目のフリップフ
ロップ回路の出力信号Qm はセルフリフレッシュ制御回
路3に出力される。すなわち、セルフリフレッシュ制御
回路3は前記出力信号Qm がNAND回路7aの一方の
入力端子に入力されるとともに、奇数段のインバータ回
路8a〜8cを介して前記NAND回路7aの他方の入
力端子に入力されている。
【0021】従って、NAND回路7a及びインバータ
回路8a〜8cによりワンショットパルス発生回路が構
成され、前記カウンタ回路2の出力信号Qm がLレベル
からHレベルに立ち上がると、インバータ回路8a〜8
cによる遅延時間に相当するパルス幅のLレベルのパル
ス信号がNAND回路7aから出力される。
【0022】前記NAND回路7aの出力信号はインバ
ータ回路8dを介してNチャネルMOSトランジスタT
r1のゲートに入力され、同トランジスタTr1のソースは
グランドGNDに接続されるとともに、ドレインはNチ
ャネルMOSトランジスタTr2のソースに接続されてい
る。
【0023】前記トランジスタTr2のドレインはラッチ
回路9に接続され、同ラッチ回路9の出力信号はインバ
ータ8eを介して前記トランジスタTr2のゲートに入力
される。インバータ8eの出力信号はインバータ回路8
fを介してセルフリフレッシュモード信号φEとして出
力される。
【0024】前記ラッチ回路9の出力端子にはNチャネ
ルMOSトランジスタTr3のドレインが接続され、同ト
ランジスタTr3のゲートには制御信号RASバーが入力
され、ソースはグランドGNDに接続されている。
【0025】このように構成されたセルフリフレッシュ
制御回路3は、制御信号RASバーがHレベルからLレ
ベルに引き下げられてトランジスタTr3がオフされてい
る状態で、カウンタ回路2の出力信号Qm がLレベルか
らHレベルに立ち上がると、インバータ回路8dの出力
信号はインバータ回路8a〜8cの遅延時間に基づくパ
ルス幅のHレベルのパルス信号SG1が出力される。
【0026】すると、トランジスタTr1,Tr2がオンさ
れてラッチ回路9の入力信号はLレベルとなり、同ラッ
チ回路9の出力信号はHレベルに維持される。そして、
インバータ回路8eの出力信号はLレベルとなってトラ
ンジスタTr2がオフされ、インバータ回路8fの出力信
号φEはHレベルとなる。
【0027】前記カウンタ回路2のn段目のフリップフ
ロップ回路の出力信号Qn 及び前記セルフリフレッシュ
制御回路3の出力信号φEはCBR発生回路4に出力さ
れ、同出力信号φEは電源降圧回路10に出力される。
【0028】前記CBR発生回路4は前記出力信号Qn
がNAND回路7bの一方の入力端子に入力されるとと
もに奇数段のインバータ回路8g〜8iを介して他方の
入力端子に入力されている。
【0029】従って、NAND回路7b及びインバータ
回路8g〜8iによりワンショットパルス発生回路が構
成され、前記カウンタ回路2の出力信号Qn がLレベル
からHレベルに立ち上がると、インバータ回路8g〜8
iによる遅延時間に相当するパルス幅のLレベルのパル
ス信号がNAND回路7bから出力される。
【0030】前記NAND回路7bの出力信号はインバ
ータ回路8jを介してNAND回路7cの一方の入力端
子に入力され、同NAND回路7cの他方の入力端子に
は前記セルフリフレッシュ制御回路3の出力信号φEが
入力される。
【0031】従って、Hレベルの出力信号φEがNAN
D回路7cに入力されている状態で、インバータ回路8
jからHレベルのパルス信号SG2が入力されると、N
AND回路7cからLレベルのパルス信号が出力され
る。また、インバータ回路8kからリフレッシュ周期信
号φCBR がHレベルのパルス信号としてDRAM周辺回
路5内の前記CBR判定回路6に出力される。
【0032】前記電源降圧回路10は電源VccとDRA
M周辺回路5との間にPチャネルMOSトランジスタT
r4とNチャネルMOSトランジスタTr5とが並列に接続
され、両トランジスタTr4,Tr5のゲートに前記セルフ
リフレッシュ制御回路3の出力信号φEが入力されてい
る。
【0033】前記出力信号φEがHレベルとなると、ト
ランジスタTr5がオンされて前記DRAM周辺回路5に
は電源Vccから同トランジスタTr5のしきい値分降圧さ
れた降圧電源VDDが供給される。そして、前記出力信号
φEがLレベルとなると、トランジスタTr4がオンされ
て前記DRAM周辺回路5にはほぼ電源Vccが供給され
る。
【0034】図3は前記DRAM周辺回路5を示す。こ
の中で、セルフリフレッシュ動作時に前記電源降圧回路
10から降圧電源VDDが供給される回路は、ロウアドレ
スバッファ12、CBRカウンタ13、前記CBR判定
回路6、ロウ制御回路14、コラム制御回路15、コラ
ムインターフェース回路16である。そして、その他の
回路は電源Vccのみが供給される。
【0035】このDRAM周辺回路5の動作を説明する
と、前記制御信号RASバーはロウインターフェース回
路17でCMOSレベルに変換されて前記ロウ制御回路
14及び前記CBR判定回路6に入力される。
【0036】前記制御信号CASバーはコラムインター
フェース回路16でCMOSレベルに変換されて、前記
コラム制御回路15及び前記CBR判定回路6に入力さ
れる。
【0037】前記ロウ制御回路14は前記制御信号RA
Sバーの状態を判定して、その出力信号を前記ロウアド
レスバッファ12に出力する。そして、制御信号RAS
バーがLレベルとなったとき、その出力信号に基づいて
ロウアドレスバッファ12はロウドレス信号RA0〜R
Anをラッチして、アドレスセレクタ19に出力する。
【0038】前記コラム制御回路15は前記制御信号C
ASバーの状態を判定して、その出力信号をコラムアド
レスバッファ18に出力する。そして、制御信号CAS
バーがLレベルとなったとき、その出力信号に基づいて
コラムアドレスバッファ18はコラムアドレス信号CA
0〜CAnをラッチして、コラムアドレスデコーダ20
に出力する。
【0039】前記CBR判定回路6は前記コラムインタ
ーフェース回路16及びロウインターフェース回路17
の出力信号に基づいてセルフリフレッシュモードである
か否かを判定する。
【0040】そして、セルフリフレッシュモードである
場合には、前記リフレッシュ周期信号φCBR に基づいて
前記CBRカウンタ13に出力信号を出力する。前記C
BRカウンタ13は、CBR判定回路6の出力信号に基
づいてセルフリフレッシュ動作を行うためのアドレス信
号を前記アドレスセレクタ19に出力する。
【0041】そして、前記アドレスセレクタ19はセル
フリフレッシュモード時には前記CBRカウンタ13か
ら出力されるアドレス信号をロウアドレスデコーダ21
に出力する。
【0042】また、前記アドレスセレクタ19は、通常
の書き込み及び読出し動作時には前記ロウアドレスバッ
ファ12から出力されるアドレス信号RA0〜RAnを
ロウアドレスデコーダ21に出力する。
【0043】メモリセルアレイ22には多数の記憶セル
と各コラム毎に設けられるセンスアンプとから構成さ
れ、前記ロウアドレスデコーダ21とコラムアドレスデ
コーダ20との出力信号に基づいて、メモリセルアレイ
22内の記憶セルが選択される。
【0044】すなわち、通常の書き込み及び読出し動作
時には、外部から入力される前記アドレス信号RA0〜
RAnに基づいて、メモリセルアレイ22内の記憶セル
が選択される。
【0045】セルフリフレッシュモード時には、前記C
BRカウンタ13から出力されるアドレス信号に基づい
てメモリセルアレイ22内の記憶セルが順次選択され
て、セルフリフレッシュ動作が行われる。
【0046】前記メモリセルアレイ22にはセンスアン
プ電源供給回路23が接続されている。このセンスアン
プ電源供給回路23は、読出し動作時に選択された記憶
セルからビット線にセル情報が読み出されると、前記セ
ンスアンプに電源Vccを供給する。
【0047】そして、電源Vccが供給されたセンスアン
プは読み出されたセル情報を増幅するとともにラッチし
てセンスバッファ25に出力する。前記メモリセルアレ
イ22にはセル対向電極電圧発生回路24が接続され、
各記憶セルの電荷蓄積ノードに対向する電位、すなわち
Vcc/2を出力する。
【0048】前記センスバッファ25は、読出し動作時
に前記メモリセルアレイ22から出力されるセル情報を
増幅して出力バッファ回路26に出力する。前記出力バ
ッファ回路26は出力制御回路27の出力信号に基づい
て動作し、同出力制御回路27は出力制御信号OEバー
に基づいて出力バッファ回路26を制御する。
【0049】従って、読出し動作時には、読み出された
セル情報は出力制御回路27の制御に基づいて出力バッ
ファ回路26から出力データDQ0〜DQnとして出力
される。
【0050】前記メモリセルアレイ22にはライトアン
プ28が接続され、同ライトアンプ28には書き込み制
御回路29が接続されている。書き込み制御回路29に
は書き込み制御信号WEバーが入力され、同書き込み制
御回路29はその書き込み制御信号WEバーに基づいて
前記ライトアンプ28を制御する。
【0051】そして、書き込み動作時には外部から入力
される書き込みデータDQ0〜DQnがデータ入力バッ
ファ30を介してライトアンプ28に出力され、同ライ
トアンプ28は書き込み制御回路29の制御に基づいて
前記書き込みデータDQ0〜DQnを選択された記憶セ
ルに書き込む。
【0052】さて、このように構成されたDRAMのセ
ルフリフレッシュ動作を図4に従って説明する。前記セ
ルフリフレッシュ制御回路3に入力される制御信号RA
SバーがHレベルの状態では、トランジスタTr3がオン
されてラッチ回路9の出力信号はLレベルとなる。
【0053】この結果、セルフリフレッシュ制御回路3
の出力信号φEはLレベルとなってCBR発生回路4か
ら出力されるリフレッシュ周期信号φCBR はLレベルに
固定されるとともに、電源降圧回路10ではトランジス
タTr4のみがオンされて、DRAM周辺回路5には電源
Vccが供給される。
【0054】従って、セルフリフレッシュ動作を行わな
い時は、DRAM周辺回路5には電源Vccが供給され
て、セル情報の書き込みあるいは読出し動作が行われ
る。前記制御信号RASバーがLレベルとなると、トラ
ンジスタTr3がオフされてセルフリフレッシュ制御回路
3が活性化される。
【0055】そして、カウンタ回路2がオシレータ1か
ら出力されるクロック信号CLKをカウントしてHレベ
ルの出力信号Qm をセルフリフレッシュ制御回路3に出
力すると、同セルフリフレッシュ制御回路3ではインバ
ータ回路8dからHレベルのパルス信号SG1が出力さ
れ、そのパルス信号SG1をラッチ回路9でラッチして
Hレベルの出力信号φEを出力する。
【0056】すると、電源降圧回路10ではトランジス
タTr5のみがオンされて、DRAM周辺回路5には電源
Vccから同トランジスタTr5のしきい値分降圧した降圧
電源VDDが供給される。
【0057】一方、セルフリフレッシュ制御回路3の出
力信号φEに基づいてCBR発生回路4が活性化され、
同CBR発生回路4は前記カウンタ回路2から出力され
るHレベルの出力信号Qn に基づいてHレベルのパルス
信号であるリフレッシュ周期信号φCBR を出力する。
【0058】そして、そのリフレッシュ周期信号φCBR
に基づいてDRAM周辺回路5が動作して、前記電源降
圧回路10から供給される降圧電源VDDに基づいてセル
フリフレッシュ動作が行われる。
【0059】また、前記リフレッシュ周期信号φCBR に
基づいてカウンタ回路2の各フリップフロップ回路の出
力信号Q0 〜Qn がLレベルにリセットされて新たなカ
ウントが開始される。
【0060】そして、同カウンタ回路2が再度クロック
信号CLKのn個のパルスをカウントすると、リフレッ
シュ周期信号φCBR が再度出力され、そのリフレッシュ
周期信号φCBR の周期でDRAMの各記憶セルのセル情
報がリフレッシュ動作される。
【0061】以上のようにこのDRAMでは、制御信号
RASバーがLレベルとなってリフレッシュモードとな
ると、DRAM周辺回路5には電源Vccより降圧された
降圧電源VDDが供給される。
【0062】従って、DRAM周辺回路5は降圧電源V
DDに基づいてリフレッシュ動作を行うため、その消費電
力が低減される。また、降圧電源VDDに基づいて動作す
るDRAM周辺回路5は動作速度が低下するが、セルフ
リフレッシュ動作では動作速度の低下は問題とならな
い。
【0063】また、上記実施例では一つずつのPチャネ
ルMOSトランジスタTr4とNチャネルMOSトランジ
スタTr5とからなる電源降圧回路10からDRAM周辺
回路5に電源を供給する構成とした。
【0064】前記電源降圧回路10は上記構成の他に、
図5に示すように複数のブロックに分割したDRAM周
辺回路5に複数の電源降圧回路10からそれぞれ電源を
供給する構成とすることもできる。
【0065】このような構成によれば、セルフリフレッ
シュモードから通常モードに切り替わる際に、各DRA
M周辺回路5への電流供給能力を充分に確保して、各D
RAM周辺回路5に供給される電源を速やかに電源Vcc
レベルまで速やかに引き上げて、動作速度の低下を防止
することができる。
【0066】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明はセルフ
リフレッシュ機能を備えたDRAMの消費電力を充分に
低減することができる優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】一実施例を示す回路図である。
【図3】DRAMの周辺回路を示す回路図である。
【図4】一実施例の動作を示す波形図である。
【図5】別の実施例を示す回路図である。
【図6】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
3 セルフリフレッシュ制御回路 4 周期信号発生回路 5 記憶保持動作回路 10 電源降圧回路 11 タイマ回路 Qm 第一のタイムアップ信号 Qn 第二のタイムアップ信号 φE 出力信号 φCBR リフレッシュ周期信号 Vcc 通常電源 VDD 降圧電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第一及び第二のタイムアップ信号(Qm
    ,Qn )を出力するタイマ回路(11)と、 前記タイマ回路(11)の第一のタイムアップ信号(Q
    m )に基づいてセルフリフレッシュモードを選択するた
    めの出力信号(φE)を出力するセルフリフレッシュ制
    御回路(3)と、 前記タイマ回路(2)の第二のタイムアップ信号(Qn
    )と前記セルフリフレッシュ制御回路(3)の出力信
    号に基づいてリフレッシュ動作の周期を設定するリフレ
    ッシュ周期信号(φCBR )を出力する周期信号発生回路
    (4)と、 前記リフレッシュ周期信号(φCBR )に基づいてセル情
    報のセルフリフレッシュ動作を行う記憶保持動作回路
    (5)とを備えた半導体記憶装置であって、 前記セルフリフレッシュ制御回路(3)の出力信号(φ
    E)に基づいて前記記憶保持動作回路(5)に通常電源
    (Vcc)を降圧した降圧電源(VDD)を供給する電源降
    圧回路(10)を備えたことを特徴とする半導体記憶装
    置。
  2. 【請求項2】 前記電源降圧回路(10)は電源(Vc
    c)と記憶保持動作回路(5)との間にPチャネルMO
    Sトランジスタ(Tr4)とNチャネルMOSトランジス
    タ(Tr5)とを並列に接続し、前記両トランジスタ(T
    r4,Tr5)のゲートに前記セルフリフレッシュ制御回路
    (3)の出力信号(φE)を入力したことを特徴とする
    請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記電源降圧回路(10)はDRAM内
    に分散配置された前記記憶保持動作回路(5)のそれぞ
    れに分散配置し、前記各記憶保持動作回路(5)に前記
    セルフリフレッシュ制御回路(3)の出力信号(φE)
    を入力したことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶
    装置。
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