JPH0785677A - Semiconductor storage device and data processing system - Google Patents

Semiconductor storage device and data processing system

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JPH0785677A
JPH0785677A JP5180767A JP18076793A JPH0785677A JP H0785677 A JPH0785677 A JP H0785677A JP 5180767 A JP5180767 A JP 5180767A JP 18076793 A JP18076793 A JP 18076793A JP H0785677 A JPH0785677 A JP H0785677A
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JP
Japan
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power supply
external power
supply voltage
circuit
mos transistor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5180767A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyoko Ishii
京子 石井
Katsuyuki Sato
克之 佐藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0785677A publication Critical patent/JPH0785677A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a semiconductor storage device capable of coping with a data retention mode in which an external power source voltage can be lowered. CONSTITUTION:This device and system are controlled so that at the time of a normal operating mode, the lowered output of a power source voltage lowering circuit 12 is supplied to an internal circuit 14 by making the power source voltage lowering circuit 12 to be in an active state with an external power source voltage monitering circuit 11 being a control means, moreover, at the time of data retention mode, the power source voltage lowering circuit 12 is made to be in a non-active state and also an external power source Vdd1 is supplied to the internal circuit 14. Thus, the coping with the data retention made in which the external power source Vdd1 can be lowered is made possible.

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、半導体記憶装置、さら
にはそれに含まれる電源系の改良技術に関し、例えばバ
ッテリを電源とするようなデータ処理システムに適用し
て有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device and a technique for improving a power supply system included therein, and more particularly to a technique effectively applied to a data processing system using a battery as a power source.

【0002】[0002]

【従来の技術】MOS−LSIの外部端子に供給される
電源電圧は、TPTLコンパチブルを保つため通常5ボ
ルトとされるが、MOSトランジスタのゲート酸化膜の
薄膜化により、そのようなMOSトランジスタを含む機
能モジュールの動作電圧が3.3ボルトというように低
下される傾向にある。そのように動作電圧が外部電源電
圧よりも低く設定された機能モジュールを含むLSIに
おいては、外部から供給された電源電圧を低下させるた
めの回路が必要になり、そのような回路を電源降圧回路
と称している。
2. Description of the Related Art A power supply voltage supplied to an external terminal of a MOS-LSI is usually set to 5 V in order to maintain TPTL compatibility, but such a MOS transistor is included by thinning the gate oxide film of the MOS transistor. The operating voltage of functional modules tends to be reduced to 3.3 volts. In an LSI including a functional module whose operating voltage is set lower than the external power supply voltage, a circuit for lowering the power supply voltage supplied from the outside is required. I am calling it.

【0003】ところで、ダイナミック型のメモリセルを
含んで成るDRAM(ダイナミック・ランダム・アクセ
ス・メモリ)において、上記のような電源降圧回路を備
えているのは、16MDRAM、4MDRAMの一部で
ある(例えば「HM511610」など)。
By the way, in a DRAM (dynamic random access memory) including a dynamic memory cell, a part of 16MDRAM and 4MDRAM is provided with the power supply voltage down circuit as described above (for example, "HM511610" etc.).

【0004】尚、外部から供給された電源電圧を降圧す
る降圧回路について記載された文献の例としては、平成
3年11月21日に電子情報通信学会から発行された
「バーンインに適したDRAM用電圧リミッタ」があ
る。
As an example of a document describing a step-down circuit for stepping down a power supply voltage supplied from the outside, an example of a document "DRAM suitable for burn-in" issued by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers on November 21, 1991 is given. There is a voltage limiter.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源降
圧回路を内蔵する従来のDRAMにおいては、データリ
テンションモードがなく、データ保持状態時の消費電流
は、500μAにものぼり(リフレッシュ時間を256
msとする)、特にバッテリを電源とするシステムに適
用する場合に問題とされる。図9にはその場合の消費電
流の内訳が示される。同図に示されるように電源降圧回
路によって消費される電流は全体の6割以上となるた
め、データリテンション時の消費電流を低減するには、
先ず、電源降圧回路の消費電流を低減する必要のあるこ
とが、本発明者によって見いだされた。
However, in the conventional DRAM having a built-in power supply step-down circuit, there is no data retention mode, and the current consumption in the data holding state is as high as 500 μA (the refresh time is 256).
ms), especially when applied to a battery-powered system. FIG. 9 shows the breakdown of the current consumption in that case. As shown in the figure, the current consumed by the power supply step-down circuit is 60% or more of the whole, so in order to reduce the current consumption during data retention,
First, the present inventor has found that it is necessary to reduce the current consumption of the power supply step-down circuit.

【0006】また、ポータブルタイプのパーソナルコン
ピュータなどのように、バッテリを電源として動作可能
なシステムに搭載されるDRAMにおいては、内部情報
のバッテリバックアップのため、データリテンションモ
ードの要請が強く、それについて本発明者が検討したと
ころ、16MDRAMのように電源降圧回路を内蔵する
DRAMにおいては、外部電源電圧が、通常動作時の5
ボルトからバッテリバックアップ時の3ボルト程度に下
がった場合、電源降圧回路が動作不可能となり、その結
果データリテンションが困難になることが明かとされ
た。
Further, in a DRAM mounted in a system capable of operating with a battery as a power source, such as a portable personal computer, there is a strong demand for a data retention mode for battery backup of internal information. As a result of a study made by the inventor, in a DRAM having a built-in power supply step-down circuit such as 16M DRAM, the external power supply voltage is 5
It was revealed that when the voltage drops from about 3 to about 3 when the battery is backed up, the power down circuit becomes inoperable, resulting in difficulty in data retention.

【0007】本発明の目的は、外部電源電圧が低下され
るようなデータリテンションモードに対応可能な半導体
記憶装置を提供することにある。また、本発明の別の目
的は、そのような半導体記憶装置の消費電流を低減する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of coping with a data retention mode in which an external power supply voltage is lowered. Another object of the present invention is to reduce the current consumption of such a semiconductor memory device.

【0008】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
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。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0009】[0009]

【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。
The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0010】すなわち、外部電源電圧を所定の電圧レベ
ルに降圧するための降圧手段と、通常動作モード時に上
記降圧手段を活性状態としてこの降圧手段の降圧出力を
記憶部に供給し、データリテンションモード時に上記降
圧手段を非活性状態にするとともに外部電源電圧を記憶
部に供給するように制御するための制御手段とを含んで
半導体記憶装置を構成するものである。このとき、上記
制御手段は、上記外部電源電圧をモニタするとともに、
当該外部電源電圧が所定レベルに低下されたとき、上記
降圧手段を非活性状態にするとともに外部電源電圧を上
記記憶部に供給するための内部制御信号をアサートする
外部電源電圧モニタ回路を含んで構成することができ
る。また、上記制御手段は、外部制御信号を判定して上
記降圧手段を非活性状態にするとともに外部電源電圧を
上記記憶部に供給するための内部制御信号をアサートす
る判定回路を含んで構成することもできる。さらに、バ
ッテリを電源として動作可能なデータ処理システムに、
上記のように構成された半導体記憶装置を適用すること
ができる。
That is, a step-down means for stepping down the external power supply voltage to a predetermined voltage level, and a step-down output of the step-down means is supplied to a storage section while the step-down means is activated in the normal operation mode, and is supplied in the data retention mode. A semiconductor memory device is configured to include a control unit for controlling the voltage lowering unit to be inactive and supplying an external power supply voltage to the memory unit. At this time, the control means monitors the external power supply voltage and
When the external power supply voltage is lowered to a predetermined level, the external power supply voltage monitor circuit is configured to inactivate the step-down means and assert an internal control signal for supplying the external power supply voltage to the storage section. can do. Further, the control means includes a determination circuit that determines an external control signal to deactivate the step-down means and asserts an internal control signal for supplying an external power supply voltage to the storage section. You can also Furthermore, in a data processing system that can operate using a battery as a power source,
The semiconductor memory device configured as described above can be applied.

【0011】[0011]

【作用】上記した手段によれば、上記制御手段は、通常
動作モード時に上記降圧手段を活性状態としてこの降圧
手段の降圧出力を記憶部に供給し、データリテンション
モード時に上記降圧手段を非活性状態にするとともに外
部電源電圧を記憶部に供給するように動作する。このこ
とが、外部電源電圧が低下されるようなデータリテンシ
ョンモードへの対応を可能とする。また、そのような制
御において上記降圧手段を非活性状態とすることは、半
導体記憶装置の消費電流を低減するように作用する。
According to the above-mentioned means, the control means activates the step-down means in the normal operation mode to supply the step-down output of the step-down means to the storage section, and deactivates the step-down means in the data retention mode. And operates to supply the external power supply voltage to the storage section. This makes it possible to deal with the data retention mode in which the external power supply voltage is lowered. In addition, deactivating the voltage lowering means in such control acts to reduce the current consumption of the semiconductor memory device.

【0012】[0012]

【実施例】図1には本発明の一実施例であるDRAMが
示される。
FIG. 1 shows a DRAM which is an embodiment of the present invention.

【0013】図1に示されるDRAM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単結晶シ
リコンなどの一つの半導体基板に形成され、ポータブル
タイプのパーソナルコンピュータなどのように、バッテ
リを電源とするようなシステムに搭載される。そのよう
なシステムにおいては、内部情報のバッテリバックアッ
プのためのデータリテンションモードを有し、その場合
の外部電源Vdd1は通常動作時の5ボルトから3ボル
ト程度にまで低下される。内部回路14は、後に詳述す
るように、ダイナミック型のメモリセルによって形成さ
れる記憶部、及びその周辺回路を含む。そのような内部
回路14は、MOSトランジスタのゲート酸化膜の薄膜
化により、動作電圧が3.3ボルトというように外部電
源Vdd1よりも低下される。そのような内部電源Vd
d2は、外部電源Vdd1を降圧する電源降圧回路12
によって生成され、通常動作モード時に内部回路14に
供給される。
Although not particularly limited, the DRAM shown in FIG. 1 is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique, and a battery is used as a power source like a portable personal computer. Will be installed in the system. Such a system has a data retention mode for battery backup of internal information, and the external power supply Vdd1 in that case is lowered from 5 V in normal operation to about 3 V. The internal circuit 14 includes a storage section formed of dynamic memory cells and its peripheral circuits, as described later in detail. Such an internal circuit 14 has an operating voltage of 3.3 V, which is lower than the external power supply Vdd1 due to the thinning of the gate oxide film of the MOS transistor. Such internal power supply Vd
d2 is a power supply step-down circuit 12 that steps down the external power supply Vdd1
And is supplied to the internal circuit 14 in the normal operation mode.

【0014】従来技術に従えば、外部電源Vdd1が、
通常動作時の5ボルトからバッテリバックアップ時の3
ボルト程度に下がった場合、電源降圧回路12が動作不
可能となり、その結果データリテンションが困難になる
という不都合があるが、本実施例においては、通常動作
モード時に上記電源降圧回路12を活性状態としてこの
電源降圧回路12の降圧出力を内部回路14に供給し、
データリテンションモード時に上記電源降圧回路12を
非活性状態にするとともに外部電源Vdd1を内部回路
14に供給するように制御するための制御手段を設ける
ことにより、上記不都合を排除している。上記制御手段
には、外部電源Vdd1をモニタし、この外部電源Vd
d1が所定レベルにまで低下された場合に内部制御信号
DR*(*は信号反転又はローアクティブを示す)をロ
ーレベルにアサートするように構成された外部電源電圧
モニタ回路11が適用される。内部制御信号DR*がロ
ーレベルにアサートされた場合、電源降圧回路12は非
活性状態にされ、また、スイッチ回路13がオンされる
ことにより内部回路14には、内部電源Vdd2に代え
て外部電源Vdd1が供給される。データリテンション
時の外部電源Vdd1は、特に制限されないが、3ボル
ト程度とされ、内部回路14の動作が可能とされる。
According to the prior art, the external power supply Vdd1 is
From 5 volts during normal operation to 3 during battery backup
When the voltage drops to about the volt level, the power supply step-down circuit 12 becomes inoperable, and as a result, data retention becomes difficult. However, in the present embodiment, the power supply step-down circuit 12 is activated in the normal operation mode. The step-down output of the power supply step-down circuit 12 is supplied to the internal circuit 14,
The above inconvenience is eliminated by providing a control means for controlling the power supply voltage down circuit 12 to be inactive in the data retention mode and supplying the external power supply Vdd1 to the internal circuit 14. The control means monitors the external power supply Vdd1 and monitors the external power supply Vd1.
The external power supply voltage monitor circuit 11 configured to assert the internal control signal DR * (* indicates signal inversion or low active) at a low level when d1 is lowered to a predetermined level is applied. When the internal control signal DR * is asserted to the low level, the power supply voltage down circuit 12 is deactivated, and the switch circuit 13 is turned on, so that the internal circuit 14 has an external power supply instead of the internal power supply Vdd2. Vdd1 is supplied. The external power supply Vdd1 at the time of data retention is not particularly limited, but is set to about 3 V to enable the operation of the internal circuit 14.

【0015】図2には上記電源降圧回路12、スイッチ
回路13の構成例が示される。
FIG. 2 shows a configuration example of the power supply voltage down circuit 12 and the switch circuit 13.

【0016】nチャンネル型MOSトランジスタQ13
とnチャンネル型MOSトランジスタQ14が差動結合
され、それらのソース電極がnチャンネル型MOSトラ
ンジスタQ15を介してグランドGNDに結合される。
nチャンネル型MOSトランジスタQ14のゲート電極
には基準電圧VLが印加され、nチャンネル型MOSト
ランジスタQ13のゲート電極には、当該電源降圧回路
12の出力とされる内部電源Vdd2がフィードバック
されるようになっている。nチャンネル型MOSトラン
ジスタQ13及びnチャンネル型MOSトランジスタQ
14のドレイン電極はそれぞれpチャンネル型MOSト
ランジスタQ11及びpチャンネル型MOSトランジス
タQ12を介して外部電源Vdd1に結合され、nチャ
ンネル型MOSトランジスタQ13、nチャンネル型M
OSトランジスタQ14の差動出力がnチャンネル型M
OSトランジスタQ14のドレイン側から得られる。こ
の差動出力は後段のpチャンネル型MOSトランジスタ
Q17に伝達される。pチャンネル型MOSトランジス
タQ17、nチャンネル型MOSトランジスタQ18、
nチャンネル型MOSトランジスタQ19が、外部電源
Vdd1とグランドGNDとの間で直列接続され、pチ
ャンネル型MOSトランジスタQ17とnチャンネル型
MOSトランジスタQ18との結合箇所より内部電源V
dd2が得られる。内部電源Vdd2とグランドGND
との間には電源ラインのノイズ低減のための抵抗Rとキ
ャパシタCとの直列回路が挿入されている。
N-channel type MOS transistor Q13
And n-channel MOS transistor Q14 are differentially coupled, and their source electrodes are coupled to ground GND through n-channel MOS transistor Q15.
The reference voltage VL is applied to the gate electrode of the n-channel type MOS transistor Q14, and the internal power supply Vdd2 which is the output of the power supply step-down circuit 12 is fed back to the gate electrode of the n-channel type MOS transistor Q13. ing. N-channel type MOS transistor Q13 and n-channel type MOS transistor Q
The drain electrode of 14 is coupled to the external power supply Vdd1 via a p-channel MOS transistor Q11 and a p-channel MOS transistor Q12, respectively, and an n-channel MOS transistor Q13 and an n-channel M transistor are connected.
The differential output of the OS transistor Q14 is an n-channel type M
It is obtained from the drain side of the OS transistor Q14. This differential output is transmitted to the p-channel type MOS transistor Q17 in the subsequent stage. p-channel type MOS transistor Q17, n-channel type MOS transistor Q18,
The n-channel MOS transistor Q19 is connected in series between the external power supply Vdd1 and the ground GND, and the internal power supply V is connected from the coupling point of the p-channel MOS transistor Q17 and the n-channel MOS transistor Q18.
dd2 is obtained. Internal power supply Vdd2 and ground GND
A series circuit of a resistor R and a capacitor C for reducing noise on the power supply line is inserted between the and.

【0017】スイッチ回路13には、特に制限されない
が、内部制御信号DR*によってオン/オフ制御される
pチャンネル型MOSトランジスタQ20が適用され
る。内部制御信号DR*はnチャンネル型MOSトラン
ジスタQ15、pチャンネル型MOSトランジスタQ1
6、nチャンネル型MOSトランジスタQ19、pチャ
ンネル型MOSトランジスタQ20のゲート電極に印加
されるようになっている。内部制御信号DR*がハイレ
ベルの場合、nチャンネル型MOSトランジスタQ1
5、nチャンネル型MOSトランジスタQ19がオン状
態とされ、pチャンネル型MOSトランジスタQ16、
pチャンネル型MOSトランジスタQ20がオフ状態と
される。そのような状態は、当該電源降圧回路12の活
性状態とされ、基準電圧VLに応じた内部電源Vdd2
が形成され、それが内部回路14に供給される。
Although not particularly limited, a p-channel type MOS transistor Q20 which is on / off controlled by the internal control signal DR * is applied to the switch circuit 13. The internal control signal DR * is an n-channel MOS transistor Q15, a p-channel MOS transistor Q1.
6, n-channel type MOS transistor Q19 and p-channel type MOS transistor Q20 are applied to the gate electrodes. When the internal control signal DR * is at high level, the n-channel type MOS transistor Q1
5, the n-channel type MOS transistor Q19 is turned on, and the p-channel type MOS transistor Q16,
The p-channel MOS transistor Q20 is turned off. In such a state, the power supply step-down circuit 12 is activated and the internal power supply Vdd2 corresponding to the reference voltage VL is supplied.
Are formed and are supplied to the internal circuit 14.

【0018】そに対して、図4に示されるように外部電
源Vdd1が低下されてそれが所定のモニタレベルとな
ると、外部電源電圧モニタ回路11によって内部制御信
号DR*がローレベルにアサートされ、それによりnチ
ャンネル型MOSトランジスタQ15、nチャンネル型
MOSトランジスタQ19がオフ状態とされ、pチャン
ネル型MOSトランジスタQ16、pチャンネル型MO
SトランジスタQ20がオン状態とされる。nチャンネ
ル型MOSトランジスタQ15、nチャンネル型MOS
トランジスタQ19がオフ状態とされ、pチャンネル型
MOSトランジスタQ16がオン状態とされることによ
り当該電源降圧回路12は非活性状態とされ、それによ
り電流消費が大幅に低減される。また、pチャンネル型
MOSトランジスタQ20がオンされることにより、内
部電源Vdd2に代えて外部電源Vdd1が内部回路1
4の電源端子に供給可能とされる。尚、外部電源Vdd
1が低下されてそれが所定の保持電圧に達するまでの期
間T11はシステムの仕様による。
On the other hand, when the external power supply Vdd1 is lowered to a predetermined monitor level as shown in FIG. 4, the external power supply voltage monitor circuit 11 asserts the internal control signal DR * at a low level, As a result, the n-channel type MOS transistor Q15 and the n-channel type MOS transistor Q19 are turned off, and the p-channel type MOS transistor Q16 and the p-channel type MO transistor Q16.
The S transistor Q20 is turned on. n-channel MOS transistor Q15, n-channel MOS
By turning off the transistor Q19 and turning on the p-channel type MOS transistor Q16, the power supply step-down circuit 12 is deactivated, thereby significantly reducing the current consumption. Further, when the p-channel MOS transistor Q20 is turned on, the external power supply Vdd1 is replaced by the internal circuit 1 instead of the internal power supply Vdd2.
4 can be supplied to the power supply terminal. The external power supply Vdd
The period T11 from 1 being lowered until it reaches a predetermined holding voltage depends on the system specifications.

【0019】図3には上記内部回路14の構成例が示さ
れる。
FIG. 3 shows a structural example of the internal circuit 14.

【0020】24は複数個のダイナミック型メモリセル
をマトリクス配置して成るメモリセルアレイであり、メ
モリセルの選択端子はロウ方向毎にワード線に結合さ
れ、メモリセルのデータ入力端子はカラム方向毎に相補
データ線に結合される。そしてそれぞれの相補データ線
は、相補データ線に1対1で結合された複数個のカラム
選択スイッチを含むY選択スイッチ回路27を介して相
補コモンデータ線に共通接続される。特に制限されない
が、アドレスマルチプレクス方式が採用され、ロウ及び
カラムアドレス入力信号を、それらのタイミングをずら
すことにより共通のアドレス端子から取込むようにして
いる。すなわち、Xアドレスラッチ及びXデコーダ22
と、Yアドレスラッチ及びYデコーダ26の前段にはア
ドレスマルチプレクサ21が配置され、アドレスバッフ
ァ20を介して取込まれたアドレス信号が、アドレスマ
ルチプレクサ21によりXアドレスラッチ及びXデコー
ダ22と、Yアドレスラッチ及びYデコーダ26とに振
分けられる。このようなアドレス入力を円滑に行うため
RAS*(ロウアドレスストローブ)及びCAS*(カ
ラムアドレスストローブ)の2種類のクロック信号を外
部から与えるようにしている。一つのメモリサイクル
(RAS*クロックの1周期)中に読出しあるいは書込
みの一方の動作のみを可能とするため、RAS*クロッ
クの立下り時点でロウアドレスを、CAS*クロックの
立下り時点でカラムアドレスを内部回路に取込むように
し、ライトイネーブル信号WE*の状態によって当該サ
イクルが書込みサイクルか読出しサイクルかの判断を可
能としている。このような判断並びに各部の動作制御は
制御部25によって行われる。
Reference numeral 24 is a memory cell array in which a plurality of dynamic memory cells are arranged in a matrix. Select terminals of the memory cells are connected to word lines in each row direction, and data input terminals of the memory cells are arranged in each column direction. Coupling to complementary data lines. Each complementary data line is commonly connected to the complementary common data line via a Y selection switch circuit 27 including a plurality of column selection switches which are coupled to the complementary data line in a one-to-one relationship. Although not particularly limited, an address multiplex system is adopted, and row and column address input signals are taken in from a common address terminal by shifting their timings. That is, the X address latch and X decoder 22
An address multiplexer 21 is arranged in front of the Y address latch and Y decoder 26, and an address signal taken in through the address buffer 20 is transferred by the address multiplexer 21 to the X address latch and X decoder 22 and the Y address latch. And the Y decoder 26. In order to smoothly perform such address input, two types of clock signals, RAS * (row address strobe) and CAS * (column address strobe), are applied from the outside. Since only one read or write operation is possible during one memory cycle (one cycle of the RAS * clock), the row address is at the falling edge of the RAS * clock and the column address is at the falling edge of the CAS * clock. Are taken into the internal circuit, and it is possible to judge whether the relevant cycle is a write cycle or a read cycle depending on the state of the write enable signal WE *. The control unit 25 performs such determination and operation control of each unit.

【0021】ワードドライバ23は、それの前段に配置
されたXアドレスラッチ及びXデコーダのデコードに基
づいてワード線を選択レベルに駆動する。そしてYアド
レスラッチ及びYデコーダ26のデコード出力に基づい
てY選択スイッチ回路27が駆動され、これにより特定
されるメモリセルからのデータ読出し若しくはデータ書
込みが可能とされる。
The word driver 23 drives the word line to the selection level based on the decoding of the X address latch and the X decoder arranged in the preceding stage. Then, the Y selection switch circuit 27 is driven based on the Y address latch and the decoded output of the Y decoder 26, thereby enabling data read or data write from the specified memory cell.

【0022】また、上記メモリセルアレイ24にはセン
スアンプ29が結合され、メモリセル情報がこのセンス
アンプで増幅されるようになっている。この場合、デー
タ入出力回路28にはメインアンプなどが含まれ、この
メインアンプを介して読出しデータの外部送出が可能と
される。
A sense amplifier 29 is coupled to the memory cell array 24 so that the memory cell information is amplified by this sense amplifier. In this case, the data input / output circuit 28 includes a main amplifier and the like, and the read data can be externally transmitted via the main amplifier.

【0023】本実施例によれば以下の作用効果を得るこ
とができる。
According to this embodiment, the following operational effects can be obtained.

【0024】(1)制御手段としての外部電源電圧モニ
タ回路11により、通常動作モード時に電源降圧回路1
2を活性状態としてこの電源降圧回路12の降圧出力を
内部回路14に供給し、データリテンションモード時に
電源降圧回路12を非活性状態にするとともに外部電源
Vdd1を内部回路14に供給するように制御されるの
で、外部電源Vdd1が低下されるようなデータリテン
ションモードへの対応が可能とされる。
(1) By the external power supply voltage monitor circuit 11 as the control means, the power supply voltage down circuit 1 in the normal operation mode
2 is activated to supply the step-down output of the power supply step-down circuit 12 to the internal circuit 14. The power supply step-down circuit 12 is deactivated in the data retention mode and the external power supply Vdd1 is supplied to the internal circuit 14. Therefore, it is possible to cope with the data retention mode in which the external power supply Vdd1 is lowered.

【0025】(2)また、図9に示されるように電源降
圧回路によって消費される電流は全体の6割以上とされ
ることから、上記のような制御において電源降圧回路1
2が非活性状態とされることにより、データリテンショ
ン時におけるDRAMの消費電流が大幅に低減され、そ
のことは、バッテリを電源とするシステムにおいて特に
有利とされる。従来DRAMに比して、消費電流が2/
5に低減されるのが、本発明者によって確認されてい
る。また、電源電圧が3/5に低減されることを加味す
ると、データリテンション時における消費電力は従来D
RAMの1/5{(≒(2/5)×(3/5)}に低減
される。このような効果は、低電流設計されたDRAM
において顕著とされる。
(2) Further, as shown in FIG. 9, since the current consumed by the power supply step-down circuit is 60% or more of the whole, the power supply step-down circuit 1 is controlled by the above-mentioned control.
By making 2 inactive, the current consumption of the DRAM at the time of data retention is greatly reduced, which is particularly advantageous in a system using a battery as a power source. Current consumption is 2 / compared with conventional DRAM
It has been confirmed by the present inventor that the number is reduced to 5. In addition, considering that the power supply voltage is reduced to 3/5, the power consumption during data retention is
It is reduced to 1/5 of RAM {(≈ (2/5) × (3/5)}. Such an effect is a low current designed DRAM.
Is remarkable in.

【0026】(3)通常動作モード時に電源降圧回路1
2を活性状態としてこの電源降圧回路12の降圧出力を
内部回路14に供給し、データリテンションモード時に
電源降圧回路12を非活性状態にするとともに外部電源
Vdd1を内部回路14に供給するための制御手段とし
て外部電源電圧モニタ回路11を適用することは、外部
電源Vdd1の変動に基づいて、通常動作モードからデ
ータリテンションモードへの移行を的確に検知すること
ができ、制御の確実化を達成する。
(3) Power supply step-down circuit 1 in the normal operation mode
2 is activated to supply the step-down output of the power supply step-down circuit 12 to the internal circuit 14 to deactivate the power supply step-down circuit 12 in the data retention mode and to supply the external power supply Vdd1 to the internal circuit 14. By applying the external power supply voltage monitor circuit 11 as the above, the transition from the normal operation mode to the data retention mode can be accurately detected based on the fluctuation of the external power supply Vdd1, and the control is ensured.

【0027】図5には本発明の他の実施例が示される。FIG. 5 shows another embodiment of the present invention.

【0028】図5において、通常動作モード時に電源降
圧回路12を活性状態としてこの電源降圧回路12の降
圧出力を内部回路14に供給し、データリテンションモ
ード時に電源降圧回路12を非活性状態にするとともに
外部電源Vdd1を内部回路14に供給するための制御
手段は、モード判定回路51及びタイマ52によって形
成される。モード判定回路51は、外部制御信号例えば
自動的なリフレッシュモードを実現するための信号(キ
ャパシタCB抵抗R)波形を検出する。そして、図6に
示されるように、CAS*、RAS*がローレベルにア
サートされた場合に、当該RAS*の立ち下がり波形エ
ッジに同期してタイマ52を作動させる。タイマ52
は、仕様により予め設定された期間T13経過後に内部
制御信号DR*をローレベルにアサートする。内部制御
信号DR*がローレベルにアサートされることにより、
上記実施例の場合と同様に電源降圧回路12は非活性状
態とされ、スイッチ回路13がオン状態とされることに
より、内部電源Vdd2に代えて、データリテンション
モードにより低下された外部電源Vdd1が内部回路1
4に供給される。期間T13は、システムにおいて、C
BR信号がアサートされてからデータリテンションモー
ドに移行するまでの時間を考慮して決定される。従っ
て、仮にCBR信号のアサートと同時にデータリテンシ
ョンモードとなる場合には、期間T13を設定する必要
はないからタイマ52は不要とされる。
In FIG. 5, the power supply step-down circuit 12 is activated in the normal operation mode to supply the step-down output of the power supply step-down circuit 12 to the internal circuit 14, and the power supply step-down circuit 12 is deactivated in the data retention mode. The control means for supplying the external power supply Vdd1 to the internal circuit 14 is formed by the mode determination circuit 51 and the timer 52. The mode determination circuit 51 detects an external control signal, for example, a signal (capacitor CB resistance R) waveform for realizing an automatic refresh mode. Then, as shown in FIG. 6, when CAS * and RAS * are asserted to the low level, the timer 52 is operated in synchronization with the falling waveform edge of the RAS *. Timer 52
Asserts the internal control signal DR * to a low level after a period T13 preset according to the specifications has elapsed. By asserting the internal control signal DR * to low level,
As in the case of the above embodiment, the power supply step-down circuit 12 is deactivated and the switch circuit 13 is turned on, so that the external power supply Vdd1 lowered by the data retention mode is replaced by the internal power supply Vdd2. Circuit 1
4 is supplied. The period T13 is C in the system.
It is determined in consideration of the time from the assertion of the BR signal to the transition to the data retention mode. Therefore, if the data retention mode is set at the same time as the assertion of the CBR signal, it is not necessary to set the period T13, and thus the timer 52 is unnecessary.

【0029】このようにモード判定回路51とタイマ5
2とを設け、内部制御信号DR*をアサートするように
しても上記実施例と同様の作用効果を得ることができ
る。
Thus, the mode determination circuit 51 and the timer 5 are
2 is provided and the internal control signal DR * is asserted, the same effect as the above embodiment can be obtained.

【0030】さらに、上記実施例では、スイッチ回路1
3にpチャンネル型MOSトランジスタQ20を適用し
たものについて説明したが、図7に示されるように内部
制御信号DR*を反転するためのインバータ71と、そ
れの出力によって動作制御されるnチャンネル型MOS
トランジスタQ70とによって形成することもできる。
この場合、pチャンネル型MOSトランジスタQ70に
は、しきい値電圧の低いものを適用することによって、
そこでの電圧降下を可能な限り抑えるようにすると良
い。また、図8に示されるようにpチャンネル型MOS
トランジスタQ20と、nチャンネル型MOSトランジ
スタQ70とを互いに並列接続して用いることもでき
る。このように構成してもスイッチ回路13の機能を達
成する。
Further, in the above embodiment, the switch circuit 1
Although the p-channel MOS transistor Q20 is applied to the inverter 3 described above, an inverter 71 for inverting the internal control signal DR * and an n-channel MOS transistor whose operation is controlled by its output are shown in FIG.
It can also be formed by the transistor Q70.
In this case, by applying a p-channel type MOS transistor Q70 having a low threshold voltage,
It is advisable to suppress the voltage drop there as much as possible. In addition, as shown in FIG.
The transistor Q20 and the n-channel type MOS transistor Q70 can be connected in parallel with each other. Even with this configuration, the function of the switch circuit 13 is achieved.

【0031】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、本発明はそれに限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Yes.

【0032】例えば、チップイネーブル信号キャパシタ
CE*がハイレベルのときに、アウトプットイネーブル
信号OE*がローレベルにアサートされた場合を、通常
動作モードからデータリテンションモードへの移行とし
た場合、そのような制御信号の状態変化をモード判定回
路51で検出するようにしてもよい。また、DRAMに
リフレッシュ専用端子を設け、システムからこの専用端
子に伝達される信号レベルをモード判定回路51で検出
することによってモード移行に対応するようにしても良
い。
For example, when the chip enable signal capacitor CE * is at the high level and the output enable signal OE * is asserted at the low level, the normal operation mode is switched to the data retention mode. The mode change circuit 51 may detect a change in the state of the control signal. Alternatively, the DRAM may be provided with a dedicated refresh terminal, and the mode determination circuit 51 may detect the signal level transmitted from the system to the dedicated terminal to deal with the mode transition.

【0033】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DRA
M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、各種半導体記憶装置、さらに
はそれを内蔵するようなマイクロコンピュータなど各種
データ処理装置に広く適用することができる。
In the above description, the invention made by the present inventor is the field of application which is the background of the invention.
Although the case of application to M has been described, the present invention is not limited thereto, and can be widely applied to various semiconductor memory devices and various data processing devices such as microcomputers incorporating the same.

【0034】本発明は、少なくとも記憶部に電源を供給
するための電源系を含むことを条件に適用することがで
きる。
The present invention can be applied on condition that at least a power supply system for supplying power to the storage unit is included.

【0035】[0035]

【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。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0036】すなわち、通常動作モード時に降圧手段を
活性状態としてこの降圧手段の降圧出力を記憶部に供給
し、データリテンションモード時に降圧手段を非活性状
態にするとともに外部電源電圧を記憶部に供給するよう
に動作されることにより、外部電源電圧が低下されるよ
うなデータリテンションモードへの対応が可能とされ
る。また、そのような制御において降圧手段が非活性状
態とされることにより、半導体記憶装置の消費電流、さ
らには消費電力が大幅に低減される。
That is, in the normal operation mode, the step-down means is activated to supply the step-down output of the step-down means to the memory section, and in the data retention mode, the step-down means is deactivated and the external power supply voltage is supplied to the memory section. Thus, it is possible to cope with the data retention mode in which the external power supply voltage is lowered. Further, in such control, the step-down means is inactivated, so that the current consumption of the semiconductor memory device and further the power consumption thereof are significantly reduced.

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

【図1】本発明の一実施例にかかるDRAMの構成ブロ
ック図である。
FIG. 1 is a configuration block diagram of a DRAM according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記DRAMに含まれる電源降圧回路、及びス
イッチ回路の電気結線図である。
FIG. 2 is an electrical connection diagram of a power supply step-down circuit and a switch circuit included in the DRAM.

【図3】上記DRAMに含まれる内部回路の構成ブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a configuration block diagram of an internal circuit included in the DRAM.

【図4】上記DRAMに含まれる電源系の動作説明のた
めのタイミング図である。
FIG. 4 is a timing diagram for explaining an operation of a power supply system included in the DRAM.

【図5】本発明の他の実施例にかかるDRAMの構成ブ
ロック図である。
FIG. 5 is a configuration block diagram of a DRAM according to another embodiment of the present invention.

【図6】上記図5に示されるDRAMに含まれる電源系
の動作説明のためのタイミング図である。
6 is a timing chart for explaining an operation of a power supply system included in the DRAM shown in FIG.

【図7】本発明の他の実施例にかかるDRAMの主要部
の電気結線図である。
FIG. 7 is an electrical connection diagram of a main part of a DRAM according to another embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例にかかるDRAMの主要部
の電気結線図である。
FIG. 8 is an electrical connection diagram of a main part of a DRAM according to another embodiment of the present invention.

【図9】従来のDRAMにおける消費電流の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of current consumption in a conventional DRAM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 外部電源電圧モニタ回路 12 電源降圧回路 13 スイッチ回路 14 内部回路 51 モード判定回路 52 タイマ 71 インバータ Q11 pチャンネル型MOSトランジスタ Q12 pチャンネル型MOSトランジスタ Q13 nチャンネル型MOSトランジスタ Q14 nチャンネル型MOSトランジスタ Q15 nチャンネル型MOSトランジスタ Q16 pチャンネル型MOSトランジスタ Q17 pチャンネル型MOSトランジスタ Q18 nチャンネル型MOSトランジスタ Q19 nチャンネル型MOSトランジスタ Q20 pチャンネル型MOSトランジスタ Q70 nチャンネル型MOSトランジスタ Q81 pチャンネル型MOSトランジスタ Q82 nチャンネル型MOSトランジスタ R 抵抗 C キャパシタ Vdd1 外部電源 Vdd2 内部電源 DR* 内部制御信号 11 External Power Supply Voltage Monitor Circuit 12 Power Supply Step-Down Circuit 13 Switch Circuit 14 Internal Circuit 51 Mode Judgment Circuit 52 Timer 71 Inverter Q11 p-channel MOS Transistor Q12 p-channel MOS Transistor Q13 n-channel MOS Transistor Q14 n-channel MOS Transistor Q15 n Channel MOS transistor Q16 p-channel MOS transistor Q17 p-channel MOS transistor Q18 n-channel MOS transistor Q19 n-channel MOS transistor Q20 p-channel MOS transistor Q70 n-channel MOS transistor Q81 p-channel MOS transistor Q82 n-channel type MOS transistor R resistance C capacitor Vdd1 external Source Vdd2 internal power DR * internal control signal

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 データを記憶するための記憶部と、この
記憶部に電源を供給するための電源系とを含む半導体記
憶装置において、上記電源系は、外部電源電圧を所定の
電圧レベルに降圧するための降圧手段と、通常動作モー
ド時に上記降圧手段を活性状態としてこの降圧手段の降
圧出力を上記記憶部に供給し、データリテンションモー
ド時に上記降圧手段を非活性状態にするとともに外部電
源電圧を上記記憶部に供給するように制御するための制
御手段とを含むことを特徴とする半導体記憶装置。
1. In a semiconductor memory device including a storage unit for storing data and a power supply system for supplying power to the storage unit, the power supply system lowers an external power supply voltage to a predetermined voltage level. And the step-down means for activating the step-down means in the normal operation mode to supply the step-down output of the step-down means to the storage section. A semiconductor memory device comprising: a control unit for controlling the supply to the storage unit.
【請求項2】 上記制御手段は、上記外部電源電圧をモ
ニタするとともに、当該外部電源電圧が所定レベルに低
下されたとき、上記降圧手段を非活性状態にするととも
に外部電源電圧を上記記憶部に供給するための内部制御
信号をアサートする外部電源電圧モニタ回路を含む請求
項1記載の半導体記憶装置。
2. The control means monitors the external power supply voltage and, when the external power supply voltage is lowered to a predetermined level, deactivates the step-down means and stores the external power supply voltage in the storage section. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising an external power supply voltage monitor circuit that asserts an internal control signal for supply.
【請求項3】 上記制御手段は、外部制御信号を判定し
て上記降圧手段を非活性状態にするとともに外部電源電
圧を上記記憶部に供給するための内部制御信号をアサー
トする判定回路を含む請求項1記載の半導体記憶装置。
3. The control means includes a determination circuit for determining an external control signal to deactivate the step-down means and asserting an internal control signal for supplying an external power supply voltage to the storage section. Item 2. The semiconductor memory device according to item 1.
【請求項4】 上記内部制御信号がアサートされた場合
に上記降圧手段を非活性状態とするための第1制御トラ
ンジスタと、上記内部制御信号がアサートされた場合に
上記外部電源電圧を上記記憶部の電源端子に印加するた
めの第2制御トランジスタとを含む請求項1,2又は3
記載の半導体記憶装置。
4. A first control transistor for deactivating the step-down means when the internal control signal is asserted, and the external power supply voltage for storing the external power supply voltage when the internal control signal is asserted. And a second control transistor for applying to a power supply terminal of the device.
The semiconductor memory device described.
【請求項5】 上記記憶部はダイナミック型のメモリセ
ルを含む請求項1,2,3又は4記載の半導体記憶装
置。
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory section includes a dynamic memory cell.
【請求項6】 上記外部電源電圧を供給するためのバッ
テリと、請求項1,2,3,4又は5記載の半導体記憶
装置を含んで成るデータ処理システム。
6. A data processing system including a battery for supplying the external power supply voltage, and the semiconductor memory device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
JP5180767A 1993-06-25 1993-06-25 Semiconductor storage device and data processing system Withdrawn JPH0785677A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124082A (en) * 1999-11-09 2002-04-26 Fujitsu Ltd Semiconductor memory and its control method
JP2007200550A (en) * 1999-11-09 2007-08-09 Fujitsu Ltd Semiconductor memory device, its operating method, its control method, memory system, and its control method
JP2007200549A (en) * 1999-11-09 2007-08-09 Fujitsu Ltd Semiconductor memory device, its operating method, its control method, memory system, and its control method

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