JPH08190792A - スタティックram - Google Patents

スタティックram

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JPH08190792A
JPH08190792A JP7000069A JP6995A JPH08190792A JP H08190792 A JPH08190792 A JP H08190792A JP 7000069 A JP7000069 A JP 7000069A JP 6995 A JP6995 A JP 6995A JP H08190792 A JPH08190792 A JP H08190792A
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JP
Japan
Prior art keywords
replica
memory cell
circuit
write
buffer
Prior art date
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Pending
Application number
JP7000069A
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English (en)
Inventor
Masanori Izumikawa
正則 泉川
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の読み出しと書き込み用のポートを有す
るスタティックRAMの書き込みビット線の振幅を小さ
くすることにより、低電力化する。 【構成】 メモリセルと書き込みバッファのレプリカ
と、レプリカ書き込みバッファ103の入力に、前クロ
ックのレプリカのメモリセル102の保持データを与え
るフリップフロップ101と、レプリカの書き込みバッ
ファの入力データと、レプリカのメモリセルの保持デー
タを入力する排他論理和回路104と、排他論理和回路
の出力を保持するフリップフロップと、フリップフロッ
プの出力を入力とするチャージポンプ106と、チャー
ジポンプの出力を入力とする抵抗と容量からなる低域通
過フィルタ107と、低域通過フィルタの出力が書き込
み後のプリチャージトランジスタ,ワード線,列セレク
ト回路の駆動バッファ回路の電源に接続された構造を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の読み出しと書き
込み用のポートを有するスタティック・ランダムアクセ
スメモリ(RAM)で用いられる書き込み回路に関する
ものでる。
【0002】
【従来の技術】書き込みビット線は、選択されていない
列のメモリセルで生じる擬似読み出し時に、誤書き込み
が起こり保持しているデータが壊されないように、ある
レベルまで充電しておく必要がある。従来、書き込みビ
ット線は、プリチャージのためにnMOSFETを用い
てGNDレベルから(VDD−nMOSFETのしきい
値電圧)まで振幅させていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】メモリセルの書き込み
時の電力は、主に書き込みビット線の配線容量やメモリ
セルの拡散容量の充放電により消費され、容量と振幅の
積で決まる。メモリセルへの書き込みは、ビット線(V
DD−nMOSFETのしきい値電圧)より低減しても
可能であるが、振幅をダイナミックに決めることができ
なかった。
【0004】本発明の目的は、書き込みビット線の振幅
を小さくすることにより低電力化できる、複数の読み出
しと書き込み用のポートを有するスタティックRAMを
提供することにある。
【0005】本発明の他の目的は、類似読み出し状態の
メモリセル誤書き込み防止のため、ワード線のハイレベ
ルもプリチャージ用nMOSFETのゲート電圧と同様
に下げることのできる、複数の読み出しと書き込み用の
ポートを有するスタティックRAMを提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、メモリセル
と、メモリセルの書き込みビット線と、書き込みバッフ
ァと、書き込みビット線の列セレクト回路と、書き込み
ビット線のプリチャージトランジスタと、メモリセルの
ワード線を駆動するバッファ回路と、前記列セレクト回
路を駆動するバッファ回路と、前記プリチャージトラン
ジスタを駆動するバッファ回路とを少なくとも有する、
複数の読み出しと書き込み用のポートを有するスタティ
ックRAMにおいて、前記メモリセルのレプリカと、前
記書き込みバッファのレプリカと、前記書き込みバッフ
ァのレプリカの入力に、前クロックの前記メモリセルの
レプリカの保持データを与えるフリップフロップと、前
記書き込みバッファのレプリカの入力データと、前記メ
モリセルのレプリカの保持データを入力し、書き込みに
成功したかどうかを判定する排他論理和回路と、前記排
他論理和回路の出力を保持するフリップフロップと、前
記フリップフロップの出力を入力とするチャージポンプ
回路と、前記チャージポンプ回路の出力を入力とする抵
抗と容量からなる低域通過フィルタとを備え、前記低域
通過フィルタの出力が、書き込み後の前記プリチャージ
トランジスタ,ワード線,列セレクト回路を駆動する前
記各バッファ回路の電源に接続されていることを特徴と
する。
【0007】
【作用】列セレクト回路と書き込みビット線のプリチャ
ージのnMOSFETのゲート電圧を下げることによ
り、書き込みビット線の振幅を小さくする。ワード線の
ハイレベルが電源電圧であると、擬似読み出し状態のメ
モリセルのハイレベルが低くなり、誤書き込みを起こす
可能性があるので、ワード線のハイレベルもnMOSF
ETのゲート電圧と同様に下げる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。
【0009】(実施例1)図1は、本発明の第1の実施
例を示す複数の読み出しおよび書き込みポートを有する
スタティックRAMの書き込み系の回路図である。この
スタティックRAMは、複数の読み出しと書き込み用の
ポートを有する実際のメモリセル114と、書き込みビ
ット線の実際の列セレクト回路115と、書き込みビッ
ト線プリチャージ用nMOSFET113と、実際の書
き込みビット線駆動インバータ116とを備えている。
【0010】書き込みビット線プリチャージ用nMOS
FET113のゲートには、FETを駆動するバッファ
117が接続されている。また、実際のメモリセル11
4のワード線には、ワード線を駆動するバッファ118
が接続されている。また、実際の列セレクト回路115
を構成するnMOSFETのゲートには、列セレクト回
路を駆動するバッファ119が接続されている。
【0011】本実施例のスタティックRAMの書き込み
系の回路は、さらに、実際のメモリセル114のレプリ
カ102と、実際の列セレクト回路115のレプリカで
ある列セレクタ108と、実際の書き込みビット線駆動
インバータ116のレプリカである書き込みバッファ1
03とを備えている。列セレクタ108は、nMOSF
ETで構成され、レプリカメモリセル102は、アクセ
ストランジスタ109を有している。アクセストランジ
スタ109のゲート長は、実際のメモリセル114のア
クセストランジスタのゲート長よりも長くしている。
【0012】さらに、書き込み用バッファ103の入力
に、前クロックのレプリカメモリセル102の保持デー
タを与えるフリップフロップ101と、書き込み用バッ
ファ103の入力データと、レプリカメモリセル102
の保持データを入力とする排他論理和回路104と、排
他論理和回路104の出力を保持するフリップフロップ
105と、フリップフロップ105の出力を入力とする
チャージポンプ106と、チャージポンプ106の出力
を入力とする抵抗と容量からなる低域通過フィルタ10
7とを備えている。
【0013】低域通過フィルタ107の出力は、レプリ
カのメモリセル102のアクセストランジスタ109の
ゲート、およびレプリカの列セレクタ108のトランジ
スタのゲートに接続されている。低域通過フィルタ10
7の出力は、また、書き込みビット線プリチャージ用n
MOSFETを駆動するバッファ117,ワード線駆動
バッファ118,実際の列セレクタ回路を駆動するバッ
ファ119の電源に接続されている。
【0014】次に、本実施例の動作を説明する。
【0015】フリップフロップ101は、レプリカのメ
モリセル102の前クロックのデータを保持し、書き込
み用バッファ103により前クロックのデータが“1”
であるときは“0”を、“0”であるときは“1”を書
き込む。
【0016】書き込みに成功したかどうかを、排他論理
和回路104で判定する。もし、前クロックのデータと
書き込まれたデータが異なっていれば、書き込みは成功
であり、排他論理和回路104の出力はロウレベルとな
る。もし、前クロックのデータと書き込まれたデータが
同じであれば、書き込み失敗であり、排他論理和回路1
04の出力はハイレベルとなる。この出力を、フリップ
フロップ105により保持する。
【0017】チャージポンプ106は、外部の制御信号
110がハイレベルのとき、前クロックの書き込みが成
功であれば、pMOSFET111がオンとなり、低域
通過フィルタ107の容量を充電する。これによりレプ
リカの列セレクタ108と、レプリカのメモリセル10
2のアクセストランジスタ109のゲート電圧を下げ
る。前クロックの書き込みが失敗であれば、nMOSF
ET112がオンとなり、低域通過フィルタ107の容
量を放電する。これによりレプリカの列セレクタ108
と、レプリカのメモリセル102のアクセストランジス
タ109のゲート電圧を上げる。
【0018】前述したように、メモリセルのレプリカ1
02のアクセストランジスタ109のゲート長は、実際
のメモリセル114のアクセストランジスタのゲート長
よりも長くしているため、実際よりもビット線の振幅を
大きくとらなければ書き込みが行われない。実際との振
幅の差は、アクセストランジスタ109のゲート長に比
例して変化するので、このゲート長を変えることにより
書き込みの振幅のマージンを設定できる。
【0019】書き込みが行われないときは、制御信号1
10をロウレベルにしてチャージポンプ106の出力を
ハイインピーダンスとし、出力電圧が変動しないように
制御する。
【0020】(実施例2)次に、図2を参照して本発明
の複数の読み出しおよび書き込みポートを有するスタテ
ィックRAMの第2の実施例について説明する。図2で
は、チャージポンプ206への制御信号210に対して
1クロックに一度、一定幅のパルスを入力する。このた
めに、図1の構成に加えて、パルス発生回路222を設
けている。その他の構成については、図1に同じであ
る。
【0021】レプリカのメモリセル202と、書き込み
バッファ203および排他論理和回路204によって第
1の実施例と同様に、書き込みが成功したか、失敗した
かが判定される。書き込みが成功した場合、制御信号2
10がハイレベルの間チャージポンプ206のnMOS
FET212のゲート電圧がハイレベルとなり、低域通
過フィルタ207の容量を放電する。制御信号210が
一定時間後ロウレベルになると、nMOSFET212
のゲート電圧はロウレベルとなり放電が終了する。
【0022】同様に、書き込みが失敗したときは、制御
信号210がハイレベルの間チャージポンプ206のp
MOSFET211のゲート電圧がロウレベルとなり、
低域通過フィルタ207の容量を充電する。制御信号2
10が一定時間後ロウレベルになると、pMOSFET
211のゲート電圧はハイレベルとなり、放電が終了す
る。
【0023】以上の動作により周波数を落とした時に、
低域通過フィルタ207の容量の過充電や過放電を防止
できる。
【0024】(実施例3)次に、図3を参照して本発明
の第3の実施例について説明する。図3では、レプリカ
のメモリセル302と書き込みバッファ303に加え、
書き込み用ビット線の遅延に相当するレプリカ322を
設けている。レプリカは、容量および抵抗より構成され
る。その他の構成は、図1に同じである。
【0025】書き込みイネーブル信号320がハイレベ
ルになってから、実際の書き込みビット線の遅延の後
に、レプリカのメモリセル302の入力が変化する。次
のクロックの頭で排他論理和回路304により、書き込
みが成功したか、失敗したかの判定を行う。書き込みが
終了せず失敗した場合には、チャージポンプ306は電
圧を上げる。書き込みが1クロック内で終了した場合に
は、チャージポンプ306は電圧を下げる。
【0026】以上の動作により、動作速度を考慮した書
き込みビット線の振幅の設定が行われる。
【0027】(実施例4)次に、図4を参照して本発明
の第4の実施例について説明する。図4では、チャージ
ポンプ回路406をpMOSFET411のみとしてい
る。その他の構成は、図1の実施例と同様である。
【0028】低域通過フィルタ407の容量は、ワード
線駆動バッファ418等により徐々に放電されていく。
低域通過フィルタ407の出力電圧が下がっていき、レ
プリカのメモリセル402に対する書き込みができなく
なると、第1の実施例と同様の動作によりチャージポン
プ406が低域通過フィルタ407の容量を充電する。
低域通過フィルタの出力電圧が上がり、レプリカのメモ
リセル402に対する書き込みができるようになると、
チャージポンプ406は低域通過フィルタ407の充電
を行わない。
【0029】以上の動作により、低域通過フィルタ40
7の出力電圧を調節する。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように,本発明は書き込み
ビット線の振幅を小さくすることにより、消費電力を削
減する。消費電力はビット線の振幅に比例し、例えば2
Vから1Vになった場合消費電力は、1/2となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のスタティックRAMの
構成例を示す回路図である。
【図2】本発明の第2の実施例のスタティックRAMの
構成例を示す回路図である。
【図3】本発明の第3の実施例のスタティックRAMの
構成例を示す回路図である。
【図4】本発明の第4の実施例のスタティックRAMの
構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
101,105,201,205,301,305,4
01,405 Dフリップフロップ 102,202,302,402 レプリカのメモリセ
ル 103,203,303,403 書き込みビット線駆
動インバータ 104,204,304,404 排他論理和回路 106,206,306,406 チャージポンプ 107,207,307,407 低域通過フィルタ 108,208,308,408 レプリカの列セレク
タ 109,209,309,409 レプリカのアクセス
トランジスタ 110,210,310,410 制御信号 111,211,311,411 pMOSFET 112,212,312 nMOSFET 113,213,313,413 書き込みビット線プ
リチャージ用nMOSFET 114,214,314,414 実際のメモリセル 115,215,315,415 実際の列セレクト回
路 116,216,316,416 実際の書き込みビッ
ト線駆動インバータ 117,217,317,417 書き込みビット線プ
リチャージ用nMOSFETを駆動するバッファ 118,218,318,418 ワード線駆動バッフ
ァ 119,219,319,419 実際の列セレクト回
路を駆動するバッファ 220 書き込みイネーブル信号 222 パルス発生回路 223 クロック信号 322 容量および抵抗素子

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メモリセルと、メモリセルの書き込みビッ
    ト線と、書き込みバッファと、書き込みビット線の列セ
    レクト回路と、書き込みビット線のプリチャージトラン
    ジスタと、メモリセルのワード線を駆動するバッファ回
    路と、前記列セレクト回路を駆動するバッファ回路と、
    前記プリチャージトランジスタを駆動するバッファ回路
    とを少なくとも有する、複数の読み出しと書き込み用の
    ポートを有するスタティックRAMにおいて、 前記メモリセルのレプリカと、 前記書き込みバッファのレプリカと、 前記書き込みバッファのレプリカの入力に、前クロック
    の前記メモリセルのレプリカの保持データを与えるフリ
    ップフロップと、 前記書き込みバッファのレプリカの入力データと、前記
    メモリセルのレプリカの保持データを入力し、書き込み
    に成功したかどうかを判定する排他論理和回路と、 前記排他論理和回路の出力を保持するフリップフロップ
    と、 前記フリップフロップの出力を入力とするチャージポン
    プ回路と、 前記チャージポンプ回路の出力を入力とする抵抗と容量
    からなる低域通過フィルタとを備え、 前記低域通過フィルタの出力が、書き込み後の前記プリ
    チャージトランジスタ,ワード線,列セレクト回路を駆
    動する前記各バッファ回路の電源に接続されていること
    を特徴とするスタティックRAM。
  2. 【請求項2】前記メモリセルと書き込みバッファのレプ
    リカに加えて、前記列セレクト回路のレプリカを有する
    ことを特徴とする請求項1記載のスタティックRAM。
  3. 【請求項3】前記書き込みビット線の遅延のレプリカを
    有する請求項2記載のスタティックRAM。
  4. 【請求項4】前記メモリセルのレプリカは、前記メモリ
    セルのアクセストランジスタよりも長いゲート長のアク
    セストランジスタから構成されることを特徴とする請求
    項1,2または3記載のスタティックRAM。
  5. 【請求項5】外部から入力する制御信号によって、前記
    チャージポンプ回路の出力をハイインピーダンスとする
    請求項1〜4のいずれかに記載のスタティックRAM。
JP7000069A 1995-01-04 1995-01-04 スタティックram Pending JPH08190792A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980407