JPH08227581A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH08227581A
JPH08227581A JP7032710A JP3271095A JPH08227581A JP H08227581 A JPH08227581 A JP H08227581A JP 7032710 A JP7032710 A JP 7032710A JP 3271095 A JP3271095 A JP 3271095A JP H08227581 A JPH08227581 A JP H08227581A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sense amplifier
output
transistor
control signal
data line
Prior art date
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Pending
Application number
JP7032710A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeo Tsuruoka
重雄 鶴岡
Satoru Uematsu
悟 植松
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ラッチ型センスアンプを有する半導体記憶装置
において読み出しアクセスに対する遅延を最小限に押
え、かつ誤読み出しを防止する。 【構成】同じデータ線に接続された第1と第2のセンス
アンプを設け、第2のセンスアンプの制御信号を遅延さ
せる。このセンスアンプ出力を比較し、双方の出力が同
じであれば第1のセンスアンプ出力を優先させ、異なれ
ば第2のセンスアンプ出力を優先させる。データ線とセ
ンスアンプの入出力ノード間にスイッチングTrを設
け、センスアンプ活性化期間はOFFさせることでセン
スアンプ出力がデータ線電位を反転させることを防止す
る。また遅延手段をヒューズにより制御するあるいは入
力と出力を分離したラッチ型センスアンプを使用する
等。 【効果】プロセス変動や電源電圧降下により制御信号が
早く生じてしまう場合にも、センスアンプ2及び比較器
の動作により誤読みだしを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2つのラッチ型センス
アンプを備えた半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のセンスアンプを図6(b)に示
す。図6(b)はカレントミラー型センスアンプであ
り、メモリセルから読み出されるメモリセル信号を伝達
する相補のデータ線DB,/DBをデータ入力トランジ
スタ(以下トランジスタをTrと略)であるNchTr
53,54のゲートに入力し、制御TrであるNchT
r55のゲートを制御信号SAconにより制御し、増
幅動作を行う。カレントミラー型センスアンプは微少な
入力電位を増幅する点において優れた特性を持つが、制
御信号が活性化されている間は貫通電流が流れてしまう
ため消費電流が増加してしまう。
【0003】低消費電流化を考慮したセンスアンプ構成
としては図6(a)に示されるラッチ型センスアンプが
上げられ、前記相補のデータ線DB,/DBはインバー
タ構成であるPchTr15とNchTr17及びPc
hTr16とNchTr18のゲートに入力され、かつ
出力線SO,/SOとも接続され、制御TrであるPc
hTr13及びNchTr14を前記制御信号SAco
nにより制御する。
【0004】図8はカレントミラー型センスアンプとラ
ッチ型センスアンプの消費電流を示したものであり、カ
レントミラー型センスアンプの電流波形は58、ラッチ
型センスアンプの電流波形は59である。ラッチ型セン
スアンプは出力が確定した場合、インバータ構成により
データをホールドするため電流をカットする。
【0005】半導体記憶装置は一般的にプロセス変動や
電源電圧降下によりデータ線電位とセンスアンプの制御
信号のタイミングずれが生じ、不適切な活性化が行わ
れ、入力電位が不定のまま増幅・読み出し動作が行われ
てしまうことがある。カレントミラー型センスアンプは
入力が完全非同期に読み出し動作が行われ、次に正規デ
ータが入力される場合、一旦誤読み出しを行っても正規
データを出力する。しかしラッチ型センスアンプは一旦
センスアンプの出力が確定してしまうと正規データが入
力されても誤読み出しされたままであり、メモリセルで
生じるデータ破壊の場合と同様になってしまうという欠
点を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記したラッチ型セン
スアンプのホールド特性による誤読み出しに関する課題
は一般的に制御信号に遅延回路を接続させ、プロセス変
動と電源電圧のマージンを考慮し十分なマージンを持た
せることで前記問題を解決していた。しかしこの方法は
半導体記憶装置の読み出しアクセスを標準的に作成され
た製品についても遅らせてしまう。またプロセス及び電
源電圧変動等で制御信号が早く確定してしまう製品を不
良製品としてしか判別できず、アクセス等による分類等
ができないという欠点がある。
【0007】本発明は、上記のラッチ型センスアンプを
有する半導体記憶装置の課題に対し、読み出しアクセス
に対する遅延を最小限に抑え、かつ誤読み出しを防止さ
せることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、メモリセル
信号を伝達するデータ線と、前記データ線電位を検出し
増幅するラッチ型センスアンプにおいて、前記データ線
を入力する第1のラッチ型センスアンプの増幅動作を制
御する第1の制御信号と、前記データ線を入力する第2
のラッチ型センスアンプの増幅動作を前記第1の制御信
号に遅延手段を介して制御する第2の制御信号と、前記
第1と第2のラッチ型センスアンプの出力を比較する比
較回路を設けたことにより達成される。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の半導体記憶装
置の実施例を説明する。図1は本発明を示す第1の実施
例である。図1において1は第1のセンスアンプ、2は
第2のセンスアンプ、3は遅延手段、4は比較器であ
り、相補のデータ線DB,/DBは第1のセンスアンプ
1と第2のセンスアンプ2に接続され、前記センスアン
プの出力線であるSO1及びSO2はそれぞれ比較器4
に接続される。本センスアンプの増幅動作はインバータ
を構成するPchTr15,16及びNchTr17,
18において行われる。
【0010】またセンスアンプの制御信号であるSAc
onは第1のセンスアンプの制御TrであるPchTr
13とインバータ19により反転してNchTr14に
接続される。第2のセンスアンプに接続される制御信号
SAconは遅延手段3を介して同様に第2のセンスア
ンプの制御Trに接続される。前記遅延手段は第1のセ
ンスアンプの出力が確定するまで、第2のセンスアンプ
を動作させないように設定している。本発明の一実施例
であるセンスアンプ1,2は制御信号SAconにより
電源電圧と接続されたPch制御用Tr13と接地電位
に接続されたNch制御用Tr14により、制御信号が
非活性時に電流経路をカットする構成を取っている。
【0011】また前記制御信号SAconは前記データ
線とセンスアンプの入出力線を切り離すためのNchT
r11,12のゲートを制御させることでセンスアンプ
活性時に前記データ線とセンスアンプ出力線SOを切り
離している。
【0012】図2は図1の比較器4の一実施例である。
第1のセンスアンプ出力SO1及び第2のセンスアンプ
出力SO2はEXOR回路23とNAND回路26,2
7に接続され、前記NAND回路の出力は出力信号OU
Tを出力するNAND回路28に接続される。前記EX
OR回路23の出力は第1のセンスアンプ制御信号SA
1及びその遅延信号であるSA2を入力するNAND回
路21の反転信号とを入力するNAND回路24に接続
され、この出力を前記NAND回路26とこの反転信号
を前記NAND回路27に入力する。この比較器は第1
のセンスアンプ1出力SO1と、制御信号を遅延させた
センスアンプ2出力SO2を比較する。SO1とSO2
が等しければそのままSO1を出力し、SO1とSO2
が異なる場合はSO2を出力する回路構成を取ってい
る。
【0013】本実施例に示される比較器の出力は、SA
1及びSA2により合成された信号によりSO1の電位
を出力するモードと、EXOR回路23により比較され
た結果を出力するモードを有している。センスアンプ双
方がとも活性化しているときは、双方のセンスアンプ出
力を比較するEXOR回路の出力信号を前記NAND回
路に伝達させ、双方の信号が同じである場合はNAND
回路26を介してSO1のデータを出力し、双方の信号
が異なる場合はNAND回路27を介してSO2のデー
タを出力する。またセンスアンプの一方あるいは双方が
不活性な場合は第1のセンスアンプ1の出力であるSO
1のデータを出力させるようにしている。
【0014】図3は前記比較器4の動作波形を示す実施
例であり、データ線の電位が”1”である場合の実施例
である。図3(a)においてSA1が”1”になること
でセンスアンプ1の出力であるSO1が”1”に確定す
る。この時第1のセンスアンプの出力が確定するまで第
2のセンスアンプが動作しないように設定した制御信号
SA2は”0”であり、比較器4はSO1を優先させて
動作する。すなわちSO1はNAND回路26を介して
出力outに同様の”1”を出力する。この後、遅延設
定した制御信号SA2が”1”に立ち上がり、センスア
ンプ2が活性化し、比較器4はそれぞれのセンスアンプ
出力を比較する。ここではSO1とSO2は同じ”1”
を示しているので出力は前記した場合と同様にNAND
回路26を介して出力outに”1”を出力する。
【0015】図3(b)は制御信号が早く確定した場合
の波形図であり、SA1が早く確定したためセンスアン
プ1が誤読み出しを行い出力SO1に”0”を出力した
場合のものである。この時比較器4の出力outは前記
した場合と同様にNAND回路26を介して”0”を出
力する。次に遅延された制御信号SA2が”1”とな
り、比較動作が行われ、SO1とSO2が異なるため、
比較器4の出力outはNAND回路27を介してSO
2のデータである”1”にデータを反転させる。以上の
動作を行う比較器4及びセンスアンプ2を設けることに
より、プロセス変動や電源電圧降下により制御信号が早
く生じてしまう場合に、一旦センスアンプの出力が誤デ
ータに確定してしまってもセンスアンプ2及び比較器の
動作により誤読み出しを防止でき、読み出し不良の製品
を救済することができる。
【0016】次に本発明に用いることができるセンスア
ンプについて説明する。従来用いられていた入力と出力
が共通のラッチ型センスアンプは図6(a)に示される
ものであり、このセンスアンプを並列にかつ本発明と同
様に比較器を用いて配置し、かつプロセス変動等により
制御信号が早く確定した場合の例を示す。入力と出力が
共通した従来の回路構成ではセンスアンプが誤読み出し
をした場合、センスアンプの入力電位を変えてしまう。
共通のデータ線を入力するセンスアンプ2が遅延されて
活性化するとき入力電位が不定になっているため、セン
スアンプ2も同様に誤動作を行ってしまう。このため、
本発明では図6(a)のタイプのセンスアンプはそのま
までは使用できないことがわかる。
【0017】本発明で用いた図1のセンスアンプは図6
(a)のセンスアンプに、データ線とセンスアンプの入
出力ノード間にスイッチングNchTr11,12を設
け、このゲートを制御信号SAconで制御させる構成
を取っている。すなわちセンスアンプ活性化期間はこの
スイッチングNchTrはOFFさせることでセンスア
ンプ出力がデータ線電位を反転させることを防止してお
り、さらにデータ線とセンスアンプ入力を切り放すこと
で容量を低減でき、高速動作を行うことができる。また
センスアンプの相補の出力を比較する実施例を図7に示
す。この場合においても同様の効果を得ることができ
る。
【0018】センスアンプ部分の本発明の第2の実施例
を図4に示す。図4において1は第1のセンスアンプ、
2は第2のセンスアンプであり、相補のデータ線DB,
/DBは第1のセンスアンプ1と第2のセンスアンプ2
に接続される。センスアンプの制御信号であるSAco
nはセンスアンプの制御TrであるNchTr37に接
続され、第2のセンスアンプに接続されるSAconは
遅延手段3を介して制御Trに接続され、制御信号非活
性時に電流経路をカットする構成を取っている。本セン
スアンプの増幅動作はインバータを構成するPchTr
31,32及びNchTr33,34において行われ、
前記NchTrと接地電位間にはデータ線の信号を入力
NchTr35または36と制御用Tr37が直列に接
続される。センスアンプ出力はこのインバータのノード
よりそれぞれ出力される。本発明の第2の実施例ではラ
ッチ型センスアンプでありながら入力と出力をそれぞれ
分離しているため、センスアンプ出力がデータ線電位を
反転させることがなく、センスアンプ入力容量をさらに
低減でき、高速動作を行うことができる。
【0019】次に本発明の図1、7のなかの遅延手段3
の一実施例を示す。図5(a)は本発明に用いる遅延手
段を示す回路構成であり、インバータを連続に接続させ
て制御信号を遅延させている。図5(b)は図5(a)
の遅延手段にヒューズを用いたセンスアンプ2の禁止信
号を論理合成させた実施例である。ヒューズ43が溶断
されていない場合、NAND回路42の一方の入力であ
るインバータ44の出力は”1”を出力し、図5(a)
と同様に動作する。
【0020】ヒューズ43を溶断した場合インバータ4
4の出力は”0”に固定され、遅延手段の出力は”1”
に固定されため、図1、7で第2のセンスアンプ2は非
活性化状態に固定される。本発明の回路構成を適用した
場合、プロセス変動等の制御信号の早期の確定が生じな
かった場合センスアンプ2及び比較器の動作は消費電流
の増加を招く。そこで本発明のヒューズを用いた遅延手
段を用いることで、不用な動作電流を低減させることが
できる。
【0021】また上記の例は遅延手段をヒューズにより
制御した例であるが、他の方法により本発明の遅延手段
あるいはセンスアンプ2及び比較器の動作を一定条件下
で非動作に制御することも可能である。例えば、電源電
圧が一定値以下の場合のみ、遅延手段あるいはセンスア
ンプ2及び比較器の動作させることも可能である。この
場合は電源電圧検出手段を設け、電源電圧検出信号で上
記ヒューズの代わりに、制御することができる。また電
源電圧検出信号により本発明の遅延手段の遅延値を調整
することも可能である。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体記憶装置に
よれば、ラッチ型センスアンプの出力電位が誤読み出し
により誤って確定してしまっても、他方のセンスアンプ
で補うことができ、かつわずかなアクセス遅れで誤読み
出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】本発明による比較器の実施例を示す図である。
【図3】本発明による出力波形の例を示す図である。
【図4】本発明によるセンスアンプの他の実施例を示す
図である。
【図5】本発明による遅延手段の例を示す図である。
【図6】従来例を示す図である。
【図7】本発明による他の実施例を示す図である。
【図8】従来例の電流波形を示す図である。
【符号の説明】
センスアンプ 1,2 遅延手段 3 比較器 4,5 インバータ 19,22,25,44 NAND回路 21,24,26,27,28,42 EXOR回路 23 ヒューズ 43 Pchトランジスタ 13,15,16,31,32,
51,52 Nchトランジスタ 11,12,14,17,18,
33,34,35,36,37,53,54,55

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセル信号を伝達するデータ線と、
    前記データ線電位を検出し増幅するラッチ型センスアン
    プにおいて、前記データ線を入力する第1のラッチ型セ
    ンスアンプの増幅動作を制御する第1の制御信号と、前
    記データ線を入力する第2のラッチ型センスアンプの増
    幅動作を前記第1の制御信号に遅延手段を介して制御す
    る第2の制御信号と、前記第1と第2のラッチ型センス
    アンプの出力を比較する比較回路を設けたことを特徴と
    する半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のラッチ型センスアンプに
    おいて、第1の電源電位とラッチ部を制御する第1導電
    型の第1の制御トランジスタと、第2の電源電位とラッ
    チ部を制御する前記第1導電型とは逆導電型の第2導電
    型の制御トランジスタと、データ線とセンスアンプの入
    力ノード間を制御する第2導電型の第3の制御トランジ
    スタを設け、前記第1と第3の制御トランジスタのゲー
    トに前記センスアンプの制御信号を入力し、前記第2制
    御トランジスタのゲートに前記センスアンプの制御信号
    の反転信号を入力する第1と第2のラッチ型センスアン
    プを有することを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の比較回路において、前記
    第1と第2のセンスアンプ出力と前記第1と第2の制御
    信号を入力し、前記第1のセンスアンプが活性化しかつ
    前記第2のセンスアンプが非活性化するときは第1のセ
    ンスアンプ出力を優先させ、第1と第2のセンスアンプ
    が活性化するときは第1と第2のセンスアンプ出力を比
    較し、第1と第2のセンスアンプ出力信号が等しければ
    第1のセンスアンプ出力を優先し、前記第1と第2のセ
    ンスアンプ出力が異なれば第2のセンスアンプ出力を優
    先させることを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の遅延手段において、遅延
    信号を伝達する手段に禁止信号を入力することを特徴と
    する半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載のラッチ型センスアンプに
    おいて、PchトランジスタとNchトランジスタを直
    列に接続したラッチ部を有し、前記Pchトランジスタ
    は電源電位と接続され、前記Nchトランジスタは前記
    データ線をゲートに入力するデータ入力トランジスタの
    一端に接続され、前記データ入力トランジスタの他端は
    一端を接地電位と接続される制御トランジスタの他端と
    接続されることを特徴とする半導体記憶装置。
JP7032710A 1995-02-21 1995-02-21 半導体記憶装置 Pending JPH08227581A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001312886A (ja) * 2000-04-27 2001-11-09 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置
WO2004077443A1 (ja) * 2003-02-27 2004-09-10 Fujitsu Limited 半導体記憶装置

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