JPH09153289A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH09153289A
JPH09153289A JP8200669A JP20066996A JPH09153289A JP H09153289 A JPH09153289 A JP H09153289A JP 8200669 A JP8200669 A JP 8200669A JP 20066996 A JP20066996 A JP 20066996A JP H09153289 A JPH09153289 A JP H09153289A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】書込み専用ポートを有するデュアルポートSR
AMにより形成される半導体記憶装置のデータ書込み時
における低消費電力化を図る。 【解決手段】本発明の半導体記憶装置に含まれる1実施
形態のメモリセル100は、1ビットの情報を記憶する
機能を有しており、6個のNMOSトランジスタ10
1、102、105、106、107および108と、
5個のPMOSトランジスタ103、104、109、
110および111と、書込み用ワード線124(k)
読出し用ワード線125(k) 、書込み用データ線対12
(k) /123(k) および読出し用デジット線対120
(k) /121(k) とを備えて構成されており、NMOS
トランジスタ101および102と、PMOSトランジ
スタ103および104とによりデータ保持部が形成さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体記憶装置に関
し、特にデータ読込み用/データ書込み用のSRAMと
して形成される半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、マイクロプロセッサ等の高集積
半導体装置においては、1チップの中に種々の回路が組
込まれているが、その中には、殆どの場合において、S
RAM等の半導体記憶装置も組込まれている。更に、そ
のような高集積半導体装置においては、当該SRAM自
体の高速化に伴ない、読出し用ポートと書込み用ポート
とを、それぞれ個別に分けている場合が多く見受けられ
る。更に、読出し用ポートと書込み用ポートとを、それ
ぞれ1つずつ有するだけではなく、複数ポートずつ有し
ている場合も見受けられる。また、他方において、最近
においては、半導体装置の高集積化ならびに高速化に伴
う消費電力の増大が問題点としてクローズアップされて
きている。
【0003】図6は、図8に示される従来の半導体記憶
装置において用いられている標準的なデュアルポートS
RAMのメモリセルの構成を示す回路図であり、当該半
導体記憶装置内の複数個のメモリセル400の内の1個
を抽出して示している。図4に示されるメモリセル40
0は1ビットの情報を記憶する機能を有しており、6個
のNMOSトランジスタ401、402、405、40
6、407および408と、2個のPMOSトランジス
タ403および404と、書込み用ワード線41
(k) 、読出し用ワード線414(k) 、書込み用データ
線対411(k) /412(k) および読出し用デジット線
対409(k) /410(k) とを備えて構成される。
【0004】NMOSトランジスタ401とPMOSト
ランジスタ403とはCMOS接続されて、インバータ
として構成される。即ち、NMOSトランジスタ401
とPMOSトランジスタ403のゲートどうしが接続さ
れて、インバータ入力端として形成され、ドレインどう
しが接続されてインバータ出力端として形成される。ま
た、これらのNMOSトランジスタ401とPMOSト
ランジスタ403のソースは、それぞれ対応する接地点
および電源に接続されてインバータが構成される。同様
に、NMOSトランジスタ402とPMOSトランジス
タ404もCMOS接続されて、インバータとして構成
される。これらの2つのインバータの入力端と出力端と
は相互に接続されており、端子415には、NMOSト
ランジスタ401およびPMOSトランジスタ403の
ドレインと、NMOSトラジスタ402およびPMOS
トランジスタ404のゲートが接続され、端子406に
はNMOSトランジスタ402およびPMOSトランジ
スタ404のドレインと、NMOSトラジスタ401お
よびPMOSトランジスタ403のゲートが接続されて
いる。これらの2つのNMOSトランジスタ401およ
び402と、2つのPMOSトランジスタ403および
404とにより、データ保持部が形成されている。即
ち、これらの2つのインバータによりループが形成され
ているために、正のフィ−ドバック機構によりメモリ値
が保持される。
【0005】端子415と、書込み用データ線対411
(k) /412(k) の一方の書込み用データ線411(k)
との間には、NMOSトランジスタ407が接続されて
おり、端子416と、書込み用データ線対411(k)
412(k) のもう一方の書込み用データ線412(k)
の間には、NMOSトランジスタ408が接続されてい
る。そして、NMOSトランジスタ407および408
のゲートは書込み用ワード線413(k) に接続される。
また、端子415と、読出し用デジット線対409(k)
/410(k) の一方の読出し用デジット線409(k)
の間には、NMOSトランジスタ405が接続されてお
り、端子416と、読出し用デジット線対409(k)
410(k) のもう一方の読出し用デジット線410(k)
との間には、NMOSトランジスタ406が接続されて
いる。そして、NMOSトランジスタ405および40
6のゲートは読出し用ワード線414(k) に接続され
る。なお、読出し用デジット線対409(k) /410
(k) および書込み用データ線対411(k) /412(k)
が、それぞれ対の2本の線として存在しているのは、差
動によりデータの入出力を行うことによって高速化を図
るためである。
【0006】次に、従来のメモリセルの実施形態の動作
について説明する。始めに読出し時の動作について説明
する。データの読出し動作が行われるか否かは、読出し
用ワード線414(k) が低レベルの状態にあるか、また
は高レベルの状態にあるかによって決められる。読出し
用ワード線414(k) が高レベルの場合には、NMOS
トランジスタ405および406はONの状態となり、
端子415と読出し用デジット線409(k) は電気的に
接続され、また端子416と読出し用デジット線410
(k) も電気的に接続されて、端子415と端子416の
電位は、それぞれ読出し用デジット線409(k) および
410(k) に伝達され、読出し動作が開始される。ま
た、読出し用ワード線414(k) が低レベルの場合に
は、NMOSトランジスタ405および406はOFF
の状態となり、端子415と読出し用デジット線409
(k) 、および端子416と読出し用デジット線410
(k) は、共に電気的に接続されない状態となる。従っ
て、読出し動作は行われない。
【0007】次に、書込み時の動作について説明する。
書込み動作は、書込み用ワード線413(k) を介して制
御される。まず、書込み用ワード線413(k) が低レベ
ルの場合には、NMOSトランジスタ407および40
8はOFFの状態となっており、端子415および41
6は、それぞれ対応する書込み用データ線411(k)
よび412(k) に接続されることはなく、データ保持状
態となる。次に、書込み用ワード線413(k) が高レベ
ルの場合には、NMOSトランジスタ407および40
8は共にONの状態となり、端子415および416
は、それぞれ対応する書込み用データ線411(k) およ
び412(k) に対し電気的に接続されて、書込み用デー
タ線411(k) および412(k) の値が、それぞれ対応
する端子415および416に伝達されて書込みが行わ
れる。即ち、仮に、端子415が低レベルで、書込み用
データ線411(k) が高レベルの状態にあるものとする
と、端子416は高レベルとなり、書込み用データ線4
12(k) には低レベルが付与される。この際、書込み用
データ線411(k) および412(k) を駆動する回路素
子として、NMOSトランジスタ401および402、
PMOSトランジスタ403および404よりも電流駆
動能力の大きいものを用いることにより、強制的に端子
415を高レベルに反転させ、また端子416を低レベ
ルに反転させて書込みが行われる。
【0008】図8は、図6に示される従来のメモリセル
を用いた半導体記憶装置の構成を示すブロック図であ
る。図8において、メモリセルとしては、n×m個のメ
モリセル400が設けられており、nワード×mデジッ
ト構成により半導体記憶装置が構成されている。ここに
おいて、1ワードとは、図8において横1列に並べられ
たメモリセル400の配列を云い、1デジットとは、図
8において縦1列に並べられたメモリセル400の配列
を云う。本半導体記憶装置には、n本の読出し用ワード
線414(0) 、414(1) 、………、414(n-1) と、
n本の書込み用ワード線413(0) 、413(1) 、……
…、413(n-1) が設けられており、1ワードのメモリ
セル400においては、同一の読出し用ワード線と同一
の書込み用ワード線とが共有されている。また、この半
導体記憶装置においては、m対の読出し用デジット線対
409(0) /410(0) 、409(1) /410(1) 、…
……、409(m-1) /410(m-1) 、およびm対の書込
み用デジット線対411(0)/412(0) 、411(1)
/412(1) 、………、411(m-1) /412(m-1)
備えられている。1デジットのメモリセル400に対し
ては、同一の読出し用デジット線と同一の書込み用デジ
ット線とが共有されている。
【0009】読出し用行アドレスデコーダ601におい
ては、活性化指示信号514と、読出し用行アドレス6
06(0) 、606(1) 、………、606(i-1) の入力を
受けて、そのデコード出力は、読出し用ワード線414
(0) 、414(1) 、………、414(n-1) に出力され
て、それぞれ対応するメモリセル400に入力される。
活性化指示信号514により非活性化を指示された場合
には、何れの読出し用ワード線も全て低レベルに設定さ
れ、また活性化指示信号514により、活性化を指示さ
れた場合には、読出し用行アドレス606(0) 、606
(1) 、………、606(i-1) により指定される読出し用
ワード線の1本が高レベルに設定される。
【0010】また、書込み用行アドレスデコーダ602
においては、活性化指示信号514と、書込み指示信号
610および書込み用行アドレス608(0) 、606
(1) 、………、608(i-1) の入力を受けて、そのデコ
ード出力は、書込み用ワード線413(0) 、41
(1) 、………、413(n-1) に出力されて、それぞれ
対応するメモリセル400に入力される。活性化指示信
号514により非活性化が指示された場合、または書込
み指示信号610により非書込みを指示された場合に
は、何れの書込み用ワード線も低レベルに設定され、活
性化指示信号514により、活性化を指示され、書込み
指示信号610により書込みが指示された場合には、書
込み用行アドレス608(0) 、606(1) 、………、6
08(i-1) により指定される書込み用ワード線の1本が
高レベルに設定される。
【0011】読出し用列アドレスデコーダ603におい
ては、活性化指示信号514と、読出し用列アドレス6
07(0) 、607(1) 、………、607(j-1) の入力を
受けて、そのデコード出力は、読出し用列選択線516
(0) 、516(1) 、………、516(m-1) に出力され
て、データ制御回路605に入力される。活性化指示信
号514により非活性化が指示された場合には、何れの
読出し用列選択線516(0) 、516(1) 、………、5
16(m-1) も低レベルに設定され、活性化指示信号51
4により活性化を指示された場合には、読出し用列アド
レス607(0) 、607(1) 、………、607(j-1)
より指定される読出し用列選択線の1本が高レベルに設
定される。書込み用列アドレスデコーダ604において
は、活性化指示信号514と書込み指示信号610およ
び書込み用列アドレス609(0) 、609(1) 、……
…、609(j-1) の入力を受けて、そのデコード出力
は、書込み用列選択線515(0) 、515(1) 、……
…、515(m-1) に出力されて、データ制御回路605
に入力される。活性化指示信号514により非活性化が
指示された場合、および書込み指示信号610により非
書込みが指示された場合には、何れの書込み用列選択線
515(0) 、515(1) 、………、515(m-1) も低レ
ベルに設定される。また、活性化指示信号514により
活性化が指示され、書込み指示信号610により書込み
が指示された場合には、書込み用列アドレス60
(0) 、609(1) 、………、609(j-1) により指定
される書込み用列選択線の1本が高レベルに設定され
る。
【0012】一方、データ制御回路605に対しては、
メモリセル400からの読出し用デジット線対409
(0) /410(0) 、409(1) /410(1) 、………、
409(m-1) /410(m-1) および書込み用デ−タ線対
411(0) /412(0) 、411(1) /412(1) 、…
……、411(m-1) /412(m-1) と、読出し用列アド
レスデコーダ603からの読出し用列選択線51
(0) 、516(1) 、………、516(m-1) および書込
み用列アドレスデコーダ604からの書込み用列選択線
515(0) 、515(1) 、………、515(m-1) とが接
続されている。
【0013】データ書込み時においては、書込みデータ
518の入力を受けて、当該データは、書込み用デ−タ
線対411(0) /412(0) 、411(1) /41
(1) 、………、411(m-1) /412(m-1) において
選択された書込み用デ−タ線対を介してメモリセル40
0に入力されて書込みが行われ、またデータ読出し時に
おいては、メモリセル400より読出し用デジット線対
409(0) /410(0) 、409(1) /410(1) 、…
……、409(m-1) /410(m-1) において選択された
読出し用デジット線対を介して出力されるデータが、読
出しデータ517として出力される。
【0014】図7は、データ制御回路の1例を示す図で
あり、プリチャージ回路500は、PMOSトランジス
タ501および502により構成されている。これらの
PMOSトランジスタ501および502のゲートには
活性化指示信号514が接続され、ソースには電源が接
続されており、ドレインにはそれぞれ読出し用デジット
線409(0) および410(0) が接続されている。図7
において、活性化指示信号514により非活性化が指示
された場合には、PMOSトランジスタ501および5
02はONの状態となり、プリチャージ回路500によ
り、読出し用デジット線対409(0) /410(0) に対
してプリチャージが行われる。このプリチャージ回路5
00は、m対の読出し用デジット線対409(0) /41
(0) 、409(1) /410(1) 、………、409
(m-1) /410(m-1) のそれぞれに対応して設けられて
いる。なお、このプリチャージ回路500は、読出し用
デジット線対409(0) /410(0) が差動にて動作す
るために、予め当該読出し用デジット線対409(0)
410(0) の電位差がない状態にして、メモリセル50
0から読出されるデータが、すばやくデジット線対に出
力されるようにするために設けられている回路である。
【0015】PMOSトランジスタ503および504
は、データ書込み時における書込み用デジット線選択用
の回路を構成しており、m対の書込み用デジット線対4
11(0) /412(0) 、411(1) /412(1) 、……
…、411(m-1) /412(m-1) のそれぞれに対応して
設けられている。PMOSトランジスタ503および5
04のゲートには、それぞれに対応する書込み用列選択
線515(0) 、515(1) 、………、515(m-1) が接
続されており、また、書込みデータ512および513
と、書込み用デジット線対411(0) /412(0) 、4
11(1) /412(1) 、………、411(m-1) /412
(m-1) も、対応するPMOSトランジスタ503および
504に接続されている。今、書込み用列選択線515
(0) 、515(1) 、………、515(m-1) の内の1つの
書込み用列選択線515(k) が高レベルになったものと
すると、当該書込み用列選択線515(k) に接続されて
いるNMOSトランジスタ503および504がONの
状態となり、書込みデータ512および513と、対応
する書込み用デジット線対411(k) /412(k)が電
気的に接続されて、これらの書込みデータ512および
513は、それぞれ対応する書込み用デジット線411
(k) および412(k) に入力され、図6に示されるメモ
リセル400に入力されて書込まれる。しかし、他の書
込み用デジット線対に対しては、それぞれ対応するNM
OSトランジスタ503および504がOFFの状態と
なっているので、書込みデータ512および513が与
えられることはない。なお、インバータ508および5
09は、半導体記憶装置に対する書込みデータ518の
入力を受けて、書込みデータ512および書込みデータ
513として分配出力する駆動回路である。
【0016】また、NMOSトランジスタ505および
506は、データ読出し時における読出し用デジット線
選択用の回路を構成しており、m対の読出し用デジット
線対409(0) /410(0) 、409(1) /41
(1) 、………、409(m-1) /410(m-1) のそれぞ
れに対応して設けられている。PMOSトランジスタ5
05および506のゲートには、それぞれ対応する読出
し用列選択線516(0) 、516(1) 、………、516
(m-1) が接続されており、また、読出しデータ510お
よび511と、読出し用デジット線対409(0) /41
(0) 、409(1) /410(1) 、………、409
(m-1) /410(m-1) も、対応するPMOSトランジス
タ505および506に接続されている。今、読出し用
列選択線516(0)、516(1) 、………、516
(m-1) の内の1つの読出し用列選択線516(k)が高レ
ベルになったものとすると、当該読出し用列選択線51
(k) に接続されているNMOSトランジスタ505お
よび506がONの状態となり、対応する読出し用デジ
ット線対409(k) /410(k) は、センスアンプ回路
507に対して電気的に接続される状態となり、読出し
用デジット線対409(k) /410(k) を介して出力さ
れる読出しデータ510および511は、センスアンプ
回路507に入力される。しかし、他の読出し用デジッ
ト線対からは、対応するNMOSトランジスタ506お
よび507がOFFの状態となっているので、読出しデ
ータ510および511が出力されることはない。セン
スアンプ回路507においては、図4に示されるメモリ
セル400からの読出しデータ510および511の入
力を受けて処理され、当該半導体記憶装置の読出しデー
タ517として外部に出力される。
【0017】上記の従来例においては、データの読出し
時および書込み時において、選択の対象となっていない
読出し用デジット線対に対しても、高レベルに設定され
た読出し用ワード線に接続されているメモリセルにより
充放電が行われるために、読出し/書込みに関係のない
無為の電力が消費されるという問題がある。この充放電
を抑制して低消費電力化を図ったメモリセルの例が、特
開平5ー109283号公報に開示されている。この従
来例は、図9に示されるように、読出し用のポートと、
書込み用のポートが分離されておらず、シングルポート
のSRAMとして形成されている。また本従来例の技術
を、読出し用のポートと書込み用のポートとを分離して
形成されるデュアルポート型に適用したメモルセルの例
が図10に示され、更に、デュアルポート型の書込み用
ポートにのみに適用したメモリセルの例が図11に示さ
れる。
【0018】図9においては、メモリセル700は、6
個のNMOSトランジスタ701、702、705、7
06、707および708と、抵抗703および704
と、読出し/書込み兼用ワード線711とを備えてお
り、NMOSトランジスタ701および702と、抵抗
703および704とによりデータ保持部が形成され、
所謂高抵抗型のメモリセルとして構成されている。この
メモリセル700は、前述の従来例において説明したC
MOS型と呼ばれるメモリセルとしてもよい。このメモ
リセル700はシングルポートであるため、読出し/書
込み兼用ワード線711が設けられている。また、この
読出し/書込み兼用ワード線711に直交する読出し/
書込み兼用デジット線対712/713とともに、当該
読出し/書込み兼用デジット線対712/713に平行
して、本従来例の特徴とする列選択線714が設けられ
ている。前記データ保持部と読出し/書込み兼用デジッ
ト線対712/713との間には、読出し/書込み兼用
ワード線711によりスイッチング動作を行うNMOS
トランジスタ705および706と、列選択線714に
よりスイッチング動作を行うNMOSトランジスタ70
7および708が接続されている。従って、前述の従来
例においては、ワード線711が選択されただけで、デ
ータ保持部からデジット線対に対して充放電が行われて
いたのに対して、本従来例においては、列選択線714
も選択されないと、データ保持部からデジット線対に対
する充放電が行われない。このように1ビットに対応す
るメモリセルを構成することにより、複数デジットを持
つ場合において、選択対象外のデジットにおけるデ−タ
保持部からのデジット線対に対する充放電を排除し、消
費電力の低減が図られている。
【0019】次に、図10においては、当該メモリセル
800は、10個のNMOSトランジスタ 801、8
02、805、806、807、808、809、81
0、811および812と、抵抗803および804
と、書込み用ワード線815、読出し用ワード線81
6、書込み用データ線対817/818、読出し用デジ
ット線対819/820と、書込み用列選択線821お
よび読出し用列選択線822とを備えており、NMOS
トランジスタ801および802と、抵抗803および
804とによりデータ保持部が形成されている。データ
読出し時には、読出し用ワード線816と読出し用列選
択線822が選択されて高レベルに設定され、データ保
持部に保持されているメモリ値が、読出し用デジット線
対819/820に出力されて読出しが行われる。従っ
て、読出し用ワード線816が選択されても、読出し用
列選択線822が選択されない場合には、データ保持部
からの読出し用デジット線対819/820に対する放
電が行われず、選択外のデジット線対に対する充放電は
回避され、選択外のデジットによる無為の電力消費が抑
制されている。同様に、データ書込み時には、書込み用
ワード線815と書込み用列選択線821が選択されて
高レベルに設定され、書込み用デジット線対817/8
18より、強制的にデータ保持部に対してデータの書込
みが行われる。従って、書込み用ワード線815が選択
されても、書込み用列選択線821が選択されない場合
には、データ保持部に対するデータの書込みが行われな
いだけではなく、データ保持部から書込み用デジット線
対817/818に対する充放電が行われず、選択外の
デジット線対による無為の電力消費が抑制されている。
しかしながら、このメモリセル800の場合には、NM
OSトランジスタの素子数が非常に多くなるとともに、
配線チャネルも、デジット方向に最低6本分必要となっ
て、半導体記憶装置のチップ面積が増大する傾向とな
り、メモリ容量を増やすことが不可能になるという問題
がある。
【0020】また、図11は、図9に示されるメモリセ
ルの技術をデュアルポート型の書込み用ポートにのみに
適用したメモリセルの例である。図11においては、当
該メモリセル900は、8個のNMOSトランジスタ9
01、902、905、906、907、908、90
9および910と、抵抗903および904と、書込み
用ワード線913、読出し用ワード線914、書込み用
データ線対915/916、読出し用デジット線対91
7/918と、書込み用列選択線919とを備えてお
り、NMOSトランジスタ901および902と、抵抗
903および904とによりデータ保持部が形成されて
いる。データ読出し時には、読出し用ワード線914が
選択されて高レベルに設定され、データ保持部に保持さ
れているメモリ値が、読出し用デジット線対917/9
18に出力されて読出しが行われる。この場合には、読
出し用ワード線914が高レベルに設定されるために、
データ保持部から読出し用デジット線対819/820
に対する放電が行われ、選択外のデジットにおいても充
放電による電力消費が発生する。またデータ書込み時に
は、書込み用ワード線913と書込み用列選択線919
が選択されて高レベルに設定され、書込み用デジット線
対915/916より、強制的にデータ保持部に対して
データの書込みが行われる。従って、書込み用ワード線
913が選択されても、書込み用列選択線914が選択
されない場合には、データ保持部に対するデータの書込
みが行われないだけではなく、データ保持部から書込み
用デジット線対915/916に対する充放電が行われ
ず、選択外のデジット線対による無為の電力消費が抑制
される。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
記憶装置においては、メモリセルに対応するデータの読
出し時およびデータの書込み時において、読出し/書込
みの対象外の他の複数のメモリセルに対応するデ−タ線
対においても充放電が発生して、無為の消費電力が増大
するという欠点がある。
【0022】またその消費電力の低減策として、特開平
5ー109283号公報において、データの読出し時お
よびデータの書込み時において、対象外の他の複数のメ
モリセルに対応するデ−タ線対の充放電を抑制すること
により、無為の消費電力を低減するメモリセルが提案さ
れているが、当該開示例を、図10に示されるように、
読出し用ポートと書込み用ポートとに分離したデュアル
ポート型のメモリセルに適用する場合には、当該メモリ
セルを構成する回路素子数ならびに配線チャネル数が増
大する傾向となり、これにより半導体記憶装置のチップ
面積が拡大化して、半導体記憶装置の高集積化の障害と
なるとともに、当該半導体記憶装置のメモリ容量を増や
すことのネックになるという欠点がある。
【0023】更に、メモリセルを構成する回路素子数の
低減を意図して、前記開示例を、図9に示されるよう
に、デュアルポート型のメモリセルにおいて、書込み用
ポートのみに適用する場合においては、メモリセル上に
列選択線を配線する必要があり、これにより配線チャネ
ルが増大するとともに、データ読出し時においては、対
象外の他の複数のメモリセルに対応するデ−タ線対にお
いても充放電が発生して、無為の消費電力が増大すると
いう欠点がある。
【0024】本発明の目的は、半導体記憶装置のデータ
書込み時に、選択対象外のメモリセルの書込み用データ
線対に対して発生する充放電を排除することにより、デ
ジット方向に新たな配線チャネルを設けることなく、無
為に発生する消費電力を削減することのできる半導体記
憶装置を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体記憶
装置は、nワード×mデジット構成として配列されるデ
ュアルポートSRAMのメモリセルを含み、データ読出
し時には、データ読出し対象のメモリセルにおいて、所
定の読出し用行アドレスにより選択される読出し用ワー
ド線に設定される所定レベル値を介して、所定の読出し
用列アドレスにより選択される1対の読出し用デジット
線と当該メモリセル内のデータ保持部とを接続すること
により、当該データ保持部に保持されているメモリ・デ
ータを読出し、データ書込み時には、データ書込み対象
のメモリセルにおいて、所定の書込み用行アドレスによ
り選択される書込み用ワード線に設定される所定レベル
値を介して、所定の書込み用列アドレスにより選択され
る1対の書込み用データ線と当該メモリセル内のデータ
保持部とを接続することにより、当該1対の書込み用デ
ータ線を介して入力される所定の書込みデータを前記デ
ータ保持部に書込むように機能する半導体記憶装置にお
いて、前記デュアルポートSRAMのメモリセルとし
て、データの書込み時に、データ書込み対象のメモリセ
ルと前記書込み用ワード線を共有する他のメモリセル内
において、当該メモリセル内のデータ保持部と当該メモ
リセルに接続される1対の書込み用データ線との間に充
放電が発生しないように回路構成されるメモリセルを備
えるとともに、データの読出し時に、前記読出し列アド
レスにより、データ読出し対象のメモリセルに接続され
る1対の読出し用デジット線を選択して、当該読出しデ
ータを外部に出力するとともに、データの書込み時に
は、前記書込み用列アドレスにより、データ書込み対象
のメモリセルに接続される1対の書込み用データ線を選
択して、当該書込みデータをメモリセルに伝達するデー
タ制御回路内に、少なくとも前記nワード×mデジット
構成として配列されるメモリセルのそれぞれ接続される
読出し用デジット線対および書込み用データ線対に対し
て、それぞれ個別にプリチャージ回路を備えることを特
徴としている。
【0026】なお、前記第1の発明において、前記メモ
リセルは、前記メモリセルが、ゲートが前記1対の書込
み用データ線のそれぞれの書込み用データ線に個別に接
続され、他の電極が相互接続されて、前記書込み用ワー
ド線と所定の第1の端子との間のスイッチ素子として機
能する第1および第2のPMOSトランジスタと、ソー
スが前記第1の端子に接続され、ドレインが接地点に接
続されて、ゲ−トが前記書込み用ワード線に接続される
第3のPMOSトランジスタと、ゲートが前記第1の端
子に接続され、前記1対の書込み用データ線の一方の書
込み用データ線と所定の第2の端子との間のスイッチ素
子として機能する第1のNMOSトランジスタと、ゲー
トが前記読出し用ワード線に接続され、前記1対の読出
し用デジット線の一方の読出し用デジット線と前記第2
の端子との間のスイッチ素子として機能する第2のNM
OSトランジスタと、ゲートが前記第1の端子に接続さ
れ、前記1対の書込み用データ線のもう一方の書込み用
データ線と所定の第3の端子との間のスイッチ素子とし
て機能する第3のNMOSトランジスタと、ゲートが前
記読出し用ワード線に接続され、前記1対の読出し用デ
ジット線のもう一方の読出し用デジット線と前記第3の
端子との間のスイッチ素子として機能する第4のNMO
Sトランジスタと、ソースが所定の電源に接続され、ゲ
ートが前記第3の端子に接続されて、ドレインが前記第
2の端子に接続される第4のPMOSトランジスタと、
ドレインが前記第2の端子に接続され、ゲートが前記第
3の端子に接続されて、ソースが接地点に接続される第
5のNMOSトランジスタと、ソースが所定の電源に接
続され、ゲートが前記第2の端子に接続されて、ドレイ
ンが前記第3の端子に接続される第5のPMOSトラン
ジスタと、ドレインが前記第3の端子に接続され、ゲー
トが前記第2の端子に接続されて、ソースが接地点に接
続される第6のNMOSトランジスタとを備えて構成
し、前記第4および第5のPMOSトランジスタと前記
第5および第6のNMOSトランジスタにより、当該メ
モリセルのデータ保持部を形成するようにしてもよい。
【0027】また第2の発明の半導体記憶装置は、n
(正整数)ワード×m(正整数)デジット構成として配
列されるSRAMのメモリセルを含み、データ読出し時
またはデータ書込み時には、データ読出し対象またはデ
ータ書込み対象のメモリセルにおいて、所定の行アドレ
スにより選択されるワード線に設定される所定レベル値
を介して、所定の列アドレスにより選択される1対のデ
ジット線と当該メモリセル内のデータ保持部とを接続す
ることにより、データ読出し時には、当該データ保持部
に保持されているメモリ・データを読出し、データ書込
み時には、その際に選択されるデジット線対にデータ書
込み用ドライバを接続し、メモリセル内のデータ保持部
のデータを強制的に決定させるように機能する半導体記
憶装置において、前記SRAMのメモリセルとして、デ
ータ読出し対象またはデータ書込み対象のメモリセルと
前記ワード線を共有する他のメモリセル内において、当
該メモリセル内のデータ保持部と当該メモリセルに接続
される一対のデジット線との間に充放電が発生しないよ
うに構成されるメモリセルを備え、少なくともnワード
×mデジット構成として配列されるメモリセルのそれぞ
れに接続されるデジット線対に対して、それぞれ個別に
プリチャージ回路を備え、前記プリチャージ回路におい
て、データ読出し時またはデータ書込み時に、列アドレ
スにより選択されるデジット線対と、当該列アドレスに
より選択されないデジット線対に対して、それぞれ異な
るレベルにプリチャージを行うことを特徴としている。
【0028】なお、前記第2の発明において、前記メモ
リセルは、ゲートが前記1対のデジット線のそれぞれの
デジット線に個別に接続され、他の電極が相互接続され
て、前記ワード線と所定の第1の端子との間のスイッチ
素子として機能する第1および第2のPMOSトランジ
スタと、ソースが前記第1の端子に接続され、ドレイン
が接地点に接続されて、ゲ−トが前記ワード線に接続さ
れる第3のPMOSトランジスタと、ゲートが前記第1
の端子に接続され、前記1対のデジット線の一方のデジ
ット線と所定の第2の端子との間のスイッチ素子として
機能する第1のNMOSトランジスタと、ゲートが前記
第1の端子に接続され、前記1対のデジット線のもう一
方のデジット線と所定の第3の端子との間のスイッチ素
子として機能する第2のNMOSトランジスタと、ソー
スが所定の電源に接続され、ゲートが前記第3の端子に
接続されて、ドレインが前記第2の端子に接続される第
4のPMOSトランジスタと、ドレインが前記第2の端
子に接続され、ゲートが前記第3の端子に接続されて、
ソースが接地点に接続される第3のNMOSトランジス
タと、ソースが所定の電源に接続され、ゲートが前記第
2の端子に接続されて、ドレインが前記第3の端子に接
続される第5のPMOSトランジスタと、ドレインが前
記第3の端子に接続され、ゲートが前記第2の端子に接
続されて、ソースが接地点に接続される第4のNMOS
トランジスタとを備えて構成するとともに、前記プリチ
ャージ回路は、ゲートにプリチャージ用同期信号とデジ
ット非選択信号のNAND出力信号が入力され、ソース
が所定の電源に接続されて、ドレインが前記一対のデジ
ット線対のそれぞれのデジット線に個別に接続される第
6および第7のPMOSトランジスタと、ゲートにプリ
チャージ用同期信号とデジット選択信号のAND出力信
号が入力され、ドレインが接地点に接続されて、ソース
が前記一対のデジット線対のそれぞれのデジット線に個
別に接続される第5および第6のNMOSトランジスタ
とを備えて構成してもよい。
【0029】
【発明の実施の形態】次に、第1の発明について図面を
参照して説明する。
【0030】図1は、第1の発明におけるメモリセルの
1実施形態を示す回路図である。図1に示されるよう
に、本実施形態のメモリセル100は1ビットの情報を
記憶する機能を有しており、6個のNMOSトランジス
タ101、102、105、106、107および10
8と、5個のPMOSトランジスタ103、104、1
09、110および111と、書込み用ワード線124
(k) 、読出し用ワード線125(k) 、書込み用データ線
対122(k) /123(k) および読出し用デジット線対
120(k) /121(k) とを備えて構成されており、N
MOSトランジスタ101および102と、PMOSト
ランジスタ103および104とによりデータ保持部が
形成されている。図4のメモリセル400との対比によ
り明らかなように、本実施形態においては、前記データ
保持部と書込み用データ線対122(k) /123(k)
の間に挿入され、スイッチ素子として作用するNMOS
トランジスタ105および106のゲートと、書き込み
用ワード線124(k) との間に接続されるPMOSトラ
ンジスタ110および111と、NMOSトランジスタ
105および106のゲートと接地点との間に接続され
るPMOSトランジスタ109とが新たに付加されてお
り、PMOSトランジスタ110および111のゲート
は、それぞれ対応する書込み用データ線対122(k)
123(k) の一方の書込み用データ線に接続され、PM
OSトランジスタ109のゲートは書込み用ワード線1
24(k) に接続されている。
【0031】以下においては、図1のメモリセル、図2
のデータ制御回路および図3に示される半導体記憶装置
について動作説明を行うが、データ読出し時の動作につ
いては、従来のメモリセルを含む半導体記憶装置の場合
と同様であり、重複を避けるためにその動作説明は省略
し、データ書込み時の動作についてのみ説明するものと
する。また、動作の細部についても、従来例の場合と共
通する部分の説明については同様の理由により説明を簡
略化するものとする。
【0032】図1において、データ書込み時の動作は、
書込み用ワード線124(k) と書込み用データ線対12
(k) /123(k) により制御されて行われる。即ち、
書込み用ワード線124(k) が選択されて高レベルに設
定され、差動的に動作する書込み用データ線対122
(k) /123(k) にデータが入力されて、一方が高レベ
ルとなり、他方が低レベルの状態となって、始めてメモ
リセル100に対するデータ書込みが行われる。なお、
このメモリセル100においては、書込み用データ線対
122(k) /123(k) に対しても、プリチャージが行
われることが前提となっているので、書込みを開始する
前の書込み用データ線対122(k) /123(k) と、書
込みを行わないデジットに対応する他の書込み用データ
線対とが、双方ともに高レベルに設定されており、これ
により、PMOSトランジスタ110および111はO
FFの状態となっている。
【0033】この状態において、今、端子126を高レ
ベル、端子127を低レベルに設定し、書込み用データ
線122(k) を低レベル、書込み用データ線123(k)
を高レベルに設定したものとすると、書込み用データ線
122(k) がONの状態となり、その際に書込み用ワー
ド線124を高レベルに設定すると、端子128も高レ
ベルとなり、NMOSトランジスタ105および106
も同時にONの状態となる。これにより、端子126と
書込み用データ線122(k) が電気的に接続され、端子
127と書込み用データ線123(k) も電気的に接続さ
れて、電流駆動能力の大きいデータ線側の値がメモリセ
ルの値として書込まれる。即ち、端子126は低レベル
となって端子127が高レベルになり、その後におい
て、書込み用ワード線124が低レベルに設定される。
これにより、PMOSトランジスタ109はONの状態
となり、端子128のレベルが低レベルに引き下げられ
て、NMOSトランジスタ105および106は共にO
FFの状態となり、データの書込みが終了する。
【0034】図3は、上記のメモリセル100を用いて
構成される本発明の半導体記憶装置の構成を示すブロッ
ク図である。本半導体記憶装置は、n×m個のメモリセ
ル100と、読出し用行アドレスデコーダ301と、書
込み用行アドレスデコーダ302と、読出し用列アドレ
スデコーダ303と、書込み用列アドレスデコーダ30
4と、データ制御回路305とを備えており、nワード
×mデジット構成による半導体記憶装置として形成され
ている。その構成自体は、前述の図6に示される半導体
記憶装置の構成内容と同一であるが、本半導体記憶装置
においては、用いられているメモリセル100の構成内
容と、データ制御回路305の構成内容と、その動作機
能において、従来の半導体記憶装置とは異なっている。
【0035】図3に示されるように、本半導体記憶装置
において、n×m個のメモリセル100と、読出し用行
アドレスデコーダ301および書込み用行アドレスデコ
ーダ302との間には、それぞれn本の読出し用ワード
線125(0) 、125(1) 、………、125(n-1) と、
n本の書込み用ワード線124(0) 、124(1) 、……
…、124(n-1) が設けられており、1ワードのメモリ
セル100においては、同一の読出し用ワード線と同一
の書込み用ワード線とが共有されている。また、この半
導体記憶装置においては、n×m個のメモリセル100
とデータ制御回路305との間には、読出し用デジット
線対120(0) /121(0) 、120(1) /12
(1) 、………、120(m-1) /121(m-1) 、および
書込み用デ−タ線対122(0) /123(0) 、122
(1) /123(1) 、………、122(m-1) /123
(m-1) が設けられており、1デジットのメモリセル10
0に対しては、同一の読出し用デジット線と同一の書込
み用デ−タ線とが共有されている。更に、データ制御回
路305と、読出し用列アドレスデコーダ303および
書込み用列アドレスデコーダ304との間には、それぞ
れm本の読出し用列選択線214(0) 、214(1) 、…
……、214(m-1) およびm本の書込み用列選択線21
(0) 、213(1) 、………、213(m-1) が設けられ
ている。
【0036】また、図2は、当該半導体記憶装置に含ま
れるデータ制御回路の1実施形態を示す図であり、それ
ぞれPMOSトランジスタ202、203およびPMO
Sトランジスタ204、205を含み、各デジットのメ
モリセル100に共有される書込み用のプリチャージ回
路200および読出し用のプリチャージ回路201と、
同じく各デジットのメモリセル100に共有され、デー
タ書込み時に、書込み用デ−タ線選択用の回路を構成す
るNMOSトランジスタ206および207と、各デジ
ットのメモリセル100に共有され、データ読出し時
に、読出し用デジット線選択用の回路を構成するNMO
Sトランジスタ208および209と、NMOSトラン
ジスタ208および209を介して読出されるデータを
受けて、外部に出力するセンスアンプ回路210と、デ
ータ書込み時に、書込みデータ220を、選択された書
込み用データ線対122(k) /123(k) に分配するイ
ンバータ211および212とを備えて構成される。当
該データ制御回路の1実施形態の、図7に示される従来
例との相違点は、読出し用デジット線対120(0) /1
21(0) 、120(1) /121(1) 、………、120
(m-1) /121(m-1) に対する読出し用のプリチャージ
回路201に加えて、新たに、書込み用デ−タ線対12
(0) /123(0) 、122(1) /123(1) 、……
…、122(m-1) /123(m-1) に対して、書込み用の
プリチャージ回路200が付加されていることである。
それ以外の回路構成については、従来例の場合と同様で
ある。この書込み用のプリチャージ回路200の付加に
より、活性化指示信号221により非活性化が指示され
た場合には、プリチャージ回路200内のPMOSトラ
ンジスタ202および203はONの状態となり、書込
み用デ−タ線対122(0) /123(0) 、122(1)
123(1) 、………、122(m-1) /123(m-1) は高
レベルに設定される。
【0037】次に、図1、図2および図3を参照して、
メモリセルの1実施形態ならびにデータ制御回路の1実
施形態を含む第1の発明の半導体記憶装置の動作につい
て説明する。なお、データ読出し時の動作については、
前述の従来例の場合と同様であるので、重複を避けるた
めにその説明は省略する。
【0038】まず、非活性時の状態設定について説明す
る。活性化/非活性化は、活性化指示信号221により
規定されるが、本発明においては、活性化指示信号22
1により非活性化が指示された場合には、読出し用のプ
リチャージ回路201とともに、新たに付加された書込
み用のプリチャージ回路200も同時に動作し、読出し
用デジット線対120(0) /121(0) 、120(1)
121(1) 、………、120(m-1) /121(m-1) に加
えて、書込み用デ−タ線対122(0) /123(0) 、1
22(1) /123(1) 、………、122(m-1) /123
(m-1) のレベルも高レベルに設定される。
【0039】データの書込み時には、活性化指示信号2
21により活性化が指示され、且つ書込み指示信号31
0の指示を受けて始めて書込み動作が行われる。たとえ
活性化指示信号221により活性化が指示された状態に
おいても、書込み指示信号310による指示がない場合
には書込み動作は行われることがなく、書込み用行アド
レスデコーダ302および書込み用列アドレスデコーダ
304は、非活性化指示を受けている状態と同様の状態
に置かれている。活性化指示信号221による活性化の
指示があり、更に書込み指示信号310による指示があ
る場合には、書込み用行アドレスデコーダ302によ
り、書込み用行アドレス308(0) 〜308(i-1) によ
り指定される書込み用ワード線124(k) 1本が高レベ
ルに設定されるとともに、書込み用列アドレスデコーダ
304により、書込み用列アドレス309(0) 〜309
(j-1) により指定される書込み用列選択線213(k)
本が高レベルに設定される。その際に、データ制御回路
305においては、高レベルの書込み用列選択線213
(k) にゲート接続されている、書込み用デ−タ線選択用
の回路を構成するNMOSトランジスタ206および2
07がONの状態となり、インバータ211および21
2により反転され分配出力される書込みデータ217お
よび218は、対応するk列のメモリセル100に接続
される書込み用データ線対122(k) /123(k) に伝
達される。この場合に、その他の書込み用データ線対
は、書込み動作実施前において行われたプリチャージ動
作により、高レベルに設定されている。
【0040】また、書込み用行アドレスデコーダ302
により指定された書込み用ワード線124(k) を介して
入力される高レベルを受け、またデータ制御回路305
より、書込み用データ線対122(k) /123(k) を介
して入力される書込みデータを受けて、対応するメモリ
セル100においては、そのメモリ値が、当該書込みデ
ータに変えられて保持される。その際、従来例のメモリ
セル400の場合には、高レベルの書込み用ワード線4
13(k) に接続され、且つ書込み用データ線対411
(k) /412(k) 以外の書込み用データ線対に接続され
ているメモリセル400においては、当該書込み用デー
タ線対とデータ保持部との間に接続されている2個のN
MOSトランジスタがONの状態となり、当該書込み用
データ線対の値が現在のメモリ値に変えられるために電
流の消費が発生するが、本発明においては、高レベルに
設定されている書込み用ワード線124(k) に接続さ
れ、且つ書込み用データ線対122(k) /123(k)
外の書込み用データ線対に接続されているメモリセル1
00においては、当該書込み用データ線対の双方の書込
み用データ線が高レベルに設定されているために、書込
み用データ線対とデータ保持部との間に接続されている
NMOSトランジスタはOFFの状態に維持されてお
り、電流の消費は発生しない。また、書込みデータ21
7および218を与えられた書込み用データ線対122
(k) /123(k) に接続されていても、書込み用ワード
線が低レベルの状態にあるメモリセル100において
は、当該書込み用ワード線が低レベルの状態にあるた
め、当該書込み用データ線対122(k) /123(k)
データ保持部と間に接続されているNMOSトランジス
タはOFFの状態に維持されており、電流の消費は発生
しない。また、選択されたデジット以外の書込み用デー
タ線対においては、電荷の充放電が行われていないため
に、次の非活性化時の動作におけるプリチャージ動作時
においても、既に高レベルに設定されているために充放
電が行われず、従って電流の消費も発生しない。そし
て、書込み用行アドレスデコーダ302により、高レベ
ルに設定されている書込み用ワード線124(k) が低レ
ベルになると、書込み動作は終了する。その際に、図1
に示されるメモリセル100において、端子128に高
レベルが残留していたとしても、PMOSトランジスタ
109がONの状態となって端子128のレベルが低レ
ベルに引き下げられるために、次回以降において、この
メモリセル100が選択されない場合において、誤動作
により当該メモリセル100にデータが書込まれること
はない。
【0041】次に、第2の発明について図面を参照して
説明する。
【0042】図4は、第2の発明におけるメモリセルな
らびにプリチャージ回路の1実施形態を示す回路図であ
る。図4に示されるように、本実施形態のメモリセル
は、メモリセル1000(1) とメモリセル1000(2)
により形成されており、メモリセル1000(1) は、4
個のNMOSトランジスタ1001、1002、100
5および1006と、5個のPMOSトランジスタ10
03、1004、1009、1010および1011
と、書込み用ワード線1024(k) 、読出し用ワード線
125(k) および書込み用データ線対1022(k) /1
023(k) とを備えて構成され、NMOSトランジスタ
1001および1002と、PMOSトランジスタ10
03および1004とによりデータ保持部が形成されて
いる。なお、メモリセル1000(2) の内部構成は、上
述のメモリセル1000(1) と同一構成であるが、記載
が省略されても動作説明の一般性が失われないので省略
されている。また、図4に示される一対のメモリセル
は、前述の図1に示されるメモリセル100を、そのま
まシングルポートのSRAMのメモリセルに置換えたも
のである。即ち、図1のメモリセル100は、デュアル
ポートのメモリセルであり、書込み用のポートと読出し
用のポートが個別に設けられているが、図4のメモリセ
ル1000(1) および1000(2) においては、書込み
用と読出し用に兼用されるシングルポートのみが設けら
れている。従って、データ線対およびデジット線対と、
書込み用と読出し用とに分離されておらず、両者に対し
て兼用されるデジット線対1022(k) /1023(k)
にみが設けられている。このことはワード線についても
同様であり、1本のワード線1024(k) のみが設けら
れている。
【0043】また、本実施形態のプリチャージ回路10
50は、図4に示されるように、2個のNMOSトラン
ジスタ1032および1033と、2個のPMOSトラ
ンジスタ1030および1031とを備えて構成されて
いる。PMOSトランジスタ1030および1031
は、ソースが所定の電源に共通接続され、ドレインがそ
れぞれデジット線対1022(k) /1023(k) に接続
されて、ゲートにはNAND回路1034のNAND出
力信号1039が入力されている。また、NMOSトラ
ンジスタ1032および1033は、ドレインが接地点
に共通接続され、ソースがそれぞれデジット線対102
(k) /1023(k) に接続されて、ゲートにはAND
回路1035のAND出力信号1040が入力されてい
る。上記のNAND回路1034には、プリチャージ用
同期信号1036とデジット選択否定信号1037が入
力されており、AND回路1035に対しては、プリチ
ャージ用同期信号1036とデジット選択信号1038
が入力されている。また、図5(a)、(b)、
(c)、(d)、(e)、(f)、(g)、(h)およ
び(i)は 、図4に示されるメモリセルおよびプリチ
ャージ回路の動作タイミング図である。以下、図4およ
び図5を参照して、これらのメモリセルおよびプリチャ
ージ回路の動作について説明する。なお、説明を簡明に
するために、注目するメモリセルに接続されているワー
ド線1024(k) は、各サイクルとも選択されているも
のとする。また、動作説明は、注目するメモリセルが選
択されている選択デジットのサイクルと、注目するメモ
リセルとは異なるデジットにあるメモリセルが選択され
ている非選択デジットのサイクルとに分けて説明するも
のとする。
【0044】最初に、選択デジットのサイクルについて
説明する。図5においては、読出し時が2番目のサイク
ルであり、書込み時が5番目のサイクルの状態が示され
ている。まず、選択デジットのサイクルにおいてデジッ
ト選択信号が決定される。即ち、サイクルにおいてデジ
ット選択信号が決定される。即ち、選択デジットのサイ
クルにおいてはデジット選択信号1038は高レベルで
入力され、デジット非選択信号1037は低レベルにて
入力される。また、プリチャージ用同期信号1036は
パルス信号として入力されており、デジット選択信号1
038が高レベルの間においては、AND回路1035
のAND出力信号1040としては、プリチャージ用同
期信号1036に対応するパルス信号が出力されて、N
MOSトランジスタ1032および1033のゲートに
入力される。これにより、NMOSトランジスタ103
2および1033はパルス入力のタイミングにおいてO
Nの状態となって、デジット線対1022(k) /102
(k) の電位は低レベルに引下げられ、メモリセル10
00(1) 内のPMOSトランジスタ1010および10
11はONの状態となる。なお、この時点においては、
NAND回路1034のNAND出力信号1039は高
レベルのままの状態に保持されており、プリチャージ回
路1050内のPMOSトランジスタ1030および1
031はOFFのままの状態となっている。ここまでの
動作については、データ読出し時の場合とデータ書込み
時の場合において同様である。
【0045】次に、プリチャージ用同期信号1036が
低レベルに転移すると、書込み時には、デジット線対1
022(k) /1023(k) に書込みデータが印加され
る。図5に示されるように、これにより、デジット線1
023(k) は高レベルになるが、PMOSトランジスタ
1010および1011の内の一方、図5の動作タイミ
ング図においては、PMOSトランジスタ1011がO
FFするが、もう一方のPMOSトランジスタ1010
はONの状態のままである。他方において、データの読
出し時においては、このような動作が行われることはな
く、デジット線対1022(k) /1023(k) は共に低
レベルのままの状態となっている。その後において、ワ
ード線1024(k) は高レベルとなり、PMOSトラン
ジスタ1010がONの状態となっているために端子1
028も高レベルとなって、NMOSトランジスタ10
05および1006がONし、デジット線対1022
(k) /1023(k) と、メモリセル1000(1) 内のデ
ータ保持部の端子1026および1027とが、それぞ
れ電気的に接続される状態となる。これにより、データ
書込み時には、デジット線対1022(k) /1023
(k) のレベルが、メモリセル1000(1) のデータ保持
部の端子1026および1027に対して強制的に与え
られて、データ書込みが行われる。また、データ読出し
時には、逆に、メモリセル保持部の端子1026および
1027のレベルが、デジット線対1022(k) /10
23(k) に伝達され、センスアンプ等を経由して外部に
読出される。その後、ワード線1024(k) が低レベル
に戻り、端子1028のレベルも低レベルになり、書込
み動作および読出し動作が全て終了する。なお、その際
には、PMOSトランジスタ1009もONの状態とな
り、端子1028は低レベルに移行する。
【0046】次に、非選択デジットのサイクルについて
説明する。図5においては、読出し時のタイミングが1
番目と3番目のサイクルであり、書込み時のタイミング
が4番目と6番目のサイクルとなっているが、読出し時
の動作と書込み時の動作とは同様である。まず、サイク
ルにおいて、前述の選択デジットのサイクルの場合と同
様に、デジット選択信号が決定される。しかし、非選択
デジットのサイクルにおいては、選択デジットの場合と
は逆に、デジット選択信号1038が低レベルで入力さ
れ、デジット非選択信号1037は高レベルにて入力さ
れる。また、プリチャージ用同期信号1036はパルス
信号として入力されており、デジット選択信号1038
が高レベルの間においては、NAND回路1034のN
AND出力信号1039は低レベルとなり、PMOSト
ランジスタ1030および1031がONの状態となっ
て、デジット線対1022(k) /1023(k) の電位が
引上げられ、メモリセル1000(1) 内のPMOSトラ
ンジスタ1010および1011はOFFの状態とな
る。なお、その際には、AND回路1035のAND出
力信号1040は低レベルのままの状態に保持されてお
り、プリチャージ回路1050内のNMOSトランジス
タ1032および1033はOFFのままの状態となっ
ている。
【0047】次に、プリチャージ用同期信号1036が
低レベルに転移し、ワード線1024(k) が高レベルに
なっても、PMOSトランジスタ1010および101
1がOFFの状態となっているために、ワード線102
(k) の電位レベルは端子1028に伝達されることな
く、端子1027は低レベルのままの状態となってい
る。これにより、デジット線対1022(k) /1023
(k) と、メモリセル1000(k) のデータ保持部の端子
1026および1027との間は電気的に断絶される状
態となっている。従って、通常のメモリセルにおいいて
発生する、メモリセルからデジット線対に対する充放電
は、本実施形態においては発生しない。その後、ワード
線1024(k) が低レベルに戻り、このサイクルは終了
する。また、この時に、デジット線対1022(k) /1
023(k) の電位は、両方ともに高レベルの状態になっ
ており、次のサイクルが、再度非選択デジットのサイク
ルになるような場合には、プリチャージ動作によるデジ
ット線対1022(k) /1023(k) に対する充電は、
このデジット線対1022(k) /1023(k) の電位レ
ベルが既に高レベルになっているために発生することは
ない。
【0048】以上、説明したように、第2の発明によれ
ば、選択デジットのサイクルにおけるデジット線対に対
する充放電は、当該デジット線対の電位レベルが高レベ
ルから低レベルに変わり、そして書込みデータまたは読
出しデータという具合に電位レベルが変化するために、
消費電流は増大するものの、非選択デジットのサイクル
においては、デジット線対のレベルは、一度高レベルに
なると非選択デジットのサイクルである限り高レベルの
状態のままに保持されており、当該デジット線対に対す
る充放電は殆ど発生しない。従って、SRAM全体とし
て見ると、データ2ビット当りに複数、それも2よりも
多いデジットを有するSRAMにおいては、1つのサイ
クルにおいて発生するデジット線対に対する充放電は、
選択サイクルにあるデジットと、その1つ前のサイクル
が選択サイクルであったデジットの2つのデジット線対
のみであり、また、特に選択サイクルのデジットの前の
サイクルも選択デジットである場合には、1つのデジッ
ト線対のみとなり、消費電流の低減化を図ることができ
る。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明は、書
込み専用ポートを有するデュアルポートSRAMにより
形成される半導体記憶装置に適用されて、前記書込み専
用ポートからのデータ書込み時に、当該書込みの対象外
のデジットのデータ線対に対応するメモリセルにおける
データ保持部からの電荷の流入/流出を防止することに
より、無為の消費電力を抑制することができるという効
果がある。
【0050】また、選択対象のメモリセルに対応するデ
ジット選択線をデジット上において配線することが不要
であり、配線チャネルネックにより半導体チップサイズ
が肥大化するという問題を排除することができるという
効果がある。
【0051】更に、第2の発明は、書込み専用ポートを
有する多ポート型SRAMのみならず、書込み/読出し
兼用ポートのみを有するSRAMにおいても、書込み/
読出しを行わないデジットにおけるデジット線対に対す
るメモリセルのデータ保持部からの電荷の流入/流出を
防止することが可能となり、これにより低消費電力のS
ARMを実現することができるという効果がある。
【0052】また、デジット選択線をデジット上に配線
することが不要となり、配線チャネル・ネックが排除さ
れて、チップ・サイズを圧縮化することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の1実施形態に含まれるメモリセル
の構成を示す回路図である。
【図2】前記1実施形態に含まれるデータ制御回路の構
成を示すブロック図である。
【図3】本発明の1実施形態のシステム構成を示すブロ
ック図である。
【図4】第2の発明の1実施形態に含まれるメモリセル
およびプリチャージ回路の構成を示す回路図である。
【図5】第2の発明の1実施形態に含まれるメモリセル
およびプリチャージ回路の動作タイミング図である。
【図6】従来例に含まれるメモリセルの構成を示す回路
図である。
【図7】従来例に含まれるデータ制御回路の構成を示す
ブロック図である。
【図8】従来例のシステム構成を示すブロック図であ
る。
【図9】他の従来例に含まれるメモリセルの構成を示す
回路図である。
【図10】他の従来例に含まれるメモリセルの構成を示
す回路図である。
【図11】他の従来例に含まれるメモリセルの構成を示
す回路図である。
【符号の説明】
100、400、700、800、900、1000
(k) 、1000(k)メモリセル 101、102、105〜108、206〜209、4
01、402、405〜408、503〜506、70
1、702、705〜708、801、802、805
〜812、901、902、905〜910、100
1、1002、1005、1006、1032、103
3 NMOSトランジスタ 103、104、109〜111、202〜205、4
03、404、501、502、1003、1004、
1009、1010、1011、1030、1031
PMOSトランジスタ 120(k) /121(k) 、409(k) /410(k) 、8
19/820、917/918 読出し用デジット線
対 120(0) 〜120(m-1)-、121(0) 〜12
(m-1) 、409(0) 〜409(m-1) 、410(0) 〜4
10(m-1) 読出し用デジット線 122(k) /123(k) 、411(k) /412(k) 、8
17/818、915/916 書込み用データ線対 122(0) 〜122(m-1) 、123(0) 〜12
(m-1) 、411(0) 〜411(m-1) 、412(0) 〜4
12(m-1) 書込み用デジット線 124(k) 、124(0) 〜124(n-1) 、413(k)
413(0) 〜413(n-1) 、815、913 書込み
用ワード線 125(k) 、125(0) 〜125(n-1) 、414(k)
413(0) 〜413(n-1) 、816、914 読出し
用ワード線 126〜128、415、416、709、710、8
13、814、911、912、1026〜1028
端子 200、201、500、1050 プリチャージ回
路 210、507 センスアンプ回路 211、212、508、509 インバータ 213(0) 〜213(m-1) 、515(0) 〜515(m-1)
書込み用列選択線 214(0) 〜214(m-1) 、516(0) 〜516(m-1)
読出し用列選択線 215、216、219、510、511、517
読出しデ−タ 217、218、220、512、513、518
書込みデータ 221、514 活性化指示信号 301、601 読出し用行アドレスデコーダ 302、602 書込み用行アドレスデコーダ 303、603 読出し用列アドレスデコーダ 304、604 書込み用列アドレスデコーダ 305、605 データ制御回路 306(0) 〜306(i-1) 、606(0) 〜606(i-1)
読出し用行アドレス 307(0) 〜306(j-1) 、607(0) 〜606(j-1)
読出し用列アドレス 308(0) 〜308(i-1) 、608(0) 〜608(i-1)
書込み用行アドレス 309(0) 〜309(j-1) 、609(0) 〜609(j-1)
書込み用列アドレス 310、610 書込み指示信号 703、704、803、804、903、904
抵抗 711 読出し/書込み兼用ワード線 712/713 読出し/書込み兼用デジット線対 714 列選択線 821 書込み用列選択線 822 読出し用列選択線 1022(k) /1023(k) デジット線対 1024(k) ワード線 1034 NAND回路 1035 AND回路 1036 プリチャージ用同期信号 1037 デジット非選択信号 1038 デジット選択信号 1039 NAND出力信号 1040 AND出力信号

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n(正整数)ワード×m(正整数)デジ
    ット構成として配列されるデュアルポートSRAMのメ
    モリセルを含み、データ読出し時には、データ読出し対
    象のメモリセルにおいて、所定の読出し用行アドレスに
    より選択される読出し用ワード線に設定される所定レベ
    ル値を介して、所定の読出し用列アドレスにより選択さ
    れる1対の読出し用デジット線と当該メモリセル内のデ
    ータ保持部とを接続することにより、当該データ保持部
    に保持されているメモリ・データを読出し、データ書込
    み時には、データ書込み対象のメモリセルにおいて、所
    定の書込み用行アドレスにより選択される書込み用ワー
    ド線に設定される所定レベル値を介して、所定の書込み
    用列アドレスにより選択される1対の書込み用データ線
    と当該メモリセル内のデータ保持部とを接続することに
    より、当該1対の書込み用データ線を介して入力される
    所定の書込みデータを前記データ保持部に書込むように
    機能する半導体記憶装置において、 前記デュアルポートSRAMのメモリセルとして、デー
    タの書込み時に、データ書込み対象のメモリセルと前記
    書込み用ワード線を共有する他のメモリセル内におい
    て、当該メモリセル内のデータ保持部と当該メモリセル
    に接続される1対の書込み用データ線との間に充放電が
    発生しないように回路構成されるメモリセルを備え、 データの読出し時に、前記読出し列アドレスにより、デ
    ータ読出し対象のメモリセルに接続される1対の読出し
    用デジット線を選択して、当該読出しデータを外部に出
    力するとともに、データの書込み時には、前記書込み用
    列アドレスにより、データ書込み対象のメモリセルに接
    続される1対の書込み用データ線を選択して、当該書込
    みデータをメモリセルに伝達するデータ制御回路内に、
    少なくとも前記nワード×mデジット構成として配列さ
    れるメモリセルのそれぞれ接続される読出し用デジット
    線対および書込み用データ線対に対して、個別にプリチ
    ャージ回路を備えることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記メモリセルが、ゲートが前記1対の
    書込み用データ線のそれぞれの書込み用データ線に個別
    に接続され、他の電極が相互接続されて、前記書込み用
    ワード線と所定の第1の端子との間のスイッチ素子とし
    て機能する第1および第2のPMOSトランジスタと、 ソースが前記第1の端子に接続され、ドレインが接地点
    に接続されて、ゲ−トが前記書込み用ワード線に接続さ
    れる第3のPMOSトランジスタと、 ゲートが前記第1の端子に接続され、前記1対の書込み
    用データ線の一方の書込み用データ線と所定の第2の端
    子との間のスイッチ素子として機能する第1のNMOS
    トランジスタと、 ゲートが前記読出し用ワード線に接続され、前記1対の
    読出し用デジット線の一方の読出し用デジット線と前記
    第2の端子との間のスイッチ素子として機能する第2の
    NMOSトランジスタと、 ゲートが前記第1の端子に接続され、前記1対の書込み
    用データ線のもう一方の書込み用データ線と所定の第3
    の端子との間のスイッチ素子として機能する第3のNM
    OSトランジスタと、 ゲートが前記読出し用ワード線に接続され、前記1対の
    読出し用デジット線のもう一方の読出し用デジット線と
    前記第3の端子との間のスイッチ素子として機能する第
    4のNMOSトランジスタと、 ソースが所定の電源に接続され、ゲートが前記第3の端
    子に接続されて、ドレインが前記第2の端子に接続され
    る第4のPMOSトランジスタと、 ドレインが前記第2の端子に接続され、ゲートが前記第
    3の端子に接続されて、ソースが接地点に接続される第
    5のNMOSトランジスタと、 ソースが所定の電源に接続され、ゲートが前記第2の端
    子に接続されて、ドレインが前記第3の端子に接続され
    る第5のPMOSトランジスタと、 ドレインが前記第3の端子に接続され、ゲートが前記第
    2の端子に接続されて、ソースが接地点に接続される第
    6のNMOSトランジスタと、 を備えて構成され、前記第4および第5のPMOSトラ
    ンジスタと前記第5および第6のNMOSトランジスタ
    により、当該メモリセルのデータ保持部が形成されるこ
    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】 n(正整数)ワード×m(正整数)デジ
    ット構成として配列されるSRAMのメモリセルを含
    み、データ読出し時またはデータ書込み時には、データ
    読出し対象またはデータ書込み対象のメモリセルにおい
    て、所定の行アドレスにより選択されるワード線に設定
    される所定レベル値を介して、所定の列アドレスにより
    選択される1対のデジット線と当該メモリセル内のデー
    タ保持部とを接続することにより、データ読出し時に
    は、当該データ保持部に保持されているメモリ・データ
    を読出し、データ書込み時には、その際に選択されるデ
    ジット線対にデータ書込み用ドライバを接続し、メモリ
    セル内のデータ保持部のデータを強制的に決定させるよ
    うに機能する半導体記憶装置において、 前記SRAMのメモリセルとして、データ読出し対象ま
    たはデータ書込み対象のメモリセルと前記ワード線を共
    有する他のメモリセル内において、当該メモリセル内の
    データ保持部と当該メモリセルに接続される一対のデジ
    ット線との間に充放電が発生しないように構成されるメ
    モリセルを備え、 少なくともnワード×mデジット構成として配列される
    メモリセルのそれぞれに接続されるデジット線対に対し
    て、それぞれ個別にプリチャージ回路を備え、 前記プリチャージ回路において、データ読出し時または
    データ書込み時に、列アドレスにより選択されるデジッ
    ト線対と、当該列アドレスにより選択されないデジット
    線対に対して、それぞれ異なるレベルにプリチャージを
    行うことを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 前記メモリセルが、ゲートが前記1対の
    デジット線のそれぞれのデジット線に個別に接続され、
    他の電極が相互接続されて、前記ワード線と所定の第1
    の端子との間のスイッチ素子として機能する第1および
    第2のPMOSトランジスタと、 ソースが前記第1の端子に接続され、ドレインが接地点
    に接続されて、ゲ−トが前記ワード線に接続される第3
    のPMOSトランジスタと、 ゲートが前記第1の端子に接続され、前記1対のデジッ
    ト線の一方のデジット線と所定の第2の端子との間のス
    イッチ素子として機能する第1のNMOSトランジスタ
    と、 ゲートが前記第1の端子に接続され、前記1対のデジッ
    ト線のもう一方のデジット線と所定の第3の端子との間
    のスイッチ素子として機能する第2のNMOSトランジ
    スタと、 ソースが所定の電源に接続され、ゲートが前記第3の端
    子に接続されて、ドレインが前記第2の端子に接続され
    る第4のPMOSトランジスタと、 ドレインが前記第2の端子に接続され、ゲートが前記第
    3の端子に接続されて、ソースが接地点に接続される第
    3のNMOSトランジスタと、 ソースが所定の電源に接続され、ゲートが前記第2の端
    子に接続されて、ドレインが前記第3の端子に接続され
    る第5のPMOSトランジスタと、 ドレインが前記第3の端子に接続され、ゲートが前記第
    2の端子に接続されて、ソースが接地点に接続される第
    4のNMOSトランジスタと、 を備えて構成され、 前記プリチャージ回路が、ゲートにプリチャージ用同期
    信号とデジット非選択信号のNAND出力信号が入力さ
    れ、ソースが所定の電源に接続されて、ドレインが前記
    一対のデジット線対のそれぞれのデジット線に個別に接
    続される第6および第7のPMOSトランジスタと、 ゲートにプリチャージ用同期信号とデジット選択信号の
    AND出力信号が入力され、ドレインが接地点に接続さ
    れて、ソースが前記一対のデジット線対のそれぞれのデ
    ジット線に個別に接続される第5および第6のNMOS
    トランジスタと、 を備えて構成される請求項3記載の半導体記憶装置。
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JP8200669A Expired - Lifetime JP2988382B2 (ja) 1995-09-28 1996-07-30 半導体記憶装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007305294A (ja) * 2007-06-22 2007-11-22 Texas Instr Japan Ltd 半導体装置、半導体メモリ装置及び半導体メモリセル
JP2009059936A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Renesas Technology Corp 半導体装置
JP2009099196A (ja) * 2007-10-17 2009-05-07 Nec Electronics Corp 半導体装置

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JP2988382B2 (ja) 1999-12-13

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