JPH09213077A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH09213077A
JPH09213077A JP8022481A JP2248196A JPH09213077A JP H09213077 A JPH09213077 A JP H09213077A JP 8022481 A JP8022481 A JP 8022481A JP 2248196 A JP2248196 A JP 2248196A JP H09213077 A JPH09213077 A JP H09213077A
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JP
Japan
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bit line
drive
memory cell
line pair
drive transistor
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Application number
JP8022481A
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English (en)
Inventor
Yukinobu Adachi
幸信 安達
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 書込時間が短縮されたDRAMを提供する。 【解決手段】 PチャネルセンスアンプA3を駆動する
ためにサイズの異なる駆動トランジスタ7aおよび8を
並列に接続し、センスアンプA3によるデータセンス時
には両方の駆動トランジスタ7aおよび8をオンにし、
さらに所定期間経過後にサイズの大きい駆動トランジス
タ8のみをオフにする。これによりライトバッファA6
がビット線対BIT,ZBIT上の書込データを反転す
るとき駆動回路A4の駆動能力を低下させ、そのデータ
反転速度を速めるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体記憶装置に
関し、さらに詳しくは、半導体記憶装置におけるセンス
アンプの駆動方式の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は、一般的なDRAM(ダイナミッ
クランダムアクセスメモリ)の主要構成を示す回路図で
ある。なお、信号の前に付された「Z」はその信号がロ
ーアクティブであることを示す(その他の図も同様)。
【0003】図3を参照して、このDRAMは、メモリ
セル1、ワード線WLおよびビット線対BIT,ZBI
Tを含むメモリアレイA1と、NチャネルMOSトラン
ジスタ3および4を含むNチャネルセンスアンプA2
と、センス駆動信号S0Nに応答してNチャネルセンス
アンプA2を駆動する駆動トランジスタ(NチャネルM
OSトランジスタ)と、PチャネルMOSトランジスタ
5および6を含むPチャネルセンスアンプA3と、セン
ス駆動信号ZSLPに応答してPチャネルセンスアンプ
A3を駆動する駆動トランジスタ(PチャネルMOSト
ランジスタ)7と、NチャネルMOSトランジスタ11
および12を含むコラム選択ゲートA5と、Nチャネル
MOSトランジスタ16〜19を含むライトバッファA
6と、入力データDに応答してライトバッファ駆動信号
DおよびZDをライトバッファA6に与えるライトバッ
ファ制御回路A7とを備える。
【0004】次に、このDRAMのライト動作を図4の
タイミングチャートを参照して説明する。ここでは、H
(論理ハイ)レベルのデータがメモリセル1に書込まれ
ているとする。スタンバイ時において、ビット線対BI
T,ZBITは図4の(h)に示されるようにVcc/
2にプリチャージされ、入出力線対I/O,ZI/Oは
図4の(m)に示されるようにVcc−Vth(Vt
h:NチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧)に
プリチャージされている。ここでは、それぞれのプリチ
ャージ回路は図示されていない。
【0005】まず、外部ロウアドレスストローブ信号e
xtZRASがL(論理ロー)レベルに活性化される
と、ビット線対および入出力線対のためのプリチャージ
回路がそれぞれ不活性化される。続いてワード線WLが
図4の(d)に示されるように立上がると、メモリセル
1中のトランスファーゲート1aがオンになり、それに
よりメモリセル1のデータがビット線ZBITに読出さ
れる。Hレベルのデータがメモリセル1に書込まれてい
るので、ビット線ZBITの電圧は図4の(h)に示さ
れるようにVccからわずかに上昇する。
【0006】続いてセンス駆動信号S0Nが図4の
(e)に示されるようにHレベルになり、さらに続いて
センス駆動信号ZS0Pが図4の(f)に示されるよう
にLレベルになると、センスアンプA2およびA3が順
次動作し、それにより図4の(h)に示されるように、
ビット線ZBITの電圧はVccになり、ビット線BI
Tの電圧はVss(接地電圧)になる。続いてコラム選
択信号CSが図4の(n)に示されるように一時的にH
レベルになり、それによりコラム選択ゲートA5がオン
になり、入出力線対I/O,ZI/Oがビット線対BI
T,ZBITに接続される。この段階では、コラムアド
レス信号はまだ入力されていない。
【0007】続いて外部コラムアドレスストローブ信号
extZCASが図4の(b)に示されるようにLレベ
ルになった後に外部ライトイネーブル信号extZWE
が図4の(c)に示されるようにLレベルになると、内
部ライトイネーブル信号ZWE(スタンバイ時にA1レ
ベルにあり、ローアクティブのワンショットパルス信
号)が図4の(i)に示されるようにLレベルになり、
それにより以下のデータ書込動作が開始される。
【0008】ここでは、メモリセル1のデータと逆のデ
ータ、つまりLレベルのデータDをメモリセル1に書込
むとする。まず、ライトバッファ制御回路A7中のNO
Rゲート(負論理)20からのライトバッファ駆動信号
ZDがHレベルになり、それによりライトバッファA6
中のNチャネルMOSトランジスタ17および18がオ
ンになる。他方、ライトバッファ制御回路A7中のNO
Rゲート(負論理)21からのライトバッファ駆動信号
DがLレベルになり、それによりライトバッファA6中
のNチャネルMOSトランジスタ16および19がオフ
になる。したがって、入出力線対ZI/Oの電圧のみが
Lレベルに引下げられる。
【0009】このときコラム選択信号CASはHレベル
であり、コラム選択ゲートA5がオンになっているた
め、ビット線ZBITの電圧は図4の(h)に示される
ようにHレベルからLレベルに反転する。そのため、ワ
ード線WLが図4の(d)に示されるように立下がる
と、Lレベルのデータがメモリセル1に書込まれる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述した反転速度は、
PチャネルセンスアンプA3のセンス能力とライトバッ
ファA6の書込能力との比によって決定される。したが
って、NチャネルMOSトランジスタ17の駆動能力が
PチャネルMOSトランジスタ5および7の駆動能力よ
りも大きければ大きいほど反転速度は速いが、センスア
ンプA3の動作速度の低下や誤動作を招かないようにP
チャネルMOSトランジスタ5および7の駆動能力(サ
イズ)を最適化する必要があり、それらを小さくするこ
とはできない。データの書込みに必要な時間は上述した
反転速度で決定されるため、近年の高速化に伴ってデー
タ書込時間の短縮は重要な課題の1つとなっている。
【0011】この発明の目的は、データ書込時間が短縮
された半導体記憶装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体記
憶装置は、メモリセル、ビット線対、センスアンプ、第
1および第2の駆動トランジスタ、ライトバッファ、お
よび制御手段を備える。ビット線対は、メモリセルに接
続される。センスアンプは、ビット線対の間に直列に接
続されかつ互いに交差接続された第1および第2のPチ
ャネルMOSトランジスタを含む。第1の駆動トランジ
スタは電源ノードと第1および第2のPチャネルMOS
トランジスタの共通接続ノードとの間に接続され、第1
のサイズを有する。第1の駆動トランジスタは第1の駆
動トランジスタと並列に接続され、第1のサイズよりも
大きい第2のサイズを有する。ライトバッファは、入力
データをビット線対を介してメモリセルに書込む。制御
手段は、メモリセルからのデータ読出後に第1および第
2の駆動トランジスタの両方をオンにし、ライトバッフ
ァによるデータ書込時に第2の駆動トランジスタのみを
オフにする。
【0013】この発明に係るさらにもう1つの半導体記
憶装置は、メモリセル、ビット線対、センスアンプ、第
1および第2の駆動トランジスタ、ライトバッファ、な
らびに制御手段を備える。ビット線対はメモリセルに接
続される。センスアンプは、ビット線対の間に直列に接
続されかつ互いに交差接続された第1および第2のPチ
ャネルMOSトランジスタを含む。第1の駆動トランジ
スタは電源ノードと第1および第2のPチャネルMOS
トランジスタの共通接続ノードとの間に接続され、第1
の駆動信号に応答してオンになる。第2の駆動トランジ
スタは第1の駆動トランジスタと並列に接続され、第2
の駆動信号に応答してオンになる。ライトバッファは、
ライトイネーブル信号に応答して入力データをビット線
対を介してメモリセルに書込む。制御手段は、第1の駆
動信号の活性化に応答して第1の駆動信号の活性化期間
よりも短い期間第2の駆動信号を活性化する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同
一または相当部分を示す。
【0015】図1は、この発明の実施の形態によるDR
AMの主要構成を示す回路図である。図1を参照して、
このDRAMは、マトリックスに配置された複数のメモ
リセルと、行に配置された複数のワード線と、列に配置
された複数のビット線対とを含むメモリアレイA1を備
える。図1のメモリアレイA1では、1つのメモリセル
1と、1つのワード線WLと、1つのビット線対BI
T,ZBITのみが示される。メモリセル1は、ワード
線WLに接続されたゲートおよびビット線ZBITに接
続されたソース/ドレインを有するトランスファーゲー
ト1aと、トランスファーゲート1aの他方のソース/
ドレインに接続されたセルキャパシタ1bとを含む。
【0016】このDRAMはさらに、各ビット線対BI
T,ZBITの間に生じた電位差を増幅するNチャネル
センスアンプA2およびPチャネルセンスアンプA3
と、NチャネルセンスアンプA2を駆動する駆動トラン
ジスタ(NチャネルMOSトランジスタ)2と、Pチャ
ネルセンスアンプA3を駆動する駆動回路A4と、駆動
回路A4を制御する制御回路A8とを備える。
【0017】NチャネルセンスA2は、ビット線ZBI
TおよびBITの間に直列に接続されかつ互いに交差接
続されたNチャネルMOSトランジスタ3および4を含
む。すなわち、NチャネルMOSトランジスタ3のドレ
インはビット線ZBITに接続され、そのソースは共通
接続ノード26に接続され、そのゲートはビット線BI
Tに接続される。NチャネルMOSトランジスタ4のド
レインはビット線BITに接続され、そのソースは共通
接続ノード26に接続され、そのゲートはビット線ZB
ITに接続される。他方、PチャネルセンスアンプA3
は、ビット線ZBITおよびBITの間に直列に接続さ
れかつ互いに交差接続されたPチャネルMOSトランジ
スタ5および6を含む。すなわち、PチャネルMOSト
ランジスタ5のドレインはビット線ZBITに接続さ
れ、そのソースは共通接続ノード24に接続され、その
ゲートはビット線BITに接続される。PチャネルMO
Sトランジスタ6のドレインはビット線BITに接続さ
れ、そのソースは共通接続ノード24に接続され、その
ゲートはビット線ZBITに接続される。
【0018】駆動トランジスタ2はNチャネルセンスア
ンプA2の共通接続ノード26と接地ノード25との間
に接続され、センス駆動信号S0Nに応答してオンにな
る。駆動回路A4は、電源ノード23とPチャネルセン
スアンプA3の共通接続ノード24との間に接続され、
電源ノード23から共通接続ノード24の電源電圧Vc
cを供給することによりPチャネルセンスアンプA3を
駆動する。駆動回路A4は、電源ノード23と共通接続
ノード24との間に接続された駆動トランジスタ(Pチ
ャネルMOSトランジスタ)7aと、この駆動トランジ
スタ7aと並列に接続されたもう一つの駆動トランジス
タ(PチャネルMOSトランジスタ)8とを含む。
【0019】駆動トランジスタ7aはセンス駆動信号Z
S0Pに応答してオンになる。駆動トランジスタ8はセ
ンス駆動信号ZS0P2に応答してオンになる。駆動ト
ランジスタ8のサイズは駆動トランジスタ7aのサイズ
よりも大きくされている。より具体的には、駆動トラン
ジスタ8のW/L(W:ゲート幅,L:ゲート長)は駆
動トランジスタ7aのそれよりも大きくされている。し
たがって、駆動トランジスタ8の駆動能力は駆動トラン
ジスタ7aのそれよりも大きい。
【0020】この制御回路A8は、センス駆動信号ZS
0Pを受けるインバータ13と、奇数のインバータから
なるインバータ群14と、インバータ13およびインバ
ータ群14の出力信号を受けてセンス駆動信号ZS0P
2を生成するNANDゲート15とを備える。したがっ
て、この制御回路A8は、センス駆動信号ZS0Pの活
性化に応答してセンス駆動信号ZS0Pの活性化期間よ
りも短い期間センス駆動信号ZS0P2を活性化する。
【0021】このDRAMはさらに、入出力線対I/
O,ZI/Oと、コラム選択信号CSに応答してビット
線対BIT,ZBITを入出力線対I/O,ZI/Oに
接続するコラム選択ゲートA5と、入力データDをビッ
ト線対BIT,ZBITを介してメモリセル1に書込む
ライトバッファA6と、ライトイネーブル信号ZWEに
応答して活性化され、入力データDに応答してライトバ
ッファ駆動信号DおよびZDを生成することによりライ
トバッファA6を制御するライトバッファ制御回路A7
とを備える。
【0022】コラム選択ゲートA5は、NチャネルMO
Sトランジスタ11および12を含む。NチャネルMO
Sトランジスタ11はビット線ZBITおよび入出力線
ZI/Oの間に接続され、コラム選択信号CSに応答し
てオンになる。NチャネルMOSトランジスタ12はビ
ット線BITおよび入出力線I/Oの間に接続され、コ
ラム選択信号CSに応答してオンになる。
【0023】ライトバッファA6は、電源ノード23と
接地ノード25との間に直列に接続されたNチャネルM
OSトランジスタ16および17と、電源ノード23と
接地ノード25との間に直列に接続されたNチャネルM
OSトランジスタ18および19とを含む。入出力線Z
I/OはNチャネルMOSトランジスタ16のソース
(NチャネルMOSトランジスタ17のドレイン)に接
続され、入出力線I/OはNチャネルMOSトランジス
タ18のソース(NチャネルMOSトランジスタ19の
ドレイン)に接続される。ライトバッファ制御回路A7
からのライトバッファ駆動信号DはNチャネルMOSト
ランジスタ16および19のゲートに与えられる。ライ
トバッファ制御回路A7からのライトバッファ制御信号
ZDはNチャネルMOSトランジスタ17および18の
ゲートに与えられる。
【0024】ライトバッファ制御回路A7は、入力デー
タDおよびライトイネーブル信号ZWEを受けてライト
バッファ駆動信号ZDを生成するNORゲート(負論
理)20と、入力データDを受けるインバータ22と、
インバータ22の出力信号およびライトイネーブル信号
ZWEを受けてライトバッファ駆動信号Dを生成するN
ORゲート(負論理)21とを含む。
【0025】したがって、この実施の形態によるDRA
Mにおいては、図3に示された従来の駆動トランジスタ
7の代わりに駆動回路A4が用いられ、さらに制御回路
A8が追加されている。駆動トランジスタ7aおよび8
は全体でその駆動能力が従来の駆動トランジスタ7の駆
動能力と同じになるように設定されている。制御回路A
8は、メモリセルからのデータ読出後に駆動トランジス
タ7aおよび8の両方をオンにし、ライトバッファA6
によるデータ書込時に駆動トランジスタ8のみをオフに
する。したがって、この制御回路A8は、ライトバッフ
ァA6によるデータ書込時に駆動回路A4をその駆動能
力が低下するよう制御する。
【0026】次に、このような構成を有するDRAMの
書込動作を図2のタイミングチャートを参照して説明す
る。ここでは、Hレベルのデータがメモリセル1に予め
書込まれていて、そのメモリセル1に逆のLレベルのデ
ータを書込む場合について説明する。
【0027】まず、外部ロウアドレスストローブ信号e
xtZRASが活性化される前のスタンバイ時において
は、図2の(a)に示されるようにビット線対BIT,
ZBITの電圧はプリチャージ回路(図示せず)によっ
てVcc/2にプリチャージされ、図2の(m)に示さ
れるように入出力線対I/O,ZI/Oの電圧はプリチ
ャージ回路(図示せず)によってVcc−Vth(Vt
h:NチャネルMOSトランジスタのしきい値電圧)に
プリチャージされている。
【0028】続いて外部ロウアドレスストローブ信号e
xtZRASが図2の(a)に示されるようにLレベル
に活性化されると、ビット線対BIT,ZBITおよび
入出力線対I/O,ZI/Oのためのプリチャージ回路
はそれぞれ不活性化されるとともに、外部アドレス信号
(図示せず)がロウアドレス信号として取込まれる。こ
のロウアドレス信号に応答してワード線WLの電圧が図
2の(d)に示されるように、VssからVcc+Vt
h(Vth:NチャネルMOSトランジスタのしきい値
電圧)まで立上がると、トランスファーゲート1aがオ
ンになり、それによりメモリセル1のデータがビット線
ZBITに読出される。ここではHレベルのデータがメ
モリセル1に書込まれていたので、ビット線ZBITの
電圧が図2の(h)に示されるようにVcc/2からわ
ずかに上昇する。他方、ビット線BITの電圧はVcc
/2のまま維持される。そのため、ビット線ZBITお
よびBITの間に電位差が生じる。
【0029】続いて図2の(e)に示されるようにセン
ス駆動信号S0NがHレベルに活性化されると、駆動ト
ランジスタ2がオンになり、それによりNチャネルセン
スアンプA2が駆動される。そのため、Nチャネルセン
スアンプA2はビット線BITの電圧を図2の(h)に
示されるようにVccからVssまで引下げる。
【0030】続いて図2の(f)に示されるようにセン
ス駆動信号ZS0PがLレベルに活性化されると、駆動
トランジスタ7aがオンになる。図2の(f)および
(g)に示されるように、センス駆動信号ZS0PがL
レベルになるとセンス駆動信号ZS0P2もまたLレベ
ルになるので、センス駆動信号ZS0Pの活性化後の所
定期間は駆動トランジスタ7aおよび8の両方がオンに
なる。この所定期間は、インバータ群14を構成するイ
ンバータの数によって決定される。駆動トランジスタ7
aおよび8は全体で従来の駆動トランジスタ7と同じ駆
動能力を有するので、ビット線ZBITの電圧を図2の
(h)に示されるように従来と同様にVccまで引上げ
る。
【0031】続いてコラムアドレス信号が入力される前
に図2の(n)に示されるようにコラム選択信号CAS
が一時的にHレベルになり、それによりビット線対BI
T,ZBITが入出力線対I/O,ZI/Oに接続され
る。
【0032】次に、外部コラムアドレスストローブ信号
extZCASが図2の(b)に示されるようにLレベ
ルに活性化されると、外部アドレス信号がコラムアドレ
ス信号(図示せず)として取込まれる。外部コラムアド
レスストローブ信号extZCASが活性化された後に
外部ライトイネーブル信号extZWEが図2の(c)
に示されるようにLレベルに活性化されると、内部ライ
トイネーブル信号/WEもまた図2の(i)に示される
ようにLレベルに活性化され、それによりデータの書込
動作が開始される。ライトバッファ制御回路A7はこの
Lレベルのライトイネーブル信号ZWEに応答して活性
化され、図2の(i)および(k)に示されるように、
Hレベルのライトバッファ駆動信号ZDをライトバッフ
ァA6のNチャネルMOSトランジスタ17および18
のゲートに与えるとともに、Lレベルのライトバッファ
駆動信号DをライトバッファA6中のNチャネルMOS
トランジスタ16および19のゲートに与える。そのた
め、NチャネルMOSトランジスタ17および18がオ
フになり、NチャネルMOSトランジスタ16および1
9がオンになる。したがって、ライトバッファA6は入
出力線ZI/Oの電圧のみを図2の(m)に示されるよ
うにVssまで引下げる。
【0033】ライトイネーブル信号/WEが活性化され
ると、上記取込まれたコラムアドレス信号に従って図2
の(n)に示されるようにコラム選択信号CSがHレベ
ルになる。それによりビット線対BIT,ZBITが入
出力線対I/O,ZI/Oに接続されるので、ビット線
ZBITの電圧は図2の(h)に示されるようにVcc
からVssまで引下げられる。
【0034】ここで、センス駆動信号ZS0Pの活性化
から所定期間が経過した後にセンス駆動信号ZS0P2
がHレベルになると、駆動トランジスタ8がオフにな
り、駆動トランジスタ7aのみがPチャネルセンスアン
プA3を駆動する。したがって、駆動回路A4の駆動能
力が低下させられる。
【0035】このように駆動回路A4の駆動能力が低下
させられた後に、ライトバッファA6がビット線ZBI
Tの電圧を図2の(h)に示されるようにVccからV
ssまで引下げるので、ビット線対BIT,ZBITの
データは従来よりも速やかに反転される。
【0036】以上のようにこの実施の形態によれば、セ
ンス駆動信号ZS0Pの活性化期間よりも短い期間だけ
センス駆動信号ZS0P2が活性化されるため、ライト
バッファは書込時にデータを従来よりも速やかに反転す
ることができ、その結果、図2の(i)に示されるよう
にデータの書込時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態によるDRAMの主要
構成を示す回路図である。
【図2】 図1のDRAMの書込動作を説明するための
タイミングチャートである。
【図3】 一般的なDRAMの主要構成を示す回路図で
ある。
【図4】 図3の一般的なDRAMの書込動作を説明す
るためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
1 メモリセル、BIT,ZBIT ビット線対、A
2,A3 センスアンプ、5,6 PチャネルMOSト
ランジスタ、A4 駆動回路、7a,8 駆動トランジ
スタ、A6 ライトバッファ、A8 制御回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセル、 前記メモリセルに接続されたビット線対、 前記ビット線対の間に直列に接続されかつ互いに交差接
    続された第1および第2のPチャネルMOSトランジス
    タを含むセンスアンプ、 電源ノードと前記第1および第2のPチャネルMOSト
    ランジスタの共通接続ノードとの間に接続され、第1の
    サイズを有する第1の駆動トランジスタ、 前記第1の駆動トランジスタと並列に接続され、前記第
    1のサイズよりも大きい第2のサイズを有する第2の駆
    動トランジスタ、 入力データを前記ビット線対を介して前記メモリセルに
    書込むライトバッファ、および前記メモリセルからのデ
    ータ読出後に前記第1および第2の駆動トランジスタの
    両方をオンにし、前記ライトバッファによるデータ書込
    時に前記第2の駆動トランジスタのみをオフにする制御
    手段を備える、半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 メモリセル、 前記メモリセルに接続されたビット線対、 前記ビット線対の間に直列に接続されかつ互いに交差接
    続された第1および第2のPチャネルMOSトランジス
    タを含むセンスアンプ、 電源ノードと前記第1および第2のPチャネルMOSト
    ランジスタの共通接続ノードとの間に接続され、第1の
    駆動信号に応答してオンになる第1の駆動トランジス
    タ、 前記第1の駆動トランジスタと並列に接続され、第2の
    駆動信号に応答してオンになる第2の駆動トランジス
    タ、 ライトイネーブル信号に応答して入力データを前記ビッ
    ト線対を介して前記メモリセルに書込むライトバッフ
    ァ、および前記第1の駆動信号の活性化に応答して前記
    第1の駆動信号の活性化期間よりも短い期間前記第2の
    駆動信号を活性化する制御手段を備える、半導体記憶装
    置。
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KR100295048B1 (ko) * 1998-07-23 2001-07-12 윤종용 기입시간을최소화하는메모리장치및데이터기입방법
KR100615087B1 (ko) * 2004-06-09 2006-08-22 삼성전자주식회사 라이트 시간을 감소시킬 수 있는 반도체 메모리 장치
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US8143653B2 (en) 2005-08-10 2012-03-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Variable resistance memory device and system thereof

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