JPH10222993A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH10222993A
JPH10222993A JP2365997A JP2365997A JPH10222993A JP H10222993 A JPH10222993 A JP H10222993A JP 2365997 A JP2365997 A JP 2365997A JP 2365997 A JP2365997 A JP 2365997A JP H10222993 A JPH10222993 A JP H10222993A
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JP
Japan
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bank selection
memory cell
line
bank
memory device
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Application number
JP2365997A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Kawai
智之 河合
Toshihiko Yoshinari
敏彦 吉成
Koji Komatsu
宏二 小松
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • G11CSTATIC STORES
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    • G11C7/1018Serial bit line access mode, e.g. using bit line address shift registers, bit line address counters, bit line burst counters
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリアルアクセスモードの動作により連続し
て読み出せるメモリセル数を増やしても、チップ面積の
増加を抑えながら、平均アクセス時間を短縮できる半導
体記憶装置を提供する。 【解決手段】 行選択回路X-S1のワード線駆動回路
11,11,…によりワード線WLiを夫々駆動する。互
いに隣接するメモリセルアレイMA0,…,MAm,…,MA
15の間に、各メモリセルアレイMA0,…,MAm,…,MA
15のバンク選択線BS0〜BS3を駆動するバンク選択
線駆動回路20,20,…を夫々配置する。上記バンク選
択線駆動回路10,10,…とバンク選択線駆動回路2
0,20,…とを行選択回路X-S1側から順に直列接続
する。上記行選択回路X-S1のバンク選択線駆動回路
10,10,…および20,20,…によって、各メモリセ
ルアレイMA0,…,MAm,…,MA15のバンク選択線BS
0〜BS3を夫々駆動する。

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、同一ワード線に
接続されたメモリセル群を連続アクセスする階層ビット
線方式の半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、画像データを扱う分野等に用
いられる大容量の半導体記憶装置として、同一のワード
線に接続されたメモリセル群を連続アクセスするいわゆ
るシリアルアクセスモードの動作を行うものがある。
【0003】図6は上記シリアルアクセスモードの動作
を行う読み出し専用の半導体記憶装置(ROM:リード
・オンリー・メモリー)の構成を説明するブロック図を
示しており、この半導体記憶装置は、入力アドレスが20
ビット(A0〜A19)で出力データが16ビット(D0〜D15)の16
メガビットの記憶容量を有している。
【0004】上記半導体記憶装置は、図6に示すよう
に、メモリセルがマトリクス状に配列されたメモリセル
アレイMA0,…,MAm,…を行方向に配置している。ま
た、上記半導体記憶装置は、行アドレス信号(A8〜A19)
をアドレスバッファAbuf1を介して受けて、行選択信号
を出力する行デコーダCD2と、その行デコーダCD2
からの行選択信号を受けて、ワード線WLi(i=0〜409
6)のうちの1つを選択する行選択回路X-S5とを有し
ている。また、上記半導体記憶装置は、列アドレス信号
(A0〜A7)をアドレスバッファAbuf2を介して受けて、列
選択信号を出力する列デコーダRD2と、その列デコー
ダRD2からの列選択信号を受けて、メモリセルアレイ
MA0,…,MAm,…のビット線MB0〜MB255のうちの
1つのビット線を選択する複数の列選択回路Y-S2と
を有している。上記各列選択回路Y-S2には、各メモ
リセルの情報を検出するセンスアンプSA0,…SAm,…
を夫々接続しており、このセンスアンプSA0,…SAm,
…からの検出出力DS0,…,DSm,…を出力回路Obuf0,
…Obufm,…を介して出力信号D0,…,Dm,…として夫々
出力する。上記半導体記憶装置において、1つのワード
線WLiにより選択されたメモリセル群をページとし、
1つのページで同時にアクセス可能な複数のビットをワ
ードとすると、1ページは、入力アドレス(A0〜A19)の
うちの列アドレス(A0〜A7)で指定される256ワードで
構成されている。
【0005】次に、上記半導体記憶装置のシリアルアク
セスモードの動作について図7のタイミングチャートに
従って説明する。
【0006】まず、時刻t10でアドレス信号(A0〜A19)
の各レベルが確定した後、アドレスバッファAbuf1を介
して入力された図7(a)に示す行アドレス信号(A8〜A19)
に基づいて、行デコーダCD2がページ(Ph)に対応す
る行選択信号を出力する。そして、上記行デコーダCD
2からの行選択信号を受けて、行選択回路X-S5が1
つのワード線WLiを選択すると、そのワード線WLiの
ワード線信号が徐々に“High”レベルとなり(図7
(c))、時刻t11で各メモリセルアレイMA0,…,MAm,
…のビット線MBjのデータDmBk(m=0〜15,k=0〜25
5)が確定する(図7(d))。また、時刻t11前に、アドレ
スバッファAbuf2を介して入力された図7(b)に示す列
アドレス信号(A0〜A7)に基づいて、列デコーダRD2が
列選択信号を出力する(図7(e))。
【0007】そして、上記列デコーダRD2からの列選
択信号を受けて、列選択回路Y-S2は、各メモリセル
アレイMA0,…,MAm,…のビット線MB0〜MB255の
うちの1つのビット線を夫々選択して、時刻t12で列ア
ドレス信号(A0〜A7)に対応するワードデータW0の出力信
号D0,…,Dm,…が確定する(図7(f))。その後、時刻t13
で列アドレス信号(A0〜A7)のみが変化して、列選択信号
が変化すると、ワード線WLiがすでに確定しているの
で、すみやかに時刻t14でワードデータW1の出力信号D
0,…,Dm,…が確定する。
【0008】こうして、列アドレス信号(A0〜A7)が0か
ら255まで変化することによって、1つのページ(P
h)のデータDmBk(m=0〜15,k=0〜255)すなわちワード
データWO〜W255を順に読み出す。そして、ページが次の
(Ph+1)に変化すると、ワード線WLiが変化して、以
下、同様にしてワードデータWO〜W255の読み出しを行
う。
【0009】このように、シリアルアクセスモードを有
する半導体記憶装置における読み出し動作は、列アドレ
ス(A0〜A7)と行アドレス(A8〜A19)に応じてメモリセル
アレイMA0,…,MAm,…の複数のメモリセルを同時に
選択して、複数のデータをページデータとしてセンスア
ンプSA0,…SAm,…まで読み出した状態で、列アドレ
ス(A0〜A7)を変化させることにより、上記選択された複
数のメモリセルのデータDmBk(m=0〜15,k=0〜255)を
高速に切り換えて順次出力する。また、上記アドレス信
号(A8〜A19)が変化した場合は、ワード線WLiの変化に
長期間要するために出力データが確定するまで長期間要
するが、アドレス信号(A0〜A7)のみが変化した場合は、
列デコーダRD2の列選択信号の切り換えおよびセンス
アンプSA0,…SAm,…の応答に要する時間のみである
ため、シリアルアクセスモードによる高速読み出し動作
を行う。
【0010】また、高密度化するためにビット線を主ビ
ット線と副ビット線とからなる階層構造にした階層ビッ
ト線方式の半導体記憶装置があり(特開平4−3119
00号公報)、この階層ビット線方式を上述のシリアル
アクセスモードの動作を行う半導体記憶装置に適用した
ものがある。
【0011】図8は上記シリアルアクセスモードの動作
を行う階層ビット線方式の半導体記憶装置のメモリセル
アレイの1つのブロック(同一階層に属するメモリセル
の集合)の回路図の一例を示している。この半導体記憶
装置は、列方向に配列された複数のメモリセルMxyのソ
ースまたはドレインと副ビット線SB0,SB1,…を接続
している。図8中左側から奇数番目の副ビット線SB0,
SB2,…を2本毎にバンク選択トランジスタTB00,T
B10,…を介して奇数番目の主ビット線MB0,MB2,…
に夫々接続すると共に、図8中左側から偶数番目の副ビ
ット線SB1,SB3,…を2本毎にバンク選択トランジス
タTB20,TB30,…を介して偶数番目の主ビット線MB
1,MB3,…に夫々接続している。上記バンク選択トラン
ジスタTB00,…のゲートに接続されたバンク選択線B
S0をワード線WLiと平行に配置すると共に、上記バン
ク選択トランジスタTB10,…のゲートに接続されたバ
ンク選択線BS1をワード線WLiと平行に配置してい
る。また、上記バンク選択トランジスタTB20,…のゲ
ートに接続されたバンク選択線BS2をワード線WLiと
平行に配置すると共に、上記バンク選択トランジスタT
B30,…のゲートに接続されたバンク選択線BS3をワー
ド線WLiと平行に配置している。
【0012】上記半導体記憶装置は、図9に示すよう
に、図8のバンクが列方向に配列された複数のブロック
0〜ブロック255により、メモリセルアレイMA0,…,M
Am,…,MA15を夫々構成している。上記ブロック0〜ブ
ロック255の同一列のメモリセルを列方向に配置された
共通の主ビット線MB0,MB1,…に副ビット線SB0,S
B1,…とバンク選択トランジスタTB00,TB10,…とを
介して接続している。そして、上記主ビット線MB0,M
B1,…を列選択回路Y-S9に夫々接続している。
【0013】上記シリアルアクセスモードの動作を行う
階層ビット線方式の半導体記憶装置は、例えば、上記ワ
ード線WL1に接続されたメモリセルM0,M1,M2,M3の
うちからメモリセルM1を選択する場合、所定のアドレ
スを入力して、行選択回路X-S9によりワード線WL1
のワード線信号を“High”レベルにすると共に、バンク
選択線BS0,BS2のバンク選択線信号を“High”レベ
ルにする。そうすることによって、ワード線WL1にゲ
ートが接続されたメモリセルM0,M1,…を選択し、さら
に、バンク選択トランジスタTB00,TB20がオンし
て、副ビット線SB1を主ビット線MB1に接続すると共
に副ビット線SB2を主ビット線MB0に接続することに
よって、副ビット線SB1,SB2にソースおよびドレイ
ンが接続されたメモリセルM1を選択する。そして、所
定のアドレスに基づいて、列選択回路Y-S9により列
選択線CS0の列選択線信号が“High”レベルとなり、
列選択回路Y-S9の列選択トランジスタTR0がオンす
る。上記列選択トランジスタTR0がオンすると、メモ
リセルM1を副ビット線SB2と主ビット線MB2とを介
してセンスアンプ(図示せず)に接続する。一方、上記主
ビット線MB1を基準電位としての接地電位に接続して
いるので、メモリセルM1の情報を表す信号DC0をセン
スアンプに入力する。同様にして、他のメモリセルアレ
イMA2,…MAm,…,MA15のメモリセルM1を夫々選択
して、メモリセルアレイMA2,…MAm,…,MA15の各
メモリセルM1の情報を表す信号DC2,…,DCm,…,D
C15をセンスアンプ(図示せず)に入力する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記シリア
ルアクセスモードの動作を行う階層ビット線方式の半導
体記憶装置では、バンク選択線BS0〜BS3の切換回数
がワード線WLiに比べて圧倒的に多く、バンク選択線
BS0〜BS3のバンク選択線信号の遷移時間(アクティ
ブな状態からアクティブでない状態またはアクティブで
ない状態からアクティブな状態に変化するときの時間)
によって平均アクセス時間が制限される。このため、シ
リアルアクセスモードの動作により連続して読み出せる
メモリセル数を増やした場合、バンク選択線BS0〜B
S3を駆動する回路の負荷が増大して、バンク選択線B
S0〜BS3のバンク選択線信号の遷移時間が遅くなるた
め、平均アクセス時間が長くなるという問題がある。
【0015】そこで、この発明の目的は、シリアルアク
セスモードの動作により連続して読み出せるメモリセル
数を増やしても、チップ面積の増加を抑えながら、平均
アクセス時間を短縮できる半導体記憶装置を提供するこ
とにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の半導体記憶装置は、複数のメモリセルが
マトリクス状に配置されたメモリセルアレイと、上記メ
モリセルアレイの行方向に配置されたワード線と、上記
メモリセルアレイの列方向に配置され、階層構造の副ビ
ット線,主ビット線と、上記ワード線と平行に配置さ
れ、上記主ビット線に接続される上記副ビット線を選択
するバンク選択線と、上記ワード線を駆動するためのワ
ード線信号を出力するワード線駆動回路と、上記バンク
選択線を駆動するためのバンク選択線信号を出力するバ
ンク選択線駆動回路とを備えて、上記ワード線駆動回路
からの上記ワード線信号により1つのワード線を選択し
て、上記バンク選択線駆動回路からの上記バンク選択線
信号により上記主ビット線に接続される上記副ビット線
を選択しながら上記ワード線に接続されたメモリセル群
を連続アクセスする半導体記憶装置であって、上記ワー
ド線駆動回路の上記ワード線信号の遷移時間よりも上記
バンク選択線駆動回路の上記バンク選択線信号の遷移時
間を短くしたことを特徴としている。
【0017】上記請求項1の半導体記憶装置によれば、
上記ワード線駆動回路からのワード線信号により1つの
ワード線を選択し、上記バンク選択線駆動回路のバンク
選択線信号を切り換えながら、選択された同一ワード線
に接続されたメモリセル群を連続アクセスするいわゆる
シリアルアクセスモードの動作を行う。このとき、上記
ワード線駆動回路のワード線信号の遷移時間よりもバン
ク選択線駆動回路のバンク選択線信号の遷移時間を短く
することによって、バンク選択線の切り換えを高速に行
うことができ、同一ワード線に接続されたメモリセル群
について高速な連続アクセスを可能にする。したがっ
て、シリアルアクセスモードの動作により連続して読み
出せるメモリセル数を増やしても、チップ面積の増加を
抑えながら、平均アクセス時間を短縮できる。
【0018】また、請求項2の半導体記憶装置は、請求
項1の半導体記憶装置において、上記メモリセルアレイ
を行方向に複数配列すると共に、上記バンク選択線駆動
回路は、互いに隣接する上記メモリセルアレイの間と上
記複数のメモリセルアレイの配列方向の両側のいずれか
一方とに夫々配置されて、上記各メモリセルアレイの上
記バンク選択線を夫々駆動することを特徴としている。
【0019】上記請求項2の半導体記憶装置によれば、
上記各メモリセルアレイのバンク選択線を夫々駆動する
バンク選択線駆動回路が有るので、バンク選択線駆動回
路の負荷を低減して、バンク選択線駆動回路のバンク選
択線信号の遷移時間をワード線駆動回路のワード線信号
の遷移時間よりも短くすることができる。この場合、上
記バンク選択線駆動回路の数が増えても、バンク選択線
がワード線に比べ配線数が少ないため、チップ面積の増
加をできるだけ少なくできる。
【0020】また、請求項3の半導体記憶装置は、請求
項2の半導体記憶装置において、互いに隣接する上記メ
モリセルアレイの間と上記複数のメモリセルアレイの配
列方向の両側のいずれか一方とに夫々配置された上記バ
ンク選択線駆動回路を、上記複数のメモリセルアレイの
配列方向の両側のいずれか一方に配置された上記バンク
選択線駆動回路側から順に直列接続したことを特徴とし
ている。
【0021】上記請求項3の半導体記憶装置によれば、
上記バンク選択線駆動回路を直列接続することによっ
て、バンク選択線の配線数を増やすことなく、メモリセ
ルアレイ間のバンク選択線駆動回路のみを配置するだけ
でよいので、チップ面積の増加を特に少なくすることが
できる。
【0022】また、請求項4の半導体記憶装置は、請求
項2の半導体記憶装置において、互いに隣接する上記メ
モリセルアレイの間と上記複数のメモリセルアレイの配
列方向の両側のいずれか一方とに夫々配置された上記バ
ンク選択線駆動回路の入力端子に出力端子が接続された
主バンク選択線駆動回路を備えたことを特徴としてい
る。
【0023】上記請求項4の半導体記憶装置によれば、
上記主バンク選択線駆動回路の出力に基づいて、上記バ
ンク選択線駆動回路のバンク選択線を同時に駆動するこ
とによって、各メモリセルアレイのバンク選択線信号が
遅延しない。
【0024】また、請求項5の半導体記憶装置は、請求
項4の半導体記憶装置において、上記バンク選択線駆動
回路と上記主バンク選択線駆動回路の出力の極性を入力
の極性に対して反転させたことを特徴としている。
【0025】上記請求項5の半導体記憶装置によれば、
上記バンク選択線駆動回路および主バンク選択線駆動回
路を1段のインバータで夫々構成できるので、バンク選
択線駆動回路および主バンク選択線駆動回路がチップ面
積全体に占める割合を少なくできる。
【0026】また、請求項6の半導体記憶装置は、請求
項1の半導体記憶装置において、上記バンク選択線駆動
回路は、上記メモリセルアレイの配列方向の両側に配置
すると共に、上記バンク選択線駆動回路の出力端子を上
記バンク選択線の両端に夫々接続したことを特徴として
いる。
【0027】上記請求項6の半導体記憶装置によれば、
上記バンク選択線の両端に接続された両バンク選択線駆
動回路によりバンク選択線を同時に駆動することによっ
て、ワード線駆動回路のワード線信号の遷移時間よりも
バンク選択線駆動回路のバンク選択線信号の遷移時間を
短くできる。また、、上記バンク選択線駆動回路の回路
面積が増えても、バンク選択線がワード線に比べ配線数
が少ないため、チップ面積の増加をできるだけ少なくで
きる。さらに、上記メモリセルアレイを複数配列した場
合、バンク選択線駆動回路を複数のメモリセルアレイの
外側に配置できるため、メモリセルアレイ間に隙間を設
ける必要がなく、メモリセルアレイ自体の面積の増加が
無く、効率的な配置を容易に行うことができる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、この発明の半導体記憶装置
を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0029】(第1実施形態)図1はこの発明の第1実
施形態の半導体記憶装置の回路図である。この半導体記
憶装置は、バンク選択線駆動回路とそれに関連する部分
を除き図8,図9に示す従来の読み出し専用の半導体記
憶装置と同一の構成をしており、同一構成部は同一参照
番号を付している。
【0030】図1に示すように、上記半導体記憶装置
は、半導体基板上に、NOR型の複数のメモリセルMxy
(x=0〜4095,y=0〜255)がマトリクス状に配置され、行
方向に配列された複数のメモリセルアレイMA0,…,M
Am,…,MA15と、上記メモリセルアレイMA0,…,MA
m,…,MA15の行方向に配置され、メモリセルアレイM
A0,…,MAm,…,MA15の各行のメモリセルに夫々接続
されたワード線WLi(i=0〜4095)とを備えている。ま
た、上記メモリセルアレイMA0,…,MAm,…,MA15
は、16本のワード線WLi毎に列方向に分割されたブ
ロック0〜ブロック255で夫々構成されている。上記ブロ
ック0〜ブロック255は、同一の構成をしており、そのう
ちの1つのブロックについて以下に説明する。
【0031】上記ブロック1内の列方向に並んだメモリ
セルMxyの共通のソースまたはドレインに接続された副
ビット線SB0,SB1,…を列方向に配置している。ま
た、上記副ビット線SB0,SB1,…と共に階層構造を形
成する主ビット線MB0,MB1,…を列方向に配置してい
る。上記主ビット線MB0,MB1,…は、ブロック0〜ブ
ロック255に共通の配線である。上記副ビット線SB0を
バンク選択トランジスタTB10を介して主ビット線MB
0に接続すると共に、副ビット線SB1をバンク選択トラ
ンジスタTB20を介して主ビット線MB1に接続してい
る。また、上記副ビット線SB2をバンク選択トランジ
スタTB00を介して主ビット線MB0に接続すると共
に、副ビット線SB3をバンク選択トランジスタTB30
を介して主ビット線MB1に接続している。同様にし
て、順次、図1中左側から奇数番目の副ビット線を2本
毎にバンク選択トランジスタを介して奇数番目の主ビッ
ト線に接続すると共に、図1中左側から偶数番目の副ビ
ット線を2本毎にバンク選択トランジスタを介して偶数
番目の主ビット線に接続している。
【0032】また、上記バンク選択トランジスタTB0
0,…のゲートに接続されたバンク選択線BS0をワード
線WLiと平行に配置すると共に、バンク選択トランジ
スタTB10,TB11,…のゲートに接続されたバンク選択
線BS1をワード線WLiと平行に配置している。また、
上記バンク選択トランジスタTB20,TB21,…のゲート
に接続されたバンク選択線BS2をワード線WLiと平行
に配置すると共に、バンク選択トランジスタTB30,…
のゲートに接続されたバンク選択線BS3をワード線W
Liと平行に配置している。同様にして、副ビット線と
主ビット線を接続するバンク選択トランジスタのゲート
にバンク選択線BS0〜BS3を夫々接続している。例え
ば、ワード線WL1のメモリセルM0,M1,M2,M3のうち
のメモリセルM1を選択する場合は、所定のアドレスに
基づいて、メモリセルM1に接続されたワード線WL1の
電位を“High”レベルにすると共に、バンク選択トラン
ジスタTB00,TB20のゲートに接続されたバンク選択
線BS0,BS2の電位を“High”レベルにする。すなわ
ち、上記バンク選択トランジスタTB00をオンして、副
ビット線SB2を主ビット線MB0に接続すると共に、バ
ンク選択トランジスタTB20をオンして、副ビット線S
B1を主ビット線MB1に接続するのである。こうして、
上記バンク選択線BS0,BS1のいずれか一方とバンク
選択線BS2,BS3のいずれか一方をアクティブにする
ことによって、同一ワード線WL1に接続されたメモリ
セルM0,M1,…を4分割して、分割された4つのメモリ
セル群のうちの1つを選択する。
【0033】なお、上記副ビット線SB0,SB1,…は拡
散層配線により構成し、主ビット線MB0,MB1,…は低
抵抗金属配線で構成すると共に、ワード線WLiおよび
バンク選択線BS0〜BS3は、ポリシリコン配線等で構
成している。
【0034】また、上記半導体記憶装置は、行アドレス
信号(A8〜A19)をアドレスバッファ(図示せず)を介して
受けて、行選択信号を出力する行デコーダCD1と、そ
の行デコーダCD1からの行選択信号を受けて、ワード
線WLiを選択する行選択回路X-S1を備えている。上
記行選択回路X-S1は、ワード線WLiの一端に出力端
子が接続され、メモリセルアレイMA0,…,MAm,…,M
A15の1つの行のメモリセル群を選択するためのワード
線信号を出力するワード線駆動回路11,11,…と、上
記バンク選択線BS0〜BS3の一端に出力端子が接続さ
れ、上記バンク選択用トランジスタTB00,TB10,…を
オンオフするためのバンク選択線信号を出力するバンク
選択線駆動回路10,10,…とを有している。また、上
記行選択回路X-S1は、他のブロック1以外のブロック
についても、夫々のブロックに対応するワード線駆動回
路11,11,…とバンク選択線駆動回路10,10,…と
を備えている。また、互いに隣接するメモリセルアレイ
MA0,…,MAm,…,MA15の間に、バンク選択線BS0
〜BS3の駆動能力を補助するバンク選択線駆動回路2
0,20,…を夫々配置している。すなわち、上記バンク
選択線BS0〜BS3の夫々について、バンク選択線回路
10,10,…および20,20,…をバンク選択線回路1
0側から順に直列接続しているのである。なお、このバ
ンク選択線駆動回路10および20は、例えば2段イン
バータにより構成する。
【0035】また、上記半導体記憶装置は、列アドレス
信号(A0〜A7)をアドレスバッファ(図示せず)を介して受
けて、列選択線CS0〜CS63に列選択線信号を出力す
る列デコーダRD1と、その列デコーダRD1により選
択された列選択線CS0〜CS63のうちの1つによっ
て、図1中左側から奇数番目の主ビット線MB0,MB2,
…を選択する列選択回路Y-S1を備えている。上記列
選択回路Y-S1は、列選択線CS0〜CS63がベースに
接続された列選択トランジスタTR0〜TR63を有し、
主ビット線MB0,MB2,…を列選択トランジスタTR0
〜TR63を介してセンスアンプ(図示せず)の入力端子に
接続している。上記列選択線CS0〜CS63の列選択
線信号に基づいて、列選択トランジスタTR0〜TR63
のいずれか1つがオンして、主ビット線MB0,MB2,…
のうちの1つをセンスアンプ(図示せず)の入力端子に接
続する。一方、図1中左側から偶数番目の主ビット線M
B1,…は、グランドに接続して、基準電位としての接地
電位にしている。また、上記列デコーダRD1は、バン
ク選択信号を行選択回路X-S1に出力する。このバン
ク選択信号に基づいて行選択回路X-S1のバンク選択
線駆動回路10,10,…および20,20,…がバンク選
択線BS0〜BS3を駆動する。
【0036】図2は上記半導体記憶装置のシリアルアク
セスモードの動作を示すタイミングチャートを示してい
る。
【0037】以下、図2に従って上記半導体記憶装置の
1ページ当たり256ワードのデータを読み出すときの
動作を説明する。
【0038】まず、時刻t0でアドレスA0〜A19が確定す
ると、時刻t1で確定した図2(a)に示す行アドレス信号
(A8〜A19)に基づいて、行デコーダCD1と行選択回路
X-S1とによって、1つのワード線WLiの図2(c)に
示すワード線信号が時刻t1から徐々に“High”レベル
となって、時刻t2で1つのワード線WLiのワード線信
号のレベルが確定する。また、時刻t1で行アドレス信
号(A8〜A19)と同時に確定した図2(b)に示す列アドレス
信号(A0〜A7)に基づいて、バンク選択線BS0〜BS3の
図2(d)〜(g)に示すバンク選択線信号のレベルは、時刻
t1に確定する。そして、上記バンク選択線BS1,BS2
のバンク選択線信号が“High”レベルなると共に、バン
ク選択線BS0,BS3のバンク選択線信号が“Low”レベ
ルになることによって、メモリセルM0を選択する。次
に、時刻t3で主ビット線MB0,MB1のメモリセルM0
の情報を表す信号のレベルが確定して、主ビット線MB
0の図2(h)に示すデータDmB0(m=0〜15)が確定する。
そして、すでに時刻t1で列アドレス信号(A0〜A7)に基
づいて、列デコーダRD1によって列選択線CS0の図
2(m)に示す列選択線信号が“High”レベルになると、
列選択トランジスタTR0がオンして、時刻t4で主ビッ
ト線MB0,MB1に基づく図2(n)に示す出力信号Dmが確
定する。
【0039】その後、図2(b)に示す列アドレス信号(A0
〜A7)のみが時刻t5で変化すると、すでにワード線WL
iが確定しているので、バンク選択線BS0,BS2のバン
ク選択線信号が“High”レベルになると共に、バンク選
択線BS1,BS3のバンク選択線信号が“Low”レベルに
なることによって、ワードデータW1に対応するメモリセ
ルM1を選択して、主ビット線MB0,MB1の信号レベル
が確定する。そして、時刻t6で主ビット線MB0の図2
(i)に示すデータDmB1(m=0〜15)が確定する。続いて、
時刻t7で列選択線CS0の図2(m)に示す列選択線信号が
“High”レベルになると、列選択トランジスタTR0が
オンして、主ビット線MB0,MB1に基づく出力信号D1
が確定する。
【0040】以下、上記ワードデータW1の場合と同様に
ワードデータW2以降についても、バンク選択線信号と列
選択線信号を切り換えながら、同一ワード線WLiに接
続されたメモリセルMxyの情報を連続して読み出し、ペ
ージPhのページデータDmBk(m=0〜15,k=0〜255)を
読み出す。
【0041】次に、行アドレス信号(A8〜A19)が変化し
て、ページが(Ph+1)に変化する場合は、ワード線WL
iが変化した後、前述のページPhの読み出しと同様の動
作を行う。
【0042】このように、上記シリアルアクセスモード
の動作を行う階層ビット線方式の半導体記憶装置では、
行アドレス信号(A8〜A15)が変わらずに列アドレス信号
(A0〜A7)のみが変化した場合に、すなわち、1つのワー
ドデータを連続して読み出す場合に、バンク選択線BS
0〜BS3が切り換わる。このとき、上記バンク選択線駆
動回路10,10,…および20,20,…によって、バン
ク選択線BS0〜BS3をメモリセルアレイMA0,…,M
Am,…,MA15毎に駆動するので、バンク選択線駆動回
路10,10,…および20,20,…の負荷を低減して、
ワード線駆動回路11,11,…のワード線信号の遷移時
間(アクティブな状態からアクティブでない状態または
アクティブでない状態からアクティブな状態に変化する
ときの時間)よりもバンク選択線駆動回路10,10,…
および20,20,…のバンク選択線信号の遷移時間を短
くする。上記バンク選択線BS0〜BS3は、ワード線W
Liに比べて配線数が大幅に少なく、かつ、バンク選択
線駆動回路10,10,…および20,20,…を比較的小
さい面積で構成するので、チップ面積の増加を抑える。
【0043】したがって、シリアルアクセスモードの動
作により連続して読み出せるメモリセル数を増やして
も、すなわち、ワード長を長くしても、チップ面積の増
加を抑えながら、平均アクセス時間を短縮することがで
きる。また、メモリセル数を増やさない場合も、従来よ
りも平均アクセス時間が短縮された半導体記憶装置を実
現することができる。
【0044】また、この半導体記憶装置では、各メモリ
セルアレイMA0,…,MAm,…,MA15のバンク選択線B
S0〜BS3のバンク選択線信号の変化が行選択回路X-
S1から離れるにつれて遅延するが、このような遅延
は、出力信号D0〜D15の各ビットを出力信号D0から順
にシリアル転送するようにメモリセルアレーを配置する
ことにより、出力信号D0〜D15に影響を与えないよう
にできる。また、上記バンク選択線駆動回路10,10,
…および20,20,…に同時に瞬時電流が流れず、シリ
アルアクセスモードの動作時の瞬時電流を低減すること
ができ、シリアルアクセスの動作を安定させることがで
きる。
【0045】(第2実施形態)図3はこの発明の第2実
施形態の半導体記憶装置の回路図を示している。この半
導体記憶装置は、行選択回路,バンク選択線およびバン
ク選択線駆動回路を除いて第1実施形態の読み出し専用
の半導体記憶装置と同一の構成をしており、同一構成部
は同一参照番号を付して説明を省略する。
【0046】図3に示すように、行方向に配置された複
数のメモリセルアレイMA0,…,MAm,…,MA15の間
に、出力の極性を入力の極性に対して反転させた4つの
バンク選択線駆動回路40,40,…を夫々配置すると共
に、行選択回路X-S2とメモリセルアレイMA0との間
に、出力の極性を入力の極性に対して反転させた4つの
バンク選択線駆動回路40,40,…を夫々配置してい
る。上記バンク選択線駆動回路40,40,…は、メモリ
セルアレイMA0,…,MAm,…,MA15毎に配置された副
バンク選択線SBS0〜SBS3を夫々駆動する。また、
上記行選択回路X-S2には、出力の極性を入力の極性
に対して反転させた主バンク選択線駆動回路30,30,
…を有している。上記行選択回路X-S2の主バンク選
択線駆動回路30,30,…の出力端子に、ワード線WL
iと平行に配置された主バンク選択線MBS0〜MBS3
の一端を夫々接続している。上記主バンク選択線MBS
0〜MBS3を主バンク選択線駆動回路30,30,…の入
力端子に夫々接続している。上記主バンク選択線駆動回
路30,30,…の出力に基づいて、バンク選択線駆動回
路40,40,…によりメモリセルアレイMA0,MA1,…
内の副バンク選択線SBS0〜SBS3を駆動する。
【0047】このように、上記バンク選択線駆動回路4
0,40,…によって、副バンク選択線SBS0〜SBS3
をメモリセルアレイMA0,…,MAm,…,MA15毎に駆動
するので、バンク選択線駆動回路40,40,…の負荷を
少なくして、ワード線駆動回路11,11,…のワード線
信号よりも、主バンク選択線駆動回路30,30,…およ
びバンク選択線駆動回路40,40,…のバンク選択線信
号の遷移時間を短くする。したがって、シリアルアクセ
スモードの動作により連続して読み出せるメモリセル数
を増やしても、チップ面積の増加を抑えながら、平均ア
クセス時間を短縮することができる。
【0048】また、上記主バンク選択線駆動回路30,
30,…およびバンク選択線駆動回路40,40,…を1段
のインバータで夫々構成できるので、主バンク選択線駆
動回路30,30,…およびバンク選択線駆動回路40,
40,…がチップ面積全体に占める割合を少なくするこ
とができる。
【0049】(第3実施形態)図4はこの発明の第3実
施形態の半導体記憶装置の回路図を示している。この半
導体記憶装置は、バンク選択線およびバンク選択線駆動
回路を除いて第1実施形態の半導体記憶装置と同一の構
成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説明
を省略する。
【0050】この半導体記憶装置において、図1の行選
択回路X-S1と同一の構成の行選択回路X-S3を配置
し、メモリセルアレイMA0,…,MAm,…,MA15に対し
て行選択回路X-S3の反対側に、バンク選択線BS0〜
BS3が出力端子に接続されたバンク選択線駆動回路5
0,50,…を有するバンク選択回路B-Sを配置してい
る。上記行選択回路X-S3のバンク選択線駆動回路1
0,10,…とバンク選択回路B-Sのバンク選択線駆動
回路50,50,…によって、バンク選択線BS0〜BS3
を両端から同時に駆動する。
【0051】したがって、上記ワード線駆動回路11,
11,…のワード線信号の遷移時間よりもバンク選択線
駆動回路10,10,…および50,50,…のバンク選択
線信号の遷移時間を短くすることができ、シリアルアク
セスモードの動作により連続して読み出せるメモリセル
数を増やしても、チップ面積の増加を抑えながら、平均
アクセス時間を短縮することができる。また、上記行選
択回路X-S3およびバンク選択回路B-Sは、メモリセ
ルアレイMA0,…,MAm,…,MA15の外部に配置できる
ため、メモリセルアレイMA0,…,MAm,…,MA15に隙
間を設ける必要がなく、メモリセルアレイMA0,…,M
Am,…,MA15自体の面積の増加が無く、効率的な配置
を容易に行うことができる。
【0052】(第4実施形態)図5はこの発明の第4実
施形態の半導体記憶装置の回路図を示している。この半
導体記憶装置は、バンク選択線駆動回路を有する行選択
回路を除いて図9に示す従来の半導体記憶装置と同一の
構成をしており、同一構成部は同一参照番号を付して説
明を省略する。
【0053】図5において、この半導体記憶装置は、バ
ンク選択線駆動回路60,60,…と、ワード線駆動回路
10,10,…とを有する行選択回路X-S4を備えてい
る。上記行選択回路X-S4のバンク選択線駆動回路6
0,60,…の駆動能力をワード線駆動回路10,10,…
の駆動能力よりも大きくしている。
【0054】したがって、上記ワード線駆動回路10,
10,…のワード線信号の遷移時間よりもバンク選択線
駆動回路60,60,…のバンク選択線信号の遷移時間を
短くすることができ、シリアルアクセスモードの動作に
より連続して読み出せるメモリセル数を増やしても、チ
ップ面積の増加を抑えながら、平均アクセス時間を短縮
することができる。この場合、バンク選択線駆動回路6
0,60,…の駆動能力を増大させると、バンク選択線駆
動回路に要する面積が増加するが、バンク選択線駆動回
路は、ワード線駆動回路と比較して回路数が少ないため
チップ面積の増加を抑えることができる。
【0055】上記第1〜第4実施形態では、読み出し専
用の半導体記憶装置についてこの発明を説明したが、読
み出し/書き込み可能な半導体記憶装置にこの発明を適
用してもよい。
【0056】また、上記第1〜第4実施形態では、NO
R型の半導体記憶装置について説明したが、NAND型
の階層ビット線方式の半導体記憶装置等にこの発明を適
用してもよい。
【0057】なお、この発明におけるメモリセルアレイ
の数やメモリセル配列は、これに限らないのは勿論であ
る。
【0058】
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項1の発
明の半導体記憶装置は、複数のメモリセルがマトリクス
状に配置されたメモリセルアレイと、上記メモリセルア
レイの行方向に配置されたワード線と、上記メモリセル
アレイの列方向に配置され、階層構造の副ビット線,主
ビット線と、上記ワード線と平行に配置され、主ビット
線に接続される副ビット線を選択するバンク選択線と、
上記ワード線を駆動するためのワード線信号を出力する
ワード線駆動回路と、上記バンク選択線を駆動するため
のバンク選択線信号を出力するバンク選択線駆動回路と
を備えて、上記ワード線駆動回路のワード線信号の遷移
時間よりもバンク選択線駆動回路のバンク選択線信号の
遷移時間を短くし、上記ワード線駆動回路からのワード
線信号により1つのワード線を選択して、バンク選択線
駆動回路からのバンク選択線信号により主ビット線に接
続される副ビット線を選択しながら上記ワード線に接続
されたメモリセル群を連続アクセスするものである。
【0059】したがって、請求項1の発明の半導体記憶
装置によれば、上記ワード線駆動回路のワード線信号の
遷移時間よりもバンク選択線駆動回路のバンク選択線信
号の遷移時間を短くすることによって、バンク選択線の
切り換えを高速に行うことができ、シリアルアクセスモ
ードの動作により連続して読み出せるメモリセル数を増
やしても、チップ面積の増加を抑えながら、平均アクセ
ス時間を短縮することができる。
【0060】また、請求項2の発明の半導体記憶装置
は、請求項1の半導体記憶装置において、上記メモリセ
ルアレイを行方向に複数配列すると共に、上記バンク選
択線駆動回路は、互いに隣接するメモリセルアレイの間
と複数のメモリセルアレイの配列方向の両側のいずれか
一方とに夫々配置されて、各メモリセルアレイのバンク
選択線を夫々駆動するので、バンク選択線駆動回路の負
荷を低減して、バンク選択線駆動回路のバンク選択線信
号の遷移時間をワード線駆動回路のワード線信号の遷移
時間よりも短くすることができる。
【0061】また、請求項3の発明の半導体記憶装置
は、請求項2の半導体記憶装置において、互いに隣接す
る上記メモリセルアレイの間と上記複数のメモリセルア
レイの配列方向の両側のいずれか一方とに夫々配置され
た上記バンク選択線駆動回路を、上記複数のメモリセル
アレイの配列方向の両側のいずれか一方に配置されたバ
ンク選択線駆動回路側から順に直列接続したので、バン
ク選択線の配線数を増やすことなく、メモリセルアレイ
間のバンク選択線駆動回路のみを配置するだけでよいの
で、チップ面積の増加を特に少なくすることができる。
この場合、上記バンク選択線信号の変化が順に遅延する
が、このような遅延は、出力データの各ビットがシリア
ル転送される順にメモリセルアレーを配置することによ
り、出力データに影響を与えないようにできると共に、
シリアルアクセス時にバンク選択線駆動回路に同時に瞬
時電流が流れず、シリアルアクセスモードの動作時の瞬
時電流ピーク値を低くして、アクセス動作を安定させる
ことができる。
【0062】また、請求項4の発明の半導体記憶装置
は、請求項2の半導体記憶装置において、互いに隣接す
る上記メモリセルアレイの間と上記複数のメモリセルア
レイの配列方向の両側のいずれか一方とに夫々配置され
た上記バンク選択線駆動回路の入力端子に出力端子が接
続された主バンク選択線駆動回路を備えたので、その主
バンク選択線駆動回路の出力に基づいて、バンク選択線
駆動回路が各メモリセルアレイのバンク選択線を同時に
駆動して、各メモリセルアレイのバンク選択線信号が遅
延しないようにできる。
【0063】また、請求項5の発明の半導体記憶装置
は、請求項4の半導体記憶装置において、上記バンク選
択線駆動回路と上記主バンク選択線駆動回路の出力の極
性を入力の極性に対して反転させたので、バンク選択線
駆動回路および主バンク選択線駆動回路を1段のインバ
ータで夫々構成でき、バンク選択線駆動回路および主バ
ンク選択線駆動回路がチップ面積全体に占める割合を少
なくできる。
【0064】また、請求項6の発明の半導体記憶装置
は、請求項1の半導体記憶装置において、上記バンク選
択線駆動回路は、上記メモリセルアレイの配列方向の両
側に配置すると共に、上記バンク選択線駆動回路の出力
端子を上記バンク選択線の両端に夫々接続したので、バ
ンク選択線の両端に接続された両バンク選択線駆動回路
によりバンク選択線を同時に駆動して、ワード線駆動回
路のワード線信号の遷移時間よりもバンク選択線駆動回
路のバンク選択線信号の遷移時間を短くすることができ
る。また、上記メモリセルアレイを複数配列した場合、
バンク選択線駆動回路を複数のメモリセルアレイの外側
に配置できるため、メモリセルアレイ間に隙間を設ける
必要がなく、メモリセルアレイ自体の面積の増加が無
く、効率的な配置を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1はこの発明の第1実施形態の半導体記憶
装置の回路図である。
【図2】 図2は上記半導体記憶装置のシリアルアクセ
スモードの動作を説明するタイムチャートである。
【図3】 図3はこの発明の第2実施形態の半導体記憶
装置の回路図である。
【図4】 図4はこの発明の第3実施形態の半導体記憶
装置の回路図である。
【図5】 図5はこの発明の第4実施形態の半導体記憶
装置の回路図である。
【図6】 図6は従来のシリアルアクセスモードの動作
を行う半導体記憶装置のブロック図である。
【図7】 図7は上記半導体記憶装置のシリアルアクセ
スモードの動作を説明するタイムチャートである。
【図8】 図8は従来の階屠ビット線方式の半導体記憶
装置の1つのバンクの構成を示す回路図である。
【図9】 図9は上記階層ビット線方式の半導体記憶装
置の回路図である。
【符号の説明】
RD1,RD2…列デコーダ、 CD1,CD2…行デコーダ、 Abuf1,Abuf2…アドレスバッファ、 Obuf0〜Obufm…出力回路、 CSj…列選択線、 MB0〜MB5…主ビット線、 SB0〜SB5…副ビット線、 WLi…ワード線、 BS0〜BS3…バンク選択線、 MBS0〜MBS3…主バンク選択線、 SBS0〜SBS3…副バンク選択線、 TB00,TB10,〜…バンク選択トランジスタ、 TR0〜TR63…列選択トランジスタ、 X-S1〜X-S5,X-S9…行選択回路、 Y-S1〜Y-S2,Y-S9…列選択回路、 B-S…バンク選択回路、 10,20,30,40,50,60…バンク選択線駆動回
路、 11…ワード線駆動回路。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のメモリセルがマトリクス状に配置
    されたメモリセルアレイと、 上記メモリセルアレイの行方向に配置されたワード線
    と、 上記メモリセルアレイの列方向に配置され、階層構造の
    副ビット線,主ビット線と、 上記ワード線と平行に配置され、上記主ビット線に接続
    される上記副ビット線を選択するバンク選択線と、 上記ワード線を駆動するためのワード線信号を出力する
    ワード線駆動回路と、上記バンク選択線を駆動するため
    のバンク選択線信号を出力するバンク選択線駆動回路と
    を備えて、 上記ワード線駆動回路からの上記ワード線信号により1
    つのワード線を選択して、上記バンク選択線駆動回路か
    らの上記バンク選択線信号により上記主ビット線に接続
    される上記副ビット線を選択しながら上記ワード線に接
    続されたメモリセル群を連続アクセスする半導体記憶装
    置であって、 上記ワード線駆動回路の上記ワード線信号の遷移時間よ
    りも上記バンク選択線駆動回路の上記バンク選択線信号
    の遷移時間を短くし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に記載の半導体記憶装置におい
    て、 上記メモリセルアレイを行方向に複数配列すると共に、 上記バンク選択線駆動回路は、互いに隣接する上記メモ
    リセルアレイの間と上記複数のメモリセルアレイの配列
    方向の両側のいずれか一方とに夫々配置されて、上記各
    メモリセルアレイの上記バンク選択線を夫々駆動するこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の半導体記憶装置におい
    て、 互いに隣接する上記メモリセルアレイの間と上記複数の
    メモリセルアレイの配列方向の両側のいずれか一方とに
    夫々配置された上記バンク選択線駆動回路を、上記複数
    のメモリセルアレイの配列方向の両側のいずれか一方に
    配置された上記バンク選択線駆動回路側から順に直列接
    続したことを特徴とする半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の半導体記憶装置におい
    て、 互いに隣接する上記メモリセルアレイの間と上記複数の
    メモリセルアレイの配列方向の両側のいずれか一方とに
    夫々配置された上記バンク選択線駆動回路の入力端子に
    出力端子が接続された主バンク選択線駆動回路を備えた
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の半導体記憶装置におい
    て、 上記バンク選択線駆動回路と上記主バンク選択線駆動回
    路の出力の極性を入力の極性に対して反転させたことを
    特徴とする半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の半導体記憶装置におい
    て、 上記バンク選択線駆動回路は、上記メモリセルアレイの
    配列方向の両側に配置すると共に、上記バンク選択線駆
    動回路の出力端子を上記バンク選択線の両端に夫々接続
    したことを特徴とする半導体記憶装置。
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