JPH11120773A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH11120773A
JPH11120773A JP9291832A JP29183297A JPH11120773A JP H11120773 A JPH11120773 A JP H11120773A JP 9291832 A JP9291832 A JP 9291832A JP 29183297 A JP29183297 A JP 29183297A JP H11120773 A JPH11120773 A JP H11120773A
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JP
Japan
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potential
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
input
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JP9291832A
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English (en)
Inventor
Tomohiro Ono
智宏 大野
Atsuko Monma
敦子 門馬
Tsuratoki Ooishi
貫時 大石
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 差動型入力回路の動作電流を低減し、SST
Lインターフェイス方式を採る大容量シンクロナスDR
AM等のアクティブ時の低消費電力化を図る。 【解決手段】 SSTLインターフェイス方式を採り多
数の差動型入力回路を備える大容量シンクロナスDRA
M等において、差動型入力回路UAB0を構成する差動
MOSFETN1及びN2の共通結合されたソースと接
地電位VSSとの間に設けられる電流源MOSFETN
3のゲートに、スタンバイ時は接地電位VSSとされア
クティブ時には電源電圧VDDより小さな絶対値の電位
とされるスタンバイモード信号SMBを供給し、あるい
は、電流源MOSFETN3のゲートは定常的に電源電
圧VDDより小さな絶対値の電位とし、これと直列形態
にアクティブ時に選択的にオン状態とされる駆動MOS
FETを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体集積回路装
置に関し、例えば、SSTL(Stub Series
Terminated Logic)入力インターフ
ェイス方式を採るシンクロナスDRAM(Dynami
c Random Access Memory)及び
その低消費電力化に利用して特に有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】直交して配置される所定数のワード線及
び相補ビット線ならびにこれらのワード線及び相補ビッ
ト線の交点に格子状に配置される多数のダイナミック型
メモリセルを含むメモリアレイをその基本構成要素と
し、所定のクロック信号に従って同期動作するいわゆる
シンクロナスDRAMがある。また、このようなシンク
ロナスDRAM等において、アドレス信号等の入力信号
レベルを例えば所定の参照電圧VREFに対してVRE
F±0.4V(ボルト)程度の小さな振幅とするいわゆ
るSSTLインターフェイス方式がある。
【0003】SSTLインターフェイス方式を採るシン
クロナスDRAM等は、複数の入力バッファを含むアド
レスバッファ及びデータ入出力回路等を備え、これらの
回路を構成する入力バッファは、それぞれのゲートに入
力信号又は参照電圧VREFを受ける一対の差動MOS
FET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ。こ
の明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型電界効
果トランジスタの総称とする)を中心に構成されるいわ
ゆる差動型入力回路とされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本願発明者等は、この
発明に先立って、SSTLインターフェイス方式を採る
大容量のシンクロナスDRAMを開発し、その過程で次
の問題点に気付いた。すなわち、このシンクロナスDR
AMは、複数の入力バッファつまり単位アドレスバッフ
ァからなるアドレスバッファを備え、各単位アドレスバ
ッファは、図7の単位アドレスバッファUAB0に代表
されるように、Nチャンネル型の一対の差動MOSFE
TN1及びN2を中心とする差動型入力回路とされる。
【0005】単位アドレスバッファUAB0の差動MO
SFETN1のゲートには、対応するアドレス入力端子
A0を介して入力信号つまりアドレス信号A0が供給さ
れ、他方の差動MOSFETN2のゲートには、回路の
論理スレッシホルドレベルとなる参照電圧VREFが供
給される。また、差動MOSFETN1及びN2のドレ
インと電源電圧VDDとの間には、PチャンネルMOS
FETP1及びP2がカレントミラー結合されてなるア
クティブ負荷が設けられ、その共通結合されたソースと
接地電位VSSとの間には、Nチャンネル型の電流源M
OSFETN7が設けられる。電流源MOSFETN7
のゲートには、スタンバイモード信号SMB(ここで、
それが有効とされるとき選択的にロウレベルとされるい
わゆる反転信号等については、その名称の末尾にBを付
して表す。以下同様)が供給される。また、差動MOS
FETN1のドレイン電位は、PチャンネルMOSFE
TP3及びP4ならびにNチャンネルMOSFETN4
及びN5からなる2入力ナンド(NAND)ゲートを経
た後、入力アドレス信号a0となる。
【0006】単位アドレスバッファUAB0の電流源M
OSFETN7のゲートに供給されるスタンバイモード
信号SMBは、図8に示されるように、シンクロナスD
RAMがスタンバイモードとされるとき接地電位VSS
つまり0Vのようなロウレベルとされ、シンクロナスD
RAMが動作状態つまりアクティブモードとされるとき
には3.3Vのような電源電圧VDDとされる。これに
より、電流源MOSFETN7は、シンクロナスDRA
Mがアクティブモードとされるとき選択的にオン状態と
なって差動MOSFETN1及びN2に対して所定の動
作電流を流し、これを受けた差動MOSFETN1及び
N2は、参照電圧VREFを論理スレッシホルドレベル
とする差動回路を構成して入力アドレス信号A0の論理
レベルを判定する。このとき、電流源MOSFETN3
により得られる動作電流は、相補的にオン状態とされる
差動MOSFETN1又はN2を介して選択的に流さ
れ、差動回路は、定常的に動作電流を必要とするが、電
流源MOSFETN7がスタンバイモード信号SMBの
ロウレベルを受けてオフ状態とされることから、少なく
ともシンクロナスDRAMがスタンバイ状態とされる間
はこの動作電流が遮断され、これによってスタンバイ時
の低消費電力化が図られる。
【0007】ところで、シンクロナスDRAMがアクテ
ィブ状態とされる間に電流源MOSFETN7を介して
流される動作電流の大きさは、周知のように、電流源M
OSFETN7のゲート・ソース間電圧つまりその実質
的なゲート電圧にほぼ比例する。上記のように、アクテ
ィブ時におけるスタンバイモード信号SMBの電位を電
源電圧VDDとする従来のシンクロナスDRAMでは、
電流源MOSFETN7を介して流される動作電流が比
較的大きくなり、各単位アドレスバッファの動作電流が
大きくなる。この結果、シンクロナスDRAMが大容量
化され、アドレスバッファ及びデータ入出力回路等を構
成する単位アドレスバッファつまり入力バッファの所要
数が増えるにしたがって、シンクロナスDRAMのアク
ティブ時の動作電流が大きくなり、その低消費電力化が
阻害される。
【0008】この発明の目的は、差動型入力回路のアク
ティブ時の動作電流を低減し、SSTLインターフェイ
ス方式を採る大容量のシンクロナスDRAM等のアクテ
ィブ時における消費電力の低減を図ることにある。
【0009】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、SSTLインターフェイス方
式を採り多数の差動型入力回路を備える大容量のシンク
ロナスDRAM等において、各差動型入力回路を構成す
る差動MOSFETの共通結合されたソースと低電位側
電源電圧との間に設けられる電流源MOSFETのゲー
トに、スタンバイ時は低電位側電源電圧電位とされアク
ティブ時には高電位側電源電圧より小さな絶対値の電位
とされるスタンバイモード信号を供給し、あるいは、電
流源MOSFETのゲートは定常的に高電位側電源電圧
より小さな絶対値の電位とし、これと直列形態にアクテ
ィブ時に選択的にオン状態とされる駆動MOSFETを
設ける。
【0011】上記した手段によれば、アクティブ時に各
差動型入力回路の電流源MOSFETを介して流される
動作電流を低減することができるため、SSTLインタ
ーフェイス方式を採る大容量のシンクロナスDRAM等
のアクティブ時における動作電流を低減し、その低消費
電力化を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
シンクロナスDRAMの一実施例のブロック図が示され
ている。同図をもとに、まずこの実施例のシンクロナス
DRAMの構成及び動作の概要について説明する。な
お、図1の各ブロックを構成する回路素子は、特に制限
されないが、公知のMOSFET集積回路の製造技術に
より、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上に形
成される。
【0013】図1において、この実施例のシンクロナス
DRAMは、特に制限されないが、4個のバンクBNK
0〜BNK3を備え、これらのバンクのそれぞれは、そ
のレイアウト面積の大半を占めて配置されるメモリアレ
イMARYと、直接周辺回路となるロウアドレスデコー
ダRD,センスアンプSA,カラムアドレスデコーダC
DならびにライトアンプWA及びメインアンプMAとを
備える。
【0014】バンクBNK0〜BNK3を構成するメモ
リアレイMARYは、図の垂直方向に平行して配置され
る所定数のワード線と、水平方向に平行して配置される
所定数組の相補ビット線とをそれぞれ含む。これらのワ
ード線及び相補ビット線の交点には、情報蓄積キャパシ
タ及びアドレス選択MOSFETからなる多数のダイナ
ミック型メモリセルがそれぞれ格子状に配置される。
【0015】バンクBNK0〜BNK3のメモリアレイ
MARYを構成するワード線は、その下方において対応
するロウアドレスデコーダRDに結合され、択一的に選
択状態とされる。各バンクのロウアドレスデコーダRD
には、ロウアドレスレジスタRAから12ビットの内部
アドレス信号X0〜X11が共通に供給され、タイミン
グ発生回路TGから内部制御信号RGが供給される。ま
た、ロウアドレスレジスタRAには、アドレスバッファ
ABを介してXアドレス信号AX0〜AX11が供給さ
れるとともに、タイミング発生回路TGから内部制御信
号RLが供給される。さらに、アドレスバッファABに
は、外部のアクセス装置からアドレス入力端子A0〜A
13を介して14ビットのアドレス信号A0〜A13が
供給されるとともに、タイミング発生回路TGから内部
制御信号CEが供給され、モードレジスタMRからスタ
ンバイモード信号SMBが供給される。
【0016】なお、この実施例のシンクロナスDRAM
は、SSTLインターフェイス方式を採り、アドレス入
力端子A0〜A12を介して入力されるアドレス信号A
0〜A12は、後述する書き込みデータ及び起動制御信
号等を含めて、例えば1.5Vの参照電圧VREFを基
準レベルとしてそのハイレベルをVREF+0.4Vと
しそのロウレベルをVREF−0.4Vとする小振幅の
入力信号とされる。また、この実施例の場合、上記参照
電圧VREFは、外部のアクセス装置から外部端子VR
EFを介して供給されるが、このことは特に本発明の主
旨に制限を与えるものではなく、シンクロナスDRAM
の内部で形成してもよい。
【0017】一方、この実施例において、アドレス入力
端子A0〜A13を介して供給されるアドレス信号A0
〜A13は、シンクロナスDRAMの動作モードに応じ
てその入力信号としての意味が変化する。すなわち、ア
ドレス信号A0〜A13は、シンクロナスDRAMがモ
ードレジスタセットコマンドサイクルとされるとき、そ
の全ビットがシンクロナスDRAMの動作モード設定の
ためのモード設定信号MC0〜MC13となる。また、
シンクロナスDRAMがバンクアクティブコマンドサイ
クルとされるときは、その上位2ビットがバンクアドレ
ス信号BA0〜BA1となり、その下位12ビットはX
アドレス信号AX0〜AX11となる。さらに、シンク
ロナスDRAMが各種のリードコマンド又はライトコマ
ンドサイクルとされるときには、その上位2ビットがバ
ンクアドレス信号BA0〜BA1となり、その下位10
ビットはYアドレス信号AY0〜AY9となる。
【0018】アドレスバッファABは、内部制御信号C
E及びスタンバイモード信号SMBがハイレベルとされ
ることで選択的に動作状態となり、外部のアクセス装置
からアドレス入力端子A0〜A13を介して供給される
アドレス信号A0〜A13を取り込み、入力アドレス信
号a0〜a13として出力する。これらの入力アドレス
信号は、前述のように、シンクロナスDRAMの動作モ
ードに応じて選択的にモード設定信号MC0〜MC1
3,バンクアドレス信号BA0〜BA1,Xアドレス信
号AX0〜AX11あるいはYアドレス信号AY0〜A
Y9となり、対応するモードレジスタMR,バンクアド
レスレジスタBA,ロウアドレスレジスタRAあるいは
カラムアドレスカウンタCCに取り込まれる。モードレ
ジスタMRには、さらにタイミング発生回路TGから内
部制御信号MLが供給され、バンクアドレスレジスタB
Aには内部制御信号BLが供給される。また、ロウアド
レスレジスタRAには、タイミング発生回路TGから内
部制御信号RLが供給され、カラムアドレスカウンタC
Cには内部制御信号CLが供給される。なお、アドレス
バッファABの具体的構成等については、後で詳細に説
明する。
【0019】バンクアドレスレジスタBAは、アドレス
バッファABから入力アドレス信号a12〜a13とし
て伝達される2ビットのバンクアドレス信号BA0〜B
A1を内部制御信号BLに従って取り込み、保持すると
ともに、内部バンクアドレス信号B0〜B1としてバン
ク選択回路BSに伝達する。バンク選択回路BSは、こ
れらの内部バンクアドレス信号B0〜B1をデコードし
て、バンク選択信号BS0〜BS3の対応するビットを
択一的にハイレベルとする。バンク選択信号BS0〜B
S3は、対応するバンクBNK0〜BNK3にそれぞれ
供給され、その直接周辺回路たるロウアドレスデコーダ
RD,カラムアドレスデコーダCD,センスアンプSA
ならびにライトアンプWA及びメインアンプMA等を選
択的に動作状態とするための駆動選択信号として用いら
れる。
【0020】ロウアドレスレジスタRAは、アドレスバ
ッファABから入力アドレス信号a0〜a11として伝
達されるXアドレス信号AX0〜AX11を内部制御信
号RLに従って取り込み、保持するとともに、これらの
Xアドレス信号をもとに内部アドレス信号X0〜X11
を形成し、バンクBNK0〜BNK3のロウアドレスデ
コーダRDに供給する。各バンクのロウアドレスデコー
ダRDは、内部制御信号RGがハイレベルとされかつ対
応するバンク選択信号BS0〜BS3がハイレベルとさ
れることでそれぞれ選択的に動作状態とされ、ロウアド
レスレジスタRAから供給される内部アドレス信号X0
〜X11をデコードして、対応するメモリアレイMAR
Yの指定されたワード線を択一的に選択状態とする。
【0021】次に、バンクBNK0〜BNK3のメモリ
アレイMARYを構成する相補ビット線は、対応するセ
ンスアンプSAに結合される。各バンクのセンスアンプ
SAには、対応するカラムアドレスデコーダCDから図
示されないp+1ビットのビット線選択信号YS0〜Y
Spがそれぞれ供給され、タイミング発生回路TGから
内部制御信号PA及び図示されないPCが共通に供給さ
れる。また、各バンクのカラムアドレスデコーダCDに
は、カラムアドレスカウンタCCから10ビットの内部
アドレス信号Y0〜Y9が共通に供給され、タイミング
発生回路TGから内部制御信号CGが供給される。カラ
ムアドレスカウンタCCには、アドレスバッファABか
らYアドレス信号AY0〜AY9が供給されるととも
に、タイミング発生回路TGから内部制御信号CLが供
給される。
【0022】カラムアドレスカウンタCCは、図示され
ない内部制御信号CUに従って歩進動作を行うバイナリ
ーカウンタを含む。このカウンタは、アドレスバッファ
ABから供給されるYアドレス信号AY0〜AY9を内
部制御信号CLに従って取り込み、保持する。また、こ
れらのYアドレス信号AY0〜AY9を初期値として内
部制御信号CUに従った歩進動作を行い、内部アドレス
信号Y0〜Y9を順次形成して、各バンクのカラムアド
レスデコーダCDに供給する。
【0023】バンクBNK0〜BNK3のカラムアドレ
スデコーダCDは、内部制御信号CGがハイレベルとさ
れかつ対応するバンク選択信号BS0〜BS3がハイレ
ベルとされることでそれぞれ選択的に動作状態とされ、
カラムアドレスカウンタCCから供給される内部アドレ
ス信号Y0〜Y9をデコードして、ビット線選択信号Y
S0〜YSpの対応するビットを択一的にハイレベルと
する。
【0024】バンクBNK0〜BNK3のセンスアンプ
SAは、メモリアレイMARYの各相補ビット線に対応
して設けられる所定数の単位回路を含み、これらの単位
回路のそれぞれは、Nチャンネル型の3個のプリチャー
ジMOSFETが直並列結合されてなるビット線プリチ
ャージ回路と、一対のCMOS(相補型MOS)インバ
ータが交差結合されてなる単位増幅回路と、Nチャンネ
ル型の一対のスイッチMOSFETとを含む。このう
ち、各単位回路のビット線プリチャージ回路を構成する
プリチャージMOSFETは、内部制御信号PCがハイ
レベルとされることで選択的にかつ一斉にオン状態とな
り、メモリアレイMARYの各相補ビット線の非反転及
び反転信号線を中間電位HVにプリチャージする。
【0025】一方、各単位回路の単位増幅回路は、内部
制御信号PAがハイレベルとされかつ対応するバンク選
択信号BS0〜BS3がハイレベルとされることで選択
的にかつ一斉に動作状態とされ、対応するメモリアレイ
MARYの選択ワード線に結合された所定数のメモリセ
ルから対応する相補ビット線を介して出力される微小読
み出し信号をそれぞれ増幅して、ハイレベル又はロウレ
ベルの2値読み出し信号とする。また、各単位回路のス
イッチMOSFETは、ビット線選択信号YS0〜YS
pの対応するビットが択一的にハイレベルとされること
で16組ずつ選択的にオン状態となり、対応するメモリ
アレイMARYの対応する16組の相補ビット線と相補
共通データ線CD0*〜CD15*(ここで、例えば非
反転共通データ線CD0T及び反転共通データ線CD0
Bを、合わせて相補共通データ線CD0*のように*を
付して表す。また、それが有効とされるとき選択的にハ
イレベルとされるいわゆる非反転信号等については、そ
の名称の末尾にTを付して表す。以下同様)との間を選
択的に接続状態とする。
【0026】相補共通データ線CD0*〜CD15*
は、ライトアンプWA及びメインアンプMAに結合され
る。ライトアンプWA及びメインアンプMAは、その他
方において書き込みデータバスWDB0〜WDB15あ
るいは読み出しデータバスRDB0〜RDB15を介し
てデータ入出力回路IOにそれぞれ結合される。各バン
クのライトアンプWA及びメインアンプMAは、相補共
通データ線CD0*〜CD15*に対応して設けられる
16個の単位ライトアンプ及び単位メインアンプを備
え、データ入出力回路IOは、データ入出力端子D0〜
D15に対応して設けられる16個の入力バッファ及び
出力バッファを備える。
【0027】バンクBNK0〜BNK3のライトアンプ
WAの各単位ライトアンプの出力端子ならびにメインア
ンプMAの各単位メインアンプの出力端子は、対応する
相補共通データ線CD0*〜CD15*にそれぞれ共通
結合される。また、ライトアンプWAの各単位ライトア
ンプの入力端子は、書き込みデータバスWDB0〜WD
B15を介してデータ入出力回路IOの対応する入力バ
ッファの出力端子にそれぞれ結合され、メインアンプM
Aの各単位メインアンプの出力端子は、読み出しデータ
バスRDB0〜RDB15を介してデータ入出力回路I
Oの対応する出力バッファの出力端子にそれぞれ結合さ
れる。データ入出力回路IOの各入力バッファの入力端
子ならびに各出力バッファの出力端子は、対応するデー
タ入出力端子D0〜D15にそれぞれ共通結合される。
【0028】ライトアンプWAの各単位ライトアンプに
は、タイミング発生回路TGから内部制御信号WPが共
通に供給され、メインアンプMAの各単位メインアンプ
には図示されない内部制御信号RPが供給される。ま
た、データ入出力回路IOの各入力バッファには、タイ
ミング発生回路TGから内部制御信号CEが共通に供給
されるとともに、モードレジスタMRからスタンバイモ
ード信号SMBが供給され、その出力バッファには内部
制御信号OCが共通に供給される。
【0029】データ入出力回路IOの各入力バッファ
は、シンクロナスDRAMが書き込みモードで選択状態
とされるとき、内部制御信号CE及びスタンバイモード
信号SMBのハイレベルを受けて選択的に動作状態とな
り、外部のアクセス装置からデータ入出力端子D0〜D
15を介して入力される16ビットの書き込みデータを
取り込み、保持するとともに、書き込みデータバスWD
B0〜WDB15を介してバンクBNK0〜BNK3の
ライトアンプWAに伝達する。このとき、ライトアンプ
WAの各単位ライトアンプは、内部制御信号WPがハイ
レベルとされかつ対応するバンク選択信号BS0〜BS
3がハイレベルとされることで選択的に動作状態とな
り、データ入出力回路IOから伝達される書き込みデー
タを所定の相補書き込み信号に変換した後、相補共通デ
ータ線CD0*〜CD15*を介してメモリアレイMA
RYの16個の選択メモリセルに書き込む。
【0030】一方、バンクBNK0〜BNK3のメイン
アンプMAの単位メインアンプは、シンクロナスDRA
Mが読み出しモードで選択状態とされるとき、内部制御
信号RPがハイレベルとされかつ対応するバンク選択信
号BS0〜BS3がハイレベルとされることで選択的に
動作状態とされ、メモリアレイMARYの選択された1
6個のメモリセルから相補共通データ線CD0*〜CD
15*を介して出力される読み出し信号をそれぞれ増幅
した後、読み出しデータバスRDB0〜RDB15を介
してデータ入出力回路IOの対応する出力バッファに伝
達する。このとき、データ入出力回路IOの各出力バッ
ファは、内部制御信号OCのハイレベルを受けて選択的
に動作状態とされ、メインアンプMAから供給される読
み出しデータをデータ入出力端子D0〜D15を介して
外部に出力する。
【0031】タイミング発生回路TGは、外部のアクセ
ス装置から起動制御信号として供給されるチップ選択信
号CSB,ロウアドレスストローブ信号RASB,カラ
ムアドレスストローブ信号CASB,ライトイネーブル
信号WEB,入出力マスク信号DQMならびにクロック
信号CLK及びクロックイネーブル信号CKEと、モー
ドレジスタMRから供給されるモード設定信号MC0〜
MC12とをもとに上記各種内部制御信号等を選択的に
形成し、各部に供給する。
【0032】シンクロナスDRAMには、外部端子VR
EFを介して参照電圧VREFが供給される。また、外
部端子VDDを介して電源電圧VDDが供給され、外部
端子VSSを介して接地電位VSSが供給される。シン
クロナスDRAMは、内部電圧発生回路VGを備え、こ
の内部電圧発生回路VGは、外部供給される電源電圧V
DD及び接地電位VSSをもとに所定の内部電圧VDL
及び中間電位HV等を生成して、シンクロナスDRAM
の各部に供給する。
【0033】なお、電源電圧VDD及び接地電位VSS
は、動作電源としてシンクロナスDRAMの各部に供給
される。また、内部電圧VDLは、後述するように、モ
ードレジスタMRからアドレスバッファAB,データ入
出力回路IOならびにタイミング発生回路TG等に供給
されるスタンバイモード信号SMBのアクティブ時にお
ける電位等として供される。さらに、中間電圧HVは、
各バンクのメモリアレイMARYを構成する非反転及び
反転ビット線のプリチャージ電位等となり、参照電圧V
REFは、アドレスバッファAB,データ入出力回路I
Oならびにタイミング発生回路TGの各入力バッファに
供給されてその論理スレッシホルドレベルとなる。この
実施例において、電源電圧VDDは、特に制限されない
が、3.3Vとされる。また、内部電圧VDL及び中間
電圧HVは、それぞれ2.2V及び1.65Vとされ、
参照電圧VREFは1.5Vとされる。
【0034】図2には、図1のシンクロナスDRAMに
含まれるアドレスバッファABの一実施例のブロック図
が示されている。また、図3には、図2のアドレスバッ
ファABに含まれる単位アドレスバッファUAB0の一
実施例の回路図が示され、図4には、単位アドレスバッ
ファUAB0に供給されるスタンバイモード信号SMB
の一実施例の信号波形図が示されている。これらの図を
もとに、この実施例のシンクロナスDRAMに含まれる
アドレスバッファABの具体的構成及び動作ならびにそ
の特徴について説明する。なお、以下の記述では、単位
アドレスバッファUAB0をもって単位アドレスバッフ
ァUAB0〜UAB13を説明する。また、シンクロナ
スDRAMのデータ入出力回路IO及びタイミング発生
回路TGは、書き込みデータ又は起動制御信号に対応す
る複数の入力バッファを含むが、これらの入力バッファ
は単位アドレスバッファUAB0〜UAB13と同様な
構成とされるため、下記の説明から類推されたい。以下
の回路図において、そのチャネル(バックゲート)部に
矢印が付されるMOSFETはPチャンネル型であっ
て、矢印の付されないNチャンネルMOSFETと区別
される。
【0035】図2において、この実施例のアドレスバッ
ファABは、アドレス入力端子A0〜A13に対応して
設けられる14個の単位アドレスバッファUAB0〜U
AB13を備える。単位アドレスバッファUAB0〜U
AB13の入力端子は、対応するアドレス入力端子A0
〜A13にそれぞれ結合され、その出力信号は、入力ア
ドレス信号a0〜a13として後段のモードレジスタM
R,バンクアドレスレジスタBA,ロウアドレスレジス
タRAあるいはカラムアドレスカウンタCCに供給され
る。アドレスバッファABの単位アドレスバッファUA
B0〜UAB13には、タイミング発生回路TGから内
部制御信号CEが共通に供給される。また、モードレジ
スタMRからスタンバイモード信号SMBが共通に供給
され、外部端子VREFを介して参照電圧VREFが共
通に供給される。
【0036】この実施例において、モードレジスタMR
から供給されるスタンバイモード信号SMBは、図4に
示されるように、シンクロナスDRAMがアクティブ状
態つまりアクティブモードとされるとき、内部電圧VD
Lつまり2.2Vのようなハイレベルとされ、スタンバ
イ状態つまりスタンバイモードとされるときには、接地
電位VSSつまり0Vのようなロウレベルとされる。
【0037】ここで、単位アドレスバッファUAB0〜
UAB13は、図3の単位アドレスバッファUAB0に
代表して示されるように、Nチャンネル型の一対の差動
MOSFETN1(第1のMOSFET)及びN2(第
2のMOSFET)を含む。これらの差動MOSFET
のドレインは、カレントミラー形態とされるPチャンネ
ル型の一対の負荷MOSFETP1及びP2を介して電
源電圧VDDに結合され、その共通結合されたソース
は、Nチャンネル型の電流源MOSFETN3を介して
接地電位VSSに結合される。差動MOSFETN1の
ゲートには、アドレス入力端子A0を介して入力信号つ
まりアドレス信号A0が供給され、他方の差動MOSF
ETN2のゲートには、参照電圧VREFが供給され
る。また、電流源MOSFETN3のゲートには、スタ
ンバイモード信号SMBが供給され、差動MOSFET
N1のドレインにおける電位は、差動回路の反転出力信
号として後段の2入力ナンドゲートを構成するPチャン
ネルMOSFETP3及びNチャンネルMOSFETN
5のゲートに供給される。
【0038】前述のように、この実施例のシンクロナス
DRAMはSSTLインターフェイス方式を採り、アド
レス入力端子A0を介して入力されるアドレス信号A0
は、1.5Vの参照電圧VREFを基準レベルとして、
そのハイレベルをVREF+0.4Vとしそのロウレベ
ルをVREF−0.4Vとする。
【0039】単位アドレスバッファUAB0の電流源M
OSFETN3は、スタンバイモード信号SMBがハイ
レベルとされることを条件に選択的にオン状態となり、
そのハイレベル電位に応じた所定の動作電流を流す。ま
た、差動MOSFETN1及びN2は、電流源MOSF
ETN3ならびに負荷MOSFETP1及びP2ととも
に、参照電圧VREFを論理スレッシホルドレベルとす
る差動回路を構成し、アドレス信号A0の入力レベルに
応じて選択的にオン状態となって、その論理レベルを判
定する。この結果、アドレス信号A0が論理“1”とさ
れその電位が参照電圧VREFより高いハイレベルつま
りVREF+0.4Vとされるときは、差動回路の反転
出力ノードつまり差動MOSFETN1のドレイン電位
が接地電位VSSのようなロウレベルとされ、アドレス
信号A0が論理“0”とされその電位が参照電圧VRE
Fより低いロウレベルつまりVREF−0.4Vとされ
るときには、電源電圧VDDのようなハイレベルとされ
る。
【0040】このように、差動MOSFETN1及びN
2は、アドレス信号A0の論理レベルを受けて相補的に
オン状態となり、電流源MOSFETN3により得られ
る動作電流を選択的に流す。したがって、差動MOSF
ETN1及びN2を中心とする差動回路は、電流源MO
SFETN3がオン状態とされる間、つまりシンクロナ
スDRAMがアクティブモードとされる間常に動作電流
を流し、アドレスバッファABはその14倍の動作電流
を必要とする。しかし、シンクロナスDRAMがスタン
バイモードとされる間は、スタンバイモード信号SMB
のロウレベルを受けて電流源MOSFETがオフ状態と
され、これによってシンクロナスDRAMのスタンバイ
モードにおける低消費電力化が図られる。
【0041】単位アドレスバッファUAB0は、さら
に、PチャンネルMOSFETP3及びP4ならびにN
チャンネルMOSFETN4及びN5からなる2入力ナ
ンドゲートを含む。このうち、MOSFETP3及びP
4のドレインは電源電圧VDDに結合され、その共通結
合されたソースは、直列形態のMOSFETN4及びN
5を介して接地電位VSSに結合されるとともに、ナン
ドゲートつまり単位アドレスバッファUAB0の出力端
子a0に結合される。MOSFETP3及びN5のゲー
トは、差動回路の反転出力ノードつまり差動MOSFE
TN1のドレインに結合され、MOSFETP4及びN
4のゲートには、タイミング発生回路TGから前記内部
制御信号CEが共通に供給される。なお、内部制御信号
CEは、チップイネーブル信号CEBがロウレベルとさ
れシンクロナスDRAMが選択状態とされるとき、所定
のタイミングで選択的にハイレベルとされる。
【0042】MOSFETP3及びP4ならびにN4及
びN5からなるナンドゲートは、内部制御信号CEのハ
イレベルを受けて選択的に伝達状態となり、差動MOS
FETN1及びN2を中心とする差動回路の反転出力信
号を論理反転して入力アドレス信号a0とする。この結
果、入力アドレス信号a0は、アドレス信号A0が参照
電圧VREF+0.4Vのようなハイレベルとされると
き電源電圧VDDのようなハイレベルとされ、参照電圧
VREF−0.4Vのようなロウレベルとされるときに
は接地電位VSSのようなロウレベルとされる。
【0043】ところで、単位アドレスバッファUAB0
の電流源MOSFETN3により得られる動作電流の大
きさは、周知のように、電流源MOSFETN3のゲー
ト・ソース間電圧つまりそのゲートに供給されるスタン
バイモード信号SMBのハイレベル電位にほぼ比例す
る。このため、上記のように、スタンバイモード信号S
MBのハイレベルを内部電圧VDLつまり2.2Vとす
る本実施例のシンクロナスDRAMの場合、単位アドレ
スバッファUAB0の動作電流は、スタンバイモード信
号SMBのハイレベルが電源電圧VDDつまり3.3V
とされる図7及び図8の従来のシンクロナスDRAMに
比べて充分に小さくなり、相応して14個の単位アドレ
スバッファUAB0〜UAB13を備えるアドレスバッ
ファABの動作電流が小さくなる。このことは、同じよ
うな構成の複数の入力バッファを備えるデータ入出力回
路IO及びタイミング発生回路TGでも同様であり、こ
れによってシンクロナスDRAMのアクティブ時におけ
る動作電流を充分に低減し、その低消費電力化を図るこ
とができるものである。
【0044】図5には、この発明が適用されたシンクロ
ナスDRAMのアドレスバッファABに含まれる単位ア
ドレスバッファUAB0の第2の実施例の回路図が示さ
れ、図6には、モードレジスタMRから単位アドレスバ
ッファUAB0に供給されるスタンバイモード信号SM
Bの一実施例の信号波形図が示されている。なお、この
実施例は、前記図1ないし図4の実施例を基本的に踏襲
するものであるため、これと異なる部分についてのみ説
明を追加する。
【0045】図5において、この実施例の単位アドレス
バッファUAB0は、Nチャンネル型の一対の差動MO
SFETN1(第1のMOSFET)及びN2(第2の
MOSFET)を含み、これらの差動MOSFETの共
通結合されたソースと接地電位VSS(低電位側電源電
圧)との間に直列形態に設けられる2個のNチャンネル
MOSFETN6(第3のMOSFET)及びN3を含
む。このうち、MOSFETN6のゲートには、モード
レジスタMRからスタンバイモード信号SMBが供給さ
れ、MOSFETN3のゲートには内部電圧VDLが供
給される。この内部電圧VDLの電位は、前述のよう
に、その絶対値が電源電圧VDD(高電位側電源電圧)
より小さな2.2Vとされる。また、スタンバイモード
信号SMBは、図6に示されるように、シンクロナスD
RAMがアクティブモードとされるとき電源電圧VDD
つまり3.3Vのようなハイレベルとされ、スタンバイ
モードとされるときは接地電位VSSのようなロウレベ
ルとされる。
【0046】これにより、MOSFETN3は、電流源
MOSFETとして作用し、そのゲート電圧つまり内部
電圧VDLに応じた値の動作電流を生成する。また、M
OSFETN6は、シンクロナスDRAMがアクティブ
モードとされスタンバイモード信号SMBがハイレベル
とされることで選択的にオン状態となり、電流源MOS
FETN3により得られる動作電流を差動MOSFET
N1及びN2を中心とする差動回路に選択的に流す駆動
MOSFETとして作用する。つまり、この実施例で
は、差動回路に対する動作電流を生成する電流源MOS
FETと、この動作電流を差動回路に選択的に伝達する
駆動MOSFETとが別個に設けられる訳であるが、動
作電流の値がやはり内部電圧VDLを基準に設定される
ため、前記図1〜図4の実施例と同様な効果を得ること
ができるものである。
【0047】以上の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1)SSTLインターフェイス方式を採り多数の差動
型入力回路を備える大容量シンクロナスDRAM等にお
いて、各差動型入力回路の差動MOSFETの共通結合
されたソースと低電位側電源電圧との間に設けられる電
流源MOSFETのゲートに、スタンバイ時は低電位側
電源電圧電位とされアクティブ時には高電位側電源電圧
より小さな絶対値の電位とされるスタンバイモード信号
を供給し、あるいは、電流源MOSFETのゲートは定
常的に高電位側電源電圧より小さな絶対値の電位とし、
これと直列形態にアクティブ時に選択的にオン状態とさ
れる駆動MOSFETを設けることで、アクティブ時に
差動型入力回路の電流源MOSFETを介して流される
動作電流を低減できるという効果が得られる。 (2)上記(1)項により、SSTLインターフェイス
方式を採る大容量のシンクロナスDRAM等のアクティ
ブ時における動作電流を低減し、その低消費電力化を図
ることができるという効果が得られる。
【0048】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、シンクロナスDRAMは、×8ビッ
ト又は×32ビット等、任意のビット構成を採ることが
できるし、任意数のバンクを備えることができる。ま
た、バンクBNK0〜BNK3のメモリアレイMARY
は、その直接周辺回路を含めて複数のマットに分割でき
るし、いわゆるシェアドセンス方式を採るものであって
もよい。参照電圧VREFは、内部電圧発生回路VGに
より内部電圧として形成してもよい。さらに、シンクロ
ナスDRAMのブロック構成は、種々の実施形態を採り
うるし、起動制御信号,アドレス信号ならびに内部制御
信号等の名称及び組み合わせならびにその有効レベル等
も、この実施例による制約を受けない。
【0049】図2において、アドレスバッファABに設
けられる単位アドレスバッファの数は、シンクロナスD
RAMのアドレス構成に応じて任意に設定できる。図3
及び図4において、スタンバイモード信号SMBのアク
ティブ時における電位は、その絶対値が電源電圧VDD
より小さいことを条件に、任意に設定できる。図5及び
図6において、電流源MOSFETN3及び駆動MOS
FETN6は、その設置順序を入れ換えることができる
し、電流源MOSFETN3のゲートに定常的に供給さ
れる内部電圧VDLも、その絶対値が電源電圧VDDよ
り小さいことを条件に、例えば参照電圧VREFやその
他の電圧に置き換えることができる。図3及び図5にお
いて、単位アドレスバッファUAB0に対する入力信号
つまりアドレス信号A0が非反転及び反転信号からなる
相補信号とされる場合、アドレス信号A0の非反転及び
反転信号を差動MOSFETN1及びN2のゲートにそ
れぞれ供給すればよい。単位アドレスバッファUAB0
ならびにUAB1〜UAB12の具体的回路構成や電源
電圧及び各内部電圧の極性及び絶対値ならびにMOSF
ETの導電型等は、種々の実施形態を採りうる。
【0050】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるシン
クロナスDRAMならびにそのアドレスバッファ,デー
タデータ入出力回路あるいはタイミング発生回路を構成
する入力バッファに適用した場合について説明したが、
それに限定されるものではなく、例えば、シンクロナス
DRAMのその他のブロックに含まれる入力バッファや
同様な入力バッファつまり入力回路を備えるスタティッ
クRAM及びシングルチップマイクロコンピュータ等に
も適用できる。この発明は、少なくとも電流源MOSF
ETを含む差動型入力回路を備える半導体集積回路装置
ならびにこのような半導体集積回路装置を含む装置又は
システムに広く適用することができる。
【0051】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、SSTLインターフェイス
方式を採り多数の差動型入力回路を備える大容量のシン
クロナスDRAM等において、各差動型入力回路を構成
する差動MOSFETの共通結合されたソースと低電位
側電源電圧との間に設けられる電流源MOSFETのゲ
ートに、スタンバイ時は低電位側電源電圧電位とされア
クティブ時には高電位側電源電圧より小さな絶対値の電
位とされるスタンバイモード信号を供給し、あるいは、
電流源MOSFETのゲートは定常的に高電位側電源電
圧より小さな絶対値の電位とし、電流源MOSFETと
直列形態にアクティブ時に選択的にオン状態とされる駆
動MOSFETを設けることで、アクティブ時に各差動
型入力回路の電流源MOSFETを介して流される動作
電流を低減することができるため、SSTLインターフ
ェイス方式を採る大容量のシンクロナスDRAM等のア
クティブ時における動作電流を低減し、その低消費電力
化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたシンクロナスDRAMの
一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1のシンクロナスDRAMに含まれるアドレ
スバッファの一実施例を示すブロック図である。
【図3】図2のアドレスバッファに含まれる単位アドレ
スバッファの一実施例を示す回路図である。
【図4】図2のアドレスバッファに供給されるスタンバ
イモード信号の一実施例を示す信号波形図である。
【図5】この発明が適用されたシンクロナスDRAMの
アドレスバッファに含まれる単位アドレスバッファの他
の一実施例を示す回路図である。
【図6】図5のシンクロナスDRAMのアドレスバッフ
ァに供給されるスタンバイモード信号の一実施例を示す
信号波形図である。
【図7】この発明に先立って本願発明者等が開発したシ
ンクロナスDRAMのアドレスバッファに含まれる単位
アドレスバッファの一例を示す回路図である。
【図8】図7のシンクロナスDRAMのアドレスバッフ
ァに供給されるスタンバイモード信号の一例を示す信号
波形図である。
【符号の説明】
BNK0〜BNK3……バンク、MARY……メモリア
レイ、RD……ロウアドレスデコーダ、SA……センス
アンプ、CD……カラムアドレスデコーダ、WA……ラ
イトアンプ、MA……メインアンプ、AB……アドレス
バッファ、RA……ロウアドレスレジスタ、BA……バ
ンクアドレスレジスタ、BS……バンク選択回路、CC
……カラムアドレスカウンタ、MR……モードレジス
タ、SMB……スタンバイモード信号、IO……データ
入出力回路、WDB0〜WDB15……書き込みデータ
バス、RDB0〜RDB15……読み出しデータバス、
TG……タイミング発生回路、VG……内部電圧発生回
路。D0〜D15……データ入出力端子、CLK……ク
ロック信号又はその入力端子、CKE……クロックイネ
ーブル信号又はその入力端子、CSB……チップ選択信
号又はその入力端子、RASB……ロウアドレスストロ
ーブ信号又はその入力端子、CASB……カラムアドレ
スストローブ信号又はその入力端子、WEB……ライト
イネーブル信号又はその入力端子、DQM……データマ
スク信号又はその入力端子、A0〜A13……アドレス
信号又はその入力端子、VDD……電源電圧又はその入
力端子、VSS……接地電位又はその入力端子、VRE
F……参照電圧又はその入力端子、VDL……内部電
圧、HV……中間電圧。UAB0〜UAB13……単位
アドレスバッファ、a0〜a13……入力アドレス信
号、CE……内部制御信号。P1〜P4……Pチャンネ
ルMOSFET、N1〜N7……NチャンネルMOSF
ET。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門馬 敦子 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 大石 貫時 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 差動形態とされる第1及び第2のMOS
    FETと、 上記第1及び第2のMOSFETの共通結合されたソー
    スと低電位側電源電圧との間に設けられ、そのゲート電
    位の少なくとも有効時における絶対値が高電位側電源電
    圧より小さくされる電流源MOSFETとを含む入力回
    路を具備することを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記第1のMOSFETのゲートには、所定の入力信号
    が供給され、上記第2のMOSFETのゲートには、所
    定の参照電圧が供給されるものであることを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 上記参照電圧は、外部の装置から所定の外部端子を介し
    て供給されるものであることを特徴とする半導体集積回
    路装置。
  4. 【請求項4】 請求項1,請求項2又は請求項3におい
    て、 上記半導体集積回路装置は、動作状態に対応するアクテ
    ィブモードと、スタンバイ状態に対応するスタンバイモ
    ードとを有するものであって、 上記電流源MOSFETのゲートは、上記半導体集積回
    路装置がアクティブモードとされるとき上記高電位側電
    源電圧より小さな絶対値の電位とされ、上記半導体集積
    回路装置がスタンバイモードとされるときには低電位側
    電源電圧電位とされるものであることを特徴とする半導
    体集積回路装置。
  5. 【請求項5】 請求項1,請求項2又は請求項3におい
    て、 上記半導体集積回路装置は、動作状態に対応するアクテ
    ィブモードと、スタンバイ状態に対応するスタンバイモ
    ードとを有するものであり、 上記電流源MOSFETのゲートは、定常的に上記高電
    位側電源電圧より小さな絶対値の電位とされるものであ
    って、 上記入力回路は、上記電流源MOSFETと直列形態に
    設けられ、そのゲートの上記半導体集積回路装置がアク
    ティブモードとされるときにおける電位が高電位側電源
    電圧とされ、上記半導体集積回路装置がスタンバイモー
    ドとされるときにおける電位が低電位側電源電圧とされ
    る第3のMOSFETを含むものであることを特徴とす
    る半導体集積回路装置。
  6. 【請求項6】 請求項1,請求項2,請求項3,請求項
    4又は請求項5において、 上記半導体集積回路装置は、SSTLインターフェイス
    方式を採るシンクロナスDRAMであって、 上記入力回路は、上記シンクロナスDRAMのアドレス
    バッファ,データ入出力回路ならびにタイミング発生回
    路を含む各部の入力バッファを構成するものであること
    を特徴とする半導体集積回路装置。
JP9291832A 1997-10-09 1997-10-09 半導体集積回路装置 Pending JPH11120773A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100495919B1 (ko) * 2002-11-18 2005-06-17 주식회사 하이닉스반도체 입력 리시버
US6928007B2 (en) 2003-04-29 2005-08-09 Hynix Semiconductor Inc. ODT mode conversion circuit and method

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KR100495919B1 (ko) * 2002-11-18 2005-06-17 주식회사 하이닉스반도체 입력 리시버
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