JPH11273350A - 半導体装置及びプリチャージ方法 - Google Patents

半導体装置及びプリチャージ方法

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JPH11273350A
JPH11273350A JP10289681A JP28968198A JPH11273350A JP H11273350 A JPH11273350 A JP H11273350A JP 10289681 A JP10289681 A JP 10289681A JP 28968198 A JP28968198 A JP 28968198A JP H11273350 A JPH11273350 A JP H11273350A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】書込み動作の際のプリチャージ時間を短縮し書
込み時間を短縮する。 【解決手段】本発明の半導体装置は、入出力ライン対I
/O、/I/Oと、プリチャージ回路401と、入出力
ラインドライバ403と、プリチャージ制御回路311
とを備える。プリチャージ回路401は、書込み動作及
び読み出し動作時にプリチャージ信号S、/Sに応答し
て入出力ライン対I/O、/I/Oをプリチャージする
と共に等化する。入出力ラインドライバ403は、書き
込み動作時にイネーブル信号PDTに応答して入力デー
タを受けて入出力ライン対を駆動する。プリチャージ制
御回路311は、書込み動作時のプリチャージ及び等化
時間が読み出し動作時のプリチャージ時間及び等化時間
より短くなるように、プリチャージ動作の開始を指示す
るプリチャージ制御信号PIOPRとイネーブル信号P
DTとの論理積を演算してプリチャージ信号S、/Sを
発生する。イネーブル信号PDTは、プリチャージ制御
信号PIOPRがディスエーブルされる時間よりも所定
時間前にイネーブルされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に係り、
特に半導体装置の書込み動作におけるプリチャージスキ
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】パーソナルコンピュータ等のマルチメデ
ィアシステムの発展に伴って高速半導体メモリ装置に対
する要求が一層増大している。また、最近、半導体設計
技術及び製造技術の発展並びにシステムの原価節減に対
する要求に応えてロジック半導体装置等と高速メモリ半
導体装置を一つのチップに集積させるMML(Merged M
emory with Logic)が開発されている。これにより、高
速半導体メモリ装置に対する要求が更に増大しる。この
ため、半導体メモリ装置の動作速度を向上させるための
種々の方法が試されている。
【0003】半導体メモリ装置の動作速度を向上させる
ためには、データパス、即ち外部から印加されるデータ
をメモリセルに書込むための書込みデータパスとメモリ
セルに保持されているデータを外部へ読み出すための読
み出しデータパスとにおいて信号の伝達速度を高速化す
る必要がある。
【0004】図1は、従来の半導体メモリ装置のブロッ
ク図である。なお、図1には、データパスのみが示され
ている。図1に示すように、従来の半導体メモリ装置
は、多数のメモリセル101(1つのみ図示)が接続さ
れるビットライン対BL、/BLと、ビットライン感知
増幅器103と、カラム選択ゲート105と、入出力ラ
イン対I/O及び/I/Oと、入出力ラインドライバ及
びプリチャージ回路107と、データ入力バッファ10
9と、入出力ライン感知増幅器111と、データ出力バ
ッファ113とを備える。
【0005】図2は、図1に示す従来の半導体メモリ装
置の動作タイミング図である。CLKは外部から印加さ
れるクロック、CASBはカラムアドレスストローブ信
号、WEBは書込みイネーブル信号、CSLはカラム選
択ゲート105を制御するカラム選択ライン、PIOP
Rは入出力ラインドライバ及びプリチャージ回路107
におけるプリチャージ回路部分を制御するプリチャージ
制御信号、PDTは入出力ラインドライバ及びプリチャ
ージ回路107における入出力ラインドライバ部分をイ
ネーブルするイネーブル信号である。
【0006】図1及び図2に示すように、書込み動作及
び読み出し動作中に入出力ライン対I/O、/I/O
は、プリチャージ制御信号PIOPRにより制御される
プリチャージ回路により、所定の時間の間だけ等化され
ると共にプリチャージされる。即ち、カラム選択ライン
CSLがディスエーブルされた後に、プリチャージ制御
信号PIOPRがイネーブルされ、これにより入出力ラ
イン対I/O、/I/Oのプリチャージが開始される。
そして、カラム選択ラインCSLがイネーブルされる前
にプリチャージ制御信号PIOPRがディスエーブルさ
れて、入出力ライン対I/O、/I/Oのプリチャージ
が終了する(t1区間、t2区間を参照)。
【0007】書込み動作中のプリチャージ時間t1と読
み出し中のプリチャージ時間t2は同一である。また、
書込み動作中には、入出力ラインドライバ及びプリチャ
ージ回路107の入出力ラインドライバ部分がイネーブ
ル信号PDTによりイネーブルされて入出力ライン対I
/O、/I/Oを駆動する。この際、イネーブル信号P
DTは、プリチャージ制御信号PIOPRがディスエー
ブルされた後、即ちt1後にイネーブルされ、カラム選
択ラインCSLが再びイネーブルされる前にディスエー
ブルされる。また、書込み時間twは、カラム選択ライ
ンCSLがイネーブルされる時点で決定されるのではな
く、イネーブル信号PDTがイネーブルされる時点、即
ち入出力ラインドライバ107が動作する時点で決定さ
れる。
【0008】前記のように動作タイミングが構成される
ことにより、読み出し動作時におけるプリチャージパス
とビットライン感知増幅器103と間のDC電流パスの
形成が防止され、書込み動作時におけるプリチャージパ
スと入出力ラインドライバ107との間のDC電流パス
の形成が防止される。
【0009】ところが、前述した従来の半導体メモリ装
置では、書込み動作時にカラム選択ラインCSLがイネ
ーブルされる直前で、入出力ラインドライバ107をイ
ネーブルさせるためのイネーブル信号PDTがイネーブ
ルされるので、ビットライン対BL、/BLと入出力ラ
イン対I/O、/I/Oは略同時にデェベロープされ
る。従って、従来の半導体メモリ装置では、ビットライ
ン対BL、/BLと入出力ライン対I/O、/I/Oの
負荷により書込み時間が長くなる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、例えば、メ
モリ装置やMMLのような半導体装置におけるプリチャ
ージ方式を変更することにより書込み時間を短縮する半
導体装置を提供することを目的とする。
【0011】また、本発明は、例えば、メモリ装置やM
MLのような半導体装置における書込み時間を短縮する
ためのプリチャージ方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、ビットライン対、入出
力ライン対、プリチャージ回路、入出力ラインドライバ
と、プリチャージ制御回路とを備えることを特徴とす
る。
【0013】前記ビットライン対には、データを書込ん
だり読み出したりするための多数のメモリセルが接続さ
れ、前記ビットライン対と前記入出力ライン対は、カラ
ム選択ラインにより制御されるカラム選択ゲートを介し
て接続される。前記プリチャージ回路は、書込み動作及
び読み出し動作時にプリチャージ信号に応答して前記入
出力ライン対をプリチャージして等化させる。前記入出
力ラインドライバは、書込み動作時に、イネーブル信号
に応答して入力データを受けて前記入出力ライン対を駆
動する。前記プリチャージ制御回路は、書込み動作時の
プリチャージ及び等化時間が読み出し動作時のプリチャ
ージ及び等化時間より短くなるようにするため、プリチ
ャージ動作の開始を指示するプリチャージ制御信号と前
記イネーブル信号とに応答して前記プリチャージ信号を
発生して、前記イネーブル信号は、前記プリチャージ制
御信号がディスエーブルされる時間の所定時間前にイネ
ーブルされる。前記プリチャージ制御回路は、前記プリ
チャージ制御信号と前記イネーブル信号との論理積を演
算して前記プリチャージ信号を発生する論理積手段を有
する。
【0014】前記他の目的を達成するため、本発明に係
るプリチャージ方法は、多数のメモリセルが接続される
ビットライン対と、カラム選択ゲートを通じて前記ビッ
トライン対と接続される入出力ライン対と、書込み動作
及び読み出し動作時にプリチャージ信号に応答して前記
入出力ライン対をプリチャージして等化させるプリチャ
ージ回路と、イネーブル信号に応答して入力データを受
けて前記入出力ライン対を駆動する入出力ラインドライ
バとを備える半導体装置のプリチャージ方法において、
書込み動作及び読み出し動作時にプリチャージ動作の開
始を指示するプリチャージ制御信号を発生する段階と、
前記プリチャージ制御信号がディスエーブルされる前に
イネーブルされ、前記プリチャージ制御信号がイネーブ
ルされる時にディスエーブルされる信号を前記イネーブ
ル信号として発生する段階と、前記プリチャージ制御信
号と前記イネーブル信号との論理積を演算して前記プリ
チャージ信号を発生する段階とを有することを特徴とす
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
に係る半導体装置の構成及び動作とその回路で実行され
るプリチャージ方法を添付図面を参照して詳細に説明す
る。
【0016】図3は、本発明の好適な実施の形態に係る
半導体装置のブロック図である。なお、図3には、デー
タパス、即ち外部から印加されるデータをメモリセルに
書込むための書込みデータパスとメモリセルに保持され
たデータを外部へ読み出すための読み出しデータパスの
みが示されている。
【0017】図3に示すように、本発明の好適な実施の
形態に係る半導体装置は、多数のメモリセル301(1
個のみを図示)と、ワードラインWLと、ビットライン
対BL、/BLと、ビットライン感知増幅器303と、
カラム選択ゲート305と、入出力ライン対I/O、/
I/Oと、入出力ラインドライバ及びプリチャージ回路
307と、データ入力バッファ309と、プリチャージ
制御回路311と、入出力ライン感知増幅器313と、
出力バッファ315とを備える。
【0018】ビットライン対BL、/BLには、データ
を書き込んだり読み出したりするための多数のメモリセ
ル301が接続されており、ビットライン対BL、/B
Lと入出力ライン対I/O、/I/Oに対して、カラム
選択ラインCSLにより制御されるカラム選択ゲート3
05を介して接続されている。
【0019】入出力ラインドライバ及びプリチャージ回
路307のプリチャージ回路は、書込み動作及び読み出
し動作時に、プリチャージ信号及びこの反転信号S、/
Sに応答して入出力ライン対I/O、/I/Oをプリチ
ャージして等化させる。前記入出力ラインドライバ及び
プリチャージ回路307の入出力ラインドライバは、書
込み動作時のイネーブル信号PDTに応答して入力デー
タDATA、/DATAを受けて入出力ライン対I/
O、/I/Oを駆動する。
【0020】プリチャージ制御回路311は、書込み動
作時のプリチャージ及び等化時間が読み出し動作時のプ
リチャージ及び等化時間より短くなるようにするため、
プリチャージ動作の開始を指示するプリチャージ制御信
号PIOPRとイネーブル信号PDTに応答して、入出
力ラインドライバ及びプリチャージ回路307のプリチ
ャージ回路を制御するプリチャージ信号S、/Sを発生
する。イネーブル信号PDTは、プリチャージ制御信号
PIOPRがディスエーブルされる時間より所定時間前
にイネーブルされる。
【0021】データ入力バッファ309は、書込み動作
時に外部から印加されるデータDinをバッファリング
して入力データDATA、/DATAを出力する。ビッ
トライン感知増幅器303は、読み出し動作時にメモリ
セル301からビットラインBLに伝達された微細な電
圧を感知し増幅し、入出力ライン感知増幅器313は、
メモリセル301からビットライン対BL、/BLを経
て入出力ライン対I/O、/I/Oに伝達されたデータ
を感知し増幅する。データ出力バッファ315は、入出
力ライン感知増幅器313の出力をバッファリングして
外部へ出力する。
【0022】図4は、図3に示す入出力ラインドライバ
及びプリチャージ回路307とプリチャージ制御回路3
11の詳細な回路図である。図4に示すように、この入
出力ラインドライバ及びプリチャージ回路307のプリ
チャージ回路401は、入出力ライン対I/O、/I/
O間に直列に接続され、接続ノードに電源電圧VDDが
印加され、各々のゲートにプリチャージ信号Sが印加さ
れるNMOSトランジスタ401a,401bと、入出
力ライン対I/O、/I/O間に接続され、ゲートにプ
リチャージ信号Sが印加されるNMOSトランジスタ4
01cと、入出力ライン対I/O、/I/O間に接続さ
れ、ゲートにプリチャージ信号Sの反転信号/Sが印加
されるPMOSトランジスタ401dとで構成される。
【0023】入出力ラインドライバ及びプリチャージ回
路307の入出力ラインドライバ403は、ノアゲート
403c,403e,403h,403jと、インバー
タ403b,403g,403kと、PMOSトランジ
スタ403a,403fと、NMOSトランジスタ40
3d,403iをで構成される。なお、この回路は、必
要に応じて他の論理ゲートで構成することができる。
【0024】入出力ラインドライバ403は、書込み動
作時において、入出力ラインドライバ403をイネーブ
ルさせるイネーブル信号PDTに応答して入力データD
ATA、/DATAを受けて入出力ライン対I/O、/
I/Oを駆動する。
【0025】プリチャージ制御回路311は、プリチャ
ージ動作の開始を指示するプリチャージ制御信号PIO
PRとイネーブル信号PDTとの論理積を演算してプリ
チャージ信号Sを発生する論理積手段と、プリチャージ
信号Sを反転して反転信号Sを発生する反転手段とを有
する。図4には、プリチャージ制御信号PIOPRを反
転させるインバータ405cと、インバータ405cの
出力とイネーブル信号PDTとを入力としてプリチャー
ジ信号Sを発生するノアゲート405bと、プリチャー
ジ信号Sを反転させて反転信号/Sを発生するインバー
タ405aとによる構成例が示されている。なお、この
回路は、必要に応じて他の論理ゲートで構成することも
できる。イネーブル信号PDTは、プリチャージ制御信
号PIOPRがディスエーブルされる時間の所定時間前
にイネーブルされる。
【0026】図5は、図3に示す半導体装置の動作タイ
ミング図である。以下、図5に示す動作タイミング図を
参照しながら図3に示す半導体装置の動作とプリチャー
ジ方法を説明する。
【0027】先ず書込み動作に関して説明する。外部か
ら印加されるカラムアドレスストローブ信号CASB
と、書込みイネーブル信号WEBが論理”ロー”にイネ
ーブルされた状態で、外部から印加されるクロックCL
Kが論理”ハイ”になると、カラム選択ラインCSLが
論理”ロー”にディスエーブルされると共にプリチャー
ジ動作の開始を指示するプリチャージ制御信号PIOP
Rが論理”ハイ”にイネーブルされる。
【0028】この時、入出力ラインドライバ及びプリチ
ャージ回路307の入出力ラインドライバをイネーブル
させるイネーブル信号PDTは論理”ロー”を維持して
いる。従って、プリチャージ制御回路311によりプリ
チャージ信号Sが論理”ハイ”にイネーブルされて、入
出力ラインドライバ及びプリチャージ回路307のプリ
チャージ回路が入出力ライン対I/O、/I/Oをプリ
チャージして等化を開始する。
【0029】その後、所定の時間t3が経過した後、プ
リチャージ制御信号PIOPRがディスエーブルされる
所定時間前にイネーブル信号PDTが論理”ハイ”にイ
ネーブルされ、これによりプリチャージ信号Sが論理”
ロー”にディスエーブルされて入出力ライン対I/O、
/I/Oのプリチャージ及び等化動作が終了する。
【0030】ここで、イネーブル信号PDTが論理”ハ
イ”にイネーブルされると、入出力ラインドライバ及び
プリチャージ回路307の入出力ラインドライバが動作
を開始し、入力データDATA、/DATAを受けて入
出力ライン対I/O、/I/Oを駆動する。これにより
入出力ライン対I/O、/I/Oがデェベロープされて
始める。そして、所定時間の経過後にカラム選択ライン
CSLがイネーブルされると、入出力ライン対I/O、
/I/Oのデータがビットライン対BL、/BLを介し
てメモリセル301に書込まれる。
【0031】読み出し動作は書込み動作と反対のパスで
動作する。読み出し動作では、イネーブル信号PDTが
論理”ロー”にディスエーブルされた状態を維持するた
め、プリチャージ信号Sは、プリチャージ制御信号PI
OPRが論理”ハイ”にイネーブルされる期間t4の
間、論理”ハイ”にイネーブルされる。
【0032】本発明の好適な実施の形態によれば、書込
み動作時のプリチャージ時間t3が読み出し動作時のプ
リチャージ時間t4より短く、また、入出力ラインドラ
イバ及びプリチャージ回路307の入出力ラインドライ
バをアクティブ状態にするためのイネーブル信号PDT
のイネーブル時点も早い。従って、書込み動作の際は、
短い時間で入出力ライン対I/O、/I/Oがプリチャ
ージされ、また、入出力ライン対I/O、/I/Oが十
分にデェベロープされた後にカラム選択ラインCSLが
イネーブルされるので、カラム選択ラインCSLが印加
されるカラム選択ゲート305のVds(ドレインとソ
ースとの間の電圧)が十分に大きくなり、ビットライン
対BL、/BLへのデータの伝達が速くなる。即ち、こ
の実施の形態によれば、書込み時間を短縮することがで
きる。
【0033】上記の説明は本発明の実施の形態に過ぎ
ず、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想の
範囲内で様々な変形を許容するものである。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、書込み時間を短縮する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体メモリ装置のブロック図である。
【図2】図1に示す従来の半導体メモリ装置の動作タイ
ミング図である。
【図3】本発明の好適な実施の形態に係る半導体装置の
ブロック図である。
【図4】図3に示す入出力ラインドライバ及びプリチャ
ージ回路、並びにプリチャージ制御回路の詳細な回路図
である。
【図5】図3に示す半導体装置の動作タイミング図であ
る。
【符号の説明】
101,301 メモリセル 103,303 ビットライン感知増幅器 105,305 カラム選択ゲート 107,307 入出力ラインドライバ及びプリチャー
ジ回路 109,309 データ入力バッファ 111,313 入出力ライン感知増幅器 113,315 データ出力バッファ 311 プリチャージ制御回路 401 プリチャージ回路 401a,401b,401c,403d,403i
NMOSトランジスタ 401d,403a,403f PMOSトランジスタ 403 入出力ラインドライバ 403b,403g,403k,405c インバータ 403c,403e,403h,403j ノアゲート BL,/BL ビットライン対 DATA,/DATA 入力データ Din 外部から印加されるデータ I/O,/I/O 入出力ライン対 S,/S プリチャージ信号 t1,t2,t3,t4 プリチャージ時間 CASB カラムアドレスストローブ信号 CLK クロック CSL カラム選択ライン PIOPR プリチャージ制御信号 PDT イネーブル信号 VDD 電源電圧 Vds ドレインとソース間の電圧 WEB 書込みイネーブル信号 WL ワードライン

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数のメモリセルが接続されるビットラ
    イン対と、 カラム選択ゲートを通じて前記ビットライン対と接続さ
    れる入出力ライン対と、 書込み動作及び読み出し動作時にプリチャージ信号に応
    答して前記入出力ライン対をプリチャージして等化させ
    るプリチャージ回路と、 書込み動作時にイネーブル信号に応答して入力データを
    受けて前記入出力ライン対を駆動する入出力ラインドラ
    イバと、 プリチャージ動作の開始を指示するプリチャージ制御信
    号と前記イネーブル信号とに応答して前記プリチャージ
    信号を発生するプリチャージ制御回路と、 を備え、前記イネーブル信号は、前記プリチャージ制御
    信号がディスエーブルされる時間より所定時間前にイネ
    ーブルされることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 書込み動作時に、外部から印加されるデ
    ータをバッファリングして前記入力データを出力するデ
    ータ入力バッファと、 読み出し動作時に、選択されたメモリセルから前記ビッ
    トライン対を介して前記入出力ライン対に伝達される出
    力データを感知増幅する入出力ライン感知増幅器と、 前記入出力ライン感知増幅器の出力をバッファリングし
    て外部へ出力するデータ出力バッファと、 をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の半
    導体装置。
  3. 【請求項3】 前記プリチャージ制御回路は、前記プリ
    チャージ制御信号と前記イネーブル信号との論理積を演
    算して前記プリチャージ信号を発生する論理積手段を有
    することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 多数のメモリセルが接続されるビットラ
    イン対と、カラム選択ゲートを通じて前記ビットライン
    対と接続される入出力ライン対と、書込み動作及び読み
    出し動作時にプリチャージ信号に応答して前記入出力ラ
    イン対をプリチャージして等化させるプリチャージ回路
    と、イネーブル信号に応答して入力データを受けて前記
    入出力ライン対を駆動する入出力ラインドライバとを備
    える半導体装置のプリチャージ方法において、 書込み動作及び読み出し動作時にプリチャージ動作の開
    始を指示するプリチャージ制御信号を発生する段階と、 前記プリチャージ制御信号がディスエーブルされる前に
    イネーブルされ、前記プリチャージ制御信号がイネーブ
    ルされる時にディスエーブルされる信号を前記イネーブ
    ル信号として発生する段階と、 前記プリチャージ制御信号とイネーブル信号との論理積
    を演算して前記プリチャージ信号を発生する段階と、 を有することを特徴とする半導体装置のプリチャージ方
    法。
JP28968198A 1998-02-28 1998-10-12 半導体装置及びプリチャージ方法 Expired - Fee Related JP3825188B2 (ja)

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