JPH11288589A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Publication number
JPH11288589A
JPH11288589A JP10103783A JP10378398A JPH11288589A JP H11288589 A JPH11288589 A JP H11288589A JP 10103783 A JP10103783 A JP 10103783A JP 10378398 A JP10378398 A JP 10378398A JP H11288589 A JPH11288589 A JP H11288589A
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JP
Japan
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signal
circuit
clock signal
clock
memory
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Withdrawn
Application number
JP10103783A
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English (en)
Inventor
Toshio Sasaki
敏夫 佐々木
Takayuki Shigetomi
隆行 重富
Kazumasa Yanagisawa
一正 柳沢
Yuji Tanaka
裕二 田中
Mariko Otsuka
真理子 大塚
Satoru Nakanishi
悟 中西
Taro Oyamada
太郎 小山田
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Hitachi Ltd
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi ULSI Systems Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部回路のタイミング制御を簡略化するこ
と、低消費電力化を図ることができるクロック発生回路
を備えた半導体記憶装置を提供する。 【解決手段】 外部から入力されるクロック信号のパル
ス幅に無関係な一定のパルス幅を、内部回路における複
数種類の信号遅延要素を用い、かつその中で最も遅延時
間が長くされたものにより設定する。外部から供給され
るクロック信号に対応され、かつロウ系の選択動作が行
われるクロックサイクルのみ発生されるロウ系の第1の
クロック信号と、外部端子から供給されるクロック信号
に対応され、かつカラム系の選択動作が行われるクロッ
クサイクルのみ発生されるカラム系の第2のクロック信
号と、外部端子から供給されるクロック信号に対応して
発生される第3のクロック信号との3系統に分けて発生
させる。

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、半導体記憶装置
に関し、外部から供給されるクロック信号に従って内部
回路の動作が行われるRAM(ランダム・アクセス・メ
モリ)に設けられるクロック発生回路に利用して有効な
技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】外部端子から供給されるクロック信号に
従って、内部回路が動作させる半導体記憶装置の例とし
てシンクロナスDRAM(ダイナミック型RAM)があ
る。シンクロナスDRAMでは、外部端子から供給され
るクロック信号に同期して動作モードを指示するコマン
ドの入力や、読み出しデータの出力や書き込みデータの
入力が行われる。従来のシンクロナスDRAMでは、外
部端子から供給されるクロック信号がそのまま波形整形
されて入力されたり、あるいは上記同期化回路により形
成されたものが用いられる。
【0003】上記外部端子から供給されたクロック信号
に同期した内部クロック信号を形成する同期化回路とし
て、アイ・エス・エス・シー・シー ダイジェスト オ
ブテクニカル ペーパーズ(ISSCC DIGIST OF TECHNICA
L PAPERS)誌1996年2月10日、第72頁〜第73頁及
びアイ・イー・イー・イー ジャーナル オブ ソリッ
ド−ステート サーキッツ(IEEE JOURNAL OF SOLID-STA
TE CIRCUITS)誌Vo29、No.1、1994年1月、第67頁
〜第70頁にそれぞれ記載のDLL回路があり、シンクロ
ナス・ミラー・ディレイ(SMD)回路については、ア
イ・エス・エス・シー・シー ダイジェスト オブ テ
クニカル ペーパーズ(ISSCC DIGISTOF TECHNICAL PAP
ERS)誌1996年2月10日、第 374頁〜第 375頁が
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】外部端子から供給され
るクロック信号はそのパルス幅はそれが搭載されるシス
テムにより様々になると考えられる。したがって、上記
同期化回路を含んで内部回路では、その立ち上がりエッ
ジに対応して内部回路が一定の動作を行うように設計す
ることが必要とされるものである。本願発明者において
は、外部端子から供給されるクロック信号に無関係で、
かつ一定の意味を持たせたパルス幅を持つ内部クロック
信号を形成することを考えた。
【0005】この発明の目的は、内部回路のタイミング
制御を簡略化することができるクロック発生回路を備え
た半導体記憶装置を提供することにある。この発明の他
の目的は、低消費電力化を図ることができるクロック発
生回路を備えた半導体記憶装置を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴
は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるで
あろう。
【0006】
【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、下
記の通りである。すなわち、外部から入力されるクロッ
ク信号のパルス幅に無関係な一定のパルス幅を、内部回
路における複数種類の信号遅延要素を用い、かつその中
で最も遅延時間が長くされたものにより設定する。
【0007】本願において開示される発明のうち他の代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。すなわち、内部クロック発生回路より、外部から供
給されるクロック信号に対応され、かつロウ系の選択動
作が行われるクロックサイクルのみ発生されるロウ系の
第1のクロック信号と、外部端子から供給されるクロッ
ク信号に対応され、かつカラム系の選択動作が行われる
クロックサイクルのみ発生されるカラム系の第2のクロ
ック信号と、外部端子から供給されるクロック信号に対
応して発生される第3のクロック信号との3系統に分け
て発生させる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1には、この発明が適用された
半導体記憶装置の一実施例のブロック図が示されてい
る。この発明に係る半導体記憶装置は、特に制限されな
いが、RAMモジュールとして、それに対して書き込み
や読み出しを行うディジタル処理回路とともに、1つの
半導体集積回路装置に形成される。上記RAMモジュー
ル及びディジタル処理回路は、特に制限されないが、公
知の半導体集積回路の製造技術によって、単結晶シリコ
ンのような1個の半導体基板上において形成される。
【0009】この実施例では、クロック発生回路、制御
回路、電源回路及びリードライトアンプが同じ回路エリ
アに設けられ、これらの回路を複数のメモリマットに対
して共通に用いられるようにするものである。上記クロ
ック発生回路CLKGは、RAMモジュールの外部から
供給されたクロック信号CLKを受け、内部回路の動作
に必要な3系統の内部クロック信号CLKR、CLKM
及びCLKCを形成する。
【0010】制御回路は、コマンドデコーダCOMDと
アドレス信号や各種制御信号を形成するバスドライバB
DVから構成される。リード・ライトアンプRWAmp
は、RAMモジュールの外部装置と入出力端子DQと内
部のデータバスとしてのグローバルビット線GBDの間
でのデータの入出力、つまり、読み出し動作のときには
選択されたメモリマットから読み出し信号を上記グロー
バルビット線GBDを通してリードアンプRAが受け
て、上記端子DQから出力させる。書き込み動作のとき
には、上記端子DQから入力された書き込みデータをラ
イトアンプWAが受けて、書き込み信号を形成して上記
グローバルビット線GBDを通して選択されたメモリマ
ットに伝える。
【0011】電源回路VCは電源電圧Vddと接地電位
Vssとを受けて、内部回路の動作に必要な動作電圧を
形成する。この電源回路には、降圧された定電圧を形成
するもの、メモリセルを構成するMOSFETの負のバ
ックバイアス電圧を供給する基板電圧発生回路、あるい
はワード線等の選択レベルを形成する昇圧電圧発生回路
等から構成される。
【0012】上記のような共通回路に対して設けられる
複数のメモリマットは、互いに同じ構成にされるもので
あり、メモリアレイMARY、センスアンプSA、ロウ
デコーダRDEC、及びカラムスイッチCSWと、特に
制限されないが、バンクアドレス生成部BAGと、指定
されたバンクアドレスとの比較一致を判定するバンクア
ドレスコンパレータBACP及びタイミング発生回路T
G及びカラムセレクタCSELから構成される。
【0013】メモリアレイMARYは、特に制限されな
いが、ワード線は256本から構成され、相補ビット線
は1024対から構成される。これにより、メモリアレ
イ全体では、約256Kビットのような記憶容量を持つ
ようにされる。カラムスイッチCSWは、上記1024
対のビット線を128対のグローバルビット線GBDに
接続する。すなわち、メモリアレイMARYの相補ビッ
ト線を8組に分けて、1/8の選択動作を行わせるもの
である。
【0014】制御回路において、上記128対のグロー
バルビット線GBDは、特に制限されないが、64対ず
つが2組に分けられて64ビットずつの入出力が可能に
できるようにもされる。もちろん128対に対応した1
28ビットのままで入出力するものであってもよい。し
たがって、制御回路において、一部のカラム選択機能を
持たせるようにして64ビット(8バイト)単位でのデ
ータ入出力ができるような使い方も可能にされる。この
場合、リードアンプRAは、64個として上記2組の分
割されたグローバルビット線GBDに共通に設けられ、
ライトアンプWAは、128対の上記グローバルビット
線GBDに対応して128個設けられる。
【0015】特に制限されないが、ライトアンプWA
は、8個ずつが1組にされて16組設けられる。各組毎
にマクスができるようにされる。例えば、64ビット単
位での書き込み動作のときには、選択状態にされる64
個のライトアンプWAが動作状態にされ、非選択にされ
る残り64ビット分のライトアンプWAは出力ハイイン
ピーダンス状態にされる。これにより、128対からな
るグローバルビット線GBDのうち上記制御回路部で選
択された64対のグローバルビット線GBDには書き込
み信号が伝えられそれに対応した半分の64対の相補ビ
ット線に接続されたメモリセルに書き込み動作が行われ
る。残り半分の64対のグローバルビット線GBDはハ
イインピーダンス状態にされるために、カラムスイッチ
CSWを介して接続されている相補ビット線に接続され
たセンスアンプSAの読み出し信号が現れるだけで、か
かる相補ビット線に接続されたメモリセルには書き込み
が行われない。
【0016】上記のようなライトアンプWAの動作制御
は、選択され64個のライトアンプにも適用できる。つ
まり、64ビット(8バイト)のうちライトアンプWA
の出力をハイインヒーダンス状態にすることにより、特
定のバイトについて書き込みを行わないようにすること
ができる。したがって、書き込み動作においては、最小
1バイトから最大8バイトまでの範囲で任意のバイトの
組み合わせでの書き込み動作が可能になる。
【0017】例えば、RAMモジュールの外部の論理回
路においては、64ビット単位でデータを読み出し、そ
のデータ処理によって特定のバイトだけのデータが変化
した場合、かかる変化したデータのみを入力し、それに
対応したバイトを指定するという処理によって書き換え
が可能になる。あるいは、上記64ビットのデータのう
ち、特定のバイトのみを変化させたい場合には、64ビ
ットのデータをいったん読み出すことなく、そこのデー
タを生成して入力するだけでよい。このようなデータ処
理は、背景はそのままで描きたい箇所の画素のみに着目
してデータを作成するような画像処理において便利な機
能となるものである。このようなライトアンプWAのマ
スク機能は、上記のように64個ものライトアンプWA
が常に動作するものではないために消費電力を削減させ
るという効果も奏する。
【0018】リードアンプRAも128個設けて、リー
ド/ライト動作が128ビット単位で行われるように
し、基本動作としては128ビット単位でのリード/ラ
イト動作を可能にしつつ、ライト動作においては上記ラ
イトアンプWAを複数組に分けて、各組毎に活性化でき
るようにするというマスク機能を設けるようにするもの
であってもよい。上記のようにリードアンプRAも12
8個設けるようにした場合には、制御回路に供給される
入出力線DQは、128ビット単位で行われる。制御回
路にセレクタを設け、上記128ビット単位でのRAM
モジュールのアクセスと、上記64ビット単位でのRA
Mモジュールのアクセスとを切り換え可能にしてもよ
い。
【0019】この実施例では、バンク構成に対応して同
時選択されるメモリマットの数を切り換える機能が設け
られる。つまり、搭載された複数のメモリマットの数が
Nなら、最大のバンク数をNにし、最小のバンク数を2
として、2のべき乗に対応した任意の範囲で上記バンク
数に反比例して1バンク当たりのメモリマットの数が決
められる。例えば、バンク数がNときには、1バンク当
たりのメモリマットは1となる。バンク数が2のときに
は、1バンク当たりのメモリマット数はN/2となる。
バンク数が2n (nは1より大きい整数)なら、メモリ
マット数はN/2n にされる。このようなバンク構成の
設定は、バンクアドレス設定回路BAGと、一致判定回
路BACPとにより行われる。各メモリマットには上記
バンクアドレス設定回路によりバンクアドレスBAD
(又はID(自己認識)情報)が割り当てられる。上記
のように1つのメモリバンクが複数個のメモリマットか
ら構成成される場合、複数のメモリマットには共通のバ
ンクアドレスが設定される。
【0020】上記複数のメモリマットのうち何れか1つ
のメモリマットから前記のように128対の単位での相
補ビット線が選択されてグローバルビット線GBDに接
続させるようにするため、上記1つのバンクに対応した
N個のメモリマットのうち1つのメモリマットにおいて
カラム選択動作が行われる。1つのメモリマットは、8
組のカラムスイッチを持っており、それに対応してカラ
ムアドレスの下位3ビットをデコードして上記8組のカ
ラムスイッチのうち1つ(128ビット)を選択するよ
うなカラムデコーダが設けらる。そして、N個のメモリ
マットで1つのメモリバンクを構成する場合には、N個
のメモリマットのうちの1つのメモリマットのカラムデ
コーダがカラムセレクタCSELで選択される。
【0021】1つのRAMモジュールにおいて搭載可能
なメモリマットの最大数は決められている。したがっ
て、上記カラムセレクタCSELには、上記搭載可能な
メモリマット数に対応した選択機能を持つデコード機能
を持たせておき、カラム系の選択動作に関しては、バン
ク構成に無関係に1つのメモリマットにおいてカラムス
イッチが選択されるようにされる。例えば、RAMモジ
ュールの最大数が16個としたとき、4ビットのカラム
アドレスを用いて16通りの選択動作を行わせるように
するものである。
【0022】したがって、実質的なバンク構成は、次に
説明するようなロウ系の選択動作の制御によって実現さ
れる。上記16個のメモリマットが設けられている場
合、バンク数が2のときには8個ずつのメモリマットに
おいてロウ系回路が選択(活性化)される。そして、上
記選択された8個のメモリマットのうちの1つのメモリ
マットが上記カラムセレクタCSELによって選択され
て、上記グローバルビット線GBDに接続される。
【0023】4ビットからなるバンク指定用のロウ系ア
ドレス信号のうち最上位ビットのみを有効として、下位
3ビットを無効にして上記8個ずつのメモリマットにお
いてロウ系回路の選択が行われる。バンク数を4とし
て、1バンク当たりのメモリマット数を4とすると、上
記4ビットのアドレス信号のうち下位2ビットを無効に
して、4個のメモリマット群を指定して上記同様に選択
し、そのうちの1つのメモリマットを上記カラムセレク
タCSELによって選択する。バンク数を8として1バ
ンク当たりのメモリマット数を2とするなら、上記4ビ
ットのうちの下位1ビットを無効にして2個のメモリマ
ット群を指定して上記同様に選択し、そのうちの1つの
メモリマットを上記カラムセレクタCSELによって選
択する。そして、バンク数を16として1バンク当たり
のメモリマット数を1とするには、上記4ビットのアド
レスを用いて、1つのメモリマットのみロウ系選択動作
を行い、そのメモリマットを上記カラムセレクタCSE
Lによって選択するようにする。
【0024】このようにRAMモジュール内の各メモリ
マットは、基本的には個々が独立して選択できるように
されており、そのためにアドレス信号Addと、動作モ
ードを指定するコマンドComが共通のアドレス,コマ
ンドバスを通して個々のメモリマットに伝えられる。つ
まり、前記グローバルビット線GBDと同様に搭載され
るメモリマットに対応してアドレスとコマンドを伝える
信号バスAdd,Comは延長させられる。
【0025】上記の各メモリマットに設けられるタイミ
ング発生回路TGは、メモリアレイMARYのワード線
の選択タイミング、センスアンプSAの活性化信号、及
び相補ビット線のプリチャージタイミング信号等の各種
タイミング信号を発生させる。ダイナミック型RAMで
は、ワード線の選択タイミングとセンスアンプの活性化
タイミングは、ワード線の選択動作によって相補ビット
線にメモリセルから必要な読み出し信号が得られるまで
所要の時間を持って設定される。そして、センスアンプ
の増幅動作が終了するを待ってカラムスイッチCSWの
動作タイミング信号が形成されるものである。
【0026】この実施例では、上記のようにクロック発
生回路CLKGにおいて、3系統のクロック信号CLK
R,CLKC及びCLKMを発生させている。上記各メ
モリマットに設けらるタイミング発生回路TGは、上記
のようにメモリアレイMARYのワード線の選択タイミ
ング、センスアンプSAの活性化信号、及び相補ビット
線のプリチャージタイミング信号等のロウ系の各種タイ
ミング信号を発生させるものであり、その基準クロック
として上記ロウ系のクロック信号CLKRが用いられ
る。上記センスアンプの増幅動作が終了するを待ってカ
ラムスイッチCSWの動作タイミング信号は、上記リー
ド/ライトアンプRWAmpとともにカラム系のクロッ
ク信号CLKCが用いられる。コマンドやアドレス信号
等のラッチ制御には、クロック信号CLKMが用いら
れ、そして、電圧発生回路VG等のように動作モードに
無関係に常時動作させる必要るある回路には、クロック
信号MCLKが用いられる。
【0027】この実施例では、特に制限されないが、上
記のように複数のメモリマットを複数組に分割して複数
のバンクが構成される。例えば、全体のメモリマット数
がMであるとき、1つのバンクをN個のメモリマットで
構成すると、バンク数は、M/Nにされる。ここで、上
記バンクは、1回のメモリアクセスにより独立にリード
/ライトできるメモリの大きさを表す。上記の実施例の
場合には、バンクの最小は、1マットからなるものであ
り、このときにはバンク数はMのような最大にされる。
これに対して、最小のバンク数は2とされ、そのときの
バンク当たりのメモリマットの数はM/2となる。ここ
で、1バンクをMマットで構成することには意味がな
い。つまり、上記のように複数のバンクを前提としてそ
れぞれが独立してリード/ライトできるということに格
別な意義が生じるからである。
【0028】1バンク当たりのメモリマット数が多いと
いうことは、1回のメモリアクセスによりリード/ライ
トできるデータ数を多く採れるという利点を持つ。これ
に対して、メモリバンク数が多いということは、各バン
クを独立してメモリアクセスできることを利用してパイ
プライン動作を行うことが可能となり、高速なリード/
ライトが可能になる。例えば、ダイナミック型メモリセ
ルにおいては、微小なキャパシタに記憶された記憶電荷
をセンスして読み出し信号を得るまでに比較的長い時間
を費やすことになる。そこで、複数のバンクを順次にア
クセスするというパイプライン動作を行わせることによ
り、最初のデータが出力されまでの数サイクルを除い
て、連続して上記複数のバンクから順に読み出しデータ
を得るようにすることができる。
【0029】それ自身が増幅機能を持つスタティック型
メモリセルにおいても、大記憶容量化あるいは高集積化
のために、メモリセルを構成するMOSFETのコンダ
クタンスは小さく形成される。このため、メモリセルが
接続されたビット線又はデータ線に読み出される信号は
比較的小さな信号レベルとされ、それを増幅するセンス
アンプが必要になる。したがって、程度の差はあるが、
このようなスタティック型メモリセルを用いた場合で
も、上記のように複数のバンクを設けて、それを順次に
アクセスさせるというパイプライン動作を行わせること
により、高速読み出しを十分に期待できるものとなる。
【0030】この実施例では、半導体集積回路装置の設
計時にはそのデータ処理動作に対応してメモリ回路であ
るRAMモジュールの最大記憶容量が決められる。つま
り、RAMモジュールに搭載されるメモリマットMAT
の数が決められる。そして、かかるメモリマットMAT
を用い、そのメモリ回路を用いたデータ処理の種別、つ
まり、メモリ回路に対する書き込み動作と読み出し動作
に対応して、上記複数通りのバンク構成が用意される。
このようなバンク構成の切り換えは、制御回路により切
り換え可能にされる。この他、半導体集積回路装置を携
帯用情報機器等のように電池駆動される場合において、
電池駆動される場合あるいは電池電圧が低下したとき
に、上記バンク数を多く設定して1回のメモリアクセス
により動作させられるメモリマットの数を1つのように
最小にしてピーク電流を低減させて低電圧領域まで電池
駆動できるように使うこともできる。
【0031】最も単純な構成は、制御回路においてマス
タースライス方式により固定的な信号レベルを与えて、
RAMモジュールに対してバンク数設定するものであ
る。このような構成により、1バンク当たり例えばNマ
ットにされる。RAMモジュールの外部の論理回路部に
レジスタを設け、そこにバンク数を設定する構成とすれ
ば、同じRAMモジュールを使ってデータ処理動作に対
応して逐一バンク構成を設定することができる。
【0032】制御回路が多少複雑になるが、M個のメモ
リマットをM/2の2組に分割し、各組毎にバンク数を
設定する構成としてもよい。この場合も、上記のように
固定的に設定するものと、上記レジスタ等を用いてその
都度設定するものとしてもよい。この構成では、特に制
限されないが、データ処理の中で高速アクセスを必要と
するデータの書き込み/読み出しを行う動作は、上記バ
ンク数を多く設定した一方の組を用いるようにし、一括
して大量のデータの書き込みと読み出しを行う動作は、
上記バンク数を少なくしてバンク当たりのメモリマット
数を多くした他方の組を用いるようにするようにすれば
よい。
【0033】図2には、この発明に係るRAMモジュー
ルに設けられるクロック発生回路に含まれる一定パルス
幅設定を行う基本クロック発生部の一実施例の回路図が
示されている。図4には、この基本クロック発生部の動
作を説明するための波形図が示されている。以下、図2
の回路を図4の波形図とともに説明する。
【0034】RAMモジュールの外部から供給されるク
ロック信号CLKは、1/2分周回路により1/2分周
される。この1/2分周回路により、上記入力されたク
ロック信号CLKのパルス幅に無関係にデューティ50
%にされたパルス信号aを形成することができる。ただ
し、その周波数は1/2に低くされるものである。上記
1/2分周回路を構成するフリップフロップ回路の出力
端子Qから得られる上記1/2分周出力aは、ドライブ
回路としての2つのインバータ回路を通して異種ディレ
イ設定回路に供給される。この異種ディレイ設定回路
は、内部回路における代表的な3つの遅延要素をモニタ
するものである。
【0035】上記異種ディレイの1つ目は上記グローバ
ルビット線GBDでの信号遅延をモニタするものであ
り、それと等価のGBDモニタ線が用いられる。このG
BDモニタ線は、RAMモジュールの搭載メモリマット
に設けられるマット負荷がシリーズに接続されるように
される。つまり、RAMモジュールに搭載されるメモリ
マットがn個のときにはn個の上記マット負荷を通して
往復するようにシリーズに接続されて、リードライトア
ンプRWAmpから最も遠い位置に設けれらるメモリマ
ットからの信号伝達遅延tD3に対応したのモニタ信号
dが形成される。
【0036】上記異種ディレイの2つ目は、インバータ
回路で構成された遅延回路D1によるMOS遅延であ
る。つまり、3個のインバータ回路を直列形態に接続し
て、3D1の遅延時間を形成し、ナンドゲート回路とイ
ンバータ回路からなる論理積により上記3D1に対応し
た遅延時間tD1をもったパルスbが形成される。
【0037】上記異種ディレイの3つ目は、センスアン
プをモニタするものであり、ゲートとドレインとが交差
接続されたNチャンネル型MOSFETQ3とQ2の共
通ソースに接地側の動作電圧を供給するNチャンネル型
MOSFETQ4が設けられる。上記MOSFETQ2
のゲートは、電源電圧に接続された定常的にオン状態に
される。また、メモリセルからの読み出し信号に対応し
たロウレベルをMOSFETQ3のゲートに供給するN
チャンネル型MOSFETQ5が設けられる。上記MO
SFETQ2のドレインと電源電圧との間には、Pチャ
ンネル型MOSFETQ1が設けられる。このMOSF
ETQ1と上記MOSFETQ4及びQ5のゲートに
は、上記1/2分周回路で形成された入力パルスが供給
される。
【0038】したがって、入力パルスがロウレベルのと
きには、上記MOSFETQ4とQ5がオフ状態とな
り、Pチャンネル型MOSFETQ1がオン状態なって
MOSFETQ3をオン状態にさせ、メモリセルのビッ
ト線に対応されたキャパシタC1をチャージアップして
いる。入力パルスがハイレベル変化すると、上記MOS
FETQ4とQ5がオン状態となり、Pチャンネル型M
OSFETQ1がオフ状態になり、上記キャパシタC1
を放電させる。したがって、インバータ回路N1を通し
た出力信号cは、上記センスアンプに対応された回路に
よるキャパシタC1の放電時間に相当する遅延時間tD
2を持ったパルスとされる。
【0039】上記のように1/2分周回路を通して入力
パルスを供給するため、外部から供給されるクロック信
号CLKの1つおきの入力信号に対応した遅延パルスし
か形成されない。そこで、インバータ回路N2により反
転信号を形成し、上記と同様な3つの異種ディレイ信号
を形成する。これにより、1/2分周パルスの立ち上が
りと立ち下がりの両方、つまり、外部から供給されるク
ロック信号CLKの立ち上がりエッジに対応された上記
3種類の遅延信号を形成することができる。
【0040】上記入力パルスに対応された3種類の異種
ディレイ信号d、b及びcは、ナンドゲート回路に供給
され、最も遅い遅延時間(図4の例ではtD3)に対応
された遅延信号を形成することができる。同様に、イン
バータ回路N3により反転されたGBDモニタ線で形成
された遅延信号dの反転信号と、インバータ回路N2に
より反転された入力パルスに対応された残り2種類の異
種ディレイ信号が同様なナンドゲート回路に供給され
る。これらのナンドゲート回路の出力信号は、上記1/
2分周出力aとの論理を採ることにより、外部から供給
されるクロック信号CLKの立ち上がりに対応され、上
記遅延時間tD1〜tD3のうち最も遅いものに対応し
たパルス幅を持つ内部の基本クロック信号clkが形成
される。
【0041】上記のように内部回路の遅延要素を取り込
んだ一定のパルス幅を持つ内部クロック信号clkを形
成することにより、外部から供給されるクロック信号の
パルスデューティに無関係に、しかも内部回路の遅延要
素のプロセスバラツキがモニタされた一定のパルス幅を
持つものが得られるので、外部から供給されるクロック
信号のパルスデューティを何ら考慮することなく、内部
回路のタイミング制御を行うようにすることができる。
【0042】そして、上記パルス幅が異種の遅延要素の
うちのワーストケースに対応されていることに着目し、
例えば、プリチャージ期間の設定や、ワード線の選択動
作からセンスアンプの活性化させるまでの時間に上記パ
ルス幅を活用することができる。最も好適なのは、ロウ
系の選択動作においてクロック信号clkの立ち上がり
又はそれを遅延した信号によりセンスアンプを活性化し
た場合には、不必要な時間マージンを設定することな
く、上記遅延されたクロック信号の立ち下がりに対応し
てカラム選択動作タイミングを設定することができる。
【0043】カラム系の選択動作では、例えば基本クロ
ック信号clk又はその遅延信号の立ち上がりエッジに
同期してカラム選択信号をハイレベルにしてカラムスイ
ッチをオン状態にさせ、かかるカラムスイッチのオン状
態から上記グローバルビット線GBDを通して読み出し
信号が伝えられる時間が、上記クロック信号clk又は
その遅延信号の立ち下がりエッジに対応させるので、上
記基本クロック信号clkの立ち下がりによりリードア
ンプRAを活性化させるようにすることができる。この
ことは、ライトアンプWAを活性化してから上記グロー
バルビット線GBDを通して選択されたメモリマットに
伝えられる時間も上記クロック信号clkのパルス幅に
対応されているので、必要ならクロック信号clkの立
ち下がりタイミングを利用することができる。
【0044】つまり、従来のようにクロック信号の立ち
上がりエッジ等を基準にして、プリチャージ動作の終了
タイミング、ワード線の選択タイミング、センスアンプ
の活性タイミング、カラムスイッチの選択タイミング、
あるいはカラムスイッチの選択からリードアンプRAの
動作タイミング、各回路が動作状態に入るための準備時
間等について形成するものでは、基準が1つになるため
に相対的な時間設定を一律的にできるという利点が生じ
る反面、前段での時間マージンによって必要以上に動作
タイミングが遅くなるものである。
【0045】これに対して、本願発明のように基本クロ
ック信号clkのクロック幅が前記のような内部回路の
遅延要素を取り込んだ一定のパルス幅に設定されている
から、上記遅延要素に関連するタイミング制御には、上
記パルス幅をそのまま利用することができるので、タイ
ミング制御及びそのための回路が大幅に簡素化できるも
のとなる。なお、異種ディレイ設定回路は、本体の回路
形式に応じて異種ディレイを直列もしくは並列に組み合
わせた形としても良い。
【0046】図3には、この発明に係るRAMモジュー
ルに設けられるクロック発生回路に含まれる内部クロッ
ク制御部の一実施例の回路図が示されている。上記内部
の基本クロック信号clkから、前記説明したようにロ
ウ系のクロック信号CLKR、カラム系のクロック信号
CLKC及び共通クロック信号CLKMの3系統に加え
て、特に制限されないが、出力制御用のクロック信号C
EGも独立に形成される。
【0047】RAMモジュールを構成する各メモリマッ
トにおいて、ワード線の選択動作やセンスアンプの増幅
動作といったようなロウ系の選択動作を行っている期
間、カラム系の回路では何も動作をしない場合がある。
あるいは、ワード線が選択状態にされ、カラムスイッチ
の切り換えにより連続した読み出し等が行われている
間、上記ロウ系の回路では何も動作をしない場合があ
る。そこで、動作モードに応じて必要なときにのみクロ
ック信号CLKR、CLKCを供給する。これより、従
来のようにクロック供給線に対して常時にクロック信号
CLKR,CLKCのハイレベルとロウレベルに対応し
てチャージアップとディスチャージが行われてしまうこ
とによる無駄な消費電流を削減することができる。
【0048】そこで、ロウ系のクロック信号CLKRに
ついて説明すると、動作モードに対応したコマンドB
A、CR及びCCとリセット信号RSTMにより3段の
フリップフロップ回路FF1〜FF3を制御して、上記
いずれのコマンドBA、CR及びCCも入力されないノ
ーオペレーション(NOP)を検出し、ロウ系回路にお
いてクロック信号CLKRが必要ないときにはそれを削
除、言い換えるならば、そのクロックサイクルではクロ
ック信号CLKRを発生させないようにするものであ
る。
【0049】カラム系のクロック信号CLKCにおいて
は、上記とは逆にコマンドCCの入力を検出し、2サイ
クル分のクロック信号CLKCを発生させる。上記QE
Gには、コマンドCCとRWからリードモード(REA
D)にされたこと、及び信号CMEがハイレベルである
ことを条件に、クロック信号CLKの反転信号が出力さ
れる。つまり、データ出力とデータ入力とが共通化され
ているときには、CMEがハイレベルにされて、読み出
し動作のときのみ出力回路が活性化され、それ以外は出
力ハイインピーダンス状態にされる。共通クロック信号
MCLKは、上記内部の基本クロック信号clkがその
ままインバータ回路列を通してタイミング調整されて出
力される。信号MQRは、上記1/2分周回路の動作を
停止させてRAMモジュールの前てのクロック信号を停
止させる。これにより、記憶データは失われるが、RA
Mモジュールでの消費電流を零にすることできる。な
お、本実施例では、電源回路VCへMCLKを供給しな
くなるが、必要に応じて電源回路VCのみクロック信号
を供給して、常時昇圧回路等を動作状態にしておくこと
で、MQR停止から再開時の復帰時間を改善することが
できる。
【0050】前記図1のRAMモジュールにおいて、入
出力インターフェス部を説明すると、次の通りである。
アドレス端子Addは、バンク(メモリマット)内のワ
ード線の選択に用いられるAX0〜AX7からなるロウ
アドレス信号と、カラム選択に用いられるAY0〜AY
2からなるカラムアドレス信号と、AR0〜AR3から
なるロウ系のバンクアドレスを指定するバンクアドレス
信号と、AC0〜AC3からなるカラム系のバンクアド
レスを指定するバンクアドレス信号から構成される。
【0051】コマンド端子Comは、マスククロックを
入力するクロック信号CLKと、当該サイクルがロウ系
コマンド入力であることを示す制御信号CRと、当該バ
ンクを活性化するか非活性化するかを指示する制御信号
BA、当該サイクルがカラム系コマンド入力であること
を示す制御信号CCと、読み出しか書き込みかを指示す
る制御信号RWから構成される。そして、特別な制御信
号として、RAMモジュール内部回路の動作を停止させ
る制御信号MQ、及び内部のレジスタを初期化する制御
信号RESが設けられる。この他、前記のようなバイト
単位での入出力に対してマスクを行う制御信号ME0〜
7や、テスト用の制御端子も設けられるものである。
【0052】ロウ系のコマンドは次の通りである。 (1)ノーオペレーション(NOP) このコマンド(NOP)は、クロック信号CLKの立ち
上がりにおいて、信号CRのロウレベル(=“0”)で
指定される。このコマンドは実行のコマンドではない
が、ロウ系内部動作は継続される。
【0053】(2)バンクアクティブ(BA) このコマンド(BA)は、クロック信号CLKの立ち上
がりにおいて、信号CRのハイレベル(=“1”)と、
信号BAのハイレベル(=“1”)により指定される。
このコマンドによりXアドレス信号AX0〜AX7とロ
ウバンクアドレスAR0〜AR3が指定され、かかるロ
ウバンクアドレスで指定されたバンク(メモリマット)
がアクティブにされ、上記Xアドレス信号AX0〜AX
7で指定されたワード線が選択状態にされるとともにセ
ンスアンプSAが活性化される。このコマンド(BA)
は、汎用のDRAMにおいて、/CAS(カラムアドレ
スストローブ)信号がハイレベルで、/RAS(ロウア
ドレスストローブ)信号の立ち下がりに相当する。つま
り、ロウ系の選択動作が行われ、指定されたバンクでは
上記選択されたワード線のメモリセルについてリフレッ
シュ動作が実施される。
【0054】(3)バンククローズ(BC) このコマンド(BC)は、クロック信号CLKの立ち上
がりにおいて、信号CRのハイレベル(=“1”)と、
信号BAのロウレベル(=“0”)により指定される。
このコマンドによりXアドレス信号AX0〜AX7は無
視され、ロウバンクアドレスAR0〜AR3により指定
されたバンクに対してプリチャージが実施される。つま
り、選択ワード線が非選択状態にされるとともに、セン
スアンプSAは非活性化されて、相補ビット線やセンス
アンプのコモンソース線等がハーフプリチャージ電位に
される。
【0055】カラム系のコマンドは次の通りである。 (4)ノーオペレーション(NOP) このコマンド(NOP)は、クロック信号CLKの立ち
上がりにおいて、信号CCのロウレベル(=“0”)で
指定される。このコマンドは実行のコマンドではない
が、カラム系内部動作は継続される。
【0056】(5)リード(READ) このコマンド(RD)は、クロック信号CLKの立ち上
がりにおいて、信号CCのハイレベル(=“1”)と、
信号RWのハイレベル(=“1”)により指定される。
このコマンドによりYアドレス信号AY0〜AY3とカ
ラムバンクアドレスAC0〜AC3が指定され、かかる
ロウバンクアドレスで指定されたバンク(メモリマッ
ト)がアクティブにされ、上記Yアドレス信号AY0〜
AY3で指定されたカラムスイッチがオン状態になっ
て、前記のような128対の相補ビット線をグローバル
ビット線GBDに接続させるとともにリードアンプRA
と出力バッファが活性化される。このコマンド(RD)
は、汎用のDRAMにおいて、/RAS(ロウアドレス
ストローブ)信号がロウレベルで、/CAS(カラムア
ドレスストローブ)信号の立ち下がりにおいて/WE
(ライトイネーブル)信号がハイレベルのときに相当
し、信号CMEがハイレベル((=“1”)ならリード
終了後には出力バッファはハイインピーダンス状態にさ
れる。信号CMEがロウレベル(=“0”)なら出力バ
ッファは動作状態となり次の読み出し信号が出力される
まで上記出力動作を継続する。
【0057】(6)ライト(WRITE) このコマンド(WRITE)は、クロック信号CLKの
立ち上がりにおいて、信号CRのハイレベル(=
“1”)と、信号RWのロウレベル(=“0”)により
指定される。このコマンドによりYアドレス信号AY0
〜AY3とカラムバンクアドレスAC0〜AC3が指定
され、かかるロウバンクアドレス信号AY0〜AY3で
指定されたバンク(メモリマット)がアクティブにさ
れ、上記Yアドレス信号AY0〜AY3で指定されたカ
ラムスイッチがオン状態になって、前記のような128
対の相補ビット線とグローバルビット線GBDに接続さ
せるとともに、入力バッファを活性化して書き込みデー
タの取り込みを行うとともにライトアンプを活性化して
書き込み動作を行う。このコマンド(WT)は、汎用の
DRAMにおいて、/RAS(ロウアドレスストロー
ブ)信号がロウレベルで、/CAS(カラムアドレスス
トローブ)信号の立ち下がりにおいて/WE(ライトイ
ネーブル)信号がロウレベルのときに相当する。
【0058】上記リード又はライトコマンドでは、信号
BE0〜15を用いて入出力データのマクスが可能とな
る。つまり、信号BE0〜15により、128ビットを
16バイトに分け、バイト単位でのマクスを可能にする
ものである。リード時に信号BEi(i=0〜15)を
ハイレベル(=“1”)にすると、出力がロウインピー
ダンスとなり当該バイトiの出力が可能にされ、信号B
Ei(i=0〜15)をロウレベル(=“0”)にする
と、出力がハイインピーダンスとなり当該バイトiの出
力がマクスされる。ライト時に信号BEi(i=0〜1
5)をハイレベル(=“1”)にするとデータの書き込
みが行われ、信号BEi(i=0〜15)をロウレベル
(=“0”)にすると、データの書き込みが行われず、
選択されたメモリセルでは以前のデータを保持(リフレ
ッシュ)される。
【0059】図5には、この発明に係るRAMモジュー
ルに設けられるクロック発生回路から出力されるクロッ
ク信号の波形図が示されている。クロックCLKの1サ
イクル目と2サイクル目では、2つのバンクに対してバ
ンクアクティブコマンド(BA)が実行される。上記バ
ンクアクティブコマンド(BA)はクロック信号CLK
の3サイクルを使って上記指定されたバンクアドレスの
メモリマットにおいてワード線の選択動作及びセンスア
ンプの増幅動作が実行される。上記のような動作時間を
確保するために、ノーオペレーション(NOP)コマン
ドが挿入される。最初のバンクアクティブコマンド(B
A)における上記のような選択動作と、次のバンクアク
ティブコマンド(BA)とが重なっているので、上記ノ
ーオペレーション(NOP)コマンドは2つとされる。
最後の上記ノーオペレーション(NOP)コマンドで
は、クロック信号CLKRを必要としない動作になるた
めにクロック信号CLKRが削除される。
【0060】クロック信号CLKの5サイクル目におい
て、上記CCとRWのハイレベルによりリードコマンド
(READ)が指定され、上記バンクアクティブにされ
た2つのうちいずれかのカラムアドレス指定がされ、2
クロック遅れてそれに対応した読み出し信号が出力され
る。この実施例のシンクロナスDRAMではCASレイ
テンシィは2にされるものである。つまり、カラムアド
レスを入力してから、それに対応したデータが出力され
るまで2クロックが費やされ、上記ノーオペレーション
(NOP)コマンドが2つ挿入される。そして、カラム
系のクロック信号CLKCは、上記コマンドCCのハイ
レベルに対応して2クロック期間発生される。
【0061】図示されていないが、もしもページモード
にするなら、上記信号CCがハイレベルを維持し、クロ
ック信号CLKに同期して次のカラムアドレスAY,A
Cが入力され、入力されたカラムアドレスAY,ACに
対応してカラムスイッチの切り換えが行われるので、ク
ロック信号CLKに同期したデータの連続読み出しが可
能になる。同図では、上記バンクアクティブにされた2
つのバンクのうち一方のみから読み出す例が示されてい
る。
【0062】クロック信号CLKの8サイクル目におい
て、上記CCのハイレベルとRWのロウレベルによりラ
イトコマンド(WRITE)指定され、上記バンクアク
ティブにされた2つのうちいずれかのカラムアドレス指
定がされ、指定されたバンクに対して書き込み信号が伝
えられる。続いて9サイクル目でも上記CCのハイレベ
ルとRWのロウレベルによりライトコマンド(WRIT
E)指定され、上記バンクアクティブにされた2つのう
ちいずれかのカラムアドレスが指定されて同様な書き込
みが行われる。このとき、上記CCのハイレベルにより
クロック信号CLKCは2サイクルずつ合計で3サイク
ル発生させられる。このとき、ロウ系のクロック信号C
LKRは、上記CCのハイレベルにより発生させられ、
ノーオペレーション(NOP)がその後に2サイクル連
続して指定されることによって1サイクル削除される。
【0063】クロック信号CLKの12サイクル目と1
3サイクル目において、上記CRのハイレベルによりバ
ンクアクティブクローズ(BC)コマンドが指定され
て、上記2つのアクティブ状態のバンクがクローズ状態
にされる。ロウバンクアドレスAR0〜AR3により指
定されたバンクに対してプリチャージが実施される。つ
まり、選択ワード線が非選択状態にされるとともに、セ
ンスアンプSAは非活性化されて、相補ビット線やセン
スアンプのコモンソース線等がハーフプリチャージ電位
にされる。このようなクローズ動作のためにロウ系のク
ロック信号CLKRは発生させられる。
【0064】この実施例では、ダイナミック型メモリセ
ルを用いるものであるが、リフレッシュ専用のコマンド
を持たないし、RAMモジュールにおいてリフレッシュ
制御回路も持たない。この理由は、RAMモジュール自
体のメモリマット数を記憶容量に応じて設定すること、
及びRAMモジュール自体を複数個搭載する場合を考慮
したものである。つまり、RAMモジュールにリフレッ
シュ制御回路を設けると、複数のRAMモジュールを搭
載する場合には、リフレッシュ制御回路が重複して半導
体集積回路装置に設けられることとなって無駄が生じる
虞れがあるからである。
【0065】この実施例では、RAMモジュールの外部
にリフレッシュ制御回路を設ける構成にする。この構成
により、複数のRAMモジュールが搭載された場合にお
いても、リフレッシュ制御回路を共通化できる。また、
RAMモジュールにおいては、前記のようにロウ系選択
動作とカラム系選択動作とが独立して行われることか
ら、リフレッシュ制御回路によりリフレッシュアドレス
と、バンクアクティブコマンド(BA)とバンクアクテ
ィブクローブコマンド(BC)とを発行するようにして
リフレッシュ動作を行わせることができる。
【0066】図6には、上記メモリマットにおけるメモ
リアレイMARY、ワード線選択回路の一実施例の回路
図が示されている。同図においては、メモリアレイ部に
含まれるビット線のイコライズ&プリチャージ回路も合
わせて描かれている。同図のメモリマットは、上記バン
クアドレス#0〜#nのうちの1つのバンク#jが代表
として例示的に示されている。バンク(メモリマット)
#jに設けられる複数の相補ビット線及び複数のワード
線のうち、一対の相補ビット線BLm,/BLmと1本
のビット線BLn、ワード線WL0,WLm、WLm+
1,WLnが代表として例示的に示されている。
【0067】ワード線WL0とビット線BLmとの交点
に設けられたメモリセルを例にして説明すると、アドレ
ス選択MOSFETQmのゲートは、ワード線に接続さ
れる。上記MOSFETQmの一方のソース,ドレイン
は、ビット線BLmに接続される。上記MOSFETQ
mの他方のソース,ドレインは、記憶キャパシタCsの
一方の電極である蓄積ノードNsに接続される。そし
て、記憶キャパシタCsの他方の電極は、他のメモリセ
ルの記憶キャパシタの他方の電極と共通化されて、プレ
ート電圧VPLが印加される。
【0068】上記のようなメモリセルは、ワード線と相
補ビット線のうちの一方との交点にマトリッス配置され
る。例えば、ワード線WLmとそれと隣接するワード線
WLm+1においては、ワード線WLmと相補ビット線
のうちの一方のビット線BLmとの交点にメモリセルが
設けられ、ワード線WLm+1と相補ビット線のうちの
他方のビット線/BLmとの交点にメモリセルが設けら
れる。このようにワード線の奇数と偶数毎に相補ビット
線の一方と他方に交互にメモリセルを配置することの
他、互いに隣接する2本のワード線を一対として、かか
る2本のワード線毎にそれぞれ設けられる2個ずつのメ
モリセルを相補ビット線の一方と他方に交互に配置する
ようにしてもよい。
【0069】上記相補ビット線BLm,/BLmには、
イコライズ&プリチャージ回路を構成するNチャンネル
型MOSFETQ14〜Q16が設けられる。MOSF
ETQ14は、相補ビット線BLmと/BLmのハイレ
ベルとロウレベル(又はロウレベルとハイレベル)を短
絡してハーフ電位に設定する。MOSFETQ15とQ
16は、相補ビット線BLm,/BLmの上記短絡によ
るハーフ電位がリーク電流等により変動するのを防止す
るためのものであり、ハーフプリチャージ電圧VMPを
上記相補ビット線BLm,/BLmに供給する。これら
のMOSFETQ14〜Q16のゲートは、共通に接続
されてプリチャージ&イコライズ信号BLEQjが供給
される。つまり、ワード線が選択レベルから非選択レベ
ルにリセットされた後に、上記信号BLEQjがハイレ
ベルに変化し、上記MOSFETQ14〜Q16をオン
状態にして相補ビット線BLm,/BLmのプリチャー
ジとイコライズ動作を行わせる。
【0070】上記複数のワード線WL0〜WLnに対応
して複数のワード線駆動回路WD0〜WDnが設けられ
る。同図では、そのうちワード線WLmに対応したワー
ド線駆動回路WDmの具体的回路が代表として例示的に
示されている。上記ワード線駆動回路WDmには、その
ソースが昇圧電源VDHに接続されたPチャンネル型M
OSFETQ6と、回路の接地電位にソースが接続され
たNチャンネル型MOSFETQ7とにより構成された
CMOSインバータ回路が用いられる。上記MOSFE
TQ6とQ7のドレインが共通接続され出力端子を構成
し、上記ワード線WLmに接続される。上記MOSFE
TQ6とQ7のゲートは、共通接続されて入力端子を構
成し、ロウ(X)デコーダRDECにより形成された選
択信号が供給される。
【0071】上記CMOSインバータ回路(Q6とQ
7)の入力端子と上記昇圧電源VDHとの間には、その
ソース−ドレイン経路が接続されたプリチャージ用のP
チャンネル型MOSFETQ9と、非選択ラッチ用のP
チャンネル型MOSFETQ8が並列形態に設けられ
る。上記非選択ラッチ用のPチャンネル型MOSFET
Q8のゲートは、上記CMOSインバータ回路(Q6と
Q7)の出力端子に接続される。上記プリチャージ用の
Pチャンネル型MOSFETQ9のゲートには、プリチ
ャージ信号WPHが供給される。このプリチャージ信号
WPHを形成する信号発生回路は、上記昇圧電源VDH
を動作電圧として、ワード線の選択レベルに対応したハ
イレベルと回路の接地電位のようなロウレベルの信号W
PHを形成する。
【0072】上記MOSFETQ14は、レベルリミッ
タ用のMOSFETである。図示しないセンスアンプが
電源電圧Vddで動作する場合、相補ビット線BLm又
は/BLmの電位のハイレベルは電源電圧Vddに対応
したものとなり、上記昇圧電圧VDHの電位は、上記電
源電圧Vdd+Vthに形成される。上記センスアンプが
降圧された内部電圧VDLで動作する場合には、上記昇
圧電圧VDHは、VDL+Vthにされる。ここで、Vth
はアドレス選択MOSFETQmのしきい値電圧であ
り、センスアンプの増幅動作によって増幅された相補ビ
ット線BLm又は/BLmの電源電圧Vdd又はVDL
のようなハイレベルの信号をレベル損失なくキャパシタ
Csに伝えるようにされる。
【0073】図7には、上記ロウデコーダRDECとそ
れに設けられるワードドライバの一実施例の具体的回路
図が示されている。AX20〜27は、3ビットからな
るロウ(X)アドレス信号A2〜A4をプリデコーダに
よりプリデコードして形成された信号であり、AX50
〜57は、3ビットからなるロウ(X)アドレス信号A
5〜A7をプリデコーダによりプリデコードして形成さ
れた信号である。上記プリデコード信号AX20〜A2
7のうち、1つがゲートに供給されたMOSFETQ3
と、上記プリデコード信号AX50〜57のうち、1つ
がゲートに供給されたMOSFETQ4とが直接形態に
接続されて上記ロウデコーダ(RDEC)が構成され、
選択タイミング信号XDGBが供給される。
【0074】上記ロウデコーダ(RDEC)は、NAN
D(ナンド)構成のダイナミック型論理回路から構成さ
れ、プリチャージ信号XDPによりスイッチ制御される
Pチャンネル型のプリチャージMOSFETQ1と、非
選択レベルのラッチを行うインバータ回路とPチャンネ
ル型MOSFETQ2が設けられる。上記プリチャージ
MOSFETQ1によりハイレベルにプリチャージされ
たノードが、上記MOSFETQ3及びQ4を通してタ
イミング信号XDGBのロウレベルによりディスチャー
ジされるか否かで選択/非選択のデコード信号が形成さ
れる。
【0075】上記インバータ回路の出力信号を受けて、
その入力にハイレベル側の信号を帰還させるPチャンネ
ル型MOSFETQ2が設けられる。このMOSFET
Q2は、プリデコード出力AX2iとAX5iによりM
OSFETQ3又はQ4がオフ状態にされたデコード出
力は、上記プリチャージMOSFETQ1によりプリチ
ャージされたハイレベルである。このハイレベルは、上
記プリチャージ期間の終了によりMOSFETQ1がオ
フ状態にされ、上記プリデコード出力AX2i又はAX
5iによりMOSFETQ3又はQ4がオフ状態にされ
るためにフローティング状態となり、カップリングやリ
ーク電流によりハイレベルから不所望にロウレベルの選
択レベルにされる虞れが生じる。そこで、インバータ回
路IV1のロウレベルを受けて、帰還用のPチャンネル
型MOSFETQ2がオン状態となってインバータ回路
の入力レベルを電源電圧Vddに維持させる。
【0076】上記インバータ回路の出力信号は、特に制
限されないが、4本のワード線WL0〜WL3に対応さ
れた選択信号である。このような4つのワード線WL0
〜WL3の中から、下位ビットのロウ(X)アドレス信
号A0とA1をデコードし、それに選択タイミング信号
を加えた4通りのワード線選択タイミング信号X0MB
〜X3MBにより指定された1つのワード線が選択され
る。
【0077】上記インバータ回路の出力信号がハイレベ
ルの選択レベルであるときMOSFETQ5がオン状態
となっており、上記1つのワード線選択タイミング信号
X3MBがハイレベルからロウレベルに変化すると、上
記昇圧電源VDHの電圧で動作するPチャンネル型MO
SFETQ6とNチャンネル型MOSFETQ7からな
るワードドライバにロウレベルの入力信号が供給され、
その出力端子に接続されたワード線WL3をロウレベル
から上記昇圧電源VDHの電圧に対応したハイレベルに
立ち上げる。
【0078】上記インバータ回路の出力信号がハイレベ
ルの選択レベルであるときMOSFETQ5とともに、
他のMOSFETもオン状態になっているが、上記ワー
ド線選択タイミング信号X0MB〜X2MBがハイレベ
ルのままとなっており、ワードドライバのNチャンネル
型MOSFETがオン状態になってワード線WL0〜W
L2をロウレベルの非選択状態のままにする。Pチャン
ネル型MOSFETQ8は、非選択レベルのラッチ用の
MOSFETであり、ワード線WL3が非選択のロウレ
ベルのときにオン状態になって、上記ワードドライバの
入力端子を昇圧電源VDHにしてPチャンネル型MOS
FETQ6をオフ状態にさせる。Pチャンネル型MOS
FETQ9は、プリチャージMOSFETであり、プリ
チャージ信号WPHのロウレベルによりオン状態になっ
てワードドライバの入力端子を上記サブ電源線SVCW
の電圧にプリチャージさせる。
【0079】上記インバータ回路の出力信号がロウレベ
ルの非選択レベルであるときMOSFETQ5を代表と
するMOSFETがオフ状態になっている。したがっ
て、上記ワード線選択タイミング信号X0MB〜X3M
Bのいずれか1つがハイレベルからロウレベルに変化し
ても、それに応答せず上記プリチャージレベルに対応し
たワード線WL0〜WL3のロウレベルにより、Pチャ
ンネル型MOSFETQ8がオン状態になって、ワード
ドライバの入力端子に昇圧電源VDHに対応したハイレ
ベルを帰還させるというラッチがかかり、ワード線WL
0〜WL3等の非選択状態が維持される。
【0080】特に制限されないが、冗長ワード線RWL
0にも、上記同様なワードドライバ、ラッチ用MOSF
ET及びプリチャージMOSFETが設けられる。この
冗長ワード線RWL0は、上記タイミング信号XDGB
と、図示しない不良アドレス記憶用のヒューズ回路と、
不良アドレスと入力されたXアドレスとの比較を行うア
ドレス比較回路からなる冗長回路により形成された冗長
ワード線選択信号XR0Bに同期して選択される。この
とき、不良アドレスの比較一致信号により、正規回路で
あるプリデコーダAX20〜27及びAX50〜57又
はワード線選択タイミング信号X0MB〜X3MBが非
選択レベルにされので、不良ワード線に対する選択動作
は行われない。
【0081】この実施例のメモリアレイMARYの両側
には、前記図3に示したようにセンスアンプSA(プリ
チャージ回路PC)が設けられる。特に制限されない
が、上記ワード線WL0〜WL3等と直交するように配
置される相補ビット線のピッチと、センスアンプやプリ
チャージ回路のピッチを合わせるために、奇数番目の相
補ビット線と偶数番目の相補ビット線に対応されたセン
スアンプが左右に振り分けられる。このようなセンスア
ンプSAの配置により、相補ビット線の2倍のピッチに
1つのセンスアンプを配置できるようにされる。
【0082】前記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) 外部から入力されるクロック信号のパルス幅に
無関係な一定のパルス幅を、内部回路における複数種類
の信号遅延要素を用い、かつその中で最も遅延時間が長
くされたものにより設定することにより、内部回路にお
いて入力されるクロック信号のパルス幅に対する格別な
配慮を行うことなく、しかも上記パルス幅に対応した立
ち上がりの立ち下がりエッジの両方を活用によって内部
回路でのタイミング制御を簡略化することができるとい
う効果が得られる。
【0083】(2) 上記複数種類の信号遅延要素とし
て、それぞれが独立してメモリアクセスが行われる複数
のメモリバンクの入出力ノードが並列に接続されてなる
データバスと同じ構成のダミー配線、複数個のインバー
タ回路列、及びメモリセルの記憶情報をセンスする増幅
回路と等価な動作を行う増幅回路とを用いることによ
り、主要な信号遅延要素を取り入れることによって、内
部回路でのタイミング制御の時間マージンを最小にしつ
つその制御を簡略化することができるという効果が得ら
れる。
【0084】(3) 上記外部から供給されるクロック
信号は、入力回路で1/2分周してその反転信号の両方
に対応して、上記複数種類の遅延要素を設けることによ
り、入力クロック信号の立ち上がりエッジに対応された
上記一定のパルス幅にされた基本クロック信号を簡単に
形成することができるという効果が得られる。
【0085】(4) 上記クロック発生回路により形成
された内部クロック信号の立ち上がりエッジと立ち下が
りエッジの両方を基準にして内部制御信号を形成するこ
とにより、内部回路でのタイミング制御の時間マージン
を最小にしつつその制御を簡略化することができるとい
う効果が得られる。
【0086】(5) クロック発生回路において、外部
から供給されるクロック信号に対応され、かつロウ系の
選択動作が行われるクロックサイクルロウ系の第1のク
ロック信号を発生させ、カラム系の選択動作が行われる
クロックサイクルのみ発生されるカラム系の第2のクロ
ック信号を発生させ、外部から供給されるクロック信号
に対応して発生される第3のクロック信号との3系統に
分けて発生させることにより、クロック信号が伝達され
る信号線において消費される無駄な消費電流を削減する
ことができるという効果が得られる。
【0087】(6) 上記内部クロック信号として、外
部から入力されるクロック信号のパルス幅に無関係な一
定のパルス幅を、内部回路における複数種類の信号遅延
要素を用い、かつその中で最も遅延時間が長くされたも
のにより設定することにより、上記消費電流を削減しつ
つ、内部回路において入力されるクロック信号のパルス
幅に対する格別な配慮を行うことなく、しかも上記パル
ス幅に対応した立ち上がりの立ち下がりエッジの両方を
活用によって内部回路でのタイミング制御を簡略化する
ことができるという効果が得られる。
【0088】(7) 上記複数種類の信号遅延要素とし
て、それぞれが独立してメモリアクセスが行われる複数
のメモリバンクの入出力ノードが並列に接続されてなる
データバスと同じ構成のダミー配線、複数個のインバー
タ回路列、及びメモリセルの記憶情報をセンスする増幅
回路と等価な動作を行う増幅回路とを用いることによ
り、上記消費電流を削減と、主要な信号遅延要素を取り
入れによる内部回路でのタイミング制御の簡略化とを図
ることができるという効果が得られる。
【0089】(8) 上記メモリバンクとして、複数の
ワード線と複数のビット線の交点に複数からなるメモリ
セルが配置されてなるメモリアレイと、上記ワード線と
ビット線の選択動作を行うアドレス選択回路を含むメモ
リマットの複数個で構成し、上記複数個のメモリマット
に対して上記クロック発生回路を含む制御回路を共通に
設けることにより、それが用いられるシステムに柔軟に
対応できるRAMモジュールを実現しつつ、上記消費電
流を削減と内部回路でのタイミング制御を簡略化するこ
とができるという効果が得られる。
【0090】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
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いうまでもない。例えば、1つ
のメモリマットに設けられるメモリアレイの記憶容量
は、種々の実施形態を採ることができる。メモリアレイ
は、その中央部分にセンスアンプ、プリチャージ回路、
及びカラムスイッチを配置し、両側にメモリセルを配置
するというシェアードセンスアンプ方式を採用するもの
であってもよい。
【0091】ダイナミック型メモリセルが形成される半
導体領域には、前記のような基板電圧VBBではなく回
路の接地電位とするものであってもよい。この場合、ダ
イナミック型メモリセルにおけるアドレス選択MOSF
ETでのリーク電流を減らすために、言い換えるなら
ば、メモリセルの情報保持特性を維持するためにビット
線のロウレベル電位を回路の接地電位より高くするとい
ういわゆるBSG(ブーステッドセンスグランド)方式
を採用するものであってもよい。
【0092】ビット線の電位を電源電圧に対してアドレ
ス選択MOSFETのしきい値電圧分だけ降圧した電圧
とし、ワード線の選択レベルを電源電圧を用いるように
して昇圧回路を省略するものであってもよい。あるい
は、上記両者を組み合わせるものとしてもよい。このよ
うにすると、RAMモジュールと外部に設けられたCM
OS論理回路との素子プロセスの整合性が良くなりその
簡素化が可能になる。
【0093】上記半導体集積回路装置に搭載されるRA
Mモジュールの他、シンクロナスDRAM、あるいはラ
ンバス仕様のDRAM等のように外部端子から供給され
るクロック信号により内部回路が動作させられるものに
同様に適用することができる。この場合、前記のような
同期化回路により外部端子から供給されるクロック信号
と完全に同期した基本クロック信号を形成するものであ
ってもよい。ただし、そのパルス幅を前記のような異種
の遅延要素によって決定されることが条件とされる。R
AMモジュールに搭載されるメモリマットは、上記のよ
うなダイナミック型メモリセルを用いるものの他、スタ
ティック型メモリセルを用いる構成とするものであって
もよし、あるいは不揮発性メモリ等のセルを用いるもの
であってもよい。この発明は、RAMモジュールを搭載
した半導体集積回路装置及び単体の半導体記憶装置に広
く利用できる。
【0094】
【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、外部から入力されるクロッ
ク信号のパルス幅に無関係な一定のパルス幅を、内部回
路における複数種類の信号遅延要素を用い、かつその中
で最も遅延時間が長くされたものにより設定することに
より、内部回路において入力されるクロック信号のパル
ス幅に対する格別な配慮を行うことなく、しかも上記パ
ルス幅に対応した立ち上がりの立ち下がりエッジの両方
を活用によって内部回路でのタイミング制御を簡略化す
ることができる。
【0095】クロック発生回路において、外部から供給
されるクロック信号に対応され、かつロウ系の選択動作
が行われるクロックサイクルロウ系の第1のクロック信
号を発生させ、カラム系の選択動作が行われるクロック
サイクルのみ発生されるカラム系の第2のクロック信号
を発生させ、外部から供給されるクロック信号に対応し
て発生される第3のクロック信号との3系統に分けて発
生させることにより、クロック信号が伝達される信号線
において消費される無駄な消費電流を削減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用された半導体記憶装置の一実施
例を示すブロック図である。
【図2】この発明に係るRAMモジュールに設けられる
クロック発生回路に含まれる一定パルス幅設定を行う基
本クロック発生部の一実施例を示す回路図である。
【図3】この発明に係るRAMモジュールに設けられる
クロック発生回路に含まれる内部クロック制御部の一実
施例を示す回路図である。
【図4】図2の基本クロック発生部の動作を説明するた
めの波形図である。
【図5】図3の内部クロック制御部の動作を説明するた
めの波形図である。
【図6】上記RAMモジュールのメモリマットにおける
メモリアレイ、ワード線選択回路の一実施例を示す回路
図である。
【図7】上記RAMモジュールのメモリマットにおける
ロウデコーダとそれに設けられるワードドライバの一実
施例を示す具体的回路図である。
【符号の説明】
MARY…メモリアレイ、SA…センスアンプ、RDE
C…ロウデコーダ、CSW…カラムスイッチ、BAG…
バンクアドレス生成回路、BACP…バンクアドレス一
致比較回路、TG…タイミング発生回路、CSEL…カ
ラムセレクタ、GBD…グローバルビット線、RWAm
p…リード・ライトアンプ、VC…電源回路、COMD
…コマンドデコーダ、BDV…バスドライバ、CLKG
…クロック信号発生回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重富 隆行 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 柳沢 一正 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 田中 裕二 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 大塚 真理子 東京都国分寺市東恋ケ窪三丁目1番地1 日立超エル・エス・アイ・エンジニアリン グ株式会社内 (72)発明者 中西 悟 東京都国分寺市東恋ケ窪三丁目1番地1 日立超エル・エス・アイ・エンジニアリン グ株式会社内 (72)発明者 小山田 太郎 東京都国分寺市東恋ケ窪三丁目1番地1 日立超エル・エス・アイ・エンジニアリン グ株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部から入力されるクロック信号のパル
    ス幅に無関係で一定のパルス幅を形成するものであっ
    て、 上記一定のパルス幅を内部回路における複数種類の信号
    遅延要素を用い、かつその中で最も遅延時間が長くされ
    たものにより設定してなるクロック発生回路を備えてな
    ることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 上記複数種類の信号遅延要素は、それぞ
    れが独立してメモリアクセスが行われる複数のメモリバ
    ンクの入出力ノードが並列に接続されてなるデータバス
    と同じ構成のダミー配線、複数個のインバータ回路列、
    及びメモリセルの記憶情報をセンスする増幅回路と等価
    な動作を行う増幅回路からなることを特徴とする請求項
    1の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 上記外部から供給されるクロック信号
    は、入力回路で1/2分周され、 かかる1/2分周出力信号とその反転信号のそれぞれに
    対応して、上記複数種類の遅延要素が設けられるもので
    あることを特徴とする請求項1又は請求項2の半導体記
    憶装置。
  4. 【請求項4】 上記クロック発生回路により形成された
    内部クロック信号は、その立ち上がりエッジを基準にし
    て内部制御信号が形成されるとともに、その立ち下がり
    エッジを基準にして内部制御信号が形成されるものであ
    ることを特徴とする請求項3の半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 外部から供給されるクロック信号を受け
    て、内部回路の動作に必要な内部クロック信号を形成す
    るクロック発生回路であって、 ロウ系の選択動作に対応された第1のクロック信号と、
    カラム系の選択動作に対応された第2のクロック信号
    と、全体的な動作に対応された第3のクロック信号の少
    なくとも3系統に分け、 上記第3のクロック信号は上記外部から供給されるクロ
    ック信号に対応して発生され、上記第1のクロック信号
    はロウ系の選択動作が行われるクロックサイクルのみ発
    生され、上記第2のクロック信号はカラム系の選択動作
    が行われるクロックサイクルのみ発生させることを特徴
    とする半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 上記クロック発生回路は、 外部から入力されるクロック信号のパルス幅に無関係で
    一定のパルス幅を形成するものであって、 上記一定のパルス幅を内部回路における複数種類の信号
    遅延要素を用い、それぞれの信号遅延要素を並列もしく
    は直列に組み合わせ接続し、かつその中で最も遅延時間
    が長くされたものにより設定されることを特徴とする請
    求項5の半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】 上記複数種類の信号遅延要素は、 それぞれが独立してメモリアクセスが行われる複数のメ
    モリバンクの入出力ノードが並列に接続されてなるデー
    タバスと同じ構成のダミー配線、複数個のインバータ回
    路列、及びメモリセルの記憶情報をセンスする増幅回路
    と等価な動作を行う増幅回路からなることを特徴とする
    請求項6の半導体記憶装置。
  8. 【請求項8】 上記メモリバンクは、 複数のワード線と複数のビット線の交点に複数からなる
    メモリセルが配置されてなるメモリアレイと、上記ワー
    ド線とビット線の選択動作を行うアドレス選択回路を含
    むメモリマットの複数個からなり、 上記複数個のメモリマットに対して上記クロック発生回
    路を含む制御回路が共通に設けられるものであることを
    特徴とする請求項7の半導体記憶装置。
JP10103783A 1998-03-31 1998-03-31 半導体記憶装置 Withdrawn JPH11288589A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004088667A1 (ja) * 2003-03-31 2004-10-14 Fujitsu Limited 半導体メモリ
JP2005267744A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置、及びタイミング制御方法
JP2012185882A (ja) * 2011-03-04 2012-09-27 Renesas Electronics Corp 半導体装置

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