JPH11339482A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH11339482A
JPH11339482A JP10140760A JP14076098A JPH11339482A JP H11339482 A JPH11339482 A JP H11339482A JP 10140760 A JP10140760 A JP 10140760A JP 14076098 A JP14076098 A JP 14076098A JP H11339482 A JPH11339482 A JP H11339482A
Authority
JP
Japan
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sense amplifier
amplifier circuit
turned
data
bit line
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Pending
Application number
JP10140760A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Suzuki
武史 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH11339482A publication Critical patent/JPH11339482A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビット線のプリチャージMOSを備えた従来
型のSRAMにおいては、センスアンプ回路による増幅
終了後にカラム系選択スイッチをオンさせたときにデー
タ線の電位がビット線に伝わるため、一旦収束し始めた
ビット線電位差が再び開いてしまい、ビット線が電源電
圧までプリチャージされるまでの時間が長くなり、ビッ
ト線の電位が電源電圧まで充分にプリチャージされる前
に次の読出しが開始されて誤ったデータの読出しが行な
われ、その結果、読出しサイクル時間が長くなるおそれ
があった。 【解決手段】 メモリアレイ内のビット線にはプリチャ
ージ手段が設けられ、カラム系選択スイッチを介してビ
ット線に接続可能にされたデータ線の電位をこれと対を
なす他のデータ線の電位と比較して増幅するセンスアン
プ回路を備えた半導体記憶装置において、センスアンプ
回路(SA)が接続されたデータ線対(DL,/DL)
間にイコライズ用のスイッチ素子(Qde)を接続し、
センスアンプ回路による増幅終了直後に上記イコライズ
用スイッチ素子をオンさせるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
おける読出しデータ信号の増幅に適用して有効な技術に
関し、例えばスタティックRAM(ランダム・アクセス
・メモリ)のセンスアンプ回路部に利用して有効な技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】CMOS半導体集積回路化されたスタテ
ィックRAMにおいては、メモリセルの選択により対を
なすビット線に読み出された微小電位差を増幅する回路
として、一対のCMOSインバータの入出力端子を交差
結合したラッチ型センスアンプ回路が用いられていると
ともに、ビット線にはデータの読出し後、次のデータの
読出し前にビット線を電源電圧に充電するプリチャージ
MOSFETが接続されていた。
【0003】図3に従来型のスタティックRAMにおけ
るセンスアンプ回路とプリチャージ回路が、また図4に
はその読出し時の信号の変化の様子が示されている。図
3において、WLはワード線、BL,/BLはメモリセ
ルMCのデータ入出力端子に接続された一対のビット
線、Qyはビット線BL,/BLをデータ線DL,/D
Lに接続させるためのカラム系選択スイッチ、SAはデ
ータ線DL,/DLの電位差を増幅するラッチ型センス
アンプ回路である。
【0004】図4に示すように、図3に示すスタティッ
クRAMにおいては、カラム系選択スイッチQyをオン
した状態で選択ワード線WLの立ち上がりに呼応してイ
コライズ信号EQをロウレベルにしてビット線BL,/
BL間のイコライズMOSFET Qeとプリチャージ
MOSFETQp1,Qp2をオフし、選択メモリセル
MCの記憶データに応じてビット線BL,/BLの電位
がある程度開いた時にカラム系選択スイッチQyを閉じ
てセンスアンプ回路SAを活性化させてデータ線DL,
/DLの電位差を増幅するとともに、次の読出し動作の
準備のためイコライズ信号EQをハイレベルにしてイコ
ライズMOSFET QeとプリチャージMOSFET
Qp1,Qp2をオンさせ、ビット線BL,/BLを
電源電圧VDDにプリチャージさせるようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3に示すスタティッ
クRAMにおいては、センスアンプ回路SAによるデー
タ線DL,/DL上の信号の増幅後に、カラム系選択ス
イッチQyをオンさせて、ビット線のプリチャージを開
始していたプリチャージMOSFET Qp1,Qp2
によってデータ線DL,/DLもプリチャージさせるよ
うにしていた。
【0006】しかしながら、上記のような方式では、セ
ンスアンプ回路SAによる増幅終了後にカラム系選択ス
イッチQyをオンさせたときにデータ線DL,/DLの
電位がビット線BL,/BLに伝わるため、一旦収束し
始めたビット線電位差が再び開いてしまう。そのため、
ビット線BL,/BLが電源電圧VDDまでプリチャージ
されるまでの時間Tdeが長くなる。しかるに、ビット
線BL,/BLの電位が電源電圧VDDまで充分にプリチ
ャージされる前に次の読出しを開始すると誤ったデータ
の読出しが行なわれるおそれがある。その結果、読出し
サイクル時間が長くなるという問題点があることが明ら
かとなった。
【0007】この発明の目的は、ビット線にプリチャー
ジ手段が設けられデータ線の電位をこれと対をなすデー
タ線の電位と比較して増幅するセンスアンプ回路を備え
た半導体メモリにおいて、データの読出しサイクル時間
を短縮できるようにすることにある。
【0008】この発明の他の目的は、ビット線にプリチ
ャージ手段が設けられデータ線の電位をこれと対をなす
データ線の電位と比較して増幅するセンスアンプ回路を
備えた半導体メモリにおけるセンスアンプ回路の消費電
力を低減することにある。
【0009】この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面
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説明すれば、下記のと
おりである。
【0011】すなわち、メモリアレイ内のビット線には
プリチャージ手段が設けられ、カラム系選択スイッチを
介して上記ビット線に接続可能にされたデータ線の電位
をこれと対をなす他のデータ線の電位と比較して増幅す
るセンスアンプ回路を備えた半導体記憶装置において、
センスアンプ回路が接続されたデータ線対間にイコライ
ズ用のスイッチ素子を接続し、センスアンプ回路による
増幅終了直後に上記イコライズ用スイッチ素子をオンさ
せるようにした。
【0012】具体的には、複数個のメモリセルと同一行
のメモリセルの選択端子が接続されロウ系アドレス信号
に基づいて選択駆動されるワード線と同一列のメモリセ
ルの入出力端子が接続されたビット線を有するメモリア
レイと、上記ビット線に接続されビット線のプリチャー
ジを行なうプリチャージ手段と、上記ビット線とカラム
系選択スイッチを介して接続可能にされたデータ線の電
位をこれと対をなす他のデータ線の電位と比較して増幅
するセンスアンプ回路を備えた半導体記憶装置におい
て、センスアンプ回路が接続されたデータ線対間にイコ
ライズ用のスイッチ素子を接続し、センスアンプ回路に
よる増幅終了直後に上記イコライズ用スイッチ素子をオ
ンさせるように構成する。
【0013】上記した手段によれば、センスアンプ回路
による増幅終了直後に対をなすデータ線が同一の電位に
なるため、その後カラム系選択スイッチがオンされてデ
ータ線とビット線とが接続されたときに前の読出しデー
タの影響を受けてビット線の電位差が広がるのを回避す
ることができるので、次のデータの読出しを開始するタ
イミングを早くして読出しサイクルを短縮することがで
きる。これによって、この発明を適用したRAMを使用
したシステムのスループットが向上する。
【0014】また、上記イコライズ用スイッチ素子をオ
ン、オフ制御する信号は、対をなすデータ線の電位を入
力とする論理積ゲート回路によって形成するようにす
る。これによって、簡単な回路の付加によってデータ線
の電位の増幅およびイコライズの終了を検出してタイミ
ングの良好な制御が可能となり、最適なサイクルで読出
しを行なうことができきるようになる。
【0015】さらに、上記イコライズ用スイッチ素子を
オン、オフ制御する信号に基づいてセンスアンプ回路を
活性化させたり、非活性化させるように制御する。これ
によって、必要最小限の時間だけセンスアンプ回路を活
性化させることができ、センスアンプ回路の消費電力を
低減することが可能となる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を図
面に基づいて説明する。図1は本発明を適用したCMO
SスタティックRAMの一実施例を示す回路構成図であ
る。
【0017】図1において、10は複数のメモリセルM
Cがマトリックス状に配置されたメモリアレイ、11は
入力されたロウアドレス信号Axをデコードして上記メ
モリアレイ10内の対応するワード線WLを選択駆動す
るロウアドレスデコーダ&ドライバ回路、12は入力さ
れたカラムアドレス信号Ayをデコードして対応するビ
ット線上のカラム系選択スイッチQy,Qy’を選択的
にオンさせるカラムアドレスデコーダである。
【0018】また、図1において、Qeは上記ビット線
BL,/BL間に接続され選択ワード線WLの立ち上が
りに呼応して変化されるイコライズ信号EQによってオ
ン、オフ制御されビット線BL,/BLの電位を等しく
するように機能するイコライズ用MOSFET、Qp
1,Qp2は上記ビット線BL,/BLと電源電圧VDD
間に接続され上記イコライズ信号EQによってオン、オ
フ制御されてビット線を電源電圧VDDまでプリチャージ
するためのプリチャージ用MOSFETである。DL,
/DLはカラム系選択スイッチQy,Qy’を介してメ
モリアレイ10内のビット線BL,/BLに接続される
データ線、SAはデータ線DL,/DLの電位差を増幅
するラッチ型センスアンプ回路、DLTはデータ線D
L,/DL上のデータを取り込んで保持するデータラッ
チ回路である。
【0019】上記センスアンプ回路SAは互いに入出力
端子が交差結合された一対のCMOSインバータにより
構成され、この実施例においては、特に制限されない
が、このセンスアンプ回路を構成する一対のCMOSイ
ンバータの共通ソース端子と接地電位端子との間に電流
スイッチ用MOSFET Qcが接続され、このMOS
FET Qcが上記カラム系選択スイッチQyと共通の
制御信号YSをインバータINV0で反転した信号/Y
Sによってオン、オフされることにより、センスアンプ
回路SAが活性化されたり非活性化されたりするように
構成されている。
【0020】さらに、この実施例のスタティックRAM
においては、上記データ線対DL,/DL間に接続され
たイコライズ用MOSFET Qdeと、当該データ線
対DL,/DLの電位を入力とするNANDゲート回路
G1とその出力信号を反転するインバータG2とが設け
られ、このインバータG2の出力信号によってイコライ
ズ用MOSFET Qdeがオン、オフ制御されるよう
に構成されている。上記NANDゲートG2は、その論
理しきい値VLTが電源電圧VDDと接地電位との中間電位
(VDD/2)よりも低い値となるように設計され、上記
イコライズ用MOSFETQdeがオンされてデータ線
DL,/DLの電位がVDD/2に等しくなったときに出
力がハイレベルにされるように構成されている。
【0021】なお、この実施例においては、カラム系選
択スイッチQyとセンスアンプ回路の電流スイッチQc
を同一の信号YSに基づいて制御するようにしている
が、別の信号によって制御するつまり若干の時間差をお
いて動作させるように構成することも可能である。
【0022】次に、この実施例のスタティックRAMの
読出し動作を、図5に示されているタイムチャートを用
いて、図4に示されている従来型のRAMのタイムチャ
ートを参照しながら説明する。
【0023】図1の実施例のスタティックRAMの読出
し動作においては、図5に示されているように、制御信
号YSをハイレベルにすることによってカラム系選択ス
イッチQyをオン、センスアンプ回路SAを非活性化に
した状態で、選択ワード線WLの立ち上がりに呼応して
イコライズ信号EQをロウレベルにしてビット線BL,
/BL間のイコライズMOSFET Qeとプリチャー
ジMOSFETQp1,Qp2をオフにする(タイミン
グt1)。
【0024】すると、選択メモリセルMCの記憶データ
に応じてビット線BL,/BLの電位が開き始め、ある
程度開いた時(タイミングt2)にカラム系選択スイッ
チQyを閉じてセンスアンプ回路SAを活性化させてデ
ータ線DL,/DLの電位差を増幅するとともに、次の
読出し動作の準備のためイコライズ信号EQをハイレベ
ルにしてイコライズMOSFET Qeとプリチャージ
MOSFET Qp1,Qp2をオンさせ、ビット線B
L,/BLを電源電圧VDDにプリチャージさせる。ここ
までの動作は、図3のRAMの動作を示す図4のタイミ
ングチャートと同じである。
【0025】しかして、この実施例のRAMにおいて
は、センスアンプ回路SAの活性化によりデータ線D
L,/DLの電位差が対応するビット線BL,/BLの
電位差に応じて増幅されると、データ線DL,/DLの
電位を入力とするNANDゲートG1の出力がハイレベ
ルに変化してインバータG2によってデータ線DL,/
DL間のイコライズ用MOSFET Qdeのゲート制
御信号EQ’がロウレベルに変化される。そのため、イ
コライズ用MOSFET Qdeがオンされてデータ線
DL,/DLの電位は、共に電源電圧VDDと接地電位と
の中間の電位にされる(タイミングt3)。そして、デ
ータ線DL,/DLの電位がこのような中間レベルにな
ると、NANDゲートG1の出力がロウレベルに変化し
てイコライズ用MOSFET Qdeのゲート制御信号
EQ’がハイレベルに変化されるため、データ線DL,
/DL間のイコライズ用MOSFET Qdeがオフさ
れる(タイミングt4)。
【0026】これと前後して、制御信号YSがロウレベ
ルに変化されることによってセンスアンプ回路SAが非
活性化され、かつカラム系選択スイッチQyがオンされ
てNANDゲートG1の出力がハイレベルに変化する。
そのため、ビット線BL,/BLと対応するデータ線D
L,/DLとが接続され、データ線DL,/DLの電位
はビット線側のプリチャージ用MOSFET Qp1,
Qp2によって電源電圧VDDに向かってプリチャージさ
れ始める。
【0027】しかして、この実施例では、センスアンプ
回路SAに増幅動作終了後にイコライズ用MOSFET
Qdeがオンされることによりデータ線DL,/DL
の電位が一旦同一電位にされるため、その直後にカラム
系選択スイッチQyを開いて次のデータの増幅動作を開
始しても誤まったデータの増幅を行なうことはない。そ
の結果、図3の従来型RAMに比べて読出しサイクル時
間が短縮され、この実施例のRAMを使用したシステム
のスループットが向上する。
【0028】図2には、本発明を適用したCMOSスタ
ティックRAMの他の実施例の回路構成図が示されてい
る。
【0029】この実施例は、図1の実施例と同様に、デ
ータ線対DL,/DL間に接続されたイコライズ用MO
SFET Qdeと、当該データ線対DL,/DLの電
位を入力とするNANDゲート回路G1とその出力信号
を反転するインバータG2とを設けて、インバータG2
の出力信号で上記イコライズ用MOSFET Qdeを
オン、オフ制御するとともに、カラム系選択スイッチQ
yおよびセンスアンプ回路SAの電流スイッチQcを制
御する信号YSを反転するインバータINV0の代わり
にNORゲートG3を設け、このNORゲートG3に制
御信号YSとNANDゲートG1の出力を入力して論理
和をとった信号でカラム系選択スイッチQyおよびセン
スアンプ回路SAの電流スイッチQcを制御するように
構成したものである。
【0030】ただし、図2に破線で示すように、カラム
系選択信号YSによってカラム系選択スイッチQyを制
御し、選択信号YSとNANDゲートG1の出力を入力
とするNORゲートG3の出力信号でセンスアンプ回路
SAの電流スイッチQcのみを制御するように構成する
ことも可能である。
【0031】この実施例においては、センスアンプ回路
SAによるデータ線DL,/DLの電位の増幅が終了し
てイコライズ用MOSFET Qdeがオンされるのと
同時にセンスアンプ回路SAが非活性化するように制御
されるため、必要最小限の時間だけセンスアンプ回路S
Aを活性化させることができ、図1の実施例および図3
の従来型RAMに比べてセンスアンプ回路の消費電力を
低減することができるという利点がある。
【0032】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、本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いうまでもない。例えば、前
記実施例では、データ線対DL,/DL間に接続された
イコライズ用MOSFET Qdeを、当該データ線対
DL,/DLの電位を入力とするNANDゲート回路G
1とその出力信号を反転するインバータG2とによって
形成するようにしているが、センスアンプ回路を活性化
させる制御信号(実施例はYS)を適当に遅延させて形
成することも可能である。ただし、実施例のようにデー
タ線対DL,/DLの電位を入力とするNANDゲート
回路G1を設けて形成するようにした方が、製造ばらつ
きで回路の特性がずれたとしても最適なタイミングでセ
ンスアンプ回路を活性化させたり非活性化させたりする
ことができるという利点がある。
【0033】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CMO
SスタティックRAMに適用した場合について説明した
が、この発明はそれに限定されるものでなくラッチ型セ
ンスアンプ回路を備えビット線のプリチャージを行なう
ように構成された半導体メモリに広く利用することがで
きる。
【0034】
【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
のとおりである。
【0035】すなわち、この発明は、ビット線にプリチ
ャージ手段が設けられデータ線の電位をこれと対をなす
データ線の電位と比較して増幅するセンスアンプ回路を
備えた半導体メモリにおいて、データの読出しサイクル
時間を短縮することができる。また、センスアンプ回路
の消費電力を低減することもできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したCMOSスタティックRAM
の一実施例を示す回路構成図である。
【図2】本発明を適用したCMOSスタティックRAM
の他の実施例を示す回路構成図である。
【図3】従来型のCMOSスタティックRAMの例を示
す回路構成図である。
【図4】従来型のCMOSスタティックRAMの読出し
動作時の信号の変化を示すタイムチャートである。
【図5】実施例のCMOSスタティックRAMの読出し
動作時の信号の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
10 メモリアレイ 11 ロウアドレスデコーダ&ドライバ回路 12 カラムアドレスデコーダ回路 SA センスアンプ回路 DLT データラッチ回路 BL,/BL ビット線対 DL,/DL データ線対 Qy,Qy’ カラム系選択スイッチ Qe,Qde イコライズ用MOSFET Qp1,Qp2 プリチャージ用MOSFET

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個のメモリセルと同一行のメモリセ
    ルの選択端子が接続されロウ系アドレス信号に基づいて
    選択駆動されるワード線と同一列のメモリセルの入出力
    端子が接続されたビット線を有するメモリアレイと、上
    記ビット線に接続されビット線のプリチャージを行なう
    プリチャージ手段と、上記ビット線とカラム系選択スイ
    ッチを介して接続可能にされたデータ線の電位をこれと
    対をなす他のデータ線の電位と比較して増幅するセンス
    アンプ回路を備えた半導体記憶装置において、上記セン
    スアンプ回路が接続されたデータ線対間にイコライズ用
    のスイッチ素子を接続し、上記センスアンプ回路による
    増幅終了直後に上記イコライズ用スイッチ素子をオンさ
    せるように構成されていることを特徴とする半導体記憶
    装置。
  2. 【請求項2】 上記イコライズ用スイッチ素子をオン、
    オフ制御する信号は、互いに対をなすデータ線の電位を
    入力とする論理積ゲート回路によって形成するように構
    成したことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装
    置。
  3. 【請求項3】 上記イコライズ用スイッチ素子をオン、
    オフ制御する信号に基づいてセンスアンプ回路の活性化
    または非活性化の制御を行なうように構成したことを特
    徴とする請求項1または2に記載の半導体記憶装置。
JP10140760A 1998-05-22 1998-05-22 半導体記憶装置 Pending JPH11339482A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100720644B1 (ko) 2005-11-17 2007-05-21 삼성전자주식회사 메모리 장치 및 메모리 그 동작 방법

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