JPH11353880A - 高密度記憶装置に適用するsramセルの非対象デザイン - Google Patents

高密度記憶装置に適用するsramセルの非対象デザイン

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JPH11353880A
JPH11353880A JP11125702A JP12570299A JPH11353880A JP H11353880 A JPH11353880 A JP H11353880A JP 11125702 A JP11125702 A JP 11125702A JP 12570299 A JP12570299 A JP 12570299A JP H11353880 A JPH11353880 A JP H11353880A
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coupled
inverter
reference voltage
virtual ground
cell
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JP11125702A
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English (en)
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Tsuan Kevin
ケビン・ツァン
R Weiss Donald
ドナルド・アール・ウェイス
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HP Inc
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Hewlett Packard Co
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    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/412Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シンク゛ルエント゛形SRAMセルテ゛サ゛インを提供すること 【解決手段】シンク゛ルエント゛形SRAMセルテ゛サ゛インはSRAMサイス゛を低
減し、記憶セルの高いノイス゛マーシ゛ンを提供する。仮想接地線
(320)は共通ヒ゛ット線カラム(300)にある各記憶セル(310a,310b)
の各I/Oホ゜ートインハ゛ータ(304a,304b)の駆動NFET(N314a,N314
b)のソースに結合されている。絶縁機構(340)は読み取り中
及び記憶セル(310a,310b)に「0」を書き込み中に仮想接地
線(320)を低基準電圧(VSS)に結合し、記憶セル(310a,310
b)に「1」を書き込み中に仮想接地線(320)を低基準電圧
(VSS)から絶縁する。クランフ゜装置(350)は仮想接地線(320)
に結合され、仮想接地線(320)の電位が絶縁機構(340)の
しきい電圧を越えることを防止し、共通に結合された記
憶セル(310a,310b)に「1」が書き込まれる際そのほかの共
通に結合された記憶セル(310a,310b)のいずれかに記憶さ
れた値をフリッフ゜することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には電子記
憶装置の分野に関し、より厳密にはスタティックランダ
ムアクセスメモリに関する。
【0002】
【従来の技術】スタティックランダムアクセスメモリ
(SRAM)はコンピュータプロセッサを基盤とした殆
どのシステムにおいて必要不可欠の部品である。SRA
Mチップは通常、各々が単一のデジタルビット値を記憶
する何百万もの独立したセルを含む。
【0003】これまで従来の技術知識では、SRAMセ
ルを実用化する為に差動回路技術(differential circu
it technique)を用いることが必要であった。シングル
エンド形記憶セルデザインはこれまで、十分な高速書込
み能力を持たせつつ、同時に読み取り動作中に必要とさ
れるセルの安定性を提供することが出来なかった。論理
値低(すなわち「0」)を記憶セルから読み取り、その
同じセルに論理値高(すなわち「1」)を書き込む場
合、競合する設計条件から生じる問題に直面する。セル
からの「0」の読み取りを容易にする為の設計条件は、
通常同じセルへ「1」を書き込む為の設計条件と対抗し
てしまう。差動記憶セルデザインでは、記憶セルインバ
ータのバランスを取り、セルへのデュアルI/Oアクセ
スを実現することによりこれら設計上の問題を克服して
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、差動記
憶セルデザインにおいては、シングルエンド形記憶セル
デザインと比較して2倍のビット線と更なるアクセスト
ランジスタが必要とされる。従って読み取り動作中の安
定性と書き込み動作中の高速性を供し得るシングルエン
ド形記憶セルデザインが求められている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、記憶セル毎に
アクセストランジスタ1個とカラム毎にビット線1本を
排除する為の方法を提供する。これは差動記憶セルでは
なく、シングルエンド形記憶セルを用いることにより達
せられる。シングルエンド形の実現においては、仮想接
地線から回路の低基準電圧を絶縁する絶縁機構が供され
る。仮想接地線は、そのI/Oポートを駆動する同一カ
ラム中の記憶セル各々のNチャンネル形電界効果トラン
ジスタ(NFET)により共用される。「1」の書込み
の間、仮想接地線は接地電位より高く跳ね上がらないよ
うになっており、従って共通のビット線を共用する他の
記憶セルが阻害されないので、SRAMセルのノイズマ
ージンが大きく低減される。
【0006】本発明による記憶セルには、5トランジス
タ記憶セルデザインを用いる。1個のアクセストランジ
スタにより共通のビット線に切り替え可能に接続される
1つの出力ポートを有する双安定フリップフロップ構成
を実現する為に4個の電界効果トランジスタ(FET)
が用いられる。好適な実施態様においては、絶縁機構は
仮想接地線に結合されるドレイン、低基準電圧に結合さ
れるソース、そして制御信号に結合されるゲートを有す
るNFETで実現される。制御信号は、読み取り動作
中、又は「0」の書込み中に仮想接地線を低基準電圧に
結合する為にNFETをONにする。「1」の書き込み
中、制御信号はNFETをOFFにして仮想接地線を低
基準電圧から絶縁する。これにより、選択されたセルの
I/OポートにI/Oポート上の信号をより素早く引き
寄せることが可能となる。しかしながら、この仮想接地
線上の信号が、共通のビット線を共用するいずれかの駆
動NFETのしきい電圧を越えないようにする為に、ク
ランプ装置が設けられてこの機能を実行する。好適な実
施態様においては、ドレイン及びゲートが仮想接地線に
結合し、ソースが低基準電圧と結合するNFETを用い
てクランプ装置を実現している。
【0007】本発明によれば、1記憶セルにつき1個の
アクセストランジスタ、及び1カラムにつき1本のカラ
ム線を排除することにより、高密度記憶アプリケーショ
ン用SRAMアレイの面積を大幅に節約できると同時
に、設計者にとっては個々の記憶セル中の2個のインバ
ータのトリガポイントを調節できるという利点が生まれ
る。更に、セルの高いノイズマージンを持たせる為に個
々の記憶セルを微同調させることが可能である。
【0008】同一又は同等の機能を有する要素には同様
の符号で示された添付図面と共に、以下に説明した本発
明の現時点で好適な実施態様により本発明に対するより
深い理解が得られるであろう。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の新規な特徴については、
図1及び図2に示されるような従来技術を参照すること
によってより深い理解が得られるであろう。図1は従来
型m×nのSRAMアレイ100のブロック図である。
アレイ100にはm本の行とn本のカラム(列)に配列
された複数の記憶セル110が含まれる。個々の記憶セ
ル110は、相互排他的な2つの自己保持的動作状態の
1つにおける動作により特徴づけられるビット値を保持
する。動作状態の各々は、2個の可能なバイナリビット
値、「0」又は「1」のうちの1つを定義する。従来技
術のSRAMアレイ100は差動回路技術を用いて実現
される。個々の記憶セル110には、本明細書において
それぞれ駆動I/Oポート112及び反転I/Oポート
114として示される1対の差動入力/出力(I/O)
ポート112、114が設けられ、それらは互いに反転
した電圧レベルを常に保持する。
【0010】同一のカラム中にある記憶セル110の各
々は、CL1とCL1’からCLnとCLn’(カラム
0からn)として示されている共通の差動ビット線対C
L、CL’を共用している。記憶セル110の各々は、
位置的にWL1からWLmとして示されるワード線信号
WLに呼応して、その差動入力/出力ポート112、1
14をそれぞれのカラムの差動ビット線対CL、CL’
と結合する。カラム選択回路(図示せず)は、読み取る
又は書込むべき特定のセルの差動ビット線対CL、C
L’を選択する。ワード選択回路(図示せず)は、所望
の記憶セル110のワード線信号WLを活性化する。最
も簡単な実施態様においては、セルアレイの同じ行にワ
ード中の個々のビットがある。他の構成においては、ビ
ット誤り率を低減する為に所定のワードの個々のビット
はSRAMアレイの異なる場所にある。特定の記憶セル
の読み取りには、セルのそれぞれの差動I/Oポート1
12、114をその対応するカラム線CL、CL’と接
続する為に所望の記憶セルのワード線信号WLを活性化
させることが含まれる。所望の記憶セル110への書き
込みには、まずセルのそれぞれのカラム線CL、CL’
に選択した相補論理電圧を印加し、その後セルのワード
線信号WLを活性化してそれら論理電圧をセルのそれぞ
れのI/Oポート112、114と接続することが含ま
れる。これによりI/Oポート112、114が選択さ
れた論理電圧となり、この状態が記憶セルへの電源供給
が続く限り、又は記憶セルが再書き込みされるまで保持
される。
【0011】図2は、一般的に記憶セル110を高密度
スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)10
0に実装する場合に使われる従来の6トランジスタスタ
ティック読み取り/書き込み記憶セル200を示す。記
憶セル200は通常、交差結合して双安定フリップフロ
ップを形成する第1及び第2のインバータ202、20
4を含む。インバータ202、204はNチャンネル形
駆動トランジスタN1、N2及びPチャンネル形負荷ト
ランジスタP1、P2により形成される。
【0012】駆動トランジスタN1、N2のソース領域
は、通常回路アースであるVSSで示される低基準、す
なわち回路供給電圧に結合される。負荷トランジスタP
1、P2はVDDで示される高基準、すなわち回路供給
電圧と、対応する駆動トランジスタN1、N2のドレイ
ンとの間に直列に接続される。負荷トランジスタP1、
P2のゲートは対応する駆動トランジスタN1、N2の
ゲートに接続される。
【0013】インバータ202は駆動トランジスタN1
のドレイン及び負荷トランジスタP1のドレインにより
形成されるインバータ出力D1’を有する。同様に、イ
ンバータ204は駆動トランジスタN2のドレイン及び
負荷トランジスタP2のドレインにより形成されるイン
バータ出力D1を有する。インバータ202は駆動トラ
ンジスタN1のゲート及び負荷トランジスタP1のゲー
トにより形成されるインバータ入力Din’を有する。
インバータ204は駆動トランジスタN2のゲート及び
負荷トランジスタP2のゲートにより形成されるインバ
ータ入力を有する。
【0014】インバータ202、204の入力及び出力
は交差結合して1対の相補型2状態出力を有するフリッ
プフロップを形成する。即ち、インバータ出力D1’は
インバータ入力Dinに交差結合し、インバータ出力D
1はインバータ入力Din’に交差結合する。この構成
においては、インバータ出力D1、D1’がフリップフ
ロップの相補型2状態出力を形成する。
【0015】上述したメモリフリップフロップが概して
図1に示されるSRAMアレイ100のようなスタティ
ックメモリエレメントの集積アレイの1つの記憶セルを
形成する。アクセストランジスタN3、N4のような複
数のアクセストランジスタがアレイ中の個々の記憶セル
200に選択的にアドレスし、アクセスする為に使用さ
れる。アクセストランジスタN3は交差結合したインバ
ータの出力D1’に接続した1つのアクティブ端子を有
する。アクセストランジスタN4は交差結合したインバ
ータの出力D1に接続した1つのアクティブ端子を有す
る。図示の相補型カラム線CL、CL’の単1対のよう
な、複数の相補型カラム線対は、同じカラム上にある記
憶セル200各々のアクセストランジスタN3、N4そ
れぞれのアクティブ端子に各々接続される。ワード線信
号WLはアクセストランジスタN3、N4のゲートに接
続される。
【0016】記憶セル200は、ワード線信号WLを活
性化してインバータ出力D1、D1’をそれぞれのカラ
ム線CL、CL’に接続することにより読み取られる。
記憶セル200は、まず選択された相補型論理電圧をカ
ラム線CL、CL’上に印加し、そしてワード線信号W
Lを活性化してこれらの論理電圧をインバータ出力D
1、D1’に接続することにより書き込まれる。これに
より出力D1、D1’は選択された論理電圧となり、セ
ル200への電源供給が続く限り、又は記憶セル200
が再書き込みされるまでこれが保持される。
【0017】記憶セル200が双安定であると言えるの
は、それが2つの異なる出力電圧に対応する2つの安定
状態、即ち自己保持型動作状態を有する為である。外部
からの刺激がなければ記憶セル200はその2つの動作
状態のうちの一つだけで継続的に動作する。電源を受け
続ける限りにおいて記憶セル200の動作状態に応じた
安定した出力電圧を保持する為の内部フィードバックを
有する。記憶セル200により生成される2つの可能な
出力電圧は、一般的に高及び低回路供給電圧VDD、V
SSに対応する。高及び低回路供給電圧VDD、VSS
の間の中間出力電圧は、通常は記憶セル200の電源を
入れた後のわずかな時間の間、及び一つの動作状態から
もう一方の動作状態に遷移する間にしか発生しない。
【0018】従来のSRAMデザインでは、シングルエ
ンド形セルデザインよりも高い耐ノイズ性とセル安定性
を提供する為に差動回路技術が採用されている。シング
ルエンド形記憶セルデザインにおいては、1セルは単一
のカラム線と単一のアクセストランジスタを介して読み
取られ、または書き込まれる。しかしながら、シングル
エンド形記憶セルデザインには問題がある。もし所定の
記憶セルが、例えばセル200中のD1のようなI/O
ポートのみから、例えばN4のような単一のアクセスト
ランジスタを介してアクセスされるとすると、セルが論
理低レベル(すなわち「0」)を記憶している場合、セ
ル200の読み取り動作ではその記憶された値は不安定
性にさらされることになる。ビット線CLは高い電荷に
プレチャージされている為、アクセストランジスタN4
が読み取り動作中にONする時、電荷はI/OポートD
1に蓄積されてインバータ202がフリップ(flip)す
る原因となり、従ってインバータ204がフリップし、
これによってセル200に記憶された値が論理低レベル
(すなわち「0」)から論理高レベル(すなわち
「1」)へとフリップしてしまう。この好ましくない効
果を回避する為に、一般的に2つのことが行われてい
る。第1には、NFET N2、N4のサイズを、読み
取り動作中にI/Oポート(すなわちD1)に累積する
電荷がインバータ202をフリップさせるには不十分と
なるように設計することである。この条件に合わせる
と、論理高レベル(すなわち「1」)の書き込みは不可
能となる。第2にはインバータ204への入力を、これ
も高い電荷をプレチャージされた差動ビット線CL’へ
と同時に結合することである。これは、読み取り動作中
にI/OポートD1を論理高レベル(すなわち「1」)
に保持する助けとなり、インバータ204のフリップを
防ぐ。論理高レベル(すなわち「1」)のD1への書き
込み動作中、差動ビット線CL’は論理低レベル(すな
わち「0」)となってI/OポートD1’を同時に論理
低レベルへと結合する。
【0019】差動記憶セルデザインの利点を得る為に、
カラム毎に2本のカラム線CL、CL’、従って1記憶
セルあたり2個のアクセストランジスタN3、N4を設
けるという犠牲が払われている。何百万もの記憶セルか
ら成るSRAMアレイにあっては、このスペースの犠牲
は益々重大となり、よってシングルエンド形記憶セルデ
ザインを実現する方法を望む声が益々高まっているので
ある。
【0020】図3はSRAMメモリのカラム300の略
図であり、本発明によるシングルエンド形記憶セルデザ
インを示している。図3では同一カラムの記憶セル31
0が、各々共通の単一カラム線(以後ビット線BLと称
する)を共用する310a及び310bとして示されて
いる。記憶セル310aの各々は、インバータ302a
を形成するように配されたNチャンネル形駆動トランジ
スタN312a及びPチャンネル形負荷トランジスタP
312aと、インバータ304aを形成するように配さ
れたNチャンネル形駆動トランジスタN314a及びP
チャンネル形負荷トランジスタP314aを含む。
【0021】インバータ302aは駆動トランジスタN
312aと負荷トランジスタP312aのゲートにより
形成されるインバータ入力Din_a’を有する。インバー
タ302aは駆動トランジスタN312a及び負荷トラ
ンジスタP312aのドレインにより形成されるインバ
ータ出力Dout_a’を有する。インバータ304aは駆
動トランジスタN314a及び負荷トランジスタP31
4aのゲートにより形成されるインバータ入力Din_a
有する。インバータ304aは駆動トランジスタN31
4a及び負荷トランジスタP314aのドレインにより
形成されるインバータ出力Dout_aを有する。
【0022】インバータ302a、304aの入力及び
出力は双安定フリップフロップを形成するように交差結
合されている。インバータ出力Dout_aは、セル310
aの2つの状態出力の1つを形成する。
【0023】記憶セル310bは記憶セル310aと同
一に構成されており、図3中にbの識別符号が付加され
た同一の参照番号で示されている。
【0024】駆動トランジスタN314a、N314b
のソース領域は、通常は絶縁機構340を介して回路ア
ースである低基準電圧VSSに切り替え可能に結合され
る仮想接地線320に各々結ばれている。
【0025】セル310a、310bのシングルエンド
形記憶セルデザインにより、従来技術のセル200から
1本のカラム線CL’と1個のアクセストランジスタN
3が排除され、結果としてカラム線(すなわちビット
線)の必要数が半分に低減され、また、1記憶セルあた
りの最低トランジスタ数の6分の1が低減される。大型
SRAMアレイ全体で見ると、これは大幅な省スペース
へとつながる量となる。
【0026】前述の通り、シングルエンド形記憶セルデ
ザインは読み取り動作中に安定性の問題を生じる。この
問題はアクセストランジスタN5a、N5bが駆動トラ
ンジスタN314a、N314bよりも弱くなるように
設計することにより解決出来る。従って、論理低レベル
を記憶するセル310a、310bの読み取り動作中
は、プレチャージされた論理高レベルのビット線BLを
I/OポートDout_a、Dout_bへと結合するアクセスト
ランジスタN5a、N5bが駆動トランジスタN314
a、N314bを無効にすることはより困難となり、結
果的により高いセル安定性が得られるものである。しか
しながら、論理高レベル(すなわち「1」)を同じセル
に書き込む場合、プレチャージされたビット線BLから
I/OポートDout_a、Dout_bへと論理高レベルを記憶
させることが望まれる時は、相対的に弱いアクセストラ
ンジスタN5a、N5bと相対的に強い駆動トランジス
タN314a、N314bでは、まさにこのトランジス
タのサイジング(sizing)がセルへの「1」の書き込み
に対抗して働く為に問題を生じる。即ち、アクセストラ
ンジスタN5a、N5bは、より強い駆動トランジスタ
N314a、N314bを無効とするには弱すぎるので
ある。更に、読み取り動作中の安定性を増す為に、駆動
トランジスタN312a、N312bは負荷トランジス
タP312a、P312bよりも比較的強くサイジング
することでセル310a、310bに「0」を記憶させ
るのに都合が良いようにインバータ302a、302b
のトリガポイントを設定してあり、従ってセル310
a、310bに「1」を書き込む場合には弱いアクセス
トランジスタN5a、N5bが克服しなければならない
負荷が増えるのである。
【0027】よって「0」の読み取り中のセル安定性を
提供することと、永遠の要求である高速性を満たす為に
充分高速にセルへの「1」を書き込む能力の必要性とが
競合するという問題の為に、「1」がセル310a、3
10bに書き込まれる間はインバータ304a、304
bの駆動トランジスタN314a、N314bを弱める
為の機構が設けられている。この機構は仮想接地線32
0及び絶縁機構340により形成される。
【0028】絶縁機構340は制御信号CTLに呼応
し、ビット線BLに結合されたセル310a−310b
の1つに「1」が書き込まれていない場合に限り仮想接
地線340を低基準電圧源VSSに結合する。好適な実
施態様おいては、絶縁機構340はNFET340によ
り実現されている。NFET340は、仮想接地線32
0と低基準電圧VSSの間にドレイン−ソースで結合さ
れる。NFET340のゲートは制御信号CTLにより
制御される。
【0029】従って、読み取り動作中及びビット線BL
に結合されたセル310a−310bの1つに「0」が
書き込まれている間は、NFET N340はONされ
て線320はアースへの直接経路により低となる。ビッ
ト線BLに結合されたセル310a−310bのいずれ
かに「1」を書き込む場合は、NFET N340はO
FFされる。よって駆動トランジスタN314aのソー
ス領域はアースへの直接経路を失い、I/OポートD
out_aはビット線BL上の高基準電圧により素早く高へ
と引き上げられる。
【0030】仮想接地機構は、セル310a又は310
bに「1」を書き込む間、駆動トランジスタN314a
又はN314bをそれぞれ弱めるようにうまく動作す
る。しかしながら、カラム300上の所定のセル310
a又は310b(例えば記憶セル310a)への「1」
の書き込みは、絶縁機構NFET N340のドレイン
を、同じカラム中のセル310bのインバータ304b
を不用意にフリップしてしまうに十分な高レベルにまで
上げてしまう可能性がある。従って本発明は、いくつか
の共通に結合したシングルエンド形記憶セル310a、
310bの1つに「1」を書き込む場合において、記憶
セルの不安定性を阻止する機構を設けた。この機能は、
図3にトランジスタNFET N350として詳細に示
されたクランプ装置350により提供される。クランプ
装置350の機能及び目的は、仮想接地線320上の電
圧をクランプして絶縁機構340のしきい電圧を越えさ
せないようにすることである。好適な実施態様において
は、クランプ装置350はゲート及びドレインが仮想接
地線320に結合され、ソースが低基準電圧VSSに結
合されたNFET N350を用いて実現されている。
この構成では仮想接地線320が絶縁機構340のしき
い電圧を越えることはなく、従って所定のカラム300
中の1記憶セル310aに「1」が書き込まれる間、他
の共通に結合されたセル310bのいずれかがその記憶
した値を望ましくない形でフリップしてしまうことを回
避出来るのである。クランプ装置350は、かわりに製
造工程において作ったダイオードD350又はツェーナ
ーダイオードZ350のような、NFET N350の
クランプ機能を実施する為に複数のステップを要する機
構を用いて実現しても良い。
【0031】従来技術に比して本発明が幾つかの独自の
利点を有することは上記の説明から明らかであろう。そ
れらの利点の中には、SRAMアレイ全体におけるアク
セストランジスタの数及びカラム線の数を削減する為の
シングルエンド形5トランジスタ記憶セルの利用が可能
なものがある。その他の利点としては、プレチャージさ
れた読み取り動作と、書き込み動作中に「1」を書き込
むこととの間で競合してしまうデザインゴールを補償し
得る確固としたデザインがあげられる。更なる利点は、
その確固たるデザイン故に、セル中の2個のインバータ
の切り替えポイントを個別に調整してセルの高いノイズ
マージンを提供出来ることである。
【0032】本発明をただ1つの好適な実施態様に基づ
き図示、及び説明した。本発明の思想及び範囲から逸脱
すること無く様々な変更が可能であることは当業者には
明らかであろう。本発明は本明細書の請求項によっての
み制約されることを意図したものである。
【0033】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
【0034】1. 低基準電圧(VSS)に切り替え可
能に結合し得る仮想接地線(320)と、ビット線(B
L)と、高基準電圧端子(VDD)と、複数の記憶セル
(310a,310b)であってその各々が、単一の入
力/出力(I/O)ポート(Dout_a、Dout_b)と、前
記ビット線(BL)及び前記I/Oポート(Dout_a
out_b)に結合され、前記入力/出力ポートを前記ビ
ット線(BL)に結合する選択信号に呼応する切り替え
手段(N5a、N5b)と、前記高基準電圧端子(VD
D)と前記仮想接地線(320)との間に結合され、第
1のインバータ入力(Din_a、Din_b)と第1のインバ
ータ出力(Dout_a、Dout b)とを有し、前記第1のイン
バータ出力(Dout_a、Dout_b)が前記I/Oポート
(Dout_a、Dout_b)に結合されている第1のCMOS
インバータ(304a、304b)と、前記第1のイン
バータ出力(Dout_a、Dout_b)に結合された第2のイ
ンバータ入力(Din_a’、Din_b’)と、前記第1のイ
ンバータ入力(Din_a、Din_b)に結合された第2のイ
ンバータ出力(Dout_a’、Dout_b’)とを有する第2
のCMOSインバータ(302a、302b)とから成
る、前記複数の記憶セル(310a、310b)と、低
基準電圧(VSS)の書き込み中及び前記複数の記憶セ
ル(310a、310b)のいずれかの読み取り中に、
前記仮想接地線(320)を前記低基準電圧(VSS)
に結合し、前記複数の記憶セル(310a、310b)
のいずれかへの高基準電圧(VDD)の書き込み中に、
前記仮想接地線(320)を前記低基準電圧(VSS)
から絶縁する絶縁機構(340)と、及び前記仮想接地
線(320)が前記絶縁機構(340)のしきい電圧を
越えないように動作するクランプ装置(350)とから
成る、記憶メモリ。
【0035】2.前記クランプ装置(350)がNFE
T(N350)を含み、前記NFET(N350)が前
記仮想接地線(320)に結合されるドレイン及びゲー
トと、前記低基準電圧(VSS)に結合されるソースと
を有する、上記1項の記憶メモリ。
【0036】3.前記クランプ装置(350)がダイオ
ード(D350)を含み、前記ダイオード(D350)
が前記仮想接地線(320)に結合される出力と前記低
基準電圧(VSS)に結合される入力とを有する、上記
1項又は2項の記憶メモリ。
【0037】4.前記クランプ装置(350)がツェナ
ーダイオード(Z350)を含み、前記ツェナーダイオ
ード(Z350)が前記仮想接地線(320)に結合さ
れる出力と前記低基準電圧(VSS)に結合される入力
とを有する、上記1項から3項の何れかの記憶メモリ。
【0038】5.前記絶縁機構(340)が、前記仮想
接地線(320)に結合されるドレインと、前記低基準
電圧(VSS)に結合されるソースと、制御信号(CT
L)を受けるように結合されるゲートとを有するNFE
T(N340)を含み、前記制御信号(CTL)が、前
記複数の記憶セル(310a、310b)のいずれかの
低基準電圧(VSS)の読み取り及び書き込みいずれか
の間に前記NFET(N340)を起動して前記仮想接
地線(320)を前記低基準電圧(VSS)へと結合
し、前記複数の記憶セル(310a、310b)のいず
れかに高基準電圧(VDD)の書き込みの間は前記NF
ET(N340)を使用不能として前記仮想接地線(3
20)を前記低基準電圧(VSS)から絶縁する、上記
1項から4項の何れかの記憶メモリ。
【0039】6.前記第1のCMOSインバータ(30
4a、304b)が、前記高基準電圧(VDD)と前記
第1のインバータ出力(Dout_a、Dout_b)との間にド
レイン−ソースで結合される第1のFET(P314
a、P314b)と、前記第1のインバータ出力(D
out_a、Dout_b)と前記仮想接地線(320)との間に
ドレイン−ソースで結合される第2のFET(N314
a、N314b)とから成り、前記第1のインバータ入
力(Din_a、Din_b)が前記第1のFET(P314
a、P314b)と前記第2のFET(N314a、N
314b)各々のゲートに結合され、及び前記第2のC
MOSインバータ(302a、302b)が、前記高基
準電圧(VDD)と前記第2のインバータ出力(D
out_a’、Dout_b’)との間にドレイン−ソースで結合
される第3のFET(P312a、P312b)と、前
記第2のインバータ出力(Dout_a’、Dout_b’)と前
記低基準電圧(VSS)との間にドレイン−ソースで結
合される第4のFET(N312a、N312b)とか
ら成り、前記第2のインバータ入力(Din_a’、
in_b’)が前記第3のFET(P312a、P312
b)及び前記第4のFET(N312a、N312b)
各々のゲートに結合され、前記第1のインバータ出力
(Dout_a、Dout_b)が前記第2のインバータ入力(D
in_a’、Din_b’)に結合され、前記第2のインバータ
出力(Dout a’、Dout_b’)が前記第1のインバータ
入力(Din_a、Din_b)に結合される、上記1項から5
項の何れかの記憶メモリ。
【0040】7.前記切り替え手段(N5a、N5b)
が前記I/Oポート(Dout_a、Dout_b)と前記ビット
線(BL)との間にドレイン−ソースで結合され、前記
選択信号(WL)に結合されるゲートを有するFETを
含む、上記1項から6項の何れかの記憶メモリ。
【0041】8.各々の記憶セル(310a、310
b)が同じカラム(300)の要素を成し、共通のビッ
ト線(BL)に切り替え可能に結合される入力/出力
(I/O)ポート(Dout_a、Dout_b)を含む複数の記
憶セル(310a、310b)と、ドレイン−ドレイン
の関係で高基準電圧(VDD)と仮想接地線(320)
との間に結合される第1のNFET(N314a、N3
14b)及び第1のPFET(P314a、P314
b)から成る第1のインバータ(304a、304b)
と、前記仮想接地線(320)が低基準電圧(VSS)
に切り替え可能に結合され、前記第1のインバータ(3
04a、304b)に結合されて双安定フリップフロッ
プを形成する第2のインバータ(302a、302b)
とから成るスタティックランダムアクセスメモリ(SR
AM)アレイにおいて、前記記憶セル(310a、31
0b)に前記高基準電圧(VDD)の書き込みの間に前
記第1のインバータ(304a、304b)の前記第1
のNFET(N314a、N314b)を弱める為の方
法であって、前記仮想接地線(320)が前記絶縁機構
(340)のしきい電圧を越えないように前記仮想接地
線(320)をクランプ(350)するステップと、前
記複数の記憶セル(310a、310b)のいずれかに
低基準電圧(VSS)の書き込み、もしくは読み取りの
間、前記仮想接地線(320)を前記低基準電圧(VS
S)に結合するステップと、前記複数の記憶セル(31
0a、310b)のいずれかに前記高基準電圧(VD
D)の書き込みの間は前記仮想接地線(320)を前記
低基準電圧(VSS)から絶縁するステップとから成
る、方法。
【0042】
【発明の効果】本発明により、読み取り動作中の安定性
と書き込み動作中の高速性を供し得るシングルエンド形
記憶セルデザインが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術によるSRAMアレイの概略図であ
る。
【図2】従来技術による従来型SRAMセルのブロック
図である。
【図3】本発明による記憶セルの概略図である。
【符号の説明】
100 SRAMアレイ 200 6トランジスタスタティク読み取り/書き込み記
憶セル 302a,302b,304a,304b CMOSインバータ 310a,310b 記憶セル 320 仮想接地線 340 絶縁機構 350 クランプ装置 D350 ダイオード Z350 ツェナーダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドナルド・アール・ウェイス アメリカ合衆国コロラド州80525,フォー ト・コリンズ,モッキンバード・ドライ ブ・7951

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低基準電圧(VSS)に切り替え可能に結
    合し得る仮想接地線(320)と、 ビット線(BL)と、 高基準電圧端子(VDD)と、 複数の記憶セル(310a,310b)であってその各
    々が、 単一の入力/出力(I/O)ポート(Dout_a
    out_b)と、 前記ビット線(BL)及び前記I/Oポート
    (Dout_a、Dout_b)に結合され、前記入力/出力ポー
    トを前記ビット線(BL)に結合する選択信号に呼応す
    る切り替え手段(N5a、N5b)と、 前記高基準電圧端子(VDD)と前記仮想接地線(32
    0)との間に結合され、第1のインバータ入力
    (Din_a、Din_b)と第1のインバータ出力
    (Dout_a、Dout b)とを有し、前記第1のインバータ
    出力(Dout_a、Dout_b)が前記I/Oポート(D
    out_a、Dout_b)に結合されている第1のCMOSイン
    バータ(304a、304b)と、 前記第1のインバータ出力(Dout_a、Dout_b)に結合
    された第2のインバータ入力(Din_a’、Din_b’)
    と、前記第1のインバータ入力(Din_a、Din_b)に結
    合された第2のインバータ出力(Dout_a’、
    out_b’)とを有する第2のCMOSインバータ(3
    02a、302b)とから成る、前記複数の記憶セル
    (310a、310b)と、 低基準電圧(VSS)の書き込み中及び前記複数の記憶
    セル(310a、310b)のいずれかの読み取り中
    に、前記仮想接地線(320)を前記低基準電圧(VS
    S)に結合し、前記複数の記憶セル(310a、310
    b)のいずれかへの高基準電圧(VDD)の書き込み中
    に、前記仮想接地線(320)を前記低基準電圧(VS
    S)から絶縁する絶縁機構(340)と、及び 前記仮想接地線(320)が前記絶縁機構(340)の
    しきい電圧を越えないように動作するクランプ装置(3
    50)とから成る、記憶メモリ。
JP11125702A 1998-05-06 1999-05-06 高密度記憶装置に適用するsramセルの非対象デザイン Withdrawn JPH11353880A (ja)

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