JPH117766A - Semiconductor memory apparatus - Google Patents

Semiconductor memory apparatus

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JPH117766A
JPH117766A JP9162677A JP16267797A JPH117766A JP H117766 A JPH117766 A JP H117766A JP 9162677 A JP9162677 A JP 9162677A JP 16267797 A JP16267797 A JP 16267797A JP H117766 A JPH117766 A JP H117766A
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JP
Japan
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voltage
power supply
semiconductor memory
memory device
circuit
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Application number
JP9162677A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masashi Kuwabara
正史 桑原
Goro Kitsukawa
五郎 橘川
Kazuaki Ohara
一晃 大原
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent decrease of an operation speed because of a voltage drop and restrict consumption power by setting an output voltage high in anticipation of the voltage drop, and combining and driving optionally a plurality of drop voltage source circuits. SOLUTION: Comparison reference voltages VREF1 , VREF2 to maintain an output voltage of a drop voltage source circuit with a current control function in a constant range are set so that a source voltage VDD to a semiconductor memory apparatus and a peripheral circuit voltage VPER1 are increased by the amount of a voltage drop consequent to a memory operation. A decrease in operation speed by the voltage drop is prevented. Moreover, a chip activation signal ΦCS, a bank activation signal ΦOP are inputted respectively to gates of NMOS transistors TN3, TN6 of a pair of differential amplifiers of a comparison circuit of a current control circuit 72 outputting the VPER1 . Current feed performance is enhanced when a bank is activated, thereby preventing the decrease in speed of the memory operation. Electricity consumed by the internal voltage drop source circuit itself is restricted when the bank is not activated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高集積半導体記憶
装置技術に関し、特に内部降圧電源回路の出力電圧低下
による動作速度と消費電力とを考慮した半導体記憶装置
に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly integrated semiconductor memory device, and more particularly to a technology effective when applied to a semiconductor memory device in consideration of an operation speed and power consumption due to a decrease in output voltage of an internal step-down power supply circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、本発明者が検討した技術とし
て、高集積半導体記憶装置の内部降圧電源回路は消費電
力の低減、微細デバイスの信頼性確保とシステム構築側
からの電源電圧継続の要求の両立のため広く使われてき
た。一般的な電圧供給方式では、外部から供給された電
源電圧を内部降圧電源回路で降圧し、この降圧した2種
類の電圧(VDL,VPERI)を内部回路のメモリセ
ルアレーおよびその周辺回路にそれぞれ供給し、2種類
の降圧した電圧で半導体記憶装置内の内部回路を動作さ
せている。
2. Description of the Related Art For example, as a technique studied by the present inventor, an internal step-down power supply circuit of a highly integrated semiconductor memory device is required to reduce power consumption, ensure the reliability of a fine device, and maintain the power supply voltage from the system construction side. It has been widely used for compatibility. In a general voltage supply method, a power supply voltage supplied from the outside is stepped down by an internal step-down power supply circuit, and the stepped down two kinds of voltages (VDL, VPERI) are supplied to a memory cell array of the internal circuit and its peripheral circuits, respectively. Then, the internal circuit in the semiconductor memory device is operated by two types of reduced voltages.

【0003】このような内部降圧電源回路を有する半導
体記憶装置に関する技術としては、たとえば1994年
11月5日、株式会社培風館発行の「アドバンスト エ
レクトロニクスI−9 超LSIメモリ」P239〜P
324などの文献に記載される技術などが挙げられる。
As a technique relating to a semiconductor memory device having such an internal step-down power supply circuit, for example, on November 5, 1994, Baifukan Co., Ltd., "Advanced Electronics I-9 Ultra LSI Memory", P239-P
324 and the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記のよ
うな内部降圧電源回路を有する半導体記憶装置におい
て、この内部降圧電源回路の出力電圧低下による動作速
度と消費電力とについて検討した。以下において本発明
者によって検討した内容を図7および図8を用いて説明
する。
The present inventors have studied the operation speed and power consumption of a semiconductor memory device having an internal step-down power supply circuit as described above due to a decrease in the output voltage of the internal step-down power supply circuit. The contents studied by the inventor will be described below with reference to FIGS.

【0005】図7および図8は、一般的な高集積半導体
記憶装置内での内部電圧降圧方式を示した図である。た
とえば図7のように3.3Vの外部電源電圧VDDを降圧
し、周辺回路には2.5Vの電圧VPERI、メモリセル
アレーには2.0Vの電圧VDLとして供給している。こ
の電圧VDDに対する幅広い動作領域を確保するため、
内部降圧電源回路の出力電圧の外部電源電圧依存特性を
示す図8のように、通常使用での電圧VDD(3.3V±
10%)では内部降圧電圧は一定値を出力する回路とな
っている。
FIGS. 7 and 8 are diagrams showing an internal voltage step-down system in a general high-integration semiconductor memory device. For example, as shown in FIG. 7, an external power supply voltage VDD of 3.3 V is stepped down, and a voltage VPERI of 2.5 V is supplied to peripheral circuits and a voltage VDL of 2.0 V is supplied to a memory cell array. In order to secure a wide operation area for this voltage VDD,
As shown in FIG. 8 showing the external power supply voltage dependency of the output voltage of the internal step-down power supply circuit, the voltage VDD (3.3 V ±
10%), the internal step-down voltage is a circuit that outputs a constant value.

【0006】特に、周辺回路に電力を供給する内部降圧
電源回路には多数の回路が連なり、高い電力供給能力が
要求される。さらに、高集積半導体記憶装置の動作周波
数の上昇によって、より一層の供給能力が求められてい
る。
In particular, a large number of circuits are connected to an internal step-down power supply circuit for supplying power to peripheral circuits, and high power supply capability is required. Further, as the operating frequency of the highly integrated semiconductor memory device increases, more supply capacity is required.

【0007】ところで、前記のような電圧VPERIに
より動作する周辺回路には、メモリ動作により大きな負
荷が動き出すと、供給能力の不足によって設定電圧より
大きく低下し、それに伴うメモリの動作速度の低下とい
う問題がある。また、設定電圧は高くすることにより内
部降圧電源回路の消費電力も上昇するという問題の生じ
ることが考えられる。
However, when a large load starts to operate due to the memory operation, the peripheral circuit that operates at the voltage VPERI as described above is greatly reduced in voltage from the set voltage due to insufficient supply capacity, and the operating speed of the memory is reduced accordingly. There is. Further, it is conceivable that increasing the set voltage may increase the power consumption of the internal step-down power supply circuit.

【0008】そこで、本発明の目的は、メモリ動作時の
内部降圧電源回路の出力電圧降下による動作速度の低下
を抑えると同時に、内部降圧電源回路の消費電力を抑え
ることができる半導体記憶装置を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device capable of suppressing a reduction in operating speed due to a drop in output voltage of an internal step-down power supply circuit during a memory operation and at the same time suppressing power consumption of the internal step-down power supply circuit. Is what you do.

【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
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。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0010】[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、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0011】すなわち、本発明による半導体記憶装置
は、内部降圧電源の出力電圧が、メモリ動作により設定
値から大きく低下するため、その電圧低下分を見込んで
メモリ動作を決定するチップ活性化信号およびバンク活
性化信号により出力電圧を高く設定するものである。
That is, in the semiconductor memory device according to the present invention, since the output voltage of the internal step-down power supply greatly decreases from the set value due to the memory operation, the chip activation signal and the bank for determining the memory operation in consideration of the voltage decrease The output voltage is set high by the activation signal.

【0012】また、内部降圧電源回路の供給能力不足に
よる内部降圧電源回路の出力電圧低下を可能な限り抑え
ることと、内部降圧電源回路自身の消費電力を抑えるた
め、バンク活性化信号とチップ活性化信号との両者で動
作する内部降圧電源回路と、チップ活性化信号のみで動
作する内部降圧電源回路と、常時動作している電圧保持
用の内部降圧電源回路との多種類かつ複数個の内部降圧
電源回路を高集積半導体記憶装置内に備え、その出力ノ
ードを全て結線するものである。
Further, in order to minimize the output voltage drop of the internal step-down power supply circuit due to insufficient supply capability of the internal step-down power supply circuit and to suppress the power consumption of the internal step-down power supply circuit itself, a bank activation signal and a chip activation signal are used. Internal step-down power supply circuit that operates with both signals, internal step-down power supply circuit that operates only with chip activation signal, and internal step-down power supply circuit that keeps operating at all times. A power supply circuit is provided in a highly integrated semiconductor memory device, and all output nodes are connected.

【0013】この方法をとれば、メモリ動作時の内部降
圧電源回路の出力電圧降下による動作速度の低下を抑え
ることができ、同時に内部降圧電源回路自身の消費電力
を抑えることができる。
According to this method, it is possible to suppress a decrease in operation speed due to a drop in the output voltage of the internal step-down power supply circuit during memory operation, and at the same time, to suppress the power consumption of the internal step-down power supply circuit itself.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一の部材には同一の符号を付
し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

【0015】図1(a),(b) は本発明の一実施の形態であ
る半導体記憶装置を示すレイアウト図と部分拡大図、図
2は本実施の形態の半導体記憶装置におけるメモリセル
アレーとその周辺回路とを示す回路図、図3は内部降圧
電源回路の出力電圧の外部電源電圧依存性を示す特性
図、図4は電流制御機能付き降圧電源回路を示す回路
図、図5は内部降圧電源回路の出力電圧の負荷電流依存
性を示す特性図、図6は多種類かつ複数個の内部降圧電
源回路を内蔵した半導体記憶装置を示す説明図である。
1A and 1B are a layout diagram and a partially enlarged view showing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a memory cell array in the semiconductor memory device according to the present embodiment. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the dependency of the output voltage of the internal step-down power supply circuit on the external power supply voltage, FIG. 4 is a circuit diagram showing a step-down power supply circuit with a current control function, and FIG. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the load current dependency of the output voltage of the power supply circuit, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a semiconductor memory device having various types and a plurality of internal step-down power supply circuits.

【0016】まず、図1により本実施の形態の半導体記
憶装置の構成を説明する。
First, the configuration of the semiconductor memory device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0017】本実施の形態の半導体記憶装置は、たとえ
ば階層形ワード線構成、多分割ビット線構成を用いた6
4Mビットあるいは256MビットDRAMとされ、こ
のメモリチップ10には、メインローデコーダ領域1
1、メインワードドライバ領域12、カラムデコーダ領
域13、周辺回路/ボンディングパッド領域14、メモ
リセルアレー15、センスアンプ領域16、サブワード
ドライバ領域17、交差領域18などが周知の半導体製
造技術によって1個の半導体チップ上に形成されてい
る。この図1においては、水平方向が行方向(ワード線
方向)、垂直方向が列方向(ビット線方向)である。
The semiconductor memory device of the present embodiment employs, for example, a hierarchical word line configuration and a multi-divided bit line configuration.
The memory chip 10 includes a 4M-bit or 256M-bit DRAM.
1, a main word driver region 12, a column decoder region 13, a peripheral circuit / bonding pad region 14, a memory cell array 15, a sense amplifier region 16, a sub-word driver region 17, an intersection region 18, etc. It is formed on a semiconductor chip. In FIG. 1, the horizontal direction is the row direction (word line direction), and the vertical direction is the column direction (bit line direction).

【0018】このDRAMにおいては、たとえば図1に
示すように、メモリチップ10の行方向における左側と
右側、列方向における上側と下側にメモリセルアレー1
5などからなるメモリ領域が分割して配置される。この
左側と右側とに配置されたメモリ領域は、それぞれのメ
モリ領域に対応するメインワードドライバ領域12を介
して中央に配置されたメインローデコーダ領域11を挟
んで対で配置されている。
In this DRAM, for example, as shown in FIG. 1, a memory cell array 1 is provided on the left and right sides of a memory chip 10 in a row direction and on the upper and lower sides in a column direction.
5 are divided and arranged. The memory areas arranged on the left and right sides are arranged in pairs with a main row decoder area 11 arranged in the center via a main word driver area 12 corresponding to each memory area.

【0019】また、上側と下側に配置されたメモリ領域
の中央側には、それぞれのメモリ領域に対応するカラム
デコーダ領域13が配置されている。さらに、その中央
部には、周辺回路/ボンディングパッド領域14とし
て、ローアドレスバッファ、カラムアドレスバッファ、
プリデコーダ、タイミング発生回路、データ入出力回
路、本発明の特徴である内部降圧電源回路などが配置さ
れ、さらに外部接続用のボンディングパッドが設けられ
ている。
At the center of the upper and lower memory areas, column decoder areas 13 corresponding to the respective memory areas are arranged. Further, a row address buffer, a column address buffer,
A predecoder, a timing generation circuit, a data input / output circuit, an internal step-down power supply circuit which is a feature of the present invention, and the like are arranged, and further, a bonding pad for external connection is provided.

【0020】メモリ領域は、メモリセルアレー15の列
方向にセンスアンプ領域16が配置され、また行方向に
サブワードドライバ領域17が配置され、このセンスア
ンプ領域16とサブワードドライバ領域17との交差領
域18にはFXドライバ、さらにセンスアンプ群の制御
回路(スイッチMOSトランジスタなど)も配置されて
いる。このメモリセルアレー15に対して、ワード線は
行方向、ビット線は列方向としている。これとは逆の配
置でも本発明を用いることができることは自明である。
In the memory area, a sense amplifier area 16 is arranged in the column direction of the memory cell array 15 and a sub-word driver area 17 is arranged in the row direction. An intersection area 18 between the sense amplifier area 16 and the sub-word driver area 17 is provided. , An FX driver and a control circuit (such as a switch MOS transistor) for a sense amplifier group are also arranged. In this memory cell array 15, the word lines are in the row direction and the bit lines are in the column direction. Obviously, the present invention can be used in an arrangement opposite to this.

【0021】図2は、メモリセルアレー15と、その周
辺回路とを単純化した回路図であり、メインローデコー
ダ領域11、メインワードドライバ領域12、カラムデ
コーダ領域13、メモリセルアレー15、センスアンプ
領域16、サブワードドライバ領域17、交差領域18
などの各領域内に含まれる回路と、入力回路51、プリ
デコーダ52、メインアンプ61、出力回路62などが
図示されている。
FIG. 2 is a simplified circuit diagram of the memory cell array 15 and its peripheral circuits. The main row decoder area 11, main word driver area 12, column decoder area 13, memory cell array 15, sense amplifier Region 16, sub-word driver region 17, intersection region 18
Circuits included in each area such as the input circuit 51, a predecoder 52, a main amplifier 61, an output circuit 62, and the like are illustrated.

【0022】メモリセルアレー15は、2次元的に配列
された複数、たとえば256サブワード線×256ビッ
ト線対の64Kビットのメモリセルからなり、メインワ
ード線MWB(BはMWの反転表記、他の信号線も同
様)、サブワード線SWが水平方向、ビット線BL,B
LB、列選択信号線YSが垂直方向に配置されている。
ワード線構成は階層形ワード線方式、センスアンプは2
サブアレー共用方式で、かつオーバードライブ方式、す
なわち高速化のためにセンスアンプ駆動線CSPを最初
はVDDの電圧レベルで、後にVDLの電圧レベルで2
段階で駆動する方式とする。これらは公知(IEEE Journ
al of Solid-State Circuit,Vol.31,No.9,Sep.1996,"A
29-ns 64-Mb DRAM with Hierarchical Array Architect
ure")の技術である。
The memory cell array 15 is composed of a plurality of two-dimensionally arrayed memory cells, for example, 64 Kbit memory cells of 256 subword lines × 256 bit line pairs. The same applies to the signal lines), the sub word line SW is in the horizontal direction, the bit lines BL and B are
LB and column selection signal lines YS are arranged in the vertical direction.
Word line configuration is hierarchical word line system, sense amplifier is 2
In the sub-array sharing method and the overdrive method, that is, the sense amplifier drive line CSP is initially set to the VDD voltage level and later to the VDL voltage level for speeding up.
The system is driven in stages. These are known (IEEE Journ
al of Solid-State Circuit, Vol. 31, No. 9, Sep. 1996, "A
29-ns 64-Mb DRAM with Hierarchical Array Architect
ure ") technology.

【0023】メモリセルアレー15の左右に隣接してサ
ブワードドライバ領域17が置かれ、そのサブワードド
ライバの入力がメインワード線MWBとプリデコーダ線
FXであり、その出力がサブワード線SWである。セン
スアンプ領域16とサブワードドライバ領域17との交
差領域18には、図示のようにセンスアンプドライバ
(図では3個のNMOSトランジスタであるが、充電側
はPMOSトランジスタを用いてもよい)やローカルI
O線LIO,LIOBとメインIO線MIO,MIOB
とのスイッチトランジスタIOSWが設けられている。
A sub-word driver area 17 is disposed adjacent to the left and right of the memory cell array 15, the inputs of the sub-word driver are a main word line MWB and a predecoder line FX, and the output is a sub-word line SW. As shown, a sense amplifier driver (three NMOS transistors in the figure, but a PMOS transistor may be used on the charging side) and a local I / O are provided in an intersection region 18 between the sense amplifier region 16 and the sub-word driver region 17 as shown.
O line LIO, LIOB and main IO line MIO, MIOB
Are provided.

【0024】また、本図では省略したが、一層の高性能
化のためにセンスアンプ駆動線CSP,CSN、ローカ
ルIO線LIO,LIOB、メインIO線MIO,MI
OBなどのプリチャージ回路やFXドライバが置かれる
こともある。これらの他に入力回路51、プリデコーダ
52、メインワードドライバ、カラムデコーダ、メイン
アンプ61、出力回路62などがある。また図2におい
て、SHR1,2はシェアドセンスアンプ分離信号線、
SAP1,2はセンスアンプ充電信号線、SANはセン
スアンプ放電信号線である。
Although not shown in the figure, sense amplifier drive lines CSP and CSN, local IO lines LIO and LIOB, and main IO lines MIO and MI are provided to further improve the performance.
A precharge circuit such as an OB or an FX driver may be provided. In addition to these, there are an input circuit 51, a predecoder 52, a main word driver, a column decoder, a main amplifier 61, an output circuit 62, and the like. In FIG. 2, SHR1 and SHR2 are shared sense amplifier separation signal lines,
SAP1 and SAP2 are sense amplifier charge signal lines, and SAN is a sense amplifier discharge signal line.

【0025】さらに、低電力化と微細デバイスの高信頼
化のために内部降圧方式を用い、周辺回路は電圧VPE
RI(3.0V)、メモリセル蓄積電圧は電圧VDL(2.
0V)と電源電圧VDD(3.3V)より低い電圧を用い
る。なお、入出力回路は外部とのインタフェースのため
に電圧VDDを用いる。公知であるが、メモリセルに電
圧VDLを書き込むためにはチャージポンピング動作で
昇圧した電圧VPPがサブワード線SWの選択電圧とし
て必要である。そこで、メインワードドライバやサブワ
ードドライバの動作電圧には電圧VPPを供給する。プ
レート電圧VPLTやビット線プリチャージ電圧VBL
Rは電圧VDLの1/2の1.0Vを供給する。また、基
板電圧VBBは−1.0Vである。
Further, an internal step-down system is used for low power and high reliability of a fine device, and a peripheral circuit is a voltage VPE.
RI (3.0 V), the memory cell storage voltage is the voltage VDL (2.
0V) and a voltage lower than the power supply voltage VDD (3.3V). Note that the input / output circuit uses the voltage VDD for interfacing with the outside. As is well known, in order to write the voltage VDL into the memory cell, the voltage VPP boosted by the charge pumping operation is required as the selection voltage of the sub-word line SW. Therefore, the voltage VPP is supplied to the operating voltage of the main word driver and the sub word driver. Plate voltage VPLT and bit line precharge voltage VBL
R supplies 1.0 V, which is 1/2 of the voltage VDL. The substrate voltage VBB is -1.0V.

【0026】この階層形ワード線構成は、ワード線をメ
インワード線とサブワード線SWの階層構成とし、1組
のメインローデコーダとメインワードドライバを複数の
サブワード線SWで共有することにより、メインワード
線(MW,MWB)、プリデコーダ線(FX,FXB)
の金属配線ピッチをメモリセルのピッチより緩和し、金
属配線の製造歩留まりを高めることができる。
In this hierarchical word line configuration, a word line is configured in a hierarchical configuration of a main word line and a sub-word line SW, and one main row decoder and a main word driver are shared by a plurality of sub-word lines SW. Line (MW, MWB), predecoder line (FX, FXB)
Metal wiring pitch can be relaxed from the pitch of the memory cells, and the production yield of metal wiring can be increased.

【0027】この階層形ワード線構成においては、行方
向に並ぶサブワード線SWはサブワードドライバの出力
であり、このサブワードドライバにはメインローデコー
ダ、メインワードドライバから出力されたメインワード
線MW,MWBと、FXドライバから出力されたプリデ
コーダ線FX,FXBが入力され、論理動作を行う。あ
る特定のサブワードドライバは、その入力であるメイン
ワード線MWまたはMWBが選択され、さらに列方向の
プリデコーダ線FXおよびFXBが選択されると、サブ
ワード線SWにHighレベルの電圧が出力され、その
サブワード線SWに接続される全てのメモリセルの読み
出し動作、書き込み動作が開始される。
In this hierarchical word line configuration, the sub-word lines SW arranged in the row direction are the outputs of the sub-word driver. The sub-word driver includes a main row decoder, main word lines MW and MWB output from the main word driver. , FX drivers FX and FXB output from the FX driver are input to perform logical operations. When a main word line MW or MWB which is an input thereof is selected and a predecoder line FX and FXB in the column direction is selected, a high-level voltage is output to the sub word line SW. The read operation and the write operation of all the memory cells connected to the sub-word line SW are started.

【0028】読み出し動作の際には、サブワードドライ
バによるサブワード線SWの選択、およびカラムデコー
ダによるビット線BL,BLBの選択により、メモリセ
ルアレー15内の任意のメモリセルを指定して、このメ
モリセルのデータはセンスアンプで増幅した後にローカ
ルIO線LIO,LIOB、メインIO線MIO,MI
OBに読み出され、メインアンプ61を介して出力回路
62から出力される。書き込み動作の際にも同様に、サ
ブワード線SWおよびビット線BL,BLBにより任意
のメモリセルを指定して、書き込み回路(メインアンプ
61に並列に設置、但し図2では省略)からメインIO
線MIO,MIOB、ローカルIO線LIO,LIO
B、センスアンプを経て、メモリセルに書き込む。
In a read operation, an arbitrary memory cell in the memory cell array 15 is designated by selecting a sub-word line SW by a sub-word driver and selecting bit lines BL and BLB by a column decoder. Are amplified by a sense amplifier and then the local IO lines LIO and LIOB, the main IO lines MIO and MI
The data is read out to the OB and output from the output circuit 62 via the main amplifier 61. Similarly, at the time of the write operation, an arbitrary memory cell is designated by the sub-word line SW and the bit lines BL and BLB, and the write circuit (installed in parallel with the main amplifier 61, but omitted in FIG. 2) from the main IO
Lines MIO, MIOB, local IO lines LIO, LIO
B, Write to the memory cell via the sense amplifier.

【0029】図3は、本発明による実施の形態と比較例
(前記図8)の技術において、内部降圧電源回路の出力
電圧の外部電源電圧依存性を詳細に表した特性図であ
る。負荷電流がほぼ0、すなわち負荷回路がパルス動作
しないか、遅い周波数で動作する時のものである。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing in detail the dependence of the output voltage of the internal step-down power supply circuit on the external power supply voltage in the embodiment of the present invention and the technique of the comparative example (FIG. 8). This is when the load current is almost 0, that is, when the load circuit does not perform a pulse operation or operates at a slow frequency.

【0030】実線が本発明による外部電源電圧VDDに
対する周辺回路用の出力電圧VPERIであり、破線が
比較例の技術による外部電源電圧VDDに対する周辺回
路用の出力電圧VPERIを表している。図で明白なよ
うに、外部電源電圧VDDの規格範囲(3.3V±10%
≒3.0V〜3.6V)で出力電圧は比較例のものに比べて
高めに設定してあることが分かる。
The solid line represents the output voltage VPERI for the peripheral circuit with respect to the external power supply voltage VDD according to the present invention, and the broken line represents the output voltage VPERI for the peripheral circuit with respect to the external power supply voltage VDD according to the technique of the comparative example. As is apparent from the figure, the standard range of the external power supply voltage VDD (3.3 V ± 10%
It can be seen that the output voltage is set higher (高 め 3.0 V to 3.6 V) than that of the comparative example.

【0031】すなわち、外部電源電圧VDDが3.3Vの
場合に、比較例では2.5Vの設定であるのに対して、
本発明においては3.0Vに周辺回路用の出力電圧VPE
RIを設定している。この0.5Vの差は、チップが最高
周波数で動作し、消費電流による電圧降下が引き起こす
回路動作速度の低下を防止するために、メモリ動作に伴
う電圧降下分に相当する電圧値である。本発明において
はこの電圧降下分を見込んで出力電圧を高く設定してい
る。なお、他の外部電源電圧VDDの規格範囲において
も同様に電圧降下分を見込んで設定する。
That is, when the external power supply voltage VDD is 3.3 V, while the comparative example is set to 2.5 V,
In the present invention, the output voltage VPE for the peripheral circuit is set to 3.0 V.
RI has been set. The difference of 0.5 V is a voltage value corresponding to a voltage drop due to a memory operation in order to prevent the chip from operating at the highest frequency and to reduce a circuit operation speed caused by a voltage drop due to current consumption. In the present invention, the output voltage is set high in anticipation of this voltage drop. It should be noted that the voltage drop amount is set in the same manner in the standard range of the other external power supply voltage VDD.

【0032】さらに、内部降圧電源回路の出力電圧を高
めに設定するため、出力電圧VPERIの基準となる参
照電圧VLも比較例の1.25Vから1.5Vへと高く設定
している。本実施の形態においては、1.5Vの参照電圧
VLを2倍した3.0Vの電圧値が出力電圧VPERIと
なっているが、これは回路構成を簡単にするためであ
り、この関係に限られるものではない。
Further, in order to set the output voltage of the internal step-down power supply circuit higher, the reference voltage VL, which is the reference of the output voltage VPERI, is set higher from 1.25 V in the comparative example to 1.5 V. In this embodiment, the output voltage VPERI is a voltage value of 3.0 V which is twice the reference voltage VL of 1.5 V, but this is for the purpose of simplifying the circuit configuration, and is limited to this relationship. It is not something that can be done.

【0033】また、内部降圧電源回路の出力電圧VPE
RIは、3.0Vに一定に保つ外部電源電圧VDDの規格
範囲内(3.0V〜3.6V)において、特に外部電源電圧
VDDの規格下限、3.0V付近では緩やかに降下し、ま
た外部電源電圧VDDの規格上限、3.6V付近では、こ
の外部電源電圧VDDに依らず一定の設定電圧3.0Vを
出力する特性となっている。よって、規格範囲の下限側
で速度の低下をできるだけ抑え、かつ上限側で消費電力
の上昇やデバイスの耐圧不良を抑えている。
The output voltage VPE of the internal step-down power supply circuit
RI falls gradually within the standard range of the external power supply voltage VDD (3.0 V to 3.6 V) kept constant at 3.0 V, especially at the lower limit of the external power supply voltage VDD, around 3.0 V. In the vicinity of the upper limit of the standard of the power supply voltage VDD, that is, 3.6 V, a constant set voltage of 3.0 V is output irrespective of the external power supply voltage VDD. Therefore, the lowering of the speed is suppressed as much as possible at the lower limit of the standard range, and the increase of power consumption and the withstand voltage failure of the device are suppressed at the upper limit.

【0034】図4は、本実施の形態によるバンク活性化
信号とチップ活性化信号との両者で動作する内部降圧電
源回路である。
FIG. 4 shows an internal step-down power supply circuit operated by both the bank activating signal and the chip activating signal according to the present embodiment.

【0035】この内部降圧電源回路は、基準電圧VRE
F1,VREF2、外部電源電圧の1/5電圧(VDD
/5)を入力として参照電圧VLを発生する基準電圧発
生回路71と、この基準電圧発生回路71から出力され
る参照電圧VLを入力として周辺回路用の電圧VPER
Iを発生する電流制御回路72とからなり、たとえば本
実施の形態の場合には、基準電圧VREF1が1.5V、
基準電圧VREF2が0.8Vとなっている。
This internal step-down power supply circuit has a reference voltage VRE
F1, VREF2, 1/5 voltage of external power supply voltage (VDD
/ 5) as an input to generate a reference voltage VL, and a reference voltage VL output from the reference voltage generation circuit 71 as an input, and a peripheral circuit voltage VPER.
A current control circuit 72 for generating I. For example, in the case of the present embodiment, the reference voltage VREF1 is 1.5 V,
The reference voltage VREF2 is 0.8V.

【0036】特に、基準電圧VREF1の電圧値は電圧
VPERIが一定値となる領域のVPERI値を決定
し、外部電源電圧VDDの3.0Vから一定となるように
設定され、また基準電圧VREF2の電圧値はバーンイ
ンモードに入る電圧を決定し、外部電源電圧VDDの4
Vでバーンインモードに入るように設定されている。こ
の基準電圧の電圧値は、得やすい電圧として1.5V、0.
8Vに設定しているが、これに限定されているものでは
ない。
In particular, the voltage value of the reference voltage VREF1 determines the VPERI value in a region where the voltage VPERI becomes a constant value, and is set so as to be constant from the external power supply voltage VDD of 3.0 V, and the voltage of the reference voltage VREF2. The value determines the voltage to enter the burn-in mode, and is 4 times the external power supply voltage VDD.
V is set to enter the burn-in mode. The voltage value of this reference voltage is 1.5 V and 0.5 V as an easily obtainable voltage.
Although 8 V is set, it is not limited to this.

【0037】基準電圧発生回路71は、基準電圧VRE
F2と外部電源電圧VDD/5とを入力とする前段の比
較回路と、基準電圧VREF1と参照電圧VLの分圧電
圧とを入力とする後段の比較回路とから構成され、前段
の比較回路による0.8Vの基準電圧VREF2との比
較、後段の比較回路による1.5Vの基準電圧VREF1
との比較により、外部電源電圧VDDの規格範囲内で安
定化された1.5Vの参照電圧VLが発生されるようにな
っている。
The reference voltage generation circuit 71 generates the reference voltage VRE
F2 and an external power supply voltage VDD / 5 as inputs, and a comparison circuit at the subsequent stage which receives the reference voltage VREF1 and the divided voltage of the reference voltage VL as inputs. Comparison with a reference voltage VREF2 of 1.8V, a reference voltage VREF1 of 1.5V by a comparison circuit in a subsequent stage
As a result, a reference voltage VL of 1.5 V stabilized within the standard range of the external power supply voltage VDD is generated.

【0038】基準電圧発生回路71の前段の比較回路
は、基準電圧VREF2と外部電源電圧VDD/5とを
比較するアンプAMP1、このアンプAMP1の出力に
よりゲート制御されるPMOSトランジスタTP1、P
MOSトランジスタTP1により電流制御される可変抵
抗VR1から構成されている。後段の比較回路は、OR
ゲートOR1を介して入力される基準電圧VREF1、
可変抵抗VR1による電圧と、後述の可変抵抗VR2に
よる電圧とを比較するアンプAMP2、このアンプAM
P2の出力によりゲート制御されるPMOSトランジス
タTP2、PMOSトランジスタTP2により電流制御
される可変抵抗VR2から構成されている。
The comparison circuit preceding the reference voltage generation circuit 71 includes an amplifier AMP1 for comparing the reference voltage VREF2 with the external power supply voltage VDD / 5, and PMOS transistors TP1, P gate-controlled by the output of the amplifier AMP1.
The variable resistor VR1 is controlled by a MOS transistor TP1. The comparison circuit at the subsequent stage is OR
The reference voltage VREF1 input through the gate OR1,
An amplifier AMP2 for comparing a voltage by a variable resistor VR1 with a voltage by a variable resistor VR2 to be described later;
It comprises a PMOS transistor TP2 whose gate is controlled by the output of P2, and a variable resistor VR2 whose current is controlled by the PMOS transistor TP2.

【0039】電流制御回路72は、参照電圧VLと出力
電圧VPERIとの電位差を検出する比較回路と、比較
結果に応じてPMOSトランジスタを制御する帰還回路
とから構成され、接続される負荷に出力電圧VPERI
により過渡電流が流れようとすると、帰還回路のPMO
Sトランジスタがインピーダンスとして作用してドレイ
ン電圧は負側に変動し、ドレイン電圧が参照電圧VLよ
り低くなり始めるとゲート電圧はより低くなってPMO
Sトランジスタはオンとなり、負荷に電流を供給しなが
ら充電し始め、あるレベルまで充電して参照電圧VLよ
りも大きくなり始めると、今度はゲート電圧は上昇して
PMOSトランジスタはオフになり充電は停止し、この
ような動作により出力電圧VPERIの変動が抑えられ
るようになっている。R1=R2の時、VPERI=2
×VLとなる。
The current control circuit 72 includes a comparison circuit for detecting a potential difference between the reference voltage VL and the output voltage VPERI, and a feedback circuit for controlling a PMOS transistor according to the comparison result. VPERI
When the transient current tries to flow due to
The drain voltage fluctuates to the negative side due to the S-transistor acting as impedance, and when the drain voltage starts to drop below the reference voltage VL, the gate voltage becomes lower and the PMO becomes lower.
The S-transistor is turned on, starts charging while supplying current to the load, and when charging to a certain level starts to become larger than the reference voltage VL, the gate voltage rises, the PMOS transistor turns off, and charging stops. However, such an operation suppresses the fluctuation of the output voltage VPERI. When R1 = R2, VPERI = 2
× VL.

【0040】電流制御回路72の比較回路は、一対から
なる、2つのPMOSトランジスタTP3〜TP6と3
つのNMOSトランジスタTN1〜TN6とからなり、
PMOSトランジスタTP7を負荷とする一対のカレン
トミラー差動アンプによる回路構成となっている。この
一対の差動アンプにおいて、一方のNMOSトランジス
タTN2のゲートには参照電圧VLが入力され、他方の
NMOSトランジスタTN5のゲートには帰還の出力電
圧VPERIを抵抗R1,2で分圧した電圧が入力さ
れ、前記のように出力電圧VPERIの分圧電圧が帰還
されて参照電圧VLの変動が抑えられている。
The comparison circuit of the current control circuit 72 includes a pair of two PMOS transistors TP3 to TP6 and 3
NMOS transistors TN1 to TN6,
The circuit configuration includes a pair of current mirror differential amplifiers each having a PMOS transistor TP7 as a load. In this pair of differential amplifiers, the reference voltage VL is input to the gate of one NMOS transistor TN2, and the voltage obtained by dividing the feedback output voltage VPERI by the resistors R1 and R2 is input to the gate of the other NMOS transistor TN5. As described above, the divided voltage of the output voltage VPERI is fed back, and the fluctuation of the reference voltage VL is suppressed.

【0041】さらに、本実施の形態による比較回路の一
対の差動アンプにおいて、特に製造プロセス的なNMO
SトランジスタTN3,6の構造は、一方のNMOSト
ランジスタTN3はゲート幅Wが小さく、かつゲート長
Lも大きく(W/L:小)形成されて、このゲートには
チップ活性化信号ΦCSが入力され、他方のNMOSト
ランジスタTN6はゲート幅Wが大きく、かつゲート長
Lも小さく(W/L:大)形成されて、このゲートには
バンク活性化信号ΦOPが入力されている。
Further, in the pair of differential amplifiers of the comparison circuit according to the present embodiment, the
The structure of the S transistors TN3, 6 is such that one NMOS transistor TN3 has a small gate width W and a large gate length L (W / L: small), and a chip activation signal ΦCS is input to this gate. The other NMOS transistor TN6 has a large gate width W and a small gate length L (W / L: large), and receives a bank activation signal ΦOP at its gate.

【0042】特に、チップ活性化信号ΦCSは、チップ
が選択されるとHighになり、図中のゲート幅W/ゲ
ート長Lが小さいNMOSトランジスタTN3を動作さ
せ、またバンク活性化信号ΦOPは、バンクが活性化さ
れるとHighとなり、ゲート幅W/ゲート長Lの大き
なNMOSトランジスタTN6を動作させる。このこと
により、バンクが活性化されると内部降圧電源回路の電
流供給能力が上がり、メモリ動作速度の低下を防止す
る。また、バンクが活性化されないときには、内部降圧
電源回路自身の消費電力を抑えることができる。
In particular, the chip activation signal .PHI.CS becomes High when a chip is selected to operate the NMOS transistor TN3 having a small gate width W / gate length L in the figure, and the bank activation signal .PHI. Is activated, the NMOS transistor TN6 having a large gate width W / gate length L is operated. As a result, when the bank is activated, the current supply capability of the internal step-down power supply circuit is increased, and a decrease in the memory operation speed is prevented. When the bank is not activated, the power consumption of the internal step-down power supply circuit itself can be suppressed.

【0043】図5は、内部降圧電源回路の出力電圧を高
めに設定した場合と比較例の技術の場合について、出力
電流に対する内部降圧電源回路の出力電圧値の実験結果
である。
FIG. 5 is an experimental result of the output voltage value of the internal step-down power supply circuit with respect to the output current in the case where the output voltage of the internal step-down power supply circuit is set higher and the case of the technique of the comparative example.

【0044】この実験は、NMOSトランジスタのゲー
ト幅パターンWPを2500μm、ゲート長パターンL
Pを0.8μm、温度を27℃、参照電圧VLを1.5Vと
した条件において、外部電源電圧VDDを2.5V,3.0
V,3.3V,3.6Vに設定した場合の出力電流IPER
Iに対する出力電圧VPERIの特性をそれぞれ測定し
たものである。
In this experiment, the gate width pattern WP of the NMOS transistor was set to 2500 μm and the gate length pattern L
Under the conditions that P is 0.8 μm, the temperature is 27 ° C., and the reference voltage VL is 1.5 V, the external power supply voltage VDD is 2.5 V and 3.0 V.
Output current IPER when set to V, 3.3V, 3.6V
It is a measurement of the characteristics of the output voltage VPERI with respect to I.

【0045】この図から明らかなように、本発明の技術
により出力電流IPERIに対する出力電圧VPERI
の低下が抑えられていることが分かる。すなわち、比較
例の技術による2.5Vの外部電源電圧VDDにおいて
は、出力電流IPERIが50mA程度を超えると出力
電圧VPERIが急激に低下し、信号伝達速度に影響を
与えている。これに対して、本発明の技術においては、
たとえば3.3Vの外部電源電圧VDDでは出力電流IP
ERIが150mA程度においても出力電圧VPERI
を2.5V程度に保つことができ、電圧降下が引き起こす
信号伝達速度の低下を抑えることができる。
As can be seen from this figure, the output voltage VPERI with respect to the output current IPERI according to the technique of the present invention.
It can be seen that the decrease in the value is suppressed. That is, in the case of the external power supply voltage VDD of 2.5 V according to the technology of the comparative example, when the output current IPERI exceeds about 50 mA, the output voltage VPERI drops sharply, affecting the signal transmission speed. On the other hand, in the technology of the present invention,
For example, at an external power supply voltage VDD of 3.3 V, the output current IP
Output voltage VPERI even when ERI is about 150 mA
Can be maintained at about 2.5 V, and a decrease in signal transmission speed caused by a voltage drop can be suppressed.

【0046】図6は、本発明による多種類かつ複数個の
内部降圧電源回路を高集積半導体記憶装置内に備え、そ
の出力ノードを全て結線することを表した説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory view showing that a plurality of types and a plurality of internal step-down power supply circuits according to the present invention are provided in a highly integrated semiconductor memory device and all output nodes thereof are connected.

【0047】この図においては、バンクBank0〜B
ank3による4バンク構成の半導体記憶装置を示して
おり、3種類の内部降圧電源回路を内蔵している。な
お、バンクBank0〜Bank3には、メモリセルア
レー15と、センスアンプ領域16、サブワードドライ
バ領域17および交差領域18による直接周辺回路とが
含まれる。
In this figure, banks Bank0-B
4 shows a semiconductor memory device having a four-bank configuration based on ank3, and incorporates three types of internal step-down power supply circuits. Each of the banks Bank0 to Bank3 includes a memory cell array 15 and a direct peripheral circuit including a sense amplifier region 16, a sub-word driver region 17, and an intersection region 18.

【0048】この高集積半導体記憶装置においては、内
部降圧電源回路の供給能力不足による内部降圧電源回路
の出力電圧低下を可能な限り抑えるため、バンク活性化
信号ΦOPBとチップ活性化信号ΦCSとの両者で動作
する内部降圧電源回路100〜105と、チップ活性化
信号ΦCSのみで動作する内部降圧電源回路106,1
07と、常時(Stby)動作している電圧保持用の内
部降圧電源回路108との構成となっている。
In this highly integrated semiconductor memory device, both the bank activation signal ΦOPB and the chip activation signal ΦCS are used in order to minimize the output voltage drop of the internal step-down power supply circuit due to insufficient supply capability of the internal step-down power supply circuit. , And internal step-down power supply circuits 106 and 1 operating only with chip activation signal ΦCS.
07, and a voltage holding internal step-down power supply circuit 108 that operates at all times (Stby).

【0049】内部降圧電源回路100〜105は、バン
クBank0〜Bank3に対応するそれぞれのバンク
活性化信号ΦOPB0〜ΦOPB3により動作する内部
降圧電源回路100〜103と、ワードドライバを挟ん
で隣接するバンクBank0とバンクBank2、バン
クBank1とBank3に対応するそれぞれのバンク
活性化信号ΦOPB02,ΦOPB13により動作する
内部降圧電源回路104,105とに分けられている。
The internal step-down power supply circuits 100 to 105 are respectively operated by the bank activating signals ΦOPB0 to ΦOPB3 corresponding to the banks Bank0 to Bank3, and the adjacent bank Bank0 with the word driver interposed therebetween. It is divided into internal step-down power supply circuits 104 and 105 operated by bank activation signals ΦOPB02 and ΦOPB13 corresponding to the banks Bank2 and Bank1 and Bank3.

【0050】たとえば、バンクBank0とバンクBa
nk2のメモリ動作を行っている場合には、常時動作す
るが低消費電流の内部降圧電源回路108、チップ活性
化信号ΦCSにより動作する内部降圧電源回路106,
107、さらにバンクBank0、バンクBank2を
制御するバンク活性化信号ΦOPB0,ΦOPB2,Φ
OPB02との組み合わせにより動作する内部降圧電源
回路100,102,104を動作させて、チップ消費
電流による電圧降下を抑えている。
For example, bank Bank0 and bank Ba
When the memory operation of nk2 is performed, the internal step-down power supply circuit 108 which always operates but consumes low current, the internal step-down power supply circuit 106 which operates by the chip activation signal ΦCS,
107, furthermore, bank activation signals ΦOPB0, ΦOPB2, Φ for controlling the banks Bank0 and Bank2.
By operating the internal step-down power supply circuits 100, 102, and 104 that operate in combination with the OPB02, a voltage drop due to chip current consumption is suppressed.

【0051】このように、待機時も含めて常時動作する
内部降圧電源回路108、チップ活性化信号ΦCSによ
り動作する内部降圧電源回路106,107、さらにバ
ンク活性化信号ΦOPBとの組み合わせにより動作する
内部降圧電源回路100〜105を任意に組み合わせて
動作させることにより、信号伝達速度の低下を抑えると
ともに、消費電力の増加を抑え、メモリ動作に合わせて
複数の電源回路を選択的に活性化することにより、内部
降圧電源回路の供給能力を最適に制御することができ
る。
As described above, the internal step-down power supply circuit 108 which always operates even during standby, the internal step-down power supply circuits 106 and 107 which operate according to the chip activation signal ΦCS, and the internal circuit which operates in combination with the bank activation signal ΦOPB By operating the step-down power supply circuits 100 to 105 arbitrarily in combination, it is possible to suppress a decrease in signal transmission speed, suppress an increase in power consumption, and selectively activate a plurality of power supply circuits in accordance with memory operation. In addition, the supply capability of the internal step-down power supply circuit can be optimally controlled.

【0052】従って、本実施の形態の半導体記憶装置に
よれば、メモリ動作に伴う電圧降下分を見込んで内部降
圧電源回路の出力電圧を高く設定することにより、メモ
リ動作時の内部降圧電源回路の出力電圧降下による動作
速度の低下を抑えることができ、同時に内部降圧電源回
路の消費電力を抑えることができる。特に、多種類かつ
複数個の内部降圧電源回路を内蔵した場合には、メモリ
動作に合わせて供給能力を最適化することができる。
Therefore, according to the semiconductor memory device of the present embodiment, by setting the output voltage of the internal step-down power supply circuit high in anticipation of the voltage drop accompanying the memory operation, the internal step-down power supply circuit during the memory operation is set. It is possible to suppress a reduction in operation speed due to a drop in output voltage, and at the same time, to suppress power consumption of the internal step-down power supply circuit. In particular, when a plurality of types and a plurality of internal step-down power supply circuits are incorporated, the supply capability can be optimized according to the memory operation.

【0053】以上、本発明者によってなされた発明をそ
の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前
記実施の形態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。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0054】たとえば、前記実施の形態においては、6
4Mビットあるいは256MビットDRAM、またはシ
ンクロナスDRAMの例で説明したが、これに限定され
るものではなく、他のビット数のより高集積化のDRA
Mや、SRAM、RAM、ROM、PROM、EPRO
M、EEPROMなどの他の半導体記憶装置についても
広く適用可能である。
For example, in the above embodiment, 6
Although the description has been made with reference to the example of a 4 Mbit or 256 Mbit DRAM, or a synchronous DRAM, the present invention is not limited to this, and a more highly integrated DRA of another bit number is used.
M, SRAM, RAM, ROM, PROM, EPRO
The present invention is widely applicable to other semiconductor memory devices such as M and EEPROM.

【0055】[0055]

【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、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0056】(1).メモリ動作による電圧低下分を見込ん
で出力電圧を高く設定することで、供給能力が増加して
安定した電圧供給ができるとともに、動作速度が低下す
ることなくメモリを動作させることができる。
(1) By setting the output voltage high in anticipation of the voltage drop due to the memory operation, the supply capacity can be increased and a stable voltage supply can be performed, and the memory can be operated without lowering the operation speed. be able to.

【0057】(2).多種類かつ複数個の降圧電源回路の出
力ノードを全て結線し、任意に組み合わせて動作させる
ことで、信号伝達速度の低下を抑えるとともに、消費電
力の増加を抑え、降圧電源回路の供給能力をメモリ動作
に合わせて最適化することができる。
(2) By connecting all the output nodes of a plurality of types and a plurality of step-down power supply circuits and operating them arbitrarily in combination, it is possible to suppress a decrease in signal transmission speed, suppress an increase in power consumption, and The supply capability of the power supply circuit can be optimized according to the memory operation.

【0058】(3).前記(1),(2) により、高集積半導体記
憶装置において、メモリ動作時の出力電圧降下による動
作速度の低下を抑えると同時に、消費電力を抑えること
ができる降圧電源回路を内蔵した半導体記憶装置を得る
ことができる。
(3) According to the above (1) and (2), in a highly integrated semiconductor memory device, a step-down power supply capable of suppressing a decrease in operation speed due to a drop in output voltage during memory operation and at the same time, suppressing power consumption. A semiconductor memory device having a built-in circuit can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a),(b) は本発明の一実施の形態である半導体
記憶装置を示すレイアウト図と部分拡大図である。
FIGS. 1A and 1B are a layout diagram and a partially enlarged view showing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention;

【図2】本発明の一実施の形態の半導体記憶装置におけ
るメモリセルアレーとその周辺回路とを示す回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a memory cell array and its peripheral circuits in the semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施の形態において、内部降圧電源
回路の出力電圧の外部電源電圧依存性を示す特性図であ
る。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an external power supply voltage dependency of an output voltage of an internal step-down power supply circuit in one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態において、電流制御機能
付き降圧電源回路を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a step-down power supply circuit with a current control function in one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態において、内部降圧電源
回路の出力電圧の負荷電流依存性を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a load current dependency of an output voltage of an internal step-down power supply circuit in one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施の形態において、多種類かつ複
数個の内部降圧電源回路を内蔵した半導体記憶装置を示
す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a semiconductor memory device including a plurality of types and a plurality of internal step-down power supply circuits according to an embodiment of the present invention;

【図7】本発明の前提となる半導体記憶装置における内
部電圧降圧方式を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an internal voltage step-down method in a semiconductor memory device as a premise of the present invention.

【図8】本発明の前提となる半導体記憶装置における内
部降圧電源回路の出力電圧の外部電源電圧依存特性を示
す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the dependence of the output voltage of the internal step-down power supply circuit on the external power supply voltage in the semiconductor memory device on which the present invention is based;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 メモリチップ 11 メインローデコーダ領域 12 メインワードドライバ領域 13 カラムデコーダ領域 14 周辺回路/ボンディングパッド領域 15 メモリセルアレー 16 センスアンプ領域 17 サブワードドライバ領域 18 交差領域 51 入力回路 52 プリデコーダ 61 メインアンプ 62 出力回路 71 基準電圧発生回路 72 電流制御回路 100〜108 内部降圧電源回路 MW,MWB メインワード線 FX,FXB プリデコーダ線 SW サブワード線 BL,BLB ビット線 YS 列選択信号線 LIO,LIOB ローカルIO線 MIO,MIOB メインIO線 SHR1,2 シェアドセンスアンプ分離信号線 PCB ビット線プリチャージ信号線 CSP,CSN センスアンプ駆動線 SAP1,2 センスアンプ充電信号線 SAN センスアンプ放電信号線 AMP1,AMP2 アンプ TP1〜TP7 PMOSトランジスタ VR1,VR2 可変抵抗 OR1 ORゲート TN1〜TN6 NMOSトランジスタ R1,R2 抵抗 Bank0〜Bank3 バンク Reference Signs List 10 memory chip 11 main row decoder area 12 main word driver area 13 column decoder area 14 peripheral circuit / bonding pad area 15 memory cell array 16 sense amplifier area 17 sub word driver area 18 intersection area 51 input circuit 52 predecoder 61 main amplifier 62 output Circuit 71 Reference voltage generation circuit 72 Current control circuit 100 to 108 Internal step-down power supply circuit MW, MWB Main word line FX, FXB Predecoder line SW Sub word line BL, BLB Bit line YS Column select signal line LIO, LIOB Local IO line MIO, MIOB Main IO line SHR1, Shared sense amplifier separation signal line PCB Bit line precharge signal line CSP, CSN Sense amplifier drive line SAP1, Sense amplifier charge signal line AN sense amplifier discharge signal line AMP1, AMP2 amplifier TP1~TP7 PMOS transistor VR1, VR2 variable resistance OR1 OR gate TN1~TN6 NMOS transistors R1, R2 resistor Bank0~Bank3 Bank

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部電源電圧を降圧して内部電源電圧を
発生する降圧電源回路を内蔵する半導体記憶装置であっ
て、前記降圧電源回路は、動作規格範囲内で出力電圧を
一定値以下にクランプする機能を有するとともに、メモ
リ動作に伴う消費電流による電圧降下分をあらかじめ内
部電源電圧に加算する回路構成となっていることを特徴
とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device having a step-down power supply circuit for generating an internal power supply voltage by stepping down an external power supply voltage, wherein the step-down power supply circuit clamps an output voltage to a predetermined value or less within an operation standard range. A semiconductor memory device having a function of adding a voltage drop due to current consumption accompanying a memory operation to an internal power supply voltage in advance.
【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置であっ
て、前記降圧電源回路の出力する電圧は、前記外部電源
電圧の動作規格下限付近では緩やかに降下し、前記外部
電源電圧の規格上限では、この外部電源電圧に依らず一
定の設定電圧を出力することを特徴とする半導体記憶装
置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a voltage output from said step-down power supply circuit gradually drops near a lower limit of an operation standard of said external power supply voltage, and falls at a upper limit of said external power supply voltage standard. A semiconductor memory device which outputs a constant set voltage irrespective of the external power supply voltage.
【請求項3】 請求項1記載の半導体記憶装置であっ
て、出力が接続された複数の前記降圧電源回路の一部
は、チップ活性化信号により動作するゲート幅/ゲート
長が小さいNMOSトランジスタと、バンク活性化信号
により動作するゲート幅/ゲート長の大きなNMOSト
ランジスタとからなる電流制御機能を有することを特徴
とする半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a part of the plurality of step-down power supply circuits to which outputs are connected includes an NMOS transistor operated by a chip activation signal and having a small gate width / gate length. A semiconductor memory device having a current control function of an NMOS transistor operated by a bank activation signal and having a large gate width / gate length.
【請求項4】 請求項1記載の半導体記憶装置であっ
て、前記降圧電源回路を多種類かつ複数個内蔵し、この
多種類かつ複数個の降圧電源回路の出力線を全て結線し
て、前記降圧電源回路自身の電流供給能力を消費される
電流の増減により変化させ、負荷回路の動作状況に見合
った安定した電圧供給を図ることを特徴とする半導体記
憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a plurality of types and a plurality of said step-down power supply circuits are built in, and all output lines of said various types and a plurality of step-down power supply circuits are connected. A semiconductor memory device characterized in that a current supply capability of a step-down power supply circuit itself is changed by increasing or decreasing a consumed current to achieve a stable voltage supply in accordance with an operation state of a load circuit.
【請求項5】 請求項4記載の半導体記憶装置であっ
て、前記多種類かつ複数個の降圧電源回路は、バンク活
性化信号とチップ活性化信号との両者で動作する降圧電
源回路と、チップ活性化信号のみで動作する降圧電源回
路と、常時動作している電圧保持用の降圧電源回路とか
らなることを特徴とする半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein said plurality of and a plurality of step-down power supply circuits are operated by both a bank activation signal and a chip activation signal, and a chip. 1. A semiconductor memory device comprising: a step-down power supply circuit that operates only by an activation signal; and a step-down power supply circuit that constantly operates to hold a voltage.
【請求項6】 請求項1、2、3、4または5記載の半
導体記憶装置であって、前記半導体記憶装置は、高集積
のDRAMであることを特徴とする半導体記憶装置。
6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said semiconductor memory device is a highly integrated DRAM.
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