JPS5846795B2 - 半導体記憶回路 - Google Patents

半導体記憶回路

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Publication number
JPS5846795B2
JPS5846795B2 JP51024753A JP2475376A JPS5846795B2 JP S5846795 B2 JPS5846795 B2 JP S5846795B2 JP 51024753 A JP51024753 A JP 51024753A JP 2475376 A JP2475376 A JP 2475376A JP S5846795 B2 JPS5846795 B2 JP S5846795B2
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JP
Japan
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input
channel
line
output line
transistor
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Expired
Application number
JP51024753A
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JPS52107737A (en
Inventor
清文 落井
八十二 鈴木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • 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)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(In5u
lated Gate Field Effect
T ransi 5tor略してIGFET)を用いた
半導体記憶回路に係わり、特にPチャネル型IGFET
及Nチャネル型IGFETを同一半導体ウェハに作成す
る相補型メモリセルに関するものである。
一般に半導体で形成されたランダム・アクセス・メモ!
J(RAM)には、製造技術上から分類すれば、Nチャ
ネル型、Pチャネル型、相補型に分けられ、回路構成上
から分類すれば、ダイナミック型、スタティック型に分
けることができる。
これらはそれぞれ特徴をもっており、例えばNチャネル
型ダイナミックRAMは高密度、高速化が要求される分
野で用いられ、NチャネルスタティックRAMは小規模
、簡便、安価であることが要求される分野で用いられる
ところで、近年超低消費電力であることを用いて、静止
時の電源供給をバッテリーに置換え、これにより一種の
不揮発性RAMとしての応用分野を開拓した相補型スタ
ティックRAMも実用化され始めている。
従来の相補型スタティックRAMのメモリセルは、その
殆んどが第1図で示すような6トランジスタ構成のもの
を用いている。
即ちPチャネル型トランジスタQ1 とNチャネル型ト
ランジスタQ2、及びPチャネル型トランジスタQ3と
Nチャネル型トランジスタQ4でそれぞれ相補型インバ
ータ回路を形成し、互いにそのPチャネル型、Nチャネ
ル型トランジスタのドレイン接続点N1゜N2を他のイ
ンバータのゲート入力に接続していわゆるフリップフロ
ップ回路を形成し、各インバタのドレイン接続点N1.
N2と入出力線りい入出力線L2(読出し及び書込みモ
ードでLl と補元関係)との間にNチャネル型トラン
ジスタQ5゜Q6をそれぞれトランスファゲートとして
接続し、行選択線をトランジスタQ5.Q6のゲート入
力に接続し、これらトランジスタのオン、オフ動作によ
りメモリセルの情報即ち接続点N1.N2のIf I
ItI+ () IIを入出力線L1、入出力線L2に
読出すものである。
第2図は上記従来のメモリセルを用いた場合の書込み、
読出し動作を説明するためのものである。
即ち入出力線L1、入出力線L2は、ゲート入力に列選
択線L4が接続されたNチャネル型トランジスタQ1□
、Q1□を経てそれぞれ入出力母線L6、入出力母線L
7に接続される。
入出力線L1、入出力線L2はそれぞれ2つのPチャネ
ル型トランジスタQ7.Qo、及びQ3 、Qtoを介
して高電源VDD に接続され、このうちトランジスタ
Q9゜QIOのゲート入力は低電源VSS に接続され
ていわゆる負荷トランジスタ動作を、またトランジスタ
Q7.Q8のゲート入力は本RAMを形成する半導体チ
ップの選択線L5に接続され、これによりチップ非選択
時に入出力線L1、入出力線L2を充電(プリチャージ
)し、次の読出しサイクルでメモリセルの情報が反転す
るのを防いでいる。
周知のように相補型スタティックRAMのメモリセルで
は、フリップフロップに接続される2つのトランスファ
ゲート(トランジスタQ5.Q6に相当)をNチャンネ
ル型IGFETで構成した場合には、入出力線L1、入
出力線L2のうちのどちらかをII OItレベルにす
ることによってメモリセルへII OI+書込みを行な
い、上記トランスファゲートをPチャネル型IGFET
で構成した場合には、入出力線L1、入出力線L2のう
ちのどちらかをIf I I+レベルにすることにより
、メモリセルへIt I II書き込みを行なう。
従ってトランスファゲートをNチャネル型で構成した場
合には、チップ非選択時に人出力線L1、入出力線L2
をIf I IIレベルにプリチャージしておけば、ま
たトランスファゲートをPチャネル型で構成した場合に
は、論理If □ Ifレベルにプリチャージしておけ
ば、次のサイクルでの読出し動作でセルの情報が誤って
反転することはない。
第2図はトランスファゲートをNチャネル型で構成した
場合の例であるが、上述したようにこれをPチャネル型
で構成すると、入出力線L1、入出力線L2を論理“0
“°レベルにプリチャージする必要があり、それに伴な
い第2図におけるPチャネル型トランジスタQ? 、Q
s 、Q9 、Qt。
はNチャネル型に、Nチャネル型トランジスタQ1、。
Q1□はPチャネル型トランジスタに変わるが、メモリ
機構の本質は何ら変わるものではない。
ところで、上記のようなメモリセルでは、人出力線の電
圧検出(センス)を行なわなければならないが、入出力
線L1.L2の両方のセンスを行なうのであるが、まず
これらのうちの片側のみ例えば入出力線L1がセンスを
行なう場合を考える。
この場合アクセス時間を上げようとする(高速化)際、
メモリセルの各IGFETのコンダクタンスgmを上げ
る必要がある。
即ちデータ読込みに関してはトランジスタQ2.Q5の
gmを上げ、データ書込みに関してはトランジスタQ1
のgmを上げないといけない。
また逆側の入出力線例えばL2のセンスを考えても同様
であり、従ってトランジスタQ3 、Q4 、Qaのg
mを上げなげればならない。
このような問題の生じる原因は、読み書き共通の入出力
線L1、入出力線L2を用いていることに起因するもの
である。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、メモリセル
をPチャネル及びNチャネル型IGFETを用いた相補
スタティック型としたものにおいて読み出し、書き込み
を別々に行なうことにより、チップ占有面積を増すこと
なしに高速動作が行ない得る半導体記憶回路を提供しよ
うとするものである。
以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第3図は同実施例のメモリセルを示す回路図である。
図示された如くPチャネル型トランジスタQ21とNチ
ャネル型トランジスタQ2□、及びPチャネル型トラン
ジスタQ23とNチャネル型トランジスタQ24でそれ
ぞれ相補型インバータ回路を形成し、互いにそのPチャ
ネル型、Nチャネル型トランジスタのドレイン接続点N
20.N2□を他のインバータのゲート入力に接続して
いわゆるフリップフロップ回路を形成し、インバータの
ドレイン接続点N21と入出力線L21との間にNチャ
ネル型トランジスタQ25をトランスファゲートとして
接続し、接続点N2□をトランスファゲートQ26、書
込み用トランジスタQ33を介して低直流電源VSS
に接続し、書込み用トランジスタQ33のゲート入力を
書込み専用線L2□に接続し、トランスフアゲ−) Q
25 、Q26のゲート入力を行選択線L23に接続し
た構成になっている。
第4図は上記構成でなるメモリセルを用いた場合の書込
み、読出し動作を説明するためのものである。
即ち入出力線L2□の一端はPチャネル型トランジスタ
Q29 t Q2□を介して高電源VDD に接続され
、このトランジスタQ27 、Q29のゲート入力はそ
れぞれ低電源vss、チップ選択線L25に接続され、
入出力線L2□の他端はNチャネル型トランジスタQ3
1を介して入出力母線L2□に接続されている。
また入力専用線L2□の一端はNチャネル型トランジス
タQ28 、Qaoを介して低電源VSS に接続さ
れ、このトランジスタQ28 、Q30のゲート入力は
それぞれチップ選択線L’25(選択線L25と補元関
係)、高電源VDD に接続され、入力専用線L2□の
他端はPチャネル型トランジスタQ33 、Q32を直
列に介して入出力母線L27に接続される。
上記Nチャネル型トランジスタQ31のゲート入力には
列選択線L24が接続され、Pチャネル型トランジスタ
Q3□のゲート入力には列選択線L24’(列選択線L
24と補元関係)に接続され、トランジスタQ33のゲ
ート入力には11読出し信号子チップ選択信号1!が供
給されるようになっている。
勿論本回路においても従来例と同様で、片側ビットライ
ンのセンス方式例えば入出力線L21のみの電圧センス
を行なうようにしている。
上記のように構成されたメモリセルにおいては、入力専
用線L2°は通常論理II OItレベルにしておいて
Nチャネル型トランジスタQ33をカットオフ状態とし
ておき、また列選択がなされて列選択線L′24が論’
Jl ” O”レベルとなり、かつ読出し信号及びチッ
プ選択信号がそれぞれ論理II OItレベルとなった
時Pチャネル型トランジスタQ3□、Q33をオン状態
として、アクセス状態になると入出力母線L2□のデー
タを入力データとして入力専用線L2□に読込む。
そしてこの読込んだデータが論理II I Ifレベル
の場合のみNチャネル型トランジスタQ33がオンし、
情報II OI+がメモリセル中に書込まれるものであ
る。
これとは逆の情報をメモリセル中に書込む場合は、入出
力線L2□を用い、前述の従来例と同一の機構でデータ
書込みを行なう。
またデータ読出しにおいては、やはり入出力線L21を
用いるので、原理的には前記従来例と・同様の機構でデ
ータ書込みが行なわれるものである。
上記のような構成及び動作を有したメモリセルにあって
は、データ読出しの場合には、Nチャネル型トランジス
タQ25 + Q22のコンダクタンスgmを上げて従
来例の場合と同様にアクセス時間のスピードアップをは
がればよ(、また書込みの場合には、人力専用線L2□
を用い、入出力線L2、はデータ書込みに関与しており
、トランジスタQ2□のgmは上げる必要があるが、ト
ランジスタQ23 + Q24は読出し及び書込みのス
ピードには関与しないため、そのgmも上げる必要がな
くなるので、アクセス時間のスピードアップ化に対する
半導体チップ面積の増大を押えることができるものであ
る。
第5図、第6図は本発明の他の実施例を示す。
これは、前実施例におけるIGFETのチャネル型を逆
にした場合の例であり、これは前実施例の第3図、第4
図にそのま工対応するから、対応する部分には同一符号
を用いこれにダッシュを付して説明を省略する。
以上説明した如く本発明によれば、書込み専用回路を用
い、データ読出し系に関係なく書込みが行なえるように
したので、半導体チップの占有面積を増加させることな
しにアクセス時間の短縮化がはかれる半導体記憶回路が
提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のメモリセルを示す回路図、第2図は同メ
モリセル及びその周辺回路を示す回路図、第3図は本発
明の一実施例に係わるメモリセルの回路図、第4図は同
メモリセル及びその周辺回路を示す回路図、第5図は本
発明の他の実施例に係わるメモリセルの回路図、第6図
は同メモリセル及びその周辺回路を示す回路図である。 Q21 、Q23 t Q2□、Q10 、Q32 t
Q33・・°・・°Pチャネル形I G F E T
、 Q2□、Q24〜Q26 t Q28 。 Q30 y Qat 、Q33”””Nチャネル型IG
FET、VDDjVSS・・・・・・直流電源、L21
・・・・・・入出力線、L22・・・・・・入力専用線
、L23・・・・・・行選択線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一方のチャネル型IGFETと他方のチャネルWI
    GFETを直列接続してなる一対のインバータ回路にお
    いて一方及び他方のインバータ回路の入力部と他方及び
    一方のインバータ回路の出力部とを接続することにより
    フリップフロップ回路を形成し、前記一方のインバータ
    回路の出力部をトランスファーゲートを介して入出力線
    に接続すると共に、他方のインバータ回路の出力部を、
    トランスファーゲートを介しかつ入力専用線がゲート入
    力に接続される書込み用IGFETを介して書込みたい
    データレベル側の電源に接続し、書込みモードの時に前
    記書込み用IGFETが導通するようなゲート電圧を前
    記入力専用線に供給するための回路を該入力専用線に設
    けたことを特徴とする半導体記憶回路。
JP51024753A 1976-03-08 1976-03-08 半導体記憶回路 Expired JPS5846795B2 (ja)

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JPS52107737A JPS52107737A (en) 1977-09-09
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