JPS5939837B2 - ダイナミックramにおける記憶方法 - Google Patents

ダイナミックramにおける記憶方法

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JPS5939837B2
JPS5939837B2 JP54031073A JP3107379A JPS5939837B2 JP S5939837 B2 JPS5939837 B2 JP S5939837B2 JP 54031073 A JP54031073 A JP 54031073A JP 3107379 A JP3107379 A JP 3107379A JP S5939837 B2 JPS5939837 B2 JP S5939837B2
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JP
Japan
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memory cell
data
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discharge state
memory cells
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JP54031073A
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JPS55125594A (en
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和弥 小林
広春 平塚
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/4063Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
    • G11C11/407Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/409Read-write [R-W] circuits 

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイナミックRAM(ランダムアクセスメモリ
)における記憶方法に関する。
近年、リフレッシュを必要とするダイナミックRAM、
特に、MOS(金属一酸化膜−半導体)ダイナミックR
AMにおいては、回路技術の進歩により1メモリセル当
りの素子数を減少させ、これにより、高集積化をはかり
、現在では、スイッチングトランジスタおよび蓄積コン
デンサ各1個からなる1素子型が主流となつている。
また、パターン微細化技術を中心とする半導体製造技術
、特に、MOS製造技術の開発により、ダイナミックR
AMのメモリセル面積を可能な限り小さくし、これによ
り、高集積化が促進される。このようにして高集積化が
進むにつれて、次のようなことが言われるようになつた
。(1)蓄積コンデンサ(容量Cs)の占有面積が小さ
くなりCsが小さくなるが、その割にはビット線容量C
Bが減少しない。
(2)電源電圧の低下が要求される。
(3)パターン微細化に伴う製造プロセスのばらつきに
より各素子のパラメータの変動が増加する。
これ等の理由から、プリセンスアンプ回路の入力電圧の
低下およびプリセンスアンプ回路の感度の劣化を招き、
これにより、データの書込み、読出しおよびリフレッシ
ュを行う場合に、外部ノイズあるいは内部リーク電流等
によつて生ずる書込み不良、読出し不良、あるいはリフ
レッシュ不良等のビット不良の発生の可能性があり、こ
の発生確率は1チップ内における充電状態にあるメモリ
セル数にほぼ比例する。ところが、従来、このようなダ
イナミックRAMに2進データを記憶させる方式は、デ
ータ「O」を蓄積コンデンサの放電状態あるいは充電状
態のいずれか一方に固定して対応させ、データ「1」を
他方に固定して対応させて記憶する方式である。従つて
この従来方式においては、ややもすると動作時において
、1チップ内の充電状態にあるメモリセル数が比較的多
くなることもあり、Lの場合には書込み不良、読出し不
良、あるいはリフレッシュ不良等のビット不良の発生確
率が大きく、信頼性が低いという問題点がある。本発明
の目的は、計算機の記憶内容については2進データのう
ち「0」が圧倒的に多いこと、および、1チツプ内にお
いてデータ「1」の書込み頻度の比較的高い記憶エリア
を予想することが可能であることに着目し、データ「1
」の書込み頻度が高く予想される記憶エリアにデータを
記憶させる場合にはデータ[1」を放電状態に対応させ
、他の記憶エリアにデータを記憶させる場合にはデータ
「O」を放電状態に対応させることにより、1チツプ内
における放電状態のメモリセル数を多くし、言い換える
と、充電状態のメモリセル数を少なくし、これにより、
書込み不良、読出し不良、あるいはリフレツシユ不良等
のビツト不良の発生確率を小さくして信頼性を向上せし
め、前述の従来形における問題点を解決することにある
以下、図面により本発明の実施例を説明する。第1図は
従来の記憶方法が適用されるダイナミツクRAMの回路
図である。第1図において、例として、8行×8列のメ
モリセルを示してある。これらのメモリセルは、2つの
メモリセルアレイ4および4′に分割され、これらの間
にはプリセンスアンプ回路部5が挿入されている。この
ような対称的な配置により、各プリセンスアンプ回路5
1,52,・・・,58と各行のメモリセルとを接続す
るビツト線Bl,B2,・・・,B8,B/,BI,・
・・,BKの線長を最小限にし、これにより、S/N比
を高めるようにしてある。また、各メモリセルはたとえ
ば1つのスイツチングトランジスタ(たとえばnチヤネ
ル型MOSトランジスタQll)と1つの蓄積コンデン
サ(たとえばMOSコンデンサCll)とから構成され
る。このMOSコンデンサの放電状態あるいは充電状態
が2進データの「0」あるいは「1」のいずれかに対応
する。たとえば、放電状態が「0」に、充電状態が[1
」にそれぞれ対応する。このようなメモリセルにデータ
を書込む場合には、まず、アドレス選択が行デコーダ6
および列デコーダ7によつて行われる。すなわち、行選
択ライン11および列選択ラインm1を高レベルにし、
他の行選択ライン12,・・・,18および列選択ライ
ンM2,・・・,M8を低レベルにすると、行ゲート部
3のスイツチングトランジスタ31とトランジスタQl
lとが導通して、1行目1列目のメモリセルが選択され
る。次に、書込み可能信号WEを高レベルにすると、入
力データDIが入カバツフア増幅器1、トランジスタ3
1およびトランジスタQllを介してコンデンサCll
に書込まれる。たとえば、入力データDIが「O」の場
合には、ビツト線B1は低レベルの電位を保持し、この
結果、コンデンサCllは放電状態となり、また正帰還
のバランス形フリツプフロツプから構成されるプリセン
スアンプ回路51はビツト線B1と反対側のビツト線B
/側に倒れ、ビツト線B1の電位は上昇せず、従つて、
MOSコンデンサCllは放電状態を保持する。これに
対して、入力データDIが[1」の場合には、入カバツ
フア増幅器1,トランジスタ31およびトランジスタQ
llを介して充電電流がコンデンサCl,に流れ込み、
ビツト線B1の電位が上昇する。この結果、プリセンス
アンプ回路51はビツト線B1側に倒れ、ビツト線B1
の電位の上昇と共に、コンデンサCllは確実な充電状
態を保持する。また、データの読出しを行う場合も同様
に、たとえば、トランジスタ31およびトランジスタQ
,lとが導通している場合には、まずコンデンサC,l
の放電状態あるいは充電状態に応じてビツト線B1の電
位が低レベル、あるいは高レベル側に傾倒する。そして
この電位変化がプリセンスアンプ回路のトリガとなり、
増幅された後、出力バツフア増幅器2を介して出力デー
タDOとなる。またこのようなダイナミツクメモリにお
いては、コンデンサが一旦充電されても時間の経過と共
にリークして放電状態に戻るという性質がある。従つて
、充電状態を保持するために、リフレツシユという再書
込み動作がプリセンスアンプ回路51,52,・・・,
58によつて実行される。このリフレツシユを行うには
、行選択ライン11,12,・・・,18を低レベルに
保持して、列選択ラインMl,m2,・・・,M8゛を
順次、高レベルにする、すなわち、ワード線WlW2,
・・・,W8を順次、高レベルにする。たとえば、ワー
ド線W1力塙レベルにされると、トランジスタQlly
Q2lj゜゜゜ラQ8lのすべてが導通する0この結果
、コンデンサCll,C2l,・・・,C8lの放電状
態あるいは充電状態に応じてプリセンスアンプ回路51
,52,・・・,58の傾倒方向が決まる・たとえば、
コンデンサCllラC3l9C5!およびC7lが充電
状態であり、その他のコンデンサが放電状態である場合
には、プリセンスアンプ回路51,53,55および5
7および57はビツト線Bl,B3,B5およびB7側
にそれぞれ倒れ、プリセンスアンプ回路52,54,5
6および58はビツト線BI,B!,BlおよびB!側
にそれぞれ倒れる。この結果、ビツト線Bl,B3,B
5およびB,のみの電位が上昇し、従つて、コンデンサ
Cll,C3l,C5lおよびC7lが確実な充電状態
に戻る。このように、MOSダイナミツクメモリにおい
ては、充電状態の不安定さを補うために、リフレツシユ
を行つている。ところが、高集積化に伴い、このリフレ
ツシユ動作不良の発生確率が増加している。というのは
、リフレツシユ時、トランジスタを介して各メモリセル
とビツト線間でやりとりされる充放電電荷量が少なくな
り、この電荷量に応じたビツト線電位の変化も少なくな
るので、プリセンスアンプ回路の確実な動作を得ること
が難しくなるためである。また、この従来回路では、プ
リセンスアンプ回路を境界としてメモリセルアレイ4側
と4′側とでは、データ「O」,「1」とメモリセルの
充放電状態との対応が逆になる。
すなわち、メモリセルアレイ4側で充電状態が「1」に
対応するものとすれば、このときメモリセルアレイ4側
では充電状態は「O」に対応する。このため、記憶され
るデータが「1」 ,「0」の一方に偏つて多く存在し
ても、極端には例えば全てのデータが「0」のときでも
、また全てのデータが[1」のときでも、メモリセルに
おいては半分が充電状態にあり、残り半分が放電状態に
ある。このことは、全メモリセルのうちの半分は常に充
電状態つまりリフレツシユが必要な状態にあることにほ
かならない。従つて、前記リフレツシユの不良による記
憶消失の恐れから、常に約半分のメモリセルは逃れるこ
とができず、非常に不利な状態にあるという問題点があ
る。なお、タロツク信号CKはプリセンスアンプ回路を
動作させるためのものであり、VDDは電源電圧を示す
。第2図は本発明の一実施例としての記憶方法が適用さ
れるダイナミツクRAMの回路図であつて、上述の問題
点を解決したものである。
第2図において、第1図における構成要素と同一なもの
については同一の参照番号を付してある。他方相違点は
入カバツフア増幅器1の前段および出力バツフア増幅器
2の後段に排他的論理和回路(以下、EOR回路と称す
る)8および9をそれぞれ接続した点にある。いまメモ
リセルの記憶内容として2進データ「1」より「0」の
方が比較的多いと仮定する。そうすると、このような場
合には、メモリセルアレイ4において、2進データ「0
」および「1」はメモリセルの放電状態および充電状態
にそれぞれ対応させ、メモリセルアレイ4′においても
、2進データ「0」および[1」はメモリセルの放電状
態および充電状態にそれぞれ対応させる。このため、E
OR回路8および9の入力端子にはアドレス信号A。が
印加されている。ここで、アドレス信号A。,Alおよ
びA2は列を選択するためのものであつて、これらの信
号を受信して列デコーダ7はワード線Wl,W2,・・
・,W8にそれぞれ接続された選択ラインMl,m2,
・・・,Rrl8の電位を変化させる。たとえば、m1
=AO,AlA2(1) M2:AOAlA2(2) M3:AOAlA23) M4=AOAlA2(4) M5=AOAlA2(5 m6=AOAlA26m7 =AOAlA27m8 :AOAlA28 の論理に従つて、列選択ライン町,M2,・・・,M8
の電位が変化する。
こ孔により、入力データDにおいて、2進データ「O」
および[1」が低レベルおよび高レベルの電位に対応す
るとすれば、AO−「1」の場合には、EOR回路8の
出力信号は入力データDIを反転した信号となる。他方
、AO−「O」の場合には、EOR回路8の出力信号は
入力データDI自身となる。すなわち、AO一「O」の
場合は、上記の式(1)〜(4)から、メモリセルアレ
イ4内のメモリセルを選択する場合に相当し、他方、A
O=「1」の場合は、上記の式(5)〜(8)から、メ
モリアレイl内のメモリセルを選択する場合に相当する
。この結果、メモリセルアレイ4内においては、2進デ
ータ「0」および「1」は放電状態および充電状態にそ
れぞれ対応し、メモリセルlにおいては、2進データ「
O」および「1」はEOR回路で反転された後、プリセ
ンスアンプ回路を経て再反転され、結局元に戻り、放電
状態および充電状態にそれぞれ対応する。このように記
憶されたデータを読出す場合には、EOR回路9によつ
てメモリセルアレイ4内のメモリセルに記憶されていた
データはそのまま読出され、他方、メモリセルアレイl
内のメモリセルに記憶されCいたデータも結果的にはそ
のまま読出される。従つて、EOR回路9の出力データ
DOはメモリセルに書込んだ際の入力データDIに一致
する。このように、2進データのうち[1」よりも[0
」の方が記憶される可能性が大きい記憶エリアがたとえ
ば、第2図におけるメモリセルアレイ4である場合には
、データ「O」をメモリセルの放電状態に対応させてあ
る。また、2進データのうち「1]よりも「O]の方が
記憶される可能性が大きい記憶エリアがたとえば第2図
におけるメモリセルアレイlである場合には、EOR回
路で予め反転させてデータ「O」をメモリセルの放電状
態に対応させてある。従つて、ダイナミツクRAMのメ
モリセル全体をみた場合には、充電状態のメモリセル数
は非常に少なくなる。なお、第1図および第2図におい
ては、8行×8列のメモリセルを示しているが、他の数
になし得ることは言うまでもない。
また、AO線だけでなく、他のアドレス線も使用するな
どして、任意に区分した記憶エリア内のメモリセルの放
電状態と2進データI−0」または「1」のうちの多い
と予想される方とを対応させることもできることは容易
に理解されるであろう。以上説明したように、本発明に
よれば、記憶内容として2進データ「O」が多いと予想
される記憶エリアにおいては「0」をメモリセルの放電
状態に対応させ、逆に記憶内容として2進データ「1」
が多いと予想される記憶エリアにおいては「1]をメモ
リセルの放電状態と対応させることにより、ダイナミツ
クRAM全体における充電状態のメモリセル数を少なく
することができ、従つて、書込み不良、読出し不良ある
いはリフレツシユ不良等のビツト不良の発生確率を小さ
くすることができ、これにより、ダイナミツクRAMの
信頼性を向上させることができ、前述の従来方式におけ
る問題点の解決に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の記憶方法が適用されるダイナミツクRA
Mの回路図、第2図は本発明の一実施例としての記憶方
法が適用されるダイナミツク型の回路図である。 (符号の説明)、1・・・・・・入カバツフア増幅器、
2・・・・・・出力バツフア増幅器、3・・・・・・行
ゲート部、4,4t・・・・・メモリセルアレイ、5・
・・・・・プリセンスアンプ回路部、6・・・・・・行
デコーダ、7・・・・・・列デコーダ、8,9・・・・
・・排他的論理和(EOR)回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 2進データの「0」および「1」をメモリセルの放
    電状態および充電状態に対応させて記憶させるダイナミ
    ックRAMにおいて、該RAMの少なくとも1つのアド
    レス信号に応じて前記2進データの「0」および「1」
    と前記メモリセルの放電状態および充電状態との対応を
    逆にすることにより、放電状態のメモリセル数が多くな
    るように記憶させるようにしたことを特徴とするダイナ
    ミックRAMにおける記憶方法。 2 記憶データとして2進データ「0」が多い記憶エリ
    アにおいては「0」をメモリセルの放電状態に対応させ
    、記憶データとして2進データ「1」が多い他の記憶エ
    リアにおいては「1」をメモリセルの放電状態に対応さ
    せて記憶させることにより、放電状態のメモリセル数が
    多くなるように記憶させるようにした特許請求の範囲第
    1項に記載のダイナミックRAMにおける記憶方法。
JP54031073A 1979-03-19 1979-03-19 ダイナミックramにおける記憶方法 Expired JPS5939837B2 (ja)

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