JPS608555B2 - semiconductor temporary storage device - Google Patents

semiconductor temporary storage device

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JPS608555B2
JPS608555B2 JP52006570A JP657077A JPS608555B2 JP S608555 B2 JPS608555 B2 JP S608555B2 JP 52006570 A JP52006570 A JP 52006570A JP 657077 A JP657077 A JP 657077A JP S608555 B2 JPS608555 B2 JP S608555B2
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JP
Japan
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voltage
capacitor
line
time
refresh
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JP52006570A
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Japanese (ja)
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JPS5391638A (en
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勇 宮城
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5391638A publication Critical patent/JPS5391638A/en
Publication of JPS608555B2 publication Critical patent/JPS608555B2/en
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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
    • G11C11/406Management or control of the refreshing or charge-regeneration cycles

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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、有効なりフレッシュ動作をさせることにより
消費電力を低減化せしめた半導体一時記憶装置に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor temporary memory device that reduces power consumption by performing an effective refresh operation.

従来、異なる電荷量を情報“1”又は“0”に対応させ
てコンデンサ或いは絶縁ゲート電界効果ドランジスタ(
以下MOSトランジスタという)のゲート容量に蓄積し
、記憶する半導体一時記憶装置は電荷漏れによる情報破
壊を防止するため、一時記憶保持時間TA内に情報の再
書き込み(以下リフレツシュという)を行なわなければ
ならない。
Conventionally, capacitors or insulated gate field effect transistors (
A semiconductor temporary memory device that stores information by accumulating it in the gate capacitance of a MOS transistor (hereinafter referred to as a MOS transistor) must rewrite information (hereinafter referred to as refresh) within the temporary memory retention time TA to prevent information from being destroyed due to charge leakage. .

一方、この種の記憶装置は情報の書き込み時及び読み出
し時とりフレッシュ時にのみ電力を消費し、しかして上
記電荷漏れの特性は記憶装置の生産条件、使用温度等の
諸条件により著しく異なるため、最大限の安全を確保す
る目的で、上記−時記憶保持時間T^よりも遥かに短い
一定周期でリフレッシュが行われていたため、読み出し
時において実質的にリフレッシュされるにも拘らず、読
み出し直後再びリフレッシュされることも少なくなく、
従って消費電力の増大は免れ得なかつた。本発明の目的
は、リフレツシュ周期をほぼコンデンサ記憶素子の一時
記憶保持時間にすることにより、リフレッシュ回数を少
くして消費電力を低減化せしめた半導体一時記憶装置を
提供することである。
On the other hand, this type of storage device consumes power only when writing, reading, and refreshing information, and the characteristics of the charge leakage vary significantly depending on various conditions such as the manufacturing conditions of the storage device and the operating temperature. In order to ensure safety, refresh was performed at a constant cycle much shorter than the above-mentioned - time memory retention time T^, so even though it is actually refreshed at the time of reading, it is refreshed again immediately after reading. It is often the case that
Therefore, an increase in power consumption was inevitable. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor temporary memory device that reduces power consumption by reducing the number of refreshes by making the refresh cycle approximately equal to the temporary memory retention time of a capacitor memory element.

次に、本発明を図面を参照して説明する。Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図は本発明の概念を把握する一助としての1ビット
一時記憶装置を例とする本発明の原理説0明図で、E,
,E2及びE3なる起電力を有する電源E,,E2及び
E3、記憶素子選択用スイッチS,、書き込み・読み出
し切換スイッチS2、一時記憶保持時間がT^のコンデ
ンサ記憶素子CA、図では電圧E,まで充電された後、
電荷漏れによって端子間タ電圧がMOSトランジスタの
閥値電圧VTに降下するまでの時間はTBで且つT^>
TBなる関係を有するよう形成されたコンデンサCB、
ソースがそれぞれコンデンサC^,CBに、ドレインが
それぞれスイッチS2と電源E,に接続され、更にゲー
ト0が共にスイッチS.に接続されたMOSトランジス
タQ^,QB、ゲートがコンデンサCBに接続されたM
OSトランジスタQc及び情報読み出し用直流電圧計V
とIJフレッシュ時を知る直流電流計Aを含む。
FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention using a 1-bit temporary storage device as an example to help understand the concept of the present invention.
, E2 and E3, a memory element selection switch S, a write/read selector switch S2, a capacitor memory element CA with a temporary memory retention time of T^, and a voltage E2 and E3 in the figure. After being charged to
The time it takes for the terminal voltage to drop to the threshold voltage VT of the MOS transistor due to charge leakage is TB and T^>
a capacitor CB formed to have the relationship TB;
The sources are connected to the capacitors C^ and CB, the drains are connected to the switch S2 and the power supply E, respectively, and the gate 0 is connected to the switch S. MOS transistors Q^, QB connected to , M whose gate is connected to capacitor CB
OS transistor Qc and information reading DC voltmeter V
and a DC ammeter A to know when IJ is fresh.

こ)で、コンデンサ記憶素子C^に蓄電さ夕れる情報“
1”に対応する電荷量は、その端子間電圧V^がこ)に
は示さないが、記憶装置を構成する各MOSトランジス
タの閥値電圧VT以上になるものとする。従ってコンデ
ンサ記憶素子の一時記憶保持時間TAは電圧E.に充電
された後電圧VTに降下するまでの時間を示す。次に上
記時間T^とTBとがTA>TBなる関係を有するよう
に各素子を形成する場合のよく知られている一例を第2
図a及びbに示す。図aは基板の平面図を、図bはA−
A′における断面図を示し、P型シリコン基板1中のN
型領域3及び5と周辺の絶縁膜11に比較して数十分の
1の膜厚を有する絶縁膜9及び10と金属配線12及び
7とによりコンデンサC^,CBを形成し、コンデンサ
の他方の電極であるN型領域3及び5に接している金属
配線6及び8は接地点に接続する。こ)で、各コンデン
サの容量は同一として金属配線12が接続されているM
OSトランジスタQ^のN型ソース領域2を金属配線7
が接続されているMOSトランジスタQBのN型ソース
領域4よりも小さくすることにより「 これらPN接合
部分からの電荷漏れ量は接合面積に比例しているため、
、T^>TBなる関係を有せしめることができる。
), the information stored in the capacitor storage element C^
Although the amount of charge corresponding to 1" is not shown in the voltage between its terminals (V), it is assumed to be equal to or higher than the threshold voltage VT of each MOS transistor constituting the storage device. Therefore, the amount of charge corresponding to the capacitor storage element is The memory retention time TA indicates the time from when it is charged to the voltage E. until it drops to the voltage VT.Next, when forming each element so that the above-mentioned time T^ and TB have a relationship of TA>TB, The second well-known example is
Shown in Figures a and b. Figure a is a plan view of the board, figure b is A-
A cross-sectional view at A′ is shown, and N in the P-type silicon substrate 1 is shown.
Capacitors C^ and CB are formed by mold regions 3 and 5, insulating films 9 and 10 having a film thickness several tenths of that of the surrounding insulating film 11, and metal wirings 12 and 7, and the other side of the capacitor is Metal wirings 6 and 8 in contact with N-type regions 3 and 5, which are electrodes, are connected to a ground point. In this case, the capacitance of each capacitor is assumed to be the same, and the metal wiring 12 is connected to M.
The N-type source region 2 of the OS transistor Q^ is connected to the metal wiring 7.
By making it smaller than the N-type source region 4 of the MOS transistor QB to which it is connected, "The amount of charge leakage from these PN junctions is proportional to the junction area, so
, T^>TB.

再び、第1図を参照して書き込み、リフレッシュ及び読
み出し動作の説明を続行する。先ず、情報“1”(又は
“0”)を書き込むには、スイッチS,をE3側に接続
してMOSトランジスタQ^,QBを導通せしめた後ス
イッチS2を電源E,側(又はGND側)に接続し、コ
ンデンサC^及びC8を電圧E,に充電した後スイッチ
S,,S2の順で切り離すとコンデンサC^は情報“1
”(又は‘10”)を記憶することとなる。こ)でコン
デンサC8が電圧E2に充電されたことによりMOSト
ランジスタQcが導通してソース・ドレィン間には電源
E2より電流が供給されるが、スイッチS,が復旧した
直後からコンデンサCA及びCBは放電し始め、やがて
コンデンサCBの電圧VBがVB<V’になるとMOS
トランジスタのソース・ドレイン間を遮断してその電流
を零とする。この時をリフレッシュ時として、再び書き
込み3と同じ動作を繰り返すことにより、コンデンサC
^には情報“1”が記憶され続けることとなる。
The description of write, refresh, and read operations will be continued with reference to FIG. 1 again. First, to write information "1" (or "0"), connect the switch S to the E3 side to make the MOS transistors Q^ and QB conductive, and then connect the switch S2 to the power supply E side (or GND side). When the capacitors C^ and C8 are charged to the voltage E, and the switches S, and S2 are disconnected in this order, the capacitor C^ becomes the information "1".
” (or '10'). As capacitor C8 is charged to voltage E2, MOS transistor Qc becomes conductive and current is supplied from power supply E2 between the source and drain, but immediately after switch S is restored, capacitors CA and CB are When it starts to discharge and the voltage VB of capacitor CB becomes VB<V', the MOS
The current between the source and drain of the transistor is reduced to zero. By using this time as a refresh time and repeating the same operation as writing 3 again, the capacitor C
Information “1” will continue to be stored in ^.

また読み出し‘ま、スイッチS2を電圧計Vに接続した
後スイッチS,を電源E3側に接続してMOSトランジ
スタQ^及びQBを導通し、コンデンサC^の4両端電
圧V^を電圧計Vで読みとり、VA2VT又はV^<V
Tのいずれかにより記憶情報が“1”又は“0”である
ことを知りコンデンサC^に再書き込みを行う。この時
、コンデンサCBは再び露圧E,まで充電され、次のり
フレッシュ動作までの時間はTBとなるため、先のりフ
レッシュから次のIJフレッシュが行われるまでの間に
書き込み・読み出しが行われると、次のIJフレッシュ
はその時点から時間TBだけ後となり時間TBをT^に
殆んど等しくなるよう形成すれば、従来のように書き込
み・読み出し動作とは無関係に「 しかもコンデンサ記
憶素子の一時記憶保持時間T^よりも遥かに短い時間の
一定周期でリフレツシュされていたものと異なり、コン
デンサ記憶素子の一時記憶保持時間TAをリフレッシュ
周期とすることができるため、リフレッシュ回数が少な
くなり消費電力の低減化が可能となる。第3図は本発明
の一実施例を示す2行2列のマトリックス状にコンデン
サ記憶素子を配列した記憶容量4ビットの一時記憶装置
で、行線L,L2にはMOSトランジスタQ,.,R,
.,Q,2,R山, Q,3及びQ幻, Ra, Q2
2,R22,Q23のゲートがそれぞれ接続され、各行
線L.,L2は行線選択用多段インバーター1,に接続
されている。
Also, for reading, after connecting the switch S2 to the voltmeter V, connect the switch S to the power supply E3 side to conduct the MOS transistors Q^ and QB, and measure the voltage V^ across the capacitor C^ with the voltmeter V. Reading, VA2VT or V^<V
It learns from either T that the stored information is "1" or "0" and rewrites it to the capacitor C^. At this time, the capacitor CB is charged again to the exposure pressure E, and the time until the next re-fresh operation is TB, so if writing or reading is performed between the previous re-fresh and the next IJ fresh, , the next IJ fresh will occur after a time TB from that point, and if the time TB is formed so that it is almost equal to T^, the temporary memory of the capacitor memory element can be Unlike devices that are refreshed at a constant cycle that is much shorter than the retention time T^, the temporary memory retention time TA of the capacitor memory element can be used as the refresh cycle, reducing the number of refreshes and reducing power consumption. Fig. 3 shows a temporary storage device with a storage capacity of 4 bits in which capacitor storage elements are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns, showing an embodiment of the present invention. Transistor Q,.,R,
.. , Q, 2, R mountain, Q, 3 and Q illusion, Ra, Q2
2, R22, and Q23 are connected to each row line L.2, R22, and Q23, respectively. , L2 are connected to the row line selection multistage inverter 1.

また列線選択用多段インバーター12によりMOSトラ
ンジスタQ,,鶴2を介して選択される列線L3,Lに
は前記MOSトランジスタQ,.,Q乳, Q,2,Q
凶のドレィンが接続され、更にリフレッシュ時に使用し
、マイナス端子には電源EBによりMOSトランジスタ
の閥値電圧と同義圧のV,が印加された差動増幅器に,
,C2のプラス端子がそれぞれ接続している。一方、差
動増幅器に,及びC2の出力線L,L6には読み出し及
びリフレッシュ時に「MOSトランジスタQ,.・R,
.,Q.2・R,2,Q乳・R2,,Q22・R22か
らなるそれぞれの対のソース・ドレィン接続点に接続さ
れたコンデンサ記憶素子M,.,M,2,Ma, M2
2に電源E^より電圧E(>VT)を印加するためのM
OSトランジスタS,.,S,2,S幻,S22がそれ
ぞれ接続され、更にそれぞれの行毎にリフレッシュ時を
知るためのコンデンサM,3,M23及び直列接続され
たMOSトランジスタQ,4,Q24、電源Ecが設け
られ電源EcとMOSトランジスタQ,4間には電圧変
化を読み取りリフレッシュ要求信号を送出するインバー
ター13が設けられている。次に、第4図に示すパルス
・タイミング図を参照してコンデンサ記憶素子M幻への
情報“1”の書き込み動作を説明する。
Further, the column lines L3, L selected by the column line selection multi-stage inverter 12 via the MOS transistors Q, . ,Q milk, Q,2,Q
The drain of the MOS transistor is connected to the differential amplifier used for refreshing, and the voltage V, which is equivalent to the threshold voltage of the MOS transistor, is applied to the negative terminal by the power supply EB.
, C2 are connected to each other. On the other hand, "MOS transistors Q,...R,
.. ,Q. Capacitor storage elements M, . ,M,2,Ma,M2
M for applying voltage E (>VT) from power supply E^ to 2.
OS transistors S, . , S, 2, S phantom, and S22 are connected to each other, and furthermore, capacitors M, 3, and M23, MOS transistors Q, 4, and Q24 connected in series, and a power source Ec are provided for each row. An inverter 13 is provided between the power supply Ec and the MOS transistors Q and 4 to read voltage changes and send out a refresh request signal. Next, the operation of writing information "1" into the capacitor storage element M will be explained with reference to the pulse timing diagram shown in FIG.

図において、ん及びP,はインバーター1,の入力端子
と電源端子を、A,及びP3はインバーター12の入力
端子と電源端子をそれぞれ示し、またP2は列線L3及
びL5を浮遊状態にするためのMOSトランジスタQ,
,Q位の入力端子を示す。
In the figure, N and P indicate the input terminal and power supply terminal of inverter 1, A and P3 indicate the input terminal and power supply terminal of inverter 12, respectively, and P2 indicates column lines L3 and L5 to be in a floating state. MOS transistor Q,
, indicates the Q-order input terminal.

先ず端子P4に電源EAの起電力と同じ電圧E(>VT
)を端子A,に電圧Eoを印加した後タイミングtoで
MOSトランジスタQ4,,Q2を遮断状態にして列線
L3.ちを浮遊状態とする。次に、タイミングt,でイ
ンバーター12を動作さJせると既に入力端子A,には
電圧振幅Eoのパルスが入力されているためMOSトラ
ンジスタQ3,が導通して列線L3を選択する。従って
端子P4に印加されていた電圧Eが差動増幅器C,のプ
ラス端子に入力して出力線Lに出力電圧を生ぜしめ、Z
MOSトランジスタS,.及びS2,を導通させる。タ
イミングt2ではインバーター1,を動作させて行線L
2を選択すると、MOSトランジスタQ2,,R2,及
びQ23が導適するため、コンデンサ記憶素子Ma及び
コンデンサM凶は電源E^により端子間電圧E2まで充
電される。次に、タイミングt3で行線L3を、タイミ
ングt4で列線−を浮遊状態にした後タイミングt5で
MOSトランジスタQ,,Q2を導通せしめて列線じ及
びL5を接地状態にするとコンデンサ記憶素2子地,へ
の書き込みが完了する。
First, a voltage E (>VT
) to terminals A, and then at timing to, MOS transistors Q4, Q2 are cut off to turn off column lines L3. The body is in a floating state. Next, when the inverter 12 is operated at timing t, since a pulse of voltage amplitude Eo has already been input to the input terminal A, the MOS transistor Q3 becomes conductive and selects the column line L3. Therefore, the voltage E applied to the terminal P4 is input to the positive terminal of the differential amplifier C, producing an output voltage on the output line L, and Z
MOS transistors S, . and S2, are made conductive. At timing t2, inverter 1 is operated and row line L is
When 2 is selected, the MOS transistors Q2, R2, and Q23 become conductive, so that the capacitor storage element Ma and the capacitor M are charged by the power supply E^ to the inter-terminal voltage E2. Next, at timing t3, the row line L3 and the column line - are set in a floating state at timing t4, and then at timing t5, the MOS transistors Q, Q2 are made conductive, and the column lines L3 and L5 are grounded, and the capacitor memory element 2 Writing to the child area is completed.

読み出し‘よ、端子P4に電圧を印加しない状態で書き
込みの場合と、同タイミングのパルスを各端子に印加す
ることにより、タイミングt2とt3間に列線Lに現わ
れるコンデンサ記憶素子Maの電圧3を読み取ることに
より行われる。
For reading, the voltage 3 of the capacitor storage element Ma appearing on the column line L between timings t2 and t3 can be changed by applying pulses at the same timing to each terminal as in the case of writing with no voltage applied to the terminal P4. It is done by reading.

この時、コンデンサ記憶素子M松及びコンデンサM扮が
再び電圧Eまで充電される。これは実質的にリフレツシ
ュである。従来ならば、この後コンデンサ記憶素子の一
時3記憶保持時間Tへよりも遥かに短い時間の周期でリ
フレッシュを繰り返すこと)なるが、本発明ではコンデ
ンサM23が設けられているため、第1図の原理説明図
を説明する際に述べたようにコンデンサM斑の端子電圧
がMOSトランジスタQ24の閥4値電圧VTに降下す
るまでの時間TBを上記T^にほぼ等しくすることによ
り、リフレッシュ周期をコンデンサ記憶素子の一時記憶
保持時間T^とほぼ等しくすることが可能となる。
At this time, capacitor storage element M and capacitor M are charged to voltage E again. This is essentially a refresh. Conventionally, refreshing would then be repeated at a much shorter period than the temporary 3 memory retention time T of the capacitor storage element), but in the present invention, since the capacitor M23 is provided, As mentioned when explaining the principle explanatory diagram, by making the time TB until the terminal voltage of the capacitor M drops to the four-value voltage VT of the MOS transistor Q24 approximately equal to the above T^, the refresh period can be adjusted to the capacitor. It becomes possible to make the temporary memory retention time T^ of the memory element approximately equal.

このことを念頭−2に入れて、次にリフレッシュ動作を
第5図のパルス・タイミング図を参照して説明する。
With this in mind -2, the refresh operation will now be explained with reference to the pulse timing diagram of FIG.

なお、コンデンサ記憶素子M川 M,2,Ma, M2
のそれぞれはいまらく前に電圧“E”,“0”,“0”
,“E”に充電され、情報符号で言えば、“1”、“0
”、“0”、“1”が記憶されているものとする。勿論
コンデンサM,3,M23にも、その端子間電圧V8を
電圧VT以下にしないような電荷が蓄積されていること
は言うまでもなく、また前に繰り返し説明したように、
それぞれのコンデソサ記憶素子の一時記憶保持時間T^
は「 コンデンサM,3,M23が電圧Eに充電された
直後からその端子間電圧がMOSトランジスタの閥値電
圧VTに降下するまでの時間TBとT^>TBなる関係
を有している。今、コンデンサM.3又はM23のいず
れか一方が早く、若しくは両者同時にMOSトランジス
タの閥値電圧V,以下に下がると、MOSトランジスタ
Q,4又はQ松のいずれか、若しくは両者が遮断するた
め、インバーター13には電源Ecの電圧が入力され、
その結果出力された信号は第5図に示したようなタイミ
ング・パルスを発生する回路を駆動してリフレッシュ動
作を行わしめる。この回路は、従来一定周期のリフレッ
シュ信号を発生していたものである。
In addition, the capacitor memory element M river M, 2, Ma, M2
Each of them has been at voltage “E”, “0”, “0” a while ago.
, "E", and in terms of information code, "1", "0"
”, “0”, and “1” are stored.Of course, it goes without saying that the capacitors M, 3, and M23 also accumulate charges that prevent the voltage V8 between their terminals from being lower than the voltage VT. Again, as I have explained repeatedly before,
Temporary memory retention time T^ of each capacitor memory element
"There is a relationship between T^>TB and the time TB from immediately after capacitors M, 3, and M23 are charged to voltage E until the voltage between their terminals drops to the threshold voltage VT of the MOS transistor. , if either capacitor M.3 or M23 falls below the threshold voltage V of the MOS transistor at the same time, either or both of the MOS transistors Q, 4 and Q pin will be cut off, causing the inverter to fail. The voltage of the power supply Ec is input to 13,
The resulting signal drives a circuit that generates timing pulses as shown in FIG. 5 to perform a refresh operation. This circuit conventionally generates a refresh signal at a constant period.

まず、タイミングtoでMOSトランジスタQ4,,Q
舷を遮断状態にして列線−,L5を浮遊状態にした後、
タイミングt,でインバーターLを動作させ、行線Lを
選択してMOSトランジスタQ幻, R小 Q22,R
22,Q23を導通させると列線L3には電圧が現われ
ないが、列線L5にはコンデンサ記憶素子地2の電圧V
^(>VT)が現われる。列線L5に現われた電圧V^
により差動増幅器に2の出力線L6には電圧が出力され
、MOSトランジスタS22が導適する。この結果コン
デンサ記憶素子M2及びコンデンサM23は電源E^に
より電圧Eまで再び充電される。引き続厳秘ろ雪鰍鷺こ
ず蜜舞亀MOSトランジスタQ,,Q2をプ導通ノせし
めて列線セ2 −を接地点電位にすると行線Lに属する
全てのコンデンサ記憶素子のリフレッシュが完了し、コ
ンデンサMがま書き込み・読み出しが行われない限りタ
イミングt2から徐々に電圧を降下させていき、時間T
B後に再びインバーター12を駆動してリフレッシュ要
求信号を出力させる。
First, at timing to, MOS transistors Q4,,Q
After cutting off the ship's side and putting line line -, L5 in a floating state,
At timing t, inverter L is operated, row line L is selected, and MOS transistor Q phantom, R small Q22, R is activated.
When Q22 and Q23 are made conductive, no voltage appears on the column line L3, but the voltage V of the capacitor storage element ground 2 appears on the column line L5.
^(>VT) appears. Voltage V^ appearing on column line L5
As a result, a voltage is output to the second output line L6 of the differential amplifier, and the MOS transistor S22 becomes conductive. As a result, capacitor storage element M2 and capacitor M23 are charged again to voltage E by power supply E^. Continuing to keep it strictly confidential, when the MOS transistors Q, Q2 are made conductive and the column line SE2- is brought to the ground potential, the refresh of all capacitor storage elements belonging to the row line L is completed. , the voltage is gradually lowered from timing t2 unless writing/reading is performed on the capacitor M, and the voltage is gradually lowered from time T2.
After B, the inverter 12 is driven again to output a refresh request signal.

次に、タイミングL‘こおいて、端子Aoに電圧振幅E
oのパルスを印加した後、タイミングらでMOSトラン
ジスタQ4,,Q42を遮断状態にして列線L3及び5
を浮遊状態にし、タイミングt6でインバーター1,
を動作させると、行線L,が選択され、MOSトランジ
スタQ,.,R,.,Q,2,R,2,Q.3のそれぞ
れが導適する。その結果列線L5には何等の電圧も現わ
れないが、列線L8にはコンデンサ記憶素子M,.の電
圧V^(>VT)が現われ、従って蓋動増幅器に,の出
力線L4に出力される電圧によりMOSZトランジスタ
S,.が導適する。この結果コソデソサ記憶素子M,.
とコンデンサM,3とが電源B^により電圧Eに再び充
電される。最後にタイミングt?でインバーター1,を
不動作状態にして行線L,L2を非選択的にした後タイ
ミングらでMOSトランジZスタQ4,及びQ2を導通
させて列線L3,ムを接地点電位にすると行線L,に属
する全てのコソデンサ記憶素子のリフレッシュが完了し
、コンデンサM,3はタイミングt7から電荷漏れによ
る放電を起して電圧を徐々に降下させていく。なお、端
子2へに印加するパルスを破線の如くにすれば、行線L
,,L2の順でリフレッシュされる。従って、この記憶
装置でのIJフレッシュ周期は書き込み・読み出しが行
われないと時間TBとなるため、この時間TBをコンデ
ンサ記憶素子の一時記憶保持2時間TAにT^>TBな
る関係を維持しつ)もほぼ等しくなるようにすればリフ
レツシユ周期は時間T^にほぼ等しくなり、リフレッシ
ュ回数を著しく少なくすることが可能となる。更にリフ
レツシュした後、書き込み読み出しが行われ、再びコン
3デンサM,3,M23が電圧Eに充電された場合には
、次のりフレッシュが遅延されることとなるので、リフ
レッシュ回数は一層少なくなり、消費電力の低減化は極
めて顕著となる。なお、上記一実施例においては、TA
>TBなる関係を維持させる3と共に、リフレッシュ時
間中のコンデソサ記憶素子の情報破壊を防止するためT
^−TB>k−toなる関係をも維持するようにしなけ
ればならないことは勿論である。従って、リフレッシュ
に要する時間が短いほど時間TBを時間T^に近づける
こと4ができる。第6図は、本発明の他の実施例を示す
記憶容量1ビットの一時記憶装置で、ゲート容量を言己
億素子M.及びM2とするMOSトランジスタQ及びQ
,o、書き込み・読み出し線Aにゲートが接続された負
荷MOSトランジスタQ,,Q,Q5とMOSトランジ
スタQ7.Q、データ線D,D、ゲート容量M3を有す
るMOSトランジスタQ,.及び単安定マルチバイブレ
ーターMとその出力線にゲートが接続された負荷MOS
トランジスタQ2,Q4,Q6と更には起電力がE(>
VT)なる電源Eを含む。
Next, at timing L', voltage amplitude E is applied to terminal Ao.
After applying the pulse o, the MOS transistors Q4, Q42 are cut off at a certain timing, and the column lines L3 and 5 are turned off.
is in a floating state, and at timing t6, inverter 1,
When operated, row line L, is selected, and MOS transistors Q, . ,R,. ,Q,2,R,2,Q. 3 are applicable. As a result, no voltage appears on column line L5, but on column line L8, capacitor storage elements M, . A voltage V^(>VT) appears, and therefore the voltage output to the output line L4 of the MOSZ transistors S, . is suitable. As a result, the memory elements M, .
and capacitor M,3 are charged again to voltage E by power supply B^. Finally timing t? After turning inverter 1 into a non-operating state and making row lines L and L2 non-selective, MOS transistors Z-stars Q4 and Q2 are made conductive at timing and column lines L3 and L2 are brought to ground potential. Refreshing of all the capacitor storage elements belonging to L, is completed, and the capacitor M,3 starts discharging due to charge leakage from timing t7, and the voltage gradually drops. Note that if the pulse applied to terminal 2 is as shown by the broken line, the row line L
, , L2 are refreshed in this order. Therefore, since the IJ refresh cycle in this storage device is the time TB when no writing or reading is performed, this time TB is set to the temporary memory retention time TA of the capacitor storage element for 2 hours while maintaining the relationship T^>TB. ) are made approximately equal, the refresh period becomes approximately equal to the time T^, making it possible to significantly reduce the number of refreshes. After further refreshing, if writing/reading is performed and capacitors M, 3, and M23 are charged to voltage E again, the next refresh will be delayed, so the number of refreshes will be even fewer. The reduction in power consumption is extremely significant. In addition, in the above embodiment, TA
>TB to maintain the relationship 3, and T to prevent information destruction of the capacitor storage element during the refresh time.
Of course, the relationship ^-TB>k-to must also be maintained. Therefore, the shorter the time required for refreshing, the closer the time TB can be to the time T^. FIG. 6 shows a temporary storage device with a storage capacity of 1 bit showing another embodiment of the present invention, in which the gate capacitance is expressed as M. and M2 as MOS transistors Q and Q
, o, load MOS transistors Q, , Q, Q5 and MOS transistor Q7, whose gates are connected to the write/read line A. Q, data lines D, D, MOS transistors Q, . and a monostable multivibrator M and a load MOS whose gate is connected to its output line.
Transistors Q2, Q4, Q6 and further the electromotive force is E(>
VT).

この装置の書き込み動作はまず、データ線DにV。(>
V,)を、データ線DにV。(くVT)を印如した後、
選択線Aに電圧を印加してMOSトランジスタQ,,Q
3,Q5,Q7,Qをそれぞれ導通させると、電圧V。
がゲートに印加されるMOSトランジスタQ,。が導通
しトB点の電位が電圧V,以下に下がるためMOSトラ
ンジスタQ9は遮断状態になり、従ってA点の電位は殆
んどEとなり、ゲート容量地も電圧Eに充電されること
となる。一方、ゲート容量M3はMOSトランジスタQ
5を介してほぼ電圧Eに充電される。最後に選択線A及
びデータ線D,Dの電圧を取り去ると書き込みは終了す
る。この記憶装置においても、記憶素子となるゲート容
量M,及びM2の一時記憶保持時間T^は、ゲート容量
M3の電圧が情報“1”を示す最低電圧VTに降下する
までの時間TBとの間にT^>TBなる関係を有してい
る。
In the write operation of this device, first, V is applied to the data line D. (>
V,) to data line D. After signing (kuVT),
Applying a voltage to selection line A, MOS transistors Q,,Q
When 3, Q5, Q7, and Q are made conductive, the voltage becomes V.
is applied to the gate of the MOS transistor Q. becomes conductive and the potential at point B drops below voltage V, so MOS transistor Q9 becomes cut off, so the potential at point A becomes almost E, and the gate capacitor ground is also charged to voltage E. . On the other hand, the gate capacitance M3 is the MOS transistor Q
5 to approximately voltage E. Finally, when the voltages on the selection line A and the data lines D and D are removed, the writing ends. In this memory device as well, the temporary memory retention time T^ of the gate capacitors M and M2, which are memory elements, is the time TB until the voltage of the gate capacitor M3 drops to the lowest voltage VT indicating information "1". has the relationship T^>TB.

読み出し‘ま選択線Aに電圧を印加してMOSトランジ
スタQ,,Q3及びQ7,Q8を導通させることにより
、データ線Dに現われる電圧により記憶されている情報
を読み取ることで行われ、この場合にはデータ線Dに電
圧VT以上のほぼE‘こ等しい電圧が現われるので情報
“1”であることが判る。リフレツシュ動作は、各ゲー
ト容量に電荷が蓄電された後、ゲート容量M3の電圧が
電圧VT以下に降下すると単安定マルチバイブレーター
Mからパルスが出力されてMOSトランジスタQ2,Q
,Qを導通させるため、ゲート容量M2及びM3が再び
電圧Eまで充電されることにより行われる。
Reading is performed by applying a voltage to the selection line A to make the MOS transistors Q, Q3, Q7, and Q8 conductive, and reading the stored information by the voltage appearing on the data line D. In this case, Since a voltage equal to or higher than the voltage VT appears on the data line D, it can be seen that the data line D is information "1". In the refresh operation, after charges are stored in each gate capacitor, when the voltage of the gate capacitor M3 drops below the voltage VT, a pulse is output from the monostable multivibrator M and the MOS transistors Q2 and Q
, Q is conducted by charging the gate capacitances M2 and M3 to the voltage E again.

本装置は、回路構成上りフレッシュ時においても、書き
込み・読み出しを行うことが可能である。この記憶装置
においても、ゲート容量M3によりリフレッシュ周期は
極めて長くなり、また読み出しが行われると同時にリフ
レッシュも行われるためリフレッシュ回数を少なくして
消費電力の低減化を図ることが可能である。このように
、本発明はリフレツシュ周期をコンデンサ記憶素子の一
時記憶保持時間にほぼ等しくしてリフレッシュ回数を少
なくし、消費電力を低減せしめた半導体一時記憶装置を
提供するものとして極めて有効である。
This device can perform writing and reading even when the circuit configuration is refreshed. In this memory device as well, the refresh cycle is extremely long due to the gate capacitance M3, and since refresh is also performed at the same time as reading is performed, it is possible to reduce the number of refreshes and reduce power consumption. As described above, the present invention is extremely effective in providing a semiconductor temporary memory device in which the refresh period is approximately equal to the temporary memory retention time of the capacitor memory element, thereby reducing the number of refreshes and reducing power consumption.

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

第1図は本発明の原理説明図、第2図a及びbはコンデ
ンサ記憶素子の平面図及び断面図、第3図は本発明の一
実施例を示す図、第4図及び第5図はパルス・タイミン
グ図、第6図は本発明の他の実施例を示す図である。 図において、CA,M,.,M,2,M2・,M2,M
・,M2・・・…コンデンサ記憶素子、Cs,M,3,
ふZ3,舷……コンデンサ、Q^,QB,Qc,Q,,
Q2,QI・,Q12,Q21,Q2,Q13,Q凶,
RI・,R12,R21,R22,SI・,SI2,S
21,S凶, Q41,Q傘,IQ,Q4.Q5,Q6
,Q,偽,Q,。 ...…M06トランジスタ、E,,E2,E3,E^
,E8,Ec,E……電源、M……単安定マルチバイブ
レーター、C,,C2…・・・差動増幅器、1,,2,
13……インバーター、L,,L2・…・・行線、L3
,L5・・・・・・列線、L,L6……出力線、A・・
・…選択線、D,D……データ線、P,,P2,P3,
P4,Ao,A,……端子、S,,S2”””スイッチ
。算1図 多2図 予3図 溝4・曲 史5図 ※5図
FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention, FIGS. 2 a and b are a plan view and a sectional view of a capacitor storage element, FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are Pulse timing diagram FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention. In the figure, CA, M, . ,M,2,M2・,M2,M
・,M2...Capacitor storage element, Cs,M,3,
FuZ3, gunwale...capacitor, Q^, QB, Qc, Q,,
Q2, QI・, Q12, Q21, Q2, Q13, Q bad,
RI・,R12,R21,R22,SI・,SI2,S
21, S Kyou, Q41, Q Umbrella, IQ, Q4. Q5, Q6
,Q,false,Q,. .. .. .. ...M06 transistor, E,, E2, E3, E^
,E8,Ec,E...power supply, M...monostable multivibrator, C,,C2...differential amplifier, 1,,2,
13... Inverter, L,, L2... Row line, L3
, L5... Column line, L, L6... Output line, A...
・...Selection line, D, D...Data line, P,, P2, P3,
P4, Ao, A, ...terminal, S,, S2 """ switch. Mathematics 1 Figure 2 Figure 3 Groove 4/History 5 Figure *5 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 情報“1”又は“0”に対応する電荷量をコンデン
サ記憶素子に蓄電せしめて情報の書き込みを行なう半導
体一時記憶装置において、書き込み時及び再書き込時に
電荷を蓄電せられるコンデンサを備え、前記コンデンサ
の蓄電量を検出して前記コンデンサ記憶素子への再書き
込みを制御することを特徴とする半導体一時記憶装置。
1. A semiconductor temporary memory device in which information is written by storing an amount of charge corresponding to information "1" or "0" in a capacitor storage element, which is equipped with a capacitor capable of storing charge during writing and rewriting, and 1. A semiconductor temporary storage device, characterized in that rewriting to the capacitor storage element is controlled by detecting the amount of charge stored in a capacitor.
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