JPS61126687A - ダイナミツク型ram - Google Patents

ダイナミツク型ram

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JPS61126687A
JPS61126687A JP59245979A JP24597984A JPS61126687A JP S61126687 A JPS61126687 A JP S61126687A JP 59245979 A JP59245979 A JP 59245979A JP 24597984 A JP24597984 A JP 24597984A JP S61126687 A JPS61126687 A JP S61126687A
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JP
Japan
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signal
circuit
refresh
action
refreshing
Prior art date
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JP59245979A
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English (en)
Inventor
Jiro Sawada
沢田 二郎
Yasunori Yamaguchi
山口 泰紀
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、ダイナミック型RAM (ランダム・アク
セス・メモリ)に関するもので、例えば、ダイナミック
型メモリセルを用いるとともに、その周辺回路をスタテ
ィック型0M03回路で構成し、アドレス信号の変化を
検出して内部回路の動作に必要な一連のタイミング信号
を形成することによって、外部からはスタティック型R
AMと同等に扱えるようにした!I像ダイナミック型R
AMに利用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
本願出願人は、先にアドレス信号の変化を検出して内部
回路の動作に必要な各種タイミング信号を形成するもの
とした擬似スタティック型RAMを開発した。すなわち
、情報を電荷の形態で記憶するキャパシタと、アドレス
選択用のMOSFETとによって構成されたダイナミッ
ク型メモリセルを用いるとともに、その周辺回路をスタ
ティック型0M03回路により構成し、アドレス信号の
変化を検出して、これに基づいて内部回路の動作に必要
な各種タイミング信号を形成することによって、外部か
らはスタティック型RAMと同等に扱えるようにするも
のである。
しかしながら、半導体基板上において形成されたダイナ
ミック型メモリセルにおいては、上記キャパシタにM積
された電荷が、リーク電流等によって時間とともに減少
してしまう。このため、常にメモリセルに正確な情報を
記憶させてお(ためには、メモリセルに記憶されている
情報を、その情報が失われる前に読み出して、これを増
幅して再び同じメモリセルに書込む動作、いわゆるリフ
レッシュ動作を行う必要がある。例えば、64にビット
のダイナミック型RAMにおけるメモリセルの自動リフ
レッシエ方式として、「電子技術1誌のVo123、N
o 3のpp30〜33に示されている自動リフレッシ
ュ回路が公知である。すなわち、ダイナミック型RAM
に、リフレッシエ制御用の外部端子を設けて、この外部
端子に所定のレベルのリフレッシュ制御信号RESHを
印加することにより、ダイナミック型RA M内の複数
のメモリセルが自動的にリフレッシュされるオートリフ
レフシェ機能と、上記リフレッシュ信号RESHを所定
のレベルにしつづけることにより内蔵のタイマー回路を
作動させて、一定周期毎に上記リフレッシュ動作を行う
セルフリフレッシュl@能とが設けられている。
上記無像の自動リフレッシュ回路を上記のような内部同
期式のダイナミック型RAM(I!!似スケスタテイッ
ク型RAM通用し7た場合、リフレッシュ動作の時にも
、一連のタイミング信号が発生して、リフレッシュ動作
に直接関係の無い回路までも動作するため、無駄な電流
消費が生じることになってしまう。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、リフレッシュ動作時の低消費電力化
を図ったダイナミック型RAMを提供することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この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。
〔発明の概要〕
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、下記の通りである。
すなわち、内臓の自動リフレッシエ回路による自動リフ
レッシュ動作の時には、カラム系のタイミング信号の発
生を禁止することにより、リフレッシュ動作に直接関係
の無い回路の動作を禁止して低消費電力化を実現するも
のである。
〔実施例〕
第1図には、この発明に係るダイナミック型RAMの一
実施例の回路図が示されている。同図の各回路素子は、
公知の0MO3(相補型MO5)集積回路の製造技術に
よって、1個の単結晶シリコンのような半導体基板上に
おいて形成される。
以下の説明において、特に説明しな“い場合、MOSF
ET (絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)はNチャ
ンネルMOS F ETである。なお、同図において、
ソース・ドレイン間に直線が付加されたMOS F E
TはPチャンネル型である。
特□に制限されないが、集積回路は、単結晶P型シリコ
ンからなる半導体基板に形成される。NチャンネルMO
S F ETは、かかる半導体基板表面に形成されたソ
ース領域、ドレイン領域及びソース領域とドレイン領域
との間の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を介
して形成されたポリシリコンからなるようなゲート電極
から構成される。PチャンネルM OS F B ’I
’は、上記半導体基板表面に形成されたN型ウェル領域
に形成される。
これによって、半導体基板は、その上に形成された複数
のNチャンネルMOSFETの共通の基板ゲートを構成
する。N型ウェル領域は、その上に形成されたPチャン
ネルMOSFETの基体ゲートを構成する。Pチャンネ
ルMOS F ETの基板ゲートすなわちN型ウェル領
域は、第1図の電源端子Vccに結合される。
第1図において、基板バックバイアス電圧発生回路vb
b−cは、集積回路の外部端子を構成する電源端子Vc
’cと基準電位端子もしくはアース端子との間に加えら
れる+5vのような正電源電圧に応答して、半導体基板
に供給すべき負のバ・ノクバイアスミ圧vbbを発生す
る。これによって、NチャンネルMOS F ETの基
板ゲートにバックバイアス電圧が加えられることになり
、そのソース。
ドレインと基板間の寄生容量値が減少させられるため、
回路の高速動作化が図られる。
メモリアレイM−ARYは、その一対の行が代表として
示されており、一対の平行に配置された相補データ線り
、Dに、アドレス選択用MO3FETQmと情報記憶用
キャパシタCsとで構成された複数のメモリセルのそれ
ぞれの入出力ノードが同図に示すように所定の規則性を
もって配分されて結合されている。
プリチャージ回路PCIは、代表として示されたMO3
FETQ5のように、相補データ線り。
D間に設けられたスイッチMOS F ETにより構成
される。
センスアンプSAは、代表として示されたPチャンネル
MO3FETQ?、Q9と、NチャンネルMO3FET
Q6.Q8とからなるCMOSラッチ回路で構成され、
その一対の入出力ノードが上記相補データ線り、 Dに
結合されている。また、上記ラッチ回路には、特に制限
されないが、−並列形態のPチャンネルMO3FETQ
I 2.Ql 3を通して電源電圧Vccが供給され、
並列形態のNチャンネルMO3FETQI O,Ql 
1を通して回路の接地電圧Vssが供給される。これら
のパワースイッチMo 3 F ETQ 10.  Q
 11及びMO5FETQ12.Q13は、同じメモリ
マット内の他の同様な行に設けられたラッチ回路に対し
て共通に用いられる。言い換えるならば、同じメモリ、
マット内のラッチ回路におけるPチャンネル間O5FE
TとNチャンネルMO5FETとはそれぞれそのソース
が共通接続される。
上記MO3FETQI O,Ql 2のゲートには、動
作サイクルではセンスアンプSAを活性化させる相補タ
イミングパルスφpal r  φpalが印加され、
MO3FETQI 1.Ql 3のゲートには、上記タ
イミングパルスφpal *  φpalより遅れた、
相補タイミングパルスφpa2 、  φpa2が印加
される。このようにすることによって、センスアンプS
Aの動作は2段階に分けられる。タイミングパルスφp
a1.φpalが発生されたとき、すなわち第1段階に
おいては、比較的小さいコンダクタンスを持つMO5F
ETQI O及びQ12による電流制限作用によってメ
モリセルからの一対のデータ線間に与えられた微小読み
出し電圧は、不所望なレベル変動を受けることなく増幅
される。上記センスアンプSAでの増幅動作によって相
補データ線電位の差が太き(された後、タイミングパル
スφpa2.7″pa2が発生されると、すなわち第2
段階に入ると、比較的大きなコンダクタンスを持つMO
3FETQI 1.Ql 3がオン状態にされる。
センスアンプSAの増幅動作は、MO3FETQ11、
Q13がオン状態にされることによって速くされる。こ
のように2段階に分けて、センスアンプSAの増幅動作
を行わせることによって、相補データ線の不所望なレベ
ル変化を防止しつつ、データの高速読み出しを行うこと
ができる。
ロウデコーダR−DCRは、特に制限されないが、2分
割されたロウデコーダR−DCR1とR−DCR2との
組み合わせによって構成される。
同図には、第2のロウデコーダR−DCR2の1回路分
(ワード線4本分)が代表として示されており、例えば
、アドレス信号72〜T6を受けるNチャンネルMO3
FETQ32〜Q36と、PチャンネルMOSFETQ
37〜Q41とで構成された0M03回路によるNAN
D (ナンド)回路で上記4本分のワード線選択信号が
形成される。
このNAND回路の出力は、CMOSイユIバータI 
V i テ反転され、カットMO3FETQ28〜Q3
1を通して、スイッチ回路としての伝送ゲートMO3F
ETQ24〜0.27のゲートに伝えられる。
第1のロウデコーダR−DCR1は、その具体的四路を
図示しないが、2ビツトの相補アドレス(8号a O,
a O及びal、alで形成されたデコード信号によっ
て選択される上記同様な伝送ゲー)MOSFETとカッ
トMO3FETとからなるスイッチ回路を通してワード
線選択タイミング信号φXから4通りのワード線選択タ
イミニ/グ信号φx00ないしφxllを形成する。こ
れらのワード線選択タイミング信号φx00〜φxll
は、上記伝送ゲート上記MO3FETQ24〜Q27を
介して各ワード線に伝えられる。ロウデコーダR−DC
RIとR−DCR2のようにロウデコーダを2分割する
ことによって、ロウデコーダR−DCR2のピンチ(間
隔)とワード線のピッチとを合わせることができる。そ
の結果、無駄な空間が半導体基板上に生じない。各ワー
ド線と接地電位との間には、MO5FETQ20〜Q2
3が設けられ、そのゲートに上記NAND回路の出力が
印加されることによって、非選択時のワード線を接地電
位に固定させるものである。特に制限されないが、上記
ワード線には、その遠端側(デコーダ側と反対側の端)
にリセット用のMO5FETQI〜Q4が設けられてお
り、リセットパルスφpHを受けてこれらのMO3FE
TQI〜Q4がオン状態となることによって、選択され
たワード線がその両端から接地レベルにリセットされる
。な右、残り2ビツトのアドレス信号a7.a8は、上
記類似の複数個のメモリアレイを選択するマット切り換
え信号として利用される。
ロウアドレスバッファX−ADBは、外部端子AO−A
8から供給されたアドレス信号を受けて、外部端子から
供給されたアドレス信号と同相の内部アドレス信号aO
〜a8と逆相のアドレス信号TO〜a8(以下、これら
を合わせて10〜土日のように表す。)を形成して、後
述するマルチプレクサMPXを介して上記ロウデコーダ
R−OCRに供給する。
カラムスイッチC−5Wは、代表として示されているM
O3FETQ42. Q43のように、相補データ線り
、Dと共通相補データ線CD、CDを選択的に結合させ
る。これらのMO5FETQ42、Q43のゲートには
、カラムデコーダC−DCRからの選択信号が供給され
る。
カラムデコーダC−0CRは、データ線選択タイミング
信号φyによってカラム選択タイミング力制御され、カ
ラムアドレスバッファY−ADBから供給される内部ア
ドレス信号a9〜a14と逆相のアドレス信号a9〜a
14をデコードすることによってカラムスイッチC−5
Wに供給すべき選択信号を形成する。
カラムアドレスバッファY−ADBは、外部端子A9〜
A14から供給されたアドレス信号を受けて、外部端子
から供給されたアドレス信号と同相の内部アドレス信号
a9〜a14と逆相のアドレス信号a9〜a14(以下
、これらを合わせてi9〜工14のように表す、)を形
成して、上記カラムデコーダC−0CRに供給する。
上記共通相補データ線CD、CD間には、上記同様なプ
リチャージ回路を構成するプリチャージMO3FETQ
44が設けられている。この共通相補データ線CD、C
Dには、上記センスアンプSAと同様な回路構成のメイ
ンアンプMAの一対の入出力ノードが結合されている。
読み出し動作ならば、データ出力バッファD。
Bはそのタイミング信号φr判によって動作状態にされ
、上記メインアンプMAの出力信号を増幅して外部端子
I10から送出する。なお、書込み動作なら、上記タイ
ミング信号φrssによってデータ出力バッファDOB
の出力はハイインピーダンス状態される。書込み動作な
らば、データ入カバフファDIBは、そのタイミング信
号φrwによりて動作状態にされ、外部端子I10から
供給された書込み信号に従った相補薔込み信号を上記共
通相補データ線CD、CDに伝えることにより、選択さ
れたメモリセルへの書込みが行われる。なお、読み出し
動作なら、上記タイミング信号φrl−によってデータ
入カバソファDIHの出力はハイインピーダンス状態に
される。
上述した各種タイミング信号は、次の各回路ブロックに
より形成される。
回路記号ATDで示されているのは、特に制限されない
が、アドレス信号aO〜a8(又は丁0〜丁8)とアド
レス信号+l!9〜a14 (又は79〜丁14)を受
けて、その立ち上がり又は立ち下がりの変化検出するア
ドレス信号変化検出回路である。上記アドレス信号変化
検出回路ATDは、特に制限されないが、アドレス信号
80〜a14と、その遅延信号とをそれぞれ受ける排他
的論理和回路と、これらの排他的論理和回路の出力信号
を受ける論理和回路とによって構成される。すなわち、
アドレス信号とそのアドレス信号の遅延信号とを受ける
排他的回路が各アドレス信号に対して設けられている。
この場合、合計15個の排他的論理和回路が設けられて
おり、これらの15個の排他的論理和回路の出力信号が
論理和回路に入力されている。このアドレス信号変化検
出回路ATDは、アドレス信号aO〜a14のうちいず
れか1つでも変化すると、その変化タイミングに同期し
たアドレス信号変化検出パルスφを形成する。
回路記号TGで示されているのは、タイミング発生回路
であり、上記代表として示された主要なタイミング信号
等を形成する。すなわち、このタイミング発生回路TG
は、アドレス信号変化検出パルスφの他、外部端子から
供給されるライI−(ネーブル信号WE、チップ選択信
号C8及びリフレッシュ信号RESHを受けて、上記一
連のタイミングパルスを形成する。
回路記号REFで示されているのは、自動リフレッシエ
回路であり、フレフシエアドレスカウンタ。タイマー等
を含んでいる。この自動リフレッシュ回路REFは、外
部端子からのリフレッシュi−i+RE S Hをロウ
レベルにすることにより起動される。すなわち、チップ
選択信号C8がハイレベルのときにリフレッシュ信号R
ESHをロウレベルにすると自動リフレッシュ回路RE
 Fは、制御信号φrotによってマルチプレクサM 
P Xを切り換えて、内蔵のリフレッシュアドレスカウ
ンタからの内部アドレス信号をロウデコーダR−DCR
に伝えて一本のワード線選択によるリフレッシュ動作C
オートリフレフシニ)を行う、また、リフレッシュ信号
RESHをロウレベルにしつづけるとタイマ・−が作動
して、一定時間毎にリフレッシュアドレスカウンタが歩
進させられて、この間連続的なりフレッシェ動作(セル
フリフレッシュ)を行う、なお、この実施例では、特に
制限されないが、上記アドレスカウンタの動作を確認す
る等のため、上記リフレッシュ動作によるアドレッシン
グを利用して、メモリセルへの書き込みを行う機能が付
加される。すなわち、後述するように、リフレッシュ動
作に同期して、ライトイネーブル信号WEを電源電圧V
ccより高いレベルの書き込み制御信号とすると、上記
アドレスカウンタによって指示されたアドレスのメモリ
セルに書キ込みを行う。
第2図には、上記タイミング発生回路TGのうち、デー
タ線選択タイミング信号φyを形成する回路の一実施例
の回路図が示されている。
タイミング発注回路TGは、アドレス信号変化検出回路
ATDの出力パルスφを受けると、多段インバータ回路
等によって順次遅延された信号から、ワード線プリチャ
ージパルスφ匹轄、ワード線選択タイミング信号φX、
センスアンプの動作タイミング信号φpa (φpal
 +  φpa2 )等を形成する。この場合、上記セ
ンスアンプの動作タイミング信号φpaをインバータ回
路IV2によって遅延させてデータ線選択タイミング信
号φyを形成る回路として、ナンド(NAND)ゲート
回路G1と、その制御信号を形成するナントゲート回路
G2が付加される。すなわち、ナントゲート回路G2の
入力には、上記制御信号φrefと、リフレッシュ書き
込み制御信号φwrefが供給される。このナントゲー
ト回路G2の出力は、上記データ線選択タイミング信号
φyを形成するナントゲート回路G1の制御信号として
用いられる。
この実施例回路の動作を第3図に示したタイミング図を
参照して次に説明する。
チップ選択信号C8がハイレベルにされると、このRA
Mはチップ非選択状態にされる。この時に、リフレッシ
ュ制御信号RESHを一定期間ロウレベルにすると、上
記オートリフレッシュ動作が実行される。このリフレッ
シュ制御信号RESHのロウレベルに同期して、同図に
実線で示すようにライトイネーブル信号WEを電源電圧
Vccより高いレベルの書き込み信号を供給すると、リ
フレッシュ書き込み制御信号φ−refがこれに同期し
てロウレベルにされる。このようなリフレッシュ書き込
み動作では、上記ナントゲート回路G2の出力は、ハイ
レベル(論理“1”)にされるから、通常の書き込み又
は読み出し動作と同様に、データ線選択タイミング信号
φyが形成される。なお、図示しないが、上記データ線
選択タイミング信号φyから、それを遅延してカラム系
のタイミング信号、例えばメインアンプMAの動作タイ
ミング信号φma、データ入カバソファDIB、データ
出力バフファDOBを選択的に動作させるタイミンリフ
レッシュアドレスカウンタによって指示されたアドレス
のメモリセルに書き込みや読み出しを行うことができる
。このようなリフレッシュ動作機能は、主として次のよ
うな目的のために利用される。上記自動リフレッシュ回
路REFにあっては、内臓のリフレッシュアドレスカウ
ンタが正常に動作することが極めて重要である。上記リ
フレッシュアドレスカウンタの動作を確認するため、予
めメモリセルの記憶情報を論理“O″としておいて、上
記自動リフレッシュを利用した書き込みによって論理“
1″に書き換えを行い、そして、・ この書き換えをそ
の読み出しによって確認することにより、間接的にリフ
レッシュアドレスカウンタの動作を確認することができ
る。
リフレッシュ動作においては、上記ライトイネーブル信
号WEは、同図に点線で示すようにハイレベル(Vcc
)の状態にされる。これにより、リフレッシュ書き込み
制御信号φ―refは、ハイレベルにされる。したがっ
て、上記同様なオートリフレッシュ動作にあっては、制
御信号φrefのハイレベルの毎にナントゲート回路G
1が閉じられるので、データ線選択タイミング信号φy
の発生が停止させられる。これにより、カラム系回路の
動作、例えば上記メインアンプMA等の動作が禁止され
る。これにより、通常のリフレッシュ動作の時には、カ
ラム選択動作やメインアンプの増幅動作を禁止すること
ができる。
なお、リフレッシュ制御信号RESHをロウレベルにし
つづけることにより行われるセルフリフレッシュ動作に
おいては、上記制御信号φrefがその間ハイレベルの
ままにされるので、同様にカラム系回路の動作を禁止す
ることができる。
なお、上記リフレッシュ書き込み機能を設けない場合、
上記制御信号φrefの反転信号を形成して、リフレッ
シュ動作の時のロウレベルによりt接ナントゲート回路
G1閉じさせるようにすればよい。
〔効 果〕
<1)外部制御信号に基づいて形成された内部動作制御
信号を参照することによって、リフレッシュ動作の時に
カラム系のタイミング信号の発生を禁止することによっ
て、リフレッシュ動作に直接関係の無いカラム系回路の
動作を禁止することによって、低消費電力化を図ること
ができる。
(2)セルフリフレッシュ動作は、主としてバッテリー
バンクアップ動作の時に使用されるから、E2低消費電
力化によって電池寿命を長くすることができるとい・)
効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は、F記実施例に限定され
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。例えば、メモリセル
の読み出し基準電圧は、ダミーセルを用いて形成するも
のであってもよい。
また、リフレッシュ動作に直接関係の無い内部回路の動
作を禁止させる回路は、それぞれの回路に供給されるタ
イミング発生回路毎に、上記類似のゲート回路を設けて
、その発生を選択的に禁止するものであってもよい。
〔利用分野〕
この発明は、自動リフレッシュ回路を内臓し、内部同期
式のダイナミック型RAMに広く利用できるものである
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す回路図、第2図は
、そのタイミング発生回路の一部実施例を示す回路図、 第3図は、その動作を説明するためのタイミング図であ
る。 M−ARY・・メモリアレイ、PCI・・プリチャージ
回路、SA・・センスアンプ、C−SW・・カラムスイ
ッチ、R−OCR・・ロウアドレスデコーダ、C−DC
R・・カラムアドレスデコーダ、MA・・メインアンプ
、ATD・・アドレス信号変化検出回路、TG・・タイ
ミング発生回路、REF・・自動リフレッシュ回路、D
OB・・データ出力バッファ、DIB・・データ人力バ
ッファ、MPX・・マルチプレクサ、G1.G2・・ナ
ントゲート回路

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、外部端子から供給された制御信号により自動リフレ
    ッシュ動作を行う自動リフレッシュ回路と、アドレス信
    号の変化検出出力と外部制御信号とに基づいて内部回路
    の動作に必要な一連のタイミング信号を発生するととも
    に、上記自動リフレッシュ回路により行われるリフレッ
    シュ動作状態の時に少なくとも共通相補データ線の信号
    を増幅するメインアンプの動作を停止させる回路を含む
    タイミング発生回路とを具備することを特徴とするダイ
    ナミック型RAM。 2、上記ダイナミック型RAMは、リフレッシユ制御信
    号とライトイネーブル信号の組合せにより自動リフレッ
    シュ回路により形成されたアドレス信号により指示され
    たメモリセルに書き込み動作を行う機能を持つものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のダイナ
    ミック型RAM。
JP59245979A 1984-11-22 1984-11-22 ダイナミツク型ram Pending JPS61126687A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992009084A1 (en) * 1990-11-16 1992-05-29 Fujitsu Limited Semiconductor memory having high-speed address decoder

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JPS59129987A (ja) * 1983-01-14 1984-07-26 Nec Corp 半導体メモリ

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