JPS61242392A - ダイナミツク型ram - Google Patents

ダイナミツク型ram

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JPS61242392A
JPS61242392A JP60082496A JP8249685A JPS61242392A JP S61242392 A JPS61242392 A JP S61242392A JP 60082496 A JP60082496 A JP 60082496A JP 8249685 A JP8249685 A JP 8249685A JP S61242392 A JPS61242392 A JP S61242392A
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data line
mosfet
sense amplifier
data lines
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Yoshihisa Koyama
小山 芳久
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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に関するもので、例
えば、分割された相補データ線に共通のセンスアンプを
設けるシェアードセンス方式のダイナミック型RAMに
利用して育効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
ダイナミック型RAMにおける1ビツトのメモリセルM
Cは、情報記憶キャパシタCsとアドレス選択用MOS
FETQmとからなり、論理“1”、“O”の情報はキ
ャパシタCsに電荷が有るか無いかの形で記憶される。
そして、情報の読み出しは、MOSFETQmをオン状
態にしてキャパシタCsを共通のデータ線DLにつなぎ
、データ線DLの電位がキャパシタCsに蓄積された電
荷量に応じてどのような変化が起きるかをセンスするこ
とによって行われる。
メモリセルMCを小さく形成し、かつ共通のデータ線D
Lに多くのメモリセルをつないで高集積大容量のメモリ
マトリックスにしであるため、上記キャパシタCsと、
共通のデータ線DLの浮遊容量Coとの関係は、Cs 
/ Coの比が非常に小さな値になる。したがって、約
1Mビットの記憶容量を持つダイナミック型RAMの開
発にあたっては、メモリセルを構成する素子が微細化さ
れるものであるため、上記CS / G Oの比が益々
小さくなり、大記憶容量化を行う上でのネックになって
いる。
そこで、本願発明者は、データ線の浮遊容量について検
討した結果、回路的手段によって上記共通データ線DL
の浮遊容量Coの容量値を小さくできることを見い出し
た。すなわち、データ線を分割して、その分割点に伝送
ゲートMO5FETを介して共通のセンスアンプを配置
する。これによって、データ線長及びそれに接続される
メモリセルの数を半減できるから、上記浮遊容量COを
約半減させることができる。
しかしながら、分割された相補データ線のうち非選択側
の相補データ線は、フローティング状態にされる。この
めた、相補データ線と並行にカラム選択線を配置した場
合、カラム選択線と相補データ線との容量カップリング
によって相補データ線の電位が変動させられるという問
題が生じる。
特に、データ線を約1/2の電源電圧にプリチャージし
て、それを読み出し基準電圧として利用するハーフプリ
チャージ方式を採用した場合には、上記カンプリングよ
によって一対の相補データ線に対して不均一な電位変動
が生じる。このような不均一な電位変動が生じると、次
の非選択側の相補データ線の読み出し動作において誤動
作の生じる虞れがある。そこで、このような力アブリン
グの影響を実質的に排除するため、カラム選択線を蛇行
させて配置して、相補データ線の双方に対して容量力、
ブリングが同様に生、しるようにさせることが考えられ
る。しかし、この場合には、カラム選択線の線長が長く
されることの結果、レイアウトを複雑するとともに、カ
ラ五選択動作が遅くなってしまう。
なお、ダイナミック型RAMについては、例えば特開昭
51−74535号公報参照。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、大記憶容量化と動作の安定化を図っ
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、下記の通りであるゆすなわち、セ
ンスアンプを中心として分割された相補データ線に、両
相補データ線を短絡させるスイッチMOSFETを配置
して、これを上記相補データ線とセンスアンプとを結合
される伝送ゲー)MOSFETと相補的に動作させるよ
うにするものである。
〔実施例〕
第1図には、この発明に係るダイナミック型RAMにお
けるメモリアレイ部の一実施例の要部概略構成図が示さ
れている。同図の各回路素子は、公知の0MO5(相補
型MO3)集積回路の製造技術によって、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。同図にお
いて、PチャンネルMOSFETは、そのチャンネル部
分に直線が付されることによって、NチャンネルMOS
FETと区別される。
特に制限されないが、同図に破線で示すように単位のメ
モリアレイは、相補データ線が中央で分割された一対の
メモリアレイMARYL、MARYRにより構成される
。すなわち、上記各メモリアレイMARYL、MARY
Rは、同図において左右に2分割され、その中央部に共
通のセンスア77’SAが設けられる。センスアンプS
Aの一対の入出力ノードは、Nチャンネル型の伝送ゲー
トMOSFETQ1.Q2を介して左側の相補データ線
り、Dに、伝送ゲートMOSFETQ5.Q6を介して
右側の相補データ線り、 Dにそれぞれ結合される。他
のセンスアンプSAにおいても、上記同様な伝送ゲート
MO5FETQ3.Q4及び伝送ゲートMOSFETQ
?、QBを介して左側及び右側の相補データ線り、Dに
それぞれ結合される。これにより、1本のデータ線長さ
及び結合されるメモリセルの数が半減させられるので、
データ線の浮遊容1co(図示せず)が減少させられる
。この結果、データ線に現れるメモリセルからの読み出
し信号レベルを大きくできる。
センスアンプSAは、特に制限されないが、CMOSラ
ッチ回路により構成される。すなわち、センスアンプS
Aは、2つのCMOSインバータ回路の入力と出力とが
交差結合されることにより構成される。上記センスアン
プSAを構成するPチャンネルMOSFETのソースは
、他のセンスアンプSAの同様なPチャンネルMOSF
ETのソースとともに共通化されてPチャンネル型のパ
ワースイッチMO3FE’l’Q13を介して電源電圧
Vccが供給される。上記センスアンプSAを構成する
NチャンネルMOS F ETのソースは、他のセンス
アンプSAの同様なNチャンネルMOSFETのソース
とともに共通化されてNチャンネル型のパワースイッチ
MOSFETQI 2’tc介して回路の接地電位が供
給される。上記パワースイッチMO5FE’I’Q12
は、そのゲートにセンスアンプの動作タイミング信号φ
paが供給され、パワースイッチMO5FETQI 3
は、そのゲートに反転の動作タイミング信号φpaが供
給されることによってそれぞれオン状態にされる。上記
のようなパワースイッチMO5FETQ13.Ql2を
介して電源電圧Vccと回路の接地電位が供給されるこ
とによって、センスアンプSAは上記タイミング信号φ
pa+  φpaに同期して動作状態にされる。
1ビツトのメモリセルは、その代表として示されている
ように情報記憶キャパシタCsとアドレス選択用MOS
FETQmとからなり、論理“1”、“0”の情報はキ
ャパシタCsに電荷が有るか無いかの形で記憶される。
情報の読み出しは、MOSFETQmをオン状態にして
キャパシタC3を共通のデータ線り又はDにつなぎ、デ
ータ線D(又はD)の電位がキャパシタCsに蓄積され
た電荷量に応じてどのような変化が起きるかをセンスす
ることによって行われる。すなわち、左側のメモリアレ
イMARYLのワード線が選択されると、選択信号SH
Lのハイレベルによって左側の伝送ゲートMO5FET
QI〜Q4がオン状態にされる。これに応じて、センス
アンプSAは左側のメモリアレイMARYLのデータ線
に結合され、上記選択されたメモリセルのキャパシタC
sに蓄積された電荷量に従った電位変化を増幅するもの
である。また、選択信号SHRがハイレベルなら、伝送
ゲートMO5FETQ5〜Q8がオン状態にされ、セン
スアンプSAは右側のメモリアレイMARYRの相補デ
ータ線に結合され、そのセンス動作を行う。
このようなメモリセルからの微少な信号を検出するため
、相補データ線り、Dは、約1/2の電源電圧Vcc/
2にプリチャージされる。すなわち、センスアンプSA
の一対の入出力ノード間には、それを短絡するプリチャ
ージMO5FETQI O。
Qllが設けられる。これらのMOSFETQIO,Q
llのゲートには、上記センスアンプSAのパワースイ
ッチMOSFETQ12.Ql3がオフ状態にされた後
、ハイレベルにされるプリチャージ信号PCによってオ
ン状態にされる。上記センスアンプSAの増幅動作によ
ってその入出力ノードは、電源電圧Vccのようなハイ
レベルと回路の接地電位のようなロウレベルにされてい
るので、上記スイッチMOSFETQI O,Ql 1
等のオン状態によって、約Vcc/2のプリチャージレ
ベルを形成することができる。なお、図示しないが、チ
ップ非選択期間が長くされるた場合における上記プリチ
ャージレベルのレベル補償を行うため、センスアンプS
Aの一対の動作電圧供給線に、短絡MOSFETと、分
圧回路により形成されたVcc/2の電圧を供給するよ
うにするものであってもよい。
なお、上記メモリアレイMARYL、MARYRのワー
ド線Wは、XアドレスデコーダXDCRL、XDCRR
によってそれぞれ選択される。また、上記センスアンプ
SAの一対の入出力ノードは、カラム選択用MOSFE
TQ18.Q19を介して共通相補データ線CD1.C
DIに結合される。上記センスアンプSAと隣接するセ
ンスアンプSAの入出力ノードは、カラム選択用MO3
FE’T”Q20.Q21を介して共通相補データ線C
D2.CL)2に結合される。上記カラム選択用MOS
FETQI 8〜Q21のゲートは、共通化されて共通
のカラム選択線YSに結合される。このカラム選択線Y
Sは、上記2対の相補データ線の間に上記素子データ線
と並行に直線的に配置され、同図において右側に配置さ
れたYアドレスデコーダYDCHの対応する出力端子に
結合される。
このように1本のカラム選択線YSによって、2対の相
補データ線の選択動作を行う。これにより、Yアドレス
デコーダYDCRを構成する単位回路のピンチと、合計
で4本のデータ線のピッチとを合わせることができるか
ら、半導体基板上に無駄な空白が生じることなく、メモ
リアレイのデータ線とYアドレスデコーダの単位回路と
を高密度でレイアウトすることができる。
上記共通相補データ線CD1.CDI及びCD2、CD
2は、図示しない選択回路を通してデータ入力回路の出
力端子とデータ出力回路の入力端子に結合される。
なお、図示しないが、上記メモリアレイMARYLとM
へRYRと類似のメモリアレイが上記メモリアレイMA
RYLの左側に配置され、いわゆる4マツト構成にされ
る。上記カラム選択線YSは、上記図示しないメモリア
レイのカラム選択用MOS F ETのゲートに接続さ
れる。このため、上記カラム選択線YSは、このメモリ
アレイに向かって延びている。これにより、同時に合計
4ビツトからなるメモリセルを選択することができる。
このようなアドレス選択方式は、上記選択回路の構成の
変更によって、例えば、4ビツトのデータをシリアルに
読み出す等のニブルモードに容易に対処できる。
なお、図示しないが、外部端子からのアドレス信号を受
けて、上記アドレスデコーダに内部アドレス信号を供給
するアドレスバッファ及び外部端子からの制御信号に従
って内部回路の動作に必要な各種タイミング信号を形成
するタイミング制御回路は、公知の回路と類似の回路に
より構成されている。特に制限されないが、アドレス信
号は、共通の外部端子からアドレスストローブ信号RA
S、CASに同期して時系列的に供給されるアドレスマ
ルチ方式により供給される。また、カラム系のアドレス
バッファとアドレスデコーダは、スタティック型回路が
採用される。
この実施例においては、上記のようなシェアードセンス
方式におけるカラム選択線YSとデータ、 線との容量
カップリングによって、非選択の相補データ線に不所望
な電位変動が生じるのを防止するため、各相補データ線
り、 D間にはPチャンネル型のスイッチMOSFET
QI 4.Ql 5及びQl6.Ql7がそれぞれ設け
られる。左側の相補データ線り、D間に設けられたスイ
ッチMOSFETQ14.Q15は、そのゲートにそれ
と対応する伝送ゲートMOSFETQI〜Q4のゲート
に供給される選択信号SHLが供給されることによって
、これらの伝送ゲートMO5FETQI〜Q4と相補的
に動作させられる。右側の相補データ線り、Dにおいて
も、同様にそのスイッチMOSFE’rQ16.Ql 
7は、そのゲートにそれと対応する伝送ゲートMO5F
ETQ5〜Q8のゲートに供給される選択信号SHRが
供給されることによって、これらの伝送ゲートMOSF
ETQ5〜Q8と相補的に動作させられる。
上記スイッチMOSFETQI 4.Ql 5又はQl
6.Ql7は、非選択とされた相補データ線の制御信号
SHL又はSHRのロウレベルによってオン状態される
。これにより、非選択側の相補データ線は、スイッチM
O5FETQ14.Ql5又はQl6.Ql7のオン状
態によって短絡されているので、上記カラム選択線YS
との容量カップリングによって電位変動が生じても、対
の相補データ線は常に同じ電位にされる。これによって
、選択状態にされた時の読み出し動作におけるレベルマ
ージンの悪化を防止できる。
この実施例回路の動作の一例を第2図に示したタイミン
グ図を参照して、次に説明する。
ロウアドレスストローブ信号RASとカラムアドレスス
トローブ信号CASがハイレベルのチップ非選択状態に
おいは、センスアンプSAのパワースイッチMOSFE
TQI 2.Ql 3はオフ状態にされ、プリチャージ
信号PCはハイレベルにされる。これにより、前の動作
サイクルでのセンスアンプSAの増幅動作によって形成
された相補データ線のハイレベルとロウレベルを短絡し
て、約Vcc/2のようなプリチャージ動作が行われる
また、選択信号SHLとSHRは共にハイレベルにされ
ることによって、上記センスアンプSAを選択的に分割
されたメモリアレイMARYLとMARYRの相補デー
タ線に接続する伝送ゲートMOSFETQI−Q4及び
05〜Q8は共にオン状態状にされている。
例えば、読み出し動作において、ロウアドレスストロー
ブ信号RASの立ち下がりに同期して、外部端子から供
給されたアドレス信号Xiをロウアドレスバッファが取
り込み、Xアドレスデコーダに伝える。このアドレス信
号X1により指示されたアドレスに従い、例えば、左側
のメモリアレイM A RY I、のワード線Wが選択
されるとき、選択信号SHRが同図に実線で示すように
ロウレベルにされる。これによりセンスアンプSAと右
側のメモリアレイM A RY Rの相補データ線とを
接続する伝送ゲートM OS F E T 0.5〜Q
8がオフ状態にされる。このように、非選択状態にされ
た相補データ綿り、Dは、上記選択信号SHRのロウレ
ベルによってオン状態にされるスイッチMOSFETQ
16.Q17によって短絡状態にされる。一方、選択信
号SHLは、同図に点線で示すようにハイレベルのまま
にされる。これによっ°ζ、センスアンプSAと左側の
メモリアレイMARYLの各相補データ線とが結合され
る。上記アドレス信号×1により指示された左側の1本
のワード線Wがハイレベルにされることにより、相補デ
ータ線り、Dのうち、一方のメモリセルのアドレス選択
用のMO5FETQmがオン状態にされて、記憶用キャ
パシタC3の電荷がそのデータ線に読み出される。この
後、タイミング信号φpaがハイレベルに、タイミング
信号φρaがロウレベルにされることによって、パワー
スイッチMOSFETQ12とQl3がオン状態にされ
るので、センスアンプSAは左側の相補データ線のレベ
ル差を増幅する。
次に、カラムアドレスストローブ信号CASがロウレベ
ルにされると、カラム系のアドレスバッファとアドレス
デコーダが動作状態にされ、外部端子から供給されたア
ドレス信号Y1を取り込み、上記センスアンプSAのう
ちの1つの増幅出力を共通データ線とメインアンプ及び
出力バッファ(図示せず)を通して外部端子Dautか
ら読み出しデータDIとして送出させる。この実施例で
は、カラム系回路をスタティック型回路により構成する
ものであるので、アドレス信号をY2〜Y4のように変
化させると、上記各回路がこれに応答して、上記センス
アンプSAを切り替えて、次々にその出力信号D2〜D
4を送出させる。このようなスタティックカラムモード
により、例えば、約1Mビットの記憶容量を持つダイナ
ミック型RAMでは、最大1024ビツトものデータを
連続して読み出すことができる。
このようなスタティックカラムモードにおいて、右側の
メモリアレイMARY−Lの相補データ線が比較的長時
間にわたってフローティング状態のままにされ、次々に
切り換えられるカラム選択線YSとの容量カップリング
によって電位変動を受ける。しかしながち、上記非選択
相補データ線は、スイッチMOSFETQI 6.Ql
 7等によって短絡されているので、その相対的電位差
が生じることはない。このため、右側のメモリアレイM
ARYRの読み出しを行うと″き、相補データ線が同じ
電位にされていたため、メモリセルが結合されたデータ
線には、上記電位を基準にしてそのメモリセルの記憶情
報に従ったハイレベル又はロウレベルに変化するものと
なる。これにより、センスアンプSAの動作に必要なレ
ベルマージンの確保を行うことができる。
〔効 果〕
(1)データ方向に分割されたメモリアレイのうち、非
選択状態にされたメモリアレイの相補データ線を短絡状
態にさせることによって、相補データ線と並行に走るカ
ラム選択線との容量カップリングに対して、相補データ
線の電位を等しくさせることができる。これにより、上
記非選択とされた相補データ線の読み出し動作のための
基準電圧が確保できるので上記カンプリングによる誤動
作を防止することができるという効果が得られる。
(2)上記+11により、カラム選択線をデータ線と近
接させて直線的に並行に配置できるから、レイアウトの
簡素化が図られるという効果が得られる。
(3)上記(1)により、カラム選択線を直線的に最短
距離により配置できるから、その浮遊容量及び分布抵抗
が小さくでき、カラム選択動作の高速化を図ることがで
きるという効果が得られる。
(4)相補データ線を分割することによっζ、その寄生
容R値を小さくでき、メモリセルの微細化と上記+1)
の効果と相俟って大記憶容量化を図ったダイナミック型
RA Mを得ることができるという効果が得られる。
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、この発明は上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、相補データ線
を短絡させるMOSFETは、相補データ線をセンスア
ンプSAに接続させる伝送ゲー)MOSFETと同じ導
電型のMO3FE’rを用いるものであってもよい。こ
の場合には、互いに逆相の選択信号を供給することによ
ってこれらのMOS F ETを相補的に動作させるこ
とができる。また、カラム系回路は、ダイナミック型回
路により構成するものであってもよい。この場合、カラ
ムアドレスストローブ信%CAsを一旦ハイレベルにし
てからロウレベルにして次々にカラムアドレス信号を取
り込みことによって、上記類似の連続アクセス(ページ
モード)を行うことができる。また、ロウアドレス信号
とカラムアドレス信号とは、それぞれ独立した外部端子
から供給するものであってもよい。この場合、上記アド
レスストローブ信号に代え、チップ選択信号によりその
選択/非選択が制御される。また、アドレス信号の変化
を検出して、それに基づいて内部回路に必要な一連のタ
イミング信号を形成する内部同期式を採るものであって
もよい。
〔利用分野〕
この発明は、単位のメモリアレイの分割して共通のセン
スアンプSAを両メモリアレイの相補データ線に選択的
に接続するとともに、ハーフプリチャージにより、メモ
リセルの読み出し基準電圧を形成するダイナミック型R
AM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、この発明に係るダイナミック型RAMにおけ
るメモリアレイの一実施例を示す概略構成図、 第2図は、その動作の一例を説明するためのタイミング
図である。 MARYL、MARYR・・メモリアレイ、5A−−セ
フスフ7プ、XDCRR,XDCRL−・Xアドレスデ
コーダ、YDCR・・Yアドレスデコーダ I−ト 代理人弁理士 小川 勝馬゛′、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、中央で分割された一対の相補データ線とワード線と
    の交差点に設けられ、アドレス選択用MOSFETと情
    報記憶用キャパシタとからなる複数のメモリセルと、上
    記分割された相補データ線に対してそれぞれ伝送ゲート
    MOSFETを介して結合される共通のセンスアンプと
    、上記伝送ゲートMOSFETを介して、相補データ線
    を約1/2の電源電圧にプリチャージするプリチャージ
    回路と、上記センスアンプが結合される一対の入出力ノ
    ードに設けられ、データ線と並行に配置された選択線に
    よって制御されるカラム選択用MOSFETと、上記分
    割された相補データ線間に設けられ、上記センスアンプ
    と相補データ線とを結合させる伝送ゲートMOSFET
    と相補的に動作させられるスイッチMOSFETとを含
    むことを特徴とするダイナミック型RAM。 2、上記センスアンプと相補データ線とを結合される伝
    送ゲートは、NチャンネルMOSFETにより構成され
    、上記相補データ線間を短絡させるスイッチMOSFE
    Tは、PチャンネルMOSFETにより構成され、共通
    の制御信号によって相補的に動作させられるものである
    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。
JP60082496A 1985-04-19 1985-04-19 ダイナミツク型ram Expired - Lifetime JPH07109708B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63225993A (ja) * 1987-03-13 1988-09-20 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
JPH01184787A (ja) * 1988-01-19 1989-07-24 Toshiba Corp 半導体メモリ
US6804158B2 (en) 1995-08-18 2004-10-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor circuit device with improved special mode

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US6804158B2 (en) 1995-08-18 2004-10-12 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor circuit device with improved special mode

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