JPS61294688A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS61294688A
JPS61294688A JP60134004A JP13400485A JPS61294688A JP S61294688 A JPS61294688 A JP S61294688A JP 60134004 A JP60134004 A JP 60134004A JP 13400485 A JP13400485 A JP 13400485A JP S61294688 A JPS61294688 A JP S61294688A
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JP
Japan
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signal
shift register
address
flip
output
Prior art date
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Application number
JP60134004A
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English (en)
Inventor
Hidetoshi Iwai
秀俊 岩井
Kazuyuki Miyazawa
一幸 宮沢
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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】 この発明は、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
パラレルに読み出された複数ビットからなるデータ信号
をシリアルに出力する機能を持つ半導体記憶装置に利用
して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
例えば、ダイナミック型RAM (ランダム・アクセス
・メモリ)においては、1ビツトの単位でアクセスする
方式の他、ニブルモードと呼ばれるアクセス方式が提案
されている(例えば、■日立、製作所が、昭和58年9
月に発行した「日立ICメモリデータブック」のP、3
07〜P、320参照)、このニブルモードは、例えば
、カラムアドレスストロープ信号CASに同期して動作
するシフトレジスタ又はバイナリカウンタの計数出力に
より形成された選択信号によって、4ビツトのデータ信
号をシリアルに出力させる。
このようなシリアル出力方式にあうでは、次のような欠
点の有するものであることが本願発明者の研究によって
見い出された。すなわち、その読み出し順序が上記シフ
トレジスタ又はカウンタ回路の動作により一義的に決定
されるため、例えば、最初に第2ビツト目のデータを読
み出して、次に第1ビツト目のデータを取り出したい場
合、上記シフトレジスタにあっては2ビツト分のシフト
動作、カウンタ回路にありでは、2ビツトの計数動作(
ダミーサイクル)を行った後に、上記目的の第1ビツト
目のデータが出力されることになる。
このようにシフトレジスタ又はカウンタ回路の動作と逆
方向の読み出しに長時間を費やすことになってしまう。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、シルアルな連@読み出し動作の多機
能化を図った半導体記憶装置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、パラレルに読み出された複数ビットのデータ
信号をマスタースライス方式によってそのビット数が変
更されるシフトレジスタ又は選択的にシフト方向が変更
される双方向シフトレジスタのシフト動作に従ってシリ
アルに出力させるものである。
〔実施例1〕 第1図には、この発明の一実施例の要部ブロック図が示
されている。
この実施例のダイナミック型RAMは、特に制限されな
いが、4つのメモリブロックMBI〜MB4から構成さ
れる。上記4つのメモリブロックMBI〜MB4は、そ
のうちの1つのメモリブロックMBIが代表として例示
的に示されているように、ダイナミック型メモリセルM
Cがマトリマスタ配置されたメモリアレイMARYが設
けられる。メモリアレイMARYは、横方向に配置され
た相補データ線D1.D1等と、縦方向に配置されたワ
ード線W1.W2等の交点に、図示しないがアドレス選
択用のMOSFETと、情報保持用のキャパシタからな
るダイナミック型メモリセルMCが配置される。メモリ
アレイMARYの相補データ線DI、DIは、ランチ形
態にされた差動増@MO5FETにより構成されたセン
スアンプSAの入出力ノードが結合されている。このセ
ンスアンプSAは、それが動作状態にされることによっ
て、ワード線の選択動作によって相補データ線Di、D
1等に現れたメモリセルMCの微少読み出し信号の増幅
を行う、上記相補データ線DI。
Dl等は、カラムスイッチMO5FETQ7.Q8を介
して共通データ線に結合される。この共通データ線に得
られた読み出し信号は、メインアンプMALによって増
幅される。
上記メモリアレイMARYのワード線は、図示しない外
部端子から供給されたXアドレス信号を受けるアドレス
バッファの出力信号を解読して、1つのワード線の選択
信号を形成するXアドレスデコーダXDCRによって選
択される。すなわち、このXアドレスデコーダX0CR
は、アドレスバッファから送出された内部相補アドレス
信号を受けるゲート回路からなる単位回路によって構成
される。この単位回路の出力信号は、対応するスイフチ
MO3FETQI、Q2等のゲートに伝えられる。これ
らのスイッチMO3FETQI、Q2等のうち、上記単
位回路の出力信号に応じてオン状態にされた1つのスイ
ッチMO3FETを介してワード線選択タイミング信号
φXがワード線に伝えられる。このような動作によって
、ワード線の選択動作が行われる。Yアドレスデコーダ
YDCRも、上記類似の単位回路により構成され、上記
カラムスイッチMO5FETQ?、Q8等のゲートには
、上記単位回路の出力信号が伝えられる。
特に制限されないが、上記YアドレスデコーダYDCH
の出力信号は、他のメモリブロックM82〜MB4の対
応するカラムスイッチMO3FETのゲートにも共通に
供給される。
上記メモリブロックMBI〜MB4における各メインア
ンプの出力信号は、出力回路DOBを介してシリアルに
外部端子Doutへ送出される。この出力回路DOBの
シリアル出力動作を実現するため、シフトレジスタSR
が設けられる。このシフトレジスタSRは、特に制限さ
れないが、カラムアドレスストロープ信号CA Sに従
ってシフト動作を行うとともに、所定のアドレス信号A
XiとAYlに従ってその初期値が設定される。
第2図には、4ビツトのデータ信号をシリアルに出力さ
せるニブルモードを実現する上記出力回路DOBとシフ
トレジスタSRの一実施例の回路図が示されている。
第1図における4つのメモリブロックMBI〜MB4に
設けられた各メインアンプMAL〜MA4からの増幅出
力信号は、それぞれ次の出力回路OB1〜084の入力
端子に供給されろ、同図では、代表として出力回路OB
IとOB4とが代表として示されている。
出力回路OBIば、タイミング信号φoplが供給され
る端子と回路の接地電位点との間に、ブシェプル形態の
MOSFETQIO,Qll及びQl2、Ql3が設け
られる。これらのMO3FETQIO〜Q13のゲート
には、上記メインアンプMALの出力端子から送出され
る相補データ信号が交差的に供給される。上記MO3F
ETQL0とQll及びMO3FETQI 2とQl3
の接続点から得られた信号は、次のブシェプル形態の出
力MO3FETQI 4.Ql 5のゲートに供給され
る。すわなち、MO3FETQI OとQllの接続点
の信号は、接地電位側の出力MO5FETQ15のゲー
トに供給される。上記MO3FETQ12とQl3の接
続点の信号は、電源電圧Vce側の出力MOSFETQ
14のゲートに供給される。残りの出力回路OB2〜O
B4も上記類似の回路により構成される。上記出力MO
3FETの出力端子は共通化されて、言い換えるならば
、ワイヤードオア構成とされて1つの出力端子Dout
に接続される。上記各出力回路OBI〜OB4に供給さ
れるタイミング信号φopl〜φop4は、次のシフト
レジスタにより形成されたタイミング信号に基づいて形
成される。
シフトレジスタSRは、4個のフリップフロップ回路F
1〜F4がリング状に縦列接続されて構成される。これ
らのフリップフロップ回路F1〜F4のクロック端子に
は、内部カラムアドレスストロープ信号CASがクロッ
ク信号として供給される。また、アドレス信号AYIと
AXiとを受けるデコーダ回路DECの出力信号がそれ
ぞれ初期値として入力される。上記デコーダ回路DEC
は、特に制限されないが、上記アドレス信号AYlを下
位ビットとし、アドレス信号AXLを上位ビットとする
2ビツトの信号を解読して、択一的に論理“1”の信号
を形成して、対応する1個のフリップフロップ回路に論
理“1”セットし、残り3個のフリップフロップ回路に
論理“0”をセットする0例えば、アドレス信号AYl
とAXiが其にロウレベル(論理“0”)なら、フリッ
プフロップ回路F1に論理“1”がセットされ、アドレ
ス信号AYiがハイレベルでAXiがロウレベルなら、
フリップフロップ回路F2に論理“1”がセットされる
。これにより、シフトレジスタSRは、上記論理“1”
の信号を上記CAS信号に同期して、F 1−F 2−
F 3−F 4又はF2−F3−F4−Flのようにシ
フトアップさせるものである。
駆動回路DRVは、上記シフトレジスタSRの各段のビ
ット信号を受けて、これを増幅して上記タイミング信号
φopl〜φop4を形成する。これによって、上記メ
インアンプMAI〜MA4の増幅出力信号をそれぞれの
出力MOS F ETに選択的に伝える駆動回路が択一
的に動作させられるので、上記タイミング信号φopl
〜φOp4、言い換えるならば、シフトレジスタSRの
シフト動作に同期してシリアルなデータ信号の出力動作
が行われる。なお、タイミング信号φopl〜φop4
のうちロウレベルにされたタイミング信号が供給される
駆動回路は、非動作状態にされ、その出力を共にロウレ
ベルにする。これによって、再出力MOSFETは共に
オフ状態にされるからその出力がハイインピーダンス状
態にされる。
上記シフトレジスタSRを構成する4個のフリップフロ
ップ回路F1〜F4間をリング状に縦列接続させる信号
線は、アルミニュウム配線によって形成され、従来のよ
うな4ビツトからなるニブルモードを実現する場合、マ
スタースライス方式によって上記第2図のような結線が
行われる。
なお、書き込み動作にあっても、上記タイミング信号φ
opl〜φop4によって選択的に動作状態にされる図
示しないデータ入力回路が設けられることによって実現
される。
第3図には、2ビツトの双方向ニブルモードを実現する
ための回路図が示されている。
この実施例では、上記第2図に示した同じ各回路のうち
のシフトレジスタを構成するフリップフロップ回路F1
とF2及びF3とF4は、それぞれリング状に縦列形態
に接続される。この結線は、マスタースラス方式による
アルミニュウム配線の変更によって実現される。他の回
路構成は、上記第2図のそれと全く同じであるので、そ
の説明を省略する。この実施例においも、上記アドレス
信号AYiとA)lによって、その初期値が設定される
0例えば、アドレス信号AYLとAXiが共にロウレベ
ルなら、フリッププロップ回路F1に初期値として論理
“1”が、フリップフロップ回路F2〜F4には、初期
値として論理“0”がそれぞれ設定される。このような
アドレス設定においは、CAS信号に同期して、論理1
1”の信号がFl−F2にシフトされるので、メモリブ
ロックMBIとMB2の記憶情報がシリアルに読み出さ
れる。また、アドレス信号AYiがハイレベルでアドレ
ス信号AXlがロウレベルなら、フリップフロップ回路
F2に初期値として論理@1″が、フリップフロ71回
路F1とF3.F4には、初期値として論理“0”がそ
れぞれ設定される。このようなアドレス設定においは、
上記の場合とは逆にCAS信号に同期して、論理“1′
″の信号がF2−Flにシフトされるので、メモリブロ
ックMB2とMBIの記憶清報がシリアルに読み出され
る。
また、アドレス信号AYiがロウレベルでアドレス信号
AXiがハイレベルなら、フリップフロップ回路F3に
初期値として論理“工”が、フリップフロップ回路Fl
、F2及びF4には、初期値として論理″O”がそれぞ
れ設定される。このようなアドレス設定においは、CA
S信号に同期して、論理′″1”の信号がF3−F4に
シフトされるので、メモリブロックMB3とMB4の記
憶情報がシリアルに読み出される。また、アドレス信号
AYiとAXiが共にハイレベルなら、71Jツブフロ
ップ回路F4に初期値として論理“1″が、フリップフ
ロップ回路F1〜F3には、初期値として論理“0”が
それぞれ設定される。このようなアドレス設定においは
、上記の場合とは逆にCAS信号に同期して、論理“1
”の信号がF4−F3にシフトされるので、メモリブロ
ックMB4とMB3の記憶情報かう・リアルに読み出さ
れる。以上の動作から明らかなように、アドレス設定に
応じて、2ビツトのデータ信号を順方向又は逆方向に読
み出すことができる。
なお、書き込み動作にあっても、上記タイミング信号φ
opl〜φop4によって選択的に動作状態にされる図
示しないデータ入力回路が設けられることによって実現
される。
〔実施例2〕 第4図には、この発明の他の一実施例の回路図が示され
ている。
この実施例では、回路的に双方向のシリアル読み出し動
作を実現するものである。
この実施例では、前記実施例のようなアルミニュウム配
線の変更に代え、シフトレジスタを構成するフリップフ
ロップ回路F1〜F4は、それぞれ伝送ゲートMO3F
ETQ22〜Q29を介してリング状に縦列形態に接続
される。上記MO3FETQ22〜Q29のうち、MO
3FETQ23、Q25.Q27及びQ29は、フリッ
プフロップ回路F1→F2→F3−F4−Flの方向に
信号を伝達する信号径路を構成する。これに対して、M
O3FETQ22.Q28.Q26及びQ24は、上記
の場合とは逆にフリップフロップ回路Fl−F4→F3
−F2−Flの方向に信号を伝達する信号径路を構成す
る。
これらのMO3FETQ23.Q25.Q27及びQ2
9のゲートには、特に制限されないが、デコーダ回路D
ECに供給されるY系の反転アドレス信号ayiが供給
される。また、他のMO3FET22.Q24.Q26
及びQ2Bのゲートには、デコーダ回路DECに供給さ
れるY系の非反転アドレス信号ayLが供給される。
他の回路構成は、前記第2図、第3図の実施例回路のそ
れと同じであるので、その説明を省略する。ただし、デ
コーダ回路DECは、その構成が後述のようなデコード
信号を形成する。
この実施例において、例えば、アドレス信号AYiとA
Xiが共にロウレベルなら、フリップフロップ回路F1
に初期値として論理“1”が、フリップフロップ回路F
2〜F4には、初期値として論理“0”がそれぞれ設定
きれる。上記アドレス信号AYlのロウレベルによって
、反転のアドレス信号aylがハイレベルにされるので
、MO5FETQ23.Q25.Q27及びQ29がオ
ン状態にされる。したがって、このようなアドレス設定
においは、CAS信号に同期して、論理“1′″の信号
がF 1−F 2−F 3−F 4にシフトされるので
、メモリブロックMBI−→MB2−MB3−MB4の
順に記憶情報がシリアルに読み出される。また、アドレ
ス信号AYiがハイレベルでアドレス信号AXiが共に
ロウレベルなら、フリップフロップ回路F2に初期値と
して論理“1″が、フリップフロップ回路F1とF3.
F4には、初期値として論理“0”がそ些ぞれ設定され
る。
上記アドレス信号AYIのハイレベルによって、非反転
のアドレス信号aylがハイレベルにサレるので、MO
3FETQ22.Q24.Q26及びQ2Bがオン状態
にされる。したがって、このようなアドレス設定におい
は、上記の場合とは逆にCAS信号に同期して、論理“
11の信号がF2−F 1−F 4−F 3にシフトさ
れる。これに応じて、メモリブロックMB2から逆方向
のシリアル読み出しが行われる。
また、アドレス信号AYiがロウレベルでアドレス信号
AXIがハイレベルなら、フリップフロップ回路F3に
初期値として論理@1”が、フリップフロップ回路F1
.F2及びF4には、初期値として論理10”がそれぞ
れ設定される。この場合には、上記アドレス信号AYE
のロウレベルによって、MO3FETQ23.Q25.
Q27及びQ29がオン状態にされる。このようなアド
レス設定においは、CAS信号に同期して、論理“1”
の信号がF3→F4−Fl−F2の順にシフトされるの
で、メモリブロックMB3から順方向にシリアル読み出
しが行われる。また、アドレス信号AYiとAXiが共
にハイレベルなら、フリップフロップ回路F4に初期値
として論理“1”が、フリップフロップ回路F1〜F3
には、初期値として論理“0″がそれぞれ設定される。
このようなアドレス設定においは、アドレス信号AYi
のハイレベルによって上記の場合とは逆にMO3FET
Q22.Q24.Q26及びQ28がオン状態にされる
ので、CAS信号に同期して、論理“1”の信号がF 
4−F 3−F 2−F 1の順にシフトされるので、
メモリブロックMB4から逆方向にシリアル読み出しが
行われる。
以上の動作から明らかなように、アドレス設定に応じて
、Y系のアドレス信号AYiがロウレベルなら順方向に
、ハイレベルなら逆方向のシリアル読み出しが行われる
。そして、2ビツトのニブルモードにあっては、上記初
期設定に応じて、Fl−F2又はF2−Fl、F3−F
4又はF4−F3のシフト動作を選択することができる
。これによって、前記第3図に示した実施例回路と等価
の動作を実現できる。また、上記順序で4ビツトのシリ
アル読み出し動作も実現できることは言うまでも無いで
あろう。
なお、書き込み動作にあっても、上記シフトレジスタS
Rの動作に従って形成されるタイミング信号φopl〜
φop4によって選択的に動作状態にされる図示しない
データ入力回路が設けられることによって実現される。
以上の第3図又は第4rigJの実施例回路による2ビ
ツトの双方向ニブルモードを備えたダイナミック型RA
Mにあっては、例えば、高速コンピュータシステムにお
けるメモリ装置として、上記ニブルモードを利用して、
2組のメモリ装置によって単位メモリ装置を構成し、一
方がアドレス設定を行っている間に他方から2ビツトの
信号を外部データバス上に読み出すという動作を交互に
行うことによって、見かけ上2倍め速度でしかも読み出
し順序に制約を受けることな(メモリアクセスを行うこ
とができる。このことは、4ビツトのニブルモードでも
実現できるが、4組のメモリ装置によって単位メモリ装
置が構成される結果、記憶容量の増設に際して、4倍ず
つメモリ容量が増大してしまうので無駄が大きくなると
いう欠点が生じることの他、その読み出し順序が一義的
に制約されてしまう。
〔効 果〕
(1)マスタースライス方式による極めて簡単なシフト
レジスタの結線の変更によって、4/2ビツトのニブル
モードのうちの1つを選択でき、上記2ビツトのニブル
モードでは、その読み出し順序に何等制約を受けること
が無いという効果が得られる。
(2)シフトレジスタを構成するフリップフロップ回路
間に双方向に選択的に信号を伝達する伝送ゲートを設け
て、これを外部アドレス信号に従って制御させることに
より、一定の規則のもとで双方向のシリアルアクセスを
行うことができるという効果が得られる。
(3)上記(1)、 (2)により、使い易いシリアル
出力機能を持つ半導体記憶装置を得ることができるとい
う効果が得られる。
(4)上記(1)又は(2)によって、双方向の2ビツ
トからなるニブルモードを実現できるから、2組のメモ
リ装置によって単位メモリ装置を構成し、そのアドレシ
ッグ動作とデータ入出力動作を交互に行わせることによ
って、実質的に2倍の高速度でのメモリアクセスを実現
でき、しかも4倍づつとメモリ容量の設定が効率良く行
え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0例えば、出力回路の具
体的回路構成は、論理ゲート回路の組み合わせによって
、前記シフトレジスタからの出力信号によって選択され
たもののみが動作状態にされるトライステート出力回路
を用いるものであってもよい、すなわち、タイミング信
号に従ってその不動作期間には出力が/%イインピーダ
ンス状態にされ、動作期間にはメインアンプからの信号
を出力端子へ送出させるものであれば何であってもよい
、また、上記シフトレジスタのシフト動作を行わせるク
ロック信号としては、カラムアドレスストロープ信号C
ASを用いる場合、その変化タイミングに形成された1
シツフトパルスを用いるもの、或いは外部端子から上記
クロック信号を供給するもの等種々の実施形態を採るこ
とができるものである。また、8個のメモリアレイMA
RYを設けて、最大8ビツトのデータをシリアルに出力
するバイトモードを基本として、これを2ビツトつづに
振り分けるものであってもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本願発明者によってなされた発
明をその背景となった技術分野であるダイナミンク型R
AMに適用した場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、スタティック型RAM、ROM (
リード・オンリー・メモリ)等であっても、この発明を
通用することによって、複数ビットのデータを選択的に
双方向にシリアルに読み出させる機能を持つ半導体記憶
装置を構成できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す要部ブロック図、 第2図は、その4ビツトシリアル動作を実現する出力回
路とシフトレジスタの一実施例を示す回路図、 第3図は、その2ビットシリアル動作を実現する出力回
路とシフトレジスタの一実施例を示す回路図、 第4図は、この発明の他の一実施例を示す出力回路とシ
フトレジスタの回路図である。 MBI〜MB4・・メモリブロック、Mc・・メモリセ
ル、SA・・センスアンプ、YDCR・・Yアドレスデ
コーダ、XDCR・・Xアドレスデコーダ、MAI・・
メインアンプ、MARY・・メモリアレイ、DoB・・
出力回路、SR・・シフトレジスタ、F1〜F4・・フ
リップフロップ回路、DRV・・駆動回路、DECT・
・デコーダ 第 1 図 ^XI  AYI

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数個に分割され、共通のアドレス信号により選択
    されるメモリアレイと、分割された各メモリアレイから
    の複数値の読み出し信号を時系列的に形成された選択信
    号に従ってシリアルに出力する出力回路と、所定のタイ
    ミング信号に従ってシフト動作を行い上記時系列的な選
    択信号を形成するシフトレジスタとを含み、上記シフト
    レジスタを構成するフリップフロップ回路を結合させる
    信号伝達線をその出力機能に従って複数組のシフトレジ
    スタとなるように変更させることを特徴とする半導体記
    憶装置。 2、信号伝達線の変更は、アルミニュウムのマスタース
    ライスによって行われるものであることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 3、上記タイミング信号は、外部端子から供給されるカ
    ラムアドレスストロープ信号に従って形成された信号で
    あるこを特徴とする特許請求の範囲第1又は第2項記載
    の半導体記憶装置。 4、複数個に分割され、共通のアドレス信号により選択
    されるメモリアレイと、分割された各メモリアレイから
    の複数個の読み出し信号を時系列的に形成された選択信
    号に従ってシリアルに出力する出力回路と、所定のタイ
    ミング信号によってシフト動作を行い、そのシフト方向
    が所定のアドレス信号に従って決定され、上記時系列的
    な選択信号を形成する双方向のシフトレジスタとを含む
    ことを特徴とする半導体記憶装置。 5、上記シフトレジスタは複数個のフリップフロップ回
    路と、フリップフロップ回路をリング状に双方向に選択
    的に結合させる伝送ゲートMOSFETとからなること
    を特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半導体記憶装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6753568B1 (en) 1996-11-15 2004-06-22 Hitachi, Ltd. Memory device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6753568B1 (en) 1996-11-15 2004-06-22 Hitachi, Ltd. Memory device

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