JPS6299988A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6299988A
JPS6299988A JP60237291A JP23729185A JPS6299988A JP S6299988 A JPS6299988 A JP S6299988A JP 60237291 A JP60237291 A JP 60237291A JP 23729185 A JP23729185 A JP 23729185A JP S6299988 A JPS6299988 A JP S6299988A
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JP
Japan
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amplifier circuit
data
data line
main amplifier
circuit
Prior art date
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Application number
JP60237291A
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English (en)
Inventor
Hirobumi Koshi
輿 博文
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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〕 本発明は半導体記憶装置に係り、たとえばMOSFET
(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)で構成された1
トランジスタ型ダイナミツクメモリセルを含むダイナミ
ックRAM (ランダム・アクセス・メモリ)に適用し
て有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
この種のMOSダイナミックRAMにおいて。
通常、1トランジスタ型ダイナミツクメモリセルは、そ
の複数個がマトリクス状に配置される。同一行に配置さ
れた複数のメモリセルの選択端子はその行に対応する1
つのワード線に共通接続され、同一列に配置された複数
のメモリセルのデータ入出力端子はその列に対応するデ
ータ線に共通接続される。
ワード線は、それに接続されたXアドレスデコーダ回路
からの出力に基づいて選択される。データ線は、データ
線選択スイッチを介して共通データ線に接続され、その
データ線選択スイッチは、それに接続されたYデコーダ
回路からの出力に基づいて選択される。
上記各データ線にはセンスアンプが設けられ。
このセンスアンプは、選択されたワード線につながるメ
モリセルの記憶情報に基づいてそのデータを増幅する。
センスアンプの増幅作用によって確定されたデータは、
Yアドレスデコーダ回路によって選択された1つのデー
タ線選択スイッチを介して共通データ線に与えられ、共
通データ線に与えられたデータは、主増幅回路で増幅さ
れて出力される。
ところで、共通データ線に与えられたデータは、その共
通データ線に存在する不所望な配線抵抗及び浮遊容量に
よって伝播遅延を生ずる。このため、選択された1つの
データ線選択スイッチを介して共通データ線に供給され
たデータが、共通データ線の端に1つ設けられている主
増幅回路に到達するまでの時間は、当該データ線選択ス
イッチと主増幅回路との遠近によって差異を生ずる。
したがって、選択されたデータ線選択スイッチが主増幅
回路から遠い位置にあるほど、そのデータ線選択スイッ
チから供給されるデータが主増幅回路に伝播するまでの
時間は、言い換えるなら、主増幅回路の入力レベルがそ
の供給データの増幅開始に必要なレベルに確定されるま
での時間は長くなり、その主増幅回路の動作をその時間
だけ遅延させなければならない。通常、主増幅回路の動
作は1つの制御信号によって制御される。このため、主
増幅回路から最も離れた位置にあるデータ線選択スイッ
チからデータが供給される場合を基準に主増幅回路の動
作タイミングが遅延設定されなければならない。
このような主増幅回路の動作タイミングの遅れは、記憶
容量の増大に伴って増え、データの読み出し速度を著し
く低下させることになる。
なお、MOSダイナミックRAMについて記載された文
献の例としては、昭和59年11月30日オーム社発行
のrLsIハンドブックJP486〜P496がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、データ線選択素子の選択から主増幅回
路の増幅動作までの時間を短縮させることができ、ひい
てはデータの高速読み出しを達成することができる半導
体記憶装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は1
本明細書の記述及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、主増幅回路が設けられている共通データ線の
所望位置に補助増幅回路を設け、センスアンプによって
増幅されたデータを上記補助増幅回路で増幅し、そのデ
ータが主増幅回路に伝播する速度を速めることにより、
データ線選択素子の選択から主増幅回路の増幅動作まで
の時間を短縮させ、もってデータの高速読み出しを達成
するものである。
〔実 施 例〕
第1図は本発明の1実施例であるダイナミックRAMを
示す回路図である。
同図のダイナミックRAMは、公知の半導体集積回路技
術によって1つの半導体基板上に形成される。このダイ
ナミックRAMは、その電源端子Vccと接地端子との
間に設けられた図示しない外部電源装置から電源電圧が
供給されることによって動作される。
図において、MAはメモリアレイであり、このメモリア
レイは、代表的に図示されるように、ダイナミックメモ
リセルMCI〜MC6、ダミーセルDC1〜DC4、ワ
ード線W 1〜W n 、ダミーワード、IIDW、D
W、データ線D1.D1〜Dn。
Dnから構成される。
ダイナミックメモリセルMCI〜MC6は、相互におい
て同じ構成にされており、特に制限されないが、本実施
例においては1トランジスタ型のもので、夫々は、その
一方の電極が基準電位端子に接続された蓄積容量C1と
、この蓄積容量c1とデータ線との間に配置されるトラ
ンスファMO8FETQIとから構成される。このダイ
ナミックメモリセルは、その蓄積容量C〕に電荷情報と
してデータを保持する。
上記ダイナミックメモリセルMCI〜MC6は。
図示のようにデータ線とワード線で成る行2列において
1つおきにマトリクス配置される。このマトリクス状に
配置されたダイナミックメモリセルMC1,〜MC6の
うち、同じ列に配置されたダイナミックメモリセルの選
択端子を構成するトランスファMO8FETQIのゲー
トは、それぞれに対応するワード線w1〜Wnに接続さ
れ、同じ行に配置されたダイナミックメモリセルMCI
〜MC6の入出力端子は、夫々に対応するデータ線D1
、D1〜Dn、Dnに接続される。そしてこれらの各行
に対応するデータ線Di、Dl〜D n 。
Dnは、それぞれNチャンネル型のデータ線選択MO8
FETQ2.Q3及びQ4.Q5を介して共通データI
CD、CDに接続される。
上記ダミーセルDCI〜DC4は、相互において同じ構
成にされており、特に制限されないが、その一方の電極
が基準電位端子に接続され上記蓄積容量C1に対して半
分の容量で成る蓄積容量C2と、この蓄積容量C2とデ
ータ線との間に配置されるトランスファMO5FETQ
6とから構成される。
メモリアレイMAが折り返しデータ線方式とされる場合
、ダミーセルDCI〜DC4は、データ1iID 1 
、 D 1〜D n 、 D nとダミーワード線DW
DWとから成る行2列において1つおきに71−リクス
配置される。すなわち、ダミーセルDC1゜DC2は、
そのMOSFETQ6のゲートがダミーワードJ@DW
に接続され、その入出力端子がデータ線D1〜Dnに結
合されるい一方、ダミーセルDC3,DC4は、そのM
OSFETQ6のゲートがダミーワード線DWに接続さ
れ、その入出力端子が上記とは異なるデータ線D1〜D
nに結合される。
上記データ線D 1 e D 1〜D n * D n
には、データの読み出し開始前にそのデータ線をプリチ
ャージするプリチャージ回路1が設けられる。このプリ
チャージ回路1は、相互に同じ構成を有し。
電源端子Vccと各データ線の間にNチャンネル型のM
OSFETQ7が接続され、制御信号φpcに基づいて
スイッチ制御されるようなっている。
対を成すべきデータ線D 1 t D 1〜D n v
 D nの間には、ダイナミック型のセンスアンプSA
が設けられる。このセンスアンプSAは、特に制限され
ないが、対を成すべきデータ線にNチャンネル型の差動
MO8FETQ8.Q9がら成る。、MOSFETQ8
及びQ9は、それぞれのゲートが反対側のデータ線に結
合されると共にそのソースが各センスアンプSAに共通
なNチャンネル型スイッチMO3FETQIOを介して
回路の接地点に結合される。上記MO8FETQIOは
、制御信号φsaによってスイッチ制御される。
上記ワード線W1〜Wn及びダミーワードDW。
DWは、Xアドレスデコーダ回路2の出力端子に接続さ
れる。ワード線W1〜WnはこのXアドレスデコーダ回
路2から出力されるワード線選択信号によってその1本
が選択される。1本のワード線が選択されたときは、上
記メモリセルの71−リグス配置構成から明らかなよう
に、各センスアンプSAをはさんだ一方のデータ線につ
ながるメモリセルが選択される。ワード線の選択と同時
に一方のダミーワード線DW又はDWの選択も行われ。
これによりセンスアンプSAをはさんで上記どは反対側
のデータ線につながるダミーセルが選択される。
このようにして所望のワード線とそれに対応したダミー
ワード線が選択されると、センスアンプをはさんで一方
のデータ線にはメモリセルの記憶データが与えられ、そ
の反対側のデータ線にはダミーセルのN積電荷に応じた
参照電位が与えられる。ここで、ダミーセルの蓄積容量
はメモリセルの半分であるから、ダミーセル側のデータ
線には。
メモリセルからのハイレベルデータ読み出し時とロウレ
ベルデータ読み出し時の中間の電位が与えられる。した
がって、センスアンプは、斯るダミーセル側のデータ線
の電位とメモリセル側のデータ線の電位とを比較するこ
とにより、メモリセルの記憶データがハイレベルである
か又はロウレベルであるかを判別し、それに応じて両デ
ータ線の微小電位差を増幅する。
メモリマトリクスの各行に対応して設けられた一対のデ
ータ線選択MO8FETQ2.Q3及びQ4.Q5のゲ
ートは、それぞれYアドレスデコーダ回路3の出力端子
に接続され、このYアドレスデコーダ回路3から出力さ
れるデータ線選択信号によって一対のデータ線選択MO
5FET、即ち一対のデータ線が選択される。
ここで、上記Xアドレスデコーダ回路2には。
Xアドレス信号Ax(、〜Axkが取り込まれるXアド
レスバッファ回路4が設けられ、上記Yアドレスデコー
ダ回路3には、同様にYアドレス信号AV。
〜Aykが取り込まれるYアドレスバラフッ回路5が設
けられる。
本実施例においては、Xアドレス信号A x 6〜Ax
k及びYアドレス信号Aya〜Aykをタイミングをず
らして共通の外部端子から入力するアドレスマルチプレ
クス方式が採用される。この場合、Xアドレス信号Ax
e〜AxkとYアドレス信号AYo〜Aykを区別して
Xアドレスバッファ回路4とYアドレスバラフッ回路5
を駆動させるため、ロウアドレスストロラブ信号RAS
及びカラムアドレスストロラブ信号CASが外部端子を
介してタイミング発生回路6に供給される。ロウアドレ
スストロラブ信号RASがロウレベルにされたとき、X
アドレス信号AX、〜Axkが外部端子に供給され、次
にカラムアドレスストロラブ信号CASがロウレベルに
されたとき、Yアドレス信号Ayo−Aykが外部端子
に供給される。
上記Xアドレスバッファ回路4は、ロウアドレスストロ
ラブ信号RASがロウレベルにされたとき、制御信号φ
reに基づいてXアドレス信号Axゆ〜Axkを取り込
み、それをXアドレスデコーダ回路2に供給する。この
Xアドレスデコーダ回路2では、その供給データが解読
され、それに応じたワード線とダミーワード線が制御信
号φXの能動レベルに同期して選択される。
上記Yアドレスバラフッ回路5は、カラムアドレススト
ロラブ信号CASがロウレベルにされたとき、制御信号
φccに基づいてYアドレス信号Ay0〜Aykを取り
込み、それをYアドレスデコーダ回路3に供給する。こ
のYアドレスデコーダ回路3では、その供給データが解
読され、それに応じた一対のデータ線選択MO5FET
即ち一対のデータ線が制御信号φyの能動レベルに同期
して選択される。
一対の共通データ線CD、CDは、一方において主増幅
回路7の入力端子と書き込み回路8の出力端子に接続さ
れ、他方において、補助増幅回路9に接続される。書き
込み回路8は、タイミング発生回路6に供給されるライ
トエネイブル信号WEがロウレベルのとき、そのタイミ
ング発生回路6から出力される能動レベルの制御信号φ
Wによって動作される。上記ライトエネイブル信号WE
がハイレベルにされているときは読み出し動作モードと
される。なお、主増幅回路6及び書き込み回路7は、デ
ータ入出力端子D 1n10utを介して外部回路に接
続可能である。
上記補助増幅回路9は、特に制限されないが。
各共通データ線CD、CDにNチャンネル型の差動MO
8FETQII、Q12が設けられ、夫々のゲートが反
対側の共通データ線に結合されると共にソース・接地端
子間にスイッチMO5FETQ13が接続されて成る。
このMO8FETQI3は、そのゲートに制御信号φn
+a工が入力されることによってスイッチ制御される。
この制御信号φIIIa、は、主増幅回路7が制御信号
φma、によって動作されるタイミングよりも早いタイ
ミングで動作レベル(ハイレベル)にされる。したがっ
て。
データ線を介して共通データ線に与えられるデータが主
増幅回路7よりも補助増幅回路9に早く到達する場合に
は、言い換えるなら、主増幅回路7よりも補助増幅回路
9に近い方のデータ線からデ−タが与えられる場合には
、データ線から共通データ線に与えられた相補データが
補助増幅回路9によって増幅され、そのデータが主増幅
回路7に到達する速度が加速される。即ち、センスアン
プSAの増幅作用によって一対のデータ線上で確定され
たデータレベルが、共通データ線CD、CD上において
そのセンスアンプSAの増幅作用だけでなく補助増幅回
路9によっても増幅され、その結果主増幅回路7がその
供給データの増幅開始に必要なレベルに確定されるまで
の時間が短縮される。したがって、その分だけ主増幅回
路7を動作させるタイミング、即ち制御信号φlla、
を動作レベル(ハイレベル)にするタイミングを早くす
ることができ、データの高速読み出しを達成することが
できる。
本実施例においては、特に制限されないが、制御信号φ
l1a1はトランスフyMO8FETQ14を介して補
助増幅回路9に供給されるようになっている。MO8F
ETQ14のゲートにはYアドレスバラフッ回路5から
与えられるアドレス信号A ymaが入力される。この
アドレス信号Aymaは、主増幅回路7或いは補助増幅
回路9のいずれに近い方のデータ線選択MO8FETを
選択するかについて意味付けされた信号であり、補助増
幅回路9に近い方のデータ線選択MO8FETを選択す
る場合にハイレベルにされる。したがって、補助増幅回
路9は、アドレス信号Aymaがハイレベルにされ且つ
MOSFETQ14がオン状態にされる場合にだけ動作
される。このようにして補助増幅回路9を動作制御すれ
ば、補助増幅回路9の増幅能力が主増幅@M7とほぼ同
様或いはそれを上まわる場合に、補助増幅回路9と主増
幅回路7が相反するデータを増幅して共通データ線CD
、CDのレベルが確定されるまでの時間が逆に増大した
り、読み出しデータが撹乱されるといったおそれを阻止
することができる。このようなおそれは、補助増幅回路
9の増幅能力が主増幅回路7よりも低いときには全く生
じない。よって、スペースファクタの観点などから補助
増幅回路9の増幅能力が主増幅回路7よりも低く設定さ
れるような場合には、あえて斯る構成を採るまでもない
第2図は共通データ線CDに与えられたデータの増幅作
用を説明するためのタイムチャートである。図に示すタ
イムチャートは、初期状態がハイレベルの共通データ線
CDにロウレベルのデータが供給される場合において、
主増幅回路7の入力端子のレベル変化を示すものである
。ここで、主増幅回路7のロウレベル側への駆動能力が
図に示すレベルLa以下で増幅開始可能に設定されてい
るものとする。
先ず、時刻t0において制御信号φyが動作レベル(ハ
イレベル)にされると、それに基づいてYアドレスデコ
ーダ回路3から所定のデータ線選択信号が出力される。
例えばそのデータ線選択信号によりMO8FETQ2.
Q3が選択されるとする。そうすると、センスアンプS
Aの増幅作用によってデータ線D1、Dl上で相補レベ
ルが確定されているデータが、オン状態のMO8FET
Q2.Q3を介して共通データMCD、CDに与えられ
る。MO5FETQ2.Q3は主増幅回路7に近いので
、その供給データは比較的速く主増幅回路7の入力端子
に到達する。すなわち、主増幅回路7の入力端子のレベ
ルは、比較的短時間経過した後の時刻t2において増幅
開始可能なレベルLaとなる。そして、時刻t4におい
て制御信号φma、がハイレベルにされることによって
主増幅回路7の増幅動作が開始される。
なお、このとき選択されているMO8FETQ2、Q3
は主増幅回路7に近いから、このときのアドレス信号A
ymaはロウレベルである。したがって、この場合には
、時刻t、においで制御信号φma□がハイレベルにさ
れても補助増幅回路9は動作されない。
一方、時刻t、においてMO8FETQ4.Q5が選択
された場合には、センスアンプSAの増幅作用によって
データ線Dn、Dn上で相補レベルの確定されているデ
ータが、オン状態のMO3FETQ4.Q5を介して共
通データ線CD、CDに与えられるaMO8FETQ4
.Q5は補助増幅回路9に近いので、このときのアドレ
ス信号Aymaはハイレベルである。よって、時刻t1
において制御信号φma1がハイレベルにされると、そ
の信号がMO8FETQ14を通り、補助増幅回路9の
増幅動作が開始される。したがって、MO8FETQ4
.Q5から主増幅回路7までのデータ伝播距離が長くと
も、共通データ線CD、CDに与えられたデータはその
伝播速度が加速されて主増幅回路7に到達する。言い換
えるなら、共通データ線に与えられたデータが、その共
通データ線上においてセンスアンプSAの増幅作用だけ
でなく補助増幅回路9によっても増幅され、その結果時
刻t3において主増幅回路7の入力レベルが増幅開始可
能なレベルLaにされる。仮に補助増幅回路9がなけれ
ば、第2図の鎖線で示すように。
時刻t、よりも遅れた時刻t、において主増幅回路7の
入力レベルが増幅開始可能なレベルLaとされる。した
がって、時刻1.以前の時刻t4において制御信号φl
la、がハイレベルにされることにより主増幅回路7は
その増幅動作が開始される。
このように補助増幅回路9を設けることにより、主増幅
回路7の増幅動作タイミングを早めることができ、もっ
てデータの高速読み出しが可能になる。
また、補助増幅回路9が無い場合と同様なタイミングで
主増幅回路7を動作させる場合、増幅動作タイミングを
早めることができることにより、データの読み出しマー
ジンを向上させることができる。たとえば、時刻11.
においで制御信号φIla。
がハイレベルにされるとき、主増幅回路7の入力レベル
は、レベルLaに対し余裕レベルLm1が確保されてい
る。補助増幅回路9がない場合にこの余裕レベルLm1
が確保されるようなタイミングで主増幅回路7を動作さ
せようとするなら、時刻t6において制御信号φlla
、をハイレベルにしなければならない。したがって、補
助増幅回路9を有する構成において時刻t6で制御信号
φlla、をハイレベルにするなら、上記余裕レベルL
m1より大きな余裕レベルLm、を得ることができる。
このように補助増幅回路9の有無にかかわらず同じタイ
ミングで主増幅回路7を駆動させる場合を比較するなら
、主増幅回路7の入力レベルは、補助増幅回路9を有す
る方が、主増幅回路7の増幅動作可能なレベルLaに対
する余裕レベルが大きくなる。したがって、主増幅回路
7にその製造誤差によるレベルLaの大きなばらつきが
あっても。
読み出しデータに対する正確な増幅動作を保証すること
ができ、ダイナミックRAM自体の歩留まりの向上にも
寄与することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したことから明らかな如く、本願において開示
された発明によれば、以下の効果を得るものである。
(1)共通データ線の所望位置に補助増幅回路を設け、
共通データ線に与えられたデータをその補助増幅回路で
増幅することにより、そのデータが主増幅回路に到達す
る時間を短縮させることができる。
(2)上記効果により、データ線選択素子の選択から主
増幅回路の増幅動作までの時間を短縮させることができ
、もってデータの高速読み出しが可能になる。
(3)上記効果により、データの読み出しマージンを向
上させることができ、ひいては半導体記憶装置自体の歩
留まりの向上に寄与することができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づいて
具体、的に説明したが、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能である。
上記実施例の補助増幅回路は差動MO3FETを含むダ
イナミック型の回路構成であったが、これをスタティッ
ク型の回路構成にすることも可能である。また、補助増
幅回路を設ける位置は、上記実施例の如く共通データ線
の端に限定されず、その他所型の位置であってもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本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1トランジスタ型ダ
イナミツクメモリセルを含むダイナミックRAMに適用
可能なものについて説明したが、これに限定されるもの
ではなく、2乃至4トランジスタ型ダイナミツクメモリ
セルを含むダイナミックRAMやその他種々の半厚体記
憶装置に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の1実施例であるダイナミックRAMを
示す回路図、 第2図は共通データ線CDに与えられたデータの増幅作
用を説明するためのタイムチャートである。 W1〜Wn・・・ワード線、DW、DW・・・ダミーワ
ード線、Dl、Dl−・・データ線、Dn、Dn−デー
タ線、CD、CD・・・共通データ線、MCI〜MC6
・・・メモリセル、DCI〜DC4・・・ダミーセル、
Q2〜Q5・・・データ線選択素子、7・・・主増幅回
路。 9・・・補助増幅回路。 代理人 弁理士 小 川  勝 男)。 第  2  図 tう 9’、lX4;?   子−一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アドレッシングされたメモリセルからのデータに応
    じたデータがデータ線に設けられたデータ線選択素子を
    介して共通データ線に与えられ、共通データ線に与えら
    れたデータを増幅するための主増幅回路が、その共通デ
    ータ線に設けられたものであって、上記共通データ線の
    所望位置に補助増幅回路が設けられて成ることを特徴と
    する半導体記憶装置。 2、上記補助増幅回路は、主増幅回路よりも駆動能力が
    低く、その主増幅回路の動作タイミングよりも速いタイ
    ミングで動作され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、上記補助増幅回路は、主増幅回路よりも補助増幅回
    路に近い方のデータ線選択素子を介してデータが共通デ
    ータ線に与えられるときに動作さ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
    。 4、上記補助増幅回路は、データ線選択素子を選択させ
    るためのアドレス信号に基づいて動作、非動作が制御さ
    れるものであることを特徴とする特許請求の範囲第3項
    記載の半導体記憶装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002216480A (ja) * 2001-01-22 2002-08-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
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