JPS63195898A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS63195898A
JPS63195898A JP62026294A JP2629487A JPS63195898A JP S63195898 A JPS63195898 A JP S63195898A JP 62026294 A JP62026294 A JP 62026294A JP 2629487 A JP2629487 A JP 2629487A JP S63195898 A JPS63195898 A JP S63195898A
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JP
Japan
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signal
circuit
line
signal line
threshold voltage
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JP62026294A
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English (en)
Inventor
Etsushi Komeno
米野 恵津司
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Hitachi Microcomputer System Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Microcomputer Engineering Ltd
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕      ′ この発明は、半導体集積回路装置に関するもので、例え
ば、MOSFET (絶縁ゲート形電界効果トランジス
タ)で構成された横型レシオレスROM(リード・オン
リー・メモリ)等のように信号線を予めプリチャージし
ておいて、それをディスチャージさせるか否かによって
信号を伝える信号伝達回路を持つ半導体集積回路装置に
利用して有効な技術に関するものである。
(従来の技術〕 ワード線とデータ線との交叉点に記憶情報に従って記憶
用MO3FETを形成する横型マスクROMが公知であ
る(例えば、産報出版■、1977年9月30日付rf
cメモリの使い方」新田松雄、大表良−共著、頁73〜
頁76参照)。
このマスク型ROMは、例えば、ワード線とデータ線と
の交叉点にMOS F ETのゲート絶縁膜を厚く形成
して正常に動作しないMOSFETかあるいはゲート絶
縁膜を薄く形成して正常に動作するMOSFETを形成
することによって、記憶情報を書込むものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
記憶情報の読み出し信号が記憶用MO3FETと負荷手
段とのコンダクタンスのレシオによらないで、予めプリ
チージされたデータ線の電位を記憶用MO3FETによ
ってディスチャージするか否かで形成されるレシオレス
(ダイナミック型)ROMにおいては、回路の簡素化や
低消費電力化が図られる。
しかしながら、記憶用MO3FETが結合されるデータ
線の電位かはソ゛電源電圧のようなプリチャージ電圧か
らはり電源電圧の中点電圧付近に設定された読み出し回
路(センスアンプ)のロジックスレッショルド電圧に達
しないとロウレベルの読み出し信号が出力されない。上
記データ線は多数の記憶用MO3FETが結合されるこ
とによって比較的大きな寄生容量を持ち、かつ1つの記
憶素子は大記憶容量化のために比較的小さなサイズ(コ
ンダクタンス)を持つようにされるため、データ線のデ
ィスチャージに比較的長い時間を費やし、上記ロウレベ
ルの読み出し時間が長くされることによって動作が遅く
されてしまう。
この発明の目的は、簡単な構成により高速化を実現した
ダイナミック方式の信号伝達回路を持つ半導体集積回路
装置を提供することある。
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。
〔問題点を解決するための手段〕
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、プリチャージされた信号線をディスチャージ
するか否かにより信号の伝達を行うダイナミンク方式の
信号伝達経路に、上記信号線の信号を受ける出力回路の
ロジックスレッショルド電圧よりプリチャージ電位側に
シフトされたロジックスレッショルド電圧を持ち、信号
線のディスチャージ期間において実質的に動作状態にさ
れ、上記信号線に伝えられる信号を増幅する正帰還回路
を設けるものである。
〔作 用〕
上記した手段によれば、プリチャージレベル側にシフト
されたロジックスレッショルド電圧を持つ正帰還回路に
よりディスチャージされるべき信号線のディスチャージ
動作が助長される結果、信号伝達速度を速くできるもの
となる。
〔実施例〕
第1図には、この発明が適用された横型ROM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、特に制限されないが、公知のCM
O3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。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チャンネル間O3FET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MOS F
 ET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チャンネル間O3FETの共通
の基板ゲートを構成し、回路の接地電位の印加される基
準電圧端子に結合される。N型ウェル領域は、その上に
形成されたPチャンネルMO3FETの基板ゲートを構
成する。PチャンネルMO3FETの基板ゲートすなわ
ちN型ウェル領域は、電源端子Vccに結合される。同
図に例示的に示されているMOSFETは、全てNチャ
ンネル間O3FETであり、論理ゲート回路やインバー
タ回路がCMO3回路により構成される。
メモリアレイM−ARYは、その代表として例示的に示
されている複数のワード線WO,Wl・・・及びデータ
線(ディジット線又はビット線)Do、DI・・・Dn
と、これらのワード線とデータ線との交叉点に記憶情報
に従って選択的に設けられた記憶用MO3FETQmと
により構成される。同図において、例示的に示された記
憶用MO3FETQmは、そのしきい値電圧がワード線
の選択レベルでオン状態にされるものであり、上記ワー
ド線の選択レベルに対してオフ状態か又はそのゲート又
はドレインがワード線又はデータ線に接続されない記憶
用MOS F ETは省略され、図示されていない。
上記メモリアレイM−ARYにおいて、同じ行に配置さ
れた記憶用MO3FETQmは、そのゲートがそれぞれ
対応するワード線WO1W1等に接続される。同じ列に
配置された記憶用MO3FETQmは、そのドレインが
それぞれ対応するデータ線DO1D1・・・Dn等に接
続される。特に制限されないが、これらの記憶用MO3
FETQmは、NチャンネルMO3FETで構成され、
P型基板上に形成される。
上記各データ線DO1D1・・・Dn等と電源電圧Vc
cとの間には、それぞれNチャンネルMO3FETQI
〜Q3により構成されたプリチャージMO3FETが設
けられる。これらのMO3FETQINQ3のゲートに
は、タイミング信号φが供給される。これらのプリチャ
ージMO3FETQI〜Q3は、タイミング信号φがハ
イレベル(回路の電源電圧Vcc)にされたときオン状
態にされ、上記それぞれのデータ線DO1DI・・・D
nをVcc −V th (V thはMO3FETQ
IないしQ3のしきい値電圧)のレベルにプリチャージ
する。
また、各データ線DO1DI・・・Dnは、特に制限さ
れないが、カラムスイッチ回路C8Wを構成するNチャ
ンネルMO3FETQ7〜Q9を介して共通データ線C
Dに接続される。この共通データ線CDにも、上記同様
なNチャンネルMO3FETQIOによるプリチャージ
回路が設けられる。
XアドレスデコーダXDCRは、相補アドレス信号ax
を解読して、上記ワード線wo、wi・・・の中から1
つのワード線を選択状態にさせる選択信号を形成して、
それを対応するワード線に伝える。
YアドレスデコーダYDCRは、相補アドレス信号ay
を解読して、上記データ線DO1DI・・・Dnの中か
ら1つのデータ線を選択する選択信号YO〜Ynを形成
して、上記カラムスイッチ回路CSWを構成するMO3
FETQ7〜Q9のゲートに伝える。
共通データ線CDは、特に制限されないが、次のラッチ
回路(兼増幅回路)が設けられる。上記共通データ線C
Dは、クロックドインバータ回路CNIの入力端子に結
合される。このクロックドインバータ回路CNIの出力
信号は、インバータ回路N4の入力端子に結合される。
このインバータ回路N4の出力信号は、クロックドイン
バータ回路CN2を介して、その入力端子に帰還される
上記クロックドインバータ回路CN2は、タイミング信
号φにより動作状態にされ、クロックドインバータ回路
CNlは、その反転タイミング信号φにより動作状態に
される。これにより、反転タイミング信号φがハイレベ
ルにされるメモリアレイM−ARYからの読み出し期間
において、上記クロックドインバータ回路CNIが動作
状態にされて選択されたデータ線からの読み出し信号の
取り込みを行う。また、反転タイミング信号φがロウレ
ベル(タイミング信号φがハイレベル)のプリチャージ
期間において上記クロックドインバータ回路CN2が動
作状態になって、上記の読み出し信号の保持動作を行う
なお、複数ビットの単位での読み出し動作を行う場合、
上記メモリアレイM−ARY及びその周辺回路が複数組
設けられる。この場合、アドレスデコーダは、メモリア
レイM−ARYの配置に応じて共通化できるものである
。また、1つのメモリアレイM−ARYから複数のビッ
トの単位での読み出しを行うようにするものであっても
よい。
この場合には、1つのメモリアレイM−ARYに対して
複数の共通データ線が設けられ、カラムスイッチ選択信
号は、上記複数の共通データ線に対応した数のカラムス
イッチMO3FETに対して共通に供給される。
この実施例において、読み出し動作の高速化を図るため
に、各データ線DOないしDn及び共通データ線CDに
は、次の正帰還回路が設けられる。
例えば、データ線DOについて説明すると、データ線D
oと回路の接地(基準電位)点との間にNチャンネルM
O3FETQ4が設けられる。このMO3FETQ4の
ゲートには、それが結合されるデータ線Doの電位と、
タイミング信号φを受けるノア(NOR)ゲート回路G
1の出力信号が供給される。このノアゲート回路Glは
、それを構成するNチャンネルMO3FB:TとPチャ
ンネルMO3FETとのコンダクタンス比が異なるよう
に設定され、ロジックスレッショルド電圧がプリチャー
ジ電位側にシフトされている。すなわち、上記読み出し
回路を構成するクロックドインバータ回路CNIのロジ
ックスレッショルド電圧に対して上記ノアゲート回路G
1のロジックスレッショルド電圧が高くされている。上
記のようなロジックスレッショルド電圧の設定のために
、例えば、クロックドインバータ回路CNIを構成する
PチャンネルMO3FETとNチャンネルMO3FET
とのコンダクタンス比が同じなら、ノアゲート回路Gl
を構成するPチャンネルMOS F ETはNチャンネ
ルMOS F ETに比べてコンダクタンスが大きくさ
れる。
他のデータ線DIないしDn及び共通データ線CDにも
、上記同様なMO,5FETQ5.G6とノアゲート回
路G2、G3及びMO3FETQIlとノアゲート回路
G4からなる正帰還回路がそれぞれ設けられる。
上記正帰還回路の動作の一例を第2図に示した波形図を
参照して説明する。
タイミング信号φがハイレベルのとき、プリチャージ期
間とされる。すなわち、上記タイミング信号φのハイレ
ベルによって、プリチャージMO3FETQIないしG
3、QIOがオン状態にな1す る。これによって、上記データ線DOないしDnと共通
データ線CDは、プリチャージ電圧vP(Vcc−Vt
h)にされる。このとき、上記ノアゲート回路G1ない
しG4は、上記タイミング信号φのハイレベル(論理“
1”)によって、強制的に出力信号がロウレベルにされ
る結果、上記MO3FETQ4ないしG6及びQllは
オフ状態にされる。また、各デコーダ回路XDCR,Y
DCRの全出力信号がロウレベルなってワード線及びカ
ラム選択線を非選択状態にされている。上記ワードmw
o、Wl等が非選択状態にされることによって、記憶用
MO3FETQmは全てオフ状態にされる。この結果、
上記プリチャージMO3FETQ1ないしG3及びQ1
0のオン状態に応じて上記のようなプリチャージ動作が
行われる。
タイミング信号φがハイレベルからロウレベルに変化す
る読み出し期間において、デコーダXDCRは1つのワ
ード線、例えばWOをハイレベルの選択レベルにする。
このとき、選択されたワード線WOに結合された記憶用
MO3FETQmがオン状態なり、比較的小さなコンダ
クタンスによりデータ線DO1Dnをプリチャージレベ
ル■Pからロウレベルへの引き抜きを開始する。これと
同時に、ノアゲート回路G1ないしG4に供給されるタ
イミング信号φがロウレベルにされることによって、こ
れらのノアゲート回路GlないしG4は、実質的にイン
バータ回路、言い換えるならば反転増幅回路としての動
作を行う。
上記データ線D OSD nのレベルが上記ノアゲート
回1trG1、G3のロジックスレッショルド電圧VL
Iに達すると、その出力信号がロウレベルからハイレベ
ルに変化して、それぞれに対応するMO3FETQ4と
G6がオレ状態にされる。この結果、上記記憶用MO3
FETQmのオン状態によってロウレベルにディスチャ
ージされるべきデータ線DO,Dnの電位は、上記記憶
用MO3FP、TQmとMO3FETQ4.G6とのデ
ィスチャージ経路が形成されるから、急速にロウレベル
に引き抜かれる。
デコーダYDCRによって、選択信号YOがハA ・イレベルになってカラムスイッチMO3FETQ7が
オン状態にされ、上記データ線DOが選ばれて共通デー
タ線CDに結合されると、共通データ線CDの電位も、
上記データ線DOの電位に従ってロウレベルに引き抜か
れる。この共通データ線CDにおいても、そのレベルが
上記ノアゲート回路G4のロジックスレッショルド電圧
VLIに達すると、その出力信号がロウレベルからハイ
レベルに変化して、それぞれに対応するMOS F E
TQllがオン状態にされる。この結果、MO3FET
Q11によるディスチャージ経路が形成されるから、共
通データ線CDも急速にロウレベルに引き抜かれる。
なお、ワード線WOの選択レベルに対してオフ状態にさ
れる記憶用MO3FETQm、又は記憶用M OS F
 E T Q mそのものが結合されていないデータ線
D1等においては、上記プリチャージレベルvPを維持
する。このため、上記ノアゲート回路G2が実質的にイ
ンバータ回路としての動作を行うが、そのデータ線DI
が上記ロジックスレッショルド電圧VLIよりハイレベ
ルのプリチャージレベル■Pを維持されているため、そ
の出力信号をロウレベルにする。この結果、MO3FE
TQ5がオフ状態を維持する。これによって、データ線
D1はプリチャージレベルvPを維持するものとなる。
したがって、デコーダ回路YDCRによって上記のよう
なプリチャージレベル■Pを維持するデータ線D1等が
選択された場合、共通データ線CDにおいても、同様に
ノアゲート回路G4の出力信号がロウレベルになってM
O3FETQIIがオフ状態にされるため、プリチャー
ジレベルvPを維持するものとなる。
上記タイミング信号φのロウレベルに応じて反転のタイ
ミング信号φがハイレベルになり、第1図のクロックド
インバータ回路CNIが動作状態に、クロックドインバ
ータ回路CN2が非動作状態(出力ハイインピーダンス
状態)になる。上記クロックドインバータ回路CNIの
ロジックスレッショルド電圧VL2は、約Vcc/2の
中点電位付近に設定されている。上記データ線DOない
しDn及び共通データ線CDに設けられる正帰還回路に
よって、ディスチャージ動作が高速に行われるため、ロ
ウレベルの読み出しを高速に行うことができ、インバー
タ回路N4を介して読み出し信号が出力される。言い換
えるならば、上記正帰還回路が設けられない場合、同図
に点線で示すようにディスチャージ動作が記憶用MO3
FETQmのみによって行われるため、上記ロジックス
レッショルド電圧VL2に達するまでの時間が長くされ
る。これに対して、上記のような正帰還回路を設けるこ
とによって、時間TDだけ読み出し時間を速くできるも
のとなる。
なお、タイミング信号φがロウレベルからハイレベルに
変化すると、再び上記同様なプリチャージ動作が行われ
る。このとき、上記ラッチ回路の入力用のクロックドイ
ンバータ回路CNIが非動作状態になり、帰還用のクロ
ックドインバータ回路CN2が動作状態になるため、上
記読み出された信号が保持される。
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (1)プリチャージされた信号線をディスチャージする
か否かにより信号の伝達を行うダイナミック方式の信号
伝達経路に、上記信号線の信号を受ける出力回路のロジ
ックスレッショルド電圧よりプリチャージ電位側にシフ
トされたロジックスレッショルド電圧を持ち、信号線の
ディスチャージ期間において実質的に動作状態にされ、
上記信号線に伝えられる信号を増幅する正帰還回路を設
けることによって、ディスチャージされるべき信号線の
ディスチャージ動作が助長される結果、信号伝達速度を
速くできる。上記ダイナミック方式の信号の伝達速度は
、ディスチャージ時間ににより決定されるから信号伝達
速度の高速化を実現できるという効果が得られる。
(2)上記(1)により、信号線に伝達すべき信号を形
成する記憶用MO3FETや、ドライバ回路を構成する
素子サイズを小さくできるから、高集積化が図られると
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(、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、正帰還回路は
、第3図に示すように、ノアゲート回路に代え、インバ
ータ回路Nlとその出力信号を受けるMO3FETQI
 2及びその実質的な動作制御を行うMO3FETQI
 3から構成されてもよい。すなわち、MOSFETQ
13は、上記ディスチャージ動作の助長を行うMO3F
ETQI 2に対して直列に設けられ、反転のタイミン
グ信号φによって、プリチャージ期間のときにオフ状態
にされる。これによって、反転タイミング信号φがロウ
レベルにされるプリチャージ期間のとき、インバータ回
路N1の出力信号に無関係に、言い換えるならば、例え
MOSFETQ12のオン状態にされていてもディスチ
ャージ経路が形成されないから、それが設けられるデー
タ線Diや共通データ線CDのプリチャージ動作を行う
ことができる。この実施例の正帰還回路は、インバータ
回路N1を構成する2つのMOSFET及びMO3FE
TQI 2とG13からなる合計4個と比較的少ない数
のMOSFETから構成できる。上記正帰還回路におけ
るディスチャージ経路を構成するMOSFETとして、
PチャンネルMO3FETを用いた場合には、増幅回路
は非反転増幅回路を用いるものすればよい。例えば、第
1図において、MOSFETQ4ないしG6及びQll
をPチャンネルMOS F ETを用いる場合、オアゲ
ート回路により制御するようにすればよい。
また、第1図において、プリチャージMO3FETは、
それぞれPチャンネルMO3FETにより構成するもの
であってもよい。また、ノアゲート回路及び他の周辺回
路は、0M03回路の他、NチャンネルMOSFET又
はPチャンネルMO3FETのみによって構成するもの
であってもよい。また、カラムスイッチ回路は、特に必
要とされるものではない。例えば、PLA (プログラ
マブル・ロジック・アレイ)を構成するオア(OR)又
はアンド(A N D)アレイに適用する場合、上記メ
モリアレイM−ARYのデータ線の信号は上記インバー
タ回路を含む増幅回路を介して次段のアンド又はオアア
レイの入力線(ワード線)に伝えられる。
この発明は、上記のような半導体記憶装置の他、マイク
ロコンピュータ等のような各種情報処理装置におけるダ
イナミック方式(プリチャージ方式)を採っているバス
ライ・ンを持つものに広く利用できるものである。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、プリチャージされた信号線をディスチャー
ジするか否かにより信号の伝達を行うダイナミック方式
の信号伝達経路に、上記信号線の信号を受ける出力回路
のロジックスレッショルド電圧よりプリチャージ電位側
にシフトされたロジックスレッショルド電圧を持ち、信
号線のディスチャージ期間において実質的に動作状態に
され、上記信号線に伝えられる信号を増幅する正帰還回
路を設けることによって、ディスチャージされるべき信
号線のディスチャージ動作が助長される結果信号伝達速
度を速くできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が適用されたマスクROMの一実施
例を示す回路図、 第2図は、その動作の一例を示す波形図、第3図は、こ
の発明に係る正帰還回路の他の一実施例を示す回路図で
ある。 XDCR・・Xアドレスデコーダ、YDCR・・Xアド
レスデコーダ、M−ARY・・メモリアレイ、CWS・
・カラムスイッチ回路、G1−G4・・ノアゲート回路
、N1.N4・・インバータ回路、CNI、CN2 ・
・クロックドインバータ回路 第1図 0LIT 第2図 第 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、プリチャージ手段が設けられた信号線と、上記信号
    線の信号を受ける出力回路のロジックスレッショルド電
    圧よりプリチャージ電位側にシフトされたロジックスレ
    ッショルド電圧を持ち、信号線のディスチャージ期間に
    おいて実質的に動作状態にされ、上記信号線に伝えられ
    る信号を増幅する正帰還回路とを含むことを特徴とする
    半導体集積回路装置。 2、上記正帰還回路は、上記プリチャージ電位側にシフ
    トされたロジックスレッショルド電圧を持つ反転増幅回
    路と、この反転増幅回路の出力信号がゲートに供給され
    、上記信号線と回路の基準電位点との間に設けられるス
    イッチMOSFETとを含むものであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。 3、上記信号線は、記憶情報に従ってワード線の選択レ
    ベルに対して高いしきい値電圧か低いしきい値電圧かを
    持つようにされた記憶素子が結合されるデータ線及びカ
    ラムスイッチ回路を介して上記データ線が共通に結合さ
    れる共通データ線であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1又は第2項記載の半導体集積回路装置。
JP62026294A 1987-02-09 1987-02-09 半導体集積回路装置 Pending JPS63195898A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6100727A (en) * 1998-02-03 2000-08-08 Nec Corporation Noise-immune dynamic driving circuit capable of suppressing generation of a feedthrough current and increase of a delay

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6100727A (en) * 1998-02-03 2000-08-08 Nec Corporation Noise-immune dynamic driving circuit capable of suppressing generation of a feedthrough current and increase of a delay

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