本発明は、半導体メモリおよび半導体メモリを用いたシステムに関し、特に、半導体メモリの消費電力を削減する技術に関する。
近時、電池を使用して駆動される携帯用電子機器(携帯電話やデジタルカメラ等)が普及してきている。携帯用電子機器のシステムで用いられる半導体メモリに対しては、電池の長時間使用を可能にするために低消費電力であることが強く要求されている。このため、半導体メモリの低消費電力化技術の開発が進んでいる。例えば、特許文献1に開示されたDRAMでは、センスアンプは、ワード線の選択動作により選択されたメモリセルからビット線対の一方に読み出された信号をビット線対の他方のプリチャージ電圧を参照電圧として増幅する。MOSFETスイッチは、センスアンプとビット線対との間に設けられ、センスアンプの増幅動作によりビット線対の信号振幅がある程度大きくされた時点で、ビット線対のうち参照電圧を得るために利用されたビット線をセンスアンプから切り離す。これにより、センスアンプの消費電流が削減され、DRAMの低消費電力化が実現される。
特開平9−147559号公報
特許文献1では、センスアンプの増幅動作が2段階に分けられている場合、2段階目の増幅動作の開始に同期して、ビット線対のうち参照電圧を得るために利用されたビット線がセンスアンプから切り離されることが開示されている。しかしながら、センスアンプの増幅動作が2段階に分けられていない場合、ビット線対のうち参照電圧を得るために利用されたビット線がセンスアンプから切り離されるタイミング等が具体的に開示されていない。従って、センスアンプの増幅動作が2段階に分けられていない場合、所望の消費電流削減効果が得られない可能性がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、センスアンプの消費電流を最大限に削減して半導体メモリの低消費電力化を実現することを目的とする。
本発明の代表的な形態では、携帯用電子機器等のシステムに搭載される半導体メモリは、複数のメモリセル、ワード線駆動回路、第1プリチャージ回路、センスアンプおよびスイッチ回路を備えて構成される。複数のメモリセルは、複数のワード線とビット線対との交差位置にそれぞれ設けられる。ワード線駆動回路は、スタンバイ期間からアクティブ期間への移行に伴って複数のワード線のいずれかを活性化させる。第1プリチャージ回路は、スタンバイ期間にビット線対をプリチャージ電圧線に接続し、ワード線駆動回路の動作開始に伴ってビット線対の少なくともアクセス側をプリチャージ電圧線から切り離す。センスアンプは、ワード線駆動回路の動作開始後にビット線対に対応するノード対の電圧差を増幅する。スイッチ回路は、ビット線対とノード対との間に設けられる。スイッチ回路は、ワード線駆動回路の動作開始時点でビット線対のアクセス側をノード対のアクセス側に接続しており、センスアンプの動作開始時点でビット線対の非アクセス側をノード対の非アクセス側から切り離している。このような構成の半導体メモリでは、センスアンプの動作開始前に(すなわち、センスアンプの増幅動作に依存せずに)ビット線対の非アクセス側がノード対の非アクセス側(すなわち、センスアンプ)から切り離されるため、センスアンプの消費電流を最大限に削減でき、半導体メモリの低消費電力化に大きく寄与できる。
本発明によれば、センスアンプの消費電流を最大限に削減でき、半導体メモリの低消費電力化に大きく寄与できる。
本発明の第1実施形態を示すブロック図である。
図1のメモリコアの要部を示すブロック図である。
本発明が適用されるシステムLSIの一例を示すブロック図である。
第1実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第2実施形態を示すブロック図である。
第2実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第3実施形態を示すブロック図である。
第3実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第4実施形態を示すブロック図である。
第4実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第5実施形態を示すブロック図である。
第5実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第6実施形態を示すブロック図である。
第6実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第7実施形態を示すブロック図である。
第7実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第8実施形態を示すブロック図である。
第8実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第9実施形態を示すブロック図である。
第9実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
第2実施形態の変形例を示すタイミング図である。
第2実施形態の別の変形例を示すタイミング図である。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態を示している。図2は、図1のメモリコアの要部を示している。第1実施形態の半導体メモリ10は、コマンド入力回路11、コマンドデコーダ12、アドレス入力回路13、プリデコーダ14、モード設定回路15、タイミング制御回路16、データ入出力回路17およびメモリコア18を有している。
コマンド入力回路11は、コマンド入力端子CMDを介してコマンド信号CMDを受信し、受信した信号を内部コマンド信号ICMDとして出力する。コマンドデコーダ12は、内部コマンド信号ICMDを解読してアクティブコマンドを検出した場合、アクティブ信号ACTを一時的に高レベルに活性化させる。コマンドデコーダ12は、内部コマンド信号ICMDを解読してプリチャージコマンドを検出した場合、プリチャージ信号PREを一時的に高レベルに活性化させる。コマンドデコーダ12は、内部コマンド信号ICMDを解読してリードコマンドを検出した場合、リード信号READを一時的に高レベルに活性化させる。コマンドデコーダ12は、内部コマンド信号ICMDを解読してライトコマンドを検出した場合、ライト信号WRITEを一時的に高レベルに活性化させる。
アドレス入力回路13は、アドレス入力端子ADを介してアドレス信号ADを受信し、受信した信号を内部アドレス信号IADとして出力する。プリデコーダ14は、内部アドレス信号IADを受信し、受信した信号に応じて、複数のロウデコード信号RADのいずれか、あるいは複数のコラムデコード信号CADのいずれかを選択して高レベルに活性化させる。
モード設定回路15は、内部コマンド信号ICMDおよび内部アドレス信号IADに応じて設定されるモードレジスタを有している。モードレジスタは、省電力機能の無効/有効を設定するためのビットMD0および動作モードを設定するためのビットMD1を有している。ビットMD0は、省電力機能を無効に設定するときにリセットされ、省電力機能を有効に設定するときにセットされる。ビットMD1は、動作モードを第1モードに設定するときにリセットされ、動作モードを第2モードに設定するときにセットされる。モード設定回路15は、ビットMD0がリセットされている場合、モード信号MD0を低レベルに設定する。モード設定回路15は、ビットMD0がセットされている場合、モード信号MD0を高レベルに設定する。また、モード設定回路15は、ビットMD0がリセットされている場合、ビットMD1に拘わらず、モード信号MD1を低レベルに設定する。モード設定回路15は、ビットMD0がセットされており、且つビットMD1がリセットされている場合、モード信号MD1を低レベルに設定する。モード設定回路15は、ビットMD0がセットされており、且つビットMD1がセットされている場合、モード信号MD1を高レベルに設定する。
タイミング制御回路16は、アクティブ信号ACT、プリチャージ信号PRE、リード信号READおよびライト信号WRITEに基づいて、ブロック制御信号BLKE、ワード線制御信号WLE、センスアンプ制御信号SAE、リードアンプ制御信号RAEおよびライトアンプ制御信号WAEを出力する。具体的には、タイミング制御回路16は、アクティブ信号ACTの活性化に応答して、ブロック線制御信号BLKEおよびワード線制御信号WLEを高レベルに活性化させる。タイミング制御回路16は、ワード線制御信号WLEの活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ制御信号SAEを高レベルに活性化させる。
タイミング制御回路16は、プリチャージ信号PREの活性化に応答して、ワード線制御信号WLEを低レベルに非活性化させる。タイミング制御回路16は、ワード線制御信号WLEの非活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ制御信号SAEを低レベルに非活性化させる。タイミング制御回路16は、センスアンプ制御信号SAEの非活性化に応答して、ブロック制御信号BLKEを低レベルに非活性化させる。ブロック制御信号BLKEの非活性期間は半導体メモリ10のスタンバイ期間に相当し、ブロック制御信号BLKEの活性期間は半導体メモリ10のアクティブ期間に相当する。また、タイミング制御回路16は、リード信号READの活性化に応答して、リードアンプ制御信号RAEを一時的に高レベルに活性化させる。タイミング制御回路16は、ライト信号WRITEの活性化に応答して、ライトアンプ制御信号WAEを一時的に高レベルに活性化させる。
データ入出力回路17は、共通データバスCDBを介してメモリコア18からのリードデータを受信し、受信したデータをデータ入出力端子DQに出力する。データ入出力回路17は、データ入出力端子DQを介してメモリコア18へのライトデータを受信し、受信したデータを共通データバスCDBに出力する。メモリコア18は、コラムデコーダCDEC、ワードデコーダWDECL、WDECR、ブロックBLKL、BLKR、制御回路CTLおよび周辺回路PERを有している。
ブロックBLKLは、複数のワード線WLL(WLL0、WLL1、・・・、WLLn)と複数のビット線対BLLA、BLLBとの交差位置にマトリックス状に配置される複数のメモリセルMCL(MCL0、MCL1、・・・、MCLn)を有している。ブロックBLKRは、複数のワード線WLR(WLR0、WLR1、・・・、WLRn)と複数のビット線対BLRA、BLRBとの交差位置にマトリックス状に配置される複数のメモリセルMCR(MCR0、MCR1、・・・、MCRn)を有している。
ワードデコーダWDECL(WDECR)は、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ワード線制御信号WLEの活性化から所定時間の経過後に、選択されているロウデコード信号RADに対応するワード線WLL(WLR)を高レベルに活性化させる。ワードデコーダWDECL(WDECR)は、ワード線制御信号WLEの非活性化に応答して、ワード線WLL(WLR)を低レベルに非活性化させる。
制御回路CTLは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSL、BRSRを高レベルに活性化させる。制御回路CTLは、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSL(BRSR)を低レベルに非活性化させる。制御回路CTLは、センスアンプ制御信号SAEの活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ起動信号線PCSを高レベルに活性化させるとともに、センスアンプ起動信号線NCSを低レベルに活性化させる。制御回路CTLは、センスアンプ制御信号SAEの非活性化に応答して、センスアンプ起動信号線PCSを中間レベルに非活性化させるとともに、センスアンプ起動信号線NCSを中間レベルに非活性化させる。
また、制御回路CTLは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを高レベルに活性化させる。制御回路CTLは、モード信号MD0が低レベルに設定されている状態では、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRB(MUXLA、MUXLB)を低レベルに非活性化させる。
一方、制御回路CTLは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRBを低レベルに非活性化させるとともに、スイッチ制御信号MUXLB(MUXLA)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLBを低レベルに非活性化させるとともに、スイッチ制御信号MUXRB(MUXRA)を低レベルに非活性化させる。
また、制御回路CTLは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。ここで、所定時間は、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して低レベルに非活性化される場合、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ起動信号線PCS、NCSの活性化後に高レベルに活性化されるように設定されている。
周辺回路PERは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎に、プリチャージ回路PRLA、PRLB、PRRA、PRRB、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBおよびセンスアンプSAを有している。プリチャージ回路PRLA(PRLB)は、ビット線BLLA(BLLB)をプリチャージ電圧線VPRに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。プリチャージ回路PRLA(PRLB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRSLを受けている。プリチャージ回路PRRA(PRRB)は、ビット線BLRA(BLRB)をプリチャージ電圧線VPRに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。プリチャージ回路PRRA(PRRB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRSRを受けている。ビット線スイッチBTLA(BTLB)は、ビット線BLLA(BLLB)をノードNDA(NDB)に接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。ビット線スイッチBTLA(BTLB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を受けている。ビット線スイッチBTRA(BTRB)は、ビット線BLRA(BLRB)をノードNDA(NDB)に接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。ビット線スイッチBTRA(BTRB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を受けている。
センスアンプSAは、例えば、2個のpMOSトランジスタおよび2個のnMOSトランジスタからなるラッチ回路で構成されている。センスアンプSAを構成する2個のpMOSトランジスタの一方は、ソースがセンスアンプ起動信号線PCSに接続され、ドレインがノードNDAに接続され、ゲートがノードNDBに接続されている。センスアンプSAを構成する2個のpMOSトランジスタの他方は、ソースがセンスアンプ起動信号線PCSに接続され、ドレインがノードNDBに接続され、ゲートがノードNDAに接続されている。センスアンプSAを構成する2個のnMOSトランジスタの一方は、ソースがセンスアンプ起動信号線NCSに接続され、ドレインがノードNDAに接続され、ゲートがノードNDBに接続されている。センスアンプSAを構成するnMOSトランジスタの他方は、ソースがセンスアンプ起動信号線NCSに接続され、ドレインがノードNDBに接続され、ゲートがノードNDAに接続されている。このような構成により、センスアンプSAは、センスアンプ起動信号線PCS、NCSの活性期間に、ノード対NDA、NDBの電圧差を増幅する。
また、図示を省略しているが、周辺回路PERは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎に、コラム選択信号の活性期間にノード対NDA、NDBを内部データバスに接続するコラムスイッチも有している。コラム選択信号は、コラムデコーダCDECにより、コラムデコード信号CADに応じて活性化される。アンプ回路AMPは、リードアンプ制御信号RAEの活性化に応答して、内部データバス上のリードデータの信号量を増幅して共通データバスCDBに出力する。アンプ回路AMPは、ライトアンプ制御信号WAEの活性化に応答して、共通データバスCDB上のライトデータの信号量を増幅して内部データバスに出力する。
図3は、本発明が適用されるシステムLSIの一例を示している。システムLSI100は、例えば、携帯用電子機器に搭載される画像処理用LSIであり、データを格納するためのメモリ110と、メモリ110を制御するためのメモリコントローラ120と、データ処理や外部装置200とのデータ授受を実施するためのCPU130とを相互に接続して構成されている。図1に示した半導体メモリ10は、例えば、システムLSI100のメモリ110を具現している。
図4は、第1実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態(省電力機能が有効に設定されている状態)で、半導体メモリ10がスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。
半導体メモリ10のスタンバイ期間では、ブロック制御信号BLKEは低レベルに非活性化されており、ワード線制御信号WLEおよびセンスアンプ制御信号SAEも低レベルに非活性化されている。従って、ワード線WLL0〜WLLn、WLR0〜WLRnは低レベルに非活性化されている。センスアンプ起動信号線PCSは中間レベルに非活性化されており、センスアンプ起動信号線NCSも中間レベルに非活性化されている。また、プリチャージ制御信号BRSL、BRSRは高レベルに活性化されており、プリチャージ回路PRLA、PRLB、PRRA、PRRBはオンしている。スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MULRA、MUXRBは高レベルに活性化されており、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBはオンしている。従って、半導体メモリ10のスタンバイ期間では、ビット線対BLRA、BLRBおよびビット線対BLLA、BLLBは、プリチャージ電圧線VPRに接続された状態で、センスアンプSA(ノード対NDA、NDB)に接続されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ブロック制御信号BLKEおよびワード線制御信号WLEが高レベルに活性化される。これにより、半導体メモリ10がスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する。このとき、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているものとすると、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLBが低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTLA、BTLBがオフする。これにより、ビット線対BLLA、BLLBがセンスアンプSAから切り離される。また、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSRが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRRA、PRRBがオフする。これにより、ビット線対BLRA、BLRBがプリチャージ電圧線VPRから切り離される。さらに、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRBも低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTRBもオフする。これにより、ビット線BLRBもセンスアンプSAから切り離される。
ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ワード線制御信号WLEの活性化から所定時間の経過後に、ワードデコーダWDECRにより、ワード線WLR0が高レベルに活性化される。このとき、ビット線スイッチBTRAはオンしており、ビット線BLRAはノードNDAに接続されている。このため、ワード線WLR0の活性化に伴ってメモリセルMCR0からビット線BLRAに読み出された信号がノードNDAに伝達される。そして、ワード線制御信号WLEの活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ制御信号SAEが高レベルに活性化される。さらに、センスアンプ制御信号SAEの活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ起動信号線PCSが高レベルに活性化されるとともに、センスアンプ起動信号線NCSが低レベルに活性化される。これにより、センスアンプSAが増幅動作を開始する。この時点で、非アクセス側のビット線BLRBは、センスアンプSA(非アクセス側のノードNDB)から切り離されている。従って、センスアンプSAの消費電流が最大限に削減される。
また、モード信号MD0が高レベルに設定されており、且つモード信号MD1が低レベルに設定されている場合(省電力機能が有効に設定されており、且つ動作モードが第1モードに設定されている場合)には、ブロック制御信号BLKEの活性化後も、スイッチ制御信号MUXRAは高レベルに活性化されたままであり、ビット線スイッチBTRAはオンしたままである。従って、センスアンプSAの動作開始時点で、アクセス側のビット線BLRAは、センスアンプSA(アクセス側のノードNDA)に接続されている。
一方、モード信号MD0が高レベルに設定されており、且つモード信号MD1が高レベルに設定されている場合(省電力機能が有効に設定されており、且つ動作モードが第2モードに設定されている場合)には、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRAが一時的に低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTRAが一時的にオフする。従って、センスアンプSAの動作開始時点で、アクセス側のビット線BLRAは、センスアンプSA(アクセス側のノードNDA)から切り離されている。このため、センスアンプSAの動作開始時点でのノード対NDA、NDBの負荷容量がほぼ等しくなり、ノード対NDA、NDBの負荷容量が異なることに伴う問題が解消される。
なお、モード信号MD0が低レベルに設定されている場合(省電力機能が無効に設定されている場合)には、ブロック制御信号BLKEの活性化後も、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRBは高レベルに活性化されたままであり、ビット線スイッチMUXRA、MUXRBはオンしたままである。従って、センスアンプSAの動作開始時点で、アクセス側のビット線BLRAおよび非アクセス側のビット線BLRBは、センスアンプSA(アクセス側のノードNDAおよび非アクセス側のノードNDB)に接続されている。
以上のような第1実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、センスアンプSAの動作開始時点でビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側がセンスアンプSAから切り離されているため、センスアンプSAの消費電流を最大限に削減でき、半導体メモリ10の低消費電力化に大きく寄与できる。また、モード設定回路15(モードレジスタ)を介して省電力機能の無効/有効を選択できるため、半導体メモリ10を様々な仕様のシステムに適用できる。
さらに、省電力機能が有効に設定されており、且つ動作モードが第2モードに設定されている場合、センスアンプSAの動作開始時点でビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側に加えてアクセス側もセンスアンプSAから切り離されているため、センスアンプSAの動作開始時点でのノード対NDA、NDBの負荷容量が異なることに伴う問題を解消できる。
図5は、本発明の第2実施形態を示している。第2実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第2実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18aに置き換えて構成されている。例えば、第2実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第2実施形態のメモリコア18aは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLaおよび周辺回路PERaにそれぞれ置き換えて構成されている。
第2実施形態の制御回路CTLaは、第1実施形態のプリチャージ制御信号BRSLに代えてプリチャージ制御信号BRSLA、BRSLBを出力すること、および第1実施形態のプリチャージ制御信号BRSRに代えてプリチャージ制御信号BRSRA、BRSRBを出力することを除いて、第1実施形態の制御回路CTLと同一である。
制御回路CTLaは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、プリチャージ信号BRSLA、BRSLB、BRSRA、BRSRBを高レベルに活性化させる。制御回路CTLaは、モード信号MD0が低レベルに設定されている状態では、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSLA、BRSLB(BRSRA、BRSRB)を低レベルに非活性化させる。
一方、制御回路CTLaは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSLA(BRSLB)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLaは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSRA(BRSRB)を低レベルに非活性化させる。
第2実施形態の周辺回路PERaは、プリチャージ回路PRLA(PRLB)を構成するnMOSトランジスタのゲートがプリチャージ制御信号BRSLA(BRSLB)を受けること、およびプリチャージ回路PRRA(PRRB)を構成するnMOSトランジスタのゲートがプリチャージ制御信号BRSRA(BRSRB)を受けることを除いて、第1実施形態の周辺回路PERと同一である。
図6は、第2実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、プリチャージ制御信号BRSLA、BRSLB、BRSRA、BRSRBを除く信号およびプリチャージ回路PRLA、PRLB、PRRA、PRRBを除く回路は、第1実施形態の半導体メモリの動作例(図4)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、プリチャージ制御信号BRSLA、BRSLB、BRSRA、BRSRBは高レベルに活性化されており、プリチャージ回路PRLA、PRLB、PRRA、PRRBはオンしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBは、プリチャージ電圧線VPRに接続されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSRAが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRRAがオフする。これにより、アクセス側のビット線BLRAがプリチャージ電圧線VPRから切り離される。一方、ブロック制御信号BLKEの活性化後も、プリチャージ制御信号BRSRBは高レベルに活性化されたままであり、プリチャージ回路PRRBはオンしたままである。このため、センスアンプSAの動作開始後も、非アクセス側のビット線BLRBはプリチャージ電圧線VPRに接続されている。従って、非アクセス側のビット線BLRBがフローティング状態になることに伴う問題が解消される。また、ブロック制御信号BLKEの活性化後においては、ビット線スイッチBTRBはオフしており、非アクセス側のビット線BLRBはセンスアンプSA(非アクセス側のノードNDB)から切り離されている。このため、ブロック制御信号BLKEの活性化後に非アクセス側のビット線BLRBがプリチャージ電圧線VPRに接続されていても、センスアンプSAの増幅動作に影響はない。なお、モード信号MD0が低レベルに設定されている場合には、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSRAに加えてプリチャージ制御信号BRSRBも低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRRAに加えてプリチャージ回路PRRBもオフする。
以上のような第2実施形態でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第2実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側がプリチャージ電圧線VPRから切り離されることはないため、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側がフローティング状態になることに伴う問題を解消できる。
図7は、本発明の第3実施形態を示している。第3実施形態を説明するにあたって、第1および第2実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第3実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18bに置き換えて構成されている。例えば、第3実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第3実施形態のメモリコア18bは、第2実施形態のメモリコア18aに対して、制御回路CTLaを制御回路CTLbに置き換えて構成されている。
第3実施形態の制御回路CTLbは、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBの出力動作が異なることを除いて、第2実施形態の制御回路CTLaと同一である。制御回路CTLbは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを高レベルに活性化させる。制御回路CTLbは、モード信号MD0が低レベルに設定されている状態では、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRB(MUXLA、MUXLB)を低レベルに非活性化させる。
一方、制御回路CTLbは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してスイッチ制御信号MUXRA、MUXRBを低レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してスイッチ制御信号MUXLB(MUXLA)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLbは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してスイッチ制御信号MUXLA、MUXLBを低レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してスイッチ制御信号MUXRB(MUXRA)を低レベルに非活性化させる。
また、制御回路CTLbは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLbは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。ここで、所定時間は、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して低レベルに非活性化される場合、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ起動信号線PCS、NCSの活性化後に高レベルに活性化されるように設定されている。
図8は、第3実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを除く信号およびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBを除く回路は、第2実施形態の半導体メモリの動作例(図6)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBは高レベルに活性化されており、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBはオンしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBは、プリチャージ電圧線VPRに接続された状態で、センスアンプSA(ノード対NDA、NDB)に接続されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLBが低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTRA、BTLBがオフする。これにより、ビット線対BLLA、BLLBがセンスアンプSAから切り離される。そして、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRBが低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTRBがオフする。これにより、ビット線BLRBがセンスアンプSAから切り離される。この後、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBは、第2実施形態の半導体メモリの動作例(図6)と同様に動作する。
このように、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、スイッチ制御信号MUXRBは高レベルに活性化されており、ビット線スイッチBTRBはオンしている。従って、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、非アクセス側のビット線BLRBは非アクセス側のノードNDBに接続されている。また、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、プリチャージ回路PRRBはオンしており、非アクセス側のビット線BLRBはプリチャージ電圧線VPRに接続されている。従って、非アクセス側のノードNDBがフローティング状態になることに伴う問題が解消される。なお、モード信号MD0が低レベルに設定されている場合には、ブロック制御信号BLKEの活性化後も、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRBは高レベルに活性化されたままであり、ビット線スイッチMUXRA、MUXRBはオンしたままである。
以上のような第3実施形態でも、第1および第2実施形態と同様の効果が得られる。また、第3実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、ブロック制御信号BLKE(ワード線制御信号WLE)の活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側は、プリチャージ電圧線VPRに接続された状態でノード対NDA、NDBの非アクセス側に接続されているため、ノード対NDA、NDBの非アクセス側がフローティング状態になることに伴う問題を解消できる。
図9は、本発明の第4実施形態を示している。第4実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第4実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18cに置き換えて構成されている。例えば、第4実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第4実施形態のメモリコア18cは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLcおよび周辺回路PERcにそれぞれ置き換えて構成されている。
第4実施形態の制御回路CTLcは、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを出力することを除いて、第1実施形態の制御回路CTLと同一である。制御回路CTLcは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを高レベルに活性化させる。制御回路CTLcは、ビット線BLLA(BLRA)との交差位置にメモリセルMCL(MCR)が配置されるワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCAを低レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCBを低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLcは、ビット線BLLB(BLRB)との交差位置にメモリセルMCL(MCR)が配置されるワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCBを低レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCAを低レベルに非活性化させる。
第4実施形態の周辺回路PERcは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎にプリチャージ回路PRCA、PRCBを有することを除いて、第1実施形態の周辺回路PERと同一である。プリチャージ回路PRCA(PRCB)は、ノードNDA(NDB)をプリチャージ電圧線VPRに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。プリチャージ回路PRCA(PRCB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRSCA(BRSCB)を受けている。
図10は、第4実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを除く信号およびプリチャージ回路PRCA、PRCBを除く回路は、第1実施形態の半導体メモリの動作例(図4)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBは高レベルに活性化されおり、プリチャージ回路PRCA、PRCBはオンしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ノード対NDA、NDBは、プリチャージ電圧線VPRに接続されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSCAが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRCAがオフする。これにより、アクセス側のノードNDAがプリチャージ電圧線VPRから切り離される。そして、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSCBが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRCBがオフする。これにより、非アクセス側のノードNDBがプリチャージ電圧線VPRから切り離される。
このように、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、プリチャージ制御信号BRSCBは高レベルに活性化されており、プリチャージ回路PRRBはオンしている。従って、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、非アクセス側のノードNDBはプリチャージ電圧線VPRに接続されている。このため、非アクセス側のノードNDBがフローティング状態になることに伴う問題が解消される。
以上のような第4実施形態でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第4実施形態では、ブロック制御信号BLKE(ワード線制御信号WLE)の活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、ノード対NDA、NDBの非アクセス側はプリチャージ電圧線VPRに接続されているため、ノード対NDA、NDBの非アクセス側がフローティング状態になることに伴う問題を解消できる。
図11は、本発明の第5実施形態を示している。第5実施形態を説明するにあたって、第1、第2および第4実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第5実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18dに置き換えて構成されている。例えば、第5実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第5実施形態のメモリコア18dは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLdおよび周辺回路PERdにそれぞれ置き換えて構成されている。
第5実施形態の制御回路CTLdは、第4実施形態の制御回路CTLcと同様にプリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを出力することを除いて、第2実施形態の制御回路CTLaと同一である。第5実施形態の周辺回路PERcは、第4実施形態のプリチャージ回路PRCA、PRCBを有することを除いて、第2実施形態の周辺回路PERaと同一である。
図12は、第5実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを除く信号およびプリチャージ回路PRCA、PRCBを除く回路は、第2実施形態の半導体メモリの動作例(図6)と同様に動作する。プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBおよびプリチャージ回路PRCA、PRCBは、第4実施形態の半導体メモリの動作例(図10)と同様に動作する。以上のような第5実施形態では、第1および第2実施形態と同様の効果が得られるうえに、第4実施形態と同様の効果も得られる。
図13は、本発明の第6実施形態を示している。第6実施形態を説明するにあたって、第1、第2、第4および第5実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第6実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18eに置き換えて構成されている。例えば、第6実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第6実施形態のメモリコア18eは、第5実施形態のメモリコア18dに対して、制御回路CTLdを制御回路CTLeに置き換えて構成されている。
第6実施形態の制御回路CTLeは、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBの出力動作が異なることを除いて、第5実施形態の制御回路CTLdと同一である。制御回路CTLeは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを低レベルに非活性化させる。制御回路CTLeは、モード信号MD0が低レベルに設定されている状態では、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB(MUXRA、MUXLB)を高レベルに活性化させる。
一方、制御回路CTLeは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウドレス信号のいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を高レベルに活性化させる。同様に、制御回路CTLeは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を高レベルに活性化させる。
また、制御回路CTLeは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLeは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。ここで、所定時間は、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して低レベルに非活性化される場合、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ起動信号線PCS、NCSの活性化後に高レベルに活性化されるように設定されている。
図14は、第6実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを除く信号およびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBを除く回路は、第5実施形態の半導体メモリの動作例(図12)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBは低レベルに非活性化されており、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBはオフしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBは、センスアンプSA(ノード対NDA、NDB)から切り離されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRAが高レベルに活性化され、ビット線スイッチBTRAがオンする。これにより、アクセス側のビット線BLRAがセンスアンプSA(アクセス側のノードNDA)に接続される。この後、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBは、第5実施形態の半導体メモリの動作例(図12)と同様に動作する。なお、モード信号MD0が低レベルに設定されている場合には、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRAに加えてスイッチ制御信号MUXRBも高レベルに活性化され、ビット線スイッチBTRAに加えてビット線スイッチBTRBもオンする。
以上のような第6実施形態でも、第1、第2および第4実施形態と同様の効果が得られる。また、第6実施形態では、半導体メモリのスタンバイ期間において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBが低レベルに非活性化されている。このため、第6実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、第5実施形態に比べて、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBの遷移回数を少なくでき、半導体メモリの消費電力を更に削減できる。
図15は、本発明の第7実施形態を示している。第7実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第7実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18fに置き換えて構成されている。例えば、第7実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第7実施形態のメモリコア18fは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLfおよび周辺回路PERfにそれぞれ置き換えて構成されている。
第7実施形態の制御回路CTLfは、第3実施形態の制御回路CTLbと同様にスイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを出力すること、およびリファレンス制御信号RFELA、RFELB、RFERA、RFERBを出力することを除いて、第1実施形態の制御回路CTLと同一である。
制御回路CTLfは、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFELB(RFELA)を高レベルに活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFELB(RFELA)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLfは、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFERB(RFERA)を高レベルに活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFERB(RFERA)を低レベルに非活性化させる。
第7実施形態の周辺回路PERfは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRLA、BLRBとの組毎にリファレンス回路RFLA、RFLB、RFRA、RFRBを有すること、および第1実施形態のプリチャージ電圧線VPRが接地電圧線VSSに置き換えられていることを除いて、第1実施形態の周辺回路PERと同一である。リファレンス回路RFLA(RFLB、RFRA、RFRB)は、ビット線BLLA(BLLB、BLRA、BLRB)を参照電圧線VRFに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。リファレンス回路RFLA(RFLB、RFRA、RFRB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、リファレンス制御信号RFELA(RFELB、RFERA、RFERB)を受けている。
図16は、第7実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびリファレンス制御信号RFELA、RFELB、RFERA、RFERBを除く信号と、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBおよびリファレンス回路RFLA、RFLB、RFRA、RFRBを除く回路は、第1実施形態の半導体メモリの動作例(図4)と同様に動作する。スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBは、第3実施形態の半導体メモリの動作例(図8)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、リファレンス制御信号RFELA、RFELB、RFERA、RFERBは低レベルに非活性化されており、リファレンス回路RFLA、RFLB、RFRA、RFRBはオフしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBは、参照電圧線VRFから切り離されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、リファレンス制御信号RFERBが高レベルに活性化され、リファレンス回路RFRBがオンする。これにより、非アクセス側のビット線BLRBが参照電圧線VRFに接続される。このとき、ビット線スイッチBTRBはオンしており、非アクセス側のビット線BLRBは非アクセス側のノードNDBに接続されている。従って、非アクセス側のビット線BLRBは、非アクセス側のノードNDBに接続された状態で、参照電圧線VRFに接続される。この後、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、リファレンス制御信号RFECBが低レベルに非活性化され、リファレンス回路RFRBがオフする。これにより、非アクセス側のビット線BLRBが参照電圧線VRFから切り離される。
以上のような第7実施形態では、リファレンスレベルとプリチャージレベルとが異なり、ビット線BLLA、BLLB、BLRA、BLRBを参照電圧線VRFに接続するためのリファレンス回路RFLA、RFLB、RFRA、RFRBが設けられる場合でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。
図17は、本発明の第8実施形態を示している。第8実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第8実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18gに置き換えて構成されている。例えば、第8実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第8実施形態のメモリコア18gは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLgおよび周辺回路PERgにそれぞれ置き換えて構成されている。
第8実施形態の制御回路CTLgは、リファレンス制御信号RFECA、RFECBを出力することを除いて、第1実施形態の制御回路CTLと同一である。制御回路CTLgは、ビット線BLLA(BLRA)との交差位置にメモリセルMCL(MCR)が配置されるワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFECB(RFECA)を高レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFECB(RFECA)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLgは、ビット線BLLB(BLRB)との交差位置にメモリセルMCL(MCR)が配置されるワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFECA(RFECB)を高レベルに活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFECA(RFECB)を低レベルに非活性化させる。従って、リファレンス制御信号RFECAは第7実施形態のリファレンス制御信号RFELA、RFERAの論理積信号に相当し、リファレンス制御信号RFECBは第7実施形態のリファレンス制御信号RFELB、RFERBの論理積信号に相当する。
第8実施形態の周辺回路PERgは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎にリファレンス回路RFCA、RFCBを有すること、および第1実施形態のプリチャージ電圧線VPRが接地電圧線VSSに置き換えられていることを除いて、第1実施形態の周辺回路PERと同一である。リファレンス回路RFCA(RFCB)は、ノードNDA(NDB)を参照電圧線VRFに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。リファレンス回路RFCA(RFCB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、リファレンス制御信号RFECA(RFECB)を受けている。
図18は、第8実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、リファレンス制御信号RFECA、RFECBを除く信号およびリファレンス回路RFCA、RFCBを除く回路は、第1実施形態の半導体メモリの動作例(図4)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、リファレンス制御信号RFECA、RFECBは低レベルに非活性化されており、リファレンス回路RFCA、RFCBはオフしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ノード対NDA、NDBは、参照電圧線VRFから切り離されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、リファレンス制御信号RFECBが高レベルに活性化され、リファレンス回路RFCBがオンする。これにより、非アクセス側のノードNDBが参照電圧線VRFに接続される。この後、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、リファレンス制御信号RFECBが低レベルに非活性化され、リファレンス回路RFCBがオフする。これにより、非アクセス側のノードNDBが参照電圧線VRFから切り離される。
以上のような第8実施形態では、リファレンスレベルとプリチャージレベルとが異なり、ノードNDA、NDBを参照電圧線VRFに接続するためのリファレンス回路RFCA、RFCBが設けられる場合でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。
図19は、本発明の第9実施形態を示している。第9実施形態を説明するにあたって、第1および第8実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第9実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18hに置き換えて構成されている。例えば、第9実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第9実施形態のメモリコア18hは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLhおよび周辺回路PERhにそれぞれ置き換えて構成されている。
第9実施形態の制御回路CTLhは、第6実施形態の制御回路CTLeと同様にスイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを出力すること、およびプリチャージ制御信号BRSCを出力することを除いて、第8実施形態の制御回路CTLgと同一である。制御回路CTLhは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCを高レベルに活性化させ、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCを低レベルに非活性化させる。従って、プリチャージ制御信号BRSCは、プリチャージ制御信号BRSL、BRSRの論理積信号に相当する。
第9実施形態の周辺回路PERhは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎にプリチャージ回路PRCA、PRCBを有することを除いて、第8実施形態の周辺回路PERgと同一である。プリチャージ回路PRCA(PRCB)は、ノードNDA(NDB)を接地電圧線VSSに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。プリチャージ回路PRCA(PRCB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRSCを受けている。
図20は、第9実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLBMUXRA、MUXRBおよびプリチャージ制御信号BRSCを除く信号と、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBおよびプリチャージ回路PRCA、PRCBを除く回路とは、第8実施形態の半導体メモリの動作例(図18)と同様に動作する。スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBは、第6実施形態の半導体メモリの動作例(図14)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、プリチャージ制御信号BRSCは高レベルに活性化されており、プリチャージ回路PRCA、PRCBはオンしている。また、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBは低レベルに非活性化されており、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBはオフしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ノード対NDA、NDBは接地電圧線VSSに接続されており、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBはセンスアンプSA(ノード対NDA、NDB)から切り離されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSCが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRCA、PRCBがオフする。これにより、ノード対NDA、NDBが接地電圧線VSSから切り離される。また、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRAが高レベルに活性化され、ビット線スイッチBTRAがオンする。これにより、アクセス側のビット線BLRAがセンスアンプSA(アクセス側のノードNDA)に接続される。
以上のような第9実施形態でも、第1および第8実施形態と同様の効果が得られる。また、第9実施形態では、第6実施形態と同様に、半導体メモリのスタンバイ期間において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBが低レベルに非活性化されている。このため、第9実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、第8実施形態に比べて、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBの遷移回数を少なくでき、半導体メモリの消費電力を更に削減できる。
なお、第1〜第9実施形態では、モード設定回路15のモードレジスタの設定値に応じて、省電力機能の無効/有効および動作モードが決定される例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、外部端子を介して供給される制御信号の論理値、ヒューズ回路の溶断/非溶断、あるいは半導体メモリのメタル層の構造に応じて、省電力機能の無効/有効および動作モードが決定されるようにしてもよい。
また、第7〜第9実施形態では、接地電圧VSSがプリチャージレベルとして用いられる例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されものではない。例えば、電源電圧VII、ビット線低レベル電圧VBLL、あるいはビット線高レベル電圧VBLHがプリチャージレベルとして用いられる場合でも、同様の効果が得られる。
さらに、第2実施形態では、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側に接続されるプリチャージ回路(図6ではプリチャージ回路PRRB)がブロック制御信号BLKEの活性化後もオンしている例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図21に示すように、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側に接続されるプリチャージ回路(図21ではプリチャージ回路PRRB)が、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してオフし、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してオンするようにしてもよい。また、図22に示すように、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側に接続されるプリチャージ回路(図22ではプリチャージ回路PRRB)が、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してオフするようにしてもよい。
以上、本発明について詳細に説明してきたが、前述の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。
本発明は、携帯用電子機器等のシステムに搭載され、低消費電力であることが強く要求される半導体メモリに適用できる。
本発明は、半導体メモリおよび半導体メモリを用いたシステムに関し、特に、半導体メモリの消費電力を削減する技術に関する。
近時、電池を使用して駆動される携帯用電子機器(携帯電話やデジタルカメラ等)が普及してきている。携帯用電子機器のシステムで用いられる半導体メモリに対しては、電池の長時間使用を可能にするために低消費電力であることが強く要求されている。このため、半導体メモリの低消費電力化技術の開発が進んでいる。例えば、特許文献1に開示されたDRAMでは、センスアンプは、ワード線の選択動作により選択されたメモリセルからビット線対の一方に読み出された信号をビット線対の他方のプリチャージ電圧を参照電圧として増幅する。MOSFETスイッチは、センスアンプとビット線対との間に設けられ、センスアンプの増幅動作によりビット線対の信号振幅がある程度大きくされた時点で、ビット線対のうち参照電圧を得るために利用されたビット線をセンスアンプから切り離す。これにより、センスアンプの消費電流が削減され、DRAMの低消費電力化が実現される。
特開平9−147559号公報
特許文献1では、センスアンプの増幅動作が2段階に分けられている場合、2段階目の増幅動作の開始に同期して、ビット線対のうち参照電圧を得るために利用されたビット線がセンスアンプから切り離されることが開示されている。しかしながら、センスアンプの増幅動作が2段階に分けられていない場合、ビット線対のうち参照電圧を得るために利用されたビット線がセンスアンプから切り離されるタイミング等が具体的に開示されていない。従って、センスアンプの増幅動作が2段階に分けられていない場合、所望の消費電流削減効果が得られない可能性がある。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、センスアンプの消費電流を最大限に削減して半導体メモリの低消費電力化を実現することを目的とする。
本発明の代表的な形態では、携帯用電子機器等のシステムに搭載される半導体メモリは、複数のメモリセル、ワード線駆動回路、第1プリチャージ回路、センスアンプおよびスイッチ回路を備えて構成される。複数のメモリセルは、複数のワード線とビット線対との交差位置にそれぞれ設けられる。ワード線駆動回路は、スタンバイ期間からアクティブ期間への移行に伴って複数のワード線のいずれかを活性化させる。第1プリチャージ回路は、スタンバイ期間にビット線対をプリチャージ電圧線に接続し、ワード線駆動回路の動作開始に伴ってビット線対の少なくともアクセス側をプリチャージ電圧線から切り離す。センスアンプは、ワード線駆動回路の動作開始後にビット線対に対応するノード対の電圧差を増幅する。スイッチ回路は、ビット線対とノード対との間に設けられる。スイッチ回路は、ワード線駆動回路の動作開始時点でビット線対のアクセス側をノード対のアクセス側に接続しており、センスアンプの動作開始時点でビット線対の非アクセス側をノード対の非アクセス側から切り離している。このような構成の半導体メモリでは、センスアンプの動作開始前に(すなわち、センスアンプの増幅動作に依存せずに)ビット線対の非アクセス側がノード対の非アクセス側(すなわち、センスアンプ)から切り離されるため、センスアンプの消費電流を最大限に削減でき、半導体メモリの低消費電力化に大きく寄与できる。
本発明によれば、センスアンプの消費電流を最大限に削減でき、半導体メモリの低消費電力化に大きく寄与できる。
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の第1実施形態を示している。図2は、図1のメモリコアの要部を示している。第1実施形態の半導体メモリ10は、コマンド入力回路11、コマンドデコーダ12、アドレス入力回路13、プリデコーダ14、モード設定回路15、タイミング制御回路16、データ入出力回路17およびメモリコア18を有している。
コマンド入力回路11は、コマンド入力端子CMDを介してコマンド信号CMDを受信し、受信した信号を内部コマンド信号ICMDとして出力する。コマンドデコーダ12は、内部コマンド信号ICMDを解読してアクティブコマンドを検出した場合、アクティブ信号ACTを一時的に高レベルに活性化させる。コマンドデコーダ12は、内部コマンド信号ICMDを解読してプリチャージコマンドを検出した場合、プリチャージ信号PREを一時的に高レベルに活性化させる。コマンドデコーダ12は、内部コマンド信号ICMDを解読してリードコマンドを検出した場合、リード信号READを一時的に高レベルに活性化させる。コマンドデコーダ12は、内部コマンド信号ICMDを解読してライトコマンドを検出した場合、ライト信号WRITEを一時的に高レベルに活性化させる。
アドレス入力回路13は、アドレス入力端子ADを介してアドレス信号ADを受信し、受信した信号を内部アドレス信号IADとして出力する。プリデコーダ14は、内部アドレス信号IADを受信し、受信した信号に応じて、複数のロウデコード信号RADのいずれか、あるいは複数のコラムデコード信号CADのいずれかを選択して高レベルに活性化させる。
モード設定回路15は、内部コマンド信号ICMDおよび内部アドレス信号IADに応じて設定されるモードレジスタを有している。モードレジスタは、省電力機能の無効/有効を設定するためのビットMD0および動作モードを設定するためのビットMD1を有している。ビットMD0は、省電力機能を無効に設定するときにリセットされ、省電力機能を有効に設定するときにセットされる。ビットMD1は、動作モードを第1モードに設定するときにリセットされ、動作モードを第2モードに設定するときにセットされる。モード設定回路15は、ビットMD0がリセットされている場合、モード信号MD0を低レベルに設定する。モード設定回路15は、ビットMD0がセットされている場合、モード信号MD0を高レベルに設定する。また、モード設定回路15は、ビットMD0がリセットされている場合、ビットMD1に拘わらず、モード信号MD1を低レベルに設定する。モード設定回路15は、ビットMD0がセットされており、且つビットMD1がリセットされている場合、モード信号MD1を低レベルに設定する。モード設定回路15は、ビットMD0がセットされており、且つビットMD1がセットされている場合、モード信号MD1を高レベルに設定する。
タイミング制御回路16は、アクティブ信号ACT、プリチャージ信号PRE、リード信号READおよびライト信号WRITEに基づいて、ブロック制御信号BLKE、ワード線制御信号WLE、センスアンプ制御信号SAE、リードアンプ制御信号RAEおよびライトアンプ制御信号WAEを出力する。具体的には、タイミング制御回路16は、アクティブ信号ACTの活性化に応答して、ブロック線制御信号BLKEおよびワード線制御信号WLEを高レベルに活性化させる。タイミング制御回路16は、ワード線制御信号WLEの活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ制御信号SAEを高レベルに活性化させる。
タイミング制御回路16は、プリチャージ信号PREの活性化に応答して、ワード線制御信号WLEを低レベルに非活性化させる。タイミング制御回路16は、ワード線制御信号WLEの非活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ制御信号SAEを低レベルに非活性化させる。タイミング制御回路16は、センスアンプ制御信号SAEの非活性化に応答して、ブロック制御信号BLKEを低レベルに非活性化させる。ブロック制御信号BLKEの非活性期間は半導体メモリ10のスタンバイ期間に相当し、ブロック制御信号BLKEの活性期間は半導体メモリ10のアクティブ期間に相当する。また、タイミング制御回路16は、リード信号READの活性化に応答して、リードアンプ制御信号RAEを一時的に高レベルに活性化させる。タイミング制御回路16は、ライト信号WRITEの活性化に応答して、ライトアンプ制御信号WAEを一時的に高レベルに活性化させる。
データ入出力回路17は、共通データバスCDBを介してメモリコア18からのリードデータを受信し、受信したデータをデータ入出力端子DQに出力する。データ入出力回路17は、データ入出力端子DQを介してメモリコア18へのライトデータを受信し、受信したデータを共通データバスCDBに出力する。メモリコア18は、コラムデコーダCDEC、ワードデコーダWDECL、WDECR、ブロックBLKL、BLKR、制御回路CTL、周辺回路PERおよびアンプ回路AMPを有している。
ブロックBLKLは、複数のワード線WLL(WLL0、WLL1、・・・、WLLn)と複数のビット線対BLLA、BLLBとの交差位置にマトリックス状に配置される複数のメモリセルMCL(MCL0、MCL1、・・・、MCLn)を有している。ブロックBLKRは、複数のワード線WLR(WLR0、WLR1、・・・、WLRn)と複数のビット線対BLRA、BLRBとの交差位置にマトリックス状に配置される複数のメモリセルMCR(MCR0、MCR1、・・・、MCRn)を有している。
ワードデコーダWDECL(WDECR)は、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ワード線制御信号WLEの活性化から所定時間の経過後に、選択されているロウデコード信号RADに対応するワード線WLL(WLR)を高レベルに活性化させる。ワードデコーダWDECL(WDECR)は、ワード線制御信号WLEの非活性化に応答して、ワード線WLL(WLR)を低レベルに非活性化させる。
制御回路CTLは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSL、BRSRを高レベルに活性化させる。制御回路CTLは、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSL(BRSR)を低レベルに非活性化させる。制御回路CTLは、センスアンプ制御信号SAEの活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ起動信号線PCSを高レベルに活性化させるとともに、センスアンプ起動信号線NCSを低レベルに活性化させる。制御回路CTLは、センスアンプ制御信号SAEの非活性化に応答して、センスアンプ起動信号線PCSを中間レベルに非活性化させるとともに、センスアンプ起動信号線NCSを中間レベルに非活性化させる。
また、制御回路CTLは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを高レベルに活性化させる。制御回路CTLは、モード信号MD0が低レベルに設定されている状態では、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRB(MUXLA、MUXLB)を低レベルに非活性化させる。
一方、制御回路CTLは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRBを低レベルに非活性化させるとともに、スイッチ制御信号MUXLB(MUXLA)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLBを低レベルに非活性化させるとともに、スイッチ制御信号MUXRB(MUXRA)を低レベルに非活性化させる。
また、制御回路CTLは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。ここで、所定時間は、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して低レベルに非活性化される場合、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ起動信号線PCS、NCSの活性化後に高レベルに活性化されるように設定されている。
周辺回路PERは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎に、プリチャージ回路PRLA、PRLB、PRRA、PRRB、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBおよびセンスアンプSAを有している。プリチャージ回路PRLA(PRLB)は、ビット線BLLA(BLLB)をプリチャージ電圧線VPRに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。プリチャージ回路PRLA(PRLB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRSLを受けている。プリチャージ回路PRRA(PRRB)は、ビット線BLRA(BLRB)をプリチャージ電圧線VPRに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。プリチャージ回路PRRA(PRRB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRSRを受けている。ビット線スイッチBTLA(BTLB)は、ビット線BLLA(BLLB)をノードNDA(NDB)に接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。ビット線スイッチBTLA(BTLB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を受けている。ビット線スイッチBTRA(BTRB)は、ビット線BLRA(BLRB)をノードNDA(NDB)に接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。ビット線スイッチBTRA(BTRB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を受けている。
センスアンプSAは、例えば、2個のpMOSトランジスタおよび2個のnMOSトランジスタからなるラッチ回路で構成されている。センスアンプSAを構成する2個のpMOSトランジスタの一方は、ソースがセンスアンプ起動信号線PCSに接続され、ドレインがノードNDAに接続され、ゲートがノードNDBに接続されている。センスアンプSAを構成する2個のpMOSトランジスタの他方は、ソースがセンスアンプ起動信号線PCSに接続され、ドレインがノードNDBに接続され、ゲートがノードNDAに接続されている。センスアンプSAを構成する2個のnMOSトランジスタの一方は、ソースがセンスアンプ起動信号線NCSに接続され、ドレインがノードNDAに接続され、ゲートがノードNDBに接続されている。センスアンプSAを構成するnMOSトランジスタの他方は、ソースがセンスアンプ起動信号線NCSに接続され、ドレインがノードNDBに接続され、ゲートがノードNDAに接続されている。このような構成により、センスアンプSAは、センスアンプ起動信号線PCS、NCSの活性期間に、ノード対NDA、NDBの電圧差を増幅する。
また、図示を省略しているが、周辺回路PERは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎に、コラム選択信号の活性期間にノード対NDA、NDBを内部データバスに接続するコラムスイッチも有している。コラム選択信号は、コラムデコーダCDECにより、コラムデコード信号CADに応じて活性化される。アンプ回路AMPは、リードアンプ制御信号RAEの活性化に応答して、内部データバス上のリードデータの信号量を増幅して共通データバスCDBに出力する。アンプ回路AMPは、ライトアンプ制御信号WAEの活性化に応答して、共通データバスCDB上のライトデータの信号量を増幅して内部データバスに出力する。
図3は、本発明が適用されるシステムLSIの一例を示している。システムLSI100は、例えば、携帯用電子機器に搭載される画像処理用LSIであり、データを格納するためのメモリ110と、メモリ110を制御するためのメモリコントローラ120と、データ処理や外部装置200とのデータ授受を実施するためのCPU130とを相互に接続して構成されている。図1に示した半導体メモリ10は、例えば、システムLSI100のメモリ110を具現している。
図4は、第1実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態(省電力機能が有効に設定されている状態)で、半導体メモリ10がスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。
半導体メモリ10のスタンバイ期間では、ブロック制御信号BLKEは低レベルに非活性化されており、ワード線制御信号WLEおよびセンスアンプ制御信号SAEも低レベルに非活性化されている。従って、ワード線WLL0〜WLLn、WLR0〜WLRnは低レベルに非活性化されている。センスアンプ起動信号線PCSは中間レベルに非活性化されており、センスアンプ起動信号線NCSも中間レベルに非活性化されている。また、プリチャージ制御信号BRSL、BRSRは高レベルに活性化されており、プリチャージ回路PRLA、PRLB、PRRA、PRRBはオンしている。スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MULRA、MUXRBは高レベルに活性化されており、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBはオンしている。従って、半導体メモリ10のスタンバイ期間では、ビット線対BLRA、BLRBおよびビット線対BLLA、BLLBは、プリチャージ電圧線VPRに接続された状態で、センスアンプSA(ノード対NDA、NDB)に接続されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ブロック制御信号BLKEおよびワード線制御信号WLEが高レベルに活性化される。これにより、半導体メモリ10がスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する。このとき、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているものとすると、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLBが低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTLA、BTLBがオフする。これにより、ビット線対BLLA、BLLBがセンスアンプSAから切り離される。また、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSRが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRRA、PRRBがオフする。これにより、ビット線対BLRA、BLRBがプリチャージ電圧線VPRから切り離される。さらに、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRBも低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTRBもオフする。これにより、ビット線BLRBもセンスアンプSAから切り離される。
ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ワード線制御信号WLEの活性化から所定時間の経過後に、ワードデコーダWDECRにより、ワード線WLR0が高レベルに活性化される。このとき、ビット線スイッチBTRAはオンしており、ビット線BLRAはノードNDAに接続されている。このため、ワード線WLR0の活性化に伴ってメモリセルMCR0からビット線BLRAに読み出された信号がノードNDAに伝達される。そして、ワード線制御信号WLEの活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ制御信号SAEが高レベルに活性化される。さらに、センスアンプ制御信号SAEの活性化から所定時間の経過後に、センスアンプ起動信号線PCSが高レベルに活性化されるとともに、センスアンプ起動信号線NCSが低レベルに活性化される。これにより、センスアンプSAが増幅動作を開始する。この時点で、非アクセス側のビット線BLRBは、センスアンプSA(非アクセス側のノードNDB)から切り離されている。従って、センスアンプSAの消費電流が最大限に削減される。
また、モード信号MD0が高レベルに設定されており、且つモード信号MD1が低レベルに設定されている場合(省電力機能が有効に設定されており、且つ動作モードが第1モードに設定されている場合)には、ブロック制御信号BLKEの活性化後も、スイッチ制御信号MUXRAは高レベルに活性化されたままであり、ビット線スイッチBTRAはオンしたままである。従って、センスアンプSAの動作開始時点で、アクセス側のビット線BLRAは、センスアンプSA(アクセス側のノードNDA)に接続されている。
一方、モード信号MD0が高レベルに設定されており、且つモード信号MD1が高レベルに設定されている場合(省電力機能が有効に設定されており、且つ動作モードが第2モードに設定されている場合)には、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRAが一時的に低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTRAが一時的にオフする。従って、センスアンプSAの動作開始時点で、アクセス側のビット線BLRAは、センスアンプSA(アクセス側のノードNDA)から切り離されている。このため、センスアンプSAの動作開始時点でのノード対NDA、NDBの負荷容量がほぼ等しくなり、ノード対NDA、NDBの負荷容量が異なることに伴う問題が解消される。
なお、モード信号MD0が低レベルに設定されている場合(省電力機能が無効に設定されている場合)には、ブロック制御信号BLKEの活性化後も、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRBは高レベルに活性化されたままであり、ビット線スイッチMUXRA、MUXRBはオンしたままである。従って、センスアンプSAの動作開始時点で、アクセス側のビット線BLRAおよび非アクセス側のビット線BLRBは、センスアンプSA(アクセス側のノードNDAおよび非アクセス側のノードNDB)に接続されている。
以上のような第1実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、センスアンプSAの動作開始時点でビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側がセンスアンプSAから切り離されているため、センスアンプSAの消費電流を最大限に削減でき、半導体メモリ10の低消費電力化に大きく寄与できる。また、モード設定回路15(モードレジスタ)を介して省電力機能の無効/有効を選択できるため、半導体メモリ10を様々な仕様のシステムに適用できる。
さらに、省電力機能が有効に設定されており、且つ動作モードが第2モードに設定されている場合、センスアンプSAの動作開始時点でビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側に加えてアクセス側もセンスアンプSAから切り離されているため、センスアンプSAの動作開始時点でのノード対NDA、NDBの負荷容量が異なることに伴う問題を解消できる。
図5は、本発明の第2実施形態を示している。第2実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第2実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18aに置き換えて構成されている。例えば、第2実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第2実施形態のメモリコア18aは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLaおよび周辺回路PERaにそれぞれ置き換えて構成されている。
第2実施形態の制御回路CTLaは、第1実施形態のプリチャージ制御信号BRSLに代えてプリチャージ制御信号BRSLA、BRSLBを出力すること、および第1実施形態のプリチャージ制御信号BRSRに代えてプリチャージ制御信号BRSRA、BRSRBを出力することを除いて、第1実施形態の制御回路CTLと同一である。
制御回路CTLaは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、プリチャージ信号BRSLA、BRSLB、BRSRA、BRSRBを高レベルに活性化させる。制御回路CTLaは、モード信号MD0が低レベルに設定されている状態では、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSLA、BRSLB(BRSRA、BRSRB)を低レベルに非活性化させる。
一方、制御回路CTLaは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSLA(BRSLB)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLaは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSRA(BRSRB)を低レベルに非活性化させる。
第2実施形態の周辺回路PERaは、プリチャージ回路PRLA(PRLB)を構成するnMOSトランジスタのゲートがプリチャージ制御信号BRSLA(BRSLB)を受けること、およびプリチャージ回路PRRA(PRRB)を構成するnMOSトランジスタのゲートがプリチャージ制御信号BRSRA(BRSRB)を受けることを除いて、第1実施形態の周辺回路PERと同一である。
図6は、第2実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、プリチャージ制御信号BRSLA、BRSLB、BRSRA、BRSRBを除く信号およびプリチャージ回路PRLA、PRLB、PRRA、PRRBを除く回路は、第1実施形態の半導体メモリの動作例(図4)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、プリチャージ制御信号BRSLA、BRSLB、BRSRA、BRSRBは高レベルに活性化されており、プリチャージ回路PRLA、PRLB、PRRA、PRRBはオンしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBは、プリチャージ電圧線VPRに接続されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSRAが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRRAがオフする。これにより、アクセス側のビット線BLRAがプリチャージ電圧線VPRから切り離される。一方、ブロック制御信号BLKEの活性化後も、プリチャージ制御信号BRSRBは高レベルに活性化されたままであり、プリチャージ回路PRRBはオンしたままである。このため、センスアンプSAの動作開始後も、非アクセス側のビット線BLRBはプリチャージ電圧線VPRに接続されている。従って、非アクセス側のビット線BLRBがフローティング状態になることに伴う問題が解消される。また、ブロック制御信号BLKEの活性化後においては、ビット線スイッチBTRBはオフしており、非アクセス側のビット線BLRBはセンスアンプSA(非アクセス側のノードNDB)から切り離されている。このため、ブロック制御信号BLKEの活性化後に非アクセス側のビット線BLRBがプリチャージ電圧線VPRに接続されていても、センスアンプSAの増幅動作に影響はない。なお、モード信号MD0が低レベルに設定されている場合には、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSRAに加えてプリチャージ制御信号BRSRBも低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRRAに加えてプリチャージ回路PRRBもオフする。
以上のような第2実施形態でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第2実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側がプリチャージ電圧線VPRから切り離されることはないため、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側がフローティング状態になることに伴う問題を解消できる。
図7は、本発明の第3実施形態を示している。第3実施形態を説明するにあたって、第1および第2実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第3実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18bに置き換えて構成されている。例えば、第3実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第3実施形態のメモリコア18bは、第2実施形態のメモリコア18aに対して、制御回路CTLaを制御回路CTLbに置き換えて構成されている。
第3実施形態の制御回路CTLbは、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBの出力動作が異なることを除いて、第2実施形態の制御回路CTLaと同一である。制御回路CTLbは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを高レベルに活性化させる。制御回路CTLbは、モード信号MD0が低レベルに設定されている状態では、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRB(MUXLA、MUXLB)を低レベルに非活性化させる。
一方、制御回路CTLbは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してスイッチ制御信号MUXRA、MUXRBを低レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してスイッチ制御信号MUXLB(MUXLA)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLbは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してスイッチ制御信号MUXLA、MUXLBを低レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してスイッチ制御信号MUXRB(MUXRA)を低レベルに非活性化させる。
また、制御回路CTLbは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLbは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。ここで、所定時間は、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して低レベルに非活性化される場合、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ起動信号線PCS、NCSの活性化後に高レベルに活性化されるように設定されている。
図8は、第3実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを除く信号およびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBを除く回路は、第2実施形態の半導体メモリの動作例(図6)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBは高レベルに活性化されており、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBはオンしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBは、プリチャージ電圧線VPRに接続された状態で、センスアンプSA(ノード対NDA、NDB)に接続されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLBが低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTRA、BTLBがオフする。これにより、ビット線対BLLA、BLLBがセンスアンプSAから切り離される。そして、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRBが低レベルに非活性化され、ビット線スイッチBTRBがオフする。これにより、ビット線BLRBがセンスアンプSAから切り離される。この後、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBは、第2実施形態の半導体メモリの動作例(図6)と同様に動作する。
このように、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、スイッチ制御信号MUXRBは高レベルに活性化されており、ビット線スイッチBTRBはオンしている。従って、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、非アクセス側のビット線BLRBは非アクセス側のノードNDBに接続されている。また、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、プリチャージ回路PRRBはオンしており、非アクセス側のビット線BLRBはプリチャージ電圧線VPRに接続されている。従って、非アクセス側のノードNDBがフローティング状態になることに伴う問題が解消される。なお、モード信号MD0が低レベルに設定されている場合には、ブロック制御信号BLKEの活性化後も、スイッチ制御信号MUXRA、MUXRBは高レベルに活性化されたままであり、ビット線スイッチMUXRA、MUXRBはオンしたままである。
以上のような第3実施形態でも、第1および第2実施形態と同様の効果が得られる。また、第3実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、ブロック制御信号BLKE(ワード線制御信号WLE)の活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側は、プリチャージ電圧線VPRに接続された状態でノード対NDA、NDBの非アクセス側に接続されているため、ノード対NDA、NDBの非アクセス側がフローティング状態になることに伴う問題を解消できる。
図9は、本発明の第4実施形態を示している。第4実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第4実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18cに置き換えて構成されている。例えば、第4実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第4実施形態のメモリコア18cは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLcおよび周辺回路PERcにそれぞれ置き換えて構成されている。
第4実施形態の制御回路CTLcは、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを出力することを除いて、第1実施形態の制御回路CTLと同一である。制御回路CTLcは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを高レベルに活性化させる。制御回路CTLcは、ビット線BLLA(BLRA)との交差位置にメモリセルMCL(MCR)が配置されるワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCAを低レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCBを低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLcは、ビット線BLLB(BLRB)との交差位置にメモリセルMCL(MCR)が配置されるワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCBを低レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCAを低レベルに非活性化させる。
第4実施形態の周辺回路PERcは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎にプリチャージ回路PRCA、PRCBを有することを除いて、第1実施形態の周辺回路PERと同一である。プリチャージ回路PRCA(PRCB)は、ノードNDA(NDB)をプリチャージ電圧線VPRに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。プリチャージ回路PRCA(PRCB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRSCA(BRSCB)を受けている。
図10は、第4実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを除く信号およびプリチャージ回路PRCA、PRCBを除く回路は、第1実施形態の半導体メモリの動作例(図4)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBは高レベルに活性化されおり、プリチャージ回路PRCA、PRCBはオンしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ノード対NDA、NDBは、プリチャージ電圧線VPRに接続されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSCAが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRCAがオフする。これにより、アクセス側のノードNDAがプリチャージ電圧線VPRから切り離される。そして、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSCBが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRCBがオフする。これにより、非アクセス側のノードNDBがプリチャージ電圧線VPRから切り離される。
このように、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、プリチャージ制御信号BRSCBは高レベルに活性化されており、プリチャージ回路PRRBはオンしている。従って、ブロック制御信号BLKEの活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、非アクセス側のノードNDBはプリチャージ電圧線VPRに接続されている。このため、非アクセス側のノードNDBがフローティング状態になることに伴う問題が解消される。
以上のような第4実施形態でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。また、第4実施形態では、ブロック制御信号BLKE(ワード線制御信号WLE)の活性化からセンスアンプ制御信号SAEの活性化までの期間において、ノード対NDA、NDBの非アクセス側はプリチャージ電圧線VPRに接続されているため、ノード対NDA、NDBの非アクセス側がフローティング状態になることに伴う問題を解消できる。
図11は、本発明の第5実施形態を示している。第5実施形態を説明するにあたって、第1、第2および第4実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第5実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18dに置き換えて構成されている。例えば、第5実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第5実施形態のメモリコア18dは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLdおよび周辺回路PERdにそれぞれ置き換えて構成されている。
第5実施形態の制御回路CTLdは、第4実施形態の制御回路CTLcと同様にプリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを出力することを除いて、第2実施形態の制御回路CTLaと同一である。第5実施形態の周辺回路PERcは、第4実施形態のプリチャージ回路PRCA、PRCBを有することを除いて、第2実施形態の周辺回路PERaと同一である。
図12は、第5実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBを除く信号およびプリチャージ回路PRCA、PRCBを除く回路は、第2実施形態の半導体メモリの動作例(図6)と同様に動作する。プリチャージ制御信号BRSCA、BRSCBおよびプリチャージ回路PRCA、PRCBは、第4実施形態の半導体メモリの動作例(図10)と同様に動作する。以上のような第5実施形態では、第1および第2実施形態と同様の効果が得られるうえに、第4実施形態と同様の効果も得られる。
図13は、本発明の第6実施形態を示している。第6実施形態を説明するにあたって、第1、第2、第4および第5実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第6実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18eに置き換えて構成されている。例えば、第6実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第6実施形態のメモリコア18eは、第5実施形態のメモリコア18dに対して、制御回路CTLdを制御回路CTLeに置き換えて構成されている。
第6実施形態の制御回路CTLeは、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBの出力動作が異なることを除いて、第5実施形態の制御回路CTLdと同一である。制御回路CTLeは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを低レベルに非活性化させる。制御回路CTLeは、モード信号MD0が低レベルに設定されている状態では、ワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB(MUXRA、MUXLB)を高レベルに活性化させる。
一方、制御回路CTLeは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウドレス信号のいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を高レベルに活性化させる。同様に、制御回路CTLeは、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を高レベルに活性化させる。
また、制御回路CTLeは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLeは、モード信号MD0に加えてモード信号MD1が高レベルに設定されている状態では、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCRが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRA(MUXRB)を所定時間だけ低レベルに非活性化させる。ここで、所定時間は、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して低レベルに非活性化される場合、スイッチ制御信号MUXLA(MUXLB、MUXRA、MUXRB)がセンスアンプ起動信号線PCS、NCSの活性化後に高レベルに活性化されるように設定されている。
図14は、第6実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを除く信号およびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBを除く回路は、第5実施形態の半導体メモリの動作例(図12)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBは低レベルに非活性化されており、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBはオフしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBは、センスアンプSA(ノード対NDA、NDB)から切り離されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRAが高レベルに活性化され、ビット線スイッチBTRAがオンする。これにより、アクセス側のビット線BLRAがセンスアンプSA(アクセス側のノードNDA)に接続される。この後、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBは、第5実施形態の半導体メモリの動作例(図12)と同様に動作する。なお、モード信号MD0が低レベルに設定されている場合には、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRAに加えてスイッチ制御信号MUXRBも高レベルに活性化され、ビット線スイッチBTRAに加えてビット線スイッチBTRBもオンする。
以上のような第6実施形態でも、第1、第2および第4実施形態と同様の効果が得られる。また、第6実施形態では、半導体メモリのスタンバイ期間において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBが低レベルに非活性化されている。このため、第6実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、第5実施形態に比べて、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBの遷移回数を少なくでき、半導体メモリの消費電力を更に削減できる。
図15は、本発明の第7実施形態を示している。第7実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第7実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18fに置き換えて構成されている。例えば、第7実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第7実施形態のメモリコア18fは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLfおよび周辺回路PERfにそれぞれ置き換えて構成されている。
第7実施形態の制御回路CTLfは、第3実施形態の制御回路CTLbと同様にスイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを出力すること、およびリファレンス制御信号RFELA、RFELB、RFERA、RFERBを出力することを除いて、第1実施形態の制御回路CTLと同一である。
制御回路CTLfは、ビット線BLLA(BLLB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLLに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFELB(RFELA)を高レベルに活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFELB(RFELA)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLfは、ビット線BLRA(BLRB)との交差位置にメモリセルMCLが配置されるワード線WLRに対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFERB(RFERA)を高レベルに活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFERB(RFERA)を低レベルに非活性化させる。
第7実施形態の周辺回路PERfは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRLA、BLRBとの組毎にリファレンス回路RFLA、RFLB、RFRA、RFRBを有すること、および第1実施形態のプリチャージ電圧線VPRが接地電圧線VSSに置き換えられていることを除いて、第1実施形態の周辺回路PERと同一である。リファレンス回路RFLA(RFLB、RFRA、RFRB)は、ビット線BLLA(BLLB、BLRA、BLRB)を参照電圧線VRFに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。リファレンス回路RFLA(RFLB、RFRA、RFRB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、リファレンス制御信号RFELA(RFELB、RFERA、RFERB)を受けている。
図16は、第7実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびリファレンス制御信号RFELA、RFELB、RFERA、RFERBを除く信号と、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBおよびリファレンス回路RFLA、RFLB、RFRA、RFRBを除く回路は、第1実施形態の半導体メモリの動作例(図4)と同様に動作する。スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBは、第3実施形態の半導体メモリの動作例(図8)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、リファレンス制御信号RFELA、RFELB、RFERA、RFERBは低レベルに非活性化されており、リファレンス回路RFLA、RFLB、RFRA、RFRBはオフしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBは、参照電圧線VRFから切り離されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、リファレンス制御信号RFERBが高レベルに活性化され、リファレンス回路RFRBがオンする。これにより、非アクセス側のビット線BLRBが参照電圧線VRFに接続される。このとき、ビット線スイッチBTRBはオンしており、非アクセス側のビット線BLRBは非アクセス側のノードNDBに接続されている。従って、非アクセス側のビット線BLRBは、非アクセス側のノードNDBに接続された状態で、参照電圧線VRFに接続される。この後、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、リファレンス制御信号RFECBが低レベルに非活性化され、リファレンス回路RFRBがオフする。これにより、非アクセス側のビット線BLRBが参照電圧線VRFから切り離される。
以上のような第7実施形態では、リファレンスレベルとプリチャージレベルとが異なり、ビット線BLLA、BLLB、BLRA、BLRBを参照電圧線VRFに接続するためのリファレンス回路RFLA、RFLB、RFRA、RFRBが設けられる場合でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。
図17は、本発明の第8実施形態を示している。第8実施形態を説明するにあたって、第1実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第8実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18gに置き換えて構成されている。例えば、第8実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第8実施形態のメモリコア18gは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLgおよび周辺回路PERgにそれぞれ置き換えて構成されている。
第8実施形態の制御回路CTLgは、リファレンス制御信号RFECA、RFECBを出力することを除いて、第1実施形態の制御回路CTLと同一である。制御回路CTLgは、ビット線BLLA(BLRA)との交差位置にメモリセルMCL(MCR)が配置されるワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFECB(RFECA)を高レベルに非活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFECB(RFECA)を低レベルに非活性化させる。同様に、制御回路CTLgは、ビット線BLLB(BLRB)との交差位置にメモリセルMCL(MCR)が配置されるワード線WLL(WLR)に対応するロウデコード信号RADのいずれかが選択されている場合、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFECA(RFECB)を高レベルに活性化させ、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してリファレンス制御信号RFECA(RFECB)を低レベルに非活性化させる。従って、リファレンス制御信号RFECAは第7実施形態のリファレンス制御信号RFELA、RFERAの論理積信号に相当し、リファレンス制御信号RFECBは第7実施形態のリファレンス制御信号RFELB、RFERBの論理積信号に相当する。
第8実施形態の周辺回路PERgは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎にリファレンス回路RFCA、RFCBを有すること、および第1実施形態のプリチャージ電圧線VPRが接地電圧線VSSに置き換えられていることを除いて、第1実施形態の周辺回路PERと同一である。リファレンス回路RFCA(RFCB)は、ノードNDA(NDB)を参照電圧線VRFに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。リファレンス回路RFCA(RFCB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、リファレンス制御信号RFECA(RFECB)を受けている。
図18は、第8実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、リファレンス制御信号RFECA、RFECBを除く信号およびリファレンス回路RFCA、RFCBを除く回路は、第1実施形態の半導体メモリの動作例(図4)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、リファレンス制御信号RFECA、RFECBは低レベルに非活性化されており、リファレンス回路RFCA、RFCBはオフしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ノード対NDA、NDBは、参照電圧線VRFから切り離されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、リファレンス制御信号RFECBが高レベルに活性化され、リファレンス回路RFCBがオンする。これにより、非アクセス側のノードNDBが参照電圧線VRFに接続される。この後、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答して、リファレンス制御信号RFECBが低レベルに非活性化され、リファレンス回路RFCBがオフする。これにより、非アクセス側のノードNDBが参照電圧線VRFから切り離される。
以上のような第8実施形態では、リファレンスレベルとプリチャージレベルとが異なり、ノードNDA、NDBを参照電圧線VRFに接続するためのリファレンス回路RFCA、RFCBが設けられる場合でも、第1実施形態と同様の効果が得られる。
図19は、本発明の第9実施形態を示している。第9実施形態を説明するにあたって、第1および第8実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。第9実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10に対して、メモリコア18をメモリコア18hに置き換えて構成されている。例えば、第9実施形態の半導体メモリは、第1実施形態の半導体メモリ10と同様に、図3に示したシステムLSI100のメモリ110を具現している。第9実施形態のメモリコア18hは、第1実施形態のメモリコア18に対して、制御回路CTLおよび周辺回路PERを制御回路CTLhおよび周辺回路PERhにそれぞれ置き換えて構成されている。
第9実施形態の制御回路CTLhは、第6実施形態の制御回路CTLeと同様にスイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBを出力すること、およびプリチャージ制御信号BRSCを出力することを除いて、第8実施形態の制御回路CTLgと同一である。制御回路CTLhは、ブロック制御信号BLKEの非活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCを高レベルに活性化させ、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してプリチャージ制御信号BRSCを低レベルに非活性化させる。従って、プリチャージ制御信号BRSCは、プリチャージ制御信号BRSL、BRSRの論理積信号に相当する。
第9実施形態の周辺回路PERhは、ビット線対BLLA、BLLBとビット線対BLRA、BLRBとの組毎にプリチャージ回路PRCA、PRCBを有することを除いて、第8実施形態の周辺回路PERgと同一である。プリチャージ回路PRCA(PRCB)は、ノードNDA(NDB)を接地電圧線VSSに接続するためのnMOSトランジスタで構成されている。プリチャージ回路PRCA(PRCB)を構成するnMOSトランジスタのゲートは、プリチャージ制御信号BRSCを受けている。
図20は、第9実施形態の半導体メモリの動作例を示している。この動作例は、モード信号MD0が高レベルに設定されている状態で、半導体メモリがスタンバイ状態からアクティブ状態に遷移する際にワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されている場合の動作を示している。従って、この動作例において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLBMUXRA、MUXRBおよびプリチャージ制御信号BRSCを除く信号と、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBおよびプリチャージ回路PRCA、PRCBを除く回路とは、第8実施形態の半導体メモリの動作例(図18)と同様に動作する。スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBおよびビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBは、第6実施形態の半導体メモリの動作例(図14)と同様に動作する。
半導体メモリのスタンバイ期間では、プリチャージ制御信号BRSCは高レベルに活性化されており、プリチャージ回路PRCA、PRCBはオンしている。また、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBは低レベルに非活性化されており、ビット線スイッチBTLA、BTLB、BTRA、BTRBはオフしている。従って、半導体メモリのスタンバイ期間では、ノード対NDA、NDBは接地電圧線VSSに接続されており、ビット線対BLLA、BLLBおよびビット線対BLRA、BLRBはセンスアンプSA(ノード対NDA、NDB)から切り離されている。
この状態で、アクティブコマンドを示すコマンド信号CMDが入力されると、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、プリチャージ制御信号BRSCが低レベルに非活性化され、プリチャージ回路PRCA、PRCBがオフする。これにより、ノード対NDA、NDBが接地電圧線VSSから切り離される。また、ワード線WLR0に対応するロウデコード信号RADが選択されているため、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答して、スイッチ制御信号MUXRAが高レベルに活性化され、ビット線スイッチBTRAがオンする。これにより、アクセス側のビット線BLRAがセンスアンプSA(アクセス側のノードNDA)に接続される。
以上のような第9実施形態でも、第1および第8実施形態と同様の効果が得られる。また、第9実施形態では、第6実施形態と同様に、半導体メモリのスタンバイ期間において、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBが低レベルに非活性化されている。このため、第9実施形態では、省電力機能が有効に設定されている場合、第8実施形態に比べて、スイッチ制御信号MUXLA、MUXLB、MUXRA、MUXRBの遷移回数を少なくでき、半導体メモリの消費電力を更に削減できる。
なお、第1〜第9実施形態では、モード設定回路15のモードレジスタの設定値に応じて、省電力機能の無効/有効および動作モードが決定される例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、外部端子を介して供給される制御信号の論理値、ヒューズ回路の溶断/非溶断、あるいは半導体メモリのメタル層の構造に応じて、省電力機能の無効/有効および動作モードが決定されるようにしてもよい。
また、第7〜第9実施形態では、接地電圧VSSがプリチャージレベルとして用いられる例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されものではない。例えば、電源電圧VII、ビット線低レベル電圧VBLL、あるいはビット線高レベル電圧VBLHがプリチャージレベルとして用いられる場合でも、同様の効果が得られる。
さらに、第2実施形態では、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側に接続されるプリチャージ回路(図6ではプリチャージ回路PRRB)がブロック制御信号BLKEの活性化後もオンしている例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、図21に示すように、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側に接続されるプリチャージ回路(図21ではプリチャージ回路PRRB)が、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してオフし、センスアンプ制御信号SAEの活性化に応答してオンするようにしてもよい。また、図22に示すように、ビット線対BLLA、BLLB(BLRA、BLRB)の非アクセス側に接続されるプリチャージ回路(図22ではプリチャージ回路PRRB)が、ブロック制御信号BLKEの活性化に応答してオフするようにしてもよい。
以上の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
複数のワード線とビット線対との交差位置にそれぞれ設けられる複数のメモリセルと、
スタンバイ期間からアクティブ期間への移行に伴って前記複数のワード線のいずれかを活性化させるワード線駆動回路と、
スタンバイ期間に前記ビット線対をプリチャージ電圧線に接続し、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ビット線対の少なくともアクセス側を前記プリチャージ電圧線から切り離す第1プリチャージ回路と、
前記ワード線駆動回路の動作開始後に前記ビット線対に対応するノード対の電圧差を増幅するセンスアンプと、
前記ビット線対と前記ノード対との間に設けられるスイッチ回路とを備え、
前記スイッチ回路は、前記ワード線駆動回路の動作開始時点で前記ビット線対のアクセス側を前記ノード対のアクセス側に接続しており、前記センスアンプの動作開始時点で前記ビット線対の非アクセス側を前記ノード対の非アクセス側から切り離していることを特徴とする半導体メモリ。
(付記2)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記スイッチ回路は、省電力機能情報が機能無効を示す場合、前記センスアンプの動作開始時点で前記ビット線対の非アクセス側を前記ノード対の非アクセス側に接続しており、前記省電力機能情報が機能有効を示す場合、前記センスアンプの動作開始時点で前記ビット線対の非アクセス側を前記ノード対の非アクセス側から切り離していることを特徴とする半導体メモリ。
(付記3)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記スイッチ回路は、前記ワード線駆動回路の動作開始後に前記センスアンプの動作開始に合わせて前記ビット線対のアクセス側を前記ノード対のアクセス側から一時的に切り離すことを特徴とする半導体メモリ。
(付記4)
付記3記載の半導体メモリにおいて、
前記スイッチ回路は、動作モード情報が第1モードを示す場合、前記ワード線駆動回路の動作開始後に前記ビット線対のアクセス側を前記ノード対のアクセス側に継続的に接続し、前記動作モード情報が第2モードを示す場合、前記ワード線駆動回路の動作開始後に前記センスアンプの動作開始に合わせて前記ビット線対のアクセス側を前記ノード対のアクセス側から一時的に切り離すことを特徴とする半導体メモリ。
(付記5)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記第1プリチャージ回路は、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ビット線対のアクセス側のみを前記プリチャージ電圧線から切り離すことを特徴とする半導体メモリ。
(付記6)
付記5記載の半導体メモリにおいて、
前記スイッチ回路は、前記センスアンプの動作開始に伴って前記ビット線対の非アクセス側を前記ノード対の非アクセス側から切り離すことを特徴とする半導体メモリ。
(付記7)
付記1または付記5記載の半導体メモリにおいて、
スタンバイ期間に前記ノード対を前記プリチャージ電圧線に接続し、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ノード対のアクセス側を前記プリチャージ電圧線から切り離し、前記センスアンプの動作開始に伴って前記ノード対の非アクセス側を前記プリチャージ電圧線から切り離す第2プリチャージ回路を備えることを特徴とする半導体メモリ。
(付記8)
付記7記載の半導体メモリにおいて、
前記スイッチ回路は、スタンバイ期間に前記ビット線対を前記ノード対から切り離し、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ビット線対のアクセス側を前記ノード対のアクセス側に接続することを特徴する半導体メモリ。
(付記9)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ビット線対の非アクセス側を参照電圧線に接続し、前記センスアンプの動作開始に伴って前記ビット線対の非アクセス側を前記参照電圧線から切り離すリファレンス回路を備え、
前記第1プリチャージ回路は、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ビット線対を前記プリチャージ電圧線から切り離し、
前記スイッチ回路は、前記センスアンプの動作開始に伴って前記ビット線対の非アクセス側を前記ノード対の非アクセス側から切り離すことを特徴とする半導体メモリ。
(付記10)
付記1記載の半導体メモリにおいて、
前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ノード対の非アクセス側を参照電圧線に接続し、前記センスアンプの動作開始に伴って前記ノード対の非アクセス側を前記参照電圧線から切り離すリファレンス回路を備え、
前記第1プリチャージ回路は、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ビット線対を前記プリチャージ電圧線から切り離し、
前記スイッチ回路は、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ビット線対の非アクセス側を前記ノード線対の非アクセス側から切り離すことを特徴とする半導体メモリ。
(付記11)
付記10記載の半導体メモリにおいて、
スタンバイ期間に前記ノード対を前記プリチャージ電圧線に接続し、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ノード対を前記プリチャージ電圧線から切り離す第2プリチャージ回路を備え、
前記スイッチ回路は、スタンバイ期間に前記ビット線対を前記ノード対から切り離し、前記ワード線駆動回路の動作開始に伴って前記ビット線対のアクセス側を前記ノード対のアクセス側に接続することを特徴する半導体メモリ。
(付記12)
付記1〜付記11のいずれかに記載の半導体メモリを備えることを特徴とするシステム。
以上、本発明について詳細に説明してきたが、前述の実施形態およびその変形例は発明の一例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかである。
本発明は、携帯用電子機器等のシステムに搭載され、低消費電力であることが強く要求される半導体メモリに適用できる。
本発明の第1実施形態を示すブロック図である。
図1のメモリコアの要部を示すブロック図である。
本発明が適用されるシステムLSIの一例を示すブロック図である。
第1実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第2実施形態を示すブロック図である。
第2実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第3実施形態を示すブロック図である。
第3実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第4実施形態を示すブロック図である。
第4実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第5実施形態を示すブロック図である。
第5実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第6実施形態を示すブロック図である。
第6実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第7実施形態を示すブロック図である。
第7実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第8実施形態を示すブロック図である。
第8実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
本発明の第9実施形態を示すブロック図である。
第9実施形態の半導体メモリの動作例を示すタイミング図である。
第2実施形態の変形例を示すタイミング図である。
第2実施形態の別の変形例を示すタイミング図である。
符号の説明
10‥半導体メモリ;11‥コマンド入力回路;12‥コマンドデコーダ;13‥アドレス入力回路;14‥プリデコーダ;15‥モード設定回路;16‥タイミング制御回路;17‥データ入出力回路;18、18a〜18h‥メモリコア;100‥システムLSI;110‥メモリ;120‥メモリコントローラ;130‥CPU;200‥外部装置;AMP‥アンプ回路;BLKL、BLKR‥ブロック;BLLA、BLLB、BLRA、BLRB‥ビット線;BTLA、BTLB、BTRA、BTRB‥ビット線スイッチ;CDEC‥コラムデコーダ;CTL、CTLa〜CTLh‥制御回路;MCL0、MCL1、MCR0、MCR1‥メモリセル;NDA、NDB‥ノード;PER、PERa、PERc、PERd、PERf〜PERh‥周辺回路;PRCA、PRCB、PRLA、PRLB、PRRA、PRRB‥プリチャージ回路;RFCA、RFCB、RFLA、RFLB、RFRA、RFRB‥リファレンス回路;SA‥センスアンプ;VPR‥プリチャージ電圧線;VRF‥参照電圧線;VSS‥接地電圧線;WDECL、WDECR‥ワードデコーダ;WLL0、WLL1、WLR0、WLR1‥ワード線