KR100587051B1 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 반도체 메모리 장치는, 다수개의 메모리 셀과 이 셀을 선택하기 위한 다수개의 워드 라인 및 비트 라인쌍으로 이루어진 제 1 및 제 2 셀 어레이 블럭과, 상기 제 1 및 제 2 셀 어레이 블럭 사이에 접속되며, 상기 비트 라인쌍에 실린 선택된 셀 데이타를 감지·증폭하기 위한 비트라인 센스앰프와, 상기 비트라인 센스앰프의 대기 동작시 비트 라인쌍을 프리차지 전압으로 프리차지시키는 프리차지 수단과, 상기 제 1 셀 어레이 블럭과 상기 비트라인 센스앰프, 그리고 상기 비트라인 센스앰프와 상기 제 2 셀 어레이 블럭 사이의 비트 라인쌍에 각각 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 셀 어레이 블럭중 선택된 셀과 연결된 비트 라인만 상기 비트라인 센스앰프와 연결시키고 선택되지 않은 나머지 3개의 비트라인은 디스에이블 시키는 비트라인 분리 수단을 포함하여 구성하므로써, 파워 소모를 줄이고, 동작 속도를 향상시킬 수 있다.The semiconductor memory device of the present invention comprises a first and second cell array block comprising a plurality of memory cells and a plurality of word lines and bit line pairs for selecting the cells, and between the first and second cell array blocks. A bit line sense amplifier for sensing and amplifying selected cell data carried on the bit line pair, precharge means for precharging the bit line pair to a precharge voltage during a standby operation of the bit line sense amplifier; A bit connected to a first cell array block and the bit line sense amplifier, and a bit line pair between the bit line sense amplifier and the second cell array block, respectively, and a bit connected to a selected cell of the first and second cell array blocks. A bit line separation means for connecting only a line to the bit line sense amplifier and disabling the remaining three unselected bit lines. By including the configuration, power consumption can be reduced and operation speed can be improved.
Description
도 1은 종래의 폴디드 비트라인 센스앰프의 회로도1 is a circuit diagram of a conventional folded bit line sense amplifier
도 2는 종래의 폴디드 비트라인 센스앰프의 동작 타이밍도2 is an operation timing diagram of a conventional folded bit line sense amplifier.
도 3은 본 발명에 의한 비트라인 센스앰프의 회로도3 is a circuit diagram of a bit line sense amplifier according to the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 비트라인 센스앰프의 동작 타이밍도4 is an operation timing diagram of a bit line sense amplifier according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 비트라인 센스앰프의 전압 파형도5 is a voltage waveform diagram of a bit line sense amplifier according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1a, 1b, 10a, 10b : 비트라인 분리 트랜지스터부1a, 1b, 10a, 10b: bit line isolation transistor section
2 : 프리차지 회로부 3 : 비트라인 센스앰프부2: precharge circuit 3: bit line sense amplifier
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 비트 라인쌍(BL, /BL)과 센스 앰프(sense amp)를 연결해주는 비트 라인 분리(isolation) 트랜지스터의 동작을 각각 제어하여 셀에 연결된 비트 라인쪽의 분리 트랜지스터만 턴온시켜 파워소모를 줄이고 동작속도를 향상시킨 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 비트라인 센스앰프는 셀 어레이(cell array)에 저장되어 있는 미세한 전위를 갖는 데이타를 감지·증폭한 후에 다음 회로로 전달해 주도록 설계된다.In general, a bit line sense amplifier is designed to detect and amplify data having a small potential stored in a cell array and then transfer the data to a next circuit.
도 1은 종래의 폴디드 비트라인 센스앰프를 도시한 회로도로서, 액티브 동작시 비트 라인쌍(BL, /BL)에 실린 데이타를 감지·증폭하기 위한 센스 앰프(3)와, 상기 센스 앰프(3)의 양단에 연결된 비트 라인쌍(BL, /BL)을 비트라인 분리신호(BISH, BISL)에 의해 각각 스위칭해주는 비트라인 분리 트랜지스터부(1a, 1b)와, 상기 센스 앰프(3)의 대기 동작시 상기 비트 라인쌍(BL, /BL)을 프리차지 전압(Vblp)으로 프리차지 시키는 프리차지 회로부(2)로 구성된다.FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional folded bit line sense amplifier, a
상기 구성에 의한 동작을 도 2에 나타낸 전압 파형도를 참조하여 설명하기로 한다.The operation by the above configuration will be described with reference to the voltage waveform diagram shown in FIG.
먼저, 상기 비트라인 센스 앰프부(3)의 윗쪽에 있는 셀 어레이 블럭(도시하지 않음)이 선택되면, 비트라인 분리신호(BISH)는 '로직하이(VPP)' 상태가 되어 비트라인 분리 트랜지스터(M1, M2)를 턴온시키고, 반면 비트라인 분리신호(BISL)는 '로직로우(GND)' 상태가 되어 비트라인 분리 트랜지스터(M3, M4)를 턴오프시킨다. 이때, 상기 프리차지 회로부(2)는 상기 비트라인 센스앰프(3)가 동작하는 액티브 동작에서 프리차지 신호(BLP)가 디스에이블 상태(GND)에 있기 때문에 동작을 하지 않는다.First, when a cell array block (not shown) above the bit line
그후, 워드 라인(WL)이 고전압(Vpp)으로 인에이블되고 센스앰프 풀업 바이어스 신호(RTO)가 프리차지 전압(Vblp)에서 전원전압(Vdd)으로, 센스앰프 풀다운 바이어스 신호(/S)가 프리차지 전압(Vblp)에서 접지전압(GND)으로 전이됨으로써, 상 기 비트라인 센스 앰프부(3)는 비트 라인쌍(BL, /BL)에 실린 미세한 전압차를 감지한 후 이를 차동 증폭한 신호(SBit, /SBit)를 비트 라인쌍(BL, /BL)으로 각각 출력한다.Thereafter, the word line WL is enabled with the high voltage Vpp, the sense amplifier pull-up bias signal RTO is changed from the precharge voltage Vblp to the power supply voltage Vdd, and the sense amplifier pull-down bias signal / S is free. By transitioning from the charge voltage Vblp to the ground voltage GND, the bit line
상기 구성을 갖는 종래의 반도체 메모 장치는 비트라인 분리 트랜지스터부(1a, 1b)의 제어 신호(BISH, BISL)가 비트 라인(BL) 및 비트 라인바(/BL) 두 부분에 공통으로 연결되어 있어서 비트라인 센스앰프(3)가 셀(cell)에 연결되지 않은 비트 라인도 같이 구동함으로써, 파워 소모가 많은 문제점이 있었다.In the conventional semiconductor memo device having the above configuration, the control signals BISH and BISL of the bit line
그리고, 프리차지 동작시 비트 라인쌍(BL, /BL)이 프리차지 전압(Vblp)인 반전위(1/2Vdd)로 이퀄라이징되지 않아 프리차지 전압 발생기에 많은 로드가 걸리는 문제점이 있었다.In addition, since the bit line pairs BL and / BL are not equalized to the inverted
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 비트 라인쌍(BL, /BL)과 센스 앰프를 연결해주는 비트 라인 분리 트랜지스터의 동작을 각각 제어하여 셀에 연결된 비트 라인쪽의 분리 트랜지스터만 턴온시켜 파워소모를 줄이고 동작속도를 향상시킨 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to control bit line pair transistors connecting the bit line pairs BL and / BL and the sense amplifiers to the bit line side connected to the cell. To provide a semiconductor memory device by turning on only the isolation transistor of the power consumption to reduce the operation speed.
또한, 본 발명의 다른 목적은 셀에 연결된 비트 라인(BL)의 센싱(sensing)이 어느 정도 진행된 후 셀에 연결되지 않은 비트 라인바(/BL) 쪽의 비트라인 분리 트랜지스터를 열어서 비트 라인바(/BL)에 반대 데이터를 실어주므로써 동작 속도를 향상시킨 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to open a bit line isolation transistor on the side of the bit line bar (BL) that is not connected to the cell after sensing the bit line BL connected to the cell to some extent. The present invention provides a semiconductor memory device which improves the operation speed by loading opposite data to the / BL).
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 메모리 장치는,In order to achieve the above object, the semiconductor memory device of the present invention,
다수개의 메모리 셀과 이 셀을 선택하기 위한 다수개의 워드 라인 및 비트 라인쌍으로 이루어진 제 1 및 제 2 셀 어레이 블럭과,First and second cell array blocks comprising a plurality of memory cells and a plurality of word and bit line pairs for selecting the cells;
상기 제 1 및 제 2 셀 어레이 블럭 사이에 접속되며, 상기 비트 라인쌍에 실린 선택된 셀 데이타를 감지·증폭하기 위한 비트라인 센스앰프와,A bit line sense amplifier connected between the first and second cell array blocks and configured to sense and amplify selected cell data carried on the bit line pair;
상기 비트라인 센스앰프의 대기 동작시 비트 라인쌍을 프리차지 전압으로 프리차지시키는 프리차지 수단과,Precharge means for precharging a pair of bit lines to a precharge voltage during a standby operation of the bit line sense amplifier;
상기 제 1 셀 어레이 블럭과 상기 비트라인 센스앰프, 그리고 상기 비트라인 센스앰프와 상기 제 2 셀 어레이 블럭 사이의 비트 라인쌍에 각각 접속되고, 상기 제 1 및 제 2 셀 어레이 블럭중 선택된 셀과 연결된 비트 라인만 상기 비트라인 센스앰프와 연결시키고 선택되지 않은 나머지 3개의 비트라인은 디스에이블 시키는 비트라인 분리 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.A bit line pair connected between the first cell array block and the bit line sense amplifier and the bit line sense amplifier and the second cell array block, respectively, and connected to a selected cell of the first and second cell array blocks. Only a bit line is connected to the bit line sense amplifier, and the remaining three bit lines that are not selected include bit line separation means for disabling.
본 발명의 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 비트라인 분리 수단은 각각 NMOS 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 한다.In the semiconductor memory device of the present invention, each of the bit line separation means is constituted by an NMOS transistor.
본 발명의 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 선택된 셀과 연결된 상기 비트라인 분리 수단은 NMOS 트랜지스터의 문턱 전압 이상의 전압을 인가하고, 나머지 3개의 비트라인 분리 수단은 NMOS 트랜지스터의 문턱 전압 이하의 전압을 인가시키는 것을 특징으로 한다.In the semiconductor memory device of the present invention, the bit line separation means connected to the selected cell applies a voltage above a threshold voltage of an NMOS transistor, and the remaining three bit line separation means applies a voltage below a threshold voltage of an NMOS transistor. It is characterized by.
본 발명의 반도체 메모리 장치에 있어서, 상기 비트라인 분리 수단은, 상기 셀에 연결된 쪽의 비트 라인을 상기 비트라인 센스앰프와 연결시킨 후, 프리차지 명령 이전에 셀에 연결되지 않은 쪽의 비트 라인을 상기 비트라인 센스앰프와 연결시키는 것을 특징으로 한다.In the semiconductor memory device of the present invention, the bit line separating means connects the bit line of the side connected to the cell with the bit line sense amplifier and then connects the bit line of the side not connected to the cell before the precharge command. And the bit line sense amplifier.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
또, 실시예를 설명하기 위한 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 사용하고 그 반복적인 설명은 생략한다.In addition, in all the drawings for demonstrating an embodiment, the thing with the same function uses the same code | symbol, and the repeated description is abbreviate | omitted.
도 3은 본 발명에 의한 반도체 메모리 장치의 회로구성도로서, 제 1 및 제 2 셀 어레이 블럭(도시하지 않음) 사이에 접속되며, 비트 라인쌍(BL, /BL)에 실린 데이타를 감지·증폭하기 위한 비트라인 센스앰프(3)와, 상기 비트라인 센스앰프(3)의 대기 동작시 상기 비트 라인쌍(BL, /BL)을 프리차지 전압(Vblp)으로 프리차지 시키는 프리차지 회로부(2)와, 상기 비트라인 센스앰프(3)의 양단에 연결된 비트 라인쌍(BL, /BL)을 4개의 비트라인 분리신호(BISHR, BISHL, BISLH, BISLL)에 의해 각각 스위칭해주는 비트라인 분리 트랜지스터부(1a, 1b)로 구성된다. 이때, 상기 비트라인 분리 트랜지스터부(1a, 1b)는 제 1 및 제 2 셀 어레이 블럭중 선택된 셀과 연결된 비트 라인만 상기 비트라인 센스앰프(3)와 연결시키고 선택되지 않은 나머지 3개의 비트라인은 디스에이블 시킨다.3 is a circuit configuration diagram of a semiconductor memory device according to the present invention, which is connected between first and second cell array blocks (not shown), and detects and amplifies data carried on bit line pairs BL and / BL. A
상기 구성에 의한 동작을 도 4에 나타낸 전압 파형도를 참조하여 설명하기로 한다.The operation by the above configuration will be described with reference to the voltage waveform diagram shown in FIG.
먼저, 상기 비트라인 센스 앰프부(3)의 윗쪽에 있는 셀 어레이 블럭(이하, ' 제 1 셀 어레이 블럭'이라고 칭함)이 선택되면, 비트라인 분리신호(BISLL 및 BISLR)는 접지전압(GND)으로 디스에이블되어 비트라인 분리 트랜지스터(M3, M4)는 각각 턴오프되고, 비트라인 분리신호(BISHR 및 BISHL)는 메모리 셀에 연결된 쪽의 비트라인 분리신호는 전원전압(Vdd)에서 고전압(Vpp)으로 변하고 그렇지 않은 쪽은 전원전압(Vdd)에서 접지전압(GND)으로 변하게 된다. 만약, 제 1 셀 어레이 블럭의 선택된 셀에 연결된 라인이 비트 라인(BL)이라면, 비트라인 분리신호(BISHL)은 고전압(Vpp)으로 전이되어 비트라인 분리 트랜지스터(M1)를 턴온시키고, 비트라인 분리 신호(BISHR)는 접지전압(GND)으로 전이되어 비트라인 분리 트랜지스터(M2)를 턴오프시키게 된다.First, when a cell array block (hereinafter, referred to as a 'first cell array block') above the bit line
이와 같이, 비트 라인쌍 중 셀(cell)에 연결된 쪽의 비트 라인만 턴온시킴으로써 비트라인 센스앰프(3)에서 발생하는 파워 소모를 최대 50%까지 줄일 수 있다.As such, by turning on only the bit line of the bit line pair connected to the cell, power consumption generated by the bit
셀에 0 또는 1 데이터가 분포되어 있는 상태에 따라서 고르게 분포되어 있다면 최대 50%까지 파워를 줄일 수 있고, 한 데이터가 모두 쓰여진 경우이면 파워를 줄이는 효과는 없게 된다.If the data is evenly distributed according to the state where 0 or 1 data is distributed in the cell, the power can be reduced by up to 50%. If all data is written, there is no effect of reducing the power.
또한, 비트라인 센스앰프(3)의 두 출력중 비트 라인에 연결되지 않은 쪽이 캐패시턴스가 작아서 빨리 전이된다. 이것은 비트라인 센스앰프(3)의 구동 트랜지스터의 게이트 소스 간의 전압(Vgs)을 키워주는 역할을 해서 비트 라인도 종래보다 빨리 전이하게 된다.In addition, one of the two outputs of the bit
도 5는 본 발명에 의한 비트라인 센스앰프의 출력 파형(a)을 종래의 센스앰프의 출력 파형(b)과 비교하여 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 비트라인 센스 앰프의 출력 신호가 종래의 것에 비하여 빠르게 전이됨을 알 수 있다. 5 shows the output waveform (a) of the bit line sense amplifier according to the present invention in comparison with the output waveform (b) of the conventional sense amplifier. As shown, it can be seen that the output signal of the bit line sense amplifier is faster than the conventional one.
워드 라인(WL)이 고전압(Vpp)으로 인에이블되고 센스앰프 풀업 바이어스 신호(RTO)가 프리차지 전압(Vblp)에서 전원전압(Vdd)으로, 센스앰프 풀다운 바이어스 신호(/S)가 프리차지 전압(Vblp)에서 접지전압(GND)으로 전이됨으로써, 상기 비트라인 센스 앰프부(3)는 비트 라인쌍(BL, /BL)에 실린 미세한 전압차를 감지한 후 이를 차동 증폭한 신호(SBit, /SBit)를 비트 라인쌍(BL, /BL)으로 각각 출력한다. The word line WL is enabled with a high voltage (Vpp) and the sense amplifier pull-up bias signal (RTO) is from the precharge voltage (Vblp) to the supply voltage (Vdd), and the sense amplifier pull-down bias signal (/ S) is the precharge voltage. By transitioning from Vblp to the ground voltage GND, the bit line
상기 프리차지 회로부(2)는 상기 비트라인 센스앰프(3)가 동작하는 액티브 동작에서 프리차지 신호(BLP)가 디스에이블 상태(GND)로 되어 동작하지 않는다.The
본 발명은 또 다른 실시예로서, 프리차지 전압(Vblp)에 걸리는 부하를 제거하기 위해서 다음과 같은 동작을 구현하였다.According to another embodiment of the present invention, the following operation is implemented to remove the load applied to the precharge voltage Vblp.
상기에서 설명한 바와 같이, 셀(cell)이 연결된 비트 라인(BL) 쪽의 비트라인 분리신호(BISHL)는 '로직하이' 상태이고, 셀이 연결되지 않은 비트 라인바(/BL) 쪽의 비트라인 분리신호(BISHR)는 '로직로우' 상태에 있어서, 센싱 동작 후에 상기 비트라인 분리신호(BISHR)를 '로직하이' 상태로 만들면 비트 라인바(/BL)에 비트 라인(BL) 데이터의 반대 데이터가 실리게 된다.As described above, the bit line separation signal BISHL on the bit line BL side to which the cell is connected is 'logic high', and the bit line on the bit line bar (/ BL) side to which the cell is not connected. The separation signal BISHR is in the 'logic low' state. When the bit line separation signal BISHR is in the 'logic high' state after the sensing operation, opposite data of the bit line BL data is applied to the bit line bar / BL. Will be loaded.
이렇게 함으로써, 이후 프리차지 동작시에 비트 라인(BL)과 비트 라인바(/BL)가 이퀄라이징되면서 자동적으로 반전압(1/2Vdd)으로 되게 되어 프리차지 전압 발생기에 실제적인 부하가 걸리지 않게 된다.By doing so, the bit line BL and the bit line bar / BL are equalized at a later time during the precharge operation and automatically become a half voltage (1 / 2Vdd) so that the actual load is not applied to the precharge voltage generator.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 메모리 장치에 의하면, 제 1 셀 어레이 블럭과 비트라인 센스앰프, 그리고 비트라인 센스앰프와 제 2 셀 어레이 블럭 사이에 접속된 비트 라인쌍중 선택된 셀과 연결된 비트 라인만 비트라인 센스앰프와 연결시키고 선택되지 않은 나머지 3개의 비트라인은 디스에이블 시킴으로써, 파워소모를 줄일 수 있고 동작속도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the semiconductor memory device of the present invention, a first cell array block and a bit line sense amplifier, and a bit cell pair connected between a bit line sense amplifier and a second cell array block are connected to a selected cell. By connecting only the bit lines to the bit line sense amplifiers and disabling the remaining three unselected bit lines, power consumption can be reduced and operation speed can be improved.
본 발명은 셀에 연결된 비트 라인(BL)의 센싱(sensing)이 어느 정도 진행된 후 셀에 연결되지 않은 비트 라인바(/BL) 쪽의 비트라인 분리 트랜지스터를 열어서 비트 라인바(/BL)에 반대 데이터를 실어주므로써 동작 속도를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, after sensing the bit line BL connected to the cell to some extent, the bit line isolation transistor on the side of the bit line bar (BL) that is not connected to the cell is opened to oppose the bit line bar (/ BL). By loading data, the operation speed can be improved.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, these modifications and changes should be seen as belonging to the following claims. something to do.
Claims (4)
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KR1020000036596A KR100587051B1 (en) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Semiconductor memory device |
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KR1020000036596A KR100587051B1 (en) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Semiconductor memory device |
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GRNT | Written decision to grant | ||
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