KR100844947B1 - Multiple valued dynamic random access memory cell and thereof array using single electron transistor - Google Patents

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Abstract

A multiple value DRAM and a multiple valued DRAM cell array using a single electron transistor are provided to store information above two bits as minimizing power consumption. One end of a first MOS transistor(M1) is connected to a bit line(BL) and the first MOS transistor has a gate connected to a read word line(RWL). One end of a second MOS transistor(M2) is connected to the other end of the first MOS transistor and the other end is connected to a charge charging node(SN), and the second MOS transistor has a gate connected to a write word line(WWL). A third MOS transistor(M3) has one end connected to a common port of the first MOS transistor and the second MOS transistor, and has a gate connected to the charge charging node. A fourth MOS transistor(M4) has one end connected to the charge charging node and has a gate receiving a refresh signal(SSG). A fifth MOS transistor(M5) has one end connected to the charge charging node and has a gate receiving the refresh signal. A SET(Single Electron Transistor) has one end connected to the other end of the fifth MOS transistor and the other end connected to a second power supply port(Vss) and has a gate connected to the charge charging node. A storage capacitor(Cs) has one end connected to the charge charging node and the other end connected to the second power supply port.

Description

단전자 트랜지스터를 이용한 다치 DRAM 셀 및 다치 DRAM 셀 어레이{Multiple Valued Dynamic Random Access Memory Cell and thereof Array using Single Electron Transistor}Multiple Valued Dynamic Random Access Memory Cell and Various Array using Single Electron Transistor}

도 1은 단일 게이트 SET와 모스트랜지스터를 이용한 유니버설 리터럴 게이트(Universal Literal Gate)의 회로도이다. 1 is a circuit diagram of a universal literal gate using a single gate SET and a MOS transistor.

도 2는 도 1에 도시된 ULG의 입력전압(Vin)과 SET에 흐르는 전류(Id)의 관계를 나타낸다. FIG. 2 illustrates a relationship between an input voltage Vin of the ULG and a current Id flowing through the SET shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시된 ULG의 입력전압(Vin)과 출력전압(Vout)의 관계를 나타낸다. FIG. 3 illustrates a relationship between an input voltage Vin and an output voltage Vout of the ULG shown in FIG. 1.

도 4는 도 1에 도시한 ULG를 이용한 양자화기(Quantizer)의 회로도이다. FIG. 4 is a circuit diagram of a quantizer using the ULG shown in FIG. 1.

도 5는 도 4에 도시된 양자화기의 입력전압(Vin)과 SET에 흐르는 전류(Id)의 관계를 나타낸다. FIG. 5 illustrates a relationship between an input voltage Vin of the quantizer illustrated in FIG. 4 and a current Id flowing through the SET.

도 6은 도 4에 도시된 양자화기의 입력전압(Vin)과 출력노드(Vout)의 전압준위와의 관계를 나타낸다. FIG. 6 illustrates a relationship between an input voltage Vin and an output node Vout of the quantizer illustrated in FIG. 4.

도 7은 도 4에 도시된 양자화기를 이용한 다치 SRAM 셀을 나타낸다. FIG. 7 illustrates a multivalued SRAM cell using the quantizer shown in FIG. 4.

도 8은 도 7에 도시된 다치 SRAM에 데이터를 저장하거나 저장된 데이터를 읽는데 사용하는 신호의 파형도이다. FIG. 8 is a waveform diagram of a signal used to store data or read stored data in the multi-value SRAM shown in FIG. 7.

도 9는 본 발명에 따른 SET을 이용한 다치 DRAM 셀의 회로도이다. 9 is a circuit diagram of a multi-value DRAM cell using a SET according to the present invention.

도 10은 본 발명에 따른 다치 DRAM 셀 어레이를 나타낸다. 10 illustrates a multi-valued DRAM cell array in accordance with the present invention.

도 11은 도 9에 도시된 다치 DRAM 셀에 데이터를 저장할 때의 각 신호들의 파형을 나타낸다. FIG. 11 shows waveforms of respective signals when data is stored in the multi-value DRAM cell shown in FIG. 9.

도 12는 도 9에 도시된 다치 DRAM 셀의 스탠바이 상태 및 리프레시 동작 시의 각 신호들의 파형을 나타낸다. FIG. 12 illustrates waveforms of signals in the standby state and the refresh operation of the multi-value DRAM cell shown in FIG. 9.

도 13은 도 9에 도시된 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽을 때의 각 신호들의 파형을 나타낸다.FIG. 13 shows waveforms of signals when reading data stored in the multi-value DRAM cell shown in FIG. 9.

도 14는 본 발명에 따른 다치 DRAM 셀에 다치 데이터를 저장하거나 저장된 데이터를 읽을 때 사용하는 신호들의 파형도이다. FIG. 14 is a waveform diagram of signals used to store or read stored data in a multi-value DRAM cell according to the present invention.

도 15는 본 발명에 따른 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽는 방법을 설명하는 다이어그램이다. 15 is a diagram illustrating a method of reading data stored in a multi-value DRAM cell in accordance with the present invention.

도 16은 도 15에 도시된 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽는데 사용하는 신호들의 파형도이다. FIG. 16 is a waveform diagram of signals used to read data stored in the multi-value DRAM cell shown in FIG. 15.

본 발명은 DRAM에 관한 것으로, 특히 SET(Single Electron Transistor)를 이용한 다치 DRAM(Multiple-Valued Dynamic Random Access Memory)에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to DRAM, and more particularly, to a multi-valued dynamic random access memory (DRAM) using a single electron transistor (SET).

SET(Single electron transistor)는 게이트 전극에 인가되는 바이어스 전압의 전압준위에 따라 드레인과 소스 사이를 흐르는 전류가 증가와 감소를 주기적으 로 반복하는 매우 특별한 특성을 갖고 있다. SET 뿐만 아니라 SET의 전기적 특성을 적용시킨 응용회로에 대한 연구가 현재 급속히 진행 중이다. [K.K. Likharev, "Correlated discrete transfer of single electrons in ultrasmall tunnel junctions", IBM J.Res. Develop., vol. 32, pp. 144-158, Jan. 1988], [J.R. Tucker, "Complementary digital logic based on the Coulomb blockade". J. Appl. Phys., vol.72, pp.4399-4413,Nov,1992] Single electron transistor (SET) has a very special characteristic that the current flowing between the drain and the source periodically repeats the increase and decrease according to the voltage level of the bias voltage applied to the gate electrode. In addition to the SET, research on the applied circuit applying the electrical characteristics of the SET is currently in progress. K.K. Likharev, "Correlated discrete transfer of single electrons in ultrasmall tunnel junctions", IBM J. Res. Develop., Vol. 32, pp. 144-158, Jan. 1988, J.R. Tucker, "Complementary digital logic based on the Coulomb blockade". J. Appl. Phys., Vol. 72, pp. 4399-4413, Nov, 1992]

도 1은 단일 게이트 SET와 모스트랜지스터를 이용한 유니버설 리터럴 게이트(Universal Literal Gate)의 회로도이다. 1 is a circuit diagram of a universal literal gate using a single gate SET and a MOS transistor.

도 1을 참조하면, ULG(100)는 전류원(CS), 제1모스트랜지스터(M1) 및 SET(SET)를 구비한다. Referring to FIG. 1, the ULG 100 includes a current source CS, a first MOS transistor M1, and a SET (SET).

전류원(CS)은 직렬로 연결된 제1모스트랜지스터(M1) 및 SET(SET)에 일정한 양의 전류(Io)를 공급한다. 제1모스트랜지스터(M1)는 게이트에 인가된 바이어스 전압(Vgg)에 응답하여 일 단자에 연결된 전류원(CS)으로부터 공급되는 전류(Io)를 다른 일 단자에 연결된 SET(SET)에 전달한다. SET(SET)는 게이트에 인가되는 입력전압(Vin)의 전압준위에 따라 일 단자를 통해 공급되는 전류(Id)의 양 및 위상(Phase)을 변화시킨다. The current source CS supplies a constant amount of current Io to the first MOS transistor M1 and SET (SET) connected in series. The first MOS transistor M1 transfers the current Io supplied from the current source CS connected to one terminal to the SET connected to the other terminal in response to the bias voltage Vgg applied to the gate. SET (SET) changes the amount and phase of the current Id supplied through one terminal according to the voltage level of the input voltage Vin applied to the gate.

도 2는 도 1에 도시된 ULG의 입력전압(Vin)과 SET에 흐르는 전류(Id)의 관계를 나타낸다. FIG. 2 illustrates a relationship between an input voltage Vin of the ULG and a current Id flowing through the SET shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시된 ULG의 입력전압(Vin)과 출력전압(Vout)의 관계를 나타낸다. FIG. 3 illustrates a relationship between an input voltage Vin and an output voltage Vout of the ULG shown in FIG. 1.

도 2 및 도 3을 참조하면, 입력전압(Vin)이 증가함에 따라 ULG(100)에 흐르는 전류의 양(Id)이 증가와 감소를 반복하며, 상기의 반복주기와 동일한 주기로 출력단자의 전압(Vout)도 변한다. 이 때 전류원(CS)로부터 공급될 수 있는 전류의 양(Io)은 항상 일정하다. Referring to FIGS. 2 and 3, as the input voltage Vin increases, the amount Id of the current flowing through the ULG 100 repeats increasing and decreasing, and the voltage of the output terminal at the same period as the repetition period described above. Vout) also changes. At this time, the amount Io of the current that can be supplied from the current source CS is always constant.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 입력전압(Vin)의 값에 따라 ULG(100)에 흐르는 전류(Id)의 양이 전류원(CS)로부터 공급되는 고정된 전류의 양(Io)보다 증가하는 구간(A)이 있는데, 이 경우 2개의 전류의 차이(Id-Io) 만큼의 전류가 제1모스트랜지스터(M1)를 통해 ULG(100)에 공급될 수 있도록 출력단자(Vout)의 전압준위가 낮아져야 한다. 또한 입력전압(Vin)의 값에 따라 ULG(100)에 흐르는 전류의 양이 전류원(CS)로부터 공급되는 고정된 전류의 양(Io)보다 감소하는 구간(B)이 있는데, 이 경우 2개의 전류의 차이(Io-Id) 만큼의 전류가 제1모스트랜지스터(M1)를 통해 차단될 수 있도록 출력단자(Vout)의 전압준위가 높아져야 한다. 1, 2 and 3, according to the value of the input voltage Vin, the amount of current Id flowing in the ULG 100 is greater than the fixed amount Io supplied from the current source CS. There is an increasing section A. In this case, the voltage of the output terminal Vout so that a current equal to the difference between the two currents Id-Io can be supplied to the ULG 100 through the first MOS transistor M1. The level should be lowered. In addition, there is a period B in which the amount of current flowing in the ULG 100 decreases from the fixed amount Io supplied from the current source CS according to the value of the input voltage Vin, in which case two currents The voltage level of the output terminal Vout should be increased so that a current equal to the difference Io-Id can be blocked through the first MOS transistor M1.

도 4는 도 1에 도시한 ULG를 이용한 양자화기(Quantizer)의 회로도이다. FIG. 4 is a circuit diagram of a quantizer using the ULG shown in FIG. 1.

도 4를 참조하면, 양자화기는 도 1에 도시된 ULG(100)에 하나의 제2모스트랜지스터(M2)를 추가함으로서 얻어진다. 입력신호(Vin)는 제어클럭신호(CLK)에 응답하여 제2모스트랜지스터(M2)를 통해 SET의 게이트 단자(Cg) 및 출력단자(Vout)에 동시에 인가된다. Referring to FIG. 4, the quantizer is obtained by adding one second MOS transistor M2 to the ULG 100 shown in FIG. The input signal Vin is simultaneously applied to the gate terminal Cg and the output terminal Vout of the SET through the second MOS transistor M2 in response to the control clock signal CLK.

도 5는 도 4에 도시된 양자화기의 입력전압(Vin)과 SET에 흐르는 전류(Id)의 관계를 나타낸다. FIG. 5 illustrates a relationship between an input voltage Vin of the quantizer illustrated in FIG. 4 and a current Id flowing through the SET.

도 6은 도 4에 도시된 양자화기의 입력전압(Vin)과 출력노드(Vout)의 전압준 위와의 관계를 나타낸다. FIG. 6 illustrates a relationship between an input voltage Vin and an output node Vout of the quantizer illustrated in FIG. 4.

도 5는 이전에 설명한 도 2와 동일하므로 더 이상 설명하지 않는다. 도 6을 참조하면, 입력전압(Vin)이 증가함에 따라 출력노드의 전압준위(Vout)가 계단의 형태를 취하게 되는데, 도 3이 나타내는 논리하이(Logic High) 및 논리로우(Logic Low)의 2가지 값만을 나타내는 것이 아니라 복수 개의 값을 나타내는 다치(Multiple-Valued) 양자화기가 된다. 5 is the same as FIG. 2 previously described and will not be described any further. Referring to FIG. 6, as the input voltage Vin increases, the voltage level Vout of the output node takes the form of a step. The logic high and logic low of FIG. Instead of representing only two values, a multiple-valued quantizer that represents multiple values.

다치 양자화기는, 도 4에 도시한 제2모스트랜지스터(M2) 및 제어클럭신호(CLK)를 이용하여 구현할 수 있는데, 계단으로 표시된 하나의 전압준위와 다른 전압준위를 나타내는 이웃하는 계단은 제어클럭신호(CLK)의 각 주기로 구별할 수 있다. 입력전압(Vin)이 제어클럭신호(CLK)에 의하여 제2모스트랜지스터(M2)를 경유하여 SET의 게이트 단자(Cg)에 전달될 뿐만 아니라 출력노드(Vout)에도 전달되게 되는데, 양자화기의 출력단자의 전압준위(Vout)는 일단 전달된 입력전압(Vin)을 기준으로 응답한다. 따라서 다음 제어클럭신호(CLK)에 의하여 인가되는 다른 전압준위를 가지는 입력신호(Vin)에 의하여 출력노드의 전압준위(Vout)는 새로 전달된 입력신호(Vin)에 의하여 영향을 받기 때문에, 제어클럭신호(CLK)에 의하여 수시되는 입력전압(Vin)이 달라지면 이에 대응하여 출력노드의 전압준위(Vout)도 달라진다. 입력전압(Vin)을 계속 증가시키면 증가시키는 만큼 출력노드의 전압준위(Vout)도 복수 개로 늘어날 수 있다. The multi-valued quantizer can be implemented by using the second MOS transistor M2 and the control clock signal CLK shown in FIG. 4, wherein a neighboring step showing one voltage level and another voltage level indicated by the step is a control clock signal. Each cycle of (CLK) can be distinguished. The input voltage Vin is transmitted not only to the gate terminal Cg of the SET but also to the output node Vout through the second MOS transistor M2 by the control clock signal CLK. The voltage level Vout of the terminal responds based on the input voltage Vin once transmitted. Therefore, since the voltage level Vout of the output node is affected by the newly transmitted input signal Vin by the input signal Vin having another voltage level applied by the next control clock signal CLK, the control clock When the input voltage Vin received by the signal CLK is changed, the voltage level Vout of the output node is also changed correspondingly. If the input voltage Vin continues to increase, the voltage level Vout of the output node may increase in plural as it increases.

도 7은 도 4에 도시된 양자화기를 이용한 다치 SRAM 셀을 나타낸다. FIG. 7 illustrates a multivalued SRAM cell using the quantizer shown in FIG. 4.

도 7을 참조하면, 상기 다치 SRAM은 5개의 모스트랜지스터들(M1 ~ M5) 및 1 개의 SET(SET)을 구비한다. Referring to FIG. 7, the multi-valued SRAM includes five MOS transistors M1 to M5 and one SET (SET).

제3모스트랜지스터(M3)는 일 단자가 비트라인(BL)에 연결되고 게이트가 워드라인(WL)에 연결된다. 제2모스트랜지스터(M2)는 일 단자가 제1전원공급단자(Vdd)에 연결되고 다른 일 단자 및 게이트가 전하충전노드(SN)에 연결된다. 제1모스트랜지스터(M1)는 일 단자가 전하충전노드(SN)에 연결되고 게이트가 제2전원공급단자(Vss)에 연결된다. SET(SET)는 일 단자가 상기 제1모스트랜지스터(M1)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 제2전원공급단자(Vss)에 연결되며 게이트가 전하충전노드(SN)에 연결된다. 제4모스트랜지스터(M4)는 일 단자가 제2전원공급단자(Vss)에 연결되고 게이트가 전하충전노드(SN)에 연결된다. 제5모스트랜지스터(M5)는 일 단자가 SL라인(SL)에 연결되고 다른 일 단자가 상기 제4모스트랜지스터(M4)의 다른 일 단자에 연결되며 게이트가 SWL라인(SWL)에 연결된다. One terminal of the third MOS transistor M3 is connected to the bit line BL, and a gate thereof is connected to the word line WL. One terminal of the second MOS transistor M2 is connected to the first power supply terminal Vdd, and the other terminal and the gate of the second MOS transistor M2 are connected to the charge charging node SN. One terminal of the first MOS transistor M1 is connected to the charge charging node SN and a gate thereof is connected to the second power supply terminal Vss. SET (SET) has one terminal connected to the other terminal of the first MOS transistor M1, the other terminal connected to the second power supply terminal Vss, and the gate connected to the charge charging node SN. The fourth MOS transistor M4 has one terminal connected to the second power supply terminal Vss and a gate connected to the charge charging node SN. One terminal of the fifth MOS transistor M5 is connected to the SL line SL, the other terminal of the fifth MOS transistor M5 is connected to the other terminal of the fourth MOS transistor M4, and a gate thereof is connected to the SWL line SWL.

도 8은 도 7에 도시된 다치 SRAM에 데이터를 저장하거나 저장된 데이터를 읽는데 사용하는 신호의 파형도이다. FIG. 8 is a waveform diagram of a signal used to store data or read stored data in the multi-value SRAM shown in FIG. 7.

도 8을 참조하면, 다치 SRAM에 데이터를 저장시키기 위해서는, 다치 SRAM에 저장시키고자 하는 전압을 비트라인(BL)에 프리차지 하여야 한다. 저장시키고자 하는 전압은 상기 다치 SRAM이 표현하고자 하는 비트의 수에 따라 결정되며, 2비트라고 가정하면 모두 4가지의 서로 다른 전압준위가 된다. 2개의 비트로 표현할 수 있는 4가지의 경우는, '00', '01', '10', 및 '11'이다. 이 때 상기 4가지의 경우에 대응되는 전압준위는 '00'일 때 가장 낮은 전압으로 그리고 '11'일 때 가장 큰 전압으로 가정할 수 있다. Referring to FIG. 8, in order to store data in the multi-value SRAM, a voltage to be stored in the multi-value SRAM needs to be precharged to the bit line BL. The voltage to be stored is determined according to the number of bits to be expressed by the multi-value SRAM, and assuming two bits, there are four different voltage levels. Four cases that can be represented by two bits are '00', '01', '10', and '11'. In this case, the voltage levels corresponding to the four cases may be assumed to be the lowest voltage when '00' and the largest voltage when '11'.

저장시키고자 하는 전압을 비트라인(BL)에 프리차지 한 후, 워드라인(WL)을 논리 하이 상태로 인에이블 시키면 제3모스트랜지스터(M3)가 턴 온 되어 상기 프리차지 전압이 전하충전노드(SN)에 전달된다. 전달된 전압이 게이트에 인가되기 때문에, 상기 전달된 전압을 기초로 SET에는 일정한 전류가 흐르게 되는데 전원의 공급을 고의로 차단시키지 않는 한 제1전원공급단자(Vdd)로부터 제2모스트랜지스터(M2), 제1모스트랜지스터(M1) 및 SET(SET)를 경유하여 제2전원공급단자(Vss)로 일정한 전류가 흐르기 때문에 전하충전노드(SN)에 저장된 전하들은 없어지지 않는다. 따라서 도 7에 도시된 장치는 리프레시가 필요 없는 SRAM이며, 저장된 전압 값을 다양하게 할 수 있으므로, 정확하게는 다치 SRAM이 된다. After precharging the voltage to be stored in the bit line BL, when the word line WL is enabled in a logic high state, the third MOS transistor M3 is turned on so that the precharge voltage becomes a charge charging node. SN). Since the transferred voltage is applied to the gate, a constant current flows in the SET based on the transferred voltage, but unless the power supply is deliberately cut off from the first power supply terminal Vdd, the second MOS transistor M2, Since a constant current flows to the second power supply terminal Vss via the first MOS transistor M1 and SET (SET), the charges stored in the charge charging node SN are not lost. Therefore, the device shown in Fig. 7 is an SRAM which does not need refreshing, and because the stored voltage value can be varied, it is precisely a multi-value SRAM.

다치 SRAM에 저장된 데이터를 읽기 위해서는 SWL라인(SWL)을 인에이블 시키면 일정한 전압으로 프리차지 되어 있는 SL라인(SL)을 통해 다치 SRAM의 전하충전노드(SN)에 저장된 데이터를 검출할 수 있다. 즉, 전하충전노드(SN)가 제4모스트랜지스터(M4)의 게이트에 인가되므로 제4모스트랜지스터(M4)를 통해 흐를 수 있는 전류의 양이 전하충전노드(SN)에 의하여 결정되는데, 일정한 전압으로 프리차지 된 SL라인(SL)에 흐르는 전류도 상기 전하충전노드(SN)에 의하여 변하게 되는데 이를 검출하여 다치 SRAM에 저장된 데이터 값을 알 수 있다. In order to read the data stored in the multi-value SRAM, when the SWL line SWL is enabled, the data stored in the charge-charging node SN of the multi-value SRAM can be detected through the SL line SL which is precharged with a constant voltage. That is, since the charge charging node SN is applied to the gate of the fourth MOS transistor M4, the amount of current that can flow through the fourth MOS transistor M4 is determined by the charge charging node SN. The current flowing through the precharged SL line SL is also changed by the charge charging node SN. By detecting this, the data value stored in the multi-value SRAM can be known.

도 7을 참조하면, 다치(Multiple-Valued) SET SRAM은 데이터를 보존시키기 위하여 1개의 cell당 SET로 Id 만큼의 current를 계속 흘려주어야 하기 때문에 집적도가 커질수록 스탠바이 전류(standby current)가 매우 증가하는 문제를 갖고 있 다. Referring to FIG. 7, since the multiple-valued SET SRAM has to continuously flow current as much as I d as a SET per cell in order to preserve data, the standby current increases as the density increases. I have a problem.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 소비전력을 최소한으로 하며 2비트 이상의 정보를 저장시킬 수 있는 다치 DRAM 셀을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a multi-value DRAM cell capable of storing more than two bits of information with minimum power consumption.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 소비전력을 최소한으로 하며 2비트 이상의 정보를 저장시킬 수 있는 다치 DRAM 셀 어레이를 제공하는데 있다. Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a multi-value DRAM cell array capable of storing at least two bits of information with minimum power consumption.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 SET을 이용한 다치 DRAM 셀은, 5개의 모스트랜지스터(M1 ~ M5), 한 개의 SET(SET) 및 한 개의 스토리지 커패시터(Cs)를 구비한다. 상기 제1모스트랜지스터(M1)는 일 단자가 비트라인(BL)에 연결되고 게이트에 읽기워드라인(RWL)이 연결된다. 상기 제2모스트랜지스터(M2)는 일 단자가 상기 제1모스트랜지스터(M1)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 전하충전노드(SN)에 연결되며 게이트가 쓰기워드라인(WWL)에 연결된다. 상기 제3모스트랜지스터(M3)는 일 단자가 상기 제1모스트랜지스터(M1) 및 상기 제2모스트랜지스터(M2)의 공통단자에 연결되며 게이트가 상기 전하충전노드(SN)에 연결된다. 상기 제4모스트랜지스터(M4)는 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되며 게이트에 리프레시신호(SSG)가 인가되며, 다른 일 단자는 일정한 전류(Io)를 공급하는 전류원(미도시)에 연결된다. 상기 제5모스트랜지스터(M5)는 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되고, 게이트에 상기 리프레시신호(SSG)가 인가된다. 상기 SET(SET)는 일 단자가 상기 제5모스트랜지스터(M5)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단 자가 제2전원공급단자(Vss)에 연결되고 게이트가 상기 전하충전노드(SN)에 연결된다. 상기 스토리지 커패시터(Cs)는 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되고 다른 일 단자가 상기 제2전원공급단자(Vss)에 연결된다. The multi-value DRAM cell using SET according to the present invention for achieving the above technical problem is provided with five MOS transistors (M1 ~ M5), one SET (SET) and one storage capacitor (Cs). One terminal of the first MOS transistor M1 is connected to a bit line BL and a read word line RWL is connected to a gate thereof. One terminal of the second MOS transistor M2 is connected to the other terminal of the first MOS transistor M1, the other terminal is connected to the charge charging node SN, and the gate is connected to the write word line WWL. do. One terminal of the third MOS transistor M3 is connected to the common terminal of the first MOS transistor M1 and the second MOS transistor M2, and a gate thereof is connected to the charge charging node SN. One terminal of the fourth MOS transistor M4 is connected to the charge charging node SN, and a refresh signal SSG is applied to a gate thereof, and the other terminal of the fourth MOS transistor M4 supplies a constant current Io. Is connected to. One terminal of the fifth MOS transistor M5 is connected to the charge charging node SN, and the refresh signal SSG is applied to a gate thereof. The SET (SET) has one terminal connected to the other terminal of the fifth MOS transistor M5, the other terminal connected to the second power supply terminal Vss, and the gate connected to the charge charging node SN. do. One terminal of the storage capacitor Cs is connected to the charge charging node SN, and the other terminal of the storage capacitor Cs is connected to the second power supply terminal Vss.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 상기 다치 DRAM 셀 어레이는, 도 9에 도시된 복수 개의 다치 DRAM 셀이 2차원적으로 배열되며, 복수 개의 비트라인들(BL0 ~ BL3), 복수 개의 읽기워드라인들(RWL0 ~ RWL3), 복수 개의 쓰기워드라인(WWL0 ~ WWL3)들, 복수 개의 리프레시라인들(SSG0 ~ SSG3) 및 읽기보조블록(1010)을 구비한다. 상기 다치 DRAM 셀들 각각은 해당 비트라인, 해당 읽기워드라인, 해당 쓰기워드라인 및 해당 리프레시라인에 연결되어 있으며, 상기 제3모스트랜지스터(M3)의 다른 일 단자가 상기 읽기보조블록(1010)에 연결되며, 상기 읽기보조블록(1010)은 읽기보조신호(SCEN)에 응답하여 동작한다. 상기 2차원으로 배열된 복수 개의 다치 DRAM 셀들 중 수직방향의 각 라인 또는 수평방향의 각 라인에 배치된 다치 DRAM 셀들에 포함된 제3모스트랜지스터의 다른 일 단자들은 하나의 공통라인을 형성하여 상기 읽기보조블록(1010)에 연결된다. In the multi-value DRAM cell array according to the present invention, a plurality of multi-value DRAM cells shown in FIG. 9 are two-dimensionally arranged, and a plurality of bit lines BL0 to BL3 are read. Word lines RWL0 to RWL3, a plurality of write word lines WWL0 to WWL3, a plurality of refresh lines SSG0 to SSG3, and a read auxiliary block 1010. Each of the multi-valued DRAM cells is connected to a corresponding bit line, a corresponding read word line, a corresponding write word line, and a corresponding refresh line, and another terminal of the third MOS transistor M3 is connected to the read auxiliary block 1010. The read assist block 1010 operates in response to the read assist signal SCEN. Among the plurality of multi-valued DRAM cells arranged in two dimensions, the other terminals of the third MOS transistors included in the multi-valued DRAM cells arranged on each line in the vertical direction or each line in the horizontal direction form one common line to read the read. It is connected to the auxiliary block 1010.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 9는 본 발명에 따른 SET을 이용한 다치 DRAM 셀의 회도도이다. 9 is a circuit diagram of a multi-value DRAM cell using a SET according to the present invention.

도 9를 참조하면, SET을 이용한 다치 DRAM 셀은 5개의 모스트랜지스터(M1 ~ M5), 한 개의 SET(SET) 및 한 개의 스토리지 커패시터(Cs)를 구비한다. Referring to FIG. 9, a multi-valued DRAM cell using SET includes five MOS transistors M1 to M5, one SET (SET), and one storage capacitor Cs.

제1모스트랜지스터(M1)는 일 단자가 비트라인(BL)에 연결되고 게이트에 읽기 워드라인(RWL)이 연결된다. 제2모스트랜지스터(M2)는 일 단자가 상기 제1모스트랜지스터(M1)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 전하충전노드(SN)에 연결되며 게이트가 쓰기워드라인(WWL)에 연결된다. 제3모스트랜지스터(M3)는 일 단자가 상기 제1모스트랜지스터(M1) 및 상기 제2모스트랜지스터(M2)의 공통단자에 연결되며 게이트가 상기 전하충전노드(SN)에 연결된다. 제4모스트랜지스터(M4)는 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되며 게이트에 리프레시신호(SSG)가 인가되며, 다른 일 단자는 일정한 전류(Io)를 공급하는 전류원(미도시)에 연결된다. 제5모스트랜지스터(M5)는 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되고 게이트에 상기 리프레시신호(SSG)가 인가된다. SET(SET)는 일 단자가 상기 제5모스트랜지스터(M5)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 제2전원공급단자(Vss)에 연결되고 게이트가 상기 전하충전노드(SN)에 연결된다. 스토리지 커패시터(Cs)는 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되고 다른 일 단자가 상기 제2전원공급단자(Vss)에 연결된다. One terminal of the first MOS transistor M1 is connected to a bit line BL and a read word line RWL is connected to a gate thereof. One terminal of the second MOS transistor M2 is connected to the other terminal of the first MOS transistor M1, the other terminal is connected to the charge charging node SN, and the gate is connected to the write word line WWL. . One terminal of the third MOS transistor M3 is connected to the common terminal of the first MOS transistor M1 and the second MOS transistor M2, and a gate thereof is connected to the charge charging node SN. The fourth MOS transistor M4 has one terminal connected to the charge charging node SN and a refresh signal SSG is applied to a gate thereof, and the other terminal is connected to a current source (not shown) that supplies a constant current Io. Connected. One terminal of the fifth MOS transistor M5 is connected to the charge charging node SN and the refresh signal SSG is applied to a gate thereof. SET (SET) has one terminal connected to the other terminal of the fifth MOS transistor M5, the other terminal connected to the second power supply terminal Vss, and the gate connected to the charge charging node SN. . One terminal of the storage capacitor Cs is connected to the charge charging node SN, and the other terminal of the storage capacitor Cs is connected to the second power supply terminal Vss.

제3모스트랜지스터(M3)의 다른 일 단자는 스위치(M6)에 연결된다. 상기 스위치(M6)는 일 단자가 상기 제3모스트랜지스터(M3)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 접지전압(GND) 또는 제2전원공급단자(Vss)에 연결되며 게이트에 읽기보조신호(SCEN)가 인가되는 모스트랜지스터(M6)로 구현할 수 있다. 상기 읽기보조신호(SECN)는 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽고자 할 경우에 한하여 인이블되는 신호이다. The other terminal of the third MOS transistor M3 is connected to the switch M6. The switch M6 has one terminal connected to the other terminal of the third MOS transistor M3, and the other terminal connected to the ground voltage GND or the second power supply terminal Vss, and a read auxiliary signal at the gate. It can be implemented by the MOS transistor M6 to which (SCEN) is applied. The read auxiliary signal SECN is a signal enabled only when reading data stored in a multi-value DRAM cell.

도 10은 본 발명에 따른 다치 DRAM 셀 어레이를 나타낸다. 10 illustrates a multi-valued DRAM cell array in accordance with the present invention.

도 10을 참조하면, 상기 다치 DRAM 셀 어레이는, 도 9에 도시된 복수 개의 다치 DRAM 셀이 2차원적으로 배열되며, 복수 개의 비트라인들(BL0 ~ BL3), 복수 개의 읽기워드라인들(RWL0 ~ RWL3), 복수 개의 쓰기워드라인(WWL0 ~ WWL3)들, 복수 개의 리프레시라인들(SSG0 ~ SSG3) 및 읽기보조블록(1010)을 구비한다. Referring to FIG. 10, in the multi-value DRAM cell array, a plurality of multi-value DRAM cells shown in FIG. 9 are two-dimensionally arranged, a plurality of bit lines BL0 to BL3, and a plurality of read word lines RWL0. RWL3), a plurality of write word lines WWL0 to WWL3, a plurality of refresh lines SSG0 to SSG3, and a read auxiliary block 1010.

상기 다치 DRAM 셀들 각각은 해당 비트라인, 해당 읽기워드라인, 해당 쓰기워드라인 및 해당 리프레시라인에 연결되어 있으며, 상기 제3모스트랜지스터(M3)의 다른 일 단자가 상기 읽기보조블록(1010)에 연결되며, 상기 읽기보조블록(1010)은 읽기보조신호(SCEN)에 응답하여 동작한다. Each of the multi-valued DRAM cells is connected to a corresponding bit line, a corresponding read word line, a corresponding write word line, and a corresponding refresh line, and another terminal of the third MOS transistor M3 is connected to the read auxiliary block 1010. The read assist block 1010 operates in response to the read assist signal SCEN.

상기 2차원으로 배열된 복수 개의 다치 DRAM 셀들 중 수직방향의 각 라인 또는 수평방향의 각 라인에 배치된 다치 DRAM 셀들에 포함된 제3모스트랜지스터의 다른 일 단자들은 하나의 공통라인을 형성하여 상기 읽기보조블록(1010)에 연결된다. Among the plurality of multi-valued DRAM cells arranged in two dimensions, the other terminals of the third MOS transistors included in the multi-valued DRAM cells arranged on each line in the vertical direction or each line in the horizontal direction form one common line to read the read. It is connected to the auxiliary block 1010.

상기 읽기보조블록(1010)은, 일 단자가 제2전원공급단자(Vss)에 연결되고 다른 일 단자는 해당 공통라인에 연결된 복수 개의 모스트랜지스터들(M6 ~ M9)을 구비하며, 상기 복수 개의 모스트랜지스터들의 게이트는 상기 읽기보조신호(SCEN)가 공통으로 인가된다. The read auxiliary block 1010 includes a plurality of MOS transistors M6 to M9 having one terminal connected to a second power supply terminal Vss and the other terminal connected to a corresponding common line. The read auxiliary signal SCEN is commonly applied to gates of the transistors.

도 10에는 리프레시신호(SSG)가 2개의 워드라인(WWL, RWL)과 평행하게 도시되어 있으나, 경우에 따라서는 비트라인(BL)과 평행하게 구현될 수 도 있다. Although the refresh signal SSG is shown in parallel with the two word lines WWL and RWL in FIG. 10, in some cases, the refresh signal SSG may be implemented in parallel with the bit line BL.

이하에서는 다치 DRAM 셀에 데이터를 저장할 때, 다치 DRAM 셀의 스탠바이 상태 및 리프레시 동작모드일 때, 마지막으로 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽을 때의 동작에 대하여 순서대로 설명한다. Hereinafter, the operation of storing data in the multi-value DRAM cell, in the standby state of the multi-value DRAM cell and the refresh operation mode, and finally reading the data stored in the multi-value DRAM cell will be described in order.

도 11은 도 9에 도시된 다치 DRAM 셀에 데이터를 저장할 때의 각 신호들의 파형을 나타낸다. FIG. 11 shows waveforms of respective signals when data is stored in the multi-value DRAM cell shown in FIG. 9.

도 11을 참조하면, 다치 DRAM 셀(도 9)에 데이터를 저장하기 위해서는, 다치 DRAM 셀에 저장하고자 하는 전압이 비트라인(BL)에 프리차지(Precharge) 되어 있어야 한다. 설명의 편의를 위하여 도 9에 도시된 모스트랜지스터들은 모두 N형인 것으로 가정한다. 비트라인(BL)에 인가된 전압은, 인에이블 된 쓰기워드라인(WWL) 및 읽기워드라인(RWL)에 의하여 모두 턴 온 된 제1모스트랜지스터(M1) 및 제2모스트랜지스터(M2)를 경유하여 전하충전노드(SN)에 전달된다. 비트라인(BL)에 프리차지 되고 전하충전노드(SN)에 전달된 전압을 기초로 다치 DRAM 셀(도 9)이 동작하기 위해서는 제4모스트랜지스터(M4) 및 제5모스트랜지스터(M5)가 동시에 턴 온 되어야 하기 때문에 리프레시신호(SSG)는 Vthn보다 크거나 같은 전압준위를 가져야 한다. 여기서 Vthn은 SET(SET)의 문턱전압을 의미한다. Referring to FIG. 11, in order to store data in the multi-value DRAM cell (FIG. 9), a voltage to be stored in the multi-value DRAM cell must be precharged in the bit line BL. For convenience of description, it is assumed that all the MOS transistors shown in FIG. 9 are N-type. The voltage applied to the bit line BL is passed through the first and second MOS transistors M1 and M2 which are both turned on by the enabled write word line WWL and the read word line RWL. It is delivered to the charge charging node (SN). The fourth MOS transistor M4 and the fifth MOS transistor M5 are simultaneously operated in order for the multi-value DRAM cell (FIG. 9) to operate based on a voltage precharged to the bit line BL and transferred to the charge charging node SN. The refresh signal SSG must have a voltage level greater than or equal to Vthn because it must be turned on. Here, Vthn means the threshold voltage of SET (SET).

이 때 도면에는 도시되지 않았지만, 읽기보조신호(SCEN)는 접지전압(GND) 또는 제2전원전압(Vss)의 전압준위를 가지게 하여 제6모스트랜지스터(M6)를 턴 오프 시킴으로서, 제3모스트랜지스터(M3) 및 제6모스트랜지스터(M6)의 공통단자(SC)는 플로팅(Floating)되어야 한다. 상기와 같은 신호들에 의하여 SET에는 Io[A]의 전류가 흐르게 된다. 여기서 전류 Io는 종래의 발명을 설명할 때 표시하였던 전류원(CS)으로부터 흐르는 정전류 값(Io)을 의미하는 것은 아니고 비트라인(BL)에 프리차지 된 전압에 따라 변하는 임의의 전류의 양을 의미한다. Although not shown in the drawing, the read auxiliary signal SCEN has a voltage level of the ground voltage GND or the second power supply voltage Vss to turn off the sixth MOS transistor M6 to turn off the third MOS transistor. The common terminal SC of M3 and the sixth MOS transistor M6 should be floated. Due to the signals as described above, a current of Io [A] flows through the SET. Here, the current Io does not mean a constant current value Io flowing from the current source CS, which is indicated when describing the conventional invention, but means an amount of an arbitrary current that varies according to the voltage precharged to the bit line BL. .

도 12는 도 9에 도시된 다치 DRAM 셀의 스탠바이 상태 및 리프레시 동작 시 의 각 신호들의 파형을 나타낸다. FIG. 12 illustrates waveforms of signals in a standby state and a refresh operation of the multi-value DRAM cell shown in FIG. 9.

도 12를 참조하면, 각 신호들의 파형은, 다치 DRAM 셀(도 9)이 리프레시(Refresh) 모드로 동작 중일 때는 2개의 점선으로 구별된 3개의 구간 중 중앙 구간의 조건이 만족되어야 하고, 스탠바이 상태일 때는 나머지 2개의 구간의 조건이 만족되어야 한다. Referring to FIG. 12, in the waveform of each signal, when the multi-value DRAM cell (FIG. 9) is operating in the refresh mode, the condition of the center section among the three sections separated by two dotted lines must be satisfied and is in a standby state. , The conditions of the remaining two sections must be satisfied.

먼저 스탠바이 상태일 때, 쓰기워드라인(WWL), 읽기워드라인(RWL), 리프레시신호(SSG), 및 읽기보조신호(SCEN)는 모두 디스에이블 된다. 따라서 쓰기워드라인(WWL), 읽기워드라인(RWL), 리프레시신호(SSG) 및 읽기보조신호(SCEN)는 접지전압(GND) 또는 제2공급전원(Vss)의 전압준위를 가지게 된다. 제3모스트랜지스터(M3) 및 제6모스트랜지스터(M6)의 공통단자(SC)는 플로팅(Floating)되어야 한다. 2개의 모스트랜지스터(M4, M5)가 디스에이블 된 리프레시신호(SSG)에 의해 턴 오프 되어 있으므로, SET(SET)에 흐르는 전류(i(SET))는 0(zero) 암페어(Ampere)가 된다. 이때에는 스토리지 커패시터(Cs)의 일 단자 즉 전하충전노드(SN)에 저장된 전하가 여러 경로를 통해 누설된다. 따라서 일정한 시간 내에 리프레시를 수행하여야 한다. In the standby state, the write word line WWL, the read word line RWL, the refresh signal SSG, and the read assist signal SCEN are all disabled. Therefore, the write word line WWL, the read word line RWL, the refresh signal SSG, and the read auxiliary signal SCEN have a voltage level of the ground voltage GND or the second supply power source Vss. The common terminal SC of the third MOS transistor M3 and the sixth MOS transistor M6 should be floated. Since the two MOS transistors M4 and M5 are turned off by the disabled refresh signal SSG, the current i (SET) flowing in the SET (SET) becomes 0 (zero) ampere. At this time, the charge stored in one terminal of the storage capacitor Cs, that is, the charge charging node SN, leaks through various paths. Therefore, refresh must be performed within a certain time.

리프레시를 수행하는 상태일 경우, 읽기워드라인(RWL) 및 쓰기워드라인(WWL)의 전압준위는 상술한 스탠바이 상태와 동일하게 되지만, 리프레시신호(SSG)는 제4모스트랜지스터(M4) 및 제5모스트랜지스터(M5)가 턴 온 될 수 있는 전압준위를 가져야 하며 이는 도 11에 도시한 경우의 전압준위와 같다. 이 때 이 전에 저장된 데이터 값에 해당하는 전류 Io[A]가 SET(SET)에 흐르게 되어 다치 DRAM 셀(도 9)은 리프레시(Refresh) 된다. In the state of performing the refresh, the voltage level of the read word line RWL and the write word line WWL is the same as the standby state described above, but the refresh signal SSG is the fourth MOS transistor M4 and the fifth. The MOS transistor M5 should have a voltage level at which it can be turned on, which is the same as the voltage level shown in FIG. 11. At this time, the current Io [A] corresponding to the previously stored data value flows in SET (SET), and the multi-valued DRAM cell (Fig. 9) is refreshed.

리프레시신호(SSG)의 주기 및 신호의 폭은 스토리지 커패시터(Cs)의 용량에 따라 달라진다. The period of the refresh signal SSG and the width of the signal vary depending on the capacity of the storage capacitor Cs.

도 13은 도 9에 도시된 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽을 때의 각 신호들의 파형을 나타낸다.FIG. 13 shows waveforms of signals when reading data stored in the multi-value DRAM cell shown in FIG. 9.

도 13을 참조하면, 다치 DRAM 셀(도 9)에 저장된 데이터를 읽기 위해서는, 읽기워드라인(RWL) 및 읽기보조신호(SCEN)는 인에이블 되어 제1모스트랜지스터(M1) 및 제6모스트랜지스터(M6)를 각각 턴 온 시킨다. 도 13에는 리프레시신호(SSG)가 제4모스트랜지스터(M4) 및 제5모스트랜지스터(M5)를 턴 오프 시키는 전압준위를 가지도록 도시되어 있지만, 반대로 제4모스트랜지스터(M4) 및 제5모스트랜지스터(M5)가 턴 온 되어도 문제가 없을 수도 있다. 접지전압(GND)의 전압준위를 가지는 쓰기워드라인(WWL)에 의해 제2모스트랜지스터(M2)는 턴 오프 되어 있으므로, 전하충전노드(SN)의 전압준위에 따라 제3모스트랜지스터(M3)에 흐를 수 있는 전류의 양이 결정된다. 도면에는 표시되지 않았지만, 다치 DRAM 셀(도 9)에 저장된 데이터를 읽기 위해서는 비트라인(BL)에 일정한 비교전압이 프리차지(Precharge) 되어 있다. 따라서 전하충전노드(SN)의 전압준위와 비트라인(BL)에 프리차지 된 전압과의 차이를 검출하여 전하충전노드(SN)의 전압준위를 파악할 수 있다. 전하충전노드(SN)의 전압준위를 검출하는 방법에 대해서는 후술한다. Referring to FIG. 13, in order to read data stored in the multi-value DRAM cell (FIG. 9), the read word line RWL and the read auxiliary signal SCEN are enabled so that the first MOS transistor M1 and the sixth MOS transistor 6 are read. Turn M6) on respectively. Although the refresh signal SSG has a voltage level for turning off the fourth MOS transistor M4 and the fifth MOS transistor M5 in FIG. 13, the fourth MOS transistor M4 and the fifth MOS transistor are reversed. There may be no problem even if (M5) is turned on. Since the second MOS transistor M2 is turned off by the write word line WWL having the voltage level of the ground voltage GND, the second MOS transistor M3 is turned off according to the voltage level of the charge charging node SN. The amount of current that can flow is determined. Although not shown in the figure, a constant comparison voltage is precharged on the bit line BL to read data stored in the multi-value DRAM cell (FIG. 9). Therefore, the voltage level of the charge charging node SN may be determined by detecting a difference between the voltage level of the charge charging node SN and the voltage precharged in the bit line BL. A method of detecting the voltage level of the charge charging node SN will be described later.

도 14는 본 발명에 따른 다치 DRAM 셀에 다치 데이터를 저장하거나 저장된 데이터를 읽을 때 사용하는 신호들의 파형도이다. FIG. 14 is a waveform diagram of signals used to store or read stored data in a multi-value DRAM cell according to the present invention.

도 14를 참조하면, 다치 DRAM 셀에 데이터를 저장하기 위해서는 쓰기워드라 인(WWL) 및 읽기워드라인(RWL)이 모두 인에이블 된 상태에서 비트라인(BL)에 일정한 전압이 인가되어야 한다. 여기서 일정한 전압은 다치 DRAM 셀에 저장하고자하는 비트의 수에 따라 달라지는데, 다치 DRAM 셀에 2비트에 해당되는 데이터를 저장하고자 하는 경우에는 4가지의 전압이 저장되고, 3비트에 해당되는 데이터를 저장하고자 하는 경우에는 8가지의 전압이 저장될 것이다. Referring to FIG. 14, in order to store data in a multi-value DRAM cell, a constant voltage should be applied to the bit line BL while both the write word line WWL and the read word line RWL are enabled. In this case, the constant voltage depends on the number of bits to be stored in the multi-value DRAM cell. In the case of storing 2 bits of data in the multi-value DRAM cell, 4 voltages are stored and 3 bits of data are stored. If desired, eight voltages will be stored.

이하에서는 2비트에 해당되는 데이터를 저장하고자 하는 경우의 예에 대하여 설명한다. 도 14를 참조하면, 2비트로 구현할 수 있는 4가지 경우는, '00', '01', '10' 및'11'인데, '00'에 대응되는 전압이 상대적으로 가장 낮고 '11'에 대응되는 전압이 상대적으로 가장 높은 전압으로 가정한다. Hereinafter, an example in which data corresponding to two bits is to be stored will be described. Referring to FIG. 14, four cases that can be implemented with 2 bits are '00', '01', '10', and '11', and the voltage corresponding to '00' is the lowest and corresponds to '11'. It is assumed that the voltage to be relatively high.

t1 및 t2 사이의 구간에서 쓰기워드라인(WWL) 및 읽기워드라인(RWL)이 모두 인에이블 되는데, 이 구간에 다치 DRAM 셀에 저장하고자 하는 데이터 전압을 비트라인(BL)에 프리차지 시킨다. 상기 데이터 전압은 전하충전노드(SN)에 전달되어 저장된다. 저장된 데이터 전압을 읽기 위해서는 읽기워드라인(RWL) 및 읽기보존신호(SCEN)를 턴 온 시키면 된다는 것은 이미 설명하였다. 따라서 읽기워드라인(RWL)은 데이터를 저장할 때 뿐만 아니라 데이터를 읽을 때에도 인에이블 된다. In the period between t1 and t2, both the write word line WWL and the read word line RWL are enabled. In this period, the data voltage to be stored in the multi-value DRAM cell is precharged to the bit line BL. The data voltage is transferred to and stored in the charge charging node SN. It has already been described that the read word line RWL and the read storage signal SCEN are turned on to read the stored data voltage. Therefore, the read word line RWL is enabled not only when storing data but also when reading data.

도 15는 본 발명에 따른 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽는 방법을 설명하는 다이어그램이다. 15 is a diagram illustrating a method of reading data stored in a multi-value DRAM cell in accordance with the present invention.

도 15를 참조하면, 다치 DRAM 셀(Main Cell)에 저장된 데이터를 읽기 위하여 Y 디코딩 신호(YA)를 인에이블 시키면, 프리차지 트랜지스터(P0)로부터의 메인전류(Imain)가 비트라인(BL), 다치 DRAM 셀의 제1모스트랜지스터(M1), 제3모스트랜지 스터(M3) 및 제6모스트랜지스터(M6)를 경유하여 제2전원공급단자(Vss)로 흐른다. 메인전류(Imain)의 양을 결정하는 것은 제3모스트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되는 전하충전노드(SN)의 전압준위이다. Referring to FIG. 15, when the Y decoding signal YA is enabled in order to read data stored in a multi-value DRAM cell, the main current Imain from the precharge transistor P0 may be a bit line BL, The second power supply terminal Vss flows through the first MOS transistor M1, the third MOS transistor M3, and the sixth MOS transistor M6 of the multi-value DRAM cell. Determining the amount of the main current Imain is the voltage level of the charge charging node SN applied to the gate of the third MOS transistor M3.

다치 DRAM 셀(Main Cell)에 흐르는 메인전류(Imain)의 양을 검출하기 위하여, 상기 다치 DRAM 셀(Main Cell)과 동일한 구조를 가지고 기준전압(Vref)을 저장한 기준 셀(Reference Cell)을 사용한다. Y 디코딩 신호(YA)가 인에이블 된 동안에 레퍼런스 Y 디코딩 신호(RYA)를 인에이블 시키면, 프리차지 트랜지스터(P3)로부터의 기준전류(Iref)가 레퍼런스 비트라인(RBL), 기준 셀의 제1모스트랜지스터(RM1), 제3모스트랜지스터(RM3) 및 제6모스트랜지스터(RM6)를 경유하여 제2전원공급단자(Vss)로 흐른다. In order to detect the amount of main current Imain flowing in the multi-value DRAM cell, a reference cell having the same structure as the multi-value DRAM cell and storing a reference voltage Vref is used. do. When the reference Y decoding signal RYA is enabled while the Y decoding signal YA is enabled, the reference current Iref from the precharge transistor P3 is the reference bit line RBL and the first MOS of the reference cell. It flows to the second power supply terminal Vss via the transistor RM1, the third MOS transistor RM3, and the sixth MOS transistor RM6.

메인전류(Imain)를 생성하는 프리차지 트랜지스터(P0)의 게이트 전압(Vm)을 버퍼링시켜 메인전압(Vmain)을 생성시키고, 기준전류(Iref)를 생성하는 기준전압 트랜지스터(P3)의 게이트 전압(VR)을 버퍼링시켜 기준전압(Vref)을 생성시킨다. 2개의 모스트랜지스터(P0, P1)가 전류 미러(Current Mirror)의 관계가 있으므로, 2개의 모스트랜지스터(P0, P1)의 게이트 폭(Width)과 게이트 길이(Length)를 동일하게 하였다면, 2개의 모스트랜지스터(P0, P1)에 흐르는 전류는 동일하게 될 것이고, 결국 2개의 전압(Vm, Vmain)은 서로 동일한 전압준위를 가지게 된다. 다른 2개의 모스트랜지스터(P2, P3)도 전류 미러(Current Mirror)의 관계가 있으므로, 상술한 바와 같은 동일한 이유로, 2개의 전압(VR, Vref)도 서로 동일한 전압준위를 가지게 된 다. 센스 증폭기(Sense Amplifier, S/A)는 메인전압(Vmain) 및 기준전압(Vref)을 수신하여 메인전압(Vmain) 및 기준전압(Vref)의 크기를 비교하는데, 센스 증폭기(S/A)의 출력신호(Vout)를 이용하여 다치 DRAM 셀(Main Cell)에 저장된 데이터를 검출한다. The gate voltage Vm of the precharge transistor P0 generating the main current Imain is buffered to generate the main voltage Vmain, and the gate voltage V of the reference voltage transistor P3 generating the reference current Iref. V R ) is buffered to generate a reference voltage Vref. Since the two MOS transistors P0 and P1 are related to the current mirrors, two MOS transistors have the same gate width and gate length of the two MOS transistors P0 and P1. The currents flowing through the transistors P0 and P1 will be the same, so that the two voltages Vm and Vmain have the same voltage level. Since the other two MOS transistors P2 and P3 also have a current mirror relationship, for the same reason as described above, the two voltages V R and Vref also have the same voltage level. The sense amplifier (S / A) receives the main voltage (Vmain) and the reference voltage (Vref) and compares the magnitudes of the main voltage (Vmain) and the reference voltage (Vref), the sense amplifier (S / A) of the The data stored in the multi-value DRAM cell (Main Cell) is detected using the output signal Vout.

만일 기준전압(Vref)에 비해 메인전압(Vmain)의 전압준위가 높다는 검출결과가 나왔을 때는, 기준전압(Vref)의 전압준위를 한 단계 높인 후 다시 비교하며, 이러한 과정은 기준전압(Vref)에 비해 메인전압(Vmain)이 같거나 작을 때 까지 상기의 과정을 계속하여 수행함으로서 메인전압(Vmain)이 의미하는 디지털 데이터를 검출해 낸다. 기준전압(Vref)의 전압준위를 변경시키고자 할 때에는, 도 15에 도시된 기준 셀(Reference Cell)에 변경시키고자 하는 전압을 저장시키면 된다. If the detection result that the voltage level of the main voltage (Vmain) is higher than the reference voltage (Vref) is output, the voltage level of the reference voltage (Vref) is increased by one step and compared again, this process is compared to the reference voltage (Vref) On the contrary, the above process is continued until the main voltage Vmain is the same or smaller, thereby detecting the digital data represented by the main voltage Vmain. When the voltage level of the reference voltage Vref is to be changed, the voltage to be changed may be stored in the reference cell shown in FIG. 15.

도 16은 도 15에 도시된 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽는데 사용하는 신호들의 파형도이다. FIG. 16 is a waveform diagram of signals used to read data stored in the multi-value DRAM cell shown in FIG. 15.

도 16을 참조하면, 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽을 때, 프리차지 트랜지스터(P0)의 게이트 전압(Vm)과 레퍼런스 트랜지스터(P3)의 게이트 전압(VR)의 관계는 수학식 1과 같이 표시할 수 있다. 설명의 편이를 위해서 다치 DRAM 셀에 2진 데이터(Binary Data)를 저장시켰다고 가정한다. Referring to FIG. 16, when reading data stored in a multi-value DRAM cell, the relationship between the gate voltage Vm of the precharge transistor P0 and the gate voltage V R of the reference transistor P3 is represented by Equation 1 below. can do. For convenience of explanation, it is assumed that binary data is stored in a multi-value DRAM cell.

Vm'1' < VR < Vm'0' V m'1 ' <V R <V m'0'

여기서 Vm'1' 는 다치 DRAM 셀에 논리'1'의 값이 저장되었을 때의 프리차지 트 랜지스터(P0)의 게이트 전압(Vm)이고, Vm'0' 는 논리'0'의 값이 저장되었을 때를 의미한다. 따라서 메인전압(Vmain)의 전압준위는 기준전압(Vref)의 전압준위는 수학식 2와 같이 표시할 수 있다. Where V m'1 ' is the gate voltage Vm of the precharge transistor P0 when the value of logic' 1 'is stored in the multi-value DRAM cell, and V m'0' is the value of logic '0'. It means when it is saved. Therefore, the voltage level of the main voltage Vmain may be represented by Equation 2 as the voltage level of the reference voltage Vref.

Vmain'1' < Vref < Vmain'0' V main'1 ' <V ref <V main'0'

여기서 Vmain'1' 는 다치 DRAM 셀에 논리'1'의 값이 저장되었을 때 센스 증폭기에 입력되는 전압(Vmain)이고, Vmain'0' 는 논리'0'의 값이 저장되었을 때의 전압을 의미한다. Where V main'1 ' is the voltage (Vmain) input to the sense amplifier when the value of logic' 1 'is stored in the multi-value DRAM cell, and V main'0' is the voltage when the value of logic '0' is stored. Means.

논리 '0'에 해당하는 저장전압을 VSN'0' 라 하고 논리 '1'에 해당하는 저장전압을 VSN'1' 이라고 가정하면, 기준 셀(Reference Cell)의 전하충전노드(RSN)에서의 전압(VRSN)과 다치 DRAM 셀(Main Cell)의 전하충전노드(SN)의 전압(VSN)의 관계는 수학식 3과 같이 표시할 수 있다. If the storage voltage corresponding to logic '0' is referred to as V SN'0 and the storage voltage corresponding to logic '1' is referred to as V SN'1 ' , the charge charging node RSN of the reference cell The relationship between the voltage V RSN and the voltage V SN of the charge charging node SN of the multi-value DRAM cell Main Cell may be expressed as shown in Equation 3 below.

VSN'0' < VRSN < VSN'1' V SN'0 ' <V RSN <V SN'1'

메인전류(Imain)와 기준전류(Iref)는, 각각 다치 DRAM 셀(Main Cell)의 전하충전노드(SN)의 전압준위와 기준 셀(Reference Cell)의 전하충전노드(RSN)의 전압준위에 의하여 결정되며 수학식 4와 같이 표시할 수 있다. The main current Imain and the reference current Iref are respectively determined by the voltage level of the charge charging node SN of the multi-valued DRAM cell and the voltage level of the charge charging node RSN of the reference cell. It is determined and can be expressed as Equation 4.

Imain'0' < Iref < Imain'1' I main'0 ' <I ref <I main'1'

이 때 메인전압(Vmain)과 기준전압(Vref)의 비교결과는 센스 증폭기로부터 출력되는 비교신호(Vout)로 판단할 수 있다. In this case, the comparison result between the main voltage Vmain and the reference voltage Vref may be determined as the comparison signal Vout output from the sense amplifier.

이하에서는 본원발명을 간략하게 정리한다. The following briefly summarizes the present invention.

본원발명에 따른 다치 DRAM 셀에 데이터를 저장하고자 할 경우, 쓰기워드라인(WWL)과 읽기워드라인(RWL)을 동시에 인에이블(enable) 시켜 전하충전노드(SN)에 각 다치 데이터(multiple valued data)에 해당하는 전압준위가 저장되도록 한다. In order to store data in a multi-value DRAM cell according to the present invention, the write word line WWL and the read word line RWL are enabled at the same time to enable multiple valued data to the charge charging node SN. Ensure that the voltage level corresponding to) is stored.

이때 SET(SET)에 흐르는 전류를 제어하는 제4모스트랜지스터(M4) 및 제5모스트랜지스터(M5)의 게이트에 전압(Vthn)과 동일하거나 보다 높은 전압을 인가한다. 예를 들면 리프레시신호(SSG)의 전압준위가 Vthn+10 [mV]라면, 제5모스트랜지스터(M5) 및 SET(SET)의 공통노드의 전압준위는 10 [mV] 가 되어 쿨롱 블록케이드(coulomb-blockade)가 가능해 진다. 여기서 쿨롱 블록케이드(Coulomb Blockade)란 미세한 나노(Nano) 구조에서 전자와 전자 사이의 쿨롱척력에서 생기는 효과이다. In this case, a voltage equal to or higher than the voltage Vthn is applied to the gates of the fourth and fifth MOS transistors M4 and M5 that control the current flowing in the SET. For example, if the voltage level of the refresh signal SSG is Vthn + 10 [mV], the voltage level of the common node of the fifth MOS transistor M5 and SET (SET) becomes 10 [mV] and thus the coulomb blockcade (coulomb). blockade is enabled. Here, the Coulomb Blockade is an effect of the Coulomb repulsion between electrons in the fine nano structure.

저장된 데이터를 유지하고 있는 동안(Standby)에는, 리프레시신호(SSG)의 전압을 0V 로 하여 SET(SET)에 전류가 흐르지 않도록 한다. 이렇게 함으로써 스탠바이(Standby) 시 다치 DRAM 셀의 소비전력을 최소로 한다. While the stored data is held (Standby), the voltage of the refresh signal SSG is set to 0 V so that no current flows in the SET (SET). This minimizes the power consumption of multi-value DRAM cells in standby.

데이터 리프레시(Data Refresh) 구간동안에는, 제4모스트랜지스터(M4) 및 제5모스트랜지스터(M5)의 게이트에 전압(Vthn)과 같거나 큰 전압을 인가하여, SET(SETA)로부터 흐르는 전류가 스토리지 커패시터(Cs)에서 방전된 전하들을 재충전시킬 수 있도록 한다. 이때 쓰기워드라인(WWL)과 읽기워드라인(RWL)은 0V가 인가되어 제1모스트랜지스터(M1)와 제2모스트랜지스터(M2)가 턴 오프 되도록 한다. 전하충전노드(SN)에 대한 리프레시(refresh)가 완료되면 다시 제4모스트랜지스터(M4) 및 제5모스트랜지스터(M5)를 턴 오프 시켜 SET(SET)에 전류가 흐르는 것을 방지한다. During the data refresh period, a voltage equal to or greater than the voltage Vthn is applied to the gates of the fourth and fifth MOS transistors M4 and M5 so that a current flowing from the SET (SETA) becomes a storage capacitor. It is possible to recharge the electric charges discharged at (Cs). In this case, 0 V is applied to the write word line WWL and the read word line RWL to turn off the first and second MOS transistors M1 and M2. When the refresh of the charge charging node SN is completed, the fourth MOS transistor M4 and the fifth MOS transistor M5 are turned off again to prevent current from flowing in the SET.

다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽을 때에는, 제1모스트랜지스터(M1) 및 제3모스트랜지스터(M3)를 턴 온 시킨다. 이 때 비트라인(BL)에 프리차지 트랜지스터(P0)를 연결하여 전류를 흘리면, 제3모스트랜지스터(M3)의 게이트에 인가되는 전하충전노드(SN)의 전압에 따라 비트라인(BL)에 흐르는 전류가 달라지는데, 달라지는 전류를 이용하여 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터의 검출이 가능하게 된다. When reading data stored in the multi-value DRAM cell, the first MOS transistor M1 and the third MOS transistor M3 are turned on. At this time, if a current is connected by connecting the precharge transistor P0 to the bit line BL, the current flows in the bit line BL according to the voltage of the charge charging node SN applied to the gate of the third MOS transistor M3. As the current varies, the changed current enables the detection of data stored in the multi-value DRAM cell.

종래의 DRAM은 스토리지 커패시터(Cs)에 충전된 전하를 비트라인 커패시터(bit line capacitor)와 전하분배(charge sharing)시킴으로서 충전된 전하를 검출하는 방법을 사용하였는데, 저장된 데이터를 읽은 후에는 반드시 분배된 전하를 보충(restore)해주어야 하였다. 그러나 본 발명에서 제안한 방법을 사용하면 저장된 데이터를 읽을 때 저장된 데이터 즉 전하들의 분배가 이루어지지 않기 때문에 전하를 보충할 필요가 없게 되므로, 데이터를 읽은 후 별도의 전하 보충 사이클이 필요없게 되어 간단할 뿐만 아니라 소비전력도 상대적으로 감소하게 되는 장점이 있다. Conventional DRAMs use a method of detecting charged charges by charging the charges stored in the storage capacitor Cs with bit line capacitors. The charge had to be restored. However, the method proposed in the present invention does not need to replenish charges because the stored data, i.e., the distribution of charges, is not made when reading the stored data, so that a separate charge replenishment cycle is not required after reading the data. In addition, the power consumption is also relatively reduced.

제4모스트랜지스터(M4) 및 제5모스트랜지스터(M5)는 SET(SETA)에 전류가 흐 르게 하거나 차단하기 위한 스위치의 역할과 동시에 SET(SET)와 제5모스트랜지스터(M5)의 공통노드에서의 쿨롱 블록케이드 조건을 유지시킬 수 있을 만큼 충분히 낮은 전압이 되도록 하기위한 역할도 수행한다. The fourth MOS transistor M4 and the fifth MOS transistor M5 act as a switch for flowing or blocking current through the SET (SETA) and at the common node of the SET (SET) and the fifth MOS transistor M5. It also plays a role to ensure that the voltage is low enough to maintain the Coulomb blockcade condition.

제5모스트랜지스터(M5)의 게이트에 Vthn 정도의 전압을 인가하면, 제5모스트랜지스터(M5)와 SET(SET)이 공통노드는 수십mV 정도의 전압준위를 유지하게 SET(SET)의 드레인 및 소스 사이의 전압(VDS)은 수십mV가 된다. When the voltage of about Vthn is applied to the gate of the fifth MOS transistor M5, the drain and the drain of SET (SET) are maintained so that the common node of the fifth MOS transistor M5 and SET (SET) maintain a voltage level of about several tens of mV. The voltage V DS between the sources becomes several tens of mV.

상술한 본 발명의 핵심아이디어와 종래의 실시 예(도 7)와 다른 점은, 복수 개의 디지털 데이터에 대응하는 복수 개의 서로 다른 전압준위를 저장하기 위하여 1개의 스토리지 커패시터(Cs)를 사용하였으며 저장된 데이터를 보존하기 위하여 SET에 전류를 계속하여 흘리지 않는 대신 일정한 주기를 가지고 제4모스트랜지스터(M4)와 제5모스트랜지스터(M5)가 주기적으로 온 오프 되도록 한 것이다. The difference between the core idea of the present invention and the conventional embodiment (Fig. 7) is that one storage capacitor Cs is used to store a plurality of different voltage levels corresponding to the plurality of digital data. In order to preserve the current, the fourth MOS transistor M4 and the fifth MOS transistor M5 are periodically turned on and off at a predetermined cycle instead of continuously flowing current to the SET.

일반적으로 1개의 커패시터(capacitor)에 저장되는 전하들은 수msec ~ 수십 msec 동안 유지가 가능하기 때문에, 수msec ~ 수십 msec 주기를 가지고 리프레시 시켜야 한다. 데이터를 리프레시 시키기 위하여 단위 셀 내의 SET에서 소모되는 전류를 100pA로 가정하면, 256M 셀 어레이를 구비하는 반도체 장치의 경우 스탠바이 전류는 30 [mA] 정도 되며, 통상 일반 DRAM의 스탠바이 전류가 1 [mA] 이하인 점을 감안하면 매우 큰 값이 된다. In general, since the charges stored in one capacitor can be maintained for several msec to several tens of msec, they should be refreshed with a period of several msec to several tens of msec. If the current consumed by the SET in the unit cell is 100 pA to refresh the data, the standby current of a semiconductor device having a 256M cell array is about 30 [mA], and the standby current of a general DRAM is 1 [mA]. In consideration of the following, it becomes a very large value.

그러나 본 발명에 따른 구조를 가지는 DRAM 셀의 경우, 리프레시 주기가 1msec 정도이며 데이터 리프레시에 필요한 시간을 최대 100ns(nano-seconds) 정도 라고 가정하면, 평균 스탠바이 전류(average standby current)는 수학식 5와 같이 수uA(microampere) 이하가 된다. However, in the case of a DRAM cell having a structure according to the present invention, assuming that the refresh cycle is about 1 msec and the time required for data refresh is about 100 ns (nano-seconds), the average standby current is represented by the following equation (5). Similarly, it is several microampere (uA) or less.

(100pA x 256M cell x 100ns) / 1msec = 3uA           (100pA x 256M cell x 100ns) / 1msec = 3uA

일반적인 SRAM이 DRAM에 비해 레이아웃에서 차지하는 면적은 큰 반면 소비전력이 낮은 것을 특징으로 하는데 반해, 본 발명에 따른 SET를 이용한 DRAM 셀의 경우, SET를 이용한 SRAM에 비해 소모 전력을 105배 이상 낮출 수 있게 된다. Common area SRAM occupies in the layout as compared to the DRAM Whereas characterized in that the lower large, while the power consumption, in the case of a DRAM cell using a SET in accordance with the present invention, can lower the power consumption compared to the SRAM using the SET at least 10 5 times Will be.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. In the above description, the technical idea of the present invention has been described with the accompanying drawings, which illustrate exemplary embodiments of the present invention by way of example and do not limit the present invention. In addition, it is apparent that any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다치 DRAM 셀은, 소비전력을 최소한으로 하며 2비트 이상의 정보를 저장시킬 수 있는 장점이 있다. As described above, the multi-value DRAM cell according to the present invention has an advantage of minimizing power consumption and storing two or more bits of information.

Claims (13)

일 단자가 비트라인(BL)에 연결되고 게이트에 읽기워드라인(RWL)이 연결된 제1모스트랜지스터(M1); A first MOS transistor M1 having one terminal connected to a bit line BL and a read word line RWL connected to a gate thereof; 일 단자가 상기 제1모스트랜지스터(M1)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 전하충전노드(SN)에 연결되며 게이트가 쓰기워드라인(WWL)에 연결된 제2모스트랜지스터(M2); A second MOS transistor M2 having one terminal connected to the other terminal of the first MOS transistor M1, the other terminal connected to the charge charging node SN, and the gate connected to the write word line WWL; 일 단자가 상기 제1모스트랜지스터(M1) 및 상기 제2모스트랜지스터(M2)의 공통단자에 연결되며 게이트가 상기 전하충전노드(SN)에 연결된 제3모스트랜지스터(M3); A third MOS transistor M3 having one terminal connected to a common terminal of the first MOS transistor M1 and the second MOS transistor M2 and having a gate connected to the charge charging node SN; 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되며 게이트에 리프레시신호(SSG)가 인가된 제4모스트랜지스터(M4); A fourth MOS transistor M4 having one terminal connected to the charge charging node SN and a refresh signal SSG applied to a gate thereof; 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되고 게이트에 상기 리프레시신호(SSG)가 인가된 제5모스트랜지스터(M5); A fifth MOS transistor M5 having one terminal connected to the charge charging node SN and a refresh signal SSG applied to a gate thereof; 일 단자가 상기 제5모스트랜지스터(M5)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 제2전원공급단자(Vss)에 연결되고 게이트가 상기 전하충전노드(SN)에 연결된 SET(SET); 및 SET (SET) having one terminal connected to the other terminal of the fifth MOS transistor (M5), the other terminal connected to the second power supply terminal (Vss), and the gate connected to the charge charging node (SN); And 일 단자가 상기 전하충전노드(SN)에 연결되고 다른 일 단자가 상기 제2전원공급단자(Vss)에 연결된 스토리지 커패시터(Cs)를 구비하는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀. A multi-value DRAM cell using a SET, wherein one terminal has a storage capacitor Cs connected to the charge charging node SN and the other terminal connected to the second power supply terminal Vss. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제4모스트랜지스터의 다른 일 단자는 임의의 전류원(Io)에 연결된 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀. The other terminal of the fourth MOS transistor is a multi-value DRAM cell using a SET, characterized in that connected to any current source (Io). 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제3모스트랜지스터(M3)의 다른 일 단자를 접지전압 또는 제2전원공급단자(Vss)에 스위칭하는 스위치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀. And a switch for switching another terminal of the third MOS transistor (M3) to a ground voltage or a second power supply terminal (Vss). 제3항에 있어서, 상기 스위치는, The method of claim 3, wherein the switch, 일 단자가 상기 제3모스트랜지스터(M3)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자가 상기 접지전압 또는 상기 제2전원공급단자(Vss)에 연결되며 게이트에 읽기보조신호(SCEN)가 인가된 제6모스트랜지스터(M6)인 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀. A first terminal connected to the other terminal of the third MOS transistor M3, the other terminal connected to the ground voltage or the second power supply terminal Vss, and a read auxiliary signal SCEN applied to a gate thereof; A multi-valued DRAM cell using SET, characterized in that it is a six MOS transistor M6. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 읽기보조신호(SCEN)는 상기 다치 DRAM 셀에 저장된 데이터를 읽을 때만 인에이블 되는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀. And the read assist signal SCEN is enabled only when reading data stored in the multi-value DRAM cell. 제1항에 있어서, 상기 비트라인(BL)에는, The bit line BL of claim 1, further comprising: 적어도 2개 이상의 서로 다른 전압준위를 출력하는 전압원에 연결되는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀. A multi-valued DRAM cell using a SET, characterized in that it is connected to a voltage source that outputs at least two different voltage levels. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 리프레시신호는 상기 제4모스트랜지스터(M4) 및 상기 제5모스트랜지스터(M5)를 개폐(On & Off) 시키도록 그 전압 값이 주기적으로 변하며, 그 주기는 상기 스토리지 커패시터에 저장된 전하가 방전되는 시간에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀. The refresh signal periodically changes its voltage value to open and close the fourth and fifth MOS transistors M4 and M5, and the period of the refresh signal discharges the charge stored in the storage capacitor. A multi-value DRAM cell using SET, which is determined by time. 청구항 제1항에 기재된 복수 개의 다치 DRAM 셀이 2차원적으로 배열되며, 복수 개의 비트라인들(BL0 ~ BL3), 복수 개의 읽기워드라인들(RWL0 ~ RWL3), 복수 개의 쓰기워드라인(WWL0 ~ WWL3)들, 복수 개의 리프레시라인들(SSG0 ~ SSG3) 및 읽기보조블록(1010)을 구비하며, The plurality of multi-valued DRAM cells of claim 1 are two-dimensionally arranged, a plurality of bit lines BL0 to BL3, a plurality of read word lines RWL0 to RWL3, and a plurality of write word lines WWL0 to WWL3), a plurality of refresh lines SSG0 to SSG3, and a read auxiliary block 1010, 상기 다치 DRAM 셀들 각각은 해당 비트라인, 해당 읽기워드라인, 해당 쓰기워드라인 및 해당 리프레시라인에 연결되어 있으며, 상기 제3모스트랜지스터(M3)의 다른 일 단자가 상기 읽기보조블록(1010)에 연결되며, Each of the multi-valued DRAM cells is connected to a corresponding bit line, a corresponding read word line, a corresponding write word line, and a corresponding refresh line, and another terminal of the third MOS transistor M3 is connected to the read auxiliary block 1010. , 상기 읽기보조블록(1010)은 읽기보조신호(SCEN)에 응답하여 동작하는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀 어레이. And the read assist block 1010 operates in response to a read assist signal SCEN. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 2차원으로 배열된 복수 개의 다치 DRAM 셀들 중 수직방향의 각 라인 또는 수평방향의 각 라인에 배치된 다치 DRAM 셀들에 포함된 제3모스트랜지스터의 다른 일 단자들은 하나의 공통라인을 형성하여 상기 읽기보조블록에 연결되는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀 어레이. Among the plurality of multi-valued DRAM cells arranged in two dimensions, the other terminals of the third MOS transistors included in the multi-valued DRAM cells arranged on each line in the vertical direction or each line in the horizontal direction form one common line to read the read. A multi-valued DRAM cell array using a SET, characterized in that connected to the auxiliary block. 제9항에 있어서, 상기 읽기보조블록은, The method of claim 9, wherein the read auxiliary block, 일 단자가 제2전원공급단자(Vss)에 연결되고 다른 일 단자는 해당 공통라인에 연결된 복수 개의 모스트랜지스터들을 구비하며, 상기 복수 개의 모스트랜지스터들의 게이트는 상기 읽기보조신호(SCEN)가 공통으로 인가되는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀 어레이. One terminal is connected to the second power supply terminal Vss, and the other terminal has a plurality of MOS transistors connected to a corresponding common line, and the read auxiliary signal SCEN is commonly applied to the gates of the plurality of MOS transistors. A multi-value DRAM cell array using SET, characterized in that the. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 읽기보조신호(SCEN)는 상기 다치 DRAM 셀 어레이에 저장된 데이터를 읽을 때만 인에이블 되는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀 어레이. And the read assist signal (SCEN) is enabled only when reading data stored in the multi-value DRAM cell array. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 다치 DRAM 셀과 동일한 구조를 가진 다치 DRAM 기준 셀; 및 A multivalued DRAM reference cell having the same structure as the multivalued DRAM cell; And 센스 증폭기를 더 구비하며, Further comprising a sense amplifier, 상기 센스 증폭기는 상기 다치 DRAM 셀에 연결된 비트라인(BL)에 흐르는 전 류 및 상기 다치 DRAM 기준 셀에 연결된 기준 비트라인(RBL)에 흐르는 전류를 비교하는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀 어레이. The sense amplifier compares a current flowing in a bit line BL connected to the multi-value DRAM cell and a current flowing in a reference bit line RBL connected to the multi-value DRAM reference cell. . 제12항에 있어서, 상기 다치 DRAM 기준 셀은, The method of claim 12, wherein the multi-value DRAM reference cell, 상기 다치 DRAM 셀에 저장되는 복수 개의 서로 다른 전압 값 중의 어느 하나의 전압 값과 동일한 전압 값을 저장하는 것을 특징으로 하는 SET을 이용한 다치 DRAM 셀 어레이. And a voltage value equal to any one of a plurality of different voltage values stored in the multi-value DRAM cell.
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