KR20080071815A - Semiconductor memory device capable of reducing static noise margin - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 SRAM의 메모리 셀의 구조를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the structure of a memory cell of a conventional SRAM.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 내에 포함된 메모리 셀의 구성을 나타내는 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a memory cell included in a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽는 과정을 설명하기 위한 회로도이고, 도 4는 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽는 과정을 나타내는 타이밍도이다.3 is a circuit diagram illustrating a process of reading data stored in a memory cell, and FIG. 4 is a timing diagram illustrating a process of reading data stored in a memory cell.
도 5는 메모리 셀에 데이터를 저장하는 과정을 설명하기 위한 회로도이고, 도 6은 메모리 셀에 데이터를 저장하는 과정을 나타내는 타이밍도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a process of storing data in a memory cell, and FIG. 6 is a timing diagram illustrating a process of storing data in a memory cell.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 내에 포함된 메모리 셀의 구성을 나타내는 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating a configuration of a memory cell included in a semiconductor memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 내에 포함된 메모리 셀의 구성을 나타내는 회로도이다.8 is a circuit diagram illustrating a configuration of a memory cell included in a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 내에 포함된 메모리 셀의 구성을 나타내는 회로도이다.9 is a circuit diagram illustrating a configuration of a memory cell included in a semiconductor memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
210 : 래치 220 : 읽기 포트210: Latch 220: Read Port
230 : 쓰기 포트230: write port
본 발명은 반도체 메모리 장치에 관한 것으로 특히, 정적 노이즈 마진을 감소시킬 수 있는 반도체 메모리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device capable of reducing static noise margin.
반도체 메모리 장치는 크게 래치를 사용하여 데이터를 저장하는 SRAM(Static Random Access Memory)과 커패시터를 사용하여 데이터를 저장하는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)으로 분류된다.Semiconductor memory devices are largely classified into static random access memory (SRAM) for storing data using latches and dynamic random access memory (DRAM) for storing data using capacitors.
도 1은 종래의 SRAM의 메모리 셀의 구조를 나타내는 회로도이다.1 is a circuit diagram showing the structure of a memory cell of a conventional SRAM.
도 1을 참조하면, SRAM의 메모리 셀(100)은 래치(110), 제1 패스 게이트(120) 및 제2 패스 게이트(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a
래치(110)는 두 개의 인버터들로 구현될 수 있고, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정에 의할 경우 제1 및 제2 풀업 회로들(112, 114)과 제1 및 제2 풀다운 회로들(116, 118)을 포함한다.The
제1 풀업 회로(112)는 전원전압(VDD)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되고 제1 풀다운 회로(116)는 제1 노드(N1)와 접지전압(VSS)에 연결된다. 또한 제1 풀업 및 풀다운 회로들(112, 116)의 게이트는 제2 노드(N2)에 연결된다.The first pull-
제2 풀업 회로(114)는 전원전압(VDD)과 제2 노드(N2) 사이에 연결되고 제2 풀다운 회로(118)는 제2 노드(N2)와 접지전압(VSS)에 연결된다. 또한 제2 풀업 및 풀다운 회로들(114, 118)의 게이트는 제1 노드(N1)에 연결된다. The second pull-
제1 패스 게이트(120)는 제1 비트라인(BL1)과 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 패스 게이트(130)는 제1 비트라인(BL1)과 상보 관계를 가지는 제2 비트라인(BL2)과 제2 노드(N2) 사이에 연결된다. 또한, 제1 및 제2 패스 게이트들(120, 130)의 게이트는 워드라인(WL)에 연결된다.The
공정 기술의 발전에 따라 도1에 도시된 SRAM의 메모리 셀의 크기는 감소되고 있으며 따라서 정적 노이즈 마진(SNM, Static Noise Margin)과 같은 셀 안정성에 관한 문제가 발생한다. 즉, SRAM의 메모리 셀의 크기가 감소함에 따라 SRAM의 메모리 셀의 래치에 포함된 두 개의 인버터들 간의 전압 차가 감소하는 문제점이 발생한다.With the development of the process technology, the size of the memory cells of the SRAM shown in FIG. 1 is decreasing, and thus problems related to cell stability such as static noise margin (SNM) occur. That is, as the size of the memory cell of the SRAM decreases, there is a problem that a voltage difference between two inverters included in the latch of the memory cell of the SRAM decreases.
셀 안정성에 관한 문제점을 해결하기 위하여 SRAM의 메모리 셀에 포함된 소자들(예를 들어, 모스 회로 - MOS, Metal Oxide Semiconductor)의 개수를 증가시키는 방법도 있으나 이러한 방법은 SRAM의 집적도를 감소시키는 문제점이 발생한다.In order to solve the problem of cell stability, there is a method of increasing the number of devices (eg, MOS circuits, metal oxide semiconductors) included in the memory cells of the SRAM, but this method reduces the density of the SRAM. This happens.
따라서 SRAM의 집적도를 감소를 억제하면서도 정적 노이즈 마진(SNM, Static Noise Margin)과 같은 셀 안정성에 관한 문제를 해결할 수 있는 반도체 메모리 장치가 요구된다.Accordingly, there is a need for a semiconductor memory device capable of solving problems related to cell stability such as static noise margin (SNM) while suppressing a decrease in the density of SRAM.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 반도체 메모리 장치에 포함된 메모리 셀의 읽기 포트에 하나의 모스만을 사용함에도 정적 노이즈 마진을 감소시킬 수 있는 반도체 메모리 장치들을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that can reduce the static noise margin even when using only one MOS for the read port of the memory cell included in the semiconductor memory device to solve the problems of the prior art.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 정적 노이즈 마진을 감소시킬 수 있는 반도체 메모리 장치는 입력 포트 및 출력 포트를 포함하는 래치, 상기 출력 포트에 연결되고 상기 래치에 저장된 값을 기초로 스위치되며 하나의 모스(MOS, Metal Oxide Semiconductor)로 구현되는 제1 패스 게이트만을 포함하고, 제1 선택 신호가 입력된 경우 상기 제1 패스 게이트의 스위치된 상태에 따라 상기 저장된 값을 결정하는 읽기 포트 및 제2 선택 신호를 기초로 상기 새로운 값을 상기 입력 포트에 입력하는 쓰기 포트를 포함한다. 예를 들어, 상기 반도체 메모리 장치는 에스램(SRAM, Static Random Access Memory)에 상응할 수 있다.In order to achieve the above object, a semiconductor memory device capable of reducing the static noise margin of the present invention includes a latch including an input port and an output port, connected to the output port, and switched based on a value stored in the latch and having one MOS. A read port and a second selection signal including only a first pass gate implemented by a metal oxide semiconductor (MOS) and determining the stored value according to a switched state of the first pass gate when a first selection signal is input; It includes a write port for inputting the new value to the input port based on. For example, the semiconductor memory device may correspond to a static random access memory (SRAM).
상기 읽기 포트는 상기 제1 선택 신호를 읽기 워드라인에 인가하여 상기 제1 패스 게이트가 턴-온된 경우에는 상기 제1 선택 신호를 읽기 비트라인에 출력하고, 상기 제1 패스 게이트가 턴-오프된 경우에는 상기 제1 선택 신호를 상기 읽기 비트라인에 출력하지 않을 수 있다.The read port applies the first select signal to a read word line and outputs the first select signal to a read bit line when the first pass gate is turned on, and the first pass gate is turned off. In this case, the first selection signal may not be output to the read bit line.
예를 들어, 상기 읽기 포트는 소스는 상기 읽기 비트라인에 연결되고 드레인은 상기 읽기 워드라인에 연결되며 게이트는 상기 출력 포트에 연결되는 1개의 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)로 구현되는 상기 제1 패스 게이트를 포함할 수 있다.For example, the read port is implemented with one N-channel metal oxide semiconductor (NMOS) connected to a source connected to the read bit line, a drain connected to the read word line, and a gate connected to the output port. The first pass gate may be included.
상기 읽기 포트는 상기 엔모스의 소스가 로우 전압에 상응하도록 상기 엔모스의 소스를 방전하고 상기 제1 선택 신호를 상기 엔모스의 드레인에 입력받으며 상기 엔모스의 게이트에 인가되는 상기 저장된 값에 따라 상기 제1 선택 신호를 상 기 엔모스의 소스에 출력할 수 있다.The read port discharges the source of the NMOS so that the source of the NMOS corresponds to a low voltage, receives the first selection signal to the drain of the NMOS, and according to the stored value applied to the gate of the NMOS. The first selection signal may be output to the source of the NMOS.
일 실시예에 따라, 상기 쓰기 포트는 상기 입력 포트에 연결되고 상기 제2 선택 신호를 기초로 스위치되는 제2 패스 게이트를 포함하고, 상기 제2 패스 게이트가 턴-온된 경우에는 쓰기 비트라인을 통하여 입력받은 상기 새로운 값을 상기 입력 포트에 쓸 수 있다.In example embodiments, the write port includes a second pass gate connected to the input port and switched based on the second selection signal, and through the write bit line when the second pass gate is turned on. The new value received can be written to the input port.
상기 쓰기 포트는 소스는 상기 입력 포트에 연결되고 드레인은 상기 쓰기 비트라인에 연결되며 게이트는 상기 쓰기 워드라인에 연결되는 1개의 제1 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)로 구현되는 상기 제2 패스 게이트를 포함할 수 있다.The write port may include a first NMOS (N-channel metal oxide semiconductor) connected to a source connected to the input port, a drain connected to the write bit line, and a gate connected to the write word line. It may include a second pass gate.
상기 쓰기 포트는 상기 제1 엔모스의 소스가 로우 전압에 상응하도록 상기 제1 엔모스의 소스를 방전하고 상기 제1 엔모스의 게이트에 인가되는 상기 제2 선택 신호를 입력받으며 상기 제1 엔모스의 소스에 입력되는 상기 새로운 값을 상기 제1 엔모스의 드레인에 출력할 수 있다.The write port discharges the source of the first NMOS so that the source of the first NMOS corresponds to a low voltage, receives the second selection signal applied to the gate of the first NMOS, and receives the first NMOS. The new value input to the source of may be output to the drain of the first NMOS.
상기 쓰기 포트는 상기 출력 포트에 연결되고 상기 제2 선택 신호를 기초로 스위치되는 제3 패스 게이트를 더 포함하고, 상기 제3 패스 게이트가 턴-온된 경우에는 상보된 쓰기 비트라인을 통하여 입력받은 상기 새로운 값에 상보된 값을 상기 출력 포트에 입력할 수 있다.The write port further includes a third pass gate connected to the output port and switched based on the second selection signal, and when the third pass gate is turned on, the write port received through the complementary write bit line. A value complementary to the new value can be entered into the output port.
다른 일 실시예에 따라, 상기 쓰기 포트는 소스는 상기 상보된 쓰기 비트라인에 연결되고 드레인은 상기 출력 포트에 연결되며 게이트는 상기 쓰기 워드라인에 연결되는 1개의 제2 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)로 구 현되는 상기 제3 패스 게이트를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, the write port is connected to the complementary write bit line, the drain is connected to the output port and the gate is connected to the second word NMOS (NMOS, N- Channel metal oxide semiconductor) may further include the third pass gate.
상기 쓰기 포트는 상기 제2 엔모스의 소스가 로우 전압에 상응하도록 상기 제2 엔모스의 소스를 방전하고 상기 제2 엔모스의 게이트에 인가되는 상기 제2 선택 신호를 입력받으며 상기 제2 엔모스의 소스에 입력되는 상기 상보된 값을 상기 제2 엔모스의 드레인에 출력할 수 있다.The write port discharges the source of the second NMOS so that the source of the second NMOS corresponds to a low voltage, receives the second selection signal applied to the gate of the second NMOS, and receives the second NMOS. The complementary value input to the source of may be output to the drain of the second NMOS.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 정적 노이즈 마진을 감소시킬 수 있는 반도체 메모리 장치는 입력 포트 및 출력 포트를 포함하는 래치, 상기 출력 포트에 연결되고 상기 래치에 저장된 값을 기초로 스위치되며 하나의 모스(MOS, Metal Oxide Semiconductor)로 구현되는 제1 패스 게이트만을 포함하고, 선택 신호가 입력된 경우 상기 제1 패스 게이트의 스위치된 상태에 따라 상기 저장된 값을 결정하고 상기 저장된 값을 상기 입력 포트에 입력하는 읽기 포트 및 상기 선택 신호를 기초로 새로운 값을 상기 입력 포트에 입력하는 쓰기 포트를 포함한다. 예를 들어, 상기 반도체 메모리 장치는 에스램(SRAM, Static Random Access Memory)에 상응할 수 있다.A semiconductor memory device capable of reducing the static noise margin of the present invention for achieving the above another object is a latch including an input port and an output port, connected to the output port and switched based on the value stored in the latch It includes only a first pass gate implemented by a metal oxide semiconductor (MOS), and when the selection signal is input, the stored value is determined according to the switched state of the first pass gate and the stored value to the input port A read port for inputting and a write port for inputting a new value to the input port based on the selection signal. For example, the semiconductor memory device may correspond to a static random access memory (SRAM).
상기 읽기 포트는 상기 선택 신호를 워드라인에 인가하여 상기 제1 패스 게이트가 턴-온된 경우에는 상기 선택 신호를 읽기 비트라인에 출력하고 상기 제1 패스 게이트가 턴-오프된 경우에는 상기 선택 신호를 상기 읽기 비트라인에 출력하지 않으며, 상기 저장된 값이 변경되지 않도록 상기 읽기 비트라인의 값을 상기 입력 포트에 입력할 수 있다.The read port applies the select signal to a word line to output the select signal to a read bit line when the first pass gate is turned on, and to output the select signal when the first pass gate is turned off. A value of the read bit line may be input to the input port so that the read bit line is not output to the read bit line and the stored value is not changed.
상기 읽기 포트는 소스는 상기 읽기 비트라인에 연결되고 드레인은 상기 읽 기 워드라인에 연결되며 게이트는 상기 출력 포트에 연결되는 1개의 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)로 구현되는 상기 제1 패스 게이트를 포함할 수 있다.The read port may include a source connected to the read bit line, a drain connected to the read word line, and a gate connected to the output port, the N-channel metal oxide semiconductor (NMOS). It may include a one pass gate.
상기 읽기 포트는 상기 엔모스의 소스가 로우 전압에 상응하도록 상기 엔모스의 소스를 방전하고 상기 제1 선택 신호를 상기 엔모스의 드레인에 입력받으며 상기 엔모스의 게이트에 인가되는 상기 저장된 값에 따라 상기 제1 선택 신호를 상기 엔모스의 소스에 출력할 수 있다.The read port discharges the source of the NMOS so that the source of the NMOS corresponds to a low voltage, receives the first selection signal to the drain of the NMOS, and according to the stored value applied to the gate of the NMOS. The first selection signal may be output to the source of the NMOS.
일 실시예에 따라, 상기 쓰기 포트는 상기 입력 포트에 연결되고 상기 선택 신호를 기초로 스위치되는 제2 패스 게이트를 포함하고, 상기 제2 패스 게이트가 턴-온된 경우에는 쓰기 비트라인을 통하여 입력받은 상기 새로운 값을 상기 입력 포트에 쓸 수 있다.In example embodiments, the write port includes a second pass gate connected to the input port and switched based on the selection signal, and received through a write bit line when the second pass gate is turned on. The new value can be written to the input port.
일 실시예에 따라, 상기 쓰기 포트는 소스는 상기 입력 포트에 연결되고 드레인은 상기 쓰기 비트라인에 연결되며 게이트는 상기 쓰기 워드라인에 연결되는 1개의 제1 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)로 구현되는 상기 제2 패스 게이트를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the write port is connected to the input port, the source is connected to the write bit line, the drain is connected to the first word line (NMOS, N-channel Metal Oxide) And a second pass gate implemented as a semiconductor.
상기 쓰기 포트는 상기 제1 엔모스의 소스가 로우 전압에 상응하도록 상기 제1 엔모스의 소스를 방전하고 상기 제1 엔모스의 게이트에 인가되는 상기 선택 신호를 입력받으며 상기 제1 엔모스의 소스에 입력되는 상기 새로운 값을 상기 제1 엔모스의 드레인에 출력할 수 있다.The write port discharges the source of the first NMOS so that the source of the first NMOS corresponds to a low voltage, receives the selection signal applied to the gate of the first NMOS, and the source of the first NMOS. The new value input to may be output to the drain of the first NMOS.
상기 쓰기 포트는 상기 출력 포트에 연결되고 상기 선택 신호를 기초로 스위 치되는 제3 패스 게이트를 더 포함하고, 상기 제3 패스 게이트가 턴-온된 경우에는 상보된 쓰기 비트라인을 통하여 입력받은 상기 새로운 값에 상보된 값을 상기 출력 포트에 입력할 수 있다.The write port further includes a third pass gate connected to the output port and switched based on the selection signal, and when the third pass gate is turned on, the new input received through the complementary write bit line. A value complementary to the value can be entered into the output port.
다른 일 실시예에 따라, 상기 쓰기 포트는 소스는 상기 상보된 쓰기 비트라인에 연결되고 드레인은 상기 출력 포트에 연결되며 게이트는 상기 쓰기 워드라인에 연결되는 1개의 제2 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)로 구현되는 상기 제3 패스 게이트를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, the write port is connected to the complementary write bit line, the drain is connected to the output port and the gate is connected to the second word NMOS (NMOS, N- Channel metal oxide semiconductor) may further include the third pass gate.
상기 쓰기 포트는 상기 제2 엔모스의 소스가 로우 전압에 상응하도록 상기 제2 엔모스의 소스를 방전하고 상기 제2 엔모스의 게이트에 인가되는 상기 선택 신호를 입력받으며 상기 제2 엔모스의 소스에 입력되는 상기 상보된 값을 상기 제2 엔모스의 드레인에 출력할 수 있다.The write port discharges the source of the second NMOS so that the source of the second NMOS corresponds to a low voltage, receives the selection signal applied to the gate of the second NMOS, and the source of the second NMOS. The complementary value input to may be output to the drain of the second NMOS.
본 발명에서는 반도체 메모리 장치에 포함된 메모리 셀의 읽기 포트는 하나의 모스만을 포함함에도 모스는 저장된 값을 기초로 스위치되므로 정적 노이즈 마진을 감소시킬 수 있다.In the present invention, since the read port of the memory cell included in the semiconductor memory device includes only one Morse, the Morse is switched based on the stored value, thereby reducing the static noise margin.
또한, 본 발명에서는 반도체 메모리 장치에 포함된 메모리 셀의 읽기 포트에 하나의 모스만을 사용함에도 메모리 셀의 읽기 포트 및 쓰기 포트를 각각 접근할 수 있다.In addition, in the present invention, even though only one Morse is used for the read port of the memory cell included in the semiconductor memory device, the read port and the write port of the memory cell can be accessed.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments of the present invention, embodiments of the present invention may be implemented in various forms and It should not be construed as limited to the embodiments described in.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between," or "neighboring to," and "directly neighboring to" should be interpreted as well.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것 으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof that is described, and that one or more other features or numbers are present. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.On the other hand, when an embodiment is otherwise implemented, a function or operation specified in a specific block may occur out of the order specified in the flowchart. For example, two consecutive blocks may actually be performed substantially simultaneously, and the blocks may be performed upside down depending on the function or operation involved.
이하 본 발명의 실시예들을 도면과 함께 설명하고자 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 내에 포함된 메모리 셀의 구성을 나타내는 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating a configuration of a memory cell included in a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 메모리 셀(200)은 래치(210), 읽기 포트(220) 및 쓰기 포 트(230)를 포함한다.2, the
래치(210)는 두 개의 인버터들로 구현될 수 있고, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정에 의할 경우 제1 및 제2 풀업 회로들(212, 214)과 제1 및 제2 풀다운 회로들(216, 218)을 포함한다.The
제1 풀업 회로(212)는 전원전압(VDD)과 입력 포트(N1) 사이에 연결되고 제1 풀다운 회로(216)는 입력 포트(N1)와 접지전압(VSS)에 연결된다. 또한 제1 풀업 및 풀다운 회로들(212, 216)의 게이트는 출력 포트(N2)에 연결된다.The first pull-up
제2 풀업 회로(214)는 전원전압(VDD)과 출력 포트(N2) 사이에 연결되고 제2 풀다운 회로(218)는 출력 포트(N2)와 접지전압(VSS)에 연결된다. 또한 제2 풀업 및 풀다운 회로들(214, 218)의 게이트는 입력 포트(N1)에 연결된다. The second pull-up
읽기 포트(220)는 출력 포트(N2)에 연결되고 래치(210)에 저장된 값을 기초로 스위치되며 하나의 모스(MOS, Metal Oxide Semiconductor)로 구현되는 제1 패스 게이트(PG1)만을 포함하고, 제1 선택 신호(예를 들어, 읽기 워드라인 신호)가 입력된 경우 제1 패스 게이트(PG1)의 스위치된 상태에 따라 래치(210)에 저장된 값을 결정한다. 즉, 읽기 포트(220)는 하나의 모스로 구현됨으로써 메모리 셀(200)의 집적도를 감소없이 정적 노이즈 마진을 감소시킬 수 있다.The read
읽기 포트(220)란 데이터를 저장하는 래치(210)와 같은 회로에 같이 집적되는 회로를 의미하는 것으로, 래치(210)에 저장된 데이터를 읽는 데 필요한 주변 회로를 모두 포함하는 것은 아니다.The read
쓰기 포트(230)는 제2 선택 신호(예를 들어, 쓰기 워드라인 신호)를 기초로 래치(210)에 저장하기 위한 새로운 값을 입력 포트(N1)에 입력한다.The
쓰기 포트(230)란 데이터를 저장하는 래치(210)와 같은 회로에 같이 집적되는 회로를 의미하는 것으로, 래치(210)에 저장된 데이터를 쓰는 데 필요한 주변 회로를 모두 포함하는 것은 아니다.The
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 반도체 메모리 장치의 읽기 및 쓰기 연산들의 동작 방법을 살펴본다.Hereinafter, a method of operating read and write operations of the semiconductor memory device will be described with reference to FIGS. 3 to 6.
도 3은 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽는 과정을 설명하기 위한 회로도이고, 도 4는 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽는 과정을 나타내는 타이밍도이다.3 is a circuit diagram illustrating a process of reading data stored in a memory cell, and FIG. 4 is a timing diagram illustrating a process of reading data stored in a memory cell.
읽기 포트(220)는 제1 선택 신호를 읽기 워드라인에 인가하여 제1 패스 게이트(PG1)가 턴-온된 경우에는 제1 선택 신호를 읽기 비트라인에 출력하고, 제1 패스 게이트(PG1)가 턴-오프된 경우에는 제1 선택 신호를 읽기 비트라인에 출력하지 않는다.When the first pass gate PG1 is turned on by applying the first select signal to the read word line, the
제1 패스 게이트(PG1)에 있어, 소스는 읽기 비트라인에 연결되고 드레인은 읽기 워드라인에 연결되며 게이트는 출력 포트(N2)에 연결되는 1개의 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)(PG1)로 구현될 수 있다.In the first pass gate PG1, one NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) (NMOS) source connected to the read bitline, drain connected to the read wordline, and gate connected to the output port N2. It may be implemented as (PG1).
이하 메모리 셀에 저장된 데이터를 읽는 과정을 살펴본다.Hereinafter, a process of reading data stored in the memory cell will be described.
메모리 셀에 저장된 데이터를 읽는 과정을 나타낼 때 사용되는 읽기 비트라인 프리-디스차지 신호(Read BitLine Pre-discharge Signal)는 주변 회로에 의하여 제1 패스 게이트(PG1)에 포함된 엔모스(PG1)의 소스를 방전하는 타이밍을 나타내기 위한 것으로 실제로 메모리 셀(200)에 전달되는 신호는 아니다.The read bit line pre-discharge signal, which is used to indicate a process of reading data stored in the memory cell, of the NMOS PG1 included in the first pass gate PG1 by a peripheral circuit. The timing for discharging the source is not a signal actually transmitted to the
읽기 비트라인 프리-디스차지 신호(Read BitLine Pre-discharge Signal) 신호에 의하여, 엔모스(PG1)의 소스가 로우 전압에 상응하도록 엔모스(PG1)의 소스가 방전된다(단계 S410).The source of NMOS PG1 is discharged so that the source of NMOS PG1 corresponds to a low voltage by a read bitline pre-discharge signal signal (step S410).
읽기 포트(200)는 제1 선택 신호(예를 들어, 읽기 워드라인 신호)를 엔모스(PG1)의 드레인에 입력받는다(단계 S420).The read
읽기 포트(200)는 엔모스(PG1)의 게이트에 인가되는 래치(210)의 저장된 값에 따라 제1 선택 신호를 엔모스(PG1)의 소스에 출력한다(단계 S430, S440).The read
도 5는 메모리 셀에 데이터를 저장하는 과정을 설명하기 위한 회로도이고, 도 6은 메모리 셀에 데이터를 저장하는 과정을 나타내는 타이밍도이다.FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a process of storing data in a memory cell, and FIG. 6 is a timing diagram illustrating a process of storing data in a memory cell.
쓰기 포트(230)는 입력 포트(N1)에 연결되고 제2 선택 신호를 기초로 스위치되는 제2 패스 게이트(PG2)를 포함하고, 제2 패스 게이트(PG2)가 턴-온된 경우에는 쓰기 비트라인을 통하여 입력받은 새로운 값을 입력 포트(N1)에 쓴다.The
제2 패스 게이트(PG2)에 있어, 소스는 입력 포트(N1)에 연결되고 드레인은 쓰기 비트라인에 연결되며 게이트는 쓰기 워드라인에 연결되는 1개의 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)(PG2)로 구현될 수 있다.In the second pass gate PG2, one NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) (NMOS) source connected to input port N1, drain connected to write bit line, and gate connected to write word line (PG2) can be implemented.
이하 메모리 셀에 새로운 데이터를 쓰는 과정을 살펴본다.A process of writing new data to a memory cell will now be described.
메모리 셀에 새로운 데이터를 쓰는 과정을 나타낼 때 사용되는 쓰기 비트라인 프리-디스차지 신호(Write BitLine Pre-discharge Signal)는 주변 회로에 의하여 제2 패스 게이트(PG2)에 포함된 엔모스(PG2)의 소스를 방전하는 타이밍을 나타내기 위한 것으로 실제로 메모리 셀(200)에 전달되는 신호는 아니다.The write bit line pre-discharge signal, which is used to indicate a process of writing new data to the memory cell, is used to determine the NMOS PG2 included in the second pass gate PG2 by a peripheral circuit. The timing for discharging the source is not a signal actually transmitted to the
쓰기 비트라인 프리-디스차지 신호(Write BitLine Pre-discharge Signal) 신호에 의하여, 엔모스(PG2)의 소스가 로우 전압에 상응하도록 엔모스(PG2)의 소스가 방전된다(단계 S610).By the write bit line pre-discharge signal, the source of NMOS PG2 is discharged so that the source of NMOS PG2 corresponds to the low voltage (step S610).
쓰기 포트(230)는 엔모스(PG2)의 게이트에 인가되는 제2 선택 신호를 입력받는다(단계 S620).The
쓰기 포트(230)는 엔모스(PG2)의 소스에 입력되는 새로운 값을 엔모스(PG2)의 드레인에 출력한다(단계 S630, S640).The
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 내에 포함된 메모리 셀의 구성을 나타내는 회로도이다.7 is a circuit diagram illustrating a configuration of a memory cell included in a semiconductor memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7에 나타난 메모리 셀(700)의 동작은 도 2에 나타난 메모리 셀(200)의 동작과 실질적으로 유사하나, 쓰기 포트(730)의 구성이 도 2의 쓰기 포트(230)와 다르다.The operation of the
쓰기 포트(730)는 출력 포트(N2)에 연결되고 제2 선택 신호를 기초로 스위치되는 제3 패스 게이트(PG3)를 더 포함하고, 제3 패스 게이트(PG3)가 턴-온된 경우에는 상보된 쓰기 비트라인을 통하여 입력받고 새로운 값과 상보된 관계를 가지는 값을 출력 포트(N2)에 입력한다. 도 7에 나타난 쓰기 포트(730)는 도 2에 나타난 쓰기 포트(230)와 비교할 때 한 개 더 많은 모스 회로를 포함하나, 더 빠른 쓰기 속도를 가진다.The
제3 패스 게이트(PG3)에 있어, 소스는 상보된 쓰기 비트라인에 연결되고 드레인은 상기 출력 포트에 연결되며 게이트는 쓰기 워드라인에 연결되는 1개의 엔모 스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)(PG3)로 구현될 수 있다.In a third pass gate PG3, one source is connected to the complementary write bit line, the drain is connected to the output port, and the gate is connected to the write word line. (PG3) can be implemented.
쓰기 포트(730)는 엔모스(PG3)의 소스가 로우 전압에 상응하도록 엔모스(PG3)의 소스를 방전하고 엔모스(PG3)의 게이트에 인가되는 제2 선택 신호를 입력받으며 엔모스(PG3)의 소스에 입력되는 상보된 값을 엔모스(PG3)의 드레인에 출력한다.The
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 내에 포함된 메모리 셀의 구성을 나타내는 회로도이다.8 is a circuit diagram illustrating a configuration of a memory cell included in a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.
도 8에 나타난 메모리 셀(800)의 동작은 도 2에 나타난 메모리 셀(200)의 동작과 실질적으로 유사하나, 읽기 포트(820) 및 쓰기 포트(830)의 구성이 도 2의 읽기 포트(820) 및 쓰기 포트(830)와 다르다.The operation of the
도 8을 참조하면, 메모리 셀(800)은 래치(210), 읽기 포트(820) 및 쓰기 포트(830)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the
읽기 포트(820)는 출력 포트(N2)에 연결되고 래치(210)에 저장된 값을 기초로 스위치되며 하나의 모스(MOS, Metal Oxide Semiconductor)(PG1)로 구현되는 제1 패스 게이트(PG1)만을 포함하고, 선택 신호가 입력된 경우 제1 패스 게이트(PG1)의 스위치된 상태에 따라 저장된 값을 결정하고 결정된 저장된 값을 입력 포트(N1)에 입력한다. 읽기 포트(820)로부터 출력된 값을 다시 입력 포트(N1)을 통하여 입력하는 이유는 하나의 선택 라인을 읽기 포트(820) 및 쓰기 포트(830)이 공유하고 있기 때문이다.The read
읽기 포트(820)는 선택 신호를 워드라인에 인가하여 제1 패스 게이트(PG1)가 턴-온된 경우에는 선택 신호를 읽기 비트라인에 출력하고 제1 패스 게이트(PG1)가 턴-오프된 경우에는 선택 신호를 읽기 비트라인에 출력하지 않으며, 저장된 값이 변경되지 않도록 읽기 비트라인의 값을 입력 포트(N1)에 입력한다.When the first pass gate PG1 is turned on by applying the select signal to the word line, the
제1 패스 게이트(PG1)에 있어, 소스는 상기 읽기 비트라인에 연결되고 드레인은 읽기 워드라인에 연결되며 게이트는 출력 포트(N2)에 연결되는 1개의 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)(PG1)로 구현될 수 있다.In a first pass gate PG1, a source is connected to the read bit line, a drain is connected to a read word line, and a gate is connected to an output port N2. (PG1) can be implemented.
읽기 포트(820)는 엔모스(PG1)의 소스가 로우 전압에 상응하도록 엔모스(PG1)의 소스를 방전하고 제1 선택 신호를 엔모스(PG1)의 드레인에 입력받으며 엔모스(PG1)의 게이트에 인가되는 저장된 값에 따라 제1 선택 신호를 엔모스(PG1)의 소스에 출력한다.The read
쓰기 포트(830)는 선택 신호를 기초로 새로운 값을 입력 포트(N1)에 입력한다.The
쓰기 포트(830)는 입력 포트(N1)에 연결되고 선택 신호를 기초로 스위치되는 제2 패스 게이트(PG2)를 포함하고, 제2 패스 게이트(PG2)가 턴-온된 경우에는 쓰기 비트라인을 통하여 입력받은 새로운 값을 입력 포트(N1)에 쓴다.The
제2 패스 게이트(PG2)에 있어, 소스는 입력 포트(N1)에 연결되고 드레인은 쓰기 비트라인에 연결되며 게이트는 쓰기 워드라인에 연결되는 1개의 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)(PG2)로 구현될 수 있다.In the second pass gate PG2, one NMOS (N-channel Metal Oxide Semiconductor) (NMOS) source connected to input port N1, drain connected to write bit line, and gate connected to write word line (PG2) can be implemented.
쓰기 포트(830)는 엔모스(PG2)의 소스가 로우 전압에 상응하도록 엔모스(PG2)의 소스를 방전하고 엔모스(PG2)의 게이트에 인가되는 선택 신호를 입력받 으며 엔모스(PG2)의 소스에 입력되는 새로운 값을 엔모스(PG2)의 드레인에 출력한다.The
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 반도체 메모리 장치 내에 포함된 메모리 셀의 구성을 나타내는 회로도이다.9 is a circuit diagram illustrating a configuration of a memory cell included in a semiconductor memory device according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 9에 나타난 메모리 셀(900)의 동작은 도 8에 나타난 메모리 셀(800)의 동작과 실질적으로 유사하나, 쓰기 포트(930)의 구성이 도 8의 쓰기 포트(830)와 다르다.The operation of the memory cell 900 shown in FIG. 9 is substantially similar to that of the
쓰기 포트(930)는 출력 포트(N2)에 연결되고 선택 신호를 기초로 스위치되는 제3 패스 게이트(PG3)를 더 포함하고, 제3 패스 게이트(PG3)가 턴-온된 경우에는 상보된 쓰기 비트라인을 통하여 입력받고 상기 새로운 값과 상보된 관계를 가지는 출력 포트(N2)에 입력한다.The
제3 패스 게이트(PG3)에 있어, 소스는 상보된 쓰기 비트라인에 연결되고 드레인은 출력 포트(N2)에 연결되며 게이트는 쓰기 워드라인에 연결되는 1개의 엔모스(NMOS, N-channel Metal Oxide Semiconductor)(PG3)로 구현될 수 있다.In the third pass gate PG3, one source of N-channel metal oxide (NMOS) is connected to the complementary write bit line, the drain is connected to the output port N2, and the gate is connected to the write word line. Semiconductor (PG3).
쓰기 포트(930)는 엔모스(PG3)의 소스가 로우 전압에 상응하도록 엔모스(PG3)의 소스를 방전하고 엔모스(PG3)의 게이트에 인가되는 선택 신호를 입력받으며 엔모스(PG3)의 소스에 입력되는 상보된 값을 엔모스(PG3)의 드레인에 출력한다.The
도 2, 도 7 내지 9에서 도시된 메모리 셀은 에스램(SRAM, Static Random Access Memory)에 포함된 메모리 셀에 상응할 수 있다.2 and 7 to 9 may correspond to memory cells included in static random access memory (SRAM).
상술한 바와 같이 본 발명에서는 반도체 메모리 장치에 포함된 메모리 셀의 읽기 포트는 하나의 모스만을 포함함에도 모스는 저장된 값을 기초로 스위치되므로 정적 노이즈 마진을 감소시킬 수 있다.As described above, although the read port of the memory cell included in the semiconductor memory device includes only one Morse, the Morse is switched based on the stored value, thereby reducing the static noise margin.
또한, 본 발명에서는 반도체 메모리 장치에 포함된 메모리 셀의 읽기 포트에 하나의 모스만을 사용함에도 메모리 셀의 읽기 포트 및 쓰기 포트를 각각 접근할 수 있다.In addition, in the present invention, even though only one Morse is used for the read port of the memory cell included in the semiconductor memory device, the read port and the write port of the memory cell can be accessed.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
Claims (22)
Priority Applications (1)
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KR1020070010142A KR20080071815A (en) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | Semiconductor memory device capable of reducing static noise margin |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020070010142A KR20080071815A (en) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | Semiconductor memory device capable of reducing static noise margin |
Publications (1)
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KR1020070010142A KR20080071815A (en) | 2007-01-31 | 2007-01-31 | Semiconductor memory device capable of reducing static noise margin |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160093456A (en) | 2015-01-29 | 2016-08-08 | 경북대학교 산학협력단 | Semiconductor Memory Device |
KR20180120030A (en) * | 2017-04-26 | 2018-11-05 | 연세대학교 산학협력단 | Differential static random access memory cell |
-
2007
- 2007-01-31 KR KR1020070010142A patent/KR20080071815A/en active IP Right Grant
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160093456A (en) | 2015-01-29 | 2016-08-08 | 경북대학교 산학협력단 | Semiconductor Memory Device |
KR20180120030A (en) * | 2017-04-26 | 2018-11-05 | 연세대학교 산학협력단 | Differential static random access memory cell |
US10319434B2 (en) | 2017-04-26 | 2019-06-11 | Industry-Academic Cooperation Foundation, Yonsei University | Static random access memory cell capable of performing differential operation |
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