WO1996024136A1 - Semiconductor memory - Google Patents

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WO1996024136A1
WO1996024136A1 PCT/JP1995/001899 JP9501899W WO9624136A1 WO 1996024136 A1 WO1996024136 A1 WO 1996024136A1 JP 9501899 W JP9501899 W JP 9501899W WO 9624136 A1 WO9624136 A1 WO 9624136A1
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WO
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transfer
memory
signal
circuit
semiconductor memory
Prior art date
Application number
PCT/JP1995/001899
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Shibata
Kanji Oishi
Original Assignee
Hitachi, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1075Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers for multiport memories each having random access ports and serial ports, e.g. video RAM

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a technique effective when used for an image memory having a random access port and a serial access port.
  • a dual-port memory for raster image processing and a serial input function is also available for dual 56K image processing.
  • Nikkei McGraw-Hill, March 19, 1996 Nikkei Electronics, page 24 It is known from page 264.
  • Japanese Patent Application No. 1-658843 proposes a two-port memory in which one serial input / output register is provided in common for a plurality of memory arrays or memory mats. Disclosure of the invention
  • the two-port memory disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 11-65843 is intended to simplify the circuit by using the serial access section SAM commonly for a plurality of memory arrays.
  • SAM serial access section
  • transfer control becomes complicated, and current consumption increases due to the operation of multiple sense amplifiers.
  • the signal lines for serial transfer are arranged so as to overlap with the data lines of the memory array so that the degree of integration is not reduced.
  • the number of masks required for manufacturing a semiconductor memory device increases, and the manufacturing process becomes complicated. Above all, such a complicated process inevitably leads to an increase in the rate of occurrence of defects, so that the mass production, which is a characteristic of semiconductor integrated circuit devices, cannot be utilized in conjunction with the addition of the above manufacturing process. Increases product costs.
  • a memory circuit for serial input / output which is commonly used is provided for a plurality of memory arrays including a plurality of memory cells arranged in a matrix and a sense amplifier for amplifying the minute signal.
  • the signal amplified by the amplifier is divided into a plurality of blocks, and the signals are transferred in time series to the corresponding memory bits of the storage circuit as a signal amplitude sufficiently reduced with respect to the power supply voltage, and simultaneously with the transfer operation. Synchronize the stored information transferred to the memory circuit in parallel with the clock signal to start the serial output operation, split the data into multiple blocks, and perform time-series signal transfer and signal transfer with small amplitude.
  • FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic layout diagram for explaining an embodiment of the relationship between the memory array of FIG. 1 and the SAM section
  • FIG. 3 is a schematic layout diagram of the memory array of FIG.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of each KB for explaining one embodiment of the relationship with the SAM unit.
  • FIG. 4 shows another embodiment of the relationship between the memory array of FIG. 2 and the SAM unit.
  • 5 is a timing chart for explaining an example of the serial output operation of the circuit of the embodiment shown in FIG. 3, and
  • FIG. 7 is a layout diagram of each 1 KB for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic layout diagram for explaining an embodiment of the relationship between the memory array of FIG. 1 and the SAM section
  • FIG. 3 is a schematic layout diagram of the
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an element structure for explaining a semiconductor memory device S according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic circuit diagram for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM section in FIG. 2 described above.
  • FIG. 9 is a schematic circuit diagram for explaining still another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM section in FIG. 2 described above.
  • FIG. FIG. 2 is a functional block diagram showing an embodiment in which the semiconductor memory device thus applied is applied to a computer system. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention.
  • the semiconductor memory device of this embodiment is directed to an image memory having a random input / output port and a serial input / output port.
  • Each circuit block shown in the figure is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.
  • the X addressless buffer is an X (row) address signal input from address pins A0 to A9 in synchronization with the row address strobe signal ZRAS. And supplies the internal address signal to the X decoder.
  • the X decoder decodes it and selects one word line.
  • the X-decoder also includes a read driver for driving a read line having a large load capacity by connecting a large number of memory cells at a high speed.
  • the Y address buffer fetches a Y (column) address signal input from the address terminals A0 to A9 in synchronization with the column address strobe signal ZCAS and converts the internal address signal to the random Y decoder and serial address counter. Supply in the evening.
  • the random Y decoder decodes the address signal to form a bit di selection signal.
  • the serial address counter takes it as an initial value in the serial access mode.
  • a dynamic memory cell composed of a memory for address selection and a capacity for information storage is arranged in a matrix at an intersection of a read line and a bit Di (or a data line or a digit line).
  • the bit line is not particularly limited, but is a folded bit line system in which a pair of complementary bit lines are arranged so as to extend in parallel to the sense amplifier SA.
  • the bit lines are arranged so as to extend in the lateral direction of the memory array, and the code lines are arranged so as to extend in the longitudinal direction of the memory array.
  • This memory array is composed of a plurality (N) of memory mats or memory arrays.
  • the sense amplifier and I ZO BUS are provided corresponding to the bit lines of the memory array.
  • the sense amplifier amplifies a minute signal level difference read to the complementary bit line, and amplifies the potential of the complementary bit line to a high level and a low level corresponding to the power supply voltage and the circuit ground potential.
  • the read signal is amplified and the information storage capacitor constituting the memory cell is recovered by the read operation based on the lost information charge. Can be made.
  • the input / output line (IZO BUS) includes a column switch MOSFET connecting the bit line to the IZO BUS.
  • the selection signal generated by the Y decoder is supplied to the gate of the column switch M ⁇ SFET.
  • the IZO BUS is connected to an input terminal of an output buffer constituting a random boat.
  • the 4-bit random data is transmitted from the random boat terminals RI 00 to RI 03 through the output buffer. Is output.
  • the write data of the random input is transmitted to the IZO BUS through the input buffer.
  • the data is transmitted to the complementary bit line through the selected column switch, and the word line is written to the selected memory cell.
  • the storage circuit (SAM register) is essentially composed of a static RAM, and the transfer is performed to reduce the number of signal lines BUS used for data transfer from the memory array.
  • the gate divides the information of bit No. in the memory array and transfers it in a time-sharing manner. In other words, the remaining information is transmitted in a time-division manner through the signal line BUS, while the data of a plurality of bits which are firstly transferred in parallel are serially output.
  • the SAMY decoder decodes the serial output Y address signal formed by the serial address counter and supplies it to the gate of the selection switch MOSFET for selecting the storage information stored in the SAM register.
  • a selection signal is formed, read out to the serial input / output line SAM I / OB US, and output from the output terminals SIO0 to SI03 through the main amplifier SMA and the output buffer 0B.
  • the data input serially through the input buffer IB is transferred to the serial input / output line SAM It takes in the SAM register via I ZOBUS and transfers it to the memory array side in a time division manner via the transfer gate to perform the write operation.
  • the timing generation circuit receives signals ZRAS, CAS, DTZOE, / WE, DSF, SC and ZSE supplied from the outside, and generates various control signals and timing signals necessary for the operation of the internal circuit.
  • / RAS, / CAS, / WE, etc. the slash (/) attached is a signal that sets the mouth level to the active level.
  • a horizontal di is added above the character. It corresponds to being.
  • ZR AS and ZC AS are address strobe signals that take in the address signals as described above.
  • ZWE is a write enable signal. When it is set to high level during random access, read operation is performed, and when it is low level, write operation is performed.
  • DTZOE has two meanings: parallel transfer timing control, which sets the operation timing of the transfer gate according to the operation mode, and output enable control. However, since the parallel transfer of the transfer gate is performed a plurality of times in a time-sharing manner, the timing signal DTZOE controls the transfer start timing, and the subsequent transfer operation is not particularly limited. It is performed several times in synchronization with the transfer signal formed by the SAM decoder using the serial clock SC.
  • SC is a serial clock, and the serial address counter counts this and generates a serial address signal. That is, data is output from the serial output terminals SIO0 to SI03 in synchronization with the serial clock SC.
  • ZSE is a silylar enable signal. When this signal is turned to a high level, each circuit for serial output operation is activated, and the serial data output is performed as described above.
  • the serial clock SC in addition to such serial input / output, also connects the memory array with the SAM register. It is also used as a timing signal for performing a partial parallel transfer in.
  • the refresh counter starts operation by bringing ZCAS high when ZRAS is high, counts using the change in ZRAS as a clock, and generates an X-system address signal suitable for the refresh operation. .
  • the refresh address signal is supplied to the X decoder through the X address buffer, and the read and amplification of the memory cell is performed by the read line selection operation and the amplification operation of the sense amplifier, and is rewritten to the original memory cell. Is performed.
  • FIG. 2 shows layout diagrams for explaining an embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit.
  • the memory array is not particularly limited, but is composed of four memory mats MAT0 to MAT3.
  • Each of the memory mats MAT0 to MAT3 is of a so-called shared sense system. That is, memory arrays ARY-R and ARY-L are provided on the left and right of the sense amplifier SA, and the complementary bit lines of one of the memory arrays ARY-R or ARY-L on which the selected word line is provided are connected. Connected to sense amplifier SA.
  • a transfer gate circuit TG and a corresponding transfer bus BUS are provided adjacent to the sense amplifier SA.
  • the transfer bus BUS is arranged inside the transfer gate circuit TG so as to run in parallel with the extension direction of the guide line.
  • the transfer bus BUS of the memory mat MAT 3 located farthest from the common SAM register (SAMREG) of the VIAT 3 is the same as the memory mat MAT 0 with the common SAM register. ⁇ Arranged to run parallel to the MAT 3 array direction, in other words, the bit line extension direction. It is also connected appropriately to the internal bus of the transfer gate circuit TG of Matsuto MAT0 to MAT2.
  • 1,024 memory cells are connected to one word line of the memory array. If the storage information of the memory cells connected to one memory cell line in the memory array is transferred to the SAM register at one time as in the related art, 1,024 pairs of transfer buses are required. Therefore, in this embodiment, the SAM register is divided into eight to reduce the number of transfer buses BUS. In other words, it is divided into eight, as in # 0 to # 7, and one block has a storage capacity of 128 bits. By such eight divisions, the number of wires of the transfer bus BUS can be reduced to 128 pairs.
  • the SAM decoder 1 forms a parallel transfer signal of block-divided data between the memory array and the RAM register. In other words, for the selected memory mat, parallel transfer is performed at the SAM register via the transfer bus BUS in 128 times in 128 bits.
  • the SAM decoder 2 decodes the address signal formed by the serial address counter and forms a selection signal for selecting the stored information stored in the RAM register.
  • the upper three bits of the address signal of 10 bits formed by the serial address counter are used.
  • the signal is supplied to the SAM decoder 1, and 128-bit storage information including the storage information of the block corresponding to the storage information to be output first is transferred from the memory array to the SAIV [register]. Then, while the serial output of a maximum of 128 bits is being performed, the storage information of the remaining seven blocks forms an address stepping signal with the above 3-bit address as an initial value.
  • the SAM decoder 1 decodes the data and transfers it sequentially.
  • the sense amplifier SA of the selected one memory mat is reset, and the random access to the memory mat is permitted.
  • the other memory mats that do not perform the serial output can be accessed at any time in parallel with the serial output operation as long as the address input operation does not conflict.
  • the write signal fetched into the SAM register serially is divided into eight times via the transfer bus BUS, and the data for the 1-line is written. it can.
  • one transfer operation transfers only 1-8 storage information as described above.
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram for explaining one embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit.
  • the transmission signal in order to perform the above-described partial barrel transfer at a low power consumption and at a high speed, is not a full amplitude like a power supply voltage and a ground potential of a circuit as in the related art. Although not particularly limited, it should be performed with a small amplitude based on the midpoint voltage.
  • a pair of complementary signals of a high level such as the power supply E formed by the sense amplifier (SENSE AMP) and a low level such as the ground potential of the circuit is transferred to the transfer bus BUS via the switch MOSFET constituting the transfer gate circuit TG.
  • the transfer bus BUS is composed of a pair of signal lines. And is precharged by a precharge circuit. In other words, the MOSFET is short-circuited by the switch controlled by the precharge signal TPC, and at the same time, the midpoint voltage HVC is applied and half-blended in the same manner as the complementary bit line in the memory array.
  • the SAM register to which a signal is transmitted via the transfer bus BUS is illustratively shown as one circuit, and is composed of N-channel type M 0 SF ETQ1, Q2 and P-channel type MOSFETs Q3 and Q4, respectively.
  • the input and output of the pair of CM 0 S inverter circuits are cross-connected to form a latch configuration.
  • a switch MOSFET Q5 is provided at the common source of the N-channel MOSFETs Q1 and Q2, and when the MOSFET Q5 is turned on, the operation of the latch circuit is enabled.
  • a signal from the transfer bus BUS is transmitted to such a latch circuit via a MOSFET that is switch-controlled by a transfer signal TGL1 on the receiving side.
  • the potential of the input node similarly half-blended by the precharge circuit TG PC via the half-precharged transfer bus BUS corresponds to the high level of one of the potentials corresponding to the output of the sense amplifier.
  • the switch MOS FET is turned off by the transfer signal SL1 or TGL1 and the transfer operation is performed.
  • the transfer bus BUS is precharged by the precharge signal TPC.
  • the latch circuit sets the signal STG1 to a high level in response to the capture of the signal, turns on the MOSFET Q5, and amplifies and retains the captured signal.
  • the output of the other sense amplifier on the memory array side is synchronized with the transfer signal SL2.
  • the signal is transmitted to the bus BUS, and synchronously transmitted to the other latch circuits of the SAM register via the switch MOS FET which is turned on by the transfer signal TGL 2 or the like on the receiving side and transmitted in the same manner as described above. Amplification and retention are performed. By repeating such an operation eight times in the above-described embodiment, the transfer of the stored information corresponding to one card is completed.
  • the signal held in the latch circuit is read out to the SAM IZO through a switch MOSFET controlled by the serial selection signal SAMYS, and is activated by the serial enable signal SE. Output through SAM MAIN AMP).
  • the P-channel type MOSFET provided in SAM10 is a VCC precharge MOSFET for SAM IZO.
  • the memory array unit is symmetrically arranged around the SAM unit as described later.
  • a transfer bus BUS connected via a MOSFET that is switch-controlled by the signal TGR1 is provided corresponding to the other memory array unit (not shown). In the configuration as shown in the embodiment of FIG. 2, there is no such signal TGR1 and the corresponding switch MOSFET and transfer bus.
  • FIG. 4 is a schematic circuit diagram for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit. This embodiment corresponds to the case where memory access is performed in 4-bit units as described above. Since 1 data consists of 4 bits, the minimum unit of transfer data must be performed 4 bits at a time, and correspondingly, the transfer bus BUS is also composed of 4 pairs, and the register of the SAM section has the minimum of 4 bits. You will receive it as a unit.
  • the transfer signals SL 1 and TG 1 cause one unit of data in the RAM
  • the data is transferred to the unit circuit REG 1 of the SAM register, and then another unit of data in the RAM section is transferred to the unit circuit REG 2 of the SAM register by the transfer signals SL 2 and TG 2 using the same transfer bus BUS. It is made to be.
  • the SAM register is divided into eight as described above, the same operation as described above is repeated eight times using the same transfer bus BUS.
  • the number of transfers (for example, 8) and the number of registers (8 sets) are not limited to being the same, and the number of registers can be smaller than the number of transfers. In this case, if the transfer to the register and the data output from the register are processed in parallel, the number of registers can be reduced.
  • FIG. 5 is a timing chart for explaining an example of the serial output operation of the embodiment circuit of FIG.
  • the shared selection signal SHL is selected and the corresponding memory cell ARY-L is selected, the small signal according to the storage information of the selected memory cell appears on the complementary bit line BLL.
  • the sense amplifier When the sense amplifier starts the amplifying operation, it amplifies the minute signal of the complementary bit Di BLL to form a high level such as a power supply voltage and a ground potential of the circuit and an open level. This is received by the memory cell as it is, so that the storage charge which has been lost by the read operation and is restored to the original state.
  • the transfer signals TGL and SL corresponding to the divided block of the SAM register corresponding to the Y address to be output first are formed, and the corresponding signal appears on the transfer bus BUS.
  • the SAM register when the signal required to capture the input is reached, the above-mentioned transfer signal TGL and SL are reset, and the precharge signal of the transfer bus BUS etc. A TPC is formed, and the transfer bus BUS is half-charged.
  • the SAM register amplifies the captured input signal and holds the data. Then, the serial selection signal SAMYS is generated in synchronization with the serial clock, and the held signal of the SAM register held by the transferred stored information is sequentially passed through the serial input / output line SAM I 0. Is output.
  • the memory array side resets the word line WLL / shade select signal SHL when the write operation to the memory cell is completed, and accordingly, the bit line BLL is also reset. Half recharged. However, the sense amplifier maintains the operating state until the data transfer for one word line is completed, and functions as a storage circuit.
  • FIG. 6 is a 1 KB layout diagram for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit.
  • the memory mat in order to shorten the substantial length of the transfer noise between the memory array and the SAM unit, the memory mat is divided into two around the SAM unit and arranged symmetrically. That is, the memory mats MAT0 and MAT1 are arranged on the lower side (left side), and the memory mats MAT2 and MAT3 are arranged on the upper side (right side).
  • the signal dit lengths of the memory mats MAT1 and MAT3 located farthest from the SAM section are equal to those of the memory mat MAT located farthest in the embodiment of FIG. It can be shortened to about half the length compared to 3. As a result, the data transfer speed can be increased.
  • the current required to form the same signal level is halved, in addition to the above-mentioned improvement in signal transfer speed due to the reduction in load capacity. Because it can be destroyed, low power consumption can also be realized.
  • FIG. 7 is a sectional view of an element structure for explaining a semiconductor memory device according to the present invention.
  • the element structure of the array part and the peripheral part in the above-mentioned dynamic RAM is exemplarily shown as a representative.
  • the storage capacitor of the memory cell uses the second polysilicon layer SG as a storage node and is connected to one of the source and drain of the address selection MOSFET.
  • the second polysilicon layer has a fin structure, and is constituted by a thin electrode made of a third polysilicon layer TG via a thin gate insulating film.
  • the gate of the address selection MOSFET is composed of the first polysilicon layer FG.
  • the other source and drain of the address selection MOSFET are FG, SG and TG
  • the metal wiring layer MH such as aluminum for the first employment, is connected through the intermediary of the metal.
  • the l3 ⁇ 4S layer Ml constitutes a bit line (or data line or digit line).
  • Two N-channel type MOSFETs are formed in the periphery.
  • the first layer Ml is connected to the source and drain of the MOSFET by a contact LCNT. Alternatively, it is connected to the first-layer polysilicon FG by a contact FCNT.
  • the first wiring layer Ml and the second wiring layer M2 are connected via the first through hole TH1, and the second wiring layer M2 and the third wiring layer M3 are connected. Is connected via the second through hole TH2.
  • the first wiring layer Ml as a dummy through the first through hole TH1 is used as described above.
  • the first layer wiring ⁇ Ml and the contact LCNT are connected to the first layer polysilicon FG as a gate electrode.
  • the third wiring layer M3 for supplying an input signal is connected to the second wiring layer M2 via the second through hole TH2.
  • the first wiring layer Ml is connected to the second wiring layer M2 as a dummy through the first through hole TH1
  • the wiring is guided to the third wiring layer M3 via the second through hole TH2 with the wiring layer M2 interposed.
  • the transfer bus BUS When a memory circuit is formed using three layers of metal wirings M 1, ⁇ 2, and 1 ⁇ 3 such as aluminum, the transfer bus BUS also has three wiring layers M 1 to M 3. By using a multilayer structure, a substantial wiring area can be reduced. For example, in the case of a 128-bit transfer bus BUS as described above, the bus Can be configured by width.
  • the above polysilicon layer may also be used for the transfer bus BUS.
  • the first and second layers or the second and third layers are arranged in parallel in a polysilicon layer whose resistance per unit area is relatively higher than that of the aluminum layer. To reduce the resistance value.
  • the above-mentioned 128-bit signal can be realized with a bus width of 32 bits.
  • the circuit can be simplified by using the SAM section in common for multiple memory mats or memory arrays. Become.
  • the transfer bus in a laminated structure with the multi-layer wiring required for the memory circuit, the increase in the occupied area can be substantially prevented from becoming a problem.
  • FIG. 8 is a schematic circuit diagram for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit.
  • the small-amplitude high-speed transfer bus is constituted by one signal line.
  • the latch circuit including the MOSFETs Q1 to Q4 amplifies and holds the transferred small-amplitude signal using the half precharge voltage HVC as a reference voltage.
  • FIG. 9 is a schematic circuit diagram for explaining still another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM section.
  • the small-amplitude high-speed transfer bus is constituted by one signal line. As a result, the number of transfer signal lines can be reduced to half as described above.
  • FIG. 10 is a functional block diagram of an embodiment in which a semiconductor memory device (image memory VRAM) to which the present invention is applied is applied to a computer system.
  • a semiconductor memory device image memory VRAM
  • Bus and central processing unit SCPU peripheral device control unit
  • DRAM dynamic memory
  • SRAM static memory
  • backup parity and its control unit program
  • This computer system is composed of a ROM (read 'only' memory) in which is stored and a display system.
  • the peripheral device control unit is connected to an external storage device, a keyboard KB, and the like.
  • the display system is constituted by a VRAM or the like using a semiconductor memory device having a RAM section and a SAM section as in the above-described embodiment, and is connected to a display as an output device for writing. Display billion information.
  • a power supply for supplying power to the internal circuit of the computer system is provided.
  • the central processing unit CPU controls the operation timing of each memory by forming a signal for controlling each memory.
  • a memory circuit for serial input / output which is commonly used is provided for a plurality of memory arrays including a plurality of memory cells arranged in a matrix and a sense amplifier for amplifying a small signal thereof, and The amplified signal is divided into a plurality of blocks and transferred in a time series to the corresponding storage bits of the storage circuit as a signal amplitude sufficiently reduced with respect to the power supply voltage.
  • the serial output operation is started by synchronizing the transferred stored information with the clock signal.
  • time-sequential signal transmission and its signal transmission are performed with a small amplitude by dividing into a plurality of blocks, thereby reducing wiring.
  • the number makes it possible to perform substantially parallel transfer, and it is also possible to display windows across multiple memory arrays by using such partial transfer operations, and to use a common serial I / O storage circuit.
  • the simplification of the circuit is also used.
  • the transfer signal transferred by the transfer circuit for example, the output signal of the sense amplifier is transmitted to a transfer node charged to about 1/2 of the power supply voltage, and the transfer signal is operated by a timing signal.
  • the CMOS latch circuit which constitutes the storage circuit, is input to the input by the above timing signal, with a simple circuit that stops the output when the input is input to the controlled CM0S latch circuit.
  • the transfer node between the storage circuit and the memory array can be shortened, thereby increasing the speed and reducing the power consumption. Electricity can be achieved.
  • the transfer bus By arranging the transfer bus in a laminated structure using the multilayer wiring forming the memory array section, the area occupied by the transfer bus can be significantly reduced.
  • the above-described semiconductor memory device can adopt various embodiments.
  • the configuration of the memory array or the memory mat can employ various embodiments such as a configuration in which a sense amplifier is directly connected to each bit line of the memory array, in addition to the above-described shared sense amplifier.
  • the precharge level of the small-amplitude high-speed transfer bus is not limited to the midpoint voltage H VC, but may be a ground potential or a power supply voltage V CC.
  • the configuration of the SAM section is for serial output using a shift register.
  • various embodiments in which the serial selection signal SAMYS is formed by a shift register or a pointer can be adopted.
  • the serial input function may be omitted.
  • the semiconductor memory device can be widely used for a two-port memory including a RAM section and a SAM section, such as an image memory in a microcomputer system.

Abstract

A semiconductor memory comprising a plurality of memory arrays each of which contains a plurality of memory cells arranged in a matrix and sense amplifiers for amplifiying small signals; and a common memory circuit for serial input/output. The signals amplified by the sense amplifiers, much smaller in amplitude than supply voltage, are transferred in blocks by time sharing to corresponding bits of the above-mentioned memory circuit, and simultaneously the signals transferred to the memory circuit are output serially in synchronism with clock signals. This time-shared transfer of small signals in blocks, though using fewer signal lines, has substantially the same effect as parallel transfer, and by utilizing such transferring operations, a window display across a plurality of memory arrays can become possible. In addition, a circuit can be simplified by commonly using the memory circuit for serial input/output.

Description

明 細 書 半導体記憶装置 技術分野  Description Semiconductor storage device technology
この発明は、 半導体記憶装置に関し、 特にランダムアクセスボートと シリアルアクセスボートとを持つ画像用メモリ等に利用して有効な技術 に関するものである。 背景技術  The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a technique effective when used for an image memory having a random access port and a serial access port. Background art
ラスタ演算機能を取り込みシリアル入力機能も付けた 2 5 6 K画像処 理用デュアル 'ボート ·メモリが、 日経マグロウヒル社 1 9 8 6年 3月 2 4日付 『日経エレクトロ二クス』 頁 2 4 3〜頁 2 6 4によって公知で ある。 また、 複数のメモリアレイ又はメモリマットに対して 1つのシリ アル入出力用のレジス夕を共通に設けた 2ボートメモリが特願平 1一 6 5 8 4 3号により提案されている。 発明の開示  A dual-port memory for raster image processing and a serial input function is also available for dual 56K image processing. Nikkei McGraw-Hill, March 19, 1996 Nikkei Electronics, page 24 It is known from page 264. Japanese Patent Application No. 1-658843 proposes a two-port memory in which one serial input / output register is provided in common for a plurality of memory arrays or memory mats. Disclosure of the invention
上記特願平 1一 6 5 8 4 3号の 2ボ一トメモリでは、 シリアルァクセ ス部 S AMを複数のメモリアレイに対して共通に用いることにより回路 の簡素化を図るものであるが、 メモリアレイをまたがつた信号転送にメ モリアレイのデータ線を用いたり、 センスアンプをバッファアンプとし て用いるために転送制御が複雑になるばかりか、 複数のセンスアンプが 動作してしまうために消費電流が大きくなるという欠点を持つ。 また、 シリアル転送用の信号線をメモリアレイのデータ線上にオーバ一ラップ させて配置させ、 集積度が低下しないような工夫もなされているカ こ のような多層配線を行うためには半導体記憶装置の製造に必要なマクス 枚数が増大し、 製造プロセスも複雑となってしまう。 そして、 何よりも このようなブロセスの複雑化は、 必然的に不良発生率の増大をもたらす ので上記製造プロセスの增加と相俟って半導体集積回路装置の特徴であ る量産性が生かされなくて製品コストを高くしてしまう。 The two-port memory disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 11-65843 is intended to simplify the circuit by using the serial access section SAM commonly for a plurality of memory arrays. In addition to using memory array data lines for signal transfer that spans multiple channels and using a sense amplifier as a buffer amplifier, transfer control becomes complicated, and current consumption increases due to the operation of multiple sense amplifiers. Has the disadvantage of becoming In addition, the signal lines for serial transfer are arranged so as to overlap with the data lines of the memory array so that the degree of integration is not reduced. In order to perform such multi-layer wiring, the number of masks required for manufacturing a semiconductor memory device increases, and the manufacturing process becomes complicated. Above all, such a complicated process inevitably leads to an increase in the rate of occurrence of defects, so that the mass production, which is a characteristic of semiconductor integrated circuit devices, cannot be utilized in conjunction with the addition of the above manufacturing process. Increases product costs.
したがって、 この発明は、 簡単な構成により回路簡素化と機能の向上 を実現した半導体記憶装 fiを提供することを目的としている。  Accordingly, it is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device fi that realizes circuit simplification and improvement of functions with a simple configuration.
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、 本明細書の 記述および添付図面から明らかになるであろう。  The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明 すれば、 下記の通りである。 すなわち、 マトリックス配置されてなる複 数からなるメモリセルとその微小信号を増幅するセンスァンプとを含む 複数からなるメモリアレイに対して、 共通に用いられるシリアル入出力 用の記憶回路を設けるとともに、 上記センスアンプにより増幅された信 号を複数プロックに分けて時系列的に対応する上記記憶回路の記億ビッ 卜に電源電圧に対して十分小さくされた信号振幅として転送させ、 かか る転送動作と同時並行して記億回路に転送された記憶情報をクロック信 号に同期してシリアル出力動作を開始させて、 複数ブロックに分けて時 系列的な信号転送及びその信号転送を小振幅で行うようことにより少な い配線数により実質的なパラレル転送が可能となり、 かっこのような部 分的な転送動作を利用して複数のメモリアレイに跨がったウィンドウ表 示も可能となり、 シリアル入出力用記憶回路の共通化による回路の簡素 化も生かすことができる。 図面の簡単な説明  The outline of a typical invention disclosed in the present application is briefly described as follows. That is, for a plurality of memory arrays including a plurality of memory cells arranged in a matrix and a sense amplifier for amplifying the minute signal, a memory circuit for serial input / output which is commonly used is provided. The signal amplified by the amplifier is divided into a plurality of blocks, and the signals are transferred in time series to the corresponding memory bits of the storage circuit as a signal amplitude sufficiently reduced with respect to the power supply voltage, and simultaneously with the transfer operation. Synchronize the stored information transferred to the memory circuit in parallel with the clock signal to start the serial output operation, split the data into multiple blocks, and perform time-series signal transfer and signal transfer with small amplitude. With a smaller number of wires, virtual parallel transfer is possible, and multiple memory arrays can be It is also possible to display a window that spans multiple channels, making it possible to take advantage of simplification of the circuit by using a common serial input / output storage circuit. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
第 1図は、 この発明に係る半導体記憶装置の一実施例を示すプロック図 であり、 第 2図は、 上記第 1図のメモリアレイと S AM部との関係の一 実施例を説明するための概略レイアウト図であり、 第 3図は、 上記第 2 図のメモリアレイと S AM部との閟係の一実施例を説明するためのKB各 回路図であり、 第 4図は、 上記第 2図のメモリアレイと S AM部との関 係の他の一実施例を説明するための卿各回路図であり、 第 5図は、 上記 第 3図の実施例回路のシリアル出力動作の一例を説明するためのタイミ ング図であり、 第 6図は、 上記第 1図のメモリアレイと S AM部との関 係の他の一実施例を説明するための 1KB各レイァゥト図であり、 第 7図は 、 この発明に係る半導体記憶装 Sを説明するための素子構造断面図であ り、 第 8図は、 上記第 2図のメモリアレイと S AM部との関係の他の一 実施例を説明するための概略回路図であり、 第 9図は、 上記第 2図のメ モリアレイと S AM部との関係の更に他の一実施例を説明するための概 略回路図であり、 第 1 0図は、 本発明が適用された半導体記憶装置をコ ンピュー夕システムに適用した場合の一実施例を示す機能プロック図で あ 。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a semiconductor memory device according to the present invention. FIG. 2 is a schematic layout diagram for explaining an embodiment of the relationship between the memory array of FIG. 1 and the SAM section, and FIG. 3 is a schematic layout diagram of the memory array of FIG. FIG. 4 is a circuit diagram of each KB for explaining one embodiment of the relationship with the SAM unit. FIG. 4 shows another embodiment of the relationship between the memory array of FIG. 2 and the SAM unit. 5 is a timing chart for explaining an example of the serial output operation of the circuit of the embodiment shown in FIG. 3, and FIG. FIG. 7 is a layout diagram of each 1 KB for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit. FIG. 7 is a cross-sectional view of an element structure for explaining a semiconductor memory device S according to the present invention. FIG. 8 is a schematic circuit diagram for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM section in FIG. 2 described above. FIG. 9 is a schematic circuit diagram for explaining still another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM section in FIG. 2 described above. FIG. FIG. 2 is a functional block diagram showing an embodiment in which the semiconductor memory device thus applied is applied to a computer system. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
この発明をより詳钿に説述するために、 添付図面に従つてこれを説明 する。  The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
第 1図には、 この発明に係る半導体記憶装置の一実施例のプロック図 が示されている。 この実施例の半導体記憶装置は、 ランダム入出力ボー トとシリアル入出力ボートとを備えた画像用メモリに向けられている。 同図の各回路プロックは、 公知の半導体集積回路の製造技術によって、 単結晶シリコンのような 1個の半導体基板上において形成される。  FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the semiconductor memory device according to the present invention. The semiconductor memory device of this embodiment is directed to an image memory having a random input / output port and a serial input / output port. Each circuit block shown in the figure is formed on one semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.
Xァドレスノくッファは、 ァドレス端子 A 0〜A 9からロウァドレスス トローブ信号 ZR A Sに同期して入力された X (ロウ) 系アドレス信号 を取り込み、 内部アドレス信号を Xデコーダに供給する。 Xデコーダは それを解読して 1つのワード線を選択する。 Xデコーダには、 多数のメ モリセルが接緣されることによって大きな負荷容量を持つようにされた ヮ一ド線を高速に駆動するヮードドライバも含まれる。 The X addressless buffer is an X (row) address signal input from address pins A0 to A9 in synchronization with the row address strobe signal ZRAS. And supplies the internal address signal to the X decoder. The X decoder decodes it and selects one word line. The X-decoder also includes a read driver for driving a read line having a large load capacity by connecting a large number of memory cells at a high speed.
Yアドレスバッファは、 アドレス端子 A 0〜A 9からカラムアドレス ストローブ信号 ZC A Sに同期して入力された Y (カラム)系アドレス 信号を取り込み、 内部ァドレス信号を上記ランダム用の Yデコーダ及び シリアルアドレスカウン夕に供給する。 ランダム用の Yデコーダは、 ラ ンダムアクセスモードのとき、 そのァドレス信号を解読してビット棣選 択信号を形成する。 シリアルアドレスカウンタは、 シリアルアクセスモ 一ドのときにそれを初期値として取り込む。  The Y address buffer fetches a Y (column) address signal input from the address terminals A0 to A9 in synchronization with the column address strobe signal ZCAS and converts the internal address signal to the random Y decoder and serial address counter. Supply in the evening. In the random access mode, the random Y decoder decodes the address signal to form a bit di selection signal. The serial address counter takes it as an initial value in the serial access mode.
メモリアレイは、 ヮード線とビット棣 (又はデータ線あるいはディジ ット線) の交点にアドレス選択用 MO S F E Tと情報記億用キャパシ夕 からなるダイナミック型メモリセルがマトリックス配置される。 ビット 線は、 特に制限されないが、 センスアンプ S Aに対して一対の相補のビ ット線が平行に延長されるように配置されてなる折り返しビット線方式 とされる。 同図においては、 メモリアレイの横方向にビット線が延長さ れるよう配置され、 メモリアレイの縱方向にヮード線が延長されるよう 配置される。 このメモリアレイは、 複数 (N個) のメモリマツト又はメ モリアレイから構成される。  In the memory array, a dynamic memory cell composed of a memory for address selection and a capacity for information storage is arranged in a matrix at an intersection of a read line and a bit Di (or a data line or a digit line). The bit line is not particularly limited, but is a folded bit line system in which a pair of complementary bit lines are arranged so as to extend in parallel to the sense amplifier SA. In the figure, the bit lines are arranged so as to extend in the lateral direction of the memory array, and the code lines are arranged so as to extend in the longitudinal direction of the memory array. This memory array is composed of a plurality (N) of memory mats or memory arrays.
センスアンプ及び I ZO B U S (入出力線) は、 上言己メモリアレイ のビット線に対応して設けられる。 センスアンプは、 相補ビット線に読 み出された微小な信号レベル差を増幅して、 相補ビット線の電位を電源 電圧と回路の接地電位に対応したハイレベルとロウレベルに増幅する。 これにより、 読み出し信号の増幅と、 読み出し動作によりメモリセルを 構成する情報記憶キャパシタの失われかかつた情報電荷をもとに回復さ せることができる。 上記の入出力線 (IZO BUS)の中には、 上記 ビット線を IZO BUSに接続されるカラムスィッチ MOSFETも 含まれる。 Yデコーダにより形成された選択信号は、 上記カラムスイツ チ M〇 SFE Tのゲートに供給される。 The sense amplifier and I ZO BUS (input / output line) are provided corresponding to the bit lines of the memory array. The sense amplifier amplifies a minute signal level difference read to the complementary bit line, and amplifies the potential of the complementary bit line to a high level and a low level corresponding to the power supply voltage and the circuit ground potential. As a result, the read signal is amplified and the information storage capacitor constituting the memory cell is recovered by the read operation based on the lost information charge. Can be made. The input / output line (IZO BUS) includes a column switch MOSFET connecting the bit line to the IZO BUS. The selection signal generated by the Y decoder is supplied to the gate of the column switch M〇SFET.
上記 IZO BUSは、 一方においてランダムボートを構成する出力 ノくッファの入力端子に接続される。 この実施例では、 特に制限されない が、 4ビットの単位のデータをランダムに入出力するため、 かかる 4ビ ットからなるランダムデータが上記出カノくッファを通してランダムボー ト端子 R I 00〜R I 03から出力される。 ランダム入力の書き込みデ —タは、 入力バッファを通して上記 IZO BUSに伝えられる。 選択 されたカラムスィッチを通して相補ビット線に伝えられ、 ワード線が選 択されたメモリセルに書き込まれる。  The IZO BUS is connected to an input terminal of an output buffer constituting a random boat. In this embodiment, although not particularly limited, since 4-bit data is input / output at random, the 4-bit random data is transmitted from the random boat terminals RI 00 to RI 03 through the output buffer. Is output. The write data of the random input is transmitted to the IZO BUS through the input buffer. The data is transmitted to the complementary bit line through the selected column switch, and the word line is written to the selected memory cell.
シリアルメモリ部 SAMは、 記憶回路 (SAMレジスタ) は、 実質的 にはスタティック型 RAMから構成されており、 メモリアレイからのデ —夕転送に用いられる信号線 BUSの配線数を減らすために、 転送ゲー トによりメモリアレイのビット榇の情報が分割されて時分割的にパラレ ルに転送される。 つまり、 最初にパラレル転送された複数ビッ卜のデ一 夕をシリアル出力させている間を利用し、 残りの情報を上記信号線 B U Sを通して時分割的に転送させる。  In the serial memory section SAM, the storage circuit (SAM register) is essentially composed of a static RAM, and the transfer is performed to reduce the number of signal lines BUS used for data transfer from the memory array. The gate divides the information of bit No. in the memory array and transfers it in a time-sharing manner. In other words, the remaining information is transmitted in a time-division manner through the signal line BUS, while the data of a plurality of bits which are firstly transferred in parallel are serially output.
SAMYデコーダは、 シリアルアドレスカウン夕により形成されたシ リアル出力用の Yァドレス信号を解読して、 上記 SAMレジス夕に記憶 された記憶情報を選択する選択用のスィツチ MOSFETのゲー卜に供 給される選択信号が形成して、 上記シリアル入出力線 SAM I/OB U Sに読み出し、 メインアンプ SMAと出力バッファ 0 Bを通して出力 端子 S I O0〜S I 03から出力させる。 あるいは、 入力バッファ I B を通して通してシリアルに入力されたデータをシリアル入出力線 S AM I ZOBUSを介して SAMレジスタに取り込み、 それを転送ゲート を介して時分割的にメモリアレイ側に転送させて書き込み動作を行う。 タイミング発生回路は、 外部から供給される信号 ZRAS、 CAS 、 DTZOE、 /WE, DSF、 SC及び ZSEを受けて、 内部回路の 動作に必要な各種制御信号やタイミング信号を発生させる。 ここで、 / RAS、 /CAS, /WE等は、 付されたスラッシュ (/) は口ウレべ ルがアクティブレベルにされる信号であり、 通常は文字の上に横棣(バ 一) が付されることに対応している。 The SAMY decoder decodes the serial output Y address signal formed by the serial address counter and supplies it to the gate of the selection switch MOSFET for selecting the storage information stored in the SAM register. A selection signal is formed, read out to the serial input / output line SAM I / OB US, and output from the output terminals SIO0 to SI03 through the main amplifier SMA and the output buffer 0B. Alternatively, the data input serially through the input buffer IB is transferred to the serial input / output line SAM It takes in the SAM register via I ZOBUS and transfers it to the memory array side in a time division manner via the transfer gate to perform the write operation. The timing generation circuit receives signals ZRAS, CAS, DTZOE, / WE, DSF, SC and ZSE supplied from the outside, and generates various control signals and timing signals necessary for the operation of the internal circuit. Here, / RAS, / CAS, / WE, etc., the slash (/) attached is a signal that sets the mouth level to the active level. Usually, a horizontal di is added above the character. It corresponds to being.
上記信号のうち、 ZR A Sと ZC A Sは前述のようなァドレス信号を 取り込むアドレスストローブ信号である。 ZWEはライトイネーブル信 号であり、 ランダムアクセスのときにハイレベルとすると読み出し動作 となり、 ロウレベルなら書き込み動作となる。 DTZOEは、 動作モー ドに応じて転送ゲートの動作タイミングを設定するパラレル転送タイミ ング制御と出力イネ一ブル制御との 2つの意味を持つようにされる。 た だし、 上記転送ゲートのパラレル転送は、 時分割的に複数回にわたって 行うものであるので、 上記タイミング信号 DTZOEは、 転送開始タイ ミングを制御し、 それ以降の転送動作は、 特に制限されないが、 シリア ルクロック S Cを利用して S AMデコーダにより形成された転送信号に 同期して複数回にわたつて行われる。  Of the above signals, ZR AS and ZC AS are address strobe signals that take in the address signals as described above. ZWE is a write enable signal. When it is set to high level during random access, read operation is performed, and when it is low level, write operation is performed. DTZOE has two meanings: parallel transfer timing control, which sets the operation timing of the transfer gate according to the operation mode, and output enable control. However, since the parallel transfer of the transfer gate is performed a plurality of times in a time-sharing manner, the timing signal DTZOE controls the transfer start timing, and the subsequent transfer operation is not particularly limited. It is performed several times in synchronization with the transfer signal formed by the SAM decoder using the serial clock SC.
SCはシリアルクロックであり、 シリアルアドレスカウンタはこれを 計数してシリアルアドレス信号を発生させる。 つまり、 シリアルクロッ ク SCに同期してシリアル出力端子 S I O0〜S I 03からデータが出 力される。 ZSEは、 シリルアイネーブル信号であり、 これを口ウレべ ルにするとシリアル出力動作のための各回路が活性化されて、 前記のよ うなシリアルデータ出力が行われる。 シリアルクロック SCは、 このよ うなシリァル入出力の他に、 上記メモリアレイと S AMレジスタとの間 での部分的なパラレル転送を行うためのタイミング信号にも利用される ものである。 SC is a serial clock, and the serial address counter counts this and generates a serial address signal. That is, data is output from the serial output terminals SIO0 to SI03 in synchronization with the serial clock SC. ZSE is a silylar enable signal. When this signal is turned to a high level, each circuit for serial output operation is activated, and the serial data output is performed as described above. The serial clock SC, in addition to such serial input / output, also connects the memory array with the SAM register. It is also used as a timing signal for performing a partial parallel transfer in.
リフレッシュカウンタは、 ZRASがハイレベルときに ZC ASを口 ウレベルにすることにより動作を開始し、 ZR A Sの変化をクロックと して計数動作を行い、 リフレッシュ動作に な X系のアドレス信号を 発生させる。 このリフレッシュアドレス信号は、 Xアドレスノくッファを 通して Xデコーダに供給され、 ヮード線の選択動作及びセンスアンプの 増幅動作によるメモリセルの読み出し増幅と、 それをもとのメモリセル に再書き込みするというリフレツシュ動作を行う。  The refresh counter starts operation by bringing ZCAS high when ZRAS is high, counts using the change in ZRAS as a clock, and generates an X-system address signal suitable for the refresh operation. . The refresh address signal is supplied to the X decoder through the X address buffer, and the read and amplification of the memory cell is performed by the read line selection operation and the amplification operation of the sense amplifier, and is rewritten to the original memory cell. Is performed.
第 2図には、 上記メモリアレイと SAM部との関係の一実施例を説明 するための «W各レイアウト図力示されている。 メモリアレイは、 特に制 限されないが、 4つのメモリマツト MAT0〜MAT3から構成される 。 各メモリマツト MAT0〜MAT3は、 いわゆるシェア一ドセンスァ ンブ方式とされる。 つまり、 センスアンプ S Aを中心にして左右にメモ リアレイ ARY— Rと ARY— Lとが設けられ、 選択されたワード線が 設けられた一方のメモリアレイ ARY— R又は ARY— Lの相補ビット 線がセンスアンプ S Aに接続される。  FIG. 2 shows layout diagrams for explaining an embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit. The memory array is not particularly limited, but is composed of four memory mats MAT0 to MAT3. Each of the memory mats MAT0 to MAT3 is of a so-called shared sense system. That is, memory arrays ARY-R and ARY-L are provided on the left and right of the sense amplifier SA, and the complementary bit lines of one of the memory arrays ARY-R or ARY-L on which the selected word line is provided are connected. Connected to sense amplifier SA.
この実施例では、 センスアンプ SAを一時的な記憶回路として用いる ものであるため、 センスアンプ SAに隣接して転送ゲート回路 TGとそ れに対応した転送バス BUSが設けられる。 転送バス BUSは、 転送ゲ 一ト回路 TGの内部ではヮ一ド線の延長方向と平行に走るように配置さ れる。 上記メモリマツト MAT0〜! VIAT3のうち共通に設けられた S AMレジスタ (SAMREG) に対して最も遠い位置に配置されたメモ リマツト MAT 3の転送バス BUSは、 共通に設けられる SAMレジス 夕との間では上記メモリマット MAT 0〜MAT 3の配列方向、 言い換 えるならばビット線の延長方向と平行に走るよう配置され、 他のメモリ マツト MAT0〜MAT2の転送ゲート回路 TGの上記内部バスとも適 宜に接続される。 In this embodiment, since the sense amplifier SA is used as a temporary storage circuit, a transfer gate circuit TG and a corresponding transfer bus BUS are provided adjacent to the sense amplifier SA. The transfer bus BUS is arranged inside the transfer gate circuit TG so as to run in parallel with the extension direction of the guide line. Memory MATTO MAT0 ~! The transfer bus BUS of the memory mat MAT 3 located farthest from the common SAM register (SAMREG) of the VIAT 3 is the same as the memory mat MAT 0 with the common SAM register. ~ Arranged to run parallel to the MAT 3 array direction, in other words, the bit line extension direction. It is also connected appropriately to the internal bus of the transfer gate circuit TG of Matsuto MAT0 to MAT2.
特に制限されないが、 メモリアレイの 1本のワード線は、 1 024個 のメモリセルが接続される。 従来のようにメモリアレイの 1本のヮード 線に接続されたメモリセルの記憶情報を 1回で S AMレジスタに転送さ せるようにすると、 1 024対もの転送バスが'必要にされる。 そこで、 この実施例では転送バス BUSの 数を減らすために、 S AMレジス 夕は 8分割される。 つまり、 #0〜#7のように 8分割され、 1つのブ ロックでは 1 28ビッ卜の記憶容量を持つようにされる。 このような 8 分割により、 上記転送バス BUSの配線数も 1 28対に削滅させること ができる。  Although not particularly limited, 1,024 memory cells are connected to one word line of the memory array. If the storage information of the memory cells connected to one memory cell line in the memory array is transferred to the SAM register at one time as in the related art, 1,024 pairs of transfer buses are required. Therefore, in this embodiment, the SAM register is divided into eight to reduce the number of transfer buses BUS. In other words, it is divided into eight, as in # 0 to # 7, and one block has a storage capacity of 128 bits. By such eight divisions, the number of wires of the transfer bus BUS can be reduced to 128 pairs.
SAMデコーダ 1は、 上記メモリアレイと RAMレジスタとの間での ブロック分割されたデータのパラレル転送信号を形成する。 つまり、 選 択されたメモリマツ卜に対して、 1 28ビットづっ 8回に分けて転送バ ス BUSを通して SAMレジス夕にパラレル転送を行うようする。 SA Mデコーダ 2は、 上記シリアルァドレスカウンタにより形成されたァド レス信号を解読して、 上記 R AMレジスタに記億された記憶情報を選択 する選択信号を形成する。  The SAM decoder 1 forms a parallel transfer signal of block-divided data between the memory array and the RAM register. In other words, for the selected memory mat, parallel transfer is performed at the SAM register via the transfer bus BUS in 128 times in 128 bits. The SAM decoder 2 decodes the address signal formed by the serial address counter and forms a selection signal for selecting the stored information stored in the RAM register.
この実施例では、 上記シリアルァドレスカウン夕に設定された任意の アドレスからのシリアル出力を可能にするため、 シリアルアドレスカウ ン夕により形成される 1 0ビットのァドレス信号のうち、 上位 3ビット のァドレス信号が SAMデコーダ 1に供給され、 最初に出力すべき記憶 情報に対応したプロックの記憶情報を含む 1 28ビッ卜の記憶情報がメ モリアレイから SAIV [レジスタに転送させられる。 そして、 最大 1 28 ビットのシリアル出力を行っている間を利用し、 残りの 7ブロックの記 憶情報が上記 3ビットのァドレスを初期値とするァドレス歩進信号を形 成し、 それを SAMデコーダ 1が解読して順次に転送させる。 In this embodiment, in order to enable serial output from an arbitrary address set in the serial address counter, the upper three bits of the address signal of 10 bits formed by the serial address counter are used. The signal is supplied to the SAM decoder 1, and 128-bit storage information including the storage information of the block corresponding to the storage information to be output first is transferred from the memory array to the SAIV [register]. Then, while the serial output of a maximum of 128 bits is being performed, the storage information of the remaining seven blocks forms an address stepping signal with the above 3-bit address as an initial value. The SAM decoder 1 decodes the data and transfers it sequentially.
上記 1ヮード線分のデータ転送が終了すると、 上記選択された 1つの メモリマツ卜のセンスアンプ SAがリセットされて、 かかるメモリマツ 卜に対するランダム ·アクセスが許可される。 上記シリアル出力を行わ ない他のメモリマットに対しては、 アドレス入力動作が競合しない限り 、 上記のようなシリアル出力動作と並行して何時でもアクセスすること ができる。 書き込み動作のときには、 上記とは逆に SAMレジスタにシ リァルに取り込まれた書き込み信号を、 上記転送バス B U Sを介して 8 回に分けて 1ヮ一ド線分のデータを書き込むようにすることができる。  When the data transfer for one memory cell is completed, the sense amplifier SA of the selected one memory mat is reset, and the random access to the memory mat is permitted. The other memory mats that do not perform the serial output can be accessed at any time in parallel with the serial output operation as long as the address input operation does not conflict. At the time of write operation, the write signal fetched into the SAM register serially is divided into eight times via the transfer bus BUS, and the data for the 1-line is written. it can.
この実施例では、 1回の転送動作では上記のように 1ノ 8の記億情報 しか転送しない。 このことを逆に利用し、 4つのメモリマット MAT 0 〜MAT3を同時にアクセスして、 それらの中から上記 SAMレジスタ に任意のデータを転送させるようにすることができる。 つまり、 1つの 画面を分割して各メモリマットの記億情報に対応した異なる図形等の表 示動作を同時に行うこと、 いわゆるウィンドウ表示を簡単に行うように することができる。  In this embodiment, one transfer operation transfers only 1-8 storage information as described above. By taking advantage of this fact, it is possible to access the four memory mats MAT0 to MAT3 at the same time and to transfer arbitrary data from the four to the SAM register. In other words, it is possible to divide one screen and simultaneously perform display operations such as different figures corresponding to the storage information of each memory mat, that is, to easily perform so-called window display.
第 3図には、 上記メモリアレイと S AM部との関係の一実施例を説明 するための概略回路図が示されている。 この実施例では、 低消費電力で 高速に上記のような部分的なバラレル転送を行うようにするために、 転 送信号を従来のような電源電圧と回路の接地電位のようなフル振幅では なく、 特に制限されないが、 中点電圧を基準にした小振幅で行うように する。  FIG. 3 is a schematic circuit diagram for explaining one embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit. In this embodiment, in order to perform the above-described partial barrel transfer at a low power consumption and at a high speed, the transmission signal is not a full amplitude like a power supply voltage and a ground potential of a circuit as in the related art. Although not particularly limited, it should be performed with a small amplitude based on the midpoint voltage.
センスアンプ(SENSE AMP) により形成された電源電 Eのよ うなハイレベルと回路の接地電位のようなロウレベルの一対の相補信号 は、 転送ゲート回路 TGを構成するスィッチ MOSFETを介して転送 バス BUSに伝えられる。 転送バス BUSは、 一対の信号線から構成さ れてプリチャージ回路によりプリチャージされている。 つまり、 プリチ ャ一ジ信号 TP Cによりスィッチ制御される MOSFETにより短絡さ せられるとともに、 中点電圧 H V Cが与えられてメモリアレイにおける 相補ビット線と同様にハーフブリチャージされている。 A pair of complementary signals of a high level such as the power supply E formed by the sense amplifier (SENSE AMP) and a low level such as the ground potential of the circuit is transferred to the transfer bus BUS via the switch MOSFET constituting the transfer gate circuit TG. Reportedly. The transfer bus BUS is composed of a pair of signal lines. And is precharged by a precharge circuit. In other words, the MOSFET is short-circuited by the switch controlled by the precharge signal TPC, and at the same time, the midpoint voltage HVC is applied and half-blended in the same manner as the complementary bit line in the memory array.
上記転送バス BUSを介して信号が伝えられる SAMレジスタは、 1 つの回路が代表として例示的に示されており、 Nチャンネル型 M 0 S F ETQ 1, Q2と Pチャンネル型 MOSFETQ3と Q4からそれぞれ 構成された一対の C M 0 Sインバー夕回路の入力と出力とが交差接続さ れてラッチ形態にされる。 そして、 Nチャンネル型 MOSFETQ 1と Q 2の共通化されたソースには、 スィッチ MOSFETQ 5が設けられ て、 かかる MOSFETQ5がォン状態にされたときに上記ラッチ回路 の動作が有効とされる。 かかるラッチ回路には、 受け側の転送信号 TG L 1によりスィッチ制御される MOSFETを介して上記転送バス BU Sからの信号が伝えられる。  The SAM register to which a signal is transmitted via the transfer bus BUS is illustratively shown as one circuit, and is composed of N-channel type M 0 SF ETQ1, Q2 and P-channel type MOSFETs Q3 and Q4, respectively. The input and output of the pair of CM 0 S inverter circuits are cross-connected to form a latch configuration. A switch MOSFET Q5 is provided at the common source of the N-channel MOSFETs Q1 and Q2, and when the MOSFET Q5 is turned on, the operation of the latch circuit is enabled. A signal from the transfer bus BUS is transmitted to such a latch circuit via a MOSFET that is switch-controlled by a transfer signal TGL1 on the receiving side.
この実施例では、 上記ハーフプリチャージされた転送バス BUSを介 して同様にプリチャージ回路 TG PCによりハーフブリチャージされた 入力ノードの電位が、 上記センスアンプの出力に対応して一方がハイレ ベルに他方がロウレベルに変化して、 その電圧差が上記ラツチ回路の入 力取り込みに必要な電位に達すると、 上記転送信号 SL 1や TGL 1等 によりスィッチ MO S F E Tがオフ状態にされて転送動作が終了して、 転送バス BUSはプリチャージ信号 TP Cによりプリチャージされる。 上記ラッチ回路は、 上記信号の取り込みに対応して信号 STG 1がハ ィレベルにされて MOSFETQ 5がオン状態となり、 取り込まれた信 号の増幅と保持を行う。 上記 1つのプロックの転送動作が終了すると、 メモリアレイ側の他のセンスアンプの出力が転送信号 S L 2に同期して 再びプリチヤージが終了してハイインピーダンス状態にされている転送 バス BUSに伝えられ、 それと同期して図示してい SAMレジスタの他 のラッチ回路に受け側の転送信号 T G L 2等によりォン状態にされるス イッチ MO S F E Tを介して伝えられて、 上記同様に増幅と保持が行わ れる。 このような動作が前記実施例では 8回に繰り返して行われること により 1ヮード棣分に対応した記憶情報の転送が終了する。 In this embodiment, the potential of the input node similarly half-blended by the precharge circuit TG PC via the half-precharged transfer bus BUS corresponds to the high level of one of the potentials corresponding to the output of the sense amplifier. When the other changes to low level and the voltage difference reaches the potential required for inputting the latch circuit, the switch MOS FET is turned off by the transfer signal SL1 or TGL1 and the transfer operation is performed. Upon completion, the transfer bus BUS is precharged by the precharge signal TPC. The latch circuit sets the signal STG1 to a high level in response to the capture of the signal, turns on the MOSFET Q5, and amplifies and retains the captured signal. When the transfer operation of one block described above is completed, the output of the other sense amplifier on the memory array side is synchronized with the transfer signal SL2. The signal is transmitted to the bus BUS, and synchronously transmitted to the other latch circuits of the SAM register via the switch MOS FET which is turned on by the transfer signal TGL 2 or the like on the receiving side and transmitted in the same manner as described above. Amplification and retention are performed. By repeating such an operation eight times in the above-described embodiment, the transfer of the stored information corresponding to one card is completed.
SAM部では、 上記ラッチ回路に保持された信号が、 シリアル選択信 号 SAMYSによりスィッチ制御されるスィッチ MOSFETを通して SAM I ZOに読み出されてシリアルイネ一ブル信号 S Eにより動作 状態にされるメインアンプ(SAM MAIN AMP)を通して出力 される。 SAM 1 0に設けられた Pチャンネル型 MOSFETは S AM IZO用 VCCプリチャージ MOSFETである。  In the SAM section, the signal held in the latch circuit is read out to the SAM IZO through a switch MOSFET controlled by the serial selection signal SAMYS, and is activated by the serial enable signal SE. Output through SAM MAIN AMP). The P-channel type MOSFET provided in SAM10 is a VCC precharge MOSFET for SAM IZO.
特に制限されないが、 この実施例では、 SAM部とメモリアレイの転 送バスの配線長を短くするために、 後述するように S AM部を中心にし てメモリアレイ部が対称的に配置される。 信号 TGR 1によりスィッチ 制御される MOSFETを介して接続される転送バス BUSは、 図示し ない他方のメモリアレイ部に対応しして設けられるものである。 第 2図 の実施例のような構成のときには、 かかる信号 TGR 1やそれに対応し たスィッチ MO S F E T及び転送バスは存在しない。  Although not particularly limited, in this embodiment, in order to reduce the wiring length of the transfer bus between the SAM unit and the memory array, the memory array unit is symmetrically arranged around the SAM unit as described later. A transfer bus BUS connected via a MOSFET that is switch-controlled by the signal TGR1 is provided corresponding to the other memory array unit (not shown). In the configuration as shown in the embodiment of FIG. 2, there is no such signal TGR1 and the corresponding switch MOSFET and transfer bus.
第 4図には、 上記メモリアレイと S AM部との関係の他の一実施例を 説明するための概略回路図が示されている。 この実施例では、 上記のよ うに 4ビットの単位でのメモリアクセスが行われる場合に対応している 。 1のデータが 4ビットからなるために、 最小単位の転送データは、 4 ビットずつ行われる必要があり、 それに対応して転送バス BUSも 4対 から構成され、 SAM部のレジスタも 4ビットを最小単位として受け取 るようにされる。  FIG. 4 is a schematic circuit diagram for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit. This embodiment corresponds to the case where memory access is performed in 4-bit units as described above. Since 1 data consists of 4 bits, the minimum unit of transfer data must be performed 4 bits at a time, and correspondingly, the transfer bus BUS is also composed of 4 pairs, and the register of the SAM section has the minimum of 4 bits. You will receive it as a unit.
例えば、 転送信号 SL 1と TG 1により RAM部の 1単位のデータが SAMレジスタの単位回路 REG 1に転送され、 続いて上記同じ転送バ ス BUSを用いて転送信号 SL 2と TG 2により RAM部の他の 1単位 のデータが SAMレジスタの単位回路 REG 2に転送されるようにされ る。 上記のように SAMレジスタを 8分割したときには、 上記のような 同じ動作が同じ転送バス B U Sを用いて 8回に緣り返して行われように される。 For example, the transfer signals SL 1 and TG 1 cause one unit of data in the RAM The data is transferred to the unit circuit REG 1 of the SAM register, and then another unit of data in the RAM section is transferred to the unit circuit REG 2 of the SAM register by the transfer signals SL 2 and TG 2 using the same transfer bus BUS. It is made to be. When the SAM register is divided into eight as described above, the same operation as described above is repeated eight times using the same transfer bus BUS.
転送回数(例えば 8回) とレジスタ数 (8組) が同一であることに限 定されるものではなく、 転送回数よりもレジスタ数を少なくすることも 可能である。 この場合、 レジス夕への転送とレジスタからのデータ出力 とが並列的に処理されることとなるように構成すれば、 レジスタ数を削 減することが可能となる。  The number of transfers (for example, 8) and the number of registers (8 sets) are not limited to being the same, and the number of registers can be smaller than the number of transfers. In this case, if the transfer to the register and the data output from the register are processed in parallel, the number of registers can be reduced.
第 5図には、 前記第 3図の実施例回路のシリアル出力動作の一例を説 明するためのタイミング図が示されている。 シェア一ド選択信号 SHL が選択され、 それに対応したメモリ ARY— Lのヮ一ド線 WLLの選択 されると相補ビット線 BLLには選択されたメモリセルの記憶情報に従 つた微小信号が現れる。  FIG. 5 is a timing chart for explaining an example of the serial output operation of the embodiment circuit of FIG. When the shared selection signal SHL is selected and the corresponding memory cell ARY-L is selected, the small signal according to the storage information of the selected memory cell appears on the complementary bit line BLL.
センスアンプが増幅動作を開始することにより、 相補ビット棣 BLL の微小信号を増幅して電源電圧と回路の接地電位のようなハイレベルと 口ゥレベルを形成する。 これをメモリセルがそのまま受け取ることによ り読み出し動作によつて失われかかかつた記憶電荷がもとの状態に戻さ れる。  When the sense amplifier starts the amplifying operation, it amplifies the minute signal of the complementary bit Di BLL to form a high level such as a power supply voltage and a ground potential of the circuit and an open level. This is received by the memory cell as it is, so that the storage charge which has been lost by the read operation and is restored to the original state.
シリアルモードが指示されると、 最初に出力すべき Yァドレスに対応 した SAMレジス夕の分割ブロックに対応した転送信号 TGLと SLと が形成され、 転送バス BUSにはそれに対応した信号が現れる。 SAM レジス夕においてその入力取り込みに必要な信号になると、 上記転送信 号 TGLと SLがリセットされ、 転送バス BUS等のプリチャージ信号 T P Cが形成されて、 転送バス B U Sはハ一フブリチャージされる。 上記 S AMレジスタでは、 取り込まれた入力信号を増幅してデータの 保持を行う。 そして、 シリアル選択信号 S AM Y Sがシリアルクロッ クに同期して発生され、 上記転送された記憶情報が保持している S AM レジス夕の保持信号がシリルァ入出力線 S AM Iノ 0を通して順次に 出力される。 このようなシリアル転送動作と並行して、 次のブロックの パラレル転送が行われる。 つまり、 次のブロックに対応した転送信号 T G Lと S Lが発生され、 転送ノ ス B U Sにはそれに対応した信号が現れ る。 S AMレジスタにおレ、てその入力取り込みに'必要な信号になると、 増幅動作を介して増幅と保持を行うようにされる。 上記のような小振幅 のデータ転送により、 上記転送信号 T G Lと S Lがリセットされ、 転送 バス B U S等のプリチャージ信号 T P Cが形成される。 以下、 同様な動 作が繰り返して 1ヮード分のデータ転送が行われる。 When the serial mode is specified, the transfer signals TGL and SL corresponding to the divided block of the SAM register corresponding to the Y address to be output first are formed, and the corresponding signal appears on the transfer bus BUS. At the SAM register, when the signal required to capture the input is reached, the above-mentioned transfer signal TGL and SL are reset, and the precharge signal of the transfer bus BUS etc. A TPC is formed, and the transfer bus BUS is half-charged. The SAM register amplifies the captured input signal and holds the data. Then, the serial selection signal SAMYS is generated in synchronization with the serial clock, and the held signal of the SAM register held by the transferred stored information is sequentially passed through the serial input / output line SAM I 0. Is output. In parallel with such a serial transfer operation, parallel transfer of the next block is performed. In other words, the transfer signals TGL and SL corresponding to the next block are generated, and the corresponding signals appear on the transfer bus BUS. When a signal necessary for inputting the input into the SAM register is obtained, the signal is amplified and held through an amplification operation. The transfer signals TGL and SL are reset by the small-amplitude data transfer as described above, and a precharge signal TPC such as a transfer bus BUS is formed. Hereinafter, the same operation is repeated to transfer data for one card.
この実施例では、 特に制限されないが、 メモリアレイ側は、 上記メモ リセルに対する書き込み動作が終了した時点で、 ワード線 WL Lゃシェ ァード選択信号 S H Lがリセッ卜され、 それに対応してビット線 B L L もハーフブリチャージされる。 ただし、 センスアンプは上記 1ワード線 分のデータ転送が終了するまで動作状態を維持し、 記憶回路としての役 割を行う。  In this embodiment, although not particularly limited, the memory array side resets the word line WLL / shade select signal SHL when the write operation to the memory cell is completed, and accordingly, the bit line BLL is also reset. Half recharged. However, the sense amplifier maintains the operating state until the data transfer for one word line is completed, and functions as a storage circuit.
上記のように S AMレジスタを 8分割した場合、 8回の転送動作を行 うことが必要であるが、 上記のような転送バスのプリチヤ一ジ動作を考 慮して、 シリアルクロックの 2サイクルで 1ブロックの転送動作を行う ことができるから、 1 6回分のシリアル出力中に 1ワード分のデータ転 送を終了させることができる。 このような分割方式によるパラレル転送 は、 1 0 2 4回分のシリアル出力に水平帰線期間を加えた 1水平走査期 間に占める割合は、 極く小さいから 2ポートメモリにおけるランダム入 出力動作を実質的に制限することにはならない。 When the SAM register is divided into eight as described above, it is necessary to perform eight transfer operations.However, considering the transfer bus precharging operation as described above, two serial clock cycles are required. Can perform one block transfer operation, so that one word data transfer can be completed during 16 serial outputs. In the parallel transfer by such a division method, the ratio of the serial output for 104 times plus the horizontal retrace period to one horizontal scanning period is extremely small. It does not substantially limit the output operation.
第 6図には、 上記メモリアレイと S AM部との閟係の他の一実施例を 説明するための 1KB各レイァゥト図が示されている。 この実施例において は、 メモリアレイと SAM部との転送ノくスの実質的な長さを短くするた めに、 SAM部を中心にしてメモリマットが 2分割されて対称的に配置 される。 つまり、 上記メモリマット MAT 0と MAT 1が下側 (左側) に配置され、 メモリマツト MAT2と MAT3が上側(右側) に配置さ れる。  FIG. 6 is a 1 KB layout diagram for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit. In this embodiment, in order to shorten the substantial length of the transfer noise between the memory array and the SAM unit, the memory mat is divided into two around the SAM unit and arranged symmetrically. That is, the memory mats MAT0 and MAT1 are arranged on the lower side (left side), and the memory mats MAT2 and MAT3 are arranged on the upper side (right side).
このようにすることにより、 S AM部に対して最も遠レ、位置に配置さ れるメモリマツト MAT1と MAT 3の信号棣長は、 第 2図の実施例の 最も遠い位置に配置されるメモリマット MAT 3に比べて約半分の長さ に短くすることができる。 これにより、 データ転送速度を速くすること ができる。 また、 常に一方の転送バス BUSしか使用しないから、 その 負荷容量が減ることによる上記のような信号転送速度の向上の他に、 同 じ信号レベルを形成するために必要とされる電流を半分に滅らすことが できるから合わせて低消費電力化も実現できる。  In this manner, the signal dit lengths of the memory mats MAT1 and MAT3 located farthest from the SAM section are equal to those of the memory mat MAT located farthest in the embodiment of FIG. It can be shortened to about half the length compared to 3. As a result, the data transfer speed can be increased. In addition, since only one transfer bus BUS is used at all times, the current required to form the same signal level is halved, in addition to the above-mentioned improvement in signal transfer speed due to the reduction in load capacity. Because it can be destroyed, low power consumption can also be realized.
第 7図には、 この発明に係る半導体記憶装置を説明するための素子構 造断面図が示されている。 この実施例では、 上記のようなダイナミック 型 RAMにおけるアレイ部と周辺部の素子構造が代表として例示的に示 されている。 メモリセルの記憶キャパシタは、 2層目のボリシリコン層 SGをストレージノードとして用レ、、 ァドレス選択用 MOSFETの一 方のソース, ドレインと接続される。 上記 2層目ポリシリコン層はフィ ン構造とされ、 薄いゲー卜絶縁膜を介して 3層目ボリシリコン層 TGか らなるブレート電極とにより構成される。 ァドレス選択用 MOSFET のゲートは、 1層目ポリシリコン層 FGから構成される。 アドレス選択 用 MOSFETの他方のソース, ドレインは、 上記 FG、 SG及び TG を介在させて、 1雇目のアルミ二ユウム等の金属配線層 MHこ接铳され る。 この l¾S層 Mlによりビット線 (又はデータ線あるいはディジット 線) が構成される。 FIG. 7 is a sectional view of an element structure for explaining a semiconductor memory device according to the present invention. In this embodiment, the element structure of the array part and the peripheral part in the above-mentioned dynamic RAM is exemplarily shown as a representative. The storage capacitor of the memory cell uses the second polysilicon layer SG as a storage node and is connected to one of the source and drain of the address selection MOSFET. The second polysilicon layer has a fin structure, and is constituted by a thin electrode made of a third polysilicon layer TG via a thin gate insulating film. The gate of the address selection MOSFET is composed of the first polysilicon layer FG. The other source and drain of the address selection MOSFET are FG, SG and TG The metal wiring layer MH, such as aluminum for the first employment, is connected through the intermediary of the metal. The l¾S layer Ml constitutes a bit line (or data line or digit line).
周辺部には、 2つの Nチャンネル型 MO S F E Tが形成されている。  Two N-channel type MOSFETs are formed in the periphery.
1層目の 層 Mlは、 コンタクト LCNTにより MOSFETのソ一 ス, ドレインに接铳される。 あるいは、 1層目ボリシリコン FGとはコ ンタクト FCNTにより接続される。 上記 1層目の配棣蹰 Mlと 2層目 の配線層 M2とは、 第 1スルーホール TH1を介して接続され、 第 2層 目の配線層 M 2と第 3層目の配線層 M 3とは第 2スルーホール TH 2を 介して接続される。  The first layer Ml is connected to the source and drain of the MOSFET by a contact LCNT. Alternatively, it is connected to the first-layer polysilicon FG by a contact FCNT. The first wiring layer Ml and the second wiring layer M2 are connected via the first through hole TH1, and the second wiring layer M2 and the third wiring layer M3 are connected. Is connected via the second through hole TH2.
上記 M OSFETのゲート 極に第 2層目の配線層 M 2により入力信 号を供給する場合、 上記のように第 1スルーホール TH 1を介してダミ 一としての第 1層目の配線層 Mlに落とし、 この第 1層目の配線曆 Ml とコンタクト LCNTを介してゲ一ト電極としての 1層目ボリシリコン FGに接続される。  When an input signal is supplied to the gate electrode of the MOSFET through the second wiring layer M2 as described above, the first wiring layer Ml as a dummy through the first through hole TH1 is used as described above. The first layer wiring 曆 Ml and the contact LCNT are connected to the first layer polysilicon FG as a gate electrode.
入力信号を供給する第 3層目の配線層 M 3は、 第 2スルーホール TH 2を介して第 2層目の配線層 M 2に接続される。 例えば、 出力信号を次 段の回路に供給するとき、 第 1層目の配線層 Mlは、 第 1スルーホール T H 1を介してダミーとしての第 2層目の配線層 M 2に接镜され、 この 配線層 M 2を介在させて第 2スルーホール TH 2を介して第 3層目の配 線層 M 3に導かれる。  The third wiring layer M3 for supplying an input signal is connected to the second wiring layer M2 via the second through hole TH2. For example, when the output signal is supplied to the next circuit, the first wiring layer Ml is connected to the second wiring layer M2 as a dummy through the first through hole TH1, The wiring is guided to the third wiring layer M3 via the second through hole TH2 with the wiring layer M2 interposed.
このように 3層のアルミ二ユウム等の金属配線 M 1 , ^2及び1^3を 用いてメモリ回路が構成される場合、 上記転送バス BUSも 3層からな る配線層 M 1〜M 3を利用して積層構造にすることにより、 実質的な配 線エリアを小さくすることができる。 例えば、 上記のように 128ビッ トの転送バス BUSにおいては、 それを 3等分した約 43ビットのバス 幅により構成できる。 When a memory circuit is formed using three layers of metal wirings M 1, ^ 2, and 1 ^ 3 such as aluminum, the transfer bus BUS also has three wiring layers M 1 to M 3. By using a multilayer structure, a substantial wiring area can be reduced. For example, in the case of a 128-bit transfer bus BUS as described above, the bus Can be configured by width.
上記ボリシリコン層も転送バス B U Sに利用してもよい。 この場合、 単位面積当たりの抵抗値がアルミ二ユウ厶層に比べて比較的大きくされ るボリシリコン層においては、 第 1層目と第 2層目又は第 2層目と第 3 層目を並列に接続して抵抗値を小さくするようにすればよい。 このよう に実質的に 4層の瞧雇により転送バスを構成するときには、 上記 1 2 8ビッ卜の信号を、 3 2ビット分のバス幅により実現できるようになる ものである。  The above polysilicon layer may also be used for the transfer bus BUS. In this case, the first and second layers or the second and third layers are arranged in parallel in a polysilicon layer whose resistance per unit area is relatively higher than that of the aluminum layer. To reduce the resistance value. In this way, when a transfer bus is constituted by substantially four layers of hiring, the above-mentioned 128-bit signal can be realized with a bus width of 32 bits.
上記のように転送ノくス B U Sの占有面積を小さくすることにより、 上 言己複数のメモリマツト又はメモリアレイに対して共通に S AM部を用い るようにすることにより回路の簡素化が可能になる。 しかも、 転送バス をメモリ回路に必要な多層配線により積層構造にすることによりその占 有面積の増大も実質的には問題にならないようにできる。  By reducing the area occupied by the transfer bus as described above, the circuit can be simplified by using the SAM section in common for multiple memory mats or memory arrays. Become. In addition, by forming the transfer bus in a laminated structure with the multi-layer wiring required for the memory circuit, the increase in the occupied area can be substantially prevented from becoming a problem.
第 8図には、 上記メモリアレイと S AM部との関係の他の一実施例を 説明するための概略回路図が示されている。 この実施例では、 小振幅高 速用転送用バスは、 1本の信号線により構成される。 これにより、 転送 用信号線の数を半分に減らすことができる。 この場合には、 MO S F E T Q 1〜Q 4からなるラッチ回路は、 ハーフプリチャージ電圧 HV Cを 基準電圧として、 上記転送された小振幅の信号を増幅して保持する。 第 9図には、 上記メモリアレイと S AM部との関係の更に他の一実施 例を説明するための概略回路図が示されている。 この実施例においても 、 小振幅高速用転送用バスは 1本の信号線により構成される。 これによ り、 上記同様に転送用信号線の数を半分に減らすことができる。 この実 施例では、 上記転送された小振幅の信号を負荷回路が力レントミラー回 路で構成された差動増幅回路で増幅し、 その増幅信号をラッチ回路で保 持するようにするものである。 第 1 0図には、 本発明が適用された半導体記ほ装置 (画像メモリ VR AM) をコンピュー夕システムに適用した場合の一実施例の機能プロッ ク図が示されている。 バスと中央処理装 SC P U、 周辺装置制御部、 主 記憶メモリとしての DR AM (ダイナミック型メモリ) 及びその制御部 、 バックアップメモリとしての S RAM (スタティック型メモリ) 及び バックアップパリティとその制御部、 プログラムが格納された R OM ( リード 'オンリー ' メモリ)、表示系等によって本コンピュータシステ ムは構成される。 FIG. 8 is a schematic circuit diagram for explaining another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM unit. In this embodiment, the small-amplitude high-speed transfer bus is constituted by one signal line. Thereby, the number of transfer signal lines can be reduced by half. In this case, the latch circuit including the MOSFETs Q1 to Q4 amplifies and holds the transferred small-amplitude signal using the half precharge voltage HVC as a reference voltage. FIG. 9 is a schematic circuit diagram for explaining still another embodiment of the relationship between the memory array and the SAM section. Also in this embodiment, the small-amplitude high-speed transfer bus is constituted by one signal line. As a result, the number of transfer signal lines can be reduced to half as described above. In this embodiment, the transferred small-amplitude signal is amplified by a load circuit by a differential amplifier circuit composed of a power-rent mirror circuit, and the amplified signal is held by a latch circuit. is there. FIG. 10 is a functional block diagram of an embodiment in which a semiconductor memory device (image memory VRAM) to which the present invention is applied is applied to a computer system. Bus and central processing unit SCPU, peripheral device control unit, DRAM (dynamic memory) and its control unit as main memory, SRAM (static memory) as backup memory, backup parity and its control unit, program This computer system is composed of a ROM (read 'only' memory) in which is stored and a display system.
上記周辺装置制御部は外部記ほ装置およびキーボード K B等と接続さ れている。 また、 表示系は前記実施例のような R AM部と S AM部を持 つ半導体記ほ装置を用いてなる V R A M等によつて構成され、 出力装置 としてのディスプレイと接铳されることによって記億情報の表示を行な う。 また、 コンピュータシステム内部回路に電源を供給するための電源 供給部が設けられている。 上記中央処理装置 C P Uは各メモリを制御す るための信号を形成することによって上記各メモリの動作タイミング制 御を行なう。  The peripheral device control unit is connected to an external storage device, a keyboard KB, and the like. Further, the display system is constituted by a VRAM or the like using a semiconductor memory device having a RAM section and a SAM section as in the above-described embodiment, and is connected to a display as an output device for writing. Display billion information. In addition, a power supply for supplying power to the internal circuit of the computer system is provided. The central processing unit CPU controls the operation timing of each memory by forming a signal for controlling each memory.
上記の実施例から得られる作用効果は、 下記の通りである。  The operational effects obtained from the above embodiment are as follows.
マトリックス配置された複数からなるメモリセルとその微小信号を増 幅するセンスアンプとを含む複数からなるメモリアレイに対して、 共通 に用いられるシリアル入出力用の記憶回路を設けるとともに、 上記セン スァンブにより増幅された信号を複数プロックに分けて時系列的に対応 する上記記憶回路の記憶ビットに電源電圧に対して十分小さくされた信 号振幅として転送させ、 かかる転送動作と同時並行して記憶回路に転送 された記憶情報をクロック信号に同期してシリアル出力動作を開始させ るようにする。 この構成では、 複数プロックに分けて時系列的な信号転 送及びその信号転送を小振幅で行うようにすることにより、 少ない配線 数により実質的なパラレル転送が可能となり、 かっこのような部分的な 転送動作を利用して複数のメモリアレイに跨がったウィンドウ表示も可 能となり、 シリアル入出力用記憶回路の共通化による回路の簡素化も生 かされる。 A memory circuit for serial input / output which is commonly used is provided for a plurality of memory arrays including a plurality of memory cells arranged in a matrix and a sense amplifier for amplifying a small signal thereof, and The amplified signal is divided into a plurality of blocks and transferred in a time series to the corresponding storage bits of the storage circuit as a signal amplitude sufficiently reduced with respect to the power supply voltage. The serial output operation is started by synchronizing the transferred stored information with the clock signal. In this configuration, time-sequential signal transmission and its signal transmission are performed with a small amplitude by dividing into a plurality of blocks, thereby reducing wiring. The number makes it possible to perform substantially parallel transfer, and it is also possible to display windows across multiple memory arrays by using such partial transfer operations, and to use a common serial I / O storage circuit. The simplification of the circuit is also used.
上記転送回路により転送される転送信号として、 例えば電源電圧の約 1 / 2の 圧にブリチャージされた転送用ノくスに上記センスアンプの出 力信号を伝え、 かかる転送信号がタイミング信号により動作制御される C M 0 Sラッチ回路の入力に取り込まれた時点で出力が停止させるとい う単純な回路により小振幅にし、 記憶回路を構成する C MO Sラッチ回 路が上記タイミング信号により入力に取り込まれた信号を増幅して保持 するという構成を採ることにより、 高速にしかも低消費電力でのデ一夕 転送が可能になる。  As the transfer signal transferred by the transfer circuit, for example, the output signal of the sense amplifier is transmitted to a transfer node charged to about 1/2 of the power supply voltage, and the transfer signal is operated by a timing signal. The CMOS latch circuit, which constitutes the storage circuit, is input to the input by the above timing signal, with a simple circuit that stops the output when the input is input to the controlled CM0S latch circuit. By adopting a configuration that amplifies and holds the signal, the data can be transferred at high speed and with low power consumption.
シリァルボート用の記憶回路を挟んで複数のメモリアレイが対称的に 配置させることにより、 上記記憶回路とメモリアレイとの転送ノ <スの長 さを短くすることかでき、 それにより高速化と低消費電力化を図ること ができる。  By arranging a plurality of memory arrays symmetrically with the storage circuit for the serial boat interposed therebetween, the transfer node between the storage circuit and the memory array can be shortened, thereby increasing the speed and reducing the power consumption. Electricity can be achieved.
上記転送用バスをメモリアレイ部を構成する多層配線を利用して積層 構造に構成することにより、 転送バスの占有面積を大幅に低減できる。 上記の半導体記憶装置は、 種々の実施形態を採ることができるもので ある。 メモリアレイ又はメモリマットの構成は、 前記のようなシェア一 ドセンスアンプの他、 メモリアレイの各ビット線にセンスアンプが直結 して設けられるもの等種々の実施形態を採ることができる。  By arranging the transfer bus in a laminated structure using the multilayer wiring forming the memory array section, the area occupied by the transfer bus can be significantly reduced. The above-described semiconductor memory device can adopt various embodiments. The configuration of the memory array or the memory mat can employ various embodiments such as a configuration in which a sense amplifier is directly connected to each bit line of the memory array, in addition to the above-described shared sense amplifier.
小振幅高速転送用バスのプリチャージレベルは、 中点電圧 H V Cに限 定されるものではなく、 接地電位あるいは電源電圧 V C Cの様なもので あってもよい。  The precharge level of the small-amplitude high-speed transfer bus is not limited to the midpoint voltage H VC, but may be a ground potential or a power supply voltage V CC.
S AM部の構成は、 シフトレジスタを用いてシリアル出力させるもの 、 あるいはシフトレジスタ又はポインタによりシリアル選択信号 S AM Y Sを形成するもの種々の実施形態を採ることができるものである。 シリアル入力機能は、 省略するものであってもよい。 産業上の利用可能性 The configuration of the SAM section is for serial output using a shift register. Alternatively, various embodiments in which the serial selection signal SAMYS is formed by a shift register or a pointer can be adopted. The serial input function may be omitted. Industrial applicability
以上のように、 この発明に係る半導体記憶装置は、 マイクロコンビュ 一夕システムにおける画像メモリ等のように、 R AM部と S AM部とを 備えた 2ボートメモリに広く利用できる。  As described above, the semiconductor memory device according to the present invention can be widely used for a two-port memory including a RAM section and a SAM section, such as an image memory in a microcomputer system.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
1 . ダイナミック型メモリセルがワード線とデータ線との交点にマトリ ックス配置されてなるメモリセルアレイと、  1. A memory cell array in which dynamic memory cells are arranged in a matrix at intersections of word lines and data lines;
上記データ線にメモリセルから読み出された微小電圧を増幅してか かるメモリセルに再書き込みを行うセンスァンブとを含む複数からなる メモリアレイと、  A plurality of memory arrays including a sense amplifier for amplifying a minute voltage read from a memory cell to the data line and rewriting the memory cell;
上記複数からなるメモリアレイに対してランダムアクセスを行うた めのランダムボートと、  A random port for performing random access to the plurality of memory arrays;
上記メモリアレイの 1つのヮード線に接続されるメモリセルの数に 対応した記億ビットを持つようにされた記憶回路と、  A memory circuit having a memory number corresponding to the number of memory cells connected to one of the memory cells of the memory array;
上記センスアンプにより増幅された信号を複数ブロックに分けて時 系列的に対応する記憶回路の記憶ビッ卜に小振幅信号として転送させる 転送回路と、  A transfer circuit that divides the signal amplified by the sense amplifier into a plurality of blocks and transfers the signals in a time series to the storage bits of the corresponding storage circuit as a small amplitude signal;
上記時系列的な転送動作と同時並行して、 かかる記憶回路に転送さ れた記憶情報をクロック信号に同期したシリアルに出力動作を開始させ るシリアルポートとを備えてなることを特徴とする半導体記憶装置。 A semiconductor port comprising: a serial port for simultaneously starting the output operation of the storage information transferred to the storage circuit in synchronization with a clock signal in parallel with the time-series transfer operation. Storage device.
2 . 上記転送回路により転送される転送信号は、 2. The transfer signal transferred by the transfer circuit is
電源電圧の約 1 / 2の電圧にプリチャージされた転送用バスに上記 センスアンプの出力信号を伝え、  Transfer the output signal of the above sense amplifier to the transfer bus precharged to about 1/2 of the power supply voltage,
かかる転送信号がタイミング信号により動作制御される C M O Sラ ツチ回路の入力に取り込まれた時点で出力が停止されることによって小 振幅にされるものであり、  When such a transfer signal is taken into the input of the CMOS latch circuit whose operation is controlled by the timing signal, the output is stopped to make the amplitude small,
記憶回路を構成する C M O Sラッチ回路は、  The CMOS latch circuit that constitutes the storage circuit
入力に取り込まれた信号を増幅して保持するものであることを特徴 とする請求の範囲第 1項記載の半導体記憶装置。  2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device amplifies and holds a signal taken into an input.
3 . 上記シリ了ルポ一ト用の記憶回路を挟んで複数のメモリアレイが対 称的に配置されるものであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の 半導体記憶装置。 3. A plurality of memory arrays are paired with the storage circuit for serial port 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is arranged symmetrically.
4 . 上記シリアルボート用の記憶回路を挟んで複数のメモリアレイが対 称的に配置されるものであることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の 半導体記憶装爨。  4. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein a plurality of memory arrays are arranged symmetrically with the storage circuit for the serial boat interposed therebetween.
5 . 上記転送用バスは、 5. The transfer bus is
メモリアレイ部を構成する多層 @e ^を利用して積層構造に構成され るものであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の半導体記憶装置  2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device is configured to have a laminated structure by using a multilayer @ e ^ constituting a memory array unit.
6 . 上記転送用バスは、 6. The transfer bus is
メモリアレイ部を構成する多層 BE ^を利用して積層構造に構成され るものであることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の半導体記憶装置 3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the semiconductor memory device is configured in a laminated structure using a multilayer BE ^ constituting a memory array unit.
O O
7 . 上記転送用バスは、  7. The transfer bus is
メモリアレイ部を構成する多層 se^を利用して穑層構造に構成され るものであることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の半導体記憶装置 o  4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the semiconductor memory device is configured to have a 構造 layer structure by using a multilayer se ^ forming a memory array unit.
8 . 上記転送用バスは、  8. The transfer bus is
メモリアレイ部を構成する多層配線を利用して積層構造に構成され るものであることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の半導体記憶装置  5. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the semiconductor memory device is configured to have a stacked structure using a multilayer wiring forming a memory array unit.
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