WO2024185693A1 - 半導体記憶装置 - Google Patents
半導体記憶装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024185693A1 WO2024185693A1 PCT/JP2024/007782 JP2024007782W WO2024185693A1 WO 2024185693 A1 WO2024185693 A1 WO 2024185693A1 JP 2024007782 W JP2024007782 W JP 2024007782W WO 2024185693 A1 WO2024185693 A1 WO 2024185693A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- type transistor
- bit line
- power supply
- node
- memory cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/41—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
- G11C11/413—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
- G11C11/417—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction for memory cells of the field-effect type
- G11C11/419—Read-write [R-W] circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/41—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
- G11C11/412—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
- H10B10/12—Static random access memory [SRAM] devices comprising a MOSFET load element
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
- H10B10/18—Peripheral circuit regions
Definitions
- This disclosure relates to semiconductor memory devices, and in particular to static random access memories (SRAMs).
- SRAMs static random access memories
- SRAM is widely used as one of the main memories installed in semiconductor integrated circuit devices.
- Patent Document 1 discloses a semiconductor memory device in which the transfer gate (access transistor) of the transistors that make up an SRAM memory cell is made up of a P-type transistor.
- Patent Document 1 shows a circuit diagram of a memory cell whose transfer gate is composed of a P-type transistor, it does not disclose the peripheral circuitry of an SRAM that uses this memory cell.
- This disclosure describes peripheral circuits for SRAM that use SRAM memory cells that use P-type transistors as access transistors, and in particular circuits related to writing to the SRAM.
- a semiconductor memory device includes a memory cell and a write circuit, and the memory cell includes a first P-type transistor having a gate connected to a first node, a source connected to a first power supply, and a drain connected to a second node, a first N-type transistor having a gate connected to the first node, a source connected to a second power supply, and a drain connected to the second node, a second P-type transistor having a gate connected to the second node, a source connected to the first power supply, and a drain connected to the first node, a second N-type transistor having a gate connected to the second node, a source connected to the second power supply, and a drain connected to the first node, and a write circuit.
- the write circuit is characterized by comprising a column selection circuit having a fifth P-type transistor provided between the first bit line and the first power supply, and a sixth P-type transistor provided between the second bit line and the first power supply, and a pre-discharge circuit having a third N-type transistor provided between the first bit line and the second power supply, and a fourth N-type transistor provided between the second bit line and the second power supply.
- a peripheral circuit for an SRAM uses an SRAM memory cell that uses a P-type transistor as the access transistor.
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a memory cell array constituting a semiconductor memory device according to a first embodiment
- FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a write circuit constituting a semiconductor memory device according to a first embodiment
- 1 is a timing chart showing an example of an operation of the semiconductor memory device according to the first embodiment
- FIG. 1 is a diagram showing a modification of a memory cell array according to the first embodiment
- FIG. 1 is a diagram showing a modification of a write circuit according to the first embodiment
- FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a write circuit constituting a semiconductor memory device according to a second embodiment
- 10 is a timing chart showing an example of the operation of the semiconductor memory device according to the second embodiment
- FIG. 13 is a diagram for explaining a write assist operation of the semiconductor memory device according to the second embodiment;
- FIG. 13 is a diagram showing a modification of the write circuit according to the second embodiment;
- FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a memory cell array constituting a semiconductor memory device according to a third embodiment;
- FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of a write circuit constituting a semiconductor memory device according to a third embodiment;
- 11 is a timing chart showing an example of the operation of the semiconductor memory device according to the third embodiment;
- FIG. 13 is a diagram for explaining a write assist operation of the semiconductor memory device according to the third embodiment;
- FIG. 13 is a diagram showing a modification of the memory cell array according to the third embodiment;
- FIG. 13 is a diagram showing a modification of the write circuit according to the third embodiment;
- connection is used as a concept that includes not only direct connections between elements, but also indirect connections between elements via elements such as transistors.
- First Embodiment 1 and 2 show an example of the configuration of a semiconductor memory device MD according to this embodiment.
- the semiconductor memory device MD according to this embodiment is a single column memory device, and includes a memory cell array 1 shown in FIG. 1 and a write circuit 2 shown in FIG.
- the memory cell array 1 includes a plurality of memory cells 11 arranged in an array of n rows (n is a natural number) by m sets (m is a natural number).
- the memory cells 11 in each row are connected to different word lines WLB[0] to WLB[n-1].
- the memory cell array 1 is configured by n word lines WLB[0] to WLB[n-1] and n ⁇ m memory cells 11.
- FIG. 1 illustrates one set of the m sets of memory cells 11.
- word lines WLB[0] to WLB[n-1] may be simply referred to as "word lines WLB".
- the memory cell 11 includes P-type drive transistors TPM0 and TPM1, N-type load transistors TNM0 and TNM1, and P-type access transistors TPM2 and TPM3.
- the drive transistor TPM0 (corresponding to the first P-type transistor) has a gate connected to node DB (corresponding to the first node), a source connected to a power supply VDD (corresponding to the first power supply), and a drain connected to node D (corresponding to the second node).
- the load transistor TNM0 (corresponding to the first N-type transistor) has a gate connected to node DB, a source connected to ground VSS (corresponding to the second power supply), and a drain connected to node D.
- the drive transistor TPM0 and the load transistor TNM0 are connected in series between the power supply VDD and ground VSS.
- the drive transistor TPM1 (corresponding to a second P-type transistor) has a gate connected to node D, a source connected to the power supply VDD, and a drain connected to node DB.
- the load transistor TNM1 (corresponding to a second N-type transistor) has a gate connected to node D, a source connected to ground VSS, and a drain connected to node DB.
- the drive transistor TPM1 and the load transistor TNM1 are connected in series between the power supply VDD and ground VSS.
- the drive transistors TPM0 and TPM1 and the load transistors TNM0 and TNM1 form a latch.
- the access transistor TPM2 (corresponding to a third P-type transistor) is provided between the node D and the bit line BL (corresponding to a first bit line), and its gate is connected to the word line WLB.
- the access transistor TPM3 (corresponding to a fourth P-type transistor) is provided between the node DB and the bit line BLB (corresponding to a second bit line), and its gate is connected to the word line WLB.
- the pair of the bit line BL and the bit line BLB may be referred to as the "bit line pair BL, BLB".
- the write circuit 2 includes a pull-down circuit 3, a pre-discharge circuit 4, a column selection circuit 5, and a write driver 6.
- the pull-down circuit 3 includes N-type transistors TNW0 and TNW1.
- the transistor TNW0 is provided between the bit line BL and ground VSS, and the bit line BLB is connected to its gate.
- the transistor TNW1 is provided between the bit line BLB and ground VSS, and the bit line BL is connected to its gate.
- the pre-discharge circuit 4 includes N-type transistors TNEQ, TN0, and TN1.
- the transistor TNEQ (corresponding to a fifth N-type transistor) is provided between the bit line BL and the bit line BLB.
- the transistor TN0 (corresponding to a third N-type transistor) is provided between the bit line BL and ground VSS.
- the transistor TN1 (corresponding to a fourth N-type transistor) is provided between the bit line BLB and ground VSS.
- a pre-discharge control signal NPCG is provided to the gates of the transistors TNEQ, TN0, and TN1.
- the pre-discharge circuit 4 When the memory cell 11 is in an inactive state, if the pre-discharge control signal NPCG goes to 'H', the pre-discharge circuit 4 turns on the transistors TN0 and TN1 and discharges the bit line pair BL and BLB to 'L'.
- the column selection circuit 5 includes P-type transistors TP0 and TP1.
- the transistor TP0 (corresponding to a fifth P-type transistor) is provided between the power supply VDD and the bit line BL, and an output signal WC0 of the write driver 6 is applied to its gate.
- the transistor TP1 (corresponding to a sixth P-type transistor) is provided between the power supply VDD and the bit line BLB, and an output signal WC1 of the write driver 6 is applied to its gate.
- the write driver 6 includes two-input NAND circuits 60 and 61 and an inverter 62.
- the NAND circuit 60 receives as inputs an inverted signal of the write data WD and a write control signal WRITE, and outputs an output signal WC0.
- the NAND circuit 61 receives as inputs the write data WD and a write control signal WRITE, and outputs an output signal WC1.
- transistor TP1 of column selection circuit 5 is turned off and transistor TNW1 of pull-down circuit 3 is turned on, so BLB remains at 'L'.
- the semiconductor memory device MD of this modified example is a multi-column type.
- FIG. 4 is a diagram equivalent to FIG. 1 for this modified example
- FIG. 5 is a diagram equivalent to FIG. 2 for this modified example.
- components corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals as in FIG. 1.
- components corresponding to those in FIG. 2 are given the same reference numerals as in FIG. 2.
- the differences from the first embodiment will be mainly explained.
- the memory cell array 1 includes a plurality of memory cells 11 arranged in an array of n rows (n is a natural number) x c columns (c is a natural number) x m sets (m is a natural number). Note that FIG. 4 illustrates one set of the m sets of memory cells 11.
- the memory cells 11 in each row are connected to different word lines WLB[0] to WLB[n-1].
- the memory cells 11 in each column are connected to different bit line pairs BL[0] to BL[c-1], BLB[0] to BLB[c-1].
- the memory cell array 1 is composed of n word lines WLB[0] to WLB[n-1], c bit line pairs BL[0] to BL[c-1], BLB[0] to BLB[c-1], and n ⁇ c ⁇ m memory cells 11.
- bit lines BL when there is no need to distinguish between the bit lines BL[0] to BL[c-1], they may simply be referred to as "bit lines BL.”
- bit lines BLB the bit line pair BL, BLB.
- each column is provided with a pull-down circuit 3, a pre-discharge circuit 4, and a column selection circuit 5.
- the pull-down circuit 3 and the pre-discharge circuit 4 have the same configurations as those in the first embodiment (for example, the configurations in FIG. 2).
- a bit line address signal NCAD[0:c-1] is added to select a memory cell column to be written to, in comparison with the single-column write circuit 2 shown in Fig. 2. Also, with the addition of the bit line address signal NCAD[0:c-1], the configuration of the column selection circuit 5 differs from that shown in Fig. 2.
- the column selection circuit 5 also includes P-type transistors TP2 and TP3 and N-type transistors TN2 and TN3.
- the source of transistor TP2 is connected to the power supply VDD, and the drain is connected to the gate of transistor TP0.
- the source of transistor TN2 is connected to the bit line address signal NCAD, and the drain is connected to the gate of transistor TP0.
- the output signal WC0 of the write driver 6 is applied to the gates of transistors TP2 and TN2.
- the source of transistor TP3 is connected to the power supply VDD, and the drain is connected to the gate of transistor TP1.
- the source of transistor TN3 is connected to the bit line address signal NCAD, and the drain is connected to the gate of transistor TP1.
- the output signal WC1 of the write driver 6 is applied to the gates of transistors TP3 and TN3.
- the write operation of this modified example differs from that of the first embodiment described above in that data is written to a memory cell 11 connected to a bit line pair BL, BLB of a column (0 to c-1) selected by a bit line address signal NCAD[0:c-1].
- the operation is the same as that described above with reference to FIG. 3. Specifically, a switch operation is performed from the state before the write operation starts to the write mode. Then, WD is set to 'L' or 'H' and WRITE is set to 'H', and writing to memory cell 11 is performed. After that, when writing is completed, WLB[n-1] is set to 'H' and the written data is retained.
- the semiconductor memory device MD of this embodiment is a single column, and the configuration of the memory cell array 1 is the same as that of the first embodiment (for example, the configuration of FIG. 1).
- the write circuit 2 includes a voltage control circuit 7 in addition to a pull-down circuit 3, a pre-discharge circuit 4, a column selection circuit 5, and a write driver 6.
- the present embodiment differs from the first embodiment in that the bit line BL is connected to the internal power supply line WVDD via the transistor TP0, and the bit line BLB is connected to the internal power supply line WVDD via the transistor TP1.
- the internal power supply line WVDD supplies a high-level voltage to the bit line pair BL, BLB.
- the voltage control circuit 7 controls the voltage of the internal power supply line WVDD via the capacitance element NCAP. More specifically, the voltage control circuit 7 has a function of making the bit line (BL or BLB) on the high potential side higher than the power supply voltage VDD in response to the boost control signal WTA by the action of the capacitance element NCAP connected to the internal power supply line WVDD.
- a P-type transistor TPU (corresponding to the seventh P-type transistor) that is turned on/off by the boost control signal WTA.
- the P-type transistor TPU has the function of controlling the voltage of the internal power supply line WVDD to the power supply voltage VDD.
- a buffer 71 that delays the boost control signal WTA is provided between the capacitive element NCAP and the boost control signal WTA.
- the output of the buffer 71 and the capacitive element NCAP are connected at the node WACP.
- FIG. 6 shows an example in which the capacitance element NCAP is configured with an N-type transistor (corresponding to a sixth N-type transistor).
- the capacitance element NCAP is not limited to an N-type transistor.
- the capacitance element NCAP may be configured with a P-type transistor, or may be configured with elements other than transistors, wiring, etc.
- the mode is switched from the state before the write operation begins to the write mode.
- WTA 'L'
- transistor TPU turns on, and the voltage of the internal power line WVDD becomes VDD.
- WLB[n-1] 'L'
- NPCG 'L'
- WD 'L'
- WRITE 'H'
- FIG. 8 The effect of providing the voltage control circuit 7 of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. 8.
- BL is indicated by a thick line
- BLB is indicated by a thin line
- D is indicated by a thick line
- DB is indicated by a thin line. The same applies to FIG. 13 described later.
- the conductance, i.e., the driving capability, of the access transistor TPM2 can be increased. This increases the amount of current flowing from the bit line BL to the node D, and the voltage of the node D becomes higher than when the voltage control circuit 7 is not provided, making it easier to turn on the load transistor TNM1.
- writing to the memory cell 11 is assisted, and normal writing can be achieved (see "During write assist operation" in Figure 8).
- WTA is set to 'L', transistor TPU is turned on, and the voltage of the internal power line WVDD becomes VDD.
- the semiconductor memory device MD of this modification is a multi-column device, and the configuration of the memory cell array 1 is the same as that of modification 1 of the first embodiment (for example, the configuration of FIG. 4).
- FIG. 9 is a diagram equivalent to FIG. 6 for this modified example. Note that in FIG. 9, components corresponding to those in FIG. 6 are given the same reference numerals. Here, the differences from the second embodiment (single column) will be mainly described.
- each column is provided with a pull-down circuit 3, a pre-discharge circuit 4, and a column selection circuit 5.
- the pull-down circuit 3 and the pre-discharge circuit 4 are similar to those in the second embodiment (for example, the configuration in FIG. 6).
- a bit line address signal NCAD[0:c-1] is added to select a memory cell column to be written.
- the configuration of the column selection circuit 5 is changed with the addition of the bit line address signal NCAD[0:c-1].
- the configuration shown in FIG. 9 is the same as the column selection circuit 5 (see FIG. 5) in the modification 1 of the first embodiment, and has the same functions. That is, the column selection circuit 5 has a function of selecting a column to be written from among multiple columns, in addition to a function of selecting a bit line (BL or BLB) to be written.
- the write operation of this modified example differs from the second embodiment in that data is written to a memory cell 11 connected to a bit line pair BL, BLB of a column (0 to c-1) selected by a bit line address signal NCAD[0:c-1].
- the operation is the same as that described above with reference to FIG. 7, and a switch operation is performed from the state before the write operation starts to the write mode. Then, after the boost mode operation, writing to memory cell 11 is performed. After that, when the writing is completed, WLB[n-1] is set to 'H' and the written data is retained.
- the semiconductor memory device MD of this embodiment is a single column type.
- FIG. 10 is a diagram equivalent to FIG. 1 for this embodiment
- FIG. 11 is a diagram equivalent to FIG. 6 for this embodiment.
- components corresponding to those in FIG. 1 are given the same reference numerals.
- components corresponding to those in FIG. 6 are given the same reference numerals.
- the differences from the previous embodiments will be mainly described.
- this embodiment differs from the first and second embodiments in that in each memory cell 11 constituting the memory cell array 1, the sources of the load transistors TNM0 and TNM1 are connected to a common internal ground line MCVSS (corresponding to an internal power supply line).
- the voltage of the internal ground line MCVSS is controlled by the write circuit 2.
- the configuration of the voltage control circuit 7 is different from that in the second embodiment.
- the voltage control circuit 7 controls the voltage of the internal ground line MCVSS connected to the memory cell 11. Also, the voltage control circuit 7 is configured to set the potential of the internal ground line MCVSS to a higher potential than the ground VSS when writing to the memory cell.
- the voltage control circuit 7 includes P-type transistors TPU, TPWA0, and TPWA1, and an N-type transistor TND.
- the source of the transistor TPU is connected to the power supply VDD, the drain is connected to the sources of the transistors TPWA0 and TPWA1, and the boost control signal NWTA is applied to the gate.
- the boost control signal NWTA is a signal with the polarity inverted from the boost control signal WTA in the second embodiment.
- the sources and drains of transistors TPWA0 and TPWA1 are connected to each other.
- the gate of transistor TPWA0 is connected to output node WC0 of write driver 6, and the gate of transistor TPWA1 is connected to output node WC1 of write driver 6.
- Transistor TND (corresponding to the fifth N-type transistor) has a gate connected to the power supply VDD, a source connected to the ground VSS, and a drain connected to the internal ground line MCVSS and the drains of transistors TPWA0 and TPWA1.
- the mode is switched from the state before the write operation starts to the write mode.
- NWTA is set to 'H' and transistor TPU is turned off.
- Transistor TND is turned on, so the voltage of the internal ground line MCVSS becomes VSS.
- the memory cell 11 operates without problems as described in the first embodiment (see “Normal operation” in Figure 13).
- NWTA is set to 'H' and transistor TPU is turned off. Since transistor TND is on, the voltage of the internal ground line MCVSS becomes VSS.
- the semiconductor memory device MD of this modified example is multi-column.
- FIG. 14 is a diagram equivalent to FIG. 10 for this embodiment
- FIG. 15 is a diagram equivalent to FIG. 11 for this embodiment. Note that in FIG. 14, components corresponding to those in FIG. 10 are given the same reference numerals. Similarly, in FIG. 15, components corresponding to those in FIG. 11 are given the same reference numerals.
- the differences with the third embodiment (single column) and the modified example of the second embodiment (multi-column) will be mainly described.
- the memory cell array 1 includes a plurality of memory cells 11 arranged in an array of n rows (n is a natural number) x c columns (c is a natural number) x m sets (m is a natural number). Note that FIG. 14 illustrates one set of the m sets of memory cells 11.
- the memory cells 11 in each column are connected to different bit line pairs BL[0] to BL[c-1], BLB[0] to BLB[c-1] and internal ground lines MCVSS[0] to MCVSS[c-1].
- the memory cells 11 in the 0th column are connected to a common bit line pair BL[0], BLB[0] and a common internal ground line MCVSS[0]. The same is true for the 1st to (c-1)th columns.
- [Write circuit] 15 in the write circuit 2 of this modification a pull-down circuit 3, a pre-discharge circuit 4, a column selection circuit 5, and a voltage control circuit 7 are provided for each column.
- the configurations of the pull-down circuit 3, the pre-discharge circuit 4, and the write driver 6 are similar to those of the modification of the second embodiment (for example, the configuration of FIG. 9).
- the gates of transistors TP0 and TPWA0 which are provided in the same column, are connected to each other, and the gates of transistors TP1 and TPWA1 are connected to each other.
- the configuration of the voltage control circuit 7 shown in FIG. 15 is similar to that of the third embodiment (see FIG. 11) and has similar functions.
- the write operation of this modified example differs from the third embodiment in that data is written to a memory cell 11 connected to a bit line pair BL, BLB of a column (0 to c-1) selected by a bit line address signal NCAD[0:c-1].
- the operation is the same as that described above with reference to FIG. 12, and a switch operation is performed from the state before the write operation starts to the write mode. Then, after the boost mode operation, writing to memory cell 11 is performed. After that, when the writing is completed, WLB[n-1] is set to 'H' and the written data is retained.
- This disclosure is extremely useful because it can provide peripheral circuits for SRAM that use SRAM memory cells that use P-type transistors as access transistors.
- MD Semiconductor memory device 1 Memory cell array 2 Write circuit 4 Pre-discharge circuit 5
- Column selection circuit 7 Voltage control circuit 11
- Memory cell Bit line (first bit line) BLB bit line (second bit line) D Node (second node) DB node (first node) MCVSS Internal ground line (internal power supply line)
- NCAP Capacitive element TN0 Transistor (third N-type transistor) TN1 transistor (fourth N-type transistor) TNEQ transistor (fifth N-type transistor) TNM0 Load transistor (first N-type transistor) TNM1 Load transistor (second N-type transistor) TP0 transistor (fifth P-type transistor) TP1 transistor (sixth P-type transistor) TPM0 drive transistor (first P-type transistor) TPM1 drive transistor (second P-type transistor) TPM2 access transistor (third P-type transistor) TPM3 access transistor (fourth P-type transistor) TPU transistor (seventh P-type transistor) VDD Power supply (first power supply)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
Abstract
Description
図1および図2には、本実施形態に係る半導体記憶装置MDの構成例を示す。本実施形態に係る半導体記憶装置MDは、シングルカラムであり、図1に示すメモリセルアレイ1と、図2に示す書き込み回路2とを備える。
本実施形態において、メモリセルアレイ1は、n行(nは自然数)×m組(mは自然数)のアレイ状に配置された複数のメモリセル11を備える。また、各行のメモリセル11は、それぞれ異なるワード線WLB[0]~WLB[n-1]に接続される。言い換えると、この例では、メモリセルアレイ1は、n本のワード線WLB[0]~WLB[n-1]およびn×m個のメモリセル11によって構成される。なお、図1では、m組のメモリセル11のうちの1組を図示している。以下の説明では、ワード線WLB[0]~WLB[n-1]を区別せずに説明する場合に、単に「ワード線WLB」として説明する場合がある。
メモリセル11は、P型のドライブトランジスタTPM0,TPM1と、N型のロードトランジスタTNM0,TNM1と、P型のアクセストランジスタTPM2,TPM3とを備える。
メモリセルアレイ1のビット線対BL,BLBには、図2に示す書き込み回路2が接続される。書き込み回路2は、メモリセルアレイ1の組ごとに設けられる。すなわち、この例では、m組のメモリセル11に対してm個の書き込み回路2が設けられる。なお、図2では、1つの書き込み回路2を例示している。
プルダウン回路3は、ビット線対BL,BLBの一方のビット線が’H’(Highレベル)の場合に、他方のビット線を’L’(Lowレベル)にする。以下において、Highレベルの信号を単に’H’と記載し、Lowレベルの信号を単に’L’と記載する。
プリディスチャージ回路4は、N型のトランジスタTNEQ,TN0,TN1を備える。トランジスタTNEQ(第5のN型トランジスタに相当)は、ビット線BLとビット線BLBとの間に設けられる。トランジスタTN0(第3のN型トランジスタに相当)は、ビット線BLとグランドVSSとの間に設けられる。トランジスタTN1(第4のN型トランジスタに相当)は、ビット線BLBとグランドVSSとの間に設けられる。そして、トランジスタTNEQ,TN0,TN1のそれぞれのゲートには、プリディスチャージ制御信号NPCGが与えられる。
カラム選択回路5は、P型のトランジスタTP0,TP1を備える。トランジスタTP0(第5のP型トランジスタに相当)は、電源VDDとビット線BLとの間に設けられ、ゲートに書き込みドライバ6の出力信号WC0が与えられる。トランジスタTP1(第6のP型トランジスタに相当)は、電源VDDとビット線BLBとの間に設けられ、ゲートに書き込みドライバ6の出力信号WC1が与えられる。
書き込みドライバ6は、書き込み制御信号WRITEが’H’のときに書き込み状態となり、書き込みデータWDに応じて書き込み対象のビット線(BLまたはBLB)を選択する出力信号WC0,WC1を出力する。ここで、出力信号WC0と出力信号WC1とは、同時に’L’(選択状態)にならない信号である。
次に、図3を参照しつつ、メモリセル11へのデータの書き込み動作について説明する。以下の説明において、便宜上、信号の符号のみを用いて説明する場合がある。例えば、ビット線BLの信号について単に「BL」の符号のみを用いて説明する場合がある。他の信号についても同様であり、後述する変形例および他の実施形態についても同様である。
まず、図1上段のメモリセル11に対する、D=’L’から’H’およびDB=’H’から’L’の書き込み動作について説明する(図3左側参照)。
次に、図1上段のメモリセル11に対する、D=’H’から’L’およびDB=’L’から’H’の書き込み動作について説明する(図3右側参照)。ここでは、上記の「動作例1-1」との相違点を中心に説明する。
ここでは、第1実施形態に係る半導体記憶装置MDの変形例について説明する。本変形例の半導体記憶装置MDは、マルチカラムである。
本変形例において、メモリセルアレイ1は、n行(nは自然数)×c列(cは自然数)×m組(mは自然数)のアレイ状に配置された複数のメモリセル11を備える。なお、図4では、m組のメモリセル11のうちの1組を図示している。
図5に示すように、本変形例の書き込み回路2では、それぞれのカラムごとにプルダウン回路3、プリディスチャージ回路4およびカラム選択回路5が設けられる。プルダウン回路3およびプリディスチャージ回路4は、第1の実施形態の構成(例えば、図2の構成)と同様である。
本変形例では、図2に示したシングルカラムの書き込み回路2と比較すると、書き込み対象のメモリセル列を選択するために、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]が追加されている。また、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]の追加に伴い、カラム選択回路5の構成が図2と異なっている。
本変形例では、書き込みドライバ6において、NAND回路60と出力ノードWC0との間にインバータ64が設けられ、NAND回路61と出力ノードWC1との間にインバータ65が設けられている。これにより、前述の第1の実施形態とは、出力信号WC0,WC1の極性が反転している。
本変形例の書き込み動作については、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]で選択された列(0~c-1)のビット線対BL,BLBに接続されたメモリセル11にデータが書き込まれる点が、前述の第1の実施形態と異なる。
ここでは、第2実施形態に係る半導体記憶装置MDについて説明する。
電圧制御回路7は、容量素子NCAPを介して内部電源線WVDDの電圧を制御する。より具体的には、電圧制御回路7は、内部電源線WVDDに接続された容量素子NCAPの作用によって、ブースト制御信号WTAに応じて高電位側のビット線(BLまたはBLB)を電源電圧VDDよりも高電位にする機能を有する。
次に、図7を参照しつつ、メモリセル11へのデータの書き込み動作について説明する。本実施形態では、書き込みモードへの切り替え動作と、メモリセル11へのデータの書き込みとの間に、ブーストモードの期間がある点において第1の実施形態と異なる。ここでは、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
まず、図1上段のメモリセル11に対する、D=’L’から’H’およびDB=’H’から’L’の書き込み動作について説明する(図7左側参照)。
次に、図1上段のメモリセル11において、D=’H’から’L’およびDB=’L’から’H’への書き込み動作について説明する(図7右側参照)。ここでは、上記の「動作例2-1」との相違点を中心に説明する。
ここでは、第2実施形態に係る半導体記憶装置MDの変形例について説明する。
図9に示すように、本変形例の書き込み回路2では、それぞれのカラムごとにプルダウン回路3、プリディスチャージ回路4およびカラム選択回路5が設けられる。プルダウン回路3およびプリディスチャージ回路4は、第2の実施形態(例えば、図6の構成)と同様である。
図6に示したシングルカラムの書き込み回路2と比較すると、本変形例では、書き込み対象のメモリセル列を選択するために、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]が追加されている。また、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]の追加に伴い、カラム選択回路5の構成が変更されている。図9に示す構成は、第1の実施形態の変形例1のカラム選択回路5(図5参照)と同じであり、同様の機能を有する。すなわち、カラム選択回路5は、書き込み対象となるビット線(BLまたはBLB)を選択する機能に加えて、複数のカラムの中からデータの書き込み対象となるカラムを選択する機能を有する。
本変形例では、書き込みドライバ6において、NAND回路60と出力ノードWC0との間にインバータ64が設けられ、NAND回路61と出力ノードWC1との間にインバータ65が設けられている。これにより、第2の実施形態とは、出力信号WC0,WC1の極性が反転している。
本変形例の書き込み動作については、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]で選択された列(0~c-1)のビット線対BL,BLBに接続されたメモリセル11にデータが書き込まれる点で、第2の実施形態と異なる。
ここでは、第3実施形態に係る半導体記憶装置MDについて説明する。本実施形態の半導体記憶装置MDは、シングルカラムである。
電圧制御回路7は、メモリセル11に接続された内部グランド線MCVSSの電圧を制御する。また、メモリセルへの書き込みの際に、内部グランド線MCVSSの電位をグランドVSSよりも高電位にするように構成されている。
次に、図12を参照しつつ、メモリセル11へのデータの書き込み動作について説明する。ここでは、第2の実施形態(図7参照)との相違点を中心に説明する。
まず、図10上段のメモリセル11に対する、D=’L’から’H’およびDB=’H’から’L’の書き込み動作について説明する(図12左側参照)。
次に、図10上段のメモリセル11に対する、D=’H’から’L’およびDB=’L’から’H’への書き込み動作について説明する(図12右側参照)。ここでは、上記の「動作例3-1」との相違点を中心に説明する。
ここでは、第3実施形態に係る半導体記憶装置MDの変形例について説明する。
本変形例において、メモリセルアレイ1は、n行(nは自然数)×c列(cは自然数)×m組(mは自然数)のアレイ状に配置された複数のメモリセル11を備える。なお、図14では、m組のメモリセル11のうちの1組を図示している。
図15に示すように、本変形例の書き込み回路2では、それぞれのカラムごとにプルダウン回路3、プリディスチャージ回路4、カラム選択回路5および電圧制御回路7が設けられる。プルダウン回路3、プリディスチャージ回路4および書き込みドライバ6の構成は、第2の実施形態の変形例(例えば、図9の構成)と同様である。
本変形例では、図11に示したシングルカラムの書き込み回路2と比較すると、書き込み対象のメモリセル列を選択するために、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]が追加されている。また、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]の追加に伴い、カラム選択回路5の構成が変更されている。図15に示すカラム選択回路5の構成は、第2の実施形態の変形例2のカラム選択回路5(図9参照)とほぼ同じ構成であり、同様の機能を有する。すなわち、本変形例においても、カラム選択回路5は、書き込み対象となるビット線(BLまたはBLB)を選択する機能に加えて、複数のカラムの中からデータの書き込み対象となるカラムを選択する機能を有する。
本変形例の書き込み動作については、ビット線アドレス信号NCAD[0:c-1]で選択された列(0~c-1)のビット線対BL,BLBに接続されたメモリセル11にデータが書き込まれる点が、第3の実施形態と異なる。
1 メモリセルアレイ
2 書き込み回路
4 プリディスチャージ回路
5 カラム選択回路
7 電圧制御回路
11 メモリセル
BL ビット線(第1のビット線)
BLB ビット線(第2のビット線)
D ノード(第2のノード)
DB ノード(第1のノード)
MCVSS 内部グランド線(内部電源線)
NCAP 容量素子
TN0 トランジスタ(第3のN型トランジスタ)
TN1 トランジスタ(第4のN型トランジスタ)
TNEQ トランジスタ(第5のN型トランジスタ)
TNM0 ロードトランジスタ(第1のN型トランジスタ)
TNM1 ロードトランジスタ(第2のN型トランジスタ)
TP0 トランジスタ(第5のP型トランジスタ)
TP1 トランジスタ(第6のP型トランジスタ)
TPM0 ドライブトランジスタ(第1のP型トランジスタ)
TPM1 ドライブトランジスタ(第2のP型トランジスタ)
TPM2 アクセストランジスタ(第3のP型トランジスタ)
TPM3 アクセストランジスタ(第4のP型トランジスタ)
TPU トランジスタ(第7のP型トランジスタ)
VDD 電源(第1の電源)
VSS グランド(第2の電源)
WLB ワード線
WVDD 内部電源線
Claims (10)
- メモリセルと書き込み回路とを備え、
前記メモリセルは、
ゲートが第1のノードに接続され、ソースが第1の電源に接続され、ドレインが第2のノードに接続される第1のP型トランジスタと、
ゲートが前記第1のノードに接続され、ソースが第2の電源に接続され、ドレインが前記第2のノードに接続される第1のN型トランジスタと、
ゲートが前記第2のノードに接続され、ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第1のノードに接続される第2のP型トランジスタと、
ゲートが前記第2のノードに接続され、ソースが前記第2の電源に接続され、ドレインが前記第1のノードに接続される第2のN型トランジスタと、
前記第2のノードと第1のビット線との間に設けられ、ゲートがワード線に接続される第3のP型トランジスタと、
前記第1のノードと第2のビット線との間に設けられ、ゲートが前記ワード線に接続される第4のP型トランジスタとを備え、
前記書き込み回路は、
前記第1のビット線と前記第1の電源との間に設けられた第5のP型トランジスタと、前記第2のビット線と前記第1の電源との間に設けられた第6のP型トランジスタとを有するカラム選択回路と、
前記第1のビット線と前記第2の電源との間に設けられた第3のN型トランジスタと、前記第2のビット線と前記第2の電源との間に設けられた第4のN型トランジスタとを有するプリディスチャージ回路とを備えている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項1に記載の半導体記憶装置において、
前記プリディスチャージ回路は、前記第1のビット線と前記第2のビット線との間に設けられた第5のN型トランジスタを備えている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項1に記載の半導体記憶装置において、
共通の前記第1のビット線および共通の前記第2のビット線に接続された前記メモリセル同士をユニットとする複数のカラムで構成されたメモリセルアレイを備え、
前記カラム選択回路は、前記複数のカラムから選択されたデータの書き込み対象となるカラムの前記第5のP型トランジスタおよび/または前記第6のP型トランジスタを動作させるように構成されている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - メモリセルと書き込み回路とを備え、
前記メモリセルは、
ゲートが第1のノードに接続され、ソースが第1の電源に接続され、ドレインが第2のノードに接続される第1のP型トランジスタと、
ゲートが前記第1のノードに接続され、ソースが第2の電源に接続され、ドレインが前記第2のノードに接続される第1のN型トランジスタと、
ゲートが前記第2のノードに接続され、ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第1のノードに接続される第2のP型トランジスタと、
ゲートが前記第2のノードに接続され、ソースが前記第2の電源に接続され、ドレインが前記第1のノードに接続される第2のN型トランジスタと、
前記第2のノードと第1のビット線との間に設けられ、ゲートがワード線に接続される第3のP型トランジスタと、
前記第1のノードと第2のビット線との間に設けられ、ゲートが前記ワード線に接続される第4のP型トランジスタとを備え、
前記書き込み回路は、
前記第1のビット線と内部電源線との間に設けられた第5のP型トランジスタと、前記第2のビット線と前記内部電源線との間に設けられた第6のP型トランジスタとを有するカラム選択回路と、
前記第1のビット線と前記第2の電源との間に設けられた第3のN型トランジスタと、前記第2のビット線と前記第2の電源との間に設けられた第4のN型トランジスタとを有するプリディスチャージ回路と、
前記第1の電源と前記内部電源線との間に設けられた第7のP型トランジスタと、前記メモリセルへの書き込みの際に、前記内部電源線の電位を前記第1の電源よりも高電位にする容量素子とを有する電圧制御回路とを備えている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項4に記載の半導体記憶装置において、
前記プリディスチャージ回路は、前記第1のビット線と前記第2のビット線との間に設けられた第5のN型トランジスタを備えている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項4に記載の半導体記憶装置において、
前記容量素子は、第6のN型トランジスタで形成される
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項4に記載の半導体記憶装置において、
共通の前記第1のビット線および共通の前記第2のビット線に接続された前記メモリセル同士をユニットとする複数のカラムで構成されたメモリセルアレイを備え、
前記カラム選択回路は、前記複数のカラムから選択されたデータの書き込み対象となるカラムの前記第5のP型トランジスタおよび/または前記第6のP型トランジスタを動作させるように構成されている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - メモリセルと書き込み回路とを備え、
前記メモリセルは、
ゲートが第1のノードに接続され、ソースが第1の電源に接続され、ドレインが第2のノードに接続される第1のP型トランジスタと、
ゲートが前記第1のノードに接続され、ソースが内部電源線に接続され、ドレインが前記第2のノードに接続される第1のN型トランジスタと、
ゲートが前記第2のノードに接続され、ソースが前記第1の電源に接続され、ドレインが前記第1のノードに接続される第2のP型トランジスタと、
ゲートが前記第2のノードに接続され、ソースが前記内部電源線に接続され、ドレインが前記第1のノードに接続される第2のN型トランジスタと、
前記第2のノードと第1のビット線との間に設けられ、ゲートがワード線に接続される第3のP型トランジスタと、
前記第1のノードと第2のビット線との間に設けられ、ゲートが前記ワード線に接続される第4のP型トランジスタとを備え、
前記書き込み回路は、
前記第1のビット線と前記第1の電源との間に設けられた第5のP型トランジスタと、前記第2のビット線と前記第1の電源との間に設けられた第6のP型トランジスタとを有するカラム選択回路と、
前記第1のビット線と第2の電源との間に設けられた第3のN型トランジスタと、前記第2のビット線と前記第2の電源との間に設けられた第4のN型トランジスタとを有するプリディスチャージ回路と、
前記第2の電源と前記内部電源線との間に設けられた第5のN型トランジスタと、前記メモリセルへの書き込みの際に、前記内部電源線の電位を前記第2の電源よりも高電位にする第7のP型トランジスタとを備えている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項8に記載の半導体記憶装置において、
前記プリディスチャージ回路は、前記第1のビット線と前記第2のビット線との間に設けられた第6のN型トランジスタを備えている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項8に記載の半導体記憶装置において、
共通の前記第1のビット線および共通の前記第2のビット線に接続された前記メモリセル同士をユニットとする複数のカラムで構成されたメモリセルアレイを備え、
前記カラム選択回路は、前記複数のカラムから選択されたデータの書き込み対象となるカラムの前記第5のP型トランジスタおよび/または前記第6のP型トランジスタを動作させるように構成されている
ことを特徴とする半導体記憶装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2025505302A JPWO2024185693A1 (ja) | 2023-03-08 | 2024-03-01 | |
| CN202480011564.7A CN120712608A (zh) | 2023-03-08 | 2024-03-01 | 半导体存储装置 |
| US19/291,054 US20250364043A1 (en) | 2023-03-08 | 2025-08-05 | Semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023035904 | 2023-03-08 | ||
| JP2023-035904 | 2023-03-08 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| US19/291,054 Continuation US20250364043A1 (en) | 2023-03-08 | 2025-08-05 | Semiconductor memory device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024185693A1 true WO2024185693A1 (ja) | 2024-09-12 |
Family
ID=92675105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/007782 Ceased WO2024185693A1 (ja) | 2023-03-08 | 2024-03-01 | 半導体記憶装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20250364043A1 (ja) |
| JP (1) | JPWO2024185693A1 (ja) |
| CN (1) | CN120712608A (ja) |
| WO (1) | WO2024185693A1 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003022677A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Sramセルにおける書込み動作のための方法および装置 |
| US20160247559A1 (en) * | 2015-02-23 | 2016-08-25 | Qualcomm Incorporated | Read-assist circuits for memory bit cells employing a p-type field-effect transistor (pfet) read port(s), and related memory systems and methods |
-
2024
- 2024-03-01 CN CN202480011564.7A patent/CN120712608A/zh active Pending
- 2024-03-01 WO PCT/JP2024/007782 patent/WO2024185693A1/ja not_active Ceased
- 2024-03-01 JP JP2025505302A patent/JPWO2024185693A1/ja active Pending
-
2025
- 2025-08-05 US US19/291,054 patent/US20250364043A1/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003022677A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-24 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Sramセルにおける書込み動作のための方法および装置 |
| US20160247559A1 (en) * | 2015-02-23 | 2016-08-25 | Qualcomm Incorporated | Read-assist circuits for memory bit cells employing a p-type field-effect transistor (pfet) read port(s), and related memory systems and methods |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20250364043A1 (en) | 2025-11-27 |
| JPWO2024185693A1 (ja) | 2024-09-12 |
| CN120712608A (zh) | 2025-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7839697B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| US6717842B2 (en) | Static type semiconductor memory device with dummy memory cell | |
| US6646938B2 (en) | Static memory having self-timing circuit | |
| JP2003022677A (ja) | Sramセルにおける書込み動作のための方法および装置 | |
| JP2009505315A (ja) | 独立の読み書き回路を有するsramセル | |
| US20080094879A1 (en) | Semiconductor memory device | |
| US7697320B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| JPH11219589A (ja) | スタティック型半導体記憶装置 | |
| US9183923B2 (en) | Semiconductor storage device | |
| JP2009070474A (ja) | 半導体集積回路 | |
| US7974126B2 (en) | Semiconductor memory device including write selectors | |
| EP0590591B1 (en) | Static random access memory for gate array devices | |
| CN1667744B (zh) | 包含单个/多个阈值电压位线的寄存器堆及其使用的方法 | |
| JP2000036197A (ja) | 列インタリ―ブド・アレイのためのマルチポ―ト・スタティック・ランダム・アクセス・メモリ | |
| JPH07141883A (ja) | スタティックram | |
| US20080037337A1 (en) | Semiconductor memory | |
| WO2024185693A1 (ja) | 半導体記憶装置 | |
| US8154944B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| US20250246228A1 (en) | Memory device | |
| WO2024185691A1 (ja) | 半導体記憶装置 | |
| JP2003123461A (ja) | レジスタ・アレイシステムのデータ・レジスタ内のデータ値を読み取る方法、およびレジスタ・アレイシステム | |
| JP6802313B2 (ja) | デュアルポートsram | |
| JP2986939B2 (ja) | ダイナミックram | |
| KR20030031435A (ko) | 반도체 집적 회로, 및 이것을 이용한 반도체 메모리 장치 | |
| JP2003007068A (ja) | 半導体メモリー及び制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24767061 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2025505302 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2025505302 Country of ref document: JP |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 24767061 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |