DE4042522C2 - Memory cell circuit with at least two capacitors - Google Patents
Memory cell circuit with at least two capacitorsInfo
- Publication number
- DE4042522C2 DE4042522C2 DE4042522A DE4042522A DE4042522C2 DE 4042522 C2 DE4042522 C2 DE 4042522C2 DE 4042522 A DE4042522 A DE 4042522A DE 4042522 A DE4042522 A DE 4042522A DE 4042522 C2 DE4042522 C2 DE 4042522C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- memory cell
- bit line
- signal
- word line
- capacitor
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 241001227717 Phyllopertha horticola Species 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
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
- G11C11/56—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
- G11C11/565—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using capacitive charge storage elements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/08—Address circuits; Decoders; Word-line control circuits
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C8/00—Arrangements for selecting an address in a digital store
- G11C8/14—Word line organisation; Word line lay-out
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Dram (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle. Die Erfindung ist ins besondere auf eine dynamische Speichereinrichtung mit wahlfreiem Zugriff anwendbar, die zum Speichern von Daten in einem Zahlensy stem der Basis N geeignet ist. The invention relates to a memory cell. The invention is ins special to a dynamic storage device with optional Access applicable for storing data in a numbersy stem of base N is suitable.
Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm, das einen bekannten herkömmlichen DRAM darstellt. Eine derartige Einrichtung ist z. B. in IEEE 1985 International Solid-State Circuits Conference, S. 252 bis 253 gezeigt. Bezüglich der Fig. 6 umfaßt der DRAM ein Speicherfeld 51 mit Speicherzellen zum Speichern von Datensignalen, einen Zeilen adreßpuffer 52 und einen Spaltenadreßpuffer 53, an die Signale zum Auswählen einer Speicherzelle engelegt werden, einen Zeilen dekoder 54 und einen Spaltendekoder 55 zum Dekodieren der Adreß signale, einen mit dem Speicherfeld 51 verbundenen Leseverstärker 56 zum Verstärken von in den Speicherzellen gespeicherten Signalen, einen mit dem Leseverstärker 56 verbundenen Ein/Ausgabepuffer 57 zum Austauschen von Daten mit der Umgebung, und einen von externen Signalen, wie z. B. Taktsignalen, Chip-Auswahlsignalen und Schreib/Lese-Steuersignalen abhängigen Steuerschaltkreis 58 zum Steuern des DRAM. Fig. 6 shows a block diagram illustrating a known conventional DRAM. Such a device is e.g. As shown in IEEE 1985 International Solid-State Circuits Conference, pp. 252-253. Referring to Fig. 6, the DRAM comprises a memory array 51 having memory cells for storing data signals, a row address buffer 52 and a column address buffer 53, a memory cell is close applies the signals for selecting a row decoder 54 and a column decoder 55 signals for decoding the address , a sense amplifier 56 connected to the memory array 51 for amplifying signals stored in the memory cells, an input / output buffer 57 connected to the sense amplifier 56 for exchanging data with the environment, and one of external signals such as e.g. B. clock signals, chip select signals and read / write control signals dependent control circuit 58 for controlling the DRAM.
Fig. 6 zeigt auch ein schematisches Diagramm einer Speicherzelle eines herkömmlichen DRAM. Bezüglich der Fig. 6 umfaßt die Spei cherzelle einen Transistor 60 und einen Kondensator 61. Die Gate elektrode des Transistors 60 ist mit einer Wortleitung WL und eine Elektrode mit einer Bitleitung BL verbunden. Der Kondensator 61 ist mit der anderen Elektrode des Transistors 60 verbunden. Fig. 6 is also a schematic diagram showing a memory cell of a conventional DRAM. Referring to Fig. 6 comprises the SpeI cherzelle a transistor 60 and a condenser 61. The gate electrode of transistor 60 is connected to a word line WL and an electrode to a bit line BL. The capacitor 61 is connected to the other electrode of the transistor 60 .
Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 wird im weiteren die Schreib/Leseoperation des herkömmlichen DRAM beschrieben. Zuerst werden Adreßsignale zum Auswählen einer Speicherzelle von außen an den Zeilenadreßpuffer 52 und den Spaltenadreßpuffer 53 angelegt. Die an den Zeilenadreßpuffer 52 und den Spaltenadreßpuffer 53 angelegten Adreßsignale werden vom Zeilendekoder bzw. dem Spalten dekoder dekodiert. Folglich werden eine Wort- und eine Bitleitung festgelegt und damit eine Speicherzelle ausgewählt. Beim Schreiben wird ein extern angelegtes Eingabedatum über den Ein/Ausgabepuffer 57 in die Speicherzelle eingeschrieben. Genauer gesagt schaltet der Transistor 60 in Abhängigkeit von einem Signal auf der Wort leitung WL durch und die Ladungen der ausgewählten Bitleitung werden im Kondensator 61 gespeichert, womit die Schreiboperation vervollständigt ist. Beim Lesen wird wie beim Schreiben eine Wortleitung in Abhängigkeit von einem extern angelegten Adreßsignal festgelegt und die die Daten speichernde Speicherzelle wird ausge wählt. Anschließend schaltet der Transistor 60 in Abhängigkeit von dem Signal auf der Wortleitung WL durch und die Ladungen im Konden sator 61 werden auf die Bitleitung BL übertragen. Die Änderung des Potentiales auf der Bitleitung BL wird vom Leseverstärker 56 ver stärkt. Die gespeicherten Ladungen werden als Ausgabedaten über den Ein/Ausgabepuffer 57 ausgelesen.The write / read operation of the conventional DRAM will be described below with reference to FIG. 6. First, address signals for selecting a memory cell are externally applied to the row address buffer 52 and the column address buffer 53 . The address signals applied to the row address buffer 52 and the column address buffer 53 are decoded by the row decoder and the column decoder, respectively. As a result, a word line and a bit line are defined and a memory cell is thus selected. When writing, an externally created input data is written into the memory cell via the input / output buffer 57 . More specifically, transistor 60 turns on in response to a signal on word line WL and the charges on the selected bit line are stored in capacitor 61 , completing the write operation. When reading, as with writing, a word line is defined as a function of an externally applied address signal and the memory cell storing the data is selected. The transistor 60 then switches in response to the signal on the word line WL and the charges in the capacitor 61 are transferred to the bit line BL. The change in the potential on the bit line BL is amplified by the sense amplifier 56 . The stored charges are read out as output data via the input / output buffer 57 .
Bei dem in Fig. 6 gezeigten herkömmlichen dynamischen RAM umfaßt eine Speicherzelle einen Transistor und einen Kondensator wie oben beschrieben worden ist. Daher können nur zwei Pegel, d. h., H-Pegel und L-Pegel, der Daten verarbeitet werden. Es ist daher ein Verfahren zum Speichern von drei oder mehr verschiedenen Ladungspegeln in einer Speicherzelle vorgeschlagen worden. Durch Steuerung der Spannung für das Schreiben in eine Speicherzelle, so daß die Spannung drei oder mehr verschiedene Pegel aufweist, können nämlich drei oder mehr verschiedene Daten in einem Konden sator gespeichert werden. Durch Bereitstellen von Speicherzellen mit einem Transistor und einem Kondensator im DRAM kann damit eine Datenverarbeitung zur Basis N verwirklicht werden, wie dies z. B. in IEEE 1988 Custom Integrated Circuits Conference, S. 4.4.1-4.4.4 beschrieben wurde. Entsprechend dieser Methode ist es jedoch sehr schwierig, Daten mit drei oder mehr verschiedenen Pegeln in einen Kondensator einzuschreiben. Es muß ein Schaltkreis zum Teilen einer Signalspannung in drei oder mehr Signalpegel neu geschaffen werden, um Daten einzuschreiben. Damit wird die Schal tung als Ganzes kompliziert. In the conventional dynamic RAM shown in Fig. 6, a memory cell includes a transistor and a capacitor as described above. Therefore, only two levels, ie, H level and L level, of the data can be processed. A method for storing three or more different charge levels in a memory cell has therefore been proposed. Namely, by controlling the voltage for writing to a memory cell so that the voltage has three or more different levels, three or more different data can be stored in one capacitor. By providing memory cells with a transistor and a capacitor in the DRAM, data processing for base N can thus be implemented, as z. B. in IEEE 1988 Custom Integrated Circuits Conference, pp. 4.4.1-4.4.4. According to this method, however, it is very difficult to write data to a capacitor at three or more different levels. A circuit for dividing a signal voltage into three or more signal levels must be created to write data. This makes the circuitry as a whole complicated.
Aus IBM TDB, Band 18, Nr. 5, Oktober 1974, Seiten 1356, 1357 ist bekannt, Signale mit mehr als zwei Pegeln durch FETs mit ver schiedenen Schwellspannungen zu verarbeiten.From IBM TDB, Volume 18, No. 5, October 1974, pages 1356, 1357 known, signals with more than two levels by FETs with ver process different threshold voltages.
Wenn das Dateneinschreiben mit einer in drei oder mehr Span nungspegel unterteilten Signalspannung ausgeführt wird, ist das Auslesen der Daten schwieriger wie für den Fall, daß die Signal spannung in zwei Spannungspegel unterteilt ist.If the data registration with one in three or more span voltage level divided signal voltage is executed Reading the data more difficult than in the event that the signal voltage is divided into two voltage levels.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Daten, die in einem System zur Basis N dargestellt sind, in einfacher Weise ohne komplizierte Schaltung in der Speicher zelle eines dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff gespei chert werden können, wobei auch die Genauigkeit beim Datenlesen verbessert werden soll.The object of the invention is therefore to create a device with the data represented in a system based on N, in a simple manner without complicated circuitry in the memory dynamic memory cell with random access can be saved, including the accuracy when reading data should be improved.
Die Aufgabe wird durch die Speicherzelle nach dem Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved by the memory cell according to the claim 1 solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen be schrieben. Advantageous further developments are in the dependent claims wrote.
Beim Betrieb können drei oder mehr verschiedenen Daten in einer Speicherzelle gespeichert werden, ohne daß eine Schaltung zum Steuern des Spannungspegels der einzuschreibenden Datensignale erforderlich ist, da jede der Speicherzellen des dynamischen RAMs zwei oder mehr Transistoren und zwei oder mehr Kondensatoren umfaßt.In operation, three or more different data can be in one Memory cell can be stored without a circuit for Control the voltage level of the data signals to be written is required because each of the memory cells of dynamic RAM two or more transistors and two or more capacitors includes.
Es folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:The following is a description of exemplary embodiments with reference to the figures. From the figures show:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Speicherzelle in einem DRAM entsprechend einer ersten Ausführung der Erfindung; Fig. 1 is a schematic diagram of a memory cell in a DRAM according to a first embodiment of the invention;
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines DRAM zeigt, auf den die Speicherzelle der Fig. 1 angewandt wird; Fig. 2 is a block diagram showing an example of a DRAM to which the memory cell of Fig. 1 is applied;
Fig. 3A, 3B Zeitdiagramme zur Darstellung einer Schreibopera tion der in Fig. 14 gezeigten Speicherzelle; Fig. 3A, 3B are timing charts showing a write Opera tion of the memory cell shown in Fig. 14;
Fig. 4A, 4B Zeitdiagramme zur Darstellung einer Leseoperation der in Fig. 1 gezeigten Speicherzelle; FIGS. 4A, 4B are timing diagrams illustrating a read operation of the memory cell shown in Fig. 1;
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das den Zustand der Speicherzelle beim Lesen der Ausgabedaten aus der in Fig. 1 darge stellten Speicherzelle zeigt; und Fig. 5 is a block diagram showing the state of the memory cell when reading the output data from the memory cell shown in Fig. 1; and
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen DRAMs und einer Speicherzelle dieses DRAMs. Fig. 6 is a block diagram of a conventional DRAM, and a memory cell of this DRAMs.
Bezüglich der Fig. 1 umfaßt die Speicherzelle Transistoren 301 und 302 und Kondensatoren 303 und 304. Eine Elektrode des Tran sistors 301 ist mit der Bitleitung BL und seine Gateelektrode mit der Wortleitung WL verbunden. Die Gateelektrode des Transistors 302 ist mit der Wortleitung WL und eine Elektrode mit dem Tran sistor 301 verbunden. Die Kondensatoren 303 und 304 sind mit der anderen Elektrode der Transistoren 301 bzw. 302 verbunden. Die Schwellenspannung Va des Transistors 301 und die Schwellenspannung Vb des Transistors erfüllen die folgende Gleichung (1).Referring to Fig. 1 includes the memory cell transistors 301 and 302 and capacitors 303 and 304. One electrode of transistor 301 is connected to bit line BL and its gate electrode is connected to word line WL. The gate electrode of transistor 302 is connected to the word line WL and an electrode to the transistor 301 . Capacitors 303 and 304 are connected to the other electrode of transistors 301 and 302 , respectively. The threshold voltage Va of the transistor 301 and the threshold voltage Vb of the transistor satisfy the following equation (1).
0 < Va < Vb < 5 [V] (1)0 <Va <Vb <5 [V] (1)
Bezüglich der Fig. 2 umfaßt der DRAM ein Speicherfeld 306 mit Speicherzellen zum Speichern von Datensignalen, einen Zeilen adreßpuffer 52 und einen Spaltenadreßpuffer 53, an die Adreß signale zum Auswählen einer Speicherzelle angelegt werden, einen Zeilendekoder 54 und einen Spaltendekoder 55 zum Dekodieren der Adreßsignale, einen Treiber 305, der von den vom Zeilendekoder 54 dekodierten Signalen und einem Wortleitungsspannungs-Steuersignal abhängig ist, zum Steuern der Spannung auf der Wortleitung, einen mit dem Speicherfeld 306 verbundenen Leseverstärker 307 zum Ver stärken der in den Speicherzellen gespeicherten Signalen, einen mit dem Leseverstärker 307 verbundenen Ein/Ausgangspuffer 57 zum Austauschen von Daten mit der Umgebung, einen Bitleitungsspannungs-Steu erschaltkreis 8, der mit dem Ein/Ausgangspuffer 57 verbunden und von den vom Ein/Ausgangspuffer 57 eingegebenen Datensignalen abhängig ist, zum Steuern der an die Bitleitung anzulegenden Spannung, einen Steuerschaltkreis 9, der von externen Signalen wie einem Taktsignal, einem Chip-Auswahlsignal, einem Schreib/Lese steuersignal abhängig ist, zum Steuern des DRAM, und einen Wortleitungsspannungs-Steuerschaltkreis 310, der von den Signalen vom Steuerschaltkreis 9 und vom Ein/Ausgabepuffer 57 abhängig ist, zum Anlegen eines Wortleitungsspannungs-Steuersignales an den Treiber 305. Referring to Fig. 2 includes the DRAM, a memory array 306 having memory cells for storing data signals, a row address buffer 52 and a column address buffer 53, the address signals for selecting a memory cell to be created, a row decoder 54 and a column decoder 55 for decoding the address signals, a driver 305 , which is dependent on the signals decoded by the row decoder 54 and a word line voltage control signal for controlling the voltage on the word line, a sense amplifier 307 connected to the memory array 306 for amplifying the signals stored in the memory cells, one with the sense amplifier 307 connected input / output buffer 57 for exchanging data with the environment, a bit line voltage control circuit 8 , which is connected to the input / output buffer 57 and is dependent on the data signals input from the input / output buffer 57 , for controlling the voltage to be applied to the bit line , a tax circuit which is control signal dependent on external signals such as a clock signal, a chip select signal, a read / write 9, for controlling the DRAM, and a word line voltage control circuit 310, depending on the signals from the control circuit 9 and the input / output buffer 57 for applying a word line voltage control signal to driver 305 .
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2, 3A und 3B die Schreiboperation beschrieben. In Abhängigkeit von einem extern angelegten Adreßsignal wird eine Speicherzelle bestimmt. Bei der Schreiboperation werden zwei alternative Schreibprozesse vorbereitet. Auf der Basis der Eingabedaten wird einer der zwei Schreibprozesse ausgewählt. Genauer gesagt wird eine erste Ver arbeitungsgruppe der Eingabedaten +2, 0 und -2 oder eine zweite Verarbeitungsgruppe der Eingabedaten +1 und -1 in Abhängigkeit von den Eingabedaten ausgewählt. In jeder Gruppe wird eine unter schiedliche Schreiboperation ausgeführt.The write operation will now be described with reference to Figs. 1, 2, 3A and 3B. A memory cell is determined as a function of an externally applied address signal. Two alternative write processes are prepared for the write operation. One of the two writing processes is selected on the basis of the input data. More specifically, a first processing group of the input data +2, 0 and -2 or a second processing group of the input data +1 and -1 is selected depending on the input data. A different write operation is carried out in each group.
Falls das einzuschreibende Datum nämlich +2, 0 oder -2 ist, wird bei der ersten Verarbeitungsgruppe das Datum entsprechend der in Fig. 3A gezeigten Schreiboperation in der folgenden Weise gespeichert. Im ersten Zyklus steuert der in Fig. 2 gezeigte Treiber 305 als Reaktion auf den Anstieg des Signales und des Wortleitungsspannungs-Steuersignals vom Wortleitungsspannungs-Steu erschaltkreis 310 die Spannung Vwl auf der Wortleitung WL auf einen Pegel, der durch folgende Ungleichung (2) definiert ist.Namely, if the date to be written is +2, 0 or -2, the date is stored in the first processing group according to the write operation shown in Fig. 3A in the following manner. In the first cycle, the driver 305 shown in FIG. 2 controls the voltage Vwl on the word line WL to a level defined by the following inequality ( 2 ) in response to the rise of the signal and the word line voltage control signal from the word line voltage control circuit 310 .
Va < Vb Vwl (2)Va <Vb Vwl (2)
Anschließend fällt ab. Die Transistoren 301 und 302 schalten beide durch und die Kondensatoren 303 und 304 werden beide mit den elektrischen Ladungen desselben H- oder L-Pegels geladen.Then falls off. Transistors 301 and 302 both turn on and capacitors 303 and 304 are both charged with the electrical charges of the same H or L level.
Im zweiten Zyklus fallen die Signale und erneut ab. In Abhängigkeit vom Signal und dem Spannungssteuersignal vom Wortleitungsspannungs-Steuerschaltkreis 301 steuert der Treiber 305 die Spannung Vwl auf der Wortleitung WL auf einen Pegel, der durch die folgende Ungleichung (3) definiert ist.In the second cycle, the signals and fall again. Depending on the signal and the voltage control signal from the word line voltage control circuit 301 , the driver 305 controls the voltage Vwl on the word line WL to a level defined by the following inequality ( 3 ).
Va Vwl < Vb (3) Va Vwl <Vb (3)
In diesem Fall schaltet nur der Transistor 301 durch und nur der Kondensator 303 wird mit den elektrischen Ladungen des H- oder L-Pegels geladen. Im ersten und zweiten Zyklus werden die elek trischen Ladungen zum Aufladen der Kondensatoren 303 und 304 wie bei der ersten Ausführungsform vom Bitleitungsspannungs-Steuer schaltkreis 8 in Abhängigkeit von den Datensignalen, die vom Ein/Ausgabepuffer 57 eingegeben werden, gesteuert.In this case, only transistor 301 turns on and only capacitor 303 is charged with the H or L level electric charges. In the first and second cycles, the electric charges for charging the capacitors 303 and 304 are controlled by the bit line voltage control circuit 8 as in the first embodiment depending on the data signals input from the input / output buffer 57 .
Im folgenden wird die Schreiboperation der entsprechenden Daten beschrieben. Falls das Eingabedatum gleich +2 ist, wird die Bitleitung BL als Reaktion auf den Abfall des Signales im ersten Zyklus auf den H-Pegel gesetzt. Folglich werden die beiden Kondensatoren 303 und 304 beide mit den Ladungen des H-Pegels aufgeladen. Im zweiten Zyklus wird die Bitleitung BL als Reaktion auf den Abfall des Signales auf den H-Pegel gesetzt. Da wie oben beschrieben nur der Transistor 301 durchgeschaltet ist, wird in diesem Fall nur der Kondensator 303 mit elektrischen Ladungen des H-Pegels geladen. Falls das Eingabedatum gleich +2 ist, werden auf diese Weise beide Kondensatoren 303 und 304 mit elektrischen Ladungen des H-Pegels geladen.The write operation of the corresponding data will now be described. If the input data is +2, the bit line BL is set to the H level in response to the drop of the signal in the first cycle. As a result, the two capacitors 303 and 304 are both charged with the H level charges. In the second cycle, bit line BL is set to H level in response to the drop in signal. In this case, since only the transistor 301 is turned on, only the capacitor 303 is charged with electrical charges of the H level. In this way, if the input date is +2, both capacitors 303 and 304 are charged with H-level electric charges.
Falls das Eingabedatum gleich 0 ist, wird die Bitleitung BL als Reaktion auf den Abfall des Signales im ersten Zyklus auf den H- oder L-Pegel gesetzt. Folglich werden die Kondensatoren 303 und 304 beide mit elektrischen Ladungen des L- oder H-Pegels geladen. Falls im ersten Zyklus des H-Pegls gespeichert worden sind, wird die Bitleitung BL im zweiten Zyklus als Reaktion auf den Abfall des Signales auf den H-Pegel gesetzt. Folglich wird der Kondensator 303 mit Ladungen des L-Pegels geladen. Falls im ersten Zyklus Ladungen des L-Pegels gespeichert worden sind, wird die Bitleitung BL auf den H-Pegel gesetzt. Folglich wird der Kondensator 303 mit Ladungen des H-Pegels geladen. Falls das Eingabedatum gleich 0 ist, werden damit die Kondensatoren 303 und 304 jeweils mit Ladungen verschiedener Pegel aufgeladen. If the input data is 0, the bit line BL is set to H or L level in response to the drop of the signal in the first cycle. As a result, capacitors 303 and 304 are both charged with L or H level electrical charges. If the H-level has been stored in the first cycle, the bit line BL is set to the H-level in the second cycle in response to the drop in the signal. As a result, capacitor 303 is charged with L level charges. If charges of the L level have been stored in the first cycle, the bit line BL is set to the H level. As a result, capacitor 303 is charged with H level charges. If the input date is 0, the capacitors 303 and 304 are each charged with charges of different levels.
Falls das Eingabedatum gleich -2 ist, wird die Bitleitung BL sowohl im ersten als auch im zweiten Zyklus im Gegensatz zum Fall, bei dem das Datum gleich +2 ist, auf den L-Pegel gesetzt. Folglich werden die Kondensatoren 303 und 304 mit Ladungen des L-Pegels geladen.If the input data is -2, the bit line BL is set to the L level in both the first and the second cycle, in contrast to the case in which the data is +2. As a result, capacitors 303 and 304 are charged with L-level charges.
Falls das einzuschreibende Datum gleich -1 oder +1 ist, d. h. bei der zweiten Verarbeitungsgruppe, werden die Daten entsprechend der in Fig. 16B gezeigten Schreiboperation verarbeitet. Im ersten Zyklus wird nämlich die Spannung Vwl auf der Wortleitung WL als Reaktion auf den Abfall des Signales und vom Spannungssteuer signal vom Wortleitungsspannungs-Steuerschaltkreis 301 in einen Bereich gesteuert, der durch die folgende Ungleichung (3) definiert ist.If the data to be written is -1 or +1, that is, in the second processing group, the data is processed according to the write operation shown in Fig. 16B. Namely, in the first cycle, the voltage Vwl on the word line WL is controlled by the word line voltage control circuit 301 in a range defined by the following inequality ( 3 ) in response to the drop of the signal and the voltage control signal.
Va Vwl < Vb (3)Va Vwl <Vb (3)
Anschließend fällt das Signal ab. Nur der Transistor 301 schaltet durch und nur der Kondensator 303 wird mit elektrischen Ladungen des H- oder L-Pegels geladen. Im zweiten Zyklus fallen die Signale und erneut. In Abhängigkeit vom Signal und dem Spannungssteuersignal vom Wortleitungsspannungs-Steuer schaltkreis 310 steuert der Treiber 305 die Spannung Vwl auf der Wortleitung WL auf einen Pegel, der durch folgende Ungleichung (3) definiert ist.The signal then drops. Only transistor 301 switches through and only capacitor 303 is charged with electrical charges of the H or L level. In the second cycle the signals and fall again. Depending on the signal and the voltage control signal from the word line voltage control circuit 310 , the driver 305 controls the voltage Vwl on the word line WL to a level defined by the following inequality ( 3 ).
Va Vwl < Vb (3)Va Vwl <Vb (3)
In diesem Fall schaltet wie im ersten Zyklus nur der Transistor 301 durch. Folglich wird wie im ersten Zyklus der Kondensator 303 mit elektrischen Ladungen desselben Pegels (H- oder L-Pegel) geladen. Die Ladungen zum Aufladen der Kondensatoren 303 und 304 werden vom Bitleitungsspannungs-Steuerschaltkreis 8 in Abhängigkeit von den Datensignalen, die vom Ein/Ausgabepuffer 57 eingegeben werden, gesteuert. In this case, as in the first cycle, only transistor 301 turns on. As a result, as in the first cycle, capacitor 303 is charged with electrical charges of the same level (H or L level). The charges for charging the capacitors 303 and 304 are controlled by the bit line voltage control circuit 8 in response to the data signals input from the input / output buffer 57 .
Nun wird die Schreiboperation der jeweiligen Eingabedaten beschrie ben. Falls das Eingabedatum gleich +1 ist, wird die Bitleitung BL als Reaktion auf den Abfall des Signales im ersten Zyklus auf den H-Pegel gesetzt. In diesem Fall schaltet nur der Transistor 301 durch, so daß nur der Kondensator 303 mit den Ladungen den H-Pegels geladen wird. Im zweiten Zyklus wird die Bitleitung BL als Reaktion auf den Abfall des Signales auf den H-Pegel gesetzt und nur der Kondensator 303 wird mit den Ladungen des H-Pegels geladen.Now the write operation of the respective input data is described. If the input data is +1, the bit line BL is set to the H level in response to the drop of the signal in the first cycle. In this case, only transistor 301 turns on, so that only capacitor 303 is charged with the H-level charges. In the second cycle, bit line BL is set to H level in response to the signal drop, and only capacitor 303 is charged with the H level charges.
Falls das Eingabedatum gleich -1 ist, wird die Bitleitung BL als Reaktion auf den Abfall des Signales im ersten Zyklus auf den L-Pegel gesetzt. Folglich wird nur der Kondensator 3 mit den Ladungen des L-Pegels aufgeladen. Im zweiten Zyklus wird die Bit leitung BL als Reaktion auf den Abfall des Signales auf den L-Pegel gesetzt und nur der Kondensator 303 wird mit Ladungen des L-Pegel geladen. Auf diese Weise werden Daten im Kondensator 303 gespeichert, falls das Eingabedatum gleich +1 oder -1 ist.If the input data is -1, the bit line BL is set to the L level in response to the drop of the signal in the first cycle. As a result, only the capacitor 3 is charged with the charges of the L level. In the second cycle, bit line BL is set to L level in response to the drop in signal and only capacitor 303 is charged with L level charges. In this way, data is stored in the capacitor 303 if the input date is +1 or -1.
Wie oben beschrieben worden ist, werden Daten +2, +1, 0, -1 und -2 in den Speicherzellen der Fig. 1 gespeichert. Demgegenüber wird ein Schreib-Flag, das angibt, ob der Schreibprozeß für die erste oder zweite Gruppe für die Daten benutzt worden ist, in einem (nicht gezeigten) getrennt vorbereiteten Speicherbereich gespei chert. Die Leseoperation wird entsprechend dem während der Schreib operation gespeicherten Schreibflag ausgeführt.As described above, data +2, +1, 0, -1 and -2 are stored in the memory cells of FIG. 1. In contrast, a write flag indicating whether the write process for the first or second group has been used for the data is stored in a separately prepared memory area (not shown). The read operation is carried out according to the write flag stored during the write operation.
Fig. 4A stellt ein Zeitdiagramm dar, das die Leseoperation zeigt, falls das Ausgabedatum gleich +2, 0 oder -2 ist (d. h., den Prozeß für die erste Gruppe), und Fig. 4B ein Zeitdiagramm, das die Leseoperation zeigt, falls das Ausgabedatum gleich +1 oder -1 ist (d. h., den Prozeß für die zweite Gruppe). Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2, 4A und 4B die Leseoperation beschrieben. Mit Bezugnahme auf die Fig. 4A wird die Leseoperation beschrieben, falls das Ausgabedatum gleich +2, 0 oder -2 ist, d. h., falls das Schreib-Flag den Prozeß für die erste Gruppe angibt. In Abhängigkeit von einem extern angelegten Adreßsignal wird eine Speicherzelle ausgewählt. Lesesteuersignale und werden von außen angelegt. Entsprechend dem während des Einschreibens gespeicherten Schreib-Flag und in Reaktion auf den Abfall des Signales wird die Spannung Vwl auf der Wortleitung auf einen Pegel eingestellt, der durch die folgende Ungleichung (2) bestimmt ist. FIG. 4A is a timing chart showing the read operation if the issue date is +2, 0, or -2 (ie, the process for the first group), and FIG. 4B is a timing chart showing the read operation if that Issue date is +1 or -1 (that is, the process for the second group). The reading operation will now be described with reference to Figs. 1, 2, 4A and 4B. With reference to Figure 4A, the read operation is described if the issue date is +2, 0, or -2, that is, if the write flag indicates the process for the first group. Depending on an externally applied address signal, a memory cell is selected. Read control signals and are applied from the outside. According to the write flag stored during the write and in response to the drop of the signal, the voltage Vwl on the word line is set to a level determined by the following inequality ( 2 ).
Va < Vb Vwl (2)Va <Vb Vwl (2)
In diesem Fall schalten die Transistoren 301 und 302 beide durch. Folglich werden die Ladungen in den Kondensatoren 303 und 304 an die Bitleitung BL angelegt. Als Reaktion auf den Abfall des Signales wird die Spannung auf der Bitleitung BL über den Leseverstärker 307 ausgelesen. Falls das Ausgabedatum gleich +2 ist, erreicht die Spannung auf der Bitleitung BL den Wert V5, wie in Fig. 4A (a) gezeigt ist. Falls das Ausgabedatum 0 ist, erreicht die Spannung auf der Bitleitung BL den Wert V3, wie in (c) und (d) der Fig. 4A gezeigt ist. Falls das Ausgabedatum -2 ist, wird die Spannung auf der Bitleitung BL gleich V1, wie in (f) dargestellt ist.In this case, transistors 301 and 302 both turn on. As a result, the charges in capacitors 303 and 304 are applied to bit line BL. In response to the drop in the signal, the voltage on the bit line BL is read out via the sense amplifier 307 . If the output date is +2, the voltage on the bit line BL reaches V5 as shown in Fig. 4A (a). If the output date is 0, the voltage on the bit line BL reaches V3 as shown in (c) and (d) of Fig. 4A. If the output date is -2, the voltage on the bit line BL becomes V1 as shown in (f).
Unter Bezugnahme auf die Fig. 4B wird die Ausleseoperation für den Fall beschrieben, daß das Ausgabedatum +1 oder -1 ist, d. h., falls das Schreib-Flag den Prozeß für die zweite Gruppe angibt. In Abhängigkeit von einem extern angelegten Adreßsignal wird eine Speicherzelle bestimmt. Lesesteuersignale und werden von außen angelegt. Als Reaktion auf den Abfall des Signales und das während des Einschreibens gespeicherte Schreib-Flag wird die Spannung Vwl auf der Wortleitung WL in den Bereich gesteuert, der durch die folgende Ungleichung (3) definiert ist.Referring to Fig. 4B, the readout operation in the case that the output date is +1 or -1 will be described, that is, if the write flag indicates the process for the second group. A memory cell is determined as a function of an externally applied address signal. Read control signals and are applied from the outside. In response to the drop of the signal and the write flag stored during the write, the voltage Vwl on the word line WL is controlled into the range defined by the following inequality ( 3 ).
Va Vwl < Vb (3)Va Vwl <Vb (3)
In diesem Fall schaltet nur der Transistor 301 durch. Wenn der Transistor 301 durchgeschaltet ist, werden die Ladungen im Kon densator 303 an die Bitleitung BL angelegt. Als Reaktion auf den Abfall des Signales wird die Spannung auf der Bitleitung BL über den Leseverstärker 307 ausgelesen. Falls das Ausgabedatum gleich +1, wird die Spannung auf der Bitleitung BL gleich V4, wie in (b) der Fig. 4B dargestellt ist. Falls das Ausgabedatum gleich -1 ist, wird die Spannung auf der Bitleitung BL gleich V2, wie dies in (e) der Fig. 4B gezeigt ist. Auf diese Weise werden nur die im Kondensator 303 gespeicherten Ladungen ausgelesen, wenn das Ausgabedatum gleich +1 oder -1 ist.In this case, only transistor 301 turns on. When transistor 301 is turned on, the charges in capacitor 303 are applied to bit line BL. In response to the drop in the signal, the voltage on the bit line BL is read out via the sense amplifier 307 . If the output date is +1, the voltage on the bit line BL becomes V4 as shown in (b) of Fig. 4B. If the output date is -1, the voltage on the bit line BL becomes V2 as shown in (e) of FIG. 4B. In this way, only the charges stored in the capacitor 303 are read out when the output date is +1 or -1.
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird die Spannung Vwl auf der Wortleitung WL für den Fall, daß das Ausgabedatum gleich +2, 0 oder -2 ist, d. h., bei einem Prozeß der ersten Gruppe, derart gesteuert, daß diese höher ist als die Schwellenspannungen Va des Transistors 301 und Vb des Transistors 302, so daß die Ladun gen in den beiden Kondensatoren 303 und 304 ausgelesen werden. Demgegenüber wird die Spannung Vwl der Wortleitung WL für den Fall, daß das Ausgabedatum gleich +1 oder -1 ist, d. h., für einen Prozeß der zweiten Gruppe, derart gesteuert, daß diese höher ist als die Schwellenspannung Va des Transistors 301 und niedriger als die Schwellenspannung Vb des Transistors 302 ist, so daß nur der Transistor 301 durchgeschaltet wird, wodurch nur die Ladungen des Kondensators 303 ausgelesen werden. Wie oben beschrieben worden ist, werden die Ladungen des Kondensators 304 nicht aus gelesen, falls das Ausgabedatum gleich +1 oder -1 ist. Daher wird das Ausgabedatum nicht davon beeinflußt, ob sich die Ladungen im Kondensator 304 auf dem H- oder L-Pegel befinden. As shown in Fig. 5, the voltage Vwl on the word line WL is controlled to be higher than when the output date is +2, 0 or -2, that is, in a process of the first group the threshold voltages Va of transistor 301 and Vb of transistor 302 , so that the conditions in the two capacitors 303 and 304 are read out. In contrast, the voltage Vwl of the word line WL is controlled so that when the output date is +1 or -1, that is, for a process of the second group, that it is higher than the threshold voltage Va of the transistor 301 and lower than that Threshold voltage Vb of the transistor 302 is, so that only the transistor 301 is turned on, whereby only the charges of the capacitor 303 are read out. As described above, the charges of the capacitor 304 are not read out if the output date is +1 or -1. Therefore, the issue date is not affected by whether the charges in capacitor 304 are at H or L level.
Bei der beschriebenen Ausführung können wie bei der ersten Aus führungsform fünf verschiedene Daten in die Speicherzellen des dynamischen RAMs geschrieben oder aus diesem gelesen werden. Daten, die im Binärsystem bearbeitet worden sind, können damit im Vierer- oder Fünfersystem verarbeitet werden, was die Daten verarbeitungsfähigkeit bemerkenswert verbessert.In the described embodiment, as with the first off five different data into the memory cells of the dynamic RAMs can be written or read from it. It can be used to process data that has been processed in the binary system be processed in a four or five system, whatever the data processability remarkably improved.
Bei der beschriebenen Ausführung gibt es zwei Methoden zur Ver wirklichung der Beziehung zwischen der Schwellenspannung Va des Transistors 301 und der Schwellenspannung Vb des Transistors 302 (0 < Va < 5 [V]). Eine ist ein Verfahren zur Erhöhung der Schwellenspannung Vb durch Angleichen der Störstellendosis an den Kanalbereich des Transistors 302. Bei der anderen Methode wird die Schwellenspannung Va des Transistors 301 durch Verkürzung der Gatelänge des Transistors 301 im Vergleich zu derjenigen des Transistors 302, wodurch der Effekt eines kurzen Kanals benutzt wird, vermindert. In the described embodiment, there are two methods for realizing the relationship between the threshold voltage Va of transistor 301 and the threshold voltage Vb of transistor 302 (0 <Va <5 [V]). One is a method of increasing the threshold voltage Vb by matching the impurity dose to the channel region of transistor 302 . In the other method, the threshold voltage Va of the transistor 301 is reduced by shortening the gate length of the transistor 301 compared to that of the transistor 302 , whereby the effect of a short channel is used.
Falls bei der Ausführungsform das zu speichernde Datum gleich +2, 0 oder -2 ist, wird das Wortleitungspotential auf einen Wert eingestellt, der höher als die Schwellenspannung der Transi storen 301 und 302 ist, wie in Fig. 3A gezeigt. Folglich werden die dem jeweiligen Datum entsprechenden Ladungen in den beiden Kondensatoren 303 und 304 gespeichert. Falls das zu speichernde Datum gleich +1 oder -1 ist, wird das Wortleitungspotential derart gesteuert, daß dieses höher als die Schwellenspannung des Transi stors 301 und niedriger als die Schwellenspannung des Transistors 302 ist, wie dies in Fig. 3B dargestellt ist. Folglich werden die dem jeweiligen Datum entsprechenden Ladungen nur im Kondensator 303 gespeichert. Wie oben beschrieben worden ist, ist kein Schaltkreis zum Konvertieren der fünf verschiedenen Daten in fünf entsprechende verschiedene Spannungspegel erforderlich, so daß im Fünfersystem dargestellte Daten ein der Speicherzelle auf einfache Weise ge speichert werden können. Mit anderen Worten umfaßt jede Speicher zelle einer dynamischen Speichereinrichtung mit wahlfreiem Zugriff zwei oder mehr Transistoren und zwei oder mehr Kondensatoren, so daß ein Speicherzellenschaltkreis einer dynamischen Speicherein richtung mit wahlfreiem Zugriff, der fähig ist, drei oder mehr verschiedene Daten in einer Speicherzelle zu speichern, auf ein fache Weise geschaffen werden kann.In the embodiment, if the data to be stored is +2, 0 or -2, the word line potential is set to a value higher than the threshold voltage of the transistors 301 and 302 as shown in FIG. 3A. As a result, the charges corresponding to the respective date are stored in the two capacitors 303 and 304 . If the data to be stored is +1 or -1, the word line potential is controlled to be higher than the threshold voltage of transistor 301 and lower than the threshold voltage of transistor 302 , as shown in FIG. 3B. As a result, the charges corresponding to the respective date are only stored in the capacitor 303 . As described above, no circuit is required to convert the five different data into five corresponding different voltage levels, so that data shown in the five system can be easily stored in the memory cell. In other words, each memory cell of a dynamic random access memory device comprises two or more transistors and two or more capacitors, so that a memory cell circuit of a dynamic random access device which is capable of storing three or more different data in a memory cell, can be created in a simple way.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12310689 | 1989-05-16 | ||
JP1191978A JPH0358377A (en) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Memory cell circuit for dynamic ram |
JP1326660A JPH0369092A (en) | 1989-05-16 | 1989-12-15 | Memory cell circuit for dynamic ram |
DE4015472A DE4015472C2 (en) | 1989-05-16 | 1990-05-14 | Memory cell and method for making dynamic RAM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4042522C2 true DE4042522C2 (en) | 1996-09-12 |
Family
ID=27434933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4042522A Expired - Fee Related DE4042522C2 (en) | 1989-05-16 | 1990-05-14 | Memory cell circuit with at least two capacitors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4042522C2 (en) |
-
1990
- 1990-05-14 DE DE4042522A patent/DE4042522C2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
IBM TDB, Vol. 17, Nr. 5, Oktober 1974, S. 1356, 1357 * |
IEEE 1980, Costom Integrated Circuits Conference, S. 4.4.1 bis 4.4.4 * |
IEEE 1985, International Solid-State Circuits Conference, S. 252-253 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69129138T2 (en) | DRAM with a word line operating circuit system | |
DE3841944C2 (en) | ||
DE3639169C2 (en) | ||
DE2727419C3 (en) | Semiconductor memory system | |
DE69621323T2 (en) | FAST READING AMPLIFIER FOR A FLASH MEMORY | |
DE69921215T2 (en) | Ferroelectric storage device | |
DE69121801T2 (en) | Semiconductor memory device | |
DE2409058A1 (en) | Regenerator circuit for binary signals - incorporating compensation storage elements comprising transistor and capacitor for each bit lead | |
DE69118049T2 (en) | Semiconductor memory device with a power boost circuit | |
DE69123409T2 (en) | Semiconductor memory circuit | |
DE2712735C2 (en) | ||
DE3838961C2 (en) | ||
EP1094468A1 (en) | A self-reference read scheme for ferroelectric memory cells | |
DE3635344C2 (en) | ||
DE3236729C2 (en) | ||
DE69127317T2 (en) | Semiconductor memory circuit | |
DE3329096C2 (en) | ||
DE10261459A1 (en) | A semiconductor memory device that is switchable to a twin memory cell configuration | |
EP1153394B1 (en) | Method for operating a memory cell array with self-amplifying dynamic memory cells | |
DE3780492T2 (en) | SEMICONDUCTOR MEMORY ARRANGEMENT. | |
DE3430144A1 (en) | SEMICONDUCTOR STORAGE DEVICE | |
DE69320229T2 (en) | DRAM with low power consumption | |
DE4015472C2 (en) | Memory cell and method for making dynamic RAM | |
DE4042522C2 (en) | Memory cell circuit with at least two capacitors | |
DE3826418C2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
Q172 | Divided out of (supplement): |
Ref country code: DE Ref document number: 4015472 |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
AC | Divided out of |
Ref country code: DE Ref document number: 4015472 Format of ref document f/p: P |
|
AC | Divided out of |
Ref country code: DE Ref document number: 4015472 Format of ref document f/p: P |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |