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JP2004234837A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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JP2004234837A
JP2004234837A JP2004074330A JP2004074330A JP2004234837A JP 2004234837 A JP2004234837 A JP 2004234837A JP 2004074330 A JP2004074330 A JP 2004074330A JP 2004074330 A JP2004074330 A JP 2004074330A JP 2004234837 A JP2004234837 A JP 2004234837A
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Japan
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data
bit line
circuit
signal
transistor
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JP2004074330A
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Tsukasa Oishi
司 大石
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Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the average time when an interface circuit couples chanels per unit amount of data by making it possible to transfer the data to another internal device when an internal device which ought to be transmitted with the data fails to receive that data. <P>SOLUTION: A negative voltage generating circuit 142 applies a negative voltage lower by the threshold component of NMOS transistors (TRs) than the low level of an equalization signal EQ and signals BS0 to BS3. Then, the TRs 113 and 114 and the TRs 117 to 124 are turned on successively and bit lines 103 to 105 attain the negative voltage. Even if the gate TRs of a memory cell are kept turned off by applying an L to word lines 106, 107, etc., the L can be written as the data to the memory cell. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

この発明は、半導体集積回路に関し、特に半導体集積回路外部に接続される外部デバイスとの間のデータのやり取りを仲介するインタフェース回路及び該インタフェース回路から半導体集積回路内部にデータを伝送するバスを備える半導体集積回路、内部クロックを高速で外部クロックと同期させる位相同期ループ(以下、PLL回路という。)を備える半導体集積回路に、小型化されたDRAMあるいはテスト容易化されたDRAMを備える半導体集積回路に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a semiconductor having an interface circuit that mediates data exchange with an external device connected to the outside of the semiconductor integrated circuit, and a bus that transmits data from the interface circuit to the inside of the semiconductor integrated circuit. An integrated circuit, a semiconductor integrated circuit having a phase-locked loop (hereinafter, referred to as a PLL circuit) for synchronizing an internal clock with an external clock at a high speed, and a semiconductor integrated circuit having a miniaturized DRAM or a DRAM which is easily tested. It is.

一般に、半導体集積回路は、一つのチップに複数の機能が盛り込まれている。言い換えれば、それぞれ異なる機能を持つ内部デバイスが同一のチップの内部に複数集積されて半導体集積回路を構成しているということになる。図15は、いわゆるワンチップマイコンと呼ばれる半導体集積回路の構成を例示するブロック図である。ワンチップマイコンも、一つのチップ1上に複数の内部デバイスを配設して形成されている。チップ1上には、命令の解釈と実行を行う制御回路を含み演算処理を行うCPU2が配置されいる。このCPU2に与えられる命令等のデータは、半導体集積回路の内部にある内部デバイスや外部にある外部デバイスから与えられる。そのうちの外部デバイスは入出力ピン3に接続される。入出力ピン3には、内部デバイスの一つであるインタフェース回路4が接続されている。このインタフェース回路4は、入出力ピン3に接続される外部デバイスと半導体集積回路の内部デバイスとの間のやり取りの電気的、機能的な整合をとるために存在する。つまり、このインタフェース回路4が半導体集積回路の内部と外部の境界を行き来するデータの交通整理を行っている。   Generally, a semiconductor integrated circuit has a plurality of functions incorporated in one chip. In other words, a plurality of internal devices having different functions are integrated on the same chip to form a semiconductor integrated circuit. FIG. 15 is a block diagram illustrating the configuration of a semiconductor integrated circuit called a so-called one-chip microcomputer. The one-chip microcomputer is also formed by arranging a plurality of internal devices on one chip 1. On the chip 1, a CPU 2 including a control circuit for interpreting and executing instructions and performing arithmetic processing is arranged. The data such as instructions given to the CPU 2 is given from an internal device inside the semiconductor integrated circuit or an external device outside. The external device is connected to the input / output pin 3. The input / output pin 3 is connected to an interface circuit 4 which is one of the internal devices. The interface circuit 4 exists for achieving electrical and functional matching of exchange between an external device connected to the input / output pin 3 and an internal device of the semiconductor integrated circuit. That is, the interface circuit 4 performs traffic control of data traveling between the inside and outside boundaries of the semiconductor integrated circuit.

ところで、CPU2が命令を実行するためには、CPU2で必要とするデータを半導体集積回路が取り込まなくてはならない。CPU2での処理速度には限界があるため、半導体集積回路の内部で生成されたデータや外部から与えられるデータは、CPU2で処理が開始されるまでの間、いずれかの内部デバイスで保持されなければならなくなる。また、CPU2等の内部デバイスから外部デバイスにデータを効率的に伝送するためにもデータの一時的な保持が必要になる。CPU2で処理するデータやCPU2で処理されて外部に出力されるのを待っているデータを保持するために、このような半導体集積回路中には、記憶装置が設けられるのが一般的である。半導体集積回路中に設けられる記憶装置としては、例えば、CPU2とデータの送受信を最高速度にて実施するSRAM5、CPU2が必要とする大規模なデータを記憶したり画像処理を実行するときに画像データ等を保持記憶するためのメインメモリとしてのDRAM6、基本プログラムやデータを記憶したり、アプリケーションに必要な個別プログラムを記憶するNVRAM7等がある。   By the way, in order for the CPU 2 to execute a command, the semiconductor integrated circuit must take in data required by the CPU 2. Since the processing speed in the CPU 2 is limited, data generated inside the semiconductor integrated circuit or data provided from the outside must be held in any internal device until the processing is started in the CPU 2. Have to be. Further, in order to efficiently transmit data from an internal device such as the CPU 2 to an external device, it is necessary to temporarily hold the data. In general, a storage device is provided in such a semiconductor integrated circuit in order to hold data to be processed by the CPU 2 and data to be processed and output to the outside by the CPU 2. The storage device provided in the semiconductor integrated circuit includes, for example, an SRAM 5 that transmits and receives data to and from the CPU 2 at a maximum speed, and stores large-scale data required by the CPU 2 and image data when executing image processing. There is a DRAM 6 as a main memory for storing and storing the basic programs and data, and an NVRAM 7 for storing an individual program necessary for an application.

ここまでに出てきた内部デバイスには、インタフェース回路4以外に、SRAM5等の記憶装置とCPU2の2種類がある。このようにインタフェース回路4以外に複数種の内部デバイスが存在する場合、半導体集積回路は、例えば、外部デバイスとCPU2との間でデータを転送するためのチャネルと、外部デバイスと記憶装置との間でデータを転送するチャネルのような、2つ以上のチャネルを持ち、チャネルの切り換えをインタフェース回路4に委任する間接制御方式を採ることもできる。また、外部デバイスからCPU2に直接入力し、CPU2から記憶装置に転送する直接制御方式を採ることもできる。間接制御方式において、データ転送の終了までチャネル−インタフェース回路4間の物理的結合関係を解かずに一度にデータ転送を行うセレクタチャネルと、チャネル−インタフェース回路4間の物理的結合関係をある単位で切り換えながらデータ転送を行うマルチプレクスチャネルとがある。   In addition to the interface circuit 4, there are two types of internal devices that have appeared so far: a storage device such as an SRAM 5 and the CPU 2. When there are a plurality of types of internal devices other than the interface circuit 4 as described above, the semiconductor integrated circuit may, for example, provide a channel for transferring data between the external device and the CPU 2 and a channel between the external device and the storage device. It is also possible to adopt an indirect control method in which two or more channels, such as channels for transferring data, are provided and the switching of the channels is delegated to the interface circuit 4. Further, a direct control method in which an external device directly inputs data to the CPU 2 and transfers the data to the storage device from the CPU 2 may be employed. In the indirect control method, a selector channel for performing data transfer at a time without solving the physical connection relationship between the channel and the interface circuit 4 until the end of the data transfer, and the physical connection relationship between the channel and the interface circuit 4 in a unit. There is a multiplex channel that performs data transfer while switching.

マルチチャネルの場合に、インタフェース回路4がチャネルの切り換えを行うために、インタフェース回路4は、チャネルの切り換えを行うための情報を必要とする。
従来のマルチチャネルの場合におけるチャネルの切り換えは、データのバイト毎に切り替えたり、データにチャネルセレクトに関する情報を持たせてデータのブロック単位に切り替える方法が採られている。
In the case of multi-channel, in order for the interface circuit 4 to perform channel switching, the interface circuit 4 needs information for performing channel switching.
In conventional multi-channel switching, channel switching is performed in units of data bytes, or in units of data blocks in which data is provided with information on channel selection.

伝送されるデータには幾つかの種類があり、CPU2ですぐにでも実行可能なデータであるならば、CPU2に直接送信される。また、メインメモリを書き換える必要があったり、一度蓄積する必要があったりするデータの場合には、DRAM6等の記憶装置側に伝達される。もちろんCPU2と記憶装置の両方に同時に伝達すべきデータも存在する。また、DRAM6に伝達されるデータの中には、キャッシュに用いられるデータもあり、そのようなデータはSRAM5にも同時に蓄積される。   There are several types of data to be transmitted. If the data can be executed immediately by the CPU 2, the data is directly transmitted to the CPU 2. If data needs to be rewritten in the main memory or needs to be stored once, the data is transmitted to the storage device such as the DRAM 6. Of course, there is data to be transmitted to both the CPU 2 and the storage device at the same time. Some of the data transmitted to the DRAM 6 includes data used for a cache, and such data is also stored in the SRAM 5 at the same time.

また、CPU2で処理されてCPU2より出力されるデータの中には、SRAM5やDRAM6に転送されるデータだけでなく、そのまま外部デバイスに出力したいデータも含まれている。このような場合、従来は、一旦DRAM6に全てのデータを記憶させて、図示しないマルチプレクサによってインタフェース回路4とDRAM6とを接続し、その中から外部デバイスに出力したいデータだけを、DRAM6から外部デバイスに出力するような方式も採用できる。   The data processed by the CPU 2 and output from the CPU 2 includes not only data transferred to the SRAM 5 and the DRAM 6 but also data that is to be output to an external device as it is. In such a case, conventionally, all data is once stored in the DRAM 6, and the interface circuit 4 and the DRAM 6 are connected by a multiplexer (not shown), and only the data to be output to the external device is transferred from the DRAM 6 to the external device. An output method can also be adopted.

次に、図15の半導体集積回路にも用いられているPLL回路8について説明する。PLL回路8は、半導体集積回路内部で用いられる内部クロックと、半導体集積回路の外部から与えられる外部クロックとの同期を取るために設けられている。システムチップにおいてもPLL回路が使用されるが、システムチップの場合には、パワーダウンモードや、リフレッシュモードなど、常にクロックが変化する。このような場合にも、高速な同期を実現することが内部クロックに従って動く半導体集積回路の高速化には重要である。外部のデバイスと半導体集積回路との間の通信には、内部クロックと外部クロックとの同期は欠かすことができない。   Next, the PLL circuit 8 used in the semiconductor integrated circuit of FIG. 15 will be described. The PLL circuit 8 is provided for synchronizing an internal clock used inside the semiconductor integrated circuit with an external clock provided from outside the semiconductor integrated circuit. A PLL circuit is also used in the system chip, but in the case of the system chip, the clock constantly changes in a power down mode, a refresh mode, or the like. Even in such a case, realizing high-speed synchronization is important for increasing the speed of a semiconductor integrated circuit that operates according to an internal clock. For communication between an external device and the semiconductor integrated circuit, synchronization between the internal clock and the external clock is indispensable.

従来のPLL回路は、図17に示すように、周波数および位相の違いを検出するための周波数位相比較器30と、周波数位相比較器30の検出結果に応じた時間だけ電流の流し込みや引き抜きを行うチャージポンプ31と、チャージポンプ31の出力から高周波成分や雑音を取り除き直流電圧を得るためのループフィルタ32と、ループフィルタ32の出力に応じた周波数を持つ内部クロックを生成するリングオシレータ33とで構成されている。従来のPLL回路では、内部クロックと外部クロックとの同期をとるのに周波数を接近させる周波数引き込み過程と位相同期が完了する位相同期過程の2つの過程を一つの周波数位相比較器で行う。   As shown in FIG. 17, the conventional PLL circuit performs a frequency-phase comparator 30 for detecting a difference between a frequency and a phase, and injects or extracts a current for a time corresponding to a detection result of the frequency-phase comparator 30. It comprises a charge pump 31, a loop filter 32 for removing high-frequency components and noise from the output of the charge pump 31 to obtain a DC voltage, and a ring oscillator 33 for generating an internal clock having a frequency corresponding to the output of the loop filter 32. Have been. In a conventional PLL circuit, two processes, that is, a frequency pull-in process for bringing frequencies closer to each other and a phase synchronization process in which phase synchronization is completed in order to synchronize an internal clock and an external clock, are performed by one frequency-phase comparator.

なお、本出願に関連する文献として下記のものがある。   The following documents are related to the present application.

特開平6−152403号公報JP-A-6-152403 特開平6−315290号公報JP-A-6-315290 特開平9−45009号公報JP-A-9-45509 特開平9−74352号公報JP-A-9-74352 特開平10−107623号公報JP-A-10-107623 特開平6−119777号公報JP-A-6-119777 特開平7−85695号公報JP-A-7-85695 特開平8−102191号公報JP-A-8-102191 特開平8−235862号公報JP-A-8-235862 特開平9−213077号公報JP-A-9-213077

従来の半導体集積回路は、以上のように構成されているので、入力されたデータは必ず決められた行き先に到達することとなり、行き先でデータの受け入れを拒否されている間はデータの転送を中止して行き先がデータ受け入れ可能となるまで待つこととなり、データ転送に時間が掛かるという問題がある。例えば、図15に即していうと、データは、行き先の情報を持って外部デバイスから入出力ピン3を通してインタフェース回路4に到達する。そのデータが持つ行き先情報がCPU2を示していれば、インタフェース回路4は、CPU2とチャネルを繋いで、そのデータをその繋いだチャネルを使って伝送する。ところが、CPU2が命令処理等のビジー状態であってデータの受け取りができない場合には、そのデータの伝送が終わるまでチャネルの結合を解除することができず、データ転送を効率的に行うことができないという問題が発生する。
なお、図16は、図15よりも大容量のデータを処理するのに適した半導体集積回路のエクスパンドバージョンの構成を示すブロック図である。図16に示すエクスパンドバージョンの半導体集積回路は、そのチップサイズが大きくなることも当然であるが、SRAM5やDRAM6の容量が拡張されている。また、NVRAM7に付加してさらに基本的なプログラム等の格納場所であるROM9が設けられている。このように大容量のデータ伝送を扱うエクスパンドバージョンの半導体集積回路にあっては転送効率が悪くなるのを避けなくてはならないという問題は、通常の半導体集積回路よりもさらに深刻な問題である。
また、内部デバイスから外部デバイスにデータを伝送する場合には、同じ外部デバイスと接続するチャネルが固定されると、外部デバイスに必要なデータを全て内部デバイスへ予め転送しておかなければならなくなり、内部デバイス同士を結合するローカルリンクが混雑するという問題を生じる。
Since the conventional semiconductor integrated circuit is configured as described above, the input data always reaches the determined destination, and the data transfer is stopped while the data reception is refused at the destination. Therefore, there is a problem that the data transfer takes a long time until the destination can receive data. For example, referring to FIG. 15, data arrives at the interface circuit 4 from the external device through the input / output pin 3 with destination information. If the destination information of the data indicates the CPU 2, the interface circuit 4 connects the CPU 2 to a channel, and transmits the data using the connected channel. However, when the CPU 2 is in a busy state of command processing or the like and cannot receive data, it is not possible to release the channel coupling until the data transmission is completed, and it is not possible to perform data transfer efficiently. The problem occurs.
FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of an expanded version of a semiconductor integrated circuit suitable for processing a larger amount of data than FIG. The expanded version of the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 16 naturally has a larger chip size, but the capacity of the SRAM 5 and the DRAM 6 is expanded. In addition, a ROM 9 is provided in addition to the NVRAM 7 as a storage location for basic programs and the like. The problem that the transfer efficiency must be avoided in an expanded version of a semiconductor integrated circuit that handles large-capacity data transmission is a more serious problem than a normal semiconductor integrated circuit.
Also, when transmitting data from an internal device to an external device, if the channel connected to the same external device is fixed, all data necessary for the external device must be transferred to the internal device in advance, This causes a problem that local links connecting internal devices are congested.

従来のPLL回路を備える半導体集積回路では、内部クロックと外部クロックとの同期をとるのに周波数を接近させる周波数引き込み過程と位相同期が完了する位相同期過程の2つの過程を一つの周波数位相比較器で行うため、周波数引き込み範囲を広く設定していた場合に設定時間が長くなるという問題がある。   2. Description of the Related Art In a semiconductor integrated circuit having a conventional PLL circuit, two steps of a frequency pull-in process for bringing frequencies closer to each other and a phase synchronization process for completing phase synchronization for synchronizing an internal clock and an external clock are performed by one frequency-phase comparator. Therefore, when the frequency pull-in range is set wide, there is a problem that the setting time becomes long.

また、従来のDRAMを備える半導体集積回路において、DRAMは、面積においてもまた消費電力においても半導体集積回路において大きな位置を占め、DRAMを大きくすると半導体集積回路の面積や消費電力が増大するという問題がある。   Further, in a semiconductor integrated circuit including a conventional DRAM, the DRAM occupies a large position in the semiconductor integrated circuit in terms of both area and power consumption, and there is a problem that the area and power consumption of the semiconductor integrated circuit increase as the size of the DRAM increases. is there.

また、DRAMのテストでは、しばしば複数のメモリセルに同時に同じデータを書き込みたいという技術的要求がある。このような場合、大抵は、ワード線を選択してその後メモリセルに順次データを書き込むか、メモリセルアレイの横にレジスタを有し、そのレジスタに先ずデータを書き込み、その後メモリセルアレイ内のメモリセルに一括して同一データを書き込む構成が提案されている。これらの場合、テストモード時に、DRAMは、そのテストを行うためのデータの一括書き込みにおいて書き込みサイクルのオーバーヘッドが存在するため、半導体集積回路の高速化の妨げになるという問題がある。   Also, in the DRAM test, there is often a technical demand to write the same data to a plurality of memory cells simultaneously. In such a case, in most cases, a word line is selected and then data is sequentially written to the memory cells, or a register is provided next to the memory cell array, data is first written to the register, and then the memory cells in the memory cell array are written to the memory cells. A configuration in which the same data is written collectively has been proposed. In these cases, in the test mode, the DRAM has a problem in that the speed of the semiconductor integrated circuit is hindered because there is a write cycle overhead in batch writing of data for performing the test.

この発明は上記の問題点を解消するためになされたものであり、内部デバイスからインタフェース回路に与えられる情報によって行き先の変更を可能にする機能をインタフェース回路に持たせ、データの伝送されるべき内部デバイスがそのデータを受け取れないときには他の内部デバイスにデータを転送することができるようにし、データの単位量当たりインタフェース回路がチャネルを結合している平均的な時間を短縮することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has a function of allowing a destination to be changed by information given from an internal device to an interface circuit to the interface circuit so that an internal circuit to which data is to be transmitted is provided. It is an object of the present invention to enable a device to transfer data to another internal device when it cannot receive the data, and to reduce the average time that the interface circuit couples the channel per unit amount of data.

また、周波数が大きく変動した場合にも外部クロックと内部クロックの同期を採ることができるとともに同期をとる時間を短縮して半導体集積回路の動作を高速化することを目的とする。   It is another object of the present invention to synchronize the external clock and the internal clock even when the frequency fluctuates greatly, and to shorten the time for synchronizing to increase the operation speed of the semiconductor integrated circuit.

また、DRAMを簡単化することにより半導体集積回路を小型化することを目的とする。   It is another object of the present invention to reduce the size of a semiconductor integrated circuit by simplifying a DRAM.

また、DRAMにテスト用データを一括で書き込むときの書き込みサイクルのオーバーヘットをなくすことによりDRAMのテスト時間を短縮し半導体集積回路の高速化を図ることを目的とする。   It is another object of the present invention to reduce the test time of the DRAM by eliminating the overhead of the write cycle when the test data is collectively written to the DRAM, and to speed up the semiconductor integrated circuit.

第1の発明に係る半導体集積回路は、メモリセルの記憶ノードに接続された一方電流電極、他方電流電極、および制御電極を持ち、前記制御電極がハイレベルのとき導通状態となり、ローレベルのとき非導通状態となる第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタの前記制御電極に接続されたワード線と、前記第1のトランジスタの前記他方電流電極に接続される第1のビット線と、前記第1のビット線に対応して設けられた第2のビット線と、前記第1のビット線に接続された一方電流電極、前記第2のビット線に接続された他方電流電極、および第1の信号が与えられる制御電極を持ち、前記第1の信号がハイレベルのとき導通状態となり、前記第1の信号がローレベルのとき非導通状態となる第2のトランジスタと、電源ラインと、前記電源ラインに接続された一方電流電極、前記第2のビット線に接続された他方電流電極、および第2の信号が与えられる制御電極を持ち、前記第2の信号がハイレベルのとき導通状態となり、前記第2の信号がローレベルのとき非導通状態となる第3のトランジスタと、前記電源ラインに選択的に接続可能で、前記電源ラインをローレベルより低い電圧にして前記第1から第3のトランジスタを導通状態とさせることが可能な負電圧を前記電源ラインに供給する負電圧発生回路とを備えて構成される。   A semiconductor integrated circuit according to a first aspect of the present invention has one current electrode, the other current electrode, and a control electrode connected to a storage node of a memory cell, and is in a conductive state when the control electrode is at a high level, and when the control electrode is at a low level. A first transistor that is turned off, a word line connected to the control electrode of the first transistor, a first bit line connected to the other current electrode of the first transistor, A second bit line provided corresponding to the first bit line; one current electrode connected to the first bit line; another current electrode connected to the second bit line; A second transistor that is turned on when the first signal is at a high level, and is turned off when the first signal is at a low level; It has one current electrode connected to the power supply line, the other current electrode connected to the second bit line, and a control electrode to which a second signal is applied, and is in a conductive state when the second signal is at a high level. And a third transistor which is turned off when the second signal is at a low level, and which can be selectively connected to the power supply line. And a negative voltage generating circuit for supplying a negative voltage capable of turning on the third transistor to the power supply line.

第2の発明に係る半導体集積回路は、メモリセルに接続されたワード線および第1のビット線と、前記第1のビット線に対応して設けられた第2のビット線と、前記第1のビット線に接続された一方電流電極、前記第2のビット線に接続された他方電流電極、および第1の信号が与えられる制御電極を持ち、前記第1の信号が第1の電位のとき導通状態となり、前記第1の信号が第2の電位のとき非導通状態となる第1のトランジスタと、前記第2のビット線に接続された一方電流電極、他方電流電極、および第2の信号が与えられる制御電極を持つ第2のトランジスタと、前記第2のトランジスタの前記他方電流電極に接続された電源ラインと、前記電源ラインに選択的に接続可能で、前記第2のビット線が前記第1のトランジスタによって前記第1のビット線から切り放されて前記第2のビット線および前記第2の信号が前記第1の電位と前記第2の電位の間の中間電位にあるとき、前記電源ラインに前記中間電位に対して前記第2のトランジスタの閾値よりも大きく隔たる電位を与える電位発生回路とを備えて構成される。   A semiconductor integrated circuit according to a second invention is a semiconductor integrated circuit, comprising: a word line and a first bit line connected to a memory cell; a second bit line provided corresponding to the first bit line; A first current electrode connected to the second bit line, a second current electrode connected to the second bit line, and a control electrode to which a first signal is applied, wherein the first signal is at a first potential A first transistor that is turned on and is turned off when the first signal is at a second potential, a first current electrode, a second current electrode connected to the second bit line, and a second signal And a power supply line connected to the other current electrode of the second transistor, and the second bit line is selectively connectable to the power supply line. By the first transistor When the second bit line and the second signal are cut off from the first bit line and are at an intermediate potential between the first potential and the second potential, the intermediate potential is applied to the power supply line. A potential generating circuit for applying a potential that is farther than the threshold value of the second transistor.

請求項1記載の発明の半導体集積回路によれば、負電圧によって一括書き込みを行うので、書き込みサイクルのオーバーヘッドをなくして半導体集積回路の動作を高速化できるという効果がある。   According to the semiconductor integrated circuit of the first aspect of the present invention, since batch writing is performed with a negative voltage, there is an effect that the operation of the semiconductor integrated circuit can be sped up without the overhead of the write cycle.

請求項2記載の発明の半導体集積回路によれば、ビット線がプリチャージ電位にあるときに、ビット線を高電位あるいは低電位にして、対象となるワード線に接続されたメモリセルに一括してデータを書き込むことができるという効果がある。   According to the semiconductor integrated circuit of the present invention, when the bit line is at the precharge potential, the bit line is set to a high potential or a low potential, and the bit line is collectively stored in the memory cells connected to the target word line. There is an effect that data can be written by using

実施の形態1.
この発明の実施の形態1による半導体集積回路について図1,図2を用いて説明する。
図1は、半導体集積回路の内部デバイスとそれらに接続するバスとの関係の一例を示すブロック図である。
図1に示す半導体集積回路において、メインパラレルデータバスを構成するマルチプレクサ10は、CPU2、インタフェース回路4、SRAM5、及びDRAM6に並列に接続する。
Embodiment 1 FIG.
First Embodiment A semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a relationship between internal devices of a semiconductor integrated circuit and buses connected to them.
In the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 1, a multiplexer 10 forming a main parallel data bus is connected to a CPU 2, an interface circuit 4, an SRAM 5, and a DRAM 6 in parallel.

マルチプレクサ10の制御は、インタフェース回路4によって行われる。このマルチプレクサ10によって、CPU2、SRAM5およびDRAM6は選択的にインタフェース回路4と接続され、インタフェース回路4に接続された一つの内部デバイスが外部デバイスとの間でデータ伝送を行う。例えば、マルチプレクサ10によりCPU2が選択されれば、インタフェース回路4を介してCPU2が外部デバイスとの間でデータを伝送する。
ここで、外部デバイスからCPU2にデータを伝送した場合について説明する。データを伝送するという観点で外部デバイスからCPU2を観た場合、2つの状態がある。一つは、CPU2がデータ受信可能な状態であり、他の一つは、CPU2がデータ受信不可能な状態である。CPU2がデータ受信可能な状態にある場合、外部デバイスはCPU2への行き先情報を持ったデータをインタフェース回路4に対し送信すれば、インタフェース回路4がその情報に基づきマルチプレクサ10を制御してCPU2へのチャネルを開くので、即座にデータの伝送を行うことができる。
The control of the multiplexer 10 is performed by the interface circuit 4. The multiplexer 10, the CPU 2, the SRAM 5, and the DRAM 6 are selectively connected to the interface circuit 4, and one internal device connected to the interface circuit 4 performs data transmission with an external device. For example, when the multiplexer 10 selects the CPU 2, the CPU 2 transmits data to and from an external device via the interface circuit 4.
Here, a case where data is transmitted from an external device to the CPU 2 will be described. When the CPU 2 is viewed from an external device from the viewpoint of transmitting data, there are two states. One is a state in which the CPU 2 can receive data, and the other is a state in which the CPU 2 cannot receive data. When the CPU 2 is in a data receivable state, the external device transmits data having destination information to the CPU 2 to the interface circuit 4, and the interface circuit 4 controls the multiplexer 10 based on the information to send the data to the CPU 2. Since the channel is opened, data can be transmitted immediately.

しかし、CPU2がデータ受信不可能な状態にある場合、インタフェース回路4がCPU2へのチャネルを開いてしまうとマルチプレクサ10が他の内部デバイスと外部デバイスとのチャネルを開くことができなくなるので、インタフェース回路4にはCPU2からデータ受信不可能な状態にあることを示すビジー信号11などの処理信号が送られてCPU2とのチャネルが開かれないようにしている。   However, if the interface circuit 4 opens a channel to the CPU 2 when the CPU 2 is in a state where data cannot be received, the multiplexer 10 cannot open a channel between another internal device and an external device. A processing signal such as a busy signal 11 indicating that data cannot be received from the CPU 2 is sent to the CPU 4 so that a channel with the CPU 2 is not opened.

図2は、インタフェース回路4とマルチプレクサ10との関係を示すブロック図である。入出力ピン3は外部デバイスから制御信号が入力される制御ピン3aと入力信号が入力される入力ピン3bと半導体集積回路から外部デバイスへ出力信号を出力するための出力ピン3cとを備えている。
入出力ピン3から入力された信号には、制御ピン3aを介してインタフェース回路4の制御バッファ4aに与えられる行き先情報を持った制御信号が含まれている。制御バッファ4aは、制御信号に応じてマルチプレクサ10を制御する。例えば、CPU2に送信すべきデータであった場合には、制御バッファ4aから出力される制御信号に応じて、マルチプレクサ10が、CPU2に接続されている信号線12と入力バッファ4bとを接続する。また、DRAM6に送信すべきデータであった場合には、制御信号に応じて、DRAM6に接続されている信号線13と入力バッファ4bとが接続される。なお、図2には示していないが、SRAM5に至る信号線も設けられ、これも制御信号にマルチプレクサ10にて入力バッファ4bと接続される。
FIG. 2 is a block diagram showing the relationship between the interface circuit 4 and the multiplexer 10. The input / output pin 3 includes a control pin 3a to which a control signal is input from an external device, an input pin 3b to which an input signal is input, and an output pin 3c for outputting an output signal from the semiconductor integrated circuit to the external device. .
The signal input from the input / output pin 3 includes a control signal having destination information provided to the control buffer 4a of the interface circuit 4 via the control pin 3a. The control buffer 4a controls the multiplexer 10 according to a control signal. For example, if the data is to be transmitted to the CPU 2, the multiplexer 10 connects the signal line 12 connected to the CPU 2 and the input buffer 4b according to the control signal output from the control buffer 4a. If the data is to be transmitted to the DRAM 6, the signal line 13 connected to the DRAM 6 is connected to the input buffer 4b according to the control signal. Although not shown in FIG. 2, a signal line extending to the SRAM 5 is also provided, which is also connected to the input buffer 4b by the multiplexer 10 for a control signal.

CPU2が処理中で外部デバイスからのデータを受け付けない場合について半導体集積回路と外部デバイスとの関係を考えると、外部デバイスが半導体集積回路にデータを伝送できず待っている状態にあり、半導体集積回路と外部デバイスの間の処理は進んでいない。CPU2の処理が終了するのを待って外部デバイスからのデータを転送したのでは、半導体集積回路へのデータの転送効率は上がらない。そこで、CPU2が処理中でデータを受け付けないときには、CPU2がインタフェース回路4の制御バッファ4aに対しビジー信号11を送信する。ビジー信号11を受けた制御バッファ4aは、予め決められた規則に従って、CPU2に送信されるべきデータの行き先を変更する。例えば、CPU2に送信されるべき外部デバイスからのデータをDRAM6に転送する。そうすることによって、半導体集積回路と外部デバイスとの間のデータ転送効率が向上する。   Considering the relationship between the semiconductor integrated circuit and the external device when the CPU 2 is processing and does not accept data from the external device, the external device is in a state of being unable to transmit data to the semiconductor integrated circuit and waiting. The processing between the device and the external device has not progressed. If the data from the external device is transferred after the processing of the CPU 2 is completed, the transfer efficiency of the data to the semiconductor integrated circuit does not increase. Therefore, when the CPU 2 is processing and does not accept data, the CPU 2 transmits a busy signal 11 to the control buffer 4 a of the interface circuit 4. The control buffer 4a receiving the busy signal 11 changes the destination of data to be transmitted to the CPU 2 according to a predetermined rule. For example, data from an external device to be transmitted to the CPU 2 is transferred to the DRAM 6. By doing so, the data transfer efficiency between the semiconductor integrated circuit and the external device is improved.

同様のことは、SRAM5とDRAM6との関係でも成り立つ。例えば、SRAM5がCPU2との間で通信状態にあり、他のデバイスと通信できないときには、外部デバイスからSRAM5に送信すべきデータをDRAM6に転送することができる。   The same holds true for the relationship between the SRAM 5 and the DRAM 6. For example, when the SRAM 5 is in communication with the CPU 2 and cannot communicate with another device, data to be transmitted to the SRAM 5 from an external device can be transferred to the DRAM 6.

CPU2においても、SRAM5においても、データ受け入れ可能な状態になったときに、これらが受け入れるべきデータがDRAM6に蓄えられていないかどうかをチェックする。CPU2やSRAM5は、受け入れるべきデータがあれば、ローカルリンクバス16を使って受け入れる。   When both the CPU 2 and the SRAM 5 are ready to accept data, it checks whether or not the data to be accepted is stored in the DRAM 6. The CPU 2 or the SRAM 5 accepts any data to be accepted using the local link bus 16.

ローカルリンクバス16は、ここでは、CPU2、DRAM6、SRAM5の3つの内部デバイス間に設けられている。ローカルリンクバス16を使えば、それぞれの間で独自のデータ転送が行える。DRAM6やSRAM5をデュアルポート化すれば、ローカルリンクバス16が別々に接続されている他の2つの内部デバイスに対し、2本のローカルリンクバス16を同時に用いて同時にデータ転送を行うことも可能である。例えば、DRAM6が蓄積しているCPU2へ行くべきデータとSRAM5に行くべきデータを同時に送出してデータ転送効率をさらに上げることも可能である。なお、CPU2に対しては、不揮発性メモリであるNVRAM7に接続する独自のバス17が開かれている。   Here, the local link bus 16 is provided between three internal devices of the CPU 2, the DRAM 6, and the SRAM 5. If the local link bus 16 is used, unique data transfer can be performed between them. If the DRAM 6 and the SRAM 5 are dual-ported, data can be simultaneously transferred to the other two internal devices to which the local link bus 16 is separately connected by using the two local link buses 16 at the same time. is there. For example, the data to be sent to the CPU 2 and the data to be sent to the SRAM 5 stored in the DRAM 6 can be simultaneously transmitted to further increase the data transfer efficiency. Note that a unique bus 17 for connecting to the NVRAM 7 which is a nonvolatile memory is opened for the CPU 2.

上述したものは、インタフェース回路4において、データの行き先が唯一の内部デバイスに決定される場合(セレクタチャネル)について説明したが、マルチセレクションを実行すること(マルチプレクスチャネル)で複数の内部デバイスを行き先に指定することも可能である。この場合に、例えば、CPU2がデータ受け入れ不可能な状態であるとき、上記と同様にDRAM6がCPU2に代わってデータを受け入れるとすると、本来DRAM6に受け入れられるべきデータとが交互にDRAM6に到着することになる。従って、DRAM6では、これらのデータを混同が生じないように記憶することが必要になる。例えば、DRAM6にもCPU2からビジー信号11を送信して、ビジー信号11が到着している間にDRAM6に送られてきたデータはメモリ領域の複数のブロックに振り分けて記憶するなどの処理が必要になる。ただし、データの振り分けを行わなくてもデータの混同を生じないような措置をDRAM6の側で採っておけば問題はなく上記実施の形態と同様の効果を生じる。   In the above description, the case where the destination of data is determined to be the only internal device (selector channel) in the interface circuit 4 has been described. However, by executing multi-selection (multiplex channel), the destination of a plurality of internal devices is determined. Can also be specified. In this case, if the DRAM 6 accepts data instead of the CPU 2 in the same manner as described above when the CPU 2 is in a state in which data cannot be accepted, for example, data that should be accepted by the DRAM 6 arrives at the DRAM 6 alternately. become. Therefore, in the DRAM 6, it is necessary to store these data so as not to cause confusion. For example, processing such as transmitting the busy signal 11 from the CPU 2 to the DRAM 6 and distributing the data transmitted to the DRAM 6 while the busy signal 11 arrives to the plurality of blocks in the memory area is required. Become. However, if measures are taken on the DRAM 6 side so as not to cause data confusion even if data distribution is not performed, there is no problem and the same effects as in the above-described embodiment can be obtained.

次に、内部デバイスから外部デバイスにデータを出力する場合について説明する。CPU2で処理されてCPU2より出力されるデータの中には、SRAM5やDRAM6に転送されるデータだけでなく、そのまま外部デバイスに出力したいデータも含まれている。このような場合に、CPU2から外部デバイスに直接出力するデータとDRAM6から外部デバイスに出力するデータをCPU2からインタフェース回路4に送信されるビジー信号11等の処理信号によってマルチプレクサ10を切り換えることで、一連のデータとして出力させる。例えば、先ずCPU2と外部デバイスとの間のチャネルを開くように、インタフェース回路4からの指示によってマルチプレクサ10がチャネルの選択を実行する。そして、CPU2のデータ出力に続けたいDRAM6のデータの番になったときに、CPU2からビジー信号11をインタフェース回路4に送信してマルチプレクサ10にチャネルの切り換えを実行させて、DRAM6のデータをCPU2のデータに続けて外部デバイスに出力させる。またCPU2のデータ出力の番になれば、DRAM6からCPU2にその情報が渡され、CPU2がビジー信号11の出力を停止することによってCPU2と外部デバイスとの間のチャネルをマルチプレクサ10が開くことになる。このような操作を繰り返すことによって一連のデータをCPU2とDRAM6という2つの内部デバイスから外部デバイスに対し出力することができる。   Next, a case where data is output from an internal device to an external device will be described. The data processed by the CPU 2 and output from the CPU 2 includes not only data transferred to the SRAM 5 and the DRAM 6 but also data that is to be output to an external device as it is. In such a case, the data output directly from the CPU 2 to the external device and the data output from the DRAM 6 to the external device are switched by the multiplexer 10 by a processing signal such as a busy signal 11 transmitted from the CPU 2 to the interface circuit 4, thereby providing a series of data. Output as data. For example, first, the multiplexer 10 selects a channel according to an instruction from the interface circuit 4 so as to open a channel between the CPU 2 and the external device. Then, when it is the number of the data of the DRAM 6 that is desired to continue the data output of the CPU 2, the busy signal 11 is transmitted from the CPU 2 to the interface circuit 4 to cause the multiplexer 10 to execute the channel switching, and the data of the DRAM 6 is transferred to the CPU 2. Output to external device following data. When it comes to the data output of the CPU 2, the information is passed from the DRAM 6 to the CPU 2, and the multiplexer 2 opens the channel between the CPU 2 and the external device when the CPU 2 stops outputting the busy signal 11. . By repeating such operations, a series of data can be output from two internal devices, the CPU 2 and the DRAM 6, to an external device.

このように複数の内部デバイスが有するデータをつなぎ合わせた一連のデータを一つの外部デバイスに対して一気に出力したい場合には、マルチプレクサ10によって交互に必要な内部デバイスを選択することでその目的を達成でき、これらのデータを一つの内部デバイスに集める工程が省ける分だけローカルリンクバス16の負担を軽くすることができる。また、一つの内部デバイスに集める時間を短縮できるので、半導体集積回路のデータ処理レートを向上させることができる。   In the case where a series of data obtained by connecting data held by a plurality of internal devices is desired to be output to one external device at a stretch, the purpose is achieved by alternately selecting necessary internal devices by the multiplexer 10. Thus, the load on the local link bus 16 can be reduced by the amount that the step of collecting these data in one internal device can be omitted. Further, the time required for collecting data in one internal device can be reduced, so that the data processing rate of the semiconductor integrated circuit can be improved.

なお、上記実施の形態では、CPU2からのみビジー信号11をインタフェース回路4に出力したが、図3に示すようにDRAM6等の他の内部デバイスからも出力させてよく、また複数の内部デバイスからであってもよく上記実施の形態と同様の効果を奏する。   In the above embodiment, the busy signal 11 is output to the interface circuit 4 only from the CPU 2, but may be output from other internal devices such as the DRAM 6 as shown in FIG. The same effects as those of the above embodiment can be obtained.

実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2によるPLL回路の構成を示すブロック図である。図4のPLL回路40においては、周波数比較器41は外部クロックEXCLKと内部クロックINCLKの周波数を比較し、位相比較器45は周波数比較器41の比較と並行して外部クロックEXCLKと内部クロックINCLKの位相比較を行う。
Embodiment 2 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the PLL circuit according to the second embodiment of the present invention. In the PLL circuit 40 of FIG. 4, the frequency comparator 41 compares the frequency of the external clock EXCLK with the frequency of the internal clock INCLK, and the phase comparator 45 compares the frequency of the external clock EXCLK and the internal clock INCLK in parallel with the comparison of the frequency comparator 41. Perform phase comparison.

そして、第1の電流出力手段50は、周波数比較器41の比較結果に応じた電流を出力する。また、第2の電流出力手段51は、位相比較器45の比較結果に応じた電流を出力する。リングオシレータ49は、第1および第2の電流出力手段50,51の出力電流の和に応じた周波数を持つ内部クロックINCLKを生成して出力する。   Then, the first current output means 50 outputs a current according to the comparison result of the frequency comparator 41. Further, the second current output unit 51 outputs a current according to the comparison result of the phase comparator 45. Ring oscillator 49 generates and outputs an internal clock INCLK having a frequency corresponding to the sum of the output currents of first and second current output means 50 and 51.

このPLL回路40では、周波数のずれによる内部クロックINCLKの修正と、位相のずれによる内部クロックINCLKの修正との独立性を高めているので、外部クロックEXCLKとの間の同期がはずれたときに、再び同期がとれるまでの時間を短縮することができる。   In the PLL circuit 40, the independence between the correction of the internal clock INCLK due to the frequency shift and the correction of the internal clock INCLK due to the phase shift is enhanced. Therefore, when the synchronization with the external clock EXCLK is lost, It is possible to shorten the time until the synchronization is obtained again.

PLL回路40の第1の電流出力手段50は、周波数比較器41が出力する内部クロックINCLKと外部クロックEXCLKとの周波数の比をカウントする比較結果計測回路42と、比較結果計測回路42の出力結果を符号化するエンコーダ43と、エンコーダ43が出力する符号から該符号に応じた電流値を持つ電流に変換する電流変換回路44から構成されている。   The first current output means 50 of the PLL circuit 40 includes a comparison result measurement circuit 42 that counts a frequency ratio between the internal clock INCLK and the external clock EXCLK output from the frequency comparator 41, and an output result of the comparison result measurement circuit 42. And a current conversion circuit 44 that converts a code output from the encoder 43 into a current having a current value corresponding to the code.

PLL回路40の第2の電流出力手段51は、位相比較器45が出力する内部クロックINCLKと外部クロックEXCLKとの位相の違いから現在の外部クロックEXCLKの位相差に応じたシフト方向にシフトする比較結果計測回路46と、比較結果計測回路46の出力結果を符号化するエンコーダ47と、エンコーダ47が出力する符号から該符号に応じた電流値を持つ電流に変換する電流変換回路48から構成されている。   The second current output means 51 of the PLL circuit 40 performs a comparison that shifts in a shift direction according to the current phase difference of the external clock EXCLK from the phase difference between the internal clock INCLK output from the phase comparator 45 and the external clock EXCLK. A result measurement circuit 46, an encoder 47 for encoding the output result of the comparison result measurement circuit 46, and a current conversion circuit 48 for converting a code output from the encoder 47 into a current having a current value corresponding to the code. I have.

図5は、PLL回路における電流コントロールを例示するブロック図である。電流変換回路44,48は基準電流発生回路60と分流発生回路61とを共有する。基準電流発生回路60は、リングオシレータ49から出力される内部クロックINCLKに応じた電流を発生する。従って、外部クロックEXCLKと内部クロックINCLKの周波数が一致しておりかつ変化していなければ、基準電流も変化せず、リングオシレータ49も内部クロックINCLKの周波数も一定している。   FIG. 5 is a block diagram illustrating current control in the PLL circuit. The current conversion circuits 44 and 48 share the reference current generation circuit 60 and the shunt generation circuit 61. Reference current generating circuit 60 generates a current according to internal clock INCLK output from ring oscillator 49. Therefore, if the frequency of the external clock EXCLK matches the frequency of the internal clock INCLK and does not change, the reference current does not change, and the ring oscillator 49 and the frequency of the internal clock INCLK are also constant.

分流発生回路61は、基準電流発生回路60から出力された電流を所定の比率でコース(Coarce)発生回路62とファイン(Fine)発生回路63およびサブカウンタ対応回路64とに分けて供給する。ここでは、ファイン発生回路63とサブカウンタ対応回路64に与えられる電流は同じ大きさの電流であることを示しており、一つの電流経路で与えているというのではない。ただし、異なる比率で電流を与えてもよく、発明の効果を得ることができる点に変わりはない。   The shunt generation circuit 61 supplies the current output from the reference current generation circuit 60 to a coarse (Fine) generation circuit 62, a fine (Fine) generation circuit 63, and a sub-counter corresponding circuit 64 at a predetermined ratio. Here, it is shown that the currents applied to the fine generation circuit 63 and the sub-counter correspondence circuit 64 are the same in magnitude, and are not provided by one current path. However, currents may be applied at different ratios, and the effect of the invention can be obtained.

コース発生回路62は電流変換回路44に設けられ、エンコーダ43が出力する符号に応じて、分流発生回路61から与えられる電流をn倍あるいはn分の1倍にする。
ファイン発生回路63は電流変換回路48に設けられ、エンコーダ47が出力する符号に応じて、分流発生回路61から与えられる電流を増減する。ファイン発生回路63は、位相差に応じて電流を増加しないといけない場合がある。よって分流発生回路61から予め与えられる電流のうちのある一定の割合の電流しか流さず、増加する必要に応じて電流を増加させる。
サブカウンタ対応回路64も電流変換回路48に設けられ、分流発生回路61から与えられる電流のうちのある一定の割合の電流を増減する。加算回路65は、コース発生回路62とファイン発生回路63とサブカウンタ対応回路64の出力電流を加算する。
リングオシレータ49は、加算回路65が出力する電流に応じた周波数を持つ内部クロックINCLKを出力する。付加機構100は、第1のエフアールリングオシレータ66、第2のエフアールリングオシレータ67、第1のエフエフリングオシレータ68、第2のエフエフリングオシレータ69、および位相検出シフタ70からなる。これらのいずれも加算回路65が出力する電流に応じた周波数のクロックを出力する。但しリングオシレータ49,66〜69が発振するクロックの周波数は同じである。
The course generation circuit 62 is provided in the current conversion circuit 44, and makes the current supplied from the shunt generation circuit 61 n times or 1 / n times according to the code output from the encoder 43.
The fine generation circuit 63 is provided in the current conversion circuit 48, and increases or decreases the current supplied from the shunt generation circuit 61 in accordance with the code output from the encoder 47. In some cases, the fine generation circuit 63 has to increase the current according to the phase difference. Therefore, only a certain percentage of the current previously supplied from the shunt generation circuit 61 flows, and the current is increased as needed.
The sub-counter corresponding circuit 64 is also provided in the current conversion circuit 48, and increases or decreases a certain percentage of the current supplied from the shunt generation circuit 61. The addition circuit 65 adds the output currents of the coarse generation circuit 62, the fine generation circuit 63, and the sub counter corresponding circuit 64.
Ring oscillator 49 outputs internal clock INCLK having a frequency corresponding to the current output from adder circuit 65. The adding mechanism 100 includes a first F ring oscillator 66, a second F ring oscillator 67, a first F ring oscillator 68, a second F ring oscillator 69, and a phase detection shifter 70. Each of these outputs a clock having a frequency corresponding to the current output from the addition circuit 65. However, the frequency of the clock oscillated by the ring oscillators 49, 66 to 69 is the same.

次に、図7および図8を用いて、周波数比較器41が外部クロックEXCLKと内部クロックINCLKとの周波数の差を比較する時の動作について説明する。図7は、外部クロックEXCLKの周波数が内部クロックINCLKの周波数よりも低い場合について説明するためのタイミングチャートである。外部クロックEXCLKの立ち上がりをトリガとして第1のエフアールリングオシレータ66が、内部クロックINCLKの周波数と同じクロックFRCLKとその反転クロックバーFRCLKを出力する。   Next, an operation when the frequency comparator 41 compares the frequency difference between the external clock EXCLK and the internal clock INCLK will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a timing chart for describing a case where the frequency of external clock EXCLK is lower than the frequency of internal clock INCLK. Using the rising edge of the external clock EXCLK as a trigger, the first FRL oscillator 66 outputs a clock FRCLK having the same frequency as the internal clock INCLK and its inverted clock bar FRCLK.

外部クロックEXCLKがハイレベルにある時のクロックFRCLKの立ち上がりおよびクロックバーFRCLKの立ち上がり(但し外部クロックEXCLKの立ち上がりに対応したものを除く。)をカウントする。図7においては、その数が合計3つである。同様にして、外部クロックEXCLKの反転外部クロックバーEXCLKの立ち上がりをトリガとして第1のエフエフリングオシレータ68が、内部クロックINCLKの周波数と同じクロックFFCLKとその反転クロックバーFFCLKを出力する。   The rising edge of the clock FRCLK and the rising edge of the clock bar FRCLK when the external clock EXCLK is at the high level (excluding those corresponding to the rising edge of the external clock EXCLK) are counted. In FIG. 7, the number is three in total. Similarly, the first FF ring oscillator 68 outputs a clock FFCLK having the same frequency as the internal clock INCLK and its inverted clock FFCLK, triggered by the rising edge of the inverted external clock EXCLK of the external clock EXCLK.

反転外部クロックEXCLKがハイレベルにある時のクロックFFCLKの立ち上がりおよびクロックバーFFCLKの立ち上がり(但し反転外部クロックバーEXCLKの立ち上がりに対応したものを除く。)をカウントする。図7においては、その数が合計3つである。   The rising edge of the clock FFCLK and the rising edge of the clock bar FFCLK when the inverted external clock EXCLK is at the high level (excluding those corresponding to the rising edge of the inverted external clock bar EXCLK) are counted. In FIG. 7, the number is three in total.

ここで、クロックFRCLK,バーFRCLK,FFCLK,バーFFCLKの立ち上がりの合計を2で割ってその値によってコース発生回路62の制御を行う。図7の場合には、分流発生回路61から出力される電流をコース発生回路62によって3倍する。この場合、リングオシレータ49の電流がほぼ3倍になり、内部クロックINCLKの周波数はほぼ1/3倍になる。そのため、周波数比較器41では内部クロックINCLKと外部クロックEXCLKとの周波数比を1と判断し、基準電流発生回路60の出力は上昇したままで安定する。   Here, the total of the rising edges of the clocks FRCLK, FRCLK, FFCLK, and FFCLK is divided by 2 to control the course generation circuit 62 according to the value. In the case of FIG. 7, the current output from the shunt generation circuit 61 is tripled by the course generation circuit 62. In this case, the current of the ring oscillator 49 becomes almost three times, and the frequency of the internal clock INCLK becomes almost one third. Therefore, the frequency comparator 41 determines that the frequency ratio between the internal clock INCLK and the external clock EXCLK is 1, and the output of the reference current generating circuit 60 remains stable while rising.

次に、図8は、外部クロックEXCLKの周波数が内部クロックINCLKの周波数よりも高い場合について説明するためのタイミングチャートである。外部クロックEXCLKの立ち上がりをトリガとして第2のエフアールリングオシレータ67が、内部クロックINCLKの周波数と同じクロックFRCLKとその反転クロックバーFRCLKを出力する。   Next, FIG. 8 is a timing chart for explaining a case where the frequency of the external clock EXCLK is higher than the frequency of the internal clock INCLK. With the rising edge of the external clock EXCLK as a trigger, the second FRL oscillator 67 outputs a clock FRCLK having the same frequency as the internal clock INCLK and its inverted clock bar FRCLK.

クロックFRCLKがハイレベルにある時の外部クロックEXCLKの立ち上がりおよび反転クロックバーFRCLKがハイレベルにあるときの反転外部クロックバーEXCLKの立ち上がり(但し、それぞれ最初のものを除く。)をカウントする。図8においては、その数が合計2つである。   The rising edge of the external clock EXCLK when the clock FRCLK is at the high level and the rising edge of the inverted external clock bar EXCLK when the inverted clock bar FRCLK is at the high level (except for the first one) are counted. In FIG. 8, the number is two in total.

同様にして、外部クロックEXCLKの反転外部クロックバーEXCLKの立ち上がりをトリガとして第2のエフエフリングオシレータ69が、それぞれ内部クロックINCLKの周波数と同じクロックFFCLKとその反転クロックバーFFCLKを出力する。   Similarly, the second FF ring oscillator 69 outputs the clock FFCLK having the same frequency as the internal clock INCLK and the inverted clock FFCLK thereof, triggered by the rising edge of the inverted external clock EXCLK of the external clock EXCLK.

そして、クロックFFCLKがハイレベルにある時の反転外部クロックバーEXCLKの立ち上がりおよび反転クロックバーFFCLKがハイレベルにあるときの反転外部クロックバーEXCLKの立ち上がりをカウントする。図8においては、その数が合計2つである。   Then, the rising edge of the inverted external clock EXCLK when the clock FFCLK is at the high level and the rising edge of the inverted external clock EXCLK when the inverted clock FFCLK is at the high level are counted. In FIG. 8, the number is two in total.

ここで、外部クロックEXCLK,バーEXCLKの立ち上がりの合計を2で割ってその値によってコース発生回路62の制御を行う。図8の場合には、分流発生回路61から出力される電流をコース発生回路62によって二分の一倍する。この場合、リングオシレータ49の電流がほぼ二分の一倍になり、内部クロックINCLKの周波数はほぼ2倍になる。そのため、周波数比較器41では内部クロックINCLKと外部クロックEXCLKとの周波数比を1と判断し、基準電流発生回路60の出力は降下したままで安定する。   Here, the total of the rising edges of the external clocks EXCLK and EXCLK is divided by 2 to control the course generating circuit 62 according to the value. In the case of FIG. 8, the current output from the shunt generation circuit 61 is halved by the course generation circuit 62. In this case, the current of the ring oscillator 49 is almost halved, and the frequency of the internal clock INCLK is almost doubled. Therefore, the frequency comparator 41 determines that the frequency ratio between the internal clock INCLK and the external clock EXCLK is 1, and the output of the reference current generating circuit 60 is stabilized while being lowered.

以上のように、周波数比較器41は、外部クロックEXCLKと内部クロックINCLKの周波数に対し、大きい方を小さい方で除した値を整数として求める。よって第1の電流出力手段50の動作により、2つの周波数の比は1/2〜2の間に収まる。   As described above, the frequency comparator 41 obtains, as an integer, a value obtained by dividing the larger one of the frequencies of the external clock EXCLK and the internal clock INCLK by the smaller one. Therefore, the ratio of the two frequencies falls between 1/2 and 2 due to the operation of the first current output means 50.

比較結果計測回路46には、図6に示すように、複数の双方向シフトレジスタをリング状に接続して構成された双方向シフトリング46aとサブカウンタ46bとが備えられている。双方向シフトリング46aは、位相検出シフタ70が出力するクロックに応じて次のシフトレジスタにデータをシフトする。よって内部クロックINCLKの周波数が高くなれば、シフト速度が上昇し、逆に周波数が低くなればシフト速度が低下する。このように、双方向比較結果計測回路46は、シフト速度が変化することで、内部クロックINCLKの周波数が高くなっても分解能を一定にでき、高い精度を維持することができる。なお、双方向シフトリング46aの精度は、それを構成するステージ数にも左右される。   As shown in FIG. 6, the comparison result measurement circuit 46 includes a bidirectional shift ring 46a and a sub-counter 46b each configured by connecting a plurality of bidirectional shift registers in a ring. The bidirectional shift ring 46a shifts data to the next shift register according to the clock output from the phase detection shifter 70. Therefore, if the frequency of the internal clock INCLK increases, the shift speed increases, and if the frequency decreases, the shift speed decreases. As described above, the bidirectional comparison result measuring circuit 46 can keep the resolution constant even when the frequency of the internal clock INCLK is increased by changing the shift speed, and can maintain high accuracy. Note that the accuracy of the bidirectional shift ring 46a also depends on the number of stages that compose it.

サブカウンタ46bは、双方向シフトリング46aのアップ側にある場合には、カウント数を上昇させ、ダウン側にある場合には、カウント数を下げる。そのカウント数は、サブカウンタ対応回路64に与えられ、サブカウンタ対応回路64は、そのカウント数に応じて加算回路65に与える電流を増減する。ここで、ファイン発生回路63に与えられる電流はコース発生回路62の動作に依拠して大きく変動し、かつファイン発生回路63が双方向シフトリング46aの一ステージに対応して増減する電流は、サブカウンタ対応回路64がサブカウンタ46bの一カウントに対応して増減させる電流に比べて大きく設定されている。このように設定することによって、リングオシレータ49に与える電流の調整をさらに細かくすることが可能となる。   The sub-counter 46b increases the count when it is on the up side of the bidirectional shift ring 46a, and decreases the count when it is on the down side. The count number is provided to the sub-counter corresponding circuit 64, and the sub-counter corresponding circuit 64 increases or decreases the current supplied to the adding circuit 65 according to the count number. Here, the current supplied to the fine generation circuit 63 greatly fluctuates depending on the operation of the coarse generation circuit 62, and the current that the fine generation circuit 63 increases and decreases corresponding to one stage of the bidirectional shift ring 46a is a sub-current. The current is set to be larger than the current that the counter corresponding circuit 64 increases or decreases in response to one count of the sub-counter 46b. With this setting, it is possible to further finely adjust the current supplied to the ring oscillator 49.

なお、ここでは、位相比較器45は、位相差のみを検出する構成を有する場合について説明したが、位相比較器として従来のものを用いることもできる。この場合には同時に周波数差も検出するが、周波数比較器41を含むループにより周波数差は1/2〜2倍の間に設定されるので、位相比較器での検出は位相差が主となる。   Here, the case where the phase comparator 45 has a configuration for detecting only the phase difference has been described, but a conventional phase comparator may be used. In this case, the frequency difference is also detected at the same time, but since the frequency difference is set between 1/2 and 2 times by the loop including the frequency comparator 41, the phase difference is mainly detected by the phase comparator. .

以上のように構成されたPLL回路40は、位相比較器45に変えて従来の周波数位相比較器30を用いたとしても、周波数差と位相差が大きく開いていても、理想的な場合、外部クロックEXCLKと内部クロックINCLKの長周期側のほぼ2クロック分で同期させることが可能となる。   In the PLL circuit 40 configured as described above, even if the conventional frequency phase comparator 30 is used instead of the phase comparator 45, even if the frequency difference and the phase difference are largely open, in an ideal case, The clock EXCLK and the internal clock INCLK can be synchronized by approximately two clocks on the long cycle side.

なお、上記実施の形態では、分流発生回路61を設けて電流を分流し、コース発生回路62、ファイン発生回路63およびサブカウンタ対応回路64で分流した電流をそれぞれに処理して加算回路65で足し合わせたが、他の構成であってもよく、例えば、サブカウンタ対応回路64とファイン発生回路63とコース発生回路62とをこの順に直列に接続し、基準電流発生回路60から出力された電流を直列的に増減してリングオシレータに与えてもよく上記実施の形態と同様の効果を奏する。   In the above embodiment, the shunt generation circuit 61 is provided to shunt the current, the currents shunted by the course generation circuit 62, the fine generation circuit 63, and the sub-counter corresponding circuit 64 are respectively processed and added by the addition circuit 65. However, for example, the sub-counter corresponding circuit 64, the fine generation circuit 63, and the coarse generation circuit 62 may be connected in series in this order, and the current output from the reference current generation circuit 60 may be used. It may be increased or decreased in series and applied to the ring oscillator, and the same effect as in the above embodiment is obtained.

実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3によるDRAMセンスアンプについて説明する。図9はこの発明の実施の形態3によるDRAMセンスアンプの構成を示す回路図である。図9に示すように、センスアンプ101の−側にビット線対102,103が、他側にビット線対104,105が、それぞれ設けられている。ビット線102,103は、センスアンプ101の左側に接続されている。ビット線対102,103に読み出される、あるいは、書き込まれる信号には、それぞれ符号BL0,バーBL0が与えられている。ワード線106,107が、それぞれビット線対102,103およびビット線対104,105と直交するように設けられている。ワード線106,107を伝達する信号には、それぞれ符号WL0,WL1が与えられている。
Embodiment 3 FIG.
Next, a DRAM sense amplifier according to Embodiment 3 of the present invention will be described. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a DRAM sense amplifier according to Embodiment 3 of the present invention. As shown in FIG. 9, a pair of bit lines 102 and 103 are provided on the minus side of the sense amplifier 101, and a pair of bit lines 104 and 105 are provided on the other side. The bit lines 102 and 103 are connected to the left side of the sense amplifier 101. Signals to be read or written to the bit line pairs 102 and 103 are given reference characters BL0 and / BL0, respectively. Word lines 106 and 107 are provided so as to be orthogonal to bit line pairs 102 and 103 and bit line pairs 104 and 105, respectively. Signals transmitted through the word lines 106 and 107 are given symbols WL0 and WL1, respectively.

ワード線106,107の信号WL0,WL1がハイレベル(以下、Hと記す。)であれば、例えば、メモリセル108とビット線102が接続され、また、メモリセル109とビット線105が接続され、ビット線対102,103や104,105は、メモリセル108,109のデータをセンスアンプ101に伝えることができる。   When the signals WL0 and WL1 of the word lines 106 and 107 are at a high level (hereinafter, referred to as H), for example, the memory cell 108 and the bit line 102 are connected, and the memory cell 109 and the bit line 105 are connected. , Bit line pairs 102 and 103 and 104 and 105 can transmit data of the memory cells 108 and 109 to the sense amplifier 101.

センスアンプ101には、ビット線102,104の延長線上にビット線110が、ビット線103,105の延長線上にビット線111が設けられている。ビット線110,111の信号には、それぞれ符号BL1,バーBL1が与えられる。NMOSトランジスタ112は、ゲートを信号線115に接続するとともに、ビット線対110,111に2つの電流電極をそれぞれ接続している。トランジスタ113,114のゲートにも信号線115が接続されている。NMOSトランジスタ113はその2つの電流電極をそれぞれ電源ライン116とビット線110に接続している。また、NMOSトランジスタ114は、2つの電流電極をそれぞれ電源ライン116とビット線111に接続している。信号線15に与えられるイコライズ信号EQをHにすると、トランジスタ112〜114がオンして、ビット線対110,111に電源ライン116から中間電圧(電源電圧がVccの場合にはVcc/2を採る)が供給される。   In the sense amplifier 101, a bit line 110 is provided on an extension of the bit lines 102 and 104, and a bit line 111 is provided on an extension of the bit lines 103 and 105. The signals on the bit lines 110 and 111 are given symbols BL1 and / BL1, respectively. The NMOS transistor 112 has a gate connected to the signal line 115 and two current electrodes connected to the bit line pair 110 and 111, respectively. The signal lines 115 are also connected to the gates of the transistors 113 and 114. The NMOS transistor 113 has its two current electrodes connected to the power supply line 116 and the bit line 110, respectively. The NMOS transistor 114 has two current electrodes connected to the power supply line 116 and the bit line 111, respectively. When the equalizing signal EQ applied to the signal line 15 is set to H, the transistors 112 to 114 are turned on, and the bit line pair 110, 111 takes an intermediate voltage (Vcc / 2 when the power supply voltage is Vcc) from the power supply line 116. ) Is supplied.

NMOSトランジスタ117,121は、ビット線102,110の間に直列に接続されたアイソレーショントランジスタで、ビット線102,110の接続と非接続を実行する。NMOSトランジスタ118,122は、ビット線103,111の間に直列に接続されたアイソレーショントランジスタで、ビット線103,111の接続と非接続を実行する。   The NMOS transistors 117 and 121 are isolation transistors connected in series between the bit lines 102 and 110, and connect and disconnect the bit lines 102 and 110. The NMOS transistors 118 and 122 are isolation transistors connected in series between the bit lines 103 and 111, and connect and disconnect the bit lines 103 and 111.

NMOSトランジスタ119,123は、ビット線104,110の間に直列に接続されたアイソレーショントランジスタで、ビット線104,110の接続と非接続を実行する。NMOSトランジスタ120,124は、ビット線105,111の間に直列に接続されたアイソレーショントランジスタで、ビット線105,111の接続と非接続を実行する。   The NMOS transistors 119 and 123 are isolation transistors connected in series between the bit lines 104 and 110, and connect and disconnect the bit lines 104 and 110. The NMOS transistors 120 and 124 are isolation transistors connected in series between the bit lines 105 and 111, and connect and disconnect the bit lines 105 and 111.

トランジスタ117,118のゲートは、共に信号線126に接続されており、信号線126を通じて供給される信号BS1がHのとき導通状態となる。トランジスタ121,122のゲートは、共に信号線125に接続されており、信号線125を通じて供給される信号BS0がHのとき導通状態となる。トランジスタ119,120のゲートは、共に信号線127に接続されており、信号線127を通じて供給される信号BS2がHのとき導通状態となる。トランジスタ123,124のゲートは、共に信号線128に接続されており、信号線128を通じて供給される信号BS3がHのとき導通状態となる。   The gates of the transistors 117 and 118 are both connected to the signal line 126, and are turned on when the signal BS1 supplied through the signal line 126 is H. The gates of the transistors 121 and 122 are both connected to the signal line 125, and are turned on when the signal BS0 supplied through the signal line 125 is H. The gates of the transistors 119 and 120 are both connected to the signal line 127, and are turned on when the signal BS2 supplied through the signal line 127 is H. The gates of the transistors 123 and 124 are both connected to the signal line 128, and are turned on when the signal BS3 supplied through the signal line 128 is H.

電源ライン130は、PMOSトランジスタ131,132を介してそれぞれビット線110,111に接続される。電源ライン130の電圧は符号SPで示される。PMOSトランジスタ131,132の閾値電圧はVcc/2よりも低く設定され、電源ライン130とビット線110との間に接続されたトランジスタ131のゲートはビット線111に接続され、電源ライン130とビット線111との間に接続されたトランジスタ132のゲートはビット線110に接続されている。なお、図示省略しているが、電源ライン130には、電源電圧Vccを供給する電源との間を接続状態あるいは非接続状態とするためのトランジスタなどのスイッチ手段が設けられている。   Power supply line 130 is connected to bit lines 110 and 111 via PMOS transistors 131 and 132, respectively. The voltage of the power supply line 130 is indicated by a symbol SP. The threshold voltages of the PMOS transistors 131 and 132 are set lower than Vcc / 2, the gate of the transistor 131 connected between the power supply line 130 and the bit line 110 is connected to the bit line 111, and the power supply line 130 and the bit line The gate of the transistor 132 connected to the bit line 111 is connected to the bit line 110. Although not shown, the power supply line 130 is provided with switch means such as a transistor for connecting or disconnecting the power supply line to or from a power supply for supplying the power supply voltage Vcc.

電源ライン133は、トランジスタ134を介してトランジスタ117,121の接続点は接続される。また、トランジスタ135を介してトランジスタ118,122の接続点に接続される。電源ライン133の電圧は、符号SN1で示される。NMOSトランジスタ134,135は、中間電圧Vcc/2よりも低い閾値を有している。電源ライン133とトランジスタ117,121との間に接続されたトランジスタ134のゲートはビット線103に接続され、電源ライン133とトランジスタ118,122との間に接続されたトランジスタ135のゲートはビット線102に接続されている。なお、図示省略しているが、電源ライン133には、電源電圧GNDを供給する電源との間を接続状態あるいは非接続状態とするためのトランジスタなどのスイッチ手段が設けられている。   The connection point of the transistors 117 and 121 is connected to the power supply line 133 via the transistor 134. Further, the transistor 135 is connected to a connection point of the transistors 118 and 122 via the transistor 135. The voltage of the power supply line 133 is indicated by a symbol SN1. NMOS transistors 134 and 135 have a threshold lower than intermediate voltage Vcc / 2. The gate of transistor 134 connected between power supply line 133 and transistors 117 and 121 is connected to bit line 103, and the gate of transistor 135 connected between power supply line 133 and transistors 118 and 122 is connected to bit line 102. It is connected to the. Although not shown, the power supply line 133 is provided with switch means such as a transistor for connecting or disconnecting a power supply for supplying the power supply voltage GND.

電源ライン136は、トランジスタ137を介してトランジスタ119,123の接続点に接続される。また、トランジスタ138を介してトランジスタ120,124の接続点に接続される。電源ライン136の電圧は、符号SN2で示される。NMOSトランジスタ137,138は閾値電圧が中間電圧Vcc/2より大きく設定することができる。電源ライン136とトランジスタ119,123との間に接続されたトランジスタ137のゲートはビット線105に接続され、電源ライン136とビット線111との間に接続されたトランジスタ138のゲートはビット線104に接続されている。なお、図示省略しているが、電源ライン136には、電源電圧GNDを供給する電源との間を接続状態あるいは非接続状態とするためのトランジスタなどのスイッチ手段が設けられている。   The power supply line 136 is connected to a connection point between the transistors 119 and 123 via the transistor 137. Further, the transistor 138 is connected to a connection point of the transistors 120 and 124 via the transistor 138. The voltage of the power supply line 136 is indicated by a symbol SN2. The threshold voltage of the NMOS transistors 137 and 138 can be set higher than the intermediate voltage Vcc / 2. The gate of transistor 137 connected between power supply line 136 and transistors 119 and 123 is connected to bit line 105, and the gate of transistor 138 connected between power supply line 136 and bit line 111 is connected to bit line 104. It is connected. Although not shown, the power supply line 136 is provided with switch means such as a transistor for connecting or disconnecting a power supply for supplying the power supply voltage GND.

次に、このセンスアンプ101の動作について図10に示すタイミングチャートを用いて説明する。
時刻t1において、信号WL0,WL1はローレベル(以下「L」と記す。)であり、メモリセル108,109はビット線102,105とは接続されていない。この時、信号BS0〜BS3はHであり、ビット線102,104,110が互いに、そしてビット線103,105,111が互いに、それぞれ接続されている。またこの時、イコライズ信号EQがHであるため、トランジスタ112〜114が導通しており、電源ライン116から電荷の供給を受けてビット線102〜105,110,111が全て中間電圧に充電されている。そしてこの時、電源ライン130,133,136はいずれも電源から切り放されているので、これらのラインの電圧SP,SN1,SN2は、全て中間電圧となっている。
Next, the operation of the sense amplifier 101 will be described with reference to a timing chart shown in FIG.
At time t1, the signals WL0 and WL1 are at low level (hereinafter referred to as "L"), and the memory cells 108 and 109 are not connected to the bit lines 102 and 105. At this time, the signals BS0 to BS3 are at H, and the bit lines 102, 104, 110 are connected to each other, and the bit lines 103, 105, 111 are connected to each other. At this time, since the equalize signal EQ is at H level, the transistors 112 to 114 are conducting, and the bit lines 102 to 105, 110, 111 are all charged to the intermediate voltage by receiving the charge from the power supply line 116. I have. At this time, since the power supply lines 130, 133, and 136 are all disconnected from the power supply, the voltages SP, SN1, and SN2 of these lines are all intermediate voltages.

時刻t2において、イコライズ信号EQがLになり、トランジスタ112〜114がオフしてビット線110,111と電源ライン116とは互いに切り放される。時刻t2においては信号BS0,BS2もLとなり、トランジスタ119〜122がオフするのでビット線102,104,110が、またビット線103,105,111が、それぞれ互いに切り放される。従って時刻t2における動作で、ビット線110,111はそれぞれ別個にフローティングとなる。   At time t2, the equalize signal EQ becomes L, the transistors 112 to 114 are turned off, and the bit lines 110 and 111 and the power supply line 116 are disconnected from each other. At time t2, the signals BS0 and BS2 also become L, and the transistors 119 to 122 are turned off, so that the bit lines 102, 104 and 110 and the bit lines 103, 105 and 111 are cut off from each other. Therefore, in the operation at the time t2, the bit lines 110 and 111 individually float.

また、時刻t2の直後、電源ライン130が電源に接続され、電圧SPがVccに向けて上昇し始める。ビット線110,111には電荷が供給されないので、やがて時刻t3において、電圧SPとビット線110,111の間の電位差がトランジスタ131、132の閾値電圧を超える。すると、トランジスタ131,132がオンして、信号BL1,バーBL1は電圧SPに追随して電源電圧Vccに向け上昇を始める。   Immediately after time t2, the power supply line 130 is connected to the power supply, and the voltage SP starts to increase toward Vcc. Since no charge is supplied to the bit lines 110 and 111, the potential difference between the voltage SP and the bit lines 110 and 111 exceeds the threshold voltage of the transistors 131 and 132 at time t3. Then, the transistors 131 and 132 are turned on, and the signals BL1 and / BL1 start rising toward the power supply voltage Vcc following the voltage SP.

時刻t4において、信号WL0がHになるとメモリセル108がビット線102に接続され、ビット線102と103の間に電位差が生じる。この電位差は、電源電圧Vccと接地電圧GNDと比較するとかなり小さく、ここではこれを初期振幅という。ビット線102,103はビット線110,111から切り放されているため、その初期振幅を保持する。   At time t4, when the signal WL0 becomes H, the memory cell 108 is connected to the bit line 102, and a potential difference occurs between the bit lines 102 and 103. This potential difference is considerably smaller than the power supply voltage Vcc and the ground voltage GND, and here, this is called an initial amplitude. Since the bit lines 102 and 103 are cut off from the bit lines 110 and 111, they retain their initial amplitudes.

時刻t5において、ビット線対110,111の電圧は、電源電圧Vccからトランジスタ131,132の閾値電圧だけ低い電圧に達して安定している。このとき、電源ライン133を電源GNDに接続して徐々に電圧を低下させる。   At time t5, the voltage of the bit line pair 110, 111 reaches a voltage lower than the power supply voltage Vcc by the threshold voltage of the transistors 131, 132 and is stable. At this time, the power supply line 133 is connected to the power supply GND to gradually lower the voltage.

時刻t6になると、ビット線102,103と電源ライン133との間の電位差がトランジスタ134,135の閾値電圧に達しトランジスタ134,135がオンしてビット線110,111の電圧が降下し始める。しかし、初期振幅によってトランジスタ135のオン状態がトランジスタ134のそれよりも強いため、トランジスタ135の方に流れる電流がトランジスタ134に流れる電流に比べて多くなる。よってビット線111の方がビット線110よりも早くて以下する。   At time t6, the potential difference between the bit lines 102 and 103 and the power supply line 133 reaches the threshold voltage of the transistors 134 and 135, the transistors 134 and 135 are turned on, and the voltages of the bit lines 110 and 111 start to drop. However, since the on state of the transistor 135 is stronger than that of the transistor 134 due to the initial amplitude, the current flowing to the transistor 135 is larger than the current flowing to the transistor 134. Therefore, the bit line 111 is earlier than the bit line 110 and will be described below.

時刻t7において、ビット線111と電源ライン130の間の電圧がトランジスタ131の閾値電圧に達するとトランジスタ131がオンして、ビット線110は電源ライン130から電荷の供給を受けて電源電圧Vccに向けて上昇を始める。この時点では、ビット線110の電圧の降下はトランジスタ134によってのみ行われる。   At time t7, when the voltage between the bit line 111 and the power supply line 130 reaches the threshold voltage of the transistor 131, the transistor 131 turns on, and the bit line 110 receives the supply of the electric charge from the power supply line 130 and turns to the power supply voltage Vcc. And start rising. At this point, the voltage on bit line 110 drops only by transistor 134.

時刻t8において、ビット線110と111の間の電位差が十分に大きくなると、信号BS0をHにしてビット線対102、103とビット線対110,111の接続を行う。トランジスタ121,122がオンすることで、トランジスタ134,135はラッチとして働き、ビット線対102,103とビット線対110,111の振幅を電源電圧VccとGNDの間でフルスイングさせることができる。   At time t8, when the potential difference between the bit lines 110 and 111 becomes sufficiently large, the signal BS0 is set to H to connect the bit line pairs 102 and 103 and the bit line pairs 110 and 111. When the transistors 121 and 122 are turned on, the transistors 134 and 135 function as latches, and the amplitudes of the bit line pairs 102 and 103 and the bit line pairs 110 and 111 can be fully swung between the power supply voltage Vcc and GND.

以上説明したように、トランジスタ134,135が増幅手段の一部として用いられると同時にラッチとしても用いられるので、センスアンプ1の構成が簡略化されている。   As described above, since the transistors 134 and 135 are used not only as a part of the amplifying means but also as a latch, the configuration of the sense amplifier 1 is simplified.

なお、上記実施の形態では、センスアンプ101と左側のビット線対102,103との関係について説明したが、センスアンプ101とビット線対102〜105の関係は左右対称であるため、センスアンプ1と右側のビット線対104、105についても同様のことがいえる。   In the above embodiment, the relationship between the sense amplifier 101 and the left bit line pairs 102 and 103 has been described. However, since the relationship between the sense amplifier 101 and the bit line pairs 102 to 105 is symmetrical, the sense amplifier 1 The same can be said for the bit line pairs 104 and 105 on the right side.

実施の形態4.
次に、この発明の実施の形態4による半導体集積回路を図について説明する。図11は、この発明の実施の形態4によるDRAMの構成の一例を示す回路図である。図11において、図9と同一符号のものは、図9の同一符号の部分に相当する部分であり、中間電圧発生回路140が、通常、電源ライン116に電源電圧Vccのほぼ二分の一に当たる中間電圧VBLを供給する回路である。
Embodiment 4 FIG.
Next, a semiconductor integrated circuit according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a DRAM according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 11, components having the same reference numerals as those in FIG. 9 correspond to the portions having the same reference numerals in FIG. 9, and the intermediate voltage generating circuit 140 normally supplies the power supply line 116 with an intermediate voltage corresponding to approximately one half of the power supply voltage Vcc. This is a circuit for supplying the voltage VBL.

負電圧発生回路142は、テストを行うためにメモリセルに一括してLを書き込むために設けられている。負電圧発生回路142は、テストモード回路141からの指令に応じたスイッチ手段143によって、中間電圧発生回路140に替わって電源ライン116に接続される。   The negative voltage generation circuit 142 is provided for writing L to the memory cells in a lump in order to perform a test. Negative voltage generating circuit 142 is connected to power supply line 116 instead of intermediate voltage generating circuit 140 by switch means 143 according to a command from test mode circuit 141.

負電圧発生回路142は、イコライズ信号EQおよび信号BS0〜BS3のローレベルに比べてさらにNMOSトランジスタの閾値分だけ低い負電圧を与える。そうすると、トランジスタ113,114およびトランジスタ117〜124が次々にオンし、ビット線103〜105が負電圧になる。このときに、ワード線106,107等にLを与えてメモリセルのゲートトランジスタをオフ状態にしておいても、メモリセルにデータとしてLを書き込むことができる。例えば、図12に示す1トランジスタ・1キャパシタ型のメモリセルにおいて、ビット線Bとワード線Wの電位差によってトランジスタQがオンするため、キャパシタCにデータの書き込みが行える。   Negative voltage generating circuit 142 applies a negative voltage that is lower than the equalizing signal EQ and the low level of signals BS0 to BS3 by the threshold value of the NMOS transistor. Then, transistors 113 and 114 and transistors 117 to 124 are turned on one after another, and bit lines 103 to 105 become negative voltage. At this time, even when L is applied to the word lines 106 and 107 to turn off the gate transistor of the memory cell, L can be written to the memory cell as data. For example, in the one-transistor / one-capacitor memory cell shown in FIG. 12, the transistor Q is turned on by the potential difference between the bit line B and the word line W, so that data can be written to the capacitor C.

なお、上記の書き込みが行われているときは、電源ライン130,133,136はフローティングの状態にされている。   When the above-described writing is being performed, the power supply lines 130, 133, and 136 are in a floating state.

また、図13は、この発明の実施の形態4によるDRAMの構成の第2の態様を示す回路図である。図13において、図9と同一符号のものは、図9の同一符号の部分に相当する部分である。高電位発生回路145は、スイッチ手段147によって電源ライン148に接続され、電源ライン148をプリチャージ電位よりも高い高電位にする回路である。低電位発生回路146は、スイッチ手段147によって電源ライン148に接続され、プリチャージ電位よりも低い低電位にする回路である。ここで、プリチャージ電位とは、プリチャージされたときのビット線110,111の電位をいう。また、高電位とは、プリチャージ電位よりもNMOSトランジスタの閾値だけ高い電位をいい、低電位とは、プリチャージ電位よりもNMOSトランジスタの閾値だけ低い電位をいう。
テストモード回路141は、テストモード時に、スイッチ手段147を制御して高電位発生回路145あるいは低電位発生回路146を電源ライン148に接続する。テストモード時以外の時には、高電位発生回路145および低電位発生回路146のいずれも電源ライン148には接続されない。電源ライン148とビット線110とにそれぞれ一方および他方の電流電極を接続し、ゲートを信号線149に接続したNMOSトランジスタ150が設けられている。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a second mode of the configuration of the DRAM according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 13, components having the same reference numerals as those in FIG. 9 correspond to portions having the same reference numerals in FIG. The high potential generating circuit 145 is connected to the power supply line 148 by the switch means 147, and is a circuit for setting the power supply line 148 to a high potential higher than the precharge potential. The low potential generation circuit 146 is a circuit that is connected to the power supply line 148 by the switch means 147, and lowers the precharge potential to a lower potential. Here, the precharge potential refers to the potential of the bit lines 110 and 111 when precharged. The high potential refers to a potential higher than the precharge potential by the threshold value of the NMOS transistor, and the low potential refers to a potential lower than the precharge potential by the threshold value of the NMOS transistor.
The test mode circuit 141 controls the switch means 147 to connect the high potential generation circuit 145 or the low potential generation circuit 146 to the power supply line 148 in the test mode. At times other than the test mode, neither the high potential generation circuit 145 nor the low potential generation circuit 146 is connected to the power supply line 148. An NMOS transistor 150 is provided in which one and the other current electrodes are connected to the power supply line 148 and the bit line 110, respectively, and the gate is connected to the signal line 149.

信号線149は、テストモード時にハイレベル電位になっており、電源ライン148が高電位あるいは低電位になると、ビット線110は高電位あるいは低電位にチャージされる。この後、対象となるワード線に対して、このデータを書き込めば、一括してメモリセルにデータを書き込むことができる。なお、テストモード以外のときには信号線149には接地電圧GNDが与えられる。   The signal line 149 has a high-level potential in the test mode. When the power supply line 148 has a high or low potential, the bit line 110 is charged to a high or low potential. Thereafter, by writing this data to the target word line, the data can be written to the memory cells in a lump. In a mode other than the test mode, the signal line 149 is supplied with the ground voltage GND.

また、図14は、この発明の実施の形態4によるDRAMの構成の第3の態様を示す回路図である。図14において、図13と同一符号のものは、図13の同一符号の部分に相当する部分である。第3の態様のDRAMが、第2の態様のDRAMと異なる点は、電源ライン148に加えて電源ライン152を追加し、高電位発生回路145あるいは低電位発生回路146と接続されるビット線の行を偶数列と奇数列に分けた点である。電源ライン148はトランジスタ150を介して奇数列のビット線に接続され、電源ライン152はトランジスタ153を介して偶数列のビット線に接続される。また、スイッチ手段151が電源ライン148,152の選択を行うように構成されている。   FIG. 14 is a circuit diagram showing a third mode of the configuration of the DRAM according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 14, components having the same reference numerals as those in FIG. 13 correspond to portions having the same reference numerals in FIG. The DRAM of the third embodiment is different from the DRAM of the second embodiment in that a power supply line 152 is added in addition to the power supply line 148, and a bit line connected to the high potential generation circuit 145 or the low potential generation circuit 146 is provided. The point is that the rows are divided into even columns and odd columns. Power supply line 148 is connected to an odd-numbered bit line via transistor 150, and power supply line 152 is connected to an even-numbered bit line via transistor 153. Further, the switch unit 151 is configured to select the power supply lines 148 and 152.

実施の形態1による半導体集積回路の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a configuration of the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment. 図1に示したマルチプレクサとインタフェース回路の関係を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a relationship between a multiplexer and an interface circuit illustrated in FIG. 1. 実施の形態1による半導体集積回路の構成の他の態様を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing another aspect of the configuration of the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment. 実施の形態2による半導体集積回路の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a second embodiment. 図4の2つの電流変換回路を説明するためのブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating two current conversion circuits of FIG. 4. 図4の比較結果計測回路の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a comparison result measurement circuit in FIG. 4. 周波数比較器の動作を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining an operation of the frequency comparator. 周波数比較器の動作を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining an operation of the frequency comparator. 実施の形態3による半導体集積回路の構成を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a third embodiment. 図9に示す回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。10 is a timing chart for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 実施の形態4による半導体集積回路の構成を示す回路図である。FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to a fourth embodiment. 実施の形態4のメモリセルの構成の一例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of a memory cell according to a fourth embodiment; 実施の形態4による半導体集積回路の構成の他の態様を示す回路図である。FIG. 19 is a circuit diagram showing another aspect of the configuration of the semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment. 実施の形態4による半導体集積回路の構成の他の態様を示す回路図である。FIG. 19 is a circuit diagram showing another aspect of the configuration of the semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment. 半導体集積回路の一般的な構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a general configuration of a semiconductor integrated circuit. 半導体集積回路のエクスパンドバージョンの構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an expanded version of the semiconductor integrated circuit. 従来のPLL回路の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional PLL circuit.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 チップ、2 CPU、3 位相同期ループ回路、4 インタフェース回路、5 SRAM、6 DRAM、7 NVRAM、10 マルチプレクサ、16 ローカルリンクバス、41 周波数比較器、42,45 比較結果計測回路、43,47 エンコーダ、44,48 電流変換回路、45 位相比較器、49 リングオシレータ、46a 双方向シフトリング、101 センスアンプ、102〜105 ビット線、106,107 ワード線、108,109 メモリセル、140 中間電圧発生回路、141 テストモード回路、142 負電圧発生回路、145 高電位発生回路、146 低電位発生回路。
1 chip, 2 CPU, 3 phase locked loop circuit, 4 interface circuit, 5 SRAM, 6 DRAM, 7 NVRAM, 10 multiplexer, 16 local link bus, 41 frequency comparator, 42, 45 comparison result measuring circuit, 43, 47 encoder , 44, 48 current conversion circuit, 45 phase comparator, 49 ring oscillator, 46a bidirectional shift ring, 101 sense amplifier, 102 to 105 bit line, 106, 107 word line, 108, 109 memory cell, 140 intermediate voltage generation circuit , 141 test mode circuit, 142 negative voltage generation circuit, 145 high potential generation circuit, 146 low potential generation circuit.

Claims (2)

メモリセルの記憶ノードに接続された一方電流電極、他方電流電極、および制御電極を持ち、前記制御電極がハイレベルのとき導通状態となり、ローレベルのとき非導通状態となる第1のトランジスタと、
前記第1のトランジスタの前記制御電極に接続されたワード線と、
前記第1のトランジスタの前記他方電流電極に接続される第1のビット線と、
前記第1のビット線に対応して設けられた第2のビット線と、
前記第1のビット線に接続された一方電流電極、前記第2のビット線に接続された他方電流電極、および第1の信号が与えられる制御電極を持ち、前記第1の信号がハイレベルのとき導通状態となり、前記第1の信号がローレベルのとき非導通状態となる第2のトランジスタと、
電源ラインと、
前記電源ラインに接続された一方電流電極、前記第2のビット線に接続された他方電流電極、および第2の信号が与えられる制御電極を持ち、前記第2の信号がハイレベルのとき導通状態となり、前記第2の信号がローレベルのとき非導通状態となる第3のトランジスタと、
前記電源ラインに選択的に接続可能で、前記電源ラインをローレベルより低い電圧にして前記第1から第3のトランジスタを導通状態とさせることが可能な負電圧を前記電源ラインに供給する負電圧発生回路と
を備える、半導体集積回路。
A first transistor having one current electrode, the other current electrode, and a control electrode connected to a storage node of the memory cell, being in a conductive state when the control electrode is at a high level, and being non-conductive when at a low level;
A word line connected to the control electrode of the first transistor;
A first bit line connected to the other current electrode of the first transistor;
A second bit line provided corresponding to the first bit line;
A first current electrode connected to the first bit line, a second current electrode connected to the second bit line, and a control electrode to which a first signal is supplied, wherein the first signal is at a high level; A second transistor which is turned on when the first signal is at a low level and is turned off when the first signal is at a low level;
Power line,
It has one current electrode connected to the power supply line, the other current electrode connected to the second bit line, and a control electrode to which a second signal is applied, and is in a conductive state when the second signal is at a high level. And a third transistor which is turned off when the second signal is at a low level;
A negative voltage that is selectively connectable to the power supply line and that supplies a negative voltage to the power supply line, the negative voltage being capable of setting the power supply line to a voltage lower than a low level to make the first to third transistors conductive; A semiconductor integrated circuit comprising: a generation circuit.
メモリセルに接続されたワード線および第1のビット線と、
前記第1のビット線に対応して設けられた第2のビット線と、
前記第1のビット線に接続された一方電流電極、前記第2のビット線に接続された他方電流電極、および第1の信号が与えられる制御電極を持ち、前記第1の信号が第1の電位のとき導通状態となり、前記第1の信号が第2の電位のとき非導通状態となる第1のトランジスタと、
前記第2のビット線に接続された一方電流電極、他方電流電極、および第2の信号が与えられる制御電極を持つ第2のトランジスタと、
前記第2のトランジスタの前記他方電流電極に接続された電源ラインと、
前記電源ラインに選択的に接続可能で、前記第2のビット線が前記第1のトランジスタによって前記第1のビット線から切り放されて前記第2のビット線および前記第2の信号が前記第1の電位と前記第2の電位の間の中間電位にあるとき、前記電源ラインに前記中間電位に対して前記第2のトランジスタの閾値よりも大きく隔たる電位を与える電位発生回路と
を備える、半導体集積回路。
A word line and a first bit line connected to the memory cell;
A second bit line provided corresponding to the first bit line;
A first current electrode connected to the first bit line, a second current electrode connected to the second bit line, and a control electrode to which a first signal is applied, wherein the first signal is a first signal; A first transistor which is turned on when the potential is a potential and is turned off when the first signal is a second potential;
A second transistor having one current electrode, the other current electrode connected to the second bit line, and a control electrode to which a second signal is supplied;
A power line connected to the other current electrode of the second transistor;
Selectively connectable to the power supply line, the second bit line is cut off from the first bit line by the first transistor, and the second bit line and the second signal are connected to the second bit line. A potential generating circuit that, when at an intermediate potential between the first potential and the second potential, applies to the power supply line a potential that is larger than the threshold value of the second transistor with respect to the intermediate potential. Semiconductor integrated circuit.
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