JP2009146553A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体記憶装置に関し、特に低電圧で動作するSRAM等の半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor device such as an SRAM that operates at a low voltage.
携帯電話等のモバイル機器で使用されるLSIでは、低消費電力化のために電源電圧を低くすることが要求されている。特に低消費電力化のために動作周波数、電源電圧をダイナミックに変化させるLSIでは、処理負荷が軽い場合は可能な限り低い電源電圧に抑えることが要求される。そのため、LSI中のメモリとして多用されるSRAMもより低電圧での動作が必要とされている。 In LSIs used in mobile devices such as mobile phones, it is required to lower the power supply voltage in order to reduce power consumption. In particular, LSIs that dynamically change the operating frequency and power supply voltage to reduce power consumption require that the power supply voltage be kept as low as possible when the processing load is light. Therefore, an SRAM that is frequently used as a memory in an LSI is required to operate at a lower voltage.
従来のSRAM回路は、複数のワード線と複数のビット線対の各交差部に接続された複数のメモリセルからなるメモリセルアレイ、ワード線を選択するロウデコーダ、ビット線を選択しメモリセルへのデータの読み出し/書き込みを行うカラムデコーダ、及び外部からのアドレス信号や制御信号に応じてロウデコーダとカラムデコーダを制御するコントローラで構成される。 A conventional SRAM circuit has a memory cell array composed of a plurality of memory cells connected to respective intersections of a plurality of word lines and a plurality of bit line pairs, a row decoder for selecting the word lines, and a bit line for selecting the memory cells. It includes a column decoder that reads / writes data and a controller that controls the row decoder and the column decoder in accordance with an external address signal and control signal.
カラムデコーダは、NMOSトランジスタおよびPMOSトランジスタからなるトランスファゲートによるマルチプレクサ回路、及び読み出し/書き込み回路のアドレス選択により、任意のカラムを選択する。アクセス時には、ロウデコーダにより任意のワード線が選択されると同時に任意のトランスファゲートが開き、さらに読み出し/書き込み回路が選択されることで、任意のアドレスのメモリセルへのアクセスを行う。 The column decoder selects an arbitrary column by address selection of a multiplexer circuit using a transfer gate composed of an NMOS transistor and a PMOS transistor, and a read / write circuit. At the time of access, an arbitrary word line is selected by the row decoder and at the same time an arbitrary transfer gate is opened, and a read / write circuit is further selected, thereby accessing a memory cell at an arbitrary address.
SRAMのメモリセルは、製造のしやすさや高集積化が可能な点などから、4つのNMOSトランジスタと2つのPMOSトランジスタからなる6トランジスタ型メモリセルが広く使用されているが、6トランジスタ型メモリセルは電源電圧が低下するにつれディスターブマージンが減少し、低電圧化が困難であることが知られている。6トランジスタ型メモリセルは、ワード線が開いた際にビット線から流入する電荷によってフリップフロップの“L”レベルノードがプルアップされることにより不安定になる。そのため、ビット線からの電荷量を低減することでセルを安定化させる方法が採用されている。具体的には、ビット線あたりに接続されるセル数をできるだけ少なくして、ビット線容量を軽くする方法(非特許文献1)などがある。 The SRAM memory cell is widely used as a six-transistor type memory cell comprising four NMOS transistors and two PMOS transistors because it is easy to manufacture and can be highly integrated. It is known that as the power supply voltage decreases, the disturb margin decreases and it is difficult to reduce the voltage. The 6-transistor type memory cell becomes unstable because the “L” level node of the flip-flop is pulled up by the charge flowing from the bit line when the word line is opened. For this reason, a method of stabilizing the cell by reducing the amount of charge from the bit line is employed. Specifically, there is a method of reducing the bit line capacity by reducing the number of cells connected per bit line as much as possible (Non-Patent Document 1).
しかし、低電圧化のために、ビット線あたりに接続されるセル数をできるだけ少なくしていくと、ビット線容量は減少するが、次第にトランスファゲートから先のデータ線容量分の影響が無視できなくなる。そのため、ビット線あたりのセル数を少なくしてもトータルの容量が十分低下しないという問題が生じる。 However, if the number of cells connected per bit line is reduced as much as possible in order to reduce the voltage, the bit line capacity decreases, but the influence of the data line capacity from the transfer gate gradually becomes impossible to ignore. . Therefore, there arises a problem that the total capacity is not sufficiently reduced even if the number of cells per bit line is reduced.
さらに、データ線容量は、トランスファゲートのジャンクション容量、配線容量等であり、カラムのマルチプレクサ数が増加するほど大きくなる。ビット線あたりのセル数を制限すると、同容量のSRAMを構成しようとした場合、カラムのマルチプレクサ数が増加する傾向となるため、データ線容量の影響はさらに大きくなる。従ってトータルの容量が十分低下できず、低電圧化できない問題が生じる。
本発明は、データ線容量によるセルディスターブ特性悪化を防止し、低電圧で動作する半導体記憶装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that prevents cell disturb characteristics from being deteriorated due to data line capacitance and operates at a low voltage.
本発明の一つの態様に係る半導体記憶装置は、複数のワード線とこれらワード線と交差する複数のビット線対を有し、前記複数のワード線と前記複数のビット線対の各交差部に接続された複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、前記ワード線を選択するロウデコーダと、前記メモリセルアレイのデータ読み出しと前記メモリセルアレイのデータ書き込みを行う読み出し/書き込み回路及び前記複数のビット線対と前記読み出し/書き込み回路を選択的に接続するトランスファゲートで構成されたマルチプレクサ回路を有するカラムデコーダと、を備え、前記カラムデコーダは、前記メモリセルへのアクセスにおいて、前記ワード線選択の際、前記トランスファゲートを所定時間オフ状態に維持した後、前記トランスファゲートをオン状態にすることを特徴とする。 A semiconductor memory device according to an aspect of the present invention includes a plurality of word lines and a plurality of bit line pairs intersecting the word lines, and at each intersection of the plurality of word lines and the plurality of bit line pairs. A memory cell array including a plurality of connected memory cells, a row decoder for selecting the word line, a read / write circuit for reading data from and writing data to the memory cell array, and the plurality of bit line pairs. A column decoder having a multiplexer circuit composed of a transfer gate for selectively connecting the read / write circuit, and the column decoder selects the transfer line when selecting the word line in accessing the memory cell. After the gate is kept off for a predetermined time, the transfer gate is turned on. Characterized in that it in.
本発明によれば、データ線容量によるセルディスターブ特性悪化を防止し、低電圧で動作する半導体記憶装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device that prevents cell disturb characteristics from being deteriorated due to data line capacitance and operates at a low voltage.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る半導体記憶装置の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of a semiconductor memory device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示す回路図であり、図2は、図1に示すカラムデコーダの詳細を示す回路図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing details of the column decoder shown in FIG.
本実施形態に係る半導体記憶装置は、メモリセルアレイ1と、このメモリセルアレイ1からメモリセルMCを選択するロウデコーダ3及びカラムデコーダ4と、これらロウデコーダ3及びカラムデコーダ4を制御するコントローラ2とを備えて構成されている。
The semiconductor memory device according to this embodiment includes a memory cell array 1, a
メモリセルアレイ1は、複数のワード線WLと、複数のビット線BLtとBLcからなるビット線対BLと、このワード線WLとビット線対BLの交点に設けられた複数のメモリセルMCとを備えている。ここで、メモリセルMCは、図3に示すような6トランジスタ型メモリセルである。すなわち、6トランジスタ型メモリセルは、ソースが電源線VDD及び接地線VSSにそれぞれ接続され相補対接続されたPMOSトランジスタQ1及びNMOSトランジスタQ2を備えた第1のインバータIV1と、ソースが電源線VDD及び接地線VSSにそれぞれ接続され相補対接続されたPMOSトランジスタQ3及びNMOSトランジスタQ4を備えた第2のインバータIV2とを有する。これらインバータIV1,IV2の入力と出力は相互に接続されている。ビット線BLtと第1のインバータIV1の出力端との間には、第1のトランスファトランジスタQ5が接続され、ビット線BLcと第2のインバータIV2の出力端との間には、第2のトランスファトランジスタQ6が接続されている。第1及び第2のトランスファトランジスタQ5,Q6のゲートは、ワード線WLに接続されている。なお、この6トランジスタ型メモリセルを用いた書き込み動作は、ビット線BLt,BLcの双方で行われるが、読み出し動作については、一方のビット線BLtのみからなされるシングルエンド読み出しでも良い。 The memory cell array 1 includes a plurality of word lines WL, a bit line pair BL including a plurality of bit lines BLt and BLc, and a plurality of memory cells MC provided at the intersections of the word line WL and the bit line pair BL. ing. Here, the memory cell MC is a 6-transistor type memory cell as shown in FIG. That is, the 6-transistor type memory cell includes a first inverter IV1 having a PMOS transistor Q1 and an NMOS transistor Q2 that are connected to a power supply line VDD and a ground line VSS, respectively, and are connected in a complementary pair. And a second inverter IV2 including a PMOS transistor Q3 and an NMOS transistor Q4 connected to the ground line VSS and connected in a complementary pair. The inputs and outputs of these inverters IV1 and IV2 are connected to each other. A first transfer transistor Q5 is connected between the bit line BLt and the output terminal of the first inverter IV1, and a second transfer transistor is connected between the bit line BLc and the output terminal of the second inverter IV2. Transistor Q6 is connected. The gates of the first and second transfer transistors Q5 and Q6 are connected to the word line WL. Note that the write operation using the 6-transistor type memory cell is performed on both the bit lines BLt and BLc, but the read operation may be single-ended read performed only on one bit line BLt.
コントローラ2は、外部から与えられたアドレス信号ADDからロウアドレス信号RAと第1及び第2のカラムアドレス信号CAを生成し、それぞれロウデコーダ3とカラムデコーダ4に転送する。また、外部から与えられる制御信号CNTに応じて、カラムデコーダ4にライトイネーブル信号WEを転送する。
The
ロウデコーダ3は、コントローラ2から与えられたロウアドレス信号RAに基づいてワード線WLを選択するものである。
The
カラムデコーダ4は、複数のプリチャージ回路11、マルチプレクサ回路12、及び読み出し/書き込み回路13から構成される。このカラムデコーダ4は、コントローラ2から与えられたカラムアドレス信号CAを第1及び第2のカラムアドレス信号Ya(Ya1、…、Yam)及びYb(Yb1、…、Ybm)に変換し、第1及び第2のカラムアドレス信号Ya及びYbにより選択されたカラムのメモリセルMCに対し、コントローラ2から与えられたライトイネーブル信号WEによりデータの読み出し及び書き込みを行う。
The
プリチャージ回路11は、ビット線対BLの間に接続されている。このプリチャージ回路11は、メモリセルMCからのデータ読み出しに際し、予めビット線BLt及びBLcをプリチャージするための回路であり、プリチャージ信号pc_bにより活性化/非活性化制御されて、電源VDD−ビット線BLt間、電源VDD−ビット線BLc間及びビット線BLt−BLc間をそれぞれ接続する3つのPMOSトランジスタQ11、Q12、Q13から構成されている。
The
マルチプレクサ回路12は、複数のカラムトランスファゲート回路12aにより構成される。各カラムトランスファゲート回路12aは、1組のビット線対BLに対して、2個のトランスファゲートG1、G2及び1個のインバータIV3により構成される。各トランスファゲートG1、G2のソース及びドレイン端子は、メモリセルアレイ1のビット線BLt及びBLcとカラムデコーダ4のデータ線DLt及びDLcに接続されている。また、トランスファゲートG1、G2を構成するNMOSトランジスタのゲート端子には、第1のカラムアドレス信号Yaが入力され、同じくPMOSトランジスタのゲート端子には、インバータIV3を介して第1のカラムアドレス信号Yaが入力される。このカラムトランスファゲート回路12aは、第1のカラムアドレス信号Yaが“H”の場合にオン状態となり、ソース端子とドレイン端子が導通する。1つの読み出し/書き込み回路13を共有するビット線対BLに接続された複数のカラムトランスファゲート回路12aがソースあるいはドレイン端子に接続されたデータ線DLt及びDLcからなるデータ線対(以下、DLとする。)を共有することで、メモリセルMCの複数のビット線対BLとカラムデコーダ4のデータ線対DLを選択的に接続するものである。
The
読み出し/書き込み回路13は、内部にセンスアンプ、書き込みバッファ等を備え、コントローラ2から与えられる第2のカラムアドレス信号Ybにより選択され、ライトイネーブル信号WEにより動作切り替えされてメモリセルMCへのデータの読み出しあるいは書き込み動作を実行する。読み出し/書き込み回路13は、複数設けられ、それぞれにマルチプレクサ回路12を介して複数のビット線対BLが選択的に接続される。
The read /
前記構成による半導体記憶装置の動作について以下に説明する。 The operation of the semiconductor memory device having the above configuration will be described below.
読み出し時には、予め、第1のカラムアドレス信号Yaを“L”にし、トランスファゲートG1、G2をオフ状態にしておく。次に、プリチャージ回路11がビット線対BLを所定レベルまでプリチャージした後、ロウデコーダ3がワード線WLを選択すると、選択したメモリセルMCの“L”ノードにつながるドライブ用のNMOSトランジスタQ2又はQ4を介してビット線BLt又はBLcの電荷が放電されるので、電荷が放電された方のビット線BLt又はBLcの電位が低下し、他方の電位はチャージ電位を維持する。本実施形態では、両ビット線BLt,BLc間の電位差が所定電位差となるまでの所定時間、トランスファゲートをオフ状態に維持し、その後、トランスファゲートG1,G2をオン状態にする。これにより、ビット線対BLに、データ線対DLと接続されることによる多少の電圧変動があったとしても、その変動値を上回るようにビット線BLt,BLc間に所定の電位差(ディスターブマージン)が確保されているので、ディスターブ特性の悪化を防止することができる。
At the time of reading, the first column address signal Ya is set to “L” and the transfer gates G1 and G2 are turned off in advance. Next, after the
図4は、本実施形態に係る半導体記憶装置におけるビット線あたりのメモリセル数とビット線容量C_bl及びデータ線容量C_dataの関係を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of memory cells per bit line, the bit line capacitance C_bl, and the data line capacitance C_data in the semiconductor memory device according to this embodiment.
図4から明らかなように、ビット線容量C_blは、接続されているメモリ数の増加とともに比例して増加する。一方、データ線容量C_dataは、メモリセル数に依存することなく一定である。したがって、メモリセル数を十分少なくしていった場合でも、データ線容量C_dataの影響により、トータルの容量は十分低下しない。しかし、本実施形態によれば、データ線容量C_dataの影響を受けることなく、メモリセルMCからのデータ読み出しが行えるため、データ読み出し時のエラーを低減することができる。 As is apparent from FIG. 4, the bit line capacitance C_bl increases in proportion to the increase in the number of connected memories. On the other hand, the data line capacitance C_data is constant without depending on the number of memory cells. Therefore, even when the number of memory cells is sufficiently reduced, the total capacity is not sufficiently reduced due to the influence of the data line capacity C_data. However, according to the present embodiment, data can be read from the memory cell MC without being affected by the data line capacitance C_data, so that errors during data reading can be reduced.
次に書き込みについて説明する。書き込み時の選択されたメモリセルMCについては、データが上書きされてしまうため、そのディスターブ悪化が問題となることはない。しかし、本実施形態のように、複数の読み出し/書き込み回路13のそれぞれに複数のビット線対BLが接続された構成において、非選択の読み出し/書き込み回路13に接続された選択状態のカラムトランスファゲート回路12aに接続されるビット線対BLには、読み出し時と同様の問題が発生する。例えば、j番目の読み出し/書き込み回路13に接続されたi番目のカラムトランスファゲート回路12aにつながるビット線対BLに接続されたメモリセルMCにデータを書き込む場合、j番目以外の読み出し/書き込み回路13に接続されたi番目のカラムトランスファゲート回路12aにつながるビット線対BLに接続されたメモリセルMCでは、カラムトランスファゲート回路12aは開状態となるにも拘わらず書き込みデータは供給されないため、読み出し状態と同様の問題が発生する。
Next, writing will be described. Since the data is overwritten in the selected memory cell MC at the time of writing, the deterioration of the disturbance does not become a problem. However, in the configuration in which a plurality of bit line pairs BL are connected to each of a plurality of read /
このため、書き込み時においても、書き込みに先立って、読み出し動作を行う。すなわち、予めトランスファゲートG1,G2をオフした状態で、ビット線対BLをプリチャージし、ロウデコーダ3がワード線WLを選択する。そして、両ビット線BLt,BLc間の電位差が所定電位差となるまでの所定時間、トランスファゲートをオフ状態に維持し、その後、トランスファゲートG1,G2をオン状態にする。続いて、データを書き込むビット線対BLに選択された読み出し/書き込み回路13がデータを供給することにより、選択されたメモリセルMCにデータを書き込む。
For this reason, even at the time of writing, a reading operation is performed prior to writing. That is, with the transfer gates G1 and G2 turned off in advance, the bit line pair BL is precharged, and the
これにより、データが書き込まれないメモリセルMCに対するディスターブ特性の悪化を防止することができる。 Thereby, it is possible to prevent the deterioration of the disturb characteristic for the memory cell MC to which no data is written.
[第2の実施形態]
図5は、本発明の第2の実施形態に係る半導体記憶装置のカラムデコーダ4Aの構成を示す回路図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the
本実施形態に係るカラムデコーダ4Aは、さらに、ラッチ回路24が追加されている点で、第1の実施形態に係るカラムデコーダ4と異なる。
The
ラッチ回路24は、1組のビット線対BLの間に接続されており、トランジスタQ21、Q22、及びQ23、Q24からなる2つのインバータIV4、IV5のクロスカップリングにより構成されている。また、これらインバータIV4、IV5のソース端子にはラッチ回路24を活性化/非活性化するための制御スイッチQ25が接続され、コントローラ2から与えられるラッチイネーブル信号latにより制御される。ラッチイネーブル信号latが“H”の場合、ラッチ回路24は活性化され、ビット線対BLにあるデータがラッチされる。一方、ラッチイネーブル信号latが“L”の場合、ラッチ回路24は非活性化される。
The
前記構成による半導体記憶装置の動作について以下に説明する。 The operation of the semiconductor memory device having the above configuration will be described below.
本実施形態によれば、ビット線BLt及びBLcに十分な振幅が得られた後、さらにコントローラ2からラッチイネーブル信号latによりラッチ回路24を活性化し、ビット線対BLのデータをラッチした上で、トランスファゲートG1、G2をオン状態にする点が第1の実施形態に係る半導体記憶装置と異なる。
According to the present embodiment, after sufficient amplitude is obtained for the bit lines BLt and BLc, the
第1の実施形態によれば、トランスファゲートG1、G2をオン状態にした瞬間、“H”レベルにあるビット線BLt又はBLc上の電荷がビット線容量C_blとデータ線容量C_data間でチャージシェアされて、“L”レベルにあるビット線BLtあるいはBLcのレベルが瞬間的に上昇し、ディスターブが発生するおそれがあるが、本実施形態によれば、ラッチ回路24によってビット線対BLのレベルを保持しているので、さらに、当該現象を防止することができる。
According to the first embodiment, at the moment when the transfer gates G1 and G2 are turned on, the charge on the bit line BLt or BLc at the “H” level is charge-shared between the bit line capacitance C_bl and the data line capacitance C_data. Thus, the level of the bit line BLt or BLc at the “L” level may rise instantaneously and disturb may occur. However, according to the present embodiment, the level of the bit line pair BL is held by the
次に、書き込み動作について説明する。図6は、書き込み時の動作を示す波形図である。 Next, the write operation will be described. FIG. 6 is a waveform diagram showing an operation during writing.
ワード線WLが選択され、ビット線BLt及びBLcの電位差が所定の電位差に達する所定時間を経過後、ラッチイネーブル信号latが立ち上がり、ラッチ回路24がビット線BLt,BLcの電位を保持する。その後、第1のカラムアドレス信号Yaが立ち上がってトランスファゲートG1,G2をオン状態にし、同時に書き込みが開始される。これにより、書き込みがなされないメモリセルMCで、オン状態となるトランスファゲートG1,G2に接続されるビット線対BLに接続されたメモリセルMCに対するディスターブ特性の悪化を防ぐことができる。
After a predetermined time when the word line WL is selected and the potential difference between the bit lines BLt and BLc reaches a predetermined potential difference, the latch enable signal lat rises and the
[第3の実施形態]
図7は、本発明の第3の実施形態に係る半導体記憶装置のカラムデコーダ4Bの構成を示す回路図である。
[Third Embodiment]
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the
本実施形態のカラムデコーダ4Bのラッチ回路34は、ラッチ回路34が有する制御スイッチQ25が、各読み出し/書き込み回路13から出力されるラッチイネーブル信号lat_nにより制御されている点において、第2の実施形態と異なる。
The
ラッチイネーブル信号lat_nは、第2のカラムアドレス信号Ybが“H”で、かつ、ライトイネーブル信号WEが“H”の場合のみ“H”となる信号である。つまり、第2のカラムアドレス信号Ybにより選択された読み出し/書き込み回路13が、データの書き込み動作を行う場合には、その読み出し/書き込み回路13につながる全てのラッチ回路34を非活性にしておき、ビット線BLt及びBLc上のデータをラッチしないというものである。
The latch enable signal lat_n is a signal that becomes “H” only when the second column address signal Yb is “H” and the write enable signal WE is “H”. That is, when the read /
第2の実施形態では、図6に示すように、書き込み時に、ビット線対BL毎にデータをラッチした後、読み出し/書き込み回路13で書き戻すように動作したが、この場合、ラッチ回路24を反転するために余計な電流消費が発生し、これにより読み出し/書き込み回路13の駆動力が十分に得られない場合がある。この場合、ラッチ回路24が反転せず、データの書き込みを失敗する恐れが生ずる。この点、第3の実施形態によれば、データを書き込むメモリセルMCに接続されたラッチ回路34を非活性化状態として、書き込みを容易にすることにより、前記問題の発生を防止することができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, at the time of writing, data is latched for each bit line pair BL, and then the read /
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係る半導体記憶装置は、第1から第3の実施形態に係る半導体記憶装置と構成を同じにし、前記書き込み及び読み出し動作を第1の動作モードとし、第1の動作モードとは異なる第2の動作モードを追加したものである。
[Fourth Embodiment]
The semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention has the same configuration as that of the semiconductor memory device according to the first to third embodiments, and the write and read operations are set to the first operation mode. A second operation mode different from the operation mode is added.
第2の動作モードは、メモリセルMCのデータの読み出し及び書き込みの際、ロウデコーダ3によるワード線WLの選択と同時に、カラムデコーダ4のトランスファゲートG1、G2をオン状態にするものである。
The second operation mode is to turn on the transfer gates G1 and G2 of the
図8に本実施形態における第2の動作モード時の動作波形を示す。 FIG. 8 shows an operation waveform in the second operation mode in the present embodiment.
第1の動作モードでは、図6から分かるように、ワード線WLが“H”になった後、第1のカラムアドレス信号Yaが“H”になり、前記のとおり、データ線容量C_dataの影響がないため、ビット線BLt及びBLcの十分な振幅が速やかに現れる。一方、第2の動作モードでは、図8から分かるように、ワード線WLが“H”になると同時に、第1のカラムアドレス信号Yaが“H”になり、トランスファゲートG1、G2がオン状態になるため、データ線容量C_dataが影響し、第1の動作モードに比べ、ビット線BLt及びBLcの振幅が緩やかに現れる。しかし、ビット線BLt及びBLcの振幅の遷移時間を十分に短縮できるだけの電源電圧が確保できる場合には、第1の動作モードのように、データ書き込みの前提としてのデータ読み出しの時間がない分、従来技術と比べても遜色のない動作速度を確保することが可能である。つまり、本実施形態によれば、高い動作周波数を必要としない処理の場合、低電圧で動作可能な第1の動作モードを選択し、早い動作周波数を必要とする処理の場合、高電圧で動作させる第2の動作モードを選択することで、異なる動作環境に対応することができる。 In the first operation mode, as can be seen from FIG. 6, after the word line WL becomes “H”, the first column address signal Ya becomes “H”. As described above, the influence of the data line capacitance C_data. Therefore, sufficient amplitudes of the bit lines BLt and BLc appear quickly. On the other hand, in the second operation mode, as can be seen from FIG. 8, at the same time as the word line WL becomes “H”, the first column address signal Ya becomes “H”, and the transfer gates G1 and G2 are turned on. Therefore, the data line capacitance C_data is affected, and the amplitudes of the bit lines BLt and BLc appear more slowly than in the first operation mode. However, when a power supply voltage that can sufficiently shorten the transition time of the amplitude of the bit lines BLt and BLc can be secured, there is no time for data reading as a premise of data writing as in the first operation mode. It is possible to ensure an operating speed comparable to that of the conventional technology. That is, according to the present embodiment, in the case of processing that does not require a high operating frequency, the first operation mode that can operate at a low voltage is selected, and in the case of processing that requires a fast operating frequency, the operation is performed at a high voltage. By selecting the second operation mode to be performed, it is possible to cope with different operation environments.
図9は、本発明の実施形態に係る半導体記憶装置を利用したLSIシステムの概略図である。 FIG. 9 is a schematic diagram of an LSI system using a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.
LSIシステム40は、DVS(Dynamic Voltage Scaling)制御部41と半導体記憶装置であるSRAM42により構成される。ここで、DVS制御は、動的に駆動電圧を変更することで消費電力を削減する制御手法をいう。本システムの場合、SRAM42の駆動電圧VDD及びSRAM42の動作モードを決定する動作モード選択信号Modeは、DVS制御部41により生成され、SRAM42に与えられる。
The
本システムを用いることで、セルディスターブの発生を抑制するとともに、消費電力の低減を図ることが可能となる。 By using this system, it is possible to suppress the occurrence of cell disturbance and reduce power consumption.
1・・・メモリセルアレイ、2・・・コントローラ、3・・・ロウデコーダ、4、4A、4B・・・カラムデコーダ、11・・・プリチャージ回路、12・・・マルチプレクサ回路、12a・・・カラムトランスファゲート回路、13・・・読み出し/書き込み回路、24、34・・・ラッチ回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Memory cell array, 2 ... Controller, 3 ... Row decoder, 4, 4A, 4B ... Column decoder, 11 ... Precharge circuit, 12 ... Multiplexer circuit, 12a ... Column transfer gate circuit, 13... Read / write circuit, 24, 34.
Claims (5)
前記ワード線を選択するロウデコーダと、
前記メモリセルアレイのデータ読み出しと前記メモリセルアレイのデータ書き込みを行う読み出し/書き込み回路及び前記複数のビット線対と前記読み出し/書き込み回路を選択的に接続するトランスファゲートで構成されたマルチプレクサ回路を有するカラムデコーダと、
を備え、
前記カラムデコーダは、前記メモリセルへのアクセスにおいて、前記ワード線選択の際、前記トランスファゲートを所定時間オフ状態に維持した後、前記トランスファゲートをオン状態にする
ことを特徴とする半導体記憶装置。 A plurality of word lines, a plurality of first and second bit line pairs crossing these word lines, and a plurality of memories connected to each intersection of the plurality of word lines and the plurality of bit line pairs A first and second inverter comprising a PMOS transistor and an NMOS transistor, and an output terminal of the first inverter and the first bit. A first transfer transistor connected between the lines and a gate connected to the word line, and an output terminal of the second inverter and the second bit line, and a gate connected to the word line. A memory cell array comprising a second transfer transistor;
A row decoder for selecting the word line;
A column decoder having a read / write circuit for reading data from the memory cell array and writing data to the memory cell array, and a multiplexer circuit composed of a transfer gate for selectively connecting the plurality of bit line pairs to the read / write circuit When,
With
In the access to the memory cell, the column decoder maintains the transfer gate in an off state for a predetermined time when selecting the word line, and then turns on the transfer gate.
前記メモリセルへのアクセスにおいて、前記ワード線選択の際、前記トランスファゲートを所定時間オフ状態に維持した後、前記ビット線対のデータを前記ラッチ回路にラッチし、その後、前記トランスファゲートをオン状態にする
ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。 The column decoder has a latch circuit connected between the bit line pair,
In accessing the memory cell, when the word line is selected, the transfer gate is maintained in an off state for a predetermined time, and then the data of the bit line pair is latched in the latch circuit, and then the transfer gate is in an on state. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体記憶装置。 The column decoder, when writing data to the memory cell, maintains the transfer gate in an off state for a predetermined time when the word line is selected, and then turns on the transfer gate. 3. The semiconductor memory device according to 1 or 2.
前記メモリセルへのデータの書き込みにおいて、データ書き込み動作を行う読み出し/書き込み回路を共有する前記ビット線対間にあるラッチ回路を非活性状態にする
ことを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。 The column decoder includes a plurality of the read / write circuits shared by a plurality of the bit line pairs,
3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein in writing data to the memory cell, a latch circuit between the bit line pairs sharing a read / write circuit for performing a data write operation is deactivated. 4. .
前記第1の動作モードでは、前記メモリセルへのアクセスにおいて、前記ワード線を選択後、所定時間経過してから前記トランスファゲートをオン状態にし、
前記第2の動作モードでは、前記メモリセルへのアクセスにおいて、前記ワード線の選択と同時に前記トランスファゲートをオン状態にする
ことを特徴とする請求項1乃至4記載のいずれかの半導体記憶装置。 The column decoder has first and second operation modes,
In the first operation mode, in the access to the memory cell, after the word line is selected, the transfer gate is turned on after a predetermined time has elapsed,
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein, in the second operation mode, the transfer gate is turned on simultaneously with selection of the word line in accessing the memory cell. 6.
Priority Applications (1)
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