JP2001035159A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP2001035159A JP11208212A JP20821299A JP2001035159A JP 2001035159 A JP2001035159 A JP 2001035159A JP 11208212 A JP11208212 A JP 11208212A JP 20821299 A JP20821299 A JP 20821299A JP 2001035159 A JP2001035159 A JP 2001035159A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、クロック信号に同期して直列デー
タを取り込み、並列データとしてメモリセルに書き込む
半導体集積回路に関し、書き込み動作を高速に行うこと
を目的とする。 【解決手段】 メモリセルと、メモリセルに接続される
ビット線と、ビット線を所定の電位にリセットするリセ
ット回路と、ビット線に伝達されたデータを増幅するセ
ンスアンプと、ビット線にデータを伝達するコラムスイ
ッチと、リセット回路を活性化するビット線制御信号、
メモリセルとビット線との接続を制御するワード線信
号、センスアンプを活性化するセンスアンプ活性化信
号、およびコラムスイッチを活性化するコラム線信号を
生成する制御信号生成部とを備え、書き込み動作時に、
制御信号生成部は、各信号のうち所定の信号を書き込み
動作の開始時に活性化し、残りの信号を書き込みデータ
の取り込み後に活性化することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クロック信号に同
期して直列データを取り込み、並列データとしてメモリ
セルに書き込む半導体集積回路に関し、特に、書き込み
動作を高速に行う技術に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の半導体集積回路として、FCRAM
(Fast Cycle RAM)が開発されている。FCRAMには、単
相のクロック信号の立ち上がりに同期してデータを取り
込むSDRAM(Synchronous DRAM)型インタフェースを持
つタイプと、相補のクロック信号の立ち上がりにそれぞ
れ同期して(あるいは、単相のクロック信号の立ち上が
り、立ち下がりの両方に同期して)直列データを取り込
むDDR(Double Data Rate)インタフェースを持つタイ
プとがある。FCRAMの概要は、日経エレクトロニクス1
998年6月15日号(日経BP社)に記載されてい
る。
【0003】図18は、SDRAM型インタフェースを持っ
たFCRAMにおける書き込み動作に関係する主要部の構成
を示している。FCRAMは、書き込み動作に関係する回路
として、入力制御部1、コアタイミング制御部2、コア
制御信号発生部3、およびメモリコア部4を備えてい
る。入力制御部1は、クロックバッファ5と、入力バッ
ファ6と、コマンドデコーダ7と、RASZ発生回路8と、
直列並列制御回路9と、DQバッファ10と、直列並列変
換回路11とを備えて構成されている。
【0004】クロックバッファ5は、外部からクロック
信号CLKを受け、内部クロック信号ICLKZを出力してい
る。入力バッファ6は、内部クロック信号ICLKZに同期
してコマンド信号CMDを取り込み、取り込んだ信号を内
部コマンド信号ICMDとして出力している。コマンドデコ
ーダ7は、内部コマンド信号ICMDを受け、コマンドの解
析を行い、コマンド活性化信号ACTZを出力している。RA
SZ発生回路8は、コマンド活性化信号ACTZおよびセルフ
プリチャージ信号SPRZを受け、行アクセス系の基幹信号
BRASZを出力している。直列並列制御回路9は、内部ク
ロック信号ICLKZを受け、ライトスイッチ信号WSWZを出
力している。DQバッファ10は、内部クロック信号ICLK
Zに同期して直列のデータ信号DQを順次受け、内部デー
タ信号DI0、DI1として出力している。直列並列変換回路
11は、ライトスイッチ信号WSWZに同期して内部データ
信号DI0、DI1を取り込み、コモンデータ信号CDB0Z、CDB
1Zとして出力している。
【0005】コアタイミング制御部2は、BLT活性化タ
イミング生成回路12と、ワード線活性化タイミング生
成回路13と、SA活性化タイミング生成回路14と、CL
活性化タイミング生成回路15とを備えて構成されてい
る。BLT活性化タイミング生成回路12は、基幹信号BRA
SZ、ライトスイッチ信号WSWZ、およびワード線非活性化
信号WLRZを受け、ビット線活性化信号BLSZおよびビット
線非活性化信号BLRZを出力している。ワード線活性化タ
イミング生成回路13は、ビット線活性化信号BLSZおよ
び基幹信号BRASZを受け、ワード線活性化信号WLSZおよ
びワード線非活性化信号WLRZを出力している。SA活性化
タイミング生成回路14は、ワード線活性化信号WLSZお
よびワード線非活性化信号WLRZを受け、センスアンプ活
性化タイミング信号BLEZを出力している。CL活性化タイ
ミング生成回路15は、センスアンプ活性化タイミング
信号BLEZを受け、コラム線活性化信号BCLZおよびセルフ
プリチャージ信号SPRZを出力している。
【0006】コア制御信号発生部3は、BLT発生回路1
6と、主ワードデコーダ17と、センスアンプ制御回路
18と、コラムデコーダ19とを備えて構成されてい
る。BLT発生回路16は、ビット線活性化信号BLSZ、ビ
ット線活性化信号BLRZを受け、ビット線制御信号BLTX、
BLTZ、およびビット線BL、/BLをプリチャージするビッ
ト線制御信号BRSXを出力している。主ワードデコーダ1
7は、ワード線活性化信号WLSZ、ワード線非活性化信号
WLRZを受け、ワード線信号WLZを出力している。センス
アンプ制御回路18は、センスアンプ活性化タイミング
信号BLEZを受け、センスアンプ活性化信号LEX、LEZを出
力している。コラムデコーダ19は、コラム線活性化信
号BCLZ受け、コラム線信号CLZを出力している。
【0007】メモリコア部4は、センスアンプ20およ
びメモリセル21等を備えて構成されている。メモリコ
ア部4には、ビット線制御信号BLTX、BLTZ、BRSX、ワー
ド線信号WLZ、センスアンプ活性化信号LEX、LEZ、コラ
ム線信号CLZ、およびコモンデータ信号CDB0Z、CDB1Zが
供給されている。上記の信号のうち、最後に”Z”の付
く信号は、正論理の信号であり、最後に”X”の付く信
号は、負論理の信号である。なお、図18では、アドレ
ス信号を省略している。実際の回路では、アドレス信号
に応じて上記回路が活性化され、所定のメモリセルが選
択される。
【0008】図19は、メモリコア部4の主要部を示し
ている。メモリコア部4には、相補のビット線BL、/BL
が複数組形成されている。ビット線BLは、nMOS4a、4
bを介して相互に接続されている。ビット線/BLは、nMO
S4c、4dを介して相互に接続されている。ビット線B
L、/BLには、イコライズ用のnMOS4e、4fと、プリチ
ャージ用のnMOS4g、4hと、nMOSからなるコラムスイ
ッチ4i、4jと、センスアンプ20と、メモリセル2
1とが接続されている。
【0009】nMOS4a、4cのゲートには、ビット線制
御信号BLTXが供給されている。nMOS4b、4dのゲート
には、ビット線制御信号BLTZが供給されている。nMOS4
eのゲートには、ビット線制御信号BLTZが供給され、nM
OS4fのゲートには、ビット線制御信号BLTXが供給され
ている。
【0010】nMOS4g、4hのソース・ドレインの一方
には、それぞれビット線BL、/BLが接続され、他方に
は、プリチャージ線VPRが接続されている。nMOS4g、
4hのゲートには、ビット線制御信号BRSXが供給されて
いる。コラムスイッチ4i、4jのソース・ドレインの
一方には、それぞれビット線BL、/BLが接続され、他方
には、それぞれデータ信号LDBX、LDBZが接続されてい
る。コラムスイッチ4i、4jのゲートには、コラム線
信号CLZが供給されている。データ信号LDBX、LDBZは、
相補の信号である。データ信号LDBZおよびデータ信号LD
BXには、コモンデータ信号CDB0Zと同一の論理および反
転論理が伝達される。図示しない別のデータ信号LDBZお
よびデータ信号LDBXには、コモンデータ信号CDB1Zと同
一の論理および反転論理が伝達される。
【0011】センスアンプ20は、pMOS20a、nMOS2
0bからなるCMOSインバータと、pMOS20c、nMOS20
dからなるCMOSインバータと、各CMOSインバータのソー
スに接続された電源供給用のpMOS20e、nMOS20fと
で構成されている。各CMOSインバータの入力と出力と
は、互いに接続されており、各出力は、それぞれビット
線/BL、BLに接続されている。pMOS20eのソース・ド
レインの一方には、それぞれpMOS20a、pMOS20cの
ソースが接続され、他方には、電源線VIIが接続されて
いる。pMOS20eのゲートには、センスアンプ活性化信
号LEXが供給されている。nMOS20fのソース・ドレイ
ンの一方には、それぞれnMOS20b、nMOS20dのソー
スが接続され、他方には、接地線VSSが接続されてい
る。nMOS20fのゲートには、センスアンプ活性化信号
LEZが供給されている。
【0012】メモリセル21は、データ転送用のnMOS2
1aとキャパシタ21bとで構成されている。nMOS21
aのゲートには、ワード線信号WLZが供給されている。
次に、上述したFCRAMの動作について説明する。図20
は、書き込み動作が連続して行われるときのタイミング
を示している。この例では、2ビットの直列データが連
続して書き込まれる。
【0013】書き込み動作を開始する場合、外部から書
き込みコマンドWRが供給される。図18に示した入力バ
ッファ6は、内部クロック信号ICLKZの立ち上がりに同
期してコマンド信号CMD(書き込みコマンドWR)を取り
込む。コマンドデコーダ7は、内部コマンド信号ICMDを
受けて、コマンド活性化信号ACTZを活性化する(図20
(a))。RASZ発生回路8は、コマンド活性化信号ACTZを
受けて基幹信号BRASZを活性化する(図20(b))。DQバ
ッファ10は、内部クロック信号ICLKZの立ち上がりに
同期して、データ信号DQを順次取り込み、それぞれ内部
データ信号DI0、DI1として出力する(図20(c))。
【0014】直列並列変換回路9は、書き込みコマンド
WRを受けた後の内部クロック信号ICLKZの立ち上がりエ
ッジを検出してライトスイッチ信号WSWZを活性化する
(図20(d))。直列並列変換回路11は、ライトスイ
ッチ信号WSWZに同期して内部データ信号DI0、DI1を取り
込み、直列並列変換し、それぞれコモンデータ信号CDB0
Z、CDB1Zとして出力する(図20(e))。
【0015】BLT活性化タイミング生成回路12は、ラ
イトスイッチ信号WSWZの活性化を受け、ビット線活性化
信号BLSZを所定の期間活性化する(図20(f))。BLT発
生回路16は、ビット線活性化信号BLSZを受け、ビット
線制御信号BLTXおよびビット線制御信号BRSXを非活性化
する(図20(g))。ビット線制御信号BLTXの非活性
化、ビット線制御信号BLTZの活性化により、図19に示
したメモリセル21側のビット線BL、/BLは、イコライ
ズが解除され、センスアンプ20に接続される。メモリ
セル21と反対側のビット線BL、/BLは、イコライズさ
れ、センスアンプ20との接続が解除される。ビット線
制御信号BRSXの非活性化により、ビット線BL、/BLのプ
リチャージ動作がリセットされる。
【0016】図18に示したワード線活性化タイミング
生成回路13は、ビット線活性化信号BLSZを受け、ワー
ド線活性化信号WLSZを所定の期間活性化する(図20
(h))。主ワードデコーダ17は、ワード線活性化信号W
LSZを受け、ワード線信号WLZを活性化する(図20
(i))。ワード線信号WLZの活性化により、メモリセル2
1に保持されているデータが微少信号としてビット線B
L、/BLに出力される(図20(j))。
【0017】SA活性化タイミング生成回路14は、ワー
ド線活性化信号WLSZを受け、センスアンプ活性化タイミ
ング信号BLEZを活性化する(図20(k))。センスアン
プ制御回路18は、センスアンプ活性化タイミング信号
BLEZを受け、センスアンプ活性化信号LEX、LEZを活性化
する(図20(l))。センスアンプ20は、センスアン
プ活性化信号LEX、LEZを受けて活性化され、ビット線B
L、/BLに出力された微少信号を増幅する。
【0018】CL活性化タイミング生成回路15は、セン
スアンプ活性化タイミング信号BLEZを受け、コラム線活
性化信号BCLZを所定の期間活性化する(図20(m))。
コラムデコーダ19は、コラム線活性化信号BCLZを受
け、コラム線信号CLZを所定の期間活性化する(図20
(n))。コラム線信号CLZの活性化により、コモンデータ
信号CDB0Zが、相補のデータ信号LDBX、LDBZを介してビ
ット線BL、/BLに供給され、メモリセル21への書き込
みが行われる(図20(o))。また、コモンデータ信号C
DB1Zが、相補のデータ信号LDBX、LDBZを介して別のビッ
ト線BL、/BLに供給され、別のメモリセル21への書き
込みが行われる。すなわち、直列入力されたデータ信号
DQが並列データとしてメモリセル21に書き込まれる。
このとき、メモリセル21から出力された微少信号とデ
ータ信号LDBX、LDBZとの論理が逆の場合には、信号の反
転動作が必要になる。
【0019】なお、書き込みコマンドWRを受けた後の7
番目のクロック信号CLKに同期して、次のコマンド信号
(書き込みコマンドWR)が取り込まれる。すなわち、こ
の例では、1回の書き込み動作に必要なクロック数は、
7クロックである(レイテンシ=7)。RASZ発生回路8
は、CL活性化タイミング生成回路15が出力するセルフ
プリチャージ信号SPRZ(図示せず)を受け、基幹信号BR
ASZを非活性化する(図20(p))。ワード線活性化タイ
ミング生成回路13は、基幹信号BRASZを受け、ワード
線非活性化信号WLRZを所定の期間活性化する(図20
(q))。主ワードデコーダ17は、ワード線非活性化信
号WLRZを受けて、ワード線信号WLZを非活性化する(図
20(r))。ワード線信号WLZの非活性化により、メモリ
セル21が閉じ、書き込まれたデータが保持される。
【0020】SA活性化タイミング生成回路14は、ワー
ド線非活性化信号WLRZを受け、センスアンプ活性化タイ
ミング信号BLEZを非活性化する(図20(s))。センス
アンプ制御回路18は、センスアンプ活性化タイミング
信号BLEZを受け、センスアンプ活性化信号LEX、LEZを非
活性化する(図20(t))。センスアンプ活性化信号LE
X、LEZの非活性化により、センスアンプ20は、増幅動
作を停止する。
【0021】BLT活性化タイミング生成回路12は、ワ
ード線非活性化信号WLRZを受け、ビット線非活性化信号
BLRZを所定の期間活性化する(図20(u))。BLT発生回
路16は、ビット線非活性化信号BLRZを受け、ビット線
制御信号BLTXを活性化し、ビット線制御信号BRSXを活性
化する(図20(v))。ビット線制御信号BLTXの活性化
により、図19に示したメモリセル21側のビット線B
L、/BLは、イコライズされる。メモリセル21と反対側
のビット線BL、/BLは、イコライズが解除され、センス
アンプ20に接続される。ビット線制御信号BRSXの活性
化により、ビット線BL、/BLがプリチャージされる。
【0022】そして、上述した動作を繰り返すことで、
書き込み動作が連続して実行される。図21は、書き込
み動作後に読み出し動作を行う場合のタイミングを示し
ている。書き込み動作時の回路動作は、上述した図20
と同一のタイミングで行われる。しかし、書き込み動作
においては、データ信号DQの取り込みに合わせてメモリ
コア部4を動作させる必要がある。このため、メモリコ
ア部4の動作は、2ビットのデータ信号DQを内部データ
信号DI0、DI1として取り込んだ後、ライトスイッチ信号
WSWZの活性化に同期してビット線活性化信号BLSZ、ワー
ド線活性化信号WLSZ等を活性化することで行われる。す
なわち、書き込み動作においては、読み出し動作に比
べ、メモリコア部4の動作の開始が遅れる。したがっ
て、この例では、メモリコア部4の制御が書き込み動作
と読み出し動作とで重ならないようにするために、読み
出し動作の前の書き込み動作には、10クロックが必要
になる。なお、各動作に必要なクロック数(レイテン
シ)は、クロック信号の周波数により変化する。
【0023】書き込み動作の後、読み出し動作では、図
18に示した入力バッファ6は、内部クロック信号ICLK
Zの立ち上がりで読み出しコマンドRDを取り込む。コマ
ンドデコーダ7は、内部コマンド信号ICMDを受けて、コ
マンド活性化信号ACTZを活性化する(図21(a))。RAS
Z発生回路8は、コマンド活性化信号ACTZを受けて基幹
信号BRASZを活性化する(図21(b))。BLT活性化タイ
ミング生成回路12は、基幹信号BRASZを受けて、ビッ
ト線活性化信号BLSZを活性化する(図21(c))。
【0024】この後、書き込み動作と同じタイミング
で、ビット線制御信号BLTX、BLTZ、ビット線制御信号BR
SX、ワード線信号WLZ、センスアンプ活性化信号LEX、LE
Z、およびコラム線信号CLZの活性化・非活性化が行わ
れ、読み出し動作が行われる。読み出し動作の場合、ワ
ード線信号WLZの活性化によりメモリセル21からビッ
ト線BL、/BLに出力された微少信号が、そのまま読み出
しデータとして増幅される。このため、読み出し動作中
にデータが反転することはない。
【0025】増幅された信号は、コモンデータ信号CDB0
Zに転送される(図21(d))。転送された信号は、読み
出しコマンドRDの取り込みから7番目のクロック信号CL
Kに同期してデータ信号DQとして出力される(図21
(e))。同様に、別のビット線BL、/BL上で増幅された信
号は、コモンデータ信号CDB1Zに転送され、読み出しコ
マンドRDの取り込みから8番目のクロック信号CLKに同
期してデータ信号DQとして出力される。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、書き
込み動作を読み出し動作の前に行う場合には、通常より
3クロック多い10クロックが必要である。
【0027】この結果、例えば、FCRAMを搭載したシス
テムにおいて、書き込み動作と読み出し動作とを交互に
繰り返すことが頻繁に行われる場合には、システム全体
の処理時間が増大するという問題があった。また、メモ
リコア部4の制御タイミングは、書き込み動作と読み出
し動作とで同一である。このため、書き込み動作におい
ては、書き込みデータをビット線BL、/BLに与える前
に、メモリセル21から出力された微少信号がセンスア
ンプ20により増幅される。このため、データの反転動
作が必要になり、書き込み時間が長くなるという問題が
あった。
【0028】一方、増幅時間を短縮するために、センス
アンプ20に代えて、図22に示すセンスアンプ22が
提案されている。このセンスアンプ22では、各CMOSイ
ンバータのpMOS22a、22bのソースに、電源線VII
を接続するpMOS22cと、電源線VDDを接続するpMOS2
2dとが接続されている。電源線VDDは、電源線VIIより
高い電位を有している。pMOS22dのゲートには、セン
スアンプ活性化信号LEPXが供給されている。センスアン
プ活性化信号LEX、LEZ、LEPXは、センスアンプ制御回路
(図示せず)により生成される信号である。他の回路構
成は、上述したセンスアンプ20と同一である。
【0029】図23は、このセンスアンプ22の読み出
し時の増幅動作を示している。まず、ワード線信号WLZ
が活性化され、ビット線BL、/BLにメモリセルからの読
み出しデータである微少信号が出力される。次に、セン
スアンプ制御回路(図示せず)は、センスアンプ活性化
信号LEZ、LEPXを活性化する。センスアンプ活性化信号L
EZ、LEPXの活性化により、ビット線BL、/BLの微少信号
は、Lレベル側が接地電圧VSSに向けて増幅され、Hレ
ベル側が電源電圧VDDに向けて増幅される(オーバード
ライブ期間)。次に、センスアンプ制御回路は、センス
アンプ活性化信号LEPXを非活性化し、センスアンプ活性
化信号LEXを活性化する。図22に示したpMOS22cの
オンにより、Hレベル側の電位は、電源電圧VIIまで低
下する。Hレベル側の電位が電源電圧VDDに向けて引き
上げられるため、読み出し動作時の増幅は、通常のセン
スアンプの増幅(図の一点鎖線)に比べ早く行われる。
【0030】図24は、このセンスアンプ22の書き込
み時の増幅動作を示している。まず、ワード線信号WLZ
が活性化され、メモリセルから書き込みデータとは関係
のないの微少信号が出力される。次に、センスアンプ制
御回路(図示せず)は、センスアンプ活性化信号LEZ、L
EPXを活性化する。センスアンプ活性化信号LEZ、LEPXの
活性化により、ビット線BL、/BLの微少信号は、Lレベ
ル側が接地電圧VSSに向けて増幅され、Hレベル側が電
源電圧VDDに向けて増幅されるこの後、コラム線信号CLZ
の活性化により、書き込みデータがビット線BL、/BLに
供給され、増幅された微少信号が反転される。微少信号
の増幅レベルは、通常のセンスアンプの増幅レベル(図
の一点鎖線)より大きくなるため、データを反転するた
めの時間が増大する。この結果、書き込み時間が増大す
るという問題があった。
【0031】本発明の目的は、メモリセルへのデータの
書き込み時間を短縮することができる半導体集積回路を
提供することにある。
【0032】
【課題を解決するための手段】図1は、請求項1ないし
請求項5に記載の発明の基本原理を示すブロック図であ
る。
【0033】請求項1の半導体集積回路では、制御信号
生成部22は、ビット線制御信号BLTZ、BLTX、BRSX、ワ
ード線信号WLZ、センスアンプ活性化信号LEZ、LEX、お
よびコラム線信号CLZを生成する。ビット線制御信号BLT
Z、BLTX、BRSXは、ビット線BL、/BLをリセットするリセ
ット回路25を活性化する。ワード線信号WLZは、メモ
リセル23にデータを伝えるビット線BL、/BLとメモリ
セル23との接続を制御する。センスアンプ活性化信号
LEZ、LEXは、ビット線BL、/BLに伝達されたデータを増
幅するセンスアンプ24を活性化する。コラム線信号CL
Zは、ビット線BL、/BLにデータを伝達するコラムスイッ
チ26を活性化する。
【0034】制御信号生成部22は、ワード線信号WL
Z、センスアンプ活性化信号LEZ、LEX、ビット線制御信
号BLTZ、BLTX、BRSX、およびコラム線信号CLZのうち所
定の信号を書き込み動作の開始時に活性化する。制御信
号生成部22は、残りの信号を書き込みデータDI0、DI1
の取り込み後に活性化する。所定の信号の活性化が、書
き込みデータDI0、DI1の取り込みを待たずに行われるた
め、残りの信号の活性化タイミングを早くすることが可
能になる。この結果、書き込み動作に必要な時間が短縮
される。
【0035】請求項2の半導体集積回路では、直列並列
変換回路27は、メモリセル23に書き込むデータDI
0、DI1を直列データとして取り込み、並列データCDB0
Z、CDB1Zに変換する。制御信号生成部22は、直列並列
変換回路27の取り込み信号WSWZに同期して上記残りの
信号を活性化する。このため、新たに制御信号を生成す
ることなく、残りの信号の活性化が確実に行われる。
【0036】請求項3の半導体集積回路では、制御信号
生成部22の第1の制御回路22aは、書き込み動作時
に、取り込み信号に同期して第1の活性化信号ACT1を活
性化する。制御信号生成部22の第1の制御回路22a
は、読み出し動作時には、常に第1の活性化信号ACT1を
活性化する。また、制御信号生成部22の第2の制御回
路22bは、書き込み動作の開始時および読み出し動作
の開始時に同期して、第2の活性化信号ACT2を生成す
る。論理合成部22cは、第1の活性化信号ACT1と第2
の活性化信号ACT2とのアンド論理をとる。そして、制御
信号生成部22は、論理合成部22cの演算結果を使用
して上記残りの信号を生成する。
【0037】このため、書き込み動作時と、読み出し動
作時とで異なる残りの信号の生成タイミングを容易に生
成することができる。請求項4の半導体集積回路では、
書き込み動作時には、コラムスイッチ26が読み出し動
作時に比べ早く活性化さる。このため、メモリセル23
から出力される微少信号の増幅前または増幅直後に、ビ
ット線BL、/BLに書き込みデータCDB0Z、CDB1Zを与える
ことが可能になる。微少信号が書き込みデータCDB0Z、C
DB1Zと異なる場合には、データを反転する必要がある。
しかし、上記のように微少信号の増幅が最小限にされる
ため、反転動作に必要な時間は低減される。したがっ
て、書き込み動作に必要な時間が短縮される。
【0038】請求項5の半導体集積回路では、センスア
ンプ24は、増幅開始時の所定の期間に高電圧を使用す
るオーバードライブ機能24aを有している。書き込み
動作時には、コラムスイッチ26の活性化の開始は、オ
ーバードライブの開始前に行われる。このため、オーバ
ードライブ機能24aによる微少信号の増幅前にビット
線BL、/BLに書き込みデータが与えられる。したがっ
て、オーバードライブ機能24aによる書き込みデータ
CDB0Z、CDB1Zと関係のない微少信号の増幅が最小限にさ
れる。この結果、読み出し動作時には、オーバードライ
ブを十分機能させ、書き込み動作時には、オーバードラ
イブを行わないようにすることが可能になる。この結
果、読み出し動作時間を増大することなく、書き込み動
作に必要な時間が短縮される。
【0039】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。なお、従来技術で説明した回路と同一
の回路については、同一の符号を付し、これ等の回路に
ついては、詳細な説明を省略する。また、従来技術で説
明した信号と同一の信号については、同一の符号を付し
ている。
【0040】図2は、本発明の半導体集積回路の第1の
実施形態における書き込み動作に関係する主要部の構成
を示している。この実施形態は、請求項1ないし請求項
3に対応している。この実施形態の半導体集積回路は、
シリコン基板上に、CMOSプロセス技術を使用して、例え
ば、64MビットのFCRAMとして形成されている。
【0041】FCRAMは、書き込み動作に関係する回路と
して、入力制御部30、コアタイミング制御部32、コ
ア制御信号発生部3、メモリコア部4を備えている。コ
アタイミング制御部32、コア制御信号発生部3は図1
に示した制御信号生成部22に対応している。入力制御
部30は、クロックバッファ5と、入力バッファ6と、
コマンドデコーダ34と、RASZ発生回路8と、直列並列
制御回路36と、DQバッファ10と、直列並列変換回路
38とを備えて構成されている。
【0042】クロックバッファ5は、外部からクロック
信号CLKを受け、内部クロック信号ICLKZを出力してい
る。入力バッファ6は、内部クロック信号ICLKZに同期
してコマンド信号CMDを取り込み、取り込んだ信号を内
部コマンド信号ICMDとして出力している。コマンドデコ
ーダ34は、内部コマンド信号ICMDを受け、コマンドの
解析を行い、コマンド活性化信号ACTZ、および書き込み
コマンド信号WRBPZ、WRTZを出力している。RASZ発生回
路8は、コマンド活性化信号ACTZおよびセルフプリチャ
ージ信号SPRZを受け、行アクセス系の基幹信号BRASZを
出力している。直列並列制御回路36は、内部クロック
信号ICLKZおよび書き込みコマンド信号WRBPZを受け、ラ
イトスイッチ信号WSWZ等を出力している。DQバッファ1
0は、内部クロック信号ICLKZに同期して直列のデータ
信号DQを順次受け、内部データ信号DI0、DI1として出力
している。直列並列変換回路38は、ライトスイッチ信
号WSWZに同期して内部データ信号DI0、DI1を取り込み、
並列のコモンデータ信号CDB0Z、CDB1Zとして出力してい
る。
【0043】コアタイミング制御部32は、BLT活性化
タイミング生成回路39と、ワード線活性化タイミング
生成回路40と、SA活性化タイミング生成回路14と、
CL活性化タイミング生成回路15とを備えて構成されて
いる。BLT活性化タイミング生成回路39は、基幹信号B
RASZおよびワード線活性化信号WLSZを受け、ビット線活
性化信号BLSZおよびビット線非活性化信号BLRZを出力し
ている。
【0044】ワード線活性化タイミング生成回路40
は、ビット線活性化信号BLSZ、基幹信号BRASZ、書き込
みコマンド信号WRBPZ、およびライトスイッチ信号WSWZ
を受け、ワード線活性化信号WLSZおよびワード線非活性
化信号WLRZを出力している。SA活性化タイミング生成回
路14は、ワード線活性化信号WLSZおよびワード線非活
性化信号WLRZを受け、センスアンプ活性化タイミング信
号BLEZを出力している。CL活性化タイミング生成回路1
5は、センスアンプ活性化タイミング信号BLEZを受け、
コラム線活性化信号BCLZおよびセルフプリチャージ信号
SPRZを出力している。
【0045】コア制御信号発生部3およびメモリコア部
4の回路構成および信号の接続関係は、従来と同一であ
り、メモリコア部4の主要部は、図19に示した回路と
同一である。すなわち、メモリコア部4には、ビット線
BL、/BLを制御するビット線制御信号BLTX、BLTZ、BRS
X、メモリセル21を制御するワード線信号WLZ、センス
アンプ20を制御するセンスアンプ活性化信号LEX、LE
Z、および図19に示したコラムスイッチ4i、4jを
制御するコラム線信号CLZが供給されている。図19に
示したように、ビット線BLは、nMOS4a、4bを介して
相互に接続されている。ビット線/BLは、nMOS4c、4
dを介して相互に接続されている。ビット線BL、/BLに
は、イコライズ用のnMOS4e、4fと、プリチャージ用
のnMOS4g、4hと、nMOSからなるコラムスイッチ4
i、4jと、センスアンプ20と、メモリセル21とが
接続されている。nMOS4e、4f、4g、4hは、リセ
ット回路に対応している。
【0046】なお、図2では、アドレス信号を省略して
いる。実際の回路では、アドレス信号に応じて上記回路
が活性化され、所定のメモリセルが選択される。図3
は、直列並列制御回路36を示している。直列並列制御
回路36は、遅延回路42と、2入力のNANDゲート44
a、44bおよびインバータ44cからなるフリップフ
ロップ回路44と、遅延回路46と、2入力のANDゲー
ト36aと、2つのインバータからなるバッファ36b
と、インバータ36cと、分周回路36dとで構成され
ている。
【0047】分周回路36dは、内部クロック信号ICLK
Zを信号を受け、周波数を2分の1にした信号をインバ
ータ36cに出力している。インバータ36cは、受け
た信号を反転しノードN0に出力している。遅延回路42
は、縦属接続された3つのインバータ42aの間に2つ
のCR時定数回路42bを配置して構成されている。CR時
定数回路42bは、例えば、拡散抵抗とnMOSのソースと
ドレインとを接地線VSSに接続したMOS容量とで構成され
ている。遅延回路42は、ノードN0の信号を受け、反転
した信号をノードN1に出力している。遅延回路46は、
遅延回路42と同一の論理の回路である。遅延回路46
は、ANDゲート36aの出力を受け、遅延した信号をノ
ードN3に出力している。
【0048】フリップフロップ回路44のNANDゲート4
4aの入力には、インバータ44cを介して書き込みコ
マンド信号WRBPZが供給されている。NANDゲート44b
の入力には、ノードN3が接続されている。フリップフロ
ップ回路44の出力は、ノードN2に接続されている。AN
Dゲート36aの入力は、ノードN1およびノードN2に接
続されている。ANDゲート46aの出力は、インバータ
36bを介してライトスイッチ信号WSWZとして出力され
ている。
【0049】図4は、直列並列変換回路38を示してい
る。直列並列変換回路38は、nMOSおよびpMOSのソース
・ドレインを互いに接続して形成したMOSスイッチ48
a、48b、48c、48dと、インバータの入力・出
力とを互いに接続したラッチ50a、50b、50c、
50dと、インバータ52とで構成されている。
【0050】MOSスイッチ48aは、内部データ信号DI0
を受け、この信号をラッチ50aに出力している。ラッ
チ50aは、内部データ信号DI0の反転論理をMOSスイッ
チ48bに出力している。MOSスイッチ48bは、受け
た信号をラッチ50bに出力している。ラッチ50b
は、受けた信号を反転し、コモンデータ信号CDB0Zとし
て出力している。MOSスイッチ48cは、内部データ信
号DI1を受け、この信号をラッチ50cに出力してい
る。ラッチ50cは、内部データ信号DI1の反転論理をM
OSスイッチ48dに出力している。MOSスイッチ48d
は、受けた信号をラッチ50dに出力している。ラッチ
50dは、受けた信号を反転し、コモンデータ信号CDB1
Zとして出力している。
【0051】MOSスイッチ48a、48cのpMOSのゲー
トおよびMOSスイッチ48b、48dのnMOSのゲートに
は、ライトスイッチ信号WSWZが供給されている。MOSス
イッチ48a、48cのnMOSのゲートおよびMOSスイッ
チ48b、48dのpMOSのゲートには、インバータ52
を介してライトスイッチ信号WSWZの反転信号が供給され
ている。
【0052】直列並列変換回路38は、ライトスイッチ
信号WSWZのLレベル期間に内部データ信号DI0、DI1を取
り込み、ライトスイッチ信号WSWZのHレベル期間に取り
込んだデータをラッチし、並列のコモンデータ信号CDB0
Z、CDB1Zとして出力する回路である。図5は、ワード線
活性化タイミング生成回路40の要部を示している。
【0053】ワード線活性化タイミング生成回路40
は、ライトデータモニタ部52と、2入力のNORゲート
からなる論理合成部54と、フリップフロップ回路56
と、遅延回路58a、58bと、インバータ60a、6
0b、60cとを備えて構成されている。ライトデータ
モニタ部52は、第1の制御回路に対応している。ライ
トデータモニタ部52の出力信号(ノードN4)は、第1
の活性化信号に対応している。フリップフロップ回路5
6は、第2の制御回路に対応している。フリップフロッ
プ回路56の出力信号(ノードN5)は、第2の活性化信
号に対応している。
【0054】フリップフロップ回路56は、図3に示し
たフリップフロップ回路44と同一の回路である。遅延
回路58a、58bは、図3に示した遅延回路42と同
一の論理を有する回路である。遅延回路58a、58b
の遅延時間は、CR時定数回路の抵抗値、容量値により決
められている。
【0055】ライトデータモニタ部52は、フリップフ
ロップ回路52aと、2入力のNORゲート52bと、イ
ンバータ52c、52dとで構成されている。フリップ
フロップ回路52aは、フリップフロップ回路56と同
一の回路である。フリップフロップ回路52aの一方の
入力には、インバータ52cを介してライトスイッチ信
号WSWZの反転信号が供給されている。フリップフロップ
回路52aの他方の入力は、ノードN7に接続されてい
る。NORゲート52bの入力には、インバータ52dを
介して書き込みコマンド信号WRTZの反転論理と、フリッ
プフロップ回路52の出力とが接続されている。NORゲ
ート52bの出力は、ノードN4に接続されている。ライ
トデータモニタ部52は、ライトスイッチ信号WSWZおよ
びライトコマンド信号WRTZの活性化時、すなわち書き込
み動作時に、ワード線活性化信号WLSZの活性化を所定時
間遅延させる回路である。
【0056】論理合成部54の入力には、それぞれライ
トデータモニタ部52の出力であるノードN4と、インバ
ータ60bを介してフリップフロップ回路56の反転論
理であるノードN5が接続されている。論理合成部54の
出力であるノードN6は、インバータ60cおよび遅延回
路58aの入力に接続されている。論理合成部54は、
負論理のアンド論理を演算する回路である。すなわち、
論理合成部54は、ノードN4の信号レベルとノードN5の
信号レベルとが、ともにLレベルのときに、Hレベルを
出力する。
【0057】フリップフロップ回路56の一方の入力に
は、インバータ60aを介してビット線活性化信号BLSZ
の反転論理が接続されている。フリップフロップ回路5
6の他方の入力には、遅延回路58aの出力であるノー
ドN7が接続されている。遅延回路58bは、インバータ
60cの出力を受け、ワード線活性化信号WLSZを出力し
ている。
【0058】ワード線活性化タイミング生成回路40
は、図5に示した回路以外に、基幹信号BRASZを受けて
ワード線非活性化信号WLRZを生成する回路を有してい
る。次に、上述したFCRAMの動作について説明する。
【0059】図6は、直列並列制御回路36および直列
並列変換回路38の動作タイミングを示している。図3
に示した分周回路36dは、内部クロック信号ICLKZを
受け、分周した信号をノードN0に出力している(図6
(a))。遅延回路42は、ノードN0の信号を所定時間遅
らせた信号を反転しノードN1に出力する(図6(b))。
図2に示したクロックバッファ6は、内部クロック信号
ICLKZの立ち上がりに同期してコマンド信号CMDを取り込
む。コマンドデコーダ34は、受けたコマンドが書き込
みコマンドWRであることを解析し、書き込みコマンド信
号WRBPZを出力する(図6(c))。
【0060】図3に示したフリップフロップ44は、書
き込みコマンド信号WRBPZを受けて、ノードN2をHレベ
ルにする(図6(d))。また、図2に示したDQバッファ
10は、内部クロックICLKZの立ち上がりに同期して、
書き込みデータを順次内部データ信号DI0、DI1として取
り込む(図6(e)、(f))。ノードN1のHレベルにより、
ライトスイッチ信号WSWZは活性化される(図6(g))。
図4に示した直列並列変換回路38は、ライトスイッチ
信号WSWZの立ち上がりに同期して内部データ信号DI0、D
I1をラッチし、コモンデータ信号CDB0Z、CDB1Zとして出
力する。すなわち、直列データとして入力された書き込
みデータは、並列データになる。ここで、直列並列変換
回路38に内部データ信号DI1が供給された後、ライト
スイッチ信号WSWZの活性化までのタイミング余裕T1は、
遅延回路42の遅延時間により確保される。
【0061】ノードN1のHレベルから遅延回路46の遅
延時間後にノードN3はLレベルになる(図6(h))。ノ
ードN3のLレベルにより、フリップフロップ回路44は
リセットされ、ノードN2はLレベルになり、ライトスイ
ッチ信号WSWZは非活性化される(図6(j))。ここで、
直列並列変換回路38のコモンデータ信号CDB0Z、CDB1Z
の出力からライトスイッチ信号WSWZの非活性化までのタ
イミング余裕T2は、遅延回路46の遅延時間により確保
される。ライトスイッチ信号WSWZの非活性化により、ノ
ードN3はHレベルになる(図6(k))。
【0062】直列並列制御回路36は、遅延回路42お
よび遅延回路46を使用してライトスイッチ信号WSWZを
生成している。このため、遅延量の調整により、内部デ
ータ信号DI0、DI1およびコモンデータ信号CDB0Z、CDB1Z
に対するライトスイッチ信号WSWZのタイミング余裕を容
易に確保することができる。図7は、書き込み動作時お
よび読み出し動作時におけるワード線活性化タイミング
生成回路40の動作タイミングを示している。
【0063】書き込み動作時において、図5に示したラ
イトデータモニタ部52は、書き込みコマンドWRの取り
込みに同期した書き込みコマンド信号WRTZのHレベルを
受け、ノードN4をHレベルにする(図7(a))。また、
フリップフロップ回路56は、ビット線活性化信号BLSZ
のHレベルを受けてセットされ、ノードN5をLレベルに
する(図7(b))。
【0064】次に、ライトデータモニタ部52は、ライ
トスイッチ信号WSWZのHレベルを受け、フリップフロッ
プ52aをセットし、ノードN4をLレベルにする(図7
(c))。論理合成部54は、ノードN4のLレベルを受
け、ノードN6をHレベルにする(図7(d))。ノードN6
のHレベルにより、ワード線活性化信号WLSZが活性化さ
れる(図7(e))。すなわち、ワード線活性化信号WLSZ
は、ライトスイッチ信号WSWZに同期して活性化される。
また、ノードN6のHレベルにより、ノードN7がLレベル
になる(図7(f))。
【0065】フリップフロップ52aは、ノードN7のL
レベルを受けてリセットされ、ノードN4をHレベルにす
る。フリップフロップ56は、ノードN7のLレベルを受
けてリセットされ、ノードN5をHレベルにする(図7
(g))。論理合成部54は、ノードN4、N5のHレベルを
受け、ノードN6をLレベルにする(図7(h))。ノードN
6のLレベルにより、ワード線活性化信号WLSZが非活性
化される(図7(i))。また、ノードN6のLレベルによ
り、ノードN7がHレベルになる(図7(j))。
【0066】一方、読み出し動作時においては、書き込
みコマンド信号WRTZが活性化されないため、ノードN4
は、Lレベルを保持する。フリップフロップ回路56
は、ビット線活性化信号BLSZのHレベルを受けてセット
され、ノードN5をLレベルにする(図7(k))。論理合
成部54は、ノードN5のLレベルを受け、ノードN6をH
レベルにする(図7(l))。すなわち、ノードN6は、ビ
ット線活性化信号BLSZに同期してHレベルになる。この
後、書き込み動作時と同様に、ワード線活性化信号WLSZ
が所定のタイミングで活性化される(図7(m))。
【0067】上述したように、ワード線活性化信号WLSZ
は、書き込み動作時にライトスイッチ信号WSWZに同期し
て活性化され、読み出し動作時には、ビット線活性化信
号BLSZに同期して活性化される。これは、論理合成部5
4により、書き込み動作時には、ノードN4の論理がノー
ドN6に伝えられ、読み出し動作時には、ノードN5の論理
がノードN6に伝えられるためである。
【0068】図8は、書き込み動作後に読み出し動作を
行う場合のタイミングを示している。この例では、2ビ
ットの直列データが連続して書き込まれる。まず、図2
に示した入力バッファ6は、内部クロック信号ICLKZの
立ち上がりに同期してコマンド信号(書き込みコマンド
WR)を取り込む。コマンドデコーダ34は、内部コマン
ド信号ICMDを受けて、コマンド活性化信号ACTZを活性化
する(図8(a))。また、コマンドデコーダ34は、書
き込みコマンド信号WRBPZ、WRTZを活性化する(図示せ
ず)。RASZ発生回路8は、コマンド活性化信号ACTZを受
けて基幹信号BRASZを活性化する(図8(b))。DQバッフ
ァ10は、内部クロック信号ICLKZの立ち上がりに同期
して、データ信号DQを順次取り込み、それぞれ内部デー
タ信号DI0、DI1として出力する(図8(c))。
【0069】BLT活性化タイミング生成回路39は、基
幹信号BRASZの活性化を受け、ビット線活性化信号BLSZ
を所定の期間活性化する(図8(d))。すなわち、ビッ
ト線活性化信号BLSZは、従来に比べ早く活性化される。
BLT発生回路16は、ビット線活性化信号BLSZを受け、
ビット線制御信号BLTXおよびビット線制御信号BRSXを非
活性化する(図8(e))。ビット線制御信号BLTXの非活
性化により、ビット線BL、/BLのイコライズおよびプリ
チャージ動作が解除される。
【0070】図2に示した直列並列変換回路36は、書
き込みコマンドWRを受けた後の内部クロック信号ICLKZ
の立ち上がりエッジを検出してライトスイッチ信号WSWZ
を活性化する(図8(f))。直列並列変換回路38は、
ライトスイッチ信号WSWZに同期して内部データ信号DI
0、DI1を取り込み、直列並列変換し、それぞれコモンデ
ータ信号CDB0Z、CDB1Zとして出力する(図8(g))。
【0071】ワード線活性化タイミング生成回路40
は、ライトスイッチ信号WSWZを受け、ワード線活性化信
号WLSZを所定の期間活性化する(図8(h))。ここで、
ビット線制御信号BLTが既に非活性化されているため、
ライトスイッチ信号WSWZにより、ワード線活性化信号WL
SZを直接活性化することが可能になる。このため、ワー
ド線活性化信号WLSZの活性化タイミングは、従来に比べ
約1クロック早くなる。
【0072】主ワードデコーダ17は、ワード線活性化
信号WLSZを受け、ワード線信号WLZを活性化する(図8
(i))。ワード線信号WLZの活性化により、メモリセル2
1に保持されているデータが微少信号としてビット線B
L、/BLに出力される(図8(j))。この後、従来と同じ
タイミングで、センスアンプ活性化信号LEX、LEZ、コラ
ム線信号CLZの活性化・非活性化、およびビット線制御
信号BLTX、BLTZ、BRSX、ワード線信号WLZの非活性化が
行われ、書き込み動作が行われる。上述したように、ワ
ード線活性化信号WLSZの活性化タイミングが約1クロッ
ク分早くなるため、1回の書き込み動作に必要なクロッ
ク数は、従来より1クロック少ない9クロックになる
(レイテンシ=9)。
【0073】次に、従来と同じタイミングで、ビット線
制御信号BLTX、BLTZ、BRSX、ワード線信号WLZ、センス
アンプ活性化信号LEX、LEZ、およびコラム線信号CLZの
活性化・非活性化が行われ、読み出し動作が行われる。
以上のように構成された半導体集積回路では、メモリコ
ア部4の制御信号であるビット線活性化信号BLSZを書き
込みコマンドWRの取り込みに同期して活性化した。この
ため、メモリコア部4の別の制御信号であるワード線活
性化信号WLSZを、直接ライトスイッチ信号WSWZで活性化
することができる。したがって、ワード線活性化信号WL
SZ、センスアンプ活性化タイミング信号BLEZ、およびコ
ラム線信号CLZの活性化タイミングを、約1クロック早
くすることができる。この結果、読み出し動作の前の書
き込み動作に必要なクロック数を、従来より1クロック
少ない9クロックにすることができる。
【0074】ワード線活性化信号WLSZ、センスアンプ活
性化タイミング信号BLEZ、およびコラム線信号CLZを、
データの取り込み信号WSWZを使用して順次活性化した。
このため、新たな制御信号を生成することなく、これ等
制御信号WLSZ、BLEZ、CLZを確実に活性化することがで
きる。ライトデータモニタ部52の出力ノードN4と、フ
リップフロップ回路56の出力の反転ノードN5とを論理
合成部54で論理演算し、ワード線活性化信号WLSZを生
成した。このため、書き込み動作時と読み出し動作時と
でそれぞれタイミングの異なるワード線活性化信号WLSZ
を容易に生成することができる。
【0075】図9は、本発明の半導体集積回路の第2の
実施形態における書き込み動作に関係する主要部の構成
を示している。この実施形態は、請求項1ないし請求項
3に対応している。この実施形態のFCRAMでは、コマン
ドデコーダ34から出力された書き込みコマンド信号WR
TZおよび直列並列制御回路36から出力されたライトス
イッチ信号WSWZは、SA活性化タイミング生成回路62に
供給されている。SA活性化タイミング生成回路62およ
びワード線活性化タイミング生成回路13以外の回路構
成、信号の接続関係は第1の実施形態と同一である。コ
アタイミング制御部32aは、図1に示した制御信号生
成部22に対応している。
【0076】図10は、SA活性化タイミング生成回路6
2を示している。SA活性化タイミング生成回路62は、
図5に示したワード線活性化タイミング生成回路40と
ほぼ同一の回路構成をしている。すなわち、SA活性化タ
イミング生成回路62は、ライトデータモニタ部52
と、論理合成部54と、フリップフロップ回路56と、
遅延回路58bと、インバータ60a、60b、60
c、60dとで構成されている。
【0077】ライトデータモニタ部52には、書き込み
コマンド信号WRTZ、ライトスイッチ信号WSWZ、およびイ
ンバータ60dを介してワード線非活性化信号WLRZが供
給されている。フリップフロップ回路56の一方の入力
には、インバータ60aを介してワード線活性化信号WL
SZが供給されている。フリップフロップ回路56の他方
の入力には、インバータ60dを介してワード線非活性
化信号WLRZが供給されている。遅延回路58bからはセ
ンスアンプ活性化タイミング信号BLEZが出力されてい
る。
【0078】SA活性化タイミング生成回路62は、書き
込み動作時に、ライトデータモニタ部52を機能させて
センスアンプ活性化タイミング信号BLEZの活性化を所定
時間遅らせる回路である。次に、上述したFCRAMの動作
について説明する。図11は、書き込み動作後に読み出
し動作を行う場合のタイミングを示している。この例で
は、2ビットの直列データが連続して書き込まれる。
【0079】まず、図8と同様に、コマンド活性化信号
ACTZ、基幹信号BRASZ、ビット線活性化信号BLSZ、ビッ
ト線制御信号BLTX、BRSXの非活性化が行われる。次に、
図9に示したワード線活性化タイミング生成回路13
は、ビット線活性化信号BLSZを受け、ワード線活性化信
号WLSZを活性化する(図11(a))。すなわち、ビット
線活性化信号BLSZおよびワード線活性化信号WLSZは、従
来に比べ早く活性化される。主ワードデコーダ17は、
ワード線活性化信号WLSZを受け、ワード線信号WLZを活
性化する(図11(b))図9に示した直列並列変換回路
36は、書き込みコマンドWRを受けた後の内部クロック
信号ICLKZの立ち上がりエッジを検出してライトスイッ
チ信号WSWZを活性化する(図11(c))。直列並列変換
回路38は、ライトスイッチ信号WSWZに同期して内部デ
ータ信号DI0、DI1を取り込み、直列並列変換し、それぞ
れコモンデータ信号CDB0Z、CDB1Zとして出力する(図1
1(d))。SA活性化タイミング生成回路62は、ライト
スイッチ信号WSWZを受けて、センスアンプ活性化タイミ
ング信号BLEZを活性化する(図11(e))。ここで、ビ
ット線活性化信号BLSZおよびワード線活性化信号WLSZが
既に活性化されているため、ライトスイッチ信号WSWZに
より、センスアンプ活性化タイミング信号BLEZを直接活
性化することが可能になる。このため、センスアンプ活
性化タイミング信号BLEZの活性化タイミングは、従来に
比べ約2クロック早くなる。
【0080】この後、第1の実施形態と同様に、センス
アンプ活性化信号LEX、LEZが活性化され、コラム線信号
CLZが活性化され、書き込み動作が行われる。次に、従
来と同じタイミングで読み出し動作が行われる。以上の
ように構成された半導体集積回路においても上述した第
1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さら
に、本実施形態では、ビット線活性化信号BLSZおよびワ
ード線活性化信号WLSZを書き込みコマンドWRの取り込み
に同期して順次活性化した。このため、センスアンプ活
性化タイミング信号BLEZを直接ライトスイッチ信号WSWZ
で活性化することができ、その活性化タイミングを、約
2クロック早くすることができる。したがって、読み出
し動作の前の書き込み動作に必要なクロック数を、従来
より2クロック少ない8クロックにすることができる。
【0081】図12は、本発明の半導体集積回路の第3
の実施形態における書き込み動作に関係する主要部の構
成を示している。この実施形態は、請求項1ないし請求
項3に対応している。
【0082】この実施形態のFCRAMでは、コマンドデコ
ーダ34から出力された書き込みコマンド信号WRTZおよ
び直列並列制御回路36から出力されたライトスイッチ
信号WSWZは、CL活性化タイミング生成回路64に供給さ
れている。また、SA活性化タイミング生成回路66の回
路構成が第1の実施形態と異なっている。SA活性化タイ
ミング生成回路66、CL活性化タイミング生成回路64
以外の回路構成、信号の接続関係は第1の実施形態と同
一である。コアタイミング制御部32bおよびコア制御
信号発生部3は、図1に示した制御信号生成部22に対
応している。
【0083】図13は、CL活性化タイミング生成回路6
4およびSA活性化タイミング生成回路66を示してい
る。CL活性化タイミング生成回路64は、ライトデータ
モニタ部52と、論理合成部54と、遅延回路64a、
64bとで構成されている。遅延回路64a、64b
は、図3に示した遅延回路42と同一の論理の回路であ
る。ライトデータモニタ部52には、書き込みコマンド
信号WRTZ、ライトスイッチ信号WSWZ、および遅延回路6
4bを介してセルフプリチャージ信号SPRZが供給されて
いる。ライトデータモニタ部52の出力は、論理合成部
54の一方の入力に接続されている。論理合成部54の
他方の入力には、センスアンプ活性化タイミング信号BL
E0Zが供給されている。センスアンプ活性化タイミング
信号BLE0Xは、第2の活性化信号に対応している。遅延
回路64aは、論理合成部54の出力を受け、反転した
信号をコラム線活性化信号BCLZとして出力している。
【0084】SA活性化タイミング生成回路66は、遅延
回路66a、66bとフリップフロップ回路66dと、
インバータ66e、66fとで構成されている。フリッ
プフロップ回路66dは、第2の制御回路に対応してい
る。遅延回路66a、66bは、図3に示した遅延回路
42と同一の論理の回路である。フリップフロップ回路
66dの一方の入力には、遅延回路66aを介してワー
ド線活性化信号WLSZが供給されている。フリップフロッ
プ回路66dの他方の入力には、インバータ66fを介
してワード線非活性化信号WLRZが供給されている。イン
バータ66eは、フリップフロップ回路66dの出力を
受け、センスアンプ活性化タイミング信号BLE0Xを出力
している。遅延回路66cは、センスアンプ活性化タイ
ミング信号BLE0Xを受け、反転した信号をセンスアンプ
活性化タイミング信号BLEZとして出力している。
【0085】次に、上述したFCRAMの動作について説明
する。図14は、書き込み動作後に読み出し動作を行う
場合のタイミングを示している。この例では、2ビット
の直列データが連続して書き込まれる。まず、図11と
同様に、ワード線活性化信号WLSZの活性化までが行われ
る。次に、図13に示したSA活性化タイミング生成回路
66は、ワード線活性化信号WLSZを受け、センスアンプ
活性化タイミング信号BLEZを活性化する(図14
(a))。
【0086】図12に示した直列並列変換回路36は、
書き込みコマンドWRを受けた後の内部クロック信号ICLK
Zの立ち上がりエッジを検出してライトスイッチ信号WSW
Zを活性化する(図14(b))。CL活性化タイミング生成
回路64は、ライトスイッチ信号WSWZを受けて、コラム
線活性化信号BCLZを活性化する(図14(c))。ここ
で、ビット線活性化信号BLSZ、ワード線活性化信号WLS
Z、およびセンスアンプ活性化タイミング信号BLEZが既
に活性化されているため、ライトスイッチ信号WSWZによ
り、コラム線活性化信号BCLZを直接活性化することが可
能になる。このため、コラム線活性化信号BCLZの活性化
タイミングは、従来に比べ約3クロック早くなる。
【0087】この後、第1の実施形態と同様に、コラム
線信号CLZが活性化され、書き込み動作が行われる。次
に、従来と同じタイミングで読み出し動作が行われる。
以上のように構成された半導体集積回路においても上述
した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施形態では、ビット線活性化信号BLSZ、ワ
ード線活性化信号WLSZ、およびセンスアンプ活性化タイ
ミング信号BLEZを書き込みコマンドWRの取り込みに同期
して順次活性化した。このため、コラム線活性化信号BC
LZを直接ライトスイッチ信号WSWZで活性化することがで
き、その活性化タイミングを、約3クロック早くするこ
とができる。したがって、読み出し動作の前の書き込み
動作に必要なクロック数を、従来より3クロック少ない
7クロックにすることができる。すなわち、ランダムア
クセス時の書き込み動作を、常に読み出し動作と同じク
ロック数で行うことができる。
【0088】図15は、本発明の半導体集積回路の第4
の実施形態における書き込み動作に関係する主要部の構
成を示している。この実施形態は、請求項4および請求
項5に対応している。この実施形態のFCRAMでは、CL活
性化タイミング生成回路68は、コラム線活性化信号BC
LZの他に、センスアンプ活性化タイミング信号BLEPZを
出力している。また、コア制御信号発生部70のセンス
アンプ制御回路72は、センスアンプ活性化信号LEX、L
EZの他に、センスアンプ活性化信号LEPXを出力してい
る。センスアンプは、図22に示したセンスアンプ22
と同一のものが使用されている。CL活性化タイミング生
成回路68、センスアンプ制御回路72、およびセンス
アンプ22以外の回路構成、信号の接続関係は第3の実
施形態と同一である。コアタイミング制御部32cおよ
びコア制御信号発生部70は、図1に示した制御信号生
成部22に対応している。
【0089】図16は、CL活性化タイミング生成回路6
8およびSA活性化タイミング生成回路66を示してい
る。CL活性化タイミング生成回路68は、ライトデータ
モニタ部52と、論理合成部54と、遅延回路68a、
74a、74b、74c、74dと、MOSスイッチ76
a、76b、76c、76dとインバータ78とで構成
されている。
【0090】ライトデータモニタ部52には、書き込み
コマンド信号WRTZ、ライトスイッチ信号WSWZ、および遅
延回路68aを介して論理合成部54の出力信号である
セルフプリチャージ信号SPRZが供給されている。ライト
データモニタ部52の出力は、論理合成部54の一方の
入力に接続されている。論理合成部54の他方の入力に
は、センスアンプ活性化タイミング信号BLE0Xが供給さ
れている。遅延回路74a、74b、74c、74d
は、論理合成部54の出力信号であるセルフプリチャー
ジ信号SPRZを受け、それぞれ反転した信号をMOSスイッ
チ76a、76b、76c、76dに出力している。
【0091】MOSスイッチ76a、76bからはコラム
線活性化信号BCLZが出力されている。MOSスイッチ76
c、76dからはセンスアンプ活性化タイミング信号BL
EPZが出力されている。MOSスイッチ76a、76cのpM
OSのゲート、MOSスイッチ76b、76dのnMOSのゲー
トには、書き込みコマンド信号WRTZが供給されている。
MOSスイッチ76a、76cのnMOSのゲート、MOSスイッ
チ76b、76dのpMOSのゲートには、インバータ78
を介して、書き込みコマンド信号WRTZの反転信号が供給
されている。
【0092】遅延回路68a、74a、74b、74
c、74dは、図3に示した遅延回路42と同一の論理
の回路である。遅延回路74a、74dは、遅延時間が
相対的に長く設定され(図中に添え字“L”を記載)、
遅延回路74b、74cは、遅延時間が相対的に短く設
定されている(図中に添え字“S”を記載)。このた
め、書き込み動作時には、コラム線活性化信号BCLZの活
性化タイミングが早くなり、センスアンプ活性化タイミ
ング信号BLEPZの活性化タイミングが遅くなる。この結
果、コラム線信号CLZの活性化が早く行われ、センスア
ンプのオーバードライブを行うセンスアンプ活性化信号
LEPXの活性化が遅延される。
【0093】図17は、書き込み動作を行う場合のタイ
ミングを示している。まず、第3の実施形態と同様に、
ビット線制御信号BLTXが非活性化され、次にワード線信
号WLZが活性化される。次に、センスアンプ活性化タイ
ミング信号BLEZの活性化により、センスアンプ活性化信
号LEZが活性化され、ビット線BL、/BLの微少信号の増幅
が始まる(図17(a))。次に、コラム線活性化信号BCL
Zを受けてコラム線信号CLZが活性化され、ビット線BL、
/BLに書き込みデータが与えられる(図17(b))。ここ
で、コラム線信号CLZの活性化は、図16に示したCL活
性化タイミング生成回路68の遅延回路74bにより、
従来(図の一点鎖線)より早く行われる。コラム線信号
CLZの活性化時にオーバードライブは行われていない。
したがって、書き込みデータが到達していない状態でビ
ット線BL、/BLの微少信号がオーバードライブにより増
幅されることはなく、データの反転は短時間に行われ
る。
【0094】次に、センスアンプ活性化タイミング信号
BLEPZの活性化により、センスアンプ活性化信号LEPXが
活性化され、書き込みデータの増幅(オーバードライ
ブ)が行われる(図17(c))。ここで、センスアンプ
活性化タイミング信号BLEPZの活性化は、図16に示し
たCL活性化タイミング生成回路68の遅延回路74dに
より、従来(図の一点鎖線)より遅く行われる。このた
め、センスアンプ活性化信号LEPXの活性化は、従来(図
の一点鎖線)より遅く行われる。
【0095】次に、センスアンプ活性化タイミング信号
BLEPZの非活性化により、センスアンプ活性化信号LEPX
が非活性化され、オーバードライブが終了する(図17
(d))。同時に、センスアンプ活性化信号LEXが活性化さ
れ、Hレベル側の電位は、電源電圧VIIまで低下する。
この結果、オーバードライブ期間は、従来に比べて遅い
にもかかわらず、データのメモリセルへの書き込み動作
は、従来に比べて時間T3だけ早くなる。
【0096】この後、センスアンプ活性化タイミング信
号BLEZの非活性化により、センスアンプ活性化信号LE
X、LEZが非活性化され、センスアンプの増幅動作が終了
する。この実施形態の半導体集積回路においても上述し
た第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。さ
らに、この実施形態では、書き込み動作時のコラムスイ
ッチ4i、4jの活性化を、読み出し動作時に比べ早く
した。このため、書き込みデータと関係のない微少信号
の増幅期間を最小限にすることができる。この結果、ビ
ット線BL、/BLのデータの反転を短時間に行うことがで
き、書き込み動作に必要な時間を短縮することができ
る。
【0097】また、センスアンプのオーバードライブ期
間より前に、コラムスイッチ4i、4jをオンにし、ビ
ット線BL、/BLに書き込みデータを与えた。このため、
書き込み動作時には、書き込みデータと関係のない微少
信号の増幅がオーバードライブにより行われることを防
止することができる。したがって、読み出し動作に必要
な時間を増大することなく、書き込み動作に必要な時間
を短縮することができる。
【0098】なお、上述した実施形態では、本発明をFC
RAMに適用した例について述べた。しかしながら、本発
明はかかる実施形態に限定されるものではない。例え
ば、DDR-FCRAM、あるいはFCRAMのメモリコアおよび周辺
回路を搭載したシステムLSIに適用してもよい。また、
上述した実施形態では、論理合成部54をNORゲートで
構成し、負論理のアンド論理を演算した例について述べ
た。しかしながら、本発明はかかる実施形態に限定され
るものではない。例えば、論理合成部をNANDゲートで構
成し、負論理のオア論理を演算してもよい。このときに
は、論理合成部の各入力には、書き込み動作時に取込信
号に同期してLレベルになる信号と、読み出し動作の開
始時にLレベルになる信号とがそれぞれ供給される。
【0099】以上の実施形態において説明した発明を整
理して以下の項を開示する。 (1)請求項1記載の半導体集積回路において、制御信
号生成部は、書き込み動作の開始に同期して、ビット線
制御信号を活性化することを特徴とする半導体集積回
路。 (2)請求項1記載の半導体集積回路において、制御信
号生成部は、書き込み動作の開始に同期して、ビット線
制御信号およびワード線信号を活性化することを特徴と
する半導体集積回路。
【0100】(3)請求項1記載の半導体集積回路にお
いて、制御信号生成部は、書き込み動作の開始に同期し
て、ビット線制御信号、ワード線信号およびセンスアン
プ活性化信号を活性化することを特徴とする半導体集積
回路。上記(1)ないし(3)の半導体集積回路では、
所定の信号の活性化が、書き込みデータの取り込みを待
たずに行われ、残りの信号の活性化タイミングを早くす
ることが可能になる。この結果、書き込み動作に必要な
時間が短縮される。
【0101】(4)請求項2記載の半導体集積回路にお
いて、前記制御信号生成部は、書き込み動作時に前記取
り込み信号に同期して活性化される第1の活性化信号を
生成する第1の制御回路と、読み出し動作の開始時に同
期して活性化される第2の活性化信号を生成する第2の
制御回路と、前記第1の活性化信号と前記第2の活性化
信号とのオア論理をとる論理合成部とを備え、前記残り
の信号は、前記論理合成部の出力を使用して生成される
ことを特徴とする半導体集積回路。
【0102】この半導体集積回路では、図1に示した制
御信号生成部22の第1の制御回路22aは、書き込み
動作時に、取り込み信号に同期して第1の活性化信号AC
T1を活性化する。読み出し動作時に、制御信号生成部2
2の第2の制御回路22bは、読み出し動作の開始時に
同期して第2の活性化信号ACT2を活性化する。論理合成
部22cは、第1の活性化信号ACT1と第2の活性化信号
ACT2とのオア論理をとる。そして、制御信号生成部22
は、論理合成部22cの演算結果を使用して上記残りの
信号を生成する。
【0103】このため、書き込み動作時と、読み出し動
作時とで異なる残りの信号の生成タイミングを容易に生
成することができる。
【0104】
【発明の効果】請求項1の半導体集積回路では、所定の
信号の活性化を書き込みデータの取り込みを待たずに行
うことができ、残りの信号の活性化タイミングを早くす
ることができる。この結果、書き込み動作に必要な時間
を短縮することができる。
【0105】請求項2の半導体集積回路では、取り込み
信号に同期して残りの信号を活性化することで、新たに
制御信号を生成することなく、残りの信号の活性化を確
実に行うことができる。請求項3の半導体集積回路で
は、書き込み動作時と、読み出し動作時とで異なる残り
の信号の生成タイミングを第1および第2の制御回路と
論理合成部とにより容易に生成することができる。
【0106】請求項4の半導体集積回路では、書き込み
データと関係のない微少信号の増幅期間を最小限にする
ことができる。このため、ビット線のデータの反転に必
要な時間を低減することができ、書き込み動作に必要な
時間を短縮することができる。請求項5の半導体集積回
路では、読み出し動作時には、オーバードライブを十分
機能させ、書き込み動作時には、書き込みデータと関係
のない微少信号のオーバードライブを行わないようにす
ることができる。したがって、読み出し動作時間を増大
することなく、書き込み動作に必要な時間を短縮するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1ないし請求項5に記載の発明の基本原
理を示すブロック図である。
【図2】第1の実施形態における書き込み動作に関係す
る回路を示すブロック図である。
【図3】図2の直列並列制御回路を示す回路図である。
【図4】図2の直列並列変換回路を示す回路図である。
【図5】図2のワード線活性化タイミング生成回路の要
部を示す回路図である。
【図6】直列並列制御回路および直列並列変換回路の動
作を示すタイミング図である。
【図7】ワード線活性化タイミング生成回路の動作を示
すタイミング図である。
【図8】第1の実施形態における書き込み動作後に読み
出し動作を行う場合のタイミング図である。
【図9】第2の実施形態における書き込み動作に関係す
る回路を示すブロック図である。
【図10】図9のSA活性化タイミング生成回路を示す回
路図である。
【図11】第2の実施形態における書き込み動作後に読
み出し動作を行う場合のタイミング図である。
【図12】第3の実施形態における書き込み動作に関係
する回路を示すブロック図である。
【図13】図12のCL活性化タイミング生成回路および
SA活性化タイミング生成回路を示す回路図である。
【図14】第3の実施形態における書き込み動作後に読
み出し動作を行う場合のタイミング図である。
【図15】第4の実施形態における書き込み動作に関係
する回路を示すブロック図である。
【図16】第4の実施形態におけるCL活性化タイミング
生成回路およびSA活性化タイミング生成回路を示す回路
図である。
【図17】第4の実施形態における書き込み動作時のタ
イミング図である。
【図18】従来のFCRAMにおける書き込み動作に関係す
る回路を示すブロック図である。
【図19】図18のメモリコア部の主要部を示す回路図
である。
【図20】従来のFCRAMにおいて、書き込み動作が連続
して行われるときのタイミング図である。
【図21】従来のFCRAMにおいて、書き込み動作後に読
み出し動作を行う場合のタイミング図である。
【図22】従来提案されている増幅時間を短縮するため
のセンスアンプを示す回路図である。
【図23】図22のセンスアンプにおける読み出し時の
増幅動作を示すタイミング図である。
【図24】図22のセンスアンプにおける書き込み時の
増幅動作を示すタイミング図である。
【符号の説明】
3 コア制御信号発生部 4 メモリコア部 5 クロックバッファ 6 入力バッファ 8 RASZ発生回路 10 DQバッファ 12 BLT活性化タイミング生成回路 14 SA活性化タイミング生成回路 15 CL活性化タイミング生成回路 16 BLT発生回路 17 主ワードデコーダ 18 センスアンプ制御回路 19 コラムデコーダ 20 センスアンプ 21 メモリセル 30 入力制御部 32 コアタイミング制御部 34 コマンドデコーダ 36 直列並列制御回路 38 直列並列変換回路 39 BLT活性化タイミング生成回路 40 ワード線活性化タイミング生成回路 52 ライトデータモニタ部 54 論理合成部 62 SA活性化タイミング生成回路 64 CL活性化タイミング生成回路 66 SA活性化タイミング生成回路 68 CL活性化タイミング生成回路 70 コア制御信号発生部 72 センスアンプ制御回路 ACTZ コマンド活性化信号 BCLZ コラム線活性化信号 BLEZ センスアンプ活性化タイミング信号 BLSZ ビット線活性化信号 BLRZ ビット線非活性化信号 BLTX ビット線制御信号 BLTZ ビット線制御信号 BRASZ 基幹信号 BRSX ビット線制御信号 CDB0Z、CDB1Z コモンデータ信号 CLKZ クロック信号 CLZ コラム線信号 CMD コマンド信号 DI0、DI1 内部データ信号 DQ データ信号 ICLKZ 内部クロック信号 ICMD 内部コマンド信号 LEX、LEZ、LEPX センスアンプ活性化信号 SPRZ セルフプリチャージ信号 WLRZ ワード線非活性化信号 WLSZ ワード線活性化信号 WLZ ワード線信号 WSWZ ライトスイッチ信号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルと、 前記メモリセルに接続されるビット線と、 前記ビット線を所定の電位にリセットするリセット回路
    と、 前記ビット線に伝達されたデータを増幅するセンスアン
    プと、 前記ビット線にデータを伝達するコラムスイッチと、 前記リセット回路を活性化するビット線制御信号、前記
    メモリセルと前記ビット線との接続を制御するワード線
    信号、前記センスアンプを活性化するセンスアンプ活性
    化信号、および前記コラムスイッチを活性化するコラム
    線信号を生成する制御信号生成部とを備え、 書き込み動作時に、前記制御信号生成部は、前記各信号
    のうち所定の信号を該書き込み動作の開始時に活性化
    し、残りの信号を書き込みデータの取り込み後に活性化
    することを特徴とする半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 前記メモリセルに書き込むデータを直列データとして取
    り込み、並列データに変換する直列並列変換回路を備
    え、 前記制御信号生成部は、前記直列並列変換回路の取り込
    み信号に同期して前記残りの信号を活性化することを特
    徴とする半導体集積回路。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の半導体集積回路におい
    て、 前記制御信号生成部は、 書き込み動作時に前記取り込み信号に同期して活性化さ
    れ、読み出し動作時に常に活性化される第1の活性化信
    号を生成する第1の制御回路と、 書き込み動作の開始時および読み出し動作の開始時にそ
    れぞれ同期して活性化される第2の活性化信号を生成す
    る第2の制御回路と、 前記第1の活性化信号と前記第2の活性化信号とのアン
    ド論理をとる論理合成部とを備え、 前記残りの信号は、前記論理合成部の出力を使用して生
    成されることを特徴とする半導体集積回路。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路におい
    て、 前記制御信号生成部は、前記書き込み動作時に、前記コ
    ラム線信号を、読み出し動作時に比べ早く活性化するこ
    とを特徴とする半導体集積回路。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の半導体集積回路におい
    て、 前記センスアンプは、増幅開始時の所定期間に高電圧を
    使用するオーバードライブ機能を有し、 前記制御信号生成部は、前記書き込み動作時に、前記コ
    ラム線信号を、オーバードライブ期間より前に活性化す
    ることを特徴とする半導体集積回路。
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