JPH07114794A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH07114794A
JPH07114794A JP26076493A JP26076493A JPH07114794A JP H07114794 A JPH07114794 A JP H07114794A JP 26076493 A JP26076493 A JP 26076493A JP 26076493 A JP26076493 A JP 26076493A JP H07114794 A JPH07114794 A JP H07114794A
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JP
Japan
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memory cell
circuit
bit line
address
switch circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP26076493A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiki Sakamoto
良来 坂本
Seiji Yamaguchi
聖司 山口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メモリセルアレイを分割するためのスイッチ
回路をアドレスに対応してダイナミックにON/OFF
制御を行なうことにより、ビット線の負荷容量を低減し
半導体記憶装置の低消費電力化と読み出し/書き込みの
高速化を図る。 【構成】 アドレスを入力とする行デコーダ100と、
行デコーダ100の出力信号線であるワード線に接続さ
れたメモリセルから構成されるメモリセルアレイを行単
位で2個に分割したメモリセルアレイ102,108
と、互いに隣接するメモリセルアレイの間で、メモリセ
ルのビット線を直列に接続または切り離しを行うための
スイッチ回路103と、スイッチ回路103の制御信号
を生成するための制御回路107とを備えた半導体記憶
装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータシステム
において、読み出しの高速化を図る半導体記憶装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子、情報、通信などの産業分野
において、半導体記憶装置は電子機器、コンピュータ等
においてプログラムあるいはデータを記憶する手段とし
て使用される。以下図面を参照しながら、従来の半導体
記憶装置について説明する。
【0003】図6は従来の半導体記憶装置の構成図を示
す。例えば、「CMOS VLSI設計の原理」富沢孝
監訳の306〜312ページで従来の回路構成の一例を
参照することができる。20はデータを保持する記憶手
段MCを基本単位としたメモリセルアレイである。ここ
では説明を簡単にするために全体のメモリセルアレイ構
成として、行数×列数を4×3、データ幅は1ワードを
3ビットの構成と仮定する。21はアドレスADDRを
デコードしワード線WL0、WL1、WL2、WL3に
ワード選択のための信号を生成する行デコーダである。
22は書き込みイネーブル信号WEと読み出しイネーブ
ル信号REの制御により、1ワードに対応するメモリセ
ルMCとデータバスDATA間において読み出し/書き
込み動作を行なうための読み出し/書き込み回路であ
る。ビット線のプリチャージ回路/イコライズ回路、セ
ンスアンプは読み出し/書き込み回路22に含まれてい
るものとする。記憶手段MCに接続されるビット線をB
0,XB0,B1,XB1,B2,XB2で示す。
【0004】以上のように構成された半導体記憶装置に
ついて、以下その動作について説明する。書き込みイネ
ーブル信号WEが”HIGH”の場合を書き込み動作、
読み出しイネーブル信号REが”HIGH”の場合を読
み出し動作とする。アドレスADDRを行デコーダ21
でデコードしワード線WL0が活性化されたとする。読
み出し動作が行われる場合は、ワード線WL0に接続さ
れる記憶手段MCに保持されている1ワードのデータを
ビット線B0,XB0,B1,XB1,B2,XB2に
読み出し、読み出し/書き込み回路22で駆動しデータ
バスDATAにデータを読み出す。一方、書き込み動作
が行われる場合は、1ワードの書き込みデータをデータ
バスDATAから読み出し/書き込み回路22で駆動
し、ビット線B0,XB0,B1,XB1,B2,XB
2を介して1ワードのデータを記憶手段MCに書き込
む。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、半導体記憶装置の記憶容量の増大に伴
い、メモリセルアレイを構成する列方向のメモリセル数
の増加により、ビット線の負荷容量は増大する。従っ
て、ビット線における消費電力の増大と、ビット線を介
したメモリセルに対するデータの読み出し/書き込みの
アクセスタイムが増大し高速化を阻害するという問題点
を有していた。
【0006】本発明は上記問題点に鑑み、ビット線の負
荷容量を低減し低消費電力化と読み出しの高速化を図る
ことができる半導体記憶装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の半導体記憶装置は、アドレスを入力とする行
デコーダと、前記行デコーダの出力信号線であるワード
線に接続されたメモリセルから構成されるメモリセルア
レイを行単位でk個(k≧2)に分割したメモリセルア
レイと、互いに隣接する前記メモリセルアレイの間(第
iのメモリセルアレイと第i+1の間1≦i≦k−
1))で、メモリセルのビット線を直列に接続または切
り離しを行うためのk−1個のスイッチ回路と、前記ス
イッチ回路の制御信号を生成するための制御回路とを備
えたものである。
【0008】更に、分割されたk個の前記メモリセルア
レイの配置をアドレスに対応してプログラマブルに設計
することを特徴とする。
【0009】望ましくは前記アドレスの一部を制御回路
に入力する。
【0010】
【作用】本発明は上記した構成によって、メモリセルア
レイを分割するためのスイッチ回路をアドレスに対応し
てダイナミックにON/OFF制御を行なうことによ
り、ビット線の負荷容量を低減し半導体記憶装置の低消
費電力化と読み出しの高速化を図ることができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の一実施例の半導体記憶装置につ
いて、図面を参照しながら説明する。図1は半導体記憶
装置のブロック図を示す。ここでは、ランダムアクセス
メモリ(RAM)を例に挙げ、回路構成としてメモリセ
ルアレイを2個に分割した場合について説明する。
【0012】100はアドレスADDRを入力とする行
デコーダ、102と108は読み出し/書き込みのデー
タを保持する記憶手段で構成されるメモリセルアレイで
あり、それぞれメモリマップのアドレス空間に基づき割
り当てられる。メモリセルアレイ102、108の読み
出し/書き込みに関する記憶手段は行デコーダ100の
出力結果により選択される。103はメモリセルアレイ
102と108を分割するためのスイッチ回路である。
メモリセルアレイ102、108の内部のビット線をス
イッチ回路103で接続または切り離すことによりメモ
リセルアレイは分割される。104は前記ビット線のプ
リチャージ/イコライズを行なうためのプリチャージ回
路/イコライズ回路、105は前記ビット線の信号変化
を増幅するためのセンスアンプ、106はセンスアンプ
105の出力とデータバスDATAの間で読み出し/書
き込みのデータをドライブ制御するための入出力バッフ
ァである。107はアドレスADDRの一部を入力とし
スイッチ回路103の制御信号CNTを生成するための
制御回路である。例えばメモリマッピングで半導体記憶
装置のメモリ空間を2個に分割する場合は、アドレスA
DDRのMSBを使用し制御信号CNTを生成すること
ができる。101はメモリセルアレイ102、108が
スイッチ回路103で切り離された場合に、プリチャー
ジ回路/イコライズ回路104とは独立にメモリセルア
レイ102のイコライズ動作のみを行なうためのイコラ
イズ回路である。このイコライズ回路101は、スイッ
チ回路103の制御を行なう制御回路107の構成を変
更し、プリチャージ回路/イコライズ回路104を用い
ることにすれば設ける必要がない。
【0013】以下の説明ではイコライズ回路101を設
ける場合について説明する。図2は図1のブロック図に
対応する半導体記憶装置の構成図を示す。ここでは、メ
モリセルアレイを2個に分割した場合について説明す
る。100から107の各構成要素は、図1の構成と同
様なものである。102と108はデータを保持する記
憶手段MCを基本単位としたメモリセルアレイである。
ここでは説明を簡単にするために全体のメモリセルアレ
イ構成として行数×列数を4×3、データ幅は1ワード
を3ビットの構成と仮定する。100はアドレスADD
Rをデコードしワード線WL0、WL1、WL2、WL
3にワード選択のための信号を生成する行デコーダであ
る。ここに、ワード線WL0、WL1、WL2、WL3
が活性化されるアドレスADDRは、それぞれ00番
地、01番地、10番地、11番地とする。103はメ
モリセルアレイ102、108を分割するためのスイッ
チ回路であり、スイッチ素子SWで構成される。分離さ
れるビット線をそれぞれB0,XB0,B1,XB1,
B2,XB2とC0,XC0,C1,XC1,C2,X
C2で示す。104は前記ビット線のプリチャージ/イ
コライズを行なうためのプリチャージ回路/イコライズ
回路、105は前記ビット線の信号変化を増幅するため
のセンスアンプ、106はセンスアンプ105の出力と
データバスDATAの間で読み出し/書き込みのデータ
をドライブ制御するための入出力バッファである。10
7はアドレスADDRの一部を入力としスイッチ回路1
03の制御信号CNTを生成するための制御回路であ
る。ここではアドレスADDRのMSBを使用し制御信
号CNTを生成することにより、メモリセルアレイ10
2と108に2個に分割する場合を示しておりインバー
タで実現できる。
【0014】図3はスイッチ回路103を構成するスイ
ッチ素子SWの回路図を示す。ビット線B0、C0と制
御回路107の出力信号CNTに対応する1ビット分の
スイッチ素子SWについて示した。例として2種類のス
イッチ素子を示す。302はCMOSスイッチ、301
はPMOSを制御するためのインバータ、303はNM
OSスイッチである。
【0015】以上のように構成された本発明の半導体記
憶装置について、図4のタイミング図を基に以下その動
作について説明する。
【0016】書き込みイネーブル信号WEが”HIG
H”の場合を書き込み動作、読み出しイネーブル信号R
Eが”HIGH”の場合を読み出し動作とする。最初の
サイクルにおいて、アドレスADDRの00番地に対応
するメモリセルMCにデータを書き込み、次のサイクル
でそのデータを読み出す。これらのサイクルでは、アド
レスADDRのMSBが0であるため、制御回路107
の出力信号CNTは”HIGH”となり、スイッチ回路
103はオン状態になる。従って、各ビット線、例えば
B0とC0は接続されたまま動作する。これを通常アク
セスサイクルと呼ぶ。第3のサイクルではアドレスAD
DRの10番地に対応するメモリセルMCにデータを書
き込み、次のサイクルでそのデータを読み出す。これら
のサイクルでは、アドレスADDRのMSBが1である
ため、制御回路107の出力信号CNTは”LOW”と
なり、スイッチ回路103はOFF状態になる。従っ
て、各ビット線、例えばB0とC0は切断された状態で
動作する。これを高速アクセスサイクルと呼ぶ。
【0017】以下、各サイクルの動作を説明する。通常
アクセスサイクルにおいて、書き込みまたは読み出しの
動作に備えるためプリチャージ信号PRCが”HIG
H”となり、プリチャージ回路/イコライズ回路104
により各ビット線はプリチャージと同時にイコライズさ
れる。タイミング図ではB0、XB0、C0、XC0に
ついて示した。アドレスADDRは00番地であるた
め、行デコーダ21でデコードすることによりワード線
WL0が活性化される。書き込みイネーブルWEが”H
IGH”の期間において、データバスDATA上のデー
タは入出力バッファ106とビット線を介してメモリセ
ルMCに書き込まれる。タイミング図ではメモリセル
に”LOW”のデータが書き込まれる場合を示す。次の
サイクルで書き込まれたデータを読み出す。アドレスA
DDRは00番地であるため、行デコーダ21でデコー
ドすることによりワード線WL0が活性化される。読み
出しイネーブルREが”HIGH”の期間において、メ
モリセルMCに保持されたデータをビット線に取り出し
センスアンプ105で増幅し、入出力バッファ106か
らデータバスDATAに読み出す。以上の書き込み/読
み出しにおいて、各ビット線はスイッチ回路103で接
続されているためビット線の負荷容量はすべてのメモリ
セルの影響を受ける。
【0018】次に各ビット線がスイッチ回路103で切
断された状態で動作する高速アクセスサイクルにおい
て、書き込みまたは読み出しの動作に備えるためプリチ
ャージ信号PRCが”HIGH”となり、プリチャージ
回路/イコライズ回路104により各ビット線B0、X
B0、B1、XB1、B2、XB2はプリチャージと同
時にイコライズされる。一方、イコライズ回路101に
より各ビット線C0、XC0、C1、XC1、C2、X
C2はイコライズのみ行なわれる。アドレスADDRは
10番地であるため、行デコーダ21でデコードするこ
とによりワード線WL2が活性化される。書き込みイネ
ーブルWEが”HIGH”の期間において、データバス
DATA上のデータは入出力バッファ106とビット線
を介してメモリセルMCに書き込まれる。タイミング図
ではメモリセルに”LOW”のデータが書き込まれる場
合を示す。次のサイクルで書き込まれたデータを読み出
す。アドレスADDRは10番地であるため、行デコー
ダ21でデコードすることによりワード線WL2が活性
化される。読み出しイネーブルREが”HIGH”の期
間において、メモリセルMCに保持されたデータをビッ
ト線に取り出しセンスアンプ105で増幅し、入出力バ
ッファ106からデータバスDATAに読み出す。
【0019】以上の書き込み/読み出しにおいて、各ビ
ット線はスイッチ回路103で切断されているためビッ
ト線の負荷容量はすべてのメモリセルの半分の影響しか
受けない。従って、高速アクセスサイクルでは、プリチ
ャージに関する低消費電力化と高速化、書き込み/読み
出しに関する低消費電力化と高速化を図ることができ
る。
【0020】図5は、半導体記憶装置のメモリマップを
示す。通常アクセス空間は前記通常アクセスサイクルに
対応する半導体記憶装置のメモリセルアレイ102を割
当てる。一方、高速アクセス空間は前記高速アクセスサ
イクルに対応する半導体記憶装置のメモリセルアレイ1
08に割当てる。このようにアドレスに対応してスイッ
チ回路103をダイナミックにON/OFFすることに
より、要求されるデータの読み出しまたは書き込みのア
クセスタイムに応じた高性能なメモリシステムを構成す
ることができる。
【0021】以上のように本実施例によれば、メモリセ
ルアレイ間のビット線の接続または切り離しを行うため
のスイッチ回路とその制御回路を設けることにより、ビ
ット線の負荷容量を低減し半導体記憶装置の低消費電力
化と読み出し/書き込みの高速化を図ることができる。
さらに実際のレイアウトにおいて、このスイッチ回路と
その制御回路は半導体記憶装置全体の面積に比較して無
視できる程度に小さく構成できるため、シンプルな構成
で性能向上を図ることができる。
【0022】なお、以上の説明ではメモリセルアレイを
2個に分割した場合であった。さらに複数のメモリセル
アレイ間にそれぞれスイッチ回路を設け、それに対応す
る制御回路を設けることにより、2個に分割の場合と同
様に多数個に分割の場合にも応用することができ、半導
体記憶装置の低消費電力化と読み出し/書き込みの高速
化の効果はさらに増大する。また、以上の説明ではRA
Mに関する説明を行なったが、同様にリードオンリメモ
リ(ROM)についても、メモリセルアレイ間のビット
線の接続または切り離しを行うためのスイッチ回路とそ
の制御回路を設けることにより、ビット線の負荷容量を
低減し半導体記憶装置の低消費電力化と読み出しの高速
化を図ることができる。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明は、メモリセルアレ
イの各ワードをアドレスに対応して少なくとも2個に分
割して構成されたメモリセルアレイと、ビット線の接続
または切り離しを行うためのスイッチ回路と、その制御
信号を生成するための制御回路と、ビット線に接続する
イコライズ回路を設けることにより、ビット線の負荷容
量を低減し半導体記憶装置の低消費電力化と読み出しの
高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における半導体記憶装置のブロ
ック図
【図2】同実施例における半導体記憶装置の構成図
【図3】同実施例における半導体記憶装置のスイッチ素
子の回路図
【図4】同実施例における半導体記憶装置のタイミング
【図5】同実施例における半導体記憶装置のメモリマッ
プ図
【図6】従来の半導体記憶装置の構成図
【符号の説明】
100 行デコーダ 101 イコライズ回路 102、108 メモリセルアレイ 103 スイッチ回路 104 プリチャージ回路/イコライズ回路 105 センスアンプ 106 入出力バッファ 107 制御回路 301 インバータ 302 CMOSスイッチ 303 NMOSスイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11C 17/00 309 J

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アドレスを入力とする行デコーダと、 前記行デコーダの出力信号線であるワード線に接続され
    たメモリセルから構成されるメモリセルアレイを行単位
    でk個(k≧2)に分割したメモリセルアレイと、 互いに隣接する前記メモリセルアレイの間(第iのメモ
    リセルアレイと第i+1の間(1≦i≦k−1))で、
    メモリセルのビット線を直列に接続または切り離しを行
    うためのk−1個のスイッチ回路と、 前記スイッチ回路の制御信号を生成するための制御回路
    とを備えた半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】分割されたk個の前記メモリセルアレイを
    アドレスに対応してプログラマブルに配置したことを特
    徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】前記アドレスの一部を制御回路に入力する
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
JP26076493A 1993-10-19 1993-10-19 半導体記憶装置 Pending JPH07114794A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2825829A1 (fr) * 2001-06-11 2002-12-13 Samsung Electronics Co Ltd Dispositif de memoire a semiconducteur ayant des reseaux de cellules de memoire permettant un acces selectif
US6710991B2 (en) 2002-05-28 2004-03-23 Oki Electric Industry Co., Ltd. Electrostatic-breakdown-preventive and protective circuit for semiconductor-device
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