JPH0831180A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

Info

Publication number
JPH0831180A
JPH0831180A JP15692794A JP15692794A JPH0831180A JP H0831180 A JPH0831180 A JP H0831180A JP 15692794 A JP15692794 A JP 15692794A JP 15692794 A JP15692794 A JP 15692794A JP H0831180 A JPH0831180 A JP H0831180A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
semiconductor memory
address
memory device
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15692794A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichiro Ishibashi
孝一郎 石橋
Kunihiro Komiyaji
邦広 小宮路
Kiyotsugu Ueda
清嗣 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP15692794A priority Critical patent/JPH0831180A/ja
Priority to TW084100769A priority patent/TW367656B/zh
Priority to KR1019950018020A priority patent/KR100379825B1/ko
Priority to US08/498,969 priority patent/US5740115A/en
Publication of JPH0831180A publication Critical patent/JPH0831180A/ja
Priority to US08/901,771 priority patent/US5930197A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源電圧、温度、および製造プロセスのばら
つきの影響を受けずに、高速にデータをマイクロプロセ
ッサ(MPU)に供給できる半導体記憶装置を提供す
る。 【構成】 半導体チップ1内のアドレスバッファ3から
出力バッファ9までの各内部回路には、チップ内に内蔵
するPLL20から順次位相がずれて発生する制御信号
Φ1〜Φ7が接続される。PLLは制御信号の位相を温度
や電源電圧の変動によらず一定に制御できる。この制御
信号により、各内部回路はプリチャージ又はイコライズ
を行ない、その後信号の増幅を順次行う。従って、動作
サイクル時間をアクセス時間よりも高速化すると共にア
クセス時間を一定にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に係り、
特に外部のクロック信号に同期する同期式メモリに好適
な半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、マイクロプロセッサ(以下、MP
Uと称する。)のクロック周波数の高速化の傾向は著し
い。それに伴い、MPUに直接データを供給するキャッ
シュメモリも、サイクル時間の高速化が要求されてきて
いる。従来、アドレス入力によってデータ書き込み/読
み出しの動作を開始する非同期式のメモリ装置では、ア
クセス時間の高速化を行うことによって、MPUのクロ
ック周波数の高速化に対応してきた。しかし、一般的に
メモリ装置は、電源電圧、温度、製造プロセスのばらつ
きによるアクセス時間の変動が大きいため、従来の非同
期式のメモリ装置ではアクセス時間の一番遅い条件でク
ロックの周期を決める必要があった。これがMPUのク
ロック周期を短くする上での障害となっていた。そこで
最近は、高速化の面で、MPUのクロックと同期して動
作する同期式メモリ装置が注目を集めている。
【0003】この種の同期式メモリ装置としては、外部
クロックに同期して内部クロックを発生するフェーズロ
ックトループ(以下、PLLと称する。)を内蔵し、こ
のPLLからの内部クロックをアドレスバッファと出力
バッファとに供給するようにした図2(a)に示す構成
が知られている。図2(a)において、参照符号1は半
導体メモリチップを示し、この半導体メモリチップ1は
外部クロックに同期して内部クロックΦ0を発生するP
LL2を内蔵する。PLL2の発生する内部クロックΦ
0は、アドレスバッファ3と出力バッファ9に供給され
る。PLL2で発生した内部クロックΦ0によりアドレ
ス信号が入力された後、信号の処理がアドレスバッファ
3、デコーダ4、ワードドライバ5、データ線6、セン
スアンプ7、メインアンプ8、出力バッファ9の順で順
次行われる。出力バッファ9では、PLL2の発生する
内部クロックΦ0によりデータを外部端子(不図示)に
出力する。この図2(a)に示す同期式の半導体メモリ
チップ1によれば、データ出力がクロック信号により制
御されるために、クロック信号からデータ出力までの電
源電圧、温度、製造ばらつきによる時間変動を小さくで
きる。なお、このようなPLLを用いた同期式メモリと
しては、例えば、1993シンポジウム オン VLS
I サーキッツ 第15頁〜第16頁(1993 Symposium
on VLSI Circuits, pp.15-16)に記載されたものがあ
る。
【0004】他に同期式メモリとしては、PLLを用い
ないで、外部クロックに同期して内部共通クロック信号
を生成し、行アドレス、列アドレス、データ出力等の内
部回路にこの共通クロックを供給して各回路を動作させ
る構成が、特開平5−120114号公報に開示されて
いる。
【0005】また、非同期式メモリで高速化を図った例
としては、複数I/O線への並列読み出しによる連続デ
ータの高速転送方式が、特開昭57−150190号公
報に開示されている。これは、連続データの少なくとも
一部をまとめて出力し、これらを一時的に所定のバッフ
ァ領域に記憶しておき、このバッファ領域から高速に順
次出力する方式のメモリ装置である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たPLLを用いた同期式メモリでは、クロック信号Φ0
によりアドレス信号が入力されてから、出力バッファ9
へデータ信号が届くまでの時間は、出力バッファ9に到
達したデータがクロックΦ0により出力されるまでの時
間に比べて相対的にかなり長い。このため、アドレス信
号がクロック信号Φ0により入力されてから出力バッフ
ァ9へデータ信号が届くまでの信号処理時間のばらつき
は、製造プロセス、環境温度や電源電圧の変動によりか
なり大きくなるので、クロック信号のサイクル時間t
cycleは以下に説明するような制限を受ける。
【0007】例えば、図2(b)の信号の流れで示すよ
うに、上記信号処理時間が温度及び電源電圧の変動によ
り、最小時間ta(min)の場合と、最大時間ta(max)に変
化することがあるとする。ある温度及び電源電圧で、
で示す時点のクロックで入力されたアドレス入力に対応
して出力バッファに到達したデータと、で示す次の時
点のクロックで入力されたアドレス入力に対応して出力
バッファに到達したデータが、それぞれbで示す最遅の
場合であったとする。このときで示す時点のクロック
で入力されたアドレス入力に対応して出力バッファに到
達したデータを判別するためには、判定時間が最大時間
a(max)よりあとの時間である必要がある。一方、温度
及び電源電圧は外部状況により変化することがあるの
で、このとき、データの流れがaで示す最速の状態であ
ったとする。この場合には、上記した判定時間ではに
示す時点のクロックで入力されたアドレス入力に対応し
たデータとして判定されてしまう。したがって、で示
す時点のクロックで入力されたアドレス入力に対応する
データの流れが最遅の場合bと、で示す時点のクロッ
クで入力されたデータの流れが最速の場合aとが交差す
ると、どちらのアドレスに対応したデータかを判別でき
ずシステムとして成立しない。
【0008】つまり、入力されたアドレスに対応したデ
ータを区別できるためには、上記交差が生じないように
しなければならず、そのためにはクロック信号のサイク
ル時間tcycleが、次式に示す関係とならなければなら
ない。
【0009】
【数1】tcycle > ta(max) − ta(min) …(1) すなわち、クロック信号のサイクル時間tcycleは、ア
ドレス信号がクロック信号Φ0により入力されてから、
出力バッファ9にデータ信号が届くまでの時間のばらつ
きの最大と最小の差、すなわちta(max)−ta(min)より
も短くすることはできない。このことが、図2(a)に
示す同期式メモリの場合には、サイクル時間tcycle
高速化するのに、(1)式で示す限界を生じていた。
尚、ここでは電源電圧や使用環境温度が変動した場合の
信号処理時間のばらつきについて説明したが、製造ばら
つきによる別チップの場合の信号処理時間のばらつきに
ついても同様である。
【0010】また、従来のPLLを用いずに、外部クロ
ックに同期した共通の内部クロック信号に従って各内部
回路の信号処理をする同期式メモリでは、アドレスバッ
ファ、デコーダ、ワードドライバ等と、順次信号が伝達
するのに、各々1サイクルずつ時間がかってしまう。こ
の場合アドレスバッファから出力バッファまでクロック
信号の7サイクル分の時間がかかってしまい、それ以上
短くできないという難点が有った。
【0011】さらに、前述した従来の複数I/O線への
並列読み出しによる連続データの高速転送方式の非同期
式メモリ装置の場合は、並列にデータを出力するため
に、入出力線、メインアンプなどが複数個必要となりチ
ップ面積の増大を招くという問題点があった。
【0012】そこで、本発明の目的は、上記従来の問題
点を解決し、クロック時間を短くして少ないクロック信
号のサイクル数で、MPUに高速にデータを供給可能な
キャッシュメモリとして使用できる半導体記憶装置を提
供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体記憶装置は、アドレス信号を取
り込みラッチするアドレスバッファ、すなわち図1
(a)に示す実施例1で言えば、アドレスバッファ3
と、アドレスバッファ3からのアドレス信号をデコード
するデコーダ4と、デコーダ出力を増幅してワード線を
駆動するワードドライバ5と、ワード線によって選択さ
れたメモリセル内の信号を取り出すデータ線6と、デー
タ線6の信号を検出するセンスアンプ7と、センスアン
プ7で検出した信号を増幅するメインアンプ8と、メイ
ンアンプ8で増幅された信号を外部へデータとして出力
する出力バッファ9とを少なくとも具備し、外部から入
力されるクロック信号に同期してアドレス入力及びデー
タ信号の出力を行う同期式の半導体記憶装置において、
前記外部クロック信号に同期して位相の異なる複数の制
御信号Φ1〜Φ7を発生する制御信号発生回路、すなわち
PLL2を内蔵する制御回路を有し、少なくとも前記ア
ドレスバッファ3、デコーダ4、データ線6、センスア
ンプ7、メインアンプ8及び出力バッファ9に対し、信
号の流れに沿って前記位相の異なる複数の制御信号Φ1
〜Φ7のうちの位相の早いものから順にそれぞれに制御
信号を接続配置し、予め前記アドレスバッファ3及びデ
コーダ4のプリチャージと、データ線6、センスアンプ
7、メインアンプ8及び出力バッファ9のイコライズと
をそれぞれの制御信号により所定時間tpre行い、か
つ、前記アドレスバッファ3へのアドレス信号の入力か
ら対応するデータを外部へ出力する前記出力バッファ9
までの各回路をそれぞれの前記所定時間tpre後に順次
所要時間tope実行するように構成したことを特徴と
するものである。
【0014】前記半導体記憶装置において、図8に示す
ように、前記デコーダを構成するロウ系のプリデコーダ
82,ロウデコーダ84と、更にカラム系のプリデコー
ダ83,カラムデコーダ86に対して、制御信号発生回
路すなわちPLL80から発生する同じ位相の制御信号
Φ,Φ3をそれぞれ接続配置すれば好適である。そし
て、上記制御信号発生回路はDLLで構成してもよい。
【0015】また、本発明に係る半導体記憶装置は、第
1導電形の第1のMOSトランジスタ、すなわち図6に
示す実施例で言えばn形のMOSトランジスタ61のゲ
ート端子にプリチャージ信号Φpreが接続され、ソース
端子に第1導電形の第2のMOSトランジスタすなわち
n形のMOSトランジスタ62のドレイン端子が接続さ
れ、第2のMOSトランジスタ62のソース端子に第1
導電形の第3のMOSトランジスタすなわちn形のMO
Sトランジスタ63のドレイン端子が接続されており、
プリチャージ信号Φpreにより第1のMOSトランジス
タ61のソース端子のプリチャージを行い、その後第2
及び第3のMOSトランジスタ62,63のゲート電極
に印加されているアドレス信号にしたがってデコードを
行う回路を有することを特徴とする。
【0016】さらに、前記いずれかの半導体記憶装置、
すなわち図9に示す実施例で言えばキャッシュメモリ9
2と、マイクロプロセッサ91とをアドレスバス93お
よびデ−タバス94を介して接続すると共に、それぞれ
共通のシステムクロック95を入力として、前記半導体
記憶装置92がマイクロプロセッサ91にデータを供給
するようにしてコンピュータシステムを構成することが
できる。
【0017】
【作用】図面を用いて、本発明の作用を説明する。図1
は、本発明に係る半導体記憶装置の(a)チップ概念図
と(b)信号の流れを示す図である。図1(a)に示す
ように、PLL20は外部クロックを入力とする。PL
L20は、それぞれ位相の少しずつずれた制御信号パル
スΦ1〜Φ7を順次発生し、添字の番号が若いほど早い位
相である。これらの制御信号パルスΦ1〜Φ7は、図1
(b)に示すように、それぞれ信号線が1本ずつあるア
ドレスバッファ3、デコーダ4、ワードドライバ5のプ
リチャージを一定の時間tpre行う。また、信号線がペ
アになっているメモリセル6、センスアンプ7、メイン
アンプ8、出力バッファ9のイコライズを一定の時間t
pre行う。その後プリチャージあるいはイコライズは、
各回路に前の段の信号が到達すると共に終了して、その
回路の動作を一定の時間tope行う。アドレス信号は、
最初アドレスバッファ3からデコーダ4を経てワードド
ライバ5に伝達され、データ線6に接続されたメモリセ
ルが選択される。メモリセルから出力されたデータ線6
のデータ信号は、センスアンプ7、メインアンプ8で増
幅され、出力バッファ9を通して出力される。このよう
な動作をする場合、クロック信号のサイクル時間t
cycleの最小値は、次式で与えられる。
【0018】
【数2】tcycle = tpre + tope …(2) 従って、サイクル時間tcycleはtpre及びtopeを短く
することによって短くできるので、従来の非同期式のよ
うにアクセス時間の変動でサイクル時間を長くすること
はない。また、入力部と出力部のみにPLLを用いた同
期式のように、アドレス信号がクロック信号によってア
ドレスバッファ3に入力されてからデータ出力バッファ
9に届くまでの時間の最大と最小の差によって制限され
るということもない。
【0019】本発明に係る半導体記憶装置では、全ての
制御信号パルスにPLLを用いている。PLLは、外部
から与えられるクロックに同期して任意の位相の制御信
号パルスを発生することができる。従って、各制御信号
パルスの位相を温度や電源電圧の変動によらず一定に制
御できるので、本発明に係る半導体記憶装置で必要な、
プリチャージあるいはイコライズと信号処理とを行う制
御信号パルスを、所定の時間に発生させることができ
る。これにより、クロック信号の入力からデータ信号の
出力を、温度や電源電圧、製造プロセスの変動によらず
に一定の時間に出力することができる。なお、ワードド
ライバに関しては、後述するように、PLLからの制御
信号パルスを接続しないタイプで構成しても良い。ま
た、外部パルスに遅延回路を設けて内部クロックを発生
するDLLを用いて制御信号パルスを発生してもよい。
【0020】
【実施例】以下、本発明に係る半導体記憶装置の好適な
幾つかの実施例につき、図面を用いて説明する。
【0021】<実施例1>図3は、本発明に係る半導体
記憶装置の一実施例を示す全体回路図である。図3にお
いて、参照符号3はアドレスバッファ、4はデコーダ、
5はワードドライバ、31はビット線の負荷、32,3
3はビット線、34はメモリセル、35はビット線のイ
コライズ用MOS、36はカラムセレクタ、37,38
は共通データ線、39は共通データ線の負荷、40は共
通データ線のイコライズ用MOS、7はセンスアンプと
マルチプレクサ、41,42はデータバス、43はデー
タバスのイコライズ用MOS、8はメインアンプ、9は
出力バッファである。
【0022】また、アドレスバッファ3、デコーダ4、
ワードドライバ5、ビット線のイコライズ用MOS3
5、センスアンプ7、メインアンプ8、出力バッファ9
に入力される制御信号パルスΦ1〜Φ7はPLL20によ
って生成されている。このPLL20の構成を、図11
に示す。図11(a)はPLL20のブロック図であ
り、外部クロックと内部クロック信号の位相を比較し、
その誤差信号を出力する位相比較器21と、誤差信号を
積分して誤差電圧に変換するローパスフィルタ22と、
この誤差電圧に比例した制御電圧により発振周波数が制
御される電圧制御型発振器23とから構成される。図1
1(b)は電圧制御型発振器23の具体的な構成を示す
回路図であり、複数のインバータと、各インバータの速
度を調整するゲートが共通接続された複数のMOSトラ
ンジスタとから構成される。この電圧制御型発振器23
から位相が少しずつずれた信号、すなわち、この場合イ
ンバータ2段分ずつずれた信号パルスΦ1〜Φ7を取り出
して、図3の各回路に供給する制御信号パルスとして使
用すれば良い。
【0023】また、上記PLL20の代わりにDLL2
0aを用いることもできる。図13にDLL20aの構
成を示す。図13(a)はDLL20aのブロック図で
あり、遅延比較器21a、ローパスフィルタ22、およ
び電圧制御型遅延回路24から構成される。DLL20
aは、外部クロックに電圧制御型遅延回路24を用いて
遅延をかけることにより内部クロックを発生する。図1
3(b)は電圧制御型遅延回路24の具体的な構成を示
す回路図であり、外部クロックを入力とし、これを増幅
する複数のインバータと、各インバータの速度を調整す
るゲートが共通接続された複数のMOSトランジスタと
から構成される。この回路により作られた内部クロック
は遅延比較器21aにより比較され、その結果を制御電
圧にローパスフィルタ22を介してフィードバックする
ことにより外部クロックと内部クロックの位相を合わせ
るようにする。この電圧制御型遅延回路24から位相が
少しずつずれた信号、すなわち、この場合インバータ2
段ずつずれた信号パルスΦ1〜Φ7を取り出して、図3の
各回路に供給する制御信号パルスとして使用すればよ
い。
【0024】このような構成を有する本実施例の半導体
記憶装置の動作波形図を図4に示し、図3とともに以下
動作を説明する。アドレスバッファ3には、アドレス入
力端子AINからアドレス信号Aiが入力されている。ア
ドレスバッファ3に制御信号パルスΦ1が入力されてい
るが、この制御信号パルスΦ1が正のエッジのときにp
チャネルおよびnチャネルMOSFETから構成される
パストランジスタ・スイッチSW3が導通し、入力され
ているアドレス信号Aiが2個のインバータからなるラ
ッチ回路にラッチされ、内部アドレス信号aiを出力す
る。ここまでは、従来の同期式の半導体記憶装置と同様
である。
【0025】次に、デコーダ4は、これら内部アドレス
信号aiをNAND回路を介してデコードしてデコード
信号VDを発生し、制御信号パルスΦ2の正のエッジのと
きにスイッチSW4が導通してデコード信号VDがラッチ
回路にラッチされ、出力される。
【0026】ワードドライバ5では、このデコード信号
DをさらにNAND回路を介してデコードしてワード
線電圧VWを発生し、制御信号パルスΦ3の正のエッジの
ときにスイッチSW5が導通してワード線電圧VWがラッ
チ回路にラッチされ、出力される。なお、ワードドライ
バをこのように制御信号パルスΦ3により駆動する構成
としても良いが、ワード線の本数と同じだけワードドラ
イバの数があるので、この数は非常に大きくなる場合が
ある。この場合、制御信号パルスΦ3の負荷容量が大き
くなり、制御信号パルスΦ3を駆動するために必要な消
費電流が非常に大きくなるので、制御信号パルスΦ3
省略して、図12に示すようなプリチャージの必要のな
い、NANDとインバータの直列回路で構成した非同期
のワードドライバ5aを用いても良い。このようにワー
ドドライバだけ、従来方式にしても、伝送時間に占める
割合は小さいので電源電圧や温度等のばらつきによる影
響は少ない。
【0027】次に、ワード線電圧VWが”H(ハイ)”
状態になる前にビット線対Bit33及びバーBit32
(以下、バーBitはBit ̄のように、記号「 ̄」を用い
てバーを表わす)は、制御信号パルスΦ4 ̄が”L(ロ
ー)”になることにより、ビット線のイコライズ用MO
S35が導通し、イコライズされる。その後、制御信号
パルスΦ4 ̄が”H”になるのと同時にイコライズが終
了し、メモリセル34の信号をビット線対32,33に
出力する。共通データ線37,38も制御信号パルスΦ
4 ̄により、共通データ線のイコライズ用MOS40が
導通してイコライズされ、制御信号パルスΦ4 ̄が”
H”になるとイコライズ用MOS40が遮断してイコラ
イズが終了し、ビット線対32,33の信号をセンスア
ンプ7に伝える。
【0028】センスアンプ7では、制御信号パルスΦ5
 ̄が”L”になることによりスイッチSW7が導通し、
その出力電圧SA,SA ̄はイコライズされる。その後、
制御信号パルスΦ5 ̄が”H”になると同時にスイッチ
SW7が遮断してイコライズが終了し、センスアンプ7
により増幅された出力電圧SA,SA ̄がデータバス4
1,42に出力される。
【0029】また、メインアンプ8では、最初、制御信
号パルスΦ6 ̄が”L”になることによりスイッチSW8
が導通し、その出力電圧MA,MA ̄はイコライズされ
る。その後、制御信号パルスΦ6 ̄が”H”になると同
時にスイッチSW8が遮断してイコライズが終了し、メ
インアンプ8により増幅された出力電圧MA,MA ̄を出
力バッファ9に出力する。出力バッファ9では制御信号
パルスΦ7 ̄によりラッチを行い、データ信号DOを外部
端子DOUTに出力する。
【0030】以上述べてきたように、本実施例において
は、アドレスバッファ3、デコーダ4、ワードドライバ
5、ビット線32,33、共通データ線37,38、セ
ンスアンプ7、メインアンプ8、出力バッファ9と信号
が伝達増幅される経路で、図4に示した動作波形図から
分かるように、それぞれ外部からのクロック信号CLK
に同期してPLL20から順次少しずつ位相がずれて発
生する制御信号パルスΦ1〜Φ7により、ラッチ回路への
信号の伝達、プリチャージ、又はイコライズを行い、そ
の後信号の増幅を行なっている。従って、図1で示した
ように、イコライズの時間tpreと信号の処理に必要な
時間topeの和の時間まで、サイクル時間tcycleを短く
することが可能になる。
【0031】このように構成したことにより、アドレス
バッファから出力バッファまで信号が伝達するのに、従
来技術で述べたPLLを用いずに外部クロックに同期し
た共通の内部クロック信号を供給する同期式メモリで
は、外部クロック信号の7サイクル分の時間を要したの
に対して、図4に示したように、本実施例の場合は2サ
イクル分程度の時間を要するだけであり、高速動作が可
能である。
【0032】また、PLL20から発生する制御信号パ
ルスは、電源電圧、温度、製造プロセスに対する依存性
を持たないため、信号の伝達においてもこれらの変動要
因に対する依存性を持つことがなく、アドレス信号の入
力からデータの出力までの時間を一定に保つことができ
る。
【0033】さらに、本実施例では制御信号パルスをP
LLを用いて発生したが、電源電圧、温度、製造プロセ
スに対する依存性を持たないDLLを用いて発生するこ
とも可能である。
【0034】<実施例2>図7は、本発明に係る半導体
記憶装置の別の実施例を示す全体回路図である。図7に
おいて、参照符号71はアドレスバッファ、72はデコ
ーダ、73はワードドライバ、78はビット線の負荷、
32,33はビット線、34はメモリセル、36はカラ
ムセレクタ、37,38は共通データ線、74は共通デ
ータ線の負荷、40は共通データ線のイコライズ用MO
S、75はセンスアンプとマルチプレクサ、41,42
はデータバス、43はデータバスのイコライズ用MO
S、76はメインアンプ、77は出力バッファである。
【0035】また、アドレスバッファ3、デコーダ7
2、センスアンプ75、メインアンプ76、出力バッフ
ァ77に入力される制御信号パルスΦ1〜Φ7は実施例1
と同様にPLL20によって生成されている。ただし、
本実施例では、制御信号パルスΦ3は負荷容量が大きく
なるため、ワードドライバ73は、制御信号パルスΦ3
を用いない従来のNAND回路とインバータの構成にし
ている。なお、同図中で、Vrefsはセンスアンプ74の
基準電圧、Vrefmはメインアンプ75の基準電圧、OE
 ̄は出力イネーブル信号である。
【0036】更に、本実施例におけるデコーダ72は、
従来のダイナミックデコーダ回路よりも高速にデコード
することが可能な新規なダイナミックデコーダ回路を用
いている。以下、本発明に係るダイナミックデコーダ回
路について、従来のダイナミックデコーダ回路と比較し
て説明する。
【0037】先ず、図5に従来のダイナミックデコーダ
回路を示す。図5(a)は基本構成を示し、このダイナ
ミックデコーダ回路は直列接続されたPMOSトランジ
スタ51,NMOSトランジスタ52,53と、インバ
ータ54とから構成され、インバータ54の入力はPM
OSトランジスタ51とNMOSトランジスタ52との
接続端子VNに接続されている。図5(b)は、このよ
うに構成される従来のダイナミックデコーダ回路の動作
波形図である。端子VNは、信号Φpre ̄によりPMOS
トランジスタ51を介してプリチャージが行われるの
で、電源電圧VCCまで充電される。その後、信号Φpre
 ̄が反転すると、アドレス信号A1及びA2に従ってデコ
ードを行う。アドレス信号A1及びA2が共に”H”の場
合には、この回路が選択されて、端子VNの電圧は電圧
CCからGNDまで放電される。この時、NMOSトラ
ンジスタ52,53に流れる電流をI、端子VNの容量
をCとすると、端子VNの電圧が電源電圧VCCの1/2
まで放電するのに要する時間t1は、次式で与えられ
る。
【0038】
【数3】t1 = (C/2I)・VCC …(3) これに対して、本発明に係るダイナミックデコーダ回路
は、図6(a)に示すように、NMOSトランジスタ6
1,62,63の直列回路とインバータ64とから構成
されている。図6(b)は、このように構成される本発
明に係るダイナミックデコーダ回路の動作波形図であ
る。端子VNは、信号ΦpreによりNMOSトランジスタ
61を介してプリチャージが行われるが、このプリチャ
ージを行うトランジスタがn形のMOSトランジスタで
あるため、端子VNの電圧は、NMOSトランジスタ6
1のしきい値電圧をVthとすれば、VCC−Vthまでしか
充電されない。その後、信号Φpreが反転すると、アド
レス信号A1及びA2に従ってデコードを行う。アドレス
信号A1及びA2が共に”H”の場合には、この回路が選
択されて、端子VNの電圧は、VCC−VthからGNDま
で放電される。この時、NMOSトランジスタ62,6
3に流れる電流をI、端子VNの容量をCとすると、端
子VNが電源電圧VCCの1/2まで放電するのに要する
時間t2は、次式で与えられる。
【0039】
【数4】 t2 = (C/2I)・(VCC − 2Vth) …(4) 上式より、端子VNが電源電圧VCCの1/2まで放電す
るのに要する時間t2は、図5に示した従来構成の場合
に要する時間t1よりも、C・Vth/Iだけ短くなる。
すなわち、本発明に係るダイナミックデコーダ回路は、
図5に示した従来のダイナミックデコーダ回路よりも高
速に動作することが可能である。
【0040】従って、本実施例で図7に示した半導体記
憶装置におけるデコーダ72は、プリチャージにNMO
Sトランジスタを用いる本発明のダイナミックデコーダ
回路の構成を採用しているので、図5に示した従来タイ
プのダイナミックデコーダ回路の構成を用いるよりも高
速にデコードすることができる。
【0041】本実施例においても実施例1と同様に、ア
ドレスバッファ3、デコーダ72、共通データ線37,
38、センスアンプ75、メインアンプ76、出力バッ
ファ77と順次信号が伝達増幅される経路で、PLL2
0から順次発生する制御信号パルスΦ1〜Φ7によりラッ
チ回路への信号の伝達、プリチャージ又はイコライズを
行っている。従って、本実施例においても図1で示した
ように、イコライズの時間tpreと信号の処理に必要な
時間topeの和の時間までサイクル時間tcycleを短くす
ることが可能になる。
【0042】また、PLL20から発生する制御信号パ
ルスΦ1〜Φ7は、電源電圧、温度、製造プロセスに対す
る依存性を持たないため、信号の伝達においてもこれら
の変動要因に対する依存性を持つことがなく、アドレス
信号の入力からデータの出力までの時間を一定に保つこ
とが可能になる。
【0043】なお、本実施例の半導体記憶装置では、前
述した実施例1と異なり、センスアンプとしてビット線
32,33及び共通データ線37,38の振幅を小さく
する電流センス型のセンスアンプ75を用いている。ま
た、ビット線の負荷78と共通データ線の負荷74はP
MOSを用いているが、これは電流センスアンプ75の
働きでビット線32,33、共通データ線37,38の
電位が下がり過ぎてメモリセル34内の情報記憶ノード
の電圧が下がるのを防ぐためである。このため、ビット
線32,33のイコライズをかける必要がなくなる。従
って、図3に示したビット線のイコライズ用MOS35
が必要なくなる。このような場合でも、データバス4
1,42、メインアンプ76及び出力バッファ77には
PLL20からの位相が少しずつずれた制御信号パルス
Φ5〜Φ7が入力されているので、制御信号パルスは電源
電圧、温度、製造プロセスのばらつきの影響を受けず一
定に保つことができ、サイクル時間tcycleを高速化す
ることが可能である。
【0044】<実施例3>図8は、外部クロックに同期
して位相の少しずつずれた複数の制御信号パルスを発生
するPLLを内蔵し、このPLLからの制御信号パルス
を各内部回路に供給して高速に動作させるように構成し
た本発明に係る半導体記憶装置において、上記PLLか
らの制御信号パルスを各内部回路に供給する際の、好適
な供給配置構成の例を示す半導体記憶装置のブロック図
である。
【0045】図8において、参照符号80はPLL、8
1はアドレスバッファ、82はロウ系のプリデコーダ、
83はカラム系のプリデコーダ、84はロウデコーダ、
85はワードドライバ、86はカラムデコーダ、87は
センスアンプ、88はYセレクタ、89はメインアン
プ、90は出力バッファである。
【0046】図1の概念図で述べたように、PLL80
からの制御信号パルスΦ1はアドレスバッファ81に、
制御信号パルスΦ2はプリデコーダ82に、制御信号パ
ルスΦ3は図8の場合ワードドライバ85を駆動するロ
ウデコーダ84に、制御信号パルスΦ4はビット線3
2,33に、制御信号パルスΦ5はセンスアンプ87
に、制御信号パルスΦ6はメインアンプ89に、制御信
号パルスΦ7は出力バッファ90に供給するように接続
配置され、それぞれプリチャージ又はイコライズとして
用いている。
【0047】この場合、特に重要なのはワード線を選択
するタイミングとYセレクタを選択するタイミングを同
時にする必要があることである。本ブロック図によれ
ば、ワードを選択するためのロウ系のプリデコーダ82
とYセレクタ88を選択するためのカラム系のプリデコ
ーダ83に同じタイミングを有する制御信号パルスΦ2
を供給している。従って、これらのプリデコーダ82,
83の出力電圧も同じタイミングで出力される。同様に
ロウデコーダ84とカラムデコーダ86も同じ制御信号
パルスΦ3が供給されているので、その出力のタイミン
グが同時になる。すなわち、ワード線とYセレクタが同
時に選択され、タイミングがずれて誤動作するようなこ
とはない。
【0048】<実施例4>図9は、実施例1乃至実施例
3で述べた本発明に係る半導体記憶装置をキャッシュメ
モリとして用いたコンピュータシステムのブロック図で
ある。図9において、参照符号91はMPUを示し、こ
のMPU91とキャッシュメモリ92との間はアドレス
バス93及びデータバス94で接続されている。また、
MPU91とキャッシュメモリ92には、共にシステム
クロック95が入力されている。
【0049】MPU91とキャッシュ92は、アドレス
バス93及びデータバス94を介して信号のやりとりを
行うが、この信号の授受はシステムクロック95に基づ
くタイミングで行われる。図10の動作波形図に示すよ
うに、システムクロック95がC0のタイミングでアド
レス信号A0を入力する。このアドレスA0に相当するデ
ータがD0であるが、このデータD0は電源電圧、温度、
及び製造プロセスのばらつきの影響を受けず一定の所定
時間に、例えば、図4に示したように2サイクル程度で
出力バッファに届くことができ、システムクロック95
がC2のタイミングでデータ信号として出力されるの
で、MPU91はこのデータ信号をデータバス94を介
して内部に取り込むことができる。
【0050】図2に示した従来方式では、同様に図10
の動作波形図に示したように、キャッシュメモリのデー
タ信号が出力バッファに届くまでに電源電圧、温度、及
び製造プロセスのばらつきの影響を受けて、システムク
ロックのC1のタイミングよりも時間がかかるとする
と、C2のタイミングで出力バッファに出力命令を行
い、C2のタイミングからtOE時間かかってデータが出
力される。従って、従来方式の場合はMPUがデータを
取り込むのはC3のタイミングになる。
【0051】これに対して、本発明に係る半導体記憶装
置では、PLLからの位相が少しずつずれてシステムク
ロックと同期した制御信号パルスにより信号処理されて
送られてきたデータ信号を、所定の制御信号パルスによ
って出力するので、クロックによる出力命令が必要でな
く、所定のC2のタイミングでデータをMPU内に取り
込むことができる。
【0052】また、PLLを用いずにシステムクロック
に同期した共通の内部制御信号を供給する従来の同期式
の半導体記憶装置が、実施例1で述べたように、少なく
とも7サイクル分の時間がかかるのに比べても、本発明
の半導体記憶装置は極めて少ないサイクル時間で信号の
伝達を完了することができている。
【0053】以上、本発明の好適な実施例について説明
したように、特に本発明は高速性が特徴であるスタティ
ック型のメモリセルを持つ半導体記憶装置に好適に適用
できるが、本発明は前記実施例に限定されることなく、
例えば、ダイナミック型のメモリセルを持つものや、R
OM等の他の種類の半導体記憶装置にも適用でき、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更を
なし得ることは勿論である。
【0054】
【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、本
発明の半導体記憶装置によれば、外部クロックに同期し
位相が少しずつずれた制御信号パルスを発生するPLL
もしくはDLLを内蔵し、このPLLもしくはDLLか
らの各制御信号パルスを、アドレス入力からデータ出力
までの信号の流れに沿ってそれぞれの内部回路に供給す
るように接続配置して、各内部回路のプリチャージ又は
イコライズを行った後、各内部回路の信号処理を行うよ
うに構成したことにより、電源電圧、温度、及び製造プ
ロセスのばらつきの影響を受けず一定の所定時間で信号
処理を行うことができる。この結果、動作サイクル時間
をアクセス時間よりも高速化し、かつ、アクセス時間を
一定にできるため、従来よりも高速なサイクル時間でデ
ータを読み出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】PLLを用いた本発明に係る半導体記憶装置を
説明する図であり、(a)はチップ概念図、(b)は信
号の流れを示す図である。
【図2】従来のPLLを用いた同期式メモリを説明する
図であり、(a)はチップ概念図、(b)は信号の流れ
を示す図である。
【図3】本発明に係る半導体記憶装置の一実施例を示す
全体回路図である。
【図4】図3の半導体記憶装置の動作を示す動作波形図
である。
【図5】従来のダイナミックデコーダを説明する図であ
り、(a)は基本回路構成図、(b)は動作波形を示す
図である。
【図6】本発明のダイナミックデコーダを説明する図で
あり、(a)は基本回路構成図、(b)は動作波形を示
す図である。
【図7】本発明に係る半導体記憶装置の別の実施例を示
す全体回路図である。
【図8】本発明に係る半導体記憶装置のまた別の実施例
を示すブロック図である。
【図9】本発明に係る半導体記憶装置を用いたコンピュ
ータシステム構成を示すブロック図である。
【図10】図9のコンピュータシステムのデータ読み出
し動作を示す動作波形図である。
【図11】本発明に係る半導体記憶装置で用いるPLL
の構成例を示す図であり、(a)はPLLのブロック
図、(b)は電圧制御型発振器の回路図である。
【図12】図3の半導体記憶装置で使用可能なワードド
ライバの別の例を示す回路図である。
【図13】本発明に係る半導体記憶装置で用いるDLL
の構成例を示す図であり、(a)はDLLのブロック
図、(b)は電圧制御型遅延回路の回路図である。
【符号の説明】
1…半導体メモリチップ、 2…フェーズロックトループ(PLL)、 3…アドレスバッファ、 4…デコーダ、 5…ワードドライバ、 6…データ線、 7…センスアンプ、 8…メインアンプ、 9…出力バッファ、 20…PLL、 20a…ディレイロックトループ(DLL)、 21…位相比較器、 22…ローパスフィルタ、 23…電圧制御型発振器、 24…電圧制御型遅延回路、 32,33…データ線、 34…メモリセル、 61,62,63…NMOS、 64…インバータ、 71…アドレスバッファ、 72…デコーダ、 73…ワードドライバ、 75…センスアンプ、 76…メインアンプ、 78…ビット線の負荷、 Φ1〜Φ7…制御信号パルス。
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 11/407 G11C 11/34 354 C

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アドレス信号を取り込みラッチするアドレ
    スバッファと、アドレスバッファからのアドレス信号を
    デコードするデコーダと、デコーダ出力を増幅してワー
    ド線を駆動するワードドライバと、ワード線によって選
    択されたメモリセル内の信号を取り出すデータ線と、デ
    ータ線の信号を検出するセンスアンプと、センスアンプ
    で検出した信号を増幅するメインアンプと、メインアン
    プで増幅された信号を外部へデータとして出力する出力
    バッファとを少なくとも具備し、外部から入力されるク
    ロック信号に同期してアドレス入力及びデータ信号の出
    力を行う同期式の半導体記憶装置において、 外部クロック信号に同期して位相の異なる複数の制御信
    号を発生する制御信号発生回路を内蔵する制御回路を有
    し、 少なくともアドレスバッファ、デコーダ、データ線、セ
    ンスアンプ、メインアンプ及び出力バッファに対し、信
    号の流れに沿って前記位相の異なる複数の制御信号のう
    ちの位相の早いものから順にそれぞれに制御信号を接続
    配置し、予め前記アドレスバッファ及びデコーダのプリ
    チャージと、データ線、センスアンプ、メインアンプ及
    び出力バッファのイコライズとをそれぞれの制御信号に
    より所定時間行い、かつ、前記アドレスバッファへのア
    ドレス信号の入力から対応するデータを外部へ出力する
    前記出力バッファまでの各回路をそれぞれの前記所定時
    間後に順次所要時間実行するように構成したことを特徴
    とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記デコーダを構成するロウ系のデコーダ
    と、更にカラム系のデコーダに対して、前記制御信号発
    生回路から発生する同じ位相の制御信号を接続配置して
    なる請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】前記制御信号発生回路は、フェーズロック
    トループから成る請求項1又は請求項2に記載の半導体
    記憶装値。
  4. 【請求項4】前記制御信号発生回路は、ディレイロック
    トループから成る請求項1又は請求項2に記載の半導体
    記憶装値。
  5. 【請求項5】第1導電型の第1のMOSトランジスタの
    ゲート端子にプリチャージ信号が接続され、ソース端子
    に第1導電型の第2のMOSトランジスタのドレイン端
    子が接続され、第2のMOSトランジスタのソース端子
    に第一導電型の第3のMOSトランジスタのドレイン端
    子が接続されており、前記プリチャージ信号により第1
    のMOSトランジスタのソース端子のプリチャージを行
    い、その後第2及び第3のMOSトランジスタのゲート
    電極に印加されているアドレス信号にしたがってデコー
    ドを行う回路を有することを特徴とする半導体記憶装
    置。
  6. 【請求項6】前記第1導電形はn形である請求項5に記
    載の半導体記憶装置。
  7. 【請求項7】請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記
    載の半導体記憶装置と、マイクロプロセッサとをアドレ
    スバスおよびデ−タバスを介して接続すると共に、それ
    ぞれ共通のシステムクロックを入力として、前記半導体
    記憶装置がマイクロプロセッサにデータを供給するよう
    に構成したことを特徴とするコンピュータシステム。
JP15692794A 1994-07-08 1994-07-08 半導体記憶装置 Pending JPH0831180A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15692794A JPH0831180A (ja) 1994-07-08 1994-07-08 半導体記憶装置
TW084100769A TW367656B (en) 1994-07-08 1995-01-27 Semiconductor memory device
KR1019950018020A KR100379825B1 (ko) 1994-07-08 1995-06-29 반도체기억장치
US08/498,969 US5740115A (en) 1994-07-08 1995-07-06 Semiconductor memory device
US08/901,771 US5930197A (en) 1994-07-08 1997-07-28 Semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15692794A JPH0831180A (ja) 1994-07-08 1994-07-08 半導体記憶装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0831180A true JPH0831180A (ja) 1996-02-02

Family

ID=15638409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15692794A Pending JPH0831180A (ja) 1994-07-08 1994-07-08 半導体記憶装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0831180A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999016078A1 (fr) * 1997-09-19 1999-04-01 Hitachi, Ltd. Composant de circuit integre synchrone
US6654310B2 (en) 2001-09-24 2003-11-25 Hynix Semiconductor Inc. Semiconductor memory device with an adaptive output driver
JP2007265606A (ja) * 2007-05-18 2007-10-11 Fujitsu Ltd 半導体集積回路
JP2009152658A (ja) * 2007-12-18 2009-07-09 Elpida Memory Inc 半導体装置
JP2011222117A (ja) * 1998-04-01 2011-11-04 Mosaid Technologies Inc 半導体メモリ非同期式パイプライン
US8601231B2 (en) 1998-04-01 2013-12-03 Mosaid Technologies Incorporated Semiconductor memory asynchronous pipeline

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999016078A1 (fr) * 1997-09-19 1999-04-01 Hitachi, Ltd. Composant de circuit integre synchrone
JP2011222117A (ja) * 1998-04-01 2011-11-04 Mosaid Technologies Inc 半導体メモリ非同期式パイプライン
US8601231B2 (en) 1998-04-01 2013-12-03 Mosaid Technologies Incorporated Semiconductor memory asynchronous pipeline
US9548088B2 (en) 1998-04-01 2017-01-17 Conversant Intellectual Property Management Inc. Semiconductor memory asynchronous pipeline
US6654310B2 (en) 2001-09-24 2003-11-25 Hynix Semiconductor Inc. Semiconductor memory device with an adaptive output driver
JP2007265606A (ja) * 2007-05-18 2007-10-11 Fujitsu Ltd 半導体集積回路
JP4571960B2 (ja) * 2007-05-18 2010-10-27 富士通セミコンダクター株式会社 半導体集積回路
JP2009152658A (ja) * 2007-12-18 2009-07-09 Elpida Memory Inc 半導体装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5930197A (en) Semiconductor memory device
US5973525A (en) Integrated circuit device
US6282128B1 (en) Integrated circuit memory devices having multiple data rate mode capability and methods of operating same
US6259288B1 (en) Semiconductor integrated circuit having a DLL circuit and a special power supply circuit for the DLL circuit
US6538956B2 (en) Semiconductor memory device for providing address access time and data access time at a high speed
JP2875476B2 (ja) 半導体メモリ装置
KR100295041B1 (ko) 프리차지제어회로를구비하는반도체장치및프리차지방법
US20050105363A1 (en) Semiconductor memory device having column address path therein for reducing power consumption
JPH05325569A (ja) 半導体記憶装置
CN109697996B (zh) 半导体器件及其操作方法
JPH08279282A (ja) 集積回路メモリ
KR100299889B1 (ko) 동기형신호입력회로를갖는반도체메모리
JP3259764B2 (ja) 半導体記憶装置
JP3846764B2 (ja) 同期式半導体メモリ装置及びそのデータ入出力線のプリチャージ方法
JP3351643B2 (ja) 半導体メモリ装置及びその製造方法
KR100317177B1 (ko) 반도체집적회로장치
US6784709B2 (en) Clock generator to control a pules width according to input voltage level in semiconductor memory device
US6803792B2 (en) Input buffer circuit with constant response speed of output inversion
JPH0831180A (ja) 半導体記憶装置
JPH1079663A (ja) 内部クロック発生回路および信号発生回路
JP3674833B2 (ja) 同期型半導体記憶装置
US6130558A (en) Data transfer circuit and method for a semiconductor memory
US6625067B2 (en) Semiconductor memory device for variably controlling drivability
JP3762830B2 (ja) クロック・スキュー効果を最小にしたセンス・アンプ及びこれの駆動方法
JPH07220478A (ja) データ出力回路及び半導体記憶装置