JPH0945082A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPH0945082A
JPH0945082A JP7209940A JP20994095A JPH0945082A JP H0945082 A JPH0945082 A JP H0945082A JP 7209940 A JP7209940 A JP 7209940A JP 20994095 A JP20994095 A JP 20994095A JP H0945082 A JPH0945082 A JP H0945082A
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JP
Japan
Prior art keywords
circuit
word line
driver circuit
semiconductor memory
power supply
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JP7209940A
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English (en)
Inventor
Koichi Takeda
晃一 武田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メモリの回路動作の高速化を図るためにドラ
イバ回路の電源電圧を高くすると、電圧レベルの変換に
伴う静的漏れ電流が生じ、これに対処すると回路動作の
劣化が生じる。 【解決手段】 アドレスデコーダ回路からのデコードさ
れた信号に基づいてメモリセルのワード線を駆動するド
ライバ回路の構成として、ドライバ回路に与える電源電
圧をドライバ回路以外の回路部へ与える電源電圧V1と
は異なる電圧、すなわち高電圧V2に設定し、かつドラ
イバ回路を縦続接続した2段のCMOSインバータ10
1,102等のように、少なくとも2段以上の論理ゲー
ト回路で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体メモリに関
し、特に回路動作の高速化に好適なスタティック型RA
Mに関する。
【0002】
【従来の技術】図3に、従来のスタティック型RAMの
基本構成を示す。nビット入力のアドレスデコーダ回路
301と、その出力によりワード線を選択する2n 個の
ワード線ドライバ回路302と、スタティック型RAM
セル303により構成される。アドレスデコーダ回路3
01は、相補型電界効果トランジスタ(CMOS)、も
しくはバイポーラトランジスタとCMOSとの混成回路
(BiCMOS)で構成される。但し、CMOSは、n
型電界効果トランジスタ(nMOS)、及びp型電界効
果トランジスタ(pMOS)から構成される。ワード線
ドライバ回路302は、CMOSインバータで構成され
る。メモリセル303は、トランジスタT1〜T4(n
MOS)と負荷抵抗R1,R2で構成され、記憶データ
を静的に保持し、アクセストランジスタT1,T2(n
MOS)をオンさせることにより記憶データを出力す
る。一般には、アドレスデコーダ回路301とワード線
ドライバ回路302は、同じ電源電圧V1が与えられ
る。
【0003】メモリの回路動作の高速化はアクセストラ
ンジスタT1,T2のオン抵抗の減少が重要であり、し
たがって、これを実現するためにはトランジスタT1,
T2のゲート幅を増加することが考えられる。しかしな
がら、小面積が要求されるメモリセルにおいて、トラン
ジスタのゲート幅の増加は困難である。したがって、T
1,T2のゲート電位であるワード線電位の昇圧によ
り、T1,T2のオン抵抗を減少させることが行われ
る。また、図3に示す高抵抗負荷型のメモリセルを、低
電源電圧時(3.3V以下)に用いる場合、読出し動作
時のデータ破壊防止の目安となるステタィックノイズマ
ージンの減少が問題となる。この場合においても、ワー
ド線電位の昇圧により、スタティックノイズマージンを
確保することができる。
【0004】これを実現する一例として、ワード線ドラ
イバ回路302の電源電圧に、V1より高い正電位であ
る、V2を与えたワード線ドライバ回路(従来例1)を
図4に示す。電源電圧V1が与えられるアドレスデコー
ダ回路は、V1と接地電圧GNDとの間で変化するデコ
ード信号を出力する。これが、ワード線ドライバ回路4
01に入力される。そして、電源電圧V2が与えられる
ワード線ドライバ回路401は、V2と接地電圧GND
との間で変化するワード線選択信号を出力する。
【0005】このワード線ドライバ回路の動作は以下の
ようになる。 (1)IN=GNDの場合(ワード線選択時) N4(nMOS)はオフ、P4(pMOS)はオンする
ことから、V2が出力される。 (2)IN=V1の場合(ワード線非選択時) N4はオン、P4はオフすることから、GNDが出力さ
れる。しかし、P4のしきい値電圧VTPを、例えば一般
に用いられる|VTP|=0.9Vとすると、V2−V1
>0.9Vの場合、P4が完全にオフしない。例えば、
V2−V1=1.2Vとすると、ワード線ドライバ回路
1個当たりで、100μA程度のP4及びN4を貫通す
る静的漏れ電流が生じる。
【0006】通常のメモリ動作では選択されるワード線
は一本のみであることから、非選択のワード線ドライバ
回路は、2n −1個存在する。したがって、ワード線ド
ライバ回路1個当たりの静的漏れ電流は僅かでも、2n
−1個全部のドライバ回路が生じる静的漏れ電流の総和
は膨大な値となり、半導体メモリの低消費電力化の大き
な妨げとなる。この静的漏れ電流の発生原因は、言い方
を変えれば、電圧の異なるV1とV2と間で電圧レベル
の変換が行われているためである。
【0007】この問題を解決するために、ワード線非選
択時(IN=V1)にP4を完全にオフするように改良
したワード線ドライバ回路を図5に示す。P5(pMO
S)が完全にオフするように、出力信号GNDを用いて
P6(pMOS)をオンさせて、ノード1を電位V2ま
で引上げる。その際、N6(nMOS)でデコーダ回路
にV2から電流が逆流しないようにしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この図
5の回路では、デコーダ回路の出力信号がN6を通して
送られるため、そのトランジスタのオン抵抗によって回
路の高速性が損なわれる。その上、ワード線ドライバ回
路内で帰還がかかっているため、特にワード線ドライバ
回路の出力がGNDからV2へ変化する際の回路動作が
遅くなるという問題も生じる。本発明は、このようなV
1とV2の異なる電源間での電圧レベルの変換に伴う、
静的漏れ電流の発生を最小限に抑え、なおかつ回路動作
の速度劣化のないワード線ドライバ回路を提供すること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体メモリ
は、アドレスデコーダ回路からのデコードされた信号に
基づいてメモリセルのワード線を駆動するドライバ回路
の構成として、ドライバ回路に与える電源電圧をドライ
バ回路以外の回路部へ与える電源電圧とは異なる電圧に
設定し、かつドライバ回路を少なくとも2段以上の論理
ゲート回路で構成したことを特徴とする。ここで、ドラ
イバ回路に与える電源電圧が、他の回路部へ与える電源
電圧よりも高電圧に設定される。
【0010】また、ドライバ回路は、縦続接続された2
段のCMOSインバータ回路で構成され、あるいは縦続
接続されたCMOSNANDゲート回路とCMOSイン
バータ回路とで構成される。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。本発明におけるワード線ドライバ回
路の一例を図1に示す。P1(pMOS)とN1(nM
OS)とを並列接続したCMOSインバータ101と、
同様に構成されたCMOSインバータ102とを縦続接
続した2個のCMOSインバータ101,102構成と
されており、ワード線ドライバ回路には電源電圧V2が
与えられる。ワード線ドライバ以外の構成は、図3と同
じであり、これにより半導体メモリが構成される。但
し、ワード線ドライバの論理ゲートが1段増えたため、
ワード線ドライバの入力である、アドレスデコーダ回路
の出力を、V1はGNDへ、GNDはV1へ反転してい
る。
【0012】このワード線ドライバ回路の動作を説明す
る。 (1)ワード線が選択される場合(IN=V1) N1(nMOS)はオンするため、CMOSインバータ
101はGNDを出力する。しかし、P1(pMOS)
が完全にオフしないため、CMOSインバータ101内
で静的漏れ電流が流れる。GNDが入力されるCMOS
インバータ102はV2を出力し、ワード線が選択され
る。
【0013】(2)ワード線が非選択の場合(IN=G
ND) N1はオフ、P1はオンするため、CMOSインバータ
101はV2を出力する。V2が入力されるCMOSイ
ンバータ102はGNDを出力し、ワード線は選択され
ない。この場合、従来例で見られたような非選択時にお
ける静的漏れ電流は生じない。
【0014】以上のように、この実施形態においては、
従来回路における静的漏れ電流が生じていたワード線ド
ライバ回路が2n −1個であったのに対し、これを1個
のみにすることができる。したがって、動作に寄与しな
い、不要な漏れ電流を従来の1/(2n −1)に低減す
ることができる。
【0015】本発明を2重ワード線方式に適用した場合
のワード線ドライバの実施形態を図2(a),(b)に
示す。記憶容量の大規模なスタティック型RAMでは、
消費電力、遅延時間、及び面積の問題から、一般に図2
(a)に示す2重ワード線方式が用いられる。メモリセ
ル全体を複数個のセルアレーブロック(セルアレー1,
セルアレー2,…)へ分割する。各セルアレーブロック
には、メモリセルが存在し、メモリセルはセクションワ
ード線により選択される。セクションワード線は以下の
ように選択される。アドレスデコーダ回路で、mビット
のアドレス信号の2m ビットのメインワード線の選択信
号にデコードし、sビットのアドレス信号を2s ビット
のセクション選択信号(ブロック選択信号も含む)にデ
コードし、両者のAND論理を取ることにより、2n
の内の1本のセクションワード線が選択される。但し、
n=m+sである。
【0016】AND論理を本発明のワード線ドライバ回
路で構成した場合の回路図を図2(b)に示す。CMO
SNANDゲート201及びCMOSインバータゲート
202の2段の論理ゲート回路から構成され、その両者
に電源電圧V2が与えられる。ここで、アドレスデコー
ダ回路の電源電圧には、V1が与えられている(V1<
V2)。したがって、図2(b)に示すワード線ドライ
バ回路の入力である、メインワード線信号(IN1)、
及びセクション選択信号(IN2)は、GNDからV1
の間で変化する。以下にワード線ドライバの回路動作を
示す。
【0017】(1)メインワード線、セクション選択線
が共に選択された場合(IN1=V1,IN2=V1) N2,N3(nMOS)が共にオンするため、CMOS
NANDゲート201はGNDを出力する。P2,P3
(pMOS)がV1−V2間の電位差のため完全にオフ
しないため、静的漏れ電流がCMOSNANDゲート2
01内で流れる。GNDが入力されるCMOSインバー
タゲート202は、V2を出力し、ワード線が選択され
る。
【0018】(2)メインワード線が選択、セクション
選択線が非選択された場合(IN1=V1,IN2=G
ND) N3がオフし、P3がオンするため、CMOSNAND
ゲート201はV2を出力する。V2が入力されるCM
OSインバータゲート202は、GNDを出力し、セク
ションワード線は選択されない。このとき、静的漏れ電
流は流れない。
【0019】(3)メインワード線が非選択、セクショ
ン選択線が選択された場合(IN1=GND,IN2=
V1) N2がオフし、P2がオンするため、CMOSNAND
ゲート201はV2を出力する。V2が入力されるCM
OSインバータゲート202は、GNDを出力し、セク
ションワード線は選択されない。このとき、静的漏れ電
流は流れない。
【0020】(4)メインワード線、セクション選択線
が共に非選択された場合(IN1=GND,IN2=G
ND) N2,N3が共にオフし、P2,P3が共にオンするた
め、CMOSNANDゲート201はV2を出力する。
V2が入力されるCMOSインバータゲート202は、
GNDを出力し、セクションワード線は選択されない。
このとき、静的漏れ電流は流れない。
【0021】このように、静的漏れ電流が生じるワード
線ドライバ回路は、セクションワードが選択された場合
では前記一の実施様形態と同様に、静的漏れ電流の発生
を1個のみにすることができる。また、2段構成のゲー
ト201,202へV2を与えたことにより、レベル変
換に伴う静的漏れ電流が増大する問題をが回避されるだ
けでなく、201で論理をとることにより、ワード線ド
ライバ回路を2段構成にしたことによる論理ゲート段数
の増加の問題も回避される。
【0022】なお、本発明は、前記した各実施形態で例
示したスタティック型RAMのみならず、半導体メモリ
全体においても有効である。
【0023】ここで、一の実施形態では、回路内に帰還
がかかっていない分、回路動作が低下されるが、これは
従来構成に比較すれば論理ゲート1段分の遅延増であり
殆ど問題とならない。また、他の実施形態では、電源電
圧V2が与えられるゲート2段構成のワード線ドライバ
回路のうち、1段目のゲートでNAND等の論理を取る
ことにより、アドレスデコードする機能の一部をワード
線ドライバに取込む結果となるため、アドレスデコーダ
回路,ワード線ドライバ回路総和の遅延時間の増大は全
くなく、高速性が維持される。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ドライバ
回路の電源電圧を他の回路よりも高電圧とし、かつドラ
イバ回路を2段以上の論理ゲート回路で構成することに
より、回路動作の高速化が実現できるとともに、電源電
圧の相違に伴うレベル変換に際しての静的漏れ電流が増
大する問題を解決することができ、半導体メモリの低い
消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の回路図である。
【図2】本発明の他の実施形態の回路図である。
【図3】本発明が適用されるスタティック型RAMの構
成を示す回路図である。
【図4】従来のワード線ドライバ回路の回路図である。
【図5】従来の改善されたドライバ回路の回路図であ
る。
【符号の説明】
101,102 CMOSインバータ回路 201 CMOSNANDゲート 202 CMOSインバータゲート 301 アドレスデコーダ回路 302 ドライバ回路 303 メモリセル

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アドレスを指定する入力信号をデコード
    するデコーダ回路と、デコードされた信号でワード線を
    駆動するドライバ回路と、このドライバ回路が駆動する
    ワード線の信号で選択もしくは非選択が決定されるメモ
    リセルとを備える半導体メモリにおいて、前記ドライバ
    回路に与える電源電圧をドライバ回路以外の回路部へ与
    える電源電圧とは異なる電圧に設定し、かつ前記ドライ
    バ回路を少なくとも2段以上の論理ゲート回路で構成し
    たことを特徴とする半導体メモリ。
  2. 【請求項2】 ドライバ回路に与える電源電圧が、他の
    回路部へ与える電源電圧よりも高電圧である請求項1の
    半導体メモリ。
  3. 【請求項3】 ドライバ回路は、縦続接続された2段の
    CMOSインバータ回路で構成される請求項2の半導体
    メモリ。
  4. 【請求項4】 ドライバ回路は、縦続接続されたCMO
    SNANDゲート回路とCMOSインバータ回路とで構
    成される請求項2の半導体メモリ。
  5. 【請求項5】 メモリセルは、複数個のセルアレーブロ
    ックで構成される2重ワード線方式として構成され、ド
    ライバ回路のCMOSNANDゲート回路にはメインワ
    ード線信号とセクション選択線信号が入力され、CMO
    Sインバータ回路からセクションワード線が出力される
    ように構成した請求項4の半導体メモリ。
JP7209940A 1995-07-26 1995-07-26 半導体メモリ Pending JPH0945082A (ja)

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