JPS6028096A - スタテイツク型ram - Google Patents

スタテイツク型ram

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JPS6028096A
JPS6028096A JP58135812A JP13581283A JPS6028096A JP S6028096 A JPS6028096 A JP S6028096A JP 58135812 A JP58135812 A JP 58135812A JP 13581283 A JP13581283 A JP 13581283A JP S6028096 A JPS6028096 A JP S6028096A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
memory cell
signal
sense amplifier
differential
Prior art date
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Pending
Application number
JP58135812A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Odaka
小高 雅則
Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Haruyuki Ikeo
晴幸 池尾
Nobuo Tanba
丹場 展雄
Katsumi Ogiue
荻上 勝己
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58135812A priority Critical patent/JPS6028096A/ja
Publication of JPS6028096A publication Critical patent/JPS6028096A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、スタティック型RAM (ランダム・アク
セス・メモリ)に関するもので、例えば、MOSFET
 (絶縁ゲート形電界効果トランジスタ)により構成さ
れたラッチ回路をメモリセルとするものの高速化に有効
な技術に関するものである。
〔背景技術〕
MOSFETで構成されたメモリセルの高速読み出しの
”ために、バイポーラ型トランジスタを増幅素子として
用いるものが、特開昭56−58193号公報により提
案されている。この読み出し回路は、第1図に示すよう
に、カラムスイッチ回路としてバイポーラ型トランジス
タTI、T2を用いるとともに、このカラムスイッチ回
路を通して選択されたメモリセルに電流を供給して、そ
の読み出し信号を得るものである。すなわち、メモリセ
ルを構成するMO3FETQIがオン状態ならこのMO
3FETQIとデータ線り側に設けられた伝送ゲー1−
M03FETQ3とを通して電流が流れる。これを抵抗
RLIに流すことによりロウレベルの読み出し゛信号を
得るものである。一方、データ線り側には、MO3FE
TQ2のオフ状態により電流が流れないから、抵抗RL
2からハイレベルの読み出し信号が得られる。
このようなセンスアンプにあっては、次のような欠点の
あることが本願発明者によって明らかにされた。すなわ
ち、上記読み出し電流の電流値は、メモリセルのMO5
FETQI、Q3 (Q2.Q4)のコンダクタンス特
性により決定されるため大きくできない。なぜなら、上
記電流値を大きくするためには、その素子サイズを大き
くしなければならないが、大記憶容量化のためにメモリ
セルの素子サイズを大きくできないからである。
したがって、バイポーラ型l・ランジスタを用いたにも
かかわらず、あまり読み出し動作を速くできない。また
、カラムスイッチ回路をバイポーラ型トランジスタで構
成するため、カラムアドレスデコーダ回路の出力信号(
選択/非選択)レベルの設定が難しくなる。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、大記憶容量化と高速動作化とを図っ
た新規なスタティック型RAMを提供することにある。
この発明の他の目的は、低消費電力化と高速動作化を図
った新規なスタティック型RAMを提供することにある
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、MOS F ETで構成されたラッチ回路を
用いてメモリセルを構成するとともに、読み出しレベル
を増幅するセンスアンプとして差動形態のバイポーラ型
トランジスタを用いることによって、高速読み出しを達
成するものである。
〔実施例1〕 第2図には、この発明の一実施例の回路図が示されてい
る。特に制限されないが、同図のRAMは、公知のバイ
ボー′う(Bi)及び0MO3(相補型MO3)集積回
路(IC)技術によって1個のシリコン単結晶のような
半導体基板上に形成される。端子Ax、 Ay、 Di
n、 Dout 、 WE及びε玉は、その外部端子と
される。なお、同図において電源供給端子は省略されて
おり、特に制限されないが、負の電圧−VDDが用いら
れる。
メモリセルMCは、その1つの具体的回路が代表として
示され′ζおり、ゲートとドレインが互いに交差結線(
ラッチ形態)された記憶(駆動)MO3FETQI、Q
2と、上記MO3FETQI。
Q2のドレインと回路の接地電位点との間には、情報保
持用のポリ(多結晶)シリコン層で形成された高抵抗R
1,R2が設けられている。そして、上記MO3FET
QI、Q2の共通接続点と相補データ線DO,DOとの
間に伝送ゲー)MO3FETQ3.Q4が設けられてい
る。他のメモリセルMCも相互において同様な回路構成
にされている。これらのメモリセルは、マトリックス状
に配置されている。同じ行に配置されたメモリセルの伝
送ゲート型MO3FETQ3.Q4等のゲートは、それ
ぞれ対応するワード線W1及びW2に共通に接続され、
同じ列に配置されたメモリセルの入出力端子は、それぞ
れ対応する一対の相補データ線(又はビ゛ット線)DO
,Do及びDI、DIに接続される。
上記メモリセルMCにおいて、それを低消費電力にさせ
るため、その抵抗R1は、MO3FETQ1がオフ状態
にされているときのMOS F ETQ2のゲート電圧
をしきい値電圧以上に維持させることができる程度の高
抵抗値にされる。同様に抵抗R2も高抵抗値にされる。
言い換えると、上記抵抗R1は、MO3FETQIのド
レインリーク電流によってMO3FETQ2のゲート容
量(図示しない)に蓄積されている情報電荷が放電させ
られてしまうのを防ぐ程度の電流供給能力を持つように
される。
この実施例に従うと、メモリアレイがCMO5−IC技
術によって製造されるにもかかわらず、上記のようにメ
モリセルMCはnチャンネルMO3FETとポリシリコ
ン抵抗素子とから構成される。上記ポリシリコン抵抗素
子に代えてpチャンネルM OS F E Tを用いる
場合に比べ、メモリセル及びメモリアレイの大きさを小
さくできる。すなわち、ポリシリコン抵抗を用いた場合
、駆動MO3FETQI又はG2のゲート電極と一体的
に形成できるとともに、それ自体のサイズを小型化でき
る。そして、pチャンネルMO3FETを用いたときの
ように、駆動MO5FETQI、Q2から比較的大きな
距離を持って離さなければならないことがないので無駄
な空白部分が生じない。
同図において、ワード線W1は、XアドレスデコーダX
−DCRで形成された選択信号を受ける駆動回路DVI
によって選択される。他のワード線W2についても同様
である。
上記XアドレスデコーダX−DCRは、相互において類
似のノアゲート回路Gl、G2等により構成される。こ
れらのノアゲート回路Gl、02等の入力には、図示し
ない適当な回路装置から供給される外部アドレス信号A
xを受けるXアドレスバッファX−ADBで加工された
内部相補アドレス信号が所定の組合せにより印加される
上記メモリアレイにおける一対のデータ線DO1Do及
びDI、DIは、特に制限されないが、それぞれデータ
線選択のための伝送ゲートMO3FETQ9.QIO及
びQll、G12から構成されたカラムスイッチ回路を
介してコモンデータ線CD、CDに接続される。このコ
モンデータIfilCD、CDには、読み出し回路Rの
入力端子と、書込み回路Wの出力端子が接続される。上
記読み出し回路Rの出力端子は、データ出力端子Dou
tに読み出し信号を送出し、書込み回路Wの入力端子は
、データ入力端子Dinから供給される書込みデータ信
号が印加される。
上記カラムスイッチ回路を構成するMO5FETQ9.
QIO及びQll、G12のゲートには、それぞれYア
ドレスデコーダY−DCRから選択信qY1.Y2が供
給される。このYアドレスデコーダY−DCRは、相互
において類似のノアゲート回路G3,04等により構成
される。これらのノアゲート回路G3.G4の入力には
、図示しない適当な回路装置から供給される外部アドレ
ス信号Ayを受けるYアドレスバッファY−ADBで加
工された内部相捕アドレス信号が所定の組合せにより印
加される。
制御回路CONは、外部端子WE、C3からの制御信号
を受けて、内部制御タイミング信号を形成する。
この実施例では、特に制限されないが、チップ非選択時
にデータ線の負ijiMO3FETQ5等といずれか1
つ選択状態とされたワード線に接続されたメモリセルM
Cの伝送ゲートMO5FETQ3等及びオン状態となっ
ている記憶MO3FETQ1等を通して直流電流が流れ
るのを防止するため、上記XアドレスデコーダX−DC
Rを構成するノアゲート回路Gl、02等の入力に上記
制御回路CONにより形成さた非選択状態の内部チップ
選択信号晶のハイレベルによって、全ワード線を非選択
状態としている。
第3図には、上記読み出し回路を構成するセンスアンプ
の一実施例の回路図が示されている。
この実施例では、センスアンプを構成する増幅素子とし
て、差動形態のバイポーラ型トランジスタT5.T6が
用いられる。すなわち、上記コモンデータ線CD、CD
に現れたメモリセルの読み出し電圧は、上記差動トラン
ジスタT5.T6のベースに供給される。これらの差動
トランジスタT5.T6の共通エミッタには、動作タイ
ミング信号φpaを受けるMO3FETQI 3が設け
られる。また、上記差動トランジスタT5.T6のコレ
クタには、それぞれ負荷抵抗R3,R4が設けられる。
そして、これらの差動トランジスタT5゜T6のコレク
タ出力は、エミッタフォロワトランジスタT7.T8を
通してデータ出力バッファDOBに伝えられる。特に制
限されないが、上記エミッタフォロワトランジスタT7
.T8を設けることによって、センスアンプの出力信号
はECL(エミッタ・カップルド・ロジック)レベルに
される。したがって、データ出力バッファは、ECL回
路により構成される。
〔実施例2〕 第4図には、他の一実施例を示す読み出し回路の回路図
が示されている。
同図の読み出し回路は、センスアンプにカラムデコーダ
機能が付加される。すなわち、第2.第3図のようにM
OSFETにより構成されたカラムスイッチ回路を通し
てメモリセルの読み出し信号を得るものとしたのでは、
その分センスアンプに供給される読み出し信号が遅くな
ってしまう。
そこで、この実施例では、各相補データ線対りの読み出
し信号を直接受けるように差動トランジスタT9.TI
O及びTll、T12がそれぞれ設けられる。他の相補
データ線対にもそれぞれ同様な差動トランジスタが設け
られる。そして、各差動トランジスタの共通エミッタに
設けられるMO3FETQI 4.Ql 5のゲートに
は、上記Yアドレスデコーダ回路により形成された選択
信号Yl、Y2が供給される。また、各列に設けられた
差動トランジスタT9.TIO及びTll、T12等の
対応するトランジスタT9.Tll及びTIO,T12
等のコレクタは、共通化されてトランジスタTI3.T
14のエミッタに接続される。これらのトランジスタT
13.T14のベースには、ライトイネーブル信号−7
1が供給される。
また、それぞれのエミッタには定電流源がそれぞれ設け
られ、コレクタには負荷抵抗R・5.R6がそれぞれ設
けられる。これらのトランジスタT13、T14のコレ
クタ出力は、上記と同様なエミッタフォロワトランジス
タT15.Tl(iを通してデータ出力バッファDOB
に伝えられる。
この実施例回路の動作は、読み出し動作のときライトイ
ネーブル信号W1がハイレベルになるので、トランジス
タT13.Tl−4は動作状態になっている。そして、
選択された列、例えばデータ線Do、Doのセンスアン
プのMO3FETQI4がそのアト!/スデコーダ出力
信号Y1によりオン状態になるので、その列の選択され
たメモリセルからの読み出し信号に従った電流が上記ト
ランジスタT13.T14を通して負荷抵抗R5,R6
に流れる。一方、非選択の列におけるセンスアンプのM
O3FF、TQ15等は、そのアドレスデコーダ出力信
号Y2等によってオフ状態になっている。このため、差
動トランジスタには電流が流れない。これにより、選択
されたメモリセルに従った読み出し信号が得られる。
また、書込み動作のときライトイネーブル信号71がロ
ウレベルにされることによって上記トランジスタT13
.、T14はオフ状態にされる。これにより、データ線
における書込み信号が出力されることはない。また、ト
ランジスタT13.T140ベ一ス電位は、基準電位で
クランプしておいても良い。この場合にはライトイネー
ブル信号は、データ出力バッファDOBに与えられ、デ
ータ線における書込み信号を出力しないようにする。
〔効 果〕
(11バイポーラ型トランジスタにより構成された差動
トランジスタを用いているので、データ線にはその電流
増幅率の逆比に従った微少電流しか流れない。言い換え
ると、メモリセルのセルサイズを小さくしてその、電流
駆動能力を小さくしても、センスアンプの動作電流(M
O3FETQ13〜Q15等に流れる電流)を大きくで
きることによって、高速読み出し動作を実現できるとい
う効果が得られる。
(2)上記(11により、メモリセルを構成する素子の
微細化が図られるので、大記憶容量化を実現しつつ高速
読み出しを実現することができるという効果が得られる
(3)バイポーラ型トランジスタにより構成された差動
I・ランジスタを用いたセンスアンプをデータ線対にそ
れぞれ設けること及びその動作電流回路をカラムアドレ
スデコーダ出力信号で制御することによって、メモリセ
ルからセンスアンプに伝達する読み出し信号を速くでき
るため、よりいっそうの読み出し高速化を実現できると
いう効果が得られる。
(4)センスアンプにアドレスデコーダ機能を設けるこ
とによって、比較的簡単な回路構成により上記(3)の
高速読み出し化を実現できるという効果が得られる。
(5)センスアンプ及びデータ出力バッファからなる読
み出し回路Rをバイポーラ型トランジスタで構成された
ECL回路とすることによって、読み出し高速化を実現
できるとともに、ECL半導体集積回路装置とコンパチ
ブルにできるため、その用途の拡大を図ることができる
という効果が得られる。すなわち、この実施例のスタテ
ィック型RAMは、ECLCジスタテイックAMよりは
速度が遅いものの、MOSスタティック型RAMよりは
大幅に高速であって大記憶容量化と低消費電力化を実現
した新規なスタティック型RAMとして利用できるもの
となる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、メモリセル
は、上記情報保持用抵抗に代え、pチャンネルMO3F
ETを用いるものであってもよい。また、上記CMO3
回路に代え、nチャンネルMOS F ETか又はpチ
ャンネルMO5FETのMOSFET一方により構成す
るものとしてもよい。また、その周辺回路の具体的回路
構成及びタイミング制御は、種々の実施形態を採ること
ができるものである。
さらに、上記第3図の実施例と第4図の実施例とを組み
合わせるものであってもよい。すなわち、第3図におけ
るコモンデータ線を分割して、それぞれに第4図に示す
ようなアドレスデコーダ機能を持つセンスアンプを設け
て、2段階のアドレスデコード構成とするものであって
もよい。
また、データ出力バッファDOBは、CMOS回路ある
いはTTL ()ランジスタ・トランジスタ・ロジ・・
・り)等により構成するものであってもよい。
〔利用分野〕
この発明は、スタティック型RAMとして広く利用でき
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来技術の一例を示す回路図、第2図は、こ
の発明の一実施例を示す回路図、第3図は、第2図にお
ける読み出し回路の一実施例を示す回路図、 第4図は、第2図における読み出し回路の他の一実施例
を示す回路図である。 X−ADB・・Xアドレスバッファ、Y−ADB・・Y
アドレスバッファ、X−DCR・・Xアドレスデコーダ
、Y−DCR・・Xアドレスデコーダ、MC・・メモリ
セル、W・・書込み回路、R・・読み出し回路、DOB
・・データ出力バッファ、CON・・制御回路 代理人弁理士 高橋 明夫 第 1 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、MOSFETで構成されたランチ回路を用いたメモ
    リセルを含むメモリアレイの読み出し信号を増幅するセ
    ンスアンプとして、その増幅素子を差動形態のバイポー
    ラ型トランジスタにより構成することを特徴とするスタ
    ティック型RAM。 2、上記差動形態のバイポーラ型トランジスタの共通エ
    ミッタには、動作タイミング信号を受けるMOSFET
    が設けられるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のスタティック型RAM。 3、上記動作タイミング信号は、カラムアドレスデコー
    ダ出力信号であり、差動形態のバイポーラ型トランジス
    タのコレクタは、他のカラムに設けられた差動形態のバ
    イポーラ型トランジスタの対応するコレクタと共通化さ
    れるものであることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載のスタティック型RAM。 4、上記センスアンプの出力信号を増幅して読み出し出
    力信号を送出するデータ出力バッフ7回路及び上記メモ
    リアレイに書込み信号を供給するデータ人力バッファと
    は、ECL回路により構成されるものであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1、第2又は第3項記載のスタ
    ティック型RAM。
JP58135812A 1983-07-27 1983-07-27 スタテイツク型ram Pending JPS6028096A (ja)

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