JPS6142794A - 半導体記憶装置のセンスアンプ系 - Google Patents

半導体記憶装置のセンスアンプ系

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JPS6142794A
JPS6142794A JP59163508A JP16350884A JPS6142794A JP S6142794 A JPS6142794 A JP S6142794A JP 59163508 A JP59163508 A JP 59163508A JP 16350884 A JP16350884 A JP 16350884A JP S6142794 A JPS6142794 A JP S6142794A
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体記憶装置のセンスアンプ系に関する。
〔発明の技術的背景〕
@4図は従来のダイナミックRAM (ランダムアクセ
スメモリ)の代表的な構成例の一部を示している。即ち
、1はアドレス信号が入力する入力アドレスバッファ、
2はリフレッシュアドレス信号を発生するリフレッシュ
アドレス発生器、3はアドレスマルチブレフサ、LRは
行デコーダ線、RDI  I RDz  r RDs 
 r RD4 ”・は行デコーダ、W L 1  * 
W L z  r W L 3r W L 4・・・は
ワード線、MC1  、MCz  + MC3+ MC
4・・・はメモリセル、BL 、BLはピッF 線、D
 M C 1+DMC,はダミーメモリセル、DWLI
 、DWLzはダミーワード線、SAはセンスアンプ、
LSil:センスラッチ制御信号線、SEはセンス信号
、QBQBはカラムデコーダ(CD)出力により匍制御
されるビット線選択用トランジスタ、DL、DLはデー
タ線、4は出力回路、CBはビット線の容量、CRd行
デコーダ線の容量である。
前記メモリセルMC1・・・は、それぞれ1つのキャノ
4シタC6と1つのトランスファダートQとからなフ、
上記キャノ々シタC8に電荷を蓄積しているか否かによ
って情報10#、′1”を記憶するものである。然るに
、上記キャノ臂シタC8に蓄積された電荷はリーク等に
よって時間と共に減少するのが常である。そのため、蓄
積電荷が完全に消失しないうちに1度読み出して再び書
き込むととくよりてもう一度電荷を蓄積し直す動作が必
要となシ、この動作をリフレッシ−と称しておシ、一般
にダイナミックRAMでは上記リフレッシュ動作が必要
となシ、たとえば256にビットのダイナミックRAM
では4 msに一回必らず全てのメモリセルをリフレッ
シュしなければならないという制約が伴なう。
第5図は上記リフレッシュを定期的に行なうように構成
されたメモリにおける動作順序を示しておシ、リフレッ
シュ期間には通常のリード・ライト動作はできない。何
故なら、たとえばあるメモリセルMC,ftす7し、シ
ュしているとき、このMCIの動作に使用されているビ
ット線BL、BLIC接続されている他のメモリセルの
データを読み出すことはできないからである。したがっ
て、RAM’i用いたコンピュータシステムにおいて、
RAMのリフレッシユヲ行なっている期間にRAM g
アクセスしたいときでもRAMは使えないので、リフレ
ッシュ期間はRAMへのアクセスを待たなければならず
、等制約にRAMのアクセス時間が長くなり、このこと
は高速化を図る上で支障をきたすので問題である・ここ
で、ダイナミ、りRAMの動作について第6図に示すタ
イミング波形を参照して簡単に述べる。アドレス信号入
力が変化するか又はチツグイネーブル信号(図示せず)
が入力するとメモリ動作の1サイクルが始まる。先ず、
ビット線BL 、BLがプリチャージされ、次に上記ア
ドレス信号入力によりたとえばワード線WL。
が選択されると、このワード線WLIおよびダミーワー
ド線DWL、がそれぞれハイレベルになシ、それらに接
続されているメモリセルMC1゜およびダミーセルDM
C1の各トランスファr −トQが開き、それぞれの蓄
積情報がビット線BL 、BLに現われてビット線BL
 、BL間に微少な電位差が発生する。次に、センス信
号SEが活性化するとセンスアンプSAが動作し、ビッ
ト線B L ’、 B Lの電位差をセンスして増幅す
る。この時点で前記メモリセルMCIはワード線W L
 、により選択されたままになっているので、上記セン
ス動作後にビット線DI、電位によってメモリセルMC
Iの蓄積情報はリフレッシュされる。同時に、ビット線
BL、BLの情報はビット線選択トランジスタQB、 
QBを経てデータ線DL、DLに伝えられる。このデー
タ線DL 、DLに読み出された情報は出力回路4で波
形整形等が行なわれ、前記センス動作からかなシ遅れて
出力データD。utが得られることになる。
上述したようなリフレッシュ動作を伴なうダイナミ、り
RAMは、システム製品への適用に際して常にリフレッ
シュのタイミングを意識して設計しなければならないと
いう負担をユーザに与えることKなシ、使用し難いとい
う欠点がある。一方、ダイナミ、りRAMは、リフレッ
シュ動作を伴なわないスタティックRAMに比べてメモ
リセルの面積が通常し′4で済むので、高密度化に好適
であると共に安価に実現できるという利点がある。
そこで、上記り7し、シュ動作を伴なうけれどもそれを
ユーザが意識しないで済むように、つま)ユーザがスタ
ティックRAMと見做して使用し得るように、通常動作
とりフレッシュ動作とを時分割で行なうよう建した擬似
的なスタティックRAMが提案されている。この擬似ス
タテイックRAMにおける動作の概要全第7図を参照し
て説明する。この動作が第6図を参照して前述した動作
と異なる点は、(1)選択されたワード線(たとえばW
LI)および所定のダミーワード線(たとえばDWL、
)が・9ルス的に駆動されること、(2)センスアンf
sAはビット線BL。
BL間に生じた電位差をセンスするためセンス信号SE
によって・9ルス的に駆動されること、(3)センスア
ンプSAにょシセンスされたデータが出力回路4から完
全に出力されるまでの期間内にビット線BL 、BLが
1度元の状態にプリチャージされ、少し遅れて前記選択
ワード線WLI とは別のワードm(たとえばWL3 
)および所定のワード線(たとえばDwL* )が・苛
ルス的に選択、駆動されて前記ワード線W L s I
C接続されたメモリセルML、のデータが読み出され、
前記センスアンfskが再びSE倍信号よh−母ルス的
に駆動されてビット線電位差をセンスすることによって
上記メモリセルMC3への再書き込み(リフレッシュ゛
)が行なわれることである。なお、このリフレッシュが
行なわれるメモリセルMC3のデータは出力回路4から
出力させる必要がないので、このリフレッシュ動作は比
較的速く行なわれる。即ち、第7図に示す動作は、通常
のアクセス動作と時間的に並列に別のメモリセルのリフ
レッシュ動作が完了する。なお、上記動作例では、リフ
レッシュ動作のためのセル選択を通常のアクセス動作の
ためのセル選択よυ後で行なっているが、逆に時間的に
前に行なうようにしても通常動作に余シ悪影響は生じな
い。また、上記動作例では通常のアクセス動作による読
み出しデータが出力回路4から出力する前K IJフレ
ッシュ動作は完全に終っているが、若しリフレッシュ動
作時間が多少条目にかかることKよって通常のアクセス
時間を悪化させることになっても、ユーザにとってリフ
レッシュ動作が見えない(気にしないで済む)擬似スタ
ティック方式のメリットが大きいと判断される場合には
この方式を採用できる。また、上記リフレッシュ動作の
ために選択されたワード線が非選択状態に戻るまでの時
間は、通常のアクセス動作におりて選択されたワード線
が非選択状態に戻るまでの時間に比べて長くてもよい。
また、上記動作例では1つのメモリサイクル内でワード
線選択を2度行なってリフレッシュを行なったが、必ら
ずしも各サイクル毎にリフレッシュを行なわなくてもよ
い。
とbうのは、す7レツシユはかなシ長い期間内で各メモ
リセルに対して1回行なえばよく、上記動作例はリフレ
ッシュしようとしたメモリセルMC,とビット線BL 
、 BI、全たまたま共用しているメモリセルMCIを
アクセスした場合であるので°lサイクル内で2度のワ
ード線選択を行なったものである。そうでない場合、即
ち、リフレッシュしようとしたときにRAMがアクセス
されてbない場合は単にリフレッシュだけを行なえばよ
い。
〔背景技術の問題点〕
ところで、前記データ線DL 、DLには大きな浮遊容
量CDに伴なう遅延が存在するので、こh f センス
アン7’SAにょシ駆動するのにかなり長い時間がかか
勺、このデータ線DL、DLを駆動している間はセンス
アンプsAは次の仕事(上記例ではりフレッシー動作)
に移れない。
このようにセンスアンプSAの動作が遅いと、前述した
ようにセンスアンプ5Ailサイクル中に2口取上動作
させようとすると、サイクルタイムが遅いものになって
しまう。
〔発明の目的〕
本発明h」二記の゛事情に鑑みてなされたもので、セン
スアンプによるピノ)tWE位センス動作の高速化をス
フ、サイクルタイムが短かぐでも1サイクル中に、2度
以上センスアンプ全駆動させることが可能になる半導体
記憶装置のセンスアンプ系を提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明の半導体記憶装置のセンスアンプ系は、セ
ンスアンプの出方をラッチするラッチ回路を設け、この
ラッチ回路の複数個全それぞれスイッチ回路を介してデ
ータ線に接続し、前記センスアンプとラッチ回路との間
にセンスアンプ出力側のスイッチ回路を設けてなること
を特徴とするものである。したがって、センスアンプに
よフ感知された第1の情報全ラッチ回路でラッチしたの
ち、センスアンプ出力側のスイッチ回路をオフ状態に制
御してセンスアンプで第2の情報を感知させることが可
能になる。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。第1図は半導体メモリ集積回路の一部全簡略的に示
しておシ、SA’ll −SA 141・・・およびS
A 21− SA za r・・・は゛センスアンプで
あって、それぞれ同方向に延びるfo4ded bit
 1ine構成の第1のビット線対(BL、しBLtt
)〜(B L12 + B Lxz ) # ・・・お
よび(B L211 BLzx) ”’(B]44 +
BLz4) r・・・に接続されておシ、これらの各ビ
ット線には第4図に示したビット線BL。
BLと同様にメモリセルブロックの複数のメモリセルと
1個のダミーセルとが接続されている。
LAI、はう、子回路であって前記センスアンプSA、
!。
SAI!の相互間に配置されておシ、そのラッチ入力端
と上記センスアンfS All + S A12の各出
力端との間の接続をスイッチ制御するためのスイッチ回
路5111312が設けられている。上記と同様の要領
で、センスアン7″S A 13 + S A 14に
対応してラッチ回路LA1.およびスイッチ回路S13
゜S14が設けられ、センスアンプ5A21 * 5A
zzに対応してう、子回路LA21およびスイッチ回路
S21*822が設けられ、センスアンプ5A23 r
SAxaに対応してラッチ回路LA22およびスイッチ
回路Sxs*Szaが設けられている。
一方、2 B Tr 1  # j B L 1は前記
ビット線(B Lll * n Ll 1 )〜(BL
目、 BL14) 、・・・の両側に平行に設けられた
第2のビット線対(一種のデータ線対)であり、2BL
z、2BLzは前記ピッ ト線(BLzx r  BL
zt)〜(BL24 r  BL24)1・・・の両側
に平行に設けられた第2のビット線対である。上記ビッ
ト線対2BL1.2BLIとその内側に位置する前記ラ
ッチ回路L A41 * L Ax z +・・・の各
う、チ出力端との間の接続金力ラムデコーダ出力により
制御さj、てスイッチ制御するためのスイッチ回路25
ill 281g+・・・が設けられてお)、前記ビッ
ト線対、2BL、、2BL。
とその内側に位装置する前記ラッチ回路L A21 r
” A 22 r・・・の各ラッチ出力端との間の接続
をカラムデコーダ出力により制御されてスイッチ制御す
るためのスイッチ回路2 S’ 2112 S22 +
・・・が設けられている。
2S A、は前記第2のビット線対2 B L、l、 
2BL1に接続された第2のセンスアンプであって、ス
イッチ回路2S1f介してデータ線対DL、DLに接続
されている。同様に1.?SA2は前記第2のビット線
対2BL2 .2BLsに接続された第2のセンスアン
プであって、スイッチ回路2S、”z介してデータ線対
DL 、DLに接続されている。4は上記データ線対D
L、DLに接続された出力回路、CB + C2B +
 CDはそれぞれ配線容量である。
次K、上記メモリの動作例を説明する。通常の読み出し
動作に際して、たとえばビット線対B L 1  r 
13 L 1の情報全センスする場合には、先ず上記情
報をセンスアンプS Al 1で感知増幅する。このと
き、上記センスアンプSA1.とラッチ回路LAIIと
の間のスイッチ回路Sllは閉じていても開いていても
よいが、ラッチ回路LA11に接続されているその他の
スイッチ回路S12+2811は開いており、遅くとも
センスアンプ5AIIのセンス動作が終ったどきにはス
イッチ回路Sllが閉じてセンスアンプSAi、のデー
タ全う、子回路LAIIに移してラッチさせる。
この後、スイッチ回路5AIIが開いてもラッチ回路L
A1tはデータをラッチしている。そして、スイッチ回
路2SIlbよび2S1が閉じて上記ラッチ回路LA口
により前記第2のビット線対2BL1*2BLxおよび
データ線DL、DLが駆動され、このビット線2BI、
、、2BL、の情報は第2のセンスアン;y’2sAt
により感知増幅される。このセンスアンプ2SAIの出
力は、スイッチ回路2Slk経てデータ線対DL。
DLを経て出力回路4に読み出される。
上記動作において、ラッチ回路CAl1が第2のビット
線2BL1 、、YBLt を駆動するには、それらの
大きな配線容量CB、 CDを充放電しなければならず
、所要時間が長くなる。しかし、このラッチ回路LA1
.が第2のビット線2 B Ll +2BLlやデータ
線DL 、DLを駆動している時でも、このう、子回路
LAl、とセンスアンプSAl、との間のスイッチ回路
Sllを開いておけば、上記センスアンプ5AIIはデ
ータ線DL。
DLに悪影響を与えることなく自由に動作させることが
できる。そのため、先ず通常の読み出しデータをセンス
アンfsA、、でセンスシタのちラッチ回路cA11に
ラッチしたら、このラッチ回路LAxxtl”スイッチ
回路stiによってセンス7ンfsArxから切シ離す
と、センスアンプ5AIIはビット線BL1tまたはB
L3sに接続されて込るメモリセルに対する次のリフレ
ッシュのための動作をすることができる。即ち、ラッチ
回路LAIlが重い負荷である第2のビット線2BLl
 、2BLxおよびデータ悸DL、丁τを駆動している
間に、上記リフレッシュ動作を十分に組み入れることが
できる。
なお、上述したような動作にょ)、1サイクルの間知セ
ンスアンプ5AIIを1回は通常の読み出し動作のため
に使用し、他の1回はリフレッシュ動作のために使用す
ることができる。この場合、リフレッシュ動作のときは
、センスアンプ5AIIに読み出したデータを出力回路
4に読み出す必要はないので、センスアンプSA!。
のデータ全ラッチ回路CAIIへ引き渡す必要はない。
また、出力回路4は通常はラッチ機能を有しておシ、上
記通常動作の読み出しデータのみラッチする。
第2図は上記ビット線群、センス777群、う、チ回路
群、スイッチ回路群のうちの一部を代表的に取シ出して
具体例を示している。ここで、センスアンプ5AIIは
一対のセンス信号SE 、SEによ多制御される駆動ト
ランジスタ金倉む0MO8型センスアンプがらなp1同
様にラッチ回路LAIIも一対のラッチ信号LE 、 
L、Eにより制御される駆動トランジスタt 含tr 
CMO8型O8チ回路からなシ、スイッチ回路Sllは
スイッチ信号φ1によ多制御されるNチャネルトランジ
スタからなシ、スイッチ回路28目はスイッチ信号φ2
により制御されるNチャネルトランジスタからなる。
上記実施例はfolded hit 1ine型構成の
メモリを示したが、open bit 1ine型構成
のメモリに本発明全適用した場合の一部を第3図に示し
ている。ここで、ラッチ回路LAII’は、ラッチ入力
端がスイッチ回路S目を介してセンスアンプ5AIIの
出力端に接続され、ラッチ出力端がスイッチ回”dlr
 2 S tl”e介して1本の第2のビット線2BL
1に接続されている。同様に、ラッチ回路CA1.’は
スイッチ回路StXを介してセンスアン7’5AIZに
接続されると共にスイッチ回路281z”e介して上記
第2のビット線2 B I、】に接続されてお)、その
他のラッチ回路L A2 (’ 。
LA2.’・・・も上記と同様に対応するセンスアンプ
5Azt、5Azz+・・・との間にスイッチ回路S2
1゜S22.・・・が接続され、スイッチ回路2S 2
1’ 12S2j・・・を介して第2のビット線、?B
L2に接続されている。
上記メモリにおいては、たとえばセンスアン7’5A1
1のセンス動作後にセンスデータに9ッチ回路LA11
’にラッチしてスイッチ回路Sllを開くことによって
、ラッチ回路CA、1’が第2のビットl1lli12
BL!およびこれにスイッチ回路2Slf介して接続さ
れているデータ線DLを!J1動している間に前記セン
スアン7’5Axti”l−自由に次のリフレッシュ動
作を行なうことができる。なお、上記ラッチ回路CAI
、’でラッチしたデータは@1#または0#の信号であ
るので、箒2のビット線やr−夕線はそれぞれ一対でな
くても上記例のように1本用いるだけでもよい。
なお、本発明は前述したように1サイクルの間に通常読
み出し動作とリフレッシュ動作とを行なうメモリに限ら
ず、一般にセンスアンプを高速化する目的でメモリに適
用することもできる。1己1ち、この場合には、1サイ
クルの間で第1回目のセンス動作は第1回目のアドレス
のアクセスによるデータ読み出しに用い、この第1回目
の読み出しデータをラッチしたのちデータ線から出力回
路へと伝えている間にセンスアンffラッチ回路から切
シ離して自由にしておき、次の第2回目のアドレスのア
クセスによるデータ読み出しに使用してもよい。このよ
うにすれば、データ線での信号遅延の間に後続のデータ
のセンスが完了してしまうので、パイプライン的おるい
は並列的な制御が可能であジ、第2回目の読み出しデー
タに対してはあたかもセンス時間が零であるかのように
見える。換言すれば、幾つかの連続したデータの読み出
しに際して高速動作が可能になる。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の半導体記憶装置のセンスアンプ
系は、センスアンプとデータ線との間にラッチ回路を設
け、ラッチ回路とセンスアンプとの接続およびラッチ回
路とデータ線との接続のタイミング関係を適切に設定す
ることによって、センスアンプを高速化でき、サイクル
タイムが短かい場合でも1サイクル中に2回以上のセン
ス動作が可能となる。したがって、特に通常動作とリフ
レッシュ動作とを1サイクル内で時分割で行なうような
擬似スタティックメモリなどに好適である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例に係る半導体メモリの一部を
示す構成図、第2図は第1図の回路の一部を取シ出して
具体例を示す回路図、第3図は本発明の他の実施例に係
る半導体メモリの一部を示す構成図、第4図は従来の半
導体メモリの一部金示す構成図、第5図は第4図のメモ
リにおける通常動作とリフレッシュ動作との時間関係を
示す図、第6図は第4図のメモリにおける動作例を示す
図、第7図は通常動作とりフレッシュ動作とを1サイク
ル内で時分割で行なうメモリにおける動作例金示すタイ
ミング図である。 B  I11!−B  L14  *   B  Lt
l−B  L14  、   、B  Lzl 〜B 
L24 r B L21−B Lzi−ビット線、2B
L1+2B L I  T 2 B L 2  e 2
 B L鵞・・・第2ビツト線(7J−夕線)、DL 
、DL・・・データ線、S All 。 S A 12 r S A 211 S A22−セン
スアンプ、LA11+L A 12 + L A 2!
 + L A 22・LA1t’+ LAtz’+L 
A2i’+ L Azz’・・・ラッチ回路、Sxt”
St4+S21〜5241 25ill  2  St
zν 2Szlr2Szzr281、 2 S2.2 
S11’+ 2812’+ 2 S2i’+ 28’z
冨′・・・スイッチ回路。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第2図 第3図 第 4 図 is図 第6図 Out 第7図 DWL2@植 1゜16−〇、矛・29F1 特3′ト庁長官  志 賀    学  殿1、事件の
表示 特願昭59−163508号 2、発明の名称 半導体記憶装置のセンスアンプ系 3、補正をする渚 事件との関係 特許出願人 (307)  株式会社 東芝 4、代理人 。 7、 nlr正の内容 +11  明イ]l曹の第12頁第20行目ないし第1
3頁第1杓1にわたって[カラムデコーダ出力コとある
を「ロウ系のデコーダ出力」と訂正する。 (2)  明細層1″の第13頁第5行目ないし第6行
目にわたって「カラムデコーダ出力」とあるを「ロウ糸
のデコーダ出力」と訂正する。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)メモリセルアレイのビット線の情報を感知増幅す
    るセンスアンプと、このセンスアンプの出力をラッチす
    るラッチ回路と、このラッチ回路の複数個とデータ線と
    の間にそれぞれ接続されカラムデコーダ出力により制御
    されるスイッチ回路と、前記センスアンプと前記ラッチ
    回路との間に接続されたセンスアンプ出力側スイッチ回
    路とを具備し、前記センスアンプにより感知された第1
    の情報をラッチ回路がラッチしたのち、前記センスアン
    プ出力側のスイッチ回路がオフ状態に制御されてセンス
    アンプが第2の情報を感知し得るようになることを特徴
    とする半導体記憶装置のセンスアンプ系。
  2. (2)前記第1の情報は通常の読み出し動作によるもの
    であり、第2の情報はリフレッシュ動作によるものであ
    ることを特徴とする前記特許請求の範囲第1項記載の半
    導体記憶装置のセンスアンプ系。
  3. (3)前記ビット線が多数に分割されたことを特徴とす
    る前記特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置のセ
    ンスアンプ系。
JP59163508A 1984-08-03 1984-08-03 半導体記憶装置のセンスアンプ系 Granted JPS6142794A (ja)

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US06/761,709 US4764901A (en) 1984-08-03 1985-08-02 Semiconductor memory device capable of being accessed before completion of data output
DE8585109699T DE3582376D1 (de) 1984-08-03 1985-08-02 Halbleiterspeicheranordnung.

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KR (1) KR890004475B1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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