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JP2004348857A - Semiconductor device - Google Patents

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JP2004348857A
JP2004348857A JP2003144538A JP2003144538A JP2004348857A JP 2004348857 A JP2004348857 A JP 2004348857A JP 2003144538 A JP2003144538 A JP 2003144538A JP 2003144538 A JP2003144538 A JP 2003144538A JP 2004348857 A JP2004348857 A JP 2004348857A
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JP
Japan
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group
data
memory cells
read
circuits
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2003144538A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Makabe
健 真壁
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2003144538A priority Critical patent/JP2004348857A/en
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Abstract

【課題】複数のメモリセルへのデータの書き込み又はデータの読み出しを同時に行うことができる半導体装置を提供する。
【解決手段】2ポートのメモリセル2〜5と、メモリセル2〜5の2つのポートに接続されたビットラインBLa、BLbと、メモリセル2〜5の2つのポートに接続されたワードラインWLa1〜WLb4と、メモリセル2〜5とビットラインBLa、BLbとの接続点の間に配置されたスイッチ回路11〜23と、スイッチ回路11〜23の制御入力に接続された制御線CLa1〜CLb3と、制御線CLa1〜CLb3に信号を供給する制御線駆動回路31〜36と、ワードラインWLa1〜WLb4に信号を供給するワードライン駆動回路41〜48と、ビットラインBLa、BLbの両端部に接続されたデータリードライトバッファ6〜9とを具備する。
【選択図】 図1
A semiconductor device capable of simultaneously writing data to or reading data from a plurality of memory cells is provided.
Kind Code: A1 Two-port memory cells 2 to 5, bit lines BLa and BLb connected to two ports of memory cells 2 to 5, and a word line WLa1 connected to two ports of memory cells 2 to 5. To WLb4, switch circuits 11 to 23 disposed between the connection points of the memory cells 2 to 5 and the bit lines BLa and BLb, and control lines CLa1 to CLb3 connected to the control inputs of the switch circuits 11 to 23. , Control line driving circuits 31 to 36 for supplying signals to the control lines CLa1 to CLb3, word line driving circuits 41 to 48 for supplying signals to the word lines WLa1 to WLb4, and both ends of the bit lines BLa and BLb. Data read / write buffers 6-9.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のメモリセルへのデータの書き込み又はデータの読み出しを同時に行うことが可能な半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のマルチポートメモリについて、図4を参照しながら説明する。図4においては、マトリクス状に配列された複数のメモリセルの内の4個のメモリセル61〜64を示している。メモリセル61〜64は4つのポートをそれぞれ有しており、これらのポートには、ビットラインBLc〜BLf及びワードラインWLc1〜WLc4、WLd1〜WLd4、WLe1〜WLe4、WLf1〜WLf4が接続されている。
ビットラインBLc〜BLfの図4中の下方向の端部には、データリードライトバッファ65〜68がそれぞれ接続されており、ワードラインWLc1〜WLc4、WLd1〜WLd4、WLe1〜WLe4、WLf1〜WLf4の図4中の右方向の端部には、ワードライン駆動回路69〜84がそれぞれ接続されている。
【0003】
図4において、ワードライン駆動回路69〜84がワードラインWLc1〜WLc4、WLd1〜WLd4、WLe1〜WLe4、WLf1〜WLf4に信号を供給するとともに、データリードライトバッファ65〜68がビットラインBLc〜BLfにデータ信号を供給することにより、メモリセル61〜64へのデータの書き込み又はメモリセル61〜64からのデータの読み出しを同時に行うことが可能である。
【0004】
しかしながら、図4に示す従来のマルチポートメモリにおいては、メモリセル61〜64へのデータの書き込み又はメモリセル61〜64からのデータの読み出しを同時に行うために、各メモリセルが4つのポートを有している必要があり、メモリセル61〜64内の素子数が多くなってしまっていた。また、4本(メモリセル61〜64のポート数と同数)のビットラインが必要であるとともに、16本(メモリセル61〜64のポート数とメモリセル61〜64の個数の積)のワードラインが必要となっていた。そのため、チップ面積が大きくなってしまっていた。
【0005】
ところで、列当たりあるいはポート当たりのビット線の数を減少させることにより、配線スペースを減少させ、メモリ全体のサイズを小さくし、高密度のシングル・ポート・メモリ、あるいは多ポート・メモリを実現するメモリ回路が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に掲載されたメモリ回路は、それぞれが少なくとも1つの読出しポートを持つマトリクス状に配設された複数のメモリセルで構成されるメモリセル・アレイと、複数のメモリセルのうち、同一行のメモリセルに共通接続されたワード線と、複数のメモリセルのうち、同一行にあるn(n≧2)列のメモリセルに共通に接続されたビット線とを備え、同一行にありかつビット線を共有するn個のメモリセルのアクセストランジスタの電流駆動能力が、1:2:・・・:2n−1 の関係に設定されたものであり、複数のレベルの電流値を識別できるセンスアンプを必要とする。
【0006】
【特許文献1】
特開平9−297993号公報(第1頁、図1)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、メモリセル内の素子数並びにワードライン及びビットラインの数を低減し、複数のレベルの電流値を識別できるセンスアンプを必要とすることなく、複数のメモリセルへのデータの書き込み又はデータの読み出しを同時に行うことが可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明に係る半導体装置は、各々が第1〜第I(Iは、自然数)のポートを有する第1〜第J(Jは、2以上の整数)のメモリセルと、第1〜第Jのメモリセルの第1〜第Iのポートにそれぞれ接続された第1〜第Iのビットラインと、1〜第Jのメモリセルの第1〜第Iのポートにそれぞれ接続された(I×J)本のワードラインと、各群が(J−1)個のスイッチ回路を含む第1群〜第I群のスイッチ回路であって、第K群(Kは、1〜Iの整数)に含まれる(J−1)個のスイッチ回路の入出力経路が第Kのビットライン上であって第1〜第Jのメモリセルと第KのビットラインとのJ個の接続点の間にそれぞれ配置された第1群〜第I群のスイッチ回路と、第1群〜第I群のスイッチ回路の制御入力にそれぞれ接続された第1群〜第I群の制御線と、(I×J)本のワードラインに信号を所定のタイミングでそれぞれ供給する第1群〜第I群のワードライン駆動回路と、第1群〜第I群の制御線に信号を所定のタイミングでそれぞれ供給する第1群〜第I群の制御線駆動回路と、第1〜第Iのビットラインの両端部にそれぞれ接続された第1群及び第2群のリードライト回路であって、各群が、第1〜第Iのビットラインにデータ信号を所定のタイミングで供給し、又は、第1〜第Jのメモリセルのいずれかによって第1〜第Iのビットラインに供給されたデータ信号を所定のタイミングで読み取るI個のリードライト回路を含む第1群及び第2群のリードライト回路とを具備する。
【0009】
この半導体装置は、第1群〜第I群のワードライン駆動回路が、第1〜第Jのメモリセルへのデータの順次書き込みを指示する第1の信号又は第1〜第Jのメモリセルからのデータの順次読み出しを指示する第2の信号に応じて、(I×J)本のワードラインに信号を順次供給し、第1群又は第2群のリードライト回路が第1〜第Jのメモリセルから読み取って出力するデータ信号を制御信号に応じて選択し、外部に出力する選択回路と、第1又は第2の信号に応じて、外部から入力されるデータを第1〜第Iのビットラインに供給すること又は第1〜第Jのメモリセルによって第1〜第Iのビットラインに供給されたデータを読み取ることを指示する信号を第1群及び第2群のリードライト回路に出力し、第1群及び第2群のリードライト回路によって第1〜第Iのビットラインに供給されたデータを第1〜第Jのメモリセルに伝達すること又は第1〜第Jのメモリセルが出力したデータを第1群及び第2群のリードライト回路に伝達することを指示する信号を第1群〜第I群のスイッチ回路に出力し、第1群又は第2群のリードライト回路が第1〜第Jのメモリセルから読み取って出力するデータ信号を選択することを指示する制御信号を選択回路に出力する制御回路とを更に具備することとしても良い。
【0010】
以上の構成によれば、メモリセル内の素子数並びにワードライン及びビットラインの数を低減し、複数のレベルの電流値を識別できるセンスアンプを必要とすることなく、複数のメモリセルへのデータの書き込み又はデータの読み出しを同時に行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素については、同一の参照番号で示している。
図1は、本発明の第1の実施形態としての半導体装置の一部を示す図である。この半導体装置1は、各々が2つのポートを有し、マトリクス状に配列された複数のメモリセルを具備する。図1においては、複数のメモリセルの内の4個のメモリセル2〜5を示している。
【0012】
メモリセル2〜5の第1のポートのデータ入出力端子には、ビットラインBLaが接続されており、第2のポートのデータ入出力端子には、ビットラインBLbが接続されている。また、メモリセル2〜5の第1のポートの制御入力端子には、ワードラインWLa1〜WLa4がそれぞれ接続されており、第2のポートの制御入力端子には、ワードラインWLb1〜WLb4がそれぞれ接続されている。
ビットラインBLa上であって、メモリセル2〜5の第1のポートとビットラインBLaとの4個の接続点の間には、3個のスイッチ回路11〜13の入出力経路が接続されている。同様に、ビットラインBLb上であって、メモリセル2〜5の第2のポートとビットラインBLbとの4個の接続点の間には、3個のスイッチ回路21〜23の入出力経路が接続されている。
【0013】
スイッチ回路11〜13の制御入力には、制御線CLa1〜CLa3がそれぞれ接続されており、スイッチ回路21〜23の制御入力には、制御線CLb1〜CLb3がそれぞれ接続されている。
制御線CLa1〜CLa3の図1中の右方向の端部には、スイッチ回路11〜13の開閉を制御するための信号を制御線CLa1〜CLa3に供給する制御線駆動回路31〜33がそれぞれ接続されており、制御線CLb1〜CLb3の図1中の右方向の端部には、スイッチ回路21〜23の開閉を制御するための信号を制御線CLb1〜CLb3に供給する制御線駆動回路31〜33がそれぞれ接続されている。
【0014】
ビットラインBLaの図1中上方の端部には、ビットラインBLaにデータ信号を供給し又はメモリセル2〜5によってビットラインBLaに供給されたデータ信号を読み取るためのデータリードライトバッファ6が接続されている。同様に、ビットラインBLaの図1中下方の端部には、データリードライトバッファ8が、ビットラインBLbの図1中上方の端部には、データリードライトバッファ7が、ビットラインBLbの図1中下方の端部には、データリードライトバッファ9が、それぞれ接続されている。
【0015】
ワードラインWLa1〜WLa4の図1中の右方向の端部には、メモリセル2〜5の第1のポートへのデータの書き込み又はメモリセル2〜5の第1のポートからのデータの読み出しを制御する信号をワードラインWLa1〜WLa4に供給するワードライン駆動回路41〜44がそれぞれ接続されている。同様に、ワードラインWLb1〜WLb4の図1中の右方向の端部には、メモリセル2〜5の第2のポートへのデータの書き込み又はメモリセル2〜5の第2のポートからのデータの読み出しを制御する信号をワードラインWLb1〜WLb4に供給するワードライン駆動回路45〜48がそれぞれ接続されている。
【0016】
次に、半導体装置1の動作について説明する。
まず、メモリセル2〜5にデータを同時に書き込む場合の動作について説明する。ここでは、データリードライトバッファ6が出力するデータをメモリセル2に、データリードライトバッファ7が出力するデータをメモリセル3に、データリードライトバッファ8が出力するデータをメモリセル4に、データリードライトバッファ9が出力するデータをメモリセル5に、それぞれ書き込むものとする。
【0017】
この場合、制御線駆動回路31が、スイッチ回路11をオフ状態にさせ、制御線駆動回路32が、スイッチ回路12をオフ状態にさせ、制御線駆動回路33が、スイッチ回路13をオン状態にさせる。また、制御線駆動回路34が、スイッチ回路21をオン状態にさせ、制御線駆動回路35が、スイッチ回路22をオフ状態にさせ、制御線駆動回路36が、スイッチ回路23をオフ状態にさせる。
これにより、ビットラインBLa及びBLbは、図1中の上下方向において電気的に遮断される。
【0018】
ここで、ワードライン駆動回路41がワードラインWLa1に、ワードライン駆動回路46がワードラインWLb2に、ワードライン駆動回路43がワードラインWLa3に、ワードライン駆動回路48がワードラインWLb4に信号をそれぞれ供給するとともに、データリードライトバッファ6がビットラインBLaに、データリードライトバッファ7がビットラインBLbに、データリードライトバッファ8がビットラインBLaに、データリードライトバッファ9がビットラインBLbにデータ信号をそれぞれ供給する。
【0019】
このとき、データリードライトバッファ6がビットラインBLaに供給するデータ信号は、メモリセル2の第1のポートに到達するが、スイッチ回路11及び12がオフ状態であるため、メモリセル3〜5の第1のポートには到達しない。従って、データリードライトバッファ6がビットラインBLaに供給するデータ信号は、メモリセル2にのみ書き込まれることとなる。
【0020】
データリードライトバッファ7がビットラインBLbに供給するデータ信号は、スイッチ回路21がオン状態であるため、メモリセル2及び3の第2のポートに到達するが、スイッチ回路22及び23がオフ状態であるため、メモリセル4及び5の第2のポートには到達しない。また、ワードライン駆動回路46はワードラインWLb2に信号を供給するが、ワードライン駆動回路45はワードラインWLb1に信号を供給しない。従って、データリードライトバッファ7がビットラインBLbに供給するデータ信号は、メモリセル3にのみ書き込まれることとなる。
【0021】
データリードライトバッファ8がビットラインBLaに供給するデータ信号は、スイッチ回路13がオン状態であるため、メモリセル4及び5の第1のポートに到達するが、スイッチ回路11及び12がオフ状態であるため、メモリセル2及び3の第1のポートには到達しない。また、ワードライン駆動回路43はワードラインWLa3に信号を供給するが、ワードライン駆動回路44はワードラインWLa4に信号を供給しない。従って、データリードライトバッファ8がビットラインBLaに供給するデータ信号は、メモリセル4にのみ書き込まれることとなる。
【0022】
データリードライトバッファ9がビットラインBLbに供給するデータ信号は、メモリセル5の第2のポートに到達するが、スイッチ回路22及び23がオフ状態であるため、メモリセル2〜4の第2のポートには到達しない。従って、データリードライトバッファ9がビットラインBLbに供給するデータ信号は、メモリセル5にのみ書き込まれることとなる。
【0023】
なお、ここでは、データリードライトバッファ6が出力するデータをメモリセル2に、データリードライトバッファ7が出力するデータをメモリセル3に、データリードライトバッファ8が出力するデータをメモリセル4に、データリードライトバッファ9が出力するデータをメモリセル5に書き込むこととしているが、例えば、データリードライトバッファ5が出力するデータをメモリセル3に、データリードライトバッファ6が出力するデータをメモリセル2に、データリードライトバッファ7が出力するデータをメモリセル5に、データリードライトバッファ8が出力するデータをメモリセル4に書き込むことも可能である。
【0024】
次に、メモリセル2〜5からデータを同時に読み出す場合の動作について説明する。ここでは、メモリセル2が出力するデータをリードライトバッファ6が、メモリセル3が出力するデータをリードライトバッファ7が、メモリセル4が出力するデータをリードライトバッファ8が、メモリセル5が出力するデータをリードライトバッファ9が、それぞれ読み出すものとする。
【0025】
この場合、制御線駆動回路31が、スイッチ回路11をオフ状態にさせ、制御線駆動回路32が、スイッチ回路12をオフ状態にさせ、制御線駆動回路33が、スイッチ回路13をオン状態にさせる。また、制御線駆動回路34が、スイッチ回路21をオン状態にさせ、制御線駆動回路35が、スイッチ回路22をオフ状態にさせ、制御線駆動回路36が、スイッチ回路23をオフ状態にさせる。
これにより、ビットラインBLa及びBLbは、図1中の上下方向において電気的に遮断される。
【0026】
ここで、ワードライン駆動回路41がワードラインWLa1に、ワードライン駆動回路46がワードラインWLb2に、ワードライン駆動回路43がワードラインWLa3に、ワードライン駆動回路48がワードラインWLb4に信号をそれぞれ供給すると、メモリセル2の第1のポートからビットラインBLaに、メモリセル3の第2のポートからビットラインBLbに、メモリセル4の第1のポートからビットラインBLaに、メモリセル5の第2のポートからビットラインBLbに、データ信号がそれぞれ供給される。
【0027】
このとき、メモリセル2がビットラインBLaに供給するデータ信号は、データリードライトバッファ6に到達するが、スイッチ回路11及び12がオフ状態であるため、データリードライトバッファ8には到達しない。従って、メモリセル2がビットラインBLaに供給するデータ信号は、データリードライトバッファ6にのみ読み出されることとなる。
【0028】
メモリセル3がビットラインBLbに供給するデータ信号は、スイッチ回路21がオン状態であるため、データリードライトバッファ7に到達するが、スイッチ回路22及び23がオフ状態であるため、データリードライトバッファ9には到達しない。従って、メモリセル3がビットラインBLbに供給するデータ信号は、データリードライトバッファ7のみによって読み出されることとなる。
【0029】
メモリセル4がビットラインBLaに供給するデータ信号は、スイッチ回路13がオン状態であるため、データリードライトバッファ8に到達するが、スイッチ回路11及び12がオフ状態であるため、データリードライトバッファ6には到達しない。従って、メモリセル4がビットラインBLaに供給するデータ信号は、データリードライトバッファ8のみによって読み出されることとなる。
【0030】
メモリセル5がビットラインBLbに供給するデータ信号は、データリードライトバッファ9に到達するが、スイッチ回路22及び23がオフ状態であるため、データリードライトバッファ7には到達しない。従って、メモリセル5がビットラインBLbに供給するデータ信号は、データリードライトバッファ9のみによって読み出されることとなる。
【0031】
なお、ここでは、メモリセル2が出力するデータをデータリードライトバッファ6が、メモリセル3が出力するデータをデータリードライトバッファ7が、メモリセル4が出力するデータをデータリードライトバッファ8が、メモリセル5が出力するデータをデータリードライトバッファ9が、それぞれ読み出すこととしているが、例えば、メモリセル2が出力するデータをデータリードライトバッファ7が、メモリセル3が出力するデータをデータリードライトバッファ6が、メモリセル4が出力するデータをデータリードライトバッファ9が、メモリセル5が出力するデータをデータリードライトバッファ8が、それぞれ読み出すことも可能である。
【0032】
このように、半導体装置1によれば、2ポートのメモリセル2〜5及び2本のビットラインBLa、BLbを用いてメモリセル2〜5へのデータの書き込み又はデータの読み出しを同時に行うことができる。
【0033】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図2は、本発明の第2の実施形態としてのFIFO(First−In First−Out)メモリを示す図である。図2に示すように、FIFOメモリ50は、メモリセルアレイ51と、ワードライン駆動回路群52と、制御線駆動回路群53と、第1データリードライトバッファ群54と、第2データリードライトバッファ群55と、FIFO制御回路56と、セレクタ57とを具備する。
【0034】
メモリセルアレイ51は、各々が1つのポートを有し、256行×8列のマトリクス状に配列された2048個のメモリセルを具備しており、8ビット幅のデータを256個格納することが可能である。図2においては、2048個のメモリセルの内の8個のメモリセルMC11、MC12、MC21、…を示している。
メモリセルMC11、MC21、…のデータ入出力端子には、ビットラインBL1が接続されており、メモリセルMC12、MC22、…のデータ入出力端子には、ビットラインBL2が接続されている。また、メモリセルMC11、MC12、…の制御入力端子には、ワードラインWL1が接続されており、メモリセルMC21、MC22、…の制御入力端子には、ワードラインWL2が接続されており、メモリセルMC31、MC32、…の制御入力端子には、ワードラインWL3が接続されており、メモリセルMC41、MC42、…の制御入力端子には、ワードラインWL4が接続されている。
【0035】
ビットラインBL1、BL2、…の図2中の上方の端部には、ビットラインBL1、BL2、…にデータを供給し又はメモリセルMC11、MC12、…によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータを読み取るための8個のデータリードライトバッファを含む第1データリードライトバッファ群54が接続されている。同様に、ビットラインBL1、BL2、…の図2中の下方の端部には、8個のデータリードライトバッファを含む第2データリードライトバッファ群55が接続されている。
ワードラインWL1、WL2、…の図2中の左方向の端部には、メモリセルMC11、MC12、…へのデータの書き込み又はメモリセルMC11、MC12、…からのデータの読み出しを制御する信号をワードラインWL1、WL2、…に供給する256個のワードライン駆動回路を含むワードライン駆動回路群52が接続されている。
【0036】
ビットラインBL1上であって、メモリセルMC11、MC21、…のポートとビットラインBL1との256個の接続点の間には、255個のスイッチ回路SW11、SW21、…の入出力経路が接続されている。同様に、ビットラインBL2上であって、メモリセルMC12、MC22、…のポートとビットラインBL2との256個の接続点の間には、255個のスイッチ回路SW12、SW22、…の入出力経路が接続されている。
【0037】
スイッチ回路SW11、SW12、…の制御入力には、制御線CL1が接続されており、スイッチ回路SW21、SW22、…の制御入力には、制御線CL2が接続されており、スイッチ回路SW31、SW32、…の制御入力には、制御線CL3が接続されており、スイッチ回路SW41、SW42、…の制御入力には、制御線CL4が接続されている。
制御線CL1、CL2、…の図2中の右方向の端部には、スイッチ回路SW11、SW12、…の開閉を制御するための信号を制御線CL1、CL2、…に供給する255個の制御線駆動回路を含む制御線駆動回路群53が接続されている。
【0038】
ワードライン駆動回路群52には、外部からライトストローブ信号又はリードストローブ信号が供給され、ワードライン駆動回路群52は、ライトストローブ信号又はリードストローブ信号に応じて、ワードラインWL1、WL2、…に信号を供給する。
ライトストローブ信号及びリードストローブ信号は、FIFO制御回路56にも供給され、FIFO制御回路56は、ライトストローブ信号又はリードストローブ信号に応じて、制御線駆動回路群53、第1データリードライトバッファ群54、第2データリードライトバッファ群55、及び、セレクタ57を制御する。
【0039】
図3は、FIFOメモリ50の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図3に示すように、時刻tにおいて、ライトストローブ信号が外部からFIFOメモリ50に入力されると、ワードライン駆動回路群52は、ワードラインWL1に信号を供給する。一方、FIFO制御回路56は、全てのスイッチ回路をオンにさせるように制御線駆動回路群53に指示し、動作しないように第1データリードライトバッファ群54に指示し、外部から入力される入力データをビットラインBL1、BL2、…に供給するように第2データリードライトバッファ群55に指示し、動作しないようにセレクタ57に指示する。ビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、ワードラインWL1に信号が供給されているため、メモリセルアレイ51内の第1行目のメモリセルMC11、MC12、…に書き込まれることとなる。
【0040】
その後、ワードライン駆動回路群52は、ワードラインWL2、WL3、…に信号を順次供給し、第2データリードライトバッファ群55は、外部から順次入力されるデータをビットラインBL1、BL2、…に供給する。これにより、外部から入力されるデータが、メモリセルアレイ51に順次格納されることとなる。
【0041】
次に、時刻tにおいて、リードストローブ信号が外部からFIFOメモリ50に入力されると、ワードライン駆動回路群52は、ワードラインWL57とWL1に信号を供給する。一方、FIFO制御回路56は、スイッチ回路SW11、SW12、…をオフ状態にさせるための信号を制御線CL1に供給するように制御線駆動回路群53に指示し、ビットラインBL1、BL2、…からデータを読み取ってセレクタ57に供給するように第1データリードライトバッファ群54に指示し、外部から入力される入力データをビットラインBL1、BL2、…に供給するように第2データリードライトバッファ群55に指示し、第1データリードライトバッファ群54から供給されるデータを外部に出力するようにセレクタ57に指示する。
【0042】
第2データリードライトバッファ群55によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、メモリセルアレイ51内の第2行目〜第256行目のメモリセルには到達するが、スイッチ回路SW11、SW12、…がオフ状態となっているため、第1行目のメモリセルMC11、MC12、…には到達しない。従って、第2データリードライトバッファ群55によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、メモリセルアレイ51内の第57行目のメモリセルに書き込まれることとなる。
【0043】
一方、第1行目のメモリセルMC11、MC12、…は、ワードラインWL1に供給された信号に応じて、格納しているデータをビットラインBL1、BL2、…に供給する。第1行目のメモリセルMC11、MC12、…によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、第1データリードライトバッファ群54には到達するが、スイッチ回路SW11、SW12、…がオフ状態となっているため、第2データリードライトバッファ群55には到達しない。従って、第1行目のメモリセルMC11、MC12、…によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、第1データリードライトバッファ群54によって読み取られ、セレクタ57によって外部に出力される。
【0044】
その後、ワードライン駆動回路群52は、ワードラインWL58とWL2、WL59とWL3、…に信号を順次供給し、制御線駆動回路群53は、スイッチ回路をオフ状態にさせるための信号を制御線CL2、CL3、…に順次供給し、第1データリードライトバッファ群54は、ビットラインBL1、BL2、…からデータを順次読み取ってセレクタ57に供給し、第2データリードライトバッファ群55は、外部から順次入力されるデータをビットラインBL1、BL2、…に供給する。これにより、外部から入力されるデータが、メモリセルアレイ51に順次格納されるとともに、メモリセルアレイ51に格納されているデータが、順次出力されることとなる。
【0045】
次に、時刻tにおいて、メモリセルアレイ51内の第256行目のメモリセルへのデータの格納及び第200行目のメモリセルに格納されているデータの読み出しが終了すると、FIFO制御回路56は、スイッチ回路SW11、SW12、…をオフ状態にさせるための信号を制御線CL1に供給するように制御線駆動回路群53に指示し、外部から入力される入力データをビットラインBL1、BL2、…に供給するように第1データリードライトバッファ群54に指示し、ビットラインBL1、BL2、…からデータを読み取ってセレクタ57に供給するように第2データリードライトバッファ群55に指示し、第2データリードライトバッファ群55から供給されるデータを外部に出力するようにセレクタ57に指示する。
【0046】
第1データリードライトバッファ群54によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、メモリセルアレイ51内の第1行目のメモリセルには到達するが、スイッチ回路SW11、SW12、…がオフ状態となっているため、第2行目〜第256行目のメモリセル及び第2データリードライトバッファ群55には到達しない。従って、第1データリードライトバッファ群54によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、メモリセルアレイ51内の第1行目のメモリセルに書き込まれることとなる。
【0047】
一方、第201行目のメモリセルは、ワードラインWL201に供給された信号に応じて、格納しているデータをビットラインBL1、BL2、…に供給する。第201行目のメモリセルによってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、第2データリードライトバッファ群55には到達するが、スイッチ回路SW11、SW12、…がオフ状態となっているため、第1データリードライトバッファ群54には到達しない。従って、第201行目のメモリセルによってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、第2データリードライトバッファ群55によって読み取られ、セレクタ57によって外部に出力される。
【0048】
その後、ワードライン駆動回路群52は、ワードラインWL2とWL202、WL3とWL203、…に信号を順次供給し、制御線駆動回路群53は、スイッチ回路をオフ状態にさせるための信号を制御線CL2、CL3、…に順次供給し、第1データリードライトバッファ群54は、外部から順次入力されるデータをビットラインBL1、BL2、…に供給し、第2データリードライトバッファ群55は、ビットラインBL1、BL2、…からデータを読み取ってセレクタ57に順次供給する。これにより、外部から入力されるデータが、メモリセルアレイ51に順次格納されるとともに、メモリセルアレイ51に格納されているデータが、順次出力されることとなる。
【0049】
次に、時刻tにおいて、メモリセルアレイ51内の第256行目のメモリセルに格納されているデータの読み出し及び第56行目のメモリセルへのデータの格納が終了すると、FIFO制御回路56は、スイッチ回路SW11、SW12、…をオフ状態にさせるための信号を制御線CL1に供給するように制御線駆動回路群53に指示し、ビットラインBL1、BL2、…からデータを読み取ってセレクタ57に供給するように第1データリードライトバッファ群54に指示し、外部から入力される入力データをビットラインBL1、BL2、…に供給するように第2データリードライトバッファ群55に指示し、第1データリードライトバッファ群54から供給されるデータを外部に出力するようにセレクタ57に指示する。
【0050】
第2データリードライトバッファ群55によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、メモリセルアレイ51内の第57行目のメモリセルには到達するが、スイッチ回路SW11、SW12、…がオフ状態となっているため、第1行目のメモリセル及び第1データリードライトバッファ群54には到達しない。従って、第2データリードライトバッファ群55によってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、メモリセルアレイ51内の第57行目のメモリセルに書き込まれることとなる。
【0051】
一方、第1行目のメモリセルは、ワードラインWL1に供給された信号に応じて、格納しているデータをビットラインBL1、BL2、…に供給する。第1行目のメモリセルによってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、第1データリードライトバッファ群54には到達するが、スイッチ回路SW11、SW12、…がオフ状態となっているため、第2データリードライトバッファ群55には到達しない。従って、第1行目のメモリセルによってビットラインBL1、BL2、…に供給されたデータは、第1データリードライトバッファ群54によって読み取られ、セレクタ57によって外部に出力される。
【0052】
その後、ワードライン駆動回路群52は、ワードラインWL58とWL2、WL59とWL3、…に信号を順次供給し、制御線駆動回路群53は、スイッチ回路をオフ状態にさせるための信号を制御線CL2、CL3、…に順次供給し、第1データリードライトバッファ群54は、ビットラインBL1、BL2、…からデータを順次読み取ってセレクタ57に供給し、第2データリードライトバッファ群55は、外部から順次入力されるデータをビットラインBL1、BL2、…に供給する。これにより、外部から入力されるデータが、メモリセルアレイ51に順次格納されるとともに、メモリセルアレイ51に格納されているデータが、順次出力されることとなる。
【0053】
このように、FIFOメモリ50によれば、1ポートのメモリセルを用いて、メモリセルへのデータの書き込み又はデータの読み出しを同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体装置を示す図。
【図2】本発明の第2実施形態に係るFIFOメモリを示す図。
【図3】図2のFIFOメモリのタイミングチャート。
【図4】従来のマルチポートメモリを示す図。
【符号の説明】
1 半導体装置、2〜5、61〜64、MC11、MC12、… メモリセル、6〜9、65〜68 データリードライトバッファ、11〜13、21〜23、SW11、SW12、… スイッチ回路、31〜36 制御線駆動回路、41〜48、69〜84 ワードライン駆動回路、BLa〜BLf、BL1、BL2、… ビットライン、WLa1〜WLa4、WLb1〜WLb4、WLc1〜WLc4、WLd1〜WLd4、WLe1〜WLe4、WLf1〜WLf4、WL1、WL2、… ワードライン、CLa1〜CLa3、CLb1〜CLb3、CL1、CL2、… 制御線、50 FIFOメモリ、51 メモリセルアレイ、52 ワードライン駆動回路群、53 制御線駆動回路群、54 第1データリードライトバッファ群、55 第2データリードライトバッファ群、56 FIFO制御回路、57 セレクタ、
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device capable of simultaneously writing data to or reading data from a plurality of memory cells.
[0002]
[Prior art]
A conventional multiport memory will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows four memory cells 61 to 64 among a plurality of memory cells arranged in a matrix. Each of the memory cells 61 to 64 has four ports, and these ports are connected to bit lines BLc to BLf and word lines WLc1 to WLc4, WLd1 to WLd4, WLe1 to WLe4, and WLf1 to WLf4. .
Data read / write buffers 65 to 68 are connected to the lower ends of the bit lines BLc to BLf in FIG. 4, respectively, and the word lines WLc1 to WLc4, WLd1 to WLd4, WLe1 to WLe4, WLf1 to WLf4 Word line drive circuits 69 to 84 are connected to the right ends in FIG.
[0003]
In FIG. 4, word line driving circuits 69 to 84 supply signals to word lines WLc1 to WLc4, WLd1 to WLd4, WLe1 to WLe4, WLf1 to WLf4, and data read / write buffers 65 to 68 connect to bit lines BLc to BLf. By supplying a data signal, writing of data to the memory cells 61 to 64 or reading of data from the memory cells 61 to 64 can be performed at the same time.
[0004]
However, in the conventional multiport memory shown in FIG. 4, each memory cell has four ports in order to simultaneously write data to memory cells 61 to 64 or read data from memory cells 61 to 64. And the number of elements in the memory cells 61 to 64 has increased. In addition, four (the same number as the number of ports of the memory cells 61 to 64) bit lines are required, and 16 (the product of the number of the ports of the memory cells 61 to 64 and the number of the memory cells 61 to 64) word lines are required. Was needed. Therefore, the chip area has become large.
[0005]
By the way, by reducing the number of bit lines per column or per port, the wiring space is reduced, the size of the entire memory is reduced, and a memory that realizes a high-density single-port memory or a multi-port memory is realized. A circuit is known (for example, see Patent Document 1).
However, the memory circuit disclosed in Patent Literature 1 includes a memory cell array including a plurality of memory cells each arranged in a matrix having at least one read port, and a memory cell including a plurality of memory cells. A word line commonly connected to the memory cells in the same row; and a bit line commonly connected to n (n ≧ 2) columns of memory cells in the same row among the plurality of memory cells. The current drive capability of the access transistors of the n memory cells that are present and share the bit line is 1: 2:. n-1 And requires a sense amplifier that can identify a plurality of levels of current values.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-299799 (page 1, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above, the present invention reduces the number of elements in a memory cell and the number of word lines and bit lines, and eliminates the need for a sense amplifier capable of identifying a plurality of levels of current values. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of simultaneously writing data into or reading data from a memory cell.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a semiconductor device according to the present invention includes first to Jth (J is an integer of 2 or more) memory cells each having first to Ith (I is a natural number) ports. And the first to I-th bit lines connected to the first to I-th ports of the first to J-th memory cells, and the first to I-th ports of the first to J-th memory cells, respectively. (I × J) connected word lines and switch circuits of a first group to a first group, each group including (J−1) switch circuits, wherein a K-th group (K is 1 ), The input / output paths of the (J-1) switch circuits included on the K-th bit line are on the K-th bit line. The first to the first group of switch circuits respectively disposed between the connection points and the control inputs of the first to the first group of switch circuits are connected to the control inputs. A first group to a first group of control lines connected to each other, a first group to a first group of word line driving circuits for respectively supplying signals to (I × J) word lines at a predetermined timing, The first to Ith control line driving circuits for supplying signals to the first to Ith control lines at predetermined timings, respectively, are connected to both ends of the first to Ith bit lines, respectively. A first group and a second group of read / write circuits, each group supplying a data signal to a first to an I-th bit line at a predetermined timing; A first group and a second group of read / write circuits including I read / write circuits for reading data signals supplied to the first to I-th bit lines at a predetermined timing.
[0009]
In this semiconductor device, the word line drive circuits of the first to I-th groups are configured to output the first signal or the first to J-th memory cells instructing the sequential writing of data to the first to J-th memory cells. In response to the second signal instructing the sequential reading of the data, the signals are sequentially supplied to the (I × J) word lines, and the first group or the second group of read / write circuits A selection circuit that selects a data signal to be read and output from a memory cell according to a control signal and outputs the selected data signal to an external device, and outputs data input from the outside to first to I-th data according to a first or second signal. A signal instructing supply to the bit line or reading of data supplied to the first to I-th bit lines by the first to J-th memory cells is output to the first and second groups of read / write circuits. And a first group and a second group of read / write To transfer the data supplied to the first to I-th bit lines to the first to J-th memory cells, or to transfer the data output from the first to J-th memory cells to the first and second groups. A signal instructing transmission to the read / write circuit is output to the first to I-th group of switch circuits, and the first or second group of read / write circuits reads and outputs from the first to J-th memory cells. And a control circuit that outputs a control signal instructing selection of a data signal to be performed to the selection circuit.
[0010]
According to the above configuration, the number of elements in a memory cell and the number of word lines and bit lines can be reduced, and data to a plurality of memory cells can be stored without the need for a sense amplifier capable of identifying a plurality of levels of current values. Writing or data reading can be performed simultaneously.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same components are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 is a diagram illustrating a part of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. The semiconductor device 1 includes a plurality of memory cells each having two ports and arranged in a matrix. FIG. 1 shows four memory cells 2 to 5 among a plurality of memory cells.
[0012]
The bit lines BLa are connected to the data input / output terminals of the first ports of the memory cells 2 to 5, and the bit lines BLb are connected to the data input / output terminals of the second ports. The word lines WLa1 to WLa4 are connected to the control input terminals of the first ports of the memory cells 2 to 5, respectively, and the word lines WLb1 to WLb4 are connected to the control input terminals of the second ports, respectively. Have been.
On the bit line BLa, between four connection points between the first ports of the memory cells 2 to 5 and the bit line BLa, input / output paths of three switch circuits 11 to 13 are connected. I have. Similarly, on the bit line BLb, between the four connection points between the second ports of the memory cells 2 to 5 and the bit line BLb, the input / output paths of the three switch circuits 21 to 23 are connected. It is connected.
[0013]
Control lines CLa1 to CLa3 are connected to control inputs of the switch circuits 11 to 13, respectively, and control lines CLb1 to CLb3 are connected to control inputs of the switch circuits 21 to 23, respectively.
Control line driving circuits 31 to 33 for supplying signals for controlling the opening and closing of the switch circuits 11 to 13 to the control lines CLa1 to CLa3 are connected to the right ends of the control lines CLa1 to CLa3 in FIG. The control line driving circuits 31 to supply control signals to control lines CLb1 to CLb3 for controlling the opening and closing of the switch circuits 21 to 23 are provided at right ends of the control lines CLb1 to CLb3 in FIG. 33 are respectively connected.
[0014]
A data read / write buffer 6 for supplying a data signal to the bit line BLa or reading a data signal supplied to the bit line BLa by the memory cells 2 to 5 is connected to an upper end of the bit line BLa in FIG. Have been. Similarly, a data read / write buffer 8 is provided at the lower end of the bit line BLa in FIG. 1, and a data read / write buffer 7 is provided at the upper end of the bit line BLb in FIG. A data read / write buffer 9 is connected to the lower end of the center 1.
[0015]
At the right end of the word lines WLa1 to WLa4 in FIG. 1, writing of data to the first ports of the memory cells 2 to 5 or reading of data from the first ports of the memory cells 2 to 5 is performed. Word line drive circuits 41 to 44 for supplying signals to be controlled to the word lines WLa1 to WLa4 are connected, respectively. Similarly, data writing to the second ports of the memory cells 2 to 5 or data from the second ports of the memory cells 2 to 5 are provided at the right ends of the word lines WLb1 to WLb4 in FIG. Are connected to word line driving circuits 45 to 48 for supplying a signal for controlling the reading of data to word lines WLb1 to WLb4.
[0016]
Next, the operation of the semiconductor device 1 will be described.
First, an operation when data is simultaneously written to the memory cells 2 to 5 will be described. Here, the data output from the data read / write buffer 6 is stored in the memory cell 2, the data output from the data read / write buffer 7 is stored in the memory cell 3, the data output from the data read / write buffer 8 is read into the memory cell 4, and the data read from the memory cell 4 is read. It is assumed that the data output from the write buffer 9 is written into the memory cells 5 respectively.
[0017]
In this case, the control line drive circuit 31 turns off the switch circuit 11, the control line drive circuit 32 turns off the switch circuit 12, and the control line drive circuit 33 turns on the switch circuit 13. . Further, the control line drive circuit 34 turns on the switch circuit 21, the control line drive circuit 35 turns off the switch circuit 22, and the control line drive circuit 36 turns off the switch circuit 23.
Thereby, the bit lines BLa and BLb are electrically cut off in the vertical direction in FIG.
[0018]
Here, the word line driving circuit 41 supplies the word line WLa1, the word line driving circuit 46 supplies the word line WLb2, the word line driving circuit 43 supplies the word line WLa3, and the word line driving circuit 48 supplies the signal to the word line WLb4. At the same time, the data read / write buffer 6 sends a data signal to the bit line BLa, the data read / write buffer 7 sends a data signal to the bit line BLb, the data read / write buffer 8 sends a data signal to the bit line BLa, and the data read / write buffer 9 sends a data signal to the bit line BLb. Supply.
[0019]
At this time, the data signal supplied from the data read / write buffer 6 to the bit line BLa reaches the first port of the memory cell 2, but since the switch circuits 11 and 12 are off, the data signals of the memory cells 3 to 5 It does not reach the first port. Therefore, the data signal supplied from the data read / write buffer 6 to the bit line BLa is written only to the memory cell 2.
[0020]
The data signal supplied to the bit line BLb by the data read / write buffer 7 reaches the second port of the memory cells 2 and 3 because the switch circuit 21 is on, but the data signal supplied to the bit line BLb is off when the switch circuits 22 and 23 are off. Therefore, it does not reach the second ports of the memory cells 4 and 5. The word line driving circuit 46 supplies a signal to the word line WLb2, but the word line driving circuit 45 does not supply a signal to the word line WLb1. Therefore, the data signal supplied from the data read / write buffer 7 to the bit line BLb is written only to the memory cell 3.
[0021]
The data signal supplied from the data read / write buffer 8 to the bit line BLa reaches the first port of the memory cells 4 and 5 because the switch circuit 13 is on, but the data signal supplied to the bit line BLa is off when the switch circuits 11 and 12 are off. Therefore, the first ports of the memory cells 2 and 3 do not reach the first ports. The word line driving circuit 43 supplies a signal to the word line WLa3, but the word line driving circuit 44 does not supply a signal to the word line WLa4. Therefore, the data signal supplied from the data read / write buffer 8 to the bit line BLa is written only to the memory cell 4.
[0022]
The data signal supplied from the data read / write buffer 9 to the bit line BLb reaches the second port of the memory cell 5, but since the switch circuits 22 and 23 are off, the second signal of the memory cells 2 to 4 Does not reach the port. Therefore, the data signal supplied from the data read / write buffer 9 to the bit line BLb is written only to the memory cell 5.
[0023]
Here, the data output from the data read / write buffer 6 is stored in the memory cell 2, the data output from the data read / write buffer 7 is stored in the memory cell 3, the data output from the data read / write buffer 8 is stored in the memory cell 4, The data output from the data read / write buffer 9 is written in the memory cell 5. For example, the data output from the data read / write buffer 5 is written into the memory cell 3, and the data output from the data read / write buffer 6 is written into the memory cell 2. Alternatively, the data output from the data read / write buffer 7 can be written into the memory cell 5, and the data output from the data read / write buffer 8 can be written into the memory cell 4.
[0024]
Next, an operation when data is simultaneously read from the memory cells 2 to 5 will be described. Here, the read / write buffer 6 outputs data output from the memory cell 2, the read / write buffer 7 outputs data output from the memory cell 3, the read / write buffer 8 outputs data output from the memory cell 4, and the memory cell 5 outputs data. It is assumed that the read / write buffer 9 reads the data to be read.
[0025]
In this case, the control line drive circuit 31 turns off the switch circuit 11, the control line drive circuit 32 turns off the switch circuit 12, and the control line drive circuit 33 turns on the switch circuit 13. . Further, the control line drive circuit 34 turns on the switch circuit 21, the control line drive circuit 35 turns off the switch circuit 22, and the control line drive circuit 36 turns off the switch circuit 23.
Thereby, the bit lines BLa and BLb are electrically cut off in the vertical direction in FIG.
[0026]
Here, the word line driving circuit 41 supplies the word line WLa1, the word line driving circuit 46 supplies the word line WLb2, the word line driving circuit 43 supplies the word line WLa3, and the word line driving circuit 48 supplies the signal to the word line WLb4. Then, from the first port of the memory cell 2 to the bit line BLa, from the second port of the memory cell 3 to the bit line BLb, from the first port of the memory cell 4 to the bit line BLa, and Data signals are supplied to the bit lines BLb from the ports.
[0027]
At this time, the data signal supplied from the memory cell 2 to the bit line BLa reaches the data read / write buffer 6 but does not reach the data read / write buffer 8 because the switch circuits 11 and 12 are off. Therefore, the data signal supplied from the memory cell 2 to the bit line BLa is read only to the data read / write buffer 6.
[0028]
The data signal supplied from the memory cell 3 to the bit line BLb reaches the data read / write buffer 7 because the switch circuit 21 is on, but the data signal supplied to the bit line BLb because the switch circuits 22 and 23 are off. 9 is not reached. Therefore, the data signal supplied from the memory cell 3 to the bit line BLb is read only by the data read / write buffer 7.
[0029]
The data signal supplied from the memory cell 4 to the bit line BLa reaches the data read / write buffer 8 because the switch circuit 13 is on, but the data signal supplied to the bit line BLa because the switch circuits 11 and 12 are off. Do not reach 6. Therefore, the data signal supplied from the memory cell 4 to the bit line BLa is read only by the data read / write buffer 8.
[0030]
The data signal supplied from the memory cell 5 to the bit line BLb reaches the data read / write buffer 9 but does not reach the data read / write buffer 7 because the switch circuits 22 and 23 are off. Therefore, the data signal supplied from the memory cell 5 to the bit line BLb is read only by the data read / write buffer 9.
[0031]
Here, the data read / write buffer 6 outputs data output from the memory cell 2, the data read / write buffer 7 outputs data output from the memory cell 3, and the data read / write buffer 8 outputs data output from the memory cell 4. The data read / write buffer 9 reads data output from the memory cell 5. For example, the data read / write buffer 7 reads data output from the memory cell 2 and reads / writes data output from the memory cell 3. The data read from the memory cell 4 can be read by the data read / write buffer 9, and the data read from the memory cell 5 can be read from the data read / write buffer 8 by the buffer 6.
[0032]
As described above, according to the semiconductor device 1, data writing or data reading to the memory cells 2 to 5 can be simultaneously performed using the two-port memory cells 2 to 5 and the two bit lines BLa and BLb. it can.
[0033]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing a first-in first-out (FIFO) memory according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the FIFO memory 50 includes a memory cell array 51, a word line drive circuit group 52, a control line drive circuit group 53, a first data read / write buffer group 54, and a second data read / write buffer group. 55, a FIFO control circuit 56, and a selector 57.
[0034]
The memory cell array 51 has 2048 memory cells each having one port and arranged in a matrix of 256 rows × 8 columns, and can store 256 8-bit width data. It is. FIG. 2 shows eight memory cells MC11, MC12, MC21,... Of the 2048 memory cells.
The bit line BL1 is connected to the data input / output terminals of the memory cells MC11, MC21,..., And the bit line BL2 is connected to the data input / output terminals of the memory cells MC12, MC22,. The word line WL1 is connected to the control input terminals of the memory cells MC11, MC12,..., And the word line WL2 is connected to the control input terminals of the memory cells MC21, MC22,. The word line WL3 is connected to the control input terminals of MC31, MC32,..., And the word line WL4 is connected to the control input terminals of the memory cells MC41, MC42,.
[0035]
The upper ends of the bit lines BL1, BL2,... In FIG. 2 are supplied with data to the bit lines BL1, BL2,... Or supplied to the bit lines BL1, BL2,. A first data read / write buffer group 54 including eight data read / write buffers for reading the read data is connected. Similarly, a second data read / write buffer group 55 including eight data read / write buffers is connected to lower ends of the bit lines BL1, BL2,... In FIG.
Signals for controlling writing of data to the memory cells MC11, MC12,... Or reading of data from the memory cells MC11, MC12,... Are provided at the left ends of the word lines WL1, WL2,. A word line drive circuit group 52 including 256 word line drive circuits for supplying word lines WL1, WL2,... Is connected.
[0036]
On the bit line BL1, between the ports of the memory cells MC11, MC21,... And the 256 connection points with the bit line BL1, 255 input / output paths of the switch circuits SW11, SW21,. ing. Similarly, on the bit line BL2, between the 256 connection points between the ports of the memory cells MC12, MC22,... And the bit line BL2, the input / output paths of the 255 switch circuits SW12, SW22,. Is connected.
[0037]
A control line CL1 is connected to control inputs of the switch circuits SW11, SW12,..., And a control line CL2 is connected to control inputs of the switch circuits SW21, SW22,. Are connected to a control line CL3, and control inputs of the switch circuits SW41, SW42,... Are connected to a control line CL4.
At the right end of the control lines CL1, CL2,..., 255 controls for supplying signals for controlling the opening and closing of the switch circuits SW11, SW12,. A control line drive circuit group 53 including a line drive circuit is connected.
[0038]
A write strobe signal or a read strobe signal is externally supplied to the word line drive circuit group 52, and the word line drive circuit group 52 outputs a signal to the word lines WL1, WL2,... In response to the write strobe signal or the read strobe signal. Supply.
The write strobe signal and the read strobe signal are also supplied to a FIFO control circuit 56. The FIFO control circuit 56 controls the control line drive circuit group 53 and the first data read / write buffer group 54 according to the write strobe signal or the read strobe signal. , The second data read / write buffer group 55, and the selector 57.
[0039]
FIG. 3 is a timing chart showing the operation timing of the FIFO memory 50.
As shown in FIG. 0 , When a write strobe signal is externally input to the FIFO memory 50, the word line drive circuit group 52 supplies a signal to the word line WL1. On the other hand, the FIFO control circuit 56 instructs the control line drive circuit group 53 to turn on all the switch circuits, instructs the first data read / write buffer group 54 not to operate, and inputs from the outside. Instruct the second data read / write buffer group 55 to supply data to the bit lines BL1, BL2,..., And instruct the selector 57 not to operate. The data supplied to the bit lines BL1, BL2,... Are written to the memory cells MC11, MC12,... In the first row in the memory cell array 51 because the signal is supplied to the word line WL1.
[0040]
After that, the word line drive circuit group 52 sequentially supplies signals to the word lines WL2, WL3,..., And the second data read / write buffer group 55 transmits data sequentially input from the outside to the bit lines BL1, BL2,. Supply. As a result, data input from the outside is sequentially stored in the memory cell array 51.
[0041]
Next, at time t 1 When a read strobe signal is externally input to the FIFO memory 50, the word line drive circuit group 52 supplies a signal to the word lines WL57 and WL1. On the other hand, the FIFO control circuit 56 instructs the control line drive circuit group 53 to supply a signal for turning off the switch circuits SW11, SW12,... To the control line CL1, and outputs the signals from the bit lines BL1, BL2,. The first data read / write buffer group 54 is instructed to read data and supply the data to the selector 57, and the second data read / write buffer group is configured to supply externally input data to the bit lines BL1, BL2,. 55, and instruct the selector 57 to output the data supplied from the first data read / write buffer group 54 to the outside.
[0042]
The data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the second data read / write buffer group 55 reaches the memory cells in the second to 256th rows in the memory cell array 51, but the switch circuits SW11, Since the switches SW12,... Are in the off state, they do not reach the memory cells MC11, MC12,. Therefore, the data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the second data read / write buffer group 55 is written to the memory cells in the 57th row in the memory cell array 51.
[0043]
On the other hand, the memory cells MC11, MC12,... In the first row supply stored data to the bit lines BL1, BL2,. The data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the memory cells MC11, MC12,... In the first row reach the first data read / write buffer group 54, but the switch circuits SW11, SW12,. Since it is in the state, it does not reach the second data read / write buffer group 55. Therefore, the data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the memory cells MC11, MC12,... In the first row are read by the first data read / write buffer group 54 and output to the outside by the selector 57.
[0044]
After that, the word line drive circuit group 52 sequentially supplies signals to the word lines WL58 and WL2, WL59 and WL3,..., And the control line drive circuit group 53 sends a signal for turning off the switch circuit to the control line CL2. , CL3,..., The first data read / write buffer group 54 sequentially reads data from the bit lines BL1, BL2,. The sequentially input data is supplied to bit lines BL1, BL2,. As a result, data input from the outside is sequentially stored in the memory cell array 51, and data stored in the memory cell array 51 is sequentially output.
[0045]
Next, at time t 2 When the storage of the data in the memory cell of the 256th row and the reading of the data stored in the memory cell of the 200th row in the memory cell array 51 are completed, the FIFO control circuit 56 switches the switch circuits SW11 and SW12. ,... Are supplied to the control line CL1 to instruct the control line drive circuit group 53 to supply input data input from the outside to the bit lines BL1, BL2,. , And instruct the second data read / write buffer group 55 to read data from the bit lines BL1, BL2,... And supply the data to the selector 57, and the second data read / write buffer group 55. The selector 57 is instructed to output the data supplied from the external device to the outside.
[0046]
The data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the first data read / write buffer group 54 reaches the memory cells in the first row in the memory cell array 51, but the switch circuits SW11, SW12,. In this state, the memory cells in the second to 256th rows and the second data read / write buffer group 55 do not reach. Therefore, the data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the first data read / write buffer group 54 is written to the memory cells in the first row in the memory cell array 51.
[0047]
On the other hand, the memory cells in the 201st row supply stored data to bit lines BL1, BL2,... In response to a signal supplied to word line WL201. The data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the memory cells in the 201st row reach the second data read / write buffer group 55, but the switch circuits SW11, SW12,. Therefore, it does not reach the first data read / write buffer group 54. Therefore, the data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the memory cells in the 201st row are read by the second data read / write buffer group 55 and output to the outside by the selector 57.
[0048]
After that, the word line drive circuit group 52 sequentially supplies signals to the word lines WL2 and WL202, WL3 and WL203,..., And the control line drive circuit group 53 sends a signal for turning off the switch circuit to the control line CL2. , CL3,..., The first data read / write buffer group 54 supplies data sequentially input from the outside to the bit lines BL1, BL2,. Data is read from BL1, BL2,... And sequentially supplied to the selector 57. As a result, data input from the outside is sequentially stored in the memory cell array 51, and data stored in the memory cell array 51 is sequentially output.
[0049]
Next, at time t 3 When the reading of the data stored in the memory cell in the 256th row and the storing of the data in the memory cell in the 56th row in the memory cell array 51 are completed, the FIFO control circuit 56 ,... Are supplied to the control line CL1 to instruct the control line drive circuit group 53 to read data from the bit lines BL1, BL2,. , And instruct the second data read / write buffer group 55 to supply externally input data to the bit lines BL1, BL2,... The selector 57 is instructed to output the data supplied from the external device to the outside.
[0050]
The data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the second data read / write buffer group 55 reaches the memory cells in the 57th row in the memory cell array 51, but the switch circuits SW11, SW12,. Since the state is in the state, it does not reach the memory cells in the first row and the first data read / write buffer group 54. Therefore, the data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the second data read / write buffer group 55 is written to the memory cells in the 57th row in the memory cell array 51.
[0051]
On the other hand, the memory cells in the first row supply stored data to the bit lines BL1, BL2,... In response to the signal supplied to the word line WL1. The data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the memory cells in the first row reach the first data read / write buffer group 54, but the switch circuits SW11, SW12,. Therefore, it does not reach the second data read / write buffer group 55. Therefore, the data supplied to the bit lines BL1, BL2,... By the memory cells in the first row are read by the first data read / write buffer group 54 and output to the outside by the selector 57.
[0052]
After that, the word line drive circuit group 52 sequentially supplies signals to the word lines WL58 and WL2, WL59 and WL3,..., And the control line drive circuit group 53 sends a signal for turning off the switch circuit to the control line CL2. , CL3,..., The first data read / write buffer group 54 sequentially reads data from the bit lines BL1, BL2,. The sequentially input data is supplied to bit lines BL1, BL2,. As a result, data input from the outside is sequentially stored in the memory cell array 51, and data stored in the memory cell array 51 is sequentially output.
[0053]
As described above, according to the FIFO memory 50, data can be written to or read from the memory cells at the same time using the memory cells of one port.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a FIFO memory according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a timing chart of the FIFO memory of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a conventional multiport memory.
[Explanation of symbols]
1 semiconductor device, 2-5, 61-64, MC11, MC12,... Memory cell, 6-9, 65-68 data read / write buffer, 11-13, 21-23, SW11, SW12,. 36 control line drive circuits, 41 to 48, 69 to 84 word line drive circuits, BLa to BLf, BL1, BL2,... Bit lines, WLa1 to WLa4, WLb1 to WLb4, WLc1 to WLc4, WLd1 to WLd4, WLe1 to WLe4 WLf1 to WLf4, WL1, WL2,... Word lines, CLa1 to CLa3, CLb1 to CLb3, CL1, CL2,... Control lines, 50 FIFO memories, 51 memory cell arrays, 52 word line drive circuit groups, 53 control line drive circuit groups, 54 first data read / write buffer group, 55 second data De write buffer group, 56 FIFO control circuit, 57 a selector,

Claims (2)

各々が第1〜第I(Iは、自然数)のポートを有する第1〜第J(Jは、2以上の整数)のメモリセルと、
前記第1〜第Jのメモリセルの第1〜第Iのポートにそれぞれ接続された第1〜第Iのビットラインと、
前記1〜第Jのメモリセルの第1〜第Iのポートにそれぞれ接続された(I×J)本のワードラインと、
各群が(J−1)個のスイッチ回路を含む第1群〜第I群のスイッチ回路であって、第K群(Kは、1〜Iの整数)に含まれる(J−1)個のスイッチ回路の入出力経路が第Kのビットライン上であって前記第1〜第Jのメモリセルと前記第KのビットラインとのJ個の接続点の間にそれぞれ配置された前記第1群〜第I群のスイッチ回路と、
前記第1群〜第I群のスイッチ回路の制御入力にそれぞれ接続された第1群〜第I群の制御線と、
前記(I×J)本のワードラインに信号を所定のタイミングでそれぞれ供給する第1群〜第I群のワードライン駆動回路と、
前記第1群〜第I群の制御線に信号を所定のタイミングでそれぞれ供給する第1群〜第I群の制御線駆動回路と、
前記第1〜第Iのビットラインの両端部にそれぞれ接続された第1群及び第2群のリードライト回路であって、各群が、前記第1〜第Iのビットラインにデータ信号を所定のタイミングで供給し、又は、前記第1〜第Jのメモリセルのいずれかによって前記第1〜第Iのビットラインに供給されたデータ信号を所定のタイミングで読み取るI個のリードライト回路を含む前記第1群及び第2群のリードライト回路と、
を具備する半導体装置。
First to J-th (J is an integer of 2 or more) memory cells each having first to I-th (I is a natural number) ports;
First to I-th bit lines respectively connected to first to I-th ports of the first to J-th memory cells;
(I × J) word lines connected to the first to I-th ports of the first to J-th memory cells, respectively;
Each group is a first group to a first group of switch circuits including (J-1) switch circuits, and each group includes (J-1) switch circuits included in a K group (K is an integer of 1 to I). Wherein the input / output path of the switch circuit is on the K-th bit line and the first circuit is disposed between J connection points between the first to J-th memory cells and the K-th bit line. Group to group I switch circuits;
A first group to a first group of control lines respectively connected to control inputs of the first group to the first group of switch circuits;
A first group to a first group of word line driving circuits for respectively supplying signals to the (I × J) word lines at a predetermined timing;
A first group to a first group of control line driving circuits for supplying signals to the first group to the first group of control lines at a predetermined timing, respectively;
A first group and a second group of read / write circuits respectively connected to both ends of the first to I-th bit lines, wherein each group applies a data signal to the first to I-th bit lines. Or at least one read / write circuit that reads the data signals supplied to the first to I-th bit lines at a predetermined timing by any of the first to J-th memory cells. The first group and the second group of read / write circuits;
A semiconductor device comprising:
前記第1群〜第I群のワードライン駆動回路が、前記第1〜第Jのメモリセルへのデータの順次書き込みを指示する第1の信号又は前記第1〜第Jのメモリセルからのデータの順次読み出しを指示する第2の信号に応じて、前記(I×J)本のワードラインに信号を順次供給し、
前記第1群又は第2群のリードライト回路が前記第1〜第Jのメモリセルから読み取って出力するデータ信号を制御信号に応じて選択し、外部に出力する選択回路と、
前記第1又は第2の信号に応じて、外部から入力されるデータを前記第1〜第Iのビットラインに供給すること又は前記第1〜第Jのメモリセルによって前記第1〜第Iのビットラインに供給されたデータを読み取ることを指示する信号を前記第1群及び第2群のリードライト回路に出力し、前記第1群及び第2群のリードライト回路によって前記第1〜第Iのビットラインに供給されたデータを前記第1〜第Jのメモリセルに伝達すること又は前記第1〜第Jのメモリセルが出力したデータを前記第1群及び第2群のリードライト回路に伝達することを指示する信号を前記第1群〜第I群のスイッチ回路に出力し、前記第1群又は第2群のリードライト回路が前記第1〜第Jのメモリセルから読み取って出力するデータ信号を選択することを指示する前記制御信号を前記選択回路に出力する制御回路と、
を更に具備する請求項1記載の半導体装置。
The first group to the I-th group of word line driving circuits are provided with a first signal instructing sequential writing of data to the first to J-th memory cells or data from the first to J-th memory cells. Signals are sequentially supplied to the (I × J) word lines in response to a second signal instructing sequential reading of
A selection circuit that selects a data signal to be read and output from the first to Jth memory cells by the first or second group of read / write circuits according to a control signal, and outputs the data signal to the outside;
In response to the first or second signal, externally input data is supplied to the first to I-th bit lines, or the first to J-th memory cells are used to supply the first to I-th data. A signal instructing to read data supplied to the bit line is output to the first and second groups of read / write circuits, and the first to second groups of read / write circuits are output by the first and second groups of read / write circuits. Transmitting the data supplied to the first to the J-th memory cells or transmitting the data output from the first to the J-th memory cells to the first and second groups of read / write circuits. A signal instructing transmission is output to the first to I-th group of switch circuits, and the first or second group of read / write circuits reads and outputs from the first to J-th memory cells. Selecting a data signal A control circuit for outputting the control signal instructing the selection circuit,
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
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