JP2660454B2 - Cmosプリチャージおよび等化回路 - Google Patents
Cmosプリチャージおよび等化回路Info
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Static Random-Access Memory (AREA)
- Dram (AREA)
Description
ックランダムアクセスメモリに関するものであり、より
詳述すれば、それは差動対のビットラインの間に結合さ
れるCMOSメモリセルとともに使用するための、改良
されたCMOSプリチャージおよび等化回路に関するも
のである。
クセスメモリにおいて、ビットの列およびワードの行を
形成するアレイに配列される複数個のメモリセルが存在
し、各々のメモリセルが2進情報を記憶しかつ検索する
ために配設される。各々のメモリセルは、(2つのイン
バータが背中合わせに接続される)MOS交差結合ラッ
チおよびラッチと、共通の1組の相互接続ラインとの間
に結合される1対の結合トランジスタを含むかもしれな
い。事実上、これらの相互接続ラインは差動であるの
で、それらは典型的には、ビットラインと称され、それ
らは差動読出/書込ポートを介してメモリセルに情報を
書込みかつメモリセルから情報を検知する(読出す)両
方のための手段として用いられる。
増幅器は差動ビットラインの間に配列されるメモリセル
の列において、メモリセルの1つの2進状態を検出また
は検知することに用いられる。メモリがより高密度にな
るにつれて、各々の列はより多くのメモリセルと結合さ
れる。その結果として、ビットラインの対は比較的大き
い容量性負荷を示す比較的長い導体になる。MOSラッ
チは通常は、ビットラインの容量性負荷を急速に充電し
または放電するように、高電流を与えることができな
い。したがって、寄生容量性負荷を充電しかつ放電する
ためにより多くの期間が必要とされ、それによってメモ
リセルへのおよびメモリセルからの書込みおよび読出期
間を増加する。
トラインを特定の値にプリチャージするためのプリチャ
ージおよび等化回路を提供することを含む。ここにおい
て用いられるように、“プリチャージ”はノードを特定
された電圧レベルに充電することを規定し、かつ“等
化”は2つのノードの間の等しい電圧レベルを保証する
ために、その間で電荷を共有するプロセスを規定する。
したがって、メモリ設計の重要な局面は、差動ビットラ
インがプリチャージされる電圧レベルを決定することで
あることが理解されることができる。ビットラインの対
の特定の電圧レベルは、メモリセルの特性およびセンス
増幅器の感度のため、重要な考慮すべき事柄である。
て、増幅器はビットラインにフィードバックする。これ
は典型的には、選択されたメモリセルにおけるデータを
リストアするために必要である。増幅器は1対のビット
ラインの対上の小さい電圧差動を検知し、かつ電圧差動
をさらに増加し始める。通常の実施においては、プリチ
ャージおよび等化回路は読出サイクルより先に、プリチ
ャージサイクルにおいてビットラインをプリチャージ
し、かつ等化するために用いられる。つまり、差動ビッ
トラインはそれらの上に空データを有さなければならな
い。もし、差動ビットラインが適切に等化されなけれ
ば、ビットライン上の残留データは読出プロセスの間、
メモリセルに転送されるかも知れず、それによってメモ
リセルデータを破壊する。このような場合において、ビ
ットライン上の小さい電圧差動はメモリセルに転送さ
れ、かつそこで増幅されるであろう。したがって、ある
形式のプリチャージおよび等化回路は一般に、メモリの
適切な動作のために必要とされる。
異なる先行技術のプリチャージおよび等化回路が示さ
れ、それらは差動ビットラインBLおよびBL↓を予め
規定された電圧レベルにプリチャージしまたは設定する
ために用いられる。図1(A)の回路10aは第1のN
−チャネルプリチャージトランジスタN1、第2のN−
チャネルプリチャージトランジスタN2および等化P−
チャネルトランジスタP1を含む。理想的には、プリチ
ャージ電圧はそれぞれのビットライン(トランジスタN
1およびN2のソース電極)上で電源電位VCCよりス
レッショルド降下VTn下、すなわちVpre =VCC−V
Tnに設定され、ここにおいてVTnは基板降下でエンハン
スされたしきい値である。電源電位VCCは典型的には
+5.0ボルトであり、かつスレッショルド降下VTnは
0・6および0・9ボルトの間で変化する。しかしなが
ら、現実の実施においては、トランジスタN1およびN
2は、ビットラインBLおよびBL↓上の電圧が電源電
位VCCの完全なる値まで充電されるように、漏れる傾
向があるであろう。ビットラインが電源電位VCCまで
完全に放電することを防止するために、ブリーダ回路1
2aは通常は、電荷をビットラインから離れて漏らすよ
うに各々のビットライン上に加えられる。ブリーダ回路
12は全く慣用的であり、かつ一般的にポリ抵抗器また
は能動素子により形成される。したがって、この電荷の
漏れはプリチャージ電圧がほぼVCC−VTnレベルで維
持されるであろうことを保証する働きをする。
P−チャネルプリチャージトランジスタP2,第2のP
−チャネルプリチャージトランジスタP3および等化N
−チャネルトランジスタN3を含む。また、ブリーダ回
路12bは、各ビットラインが電源電位VSSまでチャ
ージダウンするのを防止するように、通常は各ビットラ
イン上に加えられる。結果として、プリチャージ電圧は
ほぼ電源電位VSSよりスレッショルド降下VTp上で、
すなわちVpre =VSS+VTpで維持されるであろう。
電源電位VSSは典型的には0ボルトであり、かつスレ
ッショルド降下は−0.6および−0.9ボルトの間で
変化する。
いて、付加的なビットライン対または列が存在し、各々
の列における各々のビットラインはそれぞれ図1の
(A)および(B)において示されるそれと類似するブ
リーダ回路12aまたは12bに結合されているという
ことが理解されるであろう。たとえば、32ビットまた
は64ビットワードを形成するように、32または64
列が存在してもよい。さらに、各々の列は対応する対の
ビットラインの間に接続される任意の数のビットメモリ
セルを含んでもよい。128または256の異なったワ
ードを形成するように、各々の対のビットラインの間に
接続される、おそらく128または256もしくはより
多くのこれらのメモリセルが存在してもよい。
セスメモリアレイにおけるすべての列のための、各々の
ビットラインに結合されるブリーダ回路を含むことは、
集積回路の寸法を著しく増加し、かつメモリの複雑さを
増加する。この点において、ビットラインをスタティッ
クランダムアクセスメモリアレイにおいてブリーダ回路
の使用を必要としないでプリチャージするための、改良
されたプリチャージおよび等化回路のための必要があ
る。ブリーダ回路を除去することにより、電力消費の節
約が認識されるということが注目されるべきである。さ
らに、各々の差動対のビットラインからのブリーダ回路
の除去は、減少されたビットラインキャパシタンスを与
え、それによってより速い読出および書込み動作を行な
うであろう。
は、差動対のビットラインの間に結合されるCMOSメ
モリセルとともに使用するための改良されたプリチャー
ジおよび等化回路を提供することである。
いないで構成され、それによってビットラインキャパシ
タンスの減少とともに電力消費を減少させる、CMOS
メモリセルとともに使用するための、CMOSプリチャ
ージおよび等化回路を提供することである。
ダムアクセスメモリアレイにおける対のビットラインの
間に結合されるメモリセルとともに使用するための、C
MOSプリチャージおよび等化回路を提供することであ
り、それは、読出動作より先にビットラインをプリチャ
ージかつ等化するために、1対の第1および第2のプリ
チャージMOSトランジスタならびに1対の第1および
第2の等化MOSトランジスタを含む。
ィックランダムアクセスメモリアレイにおける対のビッ
トラインの間に結合されるメモリセルとともに使用する
ためのCMOSプリチャージおよび等化回路が提供さ
れ、それは第1のプリチャージN−チャネルMOSトラ
ンジスタ、第2のプリチャージN−チャネルMOSトラ
ンジスタ、第1の等化P−チャネルMOSトランジスタ
および第2の等化P−チャネルMOSトランジスタを含
む。第1のプリチャージトランジスタは、電源電位に接
続されるドレインおよび第1のビットラインに接続され
るソースを有する。第2のプリチャージトランジスタ
は、電源電位に接続されるドレインおよび第2のビット
ラインに接続されるソースを有する。第1および第2の
プリチャージトランジスタのゲートは一緒に接続され、
かつ真のプリチャージ信号を受けるための第1の入力ノ
ードに接続される。第1の等化トランジスタは、第1の
ビットラインに接続されるソースおよびブリード電流を
受けるための共通のノードに接続されるドレインを有す
る。第2の等化トランジスタは、第2のビットラインに
接続されるソースおよび共通のノードに接続されるドレ
インを有する。第1および第2の等化トランジスタのゲ
ートは一緒に接続され、かつ相補等化信号を受けるため
の第2の入力ノードに接続される。
ャージトランジスタはP−チャネルトランジスタにより
形成され、かつ等化トランジスタはN−チャネルトラン
ジスタにより形成される。
び利点は、対応する全体の部分を示す同様の参照数字を
有する添付の図面と関連して読まれるとき、以下の詳細
な説明により、より明らかになるであろう。
と、一般的にビットストレージまたはメモリセル22お
よびプリチャージおよび等化回路24を含む、スタティ
ックランダムアクセスメモリアレイ20の一部分が図2
(A)において示される。メモリセル22はワード線2
5と接続され、かつまた第1のセンスノード50におけ
る第1のビットライン26(BL)と第2のセンスノー
ド51における第2のビットライン28(BL↓)との
間に接続される。ビットライン26,28の各々はデー
タをメモリセル22へおよびメモリセル22からデータ
を与えるための列トランジスタN4,N5を設けられ
る。
0と真のデータライン30(DL)との間に接続される
ドレイン−ソース導通経路電極を有する。トランジスタ
N5は第2のセンスノード51と相補データライン32
(DL↓)との間に接続されるドレイン−ソース導通経
路電極を有する。トランジスタN4およびN5のゲート
は一緒に接続され、かつ列選択信号COLSELを受け
る入力ノード34に接続される。
4は、メモリセルの検知(読出)動作に先立ち等しい電
圧になるようにビットライン26および28をプリチャ
ージする働きをする。先行技術の図1(A)および
(B)において示されるプリチャージおよび等化回路1
0aおよび10bと対照的に、プリチャージおよび等化
回路24は、ビットラインBLおよびBL↓に接続され
るブリーダ回路を用いないで構成された。プリチャージ
および等化回路24は、第1のプリチャージN−チャネ
ルMOSトランジスタN6,第2のプリチャージN−チ
ャネルMOSトランジスタN7,第1の等化P−チャネ
ルMOSトランジスタP4および第2の等化P−チャネ
ルMOSトランジスタP5を含む。
イにおいて付加的な対のビットラインが存在し、各々
は、図2(A)において示されるそれと類似する他のプ
リチャージおよび等化回路に結合され、かつ図2におい
て示されるものよりビットライン26と28との間に結
合される付加的なメモリセルが存在するであろうことが
理解されるべきである。さらに、この発明の理解に特定
的には関連がない、メモリアレイの全体の動作に関する
いくつかの機能は、明瞭にするために故意に省略され
た。
位VCCに接続されるドレインおよびビットライン26
に接続されるソースを有する。電源電位VCCは典型的
には+5.0ボルトである。プリチャージトランジスタ
N7は、電源電位VCCにさらに接続されるドレインお
よびビットライン28に接続されるソースを有する。ト
ランジスタN6およびN7のゲートは、一緒に接続さ
れ、かつ真のプリチャージ信号BLPREを受ける入力
ノード36に接続される。プリチャージ信号BLPRE
がハイのまたは“1”の論理レベルであるとき、トラン
ジスタN6およびN7はオンにされる。したがって、ト
ランジスタN6およびN7のそれぞれのソースにおける
ビットライン26および28は、電源電位VCCよりほ
ぼ1つのスレッショルド降下またはVCC−VTn下であ
る特定の電圧レベルにプリチャージされる。
に接続されるソースを有し、かつ等化トランジスタP5
はビットライン28に接続されるソースを有する。トラ
ンジスタP4およびP5のゲートは一緒に接続され、か
つ相補等化信号BLEQ↓を受ける入力ノード38に接
続される。トランジスタP4およびP5のドレインは一
緒に接続され、かつ共通のノード40に接続されこのノ
ード40は、電流を吸込むためのプリチャージおよび等
化回路24のアレイの外部のブリード電流装置41aに
接続される。等化信号BLEQ↓が活性ローのまたは
“0”の論理レベルであるとき、トランジスタP4およ
びP5はオンにされ、それによって等化電圧で安定する
ように、ビットライン26および28を一緒に接続す
る。ローの論理レベルを有する等化信号BLEQ↓が一
般的にハイの論理レベルを有するプリチャージ信号BL
PREに関して、わずかに遅延されるということが注目
されるべきである。
のビットラインに結合される別のプリチャージおよび等
化回路と共有されるであろうことが当業者にとって明ら
かな筈である。したがって、1つのブリード電流装置4
1aしか全体のスタティックランダムアクセスメモリア
レイのために必要とされない。
結合されるメモリセルとともに使用するための、この発
明のプリチャージおよび等化回路の第2の実施例があ
る。図2(B)のプリチャージおよび等化回路24a
は、第1のプリチャージP−チャネルMOSトランジス
タP6,第2のプリチャージP−チャネルMOSトラン
ジスタP7,第1の等化N−チャネルMOSトランジス
タN8および第2の等化N−チャネルMOSトランジス
タN9を含む。
位VSSに接続されるソースおよびビットライン26に
接続されるドレインを有する。プリチャージトランジス
タP7は、電源電位VSSに接続されるソースおよびビ
ットライン28に接続されるドレインを有する。電源電
位VSSは典型的に0ボルトである。トランジスタP6
およびP7のゲートは一緒に接続され、かつ相補プリチ
ャージ信号BLPRE↓を受ける入力ノード42に接続
される。プリチャージ信号BLPRE↓が活性ローのま
たは“0”の論理レベルであるとき、トランジスタP6
およびP7は導通にされるであろう。したがって、トラ
ンジスタP6およびP7のそれぞれのドレインにおける
ビットライン26および28は、電源電位VSSよりほ
ぼ1スレッショルド降下上のまたはVSS+VTpであ
る、特定の電圧レベルに再びプリチャージされるであろ
う。
に接続されるソースを有し、かつ等化トランジスタN9
は、ビットライン28に接続されるソースを有する。ト
ランジスタN8およびN9のゲートは一緒に接続され、
かつ真の等化信号BLEQを受ける入力ノード44に接
続される。トランジスタN8およびN9のドレインは一
緒に接続され、かつ共通のノード46に接続され、この
ノード46は電流を与えるためプリチャージおよび等化
回路24aのアレイの外部のブリード電流装置41bに
接続される。等化信号BLEQがハイのまたは“1”の
論理レベルであるとき、トランジスタN8およびN9は
オンにされ、それによって等化電圧で安定するようにビ
ットライン26および28を接続する。
4および24aは、先行技術の以下の利点を有する。
の使用が、第2の等化トランジスタを加えかつすべての
対のビットラインのための1個のブリード電流装置を用
いることにより除去され、 b)ブリード電流装置は、メモリセルに対する読出およ
び書込み動作の間不能化され、それによってより低い電
力動作およびより速い読出/書込み動作を可能とし、 c)回路のコンポーネントの数は電力消費をより低くす
るために著しく減少され、さらに d)ブリーダ回路の除去はビットラインキャパシタンス
を減少させ、それにより、より速いメモリ動作を可能と
する。
の発明がブリーダ回路の使用を必要としないで、スタテ
ィックランダムアクセスメモリアレイにおける対のビッ
トラインの間に結合されるメモリセルとともに使用する
ための、改良されたプリチャージおよび等化回路を提供
するということが理解されることができる。この発明の
プリチャージおよび等化回路は、1対の第1および第2
のプリチャージトランジスタならびに1対の第1および
第2の等化トランジスタを含む。
えられるものが例示されかつ説明され、種々の変更およ
び修正がなされ、かつ均等物が発明の真の範囲から逸脱
することなくそれについてのエレメントに置換されても
よいということが、当業者により理解されるであろう。
さらに、これについての中心の範囲を逸脱することなく
特定の状態または材料を、発明の教示に適合させるため
に多くの修正がなされるかもしれない。したがって、こ
の発明が発明を実行するために熟考されたベストモード
として開示される特定の実施例に限定されるのではな
く、発明が添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施
を含むであろうことが意図される。
の先行技術のプリチャージおよび等化回路の概略回路図
である。(B)は1対のビットラインをプリチャージす
るための別の先行技術のプリチャージおよび等化回路の
概略回路図である。
ビットラインをプリチャージするためのプリチャージお
よび等化回路の概略回路図である。(B)は、この発明
の第2の実施例の概略回路図である。
ンジスタ (P4) 第1の等化P−チャネルMOSトランジスタ (P5) 第2の等化P−チャネルMOSトランジスタ (P6) 第1のプリチャージP−チャネルMOSトラ
ンジスタ (P7) 第2のプリチャージP−チャネルMOSトラ
ンジスタ (N8) 第1の等化NチャネルMOSトランジスタ (N9) 第2の等化N−チャネルMOSトランジスタ
Claims (5)
- 【請求項1】 スタティックランダムアクセスメモリア
レイにおける対のビットラインの間に結合される、メモ
リセルとともに使用するためのCMOSプリチャージお
よび等化回路であって、電源電位(VCC)に接続され
るドレインおよびビットライン(26)に接続されるソ
ースを有する第1のプリチャージN−チャネルMOSト
ランジスタ(N6)と、電源電位(VCC)に接続され
るドレインおよび第2のビットライン(28)に接続さ
れるソースを有する第2のプリチャージN−チャネルM
OSトランジスタ(N7)とを含み、前記第1および第
2のプリチャージトランジスタ(N6,N7)は一緒に
接続され、かつ真のプリチャージ信号を受けるための第
1の入力ノードに接続されるゲートを有し、第1のビッ
トラインに接続されるソースおよびブリード電流を受け
るための共通のノードに接続されるドレインを有する第
1の等化P−チャネルMOSトランジスタ(P4)と、
第2のビットラインに接続されるソースおよび共通のノ
ードに接続されるドレインを有する第2の等化P−チャ
ネルMOSトランジスタ(P5)とをさらに含み、前記
第1および第2の等化トランジスタは一緒に接続され、
かつ相補等化信号を受けるための第2の入力ノードに接
続されるゲートを有するCMOSプリチャージおよび等
化回路。 - 【請求項2】 前記N−チャネルトランジスタ(N6,
N7)のソースは、電源電位(VCC)より1スレッシ
ョルド降下(VTn)下にほぼ等しい特定の電圧レベルに
プリチャージされる、請求項1記載のCMOSプリチャ
ージおよび等化回路。 - 【請求項3】 スタティックランダムアクセスメモリア
レイにおける対のビットラインの間に結合されるメモリ
セルとともに使用するためのCMOSプリチャージおよ
び等化回路であって、電源電位(VSS)に接続される
ソースおよびビットライン(26)に接続されるドレイ
ンを有する第1のプリチャージP−チャネルMOSトラ
ンジスタ(P6)と、電源電位(VSS)に接続される
ソースおよび第2のビットライン(28)に接続される
ドレインを有する第2のプリチャージP−チャネルMO
Sトランジスタ(P7)とを含み、前記第1および第2
のプリチャージトランジスタ(P6,P7)は一緒に接
続され、かつ相補プリチャージ信号を受けるための第1
の入力ノードに接続されるゲートを有し、第1のビット
ラインに接続されるソースおよびブリード電流を受ける
ための共通のノードに接続されるドレインを有する第1
の等化N−チャネルMOSトランジスタ(N8)と、第
2のビットラインに接続されるソースおよび共通のノー
ドに接続されるドレインを有する第2の等化N−チャネ
ルMOSトランジスタ(N9)とをさらに含み、前記第
1および第2の等化トランジスタは、一緒に接続されか
つ真の等化信号を受けるための第2の入力ノードに接続
されるゲートを有する、CMOSプリチャージおよび等
化回路。 - 【請求項4】 前記P−チャネルトランジスタ(P6,
P7)のドレインは、電源電位(VSS)より1スレッ
ショルド降下(VTp)上にほぼ等しい特定の電圧レベル
にプリチャージされる、請求項3記載のCMOSプリチ
ャージおよび等化回路。 - 【請求項5】 スタティックランダムアクセスメモリア
レイにおける対のビットラインの間に結合されるメモリ
セルとともに使用するためのCMOSプリチャージおよ
び等化回路であって、電源電位(VCCまたはVSS)
に接続される導通経路電極の一方および第1のビットラ
イン(26)に接続される導通経路電極の他方を有す
る、第1のプリチャージMOSトランジスタ(N6また
はP6)と、電源電位(VCCまたはVSS)に接続さ
れる導通経路電極の一方および第2のビットライン(2
8)に接続される導通経路電極の他方を有する、第2の
プリチャージMOSトランジスタ(N7またはP7)と
を含み、前記第1および第2のプリチャージトランジス
タは、一緒に接続されかつプリチャージ信号を受けるた
めの第1の入力ノードに接続されるゲートを有し、第1
のビットラインに接続される導通経路電極の一方および
ブリード電流を受けるための共通のノードに接続される
導通経路電極の他方を有する、第1の等化MOSトラン
ジスタ(P4またはN8)と、第2のビットラインに接
続される導通経路電極の一方および共通のノードに接続
される導通経路電極の他方を有する、第2の等化MOS
トランジスタ(P5またはN9)とを含み、前記第1お
よび第2の等化トランジスタは、一緒に接続されかつ等
化信号を受けるための第2の入力ノードに接続されるゲ
ートを有する、CMOSプリチャージおよび等化回路。
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