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JP2817490B2 - スタティック型半導体メモリ読みだし回路 - Google Patents

スタティック型半導体メモリ読みだし回路

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Publication number
JP2817490B2
JP2817490B2 JP4005265A JP526592A JP2817490B2 JP 2817490 B2 JP2817490 B2 JP 2817490B2 JP 4005265 A JP4005265 A JP 4005265A JP 526592 A JP526592 A JP 526592A JP 2817490 B2 JP2817490 B2 JP 2817490B2
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JP
Japan
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bit line
circuit
level
voltage
power supply
Prior art date
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Application number
JP4005265A
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English (en)
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JPH05190786A (ja
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和之 中村
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Priority to US08/001,657 priority patent/US5392243A/en
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/06Sense amplifiers; Associated circuits, e.g. timing or triggering circuits
    • G11C7/062Differential amplifiers of non-latching type, e.g. comparators, long-tailed pairs
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/12Bit line control circuits, e.g. drivers, boosters, pull-up circuits, pull-down circuits, precharging circuits, equalising circuits, for bit lines

Landscapes

  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、半導体集
積回路の低電圧化・高速化に関し、特にスタティック型
半導体メモリ読みだし回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体回路においては、MOSト
ランジスタの微細化技術によって、1つのチップ上に百
万以上のトランジスタを集積可能になった。また、バイ
ポーラ素子とCMOS素子を1つのチップ上に混在させ
て、それぞれの特徴を合わせもつBi−CMOS集積回
路も多用されるようになってきた。
【0003】このようなBi−CMOS回路において
は、高速動作可能なECL(Emitter Coup
led Logic)回路と、低消費電力のCMOS回
路を組み合わせることによって、高速かつ低消費電力の
論理回路を実現することができる。近年では、このBi
−CMOS回路を応用して、高速かつ低消費電力の半導
体スタティックメモリが実現されている。“ISSCC
’90 DIGESTof TECHNICAL P
APERS” pp138−139に記載されている高
田らの“A 5ns 1Mb BiCMOS SRA
M”はその実現例の一つである。
【0004】図2に、それらBiCMOS SRAMに
一般に用いられている、従来のスタティック型半導体メ
モリ読みだし回路例を示す。このスタティック型半導体
メモリ読みだし回路は、MISトランジスタにより構成
されるフリップ・フロップ型メモリセルと、メモリセル
選択信号により、メモリセルを情報読みだしビット線に
接続する情報読みだしトランジスタと、情報読みだしビ
ット線を電源電圧レベルにクランプするビット線負荷素
子と、情報読みだしビット線に接続される縦積み型バイ
ポーラエミッタホロウ回路を有する電流型バイポーラセ
ンス増幅回路から構成されている。
【0005】図2において、メモリセルMCからのデー
タ読みだし時には、メモリセル選択信号WLがほぼVC
Cレベルとなり、メモリセルMCが情報読みだしビット
線B,B(バー)に接続され、また書き込み信号WEが
LOWレベル(VEEレベル)となり、情報読みだしビ
ット線B,B(バー)の共通信号レベルは、VCCレベ
ルとほぼ等しくなる。このとき、図2のような回路で
は、メモリセルMCの情報は、数十mV程度の情報読み
だしビット線B,B(バー)の微小な電圧振幅の差とな
って現れ、pチャンネルMISFET MP3,MP4
の情報読みだしビット線選択ゲートにより、電流型バイ
ポーラセンス回路へ接続される。電流型バイポーラセン
ス回路は、エミッタホロウ回路(ワイヤードオア回路)
と、差動センス回路(電圧−電流交換センス回路)、電
流−電圧変換センス回路からなる。
【0006】図2の回路では、ほぼVCCレベルの読み
だし信号はバイポーラトランジスタQ1,Q2とバイポ
ーラトランジスタQ3,Q4で構成される2段のバイポ
ーラエミッタホロウ回路によって、バイポーラトランジ
スタQ5,Q6、定電流源用nチャンネルMISFET
MN4により構成される差動センス回路に導かれる。
このとき、差動センス回路の共通エミッタ端子VAの電
位はほぼVCC−3VF(VFはバイポーラトランジス
タのベースエミッタ間のオン電圧:約0.8V〜0.9
V程度)となる。差動センス回路により、読みだし信号
は、電圧差から電流差に変換され、電流信号伝送バスラ
インRBを経由して、バイポーラトランジスタQ7,Q
8、抵抗素子R1,R2、定電流源用nチャンネルMI
SFETMN6,MN7により構成される電流−電圧変
換センス回路によって、再び、OUT,OUT(バー)
端子間の電圧信号差として、読みだし信号を得る。図2
の構成では、長い電流信号伝送バスラインRBを、電流
モードで駆動することによって、センス時間の遅れを防
いでいる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、図2に示す
構成の電流型バイポーラセンス回路では、差動センス回
路の共通エミッタ端子VAのレベルがVCC−2.7V
程度となり、電流源MN4のソース・ドレイン間電圧を
考えると、電源電圧VCCが3.0V程度となると、ほ
ぼ動作不能となる。
【0008】本発明の目的は、電流型バイポーラセンス
回路をより低電圧下でも動作可能とすることにより、低
電圧用メモリLSIの高速化をはかるとともに、電源電
圧低下による消費電流の低減を実現できるスタティック
型半導体メモリ読みだし回路を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、MISトラン
ジスタにより構成されるフリップ・フロップ型メモリセ
ルと、メモリセル選択信号により、メモリセルを情報読
みだしビット線に接続する情報読みだしトランジスタ
と、情報読みだしビット線を電源電圧レベルにクランプ
するビット線負荷素子と、情報読みだしビット線に接続
される縦積み型バイポーラエミッタホロウ回路を有する
電流型バイポーラセンス増幅回路から構成されるスタテ
ィック型半導体メモリ読みだし回路であって、前記エミ
ッタホロウ回路のバイポーラ素子の縦積み段数を削減し
て低電圧化を図るとともに、情報読みだしビット線レベ
ルを、電源電圧レベルより低いレベルとして、前記電流
型バイポーラセンス増幅回路をより安定に動作させるこ
とを特徴とする。
【0010】本発明によれば、情報読みだしビット線レ
ベルを、電源電圧よりも低く設定するために、電源電圧
とビット線負荷素子との間に、nチャンネル型MISト
ランジスタを設ける。
【0011】
【作用】本発明では、電流型バイポーラセンス回路にお
ける、バイポーラ縦積み段数を削減することで低電圧対
応とし、また、そのとき問題となる、電流−電圧変換セ
ンス回路部の電圧安定動作余裕を、情報読みだしビット
線レベルを、VCCレベルよりも、低く抑えることで、
確保する。これにより、電流型バイポーラ型センス回路
が、低電源電圧LSI中でも使用できるようになる。
【0012】また、ビット線レベルをVCCレベルより
も低く抑えるためには、電源電圧とビット線負荷素子と
の間に設けたビット線共通レベルクランプ用nチャンネ
ル型MISFETのしきい値電圧を利用することができ
る。
【0013】
【実施例】次に、図1を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。
【0014】図1は、本発明の実施例によるスタティッ
ク型半導体メモリ読みだし回路の構成である。このスタ
ティック型半導体メモリ読みだし回路は、MISトラン
ジスタにより構成されるフリップ・フロップ型メモリセ
ルMCと、メモリセル選択信号により、メモリセルを情
報読みだしビット線B,B(バー)に接続する情報読み
だしpチャンネルMISFET MP3,MP4と、情
報読みだしビット線を電源電圧レベルVCCにクランプ
するビット線負荷素子であるpチャンネルMISFET
MP1,MP2と、情報読みだしビット線に接続され
る縦積み型バイポーラエミッタホロウ回路を有する電流
型バイポーラセンス増幅回路から構成される。
【0015】情報読みだしビット線B,B(バー)の読
みだし信号は、バイポーラトランジスタQ1,Q2で構
成される1段のエミッタホロウ回路によって、バイポー
ラトランジスタQ5,Q6、定電流源用nチャンネルM
ISFET MN2により構成される差動センス回路に
導かれる。これにより、差動センス回路の共通エミッタ
端子VAの電位は、情報読みだしビット線の共通信号レ
ベルをVCCBとすれば、VCCB−2VFとなる。従
来方式では、VCCBはVCCと等しく設定されるた
め、共通エミッタ端子VAの電位はVCC−2VFとな
る。このとき、バイポーラトランジスタQ7,Q8、抵
抗素子R1,R2、定電流源用nチャンネルMISFE
T MN4,MN5により構成される電流−電圧変換セ
ンス回路側では、共通エミッタ端子VAより、バイポー
ラトランジスタQ5のエミッタ−コレクタ間電圧VC
E、バイポーラトランジスタQ7のエミッタ−コレクタ
間電圧、VCCとOUT端子間の出力振幅dV(或い
は、バイポーラトランジスタQ6のエミッタ−コレクタ
間電圧VCE、バイポーラトランジスタQ8のエミッタ
−コレクタ間電圧、OUT(バー)端子の出力振幅)の
和が電源電圧に対して、余裕をもって設定されなければ
ならない、すなわち、VCC−2VCE−dV>VAで
なければならないが、バイポーラトランジスタのエミッ
タ−コレクタ電圧はベース−エミッタ間オン電圧VFと
ほぼ等しい電圧が必要であるために、単に、エミッタホ
ロウ段数を1段にして、共通エミッタ端子VAをVCC
−2VFとするだけでは、低電圧化は図れても、電圧的
動作余裕がない。よって、図1に示すビット線共通レベ
ルクランプ用nMISFET MNBをVCCとビット
線負荷pMISFET MP1,MP2の間に挿入する
ことで、VCCBの電位をVCC−Vtn(Vtnはビ
ット線負荷pMISFETのしきい値電圧)として、共
通エミッタ端子VAの電位をVCC−Vtn−2VFに
設定し、前記電圧的動作余裕を確保する。nチャンネル
MISFETを用いることで、容易にかつ安定にVCC
Bレベルを設定することが可能となる。これにより、よ
り低電源電圧に対応するバイポーラセンス回路を得る。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、電流型バイポーラセン
ス回路をより低電圧下でも動作可能とすることにより、
低電圧用メモリLSIの高速化をはかるとともに、電源
電圧低下による消費電流の低減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路構成図である。
【図2】従来例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
MP1,MP2,MP3,MP4 pチャンネルMIS
FET MN1,MN2,MN3,MN4,MN5,MN6,M
N7 定電流源用nチャンネルMISFET MNB ビット線共通レベルクランプ用nチャンネルM
ISFET Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7,Q8 バ
イポーラトランジスタ R1,R2 抵抗素子 B,B(バー) 情報読みだしビット線 OUT,OUT(バー) センス回路出力端子 YS ビット線選択信号端子 WL メモリセル選択ワード線信号端子 WE 書き込み制御端子 VCC 電源電圧端子 VEE グランド端子 VCCB ビット線共通レベル端子 VR 基準電圧端子 VA 作動センス回路共通エミッタ端子 RB 電流信号伝送バス線 MC メモリセル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/10 371 G11C 11/416

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MISトランジスタにより構成されるフリ
    ップ・フロップ型メモリセルと、メモリセル選択信号に
    より、メモリセルを情報読みだしビット線に接続する情
    報読みだしトランジスタと、情報読みだしビット線を電
    源電圧レベルにクランプするビット線負荷素子と、情報
    読みだしビット線に接続される縦積み型バイポーラエミ
    ッタホロウ回路を有する電流型バイポーラセンス増幅回
    路から構成されるスタティック型半導体メモリ読みだし
    回路であって、前記エミッタホロウ回路のバイポーラ素
    子の縦積み段数を削減して低電圧化を図るとともに、情
    報読みだしビット線レベルを、電源電圧レベルより低い
    レベルとして、前記電流型バイポーラセンス増幅回路を
    より安定に動作させることを特徴とするスタティック型
    半導体メモリ読みだし回路。
  2. 【請求項2】情報読みだしビット線レベルを、電源電圧
    よりも低く設定するために、電源電圧とビット線負荷素
    子との間に、nチャンネル型MISトランジスタを設け
    たことを特徴とする請求項1記載のスタティック型半導
    体メモリ読みだし回路。
JP4005265A 1992-01-16 1992-01-16 スタティック型半導体メモリ読みだし回路 Expired - Lifetime JP2817490B2 (ja)

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US08/001,657 US5392243A (en) 1992-01-16 1993-01-07 Semiconductor memory circuit having lower voltage supply for data reading lines

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