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JP3308460B2 - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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Publication number
JP3308460B2
JP3308460B2 JP28370896A JP28370896A JP3308460B2 JP 3308460 B2 JP3308460 B2 JP 3308460B2 JP 28370896 A JP28370896 A JP 28370896A JP 28370896 A JP28370896 A JP 28370896A JP 3308460 B2 JP3308460 B2 JP 3308460B2
Authority
JP
Japan
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voltage
power supply
circuit
signal
flip
Prior art date
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JP28370896A
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Japanese (ja)
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JPH09185887A (en
Inventor
寛範 赤松
徹 岩田
久和 小谷
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.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP28370896A priority Critical patent/JP3308460B2/en
Publication of JPH09185887A publication Critical patent/JPH09185887A/en
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Publication of JP3308460B2 publication Critical patent/JP3308460B2/en
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  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置、
ラッチ回路などのデータ保持回路に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor memory device,
The present invention relates to a data holding circuit such as a latch circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、DRAM(dynamic random acces
s memory)、SRAM(static random access memory
)などの半導体記憶装置の大容量化が進むに従って、
その消費電力が増大する傾向にある。従来は、読み出し
動作時及び書き込み動作時の消費電力の低減に大きな努
力が払われてきた。ところが、特に携帯機器では半導体
記憶装置がバッテリーで駆動されるので、バッテリーの
寿命を延ばすためには、動作時の消費電力の低減のみな
らず待機時の消費電力の低減も重要である。
2. Description of the Related Art In recent years, dynamic random access memories (DRAMs) have been developed.
s memory), SRAM (static random access memory)
)), As the capacity of semiconductor storage devices increases,
The power consumption tends to increase. Conventionally, great efforts have been made to reduce power consumption during read operations and write operations. However, since the semiconductor storage device is driven by a battery particularly in a portable device, it is important not only to reduce power consumption during operation but also to reduce power consumption during standby in order to extend the life of the battery.

【0003】K.Sasaki et al.,“A 2
3ns 4Mb CMOS SRAM with 0.
5μA Standby Current”,ISSC
CDigest of Technical Pape
rs,Feb.1990,pp.130−131によれ
ば、SRAMのメモリセルに必要なフリップフロップが
2個のCMOSインバータで構成される。2個のNMO
Sトランジスタの各々の負荷素子としてポリシリコンP
MOSトランジスタをそれぞれ採用することにより、ポ
リシリコン抵抗を負荷素子とする場合に比べて低スタン
バイ電流のSRAMが実現される。しかも、2層構造の
ポリシリコンPMOSトランジスタの採用により、メモ
リセルが小面積化される。
[0003] K. Sasaki et al., “A2
3ns 4Mb CMOS SRAM with 0.
5μA Standby Current ”, ISSC
CDigest of Technical Paper
rs, Feb. 1990, p. According to 130-131, the flip-flops required for the SRAM memory cells are composed of two CMOS inverters. Two NMOs
Polysilicon P as a load element of each S transistor
By employing the MOS transistors, an SRAM with a lower standby current is realized as compared with a case where a polysilicon resistor is used as a load element. In addition, the area of the memory cell is reduced by employing a polysilicon PMOS transistor having a two-layer structure.

【0004】上記のようにSRAMセルのフリップフロ
ップを単に2個のCMOSインバータで構成しても、M
OSトランジスタのオフリーク電流が問題点として残
る。したがって、SRAMの待機時消費電力の低減が十
分ではなかった。
Even if the flip-flop of the SRAM cell is simply composed of two CMOS inverters as described above,
The off-leak current of the OS transistor remains as a problem. Accordingly, the standby power consumption of the SRAM has not been sufficiently reduced.

【0005】SRAMの大容量化が進むに従って、オフ
リーク電流の総計は増大する傾向にある。また、電源の
低電圧化に応じてMOSトランジスタのしきい値電圧を
引き下げる必要が生じるが、このしきい値電圧の引き下
げによっても個々のMOSトランジスタのオフリーク電
流が増大する。そこで、特開平5−210976号や特
開平6−29834号には、半導体記憶装置の周辺回路
に適用可能なMT(Multiple Thresho
ld)−CMOS技術が提案されている。この技術は、
低いしきい値電圧を有するMOSトランジスタと電源と
の間に高いしきい値電圧を有するMOSトランジスタを
スイッチとして介在させ、待機時に該スイッチを開くよ
うにしたものである。トランジスタのオフリーク電流
は、スイッチを構成するMOSトランジスタによって小
さい値に制限される。
As the capacity of the SRAM increases, the total amount of off-leak current tends to increase. Further, it is necessary to lower the threshold voltage of the MOS transistor in accordance with the lowering of the power supply voltage. However, the lowering of the threshold voltage also increases the off-leak current of each MOS transistor. Therefore, Japanese Unexamined Patent Application Publication Nos. Hei 5-210976 and Hei 6-29834 disclose an MT (Multiple Threshold) applicable to peripheral circuits of a semiconductor memory device.
ld) -CMOS technology has been proposed. This technology is
A MOS transistor having a high threshold voltage is interposed as a switch between a MOS transistor having a low threshold voltage and a power supply, and the switch is opened during standby. The off-leak current of the transistor is limited to a small value by the MOS transistor forming the switch.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記MT−CMOS技
術は、フリップフロップ型のメモリセルにおけるオフリ
ーク電流の低減を実現し得なかった。待機時のメモリセ
ルの中の保持データの消滅を防止できなかったからであ
る。
The above-mentioned MT-CMOS technology has not been able to reduce the off-leak current in a flip-flop type memory cell. This is because it was not possible to prevent the extinction of the data held in the memory cells during standby.

【0007】本発明の目的は、フリップフロップ型のデ
ータ保持回路において、保持データの消滅を防止しなが
ら、待機時の消費電力を低減するように該データ保持回
路を構成するトランジスタのオフリーク電流を低減する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the off-leakage current of a transistor constituting a data holding circuit in a flip-flop type data holding circuit so as to reduce power consumption during standby while preventing the held data from disappearing. Is to do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体記憶装置などの中のデータ保持回
路を構成するフリップフロップの2本の電源線のうちの
少なくとも1本の電源線を待機時に間欠的にフローティ
ング状態にすることとしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a power supply for at least one of two power supply lines of a flip-flop constituting a data holding circuit in a semiconductor memory device or the like. The line is set to the floating state intermittently during standby.

【0009】例えば接地側の電源線がフローティング状
態になると、フリップフロップを構成するトランジスタ
のオフリーク電流に起因して該電源線が充電されるの
で、電源線電圧が持ち上げられる。この結果、トランジ
スタのオフリーク電流は減少する。ところが、接地側電
源線の電圧が上がり続けると、フリップフロップの保持
データが短時間には読み出せなくなり、ついには該デー
タが消滅してしまう。そこで、本発明では、待機時にフ
リップフロップの電源線を間欠的にフローティング状態
にすることとした。
For example, when the power supply line on the ground side is in a floating state, the power supply line is charged due to the off-leak current of the transistor constituting the flip-flop, and the power supply line voltage is raised. As a result, the off-leak current of the transistor decreases. However, if the voltage of the power supply line on the ground side continues to rise, the data held in the flip-flop cannot be read in a short time, and the data eventually disappears. Therefore, in the present invention, the power supply line of the flip-flop is set to the floating state intermittently during standby.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例に係るS
RAMチップの構成を示している。図1のSRAMチッ
プは、メモリセルアレイ10と、アドレスバッファ11
と、ロウデコーダ12と、コラムデコーダ及びアンプ
(センスアンプとライトアンプとを含む。)13と、入
出力回路(I/O回路)16とを有している。メモリセ
ルアレイ10は、不図示のm×n(m,nは整数)個の
メモリセルと、m本のワード線WLと、n対のビット線
BL,XBLとを有している。アドレスバッファ11
は、外部アドレスEAを受け取り、ロウアドレスRAを
ロウデコーダ12へ、コラムアドレスCAをコラムデコ
ーダ及びアンプ13へそれぞれ供給する。ロウデコーダ
12は、メモリセルアレイ10のm本のワード線WLの
中からロウアドレスRAに応じて選択した1本のワード
線の電圧を立ち上げる。SRAMチップの読み出し動作
時には、コラムデコーダ及びアンプ13は、m×n個の
メモリセルのうちロウデコーダ12によって選択された
ワード線WLに接続されたn個のメモリセルからビット
線BL,XBLに読み出されたnビットのデータ信号の
中からコラムアドレスCAに応じて選択したk(kはn
より小さい整数)ビットのデータ信号を入出力回路16
へ供給する。入出力回路16に供給されたkビットのデ
ータ信号は、データ端子DIOを介してチップ外部へ出
力される。また、SRAMチップの書き込み動作時に
は、入出力回路16は、データ端子DIOにチップ外部
から与えられたkビットのデータ信号をコラムデコーダ
及びアンプ13へ供給する。コラムデコーダ及びアンプ
13に供給されたkビットのデータ信号は、ロウデコー
ダ12によって選択されたワード線WLに接続された前
記n個のメモリセルのうちのコラムアドレスCAに応じ
て選択されたk個のメモリセルにビット線BL,XBL
を介して書き込まれるようになっている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
2 shows a configuration of a RAM chip. The SRAM chip of FIG. 1 includes a memory cell array 10 and an address buffer 11
, A row decoder 12, a column decoder and an amplifier (including a sense amplifier and a write amplifier) 13, and an input / output circuit (I / O circuit) 16. The memory cell array 10 includes m × n (m and n are integers) memory cells (not shown), m word lines WL, and n pairs of bit lines BL and XBL. Address buffer 11
Receives the external address EA, supplies the row address RA to the row decoder 12, and supplies the column address CA to the column decoder and the amplifier 13, respectively. The row decoder 12 raises the voltage of one word line selected from the m word lines WL of the memory cell array 10 according to the row address RA. At the time of the read operation of the SRAM chip, the column decoder and the amplifier 13 reads the bit lines BL and XBL from the n memory cells connected to the word line WL selected by the row decoder 12 among the m × n memory cells. K selected from the output n-bit data signals according to the column address CA (k is n
A smaller integer) bit data signal is input to the input / output circuit 16.
Supply to The k-bit data signal supplied to the input / output circuit 16 is output to the outside of the chip via the data terminal DIO. At the time of a write operation of the SRAM chip, the input / output circuit 16 supplies a k-bit data signal applied to the data terminal DIO from outside the chip to the column decoder and the amplifier 13. The k-bit data signal supplied to the column decoder / amplifier 13 is a k-bit data signal selected according to the column address CA of the n memory cells connected to the word line WL selected by the row decoder 12. Bit lines BL, XBL
To be written through.

【0011】図1のSRAMチップは、電圧制御回路1
4と、活性化回路15とを更に有している。電圧制御回
路14は、メモリセルアレイ10の中の各メモリセルを
構成するフリップフロップの接地電源線の電圧、すなわ
ちセル電源線電圧VCNを制御するための回路である。
活性化回路15は、チップセレクト信号CSを受け取
り、アドレスバッファ11、ロウデコーダ12並びにコ
ラムデコーダ及びアンプ13をそれぞれ活性化するため
の内部チップセレクト信号ICSを生成し、かつ電圧制
御回路14の動作を制御するための活性化信号ACTを
生成するものである。
The SRAM chip shown in FIG.
4 and an activation circuit 15. The voltage control circuit 14 is a circuit for controlling the voltage of the ground power supply line of the flip-flop constituting each memory cell in the memory cell array 10, that is, the cell power supply line voltage VCN.
The activating circuit 15 receives the chip select signal CS, generates an internal chip select signal ICS for activating each of the address buffer 11, the row decoder 12, and the column decoder and the amplifier 13, and controls the operation of the voltage control circuit 14. An activation signal ACT for control is generated.

【0012】図2は、図1中のメモリセルアレイ10の
一部及び電圧制御回路14の各々の内部構成を示してい
る。図2に示されるように、1本のワード線WLにn個
のメモリセル21が接続され、該n個のメモリセル21
の各々に1対のビット線BL,XBLが接続されてい
る。1対のビット線BL,XBLは、それぞれPMOS
トランジスタQP1,QP2を介して電源VDDに接続
されている。これら2個のPMOSトランジスタQP
1,QP2はプリチャージ回路22を構成するものであ
り、該PMOSトランジスタQP1,QP2の各々のゲ
ートにプリチャージ信号PREが与えられる。各メモリ
セル21は、2個のPMOSトランジスタQP3,QP
4と、4個のNMOSトランジスタQN1,QN2,Q
N3,QN4とで構成されている。このうち、2個のP
MOSトランジスタQP3,QP4と2個のNMOSト
ランジスタQN3,QN4とは、1個のフリップフロッ
プを構成するように互いに接続されている。図2中のN
1及びN2は、それぞれ該フリップフロップの第1及び
第2の記憶ノードである。第1の記憶ノードN1はNM
OSトランジスタQN1を介して一方のビット線BL
に、第2の記憶ノードN2はNMOSトランジスタQN
2を介して他方のビット線XBLにそれぞれ接続され、
両NMOSトランジスタQN1,QN2の各々のゲート
はワード線WLに接続されている。更に、PMOSトラ
ンジスタQP3,QP4の各々のソースは正電圧電源線
23に、NMOSトランジスタQN3,QN4の各々の
ソースは接地電源線24にそれぞれ接続されている。各
メモリセル21の正電圧電源線23は、電源VDD(そ
の電圧は正である。)に直接接続されている。各メモリ
セル21の接地電源線24は、他のNMOSトランジス
タQN5を介して電源VSS(その電圧は接地電圧すな
わち0Vである。)に接続されている。このNMOSト
ランジスタQN5は前記の電圧制御回路14を構成する
ものであって、該NMOSトランジスタQN5のゲート
には活性化信号ACTが与えられる。接地電源線24の
電圧は、電圧制御回路14によって制御される前記セル
電源線電圧VCNである。
FIG. 2 shows a part of the memory cell array 10 and the internal configuration of each of the voltage control circuits 14 in FIG. As shown in FIG. 2, n memory cells 21 are connected to one word line WL, and the n memory cells 21
Are connected to a pair of bit lines BL and XBL. Each of the pair of bit lines BL and XBL is a PMOS
The power supply VDD is connected via the transistors QP1 and QP2. These two PMOS transistors QP
1 and QP2 constitute a precharge circuit 22, and a gate of each of the PMOS transistors QP1 and QP2 is supplied with a precharge signal PRE. Each memory cell 21 has two PMOS transistors QP3, QP
4 and four NMOS transistors QN1, QN2, Q
N3 and QN4. Of these, two P
The MOS transistors QP3 and QP4 and the two NMOS transistors QN3 and QN4 are connected to each other to form one flip-flop. N in FIG.
1 and N2 are first and second storage nodes of the flip-flop, respectively. The first storage node N1 is NM
One bit line BL via OS transistor QN1
And the second storage node N2 is connected to the NMOS transistor QN
2 are connected to the other bit lines XBL via
The gates of both NMOS transistors QN1 and QN2 are connected to word line WL. Further, the sources of the PMOS transistors QP3 and QP4 are connected to the positive voltage power supply line 23, and the sources of the NMOS transistors QN3 and QN4 are connected to the ground power supply line 24, respectively. The positive voltage power supply line 23 of each memory cell 21 is directly connected to the power supply VDD (its voltage is positive). The ground power supply line 24 of each memory cell 21 is connected to a power supply VSS (the voltage is a ground voltage, that is, 0 V) via another NMOS transistor QN5. The NMOS transistor QN5 constitutes the voltage control circuit 14, and an activation signal ACT is applied to the gate of the NMOS transistor QN5. The voltage of the ground power supply line 24 is the cell power supply line voltage VCN controlled by the voltage control circuit 14.

【0013】図2の構成によれば、活性化信号ACTの
“H”レベルの期間はNMOSトランジスタQN5がオ
ンするので接地電源線24が電源VSSに接続され、活
性化信号ACTの“L”レベルの期間はNMOSトラン
ジスタQN5がオフするので接地電源線24が電源VS
Sから切り離される。図1に示すチップセレクト信号C
Sが“L”レベルに保持されるSRAMチップの待機時
には、活性化信号ACTが間欠的に“L”レベルにされ
る結果、接地電源線24が間欠的にフローティング状態
になる。また、該SRAMチップの待機時には、プリチ
ャージ信号PREが“L”レベルを保持するので、PM
OSトランジスタQP1,QP2がオン状態を保持する
結果、両ビット線BL,XBLが“H”レベルにプリチ
ャージされる。更に、該SRAMチップの待機時には、
ワード線WLが“L”レベルを保持するので、NMOS
トランジスタQN1,QN2がオフ状態を保持する。し
たがって、各メモリセル21は、1ビットのデータを表
わす相補の電圧を第1及び第2の記憶ノードN1,N2
に保持する。例えば、第1の記憶ノードN1が“L”レ
ベル(電源VSSの電圧)を、第2の記憶ノードN2が
“H”レベル(電源VDDの電圧)をそれぞれ保持して
いるものと仮定すると、フリップフロップを構成する4
個のトランジスタQP3,QN3,QP4,QN4の各
々の状態は、それぞれオフ、オン、オン、オフとなる。
According to the configuration of FIG. 2, the NMOS transistor QN5 is turned on during the "H" level of the activation signal ACT, the ground power supply line 24 is connected to the power supply VSS, and the "L" level of the activation signal ACT is activated. , The NMOS transistor QN5 is turned off, and the ground power supply line 24 is connected to the power supply VS.
Separated from S. The chip select signal C shown in FIG.
During the standby time of the SRAM chip in which S is held at the “L” level, the activation signal ACT is intermittently set to the “L” level, so that the ground power supply line 24 intermittently enters a floating state. In addition, when the SRAM chip is on standby, the precharge signal PRE keeps the “L” level.
As a result of the OS transistors QP1 and QP2 being kept on, both bit lines BL and XBL are precharged to “H” level. Further, at the time of standby of the SRAM chip,
Since the word line WL holds the “L” level, the NMOS
Transistors QN1 and QN2 hold the off state. Therefore, each memory cell 21 applies a complementary voltage representing one-bit data to first and second storage nodes N1, N2.
To hold. For example, assuming that the first storage node N1 holds an “L” level (voltage of the power supply VSS) and the second storage node N2 holds an “H” level (voltage of the power supply VDD), respectively. Constituting 4
The states of the transistors QP3, QN3, QP4, and QN4 are off, on, on, and off, respectively.

【0014】以上のとおり、SRAMチップの待機時に
は、各メモリセル21の中の4個のトランジスタ(上記
の例ではトランジスタQN1,QN2,QP3,QN
4)がオフ状態を保持する。ところが、そのうちの3個
のトランジスタ(上記の例ではトランジスタQN1,Q
P3,QN4)にオフリーク電流が流れる。図2には、
3個のトランジスタQN1,QP3,QN4の各々のチ
ャンネルを通して流れるオフリーク電流が、それぞれI
1、I2及びI3で示されている。これらのオフリーク
電流I1,I2,I3は、いずれも電源VDDから供給
されるものであって、SRAMチップの待機時消費電力
の主原因となっている。図2に示すn個のメモリセル2
1のオフリーク電流の総量Itは、n×(I1+I2+
I3)である。
As described above, when the SRAM chip is on standby, the four transistors (the transistors QN1, QN2, QP3, QN3 in the above example) in each memory cell 21 are used.
4) holds the off state. However, three of the transistors (the transistors QN1 and QN in the above example)
An off-leak current flows through P3 and QN4). In FIG.
The off-leak current flowing through each channel of the three transistors QN1, QP3, QN4 is I
1, I2 and I3. These off-leak currents I1, I2, and I3 are all supplied from the power supply VDD and are the main cause of standby power consumption of the SRAM chip. N memory cells 2 shown in FIG.
1 is equal to n × (I1 + I2 +
I3).

【0015】電圧制御回路14を構成するNMOSトラ
ンジスタQN5のオフ期間では、接地電源線24に付く
浮遊容量がオフリーク電流の総量It=n×(I1+I
2+I3)によって充電される結果、セル電源線電圧V
CNが電源VSSの電圧(0V)から徐々に浮き上がっ
ていく。ここに、NMOSトランジスタQN5のオフリ
ーク電流は電流総量Itに比して無視できるほど小さい
ものとする。
In the off period of the NMOS transistor QN5 forming the voltage control circuit 14, the stray capacitance attached to the ground power supply line 24 is the total amount of off leak current It = n × (I1 + I
2 + I3), the cell power line voltage V
CN gradually rises from the voltage (0 V) of the power supply VSS. Here, it is assumed that the off-leak current of the NMOS transistor QN5 is negligibly small as compared to the total current It.

【0016】図3は、NMOSトランジスタQN5がオ
フし続けた場合のセル電源線電圧VCNの経時変化を示
している。NMOSトランジスタQN5が時刻0にオン
状態からオフ状態に遷移すると、セル電源線電圧VCN
は電源VSSの電圧(0V)から電源VDDの電圧に向
って徐々に上昇する。ただし、セル電源線電圧VCNの
上昇に起因してオフリーク電流I1,I2,I3が減少
するので、セル電源線電圧VCNの単位時間あたりの上
昇量は減少していく。NMOSトランジスタQN1のオ
フリーク電流I1が減少するのは、セル電源線電圧VC
Nの上昇にともなって第1の記憶ノードN1の保持電圧
すなわち該NMOSトランジスタQN1のソース電圧が
“L”レベルから徐々に持ち上げられる結果、該NMO
SトランジスタQN1のゲート・ソース間電圧が負にな
り、かつそのドレイン・ソース間電圧が小さくなるから
である。また、SRAMチップの基板は電源VSSの電
圧に固定されているので、NMOSトランジスタQN1
のソース電圧が“L”レベル(電源VSSの電圧)から
持ち上げられると、NMOSトランジスタQN1のソー
スに対して基板に負のバイアス電圧が印加されたことと
等価になり、いわゆる基板バイアス効果によってNMO
SトランジスタQN1のオフリーク電流I1が更に減少
する。PMOSトランジスタQP3のオフリーク電流I
2が減少するのは、セル電源線電圧VCNの上昇にとも
なって第1の記憶ノードN1の保持電圧すなわち該PM
OSトランジスタQP3のドレイン電圧が“L”レベル
から徐々に持ち上げられる結果、該PMOSトランジス
タQP3のドレイン・ソース間電圧の絶対値が小さくな
るからである。NMOSトランジスタQN4のオフリー
ク電流I3が減少するのは、セル電源線電圧VCNの上
昇にともなって該NMOSトランジスタQN4のソース
電圧が徐々に持ち上げられる結果、該NMOSトランジ
スタQN4のドレイン・ソース間電圧が小さくなるから
である。また、NMOSトランジスタQN4のソース電
圧が持ち上げられると、該NMOSトランジスタQN4
のソースに対して基板に負のバイアス電圧が印加された
ことと等価になり、基板バイアス効果によって該NMO
SトランジスタQN4のオフリーク電流I3が更に減少
する。以上のとおり、セル電源線電圧VCNの上昇に起
因してオフリーク電流I1,I2,I3がいずれも減少
する。なお、メモリセル21の高速動作のためにNMO
SトランジスタQN1のしきい値電圧を引き下げること
ができる。一般に、低いしきい値電圧を有するMOSト
ランジスタのオフリーク電流は大きい。ところが、NM
OSトランジスタQN1のオフリーク電流I1は、セル
電源線電圧VCNの上昇時に該NMOSトランジスタQ
N1のゲート・ソース間電圧が負になることによって著
しく低減される。したがって、NMOSトランジスタQ
N1のしきい値電圧を引き下げてもかまわない。NMO
SトランジスタQN2についても同様である。
FIG. 3 shows a temporal change of the cell power supply line voltage VCN when the NMOS transistor QN5 is kept off. When the NMOS transistor QN5 transitions from the ON state to the OFF state at time 0, the cell power supply line voltage VCN
Gradually rises from the voltage of the power supply VSS (0 V) toward the voltage of the power supply VDD. However, since the off-leak currents I1, I2, and I3 decrease due to the increase in the cell power supply line voltage VCN, the amount of increase in the cell power supply line voltage VCN per unit time decreases. The decrease in the off-leak current I1 of the NMOS transistor QN1 is caused by the cell power supply line voltage VC
As the voltage of N rises, the holding voltage of the first storage node N1, that is, the source voltage of the NMOS transistor QN1 is gradually raised from the "L" level.
This is because the gate-source voltage of the S transistor QN1 becomes negative, and the drain-source voltage thereof decreases. Since the substrate of the SRAM chip is fixed to the voltage of the power supply VSS, the NMOS transistor QN1
Is raised from the “L” level (voltage of the power supply VSS), this is equivalent to applying a negative bias voltage to the substrate of the source of the NMOS transistor QN1.
Off-leak current I1 of S transistor QN1 further decreases. Off-leak current I of PMOS transistor QP3
2 decreases with the rise of the cell power supply line voltage VCN, the holding voltage of the first storage node N1, that is, the PM
This is because the absolute value of the drain-source voltage of the PMOS transistor QP3 decreases as a result of the drain voltage of the OS transistor QP3 being gradually raised from the “L” level. The decrease in the off-leak current I3 of the NMOS transistor QN4 is caused by the fact that the source voltage of the NMOS transistor QN4 is gradually increased with the rise of the cell power supply line voltage VCN, so that the drain-source voltage of the NMOS transistor QN4 decreases. Because. When the source voltage of the NMOS transistor QN4 is raised, the NMOS transistor QN4
Is equivalent to the application of a negative bias voltage to the substrate with respect to the source of
Off-leak current I3 of S transistor QN4 further decreases. As described above, the off-leak currents I1, I2, and I3 all decrease due to the increase in the cell power supply line voltage VCN. It is to be noted that NMO is used for the high-speed operation of the memory cell 21.
The threshold voltage of S transistor QN1 can be reduced. Generally, a MOS transistor having a low threshold voltage has a large off-leak current. However, NM
The off-leak current I1 of the OS transistor QN1 is increased when the cell power supply line voltage VCN rises.
This is significantly reduced by the negative gate-source voltage of N1. Therefore, the NMOS transistor Q
The threshold voltage of N1 may be reduced. NMO
The same applies to S transistor QN2.

【0017】図3に示すように、NMOSトランジスタ
QN5がオフし続けると、セル電源線電圧VCNは時刻
Trに第1の限界電圧Vrに達し、更に時刻Thに第2
の限界電圧Vh(Vh>Vr)に達する。第2の記憶ノ
ードN2は“H”レベルを保持するのに対して、上記の
とおりセル電源線電圧VCNの上昇にともなって第1の
記憶ノードN1の保持電圧は“L”レベルから徐々に持
ち上げられる。第1の記憶ノードN1の保持電圧が第1
の限界電圧Vrより高くなると、メモリセル21に記憶
されたデータを一定時間内に読み出すことができなくな
る。また、第1の記憶ノードN1の保持電圧が第2の限
界電圧Vhより高くなると、メモリセル21に記憶され
たデータを二度と読み出すことができなくなる。これ
は、記憶データの消滅を意味する。そこで、本実施例で
は、SRAMチップの待機時に、セル電源線電圧VCN
が第1の限界電圧Vr又は第2の限界電圧Vhに達する
たびにNMOSトランジスタQN5をオンさせるよう
に、活性化信号ACTの“H”レベルの期間が設けられ
ている。つまり、SRAMチップの待機時には活性化信
号ACTが間欠的に“L”レベルにされる。
As shown in FIG. 3, when the NMOS transistor QN5 keeps turning off, the cell power supply line voltage VCN reaches the first limit voltage Vr at time Tr, and further reaches the second limit voltage Vr at time Th.
(Vh> Vr). While the second storage node N2 holds the "H" level, the holding voltage of the first storage node N1 gradually rises from the "L" level as the cell power supply line voltage VCN rises as described above. Can be When the hold voltage of the first storage node N1 is the first
Above the threshold voltage Vr, it becomes impossible to read the data stored in the memory cell 21 within a certain time. Further, when the holding voltage of the first storage node N1 becomes higher than the second limit voltage Vh, the data stored in the memory cell 21 cannot be read again. This means that the stored data has disappeared. Therefore, in the present embodiment, the cell power supply line voltage VCN
The activation signal ACT is set to the “H” level so that the NMOS transistor QN5 is turned on each time the voltage reaches the first limit voltage Vr or the second limit voltage Vh. That is, when the SRAM chip is on standby, the activation signal ACT is intermittently set to the “L” level.

【0018】図4は、第1の限界電圧Vrを基準にした
図1のSRAMチップの待機時の動作例を示している。
図4によれば、期間T1では活性化信号ACTが“L”
レベルであるから、NMOSトランジスタQN5がオフ
している。したがって、セル電源線電圧VCNは電源V
SSの電圧(0V)から上昇し、オフリーク電流の総量
Itは最大電流量Imaxから下降する。期間T1が終
る時点では、セル電源線電圧VCNが第1の限界電圧V
rに達し、オフリーク電流の総量Itが第1の限界電圧
Vrに対応した電流量Irに達する。この時点から期間
T2が始まり、活性化信号ACTが“H”レベルにされ
る。これによりNMOSトランジスタQN5がオンする
結果、セル電源線電圧VCNが電源VSSの電圧まで引
き戻されるとともに、オフリーク電流の総量Itは最大
電流量Imaxまで引き戻される。以下、期間T1と期
間T2とが繰り返される。NMOSトランジスタQN5
がオンし続けるとオフリーク電流の総量Itが常に最大
電流量Imaxとなるのに対して、図4によれば期間T
1にオフリーク電流の総量Itが低減されるので、SR
AMチップの待機時消費電力が低減される。
FIG. 4 shows an example of the operation of the SRAM chip of FIG. 1 in a standby state based on the first limit voltage Vr.
According to FIG. 4, the activation signal ACT is “L” during the period T1.
Level, the NMOS transistor QN5 is off. Therefore, the cell power supply line voltage VCN is
The voltage rises from the voltage of SS (0 V), and the total amount It of the off-leak current falls from the maximum current amount Imax. At the end of the period T1, the cell power supply line voltage VCN becomes equal to the first limit voltage V.
r, and the total amount It of the off-leakage current reaches the current amount Ir corresponding to the first limit voltage Vr. At this point, the period T2 starts, and the activation signal ACT is set to the “H” level. As a result, the NMOS transistor QN5 is turned on. As a result, the cell power supply line voltage VCN is returned to the voltage of the power supply VSS, and the total amount It of the off-leak current is returned to the maximum current amount Imax. Hereinafter, the period T1 and the period T2 are repeated. NMOS transistor QN5
Keeps turning on, the total amount It of the off-leak current always becomes the maximum current amount Imax, whereas according to FIG.
Since the total amount It of the off-leakage current is reduced to 1, SR
The standby power consumption of the AM chip is reduced.

【0019】図5は、第2の限界電圧Vhを基準にした
図1のSRAMチップの待機時の動作例を示している。
図5によれば、期間T1では活性化信号ACTが“L”
レベルであるから、NMOSトランジスタQN5がオフ
している。したがって、セル電源線電圧VCNは電源V
SSの電圧(0V)から上昇し、オフリーク電流の総量
Itは最大電流量Imaxから下降する。期間T1が終
る時点では、セル電源線電圧VCNが前記第1の限界電
圧Vrより高い第2の限界電圧Vhに達し、オフリーク
電流の総量Itが第2の限界電圧Vhに対応した電流量
Ihに達する。この時点から期間T2が始まり、活性化
信号ACTが“H”レベルにされる。これによりNMO
SトランジスタQN5がオンする結果、セル電源線電圧
VCNが電源VSSの電圧まで引き戻されるとともに、
オフリーク電流の総量Itは最大電流量Imaxまで引
き戻される。以下、期間T1と期間T2とが繰り返され
る。図5によれば、図4の場合に比べて長い期間にわた
ってオフリーク電流の総量Itが低減されるので、SR
AMチップの待機時消費電力が更に低減される。SRA
Mチップの待機時の中でもバッテリーバックアップ時の
ように、チップセレクト信号CSが“L”レベルに固定
され、かつメモリセル21の読み出し動作及び書き込み
動作が当分の間行なわれないことが判っている場合に
は、図5のような第2の限界電圧Vhを基準にした動作
が適している。これに対して、チップセレクト信号CS
の変化に即座に対応してメモリセル21の読み出し動作
又は書き込み動作を開始する必要がある場合には、図4
のような第1の限界電圧Vrを基準にした動作が適して
いる。場合に応じた待機動作の使い分けが好ましい。
FIG. 5 shows an example of the operation of the SRAM chip of FIG. 1 in a standby state based on the second limit voltage Vh.
According to FIG. 5, the activation signal ACT is “L” during the period T1.
Level, the NMOS transistor QN5 is off. Therefore, the cell power supply line voltage VCN is
The voltage rises from the voltage of SS (0 V), and the total amount It of the off-leak current falls from the maximum current amount Imax. At the end of the period T1, the cell power supply line voltage VCN reaches the second limit voltage Vh higher than the first limit voltage Vr, and the total amount of off-leakage current It becomes the current amount Ih corresponding to the second limit voltage Vh. Reach. At this point, the period T2 starts, and the activation signal ACT is set to the “H” level. This allows NMO
As a result of turning on the S transistor QN5, the cell power supply line voltage VCN is returned to the voltage of the power supply VSS, and
The total amount It of the off-leak current is returned to the maximum current amount Imax. Hereinafter, the period T1 and the period T2 are repeated. According to FIG. 5, the total amount It of the off-leak current is reduced over a longer period than in the case of FIG.
The standby power consumption of the AM chip is further reduced. SRA
When the chip select signal CS is fixed at the “L” level and it is known that the read operation and the write operation of the memory cell 21 are not performed for a while, as in the battery backup even during the standby of the M chip. Is suitable for the operation based on the second limit voltage Vh as shown in FIG. On the other hand, the chip select signal CS
If it is necessary to start a read operation or a write operation of the memory cell 21 immediately in response to the change in
The operation based on the first limit voltage Vr as described above is suitable. It is preferable to use the standby operation depending on the case.

【0020】なお、活性化信号ACTの周期、すなわち
期間T1と期間T2との長さの和は、これを一定に保つ
のが好ましい。図2中のメモリセル21を構成する各ト
ランジスタのしきい値電圧の製造ばらつきや温度に起因
した変動を考慮すると、オフリーク電流総量の最大値I
maxに変動が生じることが分る。最大電流量Imax
が大きい場合には、期間T1において、セル電源線電圧
VCNが電源VSSの電圧(0V)から急速に上昇する
結果、オフリーク電流総量Itが最大電流量Imaxか
ら急速に下降する。これとは逆に最大電流量Imaxが
小さい場合には、期間T1において、セル電源線電圧V
CNが電源VSSの電圧(0V)から緩慢に上昇する結
果、オフリーク電流総量Itが最大電流量Imaxから
緩慢に下降する。つまり、最大電流量Imaxの大小に
かかわらず、オフリーク電流総量Itの平均値はほぼ一
定に保たれる。
It is preferable that the cycle of the activation signal ACT, that is, the sum of the lengths of the periods T1 and T2 be kept constant. Considering manufacturing variations and temperature-dependent variations in the threshold voltage of each transistor constituting the memory cell 21 in FIG. 2, the maximum value I of the total amount of off-leakage current is considered.
It can be seen that max varies. Maximum current Imax
Is large, during the period T1, the cell power supply line voltage VCN rapidly rises from the voltage of the power supply VSS (0 V), and as a result, the total amount of off-leakage current It rapidly drops from the maximum current amount Imax. Conversely, when the maximum current amount Imax is small, the cell power supply line voltage V
As a result of the CN slowly rising from the voltage of the power supply VSS (0 V), the total amount of off-leakage current It slowly decreases from the maximum current amount Imax. That is, regardless of the magnitude of the maximum current amount Imax, the average value of the total amount of off-leak current It is kept substantially constant.

【0021】図6は、図1のSRAMチップの読み出し
シーケンスの例を示している。図6によれば、チップセ
レクト信号CSの立ち上がりに同期して活性化信号AC
Tが立ち上げられ、その後にワード線WLの電圧が立ち
上げられる。図2中のプリチャージ信号PREは外部ア
ドレスEAの遷移に基づいて生成され、ビット線BL,
XBLのプリチャージが終るとプリチャージ信号PRE
が“H”レベルにされる。“H”レベルの活性化信号A
CTに応答して電圧制御回路14のNMOSトランジス
タQN5がオンするので、セル電源線電圧VCNは電源
VSSの電圧まで引き下げられる。セル電源線電圧VC
Nが引き下げられることにより、第1及び第2の記憶ノ
ードN1,N2のうちの“L”レベルの浮き上がりが生
じていた一方の記憶ノードの電圧が引き下げられ、各メ
モリセル21からビット線BL,XBLへの正確なデー
タの読み出しが保証される。読み出し動作の終了時に
は、チップセレクト信号CSが“L”レベルに戻され
る。このチップセレクト信号CSの立ち下がりに同期し
て活性化信号ACTが立ち下げられる結果、セル電源線
電圧VCNの上昇が始まる。なお、図4のような第1の
限界電圧Vrを基準にした待機時動作を採用する場合に
は、ワード線WLの電圧を立ち上げた後に活性化信号A
CTを立ち上げるようにしても、各メモリセル21から
ビット線BL,XBLへの正確なデータの読み出しが達
成される。
FIG. 6 shows an example of a read sequence of the SRAM chip of FIG. According to FIG. 6, the activation signal AC is synchronized with the rising edge of the chip select signal CS.
T rises, and then the voltage of the word line WL rises. The precharge signal PRE in FIG. 2 is generated based on the transition of the external address EA, and the bit line BL,
When the precharge of XBL is completed, the precharge signal PRE
Are set to the “H” level. "H" level activation signal A
Since the NMOS transistor QN5 of the voltage control circuit 14 turns on in response to CT, the cell power supply line voltage VCN is reduced to the voltage of the power supply VSS. Cell power line voltage VC
When N is lowered, the voltage of one of the first and second storage nodes N1 and N2 which has been raised to the "L" level is reduced, and the bit line BL, BL, Accurate reading of data to XBL is guaranteed. At the end of the read operation, the chip select signal CS is returned to "L" level. As the activation signal ACT falls in synchronization with the fall of the chip select signal CS, the cell power supply line voltage VCN starts to rise. When the standby operation based on the first limit voltage Vr as shown in FIG. 4 is employed, the activation signal A is activated after the voltage of the word line WL is raised.
Even when the CT is activated, accurate data reading from each memory cell 21 to the bit lines BL and XBL is achieved.

【0022】図7は、図1のSRAMチップの書き込み
シーケンスの例を示している。図7の書き込みシーケン
スは図6の読み出しシーケンスと同様であるので、前者
の詳細な説明は省略する。
FIG. 7 shows an example of a write sequence of the SRAM chip of FIG. Since the write sequence in FIG. 7 is the same as the read sequence in FIG. 6, detailed description of the former is omitted.

【0023】次に、図1中の活性化回路15の4つの内
部構成例について説明する。ただし、活性化信号ACT
を生成するための回路構成例のみを説明し、内部チップ
セレクト信号ICSを生成するための回路構成について
は説明を省略する。
Next, four internal configuration examples of the activation circuit 15 in FIG. 1 will be described. However, the activation signal ACT
Only a circuit configuration example for generating the internal chip select signal ICS will be described, and a description of the circuit configuration for generating the internal chip select signal ICS will be omitted.

【0024】図8は、活性化回路15の1つの内部構成
例を示している。図8において、31は発振回路、32
は波形整形回路、33はNOR回路、34はインバータ
である。発振回路31は、チップセレクト信号CSの論
理レベルの如何にかかわらず一定の周波数fを有する信
号を生成するものである。波形整形回路32は、発振回
路31によって生成された信号の波形を整形して得られ
たクロック信号CLK(その周波数はfである。)を、
NOR回路33の一方の入力へ供給する。NOR回路3
3の他方の入力には、チップセレクト信号CSが供給さ
れる。NOR回路33の出力は、インバータ34によっ
て活性化信号ACTに変換される。
FIG. 8 shows an example of the internal configuration of the activation circuit 15. 8, 31 is an oscillation circuit, 32
Is a waveform shaping circuit, 33 is a NOR circuit, and 34 is an inverter. The oscillation circuit 31 generates a signal having a constant frequency f regardless of the logic level of the chip select signal CS. The waveform shaping circuit 32 converts a clock signal CLK (its frequency is f) obtained by shaping the waveform of the signal generated by the oscillation circuit 31.
It is supplied to one input of a NOR circuit 33. NOR circuit 3
The other input of 3 is supplied with a chip select signal CS. The output of the NOR circuit 33 is converted into an activation signal ACT by an inverter 34.

【0025】図8の活性化回路15によれば、チップセ
レクト信号CSが“L”レベルに保持されるSRAMチ
ップの待機時には、NOR回路33の一方の入力、すな
わち周波数fのクロック信号CLKが“H”レベルから
“L”レベルへ、また“L”レベルから“H”レベルへ
と繰り返し遷移する。したがって、インバータ34から
出力される活性化信号ACTは、クロック信号CLKの
周波数fに従って間欠的に“L”レベルとなる。ここ
に、該クロック信号CLKの周波数fは、図4中の期間
T1及びT2の長さ又は図5中の期間T1及びT2の長
さに応じて定められる。SRAMチップの読み出し動作
時及び書き込み動作時には、NOR回路33及びインバ
ータ34によって、チップセレクト信号CSの立ち上が
りに同期して活性化信号ACTが立ち上げられる。
According to the activation circuit 15 of FIG. 8, when the SRAM chip in which the chip select signal CS is held at the "L" level is on standby, one input of the NOR circuit 33, that is, the clock signal CLK of the frequency f is changed to " The transition is repeatedly made from the "H" level to the "L" level and from the "L" level to the "H" level. Therefore, activation signal ACT output from inverter 34 attains an “L” level intermittently according to frequency f of clock signal CLK. Here, the frequency f of the clock signal CLK is determined according to the length of the periods T1 and T2 in FIG. 4 or the length of the periods T1 and T2 in FIG. During a read operation and a write operation of the SRAM chip, the activation signal ACT rises by the NOR circuit 33 and the inverter 34 in synchronization with the rise of the chip select signal CS.

【0026】図9は、活性化回路15の他の内部構成例
を示している。図9の構成は、図8中の波形整形回路3
2とNOR回路33の一方の入力との間に、レベル検知
回路35と駆動回路36とを挿入したものである。レベ
ル検知回路35は、セル電源線電圧VCNが第1の限界
電圧Vr又は第2の限界電圧Vhに達したことを示す
“L”アクティブの検知信号DETを生成するものであ
る。生成された検知信号DETは、駆動回路36により
反転されたうえ、NOR回路33の一方の入力へ供給さ
れる。発振回路31及び波形整形回路32によって生成
されるクロック信号CLKは、周波数f′を有する。レ
ベル検知回路35は、該レベル検知回路35自身の消費
電力低減のため、周波数f′のクロック信号CLKの
“L”レベルの期間に限ってセル電源線電圧VCNの大
きさを判定するようになっている。
FIG. 9 shows another example of the internal configuration of the activation circuit 15. The configuration of FIG. 9 corresponds to the waveform shaping circuit 3 in FIG.
The level detection circuit 35 and the drive circuit 36 are inserted between the second circuit 2 and one input of the NOR circuit 33. The level detection circuit 35 generates an “L” active detection signal DET indicating that the cell power supply line voltage VCN has reached the first limit voltage Vr or the second limit voltage Vh. The generated detection signal DET is inverted by the drive circuit 36 and supplied to one input of the NOR circuit 33. The clock signal CLK generated by the oscillation circuit 31 and the waveform shaping circuit 32 has a frequency f '. In order to reduce the power consumption of the level detecting circuit 35 itself, the level detecting circuit 35 determines the magnitude of the cell power supply line voltage VCN only during the “L” level period of the clock signal CLK having the frequency f ′. ing.

【0027】図10は、図9中のレベル検知回路35の
内部構成を示している。図10には、周波数f′のクロ
ック信号CLKに従って基準電圧Vref2を間欠的に生成
するための基準電圧発生回路41と、該生成された基準
電圧Vref2とセル電源線電圧VCNとを周波数f′のク
ロック信号CLKに従って間欠的に比較するための比較
回路42とが示されている。
FIG. 10 shows the internal configuration of the level detection circuit 35 in FIG. FIG. 10 shows a reference voltage generation circuit 41 for intermittently generating a reference voltage Vref2 in accordance with a clock signal CLK having a frequency f ', and the generated reference voltage Vref2 and the cell power supply line voltage VCN at a frequency f'. A comparison circuit 42 for performing intermittent comparison according to a clock signal CLK is shown.

【0028】基準電圧発生回路41は、1個のインバー
タ43と、3個のPMOSトランジスタQP21,QP
22,QP23と、3個のNMOSトランジスタQN2
1,QN22,QN23と、2個のキャパシタC1,C
2とで構成されている。このうち、2個のトランジスタ
QP21,QN21は第1のスイッチを、他の2個のト
ランジスタQP22,QN22は第2のスイッチを、更
に他の2個のトランジスタQP32,QN32は第3の
スイッチをそれぞれ構成している。トランジスタQP2
1,QN21で構成された第1のスイッチは、電源VD
Dと基準電圧Vref1のノードとの間に介在し、クロック
信号CLKの“L”レベルの期間に閉じかつクロック信
号CLKの“H”レベルの期間に開くように制御され
る。トランジスタQP22,QN22で構成された第2
のスイッチは、基準電圧Vref1のノードと基準電圧Vre
f2のノードとの間に介在し、クロック信号CLKの
“L”レベルの期間に開きかつクロック信号CLKの
“H”レベルの期間に閉じるように制御される。トラン
ジスタQP23,QN23で構成された第3のスイッチ
は、基準電圧Vref2のノードと電源VSSとの間に介在
し、クロック信号CLKの“L”レベルの期間に閉じか
つクロック信号CLKの“H”レベルの期間に開くよう
に制御される。基準電圧Vref1のノードと電源VSSと
の間にはキャパシタC1が、基準電圧Vref2のノードと
電源VSSとの間には他のキャパシタC2がそれぞれ介
在している。
The reference voltage generation circuit 41 includes one inverter 43 and three PMOS transistors QP21, QP
22, QP23 and three NMOS transistors QN2
1, QN22, QN23 and two capacitors C1, C
And 2. Of these, the two transistors QP21 and QN21 are the first switch, the other two transistors QP22 and QN22 are the second switch, and the other two transistors QP32 and QN32 are the third switch, respectively. Make up. Transistor QP2
1, QN21 is connected to power supply VD
It is interposed between D and the node of the reference voltage Vref1, and is controlled to close during the “L” level of the clock signal CLK and open during the “H” level of the clock signal CLK. A second circuit composed of transistors QP22 and QN22
Is connected between the node of the reference voltage Vref1 and the reference voltage Vre.
It is interposed between the node f2 and the node, and is controlled so as to be opened during the "L" level of the clock signal CLK and closed during the "H" level of the clock signal CLK. The third switch constituted by the transistors QP23 and QN23 is interposed between the node of the reference voltage Vref2 and the power supply VSS, and is closed during the "L" level of the clock signal CLK and at the "H" level of the clock signal CLK. It is controlled to open during the period. A capacitor C1 is interposed between the node of the reference voltage Vref1 and the power supply VSS, and another capacitor C2 is interposed between the node of the reference voltage Vref2 and the power supply VSS.

【0029】比較回路42は、2個のPMOSトランジ
スタQP24,QP25と、3個のNMOSトランジス
タQN24,QN25,QN26とで構成されている。
このうち、4個のトランジスタQP24,QP25,Q
N24,QN25は、電源VDDに接続された周知の比
較回路を構成するように互いに接続されている。NMO
SトランジスタQN24のゲートには基準電圧Vref2
が、NMOSトランジスタQN25のゲートにはセル電
源線電圧VCNがそれぞれ印加される。PMOSトラン
ジスタQP25とNMOSトランジスタQN25との接
続ノードは、検知信号DETを出力するためのノードで
ある。図10に示された比較回路42の特徴は、NMO
SトランジスタQN24のソースとNMOSトランジス
タQN25のソースとの接続ノードと電源VSSとの間
に、NMOSトランジスタQN26を介在させた点にあ
る。このNMOSトランジスタQN26のゲートには、
クロック信号CLKが供給される。
The comparison circuit 42 is composed of two PMOS transistors QP24 and QP25 and three NMOS transistors QN24, QN25 and QN26.
Among them, four transistors QP24, QP25, Q
N24 and QN25 are connected to each other so as to form a well-known comparison circuit connected to the power supply VDD. NMO
The reference voltage Vref2 is applied to the gate of the S transistor QN24.
However, the cell power supply line voltage VCN is applied to the gate of the NMOS transistor QN25. A connection node between the PMOS transistor QP25 and the NMOS transistor QN25 is a node for outputting the detection signal DET. The feature of the comparison circuit 42 shown in FIG.
The point is that the NMOS transistor QN26 is interposed between the power supply VSS and the connection node between the source of the S transistor QN24 and the source of the NMOS transistor QN25. The gate of this NMOS transistor QN26 has
A clock signal CLK is supplied.

【0030】図11は、図10のレベル検知回路35の
動作を示している。図11によれば、期間t1ではクロ
ック信号CLKが“L”レベルである。クロック信号C
LKが“L”レベルである間は、基準電圧発生回路41
において、トランジスタQP21,QN21で構成され
た第1のスイッチは閉じ、トランジスタQP22,QN
22で構成された第2のスイッチは開き、かつトランジ
スタQP32,QN32で構成された第3のスイッチは
閉じる。したがって、一方のキャパシタC1は電源VD
Dの電圧まで充電され、他方のキャパシタC2は電源V
SSの電圧(0V)まで放電される。つまり、期間t1
では、第1及び第2の基準電圧Vref1,Vref2は、 Vref1=VDD Vref2=VSS(=0V) でそれぞれ表わされる電圧となる。期間t2ではクロッ
ク信号CLKが“H”レベルである。クロック信号CL
Kが“H”レベルになると、トランジスタQP21,Q
N21で構成された第1のスイッチは開き、トランジス
タQP22,QN22で構成された第2のスイッチは閉
じ、かつトランジスタQP32,QN32で構成された
第3のスイッチは開く。したがって、期間t2では、2
個のキャパシタC1,C2の間で電荷の再配分が生じる
結果、第1及び第2の基準電圧Vref1,Vref2は、 Vref1=Vref2={1/(1+r)}VDD で表わされる電圧となる。ここに、r=C2/C1,V
SS=0Vである。この期間t2における第2の基準電
圧Vref2が第1の限界電圧Vr又は第2の限界電圧Vh
(図3参照)に一致するように、2個のキャパシタC
1,C2の静電容量の比rが設定される。比較回路42
の中のNMOSトランジスタQN26は、期間t1では
オフし、期間t2ではオンする。したがって、比較回路
42は、期間t2に限ってセル電源線電圧VCNと基準
電圧Vref2とを比較し、セル電源線電圧VCNが基準電
圧Vref2すなわち第1の限界電圧Vr又は第2の限界電
圧Vhに達した場合に“L”レベルの検知信号DETを
生成する。
FIG. 11 shows the operation of the level detection circuit 35 of FIG. According to FIG. 11, the clock signal CLK is at the “L” level during the period t1. Clock signal C
While LK is at “L” level, reference voltage generation circuit 41
, The first switch including the transistors QP21 and QN21 is closed, and the transistors QP22 and QN21 are closed.
The second switch constituted by 22 is open, and the third switch constituted by transistors QP32 and QN32 is closed. Therefore, one capacitor C1 is connected to the power supply VD
D, and the other capacitor C2 is connected to the power supply V
It is discharged to the voltage of SS (0 V). That is, the period t1
Then, the first and second reference voltages Vref1 and Vref2 are voltages represented by Vref1 = VDD Vref2 = VSS (= 0V), respectively. In the period t2, the clock signal CLK is at the “H” level. Clock signal CL
When K becomes “H” level, the transistors QP21, QP
The first switch composed of N21 is open, the second switch composed of transistors QP22 and QN22 is closed, and the third switch composed of transistors QP32 and QN32 is open. Therefore, in the period t2, 2
As a result of the charge redistribution between the capacitors C1 and C2, the first and second reference voltages Vref1 and Vref2 become voltages represented by Vref1 = Vref2 = {1 / (1 + r)} VDD. Where r = C2 / C1, V
SS = 0V. In this period t2, the second reference voltage Vref2 is equal to the first limit voltage Vr or the second limit voltage Vh.
(See FIG. 3), two capacitors C
A ratio r of the capacitance of C1 and C2 is set. Comparison circuit 42
Are turned off in the period t1 and turned on in the period t2. Therefore, the comparison circuit 42 compares the cell power supply line voltage VCN with the reference voltage Vref2 only during the period t2, and the cell power supply line voltage VCN becomes equal to the reference voltage Vref2, that is, the first limit voltage Vr or the second limit voltage Vh. When it has reached, an "L" level detection signal DET is generated.

【0031】さて、図10中の基準電圧発生回路41を
周知の抵抗分圧形式の基準電圧発生回路に置き換える
と、基準電圧発生回路の中で電源VDDから電源VSS
へ向って常に電流が流れる結果、基準電圧発生回路が常
に電力を消費する。図10の比較回路42の中のNMO
SトランジスタQN24のソースとNMOSトランジス
タQN25のソースとを電源VSSに直結した場合に
も、比較回路の中で電源VDDから電源VSSへ向って
常に電流が流れる結果、比較回路が常に電力を消費す
る。これに対して、図10のレベル検知回路35によれ
ば、基準電圧発生回路41は期間t1のうちのキャパシ
タC1の充電期間に限って電力を消費し、比較回路42
は期間t2に限って電力を消費する。つまり、期間t1
のうちのキャパシタC1の充電期間以外の期間では、基
準電圧発生回路41及び比較回路42のいずれも電力を
消費しない。したがって、図10のレベル検知回路35
によれば、該レベル検知回路35における消費電力が低
減される。
Now, when the reference voltage generation circuit 41 in FIG. 10 is replaced with a well-known resistance voltage division type reference voltage generation circuit, the power supply VDD is changed to the power supply VSS in the reference voltage generation circuit.
As a result, the reference voltage generation circuit always consumes power. NMO in the comparison circuit 42 of FIG.
Even when the source of the S transistor QN24 and the source of the NMOS transistor QN25 are directly connected to the power supply VSS, a current always flows from the power supply VDD to the power supply VSS in the comparison circuit, so that the comparison circuit always consumes power. On the other hand, according to the level detection circuit 35 of FIG. 10, the reference voltage generation circuit 41 consumes power only during the charging period of the capacitor C1 in the period t1, and the comparison circuit 42
Consumes power only during the period t2. That is, the period t1
During the period other than the charging period of the capacitor C1, neither the reference voltage generation circuit 41 nor the comparison circuit 42 consumes power. Therefore, the level detection circuit 35 of FIG.
According to this, the power consumption in the level detection circuit 35 is reduced.

【0032】図12は、活性化回路15の更に他の内部
構成例を示している。図12において、31aは第1の
発振回路、31bは第2の発振回路、32aは波形整形
及び切替回路、33はNOR回路、34はインバータで
ある。第1の発振回路31aは、図4中の期間T1及び
T2の長さに応じて定められた一定の周波数f1を有す
る信号を生成するものである。第2の発振回路31b
は、図5中の期間T1及びT2の長さに応じて定められ
た一定の周波数f2を有する信号を生成するものであ
る。波形整形及び切替回路32aは、モード切替信号M
ODの論理レベルに応じて、第1の発振回路31aによ
って生成された周波数f1の信号及び第2の発振回路3
1bによって生成された周波数f2の信号のうちのいず
れかの信号の波形を整形して得られたクロック信号CL
K(その周波数はf1又はf2である。)を、NOR回
路33の一方の入力へ供給する。NOR回路33の他方
の入力には、チップセレクト信号CSが供給される。N
OR回路33の出力は、インバータ34によって活性化
信号ACTに変換される。
FIG. 12 shows still another example of the internal configuration of the activation circuit 15. 12, 31a is a first oscillation circuit, 31b is a second oscillation circuit, 32a is a waveform shaping and switching circuit, 33 is a NOR circuit, and 34 is an inverter. The first oscillation circuit 31a generates a signal having a constant frequency f1 determined according to the lengths of the periods T1 and T2 in FIG. Second oscillation circuit 31b
Generates a signal having a constant frequency f2 determined according to the lengths of the periods T1 and T2 in FIG. The waveform shaping and switching circuit 32a outputs the mode switching signal M
The signal of the frequency f1 generated by the first oscillation circuit 31a and the second oscillation circuit 3
1b, the clock signal CL obtained by shaping the waveform of any of the signals of the frequency f2
K (its frequency is f1 or f2) is supplied to one input of the NOR circuit 33. A chip select signal CS is supplied to the other input of the NOR circuit 33. N
The output of the OR circuit 33 is converted into an activation signal ACT by an inverter 34.

【0033】図12の活性化回路15によれば、図4の
ような第1の限界電圧Vrを基準にした待機時動作と、
図5のような第2の限界電圧Vhを基準にした待機時動
作との使い分けが容易に行なえる。
According to the activation circuit 15 of FIG. 12, the standby operation based on the first limit voltage Vr as shown in FIG.
It can be easily used in the standby operation based on the second limit voltage Vh as shown in FIG.

【0034】図13は、活性化回路15の更に他の内部
構成例を示している。図13において、31cは発振回
路、32は波形整形回路、35aは第1のレベル検知回
路、35bは第2のレベル検知回路、36は駆動回路、
33はNOR回路、34はインバータである。発振回路
31cは、モード切替信号MODの論理レベルに応じて
異なる周波数f1′又はf2′(f1′>f2′)を有
する信号を生成するものである。波形整形回路32は、
発振回路31cによって生成された信号の波形を整形し
て得られたクロック信号CLK(その周波数はf1′又
はf2′である。)を、第1及び第2のレベル検知回路
35a,35bへ供給する。具体的には、周波数f2′
のクロック信号CLKの“L”レベルの期間は、周波数
f1′のクロック信号CLKの“L”レベルの期間より
長くなっている。第1及び第2のレベル検知回路35
a,35bは、モード切替信号MODの論理レベルに応
じていずれか一方のみが動作するように構成されてい
る。第1のレベル検知回路35aは、セル電源線電圧V
CNが第1の限界電圧Vrに達したことを示す検知信号
を周波数f1′のクロック信号CLKに従って生成する
ものである。第2のレベル検知回路35bは、セル電源
線電圧VCNが第2の限界電圧Vhに達したことを示す
検知信号を周波数f2′のクロック信号CLKに従って
生成するものである。これら第1及び第2のレベル検知
回路35a,35bの各々の内部構成は、図10に示さ
れた構成とほぼ同様である。第1及び第2のレベル検知
回路35a,35bのうちのいずれかで生成された検知
信号は、駆動回路36を介してNOR回路33の一方の
入力へ供給される。NOR回路33の他方の入力には、
チップセレクト信号CSが供給される。NOR回路33
の出力は、インバータ34によって活性化信号ACTに
変換される。
FIG. 13 shows still another example of the internal configuration of the activation circuit 15. In FIG. 13, 31c is an oscillation circuit, 32 is a waveform shaping circuit, 35a is a first level detection circuit, 35b is a second level detection circuit, 36 is a drive circuit,
33 is a NOR circuit, and 34 is an inverter. The oscillation circuit 31c generates a signal having a different frequency f1 'or f2' (f1 '>f2') according to the logic level of the mode switching signal MOD. The waveform shaping circuit 32
A clock signal CLK (its frequency is f1 'or f2') obtained by shaping the waveform of the signal generated by the oscillation circuit 31c is supplied to the first and second level detection circuits 35a and 35b. . Specifically, the frequency f2 '
Is longer than the "L" level period of the clock signal CLK having the frequency f1 '. First and second level detection circuits 35
a and 35b are configured so that only one of them operates according to the logic level of the mode switching signal MOD. The first level detection circuit 35a detects the cell power line voltage V
A detection signal indicating that CN has reached the first limit voltage Vr is generated in accordance with a clock signal CLK having a frequency f1 '. The second level detection circuit 35b generates a detection signal indicating that the cell power supply line voltage VCN has reached the second limit voltage Vh in accordance with the clock signal CLK having the frequency f2 '. The internal configuration of each of the first and second level detection circuits 35a and 35b is substantially the same as the configuration shown in FIG. The detection signal generated by one of the first and second level detection circuits 35a and 35b is supplied to one input of the NOR circuit 33 via the drive circuit 36. The other input of the NOR circuit 33 includes
A chip select signal CS is supplied. NOR circuit 33
Is converted into an activation signal ACT by an inverter 34.

【0035】図13の活性化回路15によれば、第1の
レベル検知回路35aを用いた図4のような第1の限界
電圧Vrを基準にした待機時動作と、第2のレベル検知
回路35bを用いた図5のような第2の限界電圧Vhを
基準にした待機時動作との使い分けが容易に行なえる。
しかも、この待機時動作の使い分けに応じて、第2のレ
ベル検知回路35bにおける電力の非消費期間が第1の
レベル検知回路35aの場合に比べて延長されるよう
に、発振回路31cによりクロック信号CLKの周波数
が変更される。なお、モード切替信号MODの論理レベ
ルの如何にかかわらず一定の周波数を有する信号を生成
するように発振回路31cを構成してもよい。
According to the activation circuit 15 of FIG. 13, the standby operation based on the first limit voltage Vr as shown in FIG. 4 using the first level detection circuit 35a and the second level detection circuit It is easy to properly use the standby operation based on the second limit voltage Vh as shown in FIG.
In addition, the clock signal is generated by the oscillation circuit 31c so that the non-consumption period of the power in the second level detection circuit 35b is extended as compared with the case of the first level detection circuit 35a in accordance with the use of the standby operation. The frequency of CLK is changed. Note that the oscillation circuit 31c may be configured to generate a signal having a constant frequency regardless of the logic level of the mode switching signal MOD.

【0036】なお、図2中の接地電源線24を待機時に
間欠的にフローティング状態にする代わりに、該接地電
源線24と電源VSSとの間に一定のインピーダンスを
有する素子を介在させてもよい。該インピーダンス素子
は、セル電源線電圧VCNの浮き上がり幅を所定の範囲
内に制限するはたらきを有する。
Instead of intermittently setting the ground power supply line 24 in FIG. 2 to a floating state during standby, an element having a constant impedance may be interposed between the ground power supply line 24 and the power supply VSS. . The impedance element has a function of limiting a floating width of the cell power supply line voltage VCN to a predetermined range.

【0037】図14は、本発明の他の実施例に係るSR
AMチップの構成を示している。図14のSRAMチッ
プは、4個のブロック(BLK0〜BLK3)121〜
124と、アドレスバッファ111と、活性化回路11
5と、入出力回路(I/O回路)116とを有してい
る。4個のブロック121〜124の各々は、図1のS
RAMチップと同様に、メモリセルアレイと、ロウデコ
ーダと、コラムデコーダ及びアンプ(センスアンプとラ
イトアンプとを含む。)と、セル電源線電圧VCNを制
御するためのNMOSトランジスタ(図2参照)で構成
された電圧制御回路とを有している。アドレスバッファ
111は、外部アドレスEAを受け取り、ロウアドレス
RA及びコラムアドレスCAを4個のブロック121〜
124へ、2ビットのブロックアドレスBAを活性化回
路115へそれぞれ供給する。入出力回路116は、4
個のブロック121〜124とデータ端子DIOとの間
に介在している。活性化回路115は、チップセレクト
信号CSとブロックアドレスBAとを受け取り、アドレ
スバッファ111を活性化するための内部チップセレク
ト信号ICSを生成し、4個のブロック121〜124
の各々の中のロウデコーダ並びにコラムデコーダ及びア
ンプをそれぞれ活性化するための内部チップセレクト信
号ICS0〜ICS3を生成し、かつ4個のブロック1
21〜124の各々の中の電圧制御回路の動作をそれぞ
れ制御するための活性化信号ACT0〜ACT3を生成
するものである。
FIG. 14 shows an SR according to another embodiment of the present invention.
2 shows a configuration of an AM chip. The SRAM chip of FIG. 14 has four blocks (BLK0 to BLK3) 121 to
124, the address buffer 111, and the activation circuit 11
5 and an input / output circuit (I / O circuit) 116. Each of the four blocks 121 to 124 corresponds to S
Similarly to the RAM chip, the memory chip includes a memory cell array, a row decoder, a column decoder and an amplifier (including a sense amplifier and a write amplifier), and an NMOS transistor (see FIG. 2) for controlling the cell power supply line voltage VCN. Voltage control circuit. The address buffer 111 receives the external address EA, and stores the row address RA and the column address CA in the four blocks 121 to
, And a 2-bit block address BA is supplied to the activation circuit 115. The input / output circuit 116
It is interposed between the blocks 121 to 124 and the data terminal DIO. The activating circuit 115 receives the chip select signal CS and the block address BA, generates an internal chip select signal ICS for activating the address buffer 111, and generates four blocks 121 to 124.
And internal chip select signals ICS0 to ICS3 for activating a row decoder, a column decoder and an amplifier in each of the four blocks, respectively.
Activation signals ACT0 to ACT3 for controlling the operation of the voltage control circuit in each of the circuits 21 to 124 are generated.

【0038】図15は、図14中の活性化回路115の
内部構成例を示している。ただし、ここでは活性化信号
ACT0〜ACT3を生成するための回路構成例のみを
説明し、内部チップセレクト信号ICS及びICS0〜
ICS3を生成するための回路構成については説明を省
略する。図15において、131は発振回路、132は
波形整形回路、133a〜133dはNOR回路、13
4a〜134dはインバータ、141はデコーダ、14
2a〜142dはAND回路である。発振回路131
は、チップセレクト信号CSの論理レベルの如何にかか
わらず一定の周波数fを有する信号を生成するものであ
る。波形整形回路132は、発振回路131によって生
成された信号の波形を整形して得られたクロック信号C
LK(その周波数はfである。)を、4個のNOR回路
133a〜133dの各々の一方の入力へ供給する。デ
コーダ141は、与えられた2ビットのブロックアドレ
スBAをデコードするものである。該デコーダ141の
4個のデコード出力は、4個のAND回路142a〜1
42dの各々の一方の入力へ供給される。該4個のAN
D回路142a〜142dの各々の他方の入力には、チ
ップセレクト信号CSが供給される。該4個のAND回
路142a〜142dの各々の出力は、前記4個のNO
R回路133a〜133dの各々の他方の入力へ供給さ
れる。該4個のNOR回路133a〜133dの各々の
出力は、4個のインバータ134a〜134dによって
それぞれ活性化信号ACT0〜ACT3に変換される。
FIG. 15 shows an example of the internal configuration of the activation circuit 115 in FIG. However, here, only a circuit configuration example for generating the activation signals ACT0 to ACT3 will be described, and the internal chip select signals ICS and ICS0 to ICS0 will be described.
The description of the circuit configuration for generating the ICS3 is omitted. 15, reference numeral 131 denotes an oscillation circuit; 132, a waveform shaping circuit; 133a to 133d, NOR circuits;
4a to 134d are inverters, 141 is a decoder, 14
2a to 142d are AND circuits. Oscillation circuit 131
Generates a signal having a constant frequency f regardless of the logic level of the chip select signal CS. The waveform shaping circuit 132 is a clock signal C obtained by shaping the waveform of the signal generated by the oscillation circuit 131.
LK (its frequency is f) is supplied to one input of each of the four NOR circuits 133a to 133d. The decoder 141 decodes a given 2-bit block address BA. The four decode outputs of the decoder 141 are connected to four AND circuits 142a to 142a-1.
42d is provided to one input of each. The four ANs
A chip select signal CS is supplied to the other input of each of the D circuits 142a to 142d. The output of each of the four AND circuits 142a to 142d is connected to the four NO circuits.
It is supplied to the other input of each of the R circuits 133a to 133d. Outputs of the four NOR circuits 133a to 133d are converted into activation signals ACT0 to ACT3 by four inverters 134a to 134d, respectively.

【0039】チップセレクト信号CSが“L”レベルに
保持される図14のSRAMチップの待機時には、図1
5中の4個のNOR回路133a〜133dの各々の一
方の入力、すなわち周波数fのクロック信号CLKが
“H”レベルから“L”レベルへ、また“L”レベルか
ら“H”レベルへと繰り返し遷移する。したがって、4
個のインバータ134a〜134dから出力される活性
化信号ACT0〜ACT3は、クロック信号CLKの周
波数fに従って間欠的にかつ同時に“L”レベルとな
る。これにより、4個のブロック121〜124の各々
においてメモリセルを構成するフリップフロップの接地
電源線が間欠的にフローティング状態にされる結果、該
SRAMチップの待機時消費電力が低減される。
In the standby state of the SRAM chip shown in FIG. 14 in which the chip select signal CS is held at "L" level, FIG.
5, one input of each of the four NOR circuits 133a to 133d, that is, the clock signal CLK of the frequency f repeatedly changes from "H" level to "L" level and from "L" level to "H" level. Transition. Therefore, 4
Activation signals ACT0 to ACT3 output from inverters 134a to 134d intermittently and simultaneously go to “L” level according to frequency f of clock signal CLK. As a result, in each of the four blocks 121 to 124, the ground power supply line of the flip-flop constituting the memory cell is intermittently brought into a floating state, so that standby power consumption of the SRAM chip is reduced.

【0040】図14のSRAMチップの読み出し動作時
及び書き込み動作時には、ブロックアドレスBAに応じ
て図15中の4個のAND回路142a〜142dのう
ちの1個のAND回路のみがデコーダ141により選択
される。そして、4個のNOR回路133a〜133d
のうち、デコーダ141により選択された1個のAND
回路に対応した1個のNOR回路の入力のみに、チップ
セレクト信号CSの立ち上がりに同期した“H”レベル
の信号が供給される。したがって、4個の活性化信号A
CT0〜ACT3のうちのブロックアドレスBAに応じ
て選択された1個の活性化信号のみが、チップセレクト
信号CSの立ち上がりに同期して立ち上げられる。これ
により、4個のブロック121〜124のうち実際にア
クセスされる1個のブロックのみのセル電源線電圧VC
Nが電源VSSの電圧まで引き下げられる。つまり、残
り3個のアクセスされないブロックのセル電源線電圧V
CNは上昇し続け、オフリーク電流が長時間にわたって
低減される。
In the read operation and the write operation of the SRAM chip of FIG. 14, only one of the four AND circuits 142a to 142d in FIG. 15 is selected by the decoder 141 in accordance with the block address BA. You. Then, the four NOR circuits 133a to 133d
Of the ANDs selected by the decoder 141
An “H” level signal synchronized with the rise of the chip select signal CS is supplied to only one input of one NOR circuit corresponding to the circuit. Therefore, four activation signals A
Only one activation signal selected according to the block address BA among CT0 to ACT3 rises in synchronization with the rise of the chip select signal CS. Thereby, the cell power supply line voltage VC of only one of the four blocks 121 to 124 that is actually accessed is
N is reduced to the voltage of the power supply VSS. That is, the cell power supply line voltages V of the remaining three unaccessed blocks
CN continues to rise and off-leakage current is reduced over time.

【0041】なお、図15中の発振回路131及び波形
整形回路132で構成された部分は、図9、図12又は
図13の中の対応部分のように変形することができる。
The portion constituted by the oscillation circuit 131 and the waveform shaping circuit 132 in FIG. 15 can be modified like the corresponding portion in FIG. 9, FIG. 12, or FIG.

【0042】図16は、図2中の電圧制御回路14の変
形例を示している。図16によれば、各メモリセル21
の接地電源線24がNMOSトランジスタQN5を介し
て電源VSSに接続されているだけでなく、各メモリセ
ル21の正電圧電源線23がPMOSトランジスタQP
5を介して電源VDDに接続されている。両トランジス
タQP5,QN5は正電圧電源線23及び接地電源線2
4の各々の電圧すなわちセル電源線電圧VCP及びVC
Nを同時に制御するための電圧制御回路14を構成する
ものであって、PMOSトランジスタQP5のゲートに
は第1の活性化信号ACTPが、NMOSトランジスタ
QN5のゲートには第2の活性化信号ACTNがそれぞ
れ与えられる。
FIG. 16 shows a modification of the voltage control circuit 14 in FIG. According to FIG. 16, each memory cell 21
Not only is the ground power supply line 24 connected to the power supply VSS via the NMOS transistor QN5, but also the positive voltage power supply line 23 of each memory cell 21 is connected to the PMOS transistor QP.
5 is connected to the power supply VDD. Both transistors QP5 and QN5 are connected to the positive voltage power line 23 and the ground power line 2
4, the cell power supply line voltages VCP and VC
And a voltage control circuit 14 for simultaneously controlling N. The first activation signal ACTP is provided at the gate of the PMOS transistor QP5, and the second activation signal ACTN is provided at the gate of the NMOS transistor QN5. Each given.

【0043】図16の構成によれば、SRAMチップの
待機時には、第1及び第2の活性化信号ACTP,AC
TNが間欠的にそれぞれ“H”レベル、“L”レベルに
される結果、正電圧電源線23及び接地電源線24がと
もに間欠的にフローティング状態になる。これにより、
各メモリセル21の中のPMOSトランジスタQP3又
はQP4においても基板バイアス効果が発揮され、各メ
モリセル21の中のオフリーク電流の低減効果、ひいて
はSRAMチップの待機時消費電力の低減効果が図2の
場合に比べて更に大きくなる。なお、図16中のNMO
SトランジスタQN5の配設を省略して、接地電源線2
4を電源VSSに直結してもよい。
According to the configuration of FIG. 16, when the SRAM chip is on standby, the first and second activation signals ACTP and ACTP are activated.
As a result, the positive voltage power supply line 23 and the ground power supply line 24 both intermittently enter a floating state. This allows
The substrate bias effect is exerted also in the PMOS transistor QP3 or QP4 in each memory cell 21, and the effect of reducing the off-leak current in each memory cell 21 and the effect of reducing the standby power consumption of the SRAM chip in FIG. It becomes even larger than. The NMO in FIG.
The arrangement of S transistor QN5 is omitted, and ground power supply line 2
4 may be directly connected to the power supply VSS.

【0044】以上説明してきたとおり、上記各実施例に
よれば、各メモリセル21のフリップフロップを構成す
るトランジスタのオフリーク電流が回路構成の工夫によ
って低減され、ひいてはSRAMチップの待機時消費電
力が低減される。また、トランジスタのオフリーク電流
が低減されることから、各トランジスタのしきい値電圧
の引き下げが可能になる。したがって、高速かつ低消費
電力のSRAMチップを容易に実現できる。つまり、携
帯機器におけるバッテリー駆動に適した高速SRAMを
提供できる。
As described above, according to each of the above embodiments, the off-leak current of the transistor constituting the flip-flop of each memory cell 21 is reduced by devising the circuit configuration, and the standby power consumption of the SRAM chip is reduced. Is done. Further, since the off-leak current of the transistor is reduced, the threshold voltage of each transistor can be reduced. Therefore, a high-speed and low-power-consumption SRAM chip can be easily realized. That is, a high-speed SRAM suitable for driving a battery in a portable device can be provided.

【0045】なお、図4に示したSRAMチップの待機
時の動作例ではセル電源線電圧VCNが第1の限界電圧
Vrに達する毎に該セル電源線電圧VCNを電源VSS
の電圧(0V)まで引き戻すこととしていたが、第1の
限界電圧Vrと電源VSSの電圧との間のある電源電圧
(正の電圧)までセル電源線電圧VCNを引き戻すこと
としてもよい。これにより、各メモリセルの中のオフリ
ーク電流の低減効果、ひいてはSRAMチップの待機時
消費電力の低減効果が更に大きくなる。第2の限界電圧
Vhを基準にした図5の待機時動作例についても同様で
ある。
In the operation example of the SRAM chip during standby shown in FIG. 4, every time the cell power supply line voltage VCN reaches the first limit voltage Vr, the cell power supply line voltage VCN is changed to the power supply VSS.
, The cell power supply line voltage VCN may be pulled back to a power supply voltage (positive voltage) between the first limit voltage Vr and the power supply VSS. As a result, the effect of reducing the off-leak current in each memory cell and the effect of reducing the standby power consumption of the SRAM chip are further increased. The same applies to the standby operation example of FIG. 5 based on the second limit voltage Vh.

【0046】さて、以上の各実施例はSRAMチップへ
の本発明の適用例に関するものであった。ただし、本発
明は、単独のメモリチップに限らず、エンベッデッドメ
モリ、例えばマイクロプロセッサに内蔵されたメモリコ
アにも適用可能である。
Each of the above embodiments relates to an application example of the present invention to an SRAM chip. However, the present invention can be applied not only to a single memory chip but also to an embedded memory, for example, a memory core built in a microprocessor.

【0047】図17は、ある半導体集積回路の中のラッ
チ回路への本発明の適用例を示している。図17のラッ
チ回路は、データを保持するためのラッチセル51と、
セル電源線電圧VCP,VCNを制御するための電圧制
御回路52と、相補の内部クロック信号LCK,XLC
Kを生成するための内部クロック生成回路53とを有し
ている。ラッチセル51及び内部クロック生成回路53
は、正電圧電源線54と、接地電源線55とを共有す
る。正電圧電源線54はPMOSトランジスタQP36
を介して電源VDD(その電圧は正である。)に、接地
電源線55はNMOSトランジスタQN36を介して電
源VSS(その電圧は接地電圧すなわち0Vである。)
にそれぞれ接続されている。両トランジスタQP36,
QN36は正電圧電源線54及び接地電源線55の各々
の電圧すなわちセル電源線電圧VCP及びVCNを同時
に制御するための電圧制御回路52を構成するものであ
って、PMOSトランジスタQP36のゲートには第1
の活性化信号ACTPが、NMOSトランジスタQN3
6のゲートには第2の活性化信号ACTNがそれぞれ与
えられる。
FIG. 17 shows an application example of the present invention to a latch circuit in a certain semiconductor integrated circuit. The latch circuit of FIG. 17 includes a latch cell 51 for holding data,
A voltage control circuit 52 for controlling cell power supply line voltages VCP, VCN, and complementary internal clock signals LCK, XLC
And an internal clock generation circuit 53 for generating K. Latch cell 51 and internal clock generation circuit 53
Share a positive voltage power supply line 54 and a ground power supply line 55. Positive voltage power supply line 54 is connected to PMOS transistor QP36.
To the power supply VDD (its voltage is positive), and the ground power supply line 55 to the power supply VSS (the voltage is the ground voltage, that is, 0 V) via the NMOS transistor QN36.
Connected to each other. Both transistors QP36,
QN36 constitutes a voltage control circuit 52 for simultaneously controlling the voltages of the positive voltage power supply line 54 and the ground power supply line 55, that is, the cell power supply line voltages VCP and VCN. The gate of the PMOS transistor QP36 has a 1
The activation signal ACTP of the NMOS transistor QN3
The gates 6 are supplied with the second activation signal ACTN.

【0048】ラッチセル51は、5個のPMOSトラン
ジスタQP31,QP32,QP33,QP34,QP
35と、5個のNMOSトランジスタQN31,QN3
2,QN33,QN34,QN35とで構成されてい
る。このうち、2個のPMOSトランジスタQP31,
QP32と、2個のNMOSトランジスタQN32,Q
N31とで直列回路が構成され、該直列回路が正電圧電
源線54と接地電源線55との間に接続されている。1
個のインバータを構成するPMOSトランジスタQP3
2及びNMOSトランジスタQN32の各々のゲートに
は入力信号INが与えられる。PMOSトランジスタQ
P31のゲートには内部クロック信号XLCKが、NM
OSトランジスタQN31のゲートには内部クロック信
号LCKがそれぞれ与えられる。また、2個のPMOS
トランジスタQP33,QP34と、2個のNMOSト
ランジスタQN34,QN33とで直列回路が構成さ
れ、該直列回路が両電源VDD及びVSSの間に接続さ
れている。PMOSトランジスタQP34とNMOSト
ランジスタQN34との接続点には、PMOSトランジ
スタQP32とNMOSトランジスタQN32とで構成
されたインバータの出力が与えられる。PMOSトラン
ジスタQP33のゲートには内部クロック信号LCK
が、NMOSトランジスタQN33のゲートには内部ク
ロック信号XLCKがそれぞれ与えられる。更に、PM
OSトランジスタQP35と、NMOSトランジスタQ
N35とで直列回路が構成され、該直列回路が正電圧電
源線54と接地電源線55との間に接続されている。2
個のPMOSトランジスタQP34,QP35と2個の
NMOSトランジスタQN34,QN35とは、1個の
フリップフロップを構成するように互いに接続されてい
る。PMOSトランジスタQP35とNMOSトランジ
スタQN35との接続点は、ラッチセル51の出力信号
OUTを供給する。
The latch cell 51 includes five PMOS transistors QP31, QP32, QP33, QP34, QP
35 and five NMOS transistors QN31, QN3
2, QN33, QN34, and QN35. Among them, two PMOS transistors QP31,
QP32 and two NMOS transistors QN32, QN32
N31 forms a series circuit, and the series circuit is connected between the positive voltage power line 54 and the ground power line 55. 1
PMOS transistors QP3 forming the number of inverters
2 and an input signal IN are applied to the gates of the NMOS transistor QN32. PMOS transistor Q
The internal clock signal XLCK is applied to the gate of P31 by NM.
Internal clock signal LCK is applied to the gate of OS transistor QN31. Also, two PMOS
A series circuit is formed by the transistors QP33 and QP34 and the two NMOS transistors QN34 and QN33, and the series circuit is connected between the power supplies VDD and VSS. The connection point between the PMOS transistor QP34 and the NMOS transistor QN34 is supplied with the output of an inverter composed of the PMOS transistor QP32 and the NMOS transistor QN32. The gate of the PMOS transistor QP33 has an internal clock signal LCK.
However, the internal clock signal XLCK is applied to the gate of the NMOS transistor QN33. Furthermore, PM
OS transistor QP35 and NMOS transistor Q
N35 forms a series circuit, and the series circuit is connected between the positive voltage power supply line 54 and the ground power supply line 55. 2
The two PMOS transistors QP34 and QP35 and the two NMOS transistors QN34 and QN35 are connected to each other so as to form one flip-flop. The connection point between the PMOS transistor QP35 and the NMOS transistor QN35 supplies the output signal OUT of the latch cell 51.

【0049】内部クロック生成回路53は、5個のPM
OSトランジスタQP41,QP42,QP43,QP
44,QP45と、5個のNMOSトランジスタQN4
1,QN42,QN43,QN44,QN45とで構成
された回路であって、外部クロック信号CKと、相補の
スタンバイ信号SBY,XSBYとを受け取るようにな
っている。このうち、2個のPMOSトランジスタQP
41,QP42と、2個のNMOSトランジスタQN4
2,QN41とで直列回路が構成され、該直列回路が正
電圧電源線54と接地電源線55との間に接続されてい
る。PMOSトランジスタQP42及びNMOSトラン
ジスタQN42は、内部クロック信号XLCKを供給す
るための第1のインバータを構成するものであって、該
両トランジスタの各々のゲートには外部クロック信号C
Kが与えられる。PMOSトランジスタQP41のゲー
トにはスタンバイ信号XSBYが、NMOSトランジス
タQN41のゲートにはスタンバイ信号SBYがそれぞ
れ与えられる。また、2個のPMOSトランジスタQP
43,QP44と、2個のNMOSトランジスタQN4
4,QN43とで直列回路が構成され、該直列回路が正
電圧電源線54と接地電源線55との間に接続されてい
る。PMOSトランジスタQP44及びNMOSトラン
ジスタQN44は、内部クロック信号LCKを供給する
ための第2のインバータを構成するものであって、該両
トランジスタの各々のゲートには第1のインバータから
供給された内部クロック信号XLCKが与えられる。P
MOSトランジスタQP43のゲートにはスタンバイ信
号XSBYが、NMOSトランジスタQN43のゲート
にはスタンバイ信号SBYがそれぞれ与えられる。更
に、図17のラッチ回路を備えた半導体集積回路の待機
時に内部クロック信号XLCKの電圧を電源VDDの電
圧に固定するように、電源VDDと内部クロック信号X
LCKの信号線との間にPMOSトランジスタQP45
が接続されている。また、該半導体集積回路の待機時に
内部クロック信号LCKの電圧を電源VSSの電圧に固
定するように、内部クロック信号LCKの信号線と電源
VSSとの間にNMOSトランジスタQN45が接続さ
れている。PMOSトランジスタQP45のゲートには
スタンバイ信号SBYが、NMOSトランジスタQN4
5のゲートにはスタンバイ信号XSBYがそれぞれ与え
られる。
The internal clock generation circuit 53 has five PMs.
OS transistors QP41, QP42, QP43, QP
44, QP45 and five NMOS transistors QN4
1, QN42, QN43, QN44, and QN45, which receive an external clock signal CK and complementary standby signals SBY and XSBY. Among them, two PMOS transistors QP
41, QP42 and two NMOS transistors QN4
2 and QN41 form a series circuit, which is connected between the positive voltage power supply line 54 and the ground power supply line 55. The PMOS transistor QP42 and the NMOS transistor QN42 constitute a first inverter for supplying the internal clock signal XLCK. The external clock signal C
K is given. The standby signal XSBY is supplied to the gate of the PMOS transistor QP41, and the standby signal SBY is supplied to the gate of the NMOS transistor QN41. Also, two PMOS transistors QP
43, QP44 and two NMOS transistors QN4
4, QN43, and a series circuit is connected between the positive voltage power supply line 54 and the ground power supply line 55. The PMOS transistor QP44 and the NMOS transistor QN44 constitute a second inverter for supplying the internal clock signal LCK, and each gate of the two transistors has an internal clock signal supplied from the first inverter. XLCK is provided. P
The standby signal XSBY is supplied to the gate of the MOS transistor QP43, and the standby signal SBY is supplied to the gate of the NMOS transistor QN43. Further, the power supply VDD and the internal clock signal X are fixed so that the voltage of the internal clock signal XLCK is fixed to the voltage of the power supply VDD when the semiconductor integrated circuit having the latch circuit of FIG.
A PMOS transistor QP45 between the LCK signal line
Is connected. An NMOS transistor QN45 is connected between the signal line of the internal clock signal LCK and the power supply VSS so that the voltage of the internal clock signal LCK is fixed to the voltage of the power supply VSS when the semiconductor integrated circuit is on standby. The standby signal SBY is supplied to the gate of the PMOS transistor QP45 by the NMOS transistor QN4.
The standby signal XSBY is supplied to each of the gates 5.

【0050】図17において、ラッチセル51の中のP
MOSトランジスタQP34及びNMOSトランジスタ
QN34と、電圧制御回路52を構成するPMOSトラ
ンジスタQP36及びNMOSトランジスタQN36
と、内部クロック生成回路53の中のPMOSトランジ
スタQP45及びNMOSトランジスタQN45とは、
いずれも高いしきい値電圧を有するトランジスタであ
る。これらを除く他のMOSトランジスタは、いずれも
低いしきい値電圧を有するトランジスタである。
In FIG. 17, P in the latch cell 51
MOS transistor QP34 and NMOS transistor QN34, and PMOS transistor QP36 and NMOS transistor QN36 forming voltage control circuit 52
And the PMOS transistor QP45 and the NMOS transistor QN45 in the internal clock generation circuit 53,
Each of the transistors has a high threshold voltage. The other MOS transistors except these have a low threshold voltage.

【0051】図17のラッチ回路の動作時には、電圧制
御回路52を構成するPMOSトランジスタQP36及
びNMOSトランジスタQN36がいずれもオンするよ
うに、第1の活性化信号ACTPが“L”レベルに、第
2の活性化信号ACTNが“H”レベルにそれぞれ設定
される。したがって、正電圧電源線54が電源VDD
に、接地電源線55が電源VSSにそれぞれ接続され
る。また、該ラッチ回路の動作時には、内部クロック生
成回路53において、2個のPMOSトランジスタQP
41,QP43及び2個のNMOSトランジスタQN4
1,QN43がいずれもオンし、かつPMOSトランジ
スタQP45及びNMOSトランジスタQN45がいず
れもオフするように、スタンバイ信号XSBYが“L”
レベルに、スタンバイ信号SBYが“H”レベルにそれ
ぞれ設定される。したがって、外部クロック信号CKに
同期した相補の内部クロック信号LCK,XLCKが、
ラッチセル51へ供給される。この際、2個のPMOS
トランジスタQP42,QP44と、2個のNMOSト
ランジスタQN42,QN44との各々のしきい値電圧
が低いので、内部クロック信号LCK,XLCKは外部
クロック信号CKに高速に追従する。ラッチセル51
は、内部クロック信号LCKの立ち上がりに同期して、
かつ入力信号INの論理レベルに応じて、出力信号OU
Tの論理レベルを更新する。この際、4個のPMOSト
ランジスタQP31,QP32,QP33,QP35
と、4個のNMOSトランジスタQN31,QN32,
QN33,QN35との各々のしきい値電圧が低いの
で、内部クロック信号LCKの立ち上がり遷移から出力
信号OUTの遷移までの遅延はごくわずかである。各々
高いしきい値電圧を有するPMOSトランジスタQP3
4及びNMOSトランジスタQN34が出力信号OUT
の高速確定を阻害することはない。そして、内部クロッ
ク信号LCKが“L”レベルになっても、2個のPMO
SトランジスタQP34,QP35と2個のNMOSト
ランジスタQN34,QN35とで構成されたフリップ
フロップが、出力信号OUTの論理レベルを保持するよ
うにはたらく。
During the operation of the latch circuit shown in FIG. 17, the first activation signal ACTP is set to "L" level and the second activation signal is set to "L" level so that both the PMOS transistor QP36 and the NMOS transistor QN36 forming the voltage control circuit 52 are turned on. Activation signal ACTN is set to "H" level. Therefore, the positive voltage power supply line 54 is connected to the power supply VDD.
The ground power supply lines 55 are connected to the power supply VSS. During the operation of the latch circuit, two PMOS transistors QP
41, QP43 and two NMOS transistors QN4
1 and QN43 are turned on, and the standby signal XSBY is set to “L” so that both the PMOS transistor QP45 and the NMOS transistor QN45 are turned off.
And the standby signal SBY is set to the “H” level. Therefore, complementary internal clock signals LCK and XLCK synchronized with the external clock signal CK are:
It is supplied to the latch cell 51. At this time, two PMOS
Since the threshold voltages of the transistors QP42 and QP44 and the two NMOS transistors QN42 and QN44 are low, the internal clock signals LCK and XLCK quickly follow the external clock signal CK. Latch cell 51
Is synchronized with the rise of the internal clock signal LCK,
Also, according to the logic level of the input signal IN, the output signal OU
Update the logic level of T. At this time, the four PMOS transistors QP31, QP32, QP33, QP35
And four NMOS transistors QN31, QN32,
Since the threshold voltages of QN33 and QN35 are low, the delay from the rising transition of internal clock signal LCK to the transition of output signal OUT is very small. PMOS transistors QP3 each having a high threshold voltage
4 and the NMOS transistor QN34 output signal OUT
It does not hinder the fast determination of. Then, even if the internal clock signal LCK goes low, the two PMOs
A flip-flop constituted by S transistors QP34 and QP35 and two NMOS transistors QN34 and QN35 works so as to hold the logic level of the output signal OUT.

【0052】待機時には、第1及び第2の活性化信号A
CTP,ACTNが間欠的にそれぞれ“H”レベル、
“L”レベルにされる結果、正電圧電源線54及び接地
電源線55がともに間欠的にフローティング状態にな
る。一方、該ラッチ回路の待機時には、内部クロック生
成回路53において、2個のPMOSトランジスタQP
41,QP43及び2個のNMOSトランジスタQN4
1,QN43がいずれもオフし、かつPMOSトランジ
スタQP45及びNMOSトランジスタQN45がいず
れもオンするように、スタンバイ信号XSBYが“H”
レベルに、スタンバイ信号SBYが“L”レベルにそれ
ぞれ設定される。したがって、内部クロック信号XLC
Kの電圧は電源VDDの電圧に、内部クロック信号LC
Kの電圧は電源VSSの電圧にそれぞれ固定される。そ
の結果、ラッチセル51の中のPMOSトランジスタQ
P31及びNMOSトランジスタQN31がオフ状態
を、PMOSトランジスタQP33及びNMOSトラン
ジスタQN33がオン状態をそれぞれ保持する。ここ
で、出力信号OUTが“H”レベルを保持すべきものと
すると、フリップフロップを構成する4個のトランジス
タQP34,QN34,QP35,QN35の各々の状
態は、それぞれオフ、オン、オン、オフとなる。つま
り、待機時のオフリーク電流を考慮しなければならない
のは、4個のPMOSトランジスタQP31,QP3
4,QP41,QP43及び4個のNMOSトランジス
タQN31,QN35,QN41,QN43である。
During standby, the first and second activation signals A
CTP and ACTN intermittently go to “H” level,
As a result of being set to the “L” level, both the positive voltage power supply line 54 and the ground power supply line 55 intermittently enter a floating state. On the other hand, when the latch circuit is on standby, two PMOS transistors QP
41, QP43 and two NMOS transistors QN4
1 and QN43 are turned off, and the standby signal XSBY is set to “H” so that both the PMOS transistor QP45 and the NMOS transistor QN45 are turned on.
And the standby signal SBY is set to the “L” level. Therefore, internal clock signal XLC
The voltage of K is equal to the voltage of the power supply VDD and the internal clock signal LC.
The voltage of K is fixed to the voltage of the power supply VSS. As a result, the PMOS transistor Q in the latch cell 51
The P31 and the NMOS transistor QN31 maintain the OFF state, and the PMOS transistor QP33 and the NMOS transistor QN33 maintain the ON state, respectively. Here, assuming that the output signal OUT is to maintain the “H” level, the states of the four transistors QP34, QN34, QP35, and QN35 forming the flip-flop are off, on, on, and off, respectively. . In other words, the off-leak current during standby must be taken into account in the four PMOS transistors QP31 and QP3.
4, QP41, QP43 and four NMOS transistors QN31, QN35, QN41, QN43.

【0053】さて、電圧制御回路52を構成するPMO
SトランジスタQP36及びNMOSトランジスタQN
36のオフ期間では、一方のセル電源線電圧VCPが電
源VDDの電圧から徐々に降下し、かつ他方のセル電源
線電圧VCNが電源VSSの電圧から徐々に上昇する。
これに起因して各トランジスタのオフリーク電流が減少
する。低いしきい値電圧を有するNMOSトランジスタ
QN35を例にとって説明する。2個のNMOSトラン
ジスタQN33及びQN34はいずれもオンしているの
で、NMOSトランジスタQN35のゲート電圧は電源
VSSの電圧に等しい。セル電源線電圧VCNが変動し
ても、該NMOSトランジスタQN35のゲート電圧が
変動することはないようになっている。一方、NMOS
トランジスタQN35のソース電圧すなわちセル電源線
電圧VCNは電源VSSの電圧より高くなる。この結
果、該NMOSトランジスタQN35のゲート・ソース
間電圧が負になり、かつそのドレイン・ソース間電圧が
小さくなる。したがって、該NMOSトランジスタQN
35のオフリーク電流は減少する。他の3個のNMOS
トランジスタQN31,QN41,QN43において
も、セル電源線電圧VCNの浮き上がりによって各々の
ゲート・ソース間電圧が負になる結果、オフリーク電流
が小さくなる事情は同様である。なお、PMOSトラン
ジスタQP34は、オフリーク電流の低減のために、高
いしきい値電圧を有するトランジスタで構成されてい
る。
The PMO constituting the voltage control circuit 52 will now be described.
S transistor QP36 and NMOS transistor QN
In the OFF period of 36, one cell power supply line voltage VCP gradually decreases from the voltage of the power supply VDD, and the other cell power supply line voltage VCN gradually increases from the voltage of the power supply VSS.
As a result, the off-leak current of each transistor decreases. Description will be made by taking an NMOS transistor QN35 having a low threshold voltage as an example. Since the two NMOS transistors QN33 and QN34 are both on, the gate voltage of the NMOS transistor QN35 is equal to the voltage of the power supply VSS. Even if the cell power supply line voltage VCN fluctuates, the gate voltage of the NMOS transistor QN35 does not fluctuate. On the other hand, NMOS
The source voltage of the transistor QN35, that is, the cell power supply line voltage VCN becomes higher than the voltage of the power supply VSS. As a result, the gate-source voltage of the NMOS transistor QN35 becomes negative, and the drain-source voltage of the NMOS transistor QN35 decreases. Therefore, the NMOS transistor QN
The off-leak current of 35 decreases. Other three NMOS
The same applies to the transistors QN31, QN41, and QN43, in which the gate-source voltage becomes negative due to the floating of the cell power supply line voltage VCN, and the off-leakage current decreases. The PMOS transistor QP34 is a transistor having a high threshold voltage to reduce off-leak current.

【0054】待機時にPMOSトランジスタQP36及
びNMOSトランジスタQN36がオフし続けると、出
力信号OUTの論理レベルが不定になる。そこで、該両
トランジスタQP36,QN36を間欠的にオンさせる
ように、図16の場合と同様に第1及び第2の活性化信
号ACTP,ACTNが与えられる。
If the PMOS transistor QP36 and the NMOS transistor QN36 are kept off during standby, the logic level of the output signal OUT becomes unstable. Therefore, the first and second activation signals ACTP and ACTN are applied similarly to the case of FIG. 16 so as to turn on both the transistors QP36 and QN36 intermittently.

【0055】以上のとおり、図17の例によれば、ラッ
チ回路のフリップフロップを構成するトランジスタのオ
フリーク電流が回路構成の工夫によって低減され、ひい
ては高速かつ低消費電力のラッチ回路を実現できる。
As described above, according to the example of FIG. 17, the off-leakage current of the transistor constituting the flip-flop of the latch circuit can be reduced by devising the circuit configuration, and a high-speed and low-power-consumption latch circuit can be realized.

【0056】ここまで、SRAMメモリセルの例と、ラ
ッチ回路の例とを説明した。これらのフリップフロップ
型のデータ保持回路には、複数段のスタック構成の採用
が可能である。例えば、上段データ保持回路から排出さ
れたオフリーク電流を下段データ保持回路で電源電流と
して利用することとすれば、待機時の消費電力低減効果
が更に大きくなる。
The example of the SRAM memory cell and the example of the latch circuit have been described. These flip-flop type data holding circuits can employ a stack configuration of a plurality of stages. For example, if the off-leak current discharged from the upper data holding circuit is used as the power supply current by the lower data holding circuit, the effect of reducing the power consumption during standby is further increased.

【0057】[0057]

【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明によれ
ば、データ保持回路を構成するフリップフロップの2本
の電源線のうちの少なくとも1本の電源線を待機時に間
欠的にフローティング状態にすることとしたので、保持
データの消滅を防止しながらトランジスタのオフリーク
電流を低減することができる。つまり、半導体記憶装置
などのデータ保持回路において、待機時の消費電力が低
減される。
As described above, according to the present invention, at least one of the two power supply lines of the flip-flop constituting the data holding circuit is intermittently brought into a floating state during standby. Therefore, the off-leak current of the transistor can be reduced while preventing the retained data from disappearing. That is, in a data holding circuit such as a semiconductor memory device, power consumption during standby is reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例に係る半導体記憶装置の構成を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中のメモリセルアレイの一部及び電圧制御
回路の各々の内部構成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a part of a memory cell array in FIG. 1 and an internal configuration of each of voltage control circuits.

【図3】図2中の電圧制御回路を構成するトランジスタ
がオフし続けた場合のセル電源線電圧の経時変化を示す
図である。
3 is a diagram showing a change over time of a cell power supply line voltage when a transistor constituting a voltage control circuit in FIG. 2 is kept off;

【図4】図1の半導体記憶装置の待機時の動作例を示す
タイミング図である。
FIG. 4 is a timing chart showing an operation example of the semiconductor memory device of FIG. 1 during standby;

【図5】図1の半導体記憶装置の待機時の他の動作例を
示すタイミング図である。
FIG. 5 is a timing chart showing another operation example of the semiconductor memory device of FIG. 1 during standby;

【図6】図1の半導体記憶装置の読み出し時の動作例を
示すタイミング図である。
FIG. 6 is a timing chart showing an operation example at the time of reading of the semiconductor memory device of FIG. 1;

【図7】図1の半導体記憶装置の書き込み時の動作例を
示すタイミング図である。
FIG. 7 is a timing chart showing an operation example at the time of writing of the semiconductor memory device of FIG. 1;

【図8】図1中の活性化回路の内部構成例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 8 is a block diagram showing an example of an internal configuration of an activation circuit in FIG. 1;

【図9】図1中の活性化回路の他の内部構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing another example of the internal configuration of the activation circuit in FIG. 1;

【図10】図9中のレベル検知回路の内部構成を示す回
路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing an internal configuration of a level detection circuit in FIG. 9;

【図11】図10のレベル検知回路の動作を示すタイミ
ング図である。
FIG. 11 is a timing chart showing an operation of the level detection circuit of FIG. 10;

【図12】図1中の活性化回路の更に他の内部構成例を
示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing still another example of the internal configuration of the activation circuit in FIG. 1;

【図13】図1中の活性化回路の更に他の内部構成例を
示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing another example of the internal configuration of the activation circuit in FIG. 1;

【図14】本発明の他の実施例に係る半導体記憶装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention.

【図15】図14中の活性化回路の内部構成例を示すブ
ロック図である。
FIG. 15 is a block diagram showing an example of an internal configuration of an activation circuit in FIG. 14;

【図16】図2中の電圧制御回路の変形例を示す回路図
である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a modification of the voltage control circuit in FIG. 2;

【図17】本発明の更に他の実施例に係るラッチ回路の
構成を示す回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of a latch circuit according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 メモリセルアレイ 14 電圧制御回路 15 活性化回路(制御手段) 21 メモリセル 22 プリチャージ回路 23 正電圧電源線 24 接地電源線 31,31a,31b,31c 発振回路 32a 波形整形及び切替回路 33 NOR回路 35,35a,35b レベル検知回路 41 基準電圧発生回路 42 比較回路 51 ラッチセル 52 電圧制御回路 53 内部クロック生成回路 54 正電圧電源線 55 接地電源線 115 活性化回路(制御手段) 121〜124 ブロック 131 発振回路 133a〜133d NOR回路 141 デコーダ 142a〜142d AND回路 ACT 活性化信号 ACT0〜ACT3 活性化信号 ACTN,ACTP 活性化信号 BA ブロックアドレス BL,XBL ビット線 CA コラムアドレス CK 外部クロック信号 CLK クロック信号 CS チップセレクト信号 C1,C2 キャパシタ DET 検知信号 I1,I2,I3 トランジスタのオフリーク電流 IN 入力信号 LCK,XLCK 内部クロック信号 MOD モード切替信号 N1,N2 記憶ノード OUT 出力信号 PRE プリチャージ信号 QN1〜QN4 NMOSトランジスタ QN5 NMOSトランジスタ(スイッチ手段) QN21〜QN26 NMOSトランジスタ QN31〜QN35 NMOSトランジスタ QN36 NMOSトランジスタ(スイッチ手段) QN41〜QN45 NMOSトランジスタ QP1〜QP4 PMOSトランジスタ QP5 PMOSトランジスタ(スイッチ手段) QP21〜QP25 PMOSトランジスタ QP31〜QP35 PMOSトランジスタ QP36 PMOSトランジスタ(スイッチ手段) QP41〜QP45 PMOSトランジスタ RA ロウアドレス SBY,XSBY スタンバイ信号 VCN,VCP セル電源線電圧 VDD,VSS 電源 Vref1,Vref2 基準電圧 WL ワード線 Reference Signs List 10 memory cell array 14 voltage control circuit 15 activation circuit (control means) 21 memory cell 22 precharge circuit 23 positive voltage power supply line 24 ground power supply line 31, 31a, 31b, 31c oscillation circuit 32a waveform shaping and switching circuit 33 NOR circuit 35 , 35a, 35b Level detection circuit 41 Reference voltage generation circuit 42 Comparison circuit 51 Latch cell 52 Voltage control circuit 53 Internal clock generation circuit 54 Positive voltage power supply line 55 Ground power supply line 115 Activation circuit (control means) 121 to 124 Block 131 Oscillation circuit 133a to 133d NOR circuit 141 Decoder 142a to 142d AND circuit ACT activation signal ACT0 to ACT3 activation signal ACTN, ACTP activation signal BA block address BL, XBL bit line CA column address CK external clock Lock signal CLK Clock signal CS Chip select signal C1, C2 Capacitor DET detection signal I1, I2, I3 Off-leak current of transistor IN Input signal LCK, XLCK Internal clock signal MOD Mode switching signal N1, N2 Storage node OUT Output signal PRE precharge signal QN1 to QN4 NMOS transistor QN5 NMOS transistor (switch means) QN21 to QN26 NMOS transistor QN31 to QN35 NMOS transistor QN36 NMOS transistor (switch means) QN41 to QN45 NMOS transistor QP1 to QP4 PMOS transistor QP5 PMOS transistor (switch means) QP21 to QP25 PMOS Transistors QP31 to QP35 PMOS transistors QP 36 PMOS transistor (switch means) QP41 to QP45 PMOS transistor RA Row address SBY, XSBY Standby signal VCN, VCP Cell power supply line voltage VDD, VSS power supply Vref1, Vref2 Reference voltage WL Word line

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−246089(JP,A) 特開 昭58−62889(JP,A) 特開 平5−6673(JP,A) 特開 平4−192186(JP,A) 特開 昭63−49812(JP,A) 特開 昭60−170095(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/41 - 11/4197 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-246089 (JP, A) JP-A-58-62889 (JP, A) JP-A-5-6667 (JP, A) JP-A-4- 192186 (JP, A) JP-A-63-49812 (JP, A) JP-A-60-170095 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G11C 11/41-11 / 4197

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数のトランジスタで構成されたフリッ
プフロップと、該フリップフロップの記憶ノードとビッ
ト線との間に介在しかつワード線の電圧に応じて開閉制
御されるトランジスタとを有するメモリセルを備えた半
導体記憶装置において、 前記フリップフロップの2本の電源線のうちの少なくと
も1本の電源線と電源との間に介在したスイッチ手段
と、 前記半導体記憶装置の待機時に前記スイッチ手段が間欠
的に開くように前記スイッチ手段を制御するための制御
手段とを更に備え、 前記制御手段は、前記半導体記憶装置の待機時に前記ス
イッチ手段を間欠的に開くための信号として、前記1本
の電源線の電圧が所定の基準電圧に達したことを示す信
号を前記スイッチ手段へ供給するためのレベル検知回路
を備え、 前記レベル検知回路は、 前記1本の電源線の電圧と前記所定の基準電圧とを間欠
的に比較するための比較回路と、 前記所定の基準電圧を前記比較回路へ間欠的に供給する
ための基準電圧発生回路とを備え、 前記基準電圧発生回路は、 第1の電源と第1のノードとの間に介在し、第1の期間
に閉じかつ第2の期間に開くように制御される第1のス
イッチと、 前記第1のノードと第2のノードとの間に介在し、前記
第1の期間に開きかつ前記第2の期間に閉じるように制
御される第2のスイッチと、 前記第2のノードと第2の電源との間に介在し、前記第
1の期間に閉じかつ前記第2の期間に開くように制御さ
れる第3のスイッチと、 前記第1のノードと前記第2の電源との間に介在した第
1のキャパシタと、 前記第2のノードと前記第2の電源との間に介在した第
2のキャパシタとを備え、 前記基準電圧発生回路は、前記第2の期間に前記第2の
スイッチが閉じた際の前記第1及び第2のノードの電圧
を前記所定の基準電圧として前記比較回路へ供給し、か
つ前記比較回路は、前記第2の期間に前記1本の電源線
の電圧と前記供給された基準電圧とを比較することを特
徴とする半導体記憶装置。
1. A flip-flop comprising a plurality of transistors.
Flip-flop and the storage node and bit of the flip-flop.
Switching system according to the word line voltage
With memory cell having a transistor controlled
In the conductor storage device, at least one of the two power supply lines of the flip-flop
Switch means interposed between one power supply line and the power supply
The switching means is intermittent when the semiconductor memory device is on standby.
Control for controlling the switch means to be opened
Means, wherein the control means is configured to control the scan mode when the semiconductor memory device is on standby.
The one signal is used as a signal for intermittently opening the switch means.
Signal indicating that the voltage of the power supply line has reached the predetermined reference voltage.
Level detection circuit for supplying a signal to the switch means
The level detection circuit intermittently intermittently controls the voltage of the one power supply line and the predetermined reference voltage.
A comparison circuit for performing a comparison, and intermittently supplying the predetermined reference voltage to the comparison circuit
And a reference voltage generation circuit, which is interposed between a first power supply and a first node, and is controlled to close during a first period and open during a second period. A first switch interposed between the first node and the second node, and controlled to open during the first period and close during the second period; A third switch interposed between the second node and a second power supply and controlled to close during the first period and open during the second period; A first capacitor interposed between the second node and the second power supply; and a second capacitor interposed between the second node and the second power supply. The voltage of the first and second nodes when the second switch is closed during the period of 2 A semiconductor memory which supplies the reference voltage as a constant reference voltage to the comparison circuit, and wherein the comparison circuit compares the voltage of the one power supply line with the supplied reference voltage during the second period. apparatus.
【請求項2】 複数のトランジスタで構成されたフリッ
プフロップと、該フリップフロップの記憶ノードとビッ
ト線との間に介在しかつワード線の電圧に応じて開閉制
御されるトランジスタとを有するメモリセルを備えた半
導体記憶装置において、 前記フリップフロップの2本の電源線のうちの少なくと
も1本の電源線と電源との間に介在したスイッチ手段
と、 前記半導体記憶装置の待機時に前記スイッチ手段が間欠
的に開くように前記スイッチ手段を制御するための制御
手段とを更に備え、 前記制御手段は、 前記フリップフロップの記憶ノードのデータを表わす電
圧が該データの不消滅範囲にあるだけでなく一定時間内
に読み出し可能な範囲にあることを条件として定められ
た周波数を有する第1のクロック信号を生成するための
第1の発振回路と、 前記フリップフロップの記憶ノードのデータを表わす電
圧が前記一定時間内には読み出せなくなるものの該デー
タの不消滅範囲にあることを条件として定められた周波
数を有する第2のクロック信号を生成するための第2の
発振回路と、 前記半導体記憶装置の待機時に前記スイッチ手段を間欠
的に開くための信号として、モード切替信号に応じて前
記第1及び第2のクロック信号のうちのいずれかを前記
スイッチ手段へ供給するための回路とを備えたことを特
徴とする半導体記憶装置。
2. A memory cell comprising: a flip-flop composed of a plurality of transistors; and a transistor interposed between a storage node of the flip-flop and a bit line and controlled to open and close according to a voltage of a word line. A switching device interposed between at least one of the two power lines of the flip-flop and a power supply, wherein the switch device is intermittent when the semiconductor storage device is on standby. Control means for controlling the switch means so as to open the data in the storage node of the flip-flop not only within a non-extinction range of the data but also within a predetermined time. To generate a first clock signal having a frequency determined on condition that the clock signal is in a readable range. And a second clock signal having a frequency determined on condition that the voltage representing the data at the storage node of the flip-flop cannot be read within the fixed time but is within the indelible range of the data. A second oscillation circuit for generating, and a signal for intermittently opening the switch means when the semiconductor memory device is in a standby state, wherein the signal is one of the first and second clock signals according to a mode switching signal. And a circuit for supplying the data to the switch means.
【請求項3】 複数のトランジスタで構成されたフリッ
プフロップと、該フリップフロップの記憶ノードとビッ
ト線との間に介在しかつワード線の電圧に応じて開閉制
御されるトランジスタとを有するメモリセルを備えた半
導体記憶装置において、 前記フリップフロップの2本の電源線のうちの少なくと
も1本の電源線と電源との間に介在したスイッチ手段
と、 前記半導体記憶装置の待機時に前記スイッチ手段が間欠
的に開くように前記スイッチ手段を制御するための制御
手段とを更に備え、 前記制御手段は、 モード切替信号に応答して動作し、前記半導体記憶装置
の待機時に前記スイッチ手段を間欠的に開くための信号
として、前記フリップフロップの記憶ノードのデータを
表わす電圧が該データの不消滅範囲にあるだけでなく一
定時間内に読み出し可能な範囲にあることを条件として
定められた第1の基準電圧に前記1本の電源線の電圧が
達したことを示す信号を前記スイッチ手段へ供給するた
めの第1のレベル検知回路と、 前記モード切替信号に応答して前記第1のレベル検知回
路の非動作時に動作し、前記半導体記憶装置の待機時に
前記スイッチ手段を間欠的に開くための信号として、前
記フリップフロップの記憶ノードのデータを表わす電圧
が前記一定時間内には読み出せなくなるものの該データ
の不消滅範囲にあることを条件として定められた第2の
基準電圧に前記1本の電源線の電圧が達したことを示す
信号を前記スイッチ手段へ供給するための第2のレベル
検知回路とを備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
3. A memory cell comprising: a flip-flop including a plurality of transistors; and a transistor interposed between a storage node of the flip-flop and a bit line and controlled to open / close according to a word line voltage. A switching device interposed between at least one of the two power lines of the flip-flop and a power supply, wherein the switch device is intermittent when the semiconductor storage device is on standby. Control means for controlling the switch means so as to open the switch means. The control means operates in response to a mode switching signal, and intermittently opens the switch means when the semiconductor memory device is on standby. As a signal, the voltage representing the data at the storage node of the flip-flop is not only in A first level detection circuit for supplying to the switch means a signal indicating that the voltage of the one power supply line has reached a first reference voltage defined on condition that the voltage is within a readable range. A memory node of the flip-flop which operates when the first level detection circuit is inactive in response to the mode switching signal and intermittently opens the switch means when the semiconductor memory device is on standby. That the voltage of the one power supply line has reached a second reference voltage that is determined on condition that the voltage representing the data cannot be read within the fixed time but is within the non-destructive range of the data. And a second level detection circuit for supplying a signal to the switch means.
【請求項4】 請求項記載の半導体記憶装置におい
て、 前記制御手段は、前記モード切替信号に応じた異なる周
期で前記第1及び第2のレベル検知回路を間欠動作させ
るように、前記モード切替信号に応じて変更される周波
数を有するクロック信号を前記第1及び第2のレベル検
知回路へ供給するための発振回路を更に備えたことを特
徴とする半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 3 , wherein said control means switches said mode switching so that said first and second level detection circuits operate intermittently at different periods according to said mode switching signal. A semiconductor memory device further comprising an oscillation circuit for supplying a clock signal having a frequency changed in accordance with a signal to the first and second level detection circuits.
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