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JPH06103782A - Mos型スタティックram - Google Patents

Mos型スタティックram

Info

Publication number
JPH06103782A
JPH06103782A JP4248310A JP24831092A JPH06103782A JP H06103782 A JPH06103782 A JP H06103782A JP 4248310 A JP4248310 A JP 4248310A JP 24831092 A JP24831092 A JP 24831092A JP H06103782 A JPH06103782 A JP H06103782A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power supply
external power
vcc
cell
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4248310A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuto Koyou
和人 古用
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP4248310A priority Critical patent/JPH06103782A/ja
Priority to KR1019930018366A priority patent/KR0136074B1/ko
Publication of JPH06103782A publication Critical patent/JPH06103782A/ja
Priority to US08/513,641 priority patent/US5644546A/en
Priority to US08/755,550 priority patent/US5734622A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】MOS型スタティックRAMに関し、スタンバ
イ時における消費電力の低減化を求める場合には、これ
を行うことができ、セルとして十分なソフトエラー耐量
の確保を求める場合には、これを行うことができるよう
にする。 【構成】動作モード時、VCC≧4×Vthとされた場
合、nMOSトランジスタ55=ONとし、セルに対し
てセルデータ保持電圧VcellとしてVCC−Vthを印加
し、セルデータ保持モード時、VCC<4×Vthとされ
た場合、nMOSトランジスタ49=OFFとし、セル
に対してセルデータ保持電圧Vcellとして外部電源電圧
VCCを印加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フリップフロップを記
憶素子として構成されるスタティックRAM(static r
andom access memory)のうち、MOSトランジスタを
使用して構成される、いわゆるMOS型スタティックR
AMに関する。
【0002】近年、MOS型スタティックRAMは、セ
ル(メモリセル)の微細化、大容量化が進み、セルのソ
フトエラー耐量の低下や、スタンバイ時の電流の増加と
いう不都合を招いており、その対策が緊急の課題とされ
ている。
【0003】
【従来の技術】従来、MOS型スタティックRAMとし
て、例えば、図10に示すような、いわゆる高抵抗負荷
形セルを備えたものが知られている。
【0004】図中、1は記憶素子をなすフリップフロッ
プであり、2は外部から供給される外部電源電圧をチッ
プ内部で降圧してなる内部降圧電圧VDDを供給するV
DD線、3、4は駆動素子をなすnMOSトランジス
タ、5、6はリーク補償用の高抵抗である。
【0005】また、7、8はセル選択用のnMOSトラ
ンジスタ、WLはロウデコーダ(図示せず)に接続され
たワード線、BL、/BLはコラム選択ゲート(図示せ
ず)に接続されたビット線対である。
【0006】ここに、例えば、ノード9=「H」の場
合、nMOSトランジスタ4=ON、ノード10=
「L」、nMOSトランジスタ3=OFFで、ノード9
=「H」が維持される。
【0007】この場合、リーク補償用の高抵抗5は、V
DD線2からノード9に対して電流を供給し、リークに
よるノード9の電位の低下を補償する機能を果たすこと
になる。
【0008】また、この場合、nMOSトランジスタ4
=ONであるから、VDD線2から高抵抗6及びnMO
Sトランジスタ4を介して接地に電流が流れるが、この
電流がセルデータを保持するための電流、いわゆるセル
データ保持電流として消費されることになる。
【0009】これに対して、ノード10=「H」の場
合、nMOSトランジスタ3=ON、ノード9=
「L」、nMOSトランジスタ4=OFFで、ノード1
0=「H」が維持される。
【0010】この場合、リーク補償用の高抵抗6は、V
DD線2からノード10に対して電流を供給し、リーク
によるノード10の電位の低下を補償する機能を果たす
ことになる。
【0011】また、この場合、nMOSトランジスタ3
=ONであるから、VDD線2から高抵抗5及びnMO
Sトランジスタ3を介して接地に電流が流れるが、この
電流がセルデータ保持電流として消費されることにな
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ここに、高抵抗5、6
の抵抗値を大きくする場合には、セルデータ保持電流を
低減することができるが、ノード9がHレベルとされる
場合に、このノード9のHレベルを維持するためには、
ノード9に対して10〜100fAの電流を流す必要が
あり、また、ノード10がHレベルとされる場合には、
このノード10のHレベルを維持するために、ノード1
0に対して10〜100fAの電流を流す必要がある。
【0013】このため、これら高抵抗5、6の抵抗値を
大きくするにも一定の限界があり、このことが、セルの
大容量化を図ると、セルデータ保持電流が増加してしま
う原因となっていた。
【0014】このセルの大容量化によるセルデータ保持
電流の増加は、スタンバイ状態時において消費される電
力の殆どをセルデータ保持電流によるものとしている、
いわゆる低消費電力型のMOS型スタティックRAMに
おいて、特に、深刻な問題となっている。
【0015】また、セルの微細化によるノード9、10
の寄生容量の低下に伴い、ノード9、10のうち、Hレ
ベルとされるノードにチャージされる電荷量が減少し、
これが、セルのソフトエラー耐量を低下させる原因とな
っていた。
【0016】このセルの微細化によるソフトエラー耐量
の低下は、ノード9、10のうち、Hレベルとされるノ
ードに印加される電圧を低くすると、更に大きくなるの
で、外部電源電圧を降圧してなる降圧電圧をセルに供給
するようにしているMOS型スタティックRAMにおい
て、特に、深刻な問題となっている。
【0017】本発明は、かかる点に鑑み、スタンバイ時
における消費電力の低減化を求める場合には、これを行
うことができ、セルとして十分なソフトエラー耐量の確
保を求める場合には、これを行うことができるようにし
たMOS型スタティックRAMを提供することを目的と
する。
【0018】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図であり、本発明によるMOS型スタティックRAM
は、外部から供給される外部電源電圧VCCの変化に対
応して電圧値の異なる複数の電圧V1、V2・・・Vn
出力する電源回路11と、この電源回路11から出力さ
れる複数の電圧V1、V2・・・Vnの中から一の電圧を
選択し、この選択した電圧を、セルデータ保持電圧とし
て、セル12を構成するフリップフロップ13に供給す
る選択回路14とを備えて構成される。
【0019】なお、151、152・・・15nは選択回
路14を構成するスイッチ素子、S1、S2・・・Sn
スイッチ素子151、152・・・15nのON、OFF
を制御するスイッチ制御信号、16、17はセル選択用
のnMOSトランジスタ、WLはワード線、BL、/B
Lはビット線である。
【0020】
【作用】スタンバイ時における消費電力の低減化を求め
る場合には、セルデータ保持電圧として、電源回路11
から出力される複数の電圧V1、V2・・・Vnの中から
電圧値の低いものを選択するように制御する。
【0021】また、セルとして十分なソフトエラー耐量
を確保する場合には、セルデータ保持電圧として、電源
回路11から出力される複数の電圧V1、V2・・・Vn
の中から電圧値の高いものを選択するように制御する。
【0022】
【実施例】以下、図2〜図9を参照して、本発明の第1
実施例及び第2実施例について説明する。
【0023】第1実施例・・図2〜図6 図2は本発明の第1実施例の要部を示すブロック図であ
り、18はチップ本体、19、20はロウアドレス信号
A0、A1が入力されるロウアドレス信号入力端子であ
る。
【0024】また、21はロウアドレス信号入力端子1
9、20を介して入力されたロウアドレス信号A0、A
1を波形整形し、これらロウアドレス信号A0、A1を
相補信号化してなる内部ロウアドレス信号a0、/a
0、a1、/a1を出力するロウアドレスバッファであ
る。
【0025】また、22はロウアドレスバッファ21を
介して入力されたロウアドレス信号A0、A1を内部ロ
ウアドレス信号a0、/a0、a1、/a1を使用して
デコードするロウデコーダ、23はセルを配列してなる
セルアレイ部である。
【0026】ここに、ロウアドレスバッファ21、ロウ
デコーダ22及びセルアレイ部23は、具体的には、例
えば、図3に示すように構成される。図中、WL0〜W
L3はワード線、BL0〜/BL3はビット線、VDD
は内部降圧電圧である。
【0027】また、24は高抵抗負荷型のセル、25は
セル24を構成する高抵抗負荷型のフリップフロップで
あり、これらフリップフロップ25には、後述する電源
回路からセルデータ保持電圧Vcellが供給される。
【0028】また、図2において、26、27はコラム
アドレス信号A2、A3が入力されるコラムアドレス信
号入力端子、28はコラムアドレス信号入力端子26、
27を介して入力されたロウアドレス信号A2、A3を
波形整形し、これらコラムアドレス信号A2、A3を相
補信号化してなる内部コラムアドレス信号a2、/a
2、a3、/a3を出力するコラムアドレスバッファで
ある。
【0029】また、29はコラムアドレスバッファ28
を介して入力されたコラムアドレス信号A2、A3を内
部コラムアドレス信号a2、/a2、a3、/a3を使
用してデコードするコラムデコーダである。
【0030】また、CL0〜CL3はコラムデコーダ2
9から導出されたコラム選択信号線、30はコラムデコ
ーダ29から出力されるコラム選択信号に従ってコラム
の選択を行うコラム選択回路である。
【0031】ここに、コラムアドレスバッファ28、コ
ラムデコーダ29及びコラム選択回路30は、具体的に
は、例えば、図4に示すように構成される。なお、D
B、/DBはデータバスである。
【0032】また、図2において、31はセルアレイ部
23に書き込むためのデータDIを入力するためのデー
タ入力端子、32はデータ入力端子31を介して入力さ
れたデータDIを波形整形するデータ入力バッファであ
る。
【0033】また、33はデータ入力バッファ32から
出力されたデータDIをロウアドレス信号A0、A1及
びコラムアドレス信号A2、A3により指定されたセル
24に書き込むためのライトアンプである。
【0034】また、34はチップ選択信号/CSを入力
するためのチップ選択信号入力端子、35はチップ選択
信号入力端子34を介して入力されたチップ選択信号/
CSを波形整形するチップ選択信号入力バッファであ
る。
【0035】また、36は書込み制御信号/WEを入力
するための書込み制御信号入力端子、37は書込み制御
信号入力端子36を介して入力された書込み制御信号/
WEを波形整形する書込み制御信号入力バッファであ
る。
【0036】また、38はセルアレイ部23から読み出
されたデータを増幅するセンスアンプ、39はセンスア
ンプ38によって増幅されたデータを外部に出力するた
めのデータ出力バッファ、40はデータ出力バッファか
らの出力データDOが出力されるデータ出力端子であ
る。
【0037】ここに、データ入力バッファ32、ライト
アンプ33、チップ選択信号入力バッファ35、書込み
制御信号入力バッファ37、センスアンプ38及びデー
タ出力バッファ39は、具体的には、例えば、図5に示
すように構成される。
【0038】また、図2において、41はセル24(図
3参照)用に設けられた電源回路であり、42、43は
外部から供給される外部電源電圧VCCを内部回路に供
給するVCC電源線、44はダイオード接続されたnM
OSトランジスタである。
【0039】即ち、このセル24用に設けられた電源回
路41は、ノード45に外部電源電圧VCCを出力し、
ノード46にVCC−Vth(nMOSトランジスタのス
レッショルド電圧)を出力するように構成されている。
【0040】また、47は電源回路41から出力される
2個の電圧、即ち、VCC、VCC−Vthから一の電圧
を選択し、この選択した電圧をセルデータ保持電圧Vce
llとしてセル24を構成するフリップフロップ25に供
給する選択回路であり、48、49はスイッチ素子をな
すpMOSトランジスタである。
【0041】また、50はpMOSトランジスタ48、
49のON、OFF動作、即ち、選択回路47の選択動
作を制御する選択制御回路をなす外部電源電圧検出回路
であり、51はVCC電源線、52〜55はnMOSト
ランジスタ、56、57はクランプ抵抗、58はインバ
ータである。
【0042】ここに、図6は、外部電源電圧VCCと、
ノード45の電圧、ノード46の電圧、ノード59の電
圧、ノード60の電圧、ノード61の電圧、セル24を
構成するフリップフロップ25に供給されるセルデータ
保持電圧Vcellとの関係を示した図であり、図中、線幅
を太くする実線63が外部電源電圧VCCとセル24を
構成するフリップフロップ25に供給されるセルデータ
保持電圧Vcellとの関係を示している。
【0043】即ち、この第1実施例では、VCC≧4×
Vthとされた場合(動作モードとされた場合)、nMO
Sトランジスタ55のベースにはVth以上の電圧が印加
され、nMOSトランジスタ55=ON、ノード60=
「L」、ノード61=「H」とされる。
【0044】この結果、pMOSトランジスタ48=O
FF、pMOSトランジスタ49=ONとなり、セル2
4を構成するフリップフロップ25にはセルデータ保持
電圧VcellとしてVCC−Vthが印加され、データ保持
電流が抑えられ、スタンバイ時における消費電力の低減
化が図られる。
【0045】これに対して、VCC<4×Vthとされた
場合(セルデータ保持モードとされた場合)には、nM
OSトランジスタ55のベースには接地電圧、0[V]
が印加され、nMOSトランジスタ55=OFF、ノー
ド60=「H」、ノード61=「L」とされる。
【0046】この結果、pMOSトランジスタ48=O
N、pMOSトランジスタ49=OFFとなり、セル2
4を構成するフリップフロップ25にはセルデータ保持
電圧Vcellとして外部電源電圧VCCが印加され、セル
24として十分なソフトエラー耐量が確保される。
【0047】例えば、Vth=0.9[V]とすると、V
CC≧4×0.9=3.6[V]とされた場合には、セル
24を構成するフリップフロップ25にはセルデータ保
持電圧VcellとしてVCC−0.9[V]が印加され、
データ保持電流が抑えられ、スタンバイ時の消費電力の
低減化が図られる。
【0048】これに対して、VCC<4×0.9=3.6
[V]とされた場合には、セル24を構成するフリップ
フロップ25にはセルデータ保持電圧Vcellとして外部
電源電圧VCCが印加され、セル24として十分なソフ
トエラー耐量が確保される。
【0049】第2実施例・・図7〜図9 図7は本発明の第2実施例の要部を示すブロック図であ
り、この第2実施例において、図2に示す電源回路41
と回路構成の異なる電源回路64が設けられている。
【0050】この電源回路64において、65は外部電
源電圧VCCを昇圧してなる昇圧電圧を出力する昇圧電
圧発生回路であり、この昇圧電圧発生回路65は、具体
的には、図8に示すように構成される。
【0051】図中、66は外部電源電圧入力端子、67
〜69はリング発振回路を構成するインバータ、70は
コンデンサ、71、72はnMOSトランジスタ、73
は昇圧電圧を出力する昇圧電圧出力端子であり、この昇
圧電圧発生回路65からは昇圧電圧として、2VCC−
2Vthが出力される。
【0052】即ち、この第2実施例においては、電源回
路64は、ノード45に昇圧電圧、2VCC−2Vthを
出力し、ノード46に外部電源電圧VCCを出力するよ
うに構成されている。
【0053】ここに、図9は、外部電源電圧VCCと、
ノード45の電圧、ノード46の電圧、ノード59の電
圧、ノード60の電圧、ノード61の電圧、セル24を
構成するフリップフロップ25に供給されるセルデータ
保持電圧Vcellとの関係を示した図であり、図中、線幅
を太くする実線74が外部電源電圧VCCとセル24を
構成するフリップフロップ25に供給されるセルデータ
保持電圧Vcellを示している。
【0054】即ち、この第2実施例では、VCC≧4×
Vthとされた場合(動作モードとされた場合)、nMO
Sトランジスタ55のベースにはVth以上の電圧が印加
され、nMOSトランジスタ55=ONとなり、ノード
60=「L」、ノード61=「H」とされる。
【0055】この結果、pMOSトランジスタ48=O
FF、pMOSトランジスタ49=ONとなり、セル2
4のフリップフロップ25にはセルデータ保持電圧Vce
llとして外部電源電圧VCCが印加される。
【0056】これに対して、VCC<4×Vthとされた
場合(セルデータ保持モードとされた場合)には、nM
OSトランジスタ55のベースには接地電圧、0[V]
が印加され、nMOSトランジスタ55=OFF、ノー
ド60=「H」、ノード61=「L」とされる。
【0057】この結果、pMOSトランジスタ48=O
N、pMOSトランジスタ49=OFFとなり、セル2
4のフリップフロップ25にはセルデータ保持電圧Vce
llとして昇圧電圧2VCC−2Vthが印加される。
【0058】例えば、Vth=0.9[V]とすると、V
CC≧4×0.9=3.6[V]とされた場合には、セル
24を構成するフリップフロップ25にはセルデータ保
持電圧Vcellとして外部電源電圧VCC自体が印加され
る。
【0059】これに対して、VCC<4×0.9=3.6
[V]とされた場合には、セル24を構成するフリップ
フロップ25にはセルデータ保持電圧Vcellとして昇圧
電圧2VCC−2×0.9[V]が印加され、セル24
として十分なソフトエラー耐量が確保される。
【0060】したがって、この第2実施例は、動作モー
ド時、外部から供給される外部電源電圧VCCを第1実
施例の場合よりも低くして、スタンバイ時における消費
電力を低減化する場合に適用して好適な例である。
【0061】なお、上述の実施例においては、セルデー
タ保持電圧Vcellを選択する選択回路47を制御する回
路として外部電源電圧検出回路50を設けるようにした
場合について説明したが、この代わりに、外部電源電圧
を降圧する降圧回路から出力される降圧電圧を検出する
降圧電圧検出回路や、外部電源電圧を昇圧する昇圧回路
から出力される昇圧電圧を検出する昇圧電圧検出回路を
設け、これらによって選択回路47を制御するようにし
ても良い。
【0062】
【発明の効果】本発明によれば、電源回路11から出力
される複数の電圧V1、V2・・・Vnの中から電圧値の
低い電圧をセルデータ保持電圧として選択するように制
御する場合には、スタンバイ時における消費電力を低減
化することができ、電源回路11から出力される複数の
電圧V1、V2・・・Vnの中から電圧値の高い電圧を選
択するように制御する場合には、セルとして十分なソフ
トエラー耐量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の第1実施例の要部を示すブロック図で
ある。
【図3】本発明の第1実施例を構成するロウアドレスバ
ッファ、ロウデコーダ及びセルアレイ部の構成を具体的
に示す回路図である。
【図4】本発明の第1実施例を構成するコラムアドレス
バッファ、コラムデコーダ及びコラム選択回路の構成を
具体的に示す回路図である。
【図5】本発明の第1実施例を構成するデータ入力バッ
ファ、ライトアンプ、チップ選択信号入力バッファ、書
込み制御信号入力バッファ、センスアンプ及びデータ出
力バッファを具体的に示す回路図である。
【図6】本発明の第1実施例の動作を説明するための図
である。
【図7】本発明の第2実施例の要部を示すブロック図で
ある。
【図8】本発明の第2実施例を構成する昇圧電圧発生回
路の構成を具体的に示す回路図である。
【図9】本発明の第2実施例の動作を説明するための図
である。
【図10】従来のMOS型スタティックRAMが備える
セルの一例を示す回路図である。
【符号の説明】
11 電源回路 12 セル 13 フリップフロップ 14 選択回路 151、152、15n スイッチ素子 S1、S2、Sn スイッチ制御信号

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部から供給される外部電源電圧(VC
    C)の変化に対応して電圧値の異なる複数の電圧
    (V1、V2・・・Vn)を出力する電源回路(11)
    と、この電源回路(11)から出力される前記複数の電
    圧(V1、V2・・・Vn)の中から一の電圧を選択し、
    この選択した電圧を、セルデータ保持電圧として、セル
    (12)を構成するフリップフロップ(13)に供給す
    る選択回路(14)とを備えていることを特徴とするM
    OS型スタティックRAM。
  2. 【請求項2】前記電源回路(11)は、前記外部電源電
    圧(VCC)を降圧してなる降圧電圧を出力する降圧回
    路を有し、前記複数の電圧(V1、V2・・・Vn)とし
    て、前記外部電源電圧(VCC)と前記降圧電圧とを出
    力し、前記選択回路(14)は、前記外部電源電圧(V
    CC)が所定の値以上の場合には、前記降圧電圧を選択
    し、前記外部電源電圧(VCC)が所定の値よりも低い
    場合には、前記外部電源電圧(VCC)を選択するよう
    に制御されることを特徴とする請求項1記載のMOS型
    スタティックRAM。
  3. 【請求項3】前記電源回路(11)は、前記外部電源電
    圧(VCC)を昇圧してなる昇圧電圧を出力する昇圧回
    路を有し、前記複数の電圧(V1、V2・・・Vn)とし
    て、前記外部電源電圧(VCC)と前記昇圧電圧とを出
    力し、前記選択回路(14)は、前記外部電源電圧(V
    CC)が所定の値以上の場合には、前記外部電源電圧
    (VCC)を選択し、前記外部電源電圧(VCC)が所
    定の値よりも低い場合には、前記昇圧電圧を選択するよ
    うに制御されることを特徴とする請求項1記載のMOS
    型スタティックRAM。
  4. 【請求項4】前記外部電源電圧(VCC)を検出する外
    部電源電圧検出回路を備え、この外部電源電圧検出回路
    から出力される検出信号を前記選択回路(14)の制御
    信号としていることを特徴とする請求項1、2又は3記
    載のMOS型スタティックRAM。
  5. 【請求項5】前記外部電源電圧(VCC)に関連して電
    圧値を変化させる前記外部電源電圧(VCC)以外の電
    圧を検出する電圧検出回路を設け、この電圧検出回路か
    ら出力される検出信号を前記選択回路(14)の制御信
    号としていることを特徴とする請求項1、2又は3記載
    のMOS型スタティックRAM。
JP4248310A 1992-09-11 1992-09-17 Mos型スタティックram Withdrawn JPH06103782A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4248310A JPH06103782A (ja) 1992-09-17 1992-09-17 Mos型スタティックram
KR1019930018366A KR0136074B1 (ko) 1992-09-11 1993-09-11 개량된 소프트 에러 저항을 갖는 mos형 sram, 고전위 전원 전압 강하 검출 회로, 상보 신호 천이 검출 회로 및 개량된 내부신호 시간 마진을 갖는 반도체 장치
US08/513,641 US5644546A (en) 1992-09-11 1995-08-10 MOS static RAM with improved soft error resistance; high-level supply voltage drop detection circuit and complementary signal transition detection circuit for the same; and semiconductor device with improved intersignal time margin
US08/755,550 US5734622A (en) 1992-09-11 1996-11-22 MOS static RAM with improved soft error resistance; high-level supply voltage drop detection circuit and complementary signal transition detection circuit for the same; and semiconductor device with improved intersignal time margin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4248310A JPH06103782A (ja) 1992-09-17 1992-09-17 Mos型スタティックram

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06103782A true JPH06103782A (ja) 1994-04-15

Family

ID=17176177

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JP4248310A Withdrawn JPH06103782A (ja) 1992-09-11 1992-09-17 Mos型スタティックram

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JP (1) JPH06103782A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10214487A (ja) * 1996-12-31 1998-08-11 Sgs Thomson Microelectron Inc 電力散逸制御を有する集積回路
KR100237119B1 (ko) * 1995-10-25 2000-01-15 가네꼬 히사시 반도체 집적 회로 장치

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