JPH06243682A - Dynamic RAM and data processing system thereof - Google Patents
Dynamic RAM and data processing system thereofInfo
- Publication number
- JPH06243682A JPH06243682A JP5030124A JP3012493A JPH06243682A JP H06243682 A JPH06243682 A JP H06243682A JP 5030124 A JP5030124 A JP 5030124A JP 3012493 A JP3012493 A JP 3012493A JP H06243682 A JPH06243682 A JP H06243682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- capacitor
- dram
- memory
- mos transistor
- 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.)
- Granted
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 94
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 59
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 59
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 58
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 37
- 102100035606 Beta-casein Human genes 0.000 description 7
- 101000947120 Homo sapiens Beta-casein Proteins 0.000 description 7
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 102100031456 Centriolin Human genes 0.000 description 4
- 101000941711 Homo sapiens Centriolin Proteins 0.000 description 4
- 101001108716 Homo sapiens Ribosome biogenesis protein NSA2 homolog Proteins 0.000 description 4
- 101000666063 Homo sapiens WD repeat-containing protein 74 Proteins 0.000 description 4
- 102100021459 Ribosome biogenesis protein NSA2 homolog Human genes 0.000 description 4
- 102100038091 WD repeat-containing protein 74 Human genes 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 101150107050 PSA2 gene Proteins 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 101000576973 Homo sapiens Mitochondrial-processing peptidase subunit beta Proteins 0.000 description 1
- 102100025298 Mitochondrial-processing peptidase subunit beta Human genes 0.000 description 1
- 101000591390 Mus musculus Neurotensin receptor type 2 Proteins 0.000 description 1
- 101150037674 PMA2 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100021768 Phosphoserine aminotransferase Human genes 0.000 description 1
- 108010072866 Prostate-Specific Antigen Proteins 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Dram (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 DRAMの差動アンプにおいて、カップリン
グ容量を向上させることによって、MOSトランジスタ
のしきい値電圧のばらつきを補償し、低コストかつ大容
量のデータ処理システムにおける主記憶メモリに適用で
きるDRAMおよびそのデータ処理システムを提供する
【構成】 MOSトランジスタ対を有する差動アンプ
と、情報蓄積用の第1キャパシタを有するメモリセルを
含むメモリアレイとを有するダイナミック型RAMにお
いて、上記差動アンプにおけるMOSトランジスタ対の
ソース側にそれぞれ第1キャパシタおよび第2MOSト
ランジスタを設けるとともに、上記第2キャパシタをメ
モリセルの第1キャパシタと同一の構造とし、上記対向
して設けられた第2キャパシタの対向電極を接続して、
該対向電極に印加する電圧を制御することにより容量カ
ップリングを行なわせる。
(57) [Summary] (Modified) [Purpose] In the differential amplifier of DRAM, coupling
MOS transistor by improving the capacitance
Low cost and large capacity
Can be applied to the main memory in the data processing system
DRAM AND DATA PROCESSING SYSTEM THEREOF-Patent application
And a memory cell having a first capacitor for storing information
A dynamic RAM having a memory array including
The MOS transistor pair in the differential amplifier is
The source side has a first capacitor and a second MOS transistor, respectively.
A transistor is provided and the second capacitor is
The same structure as the first capacitor of the molybdenum cell
By connecting the counter electrode of the second capacitor provided by
The capacitance is controlled by controlling the voltage applied to the counter electrode.
Make pulling.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は差動アンプに関するもの
であり、特に大容量のダイナミック型RAMを主記憶メ
モリとして使うデータ処理システムに応用することによ
って有効な技術である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential amplifier, and in particular, it is an effective technique when applied to a data processing system using a large capacity dynamic RAM as a main memory.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、トランジスタの形成プロセスに
おいて、それぞれのトランジスタによってそのトランジ
スタの有するしきい値電圧Vthにばらつきが生じる。こ
のため、メモリとして使用されるあるいはマイコン等の
ように内蔵されているダイナミック型RAM(以下DR
AMと記す)に一般に使用されているトランジスタにお
いて、センスアンプ,メインアンプ等の差動アンプを構
成するMOSトランジスタのスイッチングスピードにば
らつきが生じるため誤動作が生じやすくなる。図2
(a)にこの差動アンプの一例として従来のCMOSセ
ンスアンプの回路図および図2(b)にこのセンスアン
プの動作波形図を示す。ここで、図2(a)においてN
MOSトランジスタQ2のしきい値電圧Vthを基準とし
て、NMOSトランジスタQ1のしきい値電圧Vthが低
い場合を例としてこの問題点について図2(b)の動作
波形図に基づいて説明する。今、ビット線BL側にメモ
リセルから信号量が出たとする。このCMOSセンスア
ンプの動作は入力端子PPにHighレベルの電圧が印
加され、入力端子PNにLowレベルの電圧が印加され
ることにより、ビット線BLに信号が増幅される。この
とき、しきい値電圧Vthにばらつきがなければ、上記N
MOSトランジスタQ2が上記NMOSトランジスタQ
1よりも先にONし、通常のCMOSセンスアンプによ
る信号の増幅動作が行なわれる。しかし、このCMOS
センスアンプにおいては上記NMOSトランジスタQ1
のしきい値電圧Vthが低いため、上記NMOSトランジ
スタQ1のスイッチングスピードが速くなってしまう。
そして、上記NMOSトランジスタQ1の方がNMOS
トランジスタQ2よりも先にONしてしまうことにな
る。このため、図2(b)に示すように上記ビット線B
Lの電位が先にLowレベルになってしまい、ビット線
BLBがHighレベルとなり、入力あるいは出力デー
タが反転してしまうため、しきい値電圧にばらつきのあ
るMOSトランジスタを使用したセンスアンプあるいは
メインアンプを含むDRAM等のメモリにおいて誤動作
が生じる。2. Description of the Related Art Generally, in the process of forming a transistor, the threshold voltage V th of the transistor varies depending on each transistor. For this reason, a dynamic RAM (hereinafter referred to as DR) that is used as a memory or is built in like a microcomputer.
In a transistor generally used in AM), a switching speed of MOS transistors forming a differential amplifier such as a sense amplifier and a main amplifier varies, so that a malfunction easily occurs. Figure 2
FIG. 2A shows a circuit diagram of a conventional CMOS sense amplifier as an example of this differential amplifier, and FIG. 2B shows an operation waveform diagram of this sense amplifier. Here, in FIG.
Based on the threshold voltage V th of the MOS transistor Q2, it will be described with reference to the operation waveform diagram shown in FIG. 2 (b) this problem where the threshold voltage V th of the NMOS transistor Q1 is low as an example. Now, it is assumed that a signal amount is output from the memory cell on the bit line BL side. In the operation of the CMOS sense amplifier, a high level voltage is applied to the input terminal PP and a low level voltage is applied to the input terminal PN, so that the signal is amplified on the bit line BL. At this time, if there is no variation in the threshold voltage V th , the above N
The MOS transistor Q2 is the above-mentioned NMOS transistor Q.
The signal is turned on before 1 and the signal is amplified by a normal CMOS sense amplifier. However, this CMOS
In the sense amplifier, the NMOS transistor Q1
Since the threshold voltage V th is low, the switching speed of the NMOS transistor Q1 is increased.
The NMOS transistor Q1 is an NMOS
It will be turned on before the transistor Q2. Therefore, as shown in FIG.
The potential of L first becomes Low level, the bit line BLB becomes High level, and the input or output data is inverted. Therefore, the sense amplifier or the main amplifier using the MOS transistor having the variation in the threshold voltage. A malfunction occurs in a memory such as a DRAM including the above.
【0003】このような問題点を解決するため、現在M
OSトランジスタのしきい値電圧Vthのばらつきをコン
トロールするための回路を組み込んだ差動アンプが提案
されている。図3(a)に一例としてしきい値電圧にば
らつきのあるMOSトランジスタによって構成されるC
MOSセンスアンプをDRAMに適用した場合の回路図
および図3(b)にこの回路の動作波形図を示す。この
CMOSセンスアンプは従来のCMOSセンスアンプに
おけるN型センスアンプNSAを構成するNMOSトラ
ンジスタQ1,Q2のそれぞれのソースにキャパシタC
1,C2およびスイッチMOSトランジスタQ5,Q6
が設けられる。そして、上記スイッチMOSトランジス
タQ5,Q6のゲートおよびトランスファMOSトラン
ジスタQ4のゲートがスイッチングSW信号にて制御さ
れる。そして、上記キャパシタC1,C2のカップリン
グ動作がカップリングCOM信号により制御されてい
る。つぎに、この回路の動作について図3(b)に従っ
て以下に説明する。まず、プリチャージPCB信号がL
owレベルとされることによって、NMOSトランジス
タQ7,Q8,Q9がOFFされ、プリチャージ動作が
終了されるとともに、しきい値電圧Vth分の電圧の補償
動作が終了する。その後、上記COM信号がLowレベ
ルとされることによって、カップリング動作が終了し、
その後、SW信号がHighレベルとされることによっ
てスイッチMOSトランジスタQ5,Q6,Q4がON
し、N型センスアンプNSAによりデータが増幅され
る。そして、センスアンプ制御PPB信号がLowレベ
ルとされることによって、PMOSトランジスタQ10
がONされるとともに、P型センスアンプPSAが起動
され、上記N型センスアンプNSA及びP型センスアン
プPSAにより構成されるCMOSセンスアンプ内で増
幅した信号をビット線BLおよびBLBに伝送してい
た。このようにして、DRAMにおいて上記NMOSト
ランジスタQ1,Q2のソース側のノードにあらかじめ
Vth差分の電位を付与し、カップリングによるプリセン
スを行うことで差動アンプとしての正常動作が補償され
る。In order to solve such problems, M
A differential amplifier incorporating a circuit for controlling the variation in the threshold voltage V th of the OS transistor has been proposed. As an example, in FIG. 3A, C composed of MOS transistors having variations in threshold voltage is used.
A circuit diagram when the MOS sense amplifier is applied to a DRAM and an operation waveform diagram of this circuit are shown in FIG. This CMOS sense amplifier has a capacitor C at each source of NMOS transistors Q1 and Q2 that form an N-type sense amplifier NSA in a conventional CMOS sense amplifier.
1, C2 and switch MOS transistors Q5, Q6
Is provided. The gates of the switch MOS transistors Q5 and Q6 and the gate of the transfer MOS transistor Q4 are controlled by the switching SW signal. The coupling operation of the capacitors C1 and C2 is controlled by the coupling COM signal. Next, the operation of this circuit will be described below with reference to FIG. First, the precharge PCB signal is L
By setting it to the ow level, the NMOS transistors Q7, Q8, Q9 are turned off, the precharge operation is completed, and the compensation operation for the voltage corresponding to the threshold voltage V th is completed. After that, the COM signal is set to the Low level to end the coupling operation,
After that, the SW signal is set to the High level to turn on the switch MOS transistors Q5, Q6, and Q4.
Then, the N-type sense amplifier NSA amplifies the data. Then, by setting the sense amplifier control PPB signal to the low level, the PMOS transistor Q10
Is turned on, the P-type sense amplifier PSA is activated, and the signal amplified in the CMOS sense amplifier composed of the N-type sense amplifier NSA and the P-type sense amplifier PSA is transmitted to the bit lines BL and BLB. . In this way, in the DRAM, the potential on the source side of the NMOS transistors Q1 and Q2 is applied with the potential of V th difference in advance, and the pre-sense by the coupling is performed, whereby the normal operation as the differential amplifier is compensated.
【0004】ここで、図4(a)にしきい値電圧Vthの
ばらつきによるノイズ量とカップリング容量との関係を
示す。このグラフは横軸にカップリング容量/ビット線
容量をパラメータとし、縦軸にしきい値電圧Vthのばら
つきによるノイズ量(mV)をパラメータとして示して
ある。図に示すようにカップリング容量/ビット線容量
が小さいとノイズが大きくなるため、カップリング容量
/ビット容量はある程度大きくしなければならない。し
かし、図3(a)に記載したCMOSセンスアンプにお
いてはカップリング容量をビット線容量に対して十分大
きくすることについて検討されてない。さらに、同様に
して図3(a)におけるスイッチMOSトランジスタQ
5,Q6においてもしきい値電圧Vthのばらつきによる
誤動作が懸念される。ここで、図4(b)にしきい値電
圧Vthのばらつきによるノイズ量とカップリング容量の
ばらつきについての関係を示す。このグラフは横軸にカ
ップリング容量ばらつき(%)をパラメータとし、縦軸
にしきい値電圧Vthのばらつきによるノイズ量(mV)
をパラメータとして示し、図3(a)で示したカップリ
ング容量/ビット線容量を変化させてそれぞれの場合に
ついて示してある。図に示すように、一定のカップリン
グ容量ばらつきにおいて、カップリング容量/ビット線
容量が大きいほど、しきい値電圧Vthのばらつきによる
ノイズ量が低減できる。また、図4(b)において示さ
れるようにカップリング容量がビット線に対して大きい
ほど、カップリング容量がばらついた場合でも、しきい
値電圧Vthの補償動作によりしきい値電圧Vthがばらつ
いたことによるノイズ量を低減できる。しかし、従来方
式においては、カップリング容量獲得のための手段が検
討されていないため、ビット線容量に対するカップリン
グ容量の比が小さくなる。例えば、カップリング容量を
MOSトランジスタで形成した場合、容量値は電極間の
電圧に依存するため、ノイズ量低減に制限があり、信号
量が少ない場合、誤動作を回避することは困難である。
さらにカップリング動作時の電圧の振幅が大きいとNM
OSトランジスタQ1のソース側のノードがマイナス電
位となるため、マイノリティーキャリアが発生するとい
う問題点がある。このように、従来のしきい値電圧Vth
を補償するタイプのセンスアンプは従来のビット数が少
ないDRAM以外では、実用という面では適用すること
ができなかった。さらに、従来のセンスアンプはカップ
リング容量値をビット線容量に対して大きくしなければ
ならず、メインアンプでも同様に検討されておらず、シ
ェアードMOSトランジスタあるいはスイッチMOSト
ランジスタが設けられていない。この場合、センスアン
プ外のビット線容量と上記センスアンプ内のビット線容
量の両方に対して十分大きなカップリング容量が必要と
され、チップ面積が増大する。Here, FIG. 4A shows the relationship between the amount of noise and the coupling capacitance due to variations in the threshold voltage V th . In this graph, the horizontal axis shows the coupling capacitance / bit line capacitance as a parameter, and the vertical axis shows the noise amount (mV) due to the variation of the threshold voltage V th as a parameter. As shown in the figure, if the coupling capacitance / bit line capacitance is small, noise increases, so the coupling capacitance / bit capacitance must be increased to some extent. However, in the CMOS sense amplifier shown in FIG. 3A, no consideration has been given to making the coupling capacitance sufficiently larger than the bit line capacitance. Further, similarly, the switch MOS transistor Q in FIG.
Also in Q5 and Q6, there is a fear of malfunction due to variations in the threshold voltage V th . Here, FIG. 4B shows the relationship between the noise amount and the variation of the coupling capacitance due to the variation of the threshold voltage V th . In this graph, the horizontal axis shows the coupling capacitance variation (%) as a parameter, and the vertical axis shows the noise amount (mV) due to the variation of the threshold voltage V th.
Is shown as a parameter, and the coupling capacitance / bit line capacitance shown in FIG. 3A is changed for each case. As shown in the figure, in a constant coupling capacitance variation, the larger the coupling capacitance / bit line capacitance, the more the noise amount due to the variation in the threshold voltage V th can be reduced. Further, as shown in FIG. 4B, as the coupling capacitance is larger with respect to the bit line, the threshold voltage V th is compensated by the compensation operation of the threshold voltage V th even if the coupling capacitance varies. The amount of noise due to variations can be reduced. However, in the conventional method, since the means for obtaining the coupling capacitance has not been studied, the ratio of the coupling capacitance to the bit line capacitance becomes small. For example, when the coupling capacitance is formed by a MOS transistor, the capacitance value depends on the voltage between the electrodes, so that there is a limit to the noise amount reduction, and it is difficult to avoid malfunction when the signal amount is small.
Furthermore, if the voltage amplitude during the coupling operation is large, NM
Since the node on the source side of the OS transistor Q1 has a negative potential, there is a problem that minority carriers are generated. Thus, the conventional threshold voltage V th
The sense amplifier of the type that compensates for is not practically applicable other than the conventional DRAM having a small number of bits. Further, in the conventional sense amplifier, the coupling capacitance value has to be made larger than the bit line capacitance, and the main amplifier has not been examined in the same way, and the shared MOS transistor or the switch MOS transistor is not provided. In this case, a sufficiently large coupling capacitance is required for both the bit line capacitance outside the sense amplifier and the bit line capacitance inside the sense amplifier, which increases the chip area.
【0005】一方、近年半導体メモリ特にDRAMの大
容量化によるチップ面積の増大が問題となっており、こ
のことによってコストが上がってしまうという問題点が
ある。図5に、一例として従来のDRAMの長辺方向2
56ビットごとのレイアウト図を示す。メモリアレイの
中央にセンスアンプがレイアウトされているためにビッ
ト数が増加することによって、上記センスアンプ数も増
加するため、センスアンプのチップ面積に対する占有率
が増加し、チップ面積が非常に大きくなる。このよう
に、従来のレイアウトにおいては半導体メモリが大容量
になることによって半導体メモリ及びこの半導体メモリ
を含むマイコンのチップ面積が増大すると共に、コスト
が上昇し、メモリボードとしても大型化,コストの上昇
が問題となり、大容量を必要とするデータ処理システム
として使用する場合にも主記憶メモリのコストの上昇は
問題となる。このため、1つのセンスアンプと接続する
ビット数を増加させた場合でもチップ面積の低下及びコ
ストの低下について、現在本願発明者により検討が進め
られている。図6に一例として、通常の16MDRAM
と、1つのセンスアンプに対するビット線を増加させた
時の16MDRAMとの信号量についての比較を示す。
16MDRAMは、1つのセンスアンプと接続されるビ
ット数が256ビットとされているが、このビット数を
4倍とした場合について示す。この場合、1つのセンス
アンプに対して接続されるビット数が1024となり、
メモリセルから出力される信号量は約1/4に減少す
る。ここで、このときの信号量を87mVとして以下説
明を続ける。このDRAMを正常動作をさせるためには
しきい値電圧Vthのばらつきに対するノイズ量を8mV
まで低減しなければならない。ところが、従来方式にお
いてはビット線容量に対するカップリング容量の獲得方
法を検討していなかったため、センスアンプを構成する
トランジスタにおけるしきい値電圧Vthのばらつきによ
るノイズであった44mVをビット数を4倍とした場合
のノイズ目標である8mVまで低減することができない
という問題点がある。このため、1つのセンスアンプと
接続されるビット数が4倍になると、図4(a)のグラ
フにおいて示したように、カップリング容量/ビット線
容量が約1/4になってしまうため、このカップリング
容量を約4倍にする必要がある。このことによって、カ
ップリング容量のための面積が増大する。このため、ビ
ット線容量を減らすための工夫が必要となるが、図3の
DRAMにおいては、CMOSセンスアンプとビット線
部を切離すための回路が設けられていないので、ビット
線容量が大きくなってしまう。さらに、キャパシタC
1,C2においてトランジスタ容量を使用すると、容量
の電圧依存性が大きいため、カップリング容量/ビット
線容量が小さくなり、ノイズが低減できず、総信号量の
うちしきい値電圧Vthのノイズの割合が半分以上を占
め、カップリング,リーク電流によるノイズを考慮する
とDRAMとして動作しなくなる。このような2点から
1つのセンスアンプに対するビット数の多いDRAMに
おいては、このセンスアンプは使用できず、また、この
ことにより従来のMOSトランジスタのしきい値電圧を
コントロールするタイプの差動アンプではデータの反転
という問題点は解決できない。On the other hand, in recent years, an increase in the chip area due to the increase in the capacity of semiconductor memories, especially DRAM, has become a problem, which causes a problem that the cost increases. FIG. 5 shows, as an example, the long side direction 2 of the conventional DRAM.
A layout diagram for every 56 bits is shown. Since the sense amplifier is laid out in the center of the memory array and the number of bits increases, the number of sense amplifiers also increases, so the occupation ratio of the sense amplifier to the chip area increases and the chip area becomes very large. . As described above, in the conventional layout, the semiconductor memory has a large capacity, so that the chip area of the semiconductor memory and the microcomputer including the semiconductor memory increases, and the cost increases, and the memory board also increases in size and cost. Becomes a problem, and the cost increase of the main memory becomes a problem even when it is used as a data processing system requiring a large capacity. Therefore, the present inventor is currently studying the reduction of the chip area and the reduction of the cost even when the number of bits connected to one sense amplifier is increased. As an example, FIG. 6 shows an ordinary 16 MDRAM.
And a comparison of the signal amount with 16MDRAM when the number of bit lines for one sense amplifier is increased.
Although the number of bits connected to one sense amplifier is 256 bits in 16 MDRAM, the case where the number of bits is quadrupled will be described. In this case, the number of bits connected to one sense amplifier is 1024,
The amount of signal output from the memory cell is reduced to about 1/4. Here, the description will be continued below assuming that the signal amount at this time is 87 mV. In order to operate this DRAM normally, the noise amount for the variation of the threshold voltage V th is 8 mV.
Must be reduced to. However, in the conventional method, since the method of obtaining the coupling capacitance with respect to the bit line capacitance has not been studied, 44 mV, which is noise due to the variation of the threshold voltage V th in the transistors forming the sense amplifier, is quadrupled in bit number. In that case, there is a problem that the noise target cannot be reduced to 8 mV. Therefore, when the number of bits connected to one sense amplifier is quadrupled, the coupling capacitance / bit line capacitance becomes about 1/4 as shown in the graph of FIG. It is necessary to increase this coupling capacity by about 4 times. This increases the area for the coupling capacitance. Therefore, it is necessary to devise to reduce the bit line capacitance. However, the DRAM of FIG. 3 does not have a circuit for separating the CMOS sense amplifier from the bit line portion, and therefore the bit line capacitance becomes large. Will end up. Furthermore, the capacitor C
When transistor capacitances are used in 1 and C2, the coupling capacitance / bit line capacitance is reduced due to the large voltage dependency of the capacitance, noise cannot be reduced, and the noise of the threshold voltage V th of the total signal amount is reduced. The ratio occupies more than half, and if the noise due to the coupling and the leak current is taken into consideration, the DRAM cannot operate. This sense amplifier cannot be used in such a DRAM having a large number of bits for one sense amplifier from two points, and in a conventional differential amplifier of the type that controls the threshold voltage of a MOS transistor, The problem of data inversion cannot be solved.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】DRAMの差動アンプ
において、カップリング容量を向上させることによっ
て、MOSトランジスタのしきい値電圧のばらつきを補
償し、低コストかつ大容量のデータ処理システムにおけ
る主記憶メモリに適用できるDRAMおよびそのデータ
処理システムを提供することを目的とする。In the differential amplifier of DRAM, by improving the coupling capacity, the variation of the threshold voltage of the MOS transistor is compensated, and the main memory in a low cost and large capacity data processing system. An object is to provide a DRAM applicable to a memory and a data processing system thereof.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】MOSトランジスタ対を
有する差動アンプと、情報蓄積用の第1キャパシタを有
するメモリセルを含むメモリアレイとを有するダイナミ
ック型RAMにおいて、上記差動アンプにおけるMOS
トランジスタ対のソース側にそれぞれ第2キャパシタお
よび第2MOSトランジスタを設けるとともに、上記第
2キャパシタをメモリセルの第1キャパシタと同一の構
造とし、上記対向して設けられた第2キャパシタの対向
電極を接続して、該対向電極に印加する電圧を制御する
ことにより容量カップリングを行なわせる。In a dynamic RAM having a differential amplifier having a MOS transistor pair and a memory array including a memory cell having a first capacitor for storing information, a MOS in the differential amplifier is provided.
A second capacitor and a second MOS transistor are respectively provided on the source side of the transistor pair, the second capacitor has the same structure as the first capacitor of the memory cell, and the opposite electrodes of the second capacitors provided opposite to each other are connected. Then, capacitive coupling is performed by controlling the voltage applied to the counter electrode.
【0008】[0008]
【作用】ビット線容量に対するカップリング容量あるい
はメインアンプの入出力線に対するカップリング容量を
大きくできるとともにカップリングによる対向電極ノー
ドからのマイノリティーキャリア流出を防止でき、セン
スアンプおよびあるいはメインアンプの感度を向上する
とともに誤動作を防止することができる。このため、1
つの上記センスアンプに接続するビット線の数を増加さ
せることが可能となり、上記センスアンプの数を減少さ
せることができ、DRAMのチップ面積の低減ができる
とともにデータ処理システムの小型化ならびにコスト低
減が図れる。[Function] The coupling capacitance with respect to the bit line capacitance or the coupling capacitance with respect to the input / output line of the main amplifier can be increased, and minority carrier outflow from the counter electrode node due to the coupling can be prevented, and the sensitivity of the sense amplifier and / or the main amplifier is improved In addition, malfunction can be prevented. Therefore, 1
It is possible to increase the number of bit lines connected to the two sense amplifiers, reduce the number of sense amplifiers, reduce the DRAM chip area, and reduce the size and cost of the data processing system. Can be achieved.
【0009】[0009]
(実施例1)図1に本発明のセンスアンプとその制御回
路を含むDRAMの一部の回路図および図7にその動作
波形を示す。この実施例はNMOSトランジスタのしき
い値電圧のばらつきを補償するものとして説明する。ま
ず、図1の回路図の構成について以下に説明する。複数
のビット線BL,BLBと複数のワード線WLが構成さ
れ、上記ビット線BLとワード線WLの交点には、ワー
ド線WL1,WL2と接続されたメモリセル1,メモリ
セル2に示すように複数のメモリセルが構成されてい
る。これらのメモリセルはDRAMであるため、上記メ
モリセル1,2は、それぞれNMOSトランジスタQ1
0とキャパシタC3,NMOSトランジスタQ19とキ
ャパシタC4によって構成されている。また、このDR
AMが2層配線構造にて形成されている場合、Yセレク
ト線YS及びコモンデータ線CD,CDBがワード線W
L2の右側にレイアウトされる。このため、反転情報の
メモリセルへの書き込みが遅くなるのでこれを防止する
ために、センスアンプとしてはPMOSトランジスタQ
1,Q2によってP型センスアンプPSA1およびPM
OSトランジスタQ3,Q4によってP型センスアンプ
PSA2が構成される。また、NMOSトランジスタQ
5,Q6によってN型センスアンプNSAが構成され、
上記P型センスアンプPSA1と上記N型センスアンプ
NSAの間に、NMOSトランジスタQ9,Q12,Q
13によってプリチャージ回路PCが構成される。そし
て、上記P型センスアンプPSA1,2、N型センスア
ンプNSAを共用するために、NMOSトランジスタQ
14,Q15およびNMOSトランジスタQ16,Q1
7をシェアードMOSトランジスタとして使用すること
によって左右のメモリアレイが選択できるようにされ
る。ここで、NMOSトランジスタQ6のしきい値電圧
Vthを基準として、NMOSトランジスタQ5のしきい
値電圧Vthが低いとするため、このしきい値電圧Vth差
分の電圧をNMOSトランジスタQ5に補償するための
回路が構成される。このセンスアンプは、上記NMOS
トランジスタQ5のソース側のノードにあらかじめVth
差分の電位を付与し、キャパシタC1,C2を用いたカ
ップリングによるプリアンプを行うことで正常動作が保
証されるものである。(Embodiment 1) FIG. 1 is a partial circuit diagram of a DRAM including a sense amplifier of the present invention and its control circuit, and FIG. 7 shows its operation waveform. This embodiment will be described as compensating for variations in the threshold voltage of NMOS transistors. First, the configuration of the circuit diagram of FIG. 1 will be described below. A plurality of bit lines BL, BLB and a plurality of word lines WL are formed, and at the intersections of the bit lines BL and word lines WL, as shown in the memory cell 1 and the memory cell 2 connected to the word lines WL1 and WL2. A plurality of memory cells are configured. Since these memory cells are DRAMs, the memory cells 1 and 2 have the NMOS transistor Q1 respectively.
0 and a capacitor C3, an NMOS transistor Q19 and a capacitor C4. Also, this DR
When the AM is formed by the two-layer wiring structure, the Y select line YS and the common data lines CD and CDB are the word lines W.
It is laid out on the right side of L2. Therefore, the writing of the inversion information to the memory cell becomes slow. To prevent this, the PMOS transistor Q is used as the sense amplifier.
P-type sense amplifiers PSA1 and PM by 1 and Q2
The OS transistors Q3 and Q4 form a P-type sense amplifier PSA2. Also, the NMOS transistor Q
5, Q6 form an N-type sense amplifier NSA,
NMOS transistors Q9, Q12, Q are provided between the P-type sense amplifier PSA1 and the N-type sense amplifier NSA.
A precharge circuit PC is composed of 13. In order to share the P-type sense amplifiers PSA1 and PSA2 and the N-type sense amplifier NSA, the NMOS transistor Q
14, Q15 and NMOS transistors Q16, Q1
By using 7 as a shared MOS transistor, the left and right memory arrays can be selected. Here, based on the threshold voltage V th of the NMOS transistor Q6, to the threshold voltage V th of the NMOS transistor Q5 is low, to compensate for the voltage of the threshold voltage V th difference in NMOS transistors Q5 Circuit is configured. This sense amplifier is the above-mentioned NMOS
The node on the source side of the transistor Q5 has V th in advance.
Normal operation is guaranteed by applying a potential of a difference and performing preamplification by coupling using the capacitors C1 and C2.
【0010】このDRAMのデータ書き込み動作以後の
データ読み出し動作について、図7の動作波形図に従っ
て以下に説明する。データ書き込み動作以後のビット線
BLはHighレベル,ビット線BLBはLowレベル
に増幅された状態とされるが、ここでワード線WL1が
Lowレベルとされる。このことによって、メモリセル
1におけるNMOSトランジスタQ10がOFFされ、
キャパシタC3に電荷を保持している状態とされる。そ
の後、PPB信号がHighレベルにされることによ
り、PMOSトランジスタQ24がOFFされ、COM
信号がLowレベルとされることによってNMOSトラ
ンジスタQ26がOFFされる。さらに、PN信号がL
owレベルとされ、NMOSトランジスタQ27がOF
FされることによってCMOSセンスアンプによるビッ
ト線対BL,BLBの増幅動作を終了させる。その後、
PCB信号がHighレベルとされ、NMOSトランジ
スタQ11,Q18がONするとともに、NMOSトラ
ンジスタQ9,Q12,Q13がONし、プリチャージ
回路PCが動作することで上記ビット線対BL,BLB
電位が1/2Vccとされる。さらに、CSS信号がHi
ghレベルとされることによってNMOSトランジスタ
Q22,Q23がONされる。このことによって、P型
センスアンプPSA1のQ1,2およびQ3,4のコモ
ンソース線とNSAのQ7,Q8のコモンソース線がシ
ョートされる。このときNMOSトランジスタQ6,Q
8,Q28およびQ5,Q7,Q28を流れる電流によ
りノードa,bは1/2Vccより低い電位に保持され
る。その後、SW信号がLowレベルにされるととも
に、PNL信号がLowレベルとされることによって、
しきい値電圧Vth差を補償するための制御回路CNTR
L1が動作をする。この動作は、まず、SW信号がLo
wレベルにされることによって、NMOSトランジスタ
Q7,Q8がOFFされ、PNLがLoWレベルとされ
ることによって、NMOSトランジスタQ28がOFF
される。このとき、NMOSトランジスタQ5,Q6を
通してノードa,bを充電する電流が流れ、ノードaは
1/2Vccより上記NMOSトランジスタQ5のVth分
だけ低い電位になるまで、またノードbは1/2Vccよ
り上記NMOSトランジスタQ6のVth分だけ低い電位
になるまで電流が流れることによって上記ノードa,b
間の電位差がしきい値電圧Vth差分だけ生じる。次の読
み出し動作に先立って、シェアード信号SHRがLow
レベルとされ、選択されないビット線(この場合は右側
のメモリアレイ)を切り離しておき、上記CSS信号が
Lowレベルとされることによって、上記N型センスア
ンプNSA信号とPSA1,PSA2のコモンソースシ
ョートを終了させる。その後、PCB信号をLowレベ
ルにすることによって、しきい値電圧Vth分の電圧の補
償動作が終了する。その後、ワード線WL1がHigh
レベルとされることによって、メモリセル1が選択状態
となって、蓄積データとしての信号が上記NMOSトラ
ンジスタQ10およびキャパシタC3より構成されるメ
モリセル1から取り出される。その後、シェアード信号
SHLがLowレベルとされることによって、シェアー
ドMOSトランジスタQ14,15がOFFされ、左側
のビット線対BL,BLBが切り離される。その後、上
記COM信号がHighにされることにより、NMOS
トランジスタQ26がONされ、プリセンス動作が行わ
れる。このとき、メモリセルと同一の構造の固定容量を
カップリング容量に用いて、カップリング容量の対向電
極をHVC2(1/2Vcc)から0Vへ変化させること
により、ビット線BL0,BL0Bの電位差を大きくす
ることができる。ここで、上記カップリング容量の対向
電極は0Vに限定されず電源電圧よりも小さい電位に固
定することによっても同様の目的を達成できる。さら
に、上記PN信号,PNL信号がHighレベルとされ
ることにより、NMOSトランジスタQ27,Q28が
ONされる。その後、上記SW信号がHighレベルと
されることによりNMOSトランジスタQ7,8がON
され,PPB信号がLowレベルとされることにより、
PMOSトランジスタQ24がONされ、センスアンプ
コモンソースの電位をNMOSトランジスタ側はLow
レベルにPMOSトランジスタ側ははHighレベルに
してビット線対BL0,BL0Bの電位差をラッチす
る。さらに、その後、上記シェアード信号SHR,SH
LがHighレベルとされることにより、センスアンプ
内で増幅した信号をビット線BLに伝送する。そして、
YS信号がHighレベルとされることにより、NMO
SトランジスタQ20,Q21がONされ、コモンデー
タ線CD,CDBに信号が伝えられる。The data read operation after the data write operation of this DRAM will be described below with reference to the operation waveform diagram of FIG. After the data writing operation, the bit line BL is set to the High level and the bit line BLB is set to the Low level. Here, the word line WL1 is set to the Low level. As a result, the NMOS transistor Q10 in the memory cell 1 is turned off,
The electric charge is held in the capacitor C3. After that, the PPB signal is set to the high level to turn off the PMOS transistor Q24, and the COM
The NMOS transistor Q26 is turned off by setting the signal to the low level. In addition, the PN signal is L
ow level, and the NMOS transistor Q27 is OF
When it is set to F, the amplification operation of the bit line pair BL, BLB by the CMOS sense amplifier is completed. afterwards,
The PCB signal is set to the high level, the NMOS transistors Q11, Q18 are turned on, the NMOS transistors Q9, Q12, Q13 are turned on, and the precharge circuit PC operates to operate the bit line pair BL, BLB.
The potential is set to 1/2 V cc . Furthermore, if the CSS signal is Hi
The NMOS transistors Q22 and Q23 are turned on by setting the gh level. As a result, the common source lines of Q1, Q2 and Q3, 4 of the P-type sense amplifier PSA1 and the common source lines of Q7, Q8 of the NSA are short-circuited. At this time, the NMOS transistors Q6 and Q
Nodes a and b are held at a potential lower than 1/2 V cc by the currents flowing through 8, Q28 and Q5, Q7, Q28. After that, the SW signal is set to Low level and the PNL signal is set to Low level,
Control circuit CNTR for compensating for difference in threshold voltage V th
L1 operates. In this operation, first, the SW signal is Lo
By setting it to the w level, the NMOS transistors Q7 and Q8 are turned off, and when PNL is set to the LoW level, the NMOS transistor Q28 is turned off.
To be done. At this time, a current for charging the nodes a and b flows through the NMOS transistors Q5 and Q6, and the node a becomes a potential lower than 1/2 V cc by V th of the NMOS transistor Q5 and the node b becomes 1/2 V. The currents flow until the potential becomes lower than cc by the Vth of the NMOS transistor Q6.
The potential difference between them is the same as the threshold voltage V th difference. Prior to the next read operation, the shared signal SHR is Low.
The bit line that is set to the level and is not selected (in this case, the memory array on the right side) is separated, and the CSS signal is set to the Low level, so that the N-type sense amplifier NSA signal and the common source short circuit of PSA1 and PSA2 are shorted. To finish. After that, the PCB signal is set to the low level to complete the voltage compensating operation for the threshold voltage V th . After that, the word line WL1 is High
By setting the level, the memory cell 1 is brought into a selected state, and a signal as accumulated data is taken out from the memory cell 1 composed of the NMOS transistor Q10 and the capacitor C3. After that, the shared signal SHL is set to the Low level, the shared MOS transistors Q14 and 15 are turned off, and the left bit line pair BL and BLB is disconnected. After that, the COM signal is set to High, so that the NMOS
The transistor Q26 is turned on, and the pre-sense operation is performed. At this time, the fixed capacitance having the same structure as the memory cell is used as the coupling capacitance, and the counter electrode of the coupling capacitance is changed from HVC2 (1/2 V cc ) to 0 V, so that the potential difference between the bit lines BL0 and BL0B is changed. Can be large. Here, the counter electrode of the coupling capacitor is not limited to 0 V, and the same object can be achieved by fixing the counter electrode to a potential smaller than the power supply voltage. Further, by setting the PN signal and the PNL signal to the high level, the NMOS transistors Q27 and Q28 are turned on. After that, the SW signal is set to the high level to turn on the NMOS transistors Q7 and Q8.
And the PPB signal is set to Low level,
The PMOS transistor Q24 is turned on, and the potential of the sense amplifier common source is set to Low on the NMOS transistor side.
The PMOS transistor side is set to High level to latch the potential difference between the bit line pair BL0 and BL0B. Further, thereafter, the shared signals SHR and SH
By setting L to High level, the signal amplified in the sense amplifier is transmitted to the bit line BL. And
By setting the YS signal to the high level, the NMO
The S transistors Q20 and Q21 are turned on, and signals are transmitted to the common data lines CD and CDB.
【0011】図8に本発明を応用したセンスアンプとそ
の制御回路を含むDRAMの一部の回路図および図9に
その動作波形を示す。この実施例はPMOSトランジス
タのしきい値電圧のばらつきを補償するものとして説明
する。まず、図8の回路図の構成について以下に説明す
る。複数のビット線BL,BLBと複数のワード線WL
が構成され、上記ビット線BLとワード線WLの交点に
は、ワード線WL1,WL2と接続されたメモリセル
1,メモリセル2に示すように複数のメモリセルが構成
されている。これらのメモリセルはDRAMであるた
め、上記メモリセル1,2は、それぞれNMOSトラン
ジスタQ10とキャパシタC3,NMOSトランジスタ
Q19とキャパシタC4によって構成されている。ま
た、このDRAMが2層配線構造にて形成されている場
合、Yセレクト線YS及びコモンデータ線CD,CDB
がワード線WL2の右側にレイアウトされる。このた
め、反転情報のメモリセルへの書き込みが遅くなるので
これを防止するために、センスアンプとしてはNMOS
トランジスタQ1,Q2によってN型センスアンプNS
A1およびNMOSトランジスタQ3,Q4によってN
型センスアンプNSA2が構成される。また、PMOS
トランジスタQ5,Q6によってP型センスアンプPS
Aが構成され、上記P型センスアンプPSAと上記N型
センスアンプNSA1の間に、NMOSトランジスタQ
9,Q12,Q13によってプリチャージ回路PCが構
成される。そして、上記P型センスアンプPSA、N型
センスアンプNSA1,2を共用するために、NMOS
トランジスタQ14,Q15およびNMOSトランジス
タQ16,Q17をシェアードMOSトランジスタとし
て使用することによって左右のメモリアレイが選択でき
るようにされる。ここで、PMOSトランジスタQ6の
しきい値電圧Vthを基準として、PMOSトランジスタ
Q5のしきい値電圧Vthが低いとするため、このしきい
値電圧Vth差分の電圧をPMOSトランジスタQ5に補
償するための回路が構成される。このセンスアンプは、
上記PMOSトランジスタQ5のソース側のノードにあ
らかじめVth差分の電位を付与し、カップリングによる
プリアンプを行うことで正常動作が保証されるものであ
る。FIG. 8 is a partial circuit diagram of a DRAM including a sense amplifier to which the present invention is applied and its control circuit, and FIG. 9 shows its operation waveform. This embodiment will be described as compensating for variations in threshold voltage of PMOS transistors. First, the configuration of the circuit diagram of FIG. 8 will be described below. Multiple bit lines BL, BLB and multiple word lines WL
And a plurality of memory cells are formed at the intersections of the bit lines BL and the word lines WL, as shown by memory cells 1 and 2 connected to the word lines WL1 and WL2. Since these memory cells are DRAMs, the memory cells 1 and 2 are composed of the NMOS transistor Q10 and the capacitor C3, and the NMOS transistor Q19 and the capacitor C4, respectively. When this DRAM is formed with a two-layer wiring structure, the Y select line YS and the common data lines CD, CDB
Are laid out on the right side of the word line WL2. For this reason, the writing of the inversion information to the memory cell becomes slow. To prevent this, an NMOS is used as the sense amplifier.
The N-type sense amplifier NS is formed by the transistors Q1 and Q2.
N by A1 and NMOS transistors Q3 and Q4
The type sense amplifier NSA2 is configured. Also, the PMOS
A P-type sense amplifier PS is formed by the transistors Q5 and Q6.
A is configured, and an NMOS transistor Q is provided between the P-type sense amplifier PSA and the N-type sense amplifier NSA1.
A precharge circuit PC is composed of 9, Q12 and Q13. In order to share the P-type sense amplifier PSA and the N-type sense amplifiers NSA1 and NSA2, an NMOS is used.
The left and right memory arrays can be selected by using the transistors Q14 and Q15 and the NMOS transistors Q16 and Q17 as shared MOS transistors. Here, based on the threshold voltage V th of PMOS transistor Q6, to the threshold voltage V th of PMOS transistor Q5 is low, to compensate for the voltage of the threshold voltage V th difference in the PMOS transistor Q5 Circuit is configured. This sense amplifier is
A normal operation is guaranteed by applying a potential of Vth difference to the node on the source side of the PMOS transistor Q5 in advance and performing preamplification by coupling.
【0012】このDRAMのデータ書き込み動作以後の
データ読み出し動作について、図9の動作波形図に従っ
て以下に説明する。データ書き込み動作以後のビット線
BLはHighレベル,ビット線BLBはLowレベル
に増幅された状態とされるが、ここでワード線WL1が
Lowレベルとされる。このことによって、メモリセル
1におけるNMOSトランジスタQ10がOFFされ、
キャパシタC3に電荷を保持している状態とされる。そ
の後、PN信号がLowレベルにされることにより、N
MOSトランジスタQ24がOFFされ、COM信号が
HighレベルとされることによってPMOSトランジ
スタQ26がOFFされる。さらに、PP信号がHig
hレベルとされ、PMOSトランジスタQ27がOFF
されることによってCMOSセンスアンプによるビット
線対BL,BLBの増幅動作を終了させる。その後、P
CB信号がHighレベルとされ、NMOSトランジス
タQ11,Q18がONするとともに、NMOSトラン
ジスタQ9,Q12,Q13がONし、プリチャージ回
路PCが動作することで上記ビット線対BL,BLB電
位が1/2Vccとされる。さらに、CSS信号がHig
hレベルとされることによってNMOSトランジスタQ
22,Q23がONされる。このことによって、N型セ
ンスアンプNSA1のQ1,2およびNSA2のQ3,
4のコモンソース線とPSAのQ7,Q8のコモンソー
ス線がショートされる。このとき、PMOSトランジス
タQ28,Q7,Q5およびQ28,Q8,Q6に流れ
る電流によりノードa,bは1/2Vccより高い電位に
保持される。その後、SW信号がHighレベルにされ
るとともに、PPLB信号がHighレベルとされるこ
とによって、しきい値電圧Vthを補償するための制御回
路CNTRL1が動作する。この動作は、まず、SW信
号がHighレベルにされることによって、PMOSト
ランジスタQ7,Q8がOFFされ、PPLBがHig
hレベルとされることによって、PMOSトランジスタ
Q28がOFFされる。このとき、PMOSトランジス
タQ5,Q6を通してノードa,bを放電する電流が、
ノードaは1/2VccよりPMOSトランジスタQ5の
Vth分だけ高い電位になるまで、またノードbは1/
2VccよりPMOSトランジスタQ6のVth分だけ高
い電位になるまで流れることによって上記ノードa,b
間の電位差がしきい値電圧Vth差分だけ生じる。次の読
み出し動作に先立って、シェアード信号SHRがLow
レベルとされ、選択されないビット線(この場合は右側
のメモリアレイ)を切り離しておき、上記CSS信号が
Lowレベルとされることによって、上記N型センスア
ンプNSA1,2とPSAのコモンソースショートを終
了させる。同時に、PCB信号をLowレベルにするこ
とによって、しきい値電圧Vth分の電圧の補償動作が終
了する。その後、ワード線WL1がHighレベルとさ
れることによって、メモリセル1が選択状態となって、
蓄積データとしての信号が上記NMOSトランジスタQ
10およびキャパシタC3より構成されるメモリセル1
から取り出される。その後、シェアード信号SHLがL
owレベルとされることによって、シェアードMOSト
ランジスタQ14,15がOFFされ、左側のビット線
対BL,BLBが切り離される。その後、上記COM信
号がLowにされることにより、PMOSトランジスタ
Q26がONされ、プリセンス動作が行われる。このと
き、メモリセルと同一の構造の固定容量をカップリング
容量に用いて、カップリング容量の対向電極をHVC2
(1/2Vcc)からVccへ変化させることにより、ビッ
ト線BL0,BL0Bの電位差を大きくすることができ
る。ここで、上記カップリング容量の対向電極はVccに
限定されず、電源電圧よりも小さい電位に固定すること
によっても同様の目的を達成できる。さらに、上記PP
B信号,PPLB信号がLowレベルとされることによ
り、PMOSトランジスタQ27,Q28がONされ
る。その後、上記SW信号がLowレベルとされること
によりPMOSトランジスタQ7,8がONされ,PN
信号がHighレベルとされることにより、NMOSト
ランジスタQ24がONされ、センスアンプコモンソー
スの電位をPMOSトランジスタ側はHighレベルに
NMOSトランジスタ側はLowレベルにしてビット線
対BL0,BL0Bの電位差をラッチする。さらに、そ
の後、上記シェアード信号SHR,SHLがONされる
ことにより、センスアンプ内で増幅した信号をビット線
BLに伝送する。そして、YS信号がHighレベルと
されることにより、NMOSトランジスタQ20,Q2
1がONされ、コモンデータ線CD,CDBに信号が伝
えられる。The data read operation after the data write operation of this DRAM will be described below with reference to the operation waveform diagram of FIG. After the data writing operation, the bit line BL is set to the High level and the bit line BLB is set to the Low level. Here, the word line WL1 is set to the Low level. As a result, the NMOS transistor Q10 in the memory cell 1 is turned off,
The electric charge is held in the capacitor C3. After that, the PN signal is set to the Low level, so that N
The MOS transistor Q24 is turned off, and the COM signal is set to the high level to turn off the PMOS transistor Q26. Furthermore, the PP signal is High
Set to the h level and the PMOS transistor Q27 is turned off
As a result, the amplification operation of the bit line pair BL, BLB by the CMOS sense amplifier is completed. Then P
The CB signal is set to the high level, the NMOS transistors Q11, Q18 are turned on, the NMOS transistors Q9, Q12, Q13 are turned on, and the precharge circuit PC operates, so that the potential of the bit line pair BL, BLB is 1/2 V. cc is assumed. Furthermore, if the CSS signal is High
Since it is set to the h level, the NMOS transistor Q
22 and Q23 are turned on. As a result, Q1 and Q2 of N-type sense amplifier NSA1 and Q3 and N3 of NSA2
The common source line of No. 4 and the common source lines of Q7 and Q8 of PSA are short-circuited. At this time, the nodes a and b are held at a potential higher than 1/2 V cc by the currents flowing through the PMOS transistors Q28, Q7, Q5 and Q28, Q8, Q6. After that, the SW signal is set to the high level and the PPLB signal is set to the high level, so that the control circuit CNTRL1 for compensating the threshold voltage V th operates. In this operation, first, the SW signal is set to the high level to turn off the PMOS transistors Q7 and Q8 and set PPLB to the high level.
By setting it to the h level, the PMOS transistor Q28 is turned off. At this time, the current that discharges the nodes a and b through the PMOS transistors Q5 and Q6 is
The node a has a potential higher than 1/2 V cc by the Vth of the PMOS transistor Q5, and the node b has a potential of 1 /
By flowing until the potential becomes higher than 2V cc by Vth of the PMOS transistor Q6, the nodes a and b are
The potential difference between them is the same as the threshold voltage V th difference. Prior to the next read operation, the shared signal SHR is Low.
The bit line that is set to the level and is not selected (the memory array on the right side in this case) is separated, and the CSS signal is set to the Low level, thereby ending the common source short between the N-type sense amplifiers NSA1 and NSA2 and PSA. Let At the same time, by setting the PCB signal to the Low level, the voltage compensating operation for the threshold voltage V th is completed. After that, the word line WL1 is set to the High level, so that the memory cell 1 is in the selected state,
The signal as the accumulated data is the NMOS transistor Q.
Memory cell 1 composed of 10 and capacitor C3
Taken from. After that, the shared signal SHL becomes L
By setting it to the ow level, the shared MOS transistors Q14, 15 are turned off, and the left bit line pair BL, BLB is disconnected. Then, the COM signal is set to Low, so that the PMOS transistor Q26 is turned on, and the pre-sense operation is performed. At this time, a fixed capacitor having the same structure as the memory cell is used as the coupling capacitor, and the counter electrode of the coupling capacitor is set to HVC2.
By changing (1/2 V cc ) to V cc , the potential difference between the bit lines BL0 and BL0B can be increased. Here, the counter electrode of the coupling capacitor is not limited to V cc, and the same purpose can be achieved by fixing it to a potential lower than the power supply voltage. Furthermore, the PP
When the B signal and the PPLB signal are set to the Low level, the PMOS transistors Q27 and Q28 are turned on. After that, when the SW signal is set to the Low level, the PMOS transistors Q7 and 8 are turned on, and the PN
When the signal is set to the high level, the NMOS transistor Q24 is turned on, the potential of the sense amplifier common source is set to the high level on the PMOS transistor side and set to the low level on the NMOS transistor side, and the potential difference between the bit line pair BL0, BL0B is latched. . Further, thereafter, the shared signals SHR and SHL are turned on, so that the signal amplified in the sense amplifier is transmitted to the bit line BL. Then, by setting the YS signal to the high level, the NMOS transistors Q20 and Q2
1 is turned on, and a signal is transmitted to the common data lines CD and CDB.
【0013】図10(a)にカップリング容量として用
いるキャパシタC1,C2の断面構造の要部概略図を示
す。このキャパシタは、メモリアレイにおけるメモリセ
ルのキャパシタと同様にFIN−STC(フィン−スタ
ックドトレンチキャパシタ)構造により形成されてい
る。図10(b)に本発明のDRAMにFIN−STC
を使用した場合のレイアウト図を示す。この場合、メモ
リセルと同様の構造のキャパシタを使用しているため、
トランジスタ容量に比べ、小面積でカップリング容量を
獲得できる。このことにより、チップ面積の増加を防止
できるとともにプロセス上工程が増加しないために有利
である。図10(c)に本発明のDRAMのカップリン
グ容量としてMOS容量を使用した場合と、メモリセル
と同一構造の固定容量を使用した場合を比較した表を示
す。MOS容量を使用した場合、チップ面積が大巾に増
加するだけでなく、上述したように容量の電圧依存性も
増加し、カップリング容量/ビット線容量に対するノイ
ズ量も不安定であり、このことにより、しきい値電圧V
thの補償動作の制御も困難となる。これに対し、メモリ
セルと同一構造の固定容量を使用した場合は、上記した
ようにチップ面積の増加が防止でき、容量の電圧依存性
も小さいとともに、カップリング容量/ビット線容量に
対するノイズ量も安定し、しきい値電圧Vthの補償動作
の制御も容易となる。このように、本発明ではカップリ
ング容量としてメモリセルと同様の構造を用いるととも
に、シェアードMOSトランジスタを設けてセンスアン
プとビット線を切離し、前述したようにしきい値電圧制
御回路におけるカップリング動作を1/2Vccから0V
に変化させることにより、しきい値電圧Vthの補償を行
なう。また、後述するメインアンプにおける差動アンプ
についても同様にしてカップリング容量を形成する。FIG. 10 (a) is a schematic view of a main part of a sectional structure of capacitors C1 and C2 used as a coupling capacitor. This capacitor is formed by the FIN-STC (fin-stacked trench capacitor) structure like the capacitor of the memory cell in the memory array. FIG. 10 (b) shows the DRAM of the present invention with FIN-STC.
The layout diagram when is used is shown. In this case, since the capacitor with the same structure as the memory cell is used,
The coupling capacitance can be obtained in a smaller area than the transistor capacitance. This is advantageous because the increase of the chip area can be prevented and the number of process steps does not increase. FIG. 10C shows a table comparing the case where the MOS capacitor is used as the coupling capacitor of the DRAM of the present invention and the case where the fixed capacitor having the same structure as the memory cell is used. When the MOS capacitor is used, not only the chip area greatly increases, but also the voltage dependency of the capacitor increases as described above, and the noise amount with respect to the coupling capacitor / bit line capacitance is unstable. The threshold voltage V
It is also difficult to control the th compensation operation. On the other hand, when the fixed capacitance having the same structure as the memory cell is used, the increase of the chip area can be prevented as described above, the voltage dependency of the capacitance is small, and the noise amount with respect to the coupling capacitance / bit line capacitance is also reduced. It becomes stable, and the control of the compensation operation of the threshold voltage V th becomes easy. As described above, in the present invention, the structure similar to that of the memory cell is used as the coupling capacitor, the shared MOS transistor is provided to separate the sense amplifier from the bit line, and the coupling operation in the threshold voltage control circuit is reduced to 1 as described above. / 2V cc to 0V
The threshold voltage V th is compensated by changing the value to. Further, a coupling capacitor is similarly formed in a differential amplifier in a main amplifier described later.
【0014】図11に本発明のDRAMのレイアウトの
要部概略図を示す。本発明のDRAMは、1つのセンス
アンプと接続できるビット数が増加でき、かつセンスア
ンプのしきい値電圧のばらつきを補償し、センスアンプ
の正常動作を維持できるため、チップ面積が大巾に低減
でき、大容量かつ小型なDRAMが実現できる。FIG. 11 is a schematic view of the essential parts of the layout of the DRAM of the present invention. In the DRAM of the present invention, the number of bits that can be connected to one sense amplifier can be increased, the variation in the threshold voltage of the sense amplifier can be compensated, and the normal operation of the sense amplifier can be maintained. Therefore, the chip area is greatly reduced. Therefore, a large-capacity and small-sized DRAM can be realized.
【0015】次に、この差動アンプをDRAMのメイン
アンプに適用したときの場合について、図12に回路図
を、図13にその動作波形図を示す。この実施例は一例
として、NMOSトランジスタのしきい値電圧のばらつ
きを補償するものとして説明する。まず、図11の回路
図の構成について以下に説明する。本実施例ではメイン
アンプとしてはPMOSトランジスタQ1,Q2によっ
てP型メインアンプPMA1およびPMOSトランジス
タQ3,Q4によってP型メインアンプPMA2が構成
される。また、NMOSトランジスタQ5,Q6によっ
てN型メインアンプNMAが構成され、上記P型メイン
アンプPMA1と上記N型メインアンプNMAの間に、
NMOSトランジスタQ9,Q12,Q13によってプ
リチャージ回路PCが構成される。そして、NMOSト
ランジスタQ16,Q17をスイッチMOSトランジス
タとして使用することによって、コモンデータ線CD,
CDBとメインアンプ入出力線MAT,MABとの接続
が制御できるようになる。ここで、NMOSトランジス
タQ6のしきい値電圧Vthを基準として、NMOSトラ
ンジスタQ5のしきい値電圧Vthが低いとするため、こ
のしきい値電圧Vth差分の電圧をNMOSトランジスタ
Q5に補償するための回路が構成される。このメインア
ンプは、上記NMOSトランジスタQ5のソース側のノ
ードにあらかじめVth差分の電位を付与し、キャパシタ
C1,C2を用いたカップリングによるプリアンプを行
うことで正常動作が保証されるものである。Next, FIG. 12 shows a circuit diagram and FIG. 13 shows an operation waveform diagram in the case where this differential amplifier is applied to a main amplifier of a DRAM. This embodiment will be described as an example for compensating for variations in the threshold voltage of the NMOS transistor. First, the configuration of the circuit diagram of FIG. 11 will be described below. In this embodiment, as a main amplifier, a P-type main amplifier PMA1 is composed of the PMOS transistors Q1 and Q2, and a P-type main amplifier PMA2 is composed of the PMOS transistors Q3 and Q4. Further, an N-type main amplifier NMA is constituted by the NMOS transistors Q5 and Q6, and between the P-type main amplifier PMA1 and the N-type main amplifier NMA,
A precharge circuit PC is composed of the NMOS transistors Q9, Q12 and Q13. Then, by using the NMOS transistors Q16 and Q17 as switch MOS transistors, the common data line CD,
It becomes possible to control the connection between the CDB and the main amplifier input / output lines MAT and MAB. Here, based on the threshold voltage V th of the NMOS transistor Q6, to the threshold voltage V th of the NMOS transistor Q5 is low, to compensate for the voltage of the threshold voltage V th difference in NMOS transistors Q5 Circuit is configured. This main amplifier guarantees a normal operation by applying a potential of Vth difference to the source side node of the NMOS transistor Q5 in advance and performing preamplification by coupling using the capacitors C1 and C2.
【0016】このDRAMのデータ書き込み動作以後の
データ読み出し動作について、図13の動作波形図に従
って以下に説明する。データ書き込み動作以後のメイン
アンプ入出力線MATはHighレベル,メインアンプ
入出力線MABはLowレベルに増幅された状態とされ
るが、ここでYセレクト線YSがLowレベルとされ
る。その後、MPPB信号がHighレベルにされるこ
とにより、PMOSトランジスタQ24がOFFされ、
MCOM信号がLowレベルとされることによってNM
OSトランジスタQ26がOFFされる。さらに、MP
N信号がLowレベルとされ、NMOSトランジスタQ
27がOFFされることによってメインアンプによるメ
インアンプ入出力線対MAT,MABの増幅動作を終了
させる。その後、MPCB信号がHighレベルとさ
れ、NMOSトランジスタQ11,Q18がONすると
ともに、NMOSトランジスタQ9,Q12,Q13が
ONし、プリチャージ回路PCが動作することで上記メ
インアンプ入出力線対MAT,MAB電位が1/2Vcc
とされる。さらに、MCSS信号がHighレベルとさ
れることによってNMOSトランジスタQ22,Q23
がONされる。このことによって、P型メインアンプP
MA1のQ1,2およびQ3,4のコモンソース線とN
MAのQ7,Q8のコモンソース線がショートされる。
このとき、NMOSトランジスタQ6,Q8,Q28お
よびQ5,Q7,Q28に流れる電流によりノードa,
bは1/2Vccより低い電位に保持される。その後、M
SW信号がLowレベルにされるとともに、MPNL信
号がLowレベルとされることによって、しきい値電圧
Vth差を補償するための制御回路CNTRL1が動作を
する。この動作は、まず、MSW信号がLowレベルに
されることによって、NMOSトランジスタQ7,Q8
がOFFされ、MPNLがLoWレベルとされることに
よって、NMOSトランジスタQ28がOFFされる。
このとき、上記NMOSトランジスタQ5,Q6を通し
てノードa,bを充電する電流が流れ、ノードaは1/
2Vccより上記NMOSトランジスタQ5のVth分だ
け低い電位になるまで、またノードbは1/2Vccより
上記NMOSトランジスQ6のVth分だけ低い電位に
なるまで電流が流れることによって上記ノードa,b間
の電位差がしきい値電圧Vth差分だけ生じる。次の読み
出し動作に先立って、入出力IOC信号がLowレベル
とされ、選択されないメインアンプ入出力線MAT,M
ABとコモンデータ線CD,CDBを切り離しておき、
上記MCSS信号がLowレベルとされることによっ
て、上記N型メインアンプNMA信号とPMA1,PM
A2のコモンソースショートを終了させる。同時に、M
PCB信号をLowレベルにすることによって、しきい
値電圧Vth分の電圧の補償動作が終了する。その後、Y
セレクト線YSがHighレベルとされることによっ
て、コモンデータ線CD,CDBが活性化されデータが
取り出される。その後、入出力信号IOCがLowレベ
ルとされることによって、スイッチMOSトランジスタ
Q16,17がOFFされ、左側のメインアンプ入出力
線対MAT,MABとコモンデータ線CD,CDBとが
切り離される。その後、上記MCOM信号がHighに
されることにより、NMOSトランジスタQ26がON
され、プリセンス動作が行われる。このとき、メモリセ
ルと同一の構造の固定容量をカップリング容量に用い
て、カップリング容量の対向電極をHVC2(1/2V
cc)から0Vへ変化させることにより、メインアンプ入
出力線MAT,MABの電位差を大きくすることができ
る。ここで、上記カップリング容量の対向電極は0Vに
限定されず電源電圧よりも小さい電位とされることによ
っても同様の目的を達成できる。さらに、上記MPN信
号,MPNL信号がHighレベルとされることによ
り、NMOSトランジスタQ27,Q28がHighレ
ベルとされる。その後、上記MSW信号がONされるこ
とによりNMOSトランジスタQ7,8がONされ,M
PPB信号がLowレベルとされることにより、PMO
SトランジスタQ24がONされ、センスアンプコモン
ソースの電位をNMOSトランジスタ側はLowレベル
にPMOSトランジスタ側はHighレベルにしてメイ
ンアンプ入出力線対MAT,MABの電位差をラッチす
る。さらに、その後、上記入出力信号MAT,MABが
ONされることにより、メインアンプ内で増幅した信号
をメインアンプ入出力線MATに伝送する。そして、Y
セレクトYS信号がHighレベルとされることによ
り、NMOSトランジスタQ20,Q21がONされ、
コモンデータ線CD,CDBに信号が伝えられる。本実
施例では、NMOSトランジスタのしきい値電圧を補償
する場合について記載したが、PMOSトランジスタの
しきい値電圧を補償する場合も同様にすることができ
る。また、センスアンプとメインアンプにおいて同時に
しきい値電圧を補償する回路を設けることも可能であ
り、さらにDRAMとしての信頼性を保持することがで
きる。ここで、3層配線を用いる場合は、図1,図8,
図12においてプリチャージ用MOSトランジスタQ1
1,Q18が不要となり、Yセレクト線およびスイッチ
MOSトランジスタQ20,Q21,コモンデータ線C
D,CDBが、NMOSトランジスタQ1,Q2の横に
配置できるため、反転情報の書き込みへのスピードへの
影響をおよぼさないため、図1,図12ではPMOSト
ランジスタによって構成されるP型センスアンプPSA
2が省略でき、図8ではNMOSトランジスタによって
構成されるN型センスアンプが省略できる。The data read operation after the data write operation of this DRAM will be described below with reference to the operation waveform diagram of FIG. After the data write operation, the main amplifier input / output line MAT is set to the high level and the main amplifier input / output line MAB is set to the low level. Here, the Y select line YS is set to the low level. After that, the MPPB signal is set to the High level to turn off the PMOS transistor Q24,
When the MCOM signal is set to Low level, NM
The OS transistor Q26 is turned off. Furthermore, MP
The N signal is set to low level, and the NMOS transistor Q
When 27 is turned off, the amplification operation of the main amplifier input / output line pair MAT, MAB by the main amplifier is completed. After that, the MPCB signal is set to the high level, the NMOS transistors Q11, Q18 are turned on, the NMOS transistors Q9, Q12, Q13 are turned on, and the precharge circuit PC operates to operate the main amplifier input / output line pair MAT, MAB. Potential is 1/2 V cc
It is said that Further, by setting the MCSS signal to the high level, the NMOS transistors Q22, Q23
Is turned on. As a result, the P-type main amplifier P
MA1, Q1, Q2 and Q3, 4 common source line and N
The common source lines of MA Q7 and Q8 are short-circuited.
At this time, the currents flowing through the NMOS transistors Q6, Q8, Q28 and Q5, Q7, Q28 cause the node a,
b is held at a potential lower than 1/2 V cc . Then M
When the SW signal is set to the Low level and the MPNL signal is set to the Low level, the control circuit CNTRL1 for compensating for the difference in the threshold voltage V th operates. In this operation, first, the MSW signal is set to the Low level, so that the NMOS transistors Q7 and Q8 are
Is turned off and MPNL is set to LoW level, whereby the NMOS transistor Q28 is turned off.
At this time, a current for charging the nodes a and b flows through the NMOS transistors Q5 and Q6, and the node a is 1 /
Than 2V cc to a Vth of only low potential of the NMOS transistors Q5, also the node b is 1 / 2V cc above by more current flows until the Vth of only low potential of the NMOS transistor Q6 nodes a, between b Difference of the threshold voltage V th is generated. Prior to the next read operation, the input / output IOC signal is set to Low level, and the main amplifier input / output lines MAT, M not selected are not selected.
Separate the AB and common data lines CD, CDB,
By setting the MCSS signal to the low level, the N-type main amplifier NMA signal and PMA1, PM
End the common source short of A2. At the same time, M
By setting the PCB signal to the low level, the voltage compensating operation for the threshold voltage V th is completed. Then Y
When the select line YS is set to High level, the common data lines CD and CDB are activated and data is taken out. After that, the input / output signal IOC is set to the Low level to turn off the switch MOS transistors Q16, 17 and disconnect the left main amplifier input / output line pair MAT, MAB from the common data lines CD, CDB. After that, the MCOM signal is set to High to turn on the NMOS transistor Q26.
Then, the pre-sense operation is performed. At this time, a fixed capacitor having the same structure as the memory cell is used as the coupling capacitor, and the counter electrode of the coupling capacitor is set to HVC2 (1 / 2V).
It is possible to increase the potential difference between the main amplifier input / output lines MAT and MAB by changing from ( cc ) to 0V. Here, the counter electrode of the coupling capacitor is not limited to 0V, and the same purpose can be achieved by setting the potential to be lower than the power supply voltage. Further, by setting the MPN signal and the MPNL signal to the high level, the NMOS transistors Q27 and Q28 are set to the high level. After that, when the MSW signal is turned on, the NMOS transistors Q7 and 8 are turned on, and M
By setting the PPB signal to the low level, the PMO
The S transistor Q24 is turned on, and the potential of the common source of the sense amplifier is set to Low level on the NMOS transistor side and High level on the PMOS transistor side to latch the potential difference between the main amplifier input / output line pair MAT and MAB. Further, after that, the input / output signals MAT and MAB are turned on to transmit the signal amplified in the main amplifier to the main amplifier input / output line MAT. And Y
By setting the select YS signal to the high level, the NMOS transistors Q20 and Q21 are turned on,
A signal is transmitted to the common data lines CD and CDB. In this embodiment, the case where the threshold voltage of the NMOS transistor is compensated has been described, but the same can be applied to the case where the threshold voltage of the PMOS transistor is compensated. Further, it is possible to provide a circuit for compensating the threshold voltage at the same time in the sense amplifier and the main amplifier, and it is possible to maintain reliability as a DRAM. Here, when three-layer wiring is used,
In FIG. 12, the precharge MOS transistor Q1
1 and Q18 are not required, and Y select line, switch MOS transistors Q20 and Q21, common data line C
Since D and CDB can be arranged beside the NMOS transistors Q1 and Q2 and do not affect the speed for writing the inversion information, the P-type sense amplifier configured by the PMOS transistors is used in FIGS. PSA
2 can be omitted, and in FIG. 8, the N-type sense amplifier configured by the NMOS transistor can be omitted.
【0017】図14に本発明の差動アンプを適用したD
RAMの機能ブロック図を示す。まず、このDRAMの
データ書き込み・読み出し動作について説明する。ま
ず、メモリセルへのデータ書き込み動作は入出力回路I
/Oに外部からデータが入力され、その後ライト・イネ
ーブル信号WEBがLowになることによってスイッチ
SWTがOFFし、メインアンプMAとの接続が遮断さ
れる。一方、中央処理装置CPUから発生されたクロッ
ク信号としてのロウ・アドレス・ストローブ信号RAS
B,カラム・アドレス・ストローブ信号CASBおよび
外部より指定されたアドレス信号がアドレスバッファA
DBに入力される。そして、YデコーダYDCRを介し
てビット線BLを選択し、さらにトランスファMOSト
ランジスタのゲート電極に電圧を印加することによって
上記トランスファMOSトランジスタをONさせデータ
を転送し、センスアンプSAによって入力データを増幅
する。一方、アドレスバッファADBに入力されたアド
レス信号は上記したクロック信号と同期してプリデコー
ドされ、XデコーダXDCRを介してワード線WLを選
択し、ワードドライバWLDRIVEによって信号が増
幅され、指定したアドレスのメモリセルに外部より入力
されたデータを書き込んでいる。また、メモリセルから
のデータの読み出し動作について以下に説明する。上記
中央処理装置CPUから発生されたクロック信号RAS
B,CASBおよび外部より指定されたアドレス信号が
アドレスバッファADBに入力される。一方、ライト・
イネーブル信号WEBがHighレベルとなり、スイッ
チSWTがONすることによって、上記トランスファM
OSトランジスタとメインアンプMAとが接続される。
そして、YデコーダYDCRを介してビット線BLを選
択するとともにトランスファMOSトランジスタをON
させ、出力バッファOBをONさせる。また、一方上記
アドレスバッファADBに入力されたアドレス信号はプ
リデコードされ、Xデコーダに入力されることによって
ワード線WLを選択するとともにワードドライバWLd
riveによってその信号は増幅される。このことによ
って、外部から指定されたアドレスにおけるメモリセル
から蓄積データが読み出され、そのデータはビット線B
Lから上記トランスファMOSトランジスタを介して読
み出される。そして、上記スイッチSWTがONされて
いるために、メインアンプMAにて上記データが増幅さ
れ、上記出力バッファOBから入出力回路I/Oからデ
ータが読み出される。このようにして、からデータの読
み出しおよび本発明のDRAMへのデータの書き込みが
行われる。このDRAMにおけるセンスアンプSAとメ
インアンプMAにそれぞれしきい値を補償するための回
路を設けた差動アンプを用いるか否かは任意に設定する
ことができる。そして、本発明の差動アンプをセンスア
ンプとして適用した場合は、DRAMはビット数が多
く、大容量であってもデータの反転等の誤動作が起こり
にくく、また、センスアンプSAの占有面積が減少でき
るため、チップ面積が著しく減少できるとともにレイア
ウト効率が向上できる。また、本発明の差動アンプをメ
インアンプとして適用した場合は、誤動作を防止でき、
信頼性が大幅に向上する。FIG. 14 shows a D to which the differential amplifier of the present invention is applied.
The functional block diagram of RAM is shown. First, the data writing / reading operation of this DRAM will be described. First, the data write operation to the memory cell is performed by the input / output circuit I.
Data is externally input to / O, and then the write enable signal WEB becomes Low, whereby the switch SWT is turned off and the connection with the main amplifier MA is cut off. On the other hand, the row address strobe signal RAS as a clock signal generated from the central processing unit CPU
B, the column address strobe signal CASB and the address signal externally specified are the address buffer A
Input to DB. Then, the bit line BL is selected via the Y decoder YDCR, and a voltage is applied to the gate electrode of the transfer MOS transistor to turn on the transfer MOS transistor to transfer data, and the sense amplifier SA amplifies the input data. . On the other hand, the address signal input to the address buffer ADB is pre-decoded in synchronization with the clock signal described above, the word line WL is selected via the X decoder XDCR, and the signal is amplified by the word driver WLDRIVE to specify the specified address. Data input from the outside is written in the memory cell. The operation of reading data from the memory cell will be described below. Clock signal RAS generated from the central processing unit CPU
B, CASB and an externally designated address signal are input to the address buffer ADB. Meanwhile, light
When the enable signal WEB becomes High level and the switch SWT is turned on, the transfer M
The OS transistor and the main amplifier MA are connected.
Then, the bit line BL is selected via the Y decoder YDCR and the transfer MOS transistor is turned on.
Then, the output buffer OB is turned on. On the other hand, the address signal input to the address buffer ADB is predecoded and input to the X decoder to select the word line WL and the word driver WLd.
The signal is amplified by the live. As a result, the accumulated data is read from the memory cell at the address designated from the outside, and the data is stored in the bit line B.
It is read from L via the transfer MOS transistor. Since the switch SWT is turned on, the main amplifier MA amplifies the data, and the output buffer OB reads the data from the input / output circuit I / O. In this way, data reading from and data writing to the DRAM of the present invention are performed. Whether or not to use a differential amplifier provided with a circuit for compensating the threshold value for each of the sense amplifier SA and the main amplifier MA in this DRAM can be arbitrarily set. When the differential amplifier of the present invention is applied as a sense amplifier, the DRAM has a large number of bits, and malfunctions such as data inversion are unlikely to occur even if the capacity is large, and the area occupied by the sense amplifier SA is reduced. Therefore, the chip area can be significantly reduced and the layout efficiency can be improved. Further, when the differential amplifier of the present invention is applied as the main amplifier, malfunction can be prevented,
The reliability is greatly improved.
【0018】(実施例2)図15に本発明のDRAMを
用いたメモリボードの機能ブロック図を示す。このシス
テムは、DRAM IC ARRAY及び中央処理装置
CPUと上記DRAMと、中央処理装置CPUとをイン
ターフェースするためのインターフェース回路I/Fに
より構成されている。このDRAM IC ARRAY
は実装された状態の本発明のDRAMにより構成されて
いる。まず、このDRAMシステムと中央処理装置CP
Uとの間の入出力信号について説明する。中央処理装置
CPUにより形成されるアドレス信号A0〜Akは本発
明のDRAMのアドレスを選択する。そして、リフレッ
シュ指示信号REFGRNTは本発明のDRAMのメモ
リ情報をリフレッシュさせる制御信号である。ライトイ
ネーブル信号WEBは、本発明のDRAMにおけるデー
タの読み出し及び書込み制御信号である。また、メモリ
起動信号MSは本発明のDRAMのメモリ動作を開始さ
せる制御信号である。そして、データバスにおける入出
力データD1〜DBは中央処理装置CPUとDRAM間
で伝送される。さらに、リフレッシュ要求信号REFR
EQは本発明のDRAMのメモリ情報のリフレッシュを
要求する制御信号である。上記インターフェース回路I
/Fにおいて、ロウアドレスレシーバーRARは上記中
央処理装置CPUから送出されるアドレス信号A0〜A
kのうち、アドレス信号A0〜Aiを受信し、本発明の
DRAMの動作にあったタイミングのアドレス信号に変
換する。そして、カラムアドレスレシーバーCARは上
記アドレス信号A0〜Akのうち、アドレス信号Ai+
1〜AJを受信する。そして、本発明のDRAMの動作
にあったタイミングのアドレス信号に変換する。また、
上記アドレスレシーバーADRは上記アドレス信号のう
ちA0〜Akのうちアドレス信号Aj+1〜Akを受信
する。そしてさらに、本発明のDRAMの動作にあった
タイミングのアドレス信号に変換する。デコーダDCR
によって本発明のDRAMのチップを選択するためのチ
ップ選択制御信号(以下CS1〜CSmと記す)を送出
させる。RASコントロール回路RAS−CNTRL
は、本発明のDRAM動作にあったタイミングのチップ
選択信号及びロウアドレス取り込み用信号を送出させ
る。アドレスマルチプレクサADMPXは上記アドレス
信号A0〜AiならびにAi+1〜Ajを時系列的に多
重化して本発明のDRAMに送出する。データバスドラ
イバDBDは上記中央処理装置CPUと本発明のDRA
Mとの間のデータの入出力が上記WEB信号により切り
換えられる。コントロール回路CNTRLは上記アドレ
スマルチプレクサADMPX,RASコントロール回路
RAS−CNTRL,データバスドライバDBD,本発
明のDRAM等を制御する信号を送出する。 次にこの
DRAMシステム内におけるアドレス信号の働きを説明
する。上記中央処理装置CPUから送出されるアドレス
信号A0〜AkはこのDRAMシステム内でアドレス信
号A0〜Ajとアドレス信号Aj+1〜Akの2つの機
能に分離される。すなわち、アドレス信号A0〜Ajは
本発明のDRAMの各チップ内のメモリマトリクスのロ
ウ系とカラム系のアドレス信号として使用される。つま
り、アドレス信号A0〜Aiは本発明のDRAMのIC
チップアレイのロウ選択に、Ai+1〜AjをICチッ
プアレイのカラム選択に割り当てるように設計されてい
る。(Embodiment 2) FIG. 15 shows a functional block diagram of a memory board using the DRAM of the present invention. This system includes a DRAM IC ARRAY, a central processing unit CPU, the DRAM, and an interface circuit I / F for interfacing with the central processing unit CPU. This DRAM IC ARRAY
Is composed of the mounted DRAM of the present invention. First, this DRAM system and central processing unit CP
Input / output signals to and from U will be described. Address signals A0-Ak generated by the central processing unit CPU select the addresses of the DRAM of the present invention. The refresh instruction signal REFGRNT is a control signal for refreshing the memory information of the DRAM of the present invention. The write enable signal WEB is a data read / write control signal in the DRAM of the present invention. The memory activation signal MS is a control signal for starting the memory operation of the DRAM of the present invention. Input / output data D1 to DB on the data bus are transmitted between the central processing unit CPU and the DRAM. Further, the refresh request signal REFR
EQ is a control signal for requesting refresh of the memory information of the DRAM of the present invention. Interface circuit I
/ F, the row address receiver RAR outputs the address signals A0 to A sent from the central processing unit CPU.
Of k, the address signals A0 to Ai are received and converted into address signals at timings suitable for the operation of the DRAM of the present invention. The column address receiver CAR receives the address signal Ai + of the address signals A0-Ak.
1 to AJ are received. Then, the address signal is converted into a timing signal suitable for the operation of the DRAM of the present invention. Also,
The address receiver ADR receives the address signals Aj + 1 to Ak among the address signals A0 to Ak. Further, it is converted into an address signal of a timing suitable for the operation of the DRAM of the present invention. Decoder DCR
A chip selection control signal (hereinafter, referred to as CS1 to CSm) for selecting a chip of the DRAM of the present invention is transmitted by. RAS control circuit RAS-CNTRL
Causes the chip select signal and the row address fetching signal to be sent at the timing suitable for the DRAM operation of the present invention. The address multiplexer ADMPX multiplexes the address signals A0 to Ai and Ai + 1 to Aj in time series and sends them to the DRAM of the present invention. The data bus driver DBD includes the central processing unit CPU and the DRA of the present invention.
Input / output of data to / from M is switched by the WEB signal. The control circuit CNTRL sends out signals for controlling the address multiplexer ADMPX, RAS control circuit RAS-CNTRL, data bus driver DBD, DRAM of the present invention and the like. Next, the function of the address signal in this DRAM system will be described. The address signals A0-Ak sent from the central processing unit CPU are separated into two functions of address signals A0-Aj and address signals Aj + 1-Ak in the DRAM system. That is, the address signals A0 to Aj are used as the row and column address signals of the memory matrix in each chip of the DRAM of the present invention. That is, the address signals A0 to Ai are the ICs of the DRAM of the present invention.
It is designed to assign Ai + 1 to Aj to the row selection of the chip array and the column selection of the IC chip array.
【0019】次にこのDRAMシステム内における回路
動作を説明する。まず、アドレス信号A0〜Ai、Ai
+1〜AjはそれぞれロウアドレスレシーバーRAR,
カラムアドレスレシーバーCARを介してアドレスマル
チプレクサADMPXに印加される。そして、上記アド
レスマルチプレクサADMPXにおいて、RASbB信
号があるレベルになるとロウアドレス信号A0〜Aiが
送出され、本発明のDRAMにおけるアドレス端子に印
加される。このとき、カラムアドレス信号Ai+1〜A
jは上記アドレスマルチプレクサADMPXから送出さ
れないようになっている。次にRASbB信号が上記と
逆レベルになるとカラムアドレス信号Ai+1〜Ajが
上記アドレスマルチプレクサADMPXから送出され、
上記アドレス端子に印加される。このとき、ロウアドレ
ス信号A0〜Aiは上記アドレスマルチプレクサADM
PXから送出されないようになっている。このようにし
て上記アドレス信号A0〜AiおよびAi+1〜Ajは
RASbB信号のレベルにより時系列的に本発明のDR
AMのアドレス端子に印加される。また、チップ選択信
号Aj+1〜AkはデコーダDCRを通して主として本
発明のDRAM内のチップを選択する。そして、チップ
選択信号CS1〜CSmに変換され、チップ選択用信号
及びロウアドレス取り込み用信号として使われる。Next, the circuit operation in this DRAM system will be described. First, address signals A0 to Ai, Ai
+1 to Aj are row address receivers RAR,
It is applied to the address multiplexer ADMPX via the column address receiver CAR. Then, in the address multiplexer ADMPX, when the RASbB signal reaches a certain level, row address signals A0 to Ai are transmitted and applied to the address terminals in the DRAM of the present invention. At this time, the column address signals Ai + 1 to A
j is not sent from the address multiplexer ADMPX. Next, when the RASbB signal becomes a level opposite to the above, column address signals Ai + 1 to Aj are sent from the address multiplexer ADMPX,
It is applied to the address terminal. At this time, the row address signals A0 to Ai are the address multiplexer ADM.
It is not sent from the PX. Thus, the address signals A0 to Ai and Ai + 1 to Aj are DR of the present invention in time series according to the level of the RASbB signal.
It is applied to the address terminal of AM. The chip selection signals Aj + 1 to Ak mainly select the chip in the DRAM of the present invention through the decoder DCR. Then, it is converted into chip select signals CS1 to CSm and used as a chip select signal and a row address fetch signal.
【0020】次に、本発明のDRAMの各行におけるチ
ップ内のアドレスの設定動作を説明する。まず、ロウア
ドレス信号A0〜Aiが本発明のDRAMのすべてのI
Cチップのアドレス端子に印加される。その後、RAS
1B〜RASmB信号のうち、1つの信号例えばRAS
1B信号があるレベルになると最上段のB個のICが選
択されると仮定する。このとき、上記IC(IC11,
IC12,・・・,IC1B)チップ内のメモリマトリ
クスアレイのロウアドレスに上記ロウアドレス信号A0
〜AiがRAS1B信号よりも前に上記ICに印加され
る。この理由はRAS1B信号が上記ロウアドレス信号
A0〜Aiよりも前に印加されると、ロウアドレス信号
以外の信号を取り込む可能性があるからである。次にカ
ラムアドレス信号Ai+1〜Ajが本発明のDRAMの
すべてのICチップのアドレス端子に印加される。その
後、RAS1B信号から遅延したCASB信号があるレ
ベルになると上記最上段のnM,B個のICチップ内の
メモリマトリクスアレイのカラムアドレスに上記カラム
アドレス信号Ai+1〜Ajが取り込まれる。ここで、
上記カラムアドレス信号Ai+1〜AjがCASB信号
よりも前に上記ICに印加される理由は上記理由と同様
である。また、CASB信号の働きは、ロウアドレス信
号A0〜Aiあるいはカラムアドレス信号Ai+1〜A
jのどちらの信号を送っているかを区分することにあ
る。以上の動作により、本発明におけるDRAMの最上
段nM,B個のチップ内アドレスが設定される。また、
本発明のDRAMの最上段を除くICはRAS2B〜R
ASmB信号がRAS1Bのレベルと逆レベルのため選
択されないようになっている。Next, the address setting operation in the chip in each row of the DRAM of the present invention will be described. First, the row address signals A0 to Ai are all I of the DRAM of the present invention.
It is applied to the address terminal of the C chip. Then RAS
One of the 1B to RASmB signals, for example RAS
It is assumed that the top B ICs are selected when the 1B signal reaches a certain level. At this time, the IC (IC11,
IC12, ..., IC1B) The row address signal A0 is applied to the row address of the memory matrix array in the chip.
~ Ai is applied to the IC before the RAS1B signal. The reason is that if the RAS1B signal is applied before the row address signals A0 to Ai, signals other than the row address signal may be taken in. Next, the column address signals Ai + 1 to Aj are applied to the address terminals of all IC chips of the DRAM of the present invention. After that, when the CASB signal delayed from the RAS1B signal reaches a certain level, the column address signals Ai + 1 to Aj are fetched into the column addresses of the memory matrix arrays in the nM and B IC chips in the uppermost stage. here,
The reason why the column address signals Ai + 1 to Aj are applied to the IC before the CASB signal is the same as the above reason. The function of the CASB signal is that the row address signals A0 to Ai or the column address signals Ai + 1 to A
It is to distinguish which signal of j is being sent. By the above operation, the uppermost nM, B in-chip addresses of the DRAM of the present invention are set. Also,
ICs other than the uppermost stage of the DRAM of the present invention are RAS2B to R
Since the ASmB signal has a level opposite to the level of RAS1B, it is not selected.
【0021】次に上記設定されたアドレスにおけるデー
タの書込み動作及び読み出し動作を説明する。データの
書込み動作及び読み出し動作は上記WEB信号のハイレ
ベルまたはロウレベルによって決定されるように設計さ
れている。データの書込み動作は、上記WEB信号があ
るレベルのときに上記設定されたアドレスに中央処理装
置CPUからのデータDI1〜DIBが印加されること
によって行なわれる。読み出し動作は上記WEB信号が
上記と逆レベルのときに書込みを完了している上記それ
ぞれのアドレスのデータDo1〜DoBがBビットで出
力されることによって行なわれる。コントロール回路C
NTRLは上記中央処理装置CPUからの命令信号すな
わちREFGRNT信号,WEB信号,MS信号を受
け、CASB信号,RASaB信号,RASbB信号,
WEB信号をそれぞれ送出する。これらの送出されるコ
ントロール信号の働きを説明する。CASB信号は、ロ
ウアドレス信号A0〜Aiあるいはカラムアドレス信号
Ai+1〜Ajのどちらが本発明のDRAM内の各チッ
プに送出されているかを区分するための信号及びICチ
ップのカラムアドレス信号を取り込むための信号であ
る。RASaB信号は、CS1〜CSm信号をタイミン
グを合わせて本発明のDRAM内のICチップアレイに
供給するための信号である。WEB信号は本発明のDR
AM内のICチップ内のメモリセルからのデータの読み
出し及びメモリセルへのデータの書込みを決定するため
の信号である。RASbB信号はアドレスマルチプレク
サADMPXからロウアドレス信号A0〜Ai及びカラ
ムアドレス信号Ai+1〜Ajを時系列多重化信号に変
換するための切り換えタイミング信号である。そして、
さらにRASB(RASB1〜RASBm)信号の1つ
が選択されたとき、上記アドレスマルチプレクサADM
PXからはロウアドレス信号A0〜Aiが出力されてい
るように、ロウアドレス信号A0〜Aiとカラムアドレ
ス信号Ai+1〜Ajの切り換え時期をRASaB信号
から遅延させた信号にしている。Next, a data write operation and a data read operation at the above set address will be described. The data write operation and data read operation are designed to be determined by the high level or low level of the WEB signal. The data write operation is performed by applying the data DI1 to DIB from the central processing unit CPU to the set address when the WEB signal is at a certain level. The read operation is performed by outputting the data Do1 to DoB of the respective addresses for which the writing has been completed in B bits when the WEB signal has a level opposite to the above. Control circuit C
NTRL receives a command signal, that is, a REFGRNT signal, a WEB signal, and an MS signal from the central processing unit CPU, and receives a CASB signal, a RASaB signal, a RASbB signal,
WEB signals are transmitted respectively. The function of these transmitted control signals will be described. The CASB signal is a signal for distinguishing which of the row address signals A0 to Ai or the column address signals Ai + 1 to Aj is being sent to each chip in the DRAM of the present invention and a signal for fetching the column address signal of the IC chip. Is. The RASaB signal is a signal for supplying the CS1 to CSm signals to the IC chip array in the DRAM of the present invention at the same timing. The WEB signal is the DR of the present invention.
This is a signal for determining the reading of data from the memory cell in the IC chip in the AM and the writing of data to the memory cell. The RASbB signal is a switching timing signal for converting the row address signals A0 to Ai and the column address signals Ai + 1 to Aj from the address multiplexer ADMPX into time series multiplexed signals. And
Further, when one of the RASB (RASB1 to RASBm) signals is selected, the address multiplexer ADM
As the row address signals A0 to Ai are output from the PX, the switching timing of the row address signals A0 to Ai and the column address signals Ai + 1 to Aj is delayed from the RASaB signal.
【0022】次に上記WEB信号とデータバスドライバ
DBDの関係を説明する。コントロール回路CNTRL
から送出されたWEB信号は本発明のDRAM及びデー
タバスドライバDBDに印加される。例えば、上記WE
B信号が高レベルのとき、読み出しモードとなり、本発
明のDRAMのデータが出力され、データバスドライバ
DBDを介して中央処理装置CPUへ送出される。この
とき、入力データはWEB信号によりDBDから本発明
のDRAMに取り込まないように制御されている。ま
た、上記WEB信号が低レベルのとき、書込みモードと
なり、本発明のDRAMのデータ入力端子に中央処理装
置CPUから入力データが上記データバスドライバDB
Dを介して印加され、設定されたアドレスにデータが書
き込まれる。このとき本発明のDRAMのデータ出力は
上記WEB信号により上記データバスドライバDBDか
ら出力されないように制御されている。このように、本
発明のDRAMにより、DRAM IC ARRAYを
構成することにより、小型,低コスト,大容量かつデー
タの信頼性のあるメモリボードが実現できる。Next, the relationship between the WEB signal and the data bus driver DBD will be described. Control circuit CNTRL
The WEB signal sent from is applied to the DRAM and the data bus driver DBD of the present invention. For example, the above WE
When the B signal is at a high level, the read mode is set, and the data of the DRAM of the present invention is output and sent to the central processing unit CPU via the data bus driver DBD. At this time, the input data is controlled by the WEB signal so as not to be taken into the DRAM of the present invention from the DBD. When the WEB signal is low level, the write mode is set, and the input data from the central processing unit CPU is input to the data input terminal of the DRAM of the present invention by the data bus driver DB.
The data is applied via D and data is written to the set address. At this time, the data output of the DRAM of the present invention is controlled by the WEB signal so as not to be output from the data bus driver DBD. As described above, by configuring the DRAM IC ARRAY with the DRAM of the present invention, it is possible to realize a memory board that is small in size, low in cost, large in capacity, and reliable in data.
【0023】(実施例3)図16に本発明のDRAMを
用いたICカードの要部概略図を示す。プラスチック基
板上に本発明のDRAM及びマイクロコントローラが搭
載されている。上記マイクロコントローラは本発明のD
RAM用制御回路であって、本発明のDRAMの動作を
制御する。また、本発明のDRAM及びマイクロコント
ローラの内部配線と上記プラスチック基板上の配線とは
互いに接続されている。さらに上記コネクタと上記プラ
スチック基板上の配線とが電気的に接続されており、上
記コネクタと外部のシステムにおけるインタフェース回
路とを接続する。このことによって、各種システムの情
報としてICカードを使用することが出来る。また、本
実施例では本発明のDRAM用制御回路としてのマイク
ロコントローラをICカードに内蔵した場合の例を示し
たが、上記マイクロコントローラをICカード内に設け
ず、独立に形成しても良い。このICカードを従来のフ
ロッピーディスクのようにワークステーション以下の小
型及び携帯用のコンピュータシステムにおける交換可能
な補助記憶媒体として利用すれば、ディスクを回転させ
る必要が無く、システム全体の小型化,軽量化および薄
型化が図れるとともに、消費電力を低減でき、さらに大
容量の情報を高速に読み書きできるので、システム全体
としての処理能力が向上する。(Embodiment 3) FIG. 16 is a schematic view of an essential part of an IC card using the DRAM of the present invention. The DRAM and the microcontroller of the present invention are mounted on a plastic substrate. The above microcontroller is the D of the present invention.
A RAM control circuit for controlling the operation of the DRAM of the present invention. The internal wiring of the DRAM and the microcontroller of the present invention and the wiring on the plastic substrate are connected to each other. Further, the connector and the wiring on the plastic substrate are electrically connected, and the connector and the interface circuit in the external system are connected. As a result, the IC card can be used as information of various systems. Further, in this embodiment, an example in which the microcontroller as the DRAM control circuit of the present invention is built in the IC card has been shown, but the microcontroller may be formed independently instead of being provided in the IC card. If this IC card is used as a replaceable auxiliary storage medium in a small-sized portable computer system below a workstation like a conventional floppy disk, it is not necessary to rotate the disk, and the overall size and weight of the system can be reduced. In addition, the power consumption can be reduced and a large amount of information can be read and written at high speed, and the processing capability of the entire system is improved.
【0024】(実施例4)図17に本発明のDRAMを
用いたコンピュータシステムの要部概略図を示す。この
コンピュータシステムは、情報機器としての中央処理装
置CPU,上記情報処理システム内に構築したI/Oバ
ス,BUS Unit,主記憶メモリや拡張メモリなど
高速メモリをアクセスするメモリ制御ユニットMemo
ry Controll Unit、主記憶メモリとし
てのDRAM,基本制御プログラムが格納されたRO
M、先端にキーボードが接続されたキーボードコントロ
ーラKBDC等によって構成される。さらに、表示アダ
プタとしてのDisplayadapterがI/Oバ
スに接続され、上記Display adapterの
先端にはディスプレイが接続されている。そして、上記
I/OバスにはパラレルポートParallel Po
rtI/F,マウス等のシリアルポートSerial
Port I/F、フロッピーディスクドライブFD
D、上記I/OバスよりのHDDI/Fに変換するバッ
ファコントローラHDD bufferが接続される。
また、上記メモリ制御ユニットMemory Cont
rol Unitからのバスと接続されて拡張RAM及
び主記憶メモリとしてのDRAMが接続されている。こ
こで、このコンピュータシステムの動作について説明す
る。電源が投入されて、動作を開始するとまず上記中央
処理装置CPUは、上記ROMを上記I/Oバスを通し
てアクセスし、初期診断、初期設定を行なう。そして、
補助記憶装置からシステムプログラムを主記憶メモリと
してのDRAMにロードする。また、上記中央処理装置
CPUは、上記I/Oバスを通してHDDコントローラ
にHDDをアクセスするものとして動作する。そして、
システムプログラムのロードが終了すると、ユーザーの
処理要求に従い、処理を進めていく。なお、ユーザーは
上記I/Oバス上のキーボードコントローラKBDCや
表示アダプタDisplay adapterにより処
理の入出力を行ないながら作業を進める。そして、必要
に応じてパラレルポートParallel Port
I/F、シリアルポートSerial Port I/
Fに接続された入出力装置を活用する。また、本体上の
主記憶メモリとしてのDRAMでは主記憶容量が不足す
る場合は、拡張RAMにより主記憶を補う。ユーザーが
ファイルを読み書きしたい場合には、ユーザーは上記H
DDが補助記憶装置であるものとして補助記憶装置への
アクセスを要求する。そして、本発明のDRAMによっ
て構成されたファイルシステムはそれを受けてファイル
データのアクセスを行なう。このように、本発明のDR
AMをコンピュータシステムに応用することによって、
上述したような携帯用のコンピュータシステムに応用す
ることができる。このことによって、従来のディスクを
回転させる必要がなく、システム全体の小型化,軽量
化,薄型化が図れるとともに消費電力を低減でき、さら
に大容量の情報を高速に読み書きできるので、コンピュ
ータシステム全体としての処理能力を向上させることが
できる。さらに、従来のディスクを本発明のDRAMで
置き換えているため、携帯用コンピュータにおいて問題
となる耐衝撃性が向上でき、コンピュータシステムにお
ける信頼性を向上させることができる。(Embodiment 4) FIG. 17 is a schematic view of a main part of a computer system using the DRAM of the present invention. This computer system includes a central processing unit CPU as an information device, an I / O bus constructed in the information processing system, a BUS Unit, a memory control unit Memo for accessing a high speed memory such as a main memory or an extended memory.
ry Control Unit, DRAM as main memory, RO storing basic control program
M, a keyboard controller KBDC having a keyboard connected to its tip, and the like. Further, a display adapter as a display adapter is connected to the I / O bus, and a display is connected to the tip of the display adapter. The parallel port Parallel Po is connected to the I / O bus.
Serial port serial for rtI / F, mouse, etc.
Port I / F, floppy disk drive FD
D, a buffer controller HDD buffer for converting HDD I / F from the I / O bus is connected.
In addition, the memory control unit Memory Cont
The expansion RAM and the DRAM as the main memory are connected to the bus from the roll unit. Here, the operation of this computer system will be described. When the power is turned on and the operation is started, the central processing unit CPU first accesses the ROM through the I / O bus to perform initial diagnosis and initial setting. And
A system program is loaded from an auxiliary storage device into a DRAM as a main storage memory. The central processing unit CPU operates to access the HDD to the HDD controller through the I / O bus. And
When the loading of the system program is completed, the processing proceeds according to the processing request of the user. It should be noted that the user proceeds with the work while inputting and outputting the processing by the keyboard controller KBDC and the display adapter Display adapter on the I / O bus. And, if necessary, the parallel port Parallel Port
I / F, serial port Serial Port I /
Utilize the input / output device connected to F. Further, when the main memory capacity of the DRAM as the main memory on the main body is insufficient, the main memory is supplemented by the expanded RAM. If the user wants to read or write files, the user must
Request access to the auxiliary storage device as if the DD were the auxiliary storage device. Then, the file system constituted by the DRAM of the present invention receives it and accesses the file data. Thus, the DR of the present invention
By applying AM to computer systems,
It can be applied to the portable computer system as described above. As a result, it is not necessary to rotate a conventional disk, the overall size and weight of the system can be reduced, the power consumption can be reduced, and a large amount of information can be read and written at high speed. The processing capacity of can be improved. Further, since the conventional disk is replaced by the DRAM of the present invention, impact resistance, which is a problem in a portable computer, can be improved, and reliability in a computer system can be improved.
【0025】[0025]
【発明の効果】DRAMの差動アンプの感度が向上さ
れ、1つのセンスアンプに接続できるビット線の数を増
やすことができるため、センスアンプ数を減らせるため
DRAMのチップ面積が低減でき、メインアンプに弧の
差動アンプを適用することにより動作の信頼性が向上す
る。また、DRAMを主記憶メモリとして使用したメモ
リボードが小型になるため、データ処理システムとして
コストが低減できる。また、半導体ディスク装置として
磁気ディスクの代わりに使用することによってさらに小
型な信頼性を向上させたコンピュータシステムが実現で
きる。The sensitivity of the differential amplifier of the DRAM is improved, and the number of bit lines that can be connected to one sense amplifier can be increased. Therefore, the number of sense amplifiers can be reduced and the DRAM chip area can be reduced. The reliability of the operation is improved by applying the arc differential amplifier to the amplifier. Further, the size of the memory board using the DRAM as the main storage memory becomes small, so that the cost of the data processing system can be reduced. Further, by using the semiconductor disk device instead of the magnetic disk, it is possible to realize a more compact computer system with improved reliability.
【図1】本発明のNMOSトランジスタのしきい値を補
償する回路を有するセンスアンプ及びその制御回路を含
むDRAMの回路の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a circuit of a DRAM including a sense amplifier having a circuit for compensating a threshold value of an NMOS transistor and a control circuit thereof according to the present invention.
【図2】従来のCMOSセンスアンプの回路図およびそ
の動作波形図。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional CMOS sense amplifier and an operation waveform diagram thereof.
【図3】従来のしきい値電圧を補償するタイプのCMO
Sセンスアンプの回路図およびその動作波形図。FIG. 3 is a conventional CMO that compensates a threshold voltage.
6 is a circuit diagram of an S sense amplifier and an operation waveform diagram thereof.
【図4】しきい値電圧Vthのばらつきによるノイズ量と
カップリング容量との関係を示す図およびしきい値電圧
Vthのばらつきによるノイズ量とカップリング容量のば
らつきについての関係を示す図。Figure 4 is a diagram showing a relationship between the variation in the amount of noise and the coupling capacitance due to variations in the figures and the threshold voltage V th indicates a relationship between the noise amount and the coupling capacitance due to variation in the threshold voltage V th.
【図5】従来のDRAMのレイアウトの概略図。FIG. 5 is a schematic diagram of a layout of a conventional DRAM.
【図6】しきい値電圧Vthを補償するCMOSセンスア
ンプを適用したDRAMにおいてセンスアンプを1/4
にしたDRAMと従来のDRAMにおけるノイズ量を比
較した図。FIG. 6 is a quarter sense amplifier in a DRAM to which a CMOS sense amplifier for compensating a threshold voltage V th is applied.
The figure which compared the noise amount in the DRAM made into and the conventional DRAM.
【図7】本発明のNMOSトランジスタのしきい値を補
償する回路を有するセンスアンプ及びその制御回路を含
むDRAMの動作波形図。FIG. 7 is an operation waveform diagram of a DRAM including a sense amplifier having a circuit for compensating a threshold value of an NMOS transistor and a control circuit thereof according to the present invention.
【図8】本発明のPMOSトランジスタのしきい値を補
償する回路を有するセンスアンプ及びその制御回路を含
むDRAMの回路の概略図。FIG. 8 is a schematic diagram of a circuit of a DRAM including a sense amplifier having a circuit for compensating a threshold value of a PMOS transistor of the present invention and a control circuit thereof.
【図9】本発明のPMOSトランジスタのしきい値を補
償する回路を有するセンスアンプ及びその制御回路を含
むDRAMの動作波形図。FIG. 9 is an operation waveform diagram of a DRAM including a sense amplifier having a circuit for compensating a threshold value of a PMOS transistor and a control circuit thereof according to the present invention.
【図10】本発明のセンスアンプあるいはメインアンプ
におけるキャパシタにメモリセル構造を用いたときのレ
イアウト図。FIG. 10 is a layout diagram when a memory cell structure is used for a capacitor in the sense amplifier or main amplifier of the present invention.
【図11】本発明のDRAMのレイアウト図。FIG. 11 is a layout diagram of the DRAM of the present invention.
【図12】本発明のNMOSトランジスタのしきい値を
補償する回路を有するメインアンプ及びその制御回路を
含むDRAMの回路の概略図。FIG. 12 is a schematic diagram of a circuit of a DRAM including a main amplifier having a circuit for compensating a threshold value of an NMOS transistor and a control circuit thereof according to the present invention.
【図13】本発明のNMOSトランジスタのしきい値を
補償する回路を有するメインアンプ及びその制御回路を
含むDRAMの動作波形図。FIG. 13 is an operation waveform diagram of a DRAM including a main amplifier having a circuit for compensating a threshold value of an NMOS transistor and a control circuit thereof according to the present invention.
【図14】本発明のセンスアンプおよびあるいはメイン
アンプを使用したDRAMの機能ブロック図。FIG. 14 is a functional block diagram of a DRAM using a sense amplifier and / or a main amplifier of the present invention.
【図15】本発明のDRAMを使用したメモリボードの
機能ブロック図。FIG. 15 is a functional block diagram of a memory board using the DRAM of the present invention.
【図16】本発明のDRAMを使用したICカードの機
能ブロック図。FIG. 16 is a functional block diagram of an IC card using the DRAM of the present invention.
【図17】本発明のDRAMを使用したコンピュータシ
ステムの機能ブロック図。FIG. 17 is a functional block diagram of a computer system using the DRAM of the present invention.
BL,BLB・・・ビット線、WL・・・ワード線、CNTR
L1,2・・・Vth制御回路、SA・・・センスアンプ、PC
・・・プリチャージ回路、ADB・・・アドレスバッファ、C
D,CDB・・・コモンデータ線、DCR・・・デコーダ、M
AT,MAB・・・メインアンプ入出力線、DRIVE・・・
ドライバ、OB・・・出力バッファ、MA・・・メインアン
プ、SWTスイッチ、CPU・・・中央処理装置、I/F・
・・インターフェース回路、RAR・・・ロウアドレスレシ
ーバー、CAR・・・カラムアドレスレシーバー、ADR・
・・アドレスレシーバー、DCR・・・デコーダ、RAS−
CNTRL・・・RASコントロール回路、CNTRL・・・
コントロール回路、DBD・・・データバスドライバ、R
EFREQ・・・リフレッシュ要求信号、MS・・・メモリ起
動信号、REGRNT・・・リフレッシュ指示信号、AD
MPX・・・アドレスマルチプレクサ、DP・・・ディスプレ
イ、FDD・・・フロッピーディスクドライブ、FD・・・フ
ラッピーディスク、file M・・・ファイルメモリ、
KB・・・キーボード、KBDC・・・キーボードコントロー
ラ、HDD・・・ハードディスクドライブ、main M・
・・主記憶メモリ。BL, BLB ... bit line, WL ... word line, CNTR
L1, 2 ... V th control circuit, SA ... Sense amplifier, PC
... Precharge circuit, ADB ... Address buffer, C
D, CDB ... Common data line, DCR ... Decoder, M
AT, MAB ... Main amplifier input / output line, DRIVE ...
Driver, OB ... Output buffer, MA ... Main amplifier, SWT switch, CPU ... Central processing unit, I / F.
..Interface circuits, RAR ... Row address receivers, CAR ... Column address receivers, ADR
..Address receiver, DCR ... Decoder, RAS-
CNTRL ... RAS control circuit, CNTRL ...
Control circuit, DBD ... Data bus driver, R
EFREQ ... Refresh request signal, MS ... Memory start signal, REGRN ... Refresh instruction signal, AD
MPX ... Address multiplexer, DP ... Display, FDD ... Floppy disk drive, FD ... Flappy disk, file M ... File memory,
KB ... keyboard, KBDC ... keyboard controller, HDD ... hard disk drive, main M.
..Main memory
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮沢 英之 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hideyuki Miyazawa 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Device Development Center
Claims (4)
MOSトランジスタ対を有する差動アンプと、情報蓄積
用の第1キャパシタを有するメモリセルを含むメモリア
レイとを有するダイナミック型RAMであって、上記差
動アンプにおけるMOSトランジスタ対のソース側にそ
れぞれ第2キャパシタおよび第2MOSトランジスタを
設けるとともに、上記第2キャパシタをメモリセルの第
1キャパシタと同一の構造とし、上記対向して設けられ
た第2キャパシタの対向電極を接続して、該対向電極に
印加する電圧を制御することにより上記MOSトランジ
スタついのソース側に対し、容量カップリングを行なわ
せることを特徴とするダイナミック型RAM。1. A plurality of bit line pairs, a plurality of word lines,
A dynamic RAM having a differential amplifier having a MOS transistor pair and a memory array including a memory cell having a first capacitor for storing information, wherein a second RAM is provided on the source side of the MOS transistor pair in the differential amplifier. A capacitor and a second MOS transistor are provided, the second capacitor has the same structure as the first capacitor of the memory cell, and the counter electrodes of the second capacitors provided facing each other are connected and applied to the counter electrode. A dynamic RAM characterized in that capacitive coupling is performed on the source side of the MOS transistor by controlling a voltage.
にスイッチ用のMOSトランジスタを設けて上記メモリ
アレイと上記差動アンプとを切り離すことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載のダイナミック型RAM。2. A differential MOS transistor for switching is provided between the differential amplifier and the memory array to separate the memory array and the differential amplifier from each other. Dynamic RAM.
電圧を電源電圧よりも小さくすることにより容量カップ
リングを行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のダイナミック型RAM。3. The dynamic RAM according to claim 1, wherein capacitive coupling is performed by making the voltage applied to the counter electrode of the second capacitor smaller than the power supply voltage.
およびその制御部と、バックアップメモリとしてのSR
AMおよびその制御部と、内部回路に電源を供給するた
めの電源供給部と、プログラムが格納されたROMと、
VRAMを含む表示系と、上記各メモリを制御するため
の信号を形成することによって上記各メモリの動作タイ
ミング制御を行う中央処理装置によって構成されるデー
タ処理システムであって、上記周辺装置制御部は外部記
憶装置および入力装置と接続されていると共に、上記表
示系は出力装置と接続されることによって上記表示系内
の記憶情報の表示を行い、上記主記憶メモリは複数のビ
ット線対と、複数のワード線と、MOSトランジスタ対
を有する差動アンプと、情報蓄積用の第1キャパシタを
有するメモリセルを含むメモリアレイとを有するダイナ
ミック型RAMであって、上記差動アンプにおけるMO
Sトランジスタ対のソース側にそれぞれ第2キャパシタ
および第2MOSトランジスタを設けるとともに、上記
第2キャパシタをメモリセルの第1キャパシタと同一の
構造とし、上記対向して設けられた第2キャパシタの対
向電極を接続して、該対向電極に印加する電圧を制御す
ることにより上記トランジスタ対のソース側に対し、容
量カップリングを行なわせるダイナミック型RAMであ
ることを特徴とするデータ処理システム。4. A bus, a peripheral device control unit, a main memory and its control unit, and an SR as a backup memory.
AM and its control unit, a power supply unit for supplying power to internal circuits, a ROM in which a program is stored,
A data processing system comprising a display system including a VRAM and a central processing unit for controlling operation timing of each memory by forming a signal for controlling each memory, wherein the peripheral device control section is The display system is connected to an external storage device and an input device, and the display system is connected to an output device to display stored information in the display system, and the main storage memory includes a plurality of bit line pairs and a plurality of bit line pairs. A dynamic RAM having a word line, a differential amplifier having a MOS transistor pair, and a memory array including a memory cell having a first capacitor for storing information, wherein the MO in the differential amplifier is
A second capacitor and a second MOS transistor are provided on the source side of the S-transistor pair, and the second capacitor has the same structure as the first capacitor of the memory cell, and the counter electrodes of the second capacitors provided opposite to each other are provided. A data processing system, characterized in that the data processing system is a dynamic RAM which is connected and controls the voltage applied to the counter electrode to perform capacitive coupling on the source side of the transistor pair.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03012493A JP3293219B2 (en) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | Dynamic RAM and its data processing system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03012493A JP3293219B2 (en) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | Dynamic RAM and its data processing system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06243682A true JPH06243682A (en) | 1994-09-02 |
JP3293219B2 JP3293219B2 (en) | 2002-06-17 |
Family
ID=12295032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03012493A Expired - Lifetime JP3293219B2 (en) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | Dynamic RAM and its data processing system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3293219B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100351545B1 (en) * | 1998-09-24 | 2002-09-11 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Memory circuit with faster reset operation |
US6795358B2 (en) | 2002-06-24 | 2004-09-21 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP03012493A patent/JP3293219B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100351545B1 (en) * | 1998-09-24 | 2002-09-11 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | Memory circuit with faster reset operation |
US6795358B2 (en) | 2002-06-24 | 2004-09-21 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
US6977856B2 (en) | 2002-06-24 | 2005-12-20 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device operating at high speed and low power consumption |
US7177215B2 (en) | 2002-06-24 | 2007-02-13 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor memory device operating at high speed and low power consumption |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3293219B2 (en) | 2002-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7616512B2 (en) | Semiconductor memory device with hierarchical bit line structure | |
JP3101298B2 (en) | Semiconductor memory device | |
US4731758A (en) | Dual array memory with inter-array bi-directional data transfer | |
US4984206A (en) | Random access memory with reduced access time in reading operation and operating method thereof | |
JPH08279290A (en) | Semiconductor storage device | |
US4980863A (en) | Semiconductor memory device having switching circuit for coupling together two pairs of bit lines | |
JPH0793009B2 (en) | Semiconductor memory device | |
JPH10135424A (en) | Semiconductor integrated circuit device | |
JPH0664907B2 (en) | Dynamic RAM | |
KR0166420B1 (en) | Semiconductor memory with hierarchical bit lines | |
JP3101297B2 (en) | Semiconductor memory device | |
US5590080A (en) | Dynamic random access memory with variable sense-amplifier drive capacity | |
JP2002074960A (en) | Semiconductor memory | |
US5715209A (en) | Integrated circuit memory devices including a dual transistor column selection switch and related methods | |
JP3039059B2 (en) | Readout circuit of dynamic RAM | |
US4965769A (en) | Semiconductor memory capable of high-speed data erasing | |
EP1083571B1 (en) | Semiconductor device with decreased power consumption | |
JP2718577B2 (en) | Dynamic RAM | |
KR960000891B1 (en) | Dynamic ram in which timing of end of data read out is earllier | |
JP3293219B2 (en) | Dynamic RAM and its data processing system | |
US5594681A (en) | Dynamic random access memory wherein timing of completion of data reading is advanced | |
JP2000036194A (en) | Semiconductor memory | |
JP2740486B2 (en) | Semiconductor storage device | |
US6600688B2 (en) | Semiconductor memory and method of operating the same | |
US6130847A (en) | Semiconductor device with fast write recovery circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080405 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090405 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100405 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110405 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120405 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130405 Year of fee payment: 11 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |