JPH06259986A - Semiconductor device - Google Patents
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- Read Only Memory (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高速モードにおける高速性と低速モードにお
ける低消費電力性とをあわせて確保したシングルチップ
マイクロコンピュータ等を実現する。
【構成】 リードオンリーメモリを内蔵しかつ高速モー
ド及び低速モードを有するシングルチップマイクロコン
ピュータ等に、その出力電位がクロック信号の周波数に
比例して変化される周波数電圧変換回路FVCを設け、
この周波数電圧変換回路FVCの出力電圧を、リードオ
ンリーメモリのリードアンプRAを構成する単位リード
アンプURA0〜URA15の駆動MOSFETN3の
ゲートに制御電圧VGとして供給する。これにより、高
速モードにおいては、制御電圧VGの電位を高くしてリ
ードアンプRAを高速動作させ、低速モードにおいて
は、制御電圧VGの電位を低くしてリードアンプRAの
消費電力を削減する。
(57) [Abstract] [Purpose] To realize a single-chip microcomputer, etc. that secures both high speed in the high speed mode and low power consumption in the low speed mode. A frequency-voltage conversion circuit FVC whose output potential is changed in proportion to the frequency of a clock signal is provided in a single-chip microcomputer having a read-only memory and having a high-speed mode and a low-speed mode,
The output voltage of the frequency-voltage conversion circuit FVC is supplied as a control voltage VG to the gates of the drive MOSFET N3 of the unit read amplifiers URA0 to URA15 that form the read amplifier RA of the read-only memory. Thus, in the high speed mode, the potential of the control voltage VG is increased to operate the read amplifier RA at a high speed, and in the low speed mode, the potential of the control voltage VG is decreased to reduce the power consumption of the read amplifier RA.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置に関する
もので、例えば、リードオンリーメモリを内蔵しかつ高
速モード及び低速モードを有するシングルチップマイク
ロコンピュータ等に利用して特に有効な技術に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique which is particularly effective when used in a single-chip microcomputer having a built-in read-only memory and having a high speed mode and a low speed mode. .
【0002】[0002]
【従来の技術】中央処理装置の制御プログラムや固定デ
ータ等を格納するためのリードオンリーメモリを内蔵す
るシングルチップマイクロコンピュータがある。リード
オンリーメモリは、シングルチップマイクロコンピュー
タの内部バスのビット構成に応じて多ビット化され、例
えば図4に示されるように、同時に出力される16ビッ
トの読み出しデータの各ビットに対応して設けられる1
6個の単位リードアンプURA0〜URA15を具備す
る。これらの単位リードアンプは、メモリアレイの選択
された16個のメモリセルから共通データ線CD0〜C
D15を介して出力される読み出し電流を所定の電圧信
号に変換する電流センス回路CSと、Nチャンネル型の
一対の差動MOSFET(金属酸化物半導体型電界効果
トランジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶
縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とする)N1及
びN2を中心とする差動増幅回路DAとを含む。差動増
幅回路DAを構成する差動MOSFETN1及びN2の
共通結合されたソースと回路の接地電位との間には、そ
のゲートに所定の制御電圧VGを受けることで電流源と
して作用するNチャンネル型の駆動MOSFETN3が
設けられる。2. Description of the Related Art There is a single chip microcomputer having a read only memory for storing a control program of a central processing unit, fixed data and the like. The read-only memory has multiple bits according to the bit configuration of the internal bus of the single-chip microcomputer, and is provided corresponding to each bit of 16-bit read data that is simultaneously output, for example, as shown in FIG. 1
Six unit read amplifiers URA0 to URA15 are provided. These unit read amplifiers are provided with common data lines CD0 to C0 from 16 memory cells selected in the memory array.
A current sense circuit CS that converts a read current output through D15 into a predetermined voltage signal, and a pair of N-channel type differential MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors. In this specification, MOSFETs are used. And a differential amplifier circuit DA centered on N1 and N2. An N-channel type which acts as a current source by receiving a predetermined control voltage VG at its gate between the commonly coupled sources of the differential MOSFETs N1 and N2 forming the differential amplifier circuit DA and the ground potential of the circuit. Drive MOSFET N3 is provided.
【0003】MOSFETを基本構成とするリードアン
プを具備するマスクROMについては、例えば、199
1年9月、株式会社日立製作所発行の『日立ICメモリ
データブック』第754頁〜第761頁に記載されてい
る。また、リードオンリーメモリを内蔵するシングルチ
ップマイクロコンピュータについては、例えば、199
0年2月、株式会社日立製作所発行の『H32/200
HD642032ユーザーズマニュアル』等に記載さ
れている。For a mask ROM provided with a read amplifier having a MOSFET as a basic structure, for example, 199
It is described on pages 754 to 761 of "Hitachi IC Memory Data Book", published by Hitachi, Ltd., September 1st. Also, for a single-chip microcomputer incorporating a read-only memory, for example, 199
"H32 / 200" issued by Hitachi, Ltd. in February 2000
HD642032 User's Manual ”and the like.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記に記載される従来
のリードオンリーメモリにおいて、差動増幅回路DAを
構成する駆動MOSFETN3のゲートに供給される制
御電圧VGは一定電位を有する定電圧とされ、その電位
は、駆動MOSFETN3を介して差動増幅回路DAに
流すべき動作電流値に応じて設定される。すなわち、制
御電圧VGの電位が比較的高く設定される場合、駆動M
OSFETN3を介して差動増幅回路DAに与えられる
動作電流の値は比較的大きくなる。このため、リードア
ンプRAひいてはリードアンプRAを内蔵するシングル
チップマイクロコンピュータの動作は高速化されるが、
その消費電力は比較的大きなものとなる。一方、制御電
圧VGの電位が比較的低く設定される場合、駆動MOS
FETN3を介して差動増幅回路DAに与えられる動作
電流の値は比較的小さくなる。このため、リードアンプ
RAひいてはリードアンプRAを内蔵するシングルチッ
プマイクロコンピュータの消費電力は小さくなるが、そ
の動作は比較的遅いものとなる。つまり、制御電圧VG
の電位は、シングルチップマイクロコンピュータの高速
性を重要視する場合には比較的高く設定し、シングルチ
ップマイクロコンピュータの低消費電力性を重要視する
場合には比較的低く設定する必要がある。In the conventional read-only memory described above, the control voltage VG supplied to the gate of the drive MOSFET N3 forming the differential amplifier circuit DA is a constant voltage having a constant potential, The potential is set according to the operating current value to be passed through the differential amplifier circuit DA via the drive MOSFET N3. That is, when the potential of the control voltage VG is set to be relatively high, the drive M
The value of the operating current given to the differential amplifier circuit DA via the OSFET N3 becomes relatively large. Therefore, the read amplifier RA, and eventually the single-chip microcomputer incorporating the read amplifier RA, operates at high speed.
The power consumption becomes relatively large. On the other hand, when the potential of the control voltage VG is set relatively low, the drive MOS
The value of the operating current supplied to the differential amplifier circuit DA via the FET N3 is relatively small. For this reason, the power consumption of the read amplifier RA and eventually of the single-chip microcomputer incorporating the read amplifier RA is small, but the operation thereof is relatively slow. That is, the control voltage VG
The potential must be set relatively high when the high speed of the single-chip microcomputer is important, and relatively low when the low power consumption of the single-chip microcomputer is important.
【0005】ところが、シングルチップマイクロコンピ
ュータが例えばそのクロック信号の周波数を高くして行
われる高速モードと低くして行われる低速モードとを備
える場合、制御電圧VGの電位が比較的高く設定された
状態では、高速モードにおけるシングルチップマイクロ
コンピュータの高速性は確保できても、低速モードにお
ける低消費電力性を実現できず、逆に制御電圧VGの電
位が比較的低く設定された状態では、低速モードにおけ
る低消費電力性は確保できても、高速モードにおける高
速性を実現できないという問題が生じる。However, when the single-chip microcomputer has, for example, a high-speed mode in which the frequency of the clock signal is increased and a low-speed mode in which the frequency is decreased, the potential of the control voltage VG is set to be relatively high. Then, although the high speed of the single-chip microcomputer in the high speed mode can be ensured, the low power consumption in the low speed mode cannot be realized, and conversely, when the potential of the control voltage VG is set relatively low, the low speed mode Although low power consumption can be ensured, there is a problem that high speed in the high speed mode cannot be realized.
【0006】この発明の目的は、高速モードにおける高
速性と低速モードにおける低消費電力性とをあわせて確
保したシングルチップマイクロコンピュータ等の半導体
装置を実現することにある。An object of the present invention is to realize a semiconductor device such as a single-chip microcomputer which secures both high speed in the high speed mode and low power consumption in the low speed mode.
【0007】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らか
になるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次
の通りである。すなわち、リードオンリーメモリを内蔵
しかつ高速モード及び低速モードを有するシングルチッ
プマイクロコンピュータ等に、その出力電位がクロック
信号の周波数に比例して変化される周波数電圧変換回路
を設け、この周波数電圧変換回路の出力電圧を、リード
オンリーメモリに含まれる複数の単位リードアンプの駆
動MOSFETのゲートに制御電圧として供給する。The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a single-chip microcomputer having a built-in read-only memory and having a high-speed mode and a low-speed mode is provided with a frequency-voltage conversion circuit whose output potential is changed in proportion to the frequency of a clock signal. Is supplied as a control voltage to the gates of the drive MOSFETs of the plurality of unit read amplifiers included in the read-only memory.
【0009】[0009]
【作用】上記手段によれば、高速モードにおいては、制
御電圧の電位を高くしてリードアンプを高速動作させ、
低速モードにおいては、制御電圧の電位を低くしてリー
ドアンプの動作電流を削減することができる。これによ
り、高速モードにおける高速性と低速モードにおける低
消費電力性とをあわせて確保したシングルチップマイク
ロコンピュータ等を実現することができる。According to the above means, in the high speed mode, the potential of the control voltage is increased to operate the read amplifier at high speed,
In the low speed mode, the operating voltage of the read amplifier can be reduced by lowering the potential of the control voltage. As a result, it is possible to realize a single-chip microcomputer or the like that ensures both high speed in the high speed mode and low power consumption in the low speed mode.
【0010】[0010]
【実施例】図1には、この発明が適用されたシングルチ
ップマイクロコンピュータの一実施例のブロック図が示
されている。同図をもとに、まずこの実施例のシングル
チップマイクロコンピュータの構成及び動作の概要を説
明する。なお、図1の各ブロックを構成する回路素子
は、公知の半導体集積回路の製造技術により、単結晶シ
リコンのような1個の半導体基板上に形成される。1 is a block diagram showing an embodiment of a single chip microcomputer to which the present invention is applied. An outline of the configuration and operation of the single-chip microcomputer of this embodiment will be described first with reference to FIG. The circuit elements forming each block of FIG. 1 are formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.
【0011】図1において、この実施例のシングルチッ
プマイクロコンピュータは、ストアドプログラム方式の
中央処理装置CPUと、内部バスIBUSを介して中央
処理装置CPUに結合されるランダムアクセスメモリR
AM,リードオンリーメモリROM,タイマー回路TI
M及びシリアルコミュニケーションインタフェースSC
Iとを備え、さらに所定の非反転クロック信号CLKT
及び反転クロック信号CLKBを受けるクロック発生回
路CPGを備える。In FIG. 1, a single-chip microcomputer of this embodiment is a central processing unit CPU of a stored program system and a random access memory R coupled to the central processing unit CPU via an internal bus IBUS.
AM, read only memory ROM, timer circuit TI
M and serial communication interface SC
I and a predetermined non-inverted clock signal CLKT
And a clock generation circuit CPG for receiving the inverted clock signal CLKB.
【0012】ここで、クロック発生回路CPGは、非反
転クロック信号CLKT及び反転クロック信号CLKB
をもとに所定の内部クロック信号を形成し、中央処理装
置CPU及びタイマー回路TIMに供給するとともに、
その一部つまり内部クロック信号CPをリードオンリー
メモリROMに供給する。この実施例において、シング
ルチップマイクロコンピュータは、非反転クロック信号
CLKT及び反転クロック信号CLKBの周波数が比較
的高くされることで高速モードとされ、その周波数が比
較的低くされることで低速モードとされる。Here, the clock generation circuit CPG has a non-inverted clock signal CLKT and an inverted clock signal CLKB.
A predetermined internal clock signal is formed on the basis of and is supplied to the central processing unit CPU and the timer circuit TIM,
A part thereof, that is, the internal clock signal CP is supplied to the read-only memory ROM. In this embodiment, the single-chip microcomputer is in the high speed mode when the frequencies of the non-inverted clock signal CLKT and the inverted clock signal CLKB are relatively high, and in the low speed mode when the frequencies thereof are relatively low.
【0013】次に、中央処理装置CPUは、クロック発
生回路CPGから供給される内部クロック信号に従って
同期動作し、リードオンリーメモリROMに格納される
プログラムに従って所定の演算処理を実行するととも
に、シングルチップマイクロコンピュータの各部を制御
・統轄する。また、ランダムアクセスメモリRAMは、
例えば所定の記憶容量を有するスタティック型RAMか
らなり、中央処理装置CPUによる演算結果や制御デー
タ等を一時的に格納する。リードオンリーメモリROM
は、所定の記憶容量を有するマスクROMからなり、中
央処理装置CPUの制御に必要なプログラムや固定デー
タ等を格納する。Next, the central processing unit CPU operates synchronously in accordance with the internal clock signal supplied from the clock generation circuit CPG, executes predetermined arithmetic processing in accordance with the program stored in the read-only memory ROM, and executes the single-chip micro-processor. Control and control each part of the computer. The random access memory RAM is
For example, it is composed of a static RAM having a predetermined storage capacity, and temporarily stores the calculation result and control data by the central processing unit CPU. Read-only memory ROM
Is a mask ROM having a predetermined storage capacity, and stores programs and fixed data necessary for controlling the central processing unit CPU.
【0014】この実施例において、シングルチップマイ
クロコンピュータの内部バスIBUSは、そのデータバ
スが16ビット構成とされ、中央処理装置CPUによる
演算処理は、16ビットを単位として行われる。また、
リードオンリーメモリーROMは、これに対応して16
個の単位リードアンプURA0〜URA15からなるリ
ードアンプRAを含み、各単位リードアンプは、一対の
差動MOSFETを中心とする差動増幅回路DAと、こ
の差動増幅回路DAに所定の動作電流を供給する駆動M
OSFETとを含む。リードオンリーメモリROMなら
びにそのリードアンプRAの具体的構成については、後
で詳細に説明する。In this embodiment, the internal bus IBUS of the single-chip microcomputer has a data bus of 16 bits, and the arithmetic processing by the central processing unit CPU is performed in units of 16 bits. Also,
The read-only memory ROM is 16
The unit read amplifier RA includes a read amplifier RA composed of unit read amplifiers URA0 to URA15, and each unit read amplifier includes a differential amplifier circuit DA centered on a pair of differential MOSFETs and a predetermined operating current to the differential amplifier circuit DA. Drive M to supply
And OSFET. Specific configurations of the read-only memory ROM and its read amplifier RA will be described later in detail.
【0015】タイマー回路TIMは、クロック発生回路
CPGから供給される内部クロック信号をもとに所定の
時間計算処理を行い、中央処理装置CPUの時間管理や
カレンダー機能等を実現する。また、シリアルコミュニ
ケーションインタフェースSCIは、例えばシングルチ
ップマイクロコンピュータの外部に結合されるシリアル
入出力装置等と中央処理装置CPU又はランダムアクセ
スメモリRAMとの間の連続的なデータ授受を制御・管
理する。The timer circuit TIM performs a predetermined time calculation process based on the internal clock signal supplied from the clock generation circuit CPG, and realizes the time management of the central processing unit CPU and a calendar function. Further, the serial communication interface SCI controls and manages continuous data exchange between a serial input / output device or the like coupled to the outside of the single chip microcomputer and the central processing unit CPU or the random access memory RAM.
【0016】図2には、図1のシングルチップマイクロ
コンピュータに含まれるリードオンリーメモリROMの
一実施例のブロック図が示されている。また、図3に
は、図2のリードオンリーメモリROMに含まれる周波
数電圧変換回路FVCの一実施例の出力特性図が示され
ている。これらの図をもとに、この実施例のシングルチ
ップマイクロコンピュータに含まれるリードオンリーメ
モリROMの構成及び動作の概要について説明する。FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the read only memory ROM included in the single chip microcomputer shown in FIG. Further, FIG. 3 shows an output characteristic diagram of an embodiment of the frequency-voltage conversion circuit FVC included in the read-only memory ROM of FIG. Based on these figures, an outline of the configuration and operation of the read-only memory ROM included in the single-chip microcomputer of this embodiment will be described.
【0017】図2において、この実施例のリードオンリ
ーメモリROMは、いわゆるマスクROMからなり、そ
のレイアウト所要面積の大半を占めて配置されるメモリ
アレイMARYを基本構成要素とする。メモリアレイM
ARYは、同図の垂直方向に平行して配置される複数の
ワード線と水平方向に平行して配置される複数のビット
線ならびにこれらのワード線及びビット線の交点に格子
状に配置される多数のメモリセルとを含む。これらのメ
モリセルは、NチャンネルMOSFETからなり、その
チャンネル部にイオン打ち込みされる不純物の量が選択
的に変化されることで選択的に異なるしきい値電圧を持
つものとされる。すなわち、メモリセルは、そのチャン
ネル部に比較的少量の不純物がイオン打ち込みされると
き、比較的小さなしきい値電圧を持つものとされ、いわ
ゆる低しきい値電圧型のNチャンネルMOSFETとな
る。このとき、メモリセルは論理“0”のデータを保持
するものとされ、選択時において比較的大きな読み出し
電流を流す。一方、そのチャンネル部に比較的多量の不
純物がイオン打ち込みされるとき、メモリセルは比較的
大きなしきい値電圧を持つものとされ、いわゆる高しき
い値電圧型のNチャンネルMOSFETとして作用す
る。このとき、メモリセルは論理“1”のデータを保持
するものとされ、選択時において比較的小さな読み出し
電流を流す。In FIG. 2, the read-only memory ROM of this embodiment is composed of a so-called mask ROM, and has a memory array MARY which occupies most of the required layout area as a basic constituent element. Memory array M
The ARYs are arranged in a grid pattern at a plurality of word lines arranged in parallel in the vertical direction and a plurality of bit lines arranged in parallel in the horizontal direction and at intersections of these word lines and bit lines. And a large number of memory cells. These memory cells are composed of N-channel MOSFETs, and have selectively different threshold voltages by selectively changing the amount of impurities ion-implanted into the channel portion. That is, the memory cell has a relatively small threshold voltage when a relatively small amount of impurities are ion-implanted into its channel portion, and is a so-called low threshold voltage type N-channel MOSFET. At this time, the memory cell is supposed to hold data of logic "0", and a relatively large read current is flowed at the time of selection. On the other hand, when a relatively large amount of impurities are ion-implanted into the channel portion, the memory cell is assumed to have a relatively large threshold voltage, and acts as a so-called high threshold voltage type N-channel MOSFET. At this time, the memory cell is supposed to hold the data of logic "1", and a relatively small read current flows when selected.
【0018】メモリアレイMARYを構成するワード線
は、XアドレスデコーダXDに結合され、択一的にハイ
レベルの選択状態とされる。XアドレスデコーダXDに
は、XアドレスバッファXBからi+1ビットの内部ア
ドレス信号X0〜Xiが供給される。また、Xアドレス
バッファXBには、シングルチップマイクロコンピュー
タの図示されないメモリ制御回路からアドレス入力端子
AX0〜AXiを介してXアドレス信号AX0〜AXi
が供給される。The word lines forming the memory array MARY are coupled to the X address decoder XD and are selectively set to the high level. The X address decoder XD is supplied with i + 1-bit internal address signals X0 to Xi from the X address buffer XB. Further, in the X address buffer XB, X address signals AX0 to AXi are sent from a memory control circuit (not shown) of the single chip microcomputer via address input terminals AX0 to AXi.
Is supplied.
【0019】XアドレスバッファXBは、アドレス入力
端子AX0〜AXiを介して供給されるXアドレス信号
AX0〜AXiを取り込み、保持するとともに、これら
のXアドレス信号をもとに内部アドレス信号X0〜Xi
を形成し、XアドレスデコーダXDに供給する。Xアド
レスデコーダXDは、XアドレスバッファXBから供給
される内部アドレス信号X0〜Xiをデコードして、メ
モリアレイMARYの対応するワード線を択一的にハイ
レベルの選択状態とする。The X address buffer XB takes in and holds the X address signals AX0 to AXi supplied via the address input terminals AX0 to AXi, and holds the internal address signals X0 to Xi based on these X address signals.
Are formed and supplied to the X address decoder XD. The X address decoder XD decodes the internal address signals X0 to Xi supplied from the X address buffer XB, and selectively sets the corresponding word lines of the memory array MARY to the high level selected state.
【0020】次に、メモリアレイMARYを構成するビ
ット線は、YスイッチYSの対応するスイッチMOSF
ETに結合され、このYスイッチYSを介して16本ず
つ選択的に共通データ線CD0〜CD15に接続され
る。YスイッチYSは、メモリアレイMARYの各ビッ
ト線に対応して設けられる複数のスイッチMOSFET
を含む。これらのスイッチMOSFETのゲートは、順
次16個ずつ共通結合され、YアドレスデコーダYDか
ら対応するビット線選択信号が供給される。Yアドレス
デコーダYDには、YアドレスバッファYBからj+1
ビットの内部アドレス信号Y0〜Yjが供給され、Yア
ドレスバッファYBには、シングルチップマイクロコン
ピュータの図示されないメモリ制御回路からアドレス入
力端子AY0〜AYjを介してYアドレス信号AY0〜
AYjが供給される。Next, the bit lines forming the memory array MARY are the switch MOSF corresponding to the Y switch YS.
It is coupled to ET, and 16 lines are selectively connected to the common data lines CD0 to CD15 via the Y switch YS. The Y switch YS is a plurality of switch MOSFETs provided corresponding to each bit line of the memory array MARY.
including. The gates of these switch MOSFETs are sequentially connected in common to each other, and a corresponding bit line selection signal is supplied from the Y address decoder YD. The Y address decoder YD includes the Y address buffers YB through j + 1.
Bit internal address signals Y0 to Yj are supplied to the Y address buffer YB from a memory control circuit (not shown) of the single chip microcomputer via address input terminals AY0 to AYj.
AYj is supplied.
【0021】YアドレスバッファYBは、アドレス入力
端子AY0〜AYjを介して供給されるYアドレス信号
AY0〜AYjを取り込み、保持するとともに、これら
のYアドレス信号をもとに内部アドレス信号Y0〜Yj
を形成し、YアドレスデコーダYDに供給する。Yアド
レスデコーダYDは、YアドレスバッファYBから供給
される内部アドレス信号Y0〜Yjをデコードして、対
応するビット線選択信号を択一的にハイレベルの選択状
態とする。YスイッチYSを構成するスイッチMOSF
ETは、対応するビット線選択信号がハイレベルとされ
ることで16個ずつ選択的にオン状態とされ、メモリア
レイMARYの対応する16本のビット線と共通データ
線CD0〜CD15とを選択的に接続状態とする。The Y address buffer YB fetches and holds the Y address signals AY0 to AYj supplied via the address input terminals AY0 to AYj, and at the same time, based on these Y address signals, the internal address signals Y0 to Yj.
Are formed and supplied to the Y address decoder YD. The Y address decoder YD decodes the internal address signals Y0 to Yj supplied from the Y address buffer YB, and selectively sets the corresponding bit line selection signal to the high level selected state. Switch MOSF that constitutes the Y switch YS
ET is selectively turned on 16 by 16 by setting the corresponding bit line selection signal to a high level, and selectively selects 16 corresponding bit lines of the memory array MARY and common data lines CD0 to CD15. To connect to.
【0022】共通データ線CD0〜CD15は、リード
アンプRAの対応する単位リードアンプの入力端子に結
合される。これらの単位リードアンプには、周波数電圧
変換回路FVCから制御電圧VGが共通に供給され、そ
の出力端子は、データ出力バッファOBの対応する単位
回路の入力端子に結合される。データ出力バッファOB
の各単位回路には、タイミング発生回路TGから内部制
御信号OEが共通に供給され、その出力端子は、対応す
るデータ出力端子D0〜D15に結合される。周波数電
圧変換回路FVCには、クロック発生回路CPGから内
部クロック信号CPが供給され、タイミング発生回路T
Gから内部制御信号CEが供給される。なお、内部制御
信号CEは、ROMイネーブル信号ROENの立ち上が
りを受けて選択的にハイレベルとされ、内部制御信号O
Eは、ROM出力イネーブル信号ROOEの立ち上がり
を受けて選択的にハイレベルとされる。The common data lines CD0 to CD15 are coupled to the input terminals of the corresponding unit read amplifiers of the read amplifier RA. A control voltage VG is commonly supplied from the frequency voltage conversion circuit FVC to these unit read amplifiers, and the output terminal thereof is coupled to the input terminal of the corresponding unit circuit of the data output buffer OB. Data output buffer OB
An internal control signal OE is commonly supplied to each unit circuit from the timing generation circuit TG, and its output terminal is coupled to the corresponding data output terminals D0 to D15. The frequency / voltage conversion circuit FVC is supplied with the internal clock signal CP from the clock generation circuit CPG, and the timing generation circuit T
An internal control signal CE is supplied from G. The internal control signal CE is selectively set to high level in response to the rise of the ROM enable signal ROEN, and the internal control signal O
E is selectively set to a high level in response to the rise of the ROM output enable signal ROOE.
【0023】周波数電圧変換回路FVCは、クロック発
生回路CPGから供給される内部クロック信号CPとタ
イミング発生回路TGから供給される内部制御信号CE
とをもとに所定の制御電圧VGを形成し、リードアンプ
RAの各単位リードアンプに供給する。この実施例にお
いて、周波数電圧変換回路FVCから出力される制御電
圧VGの電位は、リードオンリーメモリROMが非選択
状態とされ内部制御信号CEがロウレベルとされると
き、回路の接地電位のようなロウレベルに固定され、リ
ードオンリーメモリROMが選択状態とされ内部制御信
号CEがハイレベルとされるとき、内部クロック信号C
Pの周波数に比例して選択的に高く又は低くされる。こ
れにより、制御電圧VGの電位は、図3に示されるよう
に、シングルチップマイクロコンピュータが高速モード
とされ内部クロック信号CPの周波数が比較的高いF1
とされるとき比較的高い電位VG1とされ、シングルチ
ップマイクロコンピュータが低速モードとされ内部クロ
ック信号CPの周波数が比較的低いF2とされるとき比
較的低い電位VG2とする。The frequency-voltage conversion circuit FVC has an internal clock signal CP supplied from the clock generation circuit CPG and an internal control signal CE supplied from the timing generation circuit TG.
A predetermined control voltage VG is formed based on the above, and is supplied to each unit read amplifier of the read amplifier RA. In this embodiment, the potential of the control voltage VG output from the frequency-voltage conversion circuit FVC has a low level such as the ground potential of the circuit when the read-only memory ROM is in the non-selected state and the internal control signal CE is at the low level. When the read-only memory ROM is selected and the internal control signal CE is set to the high level, the internal clock signal C
It is selectively raised or lowered in proportion to the frequency of P. As a result, as shown in FIG. 3, the potential of the control voltage VG is F1 in which the single-chip microcomputer is in the high-speed mode and the frequency of the internal clock signal CP is relatively high.
Is set to a relatively high potential VG1, and the single-chip microcomputer is set to a low speed mode to set a relatively low potential VG2 when the internal clock signal CP is set to a relatively low frequency F2.
【0024】リードアンプRAは、共通データ線CD0
〜CD15に対応して設けられる16個の単位リードア
ンプURA0〜URA15を備える。これらの単位リー
ドアンプは、制御電圧VGが比較的高い電位VG1又は
比較的低い電位VG2とされるとき選択的に動作状態と
され、メモリアレイMARYの選択された16個のメモ
リセルから対応する共通データ線CD0〜CD15を介
して出力される読み出し電流を電圧信号に変換し、増幅
する。単位リードアンプURA0〜URA15の出力信
号つまり読み出し信号RO0〜RO15は、データ出力
バッファOBの対応する単位回路に供給される。なお、
リードアンプRAの具体的構成及び動作ならびにその特
徴については、後で詳細に説明する。The read amplifier RA is connected to the common data line CD0.
16 unit read amplifiers URA0 to URA15 provided corresponding to CD15. These unit read amplifiers are selectively activated when the control voltage VG is set to the relatively high potential VG1 or the relatively low potential VG2, and the corresponding common memory cells are selected from the 16 memory cells selected in the memory array MARY. The read current output via the data lines CD0 to CD15 is converted into a voltage signal and amplified. The output signals of the unit read amplifiers URA0 to URA15, that is, the read signals RO0 to RO15 are supplied to the corresponding unit circuits of the data output buffer OB. In addition,
The specific configuration and operation of the read amplifier RA and its characteristics will be described later in detail.
【0025】データ出力バッファOBは、リードアンプ
RAの単位リードアンプURA0〜URA15に対応し
て設けられる16個の単位回路を備える。これらの単位
回路は、内部制御信号OEがハイレベルとされることで
選択的にかつ一斉に動作状態とされ、リードアンプRA
の対応する単位リードアンプから出力される読み出し信
号RO0〜RO15をさらに増幅して、対応するデータ
出力端子D0〜D15を介して図示されないメモリ制御
回路に出力する。The data output buffer OB includes 16 unit circuits provided corresponding to the unit read amplifiers URA0 to URA15 of the read amplifier RA. These unit circuits are selectively and simultaneously operated by setting the internal control signal OE to a high level, and the read amplifiers RA
The read signals RO0 to RO15 output from the corresponding unit read amplifiers of are further amplified and output to a memory control circuit (not shown) via the corresponding data output terminals D0 to D15.
【0026】タイミング発生回路TGは、シングルチッ
プマイクロコンピュータのメモリ制御回路から起動制御
信号として供給されるROMイネーブル信号ROEN及
びROM出力イネーブル信号ROOEをもとに、上記各
種の内部制御信号を形成し、リードオンリーメモリRO
Mの各部に供給する。The timing generation circuit TG forms the above various internal control signals based on the ROM enable signal ROEN and the ROM output enable signal ROOE supplied as the activation control signal from the memory control circuit of the single-chip microcomputer, Read-only memory RO
Supply to each part of M.
【0027】図4には、図2のリードオンリーメモリR
OMに含まれるリードアンプRAの一実施例の回路図が
示されている。同図をもとに、この実施例のシングルチ
ップマイクロコンピュータのリードオンリーメモリRO
Mに含まれるリードアンプRAの具体的構成及び動作と
この実施例のシングルチップマイクロコンピュータの特
徴について説明する。なお、同図において、そのチャン
ネル(バックゲート)部に矢印が付されるMOSFET
はPチャンネル型であり、矢印の付されないNチャンネ
ルMOSFETと区別して示される。FIG. 4 shows the read-only memory R of FIG.
A circuit diagram of an embodiment of a read amplifier RA included in the OM is shown. Based on the figure, the read-only memory RO of the single-chip microcomputer of this embodiment
The specific configuration and operation of the read amplifier RA included in M and the characteristics of the single chip microcomputer of this embodiment will be described. In the figure, a MOSFET whose channel (back gate) part has an arrow
Is a P-channel type and is shown as distinguished from an N-channel MOSFET without an arrow.
【0028】図4において、リードアンプRAは、共通
データ線CD0〜CD15に対応して設けられる16個
の単位リードアンプURA0〜URA15を備える。こ
れらの単位リードアンプは、単位リードアンプURA0
に代表して示されるように、電流センス回路CS及び差
動増幅回路DAをそれぞれ備える。このうち、電流セン
ス回路CSの入力端子は、各単位リードアンプの入力端
子として対応する共通データ線CD0〜CD15に結合
され、差動増幅回路DAの非反転出力信号は、各単位リ
ードアンプの出力信号つまり読み出し信号RO0〜RO
15としてデータ出力バッファOBの対応する単位回路
に供給される。In FIG. 4, the read amplifier RA includes 16 unit read amplifiers URA0 to URA15 provided corresponding to the common data lines CD0 to CD15. These unit read amplifiers are the unit read amplifiers URA0
As represented by the above, the current sense circuit CS and the differential amplifier circuit DA are respectively provided. Of these, the input terminal of the current sense circuit CS is coupled to the corresponding common data lines CD0 to CD15 as the input terminal of each unit read amplifier, and the non-inverted output signal of the differential amplifier circuit DA is the output of each unit read amplifier. Signals, that is, read signals RO0 to RO
It is supplied as 15 to the corresponding unit circuit of the data output buffer OB.
【0029】単位リードアンプURA0〜URA15の
電流センス回路CSは、メモリアレイMARYの選択さ
れた16個のメモリセルから対応する共通データ線CD
0〜CD15を介して出力される読み出し電流を電圧信
号つまりその出力信号VS0〜VS15に変換して、対
応する差動増幅回路DAに伝達する。この実施例におい
て、電流センス回路CSの出力信号VS0〜VS15の
電位は、特に制限されないが、選択されたメモリセルが
論理“0”のデータを保持するものとされ対応する共通
データ線CD0〜CD15に比較的大きな読み出し電流
が流されるとき比較的高いハイレベルとされ、選択され
たメモリセルが論理“1”のデータを保持するものとさ
れ対応する共通データ線CD0〜CD15に比較的小さ
な読み出し電流が流されるとき比較的低いロウレベルと
される。The current sense circuit CS of the unit read amplifiers URA0 to URA15 has a common data line CD corresponding to 16 selected memory cells of the memory array MARY.
The read current output through 0 to CD15 is converted into a voltage signal, that is, its output signal VS0 to VS15, and is transmitted to the corresponding differential amplifier circuit DA. In this embodiment, the potentials of the output signals VS0 to VS15 of the current sense circuit CS are not particularly limited, but it is assumed that the selected memory cell holds the data of logic "0" and the corresponding common data lines CD0 to CD15. Is set to a relatively high level when a relatively large read current is applied to the selected memory cell, and the selected memory cell holds data of logic "1". A relatively small read current is supplied to the corresponding common data lines CD0 to CD15. Is set to a comparatively low low level.
【0030】次に、差動増幅回路DAは、Nチャンネル
型の一対の差動MOSFETN1及びN2を含む。これ
らの差動MOSFETのドレインは、一対のPチャンネ
ルMOSFETP1及びP2を介して回路の電源電圧に
結合され、その共通結合されたソースは、Nチャンネル
MOSFETN3を介して回路の接地電位に結合され
る。差動MOSFETN1のゲートには、図示されない
定電圧発生回路から所定の基準電位VRが供給され、差
動MOSFETN2のゲートには、対応する電流センス
回路CSの出力信号VS0〜VS15がそれぞれ供給さ
れる。また、MOSFETP1及びP2のゲートは、共
通結合された後MOSFETP1のドレインに共通結合
され、MOSFETN3のゲートには、前記制御電圧V
Gが供給される。なお、基準電位VRは、電流センス回
路CSの出力信号VS0〜VS15のハイレベル及びロ
ウレベルのほぼ中間レベルとされる。Next, the differential amplifier circuit DA includes a pair of N-channel type differential MOSFETs N1 and N2. The drains of these differential MOSFETs are coupled to the circuit power supply voltage through a pair of P-channel MOSFETs P1 and P2, and their commonly coupled sources are coupled to the circuit ground potential through an N-channel MOSFET N3. A predetermined reference potential VR is supplied from a constant voltage generating circuit (not shown) to the gate of the differential MOSFET N1, and output signals VS0 to VS15 of the corresponding current sense circuit CS are supplied to the gate of the differential MOSFET N2. The gates of the MOSFETs P1 and P2 are commonly coupled and then commonly coupled to the drain of the MOSFET P1, and the gate of the MOSFET N3 is coupled to the control voltage V.
G is supplied. It should be noted that the reference potential VR is set to an approximately intermediate level between the high level and the low level of the output signals VS0 to VS15 of the current sense circuit CS.
【0031】これにより、MOSFETP1及びP2
は、差動MOSFETN1及びN2に対するアクティブ
負荷として作用し、MOSFETN3は、差動MOSF
ETN1及びN2に対して制御電圧VGに従った所定の
動作電流を与える駆動MOSFETとして作用する。差
動MOSFETN2のドレイン電位は、差動増幅回路D
Aの非反転出力信号つまり読み出し信号RO0〜RO1
5として、データ出力バッファOBの対応する単位回路
に供給される。この結果、単位リードアンプURA0〜
URA15の出力信号つまり読み出し信号RO0〜RO
15は、対応するメモリセルの保持データつまりは対応
する電流センス回路CSの出力信号VS0〜VS15に
従って選択的にハイレベル又はロウレベルとされる。As a result, the MOSFETs P1 and P2 are
Acts as an active load for the differential MOSFETs N1 and N2, and the MOSFET N3 is a differential MOSF.
It functions as a drive MOSFET that gives a predetermined operating current according to the control voltage VG to ETN1 and N2. The drain potential of the differential MOSFET N2 is equal to the differential amplifier circuit D
Non-inverted output signal of A, that is, read signals RO0 to RO1
5 is supplied to the corresponding unit circuit of the data output buffer OB. As a result, the unit read amplifiers URA0 to URA0
Output signal of URA15, that is, read signals RO0 to RO
15 is selectively set to a high level or a low level according to the data held in the corresponding memory cell, that is, the output signals VS0 to VS15 of the corresponding current sense circuit CS.
【0032】すなわち、メモリアレイMARYの選択さ
れたメモリセルが論理“0”のデータを保持し対応する
電流センス回路CSの出力信号VS0〜VS15が基準
電位VRより高いハイレベルとされるとき、差動増幅回
路DAでは、対応する差動MOSFETN2がオン状態
とされ、差動MOSFETN1はオフ状態とされる。こ
のため、差動MOSFETN2のドレイン電位つまり読
み出し信号RO0〜RO15は、所定のロウレベルとさ
れる。一方、選択されたメモリセルが論理“1”のデー
タを保持し対応する電流センス回路CSの出力信号VS
0〜VS15が基準電位VRより低いロウレベルとされ
るとき、差動増幅回路DAでは、対応する差動MOSF
ETN2がオフ状態とされ、代わって差動MOSFET
N1がオン状態とされる。このため、差動MOSFET
N2のドレイン電位つまり読み出し信号RO0〜RO1
5は、所定のハイレベルとされる。That is, when the selected memory cell of the memory array MARY holds the data of logic "0" and the output signals VS0 to VS15 of the corresponding current sense circuit CS are set to the high level higher than the reference potential VR, the difference is generated. In the dynamic amplifier circuit DA, the corresponding differential MOSFET N2 is turned on and the differential MOSFET N1 is turned off. Therefore, the drain potential of the differential MOSFET N2, that is, the read signals RO0 to RO15 are set to a predetermined low level. On the other hand, the selected memory cell holds the data of logic "1" and outputs the output signal VS of the corresponding current sense circuit CS.
When 0 to VS15 are set to a low level lower than the reference potential VR, in the differential amplifier circuit DA, the corresponding differential MOSF
ETN2 is turned off, and differential MOSFET is used instead
N1 is turned on. Therefore, the differential MOSFET
The drain potential of N2, that is, the read signals RO0 to RO1
5 is set to a predetermined high level.
【0033】ところで、単位リードアンプURA0〜U
RA15の駆動MOSFETN3のゲートに供給される
制御電圧VGの電位は、前述のように、シングルチップ
マイクロコンピュータが高速モードとされるとき比較的
高い電位VG1とされ、低速モードとされるとき比較的
低い電位VG2とされる。シングルチップマイクロコン
ピュータが高速モードとされ制御電圧VGが比較的高い
電位VG1とされるとき、単位リードアンプURA0〜
URA15では駆動MOSFETN3が比較的強いオン
状態となり、比較的大きな動作電流を流す。このため、
差動増幅回路DAの消費電力は比較的大きくなるもの
の、差動増幅回路DAによる読み出し信号の増幅動作は
高速化され、これによってリードアンプRAひいてはシ
ングルチップマイクロコンピュータの高速性が確保され
る。By the way, the unit read amplifiers URA0 to URA
As described above, the potential of the control voltage VG supplied to the gate of the drive MOSFET N3 of the RA15 is set to a relatively high potential VG1 when the single-chip microcomputer is set to the high speed mode, and is relatively low when it is set to the low speed mode. The potential is VG2. When the single-chip microcomputer is set to the high speed mode and the control voltage VG is set to the relatively high potential VG1, the unit read amplifiers URA0 to URA0.
In URA15, the drive MOSFET N3 is in a relatively strong ON state, and a relatively large operating current flows. For this reason,
Although the power consumption of the differential amplifier circuit DA is relatively large, the amplification operation of the read signal by the differential amplifier circuit DA is speeded up, thereby ensuring the high speed of the read amplifier RA and thus of the single-chip microcomputer.
【0034】一方、シングルチップマイクロコンピュー
タが低速モードとされ制御電圧VGが比較的低い電位V
G2とされるとき、単位リードアンプURA0〜URA
15では駆動MOSFETN3が比較的弱いオン状態と
なり、差動増幅回路DAに対して比較的小さな動作電流
を流す。このため、差動増幅回路DAによる読み出し信
号の増幅動作はやや遅くなるものの、差動増幅回路DA
の消費電力は相応して小さくなり、これによってリード
アンプRAひいてはシングルチップマイクロコンピュー
タの低消費電力性が確保される。これらの結果、高速モ
ードにおいて重要視される高速性と低速モードにおいて
重要視される低消費電力性とをあわせて確保したシング
ルチップマイクロコンピュータを実現できるものとな
る。On the other hand, the single-chip microcomputer is set to the low speed mode, and the control voltage VG has a relatively low potential V.
When set to G2, the unit read amplifiers URA0 to URA
At 15, the drive MOSFET N3 is in a relatively weak ON state, and a relatively small operating current is supplied to the differential amplifier circuit DA. Therefore, although the amplification operation of the read signal by the differential amplifier circuit DA is slightly delayed, the differential amplifier circuit DA
Of the read amplifier RA and thus of the single chip microcomputer is ensured. As a result, it is possible to realize a single-chip microcomputer that secures both the high speed that is emphasized in the high speed mode and the low power consumption that is emphasized in the low speed mode.
【0035】以上の本実施例に示されるように、この発
明をリードオンリーメモリを内蔵しかつ高速モード及び
低速モードを有するシングルチップマイクロコンピュー
タ等の半導体装置に適用することで、次のような作用効
果が得られる。すなわち、 (1)リードオンリーメモリを内蔵しかつ高速モード及
び低速モードを有するシングルチップマイクロコンピュ
ータ等に、その出力電位がクロック信号の周波数に比例
して変化される周波数電圧変換回路を設け、この周波数
電圧変換回路の出力電圧を、リードオンリーメモリに含
まれる複数の単位リードアンプの駆動MOSFETのゲ
ートに制御電圧として供給することで、高速モードにお
いては、制御電圧の電位を高くしてリードアンプを高速
動作させ、低速モードにおいては、制御電圧の電位を低
くしてリードアンプの動作電流を削減することができる
という効果が得られる。 (2)上記(1)項により、高速モードにおける高速性
と低速モードにおける低消費電力性とをあわせて確保し
たシングルチップマイクロコンピュータ等を実現するこ
とができるという効果が得られる。As shown in this embodiment, the present invention is applied to a semiconductor device such as a single-chip microcomputer having a built-in read-only memory and having a high speed mode and a low speed mode. The effect is obtained. (1) A single-chip microcomputer having a read-only memory and having a high-speed mode and a low-speed mode is provided with a frequency-voltage conversion circuit whose output potential is changed in proportion to the frequency of a clock signal. By supplying the output voltage of the voltage conversion circuit to the gates of the drive MOSFETs of the unit read amplifiers included in the read-only memory as the control voltage, the potential of the control voltage is increased in the high-speed mode to increase the read amplifier speed. In the low-speed mode of operation, the potential of the control voltage can be lowered to reduce the operating current of the read amplifier. (2) According to the above item (1), it is possible to realize a single-chip microcomputer or the like which secures both high speed in the high speed mode and low power consumption in the low speed mode.
【0036】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、シングルチップマイクロコンピュー
タの低速モードという名称は、例えば低消費電力モード
に置き換えることができる。また、シングルチップマイ
クロコンピュータは、高速モード及び低速モードを選択
的に指定するためのモード制御信号を備えることができ
る。この場合、リードオンリーメモリROMの各単位リ
ードアンプの駆動MOSFETN3のゲートに供給され
る制御電圧VGの電位を、上記モード制御信号によって
選択的に切り換えればよい。ランダムアクセスメモリR
AMは、リードアンプRAと同様に、差動増幅回路なら
びに駆動MOSFETを含む複数の単位リードアンプを
備えることができる。この場合、ランダムアクセスメモ
リRAMの駆動MOSFETのゲートに供給される制御
電圧についても同様な電位切り換えを実施し、シングル
チップマイクロコンピュータの高速モードにおける高速
性ならびに低速モードにおける低消費電力性を推進する
ことができる。シングルチップマイクロコンピュータの
内部バスIBUSのビット構成は、32ビット又は64
ビット構成を採ることができる。この場合、リードアン
プRAに設けられる単位リードアンプの数は相応して多
くなり、この発明の効果はより大きなものとなる。シン
グルチップマイクロコンピュータは、タイマー回路TI
MやシリアルコミュニケーションインタフェースSCI
を備えることを必須条件とはしないし、そのブロック構
成は種々の実施形態を採りうる。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1, the name of the low speed mode of the single chip microcomputer can be replaced with, for example, the low power consumption mode. In addition, the single chip microcomputer may include a mode control signal for selectively designating the high speed mode and the low speed mode. In this case, the potential of the control voltage VG supplied to the gate of the drive MOSFET N3 of each unit read amplifier of the read-only memory ROM may be selectively switched by the mode control signal. Random access memory R
Like the read amplifier RA, the AM can include a plurality of unit read amplifiers including a differential amplifier circuit and a driving MOSFET. In this case, the same potential switching is performed for the control voltage supplied to the gate of the drive MOSFET of the random access memory RAM to promote high speed in the high speed mode and low power consumption in the low speed mode of the single chip microcomputer. You can The bit configuration of the internal bus IBUS of the single chip microcomputer is 32 bits or 64 bits.
A bit structure can be adopted. In this case, the number of unit read amplifiers provided in the read amplifier RA is correspondingly increased, and the effect of the present invention is further enhanced. The single-chip microcomputer has a timer circuit TI
M and serial communication interface SCI
Is not an essential condition, and the block configuration can adopt various embodiments.
【0037】図2において、メモリアレイMARYは、
例えば出力データD0〜D15に対応して複数のサブメ
モリアレイに分割できる。また、メモリアレイMARY
を構成するメモリセルは、例えばその配線の一部が選択
的に形成されることによって選択的に論理“0”又は論
理“1”のデータを保持するものとしてもよい。周波数
電圧変換回路FVCは、リードオンリーメモリROMの
外に設けてもよいし、電流源となる駆動MOSFETを
含む複数のブロックにより共有することもできる。リー
ドオンリーメモリROMのブロック構成や起動制御信号
及びアドレス信号の組み合わせ等は、この実施例による
制約を受けない。In FIG. 2, the memory array MARY is
For example, it can be divided into a plurality of sub memory arrays corresponding to the output data D0 to D15. In addition, the memory array MARY
The memory cell forming the memory cell may be configured to selectively hold data of logic "0" or logic "1" by, for example, selectively forming part of its wiring. The frequency-voltage conversion circuit FVC may be provided outside the read-only memory ROM, or may be shared by a plurality of blocks including a drive MOSFET serving as a current source. The block configuration of the read-only memory ROM and the combination of the activation control signal and the address signal are not restricted by this embodiment.
【0038】図3において、周波数電圧変換回路FVC
の出力特性は、直線的であることを必須条件としない。
図4において、メモリアレイMARYの選択されたメモ
リセルの保持データと電流センス回路CSの出力信号V
S0〜VS15の論理レベルとの関係は、読み出し信号
RO0〜RO15が差動増幅回路DAの差動MOSFE
TN1のドレイン電位として出力されることを条件に反
転してもよい。また、制御電圧VGの電位が内部クロッ
ク信号CPの周波数によってのみ制御される場合には、
駆動MOSFETN3と直列に、内部制御信号CEに従
って選択的にオン状態とされるもう一つの駆動MOSF
ETを設ければよい。単位リードアンプURA0〜UR
A15は、MOSFETに代えてバイポーラトランジス
タを基本に構成することができる。この場合、やはり電
流源となるトランジスタのベースに供給される制御電圧
の電位を動作モードに応じて選択的に切り換えればよ
い。単位リードアンプURA0〜URA15の具体的な
回路構成や電源電圧の極性ならびにMOSFETの導電
型等は、種々の実施形態を採りうる。In FIG. 3, the frequency-voltage conversion circuit FVC
The output characteristic of is not required to be linear.
In FIG. 4, the data held in the selected memory cell of the memory array MARY and the output signal V of the current sense circuit CS.
Regarding the relationship with the logic levels of S0 to VS15, the read signals RO0 to RO15 are the differential MOSFE of the differential amplifier circuit DA.
You may invert it on condition that it is output as the drain potential of TN1. When the potential of the control voltage VG is controlled only by the frequency of the internal clock signal CP,
Another drive MOSF which is selectively turned on according to the internal control signal CE in series with the drive MOSFET N3.
ET should be provided. Unit read amplifiers URA0 to UR
A15 can be configured based on a bipolar transistor instead of the MOSFET. In this case, the potential of the control voltage supplied to the base of the transistor that also serves as the current source may be selectively switched according to the operation mode. Various embodiments can be adopted for the specific circuit configuration of the unit read amplifiers URA0 to URA15, the polarity of the power supply voltage, the conductivity type of the MOSFET, and the like.
【0039】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるシン
グルチップマイクロコンピュータに適用した場合につい
て説明したが、それに限定されるものではなく、例え
ば、リードオンリーメモリとして単体で形成されるもの
や電流源となるバイポーラトランジスタを含むECL
(Emitter Coupled Logic)回路
ならびにECL回路を基本構成とする論理集積回路装置
等にも適用できる。この発明は、少なくとも電流源とな
るトランジスタを含む半導体装置に広く適用できる。In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the single-chip microcomputer which is the field of application which is the background of the invention has been described. ECL including a single transistor as a only memory and a bipolar transistor serving as a current source
The present invention can also be applied to a logic integrated circuit device having an (Emitter Coupled Logic) circuit and an ECL circuit as a basic configuration. The present invention can be widely applied to semiconductor devices including at least a transistor serving as a current source.
【0040】[0040]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。すなわち、リードオンリーメモリを内蔵
しかつ高速モード及び低速モードを有するシングルチッ
プマイクロコンピュータ等に、その出力電位がクロック
信号の周波数に比例して変化される周波数電圧変換回路
を設け、この周波数電圧変換回路の出力電圧を、リード
オンリーメモリに含まれる複数の単位リードアンプの駆
動MOSFETのゲートに制御電圧として供給すること
で、高速モードにおいては、制御電圧の電位を高くして
リードアンプを高速動作させ、低速モードにおいては、
制御電圧の電位を低くしてリードアンプの動作電流を削
減することができる。これにより、高速モードにおいて
重要視される高速性と低速モードにおいて重要視される
低消費電力性とをあわせて確保したシングルチップマイ
クロコンピュータ等を実現することができる。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a single-chip microcomputer having a built-in read-only memory and having a high-speed mode and a low-speed mode is provided with a frequency-voltage conversion circuit whose output potential is changed in proportion to the frequency of a clock signal. The output voltage of is supplied as a control voltage to the gates of the drive MOSFETs of a plurality of unit read amplifiers included in the read-only memory, and in the high-speed mode, the potential of the control voltage is increased to operate the read amplifier at high speed. In low speed mode,
The operating current of the read amplifier can be reduced by lowering the potential of the control voltage. As a result, it is possible to realize a single-chip microcomputer or the like that secures both the high speed that is emphasized in the high speed mode and the low power consumption that is emphasized in the low speed mode.
【図1】この発明が適用されたシングルチップマイクロ
コンピュータの一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a single-chip microcomputer to which the present invention is applied.
【図2】図1のシングルチップマイクロコンピュータに
含まれるリードオンリーメモリの一実施例を示すブロッ
ク図である。2 is a block diagram showing an embodiment of a read-only memory included in the single-chip microcomputer shown in FIG.
【図3】図2のリードオンリーメモリに含まれる周波数
電圧変換回路の一実施例を示す出力特性図である。3 is an output characteristic diagram showing an embodiment of a frequency-voltage conversion circuit included in the read-only memory of FIG.
【図4】図2のリードオンリーメモリに含まれるリード
アンプの一実施例を示す回路図である。4 is a circuit diagram showing an embodiment of a read amplifier included in the read-only memory of FIG.
CPU・・・中央処理装置、CPG・・・クロック発生
回路、IBUS・・・内部バス、RAM・・・ランダム
アクセスメモリ、ROM・・・リードオンリーメモリ、
TIM・・・タイマー回路、SCI・・・シリアルコミ
ュニケーションインタフェース。MARY・・・メモリ
アレイ、XD・・・Xアドレスデコーダ、XB・・・X
アドレスバッファ、YS・・・Yスイッチ、YD・・・
Yアドレスデコーダ、YB・・・Yアドレスバッファ、
RA・・・リードアンプ、OB・・・データ出力バッフ
ァ、FVC・・・周波数電圧変換回路、TG・・・タイ
ミング発生回路。URA0〜URA15・・・単位リー
ドアンプ、CS・・・電流センス回路、DA・・・差動
増幅回路、P1〜P2・・・PチャンネルMOSFE
T、N1〜N3・・・NチャンネルMOSFET。CPU ... Central processing unit, CPG ... Clock generation circuit, IBUS ... Internal bus, RAM ... Random access memory, ROM ... Read-only memory,
TIM: timer circuit, SCI: serial communication interface. MARY ... Memory array, XD ... X address decoder, XB ... X
Address buffer, YS ... Y switch, YD ...
Y address decoder, YB ... Y address buffer,
RA ... Read amplifier, OB ... Data output buffer, FVC ... Frequency-voltage conversion circuit, TG ... Timing generation circuit. URA0 to URA15 ... Unit read amplifier, CS ... Current sense circuit, DA ... Differential amplifier circuit, P1-P2 ... P-channel MOSFE
T, N1 to N3 ... N-channel MOSFET.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 F 8427−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 27/04 F 8427-4M
Claims (4)
を受けることで電流源として作用するトランジスタを含
み、上記制御電圧の電位が動作モードに応じて選択的に
変化されることを特徴とする半導体装置。1. A semiconductor comprising a transistor that acts as a current source when a gate or base thereof receives a predetermined control voltage, and the potential of the control voltage is selectively changed according to an operation mode. apparatus.
モードを有するものであって、上記制御電圧の電位は、
上記高速モードにおいて上記トランジスタを介して流さ
れる電流の値が比較的大きくなるべく設定され、上記低
速モードにおいて上記トランジスタを介して流される電
流の値が比較的小さくなるべく設定されるものであるこ
とを特徴とする請求項1の半導体装置。2. The semiconductor device has a high speed mode and a low speed mode, and the potential of the control voltage is
In the high speed mode, the value of the current passed through the transistor is set to be relatively large, and in the low speed mode, the value of the current passed through the transistor is set to be relatively small. The semiconductor device according to claim 1.
リを内蔵するシングルチップマイクロコンピュータであ
り、上記リードオンリーメモリは、複数のリードアンプ
を具備するものであって、上記トランジスタは、上記リ
ードアンプの差動増幅回路に所定の動作電流を与えるた
めの駆動MOSFETであることを特徴とする請求項1
又は請求項2の半導体装置。3. The semiconductor device is a single-chip microcomputer having a built-in read-only memory, the read-only memory comprises a plurality of read amplifiers, and the transistor has a difference between the read amplifiers. 2. A drive MOSFET for applying a predetermined operating current to the dynamic amplifier circuit.
Alternatively, the semiconductor device according to claim 2.
周波数が高く又は低くされることでそれぞれ選択的に上
記高速モード又は低速モードとされるものであって、上
記リードオンリーメモリは、上記クロック信号の周波数
に応じて上記制御電圧の電位を選択的に切り換える周波
数電圧変換回路を備えるものであることを特徴とする請
求項1,請求項2又は請求項3の半導体装置。4. The semiconductor device is selectively set to the high-speed mode or the low-speed mode by increasing or decreasing the frequency of the clock signal, and the read-only memory is configured to output the clock signal of the clock signal. 4. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a frequency-voltage conversion circuit that selectively switches the potential of the control voltage according to the frequency.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7527493A JPH06259986A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JPH06259986A true JPH06259986A (en) | 1994-09-16 |
Family
ID=13571494
Family Applications (1)
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JP7527493A Pending JPH06259986A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH06259986A (en) |
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-
1993
- 1993-03-09 JP JP7527493A patent/JPH06259986A/en active Pending
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