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JPH0713862B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

Info

Publication number
JPH0713862B2
JPH0713862B2 JP18321789A JP18321789A JPH0713862B2 JP H0713862 B2 JPH0713862 B2 JP H0713862B2 JP 18321789 A JP18321789 A JP 18321789A JP 18321789 A JP18321789 A JP 18321789A JP H0713862 B2 JPH0713862 B2 JP H0713862B2
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JP
Japan
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data
signal
column address
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selecting
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Application number
JP18321789A
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JPH02139793A (ja
Inventor
洋一 飛田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to US07/399,946 priority Critical patent/US5267200A/en
Priority to DE3928902A priority patent/DE3928902C2/de
Priority to KR1019900000095A priority patent/KR970000690B1/ko
Publication of JPH02139793A publication Critical patent/JPH02139793A/ja
Publication of JPH0713862B2 publication Critical patent/JPH0713862B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1015Read-write modes for single port memories, i.e. having either a random port or a serial port
    • G11C7/103Read-write modes for single port memories, i.e. having either a random port or a serial port using serially addressed read-write data registers
    • G11C7/1033Read-write modes for single port memories, i.e. having either a random port or a serial port using serially addressed read-write data registers using data registers of which only one stage is addressed for sequentially outputting data from a predetermined number of stages, e.g. nibble read-write mode
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
    • G11C11/4063Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
    • G11C11/407Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は半導体記憶装置に関し、特に高速動作が可能
な半導体記憶装置に関する。
[従来の技術] 一般のダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(以
下、DRAMという)は、行および列状に配列された複数の
メモリセルからなるメモリセルアレイを含む。データの
書込時または読出時には、外部から与えられる行アドレ
ス信号に応答してメモリセルアレイの1行が選択され、
外部から与えられる列アドレス信号に応答してメモリセ
ルアレイの1列が選択される。それらの交点に位置する
メモリセルにデータが書込まれ、または、その交点に位
置するメモリセルからデータが読出される。
行アドレス信号および列アドレス信号を二重化したアド
レス信号が与えられるDRAMにおいては、外部から与えら
れるロウアドレスストローブ信号▲▼の活性化に
より行アドレス信号が取込まれ、外部から与えられるコ
ラムアドレスストローブ信号▲▼の活性化により
列アドレス信号が取込まれる。
また、DRAMの動作速度を高速化するためにニブルモード
が用いられる。ニブルモードにおいては、ロウアドレス
ストローブ信号▲▼およびコラムアドレスストロ
ーブ信号▲▼を活性化(低レベル)した後、コラ
ムアドレスストローブ信号▲▼のみを繰返し活性
状態(低レベル)および非活性状態(高レベル)にする
ことによりデータの書込みまたは読出しを行なう。すな
わち、ニブルモードにおいては、データの書込動作また
は読出動作がコラムアドレスストローブ信号▲▼
の活性時を起点として行なわれるので、ロウアドレスス
トローブ信号▲▼の活性時を起点とする通常の読
出動作に比べ高速動作が可能となる。
従来のDRAMのニブルモードを第10図および第11図のタイ
ミングチャートを参照しながら説明する。ニブルモード
は、たとえば、特公昭61−18837号公報および米国特許4
344156号に開示されている。
第10図および第11図において、ロウアドレスストローブ
信号▲▼が高レベルから低レベルに遷移すること
によりDRAMの動作が活性化され、同時に、二重化された
アドレス信号のうち行アドレス信号がDRAM内に取込まれ
る。それにより、メモリセルアレイの対応する行アドレ
ス(Xn)が選択される。次に、二重化されたアドレス信
号が列アドレス信号に変化すると、その列アドレス信号
により、メモリセルアレイの対応する列アドレス(Yn)
が選択される。
このとき、読出/書込指定信号により書込動作が指定さ
れると、上記のようにして選択された行アドレスと列ア
ドレスとの交差点(Xn,Yn)にあるメモリセルが選択さ
れると同時に、同一行上のアドレス(Xn,Yn+1),(Xn,
Yn+2),(Xn,Yn+3)にあるメモリセルも選択される。
次に、第10図に示すように、コラムアドレスストローブ
信号▲▼が高レベルから低レベルに遷移すると、
4つのメモリセルのうちアドレス(Xn,Yn)に対応する
メモリセルに入力データDINが書込まれる。
次に、ロウアドレスストローブ信号▲▼を活性状
態(低レベル)に保持したまま、コラムアドレスストロ
ーブ信号▲▼を一旦非活性状態(高レベル)に
し、再び活性状態にすると、アドレス(Xn,Yn+1)に対
応するメモリセルに入力データDINが書込まれる。ロウ
アドレスストローブ信号▲▼を活性状態に保持し
たままコラムアドレスストローブ信号▲▼を非活
性状態および活性状態にする動作を繰返すと、同様に、
アドレス(Xn,Yn+2),(Xn,Yn+3)に対応するメモリセ
ルにも順次データが書込まれる。
このように、コラムアドレスストローブ信号▲▼
の2回目の以降の立下がりにおいて、入力データはコラ
ムアドレスストローブ信号▲▼のサイクル時間t
NCで書込まれるので、ロウアドレスストローブ信号▲
▼のサイクル時間tWCで書込みが行なわれるよりも
書込速度が速くなる。現在実用化されている製品におい
ては、時間tWCと時間tNCとの比は約4対1であるので2
番目から4番目までのデータの書込速度は1番目のデー
タの書込速度の約4倍となる。
一方、読出/書込指定信号により読出動作が指定される
と、上記のようにして選択された行アドレスと列アドレ
スとの交差点(Xn,Yn)にあるメモリセル内のデータ
が、4つの出力ラッチ回路のうち1つに取込まれる。こ
のとき同時に、同一行上のアドレス(Xn,Yn+1),(Xn,
Yn+2),(Xn,Yn+3)にあるメモリセル内のデータも残
りの3つの出力ラッチ回路にそれぞれ取込まれる。
次に、コラムアドレスストローブ信号▲▼が高レ
ベルから低レベルに遷移すると、4つの出力ラッチ回路
に取込まれた4つのデータのうちアドレス(Xn,Yn)に
対応するデータが出力データDOUTとして出力端子に読出
される。このデータは、ロウアドレスストローブ信号▲
▼の遷移から時間tRACの経過後読出され、コラム
アドレスストローブ信号▲▼の遷移から時間tCAC
の経過後読出される。
次に、ロウアドレスストローブ信号▲▼を活性状
態(低レベル)に保持したまま、コラムアドレスストロ
ーブ信号▲▼を一旦非活性状態(高レベル)に
し、再び活性状態にすると、出力ラッチ回路に取込まれ
たデータのうちアドレス(Xn,Yn+1)に対応するデータ
が出力データDOUTとして出力端子に読出される。ロウア
ドレスストローブ信号▲▼を活性状態に保持した
ままコラムアドレスストローブ信号▲▼を非活性
状態および活性状態にする動作を繰返すと、同様に、ア
ドレス(Xn,Yn+2),(Xn,Yn+3)に対応するデータも順
次出力データDOUTとして読出される。
このように、コラムアドレスストローブ信号▲▼
の2回目以降の立下がりにおいては、出力データは出力
ラッチ回路から読出されるので、読出時間はtCACとなり
短くなる。現在実用化されている製品においては、時間
tRACと時間tCACとの比は約4対1であるので、2番目か
ら4番目までのデータの読出速度は1番目のデータの読
出速度の約4倍となる。
[発明が解決しようとする課題] 上記のように、従来のDRAMのニブルモードにおいては、
4ビットのデータのうち3ビットのデータのみが高速で
書込まれまたは読出される。高速で書込まれるデータの
数を増やすためには、最初に同時に選択されるメモリセ
ルの数を増やすとともにそれらに接続されるデータ入出
力線対の数を増やせばよい。また、高速で読出されるデ
ータの数を増やすためには、出力ラッチ回路の数を増や
せばよい。しかし、出力ラッチ回路およびデータ入出力
線対は比較的大きな占有面積を有するため、集積回路チ
ップの寸法が増大し、コストが増大するという問題があ
る。
この発明の目的は、占有面積を増大させることなく、デ
ータの書込速度が高速化される半導体記憶装置を得るこ
とである。
この発明の他の目的は、占有面積を増大させることな
く、データの読出動作が高速化される半導体記憶装置を
得ることである。
[課題を解決するための手段] 第1の発明に係る半導体記憶装置は、メモリセルアレ
イ、内部アドレス発生手段、第1の選択手段、保持手
段、第2の選択手段、書込手段、およびタイミング制御
手段を備える。
メモリセルアレイは、行および列状に配列される複数の
メモリセルからなる。内部アドレス発生手段は、外部か
ら与えられるアドレス信号に応答して、内部列アドレス
信号を発生する。第1の選択手段は、内部アドレス発生
手段から発生される内部列アドレス信号に応答して、メ
モリセルアレイの複数列を同時に選択するための選択信
号を発生する。保持手段は、第1の選択手段により発生
された選択信号を保持する。第2の選択手段は、保持手
段に保持された選択信号により同時に選択された複数列
を順に選択する。書込手段は、第2の選択手段により選
択された列に外部からの情報を与える。タイミング制御
手段は、第2の選択手段による選択動作の間に、次の内
部列アドレス信号に応答する第1の選択手段による選択
動作が行なわれるようにタイミング制御を行なう。
第2の発明に係る半導体記憶装置は、メモリセルアレ
イ、内部アドレス発生手段、第1の選択手段、保持手
段、第2の選択手段、およびタイミング制御手段を備え
る。
保持手段は、第1の選択手段により選択された複数列か
ら読出される複数の情報を保持する。第2の選択手段
は、保持手段に保持された複数の情報を順に選択する。
タイミング制御手段は、第2の選択手段による選択動作
の間に、次の内部アドレス信号に応答する第1の選択手
段による選択動作が行なわれるようにタイミング制御を
行なう。
[作用] 第1の発明に係る半導体記憶装置においては、保持手段
に保持された選択信号により選択されている複数列が第
2の選択手段によって順に選択されている間に、内部ア
ドレス発生手段から発生される次の内部列アドレス信号
が第1の選択手段に与えられる。すなわち、第2の選択
手段の動作中に、第1の選択手段による選択動作が行な
われる。そのため、第1の選択手段による選択動作に要
する時間が不要となり、高速の書込動作が可能となる。
第2の発明に係る半導体記憶装置においては、保持手段
に保持された複数の情報が第2の選択手段によって順に
選択されている間に、内部アドレス発生手段から発生さ
れる次の内部列アドレス信号が第1の選択手段に与えら
れる。すなわち、第2の選択手段の動作中に、次にメモ
リセルアレイから読出される複数の情報が第1の選択手
段により選択される。そのため、第1の選択手段による
選択動作に要する時間が不要となり、高速の読出動作が
可能となる。
[実施例] 以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。
第1図は、この発明の一実施例によるDRAMの概略構成を
示すブロック図である。
第1図において、メモリセルアレイ1には、データを記
憶するための複数のメモリセルがK行×L列に配列され
ている。各メモリセルは、データ(情報)を記憶する。
Xアドレスバッファ2は、外部から与えられる外部アド
レス信号を受けて所定のタイミングで内部行アドレス信
号を発生する。Yアドレスバッファ3は、外部から与え
られる外部アドレス信号を受けて所定のタイミングで内
部列アドレス信号を発生する。Xデコーダ4は、Xアド
レスバッファ2からの内部列アドレス信号をデコードし
てメモリセルアレイ1内の対応する行を選択する。Yデ
コーダ5は、Yアドレスバッファ3からの内部列アドレ
ス信号をデコードしてメモリセルアレイ1内のL列の中
から対応する4列を選択する。
(センスアンプ+I/Oスイッチ)ブロック6(以下、単
にブロック6と呼ぶ)は、Xデコーダ4により選択され
た行上の複数のメモリセルから読出されるデータを検知
および増幅するとともに、Yデコーダ5により選択され
た4列に対応する4つのデータを出力する。また、ブロ
ック6は、選択された列にデータを書込む。I/Oアンプ
7は、4つの増幅回路からなり、ブロック6から読出さ
れた4つのデータを増幅する。出力ラッチ8は、4つの
ラッチ回路からなり、I/Oアンプ7から出力される4つ
のデータをラッチする。セレクタ9aは、出力ラッチ8に
ラッチされる4つのデータのうち1つを選択する。出力
バッファ10aは、セレクタ9aにより選択されたデータを
出力データDOUTとして外部に出力する。入力バッファ10
bは、外部から与えられる入力データDINをセレクタ9bに
与える。セレクタ9bは、4対のデータ入出力線対のうち
1つを選択し、その選択されたデータ入出力線対に入力
バッファ10bからのデータを与える。
また、バイナリカウンタ11は、外部アドレス信号に応答
して初期設定(プリセット)され、内部クロック信号に
よって桁上げされるカウンタである。Yアドレスバッフ
ァ12は、外部アドレス信号の下位2ビットを受け、それ
を所定のタイミングで出力する。Yデコーダ13は、Yア
ドレスバッファ12から与えられる2ビットの列アドレス
信号をデコードする。シフトレジスタ14は、Yデコーダ
13によりデコードされた4ビットの出力信号をシフトす
る。
タイミング発生器15は、各種クロック信号、アドレス切
換信号MX,▲▼等を所定のタイミングで発生する。
第2図は、第1図に示されるメモリセルアレイ1、ブロ
ック6およびYデコーダ5の構成を示す回路図である。
メモリセルアレイ1は、複数のワード線および複数のビ
ット線 を含む。但し、第2図には、代表的に、1本のワード線
WLnのみが示される。ビット線は折返しビット線を構成
し、2本のビット線が1組のビット線対を構成する。す
なわち、ビット線 が1組のビット線対を構成し、ビット線 が1組のビット線対を構成し、以下同様にしてビット線 が1組のビット線対を構成する。各ビット線 と1つおきのワード線との交点にメモリセルMCが接続さ
れる。すなわち、各ビット線対においては、1つのワー
ド線と1対のビット線のいずれか一方との交点にメモリ
セルが接続される。
ビット線対 には、ビット線間の電位差を検知し差動的に増幅するセ
ンスアンプSAがそれぞれ接続される。また、ビット線対 は、トランスファゲートT1,T2を介してそれぞれデータ
入出力線対 に接続される。同様に、ビット線対 は、トランスファゲートT1,T2を介してそれぞれデータ
入出力線対 に接続され、ビット線対 は、トランスファゲートT1,T2を介してそれぞれデータ
入出力線対 に接続される。ビット線対 に接続される4組のトランスファゲートT1,T2には、ト
ランジスタLTを介してYデコーダ5からのアドレスデコ
ード信号MY1が与えられる。同様にして、Yデコーダ5
からのアドレスデコード信号MY2〜MYLは、それぞれ対応
するトランジスタLTを介して対応する4組のトランスフ
ァゲートT1,T2に与えられる。これにより、Yデコーダ
5からのアドレスデコード信号MY1〜MYLに応答して、選
択的に4組のビット線対がデータ入出力線対 に接続される。ラッチ用トランジスタLTのゲート電極に
は、Yデコーダ5から出力されるアドレスデコード信号
を一定期間保持させるためのクロック信号φが与えら
れる。
第3図は、第1図に示されるセレクタ9b、入力バッファ
10b、Yデコーダ13、およびシフトレジスタ14の構成を
示す回路図である。
第3図に示すように、各データ入出力線対 の端部は、それぞれセレクタトランジスタ対S1〜S4を介
して入力バッファ10bの出力端子に共通に接続される。
入力バッファ10bの出力端子からは相補な出力信号I,
が出力される。
一方、Yデコーダ13は、列アドレス信号の下位2ビット
AY1,AY2をデコードし、4ビットのデコード信号SY1〜SY
4をデータとしてシフトレジスタ14の各ビットに与え
る。4ビットのデコード信号SY1〜SY4のうち1ビットが
“1"になり、残りの3ビットは“0"になる。
シフトレジスタ14は、シフトクロックCKに応答して、4
ビットのデータを図面の右方向にシフトし、クロック信
号φSRに応答して、対応する出力が活性化される。この
シフトレジスタ14は循環式となっており、4つのクロッ
クパルスが与えられると、データが元の位置に戻るよう
になっている。シフトレジスタ14の4ビットの出力SR1
〜SR4は、対応する4組のセレクタトランジスタ対S1〜S
4のゲート電極に与えられる。これにより、セレクタト
ランジスタ対S1〜S4のうちシフトレジスタ14から“1"の
出力が与えられるセレクタトランジスタ対が導通し、4
つのデータ入出力線対のうち1つに入力バッファ10bの
出力信号が伝達される。入力バッファ10bは、入力端子
から与えられる入力データDINをクロック信号φWEに応
答して相補な信号に変換するとともに、データ入出力線
対を駆動するために十分な駆動能力を有する。
第4図は、第1図に示されるI/Oアンプ7、出力ラッチ
8、セレクタ9a、および出力バッファ10aの構成を示す
回路図である。
第4図に示すように、データ入出力線対 の端部には、データ入出力線間の電位差を検知し差動的
に増幅するI/OアンプIA1〜IA4がそれぞれ設けられる。I
/OアンプIA1〜IA4の出力端子には、それぞれ出力ラッチ
回路OL1〜OL4が接続される。出力ラッチ回路OL1〜OL4
は、クロック信号φOLに応答して、I/OアンプIA1〜IA4
の出力信号をそれぞれラッチする。出力ラッチ回路OL1
〜OL4の出力端子は、それぞれセレクタトランジスタS11
〜S14を介して出力バッファ10aの入力端子に共通に接続
される。
セレクタトランジスタS11〜S14のゲート電極には、第3
図に示されるシフトレジスタ14の4ビットの出力SR1〜S
R4がそれぞれ与えられる。これにより、セレクタトラン
ジスタS11〜S14のうちシフトレジスタ14から“1"の出力
が与えられるセレクタトランジスタが導通し、4つの出
力ラッチ回路OL1〜OL4のうち1つにラッチされるデータ
が出力バッファ10aに伝達される。出力バッファ10aは、
出力ラッチ8からセレクタ9aを介して与えられるデータ
をクロック信号φOEに応答して出力データDOUTとして出
力端子に伝えるとともに、外部回路を駆動するために十
分な駆動能力を有する。
第5図は、第1図に示されるYアドレスバッファ3およ
びバイナリカウンタ11の構成を示す回路図である。
第5図において、バッファ回路AB3〜ABmは、下位2ビッ
トを除く外部列アドレス信号をそれぞれ入力し、相補性
の内部列アドレス信号Y3,▲▼〜Ym,▲▼を出力
する。カウンタ回路BC3〜BCmは、それぞれ外部列アドレ
ス信号AY3〜AYmによりプリセットされる。また、カウン
タ回路BC3はクロック信号φに応答して桁上げされ
る。カウンタ回路BC4〜BCmは、それぞれ桁上げ信号C3〜
Cm−1に応答して桁上げされる。カウンタ回路BC3〜BCm
は、それぞれ内部列アドレス信号CY3〜CYmを発生する。
トランジスタQX3〜QXmおよびトランジスタQ3〜Q
mは、外部列アドレス信号AY3〜AYmと内部列アドレス信
号CY3〜CYmとを切換えるために用いられ、それぞれ相補
性の切換信号MX,▲▼により制御される。切換信号M
Xが高レベルのときには、トランジスタQX3〜QXmがオン
し、外部列アドレス信号AY3〜AYmがバッファ回路AB3〜A
Bmに与えられる。切換信号▲▼が高レベルのときに
は、トランジスタQ3〜Qmがオンし、内部列アド
レス信号CY3〜CYmがバッファ回路AB3〜ABmに与えられ
る。
次に、第6図のタイミングチャートを参照しながら第1
図〜第5図に示されるDRAMの書込動作を説明する。
外部から与えられるロウアドレスストローブ信号▲
▼が“1"(高レベル)から“0"(低レベル)に遷移す
ると、外部アドレス信号が行アドレス信号AXiとしてX
アドレスバァファ2に取込まれ、Xデコーダ4によりデ
コードされる。これにより、メモリセルアレイ1内の対
応するワード線が選択され、そのワード線に接続された
メモリセルが選択される。
次に、外部アドレス信号が外部列アドレス信号AYiに変
わると、下位2ビットの外部列アドレス信号AY1,AY2が
Yデコーダ13によりデコードされる。たとえば、その外
部列アドレス信号AY1,AY2が2ビットともに“0"のとき
には、第3図に示すように、シフトレジスタ14の左端の
ビットが“1"となり、残りのビットは“0"となる。ま
た、たとえば外部列アドレス信号AY1が“1"、外部列ア
ドレス信号AY2が“0"のときには、シフトレジスタ14の
左から2つ目のビットが“1"となる。
また、Yアドレスバッファ3から出力される下位3ビッ
ト目からmビット目の列アドレス信号Y3〜Ymは、Yデコ
ーダ5によりデコードされる。たとえば、列アドレス信
号AY3〜AYmの全ビットが“0"のときには、第2図に示す
アドレスデコード信号MY1が“1"となり、残りのアドレ
スデコード信号MY2〜MYLが“0"となる。
次に、クロック信号φが“0"から“1"に変化する。こ
れにより、第2図のノードLNにYデコーダ5から出力さ
れるアドレスデコード信号MY1〜MYLが取込まれ、その直
後にクロック信号φが“1"から“0"に変化することに
よりその状態が保持される。
その結果、ビット線対 がトランスファゲートT1,T2を介してそれぞれデータ入
出力線対 に接続される。なお、外部アドレス信号の行アドレス信
号から列アドレス信号への変化は、アドレス遷移検出器
(図示せず)によって検出される。
また、外部列アドレス信号AY3〜AYmが、第5図に示すバ
ッファ回路AB3〜ABmに取込まれた後、アドレス切換信号
MXが“0"となり、アドレス切換信号▲▼が“1"とな
る。これにより、トランジスタQX3〜AXmが非導通状態と
なり、外部列アドレス信号AY3〜AYmが遮断される。ま
た、トランジスタQ3〜Q▲▼が導通状態とな
り、バイナリカウンタ11からの内容列アドレス信号CY3
〜CYmがバッファ回路AB3〜ABmにそれぞれ供給される。
このときの内部列アドレス信号CY3〜CYmは、外部列アド
レス信号AY3〜AYmと同じ信号である。
外部から与えられるコラムアドレスストローブ信号▲
▼が“1"から“0"に遷移すると、このコラムアドレ
スストローブ信号▲▼の遷移に応答して、クロッ
ク信号φSRが“0"から“1"に遷移する。これにより、第
3図に示すシフトレジスタ14の出力SR1のみが活性化さ
れて“1"となり、残りの出力SR2〜SR4が“0"となる。そ
の結果、セレクタトランジスタ対S1のみが導通状態とな
る。次に、クロック信号φWEが“0"から“1"に遷移する
と、入力バッファ10bが活性化され、入力データDINがそ
の出力端子から入力データI,として出力される。この
入力データI,はセレクタトランジスタ対S1を介して入
出力線対 に伝達され、さらに第2図に示されるトランスファゲー
トT1,T2を介してビット線対 に伝達され、メモリセルに書込まれる。
次に、外部から与えられるコラムアドレスストローブ信
号▲▼が“0"から“1"に遷移すると、シフトクロ
ックCKよりシフトレジスタ14の内容が1ビット右にシフ
トする。
その後、再びコラムアドレスストローブ信号▲▼
が“1"から“0"に遷移すると、シフトレジスタ14の出力
SR2のみが活性化されて“1"となる。これによりセレク
タトランジスタ対S2のみが導通状態となり、上記と同様
に、セレクタトランジスタ対S2およびトランスファゲー
トT1,T2を介してメモリセルに入力データが書込まれ
る。セレクタトランジスタ対S3およびS4に対応するメモ
リセルにも上記と同様にして入力データが書込まれる。
上記のようにしてアドレスデコード信号MY1がノードLN
に取込まれた後、クロック信号φが“0"から“1"に遷
移する。これにより、第5図に示すバイナリカウンタ11
が桁上げされ、Yアドレスバッファ3から出力される列
アドレスが1だけ増加する。その結果、第2図に示すY
デコーダ5から出力されるアドレスデコード信号MY2
“1"となり、残りのアドレスデコード信号が“0"とな
る。この状態は、前の4ビットの入力データがすべて対
応するメモリセルに書込まれるまで、待機させられる。
Yデコーダ5からのアドレスデコード信号MY1により選
択された前の4個のメモリセルに、コラムアドレススト
ローブ信号▲▼の4回のサイクルによりデータが
書込まれると、待機中の上記のアドレスデコード信号MY
2がクロック信号φによりノードLNにラッチされる。
このラッチ動作は、コラムアドレスストローブ信号▲
▼の“1"の期間(プリチャージ期間)に行なわれ、
書込みが行なわれる“0"の期間には行なわれない。この
ため、書込速度が低下することはない。
次のアドレスデコード信号がノードLNにラッチされた
後、コラムアドレスストローブ信号▲▼の活性状
態および非活性状態の繰返しによって、上記と同様に4
ビットのデータがメモリセルMCに順次高速に書込まれ
る。
次に、第7図のタイミングチャートを参照しながら第1
図〜第5図に示されるDRAMの読出動作を説明する。
外部から与えられるロウアドレスストローブ信号▲
▼が“1"から“0"に遷移すると、書込動作の場合と同
様にして、メモリセルアレイ1内の1本のワード線が選
択され、そのワード線に接続されたメモリセル内のデー
タがそれぞれ対応するビット線上に読出される。
次に、外部アドレス信号が外部列アドレス信号AYiに変
わると、書込動作の場合と同様にして、たとえば、第3
図に示すシフトレジスタ14の左端のビットが“1"とな
り、残りのビットは“0"となる。また、書込動作の場合
と同様にして、たとえば、第2図に示すアドレスデコー
ド信号MY1が“1"となり、残りのアドレスデコード信号M
Y2〜MYLが“0"となる。これにより、ビット線対 がトランスファゲートT1,T2を介してそれぞれデータ入
出力線対 に接続される。その結果、予めセンスアンプSAにより増
幅されたビット線対 上のデータがそれぞれデータ入出力線対 に読出される。
また、外部列アドレス信号AY3〜AYmが、第5図に示すバ
ッファ回路AB3〜ABmに取込まれた後、書込動作の場合と
同様にして、バイナリカウンタ11からの内部列アドレス
信号CY3〜CYmがバッファ回路AB3〜ABmにそれぞれ供給さ
れる。このときの内部列アドレス信号CY3〜CYmは、外部
列アドレス信号AY3〜AYmと同じ信号である。
一方、データ入出力線対 に読出されたデータは、さらにI/Oアンプ7により増幅
される。I/Oアンプ7により増幅されたデータは、クロ
ック信号φOLの“0"から“1"への遷移に応答して、出力
ラッチ8にラッチされる。出力ラッチ8の内容は、クロ
ック信号φOLにより一旦ラッチされると、次に再びクロ
ック信号φOLが“0"から“1"に遷移しない限り変化しな
い。クロック信号φOLが活性状態(“1"の状態)になる
と、外部から与えられるコラムアドレスストローブ信号
▲▼が“1"から“0"に遷移する。このコラムアド
レスストローブ信号▲▼の遷移に応答して、クロ
ック信号φSRが“0"から“1"に遷移する。これにより、
第3図に示すシフトレジスタ14の出力SR1のみが活性化
されて“1"となり、残りの出力SR2〜SR4が“0"となる。
その結果、セレクタトランジスタS11のみが導通状態と
なり、出力ラッチ回路OL1にラッチされたデータが出力
バッファ10aに伝達される。次に、クロック信号φOE
“0"から“1"に遷移すると、出力バッファ10aが活性化
され、データが出力端子に出力データDOUTとして読出さ
れる。
次に、外部から与えられるコラムアドレスストローブ信
号▲▼が“0"から“1"に遷移すると、シフトクロ
ックCKによりシフトレジスタ14の内容が1ビット右にシ
フトする。
その後、再びコラムアドレスストローブ信号▲▼
が“1"から“0"に遷移すると、シフトレジスタ14の出力
SR2のみが活性化されて“1"となる。これによりセレク
タトランジスタS12のみが導通状態となり、出力ラッチ
回路OL2内のデータが、上記と同様に、セレクタトラン
ジスタS12および出力バッファ10aを介して出力端子に出
力データDOUTとして読出される。出力ラッチ回路OL3お
よびOL4内のデータも同様に、コラムアドレスストロー
ブ信号▲▼のサイクルの繰返しにより、順次出力
端子に出力データDOUTとして読出される。この場合、読
出しに要する時間は、データが出力ラッチ8から出力端
子に伝達される時間となるので、短縮される。
上記のようにして出力ラッチ8から4ビットのデータが
順次読出されている間に、メモリセルアレイ1から次の
4ビットのデータが読出される。すなわち、データ入出
力線対 上のデータがクロック信号φOLに応答して出力ラッチ8
にラッチされた後、クロック信号φが“0"から“1"に
遷移する。これにより、第5図に示すバイナリカウンタ
11が桁上げされ、Yアドレスバッファ3から出力される
列アドレスが1だけ増加する。その結果、第2図に示す
Yデコーダ5から出力されるアドレスデコード信号MY2
が“1"となり、残りのアドレスデコード信号が“0"とな
る。それにより、対応する4組のビット線対に読出され
たデータが、それぞれデータ入出力線対 に読出され、さらにI/Oアンプ7により増幅される。し
かし、このデータは、出力ラッチ8にラッチされた前の
4ビットのデータがすべて出力端子に読出されるまで、
I/Oアンプ7に保持される。Yデコーダ5からのアドレ
スデコード信号MY1により選択された前の4ビットのデ
ータが、コラムアドレスストローブ信号▲▼の4
回のサイクルにより読出されると、I/Oアンプ7に保持
された次の4ビットのデータがクロック信号φOLにより
出力ラッチ8にラッチされる。このラッチ動作は、コラ
ムアドレスストローブ信号▲▼の“1"の期間(プ
リチャージ期間)に行なわれ、読出しが行なわれる“0"
の期間には行なわれない。そのため、読出速度が低下す
ることはない。
次の4ビットのデータが出力ラッチ8にラッチされた
後、コラムアドレスストローブ信号▲▼の活性状
態および非活性状態の繰返しによって、上記と同様に4
ビットのデータが出力データDOUTとして順次出力端子に
高速に読出される。
第8図は、この発明の他の実施例によるビデオRAMの主
要部の概略構成を示すブロック図である。
ビデオRAMは、画像データを記憶するために用いられる
メモリであり、ランダムアクセス可能なRAM部(ランダ
ムアクセスメモリ部)100およびシリアルアクセス可能
なSAM部(シリアルアクセスメモリ部)200からなる。
RAM部100の構成は、第1図に示される構成と同様であ
る。但し、第8図においては、第1図におけるメモリセ
ルアレイ1、Xデコーダ4、Yデコーダ5およびブロッ
ク6に相当する部分のみが示され、残りの部分は省略さ
れている。
SAM部200は、(データレジスタ+I/Oスイッチ)ブロッ
ク26(以下、単にブロック26と呼ぶ)、および(Yデコ
ーダ+ラッチ)ブロック25(以下、単にブロック25と呼
ぶ)を含む。RAM部100とSAM部200との間にはトランスフ
ァゲート36が設けられている。
このビデオRAMにおいては、RAM部100においてランダム
にアクセスされた1行分のデータがSAM部200に転送さ
れ、その転送されたデータがSAM部200から高速にシリア
ルに読出される。また、逆に、SAM部200に高速にシリア
ルに書込まれた1行分のデータがRAM部100に転送され
る。さらに、SAM部200からデータを読出している間に、
SAM部200の動作とは独立に、RAM部100にデータを書込む
こともできる。また、逆に、RAM部100からデータを読出
している間に、RAM部100の動作とは独立に、SAM部200に
データを書込むこともできる。
第9図に、第8図のビデオRAMの主要部の具体的な回路
構成を示す。SAM部200のブロック26は、複数のレジスタ
回路SRを含む。各レジスタ回路は、2つのインバータI
1,I2を含む。レジスタ回路SRは、選択用トランジスタT
3,T4を介して入出力線対 にそれぞれ接続されている。SAM部200のブロック25は、
Yデコーダ25aおよび複数のラッチ用トランジスタLTSを
含む。Yデコーダ25aの出力はラッチ用トランジスタLTS
を介して選択用トランジスタT3,T4のゲート電極に与え
られる。トランスファゲート36は複数の転送用トランジ
スタT5,T6を含む。各レジスタ回路SRは、転送用トラン
ジスタT5,T6を介して対応するビット線対に接続されて
いる。
転送用トランジスタT5,T6のゲート電極にはクロック信
号φTRが与えられる。RAM部100とSAM部200との間でデー
タを転送するときには、クロック信号φTRにより転送用
トランジスタT5,T6が導通する。また、RAM部100とSAM部
200とが独立に動作するときには、クロック信号φTR
より転送用トランジスタT5,T6が非導通となる。
第8図および第9図に示されるSAM部200についても、高
速にデータの書込みまたは読出しを行なう必要がある。
このために、第8図に示すように、Yアドレスバッファ
21、バイナリカウンタ31、Yアドレスバッファ32、Yデ
コーダ33、シフトレジスタ34、I/Oアンプ27、出力ラッ
チ28、セレクタ29a、セレクタ29b、出力バッファ30a、
入力バッファ30b、およびタイミング発生器35が設けら
れている。
これらの回路の基本的な構成は、第3図〜第5図に示さ
れる構成と同様である。
第8図および第9図に示されるSAM部200の動作も、基本
的には、RAM部100の動作と同様である。
たとえば、RAM部100の任意のワード線WLnに接続される
メモリセルMCにSAM部200からデータが書込まれるときに
は、まず、クロック信号φTRが“0"になることにより転
送用トランジスタT5,T6が非導通状態になる。これによ
り、SAM部200とRAM部100とが電気的に分離される。
次に、前述のDRAMにおける動作と同様に、クロック信号
φSWEにより入力データSINが入力バッファ30bに取込ま
れる。これに応答して、RAM部100に与えられる外部アド
レス信号と同じ外部アドレス信号AY1〜AYmにより先頭番
地を決めるためのアドレス設定が行なわれる。
この後、シリアルクロックCKに応答して、RAM部100と同
様の動作が行なわれ、レジスタ回路SRに順番にデータが
書込まれる。RAM部100においては、上記の書込動作の間
に任意の行が既に選択される。次に、転送トランジスタ
T5,T6が導通状態になり、SAM部200からRAM部100にデー
タが転送される。
データの読出時には、上記と逆に、RAM部100からSAM部2
00に転送される。その後、SAM部200に保持された1行分
のデータが、順に外部に出力される。
このように、この発明は、RAM部およびSAM部を有する半
導体記憶装置のRAM部およびSAM部に適用することが可能
である。
なお、以上の説明においては、シフトレジスタ14の出力
SR1〜SR4がSR1から順に“1"となるが、これは1つの例
であり、初期に設定される外部列アドレス信号に従って
SR2,SR3,SR4のいずれか1つが最初に“1"となる場合も
ある。たとえば、出力SR3が最初に“1"になったときに
は、コラムアドレスストローブ信号▲▼の繰返し
により、SR3,SR4,SR1,SR2,SR3,…の順に循環式に選択が
行なわれる。
また、Yデコーダ5による選択においても、たとえば最
初にアドレスデコード信号MYnが選択された場合には、Y
n,Yn+1,…,Yn-1,Ynの順に循環式に選択が行なわれる。
さらに、上記実施例においては、シフトレジスタ14は4
ビット構成となっているが、素子におけるスペースの都
合により8ビット構成にすることも可能である。
[発明の効果] 以上のように第1の発明によれば、第2の選択手段によ
り発生された選択信号が保持されている間に、第1の選
択手段による次の選択動作が行なわれるので、選択動作
に要する時間が不要となり、1行分の情報を高速に書込
むことが可能となる。
また、第2の発明によれば、メモリセルアレイから読出
されて保持手段に保持された情報が順に選択されている
間に、メモリセルアレイから次に読出される情報が予め
選択されるので、選択動作に要する時間が不要となり、
1行分の情報を高速に読出すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるDRAMの構成を示すブ
ロック図である。第2図は第1図に示されるメモリセル
アレイ、(センスアンプ+I/Oスイッチ)ブロックおよ
びYデコーダの構成を示す回路図である。第3図は第1
図に示されるセレクタ、入力バッファ、Yデコーダおよ
びシフトレジスタの構成を示す回路図である。第4図は
第1図に示されるI/Oアンプ、出力ラッチ、セレクタお
よび出力バッファの構成を示す回路図である。第5図は
第1図に示されるYアドレスバッファおよびバイナリカ
ウンタの構成を示す回路図である。第6図は第1図〜第
5図に示されるDRAMの書込動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。第7図は第1図〜第5図に示され
るDRAMの読出動作を説明するためのタイミングチャート
である。第8図はこの発明の他の実施例によるビデオRA
Mの構成を示すブロック図である。第9図は第8図のビ
デオRAMの主要部の構成を示す回路図である。第10図は
従来のDRAMのニブルモードにおける書込動作を説明する
ためのタイミングチャートである。第11図は従来のDRAM
のニブルモードにおける読出動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。 図において、1はメモリセルアレイ、2はXアドレスバ
ッファ、3はYアドレスバッファ、4はXデコーダ、5
はYデコーダ、6は(センスアンプ+I/Oスイッチ)ブ
ロック、7はI/Oアンプ、8は出力ラッチ、9a,9bはセレ
クタ、10aは出力バッファ、10bは入力バッファ、11はバ
イナリカウンタ、12はYアドレスバッファ、13はYデコ
ーダ、14はシフトレジスタ、15はタイミング発生器であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】行および列状に配列され複数のメモリセル
    からなるメモリセルアレイ、 外部から与えられるアドレス信号に応答して、内部列ア
    ドレス信号を発生する内部アドレス発生手段、 前記内部アドレス発生手段から発生される前記内部列ア
    ドレス信号に応答して、前記メモリセルアレイの複数列
    を同時に選択するための選択信号を発生する第1の選択
    手段、 前記第1の選択手段により発生された前記選択信号を保
    持する保持手段、 前記保持手段に保持された前記選択信号により同時に選
    択された複数列を順に選択する第2の選択手段、 前記第2の選択手段により選択された列に外部からの情
    報を与える書込手段、および 前記第2の選択手段による選択動作の間に、次の内部列
    アドレス信号に応答する前記第1の選択手段による選択
    動作が行なわれるようにタイミング制御を行なうタイミ
    ング制御手段を備えた、半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】行および列状に配列される複数のメモリセ
    ルからなるメモリセルアレイ、 外部から与えられるアドレス信号に応答して、内部列ア
    ドレス信号を発生する内部アドレス発生手段、 前記内部アドレス発生手段から発生される前記内部列ア
    ドレス信号に応答して、前記メモリセルアレイの複数列
    を同時に選択する第1の選択手段、 前記第1の選択手段により同時に選択された複数列から
    読出される複数の情報を保持する保持手段、 前記保持手段に保持された前記複数の情報を順に選択す
    る第2の選択手段、および 前記第2の選択手段による選択動作の間に、次の内部列
    アドレス信号に応答する前記第1の選択手段による選択
    動作が行なわれるようにタイミング制御を行なうタイミ
    ング制御手段を備えた、半導体記憶装置。
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