JP2000306380A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧領域まで効率のよいチャージポンプ動
作を可能としたチャージポンプ回路を備えた半導体集積
回路装置を提供する。
【解決手段】 第1のタイミングに対応してプリチャー
ジ回路により第1のキャパシタに電荷をチャージアップ
し、第2のタイミングに対応して転送ゲートを介して上
記第1のキャパシタに蓄積された電荷を出力電圧を保持
する第2のキャパシタに転送させるチャージポンプ回路
において、上記プリチャージ回路又は転送ゲートのいず
れかをPチャンネル型MOSFETとNチャンネル型M
OSFETの並列回路で構成する。
(57) [PROBLEMS] To provide a semiconductor integrated circuit device provided with a charge pump circuit that enables efficient charge pump operation up to a low voltage region. SOLUTION: Charge is charged up to a first capacitor by a precharge circuit in response to a first timing, and charge stored in the first capacitor via a transfer gate in response to a second timing. Charge pump circuit for transferring the current to the second capacitor holding the output voltage, wherein either the precharge circuit or the transfer gate is a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET.
It is composed of a parallel circuit of OSFETs.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路装置
に関し、例えばダイナミック型RAM(ランダム・アク
セス・メモリ)を搭載してなるシステムLSI等のよう
な半導体集積回路装置におけるチャージポンプ回路を用
いた内部電源回路に利用して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 integrated circuit device, and more particularly to an internal circuit using a charge pump circuit in a semiconductor integrated circuit device such as a system LSI having a dynamic RAM (random access memory). The present invention relates to a technology that is effective when used in a power supply circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体技術の進展に伴い大規模集積回路
においては、部品を組み合わせるプリント基板の設計と
同じように大規模マクロ(コア)を組み合わせる手法に
向かいつつある。ディジタル信号処理においてメモリは
不可欠であり、特にダイナミック型RAMは、大きな記
憶容量が得られるという特徴を持つものであるために、
上記のような大規模集積回路では重要な役割を果たすも
のとなる。このような大規模な特定用途向LSIに関し
ては、日経マグロウヒル社、1996年3月11付「日
経エレクトロニクス」第107頁〜第125頁がある。2. Description of the Related Art With the development of semiconductor technology, large-scale integrated circuits are moving toward a technique of combining large-scale macros (cores) in the same manner as the design of a printed circuit board combining components. Memory is indispensable in digital signal processing. In particular, a dynamic RAM has a feature that a large storage capacity can be obtained.
The above-mentioned large-scale integrated circuit plays an important role. Such large-scale LSIs for specific applications are described in Nikkei McGraw-Hill, March 11, 1996, "Nikkei Electronics", pp. 107-125.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記のような半導体集
積回路装置では、素子の微細化に応えつつ、高速動作化
と低消費電力化のために少なくとも電源電圧の低電圧化
が進められている。一方、ダイナミック型RAMでは、
メモリセルからの読み出し効率や書き込み効率を高くす
るためにワード線の選択レベルを電源電圧より高く設定
したり、メモリセルの情報保持時間を長くするために基
板に負のバックバイアス電圧を供給したりするというよ
うに、外部から供給される電源電圧の他に、チャージポ
ンプ回路を用いて内部で電源電圧以上の昇圧電圧を形成
したり、あるいは負電圧を発生させることが必要とな
る。In the above-mentioned semiconductor integrated circuit device, at least the power supply voltage has been reduced for high-speed operation and low power consumption while responding to miniaturization of elements. . On the other hand, in a dynamic RAM,
Set the word line selection level higher than the power supply voltage to increase the read and write efficiency from the memory cell, or supply a negative back bias voltage to the substrate to increase the information retention time of the memory cell. Thus, in addition to the power supply voltage supplied from the outside, it is necessary to internally generate a boosted voltage higher than the power supply voltage or to generate a negative voltage by using a charge pump circuit.
【0004】上記のように半導体集積回路装置の電源電
圧の低電圧化に伴い、それに形成されるMOSFETの
しきい値電圧との差分が絶対値として小さくなり、それ
が原因となって昇圧効率を無視できない程下げてしまう
ことが本願発明者等の検討によって明らかにされた。ま
た、チャージポンプ回路自体での消費電流を考慮する
と、チャージポンプ回路の回路規模を縮小しつつ、内部
回路の動作モードに対応した電流供給動作を実現するこ
とも必要になるものである。As described above, as the power supply voltage of the semiconductor integrated circuit device decreases, the difference from the threshold voltage of the MOSFET formed therein becomes smaller as an absolute value. It has been clarified by the study of the present inventors that the temperature is reduced to a level that cannot be ignored. Also, in consideration of the current consumption of the charge pump circuit itself, it is necessary to realize a current supply operation corresponding to the operation mode of the internal circuit while reducing the circuit scale of the charge pump circuit.
【0005】従って、本発明の一つの目的は、低電圧領
域まで効率のよいチャージポンプ動作を可能としたチャ
ージポンプ回路を備えた半導体集積回路装置を提供する
ことにある。この発明の他の目的は、回路規模を縮小し
つつ、内部回路の動作モードに対応した電流供給動作を
実現することが可能な内部電源回路を備えた半導体集積
回路装置を提供することにある。本発明の更に他の目的
と特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a semiconductor integrated circuit device provided with a charge pump circuit that enables efficient charge pump operation up to a low voltage region. Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having an internal power supply circuit capable of realizing a current supply operation corresponding to an operation mode of an internal circuit while reducing the circuit scale. Further objects and features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0006】[0006]
【問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、以下のとおりである。すなわち、第1のタイミング
に対応してプリチャージ回路により第1のキャパシタに
電荷をチャージアップし、第2のタイミングに対応して
転送ゲートを介して上記第1のキャパシタに蓄積された
電荷を出力電圧を保持する第2のキャパシタに転送させ
るチャージポンプ回路において、上記プリチャージ回路
又は転送ゲートのいずれかをPチャンネル型MOSFE
TとNチャンネル型MOSFETの並列回路で構成す
る。Means for Solving the Problems In the present application, an outline of a representative one of the disclosed inventions will be briefly described as follows. That is, the first capacitor is charged up by the precharge circuit in response to the first timing, and the charge stored in the first capacitor is output through the transfer gate in response to the second timing. In a charge pump circuit for transferring a voltage to a second capacitor for holding a voltage, one of the precharge circuit and the transfer gate is replaced with a P-channel type MOSFET.
It is composed of a parallel circuit of T and N-channel MOSFETs.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】図12は、この発明が適用される
半導体集積回路装置に搭載されるダイナミック型メモリ
(以下、単にDRAMという)の一実施例のブロック図
を示している。このDRAMは、例えばシステムLSI
(半導体集積回路装置)における一つのモジュールない
しは機能ユニットを構成する。FIG. 12 is a block diagram showing one embodiment of a dynamic memory (hereinafter simply referred to as DRAM) mounted on a semiconductor integrated circuit device to which the present invention is applied. This DRAM is, for example, a system LSI
(Semiconductor integrated circuit device) constitutes one module or functional unit.
【0008】図示のDRAMは、特に制限されないが、
大記憶容量化に適合するようにバンク構成をとる。メモ
リバンク数は、その個数が例えば、最大16をもって変
更可能される。一つのメモリバンク、例えば第1番目の
メモリバンクbank1は、メモリセルアレイMA1、
センスアンプSA0、SA1及びセンスアンプと一体と
されているような図示しないビット線プリチャージ回
路、タイミング発生回路及びカラムセレクタTC1、ロ
ウデコーダRD1、及びカラムスイッチ回路CS1から
なる。Although the DRAM shown is not particularly limited,
A bank configuration is adopted so as to be compatible with large storage capacity. The number of memory banks can be changed, for example, with a maximum of 16 memory banks. One memory bank, for example, a first memory bank bank1, includes a memory cell array MA1,
It comprises a sense amplifier SA0, SA1 and a bit line precharge circuit (not shown) integrated with the sense amplifier, a timing generation circuit and a column selector TC1, a row decoder RD1, and a column switch circuit CS1.
【0009】それら複数のメモリバンクに対して、アド
レス信号及び制御信号のためのアドレスバス/制御バス
ADCBが設定され、データ入出力のためのメモリ内部
バス(I/O内部バス)IOBが設定されている。それ
らバスADCB、IOBに対して共通のメモリ入出力回
路M−I/Oが設けられている。メモリ入出力回路M−
I/Oは、図13の内部バスBUSに結合されるポート
をその内部に持つ。An address bus / control bus ADCB for address signals and control signals is set for these plurality of memory banks, and a memory internal bus (I / O internal bus) IOB for data input / output is set. ing. A common memory input / output circuit MI / O is provided for the buses ADCB and IOB. Memory input / output circuit M-
The I / O has a port connected to the internal bus BUS of FIG. 13 therein.
【0010】DRAMは、また、配線群VL&CLを介
して基板バイアス制御回路VBBCに結合される基板バ
イアス切替回路VBBM、内部電源回路IMVC、内部
動作制御信号mq、pmq、リセット信号resb、及
び制御バスCBUSを介しての各種動作制御信号を受け
るメモリ制御回路MMC、及び電源初期化回路VINT
Cを持つ。The DRAM also includes a substrate bias switching circuit VBBM coupled to a substrate bias control circuit VBBC via a wiring group VL & CL, an internal power supply circuit IMVC, internal operation control signals mq and pmq, a reset signal resb, and a control bus CBUS. Memory control circuit MMC receiving various operation control signals through a power supply, and a power supply initialization circuit VINT
Hold C.
【0011】上記において、半導体集積回路装置を構成
するためのデザインオートメーションにおける設計デー
タの管理単位の都合などに応じて、より広い範囲の要素
の集合をより少ない要素からなるとみなすこともでき
る。例えば、一つのメモリバンクにおけるメモリセルア
レイ(MA1)、センスアンプ(SA1及びSA2)、
ロウデコーダ(RD1)、及びカラムスイッチ(CS
1)は、一つのメモリマットを構成するとみなすことが
でき、タイミング発生回路及びカラムセレクタ(TC
1)はバンク制御回路を構成するとみなすことができ
る。この場合には、各メモリバンクは、より単純にメモ
リマットとバンク制御回路からなるとみなされることに
なる。In the above description, a set of elements in a wider range can be regarded as being composed of fewer elements, depending on the convenience of a management unit of design data in design automation for configuring a semiconductor integrated circuit device. For example, a memory cell array (MA1), sense amplifiers (SA1 and SA2) in one memory bank,
Row decoder (RD1) and column switch (CS
1) can be regarded as constituting one memory mat, and a timing generation circuit and a column selector (TC)
1) can be regarded as constituting a bank control circuit. In this case, each memory bank is more simply regarded as comprising a memory mat and a bank control circuit.
【0012】図示のDRAMにおいて、上記メモリマッ
トやその選択回路等は、独立のCMOS型半導体集積回
路装置として構成される公知のDRAMのそれとほとん
ど同じにされる。それ故にその内部構成についての詳細
な説明は避けることとするが、その概略を説明すると以
下のようになる。In the illustrated DRAM, the memory mat and its selection circuit are almost the same as those of a known DRAM configured as an independent CMOS semiconductor integrated circuit device. Therefore, a detailed description of the internal configuration will be avoided, but a brief description thereof is as follows.
【0013】〈メモリセルアレイMA1ーMAn〉メモ
リセルアレイMA1のようなメモリセルアレイは、マト
リクス配置された複数のダイナミック型メモリセルと、
それぞれ対応するメモリセルの選択端子が結合される複
数のワード線と、それぞれ対応するメモリセルのデータ
入出力端子が結合される複数のビット線とを含む。<Memory Cell Array MA1-MAn> A memory cell array such as the memory cell array MA1 includes a plurality of dynamic memory cells arranged in a matrix,
It includes a plurality of word lines to which selection terminals of corresponding memory cells are coupled, and a plurality of bit lines to which data input / output terminals of corresponding memory cells are coupled.
【0014】メモリセルを構成する選択MOSFET
は、P型単結晶シリコンからなるような半導体基板上に
形成されたP型ウエル領域PWELL1にそのN型ソー
ス領域及びN型ドレイン領域が形成されたような構造を
とる。特に制限されないが、比較的低不純物濃度にされ
たN型分離用半導体領域によって半導体基板から電気的
に分離されるようにされている。かかる分離領域は回路
の電源端子vddのような正電位にされる。上記N型分
離用半導体領域は、α粒子などに起因してP型半導体基
板中に発生するような望ましくないキャリヤから、P型
ウエル領域PWELL1を保護するように作用する。A selection MOSFET constituting a memory cell
Has a structure in which an N-type source region and an N-type drain region are formed in a P-type well region PWELL1 formed on a semiconductor substrate made of P-type single crystal silicon. Although not particularly limited, the semiconductor device is electrically separated from the semiconductor substrate by an N-type isolation semiconductor region having a relatively low impurity concentration. Such an isolation region is set to a positive potential such as the power supply terminal vdd of the circuit. The N-type isolation semiconductor region functions to protect the P-type well region PWELL1 from undesired carriers generated in the P-type semiconductor substrate due to α particles or the like.
【0015】メモリセルが形成されるP型ウエル領域P
WELL1は、DRAM内の内部電源回路IMVCによ
って形成される負電位の基板バイアス電圧vbbが与え
られる。これによってメモリセルにおける選択用MOS
FETのテーリング電流ないしはリーク電流が低減さ
れ、メモリセルにおける情報蓄積用容量の情報リークが
軽減される。A P-type well region P in which a memory cell is formed
WELL1 is supplied with a negative substrate bias voltage vbb formed by an internal power supply circuit IMVC in the DRAM. This allows the selection MOS in the memory cell
The tailing current or leakage current of the FET is reduced, and the information leakage of the information storage capacitor in the memory cell is reduced.
【0016】P型ウエル領域PWELL1上には、酸化
シリコン膜からなるような絶縁膜を介してメモリセルに
おける情報蓄積用容量が形成される。情報蓄積用容量の
一方の電極は、選択用MOSFETのソース領域とみな
せる電極領域に電気的に結合される。複数のメモリセル
のための複数の情報蓄積用容量のそれぞれの他方の電極
は、いわゆるプレート電極と称される共通電極とされ
る。プレート電極は、容量電極として所定の電位vpl
が与えられる。On P-type well region PWELL1, an information storage capacitor in a memory cell is formed via an insulating film such as a silicon oxide film. One electrode of the information storage capacitor is electrically coupled to an electrode region that can be regarded as a source region of the selection MOSFET. The other electrode of each of the plurality of information storage capacitors for the plurality of memory cells is a common electrode called a so-called plate electrode. The plate electrode has a predetermined potential vpl as a capacitance electrode.
Is given.
【0017】情報蓄積用容量は、メモリセルアレイのサ
イズを小さいものとするよう比較的小さいサイズを持つ
ことが望まれるとともに、それ自体で長い情報保持時間
を持つように大きい容量値を持つことが望まれる。情報
蓄積用容量は、大きい容量値を持つように、その電極間
に挟まれる誘電体膜が、例えば酸化タンタルもしくは酸
化シリコンのような比較的大きい誘電率を持つ材料から
選択され、かつ単位面積当たりの容量を増大するように
極めて薄い厚さとされる。複数の情報蓄積用容量のため
のプレート電極電位vplは、電圧変換回路IMVCに
よって形成されるところの回路の電源電圧vddの半分
に等しいような中間電位にされる。It is desirable that the information storage capacitor has a relatively small size so as to reduce the size of the memory cell array, and also has a large capacitance value so as to have a long information holding time by itself. It is. For the information storage capacitor, the dielectric film sandwiched between its electrodes is selected from a material having a relatively large dielectric constant, such as tantalum oxide or silicon oxide, and has a large capacitance value per unit area. The thickness is made extremely thin so as to increase the capacity of the device. The plate electrode potential vpl for the plurality of information storage capacitors is set to an intermediate potential equal to half of the power supply voltage vdd of the circuit formed by the voltage conversion circuit IMVC.
【0018】これによって、情報蓄積用容量の一方の電
極に蓄積すべき情報に応じて電源電圧vddレベルのよ
うなハイレベルが供給された場合と、かかる一方の電極
に回路の接地電位に等しいようなロウレベルが供給され
た場合とのどの場合であっても、プレート電極電位vp
lが電源電圧vddのほぼ半分の電位にされる。すなわ
ち、誘電体膜に加わる電圧は、電源電圧vddのほぼ半
分のような小さい値に制限される。これによって誘電体
膜は、その耐圧の低下が可能となり、また印加電圧の減
少に伴う不所望なリーク電流の減少も可能となるので、
その厚さを限界的な薄さまで薄くすることが可能とな
る。Thus, the case where a high level such as the power supply voltage vdd level is supplied according to the information to be stored in one electrode of the information storage capacitor and the one electrode is set to be equal to the ground potential of the circuit. The plate electrode potential vp regardless of whether the low level is supplied or not.
1 is set to almost half the potential of the power supply voltage vdd. That is, the voltage applied to the dielectric film is limited to a small value such as approximately half of the power supply voltage vdd. As a result, the dielectric film can have a reduced withstand voltage, and an undesired leak current can be reduced with a decrease in applied voltage.
The thickness can be reduced to a marginal thickness.
【0019】〈タイミング発生及びカラムセレクタ〉タ
イミング発生及びカラムセレクタTC1のようなタイミ
ング発生及びカラムセレクタは、メモリ制御回路MCC
内のグローバル制御回路からの動作制御信号によって動
作制御されるとともに、バスADCBを介して供給され
るバンク選択信号によって活性化ないしは選択され、メ
モリセルアレイのビット線のためのビット線プリチャー
ジ回路、ロウデコーダ、センスアンプ、それ自身の内部
におけるカラムセレクタ等の各種回路の動作制御のため
の各種内部タイミング信号を形成する。タイミング発生
及びカラムセレクタにおけるカラムセレクタは、内部タ
イミング信号によってその動作が制御され、バスADC
Bを介して供給されるカラムアドレス信号をデコード
し、カラムスイッチ回路CS1のような当該バンクにお
けるカラムスイッチ回路を動作させるためのデコード信
号を形成する。<Timing Generation and Column Selector> The timing generation and column selector such as the TC1 is a memory control circuit MCC.
The operation is controlled by an operation control signal from a global control circuit in the memory cell, and is activated or selected by a bank selection signal supplied via a bus ADCB. It forms various internal timing signals for controlling the operation of various circuits such as a decoder, a sense amplifier, and a column selector in itself. The operation of the column selector in the timing generation and column selector is controlled by an internal timing signal.
The column address signal supplied via B is decoded, and a decode signal for operating a column switch circuit in the bank such as the column switch circuit CS1 is formed.
【0020】ロウデコーダRD1のようなロウデコーダ
は、タイミング発生及びカラムセレクタから供給される
タイミング信号によってその動作タイミングが制御さ
れ、バスADCBを介して供給されるアドレス信号をデ
コードし、対応するメモリセルアレイにおけるワード線
を選択する。The operation of a row decoder such as the row decoder RD1 is controlled by timing generation and a timing signal supplied from a column selector, decodes an address signal supplied via a bus ADCB, and outputs a corresponding memory cell array. Is selected.
【0021】ビット線プリチャージ回路は、ロウデコー
ダが活性化される前のようなタイミングにおいてプリチ
ャージタイミング信号によって動作され、対応するメモ
リセルアレイにおける各ビット線を電源電圧vddのほ
ぼ半分の電圧に等しいようなレベルにプリチャージす
る。The bit line precharge circuit is operated by a precharge timing signal at a timing before the row decoder is activated, and sets each bit line in the corresponding memory cell array to substantially half the power supply voltage vdd. Precharge to such a level.
【0022】〈センスアンプ〉センスアンプSA0、S
A1のようなセンスアンプは、ロウデコーダが活性化さ
れた後にTC1のようなタイミング発生及びカラムセレ
クタ回路から発生されるセンスアンプ用タイミング信号
によって動作され、ロウデコーダによって選択されたメ
モリセルによってビット線に与えられた信号、すなわち
読み出し信号を増幅する。センスアンプにおける各ビッ
ト線に対応される複数の単位センスアンプのそれぞれ
は、良く知られたCMOS構成のセンスアンプと実質的
に同じ構成にされる。<Sense Amplifier> Sense Amplifiers SA0 and S
A sense amplifier such as A1 is operated by a timing signal such as TC1 and a sense amplifier timing signal generated from a column selector circuit after a row decoder is activated, and a bit line is formed by a memory cell selected by the row decoder. , Ie, the read signal is amplified. Each of the plurality of unit sense amplifiers corresponding to each bit line in the sense amplifier has substantially the same configuration as a well-known CMOS configuration sense amplifier.
【0023】単位センスアンプのそれぞれは、ゲート・
ドレインが交差接続された一対のpMOSと、同様にゲ
ート・ドレインが交差接続された一対のnMOSとをも
つ。一対のpMOSのドレイン及び一対のnMOSのド
レインは対応する対のビット線に結合される。一対のp
MOSのソースは、共通接続され、センスアンプ用タイ
ミング信号によって動作制御されるスイッチMOSFE
Tを介して動作電位が与えられる。同様に一対のnMO
Sのソースは、共通接続され、センスアンプ用タイミン
グ信号によって動作制御されるスイッチMOSFETを
介して回路の接地電位のような動作電位が与えられる。Each of the unit sense amplifiers has a gate
It has a pair of pMOSs whose drains are cross-connected and a pair of nMOSs whose gates and drains are also cross-connected. The drains of a pair of pMOS and the pair of nMOS are coupled to a corresponding pair of bit lines. A pair of p
The sources of the MOSs are commonly connected, and a switch MOSFE whose operation is controlled by a sense amplifier timing signal
An operating potential is applied via T. Similarly, a pair of nMO
The sources of S are commonly connected, and are supplied with an operating potential such as the ground potential of the circuit via a switch MOSFET whose operation is controlled by a sense amplifier timing signal.
【0024】上記動作電圧は、ビット線のハイレベルに
対応した例えば電源電圧vddと、それよりも電圧にさ
れた昇圧電圧vbsとが用いられる。センスアンプが増
幅動作を開始し、ハイレベルに立ち上げるべきビット線
の電位が所望の電圧に到達するまでの一定期間、上記昇
圧電圧vbsによってセンスアンプの増幅動作が行われ
るという、いわゆるオーバードライブ方式が採用され
る。上記ビット線の電位が所望の電位vdd付近に到達
すると、センスアンプの動作電圧は本来のビット線のハ
イレベルに対応した電源電圧vddに切り替えられる。As the operating voltage, for example, a power supply voltage vdd corresponding to the high level of the bit line and a boosted voltage vbs higher than that are used. A so-called overdrive system in which the sense amplifier starts an amplification operation and the amplification operation of the sense amplifier is performed by the boosted voltage vbs for a certain period until the potential of the bit line to be raised to a high level reaches a desired voltage. Is adopted. When the potential of the bit line reaches near the desired potential vdd, the operating voltage of the sense amplifier is switched to the power supply voltage vdd corresponding to the original high level of the bit line.
【0025】メモリセルアレイを挟んでの2つのセンス
アンプ配置は、次のような構成を意味する。すなわち、
メモリセルアレイの一方の側のセンスアンプには当該メ
モリセルアレイの複数のビット線の内の飛び飛びのビッ
ト線が結合され、メモリセルアレイの他方の側のセンス
アンプには当該メモリセルアレイの複数のビット線の内
の残りの飛び飛びのビット線が結合される。この構成
は、センスアンプを構成する複数のMOSFETを必要
とされるサイズに応じて比較的大きいピッチをもって配
置せざるを得ないときにおいて、メモリセルアレイにお
ける複数のビット線のピッチを微細化する上で効果的で
ある。The arrangement of the two sense amplifiers across the memory cell array means the following configuration. That is,
The sense amplifier on one side of the memory cell array is coupled to discrete bit lines among a plurality of bit lines of the memory cell array, and the sense amplifier on the other side of the memory cell array is connected to a plurality of bit lines of the memory cell array. The remaining intermittent bit lines are coupled. This configuration is suitable for miniaturizing the pitch of a plurality of bit lines in a memory cell array when a plurality of MOSFETs constituting a sense amplifier must be arranged at a relatively large pitch according to a required size. It is effective.
【0026】〈カラムスイッチ回路〉カラムスイッチ回
路CS1のようなカラムスイッチ回路は、対応するカラ
ムセレクタから出力される選択信号によって動作され
る。カラムスイッチ回路によって、メモリセルアレイに
おける複数のビット線の内のカラムセレクタによって指
示されたビット線が選択され、メモリ内部バスIOBに
結合される。<Column Switch Circuit> A column switch circuit such as the column switch circuit CS1 is operated by a selection signal output from a corresponding column selector. The bit line designated by the column selector among the plurality of bit lines in the memory cell array is selected by the column switch circuit, and is coupled to the memory internal bus IOB.
【0027】〈メモリ入出力回路M−IO〉メモリ入出
力回路M−IOは、半導体集積回路装置の内部バスBU
Sに結合され、かかる内部バスBUSからのアドレス信
号及び制御信号を受け、それを内部のバスADCBに伝
送する。メモリ入出力回路M−IOは、また、バスBU
Sとメモリ内部バスIOBとの間のメモリデータの入出
力を行う。<Memory Input / Output Circuit M-IO> The memory input / output circuit M-IO is an internal bus BU of the semiconductor integrated circuit device.
S, receives an address signal and a control signal from the internal bus BUS, and transmits it to the internal bus ADCB. The memory input / output circuit M-IO also has a bus BU
Input / output of memory data between S and the memory internal bus IOB.
【0028】〈メモリ制御回路MCC〉メモリ制御回路
MCCは、半導体集積回路装置の内部第1、第2動作制
御信号mq、pmq、及びリセット信号resbを受
け、それらの信号に応じた制御動作を行う。メモリ制御
回路MCCは、特に制限されないが、第1動作制御信号
mq及び第2動作制御信号pmqを受け、それに応じて
内部動作制御信号bbczを形成する第1制御論理回路
MSWと、第1動作制御信号mq及びリセット信号re
sbを受けそれに応じて実質的な初期化制御信号int
gbを形成する第2制御論理回路VINTとを持つ。<Memory Control Circuit MCC> The memory control circuit MCC receives the internal first and second operation control signals mq and pmq and the reset signal resb of the semiconductor integrated circuit device, and performs a control operation according to those signals. . Although not particularly limited, the memory control circuit MCC receives a first operation control signal mq and a second operation control signal pmq, and forms an internal operation control signal bbcz accordingly, and a first operation control circuit MSW. Signal mq and reset signal re
sb and accordingly the substantial initialization control signal int
gb forming a second control logic circuit VINT.
【0029】(基板バイアス切替回路VBBM)基板バ
イアス切替回路VBBMは、基板バイアス制御回路VB
BCから線群VL&CLを介して種々のバイアス電圧v
bp、vbn、vbpg、vbng、及び制御信号vb
cp、vbcnを受け、またメモリ制御回路MCCから
制御信号bbczを受け、それらバイアス電圧と、制御
信号による動作制御のもとでDRAM内の所要の回路部
にバイアス電圧を供給する。(Substrate Bias Switching Circuit VBBM) The substrate bias switching circuit VBBM includes a substrate bias control circuit VBBM.
Various bias voltages v from BC via line group VL & CL
bp, vbn, vbpg, vbng, and control signal vb
cp, vbcn, and a control signal bbcz from the memory control circuit MCC, and supplies a bias voltage to a required circuit portion in the DRAM under the control of the bias voltage and the control signal.
【0030】(電圧変換回路MVC)電圧変換回路IM
VCは、DRAMの電源端子VDDと基準電位端子VS
Sとの間に供給される電源電圧を受け、前述のようなメ
モリセルアレイのための基板バイアス電圧vbb、プレ
ート電圧vpl及びワード線の選択レベルを設定するた
めの昇圧電圧vdh、センスアンプのオーバードライブ
用の昇圧電圧vbsのような内部電圧を形成する。特に
制限されないが、メモリセルアレイのための基板バイア
ス電圧vbbは、モジュールとしてのDRAM内の該回
路IMVC内において形成される。負電位レベルのバイ
アス電圧vbb及び昇圧電圧vdh,vbsを形成する
回路は、後述するように低電源電圧でも所望の負電圧を
形成するよう工夫されている。(Voltage Conversion Circuit MVC) Voltage Conversion Circuit IM
VC is a power supply terminal VDD and a reference potential terminal VS of the DRAM.
S, the substrate bias voltage vbb for the memory cell array, the plate voltage vpl, the boost voltage vdh for setting the word line selection level, and the overdrive of the sense amplifier. Internal voltage such as a boosted voltage vbs for use. Although not particularly limited, the substrate bias voltage vbb for the memory cell array is formed in the circuit IMVC in the DRAM as a module. The circuit that forms the bias voltage vbb and the boosted voltages vdh and vbs at the negative potential level is designed to form a desired negative voltage even with a low power supply voltage, as described later.
【0031】この実施例のようにバイアス電圧vbbを
独立的に形成する構成は、ダイナミック型メモリセルか
ら読み出される情報信号が微小レベルであり、その微小
レベルを乱さないようにp型ウエル領域pwell1の
電位変動を抑制する上で有利である。かかるバイアス電
圧vbb形成用の回路は、メモリセルアレイからそのp
型ウエル領域pwell1に流れる不所望なリーク電流
が一般的に小さいものであり、それに応じその出力能力
も比較的小さいもので良いことから、それ自体の消費電
力も十分に小さくし得るものである。In the configuration in which the bias voltage vbb is formed independently as in this embodiment, the information signal read from the dynamic memory cell is at a minute level, and the information signal read from the p-type well region pwell1 is not disturbed. This is advantageous in suppressing potential fluctuation. The circuit for forming the bias voltage vbb is obtained from the memory cell array by its p
Since the undesired leakage current flowing through the mold well region pwell1 is generally small and the output capability thereof can be relatively small, the power consumption of the device itself can be sufficiently reduced.
【0032】(電源初期化回路VINTC)電源初期化
回路VINTCは、メモリ制御回路MCCによる動作制
御のもとで、DRAM回路の初期化を行う。電源初期化
回路VINTCの構成例及び初期化動作の詳細は、本願
発明には直接関係がないでのその詳細な説明は省略す
る。(Power supply initialization circuit VINTC) The power supply initialization circuit VINTC initializes the DRAM circuit under the operation control of the memory control circuit MCC. The configuration example of the power supply initialization circuit VINTC and the details of the initialization operation are not directly related to the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.
【0033】上の記載において、用語「MOS」は、本
来はメタル・オキサイド・セミコンダクタ構成を簡略的
に呼称するようになったものと理解される。しかし、近
年の一般的呼称でのMOSは、半導体装置の本質部分の
うちのメタルをポリシリコンのような金属でない電気導
電体に替えたり、オキサイドを他の絶縁体に替えたりす
るものもの含んでいる。CMOSもまた、上のようなM
OSに付いての捉え方の変化に応じた広い技術的意味合
いを持つと理解されるようになってきている。MOSF
ETもまた同様に狭い意味で理解されているのではな
く、実質上は絶縁ゲート電界効果トランジスタとして捉
えられるような広義の構成をも含めての意味となってき
ている。本発明のCMOS、MOSFET等は一般的呼
称に習っている。In the above description, it is understood that the term "MOS" originally came to simply refer to a metal oxide semiconductor configuration. However, MOS by a general name in recent years includes those in which a metal in an essential part of a semiconductor device is replaced with a non-metal electric conductor such as polysilicon or an oxide is replaced with another insulator. I have. CMOS also uses M
It has come to be understood that it has a broad technical meaning according to the change in the way of thinking about the OS. MOSF
ET is not similarly understood in a narrow sense, but rather has a meaning including a broad sense of a configuration that can be considered as an insulated gate field effect transistor. The CMOS, MOSFET, etc. of the present invention follow a common name.
【0034】図13は、本発明が適用されるシステムL
SIの一実施例の全体の回路ブロック図で有る。実施例
の半導体集積回路装置CHIPは、図示のような複数の
回路ブロック、すなわち入出力回路I/O、基板バイア
ス制御回路VBBC、制御回路ULC、リードオンリメ
モリROM、D/A変換器DAC、A/D変換器AD
C、割り込み制御回路IVC、クロック発生回路CGC
を有するシステムパワーマネジメント回路SPMC、中
央処理部CPU、スタティックメモリSRAM、DMA
コントローラDMAC、ダイナミック型メモリDRAM
を含む。FIG. 13 shows a system L to which the present invention is applied.
1 is an overall circuit block diagram of an embodiment of an SI. The semiconductor integrated circuit device CHIP of the embodiment has a plurality of circuit blocks as shown in the figure, that is, an input / output circuit I / O, a substrate bias control circuit VBBC, a control circuit ULC, a read-only memory ROM, a D / A converter DAC, A / D converter AD
C, interrupt control circuit IVC, clock generation circuit CGC
Power management circuit SPMC having central processing unit, central processing unit CPU, static memory SRAM, DMA
Controller DMAC, Dynamic memory DRAM
including.
【0035】それらの回路ブロックは、内部バスBU
S、制御バスCBUSに結合されている。それらは半導
体集積回路装置を構成すべき図示しない半導体基板に搭
載される。上記システムパワーマネジメント回路SPM
Cは、システムLSIに搭載される各モジュールにおい
て、消費される電力を制御する機能を有する。The circuit blocks are composed of an internal bus BU
S, which is coupled to the control bus CBUS. They are mounted on a semiconductor substrate (not shown) that forms a semiconductor integrated circuit device. The above system power management circuit SPM
C has a function of controlling power consumed in each module mounted on the system LSI.
【0036】半導体集積回路装置は、入出力回路I/O
につながる入出力外部端子Tio1ないしTionと、
負論理レベルのようなリセット信号resbが供給され
る外部端子T1と、制御用外部端子T2と、第1動作制
御信号cmqが供給される第1動作制御用外部端子T3
と、第2動作制御信号cpmqが供給される第2動作制
御用外部端子T4と、外部クロック信号clkが供給さ
れるクロック用外部端子T5と、複数の電源電圧(vd
d、vccdr、vss)が供給される複数の電源用外
部端子T6、T7、T8とを持つ。The semiconductor integrated circuit device has an input / output circuit I / O
Input / output external terminals Tio1 to Tion connected to
An external terminal T1 to which a reset signal resb such as a negative logic level is supplied, a control external terminal T2, and a first operation control external terminal T3 to which a first operation control signal cmq is supplied.
A second operation control external terminal T4 to which the second operation control signal cpmq is supplied, a clock external terminal T5 to which the external clock signal clk is supplied, and a plurality of power supply voltages (vd
d, vccdr, vss) are supplied to the power supply external terminals T6, T7, T8.
【0037】特に制限されないが、電源電圧vddは、
内部回路ブロックの動作のための電源電圧とされ、1.
8ボルト±0.15ボルトのような値を取る。電源電圧
vccdrは、半導体集積回路装置に要求される入出力
レベルに応じて、主として入出力回路I/Oのために設
定される電源電圧であり、3.3ボルト±0.3ボル
ト、2.5ボルト±0.25ボルト、及び1.8ボルト
±0.15ボルトのような値のうちの一つを取るように
される。電位vssは、いわゆるアース電位と称される
ような回路の基準電位である。Although not particularly limited, the power supply voltage vdd is
The power supply voltage is used for the operation of the internal circuit block.
Take a value like 8 volts ± 0.15 volts. The power supply voltage vccdr is a power supply voltage mainly set for the input / output circuit I / O according to the input / output level required for the semiconductor integrated circuit device, and is 3.3 volts ± 0.3 volts. It is made to take one of the values such as 5 volts ± 0.25 volts, and 1.8 volts ± 0.15 volts. The potential vss is a reference potential of a circuit which is called a so-called ground potential.
【0038】図示の半導体集積回路装置は、いわゆるA
SIC(アプリケーション・スペシファイド・インテグ
レーテッド・サーキッツ)すなわち特定用途ICを構成
するようにされる。すなわち、図示のほとんどの回路ブ
ロックは、ASIC構成を容易ならしめるように、それ
ぞれ独立的な回路機能単位としてのいわゆるモジュール
ないしはマクロセルをなすようにされる。各機能単位
は、それぞれその規模、構成が変更可能にされる。AS
ICとしては、図示の回路ブロックの内、実現すべき電
子システムが必要としない回路ブロックは、半導体基板
上に搭載しないようにすることができる。逆に、図示さ
れていない機能単位の回路ブロックを追加することもで
きる。The illustrated semiconductor integrated circuit device has a so-called A
An SIC (Application Specific Integrated Circuits), that is, a special purpose IC is constituted. That is, most of the illustrated circuit blocks form so-called modules or macro cells as independent circuit functional units so as to facilitate the ASIC configuration. The size and configuration of each functional unit can be changed. AS
As the IC, circuit blocks that are not required by the electronic system to be realized among the illustrated circuit blocks can be prevented from being mounted on the semiconductor substrate. Conversely, a circuit block of a functional unit (not shown) can be added.
【0039】半導体集積回路装置は、特に制限されない
が、1.8ボルト±0.15ボルトのような低電源電圧
vddの基でも十分な動作特性を示すように、低電源電
圧可能なCMOS構造の半導体集積回路装置とされる。The semiconductor integrated circuit device is not particularly limited, but has a CMOS structure capable of a low power supply voltage so as to exhibit sufficient operation characteristics even under a low power supply voltage vdd such as 1.8 volts ± 0.15 volts. This is a semiconductor integrated circuit device.
【0040】半導体集積回路装置に搭載されるダイナミ
ック型メモリは、上記電源電圧vddによって動作され
ても良い。しかし、この実施例の半導体集積回路装置に
は、ダイナミック型メモリのために、上記電源電圧vd
dとともに、上記電源電圧vddによって動作される電
圧発生回路から発生される高電源電圧も利用される。ダ
イナミック型メモリにおいては、ダイナミック型メモリ
セルを選択するロウデコーダのような回路はかかる高電
源電圧にて動作され、半導体集積回路装置の内部バスB
USとの間に信号を入出力するような回路は低電源電圧
vddのような電源電圧によって動作される。この構成
は、ダイナミック型メモリセルに与えられる情報として
の電荷量を増大させる。これにより、ダイナミック型メ
モリの情報保持時間特性をより良好にできる。同様に、
センスアンプを前記のような昇圧電圧vbsを用いたオ
ーバードライブ方式で駆動することにより、高速な読み
出し動作が可能になる。The dynamic memory mounted on the semiconductor integrated circuit device may be operated by the power supply voltage vdd. However, in the semiconductor integrated circuit device of this embodiment, the power supply voltage vd
Along with d, a high power supply voltage generated from a voltage generation circuit operated by the power supply voltage vdd is used. In the dynamic memory, a circuit such as a row decoder for selecting a dynamic memory cell is operated at such a high power supply voltage, and the internal bus B of the semiconductor integrated circuit device is operated.
A circuit that inputs and outputs a signal to and from the US is operated by a power supply voltage such as a low power supply voltage vdd. This configuration increases the amount of charge as information provided to the dynamic memory cell. As a result, the information retention time characteristics of the dynamic memory can be improved. Similarly,
By driving the sense amplifier by the overdrive method using the boosted voltage vbs as described above, a high-speed read operation can be performed.
【0041】(中央処理部CPU)中央処理部CPU
は、特に制限されないが、いわゆるマイクロプロセッサ
と同様な構成にされる。すなわち中央処理部CPUは、
その詳細を図示しないけれども、その内部に命令レジス
タ、命令レジスタに書込まれた命令をデコードし、各種
のマイクロ命令ないしは制御信号を形成するマイクロ命
令ROM、演算回路、汎用レジスタ(RG6等)、内部
バスBUSに結合するバスドライバ、バスレシーバなど
の入出力回路を持つ。(Central Processing Unit CPU) Central Processing Unit CPU
Although not particularly limited, is configured similarly to a so-called microprocessor. That is, the central processing unit CPU
Although not shown in detail, an instruction register therein, a micro instruction ROM for decoding an instruction written in the instruction register and forming various micro instructions or control signals, an arithmetic circuit, a general-purpose register (RG6, etc.), an internal It has input / output circuits such as a bus driver and a bus receiver coupled to the bus BUS.
【0042】中央処理部CPUは、リードオンリメモリ
ROMなどに格納されている命令を読み出し、その命令
に対応する動作を行う。中央処理装置CPUは、入出力
回路I/Oを介して入力される外部データの取り込み、
制御回路ULCに対するデータの入出力、リードオンリ
メモリROMからの命令や命令実行のために必要となる
固定データのようなデータの読み出し、D/A変換器D
ACへのD/A変換すべきデータの供給、A/D変換器
によってA/D変換されたデータの読み出し、スタティ
ック型メモリSRAM、ダイナミック型メモリDRAM
へのデータの読み出し、書込み、DMAコントローラD
MACの動作制御等を行う。制御バスCBUSは、中央
処理部CPUによる図示の回路ブロックの動作制御のた
めに利用され、またDMAコントローラDMACなどの
回路ブロックからの状態指示信号を中央処理部CPUに
伝えるために使用される。The central processing unit CPU reads an instruction stored in a read only memory ROM or the like, and performs an operation corresponding to the instruction. The central processing unit CPU captures external data input via the input / output circuit I / O,
Input / output of data to / from the control circuit ULC, reading of data such as fixed data required for executing instructions and instructions from the read-only memory ROM, D / A converter D
Supply of data to be subjected to D / A conversion to AC, reading of A / D converted data by A / D converter, static memory SRAM, dynamic memory DRAM
Read / write data to / from DMA controller D
It performs MAC operation control and the like. The control bus CBUS is used by the central processing unit CPU to control the operation of the illustrated circuit block, and is used to transmit a state instruction signal from a circuit block such as the DMA controller DMAC to the central processing unit CPU.
【0043】中央処理部CPUは、また割り込み制御回
路IVCにおける指示レジスタRG5などにセットされ
た動作制御信号を内部バスBUSを介して参照し、必要
な処理を行う。中央処理部CPUは、クロック発生回路
CGCから発生されるシステムクロック信号C2を受け
そのシステムクロック信号C2によって決められる動作
タイミング、周期をもって動作される。The central processing unit CPU performs necessary processing by referring to the operation control signal set in the instruction register RG5 or the like in the interrupt control circuit IVC via the internal bus BUS. The central processing unit CPU receives a system clock signal C2 generated from the clock generation circuit CGC, and operates at an operation timing and a period determined by the system clock signal C2.
【0044】中央処理部CPUは、その内部の主要部
が、CMOS回路、すなわちpMOSとnMOSとから
なる回路から構成される。特に制限されないが、中央処
理部CPUを構成するCMOS回路は、図示しないCM
OSスタテック論理回路、CMOSスタテックフリップ
フロップのようなスタティック動作可能なCMOSスタ
テック回路と、信号出力ノードへの電荷のプリチャージ
と信号出力ノードへの信号出力とをシステムクロック信
号C2に同期して行うようなCMOSダイナミック回路
とを含む。The main part of the central processing unit CPU is constituted by a CMOS circuit, that is, a circuit composed of a pMOS and an nMOS. Although not particularly limited, a CMOS circuit constituting the central processing unit CPU is a CM (not shown).
A CMOS static circuit such as an OS static logic circuit or a CMOS static flip-flop capable of performing a static operation, and precharging of a charge to a signal output node and signal output to a signal output node are performed in synchronization with a system clock signal C2. Such a CMOS dynamic circuit.
【0045】中央処理部CPUは、クロック発生回路C
GCからのシステムクロック信号C2の供給が停止され
たなら、それに応じて動作停止状態にされる。停止状態
において、ダイナミック回路の出力信号は、回路に生じ
る不所望なリーク電流によって不所望に変化されてしま
う。スタテックフリップフロップ回路構成のレジスタ回
路のような回路は、システムクロック信号の非供給期間
であっても、以前のデータを保持する。The central processing unit CPU includes a clock generation circuit C
When the supply of the system clock signal C2 from the GC is stopped, the operation is stopped accordingly. In the stop state, the output signal of the dynamic circuit is undesirably changed by an undesired leak current generated in the circuit. A circuit such as a register circuit having a static flip-flop circuit configuration retains previous data even during a non-supply period of a system clock signal.
【0046】システムクロック信号C2の非供給期間に
おいては、中央処理部CPUの内部のスタテック回路に
おける各種ノードでの信号レベル遷移が停止され、また
ダイナミック回路での出力ノードでのデスチャージない
しプリチャージが停止される。この状態では、動作状態
のCMOS回路が消費する動作電流のような比較的大き
い消費電流、すなわち各種ノード及びそれぞれにつなが
る配線が持つ浮遊容量、寄生容量へ信号変位を与えるよ
うに電源線から与えられるチャージ、デイスチャージ電
流は、実質的にゼロとなる。このことから中央処理部C
PUは、CMOS回路のリーク電流に等しいような小さ
い電流しか流れず、低消費電力状態となる。During the non-supply period of the system clock signal C2, signal level transition at various nodes in the static circuit inside the central processing unit CPU is stopped, and discharge or precharge at the output node in the dynamic circuit is not performed. Stopped. In this state, a relatively large current consumption, such as an operation current consumed by a CMOS circuit in an operation state, is supplied from a power supply line so as to give a signal displacement to stray capacitance and parasitic capacitance of various nodes and wirings connected to each node. The charge and discharge currents are substantially zero. From this, the central processing unit C
The PU flows only a small current equal to the leakage current of the CMOS circuit and enters a low power consumption state.
【0047】(割り込み制御回路IVC)割り込み制御
回路IVCは、外部端子T1に負論理レベルのようなリ
セット信号を受け、外部端子T3を介して第1動作信号
cmqを受け、外部端子T4を介して第2動作制御信号
cpmqを受け、また、外部端子T2に、半導体集積回
路装置の動作状態を指示する状態指示信号を出力する。
割り込み制御回路IVCは、かかるリセット信号res
b、動作制御信号cmq、cpmq及び状態指示信号に
対応してそれぞれの位置のビットが設定されるようなレ
ジスタRG5を持つ。(Interrupt Control Circuit IVC) The interrupt control circuit IVC receives a reset signal such as a negative logic level at the external terminal T1, receives the first operation signal cmq via the external terminal T3, and receives via the external terminal T4. It receives the second operation control signal cpmq, and outputs a state instruction signal for instructing the operation state of the semiconductor integrated circuit device to the external terminal T2.
The interrupt control circuit IVC outputs the reset signal res
b, a register RG5 in which bits at respective positions are set corresponding to the operation control signals cmq and cpmq and the state instruction signal.
【0048】レジスタRG5における状態指示信号は、
内部バスBUSを介して中央処理部CPUによって更新
される。外部端子T3、T4を介してレジスタRG5に
セットされた動作制御信号cmq、cpmqは、前述の
ように、内部バスBUSを介し中央処理部CPUによっ
て参照される。The state indicating signal in the register RG5 is
It is updated by the central processing unit CPU via the internal bus BUS. The operation control signals cmq and cpmq set in the register RG5 via the external terminals T3 and T4 are referred to by the central processing unit CPU via the internal bus BUS as described above.
【0049】特に制限されないが、割り込み制御回路I
VCは、その内部にダイナミック型メモリのリフレッシ
ュ動作のための図示しないリフレッシュアドレスカウン
タを持つ。割り込み制御回路IVCにおけるかかるリフ
レッシュアドレスカウンタは、第1、第2動作制御信号
cmq、cpmqによって第1及び第3モードが指示さ
れているなら、すなわち半導体集積回路装置に対して動
作モードか、動作スタンバイモードが指示されているな
ら、クロック発生回路CGCからのシステムクロック信
号に基づいて歩進され、周期的に更新されるリフレッシ
ュアドレス情報を形成する。Although not particularly limited, the interrupt control circuit I
The VC has a refresh address counter (not shown) therein for a refresh operation of the dynamic memory. The refresh address counter in the interrupt control circuit IVC operates in the first or third mode by the first and second operation control signals cmq and cpmq, that is, in the operation mode or the operation standby mode for the semiconductor integrated circuit device. If the mode is designated, the refresh address information is incremented and periodically updated based on the system clock signal from the clock generation circuit CGC.
【0050】(クロック発生回路CGC)クロック発生
回路CGCは、外部端子T5を介して外部クロック信号
clkを受け、その外部クロック信号clkに対応した
周期のシステムクロック信号C2を形成する。なお、図
12では、クロック発生回路CGCと中央制御部CPU
との間の信号線が単純化されて表現されているけれど
も、システムクロック信号C2は、中央制御部CPU内
の図示しない回路の順序立った動作のために、一般的な
プロセッサに対するクロック信号と同様に、多相信号か
らなると理解されたい。(Clock Generation Circuit CGC) The clock generation circuit CGC receives the external clock signal clk via the external terminal T5, and forms a system clock signal C2 having a cycle corresponding to the external clock signal clk. In FIG. 12, the clock generation circuit CGC and the central control unit CPU
The system clock signal C2 is the same as the clock signal for a general processor because of the sequential operation of a circuit (not shown) in the central control unit CPU, although the signal line between the two is simplified. It should be understood that the signal comprises a polyphase signal.
【0051】クロック発生回路CGCによるシステムク
ロック信号C2の発生は、割り込み制御回路IVCから
の第1及び第2動作制御信号cmq、cpmqに応答す
るモード信号MODE2やイニシャル動作指示信号IN
TLのような制御信号C1及び中央処理部CPUからの
制御信号C3によって制御される。動作制御信号cmq
によって完全スタンバイ動作が指示されたなら、中央処
理部CPUによって、スタテイック的に保持すべきデー
タのスタテイック型メモリSRAMへの書込み処理動作
を含むような、完全スタンバイ動作へ移行するための必
要な処理動作が行われ、次いで、中央処理部CPUから
クロック発生回路CGCへシステムクロック発生動作停
止のための制御信号C3が発生される。The generation of the system clock signal C2 by the clock generation circuit CGC is performed when the mode signal MODE2 or the initial operation instruction signal IN responding to the first and second operation control signals cmq and cpmq from the interrupt control circuit IVC.
It is controlled by a control signal C1 such as TL and a control signal C3 from the central processing unit CPU. Operation control signal cmq
When the complete standby operation is instructed by the CPU, the central processing unit CPU performs necessary processing operations for shifting to the complete standby operation, including the operation of writing data to be statically stored in the static memory SRAM. Then, a control signal C3 for stopping the system clock generation operation is generated from the central processing unit CPU to the clock generation circuit CGC.
【0052】動作制御信号cpmqによって動作スタン
バイ動作が指示された場合は上記完全スタンバイ動作と
同様に、中央処理部CPUによって、スタテイック的に
保持すべきデータのスタテイック型メモリSRAMへの
書込み処理動作を含むような、動作スタンバイ動作へ移
行するための必要な処理動作が行われる。この場合のそ
の後の動作は、上記完全スタンバイ動作の場合とは異な
り、中央処理部CPUからクロック発生回路CGCへシ
ステムクロック信号の選択的出力のための制御信号C3
が発生される。When the operation standby signal is instructed by the operation control signal cpmq, the central processing unit CPU includes a process of writing data to be held statically into the static memory SRAM, similarly to the complete standby operation. Such processing operations necessary for shifting to the operation standby operation are performed. The subsequent operation in this case is different from the case of the complete standby operation described above, in that the control signal C3 for selectively outputting the system clock signal from the central processing unit CPU to the clock generation circuit CGC is provided.
Is generated.
【0053】すなわち、クロック発生回路CGCから割
り込み制御回路IVC及びダイナミック型メモリDRA
Mへシステムクロック信号の供給は継続され、それ以外
の回路ブロックへのシステムクロック信号の供給は停止
される。動作制御信号cmq、cpmqが回路の動作を
指示する状態に変化されたなら、それに応ずる割り込み
制御回路IVCからの制御信号C1によって、クロック
発生回路CGCは、外部クロック信号clkに応ずるシ
ステムクロック信号C2を発生するように制御される。That is, from the clock generation circuit CGC to the interrupt control circuit IVC and the dynamic memory DRA
The supply of the system clock signal to M is continued, and the supply of the system clock signal to the other circuit blocks is stopped. When the operation control signals cmq and cpmq are changed to a state instructing the operation of the circuit, the clock generation circuit CGC changes the system clock signal C2 corresponding to the external clock signal clk by the corresponding control signal C1 from the interrupt control circuit IVC. It is controlled to occur.
【0054】(入出力回路I/O)入出力回路I/O
は、外部端子Tio1ないしTionの内の所望の外部
端子を介して外部から供給される信号を受け、また外部
端子Tio1ないしTionの内の所望の端子に出力す
べき信号を内部バスBUSを介して受ける。入出力回路
I/Oは、その内部にそれぞれCMOSスタテック回路
からなるような制御レジスタRG4と図示しないデータ
レジスタとを持つ。(Input / output circuit I / O) Input / output circuit I / O
Receives a signal supplied from outside through a desired external terminal among the external terminals TiO1 to Tion, and outputs a signal to be output to a desired terminal among the external terminals TiO1 to Tion via the internal bus BUS. receive. The input / output circuit I / O has therein a control register RG4 such as a CMOS static circuit and a data register (not shown).
【0055】制御レジスタRG4は、中央処理部CPU
によって選択され、かつ中央処理部CPUによって、当
該入出力回路I/Oのための制御データ、例えば、デー
タ入力/出力指示や高出力インピーダンス状態指示など
の制御データが与えられる。データレジスタは、外部端
子Tio1ないしTionと、内部バスBUSとの間の
データの転送のために利用される。外部端子Tio1な
いしTionのビット幅すなわち端子数と、内部バスB
USのビット幅が異なるような場合、データレジスタ
は、大きいビット幅に対応されるようなビット数を持つ
ようにされ、中央処理部CPUによる動作制御に従って
ビット数変換を行う。The control register RG4 is a central processing unit CPU
And the central processing unit CPU provides control data for the input / output circuit I / O, for example, control data such as a data input / output instruction and a high output impedance state instruction. The data register is used for transferring data between the external terminals Tio1 to Tion and the internal bus BUS. Bit width of external terminals Tio1 to Tion, that is, the number of terminals, and internal bus B
When the bit width of the US is different, the data register is made to have a bit number corresponding to the large bit width, and performs the bit number conversion according to the operation control by the central processing unit CPU.
【0056】例えば外部端子Tio1ないしTionの
個数が64のような数であるのに対し、内部バスBUS
のビット幅が256ビットのような比較的大きい数であ
るような場合、64ビット単位をもって外部端子Tio
1ないしTionに次々に供給される直列データは、中
央処理部CPUによる直列ー並列データ変換制御によっ
てデータレジスタに順次に供給され、256ビットのデ
ータに変換される。逆に、内部バスBUSからデータレ
ジスタにセットされた256ビットのデータは、中央処
理部CPUによる並列ー直列データ変換制御によって、
64ビット毎に分けられて外部端子Tio1ないしTi
onに順次に供給される。For example, while the number of the external terminals Tio1 to Tion is 64, the internal bus BUS
Is a relatively large number such as 256 bits, the external terminal Tio has a 64-bit unit.
The serial data sequentially supplied to 1 to Tion are sequentially supplied to the data register under the serial-parallel data conversion control by the central processing unit CPU, and are converted into 256-bit data. Conversely, the 256-bit data set in the data register from the internal bus BUS is converted by the central processing unit CPU into parallel-serial data conversion control.
External terminals TiO1 to Ti0 are divided every 64 bits.
ON are sequentially supplied.
【0057】入出力回路I/Oの信号入力のための回路
及び信号出力のための回路は、その入力及び出力動作が
システムクロック信号によって制御されるようにされ
る。それ故に、入出力回路I/Oは、システムクロック
信号が供給されなくなった時には、上記中央処理部CP
Uと同様に低消費電力状態にされることになる。The circuit for inputting signals and the circuit for outputting signals of the input / output circuit I / O have their input and output operations controlled by the system clock signal. Therefore, when the system clock signal is no longer supplied, the input / output circuit I / O outputs the central processing unit CP.
As in the case of U, a low power consumption state is set.
【0058】(制御回路ULC)制御回路ULCは、電
子システムの必要に応じて適宜に設けられる制御回路で
ある。この制御回路ULCとしては、例えば、ハードデ
イスク装置におけるモータサーボコントロール、ヘッド
のトラッキング制御、誤り訂正処理や、画像、音声処理
における画像や音声データの圧縮伸長処理のようなのよ
うな実現すべき電子システムに応じて適宜に設けられ
る。制御回路のULCは、中央処理部CPUと同様にそ
の動作がシステムクロック信号によって制御される。(Control Circuit ULC) The control circuit ULC is a control circuit appropriately provided according to the needs of the electronic system. The control circuit ULC includes, for example, an electronic system to be realized such as a motor servo control in a hard disk device, a head tracking control, an error correction process, and a compression / expansion process of image and audio data in image and audio processing. It is provided appropriately according to. The operation of the ULC of the control circuit is controlled by a system clock signal, similarly to the central processing unit CPU.
【0059】(リードオンリメモリROM)リードオン
リメモリROMは、前述のように、中央処理装置CPU
によって読み出され実効されるべき命令、固定データを
記憶する。(Read Only Memory ROM) As described above, the read only memory ROM is a central processing unit CPU.
The instruction to be read out and executed, and the fixed data are stored.
【0060】(D/A変換器DAC)D/A変換器DA
Cは、内部バスBUSを介して供給されるところのアナ
ログ信号に変換すべきデジタルデータを受けるレジスタ
RG2を持ち、かかるデジタルデータに基づいてアナロ
グ信号を形成する。レジスタRG2は、制御回路ULC
もしくは中央処理部CPUによってデジタルデータがセ
ットされる。D/A変換器DACのD/A変換開始タイ
ミング、D/A変換結果の出力タイミングのようなD/
A変換動作は、システムクロック信号によって制御され
る。D/A変換器DACによって形成されたアナログ信
号は、特に制限されないが、内部バスBUS及び入出力
回路I/Oを介して外部端子T1ないしTnの所望の端
子に供給される。尚、ここでは上記外部端子T1ないし
Tnを入出力兼用端子(ピン)としているが、入力用端
子と出力用端子に分離して設けてもよい。(D / A converter DAC) D / A converter DA
C has a register RG2 for receiving digital data to be converted into an analog signal supplied via the internal bus BUS, and forms an analog signal based on the digital data. The register RG2 includes a control circuit ULC
Alternatively, digital data is set by the central processing unit CPU. D / A conversion start timing of the D / A converter DAC, D / A conversion output timing of the D / A conversion result, etc.
The A conversion operation is controlled by a system clock signal. The analog signal formed by the D / A converter DAC is supplied to desired terminals of the external terminals T1 to Tn via the internal bus BUS and the input / output circuit I / O. Although the external terminals T1 to Tn are used as input / output terminals (pins) here, they may be provided separately for input terminals and output terminals.
【0061】D/A変換器DACは、その詳細を図示し
ないけれども、高精度DA変換が必要とされる場合は、
得るべきアナログ量の基準とするような基準電圧源もし
くは基準電流源を持つようにされる。かかる基準電圧源
もしくは基準電流源は、一種のアナログ回路を構成する
とみなされ、第2モード及び第3モード、すなわち完全
スタンバイモード、及び動作スタンバイにおいて無視し
得ない電流を消費してしまう危険性を持つ。それ故にそ
のような場合の消費電流の低減を可能にするよう、かか
る基準電圧源もしくは基準電流源に対しては、上記第2
モード、第3モードにおいて、スイッチオフするような
MOSFETスイッチを設定される。The D / A converter DAC is not shown in detail, but when high-precision DA conversion is required,
A reference voltage source or a reference current source is used as a reference for an analog quantity to be obtained. Such a reference voltage source or a reference current source is considered to constitute a kind of analog circuit, and there is a danger of consuming a non-negligible current in the second mode and the third mode, that is, the complete standby mode and the operation standby. Have. Therefore, in order to reduce the current consumption in such a case, the second reference
In the mode and the third mode, a MOSFET switch which is turned off is set.
【0062】(A/D変換器ADC)A/D変換器AD
Cは、外部端子T1ないしTnのうちの所望の端子と入
出力回路I/Oと内部バスBUSを介して供給されるよ
うなアナログ信号を受け、制御回路ULCもしくは中央
処理部CPUによってそのA/D変換の開始が制御さ
れ、システムクロック信号C2に従うようなクロック制
御のもとで上記アナログ信号をデイジタル信号に変換
し、得られたデジタル信号をレジスタRG1にセットす
る。(A / D converter ADC) A / D converter AD
C receives a desired one of the external terminals T1 to Tn, an analog signal supplied via the input / output circuit I / O and the internal bus BUS, and receives the A / A signal by the control circuit ULC or the central processing unit CPU. The start of D conversion is controlled, the analog signal is converted into a digital signal under clock control according to the system clock signal C2, and the obtained digital signal is set in a register RG1.
【0063】A/D変換器ADCもまた、上記D/A変
換器DACと同様に、高精度AD変換が必要とされる場
合は、デジタル変換すべき量子化レベルの基準とされる
ような基準電圧源もしくは基準電流源を持つようにされ
る。A/D変換器ADCにおけるかかる基準電圧源もし
くは基準電流源もまた完全スタンバイモード、及び動作
スタンバイモードにおいて無視し得ない電流を消費する
危険性を持つ。それ故にその場合には、上記同様なMO
SFETスイッチが、かかる基準電圧源もしくは基準電
流源に適用される。Similarly to the D / A converter DAC, the A / D converter ADC also has a criterion such as a reference for a quantization level to be digitally converted when high-precision A / D conversion is required. It has a voltage source or a reference current source. Such a reference voltage source or reference current source in the A / D converter ADC also has the risk of consuming considerable current in the full standby mode and the operation standby mode. Therefore, in that case, the MO
An SFET switch is applied to such a reference voltage or current source.
【0064】(スタティック型メモリSRAM)スタテ
イック型メモリSRAMは、そのメモリセルとして、そ
の詳細は図示しないが、CMOSスタテック型メモリセ
ル、すなわちCMOSラッチ回路とそれに対するデータ
入出力のための一対の伝送デートMOSFETとからな
るような構成のメモリセルを持つ。CMOSスタテック
型メモリセルは、スタテックに情報を保持し、かつ情報
保持のために、著しく小さい動作電流しか必要しないと
いう特徴を持つ。(Static memory SRAM) The static memory SRAM is a CMOS static memory cell, that is, a CMOS latch circuit and a pair of transmission data for data input / output with respect to the CMOS latch circuit. It has a memory cell configured as a MOSFET. The CMOS static memory cell has a feature that it stores information in a static manner and requires a remarkably small operating current to hold the information.
【0065】かかるスタテイック型メモリSRAMは、
実質上は、CMOSスタテイック型ランダム・アクセス
・メモリを構成するようにされる。すなわち、スタテイ
ック型メモリSRAMは、マトリクス配置の複数のCM
OSスタテック型メモリセルからなるメモリアレイと、
内部バスBUSを介して供給されるようなロウアドレス
信号をデコードしそれによってメモリアレイにおけるワ
ード線を選択するロウ系アドレス・デコード・ドライブ
回路と、カラムアドレス信号をデコードしそれによって
カラム・デコード信号を形成するカラム系アドレスデコ
ード回路と、かかるカラム・デコード信号によって動作
されメモリアレイにおけるデータ線を選択しそれを共通
データ線に結合させるカラムスイッチ回路と、共通デー
タ線に結合された入出力回路と、読み出し書込み制御回
路とを含む構成とされる。Such a static type memory SRAM is
Practically, it constitutes a CMOS static random access memory. That is, the static memory SRAM includes a plurality of CMs arranged in a matrix.
A memory array comprising OS static memory cells;
A row address decode / drive circuit for decoding a row address signal supplied through the internal bus BUS and thereby selecting a word line in the memory array; and decoding a column address signal and thereby a column decode signal. A column address decode circuit to be formed, a column switch circuit operated by such a column decode signal to select a data line in the memory array and couple it to a common data line, and an input / output circuit coupled to the common data line; And a read / write control circuit.
【0066】メモリアレイに関連するかかるアドレス・
デコード・ドライブ回路のような回路すなわちメモリア
レイ周辺回路は、CMOSスタテック回路から構成され
る。それ故に、スタテック型メモリセルSRAMは、読
み出し、書込み動作が行われない情報保持動作のみだけ
なら、比較的低消費電力状態に置かれるととなる。な
お、CMOSスタティック型メモリは、メモリセルサイ
ズが比較的大きくなり、その記憶容量に対する全体のサ
イズが比較的大きくなってしまうという考慮すべき特徴
を持ち、大きな記憶容量にすることが比較的困難であ
る。The address associated with the memory array
A circuit such as a decode drive circuit, that is, a memory array peripheral circuit is constituted by a CMOS static circuit. Therefore, the static memory cell SRAM is placed in a relatively low power consumption state if only the information holding operation in which the reading and writing operations are not performed. Note that the CMOS static memory has a feature to be considered that the memory cell size is relatively large and the overall size is relatively large with respect to the storage capacity, and it is relatively difficult to increase the storage capacity. is there.
【0067】(DMAコントローラDMAC)DMAコ
ントローラ、すなわちダイレクト・メモリ・アクセス・
コントローラDMACは、中央処理部CPUによってそ
の動作が制御され、中央処理部CPUによって指示され
た回路ブロック間の内部バスBUSを介するデータ転送
を、中央処理部CPUになり代わって制御する。DMA
コントローラDMACの詳細は、独立の半導体集積回路
装置として構成されるDMAコントローラと実質的に同
じ構成にし得るので更にの詳細な説明は行わないが、そ
の内部のレジスタRG7等に、中央処理部CPUによっ
てセットされる転送元情報、転送先情報、データ転送量
情報等の設定情報に基づいて、データ転送制御を行う。(DMA Controller DMAC) A DMA controller, that is, a direct memory access
The operation of the controller DMAC is controlled by the central processing unit CPU, and controls data transfer between the circuit blocks specified by the central processing unit CPU via the internal bus BUS instead of the central processing unit CPU. DMA
Since the details of the controller DMAC can be substantially the same as that of the DMA controller configured as an independent semiconductor integrated circuit device, further detailed description will not be given. However, the central processing unit CPU Data transfer control is performed based on setting information such as transfer source information, transfer destination information, and data transfer amount information that are set.
【0068】(ダイナミック型メモリDRAM)ダイナ
ミック型メモリDRAMは、そのメモリセルすなわちダ
イナミック型メモリセルが、典型的には、電荷の形態を
もって情報を蓄積する情報蓄積用キャパシタと、選択用
MOSFETとからなるような少ない数の素子からな
り、比較的小さいメモリセルサイズにされ得る。それ故
に、ダイナミック型メモリは、大記憶容量であってもそ
の全体のサイズを比較的小さくすることができる。この
ダイナミック型メモリDRAMは、前記図12に示した
ようなものが用いられる。(Dynamic Memory DRAM) In a dynamic memory DRAM, its memory cell, that is, a dynamic memory cell, typically includes an information storage capacitor for storing information in the form of electric charge and a selection MOSFET. With such a small number of elements, a relatively small memory cell size can be achieved. Therefore, the dynamic memory can have a relatively small overall size even with a large storage capacity. As this dynamic memory DRAM, the one shown in FIG. 12 is used.
【0069】図1は、上記ダイナミック型メモリDRA
Mに設けられる電圧変換回路の一実施例を示すブロック
図である。この電圧変換回路は、電源電圧vddと回路
の接地電位vssとで動作して、電源電圧vdd以上に
高くされた昇圧電圧vbs、vdh、負電圧vbb、及
び電源電圧vddの1/2にされたプレート電圧vp
l、ビット線プリチャージ電圧vbmからなる4通りの
電圧を形成する。FIG. 1 shows the dynamic memory DRA.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an embodiment of a voltage conversion circuit provided in M. This voltage conversion circuit is operated with the power supply voltage vdd and the ground potential vss of the circuit, and is reduced to half of the boosted voltages vbs, vdh, the negative voltage vbb, and the power supply voltage vdd, which are higher than the power supply voltage vdd. Plate voltage vp
1, four kinds of voltages consisting of the bit line precharge voltage vbm are formed.
【0070】上記昇圧電圧vbsは、センスアンプのオ
ーバードライブ用の動作電圧であり、vdhはワード線
の選択信号を形成するワード線ドライバの動作電圧であ
り、vbbは基板に与えられる負のバックバイアス電圧
であり、これらはいずれもチャージポンプ回路を用いて
形成される。これに対して、上記プレート電圧vplと
ビット線プリチャージ電圧vbmは、電源電圧vddを
1/2に分圧することによって形成される。The boosted voltage vbs is an operating voltage for overdrive of the sense amplifier, vdh is an operating voltage of a word line driver forming a word line selection signal, and vbb is a negative back bias applied to the substrate. Voltages, which are all formed using a charge pump circuit. On the other hand, the plate voltage vpl and the bit line precharge voltage vbm are formed by dividing the power supply voltage vdd by half.
【0071】ダイナミック型メモリセルが接続されるビ
ット線には多数のかかるメモリセルが接続されることに
よって比較的大きな寄生容量を持つ。このような比較的
大きな寄生容量を持つビット線の電位をセンスアンプの
増幅動作によって高速に引き上げるようにするため、増
幅動作時の実質的な動作電圧である上記昇圧電圧vbs
は、比較的大きな電流駆動能力が必要とされる。そし
て、かかる電流が必要とされるタイミングは、センスア
ンプの動作開始時の一定時間に限定される。A bit line to which a dynamic memory cell is connected has a relatively large parasitic capacitance by connecting a large number of such memory cells. In order to raise the potential of the bit line having such a relatively large parasitic capacitance at a high speed by the amplification operation of the sense amplifier, the boosted voltage vbs which is a substantial operating voltage during the amplification operation is used.
Requires a relatively large current driving capability. The timing at which such a current is required is limited to a certain time at the start of the operation of the sense amplifier.
【0072】上記センスアンプは、ワード線が選択され
たときに必ず動作してワード線の選択動作によってメモ
リセルにおけるキャパシタの情報電荷はビット線のプリ
チャージ電荷との電荷分散によって減少又は増加し、か
かる電荷分散によって生じた読み出し信号を増幅して、
メモリセルの情報電荷をもとの状態に戻すという動作を
行うものである。つまり、センスアンプの増幅動作は、
ワード線の選択動作、言い換えるならば、ロウ系の選択
動作とは一体的に行われるものである。The sense amplifier always operates when a word line is selected, and the information charge of the capacitor in the memory cell decreases or increases due to the charge dispersion with the precharge charge of the bit line due to the word line selection operation. Amplify the read signal generated by such charge dispersion,
The operation of returning the information charge of the memory cell to the original state is performed. In other words, the amplification operation of the sense amplifier
The operation of selecting a word line, in other words, the operation of selecting a row system is performed integrally.
【0073】この実施例では、効率よく上記昇圧電圧を
形成するとともにその安定化を図るために、ダイナミッ
ク型RAMにおけるセンスアンプの実質的な動作電圧で
ある上記のような昇圧電圧vbsをロウ系選択タイミン
グに合わせて動作させることを考えた。つまり、センス
アンプの増幅動作では上記のようなビット線を電源電圧
vddレベルまでチャージアップさせるための電流によ
って、チャージポンプ回路で形成された昇圧電圧vbs
が低下するので、それを予め補うようにチャージポンプ
動作を行わせる。In this embodiment, in order to efficiently form the boosted voltage and stabilize the boosted voltage, the boosted voltage vbs, which is the substantial operating voltage of the sense amplifier in the dynamic RAM, is selected by the row system. I thought about making it work according to the timing. That is, in the amplifying operation of the sense amplifier, the boosting voltage vbs formed by the charge pump circuit is generated by the current for charging the bit line up to the power supply voltage vdd level as described above.
, The charge pump operation is performed so as to compensate for this in advance.
【0074】チャージポンプ回路は、昇圧電圧を得るた
めの予備動作であるキャパシタへののプリチャージ動作
と、キャパシタにプリチャージされた電荷によって形成
された電圧をブートストラップ作用によって引き上げて
出力側のキャパシタに転送させるという出力動作の繰り
返しによって行われる。そのため、バンク活性化信号に
よりチャージポンプ回路を動作させた場合、1つのチャ
ージポンプ回路の上記プリチャージ動作と、出力動作と
で2サイクルを費やすことが必要となる。連続したバン
クアクセスに対応して、上記出力動作を行わせるように
するためには、最低でも4個のチャージポンプ回路が必
要となる。The charge pump circuit performs a precharge operation on the capacitor, which is a preparatory operation for obtaining a boosted voltage, and boosts the voltage formed by the charge precharged on the capacitor by the bootstrap function to increase the voltage on the output side of the capacitor. This is performed by repeating the output operation of transferring the data. Therefore, when the charge pump circuit is operated by the bank activation signal, it is necessary to spend two cycles for the precharge operation and the output operation of one charge pump circuit. In order to perform the above output operation in response to continuous bank access, at least four charge pump circuits are required.
【0075】これに加えて、この実施例では後述するよ
うに2バンク同時に活性化するという動作モードが設け
られる。この場合には、2つのバンクがほぼ同じ時期に
活性化され、それに伴いセンスアンプの動作電流も2倍
に増加してしまう。そこで、かかる2バンク同時活性化
に備えたチャージポンプ回路を1個追加し、合計5個の
チャージポンプ回路からなるvbs電源回路が設けられ
る。これらのvbs電源回路は、入力されたタイミング
信号clkbs<0>ないし<4>によって順次に動作
させられる。In addition to this, this embodiment provides an operation mode in which two banks are activated simultaneously, as described later. In this case, the two banks are activated at substantially the same time, and the operating current of the sense amplifier is doubled accordingly. Therefore, one charge pump circuit for the simultaneous activation of two banks is added, and a vbs power supply circuit including a total of five charge pump circuits is provided. These vbs power supply circuits are sequentially operated by the input timing signals clkbs <0> to <4>.
【0076】また、vbs検出回路を備えたvbs電源
回路が合計5個設けられ、上記タイミング信号clkb
s<0>ないし<4>によって形成された昇圧電圧vb
sが不足した場合、かかる検出回路の検出信号によって
有効にされたvbs電源回路が、上記タイミング信号c
lkbs<0>ないし<4>によって追加的に動作させ
られる。このような出力昇圧電圧vbsのレベルに対応
して、1バンク活性時にはvbs検出回路付きと常時動
作の2個からなるvbs電源回路が動作することにな
る。また、後述するように2バンク同時活性時には、そ
れぞれのバンク活性信号に対応した上記常時動作の2個
のvbs電源回路と、昇圧出力電圧vbsが不足のとき
にはvbs検出回路付きのvbs電源回路も動作状態と
って最大で4個の回路が動作することになる。A total of five vbs power supply circuits having a vbs detection circuit are provided, and the timing signal clkb is provided.
boosted voltage vb formed by s <0> to <4>
When s is insufficient, the vbs power supply circuit enabled by the detection signal of the detection circuit outputs the timing signal c
It is additionally operated by lkbs <0> to <4>. In response to such a level of the output boosted voltage vbs, when one bank is activated, the vbs power supply circuit including the vbs detection circuit and the always-on operation operates. Also, as described later, when two banks are simultaneously activated, the two vbs power supply circuits that are always operating and correspond to the respective bank activation signals, and the vbs power supply circuit with the vbs detection circuit also operates when the boosted output voltage vbs is insufficient. A maximum of four circuits operate in a state.
【0077】このようなvbs電源回路の動作制御によ
って、少ない数のチャージポンプ回路を用い、しかも昇
圧電圧vbsの変動を最小に抑えて安定的に昇圧電圧v
bsを形成することができる。前記のように昇圧電圧v
bsは、センスアンプの増幅動作開始時の電源電圧とさ
れて、センスアンプをオーバードライブするものである
ので、その電圧変化はセンスアンプの増幅時間を大きく
変動させてしまう。この実施例のような電源回路の採用
によって、上記昇圧電圧vbsの安定化が図られるの
で、センスアンプの実質的な増幅動作を高速にすること
ができる。By controlling the operation of the vbs power supply circuit, a small number of charge pump circuits can be used, and the fluctuation of the boosted voltage vbs can be minimized to stably increase the boosted voltage vbs.
bs can be formed. As described above, the boost voltage v
Since bs is a power supply voltage at the start of the amplification operation of the sense amplifier and overdrives the sense amplifier, the voltage change greatly changes the amplification time of the sense amplifier. By employing the power supply circuit as in this embodiment, the boosted voltage vbs can be stabilized, so that the substantial amplification operation of the sense amplifier can be performed at high speed.
【0078】ワード線の選択レベルを形成する昇圧電圧
vdhは、c−0〜c−2からなる3つのvdh電源回
路によって形成される。同様に、負の基板電圧vbbを
形成するvbb電源回路もd−0〜d−2からなる3つ
の回路によって形成される。この3つの回路に対応し
て、3相のクロック信号clk<0>ないし<2>が形
成される。各クロック信号clk<0>ないし<2>
は、パルスデューティが33%づつの3相の信号とさ
れ、それがハイレベルの期間がプリチャージ、ロウレベ
ルの期間が出力動作とされる。それ故、プリチャージ期
間に比べて出力期間が2倍となって、キャパシタに保持
された昇圧又は負電圧を長い時間にわたって出力させる
ことができる。この結果、チャージポンプ回路として効
率のよい電圧発生動作を行わせることができる。The boost voltage vdh forming the word line selection level is formed by three vdh power supply circuits c-0 to c-2. Similarly, a vbb power supply circuit for forming a negative substrate voltage vbb is also formed by three circuits d-0 to d-2. Three-phase clock signals clk <0> to <2> are formed corresponding to these three circuits. Each clock signal clk <0> or <2>
Is a three-phase signal having a pulse duty of 33%. The high-level signal is precharged and the low-level signal is output. Therefore, the output period is twice as long as the precharge period, and the boosted or negative voltage held in the capacitor can be output for a long time. As a result, an efficient voltage generation operation can be performed as a charge pump circuit.
【0079】電源電圧vddの1/2の電圧を形成する
vbm/vpl電源回路は、出力電流が小さいのでそれ
ぞれが出力回路で構成される。上記2つの電圧vbmと
vplとは、vdd/2のように同じ電圧とされるもの
であるので、出力部を除いて共通の回路により構成され
る。The vbm / vpl power supply circuit for forming a half of the power supply voltage vdd has a small output current, so that each of them is constituted by an output circuit. Since the two voltages vbm and vpl are set to the same voltage like vdd / 2, they are configured by a common circuit except for the output unit.
【0080】図2には、前記vbs電源部の動作を説明
するためのタイミング図が示されている。ロウ系のコマ
ンドとしては、バンクアクティブ(bank active)と、バ
ンクアクティブクローズ(bank active/close)が設けら
れる。バンクアクティブによりXアドレス信号とロウバ
ンクアドレスが指定され、かかるロウバンクアドレスで
指定されたバンク(メモリマット)がアクティブにさ
れ、上記Xアドレス信号で指定されたワード線が選択状
態にされるとともにセンスアンプが活性化される。この
コマンド(BA)は、汎用のDRAMにおいて、/CA
S(カラムアドレスストローブ)信号がハイレベルで、
/RAS(ロウアドレスストローブ)信号の立ち下がり
に相当する。つまり、ロウ系の選択動作が行われ、指定
されたバンクでは上記選択されたワード線のメモリセル
についてリフレッシュ動作が実施される。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the vbs power supply unit. The row-related commands include a bank active (bank active) and a bank active close (bank active / close). An X address signal and a row bank address are designated by bank active, a bank (memory mat) designated by the row bank address is activated, and a word line designated by the X address signal is selected and sensed. The amplifier is activated. This command (BA) is applied to / CA in a general-purpose DRAM.
When the S (column address strobe) signal is high level,
/ RAS (row address strobe) signal falls. That is, a row-related selection operation is performed, and a refresh operation is performed on the memory cells of the selected word line in the designated bank.
【0081】バンクアクティブクローズによりXアドレ
ス信号は無視され、ロウバンクアドレスにより指定され
たバンクに対してプリチャージが実施される。つまり、
選択ワード線が非選択状態にされるとともに、センスア
ンプSAは非活性化されて、相補ビット線やセンスアン
プのコモンソース線等がハーフプリチャージ電位にされ
る。The X address signal is ignored by the bank active close, and the bank specified by the row bank address is precharged. That is,
While the selected word line is deselected, the sense amplifier SA is inactivated, and the complementary bit line and the common source line of the sense amplifier are set to the half precharge potential.
【0082】この実施例では、逐一バンクアクティブク
ローズのコマンドを発行せず、読み出しデータが存在す
るバンクを任意に指定するだけでよい動作モードが用意
されている。この動作モードは、使い勝手がよいその反
面バンクアクティブを入力してから、データが出力され
るまでの時間にバンクアクティブクローズの動作を自動
的に行う分だけ遅くなる。これに対して、必要なデータ
の読み出し(又は書き込み)が終了した後は当該バンク
に対して逐一バンクアクティブクローズ(BC)コマン
ドを発行すると、バンクアクティブを入力してから、デ
ータが出力されるまでの時間が高速にできる。In this embodiment, there is provided an operation mode in which a bank active close command is not issued one by one, and it is only necessary to arbitrarily designate a bank in which read data exists. On the other hand, this operation mode is delayed by the time period from when the bank active is input to when the data is output to when the bank active close operation is automatically performed. On the other hand, after reading (or writing) of necessary data is completed, when a bank active close (BC) command is issued to the bank one by one, from the input of bank active to the output of data. Time can be faster.
【0083】複数バンクからなるメモリのアクセスにお
いて、上記のようなコマンドを用いたバンク・アクティ
ブ・クローズ(bank active/close)に応じたatam
(actlve to active)信号、ctam(close to activ
e)信号に同期したパルスによって、上記タイミング信号
bs0〜bs4が形成される。ここで、atamやct
amのmは、最大16個のメモリバンクのうちm番目の
メモリバンクに対応した信号であることを意味してい
る。In accessing a memory composed of a plurality of banks, an address corresponding to bank active / close using the above-mentioned command is used.
(Actlve to active) signal, ctam (close to activ)
e) The timing signals bs0 to bs4 are formed by pulses synchronized with the signals. Where atam or ct
m in am means that the signal is a signal corresponding to the m-th memory bank out of a maximum of 16 memory banks.
【0084】同図(A)では、ata(actlve to acti
ve)の状態を表し、そのata信号の変化(立ち上がり
と立ち下がり)に同期して、順次にbs0〜bs4が発
生される。上記ataの状態では、上記のようにバンク
アクティブクローズを自動的に実行してからバンクアク
ティブを行うので、その分のタイミングが遅くなってい
るが、上記タイミングatamに同期して、全部で5個
のチャージポンプ回路が順次に動作して昇圧電圧vbs
を形成する。In FIG. 10A, ata (actlve to acti)
ve), and bs0 to bs4 are sequentially generated in synchronization with the change (rise and fall) of the ata signal. In the state of “ata”, the bank active is automatically executed as described above, and then the bank active is performed. Therefore, the timing is delayed by that amount. Charge pump circuits operate sequentially to increase the boosted voltage vbs
To form
【0085】同図(C)では、cta(close to activ
e )の状態を表し、そのcta信号の変化(立ち上がり
と立ち下がり)に同期して、前記同様に順次にbs0〜
bs4が発生される。上記ctaの状態では、上記のよ
うにバンクアクティブクローズが実行されているので、
バンクアクティブのタイミングが直ちに行われ、上記タ
イミングctamに同期して、全部で5個のチャージポ
ンプ回路が順次に動作して昇圧電圧vbsを形成する。In FIG. 10C, cta (close to activ
e), and in synchronism with the change (rising and falling) of the cta signal, bs0 to bs0 are sequentially
bs4 is generated. In the state of cta, since the bank active close is executed as described above,
The bank active timing is immediately performed, and in synchronization with the timing ctam, a total of five charge pump circuits sequentially operate to form the boosted voltage vbs.
【0086】同図(B)と(D)では、ata(actlve
to active)とcta(close to active )の状態が重
なって2バンク同時に活性化される場合であり、その信
号ctaと ataとの前記のような時間差によって、
vbs制御部では短い時間内に連続してパルスbs2と
bs3、bs1とbs2等を発生させて、2バンク活性
時のvbsの落ち込みを防止するものである。この場
合、1つのバンクアクティブの期間に、2つのチャージ
ポンプ回路が同時に動作する。センス回路によりvbs
が不足と判定されたなら、さらに2個のチャージポンプ
回路が同時に動作することになる。In FIGS. 9B and 9D, ata (actlve
to active) and cta (close to active) are simultaneously activated and two banks are activated at the same time. Due to the time difference between the signals cta and ata as described above,
The vbs control unit generates pulses bs2 and bs3, bs1 and bs2, etc. continuously within a short time to prevent a drop in vbs when two banks are activated. In this case, two charge pump circuits operate simultaneously during one bank active period. Vbs by the sense circuit
Is determined to be insufficient, two more charge pump circuits operate simultaneously.
【0087】図3には図1のクロック発生回路のタイミ
ング図が示され、図4にはその回路図が示されている。
このクロック発生回路は、前記vdh電源部及びvbb
電源部に供給されるクロック信号clk<0>ないし<
2>を形成して、その動作を行わせる。タイミング図に
示されるように、入力されたクロック信号mclkを3
相のクロック信号clk<0>ないし<2>を形成す
る。このため、各クロック信号clk<0>ないし<2
>は、ほぼ33%のパルスデューティを持つようにされ
る。FIG. 3 is a timing chart of the clock generation circuit shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a circuit diagram thereof.
The clock generation circuit includes the vdh power supply unit and vbb
Clock signal clk <0> or <
2> to perform the operation. As shown in the timing diagram, the input clock signal mclk is set to 3
The phase clock signals clk <0> to <2> are formed. Therefore, each of the clock signals clk <0> to <2
> Have approximately 33% pulse duty.
【0088】図4において、上記クロック信号mclk
は、フリップフロップ回路及びデレイ出力付きフリップ
フロップ回路の組み合わせにより、3進のカウンタ回路
を形成し、その出力をクロック信号mlkの反転信号で
動作するフリップフロップ回路に記憶させ、これらカウ
ンタ出力及びフリップフロップ回路の出力を組み合わせ
て論理ゲート回路に入力し、上記のような3相のクロッ
ク信号clk<0>ないし<2>を形成する。In FIG. 4, the clock signal mclk is
A ternary counter circuit is formed by a combination of a flip-flop circuit and a flip-flop circuit with a delay output, and its output is stored in a flip-flop circuit operated by an inverted signal of the clock signal mlk. The outputs of the circuits are combined and input to the logic gate circuit to form the three-phase clock signals clk <0> to <2> as described above.
【0089】このように各チャージポンプ回路は、それ
ぞれに対応したクロック信号clk<0>ないし<2>
がハイレベルの期間にプリチャージ動作を行い、ロウレ
ベルの期間に出力動作を行う。したがって、プリチャー
ジ動作の時間に比べて出力時間が2倍と長くすることが
でき、しかも同時期に2つのチャージポンプ回路が出力
動作を行う期間を持つようにできる。この結果、電圧変
動を最小に抑えつつ、効率のよい昇圧電圧vdh及び基
板電圧vbbを形成することができる。この実施例のv
dh電源部及びvbb電源部では、昇圧/転送比率を
1:2のクロックで制御し、昇圧が継続できるように転
送期間の重なりを3相クロック構造で形成し、チャージ
ポンプ回路の効率向上の最適化を図るものである。As described above, each charge pump circuit has a clock signal clk <0> or <2> corresponding to the charge pump circuit.
Performs a precharge operation during a high level period, and performs an output operation during a low level period. Therefore, the output time can be twice as long as the time of the precharge operation, and the two charge pump circuits can have a period during which the output operation is performed at the same time. As a result, it is possible to form the boosted voltage vdh and the substrate voltage vbb with high efficiency while minimizing the voltage fluctuation. V of this embodiment
In the dh power supply unit and the vbb power supply unit, the boosting / transfer ratio is controlled by a clock of 1: 2, and the overlapping of the transfer periods is formed by a three-phase clock structure so that the boosting can be continued, so that the efficiency of the charge pump circuit is improved. It is intended to make it.
【0090】図5には、前記vbb電源回路の一実施例
の回路図が示されている。同図において、Pチャンネル
型MOSFETQC52とNチャンネル型MOSFET
QC53は、並列構成の接地スイッチを構成し、Nチャ
ンネル型MOSFETQC58が負電圧を出力させる転
送ゲートを構成する。入力されたクロック信号clkに
より、インバータ回路INV51がハイレベルのとき、
キャパシタQC61に電源電圧vddをプリチャージす
る。FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of the vbb power supply circuit. In the figure, a P-channel MOSFET QC52 and an N-channel MOSFET
The QC 53 forms a ground switch in a parallel configuration, and forms a transfer gate from which the N-channel MOSFET QC 58 outputs a negative voltage. When the inverter circuit INV51 is at a high level by the input clock signal clk,
The power supply voltage vdd is precharged to the capacitor QC61.
【0091】上記プリチャージにおいて、ラッチ形態の
Pチャンネル型MOSFETQC50とQC51及びキ
ャパシタQC62とQC63とにより、上記Pチャンネ
ル型MOSFETQC52をオン状態にさせる負電圧を
発生させる。つまり、キャパシタQC63で形成された
負電圧により、Pチャンネル型MOSFETQC52を
オン状態にさせるとともに、ラッチ形態のPチャンネル
型MOSFETQC50をオン状態にして他方のPチャ
ンネル型MOSFETQC51をオフ状態にし、上記負
電圧が接地電位vssに抜けるのを防止するものであ
る。In the precharge, a negative voltage for turning on the P-channel MOSFET QC52 is generated by the latch-type P-channel MOSFETs QC50 and QC51 and the capacitors QC62 and QC63. That is, the negative voltage formed by the capacitor QC63 turns on the P-channel MOSFET QC52, turns on the latch-type P-channel MOSFET QC50, turns off the other P-channel MOSFET QC51, and turns off the negative voltage. This prevents the potential from falling to the ground potential vss.
【0092】出力動作のときにインバータ回路INV5
6の出力信号がロウレベル(接地電位vss)となり、
ラッチ形態のNチャンネル型MOSFETQC54がオ
ン状態となってキャパシタQC64に負電圧vbnをチ
ャージアップさせている。したがって、上記プリチャー
ジのときに、インバータ回路INV56の出力信号が電
源電圧vddのようなハイレベルになると、Nチャンネ
ル型のスイッチMOSFETQC53のゲート電圧はv
dd−vbnとなってオン状態にされる。このときに、
Nチャンネル型MOSFETQC55がオン状態となっ
て、キャパシタQC65に負電圧vbnをプリチャージ
するとともに、他方のMOSFETQC54をオフ状態
にし上記電圧vdd−vbnが負電圧vbnに抜けない
ようにしている。In the output operation, the inverter circuit INV5
6 becomes low level (ground potential vss),
The latch type N-channel MOSFET QC54 is turned on, and the capacitor QC64 is charged with the negative voltage vbn. Therefore, when the output signal of the inverter circuit INV56 becomes a high level such as the power supply voltage vdd during the precharge, the gate voltage of the N-channel type switch MOSFET QC53 becomes v
dd-vbn to be turned on. At this time,
When the N-channel MOSFET QC55 is turned on, the capacitor QC65 is precharged with the negative voltage vbn, and the other MOSFET QC54 is turned off so that the voltage vdd-vbn does not drop to the negative voltage vbn.
【0093】インバータ回路INV51がロウレベルに
変化すると、キャパシタQC61にプリチャージされた
電荷と、キャパシタQC60に電荷移送されて、容量比
に対応して低減された負電圧が発生される。この負電圧
は、このときにオン状態にされるNチャンネル型の転送
ゲートMOSFETQC58を通して出力される。上記
転送ゲートMOSFETQC58をオン状態にさせる信
号は、前記MOSFETQC53の制御信号を形成する
回路と類似の回路からなるラッチ形態のMOSFETQ
C56とQC57及びキャパシタQC66、QC67で
形成される。この実施例では、上記のような容量比によ
り、負電圧を低減させた上で上記MOSFETQC58
を通して図示しない基板又はウェル領域での寄生容量等
に転送されて所望の基板電圧vbn(例えば−0.75
V)を形成するものであるので無駄がない。When the inverter circuit INV51 changes to the low level, the electric charge precharged to the capacitor QC61 and the electric charge are transferred to the capacitor QC60, and a negative voltage reduced according to the capacitance ratio is generated. This negative voltage is output through an N-channel transfer gate MOSFET QC58 which is turned on at this time. The signal for turning on the transfer gate MOSFET QC58 is a latch-type MOSFET Q consisting of a circuit similar to a circuit for forming a control signal for the MOSFET QC 53.
C56 and QC57 and capacitors QC66 and QC67. In this embodiment, after the negative voltage is reduced by the above-described capacitance ratio, the MOSFET QC 58
Is transferred to a parasitic capacitance or the like in a substrate or a well region (not shown) and a desired substrate voltage vbn (for example, -0.75
V), so there is no waste.
【0094】電源電圧vddが1.8Vのような低電圧
においては、上記接地スイッチをNチャンネル型MOS
FETQC53のみで構成したのでは、そのゲートには
1V程度の低電圧しか印加できない。このため、そのコ
ンダクタンスが小さくなってキャパシタQC61へのプ
リチャージ動作が不足してしまい、MOSFETQC5
3のサイズを大きく形成したり、あるいはチャージポン
プ回路の数を多く形成しなければならなくなる。これに
対して、上記Pチャンネル型MOSFETQC52を並
列接続とした場合には、そのゲートにほぼ電源電圧vd
dに対応した負電圧を供給してオン状態にさせることが
できるから比較的大きな電流を流すことができる。した
がって、上記並列構成においては、特に低電源電圧vd
dのもとで簡単な構成で負電圧vbnを効率よく形成す
ることができるものとなる。When the power supply voltage vdd is as low as 1.8 V, the ground switch is connected to an N-channel type MOS.
If only the FET QC53 is used, only a low voltage of about 1 V can be applied to its gate. For this reason, the conductance becomes small, and the precharge operation to the capacitor QC61 becomes insufficient.
3 or a large number of charge pump circuits. On the other hand, when the P-channel MOSFET QC52 is connected in parallel, the power supply voltage vd
Since a negative voltage corresponding to d can be supplied to turn on, a relatively large current can flow. Therefore, in the above-described parallel configuration, particularly the low power supply voltage vd
Under the condition d, the negative voltage vbn can be efficiently formed with a simple configuration.
【0095】図6には、前記vbs電源回路の一実施例
の回路図が示されている。この実施例のvbs電源回路
は、低電源電圧vddのもとで、効率よく上記昇圧電圧
vbsを形成するよう次のような工夫がなされている。
この実施例では、昇圧部で形成された昇圧電圧を出力さ
せる転送ゲートがPチャンネル型MOSFETとNチャ
ンネル型MOSFETの並列構成とされる。昇圧部は、
キャパシタC0とインバータ回路とで構成される。キャ
パシタC0へのプリチャージ動作は、同様に2倍昇圧電
圧を形成し、Nチャンネル型のプリチャージMOSFE
Tのゲート電圧を2vddとして高速に、しかも効率よ
くプリチャージ動作が行えるようにしている。FIG. 6 is a circuit diagram showing one embodiment of the vbs power supply circuit. The vbs power supply circuit of this embodiment is designed as follows to efficiently generate the boosted voltage vbs under the low power supply voltage vdd.
In this embodiment, the transfer gate for outputting the boosted voltage formed by the booster has a parallel configuration of a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET. The booster is
It is composed of a capacitor C0 and an inverter circuit. In the precharge operation for the capacitor C0, a double boosted voltage is similarly formed, and an N-channel type precharge MOSFE
The gate voltage of T is set at 2 vdd so that the precharge operation can be performed at high speed and efficiently.
【0096】上記キャパシタC0で形成された2倍の昇
圧電圧2vddは、キャパシタC1とC2及びラッチ形
態のNチャンネル型MOSFETQ1とQ2からなる回
路で形成された2倍の昇圧電圧2vddでNチャンネル
型の伝送ゲートMOSFETをオン状態にして出力させ
る。これと共に、Pチャンネル型の伝送ゲートMOSF
ETを、ラッチ形態のPチャンネル型MOSFET及び
キャパシタで形成された回路でスイッチ制御して上記出
力動作を行わせる。Pチャンネル型のスイッチMOSF
ETは、昇圧電圧vbsと電源電圧vddとの差電圧v
bs−vddがゲートに供給されてオン状態となる。P
チャンネル型MOSFETのソースには、前記昇圧電圧
2vddが供給されるから、ゲートとソース間電圧は3
vdd−vbsのような電圧が印加されるものとなる。
上記並列形態のPチャンネル型MOSFETとNチャン
ネル型MOSFETとによって、Nチャンネル型MOS
FETを用いた場合のようなしきい値電圧による電圧ロ
スなく昇圧電圧2vddをフルに出力させることができ
るので昇圧効率を改善することができる。The double boosted voltage 2vdd formed by the capacitor C0 is a double boosted voltage 2vdd formed by a circuit composed of the capacitors C1 and C2 and the latch type N-channel MOSFETs Q1 and Q2. The transmission gate MOSFET is turned on to output. At the same time, a P-channel transmission gate MOSF
The ET is switched by a circuit formed by a latch-type P-channel MOSFET and a capacitor to perform the output operation. P-channel type switch MOSF
ET is a difference voltage v between the boosted voltage vbs and the power supply voltage vdd.
bs-vdd is supplied to the gate to be turned on. P
Since the boosted voltage 2vdd is supplied to the source of the channel type MOSFET, the voltage between the gate and the source becomes 3
A voltage such as vdd-vbs is applied.
The P-channel MOSFET and the N-channel MOSFET in the above-described parallel configuration form an N-channel MOSFET.
Since the boosted voltage 2vdd can be fully output without voltage loss due to the threshold voltage as in the case of using an FET, the boosting efficiency can be improved.
【0097】図7には、前記vdh電源回路の一実施例
の回路図が示されている。低電源電圧vddのもとで、
効率よく上記昇圧電圧vdhを形成するよう次のような
工夫がなされている。この実施例では、昇圧部を2倍昇
圧とするものである。つまり、キャパシタC3とC4に
それぞれ電源電圧vddでプリチャージし、それを直列
接続することによってキャパシタC3とC4とで2倍昇
圧電圧2vddを形成する。これにインバータ回路の出
力電圧のハイレベル(vdd)を加えることによって、
3倍の昇圧電圧3vddを形成する。FIG. 7 is a circuit diagram showing one embodiment of the vdh power supply circuit. Under the low power supply voltage vdd,
The following contrivance has been made to efficiently form the boosted voltage vdh. In this embodiment, the boosting section is set to double boosting. That is, the capacitors C3 and C4 are precharged with the power supply voltage vdd, respectively, and connected in series to form a double boosted voltage 2vdd with the capacitors C3 and C4. By adding the high level (vdd) of the output voltage of the inverter circuit to this,
A triple boosted voltage 3vdd is formed.
【0098】初段転送ゲートは、上記キャパシタC3と
C4のプリチャージ信号を形成するものであり、次段転
送ゲートが上記3倍の昇圧電圧3vddが得られるノー
ドn1の昇圧電圧を出力端子vdhから出力させるとい
う転送ゲートである。この出力転送ゲートには、前記図
6の実施例と同様にNチャンネル型MOSFETとPチ
ャンネル型MOSFETを用いたCMOS転送ゲートが
採用されている。このような昇圧電圧の3倍化と、上記
CMOS転送ゲートとの組み合わせにより、電源電圧v
ddが1.8Vのような低電圧でも、効率よく3.6V
程度のワード線選択レベルにする高電圧を形成すること
ができる。The first-stage transfer gate forms a precharge signal for the capacitors C3 and C4. The next-stage transfer gate outputs the boosted voltage of the node n1 from which the triple boosted voltage 3vdd is obtained from the output terminal vdh. It is a transfer gate to make it. As the output transfer gate, a CMOS transfer gate using an N-channel MOSFET and a P-channel MOSFET is employed as in the embodiment of FIG. The combination of the tripled boosted voltage and the CMOS transfer gate makes it possible to supply the power supply voltage v
Even when the dd is as low as 1.8 V, the efficiency is 3.6 V.
It is possible to form a high voltage to the level of the word line selection level.
【0099】図5ないし図7におけるタイミング信号を
形成する遅延回路は、ノンオーバーラップの相補的なパ
ルスを形成するものであり、ラッチ形態にされたMOS
FETの動作切り替えの際に昇圧電圧が電源電圧vdd
や接地電位vssに抜けてしまうのを防止するものであ
る。The delay circuits for forming the timing signals in FIGS. 5 to 7 are for forming non-overlapping complementary pulses, and are provided with MOS transistors in the form of latches.
When the operation of the FET is switched, the boosted voltage becomes the power supply voltage vdd.
Or to the ground potential vss.
【0100】つまり、図8のタイミング図に示したよう
に、クロック信号clkを基に、各信号f0とその遅延
信号f0d、f1とその遅延信号f1d、fs1とその
遅延信号fs1dを形成し、同図で点線で示したように
信号s1とs1b、s2とs2b、及びs3とs3bと
は、それぞれ互いに逆相でノンオーバーラップの信号と
される。上記ラッチ形態のMOSFETが接続されたキ
ャパシタに伝えられるタイミング信号とされる。That is, as shown in the timing chart of FIG. 8, based on the clock signal clk, each signal f0, its delay signal f0d, f1, its delay signal f1d, fs1, and its delay signal fs1d are formed. As shown by the dotted lines in the drawing, the signals s1 and s1b, s2 and s2b, and s3 and s3b are mutually non-overlapping and non-overlapping signals. The latch-type MOSFET is a timing signal transmitted to a connected capacitor.
【0101】図7において、センサ回路は直流電流を流
すことなく、昇圧電圧vdhをモニタするセンサ回路で
あり、昇圧電圧vdhを前記図1のダイオード接続のP
チャンネル型MOSFETQ2からなるレベルシフトさ
れた電圧vdhdを検出すべき入力電圧として取り込
む。In FIG. 7, the sensor circuit is a sensor circuit for monitoring the boosted voltage vdh without passing a direct current, and the boosted voltage vdh is connected to the diode-connected P in FIG.
The level-shifted voltage vdhd composed of the channel type MOSFET Q2 is taken in as an input voltage to be detected.
【0102】クロック信号clkにより、第1のタイミ
ングでノードhをロウレベルにしてキャパシタをプリチ
ャージし、ノードgに上記入力電圧vdhdをプリチャ
ージしておき、第2のタイミングでキャパシタと上記ノ
ードgとを接続してその電荷分散に対応した電圧を基に
上記入力電圧vdhdと電源電圧vddとの差電圧によ
り電流を流すPチャンネル型MOSFETによりノード
gの電位を変化させて、それをナンドゲート回路の論理
しきい値電圧で判定する。このようにセンサ回路では、
定常的に直流電流経路が形成されないので、低消費電流
により昇圧電圧vdhをモニタすることができる。At the first timing, the node h is set to the low level by the clock signal clk to precharge the capacitor, the node g is precharged with the input voltage vdhd, and the capacitor and the node g are connected at the second timing. Is connected, and the potential of the node g is changed by a P-channel MOSFET that flows a current by a difference voltage between the input voltage vdhd and the power supply voltage vdd based on the voltage corresponding to the charge dispersion, and this is changed to the logic of the NAND gate circuit. Judge by the threshold voltage. Thus, in the sensor circuit,
Since a direct current path is not constantly formed, the boosted voltage vdh can be monitored with low current consumption.
【0103】図9には、上記センサ回路の動作を説明す
るためのタイミング図が示されている。図9(A)に
は、vdhレベルが設定値と同じか高い場合を示してい
る。信号aのハイレベルの期間にキャパシタとノードg
とが結合されて電荷分散が発生してノードgの電位を低
くする。ノードgの電位は、ゲートに電源電圧vddが
供給されることによって、上記検出電圧vdhdとの電
位差に対応してオン状態にされ、比較的大きな抵抗値を
持つようにされたPチャンネル型MOSFETを通した
入力電圧vdhdからのチャージ電流によって上昇す
る。FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the sensor circuit. FIG. 9A shows a case where the vdh level is equal to or higher than the set value. The capacitor and the node g during the high level period of the signal a
Are combined with each other to cause charge dispersion and lower the potential of the node g. When the power supply voltage vdd is supplied to the gate, the potential of the node g is turned on in response to the potential difference from the detection voltage vdhd, and a P-channel MOSFET having a relatively large resistance value is turned on. It rises due to the charging current from the passed input voltage vdhd.
【0104】信号bのハイレベルへの変化よりナンドゲ
ート回路の動作が有効にされ、上記ノードgの電位に対
応した出力信号を形成する。上記のようにvdhレベル
が設定値と同じか高い場合には、上記Pチャンネル型M
OSFETからの電流が比較的大きいのでノードgの上
昇が速くなって上記ナンドゲート回路の論理しきい値電
圧に達すると出力信号kの電位が低下してロウレベルの
信号を形成する。この信号kのロウレベルにより、タイ
ミング信号s2、s2b及びs3とs3bを停止させ、
チャージポンプ回路の動作を停止させる。The operation of the NAND gate circuit is validated by the change of the signal b to the high level, and an output signal corresponding to the potential of the node g is formed. If the vdh level is equal to or higher than the set value as described above, the P-channel type M
Since the current from the OSFET is relatively large, the rise of the node g becomes faster and reaches the logical threshold voltage of the NAND gate circuit, and the potential of the output signal k decreases to form a low level signal. By the low level of the signal k, the timing signals s2, s2b and s3 and s3b are stopped,
Stop the operation of the charge pump circuit.
【0105】図9(B)には、vdhレベルが設定値よ
り低い場合を示している。このようにvdhレベルが低
いとそれに対応してレベルシフトされた入力電圧vdh
dも低くなり、前記電源電圧vddとの電位差が小さく
なる。したがって、ゲートに電源電圧vddが供給さ
れ、ソースに上記上記検出電圧vdhdが供給されるP
チャンネル型MOSFETにより形成される電流が小さ
くなってノードgの電位はそのままにされる。FIG. 9B shows a case where the vdh level is lower than the set value. When the vdh level is low, the input voltage vdh level-shifted accordingly.
d also decreases, and the potential difference from the power supply voltage vdd decreases. Therefore, the power supply voltage vdd is supplied to the gate, and the detection voltage vdhd is supplied to the source.
The current formed by the channel type MOSFET becomes small, and the potential of the node g is kept as it is.
【0106】信号bのハイレベルへの変化よりナンドゲ
ート回路の動作が有効にされ、上記ノードgの電位が前
記のように変化しない場合には、上記ナンドゲート回路
の論理しきい値電圧以下のままにされて出力信号kをハ
イレベルのままにする。この状態では、タイミング信号
s2、s2b及びs3とs3bが形成されるので、チャ
ージポンプ回路が動作状態にされて昇圧電圧vdhを高
くするように動作するものとなる。上記センサ回路は、
前記図6のvbs電源回路でも用いられる。ただし、図
6では、vbs電圧を入力電圧としてモニタするもので
ある。The operation of the NAND gate circuit is validated by the change of the signal b to the high level, and when the potential of the node g does not change as described above, the NAND gate circuit remains at the logical threshold voltage of the NAND gate circuit or lower. Then, the output signal k is kept at the high level. In this state, since the timing signals s2, s2b, and s3 and s3b are formed, the charge pump circuit is activated and operates to increase the boosted voltage vdh. The sensor circuit includes:
It is also used in the vbs power supply circuit of FIG. However, in FIG. 6, the vbs voltage is monitored as an input voltage.
【0107】例えば、高抵抗型でMOSをシリ―ズにつ
なぐ電圧分割型のスタティックセンサ回路では、直流電
流によって昇圧電圧を低下させ、チャージポンプ回路が
必要以上に動作することとなり消費電流が大となる。こ
の実施例ではNMOS電圧分割型とするそれぞれのゲー
トを交互スイッチ制御させる。この容量のチャージ/デ
ィスチャージをもとにしたダイナミックセンサ化で、例
えば昇圧レベルが設定値に到達すると出力ノードkはロ
ウレベルとなり、フリップフロップ回路FFの出力をロ
ウレベルとして、clkをチャージポンプに印加しなく
なる。一方、昇圧レベルが設定値より低下すると、出力
ノードkがハイレベルとなり、フリップフロップ回路F
Fの出力がハイレベルとなり、clkをチャージポンプ
に印加する。このようなセンサ回路をダイナミック動作
化することで、直流電流をカットし、ロングサイクル動
作に於ける電力を最小化できる。For example, in a high resistance type voltage division type static sensor circuit in which a MOS is connected to a series, the boosted voltage is reduced by a DC current, the charge pump circuit operates more than necessary, and the consumption current is large. Become. In this embodiment, each gate of the NMOS voltage division type is alternately switched. In the dynamic sensor based on the charge / discharge of the capacitance, for example, when the boosted level reaches a set value, the output node k goes low, the output of the flip-flop circuit FF goes low, and clk is not applied to the charge pump. . On the other hand, when the boost level falls below the set value, the output node k goes high, and the flip-flop circuit F
The output of F goes high, applying clk to the charge pump. By making such a sensor circuit operate dynamically, DC current can be cut and power in long cycle operation can be minimized.
【0108】図10には、前記vbm/vpl電源回路
の一実施例の回路図が示されている。電源電圧vddを
キャパシタにより分圧して、vdd/2の電圧を形成
し、それを中心にしてダイオード接続のNチャンネル型
MOSFETでレベルアップした電圧をNチャンネル型
MOSFETのゲートに印加し、かかるMOSFETの
ソースにはそれぞれ出力電圧vplとvbmを印加し
て、その低下によりかかるNチャンネル型MOSFET
をオン状態にして電源電圧vddから電流をチャージし
て補正する。vdd/2をダイオード接続のpチャンネ
ル型MOSFETでレベルダウンした電圧をPチャンネ
ル型MOSFETのゲートに印加し、かかるMOSFE
Tのソースにはそれぞれ出力電圧vplとvbmを印加
して、その上昇によりかかるPチャンネル型MOSFE
Tをオン状態にして出力電圧vplとvbmを低下させ
るよう電流の引き抜きを行う。FIG. 10 is a circuit diagram showing one embodiment of the vbm / vpl power supply circuit. The power supply voltage vdd is divided by a capacitor to form a voltage of vdd / 2, and a voltage which is leveled up by a diode-connected N-channel MOSFET around the center is applied to the gate of the N-channel MOSFET. Output voltages vpl and vbm are applied to the sources, respectively, and the N-channel MOSFET
Is turned on to charge a current from the power supply voltage vdd for correction. A voltage obtained by lowering vdd / 2 by a diode-connected p-channel MOSFET is applied to the gate of the P-channel MOSFET, and the MOSFET
Output voltages vpl and vbm are applied to the source of T, respectively, and the P-channel MOSFET
T is turned on to extract the current so as to lower the output voltages vpl and vbm.
【0109】この実施例では、クロック信号clkの一
方のレベルの期間でキャパシタC10とC12にそれぞ
れ接地電位と電源電圧vddをチャージアップしてお
き、他方の期間では出力点と接続させて、出力電圧vb
m/vplの急激な変化を防止するものである。上記回
路は、信号rspがロウレベルにされると、動作を停止
するとともに電流経路を遮断する。また、信号wbib
のハイレベルにより、出力vpl/vbmを回路の接地
電位にリセットさせる。In this embodiment, the ground potential and the power supply voltage vdd are charged up in the capacitors C10 and C12, respectively, during one level of the clock signal clk, and connected to the output point during the other period. vb
This prevents a sharp change in m / vpl. When the signal rsp is set to the low level, the above circuit stops its operation and cuts off the current path. Also, the signal wbib
Resets the output vpl / vbm to the ground potential of the circuit.
【0110】図11は上記各電源回路の出力特性を示す
ものであり、この実施例の電源回路は外部clk印加と
待ち時間に対して、電源電圧vdd=1.8V,25
℃,clkサイクル時間=50MHzでほぼ30μsの
時間で所定のレベルに到達する。つまり、上記電源電圧
vddのもとで、ワード線の選択レベルを決める昇圧電
圧vdhを3.3Vに、センスアンプのオーバードライ
ブ電圧、言い換えるならば、ビット線の昇圧電圧vbs
を2.7Vに、ビット線プリチャージ、プレート電圧v
bm/vplを0.9Vに、そして基板電圧vbbを−
0.75Vに設定するものである。FIG. 11 shows the output characteristics of each of the power supply circuits. The power supply circuit of this embodiment has a power supply voltage vdd = 1.8 V, 25 with respect to the application of the external clk and the waiting time.
The temperature reaches a predetermined level in approximately 30 μs at 50 ° C. and a clk cycle time of 50 MHz. That is, under the power supply voltage vdd, the boosted voltage vdh that determines the word line selection level is set to 3.3 V, the overdrive voltage of the sense amplifier, in other words, the boosted voltage vbs of the bit line.
To 2.7V, bit line precharge, plate voltage v
bm / vpl to 0.9 V and substrate voltage vbb to-
It is set to 0.75V.
【0111】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1) 第1のタイミングに対応してプリチャージ回路
により第1のキャパシタに電荷をチャージアップし、第
2のタイミングに対応して転送ゲートを介して上記第1
のキャパシタに蓄積された電荷を出力電圧を保持する第
2のキャパシタに転送させるチャージポンプ回路におい
て、上記プリチャージ回路又は転送ゲートのいずれかを
Pチャンネル型MOSFETとNチャンネル型MOSF
ETの並列回路で構成することにより、低電圧のもとで
もプリチャージ動作又は転送動作が効率よく行われる結
果、簡単な構成で所望の出力電圧を得ることができると
いう効果が得られる。The effects obtained from the above embodiment are as follows. That is, (1) the first capacitor is charged up by the precharge circuit in response to the first timing, and the first capacitor is charged via the transfer gate in response to the second timing.
In the charge pump circuit for transferring the electric charge accumulated in the capacitor to the second capacitor holding the output voltage, either the precharge circuit or the transfer gate is a P-channel MOSFET and an N-channel MOSFET.
By configuring with a parallel circuit of ET, the precharge operation or the transfer operation can be performed efficiently even at a low voltage, and as a result, a desired output voltage can be obtained with a simple configuration.
【0112】(2) 上記第1のタイミング期間と第2
のタイミング期間との比率を1:2に設定することによ
り、キャパシタに保持された電荷を無駄なく出力電流と
して取り出すことができるために結果としてチャージポ
ンプ回路の高効率化を図ることができるという効果が得
られる。(2) The first timing period and the second timing period
Is set to 1: 2, the charge held in the capacitor can be taken out as an output current without waste, and as a result, the efficiency of the charge pump circuit can be improved. Is obtained.
【0113】(3) データを格納するダイナミック型
メモリセルがマトリクス配置されたメモリアレイと、上
記ダイナミック型メモリセルがを選択するためのロウデ
コーダ及びカラムスイッチと、選択された上記ダイナミ
ック型メモリセルから読み出された読み出しデータを増
幅するセンスアンプとを備えたダイナミック型RAMに
適用し、上記チャージポンプ回路により、上記ロウデコ
ーダにより形成されたワード線選択信号の選択レベル
と、センスアンプのオーバードライブ時に用いられる電
源電圧以上の高電圧とを形成し、Nチャンネル型MOS
FETが形成される半導体基板又はウェル領域に与えら
れる負の基板バックバイアス電圧を形成することによ
り、動作の高速化、メモリの保持時間の確保及び低消費
電力化を図ることができるという効果が得られる。(3) A memory array in which dynamic memory cells for storing data are arranged in a matrix, a row decoder and a column switch for selecting the dynamic memory cells, and the selected dynamic memory cells The present invention is applied to a dynamic RAM having a sense amplifier for amplifying read data read out, and the charge pump circuit is used to select a word line selection signal formed by the row decoder and a sense amplifier overdrive. A high voltage higher than the power supply voltage used is formed, and an N-channel MOS
By forming a negative substrate back bias voltage applied to the semiconductor substrate or the well region where the FET is formed, it is possible to obtain the effects of increasing the operation speed, securing the memory retention time, and reducing power consumption. Can be
【0114】(4) 複数のワード線と複数のビット線
の交点に複数からなるメモリセルが配置されてなるメモ
リアレイと、上記ワード線とビット線の選択動作を行う
アドレス選択回路を含むメモリマットの複数個と、上記
複数個のメモリマットに対して共通に設けられる制御回
路とを含むRAMモジュールの電源回路として用いるこ
とにより、その動作の高速化、メモリの保持時間の確保
及び低消費電力化を図ることができるという効果が得ら
れる。(4) A memory array including a plurality of memory cells arranged at intersections of a plurality of word lines and a plurality of bit lines, and an address selection circuit for performing an operation of selecting the word lines and the bit lines. As a power supply circuit of a RAM module including a plurality of memory mats and a control circuit provided in common for the plurality of memory mats, thereby increasing the speed of operation, securing memory retention time, and reducing power consumption. Is obtained.
【0115】(5) 上記複数のメモリマットを複数の
バンクを構成して、そのロウ系の回路の選択動作を2つ
のバンクを同時活性化する動作モードを備え、上記セン
スアンプのオーバードライブ電位を形成するチャージポ
ンプ回路を5個としてバンク動作検出信号に対応して順
次動作させらることにより、少ない数のチャージポンプ
回路を用いて、各バンク活性時に対応し、かつ同時期に
2個のチャージポンプ回路の出力動作が重なる期間を持
つようにできるから動作の安定化、ひいてはロウ系選択
動作の高速化を図ることができるという効果が得られ
る。(5) An operation mode is provided in which the plurality of memory mats constitute a plurality of banks and a row-related circuit selection operation is simultaneously activated for the two banks, and the overdrive potential of the sense amplifier is reduced. Five charge pump circuits to be formed are sequentially operated in accordance with the bank operation detection signal, so that a small number of charge pump circuits can be used to cope with each bank activation and to simultaneously charge two banks at the same time. Since the output operation of the pump circuit can have a period during which the output operation overlaps, the operation can be stabilized, and the row-system selection operation can be speeded up.
【0116】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
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いうまでもない。例えば、1つ
のメモリマットに設けられるメモリアレイの記憶容量
は、種々の実施形態を採ることができる。メモリアレイ
は、その中央部分にセンスアンプ、プリチャージ回路、
及びカラムスイッチを配置し、両側にメモリセルを配置
するというシェアードセンスアンプ方式を採用するもの
であってもよい。Although the invention made by the present inventors has been specifically described based on the embodiments, the invention of the present application is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say. For example, the storage capacity of the memory array provided in one memory mat can take various embodiments. The memory array has a sense amplifier, precharge circuit,
And a shared sense amplifier system in which column switches are arranged and memory cells are arranged on both sides.
【0117】チャージポンプ回路に供給するパルスを形
成するパルス発生回路は、前述のような外部クロック信
号clkを分周パルスとして受ける分周回路を主体とす
る回路から、リングオッシレータのような自励発振回路
を主体とする回路から構成することができる。このよう
な代替構成は、例えば、外部クロック信号clkの周波
数に比べて著しく低い周波数のパルス信号を発生させる
ような場合、有効である。すなわち、外部クロック信号
clkがシステム要求等により高周波にされるような場
合、かかる外部クロック信号clkにかかわらずにパル
ス発生回路PGCの動作周波数を低下させることがで
き、その消費電力を低減させることができる、という利
益を得ることが可能である。The pulse generating circuit for forming a pulse to be supplied to the charge pump circuit is a self-excited circuit such as a ring oscillator from a circuit mainly including a frequency dividing circuit receiving the external clock signal clk as a frequency dividing pulse. It can be composed of a circuit mainly including an oscillation circuit. Such an alternative configuration is effective, for example, when generating a pulse signal having a frequency significantly lower than the frequency of the external clock signal clk. That is, when the external clock signal clk is set to a high frequency due to a system request or the like, the operating frequency of the pulse generation circuit PGC can be reduced regardless of the external clock signal clk, and the power consumption can be reduced. Can benefit.
【0118】RAMモジュールに搭載されるメモリマッ
トは、上記のようなダイナミック型メモリセルを用いる
ものの他、スタティック型メモリセルを用いる構成とす
るものであってもよし、あるいは不揮発性メモリ等のセ
ルを用いるものであってもよい。この発明は、チャージ
ポンプ回路を用いて電源電圧以上の高い電圧を形成した
り、あるいは電源電圧に対して逆極性の電圧を形成する
電源回路を備えた半導体集積回路装置に広く利用でき
る。The memory mat mounted on the RAM module may use a static memory cell in addition to the dynamic memory cell as described above, or may use a cell such as a nonvolatile memory. It may be used. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used for a semiconductor integrated circuit device provided with a power supply circuit that forms a voltage higher than a power supply voltage by using a charge pump circuit or generates a voltage having a polarity opposite to the power supply voltage.
【図1】ダイナミック型メモリDRAMに設けられる電
圧変換回路の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a voltage conversion circuit provided in a dynamic memory DRAM.
【図2】図1のvbs電源部の動作を説明するためのタ
イミング図である。FIG. 2 is a timing chart for explaining an operation of the vbs power supply unit of FIG. 1;
【図3】図1のクロック発生回路のタイミング図であ
る。FIG. 3 is a timing chart of the clock generation circuit of FIG. 1;
【図4】図1のクロック発生回路の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of the clock generation circuit of FIG. 1;
【図5】図1のvbb電源回路の一実施例を示す回路図
である。FIG. 5 is a circuit diagram showing one embodiment of a vbb power supply circuit of FIG. 1;
【図6】図1のvbs電源回路の一実施例を示す回路図
である。FIG. 6 is a circuit diagram showing one embodiment of the vbs power supply circuit of FIG. 1;
【図7】図1のvdh電源回路の一実施例を示す回路図
である。FIG. 7 is a circuit diagram showing one embodiment of a vdh power supply circuit of FIG. 1;
【図8】図7のvdh電源回路の動作を説明するための
タイミング図である。FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the vdh power supply circuit of FIG. 7;
【図9】図7のセンサ回路の動作を説明するためのタイ
ミング図である。FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the sensor circuit of FIG. 7;
【図10】図1のvbm/vpl電源回路の一実施例を
示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing one embodiment of a vbm / vpl power supply circuit of FIG. 1;
【図11】この発明に係る電源回路の特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram of the power supply circuit according to the present invention.
【図12】この発明が適用される半導体集積回路装置に
搭載されるダイナミック型メモリの一実施例を示すブロ
ック図である。FIG. 12 is a block diagram showing an embodiment of a dynamic memory mounted on a semiconductor integrated circuit device to which the present invention is applied.
【図13】本発明が適用されるシステムLSIの一実施
例を示す全体の回路ブロック図である。FIG. 13 is an overall circuit block diagram showing an embodiment of a system LSI to which the present invention is applied.
IO…入出力回路、VBBC…基板バイアス制御回路、
ULC…制御回路、ROM…リードオンリメモリ、DA
C…D/A変換器、ADC…A/D変換器、IVC…割
り込み制御回路、CGC…クロック発生回路、CPU…
中央処理装置、SRAM…スタティックメモリ、DMA
C…DMAコントローラ、DRAM…ダイナミックメモ
リ、BUS…内部バス、CLC…論理回路、VL&CL
…配線群、MA…メモリアレイ、SA…センスアンプ、
CS…カラムスイッチ、TC…カラムセクレタ、RD…
ロウデコーダ、M−IO…メモリ入出力回路、VBBM
…基板バイアス切替回路、IMVC…内部電源回路、M
MC…メモリ制御回路、VINTC…電源初期化回路、
IMVC…電圧変換回路、ADCB…アドレス、制御バ
ス。IO: input / output circuit, VBBC: substrate bias control circuit,
ULC: control circuit, ROM: read-only memory, DA
C: D / A converter, ADC: A / D converter, IVC: Interrupt control circuit, CGC: Clock generation circuit, CPU ...
Central processing unit, SRAM: Static memory, DMA
C: DMA controller, DRAM: Dynamic memory, BUS: Internal bus, CLC: Logic circuit, VL & CL
... wiring group, MA ... memory array, SA ... sense amplifier,
CS ... column switch, TC ... column secretor, RD ...
Row decoder, M-IO ... memory input / output circuit, VBBM
... Substrate bias switching circuit, IMVC ... Internal power supply circuit, M
MC: memory control circuit, VINTC: power supply initialization circuit,
IMVC: voltage conversion circuit, ADCB: address, control bus.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 敏夫 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 安 義彦 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 柳沢 一正 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 田中 裕二 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 五十嵐 康人 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者 田中 均 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 日 立超エル・エス・アイ・システムズ内 (72)発明者 大塚 真理子 東京都小平市上水本町5丁目22番1号 日 立超エル・エス・アイ・システムズ内 Fターム(参考) 5B024 AA01 AA15 BA09 BA10 BA13 BA23 BA27 CA07 CA16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshio Sasaki 5-2-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Within the Semiconductor Group of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yoshihiko Yasu Gojokamicho, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Semiconductor Group (chome 20-1) (72) Inventor Kazumasa Yanagisawa 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Company (72) Inventor Yuji Tanaka Tokyo Hitachi, Ltd. Semiconductor Group, Ltd. (72) Inventor Yasuto Igarashi 5-2-1, Kamizuhoncho, Tokyo, Japan 72) Inventor Hitoshi Tanaka 5-2-1, Josuihoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside Hitachi Super-LSI Systems (72) Inventor Mariko Otsuka 5-22-1, Josuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo F-term in Hitachi Super SII Systems 5B024 AA01 AA15 BA09 BA10 BA13 BA23 BA27 CA07 CA16
Claims (6)
パシタに電荷をチャージアップするプリチャージ回路
と、 第2のタイミングに対応してオン状態とされて上記第1
のキャパシタに蓄積された電荷を出力電圧を保持する第
2のキャパシタに転送する転送ゲート回路とを備え、 上記プリチャージ回路又は上記転送ゲート回路のいずれ
か一方を並列形態の第1導電型の第1のMOSFETと
第2導電型の第2のMOSFETで構成してなるチャー
ジポンプ回路を具備することを特徴とする半導体集積回
路装置。1. A precharge circuit for charging up a first capacitor in response to a first timing, and being turned on in response to a second timing to be turned on.
A transfer gate circuit for transferring the charge stored in the capacitor to a second capacitor for holding an output voltage, wherein one of the precharge circuit and the transfer gate circuit is a first conductive type of a parallel type. A semiconductor integrated circuit device comprising a charge pump circuit composed of one MOSFET and a second MOSFET of a second conductivity type.
かる電源電圧以上に昇圧した昇圧電圧と、Nチャンネル
型MOSFETが形成される半導体基板又はウェル領域
に与えられる負の基板バックバイアス電圧との少なくと
もいずれか1方を形成するものであることを特徴とする
半導体集積回路装置。2. The charge pump circuit according to claim 1, wherein the charge pump circuit operates at a positive power supply voltage, and supplies the boosted voltage raised above the power supply voltage to a semiconductor substrate or a well region where an N-channel MOSFET is formed. A negative substrate back bias voltage to be applied to the semiconductor integrated circuit device.
比率を1:2に設定したことを特徴とする半導体集積回
路装置。3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein a ratio between the first timing period and the second timing period is set to 1: 2.
いて、 データを格納するダイナミック型メモリセルがマトリク
ス配置されたメモリアレイと、上記ダイナミック型メモ
リセルがを選択するためのロウデコーダ及びカラムスイ
ッチと、選択された上記ダイナミック型メモリセルから
読み出された読み出しデータを増幅するセンスアンプと
を備えたダイナミック型RAMを更に備え、 上記チャージポンプ回路は、上記ロウデコーダにより形
成されたワード線選択信号の選択レベルを電源電圧以上
の高電圧にするものと、センスアンプのオーバードライ
ブ時に用いられ、電源電圧以上の高電圧にされるもの
と、Nチャンネル型MOSFETが形成される半導体基
板又はウェル領域に与えられる負の基板バックバイアス
電圧を形成するものとからなることを特徴とする半導体
集積回路装置。4. The memory array according to claim 1, wherein a dynamic memory cell for storing data is arranged in a matrix, a row decoder and a column switch for selecting the dynamic memory cell. And a dynamic RAM having a sense amplifier for amplifying read data read from the selected dynamic memory cell. The charge pump circuit further comprises a word line selection signal formed by the row decoder. And a semiconductor substrate or a well region in which an N-channel MOSFET is formed. Forming a given negative substrate back bias voltage The semiconductor integrated circuit device characterized by comprising.
AMは、 複数のワード線と複数のビット線の交点に複数からなる
メモリセルが配置されてなるメモリアレイと、上記ワー
ド線とビット線の選択動作を行うアドレス選択回路を含
むメモリマットの複数個と、上記複数個のメモリマット
に対して共通に設けられる制御回路とを含むRAMモジ
ュールを備えてなることを特徴とする半導体集積回路装
置。5. The dynamic type R according to claim 4,
The AM includes a memory array having a plurality of memory cells arranged at intersections of a plurality of word lines and a plurality of bit lines, and a plurality of memory mats including an address selection circuit for selecting the word lines and the bit lines. And a RAM module including a control circuit commonly provided for the plurality of memory mats.
であり、 上記ロウ系の回路の選択動作は、2つのバンクを同時活
性化する動作モードを備え、 上記センスアンプのオーバードライブ電位を形成するチ
ャージポンプ回路は、5個からなり、バンク動作検出信
号に対応して順次動作させられるものであることを特徴
とする半導体集積回路装置。6. The plurality of memory mats according to claim 5, wherein the plurality of memory mats constitute a plurality of banks, and the selecting operation of the row-related circuit includes an operation mode for simultaneously activating two banks. A semiconductor integrated circuit device comprising: five charge pump circuits for forming an overdrive potential of a sense amplifier, which are sequentially operated in response to a bank operation detection signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11114360A JP2000306380A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11114360A JP2000306380A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306380A true JP2000306380A (en) | 2000-11-02 |
Family
ID=14635786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11114360A Withdrawn JP2000306380A (en) | 1999-04-22 | 1999-04-22 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000306380A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057841B2 (en) | 2002-12-26 | 2006-06-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetic disk drive |
| US8692607B2 (en) | 2010-11-05 | 2014-04-08 | Kenji Yoshida | Control circuit for an internal voltage generation circuit |
| CN107919144A (en) * | 2016-10-07 | 2018-04-17 | 拉碧斯半导体株式会社 | Power circuit and semiconductor storage |
-
1999
- 1999-04-22 JP JP11114360A patent/JP2000306380A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7057841B2 (en) | 2002-12-26 | 2006-06-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetic disk drive |
| CN1311455C (en) * | 2002-12-26 | 2007-04-18 | 松下电器产业株式会社 | Magnetic disk driver |
| US8692607B2 (en) | 2010-11-05 | 2014-04-08 | Kenji Yoshida | Control circuit for an internal voltage generation circuit |
| CN107919144A (en) * | 2016-10-07 | 2018-04-17 | 拉碧斯半导体株式会社 | Power circuit and semiconductor storage |
| CN107919144B (en) * | 2016-10-07 | 2023-09-29 | 拉碧斯半导体株式会社 | Power supply circuit and semiconductor memory device |
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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