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JP2004039208A - Static random access memory cell of two transistor and its driving method - Google Patents

Static random access memory cell of two transistor and its driving method Download PDF

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JP2004039208A
JP2004039208A JP2003123869A JP2003123869A JP2004039208A JP 2004039208 A JP2004039208 A JP 2004039208A JP 2003123869 A JP2003123869 A JP 2003123869A JP 2003123869 A JP2003123869 A JP 2003123869A JP 2004039208 A JP2004039208 A JP 2004039208A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
cell
transistor
bit line
terminal
Prior art date
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Pending
Application number
JP2003123869A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hung-Ji Fang
方 宏基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KITS ON LINE TECHNOLOGY CORP
Original Assignee
KITS ON LINE TECHNOLOGY CORP
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Publication date
Application filed by KITS ON LINE TECHNOLOGY CORP filed Critical KITS ON LINE TECHNOLOGY CORP
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a SRAM cell of two transistors in which the magnitude of a cell is small, a manufacturing cost is low, charge voltage is low, and a standby current is low. <P>SOLUTION: This memory is a SRAM of two transistors and its driving method, the SRAM cell has a first transistor, a second transistor, a first capacitor, and a second capacitor. The first transistor has a first terminal, a second terminal, and a gate terminal. The first terminal of the first transistor is connected to a first bit line, the gate terminal of the first transistor is connected to a word line. The first capacitor has a first electrode terminal and a second electrode terminal. The second electrode terminal of the first capacitor is connected to a cell substrate voltage. The second transistor has a first terminal, a second terminal, and a gate terminal. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の属する技術分野】
【0001】この申請は、2002年4月30日に申請の台湾申請番号91108949の優先権を求める。
本発明は、スタティックランダムアクセスメモリー(SRAM)セルとその駆動方法に関するものであり、さらに詳しくは2個トランジスタのSRAMセルとその駆動方法に関するものである。
【従来の技術とその課題】
【0002】ランダムアクセスメモリー(RAM)は電源を切ると消滅するメモリーである。RAMメモリーには2種類がある。一つはスタティックランダムアクセスメモリー(SRAM)であり、メモリーセルにあるトランジスタの誘電状態によりデータを蓄える。別のタイプはダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)であり、メモリーセルにあるキャパシタの充電状態によりデジタル信号を蓄える。本発明はスタティックランダムアクセスメモリー(SRAM)に関するものである。
【0003】従来のSRAMセルには、通常、6個のトランジスタがある。“0”と“1”によるデータの読み取りと書き込みは次のように行う。書き込み状態において、6個のトランジスタに対する誘電状態のオンまたはオフが書き込みデータの“0”または“1”を判断する。上記二つの書き込みトランジスタを個々に接続した二つのビット線は、二つの書き込みトランジスタ誘電状態により、それぞれの間にポテンシャルの差がある。そこで読みとり時に、このポテンシャルの差を用いて“0”と“1”を区別する。さらに、“0”と“1”を読み取ったり書き込んだりするためにSRAMセルを駆動する従来の方法では、DRAMの一つのキャパシタと一つのトランジスタ(1−T)を使ってトランジスタが誘電されるかどうかをチェックし、キャパシタに蓄えられている充電量を決めることもある。結果として、“0”または“1”のデータは、トランジスタの誘電状態によって決まるキャパシタの充電量により、DRAMセルに書き込まれ読み取られる。
【0004】しかしながら、従来タイプの二つのSRAMにはいずれも欠点がある。6個トランジスタを持つメモリーセルの場合、メモリーセル自体、明らかに集積度が低い。現在の生産技術では、この6個トランジスタSRAMセルのセルの大きさは、DRAMセルの10〜16倍にもなり、その結果、占有面積が大きくなり、また製造コストも高い。加えて、生産技術が常に改善されて、単位面積あたりのデバイスの数が増加している。これが、全体でのリーク電流Ioff(スタンバイ電流に類似)により、6個トランジスタSRAMではキャンノットターンオフ問題(can−not−turn−off problem)を引き起こす場合がある。対照的に、1トランジスタSRAMセルを用いる時にはセルの大きさを遙かに小さくできる。しかし、従来の1トランジスタSRAMセルの欠点は、キャパシタがより多くチャージ可能な場合、キャパシタは蓄えられた電荷のリーク問題が発生するのを防止する能力が高いからデータを安全に保持可能であり、このためより高いチャージ電圧(電源電圧にトランジスタのスレッショルド電圧を加えた電圧)を使わねばならないことである。
【問題を解決するための手段】
【0005】本発明では2個トランジスタのSRAMセルを提供する。従来のSRAMセルやDRAMを使うSRAMセルと比べて、この2個トランジスタSRAMセルは、セルの大きさが小さい、生産コストが安い、チャージ電圧が少ない、スタンバイ電流が少ないという長所がある。それ故に、本発明による2個トランジスタSRAMセルは、現在、業界で使われているSRAMセルに置き換えることが出来る。
【0006】本発明が提供する2個トランジスタSRAMセルは、第一トランジスタ、第二トランジスタ、第一キャパシタ、第二キャパシタを有している。第一トランジスタには、第一端子、第二端子、ゲート端子があり、第一端子は第一ビット線と接続し、ゲート端子はワード線と接続している。第一キャパシタには第一電極端子と第二電極端子があり、第一電極端子は第一トランジスタの第二端子と接続しており、第二電極端子はSRAMセルの基板電圧と接続している。第二トランジスタにも第一端子、第二端子、ゲート端子があり、ゲート端子はワード線と接続している。同様に、第二キャパシタにも第一電極端子と第二電極端子があり、第一電極端子は第二トランジスタの第二端子と接続し、第二電極端子は基板電圧と接続している。
【0007】本発明では、2個トランジスタSRAMセルを駆動する方法も提供している。この場合には、SRAMセルには第一DRAMセルと第二DRAMセルがあり、第一DRAMセルと第二DRAMセルにはコモンワード線とコモンセル基板電圧がある。二つのDRAMセルのいずれにも第一ビット線と第二ビット線がある。駆動方法にはデータの読み書きが含まれる。ビットデータをセルに書き込む時、ワード線の電圧はセル基板電圧から電源電圧に変わる。データの値に基づいて、セル基板電圧は第一ビット線に印加され、電源電圧は第二ビット線に印加される。その後、ビット線の電圧は電源電圧からセル基板電圧に変わり、書き込み動作が完了する。データを読み取るとき、第一ビット線と第二ビット線は前チャージされて電源電圧状態になり、そしてワード線電圧はセル基板電圧から電源電圧に変わる。そして、SRAMセルにより蓄えられたデータは、第一ビット線と第二ビット線の電圧が降下したかどうかに基づき判断される。SRAMに蓄えられたデータを検知した後、電圧降下したビット線はセル基板電圧まで下がる。最後に、ワード線電圧は電源電圧からセル基板電圧に変わり、SRAMセルを読み取り前の状態に戻す。
【0008】要約すると、本発明では二つのDRAMを用いて“書き込み”値は二つのDRAMセルの二つのキャパシタのチャージ電圧差に基づいており、“読み取り”値はビット線が前チャージされた後に、キャパシタのチャージ電圧により、一対のビット線のうちの一つが引き下げられるかどうかに基づいて判断される。それ故に本発明により、小さなサイズ、低いチャージ電圧、少ないスタンバイ電流、安価な生産コスト、その他の長所を備えたSRAMセルを提供する。そして、この2個トランジスタSRAMセルは、従来から利用されているSRAMセルに置き換えることができる。
【発明の実施の形態】
【0009】図1は本発明の好ましい実施例に基づくSRAMセルの簡単な回路図である。このSRAMセル100にはNMOSトランジスタ101、105とキャパシタ103、107がある。NMOSトランジスタ101、105のゲート端子はいずれもワード線WLと接続している。NMOSトランジスタ101、105の第一端子はそれぞれ、第一ビット線BLおよび第二ビット線BLBと接続している。NMOSトランジスタ101、105の第二端子は共にSRAMのセル基板と接続している。さらに、第一ビット線BLの一端および第二ビット線BLBの一端はセンス増幅器に繋がっている。
【0010】この好ましい実施例において、セル100の書き込みと読み取りの方法を以下に記述する。セル100が書き込みモードにあるとき、ワード線電圧はグラウンド電圧GNDからSRAMの電源であるVDDに変わる(DRAMをベースに設計されているなら、ワード線をVDDプラスDRAMトランジスタのスレッショルド電圧に変えねばならない)。そして、第一ビット線BLと第二ビット線BLBの電圧は、書き込む“0”または“1”のデータに基づきVDDまたはGNDで供給される。例えば図1と図2を同時に参照すると、図2は本発明によるSRAMセルに基づく書き込みモードでのタイミングダイアグラムを示している。書き込むデータが“1”の時、WL電圧はGNDからVDDに引き上げられ、BL電圧がGNDからVDDに引き上げられて、BLB電圧はVDDからGNDに引き下げられる。この状態において、NMOSトランジスタ101が誘電状態(オン)にありキャパシタ103が充電を始めることは、この分野の当業者には明白である。第一ビット線BLの電圧変化に基づき、キャパシタ103の充電電圧(第一ストレージノードSN1の電圧)はグラウンド電圧から電源電圧VDDマイナスNMOS101の初期電圧VTN(VDD−VTN)に増加する。NMOSトランジスタ105についても切り替わり、第二ビット線BLBの電圧変化に基づいて、キャパシタ107の充電電圧(第二ストレージノードSN2の電圧)は、VDD−VTNからグラウンド電圧に引き下げられる。ワード線に関しては、WL電圧がしばらくの間電源電圧VDDに引き上げられた後、その後ふたたびVDDからグラウンド電圧GNDに引き下げられ、NMOSトランジスタ101、105を遮断して、キャパシタ103、107に蓄えられたチャージを保護する。この時点で上述のセル100の書き込み動作は完了する。同様に、セル100に関する読み取り動作も分かる。
【0011】セル100が読み取りモードのとき、第一ビット線BLと第二ビット線BLBの電圧は、両方とも電源電圧と等しくなるように前チャージされる。ワード線WLの電圧はグラウンド電圧GNDから電源電圧VDDに切り替えられる。図1と図2に関して、図3は本発明によるSRAMが“1”を読み取っている時のタイミングダイアグラムを示している。読み取るデータが“1”の時、第一ビット線BLと第二ビット線BLBの電圧はセンス増幅器によりコントロールされる。センス増幅器が働いていると(検知可能電圧はグラウンド電圧GND)、BLとBLBの電圧のいずれもが前チャージされ、電源電圧VDDでバランスする。引き続いて、ワード線WLの電圧はグラウンド電圧GNDから電源電圧VDDに切り替えられる。この時点で、NMOSトランジスタ101と105はすべて“オン”であり、第一ビット線BLの電圧は、第一ストレージノードSN1の電圧がVDD−VTNであるので、依然として電源電圧VDDである。他方、第二ストレージノードSN2の電圧はグラウンド電圧GNDであり、第二ビット線BLBは一様に分配されたチャージを有するので、キャパシタ107がチャージ過程中に第二ビット線BLBからチャージを受け始めると、第二ビット線BLBの電圧はVDDより僅かに低く引き下げられる。最後に、第二ストレージノードSN2に蓄えられる最終電圧は、第二ストレージノードSN2が充分に前チャージされないので、VDD−VTNより僅かに下に留まる。
【0012】第一ストレージノードSN1の電圧がVDD−VTNで、第二ストレージノードSN2の電圧がVDD−VTNより僅かに低い間、センス増幅器は第一ビット線BLと第二ビット線BLBの電圧を検知することができる。第一ビット線BLの電圧(電源電圧)と第二ビット線BLB電圧(電源電圧より僅かに低い)の差を読み取ることにより、セル100で蓄えたデータが“1”であるかをセンス増幅器が判断する。セル100に蓄えたデータが“1”であるとセンス増幅器が判断した後、センス増幅器は働かないようになる。検知可能電圧はグラウンド電圧GNDから電源電圧VDDに変わる。同時に、第一ビット線の電圧は電源電圧VDDに維持され、第二ビット線の電圧はグラウンド電圧GNDに引き下げられる。よって、キャパシタ103に蓄えられたチャージ電圧はVDD−VTNに維持され、キャパシタ107に蓄えられたチャージ電圧はグラウンド電圧GNDに引き下げられる。即ち、第一ストレージノードSN1と第二ストレージノードSN2の電圧は、読み取り前に元の電圧に戻される。最後に、ワード線WLの電圧は電源電圧VDDからグラウンド電圧GNDに切り替えられる。そして、NMOSトランジスタ101と105は遮断され、キャパシタ103、107に蓄えられたチャージは維持されて、第一ストレージノードSN1と第二ストレージノードSN2の電圧は読み取り前と同じように保たれる。上述のようにセル100で“1”を読み取る動作が完了する。セル100の“0”を読み取る動作が同様に理解される。加えて、ワード線WLの電圧がグラウンド電圧GNDに切り替えられると、センス増幅器が働く。これに続いて、第一ビット線BLと第二ビット線BLBの電圧が前チャージされ電源電圧VDDでバランスして、次の時点でセル100に蓄えられたデータを読み取る。
【0013】結論として云えば、本発明では2つのDRAMを用いるSRAMセルとその駆動方法を提供する。本発明において、セルのキャパシタに蓄えられたチャージ電圧の差を、データを書き込み読み取る間の基準として用いる。それ故に、従来のSRAMデバイスとは異なった2個トランジスタSRAMセルとその駆動方法を提供する。これは、セルのサイズが小さくチャージ電圧が低いという長所があり、さらにセル内のデバイス数が少なく、全体としてのリーク電流が少なく、スタンバイ電流が少なく、生産コストも安い。よって、本発明によるSRAMは、業界で現在使われているものと置き換えることができる。
【0014】本発明の範囲や精神から離れることなく、本発明の構造に種々の修正や変更を加えられることは、この分野の当業者には明らかである。このことから、本発明の修正や変更が請求範囲や同等のものである場合には、本発明がそれらをもカバーすることも意図している。
【0015】以上の実施例についての詳細な説明を読むことにより、本発明を充分に理解することができる。添付の図面に番号を付けており、図は以下のようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による好ましい実施例に基づくSRAMセルの簡単な回路図。
【図2】本発明による好ましい実施例のSRAMセルに基づいて“1”を書き込む時のタイミングダイアグラム。
【図3】本発明による好ましい実施例のSRAMセルに基づいて“1”を読み取る時のタイミングダイアグラム。
【符号の説明】
100    SRAMセル
101    NMOSトランジスタ
103    キャパシタ
105    NMOSトランジスタ
107    キャパシタ
BL   第一ビット線
BLB 第二ビット線
off  リーク電流
SN1 第一ストレージノード
SN2 第二ストレージノード
VDD 電源電圧
VTN 初期電圧
WL   ワード線
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
[0001] This application seeks priority of Taiwan Application No. 91108949 filed on April 30, 2002.
The present invention relates to a static random access memory (SRAM) cell and a driving method thereof, and more particularly, to a two-transistor SRAM cell and a driving method thereof.
[Prior art and its problems]
[0002] A random access memory (RAM) is a memory that disappears when the power is turned off. There are two types of RAM memory. One is a static random access memory (SRAM), which stores data depending on the dielectric state of a transistor in a memory cell. Another type is a dynamic random access memory (DRAM), which stores digital signals according to the state of charge of a capacitor in a memory cell. The present invention relates to a static random access memory (SRAM).
A conventional SRAM cell usually has six transistors. Reading and writing of data by "0" and "1" are performed as follows. In the write state, the ON or OFF state of the dielectric state for the six transistors determines “0” or “1” of the write data. The two bit lines to which the two write transistors are individually connected have a potential difference between each other due to the two write transistor dielectric states. Therefore, at the time of reading, "0" and "1" are distinguished by using this potential difference. Further, in the conventional method of driving the SRAM cell to read or write "0" and "1", the transistor is insulated using one capacitor and one transistor (1-T) of the DRAM. In some cases, it is checked whether or not the amount of charge stored in the capacitor is determined. As a result, data "0" or "1" is written to and read from the DRAM cell by the amount of charge of the capacitor determined by the dielectric state of the transistor.
[0004] However, both conventional SRAMs have disadvantages. In the case of a memory cell having six transistors, the degree of integration of the memory cell itself is obviously low. With current production technology, the size of this six-transistor SRAM cell is ten to sixteen times that of a DRAM cell, resulting in a large occupation area and high manufacturing costs. In addition, production techniques are constantly being improved, increasing the number of devices per unit area. This may cause a can-not-turn-off problem in the six-transistor SRAM due to the total leakage current I off (similar to the standby current). In contrast, when using a one-transistor SRAM cell, the size of the cell can be much smaller. However, a drawback of the conventional one-transistor SRAM cell is that when the capacitor can be charged more, the capacitor has a high ability to prevent the problem of leakage of the stored charge from occurring, so that the data can be held safely. For this reason, a higher charge voltage (voltage obtained by adding the threshold voltage of the transistor to the power supply voltage) must be used.
[Means to solve the problem]
The present invention provides a two transistor SRAM cell. Compared to a conventional SRAM cell or an SRAM cell using a DRAM, the two-transistor SRAM cell has advantages in that the cell size is small, the production cost is low, the charge voltage is low, and the standby current is low. Therefore, the two-transistor SRAM cell according to the present invention can be replaced with the SRAM cell currently used in the industry.
A two-transistor SRAM cell provided by the present invention has a first transistor, a second transistor, a first capacitor, and a second capacitor. The first transistor has a first terminal, a second terminal, and a gate terminal. The first terminal is connected to a first bit line, and the gate terminal is connected to a word line. The first capacitor has a first electrode terminal and a second electrode terminal, the first electrode terminal is connected to the second terminal of the first transistor, and the second electrode terminal is connected to the substrate voltage of the SRAM cell. . The second transistor also has a first terminal, a second terminal, and a gate terminal, and the gate terminal is connected to a word line. Similarly, the second capacitor also has a first electrode terminal and a second electrode terminal, the first electrode terminal being connected to the second terminal of the second transistor, and the second electrode terminal being connected to the substrate voltage.
The present invention also provides a method for driving a two transistor SRAM cell. In this case, the SRAM cell includes a first DRAM cell and a second DRAM cell, and the first DRAM cell and the second DRAM cell have a common word line and a common cell substrate voltage. Each of the two DRAM cells has a first bit line and a second bit line. The driving method includes reading and writing of data. When writing bit data to a cell, the word line voltage changes from the cell substrate voltage to the power supply voltage. Based on the value of the data, a cell substrate voltage is applied to the first bit line and a power supply voltage is applied to the second bit line. Thereafter, the voltage of the bit line changes from the power supply voltage to the cell substrate voltage, and the write operation is completed. When reading data, the first bit line and the second bit line are precharged to the power supply voltage state, and the word line voltage changes from the cell substrate voltage to the power supply voltage. The data stored in the SRAM cell is determined based on whether the voltages of the first bit line and the second bit line have dropped. After detecting the data stored in the SRAM, the bit line whose voltage has dropped falls to the cell substrate voltage. Finally, the word line voltage changes from the power supply voltage to the cell substrate voltage, returning the SRAM cell to the state before reading.
In summary, with the present invention, using two DRAMs, the "write" value is based on the charge voltage difference between the two capacitors of the two DRAM cells, and the "read" value is after the bit line has been precharged. The determination is made based on whether one of the pair of bit lines is pulled down by the charge voltage of the capacitor. Therefore, the present invention provides an SRAM cell with small size, low charge voltage, low standby current, low production cost, and other advantages. The two-transistor SRAM cell can be replaced with a conventionally used SRAM cell.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a simplified circuit diagram of an SRAM cell according to a preferred embodiment of the present invention. The SRAM cell 100 includes NMOS transistors 101 and 105 and capacitors 103 and 107. The gate terminals of the NMOS transistors 101 and 105 are both connected to the word line WL. The first terminals of the NMOS transistors 101 and 105 are connected to the first bit line BL and the second bit line BLB, respectively. The second terminals of the NMOS transistors 101 and 105 are both connected to the SRAM cell substrate. Further, one end of the first bit line BL and one end of the second bit line BLB are connected to a sense amplifier.
In this preferred embodiment, the method of writing and reading cell 100 is described below. When the cell 100 is in the write mode, the word line voltage changes from the ground voltage GND to VDD which is the power supply of the SRAM (if the DRAM is designed based on the word line, the word line must be changed to VDD + threshold voltage of the DRAM transistor). ). Then, the voltages of the first bit line BL and the second bit line BLB are supplied at VDD or GND based on the data of “0” or “1” to be written. For example, referring simultaneously to FIGS. 1 and 2, FIG. 2 shows a timing diagram in a write mode based on an SRAM cell according to the present invention. When the data to be written is “1”, the WL voltage is raised from GND to VDD, the BL voltage is raised from GND to VDD, and the BLB voltage is lowered from VDD to GND. In this state, it is obvious to those skilled in the art that the NMOS transistor 101 is in the dielectric state (ON) and the capacitor 103 starts charging. Based on the voltage change of the first bit line BL, the charging voltage of the capacitor 103 (the voltage of the first storage node SN1) increases from the ground voltage to the power supply voltage VDD minus the initial voltage VTN of the NMOS 101 (VDD-VTN). The NMOS transistor 105 is also switched, and the charging voltage of the capacitor 107 (the voltage of the second storage node SN2) is reduced from VDD-VTN to the ground voltage based on the voltage change of the second bit line BLB. As for the word line, after the WL voltage is raised to the power supply voltage VDD for a while, the voltage is again lowered from VDD to the ground voltage GND, and the NMOS transistors 101 and 105 are cut off. Protect. At this point, the above-described write operation of the cell 100 is completed. Similarly, the reading operation for the cell 100 can be understood.
When the cell 100 is in the read mode, the voltages of the first bit line BL and the second bit line BLB are precharged so that both become equal to the power supply voltage. The voltage of the word line WL is switched from the ground voltage GND to the power supply voltage VDD. Referring to FIGS. 1 and 2, FIG. 3 shows a timing diagram when the SRAM according to the present invention is reading "1". When the data to be read is "1", the voltages of the first bit line BL and the second bit line BLB are controlled by the sense amplifier. When the sense amplifier is operating (the detectable voltage is the ground voltage GND), both of the voltages BL and BLB are precharged and balanced with the power supply voltage VDD. Subsequently, the voltage of the word line WL is switched from the ground voltage GND to the power supply voltage VDD. At this point, the NMOS transistors 101 and 105 are all "ON" and the voltage of the first bit line BL is still the power supply voltage VDD because the voltage of the first storage node SN1 is VDD-VTN. On the other hand, since the voltage of the second storage node SN2 is the ground voltage GND and the second bit line BLB has a uniformly distributed charge, the capacitor 107 starts receiving charge from the second bit line BLB during the charging process. Then, the voltage of the second bit line BLB is pulled down slightly lower than VDD. Finally, the final voltage stored on the second storage node SN2 remains slightly below VDD-VTN because the second storage node SN2 is not sufficiently precharged.
While the voltage of the first storage node SN1 is VDD-VTN and the voltage of the second storage node SN2 is slightly lower than VDD-VTN, the sense amplifier changes the voltages of the first bit line BL and the second bit line BLB. Can be detected. By reading the difference between the voltage of the first bit line BL (power supply voltage) and the voltage of the second bit line BLB (slightly lower than the power supply voltage), the sense amplifier determines whether the data stored in the cell 100 is "1". to decide. After the sense amplifier determines that the data stored in the cell 100 is "1", the sense amplifier stops operating. The detectable voltage changes from the ground voltage GND to the power supply voltage VDD. At the same time, the voltage of the first bit line is maintained at the power supply voltage VDD, and the voltage of the second bit line is reduced to the ground voltage GND. Therefore, the charge voltage stored in the capacitor 103 is maintained at VDD-VTN, and the charge voltage stored in the capacitor 107 is reduced to the ground voltage GND. That is, the voltages of the first storage node SN1 and the second storage node SN2 are returned to the original voltages before reading. Finally, the voltage of the word line WL is switched from the power supply voltage VDD to the ground voltage GND. Then, the NMOS transistors 101 and 105 are shut off, the charge stored in the capacitors 103 and 107 is maintained, and the voltages of the first storage node SN1 and the second storage node SN2 are maintained as before reading. As described above, the operation of reading “1” in the cell 100 is completed. The operation of reading "0" of the cell 100 is similarly understood. In addition, when the voltage of the word line WL is switched to the ground voltage GND, the sense amplifier operates. Subsequently, the voltages of the first bit line BL and the second bit line BLB are pre-charged and balanced by the power supply voltage VDD, and the data stored in the cell 100 at the next time is read.
In conclusion, the present invention provides an SRAM cell using two DRAMs and a driving method thereof. In the present invention, the difference between the charge voltages stored in the capacitors of the cells is used as a reference during writing and reading data. Therefore, a two-transistor SRAM cell different from the conventional SRAM device and a driving method thereof are provided. This has the advantage that the cell size is small and the charge voltage is low, and the number of devices in the cell is small, the overall leakage current is small, the standby current is small, and the production cost is low. Thus, the SRAM according to the present invention can replace the one currently used in the industry.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the structure of the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. Accordingly, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of the present invention when they cover the claims and equivalents.
By reading the detailed description of the above embodiments, the present invention can be fully understood. The accompanying drawings are numbered and are as follows:
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified circuit diagram of an SRAM cell according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing diagram when writing “1” based on the SRAM cell of the preferred embodiment according to the present invention;
FIG. 3 is a timing diagram when “1” is read based on the SRAM cell of the preferred embodiment according to the present invention;
[Explanation of symbols]
100 SRAM cell 101 NMOS transistor 103 Capacitor 105 NMOS transistor 107 Capacitor BL First bit line BLB Second bit line I off leak current SN1 First storage node SN2 Second storage node VDD Power supply voltage VTN Initial voltage WL Word line

Claims (13)

第一端子、第二端子およびゲート端子を有し、第一端子が第一ビット線と接続し、ゲート端子がワード線と接続している第一トランジスタと、
第一端子と第二端子を有し、第一端子が第一トランジスタの第二端子と接続し、第二端子がSRAMセルのセル基板電圧に接続している第一キャパシタと、
第一端子、第二端子およびゲート端子を有し、第一端子が第二ビット線と接続し、ゲート端子がワード線と接続している第二トランジスタと、
第一端子と第二端子を有し、第一端子が第二トランジスタの第二端子と接続し、第二端子がセル基板電圧と接続している第二キャパシタと、
を有する2個トランジスタのスタティックランダムアクセスメモリー(SRAM)セル。
A first transistor having a first terminal, a second terminal, and a gate terminal, wherein the first terminal is connected to the first bit line, and the gate terminal is connected to the word line;
A first capacitor having a first terminal and a second terminal, the first terminal connected to the second terminal of the first transistor, and the second terminal connected to the cell substrate voltage of the SRAM cell;
A second transistor having a first terminal, a second terminal, and a gate terminal, wherein the first terminal is connected to the second bit line, and the gate terminal is connected to the word line;
A second capacitor having a first terminal and a second terminal, wherein the first terminal is connected to the second terminal of the second transistor, and the second terminal is connected to the cell substrate voltage,
A two-transistor static random access memory (SRAM) cell having:
第一トランジスタがNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の2個トランジスタSRAMセル。2. The two-transistor SRAM cell according to claim 1, wherein the first transistor is an NMOS transistor. 第二トランジスタがNMOSトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の2個トランジスタSRAMセル。The two-transistor SRAM cell according to claim 1, wherein the second transistor is an NMOS transistor. 第一DRAMセルと第二DRAMセルを含んでおり、第一DRAMセルと第二DRAMセルにはコモンワード線とコモンセル基板電圧があり、第一と第二DRAMセルのそれぞれに第一ビット線と第二ビット線がある2個トランジスタSRAMセルを駆動する方法であって、
データをSRAMセルに書き込むときに、ワード線電圧をセル基板電圧から電源電圧に切り替え、
データの値に基づいて、それぞれ、セル基板電圧を第一ビット線に供給し、電源電圧を第二ビット線に供給し、
ワード線電圧を電源電圧からセル基板電圧に切り替える
方法を有する2個トランジスタのスタティックランダムアクセスメモリー(SRAM)セルを駆動する方法。
The first and second DRAM cells include a common word line and a common cell substrate voltage, and each of the first and second DRAM cells has a first bit line and a second DRAM cell. A method for driving a two transistor SRAM cell having a second bit line, comprising:
When writing data to the SRAM cell, the word line voltage is switched from the cell substrate voltage to the power supply voltage,
Based on the value of the data, respectively, supply the cell substrate voltage to the first bit line, supply the power supply voltage to the second bit line,
A method of driving a two-transistor static random access memory (SRAM) cell having a method of switching a word line voltage from a power supply voltage to a cell substrate voltage.
セル基板電圧がグラウンド電圧であることを特徴とする請求項4に記載の2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。5. The method of driving a two-transistor SRAM cell according to claim 4, wherein the cell substrate voltage is a ground voltage. 書き込むデータが1のとき、第一ビット線の電圧をセル基板電圧から電源電圧に引き上げ、第二ビット線の電圧を電源電圧からセル基板電圧に引き下げることを特徴とする請求項4に記載の2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。5. The method according to claim 4, wherein when the data to be written is 1, the voltage of the first bit line is raised from the cell substrate voltage to the power supply voltage, and the voltage of the second bit line is lowered from the power supply voltage to the cell substrate voltage. A method for driving an SRAM cell having a single transistor. 書き込むデータが0のとき、第一ビット線の電圧をセル電源電圧からセル基板電圧に引き下げ、第二ビット線の電圧をセル基板電圧から電源電圧に引き上げることを特徴とする請求項4に記載の2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。5. The method according to claim 4, wherein when data to be written is 0, the voltage of the first bit line is reduced from the cell power supply voltage to the cell substrate voltage, and the voltage of the second bit line is raised from the cell substrate voltage to the power supply voltage. A method for driving a two-transistor SRAM cell. 第一DRAMセルの第一キャパシタに蓄えられた電圧が、電源電圧マイナス第一DRAMセルの第一トランジスタのスレッショルド電圧であることを特徴とする請求項6に記載の2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。7. The driving of a two-transistor SRAM cell according to claim 6, wherein the voltage stored in the first capacitor of the first DRAM cell is a power supply voltage minus a threshold voltage of the first transistor of the first DRAM cell. Method. 第二DRAMセルの第二キャパシタに蓄えられた電圧がセル基板電圧であることを特徴とする請求項6に記載の2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。7. The method of driving a two-transistor SRAM cell according to claim 6, wherein the voltage stored in the second capacitor of the second DRAM cell is a cell substrate voltage. セル基板電圧がグラウンド電圧であることを特徴とする請求項9に記載の2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。10. The method of driving a two-transistor SRAM cell according to claim 9, wherein the cell substrate voltage is a ground voltage. 第一ダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)セルと第二DRAMセルを含んでおり、第一DRAMセルと第二DRAMセルにはコモンワード線とコモンセル基板電圧があり、第一DRAMセルには第一ビット線が、第二DRAMセルには第二ビット線がある2個トランジスタのスタティックランダムアクセスメモリー(SRAM)を駆動する方法において、
SRAMセルに蓄えられたデータの値を読み取るとき、第一ビット線の電圧と第二ビット線の電圧を電源電圧に前チャージし、
ワード線の電圧をセル基板電圧から電源電圧に切り替え、
第一ビット線の電圧と第二ビット線の電圧のいずれかが設定レベルに引き下げられたかどうかによりSRAM内のデータの値を判断し、
データの値を判断するステップの後に、第一ビット線の電圧と第二ビット線の電圧をセル基板電圧に引き下げ、
ワード線の電圧を電源電圧からセル基板電圧に切り替える
工程を有する2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。
A first dynamic random access memory (DRAM) cell and a second DRAM cell, wherein the first and second DRAM cells have a common word line and a common cell substrate voltage, and the first DRAM cell has a first bit. In a method for driving a two-transistor static random access memory (SRAM), wherein the line has a second bit line in the second DRAM cell,
When reading the value of the data stored in the SRAM cell, the voltage of the first bit line and the voltage of the second bit line are precharged to the power supply voltage,
Switching the word line voltage from the cell substrate voltage to the power supply voltage,
The value of the data in the SRAM is determined based on whether any of the voltage of the first bit line and the voltage of the second bit line has been reduced to the set level,
After the step of determining the value of the data, the voltage of the first bit line and the voltage of the second bit line are reduced to the cell substrate voltage,
A method for driving a two-transistor SRAM cell, comprising a step of switching a word line voltage from a power supply voltage to a cell substrate voltage.
セル基板電圧がグラウンド電圧であることを特徴とする請求項11に記載の2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。12. The method of driving a two-transistor SRAM cell according to claim 11, wherein the cell substrate voltage is a ground voltage. 第一のダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)セルと第二のDRAMがあり、第一のDRAMセルと第二のDRAMセルにはコモンワード線とコモンセル基板電圧があり、第一DRAMセルには第一ビット線があり第二DRAMには第二ビット線がある2個トランジスタのスタティックランダムアクセスメモリー(SRAM)セルの駆動方法において、
SRAMセルにデータが書き込まれるときには、
ワード線の電圧をセル基板電圧から電源電圧に切り替え、
データの値により、セル基板電圧を第一ビット線に供給すると共に電源電圧を第二ビット線に供給し、
ワード線の電圧を電源電圧からセル基板電圧に切り替え、
SRAMセルが書き込みデータを読み取られるときには、
第一ビット線の電圧と第二ビット線の電圧を前チャージして、電源電圧のレベルにバランスするようにし、
ワード線の電圧をセル基板電圧から電源電圧に切り替え、
第一ビット線の電圧および第二ビット線の電圧のいずれかが設定レベルに引き下げられるかどうかにより、SRAMセル内に蓄えられたデータの値を判断し、
データを判断するステップの後、第一ビット線の電圧と第二ビット線の電圧をセル基板電圧に引き下げ、
ワード線の電圧を電源電圧からセル基板電圧に切り替える
工程を有する2個トランジスタのSRAMセルの駆動方法。
There are a first dynamic random access memory (DRAM) cell and a second DRAM, the first DRAM cell and the second DRAM cell have a common word line and a common cell substrate voltage, and the first DRAM cell has a first DRAM cell. A method for driving a two transistor static random access memory (SRAM) cell having a bit line and a second DRAM having a second bit line,
When data is written to the SRAM cell,
Switching the word line voltage from the cell substrate voltage to the power supply voltage,
According to the value of the data, the cell substrate voltage is supplied to the first bit line and the power supply voltage is supplied to the second bit line,
Switch the word line voltage from the power supply voltage to the cell substrate voltage,
When the SRAM cell reads the write data,
Pre-charging the voltage of the first bit line and the voltage of the second bit line so as to be balanced with the power supply voltage level,
Switching the word line voltage from the cell substrate voltage to the power supply voltage,
Determining the value of the data stored in the SRAM cell by determining whether one of the first bit line voltage and the second bit line voltage is reduced to a set level;
After the step of determining data, the voltage of the first bit line and the voltage of the second bit line are reduced to the cell substrate voltage,
A method for driving a two-transistor SRAM cell, comprising a step of switching a word line voltage from a power supply voltage to a cell substrate voltage.
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