JP2011108345A - Semiconductor memory device, semiconductor device, and method of controlling semiconductor memory device - Google Patents
Semiconductor memory device, semiconductor device, and method of controlling semiconductor memory device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011108345A JP2011108345A JP2009265135A JP2009265135A JP2011108345A JP 2011108345 A JP2011108345 A JP 2011108345A JP 2009265135 A JP2009265135 A JP 2009265135A JP 2009265135 A JP2009265135 A JP 2009265135A JP 2011108345 A JP2011108345 A JP 2011108345A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- memory
- memory cell
- cell
- sub
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
Abstract
【課題】動作可能な電源電圧の範囲を拡大を図ること。
【解決手段】SRAM10のメモリセルマトリックス11は、同じビット線対BL0z,BL0xに接続されたメモリセルC0a,C0bを含む。メモリセルC0aは、1つのセル部31aと2つの転送ゲート32a,33aを含む。セル部31aの2つのインバータ回路34a,35aは互いの入力端子と出力端子とが接続されている。メモリセルC0bは、1つのセル部31bと2つの転送ゲート32b,33bを含む。セル部31bの2つのインバータ回路34b,35bは互いの入力端子と出力端子とが接続されている。メモリセルC0aに含まれる2つのポートP1a,P2aは、スイッチ回路S0z,S0xを介してメモリセルC0bに含まれる2つのポートP1b,P2bとそれぞれ接続されている。
【選択図】図2An object of the present invention is to expand the range of power supply voltage that can be operated.
A memory cell matrix of an SRAM includes memory cells C0a and C0b connected to the same bit line pair BL0z and BL0x. Memory cell C0a includes one cell portion 31a and two transfer gates 32a and 33a. The two inverter circuits 34a and 35a of the cell unit 31a have their input terminals and output terminals connected to each other. Memory cell C0b includes one cell portion 31b and two transfer gates 32b and 33b. The two inverter circuits 34b and 35b of the cell unit 31b have their input terminals and output terminals connected to each other. The two ports P1a and P2a included in the memory cell C0a are connected to the two ports P1b and P2b included in the memory cell C0b via the switch circuits S0z and S0x, respectively.
[Selection] Figure 2
Description
半導体記憶装置、半導体装置、及び半導体記憶装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device, a semiconductor device, and a method for controlling the semiconductor memory device.
半導体記憶装置の1つにスタティック・ランダム・アクセス・メモリ(Static Random Access Memory:SRAM)がある。SRAMは、1つのチップとしてCPUの半導体装置と接続される、又はCPU等の回路と共に1つのチップ上に形成されてシステムLSIを構成する。システムLSIは、システムオンチップやシステムオンシリコンなどと呼ばれる。 One of the semiconductor memory devices is a static random access memory (SRAM). The SRAM is connected to the semiconductor device of the CPU as a single chip or is formed on a single chip together with a circuit such as a CPU to constitute a system LSI. The system LSI is called system-on-chip or system-on-silicon.
SRAMは、1つのデータを記憶するメモリセルを有している。SRAMセルは、例えば、2つの転送ゲートとCMOS構造の2つのインバータ回路を含む(例えば、特許文献1参照)。2つのインバータ回路は互いの入力端子が互いの出力端子に接続され、各インバータ回路の入力端子(出力端子)がそれぞれ転送ゲートを介して一対のビット線に接続される。そして、SRAMは、2つのインバータ回路により構成されるフリップフロップにより相補なデータを保持する。 The SRAM has a memory cell that stores one piece of data. The SRAM cell includes, for example, two transfer gates and two inverter circuits having a CMOS structure (see, for example, Patent Document 1). The two inverter circuits have their input terminals connected to each other's output terminals, and the input terminals (output terminals) of each inverter circuit are each connected to a pair of bit lines via a transfer gate. The SRAM holds complementary data by a flip-flop composed of two inverter circuits.
SRAMセルに含まれるトランジスタの電気的特性(例えばしきい値電圧)は、SRAMセルに供給される電源電圧に応じて設定されている。また、半導体装置の電源電圧は、消費電力の低減化等のため、低電圧化されている。しかしながら、SRAMセルに供給する電源電圧を低電圧化すると、SRAMセルの安定性を示す静的雑音余裕(Static Noise Margin:SNM)が小さくなり、書き込みデータとセルの保持データが異なることや、セルに保持されたデータとビット線を介して読み出されたデータとが異なる等の誤動作を起こすおそれがあった。 The electrical characteristics (for example, threshold voltage) of the transistors included in the SRAM cell are set according to the power supply voltage supplied to the SRAM cell. In addition, the power supply voltage of the semiconductor device is lowered to reduce power consumption. However, if the power supply voltage supplied to the SRAM cell is lowered, the static noise margin (SNM) indicating the stability of the SRAM cell is reduced, and the write data and the retained data of the cell are different. There is a risk of malfunction such as the difference between the data held in the memory and the data read via the bit line.
この半導体記憶装置で、動作可能な電源電圧の範囲を拡大を図ることを目的とする。 An object of this semiconductor memory device is to expand the range of power supply voltage that can be operated.
本発明の一観点によれば、互いの出力信号を入力する2つのインバータ回路を含み前記インバータ回路の出力端子が接続された入出力ポートを有するセル部と、前記入出力ポートとビット線との間に接続された転送ゲートとを含む第1及び第2のメモリセルと、前記第1のメモリセルの前記入出力ポートと、前記第2のメモリセルの前記入出力ポートとの間に接続された第1のスイッチ回路と、を有する。 According to one aspect of the present invention, a cell unit including two inverter circuits for inputting mutual output signals and having an input / output port to which an output terminal of the inverter circuit is connected, and the input / output port and the bit line Connected between the first and second memory cells including a transfer gate connected therebetween, the input / output port of the first memory cell, and the input / output port of the second memory cell. And a first switch circuit.
本発明の一観点によれば、動作可能な電源電圧の範囲を拡大することが可能となる。 According to one aspect of the present invention, the range of power supply voltages that can be operated can be expanded.
(第一実施形態)
以下、第一実施形態を説明する。
図1は、半導体記憶装置の概略ブロック図である。この半導体記憶装置10は、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(Static Random Access Memory:SRAM)である。以下、SRAM10として説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic block diagram of a semiconductor memory device. The
SRAM10は、メモリセルマトリックス(Memory Cell Matrix )11と、このメモリセルマトリックス11のメモリセルをアクセスするための各種の回路を含む。
メモリセルマトリックス11は複数のメモリセルを含み、メモリセルはマトリックス状に配列されている。メモリセルマトリックス11に含まれるメモリセルの数は、SRAM10にて記憶するデータの数(記憶容量)と、データのビット数に応じて設定されている。各列のメモリセルはワード線WLに接続され、各行のメモリセルはビット線対に接続されている。即ち、メモリセルマトリックス11は、メモリセルの配列に応じた本数のワード線WL及びビット線対を有している。
The SRAM 10 includes a
The
SRAM10は、アドレスADDに応じたワード線WL及びビット線対を選択し、その選択したワード線WL及びビット線対に接続されたメモリセルがアクセスの対象となる。そして、対象のメモリセルに対して、入力データIDに応じたデータを書き込む。また、対象のメモリセルに保持されたデータを読み出し、そのデータに対応する出力データODを出力する。
The
アドレスADDは、アドレスレジスタ(Address Register)12に入力される。アドレスレジスタ12は、メモリセルマトリックス(Memory Cell Matrix )11の構成に応じて、アドレスADDをローアドレスRAとコラムアドレスCAとに分けて出力する。ローアドレスRAのビット数は、ワード線WLの数に応じて設定され、コラムアドレスCAのビット数はビット線対の数に応じて設定されている。ローアドレスRAはローデコーダ(Row Decoder )13に入力され、コラムアドレスCAはコラムデコーダ(Column Decoder)14に入力される。
The address ADD is input to an address register (Address Register) 12. The address register 12 outputs the address ADD by dividing it into a row address RA and a column address CA according to the configuration of the
クロックバッファ(Clock Buffer)15には、クロック信号CKとチップイネーブル信号CEとライトイネーブル信号WEが入力される。クロック信号CKは所定周期のパルス信号である。ライトイネーブル信号WEは、SRAM10に対してデータの書き込みが行われるときに活性化される。チップイネーブル信号CEは、SRAM10に対してアクセスが行われるときに活性化される。クロックバッファ15は、各信号CK,CE,WEをバッファリングした信号を出力する。
A clock buffer (Clock Buffer) 15 receives a clock signal CK, a chip enable signal CE, and a write enable signal WE. The clock signal CK is a pulse signal having a predetermined period. The write enable signal WE is activated when data is written to the
パルスジェネレータ(Pulse Generator)16は、クロックバッファ15から入力される信号に基づいて、活性化パルスを生成する。活性化パルスは、データ書き込み時に対応するデータ書き込みパルスと、データ読み出し時に対応するデータ読み出しパルスを含む。パルスジェネレータ16は、生成した活性化パルスを出力する。
A
ローデコーダ13は、ローアドレスRAと活性化パルスとに基づいて、ローアドレスRAをデコードして生成したワード線選択信号をワードラインバッファ(Word Line Buffer)17に出力する。SRAM10は、複数のワード線WLにそれぞれ接続されたワードラインバッファ17を有している。各ワードラインバッファ17は、ワード線選択信号に応答して1つのワード線WLをそれぞれ活性化する。
The
コラムデコーダ14は、コラムアドレスCAと活性化パルスとに基づいて、コラムアドレスCAをデコードして生成したコラム選択信号を出力する。このコラム選択信号は、コラムセレクタ(Column Selecter )18に入力される。
The
コラムセレクタ18は、複数のビット線対に接続された複数のコラムスイッチを有している。コラムセレクタ18は、コラム選択信号に応答して、データのビット数と等しい数のビット線対をデータバスに接続する。つまり、コラムセレクタ18は、コラムアドレスCAに対応するビット線対を選択する。
The
活性化されたワード線WLと選択されたビット線対とに接続されたメモリセルがデータ書き込み又はデータ読み出しの対象セル、つまりアドレスADDにより直接的に指定されたメモリセルである。 A memory cell connected to the activated word line WL and the selected bit line pair is a target cell for data writing or data reading, that is, a memory cell directly designated by the address ADD.
その対象セルには、データ書き込み時に入力データIDが、入力データレジスタ(Input Data Register )19及びライトアンプ(Write Amplifier )20を介して書き込まれる。また、対象セルから読み出されたデータは、データ読み出し時に、センスアンプ(Sense Amplifier )21及び出力データレジスタ(Output Data Register)22を介して、出力データODとして出力される。
In the target cell, the input data ID is written through the input data register 19 and the
データマスクレジスタ(Data Mask Register)23にはマスクデータDMが入力される。データマスクレジスタ23は、マスクデータDMを保持し、その保持したデータを出力する。入力データレジスタ19は、データマスクレジスタ23から出力されるマスクデータと入力データIDとを論理演算(例えば論理積演算(AND))し、その演算結果に応じた信号を出力する。
Mask data DM is input to a
上記のアドレスレジスタ12とセル短絡制御回路(Cell Short)24には、電圧認識信号LPが入力される。
電圧認識信号LPは、外部からSRAM10に供給する電源電圧VDDに応じてレベルが設定されて供給される。SRAM10には、標準的な電圧(第1の電源電圧)、又は標準的な電圧より低い電圧(第2の電源電圧:低電圧)が供給される。標準的な電圧は、例えば、メモリセルの設計時に設定された電圧であって、メモリセルの動作が保証される電圧範囲(許容電圧範囲)の中心付近の電圧(例えば1.1V)である。
A voltage recognition signal LP is input to the
The voltage recognition signal LP is supplied with a level set according to the power supply voltage VDD supplied to the
第1の電源電圧がSRAM10に供給されるとき、そのSRAM10にはLレベルの電圧認識信号LPが供給される。一方、第2の電源電圧がSRAM10に供給されるとき、そのSRAM10にはHレベルの電圧認識信号LPが供給される。SRAM10は、Lレベルの電圧認識信号LPに応答して通常動作モードにて動作し、Hレベルの電圧認識信号LPに応答して低電圧モードにて動作する。
When the first power supply voltage is supplied to the
アドレスレジスタ12は、電圧認識信号LPに基づいて、活性化されるワード線WLの数を変更するようにローアドレスRAを出力する。
例えば、アドレスレジスタ12は、入力されるアドレスADDのうち、ワード線WLの本数に対応するビット数のアドレスとそのアドレスの反転信号とをローアドレスRAとして出力する。そして、アドレスレジスタ12は、Lレベルの電圧認識信号LPに応答して、アドレスADDに基づいて、ローアドレスRAの各ビット位置のアドレスとその反転信号を、相補的に活性化レベルとして出力する。ローデコーダ13は、そのローアドレスRAに基づいて、複数のワード線選択信号のうちの1つを活性化し、その活性化されたワード線選択信号が入力されるワードラインバッファ17は接続されたワード線WLを活性化する。
The
For example, the
一方、アドレスレジスタ12は、Hレベルの電圧認識信号LPに応答して、ローアドレスRAの所定ビット位置のアドレスとその反転信号を同時に活性化レベルとして出力する。ローデコーダ13は、活性化されたアドレスに対応するワード線選択信号と、活性化された反転信号に対応するワード線選択信号とを活性化する。従って、2つのワード線選択信号が同時に活性化され、それぞれのワード線選択信号が入力されるワードラインバッファ17が接続されたワード線WLを活性化する。
On the other hand, in response to the H level voltage recognition signal LP, the
アドレスレジスタ12の動作例を説明する。
例えば、アドレスADDは8ビットの信号A7〜A0から構成される。アドレスレジスタ12は、上位4ビットの信号A7〜A4と、その反転信号A7X〜A4Xを出力する。通常動作モード(LPがLレベル)のとき、アドレスレジスタ12は、信号A7と反転信号A7Xとを相補的に活性化レベル(例えばHレベル)とする。すると、コラムデコーダ14は、1つのワード線選択信号を活性化レベルとするため、1本のワード線WLが活性化される。
An operation example of the
For example, the address ADD is composed of 8-bit signals A7 to A0. The
低電圧モード(電圧認識信号LPがHレベル)のとき、アドレスレジスタ12は、信号A7と反転信号A7Xとを同時に活性化レベルとする。すると、コラムデコーダ14は、2つのワード線選択信号を活性化レベルとするため、2本のワード線WLが同時に活性化される。
In the low voltage mode (the voltage recognition signal LP is at H level), the
セル短絡制御回路24は、電圧認識信号LPに基づいて、電圧認識信号LPZをメモリセルマトリックス11に出力する。例えば、セル短絡制御回路24は、電圧認識信号LPと等しいレベルの電圧認識信号LPZを出力する。
The cell short
メモリセルマトリックス11の構成を説明する。
図2には、メモリセルマトリックス11に含まれるメモリセルのうち、4つのメモリセルC0a,C0b,C1a,C1bが示されている。
The configuration of the
FIG. 2 shows four memory cells C0a, C0b, C1a, and C1b among the memory cells included in the
メモリセルC0aは、1つのセル部31aと2つの転送ゲート32a,33aを含む。セル部31aは、2つのインバータ回路34a,35aを含み、2つのインバータ回路34a,35aは互いの入力端子と出力端子とが接続されている。従って、セル部31aは、2つのインバータ回路34a,35aをループ状に接続した双安定回路である。
Memory cell C0a includes one
インバータ回路34aは、PチャネルMOSトランジスタT1aとNチャネルMOSトランジスタT2aとを直列に接続したCMOS構造である。PチャネルMOSトランジスタT1aのソースには高電位電圧VDDが供給され、同トランジスタT1aのドレインはNチャネルMOSトランジスタT2aのドレインに接続され、同トランジスタT2aのソースには低電位電圧(例えばグランドレベル)が供給されている。
The
トランジスタT1aのドレインとトランジスタT2aのドレインとを接続した接続点はインバータ回路34aの出力端子となる。両トランジスタT1a,T2aのゲートは互いに接続され、その接続点がインバータ回路34aの入力端子となる。
A connection point connecting the drain of the transistor T1a and the drain of the transistor T2a is an output terminal of the
同様に、インバータ回路35aは、PチャネルMOSトランジスタT3aとNチャネルMOSトランジスタT4aとを直列に接続したCMOS構造である。PチャネルMOSトランジスタT3aのソースには高電位電圧VDDが供給され、同トランジスタT3aのドレインはNチャネルMOSトランジスタT4aのドレインに接続され、同トランジスタT4aのソースには低電位電圧(グランドレベル)が供給されている。
Similarly, the
トランジスタT3aのドレインとトランジスタT4aのドレインとを接続した接続点はインバータ回路35aの出力端子となる。両トランジスタT3a,T4aのゲートは互いに接続され、その接続点がインバータ回路35aの入力端子となる。
A connection point connecting the drain of the transistor T3a and the drain of the transistor T4a becomes an output terminal of the
インバータ回路34aの出力端子とインバータ回路35aの入力端子とを接続する接続点(内部ノード)はセル部31aの1つの入出力ポートP1aであり、インバータ回路35aの出力端子とインバータ回路34aの入力端子とを接続する接続点(内部ノード)はセル部31aのもう1つの入出力ポートP2aである。両ポートP1a,P2aは転送ゲート32a,33aを介してビット線BL0z,BL0xにそれぞれ接続されている。
A connection point (internal node) connecting the output terminal of the
転送ゲート32a,33aはNチャネルMOSトランジスタであり、ゲートがワード線WL1に接続されている。転送ゲート32a,33aは、ワード線WL1が活性化するとオンし、ワード線WL1が非活性のときにオフする。つまり、ワード線WL1が活性化することにより、メモリセルC0aの入出力ポートP1a,P2aがビット線対BL0z,BL0xにそれぞれ接続される。
The
メモリセルC0bは、メモリセルC0aと同様に構成されている。即ち、メモリセルC0bは、1つのセル部31bと2つの転送ゲート32b,33bを含む。セル部31bは、2つのインバータ回路34b,35bを含み、互いの入力端子と出力端子とを接続した、即ち2つのインバータ回路34b,35bをループ状に接続した双安定回路である。
The memory cell C0b is configured similarly to the memory cell C0a. That is, the memory cell C0b includes one
インバータ回路34bは、PチャネルMOSトランジスタT1bとNチャネルMOSトランジスタT2bとを直列に接続したCMOS構造である。PチャネルMOSトランジスタT1bのソースには高電位電圧VDDが供給され、同トランジスタT1bのドレインはNチャネルMOSトランジスタT2bのドレインに接続され、同トランジスタT2bのソースには低電位電圧(グランドレベル)が供給されている。
The
トランジスタT1bのドレインとトランジスタT2bのドレインとを接続した接続点はインバータ回路34bの出力端子となる。両トランジスタT1b,T2bのゲートは互いに接続され、その接続点がインバータ回路34bの入力端子となる。
A connection point connecting the drain of the transistor T1b and the drain of the transistor T2b is an output terminal of the
同様に、インバータ回路35bは、PチャネルMOSトランジスタT3bとNチャネルMOSトランジスタT4bとを直列に接続したCMOS構造である。PチャネルMOSトランジスタT3bのソースには高電位電圧VDDが供給され、同トランジスタT3bのドレインはNチャネルMOSトランジスタT4bのドレインに接続され、同トランジスタT4bのソースには低電位電圧(グランドレベル)が供給されている。
Similarly, the
トランジスタT3bのドレインとトランジスタT4bのドレインとを接続した接続点はインバータ回路35bの出力端子となる。両トランジスタT3b,T4bのゲートは互いに接続され、その接続点がインバータ回路35bの入力端子となる。
A connection point connecting the drain of the transistor T3b and the drain of the transistor T4b is an output terminal of the
インバータ回路34bの出力端子とインバータ回路35bの入力端子とを接続する接続点(内部ノード)はセル部31bの1つの入出力ポートP1bであり、インバータ回路35bの出力端子とインバータ回路34bの入力端子とを接続する接続点(内部ノード)はセル部31bのもう1つの入出力ポートP2bである。両ポートP1b,P2bは転送ゲート32b,33bを介してビット線BL0z,BL0xにそれぞれ接続されている。
A connection point (internal node) connecting the output terminal of the
転送ゲート32b,33bはNチャネルMOSトランジスタであり、ゲートがワード線WL2に接続されている。転送ゲート32b,33bは、ワード線WL2が活性化するとオンし、ワード線WL2が非活性のときにオフする。つまり、ワード線WL2が活性化することにより、メモリセルC0bの入出力ポートP1b,P2bがビット線対BL0z,BL0xにそれぞれ接続される。
The
メモリセルC0aに含まれる2つのポートP1a,P2aは、スイッチ回路S0z,S0xを介してメモリセルC0bに含まれる2つのポートP1b,P2bとそれぞれ接続されている。 The two ports P1a and P2a included in the memory cell C0a are connected to the two ports P1b and P2b included in the memory cell C0b via the switch circuits S0z and S0x, respectively.
スイッチ回路S0z,S0xは例えばNチャネルMOSトランジスタであり、トランジスタのゲートには電圧認識信号LPZが供給されている。従って、スイッチ回路S0z,S0xは、Hレベルの電圧認識信号LPZに応答してオンし、Lレベルの電圧認識信号LPZに応答してオフする。 The switch circuits S0z and S0x are N channel MOS transistors, for example, and a voltage recognition signal LPZ is supplied to the gates of the transistors. Therefore, the switch circuits S0z and S0x are turned on in response to the H level voltage recognition signal LPZ and turned off in response to the L level voltage recognition signal LPZ.
スイッチ回路S0zの両端子は、メモリセルC0aのポートP1aと、メモリセルC0bのポートP1bとに接続されている。スイッチ回路S0xの両端子は、メモリセルC0aのポートP2aと、メモリセルC0bのポートP2bとに接続されている。 Both terminals of the switch circuit S0z are connected to the port P1a of the memory cell C0a and the port P1b of the memory cell C0b. Both terminals of the switch circuit S0x are connected to the port P2a of the memory cell C0a and the port P2b of the memory cell C0b.
ポートP1aは転送ゲート32aを介してビット線BL0zに接続され、ポートP1bは転送ゲート32bを介してビット線BL0zに接続される。従って、スイッチ回路S0zは、2つのメモリセルC0a,C0bに含まれるポートのうち、同一のビット線BL0zに接続されるポートP1aとポートP1bを接離する。
The port P1a is connected to the bit line BL0z via the
同様に、ポートP2aは転送ゲート33aを介してビット線BL0xに接続され、ポートP2bは転送ゲート33bを介してビット線BL0xに接続される。従って、スイッチ回路S0xは、2つのメモリセルC0a,C0bに含まれるポートのうち、同一のビット線BL0xに接続されるポートP2aとポートP2bを接離する。
Similarly, the port P2a is connected to the bit line BL0x via the
通常動作モードのとき、電圧認識信号LP及びLPZはLレベルであり、スイッチ回路S0z,S0xがともにオフする。このとき、メモリセルC0aのポートP1a,P2aはメモリセルC0bのポートP1b,P2bと離間される。従って、メモリセルC0aのポートP1a,P2aは、ワード線WL1の活性化/非活性化に応じてオンオフする転送ゲート32a,33aにより、ビット線対BL0z,BL0xと接離される。同様に、メモリセルC0bのポートP1b,P2bは、ワード線WL2の活性化/非活性化に応じてオンオフする転送ゲート32b,33bにより、ビット線対BL0z,BL0xと接離される。
In the normal operation mode, the voltage recognition signals LP and LPZ are at the L level, and both the switch circuits S0z and S0x are turned off. At this time, the ports P1a and P2a of the memory cell C0a are separated from the ports P1b and P2b of the memory cell C0b. Therefore, the ports P1a and P2a of the memory cell C0a are connected to and separated from the bit line pair BL0z and BL0x by the
そして、スイッチ回路S0z,S0xはLレベルの電圧認識信号LPZ、つまり図1に示す電圧認識信号LPに応答してオフし、図1のアドレスレジスタ12は、Lレベルの電圧認識信号LPに応答して、アドレスADDに応じたローアドレスRAを出力する。このため、図2のワードラインバッファ17は、ワード線WL1とワード線WL2をそれぞれ個別に活性化する。従って、2つのメモリセルC0a,C0bは、1つのデータをそれぞれ保持する個別のメモリセルとして機能する。
The switch circuits S0z and S0x are turned off in response to the L level voltage recognition signal LPZ, that is, the voltage recognition signal LP shown in FIG. 1, and the
低電圧モードのとき、電圧認識信号LP及びLPZはHレベルであり、スイッチ回路S0z,S0xがともにオンする。このとき、メモリセルC0aのポートP1a,P2aはメモリセルC0bのポートP1b,P2bと接続される。従って、両メモリセルC0a,C0bのポートP1a,P1bは、ワード線WL1の活性化/非活性化に応じてオンオフする転送ゲート32aと、ワード線WL2の活性化/非活性化に応じてオンオフする転送ゲート32bとのうちの少なくとも1つにより、ビット線BL0zと接離される。同様に、両メモリセルC0a,C0bのポートP2a,P2bは、ワード線WL1の活性化/非活性化に応じてオンオフする転送ゲート33aと、ワード線WL2の活性化/非活性化に応じてオンオフする転送ゲート33bとのうちの少なくとも1つにより、ビット線BL0xと接離される。
In the low voltage mode, the voltage recognition signals LP and LPZ are at the H level, and both the switch circuits S0z and S0x are turned on. At this time, the ports P1a and P2a of the memory cell C0a are connected to the ports P1b and P2b of the memory cell C0b. Therefore, the ports P1a and P1b of both the memory cells C0a and C0b are turned on / off in response to activation / inactivation of the word line WL2 and a
そして、電圧認識信号LPZ、つまり図1に示す電圧認識信号LPはHレベルであり、図1のアドレスレジスタ12は、Hレベルの電圧認識信号LPに応答して2つのワード線を同時に活性化するように、ローアドレスRAを出力する。このローアドレスRAにより、図2のワードラインバッファ17は、2本のワード線WL1とワード線WL2を同時に活性化する。この活性化したワード線WL1,WL2により、両メモリセルC0a,C0bの各ポートが対応するビット線BL0z,BL0xに接続される。従って、2つのメモリセルC0a,C0bは、同時に読み出し又は書き込みの対象となり、1つのデータを保持する1つのメモリセルとして機能する。
The voltage recognition signal LPZ, that is, the voltage recognition signal LP shown in FIG. 1 is at the H level, and the
この1つのメモリセルを、合成セルと呼ぶ。個々のメモリセルは6個のトランジスタから構成され、合成セルは12個のトランジスタから構成される。従って、メモリセルマトリックス11に含まれる合成セルの数は、個々のメモリセルの個数の半分となる。
This one memory cell is called a composite cell. Each memory cell is composed of 6 transistors, and the composite cell is composed of 12 transistors. Therefore, the number of composite cells included in the
そして、スイッチ回路S0zがオンすることにより、メモリセルC0aのトランジスタT1aと、メモリセルC0bのトランジスタT1bは、高電位電圧VDDを供給する配線と、ポートP1a,P1bとの間に互いに並列に接続された状態となる。さらに、トランジスタT1aのゲートは、トランジスタT1bのゲートとスイッチ回路S0xを介して接続されている。従って、両トランジスタT1a,T1bは、同時にオンオフする。 When the switch circuit S0z is turned on, the transistor T1a of the memory cell C0a and the transistor T1b of the memory cell C0b are connected in parallel to each other between the wiring that supplies the high potential voltage VDD and the ports P1a and P1b. It becomes a state. Further, the gate of the transistor T1a is connected to the gate of the transistor T1b via the switch circuit S0x. Therefore, both transistors T1a and T1b are turned on and off simultaneously.
トランジスタT1aとトランジスタT1bがともにオンするとき、
同様に、トランジスタT2aとトランジスタT2bは、ポートP1a,P1bと、低電位電圧を供給する配線との間に互いに並列に接続された状態となる。また、スイッチ回路S0xによっても、トランジスタT3aとトランジスタT3b、トランジスタT4aとトランジスタT4bが互いに並列に接続された状態となる。そして、2つのメモリセルC0a,C0bの対応するトランジスタ、つまりトランジスタT2aとトランジスタT2b、トランジスタT3aとトランジスタT3b、トランジスタT4aとトランジスタT4bが同時にオンオフする。
When both the transistor T1a and the transistor T1b are turned on,
Similarly, the transistors T2a and T2b are connected in parallel between the ports P1a and P1b and a wiring for supplying a low potential voltage. The switch circuit S0x also causes the transistors T3a and T3b, and the transistors T4a and T4b to be connected in parallel. The transistors corresponding to the two memory cells C0a and C0b, that is, the transistors T2a and T2b, the transistors T3a and T3b, and the transistors T4a and T4b are turned on and off at the same time.
メモリセルC1aはメモリセルC0aと同様に構成され、メモリセルC1bはメモリセルC0bと同様に構成されている。このため、メモリセルC1a及びC1bに含まれる素子については、メモリセルC0a及びC0bに含まれる素子と同じ符号を付す。 The memory cell C1a is configured similarly to the memory cell C0a, and the memory cell C1b is configured similar to the memory cell C0b. For this reason, the elements included in the memory cells C1a and C1b are assigned the same reference numerals as the elements included in the memory cells C0a and C0b.
そして、メモリセルC1a及びC1bは、ビット線対BL1z,BL1xに接続されている。そして、メモリセルC1aのポートP1a,P2aは、スイッチ回路S1z,S1xを介してメモリセルC1bのポートP1b,P2bとそれぞれ接続されている。 The memory cells C1a and C1b are connected to the bit line pair BL1z, BL1x. The ports P1a and P2a of the memory cell C1a are connected to the ports P1b and P2b of the memory cell C1b via the switch circuits S1z and S1x, respectively.
上記のように構成されたSRAM10は、2つのメモリセルを接続して1つのデータを記憶するメモリセルとして動作させることにより、安定度を高め、動作範囲を広げることができる。これは、以下の理由による。
The
SRAMの安定度を示す指標として、スタティックノイズマージン(Static Noise Margin:SNM)が用いられている。SNMは、メモリセルの2つの入出力ポートのそれぞれにおける電圧変化を示す特性波形を重ね合わせ、2つの特性波形に内接する図形の大きさ(例えば正方形の一辺の長さ)にて表される。そして、2つの特性波形の交点が動作点(動作ポイント)となる。 As an index indicating the stability of the SRAM, a static noise margin (SNM) is used. The SNM is represented by the size of a figure (for example, the length of one side of a square) that is inscribed in the two characteristic waveforms by superimposing characteristic waveforms indicating voltage changes at the two input / output ports of the memory cell. The intersection of the two characteristic waveforms becomes the operating point (operating point).
動作点は、メモリセルに含まれるインバータ回路を構成するトランジスタのしきい値電圧と、インバータ回路を構成する負荷トランジスタ(例えばPチャネルMOSトランジスタ)に流れる電流とドライバトランジスタ(例えばNチャネルMOSトランジスタ)に流れる電流の比により決定される。この電流比は、インバータ回路のベータレシオ(負荷トランジスタのβ値に対するドライバトランジスタのβ値の比)に対応する。 The operating point is that the threshold voltage of the transistors constituting the inverter circuit included in the memory cell, the current flowing through the load transistor (eg, P channel MOS transistor) constituting the inverter circuit, and the driver transistor (eg, N channel MOS transistor). It is determined by the ratio of the flowing current. This current ratio corresponds to the beta ratio of the inverter circuit (ratio of the β value of the driver transistor to the β value of the load transistor).
SRAMの動作範囲の1つは、メモリセルにてデータを安定して保持可能な電源電圧範囲である。この電圧範囲は、メモリセルに含まれるトランジスタの特性ばらつきに対応する。特性ばらつきは、上記の電流比のばらつきの要因となる。従って、電流比が小さいインバータ回路を含むメモリセルの安定度によってSRAMの動作範囲(電源電圧範囲)となる。 One of the operation ranges of the SRAM is a power supply voltage range in which data can be stably held in memory cells. This voltage range corresponds to variations in characteristics of transistors included in the memory cell. The characteristic variation causes the above-described variation in current ratio. Therefore, the operation range (power supply voltage range) of the SRAM is determined by the stability of the memory cell including the inverter circuit having a small current ratio.
図2に示すように、スイッチ回路S0z,S0xにより互いに接続された2つのメモリセルC0a,C0bは、メモリセルC0aに含まれるトランジスタT1a〜T4aに対して、メモリセルC0bに含まれるトランジスタT1b〜T4bがそれぞれ並列に接続される。すると、例えば高電位電圧VDDを供給する配線からポートP1a及びP1bに流れる電流量は、トランジスタT1aに流れる電流量とトランジスタT1bに流れる電流量の合計値となる。そして、ポートP1a及びP1bから低電位電圧を供給する配線に流れる電流量は、トランジスタT2aに流れる電流量とトランジスタT2bに流れる電流量の合計値となる。 As shown in FIG. 2, the two memory cells C0a and C0b connected to each other by the switch circuits S0z and S0x are different from the transistors T1a to T4a included in the memory cell C0a with respect to the transistors T1b to T4b included in the memory cell C0b. Are connected in parallel. Then, for example, the amount of current flowing from the wiring supplying the high potential voltage VDD to the ports P1a and P1b is the sum of the amount of current flowing through the transistor T1a and the amount of current flowing through the transistor T1b. The amount of current flowing through the wiring that supplies the low potential voltage from the ports P1a and P1b is the sum of the amount of current flowing through the transistor T2a and the amount of current flowing through the transistor T2b.
すると、電流比は、トランジスタT1a及びT2aに流れる電流量と、トランジスタT1b及びT2bに流れる電流量の比となる。この電流比は、個々のインバータ回路の電流比の平均値となる。従って、個々のメモリセルを独立して動作させるときのメモリセルマトリックスにおける電流比のばらつきと比べ、2つのメモリセルを互いに接続したときのメモリセルマトリックスにおける電流比のばらつきが小さくなる。 Then, the current ratio is a ratio between the amount of current flowing through the transistors T1a and T2a and the amount of current flowing through the transistors T1b and T2b. This current ratio is an average value of the current ratios of the individual inverter circuits. Therefore, the variation in the current ratio in the memory cell matrix when two memory cells are connected to each other is smaller than the variation in the current ratio in the memory cell matrix when each memory cell is operated independently.
つまり、2つのメモリセルC0a,C0bをスイッチ回路S0z,S0xにより互いに接続することは、各メモリセルC0a,C0bに含まれる素子のばらつきを小さくすることと等価となる。その結果、電源電圧範囲を決定する電流比が大きくなる。このため、メモリセルの安定度が、個々のメモリセルを動作させる場合よりも高くなる。つまり、メモリセルの動作範囲が広くなる。 That is, connecting the two memory cells C0a and C0b to each other by the switch circuits S0z and S0x is equivalent to reducing variations in elements included in the memory cells C0a and C0b. As a result, the current ratio that determines the power supply voltage range is increased. For this reason, the stability of the memory cell is higher than when operating individual memory cells. That is, the operating range of the memory cell is widened.
このように、2つのメモリセルを接続して1つのメモリセルとして動作させることにより、動作範囲を広くすることができる。このため、SRAM10に供給する高電位電圧VDDを低電圧化する、即ち低電圧モードにて安定して動作するSRAM10を得ることができる。
As described above, the operation range can be widened by connecting two memory cells to operate as one memory cell. Therefore, it is possible to obtain the
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)SRAM10のメモリセルマトリックス11は、同じビット線対BL0z,BL0xに接続されたメモリセルC0a,C0bを含む。メモリセルC0aは、1つのセル部31aと2つの転送ゲート32a,33aを含む。セル部31aの2つのインバータ回路34a,35aは互いの入力端子と出力端子とが接続されている。メモリセルC0bは、1つのセル部31bと2つの転送ゲート32b,33bを含む。セル部31bの2つのインバータ回路34b,35bは互いの入力端子と出力端子とが接続されている。メモリセルC0aに含まれる2つのポートP1a,P2aは、スイッチ回路S0z,S0xを介してメモリセルC0bに含まれる2つのポートP1b,P2bとそれぞれ接続されている。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
従って、スイッチ回路S0z,S0xをオフしたとき、メモリセルC0a,C0bは、それぞれ独立してデータの読み出し又は書き込みが行われる。一方、スイッチ回路S0z,S0xをオンしたとき、メモリセルC0a,C0bは、1つのデータを記憶するメモリセルとして動作する。そして、2つのメモリセルC0a,C0bを互いに接続すると、各メモリセルC0a,C0bに含まれる素子のばらつきの影響が小さくなり、個々のメモリセルを動作させる場合と比べて、電源電圧範囲を決定する電流比が大きくなる。この結果、メモリセルの安定度を、個々のメモリセルを動作させる場合よりも高くする、つまり、メモリセルの動作範囲を広くすることができる。 Therefore, when the switch circuits S0z and S0x are turned off, the memory cells C0a and C0b perform data reading or writing independently of each other. On the other hand, when the switch circuits S0z and S0x are turned on, the memory cells C0a and C0b operate as memory cells that store one piece of data. When the two memory cells C0a and C0b are connected to each other, the influence of variations in the elements included in the memory cells C0a and C0b is reduced, and the power supply voltage range is determined as compared with the case of operating individual memory cells. The current ratio increases. As a result, the stability of the memory cell can be made higher than when individual memory cells are operated, that is, the operating range of the memory cell can be widened.
(2)メモリセルC0aのポートP1a,P2aとメモリセルC0bのポートP1b,P2bを接続することにより、メモリセルの動作範囲が広くなる。従って、動作電圧としてメモリセルC0a,C0bに供給する高電位電圧VDDを低くしても、データを保持することができ、誤動作を防止することができる。従って、SRAM10を低電圧化することができる。
(2) By connecting the ports P1a and P2a of the memory cell C0a and the ports P1b and P2b of the memory cell C0b, the operation range of the memory cell is widened. Therefore, even if the high potential voltage VDD supplied to the memory cells C0a and C0b is lowered as the operating voltage, data can be held and malfunction can be prevented. Therefore, the voltage of the
(第二実施形態)
以下、第二実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付す。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described below.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment.
図3に示すように、本実施形態のSRAM40は、セル電圧制御回路(VDD2 Gen)41を含む。
セル電圧制御回路41は、電圧認識信号LPに基づいて、高電位電圧VDD(第1の高電位電圧)、又は高電位電圧VDDより低い第2の高電位電圧をメモリセルマトリックス11に供給する。例えば、セル電圧制御回路41は、Lレベルの電圧認識信号LPに応答して高電位電圧VDDをメモリセルマトリックス11に供給し、Hレベルの電圧認識信号LPに応答して第2の高電位電圧をメモリセルマトリックス11に供給する。
As shown in FIG. 3, the
The cell
図4に示すように、ワード線WL1に接続されたメモリセルC0a及びC1aには、配線L1を介して高電位電圧VDDが供給される。メモリセルC0aは、1つのセル部31aと2つの転送ゲート32a,33aを含む。セル部31aは、2つのインバータ回路34a,35aを含む。インバータ回路34aのPチャネルMOSトランジスタT1aと、インバータ回路35aのPチャネルMOSトランジスタT3aは、配線L1に接続されている。従って、メモリセルC0aのインバータ回路34a,35aには、動作電圧として高電位電圧VDDが供給される。メモリセルC1aは、メモリセルC0aと同様であるため、説明を省略する。
As shown in FIG. 4, the high potential voltage VDD is supplied to the memory cells C0a and C1a connected to the word line WL1 through the wiring L1. Memory cell C0a includes one
メモリセルC0aと対(ペア)となるメモリセルC0bは、配線L2を介してセル電圧制御回路41に接続されている。
セル電圧制御回路41は、PチャネルMOSトランジスタT11、NチャネルMOSトランジスタT12を含む。PMOSトランジスタT11のソースには高電位電圧VDDが供給され、ドレインは配線L2に接続され、ゲートに電圧認識信号LPが供給される。PMOSトランジスタT11は、電圧認識信号LPに応答してオンオフし、オンしたPMOSトランジスタT11と配線L2を介してメモリセルC0bに高電位電圧VDDが供給される。
The memory cell C0b paired with the memory cell C0a is connected to the cell
Cell
NMOSトランジスタT12のソースは配線L2に接続され、ドレインに高電位電圧VDDが供給され、ゲートに電圧認識信号LPが供給されている。NMOSトランジスタT12は、電圧認識信号LPに応答してオンオフする。即ち、PMOSトランジスタT11とNMOSトランジスタT12は、電圧認識信号LPに応答して相補的にオンオフする。 The source of the NMOS transistor T12 is connected to the wiring L2, the high potential voltage VDD is supplied to the drain, and the voltage recognition signal LP is supplied to the gate. The NMOS transistor T12 is turned on / off in response to the voltage recognition signal LP. That is, the PMOS transistor T11 and the NMOS transistor T12 are complementarily turned on and off in response to the voltage recognition signal LP.
Hレベルの電圧認識信号LPは、高電位電圧VDDレベルである。このため、NMOSトランジスタT12がオンしたとき、そのNMOSトランジスタT12のソース電位は、NMOSトランジスタT12のしきい値電圧ぶん低い電圧となる。従って、セル電圧制御回路41は、NMOSトランジスタT12のしきい値ぶんだけ高電位電圧VDDから低い電圧を第2の高電位電圧として生成する。そして、この第2の高電位電圧は、配線L2を介してメモリセルC0bに供給される。
The H level voltage recognition signal LP is at the high potential voltage VDD level. For this reason, when the NMOS transistor T12 is turned on, the source potential of the NMOS transistor T12 becomes as low as the threshold voltage of the NMOS transistor T12. Therefore, the cell
メモリセルC0bは、電圧認識信号LPZに基づいて、スイッチ回路S0z,S0xを介してペアとなるメモリセルC0aに対して接離される。同様に、メモリセルC1bは、電圧認識信号LPZに基づいて、スイッチ回路S1z,S1xを介してペアとなるメモリセルC1aに対して接離される。なお、両メモリセルC0b及びC1bは同じ構成であり、同じように動作するため、以下では、メモリセルC0b及びそのメモリセルC0bが接離されるメモリセルC1aについて説明する。 The memory cell C0b is connected to and separated from the paired memory cell C0a via the switch circuits S0z and S0x based on the voltage recognition signal LPZ. Similarly, the memory cell C1b is connected to and separated from the paired memory cell C1a via the switch circuits S1z and S1x based on the voltage recognition signal LPZ. Since both the memory cells C0b and C1b have the same configuration and operate in the same manner, the memory cell C0b and the memory cell C1a to which the memory cell C0b is connected and separated will be described below.
電圧認識信号LP,LPZによりスイッチ回路S0z,S0xがオフすると、メモリセルC0bがメモリセルC0aから切り離される。そして、メモリセルC0bには、セル電圧制御回路41から高電位電圧VDDが供給される。従って、メモリセルC0a及びC0bは、それぞれが1つのデータを記憶するメモリセルとして機能する。
When the switch circuits S0z and S0x are turned off by the voltage recognition signals LP and LPZ, the memory cell C0b is disconnected from the memory cell C0a. Then, the high potential voltage VDD is supplied from the cell
一方、電圧認識信号LP,LPZによりスイッチ回路S0z,S0xがオンすると、メモリセルC0bがメモリセルC0aに接続される。従って、メモリセルC0a及びC0bは、協働して1つのデータを保持する1つのメモリセルとして機能する。 On the other hand, when the switch circuits S0z and S0x are turned on by the voltage recognition signals LP and LPZ, the memory cell C0b is connected to the memory cell C0a. Therefore, the memory cells C0a and C0b function as one memory cell that holds one data in cooperation.
このとき、メモリセルC0bには、セル電圧制御回路41から第2の高電位電圧が供給される。そして、メモリセルC0bのポートP1b,P2bは、オンしたスイッチ回路S0z,S0xを介してメモリセルC0aのポートP1a,P2aと接続されているため、同じレベルとなる。
At this time, the second high potential voltage is supplied from the cell
従って、メモリセルC0bのPチャネルMOSトランジスタT1b,T3bに流れる電流量は、メモリセルC0aのPチャネルMOSトランジスタT1a,T3aに流れる電流量よりも少なくなる。一方、メモリセルC0bのNチャネルMOSトランジスタT2b,T4bに流れる電流量は、メモリセルC0aのNチャネルMOSトランジスタT2a,T4aに流れる電流量と同じとなる。その結果、PチャネルMOSトランジスタT1a,T3a,T1b,T3bにより流れる電流量に対して、NチャネルMOSトランジスタT2a,T4a,T2b,T4bにより流れる電流量の比が、それぞれのメモリセルC0a及びC0bを別個に動作させる場合と比べて大きくなる。このため、メモリセルの安定度が、個々のメモリセルを動作させる場合よりも高くなる。つまり、メモリセルの動作範囲が広くなる。 Therefore, the amount of current flowing through P channel MOS transistors T1b and T3b of memory cell C0b is smaller than the amount of current flowing through P channel MOS transistors T1a and T3a of memory cell C0a. On the other hand, the amount of current flowing through N channel MOS transistors T2b and T4b of memory cell C0b is the same as the amount of current flowing through N channel MOS transistors T2a and T4a of memory cell C0a. As a result, the ratio of the amount of current flowing through the N-channel MOS transistors T2a, T4a, T2b, and T4b to the amount of current flowing through the P-channel MOS transistors T1a, T3a, T1b, and T3b is different for each of the memory cells C0a and C0b. It becomes larger than the case where it operates. For this reason, the stability of the memory cell is higher than when operating individual memory cells. That is, the operating range of the memory cell is widened.
そして、メモリセルC0bの動作電圧を、高電位電圧VDDよりも低くすることで、インバータ回路34b,35bの動作特性は、低電位側にシフトする。この結果、2つのメモリセルC0a及びC0bの動作範囲は、低電位側に向って広くなる。従って、高電位電圧VDDを低電圧化しても、所定値以上のSNMとなる、即ち安定度が確保される。
Then, by making the operating voltage of the memory cell C0b lower than the high potential voltage VDD, the operating characteristics of the
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)メモリセルC0aに対して、スイッチ回路S0z,S0xを介してペアとなるメモリセルC0bを接続し、そのメモリセルC0bに、セル電圧制御回路41から高電位電圧VDDより低い第2の高電位電圧を供給するようにした。これにより、負荷トランジスタT1a,T3a,T1b,T3bにより流れる電流量に対して、ドライバトランジスタT2a,T4a,T2b,T4bにより流れる電流量の比が、それぞれのメモリセルC0a及びC0bを別個に動作させる場合と比べて大きくなる。このため、メモリセルの安定度を、個々のメモリセルを動作させる場合よりも高くする、つまり、メモリセルの動作範囲を広くすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A pair of memory cells C0b is connected to the memory cell C0a via the switch circuits S0z and S0x, and a second high voltage lower than the high potential voltage VDD from the cell
(2)メモリセルC0bの動作電圧を、高電位電圧VDDよりも低くすることで、インバータ回路34b,35bの動作特性は、低電位側にシフトする。この結果、2つのメモリセルC0a及びC0bの動作範囲を、低電位側に向って広くすることができる。従って、高電位電圧VDDを低電圧化しても、所定値以上のSNMとなる、即ち安定度を確保することができる。
(2) By making the operating voltage of the memory cell C0b lower than the high potential voltage VDD, the operating characteristics of the
(3)セル電圧制御回路41はPチャネルMOSトランジスタT11とNチャネルMOSトランジスタT12を含み、通常動作モードの時にはトランジスタT11をオンしてメモリセルC0bに高電位電圧VDDを供給し、低電圧モードの時にはトランジスタT12をオンして高電位電圧VDDよりトランジスタT12のしきい値電圧分低い電圧をメモリセルC0bに供給するようにした。その結果、メモリセルC0bに供給する高電位電圧を容易に制御することができる。
(3) The cell
(第三実施形態)
以下、第三実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付す。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment.
図5に示すように、ワード線WL2に接続されたメモリセルC0b,C1bは、セル電圧制御回路51に接続されている。セル電圧制御回路51は、メモリセルC0b及びC1bに対応するトランジスタT21,T22を含む。尚、図5では、メモリセルC0b及びC1bに対応する構成を示している。
As shown in FIG. 5, the memory cells C0b and C1b connected to the word line WL2 are connected to the cell
トランジスタT21は例えばPチャネルMOSトランジスタである。トランジスタT21はソースに高電位電圧VDDが供給され、ドレインがメモリセルC0bのインバータ回路34b,35bの電源端子、即ちインバータ回路34b,35bに含まれるPチャネルMOSトランジスタT1b,T3bのソースに接続されている。トランジスタT21のゲートには電圧認識信号LPZが供給される。
The transistor T21 is, for example, a P channel MOS transistor. The transistor T21 has a source supplied with a high potential voltage VDD, and a drain connected to the power supply terminals of the
トランジスタT22は、トランジスタT21と同様に、ソースに高電位電圧VDDが供給され、ドレインがメモリセルC1bのインバータ回路34b,35bの電源端子に接続され、ゲートに電圧認識信号LPZが供給される。
In the transistor T22, similarly to the transistor T21, the high potential voltage VDD is supplied to the source, the drain is connected to the power supply terminals of the
トランジスタT21,T22は、電圧認識信号LPZに応答してオンオフする。トランジスタT21,T22がオンすると、各メモリセルC0b,C1bのインバータ回路34b,35bに高電位電圧VDDが供給される。一方、トランジスタT21,T22がオフすると、各メモリセルC0b,C1bのインバータ回路34b,35bに対する高電位電圧VDDの供給が停止される。
The transistors T21 and T22 are turned on / off in response to the voltage recognition signal LPZ. When the transistors T21 and T22 are turned on, the high potential voltage VDD is supplied to the
即ち、本実施形態のセル電圧制御回路51は、電圧認識信号LPZに応答して、高電位電圧VDDを供給、又は高電位電圧VDDの供給を停止する。
そして、メモリセルC0bは、電圧認識信号LPZに基づいて、スイッチ回路S0z,S0xを介してペアとなるメモリセルC0aに対して接離される。同様に、メモリセルC1bは、電圧認識信号LPZに基づいて、スイッチ回路S1z,S1xを介してペアとなるメモリセルC1aに対して接離される。なお、両メモリセルC0b及びC1bは同じ構成であり、同じように動作するため、以下では、メモリセルC0b及びそのメモリセルC0bが接離されるメモリセルC1aについて説明する。
That is, the cell
The memory cell C0b is connected to and separated from the paired memory cell C0a via the switch circuits S0z and S0x based on the voltage recognition signal LPZ. Similarly, the memory cell C1b is connected to and separated from the paired memory cell C1a via the switch circuits S1z and S1x based on the voltage recognition signal LPZ. Since both the memory cells C0b and C1b have the same configuration and operate in the same manner, the memory cell C0b and the memory cell C1a to which the memory cell C0b is connected and separated will be described below.
電圧認識信号LP,LPZによりスイッチ回路S0z,S0xがオフすると、メモリセルC0bがメモリセルC0aから切り離される。そして、メモリセルC0bには、セル電圧制御回路41から高電位電圧VDDが供給される。従って、メモリセルC0a及びC0bは、それぞれが1つのデータを記憶するメモリセルとして機能する。
When the switch circuits S0z and S0x are turned off by the voltage recognition signals LP and LPZ, the memory cell C0b is disconnected from the memory cell C0a. Then, the high potential voltage VDD is supplied from the cell
一方、電圧認識信号LP,LPZによりスイッチ回路S0z,S0xがオンすると、メモリセルC0bがメモリセルC0aに接続される。従って、メモリセルC0a及びC0bは、協働して1つのデータを保持する1つのメモリセルとして機能する。 On the other hand, when the switch circuits S0z and S0x are turned on by the voltage recognition signals LP and LPZ, the memory cell C0b is connected to the memory cell C0a. Therefore, the memory cells C0a and C0b function as one memory cell that holds one data in cooperation.
このとき、セル電圧制御回路41は、メモリセルC0bに対して高電位電圧VDDの供給を停止する。そして、メモリセルC0bのポートP1b,P2bは、オンしたスイッチ回路S0z,S0xを介してメモリセルC0aのポートP1a,P2aと接続されているため、同じレベルとなる。
At this time, the cell
従って、メモリセルC0bのPチャネルMOSトランジスタT1b,T3bに流れる電流量は、ゼロとなる。一方、メモリセルC0bのNチャネルMOSトランジスタT2b,T4bに流れる電流量は、メモリセルC0aのNチャネルMOSトランジスタT2a,T4aに流れる電流量と同じとなる。その結果、PチャネルMOSトランジスタT1a,T3a,T1b,T3bにより流れる電流量に対して、NチャネルMOSトランジスタT2a,T4a,T2b,T4bにより流れる電流量の比が、それぞれのメモリセルC0a及びC0bを別個に動作させる場合と比べて大きくなる。このため、メモリセルの安定度が、個々のメモリセルを動作させる場合よりも高くなる。つまり、メモリセルの動作範囲が広くなる。 Therefore, the amount of current flowing through the P-channel MOS transistors T1b and T3b of the memory cell C0b is zero. On the other hand, the amount of current flowing through N channel MOS transistors T2b and T4b of memory cell C0b is the same as the amount of current flowing through N channel MOS transistors T2a and T4a of memory cell C0a. As a result, the ratio of the amount of current flowing through the N-channel MOS transistors T2a, T4a, T2b, and T4b to the amount of current flowing through the P-channel MOS transistors T1a, T3a, T1b, and T3b is different for each of the memory cells C0a and C0b. It becomes larger than the case where it operates. For this reason, the stability of the memory cell is higher than when operating individual memory cells. That is, the operating range of the memory cell is widened.
そして、メモリセルC0bに対して、高電位電圧VDDの供給を停止することで、インバータ回路34b,35bの動作特性は、低電位側にシフトする。この結果、2つのメモリセルC0a及びC0bの動作範囲は、低電位側に向って広くなる。従って、高電位電圧VDDを低電圧化しても、所定値以上のSNMとなる、即ち安定度が確保される。
Then, by stopping the supply of the high potential voltage VDD to the memory cell C0b, the operating characteristics of the
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)メモリセルC0aに対して、スイッチ回路S0z,S0xを介してペアとなるメモリセルC0bを接続し、セル電圧制御回路51は、メモリセルC0bに対して高電位電圧VDDの供給を停止するようにした。これにより、負荷トランジスタT1a,T3aにより流れる電流量に対して、ドライバトランジスタT2a,T4a,T2b,T4bにより流れる電流量の比が、それぞれのメモリセルC0a及びC0bを別個に動作させる場合と比べて大きくなる。このため、メモリセルの安定度を、個々のメモリセルを動作させる場合よりも高くする、つまり、メモリセルの動作範囲を広くすることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A pair of memory cells C0b is connected to the memory cell C0a via the switch circuits S0z and S0x, and the cell
(2)メモリセルC0bに対して、高電位電圧VDDの供給を停止することで、インバータ回路34b,35bの動作特性は、低電位側にシフトする。この結果、2つのメモリセルC0a及びC0bの動作範囲を、低電位側に向って広くすることができる。従って、高電位電圧VDDを低電圧化しても、所定値以上のSNMとなる、即ち安定度を確保することができる。
(2) By stopping the supply of the high potential voltage VDD to the memory cell C0b, the operating characteristics of the
(3)セル電圧制御回路51は、メモリセルC0bのインバータ回路34b,35bに接続されたPチャネルMOSトランジスタT21を含み、通常動作モードの時にはトランジスタT21をオンし、低電圧モードの時にはトランジスタT21をオフするようにした。その結果、メモリセルC0bに供給する高電位電圧VDDを容易に制御することができる。
(3) The cell
(第四実施形態)
以下、第四実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付す。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment.
図6に示すように、SRAM60は、アドレスレジスタ61を含む。
アドレスレジスタ61には、アドレスADD、ライトイネーブル信号WE、電圧認識信号LPが入力される。
As shown in FIG. 6, the
ライトイネーブル信号WEは、SRAM60に対してデータの書き込みが行われるときに活性化される。
アドレスレジスタ61は、電圧認識信号LPに基づいて、通常動作モード時に、アドレスADDに基づいて1本のワード線WLを活性化するようにローアドレスRAを生成する。また、アドレスレジスタ61は、電圧認識信号LPに基づいて、低電圧モード時に、ライトイネーブル信号WEに応じて、ペアとなる2本のワード線のうちの何れか1本又は2本のワード線WLを活性化するようにローアドレスRAを生成する。
The write enable signal WE is activated when data is written to the
Based on the voltage recognition signal LP, the
詳しくは、低電圧モードにおいて、アドレスレジスタ61は、ライトイネーブル信号WEに基づいて、データの読み出し時にペアとなる2本のワード線のうちの何れか1本を活性化し、データの書き込み時にペアとなる2本のワード線WLを同時に活性化するように、ローアドレスRAを生成する。
Specifically, in the low voltage mode, the
メモリセルマトリックス11は第一実施形態と同様に構成されているため、図2を用いてアドレスレジスタ61の動作を説明する。
メモリセルマトリックス11は、ワード線WL1に接続されたメモリセルC0aと、ワード線WL2に接続されたメモリセルC0bを有し、両メモリセルC0a,C0bはスイッチ回路S0z,S0xを介して互いに接離される。つまり、メモリセルC0aとメモリセルC0bはペアとなる2つのメモリセルである。
Since the
The
アドレスレジスタ61は、Hレベルの電圧認識信号LPと、活性化されたライトイネーブル信号WEとに基づいて、2つのワード線WL1,WL2を選択するべくローアドレスRAを出力し、そのローアドレスRAに基づいてワード線WL1とワード線WL2が活性化される。活性化されたワード線WL1,WL2に基づいて、メモリセルC0aの転送ゲート32a,33aと、メモリセルC0bの転送ゲート32b,33bがオンする。この結果、両メモリセルC0a及びC0bのポートP1a及びP1bは、オンした2つの転送ゲート32a,32bを介してビット線BL0zに接続され、ポートP2a及びP2bは、オンした2つの転送ゲート33a,33bを介してビット線BL0xに接続される。
The
一方、アドレスレジスタ61は、Hレベルの電圧認識信号LPと、非活性のライトイネーブル信号WEとに基づいて、1つのワード線WL1を選択するべくローアドレスRAを出力し、そのローアドレスRAに基づいてワード線WL1が活性化される。このとき、ワード線WL2は活性化されていない、つまり非活性である。すると、メモリセルC0aの転送ゲート32a,33aはオンし、メモリセルC0bの転送ゲート32b,33bはオフする。この結果、両メモリセルC0a及びC0bのポートP1a及びP1bは、オンした1つの転送ゲート32aを介してビット線BL0zに接続され、ポートP2a及びP2bは、オンした1つの転送ゲート33aを介してビット線BL0xに接続される。
On the other hand, the
そして、両メモリセルC0a及びC0bは、スイッチ回路S0z,S0xを介して互いに接続され、合成セルを構成する。従って、アドレスレジスタ61は、書き込み時と非書き込み時とで、合成セルをビット線対BL0z,BL0xと接続する転送ゲートの数が変更する。従って、転送ゲートの電流量に対するドライバトランジスタ(本実施形態では入出力ポートと低電位電圧が供給される配線との間に接続されたトランジスタ)の電流量の比が、書き込み時と比べて大きくなる。つまり、非読み出し時(読み出し時及び非アクセス時)におけるメモリセルの安定度(SNM)が、書き込み時における安定度よりも高くなる。従って、動作電圧が低電圧化されても、安定してデータを保持することができる。また、読み出し時における安定度が高くなるため、読み出し動作時において、入出力ポートのレベルが反転して誤ったデータが保持されるなどの誤動作を防ぐことができる。上記は、言い換えれば、書き込み時における安定度が、非読み出し時(読み出し時及び非アクセス時)における安定度よりも低くなる。従って、ビット線BL0z,BL0xからデータを容易に保持させることができる。
The memory cells C0a and C0b are connected to each other via the switch circuits S0z and S0x to form a composite cell. Therefore, in the
尚、本実施形態のアドレスレジスタ61を、第二及び第三実施形態のSRAMに適用してもよい。例えば、第二実施形態のSRAM40の場合、合成セルを構成したときの動作範囲が、個々のメモリセルとした場合よりも広く、低電圧方向にシフトされている。従って、本実施形態のアドレスレジスタ61を適用すると、動作電圧が低電圧化されたときに、非書き込み時における合成セルの安定度を増すことができる。
Note that the address register 61 of this embodiment may be applied to the SRAMs of the second and third embodiments. For example, in the case of the
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)アドレスレジスタ61は、電圧認識信号LPに基づいて、通常動作モード時に、アドレスADDに基づいて1本のワード線WLを活性化するようにローアドレスRAを生成し、低電圧モード時に、ライトイネーブル信号WEに応じて、ペアとなる2本のワード線のうちの何れか1本又は2本のワード線WLを活性化するようにローアドレスRAを生成する。このローアドレスRAに基づいて、書き込み動作時にワード線WL1,WL2が活性化される。一方、非書き込み動作時にワード線WL1が活性化され、ワード線WL2は非活性化される。その結果、非読み出し時(読み出し時及び非アクセス時)におけるメモリセルの安定度(SNM)を、書き込み時における安定度よりも高くすることができる。従って、動作電圧が低電圧化されても、安定してデータを保持することができる。また、読み出し時における安定度が高くなるため、読み出し動作時において、入出力ポートのレベルが反転して誤ったデータが保持されるなどの誤動作を防ぐことができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)また、書き込み時における安定度を、非読み出し時(読み出し時及び非アクセス時)における安定度よりも低くすることになり、ビット線BL0z,BL0xからデータを容易に書き込むことができる。 (2) Further, the stability at the time of writing is made lower than the stability at the time of non-reading (during reading and non-accessing), so that data can be easily written from the bit lines BL0z and BL0x.
(第五実施形態)
以下、第五実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付す。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment will be described below.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment.
図7に示すように、SRAM70は、メモリセルマトリックス71、アドレスレジスタ72、セル短絡制御回路73を含む。
アドレスレジスタ72には、アドレスADD、ライトイネーブル信号WE、電圧認識信号LPが入力される。
As shown in FIG. 7, the
The
アドレスレジスタ72は、上記実施形態と同様に、電圧認識信号LPに基づいて、Lレベルの信号LPに応答して通常動作モードにて動作し、Hレベルの信号LPに応答して低電圧モードにて動作する。さらに、アドレスレジスタ72は、電圧認識信号LPの立上がりタイミングから所定の期間をデータ転送期間とし、このデータ転送期間において、ペアとなる2つのメモリセルのうちの1つが接続されたワード線WLを、一定の期間活性化するようにローアドレスRAを出力する。ここで、ペアとなる2つのメモリセルのうち、データ転送期間に活性化されないワード線に接続されたメモリセルをメインセルと呼び、データ転送期間に活性化されるワード線に接続されたメモリセルをサブセルと呼ぶことにする。
The
セル短絡制御回路73は、電圧認識信号LPに基づいて、信号LPZ,LPXP,LPZ2を生成する。これらの信号LPZ,LPXP,LPZ2は、メモリセルマトリックス71に供給される。尚、図7には、信号名としてLPZのみが示されている。
The cell short-
セル短絡制御回路73は、図9に示すように、電圧認識信号LPがLレベルのとき、Lレベルの信号LPZ,LPZ2と、Hレベルの信号LPXPを出力する。セル短絡制御回路73は、Hレベルの電圧認識信号LPに応答して、Lレベルの信号LPXPと、Hレベルの信号LPZ2を出力する。そして、Hレベルの信号LPが入力されてから所定時間経過すると、Hレベルの信号LPZを出力する。更に、所定時間経過すると、Hレベルの信号LPXPを出力する。
As shown in FIG. 9, when the voltage recognition signal LP is at the L level, the cell short
Hレベルの電圧認識信号LPが入力されてから、Hレベルの信号LPXPを出力するまでの期間がデータ転送期間である。上記実施形態と同様に、ワード線WL1及びWL2が、ペアとなる2つのメモリセルがそれぞれ接続されたワード線である。このデータ転送期間内において、図7に示すアドレスレジスタ72は、ワード線WL2を、一定期間活性化(Hレベル)とする。そして、図7に示すセル短絡制御回路73は、ワード線WL2が非活性化された後に、Hレベルの信号LPZを出力する。なお、本実施形態では、アドレスレジスタ72及びセル短絡制御回路73は、Hレベルの電圧認識信号LPが入力されてから、時定数等によって設定される時間の経過後に、ローアドレスRAと信号LPZをそれぞれ変更するように構成されている。
A period from when the H level voltage recognition signal LP is input to when the H level signal LPXP is output is a data transfer period. As in the above embodiment, the word lines WL1 and WL2 are word lines to which two memory cells that form a pair are connected. In this data transfer period, the
次に、メモリセルマトリックス71の構成を説明する。
図8には、図7のメモリセルマトリックス71に含まれる4つのメモリセルC0a,C0b2,C1a,C1b2が示されている。メモリセルC0a,C1aはワード線WL1に接続され、メモリセルC0b2,C1b2は、ワード線WL2に接続されている。即ち、メモリセルC0a,C1aはメインセルであり、メモリセルC0b2,C1b2はサブセルである。
Next, the configuration of the
FIG. 8 shows four memory cells C0a, C0b2, C1a, and C1b2 included in the
メモリセルC0b2は、セル部31b、転送ゲート32b,33b、スイッチ回路S0H,S0Lを含む。セル部31bは、スイッチ回路S0Hを介して高電位電圧VDDを供給される配線に接続されるとともに、スイッチ回路S0Lを介して低電位電圧を供給する配線に接続されている。
Memory cell C0b2 includes a
スイッチ回路S0Hは例えばPチャネルMOSトランジスタであり、このトランジスタのソースに高電位電圧VDDが供給され、ドレインがセル部31bに接続されている。スイッチ回路S0Lは例えばNチャネルMOSトランジスタであり、このトランジスタのソースに低電位電圧が供給され、ドレインがセル部31bに接続されている。
The switch circuit S0H is, for example, a P-channel MOS transistor, the high potential voltage VDD is supplied to the source of this transistor, and the drain is connected to the
セル部31bは、上記したように、2つのインバータ回路34b,35bを含み、インバータ回路34bはトランジスタT1bとトランジスタT2bとを含み、インバータ回路35bはトランジスタT3bとトランジスタT4bを含む。従って、PMOSトランジスタT1b,T3bのソースがスイッチ回路S0Hに接続され、NMOSトランジスタT2b,T4bのソースがスイッチ回路S0Lに接続されている。つまり、スイッチ回路S0Hは、インバータ回路34b,35bの高電位側電源端子に接続され、スイッチ回路S0Lは、インバータ回路34b,35bの低電位側電源端子に接続されている。
As described above, the
スイッチ回路S0Hは、図7に示すセル短絡制御回路73から出力される信号LPZ2に応答してオンオフし、スイッチ回路S0Lは同セル短絡制御回路73から出力される信号LPXPに応答してオンオフする。信号LPZ2は、電圧認識信号LPに基づいて、低電圧モードの間、Hレベルとなる。従って、スイッチ回路S0Hは、通常動作モードの間オンし、低電圧モードの間オフする。つまり、第四実施形態と同様に、セル部31bには、通常動作モードの間、高電位電圧VDDが供給され、低電圧モードの間、高電位電圧VDDの供給が停止される。
The switch circuit S0H is turned on / off in response to the signal LPZ2 output from the cell short
信号LPXPは、データ転送期間の間、Lレベルとなる。従って、スイッチ回路S0Lは、通常動作モードの間オンする。また、スイッチ回路S0Lは、低電圧モードにおいて、データ転送期間の間オフし、データ転送期間の後はオンする。従って、セル部31bは、データ転送期間の間、高電位電圧VDDを供給する配線と、低電位電圧を供給する配線とから切り離された、いわゆるフローティング状態となる。
The signal LPXP is at the L level during the data transfer period. Accordingly, the switch circuit S0L is turned on during the normal operation mode. In addition, the switch circuit S0L is turned off during the data transfer period and turned on after the data transfer period in the low voltage mode. Therefore, the
このデータ転送期間において、ワード線WL2が活性化されることにより、メモリセルC0b2の転送ゲート32b,33bはオンし、セル部31bの入出力ポートP1b,P2bはビット線BL0z,BL0xにそれぞれ接続される。ビット線対BL0z,BL0xは、例えばコラムセレクタ18(図1参照)によって、読み出し動作と書き込み動作以外のときに高電位電圧VDDレベル(Hレベル)のリセットされている。従って、ポートP1b,P2bの電位は、転送ゲート32b,33bがオンすることにより、図9に示すように、ビット線対BL0z,BL0xの電位、つまりHレベルに向って上昇する。
In this data transfer period, the word line WL2 is activated to turn on the
次に、図9に示すように、ワード線WL2が非活性化されると、転送ゲート32b、33bがオフし、ポートP1b,P2bはビット線BL0z,BL0xから切り離される。
次に、図9に示すように、Hレベルの信号LPZがセル短絡制御回路73(図7参照)から出力されると、スイッチ回路S0z,S0xがオンし、メモリセルC0b2のポートP1b,P2bは、メモリセルC0aのポートP1a,P2bにそれぞれ接続される。すると、サブセルC0b2のポートP1b,P2bのレベルは、接続されたメインセルC0aのポートP1a,P2aのレベルに応じて変化し、やがてメインセルC0aのポートP1a,P2aのレベルと等しくなる。
Next, as shown in FIG. 9, when the word line WL2 is deactivated, the
Next, as shown in FIG. 9, when an H level signal LPZ is output from the cell short circuit control circuit 73 (see FIG. 7), the switch circuits S0z and S0x are turned on, and the ports P1b and P2b of the memory cell C0b2 are turned on. Are connected to the ports P1a and P2b of the memory cell C0a, respectively. Then, the levels of the ports P1b and P2b of the subcell C0b2 change according to the levels of the ports P1a and P2a of the connected main cell C0a and eventually become equal to the levels of the ports P1a and P2a of the main cell C0a.
次に、Hレベルの信号LPXPがセル短絡制御回路73(図7参照)から出力されると、スイッチ回路S0Lがオンし、メモリセルC0b2のセル部31bが、低電位電圧を供給する配線に接続される。
Next, when the H level signal LPXP is output from the cell short circuit control circuit 73 (see FIG. 7), the switch circuit S0L is turned on, and the
メインセルC0aのポートP1a,P2aのレベルは、このメインセルC0aが保持するデータに対応する。つまり、メインセルC0aに保持しているデータが、サブセルC0b2に転送される。 The levels of the ports P1a and P2a of the main cell C0a correspond to the data held by the main cell C0a. That is, the data held in the main cell C0a is transferred to the subcell C0b2.
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)メモリセルC0bにおいて、インバータ回路34b、35bに接続したスイッチ回路S0H,S0Lをオフしてインバータ回路34b,35bに高電位電圧VDD及び低電位電圧の供給を停止した後、スイッチ回路S0z,S0xをオンするようにした。その結果、メモリセルC0bのポートP1b,P2bのレベルは、メモリセルC0aのポートP1a,P2aのレベルと等しくなる、即ち、メモリセルC0aのデータをメモリセルC0bに転送することができる。従って、通常動作モードから低電圧モードに切り替えたときに、メモリセルC0aのデータを保持することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the memory cell C0b, the switch circuits S0H and S0L connected to the
(2)メモリセルC0bのインバータ回路34b、35bに接続したスイッチ回路S0H,S0Lをオフし、メモリセルC0bに対応するワード線WL2を活性化する。このワード線WL2の活性化により、メモリセルC0bのポートP1b,P1bのレベルは、ビット線対BL0z,BL0xのレベル、即ち高電位電圧VDDレベルに向って上昇する。そして、ワード線WL2が非活性化した後、スイッチ回路S0z,S0xをオンする。すると、メモリセルC0aのLレベルを保持したポートのドライバトランジスタ(T2a又はT4a)によって、メモリセルC0bの対応するポートのレベルが低電位電圧レベルへと変化する。この結果、Hレベルを保持したポートのレベルが、メモリセルC0bを接続しても変化しない、つまり、メモリセルC0aのデータを保持し、そのデータをメモリセルC0bに転送することができる。
(2) The switch circuits S0H and S0L connected to the
(第六実施形態)
以下、第六実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付す。
(Sixth embodiment)
Hereinafter, a sixth embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment.
図10に示すように、SRAM80は、メモリセルマトリックス81、セル短絡制御回路82を含む。
セル短絡制御回路82は、電圧認識信号LPに基づいて、信号LPZ,LPXP,LPZPを生成する。これらの信号LPZ,LPXP,LPZPは、メモリセルマトリックス81に供給される。尚、図10には、信号名としてLPZのみが示されている。
As shown in FIG. 10, the
The cell short
セル短絡制御回路82は、図12に示すように、電圧認識信号LPがLレベルのとき、Lレベルの信号LPZ,LPZPと、Hレベルの信号LPXPを出力する。セル短絡制御回路82は、Hレベルの電圧認識信号LPに応答して、Lレベルの信号LPXPを出力する。そして、Hレベルの信号LPが入力されてから所定時間経過すると、Hレベルの信号LPZを出力する。更に、所定時間経過すると、Hレベルの信号LPXPを出力する。Hレベルの電圧認識信号LPが入力されてから、Hレベルの信号LPXPを出力するまでの期間がデータ転送期間である。また、セル短絡制御回路82は、電圧認識信号LPの立上がりタイミングから一定の期間、Hレベルの信号LPZPを出力する。
As shown in FIG. 12, when the voltage recognition signal LP is at L level, the cell short
信号LPXP及び信号LPZPは、ペアとなる2つのメモリセルのうちの一方であり、非書き込み時にワード線が活性化されないメモリセルに供給される。このメモリセルをサブセルとよび、非書き込み時に活性化されるワード線に接続されたメモリセルをメインセルと呼ぶことにする。 The signal LPXP and the signal LPZP are one of two memory cells that form a pair, and are supplied to a memory cell in which a word line is not activated at the time of non-writing. This memory cell is called a sub cell, and a memory cell connected to a word line activated at the time of non-writing is called a main cell.
次に、メモリセルマトリックス81の構成を説明する。
図11には、図10のメモリセルマトリックス81に含まれる4つのメモリセルC0a,C0b3,C1a,C1b3が示されている。メモリセルC0a,C1aはワード線WL1に接続され、メモリセルC0b3,C1b3は、ワード線WL2に接続されている。そして、上記の信号LPXP,LPZPはメモリセルC0b3,C1b3に供給される。図10に示すアドレスレジスタ61は、非書き込み時にワード線WL1を活性化するようにローアドレスRAを出力する。即ち、メモリセルC0a,C1aはメインセルであり、メモリセルC0b3,C1b3はサブセルである。
Next, the configuration of the
FIG. 11 shows four memory cells C0a, C0b3, C1a, C1b3 included in the
メモリセルC0b3は、セル部31b、転送ゲート32b,33b、スイッチ回路S0S,S0Lを含む。セル部31bは、スイッチ回路S0Lを介して低電位電圧を供給する配線に接続されている。
Memory cell C0b3 includes a
スイッチ回路S0Lは例えばNチャネルMOSトランジスタであり、このトランジスタのソースに低電位電圧が供給され、ドレインがセル部31bに接続されている。セル部31bは、上記したように、2つのインバータ回路34b,35bを含み、インバータ回路34bはトランジスタT1bとトランジスタT2bとを含み、インバータ回路35bはトランジスタT3bとトランジスタT4bを含む。そして、PMOSトランジスタT1b,T3bのソースに高電位電圧VDDが供給され、NMOSトランジスタT2b,T4bのソースがスイッチ回路S0Lに接続されている。
The switch circuit S0L is, for example, an N-channel MOS transistor, a low potential voltage is supplied to the source of this transistor, and the drain is connected to the
スイッチ回路S0Lは、図10に示すセル短絡制御回路82から出力される信号LPXPに応答してオンオフする。信号LPXPは、データ転送期間の間、Lレベルとなる。従って、スイッチ回路S0Lは、通常動作モードの間オンする。また、スイッチ回路S0Lは、低電圧モードにおいて、データ転送期間の間オフし、データ転送期間の後はオンする。従って、セル部31bは、データ転送期間の間、低電位電圧を供給する配線とから切り離された状態となる。
The switch circuit S0L is turned on / off in response to the signal LPXP output from the cell short-
スイッチ回路S0Sは、ポートP1bとポートP2bとの間に接続されている。スイッチ回路S0Sは、例えばNチャネルMOSトランジスタであり、信号LPZPに応答してオンオフする。この信号LPZPは、上記したように、データ転送期間において、一定期間Hレベルとなる。従って、スイッチ回路S0Sは、Hレベルの信号LPZPに応答して一定期間オンする。このオンしたスイッチ回路S0Sは、両ポートP1b,P2bを互いに接続する、即ち両ポートP1b,P2b間を短絡する。 The switch circuit S0S is connected between the port P1b and the port P2b. The switch circuit S0S is, for example, an N channel MOS transistor, and is turned on / off in response to the signal LPZP. As described above, this signal LPZP is at the H level for a certain period in the data transfer period. Accordingly, the switch circuit S0S is turned on for a certain period in response to the H level signal LPZP. The switched switch circuit S0S connects both ports P1b and P2b to each other, that is, short-circuits both ports P1b and P2b.
図12に示すように、ワード線WL1,WL2は活性化されないため、両メモリセルC0a,C0b3の転送ゲート32a,33a,32b,33bはオフしている。データ転送期間において、Lレベルの信号LPXPが入力されると、スイッチ回路S0Lがオフする。そして、Hレベルの信号LPZPが入力されると、スイッチ回路S0Sがオンする。このオンしたスイッチ回路S0Sにより、インバータ回路34b,35bそれぞれの入出力端子間が短絡される。通常動作モードにおいて、両ポートP1b,P2bのレベルは、メモリセルC0b3が保持したデータに応じて相補的なレベルとなっている。両ポートP1b,P2bが互いに接続されることにより、両ポートP1b,P2bのレベルは、中間レベル(高電位電圧VDDと低電位電圧の中間の電位)に向って変化する。
As shown in FIG. 12, since the word lines WL1, WL2 are not activated, the
次に、図12に示すように、Hレベルの信号LPZがセル短絡制御回路82(図10参照)から出力されると、スイッチ回路S0z,S0xがオンし、メモリセルC0b3のポートP1b,P2bは、メモリセルC0aのポートP1a,P2bにそれぞれ接続される。すると、サブセルC0b3のポートP1b,P2bのレベルは、接続されたメインセルC0aのポートP1a,P2aのレベルに応じて変化し、やがてメインセルC0aのポートP1a,P2aのレベルと等しくなる。 Next, as shown in FIG. 12, when an H level signal LPZ is output from the cell short circuit control circuit 82 (see FIG. 10), the switch circuits S0z and S0x are turned on, and the ports P1b and P2b of the memory cell C0b3 are Are connected to the ports P1a and P2b of the memory cell C0a, respectively. Then, the levels of the ports P1b and P2b of the subcell C0b3 change according to the levels of the ports P1a and P2a of the connected main cell C0a, and eventually become equal to the levels of the ports P1a and P2a of the main cell C0a.
次に、Hレベルの信号LPXPがセル短絡制御回路82(図10参照)から出力されると、スイッチ回路S0Lがオンし、メモリセルC0b3のセル部31bが、低電位電圧を供給する配線に接続される。
Next, when the H level signal LPXP is output from the cell short circuit control circuit 82 (see FIG. 10), the switch circuit S0L is turned on, and the
メインセルC0aのポートP1a,P2aのレベルは、このメインセルC0aが保持するデータに対応する。つまり、メインセルC0aに保持しているデータが、サブセルC0b3に転送される。 The levels of the ports P1a and P2a of the main cell C0a correspond to the data held by the main cell C0a. That is, the data held in the main cell C0a is transferred to the subcell C0b3.
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)メモリセルC0bにおいて、インバータ回路34b、35bに接続したスイッチ回路S0Lをオフしてインバータ回路34b,35bに低電位電圧の供給を停止し、ポートP1b,P2b間のスイッチ回路S0Sをオンする。このスイッチ回路S0Sにより、両ポートP1b,P2bのレベルは、メモリセルC0bのポートP1b,P2bのレベルの中間レベルとなる。そして、スイッチ回路S0z,S0xをオンすることで、メモリセルC0bのポートP1b,P2bのレベルは、メモリセルC0aのポートP1a,P2aのレベルと等しくなる、即ち、メモリセルC0aのデータをメモリセルC0bに転送することができる。従って、通常動作モードから低電圧モードに切り替えたときに、メモリセルC0aのデータを保持することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the memory cell C0b, the switch circuit S0L connected to the
(2)ポートP1b,P2bを中間レベルとすることにより、一方のポートのレベルを、HレベルからLレベルへと変化させるのに要する時間に比べて、短時間でポートP1b,P2bのレベルをポートP1a,P2aのレベルと等しくすることができ、ひいてはデータ転送期間を短縮することができる。 (2) By setting the ports P1b and P2b to the intermediate level, the levels of the ports P1b and P2b can be set in a short time compared to the time required to change the level of one port from the H level to the L level. It can be made equal to the levels of P1a and P2a, and the data transfer period can be shortened.
(第七実施形態)
以下、第七実施形態を説明する。
なお、上記実施形態と同じ構成要素については同じ符号を付す。
(Seventh embodiment)
Hereinafter, a seventh embodiment will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said embodiment.
図13に示す半導体装置90は例えばシステムLSIであり、1つのチップ上に形成されたコア回路91、周辺回路92、メモリ93を含む。各回路はバス94を介して相互に接続されている。
A
コア回路91は、例えばCPUである。コア回路91は、バス94を介して周辺回路92,メモリ93をアクセスする。そして、バス94は、アクセスのためのアドレス、制御信号、データ、等を転送する。周辺回路92は、1つ又は複数の回路を含む。周辺回路92に含まれる回路は、例えば、ロジック回路、インタフェース回路、処理回路がある。メモリ93は、処理のためのデータを一時的に格納するメモリ、キャッシュメモリ、バッファメモリ、等として利用される。
The
メモリ93は、アクセス制御回路95と2つのサブメモリ96,97を含む。アクセス制御回路95はバス94と接続され、2つのサブメモリ96,97はアクセス制御回路95と接続されている。
The
第1のサブメモリ96は、例えば図14に示すように構成される。このサブメモリ96は、上記実施形態のSRAMのうちの1つ、例えば第一実施形態のSRAM10(図1参照)の構成に対し、メモリセルマトリックス101、アドレスレジスタ102を含み、セル短絡制御回路24を有していない。
The
図15には、図14のメモリセルマトリックス101に含まれる4つのメモリセルC0a,C0b,C1a,C1bが示されている。つまり、このメモリセルマトリックス101は、第一実施形態のメモリセルマトリックス11の構成に対し、スイッチ回路S0z,S0x,S1z,S1xを有していない。アドレスレジスタ102は、アドレスADDをローアドレスRAとコラムアドレスCAとに分けて出力する。
FIG. 15 shows four memory cells C0a, C0b, C1a, and C1b included in the
図13に示す第2のサブメモリ97は、上記実施形態のSRAMのうちの1つ、例えば第二実施形態のSRAM40である。従って、第2のサブメモリ97は、電圧認識信号LPに基づいて、低電圧モードにて動作し、このモードの時の動作電圧範囲は、通常動作モードよりも広く低電圧側にシフトされている。つまり、第2のサブメモリ97は、動作電圧範囲を広くすることが可能なワイドレンジメモリである。
A
一方、第1のサブメモリ96は、スイッチ回路S0z,S0x等を有していないため、動作電圧範囲は第2のサブメモリ97の通常動作モードにおける動作電圧範囲とほぼ等しい。この第1のサブメモリ96を、通常メモリとよぶ。
On the other hand, since the
半導体装置90を低電圧でも動作可能とするためには、第2のサブメモリ97のように、低電圧化に対応したSRAM、つまりワイドレンジメモリを備えればよい。しかし、ワイドレンジメモリは、2つのメモリセルにつき、2つのスイッチ回路が必要である。このため、メモリセルマトリックスの占有面積が、通常メモリよりも大きくなる。このことは、半導体装置のチップ面積を増大させる要因となる。また、低電圧化したときには、コア回路91や周辺回路92の動作が制限されるため、保持すべきデータ量が少なくなる。このため、通常メモリである第1のサブメモリ96と、ワイドレンジメモリである第2のサブメモリ97とを1つのチップ上に搭載することで、低電圧化に対応し、チップ面積の増大を抑制している。
In order to enable the
アクセス制御回路95には、アドレスADD、制御信号CNT、データDIが入力される。制御信号CNTは、上記のクロック信号CK、チップイネーブル信号CE、ライトイネーブル信号WE、電圧認識信号LM、を含む。
The
アクセス制御回路95は、電圧認識信号LMに基づいて、通常動作モードと低電圧モードとの間でモードを切り替えるように構成されている。
アクセス制御回路95は、バス94を介して外部回路から入力される各種の信号に基づいてアクセス(読み出し/書き込み)の対象を制御する。例えば、通常動作モードのとき、アクセス制御回路95は、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97を、外部回路のアクセス対象とする。一方、低電圧モードのとき、アクセス制御回路95は、第1のサブメモリ96を外部回路の非アクセス対象とし、第2のサブメモリ97を外部回路のアクセス対象とする。
The
The
メモリ93をアクセスする外部回路の1つはコア回路91である。コア回路91は、メモリ93にアクセスするために、アドレスADD、制御信号を出力する。また、コア回路91は、メモリ93に書き込むデータDIを出力し、メモリ93から読み出されたデータDOを入力する。
One of the external circuits that access the
アドレスADDのビット数は、メモリ93の記憶容量と、設定された記憶領域に対応する。メモリ93の記憶容量は、第1のサブメモリ96の記憶容量と、第2のサブメモリ97の記憶容量との合計値となる。例えば、第1のサブメモリ96のアクセスに必要なビット数を7ビット(A7〜A0)とする。同様に、第2のサブメモリ97のアクセスに必要なビット数を7ビット(A7〜A0)とする。また、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97の記憶領域が連続するように設定されている。
The number of bits of the address ADD corresponds to the storage capacity of the
通常動作モードにおいて、
アクセス制御回路95は、アドレスADDのうち、第1のサブメモリ96及び第2サブメモリ97のアドレスより上位の1ビット(例えばA8)に基づいて、アドレスAD1又はアドレスAD2を出力する。本実施形態において、アクセス制御回路95は、該当するビットが0の場合にアドレスADDの下位複数ビット(本実施形態では8ビット)をアドレスAD1として第1のサブメモリ96に出力し、ビットが1の場合にアドレスADDの下位8ビットをアドレスAD2として第1のサブメモリ96に出力する。
In normal operation mode,
The
また、アクセス制御回路95は、制御信号CNTと実質的に等しい制御信号CN1を第1のサブメモリ96に出力し、制御信号CNTと実質的に等しい制御信号CN2を第2のサブメモリ97に出力する。なお、アクセス制御回路95は、制御信号CN2に電圧認識信号LPを含めて出力し、制御信号CN1には信号LPを含めない。
Further, the
また、アクセス制御回路95は、データDIを、データDI1,DI2として第1,第2のサブメモリ96,97にそれぞれ出力する。そして、アクセス制御回路95は、第1,第2のサブメモリ96,97から出力されるデータDO1,DO2を、データDOとしてバス94に出力する。
The
一方、低電圧モードにおいて、アクセス制御回路95は、アクセス対象とした第2のサブメモリ97に対して、第1のサブメモリ96の記憶領域の一部をアクセスするアドレスADDを、アドレスAD2として出力する。第1のサブメモリ96の記憶領域の一部は、コア回路91が第1のサブメモリ96に格納するデータのうち、動作の継続に必要なデータを記憶する領域である。
On the other hand, in the low voltage mode, the
例えば、コア回路91は、低電圧モードにおいて、並行して実行する処理の数や、データの量(例えば、命令のプリフェッチする命令の数、キャッシュのデータ量)が、通常動作モードにおけるこれらの量よりも制限されている。一方、システムのサービス等の処理は、動作モードを切り替えても、継続した動作が求められる。このような処理に必要なデータを記憶する領域は、第1のサブメモリ96の記憶領域に設定されている。
For example, in the low voltage mode, the
しかし、第1のサブメモリ96は、低電圧モードにおいて、動作範囲の観点から、データを確実に保持することができないおそれがある。このため、必要なデータのアクセス先を、通常動作モードから低電圧モードに切り替わるときに、第2のサブメモリ97に設定することにより、データを確実に保持することができるようになる。
However, in the low voltage mode, the
ところで、動作の継続には、第1のサブメモリ96に記憶したデータを、第2のサブメモリ97に格納する必要がある。また、低電圧モードから通常動作モードに切り替えた後、再び第1のサブメモリ96に対してリード/ライトする必要がある。このため、アクセス制御回路95は、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97との間で、データを転送するデータ転送回路(データ転送機能)を有している。
By the way, in order to continue the operation, it is necessary to store the data stored in the
データ転送回路は、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97をアクセスするためのアドレスAD1,AD2を生成するとともに、第1のサブメモリ96及び第2のサブメモリ97に対してリード/ライトを行うための制御信号を生成する。そして、データ転送回路は、第1のサブメモリ96から読み出したデータを第2のサブメモリ97に格納する第1のデータ転送と、第2のサブメモリ97から読み出したデータを第1のサブメモリ96に格納する第2のデータ転送とを選択的に実行する。
The data transfer circuit generates addresses AD1 and AD2 for accessing the
即ち、図16(a)に示すように、アクセス制御回路95は、通常動作モードにおいて、バス94(図13参照)を介して入力されるアドレス等を、対応する第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97に出力する。これにより、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97に対してそれぞれアクセスされ、アクセス制御回路95は、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97に対してデータの入出力を行う。
That is, as shown in FIG. 16A, the
次に、電圧認識信号LMにより低電圧モードに切り替えると、アクセス制御回路95は、第2のサブメモリ97に対してHレベルの電圧認識信号LPを出力し、第2のサブメモリ97は、その電圧認識信号LPに応答して低電圧モードにて動作する。そして、アクセス制御回路95は、低電圧モード開始時のデータ転送期間において、図16(b)に示すように、データ転送回路95aにより、第1のサブメモリ96から低電圧時に必要なデータを読み出し、そのデータを第2のサブメモリ97に書き込む。つまり、第1のサブメモリ96から第2のサブメモリ97へデータを転送する。
Next, when switching to the low voltage mode by the voltage recognition signal LM, the
データ転送を終了すると、アクセス制御回路95は、図16(c)に示すように、入力されるアドレス等を、第2のサブメモリ97に出力する。これにより、第2のサブメモリ97がアクセス対象となり、アクセス制御回路95は、データの入出力を行う。
When the data transfer is completed, the
次に、電圧認識信号LMにより通常動作モードに切り替えると、
アクセス制御回路95は、通常動作モード開始時のデータ転送期間において、図16(d)に示すように、データ転送回路95aにより、第2のサブメモリ97からデータを読み出し、そのデータを第1のサブメモリ96に書き込む。つまり、第2のサブメモリ97から第1のサブメモリ96へデータを転送する。
Next, when switching to the normal operation mode by the voltage recognition signal LM,
In the data transfer period at the start of the normal operation mode, the
そして、アクセス制御回路95は、第2のサブメモリ97に対してLレベルの電圧認識信号LPを出力し、第2のサブメモリ97は、その電圧認識信号LPに応答して通常動作モードにて動作する。
Then, the
データ転送を終了すると、アクセス制御回路95は、図16(a)に示すように、入力されるアドレス等を、対応する第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97に出力する。これにより、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97に対してそれぞれアクセスされ、アクセス制御回路95は、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97に対してデータの入出力を行う。
When the data transfer is completed, the
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)メモリ93は、通常のメモリである第1のサブメモリ96と、低電圧化に対応した第2のサブメモリ97を有している。アクセス制御回路95は、動作モードを切り替えたときに、それぞれの動作モードの開始から所定期間をデータ転送期間とする。そして、通常動作モードから低電圧モードに切り替えたとき、データ転送期間において、第1のサブメモリ96から第2のサブメモリ97へデータを転送する。また、低電圧モードから通常動作モードに切り替えたとき、データ転送期間において、第2のサブメモリ97から第1のサブメモリ96へデータを転送するようにした。通常動作モードにおいて、第1のサブメモリ96には、コア回路91等の動作を継続するために必要なデータが格納される。従って、このデータを低電圧化に対応した第2のサブメモリ97に転送することにより、低電圧化したのちも動作を安定して継続することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)メモリ93は、通常のメモリである第1のサブメモリ96と、低電圧化に対応した第2のサブメモリ97を有している。従って、システムLSI90の低電圧化を行うことができる。そして、第1のサブメモリ96と第2のサブメモリ97とを備えることにより、全てのメモリを低電圧化に対応させる場合と比べて、メモリ93の占有面積が小さくなる、つまり、メモリによるチップ面積の増大を抑制することができる。
(2) The
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記各実施形態では、CMOS構造のメモリセルを含むSRAMに具体化したが、メモリセルの構成を適宜変更してもよい。例えば、負荷トランジスタをNチャネルMOSトランジスタ(NMOS負荷形)、抵抗(抵抗負荷形)としてもよい。
In addition, you may implement each said embodiment in the following aspects.
In each of the above embodiments, an SRAM including a memory cell having a CMOS structure is embodied. However, the configuration of the memory cell may be changed as appropriate. For example, the load transistor may be an N-channel MOS transistor (NMOS load type) or a resistor (resistance load type).
また、ビット線対のうちの何れか一方のビット線にセル部を接続する転送ゲートを省略した、所謂5トランジスタ型のメモリセルとしてもよい。
・上記各実施形態では、入出力ポートをビット線に接続する転送ゲートをNチャネルMOSトランジスタとしたが、PチャネルMOSトランジスタを用いても良い。また、互いに並列接続したNチャネルMOSトランジスタ及びPチャネルMOSトランジスタ、つまりCMOS構造としてもよい。
In addition, a so-called five-transistor type memory cell in which a transfer gate that connects a cell portion to any one of the bit line pairs is omitted may be used.
In each of the above embodiments, the transfer gate that connects the input / output port to the bit line is an N-channel MOS transistor, but a P-channel MOS transistor may be used. Also, an N channel MOS transistor and a P channel MOS transistor connected in parallel with each other, that is, a CMOS structure may be used.
・上記各実施形態では、2つのセルの入出力ポートを接離するスイッチ回路をNチャネルMOSトランジスタとしたが、PチャネルMOSトランジスタを用いても良い。また、互いに並列接続したNチャネルMOSトランジスタ及びPチャネルMOSトランジスタ、つまりCMOS構造としてもよい。 In each of the above embodiments, the switch circuit that connects and separates the input / output ports of the two cells is an N-channel MOS transistor, but a P-channel MOS transistor may be used. Also, an N channel MOS transistor and a P channel MOS transistor connected in parallel with each other, that is, a CMOS structure may be used.
・上記第一,第二実施形態では、第1のメモリセルと、第1のメモリセルが接続されたビット線対に接続された第2のメモリセルとを、互いの出力ノードの間に接続されたスイッチ回路を介して接離するようにしたが、互いに異なるビット線対に接続された2つのメモリセルの出力ノードをスイッチ回路を介して互いに接離するようにしてもよい。 In the first and second embodiments, the first memory cell and the second memory cell connected to the bit line pair to which the first memory cell is connected are connected between the output nodes. However, the output nodes of two memory cells connected to different bit line pairs may be connected to and separated from each other via the switch circuit.
・第五実施形態において、ビット線対をリセットするレベルを適宜変更してもよい。例えば、高電位電圧VDDと低電位電圧との間の中間レベル(例えばVDD/2)とする。
・第七実施形態において、低電圧モードのときに低電圧化に対応してない第1のサブメモリ96に対する動作電圧(高電位電圧VDD)の供給を停止するようにしてもよい。この動作モードにおいて使用しない回路に対する動作電圧の供給を停止することで、消費電流を低減することができる。
In the fifth embodiment, the level at which the bit line pair is reset may be changed as appropriate. For example, it is set to an intermediate level (for example, VDD / 2) between the high potential voltage VDD and the low potential voltage.
In the seventh embodiment, the supply of the operating voltage (high potential voltage VDD) to the
・第七実施形態において、アクセス制御回路95は、応答を保留する、データ転送期間、処理中である旨を示す信号(例えばビジー信号)を出力する等を行っても良い。
・第七実施形態において、第1のサブメモリ96の記憶容量と、第2のサブメモリ97の記憶容量とを、互いに異なる値に設定してもよい。また、低電圧モードにおいて、第2のサブメモリ97に対して出力するアドレスAD2の範囲を、コア回路91や周辺回路92が必要とするデータを記憶する領域に応じて、適宜変更しても良い。なお、第1のSRAM96の記憶領域と、第2のSRAM97の記憶領域は、連続していなくてもよい。
In the seventh embodiment, the
In the seventh embodiment, the storage capacity of the
上記各実施形態に関し、以下の付記を開示する。
(付記1)
互いの出力信号を入力する2つのインバータ回路を含み前記インバータ回路の出力端子が接続された入出力ポートを有するセル部と、前記入出力ポートとビット線との間に接続された転送ゲートとを含む第1及び第2のメモリセルと、
前記第1のメモリセルの前記入出力ポートと、前記第2のメモリセルの前記入出力ポートとの間に接続された第1のスイッチ回路と、
を有することを特徴とする半導体記憶装置。
(付記2)
前記第1のメモリセルの前記転送ゲートに接続された第1のワード線と、前記第2のメモリセルの前記転送ゲートに接続された第2のワード線とを活性化又は非活性化するワード線制御回路を有し、
前記ワード線制御回路は、信号に基づいて動作モードを変更し、前記動作モードが第1のモードのときに前記第1のワード線と前記第2のワード線とを個別に活性化し、前記動作モードが前記第1のモードと異なる第2のモードのときに前記第1のワード線と前記第2のワード線とを同時に活性化する、
ことを特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
(付記3)
前記第1のメモリセルのインバータ回路には第1の高電位電圧が供給され、
前記第2のメモリセルのインバータ回路に供給する第2の高電位電圧を動作モードに応じて制御する電圧制御回路を有する、
ことを特徴とする付記1又は2に記載の半導体記憶装置。
(付記4)
前記電圧制御回路は、前記第1のモードのときに前記第1の高電位電圧と等しい第2の高電位電圧を前記第2のメモリセルに供給し、前記第2のモードのときに前記第1の高電位電圧より低い第2の高電位電圧を前記第2のメモリセルに供給する、
ことを特徴とする付記3に記載の半導体記憶装置。
(付記5)
前記電圧制御回路は、前記第1のモードのときに前記第1の高電位電圧と等しい第2の高電位電圧を前記第2のメモリセルに供給し、前記第2のモードのときに前記第2の高電位電圧の供給を停止する、
ことを特徴とする付記3に記載の半導体記憶装置。
(付記6)
前記ワード線制御回路は、前記第2のモードのとき、ライトイネーブル信号に基づいて、書き込み動作時に前記第1及び前記第2のワード線を活性化し、非書き込み動作時に前記第1のワード線を活性化し前記第2のワード線を非活性とする、
ことを特徴とする付記2に記載の半導体記憶装置。
(付記7)
前記第2のメモリセルは、
前記インバータ回路の高電位側電源端子と前記高電位電圧を供給する配線との間に接続された第2のスイッチ回路と、
前記インバータ回路の低電位側電源端子と前記低電位電圧を供給する配線との間に接続された第3のスイッチ回路と、
を有する、ことを特徴とする付記1〜6のうちの何れか一項に記載の半導体記憶装置。
(付記8)
前記ワード線制御回路は、動作モードを変更する信号に応答して所定期間、前記第2のワード線を活性化し、
前記動作モードを変更する信号に応答して前記第1〜第3のスイッチ回路を制御するセル短絡制御回路を有し、
前記セル短絡制御回路は、
前記動作モードを変更する信号に応答して前記第2及び前記第3のスイッチ回路をオフし、前記第1のスイッチ回路をオンし、前記第3のスイッチ回路をオンする、
ことを特徴とする付記7に記載の半導体記憶装置。
(付記9)
前記第2のメモリセルは、
2つの入出力ポート間に接続された第2のスイッチ回路と、
前記インバータ回路の低電位側電源端子と前記低電位電圧を供給する配線との間に接続された第3のスイッチ回路と、
を有する、ことを特徴とする付記1〜6のうちの何れか一項に記載の半導体記憶装置。
(付記10)
動作モードを変更する信号に応答して前記第1〜第3のスイッチ回路を制御するセル短絡制御回路を有し、
前記セル短絡制御回路は、
前記動作モードを変更する信号に応答して前記第3のスイッチ回路をオフし、前記第2のスイッチ回路をオンし、前記第1のスイッチ回路をオンし、前記第3のスイッチ回路をオンする、
ことを特徴とする付記9に記載の半導体記憶装置。
(付記11)
第1及び第2のサブメモリと、前記サブメモリのアクセスを制御するアクセス制御回路と、を有し、
前記第2のサブメモリは、2つのメモリセルの入出力ポート間に接続されたスイッチ回路を有する半導体記憶装置であり、
前記第1のサブメモリは、前記スイッチ回路を有していない半導体記憶装置であり、
前記アクセス制御回路は、
動作モードを第1のモードから第2のモードへ切り替えたときに、前記第1のサブメモリから前記第2のサブメモリへデータを転送した後、前記第1及び第2のサブメモリに対してアクセスのための信号を出力し、
前記第2のモードから前記第1のモードへ切り替えたときに、前記第2のサブメモリから前記第1のサブメモリへデータを転送した後、前記第1のサブメモリに対するアクセスの信号を前記第2のサブメモリに対して出力する、
ことを特徴とする半導体装置。
(付記12)
互いの出力信号を入力する2つのインバータ回路を含み前記インバータ回路の出力端子が接続された入出力ポートを有するセル部と、前記入出力ポートとビット線との間に接続された転送ゲートとを含む第1及び第2のメモリセルと、
動作モードが第1のモードの時には、前記第1及び第2のメモリセルをそれぞれ個別に選択し、選択した1つのメモリセルに対してデータの読み出し又は書き込みを行い、
前記動作モードが第2のモードのときには、前記第1のメモリセルの前記入出力ポートと、前記第2のメモリセルの前記入出力ポートとを接続して前記第1及び前記第2のメモリセルに対して1つのデータの読み出し又は書き込みを行うこと、
を特徴とする半導体記憶装置の制御方法。
The following notes are disclosed regarding the above embodiments.
(Appendix 1)
A cell unit including two inverter circuits for inputting mutual output signals and having an input / output port to which an output terminal of the inverter circuit is connected; and a transfer gate connected between the input / output port and a bit line. Including first and second memory cells;
A first switch circuit connected between the input / output port of the first memory cell and the input / output port of the second memory cell;
A semiconductor memory device comprising:
(Appendix 2)
A word that activates or deactivates the first word line connected to the transfer gate of the first memory cell and the second word line connected to the transfer gate of the second memory cell. A line control circuit;
The word line control circuit changes an operation mode based on a signal, and activates the first word line and the second word line individually when the operation mode is the first mode, Simultaneously activating the first word line and the second word line when the mode is a second mode different from the first mode;
2. The semiconductor memory device according to
(Appendix 3)
A first high potential voltage is supplied to the inverter circuit of the first memory cell;
A voltage control circuit for controlling a second high potential voltage supplied to the inverter circuit of the second memory cell according to an operation mode;
The semiconductor memory device according to
(Appendix 4)
The voltage control circuit supplies a second high potential voltage equal to the first high potential voltage to the second memory cell in the first mode, and the second control cell supplies the second high potential voltage in the second mode. Supplying a second high potential voltage lower than one high potential voltage to the second memory cell;
The semiconductor memory device according to appendix 3, wherein
(Appendix 5)
The voltage control circuit supplies a second high potential voltage equal to the first high potential voltage to the second memory cell in the first mode, and the second control cell supplies the second high potential voltage in the second mode. 2 stops the supply of high potential voltage,
The semiconductor memory device according to appendix 3, wherein
(Appendix 6)
The word line control circuit activates the first and second word lines during a write operation and activates the first word line during a non-write operation based on a write enable signal in the second mode. Activate and deactivate the second word line;
The semiconductor memory device as set forth in Appendix 2, wherein
(Appendix 7)
The second memory cell is
A second switch circuit connected between a high-potential side power supply terminal of the inverter circuit and a wiring for supplying the high-potential voltage;
A third switch circuit connected between a low-potential side power supply terminal of the inverter circuit and a wiring for supplying the low-potential voltage;
The semiconductor memory device according to any one of
(Appendix 8)
The word line control circuit activates the second word line for a predetermined period in response to a signal for changing an operation mode,
A cell short-circuit control circuit for controlling the first to third switch circuits in response to a signal for changing the operation mode;
The cell short circuit control circuit is:
In response to a signal for changing the operation mode, the second and third switch circuits are turned off, the first switch circuit is turned on, and the third switch circuit is turned on.
The semiconductor memory device according to appendix 7, wherein
(Appendix 9)
The second memory cell is
A second switch circuit connected between the two input / output ports;
A third switch circuit connected between a low-potential side power supply terminal of the inverter circuit and a wiring for supplying the low-potential voltage;
The semiconductor memory device according to any one of
(Appendix 10)
A cell short-circuit control circuit for controlling the first to third switch circuits in response to a signal for changing an operation mode;
The cell short circuit control circuit is:
In response to a signal for changing the operation mode, the third switch circuit is turned off, the second switch circuit is turned on, the first switch circuit is turned on, and the third switch circuit is turned on. ,
The semiconductor memory device according to appendix 9, wherein
(Appendix 11)
First and second sub-memory, and an access control circuit for controlling access to the sub-memory,
The second sub memory is a semiconductor memory device having a switch circuit connected between input / output ports of two memory cells,
The first sub-memory is a semiconductor memory device that does not have the switch circuit,
The access control circuit includes:
When the operation mode is switched from the first mode to the second mode, after the data is transferred from the first sub memory to the second sub memory, the first and second sub memories are Outputs a signal for access,
When data is transferred from the second sub-memory to the first sub-memory when the second mode is switched to the first mode, an access signal to the first sub-memory is sent to the first sub-memory. Output to 2 sub-memory,
A semiconductor device.
(Appendix 12)
A cell unit including two inverter circuits for inputting mutual output signals and having an input / output port to which an output terminal of the inverter circuit is connected; and a transfer gate connected between the input / output port and a bit line. Including first and second memory cells;
When the operation mode is the first mode, the first and second memory cells are individually selected, and data is read or written to the selected one memory cell.
When the operation mode is the second mode, the first and second memory cells are connected by connecting the input / output port of the first memory cell and the input / output port of the second memory cell. Reading or writing one piece of data for
A method for controlling a semiconductor memory device.
C0a,C0b メモリセル
31a,31b セル部
32a,33a,32b,33b 転送ゲート
34a,35a,34b,35b インバータ回路
P1a,P2a,P1b,P2b 入出力ポート
S0z,S0x スイッチ回路
S0H,S0L スイッチ回路
S0S スイッチ回路
WL,WL1,WL2 ワード線
BL0z,BL0x ビット線
12 アドレスレジスタ(ワード線制御回路)
13 ローデコーダ(ワード線制御回路)
17 ワードラインバッファ(ワード線制御回路)
24 セル短絡制御回路
C0a,
13 Row decoder (word line control circuit)
17 Word line buffer (word line control circuit)
24 cell short circuit control circuit
Claims (5)
前記第1のメモリセルの前記入出力ポートと、前記第2のメモリセルの前記入出力ポートとの間に接続された第1のスイッチ回路と、
を有することを特徴とする半導体記憶装置。 A cell unit including two inverter circuits for inputting mutual output signals and having an input / output port to which an output terminal of the inverter circuit is connected; and a transfer gate connected between the input / output port and a bit line. Including first and second memory cells;
A first switch circuit connected between the input / output port of the first memory cell and the input / output port of the second memory cell;
A semiconductor memory device comprising:
前記ワード線制御回路は、信号に基づいて動作モードを変更し、前記動作モードが第1のモードのときに前記第1のワード線と前記第2のワード線とを個別に活性化し、前記動作モードが前記第1のモードと異なる第2のモードのときに前記第1のワード線と前記第2のワード線とを同時に活性化する、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 A word that activates or deactivates the first word line connected to the transfer gate of the first memory cell and the second word line connected to the transfer gate of the second memory cell. A line control circuit;
The word line control circuit changes an operation mode based on a signal, and activates the first word line and the second word line individually when the operation mode is the first mode, Simultaneously activating the first word line and the second word line when the mode is a second mode different from the first mode;
The semiconductor memory device according to claim 1.
前記第2のメモリセルのインバータ回路に供給する第2の高電位電圧を動作モードに応じて制御する電圧制御回路を有する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体記憶装置。 A first high potential voltage is supplied to the inverter circuit of the first memory cell;
A voltage control circuit for controlling a second high potential voltage supplied to the inverter circuit of the second memory cell according to an operation mode;
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein:
前記第2のサブメモリは、2つのメモリセルの入出力ポート間に接続されたスイッチ回路を有する半導体記憶装置であり、
前記第1のサブメモリは、前記スイッチ回路を有していない半導体記憶装置であり、
前記アクセス制御回路は、
動作モードを第1のモードから第2のモードへ切り替えたときに、前記第1のサブメモリから前記第2のサブメモリへデータを転送した後、前記第1及び第2のサブメモリに対してアクセスのための信号を入出力し、
前記第2のモードから前記第1のモードへ切り替えたときに、前記第2のサブメモリから前記第1のサブメモリへデータを転送した後、前記第1のサブメモリに対するアクセスの信号を前記第2のサブメモリに対して出力する、
ことを特徴とする半導体装置。 First and second sub-memory, and an access control circuit for controlling access to the sub-memory,
The second sub memory is a semiconductor memory device having a switch circuit connected between input / output ports of two memory cells,
The first sub-memory is a semiconductor memory device that does not have the switch circuit,
The access control circuit includes:
When the operation mode is switched from the first mode to the second mode, after the data is transferred from the first sub memory to the second sub memory, the first and second sub memories are Input / output signals for access,
When data is transferred from the second sub-memory to the first sub-memory when the second mode is switched to the first mode, an access signal to the first sub-memory is sent to the first sub-memory. Output to 2 sub-memory,
A semiconductor device.
動作モードが第1のモードの時には、前記第1及び第2のメモリセルをそれぞれ個別に選択し、選択した1つのメモリセルに対してデータの読み出し又は書き込みを行い、
前記動作モードが第2のモードのときには、前記第1のメモリセルの前記入出力ポートと、前記第2のメモリセルの前記入出力ポートとを接続して前記第1及び前記第2のメモリセルに対して1つのデータの読み出し又は書き込みを行うこと、
を特徴とする半導体記憶装置の制御方法。 A cell unit including two inverter circuits for inputting mutual output signals and having an input / output port to which an output terminal of the inverter circuit is connected; and a transfer gate connected between the input / output port and a bit line. Including first and second memory cells;
When the operation mode is the first mode, the first and second memory cells are individually selected, and data is read or written to the selected one memory cell.
When the operation mode is the second mode, the first and second memory cells are connected by connecting the input / output port of the first memory cell and the input / output port of the second memory cell. Reading or writing one piece of data for
A method for controlling a semiconductor memory device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009265135A JP5267437B2 (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Semiconductor memory device, semiconductor device, and control method of semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009265135A JP5267437B2 (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Semiconductor memory device, semiconductor device, and control method of semiconductor memory device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011108345A true JP2011108345A (en) | 2011-06-02 |
| JP5267437B2 JP5267437B2 (en) | 2013-08-21 |
Family
ID=44231633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009265135A Expired - Fee Related JP5267437B2 (en) | 2009-11-20 | 2009-11-20 | Semiconductor memory device, semiconductor device, and control method of semiconductor memory device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5267437B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02259866A (en) * | 1988-12-22 | 1990-10-22 | Digital Equip Corp <Dec> | Memory of multi-processor system |
| US20080037313A1 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Gonzalez Christopher J | Configurable sram system and method |
| WO2009088020A2 (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-16 | The New Industry Research Organization | Semiconductor memory and program |
-
2009
- 2009-11-20 JP JP2009265135A patent/JP5267437B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02259866A (en) * | 1988-12-22 | 1990-10-22 | Digital Equip Corp <Dec> | Memory of multi-processor system |
| US20080037313A1 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Gonzalez Christopher J | Configurable sram system and method |
| WO2009088020A2 (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-16 | The New Industry Research Organization | Semiconductor memory and program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5267437B2 (en) | 2013-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4731152B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| US8164938B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| JP3754593B2 (en) | Integrated circuit having memory cells for storing data bits and method for writing write data bits to memory cells in integrated circuits | |
| JP5104123B2 (en) | Semiconductor memory | |
| JP2011123970A (en) | Semiconductor memory device | |
| JP2010146665A (en) | Resistance change type nonvolatile semiconductor memory | |
| US8964451B2 (en) | Memory cell system and method | |
| CN115413357A (en) | Supply voltage selection circuit | |
| US5706231A (en) | Semiconductor memory device having a redundant memory cell | |
| JP2008140452A (en) | Semiconductor integrated circuit | |
| US6584022B2 (en) | Semiconductor memory device with simultaneous data line selection and shift redundancy selection | |
| JP2009238367A (en) | Memory device | |
| CN110782925A (en) | Power supply control | |
| US6781917B2 (en) | Semiconductor memory device with dual port memory cells | |
| JP5267437B2 (en) | Semiconductor memory device, semiconductor device, and control method of semiconductor memory device | |
| KR980011488A (en) | Semiconductor memory device | |
| JP2013025848A (en) | Semiconductor memory and control method of semiconductor memory | |
| US7701792B2 (en) | Sensing margin varying circuit and method thereof | |
| JP4405215B2 (en) | Memory device | |
| US6967882B1 (en) | Semiconductor memory including static memory | |
| JP2018519701A (en) | Reconfigurable circuit | |
| JP4832004B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| US7099225B2 (en) | Semiconductor memory device with reduced leak current | |
| US20080089150A1 (en) | Semiconductor memory apparatus and method of controlling redundancy thereof | |
| US7515475B1 (en) | Mechanism for compensating for gate leakage in a memory |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120809 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121113 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130107 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130409 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130422 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5267437 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |