JP2012089191A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
【課題】製造ばらつきによって、出力ラッチ不良を引き起こす可能性がある。
【解決手段】複数のメモリセルが配列されたセルアレイと、メモリセル列に対応して設けられた相補のビット線対と、前記ビット線対をデータ読み出し前に所定の電位にプリチャージするプリチャージ回路と、前記ビット線対に接続され、活性化時には選択メモリセルの記憶データを検出して増幅するセンスアンプと、を備えた半導体記憶装置において、前記センスアンプの出力をラッチする出力ラッチ回路と、増幅動作を行う前記センスアンプの出力と、前記出力ラッチ回路の出力とに基づき、ラッチ完了を判定する出力ラッチ判定回路と、を有する半導体記憶装置。
【選択図】図1An output latch failure may occur due to manufacturing variations.
A cell array in which a plurality of memory cells are arranged, a complementary bit line pair provided corresponding to a memory cell column, and a precharge for precharging the bit line pair to a predetermined potential before data reading. An output latch circuit for latching the output of the sense amplifier in a semiconductor memory device comprising: a circuit; and a sense amplifier connected to the bit line pair and detecting and amplifying data stored in the selected memory cell when activated A semiconductor memory device comprising: an output latch determination circuit that determines latch completion based on an output of the sense amplifier that performs an amplification operation and an output of the output latch circuit.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体記憶装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor memory device.
近年、半導体ウエハーは大口径化によりチップコスト削減が計られてきている。しかし微細化による製造ばらつきに伴うトランジスタの特性(しきい値、オン電流など)の変動も大きく、特性ばらつきによる変動に影響されない高歩留まりが求められている。同様にSRAM(Static Random Access Memory)製品においても、特性ばらつきによる変動の影響を排除した高い歩留まりの製品が望まれており、歩留まりを上げることが重要となっている。 In recent years, semiconductor wafers have been reduced in chip cost by increasing the diameter. However, transistor characteristics (threshold, on-current, etc.) vary greatly due to manufacturing variations due to miniaturization, and high yields that are not affected by variations due to characteristics variations are required. Similarly, in a static random access memory (SRAM) product, a high yield product that eliminates the influence of fluctuation due to characteristic variation is desired, and it is important to increase the yield.
図10に、特許文献1に開示される従来技術のSRAM1の回路のブロック構成を示す。また、図11に、従来技術における動作タイミングチャートを示す。図10に示すように、従来技術のSRAM1は、センスアンプ13と、データ線対11、12と、出力電圧検知回路21と、NAND回路34と、インバータ回路35と、出力ラッチ回路14とを有する。
FIG. 10 shows a block configuration of a circuit of the
出力電圧検知回路21は、センスアンプ13の近傍に配置される。出力電圧検知回路21は、AND回路33を有する。出力電圧検知回路21は、相補のデータ線対11、12の電圧を入力する。そして、センスアンプ13における相補のデータ線対11、12への出力端子対上の電圧が確定したことを検知する。出力電圧検知回路21は、センスアンプ13のデータ線対11、12の出力の電圧が確定したことを検知すると、検知信号22を出力する。
The output voltage detection circuit 21 is disposed in the vicinity of the
NAND回路34は、検知信号22とセンスアンプ制御信号15とを入力し、信号23を出力する。インバータ回路35は、信号23の反転信号を出力ラッチ制御信号18として出力する。出力ラッチ回路14は、出力ラッチ制御信号18によりラッチ制御される。
The
以上のように構成された、従来技術のSRAM1の読み出し動作のタイミングチャートを図11に示す。SRAM1は、プリチャージ終了後に読み出されたデータによりデータ線対11、12の電圧差がある程度開いた時刻t1で、センスアンプ制御信号15をハイ
レベルに立ち上げ、センスアンプ13を活性化させる。
FIG. 11 shows a timing chart of the read operation of the
そして、この活性化状態にあるセンスアンプ13によりセンスアンプ13に接続されるデータ線対11、12のうち一方の電位が急激に下がりデータ線対間の電位差が開く。
Then, the potential of one of the data line pairs 11 and 12 connected to the
電位差が開くと、出力電圧検知回路21のAND回路33は、データ線対11、12の出力対のレベルの不一致を検知、つまりセンスアンプ13の出力が確定したことを検知した時刻t3で検知信号22をハイレベルからロウレベルに立ち下げる。
When the potential difference opens, the AND
NAND回路34は、ロウレベルの検知信号22とハイレベルのセンスアンプ制御信号15とを入力し、ハイレベルの信号23を出力する。インバータ回路35は、この信号23を反転させ、出力ラッチ制御信号18とする。
The
以上のように従来技術によれば、センスアンプ13に接続される相補のデータ線対11、12への出力端子対上の電圧が確定したことを検知するセンスアンプ出力電圧検知回路21が、個々のセンスアンプ13の近傍に配置されているため、出力ラッチ制御信号18が伝播する配線長を短くすることができ、配線負荷が軽くすることができる。このため、出力ラッチ制御信号18の波形の鈍りを抑制することができる。結果、出力データをラッチするのに必要な長さのパルス幅をもった出力ラッチ制御信号18を過剰なマージンを見込むことなく確実に発生させることができる。
As described above, according to the conventional technique, the sense amplifier output voltage detection circuit 21 that detects that the voltage on the output terminal pair to the complementary
しかし、この従来技術は、出力ラッチ不良によって誤読み出しするという以下の問題がある。上述したようにSRAM1は、センスアンプ13の出力であるデータ線対11、12の確定のみを出力電圧検知回路21(AND回路33)で検知して出力ラッチ制御信号18を生成する。このような回路構成では、出力電圧検知回路21、NAND回路34、インバータ回路35で構成される出力ラッチ制御信号生成部が特性ばらつきの影響を受けた場合に、出力ラッチ制御信号18が想定した時間よりも早く動作してしまう可能性がある。
However, this conventional technique has the following problem of erroneous reading due to an output latch failure. As described above, the
例えば、出力電圧検知回路21のAND回路33を構成するトランジスタが製造バラツキの影響をうけて、トランジスタの特性の1つである閾値が変動し、図11に示すように、検知信号22が図中点線で示したような設計時より早く変化した場合、出力ラッチ制御信号18は、そのパルス幅が狭くなってしまう。このため、出力ラッチ制御信号18として十分なデータラッチパルスを作れず、出力ラッチ回路14が出力データをラッチできなくなり、出力ラッチ不良を引き起こす可能性がある。
For example, the transistor constituting the AND
本発明の一態様は、複数のメモリセルが配列されたセルアレイと、メモリセル列に対応して設けられた相補のビット線対と、前記ビット線対をデータ読み出し前に所定の電位にプリチャージするプリチャージ回路と、前記ビット線対に接続され、活性化時には選択メモリセルの記憶データを検出して増幅するセンスアンプと、を備えた半導体記憶装置において、前記センスアンプの出力をラッチする出力ラッチ回路と、増幅動作を行う前記センスアンプの出力と、前記出力ラッチ回路の出力とに基づき、ラッチ完了を判定する出力ラッチ判定回路と、を有する半導体記憶装置である。 According to one embodiment of the present invention, a cell array in which a plurality of memory cells are arranged, a complementary bit line pair provided corresponding to a memory cell column, and the bit line pair are precharged to a predetermined potential before data reading. An output for latching the output of the sense amplifier in a semiconductor memory device comprising: a precharge circuit configured to detect and a sense amplifier connected to the bit line pair and detecting and amplifying data stored in the selected memory cell when activated The semiconductor memory device includes a latch circuit, an output latch determination circuit that determines latch completion based on an output of the sense amplifier that performs an amplification operation, and an output of the output latch circuit.
本発明の他の態様は、複数のメモリセルが配列されたセルアレイと、どちらか一方が選択される第1もしくは第2のカラム列にそれぞれ対応して設けられた相補の第1、第2のビット線対と、第1のプリチャージ制御信号に応じて、前記第1のビット線対をデータ読み出し前に所定の電位にプリチャージする第1のプリチャージ回路と、第2のプリチャージ制御信号に応じて、前記第2のビット線対をデータ読み出し前に所定の電位にプリチャージする第2のプリチャージ回路と、前記第1のビット線対に接続され、対応カラム列が選択された場合の活性化時には選択メモリセルの記憶データを検出して増幅する第1のセンスアンプと、前記第2のビット線対に接続され、対応カラム列が選択された場合の活性化時には選択メモリセルの記憶データを検出して増幅する第2のセンスアンプと、を備えた半導体記憶装置において、選択されたカラム列の前記第1もしくは第2のセンスアンプの出力をラッチする出力ラッチ回路と、選択されたカラム列の増幅動作を行う前記第1もしくは第2のセンスアンプの出力と、前記出力ラッチ回路の出力とに基づき、ラッチ完了を判定する出力ラッチ判定回路と、を有する半導体記憶装置である。 According to another aspect of the present invention, complementary first and second complementary circuits respectively provided corresponding to a cell array in which a plurality of memory cells are arranged and a first or second column column in which one is selected. In response to the bit line pair, the first precharge control signal, the first precharge circuit for precharging the first bit line pair to a predetermined potential before data reading, and the second precharge control signal Accordingly, the second precharge circuit for precharging the second bit line pair to a predetermined potential before data reading and the corresponding column column connected to the first bit line pair are selected. Is activated when the corresponding column column is selected and connected to the first bit line pair and the first sense amplifier for detecting and amplifying data stored in the selected memory cell when activated. Memory And a second sense amplifier for detecting and amplifying the data, and an output latch circuit for latching the output of the first or second sense amplifier in the selected column column, And an output latch determination circuit that determines latch completion based on the output of the first or second sense amplifier that performs the amplification operation of the column row and the output of the output latch circuit.
本発明は、増幅動作を行ったセンスアンプの出力と、そのセンスアンプの出力をラッチする出力ラッチ回路のラッチ出力に基づき、ラッチ完了を判定する出力ラッチ判定回路を備えている。出力ラッチ回路のラッチ出力をラッチ完了の判定に利用するため、確実にラッチ完了した出力ラッチ回路の出力を半導体記憶装置の出力データとすることができる。このため、出力ラッチ不良による誤読み出しを防止することが可能となる。 The present invention includes an output latch determination circuit that determines latch completion based on an output of a sense amplifier that has performed an amplification operation and a latch output of an output latch circuit that latches the output of the sense amplifier. Since the latch output of the output latch circuit is used to determine the completion of latching, the output of the output latch circuit that has been reliably latched can be used as output data of the semiconductor memory device. For this reason, it is possible to prevent erroneous reading due to output latch failure.
本発明は、出力ラッチ不良による誤読み出しを防ぐことができる。 The present invention can prevent erroneous reading due to an output latch failure.
発明の実施の形態1
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態1について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1に本実施の形態1にかかる半導体記憶装置100の構成を示す。半導体記憶装置100は、例えばSRAM回路である。
Hereinafter, a specific first embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the
図1に示すように、半導体記憶装置100は、メモリセルアレイ101と、プリチャージ回路102と、センスアンプ103と、出力ラッチ回路104と、出力ラッチ判定回路105と、クロックドインバータ回路CIV106、CIV107と、インバータ回路IV108、IV109と、ビット線対DLDT、DLDBと、制御回路110とを有する。
As shown in FIG. 1, the
ビット線DLDT、DLDBは相補のビット線対を構成し、TRUE側がDLDT、BAR側がDLDBとなる。 The bit lines DLDT and DLDB constitute complementary bit line pairs, and the TRUE side becomes DLDT and the BAR side becomes DLDB.
プリチャージ回路102は、プリチャージ制御信号SPCに応じて活性化し、ビット線DLDT、DLDBを所定の電圧(本例では電源電圧VDD)にイコライジング及びプリチャージする。以後、この所定の電圧をプリチャージ電圧とする。
The
プリチャージ回路102は、PMOSトランジスタMP1〜MP3を有する。PMOSトランジスタMP1は、イコライジング用トランジスタであり、ビット線対DLDT、DLDB間に接続される。PMOSトランジスタMP2は、プリチャージ用トランジスタであり、ビット線DLDTと電源端子VDD間に接続される。PMOSトランジスタMP3は、プリチャージ用トランジスタであり、ビット線DLDBと電源端子VDD間に接続される。
The
PMOSトランジスタMP1〜MP3は、それぞれゲートにプリチャージ制御信号SPCが入力される。PMOSトランジスタMP1〜MP3は、プリチャージ制御信号SPCに応じてオン状態となり、電源端子VDDと、ビット線対DLDT、DLDBとが電気的に接続される。このため、ビット線対DLDT、DLDBがプリチャージ電圧にプリチャージされる。 The precharge control signal SPC is input to the gates of the PMOS transistors MP1 to MP3. The PMOS transistors MP1 to MP3 are turned on in response to the precharge control signal SPC, and the power supply terminal VDD and the bit line pair DLDT, DLDB are electrically connected. For this reason, the bit line pair DLDT, DLDB is precharged to the precharge voltage.
メモリセルアレイ101は、複数のメモリセル(不図示)を有する。ビット線対DLDT、DLDBは、上記複数のメモリセルのうち選択されたメモリセルが保持するデータに応じた電圧となる。例えば、選択されたメモリセルが「0」を保持している場合、ビット線DLDTの電圧がプリチャージ電圧から低下し、ビット線DLDBの電圧がプリチャージ電圧を維持する。逆に、選択されたメモリセルが「1」を保持している場合、ビット線DLDTの電圧がプリチャージ電圧を維持し、ビット線DLDBの電圧がプリチャージ電圧から低下する。
The
センスアンプ(SA)103は、ビット線対DLDT、DLDBに接続される。センスアンプ103は、センスアンプ活性化信号SESに応じて活性化し、ビット線DLDT、DLDBの電位差を増幅する。
The sense amplifier (SA) 103 is connected to the bit line pair DLDT, DLDB. The
クロックドインバータ回路CIV106は、入力端子がビット線DLDT、出力端子がノードQBに接続される。また、クロックドインバータ回路CIV106は、出力ラッチ制御信号SESB、出力ラッチ制御反転信号SESRをクロック入力端子に入力する。 Clocked inverter circuit CIV106 has an input terminal connected to bit line DLDT and an output terminal connected to node QB. Further, the clocked inverter circuit CIV106 inputs the output latch control signal SESB and the output latch control inversion signal SESR to the clock input terminal.
クロックドインバータ回路CIV106は、クロック信号として出力ラッチ制御信号SESB及びその反転信号である出力ラッチ制御反転信号SESRに基づいてインバータ動作を行う。例えば、出力ラッチ制御信号SESBがハイレベル(出力ラッチ制御反転信号SESRがロウレベル)の場合、入力端子に入力した信号を反転させてノードQBに出力する(以後、オン状態と称す)。出力ラッチ制御信号SESBがロウレベル(出力ラッチ制御反転信号SESRがハイレベル)の場合、出力端子をハイインピーダンス状態とする(以後、オフ状態と称す)。 The clocked inverter circuit CIV 106 performs an inverter operation based on the output latch control signal SESB as a clock signal and the output latch control inverted signal SESR that is an inverted signal thereof. For example, when the output latch control signal SESB is at a high level (the output latch control inversion signal SESR is at a low level), the signal input to the input terminal is inverted and output to the node QB (hereinafter referred to as an ON state). When the output latch control signal SESB is at a low level (the output latch control inversion signal SESR is at a high level), the output terminal is set to a high impedance state (hereinafter referred to as an off state).
クロックドインバータ回路CIV107は、入力端子がビット線DLDBに接続される。なお、出力端子はオープンとなっている。クロックドインバータ回路CIV107は、出力ラッチ制御信号SESB、出力ラッチ制御反転信号SESRをクロック入力端子に入力する。クロックドインバータ回路CIV107もCIV106と同様、クロック信号として出力ラッチ制御信号SESB及びその反転信号である出力ラッチ制御反転信号SESRに基づいてインバータ動作を行う。このクロックドインバータ回路CIV107は、ビット線DLDTと、ビット線DLDBの負荷を合わせるためのダミー素子である。 Clocked inverter circuit CIV107 has an input terminal connected to bit line DLDB. The output terminal is open. The clocked inverter circuit CIV107 inputs the output latch control signal SESB and the output latch control inverted signal SESR to the clock input terminal. Similarly to the CIV 106, the clocked inverter circuit CIV107 performs an inverter operation based on the output latch control signal SESB as a clock signal and the output latch control inverted signal SESR that is an inverted signal thereof. The clocked inverter circuit CIV107 is a dummy element for matching the loads of the bit line DLDT and the bit line DLDB.
出力ラッチ回路104は、ノードQBとノードQHLDとの間に接続される。出力ラッチ回路104は、ノードQBの電位レベルをラッチする。出力ラッチ回路104は、インバータ回路IV11とクロックドインバータ回路CIV11とを有する。
インバータ回路IV11は、入力端子がノードQB、出力端子がノードQHLDに接続される。 Inverter circuit IV11 has an input terminal connected to node QB, and an output terminal connected to node QHLD.
クロックドインバータ回路CIV11は、入力端子がノードQHLD、出力端子がノードQBに接続される。また、クロックドインバータ回路CIV11は、クロック信号として出力ラッチ制御信号SESB、出力ラッチ制御反転信号SESRを入力する。例えば、出力ラッチ制御反転信号SESRがハイレベル(出力ラッチ制御信号SESBがロウレベル)の場合、入力端子に入力した信号を反転させて出力する(以後、オン状態と称す)。出力ラッチ制御反転信号SESRがロウレベル(出力ラッチ制御信号SESBがハイレベル)の場合、出力端子をハイインピーダンス状態とする(以後、オフ状態と称す)。 Clocked inverter circuit CIV11 has an input terminal connected to node QHLD and an output terminal connected to node QB. Further, the clocked inverter circuit CIV11 receives the output latch control signal SESB and the output latch control inverted signal SESR as clock signals. For example, when the output latch control inversion signal SESR is at a high level (the output latch control signal SESB is at a low level), the signal input to the input terminal is inverted and output (hereinafter referred to as an ON state). When the output latch control inversion signal SESR is at a low level (the output latch control signal SESB is at a high level), the output terminal is set to a high impedance state (hereinafter referred to as an off state).
インバータ回路IV108は、入力端子がノードQHLD、出力端子がノードQHLDBに接続される。インバータ回路IV109は、入力端子がノードQBに接続される。インバータ回路IV109は出力バッファであり、ノードQBに印加される信号をバッファリングして、データ出力信号Qとして出力する。なお、必要に応じてノードQHLDに印加される信号を出力ラッチ信号QHLD、ノードQHLDBに印加される信号を出力ラッチ反転信号QHLDBと称する。 Inverter circuit IV108 has an input terminal connected to node QHLD and an output terminal connected to node QHLDB. Inverter circuit IV109 has an input terminal connected to node QB. Inverter circuit IV109 is an output buffer, which buffers a signal applied to node QB and outputs it as data output signal Q. Note that a signal applied to the node QHLD is referred to as an output latch signal QHLD, and a signal applied to the node QHLDB is referred to as an output latch inversion signal QHLDB as necessary.
出力ラッチ判定回路105は、出力ラッチ回路104からの出力ラッチ信号QHLDと、ビット線対DLDT、DLDBの電位レベルとに応じて、出力ラッチ完了判定信号QLENを生成する。出力ラッチ判定回路105は、PMOSトランジスタMP4〜MP7と、NMOSトランジスタMN1、MN2とを有する。
The output
PMOSトランジスタMP4は、電源端子VDDとノードN1との間に接続され、ゲートがビット線DLDTに接続される。PMOSトランジスタMP5は、電源端子VDDとノードN2との間に接続され、ゲートがビット線DLDBに接続される。PMOSトランジスタMP6は、ノードN1とノードQLENとの間に接続され、ゲートがノードQHLDに接続される。PMOSトランジスタMP7は、ノードN2とノードQLENとの間に接続され、ゲートがノードQHLDBに接続される。 The PMOS transistor MP4 is connected between the power supply terminal VDD and the node N1, and has a gate connected to the bit line DLDT. The PMOS transistor MP5 is connected between the power supply terminal VDD and the node N2, and has a gate connected to the bit line DLDB. The PMOS transistor MP6 is connected between the node N1 and the node QLEN, and has a gate connected to the node QHLD. The PMOS transistor MP7 is connected between the node N2 and the node QLEN, and has a gate connected to the node QHLDB.
NMOSトランジスタMN1は、ノードQLENとノードN3との間に接続され、ゲートがビット線DLDTに接続される。NMOSトランジスタMN2は、ノードN3と接地端子GNDとの間に接続され、ゲートがビット線DLDBに接続される。ノードQHLDBは出力ラッチ判定回路105の出力ノードであり、出力ラッチ完了判定信号QLENが制御回路110に出力される。
The NMOS transistor MN1 is connected between the node QLEN and the node N3, and has a gate connected to the bit line DLDT. The NMOS transistor MN2 is connected between the node N3 and the ground terminal GND, and has a gate connected to the bit line DLDB. A node QHLDB is an output node of the output
また、この出力ラッチ完了判定信号QLENは、半導体記憶装置100が出力する出力データの読み出しのトリガ信号の生成に利用される。このため、出力ラッチ完了判定信号QLENが有効(例えば、ハイレベル)となった場合のデータ出力信号Qの電位レベルの値が、ラッチを完了した半導体記憶装置100の出力データの値となる。
The output latch completion determination signal QLEN is used to generate a trigger signal for reading output data output from the
制御回路110は、出力ラッチ完了判定信号QLENと、プリチャージトリガ信号PCBと、センスアンプ活性化トリガ信号SESIBとを入力し、それらに応じて出力ラッチ制御信号SESBと、出力ラッチ制御反転信号SESRと、プリチャージ制御信号SPC、センスアンプ活性化信号SESとを出力する。
The
図2に、制御回路110の構成を示す。図2に示すように、制御回路110は、PMOSトランジスタMP21と、NMOSトランジスタMN21と、インバータ回路IV21〜IV26と、NOR回路NOR21、NOR22と、NAND回路NAND21と、クロックドインバータ回路CIV21とを有する。
FIG. 2 shows the configuration of the
インバータ回路IV21は、入力端子に出力ラッチ完了判定信号QLENを入力し、出力端子がノードQLENBに接続される。なお、ノードQLENBに印加される信号を信号QLENBと称す。 Inverter circuit IV21 receives output latch completion determination signal QLEN at its input terminal, and its output terminal is connected to node QLENB. A signal applied to node QLENB is referred to as signal QLENB.
PMOSトランジスタMP21は、電源端子VDDとノードQLLとの間に接続され、ゲートがノードQLENBに接続される。 The PMOS transistor MP21 is connected between the power supply terminal VDD and the node QLL, and has a gate connected to the node QLENB.
NMOSトランジスタMN21は、ノードQLLと接地端子GNDとの間に接続され、ゲートにプリチャージトリガ信号PCBが入力される。 The NMOS transistor MN21 is connected between the node QLL and the ground terminal GND, and a precharge trigger signal PCB is input to the gate.
インバータ回路IV22は、入力端子がノードQLL、出力端子がノードQLLBに接続される。なお、ノードQLL、QLLBに印加される信号をそれぞれ信号QLL、QLLBと称す。 Inverter circuit IV22 has an input terminal connected to node QLL, and an output terminal connected to node QLLB. Signals applied to nodes QLL and QLLB are referred to as signals QLL and QLLB, respectively.
クロックドインバータ回路CIV21は、入力端子がノードQLLB、出力端子がノードQLLに接続される。また、クロックドインバータ回路CIV21は、クロック入力端子に信号QLLB及びその反転信号を入力する。 Clocked inverter circuit CIV21 has an input terminal connected to node QLLB and an output terminal connected to node QLL. The clocked inverter circuit CIV21 inputs the signal QLLB and its inverted signal to the clock input terminal.
クロックドインバータ回路CIV21は、クロック信号として信号QLLB及びその反転信号に基づいてインバータ動作を行う。例えば、信号QLLBがハイレベルの場合、入力端子に入力した信号を反転させて出力し(オン状態)、信号QLLBがロウレベルの場合、出力端子をハイインピーダンス状態とする(オフ状態)。 The clocked inverter circuit CIV21 performs an inverter operation based on the signal QLLB and its inverted signal as a clock signal. For example, when the signal QLLB is at a high level, the signal input to the input terminal is inverted and output (ON state), and when the signal QLLB is at a low level, the output terminal is set to a high impedance state (OFF state).
インバータ回路IV23は、入力端子がノードQLLB、出力端子がノードILENに接続される。なお、ノードILENに印加される信号を信号ILENと称す。 Inverter circuit IV23 has an input terminal connected to node QLLB and an output terminal connected to node ILEN. A signal applied to node ILEN is referred to as signal ILEN.
NOR回路NOR21は、一方の入力端子に信号ILEN、他方の入力端子にプリチャージトリガ信号PCBが入力される。そして、NOR演算結果をノードIPCに出力する。 In the NOR circuit NOR21, the signal ILEN is input to one input terminal, and the precharge trigger signal PCB is input to the other input terminal. Then, the NOR calculation result is output to the node IPC.
インバータ回路IV24は、入力端子がノードIPC、出力端子がノードIPCBに接続される。なお、ノードIPC、IPCBに印加される信号をそれぞれ信号IPC、IPCBと称す。 Inverter circuit IV24 has an input terminal connected to node IPC and an output terminal connected to node IPCB. Signals applied to the nodes IPC and IPCB are referred to as signals IPC and IPCB, respectively.
NOR回路NOR22は、一方の入力端子に信号IPCB、他方の入力端子にセンスアンプ活性化トリガ信号SESIBが入力される。そして、NOR演算結果をノードSESに出力する。このノードSESに印加される信号がセンスアンプ活性化信号SESとなり、例えばハイレベルとなった場合、センスアンプ103を活性化させる。
In the NOR circuit NOR22, the signal IPCB is input to one input terminal, and the sense amplifier activation trigger signal SEIB is input to the other input terminal. Then, the NOR calculation result is output to the node SES. When the signal applied to the node SES becomes the sense amplifier activation signal SES and becomes, for example, a high level, the
インバータ回路IV25は、入力端子がノードSES、出力端子がノードSESBに接続される。なお、ノードSESBに印加される信号が、出力ラッチ制御信号SESBとなる。 Inverter circuit IV25 has an input terminal connected to node SES and an output terminal connected to node SESB. Note that the signal applied to the node SESB is the output latch control signal SESB.
NAND回路NAND21は、一方の入力端子に信号IPCB、他方の入力端子に出力ラッチ制御信号SESBが入力される。そして、NAND演算結果をプリチャージ制御信号SPCとして出力する。 In the NAND circuit NAND21, the signal IPCB is input to one input terminal, and the output latch control signal SESB is input to the other input terminal. Then, the NAND operation result is output as a precharge control signal SPC.
インバータ回路IV26は、入力端子に出力ラッチ制御信号SESBを入力され、出力端子から出力ラッチ制御反転信号SESRを出力する。 The inverter circuit IV26 receives the output latch control signal SESB at the input terminal and outputs the output latch control inverted signal SESR from the output terminal.
以下、本実施の形態1にかかる半導体記憶装置100の動作について説明する。図3に、半導体記憶装置100の動作を説明するタイミングチャートを示す。図3を用いて、半導体記憶装置100のデータ読み出し動作を説明する。なお、以下の説明で各信号の立ち上がりは、信号の電位がロウレベルからハイレベルへ、立ち下がりは、信号の電位がハイレベルからロウレベルへ変化する状態を示している。
Hereinafter, an operation of the
ここで、図3に示す期間T1はメモリセルアレイ101からのメモリデータ読み出し開始から出力ラッチノードQHLDの出力ラッチ確定までの期間である。期間T2は出力ラッチ完了の判定期間である。期間T3は出力ラッチ判定完了から次サイクルまでのプリチャージ・リセットの期間である。
Here, a period T1 shown in FIG. 3 is a period from the start of reading of memory data from the
初期動作として、まずプリチャージトリガ信号PCBが立ち下がる。このため、NOR回路NOR21の出力である信号IPCが立ち上がり、プリチャージ制御信号SPCがハイレベルに立ち上がる。よって、ビット線対DLDT、DLDBのプリチャージが解除される。そして、メモリセルアレイ101の選択メモリセルの保持する値に応じて、ビット線DLDT、DLDBのどちらかの電位が下がる。
As an initial operation, first, the precharge trigger signal PCB falls. For this reason, the signal IPC that is the output of the NOR circuit NOR21 rises, and the precharge control signal SPC rises to a high level. Therefore, the precharge of the bit line pair DLDT, DLDB is released. Then, depending on the value held in the selected memory cell of the
ビット線DLDTとDLDBの電位差が開いたところで、センスアンプ活性化トリガ信号SESIBが立ち下がる。このため、NOR回路NOR22の出力であるセンスアンプ活性化信号SESが立ち上がり、センスアンプ103が活性化される。そして、センスアンプ103が活性化されることにより、ビット線DLDT、DLDBの一方がハイレベル、他方がロウレベルに固定される。
When the potential difference between the bit lines DLDT and DLDB is opened, the sense amplifier activation trigger signal SEIB falls. Therefore, the sense amplifier activation signal SES, which is the output of the NOR circuit NOR22, rises and the
また、センスアンプ活性化信号SESの立ち上がりにより、出力ラッチ制御信号SESBが立ち下がり、出力ラッチ制御反転信号SESRが立ち上がる。このため、クロックドインバータ回路CINV106がオン状態(導通状態)となり、ビット線DLDTの電位レベルがノードQBへ伝播してデータ出力信号Qが確定する。そして、時刻t4に、出力ラッチ信号QHLD、及び、その反転信号である出力ラッチ反転信号QHLDBが確定し、出力ラッチが完了する。 Also, the output latch control signal SESB falls and the output latch control inversion signal SESR rises due to the rise of the sense amplifier activation signal SES. Therefore, clocked inverter circuit CINV106 is turned on (conductive state), the potential level of bit line DLDT propagates to node QB, and data output signal Q is determined. At time t4, the output latch signal QHLD and the inverted output latch signal QHLDB are determined, and the output latch is completed.
出力ラッチ反転信号QHLDBが確定することから、PMOSトランジスタMP6もしくはMP7の一方がオン状態となる。例えば、センスアンプ103が活性化されることにより、ビット線DLDTがロウレベルに固定された場合、出力ラッチ反転信号QHLDBもロウレベルとなり、PMOSトランジスタMP6がオン状態となる。そして、ビット線DLDTがロウレベルとなっていることから、PMOSトランジスタMP4がオン状態、NMOSトランジスタMN1はオフ状態となっている。このため、時刻t5に出力ラッチ完了判定信号QLENがハイレベルに立ち上がる。
Since the output latch inversion signal QHLDB is determined, one of the PMOS transistors MP6 and MP7 is turned on. For example, when the bit line DLDT is fixed at a low level by activating the
このハイレベルに立ち上がった出力ラッチ完了判定信号QLENが、半導体記憶装置100が出力する出力データ読み出しのトリガ信号の生成に利用される。つまり、上記ビット線DLDTがロウレベルとなる例ではロウレベルのデータ出力信号Q(値は「0」)が、半導体記憶装置100の出力データの値となる。
The output latch completion determination signal QLEN rising to the high level is used to generate a trigger signal for reading output data output from the
そして、出力ラッチ完了判定信号QLENがハイレベルとなったため、信号QLENBがロウレベルとなり、PMOSトランジスタMP21がオン状態となる。このとき、プリチャージトリガ信号PCBがロウレベルなので、NMOSトランジスタMN21はオフ状態となっており、信号QLLがハイレベル、信号QLLBがロウレベルとなる。 Since the output latch completion determination signal QLEN becomes high level, the signal QLENB becomes low level, and the PMOS transistor MP21 is turned on. At this time, since the precharge trigger signal PCB is at a low level, the NMOS transistor MN21 is in an off state, the signal QLL is at a high level, and the signal QLLB is at a low level.
そして、信号QLLBがロウレベルに立ち下がることから信号ILENが立ち上がり、これに応じて、NOR回路NOR21からの出力信号IPCが立ち下がる。これにより、信号IPCBがハイレベルに立ち上がり、NOR回路NOR22が、センスアンプ活性化信号SESをロウレベルに立ち下げる。よって、出力ラッチ制御信号SESBが立ち上がって、出力ラッチ制御反転信号SESRが立ち下がる。この結果、クロックドインバータ回路CIV106がオフ状態となり、出力ラッチ回路104のクロックドインバータ回路CIV11がオン状態となる。なお、センスアンプ活性化信号SESがロウレベルに立ち下がったため、センスアンプ103が非活性化する。
Then, since the signal QLLB falls to the low level, the signal ILEN rises, and the output signal IPC from the NOR circuit NOR21 falls accordingly. As a result, the signal IPCB rises to a high level, and the NOR circuit NOR22 falls the sense amplifier activation signal SES to a low level. Therefore, the output latch control signal SESB rises and the output latch control inversion signal SESR falls. As a result, the clocked inverter circuit CIV106 is turned off, and the clocked inverter circuit CIV11 of the
また、出力ラッチ制御信号SESBが立ち上がることから、クロックドインバータ回路CIV11のオンと同時期に、NAND回路NAND21がプリチャージ制御信号SPCを立ち下げる。このため、プリチャージ回路102が活性化し、ビット線対DLDT、DLDBをハイレベル(電源電圧VDD)にプリチャージする。
Since the output latch control signal SESB rises, the NAND circuit NAND21 falls the precharge control signal SPC at the same time as the clocked inverter circuit CIV11 is turned on. Therefore, the
そして、ビット線対DLDT、DLDBがプリチャージされ、共にハイレベルとなることから、PMOSトランジスタMP4、MP5がオフ状態、NMOSトランジスタMN1、MN2がオン状態となり、出力ラッチ完了判定信号QLENがリセットされてロウレベルとなり、一連の読み出し動作が完了する。 Then, the bit line pair DLDT and DLDB are precharged and both become high level, so that the PMOS transistors MP4 and MP5 are turned off, the NMOS transistors MN1 and MN2 are turned on, and the output latch completion determination signal QLEN is reset. A low level is reached, and a series of read operations are completed.
以上の動作からもわかるように、本実施の形態1では、センスアンプ103の出力だけでなく、出力ラッチ信号QHLD、出力ラッチ反転信号QHLDBの確定から、出力ラッチ判定回路105が、出力ラッチ完了判定信号QLENを生成する。この出力ラッチ完了判定信号QLENが、データ出力信号Qの読み出しトリガ信号の生成に利用される。このため、確実にラッチ完了した出力ラッチ回路104の出力を半導体記憶装置100の出力データとすることができる。このため、出力ラッチ不良による誤読み出しを防止することが可能となる。
As can be understood from the above operation, in the first embodiment, not only the output of the
また、出力ラッチ信号QHLD、出力ラッチ反転信号QHLDBの確定から、出力ラッチ制御信号SESB、出力ラッチ制御反転信号SESR、及びプリチャージ制御信号SPCを生成している。このため、出力ラッチ制御信号SESB、出力ラッチ制御反転信号SESR、プリチャージ制御信号SPCが特性ばらつきにより、出力ラッチ確定前に動作してクロックドインバータ回路CINV106、CINV11をオフ状態、あるいはプリチャージ回路102がプリチャージを開始することを防止でき、出力ラッチ不良を防止する。よって、本実施の形態1の半導体記憶装置100において、出力ラッチ不良に起因する誤読み出しの発生を防ぐことができる。
Further, the output latch control signal SESB, the output latch control inversion signal SESR, and the precharge control signal SPC are generated from the determination of the output latch signal QHLD and the output latch inversion signal QHLDB. For this reason, the output latch control signal SESB, the output latch control inversion signal SESR, and the precharge control signal SPC are operated before the output latch is determined due to characteristic variations, and the clocked inverter circuits CINV106 and CINV11 are turned off, or the
発明の実施の形態2 Embodiment 2 of the Invention
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態2について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態2は、半導体記憶装置が複数カラムタイプとなっている点が実施の形態1に対して異なる。 Hereinafter, a specific second embodiment to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. The second embodiment is different from the first embodiment in that the semiconductor memory device is a multi-column type.
図4に本実施の形態2にかかる半導体記憶装置200の構成を示す。図4に示すように、半導体記憶装置200は、メモリセルアレイ101と、プリチャージ回路102A、102Bと、センスアンプ103A、103Bと、出力ラッチ回路204と、出力ラッチ判定回路105と、クロックドインバータ回路CIV106A、CIV106B、CIV107A、CIV107Bと、インバータ回路IV108、IV109と、ビット線対DLDT0、DLDB0、ビット線対DLDT1、DLDB1と、制御回路211〜214とを有する。なお、図4に示された符号のうち、図1と同じ符号を付した構成は、図1と同じか又は類似の構成を示している。
FIG. 4 shows the configuration of the
メモリセルアレイ101は、複数カラムタイプであり、ビット線対DLDT0、DLDB0、ビット線対DLDT1、DLDB1が、接続される。本例では、下位カラムのビット線対をDLDT0、DLDB0、上位カラムのビット線対をDLDT1、DLDB1とする。
The
プリチャージ回路を102A、センスアンプ103Aは、それぞれ下位カラムのビット線対DLDT0、DLDB0に接続される。プリチャージ回路を102Aは、プリチャージ制御信号SPCの代わりにプリチャージ制御信号SPC0を入力する以外は、実施の形態1と同様であり、構成等の説明は省略する。センスアンプ103Aは、センスアンプ活性化信号SES0に応じて活性化する以外は、実施の形態1と同様であり、構成等の説明は省略する。
The
プリチャージ回路102B、センスアンプ103Bは、それぞれ上位カラムのビット線対DLDT1、DLDB1に接続される。プリチャージ回路102Bは、プリチャージ制御信号SPCの代わりにプリチャージ制御信号SPC1を入力する以外は、実施の形態1と同様であり、構成等の説明は省略する。センスアンプ103Bは、センスアンプ活性化信号SES1に応じて活性化する以外は、実施の形態1と同様であり、構成等の説明は省略する。
The
クロックドインバータ回路CIV106Aは、入力端子がビット線DLDT0、出力端子がノードQBに接続される。また、クロックドインバータ回路CIV106Aは、出力ラッチ制御信号SESB0、出力ラッチ制御反転信号SESR0をクロック入力端子に入力する。その他は、実施の形態1のクロックドインバータ回路CIV106と同様である。 Clocked inverter circuit CIV106A has an input terminal connected to bit line DLDT0 and an output terminal connected to node QB. The clocked inverter circuit CIV106A inputs the output latch control signal SESB0 and the output latch control inversion signal SESR0 to the clock input terminal. Others are the same as those of the clocked inverter circuit CIV106 of the first embodiment.
クロックドインバータ回路CIV107Aは、入力端子がビット線DLDB0に接続される。また、クロックドインバータ回路CIV107Aは、出力ラッチ制御信号SESB0、出力ラッチ制御反転信号SESR0をクロック入力端子に入力する。その他は、実施の形態1のクロックドインバータ回路CIV107と同様である。 Clocked inverter circuit CIV107A has an input terminal connected to bit line DLDB0. The clocked inverter circuit CIV107A inputs the output latch control signal SESB0 and the output latch control inversion signal SESR0 to the clock input terminal. Others are the same as those of the clocked inverter circuit CIV107 of the first embodiment.
クロックドインバータ回路CIV106Bは、入力端子がビット線DLDT1、出力端子がノードQBに接続される。また、クロックドインバータ回路CIV106Bは、出力ラッチ制御信号SESB1、出力ラッチ制御反転信号SESR1をクロック入力端子に入力する。その他は、実施の形態1のクロックドインバータ回路CIV106と同様である。 Clocked inverter circuit CIV106B has an input terminal connected to bit line DLDT1, and an output terminal connected to node QB. Further, the clocked inverter circuit CIV106B inputs the output latch control signal SESB1 and the output latch control inverted signal SESR1 to the clock input terminal. Others are the same as those of the clocked inverter circuit CIV106 of the first embodiment.
クロックドインバータ回路CIV107Bは、入力端子がビット線DLDB1に接続される。また、クロックドインバータ回路CIV107Bは、出力ラッチ制御信号SESB1、出力ラッチ制御反転信号SESR1をクロック入力端子に入力する。その他は、実施の形態1のクロックドインバータ回路CIV107と同様である。 Clocked inverter circuit CIV107B has an input terminal connected to bit line DLDB1. The clocked inverter circuit CIV107B inputs the output latch control signal SESB1 and the output latch control inversion signal SESR1 to the clock input terminal. Others are the same as those of the clocked inverter circuit CIV107 of the first embodiment.
出力ラッチ回路204は、インバータ回路IV11と、PMOSトランジスタMP11〜MP13と、NMOSトランジスタMN11〜MN13とを有する。
The
インバータ回路IV11は、入力端子がノードQB、出力端子がノードQHLDに接続される。 Inverter circuit IV11 has an input terminal connected to node QB, and an output terminal connected to node QHLD.
PMOSトランジスタMP11は、電源端子VDDとノードN4との間に接続され、ゲートに出力ラッチ制御反転信号SESR0が入力される。 The PMOS transistor MP11 is connected between the power supply terminal VDD and the node N4, and the output latch control inversion signal SESR0 is input to the gate.
PMOSトランジスタMP12は、ノードN4とノードN5との間に接続され、ゲートに出力ラッチ制御反転信号SESR1が入力される。 The PMOS transistor MP12 is connected between the node N4 and the node N5, and the output latch control inversion signal SESR1 is input to the gate.
PMOSトランジスタMP13は、ノードN5とノードQBとの間に接続され、ゲートがノードQHLDに接続される。 The PMOS transistor MP13 is connected between the node N5 and the node QB, and has a gate connected to the node QHLD.
NMOSトランジスタMN13は、ノードN6とノードQBとの間に接続され、ゲートがノードQHLDに接続される。 NMOS transistor MN13 is connected between nodes N6 and QB, and has its gate connected to node QHLD.
NMOSトランジスタMP12は、ノードN6とノードN7との間に接続され、ゲートに出力ラッチ制御信号SESB1が入力される。 The NMOS transistor MP12 is connected between the node N6 and the node N7, and the output latch control signal SESB1 is input to the gate.
NMOSトランジスタMN11は、ノードN7と接地端子GNDとの間に接続され、ゲートに出力ラッチ制御信号SESB0が入力される。 The NMOS transistor MN11 is connected between the node N7 and the ground terminal GND, and the output latch control signal SESB0 is input to the gate.
なお、PMOSトランジスタMP13とNMOSトランジスタMN13とでインバータ回路を構成している。PMOSトランジスタMP11、MP12及びNMOSトランジスタMN11、MN12は、このインバータ回路に電源を供給するスイッチの機能を有する。つまり、PMOSトランジスタMP11、MP12及びNMOSトランジスタMN11、MN12が全てオン状態となった場合に、PMOSトランジスタMP13とNMOSトランジスタMN13とで構成されるインバータ回路もオン状態となる。 The PMOS transistor MP13 and the NMOS transistor MN13 form an inverter circuit. The PMOS transistors MP11 and MP12 and the NMOS transistors MN11 and MN12 have a switch function for supplying power to the inverter circuit. That is, when the PMOS transistors MP11 and MP12 and the NMOS transistors MN11 and MN12 are all turned on, the inverter circuit composed of the PMOS transistor MP13 and the NMOS transistor MN13 is also turned on.
制御回路211は、ビット線DLDT0とDLDT1に印加される信号に応じて、信号DLDT2を出力する。図5に制御回路211の構成を示す。図5に示すように、制御回路211は、NAND回路NAND31と、インバータ回路IV31とを有する。
The
NAND回路NAND31は、一方の入力端子がビット線DLDT0、他方の入力端子がビット線DLDT1に接続される。そして、両端子に印加される信号のNAND演算結果を信号DLDT2Bとして出力する。 NAND circuit NAND31 has one input terminal connected to bit line DLDT0 and the other input terminal connected to bit line DLDT1. Then, the NAND operation result of the signal applied to both terminals is output as a signal DLDT2B.
インバータ回路IV31は、入力端子に信号DLDT2Bを入力し、出力端子からその反転信号DLDT2を出力する。 The inverter circuit IV31 inputs the signal DLDT2B to the input terminal and outputs the inverted signal DLDT2 from the output terminal.
制御回路212は、ビット線DLDB0とDLDB1に印加される信号に応じて、信号DLDB2を出力する。図6に制御回路212の構成を示す。図6に示すように、制御回路212は、NAND回路NAND41と、インバータ回路IV41とを有する。
The
NAND回路NAND41は、一方の入力端子がビット線DLDB0、他方の入力端子がビット線DLDB1に接続される。そして、両端子に印加される信号のNAND演算結果を出力信号DLDB2として出力する。 NAND circuit NAND41 has one input terminal connected to bit line DLDB0 and the other input terminal connected to bit line DLDB1. Then, the NAND operation result of the signal applied to both terminals is output as the output signal DLDB2.
インバータ回路IV41は、入力端子に信号DLDB2Bを入力し、出力端子からその反転出力信号DLDB2を出力する。 Inverter circuit IV41 receives signal DLDB2B at its input terminal and outputs its inverted output signal DLDB2 from its output terminal.
出力ラッチ判定回路105は、PMOSトランジスタMP4のゲートに制御回路211からの出力信号DLDT2が入力され、PMOSトランジスタMP5のゲートに制御回路212からの出力信号DLDB2が入力され、NMOSトランジスタMN1のゲートに制御回路211からの出力信号DLDT2が入力され、NMOSトランジスタMN2のゲートに制御回路212からの出力信号DLDB2が入力される。それ以外は、実施の形態1と同様である。
In the output
制御回路213は、出力ラッチ完了判定信号QLENと、プリチャージトリガ信号PCB0と、センスアンプ活性化トリガ信号SESIB0とを入力し、それらに応じて出力ラッチ制御信号SESB0と、出力ラッチ制御反転信号SESR0と、プリチャージ制御信号SPC0、センスアンプ活性化信号SES0とを出力する。
The
図7に、制御回路213の構成を示す。図7に示すように、制御回路213は、PMOSトランジスタMP21Aと、NMOSトランジスタMN21Aと、インバータ回路IV21A〜IV26Aと、NOR回路NOR21A、NOR22Aと、NAND回路NAND21Aと、クロックドインバータ回路CIV21Aとを有する。
FIG. 7 shows the configuration of the
インバータ回路IV21Aは、入力端子に出力ラッチ完了判定信号QLENを入力し、出力端子がノードQLENB0に接続される。なお、ノードQLENB0に印加される信号を信号QLENB0と称す。 Inverter circuit IV21A receives output latch completion determination signal QLEN at its input terminal, and its output terminal is connected to node QLENB0. A signal applied to node QLENB0 is referred to as signal QLENB0.
PMOSトランジスタMP21Aは、電源端子VDDとノードQLL0との間に接続され、ゲートがノードQLENB0に接続される。 The PMOS transistor MP21A is connected between the power supply terminal VDD and the node QLL0, and has a gate connected to the node QLENB0.
NMOSトランジスタMN21Aは、ノードQLL0と接地端子GNDとの間に接続され、ゲートにプリチャージトリガ信号PCB0が入力される。 The NMOS transistor MN21A is connected between the node QLL0 and the ground terminal GND, and a precharge trigger signal PCB0 is input to the gate.
インバータ回路IV22Aは、入力端子がノードQLL0、出力端子がノードQLLB0に接続される。なお、ノードQLL0、QLLB0に印加される信号をそれぞれ信号QLL0、QLLB0と称す。 Inverter circuit IV22A has an input terminal connected to node QLL0, and an output terminal connected to node QLLB0. Signals applied to nodes QLL0 and QLLB0 are referred to as signals QLL0 and QLLB0, respectively.
クロックドインバータ回路CIV21Aは、入力端子がノードQLLB0、出力端子がノードQLL0に接続される。また、クロックドインバータ回路CIV21Aは、クロック端子に信号QLLB0とその反転信号を入力する。 Clocked inverter circuit CIV21A has an input terminal connected to node QLLB0 and an output terminal connected to node QLL0. The clocked inverter circuit CIV21A inputs the signal QLLB0 and its inverted signal to the clock terminal.
クロックドインバータ回路CIV21Aは、クロック信号として信号QLLB0及びその反転信号に基づいてインバータ動作を行う。例えば、信号QLLB0がハイレベルの場合、入力端子に入力した信号を反転させて出力し(オン状態)、信号QLLB0がロウレベルの場合、出力端子をハイインピーダンス状態とする(オフ状態)。 The clocked inverter circuit CIV21A performs an inverter operation based on the signal QLLB0 as a clock signal and its inverted signal. For example, when the signal QLLB0 is at a high level, the signal input to the input terminal is inverted and output (ON state), and when the signal QLLB0 is at a low level, the output terminal is set to a high impedance state (OFF state).
インバータ回路IV23Aは、入力端子がノードQLLB0、出力端子がノードILEN0に接続される。なお、ノードILEN0に印加される信号を信号ILEN0と称す。 Inverter circuit IV23A has an input terminal connected to node QLLB0, and an output terminal connected to node ILEN0. A signal applied to node ILEN0 is referred to as signal ILEN0.
NOR回路NOR21Aは、一方の入力端子に信号ILEN0、他方の入力端子にプリチャージトリガ信号PCB0が入力される。そして、NOR演算結果をノードIPC0に出力する。 In the NOR circuit NOR21A, the signal ILEN0 is input to one input terminal, and the precharge trigger signal PCB0 is input to the other input terminal. Then, the NOR calculation result is output to the node IPC0.
インバータ回路IV24Aは、入力端子がノードIPC0、出力端子がノードIPCB0に接続される。なお、ノードIPC0、IPCB0に印加される信号をそれぞれ信号IPC0、IPCB0と称す。 Inverter circuit IV24A has an input terminal connected to node IPC0 and an output terminal connected to node IPCB0. Signals applied to the nodes IPC0 and IPCB0 are referred to as signals IPC0 and IPCB0, respectively.
NOR回路NOR22Aは、一方の入力端子に信号IPCB0、他方の入力端子にセンスアンプ活性化トリガ信号SESIB0が入力される。そして、NOR演算結果をノードSES0に出力する。このノードSES0に印加される信号がセンスアンプ活性化信号SES0となり、例えばハイレベルとなった場合、センスアンプ103Aを活性化させる。
In the NOR circuit NOR22A, the signal IPCB0 is input to one input terminal, and the sense amplifier activation trigger signal SEIB0 is input to the other input terminal. Then, the NOR calculation result is output to the node SES0. When the signal applied to the node SES0 becomes the sense amplifier activation signal SES0 and becomes high level, for example, the
インバータ回路IV25Aは、入力端子がノードSES0、出力端子がノードSESB0に接続される。なお、ノードSESB0に印加される信号が、出力ラッチ制御信号SESB0となる。 Inverter circuit IV25A has an input terminal connected to node SES0, and an output terminal connected to node SESB0. Note that the signal applied to the node SESB0 is the output latch control signal SESB0.
NAND回路NAND21Aは、一方の入力端子に信号IPCB0、他方の入力端子に出力ラッチ制御信号SESB0が入力される。そして、NAND演算結果をプリチャージ制御信号SPC0として出力する。 In the NAND circuit NAND21A, the signal IPCB0 is input to one input terminal, and the output latch control signal SESB0 is input to the other input terminal. Then, the NAND operation result is output as a precharge control signal SPC0.
インバータ回路IV26Aは、入力端子に出力ラッチ制御信号SESB0を入力され、出力端子から出力ラッチ制御反転信号SESR0を出力する。 The inverter circuit IV26A receives the output latch control signal SESB0 at its input terminal and outputs the output latch control inverted signal SESR0 from its output terminal.
制御回路214は、出力ラッチ完了判定信号QLENと、プリチャージトリガ信号PCB1と、センスアンプ活性化トリガ信号SESIB1とを入力し、それらに応じて出力ラッチ制御信号SESB1と、出力ラッチ制御反転信号SESR1と、プリチャージ制御信号SPC1、センスアンプ活性化信号SES1とを出力する。
The
図8に、制御回路213の構成を示す。図8に示すように、制御回路213は、PMOSトランジスタMP21Bと、NMOSトランジスタMN21Bと、インバータ回路IV21B〜IV26Bと、NOR回路NOR21B、NOR22Bと、NAND回路NAND21Bと、クロックドインバータ回路CIV21Bとを有する。なお、制御回路211〜214を1つの制御回路とみなすこともできる。
FIG. 8 shows the configuration of the
インバータ回路IV21Bは、入力端子に出力ラッチ完了判定信号QLENを入力し、出力端子がノードQLENB1に接続される。なお、ノードQLENB1に印加される信号を信号QLENB1と称す。 Inverter circuit IV21B receives output latch completion determination signal QLEN at its input terminal, and its output terminal is connected to node QLENB1. A signal applied to node QLENB1 is referred to as signal QLENB1.
PMOSトランジスタMP21Bは、電源端子VDDとノードQLL1との間に接続され、ゲートがノードQLENB1に接続される。 PMOS transistor MP21B is connected between power supply terminal VDD and node QLL1, and has its gate connected to node QLENB1.
NMOSトランジスタMN21Bは、ノードQLL1と接地端子GNDとの間に接続され、ゲートにプリチャージトリガ信号PCB1が入力される。 The NMOS transistor MN21B is connected between the node QLL1 and the ground terminal GND, and the precharge trigger signal PCB1 is input to the gate.
インバータ回路IV22Bは、入力端子がノードQLL1、出力端子がノードQLLB1に接続される。なお、ノードQLL1、QLLB1に印加される信号をそれぞれ信号QLL1、QLLB1と称す。 Inverter circuit IV22B has an input terminal connected to node QLL1, and an output terminal connected to node QLLB1. Signals applied to nodes QLL1 and QLLB1 are referred to as signals QLL1 and QLLB1, respectively.
クロックドインバータ回路CIV21Bは、入力端子がノードQLLB1、出力端子がノードQLL1に接続される。また、クロックドインバータ回路CIV21Bは、クロック端子に信号QLLB1とその反転信号を入力する。 Clocked inverter circuit CIV21B has an input terminal connected to node QLLB1, and an output terminal connected to node QLL1. Further, the clocked inverter circuit CIV21B inputs the signal QLLB1 and its inverted signal to the clock terminal.
クロックドインバータ回路CIV21Bは、クロック信号として信号QLLB1及びその反転信号に基づいてインバータ動作を行う。例えば、信号QLLB1がハイレベルの場合、入力端子に入力した信号を反転させて出力し(オン状態)、信号QLLB1がロウレベルの場合、出力端子をハイインピーダンス状態とする(オフ状態)。 The clocked inverter circuit CIV21B performs an inverter operation based on the signal QLLB1 as a clock signal and its inverted signal. For example, when the signal QLLB1 is at a high level, the signal input to the input terminal is inverted and output (ON state), and when the signal QLLB1 is at a low level, the output terminal is set to a high impedance state (OFF state).
インバータ回路IV23Bは、入力端子がノードQLLB1、出力端子がノードILEN1に接続される。なお、ノードILEN1に印加される信号を信号ILEN1と称す。 Inverter circuit IV23B has an input terminal connected to node QLLB1, and an output terminal connected to node ILEN1. Note that a signal applied to the node ILEN1 is referred to as a signal ILEN1.
NOR回路NOR21Bは、一方の入力端子に信号ILEN1、他方の入力端子にプリチャージトリガ信号PCB1が入力される。そして、NOR演算結果をノードIPC1に出力する。 In the NOR circuit NOR21B, the signal ILEN1 is input to one input terminal, and the precharge trigger signal PCB1 is input to the other input terminal. Then, the NOR calculation result is output to the node IPC1.
インバータ回路IV24Bは、入力端子がノードIPC1、出力端子がノードIPCB1に接続される。なお、ノードIPC1、IPCB1に印加される信号をそれぞれ信号IPC1、IPCB1と称す。 Inverter circuit IV24B has an input terminal connected to node IPC1, and an output terminal connected to node IPCB1. Signals applied to the nodes IPC1 and IPCB1 are referred to as signals IPC1 and IPCB1, respectively.
NOR回路NOR22Bは、一方の入力端子に信号IPCB1、他方の入力端子にセンスアンプ活性化トリガ信号SESIB1が入力される。そして、NOR演算結果をノードSES1に出力する。このノードSES1に印加される信号がセンスアンプ活性化信号SES1となり、例えばハイレベルとなった場合、センスアンプ103Bを活性化させる。
In the NOR circuit NOR22B, the signal IPCB1 is input to one input terminal, and the sense amplifier activation trigger signal SEIB1 is input to the other input terminal. Then, the NOR calculation result is output to the node SES1. When the signal applied to the node SES1 becomes the sense amplifier activation signal SES1, and becomes high level, for example, the
インバータ回路IV25Bは、入力端子がノードSES1、出力端子がノードSESB1に接続される。なお、ノードSESB1に印加される信号が、出力ラッチ制御信号SESB1となる。 Inverter circuit IV25B has an input terminal connected to node SES1, and an output terminal connected to node SESB1. Note that the signal applied to the node SESB1 is the output latch control signal SESB1.
NAND回路NAND21Bは、一方の入力端子に信号IPCB1、他方の入力端子に出力ラッチ制御信号SESB1が入力される。そして、NAND演算結果をプリチャージ制御信号SPC1として出力する。 In the NAND circuit NAND21B, the signal IPCB1 is input to one input terminal, and the output latch control signal SESB1 is input to the other input terminal. Then, the NAND operation result is output as the precharge control signal SPC1.
インバータ回路IV26Bは、入力端子に出力ラッチ制御信号SESB1を入力され、出力端子から出力ラッチ制御反転信号SESR1を出力する。 The inverter circuit IV26B receives the output latch control signal SESB1 at the input terminal and outputs the output latch control inverted signal SESR1 from the output terminal.
以下、本実施の形態2にかかる半導体記憶装置200の動作について説明する。図9に、半導体記憶装置200の動作を説明するタイミングチャートを示す。図9を用いて、半導体記憶装置200のデータ読み出し動作を説明する。但し、下位カラムが選択され、上位カラムは非選択となっている場合である。なお、以下の説明で各信号の立ち上がりは、信号の電位がロウレベルからハイレベルへ、立ち下がりは、信号の電位がハイレベルからロウレベルへ変化する状態を示している。
Hereinafter, the operation of the
ここで、図9に示す期間T4はメモリセルアレイ101からのメモリデータ読み出し開始から出力ラッチノードQHLDの出力ラッチ確定までの期間である。期間T5は出力ラッチ完了の判定期間である。期間T6は出力ラッチ判定完了から次サイクルまでのプリチャージ・リセットの期間である。なお、図9の動作では、前提として下位カラムが選択される場合の説明を行う。よって、上位カラムが選択された場合は、下位カラムと上位カラムが置き換わった動作となる。
Here, a period T4 shown in FIG. 9 is a period from the start of reading the memory data from the
初期動作として、まず下位カラムのプリチャージトリガ信号PCB0が立ち下がる。このため、NOR回路NOR21Aの出力である信号IPC0が立ち上がり、プリチャージ制御信号SPC0がハイレベルに立ち上がる。よって、ビット線対DLDT0、DLDB0のプリチャージが解除される。そして、メモリセルアレイ101の下位カラムの選択メモリセルの保持する値に応じて、ビット線DLDT0、DLDB0のどちらかの電位が下がる。
As an initial operation, first, the precharge trigger signal PCB0 in the lower column falls. For this reason, the signal IPC0 that is the output of the NOR circuit NOR21A rises, and the precharge control signal SPC0 rises to a high level. Therefore, the precharge of the bit line pair DLDT0 and DLDB0 is released. Then, according to the value held in the selected memory cell in the lower column of the
下位カラムのビット線DLDT0とDLDB0の電位差が開いたところで、センスアンプ活性化トリガ信号SESIB0が立ち下がる。このため、NOR回路NOR22Aの出力であるセンスアンプ活性化信号SES0が立ち上がり、センスアンプ103Aが活性化される。そして、センスアンプ103Aが活性化されることにより、ビット線DLDT0、DLDB0の一方がハイレベル、他方がロウレベルに固定される。
When the potential difference between the bit lines DLDT0 and DLDB0 in the lower column opens, the sense amplifier activation trigger signal SEIB0 falls. For this reason, the sense amplifier activation signal SES0, which is the output of the NOR circuit NOR22A, rises and the
このため、制御回路211において、NAND回路NAND31の出力DLDT2Bが立ち上がり、インバータ回路IV31の出力DLDT2が立ち下がる。
Therefore, in the
また、センスアンプ活性化信号SES0の立ち上がりにより、出力ラッチ制御信号SESB0が立ち下がり、出力ラッチ制御反転信号SESR0が立ち上がる。このため、クロックドインバータ回路CINV106Aがオン状態となり、ビット線DLDT0のレベルがノードQBへ伝播してデータ出力信号Qが確定する。但し、クロックドインバータ回路CINV106Bはオフ状態のままであり、出力端子がハイインピーダンス状態を保持している。そして、時刻t6に、出力ラッチ信号QHLD、及び、その反転信号である出力ラッチ反転信号QHLDBが確定し、出力ラッチが完了する。 Further, the output latch control signal SESB0 falls and the output latch control inversion signal SESR0 rises due to the rise of the sense amplifier activation signal SES0. Therefore, clocked inverter circuit CINV 106A is turned on, the level of bit line DLDT0 is propagated to node QB, and data output signal Q is determined. However, the clocked inverter circuit CINV106B remains in the off state, and the output terminal maintains the high impedance state. At time t6, the output latch signal QHLD and the inverted output latch signal QHLDB are determined, and the output latch is completed.
出力ラッチ反転信号QHLDBが確定することから、PMOSトランジスタMP6もしくはMP7の一方がオン状態となる。例えば、センスアンプ103Aが活性化されることにより、ビット線DLDT0がロウレベルに固定された場合、出力ラッチ反転信号QHLDBもロウレベルとなり、PMOSトランジスタMP6がオン状態となる。
Since the output latch inversion signal QHLDB is determined, one of the PMOS transistors MP6 and MP7 is turned on. For example, when the bit line DLDT0 is fixed at the low level by activating the
また、上位カラムが非選択であるため、ビット線DLDT1はプリチャージ電圧(ハイレベル)であり、ビット線DLDT0がロウレベルであるため、制御回路211から出力される出力信号DLDT2はロウレベルとなる。信号DLDT2はロウレベルとなっていることから、PMOSトランジスタMP4がオン状態、NMOSトランジスタMN1はオフ状態となっている。このため、時刻t7に出力ラッチ完了判定信号QLENがハイレベルに立ち上がる。
Since the upper column is not selected, the bit line DLDT1 is at the precharge voltage (high level), and the bit line DLDT0 is at the low level, so that the output signal DLDT2 output from the
このハイレベルに立ち上がった出力ラッチ完了判定信号QLENが、半導体記憶装置200が出力する出力データの読み出しのトリガ信号の生成に利用される。つまり、上記ビット線DLDT0がロウレベルとなる例ではロウレベルのデータ出力信号Q(値は「0」)が、半導体記憶装置200の出力データの値となる。
The output latch completion determination signal QLEN rising to the high level is used to generate a trigger signal for reading output data output from the
出力ラッチ完了判定信号QLENがハイレベルとなると、制御回路213の信号QLENB0がロウレベルとなり、PMOSトランジスタMP21Aがオン状態となる。このとき、プリチャージトリガ信号PCB0がロウレベルなので、NMOSトランジスタMN21Aはオフ状態となっており、信号QLL0がハイレベルに立ち上がり、信号QLLB0がロウレベルに立ち下がる。
When the output latch completion determination signal QLEN becomes high level, the signal QLENB0 of the
そして、信号QLLB0がロウレベルに立ち下がることから信号ILEN0が立ち上がり、これに応じて、NOR回路NOR21Aからの出力信号IPC0が立ち下がる。これにより、信号IPCB0がハイレベルに立ち上がり、NOR回路NOR22Aが、センスアンプ活性化信号SES0をロウレベルに立ち下げる。よって、出力ラッチ制御信号SESB0が立ち上がって、出力ラッチ制御反転信号SESR0が立ち下がる。この結果、クロックドインバータ回路CIV106Aがオフ状態となる。 Since the signal QLLB0 falls to the low level, the signal ILEN0 rises, and in response thereto, the output signal IPC0 from the NOR circuit NOR21A falls. As a result, the signal IPCB0 rises to a high level, and the NOR circuit NOR22A causes the sense amplifier activation signal SES0 to fall to a low level. Therefore, the output latch control signal SESB0 rises and the output latch control inversion signal SESR0 falls. As a result, the clocked inverter circuit CIV106A is turned off.
また、制御回路214からの出力ラッチ制御信号SESB1がハイレベル、出力ラッチ制御反転信号SESR1がロウレベルであり、上述したように出力ラッチ制御信号SESB0がハイレベル、出力ラッチ制御反転信号SESR0がロウレベルであるため、PMOSトランジスタMP13とNMOSトランジスタMN13とで構成されるインバータ回路がオン状態となる。なお、センスアンプ活性化信号SES0がロウレベルに立ち下がったため、センスアンプ103Aが非活性化する。
Further, the output latch control signal SESB1 from the
また更に、出力ラッチ制御信号SESB0が立ち上がることから、PMOSトランジスタMP13とNMOSトランジスタMN13とで構成されるインバータ回路のオンと同時期に、NAND回路NAND21Aがプリチャージ制御信号SPC0を立ち下げる。このため、プリチャージ回路102Aが活性化し、ビット線対DLDT0、DLDB0をハイレベル(電源電圧VDD)にプリチャージする。
Furthermore, since the output latch control signal SESB0 rises, the NAND circuit NAND21A falls the precharge control signal SPC0 at the same time as the inverter circuit composed of the PMOS transistor MP13 and the NMOS transistor MN13 is turned on. For this reason, the
そして、ビット線対DLDT0、DLDB0がプリチャージされ、ハイレベルとなることから、制御回路211、212からそれぞれハイレベルの信号DLDT2、DLDB2が出力される。このため、PMOSトランジスタMP4、MP5がオフ状態、NMOSトランジスタMN1、MN2がオン状態となり、出力ラッチ完了判定信号QLENがリセットされてロウレベルとなり、一連の読み出し動作が完了する。
Since the bit line pair DLDT0 and DLDB0 are precharged and become high level, high level signals DLDT2 and DLDB2 are output from the
なお、上記一連の動作の間、上位カラムは動作しない。よって、上位カラムのセンスアンプ活性化トリガ信号SESIB1、プリチャージトリガ信号PCB1、出力ラッチ制御信号SESB1、プリチャージ制御信号SPC1、ビット線対DLDT1、DLDB1、制御回路212からの出力信号DLDB2、DLDB2Bは常時ハイレベルである。また、センスアンプ活性化信号SES1、出力ラッチ制御反転信号SESR1は常時ロウレベルである。
Note that the upper column does not operate during the above series of operations. Accordingly, the sense amplifier activation trigger signal SEIB1, the precharge trigger signal PCB1, the output latch control signal SESB1, the precharge control signal SPC1, the bit line pair DLDT1, DLDB1, and the output signals DLDB2, DLDB2B from the
以上の動作からもわかるように、本実施の形態2では、出力ラッチ判定回路105が、選択カラム列のセンスアンプの出力だけでなく、出力ラッチ信号QHLD、出力ラッチ反転信号QHLDBの確定から、出力ラッチ完了判定信号QLENを生成する。この出力ラッチ完了判定信号QLENが、データ出力信号Qの読み出しトリガ信号の生成に利用される。このため、確実にラッチ完了した出力ラッチ回路104の出力を半導体記憶装置200の出力データとすることができる。このため、複数カラム構成の半導体記憶装置であっても、実施の形態1と同様、出力ラッチ不良による誤読み出しを防止することが可能となる。
As can be seen from the above operation, in the second embodiment, the output
また、上述したように、出力ラッチ信号QHLD及び出力ラッチ反転信号QHLDBの確定から、下位カラムの出力ラッチ制御信号SESB0、出力ラッチ制御反転信号SESR0、及びプリチャージ制御信号SPC0を生成している。このため、出力ラッチ制御信号SESB0、出力ラッチ制御反転信号SESR0、プリチャージ制御信号SPC0が特性ばらつきにより、出力ラッチ確定前に動作してクロックドインバータ回路CINV106Aをオフ状態、あるいはプリチャージ回路102Aがプリチャージを開始することを防止でき、出力ラッチ不良を防止する。よって、本実施の形態2のように複数カラム構成の半導体記憶装置であっても、実施の形態1と同様、出力ラッチ不良に起因する誤読み出しの発生を防ぐことができる。
Further, as described above, the output latch control signal SESB0, the output latch control inversion signal SESR0, and the precharge control signal SPC0 for the lower column are generated from the determination of the output latch signal QHLD and the output latch inversion signal QHLDB. For this reason, the output latch control signal SESB0, the output latch control inversion signal SESR0, and the precharge control signal SPC0 operate before the output latch is determined due to characteristic variations, and the clocked inverter circuit CINV106A is turned off or the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものでなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記例では、メモリアレイセルがSRAMを前提としているが、DRAMであってもよい。また、実施の形態2では、上位カラムと下位カラムの2つであったが、更に複数のカラム構成であってもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. In the above example, the memory array cell is assumed to be SRAM, but it may be DRAM. In the second embodiment, the upper column and the lower column are two, but a plurality of column configurations may be used.
100、200 半導体記憶装置
101 メモリセルアレイ
102、102A、102B プリチャージ回路
103、103A、103B センスアンプ
104 出力ラッチ回路
105 出力ラッチ判定回路
CIV106、CIV106A、CIV106B クロックドインバータ回路
CIV107、CIV107A、CIV107B クロックドインバータ回路
CIV11 クロックドインバータ回路
IV108、IV109 インバータ回路
DLDT、DLDB ビット線
110 制御回路
MP21、MP21A、MP21B PMOSトランジスタ
MN21、MN21A、MN21B NMOSトランジスタ
IV21〜IV26 インバータ回路
IV21A〜IV26A インバータ回路
IV21B〜IV26B インバータ回路
NOR21、NOR22 NOR回路
NOR21A、NOR22A NOR回路
NOR21B、NOR22B NOR回路
NAND21、NAND21A、NAND21B NAND回路
MP4〜MP7 PMOSトランジスタ
MN1、MN2 NMOSトランジスタ
MP11〜MP13 PMOSトランジスタ
MN11〜MN13 NMOSトランジスタ
211〜214 制御回路
100, 200
Claims (13)
メモリセル列に対応して設けられた相補のビット線対と、
前記ビット線対をデータ読み出し前に所定の電位にプリチャージするプリチャージ回路と、
前記ビット線対に接続され、活性化時には選択メモリセルの記憶データを検出して増幅するセンスアンプと、を備えた半導体記憶装置において、
前記センスアンプの出力をラッチする出力ラッチ回路と、
増幅動作を行う前記センスアンプの出力と、前記出力ラッチ回路の出力とに基づき、ラッチ完了を判定する出力ラッチ判定回路と、を有する
半導体記憶装置。 A cell array in which a plurality of memory cells are arranged;
Complementary bit line pairs provided corresponding to the memory cell columns;
A precharge circuit for precharging the bit line pair to a predetermined potential before data reading;
In a semiconductor memory device comprising a sense amplifier connected to the bit line pair and detecting and amplifying data stored in a selected memory cell when activated,
An output latch circuit for latching the output of the sense amplifier;
A semiconductor memory device comprising: an output latch determination circuit that determines latch completion based on an output of the sense amplifier that performs an amplification operation and an output of the output latch circuit.
前記第1、第2のスイッチ回路は、第1の電源端子と第1のノードとの間に直列に接続され、
前記第1のスイッチ回路は、前記ビット線対の一方の電位レベルに応じてオン、オフが制御され、
前記第2のスイッチ回路は、前記出力ラッチ回路の出力に応じてオン、オフが制御され、
前記第3、第4のスイッチ回路は、前記第1の電源端子と前記第1のノードとの間に直列に接続され、
前記第3のスイッチ回路は、前記ビット線対の他方の電位レベルに応じてオン、オフが制御され、
前記第4のスイッチ回路は、前記出力ラッチ回路の反転出力に応じてオン、オフが制御され、
前記第5、第6のスイッチ回路は、前記第1のノードと第2の電源端子との間に直列に接続され、
前記第5のスイッチ回路は、前記ビット線対の一方の電位レベルに応じてオン、オフが制御され、
前記第6のスイッチ回路は、前記ビット線対の他方の電位レベルに応じてオン、オフが制御され、
前記第1のノードから前記出力ラッチ判定回路の判定結果を出力する
請求項1に記載の半導体記憶装置。 The output latch determination circuit includes first to sixth switch circuits,
The first and second switch circuits are connected in series between a first power supply terminal and a first node,
The first switch circuit is controlled to be turned on and off in accordance with one potential level of the bit line pair.
The second switch circuit is controlled to be turned on and off according to the output of the output latch circuit,
The third and fourth switch circuits are connected in series between the first power supply terminal and the first node,
The third switch circuit is controlled to be turned on / off according to the other potential level of the bit line pair,
The fourth switch circuit is controlled to be turned on and off according to the inverted output of the output latch circuit.
The fifth and sixth switch circuits are connected in series between the first node and a second power supply terminal,
The fifth switch circuit is controlled to be turned on and off in accordance with one potential level of the bit line pair.
The sixth switch circuit is controlled to be turned on / off according to the other potential level of the bit line pair,
The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a determination result of the output latch determination circuit is output from the first node.
前記第5、第6のスイッチ回路は、それぞれ第2導電型のトランジスタで構成される
請求項2に記載の半導体記憶装置。 Each of the first to fourth switch circuits is composed of a first conductivity type transistor,
The semiconductor memory device according to claim 2, wherein each of the fifth and sixth switch circuits includes a second conductivity type transistor.
前記制御回路は、
センスアンプ活性化トリガ信号に応じて、第1の制御信号により前記センスアンプを活性化させ、
プリチャージトリガ信号に応じて第2の制御信号により前記プリチャージ回路のプリチャージ動作を停止させ、
前記出力ラッチ判定回路の判定結果に応じて、前記第1の制御信号により前記センスアンプを非活性化させ、且つ、前記第2の制御信号により前記プリチャージ回路に前記ビット線対をプリチャージさせ、
前記出力ラッチ判定回路は、前記ビット線対のプリチャージ電圧に応じて前記出力ラッチ判定回路の判定結果をリセットする
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 A control circuit;
The control circuit includes:
In response to a sense amplifier activation trigger signal, the sense amplifier is activated by a first control signal,
The precharge operation of the precharge circuit is stopped by a second control signal in response to the precharge trigger signal,
In response to the determination result of the output latch determination circuit, the sense amplifier is deactivated by the first control signal, and the precharge circuit is precharged by the second control signal. ,
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the output latch determination circuit resets a determination result of the output latch determination circuit according to a precharge voltage of the bit line pair. 5.
前記第1のクロックドインバータ回路は、前記センスアンプの出力と前記出力ラッチ回路との間に接続され、前記制御回路が出力する前記センスアンプの活性化もしくは非活性化を制御する前記第1の制御信号に基づく第3の制御信号に応じて、前記センスアンプの出力と前記出力ラッチ回路との間を導通、非導通とするよう制御される
請求項4に記載の半導体記憶装置。 A first clocked inverter circuit;
The first clocked inverter circuit is connected between the output of the sense amplifier and the output latch circuit, and controls activation or deactivation of the sense amplifier output from the control circuit. 5. The semiconductor memory device according to claim 4, wherein the semiconductor memory device is controlled to be conductive or nonconductive between the output of the sense amplifier and the output latch circuit in response to a third control signal based on the control signal.
前記第1のインバータ回路の出力と前記第2のクロックドインバータ回路の入力が第2のノードと接続され、前記第2のクロックドインバータ回路の出力と前記第1のインバータ回路の入力が第3のノードと接続され、
前記第2のクロックドインバータ回路は、前記第3の制御信号に応じて、前記第1のクロックドインバータ回路が非導通状態となった場合に、前記第2のノードと前記第3のノードとを導通させるよう制御される
請求項5に記載の半導体記憶装置。 The output latch circuit includes a first inverter circuit and a second clocked inverter circuit, a second node connected to the output of the sense amplifier, and an inverted signal of the second node Is connected to the third node from which
The output of the first inverter circuit and the input of the second clocked inverter circuit are connected to a second node, and the output of the second clocked inverter circuit and the input of the first inverter circuit are third. Connected to
The second clocked inverter circuit includes the second node and the third node when the first clocked inverter circuit is turned off in response to the third control signal. The semiconductor memory device according to claim 5, wherein the semiconductor memory device is controlled to conduct.
どちらか一方が選択される第1もしくは第2のカラム列にそれぞれ対応して設けられた相補の第1、第2のビット線対と、
第1のプリチャージ制御信号に応じて、前記第1のビット線対をデータ読み出し前に所定の電位にプリチャージする第1のプリチャージ回路と、
第2のプリチャージ制御信号に応じて、前記第2のビット線対をデータ読み出し前に所定の電位にプリチャージする第2のプリチャージ回路と、
前記第1のビット線対に接続され、対応カラム列が選択された場合の活性化時には選択メモリセルの記憶データを検出して増幅する第1のセンスアンプと、
前記第2のビット線対に接続され、対応カラム列が選択された場合の活性化時には選択メモリセルの記憶データを検出して増幅する第2のセンスアンプと、を備えた半導体記憶装置において、
選択されたカラム列の前記第1もしくは第2のセンスアンプの出力をラッチする出力ラッチ回路と、
選択されたカラム列の増幅動作を行う前記第1もしくは第2のセンスアンプの出力と、前記出力ラッチ回路の出力とに基づき、ラッチ完了を判定する出力ラッチ判定回路と、を有する
半導体記憶装置。 A cell array in which a plurality of memory cells are arranged;
Complementary first and second bit line pairs respectively provided corresponding to the first or second column column of which one is selected,
A first precharge circuit for precharging the first bit line pair to a predetermined potential before data reading in response to a first precharge control signal;
A second precharge circuit for precharging the second bit line pair to a predetermined potential before data reading in response to a second precharge control signal;
A first sense amplifier connected to the first bit line pair and detecting and amplifying data stored in a selected memory cell at the time of activation when a corresponding column row is selected;
A semiconductor memory device comprising: a second sense amplifier connected to the second bit line pair and detecting and amplifying storage data of a selected memory cell when activated when a corresponding column column is selected;
An output latch circuit for latching the output of the first or second sense amplifier of the selected column row;
A semiconductor memory device comprising: an output latch determination circuit that determines latch completion based on an output of the first or second sense amplifier that performs an amplification operation of a selected column row and an output of the output latch circuit.
前記制御回路は、
前記第1のビット線対の一方の電位レベルと、前記第2のビット線対の一方の電位レベルとに応じた第1の制御信号と、
前記第のビット線対の他方の電位レベルと、前記第2のビット線対の他方の電位レベルとに応じた第2の制御信号と、を生成し、
前記出力ラッチ判定回路は、第1〜第6のスイッチ回路を有し、
前記第1、第2のスイッチ回路は、第1の電源端子と第1のノードとの間に直列に接続され、
前記第1のスイッチ回路は、前記第1の制御信号に応じてオン、オフが制御され、
前記第2のスイッチ回路は、前記出力ラッチ回路の出力に応じてオン、オフが制御され、
前記第3、第4のスイッチ回路は、前記第1の電源端子と前記第1のノードとの間に直列に接続され、
前記第3のスイッチ回路は、前記第2の制御信号に応じてオン、オフが制御され、
前記第4のスイッチ回路は、前記出力ラッチ回路の反転出力に応じてオン、オフが制御され、
前記第5、第6のスイッチ回路は、前記第1のノードと第2の電源端子との間に直列に接続され、
前記第5のスイッチ回路は、前記第1の制御信号に応じてオン、オフが制御され、
前記第6のスイッチ回路は、前記第2の制御信号に応じてオン、オフが制御され、
前記第1のノードから前記出力ラッチ判定回路の判定結果を出力する
請求項7に記載の半導体記憶装置。 A control circuit;
The control circuit includes:
A first control signal corresponding to one potential level of the first bit line pair and one potential level of the second bit line pair;
Generating a second control signal according to the other potential level of the second bit line pair and the other potential level of the second bit line pair;
The output latch determination circuit includes first to sixth switch circuits,
The first and second switch circuits are connected in series between a first power supply terminal and a first node,
The first switch circuit is controlled to be turned on and off according to the first control signal,
The second switch circuit is controlled to be turned on and off according to the output of the output latch circuit,
The third and fourth switch circuits are connected in series between the first power supply terminal and the first node,
The third switch circuit is controlled to be turned on and off according to the second control signal,
The fourth switch circuit is controlled to be turned on and off according to the inverted output of the output latch circuit.
The fifth and sixth switch circuits are connected in series between the first node and a second power supply terminal,
The fifth switch circuit is controlled to be turned on and off according to the first control signal,
The sixth switch circuit is controlled to be turned on and off according to the second control signal,
8. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein a determination result of the output latch determination circuit is output from the first node.
前記第5、第6のスイッチ回路は、それぞれ第2導電型のトランジスタで構成される
請求項8に記載の半導体記憶装置。 Each of the first to fourth switch circuits is composed of a first conductivity type transistor,
9. The semiconductor memory device according to claim 8, wherein each of the fifth and sixth switch circuits includes a second conductivity type transistor.
センスアンプ活性化トリガ信号に応じて、第3の制御信号により選択された列カラムの前記第1もしくは第2のセンスアンプを活性化させ、
プリチャージトリガ信号に応じて、第4の制御信号により選択された列カラムの前記第1もしくは第2のプリチャージ回路のプリチャージ動作を停止させ、
前記出力ラッチ判定回路の判定結果に応じて、前記第3の制御信号により、選択された列カラムの前記第1もしくは第2のセンスアンプを非活性化させ、且つ、前記第4の制御信号により、選択された列カラムの前記第1もしくは第2のプリチャージ回路により前記第1もしくは第2のビット線対をプリチャージさせ、
前記出力ラッチ判定回路は、前記第1及び第2の制御信号に応じて前記出力ラッチ判定回路の判定結果をリセットする
請求項8もしくは請求項9に記載の半導体記憶装置。 The control circuit includes:
In response to the sense amplifier activation trigger signal, the first or second sense amplifier of the column column selected by the third control signal is activated,
In response to the precharge trigger signal, the precharge operation of the first or second precharge circuit in the column column selected by the fourth control signal is stopped,
According to the determination result of the output latch determination circuit, the third control signal deactivates the first or second sense amplifier of the selected column column, and the fourth control signal The first or second bit line pair is precharged by the first or second precharge circuit of the selected column column;
The semiconductor memory device according to claim 8, wherein the output latch determination circuit resets a determination result of the output latch determination circuit in accordance with the first and second control signals.
前記第1のクロックドインバータ回路は、前記第1のセンスアンプの出力と前記出力ラッチ回路との間に接続され、前記第2のクロックドインバータ回路は、前記第2のセンスアンプの出力と前記出力ラッチ回路との間に接続され、
前記制御回路が出力する、選択された列カラムの前記第1もしくは第2のセンスアンプの活性化もしくは非活性化を制御する前記第3の制御信号に基づく第5の制御信号に応じて、選択された列カラムの第1もしくは第2のクロックドインバータ回路をオン状態とすることで、前記第1もしくは第2のセンスアンプの出力と前記出力ラッチ回路を導通とするよう制御される
請求項10に記載の半導体記憶装置。 A first and a second clocked inverter circuit;
The first clocked inverter circuit is connected between the output of the first sense amplifier and the output latch circuit, and the second clocked inverter circuit is connected to the output of the second sense amplifier and the output of the second sense amplifier. Connected to the output latch circuit,
Select according to a fifth control signal based on the third control signal that controls the activation or deactivation of the first or second sense amplifier of the selected column column output from the control circuit 11. The output of the first or second sense amplifier and the output latch circuit are controlled to be conductive by turning on the first or second clocked inverter circuit of the selected column column. The semiconductor memory device described in 1.
前記第1のインバータ回路の出力と前記第2のインバータ回路の入力が前記第2のノードと接続され、前記第2のインバータ回路の出力と前記第1のインバータ回路の入力が前記第3のノードと接続され、
前記第2のインバータ回路は、直列接続される前記第7、第8のスイッチ回路を経由して前記第1の電源端子からの電圧が供給され、かつ、直列接続される前記第9、第10のスイッチ回路を経由して前記第2の電源端子からの電圧が供給され、
前記第7及び第9のスイッチ回路は、前記第5の制御信号に応じて、前記第1のクロックドインバータ回路が導通状態となった場合にオフ状態となり、
前記第8及び第10のスイッチ回路は、前記第5の制御信号に応じて、前記第2のクロックドインバータ回路が導通状態となった場合にオフ状態となり、
前記第7〜第10のスイッチ回路は、前記第5の制御信号に応じて、前記第1及び第2のクロックドインバータ回路が非導通状態となった場合に、オン状態となる
請求項11に記載の半導体記憶装置。 The output latch circuit includes first and second inverter circuits, and seventh to tenth switch circuits, and a second node connected to the outputs of the first and second sense amplifiers And a third node from which an inverted signal of the second node is output,
The output of the first inverter circuit and the input of the second inverter circuit are connected to the second node, and the output of the second inverter circuit and the input of the first inverter circuit are connected to the third node. Connected with
The second inverter circuit is supplied with a voltage from the first power supply terminal via the seventh and eighth switch circuits connected in series, and the ninth and tenth connected in series. The voltage from the second power supply terminal is supplied via the switch circuit of
The seventh and ninth switch circuits are turned off when the first clocked inverter circuit is turned on according to the fifth control signal,
The eighth and tenth switch circuits are turned off when the second clocked inverter circuit is turned on according to the fifth control signal,
The seventh to tenth switch circuits are turned on when the first and second clocked inverter circuits are turned off in response to the fifth control signal. The semiconductor memory device described.
前記第9、第10のスイッチ回路は、それぞれ第2導電型のトランジスタで構成される
請求項12に記載の半導体記憶装置。 Each of the seventh and eighth switch circuits is composed of a first conductivity type transistor,
The semiconductor memory device according to claim 12, wherein each of the ninth and tenth switch circuits includes a second conductivity type transistor.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110366753A (en) * | 2017-03-03 | 2019-10-22 | 索尼半导体解决方案公司 | Sense amplifier, semiconductor memory device, information processing device, and reading method |
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