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JP3366208B2 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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Publication number
JP3366208B2
JP3366208B2 JP03002497A JP3002497A JP3366208B2 JP 3366208 B2 JP3366208 B2 JP 3366208B2 JP 03002497 A JP03002497 A JP 03002497A JP 3002497 A JP3002497 A JP 3002497A JP 3366208 B2 JP3366208 B2 JP 3366208B2
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JP
Japan
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logic gate
node
current
limiting means
mos transistor
Prior art date
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Application number
JP03002497A
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Japanese (ja)
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JPH09231757A (en
Inventor
健 阪田
清男 伊藤
真志 堀口
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09231757A publication Critical patent/JPH09231757A/en
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は微細MOSトランジスタ
で構成された半導体集積回路に係り、特に高速・低電力
動作に適した回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit composed of fine MOS transistors, and more particularly to a circuit suitable for high speed / low power operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】1989 インターナショナル シンポ
ジウム オン ブイ・エル・エス・アイ テクノロジ
ー,システムズ アンド アプリケーションズ、プロシ
ーディングズ オブ テクニカル ペーパーズ(198
9年5月)第188頁から第192頁(1989 In
ternational Symposium on
VLSI Technology, Systems
and Applications, Proceed
ings of Technical Papers,
pp.188−192 (May 1989))に述
べられているように、MOSトランジスタが微細化され
るにつれてその耐圧が低下するために、その動作電圧を
低くせざるを得ない。
[Prior Art] 1989 International Symposium OMBLS Technology, Systems and Applications, Proceedings of Technical Papers (198
May 9) pp. 188 to 192 (1989 In)
international Symposium on
VLSI Technology, Systems
and Applications, Proceed
ings of Technical Papers,
pp. As described in 188-192 (May 1989)), the breakdown voltage of a MOS transistor decreases as it is miniaturized, so the operating voltage must be lowered.

【0003】この場合に、高速動作を維持するために
は、動作電圧の低下に見合ってMOSトランジスタのし
きい電圧(VT)も低下させる必要がある。これは、動
作速度は、MOSトランジスタの実効ゲート電圧、すな
わち動作電圧からVTを差し引いた値で支配され、この
値が大きいほど高速だからである。しかし、VTを0.
4V程度以下にすると、以下に述べるように、MOSト
ランジスタのサブスレッショルド特性(テーリング特
性)によって、トランジスタを完全にオフすることはも
はやできなくなり、直流電流が流れるという現象が生ず
る。
In this case, in order to maintain high-speed operation, it is necessary to reduce the threshold voltage (VT) of the MOS transistor in proportion to the decrease in operating voltage. This is because the operating speed is controlled by the effective gate voltage of the MOS transistor, that is, the value obtained by subtracting VT from the operating voltage, and the higher this value, the higher the speed. However, if VT is 0.
When the voltage is set to about 4 V or less, as described below, due to the subthreshold characteristic (tailing characteristic) of the MOS transistor, the transistor can no longer be completely turned off, and a phenomenon occurs in which a direct current flows.

【0004】図6に示す従来のCMOSインバータにつ
いて説明する。理想的には、入力信号INが低レベル
(=VSS)の時はNチャネルMOSトランジスタMN
がオフ、INが高レベル(=VCC)の時はPチャネル
MOSトランジスタMPがオフになり、いずれにしても
電流が流れることはない。しかし、MOSトランジスタ
のVTが低くなると、サブスレッショルド特性を無視す
ることができなくなる。
The conventional CMOS inverter shown in FIG. 6 will be described. Ideally, when the input signal IN is at low level (= VSS), the N-channel MOS transistor MN
Is off and IN is at a high level (= VCC), the P-channel MOS transistor MP is off, and no current flows in any case. However, when the VT of the MOS transistor becomes low, the subthreshold characteristic cannot be ignored.

【0005】図7に示すように、サブスレッショルド領
域におけるドレイン電流IDSは、ゲート・ソース間電
圧VGSの指数関数に比例し、次式で表される。
As shown in FIG. 7, the drain current IDS in the subthreshold region is proportional to the exponential function of the gate-source voltage VGS and is represented by the following equation.

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】ただし、WはMOSトランジスタのチャネ
ル幅、I0、W0はVTを定義する際の電流値およびチ
ャネル幅、Sはテーリング係数(VGS−log ID
S特性の傾きの逆数)である。したがって、VGS=0
でもサブスレッショルド電流
Where W is the channel width of the MOS transistor, I0 and W0 are the current value and channel width when defining VT, and S is the tailing coefficient (VGS-log ID).
It is the reciprocal of the slope of the S characteristic. Therefore, VGS = 0
But subthreshold current

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】が流れる。図6のCMOSインバータでオ
フ状態のトランジスタはVGS=0であるから、非動作
時において高電源電圧VCCから接地電位である低電源
電圧VSSに向かって上記の電流ILが流れることにな
る。
Flows. Since the transistor in the off state in the CMOS inverter of FIG. 6 has VGS = 0, the above current IL flows from the high power supply voltage VCC toward the low power supply voltage VSS, which is the ground potential, when not operating.

【0010】このサブスレッショルド電流は、図7に示
すように、しきい電圧をVTからVT’に低下させる
と、ILからIL’に指数関数的に大きくなる。
As shown in FIG. 7, this subthreshold current increases exponentially from IL to IL 'when the threshold voltage is lowered from VT to VT'.

【0011】数2の上式から明らかなように、サブスレ
ッショルド電流を低減するためには、VTを大きくする
かSを小さくすればよい。しかし、前者は実効ゲート電
圧の低下による速度の低下を招く。特に、耐圧の点から
微細化とともに動作電圧を低くしていくと、速度低下は
顕著になり、微細化の利点を生かせなくなるので好まし
くない。また後者は、室温動作を前提とする限り、次の
理由により困難である。
As is clear from the above equation of the equation (2), in order to reduce the subthreshold current, VT should be increased or S should be decreased. However, the former causes a decrease in speed due to a decrease in effective gate voltage. In particular, from the viewpoint of breakdown voltage, if the operating voltage is lowered along with the miniaturization, the speed decrease becomes remarkable, and the advantage of miniaturization cannot be utilized, which is not preferable. In addition, the latter is difficult for the following reasons as long as it is assumed to operate at room temperature.

【0012】テーリング係数Sは、ゲート絶縁膜の容量
COXとゲート下の空乏層の容量CDにより、次のよう
に表される。
The tailing coefficient S is expressed as follows by the capacitance COX of the gate insulating film and the capacitance CD of the depletion layer under the gate.

【0013】[0013]

【数3】 [Equation 3]

【0014】ここで、kはボルツマン定数、Tは絶対温
度、qは素電荷である。上式から明らかなように、CO
XおよびCDの如何にかからわずS≧kT ln 10
/qであり、室温では60mV以下にすることは困難で
ある。
Here, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and q is the elementary charge. As is clear from the above equation, CO
S ≧ kT ln 10 regardless of whether X or CD
/ Q, and it is difficult to set it to 60 mV or less at room temperature.

【0015】以上述べた現象のために、多数のMOSト
ランジスタで構成された半導体集積回路の実質的な直流
電流は著しく増大してしまう。特に高温動作時には、V
Tが低くSが大きくなるため、この問題はさらに深刻に
なる。低電力化が重要である今後のコンピュータ等のダ
ウンサイジング時代においては、このサブスレッショル
ド電流の増大は本質的な問題である。
Due to the above-mentioned phenomenon, the substantial direct current of the semiconductor integrated circuit composed of a large number of MOS transistors remarkably increases. Especially at high temperature operation, V
This problem is exacerbated because T is low and S is large. In the future downsizing era of computers and the like where low power consumption is important, the increase of the subthreshold current is an essential problem.

【0016】この問題を、代表的な半導体集積回路であ
るメモリを用いてさらに説明する。メモリは図8に示す
ように、メモリアレーMA内の任意のメモリセルMCを
選択するために、行線(ワード線W)を選択・駆動する
ためのXデコーダ(XDEC)とワードドライバ(W
D)ならびに列線(データ線D)の信号を増幅するセン
スアンプ(SA)とセンスアンプを駆動するセンスアン
プ駆動回路(SAD)および列線を選択するYデコーダ
(YDEC)から構成される。さらにこれらの回路を制
御するための周辺回路(PR)が内蔵されている。これ
らの回路の主要部は、動作時や待機時あるいは電池バッ
クアップ時の低消費電力化のために、上述のCMOS論
理回路を基本にした回路構成になっている。しかし、ト
ランジスタのしきい値電圧VT(以下、簡単のためにP
MOSトランジスタとNMOSトランジスタの絶対値は
等しく、VTと仮定する。)が低下してくると、上述の
理由で貫通電流が激増してくる。特にデコーダとドライ
バあるいは周辺回路部でそれが顕著になる。これらを構
成する回路数が圧倒的に多く、しかも特殊な機能をもつ
ためである。
This problem will be further described using a memory which is a typical semiconductor integrated circuit. As shown in FIG. 8, the memory has an X decoder (XDEC) and a word driver (WDE) for selecting and driving a row line (word line W) in order to select an arbitrary memory cell MC in the memory array MA.
D) and a sense amplifier (SA) that amplifies the signal on the column line (data line D), a sense amplifier drive circuit (SAD) that drives the sense amplifier, and a Y decoder (YDEC) that selects the column line. Further, a peripheral circuit (PR) for controlling these circuits is incorporated. The main part of these circuits has a circuit configuration based on the above-described CMOS logic circuit in order to reduce power consumption during operation, standby, or battery backup. However, the threshold voltage VT of the transistor (hereinafter, P for simplicity)
It is assumed that the absolute value of the MOS transistor is equal to that of the NMOS transistor and that it is VT. ) Decreases, the shoot-through current increases sharply for the above reason. This becomes particularly noticeable in the decoder and driver or the peripheral circuit section. This is because the number of circuits that make up these is overwhelmingly large and has a special function.

【0017】例えば、デコーダやドライバについてみる
と、アドレス信号によって多数の同じ形式の回路の中か
ら少数の特定の回路を選択し駆動する。VTが十分大き
ければ、多数の非選択回路は完の選択・駆動がなされ
る。一般にメモリの記憶容量が増加すると、このデコー
ダやドライバの数は増えるが、非選択回路に貫通電流が
流れない限り、記憶容量が増大しても全体の電流が増え
ることはない。しかし、これが可能なのはVTが大きい
場合だけで、上述のように低くなると貫通電流は激増す
る。同様にチップ全体が非選択(待機状態)の場合、従
来はチップ内のほとんどの回路をオフにして、電源電流
を極力小さくできていたが、もはやこれは不可能とな
る。この問題はメモリに限らず、CMOS論理回路を基
本にした全ての半導体集積回路で共通である。
For example, regarding a decoder and a driver, a small number of specific circuits are selected and driven from a large number of circuits of the same type by an address signal. If VT is large enough, many non-selection circuits are completely selected and driven. Generally, as the storage capacity of the memory increases, the number of decoders and drivers increases, but unless the through current flows through the non-selection circuit, the total current does not increase even if the storage capacity increases. However, this is possible only when VT is large, and when it is low as described above, the shoot-through current increases drastically. Similarly, when the entire chip is unselected (standby state), most circuits in the chip could be turned off in the past to minimize the power supply current, but this is no longer possible. This problem is not limited to memory and is common to all semiconductor integrated circuits based on CMOS logic circuits.

【0018】なお、貫通電流に関する特許出願として
は、特開昭60―167523号、特開平5―1081
94号、特開平5―210976号、特開平6―298
34号、特開平5―268065号、特開平5―291
929号、特開平5―347550号、特開平6―53
496号、特開平6―120439等がある。
Patent applications relating to shoot-through current include JP-A-60-167523 and JP-A-5-1081.
94, JP-A-5-210976, and JP-A-6-298.
34, JP-A-5-268065, and JP-A-5-291.
929, JP-A-5-347550, and JP-A-6-53.
496, JP-A-6-120439 and the like.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、MO
Sトランジスタを微細化しても高速・低電力の半導体装
置を提供すること、特にメモリあるいはメモリを内蔵す
る半導体装置において問題となるワードドライバ,デコ
ーダ,センスアンプ駆動回路などの貫通電流を低減する
ことにある。
The object of the present invention is to provide an MO.
To provide a high-speed and low-power semiconductor device even if the S transistor is miniaturized, and particularly to reduce a through current of a word driver, a decoder, a sense amplifier driving circuit, etc. which is a problem in a memory or a semiconductor device having a built-in memory. is there.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では図10及び図8を参照して、複数の行線
(W)、上記複数の行線と交差する複数の列線(D)、
上記複数の行線と上記複数の列線の所望の交点に配置さ
れた多数のメモリセル(全にカットして、すなわち貫通
電流を実質的に零にしたまま、こMC)と、上記メモリ
セルを選択するための選択回路(XDEC,YDEC)
とを有する半導体集積装置(チップ)において、上記選
択回路は、第1の動作電圧(VSS)が供給される第1
及び第2のノードと、第2の動作電圧(VCC)が供給
される第3及び第4のノードと、上記第1のノードと上
記第3のノードとの間に接続される第1の論理ゲート群
(NAND)と、上記第2のノードと上記第4のノード
との間に接続される第2の論理ゲート群(INV)と、
上記第1の論理ゲート群と上記第1のノードとの間に接
続された第1の電流制限手段と、上記第2の論理ゲート
群と上記第4のノードとの間に接続された第2の電流制
限手段とを有し、上記第1の論理ゲート群の各出力は上
記第2の論理ゲート群の各入力にそれぞれ接続され、第
1の状態では、上記第1の論理ゲート群の少なくとも一
つの論理ゲートはその出力と上記第1のノードとの間に
上記第1の電流制限手段を介して第1の電流経路を形成
するとともに、上記第2の論理ゲート群の少なくとも一
つの論理ゲートはその出力と上記第4のノードとの間に
上記第2の電流制限手段を介して第2の電流経路を形成
し、第2の状態では、上記第1の論理ゲート群の各論理
ゲートはその出力と上記第3のノードとの間に第3の電
流経路を形成するとともに上記第2の論理ゲート群の各
論理ゲートはその出力と上記第2のノードとの間に第4
の電流経路を形成し、かつ、上記第1の電流制限手段は
上記第1の状態の時よりも上記第1のノードと上記第1
の論理ゲート群との間に流れる電流の電流許容量を小さ
く制限するとともに上記第2の電流制限手段は上記第1
の状態の時よりも上記第4のノードと上記第2の論理ゲ
ート群との間に流れる電流の電流許容量を小さく制限し
た。
In order to achieve the above object, according to the present invention, referring to FIGS. 10 and 8, a plurality of row lines (W) and a plurality of column lines intersecting the plurality of row lines are provided. (D),
A large number of memory cells arranged at desired intersections of the plurality of row lines and the plurality of column lines (the MC being completely cut, that is, the through current is substantially zero, MC); Selection circuit (XDEC, YDEC) for selecting
In a semiconductor integrated device (chip) having: a first operating voltage (VSS) is supplied to the selection circuit.
And a second node, third and fourth nodes supplied with a second operating voltage (VCC), and a first logic connected between the first node and the third node. A gate group (NAND), a second logic gate group (INV) connected between the second node and the fourth node,
A first current limiting means connected between the first logic gate group and the first node, and a second current limiting means connected between the second logic gate group and the fourth node. Current limiting means, each output of the first logic gate group is connected to each input of the second logic gate group, and in a first state, at least the first logic gate group One logic gate forms a first current path between its output and the first node via the first current limiting means, and at least one logic gate of the second logic gate group. Forms a second current path between its output and the fourth node via the second current limiting means, and in the second state, each logic gate of the first logic gate group is Form a third current path between its output and the third node Both first between each logic gate of said second logic gate group and the output and the second node 4
Current path of the first current limiting means and the first current limiting means is connected to the first node and the first current limiting means more than in the first state.
And the second current limiting means limits the current allowable amount of the current flowing between the first and second logic gate groups.
The allowable current amount of the current flowing between the fourth node and the second logic gate group is limited to be smaller than that in the state of (4).

【0021】[0021]

【作用】トランジスタのしきい値電圧が低くても、非選
択時の回路に流れる貫通電流を最小化できる。
Even if the threshold voltage of the transistor is low, it is possible to minimize the shoot-through current flowing in the circuit when it is not selected.

【0022】[0022]

【実施例】まず、本発明をダイナミック・ランダム・ア
クセス・メモリ(DRAM)のワードドライバ(図8中
WD)に適用した例を図1に示す。ワード線が選択され
た後の状態を例にとると、従来の回路(a)では、VT
が十分高くありさえすれば、すべてのCMOSドライバ
には貫通電流が流れない。しかし、VTが低くなると、
ワードドライバに貫通電流が流れるようになり、大容量
化(m・n大)と共にこの大きさは無視できなくなる。
この貫通電流の合計IAは、
1 shows an example in which the present invention is applied to a word driver (WD in FIG. 8) of a dynamic random access memory (DRAM). Taking the state after the word line is selected as an example, in the conventional circuit (a), VT
Is high enough that all CMOS drivers have no shoot-through current. However, when VT becomes low,
Through current flows through the word driver, and this size cannot be ignored as the capacity increases (m · n large).
The total IA of this through current is

【0023】[0023]

【数4】 [Equation 4]

【0024】と表せる。ここで、VTは図2に示すよう
に電流値I0で定義したしきい値電圧、Sはテーリング
係数である。ワードドライバ電源VCHは、外部電源を
チップ内部で昇圧して供給されるので、電流駆動能力に
は限界があり、IAが大きくなると処理できなくなる。
Can be expressed as Here, VT is a threshold voltage defined by the current value I0 as shown in FIG. 2, and S is a tailing coefficient. Since the word driver power supply VCH is supplied by boosting the external power supply inside the chip, it has a limited current drive capability and cannot be processed when IA increases.

【0025】これに対して、本発明の階層型給電線方式
(b)の特徴は、次の二点である。 (1)ドライバをブロックに分けた階層型電源線:n個
のワードドライバからなるブロックをm個設け、各ブロ
ックの給電線P1〜Pmを、ブロック選択トランジスタ
Q1〜Qmを介して、給電線Pに接続する。さらに、P
を動作モードと待機モードを選択するトランジスタQを
介して、ワード電圧VCHの給電線に接続する。(2)
階層的なゲート幅の設定:ブロック選択トランジスタの
ゲート幅(a・W)を、ブロック内のワードドライバト
ランジスタのゲート幅の合計(n・W)よりも十分小さ
く選んでおく(a≪n)。また、Qのゲート幅(b・
W)を、全ブロックトランジスタのゲート幅の合計(m
・a・W)よりも十分小さく選んでおく(b≪m・
a)。
On the other hand, the features of the hierarchical feed line system (b) of the present invention are the following two points. (1) Hierarchical power supply line in which drivers are divided into blocks: m blocks each including n word drivers are provided, and the power supply lines P1 to Pm of each block are connected to the power supply line P via block selection transistors Q1 to Qm. Connect to. Furthermore, P
Is connected to the power supply line of the word voltage VCH via the transistor Q which selects the operation mode and the standby mode. (2)
Hierarchical gate width setting: The gate width (a · W) of the block selection transistor is selected sufficiently smaller than the total gate width (n · W) of the word driver transistors in the block (a << n). Also, the gate width of Q (b
W) is the sum of gate widths of all block transistors (m
・ Select sufficiently smaller than a ・ W) (b << m ・
a).

【0026】動作時には、QとQ1をオンにして、選択
ワードドライバ(#1)を含むブロック(B1)に対応
した給電線(P1)にVCHを供給する。ここで、すべ
てのトランジスタのVTは、同じ低い値と仮定すると、
この構成により、非選択ブロック(B2〜Bm)のそれ
ぞれ全体の貫通電流は、対応したブロック選択トランジ
スタ(Q2〜Qm)1個のサブスレッショルド電流に等
しくなる。なぜなら、サブスレッショルド電流はトラン
ジスタのゲート幅に比例するから、仮にn・iの電流が
流れようとしても、結局は全体の貫通電流は、ブロック
選択トランジスタのサブスレッショルド電流(a・i)
に制限されるためである。そのとき、非選択ブロックの
給電線P2〜Pmの電圧はほぼ待機時のままΔVだけ下
がっている。なぜなら、P2〜Pmを充電するQ2〜Q
mのサブスレッショルド電流は比較的小さいためであ
る。したがって、全貫通電流IAは、表1に示すように
ほぼ(n+m・a)iとなる。IAを小さくするために
は、nと(m・a)を同程度の値に設定するのがよい。
ここで、aを4程度にしておけば、直列トランジスタ
(Q,Q1)の速度並びにチップ面積に与える影響は小
さくできる。
During operation, Q and Q1 are turned on to supply VCH to the power supply line (P1) corresponding to the block (B1) including the selected word driver (# 1). Here, assuming that the VT of all transistors is the same low value,
With this configuration, the through current of each of the unselected blocks (B2 to Bm) becomes equal to the subthreshold current of one corresponding block selection transistor (Q2 to Qm). Because the subthreshold current is proportional to the gate width of the transistor, even if a current of n.multidot.i tries to flow, the entire through current eventually becomes the subthreshold current (a.i) of the block selection transistor.
Because it is limited to. At that time, the voltage of the power supply lines P2 to Pm of the non-selected block is lowered by ΔV almost in the standby state. Because, Q2-Q which charges P2-Pm
This is because the subthreshold current of m is relatively small. Therefore, the total through current IA is almost (n + m · a) i as shown in Table 1. In order to reduce IA, n and (m · a) should be set to the same value.
Here, if a is set to about 4, the influence on the speed of the series transistor (Q, Q1) and the chip area can be reduced.

【0027】待機時には、Q,Q1〜Qmをすべてほと
んどオフの状態にする。全体の貫通電流ISはQのサブ
スレッショルド電流と等しくなり、従来に比べa/m・
nだけ小さくできる。ブロックの給電線の電圧は、m・
n・Wとa・Wの比とテーリング係数によって定まるΔ
VだけVCHから下がる。
During standby, all of Q and Q1 to Qm are turned off. The total through current IS becomes equal to the Q subthreshold current, which is a / m
It can be reduced by n. The voltage of the power supply line of the block is m
Δ determined by the ratio of n · W and a · W and the tailing coefficient
Only V drops from VCH.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】図3は、動作波形の模式図である。待機時
(Φ,Φ1〜Φm:VCH)には、Q及びQ1〜Qmが
ほとんどオフになっているので、PはVCHよりも低い
電圧VCH−ΔV’になっており、P1〜Pmはそれよ
りもさらに低い電圧になっている。すべてのワード線
は、P1〜Pmの電圧と無関係にVSSに固定されてい
る。外部クロック信号/RAS(ここで“/”はバー信
号を示す)がオンになると、まずΦでQがオンになり、
Pの寄生容量Cをt1時間充電しVCHにする。次に、
Φ1でQ1がオンになり、P1の寄生容量C1をt2時
間充電しVCHにする。このとき、Q2〜Qmはほとん
どオフのままである。その後、Xデコーダ出力信号X1
によりワードドライバ#1が選択され、ワード線が駆動
される。/RASがオフになると、Q及びQ1はオフに
なる。P,P1は、前述した機構により長時間が経過す
ると、それぞれVCH−ΔV’,VCH−ΔVとなる。
ここで、アクセス時間を損なうことなく、給電線(P,
P1)をVCHに充電できる。なぜなら、Cが大きくて
もΔV’は数百mV程度と小さく、しかも/RASがオ
ンした直後からPの充電時間(t1)を十分とれるから
である。また、ブロックに分割されているのでC1が比
較的小さいため、P1の充電時間(t2)は短くできる
からである。
FIG. 3 is a schematic diagram of operation waveforms. During standby (Φ, Φ1 to Φm: VCH), Q and Q1 to Qm are almost off, so P is a voltage VCH-ΔV ′ lower than VCH, and P1 to Pm are Is even lower voltage. All word lines are fixed to VSS regardless of the voltages of P1 to Pm. When the external clock signal / RAS (here "/" indicates a bar signal) is turned on, first, Q is turned on by Φ,
The parasitic capacitance C of P is charged to VCH for t1 hour. next,
At Φ1, Q1 is turned on, and the parasitic capacitance C1 of P1 is charged to VCH for t2 hours. At this time, Q2 to Qm remain almost off. After that, the X decoder output signal X1
Thus, the word driver # 1 is selected and the word line is driven. When / RAS turns off, Q and Q1 turn off. P and P1 become VCH-ΔV 'and VCH-ΔV, respectively, after a long time elapses due to the mechanism described above.
Here, the power supply line (P,
P1) can be charged to VCH. This is because even if C is large, ΔV ′ is as small as several hundred mV, and moreover, the charging time (t1) of P can be sufficient immediately after / RAS is turned on. In addition, since C1 is relatively small because it is divided into blocks, the charging time (t2) of P1 can be shortened.

【0030】デコーダにも階層型給電線を適用すること
により、貫通電流を大幅に低減できる。
By applying the hierarchical feed line to the decoder as well, the through current can be greatly reduced.

【0031】図4,図5に、センスアンプ駆動回路(図
8中SAD)に適用した階層型給電線方式ならびに、1
個のトランジスタと1個のキャパシタから成るメモリセ
ルによるメモリアレーの要部を示す。よく知られたVC
C/2プリチャージ方式を用いているため、このセンス
アンプ駆動回路はVCC/2を中心に動作を行う。この
ため、VCCとVSSの両方に階層型給電線を用いてい
ることが特徴である。ここでPMOSトランジスタQP
とNMOSトランジスタQNのコンダクタンスが等しい
とする。サブアレー内のCMOSセンスアンプ(SA)
群は対応するセンスアンプ駆動回路で選択的に駆動され
るが、この時給電線VCC,VSSに流れる電流IA’
は、多数の非選択駆動回路の貫通電流で支配される。例
えば、図中のトランジスタQP,QNのゲートをそれぞ
れVCC,0にして非選択状態にしても、センスアンプ
駆動線CP,CNがVCC/2なので、サブスレッショ
ルド電流がP’1からP’’1へ流れる。これを阻止す
るためには、両側に適用することが不可欠である。も
し、前述したようにVCCだけに階層型給電線を適用す
ると、VCC/2から新たにQNのサブスレッショルド
電流がP’’1へ流れるようになり、VCC/2のレベ
ル低下を招く。なぜなら、チップに内蔵されたVCC/
2の供給回路の電流駆動能力は小さいためである。
FIGS. 4 and 5 show a hierarchical feed line system applied to a sense amplifier drive circuit (SAD in FIG. 8) and 1
The essential part of the memory array by the memory cell which consists of one transistor and one capacitor is shown. Well-known VC
Since the C / 2 precharge system is used, this sense amplifier drive circuit operates mainly at VCC / 2. Therefore, the feature is that the hierarchical feeders are used for both VCC and VSS. Here, the PMOS transistor QP
And the conductance of the NMOS transistor QN are equal. CMOS sense amplifier (SA) in sub-array
The group is selectively driven by the corresponding sense amplifier drive circuit, but at this time, the current IA ′ flowing through the power supply lines VCC and VSS.
Are dominated by the shoot-through currents of many non-selected drive circuits. For example, even if the gates of the transistors QP and QN in the figure are set to VCC and 0, respectively, to bring them into a non-selected state, since the sense amplifier drive lines CP and CN are VCC / 2, the subthreshold currents change from P′1 to P ″ 1. Flows to. To prevent this, application on both sides is essential. If the hierarchical feed line is applied only to VCC as described above, a subthreshold current of QN will newly flow from VCC / 2 to P ″ 1, which will cause a decrease in the level of VCC / 2. Because the VCC / built in the chip
This is because the current driving capability of the second supply circuit is small.

【0032】周辺回路(図8中PR)部には上述した貫
通電流が流れないと仮定し、ワードドライバ,デコーダ
ならびにセンスアンプ駆動回路に本発明を適用した効果
を、図9に示す。例題として16ギガビットDRAMを
とりあげた。そこで用いたパラメータは、ゲート幅5μ
mで電流10nAが流れる電圧で定義したしきい値電圧
VTが−0.12V,テーリング係数Sが97mV/d
ec.,接合温度Tが75℃,実効ゲート長Leffが
0.15μm,ゲート酸化膜厚TOXが4nm,ワード
電圧VCHが1.75V,電源電圧VCCが1V,サイ
クル時間が180ns,リフレッシュサイクル数が12
8k,チップサイズが23mm×45mm,1サイクル
で充放電するデータ線の総容量が17nFである。本発
明により、動作電流が従来の約1.05Aから約10分
の1の109mAに低減できる。これは、貫通電流が従
来の約0.97Aから約30分の1の34mAに著しく
低減できるためである。
FIG. 9 shows the effect of applying the present invention to the word driver, the decoder and the sense amplifier drive circuit, assuming that the above-mentioned through current does not flow in the peripheral circuit (PR in FIG. 8) portion. 16 Gigabit DRAM is taken as an example. The parameter used there is a gate width of 5μ.
The threshold voltage VT defined by the voltage at which a current of 10 nA flows at m is -0.12 V and the tailing coefficient S is 97 mV / d.
ec. , Junction temperature T is 75 ° C., effective gate length Leff is 0.15 μm, gate oxide film thickness TOX is 4 nm, word voltage VCH is 1.75 V, power supply voltage VCC is 1 V, cycle time is 180 ns, and refresh cycle number is 12
8 k, chip size 23 mm × 45 mm, total capacity of data line charged / discharged in 1 cycle is 17 nF. According to the present invention, the operating current can be reduced from about 1.05 A of the related art to about 109 times, ie, 109 mA. This is because the shoot-through current can be significantly reduced from the conventional value of about 0.97 A to about 1/30 of 34 mA.

【0033】以上本発明を、ワードドライバやセンスア
ンプ駆動回路に適用した実施例を示しながら説明してき
たが、本発明の趣旨を逸脱しないかぎり、これまでに述
べた実施例に限定されるものではない。以下に本発明の
変形例を示す。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments applied to the word driver and the sense amplifier driving circuit, the present invention is not limited to the embodiments described so far without departing from the gist of the present invention. Absent. A modified example of the present invention will be shown below.

【0034】図10に、デコーダに適用した階層構成電
源線方式の例を示す。NAND回路とインバータのCM
OS論理回路2段で構成されたAND回路で構成した例
で、センスアンプ駆動回路のようにVCC/2を中心に
動作を行う回路でなくても、VCCとVSSの両側に階
層型給電線を用いることが特徴である。NAND回路
は、待機時ではすべてVCCを出力し、動作時に少数が
0Vを出力する。貫通電流はVSS側のNMOSトラン
ジスタで定まるので、VSS側に階層型給電線を用い
る。反対に、インバータは、待機時ではすべて0Vを出
力し、動作時に少数がVCCを出力する。貫通電流はP
MOSトランジスタで定まるので、VCC側に階層型給
電線を用いる。
FIG. 10 shows an example of a hierarchical power supply line system applied to a decoder. CM of NAND circuit and inverter
In an example in which the AND circuit is configured by two stages of the OS logic circuit, even if the circuit is not a circuit that operates around VCC / 2 like a sense amplifier drive circuit, a hierarchical feed line is provided on both sides of VCC and VSS. The feature is that it is used. The NAND circuits all output VCC during standby, and a small number output 0V during operation. Since the shoot-through current is determined by the NMOS transistor on the VSS side, a hierarchical feed line is used on the VSS side. On the contrary, the inverter outputs all 0V in the standby state, and a small number of outputs the VCC in operation. Through current is P
Since it is determined by the MOS transistor, a hierarchical feed line is used on the VCC side.

【0035】待機時に同じ電圧を出力し、動作時に少数
が動作する回路群であれば、本発明を適用できる。その
とき、全ての回路が同一のトランジスタサイズである必
要はなく、構成が異なっていてもよい。
The present invention can be applied to any circuit group that outputs the same voltage during standby and operates a small number during operation. At that time, it is not necessary that all the circuits have the same transistor size, and the configurations may be different.

【0036】図11は、本発明をワードドライバに適用
した別の実施例で、2メガ個のワードドライバの内16
個が同時に動作する場合の例を示している。図1に示し
た実施例での給電線を複数に分割しても受けた例であ
る。512個のワードドライバでブロックを構成し、5
12個のブロック(B1,1〜B1,256,B2,1
〜B2,256)からなる8個のセクタ(S1〜S8)
を設けている。各セクタ内で、2個のブロック(例えば
B1,1とB2,1)が給電線(例えばP1)を共有し
ている。給電線P1〜P256を、ブロック選択トラン
ジスタQ1〜Q256を介して、128本ずつ給電線P
L,PRに接続する。給電線PL,PRは8個のセクタ
に共通である。さらに、PL,PRをトランジスタQ
L,QRを介して、VCHの給電線に接続する。Q1〜
Q256のゲート幅を、2個のブロック内のワードドラ
イバ、すなわち1キロ個のワードドライバのトランジス
タのゲート幅の合計よりも十分小さく選んでおく。ま
た、QL,QRのゲート幅を、給電線PL,PRにそれ
ぞれ接続されているブロック選択トランジスタ、すなわ
ち(8×128)個のブロック選択トランジスタのゲー
ト幅の合計よりも十分小さく選んでおく。動作時には、
8個のセクタは同じ動作をする。例えば、QL,QRと
各セクタ内のQ1をオンにして、選択ワードドライバ
(#1)を含む2個のブロック(B1,1とB2,1)
にVCHを供給する。貫通電流は、図1に示した実施例
でmを256,nを4キロとしたときと同じになる。こ
のように、複数の回路が同時に動作する場合、複数のブ
ロックを同時に選択すればよい。また、スイッチとして
動作するトランジスタを複数に分割して配置することに
より、給電線を短くして配線抵抗の影響を軽減でき、選
択ブロックの給電線(P1)を短時間で充電できる。
FIG. 11 shows another embodiment in which the present invention is applied to a word driver, and 16 of 2 mega word drivers are used.
An example is shown in which individual pieces operate simultaneously. This is an example in which the power supply line in the embodiment shown in FIG. 1 is received even if it is divided into a plurality of lines. A block is composed of 512 word drivers, and
12 blocks (B1,1 to B1,256, B2,1
~ B2,256) 8 sectors (S1 to S8)
Is provided. Within each sector, two blocks (eg B1,1 and B2,1) share a feed line (eg P1). The power feed lines P1 to P256 are fed through the block selection transistors Q1 to Q256 by 128 power feed lines P each.
Connect to L and PR. The power supply lines PL and PR are common to eight sectors. In addition, PL and PR are connected to transistor Q
It is connected to the feed line of VCH via L and QR. Q1
The gate width of Q256 is selected to be sufficiently smaller than the total gate width of the transistors of the word drivers in the two blocks, that is, 1 kilo word driver. Further, the gate widths of QL and QR are selected to be sufficiently smaller than the total gate width of the block selection transistors connected to the power supply lines PL and PR, that is, (8 × 128) block selection transistors. In operation,
Eight sectors perform the same operation. For example, QL, QR and Q1 in each sector are turned on, and two blocks (B1,1 and B2,1) including the selected word driver (# 1) are turned on.
Supply VCH to. The through current is the same as that when m is 256 and n is 4 km in the embodiment shown in FIG. In this way, when a plurality of circuits operate simultaneously, a plurality of blocks may be selected at the same time. Further, by dividing and arranging a plurality of transistors that operate as switches, the feeding line can be shortened to reduce the influence of wiring resistance, and the feeding line (P1) of the selected block can be charged in a short time.

【0037】図12に本発明をNMOSドライバに適用
した実施例を示す。トランジスタのドレイン側に階層型
給電線を用いているのが特徴である。各ドライバは2個
のNMOSトランジスタで構成されたプッシュ・プル回
路である。非選択のドライバは0Vを出力し、選択され
たドライバはVCC−VTを出力する。トランジスタの
ドレイン側、すなわちVCC側に階層型給電線を用いる
ことにより、非選択のドライバの出力を変化させること
なく、図1に示した実施例と同様に貫通電流を低減でき
る。例えば、図12に示すようにブロック選択トランジ
スタQ2〜Qmがオフのとき、サブスレッショルド電流
に対するドレイン電圧の影響が小さくても、P2〜Pm
の電圧が大きく低下して、ワードドライバトランジスタ
に電流が流れなくなる。このように、本発明はCMOS
以外の論理回路にも適用できる。
FIG. 12 shows an embodiment in which the present invention is applied to an NMOS driver. The feature is that a hierarchical feed line is used on the drain side of the transistor. Each driver is a push-pull circuit composed of two NMOS transistors. The unselected driver outputs 0V, and the selected driver outputs VCC-VT. By using the hierarchical feed line on the drain side of the transistor, that is, on the VCC side, the shoot-through current can be reduced as in the embodiment shown in FIG. 1 without changing the output of the non-selected driver. For example, as shown in FIG. 12, when the block selection transistors Q2 to Qm are off, even if the influence of the drain voltage on the subthreshold current is small, P2 to Pm
The voltage on the word driver drops significantly, and no current flows through the word driver transistor. Thus, the present invention is a CMOS
It can also be applied to other logic circuits.

【0038】以上の説明では、トランジスタのサブスト
レートの接続に触れなかったが、いずれの実施例でも、
電源に接続するのが望ましい。その方が、ドレインを接
続する給電線にサブストレートも接続するよりも、給電
線の充電に要する電荷が小さく充電時間が短くなる。例
えば、図1に示した実施例では、PMOSトランジスタ
のサブストレートを全てVCHに接続することにより、
前述のように非選択ブロックの給電線はVCHからΔV
だけ低下したときに、基板バイアス効果により非選択ブ
ロック内のPMOSトランジスタのしきい値電圧が高く
なる。ソースがゲートよりも低い電圧になる上に、しき
い値電圧が高くなることによって、サブストレートがド
レインと同じ電圧の場合に比べ、小さなΔVで同じ電流
低減効果が得られる。
In the above description, the connection of the transistor substrate was not mentioned, but in any of the embodiments,
It is desirable to connect to a power supply. In that case, the charge required for charging the power supply line is smaller and the charging time is shorter than when the substrate is also connected to the power supply line connecting the drain. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, by connecting all substrates of PMOS transistors to VCH,
As described above, the power supply line of the non-selected block is ΔV from VCH.
The threshold voltage of the PMOS transistor in the non-selected block becomes high due to the substrate bias effect. Since the source has a lower voltage than the gate and the threshold voltage is higher, the same current reduction effect can be obtained with a smaller ΔV as compared with the case where the substrate has the same voltage as the drain.

【0039】トランジスタのしきい値電圧は全て同じと
して説明したが、スイッチとして用いるトランジスタの
しきい値電圧を他のトランジスタよりも高くすることに
より、貫通電流をさらに低減できる。例えば、図1のQ
及びQ1〜Qmのしきい値電圧をワードドライバ内のト
ランジスタよりも高くし、a及びbを大きく選ぶことに
より、スイッチのオン抵抗による動作速度の劣化は防止
しながら、貫通電流をさらに低減できる。オフでのサブ
スレッショルド電流には指数関数的に影響するのにたい
し、オン抵抗には1次関数でしか影響しないためであ
る。ゲート幅に伴いゲート容量が大きくなっても、図3
での充電時間t1,t2が確保できれば、動作速度の点
で問題ない。また、レイアウト面積の点でも、比較的個
数が少ないため問題ない。場合によっては、Qだけにし
きい値電圧の高いトランジスタを用いても、待機電流の
低減に有効である。
Although the threshold voltages of the transistors are all the same, the through current can be further reduced by making the threshold voltage of the transistor used as the switch higher than that of the other transistors. For example, Q in FIG.
By setting the threshold voltage of Q1 to Qm higher than that of the transistors in the word driver and selecting a and b large, it is possible to further reduce the through current while preventing the deterioration of the operating speed due to the on resistance of the switch. This is because the off-threshold current is affected exponentially, while the on-resistance is affected only by a linear function. Even if the gate capacitance increases with the gate width,
If the charging times t1 and t2 can be ensured, there is no problem in terms of operating speed. Also, in terms of layout area, there is no problem because the number is relatively small. In some cases, using a transistor having a high threshold voltage only for Q is effective in reducing the standby current.

【0040】図3に示したタイミング図では、/RAS
が0Vとなっている活性期間中は、Φ及びΦ1を下げた
ままにして、Q及びQ1をオンに保っていた。これは、
/RASにより発生される活性時と待機時の動作モード
を指定する信号によりΦを制御し、その信号とアドレス
信号との組み合わせ信号によりΦ1を制御することによ
り実現される。さらに、/RASの立ち下がりからワー
ド線の駆動が終了するまでの期間を指定する信号を用い
て、ワード線駆動後はΦ及びΦ1をVCHにしてQ及び
Q1をオフにすることも可能である。これによりワード
線駆動後の貫通電流を、活性時であっても待機電流IS
と同程度に低減できる。この効果は、/RASが0Vと
なっている活性期間が長いほど大きい。ただし、この場
合、メモリセルの再書込みのために、/RASの立上り
から一定期間、Φ及びΦ1を下げてQ及びQ1をオンに
する必要がある。例えば図10に示したデコーダに適用
した実施例についても、同様に出力確定後の貫通電流を
さらに低減可能である。
In the timing diagram shown in FIG. 3, / RAS
During the active period when 0V is 0V, Φ and Φ1 are kept low and Q and Q1 are kept on. this is,
This is realized by controlling Φ by a signal generated by / RAS that designates an active mode and a standby operation mode, and by controlling Φ1 by a combined signal of the signal and the address signal. Further, it is possible to turn off Q and Q1 by setting Φ and Φ1 to VCH after driving the word line by using a signal that specifies the period from the fall of / RAS to the end of driving the word line. . As a result, the through current after driving the word line is
It can be reduced to the same level as. This effect is greater as the active period in which / RAS is 0V is longer. However, in this case, in order to rewrite the memory cell, it is necessary to lower Φ and Φ1 and turn on Q and Q1 for a certain period from the rise of / RAS. For example, also in the embodiment applied to the decoder shown in FIG. 10, it is possible to further reduce the shoot-through current after the output is determined.

【0041】本発明は、DRAMだけでなく、スタティ
ック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)やリー
ド・オンリー・メモリ(ROM)などのメモリおよびメ
モリ内蔵論理LSIにも適用できる。本発明は、しきい
値電圧が小さくなるほど効果が大きく、動作電流におい
て貫通電流が支配的となってくるしきい値電圧0.2V
程度以下のLSIでは、効果が著しい。動作電圧2V程
度以下では動作速度の点からその程度のしきい値電圧が
必要になり、あるいはゲート長0.2μm程度以下では
スケーリング則によりそのようなしきい値電圧となるの
で、特に効果が大きい。
The present invention can be applied not only to DRAMs but also to memories such as static random access memories (SRAMs) and read only memories (ROMs) and logic LSIs with built-in memories. According to the present invention, the smaller the threshold voltage is, the greater the effect is, and the threshold voltage is 0.2 V in which the through current becomes dominant in the operating current.
The effect is remarkable in the LSIs of the order of magnitude or less. When the operating voltage is about 2 V or less, a threshold voltage of such a degree is required from the viewpoint of operating speed, or when the gate length is about 0.2 μm or less, such a threshold voltage is obtained according to the scaling rule, so that the effect is particularly large.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上に述べた実施例で明らかなように、
本発明により、動作速度を損なうことなく貫通電流を低
減でき、低消費電力で高速動作を行う半導体装置を実現
できる。
As is apparent from the embodiments described above,
According to the present invention, a through current can be reduced without impairing the operation speed, and a semiconductor device that operates at high speed with low power consumption can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ワードドライバに適用した実施例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment applied to a word driver.

【図2】ワードドライバのPMOSトランジスタの動作
点を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing operating points of PMOS transistors of a word driver.

【図3】図1に示した実施例の動作タイミング図であ
る。
3 is an operation timing chart of the embodiment shown in FIG.

【図4】センスアンプ駆動回路に適用した実施例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment applied to a sense amplifier drive circuit.

【図5】メモリアレー要部の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a main part of a memory array.

【図6】従来のCMOSインバータの回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional CMOS inverter.

【図7】トランジスタのサブスレッショルド特性を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a subthreshold characteristic of a transistor.

【図8】メモリのブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a memory.

【図9】本発明の効果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an effect of the present invention.

【図10】デコーダに適用した実施例である。FIG. 10 shows an embodiment applied to a decoder.

【図11】ワードドライバに適用した別の実施例であ
る。
FIG. 11 is another embodiment applied to a word driver.

【図12】NMOSドライバに適用した実施例を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing an embodiment applied to an NMOS driver.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

WD…ワードドライバ、W…ワード線、XDEC…Xデ
コーダ、D…データ線、SA…センスアンプ、YDEC
…Yデコーダ、SAD…センスアンプ駆動回路、CN,
CP…センスアンプ駆動線、MC…メモリセル、MA…
メモリアレー、PR…周辺回路、VCH…ワード電圧、
VCC…電源電圧、VSS…接地電圧(0V)、m,
m’…ブロック数、n…ブロック内の回路数、B1〜B
m,B’1’〜B’m’…ブロック、P1〜Pm,P’
1’〜P’m’,P”1’〜P”m’…ブロックの給電
線、Q1〜Qm,Q’1’〜Q’m’,Q”1’〜Q”
m’…ブロック選択トランジスタ、P,P’,P”…第
2の給電線、Q,Q’,Q”…動作モードと大気モード
を選択するトランジスタ。
WD ... Word driver, W ... Word line, XDEC ... X decoder, D ... Data line, SA ... Sense amplifier, YDEC
... Y decoder, SAD ... Sense amplifier drive circuit, CN,
CP ... Sense amplifier drive line, MC ... Memory cell, MA ...
Memory array, PR ... Peripheral circuit, VCH ... Word voltage,
VCC ... Power supply voltage, VSS ... Ground voltage (0V), m,
m '... number of blocks, n ... number of circuits in block, B1 to B
m, B'1 'to B'm' ... Block, P1 to Pm, P '
1'-P'm ', P "1'-P"m' ... Block feed lines, Q1-Qm, Q'1'-Q'm ', Q "1'-Q"
m '... block selection transistor, P, P', P "... second feed line, Q, Q ', Q" ... Transistor for selecting operation mode and atmospheric mode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−29834(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 11/40 - 11/4197 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-29834 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G11C 11/40-11/4197

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の行線と、上記複数の行線と交差する
複数の列線と、上記複数の行線と上記複数の列線の所望
の交点に配置された多数のメモリセルと、上記メモリセ
ルを選択するための選択回路とを有する半導体集積装置
において、 上記選択回路は、 第1の動作電圧が供給される第1及び第2のノードと、 第2の動作電圧が供給される第3及び第4のノードと、 上記第1のノードと上記第3のノードとの間に接続され
る第1の論理ゲート群と、 上記第2のノードと上記第4のノードとの間に接続され
る第2の論理ゲート群と、上記第1のノードと上記第3のノードとの間に接続され
る第3の論理ゲート群と、 上記第2のノードと上記第4のノードとの間に接続され
る第4の論理ゲート群と、 上記第1の論理ゲート群と上記第1のノードとの間に接
続された第1の電流制限手段と、 上記第2の論理ゲート群と上記第4のノードとの間に接
続された第2の電流制限手段と、上記第3の論理ゲート群と上記第1のノードとの間に接
続された第3の電流制限手段と、 上記第4の論理ゲート群と上記第4のノードとの間に接
続された第4の電流制限手段とを有し、 上記第1の論理ゲート群の各出力は上記第2の論理ゲー
ト群の各入力にそれぞれ接続され、上記第3の論理ゲート群の各出力は上記第4の論理ゲー
ト群の各入力にそれぞれ接続され、 第1の状態では、上記第1の論理ゲート群の少なくとも
一つの論理ゲートはその出力と上記第1のノードとの間
に上記第1の電流制限手段を介して第1の電流経路を形
成するとともに、上記第2の論理ゲート群の少なくとも
一つの論理ゲートはその出力と上記第4のノードとの間
に上記第2の電流制限手段を介して第2の電流経路を形
成し、 第2の状態では、上記第1の論理ゲート群の各論理ゲー
トはその出力と上記第3のノードとの間に第3の電流経
路を形成するとともに上記第2の論理ゲート群の各論理
ゲートはその出力と上記第2のノードとの間に第4の電
流経路を形成し、かつ、上記第1の電流制限手段は上記
第1の状態の時よりも上記第1のノードと上記第1の論
理ゲート群との間に流れる電流の電流許容量を小さく制
限するとともに上記第2の電流制限手段は上記第1の状
態の時よりも上記第4のノードと上記第2の論理ゲート
群との間に流れる電流の電流許容量を小さく制限し、 第3の状態では、上記第3の論理ゲート群の少なくとも
一つの論理ゲートはその出力と上記第1のノードとの間
に上記第3の電流制限手段を介して第5の電流経路を形
成するとともに、上記第4の論理ゲート群の少なくとも
一つの論理ゲートはその出力と上記第4のノードとの間
に上記第4の電流制限手段を介して第6の電流経路を形
成し、 第4の状態では、上記第3の論理ゲート群の各論理ゲー
トはその出力と上記第3のノードとの間に第7の電流経
路を形成するとともに上記第4の論理ゲート群の各論理
ゲートはその出力と上記第2のノードとの間に第8の電
流経路を形成し、かつ、上記第3の電流制限手段は上記
第3の状態の時よりも上記第1のノードと上記第3の論
理ゲート群との間に流れる電流の電流許容量を小さく制
限するとともに上記第4の電流制限手段は上記第3の状
態の時よりも上記第4のノードと上記第4の論理ゲート
群との間に流れる電流の電流許容量を小さく制限し、 上記第1及び第2の論理ゲート群が上記第1の状態の時
に上記第3及び第4の論理ゲート群が上記第4の状態で
り、上記第3及び第4の論理ゲート群が上記第3状態
の時に上記第1及び上記第2の論理ゲート群が上記第2
の状態であることを特徴とする半導体集積回路。
1. A plurality of row lines, a plurality of column lines intersecting the plurality of row lines, and a plurality of memory cells arranged at desired intersections of the plurality of row lines and the plurality of column lines. In a semiconductor integrated device having a selection circuit for selecting the memory cell, the selection circuit is supplied with first and second nodes to which a first operating voltage is supplied and a second operating voltage. Third and fourth nodes, a first logic gate group connected between the first node and the third node, and between the second node and the fourth node A second group of logic gates connected to each other and between the first node and the third node.
And a third logic gate group connected between the second node and the fourth node.
A fourth logic gate group, first current limiting means connected between the first logic gate group and the first node, the second logic gate group and the fourth node Second current limiting means connected between the third logic gate group and the first node.
The connected third current limiting means is connected between the fourth logic gate group and the fourth node.
A fourth current limiting means connected to each other, each output of the first logic gate group is connected to each input of the second logic gate group, and each output of the third logic gate group. Is the fourth logic game
In the first state, at least one logic gate of the first logic gate group includes the first current limiting means between its output and the first node. To form a first current path via the second current limiting means, and at least one logic gate of the second logic gate group forms a second current limiting means between its output and the fourth node. In the second state, each logic gate of the first logic gate group forms a third current path between its output and the third node, and at the same time, in the second state. Each logic gate of the logic gate group forms a fourth current path between its output and the second node, and the first current limiting means sets the fourth current path more than that in the first state. Current flowing between the first node and the first logic gate group And the second current limiting means limits the current allowance of the current flowing between the fourth node and the second logic gate group more than in the first state. It is limited to a small value, and in the third state, at least the third logic gate group
One logic gate is between its output and the first node
To form a fifth current path through the third current limiting means.
And at least the fourth logic gate group
One logic gate is between its output and the fourth node
To form a sixth current path through the fourth current limiting means.
In the fourth state, each logic gate of the third logic gate group is
Has a seventh current path between its output and the third node.
Forming a path and forming each logic of the fourth logic gate group
The gate has an eighth electric current between its output and the second node.
Forming a flow path, and the third current limiting means is
The above-mentioned first node and the above-mentioned third theory than in the case of the third state
Control the current allowance of the current flowing between
And the fourth current limiting means is the same as the third state.
The fourth node and the fourth logic gate as compared with the state
The current permissible amount of the current flowing to and from the group is limited to a small value, and when the first and second logic gate groups are in the first state, the third and fourth logic gate groups are in the fourth state. in <br/> Ah is, the third and fourth logic gate group is the third state of
At this time, the first and second logic gate groups are set to the second
The semiconductor integrated circuit is characterized in that
【請求項2】 請求項1に記載の半導体集積回路におい
て、 上記第1の動作電圧を上記第1のノードに供給する第1
電源線と、 上記第2の動作電圧を上記第4のノードに供給する第2
電源線と、 上記第1の電源線と上記第1のノードの間に設けられた
第1の主電流制限手段と、 上記第2の電源線と上記第4のノードの間に設けられた
第2の主電流制限手段とをさらに有し、 上記第1の状態または上記第3の状態の時には、上記第
1の主電流制限手段を通じて上記第1の動作電圧が上記
第1のノードに供給され、かつ、上記第2の主電流制限
手段を通じて上記第2の動作電圧が上記第4のノードに
供給されることを特徴とする半導体集積回路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the first operating voltage is supplied to the first node.
A power supply line, and a second line for supplying the second operating voltage to the fourth node
A power supply line; a first main current limiting means provided between the first power supply line and the first node; a second main power supply line provided between the second power supply line and the fourth node; 2 main current limiting means, and in the first state or the third state, the first operating voltage is supplied to the first node through the first main current limiting means. The semiconductor integrated circuit is characterized in that the second operating voltage is supplied to the fourth node through the second main current limiting means.
【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体集積回路
において、 上記第1の電流制限手段は、ソースが上記第1のノード
に、ドレインが上記第1の論理ゲート群に接続された第
1のMOSトランジスタを有し、 上記第2の電流制限手段は、ソースが上記第4のノード
に、ドレインが上記第2の論理ゲート群に接続された第
2のMOSトランジスタを有することを特徴とする半導
体集積回路。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the first current limiting means has a source connected to the first node and a drain connected to the first logic gate group. A second MOS transistor having a source connected to the fourth node and a drain connected to the second logic gate group. Integrated semiconductor circuit.
【請求項4】 請求項3に記載の半導体集積回路におい
て、 上記第1のMOSトランジスタのしきい値電圧の絶対値
と上記第2のMOSトランジスタのしきい値電圧の絶対
値は、上記第1及び第2の論理ゲート群の各々に含まれ
るMOSトランジスタのしきい値電圧の絶対値よりも大
きく、 ここで、上記しきい値電圧は、ゲート幅と実効ゲート長
の比(実効ゲート幅 /実効ゲート長)が5/0.15のときに
10nAのドレイン電流が流れるゲート−ソース間電圧
で定義した定電流しきい値電圧であることを特徴とする
半導体集積回路。
4. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the absolute value of the threshold voltage of the first MOS transistor and the absolute value of the threshold voltage of the second MOS transistor are the same as those of the first integrated circuit. And greater than the absolute value of the threshold voltage of the MOS transistor included in each of the second logic gate group, where the threshold voltage is the ratio of the gate width to the effective gate length (effective gate width / effective gate width). A semiconductor integrated circuit characterized by a constant current threshold voltage defined by a gate-source voltage at which a drain current of 10 nA flows when the gate length) is 5 / 0.15.
【請求項5】 請求項3または4に記載の半導体集積回路
において、 上記第1のMOSトランジスタと上記第2のMOSトラ
ンジスタとは、相補な極性であることを特徴とする半導
体集積回路。
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the first MOS transistor and the second MOS transistor have complementary polarities.
【請求項6】 請求項1乃至5の何れかに記載の半導体集
積回路において、 上記第1及び第2の論理ゲートのそれぞれはCMOS論
理ゲートにより構成されていることを特徴とする半導体
集積回路。
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein each of the first and second logic gates is composed of a CMOS logic gate.
【請求項7】 請求項6に記載の半導体集積回路におい
て、 上記第1の論理ゲートは多入力一出力であることを特徴
とする半導体集積回路。
7. The semiconductor integrated circuit according to claim 6, the semiconductor integrated circuit, wherein said first logic gate is a multi-input first output.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体集積回路におい
て、 上記第1の論理ゲートはNANDゲートであることを特
徴とする半導体集積回路。
8. The semiconductor integrated circuit according to claim 7, wherein the first logic gate is a NAND gate.
【請求項9】 請求項6乃至8の何れかに記載の半導体集
積回路において、 上記第2の論理ゲートはインバータであることを特徴と
する半導体集積回路。
9. The semiconductor integrated circuit according to claim 6, wherein the second logic gate is an inverter.
【請求項10】 請求項1乃至11の何れかに記載の半導
体集積回路において、 上記第1の論理ゲートと上記第2の論理ゲートのそれぞ
れは、ゲート電圧が第1の電圧から第2の電圧までの電
圧を取り、上記ゲート電圧が上記第1の電圧であるとき
よりも上記ゲート電圧が上記第2の電圧であるときにそ
のドレイン電流が大きくなり、ゲート電圧が上記第1の
電圧であるときでもドレインとソース間にサブスレッシ
ョルド電流が流れるMOSトランジスタを含むことを特
徴とする半導体集積回路。
10. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein each of the first logic gate and the second logic gate has a gate voltage from a first voltage to a second voltage. , The drain current becomes larger when the gate voltage is the second voltage than when the gate voltage is the first voltage, and the gate voltage is the first voltage. A semiconductor integrated circuit including a MOS transistor in which a subthreshold current flows between a drain and a source at any time.
【請求項11】 請求項3に記載の半導体集積回路におい
て、 上記第3の電流制限手段は、ソースが上記第1のノード
に、ドレインが上記第3の論理ゲート群に接続された第
3のMOSトランジスタを有し、 上記第4の電流制限手段は、ソースが上記第4のノード
に、ドレインが上記第4の論理ゲート群に接続された第
4のMOSトランジスタを有し、 上記第1の状態では、上記第1のMOSトランジスタ及
び上記第2のMOSトランジスタがオンであり、上記第
3のMOSトランジスタ及び上記第4のMOSトランジ
スタがオフであり、 上記第3の状態では、上記第1のMOSトランジスタ及
び上記第2のMOSトランジスタがオフであり、上記第
3のMOSトランジスタ及び上記第4のMOSトランジ
スタがオンであることを特徴とする半導体集積回路。
11. The semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein in the third current limiting means, a source is connected to the first node and a drain is connected to the third logic gate group. The fourth current limiting means has a fourth MOS transistor having a source connected to the fourth node and a drain connected to the fourth logic gate group; In the state, the first MOS transistor and the second MOS transistor are on, and the third MOS transistor and the fourth MOS transistor are off. In the third state, the first MOS transistor and the first MOS transistor are off. The MOS transistor and the second MOS transistor are off, and the third MOS transistor and the fourth MOS transistor are on. Semiconductor integrated circuit.
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