JP5867275B2 - Semiconductor memory device and data writing method thereof - Google Patents
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Description
本明細書で言及する実施例は、半導体記憶装置およびそのデータ書き込み方法に関する。 Embodiments referred to in this specification relate to a semiconductor memory device and a data writing method thereof.
近年、半導体製造技術の進歩に伴って、半導体記憶装置も微細化および高集積化が進み、また、駆動電圧の低電圧化も行われている。さらに、電池駆動による携帯機器への適用や省エネを実現するために、半導体記憶装置の低消費電力化も進められている。 In recent years, with advances in semiconductor manufacturing technology, semiconductor memory devices have also been miniaturized and highly integrated, and drive voltages have been lowered. Furthermore, in order to realize application to battery-driven portable devices and energy saving, reduction in power consumption of semiconductor memory devices is also being promoted.
このような半導体記憶装置としては、例えば、SRAM(Static Random Access Memory)が挙げられるが、SRAMは、演算処理装置(プロセッサ)のキャッシュメモリや高速処理を実行するメモリとして使用されている。 An example of such a semiconductor memory device is an SRAM (Static Random Access Memory). The SRAM is used as a cache memory of an arithmetic processing unit (processor) or a memory that executes high-speed processing.
SRAMは、一般的に、階層化されており、複数のグローバルビット線と、各グローバルビット線に接続された複数のローカルビット線と、各ローカルビット線とワード線の間に設けられた複数のメモリセルを有している。 An SRAM is generally hierarchized, and includes a plurality of global bit lines, a plurality of local bit lines connected to each global bit line, and a plurality of local bit lines provided between each local bit line and a word line. It has a memory cell.
ところで、従来、階層化された半導体記憶装置(例えば、SRAM)としては、様々なものが提案されている。 By the way, conventionally, various types of hierarchical semiconductor memory devices (for example, SRAM) have been proposed.
上述したように、例えば、SRAMは、複数のグローバルビット線と、各グローバルビット線に接続された複数のローカルビット線により、階層化されている。ここで、1本のグローバルビット線には、複数のローカルビット線が接続され、また、グローバルビット線の配線長は、ローカルビット線の配線長よりも遥かに長い。 As described above, for example, the SRAM is hierarchized by a plurality of global bit lines and a plurality of local bit lines connected to each global bit line. Here, a plurality of local bit lines are connected to one global bit line, and the wiring length of the global bit line is much longer than the wiring length of the local bit line.
そのため、グローバルビット線をフルスイングさせると、大きな電力を消費することになる。なお、グローバルビット線をフルスイングさせることによる消費電力の増大を招く階層化された半導体記憶装置としては、SRAMに限定されるものではなく、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等でも同様である。 Therefore, if the global bit line is fully swung, a large amount of power is consumed. Note that a hierarchical semiconductor memory device that causes an increase in power consumption due to a full swing of a global bit line is not limited to an SRAM, and the same applies to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or the like.
このように、階層化された半導体記憶装置では、データ書き込み時における消費電力の増大が問題になっている。 As described above, in the hierarchical semiconductor memory device, an increase in power consumption at the time of data writing is a problem.
一実施形態によれば、複数のグローバルビット線と、前記各グローバルビット線に接続された複数のローカルビット線と、前記各ローカルビット線とワード線の間に設けられた複数のメモリセルと、を有する半導体記憶装置が提供される。 According to one embodiment, a plurality of global bit lines, a plurality of local bit lines connected to each of the global bit lines, a plurality of memory cells provided between each of the local bit lines and the word line, A semiconductor memory device is provided.
前記メモリセルに対してデータを書き込む場合、前記メモリセルのデータ書き込みに使用する前記グローバルビット線および前記ローカルビット線を第1レベルとする。そして、前記ローカルビット線のレベルを、前記第1レベルよりも大きい第2レベルに拡大して前記メモリセルにデータを書き込む。前記第1レベルは、前記グローバルビット線を駆動する配線の第1容量と、前記グローバルビット線および前記ローカルビット線の両方の容量を加算した第2容量の容量比に従って規定される。 When writing data to the memory cell, the global bit line and the local bit line used for writing data in the memory cell are set to the first level. Then, the level of the local bit line is expanded to a second level larger than the first level, and data is written to the memory cell. The first level is defined according to a capacitance ratio of a first capacitance of a wiring that drives the global bit line and a second capacitance obtained by adding the capacitances of both the global bit line and the local bit line.
開示の半導体記憶装置およびそのデータ書き込み方法は、データ書き込み時の消費電力を低減することができるという効果を奏する。 The disclosed semiconductor memory device and data writing method thereof have an effect of reducing power consumption during data writing.
まず、半導体記憶装置およびそのデータ書き込み方法の実施例を詳述する前に、図1および図2を参照して、半導体記憶装置の一例、並びに、その半導体記憶装置における問題点を説明する。 First, before describing embodiments of the semiconductor memory device and its data writing method in detail, an example of the semiconductor memory device and problems in the semiconductor memory device will be described with reference to FIGS.
図1は、半導体記憶装置の一例を示す回路図であり、図2は、図1に示す半導体記憶装置のデータ書き込み動作を説明するためのタイミング図である。図1において、参照符号MCはメモリセル、SAはセンスアンプ回路、GBL<0>,GBLX<0>〜GBL<m>,GBLX<m>はグローバルビット線、LBL<0>,LBLX<0>〜LBL<m>,LBLX<m>はローカルビット線、そして、WLはワード線を示す。 FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a semiconductor memory device, and FIG. 2 is a timing diagram for explaining a data write operation of the semiconductor memory device shown in FIG. In FIG. 1, MC is a memory cell, SA is a sense amplifier circuit, GBL <0>, GBLX <0> to GBL <m>, GBLX <m> are global bit lines, LBL <0>, LBLX <0>. ˜LBL <m>, LBLX <m> are local bit lines, and WL is a word line.
また、参照符号PREはプリチャージ信号、LSAEはセンスアンプイネーブル信号、WENはライトイネーブル信号、COL<0>〜COL<m>はカラム信号、そして、GC−0<0>〜GC−n<0>,…,GC−0<m>〜GC−n<m>はバンクカラム信号を示す。 Reference sign PRE is a precharge signal, LSAE is a sense amplifier enable signal, WEN is a write enable signal, COL <0> to COL <m> are column signals, and GC-0 <0> to GC-n <0. >,..., GC-0 <m> to GC-n <m> indicate bank column signals.
なお、参照符号CGBLは、グローバルビット線の容量(寄生容量)を示し、また、CLBLは、ローカルビット線の容量(寄生容量)を示す。さらに、参照符号VDDは高電位電源線(高電位電源レベル)を示し、また、VSSは低電位電源線(低電位電源レベル)を示す。 Reference symbol C GBL indicates the capacitance (parasitic capacitance) of the global bit line, and CLBL indicates the capacitance (parasitic capacitance) of the local bit line. Further, reference sign VDD indicates a high potential power supply line (high potential power supply level), and VSS indicates a low potential power supply line (low potential power supply level).
ここで、半導体記憶装置としては、例えば、SRAMが挙げられるが、これに限定されるものではなく、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等であってもよい。また、本明細書では、相補型の半導体記憶装置を例として説明するが、シングルエンドのものであってもよいのはもちろんである。 Here, an example of the semiconductor memory device is an SRAM, but the semiconductor memory device is not limited thereto, and may be a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or the like. In this specification, a complementary semiconductor memory device is described as an example, but it is needless to say that it may be a single-ended device.
図1に示されるように、半導体記憶装置は、m+1個のカラムを有し、各カラムは、それぞれn+1個のバンクを有している。なお、図1では、左端のカラム(カラム<m>)が選択カラムを示し、他の非選択カラム(カラム<0>〜<m-1>)の代表として、右端のカラム(カラム<0>)が非選択カラムを示す。また、各カラムは、同様の回路構成とされている。 As shown in FIG. 1, the semiconductor memory device has m + 1 columns, and each column has n + 1 banks. In FIG. 1, the leftmost column (column <m>) indicates a selected column, and the rightmost column (column <0>) is representative of other non-selected columns (columns <0> to <m-1>). ) Indicates a non-selected column. Each column has a similar circuit configuration.
選択カラムにおいて、相補の書き込みデータWD,WDXは、それぞれ3入力アンドゲートANDm1,ANDm2の第1入力端子に入力されている。なお、アンドゲートANDm1,ANDm2の第2入力端子には、それぞれライトイネーブル信号WENが入力され、また、第3入力端子には、カラム信号COL<m>が入力されている。 In the selected column, complementary write data WD and WDX are input to the first input terminals of the three-input AND gates AND m 1 and AND m 2, respectively. The write enable signal WEN is input to the second input terminals of the AND gates AND m 1 and AND m 2, and the column signal COL <m> is input to the third input terminal.
カラム信号COL<m>は、ソースが高電位電源線(VDD)に接続されると共に、ドレインがグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>に接続されたpMOSトランジスタTPm1,TPm2のゲートにも入力されている。
The column signal COL <m> has
グローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>と各バンク0〜nのローカルビット線の間には、それぞれバンクカラム信号GC−0<m>〜GC−n<m>により接続が制御されるバンク選択トランジスタTNm01,Tm02〜TNmn1,Tmn2が設けられている。
The connection between the global bit lines GBL <m> and GBLX <m> and the local bit lines of the
すなわち、カラムmのバンクnのローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>とグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>の間には、ゲートにバンクカラム信号GC−n<m>が入力されたnチャネル型MOS(nMOS)トランジスタTNmn1,TNmn2が配置される。
That is, between the local bit lines LBL <m> and LBLX <m> of the bank n of the column m and the global bit lines GBL <m> and GBLX <m>, the bank column signal GC-n <m> is connected to the gate. Input n-channel MOS (nMOS)
なお、ローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>には、それぞれワード線WLにより選択される複数のメモリセルMCが接続され、また、センスアンプイネーブル信号LSAEにより制御されるセンスアンプ回路SAが接続されている。さらに、ローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>には、プリチャージ信号PREにより制御されるpMOSトランジスタTPmn1,TPmn2も接続されている。
The local bit lines LBL <m> and LBLX <m> are connected to a plurality of memory cells MC selected by the word line WL, respectively, and a sense amplifier circuit SA controlled by a sense amplifier enable signal LSAE. It is connected. Further,
ここで、例えば、高レベル『H』の書き込みデータWDを、カラムmのバンクnにおけるワード線WLとローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>の間に設けられたメモリセルMCに書き込む場合を考える。 Here, for example, when the write data WD of the high level “H” is written to the memory cell MC provided between the word line WL and the local bit lines LBL <m> and LBLX <m> in the bank n of the column m. think of.
図2に示されるように、カラム信号COL<m>およびライトイネーブル信号WENは、両方とも『H』とされ、トランジスタTPm1,TPm2は共にオフし、ANDm1の出力が『H』でANDm2の出力が『L』になる。
As shown in FIG. 2, both the column signal COL <m> and the write enable signal WEN are set to “H”, the
これにより、トランジスタTNLmがオンして、トランジスタTNLmに接続されたグローバルビット線GBL<m>が『L』(低電位電源レベルVSS)にプルダウンされる。このとき、トランジスタTNRmはオフして、トランジスタTNRmに接続されたグローバルビット線GBLX<m>は『H』(高電位電源レベルVDD)を維持する。 As a result, the transistor TNL m is turned on, and the global bit line GBL <m> connected to the transistor TNL m is pulled down to “L” (low potential power supply level VSS). At this time, the transistor TNR m is turned off, and the global bit line GBLX <m> connected to the transistor TNR m maintains “H” (high potential power supply level VDD).
このグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>のレベルは、『H』のバンクカラム信号GC−n<m>によりオン状態とされたトランジスタTNmn1,TNmn2を介してローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>に伝えられる。
The levels of the global bit lines GBL <m> and GBLX <m> are determined by the local bit line via the
このとき、プリチャージ信号PREが『H』なので、トランジスタTPmn1,TPmn2はオフし、また、ワード線WLが『H』なので、ワード線WLとローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>の間のメモリセルMCが選択される。
At this time, since the precharge signal PRE is “H”, the
そして、センスアンプイネーブル信号LSAEが『H』になって、ローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>に接続されたセンスアンプ回路SAが活性化され、WLとLBL<m>,LBLX<m>間のメモリセルMCにデータが書き込まれる。なお、書き込みデータWDが『L』の場合には、相補のグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>およびローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>のレベルが逆転する。 Then, the sense amplifier enable signal LSAE becomes “H”, the sense amplifier circuit SA connected to the local bit lines LBL <m> and LBLX <m> is activated, and WL and LBL <m> and LBLX <m Data is written to the memory cells MC between>. When the write data WD is “L”, the levels of the complementary global bit lines GBL <m>, GBLX <m> and the local bit lines LBL <m>, LBLX <m> are reversed.
このように、図1および図2に示す半導体記憶装置では、WLとLBL<m>,LBLX<m>間の所定のメモリセルMCにデータ書き込みを行う場合、グローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>およびローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>がフルスイングする。 As described above, in the semiconductor memory device shown in FIGS. 1 and 2, when data is written to a predetermined memory cell MC between WL and LBL <m>, LBLX <m>, the global bit lines GBL <m>, GBLX <m> and local bit lines LBL <m> and LBLX <m> are fully swung.
すなわち、グローバルビット線GBL<m>およびローカルビット線LBL<m>>の両方がVDDからVSSへフルスイングで変化することになる。なお、データ書き込みを行わないローカルビット線LBL<m-1>〜LBL<0>のレベルは、例えば、VDD(『H』)から徐々に低下した後、VSS(『L』)に変化し、その後、プリチャージ信号PREにより『H』に戻る。 That is, both the global bit line GBL <m> and the local bit line LBL <m >> change with full swing from VDD to VSS. Note that the level of the local bit lines LBL <m−1> to LBL <0> to which no data is written changes, for example, gradually from VDD (“H”) to VSS (“L”), Thereafter, it returns to “H” by the precharge signal PRE.
ここで、1本のグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>には、複数のローカルビット線LBL<0>,LBLX<0>〜LBL<m>,LBLX<m>が接続可能とされ、グローバルビット線の配線長は、ローカルビット線の配線長よりも遥かに長い。そのため、グローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>には、大きな寄生容量が存在し、そのグローバルビット線をフルスイングさせると、大きな電力を消費することになる。 Here, a plurality of local bit lines LBL <0>, LBLX <0> to LBL <m>, LBLX <m> can be connected to one global bit line GBL <m>, GBLX <m>. The wiring length of the global bit line is much longer than the wiring length of the local bit line. For this reason, the global bit lines GBL <m> and GBLX <m> have a large parasitic capacitance. When the global bit line is fully swung, a large amount of power is consumed.
一例として、バンク数を8、カラム数を4と仮定した場合、データ書き込み時の1ビット当たりの電力は、ローカルビット線の消費電力をPLBLとすると、以下のように表される。
PLBL=CLBL×VDD2×カラム数
=CLBL×VDD2×4
また、グローバルビット線の消費電力PGBLは、以下のように表される。
PGBL=CGBL×VDD2
As an example, assuming that the number of banks is 8 and the number of columns is 4, the power per bit at the time of data writing is expressed as follows, assuming that the power consumption of the local bit line is PLBL .
P LBL = C LBL × VDD 2 × number of columns
= C LBL × VDD 2 × 4
Further, the power consumption P GBL of the global bit line is expressed as follows.
P GBL = C GBL × VDD 2
ここで、グローバルビット線の寄生容量CGBLは、ローカルビット線の寄生容量CLBLに対して約バンク数(=8)−1倍大きいので、
PGBL=CLBL×7×VDD2
よって、データ書き込み時の1ビット当たりの消費電力PBLは、以下のように表される。
PBL=PLBL+PGBL
=CLBL×11×VDD2
Here, since the parasitic capacitance C GBL of the global bit line is about the number of banks (= 8) −1 times larger than the parasitic capacitance C LBL of the local bit line,
P GBL = C LBL × 7 × VDD 2
Therefore, the power consumption P BL of 1 bit per time of data writing is expressed as follows.
P BL = P LBL + P GBL
= C LBL × 11 × VDD 2
以下、半導体記憶装置およびそのデータ書き込み方法の実施例を、添付図面を参照して詳述する。図3は、本実施例に係る半導体記憶装置を示す回路図である。 Hereinafter, embodiments of a semiconductor memory device and a data writing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a circuit diagram showing the semiconductor memory device according to this embodiment.
図3において、参照符号MCはメモリセル、SAはセンスアンプ回路、GBL<0>,GBLX<0>〜GBL<m>,GBLX<m>はグローバルビット線、LBL<0>,LBLX<0>〜LBL<m>,LBLX<m>はローカルビット線、そして、WLはワード線を示す。 In FIG. 3, reference symbol MC is a memory cell, SA is a sense amplifier circuit, GBL <0>, GBLX <0> to GBL <m>, GBLX <m> are global bit lines, LBL <0>, LBLX <0>. ˜LBL <m>, LBLX <m> are local bit lines, and WL is a word line.
また、参照符号PREはプリチャージ信号、LSAEはセンスアンプイネーブル信号、WENはライトイネーブル信号、COL<0>〜COL<m>はカラム信号、そして、GC−0<0>〜GC−n<0>,…,GC−0<m>〜GC−n<m>はバンクカラム信号を示す。 Reference sign PRE is a precharge signal, LSAE is a sense amplifier enable signal, WEN is a write enable signal, COL <0> to COL <m> are column signals, and GC-0 <0> to GC-n <0. >,..., GC-0 <m> to GC-n <m> indicate bank column signals.
さらに、参照符号CGBLはグローバルビット線の容量(寄生容量)、CLBLはローカルビット線の容量(寄生容量)、そして、CWRVSSはドライバの低電位電源線WRVSSの容量(寄生容量)を示す。 Further, reference symbol C GBL indicates the global bit line capacitance (parasitic capacitance), C LBL indicates the local bit line capacitance (parasitic capacitance), and C WRVSS indicates the capacitance (parasitic capacitance) of the low-potential power supply line WRVSS of the driver. .
また、参照符号VDDは高電位電源線(高電位電源レベル)を示し、さらに、VSSは低電位電源線(低電位電源レベル)を示す。なお、参照符号Cdは、ノードWRVSSの容量(寄生容量CWRVSS)の値が小さいときに追加するダミー容量を示す。 Reference sign VDD indicates a high potential power supply line (high potential power supply level), and VSS indicates a low potential power supply line (low potential power supply level). Reference symbol Cd indicates a dummy capacitance added when the value of the capacitance of the node WRVSS (parasitic capacitance C WRVSS ) is small.
なお、前述したように、半導体記憶装置としては、例えば、SRAMが挙げられるが、これに限定されるものではなく、DRAM等の不揮発性メモリであってもよい。また、本明細書では、相補型の半導体記憶装置を例として説明するが、シングルエンドのものであってもよいのはもちろんである。 As described above, the semiconductor memory device includes, for example, an SRAM, but is not limited to this, and may be a nonvolatile memory such as a DRAM. In this specification, a complementary semiconductor memory device is described as an example, but it is needless to say that it may be a single-ended device.
図3に示されるように、半導体記憶装置は、m+1個のカラムを有し、各カラムは、それぞれn+1個のバンクを有している。なお、図3でも、前述した図1と同様に、左端のカラム(カラム<m>)が選択カラムを示し、他の非選択カラム(カラム<0>〜<m-1>)の代表として、右端のカラム(カラム<0>)が非選択カラムを示す。ここで、各カラムは、同様の回路構成とされているが、以下の説明では、主として選択カラムについて説明する。 As shown in FIG. 3, the semiconductor memory device has m + 1 columns, and each column has n + 1 banks. In FIG. 3, as in FIG. 1 described above, the leftmost column (column <m>) indicates the selected column, and the other non-selected columns (columns <0> to <m-1>) are representative. The rightmost column (column <0>) indicates a non-selected column. Here, each column has the same circuit configuration, but in the following description, the selection column will be mainly described.
選択カラムにおいて、相補の書き込みデータWDX,WDは、それぞれ3入力ナンドゲートNANDm1,NANDm2の第1入力端子に入力されている。なお、ナンドゲートNANDm1,NANDm2の第2入力端子には、それぞれライトイネーブル信号WENが入力され、また、第3入力端子には、カラム信号COL<m>が入力されている。
In the selected column, complementary write data WDX and WD are input to the first input terminals of the three-input
ここで、ナンドゲートNANDm1,NANDm2、トランジスタTPm5,TPm6,TPLm,TPRm,TN、インバータINVはライトドライバに対応し、ノードWRVSSはライトドライバのソースラインに対応する。
Here, the
また、本実施例では、図1におけるANDm1,ANDm2をナンドゲートとしているため、NANDm1に対して反転論理の書き込みデータWDXを入力しているが、このような回路および信号の論理は、様々に変更することができるのはいうまでもない。
Further, in this embodiment, AND m 1 and AND m 2 in FIG. 1 are NAND gates, and therefore, write data WDX of inverted logic is input to
カラム信号COL<m>は、ソースが高電位電源線(VDD)に接続されると共に、ドレインがグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>に接続されたpMOSトランジスタTPm1,TPm2のゲートにも入力されている。
The column signal COL <m> has
グローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>と各バンク0〜nのローカルビット線の間には、それぞれバンクカラム信号GC−0<m>〜GC−n<m>により接続が制御されるバンク選択トランジスタTPm03,Tm04〜TNmn3,Tmn4が設けられている。
The connection between the global bit lines GBL <m> and GBLX <m> and the local bit lines of the
ここで、図3に示す実施例では、TPm03,TPm04〜TPmn3,TPmn4がpMOSトランジスタとされているが、これは、GBL<m>,GBLX<m>の『H』をレベル低下させることなくLBL<m>,LBLX<m>へ伝えるためである。
Here, in the embodiment shown in FIG. 3, TP m0 3, TP m0 4~TP mn 3,
すなわち、カラムmのバンクnのローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>とグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>の間には、ゲートにバンクカラム信号GCX−n<m>が入力されたpMOSトランジスタTPmn3,TPmn4が配置される。なお、pMOSトランジスタTPmn3,TPmn4の代わりに、nMOSトランジスタやトランスファーゲートを使用することもできるのはいうまでもない。
That is, between the local bit lines LBL <m> and LBLX <m> of the bank n of the column m and the global bit lines GBL <m> and GBLX <m>, the bank column signal GCX-n <m> is supplied to the gate. The input pMOS transistors TP mn 3 and
ローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>には、それぞれワード線WLにより選択される複数のメモリセルMCが接続され、また、センスアンプイネーブル信号LSAEにより制御されるセンスアンプ回路SAが接続されている。さらに、ローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>には、プリチャージ信号PREにより制御されるpMOSトランジスタTPmn1,TPmn2も接続されている。
A plurality of memory cells MC selected by the word line WL are connected to the local bit lines LBL <m> and LBLX <m>, respectively, and a sense amplifier circuit SA controlled by a sense amplifier enable signal LSAE is connected. ing. Further,
図4は、図3に示す半導体記憶装置におけるセンスアンプ回路の一例を示す回路図である。図4に示されるように、図3におけるセンスアンプ回路SAは、pMOSトランジスタSTP1〜STP4,nMOSトランジスタSTN1〜STN7およびインバータSI1〜SI3を有する。 FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a sense amplifier circuit in the semiconductor memory device shown in FIG. As shown in FIG. 4, the sense amplifier circuit SA in FIG. 3 includes pMOS transistors STP1 to STP4, nMOS transistors STN1 to STN7, and inverters SI1 to SI3.
ここで、参照符号WSAE<m>は、2つのインバータSI2,SI3によるラッチ回路のラッチノードを示し、このラッチノードWSAE<m>の信号がnMOSトランジスタSTN7のゲートに入力される。 Here, reference sign WSAE <m> indicates a latch node of the latch circuit formed by the two inverters SI2 and SI3, and a signal of the latch node WSAE <m> is input to the gate of the nMOS transistor STN7.
なお、前述した図1に示す半導体記憶装置におけるセンスアンプ回路は、例えば、図4において破線で囲ったpMOSトランジスタSTP1,STP2およびSTN1〜STN4の部分に対応する。ただし、図4では、トランジスタの段数を揃えるため、nMOSトランジスタSTN4が追加されている。 The above-described sense amplifier circuit in the semiconductor memory device shown in FIG. 1 corresponds to, for example, the pMOS transistors STP1, STP2 and STN1 to STN4 surrounded by a broken line in FIG. However, in FIG. 4, an nMOS transistor STN4 is added in order to equalize the number of transistors.
pMOSトランジスタSTP3,STP4およびnMOSトランジスタSTN5は、高電位電源線VDDと低電位電源線VSSの間に直列に接続され、トランジスタSTP3のゲートには、バンクカラム信号GCX−n<m>が入力されている。また、トランジスタSTP4およびSTN5のゲートには、インバータSI1で反転されたプリチャージ信号PREが入力される。 The pMOS transistors STP3 and STP4 and the nMOS transistor STN5 are connected in series between the high potential power supply line VDD and the low potential power supply line VSS, and the bank column signal GCX-n <m> is input to the gate of the transistor STP3. Yes. The precharge signal PRE inverted by the inverter SI1 is input to the gates of the transistors STP4 and STN5.
なお、前述したラッチノードWSAE<m>は、トランジスタSTP4およびSTN5の共通接続ノード(ドレイン)でもあり、バンクカラム信号GCX−n<m>は、トランジスタSTN6のゲートにも入力されている。 The aforementioned latch node WSAE <m> is also a common connection node (drain) of the transistors STP4 and STN5, and the bank column signal GCX-n <m> is also input to the gate of the transistor STN6.
図5は、図3に示す半導体記憶装置のデータ書き込み動作を説明するためのタイミング図である。ここで、例えば、高レベル『H』の書き込みデータWDを、カラムmのバンクnにおけるワード線WLとローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>の間に設けられたメモリセルMCに書き込む場合を考える。 FIG. 5 is a timing chart for explaining the data write operation of the semiconductor memory device shown in FIG. Here, for example, when the write data WD of the high level “H” is written to the memory cell MC provided between the word line WL and the local bit lines LBL <m> and LBLX <m> in the bank n of the column m. think of.
図5に示されるように、カラム信号COL<m>およびライトイネーブル信号WENは、両方とも『H』とされ、トランジスタTPm1,TPm2は共にオフし、トランジスタTNもオフする。さらに、NANDm1の出力が『H』でNANDm2の出力が『L』になる。
As shown in FIG. 5, both the column signal COL <m> and the write enable signal WEN are set to “H”, the
これにより、トランジスタTPm5,TPRmがオフして、トランジスタTPm6,TPLmがオンする。ここで、グローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>のレベルは、『L』のバンクカラム信号GCX−n<m>によりオン状態とされたトランジスタTPmn3,TPmn4を介してローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>に伝えられる。また、プリチャージ信号PREが『H』なので、トランジスタTPmn1,TPmn2はオフする。
As a result, the transistors TP m 5 and TPR m are turned off, and the
前述したように、本実施例では、TPmn3,TPmn4をpMOSトランジスタとしてGBL<m>,GBLX<m>の『H』をレベル低下させることなくLBL<m>,LBLX<m>へ伝えるようにしているため、反転論理のバンクカラム信号GCX−n<m>を使用する。
As described above, in this embodiment, TP mn 3 and
ここで、図5に示されるように、図4を参照して説明したセンスアンプSAは、ラッチ回路(SI2,SI3)を有し、そのラッチノードWSAE<m>は通常『L』になっている。選択カラムmのバンクカラム信号GCX−n<m>が『L』になると、ラッチノードWSAE<m>は『L』から『H』に変化し、トランジスタSTN7がオンする。 Here, as shown in FIG. 5, the sense amplifier SA described with reference to FIG. 4 has latch circuits (SI2, SI3), and its latch node WSAE <m> is normally “L”. Yes. When the bank column signal GCX-n <m> of the selected column m becomes “L”, the latch node WSAE <m> changes from “L” to “H”, and the transistor STN7 is turned on.
しかしながら、GCX−n<m>が『L』であるため、トランジスタSTN6はオフしており、この時点では、センスアンプSAは起動しない。従って、GCX−n<m>が『L』になっている間(センスアンプSAが起動する前)、ビット線GBL<m>,LBL<m>(GBLX<m>,LBLX<m>)のレベルは、チャージシェアによる小振幅のレベル変化になる。 However, since GCX-n <m> is “L”, the transistor STN6 is off, and the sense amplifier SA does not start at this point. Therefore, while GCX-n <m> is “L” (before the sense amplifier SA is activated), the bit lines GBL <m>, LBL <m> (GBLX <m>, LBLX <m>) The level is a small amplitude level change due to charge sharing.
すなわち、ライトドライバのソースノードWRVSSは、通常、低電位電源レベルVSSにディスチャージされている。そして、データ書き込み時に、WEN,COL<m>およびPREが『H』で、GCX−n<m>が『L』になると、GBL<m>およびLBL<m>は、『H』(VDD)の状態でフローティングになり、WRVSSは、『L』(VSS)の状態でフローティングになる。 That is, the source node WRVSS of the write driver is normally discharged to the low potential power supply level VSS. When data is written, when WEN, COL <m> and PRE are “H” and GCX-n <m> is “L”, GBL <m> and LBL <m> are “H” (VDD). The WRVSS floats in the state of “L” (VSS).
また、ビット線(GBL<m>およびLBL<m>)の総容量は、CLBL+CGBLになり、ノードWRVSSの容量は、CWRVSSになる。この『L』レベルで容量CWRVSSと、『H』レベルで容量CLBL+CGBLが接続されることにより、グローバルビット線GBL<m>(ローカルビット線LBL<m>)のレベル変化は、チャージシェアによる小振幅のものになる。ここで、チャージシェアによる小振幅とは、例えば、VDDとVSSのフルスイングの1/10程度である。 The total capacity of the bit lines (GBL <m> and LBL <m>) is C LBL + C GBL , and the capacity of the node WRVSS is C WRVSS . And the "L" level in capacitance C WRVSS, by volume C LBL + C GBL at "H" level is connected, the level change of the global bit line GBL <m> (local bit lines LBL <m>), the charge Small amplitude due to share. Here, the small amplitude due to the charge share is, for example, about 1/10 of the full swing of VDD and VSS.
なお、書き込みデータWDが『L』の場合には、ノードWRVSSの容量CWRVSSと、相補のビット線の他方(GBLX<m>,LBLX<m>)の容量(GBL<m>,LBL<m>の容量と同じ)CLBL+CGBLによるチャージシェアが発生する。 When the write data WD is “L”, the capacity C WRVSS of the node WRVSS and the capacity (GBL <m>, LBL <m>) of the other of the complementary bit lines (GBLX <m>, LBLX <m>). (Same as the capacity of>) Charge sharing by C LBL + C GBL occurs.
このように、チャージシェアを使ってグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>を振幅させることで、トランジスタのランダムバラツキに関係なく、振幅量を一定にすることができる。例えば、センスアンプ回路SAを動作させるための最小振幅(ビット線振幅量)がVDDの10%とすると、ビット線の総容量(CGBL+CLBL)とライトドライバのソースノードの容量CWRVSSは、9:1の容量比にすればよい。 As described above, by using the charge share to amplify the global bit lines GBL <m> and GBLX <m>, the amount of amplitude can be made constant regardless of the random variation of the transistors. For example, if the minimum amplitude (bit line amplitude) for operating the sense amplifier circuit SA is 10% of VDD, the total capacity of the bit lines (C GBL + C LBL ) and the capacity C WRVSS of the source node of the write driver are: The capacity ratio may be 9: 1.
このように、チャージシェアによる小振幅のレベル変化がGBL<m>(LBL<m>)に生じたところで、バンクカラム信号GCX−n<m>を『L』から『H』に立ち上げて、センスアンプ回路SAを起動する。すなわち、GCX−n<m>を『H』にすることで、トランジスタSTP3をオフし、トランジスタSTN6をオンしてセンスアンプ回路SAを活性化する。 Thus, when a small amplitude level change due to charge sharing occurs in GBL <m> (LBL <m>), the bank column signal GCX-n <m> is raised from “L” to “H”, The sense amplifier circuit SA is activated. That is, by setting GCX-n <m> to “H”, the transistor STP3 is turned off and the transistor STN6 is turned on to activate the sense amplifier circuit SA.
センスアンプ回路SAが活性化されると、小振幅のローカルビットLBL<m>の電位は、フルスイング(VSS)まで増幅される。このとき、ワード線WLを『L』から『H』に立ち上げることで、ワード線WLとローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>の間のメモリセルMCを選択し、このメモリセルMCに対するデータ書き込みが行われる。 When the sense amplifier circuit SA is activated, the potential of the small amplitude local bit LBL <m> is amplified to full swing (VSS). At this time, by raising the word line WL from “L” to “H”, the memory cell MC between the word line WL and the local bit lines LBL <m>, LBLX <m> is selected, and this memory cell MC Data writing to is performed.
なお、書き込みデータWDが『L』の場合には、相補のグローバルビット線GBL<m>,GBLX<m>およびローカルビット線LBL<m>,LBLX<m>のレベルが逆転することになる。 When the write data WD is “L”, the levels of the complementary global bit lines GBL <m>, GBLX <m> and the local bit lines LBL <m>, LBLX <m> are reversed.
また、メモリセルMCとしては、例えば、一般的な6トランジスタのSRAMセルや負荷を抵抗素子に代えた4トランジスタのSRAMセル、或いは、8トランジスタのSRAMセルを適用することができる。さらに、メモリセルMCとしては、SRAMセルに限定されるものではなく、DRAMセル等であってもよい。また、グローバルビット線およびローカルビット線は、相補(差動)でもよいが、シングルエンドのものでも適用可能である。 As the memory cell MC, for example, a general 6-transistor SRAM cell, a 4-transistor SRAM cell in which a load is replaced with a resistance element, or an 8-transistor SRAM cell can be applied. Further, the memory cell MC is not limited to the SRAM cell, but may be a DRAM cell or the like. Further, the global bit line and the local bit line may be complementary (differential), but a single-ended one is also applicable.
このように、本実施例によれば、データ書き込み時において、ローカルビット線よりも配線長が長く多くの電力を消費するグローバルビット線では、小振幅(例えば、フルスイングの1/10程度)の信号を扱うことで、消費電力を低減することが可能になる。 Thus, according to this embodiment, when writing data, a global bit line having a wiring length longer than that of the local bit line and consuming a large amount of power consumes a small amplitude (for example, about 1/10 of the full swing). By handling signals, it is possible to reduce power consumption.
また、グローバルビット線の小振幅信号は、ライトドライバのソースノードWRVSSの容量(CWRVSS:第1容量)とビット線の総容量(グローバルビット線GBLの容量CGBLとローカルビット線LBLの容量CLBLの和:第2容量)の容量比により生成する。すなわち、第1容量CWRVSSと第2容量(CGBL+CLBL)の間でチャージシェアが発生し、その第1および第2容量の容量比によって、グローバルビット線の信号(小振幅信号)が得られる。 Further, the small amplitude signal of the global bit line includes the capacity of the source node WRVSS (C WRVSS : first capacity) of the write driver and the total capacity of the bit lines (capacity C GBL of the global bit line GBL and capacity C of the local bit line LBL). It is generated by the capacity ratio of the sum of LBL : second capacity). That is, a charge share is generated between the first capacitor C WRVSS and the second capacitor (C GBL + C LBL ), and a global bit line signal (small amplitude signal) is obtained by the capacitance ratio of the first and second capacitors. It is done.
そして、グローバルビット線の小振幅信号をローカルビット線に伝えた後、グローバルビット線を切り離し、ローカルビット線の小振幅信号を、センスアンプ回路を使って増幅し、フルスイング(VDD〜VSSの振幅レベル)させる。 Then, after transmitting the small amplitude signal of the global bit line to the local bit line, the global bit line is disconnected, the small amplitude signal of the local bit line is amplified using a sense amplifier circuit, and a full swing (amplitude of VDD to VSS) is obtained. Level).
ここで、第1容量CWRVSSは、例えば、ノードWRVSSの配線容量やライトドライバトランジスタTPLm〜TPL0,TPRm〜TPR0とディスチャージトランジスタTNのジャンクション容量を用いることで占有面積の増大をなくすことができる。なお、第1容量CWRVSSの値が小さい場合には、例えば、ノードWRVSSにダミー容量Cdを設け、或いは、ジャンクション容量が大きいトランジスタを適用することになる。 Here, the first capacitor C WRVSS eliminates an increase in occupied area by using, for example, the wiring capacitance of the node WRVSS and the junction capacitance of the write driver transistors TPL m to TPL 0 , TPR m to TPR 0 and the discharge transistor TN. Can do. When the value of the first capacitor C WRVSS is small, for example, a dummy capacitor Cd is provided at the node WRVSS, or a transistor having a large junction capacitance is applied.
このようにして、ライトドライバのソースノードの容量CWRVSSを、例えば、ビット線の総容量(グローバルビット線の容量CGBL+ローカルビット線の容量CLBL)の1/9程度に設定することができる。 In this way, the capacity C WRVSS of the source node of the write driver can be set to, for example, about 1/9 of the total capacity of the bit lines (global bit line capacity C GBL + local bit line capacity C LBL ). it can.
一例として、バンク数を8、カラム数を4と仮定した場合、データ書き込み時の1ビット当たりの電力は、次のようになる。まず、ローカルビット線の消費電力について説明する。選択カラムのローカルビット線は、チャージシェアを使って一定量ディスチャージするが、この分は電力を消費しないため、以下のようになる。 As an example, assuming that the number of banks is 8 and the number of columns is 4, the power per bit at the time of data writing is as follows. First, the power consumption of the local bit line will be described. The local bit line of the selected column is discharged by a certain amount using the charge share. However, since this portion does not consume power, the following occurs.
ローカルビット線の消費電力をPLBLとすると、PLBL=非選択カラムの電力+選択カラムの電力になる。非選択カラムの電力PLBLNSCは、以下のように表される。
PLBLNSC=CLBL×VDD2×(カラム数−1)
=CLBL×VDD2×3
Assuming that the power consumption of the local bit line is P LBL , P LBL = power of the unselected column + power of the selected column. The power P LBLNSC of the non-selected column is expressed as follows:
P LBLNSC = C LBL × VDD 2 × (number of columns −1)
= C LBL × VDD 2 × 3
また、選択カラムの電力PLBLSCは、以下のように表される。
PLBLSC=ディスチャージの電力+チャージ時の電力
=(1/2×CLBL×(CGBL+CLBL/CGBL+CLBL+CWRVSS))×VDD2)+(1/2×CLBL×VDD2)
The power P LBLSC of the selected column is expressed as follows.
P LBLSC = Discharge power + Charge power
= (1/2 × C LBL × (C GBL + C LBL / C GBL + C LBL + C WRVSS )) × VDD 2 ) + (1/2 × C LBL × VDD 2 )
ここで、(CGBL+CLBL)とCWRVSSの容量比を9:1とする(小振幅がフルスイングの1/10の場合)と、PLBLSCなので、PLBLSCは以下のように表すことができる。
PLBLSC=(1/2×CLBL×0.9×VDD2)+(1/2×CLBL×VDD2)
=0.95×CLBL×VDD2
Here, the (C GBL + C LBL) and the capacitance ratio of C WRVSS 9: 1 to (if small amplitude of 1/10 of the full swing), so P LBLSC, P LBLSC is be expressed as follows it can.
P LBLSC = (1/2 × C LBL × 0.9 × VDD 2 ) + (1/2 × C LBL × VDD 2 )
= 0.95 x C LBL x VDD 2
よって、ローカルビット線の消費電力PLBLは、
PLBL=(CLBL×VDD2×3)+(0.95×CLBL×VDD2)
=3.95×CLBL×VDD2
Therefore, the power consumption P LBL of the local bit line is
P LBL = (C LBL × VDD 2 × 3) + (0.95 × C LBL × VDD 2 )
= 3.95 x C LBL x VDD 2
次に、グローバルビット線の消費電力について説明する。グローバルビット線もローカルビット線と同様にチャージシェアを使ってディスチャージしている。よって、グローバルビット線での消費電力は、プリチャージ時のみ考えれば良い。従って、グローバルビット線消費電力PGBLは、以下のように表される。
PGBL=CGBL×(CWRVSS/CGBL+CLBL+CWRVSS)×VDD2×(1/2)
Next, the power consumption of the global bit line will be described. The global bit line is discharged using the charge share like the local bit line. Therefore, power consumption on the global bit line need only be considered during precharge. Accordingly, the global bit line power consumption P GBL is expressed as follows.
P GBL = C GBL × (C WRVSS / C GBL + C LBL + C WRVSS ) × VDD 2 × (1/2)
ここで、(CGBL+CLBL)とCWRVSSの容量比は、9:1なので、PGBLは以下のように表すことができる。
PGBL=CGBL×0.1×VDD2×(1/2)
Here, since the capacity ratio of (C GBL + C LBL ) and C WRVSS is 9: 1, P GBL can be expressed as follows.
P GBL = C GBL × 0.1 × VDD 2 × (1/2)
グローバルビット線容量CGBLは、ローカルビット線容量CLBLに対して約バンク数−1倍大きいので、PGBLは以下のように表すことができる。
PGBL=CLBL×7×0.1×VDD2×(1/2)
=0.35×CLBL×VDD2
Since the global bit line capacitance C GBL is about -1 times larger than the local bit line capacitance C LBL , P GBL can be expressed as follows.
P GBL = C LBL × 7 × 0.1 × VDD 2 × (1/2)
= 0.35 x C LBL x VDD 2
次に、ライトドライバのソースノードの消費電力について説明する。ライトドライバのソースノードWRVSSは、チャージシェアを使ってノードをチャージするため、チャージする際には電力を消費しない。従って、ディスチャージ時のみ考えれば良い。 Next, the power consumption of the source node of the write driver will be described. Since the source node WRVSS of the write driver charges the node using the charge share, power is not consumed when charging. Therefore, it is only necessary to consider when discharging.
ライトドライバのソースノードWRVSSの消費電力PWRVSSは、以下のように表される。
PWRVSS=CWRVSS×(CGBL+CLBL/CGBL+CLBL+CWRVSS)×VDD2×(1/2)
The power consumption P WRVSS of the source node WRVSS of the write driver is expressed as follows.
P WRVSS = C WRVSS × (C GBL + C LBL / C GBL + C LBL + C WRVSS ) × VDD 2 × (1/2)
ここで、(CGBL+CLBL)とCWRVSSの容量比は、9:1なので、PWRVSSは、以下のように表すことができる。
PWRVSS=(1/9)×(CGBL+CLBL)×0.9×VDD2×(1/2)
Here, since the capacity ratio of (C GBL + C LBL ) to C WRVSS is 9: 1, P WRVSS can be expressed as follows.
PWRVSS = (1/9) × (C GBL + C LBL ) × 0.9 × VDD 2 × (1/2)
グローバルビット線の容量(寄生容量)CGBLは、ローカルビット線の容量(寄生容量)CLBLに対して約バンク数−1倍大きいので、PWRVSSは、以下のように表すことができる。
PWRVSS=(1/9)×CLBL×8×0.9×VDD2×(1/2)
=0.4×CLBL×VDD2
Since the global bit line capacitance (parasitic capacitance) C GBL is about -1 times larger than the local bit line capacitance (parasitic capacitance) C LBL , P WRVSS can be expressed as follows.
P WRVSS = (1/9) x C LBL x 8 x 0.9 x VDD 2 x (1/2)
= 0.4 × C LBL × VDD 2
よって、データ書き込み時の1ビット当たりの消費電力PBLは、以下のようになり、図1および図2を参照してものに対して、約57.3%削減することが可能になる。
PBL=PLBL+PGBL+PWRVSS
=(3.95+0.35+0.4)×CLBL×VDD2
=4.7×CLBL×VDD2
Therefore, the power consumption P BL of 1 bit per time of data writing, as follows, with respect to those with reference to FIGS. 1 and 2, it is possible to reduce to about 57.3%.
P BL = P LBL + P GBL + P WRVSS
= (3.95 + 0.35 + 0.4) × C LBL × VDD 2
= 4.7 x C LBL x VDD 2
このように、本実施例は、容量の大きいグローバルビット線をフルスイングで充放電する代わりに、例えば、グローバルビット線の数分の1程度の容量のライトドライバのソースノードを充放電させることで、データ書き込み時の消費電力の低減を可能とする。 Thus, in this embodiment, instead of charging and discharging a large-capacity global bit line with full swing, for example, the source node of a write driver having a capacity of about a fraction of the global bit line is charged and discharged. The power consumption at the time of data writing can be reduced.
また、本実施例によれば、チャージシェアを使ってグローバルビット線を振幅させるため、トランジスタのランダムバラツキの影響を殆ど受けずに、消費電力を低減することができる。さらに、主としてライトドライバのソースノードの容量(トランジスタのジャンクション容量)とソースラインの配線容量を用いるため、面積ペナルティー(占有面積の増大)も殆ど生じない。 In addition, according to the present embodiment, since the global bit line is amplified using the charge share, the power consumption can be reduced with almost no influence of the random variation of the transistors. Further, since the source node capacitance (transistor junction capacitance) and the source line wiring capacitance of the write driver are mainly used, an area penalty (an increase in occupied area) hardly occurs.
なお、図3〜図5を参照して説明した半導体記憶装置およびセンスアンプ回路SAは、単なる例であり、様々な回路および信号を適用することができるのはいうまでもない。 It should be noted that the semiconductor memory device and the sense amplifier circuit SA described with reference to FIGS. 3 to 5 are merely examples, and it is needless to say that various circuits and signals can be applied.
以上、実施形態を説明したが、ここに記載したすべての例や条件は、発明および技術に適用する発明の概念の理解を助ける目的で記載されたものであり、特に記載された例や条件は発明の範囲を制限することを意図するものではない。また、明細書のそのような記載は、発明の利点および欠点を示すものでもない。発明の実施形態を詳細に記載したが、各種の変更、置き換え、変形が発明の精神および範囲を逸脱することなく行えることが理解されるべきである。 Although the embodiment has been described above, all examples and conditions described herein are described for the purpose of helping understanding of the concept of the invention applied to the invention and the technology. It is not intended to limit the scope of the invention. Nor does such a description of the specification indicate an advantage or disadvantage of the invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに、以下の付記を開示する。
(付記1)
複数のグローバルビット線と、
前記各グローバルビット線に接続された複数のローカルビット線と、
前記各ローカルビット線とワード線の間に設けられた複数のメモリセルと、を有する半導体記憶装置であって、
前記メモリセルに対してデータを書き込む場合、
前記メモリセルのデータ書き込みに使用する前記グローバルビット線および前記ローカルビット線を第1レベルとし、
前記ローカルビット線のレベルを、前記第1レベルよりも大きい第2レベルに拡大して前記メモリセルにデータを書き込む、
ことを特徴とする半導体記憶装置。
Regarding the embodiment including the above examples, the following supplementary notes are further disclosed.
(Appendix 1)
Multiple global bit lines,
A plurality of local bit lines connected to each of the global bit lines;
A plurality of memory cells provided between each local bit line and a word line, and a semiconductor memory device,
When writing data to the memory cell,
The global bit line and the local bit line used for writing data in the memory cell are set to a first level,
Data is written to the memory cell by expanding the level of the local bit line to a second level greater than the first level;
A semiconductor memory device.
(付記2)
前記第1レベルは、前記グローバルビット線を駆動する配線の第1容量と、前記グローバルビット線および前記ローカルビット線の両方の容量を加算した第2容量の容量比に従って規定される、
ことを特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 2)
The first level is defined according to a capacitance ratio of a first capacitance of a wiring that drives the global bit line and a second capacitance obtained by adding the capacitances of both the global bit line and the local bit line.
2. The semiconductor memory device according to
(付記3)
さらに、
前記ローカルビット線を前記グローバルビット線から切り離した後、前記ローカルビット線の前記第1レベルを、前記第2レベルに拡大するセンスアンプ回路を含む、
ことを特徴とする付記1または付記2に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 3)
further,
A sense amplifier circuit that expands the first level of the local bit line to the second level after separating the local bit line from the global bit line;
The semiconductor memory device according to
(付記4)
前記グローバルビット線を駆動する配線は、ライトドライバのソースラインである、
ことを特徴とする付記2に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 4)
The wiring for driving the global bit line is a source line of a write driver.
The semiconductor memory device as set forth in
(付記5)
さらに、
前記ライトドライバのソースラインに接続されたダミー容量を含む、
ことを特徴とする付記4に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 5)
further,
Including a dummy capacitor connected to the source line of the write driver;
The semiconductor memory device according to
(付記6)
前記メモリセルは、スタティックランダムアクセルメモリセルである、
ことを特徴とする付記1乃至付記5のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 6)
The memory cell is a static random accelerator memory cell;
6. The semiconductor memory device according to any one of
(付記7)
前記グローバルビット線および前記ローカルビット線は、相補構成とされている、
ことを特徴とする付記1乃至付記6のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。
(Appendix 7)
The global bit line and the local bit line are complementary.
The semiconductor memory device according to any one of
(付記8)
複数のグローバルビット線と、
前記各グローバルビット線に接続された複数のローカルビット線と、
前記各ローカルビット線とワード線の間に設けられた複数のメモリセルと、を有する半導体記憶装置のデータ書き込み方法であって、
前記メモリセルのデータ書き込みに使用する前記グローバルビット線および前記ローカルビット線を、前記グローバルビット線を駆動する配線の第1容量と、前記グローバルビット線および前記ローカルビット線の両方の容量を加算した第2容量の容量比に従って第1レベルとし、
前記ローカルビット線を、前記グローバルビット線から切り離した後、前記第1レベルよりも大きい第2レベルとして前記メモリセルにデータを書き込む、
ことを特徴とする半導体記憶装置のデータ書き込み方法。
(Appendix 8)
Multiple global bit lines,
A plurality of local bit lines connected to each of the global bit lines;
A method of writing data in a semiconductor memory device having a plurality of memory cells provided between each local bit line and a word line,
The global bit line and the local bit line used for writing data in the memory cell are obtained by adding the first capacitance of the wiring that drives the global bit line and the capacitance of both the global bit line and the local bit line. The first level according to the capacity ratio of the second capacity,
After the local bit line is disconnected from the global bit line, data is written to the memory cell as a second level larger than the first level.
A method of writing data in a semiconductor memory device.
(付記9)
前記ローカルビット線を前記第1レベルから前記第2レベルに拡大するとき、前記データ書き込みを行う前記メモリセルに対応するワード線を選択して当該メモリセルに前記ローカルビット線を接続する、
ことを特徴とする付記8に記載の半導体記憶装置のデータ書き込み方法。
(Appendix 9)
When expanding the local bit line from the first level to the second level, select a word line corresponding to the memory cell to which the data is written, and connect the local bit line to the memory cell;
The data writing method of the semiconductor memory device according to appendix 8, wherein
CGBL グローバルビット線の容量
CLBL ローカルビット線の容量
CWRVSS ドライバの低電位電源線(ライトドライバのソースライン)の容量
COL<0>〜COL<m> カラム信号
Cd ダミー容量
GBL<0>,GBLX<0>〜GBL<m>,GBLX<m> グローバルビット線
GC−0<0>〜GC−n<0>,…,GC−0<m>〜GC−n<m> バンクカラム信号
LBL<0>,LBLX<0>〜LBL<m>,LBLX<m> ローカルビット線
LSAE センスアンプイネーブル信号
MC メモリセル
PRE プリチャージ信号
SA センスアンプ回路
TN nMOSトランジスタ
TP pMOSトランジスタ
VDD 高電位電源線(高電位電源レベル)
VSS 低電位電源線(低電位電源レベル)
WEN ライトイネーブル信号
WL ワード線
WRVSS ドライバの低電位電源線(ライトドライバのソースライン)
C GBL global bit line capacity C LBL local bit line capacity C WRVSS driver low potential power line (write driver source line) capacity COL <0> to COL <m> column signal Cd dummy capacity GBL <0>, GBLX <0> to GBL <m>, GBLX <m> Global bit line GC-0 <0> to GC-n <0>,..., GC-0 <m> to GC-n <m> Bank column signal LBL <0>, LBLX <0> to LBL <m>, LBLX <m> Local bit line LSAE Sense amplifier enable signal MC Memory cell PRE Precharge signal SA Sense amplifier circuit TN nMOS transistor TP pMOS transistor VDD High potential power line (high (Potential power level)
VSS Low potential power line (Low potential power level)
WEN Write enable signal WL Word line WRVSS Driver low potential power line (Write driver source line)
Claims (4)
前記各グローバルビット線に接続された複数のローカルビット線と、
前記各ローカルビット線とワード線の間に設けられた複数のメモリセルと、を有する半導体記憶装置であって、
前記メモリセルに対してデータを書き込む場合、
前記メモリセルのデータ書き込みに使用する前記グローバルビット線および前記ローカルビット線を第1レベルとし、
前記ローカルビット線のレベルを、前記第1レベルよりも大きい第2レベルに拡大して前記メモリセルにデータを書き込み、
前記第1レベルは、前記グローバルビット線を駆動する配線の第1容量と、前記グローバルビット線および前記ローカルビット線の両方の容量を加算した第2容量の容量比に従って規定される、
ことを特徴とする半導体記憶装置。 Multiple global bit lines,
A plurality of local bit lines connected to each of the global bit lines;
A plurality of memory cells provided between each local bit line and a word line, and a semiconductor memory device,
When writing data to the memory cell,
The global bit line and the local bit line used for writing data in the memory cell are set to a first level,
Wherein the level of the local bit line, write the data to the memory cell in an enlarged view of a second level greater than said first level,
The first level is defined according to a capacitance ratio of a first capacitance of a wiring that drives the global bit line and a second capacitance obtained by adding the capacitances of both the global bit line and the local bit line .
A semiconductor memory device.
前記ローカルビット線を前記グローバルビット線から切り離した後、前記ローカルビット線の前記第1レベルを、前記第2レベルに拡大するセンスアンプ回路を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 further,
A sense amplifier circuit that expands the first level of the local bit line to the second level after separating the local bit line from the global bit line;
The semiconductor memory device according to claim 1 .
前記各グローバルビット線に接続された複数のローカルビット線と、
前記各ローカルビット線とワード線の間に設けられた複数のメモリセルと、を有する半導体記憶装置のデータ書き込み方法であって、
前記メモリセルのデータ書き込みに使用する前記グローバルビット線および前記ローカルビット線を、前記グローバルビット線を駆動する配線の第1容量と、前記グローバルビット線および前記ローカルビット線の両方の容量を加算した第2容量の容量比に従って第1レベルとし、
前記ローカルビット線を、前記グローバルビット線から切り離した後、前記第1レベルよりも大きい第2レベルとして前記メモリセルにデータを書き込む、
ことを特徴とする半導体記憶装置のデータ書き込み方法。 Multiple global bit lines,
A plurality of local bit lines connected to each of the global bit lines;
A method of writing data in a semiconductor memory device having a plurality of memory cells provided between each local bit line and a word line,
The global bit line and the local bit line used for writing data in the memory cell are obtained by adding the first capacitance of the wiring that drives the global bit line and the capacitance of both the global bit line and the local bit line. The first level according to the capacity ratio of the second capacity,
After the local bit line is disconnected from the global bit line, data is written to the memory cell as a second level larger than the first level.
A method of writing data in a semiconductor memory device.
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置のデータ書き込み方法。 When expanding the local bit line from the first level to the second level, select a word line corresponding to the memory cell to which the data is written, and connect the local bit line to the memory cell;
4. The method of writing data in a semiconductor memory device according to claim 3 , wherein
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