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JP2009043302A - Data writing circuit and semiconductor memory device using the same - Google Patents

Data writing circuit and semiconductor memory device using the same Download PDF

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JP2009043302A
JP2009043302A JP2007204095A JP2007204095A JP2009043302A JP 2009043302 A JP2009043302 A JP 2009043302A JP 2007204095 A JP2007204095 A JP 2007204095A JP 2007204095 A JP2007204095 A JP 2007204095A JP 2009043302 A JP2009043302 A JP 2009043302A
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data
circuit
write
memory cell
output transistor
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Application number
JP2007204095A
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Inventor
Hideo Maeda
秀雄 前田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a data writing circuit capable of reducing a leakage current and a semiconductor memory device using the same. <P>SOLUTION: The data writing circuit is provided with a buffer circuit including serially connected first and second output transistors and for outputting a write signal to write data in a memory cell, and a control circuit for controlling the buffer circuit. This control circuit controls one of the transistors of the buffer circuit so as to be ON and the other to be OFF according to data to be written, and controls both transistors of the buffer circuit so as to be OFF when no data is written in the memory cell. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、データ書き込み回路及びそれを用いた半導体記憶装置に係り、特に、リーク電流の削減を図ることができるデータ書き込み回路を用いた半導体記憶装置に関する。   The present invention relates to a data write circuit and a semiconductor memory device using the same, and more particularly to a semiconductor memory device using a data write circuit capable of reducing leakage current.

近年の半導体製造技術の進歩に伴い、半導体デバイスの微細化が進んでおり、半導体デバイスの高性能化が図られているが、このような半導体デバイスの微細化に伴って、リーク電流の増大が問題となってきている。   As semiconductor manufacturing technology has advanced in recent years, semiconductor devices have been miniaturized, and semiconductor devices have been improved in performance. However, with such miniaturization of semiconductor devices, leakage current has increased. It has become a problem.

このことは、SRAMなどの半導体記憶装置の分野においても同様であり、低速で動作する回路については高閾値(Vth)のトランジスタを用いることでリーク電流を削減することができるが、毎サイクル高速で動作する回路についてはその速度を下げることなくリーク電流を削減することは困難であった。   This is the same in the field of semiconductor memory devices such as SRAM. For a circuit that operates at a low speed, the leakage current can be reduced by using a transistor with a high threshold (Vth). It has been difficult to reduce leakage current without reducing the speed of an operating circuit.

とりわけ、メモリセルにデータを書き込むためのデータ書き込み回路において、複数のメモリセルが接続されるビット線(グローバルビット線)をドライブするライトバッファ回路は、内部のトランジスタの能力を大きくする必要があるため、W長(チャネル幅)サイズを大きくしなければならず、そこに流れるリーク電流が大きく低消費電力化への大きな課題となっていた。   In particular, in a data write circuit for writing data to a memory cell, a write buffer circuit that drives a bit line (global bit line) to which a plurality of memory cells are connected needs to increase the capacity of an internal transistor. Therefore, the W length (channel width) size has to be increased, and the leakage current flowing therethrough is large, which has been a major issue for reducing power consumption.

ここで、従来のデータ書き込み回路について、図4及び図5を参照して説明する。図4は従来のデータ書き込み回路の構成図、図5は従来のデータ書き込み回路の動作波形を示す図である。   Here, a conventional data write circuit will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional data write circuit, and FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of the conventional data write circuit.

図4に示すように、従来のデータ書き込み回路100は、メモリセルMCへのデータの書き込みに先立ち、ビット線対(ビット線BL及び反転ビット線BLX)をプリチャージするプリチャージ回路101と、カラムセレクト信号CS[0:n]に基づいて、ビット線BLとローカルライトデータ線WLDとの間、反転ビット線BLXと反転ローカルライトデータ線WLDXとの間の接続を制御するカラムセレクト回路102と、ローカルライトデータ線WLD及び反転ローカルライトデータ線WLDXの電圧をHレベル(高位電圧レベル)又はLレベル(低位電圧レベル)にするライトバッファ回路103と、このライトバッファ回路103を制御するライト制御回路104とを有している。   As shown in FIG. 4, a conventional data write circuit 100 includes a precharge circuit 101 that precharges a bit line pair (a bit line BL and an inverted bit line BLX) and a column before data is written to the memory cell MC. A column select circuit 102 for controlling connection between the bit line BL and the local write data line WLD and between the inverted bit line BLX and the inverted local write data line WLDX based on the select signal CS [0: n]; A write buffer circuit 103 for setting the voltage of the local write data line WLD and the inverted local write data line WLDX to H level (high voltage level) or L level (low voltage level), and a write control circuit 104 for controlling the write buffer circuit 103 And have.

このように構成されるデータ書き込み回路100において、ライトサイクル時の処理、すなわちメモリセルMCへのデータ書き込み処理は以下のように行われる。なお、ここでのデータ書き込み回路100はカラムセレクト信号CS[0]に対応するものとする。   In the data write circuit 100 configured as described above, the process in the write cycle, that is, the data write process to the memory cell MC is performed as follows. Here, the data write circuit 100 corresponds to the column select signal CS [0].

まず、図5に示すように、外部クロックCKが立ち上がる前に、時刻t11で外部入力データDataが入力される。その後、外部クロックCKの立ち上がりに同期して、時刻t12でカラムセレクト信号CS[n]が立ち下がり、カラムセレクト信号CS[0]が立ち上がる。このようにカラムセレクト信号CS[0]が立ち上がると、カラムセレクト回路102が動作状態となり、ビット線BLとローカルライトデータ線WLDとが接続状態となり、反転ビット線BLXと反転ローカルライトデータ線WLDXとが接続状態になる。   First, as shown in FIG. 5, external input data Data is input at time t11 before the external clock CK rises. Thereafter, in synchronization with the rising of the external clock CK, the column select signal CS [n] falls and the column select signal CS [0] rises at time t12. When the column select signal CS [0] rises in this way, the column select circuit 102 is activated, the bit line BL and the local write data line WLD are connected, and the inverted bit line BLX and the inverted local write data line WLDX are connected. Is connected.

その後、時刻t13でプリチャージ信号PRが立ち上がり、それまで動作状態であったプリチャージ回路101が非動作状態となる。すなわち、プリチャージ回路101によるビット線BL及び反転ビット線BLXへのプリチャージが停止する。   Thereafter, at time t13, the precharge signal PR rises, and the precharge circuit 101 that has been in an operating state until then becomes inactive. That is, precharge to the bit line BL and the inverted bit line BLX by the precharge circuit 101 is stopped.

時刻t14でライトイネーブル信号WREが立ち上がると、ライトバッファ回路103が動作状態となり、ローカルライトデータ線WLD及び反転ローカルライトデータ線WLDXの電圧が外部入力データDataに応じて、Hレベル及びLレベル、又はLレベル及びHレベルとなる書き込み信号がライトバッファ回路103から出力される。ローカルライトデータ線WLD及び反転ローカルライトデータ線WLDXはビット線BL及び反転ビット線BLXにそれぞれ接続されていることから、ライトバッファ回路103から出力される書き込み信号によってメモリセルMCへのデータの書き込みが行われることになる。   When the write enable signal WRE rises at time t14, the write buffer circuit 103 enters an operating state, and the voltages of the local write data line WLD and the inverted local write data line WLDX are set to the H level and the L level according to the external input data Data, or Write signals that become L level and H level are output from the write buffer circuit 103. Since the local write data line WLD and the inverted local write data line WLDX are connected to the bit line BL and the inverted bit line BLX, respectively, data can be written to the memory cell MC by a write signal output from the write buffer circuit 103. Will be done.

例えば、外部入力データDataがHレベルの電圧であるとき、ライト制御回路104のインバータ回路144からHレベルの電圧が、インバータ回路145からLレベルの電圧がそれぞれ出力される。インバータ回路144からHレベルの電圧が出力されるとライトバッファ回路103のPMOSトランジスタ131がオフ状態、NMOSトランジスタ132がオン状態となり、Lレベルの電圧がローカルライトデータ線WLDを介してビット線BLに出力される。また、インバータ回路145からLレベルの電圧が出力されるとライトバッファ回路103のPMOSトランジスタ133がオン状態、NMOSトランジスタ134がオフ状態となり、Hレベルの電圧が反転ローカルライトデータ線WLDXを介して反転ビット線BLXに出力される。このようにビット線BL及び反転ビット線BLXがそれぞれLレベル及びHレベルの電圧となる書き込み信号がライトバッファ回路から出力され、この書き込み信号によってメモリセルMCにデータが書き込まれる。   For example, when the external input data Data is an H level voltage, the inverter circuit 144 of the write control circuit 104 outputs an H level voltage, and the inverter circuit 145 outputs an L level voltage. When the H level voltage is output from the inverter circuit 144, the PMOS transistor 131 of the write buffer circuit 103 is turned off, the NMOS transistor 132 is turned on, and the L level voltage is applied to the bit line BL via the local write data line WLD. Is output. Further, when an L level voltage is output from the inverter circuit 145, the PMOS transistor 133 of the write buffer circuit 103 is turned on, the NMOS transistor 134 is turned off, and the H level voltage is inverted via the inverted local write data line WLDX. It is output to the bit line BLX. In this manner, a write signal in which the bit line BL and the inverted bit line BLX are at L level and H level voltages is output from the write buffer circuit, and data is written into the memory cell MC by this write signal.

このようにメモリセルMCのデータの書き込み終了した後、時刻t15でライトイネーブル信号WREが立ち下がってライトバッファ回路103が非動作状態となり、次に、プリチャージ信号PRが立ち下がって、プリチャージ回路101が動作状態となる。   In this way, after the writing of data in the memory cell MC is completed, the write enable signal WRE falls at time t15, the write buffer circuit 103 becomes non-operating, and then the precharge signal PR falls, and the precharge circuit 101 becomes an operation state.

このとき、ライト制御回路104のインバータ回路144,145の出力は共にLレベルの電圧となり、ライトバッファ回路103のNMOSトランジスタ132,134はオフ状態、PMOSトランジスタ131,133はオン状態となる。そのため、PMOSトランジスタ131からNMOSトランジスタ132へ、またPMOSトランジスタ133からNMOSトランジスタ134へリーク電流が流れ続けてしまい、半導体記憶装置における低消費電力化の課題となっていた。   At this time, the outputs of the inverter circuits 144 and 145 of the write control circuit 104 both become L level voltages, the NMOS transistors 132 and 134 of the write buffer circuit 103 are turned off, and the PMOS transistors 131 and 133 are turned on. For this reason, a leak current continues to flow from the PMOS transistor 131 to the NMOS transistor 132 and from the PMOS transistor 133 to the NMOS transistor 134, which is a problem of reducing power consumption in the semiconductor memory device.

このリーク電流の問題を回避するために、図6に示すように、電源とPMOSトランジスタ131,133との間にトランジスタのスイッチSW150を挿入し、このスイッチSW150を制御する技術が提案されている(特許文献1の「従来技術の欄」参照)。すなわち、半導体記憶装置を低リーク状態にしたいとき、Hレベルの電圧のスタンバイ制御信号STBpが入力され、スイッチSW150をオフ状態として、PMOSトランジスタ131からNMOSトランジスタ132へ、またPMOSトランジスタ133からNMOSトランジスタ134へリーク電流が流れるのを抑制している。   In order to avoid this problem of leakage current, a technique has been proposed in which a switch SW150 of a transistor is inserted between a power supply and PMOS transistors 131 and 133 and the switch SW150 is controlled as shown in FIG. (See "Prior Art" in Patent Document 1). That is, when it is desired to put the semiconductor memory device into a low leakage state, the standby control signal STBp having an H level voltage is input, the switch SW150 is turned off, and the PMOS transistor 131 to the NMOS transistor 132 and the PMOS transistor 133 to the NMOS transistor 134 are turned on. The leak current is suppressed.

しかし、ライトバッファ回路103はデータの書き込み時に大きな電流を流す必要があることから、スイッチSW150として用いるトランジスタのサイズを大きくしなければならず、実装面積が増大し、更に電流削減効果も低減してしまう。一方で、スイッチSW150として用いるトランジスタのサイズを小さくすると、実装面積の増大は抑制することができるものの、電流駆動力が低下し、回路速度が低下してしまうことになる。   However, since the write buffer circuit 103 needs to pass a large current when data is written, the size of the transistor used as the switch SW150 must be increased, the mounting area is increased, and the current reduction effect is further reduced. End up. On the other hand, if the size of the transistor used as the switch SW150 is reduced, an increase in the mounting area can be suppressed, but the current driving capability is reduced and the circuit speed is reduced.

そこで、本出願人は、ライト制御回路を、図7に示すように構成することにより、ライトバッファ回路のリーク電流を削減することができるデータ書き込み回路を提案している(特許文献1参照)。   Therefore, the applicant has proposed a data write circuit that can reduce the leakage current of the write buffer circuit by configuring the write control circuit as shown in FIG. 7 (see Patent Document 1).

このデータ書き込み回路のライト制御回路204は、AND回路241,242の出力をそれぞれNMOSトランジスタ132,134のゲートに入力するとともに、OR回路244,245の一方の端子に入力しており、さらに、OR回路244,245の出力をそれぞれPMOSトランジスタ131,133のゲートに入力している。そして、OR回路244,245の他方の入力にスタンバイ制御信号STBpを入力して、リーク電流の削減を図っている。   The write control circuit 204 of this data write circuit inputs the outputs of the AND circuits 241 and 242 to the gates of the NMOS transistors 132 and 134, respectively, and inputs them to one terminal of the OR circuits 244 and 245. The outputs of the circuits 244 and 245 are input to the gates of the PMOS transistors 131 and 133, respectively. The standby control signal STBp is input to the other input of the OR circuits 244 and 245 to reduce the leakage current.

すなわち、ライトイネーブル信号WREの電圧がLレベルの状態のとき、ライト制御回路204における各AND回路241,242の出力はLレベルの電圧となり、NMOSトランジスタ132,134はオフ状態となる。また、スタンバイ制御信号STBpをHレベルの電圧とすることで、OR回路244,245の出力はHレベルの電圧となり、PMOSトランジスタ131,133はオフ状態となる。このように、半導体記憶装置を低リーク状態にしたいとき、スタンバイ制御信号STBpをHレベルの電圧とすることで、ライトバッファ回路103の全てのトランジスタをオフ状態としてリーク電流を削減している。
特開2006−92696号公報
That is, when the voltage of the write enable signal WRE is at the L level, the outputs of the AND circuits 241 and 242 in the write control circuit 204 are at the L level, and the NMOS transistors 132 and 134 are turned off. Further, by setting the standby control signal STBp to the H level voltage, the outputs of the OR circuits 244 and 245 become the H level voltage, and the PMOS transistors 131 and 133 are turned off. As described above, when it is desired to set the semiconductor memory device in a low leakage state, the standby control signal STBp is set to the H level voltage, thereby turning off all the transistors of the write buffer circuit 103 and reducing the leakage current.
JP 2006-92696 A

上述したように、本出願人が提案している回路は、実装面積の増大を抑え、回路の動作速度に影響を与えることなく大きなリーク電流の削減を行うことができる点で優れている。   As described above, the circuit proposed by the present applicant is excellent in that the increase in mounting area can be suppressed and a large leakage current can be reduced without affecting the operation speed of the circuit.

しかし、スタンバイ制御信号STBpによりライトバッファ回路を制御する場合、そのスタンバイ制御信号STBpを生成するための回路やその回路からライト制御回路への配線などが必要となる。しかも、ライトサイクル時において、スタンバイ制御信号STBpが出力されていないことから、ライトサイクルの一部の期間においてリーク電流が発生してしまう。   However, when the write buffer circuit is controlled by the standby control signal STBp, a circuit for generating the standby control signal STBp and wiring from the circuit to the write control circuit are required. In addition, since the standby control signal STBp is not output during the write cycle, a leakage current occurs during a part of the write cycle.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、更なるリーク電流の削減を行うことができるデータ書き込み回路及びそれを用いる半導体記憶装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a data write circuit capable of further reducing leakage current and a semiconductor memory device using the data write circuit.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、メモリセルにデータの書き込みを行うデータ書き込み回路において、前記データ書き込み回路は、直列接続された第1出力トランジスタと第2出力トランジスタとを有し、前記メモリセルへのデータ書き込み時には、書き込むデータに応じて前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの一方をオン状態に、他方をオフ状態に制御し、前記メモリセルへのデータ書き込みをしていない時には、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタを共にオフ状態に制御する制御回路とを有することを特徴とする。   To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided a data write circuit for writing data to a memory cell, wherein the data write circuit includes a first output transistor and a second output transistor connected in series. And when writing data to the memory cell, one of the first output transistor and the second output transistor is controlled to be in an on state and the other is in an off state in accordance with the data to be written. And a control circuit for controlling both the first output transistor and the second output transistor to an off state when writing is not performed.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記データ書き込み回路は、前記メモリセルと前記バッファ回路との間に設けられ、動作状態のときに前記メモリセルと前記バッファ回路とを接続状態とし、非動作状態のときに前記メモリセルと前記バッファ回路とを非接続状態とするセレクト回路を有し、前記メモリセルへのデータの書き込み時には前記セレクト回路を動作状態とし、前記メモリセルへデータを書き込まない時には前記セレクト回路を非動作状態とすることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the data write circuit is provided between the memory cell and the buffer circuit, and the memory cell and the buffer circuit are in an operating state. A select circuit for connecting the buffer circuit to the buffer circuit and disconnecting the memory cell and the buffer circuit when the buffer circuit is in the non-operating state; and setting the select circuit to the operating state when writing data to the memory cell. The select circuit is set in a non-operating state when data is not written to the memory cell.

また、請求項3に記載の発明は、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタはそれぞれPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタであり、前記制御回路は、データ書き込み時に、書き込むデータに応じた信号とその反転信号とをそれぞれ生成し、一方の信号を第1出力トランジスタへ入力し、他方の信号を第2出力トランジスタへ出力することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the first output transistor and the second output transistor are a PMOS transistor and an NMOS transistor, respectively, and the control circuit performs a signal corresponding to data to be written and its inversion at the time of data writing. Each of the signals is generated, one signal is input to the first output transistor, and the other signal is output to the second output transistor.

また、請求項4に記載の発明は、2つのビット線からなる複数のビット線対と、前記ビット線対に接続された複数のメモリセルと、前記メモリセルに前記ビット線対を介してデータの書き込みを行う複数のデータ書き込み回路とを有する半導体記憶装置において、前記データ書き込み回路は、直列接続された第1出力トランジスタと第2出力トランジスタとを有するドライバ回路を1対有し、前記データを前記メモリセルに書き込むための書き込み信号を前記ビット線対に出力するバッファ回路と、前記メモリセルへのデータ書き込み時には、書き込むデータに応じて各前記ドライバ回路の第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの一方をオン状態に、他方をオフ状態に制御し、前記メモリセルへのデータ書き込みをしていない時には、各前記ドライバ回路の第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタを共にオフ状態に制御する制御回路とを有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of bit line pairs composed of two bit lines, a plurality of memory cells connected to the bit line pair, and data to the memory cells via the bit line pairs. In the semiconductor memory device having a plurality of data write circuits for writing the data, the data write circuit has a pair of driver circuits each having a first output transistor and a second output transistor connected in series, and the data is A buffer circuit for outputting a write signal for writing to the memory cell to the bit line pair, and at the time of data writing to the memory cell, the first output transistor and the second output transistor of each driver circuit according to the data to be written One of the memory cells is turned on and the other is controlled to be turned off, and data is not written to the memory cell. To is characterized in that a control circuit for controlling the both turned off the first output transistor and the second output transistor of each of said driver circuits.

請求項1,4に記載の発明によれば、ライトサイクル時において、データ書き込み時以外のときにはバッファ回路の全てのトランジスタをオフ状態とすることができるので、スタンバイ動作時やリードサイクル時だけでなく、ライトサイクル時においても書き込み動作時以外の期間のリーク電流を削減できる。   According to the first and fourth aspects of the invention, in the write cycle, all the transistors of the buffer circuit can be turned off at times other than the data write time. Even during the write cycle, the leakage current during periods other than the write operation can be reduced.

また、請求項2に記載の発明によれば、ライトサイクル時において、データ書き込み時以外のときには、メモリセルとバッファ回路とを切り離すことができるので、メモリセルへのプリチャージを行うプリチャージ回路からバッファ回路のトランジスタへリーク電流が流れることを抑制することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the memory cell and the buffer circuit can be separated in the write cycle except when data is written, the precharge circuit for precharging the memory cell can be separated. It is possible to suppress leakage current from flowing to the transistor of the buffer circuit.

また、請求項3に記載の発明によれば、バッファ回路を、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタとを直列接続したCMOS型とすることができる。   According to the third aspect of the present invention, the buffer circuit can be a CMOS type in which a PMOS transistor and an NMOS transistor are connected in series.

本発明における実施形態における半導体記憶装置は、メモリセルにデータの書き込みを行うデータ書き込み回路を有しており、このデータ書き込み回路は、直列接続された第1出力トランジスタと第2出力トランジスタとを有し、メモリセルにデータを書き込むための書き込み信号を出力するバッファ回路と、このバッファ回路を制御する制御回路とを有している。ここで、第1出力トランジスタは、PMOSトランジスタであり、第2出力トランジスタはNMOSトランジスタである。   The semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention has a data write circuit for writing data to a memory cell, and the data write circuit has a first output transistor and a second output transistor connected in series. And a buffer circuit for outputting a write signal for writing data to the memory cell, and a control circuit for controlling the buffer circuit. Here, the first output transistor is a PMOS transistor, and the second output transistor is an NMOS transistor.

しかも、この制御回路は、メモリセルへのデータ書き込み時には、書き込むデータに応じて第1出力トランジスタ及び第2出力トランジスタの一方をオン状態に、他方をオフ状態に制御し、メモリセルへのデータ書き込みをしていない時には、第1出力トランジスタ及び第2出力トランジスタを共にオフ状態に制御するようにしている。   In addition, when writing data to the memory cell, the control circuit controls one of the first output transistor and the second output transistor to be in an on state and the other to be in an off state in accordance with the data to be written, thereby writing the data into the memory cell. When not being performed, both the first output transistor and the second output transistor are controlled to be in the OFF state.

したがって、ライトサイクル時において、データ書き込み時以外のときにはバッファ回路の全てのトランジスタをオフ状態とすることができるので、スタンバイ動作時やリードサイクル時だけでなく、ライトサイクル時においても書き込み動作時以外の期間のリーク電流を削減できる。   Therefore, in the write cycle, all the transistors in the buffer circuit can be turned off at times other than data write, so that not only during standby operation and read cycle, but also during write cycle other than during write operation. Leakage current during the period can be reduced.

しかも、上記従来のデータ書き込み回路と比較して回路素子数の増加がないことから実装面積の増加も抑制することができる。   In addition, since the number of circuit elements does not increase as compared with the conventional data writing circuit, an increase in mounting area can be suppressed.

また、このデータ書き込み回路は、メモリセルとバッファ回路との間に設けられ、動作状態のときにメモリセルとバッファ回路とを接続状態とし、非動作状態のときにメモリセルとバッファ回路とを非接続状態とするセレクト回路を有しており、メモリセルへのデータの書き込み時にはセレクト回路を動作状態とし、メモリセルへデータを書き込まない時にはセレクト回路を非動作状態とするようにしている。   The data write circuit is provided between the memory cell and the buffer circuit, and connects the memory cell and the buffer circuit in an operating state, and disconnects the memory cell and the buffer circuit in a non-operating state. A select circuit for connection is provided, and the select circuit is set to an operating state when data is written to the memory cell, and the select circuit is set to a non-operating state when data is not written to the memory cell.

したがって、ライトサイクル時において、データ書き込み時以外のときには、メモリセルとバッファ回路とを切り離すことができるので、メモリセルへのプリチャージを行うプリチャージ回路からバッファ回路のトランジスタへリーク電流が流れることを抑制することができる。   Therefore, the memory cell and the buffer circuit can be separated in a write cycle other than at the time of data writing, so that a leak current flows from the precharge circuit for precharging the memory cell to the transistor of the buffer circuit. Can be suppressed.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら述べる。図1は本実施形態における半導体記憶装置の概略構成を示す図であり、SRAM(Static Random Access Memory)を1例に挙げて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor memory device according to the present embodiment, and an SRAM (Static Random Access Memory) will be described as an example.

図1に示す半導体記憶装置1は、複数のワード線ドライバ(Word Driver)回路2、デコーダ(Decode)/コントロール(Control)回路3、複数のメモリセル部4、ライトバッファ(Write Buffer)/センスアンプ(Sense Amp)5などで構成されている。   A semiconductor memory device 1 shown in FIG. 1 includes a plurality of word line driver (Word Driver) circuits 2, a decoder (Decode) / control (Control) circuit 3, a plurality of memory cell units 4, a write buffer (Write Buffer) / sense amplifier. (Sense Amp) 5 etc.

ここでは説明の簡略化のため、ワード線ドライバ(NAND回路とインバータ回路で構成)とメモリブロックBKLを各1つしか図示していないが、実際は所定数のワード線(WL0,WL1,・・・)を単位として配置されたメモリブロック(BKL,・・・,BKL)が所定数存在する。各ワード線に対してメモリセルMC(MC−01,MC−02,・・・)が接続される。 Here, for simplification of explanation, only one word line driver (consisting of a NAND circuit and an inverter circuit) and one memory block BKL 1 are shown, but in reality, a predetermined number of word lines (WL0, WL1,... There are a predetermined number of memory blocks (BKL 1 ,..., BKL n ) arranged in units of. Memory cells MC (MC-01, MC-02,...) Are connected to each word line.

デコーダ/コントロール回路3は、プリデコーダ、内部タイミング制御回路などで構成され、入力されるアドレスデータをデコードし、また外部クロックECKを基準に内部クロック信号、制御信号などを発生する。   The decoder / control circuit 3 includes a predecoder, an internal timing control circuit, and the like, decodes input address data, and generates an internal clock signal, a control signal, and the like based on the external clock ECK.

デコーダにはローアドレスデコーダの他にカラムアドレスデコーダもあり、このカラムアドレスデコーダは入力されたアドレスデータに基づいてカラム(列方向)のアドレスを選択する。   In addition to the row address decoder, there is also a column address decoder. The column address decoder selects a column (column direction) address based on the input address data.

また、コントロール回路は、外部制御信号と外部クロックECKが供給されると、例えば、ライトイネーブル信号WREをデコードしてプリデコーダ及びワード線ドライバ回路2に供給してアドレス信号をデコードさせ、ワード線を活性化又は不活性化させる。また、クロックCKを発生し、ライトバッファ/センスアンプ5にライトイネーブル信号WREを出力し、書き込みタイミングを制御する。また、ビット線対BL,BLX(BLの反転)上のデータを増幅するセンスアンプ回路にセンスアンプイネーブル信号を出力する。さらに、カラムデコーダから出力するカラムアドレスを制御するタイミング信号を出力する。   Further, when the external control signal and the external clock ECK are supplied, the control circuit decodes the write enable signal WRE and supplies it to the predecoder and the word line driver circuit 2 to decode the address signal, for example. Activate or deactivate. Also, the clock CK is generated, the write enable signal WRE is output to the write buffer / sense amplifier 5, and the write timing is controlled. Further, a sense amplifier enable signal is output to a sense amplifier circuit that amplifies data on the bit line pair BL, BLX (BL inversion). Further, a timing signal for controlling the column address output from the column decoder is output.

ワード線ドライバ回路2はプリデコーダで1個選択され、この選択された特定のワード線ドライバ回路2に、デコーダ/コントロール回路3から出力されたCKとDATAが供給される。この選択されたワード線ドライバ回路2のブロックでは、例えばデコーダの単位が3ビットの場合、8本のワード線から1本のワード線にHレベルの電圧を供給してアクティブ(活性化)し、同時に他のワード線にはLレベルの電圧を供給し、非活性化する。   One word line driver circuit 2 is selected by the predecoder, and the selected specific word line driver circuit 2 is supplied with CK and DATA output from the decoder / control circuit 3. In the selected block of the word line driver circuit 2, for example, when the unit of the decoder is 3 bits, an H level voltage is supplied from 8 word lines to one word line to be activated (activated), At the same time, an L level voltage is supplied to the other word lines to deactivate them.

メモリセル部4は、例えばSRAMセルやROMセルなどの複数のメモリセルMC−00〜MC−nmがマトリックス状に配列され、一般にMC−00〜MC−0mが同一のワード線に接続され、MC−00〜MC−n0が同一のビット線対BL,BLXに接続される。   In the memory cell unit 4, for example, a plurality of memory cells MC-00 to MC-nm such as SRAM cells and ROM cells are arranged in a matrix, and generally MC-00 to MC-0m are connected to the same word line. −00 to MC-n0 are connected to the same bit line pair BL, BLX.

ライトバッファ/センスアンプ5には、データ書き込み時において、ライトイネーブル信号WRE、カラムセレクト信号CS[0:n]、及び入力データDataなどが供給される。カラムセレクト信号CS[0:n]でビット線対BL,BLXが選択されると、ライトバッファ回路を介してメモリセルMCにデータが書き込まれる。また、ライトバッファ/センスアンプ5は、データ読み込み時、選択されたメモリセルMCからビット線対BL,BLX上に出力されているデータを増幅し、ライトバッファ/センスアンプ5の出力バッファを介してデータを出力する。   The write buffer / sense amplifier 5 is supplied with a write enable signal WRE, a column select signal CS [0: n], input data Data, and the like at the time of data writing. When the bit line pair BL, BLX is selected by the column select signal CS [0: n], data is written to the memory cell MC via the write buffer circuit. The write buffer / sense amplifier 5 amplifies the data output from the selected memory cell MC onto the bit line pair BL, BLX when reading data, and passes through the output buffer of the write buffer / sense amplifier 5. Output data.

次に、本実施形態における半導体記憶装置1のデータ書き込み回路について図面を参照して説明する。図2は本発明の実施形態における半導体記憶装置1のデータ書き込み回路の構成概要を示す図であり、図3は図2に示すデータ書き込み回路の各部位の波形を示す図である。なお、本実施形態における半導体記憶装置1のライトバッファ/センスアンプ5には、各ビット対BL,BLX毎にデータ書き込み回路を有している。   Next, the data write circuit of the semiconductor memory device 1 in this embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an outline of the configuration of the data write circuit of the semiconductor memory device 1 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing waveforms at various parts of the data write circuit shown in FIG. In the present embodiment, the write buffer / sense amplifier 5 of the semiconductor memory device 1 has a data write circuit for each bit pair BL, BLX.

本実施形態における半導体記憶装置1のデータ書き込み回路WCは、図2に示すように、メモリセルMCへデータを書き込みために、メモリセルMCへのデータの書き込みに先立ち、ビット線BL及び反転ビット線BLXをプリチャージするプリチャージ回路10と、カラムセレクト信号CS[0:n]に基づいて、ビット線BLとローカルライトデータ線WLDとの間、反転ビット線BLXと反転ローカルライトデータ線WLDXとの間の接続を制御するカラムセレクト回路20(セレクト回路の一例に相当)と、ローカルライトデータ線WLD及び反転ローカルライトデータ線WLDXの電圧をHレベル又はLレベルにするライトバッファ回路30(バッファ回路の一例に相当)と、このライトバッファ回路30を制御するライト制御回路40(制御回路の一例に相当)とを有している。   As shown in FIG. 2, the data write circuit WC of the semiconductor memory device 1 according to the present embodiment writes the data into the memory cell MC, and before writing the data into the memory cell MC, the bit line BL and the inverted bit line. Based on the precharge circuit 10 that precharges BLX and the column select signal CS [0: n], between the bit line BL and the local write data line WLD, between the inverted bit line BLX and the inverted local write data line WLDX. A column select circuit 20 (corresponding to an example of a select circuit) for controlling the connection between them, and a write buffer circuit 30 (the buffer circuit of the buffer circuit) for setting the local write data line WLD and the inverted local write data line WLDX to the H level or L level. Corresponding to an example) and a write control circuit for controlling the write buffer circuit 30. 40 and a (corresponding to an example of the control circuit).

プリチャージ回路10は、電源線にソースが接続され、ビット線BLにドレインが接続されたPMOSトランジスタ11と、電源線にソースが接続され、反転ビット線BLXにドレインが接続されたPMOSトランジスタ12と、ビット線BL及び反転ビット線BLXにそれぞれドレイン及びソースが接続されたPMOSトランジスタ13とを備え、各PMOSトランジスタ11〜13のゲートには、プリチャージ信号PRが入力され、オン/オフ状態が制御される。   The precharge circuit 10 includes a PMOS transistor 11 having a source connected to a power line, a drain connected to the bit line BL, and a PMOS transistor 12 having a source connected to the power line and a drain connected to the inverted bit line BLX. , A PMOS transistor 13 having a drain and a source connected to the bit line BL and the inverted bit line BLX, respectively, and a precharge signal PR is input to the gates of the PMOS transistors 11 to 13 to control the on / off state. Is done.

すなわち、Lレベルの電圧のプリチャージ信号PRが各PMOSトランジスタ11〜13のゲートに入力されると、各PMOSトランジスタ11〜13がオン状態となり、ビット線BL及び反転ビット線BLXに電源線から電圧が供給されて、ビット線BL及び反転ビット線BLXが所定電圧にプリチャージされる。一方、Hレベルの電圧のプリチャージ信号PRが各PMOSトランジスタ11〜13のゲートに入力されると、各PMOSトランジスタ11〜13がオフ状態となり、ビット線BL及び反転ビット線BLXへのプリチャージは行われない。   That is, when the precharge signal PR of L level voltage is input to the gates of the PMOS transistors 11 to 13, the PMOS transistors 11 to 13 are turned on, and the voltage from the power supply line to the bit line BL and the inverted bit line BLX. Is supplied, and the bit line BL and the inverted bit line BLX are precharged to a predetermined voltage. On the other hand, when a precharge signal PR having an H level voltage is input to the gates of the PMOS transistors 11 to 13, the PMOS transistors 11 to 13 are turned off, and the precharge to the bit line BL and the inverted bit line BLX is performed. Not done.

カラムセレクト回路20は、ビット線BLとローカルライトデータ線WLDとの間に設けられたトランジスタ対21と、反転ビット線BLX及び反転ローカルライトデータ線WLDXとの間に設けられたトランジスタ対22とを有している。   The column select circuit 20 includes a transistor pair 21 provided between the bit line BL and the local write data line WLD and a transistor pair 22 provided between the inverted bit line BLX and the inverted local write data line WLDX. Have.

トランジスタ対21は、NMOSトランジスタ23とPMOSトランジスタ24とから構成されており、NMOSトランジスタ23のドレイン及びPMOSトランジスタ24のソースがそれぞれビット線BLに接続され、NMOSトランジスタ23のソース及びPMOSトランジスタ24のドレインがそれぞれローカルライトデータ線WLDに接続される。また、トランジスタ対22は、PMOSトランジスタ25とNMOSトランジスタ26とから構成されており、PMOSトランジスタ25のソース及びNMOSトランジスタ26のドレインがそれぞれ反転ビット線BLXに接続され、PMOSトランジスタ25のドレイン及びNMOSトランジスタ26のソースが、それぞれ反転ローカルライトデータ線WLDXに接続される。   The transistor pair 21 includes an NMOS transistor 23 and a PMOS transistor 24. The drain of the NMOS transistor 23 and the source of the PMOS transistor 24 are connected to the bit line BL, respectively, and the source of the NMOS transistor 23 and the drain of the PMOS transistor 24 are connected. Are connected to the local write data line WLD. The transistor pair 22 includes a PMOS transistor 25 and an NMOS transistor 26. The source of the PMOS transistor 25 and the drain of the NMOS transistor 26 are connected to the inverted bit line BLX, respectively. The drain of the PMOS transistor 25 and the NMOS transistor 26 sources are connected to the inverted local write data line WLDX, respectively.

そして、NMOSトランジスタ23,26のゲートにカラムセレクト信号CS[0:n]が入力され、PMOSトランジスタ24,25のゲートにインバータ回路27を介して、カラムセレクト信号CS[0:n]の反転信号が入力される。したがって、カラムセレクト信号CS[0:n]の電圧がLレベルのときには、各トランジスタ23〜26はオフ状態となり、ビット線BL及び反転ビット線BLXは、ローカルライトデータ線WLD及び反転ローカルライトデータ線WLDXから切り離された状態となる。一方、カラムセレクト信号CS[0:n]の電圧がHレベルのときには、各トランジスタ23〜26はオン状態となり、ビット線BLはローカルライトデータ線WLDと、反転ビット線BLXは反転ローカルライトデータ線WLDXとそれぞれ接続された状態となる。   The column select signal CS [0: n] is input to the gates of the NMOS transistors 23 and 26, and the inverted signal of the column select signal CS [0: n] is input to the gates of the PMOS transistors 24 and 25 via the inverter circuit 27. Is entered. Therefore, when the column select signal CS [0: n] is at the L level, the transistors 23 to 26 are turned off, and the bit line BL and the inverted bit line BLX are connected to the local write data line WLD and the inverted local write data line. It is in a state of being disconnected from WLDX. On the other hand, when the voltage of the column select signal CS [0: n] is at the H level, the transistors 23 to 26 are turned on, the bit line BL is the local write data line WLD, and the inverted bit line BLX is the inverted local write data line. Each is connected to WLDX.

ライトバッファ回路30は、電源線と接地線との間に直列接続されたPMOSトランジスタ33(第1出力トランジスタに相当)とNMOSトランジスタ34(第2出力トランジスタに相当)とからなる第1ドライバ回路31と、同じく電源線と接地線との間に直列接続されたPMOSトランジスタ35(第1出力トランジスタに相当)とNMOSトランジスタ36(第2出力トランジスタに相当)とからなる第2ドライバ回路32とを備え、ライト制御回路40から出力される制御信号に基づいて、ローカルライトデータ線WLDと反転ローカルライトデータ線WLDXとに書き込み信号を出力する。   The write buffer circuit 30 includes a first driver circuit 31 including a PMOS transistor 33 (corresponding to a first output transistor) and an NMOS transistor 34 (corresponding to a second output transistor) connected in series between a power supply line and a ground line. And a second driver circuit 32 comprising a PMOS transistor 35 (corresponding to a first output transistor) and an NMOS transistor 36 (corresponding to a second output transistor) connected in series between a power supply line and a ground line. Based on the control signal output from the write control circuit 40, a write signal is output to the local write data line WLD and the inverted local write data line WLDX.

第1ドライバ回路31において、PMOSトランジスタ33のソースは電源線に接続され、NMOSトランジスタ34のソースは接地線に接続される。そして、PMOSトランジスタ33及びNMOSトランジスタ34のドレインがローカルライトデータ線WLDに接続される。また、第2ドライバ回路32においても同様に、PMOSトランジスタ35のソースは電源線に接続され、NMOSトランジスタ36のソースは接地線に接続される。そして、PMOSトランジスタ35及びNMOSトランジスタ36のドレインが反転ローカルライトデータ線WLDXに接続される。   In the first driver circuit 31, the source of the PMOS transistor 33 is connected to the power supply line, and the source of the NMOS transistor 34 is connected to the ground line. The drains of the PMOS transistor 33 and the NMOS transistor 34 are connected to the local write data line WLD. Similarly, in the second driver circuit 32, the source of the PMOS transistor 35 is connected to the power supply line, and the source of the NMOS transistor 36 is connected to the ground line. The drains of the PMOS transistor 35 and the NMOS transistor 36 are connected to the inverted local write data line WLDX.

ライト制御回路40は、NAND回路41,42と、インバータ回路43〜45とを有しており、入力されるライトイネーブル信号WRE及び外部入力データDataに応じて、各インバータ回路44,45からライトバッファ回路30に対して制御信号を出力する。   The write control circuit 40 includes NAND circuits 41 and 42 and inverter circuits 43 to 45. The write control circuit 40 receives write buffer signals from the inverter circuits 44 and 45 according to the input write enable signal WRE and external input data Data. A control signal is output to the circuit 30.

特に、このライト制御回路40は、ライトサイクルにおけるデータ書き込み時にのみライトバッファ回路30の各ドライバ回路31,32のトランジスタの一方をオン状態に、他方のトランジスタをオフ状態に制御し、メモリセルMCへのデータの書き込みを可能とする一方、データ書き込み時以外は、ライトバッファ回路30の各トランジスタ33〜36をオフ状態として、NMOSトランジスタ34,36におけるリーク電流を抑制している。以下にこのライト制御回路40の構成について具体的に説明する。   In particular, the write control circuit 40 controls one of the transistors of the driver circuits 31 and 32 of the write buffer circuit 30 to be in an on state and the other transistor to be in an off state only at the time of data writing in a write cycle, to the memory cell MC. On the other hand, except for the time of data writing, the transistors 33 to 36 of the write buffer circuit 30 are turned off to suppress leakage currents in the NMOS transistors 34 and 36. The configuration of the write control circuit 40 will be specifically described below.

ライトイネーブル信号WREは、NAND回路41,42の一方のデータ入力ノードに入力される。また、NAND回路41の他方のデータ入力ノードには外部入力データDataが入力され、NAND回路42の他方のデータ入力ノードにはインバータ回路43によって反転された外部入力データDataが入力される。したがって、ライトイネーブル信号WREが立ち上がったとき、外部入力データDataに応じた信号とその反転信号がNAND回路41,42から出力される。   The write enable signal WRE is input to one data input node of the NAND circuits 41 and 42. Further, external input data Data is input to the other data input node of the NAND circuit 41, and external input data Data inverted by the inverter circuit 43 is input to the other data input node of the NAND circuit 42. Therefore, when the write enable signal WRE rises, a signal corresponding to the external input data Data and its inverted signal are output from the NAND circuits 41 and 42.

NAND回路41,42のデータ出力ノードは、それぞれインバータ回路44,45の入力ノードに接続される。そして、インバータ回路44のデータ出力ノードがNMOSトランジスタ34のゲートに接続され、インバータ回路45のデータ出力ノードがNMOSトランジスタ36のゲートに接続される。また、NAND回路41のデータ出力ノードがPMOSトランジスタ35のゲートに接続され、NAND回路42のデータ出力ノードがPMOSトランジスタ33のゲートに接続される。   Data output nodes of NAND circuits 41 and 42 are connected to input nodes of inverter circuits 44 and 45, respectively. The data output node of the inverter circuit 44 is connected to the gate of the NMOS transistor 34, and the data output node of the inverter circuit 45 is connected to the gate of the NMOS transistor 36. The data output node of the NAND circuit 41 is connected to the gate of the PMOS transistor 35, and the data output node of the NAND circuit 42 is connected to the gate of the PMOS transistor 33.

このように構成されるデータ書き込み回路WCにおいて、メモリセルMCへのデータ書き込み処理は以下のように行われる。なお、ここでのデータ書き込み回路WCはカラムセレクト信号CS[0]に対応するものとする。   In the data write circuit WC configured as described above, data write processing to the memory cell MC is performed as follows. Note that the data write circuit WC here corresponds to the column select signal CS [0].

まず、図3に示すように、クロックCKが立ち上がる前に、時刻t1で外部入力データDataが入力される。その後、時刻t2でプリチャージ信号PRが立ち上がり、それまでオン状態であったプリチャージ回路10がオフ状態となる。すなわち、プリチャージ回路10によるビット線BLや反転ビット線BLXへのプリチャージが停止する。   First, as shown in FIG. 3, before the clock CK rises, external input data Data is input at time t1. Thereafter, the precharge signal PR rises at time t2, and the precharge circuit 10 that has been on until then is turned off. That is, the precharge circuit 10 stops precharging the bit line BL and the inverted bit line BLX.

その後、時刻t3でカラムセレクト信号CS[0]とライトイネーブル信号WREが立ち上がる。カラムセレクト信号CS[0]が立ち上がると、カラムセレクト回路20が動作状態となり、ビット線BLとローカルライトデータ線WLDとが接続状態となり、反転ビット線BLXと反転ローカルライトデータ線WLDXとが接続状態になる。   Thereafter, the column select signal CS [0] and the write enable signal WRE rise at time t3. When the column select signal CS [0] rises, the column select circuit 20 is activated, the bit line BL and the local write data line WLD are connected, and the inverted bit line BLX and the inverted local write data line WLDX are connected. become.

また、ライトイネーブル信号WREが立ち上がると、ライトバッファ回路30が動作状態となり、ローカルライトデータ線WLD及び反転ローカルライトデータ線WLDXが外部入力データDataに応じて、Hレベル及びLレベルの電圧、又はLレベル及びHレベルの電圧となる書き込み信号がライトバッファ回路103から出力される。ローカルライトデータ線WLD及び反転ローカルライトデータ線WLDXは、ビット線BL及び反転ビット線BLXにそれぞれ接続されていることから、ライトバッファ回路30から出力される書き込み信号によってメモリセルMCへの書き込みが行われることになる。   Further, when the write enable signal WRE rises, the write buffer circuit 30 is in an operating state, and the local write data line WLD and the inverted local write data line WLDX are set to the H level and L level voltages or the L level according to the external input data Data. A write signal having a level and an H level voltage is output from the write buffer circuit 103. Since the local write data line WLD and the inverted local write data line WLDX are connected to the bit line BL and the inverted bit line BLX, respectively, writing to the memory cell MC is performed by a write signal output from the write buffer circuit 30. It will be.

例えば、外部入力データDataの電圧がHレベルであるとき、ライト制御回路40のNAND回路42及びインバータ回路44からそれぞれHレベルの電圧が、NAND回路41及びインバータ回路45からそれぞれLレベルの電圧がそれぞれ出力される。NAND回路42及びインバータ回路44からHレベルの電圧が出力されると、ライトバッファ回路30のPMOSトランジスタ33がオフ状態、NMOSトランジスタ34がオン状態となり、第1ドライバ回路31からLレベルの電圧がローカルライトデータ線WLDを介してビット線BLに出力される。一方、NAND回路41及びインバータ回路45からLレベルの電圧が出力されると、ライトバッファ回路30のPMOSトランジスタ35がオン状態、NMOSトランジスタ36がオフ状態となり、第2ドライバ回路32からHレベルの電圧が反転ローカルライトデータ線WLDXを介して反転ビット線BLXに出力される。このようにビット線BL及び反転ビット線BLXの電圧がそれぞれLレベル及びHレベルとなる書き込み信号がライトバッファ回路から出力され、この書き込み信号によってメモリセルMCにデータが書き込まれる。   For example, when the voltage of the external input data Data is H level, the H level voltage from the NAND circuit 42 and the inverter circuit 44 of the write control circuit 40 respectively, and the L level voltage from the NAND circuit 41 and the inverter circuit 45 respectively. Is output. When the H level voltage is output from the NAND circuit 42 and the inverter circuit 44, the PMOS transistor 33 of the write buffer circuit 30 is turned off and the NMOS transistor 34 is turned on, and the L level voltage is locally supplied from the first driver circuit 31. The data is output to the bit line BL via the write data line WLD. On the other hand, when an L level voltage is output from the NAND circuit 41 and the inverter circuit 45, the PMOS transistor 35 of the write buffer circuit 30 is turned on, the NMOS transistor 36 is turned off, and the second driver circuit 32 outputs an H level voltage. Is output to the inverted bit line BLX via the inverted local write data line WLDX. As described above, a write signal in which the voltages of the bit line BL and the inverted bit line BLX become L level and H level, respectively, is output from the write buffer circuit, and data is written into the memory cell MC by this write signal.

また、外部入力データDataの電圧がLレベルであるとき、ライト制御回路40のNAND回路42及びインバータ回路44からそれぞれLレベルの電圧が、NAND回路41及びインバータ回路45からそれぞれHレベルの電圧がそれぞれ出力される。NAND回路42及びインバータ回路44からLレベルの電圧が出力されると、ライトバッファ回路30のPMOSトランジスタ33がオン状態、NMOSトランジスタ34がオフ状態となり、第1ドライバ回路31からHレベルの電圧がローカルライトデータ線WLDを介してビット線BLに出力される。一方、NAND回路41及びインバータ回路45からHレベルの電圧が出力されると、ライトバッファ回路30のPMOSトランジスタ35がオフ状態、NMOSトランジスタ36がオン状態となり、第2ドライバ回路32からLレベルの電圧が反転ローカルライトデータ線WLDXを介して反転ビット線BLXに出力される。このようにビット線BL及び反転ビット線BLXの電圧がそれぞれHレベル及びLレベルとなる書き込み信号がライトバッファ回路から出力され、この書き込み信号によってメモリセルMCにデータが書き込まれる。   Further, when the voltage of the external input data Data is L level, the L level voltage from the NAND circuit 42 and the inverter circuit 44 of the write control circuit 40 respectively, and the H level voltage from the NAND circuit 41 and the inverter circuit 45 respectively. Is output. When the L level voltage is output from the NAND circuit 42 and the inverter circuit 44, the PMOS transistor 33 of the write buffer circuit 30 is turned on, the NMOS transistor 34 is turned off, and the H level voltage is locally supplied from the first driver circuit 31. The data is output to the bit line BL via the write data line WLD. On the other hand, when an H level voltage is output from the NAND circuit 41 and the inverter circuit 45, the PMOS transistor 35 of the write buffer circuit 30 is turned off and the NMOS transistor 36 is turned on, and the second driver circuit 32 outputs an L level voltage. Is output to the inverted bit line BLX via the inverted local write data line WLDX. In this way, a write signal in which the voltages of the bit line BL and the inverted bit line BLX are at the H level and the L level, respectively, is output from the write buffer circuit, and data is written into the memory cell MC by this write signal.

このようにメモリセルMCのデータの書き込み終了した後、時刻t4でライトイネーブル信号WREが立ち下がってライトバッファ回路103が非動作状態となり、また、カラムセレクト信号CS[0]が立ち下がって、カラムセレクト回路20が非動作状態となる。カラムセレクト回路20が非動作状態となると、ビット線BLとローカルライトデータ線WLDとが非接続状態となり、反転ビット線BLXと反転ローカルライトデータ線WLDXとが非接続状態になる。次に、時刻t5でプリチャージ信号PRが立ち下がって、プリチャージ回路101が動作状態となる。   After the data writing of the memory cell MC is thus completed, the write enable signal WRE falls at time t4, the write buffer circuit 103 becomes inoperative, and the column select signal CS [0] falls, The select circuit 20 is deactivated. When the column select circuit 20 is deactivated, the bit line BL and the local write data line WLD are disconnected, and the inverted bit line BLX and the inverted local write data line WLDX are disconnected. Next, at time t5, the precharge signal PR falls, and the precharge circuit 101 enters an operating state.

ここで、ライトイネーブル信号WREの電圧が立ち下がってLレベルになると、NAND回路41,42の出力は共にHレベルの電圧となり、インバータ回路44,45の出力は共にLレベルの電圧となる。したがって、PMOSトランジスタ33、35のゲートの電圧は共にHレベルとなって、PMOSトランジスタ33、35がオフ状態となり、NMOSトランジスタ34、36のゲートの電圧は共にLレベルとなって、NMOSトランジスタ34、36がオフ状態となる。すなわち、ライトバッファ回路30の全てのトランジスタ33〜36がオフ状態となる。   Here, when the voltage of the write enable signal WRE falls and becomes L level, the outputs of the NAND circuits 41 and 42 are both H level voltages, and the outputs of the inverter circuits 44 and 45 are both L level voltages. Accordingly, the gate voltages of the PMOS transistors 33 and 35 are both at the H level, the PMOS transistors 33 and 35 are turned off, and the gate voltages of the NMOS transistors 34 and 36 are both at the L level. 36 is turned off. That is, all the transistors 33 to 36 of the write buffer circuit 30 are turned off.

したがって、ライトイネーブル信号WREの電圧が立ち下がってLレベルとなった後は、PMOSトランジスタ33からNMOSトランジスタ34へのリーク電流や、PMOSトランジスタ35からNMOSトランジスタ36へのリーク電流は流れない。   Therefore, after the voltage of the write enable signal WRE falls to the L level, the leakage current from the PMOS transistor 33 to the NMOS transistor 34 and the leakage current from the PMOS transistor 35 to the NMOS transistor 36 do not flow.

このように本実施形態におけるデータ書き込み回路WCでは、ライトサイクルにおける書き込み動作時以外はライトバッファ回路30のトランジスタ33〜36がオフ状態としており、これによりリーク電流の発生を可及的に抑制することしている。   As described above, in the data write circuit WC in the present embodiment, the transistors 33 to 36 of the write buffer circuit 30 are in the off state except during the write operation in the write cycle, thereby suppressing the generation of leakage current as much as possible. It is said.

また、上述のように、ライトイネーブル信号WREの立ち下がり時にカラムセレクト信号CS[0:n]も立ち下がるようにしており、これによりカラムセレクト回路20をオフ状態とし、ビット線BL及び反転ビット線BLXを、ローカルライトデータ線WLD及び反転ローカルライトデータ線WLDXから切り離した状態としている。   Further, as described above, the column select signal CS [0: n] also falls when the write enable signal WRE falls, thereby turning off the column select circuit 20, and the bit line BL and the inverted bit line. BLX is separated from the local write data line WLD and the inverted local write data line WLDX.

従来のデータ書き込み回路100(図4参照)では、カラムセレクト信号CS[0]の電圧がHレベルからLレベルに切り替えるときに、次のカラムセレクト信号CS[n]の電圧をLレベルからHレベルに切り替えるようにしていた(図5参照)。したがって、複数のカラムセレクト回路のうちいずれか1つのカラムセレクト回路は動作状態となっていた。そのため、時刻t15(図5参照)の後、プリチャージ信号PRが立ち下がり、プリチャージ回路は動作状態となるが、カラムセレクト回路が動作状態になっているため、プリチャージ回路からライトバッファ回路のNMOSトランジスタへのリーク電流が流れており、低消費電力化の妨げとなっていた。   In the conventional data write circuit 100 (see FIG. 4), when the voltage of the column select signal CS [0] is switched from H level to L level, the voltage of the next column select signal CS [n] is changed from L level to H level. (See FIG. 5). Therefore, any one of the plurality of column select circuits is in an operating state. Therefore, after time t15 (see FIG. 5), the precharge signal PR falls and the precharge circuit is in an operating state, but the column select circuit is in an operating state. Leakage current flows to the NMOS transistor, which hinders low power consumption.

しかし、本実施形態におけるデータ書き込み回路WCでは、上述のようにカラムセレクト信号CS[0:n]をパルス化し、ライトサイクルのデータ書き込み動作時毎に立ち下げてデータ書き込み動作が終了後、カラムセレクト回路20を非動作状態にしている。   However, in the data write circuit WC according to the present embodiment, the column select signal CS [0: n] is pulsed as described above, and is lowered at every data write operation of the write cycle. The circuit 20 is deactivated.

したがって、時刻t5でプリチャージ信号PRが立ち下がり、プリチャージ回路10は動作状態となるが、カラムセレクト回路20がプリチャージ回路10とライトバッファ回路30とを非接続の状態にするため、プリチャージ回路10からライトバッファ回路30のNMOSトランジスタへのリーク電流が流れ込まず、電力消費を低減することができる。   Therefore, at time t5, the precharge signal PR falls, and the precharge circuit 10 enters the operating state. However, since the column select circuit 20 brings the precharge circuit 10 and the write buffer circuit 30 into a disconnected state, Leakage current does not flow from the circuit 10 to the NMOS transistor of the write buffer circuit 30, and power consumption can be reduced.

このように本実施形態におけるデータ書き込み回路WCでは、従来から問題となっていた、W長(チャネル幅)の非常に大きいNMOSトランジスタ34,36へ流れ込んでいたリーク電流の経路を全て切断しており、これによりリーク電流を削減している。しかも、スタンバイ時だけでなく、ライトサイクルにおいて書き込み動作時以外の動作時(図3の期間Ta)のリーク電流を削減することができるものである。なお、ビット線対BL,BLXはライトサイクル毎にプリチャージするので、ライト動作時やリード動作時のマージン低下(歩留り低下)と速度低下はなく、また、回路素子数も従来回路と同じであるため、実装面積の増加も生じない。   As described above, in the data write circuit WC in the present embodiment, all the paths of the leak current flowing into the NMOS transistors 34 and 36 having a very large W length (channel width), which has been a problem in the past, are cut off. This reduces the leakage current. In addition, it is possible to reduce the leakage current not only during standby but also during operation other than the write operation (period Ta in FIG. 3) in the write cycle. Since the bit line pair BL, BLX is precharged every write cycle, there is no margin reduction (yield reduction) and speed reduction at the time of write operation or read operation, and the number of circuit elements is the same as that of the conventional circuit. Therefore, the mounting area does not increase.

ここで、ライト制御回路40は、データ書き込み時に第1ドライバ回路31及び第2ドライバ回路32それぞれの一方のトランジスタをオン状態、他方のトランジスタをオフ状態とし、データを書き込まない時に各ドライバ回路31,32のいずれのトランジスタもオフ状態とするように制御するものであれば、図2に示す回路である必要はない。ただし、図2の回路構成は回路素子の増加を伴わないことから、最も好ましい回路構成の1つである。   Here, the write control circuit 40 turns on one transistor of each of the first driver circuit 31 and the second driver circuit 32 at the time of data writing and turns off the other transistor. The circuit shown in FIG. 2 is not necessarily required as long as any of the 32 transistors is controlled to be turned off. However, the circuit configuration of FIG. 2 is one of the most preferable circuit configurations because it does not involve an increase in circuit elements.

また、カラムセレクト回路20は、図2に示すように、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタを直列に接続したCMOS型が好ましいが、2つのNMOSトランジスタを直列に接続したNMOS型に変えても本発明の効果を得ることは可能である。   As shown in FIG. 2, the column select circuit 20 is preferably a CMOS type in which a PMOS transistor and an NMOS transistor are connected in series. However, the effect of the present invention can be achieved even if the column select circuit 20 is changed to an NMOS type in which two NMOS transistors are connected in series. It is possible to get

また、上述のようにカラムセレクト信号CS[0:n]をパルス化してライトサイクル毎にカラムセレクト回路20を非動作状態にするのではなく、例えばチップイネーブル信号によりスタンバイ状態のときのみカラムセレクト信号CS[0:n]の電圧をLレベルにするようにしてもよい。この場合、リーク電流の削減効果は減少する(ライトサイクル時のリーク電流は削減できない)ものの、スタンバイ時のリーク電流は削減できる。   Further, as described above, the column select signal CS [0: n] is pulsed and the column select circuit 20 is not inactivated in every write cycle. For example, the column select signal is only in a standby state by a chip enable signal. The voltage of CS [0: n] may be set to L level. In this case, the leakage current reduction effect is reduced (leakage current during the write cycle cannot be reduced), but leakage current during standby can be reduced.

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。   Although several embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, these are merely examples, and the present invention can be implemented in other forms that are variously modified and improved based on the knowledge of those skilled in the art. It is possible to implement.

本発明の一実施形態における半導体記憶装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における半導体記憶装置のデータ書き込み回路の構成概要を示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a data write circuit of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention. 図2に示すデータ書き込み回路の各部位の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of each site | part of the data write circuit shown in FIG. 従来のデータ書き込み回路の構成図である。It is a block diagram of the conventional data write circuit. 従来のデータ書き込み回路の動作波形を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement waveform of the conventional data write circuit. 従来の別のデータ書き込み回路の一部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a part of another conventional data write circuit. 従来のさらに別のデータ書き込み回路の一部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a part of other conventional data write circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体記憶装置
2 ワード線ドライバ回路
3 デコーダ/コントロール回路
4 メモリセル部
5 ライトバッファ/センスアンプ
10 プリチャージ回路
20 ワード線ドライバ回路
30 ライトバッファ回路
31 第1ドライバ回路
32 第2ドライバ回路
33,35 PMOSトランジスタ
34,36 NMOSトランジスタ
40 ライト制御回路
MC メモリセル
WC ライトバッファ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor memory device 2 Word line driver circuit 3 Decoder / control circuit 4 Memory cell part 5 Write buffer / sense amplifier 10 Precharge circuit 20 Word line driver circuit 30 Write buffer circuit 31 1st driver circuit 32 2nd driver circuits 33 and 35 PMOS transistors 34 and 36 NMOS transistor 40 Write control circuit MC Memory cell WC Write buffer circuit

Claims (4)

メモリセルにデータの書き込みを行うデータ書き込み回路において、
前記データ書き込み回路は、
直列接続された第1出力トランジスタと第2出力トランジスタとを有し、前記メモリセルに前記データを書き込むための書き込み信号を出力するバッファ回路と、
前記メモリセルへのデータ書き込み時には、書き込むデータに応じて前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの一方をオン状態に、他方をオフ状態に制御し、前記メモリセルへのデータ書き込みをしていない時には、前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタを共にオフ状態に制御する制御回路と、を有することを特徴とするデータ書き込み回路。
In a data writing circuit for writing data to a memory cell,
The data writing circuit includes:
A buffer circuit having a first output transistor and a second output transistor connected in series, and outputting a write signal for writing the data to the memory cell;
When writing data to the memory cell, one of the first output transistor and the second output transistor is controlled to be in an on state and the other is in an off state in accordance with the data to be written, so that the data is written to the memory cell. A data write circuit comprising: a control circuit that controls both the first output transistor and the second output transistor to be in an off state when there is not.
前記データ書き込み回路は、
前記メモリセルと前記バッファ回路との間に設けられ、動作状態のときに前記メモリセルと前記バッファ回路とを接続状態とし、非動作状態のときに前記メモリセルと前記バッファ回路とを非接続状態とするセレクト回路を有し、
前記メモリセルへのデータの書き込み時には前記セレクト回路を動作状態とし、前記メモリセルへデータを書き込まない時には前記セレクト回路を非動作状態とすることを特徴とする請求項1に記載のデータ書き込み回路。
The data writing circuit includes:
Provided between the memory cell and the buffer circuit, the memory cell and the buffer circuit are connected in an operating state, and the memory cell and the buffer circuit are disconnected in a non-operating state And a select circuit
2. The data write circuit according to claim 1, wherein when the data is written to the memory cell, the select circuit is in an operating state, and when the data is not written into the memory cell, the select circuit is in an inoperative state.
前記第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタはそれぞれPMOSトランジスタ及びNMOSトランジスタであり、
前記制御回路は、
データ書き込み時に、書き込むデータに応じた信号とその反転信号とをそれぞれ生成し、一方の信号を第1出力トランジスタへ入力し、他方の信号を第2出力トランジスタへ出力することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のデータ書き込み回路。
The first output transistor and the second output transistor are a PMOS transistor and an NMOS transistor, respectively.
The control circuit includes:
A signal according to data to be written and an inverted signal thereof are respectively generated at the time of data writing, one signal is input to the first output transistor, and the other signal is output to the second output transistor. The data write circuit according to claim 1 or 2.
2つのビット線からなる複数のビット線対と、
前記ビット線対に接続された複数のメモリセルと、
前記メモリセルに前記ビット線対を介してデータの書き込みを行う複数のデータ書き込み回路とを有する半導体記憶装置において、
前記データ書き込み回路は、
直列接続された第1出力トランジスタと第2出力トランジスタとを有するドライバ回路を1対有し、前記データを前記メモリセルに書き込むための書き込み信号を前記ビット線対に出力するバッファ回路と、
前記メモリセルへのデータ書き込み時には、書き込むデータに応じて各前記ドライバ回路の第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタの一方をオン状態に、他方をオフ状態に制御し、前記メモリセルへのデータ書き込みをしていない時には、各前記ドライバ回路の第1出力トランジスタ及び前記第2出力トランジスタを共にオフ状態に制御する制御回路と、を有することを特徴とする半導体記憶装置。
A plurality of bit line pairs consisting of two bit lines;
A plurality of memory cells connected to the bit line pair;
In a semiconductor memory device having a plurality of data write circuits for writing data to the memory cells via the bit line pairs,
The data writing circuit includes:
A buffer circuit having a pair of driver circuits each having a first output transistor and a second output transistor connected in series, and outputting a write signal for writing the data to the memory cell to the bit line pair;
When writing data to the memory cell, one of the first output transistor and the second output transistor of each driver circuit is controlled to be in an on state and the other is in an off state in accordance with the data to be written. And a control circuit for controlling both the first output transistor and the second output transistor of each of the driver circuits to an off state when writing is not being performed.
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