(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
従来例においてメモリセルマット内のメモリセルが選択された場合、隣接して配置された1次増幅回路列のみが活性化されてデータ増幅に使用され、選択されたメモリセルマットと隣接していない1次増幅回路列を不活性としていた。
本発明は、従来において、選択されたメモリセルマットと隣接していない不活性となっていた1次増幅回路列における2次増幅回路を活性化し、選択されたメモリマットセルからのデータを増幅するために活用することにより、1度のアクセスによって読み出すビット数を増加させるものである。
【0013】
すなわち、本発明は、複数のメモリセルマットから構成された半導体記憶装置において、メモリセルからデータを読み出すあるいは書き込む際、縦方向に配置された複数のメモリセルマット列から1つのメモリセルマット列が選択され、選択されたメモリセルマット列に対応する隣接した1次増幅回路列内の2次増幅回路のみでなく、選択されたメモリセルマット列に対応して配置されていない領域、すなわち選択されたメモリセルマット列に隣接した1次増幅回路列と異なる1次増幅回路列内の2次増幅回路を用いる構成とし、選択されたメモリセルマットにおける一度に読み出すメモリセル数、すなわちデータ入出力を行うメイン入出力線数を、チップ面積を増加させずに、容易に増加させることができる構成となっている。
【0014】
ここで、選択されたメモリセルマット列に隣接した1次増幅回路列内の2次増幅回路とともに、選択されたメモリセルマット列に隣接した1次増幅回路列と異なる1次増幅回路列内の2次増幅回路も、メモリセルマットを選択したアドレスにより活性化される構成となっている。すなわち、後述するLIOバイパス配線により接続され、予め相互に2次増幅回路を使用する組み合わせとして設定されている複数(以下の実施形態にては2つ)の1次増幅回路列が同時に活性化され、それぞれがデータ増幅の処理を行う。
以下の各実施形態において、マトリックス状にメモリセルが配置されたメモリセルマットから構成され、このメモリセルマットが
図1に示すように、マトリックス状に配置されて構成された半導体記憶装置を例として説明するが、これに限られるものでなく、1本のメイン入出力線に対し、並列に複数の2次増幅回路が接続され、メモリアクセス時に使用及び未使用の2次増幅回路が存在する構成の半導体装置であれば、いずれにも適用することが可能である。
【0015】
以下、本発明の一実施形態による半導体記憶装置を図面を参照して説明する。
<第1の実施形態>
図1は本発明の第1の実施形態による半導体記憶装置の構成例を示すブロック図である。
この図において、
図6に示す従来の装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、
図5におけるSA用電源回路(SWC2)は省略する。
本実施形態における半導体記憶装置は、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)であり、マトリクス状に複数のメモリセルが配置されたメモリセル領域を有し、このメモリセル領域(また、メモリセル領域が複数のバンクに分割されている場合、各バンク)が複数のメモリセルマットMat1a、Mat1b、Mat1c、…、Mat4a、Mat4b、Mat4cに分割されている。それぞれの上記メモリセルマット内においても、複数のメモリセルがマトリクス状に配置されている。
【0016】
各メモリセルは、外部から入力されるアドレス(ロウアドレス及びカラムアドレス)により各メモリセルマット(Mat)内にて選択され、1次増幅回路(SA)、2次増幅回路(DA/WA)にて順次増幅され、メイン入出力線(MIO)を介して外部に出力される。ここで、Yデコーダ(YDEC)がカラムアドレスによりビット線の選択を行い、Xデコーダがロウアドレスによりメモリセルマット及びメモリセルマット(Mat)内のワード線(サブワード線)の選択を行い、選択されたワード線を活性化してメモリセルを選択する。
また、上記メモリセルマットがマトリックス状に配置され、各メモリセルマットにおけるメモリセルがビット線を介して1次増幅回路(SA)に接続されている。ここで、メモリセルマットは、サブワードドライバ回路(SWD)と交互に列方向に配列している。メモリセルマットの両側には1次増幅回路(SA)が配置され、サブワードドライバ回路(SWD行)の両側には2次増幅回路(DA/WA)が配置されている。すなわち、メモリセルマット(Mat)とサブワードドライバ回路(SWD)との列と、1次増幅回路(SA)と2次増幅回路(DA/WA)との列とは平行に隣接して配置されている。
【0017】
2次増幅回路(DA/WA)は、1次増幅回路(SA)に対して、ローカル入出力線(LIO)を介して接続されている。また、2次増幅回路(DA/WA)は、メイン入出力線(MIO)を介して外部入出力端子と接続されローカル入出力線(LIO)を介して1次増幅回路(SA)から入力されるメモリセルから読み出されたデータを増幅し、メイン入出力線を介して外部入力端子へ出力する。
メモリセルマットMat1aの一方(左側)には1次増幅回路群SA1aが設けられ、メモリセルマットMat1aの他方(右側)には1次増幅回路群SA2aが設けられている。メモリセルマットMat1bの一方(左側)には1次増幅回路群SA1bが設けられ、メモリセルマットMat1bの他方(右側)には1次増幅回路群SA2bが設けられている。メモリセルマットMat1cの一方(左側)には1次増幅回路群SA1cが設けられ、メモリセルマットMat1cの他方(右側)には1次増幅回路群SA2cが設けられている。
【0018】
同様に、メモリセルマットMat2aの一方(左側)には1次増幅回路群SA2aが設けられ、メモリセルマットMat2aの他方(右側)には1次増幅回路群SA3aが設けられている。メモリセルマットMat2bの一方(左側)には1次増幅回路群SA2bが設けられ、メモリセルマットMat2bの他方(右側)には1次増幅回路群SA3bが設けられている。メモリセルマットMat2cの一方(左側)には1次増幅回路群SA2cが設けられ、メモリセルマットMat2cの他方(右側)には1次増幅回路群SA3cが設けられている。
【0019】
また、メモリセルマットMat3aの一方(左側)には1次増幅回路群SA3aが設けられ、メモリセルマットMat3aの他方(右側)には1次増幅回路群SA4aが設けられている。メモリセルマットMat3bの一方(左側)には1次増幅回路群SA3bが設けられ、メモリセルマットMat3bの他方(右側)には1次増幅回路群SA4bが設けられている。メモリセルマットMat3cの一方(左側)には1次増幅回路群SA3cが設けられ、メモリセルマットMat3cの他方(右側)には1次増幅回路群SA4cが設けられている。
【0020】
また、メモリセルマットMat4aの一方(左側)には1次増幅回路群SA4aが設けられ、メモリセルマットMat4aの他方(右側)には1次増幅回路群SA5aが設けられている。メモリセルマットMat4bの一方(左側)には1次増幅回路群SA4bが設けられ、メモリセルマットMat4bの他方(右側)には1次増幅回路群SA5bが設けられている。メモリセルマットMat4cの一方(左側)には1次増幅回路群SA4cが設けられ、メモリセルマットMat4cの他方(右側)には1次増幅回路群SA5cが設けられている。
尚、上記1次増幅回路群(SA1a〜1c、SA2a〜2c、SA3〜3c、SA4a〜4c、SA5a〜5c)は、各々複数の1次増幅回路から構成されている。
【0021】
本実施形態においては、メモリセルマットMat1a、Mat1b、Mat1cからメモリセルマット列MT1が構成されており、同様にメモリセルマット列MT2、メモリセルマット列MT3、メモリセルマット列MT4が、それぞれメモリセルマットMat2a、Mat2b及びMat2c、メモリセルマットMat3a、Mat3b及びMat3c、メモリセルマットMat4a、Mat4b及びMat4c、のメモリセルマットから構成されている。
また、1次増幅回路群SA1a、SA1b及びSA1cから1次増幅回路列ST1が構成されており、同様に1次増幅回路列ST2、ST3、ST4、ST5が、ぞれぞれの1次増幅回路群SA2a、SA2b及びSA2c、1次増幅回路群SA3a、SA3b及びSA3c、1次増幅回路群SA4a、SA4b及びSA4c、1次増幅回路群SA5a、SA5b及びSA5c、から構成されている。
【0022】
上記各メモリセルマット列が2つのグループA、Bに分割され、それぞれのグループ毎にメイン入出力線MIO1,MIO2、MIO3及びMIO4の4本と、メイン入出力線MIO5、MIO6、MIO7及びMIO8の4本とが配置され、グループA及びBの合計したメイン入出力線MIOとしては8本が配置されている。
グループAは、メモリセルマットMat1a及びMat1bのメモリセルにおけるメモリセルマットMat1a側の半分、メモリセルマットMat2a及びMat2bのメモリセルにおけるメモリセルマットMat2a側の半分、…、メモリセルマットMat4a及びMat4bのメモリセルにおけるメモリセルマットMat4a側の半分から構成されている。
グループBは、メモリセルマットMat1c及びMat1bのメモリセルにおけるメモリセルマットMat1c側の半分、メモリセルマットMat2c及びMat2bのメモリセルにおけるメモリセルマットMat2c側の半分、…、メモリセルマットMat4c及びMat4bのメモリセルにおけるメモリセルマットMat4c側の半分から構成されている。
【0023】
次に、ローカル入出力線の構成について詳細に説明する。各1次増幅回路列STn(n=1,2,3,4,5)には、グループA、Bにおいて、それぞれ3本のローカル入出力線LIOna,LIOnbLIOng(グループA、n=1,2,3,4,5)あるいはローカル入出力線LIOnc,LIOnd,LIOnh(グループB、n=1,2,3,4,5)が図の縦方向に延在されている。
ここで、上記3本のローカル入出力線のうち、ローカル入出力線LIOna、LIOnb、あるいは、ローカル入出力線LIOnc,LIOndは、自身と同一の1次増幅回路列STn(n=1,2,3,4,5)に配置された1次増幅回路に接続されている。一方、ローカル入出力線のうち、ローカル入出力線LIOng、あるいは、ローカル入出力線LIOnhは、後述のLIOバイパス配線から延在するローカル入出力線である。
このように、上記各ローカル入出力線(LIO)は、自身が配置された1次増幅回路列(ST)の上下中央の1次増幅回路(SA)領域上、すなわち上述したメモリセルマット列のグループA及びグループBに対応した領域毎にそれぞれ設けられて不連続となっている(上下に分割されている)。
グループAにおいて、1次増幅回路列ST1にはローカル入出力線LIO1a、LIO1b及びLIO1gが設けられ、1次増幅回路列ST2にはローカル入出力線LIO2a、LIO2b及びLIO2gが設けられ、1次増幅回路列ST3にはローカル入出力線LIO3a、LIO3b及びLIO3gが設けられ、1次増幅回路列ST4にはローカル入出力線LIO4a、LIO4b及びLIO4gが設けられ、1次増幅回路列ST5にはローカル入出力線LIO5a、LIO5b及びLIO5gが設けられている。
【0024】
一方、グループBにおいて、1次増幅回路列ST1にはローカル入出力線LIO1c、LIO1d及びLIO1hが設けられ、1次増幅回路列ST2にはローカル入出力線LIO2c、LIO2d及びLIO2hが設けられ、1次増幅回路列ST3にはローカル入出力線LIO3c、LIO3d及びLIO3hが設けられ、1次増幅回路列ST4にはローカル入出力線LIO4c、LIO4d及びLIO4hが設けられ、1次増幅回路列ST5にはローカル入出力線LIO5c、LIO5d及びLIO5hが設けられている。
上述したように、
図1に示すように、各ローカル入出力線LIOを1次増幅回路列(ST)方向において、上下方向にグループA及びBに分割することにより、従来の半導体記憶装置と比較して、1回のデータ入出力動作で使用可能なローカル入出力線LIOの本数を実質的に増加させることがきる。
また、上述した構成により、ローカル入出力線の長さはグループ間にて2つに分割されているため、Yスイッチの出力の付加容量が減少して、従来に比較して容量が小さくなり動作を高速化することができる。
【0025】
また、各1次増幅回路列(ST)に配置されたローカル入出力線のうち、自身と同一の1次増幅回路列内に配置された1次増幅回路に接続されている2本のローカル入出力線(LIO)において、予め設定された一方のローカル入出力線LIOは、LIOバイパス配線を介して、選択されたマット列に隣接する1次増幅回路列(ST)とは異なる1次増幅回路列(ST)中の2次増幅回路(DA/WA)に接続されている。
例えば、グループAにおいて、LIOバイパス配線8−1aによって、1次増幅回路列ST1におけるローカル入出力線LIO1bと1次増幅回路列ST3のローカル入出力線LIO3gとが接続されている。同様に、LIOバイパス配線8−2aによって、1次増幅回路列ST2におけるローカル入出力線LIO2bと1次増幅回路列ST4のローカル入出力線LIO4gとが接続されている。また、LIOバイパス配線8−3aによって、1次増幅回路列ST3におけるローカル入出力線LIO3aと1次増幅回路列ST1のローカル入出力線LIO1gとが接続されている。また、LIOバイパス配線8−4aによって、1次増幅回路列ST4におけるローカル入出力線LIO4aと1次増幅回路列ST2のローカル入出力線LIO2gとが接続されている。
【0026】
一方、グループBにおいて、LIOバイパス配線8−1cによって、1次増幅回路列ST1におけるローカル入出力線LIO1dと1次増幅回路列ST3のローカル入出力線LIO3hとが接続されている。同様に、LIOバイパス配線8−2cによって、1次増幅回路列ST2におけるローカル入出力線LIO2dと1次増幅回路列ST4のローカル入出力線LIO4hとが接続されている。また、LIOバイパス配線8−3cによって、1次増幅回路列ST3におけるローカル入出力線LIO3cと1次増幅回路列ST1のローカル入出力線LIO1hとが接続されている。また、LIOバイパス配線8−4cによって、1次増幅回路列ST4におけるローカル入出力線LIO4cと1次増幅回路列ST2のローカル入出力線LIO2hとが接続されている。
また、グループA及びグループBにおいても、上述した関係は一例であり、それぞれLIOバイパス配線によって接続する上記1次増幅回路(SA)と2次増幅回路(DA/WA)とは、もっと離れた場所に位置する回路同士であっても良い。
【0027】
上述したように、各2次増幅回路(DA/WA)には、2本のローカル入出力線(LIO)、すなわち自身と同一列に配置された1次増幅回路(SA)からデータが出力されるローカル入出力線と、LIOバイパス配線を介して他の1次増幅回路列(ST)にある1次増幅回路(SA)からデータが出力されるローカル入出力線(LIO)とが接続されている。
例えば、2次増幅回路DA/WA1には、自身と同一列に配置された1次増幅回路SA1aに接続されたローカル入出力線LIO1aと、1次増幅回路SA3aからローカル入出力線LIO3a及びLIOバイパス配線8−3aを介してデータが入力されるローカル入出力線LIO1gとが接続される。
ここで、ローカル入出力線LIO1g、LIO2g、LIO3g、LIO4g、LIO1h、LIO2h、LIO3h、LIO4hは、それぞれLIOバイパス配線から延在するローカル入出力線である。
【0028】
ここで、LIO切替回路6−1aは、2次増幅回路DA/WA1の領域に設けられた回路であり、上記ローカル入出力線LIO1aとローカル入出力線LIO1gとのいずれかを選択し、2次増幅回路DA/WA1において増幅されるデータを入力するローカル入出力線LIOを切り替える回路である。同様に、他の2次増幅回路DA/WA2、2次増幅回路DA/WA3、2次増幅回路DA/WA4、2次増幅回路DA/WA5、2次増幅回路DA/WA6、2次増幅回路DA/WA7、2次増幅回路DA/WA8の領域各々にも、それぞれLIO切替回路6−2a、LIO切替回路6−3a、LIO切替回路6−4a、LIO切替回路6−1c、LIO切替回路6−2c、LIO切替回路6−3c、LIO切替回路6−4cが配置されている。
また、本実施例では、横方向に配列した1行のサブワードドライバ回路行(SWD行)に対して、すなわちグループAにメイン入出力線MIO1〜MIO4の4本が配置され、グループBにメイン入出力線MIO5〜MIO8の4本が配置されている。
【0029】
ここで、上記LIOバイパス配線それぞれは、他の1次増幅回路列(ST)の2次増幅回路(DA/WA)へ接続するローカル入出力線を、1次増幅回路列(ST)からメモリ領域上に引き出して延在させ、上記2次増幅回路(DA/WA)からも同様にローカル入出力線を引き出して延在させ、メモリ領域上を通過するように配線する。これにより、サブワードドライバ回路(SWD)のレイアウト面積を増加させることなく上記LIOバイパス配線を配置することができる。
【0030】
次に、
図2を用いて、
図1におけるLIO切替回路(6−1a〜6−4c)について詳細に説明する。
図2は、LIO切替回路を有する2次増幅回路(DA/WA)の構成例を示す概念図である。以下、LIO回路において一例として2次増幅回路DA/WA1のLIO切替回路6−1aを説明するが、他のLIO切替回路6−2a〜6−4cの構成も接続されるローカル入出力線が異なるのみで、内部回路の構成は同様である。ここで、外部からの読み出し制御信号に基づくDA制御信号が入力されると、データ読み出し回路DAが活性化されてデータの読み出し処理が行われ、外部からの書き込み制御信号に基づくWA制御信号が入力されると、データ書き込み回路WAが活性化されてデータの書き込み処理が行われる。
LIO切替回路6−1aは、すでに述べたように、同一の2次増幅回路DA/WA1に接続された2本のローカル入出力線LIO1a及びLIO1gのいずれか1本を選択し、2次増幅回路DA/WA1によって増幅されるデータを入力するローカル入出力線を切り替える回路である。
【0031】
ここで、
図2に示すように、LIO切替回路6−1aに、1次増幅回路列ST1の1次増幅回路群SA1a中の所定の1次増幅回路に接続されたローカル入出力線LIO1aT、LIO1aBの2本と、1次増幅回路列ST2の1次増幅回路群SA3a中の所定の1次増幅回路からLIOバイパス配線8−3aを介してデータが入力されるローカル入出力線LIO1gT、LIO1gBが入力されている。
ローカル入出力線LIO1gT、LIO1gB各々は、1次増幅回路群SA3aのローカル入出力線LIO3aT、LIO3aBそれぞれに対応している。また、LIOバイパス配線8−3aも相補的な配線であるLIOバイパス配線8−3aT及び8−3aBから構成されている。LIOバイパス配線8−3aT、8−3aBは、1次増幅回路群SA1aのローカル入出力線LIO1gT、LIO1gBそれぞれに対応している。
上記ローカル入出力線LIO1aT、LIO1aB各々は相補的な関係にあり、同様に、上記ローカル入出力線LIO1gT、LIO1gBも相補的な関係にあり、上記ローカル入出力線LIO3gT、LIO3gB各々の相補的な関係にある。
【0032】
図1においてローカル入出力線LIO1a〜LIO4hそれぞれを1本の配線で示しているが、
図2において説明したように、各1次増幅回路(SA)からはそれぞれ相補関係にある2本のローカル入出力線が出力されている。
例えば、上述したように、
図5のローカル入出力線LIO1aは、相補的な関係にあるローカル入出力線LIO1aT及びLIO1aBから構成されている。他のローカル入出力線LIO1b〜LIO4hも同様に、相補的な2本のローカル入出力線から構成されている。
【0033】
したがって、LIOバイパス配線それぞれも、2本の相補的な関係にある配線から構成されており、例えば、LIOバイパス配線8−3aはLIOバイパス配線8−3aT及び8−3aBの相補的な配線にて構成されている。
また、ローカル入出力線LIO3aTとローカル入出力線LIO1aTとはLIOバイパス配線8−3aTを介して接続され、ローカル入出力線LIO3aBとローカル入出力線LIO1aBとはLIOバイパス配線8−3aBを介して接続されている。他のローカル入出力線とLIOバイパス配線との接続関係も、ぞれぞれ相補的に対応する配線毎に接続される構成は同様である。
【0034】
2次増幅回路DA/WA1は、データの読み出し及び書き込みの際に、メモリセルから読み出したデータの増幅あるいはメモリセルに書き込むデータ増幅を行う機能を有するデータ読み出し書き込み回路であり、LIO切替回路6−1aと、LIOプリチャージ回路100と、データ読み出し回路101、データ書き込み回路102とを有している。
LIOプリチャージ回路100は、ローカル入出力線LIO1aT及びLIO1aBをプリチャージする。また、ローカル入出力線LIO3aT及びLIO3aBのプリチャージ回路は2次増幅回路DA/WA3に設けられている。
【0035】
上記LIO切替回路6−1aは、2つの切替スイッチ回路SWCT及びSWCBとを有している。
ここで、切替スイッチ回路SWCTは、入力されるローカル入出力線LIO1aT及びLIO1gTのデータのいずれを2次増幅回路DA/WA1に入力するか、すなわち接続させるかを選択する。
また、切替スイッチ回路SWCBは、入力されるローカル入出力線LIO1aB及びLIO1gBのデータのいずれを2次増幅回路DA/WA1に接続させるか、すなわち接続させるかを選択する。
【0036】
上記切替スイッチ回路SWCTは、MOSトランジスタのトランスファーゲートTGT1及びTGT2から構成されている。トランスファーゲートTGT1の一方の端子(例えばドレイン)にメモリセルマット列MT1のローカル入出力線LIO1aTが接続され、トランスファーゲートTGT2の一方の端子(例えばドレイン)にメモリセルマット列MT3のローカル入出力線LIO3aTが接続されている。また、トランスファーゲートTGT1及びTGT2の他方の端子同士(例えばソース)が接続され、データ読み出し回路101及びデータ書き込み回路102へ接続され、トランスファーゲートTGT1及びTGT2のいずれかの出力がデータ読み出し回路101及びデータ書き込み回路102へ出力される。上記組となっているトランスファーゲートTGT1及びTGT2は、相補的に動作するように構成されている。
【0037】
上記切替スイッチ回路SWCBは、MOSトランジスタのトランスファーゲートTGB1及びTGB2から構成されている。トランスファーゲートTGB1の一方の端子(例えばドレイン)にメモリセルマット列MT1のローカル入出力線LIO1aBが接続され、トランスファーゲートTGB2の一方の端子(例えばドレイン)にメモリセルマット列MT3のローカル入出力線LIO3aBが接続されている。また、トランスファーゲートTGB1及びTGB2の他方の端子同士(例えばソース)が接続され、データ読み出し回路101及びデータ書き込み回路102へ接続され、データ読み出し回路101及びデータ書き込み回路102へ接続され、トランスファーゲートTGB1及びTGB2のいずれかの出力がデータ読み出し回路101及びデータ書き込み回路102へ出力される。上記組となっているトランスファーゲートTGB1及びTGB2は、相補的に動作するように構成されている。
【0038】
また、トランスファーゲートTGT1、TGT2各々は、外部から入力されるアドレス信号におけるロウアドレス(Xアドレス信号)に基づいて生成される相補信号であるLIO切替信号によって制御される。すなわち、図示しない切替制御回路は、そのときのメモリセルマット列を選択するロウアドレスにより、上記LIO制御信号を作成する。
例えば、上記切替制御回路は、メモリセルマット列MT1が選択されると、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオン状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2がオフ状態とするLIO切替信号を生成し、一方、メモリセルマット列MT3が選択されると、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオフ状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2をオン状態とするLIO切替信号を生成する。
従って、LIO切替回路6は、外部から入力されるロウアドレスに応じて、同一の2次増幅回路(DA/WA)に接続された2本のローカル入出力線のうちいずれか1本を選択し、データ読み出し回路101またはデータ書き込み回路102によって増幅するデータの入力先を切り替える。
【0039】
次に、
図1を参照して、本実施形態における半導体記憶装置において、1回のデータ入出力動作における外部とのデータのアクセスについて、メモリセルから読み出したデータを、半導体記憶装置から出力する場合を例に説明する。
まず、外部から入力されたロウアドレスに基づいて、図示しないXデコーダ(XDEC)によって、ローカル入出力線(LIO)が延在する方向(縦方向)にメモリセルマットが配置して構成されたメモリセルマット列(MT)の複数の列における1つが活性状態となり、残りのメモリセルマット列は不活性状態となる。
【0040】
例えば、
図1におけるメモリセルマット列MT1が入力されたロウアドレスにより選択された場合を以下に説明する。
活性状態とされたメモリセルマット列MT1からは、該メモリセルマット列(MT)中のメモリセルと対応する1次増幅回路(SA)とを接続するビット線を介して、それぞれのメモリセルに保持されているデータが対応する1次増幅回路列ST1、ST2のそれぞれの1次増幅回路に出力され、1次増幅回路列ST1、ST2が活性化される。
この際、メモリセルマット列MT1の左右に接する両方の1次増幅回路列(ST)にデータが出力される。(ここまでは、従来例の
図6の構成の半導体記憶装置の動作と同様である)。
【0041】
次に、外部から入力されるカラムアドレスに基づいて、図中のYデコーダ(YDEC)によって、図示しないYスイッチをオンすることにより、カラムアドレスにて設定されたビット線からのデータが所定の1次増幅回路(SA)を介してローカル入出力線LIOに出力される。
本実施形態においては、メモリセルマット列MT1におけるメモリセルマットMat1a及びメモリセルマットMat1cから、各々4つのセルのデータ(計8個のメモリセルのデータ、すなわち8ビットのデータ)が、各々左右にそれぞて2ビットずつ出力される。
すなわち、メモリセルマットMat1aから1次増幅回路列ST1の1次増幅回路群SA1a中の一次増幅回路に出力された2つのデータのうち、一方のデータがローカル入出力線LIO1aを介して、1次増幅回路列ST1における2次増幅回路DA/WA1に入力される。
そして、2次増幅回路DA/WA1において、すでに説明したLIO切替回路6−1aにより選択されたローカル入出力線LIO1aから入力されるデータがデータ読み出し回路101により増幅され、メイン入出力線MIO1を介し、半導体装置外部に出力する。
ここで、上記切替制御回路は、LIO切替回路6−1aに対して、メモリセルマット列MT1が選択されているため、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオン状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2がオフ状態とするLIO切替信号を生成する。
【0042】
一方、メモリセルマットMat1aから1次増幅回路列ST1における1次増幅回路群SA1a中の一次増幅回路に出力された2つのデータのうち、他方のデータが、ローカル入出力線LIO1bからLIOバイパス配線8−1a及びローカル入出力線LIO3gを介して、1次増幅回路列ST3における2次増幅回路DA/WA3に入力される。
そして、2次増幅回路DA/WA3において、LIO切替回路6−3aにより選択されたローカル入出力線LIO3gから入力されるデータがデータ読み出し回路101により増幅され、メイン入出力線MIO3を介して半導体記憶装置外部に出力される。
ここで、上記切替制御回路は、LIO切替回路6−3aに対して、メモリセルマット列MT1が選択されているため、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオフ状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2をオン状態とするLIO切替信号を生成する。
【0043】
同様に、メモリセルマットMat1aから1次増幅回路列ST2における1次増幅回路群SA2a中の一次増幅回路に出力された2つのデータのうち、一方のデータがローカル入出力線LIO2aを介して1次増幅回路列ST2における2次増幅回路DA/WA2に入力される。
そして、2次増幅回路DA/WA2において、LIO切替回路6−2aにより選択されたローカル入出力線LIO2aを介して入力されるデータがデータ読み出し回路101により増幅され、メイン入出力線MIO2を介して半導体装置外部に出力される。
ここで、上記切替制御回路は、LIO切替回路6−2aに対して、メモリセルマット列MT1が選択されているため、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオン状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2をオフ状態とするLIO切替信号を生成する。
【0044】
一方、メモリセルマットMat1aから1次増幅回路列ST2における1次増幅回路群SA2a中の一次増幅回路に出力された2つのデータのうち、他方のデータが、ローカル入出力線LIO2bからLIOバイパス配線8−2a及びローカル入出力線LIO4gを介して、1次増幅回路列ST4における2次増幅回路DA/WA4に入力される。
そして、2次増幅回路DA/WA4において、すでに説明したLIO切替回路6−4aにより選択され、データ読み出し回路101により選択されたローカル入出力線LIO4gを介して入力されるデータを増幅し、メイン入出力線MIO4を介して半導体記憶装置外部に出力される。
ここで、上記切替制御回路は、LIO切替回路6−3aに対して、メモリセルマット列MT1が選択されているため、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオフ状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2をオン状態とするLIO切替信号を生成する。
【0045】
また、メモリセルマットMat1cから1次増幅回路列ST1における1次増幅回路群SA1c中の一次増幅回路に出力された2つのデータのうち、一方のデータがローカル入出力線LIO1cを介して1次増幅回路列ST1における2次増幅回路DA/WA5に入力される。
そして、2次増幅回路DA/WA5において、LIO切替回路6−1cにより選択されたローカル入出力線LIO1cを介して入力されるデータがデータ読み出し回路101により増幅され、メイン入出力線MIO5を介して半導体装置外部に出力される。
ここで、上記切替制御回路は、LIO切替回路6−1cに対して、メモリセルマット列MT1が選択されているため、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオン状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2をオフ状態とするLIO切替信号を生成する。
【0046】
一方、メモリセルマットMat1cから1次増幅回路列ST1における1次増幅回路群SA1c中の一次増幅回路に出力された2つのデータのうち、他方のデータが、ローカル入出力線LIO1dからLIOバイパス配線8−1c及びローカル入出力線LIO3hを介して、1次増幅回路列ST3における2次増幅回路DA/WA7に入力される。
そして、2次増幅回路DA/WA7において、LIO切替回路6−3cにより選択され、データ読み出し回路101により選択されたローカル入出力線LIO3hを介して入力されるデータを増幅し、メイン入出力線MIO7を介して半導体記憶装置外部に出力される。
ここで、上記切替制御回路は、LIO切替回路6−3cに対して、メモリセルマット列MT1が選択されているため、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオフ状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2をオン状態とするLIO切替信号を生成する。
【0047】
また、メモリセルマットMat1cから1次増幅回路列ST2における1次増幅回路群SA2c中の一次増幅回路に出力された2つのデータのうち、一方のデータがローカル入出力線LIO2cを介して1次増幅回路列ST2における2次増幅回路DA/WA6に入力される。
そして、2次増幅回路DA/WA6において、LIO切替回路6−2cにより選択されたローカル入出力線LIO2cを介して入力されるデータがデータ読み出し回路101により増幅され、メイン入出力線MIO6を介して半導体装置外部に出力される。
ここで、上記切替制御回路は、LIO切替回路6−2cに対して、メモリセルマット列MT1が選択されているため、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオン状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2をオフ状態とするLIO切替信号を生成する。
【0048】
一方、メモリセルマットMat1cから1次増幅回路列ST2における1次増幅回路群SA2c中の一次増幅回路に出力された2つのデータのうち、他方のデータが、ローカル入出力線LIO2dからLIOバイパス配線8−2c及びローカル入出力線LIO4hを介して、1次増幅回路列ST4における2次増幅回路DA/WA8に入力される。
そして、2次増幅回路DA/WA8において、LIO切替回路6−4cにより選択され、データ読み出し回路101により選択されたローカル入出力線LIO4hを介して入力されるデータを増幅し、メイン入出力線MIO8を介して半導体記憶装置外部に出力される。
ここで、上記切替制御回路は、LIO切替回路6−4cに対して、メモリセルマット列MT1が選択されているため、トランスファーゲートTGT1及びTGB1をオフ状態とし、トランスファーゲートTGT2及びTGB2をオン状態とするLIO切替信号を生成する。
このように、本実施形態の半導体記憶装置は、1回のデータ出力動作で8ビットのデータを外部に出力することができる。
【0049】
上述したように、本実施形態における半導体記憶装置においては、一回のデータ入出力動作において、同時に外部とやり取り(入出力処理)できるデータの数、つまり、メイン入出力線の本数が、各1次増幅回路列(ST)と同一列に配置された2次増幅回路(DA/WA)数の4倍に設定できる。
構成として、選択されたメモリセルマット列に隣接していない1次増幅回路列(ST)中に配置されているために、従来、非活性として用いていなかった2次増幅回路(DA/WA)を、活性化した1次増幅回路列(ST)からLIOバイパス配線を用いてデータを入力することによって、非活性としていた2次増幅回路(DA/WA)を活性化させることにより実現している。
このような構成としたことにより、本実施形態は、同時に出力するデータ数を増加させる場合、従来のように、新たにメモリセルマトリックスの分割数を増やし、新たに2次増幅回路(DA/WA)を追加することなく、容易にメイン入出力線の本数を増加することが可能となる。
【0050】
また、上述した第1の実施形態においては、Yデコーダによって、メモリセルマット列MT1におけるメモリセルマットMat1a及びメモリセルマットMat1cから、それぞれ4つのメモリセルのデータを出力する場合を例として説明したが、メモリセルマットMat1bにおけるメモリセルを選択することも可能である。
ただし、
図1に示した半導体記憶装置においては、メモリセルマットMat1bにおけるメモリセルからデータを出力する場合、ローカル入出力線LIO1a、LIO1bまたはローカル入出力線LIO1c、LIO1dが用いられることとなる。
この際、メモリセルマットMat1bにおけるメモリセルからのデータと、メモリセルマットMat1aまたはMat1cにおけるメモリセルからのデータとが、ローカル入出力線上で衝突しないようにする必要がある。
【0051】
このため、本実施形態においては、Yデコーダが、同一のローカル入出力線LIOにデータを出力するメモリセルを同時に選択することのないように、Yデコーダの動作に対し制限を加えられている。
すなわち、本実施形態においては、グループA及びBに分割し、これに対応してローカル入出力線もグループA及びBの間で分離している。
このため、ローカル入出力線LIO1aに対し、1次増幅回路群SA1b中の所定の1次増幅回路を接続する場合、ローカル入出力線LIO1aに対し、1次増幅回路群SA1a中の所定の1次増幅回路が接続されていると、ローカル入出力線LIO1aにおいて2つのメモリセルからのデータが衝突することになる。
【0052】
したがって、上記Yデコーダの制限として、グループA、Bの分割により、カラムアドレスの境界がある1次増幅回路群SA1bの出力を、グループA、Bの動作に対応してローカル入出力線LIO1a、LIO1b、LIO1c及びLIO1dに対して出力させる必要がある。
このため、1次増幅回路群SA1b内の1次増幅回路と各ローカル入出力線との接続を制御するYスイッチにおいて、1次増幅回路群SA1bに対して、所定のカラムアドレスを用いて、1次増幅回路群SA1bの出力を1/2単位にて制御するように構成する。このとき、グループA及びBに分割されたローカル入出力線LIO1aとLIO1cとの間、またローカル入出力線LIO1bとLIO1dとにそれぞれ、1/2とした1次増幅回路群SA1bの出力信号が独立に出力されるように、Yスイッチも分割されたローカル入出力線に対応して動作するよう、所定のカラムアドレスでグループ分けして、それぞれのグループにYスイッチを設けて、対応するローカル入出力線に出力する構成とする。他の、1次増幅回路群SA2b、SA3b、SA4b、SA5bも同様である。
【0053】
<第2の実施形態>
図3は本発明の第2の実施形態による半導体記憶装置の構成例を示すブロック図である。
この図において、
図1に示す第1の実施形態による半導体記憶装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図3に示すように、本実施形態においては、LIOバイパス配線8−1a及び8−2aをメモリセル領域上で交差させ、同様に、LIOバイパス配線8−3a及び8−4aをメモリセル領域上で交差させ、LIOバイパス配線8−1c及び8−2cをメモリセル領域上で交差させ、LIOバイパス配線8−3c及び8−4cをメモリセル領域上で交差させる。
このような構成とすることにより、第2の実施形態による半導体記憶装置は、第1の実施形態による半導体記憶装置の効果に加え、LIOバイパス配線に隣接して配線される他の信号線との配線間容量の影響の偏りを減少させ、各LIOバイパス配線間の容量を同様とする効果を有する。
【0054】
<第3の実施形態>
図4は本発明の第2の実施形態による半導体記憶装置の構成例を示すブロック図である。
この図において、
図1に示す第1の実施形態による半導体記憶装置と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図4に示すように、本実施形態においては、Yデコーダ内にメモリセルマトリックス内の2次増幅回路(DA/WA)と同一構成の2次増幅回路(DA/WA)として、2次増幅回路DA/WA11及びDA/WA12を配置している。
すなわち、メモリセル領域の端部に位置したメモリマット列MT4に隣接する1次増幅回路列ST4及びST5において、1次増幅回路列ST5とLIOバイパス配線にて接続する異なる他の1次増幅回路列(ST)がメモリセルマトリックス上に存在していない。
【0055】
ここで、LIOバイパス配線により接続する2次増幅回路(DA/WA)が存在しないメモリセルマット列ST5を救済するため、Yデコード(YDEC)内に1次増幅回路列ST5と組となる2次増幅回路DA/WA11及びDA/WA12を形成している。1次増幅回路SA5aのローカル入出力線LIO5bと2次増幅回路DA/WA11とのローカル入出力線LIO6gとはLIOバイパス配線8−5aにより接続され、1次増幅回路SA5cのローカル入出力線LIO5dと2次増幅回路DA/WA12とのローカル入出力線LIO6hとはLIOバイパス配線8−5cにより接続されている。
また、2次増幅回路DA/WA11、DA/WA12は、常にローカル入出力線LIO6g、ローカル入出力線LIO6hそれぞれからの入力を増幅する構成となっている。
このような構成とすることにより、第3の実施形態による半導体記憶装置は、第1の実施形態による半導体記憶装置の効果に加え、メモリセルマトリックス上にて隣接しない他の1次増幅回路列(ST)がなく、増加させた出力データを増幅するための2次増幅回路(DA/WA)が存在しないローカル入出力線(LIO)についても、対応する2次増幅回路(DA/WA)を設定することが可能となる。