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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-07-13
(54)【発明の名称】メモリのプリチャージ回路
(51)【国際特許分類】
   G11C 11/419 20060101AFI20230706BHJP
【FI】
G11C11/419 120
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2022568803
(86)(22)【出願日】2021-05-12
(85)【翻訳文提出日】2022-12-15
(86)【国際出願番号】 EP2021062646
(87)【国際公開番号】W WO2021228953
(87)【国際公開日】2021-11-18
(31)【優先権主張番号】20174140.2
(32)【優先日】2020-05-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521417325
【氏名又は名称】ゼナージック エービー
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】マコシージュ,アダム
【テーマコード(参考)】
5B015
【Fターム(参考)】
5B015HH01
5B015HH03
5B015JJ03
5B015KA33
5B015KA34
(57)【要約】
本開示は、メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路に関し、プリチャージ回路は、第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、プリチャージ及び制限ユニットを備え、プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される。
【選択図】図5A

【特許請求の範囲】
【請求項1】
メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路であって、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される、前記プリチャージ回路。
【請求項2】
前記プリチャージ回路は、前記プリチャージサイクルの開始直後に、第1のフローティングレベルから前記第1のビット線プリチャージレベルを、及び、第2のフローティングレベルから前記第2のビット線プリチャージレベルを設定するように構成される、請求項1に記載のプリチャージ回路。
【請求項3】
前記第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるPMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースのプリチャージ部分と、PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分であって、供給電圧(VDD)または接地基準レベル(GND)に対して前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを、前記PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分の第1の制限プリチャージレベルノードに前記第1のビット線を短絡することによって、及び、前記PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分の第2の制限プリチャージレベルノードに前記第2のビット線を短絡することによって、実質的な遅延なく制限するように構成される、前記PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分と、を備える、先行請求項のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項4】
プリチャージ部分を提供するために直列に接続されている、第1のPMOSトランジスタ、第2のPMOSトランジスタ、及び第3のPMOSトランジスタと、
制限部分を提供するために前記プリチャージ部分と供給電圧(VDD)との間に接続される、第4のPMOSトランジスタ及び第5のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のビット線は、前記第4のPMOSトランジスタの第4のゲート端子または前記第2のPMOSトランジスタの第2のゲート端子のいずれかに接続され、それによって前記第1のビット線プリチャージレベルを制限し、
前記第2のビット線は、前記第5のPMOSトランジスタの第5のゲート端子または前記第3のPMOSトランジスタの第3のゲート端子のいずれかに接続され、それによって前記第2のビット線プリチャージレベルを制限する、先行請求項のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項5】
プリチャージ部分を提供するために直列に接続される、第1のNMOSトランジスタ、第2のNMOSトランジスタ、及び第3のNMOSトランジスタと、
前記接地基準点に対する制限部分を提供するために、前記プリチャージ部分と接地基準点(GND)との間に接続される、第4のNMOSトランジスタ及び第5のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のビット線は、前記第4のNMOSトランジスタの第4のゲート端子または前記第2のNMOSトランジスタの第2のゲート端子のいずれかに接続され、それによって、前記接地基準点に対する前記第1のビット線プリチャージレベルを制限し、
前記第2のビット線は、前記第5のNMOSトランジスタの第5のゲート端子または前記第3のNMOSトランジスタの第3のゲート端子のいずれかに接続され、それによって、前記接地基準点に対する前記第2のビット線プリチャージレベルを制限する、請求項1または2に記載のプリチャージ回路。
【請求項6】
プリチャージ部分は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のPMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のPMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のPMOSトランジスタと前記第3のPMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第2のゲート端子、及び前記第3のゲート端子に接続され、
制限部分は、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のPMOSトランジスタであって、前記第4のPMOSは前記第2のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第4のPMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のPMOSトランジスタであって、前記第5のPMOSは前記第3のPMOSトランジスタと前記供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第5のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第4のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第5のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、先行請求項のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項7】
前記プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のPMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のPMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のPMOSトランジスタと、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のPMOSトランジスタであって、前記第4のPMOSは前記第2のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第4のPMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のPMOSトランジスタであって、前記第5のPMOSは前記第3のPMOSトランジスタと前記供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第5のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のPMOSトランジスタと前記第3のPMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第4のゲート端子、及び前記第5のゲート端子に接続され、
前記第2のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第3のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、請求項1~4のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項8】
前記第4のPMOSトランジスタ及び前記第5のPMOSトランジスタは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記供給電圧(VDD)と比較して制限されるように寸法決めされる、及び/または、前記第4のPMOSトランジスタ及び前記第5のPMOSトランジスタのトランジスタタイプは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記供給電圧(VDD)と比較して制限されるように選択される、請求項6または7に記載のプリチャージ回路。
【請求項9】
プリチャージ部分は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第2のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第3のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第2のゲート端子、及び第3のゲート端子に接続され、
制限部分は、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のNMOSトランジスタであって、前記第4のNMOSは前記第2のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、前記第4のNMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のNMOSトランジスタであって、前記第5のNMOSは前記第3のNMOSトランジスタと前記接地基準点(GND)との間に接続される、前記第5のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第4のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第5のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、請求項1~4のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項10】
前記プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のNMOSトランジスタであって、前記第4のNMOSは前記第2のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、前記第4のNMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のNMOSトランジスタであって、前記第5のNMOSは前記第3のNMOSトランジスタと前記接地基準点(GND)との間に接続される、前記第5のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第2のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第3のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第4のゲート端子、及び前記第5のゲート端子に接続され、
前記第2のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第3のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、請求項1~4のいずれか1項に記載の前記プリチャージ回路。
【請求項11】
前記第4のNMOSトランジスタ及び前記第5のNMOSトランジスタは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記接地基準点(GND)よりも高くなるように寸法決めされる、及び/または、前記第4のNMOSトランジスタ及び前記第5のNMOSトランジスタは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記接地基準点(GND)よりも高くなるように選択される、請求項9または10に記載のプリチャージ回路。
【請求項12】
前記プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第2のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第3のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第2のゲート端子、及び前記第3のゲート端子に接続される、請求項1~4のいずれか1項に記載の前記プリチャージ回路。
【請求項13】
前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルは前記供給電圧(VDD)よりも10~80%低く、好ましくは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルは前記供給電圧(VDD)よりも20~80%低く、さらに好ましくは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルは前記供給電圧(VDD)より20~70%低い、先行請求項のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項14】
メモリセルアレイのマッチ線のためのプリチャージ回路であって、
マッチ線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記マッチ線のマッチ線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記マッチ線プリチャージレベルを制限するように構成される、前記メモリセルアレイのマッチ線のためのプリチャージ回路。
【請求項15】
列及び行に配置された複数のメモリセルであって、それぞれのメモリセルは第1のビット線及び第2のビット線からアクセスされる第1の記憶ノード及び第1の反転記憶ノードを画定するメモリセルトランジスタの配置構成を含む、前記複数のメモリセルと、
少なくとも1つのプリチャージ回路であって、前記プリチャージ回路は、列内の前記第1のビット線及び前記第2のビット線に接続され、それぞれのプリチャージ回路は、プリチャージサイクル中に、前記第1のビット線を第1のビット線プリチャージレベルに、及び前記第2のビット線を第2のビット線プリチャージレベルに制限するように構成される、前記少なくとも1つのプリチャージ回路と、を備える、メモリ。
【請求項16】
前記メモリセルトランジスタの配置構成は、
前記第1の記憶ノード及び前記第1の反転記憶ノードを画定する第1のクロスカップルインバータ及び第2のクロスカップルインバータを形成する、第1のメモリセルトランジスタ、第2のメモリセルトランジスタ、第3のメモリセルトランジスタ、及び第4のメモリセルトランジスタと、
前記第1の記憶ノードと前記第1のビット線との間に接続される第5のメモリセルトランジスタ、及び/または前記第1の反転記憶ノードと前記第2のビット線との間に接続される第6のトランジスタと、を備える、請求項15に記載のメモリ。
【請求項17】
前記プリチャージ回路は、
前記第1のビット線及び前記第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される、請求項15または16に記載のメモリ。
【請求項18】
それぞれの列に配置されたメモリセルは、第1のローカルビット線及び第2のローカルビット線に接続され、少なくとも1つのローカルプリチャージ回路はそれぞれのローカルビット線に接続され、第1のグローバルビット線は、任意の第1のローカルビット線に接続されるように構成可能であり、第2のグローバルビット線は、任意の第2のローカルビット線に接続されるように構成可能であり、グローバルプリチャージ回路は、前記第1のグローバルビット線及び前記第2のグローバルビット線に接続される、請求項15~17のいずれか1項に記載のメモリ。
【請求項19】
前記ローカルビット線及び前記グローバルビット線は、スイッチ要素によって分離される、請求項18に記載のメモリ。
【請求項20】
前記グローバルプリチャージ回路は、供給電圧レベル(VDD)よりも10~50%低いプリチャージレベルに前記ビット線をプリチャージするように構成され、前記ローカルプリチャージ回路は、前記ビット線を前記供給電圧レベルにプリチャージするように構成される、請求項18または19に記載のメモリ。
【請求項21】
前記少なくとも1つのプリチャージ回路は、請求項1から14のいずれか1項に記載の少なくとも1つのプリチャージ回路である、請求項15~20のいずれか1項に記載のメモリ。
【請求項22】
請求項1~14のいずれか1項に記載の少なくとも1つのプリチャージ回路を備える、メモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、メモリセルアレイのビット線のための電力効率の高いプリチャージ回路に関する。本開示はさらに、少なくとも1つのプリチャージ回路を備えるスタティックランダムアクセスメモリなどのメモリに関する。
【背景技術】
【0002】
スタティックランダムアクセスメモリは、集積回路で広く使用されており、回路の消費電力のかなりの部分を占める場合がある。SRAMメモリの代表的なメモリセルは、6個のMOSFETで構成される6トランジスタ(6T)メモリセルである。それぞれのビットは、2つのクロスカップルインバータを形成する4つのトランジスタに記憶される。4つのトランジスタに加えて、2つのクロスカップルインバータは、標準的なシングルポート6T SRAMセルの共通ワード線によって制御される、さらに2つのアクセストランジスタを介してビット線及び反転ビット線に接続される。他のタイプのSRAMが存在する。
【0003】
標準的な6Tメモリセルの例では、セルへのアクセスはワード線によって有効になり、ワード線は、セルがビット線に接続されているかどうかを制御するアクセストランジスタを制御し、ビット線は、読み出し動作及び右動作のためにデータを転送するのに使用される。メモリセルのアクセスの前に、プリチャージ回路を使用してビット線を初期化し、すなわち、標準動作では、供給電圧をビット線にロードする。ビット線は、その長さとアクセストランジスタの拡散容量のために大きな容量を有する。この構造及びプロセスの結果、メモリアクセスエネルギーの大部分がビット線のプリチャージによって消費され得る。通常、それを低減する唯一のやり方は電圧スケーリングによるものであるが、速度及び安定性の問題を含む他の問題をもたらす。そのように、より電力効率の高い解決策、とりわけ、改善されたプリチャージ回路、及びそのような改善されたプリチャージ回路を備えるメモリが必要とされている。
【0004】
連想メモリ(CAM)及び三値連想メモリ(TCAM)では、データを読み出す代わりに、検索されたデータが入力としてメモリに供給され、通常はマッチ線と呼ばれる一連の出力線は、入力データに一致が見出されたか否かの情報を出力している。これらのメモリでは、メモリ全体がアクセスされるため、マッチ線におけるスイッチングエネルギーが非常に高くなる可能性がある。
【0005】
米国特許第5771190号は、正の高電源電圧及び正の低電源電圧で給電される2安定ラッチ回路内のワード線によってゲート制御される2つのpチャネルエンハンスメント型アクセストランジスタを介してビット線対から供給されるデータビットを記憶することができるスタティック型ランダムアクセスメモリセルを開示しており、ここで、正の低電源電圧はワード線のアクティブレベルよりも高いため、2安定ラッチ回路は書き込みデータビットの論理レベルに応じて確実に状態を変更する。
【0006】
米国特許出願公開第2017/243633号は、SRAMセルグループのメモリセル配置構成を開示しており、この場合、グループのそれぞれにおいて、複数のSRAMセルは、少なくとも1つの共通ローカルビット線によってローカル読み出し増幅器の入力に接続される。増幅器の出力は共有グローバルビット線に接続される。グローバルビット線はプリチャージ回路に接続され、プリチャージ回路は、データを読み出す前にプログラム可能なプリチャージ電圧でグローバルビット線をプリチャージするように適合される。プリチャージ回路は、プログラム可能なプリチャージ電圧でグローバルビット線をプリチャージするためにグローバルビット線に接続されたプリチャージ調整回路を備えるリミッタ回路と、プリチャージ調整回路及びグローバルビット線に接続されて、電圧レベルを変えることなくグローバルビット線のリーク電流を補償する評価及び変換回路とを備える。
【0007】
米国特許出願公開第2007/247885号は、それぞれがデータビットを記憶するユニットセルの複数のビットを含み、マッチ線に結合されたエントリを開示している。マッチ線には、1エントリにおいて1ビットミス状態で流れるマッチ線電流よりも小さく、1エントリにおいて全ビット一致状態で流れるマッチ線電流よりも大きい制限電流値を有する充電電流が供給される。マッチ線のプリチャージ電圧レベルは、電源電圧の半分以下の電圧レベルに制限される。
【0008】
欧州特許出願公開第2211352号は、第1のビット線、第2のビット線、及びワード線に接続する第1のメモリ回路と、第1のプリチャージ制御線、第1のビット線、及び第2のビット線に接続し、かつ第1のプリチャージ制御線からの入力に基づいて第1のビット線及び第2のビット線のプリチャージを行う第1のプリチャージ制御回路と、第1のトランジスタ、第2のトランジスタ、第3のトランジスタ、及び第4のトランジスタを有する読み出し制御回路とを含む半導体メモリデバイスであって、第4のトランジスタは、充電されたグローバルビット線ドライバ制御線からの入力に基づいて導通し、第1のビット線及び第2のビット線を有する列がそのように選択され、メモリ回路のうち駆動されたワード線に接続するメモリ回路に保持された情報が第3のビット線に出力される、半導体メモリデバイスを開示している。
【発明の概要】
【0009】
従って、本開示の第1の態様は、スタティックランダムアクセスメモリまたは連想メモリまたは三値連想メモリにおける動的電力の低減に関し、とりわけ、メモリのプリチャージ回路に関する。第1の実施形態によると、メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路は、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、プリチャージ及び制限ユニットを備え、プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される。
【0010】
プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される。
【0011】
本開示のプリチャージ回路は、読み出し及び書き込み動作のためにビット線のプリチャージレベルを制限するためのコンパクトで高速な解決策を提供する。この解決策は、単一のプリチャージサイクルでフローティングレベルからプリチャージレベルを制限し、かつ大幅な遅延なく、セルの安定性またはメモリ性能に影響を与えることなく機能する。
【0012】
メモリのメモリセル及びプリチャージ回路は、通常、共通の供給電圧(VDD)で動作する。プリチャージ及び制限ユニットを含むプリチャージ回路は、そのように、メモリセルの電圧レベルに等しい一般的な供給電圧で動作し得る。しかしながら、本開示で実証されるように、プリチャージ回路のトランジスタを接続し、かつ、プリチャージ中のビット線の電圧レベルが供給電圧ではなくより低いレベルになるように、トランジスタのいくつかの寸法及びタイプを選択することが可能である。一例として、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルは、供給電圧(VDD)よりも10~80%または20~80%低くしてもよい。この実装は、大幅な省電力を含意し得る。この技術は、メモリセルの安定性に悪影響を及ぼさないように、十分な余裕を持たせた範囲の供給電圧に使用可能である。本発明者は、プリチャージ回路が、プリチャージサイクルの開始直後に、第1のフローティングレベルから第1のビット線プリチャージレベルを、及び、第2のフローティングレベルから第2のビット線プリチャージレベルを設定するように構成できることを認識している。本開示で実証されるように、PMOSベース、NMOSベース、またはこれらの組み合わせを含むいくつかの可能な実施形態がある。
【0013】
本開示はさらに、スタティックランダムアクセスメモリ、連想メモリ、または三値連想メモリなどのメモリであって、
列及び行に配置された複数のメモリセルであって、第1のビット線及び第2のビット線からアクセスされる第1の記憶ノード及び第1の反転記憶ノードを画定するメモリセルトランジスタの配置構成を含む、複数のメモリセルと、
少なくとも1つのプリチャージ回路であって、プリチャージ回路は、列内の第1のビット線及び第2のビット線に接続され、それぞれのプリチャージ回路は、プリチャージサイクル中に、第1のビット線を第1のビット線プリチャージレベルに、及び第2のビット線を第2のビット線プリチャージレベルに制限するように構成される、少なくとも1つのプリチャージ回路と、を備えるメモリに関する。
【0014】
ビット線のプリチャージレベルを、好ましくは一般的な供給電圧(VDD)よりも低いレベルに制限することによって、図2に示されるように、メモリの動的消費電力を大幅に改善可能である。制限されたプリチャージレベルの値は、読み出し及び書き込みにおけるビットセルの安定性が影響を受けないように調節され得、これは設計段階で実現可能である。この解決策は、高速で、単一のプリチャージ動作の範囲内で適用され、セルの安定性またはメモリ性能に影響を与えることなく機能するように構成可能である。
【0015】
メモリの1つの実施形態では、メモリはローカルプリチャージ回路及びグローバルプリチャージ回路の両方を有する。具体的には、グローバルプリチャージ回路は、ビット線を低減/制限されたプリチャージレベル、例えば、供給電圧レベルよりも10~80%または20~80%低いプリチャージレベルなどのプリチャージレベルにプリチャージするように構成され得るのに対し、ローカルプリチャージ回路は十分な供給電圧レベルでプリチャージし得る。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】メモリセルアレイのビット線のための本開示のプリチャージ回路の例示的な実施形態を示す図である。
図2】本開示のプリチャージ回路を使用するメモリアクセスの信号レベルの例を示す図である。
図3】本開示のプリチャージ回路のさらなる実施形態を示す図である。
図4】本開示のプリチャージ回路のさらなる実施形態を示す図である。
図5A】本開示のプリチャージ回路の実施形態のトランジスタレベルの実装を示す図である。
図5B】本開示のプリチャージ回路の実施形態のトランジスタレベルの実装を示す図である。
図5C】本開示のプリチャージ回路の実施形態のトランジスタレベルの実装を示す図である。
図5D】本開示のプリチャージ回路の実施形態のトランジスタレベルの実装を示す図である。
図5E】本開示のプリチャージ回路の実施形態のトランジスタレベルの実装を示す図である。
図6A】プリチャージ制限回路の速度及び信頼性をさらに改善する実施形態を示す図である。
図6B】プリチャージ制限回路の速度及び信頼性をさらに改善する実施形態を示す図である。
図7A】本開示のプリチャージ回路のための等化回路の実施形態を示す図である。
図7B】本開示のプリチャージ回路のための等化回路の実施形態を示す図である。
図7C】本開示のプリチャージ回路のための等化回路の実施形態を示す図である。
図8】PMOS/NMOSを混合した実装を使用する本開示のプリチャージ回路のさらなる実施形態を示す図である。
図9】PMOS/NMOSを混合した実装の例を示す図である。
図10】複数のメモリセルを含む本開示のメモリであって、ローカルプリチャージ回路及びグローバルプリチャージ回路を含むメモリの一実施形態を示す図である。
図11】ローカルプリチャージ回路及びグローバルプリチャージ回路が異なるプリチャージレベルで動作する、本開示のメモリのさらなる実施形態を示す図である。
図12】メモリセルの一例を示す図である。
図13】CAMセグメントの2つのCAMセルの一例を示す図である。
図14図6の速度及び信頼性の改善のためのEQ信号及びnEQ信号の駆動の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本開示は、メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路に関する。プリチャージ回路は、第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージユニットと、プリチャージユニットの動作を制御することによって、メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される制限ユニットとを備える。制限ユニットはプリチャージユニットの一体部分と見なされ得る。好ましくは、プリチャージ回路は、プリチャージサイクル中に遅延なく第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルを制限するように適合される。第1のビット線は正または「真」ビット線であり得、第2のビット線は、メモリセルアレイの列の正または「真」ビット線の反対の値である負または「偽」ビット線であり得る。ある特定の状況下では、2つではなく1つのビット線のみを有するメモリが実現され得る。そのようなメモリについて、プリチャージ回路は、第1のビット線をプリチャージし、かつプリチャージサイクル中に第1のビット線を第1のビット線プリチャージレベルに制限するように構成され得る。1つの実施形態において、プリチャージ回路は、
第1のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、プリチャージ及び制限ユニットを備え、
プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで第1のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される。
【0018】
拡張により、プリチャージ及び制限ユニットは、動作に応じて異なるビット線が使用される、2つ以上のビット線を有する構成を有する任意のビットセルに構成及び適用されてもよい。これには、例えば、1つの読み出しビット線及び2つの読み出し/書き込みビット線を有する2ポート8Tビットセルと、2組の読み出し/書き込みビット線を有するデュアルポート8Tビットセルとが含まれ得る。
【0019】
プリチャージレベルの制限は、一般的な供給電圧レベル(VDD)である従来のプリチャージレベルに関連する制限と見なされてもよい。プリチャージ及び制限ユニットは、そのように、メモリセルの電圧レベルに等しい一般的な電圧レベル(VDD)で動作し得る。この概念は図2に例示されている。通常のアプローチのようにVDDにプリチャージする代わりに、ビット線はより低いVPREレベルにプリチャージされる。好ましくは、プリチャージ回路は、プリチャージサイクルが始まると実質的に即座にプリチャージが起こるように配置される。メモリのメモリセルのアクセス後、ビット線はフローティング電圧レベルを有し得る。従って、メモリのプリチャージ回路は、新しいアクセスのためにビット線を準備するためのものである。それ故に、本開示のプリチャージ回路の1つの実施形態では、プリチャージ回路は、プリチャージサイクルの開始直後に、第1のフローティングレベルから第1のビット線プリチャージレベルを、及び、第2のフローティングレベルから第2のビット線プリチャージレベルを設定するように構成される。
【0020】
本開示のプリチャージ回路の1つの実施形態によると、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルは、供給電圧(VDD)より10~80%低く、好ましくは供給電圧(VDD)より20~70%低い、または供給電圧(VDD)より10~50%低く、好ましくは、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルは、供給電圧(VDD)より20~40%低い。プリチャージ回路は、それによって、ダイオード接続トランジスタを有するプリチャージ回路を通してプリチャージすることによって、ビット線上で動的に低減したプリチャージ電圧を提供し得る。これによって、読み出し及び書き込みの両方の間にプリチャージ電圧が低減して、電圧の動的エネルギーの平方根依存性により、アクセスエネルギーが低下する。利得は、アクセスされたワードにおいて、とりわけ書き込みに対して重要であり得るが、読み出し及び書き込みの両方の場合に読み出しモードにあるアクセスされたワード線上の残りのセルに対しても重要である場合がある。本開示で実証されるように、ある特定の方法でトランジスタを接続し、かつトランジスタの寸法を定めるまたはタイプを選択することによって、または可能な場合、プリチャージトランジスタのボディバイアス電圧を変更することによって、種々のやり方で実装を行うことができる。
【0021】
述べたように、本開示のプリチャージ及び制限ユニットは、多くの実装で実現され得る。図1図3、及び図4は、プリチャージ制限回路によってプリチャージ回路を補うことができる方法を示し、オプションとして等化回路がある高レベルの図である。図5A図5Eは、トランジスタレベルの実装の例を示している。プリチャージ回路がPMOSトランジスタ解決策に基づく場合、当業者は、対応するNMOS解決策においても実装を実現できることを認めるであろう。これには、NMOSトランジスタを使用すること、及び、プリチャージ回路をVDDではなくGNDに接続することが含まれる。それ故に、プリチャージレベルを制限することは、本開示の文脈の範囲内で、GNDレベルに関して制限すること、すなわち、GNDにプリチャージするのではなく、GNDよりも10~80%高い、GNDよりも20~80%高い、もしくはGNDより20~70%高いなど、または、GNDより10~50%高い、好ましくはGNDより20~40%高いなど、地上よりも高いプリチャージレベルにプリチャージすることと解釈され得る。
【0022】
本開示のプリチャージ及び制限ユニットの1つの実施形態は、第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるPMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースのプリチャージ部分と、PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分であって、供給電圧(VDD)または接地基準レベル(GND)に対して第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルを、PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分の第1の制限プリチャージレベルノードに第1のビット線を短絡することによって、及び、PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分の第2の制限プリチャージレベルノードに第2のビット線を短絡することによって、実質的な遅延なく制限するように構成される、PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分と、を備える。
【0023】
より具体的には、プリチャージ回路は、
プリチャージ部分を提供するために直列に接続されている、第1のPMOSトランジスタ、第2のPMOSトランジスタ、及び第3のPMOSトランジスタと、
制限部分を提供するためにプリチャージ部分と供給電圧(VDD)との間に接続される、第4のPMOSトランジスタ及び第5のPMOSトランジスタと、を備えてもよく、
第1のビット線は、第4のPMOSトランジスタの第4のゲート端子または第2のPMOSトランジスタの第2のゲート端子のいずれかに接続され、それによって第1のビット線プリチャージレベルを制限し、
第2のビット線は、第5のPMOSトランジスタの第5のゲート端子または第3のPMOSトランジスタの第3のゲート端子のいずれかに接続され、それによって第2のビット線プリチャージレベルを制限する。
【0024】
同じ構造がNMOSトランジスタを使用して可能である。この実施形態では、プリチャージ回路は、
プリチャージ部分を提供するために直列に接続される、第1のNMOSトランジスタ、第2のNMOSトランジスタ、及び第3のNMOSトランジスタと、
接地基準点に対する制限部分を提供するために、プリチャージ部分と接地基準点(GND)との間に接続される、第4のNMOSトランジスタ及び第5のNMOSトランジスタと、を備え、
第1のビット線は、第4のNMOSトランジスタの第4のゲート端子または第2のNMOSトランジスタの第2のゲート端子のいずれかに接続され、それによって、接地基準点に対する第1のビット線プリチャージレベルを制限し、
第2のビット線は、第5のNMOSトランジスタの第5のゲート端子または第3のNMOSトランジスタの第3のゲート端子のいずれかに接続され、それによって、接地基準点に対する第2のビット線プリチャージレベルを制限する。
【0025】
1つの実施形態によると、プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のPMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のPMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のPMOSトランジスタと、を備え、
第1のPMOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタとの間の接続は、第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
第1のPMOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタとの間の接続は、第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、第1のゲート端子、第2のゲート端子、及び第3のゲート端子に接続される。
【0026】
制限部分は、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のPMOSトランジスタであって、第4のPMOSは第2のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される、第4のPMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のPMOSトランジスタであって、第5のPMOSは第3のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される第5のPMOSトランジスタと、を備えてもよく、
第4のゲート端子は第1のビット線ノードに接続され、第5のゲート端子は第2のビット線ノードに接続される。
【0027】
1つの実施形態によると、第2のPMOSトランジスタ及び第3のPMOSトランジスタは接地基準点(GND)に接続される。この実施形態では、3つのPMOSトランジスタで、接地プリチャージ及び制限ユニットを実現するのに十分であり得る。
【0028】
第4のPMOSトランジスタ及び第5のPMOSトランジスタは、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルが供給電圧(VDD)と比較して制限されるように寸法決めされ得る、及び/または、第4のPMOSトランジスタ及び第5のPMOSトランジスタのトランジスタタイプは、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルが供給電圧(VDD)と比較して制限されるように選択される。見られるように、第4のトランジスタ及び第5のトランジスタのゲート信号をビット線に接続することと、ビット線のプリチャージ値を制限する特性を有する第4のトランジスタ及び第5のトランジスタを選択することとの組み合わせは、実質的な遅延なく求められたプリチャージレベルを提供するやり方で行われ得る。同様に、NMOS実装では、第4のNMOSトランジスタ及び第5のNMOSトランジスタは、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルが接地基準点(GND)よりも高くなるように寸法決めされ得る、及び/または、第4のNMOSトランジスタ及び第5のNMOSトランジスタは、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルが接地基準点(GND)よりも高くなるように選択される。
【0029】
この実施形態におけるPMOSトランジスタはNMOSトランジスタであり得、供給電圧VDDはGNDであり得る。
【0030】
さらなる実施形態によると、プリチャージ部分は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のPMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のPMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のPMOSトランジスタと、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のPMOSトランジスタであって、第4のPMOSは第2のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される、第4のPMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のPMOSトランジスタであって、第5のPMOSは第3のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される、第5のPMOSトランジスタと、を備え、
第1のPMOSトランジスタと第2のPMOSトランジスタとの間の接続は、第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
第1のPMOSトランジスタと第3のPMOSトランジスタとの間の接続は、第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、第1のゲート端子、第4のゲート端子、及び第5のゲート端子に接続される。
【0031】
この実施形態では、第2のゲート端子は第1のビット線ノードに接続され得、第3のゲート端子は第2のビット線ノードに接続される。
【0032】
第4のPMOSトランジスタ及び第5のPMOSトランジスタは、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルが供給電圧(VDD)と比較して制限されるように寸法決めされ得る、及び/または、第4のPMOSトランジスタ及び第5のPMOSトランジスタのトランジスタタイプは、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルが供給電圧(VDD)と比較して制限されるように選択される。
【0033】
この実施形態におけるPMOSトランジスタはNMOSトランジスタであり得、供給電圧VDDはGNDであり得る。
【0034】
さらなる実施形態において、プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、を備え、
第1のNMOSトランジスタと第2のNMOSトランジスタとの間の接続は、第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
第1のNMOSトランジスタと第3のNMOSトランジスタとの間の接続は、第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、第1のゲート端子、第2のゲート端子、及び第3のゲート端子に接続される。
【0035】
制限部分は、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のNMOSトランジスタであって、第4のNMOSは第2のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、第4のNMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のNMOSトランジスタであって、第5のNMOSは第3のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、第5のNMOSトランジスタと、をさらに備えてもよく、
第4のゲート端子は第1のビット線ノードに接続され、第5のゲート端子は第2のビット線ノードに接続される。
【0036】
さらなる実施形態において、プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のNMOSトランジスタであって、第4のNMOSは第2のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、第4のNMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のNMOSトランジスタであって、第5のNMOSは第3のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、第5のNMOSトランジスタと、を備え、
第1のNMOSトランジスタと第2のNMOSトランジスタとの間の接続は、第1のビット線に接続される第1のビット線ノードを画定し、
第1のNMOSトランジスタと第3のNMOSトランジスタとの間の接続は、第2のビット線に接続される第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、第1のゲート端子、第4のゲート端子、及び第5のゲート端子に接続される。
【0037】
第2のゲート端子は第1のビット線ノードに接続され得、第3のゲート端子は第2のビット線ノードに接続され得る。第4のNMOSトランジスタ及び第5のNMOSトランジスタは、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルが接地基準点(GND)よりも高くなるように寸法決めされ得る、及び/または、第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルが接地基準点(GND)よりも高くなるように選択され得る。
【0038】
本開示の例から、本開示のプリチャージ回路の範囲内で、PMOS、NMOS、またはこれらの組み合わせに基づくVDDリミッタによって、及び、PMOS、NMOS、またはこれらの組み合わせに基づく対応するGNDリミッタによって、ビット線を制限することが可能であることが理解できる。
【0039】
プリチャージ回路は、第1のビット線と第2のビット線との間に接続された等化回路をさらに含んでもよい。等化回路は、プリチャージ回路の一体部分であってもよい。等化回路の例は、図7A図7Cで見出される。
【0040】
1つの実施形態では、等化回路は、第1のビット線と第2のビット線との間に接続されたイコライズ用のNMOSトランジスタまたはイコライズ用のPMOSトランジスタを含み、プリチャージ信号はイコライズ用のNMOSトランジスタまたはイコライズ用のPMOSトランジスタのゲート端子に接続される。代替的な実施形態では、等化回路は、並列に接続されたイコライズ用のNMOSトランジスタ及びイコライズ用のPMOSトランジスタを含み、イコライズ用のNMOSトランジスタ及びイコライズ用のPMOSトランジスタは、第1のビット線と第2のビット線との間に接続される。
【0041】
本開示はさらに、スタティックランダムアクセスメモリなどのメモリであって、
列及び行に配置された複数のメモリセルであって、それぞれのメモリセルは、第1のビット線及び第2のビット線からアクセスされる第1の記憶ノード及び第1の反転記憶ノードを画定するメモリセルトランジスタの配置構成を含む、複数のメモリセルと、
少なくとも1つのプリチャージ回路であって、プリチャージ回路は、列内の第1のビット線及び第2のビット線に接続され、それぞれのプリチャージ回路は、プリチャージサイクル中に、第1のビット線を第1のビット線プリチャージレベルに、及び第2のビット線を第2のビット線プリチャージレベルに制限するように構成される、少なくとも1つのプリチャージ回路と、を備えるメモリに関する。
【0042】
プリチャージ回路は、本開示のプリチャージ回路の任意の実施形態であり得る。メモリセルは、例えば、4T、5T、6T、7T、8T、または任意の適したメモリセルのセルであり得る。メモリは、スタティックランダムアクセスメモリまたは連想メモリまたは三値連想メモリであってもよい。
【0043】
メモリが連想メモリまたは三値連想メモリである場合、本開示のプリチャージ回路を使用して、メモリのマッチ線を制限してもよい。従って、本開示はさらに、メモリセルアレイのマッチ線のためのプリチャージ回路であって、
マッチ線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、マッチ線のマッチ線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、プリチャージ及び制限ユニットを備え、
プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく単一のプリチャージサイクルでマッチ線プリチャージレベルを制限するように構成される、プリチャージ回路に関する。
【0044】
一例として、メモリセルトランジスタの配置構成は、
第1の記憶ノード及び第1の反転記憶ノードを画定する第1のクロスカップルインバータ及び第2のクロスカップルインバータを形成する、第1のメモリセルトランジスタ、第2のメモリセルトランジスタ、第3のメモリセルトランジスタ、及び第4のメモリセルトランジスタと、
第1の記憶ノードと第1のビット線との間に接続される第5のメモリセルトランジスタ、及び/または、第1の反転記憶ノードと第2のビット線との間に接続される第6のトランジスタと、を備えてもよい。
【0045】
プリチャージ回路は、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、プリチャージ及び制限ユニットを備えてもよく、
プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される。
【0046】
メモリは、限定はされないが、
行復号器、
列復号器、
センス増幅器など、メモリを機能させるための任意の追加の周辺部品をさらに含んでもよい。
【0047】
本開示のプリチャージ回路は、メモリ構造において種々のやり方で活用され得る。メモリのパーティション分割では、ローカルプリチャージ回路及びグローバルプリチャージ回路の両方が使用可能である、または、単一のプリチャージ回路がグローバルビット線に接続可能である。従って、1つの実施形態では、それぞれの列に配置されたメモリセルは、第1のローカルビット線及び第2のローカルビット線に接続され、少なくとも1つのローカルプリチャージ回路はそれぞれのローカルビット線に接続され、第1のグローバルビット線は、任意の第1のローカルビット線に接続されるように構成可能であり、第2のグローバルビット線は、任意の第2のローカルビット線に接続されるように構成可能であり、グローバルプリチャージ回路は、第1のグローバルビット線及び第2のグローバルビット線に接続される。
【0048】
ローカルビット線とグローバルビット線は、読み出し中にローカルビット線からグローバルビット線へ、書き込み中にグローバルビット線からローカルビット線への電圧伝達を可能にするように構成され得るスイッチ要素によって分離される。1つの実施形態によると、ローカルビット線及びグローバルビット線は、NMOSトランジスタなどのスイッチ要素によって分離される。この構成の例は図11に示されている。この実装では、ローカルビット線は完全なVDDにプリチャージされてもよいのに対し、グローバルビット線は制限された電圧にプリチャージされる。1つの実施形態では、書き込み動作中に、グローバルビット線のうちの1つが「0」に引き下げられ、「sel」信号を活性化することによってスイッチ要素が開かれる。NMOSスイッチ要素は、制限されたプリチャージ電圧のローカルビット線への伝播を制限して、ビットセルの安定性に対するこの方式の影響を制限する。
【0049】
1つの実施形態では、読み出し動作中に、「sel」信号が両側で同時に活性化される。この実施形態では、一方の側で、グローバルビット線は、使用されるスイッチ要素の種類に応じて、ローカルビット線との電荷共有原理によって一定のままである、または電圧だけ増加する。反対側では、ローカルビット線がグローバルビット線の制限されたプリチャージ電圧を下回るとすぐに、ローカルビット線を介してグローバルビット線が引き下げられる。代替的な実施形態は、ローカルビット線をグローバルビット線プリチャージ電圧を下回るように放電し、次いで「sel」信号を活性化することを含む。
【0050】
より具体的には、ローカルプリチャージ回路は、本開示の制限のないプリチャージ回路であり得、グローバルプリチャージ回路は、本開示の制限ユニットを含み得る。1つの実施形態では、グローバルプリチャージ回路は、供給電圧レベル(VDD)より10~80%低いプリチャージレベルまたは供給電圧レベル(VDD)より10~50%低いプリチャージレベルにビット線をプリチャージするように構成され、ローカルプリチャージ回路は、ビット線を供給電圧レベルにプリチャージするように構成される。また、この場合、プリチャージ回路は、PMOSベースの変形、NMOSベースの変形、またはこれらの組み合わせとすることができる。
【0051】
図面の詳細な説明
本発明について、添付の図面を参照しながらより詳細に説明する。図面は例示であり、本開示のプリチャージ回路及びメモリの特徴のいくつかを示すことを意図しており、本開示の発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【0052】
図1は、メモリセルアレイのビット線(BLT、BLF)のための本開示のプリチャージ回路(100)の例示的な実施形態を示す。プリチャージ回路(100)は、2つのプリチャージ制限回路(101)及び等化回路(110)を備える。プリチャージ及び制限回路(101)のうちの1つと等化回路(110)との間の接続は、第1のビット線ノード(BLT)を画定する。プリチャージ及び制限回路(101)のうちのもう1つと等化回路(110)との間の接続は、第2のビット線ノード(BLF)を画定する。
【0053】
図2は、本開示のプリチャージ回路を使用するメモリアクセスの信号レベルの例を示す。プリチャージサイクル中にビット線がVPREにプリチャージされることが分かる。書き込みサイクル中、バイラインのうちの1つはワード線へのアクセスがある間にGNDになる。アイドルサイクルでは、ビット線は事実上フローティング状態になる。次に、プリチャージサイクルによって読み出しアクセスが開始する。読み出しサイクル中、ワード線がアクセスされ、セルはビット線のうちの1つをゆっくりと放電する。SA+アイドルサイクルは、ワード線が閉じられ、センス増幅器がトリガされる読み出し動作の終了後、ビット線が再びフローティング状態になるアイドルモードになる。
【0054】
図3は、本開示のプリチャージ回路(100)のさらなる実施形態を示す。プリチャージ回路(100)は、プリチャージサイクル中に第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される2つの制限部分(101)と、プリチャージ及び制限ユニットのプリチャージ部分を構成する2つのPMOSトランジスタ(103、104)であって、プリチャージ信号(nPRE)はゲート端子に接続される、2つのPMOSトランジスタ(103、104)と、第1のビット線(BLT)と第2のビット線(BLF)との間に配置される等化回路(110)と、を備える。図4は、2つの制限部分(101)が、供給電圧(VDD)と2つのPMOSトランジスタ(103、104)との間ではなく、ビット線(BLT、BLF)と2つのPMOSトランジスタ(103、104)との間に配置される同様のプリチャージ回路(100)を示す。PMOSトランジスタの代わりに、NMOSトランジスタが使用され得る。
【0055】
図5A図5Eは、本開示のプリチャージ回路(100)の実施形態のトランジスタレベルの実装を示す。図5Aの例において、プリチャージ回路(100)は、第1のPMOSトランジスタ(102)、第2のPMOSトランジスタ(103)、及び第3のPMOSトランジスタ(104)を備える。第1のPMOSトランジスタ(102)のソース端子と第2のPMOSトランジスタ(103)のドレイン端子との間の接続は、第1のビット線ノード(BLT)を画定する。第1のPMOSトランジスタ(102)のドレイン端子と第3のPMOSトランジスタ(104)のドレイン端子との間の接続は、第2のビット線ノード(BLF)を画定する。プリチャージ信号(nPRE)は、第1のPMOSトランジスタ(102)、第2のPMOSトランジスタ(103)、及び第3のPMOSトランジスタ(104)のゲート端子に接続される。第4のPMOSトランジスタ(105)は、第2のPMOSトランジスタ(103)のソース端子と供給電圧(VDD)との間に接続される。第5のPMOSトランジスタ(106)は、第3のPMOSトランジスタ(104)のソース端子と供給電圧(VDD)との間に接続される。第4のPMOSトランジスタ(105)のゲート端子は第1のビット線ノード(BLT)に接続される。第5のPMOSトランジスタ(106)のゲート端子は第2のビット線ノード(BLF)に接続される。第4のPMOSトランジスタ(105)のソース端子は供給電圧(VDD)に接続される。第4のPMOSトランジスタ(105)のドレイン端子は第2のPMOSトランジスタ(103)のソース端子に接続される。第5のPMOSトランジスタ(106)のソース端子は供給電圧(VDD)に接続される。第5のPMOSトランジスタ(106)のドレイン端子は第3のPMOSトランジスタ(104)のソース端子に接続される。図5Aと同様の図5Bの例では、プリチャージ信号(NPRE)は、第1のPMOSトランジスタ(102)、第4のPMOSトランジスタ(105)、及び第5のPMOSトランジスタ(106)のゲート端子に接続されるのに対し、第2のPMOSトランジスタ(103)のゲート端子は第1のビット線ノード(BLT)に接続され、第3のPMOSトランジスタ(104)のゲート端子は第2のビット線ノード(BLF)に接続される。図5Cの例において、プリチャージ回路(100)は、第1のNMOSトランジスタ(113)、第2のNMOSトランジスタ(114)、及び第3のNMOSトランジスタ(115)を備える。第1のNMOSトランジスタ(113)のドレイン端子と第2のNMOSトランジスタ(114)のソース端子との間の接続は、第1のビット線ノード(BLT)を画定する。第1のNMOSトランジスタ(113)のソース端子と第3のNMOSトランジスタ(115)のソース端子との間の接続は、第2のビット線ノード(BLF)を画定する。プリチャージ信号(PRE)は、第1のNMOSトランジスタ(113)、第2のNMOSトランジスタ(114)、及び第3のNMOSトランジスタ(115)のゲート端子に接続される。第2のNMOSトランジスタのドレイン端子は供給電圧(VDD)に接続される。第3のNMOSトランジスタのドレイン端子は供給電圧(VDD)に接続される。図5Dの例において、プリチャージ回路(100)は、第1のNMOSトランジスタ(113)、第2のNMOSトランジスタ(114)、第3のNMOSトランジスタ(115)、第4のNMOSトランジスタ(116)、及び第5のNMOSトランジスタ(117)を備える。第1のNMOSトランジスタ(113)のソース端子と第2のNMOSトランジスタ(114)のドレイン端子との間の接続は、第1のビット線ノード(BLT)を画定する。第1のNMOSトランジスタ(113)のドレイン端子と第3のNMOSトランジスタ(115)のドレイン端子との間の接続は、第2のビット線ノード(BLF)を画定する。第4のNMOSトランジスタ(116)のソース端子はアース(GND)される。第4のNMOSトランジスタ(116)のドレイン端子は第2のNMOSトランジスタ(114)のソース端子に接続される。第5のNMOSトランジスタ(117)のソース端子はアース(GND)される。第5のNMOSトランジスタ(117)のドレイン端子は第3のNMOSトランジスタ(115)のソース端子に接続される。プリチャージ信号(PRE)は、第1のNMOSトランジスタ(113)、第2のNMOSトランジスタ(114)、及び第3のNMOSトランジスタ(115)のゲート端子に接続される。第4のNMOSトランジスタ(116)のゲート端子は第1のビット線ノード(BLT)に接続される。第5のNMOSトランジスタ(117)のゲート端子は第2のビット線ノード(BLF)に接続される。図5Eの例において、プリチャージ回路(100)は、第1のNMOSトランジスタ(113)、第2のNMOSトランジスタ(114)、第3のNMOSトランジスタ(115)、第4のNMOSトランジスタ(116)、及び第5のNMOSトランジスタ(117)を備える。第1のNMOSトランジスタ(113)のソース端子と第2のNMOSトランジスタ(114)のドレイン端子との間の接続は、第1のビット線ノード(BLT)を画定する。第1のNMOSトランジスタ(113)のドレイン端子と第3のNMOSトランジスタ(115)のドレイン端子との間の接続は、第2のビット線ノード(BLF)を画定する。第4のNMOSトランジスタ(116)のソース端子はアース(GND)される。第4のNMOSトランジスタ(116)のドレイン端子は第2のNMOSトランジスタ(114)のソース端子に接続される。第5のNMOSトランジスタ(117)のソース端子はアース(GND)される。第5のNMOSトランジスタ(117)のドレイン端子は第3のNMOSトランジスタ(115)のソース端子に接続される。プリチャージ信号(PRE)は、第1のNMOSトランジスタ(113)、第4のNMOSトランジスタ(116)、及び第5のNMOSトランジスタ(117)のゲート端子に接続される。第2のNMOSトランジスタ(114)のゲート端子は第1のビット線ノード(BLT)に接続される。第3のNMOSトランジスタ(115)のゲート端子は第2のビット線ノード(BLF)に接続される。
【0056】
図6Aは、第1のNMOSトランジスタ(113)、第2のNMOSトランジスタ(114)、及び第3のNMOSトランジスタ(115)を含むNMOSベースのプリチャージ及び制限回路を示す。この実施態様について、図6Bの等化回路(110)は、図6Aの113、またはさらなる並列回路としての代わりとして、制限されたプリチャージ回路の速度及び信頼性をさらに改善するために使用されてもよい。EQが低く、nEQが高い場合、BLT及びBLFは効果的に短絡される。1つの実施形態では、プリチャージ及び制限ユニットは、メモリアクセスが開始された時、すなわち、プリチャージが発生する少なくともしばらく前に、EQを低く、nEQを高く設定し、かつメモリアクセスが完了した後の少なくともしばらくの間、EQを低く、nEQを高く保つように構成される。残りの時間は、EQが高く、nEQが低く保たれる。
【0057】
図7A図7Cは、本開示のプリチャージ回路のための等化回路の実施形態を示す。好ましくは、等化回路(110)は、プリチャージ回路の一体部分であり、例えば、図3及び図4に示されるように、第1のビット線と第2のビット線との間に配置される。図7Aは、等化回路(110)がイコライズ用のPMOSトランジスタ(111)として実現される例を示す。図7Bは、等化回路(110)がイコライズ用のNMOSトランジスタ(112)として実現される例を示す。図7Cは、等化回路(110)が、並列に接続されたイコライズ用のNMOSトランジスタ(112)及びイコライズ用のPMOSトランジスタ(111)として実現される例を示す。
【0058】
図8は、PMOS/NMOSを混合した実装を使用する本開示のプリチャージ回路(100)のさらなる実施形態を示す。この実施形態では、プリチャージ及び制限ユニット(101)は、VDDと第1のビット線ノード(BLT)との間に配置かつ接続された第1のNMOSプリチャージ及び制限ユニット、及び、VDDと第2のビット線ノード(BLF)との間に配置かつ接続された第2のNMOSプリチャージ及び制限ユニットに分割される。プリチャージ及び制限ユニット(101)は、VDDと第1のビット線ノード(BLT)との間に配置かつ接続された第1のPMOSプリチャージ及び制限ユニットと、VDDと第2のビット線ノード(BLF)との間に配置かつ接続された第2のPMOSプリチャージ及び制限ユニットとをさらに備える。
【0059】
図9はPMOS/NMOSを混合した実装の例を示す。この実施形態では、プリチャージ回路(100)は、第1のPMOSトランジスタ(102)、第2のPMOSトランジスタ(103)、及び第3のPMOSトランジスタ(104)を備える。第1のPMOSトランジスタ(102)と第2のPMOSトランジスタ(103)との間の接続は、第1のビット線ノード(BLT)を画定する。第1のPMOSトランジスタ(102)と第3のPMOSトランジスタ(104)との間の接続は、第2のビット線ノード(BLF)を画定する。プリチャージ信号(PRE)は、第1のPMOSトランジスタ(102)、第2のPMOSトランジスタ(103)、及び第3のPMOSトランジスタ(104)のゲート端子に接続される。第4のPMOSトランジスタ(105)は、第2のPMOSトランジスタ(103)と供給電圧(VDD)との間に接続される。第5のPMOSトランジスタ(106)は、第3のPMOSトランジスタ(104)と供給電圧(VDD)との間に接続される。第4のPMOSトランジスタ(105)のゲート端子は、第1のビット線ノード(BLT)に接続される。第5のPMOSトランジスタ(106)のゲート端子は、第2のビット線ノード(BLF)に接続される。プリチャージ回路(100)は、ビット線(BLT、BLF)と供給電圧(VDD)との間に接続された第6の(NMOS)トランジスタ(107)及び第7の(NMOS)トランジスタ(108)をさらに備える。反転プリチャージ信号(nPRE)は、第6のトランジスタ(107)及び第7のトランジスタ(108)のゲート端子に接続される。
【0060】
図10は、複数のメモリセル(203)を含む本開示のメモリ(200)であって、ローカルプリチャージ回路(201)及びグローバルプリチャージ回路(202)を含むメモリ(200)の一実施形態を示す。スイッチ要素(204)は、ローカルビット線(lbl_l、lbl_r)とグローバルビット線(gbl_l、gbl_r)との間の接続を制御するために使用される。図11では、スイッチ要素(204)はNMOSトランジスタ(204)として実現される。
【0061】
図12は、標準的な6Tメモリセル(300)の例を示す。本開示のメモリ(200)は、列及び行に配置された複数のメモリセルを備える。メモリセルは、例えば、6Tメモリセルであってもよいが、他のタイプのメモリセルである可能性もある。図12の例では、メモリセルは、第1の記憶ノード及び第1の反転記憶ノードを画定する第1のクロスカップルインバータ及び第2のクロスカップルインバータを形成する第1のメモリセルトランジスタ(301)、第2のメモリセルトランジスタ(302)、第3のメモリセルトランジスタ(303)、及び第4のメモリセルトランジスタ(304)を備える。メモリセルは、第1の記憶ノードと第1のビット線との間に接続された第5のメモリセルトランジスタ(305)と、第1の反転記憶ノードと第2のビット線との間に接続された第6のメモリセルトランジスタ(306)とをさらに備える。
【0062】
本発明のさらなる詳細
1.メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路であって、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される、前記プリチャージ回路。
【0063】
2.前記プリチャージ及び制限ユニットは、前記メモリセルの電圧レベルに等しい電圧レベルで動作する、項目1に記載のプリチャージ回路。
【0064】
3.前記プリチャージ回路は、前記プリチャージサイクルの開始直後に、第1のフローティングレベルから前記第1のビット線プリチャージレベルを、及び、第2のフローティングレベルから前記第2のビット線プリチャージレベルを設定するように構成される、先行する項目のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0065】
4.プリチャージ部分は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のPMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のPMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のPMOSトランジスタと前記第3のPMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第2のゲート端子、及び前記第3のゲート端子に接続される、先行する項目のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0066】
5.制限部分は、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のPMOSトランジスタであって、前記第4のPMOSは前記第2のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第4のPMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のPMOSトランジスタであって、前記第5のPMOSは前記第3のPMOSトランジスタと前記供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第5のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第4のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第5のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、項目4に記載のプリチャージ回路。
【0067】
6.前記第2のPMOSトランジスタ及び前記第3のPMOSトランジスタは接地基準点(GND)に接続される、項目4に記載のプリチャージ回路。
【0068】
7.前記プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のPMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のPMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のPMOSトランジスタと、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のPMOSトランジスタであって、前記第4のPMOSは前記第2のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第4のPMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のPMOSトランジスタであって、前記第5のPMOSは前記第3のPMOSトランジスタと前記供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第5のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のPMOSトランジスタと前記第2のPMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のPMOSトランジスタと前記第3のPMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第4のゲート端子、及び前記第5のゲート端子に接続される、項目1~3のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0069】
8.前記第2のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第3のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、項目7に記載のプリチャージ回路。
【0070】
9.前記第4のPMOSトランジスタ及び前記第5のPMOSトランジスタは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記供給電圧(VDD)と比較して制限されるように寸法決めされる、及び/または、前記第4のPMOSトランジスタ及び前記第5のPMOSトランジスタのトランジスタタイプは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記供給電圧(VDD)と比較して制限されるように選択される、項目5~8のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0071】
10.プリチャージ部分は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第2のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第3のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第2のゲート端子、及び第3のゲート端子に接続される、項目1~3のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0072】
11.制限部分は、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のNMOSトランジスタであって、前記第4のNMOSは前記第2のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、前記第4のNMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のNMOSトランジスタであって、前記第5のNMOSは前記第3のNMOSトランジスタと前記接地基準点(GND)との間に接続される、前記第5のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第4のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第5のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、項目10に記載のプリチャージ回路。
【0073】
12.前記プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のNMOSトランジスタであって、前記第4のNMOSは前記第2のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、前記第4のNMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のNMOSトランジスタであって、前記第5のNMOSは前記第3のNMOSトランジスタと前記接地基準点(GND)との間に接続される、前記第5のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第2のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のNMOSトランジスタと前記第3のNMOSトランジスタとの間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第4のゲート端子、及び前記第5のゲート端子に接続される、項目1~3のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0074】
13.前記第2のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第3のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、項目12に記載のプリチャージ回路。
【0075】
14.前記第4のNMOSトランジスタ及び前記第5のNMOSトランジスタは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記接地基準点(GND)よりも高くなるように寸法決めされる、項目11~13のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0076】
15.前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルは前記供給電圧(VDD)よりも10~50%低く、好ましくは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルは前記供給電圧(VDD)より20~40%低くなる、先行する項目のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0077】
16.前記第1のビット線と前記第2のビット線との間に接続される等化回路を備える、先行する項目のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0078】
17.前記等化回路は、前記第1のビット線と前記第2のビット線との間に接続されたイコライズ用のNMOSトランジスタまたはイコライズ用のPMOSトランジスタを含み、前記プリチャージ信号は前記イコライズ用のNMOSトランジスタまたは前記イコライズ用のPMOSトランジスタの前記ゲート端子に接続される、項目16に記載のプリチャージ回路。
【0079】
18.前記等化回路は、並列に接続されたイコライズ用のNMOSトランジスタ及びイコライズ用のPMOSトランジスタを含み、前記イコライズ用のNMOSトランジスタ及び前記イコライズ用のPMOSトランジスタは、前記第1のビット線と前記第2のビット線との間に接続される、項目16に記載のプリチャージ回路。
【0080】
19.前記第1のビット線は「真」ビット線であり、前記第2のビット線は前記メモリセルアレイの列の「偽」ビット線である、先行する項目のいずれか1つに記載のプリチャージ回路。
【0081】
20.スタティックランダムアクセスメモリなどのメモリであって、
列及び行に配置された複数のメモリセルであって、それぞれのメモリセルは第1のビット線及び第2のビット線からアクセスされる第1の記憶ノード及び第1の反転記憶ノードを画定するメモリセルトランジスタの配置構成を含む、前記複数のメモリセルと、
少なくとも1つのプリチャージ回路であって、前記プリチャージ回路は、列内の前記第1のビット線及び前記第2のビット線に接続され、それぞれのプリチャージ回路は、プリチャージサイクル中に、前記第1のビット線を第1のビット線プリチャージレベルに、及び前記第2のビット線を第2のビット線プリチャージレベルに制限するように構成される、前記少なくとも1つのプリチャージ回路と、を備える、前記メモリ。
【0082】
21.前記メモリセルトランジスタの配置構成は、
前記第1の記憶ノード及び前記第1の反転記憶ノードを画定する第1のクロスカップルインバータ及び第2のクロスカップルインバータを形成する、第1のメモリセルトランジスタ、第2のメモリセルトランジスタ、第3のメモリセルトランジスタ、及び第4のメモリセルトランジスタと、
前記第1の記憶ノードと前記第1のビット線との間に接続された第5のメモリセルトランジスタ、及び/または、前記第1の反転記憶ノードと前記第2のビット線との間に接続された第6のメモリセルトランジスタと、を備える、項目20に記載のメモリ。
【0083】
22.前記プリチャージ回路は、
前記第1のビット線及び前記第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される、項目20~21のいずれか1つに記載のメモリ。
【0084】
23.前記プリチャージ回路は、項目1~19のいずれか1つに記載のプリチャージ回路である、項目20~22のいずれか1つに記載のメモリ。
【0085】
24.
行復号器と、
列復号器と、
センス増幅器と、をさらに備える、項目20~23のいずれか1つに記載のメモリ。
【0086】
25.前記メモリは、スタティックランダムアクセスメモリまたは連想メモリまたは三値連想メモリである、項目20~24のいずれか1つに記載のメモリ。
【0087】
26.それぞれの列に配置されたメモリセルは、第1のローカルビット線及び第2のローカルビット線に接続され、少なくとも1つのローカルプリチャージ回路はそれぞれのローカルビット線に接続され、第1のグローバルビット線は、任意の第1のローカルビット線に接続されるように構成可能であり、第2のグローバルビット線は、任意の第2のローカルビット線に接続されるように構成可能であり、グローバルプリチャージ回路は、前記第1のグローバルビット線及び前記第2のグローバルビット線に接続される、項目20~25のいずれか1つに記載のメモリ。
【0088】
27.前記ローカルビット線及び前記グローバルビット線は、NMOSトランジスタなどのスイッチ要素によって分離される、項目26に記載のメモリ。
【0089】
28.前記グローバルプリチャージ回路は、供給電圧レベル(VDD)よりも10~50%低いプリチャージレベルに前記ビット線をプリチャージするように構成され、前記ローカルプリチャージ回路は、前記ビット線を前記供給電圧レベルにプリチャージするように構成される、項目26~27のいずれか1つに記載のメモリ。
【0090】
29.メモリセルアレイのマッチ線のためのプリチャージ回路であって、
マッチ線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記マッチ線のマッチ線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記マッチ線プリチャージレベルを制限するように構成される、前記メモリセルアレイのマッチ線のためのプリチャージ回路。
【0091】
30.メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路であって、
第1のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベルを制限するように構成される、前記メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路。
図1
図2
図3
図4
図5A
図5B
図5C
図5D
図5E
図6A
図6B
図7A
図7B
図7C
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
【手続補正書】
【提出日】2022-06-28
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
メモリアレイのビット線のためのプリチャージ回路であって、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成され、
プリチャージ部分は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のPMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のPMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のPMOSトランジスタの前記第1のソース端子と前記第2のPMOSトランジスタの前記第2のドレイン端子との間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のPMOSトランジスタの前記第1のドレイン端子と前記第3のPMOSトランジスタの前記第3のドレイン端子との間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第2のゲート端子、及び前記第3のゲート端子に接続され、
制限部分は、
第4のゲート端子、前記第2のソース端子に接続された第4のドレイン端子、及び供給電圧(VDD)に接続された第4のソース端子を有する第4のPMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、前記第3のソース端子に接続された第5のドレイン端子、及び前記供給電圧(VDD)に接続された第5のソース端子を有する第5のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第4のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第5のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、前記プリチャージ回路。
【請求項2】
メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路であって、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成され、
前記プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のPMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のPMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のPMOSトランジスタと、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のPMOSトランジスタであって、前記第4のPMOSは前記第2のPMOSトランジスタと供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第4のPMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のPMOSトランジスタであって、前記第5のPMOSは前記第3のPMOSトランジスタと前記供給電圧(VDD)との間に接続される、前記第5のPMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のソース端子と前記第2のドレイン端子との間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のドレイン端子と前記第3のドレイン端子との間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第4のゲート端子、及び前記第5のゲート端子に接続され、
前記第2のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第3のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、前記プリチャージ回路。
【請求項3】
メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路であって、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成され、
プリチャージ部分は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のソース端子と前記第2のドレイン端子との間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のドレイン端子と前記第3のドレイン端子との間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第2のゲート端子、及び第3のゲート端子に接続され、
制限部分は、
第4のゲート端子、前記第2のソース端子に接続された第4のドレイン端子、及び接地基準点(GND)に接続された第4のソース端子を有する第4のNMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、前記第3のソース端子に接続された第5のドレイン端子、及び前記接地基準点(GND)に接続された第5のソース端子を有する第5のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第4のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第5のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、前記プリチャージ回路。
【請求項4】
メモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路であって、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成され、
前記プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、
第4のゲート端子、第4のドレイン端子、及び第4のソース端子を有する第4のNMOSトランジスタであって、前記第4のNMOSは前記第2のNMOSトランジスタと接地基準点(GND)との間に接続される、前記第4のNMOSトランジスタと、
第5のゲート端子、第5のドレイン端子、及び第5のソース端子を有する第5のNMOSトランジスタであって、前記第5のNMOSは前記第3のNMOSトランジスタと前記接地基準点(GND)との間に接続される、前記第5のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のソース端子と前記第2のドレイン端子との間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のドレイン端子と前記第3のドレイン端子との間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第4のゲート端子、及び前記第5のゲート端子に接続され、
前記第2のゲート端子は前記第1のビット線ノードに接続され、前記第3のゲート端子は前記第2のビット線ノードに接続される、前記プリチャージ回路。
【請求項5】
供給電圧(VDD)で動作するメモリセルアレイのビット線のためのプリチャージ回路であって、
第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるプリチャージ及び制限ユニットであって、前記メモリセルのいずれかの読み出し及び/または書き込み動作のプリチャージサイクル中に、前記第1のビット線の第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線の第2のビット線プリチャージレベルを制限するようにさらに構成される、前記プリチャージ及び制限ユニットを備え、
前記プリチャージ及び制限ユニットは、好ましくは実質的な遅延なく、単一のプリチャージサイクルで前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを制限するように構成され、
前記プリチャージ回路は、
第1のゲート端子、第1のドレイン端子、及び第1のソース端子を有する第1のNMOSトランジスタと、
第2のゲート端子、第2のドレイン端子、及び第2のソース端子を有する第2のNMOSトランジスタと、
第3のゲート端子、第3のドレイン端子、及び第3のソース端子を有する第3のNMOSトランジスタと、を備え、
前記第1のNMOSトランジスタの前記ドレイン端子と前記第2のNMOSトランジスタの前記ソース端子との間の接続は、前記第1のビット線に接続された第1のビット線ノードを画定し、
前記第1のNMOSトランジスタの前記ソース端子と前記第3のNMOSトランジスタの前記ソース端子との間の接続は、前記第2のビット線に接続された第2のビット線ノードを画定し、
前記第2のNMOSトランジスタの前記ドレイン端子は前記供給電圧(VDD)に接続され、前記第3のNMOSトランジスタの前記ドレイン端子は前記供給電圧(VDD)に接続され、
プリチャージ信号は、前記第1のゲート端子、前記第2のゲート端子、及び前記第3のゲート端子に接続される、前記プリチャージ回路。
【請求項6】
前記プリチャージ回路は、前記プリチャージサイクルの開始直後に、第1のフローティングレベルから前記第1のビット線プリチャージレベルを、及び、第2のフローティングレベルから前記第2のビット線プリチャージレベルを設定するように構成される、先行請求項のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項7】
前記第1のビット線及び第2のビット線をプリチャージするように構成されるPMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースのプリチャージ部分と、PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分であって、供給電圧(VDD)または接地基準レベル(GND)に対して前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルを、前記PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分の第1の制限プリチャージレベルノードに前記第1のビット線を短絡することによって、及び、前記PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分の第2の制限プリチャージレベルノードに前記第2のビット線を短絡することによって、実質的な遅延なく制限するように構成される、前記PMOSトランジスタベースまたはNMOSトランジスタベースの制限部分と、を備える、先行請求項のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項8】
前記第4のPMOSトランジスタ及び前記第5のPMOSトランジスタは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記供給電圧(VDD)と比較して制限されるように寸法決めされる、及び/または、前記第4のPMOSトランジスタ及び前記第5のPMOSトランジスタのトランジスタタイプは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記供給電圧(VDD)と比較して制限されるように選択される、請求項1または2に記載のプリチャージ回路。
【請求項9】
前記第4のNMOSトランジスタ及び前記第5のNMOSトランジスタは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルが前記接地基準点(GND)よりも高くなるように寸法決めされる、請求項3または4に記載のプリチャージ回路。
【請求項10】
前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルは前記供給電圧(VDD)よりも10~80%低く、好ましくは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルは前記供給電圧(VDD)よりも20~80%低く、さらに好ましくは、前記第1のビット線プリチャージレベル及び前記第2のビット線プリチャージレベルは前記供給電圧(VDD)よりも20~70%低い、先行請求項のいずれか1項に記載のプリチャージ回路。
【請求項11】
請求項1~10のいずれか1項に記載の少なくとも1つのプリチャージ回路を備える、メモリ。
【国際調査報告】