專利名稱：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以DRAM(Dynamic Random Access Memory)為基體構(gòu)成的準(zhǔn)SRAM(Static Random Access Memory)等非同步的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，特別涉及用備用模式的更新技術(shù)的發(fā)明。眾所周知以往以DRAM為基體構(gòu)成可以作為像SRAM一樣使用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的準(zhǔn)SRAM。這樣的準(zhǔn)SRAM從外面看完全是非同步的存儲(chǔ)器。在這樣的準(zhǔn)SRAM的情況下，由于以DRAM為基體，需要定期地更新存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
下面著眼于更新電路，對(duì)以DRAM為基體構(gòu)成的非同步式半導(dǎo)體存儲(chǔ)器現(xiàn)有的示例進(jìn)行說明。
在圖16中作為這種非同步半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是發(fā)明人在國(guó)際公開號(hào)WO 01/41149A1上發(fā)表的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(第一現(xiàn)有技術(shù))。在此圖中，地址ADD是從外部提供的信號(hào)，是包括用于指定后面介紹的存儲(chǔ)器單元陣列行的行地址和指定列的列地址。
地址輸入系統(tǒng)1鎖存地址ADD作為內(nèi)部地址LADD輸出。地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路(ATD)2用于檢測(cè)內(nèi)部地址LADD的變化，輸出單觸發(fā)脈沖信號(hào)SATD。地址多路轉(zhuǎn)換器(MUX)3把內(nèi)部地址LADD或后面介紹的更新地址RADD的某一個(gè)作為地址MADD輸出。
行解碼器60對(duì)地址MADD解碼后選擇存儲(chǔ)單元陣列70的行。存儲(chǔ)單元陣列70由把與通用DRAM相同的存儲(chǔ)單元排列成矩陣形而構(gòu)成。讀出放大器71在讀出操作時(shí)將位線上的數(shù)據(jù)信號(hào)放大。列解碼器72選擇存儲(chǔ)單元陣列70的列。再由配置有位線的預(yù)充電電路(圖中沒有表示)，附加在讀出放大器71上。
更新定時(shí)器電路8G對(duì)更新時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。更新控制電路8H對(duì)一系列更新操作進(jìn)行控制，生成更新控制信號(hào)REFA和更新控制信號(hào)REFB，更新控制信號(hào)REFA用于伴隨來自外部的存取控制更新操作的定時(shí)，更新控制信號(hào)REFB用于控制自更新操作的定時(shí)。
更新地址生成電路8J生成更新操作使用的地址(以下稱為“更新地址”)RADD。內(nèi)部脈沖生成電路10生成行使能信號(hào)RE、讀出放大器使能信號(hào)SE、預(yù)充電使能信號(hào)PE和列使能信號(hào)CE等。
除上述電路以外，還設(shè)置有用于控制讀出操作和寫入操作的電路、用于生成存儲(chǔ)單元陣列基片電位的電路、用于對(duì)存儲(chǔ)單元陣列進(jìn)行數(shù)據(jù)讀/寫的電路。
其次參照?qǐng)D17所示的時(shí)序圖，說明圖16所示的現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的更新操作。其中圖17(a)表示讀出模式下更新操作時(shí)序波形，圖17(b)表示備用模式下的更新操作時(shí)序波形。
A.讀出模式下的更新操作此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器在讀出模式下，在此方法中，在同一周期內(nèi)順序進(jìn)行更新操作和讀出操作。
也就是，地址輸入系統(tǒng)1鎖存作為地址ADD從外部提供的地址A0，把它作為內(nèi)部地址LADD輸出。地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路2檢測(cè)此內(nèi)部地址LADD，然后輸出單觸發(fā)脈沖信號(hào)SATD。
更新控制電路8H接收單觸發(fā)脈沖信號(hào)SATD，使更新操作啟動(dòng)。更新操作啟動(dòng)后，更新地址生成電路8J生成更新行地址R0，作為更新地址RADD輸出。地址多路轉(zhuǎn)換器3在更新控制電路8H的控制下，把更新地址RADD(也就是更新行地址R0)作為地址MADD向行解碼器60輸出。
另一方面，內(nèi)部脈沖生成電路10從更新控制電路8H輸入更新控制信號(hào)REFB，輸出行使能信號(hào)RE、讀出放大器使能信號(hào)SE。行解碼器60輸入地址MADD和行使能信號(hào)RE，用更新行地址R0在由行使能信號(hào)RE規(guī)定的期間選擇指定的字線。這樣在存儲(chǔ)單元陣列70內(nèi)的位線上顯示出連接至選定字線的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)信號(hào)，讀出放大器71把此數(shù)據(jù)信號(hào)放大再寫回到存儲(chǔ)單元。這樣更新了用更新行地址R0指定的1行的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。然后在各周期，更新地址生成電路8J對(duì)由順序生成的更新地址指定的行進(jìn)行更新。
其中對(duì)由更新行地址R0指定的行進(jìn)行更新的操作完成后，在同一周期內(nèi)進(jìn)行讀出操作。也就是選擇由內(nèi)部地址LADD指定的字線，從連接至此字線的存儲(chǔ)單元讀出數(shù)據(jù)。具體說，地址多路轉(zhuǎn)換器3把從地址輸入系統(tǒng)1輸出的內(nèi)部地址LADD作為地址MADD向行解碼器60輸出。行解碼器60選擇由作為地址MADD輸入的行地址X0指定的字線。此后讀出放大器71使在存儲(chǔ)單元陣列70內(nèi)位線上顯示的數(shù)據(jù)信號(hào)放大，把存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)讀出至外部。
如上所述，在讀出模式下，用地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路(ATD)2檢測(cè)從外部提供的地址變化，更新和讀出操作被啟動(dòng)。更新控制電路8H在有外部最后的存取要求時(shí)，也就是地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路(ATD)2最后對(duì)檢測(cè)地址變化后經(jīng)過的時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，在超過了規(guī)定的更新時(shí)間的情況下，即使沒有外部的存取要求，也使自更新操作啟動(dòng)。
B.在備用模式下的更新操作在備用模式下，停止地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路(ATD)2的地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)，例如即使有地址變化，讀出操作也不進(jìn)行，只進(jìn)行自更新操作。具體說，成為備用模式后，更新定時(shí)器電路8G對(duì)應(yīng)進(jìn)行自更新操作的時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)。更新控制電路8H用從更新定時(shí)器電路8G的計(jì)時(shí)得到的時(shí)間，在更新地址生成電路8J中生成更新行地址R0作為更新地址RADD。地址多路轉(zhuǎn)換器3輸入更新行地址R0作為更新地址RADD，把它作為地址MADD輸出至行解碼器60。
另一方面更新控制電路8H輸出更新控制信號(hào)RE，以適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)在內(nèi)部脈沖生成電路10生成行使能信號(hào)RE。行解碼器60從地址多路轉(zhuǎn)換器3輸入更新行地址R0作為地址MADD，同時(shí)以行啟動(dòng)信號(hào)RE確定的定時(shí)，在規(guī)定的期間選擇由更新行地址R0指定的字線。此后與上述的讀出模式相同，把連接至選定字線的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)用讀出放大器放大，再寫回到存儲(chǔ)單元。隨后在備用模式中，按照更新定時(shí)器電路8G生成的定時(shí)，對(duì)由更新地址生成電路8J順序生成的更新地址指定的行一行一行地進(jìn)行更新。
上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器(第一現(xiàn)有技術(shù))利用來自外部的存取操作和設(shè)置用于調(diào)整自更新的電路，即使是在存取模式下進(jìn)行自更新，從外部對(duì)更新不給預(yù)任何考慮，也是可以與非同步的SRAM一樣使用的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，但在進(jìn)行讀寫操作的存取時(shí)，進(jìn)行從外部提供更新定時(shí)的外部更新，在備用模式下進(jìn)行自更新。對(duì)這樣的現(xiàn)有半導(dǎo)體存儲(chǔ)器一直以來采用各種各樣的方案。
例如在特開平1-159893號(hào)(第二現(xiàn)有技術(shù))中記載了利用與外部更新時(shí)的更新周期相比，把自更新時(shí)的更新周期延長(zhǎng)，以減少自更新時(shí)的耗電。
在特開平4-259986號(hào)(第三現(xiàn)有技術(shù))中記載了由于在電源電壓低時(shí)的存儲(chǔ)單元保存能力比電源電壓高時(shí)降低，通過設(shè)置隨電源電壓變化自動(dòng)設(shè)定自更新周期的周期設(shè)定電路，在低電源電壓時(shí)使自更新周期縮短，在高電源電壓時(shí)使自更新周期延長(zhǎng)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。
可是，在備用模式下，按此方法，消耗電流受到嚴(yán)格限制，特別是在便攜式終端等的用途中，希望有小的消耗電流。因此，若采用上述現(xiàn)有技術(shù)的話，在備用模式下與運(yùn)行模式下的更新操作相同，1次更新操作(1行的更新操作)中，選擇1根字線。因此每更新1行與更新操作相關(guān)的電路要全部操作，存在不能有效降低伴隨更新操作的消耗電流的問題。
此外，若延長(zhǎng)更新周期的話，由于減少與更新操作相關(guān)的電路操作頻數(shù)，可以抑制此種消耗電流。但是，若采用上述第一現(xiàn)有技術(shù)的話，必須在保存存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)的一定時(shí)間內(nèi)順序選擇整個(gè)字線，對(duì)全行進(jìn)行更新，限制了1次更新操作需要的時(shí)間。因此存在不能有效地延長(zhǎng)更新周期，不能有效地降低消耗電流的問題。
鑒于上述的情況，本發(fā)明之目的在于，提供一種可以在備用模式下可有效地降低伴隨自更新操作的消耗電流的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述課題，本發(fā)明具有以下結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，具有為存儲(chǔ)的保持而必須更新的多個(gè)存儲(chǔ)單元，具備禁止從外部向存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的備用模式和可以從外部向存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的運(yùn)行模式，包括有用于輸出更新脈沖的自更新計(jì)時(shí)器電路，以使在上述運(yùn)行模式下在第一周期進(jìn)行自更新，在上述備用模式下在比上述第一周期長(zhǎng)的第二周期進(jìn)行自更新。采用上述的結(jié)構(gòu)，與在運(yùn)行模式中自更新需要的自更新電流相比，在備用模式下可以進(jìn)一步降低自更新需要的電流。
本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器可以把上述自更新計(jì)時(shí)器電路做成從運(yùn)行模式切換到備用模式后更新周期從第一周期變化到第二周期的時(shí)間，平均比從備用模式切換到運(yùn)行模式后更新周期從第二周期變化到第一周期的時(shí)間長(zhǎng)的自更新計(jì)時(shí)器電路。采用上述的結(jié)構(gòu)，在即使是運(yùn)行模式和備用模式頻繁切換的情況下，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容也不會(huì)消失。
此外，采用本發(fā)明的其他方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器為構(gòu)成自發(fā)進(jìn)行更新操作的非同步式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征在于，具備用于在備用模式下的更新操作中，抑制為使位線上顯示的數(shù)據(jù)信號(hào)放大而設(shè)置的讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力，擴(kuò)展規(guī)定字線選擇期間的脈沖信號(hào)的脈沖寬度，基于脈沖寬度被擴(kuò)展的上述脈沖信號(hào)，把多條字線并行激活的控制系統(tǒng)(例如相當(dāng)于由后面介紹的更新計(jì)時(shí)器8A、更新控制電路8B、更新地址生成電路8C、選擇器9、內(nèi)部脈沖生成電路10、門電路4等組成的電路系統(tǒng)構(gòu)成元件)。
上述控制系統(tǒng)的特征為在操作模式從備用模式切換到運(yùn)行模式時(shí)，在此前的更新操作被中斷的時(shí)候，在此中斷的更新操作中，對(duì)于由作為更新對(duì)象的行地址指定的字線，在其后的運(yùn)行模式中修正更新。
上述控制系統(tǒng)的特征為操作模式從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)，檢測(cè)上述操作模式的切換，把包括在上述運(yùn)行模式下應(yīng)作為更新對(duì)象的由行地址指定的字線的多條字線并行激活。
上述控制系統(tǒng)的特征為操作模式從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)，在上述備用模式下的新的更新周期到來之前，使上述運(yùn)行模式中的更新操作繼續(xù)進(jìn)行。
上述控制系統(tǒng)的特征為作為上述脈沖信號(hào)至少要生成具有為激活上述讀出放大器所需的脈沖寬度的信號(hào)。
上述控制系統(tǒng)的特征為在回復(fù)存儲(chǔ)在更新對(duì)象的存儲(chǔ)單元中數(shù)據(jù)的限度中，將上述讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力抑制得變小，同時(shí)擴(kuò)展上述脈沖信號(hào)的脈沖寬度。
本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的更新方法為能自發(fā)進(jìn)行更新操作而構(gòu)成的非同步式半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的更新方法，其特征為(a)在備用模式下的更新操作中，抑制為使位線上顯示的數(shù)據(jù)信號(hào)放大而設(shè)置的讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力，(b)擴(kuò)展規(guī)定字線選擇期間的脈沖信號(hào)的脈沖寬度，(c)基于脈沖寬度被擴(kuò)展的上述脈沖信號(hào)，并行激活多條字線。
再有，本發(fā)明其他方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器更新方法是為能自發(fā)進(jìn)行更新操作而構(gòu)成的非同步式半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的更新方法，設(shè)有禁止向存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的備用模式和可以向上述存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的運(yùn)行模式，使備用模式下的自更新周期比運(yùn)行模式下的自更新周期長(zhǎng)。采用這樣的更新方法，與運(yùn)行模式下需要的自更新電流相比，能進(jìn)一步降低備用模式下的自更新電流。


圖1為表示本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2為表示本發(fā)明實(shí)施方式1的更新計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3為用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的操作(讀出模式)的波形圖。
圖4為用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的操作(備用模式)的波形圖。
圖5為用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的操作(從備用模式切換到運(yùn)行模式時(shí)更新操作的中斷)的波形圖。
圖6為用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的操作(更新操作中斷情況下的對(duì)策)的波形圖。
圖7為用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的操作(從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)的更新操作未進(jìn)行)的波形圖。
圖8為表示本發(fā)明實(shí)施方式2的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9為表示本發(fā)明實(shí)施方式2的更新計(jì)時(shí)器結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10為用于說明本發(fā)明實(shí)施方式2的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的操作(從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)更新操作的中斷)的波形圖。
圖11為表示本發(fā)明實(shí)施方式2的脈沖生成電路結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖12為表示用于說明本發(fā)明實(shí)施方式2的脈沖生成電路操作(脈沖寬度為最大的情況)的波形圖。
圖13為表示用于說明本發(fā)明實(shí)施方式2的脈沖生成電路操作(脈沖寬度依賴更新操作的中斷時(shí)期的情況)的波形圖。
圖14為表示用于說明本發(fā)明實(shí)施方式2的脈沖生成電路操作(脈沖寬度為最小的情況)的波形圖。
圖15為表示采用本發(fā)明實(shí)施方式2的脈沖生成電路的字線選擇期間tp和更新操作的中斷時(shí)間tRSET之間關(guān)系的特性圖。
圖16為表示現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖17為用于說明現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器操作的波形圖。
圖18為表示本發(fā)明實(shí)施方式4的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖19為表示半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元部分結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖20為表示向在備用模式和讀出模式下不讀不寫時(shí)的訪問存儲(chǔ)單元狀態(tài)的波形圖。
圖21為表示向在運(yùn)行模式下讀寫時(shí)的訪問存儲(chǔ)單元狀態(tài)的波形圖。
圖22為表示本發(fā)明實(shí)施方式4的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器操作切換的波形圖。
圖23為表示本發(fā)明實(shí)施方式5的基本計(jì)時(shí)器電路結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖24為表示本發(fā)明實(shí)施方式5的基本計(jì)時(shí)器電路振蕩周期變化的曲線。
發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
<實(shí)施方式1>
首先，說明本發(fā)明的實(shí)施方式1。此實(shí)施方式1的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是這樣構(gòu)成的，是使用與DRAM(動(dòng)態(tài)·隨機(jī)·存取·存儲(chǔ)器)相同的存儲(chǔ)單元，用與SRAM(靜態(tài)·隨機(jī)·存取·存儲(chǔ)器)同樣的方法操作的所謂準(zhǔn)SRAM，檢測(cè)從外部輸入的地址和片選信號(hào)，在內(nèi)部生成脈沖信號(hào)，把此脈沖信號(hào)作為觸發(fā)脈沖，在同一周期內(nèi)順序進(jìn)行更新操作和讀寫操作。再有在本發(fā)明中，“讀寫操作”意味著“讀出操作”或“寫入操作”中的任一種。
圖1中表示此實(shí)施方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的整體結(jié)構(gòu)。
在此圖中，地址ADD是從外部提供給此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的信號(hào)，包括n(n自然數(shù))位的行地址和m(m自然數(shù))位的列地址。除此地址ADD外，作為從外部提供的信號(hào)有片選信號(hào)/CS、寫入使能信號(hào)/WE、輸出使能信號(hào)/OE等的控制信號(hào)。
片選信號(hào)/CS是用于控制半導(dǎo)體存儲(chǔ)器操作狀態(tài)的最高位的控制信號(hào)，是在高電平情況下，使半導(dǎo)體存儲(chǔ)器為備用模式，在低電平情況下，為運(yùn)行模式(讀出模式或?qū)懭肽Ｊ?的信號(hào)。寫入使能信號(hào)/WE是用于切換讀出模式和寫入模式的控制信號(hào)，輸出使能信號(hào)/OE是用于控制為把數(shù)據(jù)輸出至外部的緩沖電路輸出狀態(tài)(阻抗?fàn)顟B(tài))的控制信號(hào)。
地址輸入系統(tǒng)1用于把從外部提供的地址ADD放入此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器內(nèi)部，具有在規(guī)定的期間把此地址ADD鎖存為內(nèi)部地址LADD的功能。其中內(nèi)部地址LADD的n位行地址作為低位端2位的內(nèi)部行地址LADDX1、高位端(n-2)位內(nèi)部行地址LADDX2輸出，m位的列地址作為m位內(nèi)部列地址LADDY照原樣輸出。
向此地址輸入系統(tǒng)1中提供鎖存信號(hào)LC作為用于鎖存地址ADD的觸發(fā)脈沖。此鎖存信號(hào)LC是利用后面介紹的地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路檢測(cè)地址的轉(zhuǎn)移(變化)后生成的，在更新操作后進(jìn)行讀出操作時(shí)被激活。這樣，在讀出操作期間，從外部指定的地址ADD被鎖存在地址輸入系統(tǒng)1，不受操作噪聲的影響，能穩(wěn)定地保存在內(nèi)部。
地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路(ATDAddress Transition Detector)2在片選信號(hào)/CS處于活性狀態(tài)(低電平)的情況下，檢測(cè)內(nèi)部地址LADD的轉(zhuǎn)移，作為地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD輸出正的單觸發(fā)脈沖。此地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路2在片選信號(hào)/CS從高電平躍變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，也就是，操作模式從備用模式切換到運(yùn)行模式時(shí)，也輸出正的單觸發(fā)脈沖。內(nèi)部地址LADD轉(zhuǎn)移的檢測(cè)是對(duì)地址ADD的各位信號(hào)進(jìn)行，一旦有某一位信號(hào)轉(zhuǎn)換，就輸出地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD。
地址多路轉(zhuǎn)換器(MUX)3A用于在選擇后面介紹的存儲(chǔ)單元陣列行的基礎(chǔ)上，選擇應(yīng)作為解碼對(duì)象的行地址高位端的(n-2)位的。具體說，更新控制信號(hào)REFB為高電平的情況下，地址多路轉(zhuǎn)換器(MUX)3A由地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD的上升沿起經(jīng)過預(yù)先確定的時(shí)間后，選擇內(nèi)部地址LADDX2，作為地址MADD輸出。此外，在更新控制信號(hào)REFB為低電平的情況下，由地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD的下降沿起，經(jīng)過了預(yù)先確定的時(shí)間后，選擇內(nèi)部地址LADDX2，把它作為地址MADD輸出。
地址多路轉(zhuǎn)換器(MUX)3B用于在選擇同樣是后面介紹的存儲(chǔ)單元陣列行的基礎(chǔ)上，選擇應(yīng)作為解碼對(duì)象的行地址低位端的2位。與上述的地址多路轉(zhuǎn)換器3A相同，在地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD和更新控制信號(hào)的基礎(chǔ)上，以適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)選擇內(nèi)部地址LADDX1或更新地址RADDX1，把它作為2位的地址MADDX1輸出。在此實(shí)施方式中，地址MADDX1的各位邏輯值用互補(bǔ)信號(hào)表示。
門電路4用于在片選信號(hào)/CS為高電平時(shí)，使表示從地址多路轉(zhuǎn)換器(MUX)3B輸出的地址MADDX1各位的互補(bǔ)信號(hào)退回到同一信號(hào)電平。這樣提供了門電路4輸出信號(hào)的預(yù)解碼器5B使本來應(yīng)該用地址MADDX1的2位作擇一選擇的4行的字線可以同時(shí)選擇。
預(yù)解碼器5A對(duì)高位端的地址MADDX2進(jìn)行預(yù)解碼，生成用于以4行為單位字線選擇的信號(hào)。預(yù)解碼器5B對(duì)低位端的地址MADDX1進(jìn)行預(yù)解碼，生成用于字線選擇的信號(hào)。
行解碼器6由把從上述預(yù)解碼器5A、5B輸出的信號(hào)組合輸入的4個(gè)“與”門6A～6D進(jìn)行重復(fù)，作為單元構(gòu)成。此行解碼器6在從后面介紹的內(nèi)部脈沖生成電路10輸出的行使能信號(hào)RE為高電平的情況下，把從預(yù)解碼器5A、5B輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼，驅(qū)動(dòng)后面介紹的存儲(chǔ)單元陣列內(nèi)的字線。
其中，由上述地址多路轉(zhuǎn)換器3A、3B和預(yù)解碼器5A、5B以及行解碼器6組成的地址電路系統(tǒng)成為此實(shí)施方式半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的第一個(gè)特征部分，在運(yùn)行模式下，選擇用地址MADDX1、MADDX2指定的1根字線，在備用模式下，并行選擇用地址MADDX2指定的4根字線。
字線的高電平被規(guī)定為未圖示的增壓電源提供的升壓電位。
存儲(chǔ)單元陣列7與通用的DRAM相同，把包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電容器在內(nèi)的存儲(chǔ)單元(1個(gè)電容器·1個(gè)晶體管型)布置成行列形狀而構(gòu)成，它的行方向和列方向分別布置字線和位線(或位線對(duì))，存儲(chǔ)單元被配置在這些字線和位線的確定的交叉部位。在此實(shí)施方式中，此存儲(chǔ)單元陣列7被分割為4個(gè)子塊7A～7D。但是存儲(chǔ)單元陣列的分割模式并不受此例限定。
其中，在圖1中省略了，行解碼器6僅按各子塊內(nèi)部的行數(shù)設(shè)置。也就是設(shè)有與各子塊內(nèi)部的行數(shù)一樣多的多個(gè)行解碼器6。用預(yù)解碼器5A擇一地選擇此多個(gè)行解碼器6中的任一個(gè)，用預(yù)解碼器5B選擇各行解碼器內(nèi)的“與”門6A～6D。此外把行解碼器的“與”門6A～6D進(jìn)行劃分，以分別選擇子塊7A～7D內(nèi)的行(字線)。例如圖示的行解碼器6內(nèi)的“與”門6A若選擇子塊7A內(nèi)的某行，把圖中沒有表示的其他行解碼器內(nèi)的“與”門6A進(jìn)行劃分，以選擇同一子塊7A內(nèi)的其他行。
在子塊7A～7D中，設(shè)有讀出放大器70A～70D和圖中沒有表示的列開關(guān)、預(yù)充電電路。讀出放大器70A～70D利用從后面介紹的內(nèi)部脈沖發(fā)生電路輸出的讀出放大使能信號(hào)SE進(jìn)行激活控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)放大的。具體說，在讀出放大使能信號(hào)SE為高電平的情況下，在讀出操作時(shí)使位線的電位放大后輸出至母線，在寫入操作時(shí)把提供給母線的寫入數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元。此讀出放大器在更新操作中，用于使存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)回復(fù)。
讀出放大器70A～70D及其控制系統(tǒng)成為此實(shí)施方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的第二個(gè)特征，與運(yùn)行模式相比，在備用模式下抑制電流驅(qū)動(dòng)能力，使其變小。具體說，此讀出放大器是把由交叉結(jié)合的兩個(gè)反相器組成的觸發(fā)脈沖為主體的鎖存型的放大器，此觸發(fā)脈沖的1對(duì)穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)上連接1對(duì)位線。在此實(shí)施方式中，對(duì)應(yīng)于操作模式，控制組成放大器內(nèi)觸發(fā)脈沖的反相器的電流驅(qū)動(dòng)能力。作為此電流控制能力的控制方法，有切換構(gòu)成觸發(fā)脈沖的反相器的電流驅(qū)動(dòng)能力的方法，以及切換向此反相器供電的電路系統(tǒng)的電流驅(qū)動(dòng)能力的方法。無論用哪種方法，使并聯(lián)連接的多個(gè)晶體管有選擇地導(dǎo)通，來切換電流驅(qū)動(dòng)能力。
更新計(jì)時(shí)器8A是對(duì)更新時(shí)間間隔進(jìn)行計(jì)時(shí)的計(jì)時(shí)器，輸出在運(yùn)行模式下使用的基本時(shí)鐘信號(hào)CK0和在備用模式下使用的更新控制信號(hào)REF4。
更新控制電路8B以從上述地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路2輸出的地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD等為基準(zhǔn)，進(jìn)行與自更新操作有關(guān)的一系列控制。例如更新控制電路8B在從外部最后訪問要求后的經(jīng)過時(shí)間超過規(guī)定的更新時(shí)間的情況下，使自更新操作啟動(dòng)。因此作為地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD每次輸出正的脈沖，要使更新計(jì)時(shí)器8A復(fù)位，重新開始計(jì)時(shí)。
此外更新控制電路8B生成用于控制更新操作定時(shí)的更新控制信號(hào)REFA和更新控制信號(hào)REFB。其中更新控制信號(hào)REFA是伴隨來自外部的訪問的讀/寫操作，用于控制是否進(jìn)行更新的信號(hào)，此信號(hào)為高電平的話，與切換地址同步進(jìn)行更新操作。此外更新控制信號(hào)REFB是在備用模式和運(yùn)行模式中，為啟動(dòng)自更新操作而使用的信號(hào)，作為此更新控制信號(hào)REFB，產(chǎn)生單觸發(fā)脈沖的情況下，更新操作被啟動(dòng)。
更新地址生成電路8C是在更新操作中生成用于選擇存儲(chǔ)單元陣列的行(字線)的更新行地址RADDX的電路，以計(jì)數(shù)器為主體而構(gòu)成。選擇器9用于根據(jù)操作模式，選擇更新控制信號(hào)REFB或更新控制信號(hào)REF4。內(nèi)部脈沖生成電路10輸入由選擇器9選擇的信號(hào)和更新控制信號(hào)REFA，產(chǎn)生行使能信號(hào)RE、讀出放大器使能信號(hào)SE、預(yù)充電使能信號(hào)PE和列使能信號(hào)CE等。
其中行使能信號(hào)RE是規(guī)定行解碼器6的操作定時(shí)的脈沖信號(hào)，此脈沖的寬度規(guī)定了更新操作的字線選擇期間。對(duì)應(yīng)于操作模式把更新信號(hào)REFA、REFB、REF4中的某一個(gè)作為觸發(fā)脈沖生成此行使能信號(hào)RE。讀出放大器使能信號(hào)SE是規(guī)定讀出放大器70A～70D的操作定時(shí)的信號(hào)。此外預(yù)充電使能信號(hào)PE是規(guī)定位線的預(yù)充電電路(圖中沒有表示)的操作定時(shí)的信號(hào)。列啟動(dòng)信號(hào)CE是規(guī)定列解碼器的操作定時(shí)的信號(hào)。
上述更新計(jì)時(shí)器8A、更新控制電路8B和內(nèi)部脈沖生成電路10組成的電路系統(tǒng)是此實(shí)施方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的第三個(gè)特征，在備用模式中在延長(zhǎng)了4倍的更新周期下啟動(dòng)更新操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)放大規(guī)定字線選擇期間的行使能信號(hào)RE脈沖寬度的功能。
在上述電路以外，在此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中還設(shè)有用于控制讀出操作和寫入操作的電路系統(tǒng)、用于生成存儲(chǔ)單元陣列基板電位的電路系統(tǒng)、在與外部之間進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出的電路系統(tǒng)等。
圖2表示上述更新計(jì)時(shí)器8A構(gòu)成的示例。
在此圖中，基準(zhǔn)計(jì)時(shí)器81是生成以更新操作定時(shí)為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0。分頻器82把基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0分頻，生成其周期為4倍于基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0的時(shí)鐘信號(hào)CK1。更新控制信號(hào)生成部83以片選信號(hào)/CS和時(shí)鐘信號(hào)CK1為觸發(fā)脈沖，生成更新控制信號(hào)REF4。
其中更新控制信號(hào)生成部83是由反相器831、835、836、837、p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管832、n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管833、834、“與”門838構(gòu)成。反相器831使時(shí)鐘信號(hào)CK1反轉(zhuǎn)。p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管832和n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管833、834起“與非”門作用構(gòu)成了復(fù)合門(無符號(hào))。此復(fù)合門在片選信號(hào)/CS為高電平的情況下，起到作為輸入時(shí)鐘信號(hào)CK1的反轉(zhuǎn)信號(hào)(反相器831的輸出信號(hào))的反相器的功能，片選信號(hào)/CS為低電平的情況下，接收時(shí)鐘信號(hào)CK1的反轉(zhuǎn)信號(hào)，輸出高電平。
反相器835、836構(gòu)成用于保存上述復(fù)合門輸出信號(hào)的觸發(fā)脈沖，用反相器835接收此復(fù)合門的輸出信號(hào)，輸出它的反轉(zhuǎn)信號(hào)。反相器837和“與”門838構(gòu)成檢測(cè)反相器835輸出信號(hào)的上升沿的邊緣檢測(cè)電路，生成具有與反相器837延遲時(shí)間相應(yīng)的脈沖寬度的脈沖信號(hào)，作為更新控制信號(hào)REF4。
采用這樣結(jié)構(gòu)的更新計(jì)時(shí)器8A，從基準(zhǔn)計(jì)時(shí)器81輸出的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0用分頻器82被變換成具有4倍周期的時(shí)鐘信號(hào)CK1。其中，在片選信號(hào)/CS為高電平的情況下，為了使p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管832和n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管833、834組成的復(fù)合門起到反相器的作用，把時(shí)鐘信號(hào)CK1的反轉(zhuǎn)信號(hào)提供給邊緣檢測(cè)電路(反相器837和“與”門838)。此邊緣檢測(cè)電路檢測(cè)反相器835輸出信號(hào)上升沿，也就是檢測(cè)時(shí)鐘信號(hào)CK1下降沿，生成更新控制信號(hào)REF4。
結(jié)果，若采用此更新計(jì)時(shí)器8A的話，可以得到基準(zhǔn)計(jì)時(shí)器81生成的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0，和在4個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0周期產(chǎn)生1次的更新控制信號(hào)REF4的脈沖信號(hào)。
下面對(duì)此實(shí)施方式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的操作，著眼于更新操作進(jìn)行說明。
此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為更新模式，可以設(shè)定2種模式。第一種模式是自更新模式，按照內(nèi)部的時(shí)鐘(例如更新控制信號(hào)REFB)自發(fā)進(jìn)行更新操作的模式。采用此實(shí)施方式的自更新模式的話，不管是備用模式還是運(yùn)行模式的操作模式，都不需要從外部有關(guān)的信號(hào)，用于保存存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)的操作在內(nèi)部自動(dòng)進(jìn)行。這樣與一般的SRAM相同，用戶無須意識(shí)到更新。
第二種模式是與讀出周期或?qū)懭胫芷谠谕恢芷趦?nèi)，伴隨讀出操作或?qū)懭氩僮鬟M(jìn)行更新的模式，與地址的切換同步進(jìn)行更新。在此實(shí)施方式中，著眼于前一種自更新進(jìn)行說明。在此自更新模式中，選擇器9被設(shè)定為選擇更新控制信號(hào)REFB，供給內(nèi)部脈沖生成電路10。
A.在讀出模式下的操作首先，參照?qǐng)D3所示的波形圖，對(duì)一種運(yùn)行模式的讀出模式下的操作進(jìn)行說明。
首先，在圖3所示的時(shí)刻t1，地址ADD從此之前的值“An-1”切換到“An”后，開始讀出周期TRDCYC。在時(shí)刻t1變化了的地址ADD放入地址輸入系統(tǒng)1，經(jīng)過偏斜期間TSKEW后確定地址ADD的值。
此時(shí)，鎖存信號(hào)LC在低電平，地址輸入系統(tǒng)1成為直通狀態(tài)。因此，從外部放入地址輸入系統(tǒng)1的地址ADD作為內(nèi)部地址LADD隨時(shí)輸出。但是此時(shí)，作為內(nèi)部地址LADDX1、LADDX2的提供目標(biāo)的多路轉(zhuǎn)換器3A、3B沒有處于接受它的狀態(tài)，此內(nèi)部地址LADDX2、LADDX1被留在多路轉(zhuǎn)換器3A、3B之前。
另一方面在時(shí)刻t1地址ADD切換，轉(zhuǎn)移到內(nèi)部地址LADD后，地址轉(zhuǎn)移檢測(cè)電路2檢測(cè)此內(nèi)部地址LADD的轉(zhuǎn)移，生成地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD。從此地址ADD切換時(shí)刻t1到后面介紹的讀出操作開始時(shí)刻t3成為更新操作期間TREF。在此更新操作期間TREF，更新控制電路8B接收地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD，啟動(dòng)更新操作，更新地址生成電路8C生成更新地址RADD。此外，更新控制電路8B生成規(guī)定自更新定時(shí)的更新控制信號(hào)REFB，輸出給選擇器9。
在此實(shí)施方式中要將基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0的周期設(shè)定得，使在最小的讀出周期TRDCYC內(nèi)生成1個(gè)更新地址RADD。這樣在最嚴(yán)格的周期反復(fù)進(jìn)行讀出的情況下，在各周期生成新的更新地址，更新操作被啟動(dòng)。但是經(jīng)過多個(gè)讀出周期，也可以生成同一個(gè)更新地址，在不產(chǎn)生更新遺漏的限度內(nèi)，更新地址的生成周期怎樣設(shè)定都可以。
如上所述，由于選擇器9是為選擇更新控制信號(hào)REFB而設(shè)定，此更新控制信號(hào)REFB通過選擇器9提供給多路轉(zhuǎn)換器3A、3B和內(nèi)部脈沖生成電路10。多路轉(zhuǎn)換器3A、3B輸入更新控制信號(hào)REFB后，分別選擇更新地址RADDX2、RADDX1，把它作為內(nèi)部地址MADDX2、MADDX1輸出。內(nèi)部地址MADDX2提供給預(yù)解碼器5A，內(nèi)部地址MADDX1通過門電路4提供給預(yù)解碼器5B。
與上述多路轉(zhuǎn)換器3A、3B操作并行，內(nèi)部脈沖生成電路10在用選擇器9選擇的，由更新控制信號(hào)REFB規(guī)定的定時(shí)，輸出行使能信號(hào)RE。輸入行使能信號(hào)的預(yù)解碼器5A、5B對(duì)從多路轉(zhuǎn)換器提供的內(nèi)部地址MADDX1、MADDX2進(jìn)行預(yù)解碼。此時(shí)用預(yù)解碼5A、5B進(jìn)行了預(yù)解碼的信號(hào)在經(jīng)過相當(dāng)于行使能信號(hào)RE的脈沖寬度期間，從在激活行使能信號(hào)的定時(shí)，從預(yù)解碼5A、5B向行解碼器6輸出。
行解碼器6對(duì)從預(yù)解碼5A、5B輸出的信號(hào)進(jìn)行解碼，從屬于子塊7A～7D的全部字線中有選擇地驅(qū)動(dòng)1根字線WL。在以地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD的開始沿為起點(diǎn)的規(guī)定的定時(shí)選擇此字線WL，在位線上顯示來自與此選擇的字線WL連接的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。字線選擇后在規(guī)定的定時(shí)，激活讀出放大器使能信號(hào)SE，位線上的數(shù)據(jù)信號(hào)通過讀出放大器70A～7D放大，再寫回到存儲(chǔ)單元。
通過以上的操作，完成在指定了值A(chǔ)n的地址ADD的讀出周期TRDCYC內(nèi)的更新操作。
其中，在上述讀出模式中的更新操作，規(guī)定字線選擇期間的行使能信號(hào)RE的脈沖寬度被限制在不妨害更新操作后的讀出操作的范圍。為此，要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為從存儲(chǔ)單元讀出的數(shù)據(jù)信號(hào)再重新寫回而使用的讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力，以使在被限制了脈沖寬度的讀出放大器使能信號(hào)SE規(guī)定的字線選擇期間確實(shí)進(jìn)行更新。
在上述更新操作后，進(jìn)行讀出操作。也就是，圖中沒有表示的鎖存控制電路輸入地址檢測(cè)信號(hào)SATD，在更新操作后的時(shí)刻t3，激活鎖存信號(hào)LC。此鎖存信號(hào)LC在以地址變化檢測(cè)信號(hào)SATD的后沿為起點(diǎn)的規(guī)定定時(shí)被激活。從鎖存信號(hào)LC激活后到下一個(gè)周期開始時(shí)刻t4為讀出操作期間TREAD。在此讀出操作期間TREAD，地址輸入系統(tǒng)1基于鎖存信號(hào)LC為，鎖存地址ADD，把它作為內(nèi)部地址LADD輸出。這樣通過鎖存地址，防止操作的雜波造成的誤操作。
內(nèi)部地址LADD中所包含的行地址作為內(nèi)部的行地址LADDX1、LADDX2提供給多路轉(zhuǎn)換器3A、3B，同時(shí)此列地址作為內(nèi)部列地址LADDY被提供給圖中沒有表示的列解碼器。多路轉(zhuǎn)換器3A、3B選擇內(nèi)部地址LADDX2、LADDX1，把它提供至預(yù)解碼器5A、5B。下面與上述更新操作的情況相同，行解碼器6選擇一個(gè)字線，在位線上讀出與此字線相連接的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，用讀出放大器放大。在此操作中，把用讀出放大器放大的數(shù)據(jù)信號(hào)再寫回到存儲(chǔ)單元，同時(shí)通過圖中沒有表示的讀出電路系統(tǒng)，作為數(shù)據(jù)DATA向外部輸出。
通過以上的操作，完成在指定了值A(chǔ)n的地址ADD的讀出周期TRDCYC內(nèi)的讀出操作。
B.在備用模式下的操作下面說明備用模式下的操作。在備用模式下，在以下幾點(diǎn)上與運(yùn)行模式下的更新操作不同的狀態(tài)下控制電路的設(shè)定狀態(tài)。
第一是將電路狀態(tài)設(shè)定成，使更新周期和字線的選擇期間被延長(zhǎng)。具體說是設(shè)定選擇器9的電路狀態(tài)，以選擇更新控制信號(hào)REF4，設(shè)定內(nèi)部脈沖生成電路10，以基于更新控制信號(hào)REF4，生成擴(kuò)展脈沖寬度的行使能信號(hào)RE。
第二是將電路狀態(tài)設(shè)定成，能并行選擇4根字線。具體說是設(shè)定門電路4的電路狀態(tài)，以使內(nèi)部地址MADDX1退化，用預(yù)解碼器5B同時(shí)選擇“與”門6A～6D。
第三是將讀出放大器70A～70D設(shè)定成，能抑制它的電流驅(qū)動(dòng)能力。具體說是讀出放大器70A～70D的電流驅(qū)動(dòng)能力，在同時(shí)選擇4根字線的情況下的峰值電流為在讀出周期的峰值電流以下，在后面介紹的更新周期TRFCYC在更新正常進(jìn)行的限度內(nèi)，設(shè)定得盡可能小。
下面參照?qǐng)D4所示的波形圖進(jìn)行詳細(xì)說明。在此對(duì)預(yù)先在備用模式設(shè)定狀態(tài)下，進(jìn)行自更新操作的情況進(jìn)行說明。
在備用模式下，地址輸入系統(tǒng)1等與更新操作無關(guān)的電路系統(tǒng)被控制成非激活狀態(tài)。這樣，抑制了伴隨除更新操作以外的操作產(chǎn)生的電流。更新控制電路8B在更新計(jì)時(shí)器8A生成的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0的周期，更新地址生成電路8C生成更新地址RADDX。也就是與上述的讀出周期相同，生成更新地址RADDX。
其中，更新地址生成電路8C在與上述讀出周期的更新操作相同的周期內(nèi)，生成更新地址RADDX，在備用模式中，為并行選擇4根字線，所以用于選擇此4根字線的低位端的更新地址RADDX1就沒有意義。因此在這種情況下，作為更新地址RADDX，僅在上述更新周期TRDCYC的4倍周期TRFCYC生成有效的高位端更新地址RADDX2。在圖4所示的示例中，作為更新地址RADDX(RADDX2)在每個(gè)周期TRFCYC順序生成值Rn-1、Rn、Rn+1。此更新地址RADDX被提供給預(yù)解碼器5A。
另一方面更新計(jì)時(shí)器8A把基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0輸出到上述更新控制電路8B，同時(shí)生成具有此基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0的4倍周期的更新控制信號(hào)REF4，輸出到內(nèi)部脈沖生成電路10。內(nèi)部脈沖生成電路10基于更新控制信號(hào)REF4，輸出擴(kuò)展脈沖寬度的行使能信號(hào)RE。此脈沖寬度在不妨害生成作為更新地址RADDX的值“Rn+1”后的下一個(gè)周期的更新操作的范圍內(nèi)，設(shè)定得盡可能的長(zhǎng)。
預(yù)解碼器5A基于擴(kuò)展脈沖寬度的行使能信號(hào)RE，對(duì)內(nèi)部地址MADDX2(RADDX2)進(jìn)行預(yù)解碼，提供給行解碼器6。接收它的行解碼器6用內(nèi)部地址MADDX2(RADDX2)選擇特定的4根字線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。隨后把數(shù)據(jù)信號(hào)從存儲(chǔ)單元輸出至位線后，在規(guī)定的時(shí)間激活讀出放大器，位線上的數(shù)據(jù)信號(hào)被放大后，寫回到存儲(chǔ)單元。按照上面的操作，在備用模式下，在1個(gè)周期進(jìn)行對(duì)4行的字線的更新操作。然后，只要備用模式繼續(xù)，就在此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器內(nèi)部連續(xù)進(jìn)行更新周期TRFCYC，進(jìn)行以多根字線位單位的自更新。
C.從備用模式變換到運(yùn)行模式時(shí)的操作參照?qǐng)D5所示的波形圖，對(duì)從備用模式變換到一種運(yùn)行模式的讀出模式時(shí)的操作進(jìn)行說明。
如上所述，在備用模式中，在更新周期TRFCYC在內(nèi)部定期進(jìn)行自更新操作。其中，由于此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是非同步存儲(chǔ)，例如選擇用更新地址R1指定的4根字線WL，如圖5所示，在進(jìn)行更新操作中途，片選信號(hào)/CS變成低電平，有時(shí)操作模式從備用模式切換成讀出模式。此情況下，此前處于選擇狀態(tài)的4根字線WL強(qiáng)制性地被變成非選擇狀態(tài)，在此后的讀出模式中基于從外部指定的地址ADD，選擇1根字線WL，從與此字線WL相連接的存儲(chǔ)單元讀出數(shù)據(jù)。
可是，此前處于選擇狀態(tài)的4根字線WL變成非選擇狀態(tài)，更新操作被中止后，在要寫回至與這些字線WL相連接的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)信號(hào)電位VBL達(dá)到規(guī)定的電位之前，使用于放大此數(shù)據(jù)信號(hào)的讀出放大器變成非激活狀態(tài)。因此連接至作為更新對(duì)象的字線WL的存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)在不充分的狀態(tài)下中止更新操作，存在數(shù)據(jù)消失的危險(xiǎn)。
在更新操作中途，操作模式切換成讀出模式的情況下，如圖6所示，讀出模式的第二個(gè)讀出周期，也就是在指定地址ADD2作為地址ADD的周期中，對(duì)于在更新操作由被中斷的地址R1(行地址)指定的4根字線WL，重新進(jìn)行更新操作。這樣，在備用模式下的更新操作即使被中斷，存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)信號(hào)電位回復(fù)到正規(guī)的電位，因此可以避免數(shù)據(jù)的消失。
D.從運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到備用模式時(shí)的操作下面參照?qǐng)D7所示的波形圖，對(duì)操作模式從一種運(yùn)行模式的讀出模式轉(zhuǎn)換到備用模式時(shí)的操作進(jìn)行說明。
在圖7中在運(yùn)行模式下，以基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0的4個(gè)脈沖信號(hào)P01～04為基準(zhǔn)的成為更新操作對(duì)象的4根字線的操作模式若為備用模式的話，相當(dāng)于基于時(shí)鐘信號(hào)CK1的1個(gè)脈沖信號(hào)P11的成為更新操作對(duì)象的4根字線。
如圖7所示，在脈沖信號(hào)P04之前，片選信號(hào)/CS從低電平轉(zhuǎn)換到高電平，操作模式切換到備用模式的話，基于更新控制信號(hào)CK1的更新操作，在脈沖信號(hào)P04后生成的脈沖信號(hào)P12的定時(shí)進(jìn)行。因此就這樣會(huì)產(chǎn)生不進(jìn)行基于脈沖信號(hào)P04的更新的事件。因此，更新計(jì)時(shí)器8A檢測(cè)出操作模式從運(yùn)行模式切換到了備用模式后，追加生成更新控制信號(hào)REF4，對(duì)在運(yùn)行模式下應(yīng)成為更新對(duì)象的字線在備用模式下進(jìn)行更新。
下面，對(duì)操作模式從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)的更新計(jì)時(shí)器8A的操作進(jìn)行說明。在圖2中操作模式為運(yùn)行模式的情況下，使由柵極接收片選信號(hào)CS的n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管834成為導(dǎo)通狀態(tài)，由柵極接收定時(shí)輸出的時(shí)鐘信號(hào)CK1的反轉(zhuǎn)信號(hào)的p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管832和n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管833的漏極呈現(xiàn)高電平。此信號(hào)電平利用由反相器835、836組成的觸發(fā)脈沖保存，反相器835把低電平輸出至“與”門838。因此，操作模式在運(yùn)行模式的情況下，從“與”門838輸出的更新控制信號(hào)REF4固定在低電平。
然后時(shí)鐘信號(hào)CK1在低電平期間，片選信號(hào)/CS切換到高電平后，反相器835的輸入端通過n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管833、834被驅(qū)動(dòng)至低電平。其結(jié)果是，反相器835的輸出信號(hào)從低電平轉(zhuǎn)換到高電平后，由“與”門838和反相器837組成的邊沿檢測(cè)電路檢測(cè)反相器835輸出信號(hào)的上升沿，“與”門生成作為更新控制信號(hào)REF4的脈沖寬度對(duì)應(yīng)于反相器837延遲時(shí)間的脈沖信號(hào)。
此更新控制信號(hào)REF4通過選擇器9作為更新控制信號(hào)REFb被提供給內(nèi)部脈沖生成電路10，輸出行使能信號(hào)RE。在運(yùn)行模式下，基于脈沖信號(hào)P04，應(yīng)進(jìn)行更新的字線WL在備用模式下被選擇，進(jìn)行更新操作。因此，操作模式即使在任意的定時(shí)從運(yùn)行模式切換到備用模式，不存在產(chǎn)生更新操作結(jié)果未遂的字線。操作模式切換到備用模式，對(duì)于在運(yùn)行模式下應(yīng)作為更新對(duì)象的字線進(jìn)行更新后，以上述4倍周期，定時(shí)地啟動(dòng)更新操作。
若采用上述說明的實(shí)施方式1，在備用模式的更新操作中，由于讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力被抑制，數(shù)據(jù)信號(hào)的放大需要時(shí)間?？墒?，由于字線選擇期間被延長(zhǎng)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)信號(hào)電平被放大到正規(guī)的電平。因此，有可能使數(shù)據(jù)完全更新。此外，由于是4根字線并行選擇，進(jìn)行更新操作，即使各字線選擇期間被延長(zhǎng)，著眼于1根字線的話，在與讀出周期相同的周期進(jìn)行更新操作。因此，著眼于同一存儲(chǔ)單元的話，在滿足數(shù)據(jù)保存特性的時(shí)間內(nèi)，有可能進(jìn)行下一次更新操作。
在備用模式下，與讀出周期進(jìn)行比較，由于與更新操作有關(guān)的電路系統(tǒng)在4倍的周期進(jìn)行操作，此電路系統(tǒng)的操作頻率被降低，能抑制伴隨更新操作的消耗電流。
<實(shí)施方式2>
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。
在上述實(shí)施方式1中，操作模式從運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到備用模式時(shí)，檢測(cè)操作模式的切換，在備用模式中，是追加進(jìn)行更新操作的，而在此實(shí)施方式2中，操作模式即使轉(zhuǎn)換到備用模式，在對(duì)運(yùn)行模式下應(yīng)更新的1群字線的更新操作完成后，并行選擇4根字線進(jìn)行更新操作。
圖8表示此實(shí)施方式2的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。此半導(dǎo)體存儲(chǔ)器與上述圖1所示的實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)相比，設(shè)有“與”門90，替代選擇器9，設(shè)有更新計(jì)時(shí)器8D，替代更新計(jì)時(shí)器8A，設(shè)有更新控制電路8E，替代更新控制電路8B。其中更新計(jì)時(shí)器8D具有片選信號(hào)/CS的鎖存功能，更新控制電路8E在備用模式中具有把更新控制信號(hào)REFB固定在高電平的功能。其他的結(jié)構(gòu)與圖1相同。
圖9表示更新計(jì)時(shí)器8D的結(jié)構(gòu)。在此圖中，與上述圖2所示實(shí)施方式1的更新計(jì)時(shí)器8A共同的部分采用相同的標(biāo)號(hào)。在此圖中，鎖存電路84是時(shí)鐘信號(hào)CK1變?yōu)榈碗娖胶蟮较麓巫兂筛唠娖角?，是鎖存片選信號(hào)/CS的，是由開關(guān)841、“或非”門842和反相器843組成。其中，通過開關(guān)841把片選信號(hào)/CS提供給“或非”門842的一個(gè)輸入端，把片選信號(hào)/CS直接提供給另一輸入端。
在“或非”門842的輸出端，連接有反相器843的輸入端，此反相器的輸出端與“或非”門842的一個(gè)輸入端(連接有開關(guān)841的輸入端)連接。在此更新計(jì)時(shí)器84的輸出端顯現(xiàn)的信號(hào)為把片選信號(hào)/CS鎖存得到的信號(hào)CSB。此外，把用反相器85將時(shí)鐘信號(hào)CK1反轉(zhuǎn)得到的信號(hào)和從更新計(jì)時(shí)器8D輸出的信號(hào)CSB提供給“或非”門86。此“或非”門86的輸出信號(hào)成為更新控制信號(hào)REF44。
下面參照?qǐng)D10所示的波形圖對(duì)此實(shí)施方式2的更新操作進(jìn)行說明。
首先，在運(yùn)行模式中，以基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0為基礎(chǔ)生成更新控制信號(hào)REFB。然后以此更新控制信號(hào)REFB為基礎(chǔ)字線選擇，進(jìn)行更新操作。這種情況下，在圖9所示的更新計(jì)時(shí)器8D中，由于片選信號(hào)/CS為低電平，與開關(guān)841的狀態(tài)無關(guān)，“或非”門842輸出高電平。輸入此高電平的反相器843向“或非”門842的一個(gè)輸入端輸出低電平。此低電平作為CSB提供給門電路4，此門電路4把用多路轉(zhuǎn)換器3B選擇的內(nèi)部地址原封不動(dòng)地提供至預(yù)解碼器5B。這樣，僅選擇由在內(nèi)部生成的更新地址RADD指定的1根字線，進(jìn)行更新操作。
其中，在上述脈沖信號(hào)P04之前，片選信號(hào)/CS變成高電平，操作模式從運(yùn)行模式切換到備用模式后，把高電平提供給成為圖9所示開關(guān)841的“與非”門842的另一輸入端(直接提供片選信號(hào)/CS的輸入端)。此時(shí)，打開開關(guān)841的話，“與非”門842的一個(gè)輸入端(連接開關(guān)841的輸入端)保持低電平。因此，信號(hào)CSB作為片選信號(hào)/CS維持提供低電平情況的信號(hào)電平，輸入它的門電路4也保持此前的狀態(tài)。
此外信號(hào)CSB保持低電平的話，從輸入它的“與非”門86輸出的更新控制信號(hào)REF44保持高電平，輸入它的“與”門90輸出從更新控制電路8E輸出的更新控制信號(hào)REFB作為更新控制信號(hào)REFb。因此這種情況下，在此前的運(yùn)行模式下的更新操作繼續(xù)進(jìn)行。
以基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0為基礎(chǔ)的更新操作完成后，關(guān)閉開關(guān)841，把高電平的片選信號(hào)/CS提供給“與非”門842的2個(gè)輸入端，信號(hào)CSB變成高電平。輸入此信號(hào)CSB的門電路4使此輸出信號(hào)衰減，并行地選擇4根字線。此外，構(gòu)成更新計(jì)時(shí)器8D的“與非”門86，輸出與具有基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0的4倍周期的時(shí)鐘信號(hào)CK1相同周期的信號(hào)作為更新控制信號(hào)REF44。因此基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)CK0的脈沖信號(hào)P04后，從時(shí)鐘信號(hào)CK1的脈沖信號(hào)P12開始進(jìn)行與上述實(shí)施方式1相同的更新操作。
以上說明了操作模式從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)的更新操作。
采用此實(shí)施方式2的話，由于僅是在運(yùn)行模式下應(yīng)成為更新對(duì)象的的字線在備用模式下進(jìn)行更新，不發(fā)生過剩的成為更新對(duì)象的字線。因此可以更有效地抑制消耗電流。
<實(shí)施方式3>
下面說明本發(fā)明的實(shí)施方式3。
在此實(shí)施方式3中，說明更新操作中的操作模式切換，更新操作中斷的情況下字線的驅(qū)動(dòng)操作。在更新操作中，選擇字線，在位線上讀出存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，用讀出放大器放大后寫回。其中，由于字線選擇后可用讀出放大器放大的電位差在位線上顯現(xiàn)之前需要時(shí)間，在字線選擇后經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后進(jìn)行讀出放大器的激活。
因此，暫時(shí)會(huì)發(fā)生讀出放大器未被激活，而存儲(chǔ)單元內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與位線電連接的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，由于在存儲(chǔ)單元內(nèi)作為數(shù)據(jù)積蓄的電荷被位線的充放電消耗，假設(shè)激活讀出放大器之前，更新操作中斷的話，存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)僅僅受相反的阻礙而終結(jié)。而在此實(shí)施方式中，即使更新操作被中斷，也會(huì)將字線選擇狀態(tài)保持到讀出放大器的操作以后。
圖11表示用于此方面的電路。此圖11所示的電路是內(nèi)置于上述內(nèi)部脈沖生成電路10中的脈沖生成電路，是輸入更新控制信號(hào)REFb，生成行使能信號(hào)RE的電路。在此圖中，延遲電路110由反相器鏈組成，字線選擇后，至少要有相當(dāng)于到激活讀出放大器前的時(shí)間的延遲時(shí)間td1。此外延遲電路120與上述的延遲電路110一起是為了得到本來需要的相當(dāng)于字線選擇期間的延遲時(shí)間td2的電路。此延遲電路120的輸出信號(hào)輸入至門電路160。
門電路160的結(jié)構(gòu)是由p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管161、n型場(chǎng)效應(yīng)晶體管162組成的傳輸門、反相器164、p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管163構(gòu)成，信號(hào)RSET為低電平的情況下，使延遲電路120的輸出信號(hào)通過，信號(hào)RSET為高電平的情況下，輸出高電平。此信號(hào)RSET是更新操作完成時(shí)被激活的信號(hào)，在更新操作中斷的情況下也被激活。上述延遲電路110的輸出信號(hào)和門電路160的輸出信號(hào)被輸入到“與非”門150。此“與”門150的輸出信號(hào)和更新控制信號(hào)REFb被輸入到“與非”門130，反相器140的輸入端被連接在此“與非”門130的輸出端。
此反相器140的輸出信號(hào)成為行使能信號(hào)RE。
下面，參照?qǐng)D12至圖15所示波形圖，說明圖11所示的脈沖生成電路的操作。
首先，參照?qǐng)D12，說明從字線選擇起經(jīng)過時(shí)間(td1+td2)后更新操作被中斷的情況。此情況下，更新控制信號(hào)REFb從低電平變到高電平后，字線變?yōu)楦唠娖?，變?yōu)檫x擇狀態(tài)。而輸入更新控制信號(hào)REFb的延遲電路110的輸出信號(hào)A經(jīng)過時(shí)間td1后變成高電平。
再有延遲電路110的輸出信號(hào)被輸入至延遲電路120，此輸出信號(hào)B從更新控制信號(hào)REFb變?yōu)楦唠娖狡鸾?jīng)過時(shí)間(td1+td2)后變?yōu)楦唠娖?。“與非”門150通過門電路160接收延遲電路120的輸出信號(hào)，輸出低電平的信號(hào)D?！芭c非”門130在由延遲電路120的輸出信號(hào)B規(guī)定的定時(shí)，輸出高電平。因此行使能信號(hào)RE在經(jīng)由延遲電路110、延遲電路120、門電路160、“與非”門150的信號(hào)定時(shí)變?yōu)榈碗娖健Ｒ虼诉@種情況下，字線WL的選擇期間變?yōu)橄喈?dāng)于延遲電路110和延遲電路120的延遲時(shí)間的期間。
下面參照?qǐng)D13對(duì)從字線選擇起經(jīng)過時(shí)間td1后，在經(jīng)過時(shí)間(td1+td2)之前更新操作被中斷的情況進(jìn)行說明。這種情況下，由于信號(hào)C遲于信號(hào)A變?yōu)楦唠娖剑芭c非”門150輸出信號(hào)D在信號(hào)C的定時(shí)變?yōu)榈碗娖?。由于此信?hào)C的定時(shí)依賴于信號(hào)RSET，所以結(jié)果，信號(hào)D依賴于信號(hào)RSET，行使能信號(hào)RE也在信號(hào)RSET的定時(shí)依賴低電平。因此這種情況下，字線WL的選擇期間變?yōu)橐蕾囉谛盘?hào)RSET的定時(shí)。
下面參照?qǐng)D14，對(duì)從字線選擇起在經(jīng)過td1之前，更新操作被中斷的情況進(jìn)行說明。這種情況下，由于信號(hào)A遲于信號(hào)C變成高電平，“與非”門150輸出信號(hào)D在信號(hào)A的定時(shí)變?yōu)榈碗娖剑惺鼓苄盘?hào)RE也在信號(hào)A的定時(shí)變?yōu)榈碗娖?。因此這種情況下，字線WL的選擇期間固定在延遲電路110的延遲時(shí)間td1。
圖15表示字線WL選擇期間tp和在生成信號(hào)RSET前的時(shí)間tRSET的關(guān)系。如此圖所示，時(shí)間tRSET在超過延遲電路110的延遲時(shí)間td1之前，選擇期間tp固定在延遲時(shí)間td1，此外時(shí)間tRSET超過延遲時(shí)間tp1的話，選擇期間tp依賴于時(shí)間tRSET。再有時(shí)間tRSET超過延遲時(shí)間(td1+td2)的話，期間tp被固定在延遲時(shí)間(td1+td2)，成為定值。
因此采用此脈沖生成電路的話，至少作為字線的選擇期間要確保相當(dāng)于延遲電路110的延遲時(shí)間的時(shí)間，在讀出放大器被激活之前，字線不會(huì)變成非選擇狀態(tài)。因此能防止更新操作被中斷造成數(shù)據(jù)破壞。
采用上述實(shí)施方式的話，除降低了伴隨更新消耗電流外，還能有效地防止由于備用模式和運(yùn)行模式非同步地切換造成的字線更新遺漏和數(shù)據(jù)破壞等缺點(diǎn)。
<實(shí)施方式4>
在上述實(shí)施方式1至3中，表示了在備用模式下，相對(duì)于運(yùn)行模式把更新周期變成4倍，同時(shí)使4根字線并行更新的實(shí)施方式?？墒羌词共皇苟喔志€并行更新，在備用模式下利用運(yùn)行模式下的自更新，也可以延長(zhǎng)更新周期。
圖18為表示本發(fā)明實(shí)施方式4的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的模式圖。圖18所示的結(jié)構(gòu)從圖8所示實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)中省略了門電路4，除了多路轉(zhuǎn)換器3B的輸出直接向預(yù)解碼器5B輸出以外，與圖8所示的結(jié)構(gòu)相同。
在上述實(shí)施方式2中，片選信號(hào)/CS變成高電平，變成備用模式時(shí)，無論預(yù)解碼器5B的輸出如何，都用門電路4并行選擇邏輯門6A～6D。
可是，在本實(shí)施方式4中，由于省略了門電路4，即使是備用模式，利用預(yù)解碼器5B的輸出也選擇邏輯門6A～6D的一個(gè)，子塊7A～7D中僅僅是用預(yù)解碼器5B選擇的子塊以運(yùn)行模式的4倍周期進(jìn)行自更新。
下面，對(duì)在備用模式下的自更新周期可以比在運(yùn)行模式下的自更新周期長(zhǎng)的原因進(jìn)行說明。圖19為表示存儲(chǔ)單元陣列7中的1個(gè)存儲(chǔ)單元的電路圖。存儲(chǔ)單元晶體管Tr的柵極連接至字線WL，源極漏極端的1端連接至位線Bit，另一端連接至存儲(chǔ)單元電容C的一端，存儲(chǔ)單元電容C的另一端連接至中間電位HVDD。中間電位HVDD是圖中沒有表示的電源VDD和接地GND的中間電位(1/2VDD)的電源。此外，位線Bit被中間電位HVDD預(yù)充電。利用寫入操作或更新把數(shù)據(jù)寫回到存儲(chǔ)單元時(shí)，通過寫入數(shù)據(jù)使位線Bit成為VDD或GND。
運(yùn)行模式下，由于除了更新外還進(jìn)行讀出和寫入，位線Bit成為VDD或GND。特別是位線Bit變成GND的話，即使字線WL是非選擇的，存儲(chǔ)單元的晶體管Tr上若有漏電流，則存儲(chǔ)單元電容C中積蓄的電荷也會(huì)丟失。因此，運(yùn)行模式下的自更新周期必須考慮讀出寫入時(shí)產(chǎn)生的漏電流來確定。
與此相比，在備用模式下，由于禁止向存儲(chǔ)單元讀出寫入，沒有必要考慮由于讀出寫入操作造成的漏電流，在自更新時(shí)以外，位線Bit的電位固定在中間電位HVDD。因此在備用模式下，與在運(yùn)行模式下進(jìn)行自更新的周期相比，可以延長(zhǎng)自更新進(jìn)行自更新的周期。此外在備用模式下，由于沒有操作相互干擾，與存取模式相比，也能延長(zhǎng)自更新周期。參照?qǐng)D20和圖21對(duì)此原因進(jìn)行說明。
圖20為表示在備用模式和讀出模式下不讀寫時(shí)訪問存儲(chǔ)單元狀態(tài)的時(shí)序圖。在t1～t2和t3～t4期間字線選擇，進(jìn)行更新，而在此更新期間之間的t2～t3期間不訪問存儲(chǔ)單元。因此位線的預(yù)充電可以充分進(jìn)行，在t1～t2的更新操作和t3～t4的更新操作不相互干擾。
另一方面，圖21為表示在運(yùn)行模式下訪問存儲(chǔ)單元情況下訪問存儲(chǔ)單元狀態(tài)時(shí)序圖。在圖21中在t1～t2對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫操作后，根據(jù)地址的變化在t3～t4期間啟動(dòng)更新。再繼續(xù)更新，在t5～t6進(jìn)行讀寫操作。從此讀寫到更新、從更新到讀寫之間，預(yù)充電只在最小限的期間t2～t3和t4～t5進(jìn)行。因此，僅僅考慮位線的預(yù)充電不足等造成的各操作相互干擾，是保持特性惡化的問題。由于不能預(yù)想在存取模式下對(duì)存儲(chǔ)單元是否有讀寫操作，在存取模式下，必須預(yù)先設(shè)想有讀寫操作。從以上原因也可以與可能引起相互干擾的存取模式相比，在沒有引起相互干擾可能的備用模式下，可以使自更新周期延長(zhǎng)。
在實(shí)施方式4中，與實(shí)施方式2相同，即使操作模式從運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到備用模式，在運(yùn)行模式下對(duì)應(yīng)進(jìn)行更新的1群字線的更新完成之前，就以短的更新周期繼續(xù)進(jìn)行更新。對(duì)于伴隨此模式切換的更新周期的切換，參照時(shí)序圖22進(jìn)行說明。
在圖22中，用/CS端子進(jìn)行備用模式和運(yùn)行模式的切換?；旧显谶\(yùn)行模式下與周期短的時(shí)鐘CL0同步，進(jìn)行自更新，在備用模式下與具有4倍時(shí)鐘CL0周期的時(shí)鐘CL1同步，進(jìn)行自更新。
可是，在從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)，如圖22的“更新觸發(fā)脈沖(1)”所示，不立即把更新觸發(fā)時(shí)鐘切換到CK1，到下一個(gè)CK1脈沖輸出的定時(shí)之前，運(yùn)行模式的自更新周期原封不動(dòng)地進(jìn)行自更新。這樣的話，在運(yùn)行模式和備用模式頻繁切換的情況下，如圖22的“更新觸發(fā)脈沖(2)”所示，在從運(yùn)行模式切換到備用模式的同時(shí)，更新周期平均比把更新觸發(fā)脈沖切換為CK1的情況變短。這是由于，在運(yùn)行模式和備用模式在短周期進(jìn)行切換操作中，(在時(shí)間上)接近連續(xù)運(yùn)行的干擾往往會(huì)作用于存儲(chǔ)單元，這種情況下要避免存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)消失。
另一方面，備用模式繼續(xù)的情況下，由于自更新變成長(zhǎng)的CK1的觸發(fā)周期，可以降低電流消耗。
<實(shí)施方式5>
在上述實(shí)施方式1、2、4的自更新計(jì)時(shí)器電路中，運(yùn)行模式和備用模式下，用生成相同周期時(shí)鐘的基準(zhǔn)計(jì)時(shí)器，在備用模式下對(duì)基準(zhǔn)計(jì)時(shí)器的時(shí)鐘用分頻電路分頻，生成長(zhǎng)周期的自更新觸發(fā)脈沖。
本實(shí)施方式5在備用模式和運(yùn)行模式下改變了自更新計(jì)時(shí)器電路的基準(zhǔn)計(jì)時(shí)器振蕩頻率。在特開2001-184860號(hào)中發(fā)表過通過調(diào)整振蕩電路的電路供給能力，來改變振蕩頻率的電路，此實(shí)施方式3是把特開2001-184860號(hào)發(fā)表的電路，應(yīng)用到對(duì)運(yùn)行模式和備用模式的基準(zhǔn)計(jì)時(shí)器的振蕩頻率的控制。
圖23為此自更新計(jì)時(shí)器電路的電路圖，圖24是表示備用模式和運(yùn)行模式的切換和自更新觸發(fā)脈沖周期的圖示。
在圖23中采用由晶體管Tr2～Tr6構(gòu)成的電流鏡電路，利用流過晶體管Tr2的電流I，控制環(huán)振蕩器811的電源電流，控制計(jì)時(shí)器電路的振蕩時(shí)鐘CK0。在運(yùn)行模式下，晶體管Tr1導(dǎo)通，流過電流鏡電路的電流I增加，環(huán)振蕩器811的振蕩周期變短，與此相反，在備用模式下，晶體管Tr1不導(dǎo)通，流過電流鏡電路的電流I減小，環(huán)振蕩器811的振蕩周期變長(zhǎng)。
如圖24的曲線所示，在圖23的電路中，由于在變成晶體管Tr4、Tr6輸出的環(huán)振蕩器811的電源等中，存在有寄生電容，即使使晶體管Tr1通斷，環(huán)振蕩器811的振蕩周期也不會(huì)立即改變，稍稍延遲后振蕩周期改變?？墒怯捎谂c增加電源電流后振蕩周期加快需要的時(shí)間相比，減少電源電流后振蕩周期變慢需要的時(shí)間相對(duì)要長(zhǎng)，在運(yùn)行模式和備用模式頻繁切換的情況下，平均的話，與備用模式的振蕩周期相比，運(yùn)行模式的振蕩周期更靠近。
因此如本實(shí)施方式、上述第四實(shí)施方式介紹的那樣，即使運(yùn)行模式和備用模式頻繁切換，靠近連續(xù)運(yùn)行的干擾作用于存儲(chǔ)單元的情況下，也能防止存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)消失。
本發(fā)明的技術(shù)思想也可以適用于采用在取得數(shù)據(jù)后的周期內(nèi)寫入存儲(chǔ)單元的所謂的讀寫模式的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，并不限定讀出寫入操作和更新在同一周期內(nèi)進(jìn)行的模式。
以上，說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式，不脫離本發(fā)明宗旨的范圍的設(shè)計(jì)的變更也包括在本發(fā)明中。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性像以上說明的那樣，采用本發(fā)明的話，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器具有為維持存儲(chǔ)進(jìn)行更新所需的多個(gè)存儲(chǔ)單元，設(shè)置有禁止從外部向存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的備用模式和允許從外部向存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的運(yùn)行模式；由于是在上述運(yùn)行模式下在第一周期進(jìn)行自更新，在上述備用模式下在比上述第一周期長(zhǎng)的第二周期進(jìn)行自更新，在上述備用模式中能有效地降低伴隨自更新消耗的電流。
此外，在本發(fā)明的其他方式中，在包括自更新計(jì)時(shí)器電路的備用模式下的更新操作中，由于設(shè)置有能抑制因使在位線上顯現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號(hào)放大設(shè)置的讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力，擴(kuò)展用于規(guī)定選擇字線期間的脈沖信號(hào)的脈沖寬度，基于脈沖寬度被擴(kuò)展的上述脈沖信號(hào)，并行激活多根字線的控制系統(tǒng)，在備用模式中能有效地降低伴隨自更新操作的電流消耗。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，具有為維持存儲(chǔ)而必須更新的多個(gè)存儲(chǔ)單元，具備禁止從外部向存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的備用模式和可以從外部向存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的運(yùn)行模式，包括有用于輸出更新脈沖的自更新計(jì)時(shí)器電路，以使在上述運(yùn)行模式下在第一周期進(jìn)行自更新，在上述備用模式下在比上述第一周期長(zhǎng)的第二周期進(jìn)行自更新。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，上述自更新計(jì)時(shí)器電路是輸出更新脈沖的自更新計(jì)時(shí)器電路，使在上述運(yùn)行模式下在一定期間沒有對(duì)存儲(chǔ)單元讀寫時(shí)，在上述第一周期進(jìn)行自更新。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，上述自更新計(jì)時(shí)器電路包括有在上述備用模式下的振蕩周期比在上述運(yùn)行模式下的振蕩周期長(zhǎng)的振蕩電路。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，上述自更新計(jì)時(shí)器電路包括有使周期短的時(shí)鐘分頻為周期長(zhǎng)的時(shí)鐘的分頻電路，在上述運(yùn)行模式下，以上述分頻前的上述周期短的時(shí)鐘為基準(zhǔn)，輸出更新脈沖，在上述備用模式下，以上述分頻后的上述周期長(zhǎng)的時(shí)鐘為基準(zhǔn)，輸出更新脈沖。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，上述自更新計(jì)時(shí)器電路，平均地說，從上述運(yùn)行模式切換到上述備用模式后更新周期從上述第一周期變?yōu)樯鲜龅牡诙芷诘臅r(shí)間，比從上述備用模式切換到上述運(yùn)行模式后更新周期從上述第二周期變?yōu)樯鲜龅牡谝恢芷诘臅r(shí)間要長(zhǎng)。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，還設(shè)置有使從上述存儲(chǔ)單元讀出數(shù)據(jù)信號(hào)放大的讀出放大器電路，上述讀出放大器電路與上述運(yùn)行模式相比，是用備用模式更能抑制電流驅(qū)動(dòng)能力的讀出放大器。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，還包括有選擇性激活分別連接至上述多個(gè)存儲(chǔ)單元的多根字線和至少連接有進(jìn)行自更新的存儲(chǔ)單元的字線的字線選擇電路，上述字線選擇電路控制上述的激活，以使與上述運(yùn)行模式相比，在上述備用模式下使上述字線被激活的時(shí)間變長(zhǎng)。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，上述字線選擇電路在上述備用模式下進(jìn)行自更新時(shí)，使多根字線并行激活。
9.一種自發(fā)進(jìn)行更新操作這樣結(jié)構(gòu)的非同步式半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征在于，具備用于在備用模式下的更新操作中，抑制為使在位線上顯現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號(hào)放大而設(shè)置的讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力，擴(kuò)展規(guī)定字線選擇期間的脈沖信號(hào)的脈沖寬度，基于脈沖寬度被擴(kuò)展的上述脈沖信號(hào)，并行激活多根字線的控制系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)在操作模式從備用模式切換到運(yùn)行模式時(shí)，在此前的更新操作被中斷的時(shí)候，在此中斷的更新操作中，對(duì)于由作為更新對(duì)象的行地址指定的字線，在其后的運(yùn)行模式中重新進(jìn)行更新。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，上述控制系統(tǒng)在操作模式從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)，檢測(cè)上述操作模式的切換，把包括在上述運(yùn)行模式下應(yīng)作為更新對(duì)象的由行地址指定的字線的多條字線并行激活。
12.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，上述控制系統(tǒng)操作模式使更新操作從運(yùn)行模式切換到備用模式時(shí)，在上述備用模式下的新的更新周期到來之前，使上述運(yùn)行模式中的更新操作繼續(xù)進(jìn)行。
13.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，上述控制系統(tǒng)作為上述脈沖信號(hào)至少要生成具有為激活上述讀出放大器所需的脈沖寬度的信號(hào)。
14.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其特征為，上述控制系統(tǒng)在回復(fù)存儲(chǔ)在更新對(duì)象的存儲(chǔ)單元中數(shù)據(jù)的限度中，將上述讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力抑制得變小，同時(shí)擴(kuò)展上述脈沖信號(hào)的脈沖寬度。
15.一種自發(fā)進(jìn)行更新操作的非同步半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的更新方法，其特征在于，(a)在上述備用模式下的更新操作中，抑制為使位線上顯現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號(hào)放大而設(shè)置的讀出放大器的電流驅(qū)動(dòng)能力，(b)擴(kuò)展規(guī)定字線選擇期間的脈沖信號(hào)的脈沖寬度，以及(c)基于脈沖寬度被擴(kuò)展的上述脈沖信號(hào)，并行激活多條字線。
16.一種能自發(fā)進(jìn)行更新操作的非同步式半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的更新方法，其特征在于，設(shè)有禁止向存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的備用模式和可以向上述存儲(chǔ)單元讀寫數(shù)據(jù)的運(yùn)行模式，使備用模式下的自更新周期比運(yùn)行模式下的自更新周期長(zhǎng)。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的更新方法，其特征為，從上述備用模式切換到上述運(yùn)行模式時(shí)快速縮短上述自更新周期，從上述運(yùn)行模式切換到上述備用模式時(shí)充分地伸長(zhǎng)上述自更新周期。
全文摘要
提供一種在備用模式中能有效地降低伴隨自更新操作的電流消耗的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。在備用模式下的更新操作中，在更新控制電路8B的控制下，第一能抑制為放大位線上顯示的數(shù)據(jù)信號(hào)設(shè)置的讀出放大器(70A～70D)的電流驅(qū)動(dòng)能力；第二能擴(kuò)展規(guī)定字線WL選擇期間的行使能信號(hào)RE的脈沖寬度；第三基于脈沖寬度擴(kuò)展的上述行使能信號(hào)RE，并行激活多根字線。這樣能減少與更新操作有關(guān)的電路系統(tǒng)操作頻率，能抑制電流消耗。
文檔編號(hào)G11C7/22GK1502109SQ0280791
公開日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2002年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月2日
發(fā)明者高橋弘行, 稻葉秀雄, 中川敦, 雄 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司