JP2006331564A - Nonvolatile semiconductor memory - Google Patents
Nonvolatile semiconductor memory Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006331564A JP2006331564A JP2005155137A JP2005155137A JP2006331564A JP 2006331564 A JP2006331564 A JP 2006331564A JP 2005155137 A JP2005155137 A JP 2005155137A JP 2005155137 A JP2005155137 A JP 2005155137A JP 2006331564 A JP2006331564 A JP 2006331564A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- information
- binary
- data
- memory block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 21
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 303
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 107
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 47
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Read Only Memory (AREA)
Abstract
Description
本発明は、2値及び多値で情報を記憶することができる不揮発性メモリセルを有する不揮発性半導体メモリに関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory having nonvolatile memory cells capable of storing information in binary and multilevel values.
電気的に情報を書き込み可能な不揮発性半導体メモリとしてフラッシュメモリがある。フラッシュメモリの不揮発性メモリトランジスタは電荷蓄積領域を持ち、電荷蓄積領域に電荷が注入されることによって比較的高い閾値電圧が設定される。電荷蓄積領域から電荷が放出されることによって閾値電圧が低くされる。この閾値電圧の相違によって情報を記憶する。2値で情報を記憶する不揮発性メモリトランジスタには相対的に高い閾値電圧又は低い閾値電圧を設定する。フラッシュメモリの記憶密度を上げるには多値で情報記憶を行うようにすれば良い。例えば、2ビットのデータに応ずる4値で情報記憶を行う場合、不揮発性メモリトランジスタには2ビットデータに応じた4種類の閾値電圧分布の何れかの分布を設定する。不揮発性メモリトランジスタの閾値電圧はその電荷蓄積領域に蓄積される電荷量に応じて決まる。例えば電荷蓄積領域から電子を放出させた “11”状態に対して、順次電子の蓄積量を多くした“10”状態、“00”状態及び“01”状態の合計4状態によって2ビットのデータを記憶することができる。読出し動作では、例えば“10”状態の閾値電圧分布と“00”状態の閾値電圧分布との間のワード線電圧によって読出し動作を行なうことによって2ビットの記憶情報の上位ビットを決定する。上位ビットが論理値“1”の場合には“11”状態の閾値電圧分布と“10”状態の閾値電圧分布との間のワード線電圧によって読出し動作を行なうことによって2ビットの記憶情報の下位ビットを決定する。上位ビットが論理値“0”の場合には“00”状態の閾値電圧分布と“01”状態の閾値電圧分布との間のワード線電圧によって読出し動作を行なうことによって2ビットの記憶情報の下位ビットを決定する。従って、4値の記憶情報の読出しでは上位ビットを判定するためのワード線選択及びセンス動作と、下位ビットを判定するためのワード線選択及びセンス動作を分けて行なわなければならない。このため、4値の記憶情報を読出すときのレイテンシは2値の記憶情報を読出す場合よりも大きくなる。従って、高速読出しを必要とする用途では2値による情報記憶が有利である。このため、4値による情報記憶と2値による情報記憶の双方に対応できるフラッシュメモリが提供されている。 There is a flash memory as a nonvolatile semiconductor memory capable of electrically writing information. The nonvolatile memory transistor of the flash memory has a charge storage region, and a relatively high threshold voltage is set by injecting charge into the charge storage region. The threshold voltage is lowered by releasing the charge from the charge storage region. Information is stored according to the difference in threshold voltage. A relatively high threshold voltage or a low threshold voltage is set for a nonvolatile memory transistor that stores information in binary. In order to increase the storage density of the flash memory, information should be stored in multiple values. For example, when information is stored in four values corresponding to 2-bit data, any one of four types of threshold voltage distributions corresponding to 2-bit data is set in the nonvolatile memory transistor. The threshold voltage of the nonvolatile memory transistor is determined according to the amount of charge stored in the charge storage region. For example, with respect to the “11” state in which electrons are emitted from the charge storage region, 2-bit data can be obtained by a total of four states of “10” state, “00” state, and “01” state in which the amount of accumulated electrons is sequentially increased Can be remembered. In the read operation, for example, the upper bit of the 2-bit storage information is determined by performing the read operation with the word line voltage between the threshold voltage distribution in the “10” state and the threshold voltage distribution in the “00” state. When the upper bit is a logical value “1”, the read operation is performed with the word line voltage between the threshold voltage distribution in the “11” state and the threshold voltage distribution in the “10” state, whereby the lower order of the stored information of 2 bits. Determine the bit. When the upper bit is a logical value “0”, the read operation is performed with the word line voltage between the threshold voltage distribution in the “00” state and the threshold voltage distribution in the “01” state, whereby the lower bit of the stored information of 2 bits. Determine the bit. Therefore, in reading of 4-level storage information, the word line selection and sensing operation for determining the upper bit and the word line selection and sensing operation for determining the lower bit must be performed separately. For this reason, the latency when reading four-level stored information is larger than when reading binary stored information. Therefore, binary information storage is advantageous in applications that require high-speed reading. For this reason, flash memories that can handle both 4-value information storage and 2-value information storage are provided.
特許文献1には2値による情報記憶と多値による情報記憶とを選択可能な不揮発性メモリセルを有するフラッシュメモリについて記載されている。
本発明者は2値及び4値の双方で情報記憶を行うことが可能なフラッシュメモリにおいて2値で記憶された情報の読出しを行なったとき、4値で記憶された情報の読出しに対応して設けられたバッファメモリや入出力端子の半分が活用されず、データの出力レートが半減してしまうことについて検討した。例えば不揮発性メモリセルのワード線選択を1ページ8K個単位で行なう場合、4値で記憶された情報を読み出すときは第1回目のワード線選択動作で選択した各不揮発性メモリセルに対して上位ビットの記憶情報を検出して上位側バッファメモリに格納する。次に其れと同じワード線の第2回目の選択動作で選択した各不揮発性メモリセルに対して下位ビットの記憶情報を検出して下位側バッファメモリに格納する。各不揮発性メモリセルについて上位及び下位2ビットの記憶情報が全部で2Kバイト揃ったところでバイト単位などによって記憶情報を外部に出力する。2値で記憶された情報を読み出すときも読出し手順は基本的に4値読み出しと同じであるが、実質的に行うワード線動作は第一回目だけであり、実質的に利用されるバッファも上位側バッファだけである。このため、出力動作では上位側バッファの保持データだけが出力されることになり、データ出力レートが半減してしまう。 When the present inventor reads information stored in binary in a flash memory capable of storing information in both binary and quaternary, it corresponds to reading information stored in four values. We examined that half of the provided buffer memory and input / output terminals were not used and the data output rate was halved. For example, when selecting a word line of a nonvolatile memory cell in units of 8K per page, when reading information stored in four values, it is higher than each nonvolatile memory cell selected in the first word line selection operation. Bit storage information is detected and stored in the upper buffer memory. Next, lower bit storage information is detected for each nonvolatile memory cell selected by the second selection operation of the same word line and stored in the lower buffer memory. The storage information is output to the outside in units of bytes when the storage information of the upper 2 bits and the lower 2 bits for each nonvolatile memory cell has become 2K bytes in total. When reading out information stored in binary, the reading procedure is basically the same as that in quaternary reading, but the word line operation that is actually performed is only the first time, and the buffer used substantially is higher. There is only a side buffer. For this reason, in the output operation, only the data held in the upper buffer is output, and the data output rate is halved.
本発明者は、多値読出しと2値読出しのデータ出力レートを揃えるために2値読出しの読出しシーケンスを大幅に変更したり、フラッシュメモリのセンスラッチとバッファメモリとの間にビット対応で上位下位を入れ替え可能にするアライナを配置したりすることも検討したが、其れによって制御が複雑化すると結局、2値読出しによる高速アクセスが阻害される虞がある。また、物理的な回路規模が増大すれば、チップ面積の増大につながり、4値記憶による記憶密度の向上効果が低減する。 The inventor has significantly changed the reading sequence of the binary reading in order to make the data output rates of the multi-level reading and the binary reading uniform, or has a bit correspondence between the sense latch of the flash memory and the buffer memory. However, if control is complicated by this, high-speed access by binary reading may be hindered. Further, if the physical circuit scale increases, the chip area increases, and the effect of improving the storage density by quaternary storage is reduced.
本発明の目的は、多値読出しに対して2値読出しのデータ出力レートが減少することを抑制可能な不揮発性半導体メモリを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory capable of suppressing a decrease in data output rate of binary reading with respect to multi-level reading.
本発明の目的は、複雑な制御を要せず、チップ面積も増大させずに、多値読出しに対して2値読出しのデータ出力レートが減少することを抑制可能な不揮発性半導体メモリを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a non-volatile semiconductor memory capable of suppressing a decrease in data output rate of binary reading with respect to multi-level reading without requiring complicated control and increasing a chip area. There is.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
〔1〕不揮発性半導体メモリ(1)は、不揮発性メモリブロック(2)、揮発性メモリブロック(3)、入出力回路(4)、及び制御回路(5)を有する。前記不揮発性メモリブロックは2値及び多値で情報を記憶することができる不揮発性メモリセル(15)を複数個有する。前記揮発性メモリブロックは前記不揮発性メモリブロックに接続され、情報を2値で書き換え可能に記憶する揮発性メモリセルを複数個有する。前記入出力回路は前記揮発性メモリブロックに接続され、外部との間で情報の入出力を行なう。前記制御回路は、2値情報を記憶した不揮発性メモリセルから読み出した情報を外部に出力するとき、前記揮発性メモリブロックの出力動作速度を、多値情報を記憶した不揮発性メモリセルから読み出した情報を外部に出力する場合よりも速くするように制御する。これにより、2値で記憶された情報の外部出力と4値で記憶された情報の外部出力とを同じ出力レートで行なう。 [1] The nonvolatile semiconductor memory (1) includes a nonvolatile memory block (2), a volatile memory block (3), an input / output circuit (4), and a control circuit (5). The non-volatile memory block has a plurality of non-volatile memory cells (15) capable of storing information in binary and multilevel values. The volatile memory block is connected to the nonvolatile memory block and has a plurality of volatile memory cells that store information in a rewritable binary manner. The input / output circuit is connected to the volatile memory block and inputs / outputs information to / from the outside. The control circuit reads out the output operation speed of the volatile memory block from the nonvolatile memory cell storing multi-value information when outputting the information read from the nonvolatile memory cell storing binary information to the outside. Control to make information faster than when outputting information to the outside. Thereby, the external output of the information stored in binary and the external output of the information stored in 4-value are performed at the same output rate.
上記手段によれば、多値読出しに対して2値読出しの場合に読出し情報ビット数が少なくなっても、揮発性メモリブロックの出力動作速度を上げることによって、4値読出しの場合と同じ出力レートで読出しデータを外部に出力することができる。複雑な制御を要せず、不揮発性メモリブロックのメモリアレイに沿って大規模なアライナのような回路を追加することも要しない。 According to the above means, even if the number of read information bits is reduced in the case of binary reading compared to multi-level reading, the same output rate as in the case of quaternary reading is obtained by increasing the output operation speed of the volatile memory block. The read data can be output to the outside. There is no need for complicated control, and it is not necessary to add a circuit such as a large-scale aligner along the memory array of the nonvolatile memory block.
本発明の一つの具体的な形態として、前記不揮発性メモリブロックは規定数の不揮発性メモリセルをアクセス単位として前記規定数のビット数単位で情報を読み出す。前記揮発性メモリブロックは多値で情報を記憶している前記アクセス単位数の不揮発性メモリセルから読み出された情報を前記規定数のビット数単位で記憶するバッファ領域(UBM,LBM)を有する。前記制御回路は、不揮発性メモリセルによる記憶情報を多値の情報記憶として読み出すときは複数の前記バッファ領域の出力を並列に取り出して前記入出力回路から外部に並列出力させ、不揮発性メモリセルによる記憶情報を2値の記憶情報として読み出すときは一つの前記バッファ領域の出力を前記並列出力に対して前記並列数倍の速度で取り出し、取り出した情報を前記並列出力と同じ並列ビット数及び速度で前記入出力回路から外部に並列出力させる。 As one specific form of the present invention, the non-volatile memory block reads information in units of the prescribed number of bits by using a prescribed number of nonvolatile memory cells as an access unit. The volatile memory block has a buffer area (UBM, LBM) for storing information read from the non-volatile memory cells of the number of access units storing information in multiple values in units of the predetermined number of bits. . When the storage information in the nonvolatile memory cell is read as multi-value information storage, the control circuit takes out the outputs of the plurality of buffer areas in parallel and outputs them in parallel to the outside from the input / output circuit. When reading stored information as binary stored information, the output of one buffer area is taken out at a speed that is several times the parallel number of the parallel output, and the extracted information is taken at the same parallel bit number and speed as the parallel output. A parallel output is performed from the input / output circuit.
本発明の別の一つの具体的な形態として、前記不揮発性メモリセルは多値として4値の情報記憶を行う。前記不揮発性メモリブロックは規定数の不揮発性メモリセルをアクセス単位として前記規定数のビット数単位で情報を読み出す。前記揮発性メモリブロックは4値で情報を記憶している前記アクセス単位数の不揮発性メモリセルから読み出された情報を前記規定数のビット数単位で記憶するバッファ領域(UBM,LBM)を有する。前記揮発性メモリブロックはクロックの立ち上がり又は立ち下がりの一方のエッジに同期して出力動作を行なうシングルデータレート(SDR)出力動作と、クロックの立ち上がり及び立ち下がりの双方のエッジに同期して出力動作を行なうダブルデータレート(DDR)出力動作との選択が可能とされる。前記入出力回路は、複数の前記バッファ領域の出力を並列に出力する第1の出力経路と、一つの前記バッファ領域の出力を前記第1の出力経路の転送レートに落として出力する第2の出力経路(21〜23)とを有する。前記制御回路は、不揮発性メモリセルに2値で記憶された情報を読み出すときは前記揮発性メモリブロックにはダブルデータレート出力動作を指示すると共に前記入出力回路には第2の出力経路の選択を指示し、不揮発性メモリセルに4値で記憶された情報を読み出すときは前記揮発性メモリブロックにはシングルデータレート出力動作を指示すると共に前記入出力回路には第1の出力経路の選択を指示する。 As another specific form of the present invention, the nonvolatile memory cell stores four-value information as multiple values. The non-volatile memory block reads information in units of the specified number of bits using a specified number of non-volatile memory cells as an access unit. The volatile memory block has a buffer area (UBM, LBM) for storing information read from the non-volatile memory cell of the number of access units storing information in four values in units of the specified number of bits. . The volatile memory block performs a single data rate (SDR) output operation in which an output operation is performed in synchronization with one of the rising and falling edges of the clock, and an output operation in synchronization with both the rising and falling edges of the clock. It is possible to select a double data rate (DDR) output operation. The input / output circuit outputs a first output path for outputting the outputs of the plurality of buffer areas in parallel, and a second output path for dropping the output of one buffer area to the transfer rate of the first output path. Output path (21 to 23). The control circuit instructs the volatile memory block to perform a double data rate output operation when reading information stored in binary in the nonvolatile memory cell, and selects a second output path for the input / output circuit. And reading out the information stored in the nonvolatile memory cell in four values, the volatile memory block is instructed to perform a single data rate output operation, and the input / output circuit is selected for the first output path. Instruct.
〔2〕本発明の別の観点による不揮発性半導体メモリは、入出力回路(30,30A)、入出力回路に接続された複数個のメモリバンク(BNK0〜BNK3)、及び制御回路(31、31A、34)を有する。前記入出力回路は外部との間で情報の入出力を行なう。前記メモリバンクは、揮発性メモリブロック(33)と不揮発性メモリブロック(32)を有する。前記揮発性メモリブロックは前記入出力回路に接続され、情報を2値で書き換え可能に記憶する揮発性メモリセルを複数個有する。前記不揮発性メモリブロックは対応するメモリバンクの前記揮発性メモリブロックに接続され、2値及び多値で情報を記憶することができる不揮発性メモリセルを複数個有する。前記制御回路は、不揮発性メモリセルに2値で記憶された情報を読み出すとき、選択した1個のメモリバンクの不揮発性メモリブロックから多値情報を記憶した不揮発性メモリセルの記憶情報を読出すときの読出し情報ビット数と同じになるように、複数個の不揮発性メモリブロックを選択して各々の不揮発性メモリブロックの不揮発性メモリセルから記憶情報を読み出し、読み出した情報を入出力回路から並列的に外部に出力させる。 [2] A nonvolatile semiconductor memory according to another aspect of the present invention includes an input / output circuit (30, 30A), a plurality of memory banks (BNK0 to BNK3) connected to the input / output circuit, and a control circuit (31, 31A). , 34). The input / output circuit inputs / outputs information to / from the outside. The memory bank includes a volatile memory block (33) and a nonvolatile memory block (32). The volatile memory block is connected to the input / output circuit and has a plurality of volatile memory cells that store information in a rewritable binary manner. The non-volatile memory block is connected to the volatile memory block of the corresponding memory bank, and has a plurality of non-volatile memory cells capable of storing information in binary and multilevel values. When the control circuit reads out the information stored in binary in the nonvolatile memory cell, the control circuit reads out the storage information of the nonvolatile memory cell storing the multi-value information from the nonvolatile memory block of one selected memory bank. A plurality of nonvolatile memory blocks are selected so as to be the same as the number of read information bits at the time, the stored information is read from the nonvolatile memory cells of each nonvolatile memory block, and the read information is paralleled from the input / output circuit. Output externally.
上記手段によれば、多値読出しに対して2値読出しの場合にはメモリバンク単位では読出し情報ビット数が少なくなっても、複数のメモリバンクの読出しデータをまとめて並列出力することによって、4値読出しの場合と同じ出力レートで読出しデータを外部に出力することができる。複雑な制御を要せず、不揮発性メモリブロックのメモリアレイに沿って大規模なアライナのような回路を追加することも要しない。 According to the above means, in the case of binary reading as compared with multi-level reading, even if the number of read information bits is reduced in units of memory banks, the read data of a plurality of memory banks are collectively output in parallel, so that 4 Read data can be output to the outside at the same output rate as in the case of value reading. There is no need for complicated control, and it is not necessary to add a circuit such as a large-scale aligner along the memory array of the nonvolatile memory block.
本発明の一つの具体的な形態として、前記制御回路は、不揮発性メモリセルに2値で記憶された情報を読み出すとき、前記選択された複数個の不揮発性メモリブロックの各々から読み出した記憶情報を対応するメモリバンクの揮発性メモリブロックに蓄積させ、夫々の揮発性メモリブロックから出力した情報を前記入出力回路で結合して、並列的に外部に出力させる。例えば、前記入出力回路は複数の揮発性メモリブロックから出力した情報を結合するためのセレクタ(42,43)を有する。複数の揮発性メモリブロックに蓄積した情報の結合は入出力回路が行なうので、それに必要な回路の修正は、揮発性メモリブロックと入出力回路とをインタフェースする情報ビット数の範囲で行なえば良いから規模は小さい。 As one specific mode of the present invention, when the control circuit reads information stored in binary in a nonvolatile memory cell, the stored information read from each of the selected nonvolatile memory blocks. Are stored in the volatile memory blocks of the corresponding memory banks, and the information output from the respective volatile memory blocks is combined by the input / output circuit and output to the outside in parallel. For example, the input / output circuit includes selectors (42, 43) for combining information output from a plurality of volatile memory blocks. Since the input / output circuit combines the information stored in a plurality of volatile memory blocks, the necessary circuit modification can be performed within the range of the number of information bits that interface the volatile memory block and the input / output circuit. The scale is small.
本発明の別の一つの具体的な形態として、前記制御回路は、不揮発性メモリセルに2値で記憶された情報を読み出すとき、前記選択された複数個の不揮発性メモリブロックの各々から読み出された記憶情報を結合して対応する一つのメモリバンクの揮発性メモリブロックにまとめて蓄積させ、蓄積した情報を前記入出力回路から外部に出力させる。例えば、前記不揮発性メモリブロックと揮発性メモリブロックとの間に、複数の不揮発性メモリブロックから読み出された記憶情報を結合するためのセレクタ(50,51)を有する。不揮発性メモリブロックから読み出した情報の結合はメモリバンク内において揮発性メモリブロックとの間の信号インタフェース規模に従って行なうことが必要になる。 As another specific mode of the present invention, when the control circuit reads information stored in binary in the nonvolatile memory cell, the control circuit reads from each of the selected nonvolatile memory blocks. The stored information is combined and stored together in a volatile memory block of a corresponding memory bank, and the stored information is output from the input / output circuit to the outside. For example, a selector (50, 51) for combining stored information read from a plurality of nonvolatile memory blocks is provided between the nonvolatile memory block and the volatile memory block. It is necessary to combine the information read from the nonvolatile memory block according to the signal interface scale with the volatile memory block in the memory bank.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記の通りである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、複雑な制御を要せず、チップ面積も増大させずに、多値読出しに対して2値読出しのデータ出力レートが減少することを抑制することができる。 That is, it is possible to suppress a decrease in the data output rate of binary reading with respect to multi-level reading without requiring complicated control and increasing the chip area.
《フラッシュメモリ》
図2にはフラッシュメモリのブロック図が示される。フラッシュメモリ1(LSI)は、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1個の半導体基板に相補型MOSなどの集積回路製造技術によって形成される。このフラッシュメモリ1は、不揮発性メモリブロックとしてのフラッシュメモリブロック(FLASH)2、揮発性メモリブロックとしてのバッファRAM(BMRY)3、入出力回路(I/O)4、及び制御回路(CONT)5を有する。
<Flash memory>
FIG. 2 shows a block diagram of the flash memory. The flash memory 1 (LSI) is not particularly limited, but is formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by an integrated circuit manufacturing technique such as complementary MOS. The
前記フラッシュメモリブロック2はメモリアレイ(MARY)10、センスラッチ(SL)11と、メインアンプ(MA)12、電源回路(VPGEN)13、及び高電圧ドライバ(VPDRV)14を有する。
The
メモリアレイ10は閾値電圧の初期化とプログラムにより情報を書き込み可能にされる複数の不揮発性メモリセル15を有する。不揮発性メモリセル15は、特に制限されないが電荷蓄積領域に絶縁膜を介してメモリゲートを重ねたスタックドゲート構造のメモリトランジスタによって構成される。例えばメモリセル15のドレインがビット線BLに、ソースがソース線SLに、メモリゲートがワード線WLに接続される。ビット線BL、ワード線WL、ソース線SLは実際には多数配置され、その選択はアドレス信号をデコードするデコーダ(図示を省略)の出力によって行なわれる。
The
メモリセル15のソース、ドレイン及びウェルに回路の接地電位を印加し、メモリゲートに負の高電圧を印加して電荷蓄積領域の電子を放出させる方向に移動させることで閾値電圧を低くすることができる。ここでは、メモリセル7の閾値電圧を低くすることを初期化(消去)と称する。また、メモリセル15のドレインからソースに電流を流し、ソース端の基板表面でホットエレクトロンを発生させ、これをメモリゲートの高電圧による電界で電荷蓄積領域に注入することで閾値電圧を高くすることができる。メモリセル15の閾値電圧を高くすることをプログラムと称する。プログラムによる情報の書き込みは2値又は4値で行なうことができる。消去やプログラムに必要な高電圧は電源回路13で生成され、動作に必要な高電圧が選択されて高電圧ドライバ14に供給される。高電圧ドライバの出力は前記アドレスデコーダで選択されたワード線などに供給される。記憶情報の読出しは、ビット線を予めプリチャージしておき、所定の読出し判定レベルをワード線選択レベルとしてメモリトランジスタを選択し、ビット線に流れる電流変化若しくはビット線に現れる電圧レベル変化によって記憶情報を判定する。ビット線にはセンスラッチ11が接続され、センスラッチ11はビット線に読み出されたデータをラッチする。また、センスラッチ11は書き込みデータをラッチする。メインアンプ12はセンスラッチ11にラッチされて出力が選択されたデータを増幅してバッファRAM3に出力する。
The threshold voltage can be lowered by applying a circuit ground potential to the source, drain, and well of the
前記バッファRAM3は例えばスタティックRAM(SRAM)で構成される。SRAMはメモリセルとして例えばCMOSスタティックラッチを有し、その記憶ノードに2値で情報を記憶する。バッファRAM3はクロックCLKに同期動作し、その出力動作は、クロックCLKの立ち上がり又は立ち下がりの何れか一方に同期してデータ出力動作を行なうシングルデータレート(SDR)動作、又はクロックCLKの立ち上がり及び立ち下がりの双方に同期してデータ出力動作を行なうダブルデータレート(DDR)動作を選択的に行なうことができる。DDR動作ではSDR動作の2倍の速度でデータを入出力することが可能である。
The
前記入出力回路4は、データ入出力バッファ(DATB)17、コマンド入出力バッファ(CMDB)18、及びデータ経路選択回路(DPS)19を有する。データ入出力バッファ17及びコマンド入出力バッファ18は外部とインタフェースされる。データ経路選択回路19はデータ入出力バッファ17とバッファRAM3との接続形態を選択可能にする。コマンド入出力バッファ18は制御回路5に接続される。コマンド入出力バッファ18は、データ入出力バッファ17及びコマンド入出力バッファ18を介して外部から供給されるコマンド及びアドレス信号を制御回路5に供給する。
The input / output circuit 4 includes a data input / output buffer (DATB) 17, a command input / output buffer (CMDB) 18, and a data path selection circuit (DPS) 19. The data input /
制御回路5は、外部から供給されるコマンドに従ってフラッシュメモリ1の動作を全体的に制御する。入出力コマンドに対して制御回路5はバッファRAM3のリード・ライトを制御する。アクセスコマンドに対して制御回路5はフラッシュメモリブロック2のメモリセル15に対するプログラム、消去、読出しの各動作手順をそのコマンドに応じて制御する。アクセスコマンドには入出力コマンドが付随する。例えばフラッシュメモリブロック2に対するデータの書き込みでは、書き込みデータをバッファRAM3に格納する入出力コマンドが先行し、その後に、バッファRAM3の書き込みデータを用いてフラッシュメモリブロック2に対する消去及びプログラムを行なうアクセスコマンドが付随する。アクセスコマンドは2値による情報記憶と読出しを行なうコマンドと4値による情報記憶と読出しを行なうコマンドに大別される。2値で記憶された情報を読み出すためのアクセスコマンドと入出力コマンドが指定されても、4値で記憶された情報を読み出すためのアクセスコマンドと入出力コマンドが指定されても、制御回路5はデータ入出力バッファ17から同じ出力レートでデータを出力するようにバッファRAM3をDDR動作させ、データ経路選択回路19に速度変換動作させるように制御する。この制御内容の詳細は後述する。
The
図3には4値による記憶情報とその閾値電圧分布が例示される。4値による記憶情報は、“11”データ、“01”データ、“00”データ、“10”データとされる。“11”データは消去によって得る。“01”データ、“00”データ、“10”データはプログラムによって得る。記憶情報“10”、“00”、“01”に応じてメモリセルの閾値電圧が相違される。その相違は夫々のデータ値に対するプログラムにおいて高電圧パルスの印加時間又は印加レベルを相違されることによって制御される。読出し動作では、“11”データ、“01”データ、“00”データ、“10”データを識別するための読出しワード線電圧としてのワード線選択レベルをVRW1,VRW2,VRW3を相違させる。2値による情報記憶は消去によって“1”データを記憶し、“01“データのプログラムによって“0”データを記憶する。“11”データの閾値電圧分布と“01”データの閾値電圧分布は相互に離れているので、4値記憶よりも2値記憶の方が情報記憶の信頼性が高い。 FIG. 3 exemplifies stored information by four values and its threshold voltage distribution. The storage information in four values is “11” data, “01” data, “00” data, and “10” data. “11” data is obtained by erasing. “01” data, “00” data, and “10” data are obtained by a program. The threshold voltage of the memory cell differs depending on the stored information “10”, “00”, “01”. The difference is controlled by changing the application time or application level of the high voltage pulse in the program for each data value. In the read operation, the word line selection levels as read word line voltages for identifying “11” data, “01” data, “00” data, and “10” data are made different between VRW1, VRW2, and VRW3. In binary information storage, “1” data is stored by erasing, and “0” data is stored by a program of “01” data. Since the threshold voltage distribution of the “11” data and the threshold voltage distribution of the “01” data are separated from each other, the reliability of information storage is higher in binary storage than in 4-level storage.
図4には4値でデータを書き込むときのデータ経路が例示される。特に制限されないが、メモリアレイ10に対する書き込みデータは2Kバイト単位とされる。4値記憶を行う構成上、不揮発性メモリセルの書き込み単位は8K個である。センスラッチ11は8K個配置されている。バッファRAM3は2Kバイトのデータを上位4ビットの部分と下位4ビット部分に分けて各々1Kバイトづつ格納する上位バッファ領域(UBM)3Uと、下位バッファ領域(LBM)3Lを有する。外部から供給される書き込みデータは、8ビット単位で供給され、上位4ビットは上位バッファ領域3Uに格納され、下位4ビットは下位バッファ領域3Lに格納される。書き込みデータは書き込みアドレスに従ってバッファメモリに格納される。最初に上位バッファ領域(UBM)3Uの書き込みデータに従ってプログラム対象の8K個の不揮発性メモリセルに対して“00”又は“01”データのプログラムを行なう。次に下位バッファ領域(LBM)3Lの書き込みデータに従ってプログラム対象の8K個の不揮発性メモリセルに対して選択的に“10”データのプログラムを行なう。
FIG. 4 illustrates a data path when data is written with four values. Although not particularly limited, write data to the
図5には不揮発性メモリに4値で記憶されたデータ(4値データ)の読出し動作フローが示される。この読出しフローは、上位ビットと下位ビットで分けた図4のプログラム方式に対応される。先ずワード線選択レベルをVRW2として読み出し動作を行なう(S1)。選択されたメモリセルがオン状態であれば4値データの上位ビットが“0”、オフ状態であれば4値データの上位ビットが“1”とされる。これによって上位ビットの判定を行なうことができる。センスラッチ11にラッチされた上位ビットデータはバッファRAM3の上位ビットの記憶領域に格納される(S2)。次に、ワード線選択レベルをVRW1として読み出し書動作を行ない(S3)、読出しデータをセンスラッチ11にラッチする(S4)。更にワード線選択レベルをVRW3として読み出し書動作を行ない(S5)、今回読み出した読出しデータと先にセンスラッチにラッチ11にラッチされている読出しデータの演算を行なって下位ビットを判定する(S6)。判定された下位ビットデータはセンスラッチ11からバッファRAM3の下位ビットの記憶領域に格納される(S7)。バッファRAM11に格納された読出しデータは8ビット単位で外部に出力される。
FIG. 5 shows a read operation flow of data (four-value data) stored in the nonvolatile memory in four values. This read flow corresponds to the program method of FIG. 4 divided into upper bits and lower bits. First, a read operation is performed with the word line selection level set to VRW2 (S1). If the selected memory cell is on, the upper bit of the quaternary data is “0”, and if it is off, the upper bit of the quaternary data is “1”. As a result, the upper bit can be determined. The upper bit data latched in the
図6には不揮発性メモリに2値で記憶されたデータ(2値データ)の読出し動作フローが示される。ワード線選択レベルをVRW2として読み出し動作を行なう(S11)。選択されたメモリセルがオン状態であれば4値データの上位ビットが“0”、オフ状態であれば4値データの上位ビットが“1”とされる。これによって2値データの判定を行なうことができる。センスラッチ11にラッチされたデータはバッファRAM3の上位ビットの記憶領域(UBM)3Uに格納される(S12)。バッファRAM11に格納された読出しデータは外部に出力される(S13)。2値データの読出しでは読出しデータはバッファRAMの上位領域3Uだけに格納される。2値データの読出しを4値データの読出しと同じように行なう場合には、データ入出力バッファ17の8ビット並列出力(×8)中下位4ビットの出力は無効になる。例えば図7のタイミングチャートに示されるように4値データの出力動作ではデータ入出力バッファ17の上位及び下位は共に有効になるが、図8では下位4ビットの出力は無効になる。このままでは、2値データのリード動作は4値データのリード動作に比べてデータ出力レートが半減してしまう。
FIG. 6 shows a read operation flow of data (binary data) stored in binary in the nonvolatile memory. A read operation is performed with the word line selection level set to VRW2 (S11). If the selected memory cell is on, the upper bit of the quaternary data is “0”, and if it is off, the upper bit of the quaternary data is “1”. As a result, binary data can be determined. The data latched in the
《速度変換制御による2値データリードの改善》
以下、2値データの読み出し動作と4値データの読み出し動作のデータ出力レートを等しくするための構成について説明する。
<< Improvement of binary data read by speed conversion control >>
A configuration for equalizing the data output rates of the binary data read operation and the quaternary data read operation will be described below.
図1には2値データの読出し経路が例示される。2値データのリード動作では、制御回路5がバッファRAM3をDDR動作させてその出力動作を2倍にする。データ経路選択回路(DPS)19には、2値データのリード動作においてバッファRAM3の上位ビットの記憶領域(UBM)3Uからの出力データの速度を半減して並列数を2倍にするための変換回路を備える。この変換回路は、ラッチ回路(LT1〜LT3)21〜23及びセレクタ(SEL)24を有する。クロックCLKの立ち上がりと立ち下がり両エッジに同期して4ビット並列で上位記憶領域(UBM)3Uからデータが出力される。ラッチ回路21はその出力データをクロックCLKの立ち上がりエッジに同期する制御信号φ1のパルス変化によってラッチする。ラッチ回路22はその出力データをクロックCLKの立ち下がりエッジに同期する制御信号φ2のパルス変化によってラッチする。ラッチ回路23は双方のラッチ回路21,22のラッチデータをクロックCLKの立ち上がりエッジに同期する制御信号φ3のパルス変化によってラッチする。セレクタ24は2値データのリード動作において制御信号φ4によりラッチ回路23の出力を選択する。これにより、図10のように2値データのリード動作においてもデータ入出力バッファ17の×8並列出力が全て有効になり、図9の4値データのリード動作と同じデータの出力レートを得ることができる。4値データのリード動作ではセレクタ24はバッファメモリ3のデータ出力端子に接続する方の入力を選択する。前記制御信号φ1〜φ4は制御回路5が出力する。
FIG. 1 illustrates a binary data read path. In the binary data read operation, the
特に図示はしないが、2値データの書き込み経路として図1の読出し経路とデータ転送方向が逆にされた変換回路が設けられる。即ち、2値データの書き込み動作では×8ビットで書き込みデータが供給され、これを図示しないセレクタで2値データ書き込み経路に導く。2値データ書き込み経路には、×8ビットの書き込みデータをクロックCLKのサイクルに同期して第1のラッチ回路にラッチし、第1のラッチ回路によるラッチデータの上位4ビットをクロックCLKの立ち上がりに同期して第2のラッチ回路にラッチし、前記第1のラッチ回路のラッチデータの下位4ビットをクロックCLKの立ち上がりに同期して第3のラッチ回路にラッチする。第2のラッチ回路の×4出力と第3のラッチ回路の×4出力とトランスファゲートを介してバッファメモリ11のデータ入出力端子の上位4ビットに接続する。2値データの書き込みにおいてバッファメモリ11の入力動作をDDR動作させる。これにより、2値データを書き込むときも4値データの書き込みと同様に書き込みデータを×8ビットでフラッシュメモリ1に供給することができる。
Although not shown in particular, a conversion circuit having a data transfer direction opposite to that of the read path of FIG. 1 is provided as a binary data write path. That is, in the binary data write operation, the write data is supplied in × 8 bits, and this is guided to the binary data write path by a selector (not shown). In the binary data write path, x8-bit write data is latched in the first latch circuit in synchronization with the cycle of the clock CLK, and the upper 4 bits of the latch data by the first latch circuit are used at the rising edge of the clock CLK. The latches are latched in the second latch circuit in synchronism, and the lower 4 bits of the latch data of the first latch circuit are latched in the third latch circuit in synchronism with the rising edge of the clock CLK. The x4 output of the second latch circuit, the x4 output of the third latch circuit, and the upper 4 bits of the data input / output terminal of the
図11には相互に独立動作可能なメモリバンク(BNK)を4個備えたフラッシュメモリのレイアウト構成が示される。4個のセレクタ24の出力は共通IOバス30を介してデータ入出力バッファ4に接続される。入出力動作において4個のセレクタ24は何れか1個が選択されて動作され、残りは出力が高インピーダンス状態にされる。夫々のメモリバンク(BNK)31〜34はフラッシュメモリブロック(FLASH)2、揮発性メモリブロックとしてのバッファRAM(BMRY)3、入出力回路(I/O)4、及びバンク制御回路(CONTS)34を備え、独立して動作可能に構成される。図11より明らかなように、2値データの読出し動作において4値データの読出しの場合と同じ出力レートで読出しデータを外部に出力するために、大規模なフラッシュメモリアレイ10に沿って大規模なアライナのような回路を追加することを要しない。幾つかのラッチ回路21〜24とその制御線を設けるだけで済む。制御に関しては2値データ読出しに同期してバッファメモリ3をDDR動作させ、幾つかのラッチ回路21〜24とセレクタ24を制御すれば済む。複雑な制御を要しない。
FIG. 11 shows a layout configuration of a flash memory including four memory banks (BNK) that can operate independently from each other. The outputs of the four
《マルチバンク動作による2値データリードの改善》
図12には2値データの読み出し動作と4値データの読み出し動作のデータ出力レートをマルチバンク制御によって等しくするための構成が示される。
<Improvement of binary data read by multi-bank operation>
FIG. 12 shows a configuration for equalizing the data output rates of the binary data read operation and the quaternary data read operation by multi-bank control.
図12ではフラッシュメモリ1Aは4個のメモリバンクBNK0〜BNK3を有する。各メモリバンクBNK0〜BNK3は図1と基本的な構成は同じであるが、入出力回路(I/O)30は各メモリバンクBNK0〜BNK3を代表して設けられる。また、メモリバンクBNK0〜BNK3を全体に制御するメイン制御回路(CONTM)31が設けられている。各メモリバンクBNK0〜BNK3は、不揮発性メモリブロックとしてのフラッシュメモリブロック(FLASH)32、揮発性メモリブロックとしてのバッファRAM(BMRY)33、バンク制御回路(CONTS)34を有する。フラッシュメモリブロック32は図1で説明したものと基本的に同じ構成を有する。図にはメモリアレイ(MARY)35とセンスラッチ(SL)36を代表的に図示している。特にここでは、メモリアレイはPG0〜PG3の4ページに分割され、アクセスに際して何れか1個のページが選択されて、消去、プログラム又は読出しが行なわれる。PG0〜PG3の各ページにおいて、ワード線による不揮発性メモリセルの選択単位は図1の場合と同じように8K個とされる。センスラッチ36は上記同様に8K個配置されている。バッファRAM33も同じく2Kバイトのデータを上位4ビットの部分と下位4ビットの部分に分けて各々1Kバイトづつ格納する上位バッファ領域(UBM)33Uと下位バッファ領域(UBM)33Lとを有する。
In FIG. 12, the
メイン制御回路31は入出力回路30から供給されるコマンドを入力する。メイン制御回路31はコマンドによる指定に従って対応するメモリバンクBNK0〜BNK3のバンク制御回路34へバンク制御信号BACK0〜BACK3を出力する。バンク制御回路34は入力コマンドに応ずるバンク制御信号に従って対応メモリバンクのバッファRAM33の入出力を制御する。バンク制御回路34はアクセスコマンドに応ずるバンク制御信号に従って対応するメモリバンクのフラッシュメモリブロック32に対して消去、プログラム又は読出しの動作を制御する。ここでは前記バッファRAM33はDDR動作の機能を備えることを要しない。
The
入出力回路30は、データ入出力バッファ(DATB)40、コマンド入出力バッファ(CMDB)41及びセレクタ(SEL)42,43を有する。データ入出力バッファ(DATB)40は8ビット並列(×8)で入出力を行なう。HBUSは上位4ビットバス、LBUSは下位4ビットバスである。セレクタ42はメモリバンクBNK1の上位バッファ領域UBM又は下位バッファ領域LBMを制御信号φ5に従って選択的に下位4ビットバスLBUSに接続する。セレクタ43はメモリバンクBNK3の上位バッファ領域UBM又は下位バッファ領域LBMを制御信号φ5に従って選択的に下位4ビットバスLBUSに接続する。
The input /
4値データの読出しは図5で説明した通りデータ入出力バッファ40から8ビット並列出力される。メイン制御回路31は2値データの読出しを指示するアクセスコマンドTVCOMを受け取ると、そのアクセスコマンドで指定されるバンクアドレスがバンクBNK0を指定するときメモリバンクBNK0及びメモリバンクBNK1の動作を制御信号BACK0,BACK1で指示することにより、メモリバンクBNK0,BNK1を並列動作させる。これにより、フラッシュメモリブロック32からバッファRAM33の上位バッファ領域UBMに1Kバイトのデータが蓄えられる。この動作は図1で説明したフラッシュメモリと同じである。相違点は2個のメモリバンクBNK0、BNK1の各々の上位バッファ領域UBMに1Kバイトのデータが蓄えられることである。このとき、この2値データ読み出しのアクセスコマンドに付随する入出力コマンドに応答する処理では、メイン制御回路31はセレクタ42に上位バッファ領域UBMからの入力を選択させる。これにより、当該入出力コマンドに応答してデータ入出力バッファ40から8ビット並列に2値データが出力される。そのアクセスコマンドで指定されるバンクアドレスがバンクBNK1を指定するときメモリバンクBNK2及びメモリバンクBNK3の動作を制御信号BACK2,BACK3で指示することにより、メモリバンクBNK2,BNK3を並列動作させる。これにより、2個のメモリバンクBNK2、BNK3の各々の上位バッファ領域UBMに1Kバイトのデータが蓄えられる。このとき、この2値データ読み出しのアクセスコマンドに付随する入出力コマンドに応答する処理では、メイン制御回路31はセレクタ43に上位バッファ領域UBMからの入力を選択させる。これにより、当該入出力コマンドに応答してデータ入出力バッファ40から8ビット並列に2値データが出力される。従って、2値データの出力レートを4値データの出力レートを同じにすることができる。メモリバンクBNK2,BNK3のバンクアドレスを指定した2値データの読出しアクセスコマンドは無効とされる。
As described with reference to FIG. 5, 4-bit data is read out from the data input /
2値データの書き込みは2値データ読出しの経路を用いて同様に行えばよい。 The binary data may be written in the same manner using the binary data read path.
図13には読出し動作のフローチャートが示される。読出し動作において2値データ読出しモードの時はワード線選択レベルVRW2による選択動作だけを行なう。2値データ読出しでは実際に2個のメモリバンクで並列動作されるので、最終的には4値データの読出しの場合と同様に最大2Kバイトのデータを同じ転送レートで出力することができる。 FIG. 13 shows a flowchart of the read operation. In the read operation, in the binary data read mode, only the selection operation based on the word line selection level VRW2 is performed. Since binary data reading is actually performed in parallel in two memory banks, finally, up to 2 Kbytes of data can be output at the same transfer rate as in the case of reading quaternary data.
図14には書き込み動作のフローチャートが示される。書き込み動作において2値データのプログラムモードの時は第1分布目の“01”データの選択動作だけを行なう。2値データのプログラム動作では実際に2個のメモリバンクで並列動作されるので、最終的に2個のメモリバンクに対して2値データを書き込むことができる。 FIG. 14 shows a flowchart of the write operation. In the program mode of binary data in the write operation, only the “01” data of the first distribution is selected. Since the binary data program operation is actually performed in parallel in two memory banks, the binary data can be finally written in the two memory banks.
図15にはフラッシュメモリのレイアウト構成が示される。図15より明らかなように、2値データの読出し動作において4値データの読出しの場合と同じ出力レートで読出しデータを外部に出力するために、大規模なフラッシュメモリアレイ10に沿って大規模なアライナのような回路を追加することを要しない。バッファRAM33から下位側共通バスLBUSへのセレクタ42,43と制御回路31に2値データ読出しと書き込みのための僅かな制御論理を追加するだけで済む。制御内容に関してもセレクタの選択制御とメモリバンクの動作指定を追加するだけであり、複雑な制御の追加を要しない。
FIG. 15 shows the layout configuration of the flash memory. As can be seen from FIG. 15, in order to output read data to the outside at the same output rate as in the case of reading quaternary data in the read operation of binary data, a large scale is required along the large scale
図16には図12の構成に対してセレクタの配置を変更したフラッシュメモリ1Bが例示される。セレクタ50,51をセンスラッチ36とバッファRAM33との間に配置した。セレクタ50はメモリバンクBNK0のセンスラッチ36を又はメモリバンクBNK1のセンスラッチ36を選択的にメモリバンクBNK0のバッファRAM33に接続する。セレクタ51はメモリバンクBNK2のセンスラッチ36又はメモリバンクBNK3のセンスラッチ36を選択的にメモリバンクBNK2のバッファRAM33に接続する。接続制御は制御信号φ6が行なう。
FIG. 16 illustrates a
メイン制御回路31Aは2値データの読出しを指示するアクセスコマンドTVCOMを受け取ると、そのアクセスコマンドで指定されるバンクアドレスがバンクBNK0を指定するときメモリバンクBNK0及びメモリバンクBNK1の動作を制御信号BACK0,BACK1で指示することにより、メモリバンクBNK0,BNK1を並列動作させる。これにより、双方のメモリバンクBNK0,BNK1のセンスラッチに読出しデータが蓄えられる。このとき、この2値データ読み出しのアクセスコマンドに付随する入出力コマンドに応答する処理では、最初に、メイン制御回路31Aはセレクタ50にメモリバンクBNK0のセンスラッチの出力を選択させて当該メモリバンクBNK0のバッファRAM33の入力に接続する。そして、メモリバンクBNK0のセンスラッチ36のデータを当該メモリバンクBNK0の上位バッファ領域UBMに格納する。次に、メイン制御回路31Aはセレクタ50にメモリバンクBNK1のセンスラッチ36の出力を選択させてメモリバンクBNK0のバッファRAM33の入力に接続する。そして、メモリバンクBNK1のセンスラッチ36のデータをメモリバンクBNK0の下位バッファ領域LBMに格納する。これにより、当該入出力コマンドに応答してデータ入出力バッファ40から8ビット並列に2値データが出力される。一方、そのアクセスコマンドで指定されるバンクアドレスがバンクBNK1を指定するときメイン制御回路31AはメモリバンクBNK2及びメモリバンクBNK3の動作を制御信号BACK2,BACK3で指示することにより、メモリバンクBNK2,BNK3を並列動作させる。これにより、2個のメモリバンクBNK2、BNK3の各々のセンスラッチ36に1Kバイトのデータが蓄えられる。この2値データ読み出しのアクセスコマンドに付随する入出力コマンドに応答する処理では、メイン制御回路31Aはセレクタ51にメモリバンクBNK3のセンスラッチ36の出力を選択させてメモリバンクBNK2のバッファRAM33の入力に接続する。そして、メモリバンクBNK3のセンスラッチ36のデータをメモリバンクBNK2の下位バッファ領域LBMに格納する。これにより、当該入出力コマンドに応答してデータ入出力バッファ40から8ビット並列に2値データが出力される。従って、2値データの出力レートを4値データの出力レートを同じにすることができる。メモリバンクBNK2,BNK3のバンクアドレスを指定した2値データの読出しアクセスコマンドは無効とされる。
When the
図17には図16の構成における読出し動作のフローチャートが示される。読出し動作において2値データ読出しモードの時はワード線選択レベルVRW2による選択動作だけを行なう。2値データ読出しでは実際に2個のメモリバンクで並列動作されるので、最終的には4値データの読出しの場合と同様に最大2Kバイトのデータを同じ転送レートで出力することができる。但し、2個のメモリバンクのセンスラッチ36に並列的にラッチされたラッチデータを1個のメモリバンクのバッファRAM33に転送するにはその転送動作を直列的に行なわなければならない。この点で、2値データ読出しのレイテンシは図12の場合よりも大きくなる。
FIG. 17 shows a flowchart of the read operation in the configuration of FIG. In the read operation, in the binary data read mode, only the selection operation based on the word line selection level VRW2 is performed. Since binary data reading is actually performed in parallel in two memory banks, finally, up to 2 Kbytes of data can be output at the same transfer rate as in the case of reading quaternary data. However, in order to transfer the latch data latched in parallel in the sense latches 36 of the two memory banks to the
図18には図16の構成における書き込み動作のフローチャートが示される。書き込み動作において2値データのプログラムモードの時は第1分布目の“01”データの選択動作だけを行なう。但し、1個のバッファRAM33から異なるメモリバンクのセンスラッチ36に書き込みデータを供給するには転送動作を直列的に行なわなければならない。双方のメモリバンクに書き込みデータが転送された後、当該2個のメモリバンクでは並列的にプログラム動作が行なわれ、最終的に2個のメモリバンクに対して2値データを書き込むことができる。
FIG. 18 shows a flowchart of the write operation in the configuration of FIG. In the program mode of binary data in the write operation, only the “01” data of the first distribution is selected. However, in order to supply write data from one
図19にはフラッシュメモリ1Bのレイアウト構成が示される。図15より明らかなように、セレクタ50,51の論理規模はセンスラッチ36とバッファRAM33とのインタフェース規模によって決まる。インタフェースの規模が1Kバイトであればセレクタ50,51の規模は図15の場合よりも大きくなる。また、制御回路31Aによる制御論理においても入出力コマンドに応答する処理の最中にセレクタ50,51の状態を切り換えなければならない。図15の場にはその動作の最中に切換えを行なうことを要しない。従って、図19の構成は、図15の構成に比べて、論理規模が大きくなり、制御内容が複雑になる。
FIG. 19 shows a layout configuration of the
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
例えば、不揮発性メモリセルはスタックゲート構造に限定されず、選択トランジスタ部とメモリトランジスタ部とを分離したスプリットゲート構造のメモリトランジスタを採用することができる。メモリセルのプログラムはホットエレクトロンによる電子の注入に限定されずトンネル酸化膜を介して基板側から電子を注入する形式などであってもよい。またメモリセルに対する初期化もFNトンネルに限定されず、基板側からのホットホールの注入で行なってもよい。また、不揮発性メモリブロックはフラッシュメモリに限定されず、EEPROMなどその他の不揮発性メモリであってもよい。多値記憶は4値に限定されず8値記憶などであってもよい。不揮発性半導体メモリは他の論理機能を一緒にオンチップした半導体集積回路にも広く適用することができる。 For example, the nonvolatile memory cell is not limited to a stack gate structure, and a split gate structure memory transistor in which a selection transistor portion and a memory transistor portion are separated can be employed. The program of the memory cell is not limited to electron injection by hot electrons, but may be a form in which electrons are injected from the substrate side through a tunnel oxide film. The initialization for the memory cell is not limited to the FN tunnel, and may be performed by hot hole injection from the substrate side. Further, the nonvolatile memory block is not limited to the flash memory, and may be another nonvolatile memory such as an EEPROM. Multi-value storage is not limited to four values, and may be eight-value storage. The nonvolatile semiconductor memory can be widely applied to semiconductor integrated circuits in which other logic functions are on-chip together.
1、1A、1B フラッシュメモリ
2 フラッシュメモリブロック
3 バッファRAM
UBM 上位バッファ領域
LBM 下位バッファ領域
4 入出力回路
5 制御回路
10 メモリアレイ
11 センスラッチ
15 不揮発性メモリセル
17 データ出力バッファ
18 コマンド入出力バッファ
19 データ経路選択回路
21〜23 ラッチ回路
24 セレクタ
31〜34 メモリバンク
BNK0〜BNK3 メモリバンク
30 入出力回路
31、31A メイン制御回路
32 フラッシュメモリブロック
33 バッファRAM
34 バンク制御回路
35 メモリアレイ
36 センスラッチ
40 データ入出力バッファ
41 コマンド入出力バッファ
42、43 セレクタ
φ5 制御信号
50,51 セレクタ
φ6 制御信号
1, 1A,
UBM Upper buffer area LBM Lower buffer area 4 Input /
34
Claims (8)
前記不揮発性メモリブロックは2値及び多値で情報を記憶することができる不揮発性メモリセルを複数個有し、
前記揮発性メモリブロックは前記不揮発性メモリブロックに接続され、情報を2値で書き換え可能に記憶する揮発性メモリセルを複数個有し、
前記入出力回路は前記揮発性メモリブロックに接続され、外部との間で情報の入出力を行ない、
前記制御回路は、2値情報を記憶した不揮発性メモリセルから読み出した情報を外部に出力するとき、前記揮発性メモリブロックの出力動作速度を、多値情報を記憶した不揮発性メモリセルから読み出した情報を外部に出力する場合よりも速くするように制御して、2値で記憶された情報の外部出力と4値で記憶された情報の外部出力とを同じ出力レートで行なう不揮発性半導体メモリ。 A non-volatile memory block, a volatile memory block, an input / output circuit, and a control circuit;
The nonvolatile memory block includes a plurality of nonvolatile memory cells capable of storing information in binary and multi-values,
The volatile memory block is connected to the non-volatile memory block, and has a plurality of volatile memory cells for storing information in a binary manner so as to be rewritable.
The input / output circuit is connected to the volatile memory block and inputs / outputs information to / from the outside.
The control circuit reads out the output operation speed of the volatile memory block from the nonvolatile memory cell storing multi-value information when outputting the information read from the nonvolatile memory cell storing binary information to the outside. A nonvolatile semiconductor memory that performs control so that information is output faster than when information is output to the outside, and performs external output of information stored in binary and external output of information stored in four values at the same output rate.
前記揮発性メモリブロックは多値で情報を記憶している前記アクセス単位数の不揮発性メモリセルから読み出された情報を前記規定数のビット数単位で記憶するバッファ領域を複数個有し、
前記制御回路は、不揮発性メモリセルによる記憶情報を多値の情報記憶として読み出すときは複数の前記バッファ領域の出力を並列に取り出して前記入出力回路から外部に並列出力させ、不揮発性メモリセルによる記憶情報を2値の記憶情報として読み出すときは一つの前記バッファ領域の出力を前記並列出力に対して前記並列数倍の速度で取り出し、取り出した情報を前記並列出力と同じ並列ビット数及び速度で前記入出力回路から外部に並列出力させる請求項1記載の不揮発性半導体メモリ。 The non-volatile memory block reads information in units of the prescribed number of bits using an access unit of a prescribed number of nonvolatile memory cells,
The volatile memory block has a plurality of buffer areas for storing information read from the nonvolatile memory cells of the number of access units storing information in multiple values in units of the prescribed number of bits,
When the storage information in the nonvolatile memory cell is read as multi-value information storage, the control circuit takes out the outputs of the plurality of buffer areas in parallel and outputs them in parallel to the outside from the input / output circuit. When reading stored information as binary stored information, the output of one buffer area is taken out at a speed that is several times the parallel number of the parallel output, and the extracted information is taken at the same parallel bit number and speed as the parallel output. 2. The non-volatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the non-volatile semiconductor memory outputs externally in parallel from the input / output circuit.
前記不揮発性メモリブロックは規定数の不揮発性メモリセルをアクセス単位として前記規定数のビット数単位で情報を読み出し、
前記揮発性メモリブロックは4値で情報を記憶している前記アクセス単位数の不揮発性メモリセルから読み出された情報を前記規定数のビット数単位で記憶するバッファ領域を有し、
前記揮発性メモリブロックはクロックの立ち上がり又は立ち下がりの一方のエッジに同期して出力動作を行なうシングルデータレート出力動作と、クロックの立ち上がり及び立ち下がりの双方のエッジに同期して出力動作を行なうダブルデータレート出力動作との選択が可能とされ、
前記入出力回路は、複数の前記バッファ領域の出力を並列に出力する第1の出力経路と、一つの前記バッファ領域の出力を前記第1の出力経路の転送レートに落として出力する第2の出力経路とを有し、
前記制御回路は、不揮発性メモリセルに2値で記憶された情報を読み出すときは前記揮発性メモリブロックにはダブルデータレート出力動作を指示すると共に前記入出力回路には第2の出力経路の選択を指示し、不揮発性メモリセルに4値で記憶された情報を読み出すときは前記揮発性メモリブロックにはシングルデータレート出力動作を指示すると共に前記入出力回路には第1の出力経路の選択を指示する請求項1記載の不揮発性半導体メモリ。 The nonvolatile memory cell performs quaternary information storage as multiple values,
The non-volatile memory block reads information in units of the prescribed number of bits using an access unit of a prescribed number of nonvolatile memory cells,
The volatile memory block has a buffer area for storing information read from the nonvolatile memory cells of the number of access units storing information in four values in units of the prescribed number of bits,
The volatile memory block has a single data rate output operation in which the output operation is performed in synchronization with one of the rising and falling edges of the clock, and a double operation in which the output operation is performed in synchronization with both the rising and falling edges of the clock. The data rate output operation can be selected,
The input / output circuit outputs a first output path for outputting the outputs of the plurality of buffer areas in parallel, and a second output path for dropping the output of one buffer area to the transfer rate of the first output path. An output path,
The control circuit instructs the volatile memory block to perform a double data rate output operation when reading information stored in binary in the nonvolatile memory cell, and selects a second output path for the input / output circuit. And reading out the information stored in the nonvolatile memory cell in four values, the volatile memory block is instructed to perform a single data rate output operation, and the input / output circuit is selected for the first output path. 2. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the nonvolatile semiconductor memory is designated.
前記入出力回路は外部との間で情報の入出力を行ない、
前記メモリバンクは、揮発性メモリブロックと不揮発性メモリブロックを有し、
前記揮発性メモリブロックは前記入出力回路に接続され、情報を2値で書き換え可能に記憶する揮発性メモリセルを複数個有し、
前記不揮発性メモリブロックは対応するメモリバンクの前記揮発性メモリブロックに接続され、2値及び多値で情報を記憶することができる不揮発性メモリセルを複数個有し、
前記制御回路は、不揮発性メモリセルに2値で記憶された情報を外部に読み出すとき、選択した1個のメモリバンクの不揮発性メモリブロックから多値情報を記憶した不揮発性メモリセルの記憶情報を読出すときの読出し情報ビット数と同じになるように、複数個の不揮発性メモリブロックを選択して各々の不揮発性メモリブロックの不揮発性メモリセルから記憶情報を読み出し、読み出した情報を入出力回路から並列的に外部に出力させる不揮発性半導体メモリ。 An input / output circuit, a plurality of memory banks connected to the input / output circuit, and a control circuit;
The input / output circuit inputs / outputs information to / from the outside,
The memory bank has a volatile memory block and a nonvolatile memory block;
The volatile memory block is connected to the input / output circuit, and has a plurality of volatile memory cells for storing information in a rewritable binary manner,
The non-volatile memory block is connected to the volatile memory block of a corresponding memory bank, and has a plurality of non-volatile memory cells capable of storing information in binary and multi-values,
When the control circuit reads out the information stored in binary in the nonvolatile memory cell, the control circuit stores the storage information of the nonvolatile memory cell storing the multi-value information from the nonvolatile memory block of one selected memory bank. A plurality of nonvolatile memory blocks are selected so as to have the same number of read information bits as when reading, and the stored information is read from the nonvolatile memory cells of each nonvolatile memory block, and the read information is input / output circuit Non-volatile semiconductor memory that outputs data externally in parallel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005155137A JP2006331564A (en) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | Nonvolatile semiconductor memory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005155137A JP2006331564A (en) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | Nonvolatile semiconductor memory |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006331564A true JP2006331564A (en) | 2006-12-07 |
Family
ID=37553098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005155137A Withdrawn JP2006331564A (en) | 2005-05-27 | 2005-05-27 | Nonvolatile semiconductor memory |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006331564A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009176393A (en) * | 2007-12-27 | 2009-08-06 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device and automatic test method thereof |
| US8359424B2 (en) | 2008-11-20 | 2013-01-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flash memory device and reading method thereof |
-
2005
- 2005-05-27 JP JP2005155137A patent/JP2006331564A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009176393A (en) * | 2007-12-27 | 2009-08-06 | Toshiba Corp | Nonvolatile semiconductor memory device and automatic test method thereof |
| US8359424B2 (en) | 2008-11-20 | 2013-01-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Flash memory device and reading method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101145396B (en) | Method of programming a multi-bit flash device and method therefor | |
| US7916534B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| CN110136764B (en) | Non-volatile memory device and reading method thereof | |
| JP5038292B2 (en) | Use of data latches in non-volatile memory cache operations | |
| US11114170B2 (en) | Memory system | |
| JP4253309B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| CN104756192A (en) | Memory array with power-efficient read architecture | |
| US20140036597A1 (en) | Non-volatile semiconductor memory device and reading-out method therefore | |
| US6826081B2 (en) | Nonvolatile semiconductor memory device, nonvolatile semiconductor memory device-integrated system, and defective block detecting method | |
| US7221587B2 (en) | Semiconductor device and programming method | |
| JP4991148B2 (en) | NOR flash memory device and serial sensing method thereof | |
| JP4810350B2 (en) | Semiconductor memory device | |
| US7106621B2 (en) | Random access memory array with parity bit structure | |
| US10896724B2 (en) | Non-volatile storage system with reduced program transfers | |
| US7782680B2 (en) | Flash memory device having a verify data buffer capable of being employed as a program data buffer, and a method thereof | |
| CN101026008B (en) | Page buffer and driving method in nonvolatile memory device | |
| US20090055579A1 (en) | Semiconductor memory device for simultaneously programming plurality of banks | |
| US10607692B2 (en) | Serializer and memory device including the same | |
| JP2006331564A (en) | Nonvolatile semiconductor memory | |
| JP4294977B2 (en) | Nonvolatile storage device | |
| JP2009252290A (en) | Semiconductor integrated circuit and operation method therefor | |
| KR100960447B1 (en) | Operation method of nonvolatile memory device | |
| US11488669B2 (en) | Three-valued programming mechanism for non-volatile memory structures | |
| TWI523036B (en) | Semiconductor memory device | |
| CN104851457A (en) | Semiconductor memory device with a plurality of memory cells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |