JPH0773682A - Semiconductor memory - Google Patents

Semiconductor memory

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JPH0773682A
JPH0773682A JP5166312A JP16631293A JPH0773682A JP H0773682 A JPH0773682 A JP H0773682A JP 5166312 A JP5166312 A JP 5166312A JP 16631293 A JP16631293 A JP 16631293A JP H0773682 A JPH0773682 A JP H0773682A
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JP
Japan
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data
fram
memory
ferroelectric capacitor
coupled
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Application number
JP5166312A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Kuroda
謙一 黒田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To provide an effective forced refreshing method of an FRAM, etc., to enhance its access efficiency, and further, to prevent the omission of the retreated data due to power source interruption while executing forced refresh and to enhance the reliability of the FRAM, etc. CONSTITUTION:This device is provided with access counters DC and SC provided in the FRAM, etc., making a ferroelectric capacitor a storage element corresponding to respective word lines or plate lines and for counting the number of times of selection and an access counter control circuit CC updating the count value of the corresponding access counter when the word line or the plate line is selected and identifying that the value arrives at a prescribed value. Then, the forced refresh is executed making prescribed number of ferroelectric capacitors connected to respective word lines or plate lines a unit. Further, at the time of the forced refresh, a retreat memory SM for temporarily retreating the holding data in the objective ferroelectric capacitor is constituted of a nonvolatile ferroelectric capacitor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体記憶装置に関
し、例えば、フェロエレクトリック(Ferroele
ctric)RAM(Random Access M
emory:ランダムアクセスメモリ)等に利用して特
に有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, for example, a ferro electric device.
RAM) (Random Access M)
The present invention relates to a technology that is especially effective when used for random access memory).

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体キャパシタを記憶素子とするい
わゆるフェロエレクトリックRAM(以下、FRAMと
略称する)がある。また、このようなFRAMにおい
て、記憶素子となる強誘電体キャパシタの両電極間に書
き込み電圧を超える所定の高電圧を印加しあるいは書き
込み電圧と同電位の電圧を所定時間以上印加することに
よって、書き換え疲労にともなう強誘電体キャパシタの
自発分極の低下を回復させるいわゆる強制リフレッシュ
(ポーリング)が知られている。さらに、1個の選択M
OSFET(Metal Oxide Semicon
ductor Field Effect Trans
istor:金属酸化物半導体型電界効果トランジス
タ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型
電界効果トランジスタの総称とする)に対応して複数の
強誘電体キャパシタを設けることで、非選択状態とされ
る強誘電体キャパシタへのストレスを抑制しつつ高集積
化を図ったいわゆる1MOS・多キャパシタ型のFRA
Mがある。
2. Description of the Related Art There is a so-called ferroelectric RAM (hereinafter abbreviated as FRAM) using a ferroelectric capacitor as a memory element. Further, in such an FRAM, rewriting is performed by applying a predetermined high voltage exceeding the write voltage or applying a voltage having the same potential as the write voltage for a predetermined time or more between both electrodes of a ferroelectric capacitor serving as a memory element. There is known so-called forced refresh (polling) for recovering the decrease in spontaneous polarization of a ferroelectric capacitor due to fatigue. Furthermore, one selection M
OSFET (Metal Oxide Semiconductor)
ductor Field Effect Trans
istor: metal oxide semiconductor type field effect transistor. In this specification, a plurality of ferroelectric capacitors are provided corresponding to MOSFETs (collectively referred to as insulated gate field effect transistors), thereby suppressing stress on the ferroelectric capacitors in the non-selected state. So-called 1MOS / multi-capacitor type FRA designed for high integration
There is M.

【0003】FRAMならびにその強制リフレッシュに
ついては、例えば、1992年、米国、ゴードン アン
ド ブリーチ科学出版社(Gordon and Br
each Science Publishers)発
行の『インテグレイテッドフェロエレクトリックス(I
ntegrated Ferroelectrics』
第1頁〜第15頁に記載されている。また、1MOS・
多キャパシタ型のFRAMについては、例えば、特開平
4−90189号公報がある。
Regarding FRAM and its forced refresh, for example, in 1992, Gordon and Breach Science Publishing Company (Gordon and Br).
published by "Each Science Publishers", "Integrated Ferroelectrics (I
ntegrated Ferroelectrics ”
See pages 1-15. Also, 1MOS
Regarding the multi-capacitor type FRAM, there is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-90189.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】FRAMの記憶素子と
なる強誘電体キャパシタは、上記資料に記載されるよう
に、書き換え疲労にともなって自発分極の低下を招く
が、その度合は、FRAMに対するアクセス回数つまり
は強誘電体キャパシタの書き換え回数によって判定する
ことができる。したがって、FRAMにそのアクセス回
数を計数するためのカウンタを設け、その計数値が所定
値に達した時点で強制リフレッシュを実施すれば、強誘
電体キャパシタの自発分極の異常な低下を防止し、FR
AMの信頼性を保持することができる。しかし、実際に
は、FRAMのアクセス回数はアドレスごとに異なるた
め、FRAM全体のアクセス回数をもとに強制リフレッ
シュの開始条件を判定した場合には、アクセス回数の少
ないアドレスについては無意味な強制リフレッシュを行
うことになるとともに、相応して強制リフレッシュの所
要時間が増大し、FRAMのアクセス効率が低下する。
As described in the above-mentioned material, the ferroelectric capacitor used as the storage element of the FRAM causes a decrease in spontaneous polarization due to rewriting fatigue, but the degree of access to the FRAM is increased. It can be determined by the number of times, that is, the number of times of rewriting of the ferroelectric capacitor. Therefore, if a counter for counting the number of times of access is provided in the FRAM and the forced refresh is performed when the count value reaches a predetermined value, an abnormal decrease in spontaneous polarization of the ferroelectric capacitor can be prevented, and FR
The reliability of AM can be maintained. However, in reality, the number of times the FRAM is accessed varies from address to address, so if the forced refresh start condition is determined based on the number of times the entire FRAM is accessed, meaningless forced refresh will be performed on an address with a small number of accesses. As a result, the time required for the forced refresh is correspondingly increased, and the access efficiency of the FRAM is reduced.

【0005】一方、FRAMの強制リフレッシュ時に
は、対象となる強誘電体キャパシタの保持データを一時
的に待避させる必要があるが、そのための待避メモリ
は、一般的にランダムアクセスメモリ等の揮発性メモリ
により構成される。ところが、FRAMの大規模化が進
み強制リフレッシュの所要時間が増加すると、強制リフ
レッシュ実施中に電源切断される可能性が高くなる。こ
の結果、ランダムアクセスメモリ等に待避中のデータが
消失し、FRAMの信頼性が低下する。
On the other hand, when the FRAM is forcibly refreshed, it is necessary to temporarily save the data held in the target ferroelectric capacitor. The save memory for this purpose is generally a volatile memory such as a random access memory. Composed. However, as the FRAM becomes larger and the time required for the forced refresh increases, the possibility that the power will be cut off during the forced refresh increases. As a result, the data saved in the random access memory or the like is lost, and the reliability of the FRAM is lowered.

【0006】この発明の目的は、FRAM等の効果的な
強制リフレッシュ方法を提供し、そのアクセス効率を高
めることにある。この発明の他の目的は、電源切断によ
る待避データの消失を防止し、FRAM等の信頼性を高
めることにある。
An object of the present invention is to provide an effective forcible refresh method for FRAM or the like and improve its access efficiency. Another object of the present invention is to prevent loss of saved data due to power-off and improve reliability of FRAM and the like.

【0007】この発明の前記ならびにその他の目的と新
規な特徴は、この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.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】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、次
の通りである。すなわち、強誘電体キャパシタを記憶素
子とするFRAM等の半導体記憶装置に、例えば各ワー
ド線又はプレート線に対応して設けられその選択回数を
計数するためのアクセスカウンタと、各ワード線又はプ
レート線の選択時、対応するアクセスカウンタの計数値
を更新しかつその計数値が所定値に達したことを識別す
るアクセスカウンタ制御回路とを設け、強誘電体キャパ
シタの強制リフレッシュを、各ワード線又はプレート線
に結合される所定数の強誘電体キャパシタを単位として
実施する。また、強制リフレッシュ時、強制リフレッシ
ュの対象となる強誘電体キャパシタの保持データを一時
的に待避させるための待避メモリを、不揮発性の強誘電
体キャパシタによって構成する。
The outline of the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a semiconductor memory device such as an FRAM having a ferroelectric capacitor as a memory element is provided corresponding to, for example, each word line or plate line, and an access counter for counting the number of times of selection and each word line or plate line. And an access counter control circuit for updating the count value of the corresponding access counter and for identifying that the count value has reached a predetermined value, forcibly refreshing the ferroelectric capacitor for each word line or plate. It is implemented in units of a predetermined number of ferroelectric capacitors coupled to the line. Further, during the forced refresh, the saving memory for temporarily saving the data held in the ferroelectric capacitor that is the target of the forced refresh is composed of a nonvolatile ferroelectric capacitor.

【0009】[0009]

【作用】上記手段によれば、FRAM等に対するアクセ
スが特定のアドレスに集中する場合でも、選択回数の多
い強誘電体キャパシタに対してのみ強制リフレッシュを
実施し、強制リフレッシュの判定条件をほぼ均一化でき
るとともに、強制リフレッシュの実施単位を細分化し、
その所要時間を短縮して、FRAM等のアクセス効率を
高めることができる。また、FRAM等の大規模化が進
み強制リフレッシュの所要時間が増加した場合でも、強
制リフレッシュ実施中の電源切断による待避データの消
失を防止し、FRAM等の信頼性を高めることができ
る。
According to the above means, even when the access to the FRAM or the like is concentrated on a specific address, the forced refresh is performed only on the ferroelectric capacitor which is selected a lot, and the forced refresh judgment condition is made substantially uniform. In addition to being able to do it, subdivide the forced refresh execution unit,
The required time can be shortened and the access efficiency of the FRAM or the like can be improved. Further, even when the FRAM or the like becomes large in scale and the time required for the forced refresh increases, it is possible to prevent the saved data from being lost due to the power-off during the forced refresh and improve the reliability of the FRAM or the like.

【0010】[0010]

【実施例】図1には、この発明が適用されたFRAMを
含むシングルチップマイクロコンピュータの一実施例の
ブロック図が示されている。同図により、まずFRAM
を含むマイクロコンピュータの構成及び動作の概要につ
いて説明する。なお、図1の各ブロックを構成する回路
素子は、公知の半導体集積回路の製造技術により、単結
晶シリコンのような1個の半導体基板上に形成される。
1 is a block diagram showing an embodiment of a single chip microcomputer including an FRAM to which the present invention is applied. According to the figure, first the FRAM
An outline of the configuration and operation of the microcomputer including the above will be described. The circuit elements forming each block of FIG. 1 are formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known semiconductor integrated circuit manufacturing technique.

【0011】図1において、この実施例のシングルチッ
プマイクロコンピュータは、ストアドプログラム方式の
中央処理ユニットCPUをその基本構成要素とする。こ
の中央処理ユニットCPUには、内部バスBUSを介し
て、FRAM,ランダムアクセスメモリRAM,タイマ
ー回路TIM,シリアルコミニュケーションインタフェ
ースSCI,入出力インタフェースI/Oならびにアナ
ログ/ディジタル変換回路A/D等が結合される。マイ
クロコンピュータには、外部端子VCC及びVSSを介
して電源電圧VCC及び接地電位VSSが供給され、外
部端子AVCC及びAVSSが介して電源電圧AVCC
及び接地電位AVSSが供給される。このうち、電源電
圧AVCC及び接地電位AVSSは、アナログ/ディジ
タル変換回路A/D等のアナログ回路の動作電源として
供給され、電源電圧VCC及びVSSは、その他のディ
ジタル回路の動作電源として供給される。
In FIG. 1, the single-chip microcomputer of this embodiment has a central processing unit CPU of a stored program system as its basic constituent element. An FRAM, a random access memory RAM, a timer circuit TIM, a serial communication interface SCI, an input / output interface I / O, an analog / digital conversion circuit A / D, etc. are coupled to the central processing unit CPU via an internal bus BUS. It The microcomputer is supplied with a power supply voltage VCC and a ground potential VSS via external terminals VCC and VSS, and is supplied with a power supply voltage AVCC via external terminals AVCC and AVSS.
And the ground potential AVSS. Of these, the power supply voltage AVCC and the ground potential AVSS are supplied as operating power supplies for analog circuits such as the analog / digital conversion circuit A / D, and the power supply voltages VCC and VSS are supplied as operating power supplies for other digital circuits.

【0012】この実施例において、中央処理ユニットC
PUには、FRAMから割り込み要求信号の一つとなる
リフレッシュ要求信号RFQB(ここで、それが有効と
されるとき選択的にロウレベルとされるいわゆる反転信
号等については、その名称の末尾にBを付して表す。以
下同様)が供給され、FRAMには、中央処理ユニット
CPUからリフレッシュ要求信号RFQBに対する受理
信号となるリフレッシュ起動信号RFが供給される。な
お、リフレッシュ要求信号RFQBはロウレベルをその
有効レベルとし、リフレッシュ起動信号RFは、特に制
限されないが、ハイレベルをその有効レベルとする。
In this embodiment, the central processing unit C
A refresh request signal RFQB, which is one of interrupt request signals from the FRAM, is added to the PU (here, a so-called inverted signal or the like which is selectively brought to a low level when it is enabled is appended with B at the end of its name). The same applies hereinafter) is supplied, and the FRAM is supplied with a refresh start signal RF which is an acceptance signal for the refresh request signal RFQB from the central processing unit CPU. The refresh request signal RFQB has a low level as its effective level, and the refresh start signal RF has a high level as its effective level, although not particularly limited.

【0013】ここで、中央処理ユニットCPUは、予め
FRAMに格納された制御プログラムに従って所定の演
算処理を実行するとともに、マイクロコンピュータの各
部を制御・統轄する。また、FRAMは、強誘電体キャ
パシタを記憶素子として構成され、中央処理ユニットC
PUの動作に必要な制御プログラムや固定データ等を格
納する。この実施例おいて、FRAMは、後述するよう
に、メモリアレイの各プレート線に対応して設けられる
アクセスカウンタと、このアクセスカウンタを更新しか
つその計数値が所定値に達したとき図示されないオーバ
フロー信号OFを選択的にハイレベルとするアクセスカ
ウンタ制御回路CCとを備える。オーバフロー信号OF
がハイレベルとされるとき、FRAMは前記リフレッシ
ュ要求信号RFQBをロウレベルとし、中央処理ユニッ
トCPUに強制リフレッシュの開始を要求する。中央処
理ユニットCPUは、このリフレッシュ要求信号RFQ
Bを受理するとリフレッシュ起動信号RFをハイレベル
とし、FRAMの強制リフレッシュを起動する。そし
て、タイマー回路TIMにより強制リフレッシュの所要
時間を計時し、この間、FRAMのアクセスを禁止す
る。
Here, the central processing unit CPU executes predetermined arithmetic processing according to a control program stored in advance in the FRAM, and controls / controls each unit of the microcomputer. Further, the FRAM is configured with a ferroelectric capacitor as a storage element, and has a central processing unit C.
It stores control programs, fixed data, etc. required for PU operation. In this embodiment, the FRAM has an access counter provided corresponding to each plate line of the memory array, and an overflow not shown when the access counter is updated and its count value reaches a predetermined value, as will be described later. An access counter control circuit CC for selectively raising the signal OF to a high level. Overflow signal OF
Is set to the high level, the FRAM sets the refresh request signal RFQB to the low level and requests the central processing unit CPU to start the forced refresh. The central processing unit CPU uses the refresh request signal RFQ.
When B is accepted, the refresh activation signal RF is set to a high level to activate FRAM forced refresh. Then, the timer circuit TIM measures the time required for the forced refresh, and the access to the FRAM is prohibited during this period.

【0014】次に、ランダムアクセスメモリRAMは、
所定の記憶容量を有するスタティック型RAM等からな
り、中央処理ユニットCPUの演算結果や制御データ等
を一時的に格納する。一方、タイマー回路TIMは、図
示されないクロック発生回路から供給されるクロック信
号をもとに所定の時間計時を行い、中央処理ユニットC
PUの時間管理やカレンダー機能を実現する。また、シ
リアルコミニュケーションインタフェースSCIは、マ
イクロコンピュータの外部に結合されるシリアル入出力
装置と中央処理ユニットCPU又はランダムアクセスメ
モリRAMとの間のデータ授受を制御・管理し、入出力
インタフェースI/Oは、外部に結合されるパラレル入
出力装置と中央処理ユニットCPU又はランダムアクセ
スメモリRAMとの間のデータ授受を制御・管理する。
さらに、アナログ/ディジタル変換回路A/Dは、外部
のセンサ等から入力されるアナログ信号を所定ビットの
ディジタル信号に変換し、中央処理ユニットCPU等に
伝達する。
Next, the random access memory RAM is
It is composed of a static RAM having a predetermined storage capacity, and temporarily stores the calculation result of the central processing unit CPU, control data, and the like. On the other hand, the timer circuit TIM measures a predetermined time based on a clock signal supplied from a clock generation circuit (not shown), and the central processing unit C
Realizes PU time management and calendar function. The serial communication interface SCI controls and manages data exchange between the serial input / output device coupled to the outside of the microcomputer and the central processing unit CPU or the random access memory RAM, and the input / output interface I / O is It controls and manages data exchange between a parallel input / output device coupled to the outside and a central processing unit CPU or a random access memory RAM.
Further, the analog / digital conversion circuit A / D converts an analog signal input from an external sensor or the like into a digital signal of a predetermined bit and transmits it to the central processing unit CPU or the like.

【0015】図2には、図1のシングルチップマイクロ
コンピュータに含まれるFRAMの一実施例のブロック
図が示されている。また、図3及び図4には、図2のF
RAMに含まれるメモリアレイMARYの一実施例の回
路図が示され、図5には、YスイッチYSの一実施例の
回路図が示されている。さらに、図6及び図8には、図
2のFRAMに含まれるリードライト回路RW及びアク
セスカウンタ制御回路CCの一実施例のブロック図がそ
れぞれ示され、図7には、図6のリードライト回路RW
に含まれる単位リードライト回路DRW0の一実施例の
ブロック図が示されている。これらの図をもとに、この
実施例のFRAMの構成及び動作の概要と特徴について
説明する。なお、以下の回路図において、図示されるM
OSFETは、特に制限されないが、すべてNチャンネ
ル型である。
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the FRAM included in the single chip microcomputer shown in FIG. In addition, in FIGS. 3 and 4, F of FIG.
A circuit diagram of one embodiment of the memory array MARY included in the RAM is shown, and a circuit diagram of one embodiment of the Y switch YS is shown in FIG. 6 and 8 are block diagrams of an embodiment of the read / write circuit RW and the access counter control circuit CC included in the FRAM of FIG. 2, respectively, and FIG. 7 is a read / write circuit of FIG. RW
A block diagram of an embodiment of the unit read / write circuit DRW0 included in FIG. Based on these figures, the outline and characteristics of the configuration and operation of the FRAM of this embodiment will be described. In the circuit diagram below, M shown in the figure
The OSFETs are all N-channel type, although not particularly limited.

【0016】図2において、この実施例のFRAMは、
強誘電体キャパシタからなる記憶素子が実質的に格子状
に配置されてなるメモリアレイMARYをその基本構成
要素とする。この実施例において、メモリアレイMAR
Yは、その機能に応じてデータメモリDM及び待避メモ
リSMならびにデータメモリ用アクセスカウンタDC及
び待避メモリ用アクセスカウンタSCに分割される。
In FIG. 2, the FRAM of this embodiment is
A memory array MARY in which storage elements made of ferroelectric capacitors are arranged substantially in a lattice is used as a basic constituent element. In this embodiment, the memory array MAR
Y is divided into a data memory DM, a save memory SM, a data memory access counter DC, and a save memory access counter SC according to its function.

【0017】ここで、メモリアレイMARYを構成する
データメモリDMは、特に制限されないが、図3に示さ
れるように、8×(P+1)個のメモリブロックDB0
0〜DB07ないしDBp0〜DBp7に分割され、こ
れらのメモリブロックのそれぞれは、格子状に配置され
た(m+1)×(n+1)個の記憶素子つまり強誘電体
キャパシタCと、n+1個の選択MOSFETQとを含
む。各メモリブロックの同一の列に配置されたm+1個
の強誘電体キャパシタCの一方の電極は、対応するサブ
データ線d000〜d00nからd070〜d07nな
いしdp00〜dp0nからdp70〜dp7nを介し
て、対応する選択MOSFETQのソースにそれぞれ共
通結合される。また、各メモリブロックの同一の行に配
置されたn+1個の強誘電体キャパシタCの他方の電極
は、対応するプレート線P00〜P0mないしPp0〜
Ppmにそれぞれ共通結合される。さらに、各メモリブ
ロックの選択MOSFETQのドレインは、対応するデ
ータ線D00〜D0nないしD70〜D7nにそれぞれ
共通結合され、そのゲートは、対応するワード線W0〜
Wpにそれぞれ共通結合される。
Here, the data memory DM forming the memory array MARY is not particularly limited, but as shown in FIG. 3, 8 × (P + 1) memory blocks DB0.
Each of these memory blocks is divided into 0 to DB07 to DBp0 to DBp7, and each of these memory blocks includes (m + 1) × (n + 1) storage elements or ferroelectric capacitors C and n + 1 selection MOSFETs Q. including. One electrode of the m + 1 ferroelectric capacitors C arranged in the same column of each memory block corresponds to the corresponding sub data line d000 to d00n to d070 to d07n to dp00 to dp0n to dp70 to dp7n. Are commonly coupled to the sources of the selection MOSFETs Q. The other electrodes of the n + 1 ferroelectric capacitors C arranged in the same row of each memory block have corresponding plate lines P00 to P0m to Pp0.
Commonly coupled to Ppm. Further, the drains of the selection MOSFETs Q of the respective memory blocks are commonly coupled to the corresponding data lines D00 to D0n to D70 to D7n, and the gates thereof correspond to the corresponding word lines W0 to W0.
Commonly coupled to Wp.

【0018】一方、待避メモリSMは、図の水平方向に
配置された8個のメモリブロックSB0〜SB7に分割
され、これらのメモリブロックのそれぞれは、n+1個
の記憶素子つまり強誘電体キャパシタCと同数の選択M
OSFETQとを含む。各メモリブロックを構成する強
誘電体キャパシタCの一方の電極は、対応する選択MO
SFETQのソースにそれぞれ結合され、その他方の電
極は、プレート線Psに共通結合される。また、各メモ
リブロックを構成する選択MOSFETQのドレイン
は、対応するデータ線D00〜D0nないしD70〜D
7nにそれぞれ結合され、そのゲートは、ワード線Ws
に共通結合される。
On the other hand, the save memory SM is divided into eight memory blocks SB0 to SB7 arranged in the horizontal direction in the figure, and each of these memory blocks is composed of n + 1 storage elements, that is, ferroelectric capacitors C. Equal number of choices M
And OSFETQ. One electrode of the ferroelectric capacitor C forming each memory block is connected to the corresponding select MO.
The other electrodes are respectively coupled to the sources of the SFETQ, and the other electrodes are commonly coupled to the plate line Ps. In addition, the drain of the selection MOSFET Q forming each memory block has corresponding data lines D00 to D0n to D70 to D.
7n, each of which has its gate connected to the word line Ws
Are commonly combined with.

【0019】次に、データメモリ用アクセスカウンタD
Cは、図4に示されるように、垂直方向にp+1個のメ
モリブロックDCB0〜DCBpに分割され、これらの
メモリブロックのそれぞれは、格子状に配置された(m
+1)×(q+1)個の記憶素子つまり強誘電体キャパ
シタCと、q+1個の選択MOSFETQとを含む。各
メモリブロックの同一の列に配置されたm+1個の強誘
電体キャパシタCの一方の電極は、対応するサブデータ
線dc00〜dc0qないしdcp0〜dcpqを介し
て、対応する選択MOSFETQのソースにそれぞれ共
通結合される。また、各メモリブロックの同一の行に配
置されたq+1個の強誘電体キャパシタCの他方の電極
は、対応するプレート線P00〜P0mないしPp0〜
Ppmにそれぞれ共通結合される。さらに、各メモリブ
ロックの選択MOSFETQのドレインは、対応するデ
ータ線DC0〜DCqにそれぞれ共通結合され、そのゲ
ートは、対応するワード線W0〜Wpにそれぞれ共通結
合される。
Next, the data memory access counter D
As shown in FIG. 4, C is vertically divided into p + 1 memory blocks DCB0 to DCBp, and each of these memory blocks is arranged in a grid pattern (m
+1) × (q + 1) storage elements, that is, ferroelectric capacitors C, and q + 1 selection MOSFETs Q. One electrode of the m + 1 ferroelectric capacitors C arranged in the same column of each memory block is common to the source of the corresponding select MOSFET Q via the corresponding sub data lines dc00 to dc0q to dcp0 to dcpq. Be combined. The other electrodes of the q + 1 ferroelectric capacitors C arranged in the same row of each memory block have corresponding plate lines P00 to P0m to Pp0.
Commonly coupled to Ppm. Further, the drains of the selection MOSFETs Q of the memory blocks are commonly coupled to the corresponding data lines DC0 to DCq, respectively, and the gates thereof are commonly coupled to the corresponding word lines W0 to Wp, respectively.

【0020】一方、待避メモリ用アクセスカウンタSC
は、1個のメモリブロックSCBからなり、このメモリ
ブロックSCBは、q+1個の記憶素子つまり強誘電体
キャパシタCと同数の選択MOSFETQとを含む。メ
モリブロックSCBを構成する強誘電体キャパシタCの
一方の電極は、対応する選択MOSFETQのソースに
それぞれ結合され、その他方の電極は、プレート線Ps
に共通結合される。また、選択MOSFETQのドレイ
ンは、対応するデータ線DC0〜DCqにそれぞれ結合
され、そのゲートはワード線Wsに共通結合される。
On the other hand, the save memory access counter SC
Is composed of one memory block SCB, and this memory block SCB includes q + 1 storage elements, that is, ferroelectric capacitors C and the same number of selection MOSFETs Q. One electrode of the ferroelectric capacitor C forming the memory block SCB is coupled to the source of the corresponding selection MOSFET Q, and the other electrode is connected to the plate line Ps.
Are commonly combined with. The drain of the selection MOSFET Q is coupled to the corresponding data line DC0 to DCq, and the gate thereof is commonly coupled to the word line Ws.

【0021】この実施例において、データメモリ用アク
セスカウンタDC及び待避メモリ用アクセスカウンタS
Cは、対応するプレート線P00〜P0mないしPp0
〜Ppm又はPsのアクセス回数を計数するために供さ
れる。これらのアクセスカウンタは、後述するアクセス
カウンタ制御回路CCによってカウントアップされ、0
から2のq+1乗−1回にわたって対応するプレート線
のアクセス回数を計数する。対応するプレート線のアク
セス回数が2のq+1乗回となりデータメモリ用アクセ
スカウンタDC又は待避メモリ用アクセスカウンタSC
が実質的にオーバフローすると、FRAMは、後述する
ように、リフレッシュ要求信号RFQBをロウレベルと
し、中央処理ユニットCPUに対して強制リフレッシュ
の開始を要求するための割り込みをかける。
In this embodiment, a data memory access counter DC and a save memory access counter S
C is the corresponding plate line P00 to P0m to Pp0
~ Used to count the number of times Ppm or Ps is accessed. These access counters are counted up by the access counter control circuit CC described later,
Count the number of accesses of the corresponding plate line from 1 to 2 q + 1.sup.-1 times. The number of times the corresponding plate line is accessed becomes 2 to the power of q + 1, the access counter DC for the data memory or the access counter SC for the save memory.
Substantially overflows, the FRAM sets the refresh request signal RFQB to the low level and interrupts the central processing unit CPU to request the start of the forced refresh, as described later.

【0022】つまり、この実施例のFRAMでは、メモ
リアレイMARYを構成する強誘電体キャパシタのアク
セス回数が、各プレート線に結合されるn+1個の強誘
電体キャパシタを単位として管理され、これらの強誘電
体キャパシタを単位としてその強制リフレッシュが行わ
れる。この結果、例えば特定アドレスに対してアクセス
が集中するような場合でも、選択回数の多い強誘電体キ
ャパシタに対してのみ選択的に強制リフレッシュを実施
し、強制リフレッシュの判定条件をほぼ均一化できると
ともに、強制リフレッシュの実施単位を細分化し、その
所要時間を短縮して、FRAMのアクセス効率を高める
ことができるものとなる。
That is, in the FRAM of this embodiment, the number of access times of the ferroelectric capacitors forming the memory array MARY is managed in units of n + 1 ferroelectric capacitors coupled to each plate line, and these ferroelectric capacitors are accessed. The forced refresh is performed in units of dielectric capacitors. As a result, for example, even when access is concentrated on a specific address, the forced refresh is selectively performed only on the ferroelectric capacitors that are frequently selected, and the forced refresh determination condition can be made substantially uniform. The execution unit of forced refresh can be subdivided, the required time can be shortened, and the access efficiency of FRAM can be improved.

【0023】メモリアレイMARYを構成するワード線
W0〜WpならびにWsは、その左方においてXアドレ
スデコーダXDに結合され、択一的に選択状態とされ
る。また、メモリアレイMARYを構成するプレート線
P00〜P0mないしPp0〜PpmならびにPsは、
その右方においてプレートドライバPDに結合され、選
択的に所定の選択レベル又は非選択レベルとされる。X
アドレスデコーダXDには、XアドレスバッファXBか
らi+1ビットの内部アドレス信号x0〜xiが供給さ
れ、内部電圧発生回路VGから内部電圧VWが供給され
る。また、プレートドライバPDには、Xアドレスバッ
ファXBから内部アドレス信号x0〜xiが供給され、
内部電圧発生回路VGから内部電圧VPならびにVO及
びHVOが供給される。XアドレスバッファXBには、
アドレス入力端子AX0〜AXiを介してXアドレス信
号AX0〜AXiが供給され、内部電圧発生回路VGに
は、電源電圧入力端子VCCを介して電源電圧VCCが
供給される。
The word lines W0 to Wp and Ws forming the memory array MARY are coupled to the X address decoder XD on the left side thereof, and are alternatively selected. Further, the plate lines P00 to P0m to Pp0 to Ppm and Ps forming the memory array MARY are
On the right side thereof, it is coupled to the plate driver PD and selectively becomes a predetermined selection level or a non-selection level. X
The address decoder XD is supplied with the i + 1-bit internal address signals x0 to xi from the X address buffer XB and the internal voltage VW from the internal voltage generating circuit VG. Further, the plate driver PD is supplied with internal address signals x0 to xi from the X address buffer XB,
Internal voltage VP and VO and HVO are supplied from internal voltage generation circuit VG. In the X address buffer XB,
X address signals AX0 to AXi are supplied via address input terminals AX0 to AXi, and power supply voltage VCC is supplied to internal voltage generating circuit VG via power supply voltage input terminal VCC.

【0024】内部電圧発生回路VGは、電源電圧VCC
を昇圧して所定の内部電圧VP,VW及びVOを形成す
るとともに、内部電圧VO及び接地電位VSS間の中間
電位とされる内部電圧HVOを形成する。このうち、内
部電圧VOは、強誘電体キャパシタに対するいわゆる書
き込み電圧としてプレートドライバPD及びリードライ
ト回路RWに供給され、内部電圧HVOも、プレートド
ライバPD及びリードライト回路RWに供給される。ま
た、内部電圧VWは、内部電圧VOより少なくとも選択
MOSFETQのしきい値電圧分以上高い電位とされ、
ワード線W0〜WpならびにWsの選択電圧としてXア
ドレスデコーダXDに供給される。さらに、内部電圧V
Pは、内部電圧VWよりさらに高い電位とされ、強誘電
体キャパシタCのリフレッシュ電圧としてプレートドラ
イバPDに供給される。
The internal voltage generating circuit VG has a power supply voltage VCC.
Is boosted to form predetermined internal voltages VP, VW and VO, and at the same time, an internal voltage HVO which is an intermediate potential between the internal voltage VO and the ground potential VSS is formed. Of these, the internal voltage VO is supplied to the plate driver PD and the read / write circuit RW as a so-called write voltage for the ferroelectric capacitor, and the internal voltage HVO is also supplied to the plate driver PD and the read / write circuit RW. Further, the internal voltage VW is set to a potential higher than the internal voltage VO by at least the threshold voltage of the selection MOSFET Q,
The voltage is supplied to the X address decoder XD as a selection voltage for the word lines W0 to Wp and Ws. Furthermore, the internal voltage V
P has a potential higher than the internal voltage VW and is supplied to the plate driver PD as a refresh voltage of the ferroelectric capacitor C.

【0025】XアドレスバッファXBは、アドレス入力
端子AX0〜AXiを介して入力されるXアドレス信号
AX0〜AXiを取り込み、保持するとともに、これら
のXアドレス信号をもとに内部アドレス信号x0〜xi
を形成して、XアドレスデコーダXD及びプレートドラ
イバPDに供給する。
The X address buffer XB takes in and holds the X address signals AX0 to AXi input via the address input terminals AX0 to AXi, and at the same time, based on these X address signals, the internal address signals x0 to xi.
Are formed and supplied to the X address decoder XD and the plate driver PD.

【0026】一方、XアドレスデコーダXDは、FRA
Mの動作モードに応じてXアドレスバッファXBから供
給される内部アドレス信号x0〜xiを選択的にデコー
ドして、ワード線W0〜WpならびにWsを択一的に内
部電圧VWのような選択レベルとする。また、プレート
ドライバPDは、FRAMの動作モードに応じて内部ア
ドレス信号x0〜xiを選択的にデコードして、プレー
ト線P00〜P0mないしPp0〜PpmならびにPs
を選択的に所定の選択レベル又は非選択レベルとする。
なお、各動作モードにおけるプレート線P00〜P0m
ないしPp0〜PpmならびにPsの選択及び非選択レ
ベルについては、後述する。
On the other hand, the X address decoder XD is the FRA.
Depending on the operation mode of M, the internal address signals x0 to xi supplied from the X address buffer XB are selectively decoded to selectively set the word lines W0 to Wp and Ws to a selected level such as the internal voltage VW. To do. Further, the plate driver PD selectively decodes the internal address signals x0 to xi according to the operation mode of the FRAM, and the plate lines P00 to P0m to Pp0 to Ppm and Ps.
Is selectively set as a predetermined selection level or a non-selection level.
The plate lines P00 to P0m in each operation mode
The selection and non-selection levels of Pp0 to Ppm and Ps will be described later.

【0027】次に、メモリアレイMARYを構成するデ
ータ線D00〜D0nないしD70〜D7nは、その下
方においてYスイッチYSに結合され、このYスイッチ
YSを介して共通データ線B0〜B7に8本ずつ選択的
に接続される。また、データ線DC0〜DCqは、その
下方においてYスイッチYSに結合され、このYスイッ
チYSを介してそのままリードライト回路RWに結合さ
れる。
Next, the data lines D00 to D0n to D70 to D7n forming the memory array MARY are coupled to the Y switch YS under the data lines, and eight common data lines B0 to B7 are provided via the Y switch YS. Connected selectively. Further, the data lines DC0 to DCq are coupled to the Y switch YS below them, and are directly coupled to the read / write circuit RW via the Y switch YS.

【0028】YスイッチYSは、図5に示されるよう
に、データ線D00〜D0nないしD70〜D7nなら
びにDC0〜DCqに対応して設けられる8×(n+
1)+(q+1)個のMOSFETQ1〜Q6と、デー
タ線D00〜D0nないしD70〜D7nに対応して2
個ずつ設けられる2×8×(n+1)個のMOSFET
Q7〜QEとを含む。このうち、MOSFETQ1〜Q
6のドレインは、対応するデータ線D00〜D0nない
しD70〜D7nならびにDC0〜DCqにそれぞれ結
合される。また、そのソースは、接地電位VSSに結合
され、そのゲートには、タイミング制御回路TCから内
部制御信号FMが共通に供給される。一方、MOSFE
TQ7〜QEのドレインは、対応するデータ線D00〜
D0nないしD70〜D7nにそれぞれ結合される。ま
た、データ線D00〜D70ないしD0n〜D7nに対
応するそれぞれ8個のMOSFETMOSFETQ7〜
Q8ないしQB〜QCのソースは、対応する共通データ
線B0〜B7に順次共通結合され、そのゲートには、Y
アドレスデコーダYDから対応するデータ線選択信号Y
0〜Ynがそれぞれ共通に供給される。さらに、データ
線D00〜D70ないしD0n〜D7nに対応するそれ
ぞれ8個のMOSFETQ9〜QAないしQD〜QEの
ソースは、内部電圧供給点HVOに共通結合され、その
ゲートには、対応するデータ線非選択信号YN0〜YN
nがそれぞれ共通に供給される。
As shown in FIG. 5, the Y switch YS is provided for 8 × (n +) corresponding to the data lines D00 to D0n to D70 to D7n and DC0 to DCq.
1) + (q + 1) MOSFETs Q1 to Q6 and 2 corresponding to the data lines D00 to D0n to D70 to D7n
2 × 8 × (n + 1) MOSFETs provided one by one
Including Q7 to QE. Of these, MOSFETs Q1 to Q
The drains of 6 are coupled to the corresponding data lines D00 to D0n to D70 to D7n and DC0 to DCq, respectively. Further, its source is coupled to the ground potential VSS, and its gate is commonly supplied with the internal control signal FM from the timing control circuit TC. On the other hand, MOSFE
The drains of TQ7 to QE have corresponding data lines D00 to D00.
D0n to D70 to D7n, respectively. In addition, eight MOSFETs MOSFETQ7- corresponding to the data lines D00-D70 to D0n-D7n, respectively.
The sources of Q8 to QB to QC are sequentially commonly coupled to the corresponding common data lines B0 to B7, and their gates are connected to Y.
The corresponding data line selection signal Y from the address decoder YD
0 to Yn are commonly supplied. Further, the sources of the eight MOSFETs Q9 to QA to QD to QE respectively corresponding to the data lines D00 to D70 to D0n to D7n are commonly connected to the internal voltage supply point HVO, and the gates thereof are not connected to the corresponding data lines. Signal YN0 to YN
n are commonly supplied.

【0029】なお、内部制御信号FMは、FRAMがメ
モリアレイMARYを構成する強誘電体キャパシタCの
書き換え疲労にともなう自発分極の低下を回復させるた
めの強制リフレッシュモードとされるとき、所定のタイ
ミングで選択的にハイレベルとされる。また、データ線
選択信号Y0〜Ynは、FRAMが所定の動作モードで
選択状態とされるとき、Yアドレス信号AY0〜AYj
に従って択一的に所定のハイレベルとされる。このと
き、データ線非選択信号YN0〜YNnは、対応するデ
ータ線選択信号Y0〜Ynと相補的にハイレベルとされ
る。
The internal control signal FM is set at a predetermined timing when the FRAM is set to the forced refresh mode for recovering the decrease in spontaneous polarization due to the rewriting fatigue of the ferroelectric capacitors C constituting the memory array MARY. Selectively set to high level. The data line selection signals Y0 to Yn are the Y address signals AY0 to AYj when the FRAM is selected in a predetermined operation mode.
According to the above, it is alternatively set to a predetermined high level. At this time, the data line non-selection signals YN0 to YNn are set to the high level complementarily to the corresponding data line selection signals Y0 to Yn.

【0030】YスイッチYSを構成するMOSFETQ
1〜Q6は、FRAMが強制リフレッシュモードとされ
るとき、内部制御信号FMのハイレベルを受けて一斉に
オン状態となり、対応するデータ線D00〜D0nない
しD70〜D7nならびにDC0〜DCqを一斉に接地
電位VSSに接続する。また、MOSFETQ7〜Q8
ないしQB〜QCは、対応するデータ線選択信号Y0〜
Ynのハイレベルを受けて8個ずつ選択的にオン状態と
なり、対応する8本のデータ線D00〜D0nないしD
70〜D7nと共通データ線B0〜B7とを選択的に接
続状態とする。このとき、MOSFETQ9〜QAない
しQD〜QEは、対応するデータ線非選択信号YN0〜
YNnのハイレベルを受けて8個ずつ選択的にオン状態
となり、対応する8本のデータ線D00〜D0nないし
D70〜D7nを内部電圧供給点HVOに接続する。
MOSFET Q constituting Y switch YS
1 to Q6 are turned on all at once in response to the high level of the internal control signal FM when the FRAM is in the forced refresh mode, and the corresponding data lines D00 to D0n to D70 to D7n and DC0 to DCq are all grounded. Connect to potential VSS. In addition, MOSFETs Q7 to Q8
Through QB-QC are corresponding data line selection signals Y0-Y0.
Upon receiving the high level of Yn, eight data lines are selectively turned on, and the corresponding eight data lines D00 to D0n to D are connected.
70 to D7n and the common data lines B0 to B7 are selectively connected. At this time, the MOSFETs Q9 to QA to QD to QE have corresponding data line non-selection signals YN0 to YN0.
In response to the high level of YNn, eight data lines are selectively turned on, and the corresponding eight data lines D00 to D0n to D70 to D7n are connected to the internal voltage supply point HVO.

【0031】YアドレスデコーダYDには、Yアドレス
バッファYBからj+1ビットの内部アドレス信号y0
〜yjが供給される。また、YアドレスバッファYBに
は、アドレス入力端子AY0〜AYjを介してYアドレ
ス信号AY0〜AYjが供給される。
The Y address decoder YD has a j + 1-bit internal address signal y0 from the Y address buffer YB.
~ Yj are provided. The Y address buffer YB is supplied with Y address signals AY0 to AYj via address input terminals AY0 to AYj.

【0032】YアドレスバッファYBは、FRAMが選
択状態とされるとき、アドレス入力端子AY0〜AYj
を介して供給されるYアドレス信号AY0〜AYjを取
り込み、保持するとともに、これらのYアドレス信号を
もとに内部アドレス信号y0〜yjを形成し、Yアドレ
スデコーダYDに供給する。YアドレスデコーダYD
は、YアドレスバッファYBから供給される内部アドレ
ス信号y0〜yjをデコードして、対応するデータ線選
択信号Y0〜Ynならびにデータ線非選択信号YN0〜
YNnを選択的に所定のハイレベルとする。
The Y address buffer YB has address input terminals AY0 to AYj when the FRAM is selected.
Y address signals AY0 to AYj supplied via the Y address signals AY0 to AYj are stored and stored, and internal address signals y0 to yj are formed based on these Y address signals and supplied to the Y address decoder YD. Y address decoder YD
Decodes the internal address signals y0 to yj supplied from the Y address buffer YB to generate corresponding data line selection signals Y0 to Yn and data line non-selection signals YN0 to YN0.
YNn is selectively set to a predetermined high level.

【0033】メモリアレイMARYの指定された8本の
データ線D00〜D0nないしD70〜D7nが選択的
に接続状態とされる共通データ線B0〜B7は、その下
方においてリードライト回路RWに結合される。リード
ライト回路RWには、前述のように、メモリアレイMA
RYのデータ線DC0〜DCqも結合される。
The common data lines B0 to B7 to which the designated eight data lines D00 to D0n to D70 to D7n of the memory array MARY are selectively connected are coupled to the read / write circuit RW therebelow. . As described above, the read / write circuit RW includes the memory array MA.
The data lines DC0 to DCq of RY are also coupled.

【0034】リードライト回路RWは、図6に示される
ように、共通データ線B0〜B7に対応して設けられる
8個の単位リードライト回路DRW0〜DRW7と、デ
ータ線DC0〜DCqに対応して設けられるq+1個の
単位リードライト回路CRW0〜CRWqとを備える。
このうち、単位リードライト回路DRW0〜DRW7
は、その上方において対応する共通データ線B0〜B7
に結合される。また、その下方において、リードデータ
線RD0〜RD7を介してデータ出力バッファOBの対
応する単位回路に結合されるとともに、ライトデータ線
WD0〜WD7を介してデータ入力バッファIBの対応
する単位回路に結合される。一方、単位リードライト回
路CRW0〜CRWqは、その上方において対応するデ
ータ線DC0〜DCqに結合される。また、その下方に
おいて、対応するリードデータ線RC0〜RCqならび
にライトデータ線WC0〜WCqを介してアクセスカウ
ンタ制御回路CCに結合される。単位リードライト回路
DRW0〜DRW7ならびにCRW0〜CRWqには、
タイミング制御回路TCから内部制御信号PCDが共通
に供給される。なお、内部制御信号PCDは、FRAM
が読み出しモードとされるとき、所定のタイミングで選
択的にハイレベルとされる。
As shown in FIG. 6, the read / write circuit RW corresponds to eight unit read / write circuits DRW0 to DRW7 provided corresponding to the common data lines B0 to B7 and the data lines DC0 to DCq. It is provided with q + 1 unit read / write circuits CRW0 to CRWq.
Of these, the unit read / write circuits DRW0 to DRW7
Are the corresponding common data lines B0 to B7 above them.
Be combined with. Further, below that, it is coupled to the corresponding unit circuit of the data output buffer OB via the read data lines RD0 to RD7, and is coupled to the corresponding unit circuit of the data input buffer IB via the write data lines WD0 to WD7. To be done. On the other hand, the unit read / write circuits CRW0 to CRWq are coupled to the corresponding data lines DC0 to DCq above them. Further, below that, it is coupled to the access counter control circuit CC via the corresponding read data lines RC0 to RCq and write data lines WC0 to WCq. In the unit read / write circuits DRW0 to DRW7 and CRW0 to CRWq,
The internal control signal PCD is commonly supplied from the timing control circuit TC. The internal control signal PCD is FRAM.
Is set to the read mode, it is selectively set to the high level at a predetermined timing.

【0035】ここで、リードライト回路RWを構成する
単位リードライト回路DRW0〜DRW7ならびにCR
W0〜CRWqのそれぞれは、図7の単位リードライト
回路DRW0に代表して示されるように、対応する共通
データ線B0〜B7ならびにデータ線DC0〜DCqと
接地電位VSSとの間に設けられる1個のMOSFET
QFと、それぞれ1個のセンスアンプSA0〜SA7な
らびにSAC0〜SACq,出力ラッチOL0〜OL7
ならびにOLC0〜OLC7,ライトアンプWA0〜W
A7ならびにWAC0〜WACq,入力ラッチIL0〜
IL7ならびにILC0〜ILCqとを含む。
Here, the unit read / write circuits DRW0 to DRW7 and CR which form the read / write circuit RW.
Each of W0 to CRWq is provided between the corresponding common data lines B0 to B7 and data lines DC0 to DCq and the ground potential VSS, as represented by the unit read / write circuit DRW0 in FIG. MOSFET
QF, one sense amplifier SA0 to SA7 and SAC0 to SACq, and output latches OL0 to OL7
And OLC0 to OLC7, write amplifiers WA0 to W
A7 and WAC0 to WACq, input latches IL0 to
IL7 as well as ILC0 to ILCq.

【0036】このうち、MOSFETQFのゲートに
は、上記内部制御信号PCDが共通に供給される。ま
た、センスアンプSA0〜SA7ならびにSAC0〜S
ACqの入力端子は、対応する共通データ線B0〜B7
ならびにデータ線DC0〜DCqに結合され、その出力
端子は、対応する出力ラッチOL0〜OL7ならびにO
LC0〜OLCqの入力端子に結合される。出力ラッチ
OL0〜OL7の出力端子は、対応するリードデータ線
RD0〜RD7を介してデータ出力バッファOBの対応
する単位回路に結合され、出力ラッチOLC0〜OLC
qの出力端子は、対応するリードデータ線RC0〜RC
qを介してアクセスカウンタ制御回路CCに結合され
る。データ出力バッファOBの各単位回路の出力端子
は、対応するデータ入出力端子IO0〜IO7に結合さ
れる。
Of these, the internal control signal PCD is commonly supplied to the gate of the MOSFET QF. In addition, sense amplifiers SA0-SA7 and SAC0-S
The input terminals of ACq are corresponding common data lines B0 to B7.
And data lines DC0-DCq, the output terminals of which are associated with corresponding output latches OL0-OL7 and O.
It is coupled to the input terminals of LC0-OLCq. The output terminals of the output latches OL0 to OL7 are coupled to the corresponding unit circuits of the data output buffer OB via the corresponding read data lines RD0 to RD7, and the output latches OLC0 to OLC are connected.
The output terminal of q has corresponding read data lines RC0 to RC.
It is coupled to the access counter control circuit CC via q. The output terminals of each unit circuit of the data output buffer OB are coupled to the corresponding data input / output terminals IO0 to IO7.

【0037】一方、データ入力バッファIBの各単位回
路の入力端子は、対応するデータ入出力端子IO0〜I
O7に結合され、その出力端子は、ライトデータ線WD
0〜WD7を介してリードライト回路RWの対応する入
力ラッチIL0〜IL7の入力端子に結合される。これ
らの入力ラッチの出力端子は、対応するライトアンプW
A0〜WA7の入力端子に結合される。入力ラッチIL
C0〜ILCqの入力端子は、対応するライトデータ線
WC0〜WCqを介してアクセスカウンタ制御回路CC
に結合され、その出力端子は、対応するライトアンプW
AC0〜WACqの入力端子に結合される。ライトアン
プWA0〜WA7の出力端子は、対応する共通データ線
B0〜B7に結合され、ライトアンプWAC0〜WAC
qの出力端子は、対応するデータ線DC0〜DCqに結
合される。
On the other hand, the input terminals of each unit circuit of the data input buffer IB correspond to the corresponding data input / output terminals IO0-I0.
It is coupled to O7 and its output terminal is the write data line WD
It is coupled to the input terminals of corresponding input latches IL0-IL7 of read / write circuit RW via 0-WD7. The output terminals of these input latches correspond to the corresponding write amplifier W.
It is coupled to the input terminals of A0 to WA7. Input latch IL
The input terminals of C0 to ILCq are connected to the access counter control circuit CC via the corresponding write data lines WC0 to WCq.
Is connected to the output terminal of the corresponding write amplifier W.
It is coupled to the input terminals of AC0-WACq. The output terminals of the write amplifiers WA0 to WA7 are coupled to the corresponding common data lines B0 to B7, and the write amplifiers WAC0 to WAC are connected.
The output terminals of q are coupled to the corresponding data lines DC0-DCq.

【0038】MOSFETQFは、後述するように、F
RAMが読み出しモードとされるとき、内部制御信号P
CDに従って選択的にオン状態となり、プレートドライ
バPDによるプレート線の選択動作に先立ってメモリア
レイMARYの対応するデータ線を接地電位VSSにプ
リチャージする。センスアンプSA0〜SA7ならびに
SAC0〜SACqは、プレートドライバPDによるプ
レート線の選択動作が行われることでメモリアレイMA
RYの対応するデータ線を介して得られる読み出し電流
を電圧信号に変換して増幅し、対応する出力ラッチOL
0〜OL7ならびにOLC0〜OLCqに伝達する。出
力ラッチOL0〜OL7の出力信号は、対応するリード
データ線RD0〜RD7を介してデータ出力バッファO
Bに伝達され、FRAMの外部に出力される。また、出
力ラッチOLC0〜OLCqの出力信号は、対応するリ
ードデータ線RC0〜RCqを介してアクセスカウンタ
制御回路CCに伝達され、所定の更新処理を受ける。
As will be described later, the MOSFET QF has an F
When the RAM is in the read mode, the internal control signal P
It is selectively turned on in accordance with CD, and the corresponding data line of the memory array MARY is precharged to the ground potential VSS before the plate driver PD selects the plate line. The sense amplifiers SA0 to SA7 and SAC0 to SACq perform the selection operation of the plate line by the plate driver PD so that the memory array MA.
The read current obtained via the corresponding data line of RY is converted into a voltage signal and amplified, and the corresponding output latch OL
0-OL7 as well as OLC0-OLCq. The output signals of the output latches OL0 to OL7 are transferred to the data output buffer O via the corresponding read data lines RD0 to RD7.
It is transmitted to B and output to the outside of FRAM. The output signals of the output latches OLC0 to OLCq are transmitted to the access counter control circuit CC via the corresponding read data lines RC0 to RCq, and undergo a predetermined update process.

【0039】一方、入力ラッチIL0〜IL7は、デー
タ入力バッファIBから対応するライトデータ線WD0
〜WD7を介して入力される書き込みデータを取り込
み、保持するとともに、対応するライトアンプWA0〜
WA7に伝達する。ライトアンプWA0〜WA7は、こ
れらの書き込みデータを所定の書き込み信号に変換し、
対応する共通データ線B0〜B7からメモリアレイMA
RYの対応するデータ線を介して選択された強誘電体キ
ャパシタに書き込む。
On the other hand, the input latches IL0 to IL7 are connected to the corresponding write data line WD0 from the data input buffer IB.
To write data input via WD7, the write data is held and the corresponding write amplifiers WA0 to WA0
Transmit to WA7. The write amplifiers WA0 to WA7 convert these write data into predetermined write signals,
From the corresponding common data lines B0 to B7 to the memory array MA
Write to the selected ferroelectric capacitor via the corresponding data line of RY.

【0040】この実施例において、出力ラッチOL0〜
OL7ならびにOLC0〜OLCqと対応する入力ラッ
チIL0〜IL7ならびにILC0〜ILCqとの間に
は、データ帰還信号線FB0〜FB7ならびにFBC0
〜FBCqがそれぞれ設けられる。周知のように、FR
AMでは、いわゆる破壊読み出しによる記憶データの読
み出しが行われる。このため、この実施例のFRAMで
は、選択された強誘電体キャパシタから対応するセンス
アンプSA0〜SA7ならびにSAC0〜SACqを介
して出力ラッチOL0〜OL7ならびにOLC0〜OL
Cqに読み出された記憶データが、データ帰還信号線F
B0〜FB7ならびにFBC0〜FBCqを介して対応
する入力ラッチIL0〜IL7ならびにILC0〜IL
Cqに伝達され、選択された強誘電体キャパシタに再書
き込みされる。
In this embodiment, the output latches OL0-OL0
Data feedback signal lines FB0-FB7 and FBC0 are provided between OL7 and OLC0-OLCq and corresponding input latches IL0-IL7 and ILC0-ILCq.
~ FBCq are provided respectively. As is well known, FR
In AM, so-called destructive reading is used to read stored data. Therefore, in the FRAM of this embodiment, the output latches OL0-OL7 and OLC0-OL are output from the selected ferroelectric capacitors via the corresponding sense amplifiers SA0-SA7 and SAC0-SACq.
The stored data read to Cq is the data feedback signal line F
Corresponding input latches IL0-IL7 and ILC0-IL via B0-FB7 and FBC0-FBCq
It is transmitted to Cq and rewritten in the selected ferroelectric capacitor.

【0041】ところで、この実施例のFRAMは、デー
タメモリ用アクセスカウンタDC及び待避メモリ用アク
セスカウンタSCに対応して設けられるアクセスカウン
タ制御回路CCを備える。このアクセスカウンタ制御回
路CCは、図8に示されるように、カウントアップ回路
+1及びオーバフロー検出回路OFDを含む。このう
ち、カウントアップ回路+1の入力端子は、リードデー
タ線RC0〜RCqを介してリードライト回路RWの単
位リードライト回路CRW0〜CRWqに結合される。
また、その出力端子は、ライトデータ線WC0〜WCq
を介してリードライト回路RWの単位リードライト回路
CRW0〜CRWqに結合され、さらにオーバフロー検
出回路OFDの入力端子に結合される。オーバフロー検
出回路OFDの出力信号つまりオーバフロー信号OF
は、カウントアップ回路+1に供給されるとともに、タ
イミング制御回路TCに供給される。
The FRAM of this embodiment includes an access counter control circuit CC provided corresponding to the data memory access counter DC and the save memory access counter SC. The access counter control circuit CC includes a count-up circuit + 1 and an overflow detection circuit OFD, as shown in FIG. Of these, the input terminal of the count-up circuit +1 is coupled to the unit read / write circuits CRW0 to CRWq of the read / write circuit RW via the read data lines RC0 to RCq.
The output terminals of the write data lines WC0 to WCq
Is connected to the unit read / write circuits CRW0 to CRWq of the read / write circuit RW, and further to the input terminal of the overflow detection circuit OFD. Output signal of overflow detection circuit OFD, that is, overflow signal OF
Is supplied to the count-up circuit +1 and is also supplied to the timing control circuit TC.

【0042】アクセスカウンタ制御回路CCのカウント
アップ回路+1は、メモリアレイMARYからリードラ
イト回路RWの単位リードライト回路CRW0〜CRW
qを介して読み出されるデータメモリ用アクセスカウン
タDC又は待避メモリ用アクセスカウンタSCの計数値
をカウントアップし、ライトデータ線WC0〜WCqか
らリードライト回路RWの単位リードライト回路CRW
0〜CRWqを介してデータメモリ用アクセスカウンタ
DC又は待避メモリ用アクセスカウンタSCに再書き込
みする。これにより、選択されたデータメモリ用アクセ
スカウンタDC又は待避メモリ用アクセスカウンタSC
の計数値は、対応するプレート線が選択状態とされるご
とにカウントアップされるものとなる。
The count-up circuit +1 of the access counter control circuit CC includes unit read / write circuits CRW0 to CRW of the memory array MARY to the read / write circuit RW.
The unit read / write circuit CRW of the read / write circuit RW is incremented from the write data lines WC0 to WCq by counting up the count value of the data memory access counter DC or the save memory access counter SC read via q.
The data is rewritten to the data memory access counter DC or the save memory access counter SC via 0 to CRWq. As a result, the access counter DC for the selected data memory or the access counter SC for the save memory is selected.
The count value of is incremented each time the corresponding plate line is selected.

【0043】一方、オーバフロー検出回路OFDは、カ
ウントアップ回路+1によって更新されたデータメモリ
用アクセスカウンタDC又は待避メモリ用アクセスカウ
ンタSCの計数値をモニタし、その値が所定値に達した
とき、オーバフロー信号OFを選択的にハイレベルとす
る。このオーバフロー信号OFがハイレベルとされると
き、カウントアップ回路+1は、その出力信号を全ビッ
ト論理“0”とし、データメモリ用アクセスカウンタD
C又は待避メモリ用アクセスカウンタSCを初期状態に
クリアする。また、タイミング制御回路TCは、前記リ
フレッシュ要求信号RFQBをロウレベルとし、マイク
ロコンピュータの中央処理ユニットCPUに強制リフレ
ッシュの開始を要求するための割り込みをかける。
On the other hand, the overflow detection circuit OFD monitors the count value of the data memory access counter DC or the save memory access counter SC updated by the count-up circuit +1. When the count value reaches a predetermined value, an overflow occurs. The signal OF is selectively set to the high level. When the overflow signal OF is set to the high level, the count-up circuit +1 sets its output signal to the logic "0" for all bits, and the data memory access counter D
C or the save memory access counter SC is cleared to the initial state. Further, the timing control circuit TC sets the refresh request signal RFQB to low level, and interrupts the central processing unit CPU of the microcomputer to request the start of forced refresh.

【0044】タイミング制御回路TCは、マイクロコン
ピュータの前段回路から起動制御信号として供給される
FRAMイネーブル信号FRE,リードライト信号R/
W及びリフレッシュ起動信号RFをもとに、前記各種の
内部制御信号を選択的に形成し、FRAMの各部に供給
する。また、前述のように、アクセスカウンタ制御回路
CCのオーバフロー検出回路OFDから出力されるオー
バフロー信号OFのハイレベルを受けてリフレッシュ要
求信号RFQBを選択的にロウレベルとし、中央処理ユ
ニットCPUに対して割り込みをかける。
The timing control circuit TC includes an FRAM enable signal FRE and a read / write signal R / which are supplied as start-up control signals from the preceding circuit of the microcomputer.
Based on W and the refresh activation signal RF, the various internal control signals are selectively formed and supplied to each part of the FRAM. Further, as described above, the refresh request signal RFQB is selectively set to the low level in response to the high level of the overflow signal OF output from the overflow detection circuit OFD of the access counter control circuit CC, and the central processing unit CPU is interrupted. Call.

【0045】図9には、図2のFRAMに含まれるアク
セスカウンタ制御回路CCの一実施例の処理フロー図が
示されている。同図をもとに、この実施例のFRAMの
アクセスカウンタ制御回路CCによるデータメモリ用ア
クセスカウンタDC及び待避メモリ用アクセスカウンタ
SCの具体的な制御手順を説明する。
FIG. 9 shows a process flow chart of an embodiment of the access counter control circuit CC included in the FRAM of FIG. A specific control procedure of the data memory access counter DC and the save memory access counter SC by the FRAM access counter control circuit CC of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0046】図9において、アクセスカウンタ制御回路
CCによるデータメモリ用アクセスカウンタDC及び待
避メモリ用アクセスカウンタSCの制御は、メモリアレ
イMARYのいずれかのプレート線がアクセスつまり選
択状態とされることによって開始される。なお、強誘電
体キャパシタの自発分極は、前述のように、書き換え回
数の増大にともなって低下するが、読み出しモードの場
合でも破壊読み出し後の再書き込みが行われるため、デ
ータメモリ用アクセスカウンタDC及び待避メモリ用ア
クセスカウンタSCによるワード線のアクセス回数の計
数は、書き込み及び読み出しモードに関係なく行われ
る。
In FIG. 9, the control of the data memory access counter DC and the save memory access counter SC by the access counter control circuit CC is started when one of the plate lines of the memory array MARY is set to the access state, that is, the selected state. To be done. Although the spontaneous polarization of the ferroelectric capacitor decreases as the number of times of rewriting increases as described above, since rewriting is performed after destructive reading even in the read mode, the data memory access counter DC and The number of access to the word line by the save memory access counter SC is counted regardless of the write and read modes.

【0047】FRAMでは、ステップST11におい
て、データメモリDMの選択されたプレート線に結合さ
れる強誘電体キャパシタへのアクセスが行われるととも
に、データメモリ用アクセスカウンタDCの保持内容つ
まり計数値が読み出され、アクセスカウンタ制御回路C
Cのカウントアップ回路+1に伝達される。
In the FRAM, in step ST11, the ferroelectric capacitor coupled to the selected plate line of the data memory DM is accessed, and the content held in the data memory access counter DC, that is, the count value is read out. Access counter control circuit C
It is transmitted to the C count-up circuit + 1.

【0048】カウントアップ回路+1は、ステップST
12において、データメモリ用アクセスカウンタDCの
計数値(DC)を+1つまりカウントアップして新しい
計数値NDCとし、その出力端子つまりライトデータ線
WC0〜WCqに出力する。この新しい計数値NDC
は、ステップST13において、オーバフロー検出回路
OFDによる判定を受け、これが所定値に達せずオーバ
フローしていない場合には、ステップST16の処理に
ジャンプする。
The count-up circuit +1 has step ST
In 12, the count value (DC) of the data memory access counter DC is incremented by +1, that is, a new count value NDC is obtained, and the new count value NDC is output to its output terminal, that is, the write data lines WC0 to WCq. This new count value NDC
Receives the determination by the overflow detection circuit OFD in step ST13, and if it does not reach the predetermined value and does not overflow, jumps to the process of step ST16.

【0049】一方、新しい計数値NDCが所定値を超え
てオーバフローした場合、オーバフロー検出回路OFD
は、ステップST14において、オーバフロー信号OF
を有効レベルつまりハイレベルにアサートする。これに
より、カウントアップ回路+1は、ステップST15に
おいて、その出力信号つまり新しい計数値NDCを0に
クリアする。また、タイミング制御回路TCは、リフレ
ッシュ要求信号RFQBをロウレベルにアサートし、中
央処理ユニットCPUに対して強制リフレッシュの開始
を要求するための割り込みをかける。
On the other hand, when the new count value NDC exceeds the predetermined value and overflows, the overflow detection circuit OFD
Is the overflow signal OF in step ST14.
Is asserted to a valid or high level. As a result, the count-up circuit +1 clears its output signal, that is, the new count value NDC to 0 in step ST15. Further, the timing control circuit TC asserts the refresh request signal RFQB at a low level and issues an interrupt for requesting the start of forced refresh to the central processing unit CPU.

【0050】カウントアップ回路+1によりカウントア
ップされあるいはクリアされた新しい計数値NDCは、
ステップST16において、メモリアレイMARYのデ
ータメモリ用アクセスカウンタDCに書き込まれ、アク
セスが終了する。
The new count value NDC counted up or cleared by the count-up circuit +1 is
In step ST16, the data is written into the data memory access counter DC of the memory array MARY, and the access is completed.

【0051】以上のように、この実施例のFRAMで
は、メモリアレイMARYのプレート線P00〜P0m
ないしPp0〜PpmならびにPsに結合される所定数
つまり8×(n+1)個の強誘電体キャパシタに対応し
て、q+1ビットのデータメモリ用アクセスカウンタD
C又は待避メモリ用アクセスカウンタSCがそれぞれ設
けられる。これらのアクセスカウンタは、対応するプレ
ート線がアクセスされるごとにアクセスカウンタ制御回
路CCによって更新され、オーバフロー検出処理を受け
る。言い換えるならば、この実施例のFRAMでは、強
誘電体キャパシタのアクセス回数の管理が各プレート線
に結合される8×(n+1)個の強誘電体キャパシタを
単位として行われ、これらの強誘電体キャパシタを単位
として強制リフレッシュが行われる訳であって、FRA
Mに対するアクセスが特定のアドレスに集中する場合で
も、選択回数の多い強誘電体キャパシタに対してのみ強
制リフレッシュが実施される。この結果、強制リフレッ
シュの判定条件をほぼ均一化できるとともに、強制リフ
レッシュの実施単位を細分化し、その所要時間を短縮し
て、FRAMのアクセス効率を高めることができるもの
である。
As described above, in the FRAM of this embodiment, the plate lines P00 to P0m of the memory array MARY are used.
Through Pp0 to Ppm and Ps corresponding to a predetermined number, that is, 8 × (n + 1) ferroelectric capacitors, a q + 1 bit data memory access counter D.
C or a save memory access counter SC is provided respectively. These access counters are updated by the access counter control circuit CC every time the corresponding plate line is accessed, and undergo overflow detection processing. In other words, in the FRAM of this embodiment, the number of times the ferroelectric capacitors are accessed is managed in units of 8 × (n + 1) ferroelectric capacitors coupled to each plate line. Since forced refresh is performed in units of capacitors, FRA
Even when the access to M is concentrated at a specific address, the forced refresh is performed only on the ferroelectric capacitor that is frequently selected. As a result, the judgment conditions for the forced refresh can be made substantially uniform, the units for executing the forced refresh can be subdivided, the required time can be shortened, and the access efficiency of the FRAM can be improved.

【0052】一方、この実施例のFRAMでは、データ
メモリ用アクセスカウンタDC又は待避メモリ用アクセ
スカウンタSCが、前述のように、不揮発性の強誘電体
キャパシタを記憶素子として構成される。したがって、
FRAMの大規模化が進み強制リフレッシュの所要時間
が増加した場合でも、強制リフレッシュ実施中の電源切
断による待避データの消失を防止することができ、これ
によってFRAMの信頼性を高めることができるもので
ある。
On the other hand, in the FRAM of this embodiment, the data memory access counter DC or the save memory access counter SC is configured with the nonvolatile ferroelectric capacitor as a storage element as described above. Therefore,
Even if the FRAM becomes large-scale and the time required for the forced refresh increases, it is possible to prevent the loss of the saved data due to the power-off during the forced refresh, thereby improving the reliability of the FRAM. is there.

【0053】図10には、図2のFRAMの強制リフレ
ッシュモードの一実施例の処理フロー図が示されてい
る。また、図11には、図10の強制リフレッシュモー
ドのステップST22におけるメモリアレイの一実施例
の接続図が示され、図12,図13,図14及び図15
には、それぞれステップST23,ST24,ST25
及びST27におけるメモリアレイの一実施例の接続図
が示されている。これらの図をもとに、この実施例のF
RAMの強制リフレッシュモードの具体的な制御手順と
接続形態ならびにその特徴について説明する。
FIG. 10 shows a process flow chart of an embodiment of the forced refresh mode of the FRAM of FIG. Further, FIG. 11 is a connection diagram of one embodiment of the memory array in step ST22 of the forced refresh mode of FIG. 10, and FIG. 12, FIG. 13, FIG. 14 and FIG.
In steps ST23, ST24, ST25, respectively.
And ST27 shows a connection diagram of one embodiment of the memory array. Based on these figures, F of this embodiment
A specific control procedure, connection form and characteristics of the RAM forced refresh mode will be described.

【0054】なお、以下の接続図は、強制リフレッシュ
がデータメモリDMのメモリブロックDB00〜DB0
7ならびにデータメモリ用アクセスカウンタDCのメモ
リブロックDCB0を構成しプレート線P00に結合さ
れる合計8×(n+1)+(q+1)個の強誘電体キャ
パシタを対象に行われる場合を例に示されている。ま
た、各接続図では、データメモリDMのメモリブロック
DB00,DB01,DB02及びDB03を構成しプ
レート線P00及びP0mに結合される8個の強誘電体
キャパシタC000〜C030ならびにC00m〜C0
3mと、待避メモリSMのメモリブロックSB0,SB
1,SB2及びSB3を構成する4個の強誘電体キャパ
シタCs00〜Cs30あるいはデータメモリDMのメ
モリブロックDBp0,DBp1,DBp2及びDBp
3を構成しプレート線Pp0及びPpmに結合される8
個の強誘電体キャパシタCp00〜Cp30ならびにC
p0m〜Cp3mとが例示的に示されている。また、書
き込み又は強制リフレッシュの対象となる強誘電体キャ
パシタには、その自発分極の方向が矢印で示されてお
り、書き込み又は強制リフレッシュによってその分極方
向が変化する強誘電体キャパシタには、実線の四角が付
されている。さらに、各接続図には、Xアドレスデコー
ダXD及びプレートドライバPDならびにリードライト
回路RWにおける接続形態が、スイッチ記号によって表
される。以下の説明が、通常の書き込み又は読み出しモ
ードにおけるFRAMの書き込み又は読み出し動作を類
推するに充分なものであることは言うまでもない。
In the connection diagram below, the forced refresh is performed in the memory blocks DB00 to DB0 of the data memory DM.
7 and a case where a total of 8 × (n + 1) + (q + 1) ferroelectric capacitors which constitute the memory block DCB0 of the data memory access counter DC and are coupled to the plate line P00 are targeted are shown as an example. There is. Further, in each connection diagram, eight ferroelectric capacitors C000 to C030 and C00m to C0 which constitute the memory blocks DB00, DB01, DB02 and DB03 of the data memory DM and are coupled to the plate lines P00 and P0m.
3 m and memory blocks SB0 and SB of the save memory SM
1, SB2 and SB3, the four ferroelectric capacitors Cs00 to Cs30 or the memory blocks DBp0, DBp1, DBp2 and DBp of the data memory DM.
3 and 8 coupled to plate lines Pp0 and Ppm
Ferroelectric capacitors Cp00 to Cp30 and C
p0m to Cp3m are exemplarily shown. The direction of spontaneous polarization of the ferroelectric capacitor to be written or forcibly refreshed is indicated by an arrow, and the ferroelectric capacitor whose polarization direction changes by writing or forced refresh is indicated by a solid line. It is marked with a square. Further, in each connection diagram, the connection form in the X address decoder XD, the plate driver PD, and the read / write circuit RW is represented by a switch symbol. It goes without saying that the following description is sufficient to infer the write or read operation of the FRAM in the normal write or read mode.

【0055】図10において、この実施例のFRAMの
強制リフレッシュモードは、前述のように、中央処理ユ
ニットCPUからFRAMに対してハイレベルのリフレ
ッシュ起動信号RFが供給されることにより開始され
る。FRAMでは、まずステップST21において、中
央処理ユニットCPUに対するリフレッシュ要求信号R
FQBがその無効レベルつまりハイレベルにネゲートさ
れた後、ステップST22において、待避メモリSMの
プリライトが行われる。このプリライトは、強制リフレ
ッシュの対象となる強誘電体キャパシタの保持データを
待避メモリSMに待避するのに先立って、待避メモリS
Mを構成する強誘電体キャパシタの分極方向を同一方向
に揃えるために実施されるものである。
In FIG. 10, the forced refresh mode of the FRAM of this embodiment is started by supplying the high level refresh activation signal RF to the FRAM from the central processing unit CPU as described above. In the FRAM, first in step ST21, the refresh request signal R to the central processing unit CPU is sent.
After the FQB is negated to the invalid level, that is, the high level, the save memory SM is prewritten in step ST22. This pre-write saves the data held in the ferroelectric capacitor to be subject to forced refresh to the save memory SM before saving the save memory S.
This is carried out to align the polarization directions of the ferroelectric capacitors forming M in the same direction.

【0056】このとき、FRAMでは、図11に示され
るように、XアドレスデコーダXDにより、待避メモリ
SMに対応するワード線Wsが内部電圧VWの選択レベ
ルとされ、プレートドライバPDにより、待避メモリS
Mに対応するプレート線Psが内部電圧VOの選択レベ
ルとされる。また、XアドレスデコーダXDにより、ワ
ード線W0を含むすべてのワード線が接地電位VSSの
非選択レベルとされ、プレートドライバPDにより、プ
レート線P00〜P0mを含むすべてのプレート線が接
地電位VSSの非選択レベルとされる。さらに、Yスイ
ッチYSでは、内部制御信号FMのハイレベルを受けて
MOSFETQ1〜Q6が一斉にオン状態となり、デー
タ線D00〜D30を含むすべてのデータ線が接地電位
VSSのロウレベルとされる。
At this time, in the FRAM, as shown in FIG. 11, the word line Ws corresponding to the save memory SM is set to the selection level of the internal voltage VW by the X address decoder XD, and the save memory S by the plate driver PD.
The plate line Ps corresponding to M is set to the selection level of the internal voltage VO. Further, the X address decoder XD sets all the word lines including the word line W0 to the non-selection level of the ground potential VSS, and the plate driver PD sets all the plate lines including the plate lines P00 to P0m to the non-selection level of the ground potential VSS. It is a selection level. Further, in the Y switch YS, the MOSFETs Q1 to Q6 are simultaneously turned on in response to the high level of the internal control signal FM, and all the data lines including the data lines D00 to D30 are set to the low level of the ground potential VSS.

【0057】これらのことから、待避メモリSMを構成
するすべての強誘電体キャパシタCs00〜Cs30等
は、その分極が図11の左方向に統一され、論理“0”
の記憶データを保持するものとされる。また、データメ
モリDMでは、すべてのワード線が非選択レベルとされ
ることで選択MOSFETが一斉にオフ状態とされるた
め、各強誘電体キャパシタの分極方向は変化しない。
From these facts, the polarization of all the ferroelectric capacitors Cs00 to Cs30, etc. constituting the save memory SM is unified in the left direction of FIG. 11, and the logic "0" is given.
It is supposed to hold the stored data of. Further, in the data memory DM, since all the word lines are set to the non-selection level and the selection MOSFETs are simultaneously turned off, the polarization direction of each ferroelectric capacitor does not change.

【0058】待避メモリSMのプリライトが終了する
と、ステップST23において、強制リフレッシュの対
象となる強誘電体キャパシタから8個の強誘電体キャパ
シタが選択され、待避読み出しのためのプリチャージが
行われるとともに、ステップST24において、選択さ
れた8個の強誘電体キャパシタの保持データが読み出さ
れる。ステップST23において、FRAMでは、図1
2に示されるように、XアドレスデコーダXDにより、
強制リフレッシュの対象となる強誘電体キャパシタに対
応するワード線W0が内部電圧VWの選択レベルとさ
れ、ワード線Wpを含むその他のワード線はすべて接地
電位VSSの非選択レベルとされる。また、プレートド
ライバPDにより、メモリブロックDB00〜DB07
ならびにDCB0に対応するm+1本のプレート線P0
0〜P0mが内部電圧HVOの中間レベルとされ、その
他のプレート線はすべて接地電位VSSの非選択レベル
とされる。YスイッチYSでは、例えば8本のデータ線
D00〜D70が選択されて共通データ線B0〜B7に
接続され、リードライト回路RWでは、単位リードライ
ト回路DRW0〜DRW7のMOSFETQFが一斉に
オン状態となる。
When the pre-writing of the save memory SM is completed, in step ST23, eight ferroelectric capacitors are selected from the ferroelectric capacitors to be subjected to the forced refresh, and pre-charge for the save read is performed. In step ST24, the holding data of the eight selected ferroelectric capacitors are read. In step ST23, in FRAM, as shown in FIG.
As shown in 2, by the X address decoder XD,
The word line W0 corresponding to the ferroelectric capacitor to be forcibly refreshed is set to the selection level of the internal voltage VW, and all the other word lines including the word line Wp are set to the non-selection level of the ground potential VSS. Further, the plate driver PD allows the memory blocks DB00 to DB07 to be stored.
And m + 1 plate lines P0 corresponding to DCB0
0 to P0m are set to the intermediate level of the internal voltage HVO, and all other plate lines are set to the non-selection level of the ground potential VSS. In the Y switch YS, for example, eight data lines D00 to D70 are selected and connected to the common data lines B0 to B7, and in the read / write circuit RW, the MOSFETs QF of the unit read / write circuits DRW0 to DRW7 are turned on all at once. .

【0059】これらの結果、メモリアレイMARYで
は、ワード線W0に対応する8×(n+1)+(q+
1)個の選択MOSFETが一斉にオン状態となり、共
通データ線B0〜B7つまり選択された8本のデータ線
D00〜D70を介して供給される接地電位VSSによ
ってメモリブロックDB00〜DB07の8本のサブデ
ータ線d000〜d070が接地電位VSSにプリチャ
ージされる。メモリブロックDB00〜DB07に対応
するm+1本のプレート線P00〜P0mは、前述のよ
うに、プレートドライバPDを介して内部電圧HVOの
ような中間レベルとされる。なお、この実施例におい
て、強制リフレッシュの対象となる2個の強誘電体キャ
パシタC000及びC030は、例えばその分極が図1
2の左側に向かって行われるべく論理“1”の記憶デー
タを保持するものとされ、他の2個の強誘電体キャパシ
タC010及びC020は、その分極が図12の右側に
向かって行われるべく論理“0”の記憶データを保持す
るものとされる。強制リフレッシュの対象とされないそ
の他の強誘電体キャパシタは、対応する選択MOSFE
Tがオフ状態とされ、対応するプレート線が接地電位V
SSの非選択状態レベルとされることで、それまでの記
憶データを保持し続ける。
As a result, in the memory array MARY, 8 × (n + 1) + (q + corresponding to the word line W0.
1) The select MOSFETs are turned on all at once, and the eight ground blocks VSS of the memory blocks DB00 to DB07 are supplied by the ground potential VSS supplied via the common data lines B0 to B7, that is, eight selected data lines D00 to D70. The sub data lines d000 to d070 are precharged to the ground potential VSS. The m + 1 plate lines P00 to P0m corresponding to the memory blocks DB00 to DB07 are set to the intermediate level like the internal voltage HVO via the plate driver PD as described above. In this embodiment, the two ferroelectric capacitors C000 and C030 that are subject to the forced refresh have, for example, the polarizations shown in FIG.
It is assumed that the stored data of logical "1" is held to be performed toward the left side of 2, and the polarization of the other two ferroelectric capacitors C010 and C020 is performed toward the right side of FIG. It is supposed to hold the storage data of logic "0". Other ferroelectric capacitors that are not subject to forced refresh are the corresponding select MOSFETs.
When T is turned off and the corresponding plate line is at the ground potential V
By setting the SS to the non-selected state level, the stored data up to that point is continuously held.

【0060】次に、ステップST24では、図13に示
されるように、プレートドライバPDにより、強制リフ
レッシュの対象となる強誘電体キャパシタに対応するプ
レート線P00のみが内部電圧VOの選択レベルとされ
る。また、リードライト回路RWの単位リードライト回
路DRW0〜DRW7のMOSFETQFはオフ状態と
なり、共通データ線B0〜B7と対応するセンスアンプ
SA0〜SA7との間の接続が有効となる。メモリアレ
イMARYでは、プレート線P00が内部電圧VOの選
択レベルとされることで、例えば実線の四角が付された
強誘電体キャパシタC000及びC030等の分極方向
が反転して論理“0”の記憶データを保持するものとさ
れ、その他の強誘電体キャパシタC010及びC020
等はそのまま論理“0”の記憶データを保持するものと
される。このため、データ線D00及びD30等つまり
共通データ線B0及びB3等には、分極反転に必要な電
荷移動量に対応した電流が流れ、データ線D010及び
D020等つまり共通データ線B1及びB2等には電流
が流れない。これらの読み出し電流は、リードライト回
路RWの対応するセンスアンプSA0〜SA7により電
圧信号に変換されて増幅され、論理“1”又は論理
“0”の記憶データとして判定された後、対応する出力
ラッチOL0〜OL7によって保持される。
Next, in step ST24, as shown in FIG. 13, the plate driver PD sets only the plate line P00 corresponding to the ferroelectric capacitor to be subjected to the forced refresh to the selection level of the internal voltage VO. . Further, the MOSFETs QF of the unit read / write circuits DRW0 to DRW7 of the read / write circuit RW are turned off, and the connection between the common data lines B0 to B7 and the corresponding sense amplifiers SA0 to SA7 becomes effective. In the memory array MARY, by setting the plate line P00 to the selection level of the internal voltage VO, for example, the polarization directions of the ferroelectric capacitors C000 and C030 and the like indicated by solid-line squares are inverted to store a logic "0". Other ferroelectric capacitors C010 and C020 are supposed to retain data.
Etc. retain the stored data of logic "0" as they are. Therefore, a current corresponding to the amount of charge transfer necessary for polarization reversal flows through the data lines D00 and D30, etc., that is, the common data lines B0 and B3, and the data lines D010 and D020, etc., that is, the common data lines B1 and B2, etc. Does not flow current. These read currents are converted into voltage signals by the corresponding sense amplifiers SA0 to SA7 of the read / write circuit RW, amplified, and determined as storage data of logic "1" or logic "0", and then the corresponding output latches. Held by OL0-OL7.

【0061】なお、メモリブロックDB00〜DB07
のプレート線P01〜P0mに結合される強誘電体キャ
パシタでは、対応するプレート線が内部電圧HVOの中
間レベルとされることで分極反転には至らず、読み出し
電流も流れない。また、データメモリDMのその他のメ
モリブロックを構成する強誘電体キャパシタは、対応す
る選択MOSFETがオフ状態とされかつ対応するプレ
ート線が接地電位VSSの非選択レベルとされること
で、やはり読み出し電流を流さない。
Memory blocks DB00 to DB07
In the ferroelectric capacitors coupled to the plate lines P01 to P0m, the corresponding plate line is set to the intermediate level of the internal voltage HVO, so that the polarization inversion does not occur and the read current does not flow. Further, in the ferroelectric capacitors forming the other memory blocks of the data memory DM, the corresponding selection MOSFET is turned off and the corresponding plate line is set to the non-selection level of the ground potential VSS. Do not shed.

【0062】リードライト回路RWの対応する出力ラッ
チOL0〜OL7によって保持される読み出しデータ
(DM)は、ステップST25において、待避メモリS
Mの対応する8個の強誘電体キャパシタに書き込まれ
る。このとき、アクセスカウンタ制御回路CCでは、ス
テップST26により、待避メモリSMのアクセス回数
のカウントアップとオーバフローチェックが行われる。
The read data (DM) held by the corresponding output latches OL0 to OL7 of the read / write circuit RW is stored in the save memory S in step ST25.
It is written in the corresponding eight ferroelectric capacitors of M. At this time, the access counter control circuit CC counts up the number of accesses to the save memory SM and performs an overflow check in step ST26.

【0063】ステップST25において、FRAMで
は、図14に示されるように、XアドレスデコーダXD
により、待避メモリSMに対応するワード線Wsが内部
電圧VWの選択レベルとされ、その他のワード線W0〜
Wpは接地電位VSSの非選択レベルとされる。また、
プレートドライバPDでは、待避メモリSMに対応する
プレート線Psに接地電位VSSが供給されるととも
に、その他のプレート線P00〜P0m等が接地電位V
SSのような非選択レベルとされる。YスイッチYSで
は、継続して8本のデータ線D00〜D70が選択さ
れ、共通データ線B0〜B7を介してリードライト回路
RWの対応するライトアンプWA0〜WA7に接続され
る。このとき、入力ラッチIL0〜IL7には、対応す
る出力ラッチOL0〜OL7からデータ帰還信号線FB
0〜FB7を介して待避すべき読み出しデータすなわち
待避データが伝達され、共通データ線B0〜B7には、
対応するライトアンプWA0〜WA7から待避データに
対応した書き込み信号が供給される。この書き込み信号
は、対応する読み出しデータが論理“1”とされるとき
内部電圧VOのハイレベルとされ、論理“0”とされる
とき内部電圧HVOの中間レベルとされる。これによ
り、共通データ線B0及びB3等に出力される書き込み
信号はハイレベルつまり内部電圧VOとされ、共通デー
タ線B1及びB2等に出力される書き込み信号は、中間
レベルつまり内部電圧HVOとされる。
At step ST25, in the FRAM, as shown in FIG. 14, the X address decoder XD
Thus, the word line Ws corresponding to the save memory SM is set to the selection level of the internal voltage VW, and the other word lines W0 to W0.
Wp is set to the non-selection level of the ground potential VSS. Also,
In the plate driver PD, the ground potential VSS is supplied to the plate line Ps corresponding to the save memory SM, and the other plate lines P00 to P0m are ground potential V.
It is a non-selection level like SS. In the Y switch YS, eight data lines D00 to D70 are continuously selected and connected to the corresponding write amplifiers WA0 to WA7 of the read / write circuit RW via the common data lines B0 to B7. At this time, the input latches IL0 to IL7 have data feedback signal lines FB from the corresponding output latches OL0 to OL7.
Read data to be saved, that is, save data is transmitted via 0 to FB7, and the common data lines B0 to B7 are
Write signals corresponding to the save data are supplied from the corresponding write amplifiers WA0 to WA7. This write signal is at a high level of the internal voltage VO when the corresponding read data is at a logic "1", and is at an intermediate level of the internal voltage HVO when it is at a logic "0". As a result, the write signal output to the common data lines B0 and B3 and the like is set to the high level, that is, the internal voltage VO, and the write signal output to the common data lines B1 and B2 and the like is set to the intermediate level, that is, the internal voltage HVO. .

【0064】これらのことから、ステップST22のプ
リライトにより予め論理“0”の記憶データが書き込ま
れた待避メモリSMでは、まずワード線Wsが選択レベ
ルとされることでQs00〜Qs70を含むすべての選
択MOSFETが一斉にオン状態となる。また、共通デ
ータ線B0及びB3等つまりデータ線D00及びD30
等を介してハイレベルの書き込み信号が供給される強誘
電体キャパシタCs00及びCs30等では分極反転が
生じ、その保持データが論理“0”から論理“1”に反
転される。なお、共通データ線B1及びB2等つまりデ
ータ線D10及びD20等を介して中間レベルの書き込
み信号が供給される強誘電体キャパシタCs10及びC
s10等では分極反転に至らず、その保持データは論理
“0”のままとされる。以上により、メモリアレイMA
RYの選択された8個の強誘電体キャパシタの読み出し
データが、待避メモリSMの対応する8個の強誘電体キ
ャパシタに待避書き込みされる。そして、このような書
き込み動作を8ビット単位で繰り返すことにより、強制
リフレッシュの対象となる8×(n+1)+(q+1)
個の強誘電体キャパシタの保持データの待避を終了す
る。
From these facts, in the save memory SM in which the storage data of logic "0" has been written in advance by the pre-writing in step ST22, the word line Ws is first set to the selection level to select all the selections including Qs00 to Qs70. The MOSFETs are turned on all at once. Further, the common data lines B0 and B3, that is, the data lines D00 and D30
Polarization inversion occurs in the ferroelectric capacitors Cs00 and Cs30 and the like to which a high-level write signal is supplied via, etc., and the held data is inverted from logic “0” to logic “1”. The ferroelectric capacitors Cs10 and Cs to which the intermediate level write signal is supplied via the common data lines B1 and B2 and the like, that is, the data lines D10 and D20 and the like.
At s10 and the like, polarization inversion does not occur, and the held data is left as logic "0". From the above, the memory array MA
The read data of the eight selected RY ferroelectric capacitors are saved and written to the corresponding eight ferroelectric capacitors of the save memory SM. Then, by repeating such a write operation in units of 8 bits, 8 × (n + 1) + (q + 1) to be the target of the forced refresh.
The saving of the data held in each ferroelectric capacitor is completed.

【0065】保持データの待避書き込みを終えると、ス
テップST27において、対象となる8×(n+1)+
(q+1)個の強誘電体キャパシタに対する強制リフレ
ッシュが開始される。このとき、FRAMでは、図15
に示されるように、XアドレスデコーダXDにより、ワ
ード線W0が択一的に内部電圧VWの選択レベルとさ
れ、その他のワード線W1〜WpならびにWsは接地電
位VSSの非選択レベルとされる。また、プレートドラ
イバPDにより、プレート線P00が内部電圧VPのよ
うなリフレッシュ電圧とされ、その他のプレート線はす
べて接地電位VSSの非選択レベルとされる。そして、
YスイッチYSでは、内部制御信号FMのハイレベルを
受けてMOSFETQ1〜Q6が一斉にオン状態とな
り、メモリアレイMARYのすべてのデータ線D00〜
D0nないしD70〜D7nならびにDC0〜DCqに
は、接地電位VSSのロウレベルが供給される。
Upon completion of the save write of the held data, the target 8 × (n + 1) + is reached in step ST27.
The forced refresh for the (q + 1) ferroelectric capacitors is started. At this time, in the FRAM, as shown in FIG.
As shown in, the X address decoder XD selectively sets the word line W0 to the selection level of the internal voltage VW, and the other word lines W1 to Wp and Ws to the non-selection level of the ground potential VSS. Further, the plate driver PD sets the plate line P00 to a refresh voltage such as the internal voltage VP, and sets all other plate lines to the non-selection level of the ground potential VSS. And
In the Y switch YS, the MOSFETs Q1 to Q6 are turned on all at once in response to the high level of the internal control signal FM, and all the data lines D00 to D00 of the memory array MARY.
A low level of the ground potential VSS is supplied to D0n to D70 to D7n and DC0 to DCq.

【0066】これにより、プレート線P00に結合され
る8×(n+1)+(q+1)個の強誘電体キャパシタ
の両電極間には、書き込み電圧VOを超える高電圧VP
が印加される結果となり、書き込み疲労によって低下し
た自発分極を初期状態に戻す強制リフレッシュが実現さ
れる。なお、メモリブロックDB00〜DB07ならび
にDCB0を構成しプレート線P01〜P0mに結合さ
れる強誘電体キャパシタでは、対応するプレート線が接
地電位VSSとされるために強制リフレッシュが行われ
ず、その他のメモリブロックを構成する強誘電体キャパ
シタでは、対応する選択MOSFETがオフ状態とさ
れ、対応するプレート線が接地電位VSSとされるため
にやはり強制リフレッシュは行われない。
As a result, a high voltage VP exceeding the write voltage VO is provided between both electrodes of the 8 × (n + 1) + (q + 1) ferroelectric capacitors coupled to the plate line P00.
As a result, a forced refresh for returning the spontaneous polarization lowered by the writing fatigue to the initial state is realized. In the ferroelectric capacitors that form the memory blocks DB00 to DB07 and DCB0 and are coupled to the plate lines P01 to P0m, the corresponding plate lines are set to the ground potential VSS, so that forced refresh is not performed, and the other memory blocks are not. In the ferroelectric capacitor constituting the above, the corresponding selection MOSFET is turned off and the corresponding plate line is set to the ground potential VSS, so that the forced refresh is not performed.

【0067】対象となる強誘電体キャパシタの強制リフ
レッシュが終了すると、ステップST28において、待
避メモリSMから8個の強誘電体キャパシタが選択さ
れ、待避データ読み出し前のプリチャージが行われる。
また、ステップST29において、これらの強誘電体キ
ャパシタから待避データの読み出しが行われ、ステップ
ST30において、読み出された待避データ(SM)の
データメモリDM又はデータメモリ用アクセスカウンタ
DCに対する再書き込みが行われる。そして、このよう
な一連の動作が強制リフレッシュの対象となる8×(n
+1)+(q+1)個の強誘電体キャパシタについて8
個単位で繰り返され、強制リフレッシュモードが終了す
る。なお、ステップST28における待避メモリSM及
び待避メモリ用アクセスカウンタSCのプリチャージ
は、ステップST23におけるデータメモリDM及びデ
ータメモリ用アクセスカウンタDCのプリチャージと同
様な方法で行われる。また、ステップST29における
待避メモリSM及び待避メモリ用アクセスカウンタSC
の読み出しは、ステップST24におけるデータメモリ
DM及びデータメモリ用アクセスカウンタDCの読み出
しと同じ方法で行われ、ステップST30におけるデー
タメモリDM及びデータメモリ用アクセスカウンタDC
の書き込みは、ステップST25における待避メモリS
M及び待避メモリ用アクセスカウンタSCの書き込みと
同じ方法で行われる。
When the forced refresh of the target ferroelectric capacitor is completed, in step ST28, eight ferroelectric capacitors are selected from the save memory SM and precharge before reading the save data is performed.
In step ST29, the save data is read from these ferroelectric capacitors, and in step ST30, the read save data (SM) is rewritten to the data memory DM or the data memory access counter DC. Be seen. Then, such a series of operations is the target of the forced refresh, 8 × (n
8 for +1) + (q + 1) ferroelectric capacitors
The forced refresh mode is ended by repeating the operation in units. The precharge of the save memory SM and the save memory access counter SC in step ST28 is performed in the same manner as the precharge of the data memory DM and the data memory access counter DC in step ST23. Further, the save memory SM and the save memory access counter SC in step ST29
Is read by the same method as the reading of the data memory DM and the access counter DC for the data memory in step ST24, and the data memory DM and the access counter DC for the data memory in step ST30 are read.
Is written in the save memory S in step ST25.
It is performed in the same manner as the writing of the access counter SC for M and the save memory.

【0068】以上の本実施例に示されるように、この発
明を強誘電体キャパシタを記憶素子とするFRAM等の
半導体記憶装置ならびにその強制リフレッシュに適用す
ることで、次のような作用効果が得られる。すなわち、 (1)強誘電体キャパシタを記憶素子とするFRAM等
の半導体記憶装置に、各プレート線に対応して設けられ
その選択回数を計数するためのアクセスカウンタと、プ
レート線の選択時、対応するアクセスカウンタの計数値
を更新しかつその計数値が所定値に達したことを識別す
るアクセスカウンタ制御回路とを設けることで、FRA
M等に対するアクセスが特定のアドレスに集中する場合
でも、選択回数の多い強誘電体キャパシタに対してのみ
強制リフレッシュを実施し、強制リフレッシュの判定条
件をほぼ均一化できるという効果が得られる。
As shown in the above-mentioned embodiment, by applying the present invention to a semiconductor memory device such as an FRAM using a ferroelectric capacitor as a memory element and its forced refresh, the following effects can be obtained. To be That is, (1) an access counter provided in a semiconductor memory device such as an FRAM having a ferroelectric capacitor as a memory element for counting each plate line, and an access counter for counting the number of times the plate line is selected By providing an access counter control circuit that updates the count value of the access counter and identifies that the count value has reached a predetermined value.
Even when accesses to M or the like are concentrated at a specific address, the forced refresh is performed only on the ferroelectric capacitors that are frequently selected, and the forced refresh determination condition can be made substantially uniform.

【0069】(2)上記(1)項において、強制リフレ
ッシュを、各プレート線に結合される所定数の強誘電体
キャパシタを単位として実施することで、強制リフレッ
シュの実施単位を細分化し、その所要時間を短縮できる
という効果が得られる。 (3)上記(1)項及び(2)項において、強制リフレ
ッシュ時、対象となる強誘電体キャパシタの保持データ
を一時的に待避させるための待避メモリを、強誘電体キ
ャパシタによって構成することで、FRAMの大規模化
が進み強制リフレッシュの所要時間が増加した場合で
も、強制リフレッシュ実施中の電源切断による待避デー
タの消失を防止できるという効果が得られる。 (4)上記(1)項〜(3)項により、FRAM等のア
クセス効率を高め、その信頼性を高めることができると
いう効果が得られる。
(2) In the above item (1), the forced refresh is performed in units of a predetermined number of ferroelectric capacitors coupled to each plate line, thereby subdividing the forced refresh execution unit and the required The effect is that the time can be shortened. (3) In the above items (1) and (2), the save memory for temporarily saving the data held in the target ferroelectric capacitor at the time of forced refresh is configured by the ferroelectric capacitor. Even if the FRAM becomes large in scale and the time required for the forced refresh increases, it is possible to obtain an effect that the saved data can be prevented from being lost due to the power-off during the forced refresh. (4) According to the above items (1) to (3), it is possible to obtain the effect that the access efficiency of the FRAM and the like can be improved and the reliability thereof can be improved.

【0070】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例え
ば、図1において、マイクロコンピュータは、特にシン
グルチップ型であることを必須条件とはしないし、その
ブロック構成は、この実施例による制約を受けない。ま
た、FRAMから中央処理ユニットCPUに対する強制
リフレッシュの開始要求は、例えばいわゆるポーリング
等によって識別してもよいし、リフレッシュ要求信号R
FQB及びリフレッシュ起動信号RFの論理レベルも任
意に設定できる。FRAMに格納された強制リフレッシ
ュのためのプログラムが強制リフレッシュによって破壊
されるおそれがある場合には、これを予めランダムアク
セスメモリRAM等に読み出しておいてもよいし、専用
のマスクROMを用意してもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1, the microcomputer is not particularly required to be a single chip type, and its block configuration is not restricted by this embodiment. The start request of the forced refresh from the FRAM to the central processing unit CPU may be identified by, for example, so-called polling, or the refresh request signal R
The logic levels of the FQB and the refresh activation signal RF can also be set arbitrarily. If the program for forced refresh stored in the FRAM may be destroyed by the forced refresh, it may be read in advance to the random access memory RAM or the like, or a dedicated mask ROM is prepared. Good.

【0071】図2において、FRAMのメモリアレイM
ARY及び周辺部は、複数のメモリマットに分割するこ
とができる。また、データメモリ用アクセスカウンタD
C及び待避メモリ用アクセスカウンタSCは、いわゆる
カウントダウン方式とすることができるし、アクセス回
数の判定も所定値との比較照合によって行うことができ
る。強制リフレッシュを開始するためのアクセス回数の
判定は、例えばFRAM全体としてのアクセス回数を基
準に行うことができるし、例えば分割されたメモリマッ
トごとに行うこともできる。強制リフレッシュは、同一
ワード線に結合される例えば8個のメモリブロックを単
位として実施することができる。この場合、待避メモリ
SMは、図16に示されるように、m+1本のプレート
線Ps0〜Psmと、8×(n+1)個の強誘電体キャ
パシタを備える必要があるが、データメモリ用アクセス
カウンタDC及び待避メモリ用アクセスカウンタSC
は、ワード線W0〜WpあるいはWsに対応して1組ず
つ設ければよい。
In FIG. 2, the FRAM memory array M
The ARY and the peripheral part can be divided into a plurality of memory mats. Further, the access counter D for the data memory
The C and the save memory access counter SC may be of a so-called countdown method, and the number of times of access may be determined by comparing and collating with a predetermined value. The access count for starting the forced refresh can be determined based on, for example, the access count of the FRAM as a whole, or can be determined for each divided memory mat, for example. The forced refresh can be performed in units of, for example, eight memory blocks connected to the same word line. In this case, the save memory SM needs to include m + 1 plate lines Ps0 to Psm and 8 × (n + 1) ferroelectric capacitors, as shown in FIG. And access counter SC for save memory
May be provided one by one corresponding to the word lines W0 to Wp or Ws.

【0072】一方、メモリアレイMARYは、図17に
示されるように、選択MOSFETQと強誘電体キャパ
シタCとを1対1で対応付けることができる。この場
合、データメモリ用アクセスカウンタDC及び待避メモ
リ用アクセスカウンタSCは、ワード線及びプレート線
の両方に対応して設けられるものとなり、非選択強誘電
体キャパシタのストレスを軽減するための中間電位HV
Oも不要となる。強制リフレッシュが、各ワード線つま
りプレート線に結合される(n+1)+(q+1)個の
強誘電体キャパシタを単位として行われることは言うま
でもない。FRAMは、いわゆる×1ビットや×16ビ
ット等、任意のビット構成を採りうるし、そのブロック
構成や起動制御信号の組み合わせならびに各内部電圧の
電位関係等は、種々の実施形態を採りうる。
On the other hand, in the memory array MARY, as shown in FIG. 17, the selection MOSFET Q and the ferroelectric capacitor C can be associated with each other in a one-to-one correspondence. In this case, the data memory access counter DC and the save memory access counter SC are provided corresponding to both the word line and the plate line, and the intermediate potential HV for reducing the stress of the non-selected ferroelectric capacitors.
O is also unnecessary. It goes without saying that the forced refresh is performed in units of (n + 1) + (q + 1) ferroelectric capacitors coupled to each word line or plate line. The FRAM can have any bit configuration such as so-called x1 bit or x16 bit, and the block configuration, the combination of the activation control signals, the potential relationship of each internal voltage, and the like can adopt various embodiments.

【0073】図5において、MOSFETQ1〜Q6
は、メモリアレイMARY内に設けてもよい。また、各
MOSFETは、PチャンネルMOSFETに置き換え
ることができるし、Pチャンネル及びNチャンネルMO
SFETが並列結合されてなる相補ゲートに置き換える
こともできる。図8において、アクセスカウンタ制御回
路CCは、任意のブロック構成を採りうるし、オーバフ
ロー信号OFの論理レベルも任意である。図10におい
て、待避メモリSMのプリライトは、待避書き込みの直
前に行ってもよい。さらに、図11〜図15の各ステッ
プにおける接続形態は、所定の条件が満たされる範囲で
変形例を採りうる。
In FIG. 5, MOSFETs Q1 to Q6
May be provided in the memory array MARY. Also, each MOSFET can be replaced with a P-channel MOSFET, and P-channel and N-channel MO
It is also possible to replace it with a complementary gate formed by connecting SFETs in parallel. In FIG. 8, the access counter control circuit CC can have an arbitrary block configuration, and the overflow signal OF has an arbitrary logic level. In FIG. 10, the prewrite of the save memory SM may be performed immediately before the save write. Furthermore, the connection form in each step of FIGS. 11 to 15 can adopt a modified example within a range in which a predetermined condition is satisfied.

【0074】以上の説明では、主として本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野であるシン
グルチップマイクロコンピュータのFRAMに適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、例えば、FRAMとして単体で形成されるものやF
RAMを内蔵する各種のディジタル集積回路装置にも適
用できる。この発明は、少なくとも強誘電体キャパシタ
を記憶素子とする半導体記憶装置ならびにその強制リフ
レッシュに広く適用できる。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the FRAM of the single-chip microcomputer which is the field of application which is the background of the invention has been described, but the present invention is not limited to this. , FRAM formed as a single unit or FRAM
It can also be applied to various digital integrated circuit devices having a built-in RAM. The present invention can be widely applied to at least a semiconductor memory device having a ferroelectric capacitor as a memory element and its forced refresh.

【0075】[0075]

【発明の効果】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。すなわち、強誘電体キャパシタを記憶
素子とするFRAM等の半導体記憶装置に、例えば各ワ
ード線又はプレート線に対応して設けられその選択回数
を計数するためのアクセスカウンタと、各ワード線又は
プレート線の選択時、対応するアクセスカウンタの計数
値を更新しかつその値が所定値に達したことを識別する
アクセスカウンタ制御回路とを設け、強制リフレッシュ
を、各ワード線又はプレート線に結合される所定数の強
誘電体キャパシタを単位として実施するとともに、強制
リフレッシュ時、対象となる強誘電体キャパシタの保持
データを一時的に待避させるための待避メモリを、強誘
電体キャパシタにより構成することで、FRAM等に対
するアクセスが特定のアドレスに集中する場合でも、選
択回数の多い強誘電体キャパシタに対してのみ強制リフ
レッシュを実施し、強制リフレッシュの判定条件をほぼ
均一化できるとともに、強制リフレッシュの実施単位を
細分化し、その所要時間を短縮して、FRAM等のアク
セス効率を高めることができる。また、FRAM等の大
規模化が進み強制リフレッシュの所要時間が増加した場
合でも、強制リフレッシュ実施中の電源切断による待避
データの消失を防止し、FRAM等の信頼性を高めるこ
とができる。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, a semiconductor memory device such as an FRAM having a ferroelectric capacitor as a memory element is provided corresponding to, for example, each word line or plate line, and an access counter for counting the number of times of selection and each word line or plate line. And an access counter control circuit for updating the count value of the corresponding access counter and for identifying that the value has reached a predetermined value, forcibly refreshing a predetermined value that is coupled to each word line or plate line. The FRAM is implemented by using a number of ferroelectric capacitors as a unit, and by configuring the save memory for temporarily saving the data held in the target ferroelectric capacitors at the time of forced refresh with the ferroelectric capacitors. Even when the access to etc. concentrates on a specific address, it is possible to select a ferroelectric capacitor that is frequently selected. The forced refresh is performed only by, it is possible to substantially equalize the determination condition for forced refresh, subdivide implementation unit of forced refresh, and shorten the time required, it is possible to increase the access efficiency of FRAM and the like. Further, even when the FRAM or the like becomes large in scale and the time required for the forced refresh increases, it is possible to prevent the saved data from being lost due to the power-off during the forced refresh and improve the reliability of the FRAM or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明が適用されたFRAMを含むシングル
チップマイクロコンピュータの一実施例を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a single-chip microcomputer including an FRAM to which the present invention is applied.

【図2】図1のシングルチップマイクロコンピュータに
含まれるFRAMの一実施例を示すブロック図である。
2 is a block diagram showing an embodiment of an FRAM included in the single chip microcomputer shown in FIG.

【図3】図2のFRAMに含まれるメモリアレイの一実
施例を示す部分的な回路図である。
FIG. 3 is a partial circuit diagram showing an embodiment of a memory array included in the FRAM of FIG.

【図4】図2のFRAMに含まれるメモリアレイの一実
施例を示す他の部分的な回路図である。
FIG. 4 is another partial circuit diagram showing an embodiment of a memory array included in the FRAM of FIG.

【図5】図2のFRAMに含まれるYスイッチの一実施
例を示す回路図である。
5 is a circuit diagram showing an embodiment of a Y switch included in the FRAM of FIG.

【図6】図2のFRAMに含まれるリードライト回路の
一実施例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an embodiment of a read / write circuit included in the FRAM of FIG.

【図7】図6のリードライト回路に含まれる単位リード
ライト回路の一実施例を示すブロック図である。
7 is a block diagram showing an embodiment of a unit read / write circuit included in the read / write circuit of FIG.

【図8】図2のFRAMに含まれるアクセスカウンタ制
御回路の一実施例を示すブロック図である。
8 is a block diagram showing an embodiment of an access counter control circuit included in the FRAM of FIG.

【図9】図8のアクセスカウンタ制御回路の一実施例を
示す処理フロー図である。
9 is a processing flowchart showing an embodiment of the access counter control circuit of FIG.

【図10】図2のFRAMの強制リフレッシュモードの
一実施例を示す処理フロー図である。
10 is a process flow chart showing an embodiment of a forced refresh mode of the FRAM of FIG.

【図11】図10の強制リフレッシュモードのステップ
ST22におけるメモリアレイの一実施例を示す接続図
である。
FIG. 11 is a connection diagram showing an example of a memory array in step ST22 of the forced refresh mode of FIG.

【図12】図10の強制リフレッシュモードのステップ
ST23におけるメモリアレイの一実施例を示す接続図
である。
12 is a connection diagram showing an embodiment of a memory array in step ST23 of the forced refresh mode of FIG.

【図13】図10の強制リフレッシュモードのステップ
ST24におけるメモリアレイの一実施例を示す接続図
である。
13 is a connection diagram showing an embodiment of a memory array in step ST24 of the forced refresh mode of FIG.

【図14】図10の強制リフレッシュモードのステップ
ST25におけるメモリアレイの一実施例を示す接続図
である。
14 is a connection diagram showing an embodiment of a memory array in step ST25 of the forced refresh mode of FIG.

【図15】図10の強制リフレッシュモードのステップ
ST27におけるメモリアレイの一実施例を示す接続図
である。
15 is a connection diagram showing an embodiment of a memory array in step ST27 of the forced refresh mode of FIG.

【図16】図2のFRAMに含まれるメモリアレイの第
2の実施例を示す回路図である。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a second embodiment of the memory array included in the FRAM of FIG.

【図17】図2のFRAMに含まれるメモリアレイの第
3の実施例を示す回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram showing a third embodiment of the memory array included in the FRAM of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

CPU・・・中央処理ユニット、BUS・・内部バス、
RAM・・・ランダムアクセスメモリ、FRAM・・・
フェロエレクトリックRAM、TIM・・・タイマー回
路、SCI・・・シリアルコミニュケーションインタフ
ェース、I/O・・・入出力インタフェース、A/D・
・・アナログ/ディジタル変換回路。MARY・・・メ
モリアレイ、DM・・・データメモリ、SM・・・待避
メモリ、DC・・・データメモリ用アクセスカウンタ、
SC・・・待避メモリ用アクセスカウンタ、XD・・・
Xアドレスデコーダ、PD・・・プレートドライバ、X
B・・・Xアドレスバッファ、YS・・・Yスイッチ、
YD・・・Yアドレスデコーダ、YB・・・Yアドレス
バッファ、RW・・・リードライト回路、CC・・・ア
クセスカウンタ制御回路、OB・・・データ出力バッフ
ァ、IB・・・データ入力バッファ、VG・・・内部電
圧発生回路、TC・・・タイミング制御回路。DB00
〜DB07ないしDBp0〜DBp7,SB0〜SB
7,DCB0〜DCBp,SCB・・・メモリブロッ
ク、W0〜Wp,Ws・・・ワード線、P00〜P0m
ないしPp0〜Ppm,Ps・・・プレート線、D00
〜D0nないしD70〜D7n,DC0〜DCq・・・
データ線、d000〜d00nからd070〜d07n
ないしdp00〜dp0nからdp70〜dp7n,d
c00〜dc0qからdcp0〜dcpq,ds00〜
ds0nからds70〜ds7n・・・サブデータ線、
C,C000〜C00mからC070〜C07mないし
Cp00〜Cp0mからCp70〜Cp7m・・・強誘
電体キャパシタ、Q,Q000〜Q00mからQ070
〜Q07mないしQp00〜Qp0mからQp70〜Q
p7m、Q1〜QQ・・・NチャンネルMOSFET。
B0〜B7・・・共通データ線。DRW0〜DRW7,
CRW0〜CRWq・・・単位リードライト回路、SA
0〜SA7・・・センスアンプ,WA0〜WA7・・・
ライトアンプ、IL0〜IL7・・・入力ラッチ、OL
0〜OL7・・・出力ラッチ。+1・・・カウントアッ
プ回路、OFD・・・オーバフロー検出回路。W0〜W
m,Ws・・・ワード線、P0〜Pm,Ps・・・プレ
ート線、D0〜Dn,DC0〜DCq・・・データ線。
CPU: Central processing unit, BUS ... Internal bus,
RAM ... Random access memory, FRAM ...
Ferroelectric RAM, TIM ... timer circuit, SCI ... serial communication interface, I / O ... input / output interface, A / D.
..Analog / digital conversion circuits. MARY ... memory array, DM ... data memory, SM ... save memory, DC ... data memory access counter,
SC: Access memory access counter, XD ...
X address decoder, PD ... Plate driver, X
B ... X address buffer, YS ... Y switch,
YD ... Y address decoder, YB ... Y address buffer, RW ... Read / write circuit, CC ... Access counter control circuit, OB ... Data output buffer, IB ... Data input buffer, VG ... Internal voltage generation circuit, TC ... Timing control circuit. DB00
~ DB07 to DBp0 to DBp7, SB0 to SB
7, DCB0 to DCBp, SCB ... Memory block, W0 to Wp, Ws ... Word line, P00 to P0m
To Pp0 to Ppm, Ps ... plate line, D00
~ D0n to D70 to D7n, DC0 to DCq ...
Data lines, d000-d00n to d070-d07n
To dp00 to dp0n to dp70 to dp7n, d
From c00 to dc0q to dcp0 to dcpq, ds00 to
ds0n to ds70 to ds7n ... Sub data line,
C, C000 to C00m to C070 to C07m to Cp00 to Cp0m to Cp70 to Cp7m ... Ferroelectric capacitor, Q, Q000 to Q00m to Q070
From Q07m to Qp00 to Qp0m to Qp70 to Q
p7m, Q1 to QQ ... N-channel MOSFET.
B0 to B7 ... Common data lines. DRW0 to DRW7,
CRW0 to CRWq ... Unit read / write circuit, SA
0-SA7 ... sense amplifier, WA0-WA7 ...
Write amplifier, IL0 to IL7 ... Input latch, OL
0-OL7 ... Output latch. +1 ... Count-up circuit, OFD ... Overflow detection circuit. W0-W
m, Ws ... Word line, P0-Pm, Ps ... Plate line, D0-Dn, DC0-DCq ... Data line.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電体キャパシタを記憶素子とするメ
モリアレイを備え、かつそのアクセス回数が所定値に達
したとき強誘電体キャパシタに対する強制リフレッシュ
を実施することを特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device comprising a memory array having a ferroelectric capacitor as a storage element, and forcibly refreshing the ferroelectric capacitor when the number of times of access reaches a predetermined value.
【請求項2】 上記強制リフレッシュは、対象となる強
誘電体キャパシタの両電極間に書き込み電圧を超える所
定の高電圧を印加することにより行われるものであるこ
とを特徴とする請求項1の半導体記憶装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the forced refresh is performed by applying a predetermined high voltage exceeding a write voltage between both electrodes of a target ferroelectric capacitor. Storage device.
【請求項3】 上記強制リフレッシュは、上記メモリア
レイの各ワード線又はプレート線に結合される所定数の
強誘電体キャパシタを単位として行われるものであっ
て、上記半導体記憶装置は、各ワード線又はプレート線
に対応して設けられるアクセスカウンタと、選択状態と
されるワード線又はプレート線に対応する上記アクセス
カウンタを更新しかつその計数値が所定値に達したこと
を識別するアクセスカウンタ制御回路と、強制リフレッ
シュの対象となるワード線又はプレート線に結合される
所定数の強誘電体キャパシタの保持データを一時的に待
避させるための待避メモリとを具備するものであること
を特徴とする請求項1又は請求項2の半導体記憶装置。
3. The forced refresh is performed in units of a predetermined number of ferroelectric capacitors coupled to each word line or plate line of the memory array, and the semiconductor memory device has each word line. Alternatively, an access counter control circuit for updating the access counter provided for the plate line and the access counter for the selected word line or plate line and discriminating that the count value has reached a predetermined value And a save memory for temporarily saving the data held in a predetermined number of ferroelectric capacitors coupled to the word line or plate line to be forcibly refreshed. The semiconductor memory device according to claim 1 or 2.
【請求項4】 上記待避メモリは、強誘電体キャパシタ
を記憶素子とするものであることを特徴とする請求項3
の半導体記憶装置。
4. The escape memory uses a ferroelectric capacitor as a storage element.
Semiconductor memory device.
【請求項5】 上記ワード線のそれぞれは、対応する所
定数の選択MOSFETのゲートに結合されるものであ
って、これらの選択MOSFETのソースには、その一
方の電極が対応するプレート線に結合されるそれぞれ1
個の強誘電体キャパシタの他方の電極が結合されるもの
であることを特徴とする請求項1,請求項2,請求項3
又は請求項4の半導体記憶装置。
5. Each of the word lines is coupled to the gates of a corresponding predetermined number of select MOSFETs, the source of these select MOSFETs having one electrode coupled to the corresponding plate line. Each done 1
4. The other electrode of each ferroelectric capacitor is coupled to the other ferroelectric capacitor, claim 1, claim 2, claim 3
Alternatively, the semiconductor memory device according to claim 4.
【請求項6】 上記ワード線のそれぞれは、対応する所
定数の選択MOSFETのゲートに結合されるものであ
って、これらの選択MOSFETのソースには、その一
方の電極が対応するプレート線にそれぞれ結合されるそ
れぞれ複数の強誘電体キャパシタの他方の電極が結合さ
れるものであることを特徴とする請求項1,請求項2,
請求項3又は請求項4の半導体記憶装置。
6. Each of the word lines is coupled to a gate of a corresponding predetermined number of select MOSFETs, the source of each of the select MOSFETs having one of its electrodes connected to a corresponding plate line. 3. The other electrode of each of a plurality of ferroelectric capacitors to be coupled is coupled to each other.
The semiconductor memory device according to claim 3 or 4.
【請求項7】 上記半導体記憶装置は、シングルチップ
マイクロコンピュータに含まれるものであり、上記強制
リフレッシュは、上記中央処理ユニットの指示を受けて
開始されるものであって、上記半導体記憶装置は、上記
アクセスカウンタの計数値が所定値に達したとき上記中
央処理ユニットに割り込みをかけて強制リフレッシュの
開始を要求するものであることを特徴とする請求項3,
請求項4,請求項5又は請求項6の半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device is included in a single-chip microcomputer, the forced refresh is started in response to an instruction from the central processing unit, and the semiconductor memory device comprises: 4. When the count value of the access counter reaches a predetermined value, the central processing unit is interrupted to request the start of forced refresh.
The semiconductor memory device according to claim 4, claim 5, or claim 6.
【請求項8】 強誘電体キャパシタを記憶素子とし通常
の記憶データを保持するデータメモリと、強誘電体キャ
パシタを記憶素子とし上記データメモリ部の強制リフレ
ッシュ時に対象となる記憶素子の保持データを一時的に
待避させるための待避メモリとを具備することを特徴と
する半導体記憶装置。
8. A data memory that uses a ferroelectric capacitor as a storage element to hold normal storage data, and a data memory that uses a ferroelectric capacitor as a storage element and temporarily holds the storage data of the target storage element when the data memory section is forcibly refreshed. A semiconductor memory device comprising: a save memory for temporarily saving.
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