CN1389873A - 半导体存储器 - Google Patents

Abstract

提供了一种半导体存储器,用于可靠地保护写入非易失性存储器的数据,它还具有很高的EEPROM数据安全性。这种存储器包括一个用户存储器区域,用户可以在其中自由地写入选定数据,还有一个写入信息存储器区域,用于储存说明是否已经将数据写入用户存储器区域的信息。此外还采用了口令鉴别,所用时钟的频率是可以改变的。可以改变用于口令鉴别的时钟信号被用于进行口令鉴别。

Description

半导体存储器

发明背景

1.发明领域

本发明涉及电可重写半导体存储器。

2.相关技术

在电可写/可擦除非易失性存储器中，用户输入某个指令将数据写入IC的输入接口/删除IC中的数据，从而能够将需要的数据写入EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)的非易失性存储器。

这里的某个指令是通过一个端子输入电信号的一个输入信号模式，这个端子是为EEPROM准备，跟外界通信的一个端子，从而控制EEPROM。输入事先为每个EEPROM确定的这个输入信号模式，EEPROM执行用户的操作指令，比如写入/删除数据。

写入/删除操作能够进行任意次数。因此，用户错误地将数据覆盖已经写入非易失性存储器中的数据，或者不小心将它删除掉，这种情况不是不可能发生。

为了防止错误地覆盖或者删除已经写入的数据，常常采用一种EEPROM保护功能，用来防止错误地写入或者错误地删除数据。保护功能使得即使将写入/删除数据指令输入EEPROM，EEPROM也不会执行这样的写入/删除指令。保护指令跟给定的时钟信号同步。

给定的时钟信号来自外界，也可以是内部产生的。时钟信号频率是一个固定频率。

此外，在现有技术中，由于时钟信号频率是一个固定频率，因此保护功能给定指令的频率极有可能跟它相同。

只将数据写入非易失性存储器一次，第二次写入被禁止的时候，常常采用上面提到的EEPROM保护功能。

在这种保护功能中，进行保护操作的给定指令被输入IC的输入接口，从而使IC在用户给出写入/删除命令的时候不执行写入/删除操作，保护存储器数据。另外，为了激活保护功能，将给定信号输入EEPROM的一个端子，使保护功能起作用。

但是，为了使保护功能起作用，用户必须输入给定指令，或者输入给定信号给某个终端。这样，在数据被写入EEPROM以后有一个问题，那就是为了保护数据，用户必须输入信号给EEPROM。

此外，由于必须正确地输入指令和输入信号才能确保保护功能起作用，而用户希望可靠地保护写入存储器中的数据，因此这个要求是跟用户的意图相冲突的。

由于时钟信号频率常常是固定频率，时钟信号频率极有可能导致保护操作。这个问题可以通过增加给定指令的比特数来解决。但是，增加给定指令的比特数会增大电路尺寸。

发明简述

为了解决以上问题，在本发明中，用一种可靠的方式保护写入非易失性存储器的数据，而不需要麻烦用户提供信号给EEPROM。为此，采取了以下措施。

根据本发明，除了用户能够自由写入选定数据的用户存储器区域以外，提供一个写入信息存储器，这个存储器用来储存信息，说明是否将数据写入了用户存储器区域。

用户存储器区域是一个存储器阵列，可以通过IC的一个输入接口输入给定写入/删除命令将给定数据写入其中。写入信息存储器区域用于储存信息，说明用户是否已经将数据写入用户存储器。写入信息存储器是一个1比特存储器，例如，“0”说明用户存储器中还没有写入任何数据，“1”说明已经将数据写入其中。

此外，通过提供一个1比特写入信息存储器，它跟给定区域内用户存储器阵列有关，就有可能提供信息说明每个用户存储器阵列区域是否已经写入数据。

根据本发明，当用户输入写入命令给IC的时候，IC自动地读出跟写入用户数据的用户存储器有关的写入信息存储器中的数据。在这个数据的基础之上，判断是否有可能将数据写入用户存储器。如果还没有将任何数据写入用户存储器，IC就不能进行写入操作，如果已经将数据写入其中，就取消这一写入操作，从而使写入其中的数据得到保护。根据以上实例，如果从写入信息存储器中读出的数据为“0”，IC就能够进行写入操作，如果这个数据为“1”，它就取消写入操作。

为了从写入信息存储器读出数据，当用户输入写入命令给IC的时候，IC自动地读取数据，判断是否写入数据。因此，用户不需要输入写入命令。此外，IC判断是否能够写入。因此，能够防止用户错误操作导致的数据覆盖，从而提高数据存储的可靠性。

按照本发明，当用户写入数据给给定地址的时候，IC自动地将数据写入对应于这个地址的写入信息存储器。

当用户第一次输入写入命令给IC的时候，数据可以被写入给定用户存储器区域，随后的写入操作都被取消，已经写入用户区域的数据就得到保护。因此，如果是将数据写入还没有写入任何数据的存储器中，将说明已经写入数据的数据自动地写入对应于这个存储器阵列的写入信息存储器，从而使以后的写入操作都被取消。将数据写入写入信息存储器是在写入用户数据的时候由IC自动完成的。这样，用户不需要发送信号，也不需要发送写入命令来实现保护功能。

按照本发明，写入信息存储器包括一个非易失性存储器。因此，说明是否已经写入数据的信息能够得到保护，而不管是否有电，从而提高保存数据的可靠性。

根据本发明，由于写入信息存储器是一个易失性存储器，因此掉电的时候，存储的信息被初始化，写入信息存储器被清除，从而不需要初始化，使用起来更加方便。

根据本发明，写入信息存储器的电路结构使得不管用户如何通过发送写入/删除命令重新对这个地址进行写入操作，都不可能将数据写入写入信息存储器。因此，能够防止用户错误操作而撤销保护功能。为了初始化存储器中信息而写入数据给存储器的时候，通过输入接口输入给定命令就能够将数据写入存储器。

根据本发明，写入信息存储器也能被用作用户存储器，从而使这个存储器既能够作为用户能够自由写入数据的用户存储器，又能够作为保护功能存储器。因而更加方便。

根据本发明，写入信息存储器在用户存储器中的同一个字节里。一般而言，EEPROM中有多个比特的一个存储器单元作为一个字节，每次将数据写入多个存储器单元。在串行EEPROM中，一个字节常常用8个存储器单元构成。根据本发明，通过让写入信息存储器的一个比特跟多个比特的用户存储器处于同一字节中，将数据写入用户存储器的时候可以将写入信息同时写入写入信息存储器。这样，写入写入信息不需要花费任何额外时间。写入时间常常作为EEPROM的一个指标，有可能避免增加额外写入时间的缺点。

根据本发明，用一个实现保护功能的口令鉴别电路替换实现保护功能的预定指令。因此有可能增加保护状态的设置数。

根据本发明，用于口令鉴别的时钟信号的频率是可以改变的，因而口令鉴别是用频率可变时钟信号进行的。这样做等价于利用上述时钟频率设置数增加口令设置的数量，从而实际增加口令数。

根据本发明，由于时钟设置数据是非易失性的，因此有可能保护时钟设置数据，而不管是否有电，避免重新设置时钟设置数据，使用起来更加方便。

根据本发明，由于时钟设置数据是非易失性的，因此关闭电源的时候，时钟设置数据被初始化，时钟设置数据被清除，不需要专门初始化数据，使用起来更加方便。

根据本发明，由于能够通过专用于这一目的的一个外部端子控制时钟设置数据，因此能够在需要的时候改变时钟设置数据，使用起来更加方便。

根据本发明，由于用于鉴别的口令数据是非易失性的，因此能够保护鉴别口令数据，而不管是否有电，不需要重新设置鉴别口令数据，使用起来更加方便。

根据本发明，由于鉴别口令数据是非易失性的，因此掉电的时候鉴别口令数据被初始化，时钟设置数据被清除，不再需要专门初始化数据，使用起来更加方便。根据本发明，由于鉴别口令数据是用外部端子设置的，因此需要的时候可以改变口令数据，使用起来更加方便。

附图简述

在以下附图中，

图1是本发明第一个实施方案中存储器电路的一个结构图；

图2是传统1字节存储器电路的一个结构示意图；

图3是本发明第一个实施方案的一个电路结构图；

图4是本发明第二个实施方案的一个口令鉴别电路结构图。

优选实施方案

下面参考附图描述本发明的实施方案。

实施方案1

下面描述本发明第一个实施方案的存储器电路。图1是一个框图，说明本发明第一个实施方案中的存储器电路结构。这个存储器电路包括一个用户区域10，用户可以向这个区域自由地写入数据；一个写入信息存储器区域11，用于储存写入用户存储器的数据的信息；一个读取电路12，用于读取用户存储器中的数据和写入存储器中的数据；一个写入电路13，用于将数据写入用户存储器和写入信息存储器；以及一个控制逻辑电路14，用于在写入信息存储器中数据的基础之上分析是否执行用户的写入命令。这个用户存储器区域10是一个存储器阵列，通过IC的输入接口输入给定写入/删除命令，就能够自由地向它写入数据。

写入信息存储器区域11储存一些信息，说明用户是否已经将数据写入包括给定单元的用户存储器。这个写入信息存储器包括1比特的一些存储器单元，其中的“0”表示还没有任何数据写入这个存储器，“1”表示已经有数据被写入这个存储器。在写入信息存储器的以下说明中，“0”表示没有写入任何数据，“1”表示已经有数据被写入这个存储器。

要将自由选择的数据写入EEPROM的时候，用户通过IC的输入接口输入对应于写命令的一个给定的信号，要写入这些数据的一个地址，以及写入信息。

一般而言，当EEPROM的一个模式译码逻辑16收到写入命令的时候，地址译码器17选择上述地址，上述数据通过写入电路13被写入这个地址。

在本发明中，收到写入命令的时候，从写入信息存储器中读出对应于这个地址的数据，控制逻辑电路判断是否有数据已经被写入这个地址。

在这里，当写入信息存储器中的数据是“1”，说明已经有数据被写入用户存储器的时候，控制逻辑电路14从写入信息存储器收到信号，输出一个禁止写入信号给写入电路13。这个信号撤销用户输入的写入命令，以前写入的数据被保存下来。因此，用户能够在第一次向给定地址写入数据，而第二次写入则被撤销，从而实现保护功能。

下一步，当写入信息存储器中的数据是“0”，说明没有写入任何数据的时候，控制逻辑电路14从写入信息存储器收到信号，输出一个写入允许信号给写入电路13。因此，这个IC能够按照正常方式将用户输入的数据写入其中。此外，IC同时在对应于上述地址的写入信息存储器中写进一个“1”，说明已经写入了数据，从而记录下来已经有数据被写入上述地址。

此外，根据这个实施方案，跟上述用户存储器一样，写入信息存储器是一个电可写/可删除半导体存储器单元。这样，这个EEPROM电路可以被用作读出电路，读出写入信息存储器中的数据，还用作写入电路用于写入数据，从而免去外围电路。

此外，由于还能够输入给定指令，初始化写入信息存储器中的数据，因此更加方便。

下面描述用户存储器部分10和图1所示的写入信息存储器。

图2画出了一个字节的普通存储器单元。这个字节包括一条读出线20和多条位线21。跟读出线20连接的是一个字节选择晶体管22，跟位线21连接的是一个选择栅晶体管23和一个存储器单元24。在串行输入EEPROM中，位线通常都包括8个字节。

输入写入命令的时候，要读出其数据的地址的一个字线25被选中，这个字节中的选择栅晶体管23导通。在这个时候，给读出线20和位线21写入对应于要写入数据的一个电压，从而将数据写入存储器。

图3说明本发明中一个存储器单元的一个字节。图3是一种结构，其中这个字节内有1比特的冗余存储器，它包括1比特的一个用户存储器或者多个比特，在这种结构中写入数据的时候，能够将数据写入用户存储器，同时在冗余存储器中写入信息说明是否有数据被写入用户存储器。在这种结构中，一条1比特的位线36、一个选择栅晶体管37和一个存储器单元38被添加到图2所示的电路图中。位线36、选择栅晶体管37和存储器单元38对应于图1所示的写入信息存储器11。写入电路13和地址译码器17的信号被输入位线35和位线36。此外，从位线36将写入信息存储器的一个信号输入读取电路12。

在这里，跟最初提供的存储器单元位线31连接的一个存储器单元34，是用户能够通过写入命令写入数据的用户存储器，跟位线36连接的存储器单元38是写入信息存储器。

当用户发出上述写入命令的时候，EEPROM自动地读出写入信息存储器中的数据。如果没有任何数据被写入要写入数据的存储器，就对这个用户存储器进行写入，说明已经有数据被写入这个存储器的数据被写入写入信息存储器。

如图3所示，字线35由字节选择晶体管32、选择栅晶体管33和37共享。因此，有可能同时写入用户存储器24和写入信息存储器38，从而使EEPROM不需要花费额外的时间来写入数据。

实施方案2

下面描述用户要写入数据之类的时候进行口令鉴别和写入允许/禁止的结构。图4画出了口令鉴别电路的结构。

在图4中，口令鉴别电路包括一个外部时钟信号输入接口40，用于输入基准时钟信号进行口令鉴别；还包括一个口令数据输入接口41，用于输入口令；一个时钟设置数据保持电路42，用于保持口令鉴别中使用的设置时钟信号频率的数据；一个时钟信号发生电路43，用于在时钟设置数据的基础之上产生时钟信号用于口令鉴别；一个口令鉴别电路44，用于将输入的口令跟保存的口令进行鉴别；一个口令数据维持电路45，用于维持鉴别中使用的口令；一个时钟设置数据控制端47，它是一个口令数据控制端48，能够设置时钟设置数据；以及能够设置鉴别中使用的口令数据。

在这里，每个端子40、41、47和48都包括在图1所示的输入接口15中。还有，时钟设置数据保持电路42、时钟信号产生电路43、口令鉴别电路44和口令数据维持电路45都包括在图1所示的控制逻辑电路14中。输入每个端子40、41、47和48的信号都通过模式译码逻辑电路16被输入控制逻辑电路14。

下一步说明工作过程。从外部时钟输入接口40输入的基准时钟信号被输入时钟信号产生电路43。通过时钟设置数据保持电路42和时钟设置数据控制端子47，时钟信号产生电路43产生一个口令鉴别时钟信号46，它被按照一组时钟频率设置。

口令鉴别时钟信号46被输入口令鉴别电路44，被用作同步时钟信号，将口令数据维持电路45和口令数据控制端子48配置的口令数据跟口令数据输入接口41输入的口令数据进行鉴别和比较。

如果要从外部端子设置时钟设置数据和用于鉴别的口令数据，就利用时钟设置数据控制端子47设置时钟设置数据，利用口令数据控制端子48设置鉴别口令数据。如果不是用时钟设置数据控制端子47和口令数据控制端子48，就利用麦克ROM、EPROM、EEPROM、快闪/EEPROM、熔断丝、门阵列或者MRAM这样的非易失性存储器来储存时钟设置数据，以及将SRAM、DRAM这样的非易失性存储器用来储存口令数据。

将口令数据输入接口41输入的信息以及口令数据维持电路45中的信息进行比较。如果这些口令信息满足所需条件，就从图1所示的控制逻辑电路14向写入电路13输出写允许信号，它还包括口令鉴别电路44。

还有，如果口令信息不满足所需条件，就从图1所示的控制逻辑电路14输出禁止写信号，它还包括口令鉴别电路44。

如上所述，按照本发明，可以获得等价于保护功能的一种功能而不需要使用保护功能，不会给用户带来任何负担。

此外，一旦写入数据，即使用户发出一个写命令，向已经写入了数据的同一个存储器阵列写入数据，IC的写入操作也会被停止。因此，很容易就能保证存储器安全，使用起来更加方便。

还有，提供口令鉴别电路能够增强安全性。更进一步，用于口令鉴别的时钟信号是可以改变的，因而能够更进一步地增强安全性，而没有增加口令鉴别电路中的比特数。

Claims (16)

1.一种电可写和可擦除半导体存储器，包括：

用户可以自由地写入选定数据的一个用户存储器，以及用于储存信息说明用户存储器是否已经写入了数据的信息的一个写入信息存储器；

一个读取电路，用于读取用户存储器和写入信息存储器中保存的数据；

一个写入电路，用于将数据写入用户存储器和写入信息存储器；和

一个控制逻辑电路，用于按照从写入信息存储器读出的数据分析是否执行用户的写入命令，

其中如果已经将数据写入写入信息存储器，控制逻辑电路就将一个禁止写信号输出给写入电路。

2.权利要求1的半导体存储器，其中用户通过IC的输入接口发出写入命令将数据写入用户存储器的时候，从要写入数据的用户存储器有关的冗余存储器读出数据，判断是否已经将数据写入用户存储器，确定已经写入时，取消用户的写入命令，从而保持用户区域中储存的存储器数据。

3.权利要求1的半导体存储器，其中当用户通过IC的输入接口发出将数据写入用户存储器的写入命令的时候，IC自动地执行一项操作，将说明已经将数据写入用户存储器的信息写入跟写入数据的用户存储器有关的一个冗余存储器。

4.权利要求1的半导体存储器，其中储存信息说明是否将数据写入用户存储器的信息的存储器是非易失性的，并且维持储存的信息，而不管电源是否被关闭。

5.权利要求1的半导体存储器，其中储存信息说明是否已经将数据写入用户存储器的信息的存储器是易失性的，关闭电源的时候，储存的信息被初始化，从而使说明是否已经将数据写入用户存储器的信息从电源打开以后得以维持。

6.权利要求1的半导体存储器，其中的用户不能够将数据自由地写入储存信息说明是否已经将数据写入用户存储器的信息的存储器，为了初始化存储器中的信息而将数据写入存储器的时候，可以通过输入接口输入给定命令来进行写入操作。

7.权利要求1的半导体存储器，其中的用户能够自由地将数据写入储存了信息说明已经将数据写入用户存储器多少次的信息的存储器，该存储器还能被用作用户存储器。

8.权利要求1的半导体存储器，其中的存储器有一个字节结构，其中的1比特冗余存储器在一个字节内，这个字节包括用户存储器的一个或者多个比特，利用一个写入操作，能够将数据写入用户存储器，同时将说明是否已经将数据写入用户存储器的信息写入冗余存储器。

9.权利要求1的半导体存储器，其中的控制逻辑电路包括一个口令鉴别电路，将通过输入接口输入的口令跟控制逻辑电路中维持的口令进行比较，来鉴别这个口令。

10.权利要求9的半导体存储器，

其中的控制逻辑电路包括一个时钟信号产生电路，用于从一个基准时钟信号产生一个时钟信号，用于口令鉴别；和

其中用于口令鉴别的时钟信号的频率是可以通过时钟设置数据保持电路加以改变的。

11.权利要求9的半导体存储器，其中设置口令鉴别所用时钟信号频率的时钟设置数据是非易失性的，时钟设置数据被维持，而不管是否关闭电源。

12.权利要求9的半导体存储器，其中设置口令鉴别所用时钟信号频率的时钟设置数据是易失性的，关闭电源的时候，储存的信息被初始化，从而使时钟设置数据在打开电源以后得以维持。

13.权利要求9的半导体存储器，其中设置口令鉴别所用时钟信号的频率的时钟设置数据是从外部端子设置的。

14.权利要求9的半导体存储器，其中将口令鉴别中输入的口令跟其进行鉴别的口令数据是非易失性的，储存的信息被维持，而不管是否关闭电源。

15.权利要求9的半导体存储器，其中口令鉴别中输入的口令跟其进行比较的鉴别口令数据是易失性的，关闭电源的时候，储存的信息被初始化，从而使口令设置数据在电源打开以后得以维持。

16.权利要求9的半导体存储器，其中口令鉴别中输入的口令跟其进行比较的鉴别口令数据是用一个外部端子设置的。

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