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Die
Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein nichtflüchtiges Speicherbauelement
und ein nichtflüchtiges
Speicherbauelement, insbesondere ein solches mit einer integrierten
Schaltung mit doppelter Datenrate (DDR).
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Ein
nichtflüchtiges
Speicherbauelement kann Daten über
einen Eingabe-/Ausgabeanschluss in
Synchronisation mit ansteigenden und/oder abfallenden Flanken eines
Lesesteuersignals und/oder eines Schreibsteuersignals während eines
Datenlesevorgang oder eines Datenschreibvorgangs empfangen bzw.
ausgeben. 1A zeigt ein Zeitablaufdiagramm
einer idealen Datenausgabe eines herkömmlichen nichtflüchtigen
Speicherbauelements. Ein Signal SCLK repräsentiert einen Systemtakt und
ein Signal REB ist ein Lesesteuersignal zum Steuern der Datenausgabe.
Das nichtflüchtige
Speicherbauelement gibt Daten über
einen Eingabe-/Ausgabeanschluss
IOP in Reaktion auf abfallende Flanken des Lesesteuersignals REB
aus. Die Bezeichnung „in Reaktion
auf" ist nicht auf
den Fall begrenzt, in welchem das Lesesteuersignal REB direkt an
das nichtflüchtige
Speicherbauelement angelegt wird, sondern umfasst auch Fälle, in
welchen das Lesesteuersignal REB über verschiedene Komponenten
an das nichtflüchtige
Speicherbauelement anlegt wird, und Fälle, in welchen das Lesesteuersignal
REB verschiedene Signale erzeugt, um dem nichtflüchtigen Speicherbauelement
zu erlauben, einen Datenlesevorgang auszuführen.
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Eine
nicht dargestellte Steuerschaltung zum Steuern des nichtflüchtigen
Speicherbauelements legt das Lesesteuersignal REB an das nichtflüchtige Speicherbauelement
an, um während
eines Lesevorgangs Daten zu empfangen. Allgemein gibt das nichtflüchtige Speicherbauelement
Ausgabedaten über einen
Eingabe-/Ausgabeanschluss für
jede Periode des Lesesteuersignals REB aus. Ist der Datenlesevorgang
abgeschlossen, dann wird das Lesesteuersignal REB auf einem hohen
logischen Pegel oder einem niedrigen logischen Pegel festgehalten
und der Eingabe-/Ausgabeanschluss
wird in einem hohen Impedanzzustand gehalten.
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Wie
aus 1A ersichtlich ist, wird ein Lesevorgang in Reaktion
auf abfallende Flanken des Lesesteuersignals REB ausgeführt und
die Lesedaten werden über
den Eingabe-/Ausgabeanschluss IOP in Synchronisation mit den ansteigenden
Flanken des Lesesteuersignals REB an eine externe Quelle ausgegeben.
Im Idealfall ohne Signalverzögerungen
aufgrund verschiedener Ursachen, wie er in 1A dargestellt
ist, werden Daten an den abfallenden Flanken des Lesesteuersignals
REB gelesen und an den ansteigenden Flanken des Lesesteuersignals
REB über
den Eingabe-/Ausgabeanschluss IOP ausgegeben.
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1B zeigt
ein Zeitablaufdiagramm einer tatsächlichen Datenausgabe eines
herkömmlichen nichtflüchtigen
Speicherbauelements. Wie aus 1B ersichtlich
ist, werden die in Reaktion auf die abfallenden Flanken des Lesesteuersignals
REB gelesenen Daten um eine vorbestimmte Zeitspanne gegenüber den
abfallenden Flanken des Lesesteuersignals REB verzögert und
dann an den Eingabe-/Ausgabeanschluss IOP aus gegeben. Eine Zeitspanne tOH
repräsentiert
einen Zeitbedarf von einer ansteigenden Flanke des Lesesteuersignals
REB bis zu einem Zeitpunkt, an welchem der Eingabe-/Ausgabeanschluss
IOP in den hohen Impedanzzustand wechselt.
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Wie
aus 1B ersichtlich ist, weisen Daten, welche in Reaktion
auf das Lesesteuersignal REB ausgegeben werden, eine nicht zu vernachlässigende
Zeitverzögerung
auf. Zudem kann die Geschwindigkeit eines Lesevorgangs begrenzt
sein, da die Daten in Reaktion auf ansteigende oder abfallende Flanken
des Lesesteuersignals REB ausgegeben werden.
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Ein
herkömmlicher
Flashspeicher vom DDR-Typ, der unter anderem eine synchrone Datenausgabe
mit doppelter Datenrate ermöglicht,
ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift
US 2003/0043624 A1 offenbart.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsverfahren für ein nichtflüchtiges
Speicherbauelement und ein zugehöriges
nichtflüchtiges
Speicherbauelement anzugeben, welche die genannten Unzulänglichkeiten
des Standes der Technik ganz oder teilweise vermeiden.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch ein Betriebsverfahren für ein nichtflüchtiges
Speicherbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder
3 und durch ein nichtflüchtiges Speicherbauelement
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 oder 12.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Vorteilhafte,
nachfolgend beschriebene Ausführungsformen
der Erfindung sowie das zu deren besserem Verständnis oben erläuterte,
herkömmliche
Ausführungsbeispiel
sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1A ein
Zeitablaufdiagramm zur Darstellung einer idealen Datenausgabe in
einem herkömmlichen
nichtflüchtigen
Speicherbauelement,
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1B ein
Zeitablaufdiagramm zur Darstellung einer tatsächlichen Datenausgabe in einem
herkömmlichen
nichtflüchtigen
Speicherbauelement,
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2 und 3 jeweils
ein Flussdiagramm von Ausführungsbeispielen
eines erfindungsgemäßen Datenausgabeverfahrens,
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4A ein
Zeitablaufdiagramm zur Darstellung einer Datenausgabe mit den Datenausgabeverfahren
gemäß 2 und 3,
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4B ein
Signalverlaufsdiagramm eines Lesesteuersignals und eines Sublesesteuersignals gemäß der Erfindung,
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5 ein
Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen nichtflüchtigen
Speicherbauelements,
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6 ein
Schaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer Frequenzsteuerschaltung aus 5,
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7 ein
Zeitablaufdiagramm zur beispielhaften Darstellung des Betriebs der
Steuerschaltung von 6 in Reaktion auf ein Datenabtastsignal,
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8 und 9 jeweils
ein Flussdiagramm von weiteren Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Datenausgabeverfahrens,
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10A ein Zeitablaufdiagramm zur Darstellung einer
Datenausgabe mit den Datenausgabeverfahren gemäß 8 und 9,
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10B ein Signalverlaufsdiagramm eines Flashtaktsignals
und eines Subflashtaktsignals gemäß der Erfindung,
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11 ein
Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen nichtflüchtigen
Speicherbauelements und
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12 ein
Zeitablaufdiagramm zur Darstellung des Betriebs einer Steuerschaltung
aus 11.
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In
der nachfolgenden Beschreibung können ein
oder mehrere Zwischenelemente vorhanden sein, wenn ein Element als „verbunden
mit" oder „gekoppelt
mit" einem anderen
Element beschrieben wird. Im Gegensatz dazu ist kein Zwischenelement vorhanden,
wenn ein Element als „direkt
verbunden mit" oder „direkt
gekoppelt mit" einem
anderen Element beschrieben wird. Zudem kann „verbunden mit" und „gekoppelt
mit" auch eine drahtlose
Verbindung oder Kopplung umfassen.
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Die
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit einem NAND-Flashspeicher
beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch in verschiedenen anderen
nichtflüchtigen
Speicherbauelementen umgesetzt werden, wie z. B. einem NOR-Bauelement, einem UND-Bauelement,
einem DINOR-Bauelement (NOR-Bauelement mit geteilter Bitleitung),
einem OneNAND-Bauelement
und einem FRAM (ferroelektrisches RAM).
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Die 2 und 3 zeigen
jeweils ein Flussdiagramm, welche ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Datenausgabeverfahrens darstellen.
Wie aus 2 ersichtlich ist, beginnt ein Verfahren 200 zur
Aus gabe von in einem nichtflüchtigen
Speicherbauelement gespeicherten Daten im Block 210 mit
einer Ausgabe von Daten in Reaktion auf erste und zweite Flanken
eines Lesesteuersignals zum Steuern der Datenausgabe. Im Block 220 wird
eine Bestimmung durchgeführt,
ob das Lesesteuersignal und ein Schreibsteuersignal zum Steuern
des Schreibens von Daten gleichzeitig eine erste Flanke aufweisen.
Liegen das Lesesteuersignal und das Schreibsteuersignal gleichzeitig
mit einer ersten Flanke vor, dann wird im Block 230 die
Ausgabe der Daten bei der nachfolgenden zweiten Flanke des Lesesteuersignals
angehalten.
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4A zeigt
ein Zeitablaufdiagramm zur Darstellung einer Datenausgabe mit dem
Datenausgabeverfahren gemäß den 2 und 3. 4B zeigt
einen Verlauf des Lesesteuersignals und eines Sublesesteuersignals.
Entsprechend dem Datenausgabeverfahren gemäß den 2 und 3 können zwei
Datenwerte über
einen Eingabe-/Ausgabe-anschluss während einer Periode des Lesesteuersignals
ausgegeben werden. Das bedeutet, dass im Block 210 Daten
in Reaktion auf die ersten und zweiten Flanken des Lesesteuersignals
ausgegeben werden.
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Zur
Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, dass die erste Flanke
eine ansteigende Flanke repräsentiert
und die zweite Flanke eine abfallende Flanke repräsentiert.
Diese Voraussetzung kann jedoch auch vertauscht sein.
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Das
Schreibsteuersignal wird zur Anzeige verwendet, dass ein Datenlesevorgang
abgeschlossen ist. Bei einem herkömmlichen Verfahren wird das Lesesteuersignal
auf einen hohen Pegel oder auf einen niedrigen Pegel festgelegt,
um anzuzeigen, dass der Datenlesevorgang abgeschlossen ist. Da Daten bei
einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen an
allen ansteigenden und abfallenden Flanken des Lesesteuersignals
ausgegeben werden, ist es nicht möglich, den Abschluss des Datenlesevorgangs durch
Verwendung des Lesesteuersignals anzuzei gen. Aus diesem Grund wird
das Schreibsteuersignal verwendet. Sind das Schreibsteuersignal
und das Lesesteuersignal gleichzeitig mit der ersten Flanke vorhanden,
d. h. im Block 220 an der ansteigenden Flanke, dann wird
die Datenausgabe im Schritt 230 angehalten. Dieser Zustand
ist in 4A dargestellt.
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5 zeigt
ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen nichtflüchtigen
Speicherbauelements 500, das einen Seitenpuffer 510,
eine Auswahlschaltung 520, eine Ausgabeeinheit 530,
einen Adressensignalgenerator 540 und eine Datenlesesteuerschaltung 550 umfasst.
Der Seitenpuffer 510 speichert einen Teil der in einem nicht
dargestellten nichtflüchtigen
Speicherfeld gespeicherten Daten. Die Auswahlschaltung 520 gibt Daten
korrespondierend zu einem Adressenwert eines Adressensignals YA
unter Daten DATA [2047:0] aus, welche im Seitenpuffer 510 gespeichert
sind.
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Die
Ausgabeeinheit 530 wird in Reaktion auf ein Freigabesignal
CEB aktiviert und gibt Daten DATA [7:0] aus, welche von der Auswahlschaltung 520 über einen
Eingabe-/Ausgabeanschluss empfangen werden, und wird in Reaktion
auf ein Sperrsignal DIS deaktiviert.
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Der
Adressensignalgenerator 540 decodiert eine Anfangsadresse
IADD, erzeugt das Adressensignal YA und ändert den Adressenwert des
Adressensignals YA in Reaktion auf ein Sublesesteuersignal S_REB.
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Die
Datenlesesteuerschaltung 550 erzeugt das Sublesesteuersignal
S_REB mit der doppelten Frequenz des Lesesteuersignals REB in Reaktion auf
das Lesesteuersignal REB und erzeugt das Sperrsignal DIS in Reaktion
auf ein Schreibsteuersignal WEB.
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Datenausgabeverfahren
und Betriebsweisen des erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Speicherbauelements
werden nachfolgend unter Bezug nahme auf die 2 bis 6 beschrieben.
Der Seitenpuffer 510 des nichtflüchtigen Speicherbauelements 500 empfängt und
speichert Daten von einem nicht dargestellten nichtflüchtigen
Speicherfeld. In Ausgestaltung der Erfindung kann der Seitenpuffer 510 als Register
ausgeführt
sein. Die Größe des Seitenpuffers 510 kann
z. B. 512 Byte, 1 KByte, 2 KByte oder größer sein.
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In 5 ist
angenommen, dass die Größe des Seitenpuffers 510 2
KByte ist. Da ein herkömmliches
nichtflüchtiges
Speicherbauelement Daten für jedes
Byte ausgibt, würden
2048 Perioden des Lesesteuersignals REB gebraucht, bis alle im Seitenpuffer 510 gespeicherten
Daten ausgegeben sind. Im erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Speicherbauelement 500 werden
nur 1024 Perioden des Lesesteuersignals REB gebraucht.
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Die
Daten werden in Reaktion auf die ersten und zweiten Flanken des
Lesesteuersignals REB zum Steuern der Datenausgabe gemäß Block 210 ausgegeben.
Im Block 210 wird gemäß Block 310 das
Sublesesteuersignal S_REB mit der doppelten Frequenz des Lesesteuersignals
REB in Reaktion auf das Lesesteuersignal REB erzeugt. Die Vorgänge des
Blocks 310 können
von der Datenlesesteuerschaltung 550 ausgeführt werden.
Die Datenlesesteuerschaltung 550 umfasst eine Frequenzsteuerschaltung 553 und
einen Detektor 555 der letzten Daten. Die Frequenzsteuerschaltung 553 verdoppelt
die Frequenz des Lesesteuersignals REB und erzeugt das Sublesesteuersignal
S_REB.
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Das
bedeutet, dass die Frequenzsteuerschaltung 553 als Frequenzverdoppler
wirkt, welcher die Frequenz eines Eingabesignals um einen gewünschten
Faktor erhöht.
Ein Ausführungsbeispiel der
Frequenzsteuerschaltung 553 ist in 6 dargestellt.
Die Frequenzsteuerschaltung 553 kann jedoch auch auf andere
Weise umgesetzt werden und ist nicht auf das Ausführungsbeispiel
gemäß 6 festgelegt.
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Die
Frequenzsteuerschaltung 553 detektiert die ansteigenden
und abfallenden Flanken des Lesesteuersignals REB und erzeugt das
Sublesesteuersignal S_REB. Ein Signalverlauf des Sublesesteuersignals
S_REB ist in 4B dargestellt. Da die Frequenz
des Lesesteuersignals REB verdoppelt ist, entspricht eine Periode
des Sublesesteuersignals S_REB der halben Periode des Lesesteuersignals REB.
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Die
Frequenzsteuerschaltung 553 umfasst Inverter I1 bis I6,
ein UND-Bauelement
A1, ein NOR-Bauelement N1 und ein ODER-Bauelement OR1. Die Anzahl
der Inverter I1 bis I6, welche eine ungerade Zahl ist, kann einen
vorbestimmten Wert aufweisen, um eine gewünschte Pulsbreite zu erzeugen.
Die Funktionsweise der Frequenzsteuerschaltung 553 zum
Erhöhen
der Frequenz ist allgemein bekannt, so dass hier auf eine detaillierte
Beschreibung verzichtet werden kann.
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Wie
aus 3 weiter ersichtlich ist, wird ein korrespondierender
Adressenwert für
jede erste Flanke des Sublesesteuersignals S_REB im Block 320 erhöht. Die
Vorgänge
des Blocks 320 können vom
Adressensignalgenerator 540 ausgeführt werden.
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Der
Adressensignalgenerator 540 erhöht den Adressenwert des Adressensignals
YA sequentiell immer dann, wenn die erste Flanke des Sublesesteuersignals
S_REB detektiert wird. Der Adressensignalgenerator 540 umfasst
einen Decoder 543 und einen Zähler 545.
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Der
Decoder 543 decodiert eine Anfangsadresse IADD und erzeugt
das Adressensignal YA. Die Anfangsadresse IADD ist eine Adresse
von Daten, welche zuerst unter den im Seitenpuffer 510 gespeicherten
Daten ausgewählt
und ausgegeben werden. Die Anfangsadresse IADD kann vom Entwickler über eine
externe Quelle gesetzt werden. Der Decoder 543 wird von
einem Setzsignal SET gesetzt und von einem Rücksetzsignal RESET zurückgesetzt.
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Der
Zähler 545 zählt die
ersten Flanken des Sublesesteuersignals S_REB und erhöht den Adressenwert
des Adressensignals YA sequentiell. Wie aus 4B ersichtlich
ist, entspricht das Zählen
der ersten Flanken des Sublesesteuersignals S_REB dem Zählen der
ansteigenden und abfallenden Flanken des Lesesteuersignals REB.
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Das
bedeutet, dass das Erhöhen
des Adressenwerts des Adressensignals YA an jeder ersten Flanke
des Sublesesteuersignals S_REB durch Benutzen des Decoders 543 einem
Erhöhen
des Adressenwerts des Adressensignals YA bei jeder ansteigenden
und jeder abfallenden Flanke des Lesesteuersignals REB entspricht.
Wird der Adressenwert des Adressensignals YA erhöht, dann werden im Block 330 Daten
ausgegeben, welche mit dem erhöhten Adressenwert
korrespondieren.
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Das
Adressensignal YA wird als Steuersignal für die Auswahlschaltung 520 benutzt,
um acht Datenwerte DATA [0:7] aus der Datenausgabe des Seitenpuffers 510 auszuwählen. Die
von der Auswahlschaltung 520 ausgegebenen Datenwerte DATA
[7:0] werden über
die Ausgabeeinheit 530 an eine externe Quelle übertragen.
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Die
Ausgabeeinheit 530, welche in Reaktion auf das Freigabesignal
CEB aktiviert wird, gibt die Datenwerte DATA [7:0] von der Auswahlschaltung 520 über den
Eingabe-/Ausgabeanschluss aus und wird in Reaktion auf das Sperrsignal
DIS deaktiviert.
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Die
Ausgabeeinheit 530 umfasst einen Eingabe-/Ausgabepuffer 533 und
einen Ausgabetreiber 535. Der Eingabe-/Ausgabepuffer 533 gibt
die Daten DATA [7:0] in Reaktion auf das Freigabesignal CEB aus
oder blockt die Daten DATA [7:0] in Reaktion auf das Sperrsignal
DIS. Der Ausga betreiber 535 gibt die Daten DATA [7:0] vom
Eingabe-/Ausgabepuffer 533 über den Eingabe-/Ausgabeanschluss
an die externe Quelle aus.
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Das
Freigabesignal CEB, welches das Signal zum Aktivieren des Eingabe-/Ausgabepuffers 533 ist,
erlaubt dem Eingabe-/Ausgabepuffer 533 die Daten DATA [7:0]
auszugeben. Das Sperrsignal DIS wird vom Detektor 555 der
letzten Daten der Datenlesesteuerschaltung 550 ausgegeben.
Der Detektor 555 der letzten Daten bestimmt, ob das Schreibsteuersignal
WEB und das Lesesteuersignal REB im Block 220 gleichzeitig
eine erste Flanke aufweisen und erzeugt das Sperrsignal DIS, wenn
das Schreibsteuersignal WEB und das Lesesteuersignal REB gleichzeitig
die erste Flanke aufweisen. Das Sperrsignal DIS hält den Betrieb
des Eingabe-/Ausgabepuffers 533 im Block 230 an
und blockt zudem die Ausgabe der Daten DATA [7:0].
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In
einem herkömmlichen
nichtflüchtigen Speicherbauelement
wird der Eingabe-/Ausgabeanschluss IOP typischerweise in einen hohen
Impedanzzustand getrieben und es werden keine Daten mehr ausgegeben,
wenn das Lesesteuersignal REB auf hohen logischen Pegel oder niedrigen
logischen Pegel festgelegt wird. Bei einigen Ausführungsformen
der Erfindung ist es jedoch nicht möglich, durch Verwendung des
Lesesteuersignals REB den Zeitpunkt zu bestimmen, an welchem die
Ausgabe der Daten DATA [7:0] angehalten werden soll. Der Zeitpunkt,
an welchem die Datenausgabe angehalten wird, wird durch die Benutzung
des Schreibsteuersignals WEB bestimmt.
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Weisen
das Lesesteuersignal REB und das Schreibsteuersignal WEB beide die
ansteigende Flanke gleichzeitig auf und sind mit dem Detektor 555 der
letzten Daten verbunden, dann gibt der Detektor 555 der
letzten Daten das Sperrsignal DIS aus. Die Struktur des Detektors 555 der
letzten Daten zum Bestimmen, ob beide Signale gleichzeitig die erste
Flanke aufweisen, ist allgemein bekannt, so dass hier auf eine detaillierte Beschreibung
verzichtet werden kann. Zudem ist es möglich, das Sperrsignal DIS
zu erzeugen, wenn beide Signale gleichzeitig die zweite Flanke aufweisen.
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In
weiterer Ausgestaltung des Datenausgabeverfahrens 200 kann
ein Datenabtastsignal D_STRB durch Verzögern des Lesesteuersignals REB
um eine vorbestimmte Verzögerungszeitspanne erzeugt
werden und zum gleichen Zeitpunkt wie die Daten DATA [7:0] an die
externe Quelle ausgegeben werden. Die Erzeugung des Datenabtastsignals D_STRB
wird durch eine Verzögerungseinheit 560 des
nichtflüchtigen
Speicherbauelements 500 ausgeführt. Die vom nichtflüchtigen
Speicherbauelement 500 ausgegebenen Daten DATA [7:0] werden
an eine nicht dargestellte externe Steuerschaltung angelegt. Werden
die Daten DATA [7:0] vom nichtflüchtigen Speicherbauelement 500 an
die nicht dargestellte externe Steuerschaltung übertragen, dann existiert aufgrund
der Übertragungszeit
und eines Taktversatzes eine Zeitdifferenz.
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Zudem
wird es mit dem Erhöhen
der Betriebsgeschwindigkeit des nichtflüchtigen Speicherbauelements 500 schwieriger,
den Zeitpunkt zu bestimmen, an welchem die Steuerschaltung die vom nichtflüchtigen
Speicherbauelement 500 ausgegebenen Daten DATA [7:0] abruft.
Um dieses Problem zu lösen,
gibt das nichtflüchtige
Speicherbauelement 500 das Datenabtastsignal D_STRB zur
Anzeige des Zeitpunkts, an welchem die Steuerschaltung die Daten
DATA [7:0] abruft, zeitgleich mit den Daten DATA [7:0] aus.
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7 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm zur beispielhaften Darstellung des Betriebs
der Steuerschaltung in Reaktion auf das Datenabtastsignal D_STRB.
Ein Signal WEB_CTRL entspricht einem von der nicht dargestellten
Steuerschaltung erzeugten Schreibsteuersignal und wird an das nichtflüchtige Speicherbauelement 500 angelegt.
Ein Signal REB_CTRL entspricht einem Lesesteuersignal von der nicht
dargestellten Steuer schaltung und wird an das nichtflüchtige Speicherbauelement 500 angelegt.
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Die
Daten DATA [7:0] werden über
den Eingabe-/Ausgabeanschluss IOP in Reaktion auf die ansteigenden
und abfallenden Flanken des Lesesteuersignals REB ausgegeben und
gleichzeitig wird das Datenabtastsignal D_STRB ausgegeben. Das Datenabtastsignal
D_STRB ist ein Signal, welches durch Verzögern des Lesesteuersignals
REB um eine vorbestimmte Zeitspanne tD1 erzeugt wird. Hierbei ist
die Verzögerungszeitspanne
tD1 eine Zeitdauer von einem Zeitpunkt, an welchem das Lesesteuersignal
REB in das nichtflüchtige
Speicherbauelement 500 eingegeben wird, bis zu einem Zeitpunkt,
an welchem die Daten DATA [7:0] vom nichtflüchtigen Speicherbauelement 500 ausgegeben werden.
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Die
Verzögerungseinheit 560 kann
mit einer konstanten Verzögerungszeitspanne
tD1 ausgeführt sein,
unabhängig
von PVT-Veränderungen,
d. h. Prozess-, Spannungs- und Temperaturänderungen. Die Verzögerungseinheit 560 kann
so ausgeführt
sein, dass die Verzögerungszeitspanne
tD1 mit Widerständen
und/oder Kondensatoren einstellbar ist. Alternativ kann die Verzögerungseinheit 560 so
ausgeführt sein,
dass die Verzögerungszeitspanne
tD1 in digitaler Form über
interne Register eingestellt wird.
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Ein
Signal D_STRB_CTRL entspricht dem vom nichtflüchtigen Speicherbauelement 500 an
die nicht dargestellte Steuerschaltung übertragenen Datenabtastsignal
D_STRB. Eine Zeitspanne tD2 repräsentiert
eine Ausbreitungsverzögerungszeitspanne vom
nichtflüchtigen
Speicherbauelement 500 zur nicht dargestellten Steuerschaltung.
Ein Eingabe-/Ausgabeanschluss IOP_CTRL der Steuerschaltung ruft
die Daten in Reaktion auf das Datenabtastsignal D_STRB_CTRL ab.
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Erfindungsgemäße Ausführungsformen
des Datenausgabeverfahrens 200 und des nichtflüchtigen
Speicherbauelements 500 können die Menge von Datenübertragungen
pro Zeiteinheit erhöhen,
da Daten in Reaktion auf die ansteigenden und abfallenden Flanken
des Lesesteuersignals REB ausgegeben werden, und die Datenausgabe
durch das Datenabtastsignal D_STRB mit der Steuerschaltung synchronisieren.
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Die 8 und 9 zeigen
jeweils ein Flussdiagramm weiterer Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Datenausgabeverfahrens.
Wie aus 8 ersichtlich ist, beginnt ein
Verfahren 800 zur Ausgabe von in einem nichtflüchtigen
Speicherbauelement gespeicherten Daten im Block 810 mit
einem Zählen
der Anzahl von ersten Flanken eines Flashtaktsignals, wenn ein Leseerkennungssignal aktiviert
ist. Entspricht die Anzahl der ersten Flanken des Flashtaktsignals
einem Wert n, wobei n eine natürliche
Zahl ist, dann werden im Block 820 ab einer (n + 1)-ten
ersten Flanke Daten jeweils in Reaktion auf die ersten und zweiten
Flanken des Flashtaktsignals ausgegeben. Entspricht die Anzahl der
ausgegebenen Daten im Block 830 einem Wert m, wobei m eine
natürliche
Zahl ist, dann wird die Datenausgabe im Block 840 angehalten.
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10A zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur Darstellung
einer Datenausgabe mit dem Datenausgabeverfahren gemäß 8 und 9. 10B zeigt einen Signalverlauf des Flashtaktsignals
und eines Subflashtaktsignals. Entsprechend dem Datenausgabeverfahren 800 wird
ein Leseerkennungssignal vor einer Datenausgabe aktiviert. Das Leseerkennungssignal
als ein von einer externen Steuerschaltung des nichtflüchtigen
Speicherbauelements empfangenes Signal ist ein Signal zur Anzeige
des Beginns eines Datenlesevorgangs. Ein Signal zum Steuern des
Lesens von Daten ist das Flashtaktsignal. Daten können, wie
im Datenausgabeverfahren gemäß 2,
in Reaktion auf die ansteigenden und abfallenden Flanken des Flashtaktsignals über einen Eingabe-/Ausgabeanschluss
ausgegeben werden.
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Wie
aus 9 ersichtlich ist, umfasst der Block 820 zur
Ausgabe von Daten einen Block 910, in welchem die gezählte Anzahl
n von ersten Flanken des Flashtaktsignals zur Verfügung gestellt
wird. Entspricht die Anzahl der ersten Flanken des Flashtaktsignals
dem Wert n, dann wird im Block 920 das Subflashtaktsignal
mit der doppelten Frequenz des Flashtaktsignals in Reaktion auf
das Flashtaktsignal erzeugt. Ein korrespondierender Adressenwert
wird im Block 930 für
jede erste Flanke des Subflashtaktsignals erhöht. Im Block 940 werden
mit dem erhöhten
Adressenwert korrespondierende Daten ausgegeben.
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Zur
Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, dass die erste Flanke
eine ansteigende Flanke repräsentiert
und die zweite Flanke eine abfallende Flanke repräsentiert.
Diese Voraussetzung kann jedoch auch vertauscht werden.
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Gemäß dem Datenausgabeverfahren 800 wird
zur Beendigung des Datenlesevorgangs nicht ein Schreibsteuersignal
wie im Datenausgabeverfahren 200 gemäß 2 verwendet.
Stattdessen wird die Anzahl der Ausgabedaten gezählt und die Datenausgabe angehalten,
wenn die Anzahl der ausgegebenen Daten einen vorbestimmten Wert
erreicht.
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11 zeigt
ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen nichtflüchtigen
Speicherbauelements. Ausführungsformen
des Datenausgabeverfahrens 800 werden nachfolgend in Verbindung
mit der Ausführungsform des
nichtflüchtigen
Speicherbauelements gemäß 11 beschrieben.
Wie aus 11 ersichtlich ist, umfasst
ein nichtflüchtiges
Speicherbauelement 1100 einen Seitenpuffer 1110,
eine Auswahlschaltung 1120, eine Ausgabeeinheit 1130,
einen ersten Zähler 1160,
einen Adressensignalgenerator 1140 und eine Datenlesesteuerschaltung 1150.
Der Seitenpuffer 1110 empfängt und speichert einen Teil
der in einem nicht dargestellten nichtflüchtigen Speicherfeld gespei cherten
Daten. Die Auswahlschaltung 1120 gibt Daten korrespondierend
zu einem Adressenwert eines Adressensignals YA unter Daten DATA [2047:0]
aus, welche im Seitenpuffer 1110 gespeichert sind.
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Die
Ausgabeeinheit 1130 wird in Reaktion auf ein Freigabesignal
CEB aktiviert und gibt Daten DATA [7:0] aus, welche von der Auswahlschaltung 1120 über einen
Eingabe-/Ausgabeanschluss empfangen werden, und wird in Reaktion
auf ein Sperrsignal DIS deaktiviert. Die Ausgabeeinheit 1130 umfasst
einen Eingabe-/Ausgabepuffer 1133 und einen Ausgabetreiber 1135.
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Der
erste Zähler 1160 erzeugt
das Sperrsignal DIS, wenn die Anzahl der ausgegebenen Daten DATA
[7:0] dem Wert m entspricht. Der Adressensignalgenerator 1140 decodiert
eine Anfangsadresse IADD, erzeugt ein Adressensignal YA und ändert den Adressenwert
des Adressensignals YA in Reaktion auf ein Subflashtaktsignal S_REB.
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Die
Datenlesesteuerschaltung 1150 empfängt ein Leseerkennungssignal
AVDB und das Flashtaktsignal F_CLK und erzeugt das Subflashtaktsignal
S_REB mit der doppelten Frequenz des Flashtaktsignals F_CLK, wenn
die Anzahl der ersten Flanken des Flashtaktsignals F_CLK dem Wert
n entspricht, wobei n eine natürliche
Zahl ist.
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Die
Struktur und Funktionsweise des Seitenpuffers 1110, der
Auswahlschaltung 1120, der Ausgabeeinheit 1130 und
des Adressensignalgenerators 1140 sind die gleichen wie
bei den entsprechenden Komponenten des nichtflüchtigen Speicherbauelements 500 gemäß 5.
Daher kann hier auf eine nochmalige detaillierte Beschreibung verzichtet
werden.
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Unter
Bezugnahme auf die 8 bis 11 werden
nachfolgend Datenausgabeverfahren und Betriebsweisen des erfindungsgemäßen nichtflüchtigen
Speicherbauelements beschrieben.
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Wird
das Leseerkennungssignal AVDB aktiviert, dann wird die Anzahl der
ersten Flanken des Flashtaktsignals F_CLK gezählt. Wie aus 10A ersichtlich ist, wird das Leseerkennungssignal
AVDB mit niedrigem Pegel aktiviert. Das Leseerkennungssignal AVDB
kann bei alternativen Ausführungsformen
der Erfindung mit hohem Pegel aktiviert werden. Das nichtflüchtige Speicherbauelement 1100 gemäß 11 zählt nach
der Aktivierung des Leseerkennungssignals AVDB die Anzahl der ersten
Flanken des Flashtaktsignals F_CLK und gibt die Daten aus, wenn
die gezählte
Anzahl der ersten Flanken einen vorbestimmten Wert erreicht.
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Für die vorbestimmte
Anzahl n sei z. B. zur Vereinfachung der Beschreibung vorausgesetzt, dass
sie gleich 3 ist. Der Zählvorgang
der ersten Flanken des Flashtaktsignals F_CLK wird von einem zweiten
Zähler 1153 der
Datenlesesteuerschaltung 1150 ausgeführt. Der zweite Zähler 1153 zählt die ersten
Flanken des Flashtaktsignals F_CLK ab dem Zeitpunkt, an welchem
das Leseerkennungssignal AVDB aktiviert ist. Der zweite Zähler gibt
ein Aktivierungssignal ENS für
den Betrieb der Frequenzsteuerschaltung 1155 aus, wenn
die Anzahl der ersten Flanken des Flashtaktsignals F_CLK den Wert
n erreicht.
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Der
zweite Zähler 1153 und
die Frequenzsteuerschaltung 1155 empfangen das Flashtaktsignal
F_CLK gleichzeitig, aber der zweite Zähler 1153 arbeitet
erst in Reaktion auf das Leseerkennungssignal AVDB und die Frequenzsteuerschaltung 1155 arbeitet
nach Empfang des Aktivierungssignals ENS.
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Empfängt die
Frequenzsteuerschaltung 1155 das Aktivierungssignal ENS,
dann verdoppelt die Frequenzsteuerschaltung 1155 die Frequenz
des Flashtaktsignals F_CLK und erzeugt das Subflashtaktsignal S_REB.
Ein Signalverlauf des Subflashtaktsignals S_REB ist in 10A dargestellt. Da die Frequenz des Flashtaktsignals
F_CLK verdoppelt ist, ent spricht eine Periode des Subflashtaktsignals S_REB
der halben Periode des Flashtaktsignals F_CLK. Wie aus 10A weiter ersichtlich ist, weist das Subflashtaktsignal
S_REB eine ansteigende Flanke in Synchronisation mit jeder ansteigenden und
abfallenden Flanke des Flashtaktsignals F_CLK auf. Ein dritter Zähler 1145 im
Adressensignalgenerator 540 zählt die ansteigenden Flanken
des Subflashtaktsignals S_REB und erhöht den Adressenwert des Adressensignals
YA.
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Das
Erhöhen
des Adressenwerts des Adressensignals YA an jeder ersten Flanke
des Subflashtaktsignals S_REB entspricht einem Erhöhen des Adressenwerts
des Adressensignals YA an jeder ansteigenden und jeder abfallenden
Flanke des Flashtaktsignals F_CLK. Der Vorgang des Erhöhens des Adressenwerts
des Adressensignals YA, um Daten auszugeben, ist oben beschrieben,
so dass hier auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
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Es
wird dann bestimmt, ob die Anzahl der ausgegebenen Daten DATA [7:0]
dem Wert m entspricht. Entspricht die Anzahl der ausgegebenen Daten
DATA [7:0] dem Wert m, dann wird die Ausgabe der Daten DATA [7:0]
im Block 840 angehalten. Die Vorgänge des Blocks 840 werden
durch den ersten Zähler 1160 ausgeführt.
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Entspricht
die Anzahl der ausgegebenen Daten DATA [7:0] dem Wert m, dann legt
der erste Zähler 1160 das
Sperrsignal DIS an den Eingabe-/Ausgabepuffer 1133 der
Ausgabeeinheit 1130 an. Dadurch wird der Betrieb des Eingabe-/Ausgabepuffers 1133 angehalten
und die Ausgabe der Daten DATA [7:0] wird ebenfalls angehalten.
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In
weiterer Ausgestaltung des Datenausgabeverfahrens 800 gemäß 8 kann
ein Datenabtastsignal D_STRB durch Verzögern des Flashtaktsignals F_CLK
um eine vorbestimmte Verzögerungszeitspanne
erzeugt werden und zum gleichen Zeitpunkt wie die Daten DATA [7:0]
an die externe Quelle ausgegeben werden.
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Das
Datenabtastsignal D_STRB kann durch eine Verzögerungseinheit 1170 des
nichtflüchtigen Speicherbauelements 1100 erzeugt
werden. Die vom nichtflüchtigen
Speicherbauelement 1100 ausgegebenen Daten DATA [7:0] werden
an eine nicht dargestellte externe Steuerschaltung angelegt. Werden
die Daten DATA [7:0] vom nichtflüchtigen
Speicherbauelement 1100 an die nicht dargestellte externe
Steuerschaltung übertragen,
dann existiert aufgrund der Übertragungszeit
und eines Taktversatzes eine Zeitdifferenz.
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Zudem
wird es mit dem Erhöhen
der Betriebsgeschwindigkeit des nichtflüchtigen Speicherbauelements 1100 schwieriger,
den Zeitpunkt zu bestimmen, an welchem die Steuerschaltung die vom nichtflüchtigen
Speicherbauelement 1100 ausgegebenen Daten DATA [7:0] abruft.
Um dieses Problem zu lösen,
gibt das nichtflüchtige
Speicherbauelement 1100 zeitgleich mit den Daten DATA [7:0]
das Datenabtastsignal D_STRB aus, um den Zeitpunkt anzuzeigen, an
welchem die Steuerschaltung die Daten DATA [7:0] abholt.
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12 zeigt
ein Zeitablaufdiagramm zur beispielhaften Darstellung des Betriebs
der Steuerschaltung. Wie aus 12 ersichtlich
ist, wird das Datenabtastsignal D_STRB zum gleichen Zeitpunkt ausgegeben,
an welchem die Daten über
den Eingabe-/Ausgabeanschluss in Reaktion auf die ansteigenden und
abfallenden Flanken des Flashtaktsignals F_CLK ausgegeben werden.
Das Datenabtastsignal D_STRB ist ein Signal, welches durch Verzögern des
Flashtaktsignals F_CLK um eine vorbestimmte Zeitspanne tD1 erzeugt
wird. Die Verzögerungszeitspanne
tD1 ist eine Zeitdauer von einem Zeitpunkt, an welchem das Flashtaktsignal
F_CLK in das nichtflüchtige
Speicherbauelement 1100 eingege ben wird, bis zu einem Zeitpunkt,
an welchem die Daten DATA [7:0] vom nichtflüchtigen Speicherbauelement 1100 ausgegeben
werden.
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Die
Verzögerungseinheit 1170 arbeitet
auf die gleiche Weise wie die Verzögerungsschaltung 560 gemäß 5,
so dass hier auf eine nochmalige ausführliche Beschreibung verzichtet
werden kann. Ein Signal D_STRB_CTRL entspricht dem vom nichtflüchtigen
Speicherbauelement 1100 an die nicht dargestellte Steuerschaltung übertragenen
Datenabtastsignal D_STRB. Eine Zeitspanne tD2 repräsentiert eine
Ausbreitungsverzögerungszeitspanne
vom nichtflüchtigen
Speicherbauelement 1100 zur nicht dargestellten Steuerschaltung.
Ein Eingabe-/Ausgabeanschluss IOP_CTRL der Steuerschaltung ruft
die Daten in Reaktion auf das Datenabtastsignal D_STRB_CTRL ab,
wenn das Datenabtastsignal D_STRB_CTRL die Steuerschaltung erreicht.
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Wie
oben ausgeführt,
kann durch das erfindungsgemäße Datenausgabeverfahren
und das erfindungsgemäße nichtflüchtige Speicherbauelement die
Menge an Datenübertragungen
pro Zeiteinheit erhöht
werden, da Daten in Reaktion auf die ansteigenden und abfallenden
Flanken des Flashtaktsignals ausgegeben werden.