-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines
nichtflüchtigen
Speicherelements, ein nichtflüchtiges
Speicherelement und eine Speicherkarte.
-
Halbleiterspeicherelemente
können
in flüchtige
und nichtflüchtige
Typen unterschieden werden, was von ihrer Fähigkeit abhängt, Daten ohne eine Leistungsversorgung
zu halten. Flüchtige
Speicherelemente umfassen statische und dynamische Speicher mit
wahlfreiem Zugriff (d. h. SRAMs und DRAMs), während nichtflüchtige Speicherelemente Nurlesespeicher
(read-only memories – ROMs)
umfassen können.
ROMs können
von unterschiedlichem Typ sein, wie löschbare und programmierbare ROMs
(EPROMs), elektrische EPROMs (EEPROMs), Flash-Speicher usw.
-
Nichtflüchtige Speicherelemente
bieten eine Reihe von Vorteilen, da sie kleinere Abmessungen, eine
niedrigere Leistungsaufnahme und/oder überlegene Lese-/Schreibleistungsfähigkeiten
aufweisen können.
Beispielsweise können
Flash-Speicher dazu eingesetzt werden, On-Chip-Speicher für tragbare Geräte bereitzustellen,
welche relativ schnelle Datenaktualisierungen benötigen, wie
Mobiltelefone, Digitalkameras, Audio-/Video-Recorder, Modems, Smart Cards
usw.
-
Einige
nichtflüchtige
Speicherelemente benötigen
unter Umständen
eine Spannungsversorgung, die höher
ist als eine Leistungsquellenspannung und die nachfolgend als „Hochspannung" bezeichnet wird,
beispielsweise für
Schreiboperationen durch Mechanismen wie F-N-Tunneln, sourceseitige Einprägung von
heißen
Elektronen (sourceside channel hot electron injection) usw. Obwohl
die Hochspannung aus der Leistungsquellenspannung erzeugt werden
kann, kann es eine zeitlang dauern, die Hochspannung auf einem gewünschten
oder Zielspannungspegel zu erzeugen, was vorliegend auch als „Einrichtungszeit" („setup
time") bezeichnet wird.
Sobald die Hochspannung den Zielpegel erreicht hat, kann sie zu
einer ausgewählten
Speicherzelle (oder ausgewählten
Speicherzellen) für
eine vorbestimmte Zeit geliefert werden, was vorliegend auch als „Schreibzeit" bezeichnet wird.
Eine Schreiboperation kann Programmier- und Löschoperationen beinhalten.
Nach dem Durchführen
einer Schreiboperation kann die Hochspannung, welche an eine ausgewählte Speicherzelle
(oder ausgewählte
Speicherzellen) angelegt wurde, während einer vorbestimmten Zeit
entladen werden, was vorliegend auch als „Entladezeit” bezeichnet
wird. 1 zeigt Wellenformveränderungen einer Hochspannung
während einer
Schreiboperation, wie vorstehend beschrieben. Wie in 1 dargestellt,
kann die oben beschriebene Prozedur einschließlich einer Einrichtungszeit,
einer Schreibzeit und einer Entladezeit wiederholt werden, wenn
aufeinanderfolgende Schreiboperationen durchgeführt werden.
-
Wenn
also die Menge an Daten, die nacheinander in ein Speicherelement
geschrieben werden, und/oder die Anzahl aufeinanderfolgender Schreibzyklen
zunimmt, kann ein Verwalten der Schreibzeit zunehmend an Bedeutung
gewinnen.
-
Der
Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum
Betreiben eines nichtflüchtigen
Speicherelements, ein nichtflüchtiges Speicherelement
und eine Speicherkarte anzugeben, welche Schreibzeiten verkürzen.
-
Die
Erfindung löst
das Problem mittels eines Verfahrens zum Betreiben eines nichtflüchtigen
Speicherelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, mittels
eines nichtflüchtigen
Speicherelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und mittels
einer Speicherkarte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 34.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben,
deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen
wird, um unnötige
Textwiederholungen zu vermeiden.
-
Gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren
zum Betreiben eines nichtflüchtigen
Speicherelements ein Halten einer Schreibspannung auf einem vorbestimmten
Spannungspegel zum Programmieren und/oder Löschen einer Speicherzelle des
nichtflüchtigen
Speicherelements während
einer Zeit zwischen einer Ausführung
aufeinanderfolgender Schreiboperationen. In manchen Ausgestaltungen
kann die Schreibspannung in Abhängigkeit
von einem anfänglichen
Schreibbefehl auf dem vorbestimmten Spannungspegel aktiviert werden
und ein Entladen der Schreibspannung kann in Abhängigkeit von einem Signal verhindert
werden, welches aufeinanderfolgende Schreibbefehle anzeigt.
-
Gemäß anderer
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren
zum Schreiben von Daten in einem nichtflüchtigen Speicherelement ein
Aktivieren eines Schreibbeschleuni gungsaktivierungssignals in Abhängigkeit
von einem Signal, welches aufeinanderfolgende Schreibbefehle anzeigt;
ein Erzeugen einer Schreibspannung in Abhängigkeit von dem Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal
und einem anfänglichen
Schreibbefehl; und fortdauerndes Halten der Schreibspannung auf dem
vorbestimmten Spannungspegel während
eines Ausführens
der aufeinanderfolgenden Schreiboperationen und dazwischenliegender
Zeiten in Abhängigkeit
von einer Aktivierung des Schreibbeschleunigungsaktivierungssignals.
-
In
manchen Ausgestaltungen kann ein Entladen der Schreibspannung während den
Zeiten zwischen einer Ausführung
der aufeinanderfolgenden Schreibbefehle in Abhängigkeit von einer Aktivierung des
Schreibbeschleunigungsaktivierungssignals verhindert werden.
-
In
anderen Ausgestaltungen beinhaltet das Verfahren weiterhin ein Deaktivieren
des Schreibbeschleunigungsaktivierungssignals in Abhängigkeit
von einem Signal, welches ein Ende der aufeinanderfolgenden Schreiboperationen
anzeigt, und ein Unterbrechen eines Erzeugens der Schreibspannung
in Abhängigkeit
von dem Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal.
-
In
einigen Ausgestaltungen können
die aufeinanderfolgenden Schreiboperationen Programmier- und/oder
Löschoperationen
beinhalten.
-
In
anderen Ausgestaltungen kann die Schreibspannung zu einer Sourceleitung
des nichtflüchtigen
Speicherelements geliefert werden, wenn die aufeinanderfolgenden
Schreiboperationen Programmieroperationen sind.
-
In
einigen Ausgestaltungen kann die Schreibspannung zu einer Wortleitung
des nichtflüchtigen
Speicherelements geliefert werden, wenn die aufeinanderfolgenden
Schreiboperationen Löschoperationen
sind.
-
In
anderen Ausgestaltungen kann es sich bei dem Signal, welches aufeinanderfolgende
Schreibbefehle anzeigt, um einen Startbefehl für aufeinanderfolgendes oder
sukzessives Schreiben handeln.
-
In
einigen Ausgestaltungen kann es sich bei dem Signal, welches die
aufeinanderfolgenden Schreibbefehle anzeigt, um ein Flag- oder Markierungssignal
handeln, welches von einem externen Gerät oder Element geliefert wird.
-
In
anderen Ausgestaltungen kann das Verfahren weiterhin beinhalten
ein Detektieren eines Befehls zum Schreiben in einer nächsten Seite
in Abhängigkeit
von Veränderungen
bei einer Adressierung während
eines Ausführens
der aufeinanderfolgenden Schreiboperationen, ein Unterbrechen der Schreibspannung,
die zu Speicherzellen einer vorhergehenden Seite geliefert wird,
in Abhängigkeit von
einem Erkennen des Befehls zum Schreiben in die nächste Seite,
ein Speichern wenigstens eines Teils der Schreibspannung, die zu
den Speicherzellen der vorhergehenden Seite geliefert wird, ein
Entladen einer verbleibenden Spannung von den Speicherzellen der
vorhergehenden Seite nach einem Speichern der zu den Speicherzellen
der vorhergehenden Seite gelieferten Schreibspannung sowie ein Liefern
der Schreibspannung zu Speicherzellen der nächsten Seite zusammen mit der
gespeicherten Schreibspannung.
-
In
einigen Ausgestaltungen beinhaltet das Verfahren weiterhin ein Erzeugen
der Schreibspannung für
die aufeinanderfolgenden Schreiboperationen in Abhängigkeit
von dem Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal und dem Schreibbefehl.
-
In
anderen Ausgestaltungen kann das Erzeugen der Schreibspannung unterbrochen
werden, wenn das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal deaktiviert
wird.
-
In
einigen Ausgestaltungen wird die Schreibspannung entladen, wenn
eine Letzte der aufeinanderfolgenden Schreiboperationen entsprechend
der nächsten
Seite beendet ist.
-
Entsprechend
weiteren Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung umfasst ein
nichtflüchtiges Speicherelement
eine Mehrzahl von Speicherzellen und einen Steuerlogikblock, der
dazu ausgebildet ist, eine Schreibspannung während einer Zeit zwischen einem
Ausführen
aufeinanderfolgender Schreiboperationen auf einem vorbestimmten
Spannungspegel zum Programmieren und/oder Löschen einer Speicherzelle des
nichtflüchtigen
Speicherelements zu halten. In einigen Ausgestaltungen kann der
Steuerlogikblock dazu ausgebildet sein, ein Entladen der Schreibspannung
in Abhängigkeit
von einem Signal zu verhindern, welches aufeinanderfolgende Schreibbefehle
anzeigt.
-
Gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung umfasst ein nichtflüchtiges
Speicherelement ein Speicherzellenfeld mit einer Mehrzahl von Speicherzellen,
die in Zeilen und Spalten angeordnet ist, einen Spannungserzeuger,
der zum Erzeugen einer Schreibspannung bei einem vorbestimmten Spannungspegel
ausgebildet ist, die zu dem Speicherzellenfeld während einer Ausführung der
aufeinanderfolgenden Schreiboperationen zu liefern ist, und einen
Steuerlogikblock, der dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit
von einem Schreibbefehl und einem Signal zu arbeiten, welches aufeinanderfolgende
Schreiboperationen anzeigt. Der Steuerlogikblock kann dazu ausgebildet
sein, den Spannungserzeuger zu steuern, um die Schreibspannung während einer
Ausführung
der aufeinanderfolgenden Schreiboperationen und der da zwischenliegenden Zeiten
auf dem vorbestimmten Spannungspegel zu halten.
-
In
noch weiteren Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung umfasst
eine Speicherkarte eine Prozessoreinheit; ein nicht flüchtiges
Speicherelement, welches durch die Prozessoreinheit gesteuert ist,
und ein Register, welches dazu ausgebildet ist, ein Flag- bzw. Markierungsbit
zu speichern, welches aufeinanderfolgende Schreiboperationen anzeigt,
bei einer Steuerung durch die Prozessoreinheit. Das nichtflüchtige Speicherelement
ist dazu ausgebildet, eine Schreibspannung auf einem vorbestimmten Spannungspegel
zum Programmieren und/oder Löschen
einer Speicherzelle des nichtflüchtigen
Speicherelements während
einer Zeit zwischen einem Ausführen
der aufeinanderfolgenden Schreiboperationen basierend auf dem Markierungsbit
zu halten, welches in dem Register gesetzt ist.
-
In
einigen Ausgestaltungen kann die Speicherkarte eine Smart Card sein.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend detailliert beschrieben
sind, sowie zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung erörterte Ausgestaltungen
des Standes der Technik sind in den Zeichnungen dargestellt. Es
zeigt/zeigen:
-
1 ein
Diagramm zur Darstellung von Veränderungen
einer Schreibspannung während
einer Schreiboperation in einem herkömmlichen nichtflüchtigen
Speicherelement;
-
2 ein
Diagramm zur Darstellung von Veränderungen
einer Schreibspannung während
einer Schreiboperation in einem nichtflüchtigen Speicherelement gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung;
-
3 ein
Blockschaltbild zur Darstellung eines nichtflüchtigen Speicherelements gemäß einiger Ausgestaltungen
der vorliegenden Erfindung;
-
4 ein
Diagramm zur Darstellung von Veränderungen
einer Schreibspannung während
einer Schreiboperation des nichtflüchtigen Speicherelements gemäß 3;
-
5 ein
Wellenformdiagramm zur Darstellung von Spannungsveränderungen
auf einer Sourceleitung während
der Schreiboperation des nichtflüchtigen
Speicherelements gemäß 3;
-
6 ein
Blockschaltbild einer Speicherkarte, die ein nichtflüchtiges
Speicherelement gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung umfasst; und
-
7 ein
Flussdiagramm zur Darstellung von Schreiboperationen in der Speicherkarte
gemäß 6.
-
Es
sei darauf hingewiesen, dass ein Element oder eine Schicht, das
bzw. die als „auf" einem anderen Element
oder einer anderen Schicht angeordnet oder als mit einem anderen
Element oder einer anderen Schicht „verbunden", „gekoppelt" oder diesbezüglich „benachbart" beschrieben ist,
entweder direkt auf dem anderen Element oder der anderen Schicht angeordnet
sein kann, oder dass es bzw. sie mit diesem bzw. dieser direkt verbunden,
direkt gekoppelt oder diesbezüglich
unmittelbar benachbart angeordnet sein kann, oder dass Zwischenelemente
oder Zwischenschichten vorhanden sein können. Wenn dagegen ein Element
als „direkt
auf" einem anderen Element
oder einer anderen Schicht angeordnet oder als mit dem anderen Element
oder der anderen Schicht „direkt
verbunden", „direkt
gekoppelt" oder diesbezüg lich „unmittelbar
benachbart" beschrieben ist,
sind keine Zwischenelemente oder Zwischenschichten vorhanden.
-
Ein
nichtflüchtiges
Speicherelement gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann implementiert sein,
so dass es eine Hochspannung für
Schreiboperationen (vorliegend auch als eine Schreibspannung bezeichnet)
erzeugt, wenn aufeinanderfolgende oder sukzessive Anforderungen für eine Schreiboperation
(vorliegend auch als aufeinanderfolgende Schreibbefehle bezeichnet)
von einem externen System vorliegen. Wie in 2 dargestellt,
wird die Spannung VPP mit Ausnahme einer Einrichtungszeit vor der
ersten Schreiboperation und einer Entladezeit nach der letzten Schreiboperation während einer
oder mehrerer aufeinanderfolgender/sukzessiver Schreiboperationen
auf einem relativ konstanten Pegel gehalten. Mit anderen Worten,
die Schreibspannung wird während
Zeitperioden zwischen einer Ausführung
aufeinanderfolgender Schreiboperationen auf dem „hohen" Pegel gehalten. Wenn also aufeinanderfolgende/sukzessive
Schreibbefehle durch das externe System ausgegeben werden, kann
es möglich
sein, eine Schreibzeit des nichtflüchtigen Speicherelements zu
reduzieren, indem die Einrichtungszeit zum Erzeugen der Hochspannung
VPP und/oder die Entladezeit der Hochspannung VPP verkürzt werden. 3 zeigt
ein nichtflüchtiges
Speicherelement, welches gemäß einem
derartigen Operations- oder Betriebsschema gesteuert wird, in Übereinstimmung
mit einigen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. Die Schreiboperationen,
welche die vorliegend beschriebene Hochspannung VPP benötigen, können Programmier-
und Löschoperationen
umfassen. Das nichtflüchtige
Speicherelement gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann ein Split-Gate-Flash-Speicherelement
sein, welches ein Steuergate und ein Floating-Gate aufweist; jedoch sind
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise
können
einige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung auf andere Arten
von nichtflüchtigen
Speicherelementen anwend bar sein, z. B. ein NAND-Flash-Speicherelement,
ein NOR-Flash-Speicherelement,
einen phasenveränderbaren
RAM und/oder einen magnetischen RAM.
-
Bezugnehmend
auf 3 weist das nichtflüchtige Speicherelement 1000 ein
Speicherzellenfeld 100 auf, welches N-Bits-Dateninformationen speichert
(wobei N eine positive ganze Zahl ist). Das Speicherzellenfeld 100 ist
aus Speicherzellen gebildet, die in Zeilen (d. h. Wortleitungen)
und Spalten (d. h. Bitleitungen) angeordnet sind. Jede Speicherzelle kann
aus einer Split-Gate-Flash-Speicherzelle gebildet sein, die durch
einen F-N-Tunnelmechanismus gelöscht
und/oder durch sourceseitiges Einprägen von heißen Elektronen programmiert
werden kann; jedoch sind Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
nicht auf eine solche Speicherzelle beschränkt. Eine Zeilendecodier-/-treibeschaltung 110 selektiert und
treibt Zeilen, das heißt
Wortleitungen WL des Speicherzellenfelds 100 in Abhängigkeit
von Zeilenadressinformationen, die von einer Vordecodiererschaltung 120 bereitgestellt
werden. Eine Bitleitungsauswahlschaltung 130 selektiert
Spalten, das heißt Bitleitungen
BL des Speicherzellenfelds 100 mit einer vorbestimmten
Einheit (z. B. Byte, Halbwort, Wort) in Abhängigkeit von Spaltenadressinformationen,
die von der Vordecodiererschaltung 120 bereitgestellt werden.
Ausgewählte
Bitleitungen sind mit einer Schreibpufferschaltung (WB) 140 während einer Schreiboperation
und mit einer Leseverstärkerschaltung
(SA) 150 während
einer Leseoperation durch die Bitleitungsauswahlschaltung 130 verbunden.
Die Bitleitungsauswahlschaltung 130 kann dazu ausgebildet
sein, nicht ausgewählte
Bitleitungen während einer
Programmieroperation mit einer Leistungsquellenspannung und während Lösch- und/oder
Programmieroperationen mit einer Massespannung zu treiben.
-
Weiterhin
bezugnehmend auf 3 selektiert und treibt eine
Sourceleitungsauswahl-/-treibeschaltung 160 Sourceleitungen
SL des Speicherzellenfelds 100 in Abhängigkeit von Adressdecodierinformationen,
die von einer Vordecodiererschaltung 170 bereitgestellt
werden. Ein Steuerlogikblock 180 ist dazu ausgebildet,
einen Gesamtbetrieb des nichtflüchtigen
Speicherelements 1000 zu steuern. Insbesondere aktiviert
die Steuerlogik 180 ein Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal
EN_ACC in Abhängigkeit
von einer Eingabe eines Schreibbefehls, wenn ein Flag- oder Markierungssignal
F_EnFast und/oder ein spezieller Befehl (z. B. ein Startbefehl für sukzessives
Schreiben) von einem externen Gerät/System geliefert wird. Das
Markierungssignal F_EnFast und/oder der Startbefehl für sukzessives Schreiben
kann als ein Signal (das heißt
als Information) verwendet werden, welches aufeinanderfolgende/sukzessive
Schreiboperationen anzeigt. Wenn beispielsweise das Flash-Signal/der
Startbefehl für sukzessives
Schreiben geliefert wird, hält
das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC seinen aktiven
Zustand bis die sukzessive Schreiboperation beendet ist. Der Steuerlogikblock 180 arbeitet
derart, dass ein normales Schreibaktivierungssignal EN_NOR aktiviert
wird, wenn ein Schreibbefehl ohne das Flash-Signal F_EnFast oder
den anderen speziellen Befehl eingegeben wird. Der Steuerlogikblock 180 aktiviert
beispielsweise das normale Schreibaktivierungssignal EN_NOR während einer einzelnen
Schreiboperation. Das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC
wird in Abhängigkeit
von einer Aktivierung des Markierungssignals F_EnFast aktiviert.
Weiterhin wird das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC
in Abhängigkeit
von einer Eingabe eines speziellen Befehls (z. B. eines Endbefehls
für sukzessives
Schreiben) deaktiviert.
-
Ein
Hochspannungserzeuger 190 wird durch den Steuerlogikblock 180 gesteuert
und ist dazu ausgebildet, eine Hochspannung VPP zu erzeugen, die für eine Schreiboperation
verwendet werden kann. In einigen Ausgestaltungen kann der Hochspannungserzeuger 190 mittels
einer Pumpe und eines Regulierers gebildet sein. Der Hoch spannungserzeuger 190 arbeitet
derart, dass die Hochspannung VPP während einer aktiven Periode
des Beschleunigungsaktivierungssignals EN_ACC und/oder des normalen Schreibaktivierungssignals
EN_NOR erzeugt wird. Wenn ein Markierungssignal F_PGM/ERA dazu ausgebildet
ist, eine Programmieroperation anzuzeigen, arbeitet der Hochspannungserzeuger 190 derart, dass
die Hochspannung VPP als eine Sourceleitungsspannung VSL (z.
B. 9 V) während
einer aktiven Periode des Beschleunigungsaktivierungssignals EN_ACC
und/oder des normalen Schreibaktivierungssignals EN_NOR erzeugt
wird. Wenn ein Markierungssignal F_PGM/ERA dazu ausgebildet ist, eine
Löschoperation
anzuzeigen, arbeitet der Hochspannungserzeuger 190 derart,
dass die Hochspannung VPP als eine Löschspannung VERASE (z.
B. 12 V) während
einer aktiven Periode des Schreibbeschleunigungsaktivierungssignals
EN_ACC erzeugt wird.
-
Eine
Detektionsschaltung 200 wird durch das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC
gesteuert und ist dazu ausgebildet, eine Seitenänderung in Abhängigkeit
von einer Adresse ADD1 zu erkennen, die an die Vordecodiererschaltung 120 angelegt
wird. Wenn beispielsweise das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal
EN_ACC aktiviert wird, arbeitet die Detektionsschaltung 200 derart,
dass unter Bezugnahme auf die Adresse ADD1 erkannt wird, ob eine
Seite, die in der vorhergehenden Schreiboperation ausgewählt wurde,
sich von einer Seite unterscheidet, die in einer gegenwärtigen Schreiboperation
ausgewählt
ist. Wenn eine Seite, die in der vorhergehenden Schreiboperation ausgewählt wurde,
mit einer Seite identisch ist, welche in einer gegenwärtigen Schreiboperation
ausgewählt
ist, deaktiviert die Detektionsschaltung 200 ein Detektionssignal
DET. Wenn eine Seite, die während der
vorhergehenden Schreiboperation ausgewählt wurde, sich von einer Seite
unterscheidet, die in einer gegenwärtigen Schreiboperation ausgewählt ist,
aktiviert die Detektionsschaltung 200 das Detektionssignal
DET in Form eines Pulses. Eine Umschaltschaltung 210 arbeitet in
Abhängigkeit
von dem Detektionssignal DET oder dem Markierungssignal F_PGM/ERA
und transferiert die Hochspannung VPP als die Sourceleitungsspannung
VSL und die Löschspannung VERASE.
Wenn beispielsweise das Markierungssignal F_PGM/ERA eine Programmieroperation
anzeigt, gibt die Umschaltschaltung 210 die Hochspannung
VPP als die Sourceleitungsspannung VSL während einer
inaktiven Periode des Detektionssignals DET aus. Wenn das Markierungssignal F_PGM/ERA
eine Löschoperation
anzeigt, gibt die Umschaltschaltung 210 die Hochspannung
VPP als die Löschspannung
VERASE während
einer inaktiven Periode des Detektionssignal DET aus. Die Umschaltschaltung 210 unterbricht
die Hochspannung VPP, die als das Detektionssignal DET oder das
Markierungssignal F_PGM_ERA auszugeben ist.
-
Ein
Spannungserzeuger 220 wird durch das Beschleunigungs- und
das normale Aktivierungssignal EN_ACC bzw. EN_NOR gesteuert und
ist dazu ausgebildet, eine Spannung (z. B. VDD/1,2 V) zu erzeugen,
die während
einer Lese- oder Programmieroperation zu einer ausgewählten Wortleitung
zu liefern ist. Ein Spannungserzeuger 230 wird ebenfalls durch
das Beschleunigungs- und das normale Aktivierungssignal EN_ACC bzw.
EN_NOR gesteuert und ist dazu ausgebildet eine Spannung (z. B. 0,7
V) zu erzeugen, die während
einer Leseoperation zu einer ausgewählten Bitleitung zu liefern
ist. Insbesondere erzeugen die Spannungserzeuger 220 und 230 Spannungen
entsprechend der Lese- oder Programmieroperation, während das
Beschleunigungs- und das
normale Aktivierungssignal EN_ACC/EN_NOR aktiviert sind. Mit anderen
Worten, die Spannungserzeuger 220 und 230 halten
ihre Betriebsbedingungen während
einer aktiven Periode des Beschleunigungsaktivierungssignals EN_ACC
und des normalen Aktivierungssignals EN_NOR.
-
Das
nichtflüchtige
Speicherelement 1000 gemäß einiger Ausgestaltungen der
vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin eine Ladungsspeicherschaltung 240,
die mit einem Ausgang der Umschaltschaltung 210 verbunden
ist. Die Ladungsspeicherschaltung 240 arbeitet in Abhängigkeit
von dem Detektionssignal DET der Detektionsschaltung 200 und
ist dazu ausgebildet, Ladungen (d. h. Spannung) einer Signalleitung
zu speichern, welche die Sourceleitungsspannung VSL während einer
Programmieroperation und/oder die Löschspannung VERASE während einer
Löschoperation überträgt. Beispielsweise
speichert die Ladungsspeicherschaltung 240 bei einer sukzessiven
Schreiboperation Ladungen der Signalleitung mit VSL oder
VERASE vor einem Schreibschritt für die nächste Einheit
nach Abschluss eines Schreibschritts für eine vorbestimmte Einheit.
Während
dieser Abläufe
sind die Signalleitungen mit VSL und VERASE und die Hochspannung VPP durch die Umschaltschaltung 210 elektrisch
isoliert. Ladungen, das heißt
eine Spannung, die in der Ladungsspeicherschaltung 240 gespeichert
sind bzw. ist, werden bzw. wird während des Schreibschritts für die nächste Einheit
zu der Signalleitung mit VSL oder VERASE übertragen.
-
In
einigen Ausgestaltungen kann das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal
EN_ACC direkt von einem externen Element oder Gerät an Bestandteile
der Schaltung angelegt werden. Dies bedeutet, dass das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal
EN_ACC nicht durch den Steuerlogikblock 180 erzeugt werden
muss. Beispielsweise braucht in einigen Ausgestaltungen der Steuerlogikblock 180 nicht
mit dem Startbefehl für
sukzessives/beschleunigtes Schreiben und/oder dem Markierungssignal
F_EnFast versorgt zu werden.
-
Entsprechend
können
Einrichtungs- und/oder Entladezeiten für Schreiboperationen reduziert
werden, indem der Hochspannungserzeuger 190 derart gesteuert
wird, dass die Hochspannung VPP während Zeitperioden zwischen
sukzessiven Schreiboperationen fortdauernd erzeugt wird.
-
4 zeigt
Veränderungen
in der Sourceleitungsspannung und der Hochspannung während aufeinanderfolgender/sukzessiver
Schreiboperationen des nichtflüchtigen
Speicherelements, das in 3 gezeigt ist. Wie oben erläutert, kann
eine Schreiboperation Programmier- und/oder Löschoperationen beinhalten.
Zur Erleichterung der Beschreibung werden nachfolgend nichtflüchtige Speicherelemente
gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
eine Programmieroperation beschrieben.
-
Zum
Ausführen
der Programmieroperation werden eine Adresse, Daten und ein Schreibbefehl zu
vorbestimmten Zeiten zu dem nichtflüchtigen Speicherelement 1000 geliefert.
Bevor der Schreibbefehl daran angelegt wird, wird das Flash-Signal F_EnFast
aktiviert, um die aufeinanderfolgenden/sukzessiven Programmieroperationen
anzuzeigen. In einigen Ausgestaltungen wird der Startbefehl für sukzessives
Schreiben eingegeben, um die aufeinanderfolgenden/sukzessiven Programmieroperationen
anzuzeigen. In diesem Fall aktiviert der Steuerlogikblock 180 das
Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC anstelle des normalen Schreibaktivierungssignals
EN_NOR in Abhängigkeit von
dem Startbefehl für
sukzessives Schreiben. Eingangsdaten werden in die Schreibpufferschaltung 140 geladen
und eine Eingangsadresse wird zu den Vordecodierern 120 und 170 geliefert.
Wenn keine Eingabe des Markierungssignals oder des Startbefehls
für sukzessives
Schreiben erfolgt, aktiviert der Steuerlogikblock 180 das
normale Schreibaktivierungssignal EN_NOR in Abhängigkeit von dem eingegebenen
Schreibbefehl.
-
Die
Zeilendecodier-/-treibeschaltung 110 selektiert eine Wortleitung
in Abhängigkeit
von Zeilenadressinformationen, die durch die Vordecodierschaltung 120 bereitgestellt
werden, und die Bitleitungsauswahlschaltung 130 selektiert
Bitleitungen in Abhängigkeit
von Spaltenadressinformationen, die von dem Vordecodierer 120 bereitgestellt
werden. Die Sourceleitungsdecodier-/-treibeschaltung 160 selektiert
eine Sourceleitung entsprechend einer ausgewählten Wortleitung in Abhängigkeit
von Adressinformationen, die von der Vordecodierschaltung 170 bereitgestellt
werden. Zur selben Zeit erzeugt der Steuerlogikblock 180 das
Markierungssignal F_PGM/ERA, welches eine Programmieroperation anzeigt,
in Abhängigkeit
von dem eingegebenen Schreibbefehl (z. B. ein Befehl, der die Programmieroperation
anordnet).
-
Vorliegend
ist eine Einheitswortleitung als Paar aus einer geradzahligen und
einer ungeradzahligen Wortleitung gebildet, welche einer einzelnen Sourceleitung
entsprechen. Speicherzellen, die mit der geradzahligen Wortleitung,
der ungeradzahligen Wortleitung und der Sourceleitung gekoppelt
sind, bilden eine Einheitsseite.
-
Der
Hochspannungserzeuger 190 arbeitet derart, dass die Hochspannung
VPP in Abhängigkeit von
einer Aktivierung des Schreibbeschleunigungsaktivierungssignals
EN_ACC und des Markierungssignals F_PGM/ERA erzeugt wird. Die Hochspannung VPP
erreicht während
einer Einrichtungszeit einen Zielpegel. Während einer Programmieroperation
wird die Hochspannung VPP bei der Sourceleitungsspannung VSL von beispielsweise 9 V bereitgestellt.
Die Hochspannung wird über
die Umschaltschaltung 210 zu der Sourceleitungsdecodier-/-treibeschaltung 160 übertragen.
Wenn eine erste Programmieroperation ausgeführt wird, ist das Detektionssignal
DET der Detektionsschaltung 200 nicht aktiviert. Zusätzlich erzeugen
die Spannungserzeuger 220 und 230 entsprechende
Spannungen in Abhängigkeit
von einer Aktivierung des Schreibbeschleunigungsaktivierungssignals
EN_ACC.
-
Wie
oben beschrieben, treibt die Sourceleitungsdecodier-/-treibeschaltung 160 eine
ausgewählte
Sourceleitung bei der Sourceleitungsspannung VSL.
Die Zeilendecodier-/-treibeschaltung treibt eine ausgewählte Wortleitung
bei einer Spannung (z. B. 1,2 V), die von dem Spannungserzeuger 220 geliefert
wird. Die Schreibpufferschaltung 140 treibt Bitleitungen,
welche durch die Bitleitungsauswahlschaltung 130 bestimmt
sind, bei einer Massespannung in Abhängigkeit von Eingabedaten.
Unter solchen Vorspannbedingungen werden die Eingabedaten in ausgewählte Speicherzellen
programmiert. Sobald die Eingabedaten programmiert wurden, unterrichtet
das nichtflüchtige
Speicherelement 1000 ein externes System über ein
Ende der Programmieroperation.
-
Obwohl
eine Programmieroperation mit Eingabedaten abgeschlossen sein kann,
hält bei
nichtflüchtigen
Speicherelementen gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal
EN_ACC seinen aktiven Status. Auch die Spannungserzeuger 190, 220 und 230 können ihre
aktiven Zustände
weiterhin halten. Wie sich aus den 2 und 4 entnehmen
lässt,
wird die Schreibspannung VPP auf dem „hohen" Pegel gehalten und wird nicht vor dem nächsten Schreibschritt
entladen. Dementsprechend wird in Abhängigkeit von einem Empfang
eines nachfolgenden Schreibbefehls der nächste Schreibschritt (das heißt eine
Programmieroperation) in dieselbe Seite in einer ähnlichen
Weise ausgeführt,
wie oben beschrieben, ohne die Hochspannung VPP im Zusammenhang
mit einer Aktivierung des Hochspannungserzeugers 190 zu
entladen.
-
In
einigen aufeinanderfolgenden/sukzessiven Schreiboperationen kann
eine Anforderung für das
Schreiben in einer anderen Seite auftreten, die sich von der vorherigen
Seite unterscheidet. In diesem Zusammenhang kann eine Adresse (z.
B. ADD1) zum Auswählen
einer Seite geändert
werden. Wenn sich die Adresse zum Auswählen einer Seite ändert, aktiviert
die Detektionsschaltung 200 das Detektionssignal DET mit
einem Puls in Abhängigkeit von
der Adresse ADD1, die an die Vordecodiererschaltung 120 angelegt
wird. Die Umschaltschaltung 210 unterbricht eine Ausgabe
der Hochspannung VPP in Abhängigkeit
von einer Aktivierung des Detektionssignals DET. Zusätzlich speichert
die Ladungsspeicherschaltung 240 eine Spannung der Sourceleitung,
das heißt
der Signalleitung für
VSL, welche zu der vorherigen Seite gehört, in Abhängigkeit
von einer Aktivierung des Detektionssignals DET. Die in der Ladungsspeicherschaltung 240 eingestellte
Spannung ist in 5 mit „C0" bezeichnet. Wie in 5 gezeigt,
entlädt
dann die Sourceleitungsdecodier-/-treibeschaltung 160 eine
Spannung (z. B. SL0) der Sourceleitung entsprechend der vorherigen
Seite. Während
dieser Zeit können
die Ladungen bzw. kann die Spannung der Sourceleitung durch die
Ladungsspeicherschaltung 240 für eine Wiederverwendung gespeichert
werden, das heißt
sie wird nicht vollständig
daraus entladen. Im Ergebnis kann es möglich sein, den Leistungsverbrauch
zu reduzieren. Die Sourceleitungsdecodier-/-treibeschaltung 160 selektiert
eine Sourceleitung (z. B. SL1) entsprechend der nächsten Seite
in Abhängigkeit
von Adressinformationen, die von dem Vordecodierer 170 bereitgestellt
werden. Anschließend
wird die ausgewählte
Sourceleitung SL1 elektrisch mit der Ladungsspeicherschaltung 240 verbunden,
wie in 5 gezeigt. Weiterhin wird ein Ausgang des Hochspannungserzeugers 190,
das heißt
die Hochspannung VPP mit der Signalleitung für VSL über die
Umschaltschaltung 210 verbunden. Auf diese Weise kann ein Ladungsteilungseffekt
zwischen der Hochspannung VPP und der Signalleitung VSL,
welche mit der Sourceleitung verbunden ist, geschaffen werden. Durch Treiben
der Sourceleitung entsprechend der nächsten Seite durch den Ladungsteilungseffekt
kann eine Zeit zum Einrichten der Hochspannung VPP reduziert werden,
wie in 4 gezeigt. Die verbleibenden aufeinanderfolgenden/sukzessiven
Schreiboperationen können
gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen den oben
beschriebenen entsprechen und werden vorliegend nicht weiter erläutert.
-
In
einigen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal
EN_ACC, welches durch Aktivierung des Markierungssignals F_EnFast
aktiviert wird, in Abhängigkeit
von einer Deaktivierung des Markierungssignals F_EnFast deaktiviert
werden. Oder das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC,
welches durch eine Eingabe des Startbefehls für sukzessives Schreiben aktiviert
wird, kann in Abhängigkeit
von einer Eingabe des Endbefehls für sukzessives Schreiben deaktiviert
werden. In Abhängigkeit
von einer Deaktivierung des Schreibbeschleunigungsaktivierungssignals
EN_ACC können
die Spannungserzeuger 190, 220 und 230 abgeschaltet werden.
-
Obwohl
einige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung Schreiboperationen
in einer Programmieroperation betreffen können, wird der Fachmann erkennen,
dass Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung auch auf Löschoperationen
anwendbar sein können.
Beispielsweise kann beim aufeinanderfolgenden Ausführen einer
N-Seiten-Löschoperation
(wobei N eine positive ganze Zahl ist) die Löschspannung VERASE in
einer ähnlichen
Weise gesteuert werden, wie im Falle der Sourceleitungsspannung
VSL. Insbesondere wenn eine Anforderung
für eine
sukzessive Seitenlöschoperation
vorliegt, kann der Hochspannungserzeuger 190 seinen aktiven
Zustand durch das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC
halten bis die sukzessive Seitenlöschoperation abgeschlossen
ist. Das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC wird in
Abhängigkeit
von einer Eingabe des Markierungssignals F_EnFast und/oder des Startbefehls
für sukzessives
Schreiben aktiviert, wie oben erläutert. Wie im Falle der Sourceleitungsspannung
VSL kann der Ladungsteilungsmodus zum Beschleunigen
der Einrichtungsoperation und/oder zum Verringern des Stromverbrauchs
verfügbar
sein. Die Löschoperation kann
gemäß einiger Ausgestaltungen
in derselben Weise durchgeführt
werden wie eine typische Löschoperation
und wird nicht weiter beschrieben.
-
6 ist
ein Blockschaltbild einer Speicherkarte, die ein nichtflüchtiges
Speicherelement gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung enthält.
-
Bezugnehmend
auf 6 umfasst die Speicherkarte gemäß einiger
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ein nichtflüchtiges
Speicherelement 1000, eine zentrale Prozessoreinheit (CPU) 2000 als
eine Prozessor- oder Verarbeitungseinrichtung, einen Programmspeicher 3000,
einen Speicher 4000 und ein Register 5000. Das
nichtflüchtige
Speicherelement 1000 kann im Wesentlichen ähnlich dem
nichtflüchtigen
Speicherelement sein, das in 3 gezeigt
ist, und wird vorliegend nicht weiter beschrieben. Die CPU 2000 steuert
einen Gesamtbetrieb der Speicherkarte. Der Programmspeicher 3000 wird
verwendet, um eine Programmdatei zu speichern, und der Speicher 4000 wird
verwendet, um Daten zu speichern, die in dem nichtflüchtigen
Speicherelement 1000 zu speichern und/oder daraus zu lesen
sind. Der Programmspeicher 3000 und/oder der Speicher 4000 können jeweils
in Form von flüchtigen
und/oder nichtflüchtigen
Speichern mit wahlfreiem Zugriff implementiert sein. Die Speicher 3000 und 4000 können auch
in einem einzelnen Speicher implementiert sein. Das Register 5000 wird
verwendet, um das Markierungssignal F_EnFast zu speichern, welches
die oben beschriebene sukzessive Schreiboperation anzeigt. Das Markierungssignal F_EnFast
wird durch die CPU 2000 eingerichtet.
-
7 ist
ein Flussdiagramm zur Darstellung von Schreiboperationen in der
Speicherkarte gemäß 6.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit
werden Operationen zum teilweisen Aktualisieren von Daten, die in
dem nichtflüchtigen
Speicherelement gespeichert sind, unter Verwendung eines Markierungssignals
zum Informieren des nichtflüchti gen
Speicherelements bezüglich
der sukzessiven Schreiboperationen beschrieben; wie der Fachmann
jedoch erkennt, können
vorliegend auch die oben beschriebenen Start-/Endbefehle für sukzessives
Schreiben verwendet werden.
-
Bezugnehmend
auf 7 werden Seitendaten, welche die zu aktualisierenden
Daten umfassen, in Schritt S100 aus dem nichtflüchtigen Speicherelement 1000 in
dem Speicher rückgesichert,
wenn eine Anforderung zum teilweisen Aktualisieren von Daten vorliegt,
die in dem nichtflüchtigen
Speicherelement 1000 gespeichert sind. In Schritt S110
werden Daten, die in dem Speicher 4000 gespeichert sind,
teilweise mit Daten aktualisiert, die beispielsweise von einer externen
Vorrichtung oder einem externen Gerät bereitgestellt werden. In
Schritt S120 werden Speicherzellen des nichtflüchtigen Speicherelements 1000 gelöscht, welche
zu der gelesenen Seite gehören, beispielsweise
durch eine typische Seitenlöschoperation.
Sobald eine Seitenlöschoperation
abgeschlossen ist, setzt die CPU 2000 in Schritt S130 das Register 5000,
um aufeinanderfolgende/sukzessive Schreiboperationen anzuzeigen.
Beispielsweise kann ein Bit des Markierungssignals F_EnFast auf eine
logische „1" gesetzt werden,
um die sukzessiven Schreiboperationen zu repräsentieren.
-
Dann
wird das Verfahren mit Schritt S140 fortgesetzt, um teilweise Daten
(z. B. Bytedaten, Halbwortdaten und Wortdaten) aus dem Speicher 4000 zu
dem nichtflüchtigen
Speicherelement 1000 zu übertragen. Das Markierungssignal
F_EnFast, welches an dem Register 5000 erzeugt wird, wird
vor der Datenübertragung
zu dem nichtflüchtigen
Speicherelement 1000 übertragen.
Der Steuerlogikblock 180 des nichtflüchtigen Speicherelements 1000 aktiviert
das Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal En_VCC in Abhängigkeit
von dem Markierungssignal F_EnFast. Dies bedeutet, dass die Spannungserzeuger 190, 220 und 230 während der
aufeinanderfolgenden Schreiboperatio nen ihre aktiven Zustände halten
(das heißt
die Schreibspannung auf dem vorbestimmten Spannungspegel halten)
(siehe 3). Eine Programmieroperation kann in gleicher
Weise in dem nichtflüchtigen
Speicherelement 1000 durchgeführt werden, wie oben erläutert. Anschließend bestimmt
die CPU 2000 in Schritt S150 unter Bezugnahme auf eine
Seitenadresse, ob die Seitendaten des Speichers 4000 in
dem nichtflüchtigen
Speicherelement 1000 gespeichert wurden. Wenn die Seitendaten
des Speichers 4000 nicht vollständig in dem nichtflüchtigen
Speicherelement 1000 gespeichert wurden, kehrt das Verfahren
nach Schritt S140 zurück.
Wenn andererseits die Seitendaten des Speichers 4000 allesamt
in dem nichtflüchtigen
Speicherelement 1000 gespeichert wurden, steuert die CPU 2000 das
Register 5000 zum Setzen des Markierungssignals F_EnFast
auf logisch „0" als einen inaktiven
Status. Wenn das Markierungssignal F_EnFast auf logisch „0" als seinen inaktiven
Status gesetzt wird, deaktiviert das nichtflüchtige Speicherelement 1000 das
Schreibbeschleunigungsaktivierungssignal EN_ACC, was zu einer Deaktivierung
der Spannungserzeuger 190, 220 und 230 führt (vgl. 3). Anschließend wird
das Verfahren beendet.
-
Während Ausgestaltungen
der vorliegenden Erfindung oben unter Bezugnahme auf aufeinanderfolgende
oder sukzessive Schreiboperationen mit Einzelseitendaten beschrieben
wurden, können
Sie auch mit anderen sukzessiven Schreiboperationen verwendet werden,
beispielsweise mit Daten, die von externen Geräten geliefert werden und/oder
die in Mehrfachseiten gespeichert sind.
-
In
einigen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung kann es sich
bei der Speicherkarte in 7 um eine Smart Card handeln.
Jedoch sind Speicherkarten gemäß Ausgestaltungen
der vorliegenden Erfindung nicht hierauf beschränkt.
-
Wie
oben beschrieben, können
einige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung Einrichtungs-
und Entladezeiten von Schreiboperationen reduzieren und/oder verkürzen, indem
ein Hochspannungserzeuger zum kontinuierlichen Erzeugen der Hochspannung
VPP in Abhängigkeit
von Anforderungen für
aufeinanderfolgende oder sukzessive Schreiboperationen gesteuert
wird. Auf diese Weise kann es möglich
sein, Schreibzeiten in nichtflüchtigen Speicherelementen
zu reduzieren. Des Weiteren kann es auch möglich sein, Schreibzeiten in
Speicherkarten zu reduzieren, welche derartige nichtflüchtige Speicherelemente
enthalten.