DE102009053977B3 - Memory cell for use in non-volatile static random access memory circuit, comprises static random access memory storage cell for storage of information bits and non-volatile storage area - Google Patents
Memory cell for use in non-volatile static random access memory circuit, comprises static random access memory storage cell for storage of information bits and non-volatile storage area Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle in einem NV-SRAM Speicherschaltkreis, bestehend aus einer SRAM-Speicherzelle zur flüchtigen Speicherung von Informationsbits und einem nichtflüchtigen Speicherbereich, welcher nichtflüchtige Speicherzellen beinhaltet wobei der nichtflüchtige Speicherbereich mit Steuerleitungen zum Speichern und Auslesen von Informationsbits (STORE, RECALL) sowie zum Löschen der Speicherzellen (ERASE) verbunden ist, wobei die SRAM-Speicherzelle mit einer ersten Bitleitung BL und einer zweiten Bitleitung BLQ verbunden ist.The The invention relates to a memory cell in an NV-SRAM memory circuit, consisting of an SRAM memory cell for the volatile storage of information bits and a nonvolatile memory area, which non-volatile Memory cells includes wherein the nonvolatile memory area with Control lines for storing and reading information bits (STORE, RECALL) and to delete the memory cells (ERASE) is connected, wherein the SRAM memory cell connected to a first bit line BL and a second bit line BLQ is.
Speichersubsysteme nach dem Stand der Technik bestehen meist aus einem flüchtigen und einem nichtflüchtigen Speicherbereich oder Speicherblock, wobei diese Bereiche sowohl unterschiedliche Speichergrößen als auch eigene Ansteuer- und/oder Peripherieschaltungen in verschiedenen Spannungsdomänen aufweisen.storage subsystems According to the prior art usually consist of a volatile and a non-volatile one Memory area or memory block, these areas both different memory sizes than also own control and / or peripheral circuits in different voltage domains exhibit.
Beide Bereiche kommunizieren miteinander über serielle oder parallele Schnittstellen mit einer Busbreite bis zu 16 oder 32 bit.Both Areas communicate with each other via serial or parallel Interfaces with a bus width of up to 16 or 32 bit.
Eine relativ schnelle nichtflüchtige Speicherung der Daten innerhalb eines derartigen Speichersubsystems führt zu einem hohen Stromverbrauch und langen Schreibzeiten. Gleiches gilt auch für den Vorgang des Rückschreibens.A relatively fast non-volatile Storage of the data within such a storage subsystem leads to a high power consumption and long writing times. The same applies for the process of the writeback.
Weiterhin besteht ein enormer Overhead bezüglich der notwendigen Ansteuerung der Speichersubsysteme für die verschiedenen Betriebszustände, wie beispielsweise Reorganisation oder Löschen von Speicherzellen oder Speicherbereichen, Sichern von Informationsbits aus dem flüchtigen in den nichtflüchtigen Speicherbereich und Rücksichern von Informationsbits aus dem nichtflüchtigen in den flüchtigen Speicherbereich.Farther There is a huge amount of overhead the necessary control of the storage subsystems for the various Operating conditions, such as For example, reorganization or deletion of memory cells or Memory areas, saving information bits from the volatile in the non-volatile Memory area and restore of information bits from the nonvolatile to the volatile memory area.
Für ein Backup von schnellen flüchtigen Speichern in nichtflüchtige Speicher werden nach dem Stand der Technik Speicher wie FLASH, BBSRAM, EEPROM, MRAM, nvSRAM, oder BBDRAM genutzt.For a backup fast volatile memories in non-volatile Memory according to the prior art memory such as FLASH, BBSRAM, EEPROM, MRAM, nvSRAM, or BBDRAM.
Zur Organisation der Datenkommunikation zwischen den verschiedenen Speichern sind zusätzliche Hard- und Software erforderlich, welche die Operationen „Selektion”, „Datentransfer”, „Reorganisation”, „Transfer” und „Reaload” steuert.to Organization of data communication between the different memories are additional Hardware and software is required, which controls the operations "Selection", "Data transfer", "Reorganization", "Transfer" and "Reaload".
Die bisherigen Lösungen weisen folgende Nachteile auf:
- – Geschwindigkeit für • Nichtflüchtiges Schreiben und • Nichtflüchtiges Lesen/Rücksichern • Speicher sind auf Kosten/Bit optimiert
- – Lange Bootzeiten
- – Kein automatisches Datenspeichern bei Spannungsverlust
- – Kein sofortiger Restart möglich
- – Abbruchzustand nur mit Zusatzaufwand feststellbar
- – Hoher Stromverbrauch
- - Speed for • Non-volatile write and • Non-volatile read / restore • Memory are optimized for cost / bit
- - Long boat times
- - No automatic data storage in case of power loss
- - No immediate restart possible
- - Abbruchzustand only with additional effort detectable
- - High power consumption
Aus
der
Die Nachteile dieses Standes der Technik bestehen darin, dass zu genau einer SRAM-Zelle ein nv-Zellen-Paar (nv ... non volatile) zugeordnet ist und somit
- • nur der Inhalt der SRAM-Zelle nicht-flüchtig gespeichert werden kann,
- • kein direkter Zugriff auf den nicht-flüchtigen Speicherbereich möglich ist,
- • beim Lesen der nicht-flüchtigen Informationen der SRAM-Inhalt überschrieben werden muss,
- • nur eine nichtflüchtige Information in die SRAM-Zelle rückgeschrieben werden kann.
- • only the content of the SRAM cell can be stored non-volatile,
- • no direct access to the non-volatile memory area is possible,
- • when reading the non-volatile information, the SRAM content needs to be overwritten,
- • only a non-volatile information can be written back to the SRAM cell.
Alle Zugriffe erfolgen auf die Informationen über die SRAM-Zelle selbst, somit gibt es keinen direkten Zugriff über eine Bitleitung auf den nichtflüchtigen Speicherbereich. Dies bedeutet, dass die Informationen zuerst aus dem nichtflüchtigen Speicherbereich in die SRAM-Zellen übertragen werden müssen und nachfolgend erst ausgegeben werden können.All Accesses are made to the information about the SRAM cell itself, thus there is no direct access via a bit line on the non-volatile Storage area. This means that the information is made first the non-volatile Memory area must be transferred to the SRAM cells and can be issued subsequently.
Jedes nv-Zellen-Paar benötigt jeweils 2 Store- und 2 Recall-Transistoren, somit besteht eine nv-Zelle aus 6 Transistoren.each nv-cell pair needed 2 store and 2 recall transistors each, so there is a nv cell from 6 transistors.
Zusätzliche nv-Zellen sind nur über die Bitleitungen oder Datenbusse adressierbar, was zu einer Limitation auf Page-Zugriff führt. Ein blockparalleles Lesen oder Schreiben ist nicht möglich.additional nv cells are only over the bitlines or data buses are addressable, causing a limitation on page access leads. Block-parallel reading or writing is not possible.
Zusätzliche nv-Zellen benötigen ein eigenes zusätzliches Interface, wobei der entsprechende Zugriff über die Bitleitungen zu einem erhöhten Stromverbrauch und Verzögerungszeiten führt.additional Need nv cells its own additional Interface, wherein the corresponding access via the bit lines to a increased Power consumption and delay times leads.
Die Datentransferrate ist wegen Page-Limitation reduziert.The Data transfer rate is reduced because of page limitation.
Aus
der
Nachteile
dieser Lösung
sind nachfolgend dargestellt:
Da die nichtflüchtigen
Transistoren 28A1, 28A2 ... 28A8 direkt in Reihe geschaltet sind,
werden für
den Fall des „Nichtprogrammieren” – wobei
die Zelle eine logische 0 beinhaltet – von Zellen beispielsweise
auf der Page von VSE2 folgende Ansteuerbedingungen erforderlich:
- 1. VSE2 = +High Voltage z. B. 10 V
- 2. VSE1 = 0 V (Reduzierung Leckstrom)
- 3. VSE3-VSE8 > Vth (programmiert, UBS) + Vhigh (18A) > 4 ... 5 V
- 4. Zwischenknoten T28A1/T28A2 und T28A3 werden kapazitiv mit VSE2 angehoben
- 5. T28A3 hat wegen 3. hohe Leckströme
- 6. T28A2 wird nicht optimal programmiert, wegen 5.
- 7. T28B3 hat wegen 3. hohe Gate-Source Spannung (18B = 0 V)
- 8. T28B3–T28B8 werden anprogrammiert
- 9. T28A1 wird wegen 2. angelöscht
Since the nonvolatile transistors 28A1, 28A2 ... 28A8 are connected directly in series, in the case of "nonprogramming" - the cell includes a logical 0 - cells of, for example, the following drive conditions are required by the cell on the page of V SE2 :
- 1. V SE2 = + high voltage z. B. 10V
- 2. V SE1 = 0 V (reducing leakage current)
- 3. V SE3-VSE8 > V th (programmed, U BS ) + V high (18A)> 4 ... 5V
- 4. Intermediate nodes T28A1 / T28A2 and T28A3 are capacitively boosted with V SE2
- 5. T28A3 has due to 3. high leakage currents
- 6. T28A2 is not optimally programmed because of 5.
- 7. T28B3 has due to 3. high gate-source voltage (18B = 0V)
- 8. T28B3-T28B8 are programmed
- 9. T28A1 is canceled because of 2nd
Es erfolgt bei jedem Programmiervorgang parasitär sowohl ein Anprogrammieren als auch ein Anlöschen. Die daraus resultierenden Verschiebungen und Toleranzen der Schwellspannung reduzieren sowohl den Parameter Endurance als auch den Parameter Dataretention.It During each programming process, parasitic programming takes place as well as a lightning. The resulting shifts and tolerances of the threshold voltage reduce both the Endurance parameter and the parameter Data Retention.
Weiterhin nachteilig ist, dass alle VSE-Spannungen über Pumpen überhöht werden müssen, was zu einem Anstieg des Stromverbrauchs führt. Außerdem müssen Hochspannungsdekoder in der Schaltungsanordnung verwendet werden und es kommt zu einer Limitation der Skalierbarkeit.Farther It is disadvantageous that all VSE voltages must be inflated via pumps, which leads to an increase of power consumption leads. Furthermore have to High voltage decoder can be used in the circuit arrangement and there is a limitation of scalability.
Aus
der
Auf
diese Anordnung treffen die bei der
Weiterhin wird für den Fall, dass beispielsweise der Transistor T38A ein Depletion Transistor (Verarmungstyp-Transistor, selbstleitend) ist und T42A nicht programmiert werden soll, an VSE1 eine Steuerspannung von 4 V–5 V anliegen (analog 3.). Somit werden die Zwischenknoten T38A/T42A und T38A/T44A angehoben. Da außerdem die Gatekapazitäten von T42A und T38A identisch sind, ist der kapazitive Spannungshub < 50% der VSE2-Spannungserhöhung, T42A wird somit anprogrammiert.Furthermore, in the event that, for example, the transistor T38A is a depletion transistor (depletion-type transistor, self-conducting) and T42A is not to be programmed, a control voltage of 4 V-5 V applied to V SE1 (analogous to 3). Thus, the intermediate nodes T38A / T42A and T38A / T44A are raised. In addition, since the gate capacitances of T42A and T38A are identical, the capacitive voltage swing is <50% of the V SE2 voltage increase, thus T42A is programmed.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Speicherzelle in einem NV-SRAM Speicherschaltkreis anzugeben, mit welcher die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.Of the Invention is therefore the object of a memory cell in specify a NV-SRAM memory circuit, with which the disadvantages of Overcome the prior art become.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen der SRAM-Speicherzelle und der Bitleitung BL ein erster Transistor und ein zweiter Transistor sowie zwischen der SRAM-Speicherzelle und der Bitleitung BLQ ein dritter Transistor und ein vierter Transistor angeordnet ist, dass ein erster Mittenabgriff zwischen dem ersten und zweiten Transistor und ein zweiter Mittenabgriff zwischen dem dritten und vierten Transistor angeordnet ist, dass der erste Mittenabgriff mit mehreren in einer ersten Reihenschaltung angeordneten wahre Informationsbits speichernde erste nichtflüchtigen Speicherzellen und der zweite Mittenabgriff mit mehreren in einer zweiten Reihenschaltung angeordneten negiert wahre Informationsbits speichernde zweite nichtflüchtigen Speicherzellen verbunden ist, dass die letzte nichtflüchtige Speicherzelle der ersten Reihenschaltung über einen ersten Abschlusstransistor und die letzte nichtflüchtige Speicherzelle der zweiten Reihenschaltung über einen zweiten Abschlusstransistor jeweils mit einem Potential Vrecall und Vccrecall verbunden sind.This object is achieved in that between the SRAM memory cell and the bit line BL a first transistor and a second transistor and between the SRAM memory cell and the bit line BLQ a third transistor and a fourth transistor is arranged, that a first center tap between the first and the second transistor and a second center tap are arranged between the third and fourth transistors, the first center tap having a plurality of first information memory bits arranged in a first information storage first nonvolatile memory cells and the second center tap with a plurality of arranged in a second series circuit negatively true bits of information storing second nonvolatile Memory cells is connected, that the last nonvolatile memory cell of the first series circuit via a first termination transistor and the last nonvolatile memory cell of the second series circuit via a second termination transistor are each connected to a potential V recall and V ccrecall .
Die nichtflüchtigen Speicherzellen der SRAM-Speicherzelle dienen zur Sicherung der gespeicherten Informationsbits aus der SRAM-Speicherzelle in den nichtflüchtigen Speicherbereich und zur Rücksicherung der Informationsbits aus dem nichtflüchtigen Speicherbereich in die SRAM-Speicherzelle des NV-SRAM Speicherschaltkreises.The nonvolatile Memory cells of the SRAM memory cell serve to protect the stored Information bits from the SRAM memory cell in the non-volatile Memory area and for restoring the information bits from the nonvolatile memory area in the SRAM memory cell NV-SRAM memory circuit.
Erfindungsgemäß werden jeweils zwischen den Bitleitungen BL und BLQ und der SRAM-Zelle zwei Feldeffekttransistoren angeordnet. Ein zwischen diesen beiden Transistoren befindlicher Mittenabgriff ist mit mehreren jeweils zugehörigen nichtflüchtigen Speicherzellen verbunden, wobei die nichtflüchtigen Speicherzellen in einer Reihenschaltung angeordnet sind.According to the invention each between the bit lines BL and BLQ and the SRAM cell two Field effect transistors arranged. One between these two transistors located center tap is associated with several respective non-volatile Memory cells connected to the nonvolatile memory cells in one Series connection are arranged.
Somit besteht die Möglichkeit, Informationen von außerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung über die Bitleitungen in die SRAM-Zelle zu übertragen oder aus der SRAM-Zelle über die Bitleitungen nach außen zu übertragen. In diesen Fällen werden beide Feldeffekttransistoren durchgeschaltet (VWLF = VWLS = H).Thus, it is possible to transmit information from outside the inventive arrangement via the bit lines in the SRAM cell or to transmit out of the SRAM cell via the bit lines to the outside. In these cases, both field-effect transistors are switched through (V WLF = V WLS = H).
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, innerhalb der Anordnung Informationen aus der SRAM-Zelle in ein Zellenpaar der nichtflüchtigen Speicheranordnung zu übertragen (VWLF = 0, VWLS = H) oder umgekehrt aus einem Zellenpaar der nichtflüchtigen Speicheranordnung in die SRAM Speicherzellenanordnung. In diesen Fällen ist nur der jeweils zwischen der SRAM Speicherzellenanordnung und der nichtflüchtigen Speicheranordnung angeordnete Feldeffekttransistor durch gesteuert.Another possibility is to transmit within the arrangement information from the SRAM cell into a cell pair of the nonvolatile memory device (V WLF = 0, V WLS = H) or vice versa from a cell pair of the nonvolatile memory device into the SRAM memory cell array. In these cases, only the one between the SRAM memory cell array and the non-volatile memory array is angeord Nete field effect transistor controlled by.
Eine dritte Möglichkeit besteht darin, ohne die in der SRAM Speicherzellenanordnung gespeicherten Bits zu verändern, Informationen aus der nichtflüchtigen Speicheranordnung über eine Bitleitung und eine negierte Bitleitung nach außen zu übertragen und umgekehrt. Für diesen Fall ist der jeweils zwischen der Bitleitung und der nichtflüchtigen Speicheranordnung angeordnete Feldeffekttransistor (VWLF = H) durch gesteuert. Bei diesen drei Möglichkeiten des Datentransfers sind weitere Steuerknoten beteiligt.A third possibility is to change information from the nonvolatile memory device via a bit line and a negated bit line to the outside without changing the bits stored in the SRAM memory cell array, and vice versa. In this case, the field effect transistor (V WLF = H) respectively arranged between the bit line and the nonvolatile memory arrangement is controlled by. In these three ways of data transfer more control nodes are involved.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass parallel zur ersten Reihenschaltung nichtflüchtiger Speicherzellen eine dritte Reihenschaltung mit nichtflüchtigen Speicherzellen angeordnet ist, dass parallel zur zweiten Reihenschaltung nichtflüchtiger Speicherzellen eine vierte Reihenschaltung mit nichtflüchtigen Speicherzellen angeordnet ist, dass parallel zum ersten Abschlusstransistor ein dritter Abschlusstransistor und parallel zum zweiten Abschlusstransistor ein vierter Abschlusstransistor angeordnet ist wobei der dritte und vierte Abschlusstransistor jeweils mit einem Potential Vrecall2 und Vccrecall Verbunden sind.In a further embodiment of the invention, it is provided that a third series circuit with nonvolatile memory cells is arranged parallel to the first series connection of nonvolatile memory cells, that a fourth series circuit with nonvolatile memory cells is arranged parallel to the second series circuit of nonvolatile memory cells, that parallel to the first termination transistor, a third termination transistor and a fourth termination transistor is arranged parallel to the second termination transistor , wherein the third and fourth termination transistors are each connected to a potential V recall2 and Vccrecall .
Neben der Anordnung der dritten Reihenschaltung parallel zur ersten Reihenschaltung sowie der Anordnung der vierten Reihenschaltung parallel zur zweiten Reihenschaltung sind dem ersten Abschlusstransistor ein dritter und dem zweiten Abschlusstransistor ein vierter parallel zugeordnet wie im Anspruch spezifiziert.Next the arrangement of the third series connection parallel to the first series circuit and the arrangement of the fourth series connection parallel to the second Series connection are a third to the first termination transistor and the fourth termination transistor is assigned a fourth in parallel as specified in the claim.
Darüber hinaus sind die Transistoren TS1 und TS1Q jeweils mit ihren Gateanschlüssen zur Selektion mit der Leitung Vstoresel1 und die Transistoren TS5 und TS5Q ebenfalls mit ihren jeweiligen Gateanschlüssen mit der Leitung Vstoresel2 verbunden.In addition, the transistors TS1 and TS1Q are each connected to their gate terminals for selection by the line V storesel1 and the transistors TS5 and TS5Q are also connected to their respective gate terminals to the line V storesel2 .
Mittels dieser Anordnung wird eine bessere Chipflächenausnutzung gewährleistet wobei die Zugriffszeiten für Speicher und Lesen reduziert werden und eine verbesserte Störfestigkeit erreicht wird.through This arrangement ensures better chip area utilization the access times for Memory and reading are reduced and improved immunity to interference is reached.
Die Erfindung soll nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigtThe Invention will be explained below in several embodiments. In the associated Drawings shows
In
der
Jedem
SRAM-Flip-Flop
Die
jeweils vier nichtflüchtigen
Speicherzellen
Für den volatilen
Zugriff erfolgt die Auswahl der SRAM-Zelle über die beiden Wortleitungen
WLF
Der
Lesezugriff auf die nicht-flüchtigen
Speicherzellen
Das
Schreiben der nicht-flüchtigen
Zellen kann analog von den Bitleitungen oder auch den SRAM-Zellen
Das
angewandte Differenzprinzip ermöglicht einen
schnelleren und störunempfindlicheren
Datenzugriff. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin,
dass neben dem separaten Zugriff zu den non-volatile- und SRAM-Zellen
Jeder Mode der komplexen kombinierten volatilen und non-volatilen Multibit-Speicherzelle kann über einen einfachen Befehl initiiert werden. Diese Speicherzelle ist an sich eine Niederspannungszelle, wobei nur die Gates VSE der nichtflüchtigen Transistoren einen getriebenen Hochspannungsknoten darstellen.Each mode of the complex combined volatile and non-volatile multi-bit memory cell can be initiated via a simple command. As such, this memory cell is a low voltage cell, with only the gates V SE of the nonvolatile transistors being a high voltage driven node.
In
der
Einer SRAM Zelle
A
Ein
selektiver Zugriff auf die SRAM Zelle
Ein
selektiver Zugriff auf die nv Zellen
Bei
diesen externen Zugriffen über
die Bitleitungen auf die nv Zellen
Vorteilhaft
ist weiterhin, dass ein direkter Datentransfer zwischen SRAM Speicherzelle
Es gibt dabei keine Page-Limitation. Somit ist sowohl ein bidirektionaler Transfer eines oder mehrerer kompletter SRAM-Blöcke als auch des gesamten SRAMs eines Speicherschaltkreises oder Speicher-Arrays möglich.It there is no page limitation. Thus, both are bidirectional Transfer of one or more complete SRAM blocks as well as the entire SRAM a memory circuit or memory array possible.
Jeder
Stack besteht aus 2n nv-Zellen-Paaren (nv-Zellen
Durch die Möglichkeit des direkten Datentransfers werden eine Reduzierung des Leistungsverbrauchs sowie eine Erhöhung der Datenrate erreicht.By the possibility Direct data transfer will reduce power consumption as well as an increase reached the data rate.
Weiterhin
ist nur ein gemeinsames Low-Voltage-Interface (Spaltendekoder, Vorladung
und Leseverstärker)
pro Bitleitung
Ein
reduzierter Zeilendekoderaufwand wird durch „low-voltage” Signale an allen Wortleitungen
Die Erfindung ermöglicht eine wesentliche Systemvereinfachung bei einem automatischen Datentransfer zur Speicherung der Informationen in den nichtflüchtigen Speicherbereich, welcher beispielsweise bei den sogenannten „Power down” also einem Ausfall der Versorgungsspannung oder gesteuert durch einen Steuerbefehl erfolgt.The Invention allows a significant system simplification in an automatic data transfer for storing the information in the non-volatile memory area, which For example, in the so-called "power down" so a failure the supply voltage or controlled by a control command he follows.
Dies gilt ebenso bei einer Datenwiederherstellung „Recall”, bei welcher auf die im nichtflüchtigen Speicherbereich gespeicherten Bits zurückgegriffen wird.This Also applies to a data recovery "Recall", in which on the non-volatile Memory area stored bits is used.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat einen gegenüber dem Stand der Technik geringeren Leistungsverbrauch und eine höhere nicht-flüchtige Lese- und Schreibgeschwindigkeit, da die Erfindung Parallelitäten auf Page-, Block- und Device-Ebene nutzt und keine externen Interfaces oder Busse benötigt.The inventive arrangement has one opposite lower power consumption in the prior art and a higher non-volatile reading and write speed, since the invention has parallels Page, block and device level uses and no external interfaces or buses needed.
Die Erfindung ermöglicht somit eine hohe Zuverlässigkeit bei der nicht-flüchtigen Datenspeicherung, sichert eine optimale Systemperformance durch eine Ausführung der Speicherzelle in einer Doppelspeicherarchitektur, minimale Verlustleistungen, unabhängige Einzelzugriffe in die Speicherteilbereiche SRAM und FLASH sowie wettbewerbsfähige Systemkosten.The invention thus enables high reliability in non-volatile data storage It ensures optimal system performance by implementing the memory cell in a dual-memory architecture, minimizing power dissipation, independent accesses to the SRAM and FLASH memory sections, and competitive system cost.
An
der in der
Zum
Löschen
der non-volatile Transistoren TSE1–4 der nichtflüchtigen
Speicherzellen
Weiterhin sind die Selekttransistoren TS1 bis TS4 sowie TS1Q bis TS4Q gesperrt und die Steuersignale Vstore1 bis Vstore4 werden dafür auf 0 V gelegt.Furthermore, the select transistors TS1 to TS4 and TS1Q to TS4Q are disabled and the control signals V store1 to V store4 are set to 0 V for this purpose.
Es besteht die Möglichkeit sowohl einzelne Steuerleitungen als auch alle Steuerleitungen VSE1 bis VSE4 auf das Potential VER zu legen, somit können einzelne Pages, Blöcke oder das ganze Array gelöscht werden.It is possible to set individual control lines as well as all control lines V SE1 to V SE4 to the potential V ER , thus individual pages, blocks or the entire array can be deleted.
Vor
jedem Programmieren kann ein Löschen der
entsprechenden non-volatile Transistoren TSE1–4 der nichtflüchtigen
Speicherzellen
Die
in den nichtflüchtigen
Speicherzellen zu programmierende Information liegt „wahr” am Knoten K1
Diese
Information kann entweder über
die Transistoren T1
- – Speicherung
in das erste nv-Zellen-
Paar 13 und - – Speicherung
in das vierte nv-Zellen-
Paar 14
- - Storage in the first nv-
cell pair 13 and - - Storage in the fourth
nv cell pair 14
Das
erste nv-Zellen-Paar
Zum
Transfer der Information von den Knoten K1
Für dieses
Beispiel soll V(K1) = 0 V und V(K1Q) ~ 1 V (VHigh – Vth) sein.
Da TSE1 und TSE1Q, bedingt durch den vorangegangenen Löschvorgang,
zu diesem Zeitpunkt Depletion-Transistoren sind und VSE1 = 0 V ist,
sind die Potentiale
Mit
Vstore2 = 0 V sind die nv-Zellen Nummer
2 bis Nummer 4 von der zu speichernden Information getrennt. Zur
Optimierung der nicht-flüchtigen
Speicherung können
die Steuerknoten Vrecall = VSE4 =
Vstore4 = VSE3 =
Vstore3 = VSE2 =
Vhigh geschaltet werden. Mit VSE1 =
VPP (10 V) und V(KSTSE1)
= V(KDTSE1) = 0 V wird die Schwellspannung
von TSE1 verschoben und TSE1 wird in einen Enhancement-Transistor
umgewandelt.With V store2 = 0 V, the
Da das Potential V(KSTSE1Q) = V(KDTSE1Q) = 1 V ist und eine kapazitive Kopplung von VSE1 auf KSTSE1Q/KDTSE1Q bei Vstore1 = VHigh erfolgt, werden die Spannungen V(KSTSE1Q) = V(KDTSE1Q) >> 6 V.Since the potential V (K STSE1Q ) = V (K DTSE1Q ) = 1 V and a capacitive coupling of VSE1 to K STSE1Q / K DTSE1Q occurs at V store1 = V High , the voltages V (K STSE1Q ) = V (K DTSE1Q ) >> 6 V.
Die Gate-Source-Spannung von TS1Q wird kleiner als seine Schwellspannung und TS1Q damit gesperrt. Da die Gate-Source-Spannung von TSE1Q << 4 V ist, wird TSE1Q nicht programmiert.The Gate-source voltage of TS1Q becomes smaller than its threshold voltage and TS1Q locked. Since the gate-source voltage of TSE1Q << 4 V is TSE1Q is not programmed.
Der Transistor TSE1Q bleibt somit ein Depletion-Transistor. Mit der Entladung auf VSE1 = 0 V ist die nicht-flüchtige Speicherung beendet. Vstore1 = 0 V erlaubt anschließende SRAM-Zugriffe und separiert die nv-Zellen von der SRAM-Zelle.The transistor TSE1Q thus remains a depletion transistor. With the discharge to V SE1 = 0 V, the non-volatile storage is completed. V store1 = 0 V allows subsequent SRAM accesses and separates the nv cells from the SRAM cell.
Zum
Transfer der Information der Knoten K1 und K1Q zu den Knoten KSTSE4/KDTSE4 und KSTSE4Q/KDTSE4Q, welche
zu dem vierten nv-Zellen-Paar
Die Transistoren TS1, TSE1, TS2, TSE2, TS3, TSE3, TS4 und TS1Q, TSE1Q, TS2Q, TSE2Q, TS3Q, TSE3Q, TS4Q sind leitend. Im Beispiel soll V(K1) = 0 V und V(K1Q) = 1 V sein. Da TSE4 und TSE4Q zu diesem Zeitpunkt Depletion-Transistoren sind und die Spannung VSE4 = 0 V ist, sind die Potentiale V(KSTSE4) = V(KDTSE4) = 0 V und V(KSTSE1Q) = V(KDTSE1Q) = 1 V.Transistors TS1, TSE1, TS2, TSE2, TS3, TSE3, TS4 and TS1Q, TSE1Q, TS2Q, TSE2Q, TS3Q, TSE3Q, TS4Q are conductive. In the example, let V (K1) = 0V and V (K1Q) = 1V. Since TSE4 and TSE4Q are depletion transistors at this time and the voltage VSE4 = 0V, the Po potential V (K STSE4 ) = V (K DTSE4 ) = 0 V and V (K STSE1Q ) = V (K DTSE1Q ) = 1 V.
Mit
einer Spannung Vrecall = 0 V ist die nv-Zelle
Wegen V(KSTSE4Q) = V(KDTSE4Q) ~ 1 V und der kapazitiven Kopplung von VSE4 auf KSTSE4Q/KDTSE4Q bei Vstore4 = VHigh werden V(KSTSE1Q) = V(KDTSE1Q) >> 6 V, da die Gate-Source-Spannung von TS4Q kleiner als seine Schwellspannung wird und er damit gesperrt ist.Because V (K STSE4Q ) = V (K DTSE4Q ) ~ 1V and the capacitive coupling of VSE4 to K STSE4Q / K DTSE4Q at V store4 = V High , V (K STSE1Q ) = V (K DTSE1Q ) >> 6V , because the gate-source voltage of TS4Q is less than its threshold voltage and it is thus locked.
Da die Gate-Source-Spannung von TSE4Q viel kleiner als 4 V ist wird TSE4Q nicht programmiert. TSE4Q bleibt somit ein Depletion-Transistor. Mit dem Entladen von VSE4 = 0 V ist die nicht-flüchtige Speicherung beendet. Vstore1 = 0 V erlaubt anschließende SRAM-Zugriffe und separiert die nv-Zellen von der SRAM-Zelle.Since the gate-source voltage of TSE4Q is much smaller than 4V, TSE4Q is not programmed. TSE4Q thus remains a depletion transistor. With the unloading of VSE4 = 0 V, the non-volatile storage is finished. V store1 = 0 V allows subsequent SRAM accesses and separates the nv cells from the SRAM cell.
Nachfolgend
wird die Betriebsart „Recall”, welche
ein Rückspeichern
von Informationsbits aus dem Paar nichtflüchtiger Speicherzellen
Zum Transfer der Information aus den Transistoren TSE4 und TSE4Q zu den Knoten K1 und K1Q wird ein High Potential derart angelegt, dass Vrecall = Vstore4 = VSE3 = Vstore3 = VSE2 = Vstore2 = VSE1 = Vstore1 = Vhigh ist.To transfer the information from the transistors TSE4 and TSE4Q to the nodes K1 and K1Q a high potential is applied such that Vrecall = V store4 = V SE3 = V store3 = V SE2 = V store2 = V SE1 = V store1 = V high is ,
Die
Gatespannung der auszulesenden Transistoren TSE4 und TSE4Q, in diesem
Fall VSE4, verbleibt auf 0 V. Die Transistoren
TS1, TSE1, TS2, TSE2, TS3, TSE3, TS4 und TS1Q, TSE1Q, TS2Q, TSE2Q,
TS3Q, TSE3Q, TS4Q sind leitend. In diesem Beispiel ist TSE4 ein
Enhancement- und TSE4Q ein Depletion-Transistor. K1 und K1Q sind
vor Beginn der Rückspeicherung über den
Transistor T1 und die Bitleitung BL
Die Information steht damit zur Weiterverwendung volatile zur Verfügung.The Information is thus available for reuse volatile.
Die erfindungsgemäße Lösung umfasst die nachfolgend aufgeführten Betriebsarten:
- • nvSRAM only – READ – WRITE – STORE – RECALL – Autostore – Power up Recall
- • FLASH only – Page WRITE – Page READ – Page ERASE – Block ERASE
- • nvSRAM/FLASH – Block Transfer FLASH zu SRAM – Block Transfer SRAM zu FLASH – Page Transfer nvSRAM zu FLASH
- • nvSRAM only - READ - WRITE - STORE - RECALL - Autostore - Power up Recall
- • FLASH only - Page WRITE - Page READ - Page ERASE - Block ERASE
- • nvSRAM / FLASH - Block Transfer FLASH to SRAM - Block Transfer SRAM to FLASH - Page Transfer nvSRAM to FLASH
In
einer weiteren Ausführung
der Erfindung ist vorgesehen, dass die komplexe kombinierte volatile
und non-volatile Multibit-Speicherzelle als eine Doppelzelle ausgeführt wird,
bei welcher zwei SRAM-Zellen
Durch diese Anordnungsvariante wird eine bessere Ausnutzung der vorhandenen Chipfläche erreicht.By This arrangement variant will make better use of existing ones chip area reached.
In dieser Ausgestaltung besteht die Möglichkeit eine wortleitungsgesteuerte Vorladung zur Nichtprogrammierung der nicht ausgewählten FLASH Zellen einer Doppelzellarchitektur für FLASH only Operationen (Daten von BL/BLQ) und/oder selektive nv-SRAM Transferoperationen zu realisieren.In In this embodiment, there is the possibility of a word line-controlled Summons to not program the unselected FLASH Cells of a double-cell architecture for FLASH-only operations (data from BL / BLQ) and / or selective nv-SRAM transfer operations.
Die
Die Auswahl des Stacks von nv-Zellen-Paaren erfolgt über die 4 Steuerleitungen Vrecall, Vrecall2, Vstoresel1 und Vstorsel2.The selection of the stack of nv-cell pairs takes place via the 4 control lines V recall , V recall 2 , V storesel 1 and V storsel 2 .
Damit kann beispielsweise im Falle der Store-Operation die Information der Knoten K1/K1Q bei aktivem Vstoresel1 und VSE1 = Vpp in die Transistoren TSE1/TSE1Q nicht-flüchtig geschrieben werden. Zum Vermeiden eines parasitären Store in die Transistoren TSE5/TSE5Q sind Vstoresel2 = Vrecall1 = 0 V und Vrecall2 = VSE4 = Vstore4 = VSE3 = Vstore3 = VSE2 = Vstore2 = Vhigh.Thus, for example, in the case of the store operation, the information of the nodes K1 / K1Q with active V storesel1 and VSE1 = Vpp in the Transisto TSE1 / TSE1Q are written non-volatile. To avoid a parasitic store in the transistors TSE5 / TSE5Q, V storesel2 = V recall1 = 0V and Vrecall2 = VSE4 = Vstore4 = VSE3 = Vstore3 = VSE2 = Vstore2 = Vhigh.
Damit sind die Potentiale V(Kstse5) = V(Kdtse5) = V(Kstse5q) = V(Kdstse5q) ~ 1 V und werden durch VSE1 = Vpp auf >> 6 V gekoppelt.In order to are the potentials V (Kstse5) = V (Kdtse5) = V (Kstse5q) = V (Kdstse5q) ~ 1 V and become VSE1 = Vpp >> 6 V coupled.
TSE6 und TSE6Q sind damit gesperrt und die Gate-Source-Spannungen von TSE5 und TSE5Q sind << 4 V, es erfolgt keine Programmierung.TSE6 and TSE6Q are disabled and the gate-source voltages of TSE5 and TSE5Q are << 4V, it is done no programming.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- NV-SRAM SpeicherzelleNV-SRAM memory cell
- 22
- SRAM-SpeicherzelleSRAM memory cell
- 33
- erste nichtflüchtige Speicherzellenfirst nonvolatile memory cells
- 44
- zweite nichtflüchtige Speicherzellensecond nonvolatile memory cells
- 55
- Wortleitung WLFwordline WLF
- 66
- Wortleitung WLSwordline WLS
- 77
- Bitleitung BLbit BL
- 88th
- negierte Bitleitung BLQnegated Bit line BLQ
- 99
- ersten Transistor T1first Transistor T1
- 1010
- zweiter Transistor T2second Transistor T2
- 1111
- dritter Transistor T3third Transistor T3
- 1212
- vierter Transistor T4fourth Transistor T4
- 1313
- erstes nv-Zellen-Paarfirst nv cell pair
- 1414
- viertes nv-Zellen-Paarfourth nv cell pair
- 1515
- erster Mittenabgriff K1first Center tap K1
- 1616
- zweiter Mittenabgriff K1Qsecond Center tap K1Q
- 1717
- erster Abschlusstransistorfirst final transistor
- 1818
- zweiter Abschlusstransistorsecond final transistor
- 1919
- dritter Abschlusstransistorthird final transistor
- 2020
- vierter Abschlusstransistorfourth final transistor
Claims (8)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107124903A (en) * | 2014-09-15 | 2017-09-01 | Neo半导体公司 | Multipage reading/writing method and equipment using SRAM and nonvolatile memory device is provided |
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US5065362A (en) * | 1989-06-02 | 1991-11-12 | Simtek Corporation | Non-volatile ram with integrated compact static ram load configuration |
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-
2009
- 2009-11-23 DE DE200910053977 patent/DE102009053977B3/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20110420 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |