DE10217870B4 - Non-volatile memory and method for reading the same - Google Patents

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Abstract

Nichtflüchtiger Speicher mit zumindest einer Speicherzelle (SZ), die mittels Wort-, Bit- und Sourceleitungen zum Beschreiben, Auslesen und Löschen ansprechbar ist, und mit zumindest einer Auswerteeinrichtung (AW), die mit der Speicherzelle (SZ) gekoppelt ist und beim Anlegen einer Lesespannung an die Bitleitung durch Detektion des durch die Speicherzelle (SZ) fließenden Stromes den Inhalt der Speicherzelle (SZ) auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (AW) eine Vorrichtung (SE) aufweist, durch die das Auslesen der Speicherzelle (SZ) in zwei Schritten erfolgt, so daß die Lesespannung nur während des Lesevorganges anliegt.Non-volatile memory with at least one memory cell (SZ) that can be addressed by means of word, bit and source lines for writing, reading and erasing, and with at least one evaluation device (AW) that is coupled to the memory cell (SZ) and when one is created Reading voltage to the bit line by detecting the current flowing through the memory cell (SZ) evaluates the content of the memory cell (SZ), characterized in that the evaluation device (AW) has a device (SE) through which the reading of the memory cell (SZ) in two steps are carried out so that the reading voltage is only present during the reading process.

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Figure 00000001

Description

Nichtflüchtiger Speicher und Verfahren zum Auslesen desselben Die vorliegende Erfindung betrifft einen nichtflüchtigen Speicher mit zumindest einer Speicherzelle, die mittels Wort-, Bit- und Source-Leitungen zum Beschreiben, Auslesen und Löschen ansprechbar ist und mit zumindest einer Auswerteeinrichtung, die mit der Speicherzelle gekoppelt ist und beim Anlegen einer Lesespannung an die Bitleitung durch Detektion des durch die Speicherzelle fließenden Stromes den Inhalt der Speicherzelle auswertet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Auslesen dieses nichtflüchtigen Speichers.Non-volatile memory and method for reading the same The present invention relates to a nonvolatile Memory with at least one memory cell that is word, bit and source lines for writing, reading and erasing can be addressed and with at least one evaluation device which is connected to the memory cell is coupled and when applying a read voltage to the bit line by detecting the current flowing through the memory cell the content of the Evaluates memory cell. The invention further relates to a method to read this non-volatile Memory.

Nichtflüchtige Speicher und Verfahren zum Betreiben derselben zum Einschreiben, Auslesen und Löschen von Daten sind seit langem bekannt und werden in steigendem Maß verwendet.Non-volatile memories and methods to operate the same to write, read and delete Data has been known for a long time and is being used increasingly.

Ein herkömmlicher nichtflüchtiger Speicher weist eine Vielzahl von in einem Speicherzellenfeld angeordneten Speicherzellen auf, die mittels jeweiliger Wort-, Bit- und Source-Leitungen ansprechbar sind. Jede Speicherzelle weist einen Auswahltransistor und einen Speichertransistor auf. Der Auswahltransistor ist ein "normaler" Feldeffekttransistor, dessen Wirkungsweise und Funktion bekannt sind und keiner weiteren Erläuterung bedürfen. Der Speichertransistor ist ein ein floatendes (verbindungsloses) Gate mit einem Tunnelfenster aufweisender Feldeffekttransistor, dessen Wirkungsweise und Funktion auf Grund des weitverbreitenden Einsatzes in Speicherzellen ebenfalls bekannt sind und folglich auch keiner weiteren Erläuterung bedürfen. Vom Auswahltransistor ist der Source-Anschluß mit einer Bitleitung, der Gate-Anschluß mit einer Auswahlleitung und der Drain-Anschluß mit dem Drain-Anschluß des Speichertransistors verbunden. Vom Speichertransistor ist der Source-Anschluß mit einer Source-Leitung, der Steueranschluß mit einer Steuerleitung und der Drain-Anschluß mit dem Drain-Anschluß des Auswahltransistors verbunden. Die Auswahlleitung und die Steuerleitung bilden dabei gemeinsam eine sogenannte Wortleitung.A conventional non-volatile Memory has a plurality of arranged in a memory cell array Memory cells that can be addressed by means of respective word, bit and source lines. Each memory cell has a selection transistor and a memory transistor on. The selection transistor is a "normal" field effect transistor, whose mode of action and function are known and no other explanation require. The memory transistor is a floating (connectionless) gate with a tunnel window field effect transistor, the Mode of operation and function due to widespread use are also known in memory cells and consequently none further explanation require. From the selection transistor is the source connection with a bit line, the Gate connection with a selection line and the drain connection with the drain connection of the memory transistor connected. From the memory transistor, the source connection is with a Source line, the control connection with a control line and the Drain  With the drain of the selection transistor connected. The selection line and the control line form together a so-called word line.

Der Zustand einer Speicherzelle wird durch die Schwellenspannung des Speichertransistors dargestellt. Die Speicherzelle kann dabei zwei unterschiedliche Zustände, nämlich „programmiert" oder „gelöscht", annehmen. Zum Auslesen des Zustandes der Speicherzelle bringt man den Gate-Anschluß des Auswahltransistors auf eine definierte Spannung. Im Falle einer programmierten Speicherzelle fließt ein Drain-Strom im Speichertransistor, im Falle einer gelöschten Speicherzelle ist kein Drain-Strom in der Speicherzelle meßbar. Jeder Lesezugriff auf eine Speicherzelle ist demnach mit einem Stromfluß verbunden.The state of a memory cell will represented by the threshold voltage of the memory transistor. The memory cell can have two different states, namely "programmed" or "deleted". In order to read out the state of the memory cell, the gate terminal of the selection transistor is brought up to a defined voltage. In the case of a programmed memory cell flows a drain current in the memory transistor, in the case of an erased memory cell no drain current can be measured in the memory cell. Any read access to a memory cell is therefore connected to a current flow.

Dieser als Zellstrom bezeichnete Strom bestimmt im Wesentlichen die Lesegeschwindigkeit und gibt somit die notwendige Zugriffszeit vor. Typische Werte liegen derzeit bei ca. 20-30 μA.This referred to as the cell stream Electricity essentially determines the reading speed and gives thus the necessary access time. Typical values are currently at approx. 20-30 μA.

Abhängig von der Bitbreite des Speicherzellenfeldes erhöht sich somit die Stromaufnahme des nichtflüchtigen Speichers im Falle eines Lesezugriffes. Bei einer hohen Bitbreite, z. B. 64 Bit, dominiert der Lesestrom sogar die Gesamtstromaufnahme des nichtflüchtigen Speichers.Depending on the bit width of the Memory cell array increased the current consumption of the non-volatile memory in the case a read access. With a high bit width, e.g. B. 64 bit, dominates the Reading current even the total current consumption of the non-volatile Memory.

Beim sequentiellen Lesen eines Speicherbereiches werden die Lesespannungen an der Speicherzelle so lange gehalten, bis der Wechsel zur nächsten Adresse stattfindet. Dies gilt auch dann, wenn der Lesevorgang bereits vor dem Wechsel zur nächsten Adresse abgeschlossen ist. Die durch den Lesevorgang verursachte Stromaufnahme bleibt in diesem Fall konstant, unabhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit jede einzelne Speicherzelle ausgelesen wird. Die Lesespannung ist diejenige Spannung, die an den Steueranschluß des Auswahltransistors angelegt wird. Der Begriff "sequentielles Lesen eines Spei cherbereiches" bedeutet, daß mehrere in einer Wortleitung gelegene Speicherzellen nacheinander folgend ausgelesen werden.When reading a memory area sequentially the read voltages on the memory cell are held so long until the switch to the next Address takes place. This also applies if the reading process is already in progress before moving to the next one Address is complete. The one caused by the reading process In this case, current consumption remains constant, regardless of at what speed each individual memory cell is read becomes. The read voltage is the voltage that is applied to the control connection of the selection transistor is created. The term "sequential reading of a storage area" means several memory cells located in a word line in succession be read out.

Insbesondere im Bereich der Chipkarten, bei denen die Energie- und Datenübertragung häufig kontaktlos erfolgt, gibt es Anwendungsfälle, in denen die Stromaufnahme strikt begrenzt ist. Um die Stromaufnahme auf einen maximalen Wert zu begrenzen, wird gezielt die Taktfrequenz verringert. Da die bei einem Lesevorgang hervorgerufene Stromaufnahme bei den bisherigen Ausleseverfahren gegenüber der Taktfrequenz jedoch nicht variiert, der durch den Lesevorgang hervorgerufene Strom jedoch einen erheblichen Anteil der gesamten Stromaufnahme darstellt, ist dieses Verfahren für den Bereich der Kontaktlos-Chipkarten nicht tauglich.Especially in the field of chip cards, where the energy and data transmission often contactless there are use cases in which the power consumption is strictly limited. To the power consumption To limit the maximum value, the clock frequency is targeted reduced. Since the current consumption caused by a reading process at the previous readout methods compared to the clock frequency does not vary, but the current caused by the reading process represents a significant proportion of the total power consumption this procedure for the area of contactless chip cards not suitable.

Aus der DE 196 00 288 A1 ist ein Halbleiterspeicher bekannt, bei dem der Lesestrom einer nichtflüchtigen Speicherzelle unterbrochen wird, sobald das Leseergebnis am Datenausgang verfügbar ist.From the DE 196 00 288 A1 a semiconductor memory is known in which the reading current of a non-volatile memory cell is interrupted as soon as the reading result is available at the data output.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen nichtflüchtigen Speicher sowie ein Verfahren zum Auslesen desselben anzugeben, welcher bei einem Lesevorgang eine verringerte Stromaufnahme aufweist.The object of the present invention therefore consists of a non-volatile memory as well Specify method for reading the same, which during a read operation has a reduced power consumption.

Diese Aufgabe wird durch einen nichtflüchtigen Speicher mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Das Verfahren zum Auslesen des nichtflüchtigen Speichers ist im Patentanspruch 10 wiedergegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen.This task is accomplished by a non-volatile Memory with the features of claim 1 solved. The procedure for reading out of the non-volatile Memory is given in claim 10. Advantageous configurations each result from the dependent Claims.

Bei dem erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Speicher erfolgt das Auslesen einer Speicherzelle in zwei Phasen. In einer ersten Phase, der sogenannten Vorladephase, ist die Speicherzelle noch nicht selektiert, während der die Bitleitung durch eine Auswertevorrichtung bis auf die Lesespannung aufgeladen wird. In einer zweiten Phase, der sogenannten Lesephase, wird dann die auszulesende Speicherzelle selektiert, so daß die Auswerteeinrichtung den in der Speicherzelle gespeicherten Inhalt durch Erfassen des Lesestromes auslesen kann. Unmittelbar nach dem Auslesen des Inhaltes wird die Auswerteeinrichtung deaktiviert.In the non-volatile memory according to the invention, a memory cell is read out in two phases. In a first phase, the so-called precharge phase, the memory cell is not yet selected, during which the bit line is switched off value device is charged up to the reading voltage. In a second phase, the so-called read phase, the memory cell to be read is then selected so that the evaluation device can read out the content stored in the memory cell by detecting the read current. The evaluation device is deactivated immediately after the content has been read out.

Der Vorteil diese Vorgehens besteht darin, daß die Lesespannung nur genau solange angelegt ist, solange der eigentliche Lesevorgang stattfindet. Damit fließt der Zellstrom nur solange, wie dies zum Auslesen unbedingt notwendig ist. Der Ladungsverbrauch pro Lesezugriff ist somit konstant und minimal. Der erfindungsgemäße nichtflüchtige Speicher eignet sich deshalb insbesondere für den Einsatz in Chipkarten, bei denen die Daten- und Energieübertragung auf kontaktlose Art und Weise erfolgt.The advantage of this procedure is in that the Reading voltage is only applied for exactly as long as the actual one Reading takes place. So the cell current only flows as long as is absolutely necessary for reading out. The charge consumption per read access is therefore constant and minimal. The non-volatile memory according to the invention is suitable is therefore particularly interested in use in chip cards, where the data and energy transfer done in a contactless manner.

Zur Vermeidung eines falsch ausgelesenen Datums wird während der Vorladephase die Auswerteeinrichtung deaktiviert. Dieses Vorgehen vermeidet, daß ein während der Vorladephase fließender Ladestrom zur Aufladung einer Bitleitungskapazität als Datum der Speicherzelle interpretiert wird. Solange die Speicherzelle während der Vorladephase nicht selektiert ist, fließt auch im Falle einer programmierten Speicherzelle kein statischer Strom, da der Ladestrom nach dem Aufladen der Bitleitungskapazität bis auf "0" abklingt.To avoid an incorrectly read out date will during the precharging phase deactivates the evaluation device. This procedure avoids a while the precharging phase flowing charging current for charging a bit line capacitance as the date of the memory cell is interpreted. As long as the memory cell is not selected during the precharge phase is flowing No static even in the case of a programmed memory cell Current because the charging current after charging the bit line capacity up to "0" subsides.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Deaktivieren der Auswerteeinrichtung unmittelbar nach dem Auslesen, d. h. nach dem Erkennen des programmierten Zustandes, des Inhaltes der Speicherzelle erfolgt. Unter dem Deaktivieren der Auswerteeinrichtung ist hierbei das Auftrennen der elektrischen Verbindung zu der zumindest einen Speicherzelle zu verstehen. Durch das Auftrennen der elektrischen Verbindung wird nämlich weiterhin nach dem Erkennen des programmierten Zustandes das Fließen des Zellstromes verhindert.It is also advantageous if deactivating the evaluation device immediately after reading, d. H. after recognizing the programmed state, the content the memory cell. By deactivating the evaluation device is the disconnection of the electrical connection to the at least to understand a memory cell. By disconnecting the electrical Connection becomes namely after the programmed state has been recognized, the flow of the Cell current prevented.

Vorzugsweise erfolgt das Deaktivieren der Auswerteeinrichtung unabhängig von der Zeitdauer des Auslesevorganges. Das Deaktivieren erfolgt vorzugsweise nur dann, wenn die Speicherzelle einen ersten logischen Zustand, z.B. "1" aufweist. Um das Deaktivieren der Auswerteeinrichtung unabhängig von der Zeitdauer des Auslesevorganges machen zu können, wird vorzugswei se das an dem Ausgang der Auswerteeinrichtung anliegende Signal als Steuersignal für die Deaktivierung verwendet. Sobald die Auswerteeinrichtung ermittelt hat, daß die Speicherzelle einen programmierten Zustand aufweist, ist an ihrem Ausgangsanschluß ein entsprechendes Signal abgreifbar. Dieses kann ihrerseits wieder dazu verwendet werden, um die Auswerteeinrichtung zu deaktivieren. Das Deaktivieren erfolgt somit unabhängig davon, wie lange die Zeitdauer von Beginn des Auslesevorganges bis zum Abgreifen des Signals am Ausgangsanschluß ist.Deactivation is preferably carried out the evaluation device independently on the duration of the readout process. Deactivation takes place preferably only if the memory cell has a first logic Condition, e.g. Has "1". To deactivate the evaluation device independent of to be able to do the duration of the read-out process is preferably signal present at the output of the evaluation device as a control signal for the Deactivation used. As soon as the evaluation device determines has that Memory cell has a programmed state is on her Output connector on corresponding signal can be tapped. This in turn can again can be used to deactivate the evaluation device. Deactivation takes place regardless of how long the time period from the start of the reading process until the signal is picked up on Output port is.

Vorzugsweise weist die Auswerteeinrichtung einen Sense-Amplifier auf. Die Vorrichtung, durch die das Auslesen der Speicherzelle in zwei Schritten bzw. Phasen erfolgt, ist vorzugsweise zwischen dem Sense-Amplifier und der Speicherzelle verschalten und durch das an dem Ausgangsanschluß anliegende Signal ansteuerbar. Die Vorrichtung kann in einem Schaltelement bestehen, welches als Feldeffekttransistor oder beliebiger anderer Halbleiterschalter ausgebildet sein kann.The evaluation device preferably has a Sense Amplifier on. The device by which the reading of the memory cell in two steps or phases, is preferably between the sense amplifier and interconnect the memory cell and by the applied to the output terminal Controllable signal. The device can be in a switching element exist, which as a field effect transistor or any other Semiconductor switch can be formed.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Bitleitung des nichtflüchtigen Speichers genau eine Auswerteeinrichtung zugeordnet ist.In a preferred embodiment the invention provides that each bit line of the non-volatile Exactly one evaluation device is assigned to the memory.

Die Speicherzelle enthält einen Auswahltransistor und einen Speichertransistor, deren Drain-Abschnitte miteinander verbunden sind. Eine Speicherzelle ist dabei zur Speicherung genau eines Datenbits ausgelegt.The memory cell contains one Selection transistor and a memory transistor, their drain sections are interconnected. A memory cell is for storage exactly one data bit.

Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Using the following figures the invention becomes closer explained. Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Speichers, 1 an embodiment of a non-volatile memory according to the invention,

2 ein zu 1 gehöriges Signallaufdiagramm, 2 one too 1 proper signal flow diagram,

3 einen aus dem Stand der Technik bekannter nichtflüchtigen Speicher und 3 a non-volatile memory known from the prior art and

4 ein zu 3 gehöriges Signallaufdiagramm. 4 one too 3 proper signal flow diagram.

Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Auslesen eines nichtflüchtigen Speichers soll anhand der 3 und 4 nachfolgend näher erläutert werden.A method known from the prior art for reading out a non-volatile memory is intended to be based on 3 and 4 are explained in more detail below.

3 zeigt einen nichtflüchtigen Speicher mit einer Speicherzelle und einer Auswertevorrichtung. Die Speicherzelle besteht aus einem Auswahltransistor T1, der in Serie mit einem Speichertransistor T2 verschalten ist. Die Drain-Anschlüsse des Auswahl- und Speichertransistors sind miteinander verbunden. Der Source-Anschluß des Auswahltransistors T1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Bezugspotentialanschluß BP verbunden. An einen Steueranschluß ST1 des Auswahltransistors T1 ist ein Steuersignal SGL anlegbar. Der Steueranschluß ST1 ist mit einer (nicht dargestellten) Steuerleitung verbunden und bildet zusammen mit einer mit einem Steueranschluß ST2 des Speichertransistors T2 verbundenen Auswahlleitung die eingangs genannte Wortleitung. Der Source-Anschluß des Speichertransistors T2 ist mit der Auswerteeinrichtung AW, die beispielsweise als sogenannter "Sense Amplifier SA" ausgebildet ist, verbunden. Die Auswerteeinrichtung AW weist einen Ausgangsanschluß AA auf. An diesem ist das aus der Speicherzelle ausgelesene Datensignal später abgreifbar. Ein in 3 dargestellter Ladungsspeicher C, der zwischen der Speicherzelle und der Auswerteeinrichtung AW und einem Bezugspotential angeschlossen ist, stellt ein parasitäres Bauelement dar. 3 shows a non-volatile memory with a memory cell and an evaluation device. The memory cell consists of a selection transistor T1, which is connected in series with a memory transistor T2. The drain connections of the selection and storage transistor are connected to one another. The source terminal of the selection transistor T1 is connected to a reference potential terminal BP in the exemplary embodiment shown. A control signal SGL can be applied to a control terminal ST1 of the selection transistor T1. The control connection ST1 is connected to a control line (not shown) and, together with a selection line connected to a control connection ST2 of the memory transistor T2, forms the aforementioned word line. The source connection of the memory transistor T2 is connected to the evaluation device AW, which is designed, for example, as a so-called “sense amplifier SA”. The evaluation device AW has an output connection AA. The data signal read from the memory cell can be tapped at this later. An in 3 shown charge memory C, which is connected between the memory cell and the evaluation device AW and a reference potential, sets parasitic component.

Für die folgenden Erläuterungen wird davon ausgegangen, daß der gelöschte Zustand der Speicherzelle durch einen Zellstrom von 0μA dargestellt wird, während der programmierte Zustand durch einen Zellstrom von größer 0μA repräsentiert wird. Ein in der Praxis gebräuchlicher Zellstrom beträgt dabei 30μA.For the following explanations it is assumed that the erased State of the memory cell is represented by a cell current of 0μA, while the programmed state is represented by a cell current greater than 0μA becomes. A common one in practice Cell current is 30μA.

Bei dem im Stand der Technik üblichen Auslesevorgang ist die jeweils zu lesende Speicherzelle bis zum nächsten Adreßwechsel ausgewählt. Dies bedeutet, am Steueranschluß ST1 liegt ein erster logischer Zustand, VSGL = high, an. Beim sequentiellen Lesen über eine Wortleitung bleibt demnach die mit dem Steueranschluß ST1 verbundene Steuerleitung permanent selektiert.In the reading process customary in the prior art, the memory cell to be read in each case is selected until the next change of address. This means that a first logic state, V SGL = high, is present at the control connection ST1. When reading sequentially via a word line, the control line connected to the control connection ST1 therefore remains permanently selected.

Der Sense-Amplifier SA beaufschlagt während der gesamten Dauer einer Ausleseperiode die Bitleitung mit einer Lesespannung VBL. Zu Beginn der Ausleseperiode (ZI2 in 4) fließt ein relativ hoher Ladestrom IBL bis der als Bitleitungskapazität bezeichnete Ladungsspeicher C auf den Wert der Lesespannung VBL geladen ist .The sense amplifier SA applies a read voltage V BL to the bit line for the entire duration of a readout period. At the beginning of the readout period (ZI2 in 4 ) a relatively high charge current I BL flows until the charge store C, which is referred to as the bit line capacitance, is charged to the value of the read voltage V BL .

Im Fall einer programmierten Zelle geht der Ladestrom IBL in den Zellstrom über und bleibt bis zum Ende der Ausleseperiode (Ende des Intervalls ZI3) konstant. Da bereits der Ladestrom von dem Sense-Amplifier SA als Zellstrom interpretiert wird, interpretiert der Sense-Amplifier SA das ermittelte Datum während der gesamten Ausleseperiode ZI2, ZI3 als einen ersten logischen Wert, hier "1" oder „high".In the case of a programmed cell, the charging current I BL changes into the cell current and remains constant until the end of the readout period (end of the interval ZI3). Since the charging current is already interpreted by the sense amplifier SA as a cell current, the sense amplifier SA interprets the determined date during the entire readout period ZI2, ZI3 as a first logical value, here "1" or "high".

Im Falle einer gelöschten Speicherzelle (ZI4, ZI5) klingt der Ladestrom, der zu Beginn der Ausleseperiode (ZI4) zunächst wieder relativ hoch ist bis die Bitleitungskapazität C auf den Wert der Lesespannung geladen ist, schließlich bis auf 0μA ab. Erst wenn der Ladestrom einen Referenzwert, der in 4 mit der gestrichelten Linie Iref bezeichnet ist, unterschreitet, wird von dem Sense-Amplifier SA das korrekte Datum "0" oder „low" erkannt.In the case of a deleted memory cell (ZI4, ZI5), the charging current, which is initially relatively high again at the beginning of the readout period (ZI4) until the bit line capacitance C is charged to the value of the read voltage, finally decays to 0μA. Only when the charging current has a reference value that is in 4 is denoted by the dashed line I ref , falls below the correct data "0" or "low" from the sense amplifier SA.

Die Zugriffszeit, also die Zeit vom Beginn der Ausleseperiode bis zum sicheren Erkennen des in der Speicherzelle gespeicherten Datums, wird folglich durch das Auslesen einer gelöschten Speicherzelle bestimmt.The access time, i.e. the time from Beginning of the readout period until reliable detection of the in the memory cell stored date, is consequently by reading out a deleted memory cell certainly.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Speicher. In 1 ist lediglich beispielhaft eine einzelne Speicherzelle mit einem Auswahltransistor T1 und einem Speichertransistor T2 dargestellt. Der konstruktive Aufbau entspricht dem aus 3, so daß an dieser Stelle auf eine weitere Beschreibung verzichtet wird. Der durch die Laststrecken des Auswahltransistors T1 und Speichertransistors T2 gebildete Pfad wird als Bitleitung bezeichnet. Der Source-Anschluß des Speichertransistors T2 ist mit einer Auswerteeinrichtung AW verbunden. 1 shows a non-volatile memory according to the invention. In 1 a single memory cell with a selection transistor T1 and a memory transistor T2 is shown merely by way of example. The construction corresponds to that 3 , so that no further description is given here. The path formed by the load paths of the selection transistor T1 and memory transistor T2 is referred to as the bit line. The source connection of the memory transistor T2 is connected to an evaluation device AW.

Die Auswerteeinrichtung AW weist einen Sense-Amplifier auf, der prinzipiell identisch mit der in 1 gezeigten Anordnung sein kann. Weiterhin ist ein Schaltelement SE vorgesehen, das zwischen dem Sense-Amplifier SA und dem Source-Anschluß des Speichertransistors T2 gelegen ist. Das Schaltelement SE kann als Halbleiter-Schalter, z. B. als Feldeffekttransistor, ausgebildet sein.The evaluation device AW has a sense amplifier which is basically identical to that in FIG 1 shown arrangement can be. Furthermore, a switching element SE is provided, which is located between the sense amplifier SA and the source terminal of the memory transistor T2. The switching element SE can be used as a semiconductor switch, for. B. as a field effect transistor.

Die Auswerteeinrichtung AW weist einen Ausgangsanschluß AA auf, der mit dem Ausgang des Sense-Amplifiers identisch ist: An dem Ausgangsanschluß AA kann ein Signal DATA abgegriffen werden. Dieses Signal DATA gibt nach dem Auslesen einer Speicherzelle den in ihr gespeicherten Wert wieder.The evaluation device AW has an output terminal AA which is identical to the output of the sense amplifier: On the output terminal AA a DATA signal can be tapped. This signal DATA gives after reading out a memory cell, the value stored in it again.

Mit dem Ausgangsanschluß AA ist ein Steueranschluß des Schaltelementes SE verbunden. Das an dem Ausgangsanschluß AA anliegende Signal DATA bestimmt somit, ob sich das Schaltelement SE in geschlossenem oder offenem Zustand befindet.With the output connector is AA a control connection of the Switching element SE connected. The one present at the output connection AA Signal DATA thus determines whether the switching element SE is closed or open condition.

Zwischen einem Bezugspotentialanschluß BP und einem Knoten zwischen dem Source-Anschluß des Speichertransistors T2 und dem Schaltelement SE ist ein Ladungsspeicher C verschalten, der lediglich ein parasitäres Bauelement darstellt und als Bitleitungs-Kapazität bezeichnet wird.Between a reference potential connection BP and a node between the source of the memory transistor T2 and the switching element SE is connected to a charge storage C, the just a parasitic Representing device and is referred to as bit line capacitance.

Das Auslesen des erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Speichers erfolgt in zwei Phasen: Die erste Phase wird als Vorladephase oder Precharge-Phase bezeichnet, die zweite Phase als Lese- oder Sense-Phase.The reading of the non-volatile according to the invention Storage takes place in two phases: The first phase is called the precharge phase or Precharge phase, the second phase as a read or sense phase.

In der Vorlade-Phase ist die Speicherzelle noch nicht selektiert. Das an dem Steueranschluß ST1 des Auswahltransistors T1 anliegende Signal SGL weist somit einen ersten Zustand "0" auf. Während der Vorladephase (in 2 mit ZI2 bezeichnet) lädt der Sense-Amplifier SA die Bitleitung bis auf die Lesespannung VBL auf. Der Ausgang des Sense-Amplifiers SA ist dabei deaktiviert, so daß an dem Ausgangsanschluß AA kein Signal abgreifbar ist. Durch die Deaktivierung des Sense-Amplifiers wird eine Fehlinterpretation des Ladestroms als Datum der Speicherzelle vermieden. Da die Speicherzelle während der Vorladephase nicht selektiert ist, fließt auch im Falle einer programmierten Speicherzelle kein statischer Strom durch den Sense-Amplifiers. Dies bedeutet, nachdem der Ladungsspeicher C auf die Lesespannung VBL aufgeladen ist, klingt der Ladestrom IBL auf den Wert „0" ab. Während der gesamten Zeitdauer der Vorlade-Phase ist das Schaltelement geschlossen, d. h. es besteht eine elektrische Verbindung zischen dem Sense-Amplifier SA und der Speicherzelle.The memory cell is not yet selected in the precharge phase. The signal SGL present at the control connection ST1 of the selection transistor T1 thus has a first state "0". During the precharge phase (in 2 denoted by ZI2), the sense amplifier SA charges the bit line up to the read voltage V BL . The output of the sense amplifier SA is deactivated, so that no signal can be tapped at the output connection AA. By deactivating the sense amplifier, a misinterpretation of the charging current as the date of the memory cell is avoided. Since the memory cell is not selected during the precharge phase, no static current flows through the sense amplifier even in the case of a programmed memory cell. This means that after the charge store C has been charged to the read voltage V BL , the charge current I BL decays to the value “0”. The switching element is closed for the entire duration of the precharge phase, ie there is an electrical connection between the sense -Amplifier SA and the memory cell.

In der Lese-Phase wird die Speicherzelle durch Anlegen eines Steuersignals SGL an den Steueranschluß ST1 des Auswahltransistors T1 selektiert. Die Lese-Phase ist in 2 mit den Zeitintervallen ZI3, ZI5, ZI7 bezeichnet. Im Falle einer gelöschten Zelle (ZI5) bleibt der Zellstrom „0". Im Falle einer programmierten Zelle (ZI3) fließt ein Zellstrom IBL und der Sense-Amplifier SA liefert das korrekte Datum "1". Dieses Datum ist an dem Ausgangsanschluß AA abgreifbar.In the read phase, the memory cell is selected by applying a control signal SGL to the control terminal ST1 of the selection transistor T1. The reading phase is in 2 designated with the time intervals ZI3, ZI5, ZI7. In the case of a deleted cell (ZI5), the cell current remains “0”. In the case of a programmed cell (ZI3), a cell current I BL flows and the sense amplifier SA supplies the correct data “1”. This data can be tapped at the output connection AA ,

Unmittelbar nach dem Anliegen dieses Datums an dem Ausgangsanschluß AA, also nach dem Erkennen des Zellzustandes, wird der Sense-Amplifier SA durch Öffnen des Schaltelementes SE deaktiviert, d.h. von der Bitleitung getrennt. Das gelesene Datum "1" an dem Ausgangsanschluß AA ist somit direkt der Indikator für den abgeschlossenen Lesevorgang und bewirkt das Abschalten des jeweiligen Sense-Amplifiers SA individuell für jede Bitleitung. Dieser Vorgang ist somit vollständig selbststeuernd und unabhängig von physikalischen Parametern, wie der Bitleitungskapazität, der Temperatur usw.Immediately after the concern of this Da At the output connection AA, that is to say after the cell state has been recognized, the sense amplifier SA is deactivated by opening the switching element SE, that is to say disconnected from the bit line. The read data "1" at the output connection AA is thus directly the indicator for the completed reading process and causes the respective sense amplifier SA to be switched off individually for each bit line. This process is therefore completely self-controlling and independent of physical parameters such as bit line capacity, temperature, etc.

Da das Abschalten unmittelbar nach dem Erkennen des programmierten Zustandes der Speicherzelle erfolgt, wird der Stromfluß durch die Speicherzelle auf die minimal notwendige Zeit begrenzt. Dies ist, wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, unabhängig von der Dauer des Auslesens. Das erfindungsgemäße Vorgehen weist den Vorteil auf, daß der mittlere Stromverbrauch durch die Wahl der Taktfrequenz nunmehr skalierbar ist und auf beliebig kleine Werte reduziert werden kann.Since switching off immediately after the programmed state of the memory cell is recognized, the current flow through the memory cell is limited to the minimum necessary time. This is, as from the above emerges independently on the duration of the reading. The procedure according to the invention has the advantage on that the average power consumption by choosing the clock frequency now is scalable and can be reduced to arbitrarily small values.

AWAW
Auswerteeinrichtungevaluation
SASA
Sense-AmplifierSense Amplifier
T1T1
AuwahltransistorAuwahltransistor
T2T2
Speichertransistormemory transistor
ST1ST1
Steueranschlußcontrol terminal
ST2ST2
Steueranschlußcontrol terminal
SESE
Schaltelementswitching element
CC
(parasitärer) Ladungsspeicher(Parasitic) charge storage
AAAA
Ausgangsanschlußoutput terminal
IBLIBL
Stromelectricity
VBLVBL
Spannungtension
DATADATA
Ausgangssignaloutput
SGLSGL
Steuersignalcontrol signal
SZSZ
Speicherzellememory cell
BPBP
BezugspotentialanschlußReference potential connection

Claims (14)

Nichtflüchtiger Speicher mit zumindest einer Speicherzelle (SZ), die mittels Wort-, Bit- und Sourceleitungen zum Beschreiben, Auslesen und Löschen ansprechbar ist, und mit zumindest einer Auswerteeinrichtung (AW), die mit der Speicherzelle (SZ) gekoppelt ist und beim Anlegen einer Lesespannung an die Bitleitung durch Detektion des durch die Speicherzelle (SZ) fließenden Stromes den Inhalt der Speicherzelle (SZ) auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (AW) eine Vorrichtung (SE) aufweist, durch die das Auslesen der Speicherzelle (SZ) in zwei Schritten erfolgt, so daß die Lesespannung nur während des Lesevorganges anliegt.Non-volatile memory with at least one memory cell (SZ) that can be addressed by means of word, bit and source lines for writing, reading and erasing, and with at least one evaluation device (AW) that is coupled to the memory cell (SZ) and when one is created Reading voltage to the bit line by detecting the current flowing through the memory cell (SZ) evaluates the content of the memory cell (SZ), characterized in that the evaluation device (AW) has a device (SE) through which the reading of the memory cell (SZ) in two steps are carried out so that the reading voltage is only present during the reading process. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (AW) die Zeitdauer, während der die Lesespannung anliegt, selbst steuert.Memory according to claim 1, characterized in that the evaluation device (AW) the length of time during controls the reading voltage itself. Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (AW) einen Ausgangsanschluß (AA) aufweist, an dem ein dem Inhalt der ausgelesenen Speicherzelle (SZ) entsprechendes Signal abgreifbar ist, und die Vorrichtung (SE) mit dem Ausgangsanschluß (AA) gekoppelt ist.Memory according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation device (AW) an output connector (AA) on which the content of the read-out memory cell (SZ) corresponding signal can be tapped, and the device (SE) with the output connector (AA) is coupled. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (AW) einen Sense-Amplifier (SA) aufweist.Memory according to one of the preceding claims, characterized in that the Evaluation device (AW) has a sense amplifier (SA). Speicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (SE) zwischen dem Sense-Amplifier (SA) und der Speicherzelle (SZ) verschalten ist und durch das an dem Ausgangsanschluß (AA) anliegende Signal ansteuerbar ist.Memory according to claim 4, characterized in that the device (SE) between the sense amplifier (SA) and the memory cell (SZ) is interconnected and by the applied to the output connection (AA) Signal can be controlled. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorrichtung (SE) ein Schaltelement ist.Memory according to one of the preceding claims, characterized in that device (SE) is a switching element. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bitleitung eine Auswerteeinrichtung (SA) zugeordnet ist.Memory according to one of the preceding claims, characterized in that everybody An evaluation device (SA) is assigned to the bit line. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherzelle (SZ) einen Auswahltransistor (T1) und einen Speichertransistor (T2) enthält, deren Drainabschnitte miteinander verbunden sind.Memory according to one of the preceding claims, characterized in that the Memory cell (SZ) a selection transistor (T1) and a memory transistor (T2) contains whose drain sections are connected to each other. Speicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Speicherzelle zur Speicherung eines Datenbits ausgelegt ist.Memory according to one of the preceding claims, characterized in that a Memory cell is designed for storing a data bit. Verfahren zum Auslesen eines nichtflüchtigen Speichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem – in einer Vorladephase (ZI2, ZI4, ZI6) die Bitleitung durch die Auswertevorrichtung (AW) bis auf die Lesespannung aufgeladen wird, wobei die auszulesende Speicherzelle (SZ) unselektiert bleibt, – in einer Lesephase (ZI1, ZI3, ZI5, ZI7) die auszulesende Speicherzelle (SZ) selektiert wird, so daß die Auswerteeinrichtung den in der Speicherzelle (SZ) gespeicherten Inhalt auslesen kann, – die Auswerteeinrichtung (AW) nach dem Auslesen des Inhaltes deaktiviert wird.Method for reading a non-volatile memory after a of the preceding claims, in which - in a precharge phase (ZI2, ZI4, ZI6) the bit line through the evaluation device (AW) is charged up to the read voltage, the memory cell to be read out (SZ) remains unselected, - in a read phase (ZI1, ZI3, ZI5, ZI7) the memory cell to be read (SZ) is selected so that the evaluation device can read the content stored in the memory cell (SZ), - the evaluation device (AW) is deactivated after reading the content. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Deaktivieren der Auswerteeinrichtung (AW) während der Vorladephase (ZI2, ZI4, ZI6) erfolgt.A method according to claim 10, characterized in that the deactivation the evaluation device (AW) during the precharge phase (ZI2, ZI4, ZI6) takes place. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Deaktivieren der Auswerteeinrichtung (AW) unmittelbar nach dem Auslesen des Inhaltes der Speicherzelle (SZ) erfolgt.A method according to claim 10 or 11, characterized in that this Deactivate the evaluation device (AW) immediately after reading the content of the memory cell (SZ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Deaktivieren der Auswerteeinrichtung (AW) unabhängig von der Zeitdauer des Auslesevorganges erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the Deactivating the evaluation device (AW) regardless of the duration of the Readout takes place. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Deaktivieren der Auswerteeinrichtung (AW) nur erfolgt, wenn die Speicherzelle einen ersten logischen Zustand aufweist.Method according to one of the preceding claims 10, characterized in that the deactivation the evaluation device (AW) only takes place if the memory cell has a first logic state.
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