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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sektorschutzschaltung für einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher, ein Sektorschutzverfahren und eine Halbleitervorrichtung.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Ein Flash-Speicher ist ein nichtflüchtiger Halbleiterspeicher, der sowohl die Merkmale eines RAM (Direktzugriffsspeicher), in dem Daten neugeschrieben werden können, als auch die Merkmale eines ROM (Nurlesespeicher) hat, der in der Lage ist, Daten nach dem Abschalten der Energiezufuhr zu halten. Der Speicherbereich des Flash-Speichers ist als Gruppe von Einheiten ausgebildet, die als Sektoren bezeichnet werden, und das Löschen von Daten erfolgt auf Chip- oder Sektor-Basis. Die herkömmlichen Flash-Speicher sind mit einer Schutzfunktion versehen, mittels derer verhindert wird, dass wichtige im Speicher gespeicherte Programme, wie z. B. ein Boot-Programm, aufgrund eines Fehlers, der ein Versagen verursacht, gelöscht werden. Beispielsweise wird bei einem Flash-Speicher vom Boot-Block-Typ ein als Boot-Block bezeichneter Block verwendet, um hardware-orientiertes Programmieren und Löschen zu verhindern.
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Es ist ein Hardware-Speicher bekannt, der mit der nachfolgend beschriebenen Schutzfunktion versehen ist. Bei diesem Flash-Speicher ist der Speicherbereich in Sektoren (oder Blöcke) unterteilt, von denen jeder separat geschützt oder ungeschützt belassen werden kann. Die Sektorschutzfunktion wird durch zwei Bits realisiert, von denen eines ein PPB-(Persistent Protection Bit) ist, das in einer nichtflüchtigen Zelle vorgesehen ist, und das andere ein DPB-(Dynamic Protection Bit) ist, das in einer flüchtigen Zelle vorgesehen ist. Der Satz aus PPB und DPB ist für jeden der Sektoren vorgesehen und kann ein hardware-orientiertes Programmieren und Löschen des entsprechenden Sektors verhindern.
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Das Neuschreiben (Programmieren und Löschen) eines Sektorschutzbefehls für das DPB einer flüchtigen Zelle kann leicht implementiert werden, indem jedes DPB mit einem entsprechenden Befehl versehen wird.
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Das Neuschreiben eines Sektorschutzbefehls für das PPB einer nichtflüchtigen Zelle erfordert einen relativ komplizierten Vorgang. Insbesondere kann das Schreiben (der Sektorschutz) eines PPB mittels des Befehls-Eingangssignals an die einzelnen Target-PPBs (oder durch Anlegen einer hohen Spannung über den speziellen Eingangsstift) leicht durchgeführt werden, während ein einmal durchgeführtes Löschen mehrerer PPBs (Sektor-Schutzaufhebung) erforderlich ist. Es ist anzumerken, dass das einmal durchgeführte Löschen nach dem Programmieren sämtlicher der mehreren PPBs vor dem Löschen erfolgen muss, um ein Überlöschen von PPBs zu verhindern.
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Ferner ist die oben angeführte Sektorschutzfunktion derart konzipiert, dass, wenn sich mindestens eines des PPB und DPB im geschützten Zustand befindet, die Daten in dem betreffenden Sektor im Schutzzustand davor geschützt sind, neugeschrieben zu werden. Nachdem der Sektorschutz durch PPB gesetzt worden ist, können die Daten in dem Sektor nicht neugeschrieben werden, wenn die PPBs nicht alle zusammen gelöscht werden. Gemäß einer Alternative kann die hohe Spannung an den betreffenden Stift angelegt werden, um den Sektorschutz vorübergehend aufzuheben. In der Praxis jedoch ist diese Alternative im On-board-Zustand aufgrund der Verwendung der hohen Spannung nur schwierig auszuführen.
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Aus
US 6 108 235 A ist eine Sektor-Schutzschaltung für einen nichtflüchtigen Speicher bekannt, die zur Erzeugung eines Sektor-Schutz-Signals zwei in verschiedenen Speichereinheiten abgelegte Schutz-Informationen logisch verknüpft.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde unter Beachtung der oben aufgeführten Probleme konzipiert und hat zur Aufgabe, eine Sektorschutzschaltung für einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher, die in der Lage ist, einen Sektor ohne Löschen von PPBs neuzuschreiben, und einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher zu schaffen, der mit der Sektorschutzschaltung versehen ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sektorschutzschaltung nach Anspruch 1 vorgeschlagen, die versehen ist mit: einem nichtflüchtigen Speicherabschnitt zum Speichern von Daten, die einen Sektor-Schutz/-Nichtschutz für jeden Sektor oder jede Sektorgruppe angeben; einem flüchtigen Speicherabschnitt zum Speichern von Daten, die einen Sektor-Schutz/-Nichtschutz für jeden Sektor oder jede Sektorgruppe angeben; und einer Schaltung, die auf einen ersten Befehl hin, der einen Sektor oder eine Sektorgruppe betrifft, nur die in dem flüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten in einen Zustand aktiviert, in dem der Sektor oder die Sektorgruppe vor Programmierung und Löschen geschützt ist, wenn mindestens einer der nichtflüchtigen und flüchtigen Speicherabschnitte Daten gespeichert hat, die angeben, dass der Sektor oder die Sektorgruppe geschützt werden sollen.
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Die Schaltung kann eine Schaltung aufweisen, die an den im nichtflüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten, den im flüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten und einem dem ersten Befehl zugeordneten Signal eine logische Operation durchführt.
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Die Schaltung kann eine Schaltung aufweisen, die eine Übertragung der Daten aus dem nichtflüchtigen Speicherabschnitt blockiert, wenn sie den ersten Befehl empfängt.
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Die Schaltung kann den ersten Befehl deaktivieren, wenn ein Signal gesetzt ist, das ein Neuschreiben der im nichtflüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten verhindert.
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Die Schaltung kann eine Schaltung aufweisen, die eine logische Operation durchführt an: den im nichtflüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten, den im flüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten, einem dem ersten Befehl zugeordneten Signal und einem weiteren Signal, das einem zweiten Befehl zugeordnet ist, der ein Neuschreiben der im nichtflüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten verhindert.
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Sämtliche im nichtflüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten können gleichzeitig gelöscht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sektorschutzschaltung geschaffen, die versehen ist mit: einem nichtflüchtigen Speicherabschnitt zum Speichern von Daten, die einen Sektor-Schutz/-Nichtschutz für jeden Sektor oder jede Sektorgruppe angeben; einem flüchtigen Speicherabschnitt zum Speichern von Daten, die einen Sektor-Schutz/-Nichtschutz für jeden Sektor oder jede Sektorgruppe angeben; und einer Schaltung, die auf den Empfang eines ersten Befehls hin im nichtflüchtigen Speicherabschnitt gespeicherte Daten deaktiviert und im flüchtigen Speicherabschnitt gespeicherte Daten aktiviert. Die Schaltung kann auf den Empfang eines zweiten Befehls hin den ersten Befehl deaktivieren. Der zweite Befehl kann ein Neuschreiben der im nichtflüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten verhindern.
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Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Halbleitervorrichtung, die mit der oben erwähnten Sektorschutzschaltung versehen ist.
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Gemäß einem wiederum weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Sektorschutzverfahren mit folgenden Schritten vorgesehen: bei Abwesenheit eines vorgegebenen Befehls, Schützen eines Sektors oder einer Sektorgruppe, wenn Daten zur Angabe, dass der Sektor oder die Sektorgruppe geschützt werden sollen, in mindestens einem eines nichtflüchtigen Speicherabschnitts zum Speichern von Daten, die einen Sektor-Schutz/-Nichtschutz für jeden Sektor oder jede Sektorgruppe angeben, und eines flüchtigen Speicherabschnitts zum Speichern von Daten, die einen Sektor-Schutz/-Nichtschutz für jeden Sektor oder jede Sektorgruppe angeben, gespeichert sind; und Aktivierung nur von Daten in dem flüchtigen Speicherabschnitt auf den vorgegebenen Befehl hin.
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Das oben aufgeführte Verfahren kann derart ausgelegt sein, dass es einen Schritt enthält, in dem ein Deaktivieren des vorgegebenen Befehls auf den Empfang eines weiteren Befehls hin vorgenommen wird, der ein Neuschreiben der im nichtflüchtigen Speicherabschnitt gespeicherten Daten verhindert.
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Bei der vorliegenden Erfindung besteht keine Notwendigkeit, ein Löschen eines PPB (nichtflüchtiger Speicherabschnitt) in der Sektorschutzschaltung durchzuführen, um ein Neuschreiben des Sektors auszuführen, und ein Neuschreiben kann problemlos durch ein Befehls-Eingangssignal vorgenommen werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der hier aufgeführten Figuren detailliert beschrieben, in denen folgendes gezeigt ist:
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1 zeigt ein Schaltbild einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Sektorschutzschaltung, die in einem nichtflüchtigen Halbleiterspeicher angeordnet ist;
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2 zeigt ein Flussdiagramm einer Sektorneuschreibsequenz zum Neuschreiben eines Sektors, wobei Sektorschutzinformation in einer PPB-Zelle gespeichert ist, die dem neuzuschreibenden Sektor zugeordnet ist;
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3 zeigt ein Blockschaltbild eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers, in dem die Sektorschutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist;
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4 zeigt ein Schaltbild eines einzelnen DPB, das eine DPB-Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung bildet;
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5 zeigt ein Schaltbild eines einzelnen PPB, das eine PPB-Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung bildet; und
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6 zeigt ein Zeitdiagramm eines Betriebsablaufs der Sektorschutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Im Folgenden wird in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen eine Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung gegeben. Obwohl die nachstehend beschriebene Sektorschutzschaltung für jeden Typ nichtflüchtiger Speicher verwendbar ist, wird die Speichervorrichtung nachstehend als Flash-Speicher beschrieben.
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1 zeigt ein Schaltbild der allgemeinen Ausgestaltung der Sektorschutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher eingebettet ist. Der durch die Schaltung implementierte Sektorschutz wird durch zwei Bits erzielt, von denen eines ein PPB ist, das in einer nichtflüchtigen Zelle für jeden Sektor gespeichert ist, und das andere ein DPB ist, das in einer flüchtigen Zelle für jeden Sektor gespeichert ist. Es können ein PPB und ein DPB für jede Sektorgruppe vorgesehen sein, die aus mehreren Sektoren (z. B. vier Sektoren) besteht. In diesem Fall wird der Sektorschutz jeder Sektorgruppe durch ein für jede Sektorgruppe vorgesehenes PPB und ein für jede Sektorgruppe vorgesehenes DPB erzielt.
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Die DPB-Schaltung 11 bildet einen flüchtigen Speicherabschnitt, und die PPB-Schaltung 12 bildet einen nichtflüchtigen Speicherabschnitt. Die DPB-Schaltung 11 weist DPB-Zellen (DPB1–DPBn) auf, von denen jede einem jeweiligen Sektor zugeordnet ist. Die PPB-Schaltung 12 weist PPB-Zellen (PPB1–PPBn) auf, von denen jede einem jeweiligen Sektor zugeordnet ist. Die PPB-Zellen und die PPB-Zellen können in Reihen und Spalten angeordnet sein. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel bilden die DPB-Schaltung 11 und die PPB-Schaltung 12 Spalten, und die Zellen in diesen Schaltungen bilden Reihen.
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Die Ausgangssignale (DPBOUT und PPBOUT) der DPB-Schaltung 11 und der PPB-Schaltung 12 werden an die Drain-Anschlüsse von PMOS-Transistoren 17 und 18 angelegt, bei denen jeweils der Gate-Anschluss geerdet ist, und dem Source-Anschluss wird eine Energieversorgungsspannung Vcc zugeführt. Die DPB-Schaltung 11 und PPB-Schaltung 12 führen einen noch zu beschreibenden Signalverarbeitungsvorgang durch und realisieren einen Sektorschutz zum Verhindern eines hardware-orientierten Programmierens/Löschens des entsprechenden Sektors. Jedes der DPBs in der DPB-Schaltung 11 und jedes der PPBs in der PPB-Schaltung 12 kann durch einen (nicht gezeigten) Dekodierer gewählt werden, der mit der Sektorschutzschaltung verbunden ist, wobei der Dekodierer noch beschrieben wird.
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Wenn sich der gewählte Sektor im geschützten Zustand befindet, gibt die dem Sektor zugeordnete DPB-Zelle ein Niedrigpegel-Signal und die dem Sektor zugeordnete PPB-Zelle ein Hochpegel-Signal aus. Wenn sich hingegen der gewählte Sektor im ungeschützten Zustand befindet, gibt die dem Sektor zugeordnete DPB-Zelle ein Hochpegel-Signal die dem Sektor zugeordnete PPB-Zelle ein Niedrigpegel-Signal aus.
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Das Ausgangssignal DPBOUT aus der DPB-Schaltung 11 durchläuft einen Inverter 19, und das invertierte Signal DPBOUTB wird an einen Anschluss eines NOR-Gatters 16 angelegt. Das Ausgangssignal PBBOUT aus der PPB-Schaltung 12 wird an einen Anschluss eines UND-Gatters 15 angelegt, das mit dem anderen Eingangsanschluss des NOR-Gatters 16 verbunden ist.
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Die Sektorschutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, ein PPBDIS-Signal zu empfangen, das eine Übertragung von Sektorschutzinformation durch irgendeine der PPB-Zellen verhindert. Auf ein Befehlssignal (erster Befehl) hin wird das PPBDIS-Signal aus einem (nicht gezeigten) Befehlsregister zugeführt. Wenn sich das PPBDIS-Signal auf dem hohen Pegel befindet, wird die Übertragung der Sektorschutzinformation aus irgendeiner der PPB-Zellen deaktiviert. Wenn sich das PPBDIS-Signal auf dem niedrigen Pegel befindet, wird die Sektorschutzinformation gültig übertragen.
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Zusätzlich zu dem PPBDIS-Signal kann die Sektorschutzschaltung ein PPBLOCK-Signal empfangen, das von einer (nicht gezeigten) PPB-Verriegelungsschaltung ausgegeben wird. In der PPB-Verriegelungsschaltung ist ein Register vorgesehen, und das Setzen des Registers wird durch ein Befehls-Eingangssignal (zweiter Befehl) durchgeführt. Das PPBLOCK-Signal repräsentiert den Inhalt des Registers. Das PPBLOCK-Signal erlaubt und verhindert das Neuschreiben der PPB-Zellen. Wenn sich das PPBLOCK-Signal auf dem hohen Pegel befindet, ist die Funktion ”Deaktivieren der Übertragung der Sektorschutzinformation mittels der PPB-Zellen” deaktiviert, und die Übertragung der Sektorschutzinformation mittels der PPB-Zellen ist somit aktiviert, um das Neuschreiben der PPB-Zellen zu verhindern. Somit werden die Sektoren, die sich aufgrund der zugeordneten PPB-Zellen im geschützten Zustand befinden, auf dem Hoch-Schutzpegel gehalten. Wenn sich hingegen das PPBLOCK-Signal auf dem niedrigen Pegel befindet, ist die Funktion ”Deaktivieren der Übertragung der Sektorschutzinformation mittels der PPB-Zellen” aktiviert.
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Das PPBLOCK-Signal wird einem NICHT-Gatter 13 zugeführt, welches das Hochpegel-Signal für den niedrigen Pegel des PPBLOCK-Signals (zum Ermöglichen des Neuschreibens der PPB-Zellen) und das Niedrigpegel-Signal für den hohen Pegel des PPBLOCK-Signals (zum Verhindern des Neuschreibens der PPB-Zellen) ausgibt.
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Das Ausgangssignal des NICHT-Gatters 13 wird in einen Eingang eines NAND-Gatters 14 eingegeben, und dem anderen Anschluss dieses Gatters wird das PPBDIS-Signal zugeführt.
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Das NAND-Gatter 14 führt die logische Operation an dem PPBDIS-Signal und dem PPBLOCK-Signal durch. Dann gibt das NAND-Gatter 14 das Niedrigpegel-Signal aus, wenn sich sowohl das PPBDIS-Signal als auch die PBLOCK-Signale auf dem hohen Pegel befinden, und gibt das Hochpegel-Signal aus, wenn sich eines dieser Signal auf dem niedrigen Pegel befindet. Dies bedeutet, dass das NAND-Gatter 14 das Niedrigpegel-Signal nur ausgibt, wenn sich das PPBDIS-Signal in dem Zustand ”Deaktivieren der Übertragung der Sektorschutzinformation mittels der PPB-Zellen” befindet und das PPBLOCK-Signal das Neuschreiben der PPB-Zellen aktiviert. In anderen Fällen gibt das NAND-Gatter 14 das Niedrigpegel-Signal aus.
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Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 14 wird einem Anschluss des UND-Gatters 15 zugeführt, das über den anderen Anschluss das Signal PPBOUT von der PPB-Schaltung 12 empfängt. Dann führt das UND-Gatter 15 die logische Operation an den empfangenen Signalen durch. Das UND-Gatter 15 gibt das Hochpegel-Signal nur aus, wenn sich das Ausgangssignal des NAND-Gatters 14 und das Signal PPBOUT aus der PPB-Schaltung 12 beide auf dem hohen Pegel befinden. Dies bedeutet, dass das UND-Gatter 15 das Hochpegel-Signal nur ausgibt, wenn sich mindestens eines des PPBDIS-Signals und des PPBLOCK-Signals entweder in dem Zustand ”Aktivieren der Übertragung der Sektorschutzinformation mittels der PPB-Zellen” oder in dem Zustand ”Verhindern des Neuschreibens der PPB-Zellen” befindet (der Ausgang des NAND-Gatters 14 befindet sich auf dem Hochpegel), und zwar unter der Bedingung, dass der gewählte Sektor sich mittels der ihm zugeordneten PPB-Zelle im geschützten Zustand befindet.
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Das Ausgangssignal des UND-Gatters 15 wird einem Anschluss des NOR-Gatters 16 zugeführt, das über den anderen Anschluss das Signal DPBOUTB von der DPB-Schaltung 11 empfängt. Dann führt das NOR-Gatter 16 die logische Operation an den empfangenen Signalen durch. Das NOR-Gatter 16 gibt das Hochpegel-Signal nur aus, wenn sich das Ausgangssignal des UND-Gatters 15 und das Signal DPBOUTB aus der DPB-Schaltung 11 beide auf dem hohen Pegel befinden. Dies bedeutet, dass das NOR-Gatter 16 das Hochpegel-Signal nur ausgibt, wenn sich mindestens eines des PPBOUT-Signals und des Ausgangssignals des NAND-Gatters 14 nicht in dem geschützten Zustand aufgrund der dem gewählten Sektor zugeordneten PPB-Zelle befindet, oder sich in dem Zustand des Ermöglichens des Neuschreibens der PPB-Zellen befindet und sich nicht in dem geschützten Zustand aufgrund der dem gewählten Sektor zugeordneten DPB-Zelle befindet, und zwar unter der Bedingung, dass die mittels der PPB-Zellen erfolgende Übertragung der Sektorschutzinformation deaktiviert ist (der Ausgang des UND-Gatters 15 befindet sich auf dem niedrigen Pegel).
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In der oben beschriebenen Weise gibt die Sektorschutzschaltung das Signal SPB für den Sektorschutz an eine Schaltung zum Steuern der Zustände der Sektoren aus (eine nicht gezeigte Zustandssteuerschaltung).
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Die DPB-Schaltung 11, die mit den DPB-Zellen versehen ist, setzt das Signal DPBOUT auf den niedrigen Pegel, wenn sich der gewählte Sektor im geschützten Zustand befindet, wodurch das Signal SPB auf dem niedrigen Pegel liegt. Somit wird die Information, die angibt, dass der gewählte Sektor sich im geschützten Zustand befindet, an die Zustandssteuerschaltung übermittelt, so dass ein Programmieren/Löschen des gewählten Sektors verhindert wird.
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Die PPB-Schaltung 12, die mit den PPB-Zellen versehen ist, setzt das Hochpegel-Signal PPBOUT, wenn sich der gewählte Sektor im geschützten Zustand befindet, so dass die auf den PPB-Zellen basierende Sektorschutzinformation verfügbar ist. Jedoch kann aufgrund des Vorhandenseins des NAND-Gatters 14 für die Signale PPBDIS und PPBLOCK die Sektorschutzinformation nicht aus der PPB-Schaltung 12 übertragen werden, wenn das Signal PPBDIS, das die mittels der PPB-Zellen erfolgende Übertragung von Sektorschutzinformation aktiviert und deaktiviert, sich auf dem hohen Pegel befindet. Somit kann nur die Sektorschutzinformation, die in DPB-Zellen gespeichert ist, welche flüchtige Zellen sind, selektiv aktiviert werden.
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In dem Fall jedoch, dass Information zum Verhindern des Neuschreibens in dem Register in der PPB-Verriegelungsschaltung gesetzt ist, befindet sich das PPBLOCK-Signal auf dem hohen Pegel, und das PPBDIS-Signal (das eine mittels der PPB-Zellen erfolgende Übertragung der Sektorschutzinformation verhindert) wird somit deaktiviert, so dass die in den PPB-Zellen befindliche Sektorschutzinformation gültig übertragen werden kann.
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2 zeigt ein Flussdiagramm einer Sequenz zum Neuschreiben eines Sektors in einem Fall, in dem der Sektor zum Neuschreiben gewählt ist und die diesem Sektor zugeordnete PPB-Zelle die Sektorschutzinformation speichert, wobei die Sequenz durch die Sektorschutzschaltung der vorliegenden Erfindung realisiert wird.
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Es wird ein Befehl ausgegeben, der eine Übertragung der in den PPB-Zellen gespeicherten Sektorschutzinformation deaktiviert (Schritt S101). Das Befehlsregister gibt das PPBDIS-Signal aus, das den hohen Pegel führt (Schritt S102).
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Wenn die Sektorschutzinformation in der dem gewählten Sektor zugeordneten DPB-Zelle gespeichert ist (JA in Schritt S103), wird ein neuer Befehl ausgegeben (Schritt S104), so dass die in der DPB-Zelle befindliche Schutzinformation entriegelt wird (Schritt S105). Wenn hingegen die Sektorschutzinformation nicht in der DPB-Zelle gespeichert ist (NEIN in Schritt S103), rückt der Vorgang auf Schritt S106 vor.
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Ein Befehl zum Programmieren oder Löschen wird für den betreffenden Sektor ausgegeben (Schritt S106). Wenn das Neuschreiben der PPB-Zellen nicht verhindert ist (PPBLOCK = L in Schritt S107), wird das Neuschreiben des Sektors ausgeführt (Schritt S108). Wenn hingegen das Neuschreiben der PPB-Zellen verhindert ist (PPBLOCK = H in Schritt S107), wird ein Neuschreiben des Sektors nicht ausgeführt, sondern der Sektor ist vor Neuschreiben geschützt (Schritt S109).
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Gemäß einer Alternative kann ein Befehl zum Deaktivieren der Übertragung der in den PPB-Zellen gespeicherten Sektorschutzinformation ausgegeben werden, nachdem die Schutzinformation in den DPB-Zellen entriegelt worden ist.
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In der oben beschriebenen Weise kann der Benutzer den Sektor leicht neuschreiben, selbst wenn die Schutzinformation in der zugeordneten PPB-Zelle gespeichert ist.
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3 zeigt ein Blockschaltbild eines nichtflüchtigen Halbleiterspeichers, der mit der oben beschriebenen Sektorschutzschaltung versehen ist. In dieser Figur bezeichnet das Symbol /WE ein Schreibaktivierungssignal zur Schreibsteuerung, /BYTE ein Byte-Signal, /CE ein Chipaktivierungssignal zum Wählen eines Chips, auf den zugegriffen werden soll, und /OE ein Ausgabeaktivierungssignal, das zum Steuern des Ausgebens aus dem gewählten Signal verwendet wird. Die Signale /WE, /BYTE und /CE werden einer Zustandssteuerschaltung 201 zugeführt, die mit einem Befehlsregister 202 versehen ist, und die Signale /CE und /OE werden einer Logikschaltung 208 zugeführt, die das Ausgeben vom Chip steuert.
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Die Zustandssteuerschaltung 201 und das Befehlsregister 202 werden beschickt mit den Steuersignalen /WE, /BYTE und /CE, die extern zugeführt werden, einem Adress-Signal, das über einen Adress-Bus zugeführt wird, und einem Datensignal, das über einen Datenbus zugeführt wird, und mit Steuer-, Programmier-, Lösch- und Sektor-Schutz für eine interne Schaltung.
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Die Zustandssteuerschaltung 201 gibt Signale an eine Hochspannungserzeugungsschaltung 205, die Programmier/Lösch-Spannungen erzeugt, mit denen das Programmieren und das Löschen durchgeführt werden. Die Zustandssteuerschaltung 201 treibt einen Y-Dekodierer 210 und einen X-Dekodierer 211, die durch einen Adresshaltespeicher 209 gesteuert werden. Die Zustandssteuerschaltung 201 tauscht Signale mit einem Zeitgeber 206 aus, um eine Steuerzeit zu handhaben.
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Der nichtflüchtige Halbleiterspeicher ist mit einer Zell-Matrix 213 versehen, in der sich ein Array von Zellen befindet. Die Zell-Matrix 213 weist Sektoren auf, die jeweils Zellen enthalten können, welche in Reihen und Spalten angeordnet sind.
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Der X-Dekodierer 211, bei dem es sich um einen Reihen-Dekodierer der Zell-Matrix 213 handelt, empfängt die extern erzeugte Adresse oder einen Teil derselben, und er wählt und aktiviert eine der Reihen von Speicherzellen auf der Sektor-Basis.
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Der X-Dekodierer 211 empfängt die Adresse über den Adress-Bus und wählt eine der Reihen-Leitungen, die durch die Adresse bezeichnet sind. Dann setzt der X-Dekodierer 211 die gewählte Reihen-Leitung auf eine gegebene Spannung, um die mit dieser verbundenen Zellen zu aktivieren, und setzt diese Reihen auf einen anderen Spannungspegel, um diejenigen Speicherzellen zu deaktivieren, die mit anderen Reihen-Leitungen verbunden sind, auf denen Spannungen auftreten können.
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Ein Y-Gatter 212 reagiert auf ein Signal aus dem Y-Dekodierer 212 und wählt eine der durch das Signal bezeichneten Spalten-Leitungen.
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Der hier beschriebene Speicher weist einen Leseverstärker/Komparator 214 auf, der den Spannungspegel auf der Spalten-Leitung detektiert, die den Daten entspricht, die in der mittels Adressierung einem Zugriff unterliegenden Speicherzelle gespeichert sind, und der Verstärker vergleicht den detektierten Spannungspegel mit einer gegebenen Referenzspannung, wobei das Vergleichsergebnis ausgegeben wird.
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Der hier beschriebene Speicher ist mit einem I/O-Puffer 215 zur Daten-Eingabe und -Ausgabe versehen. Der I/O-Puffer 215 ist mit dem Leseverstärker 214 verbunden und verbindet die dem Zugriff unterliegende Speicherzelle mit I/O-Datenstiften, die nicht gezeigt sind.
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Eine Sektorschutzschaltung 203 gemäß der vorliegenden Erfindung wählt eine der DPB-Zellen in der DPB-Schaltung 11 und eine der PPB-Zellen in der PPB-Schaltung 12, und zwar entsprechend Signalen WSZH(h) und WSZV(v) aus einem Dekodierer, der mit dem Adress-Bus verbunden ist. Der mit der obigen Schaltung implementierte Sektorschutz wird durch zwei Bits realisiert, von denen eines das PPB, das in der nichtflüchtigen Zelle für jeden Sektor gespeichert ist, und das andere das DPB ist, das in der flüchtigen Zelle für jeden Sektor gespeichert ist. Alternativ kann ein Paar aus PPB und DPB einer Gruppe mehrerer Sektoren (z. B. vier Sensoren) zugeordnet sein, um den Sektorschutz zu realisieren. In diesem Fall ist der Sektorschutz durch ein jeder Sektorgruppe zugeordnetes PPB und ein jeder Sektorgruppe zugeordnetes DPB realisiert.
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Auf der Basis des Befehls-Eingangssignals werden an die Sektorschutzschaltung 203 ein LOCK/UNLOCK-Signal für das Setzen der DPB-Zellen, das vom Befehlsregister 202 übermittelte PPDDIS-Signal und ein von diesem übermitteltes Steuersignal WEXBB zugeführt. Die Sektorschutzschaltung 203 verarbeitet die oben angeführten Signale und gibt ein daraus resultierendes Signal als SPB-Signal an die Zustandssteuerschaltung 201 aus. Eine PPB-Verriegelungsschaltung 207, die mit einem Register 216 versehen ist, gibt Information, die zuvor in dem Register 216 gespeichert wurde, an die Sektorschutzschaltung 203 aus.
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Bei dem nichtflüchtigen Halbleiterspeicher der vorliegenden Erfindung setzt die in der zweiten Schutzschaltung 203 vorgesehene DPB-Schaltung das Signal DPBOUT auf einen niedrigen Pegel und somit das Signal SPB auf den niedrigen Pegel, wenn sich der durch den Befehl gewählte Sektor im geschützten Zustand befindet. Somit wird die Information, die angibt, dass sich der gewählte Sektor im geschützten Zustand befindet, an die Zustandssteuerschaltung übermittelt, so dass ein Programmieren und Löschen des Sektors verhindert werden kann.
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Die in der Sektorschutzschaltung 203 vorgesehene PPB-Schaltung setzt PPBOUT auf den hohen Pegel, wenn sich der durch den Befehl gewählte Sektor im geschützten Zustand befindet, so dass die Sektorschutzinformation verfügbar wird. Es ist jedoch zusätzlich das NAND-Gatter für PPBDIS und PPBLOCK vorgesehen, so dass die Sektorschutzinformation aus der PPB-Schaltung daran gehindert wird, übertragen zu werden, wenn sich das auf das Befehls-Eingangssignal bezogene PPBDIS auf dem hohen Pegel befindet. Anzumerken ist, dass, falls Information zum Verhindern eines Neuschreibens von PPB definiert ist, das PPBLOCK-Signal auf den Hochpegel schaltet und die Funktion von PPBDIS deaktiviert wird.
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4 zeigt ein Schaltbild einer beliebigen der DPB-Zellen, welche die DPB-Schaltung bilden. Die Ausgangssignale (WSZH(h), WSZV(v)) aus dem Dekodierer, welche die DPB-Wählsignale bilden, werden einem NAND-Gatter 31 zugeführt, das den Niedrigpegel nur ausgibt, wenn (WSZH(h) und WSZV(v)) sich beide auf dem hohen Pegel befinden. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 31 wird in das NICHT-Gatter 32 eingegeben, welches das Hochpegel-Signal in Falle des niedrigen Pegels des Eingangssignals und das Niedrigpegel-Signal im Falle des hohen Pegels des Eingangssignals ausgibt. Das Ausgangssignal des NICHT-Gatters 32 wird an Gate-Anschlüsse von MOS-Transistoren 36 und 39 angelegt.
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Die DPB-Setzschaltung 33 setzt das DPB entsprechend dem LOCK-Signal- und dem UNLOCK-Signal aus der Zustandssteuerschaltung 201 auf der Basis des Befehls-Eingangssignals. Die DPB-Setzschaltung 33 ist eine Flipflop-Schaltung, die aus zwei MOS-Transistoren (34a, 34b) und zwei Invertern (35a, 35b) besteht. Das LOCK-Signal wird an den Gate-Anschluss des MOS-Transistors 34a angelegt, und das UNLOCK-Signal wird an den Gate-Anschluss des MOS-Transistors 34b angelegt.
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Die DPB-Setzschaltung 33 gibt auf der Basis des Schaltens der beiden MOS-Transistoren 34a und 34b zwischen EIN und AUS ein Impulssignal aus. Das Impulssignal wird dann an den Gate-Anschluss eines MOS-Transistors 40 angelegt, der mit dem MOS-Transistor 39 verbunden ist, und dem Drain-Anschluss des MOS-Transistors 38 wird das Rücksetz-Signal RESET zugeführt. Das Schreiben des DPB wird ausgeführt, indem das Schreib-Signal WEXBB aus der Zustandssteuerschaltung 201 an den Gate-Anschluss des Transistors 37 angelegt wird.
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Der Schutz/Nichtschutz der DPB-Zellen wird durch Ausgeben des Befehls bezeichnet. Wenn der /WE-Stift nach dem Ausgeben des Befehls auf den niedrigen Pegel geschaltet wird, schaltet das Signal WEXBB auf den hohen Pegel, und das Schreiben des Sektors, der durch (WSZH(h) und WSZV(v)) auf der Basis des LOCK/UNLOCK-Zustands gewählt ist, wird während dieser Zeit durchgeführt.
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5 zeigt ein Schaltbild einer beliebigen der PPB-Zellen, welche die PPB-Schaltung bilden. Die Ausgangssignale (WSZH(h), WSZV(v)) aus dem Dekodierer, welche die PPB-Wählsignale bilden, werden dem NAND-Gatter 41 zugeführt, das den Niedrigpegel-Signal nur ausgibt, wenn (WSZH(h) und WSZV(v)) sich beide auf dem hohen Pegel befinden. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters wird in ein NICHT-Gatter 42 eingegeben, welches das Hochpegel-Signal ausgibt, wenn sich das Eingangssignal auf dem niedrigen Pegel befindet, und das Niedrigpegel-Signal ausgibt, wenn sich das Eingangssignal auf dem hohen Pegel befindet. Das Ausgangssignal des NICHT-Gatters 42 wird an Gate-Anschlüsse der MOS-Transistoren 43 und 48 angelegt.
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Das Schreiben der PPB-Zellen wird für jede Zelle entsprechend einem von außerhalb des Speichers her zugeführten Programmbefehl derart durchgeführt, dass die hohe Spannung an einen Anschluss VPROG angelegt wird und eine hohe Spannung an einen Gate-Anschluss WRG zum Lesen/Schreiben angelegt wird, welcher der Zelle zugeordnet ist, die durch (WSZH(h) und WSZV(v)) mittels eines Signals PPBPROG gewählt ist. Das Löschen der PPB-Zellen wird ausgeführt durch Anlegen einer negativen hohen Spannung an den Gate-Anschluss WRG und einer positiven hohen Spannung an einen externen Eingangsanschluss PPBERSH zum Löschen.
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Der Gate-Anschluss WRG zum Schreiben/Lesen ist mit den MOS-Transistoren 49 und 50 verbunden, die eine Ladungsspeicherungsschicht wie die Kernzellen aufweisen und sich eine Ladungsspeicherungsschicht und ein Steuer-Gate teilen, das mit dem Anschluss-WRG verbunden ist. Jeder der MOS-Transistoren 49 und 50 weist den jeweiligen Drain-Anschluss auf. Der Transistor 49 wird zum Programmieren verwendet, und der Transistor 50 wird zum Lesen verwendet. Der Anschluss VPROG für das Programmieren ist mit den Source-Anschlüssen der beiden P-Kanal-MOS-Transistoren 45 und 46 verbunden. Der Drain-Anschluss des P-Kanal-MOS-Transistors 45 ist mit dem Gate-Anschluss des P-Kanal-MOS-Transistors 46 verbunden, und der Drain-Anschluss des P-Kanal-MOS-Transistors 46 ist mit dem Drain-Anschluss des MOS-Transistors 49 verbunden. Die dem Signal PPBPROG entsprechende Spannung wird an das Gate des MOS-Transistors 44 angelegt, der in Reihe mit dem MOS-Transistor 43 geschaltet ist, und das Ausgangssignal des MOS-Transistors 44 wird an das Gate des P-Kanal-MOS-Transistors 46 angelegt. Der Knotenpunkt PPBERSH ist gemeinsam für sämtliche PPB-Zellen vorgesehen, die alle auf einmal gelöscht werden.
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6 zeigt ein Zeitdiagramm eines Betriebsablaufs der Sektorschutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie zuvor bereits beschrieben worden ist, gibt, wenn sich der gewählte Sektor im geschützten Zustand befindet, die dem gewählten Sektor zugeordnete DPB-Zelle das Niedrigpegel-Signal aus, und die PPB-Zelle gibt das Hochpegel-Signal aus.
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Im Gegensatz dazu gibt, wenn sich der gewählte Sektor im nichtgeschützten Zustand befindet, die dem gewählten Sektor zugeordnete DPB-Zelle das Hochpegel-Signal aus, und die PPB-Zelle gibt das Niedrigpegel-Signal aus. In dem gezeigten Zeitdiagramm liegt das Signal DPBOUTB auf dem niedrigen Pegel, und das Signal PPBOUT liegt auf dem hohen Pegel, so dass der gewählte Sektor sich im geschützten Zustand befindet.
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Die Übertragung der Sektorschutzinformation mittels der PPB-Zellen ist deaktiviert, wenn sich das PPBDIS-Signal auf dem hohen Pegel befindet, und sie ist aktiviert, wenn sich das PPBDIS-Signal auf dem niedrigen Pegel befindet.
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Wie in dem Zeitdiagramm gezeigt ist, wechselt synchron mit dem Schreibsteuersignal /WE der Pegel des PPBDIS-Signals aus dem aktivierten Zustand, indem die Sektorschutzinformation durch die PPB-Zellen gültig übertragen werden kann, in den deaktivierten Zustand.
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Während dieser Zeit ist, wenn sich das PPBLOCK-Signal auf dem niedrigen Pegel befindet (6A), die durch das PPBDIS-Signal veranlasste Funktion ”Deaktivieren der Übertragung der Sektorschutzinformation mittels der PPB-Zellen” aktiviert, und somit wird das auf dem Hochpegel befindliche Signal SPB ausgegeben.
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Wenn sich hingegen das PPBLOCK-Signal auf dem hohen Pegel befindet (6B), wird die durch das PPBDIS-Signal veranlasste Funktion ”Deaktivieren der Übertragung der Sektorschutzinformation mittels der PPB-Zellen” deaktiviert, und somit wird das auf dem Niedrigpegel befindliche Signal SPB ausgegeben.
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Dies bedeutet, dass das SPB-Signal, bei dem es sich um das Sektorschutzsignal handelt, dann, wenn sich das PPBLOCK-Signal auf dem niedrigen Pegel befindet (6A), auf den hohen Pegel schaltet. Wenn sich hingegen das PPBLOCK-Signal auf dem hohen Pegel befindet (6B), wird das SPB-Signal auf dem niedrigen Pegel gehalten.
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Die Tabelle 1 zeigt den Inhalt der betreffenden Zellen bei der Ausführung des Sektorschutzes durch die Sektorschutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei ”0” den Sektor-Nichtschutzzustand und ”1” den Sektor-Schutzzustand bezeichnet. Tabelle 1
| FALL | DPB | PPB | SEKTORSCHUTZZUSTAND | PPB-VERRRIEGELUNGSBIT GESETZT | SEKTORSCHUTZ-BIT IM PPB-DEAKTIVIERUNGSZUSTAND |
| 1 | 0 | 0 | NEIN | NEIN | - |
| 2 | 1 | 0 | JA | NEIN | DPB |
| 3 | 0 | 1 | JA | NEIN | - |
| 4 | 1 | 1 | JA | NEIN | DPB |
| 5 | 0 | 0 | JA | JA | - |
| 6 | 1 | 0 | JA | JA | DPB |
| 7 | 0 | 1 | JA | JA | DPB |
| 8 | 1 | 1 | JA | JA | DPB & PPB |
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Wie oben beschrieben, wird in dem gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehenen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher der Befehl zum Ausgeben nur der DPB-Daten in dem Fall gegeben, dass sich mindestens eines des PPB der auf der Sektorbasis definierten nichtflüchtigen Zelle und des DPB der auf der Sektorbasis definierten flüchtigen Zelle im programmierten Zustand befindet. Dadurch wird es möglich, den Sektor neuzuschreiben, ohne die PPB-Zellen zusammen zu löschen.
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Wenn das PPBLOCK, der das Neuschreiben von PPB verhindert, gesetzt ist, wird der Befehl zum Aktivieren nur von DPB-Daten deaktiviert.
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Die vorliegende Erfindung schafft einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher, der in der Lage ist, die Sektoren neuzuschreiben, ohne die PPB-Zellen zu löschen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf nichtflüchtige Halbleiterspeichervorrichtungen beschränkt, die hauptsächlich Information speichern, wie z. B. Flash-Speicher, sondern umfasst auch eine Halbleitervorrichtung, die den nichtflüchtigen Halbleiterspeicher als Teil der Vorrichtung enthält, wie z. B. ein System-LSI.
