DE2531382A1 - Halbleiterspeicher zum blockorientierten lesen und schreiben - Google Patents
Halbleiterspeicher zum blockorientierten lesen und schreibenInfo
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- G11C16/0466—Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells with charge storage in an insulating layer, e.g. metal-nitride-oxide-silicon [MNOS], silicon-oxide-nitride-oxide-silicon [SONOS]
Description
ö 27 IDSTEIN
FRIEDENSSTRASSE 29/31
TELEFON: IDSTEIN 8237 ρ 184024
FRIEDENSSTRASSE 29/31
TELEFON: IDSTEIN 8237 ρ 184024
C 24537
SFFRRY RAND CORPORATION, New Yorks N0 I„/U° S0 Ac
Halbleiterspeicher «aci blockord entiert-an Lasen und
Schreiben
Pie Erfindung betrifft Speicherschaltungen für Rechenautomaten, in
deren Feldeffekt-Transistoren mit veränderbarem Schwellwert und isolierter Torelektrode als Speicherzellen verwendet werden,
In der USA-Patentschrift Nr0 3.508.211 mit der Be si ei aiming: "Electrically
Alterable Noa-Deotjructiv© Readout Field Effect Transistor Memory"
und in der USA-Patentschrift Nr. 3.590.337 mit der Bezeichnung; "Plural Dielectric Layered Electrically Alterable Non-Destructive
Readout Memory Element" von H. A„ R. Wegener sind verschiedene als
Speicherelemente brauchbare Feldeffekt-Transistoren mit veränderbarem Sohwellwert und isolierter Torelektrode erläutert. Ihr Leitungsschwellwert
kann dadurch elektrisch abgeändert werden, daß zwischen der Torelektrode und der Unterlage eine binäre Spannung angelegt wird,
die eine vorgegebene, endliche Größe übersteigt. Durch ihre Polung ist
die Richtung festgelegt, in der der Schwellwert geändert wird. Wenn an der Torelektrode eine feste Abfragespannung angelegt wird, deren
Wert zwischen den beiden Leitungsschwellwerten liegt, denen je eine
Binärzahl zugeordnet ist, kann der binäre Zustand des Transistors bei einer Prüfung der Größe des über die Quellen- und Zugelektroden
laufenden Stromes abgefühlt werden. Wegen der unzureichenden Größe der Abfragespannung wird der zuvor vorhandene Leitungsschwellwert
nicht verändert, so daß das Lesen nichtlöschend erfolgt.
Ferner sind die Schaltungen mit den blockorientierten Halbleiterspeichern
bislang derart konstruiert, daß die Kosten beim Lesen und Schrei-
-I-
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ben im Falle des ssufall evert eil ten Zugriffes vermindert und kürzere
Lese- und Schreibsseiten erreicht werden.
Gemäß der Erfindung laufen die Ein- und Ausgabe-Operationen eines
blockorientierten Halbleiterspeichers zum Lesen und Schreiben im Multiplexbetrieb ab, so daß die Arbeitsfolge einer solchen Speicherschaltung
mit der Arbeitsfolge der Speicherzellen in Einklang gebracht werden kann, die einen Feldeffekt-Transistor mit veränderbare»
Bchwellwert und isolierter Torelektrode enthalten«
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert. Es stellen dar?
Figur 1 die Organisation der Komponenten, die in einem einzelnen
blockorientierten Halbleiterspeicher zum Lesen und Schreiben gemäß der Erfindung angewendet werden,
Figur 2 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Art und Weise,
wie eine Ansah! von blockorientierten Halbleiterspeichern in einem Speichersystem benutzt wird,
Figur 3 ein Schaltbild, das angibt, wie eine Anordnung von Feldeffekt-Transistoren
mit veränderbarem Schwellwert und isolierter Torelektrode in der Praxis verbunden werden kann,
Figur 4 das Schaltbild eines Schieberegisters für die praktische
Ausführungsform der Erfindung und
die Figuren 5 und 6 Auftragungen über der Zeit zur Veranschaulichung
der Arbeitsfolgen bei der Ausführungsform der Erfindung.
In der Figur 1 sind die Komponenten angegeben, die einer einzelnen
blockorientierten Halbleiter-Speichereinheit zum Lesen und Schreiben zugeordnet sind. Die Feldeffekt-Transistoren mit veränderbarem Lei-
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tungsschwellwert sind als Matrix von Speicherzellen 11 angeordnet,
die in typischer Weise 128 horizontale Blockzeilen und 64 vertikale Wortspalten enthält» Ein spezieller Block Speicherzellen wird von einem
Blockdecodierer 13 über eine Puffersehaltung 15 in Abhängigkeit von den Adreßbefehlen angewählt, die an Klemmen X-^ - I« empfangen
werden. Vorzugsweise können von Adressen-Negatoren 17 die Komplemente der empfangenen Adreßsignale gebildet werden, damit auf zwei Schienen
herankommende Adreßsignale in der Schaltmatrix mit NOE- und -NAND-Verknüpfungsgliedern
innerhalb des Blockdecodierers zur Verfügung stehen.
Während eines Lesezyklus können die einzelnen in den Speicherzellen
eines gegebenen Blockes untergebrachten Informationsbits auf ein Lesebefehlssignal
hin gleichzeitig in ein Schieberegister 19 eingeblendet werden, aus dem diese Information seriell unter der Mitwirkung von
Taktsignalen 0-, - 0, *n eine Datenausgabe-Pufferschaltung 21 gelangt.
Außerdem läuft die aus dem Schieberegister 19 ausgelesene Information durch seine eigenen Stufen zurück, damit sie später zur
Auffrischung der verschiedenen Speicherzellen benutzt werden kann.
Umgekehrt können während eines Schreibzyklus die einzelnen Informationsbits
auf ein Schreibbefehlssignal hin über eine Dateneingabe-emne
seriell in das Schieberegister eingelassen werden, und dann werden sie gleichzeitig in die Speicherzellen des gewählten Blockes eingeblendet
♦
Im selben Zeitpunkt, in dem gerade die Information während des Lesezyklus
aus dem Schieberegister ausgelesen wird, sind alle Transietoren in den Speicherzellen des gewählten Blockes einer Folge von Spannungen
unterworfen, die diese zum Empfang eines Rückschreib signals aus dem Schieberegister vorbereitet. Wenn die Information während des
Schreibzyklus gerade seriell in das Schieberegister eingespeist wird, werden die Speichertransistoren in ähnlicher Weise innerhalb der gewählten
Blockzeile gerade einer Folge von Arbeitsspannungen «uegtsetrt,
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die diese Transistoren zum Empfang neuer Daten vorbereitet»
In der Figur 2 ist eine Anzahl blockorientierter Halbleiterspeicher
zum Lesen und Schreiben in einem typischen Hauptspeicher veranschaulicht,* sie stimmt mit der Anzahl Bit in einem zu verarbeitenden Wort
überein* Wenn also jede blockorientierte Speichereinheit 2n Blockzeilen
und a Wörter je Block enthält, können 2n unterschiedliche
Folgen von m Wörtern, die je R Bits enthalten, im Speicher der Figur
2 untergebracht werden.
Das Konzept der blockorientierten Halbleiterspeicher wurde deshalb
entwickelt, weil die Lese- und Schreibzeiten kürzer sind, als sie bei Speichern sum Lesen und Schreiben mit zufallsverteiltem Zugriff
erreicht werden können. Die Zugriffszelt in einem Speichersystem ist
nämlich die Summe aus der Verzögerung bei der Signalübertragung zwischen der zentralen Rechenanlage und dem Speicher und aus der Zugriff
szeit des Speichers selbst. Sobald die Zugriffszeiten zum Hauptspeicher kürzer werden, wird die Verzögerung der Signalübertragung
zwischen der zugeordneten zentralen Rechenanlage und dem Speicher zu einem zunehmend großen Teil der Zugriffszeit des Systems gemacht.
Ein blockorientierter Speicher umgeht diese Zeitschranke, weil die
zentrale Rechenanlage Blöcke von Wörtern anstelle einzelner Wörter
verarbeiten muß» Bei den blockorientierten Halbleiterspeichern wird
die Übertragungszeit zwischen der zentralen Rechenanlage und dem Speicher über alle in einem Block enthaltenen Wörter gemittelt. Obgleich
die zentrale Rechenanlage über einen lokalen Speicher zum Festhalten der Blöcke mit Wörtern verfügen muß, die aus dem Hauptspeicher
erhalten sind« ist die Arbeitsgeschwindigkeit eines solchen lokalen Speichers weit größer als die des blockorientierten Speichers,
so daß, insgesamt gesehen, eine Zeitverküraung verfügbar ist.
Jedesmal wenn der wortorientierte Hauptspeicher von der zentralen Rechenanlage adressiert wird, müssen beim Lesen und Schreiben m Wörter
in einer vorgegebenen Folge zwischen ihm und dem lokalen Speicher
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übertragen werden. Beispielsweise kann das Speichersystem der Figur
2 2' = 128 unterschiedliche Folgen speichern, die je 64 Wörter mit R
Bits enthalten.
Bemäß der Erfindung kann die Matrix der Speicherzellen 11 entsprechend
der Figur 3 konstruiert sein, wobei 128 horizontale Blockzeilen von Speichertransistoren in 6L vertikalen Wortspalten auf einer gemeinsamen
Unterlage angeordnet sind, der in Abhängigkeit von einem MS-Wahlsignal passende Spannungen ^motjd zugeleitet werden. Ein solcher
Transistor 23 weist wie alle Speichertransistoren eine Torelektrode
25, die über eine Blockleitung 27 mit den Torelektroden der übrigen Transistoren desselben Blockes und der entsprechenden Klemme
der Pufferschaltung 15 (Figur 1) verbunden ist, ferner eine Zugelektrode 29, die über eine gemeinsame Zugleitung an allen Speichertransistoren
derselben vertikalen Wortspalte und über einen Wortleitungs-Treibtransistor
31 (Figur 1) an einer Quelle von Treibspannungen Y^j)
angeschlossen ist, und schließlich eine Quellenelektrode 33 auf, die über eine gemeinsame Quellenleitung an den Quellenelektroden aller
übrigen Speichertransistoren an derselben vertikalen Wortleitung und
über einen Einblendtransistor 35 (Figur 1) an einer entsprechenden
Stufe des Schieberegisters 19 angelegt ist·
Nachdem der Decodierer 13 an seinen Klemmen X·, - X« ein AdreÖsignal
empfangen hat, bewirkt eine Steuerspannung V^j ein Schaltsignal auf
einer Ausgangsleitung, die dem empfangenen Adreßsignal zugeordnet ist.
Die Pufferschaltung 15 enthält als Durchlaßschaltung einzelne Schalttransistoren,
die jeder Blockzeile der Matrix entsprechen. Alle diese Transistoren sind derart verbunden, daß in Abhängigkeit von einem an
der entsprechenden Ausgangsleitung des Decodierers 13 erscheinenden Schaltsignal eine Pufferspannung V als Zeitgabesignal an der Torelektrode
der Speichertransistoren im zugehörigen Block angelegt wird.
Wie aus den eingangs genannten USA-Patentschriften von W. A· R. Wegener
bekannt ist, ist die in den Speichertransistoren untergebrachte
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(ο
Information entweder eine hohe oder niedrige Spannung des Leitungsschwellwertes,
unter der Annahme, daß p-Kanal -Transistoren mit direkter
Verschiebung benutzt werden, verschiebt eine negative Schreibspannung
zwischen der Torelektrode und der Unterlage die Schwellwertspannung zu ihrem hohen, negativen Wert, während die entsprechende
positive Schreibspannung den Schwellwert nach unten ins Positive verlegte
Folglich müssen den Speichertransistoren Spannungen zwischen der Torelektrode und der Unterlage mit beiden Polungen zugeleitet
werden. Die Pufferschaltung bildet dabei ein zweckmäßiges Hilfsmittelj
in Abhängigkeit von der Polung der Pufferspannung V Spannungen
beider Polungen an die Torelektroden heranzubringen.
Das Schieberegister 19 ist ein Gerät zur Umwandlung einer Parallelübertragung
in eine serielle Übertragung bssw. umgekehrt und weist entsprechend ,Jeder vertikalen Wortspalte der Matrix eine Stufe auf.
Alle diese Stufen können gleichzeitig mit der gemeinsamen Quellenleitung der entsprechenden Wortspalte von einem Einblendtransistor 35
verbunden oder abgeschnitten werden, wenn dieser eine Einblendspannung empfängt. Bas Schieberegister ist ein dynamisches Register mit
4 Phasen, das 64 Stufen aufweist und die Daten wiederaufnehmen kann,
wenn sie während des Lesezyklus benötigt werden.
In der Figur 4 sind die typischen Stufen des Schieberegisters ausführlich
gezeigt; insbesondere ist erkennbar, wie durch Multiplexbetrieb die Geschwindigkeit, mit der die Informationen durch das Register
unter der Mitwirkung eines Taktgebers hindurchgeschleust werden, verdoppelt werden kann. Wie beachtet, sei, sind die Stufen in zwei
Gruppen eingeteilt, denen eine gerade bzw. ungerade Zahl zugeordnet ist. In der entsprechenden Wortspalte (Figur 4) sind alle Stufen mit
der gemeinsamen Quellenleitung verbunden. Folglich ist die Stufe 37
über eine Quellenleitung 39 an die Wortspalte 2 und die Stufe 41
über eine Quellenleitung 43 an die Wortspalte 64 angeschlossen. In
ähnlicher Weise gehört die Stufe 45 zur vertikalen Wortspalte 1 und
die Stufe 47 stir vertikalen Wortspalte 63. Die Zwischenstufen in den
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unteren und oberen Gruppen sind mit den übrigen ungeradzahligen bzw.
geradzahligen Wortspalten verbunden» Der Aufbau des Schieberegisters kann am besten in Verbindung mit der zeitlichen Auftragung der Figur
5 verstanden werden, wobei zu beachten ist, daß jede Stufe ein von Taktpulsen 0^ und 02 erregtes Transistor-Teilernetzwerk und ein weiteres
Netzwerk dieser Art enthält, das von Taktpulsen 0, und 0, eingeschaltet
wird»
Wie aus der Auf tragung der Figur 5 hervorgeht, fallen in der Zeitspanne,
in der die binären Daten unter der Steuerung von Taktpulsen durch das Register geschleust werden, die Vorderflanken der Taktpulse 0^
und 02 und der Taktpulse 0, und 0, zusammen, von denen die letzteren
gegenüber den ersteren verzögert sind. In Abhängigkeit von diesen beiden
Taktpulspaaren werden die beiden Transistor-Teilernetzwerke der Figur 4 erregt.» Somit werden während der Taktpulse 0^ und 0g die
eingegebenen Datensignale dem ersten Transistor-Teilernetzwerk der
Stufe 37 und während der Taktpulse 0~ und 0, dem zweiten Transistor-Teilernetzwerk
der Stufe 45 nach einer gewissen Verzögerung zugeleitet.
Somit werden aufeinanderfolgende Eingabeimpulse nach Art des Multiplexbetriebes abwechselnd der jeweils anderen Stufe zugeleitet,
damit die Daten doppelt so schnell wie die maximalmögliche Taktfolge jeder Gruppe in das Register eingelassen werden können.
Durch Zuführung eines Signals von hohem bzw. niedrigem Niveau wird
das Register von der Lese-/Schreibsteuerung in den Lese-/Schreibzyklus
geschaltet, in dem ein wahres R/W- bzw. invertiertes R/W-Schaltsignal
erzeugt wird.
Alle Eingangsstufen des Registers enthalten ein paralleles Eingabenetzwerk,
dessen einer Zweig vom R/W-Sehaltsignal während des Lesezyklus
eingeschaltet wird, damit die Daten, die aus dem Register ausgelesen werden, durch die Rückkopplungsleitungen 49 bzw. 51 zurückgeleitet
werden können. Der andere Zweig des Eingabenetzwerkes wird während des Schreibzyklus vom R/W-Sehaltsignal eingeschaltet, damit
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die Oaten in das Register eingespeist und die Informationen am Rücklauf
über die Rückkopplungsleitungen 49 und 51 gehindert werden.
Zur Übertragung der binären Daten zwischen den aufeinanderfolgenden
Transistor-Teilernetzwerken ist in der Stufe 37 eine Leitung 52 vorgesehen,
die an der zugehörigen Taktpulsquelle über einen Transistor 51 mit einer eigenen Vorspannung und einem hohen Widerstand und
ein Transistornetzwerk angeschlossen ist, das einen auf Signale ansprechenden Transistor 53 ait geringem Widerstand enthält. Diese
Leitung 52 liegt an einem auf Signale ansprechenden Transistor 55 des nachfolgenden Transistor-Teilernetzwerkes.
Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise des Schieberegisters sei
zuerst die Stufe 37 betrachtet, während die Daten im Lesezyklus gerade rückgespeist werden. Wenn ein Datensignal von hohem Niveau in der
Rückkopplungsleitung 49 erscheint, wird die Leitung 42 auf eine hohe
Spannung geschaltet, deren Größe sich der Spannung des Taktpulses 0η
in der Gegenwart der Taktpulse 0^ und 02 annähert. Hierdurch wird
der Transistor 55,vorgeladen, so daß sich das Potential der Leitung
52 des zweiten Transistor-Teilernetzwerkes der Spannung des Taktpulses 0~ annähert, während die Taktpulse 0» und 0· anschließend gemeinsam
auftreten. Wenn andererseits auf der Rückkopplungsleitung 49 ein Datensignal von tiefem Niveau empfangen würde, wird die Leitung
52 nur an die Taktpulsquelle des Taktpulses 0^ über den Transistor
51 mit dem hohen Widerstand angeschlossen, und der Transistor 55 würde nicht auf ein Niveau vorgeladen, bei dem er während der nachfolgenden
Taktpulse 0~ und 0, eingeschaltet werden könnte. Bei jedem
Übergang von zwei zusammenfallenden Taktpulsen zu den nächsten beiden werden somit binäre Daten zwischen aufeinanderfolgenden Transistor-TeilernetBwerken
und bei einem vollständigen Zyklus der Taktpulse durch eine gesamte Stufe übertragen.
Wie aus den Auftragungen der Figur 5 hervorgeht, beginnt ein vollständiger
Lesezyklus mit einer Zugriffsphase, in der die binären Da-
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ten, die in den einzeinen Speichertransistoren des adressierten Blokkes
gespeichert sind, in die entsprechenden Stufen des Schieberegisters eingelesen werden. Während dieser Zugriffsphase schließt ein
Einblendimpuls das Register an die Matrix der Speicherzellen an; an den Transistoren des adressierten Blockes wird ein Treibimpuls V^p
über die Wortleifungen angelegt. Alle diese adressierten Speichertransistoren leiten bedingt in Abhängigkeit vom Wert der gerade gespeicherten
binären Daten» Somit wird von der gemeinsamen Quellenleitijmg in der zugehörigen Matrix entweder eine Spannung von hohem Niveau
oder von v.iefem Niveau zu den Leitungen 39 und 43 des Registers übertragen, damit die zugehörigen Transistoren bedingt auf ein Potential
vorgeladen werden, das die gespeicherte Information anzeigt.
Mit dem Ende der Zugriffsphase endet der Einblendimpuls und trennt
dabei das Register «On der Matrix der Speicherzellen ab. Von diesem
Zeitpunkt ab werden m sich wiederholende Folgen der Taktpulse 0-, - 0,
dem Register zugeleitet, damit die gespeicherten Daten über eine Pufferschaltung
21 ausgelesen werden. Wie man der Figur 4 entnimmt, lassen die Daten der oberen und unteren Gruppe Stufen wahlweise Bezugsimpulse ν« nur während der Anwesenheit der sich abwechselnden Taktpulse
$2 υη& 0λ zyxr Ausgabeklemme der Daten hindurchgehen.
Während die Daten gerade aus dem Register ausgelesen werden, werden
sie außerdem rückgespeist. Nach dem Auslesen des letzten Bit wird das Register nochmals während einer halben Taktpulsperiode geschaltet,
damit sein Zustand mit dem am Ende der Zugriffsphase übereinstimmt.
Wenn dies geschehen ist, erscheint ein zweiter Einblendimpuls, um das Register mit der Matrix der Speicherzellen zu verbinden. Hierdurch
werden die Quellenelektroden der einzelnen Speichertransistoren im adressierten Block Spannungen unterworfen, die gerade in den entsprechenden
Registerstufen gespeichert werden, damit die im Register untergebrachte Information in den Speichertransistor rückgeschrieben
werden kann, um das Löschen zu unterbinden, das normalerweise während des Lesezyklus eintreten könnte.
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In der Zeitspanne, in der die Informationen aus dem Schieberegister
ausgelesen werden und es von der Matrix der Speicherzellen isoliert wird, sind die Speichertransistoren des adressierten Blockes eineP
unabhängigen Arbeitsfolge unterworfen, in der zur Vorbereitung der Schreibphase die Speichertransistoren gelöscht werden. Nach dem Verfahren,
das in der Figur 6 angedeutet ist, können neue Informationen in eine adressierte Blockzeile der Matrix eingeschrieben werden. Durch
Anlegen eines Schreibbefehlssignals an die Lese-/Schreibsteuerung der Figur 4 wird ein Schreibzyklus in Gang gesetzt, in dem der zweite
Zweig der parallelen Eingabe-Netzwerke der Stufen 37 und 45 zum Empfang der Daten über eine Dateneingabeklemme vorbereitet wird, dabei
werden diese Netzwerke zugleich von den Rückkopplungsleitungen 49 und
51 isoliert.
Wie beim Lesezyklus werden nur 32 Verschiebungen im Schieberegister
benötigt, um alle 64 Wörter der neuen Daten seriell vollständig hindurchzuschieben,
was auf den Multiplexbetrieb zurückzuführen ist.
Während die neuen Daten gerade in das Schieberegister eingeschoben werden, sind die adressierten Speicherzellen derjenigen Arbeitsfolge
unterzogen, in der diese Speichertransistoren für den endgültigen Schreibabschnitt des Schreibzyklus vorbereitet werden. Nachdem das
letzte Bit in das Register des Blockes hineingeschoben ist, erscheint ein Einblendimpuls, der alle Stufen des Schieberegister an die gemeinsame
Quelle in der entsprechenden vertikalen Wortleitung anschließt, damit die neuen Daten aus dem Schieberegister parallel in
die Speichertransistoren des adressierten Blockes eingeblendet werden können. Wie bereits erwähnt, werden die Speichertransistoren einer
Arbeitsfolge ia der Zeitspanne unterworfen, in der die Matrix der Speicherzellen isoliert ist und die Daten von den Taktpulsen durch
das Register hindurchgeschleust werden.
Die Informationen werden in die Speichertransistoren eingeschrieben
bzw. aus diesen ausgelesen, wobei ein "Kanalabschirm-Verfahren11 nach
der ÜSA-Patentaehrift Nr β 3.618.051 vom 2.November 1971 angewendet ist.
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Dieses Verfahren sei nun an Hand der Figuren 1 und 3 unter Bezugnahme
auf die Auftragungen über der Zeit gemäß den Figuren 5 und 6 erläutert.
Für einen Lesezyklus sei der Block 1 adressiert und die Umgebung des
Speichertransistors 23 der Figur 3 betrachtet. Während des letzten
Abschnittes der Zugriffsphase wird die durch einen Taktpuls eingeblendete Pufferspannung V negativ und treibt somit die Torelektroden
der Speichertransistoren längs der adressierten Blockleitung auf ein negatives Potential. Da sich die Spannung Vjßjug der Unterlage zu
diesem Zeitpunkt auf dem Niveau 0 befindet, gelangt eine negative Spannung zwischen der Torelektrode und der Unterlage zum Lesen zu
den adressierten Speichertransistoren., Gleichzeitig wird eine Treibspannung
V«TD der Wortleitung an alle gemeinsamen Zugleitungen in
der Matrix der Speicherzellen angelegt, so daß die Zugelektrode 29 des Transistors 23 ins Negative getrieben wird und eine negative
Spannung als Lesepotential an der Torelektrode 25 erscheint« Falls der Speichertransistor gerade ein Informationsbit speichert, bei dem
sein Leitungsschwellwert sich unterhalb des unteren Schwellwertes befindet, wird der Transistor eingeschaltet, und die negative Quellenspannung
wird zur Quellenelektrode 33 und von dort zur gemeinsamen Quellenleitung übertragen. Da während der Zugriffsphase eine negative
Einblendspannung vorhanden ist, ist die gemeinsame Quelle an die entsprechende Leitung im Schieberegister angeschlossen, und die richtige
Registerstufe wird demgemäß eingestellt.
Wenn andererseits der Speichertransistor 23 gerade ein von einem hohen
Leitungsschwellwert dargestelltes Informationsbit speichert, reicht die Spannung zwischen der Torelektrode und der Unterlage zur
Herbeiführung seines Leitungszustandes nicht aus, und der der Quellenelektrode 29 zugeleitete negative Impuls wird nicht zur Quellenelektrode
33 übertragenj so daß die entsprechende Registerstufe unbeeinflußt
bleibt. Mit dem Ende der Zugriffsphase endet der Einblendimpuls, wodurch die Matrix der Speicherzellen isoliert wird.
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Xn diesem Zeitpunkt treten die Speichertransistoren des adressierten
Blockes in die "Einstellphase11 ein, in der sie alle auf ihren negativen
Schwellwert, also den hohen Schwellwert eingestellt werden» Die Anwendung dieser Einstellphase ist insofern wünschenswert, als hierdurch
alle adressierten Speichertransistoren auf ein vorgegebenes Niveau gebracht werden^ wodurch Schwankungen bei der Einstellung des
Leitungssehwellwertes ausgeschaltet werden, die das Ergebnis der
vorausgehenden Arbeitszyklen sind. Nach der Einstellphase treten die adressierten Transistoren in dienLSschphasen ein, in der sie auf den
positiven Schwellwert, also den unteren Schwellwert geschaltet werden.
Nach der Löschphase werden die adressierten Speichertransistoren der
bereits erwähnten "Kanalabschirmphase11 unterzogen, in der eine negative
Decodierspannung V^0 für die Wortleitung allen gemeinsamen
Zugleitungen der Matrix zugeführt wird, um diese auf eine negative Spannung konstanter Größe zu bringen und die Zugelektroden der Speichertransistoren
längs der adressierten Blockzeile auf einem entsprechenden negativen Wert zu halten.
Schließlich werden die Informationen während der Rückschreibphase vom
Schieberegister aus in die adressierten Speichertransistoren rückgespeichert.
Bei dem bekannten Kanalabschirm-Verfahren reicht die Zufuhr einer Spannung zwischen der Torelektrode und der Unterlage zum
Schreiben nicht aus, um den Leitungsschwellwert eines Speichertransistors zu verschieben, da die negative Ladung an der Zugelektrode
die gesamte Spannung von der Torelektrode fernhält. Um den Leitungsschwellwert zu verschieben, muß diese gespeicherte Ladung aufgebraucht
werden.
Bei diesem Kanalabschirm-Verfahren erscheint ein Einblendimpuls während
der Schreibphase, damit das Schieberegister wieder an der Matrix der Speicherzellen angeschlossen wird. Falls das Datenbit, das
gerade in einer Stufe des Schieberegisters aufbewahrt wird, durch
eine ziemlich hohe Spannung dargestellt wird, werden die Zug- und
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Quellenleitungen für diese spezielle Wortleitung entladen, damit der
Leitungsschwellwert des in dieser Wortleitung adressierten Speichertransistors ins Negative, also auf das hohe Niveau verschoben wird.
Wenn umgekehrt das gerade in der speziellen Stufe des Schieberegisters
gespeicherte Datenbit von einer ziemlich niedrigen Spannung wiedergegeben wird, verbleibt der Leitungsschwellwert des zugehörigen
Speichertransistors im Positiven, also auf dem niedrigen Niveau.
Während des Schreibzyklus werden die adressierten Speichertransistoren
der Arbeitsfolge gemäß der Figur 6 unterworfen. Im Schreibzyklus wird natürlich keine vorübergehende Zugriffsphase benötigt, und die
während der Schreibphase in die adressierten Speicherferansistoren
einzuschreibenden Informationen entsprechen den neuen Informationen, die während des Schreibzyklus in d as Schieberegister gebracht wurden.
Die Vorteile einer Herabsetzung der Übertragungszeiten, die mit blockorientierten
Hauptspeichern erzielbar sind, können also durch einen Multiplexbetrieb der Schieberegister weiter vergrößert werden, die
ihrerseits zur Kostenverminderung und einer Senkung des Raumbedarfes beitragen, da integrierte Schaltungen mit Feldeffekt-Transistoren
verwendbar sind, die als Speichertransistoren mit einer isolierten Torelektrode und einem veränderbarem Schwellwert arbeiten.
Zusammenfassend betrachtet, ist zuvor ein blockorientierter Hauptspeicher
zum Lesen und Schreiben erläutert, in dem als Speicherzellen Feldeffekt-Transistoren mit veränderbarem Schwellwert und isolierter
Torelektrode verwendet werden. Alle Speicherzellen sind in Form einer Matrix aus horizontalen Blockzeilen und vertikalen Wortspalten
auf einer gemeinsamen Unterlage angeordnet. Von einem Blockdecodierer wird eine Blockzeile für eine vorgegebene Operation angewählt, bei
der von einem als Serien-ZParallel- bzw. Parallel-/Serien-Umformer
arbeitenden Schieberegister nlle Speichertransistoren des angewählten
Blockes im Multiplexbetrieb ausgelesen oder eingeschrieben werden, während sie gerade einer vierphasigen Arbeitsfolge unterliegen.
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Claims (1)
- ' ' FRIEDENSSTRASSE 29/31TELEFON: IDSTEIN 8237P 25 31382.0 12. November 1975SPERR! RAND CORPORATION *H ρ 184024PATENTANSPRÜCHE [ kiAOHQEREiOHT|(±J Digitaler Matrixspeicher aus Feldeffekt-Transistoren, deren Leitungsschwellwert durch die Anlegung einer Spannung der einen oder anderen Polung auf ein hohes oder niedriges Niveau verschiebbar ist, und die in 2 Blöcken und in Wortspalten auf einer gemeinsamen, an einer Spannungsquelle anschließbaren Unterlage angeordnet sind, wobei den längs je einer von 2n Zeilen angeordneten Feldeffekt-Transistoren über ihre Torelektroden und die ihnen gemeinsame Zeilenleitung eine der Adressierung und Steuerung dienende Spannung auf einem der beiden Niveaus zuführbar ist, während die längs m Wortspalten angeordneten Feldeffekt-Transistoren über ihre Zugelektroden und je eine von 2m Spaltenleitungen, sowie je einen von 2m Schalttransistoren an einer Spannungsquelle und über ihre Quellenelektroden und je eine weitere der 2m Spaltenleitungen, sowie je einen weiteren der 2m Schalttransistoren an m Stufen eines Schieberegisters gleichzeitig anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister (19) unter der Steuerung eines Taktgebers {0-, - 0, ) als Parallel-Serien- bzw. Serien-Parallel-Umsetzer in Abhängigkeit von der Richtung des Datenflusses vom bzw. zum Matrixspeicher arbeitet und jeweils zwei seiner m Stufen zueinander im Gegentakt an der seriellen Zwischenspeicherung und/oder Datenein-/Ausgabe teilnehmen.2. Matrixspeicher nach dem Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die m Stufen des Schieberegisters (19) derart in zwei Abschnitte aufgeteilt sind, daß die Stufen (45, 47) des einen Abschnittes an den Feldeffekt-Transistoren der uageradzahligen Spalten (1 - 63) und die Stufen (37, 41) des anderen Abschnittes an den Feldeffekt-Transistoren der geradzahligen Spalten (2 - 64) anschließbar sind.3. Matrixspeicher nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anlegung eines Schreibsteuersignals (R/tf) an die ersten Stufen (37, 45) der beiden Abschnitte des Schieberegisters (19) die Daten von abwechselnden Taktsignalen (0^, 0^ und3> ^h) ^es Taktgebers von einer Datenquelle aus abwechselnd in den einen und anderen Abschnitt einspeisbar sind.609810/0573H- - Lit. MtK 9531382TRASSE 29/31P 25 31382.0 ltLtFON: IDSTEIN ·*" 12. November 1975SPERRT RAND CORPORATION - M - ρ 184024NACHQEREJOHT j4· Matrixspeicher nach dein Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die letzten Stufen (41, 47) der beiden Abschnitte des Schieberegisters (19) eine Ausgabe-Pufferschaltung (21) angeschlossen ist, durch die die Daten unter der Steuerung der abwechselnden Taktsignale (02 und 0i ) und der Mitwirkung einer Bezugsspannung (Vn) abwechselnd vom einen und anderen Abschnitt zu einem Ausgabegerät übertragbar sind.5. Matrixspeicher nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der jeweils ersten und letzten Stufe (37 und 41 bzw. 45 und 47) der beiden Abschnitte des Schieberegisters (19) eine direkte Leitungsverbindung (49 bzw. 51) vorgesehen ist, die durch ein der jeweils ersten Stufe (37 bzw. 45) zugeführtes invertiertes Schreibsteuersignal (It/'W) zur Herstellung eines Datenkreislaufes einschaltbar ist.6. Matrixspeicher nach dem Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die einzelne Stufe m des Schieberegisters (19) zwei Transistor-Teilernetzwerke aufweist, die abwechselnd durch je zwei Taktsignale (0-, , 02 unc^ Φ-χι 0;) erregbar sind, deren Vorderflanken zeitlich zusammenfallen.609810/ÜB73
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Date | Code | Title | Description |
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BGA | New person/name/address of the applicant | ||
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Free format text: SPENCER JUN., RALPH FOSDICK, 01741 CARLISLE, MASS., US |
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