DE3130546C1 - Verfahren zum Speichern von Information in einem Halbleiterspeicher - Google Patents

Description

• Bei Nichtübereinstimmung wird durch eventuell wiederholtes Anlegen eines Änderungsimpulses und Ausführung weiterer Lese- und Vergleichsoperationen eine Übereinstimmung hergestellt. Die Wiederholung ergibt sich aus der Eigenschaft von EAROMs, daß mit zunehmender Anzahl von Programmierzyklen (Einschreiben oder Löschen), die Einschreibzeit und auch die Löschungszeit in einem bestimmten Maß erhöht werden müssen. Durch die wiederholte Ausführung der vorgenannten Operationen, insbesondere beim Programmieren durch das Anlagen eines Spannungsimpulses, dessen Amplitude oder zeitliche Dauer schrittweise erhöht wird, kann die Nutzungdauer des Speichers vergrößert werden. EAROMs weisen jedoch den weiteren Nachteil auf, daß die Zahl der Schreiboperationen begrenzt ist. Nicht alle Speicherelemente des Speichers sind stets der gleichen Anzahl von Programmierzyklen ausgesetzt. Weiterhin wird mit zunehmen- der Zahl der Schreiboperationen die Speicherzeit immer kürzer.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem ein gehäuftes Zugreifen auf einzelne Speicherlemente des Speichers weitgehend vermieden wird.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß den in den Speicherelementen enthaltenen Informationselementen in vorbestimmbaren Zeitabständen jeweils ein Speicherelement mit einer anderen Adresse zugeordnet wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß der Halbleiterspeicher in bestimmten Zeitabständen neu programmiert wird, so daß der Speicherinhalt pro Speicherelement neu aufgefrischt wird. Weiterhin ist von Vorteil, daß die Bedingung »Wiederauffrischen des Speicherinhalts nach einer Anzahl von Leseoperationen« erfüllt wird und daß eine gleichmäßige Belastung der Speicherelemente hinsichtlich Leseoperationen erreicht wird. Dadurch, daß alle Zellen gleichhäufig benutzt werden, erhöht sich die Einschreib-und Löschungszeit mit der Anzahl der Programmierzyklen für alle Speicherzellen im annähernd gleichem Maße. Ein für jede Speicherzelle oder jedes Speicherelement individuelles Einschreiben, insbesondere eine aufwendige Schaltungsanordnung (DE-OS 3036375) zur schrittweisen Erhöhung der Amplitude oder der zeitlichen Dauer, kann entfallen.
• In den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen der Erfindungen angegeben.
• Der im folgenden beschriebene Halbleiterspeicher ist ein sogenannter elektrisch änderbarer Fest ertspeicher (EAROM), der beispielsweise als Arbeitsspeicher für einen Mikroprozessor verwendet werden kann. In einzeln adressierbaren Speicherzellen #tnordnung mehrerer Speicherelemente) oder Speicherelementen werden Informationselemente abgespeichert Die Belastung der Speicherzellen bzw. der Speicherelemente ist unterschiedlich, d. h. ein Teil des Speichers enthält Information, die sehr häufig geändert wird, wodurch die Speicherfähigkeit der entsprechenden Speicherzellen bzw. Speicherelemente abnimmt. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden den Informationselementen, welche in den Speicherelementen bzw. Speicherzellen enthalten sind, in vorbestimmbaren Zeitabständen jeweils andere Adressen zugeordnet Diese Zuordnung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß einmal pro Tag zu Zeiten, bei denen in der Regel keine neue Programmierung von Information in den EAROM erfolgt, der gesamte Speicherinhalt zyklisch um eine Stelle verschoben wird. Die zyklische Verschiebung erfolgt durch den gesamten Speicher.
• Dadurch, daß der logische Anfang des Speicherbereichs nicht identisch mit dem physikalischen Anfang des Speicherbereichs ist, ist eine Bestimmung des logischen Anfangs erforderlich. Diese Bestimmung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß in einer Speicherzelle abgespeichert wird, in welchem Speicherelement air Informationsanfang gespeichert ist Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß aus der Zahl der Zyklen die derzeitige Adresse des zu Beginn des Zyklus im ersten Speicherelement abgespeicherten ersten Informationselements ableitbar ist Wird in der Regel nur ein Teil des EAROMs von Information belegt, so erweist es sich als vorteilhaft, mit fortlaufender Erhöhung der Zykluszahl auch die neue Adresse im gleichem Maß zu erhöhen.
• Beispielsweise wird beim Einschreiben der Information in den Halbleiterspeicher einem Informationselement ein Speicherelement mit der Adresse A1,1 zugeordnet Im ersten Zyklus erhöht sich die Adresse bezüglich der Spalte um eins, d h die geänderte Adresse lautet A ~i + 1 beim zweiten Zyklus lautet die geänderte AdresseAi +2, 1 usw. Nach Erreichung einer vorgebbaren Anzahl von Zyklen, ausgehend von einer kleinsten Zykluszahl beginnt die Erhöhung wieder.
• Durch die regelmäßige Neuprogrammierung des gesamten Speicherinhalts werden die Speicherinhalte aufgefrischt und gegen Informationsverlust durch zu häufiges Lesen geschützt Dadurch ist für die Lebensdauer des EAROMs nicht die Belastung des Speicherbereichs, welcher am häufigsten geändert wird, sondern die Belastung durch die mittlere Änderungshäufigkeit aller Speicherelemente bzw. -zellen entscheidend.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch für Halbleiterspeicher mit ähnlichen Eigenschaften, insbesondere Abhangigkeit der Lebensdauer von der Anzahl der Programmierzyklen, geeignet Als Vorteile sind dann das regelmäßige Wiederauffrischen des Speicherinhalts und die Gleichverteilung deren Belastung hinsichtlich Leseoperationen zu nennen.
• - L e e r s e i t e -

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Speichern von Information in einem Halbleiterspeicher, bei dem einem Informationselement ein Speicherelement aus einer Anzahl von Speicherelementen mit jeweils zwei voneinander unterscheidbaren Zuständen zugeordnet wird, bei dem die Speicherelemente in Form einer Matrix angeordnet sind und bei dem jedes Speicherelement über jeweils eine Spaltenleitung und eine Zeilenleitung adressierbar ist, dadurch g e k e na z ei c h -n e t, daß den in den Speicherelementen enthaltenen Informationselementen in vorbestimmbaren Zeitabständen jeweils ein Speicherelement mit einer anderen Adresse zugeordnet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Anzahl von Speicherelementen zu einer Speicherzelle zusammenfaßbar sind und daß den in Speicherzellen gespeicherten Informationselementen in vorbestimmbaren Zeitabständen jeweils eine Speicherzelle mit einer anderen Adresse zugeordnet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressenänderungen nach Einspeicherung der Information für Speicherelemente und Speicherzellen zyklisch durch den gesamten Halbleiterspeicher erfolgt und daß aus der Anzahl der Zyklen die derzeitige Adresse des zu Beginn des Zyklus im ersten Speicherelement abgespeicherten ersten Informationselement ableitbar ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit fortlaufender Erhöhung der Zykluszahl sich auch die Adresse im gleichen Maß erhöht und daß nach Erreichung einer vorgebbaren Anzahl von Zyklen, ausgehend von einer kleinsten Zykluszahl, die Erhöhung wieder beginnt
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Speicherzelle abgespeichert wird, in welchem Speicherelement der Informationsanfang abgespeichert ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterspeicher ein elektrisch veränderbarer Festwertspeicher ist.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern von Information in einem Halbleiterspeicher, bei dem einem Informationselement ein Speicherelement aus einer Anzahl von Speicherelementen mit jeweils zwei voneinander unterscheidbaren Zuständen zugeordnet wird, bei dem die Speicherelemente in Form einer Matrix angeordnet sind und bei dem jedes Speicherelement über jeweils eine Spaltenleitung und eine Zeilenleitung adressierbar ist.

   Halbleiterspeicher können in Schreib/Lese-Speicher (RAM) und Festwertspeicher eingeteilt werden. Festwertspeicher werden bei der Herstellung (ROM) oder beim Anwender (PROM) durch Zerstörung ausgewählter Bauelemente irreversibel programmiert. Festwertspeicher können in bipolarer oder MOS-Bauweise ausgeführt sein. In MOS-Bauweise sind mehrfach verwendbare, lösch- und programmierbare Festwertspeicher, sog. EPROMs, bekannt Ein solcher Speicher kann elektrisch programmiert und sein Speicherinhalt durch UV-Licht (Löschdauer etwa eine halbe Stunde) oder durch Anlegen eines Potentials (EAPROM) gelöscht werden. Als Speicherelement eines solchen EPROs bzw. EAPROMs wird meist ein FAMOS-Transistor (floating-avalanche-injection MOS) verwendet.

   Darunter versteht man einen MOS-Transistor mit nicht angeschlossenen und daher isolierten Gate. Dieser Transistor sperrt, wenn sich auf seinem Gate eine Ladung befindet und er leitet, wenn beim Programmieren mit Hilfe hoher Spannungen durch den Avalanche-Effekt negative Ladungen auf das Gate gebracht werden. Die Ladung bleibt durch ein das Gate umgebende Dielektrikum gefangen und kann von sich aus nur in sehr langen Zeiträumen (Jahre) abfließen. Die Programmierung solcher Speicher (Dauer annähernd zwei Minuten) geschieht beispielsweise wortweise mittels einer Anzahl wiederkehrender Adreßzyklen. Die Adressierung eines FAMOS-Transistors in einer Speichermatrix erfolgt mittels eines Auswahltransistors, welcher über eine Spalten- und Zeilenleitung adressiert wird.

   Ein ebenfalls elektrisch veränderbarer Festwertspeicher ist ein sog. EAROM, welcher speicherelementweise programmiert und gelöscht werden kann. Ein EAROM ist aus MNOS-Feldeffekttransistoren (MOOS.

   Speicher) oder aus MAOS-Feldeffekttransistoren aufgebaut (MAOS-Speicher). Die Kopplung zwischen Zeilen- und Spaltenleitungen geschieht mit Hilfe von MNOS- bzw. MAOS-Transistoren, die zwischen Gate-Metallisierung und P-Kanal mit einer Schichtenfolge von Siliziumnitrid (MNOS) oder Aluminiumoxid (MAOS) auf Siliziumoxid versehen sind. An den Grenzflächen der Zwischenschichten ergeben sich sog.

   Haftstellen, auf die Ladung gebracht werden können.

   Bei entladenenen Haftstellen haben die Koppeltransistoren (MNOS- bzw. MAOS-Transistoren) niedrige Schwellenspannung bzw. bei aufgeladenen Haftstellen hohe Schwellenspannung.

   Aus der DE-OS 3036375 ist ein Verfahren zum Programmieren eines elektrisch veränderbaren nichtflüchtigen Halbleiterspeichers bekannt Der Halbleiterspeicher weist Speicherelemente bzw. Speicherzellen auf, die wie ein Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate wirken. Diese sind untereinander durch Zeilen- und Spaltenleitungen so verbunden, daß sie eine Matrix bilden. Zum Speichern von Daten in binärer Form (zwei mögliche Zustände), d. h. zum Einschreiben einer Binärzahl in eine der einzeln adressierbaren Zellen, wird der Zustand der Zelle gelesen und mit dem Zustand der einzuschreibenden Binärzahl verglichen.