JP2000200494A - Reading out circuit of multi-level memory - Google Patents

Reading out circuit of multi-level memory

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JP2000200494A
JP2000200494A JP174099A JP174099A JP2000200494A JP 2000200494 A JP2000200494 A JP 2000200494A JP 174099 A JP174099 A JP 174099A JP 174099 A JP174099 A JP 174099A JP 2000200494 A JP2000200494 A JP 2000200494A
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Japan
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circuit
memory cell
voltage
read
reference voltage
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Rie Ariga
理恵 有賀
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize high-speed and highly accurate memory readout by simplifying read-out sequence of a multi-level memory and enabling highly accurate memory read-out of one cycle. SOLUTION: When data length is (m), reference circuits 29-31 setting respective reference voltage values are provided commonly between each voltaqe level of plural voltage levels for memory cells 21, 25 of a (m) system which can hold plural voltage levels, and comparing circuits 32-37 of (m) systems performing en bloc comparison of magnitude between each reference voltage and voltage levels read out from the memory cells 21. 25 are prepared. A compared result of amplitude by the comparing circuit is decoded by selection circuits 38, 39, and a value of accumulated voltage level is outputted by expression of binary. Amplitude comparison between each voltage level and reference voltage prepared so that each voltage level of a memory cell can be detected can be performed en bloc. a voltage level of a memory cell can be specified by a compared result, and high speed and highly accurate multi-level memory can be read out by the compared result.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、メモリセルの読み
出し回路に関し、特に、多値の電圧レベル値(以下、V
T値と略記する)を持ち、多値論理値を記憶する多値メ
モリセルの読み出しを複雑な読み出しシーケンスを必要
としない一括読み出しにより実行し、高速かつ高精度な
アクセスを可能とした多値メモリの読み出し回路に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a read circuit for a memory cell, and more particularly, to a multi-level voltage level (hereinafter referred to as V).
A multi-valued memory having a T value) and reading multi-valued memory cells for storing multi-valued logical values by batch reading that does not require a complicated reading sequence, thereby enabling high-speed and high-precision access. In the readout circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下に従来の多値メモリの読み出し回路
について説明する。
2. Description of the Related Art A conventional read circuit of a multilevel memory will be described below.

【0003】例として4つのVT値(VT1〜VT4)
を持つメモリセルの読み出し回路を説明する。この4つ
のVT値を持つメモリセルの読み出し処理にあたり、従
来の多値メモリ読み出し回路によれば、参照電圧との比
較処理(参照処理)を2回行なわなければ4つのVT値
を検知できないものであった。この関係を示した表が図
6である。図6に示すように、4つのVT値は2ビット
で表現でき、上位ビットD1と下位ビットD2を求めれ
ばVT値が検知できることとなる。ここで、上位ビット
D1を判断する処理を第1参照処理、下位ビットD2を
判断する処理を第2参照処理とする。
As an example, four VT values (VT1 to VT4)
A read circuit of a memory cell having the following will be described. In the read processing of the memory cell having the four VT values, according to the conventional multi-level memory read circuit, the four VT values cannot be detected unless the comparison processing (reference processing) with the reference voltage is performed twice. there were. FIG. 6 is a table showing this relationship. As shown in FIG. 6, the four VT values can be represented by two bits, and if the upper bit D1 and the lower bit D2 are obtained, the VT value can be detected. Here, the process of determining the upper bit D1 is referred to as a first reference process, and the process of determining the lower bit D2 is referred to as a second reference process.

【0004】図8は従来の多値メモリの読み出し回路構
成を示すものである。図8において、80はメモリセ
ル、81はメモリセル80を選択するためのスイッチン
グ素子、82はメモリセルのドレイン電圧を一定に保つ
リミット回路、83は電流値を電圧値に変換する電流電
圧変換回路、84は比較回路、85および87はフリッ
プフロップ(以下、FFと略記する)であり、FF85
は、制御信号である第1の参照処理のタイミング(後述
する)により比較回路84の出力を入力してラッチ保持
し、D1信号を出力し、かつそのD1信号をリファレン
ス回路86へも出力する。FF87は制御信号である第
2の参照処理のタイミング(後述する)により比較回路
84の出力を入力してラッチ保持し、D2信号を出力す
る。86はメモリセルのVT値を判定するための参照電
圧を発生するリファレンス回路であり、この例では第1
参照処理か第2参照処理かを指定する選択信号S(この
例ではハイが第1の参照処理を意味し、ローが第2の参
照処理を意味する)とFF85からのD1信号を入力と
し、入力に従ってVref1〜Vref3の3つの参照電圧のい
ずれかを発生する。
FIG. 8 shows a read circuit configuration of a conventional multilevel memory. 8, reference numeral 80 denotes a memory cell; 81, a switching element for selecting the memory cell 80; 82, a limit circuit for keeping a drain voltage of the memory cell constant; 83, a current-voltage conversion circuit for converting a current value to a voltage value , 84 are comparison circuits, and 85 and 87 are flip-flops (hereinafter abbreviated as FFs).
Inputs and latches the output of the comparison circuit 84 at the timing of a first reference process (described later) as a control signal, outputs the D1 signal, and outputs the D1 signal to the reference circuit 86 as well. The FF 87 receives and latches the output of the comparison circuit 84 at the timing (described later) of a second reference process, which is a control signal, and outputs a D2 signal. Reference numeral 86 denotes a reference circuit for generating a reference voltage for determining the VT value of the memory cell.
A selection signal S (in this example, high means the first reference processing and low means the second reference processing) specifying the reference processing or the second reference processing and the D1 signal from the FF 85 are input, One of three reference voltages Vref1 to Vref3 is generated according to the input.

【0005】以上のように構成された従来の多値メモリ
の読み出し回路の動作について説明する。
[0005] The operation of the read circuit of the conventional multi-valued memory configured as described above will be described.

【0006】まず、図9に示す第1参照処理のタイミン
グにおいて、リファレンス回路86の選択信号Sをハイ
とする。リファレンス回路86は図7に示すようなVre
f1を参照電圧値として比較器84に出力する。比較器8
4は、参照電圧Vref1と電流電圧変換回路83からの読
み出し電圧Voutとを比較する。比較の結果、読み出し
電圧Voutの方が大きければD1=“1”を出力し、読
み出し電圧Voutの方が小さければD1=“0”を出力
する。
First, at the timing of the first reference processing shown in FIG. 9, the selection signal S of the reference circuit 86 is set to high. The reference circuit 86 has Vre as shown in FIG.
f1 is output to the comparator 84 as a reference voltage value. Comparator 8
4 compares the reference voltage Vref1 with the read voltage Vout from the current-voltage conversion circuit 83. As a result of the comparison, if the read voltage Vout is higher, D1 = "1" is output, and if the read voltage Vout is lower, D1 = "0" is output.

【0007】D1=“1”の場合、図6から明らかなよ
うに、読み出し電圧VoutはVT3またはVT4のいず
れかになる。D1=“0”の場合、図6から明らかなよ
うに、読み出し電圧VoutはVT1またはVT2のいず
れかになる。
When D1 = "1", the read voltage Vout becomes either VT3 or VT4, as is apparent from FIG. When D1 = "0", the read voltage Vout is either VT1 or VT2, as is apparent from FIG.

【0008】次に、図9に示す第2参照処理のタイミン
グにおいて、リファレンス回路86の選択信号Sをロー
とする。D1=“1”の場合、リファレンス回路86は
図7に示すようなVref3を参照電圧値として比較器84
に出力する。差分アンプ84は、参照電圧Vref3と電流
電圧変換回路83からの読み出し電圧Voutとを比較す
る。比較の結果、読み出し電圧Voutの方が大きければ
D2=“1”を出力し、読み出し電圧Voutの方が小さ
ければD2=“0”を出力する。つまり、D1=
“1”、D2=“1”であればVoutがVT4と検知で
き、D1=“1”、D2=“0”であればVoutがVT
3と検知できる。なお、D1=“0”の場合も第2参照
処理を同様に行なって、参照電圧Vref2との比較により
VoutがVT1であるかVT2であるかが検知できる。
Next, at the timing of the second reference processing shown in FIG. 9, the selection signal S of the reference circuit 86 is set to low. When D1 = "1", the reference circuit 86 uses the Vref3 as shown in FIG.
Output to The difference amplifier 84 compares the reference voltage Vref3 with the read voltage Vout from the current-voltage conversion circuit 83. As a result of the comparison, if the read voltage Vout is higher, D2 = "1" is output, and if the read voltage Vout is lower, D2 = "0" is output. That is, D1 =
If "1" and D2 = "1", Vout can be detected as VT4, and if D1 = "1" and D2 = "0", Vout is VT
3 can be detected. When D1 = "0", the second reference process is performed in the same manner, and it is possible to detect whether Vout is VT1 or VT2 by comparison with the reference voltage Vref2.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の多値メモリ読み出し回路では、複数回の参照処理
(上記従来例では第1参照処理と第2参照処理)が必要
なので、メモリの読み出し時間が遅く、読み出しのシー
ケンスも複雑であるという問題を有していた。
However, in the conventional multi-valued memory readout circuit, since a plurality of reference processes (the first reference process and the second reference process in the conventional example) are required, the memory read time is reduced. It has a problem that it is slow and the reading sequence is complicated.

【0010】さらに、参照電圧の生成に抵抗を使用して
おり、一般に抵抗値のバラツキ精度が大きいために、参
照電圧値の精度が悪くなってしまい、結局メモリ読み出
し精度が悪くなってしまうという問題が生じていた。低
消費電力化の要請に伴い、メモリセルの蓄積電圧をなる
べく低く抑え、かつ、多値化するためには、高精度な読
み出しが必要とされている。
Furthermore, since a resistor is used to generate the reference voltage, the accuracy of the reference voltage value generally deteriorates due to the large variation accuracy of the resistance value. As a result, the memory reading accuracy deteriorates. Had occurred. With the demand for lower power consumption, high-precision reading is required to keep the storage voltage of a memory cell as low as possible and to increase the number of levels.

【0011】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、読み出しシーケンスを簡素化し、1サイクルの高精
度の読み出しを可能とし、高速なメモリアクセスと、高
精度なメモリ読み出しを実現することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and simplifies a read sequence, enables one-cycle high-precision reading, and realizes high-speed memory access and high-precision memory reading. Aim.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の多値メモリの読み出し回路は、メモリセルの
保持できる電圧レベルが複数あり、多値論理を記憶する
多値メモリセルの読み出し回路であって、前記複数の電
圧レベルの各電圧レベル間にそれぞれの参照電圧値を設
定するリファレンス回路と、前記リファレンス回路が供
給するそれぞれの参照電圧と前記メモリセルから読み出
した電圧レベルとのそれぞれの大小比較を一括して実行
する比較回路と、前記比較回路の大小比較結果に基づい
て前記メモリセルの蓄積電圧レベルがいずれの参照電圧
値の間にあるか検知し、前記メモリセルの記憶論理値を
出力する出力回路を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a read circuit of a multi-valued memory according to the present invention has a plurality of voltage levels that can be held in a memory cell and reads out a multi-valued memory cell that stores multi-valued logic. A reference circuit for setting respective reference voltage values between the respective voltage levels of the plurality of voltage levels; and a reference voltage supplied by the reference circuit and a voltage level read from the memory cell. A comparison circuit that collectively performs the magnitude comparison of the memory cells, and detects which reference voltage value the storage voltage level of the memory cell is between based on the magnitude comparison result of the comparison circuit, and stores the storage logic of the memory cell. An output circuit for outputting a value is provided.

【0013】上記構成により、メモリセルの電圧レベル
を、各レベルが検出できるようにそれぞれ用意した参照
電圧と1サイクルで一括して大小比較ができ、大小比較
結果によりメモリセルの電圧レベルが特定でき、高速か
つ高精度な多値メモリの読み出しが実現できる。
With the above configuration, the voltage level of the memory cell can be collectively compared in one cycle with the reference voltage prepared so that each level can be detected, and the voltage level of the memory cell can be specified based on the result of the comparison. Thus, high-speed and high-precision multi-valued memory reading can be realized.

【0014】次に、前記出力回路が、前記比較回路から
得られる、前記メモリセルの蓄積電圧レベルとそれぞれ
の参照電圧値との大小比較結果出力を入力とし、対応す
る多値論理値を表わす2進数表現ビットにコード化して
出力することが好ましい。
Next, the output circuit receives, as an input, a magnitude comparison result output between the storage voltage level of the memory cell and each reference voltage value obtained from the comparison circuit, and represents a corresponding multi-valued logical value. It is preferable to encode the bits and output the bits in hexadecimal notation.

【0015】上記構成により、検知したメモリセルの電
圧レベルを、多値論理値である2進数のコードとして読
み出すことができる。
According to the above configuration, the detected voltage level of the memory cell can be read out as a binary code which is a multi-valued logical value.

【0016】次に、前記メモリセルがデータ長mの単位
でアクセスされ、前記メモリセルと前記比較回路と前記
出力回路とをm系統備え、各系統に対して共通化した前
記リファレンス回路を一つ備えたことが好ましい。
Next, the memory cell is accessed in units of a data length m, and the memory cell, the comparison circuit, and the output circuit are provided in m systems, and one reference circuit common to each system is provided. Preferably, it is provided.

【0017】上記構成により、データ長単位で一括して
メモリセルから多値論理を読み出すことができ、多値メ
モリの高速かつ高精度なアクセスが可能となる。さら
に、リファレンス回路を共通化して利用するため、m系
統の読み出しに対して1つのリファレンス回路で足り、
回路規模の増大を抑制することができる。
According to the above configuration, multi-valued logic can be read from memory cells collectively in units of data length, and high-speed and high-precision access to the multi-valued memory is made possible. Further, in order to use the reference circuit in common, one reference circuit is sufficient for the reading of m systems,
An increase in circuit scale can be suppressed.

【0018】次に、前記リファレンス回路が、参照電圧
を保持する参照電圧保持部と、前記参照電圧保持部に参
照電圧を与える書き込み制御回路と、前記参照電圧保持
部の参照電圧を読み出して前記書き込み制御回路にフィ
ードバックする書き込み電圧確認手段を備え、前記書き
込み制御回路が、前記フィードバックされた書き込み電
圧が参照電圧と一致するように調整することが好まし
い。
Next, the reference circuit holds a reference voltage for holding a reference voltage, a write control circuit for giving a reference voltage to the reference voltage holding unit, and reads and writes the reference voltage of the reference voltage holding unit. It is preferable that a write voltage confirmation unit that feeds back to a control circuit is provided, and the write control circuit adjusts the feedback write voltage so as to match a reference voltage.

【0019】上記構成により、高精度な参照電圧を得る
ことができ、読み出したメモリセルの電圧レベルを高精
度に比較することができる。メモリセルの低消費電力化
および一層の多値化による蓄積電圧レベル間の電位差が
小さくなる程、高精度な参照電圧が必要となるが、上記
構成によれば、高精度な参照電圧供給が可能となる。
With the above configuration, a highly accurate reference voltage can be obtained, and the voltage levels of the read memory cells can be compared with high accuracy. As the potential difference between the storage voltage levels due to lower power consumption and further multi-valued memory cells becomes smaller, a more accurate reference voltage is required. According to the above configuration, a more accurate reference voltage supply is possible. Becomes

【0020】次に、前記書き込み制御回路が、前記メモ
リセルへの電荷の書き込みも行ない、前記メモリセルへ
の書き込み制御回路と前記リファレンス回路の参照電圧
保持部への書き込み回路を共通化することが好ましい。
Next, the write control circuit may also write the electric charge to the memory cell, and the write control circuit for the memory cell and the write circuit for the reference voltage holding unit of the reference circuit may be shared. preferable.

【0021】上記構成により、リファレンス回路ユニッ
トのメモリセルへのVT値の書き込み回路と、データ格
納用のメモリセルへのVT値の書き込み回路を共通化す
ることができ、回路の構成を簡素化すると共に書き込み
回路の製造上のバラツキに起因する書き込み性能のバラ
ツキを抑制し、精度を向上することができる。
With the above configuration, the circuit for writing the VT value to the memory cell of the reference circuit unit and the circuit for writing the VT value to the memory cell for storing data can be shared, and the circuit configuration is simplified. At the same time, it is possible to suppress variations in the write performance due to variations in the manufacturing of the write circuit and improve the accuracy.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(実施形態1)以下、本発明の実
施形態1の多値メモリの読み出し回路について図面を参
照しながら説明する。本実施形態1は、メモリセルが3
以上の電圧レベルのVT値VT1〜VTnを持つ不揮発
性メモリセルの蓄積電荷を読み出し、その電圧がどのV
T値であるかを精度よくかつ高速に読み出す回路であ
る。基本原理はメモリの持つn個のVT値(VT1〜V
Tn)に対して各レベルのVT値の中間値である参照電
圧(つまりn−1個の参照電圧)を用意して、それぞれ
対応する比較回路(ここでは独立したn−1個の比較回
路を用意する)により同時に一括して大小比較を行い、
その結果に基づいて検知判断したVT値を2進数表現で
出力するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) Hereinafter, a read circuit of a multilevel memory according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. In the first embodiment, three memory cells are used.
The charge stored in the nonvolatile memory cell having the VT values VT1 to VTn at the above voltage levels is read, and
This is a circuit that reads the T value accurately and at high speed. The basic principle is that n VT values (VT1 to V
Tn), reference voltages which are intermediate values of the VT values of the respective levels (that is, n-1 reference voltages) are prepared, and corresponding comparison circuits (here, n-1 independent comparison circuits are provided). Prepare), and compare the sizes at once.
The VT value detected and determined based on the result is output in binary notation.

【0023】本実施形態1では例として、メモリセルは
4つのVT値を持つものとする。図6に示すように、4
つのVT値は2ビットで表現でき、VT1を“00”、
VT2を“01”、VT3を“10”、VT4を“1
1”と定義し、その上位ビットをD1とし、下位ビット
をD2とする。この上位ビットD1と下位ビットD2を
特定することによりVT値を2ビット表現で読み出す。
In the first embodiment, as an example, it is assumed that a memory cell has four VT values. As shown in FIG.
One VT value can be represented by 2 bits, and VT1 is “00”,
VT2 is “01”, VT3 is “10”, and VT4 is “1”.
The upper bit is defined as D1 and the lower bit is defined as D2. By specifying the upper bit D1 and the lower bit D2, the VT value is read in a 2-bit expression.

【0024】VT1〜VT4と参照電圧Vref1、Vref
2、Vref3の関係は図6に示す通りである。上位ビット
D1は、読み出し電圧Voutと第1の参照電圧Vref1と
の比較結果により決定され、下位ビットD2は、読み出
し電圧Voutと第2の参照電圧Vref2との比較、また
は、読み出し電圧Voutと第3の参照電圧Vref3との比
較の結果により決定される。
VT1 to VT4 and reference voltages Vref1, Vref
2, the relationship between Vref3 is as shown in FIG. The upper bit D1 is determined by a comparison result between the read voltage Vout and the first reference voltage Vref1, and the lower bit D2 is a comparison between the read voltage Vout and the second reference voltage Vref2, or the read voltage Vout and the third reference voltage Vref2. Is compared with the reference voltage Vref3.

【0025】図1は本発明の実施形態1の多値メモリの
読み出し回路の回路構成例を示すものである。図1にお
いて101はメモリセルユニット、1はデータ格納用メ
モリセル、2はデータ格納用メモリセルアレイを選択す
るためのスイッチング素子、3はデータ格納用メモリセ
ル1のドレイン電圧を一定に保つリミット回路、4はデ
ータ格納用メモリセル1の電流を電圧に変換するための
電流電圧変換回路であるトランジスタ素子、5は第1の
参照電圧Vref1を生成するための第1のリファレンス回
路、6は第2の参照電圧Vref2を生成するための第2の
リファレンス回路、7は第3の参照電圧Vref3を生成す
るための第3のリファレンス回路である。
FIG. 1 shows an example of a circuit configuration of a read circuit of a multilevel memory according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 101 is a memory cell unit, 1 is a memory cell for data storage, 2 is a switching element for selecting a memory cell array for data storage, 3 is a limit circuit for keeping a drain voltage of the memory cell 1 for data storage constant, Reference numeral 4 denotes a transistor element as a current-voltage conversion circuit for converting the current of the data storage memory cell 1 into a voltage, 5 a first reference circuit for generating a first reference voltage Vref1, and 6 a second reference circuit. A second reference circuit for generating the reference voltage Vref2, and a third reference circuit 7 for generating the third reference voltage Vref3.

【0026】8は第1の参照電圧Vref1とデータ格納用
メモリセル1の読み出し電圧Voutを比較する第1の比
較回路であり、その出力をD1とする。9は第2の参照
電圧Vref2とデータ格納用メモリセル1の読み出し電圧
Voutを比較する第2の比較回路、10は第3の参照電
圧Vref3とデータ格納用メモリセル1の読み出し電圧V
outを比較する第3の比較回路である。
Reference numeral 8 denotes a first comparison circuit for comparing the first reference voltage Vref1 with the read voltage Vout of the data storage memory cell 1, and its output is D1. Reference numeral 9 denotes a second comparison circuit for comparing the second reference voltage Vref2 with the read voltage Vout of the data storage memory cell 1, and reference numeral 9 denotes a third reference voltage Vref3 and the read voltage V of the data storage memory cell 1.
13 is a third comparison circuit that compares out.

【0027】11は第1の比較回路8の出力D1と、第
2の比較回路9の出力と、第3の比較回路10の出力を
入力とし、第2の比較回路9の出力と第3の比較回路1
0の出力のいずれか一方を出力D1の結果により選択し
てD2として出力する選択回路である。14はデータ格
納用メモリセル1のゲート制御信号、15はデータ格納
用メモリセルアレイを選択する選択素子の選択制御信号
である。
An input 11 receives the output D1 of the first comparison circuit 8, the output of the second comparison circuit 9, and the output of the third comparison circuit 10, and outputs the output of the second comparison circuit 9 and the third Comparison circuit 1
This is a selection circuit that selects one of the outputs of 0 based on the result of the output D1 and outputs it as D2. 14 is a gate control signal of the data storage memory cell 1, and 15 is a selection control signal of a selection element for selecting the data storage memory cell array.

【0028】図2は図1の多値メモリ読み出し回路にお
けるリファレンス回路5〜7の構成例を示すもので、1
6は参照電位を決定するためのメモリセルでそのVT値
はリファレンス回路が設定する参照電位に対応した値を
持っている。17はメモリセル16のドレイン電圧を一
定に保つリミット回路、18はメモリセル16の電流を
電圧に変換するための電流電圧変換素子、19はメモリ
セル16のゲート制御信号、20はリファレンス電位で
ある。
FIG. 2 shows an example of the configuration of reference circuits 5 to 7 in the multi-level memory read circuit of FIG.
Reference numeral 6 denotes a memory cell for determining a reference potential, and its VT value has a value corresponding to the reference potential set by the reference circuit. Reference numeral 17 denotes a limit circuit for keeping the drain voltage of the memory cell 16 constant, 18 a current-voltage conversion element for converting the current of the memory cell 16 into a voltage, 19 a gate control signal for the memory cell 16, and 20 a reference potential. .

【0029】以上のように構成された多値メモリの読み
出し回路について、以下その動作を説明する。
The operation of the read circuit of the multi-valued memory configured as described above will be described below.

【0030】データ格納用メモリセル1に蓄積されてい
る電荷が、制御信号14と選択制御信号15に基づいて
スイッチング素子2を介して出力される。リミッタ回路
3と電流電圧変換回路であるトランジスタ素子4により
出力電圧Voutが出力される。ここで、電流電圧変換回
路としてトランジスタ素子4を用いたため、バラツキ精
度を高くすることができ、さらに、データ格納用メモリ
セル1と同じ半導体製造プロセスで作り込めば、相対的
に同じ製造バラツキを含むものとなり、製造バラツキが
相殺される可能性が高くなる。
The charge stored in the data storage memory cell 1 is output via the switching element 2 based on the control signal 14 and the selection control signal 15. An output voltage Vout is output by the limiter circuit 3 and the transistor element 4 which is a current-voltage conversion circuit. Here, since the transistor element 4 is used as the current-voltage conversion circuit, the accuracy of variation can be increased. Further, if the semiconductor device is manufactured in the same semiconductor manufacturing process as the memory cell 1 for data storage, the same manufacturing variation is included. And the likelihood of offsetting manufacturing variations increases.

【0031】出力電圧Voutは、第1の比較回路8と第
2の比較回路9と第3の比較回路10に対して入力さ
れ、それぞれの比較回路で参照比較が独立して一括して
一時に行なわれる。
The output voltage Vout is input to the first comparing circuit 8, the second comparing circuit 9, and the third comparing circuit 10, and the reference comparison is independently and collectively performed at one time by each of the comparing circuits. Done.

【0032】つまり、第1の比較回路8において出力電
圧Voutと第1の参照電圧Vref1が比較され、出力電圧
Voutが第1の参照電圧Vref1より大きい場合にはD1
=“1”を出力し、出力電圧Voutが第1の参照電圧Vr
ef1より小さい場合にはD1=“0”を出力する。
That is, the output voltage Vout is compared with the first reference voltage Vref1 in the first comparison circuit 8, and if the output voltage Vout is higher than the first reference voltage Vref1, D1
= “1”, and the output voltage Vout is equal to the first reference voltage Vr.
If it is smaller than ef1, D1 = "0" is output.

【0033】第2の比較回路9において出力電圧Vout
と第2の参照電圧Vref2が比較され、出力電圧Voutが
第2の参照電圧Vref2より大きい場合にはD2’=
“1”を出力し、出力電圧Voutが第2の参照電圧Vref
2より小さい場合にはD2’=“0”を出力する。
In the second comparison circuit 9, the output voltage Vout
Is compared with the second reference voltage Vref2. When the output voltage Vout is higher than the second reference voltage Vref2, D2 ′ =
“1” is output, and the output voltage Vout becomes the second reference voltage Vref.
If it is smaller than 2, D2 '= "0" is output.

【0034】第3の比較回路10において出力電圧Vou
tと第3の参照電圧Vref3が比較され、出力電圧Voutが
第3の参照電圧Vref3より大きい場合にはD2”=
“1”を出力し、出力電圧Voutが第3の参照電圧Vref
3より小さい場合にはD2”=“0”を出力する。
In the third comparison circuit 10, the output voltage Vou
t is compared with the third reference voltage Vref3. If the output voltage Vout is higher than the third reference voltage Vref3, D2 ″ =
“1” is output, and the output voltage Vout becomes the third reference voltage Vref.
If it is smaller than 3, D2 "=" 0 "is output.

【0035】上記3つの独立した比較回路の比較処理に
より、比較処理自体は一時に完了しており、D1は一意
に第1の比較回路8の出力により取り出せるが、D2は
第2の比較回路の比較結果か、第3の比較結果のいずれ
か有効な一方を選択してD2と定める必要がある。いず
れが有効であるかは、D1の値に応じて定まる。選択回
路11はD1、D2’、D2”を入力とし、D1=
“1”であれば第3の比較回路10の出力D2”を選択
してD2として出力し、D1=“0”であれば第2の比
較回路9の出力D2’を選択してD2として出力する回
路である。この選択回路11により直ちに有効な比較結
果を選択して正しいD2値を出力することができる。例
えば、出力電圧VoutがVT3の場合、図6よりD1=
“1”、D2=“0”であるが、図1の回路構成の出力
は、第1の比較回路8において出力電圧Vout>Vref1
であり、D1=“1”が出力され、選択回路11により
有効として選択される第3の比較回路10において、出
力電圧Vout<Vref3となりD2”=D2=“0”が出
力される。このように出力電圧Voutが正しくVT3と
検知されて読み出される。
By the comparison processing of the three independent comparison circuits, the comparison processing itself has been completed at a time, and D1 can be uniquely extracted by the output of the first comparison circuit 8, while D2 can be extracted by the output of the second comparison circuit. Either the comparison result or the third comparison result, whichever is valid, must be selected and determined as D2. Which is effective is determined according to the value of D1. The selection circuit 11 receives D1, D2 ′ and D2 ″ as inputs and D1 =
If "1", the output D2 of the third comparison circuit 10 is selected and output as D2. If D1 = "0", the output D2 'of the second comparison circuit 9 is selected and output as D2. A valid comparison result can be immediately selected and a correct D2 value can be output by the selection circuit 11. For example, when the output voltage Vout is VT3, D1 = from FIG.
Although "1" and D2 = "0", the output of the circuit configuration of FIG.
D1 = "1" is output, and the output voltage Vout <Vref3, and D2 "= D2 =" 0 "is output in the third comparison circuit 10 selected as valid by the selection circuit 11. Then, the output voltage Vout is correctly detected as VT3 and read.

【0036】以上のように本実施形態1の多値メモリの
読み出し回路によれば、個々のメモリセルが3以上の多
値のVT値(VT1〜VTn)を持つ不揮発性メモリセ
ルに対して、各レベルのVT値間の中間値である参照電
圧(つまりn−1個の参照電圧)を用意して、それぞれ
対応する比較回路(n−1個の比較回路)により同時に
一括して大小比較を行い、その結果に基づいて検知判断
したVT値を2進数表現で出力することができ、高速か
つ高精度にメモリの値を読み出して検知することができ
る。
As described above, according to the read circuit of the multi-level memory of the first embodiment, each of the memory cells can be used for the non-volatile memory cells having three or more multi-level VT values (VT1 to VTn). A reference voltage (that is, n-1 reference voltages) which is an intermediate value between the VT values of each level is prepared, and the corresponding comparison circuits (n-1 comparison circuits) simultaneously perform the magnitude comparison simultaneously. Then, the VT value detected and determined based on the result can be output in binary notation, and the value of the memory can be read and detected at high speed and with high accuracy.

【0037】(実施形態2)以下、本発明の実施形態2
の多値メモリの読み出し回路について図面を参照しなが
ら説明する。本実施形態2は、メモリセルが3以上のV
T値VT1〜VTnを持つ不揮発性メモリセルの蓄積電
荷をデータ長分まとめて読み出し、各メモリセルのVT
値を検知してデータ長分まとめて精度よくかつ高速に読
み出す回路である。各メモリセル個々のVT値読み出し
の基本原理は実施形態1を応用したものであるが、各メ
モリセルの読み出し電圧Voutと比較するための参照電
圧を発生するリファレンス回路を、読み出しデータ長単
位に共通化して簡素化し、回路数を低減を図ったものと
なっている。例として、データの読み出し単位としてデ
ータ長をmとする。つまり、本実施形態2ではm個のメ
モリセルを一括して読み出し、かつ、各々のメモリセル
のVT値を検知して読み出す例を説明する。
(Embodiment 2) Hereinafter, Embodiment 2 of the present invention will be described.
Will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, the memory cell has three or more V
The stored charges of the nonvolatile memory cells having the T values VT1 to VTn are collectively read by the data length, and the VT of each memory cell is read.
This is a circuit that detects values and collectively reads out the data lengths accurately and at high speed. Although the basic principle of reading the VT value of each memory cell is applied to the first embodiment, a reference circuit for generating a reference voltage for comparison with the read voltage Vout of each memory cell is commonly used for each read data length unit. The circuit is simplified and the number of circuits is reduced. As an example, assume that the data length is m as a data read unit. That is, in the second embodiment, an example will be described in which m memory cells are read at a time, and the VT value of each memory cell is detected and read.

【0038】本実施形態2では、実施形態1と同様にメ
モリセルは4つのVT値を持ち、各VT値VT1〜VT
4は図6に示すように2ビット表現とし、上位ビットを
D1とし、下位ビットをD2とする。本実施形態2で
は、後述するようにメモリセルユニット1〜メモリセル
ユニットmのVT値を読み出すので説明の便宜上、例え
ばメモリセルユニットPのVT値の2進数表現の上位ビ
ットはD(p)1、下位ビットはD(p)2という具合に引数
を付けて表現する。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the memory cell has four VT values, and each of the VT values VT1 to VT
Reference numeral 4 denotes a 2-bit expression as shown in FIG. 6, in which the upper bit is D1 and the lower bit is D2. In the second embodiment, since the VT values of the memory cell units 1 to m are read out as described later, for convenience of explanation, for example, the upper bits of the VT value of the memory cell unit P in binary notation are D (p) 1 , And the lower bits are expressed with an argument such as D (p) 2.

【0039】VT1〜VT4と参照電圧Vref1、Vref
2、Vref3の関係も実施形態1と同様、図6に示す通り
であり、上位ビットD1は、読み出し電圧Voutと第1
の参照電圧Vref1との比較結果により決定され、下位ビ
ットD2は、読み出し電圧Voutと第2の参照電圧Vref
2との比較、または、読み出し電圧Voutと第3の参照電
圧Vref3との比較の結果により決定されるものとする。
VT1 to VT4 and reference voltages Vref1, Vref
2, the relationship between Vref3 is the same as in the first embodiment, as shown in FIG.
The lower bit D2 is determined by the comparison result between the read voltage Vout and the second reference voltage Vref1.
2 or the comparison result between the read voltage Vout and the third reference voltage Vref3.

【0040】図3は本発明の実施形態2の多値メモリの
読み出し回路の回路例を示すものである。図3において
21はデータ長mのうちの1番目のデータ格納用メモリ
セル、22はデータ格納用メモリセル21を選択するた
めのスイッチング素子、23はデータ格納用メモリセル
21のドレイン電圧を一定に保つリミット回路、24は
メモリセル21の電流を電圧に変換するための電流電圧
変換回路であるトランジスタ素子であり、以上のデータ
格納用メモリセル21〜トランジスタ素子24により第
1のメモリユニット111を構成しており、その出力は
Vout1である。25はデータ長mのうちのm番目のデー
タ格納用メモリセル、26はデータ格納用メモリセル2
5を選択するためのスイッチング素子、27はデータ格
納用メモリセル25のドレイン電圧を一定に保つリミッ
ト回路、28はデータ格納用メモリセル25の電流を電
圧に変換するための電流電圧変換回路であるトランジス
タ素子であり、以上のデータ格納用メモリセル25〜ト
ランジスタ素子28により第mのメモリユニット112
を構成しており、その出力はVoutmである。なお、図示
していないが、データ長mのうちの2番目のデータ格納
用メモリセルの第2のメモリユニットから、m−1番目
のデータ格納用メモリセルの第m−1のメモリユニット
も同様に構成され、それぞれVout2〜Vout(m-1)が出力
されるものとする。
FIG. 3 shows a circuit example of a read circuit of a multilevel memory according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 21 denotes a first data storage memory cell of the data length m, reference numeral 22 denotes a switching element for selecting the data storage memory cell 21, and reference numeral 23 denotes a constant drain voltage of the data storage memory cell 21. The limit circuit 24 is a transistor element which is a current-voltage conversion circuit for converting the current of the memory cell 21 into a voltage. The first memory unit 111 is constituted by the above-mentioned data storage memory cells 21 to 24. The output is Vout1. 25 is an m-th data storage memory cell of the data length m, 26 is a data storage memory cell 2
5, a switching element for selecting 5, a limit circuit 27 for keeping the drain voltage of the data storage memory cell 25 constant, and a current-voltage conversion circuit 28 for converting the current of the data storage memory cell 25 into a voltage. A transistor element, and the m-th memory unit 112
And its output is Voutm. Although not shown, the same applies to the (m-1) th memory unit of the (m-1) th data storage memory cell from the second memory unit of the second data storage memory cell of the data length m. And Vout2 to Vout (m-1) are respectively output.

【0041】29〜31はリファレンス回路であり、2
9は第1の参照電圧Vref1を生成するための第1のリフ
ァレンス回路、30は第2の参照電圧Vref2を生成する
ための第2のリファレンス回路、31は第3の参照電圧
Vref3を生成するための第3のリファレンス回路であ
る。
Reference numerals 29 to 31 denote reference circuits.
Reference numeral 9 denotes a first reference circuit for generating a first reference voltage Vref1, reference numeral 30 denotes a second reference circuit for generating a second reference voltage Vref2, and reference numeral 31 denotes a third reference voltage Vref3. Is a third reference circuit.

【0042】32〜34は第1のメモリユニットの出力
Vout0に対する比較回路であり、32はデータ格納用メ
モリセル21の電圧値である第1のメモリユニット11
1の出力Vout0とリファレンス回路29の参照電圧Vref
1とを比較する比較回路、33は第1のメモリユニット
111の出力Vout0とリファレンス回路30の参照電圧
Vref2を比較する比較回路、34は第1のメモリユニッ
ト111の出力Vout0とリファレンス回路31の参照電
圧Vref3を比較する比較回路である。同様に、35〜3
7は第mのメモリユニット112の出力Voutmに対する
比較回路ユニットであり、35はデータ格納用メモリセ
ル25の電圧値であるVoutmとリファレンス回路29の
参照電圧Vref1とを比較する比較回路、36は出力Vout
mとリファレンス回路30の参照電圧Vref2を比較する比
較回路、37は出力Voutmとリファレンス回路31の参
照電圧Vref3を比較する比較回路である。なお、図示し
ていないが、第2のメモリユニット〜第m−1のメモリ
ユニットに対する比較回路ユニットも構成されているも
のとする。なお、リファレンス回路29〜31の構成は
実施形態1で説明した図2のリファレンス回路と同じも
のとする。
Reference numerals 32 to 34 denote comparison circuits for the output Vout0 of the first memory unit, and 32 denotes a first memory unit 11 which is a voltage value of the memory cell 21 for data storage.
1 and the reference voltage Vref of the reference circuit 29.
A comparison circuit 33 compares the output Vout0 of the first memory unit 111 with the reference voltage of the reference circuit 30.
A comparison circuit for comparing Vref2 is a comparison circuit for comparing the output Vout0 of the first memory unit 111 with the reference voltage Vref3 of the reference circuit 31. Similarly, 35-3
7 is a comparison circuit unit for the output Voutm of the m-th memory unit 112, 35 is a comparison circuit for comparing Voutm which is the voltage value of the memory cell 25 for data storage with the reference voltage Vref1 of the reference circuit 29, and 36 is an output Vout
Reference numeral 37 denotes a comparison circuit for comparing the output Voutm with the reference voltage Vref3 of the reference circuit 31. Although not shown, it is assumed that comparison circuit units for the second to (m-1) th memory units are also configured. The configuration of the reference circuits 29 to 31 is the same as the reference circuit of FIG. 2 described in the first embodiment.

【0043】38は実施形態1で説明した選択回路11
と同様の選択回路である。メモリセル21のVT値の2
進数の上位ビットで比較回路32の出力40であるD
(1)1の結果を受けて、比較回路33または34の出力
のうち有効となるいずれか一方を選択する回路であり、
メモリセル21のVT値の2進数の下位ビットD(1)2
である出力41を出力する。同様に、39はメモリセル
25のVT値の2進数の上位ビットで比較回路35の出
力42であるD(m)1の結果を受けて、比較回路36ま
たは37の出力のうち有効となるいずれか一方を選択す
る選択回路であり、メモリセル25のVT値の2進数の
下位ビットD(m)2である出力43を出力する。なお、
図示していないが、第2のメモリユニット〜第m−1の
メモリユニットに対応する選択回路もそれぞれ設けられ
ており、それぞれのメモリセルのVT値の2進数表現に
おける上位ビットおよび下位ビット(D(2)1,D(2)
2)〜(D(m-1)1,D(m-1)2)が正しく出力される。
Reference numeral 38 denotes the selection circuit 11 described in the first embodiment.
Is a selection circuit similar to. 2 of the VT value of the memory cell 21
D which is the output 40 of the comparison circuit 32
(1) A circuit for selecting one of the outputs of the comparison circuit 33 or 34 which is valid in response to the result of 1;
Lower bit D (1) 2 of the binary number of the VT value of memory cell 21
Is output. Similarly, reference numeral 39 denotes the upper bit of the binary number of the VT value of the memory cell 25, which is valid among the outputs of the comparison circuit 36 or 37 in response to the result of D (m) 1, which is the output 42 of the comparison circuit 35. This is a selection circuit for selecting one of them, and outputs an output 43 which is the lower bit D (m) 2 of the binary number of the VT value of the memory cell 25. In addition,
Although not shown, selection circuits corresponding to the second memory unit to the (m-1) th memory unit are also provided, respectively, and the upper bit and the lower bit (D) of the VT value of each memory cell in the binary number representation are provided. (2) 1, D (2)
2) to (D (m-1) 1, D (m-1) 2) are correctly output.

【0044】44はデータ格納用メモリセル21のゲー
ト制御信号、45はスイッチング素子22の選択信号、
46はデータ格納用メモリセル25のゲート制御信号、
47はスイッチング素子26の選択信号である。
44 is a gate control signal for the data storage memory cell 21, 45 is a selection signal for the switching element 22,
46 is a gate control signal for the data storage memory cell 25,
47 is a selection signal for the switching element 26.

【0045】以上が本実施形態2の回路構成例である。
データ長mの各々のデータ線に対応したm系統の読み出
し回路はそれぞれ同じ参照電圧がりようできるのでリフ
ァレンス回路を共通化し、1組のみが設けられている。
The above is an example of the circuit configuration of the second embodiment.
The read circuits of the m systems corresponding to the respective data lines having the data length m can share the same reference voltage, so that the reference circuits are shared and only one set is provided.

【0046】次に、以上のように構成された多値メモリ
の読み出し回路の動作の概略について説明する。まず、
データ長単位であるm個の各第1〜第mのメモリセルユ
ニットはそれぞれ同時独立に一括して読み出しが行なわ
れ、それぞれVout1〜Voutmを出力する。次に、それぞ
れの出力Vout1〜Voutmは対応する第1〜第mの比較回
路ユニットに入力され、3つの参照電圧Vref1、Vref
2、Vref3と比較され、実施形態1と同様、比較結果と
選択回路による選択結果として、メモリセルのVT値の
2進数表現(D(1)1,D(1)2)〜(D(m)1,D(m)
2)が正しく得られる。
Next, an outline of the operation of the read circuit of the multi-valued memory configured as described above will be described. First,
The m first to m-th memory cell units, which are data length units, are simultaneously and independently read collectively, and output Vout1 to Voutm, respectively. Next, the respective outputs Vout1 to Voutm are input to the corresponding first to mth comparison circuit units, and the three reference voltages Vref1 and Vref
2, compared with Vref3, and as in the first embodiment, as a comparison result and a selection result by the selection circuit, the binary representation of the VT value of the memory cell (D (1) 1, D (1) 2) to (D (m ) 1, D (m)
2) is obtained correctly.

【0047】以上のように本実施形態2によれば、デー
タ長mである場合に、データ読み出しを当該m個の多値
メモリを一括して実行でき、かつ、多値であるVT値を
高精度に検知するできる。さらに、比較回路、選択回路
はm系統必要であるが、リファレンス回路は1つに共通
化しているので回路規模の抑制が可能である。
As described above, according to the second embodiment, when the data length is m, data reading can be executed collectively in the m multi-value memories, and the multi-valued VT value can be increased. It can be detected with high accuracy. Further, the comparison circuit and the selection circuit require m systems, but since the reference circuit is shared by one, the circuit scale can be suppressed.

【0048】(実施形態3)以下、本発明の実施形態3
の多値メモリ読み出し回路について図面を参照しながら
説明する。本実施形態3は、リファレンス回路を構成す
る参照電圧用メモリセルに書き込み回路を持たせ、参照
電圧の電圧精度を向上し、VT値の量子化幅が小さくて
も精度の良い読み出しを可能とするものである。メモリ
セルユニット、比較回路ユニット、選択回路などは実施
形態1、2と同様で良く、リファレンス回路に焦点を当
てて説明する。また、本実施形態3においても、実施形
態1と同様にメモリセルは4つのVT値を持ち、各VT
値VT1〜VT4は図6に示すように2ビット表現と
し、上位ビットをD1とし、下位ビットをD2とする。
(Embodiment 3) Hereinafter, Embodiment 3 of the present invention will be described.
Will be described with reference to the drawings. In the third embodiment, the reference voltage memory cell included in the reference circuit is provided with a write circuit, thereby improving the voltage accuracy of the reference voltage and enabling accurate reading even when the quantization width of the VT value is small. Things. The memory cell unit, the comparison circuit unit, the selection circuit, and the like may be the same as those in the first and second embodiments, and the description will focus on the reference circuit. Also, in the third embodiment, the memory cell has four VT values as in the first embodiment.
The values VT1 to VT4 are expressed in two bits as shown in FIG. 6, where the upper bit is D1 and the lower bit is D2.

【0049】図4は、本発明の実施形態3における多値
メモリの読み出し回路のリファレンス回路構成例を示す
ものである。ここでは第nのリファレンス回路ユニット
121としてその参照電位Vrefnを得る例を説明する。
図4において51は参照電位を決定するためのメモリセ
ルで、そのVT値が参照電位VTnとなる。52はメモ
リセル51のドレイン電圧を一定に保つリミット回路、
53はメモリセル51の電流を電圧に変換するための電
流電圧変換素子である。122は書き込み回路であり、
54はメモリセル51のVT値を制御するための書き込
み制御回路、55は書き込み電圧確認手段としての書き
込んだメモリセル51のVT値を直接外部から測定のす
るためのスイッチング素子、56はスイッチング素子5
5の制御信号、57は書き込みを制御するための制御信
号、58は書き込み電位を印加するための電源である。
書き込み制御回路54は、書き込み電圧確認手段である
スイッチング素子55からの信号をフィードバックして
書き込み電圧を調整する機能を有している。
FIG. 4 shows an example of a reference circuit configuration of a read circuit of a multilevel memory according to the third embodiment of the present invention. Here, an example in which the reference potential Vrefn is obtained as the n-th reference circuit unit 121 will be described.
In FIG. 4, reference numeral 51 denotes a memory cell for determining a reference potential, the VT value of which is the reference potential VTn. 52 is a limit circuit for keeping the drain voltage of the memory cell 51 constant,
Reference numeral 53 denotes a current-voltage conversion element for converting the current of the memory cell 51 into a voltage. 122 is a writing circuit,
54 is a write control circuit for controlling the VT value of the memory cell 51, 55 is a switching element for directly measuring the VT value of the written memory cell 51 from outside as write voltage confirmation means, and 56 is a switching element 5
5 is a control signal, 57 is a control signal for controlling writing, and 58 is a power supply for applying a writing potential.
The write control circuit 54 has a function of adjusting a write voltage by feeding back a signal from the switching element 55 as a write voltage confirmation unit.

【0050】59はメモリセル51のゲート制御信号、
60は参照電位Vrefn、49はメモリセル51のVT値
確認読み出し出力信号である。
59 is a gate control signal for the memory cell 51,
Reference numeral 60 denotes a reference potential Vrefn, and reference numeral 49 denotes a VT value confirmation read output signal of the memory cell 51.

【0051】上記構成のように、リファレンス回路ユニ
ット121のメモリセル51のVT値を目標値に設定す
るため、リファレンス回路ユニット121に対して高精
度の書き込み回路122が設けられている。
As described above, in order to set the VT value of the memory cell 51 of the reference circuit unit 121 to a target value, a high-accuracy write circuit 122 is provided for the reference circuit unit 121.

【0052】以上のように構成された多値メモリの読み
出し回路の動作を説明する。
The operation of the read circuit of the multi-valued memory configured as described above will be described.

【0053】初期状態において、リファレンス回路ユニ
ット121のメモリセル51は初期状態ではVT値が正
しく設定されていないとする。書き込み回路122の書
き込み制御回路54は制御信号57に従い、書き込み電
位電源58を介してメモリセル51に電圧を印加し、メ
モリセル51のVT値が正しい値となるように書き込み
を実施する。次に、制御信号56によりスイッチング素
子55をオンとしてメモリセル51のVTnを直接読み
出し、VTnの値を確認して正しいVT値が書き込まれ
ているか確認する。確認の結果、VT値が正しく書き込
まれていない場合には書き込み制御回路54に対してフ
ィードバックをかけて書き込み電圧を調整する。
In the initial state, it is assumed that the VT value of the memory cell 51 of the reference circuit unit 121 is not set correctly in the initial state. The write control circuit 54 of the write circuit 122 applies a voltage to the memory cell 51 via the write potential power supply 58 in accordance with the control signal 57, and performs writing so that the VT value of the memory cell 51 becomes a correct value. Next, the switching element 55 is turned on by the control signal 56, the VTn of the memory cell 51 is directly read, and the value of VTn is checked to confirm whether the correct VT value is written. As a result of the confirmation, if the VT value is not correctly written, feedback is made to the write control circuit 54 to adjust the write voltage.

【0054】上記動作により、例えば、4値のVT1〜
VT4を判定するための参照電位VVref1、Vref2、V
ref3を精度よく設定することが可能となる。
By the above operation, for example, four values of VT1
Reference potentials VVref1, Vref2, V for determining VT4
ref3 can be set with high accuracy.

【0055】以上のように本実施形態4によれば、リフ
ァレンス回路ユニットに対応して書き込み回路を持た
せ、リファレンス回路ユニットのメモリセルのVT値を
精度良く書き込み、さらにその書き込み値を直接測定し
て値の正否を判断し、必要に応じてフィードバック調整
することにより、参照電位の精度を向上し、読み出しの
精度の更なる向上が可能となる。
As described above, according to the fourth embodiment, the write circuit is provided corresponding to the reference circuit unit, the VT value of the memory cell of the reference circuit unit is accurately written, and the write value is directly measured. By determining whether the value is correct or not and performing feedback adjustment as necessary, the accuracy of the reference potential can be improved, and the accuracy of reading can be further improved.

【0056】(実施形態4)以下、本発明の実施形態4
について図面を参照しながら説明する。本実施形態4
は、リファレンス回路ユニットのメモリセルへのVT値
の書き込み回路と、データ格納用のメモリセルへのVT
値の書き込み回路を共通化することで、回路の構成を簡
素化すると共に書き込み回路の製造上のバラツキに起因
する書き込み性能のバラツキを抑制し、精度を向上する
ものである。
(Embodiment 4) Hereinafter, Embodiment 4 of the present invention will be described.
Will be described with reference to the drawings. Embodiment 4
Is a circuit for writing a VT value to a memory cell of a reference circuit unit and a VT value for a memory cell for storing data.
By sharing the value writing circuit, the configuration of the circuit is simplified, and the variation in the writing performance due to the variation in the manufacturing of the writing circuit is suppressed, and the accuracy is improved.

【0057】図5は本発明の実施形態4における多値メ
モリの読み出し回路の回路構成を示すものである。図5
において、131はメモリセルユニットであり、61は
データ格納用メモリセル、62はメモリセル61を選択
するためのスイッチング素子、63はメモリセル61の
ドレイン電圧を一定に保つリミット回路、64はメモリ
セル61の電流を電圧に変換するため電流電圧変換素子
である。132はリファレンス回路ユニットであり、6
5は参照電圧を決定するためのメモリセルでありそのV
T値は設定する参照電圧に対応したVTnであるもの、
77はメモリセル65を選択するためのスイッチング素
子、78はスイッチング素子77の制御信号、66はメ
モリセル65のドレイン電圧を一定に保つリミット回
路、67はメモリセルの電流を電圧に変換するための電
流電圧変換素子である。133は書き込み回路であり、
68は書き込み制御回路、69はメモリセル61とメモ
リセル65の書き込みVT値を直接外部から測定のする
ための書き込み電圧確認手段としてのスイッチング素
子、76は書き込み電位を印加するための電源である。
FIG. 5 shows a circuit configuration of a read circuit of a multilevel memory according to the fourth embodiment of the present invention. FIG.
, 131 is a memory cell unit, 61 is a memory cell for storing data, 62 is a switching element for selecting the memory cell 61, 63 is a limit circuit for keeping the drain voltage of the memory cell 61 constant, and 64 is a memory cell It is a current-voltage conversion element for converting the current of 61 into a voltage. 132 is a reference circuit unit;
5 is a memory cell for determining a reference voltage,
T value is VTn corresponding to the reference voltage to be set,
77 is a switching element for selecting the memory cell 65, 78 is a control signal for the switching element 77, 66 is a limit circuit for keeping the drain voltage of the memory cell 65 constant, and 67 is a conversion circuit for converting the current of the memory cell to a voltage. It is a current-voltage conversion element. 133 is a write circuit,
68 is a write control circuit, 69 is a switching element as write voltage confirmation means for directly measuring the write VT values of the memory cells 61 and 65 from outside, and 76 is a power supply for applying a write potential.

【0058】また、70はデータ格納用メモリセル61
のゲート制御信号、71はスイッチング素子62の制御
信号で、72はメモリセル65のゲート制御信号、73
はスイッチング素子69の制御信号、75は書き込みを
制御するための制御信号、78はスイッチング素子77
の制御信号、79は読み出し電位、80は参照電位、7
4はメモリセル61とメモリセル65の書き込みVT値
を直接測定する出力信号である。
Reference numeral 70 denotes a memory cell 61 for storing data.
Is a control signal of the switching element 62, 72 is a gate control signal of the memory cell 65, 73
Is a control signal for the switching element 69, 75 is a control signal for controlling writing, and 78 is a switching signal 77.
, 79 is the read potential, 80 is the reference potential, 7
Reference numeral 4 denotes an output signal for directly measuring the write VT values of the memory cells 61 and 65.

【0059】上記のように、書き込み回路133によ
り、リファレンス回路ユニットのメモリセルへのVT値
の書き込み回路と、データ格納用のメモリセルへのVT
値の書き込み回路が共通化されている。
As described above, the write circuit 133 writes the VT value to the memory cell of the reference circuit unit and the VT to the memory cell for storing data.
A circuit for writing a value is shared.

【0060】以上のように構成された多値メモリの読み
出し回路の動作を説明する。
The operation of the read circuit of the multi-valued memory configured as described above will be described.

【0061】リファレンス回路ユニット132のメモリ
セル65は初期状態ではVTの値が正しく設定されてい
ないとする。目標のVTに設定するための書き込み回路
133を用いて目標のVT値となるように書き込みを実
施する。この書き込み回路133はデータ格納用メモリ
セル61に対する書き込み回路と共通化されているの
で、回路構成素子のバラツキによる書き込み性能のバラ
ツキの影響が、メモリセルユニット131への書き込み
時とリファレンス回路132への書き込み時で相殺さ
れ、読み出し性能の向上につながる。
It is assumed that the VT value of the memory cell 65 of the reference circuit unit 132 is not set correctly in the initial state. Writing is performed using the writing circuit 133 for setting the target VT so that the target VT value is obtained. Since the write circuit 133 is shared with the write circuit for the data storage memory cell 61, the influence of the variation in the write performance due to the variation in the circuit components affects the write operation to the memory cell unit 131 and the write operation to the reference circuit 132. It is canceled at the time of writing, which leads to improvement of reading performance.

【0062】以上のように本実施形態4によれば、リフ
ァレンス回路ユニットのメモリセルへのVT値の書き込
み回路と、データ格納用のメモリセルへのVT値の書き
込み回路を共通化することで、回路の構成を簡素化する
と共に書き込み回路の製造上のバラツキに起因する書き
込み性能のバラツキを抑制し、精度を向上することがで
きる。
As described above, according to the fourth embodiment, the circuit for writing the VT value to the memory cell of the reference circuit unit and the circuit for writing the VT value to the memory cell for storing data are shared, It is possible to simplify the circuit configuration, suppress variations in write performance due to variations in manufacturing of the write circuit, and improve accuracy.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明の多値メモリの読み出し回路によ
れば、個々のメモリセルが3以上の多値のVT値(VT
1〜VTn)を持つ不揮発性メモリセルに対して、各レ
ベルのVT値間の中間値である参照電圧(つまりn−1
個の参照電圧)を用意して、それぞれ対応する比較回路
(n−1個の比較回路)により同時に一括して大小比較
を行い、その結果に基づいて検知判断したVT値を2進
数表現で出力することができ、高速かつ高精度にメモリ
の値を読み出して検知することができる。
According to the read circuit of the multilevel memory of the present invention, each memory cell has three or more multilevel VT values (VT).
1 to VTn), the reference voltage (that is, n−1) which is an intermediate value between the VT values of each level.
Reference voltages), and the corresponding comparison circuits (n-1 comparison circuits) simultaneously perform the magnitude comparison simultaneously, and output the VT value detected and determined based on the result in binary notation. It is possible to read and detect the value of the memory at high speed and with high accuracy.

【0064】また、本発明の多値メモリの読み出し回路
によれば、データ長mである場合に、データ読み出しを
当該m個の多値メモリを一括して実行でき、かつ、多値
であるVT値を高精度に検知するできる。さらに、比較
回路、選択回路はm系統必要であるが、リファレンス回
路は1つに共通化しているので回路規模の抑制が可能で
ある。
Further, according to the read circuit of the multi-level memory of the present invention, when the data length is m, the data read can be collectively executed by the m multi-level memories and the multi-level VT The value can be detected with high accuracy. Further, the comparison circuit and the selection circuit require m systems, but since the reference circuit is shared by one, the circuit scale can be suppressed.

【0065】また、本発明の多値メモリの読み出し回路
によれば、リファレンス回路の参照電位設定用のメモリ
セルに対するVT値の書き込み制御回路により高精度な
参照電位設定が可能となり、高精度な読み出し動作が可
能となる。
Further, according to the read circuit of the multi-level memory of the present invention, a highly accurate reference potential can be set by the VT value write control circuit for the reference potential setting memory cell of the reference circuit, and the highly accurate read can be performed. Operation becomes possible.

【0066】また、本発明の多値メモリの読み出し回路
によれば、リファレンス回路ユニットのメモリセルへの
VT値の書き込み回路と、データ格納用のメモリセルへ
のVT値の書き込み回路を共通化することで、回路の構
成を簡素化すると共に書き込み回路の製造上のバラツキ
に起因する書き込み性能のバラツキを抑制し、精度を向
上することができる。
Further, according to the read circuit of the multilevel memory of the present invention, the circuit for writing the VT value to the memory cell of the reference circuit unit and the circuit for writing the VT value to the memory cell for storing data are shared. Thus, the configuration of the circuit can be simplified, and the variation in the write performance due to the variation in the manufacture of the write circuit can be suppressed, and the accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施形態1の多値メモリの読み出し
回路の回路構成例を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration example of a read circuit of a multilevel memory according to a first embodiment of the present invention;

【図2】 図1の多値メモリ読み出し回路におけるリフ
ァレンス回路5〜7の構成例を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of reference circuits 5 to 7 in the multi-level memory read circuit of FIG.

【図3】 本発明の実施形態2の多値メモリの読み出し
回路の回路構成例を示す図
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a read circuit of a multilevel memory according to a second embodiment of the present invention;

【図4】 本発明の実施形態3における多値メモリの読
み出し回路のリファレンス回路構成例を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a reference circuit configuration example of a read circuit of a multilevel memory according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態4における多値メモリの読
み出し回路の回路構成を示す図
FIG. 5 is a diagram illustrating a circuit configuration of a read circuit of a multilevel memory according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の多値のVT値と論理値の2ビット表
現との関係を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a multi-valued VT value and a 2-bit representation of a logical value according to the present invention.

【図7】 本発明の多値メモリのVT値と参照電圧との
関係を示す図
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a VT value and a reference voltage of the multi-level memory of the present invention.

【図8】 従来の多値メモリの読み出し回路の回路構成
を示す図
FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of a conventional read circuit of a multilevel memory.

【図9】 従来の多値メモリの読み出し回路のタイミン
グチャート
FIG. 9 is a timing chart of a conventional read circuit of a multilevel memory.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,25,61 データ格納用メモリセル 2,22,26,55,62,69,77 スイッチン
グ素子 3,17,23,27,52,63,66 リミット回
路 4,24,28,53,64,67 電流電圧変換素子 5,29 第1のリファレンス回路 6,30 第2のリファレンス回路 7,31 第3のリファレンス回路 8,32,35 第1の比較回路 9,33,36 第2の比較回路 10,33,37 第3の比較回路 11,38,39 選択回路 12,40,42 上位ビットD1 13,41,43 下位ビットD2 14,19,44,46,59,70,72 ゲート制
御信号 15,45,47,71,73,78 選択制御信号 16,51,65 参照電圧用メモリセル 20,60,79 リファレンス電位 55 書き込んだメモリセルのVTを直接外部から測定の
するための選択素子 57 書き込み制御信号 58,75 書き込み電源 60はリファレンス電位 68 書き込み回路 74 メモリセルのVTを直接測定するための測定端子
1,21,25,61 Memory cell for data storage 2,22,26,55,62,69,77 Switching element 3,17,23,27,52,63,66 Limit circuit 4,24,28,53, 64, 67 Current-voltage conversion element 5, 29 First reference circuit 6, 30 Second reference circuit 7, 31 Third reference circuit 8, 32, 35 First comparison circuit 9, 33, 36 Second comparison Circuits 10, 33, 37 Third comparison circuit 11, 38, 39 Selection circuit 12, 40, 42 Upper bit D1 13, 41, 43 Lower bit D2 14, 19, 44, 46, 59, 70, 72 Gate control signal 15, 45, 47, 71, 73, 78 Selection control signal 16, 51, 65 Reference voltage memory cell 20, 60, 79 Reference potential 55 Memory written Measuring terminals for selecting elements 57 write control signals 58 and 75 write power supply 60 to the outside VT Le direct the measurement for measuring the VT of the reference potential 68 write circuit 74 memory cells directly

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メモリセルの保持できる電圧レベルが複
数あり、多値論理を記憶する多値メモリセルの読み出し
回路であって、 前記複数の電圧レベルの各電圧レベル間にそれぞれの参
照電圧値を設定するリファレンス回路と、前記リファレ
ンス回路が供給するそれぞれの参照電圧と前記メモリセ
ルから読み出した電圧レベルとのそれぞれの大小比較を
一括して実行する比較回路と、前記比較回路の大小比較
結果に基づいて前記メモリセルの蓄積電圧レベルがいず
れの参照電圧値の間にあるか検知し、前記メモリセルの
記憶論理値を出力する出力回路を備えたことを特徴とす
る多値メモリの読み出し回路。
1. A read circuit for a multi-valued memory cell having a plurality of voltage levels that can be held by a memory cell and storing a multi-valued logic, wherein a reference voltage value is set between each of the plurality of voltage levels. A reference circuit to be set; a comparison circuit that collectively performs a magnitude comparison between each reference voltage supplied by the reference circuit and a voltage level read from the memory cell; and a comparison circuit based on a magnitude comparison result of the comparison circuit. An output circuit for detecting which reference voltage value the storage voltage level of the memory cell is between and outputting a storage logic value of the memory cell.
【請求項2】 前記出力回路が、前記比較回路から得ら
れる、前記メモリセルの蓄積電圧レベルとそれぞれの参
照電圧値との大小比較結果出力を入力とし、対応する多
値論理値を表わす2進数表現ビットにコード化して出力
する請求項1に記載の多値メモリの読み出し回路。
2. A binary number representing a corresponding multi-valued logic value, wherein said output circuit receives a magnitude comparison result output between a storage voltage level of said memory cell and a respective reference voltage value obtained from said comparison circuit as an input. 2. The read circuit of a multi-valued memory according to claim 1, wherein the readout circuit encodes and outputs the expression bits.
【請求項3】 前記メモリセルがデータ長mの単位でア
クセスされ、前記メモリセルと前記比較回路と前記出力
回路とをm系統備え、各系統に対して共通化した前記リ
ファレンス回路を一つ備えた請求項1に記載の多値メモ
リの読み出し回路。
3. The memory cell is accessed in units of a data length m, the memory cell, the comparison circuit, and the output circuit are provided in m systems, and one reference circuit common to each system is provided. 2. The read circuit of a multi-level memory according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記リファレンス回路が、参照電圧を保
持する参照電圧保持部と、前記参照電圧保持部に参照電
圧を与える書き込み制御回路と、前記参照電圧保持部の
参照電圧を読み出して前記書き込み制御回路にフィード
バックする書き込み電圧確認手段を備え、前記書き込み
制御回路が、前記フィードバックされた書き込み電圧が
参照電圧と一致するように調整する請求項1に記載の多
値メモリの読み出し回路。
4. A reference voltage holding section for holding a reference voltage, a write control circuit for applying a reference voltage to the reference voltage holding section, and a write control circuit for reading the reference voltage of the reference voltage holding section. 2. The read circuit of a multi-valued memory according to claim 1, further comprising: a write voltage confirmation unit that feeds back to the circuit, wherein the write control circuit adjusts the fed back write voltage to be equal to a reference voltage.
【請求項5】 前記書き込み制御回路が、前記メモリセ
ルへの電荷の書き込みも行ない、前記メモリセルへの書
き込み制御回路と前記リファレンス回路の参照電圧保持
部への書き込み回路を共通化した請求項4に記載の多値
メモリの読み出し回路。
5. The write control circuit also writes a charge into the memory cell, and a write control circuit to the memory cell and a write circuit to a reference voltage holding unit of the reference circuit are shared. 3. The read circuit of a multi-valued memory according to claim 1.
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