JP2002024090A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2002024090A
JP2002024090A JP2000211063A JP2000211063A JP2002024090A JP 2002024090 A JP2002024090 A JP 2002024090A JP 2000211063 A JP2000211063 A JP 2000211063A JP 2000211063 A JP2000211063 A JP 2000211063A JP 2002024090 A JP2002024090 A JP 2002024090A
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nonvolatile memory
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JP2000211063A
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Takahiro Nakamachi
隆弘 中町
達人 ▲濱▼野
Tatsuto Hamano
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不揮発メモリに内蔵されたデータの保護を可
能とする半導体装置を提供すること。 【解決手段】 不揮発メモリ1−1内に設けられた、セ
キュリティービット1−3の内容により、不揮発メモリ
1−1の読み出しデータが、データスクランブル回路1
−5によりスクランブルされ外部に出力されることによ
り、データの機密保護を可能とする。セキュリティービ
ット1−3が消去状態であるときには、読み出しデータ
のスクランブルは解除される。セキュリティービット1
−3にデータを書き込むことにより、読み出しデータの
スクランブルが実施され外部に出力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気的に書き込み
・消去が可能な不揮発メモリに関し、不揮発メモリ内の
データの保護を行う半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フラッシュメモリに代表される書き込み
・消去が可能な不揮発メモリでは、専用の書き込みライ
タを用いて、不揮発メモリ内のデータの書き換えを行
う。
【0003】以下、従来の半導体装置における、内部に
搭載された不揮発メモリの書き換え動作について説明す
る。
【0004】図4は、従来の半導体装置のブロック図で
ある。図4において、4−1は半導体装置内に搭載され
ている不揮発メモリ、4−2はCPU、4−3はCPU
4−2が不揮発メモリ4−1に読み出しアクセスを行う
アドレスバス、4−4は不揮発メモリ4−1が出力する
データバス、4−5は不揮発メモリ4−1内のデータの
書き換えを行うメモリライタ、4−6はメモリライタ4
−5から不揮発メモリ4−1へ入力されるアドレスバ
ス、4−7はCPU4−2が出力するアドレスバス4−
3と外部のメモリライタ4−5から出力されるアドレス
バス4−6を、CPU4−2から出力される制御信号4
−8によって選択して不揮発メモリ4−1へどちらか一
方を出力するセレクタである。
【0005】以上のように構成された、半導体装置の動
作について説明する。
【0006】まず、半導体装置が通常の動作を行う場合
の動作につき、以下その動作を説明する。
【0007】CPU4−2は、不揮発メモリ内の書き込
まれたプログラムデータを読み出す為に、読み出しアド
レスに対応したアドレスをアドレスバス4−3に出力す
る。同時にセレクタ4−7は、CPU4−2から出力さ
れた制御信号4−8に応じて、アドレスバス4−3を選
択して不揮発メモリ4−1に対して出力する。
【0008】不揮発メモリ4−1は、セレクタ4−7か
ら出力されたアドレスに応じた読み出しデータを、デー
タバス4−4に出力する。
【0009】CPU4−2は、そのデータバス4−4の
値を読み込み、所定の動作を実行することにより、半導
体装置は動作する。
【0010】次に、不揮発メモリ4−1内に書き込まれ
ているプログラムデータの書き換えを行う際の動作につ
いて、説明を行う。
【0011】不揮発メモリ4−1のデータ書き換えを行
う際には、外部に接続されたメモリライタ4−5から、
所定のアドレスがアドレスバス4−6に出力される。C
PU4−2からの制御信号4−8に応じて、セレクタ3
−7は、アドレスバス4−6を選択し不揮発メモリ4−
1に対しアドレスを出力する。
【0012】同時に、メモリライタ4−5は、書き換え
を行うデータをデータバス4−4に対し出力し、所定の
アドレスのデータの書き込みを行う。
【0013】その過程で、各アドレスごとの書き込み動
作に続いて、書き込みが正しく行われているかの検証動
作(以下ヴェリファイと記載)を行う。これは、不揮発
メモリ4−1にヴェリファイアドレスを出力し、読み出
されたデータを、外部のメモリライタ4−5が判定し書
き込みを行ったデータと同一であれば、所定のアドレス
に対する書き込みを終了する。あるアドレスのデータ書
き込みがうまく行われていれば、次のアドレスの書き込
みに進み、全アドレスに対し、正しく書き込みが行われ
ていれば書き込み動作を終了する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、メモリライタのヴェリファイ動作を用い
ることにより、用意に不揮発メモリ内のプログラムデー
タの読み出しが行えるため、不揮発メモリ内のプログラ
ムデータのセキュリティー保持という点で課題があっ
た。
【0015】また、データの読み出しをハード的に禁止
するか、もしくはデータのスクランブルを行うと、メモ
リライタのヴェリファイ動作が行えなくなるか、もしく
はハード変更が必要になり実現的ではない。
【0016】本発明は、この従来の課題を解決するもの
で、不揮発メモリへのデータ書き込みを行うメモリライ
タのハード変更を伴わずに、データの読み出しを困難に
したことを可能とした、半導体装置を提供することを目
的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の半導体装置は、不揮発メモリ内にデータ保護
用のセキュリティービットと、前記セキュリティービッ
トの内容を記憶する記憶装置と、前記記憶装置の内容が
書き込み状態であれば、前記不揮発メモリの読み出しデ
ータのスクランブルを行う回路と、を有することを特徴
とするものである。
【0018】又、本発明の第2の半導体装置は、不揮発
メモリへの読み出しアドレスを記憶する第一の記憶装置
と、前記第一の記憶装置の値を減算し、再び前記第一記
憶装置に格納する減算回路と、前記第一の記憶装置の値
が”0”であるか否かを判断する判断手段と、前記不揮
発メモリの読み出しデータを記憶する第二の記憶装置
と、前記第二の記憶装置の値をもとに乱数を発生し、再
び前記第二の記憶装置に記憶する乱数発生回路と、前記
判断手段によって、前記第一の記憶装置の値が”0”で
あると判断された場合には前記第二の記憶装置の値を外
部に出力し、”0”でなければ出力を行わない出力制御
回路と、を有することを特徴とするスクランブル回路を
有することを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。
【0020】図1は、本発明の半導体装置のブロック図
である。図1において、1−1は半導体装置内に搭載さ
れている不揮発メモリ、4−2はCPU、3−3はCP
U4−2が不揮発メモリ1−1に読み出しアクセスを行
うアドレスバス、1−2は不揮発メモリ1−1が出力す
るデータバス、4−5は不揮発メモリ1−1内のデータ
の書き換えを行うメモリライタ、3−6はメモリライタ
4−5から不揮発メモリ1−1へ入力されるアドレスバ
ス、4−7はCPU4−2が出力するアドレスバス3−
3と外部のメモリライタ4−5から出力されるアドレス
バス3−6を、CPU4−2から出力される制御信号4
−8によって選択して不揮発メモリ1−1へどちらか一
方を出力するセレクタ、1−3は不揮発メモリ1−1の
読み出しを保護するためのセキュリティービット、1−
4はセキュリティービット1−3の内容を記憶するレジ
スタ、1−5はレジスタ1−4の内容に従いデータのス
クランブルを行うデータスクランブル回路である。
【0021】なお、CPU4−2、メモリライタ4−
5、セレクタ4−7は従来と同様の構成である。
【0022】以上のように構成された本実施の形態によ
る、半導体装置の動作について説明する。
【0023】半導体装置が通常の動作を行う場合の動作
について説明を行う。
【0024】CPU4−2は、不揮発メモリ1−1内に
書き込まれたプログラムデータを読み出す為に、読み出
しアドレスに対応したアドレスをアドレスバス3−3に
出力する。同時にセレクタ4−7は、CPU4−2から
出力された制御信号4−8に応じて、アドレスバス3−
3を選択して不揮発メモリ1−1に対して出力する。
【0025】不揮発メモリ1−1は、セレクタ4−7か
ら出力されたアドレスに応じた読み出しデータを、デー
タバス1−2に出力する。
【0026】CPU4−2は、そのデータバス1−2の
値を読み込み、所定の動作を実行することにより、半導
体装置は動作する。
【0027】次に、不揮発メモリ1−1内に書き込まれ
ているプログラムデータの書き換えを行う際の動作につ
いて、説明を行う。不揮発メモリの書き換えは、一般的
に”データの消去”→”データの書き込み”→”書き込
みデータの検証”の過程で行われる。
【0028】まず、メモリライタ4−5は、不揮発メモ
リ1−1内のデータの消去動作を実行する。この際、不
揮発メモリ1−1内のセキュリティービット1−3も、
同時に消去が行われる。この際、セキュリティービット
1−3のデータは、レジスタ1−4に格納され消去状態
となる。
【0029】次に、不揮発メモリ1−1内の所定のアド
レスに対して所定のデータの書き込み動作を実行する。
【0030】その後、所定のアドレスのヴェリファイ動
作を行うが、この際にメモリライタ4−5から不揮発メ
モリ1−1に所定のアドレスが出力され、セレクタ4−
7はCPU4−2からの制御信号4−8に応じて、アド
レスバス3−3を選択して出力する。
【0031】不揮発メモリ1−1は、入力されたアドレ
スに対応した読み出しデータを、データバス1−2に出
力する。データスクランブル回路1−5は、レジスタ1
−4が消去状態となっているため、データバス1−2の
内容をスクランブルすることなく、メモリライタ4−5
に対し出力する。
【0032】これにより、メモリライタ4−5は、所定
のアドレスに対応した、ヴェリファイデータを読み出す
ことができるため、正しくヴェリファイ動作を実行する
ことが可能となる。上記の”書き込み動作”、”ヴェリ
ファイ動作”を最終アドレスまで実行し、書き込み動作
を終了する。
【0033】次に、正常に不揮発メモリ1−1のデータ
書き換え動作が終了した後に、不揮発メモリ1−1内の
セキュリティービット1−3に対し、データの書き込み
動作を実施する。このとき、レジスタ1−4は、セキュ
リティービット1−3内のデータが格納され、書き込み
状態となる。
【0034】以上の一連の流れにより、不揮発メモリ1
−1のプログラムデータの書き換え動作が完了する。
【0035】次に、その後第三者が不揮発メモリ1−1
内に書き込まれているプログラムデータを、メモリライ
タ4−5を用いて行った際の動作につき説明する。
【0036】データスクランブル回路1−5は、レジス
タ1−4が書き込み状態となっているため、不揮発メモ
リ1−1から出力された所定のアドレスに対応した、読
み出しデータのデータスクランブルをかけ、メモリライ
タ4−5に対し出力する。
【0037】これにより、メモリライタ4−5で読み出
しを行ったデータは、スクランブルがかかったデータと
なるため、第三者により不正に不揮発メモリ1−1のデ
ータ読み出しを行うことが困難となる。
【0038】また、不具合等により不揮発メモリ1−1
内のデータ読み出しを行う必要があるときには、データ
スクランブル回路1−5によってスクランブルされたデ
ータの、逆スクランブルを行うことにより、正常なデー
タの読み出しが行えることができる。
【0039】なお、上記実施の形態の半導体装置では、
セキュリティビット1−3は、不揮発メモリ1−1内に
1つの場合を例にとり説明を行ったが、不揮発メモリ1
−1を複数個のブロックに分割し、それぞれにセキュリ
ティビットを設けてもよい。こうすることにより、不揮
発メモリ1−1の各ブロックごとにデータのスクランブ
ル制御が行えることができる。
【0040】次に、データスクランブル回路の一実施の
形態につき説明を行う。
【0041】図2は、データスクランブル回路1−5の
ブロック図である。
【0042】図2において、2−1は不揮発メモリ1−
1へのデータ読み出しアドレスバス、2−2はアドレス
バス2−1を格納するレジスタ、2−3はレジスタ2−
2の値を”1”デクリメント行う減算器、2−4はレジ
スタ2−2が”0”データと一致したかどうかの比較を
行う比較器、2−5は不揮発メモリ1−1から読み出さ
れるデータバス、2−6は読み出しデータを格納するデ
ータ格納レジスタ、2−7はレジスタ2−6のデータを
シフトし乱数を発生させる乱数発生回路、2−9は比較
器2−4からの制御信号2−10によってレジスタ2−
6のデータを記憶する出力用データバッファ、2−11
はカウンタ、2−12はカウンタ2−11から出力され
る制御信号2−13により、データ出力用バッファ2−
9の値を、出力バス2−14に出力する出力制御回路で
ある。
【0043】以上のように構成された、半導体装置の動
作について説明する。以下の説明では、不揮発メモリへ
の読み出しアドレスが16ビット幅、レジスタに格納さ
れるアドレスが16ビットアドレスの下位4ビットであ
る場合を例にとり説明する。
【0044】まず"5555"番地のアドレスの不揮発メモリ
のデータ読み出しを行い、"12"のデータが読み出された
場合、レジスタ2−2には、アドレス"h'5555"の下位4
ビットである"5"が格納され、レジスタ2−6には読み
出しデータである"12"が、そしてカウンタ2−11に
は"F"がそれぞれ格納される。その後、外部クロック2
−8に同期して、レジスタ2−2、そしてカウンタ2−
11の内容はそれぞれ"1"ずつデクリメントされる。レ
ジスタ2−6は、乱数発生回路2−7によりスクランブ
ルされ再びレジスタ2−6に格納される。
【0045】図3−1に示すように、以上の動作が外部
クロックの入力毎に繰返され、レジスタ2−2は"5"→"
4"→"3"→"2"→"1"→"0"へと、レジスタ2−6は"12"
→"69"→"B4"→"1A"→"6B"→"B6"と変化する。
【0046】そして、レジスタ2−2が"0"になると、
制御信号2−10が"High"となり、そのときのレジスタ
2−6の値"B6"が、出力データ用バッファ2−9に格納
される。
【0047】また、カウンタ2−11も外部クロック2
−8の入力に応じ、"1"ずつデクリメントされる。そし
て、カウンタ2−11が"0"になったときに、制御信号
2−13が出力され、出力制御回路2−12は出力デー
タ用バッファ2−9の内容が、外部バス2−14に出力
される。
【0048】同様に、アドレス"8888"番地の読み出しア
クセスを行い、"12"のデータが読み出された場合を例に
とり説明する。レジスタ2−2には、"8"が、レジスタ
2−6には"12"が、そしてカウンタ2−11には"F"が
それぞれ格納される。
【0049】図3−2に示すように、外部クロックの入
力毎に上記と同様の動作を繰り返し、レジスタ2−2
は"8"→"7"→"6"→"5"→"4"→"3"→"2"→"1"→"0"へ
と、レジスタ2−6は"12"→"69"→"B4"→"1A"→"6B"
→"B6"→"1B"→"ED"→"F6"と変化する。
【0050】そして、レジスタ2−2が"0"になった時
のデータ"F6"が、出力データ用バッファ2−9に格納さ
れる。そして、カウンタ2−11が"0"になったとき
に、出力制御回路2−12は出力データ用バッファ2−
9の内容"F6"が、外部バス2−14に出力される。
【0051】以上のように、異なったアドレス"5555"
と"8888"のデータの読み出しを行った際に、不揮発メモ
リ1−1には同一のデータ"12"が書き込まれているが、
外部ではそれぞれ、アドレス"5555"では"B6"が、アドレ
ス"8888"では"F6"が読み出される。
【0052】これにより、不揮発メモリ1−1の読み出
しデータ2−5は、アドレスバス2−1の値に対応した
スクランブルが行われるため、同一のアドレスを再度読
み出した際にも、同一のデータが読み出すことが可能と
なり、データのスクランブルを行っていることの特定が
困難となる。
【0053】また、外部にデータの出力を行うのは、外
部クロック2−8が16回入力され、カウンタ2−11
が"0"となった時点になるため、アドレスごとでの読み
出しデータが変化する点は同一となる。
【0054】この点においても、データスクランブルを
行っていることの特定が困難になる。
【0055】なお、本実施の形態においては、レジスタ
2−2のレジスタには、16ビットバス幅のアドレスの下
位4ビットを格納した場合を例にとって説明したが、こ
れは何ビットでも構わない。
【0056】
【発明の効果】上述のように、本発明の半導体装置によ
れば、内部に搭載した不揮発メモリのデータ書き換えが
正常に終了した後に、セキュリティービットへのデータ
書き込みを行うことにより、メモリライタを用いての不
揮発メモリ内部に格納されたプログラムデータの読み出
しスクランブルが可能となる。さらに、メモリライタは
従来と同様の構成を採用することができることも極めて
効果的である。
【0057】以上のように本発明の技術の実用的価値は
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における半導体装置の構成
【図2】同実施の形態におけるデータスクランブル回路
【図3】同実施の形態におけるデータスクランブル回路
の動作例を示す図
【図4】従来の半導体装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1-1、4-1 不揮発メモリ 1-2、2-5、4-4 データバス 1-3 セキュリティービット 1-4、2-2、2-6 レジスタ 1-5 データスクランブル回路 2-1、4-3、4-6 アドレスバス 2-3 減算器 2-4 比較器 2-7 乱数発生回路 2-8 外部クロック 2-9 出力制御回路 2-10 制御信号 2-11 外部出力データ 4-2 CPU 4-5 メモリライタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不揮発メモリを搭載した半導体装置にお
    いて、 前記不揮発メモリ内にデータ保護用のセキュリティービ
    ットと、 前記セキュリティービットの内容を記憶する記憶装置
    と、 前記記憶装置の内容が書き込み状態であれば、前記不揮
    発メモリの読み出しデータのスクランブルを行う回路
    と、を有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記スクランブル回路は、 前記不揮発メモリへの読み出しアドレスの一部を記憶す
    る第一の記憶装置と、 前記第一の記憶装置の値を減算し、再び前記第一記憶装
    置に格納する減算回路と、 前記第一の記憶装置の値が”0”であるか否かを判断す
    る判断手段と、 前記不揮発メモリの読み出しデータを記憶する第二の記
    憶装置と、 前記第二の記憶装置の値をもとに乱数を発生し、再び前
    記第二の記憶装置に記憶する乱数発生回路と、 前記判断手段によって、前記第一の記憶装置の値が”
    0”であると判断された場合には、前記第二の記憶装置
    の値を格納する第三の記憶装置と、 前記カウンタの値が”0”であると判断された場合に
    は、前記第三の記憶装置の値を外部に出力する出力制御
    回路と、を有することを特徴とするスクランブル回路を
    有する、請求項1記載の半導体装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7663920B2 (en) 2006-08-09 2010-02-16 Megachips Corporation Memory system and data reading and generating method
JP7361382B2 (ja) 2020-01-22 2023-10-16 株式会社アクセル 不揮発性記憶装置

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