JP2006252748A - フラッシュメモリ装置のページバッファ回路 - Google Patents

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JP2006252748A JP2005353313A JP2005353313A JP2006252748A JP 2006252748 A JP2006252748 A JP 2006252748A JP 2005353313 A JP2005353313 A JP 2005353313A JP 2005353313 A JP2005353313 A JP 2005353313A JP 2006252748 A JP2006252748 A JP 2006252748A
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Abstract

【課題】スタンバイモードで消費電力を減少させることが可能なフラッシュメモリ装置のページバッファ回路を提供する。
【解決手段】フラッシュメモリ装置のページバッファ回路は、プログラム動作の際にプログラムデータを格納するキャッシュレジスタ回路と、メインラッチ信号に応答して、読み出し動作の際にセンシングノードを介してビットラインから受信される読み出しデータに対応する第1状態データを格納し、あるいはプログラム動作の際にセンシングノードを介してキャッシュレジスタ回路から受信されるプログラムデータに対応する第2状態データを格納するメインレジスタ回路と、アクティブモードではメインレジスタ回路とキャッシュレジスタ回路に動作電圧として第1および第2電圧を供給し、スタンバイモードではメインレジスタ回路とキャッシュレジスタ回路に動作電圧として第3電圧を供給する電源供給回路とを含む。
【選択図】図3

Description

本発明は、フラッシュメモリ装置に係り、特に、フラッシュメモリ装置のページバッファ回路に関する。
一般に、フラッシュメモリ装置は、読み出し動作、プログラム動作および消去動作を行う。また、フラッシュメモリ装置は、短時間内に大容量のデータをプログラムしたり読み出したりするためにページバッファを含む。よって、ページバッファによってページ単位でフラッシュメモリ装置のプログラムまたは読み出し動作が行われる。
図1は従来のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路を示す図である。ページバッファ回路10は、ビットライン選択部11、プリチャージ回路P11、メインレジスタ回路12、キャッシュレジスタ回路13およびパス回路N17〜N21を含む。前記メインレジスタ回路12は、メインラッチ回路14とNMOSトランジスタN11〜N13を含み、前記キャッシュレジスタ回路13は、NMOSトランジスタN14〜N16を含む。図1に示すように、前記メインラッチ回路14と前記キャッシュラッチ回路15には、動作電源電圧として電圧VCC、VSSがそれぞれ入力される。
図2は図1のメインラッチ回路(またはキャッシュラッチ回路)を詳細に示す図である。図2を参照すると、メインラッチ回路14(またはキャッシュラッチ回路15)は、PMOSトランジスタP31、P32とNMOSトランジスタN31、N32を含む。前記PMOSトランジスタP31、P32のソースには前記電圧VCCが入力され、前記PMOSトランジスタP31のドレインと前記PMOSトランジスタP32のゲートはノードD1に連結される。また、前記PMOSトランジスタP31のゲートと前記PMOSトランジスタP32のドレインはノードD2に連結される。また、前記NMOSトランジスタN31、N32のソースは前記電圧VSSに連結され、前記NMOSトランジスタN31のドレインと前記NMOSトランジスタN32のゲートは前記ノードD1に連結される。また、前記NMOSトランジスタN31のゲートと前記NMOSトランジスタN32のドレインは前記ノードD2に連結される。前記ノードD1では信号QBbまたはQAbが入力または出力され、前記ノードD2では信号QBまたはQAが入力または出力される。
ところが、前記ページバッファ10を含むフラッシュメモリ装置は、スタンバイ(standby)モードの時とノーマル(normal)動作モードの時に全て同一に前記メインラッチ回路14と前記キャッシュラッチ回路15に動作電源電圧として、前記電圧VCC、VSSが入力される。一方、前記スタンバイモードの時、前記メインラッチ回路14と前記キャッシュラッチ回路15のノードD1、D2の信号QBbまたはQAb、QBまたはQAは、設定された電圧レベルに固定される。さらに詳しくは、例えば前記ノードD2の信号QBまたはQAが前記電圧VSSレベルに固定されるとき、前記ノードD1の信号QBbまたはQAbは前記電圧VCCレベルに固定できる。
その結果、前記PMOSトランジスタP31と前記NMOSトランジスタN32がターンオンされ、前記PMOSトランジスタP32と前記NMOSトランジスタN31がターンオフされる。ここで、ターンオフされた前記PMOSトランジスタP32と前記NMOSトランジスタN31には、破線矢印で表示されたように漏洩電流Iが発生できる。
結局、消費電流が最小化されるべきスタンバイモードでメインラッチ回路14とキャッシュラッチ回路15の漏洩電流により、前記ページバッファ10の消耗電力が増加するという問題点がある。
よって、本発明の目的は、スタンバイモードとノーマル動作モードで互いに異なる電源電圧をラッチ回路に供給させることにより、スタンバイモードで消費電力を減少させることが可能なフラッシュメモリ装置のページバッファ回路を提供することにある。
上記目的を達成するための手段は、 フラッシュメモリ装置のページバッファ回路において、ビットライン選択信号に応答して、少なくとも2本のビットラインのいずれか一方をセンシングノードに連結させるビットライン選択部と、プログラム動作の際にプログラムデータを格納するキャッシュレジスタ回路と、メインラッチ信号に応答して、読み出し動作の際に前記センシングノードを介して前記少なくとも2本のビットラインのいずれか一方から受信される読み出しデータに対応する第1状態データを格納し、あるいはプログラム動作の際に前記センシングノードを介して前記キャッシュレジスタ回路から受信される前記プログラムデータに対応する第2状態データを格納するメインレジスタ回路と、アクティブモードで前記メインレジスタ回路と前記キャッシュレジスタ回路に動作電圧として第1および第2電圧を供給し、スタンバイモードで前記メインレジスタ回路と前記キャッシュレジスタ回路に動作電圧として第3電圧を供給する電源供給回路とを含むことを特徴とする。
上述したように、本発明によれば、スタンバイモードとノーマル動作モードで互いに異なる電源電圧をラッチ回路に供給させることにより、スタンバイモードでページバッファ回路の消費電力を減少させることができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。ところが、これらの実施例は様々な形に変形できるが、本発明の範囲を限定するものではない。これらの実施例は本発明の開示を完全にし、当該技術分野で通常の知識を有する者に本発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
図3は本発明の一実施例に係るフラッシュメモリ装置のページバッファ回路を示す回路図である。図3を参照すると、ページバッファ回路100は、ビットライン選択部110、メインレジスタ回路120、キャッシュレジスタ回路130、電源供給回路140、プリチャージ回路P101およびスイッチN107〜N111を含む。ここで、前記プリチャージ回路P101はPMOSトランジスタで実現でき、前記スイッチN107〜N111はNMOSトランジスタで実現できる。以下、前記プリチャージ回路P101はPMOSトランジスタとして参照され、前記スイッチN107〜N111はNMOSトランジスタとしてそれぞれ参照される。
前記ビットライン選択部110は、ビットライン選択信号BSLe、BSLoに応答して、ビットラインBLe、BLoのいずれか一方をセンシングノードS0に連結させる。
前記メインレジスタ回路120は、センシング回路121、メインラッチ回路122およびメインラッチリセット回路N101を含む。
前記センシング回路121はNMOSトランジスタN102、N103を含む。前記センシング回路121は、メインラッチ信号MLCHと前記センシングノードS0を介して受信される読み出しデータRDに応答して第1状態データQB1bを発生し、あるいは前記メインラッチ信号MLCHと前記センシングノードS0を介して受信されるプログラムデータQA1またはQA2に応答して第2状態データQB2bを発生する。
前記メインラッチ回路122は、前記センシング回路121から受信される前記第1状態データQB1bまたは前記第2状態データQB2bをラッチし、前記第1状態データの反転されたデータQB1または第2状態データの反転されたデータQB2を出力する。前記メインラッチリセット回路N101は、メインラッチリセット信号MRSTに応答して前記メインラッチ回路122を初期化させる。
前記キャッシュレジスタ回路130は、キャッシュラッチ回路131とキャッシュラッチリセット回路N104を含む。
前記キャッシュラッチ回路131は、NMOSトランジスタN107がターンオンされるときに前記NMOSトランジスタN107を介して受信される前記プログラムデータQA1bをラッチし、あるいは前記NMOSトランジスタN108がターンオンされるときに前記NMOSトランジスタN108を介して受信される前記プログラムデータQA2をラッチする。また、前記キャッシュラッチ回路131は、前記プログラムデータQA1bをラッチし、その反転されたデータQA1を出力し、あるいは前記プログラムデータQA2をラッチし、その反転されたデータQA1を出力する。
前記キャッシュラッチリセット回路N104は、キャッシュラッチリセット信号CSETに応答して、前記キャッシュラッチ回路131を初期化させる。前記キャッシュレジスタ回路130は、前記キャッシュ読み出し制御回路132をさらに含むことができる。
前記キャッシュ読み出し制御回路132は、実質的に前記ページバッファ100のノーマル動作の際に動作しない。前記キャッシュラッチ回路131を用いた読み出し動作が行われる場合、前記キャッシュ読み出し制御回路132がキャッシュラッチ信号CLCHに応答して動作する。
前記プリチャージ回路P101としてのPMOSトランジスタは、プリチャージ制御信号PRECHbに応答して、前記センシングノードS0を電圧VCCのレベルにプリチャージする。前記NMOSトランジスタN109は、制御信号PDUMPに応答してターンオンまたはターンオフされる。好ましくは、前記NMOSトランジスタN109はプログラム動作の際にターンオンされる。前記NMOSトランジスタN109は、ターンオンされるとき、前記キャッシュラッチ回路131から受信される前記反転されたデータQA1または前記プログラムデータQA2を前記センシングノードS0を介して前記メインレジスタ回路120に伝達し、ターンオフされるとき、前記キャッシュラッチ回路131を前記センシングノードS0から分離する。
前記NMOSトランジスタN110は、前記プログラム動作の際、前記メインラッチ回路122から受信される前記反転されたデータQB2を前記ビットライン選択部110を介して前記センシングノードS0に連結された前記ビットラインBLe、BLoのいずれか一方に出力する。前記NMOSトランジスタN111は、読み出し動作の際、第3制御信号PBD0に応答して前記メインラッチ回路122から受信される前記反転されたデータQB1をYゲート回路200に出力する。
前記電源供給回路140は、選択制御信号SCTL1、SCTL2(第1選択制御手段、第2選択制御手段)に応答して、アクティブモードで、前記メインレジスタ回路122と前記キャッシュレジスタ回路131に動作電圧として電圧VCC、VSSを供給する。また、前記電源供給回路140は、前記選択制御信号SCTL1、SCTL2に応答して、スタンバイモードで、前記メインレジスタ回路122と前記キャッシュレジスタ回路131に前記動作電圧として電圧VCC/2を供給する。
次に、図4を参照して、前記メインラッチ回路122、前記キャッシュラッチ回路131および前記電源供給回路140の構成および具体的な動作についてより詳細に説明する。
図4を参照すると、前記メインラッチ回路122は、インバータ123、124(第1インバータ、第2インバータ)を含み、ノードN1に前記インバータ123の出力と前記インバータ124の入力が共に連結され、ノードN2に前記インバータ123の入力と前記インバータ124の出力が共に連結される。
前記インバータ124は、前記ノードN1を介して入力される前記第1状態データQB1bまたは前記第2状態データQB2bに応答して、前記ノードN2に前記第1状態データの反転されたデータQB1または第2状態データの反転されたデータQB2を出力する。
前記インバータ123は、PMOSトランジスタP151とNMOSトランジスタN151を含み、前記インバータ124はPMOSトランジスタP152とNMOSトランジスタNN152を含む。前記インバータ123、124にはノードN3、N4を介してその動作電圧が供給される。
前記キャッシュラッチ回路131は、インバータ133、134(第3インバータ、第4インバータ)を含み、ノードN5に前記インバータ133の出力と前記インバータ134の入力が共に連結され、ノードN6に前記インバータ133の入力と前記インバータ134の出力が共に連結される。
前記インバータ134は、前記ノードN5を介して入力される前記プログラムデータQA1bに応答して、前記ノードN6にその反転されたデータQA1を出力する。また、前記インバータ133は、前記ノードN6を介して入力される前記プログラムデータQA2に応答して、前記ノードN5にその反転されたデータQA2bを出力する。また、前記インバータ133は、PMOSトランジスタP161とNMOSトランジスタN161を含み、前記インバータ134は、PMOSトランジスタP162とNMOSトランジスタN162を含む。前記インバータ133、134にはノードN7、N8を介してその動作電圧が供給される。
前記電源供給回路140は、スイッチSW1〜SW4を含む。前記スイッチSW1は、前記ノードN3、N7と前記電圧VCCとの間に連結され、前記選択制御信号SCTL1に応答してターンオンまたはオフされる。前記スイッチSW2は、前記ノードN4、N8と前記電圧VSSとの間に連結され、前記選択制御信号SCTL1に応答してターンオンまたはオフされる。前記スイッチSW3は、前記ノードN3、N7と前記電圧VCC/2との間に連結され、前記選択制御信号SCTL2に応答してターンオンまたはオフされる。前記スイッチSW4は、前記ノードN4、N8と前記電圧VCC/2との間に連結され、前記選択制御信号SCTL2に応答してターンオンまたはオフされる。
次に、アクティブモード時とスタンバイモード時の前記メインラッチ回路122、前記キャッシュラッチ回路131および前記電源供給回路140の動作について詳細に説明する。
まず、前記アクティブモードのとき、前記選択制御信号SCTL1がイネーブルされ、前記選択制御信号SCTL2がディスエーブルされる。
その後、前記選択制御信号SCTL1に応答して前記スイッチSW1、SW2がターンオンされ、前記選択制御信号SCTL2に応答して前記スイッチSW3、SW4がターンオフされる。その結果、前記ノードN3、N7には前記電圧VCCが供給され、前記ノードN4、N8には前記電圧VSSが供給される。結局、前記メインラッチ回路122と前記キャッシュラッチ回路131にはその動作電圧として前記電圧VCC、VSSが入力される。
この際、前記ノードN1、N2は互いに異なる電圧レベルを有し、前記ノードN5、N6も互いに異なる電圧レベルを有する。例えば、前記ノードN1、N5が前記電圧VCCのレベルになるとき、前記ノードN2、N6は前記電圧VSSのレベルになる。
次に、前記スタンバイモードのとき、前記選択制御信号SCTL1がディスエーブルされ、前記選択制御信号SCTL2がイネーブルされる。その後、前記選択制御信号SCTL1に応答して、前記スイッチSW1、SW2がターンオフされ、前記選択制御信号SCTL1に応答して、前記スイッチSW3、SW4がターンオンされる。その結果、前記ノードN3、N7、N4、N8の全てに前記電圧VCC/2が供給される。結局、前記メインラッチ回路122と前記キャッシュラッチ回路131にはその動作電圧として前記電圧VCC/2が供給される。
この際、前記ノードN1、N2、N5、N6はいずれも同一の電圧レベルを有する。すなわち、前記ノードN1、N2、N5、N6は前記電圧VCC/2のレベルに維持される。例えば、前記メインラッチ回路122の場合、前記PMOSトランジスタP151と前記NMOSトランジスタN152がターンオンされ、前記PMOSトランジスタP152と前記NMOSトランジスタN151がターンオフされるとき、前記ノードN1、N2に前記電圧VCC/2が伝達される。結局、前記ノードN1、N2と前記ノードN3、N4が前記電圧VCC/2のレベルであって同じなので、ターンオフされた前記PMOSトランジスタP152と前記NMOSトランジスタN151で漏洩電流が発生しない。したがって、前記ページバッファ10は、前記スタンバイモードで漏洩電流による消費電力が減少できる。
尚、前記電圧VCC、VSS(第1電圧、第2電圧)と、前記電圧VCC/2(第3電圧)とすると、各電圧の関係は、前記第3電圧が、前記第1電圧より小さくて前記第2電圧より大きい。
前述した本発明の技術的思想は、好適な実施例で具体的に述べられたが、これらの実施例は本発明を説明するためのもので、制限するものではないことに注意すべきである。また、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想の範囲内で様々な実施が可能であることを理解できるであろう。
従来のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路を示す図である。 図1のメインラッチ回路(またはキャッシュラッチ回路)を詳細に示す図である。 本発明の一実施例に係るフラッシュメモリ装置のページバッファ回路を示す図である。 図3のメインラッチ回路、キャッシュラッチ回路および電源供給回路を詳細に示す図である。
符号の説明
100 ページバッファ回路
110 ビットライン選択部
120 メインレジスタ回路
130 キャッシュレジスタ回路
140 電源供給回路
122 メインラッチ回路
131 キャッシュラッチ回路
SW1〜SW4 スイッチ

Claims (8)

  1. フラッシュメモリ装置のページバッファ回路において、
    ビットライン選択信号に応答して、少なくとも2本のビットラインのいずれか一方をセンシングノードに連結させるビットライン選択部と、
    プログラム動作の際にプログラムデータを格納するキャッシュレジスタ回路と、
    メインラッチ信号に応答して、読み出し動作の際に前記センシングノードを介して前記少なくとも2本のビットラインのいずれか一方から受信される読み出しデータに対応する第1状態データを格納し、あるいはプログラム動作の際に前記センシングノードを介して前記キャッシュレジスタ回路から受信される前記プログラムデータに対応する第2状態データを格納するメインレジスタ回路と、
    アクティブモードで前記メインレジスタ回路と前記キャッシュレジスタ回路に動作電圧として第1および第2電圧を供給し、スタンバイモードで前記メインレジスタ回路と前記キャッシュレジスタ回路に動作電圧として第3電圧を供給する電源供給回路とを含むことを特徴とするフラッシュメモリ装置のページバッファ回路。
  2. プリチャージ制御信号に応答して、前記センシングノードを設定された電圧レベルにプリチャージするプリチャージ回路と、
    第1制御信号に応答して、前記プログラム動作の際に前記キャッシュレジスタ回路から受信される前記プログラムデータを前記センシングノードを介して前記メインレジスタ回路に出力し、前記読み出し動作の際に前記キャッシュレジスタ回路を前記センシングノードから分離する第1スイッチと、
    前記プログラム動作の際に、第2制御信号に応答して、前記メインレジスタ回路から受信される前記第2状態データの反転されたデータを前記ビットライン選択部を介して前記センシングノードに連結された前記少なくとも2本のビットラインのいずれか一方に出力する第2スイッチと、
    前記読み出し動作の際に、第3制御信号に応答して、前記メインレジスタ回路から受信される前記第1状態データの反転されたデータをYゲート回路に出力する第3スイッチとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路。
  3. 前記第3電圧は、前記第1電圧より小さくて前記第2電圧より大きいことを特徴とする請求項1に記載のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路。
  4. 前記メインレジスタ回路は、
    前記メインラッチ信号と前記読み出しデータに応答して前記第1状態データを発生し、あるいは前記メインラッチ信号と前記プログラムデータに応答して前記第2状態データを発生するセンシング回路と、
    第1ノードを介して前記センシング回路と連結され、前記第1ノードを介して受信される前記第1状態データまたは前記第2状態データをラッチし、第2ノードに前記第1状態データの反転されたデータまたは第2状態データの反転されたデータを出力するメインラッチ回路と、
    メインラッチリセット信号に応答して前記メインラッチ回路を初期化させるメインラッチリセット回路とを含み、
    前記アクティブモードで前記第1ノードと前記第2ノードは互いに異なる電圧レベルを有し、前記スタンバイモードで前記第1ノードと前記第2ノードは同一の電圧レベルを有することを特徴とする請求項1に記載のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路。
  5. 前記キャッシュレジスタ回路は、
    第3ノードと第4ノードとの間に連結され、前記第3ノードを介して受信される前記プログラムデータをラッチし、前記第4ノードに前記プログラムデータの反転されたデータを出力し、あるいは前記第4ノードを介して受信される前記プログラムデータをラッチし、前記第3ノードに前記プログラムデータの反転されたデータを出力するキャッシュラッチ回路と、
    前記第3ノードを介して前記キャッシュラッチ回路に連結され、キャッシュラッチリセット信号に応答して前記キャッシュラッチ回路を初期化させるキャッシュラッチリセット回路とを含み、
    前記アクティブモードで前記第3ノードと前記第4ノードは互いに異なる電圧レベルを有し、前記スタンバイモードで前記第3ノードと前記第4ノードは同一の電圧レベルを有することを特徴とする請求項4に記載のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路。
  6. 前記メインラッチ回路は、
    前記第1ノードに連結される出力と、前記第2ノードに連結される入力を有し、第3および第4ノードを介して前記動作電圧を受信する第1インバータと、
    前記第1ノードに連結される入力と、前記第2ノードに連結される出力を有し、前記第3および第4ノードを介して前記動作電圧を受信する第2インバータとを含み、
    前記キャッシュラッチ回路は、
    前記第5ノードに連結される出力と、前記第6ノード連結される入力を有し、第7および第8ノードを介して前記動作電圧を受信する第3インバータと、
    前記第5ノードに連結される入力と、前記第6ノードに連結される出力を有し、前記第7および前記8ノードを介して前記動作電圧を受信する第4インバータとを含むことを特徴とする請求項5に記載のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路。
  7. 前記電源供給回路は、
    前記第3ノードおよび前記第7ノードと、前記第1電圧との間に連結され、第1選択制御信号に応答してターンオンまたはオフされる第1スイッチと、
    前記第4ノードおよび前記第8ノードと、前記第2電圧との間に連結され、前記第1選択制御信号に応答してターンオンまたはオフされる第2スイッチと、
    前記第3ノードおよび前記第7ノードと、前記第3電圧との間に連結され、第2選択制御信号に応答してターンオンまたはオフされる第3スイッチと、
    前記第4ノードおよび前記第8ノードと、前記第3電圧との間に連結され、前記第2選択制御信号に応答してターンオンまたはオフされる第4スイッチとを含むことを特徴とする請求項6に記載のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路。
  8. 前記アクティブモードで前記第1選択制御信号がイネーブルされ、前記第2選択制御信号はディスエーブルされ、前記スタンバイモードで前記第2選択制御信号がイネーブルされ、前記第1選択制御信号はディスエーブルされ、
    前記第1選択制御信号がイネーブルされるとき、前記第1および第2スイッチがターンオンされ、前記第2選択制御信号がイネーブルされるとき、前記第3および第4スイッチがターンオンされることを特徴とする請求項7に記載のフラッシュメモリ装置のページバッファ回路。
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