JP2008108361A - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.
フラッシュメモリは、操作コマンドを外部から入力して、メモリセルアレイへのデータ書き込みや消去等の動作制御を行う。前記操作コマンドとは、例えば書き込みやブロック消去といった内容のコマンドである。前記操作コマンドは、JEDECによって標準化されている(例えば、非特許文献1参照。)。 The flash memory inputs an operation command from the outside and performs operation control such as data writing and erasing to the memory cell array. The operation command is a command with contents such as writing and block erasing, for example. The operation commands are standardized by JEDEC (for example, see Non-Patent Document 1).
また、前記動作制御は一般に、フラッシュメモリに内蔵されているライト・ステート・マシンで行われる(例えば、非特許文献1参照。)。前記ライト・ステート・マシンが使われている理由は、メモリセルにおける記憶状態が0もしくは1の2値で記憶するフラッシュメモリが主流であり、ライト・ステート・マシンで制御が可能な記憶状態数であったためである。 The operation control is generally performed by a write state machine built in the flash memory (see Non-Patent Document 1, for example). The reason why the write state machine is used is that flash memory that stores binary values of 0 or 1 in a memory cell is the mainstream, and the number of storage states that can be controlled by the write state machine. Because there was.
他方、ストレージ用途の広がりから、メモリ容量の大容量化への要求が高まってきている。更に、フラッシュメモリの浸透が著しい携帯型ストレージ市場においては、携帯型という特質から、メモリ容量は拡大しながらもフラッシュメモリの実装面積はコンパクトにすること、操作利便性を高めるための高速動作性、電池持ちを良くするための低消費電力化、といった要求が特に高くなっている。 On the other hand, with the expansion of storage applications, there is an increasing demand for increasing the memory capacity. Furthermore, in the portable storage market where flash memory has become extremely popular, due to the nature of portable, the memory capacity has been expanded, but the mounting area of the flash memory has been made compact, high-speed operability to improve operational convenience, There is a particularly high demand for low power consumption to improve battery life.
この中で、実装面積がコンパクトながらメモリ容量を上げる方法として、例えば、00・01・10・11の4値で記憶するといった、多値のメモリセルを持つるフラッシュメモリがあり、市場要求に適うものとして今後の主流になりつつある。 Among them, as a method for increasing the memory capacity with a compact mounting area, there is a flash memory having multi-valued memory cells such as storing four values of 00, 01, 10, and 11, which meets the market demand. It is becoming mainstream in the future.
この多値のメモリセルを持つフラッシュメモリの動作制御について見てみる。例えば4値で記憶するフラッシュメモリの場合、従来の2値と比較すると、メモリセルの記憶状態が2値から4値に増えたことに加え、例えば記憶状態ごとのしきい値電圧の管理といった、状態自体が増えている(例えば、特許文献1参照。)。また、メモリセルの記憶状態を検出し次の記憶状態に遷移するといった、多値ならではのデバイスの状態制御が必要である。すなわち、状態の数が増えていることに加え、前記状態制御の処理が、2値のフラッシュメモリと比較して、桁違いに増えている。 Let us look at the operation control of a flash memory having multi-valued memory cells. For example, in the case of a flash memory storing four values, in addition to the increase in the storage state of the memory cell from two values to four values as compared with the conventional two values, for example, management of threshold voltage for each storage state, The state itself is increasing (see, for example, Patent Document 1). Further, it is necessary to control the state of a device unique to multi-values, such as detecting the storage state of a memory cell and transitioning to the next storage state. That is, in addition to an increase in the number of states, the state control processing is increased by orders of magnitude compared to a binary flash memory.
したがって、2値のフラッシュメモリの延長で、多値のフラッシュメモリの制御部をライト・ステート・マシンで組んだ場合、ライト・ステート・マシンとメモリセルアレイ等の制御される回路との間の制御信号線数が増大し、コンパクトな実装面積を実現できないという課題がある。 Therefore, when the control unit of the multi-level flash memory is assembled by a write state machine by extending the binary flash memory, a control signal between the write state machine and a controlled circuit such as a memory cell array There is a problem that the number of lines increases and a compact mounting area cannot be realized.
また、制御手段が固定されたライト・ステート・マシンでは、制御手段の変更・修正にハード変更が必要になるため、市場の細かい要求に沿った制御手段のチューニングや制御手段の追加、といった作業は、即座に対応できないという課題がある。同時に、設計・製造工程のコストが増大するという課題もあった。 In addition, in a light state machine with a fixed control means, hardware changes are required to change or modify the control means, so work such as tuning the control means and adding control means in line with the detailed requirements of the market , There is a problem that can not be addressed immediately. At the same time, there is a problem that the cost of the design / manufacturing process increases.
これらの課題を解決する方法として、フラッシュメモリの書き換え制御をマイコンとファームウェアで行う方法も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。しかし、その制御手段は、マイコン一般の命令を使用して、新規のレジスタを制御するものであり、多値のメモリセルを持つフラッシュメモリを制御するのに最適でコンパクトな実装面積を持つマイコンの実現には踏み込んではいない。
本発明では、コンパクトな実装面積で、高速動作・低消費電力を実現する不揮発性半導体記憶装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that realizes high-speed operation and low power consumption with a compact mounting area.
上記目的を達成するために、本発明の一態様による不揮発性半導体記憶装置は、
記憶領域と周辺回路領域とを有する不揮発性半導体記憶装置であって、
前記記憶領域に形成されたメモリセルアレイ部と、
前記周辺回路領域に形成され、前記メモリセルアレイ部にリード用電圧またはこのリード用電圧より高電圧のライト用電圧または前記リード用電圧より高電圧のイレーズ用電圧を供給する電源回路部と、
前記メモリセルアレイ部の動作状態を示すデータが格納される第1のレジスタ部と、
前記電源回路部に前記リード用電圧を生成させるか、前記ライト用電圧を生成させるか、前記イレーズ用電圧を生成させるかを示すデータが格納される第2のレジスタ部と、
前記周辺回路領域に形成され、前記第1のレジスタ部に格納されたデータを読み出し、前記メモリセルアレイ部がライト状態、イレーズ状態のいずれの動作状態が終了したと判断した際に、前記電源回路部に前記リード用電圧を生成させるためのデータを前記第2のレジスタ部に格納し、その後に停止信号を出力するマイクロコンピュータ部と、
前記周辺回路領域に形成され、前記マイクロコンピュータ部にクロックを供給するクロック発生回路部と、
前記周辺回路領域に形成され、前記マイクロコンピュータ部から出力される前記停止信号に応じてリセット信号を出力するコマンド解析回路部とを具備し、前記マイクロコンピュータ部および前記クロック発生回路部は前記コマンド解析回路部から出力されるリセット信号に応じて動作を停止する。
In order to achieve the above object, a nonvolatile semiconductor memory device according to one embodiment of the present invention includes:
A nonvolatile semiconductor memory device having a storage area and a peripheral circuit area,
A memory cell array formed in the storage area;
A power supply circuit portion that is formed in the peripheral circuit region and supplies a read voltage, a write voltage higher than the read voltage, or an erase voltage higher than the read voltage to the memory cell array portion;
A first register unit storing data indicating an operation state of the memory cell array unit;
A second register unit storing data indicating whether the power supply circuit unit generates the read voltage, the write voltage, or the erase voltage;
When the data stored in the first register unit is read from the peripheral circuit region and the memory cell array unit determines that either the write state or the erase state has ended, the power supply circuit unit Storing the data for generating the read voltage in the second register unit, and then outputting a stop signal;
A clock generation circuit unit that is formed in the peripheral circuit region and supplies a clock to the microcomputer unit;
A command analysis circuit unit that is formed in the peripheral circuit region and outputs a reset signal in response to the stop signal output from the microcomputer unit, wherein the microcomputer unit and the clock generation circuit unit are configured to perform the command analysis. The operation is stopped according to the reset signal output from the circuit unit.
本発明では、コンパクトな実装面積で、高速動作・低消費電力を実現する不揮発性半導体記憶装置を提供できる。 The present invention can provide a nonvolatile semiconductor memory device that achieves high-speed operation and low power consumption with a compact mounting area.
(フラッシュメモリの構成)
以下、本発明の不揮発性記憶装置をNOR型フラッシュメモリに適用した実施形態について図面を用いて説明する。
(Configuration of flash memory)
Hereinafter, embodiments in which a nonvolatile memory device of the present invention is applied to a NOR flash memory will be described with reference to the drawings.
図1は本実施形態のフラッシュメモリの構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the flash memory of this embodiment.
本実施形態のフラッシュメモリ1は、記憶領域2および周辺回路領域3を有する。
The flash memory 1 of this embodiment has a
(記憶領域の構成)
記憶領域2は、メモリセルアレイ部4、ロウデコーダ5、カラムデコーダ6、カラムゲート7、センスアンプ8、およびアドレスバス110を有する。
(Storage area configuration)
The
メモリセルアレイ部4には、NOR型の複数のメモリセルがマトリクス状に配置されている。
In the memory
ロウデコーダ5は、アドレスバス110を介して入力されたアドレスをデコードし、入力されたアドレスに対応したメモリセルアレイ部4内のワード線(WL)を選択する。
The
カラムデコーダ6は、アドレスバス110を介して入力されたアドレスをデコードし、入力されたアドレスに対応したカラムゲート7を選択して、メモリセルアレイ部4内のビット線(BL)をセンスアンプ8または後述するベリファイ回路16に接続する。
The column decoder 6 decodes the address input via the
センスアンプ8はカラムゲート7を介してメモリセルアレイ部4からから出力されたデータを増幅する。このセンスアンプ8はセンスアンプ用レジスタ9を持つ。
The sense amplifier 8 amplifies the data output from the memory
(周辺回路領域の構成)
周辺回路領域3は、アドレスバッファ部10、データI/Oバッファ部12、電源回路部14、ベリファイ回路部16、コマンド解析回路部18、クロック発生回路部19、マイクロコンピュータ部20、バス109を有する。
(Configuration of peripheral circuit area)
The
アドレスバッファ部10は外部から入力されたメモリセルアレイ部4のメモリセルを指定するためのアドレスをアドレスバス110に出力する。また、外部から入力された操作コマンド用のアドレスをコマンド解析回路部18に出力する。このアドレスバッファ部10はアドレスバッファ部用レジスタ11を持つ。
The
データI/Oバッファ部12は外部から入力されたデータをベリファイ回路部16とコマンド解析回路部18に出力する。また、センスアンプ8で増幅されたデータを外部に出力する。
The data I /
電源回路部14はメモリセルアレイ部4へのデータリード・データライト・データイレーズを実行するための電圧を供給する。この電源回路部14は電源回路部用レジスタ15を持つ。
The power
ベリファイ回路部16は、メモリセルアレイ部4へのデータライト時に、データI/Oバッファ部12から入力されたデータから、メモリセルアレイ部4へ書き込むためのデータを生成し、カラムゲート7に出力する。また、センスアンプ8から読み出された書き込みデータと入力されたデータとを比較し、両データが一致しているか不一致であるかの確認を行う。このベリファイ回路部16はベリファイ回路部用レジスタ17を持つ。
The
コマンド解析回路部18はデータI/Oバッファ部12から入力された操作コマンドを解析し、信号線104を介してマイクロコンピュータ部20に割り込み信号を、信号線105を介してマイクロコンピュータ部20に動作内容を示すベクタ番号を出力する。また、コマンド解析回路部18は、リセット信号とリセット解除信号を信号線102に出力する。
The command
クロック発生回路部19は信号線103を介して動作クロックをマイクロコンピュータ部20に出力する。
The clock
マイクロコンピュータ部20は、コマンド解析回路部18から出力された割り込み信号とベクタ番号を基に、例えばメモリセルアレイ部4へのデータライトやデータイレーズの実行を制御する。この制御動作は、マイクロコンピュータ部20がバス109を介して、例えばレジスタ9・レジスタ11・レジスタ15・レジスタ17に所定のデータをセットすることで実行される。
The
マイクロコンピュータ部20はプロセッサ部21と命令記憶装置部22から構成される。プロセッサ部21はコマンド解析回路部18から信号線104を介して出力された割り込み信号と、信号線105を介して出力されたベクタ番号を基に動作する。また、プロセッサ部21には、クロック発生回路部19から信号線103を介して、動作クロックが入力される。
The
命令記憶装置部22はプロセッサ部21用の命令コードを記憶している装置である。プロセッサ部21は、コマンド解析回路から伝達されたベクタ番号を基に、命令コードを指定するための命令アドレスを信号線106を介して命令記憶装置部22に出力する。命令記憶装置部22は、この命令アドレスに応じて、信号線107を介して命令コードをプロセッサ部21に出力する。
The
(レジスタの構成)
本実施形態では、マイクロコンピュータ部20がバス109を介して、センスアンプ用レジスタ9、アドレスバッファ部10用レジスタ11、電源回路14用レジスタ15、ベリファイ回路部16用レジスタ17に所定のデータをセットすることで、例えばデータイレーズの実行がなされる。これら、レジスタ9、レジスタ11、レジスタ15、レジスタ17について説明する。
(Register configuration)
In this embodiment, the
センスアンプ用レジスタ9は、センスアンプ8の動作停止もしくは動作開始を指定するデータを、マイクロコンピュータ部20がバス109を介して読み書きするレジスタである。
The sense amplifier register 9 is a register in which the
レジスタ9には信号線102が接続され、コマンド解析回路部18からリセット信号が出力された場合、リセット信号に対応して、初期状態のデータが書き込まれる。この初期状態のデータはセンスアンプ8の動作停止を指定するデータであり、センスアンプ8は動作停止状態になる。
When the
また、コマンド解析回路部18からリセット解除信号が出力された場合には、レジスタ9にはリセット解除信号に対応したデータは書き込まれず、レジスタ9は変化しない。
アドレスバッファ部用レジスタ11は、アドレスバッファ部10が外部からのアドレス入力を受け付けるか否かを設定するデータと、マイクロコンピュータ部20が設定するアドレスを指定するためのレジスタである。レジスタ11はマイクロコンピュータ部20がバス109を介して読み書きされる。レジスタ11には信号線102は接続されておらず、コマンド解析回路部18からのリセット信号/リセット解除信号は入力されない。
When a reset release signal is output from the command
The address buffer unit register 11 is a register for designating data for setting whether or not the
電源回路部用レジスタ15は、電源回路部14から供給される電圧を設定するデータを、マイクロコンピュータ部20がバス109を介して読み書きするレジスタである。レジスタ15への設定データを変えることで電源回路部14からデータライトやデータイレーズ用の詳細な電圧を供給する。初期状態のデータは電源回路部14からデータリード用の電圧を供給する設定のデータである。
The power supply circuit register 15 is a register in which the
レジスタ15には信号線102が接続されており、コマンド解析回路部18からリセット信号が出力された場合、リセット信号に対応して、初期状態のデータが書き込まれる。従って、リセット信号が出力された場合、電源回路部14はデータリード用の電圧を供給する設定となる。
A
また、コマンド解析回路部18からリセット解除信号が出力された場合には、レジスタ15にはリセット解除信号に対応したデータは書き込まれず、レジスタ15は変化しない。
ベリファイ回路部16用レジスタ17は、メモリセルアレイ部4へのデータライト或いはデータイレーズの結果がOKかNGかを示す第1のデータと、第1のデータの更新を指定する第2のデータと、第1のデータのリセットを指定する第3のデータが格納される。第1のデータ乃至第3のデータのいずれもマイクロコンピュータ部20がバス109を介して読み出し可能である。
When a reset release signal is output from the command
The
第1のデータはベリファイ回路部16がレジスタ17に書き込む。第2のデータと第3のデータは、マイクロコンピュータ部20がバス109を介してレジスタ17に書きこむ。第2のデータがレジスタ17に書き込まれた場合に、ベリファイ回路部16はレジスタ17に第1のデータを書き込む。また、第3のデータがレジスタ17に書き込まれた場合に第1のデータがリセットされ、データライト・データイレーズの結果はNGを示す値となる。
The verify
レジスタ17には、信号線102が接続されており、コマンド解析回路部18からリセット信号が出力された場合、リセット信号に対応して、初期状態のデータが書き込まれる。この初期状態のデータは第3のデータである。従って、リセット信号に対応して、レジスタ17の第1のデータがリセットされ、データライト・データイレーズの結果はNGを示す値となる。
The
また、コマンド解析回路部18からリセット解除信号が出力された場合には、レジスタ17にはリセット解除信号に対応したデータは書き込まれず、レジスタ17は変化しない。
本実施形態では、レジスタ9を記憶領域2に、レジスタ11、レジスタ15及びレジスタ17を周辺回路領域3に形成しているが、上述の内容を示すのであれば、記憶領域2もしくは周辺回路領域3以外に形成する構成も可能である。
When a reset release signal is output from the command
In the present embodiment, the register 9 is formed in the
(プロセッサ部の構成)
次に、図1のプロセッサ部21の詳細構成について説明する。図2はプロセッサ部21の構成を説明するためのブロック図である。
(Processor configuration)
Next, a detailed configuration of the
プロセッサ部21は、プロセッサ制御部30、フェッチ制御回路33、プログラムカウンタ34、命令アドレスセレクタ35、プロセッサ演算部40を有する。
The
プロセッサ制御部30は、命令記憶装置部22から信号線107を介して出力された命令コードを受け付ける命令レジスタ31と、この命令レジスタから信号線200を介して出力されるオペコードを受け付けてオペコードをデコードする命令デコード回路32を有する。フェッチ制御回路33はプロセッサ部21が後述するNOP命令を実行する際に、信号線207を介して命令デコード回路32から出力される動作開始指示信号を受け付け動作する。
The
プログラムカウンタ34はプロセッサ部21が現在実行している命令コードの命令記憶装置部22内でのアドレス値をインクリメントし、インクリメントしたアドレス値を命令アドレスセレクタ35に出力する。命令アドレスセレクタ35は信号線301を介して命令レジスタ31から出力されるアドレス値、信号線303を介して命令デコード回路32から出力されるアドレス値、信号線304を介してプログラムカウンタ34から出力されるアドレス値を受け付け、これら3つのアドレス値のいずれかひとつの値を命令記憶装置部22およびプログラムカウンタ34に出力する。
The program counter 34 increments the address value in the
これらフェッチ制御回路33、プログラムカウンタ34、命令アドレスセレクタ35は、プロセッサ演算部40の演算結果を基に次の命令を実行するための命令アドレス値を出力する機能をもつ回路を構成する。なお、フェッチ制御回路33は信号線207を介して、また命令アドレスセレクタ35は信号線208を介して命令デコード回路32から制御される。
The fetch
プロセッサ演算部40は、プロセッサ制御部30から制御内容に基づき演算を行う回路で、Xマルチプレクサ(X−MUX)41、Yマルチプレクサ(Y−MUX)42、ALU(Arithmetic Logic Unit)43、パイプラインレジスタ44、状態レジスタ45、汎用レジスタ46、0判定回路47、分岐判定回路48を有する。
The
X−MUX41は、信号線300を介して命令レジスタ31から出力される数値、信号線310を介して汎用レジスタ46から出力される数値、信号線308を介してパイプラインレジスタ44から出力される数値を入力して、これらの数値の中からいずれかひとつの数値を信号線305を介してALU43のX入力端子へ出力する。
The X-MUX 41 is a numerical value output from the
Y−MUX42は、信号線310を介して汎用レジスタ46から出力される数値を入力し、その数値を信号線306を介してALUのY入力端子へ出力する。
The Y-
ALU43は論理演算ユニットで、X入力端子に入力される数値とY入力端子に入力される数値との演算を行い、その結果をZ出力端子から信号線307に出力する。
The
パイプラインレジスタ44はプロセッサ部21のパイプライン動作のために使用されるレジスタであり、常にALU43から出力される演算結果に応じてその内容が更新される。パイプラインレジスタ44は信号線307を介してALU43から出力される演算結果を記憶し、この記憶した演算結果を信号線308を介してX−MUX41および0判定回路47に出力する。
The pipeline register 44 is a register used for the pipeline operation of the
状態レジスタ45は本実施形態のフラッシュメモリ1が実行している状態を示す値を記憶する専用のレジスタである。状態レジスタ45は信号線307を介してALU43から出力される演算結果を記憶し、この記憶した演算結果を信号線309を介して分岐判定回路48に出力する。
The
汎用レジスタ46は一般の演算時に使用されるレジスタである。汎用レジスタ46は信号線307を介してALU43から出力される演算結果を記憶し、この記憶した演算結果を信号線310を介してX−MUX41、Y−MUX42、分岐判定回路48に出力する。
The general-
0判定回路47はパイプラインレジスタ44の出力値が0かどうかを判定する回路である。パイプラインレジスタ44の出力値が0の場合、0判定回路47は信号線210を介してその旨をフェッチ制御回路33に出力する。
The 0 determination circuit 47 is a circuit that determines whether the output value of the pipeline register 44 is 0 or not. When the output value of the pipeline register 44 is 0, the 0 determination circuit 47 outputs that fact to the fetch
分岐判定回路48は信号線302を介して命令レジスタ31から出力される値と、信号線309を介して状態レジスタ45から出力される値とを比較し、一致しているかどうかの結果を出力する回路である。この一致しているかどうかの結果は信号線211を介して命令アドレスセレクタ35へ出力される。
The branch determination circuit 48 compares the value output from the
なお、X−MUX41は信号線201を介して、Y−MUX42は信号線202を介して、ALU43は信号線203を介して命令デコード回路32により制御される。また、汎用レジスタ46は信号線204を介して、状態レジスタ45は信号線205を介して、分岐判定回路48は信号線206を介して命令デコード回路32により制御される。
The
(データリード・データライト・データイレーズ・サスペンド・レジューム動作)
次に、本実施形態のフラッシュメモリにおけるデータリード・データライト・データイレーズ・サスペンド・レジュームの動作を説明する。
(Data read, data write, data erase, suspend, resume operation)
Next, operations of data read, data write, data erase, suspend, and resume in the flash memory of this embodiment will be described.
データリードはフラッシュメモリからデータを読み出す操作である。データライトはフラッシュメモリにデータを書き込む操作である。データイレーズはフラッシュメモリに記憶されているデータを消去する操作である。 Data read is an operation of reading data from the flash memory. Data write is an operation of writing data to the flash memory. Data erase is an operation of erasing data stored in the flash memory.
サスペンドは、フラッシュメモリからデータを読み出すために、データライト・データイレーズ中にデータライト・データイレーズ動作を一時的に中断する操作である。レジュームはサスペンドを終了しデータライト・データイレーズ動作に戻る場合の操作である。 Suspend is an operation for temporarily interrupting a data write / data erase operation during data write / data erase in order to read data from the flash memory. Resume is an operation to end the suspend and return to the data write / erase operation.
本実施形態のフラッシュメモリは、一般のフラッシュメモリと同様に外部から入力される操作コマンドによって動作する。すなわち、外部からのデータリード、データライト、データイレーズ、サスペンド、レジュームのいずれかを示す操作コマンドに応じて動作する。 The flash memory according to the present embodiment operates according to an operation command input from the outside in the same manner as a general flash memory. That is, it operates according to an operation command indicating any one of data read, data write, data erase, suspend, and resume from the outside.
まず、データリード時の動作について説明する。 First, the operation at the time of data reading will be described.
データI/Oバッファ部12は外部から入力されたデータリードを指定する操作コマンドを信号線101を介してコマンド解析回路部18に出力する。コマンド解析回路部18は操作コマンドを解析し、データリードの場合ではリセット解除信号を出力しない。そのため、クロック発生回路部19とマイクロコンピュータ部20のリセットは解除されず、動作しない。
The data I /
アドレスバッファ部10は外部から入力されたアドレスを信号線100を介してバス110に出力する。ロウデコーダ5とカラムでコーダ6は入力されたアドレスをデコードし、それぞれメモリセルアレイ部4とカラムゲート7に出力する。カラムゲート7はカラムデコーダからのデコーダ結果を基に、メモリセルアレイ部4からデータリードする。カラムゲート7は、リードデータをセンスアンプ8へ出力する。センスアンプ8はリードデータを増幅してデータI/Oバッファ部12へ出力する。データI/Oバッファ部12は増幅されたデータを外部に出力する。
The
次に、データライト・データイレーズ時の動作について説明する。 Next, the operation during data write / erase will be described.
データI/Oバッファ部12は外部から入力された操作コマンドを信号線101を介してコマンド解析回路部18へ出力する。コマンド解析回路部18は操作コマンドを解析し、データライト・データイレーズの場合ではリセット解除信号を信号線102を介して出力する。
The data I /
リセット解除信号は、クロック発生回路部19とマイクロコンピュータ部20のリセットを解除し、動作を開始させる。また、リセット解除信号は、センスアンプ用レジスタ9、電源回路部用レジスタ15、ベリファイ回路部用レジスタ17の初期設定を保持し、センスアンプ8、電源回路14、ベリファイ回路16は初期設定に従った動作状態となる。引き続き、コマンド解析回路部18は、操作コマンドを解析してマイクロコンピュータ部20に、信号線104を介して割り込み信号を出力し、信号線105を介してマイクロコンピュータ部20の動作内容を示すベクタ番号を出力する。
The reset release signal releases the reset of the clock
マイクロコンピュータ部20は操作コマンドの内容に従って、周辺回路領域3の各回路を動作させる。このとき、マイクロコンピュータ部20は、必ずベリファイ回路と電源回路を動作させる。
The
データライト・データイレーズ動作が終了した場合、終了動作として、マイクロコンピュータ部20は、コマンド解析回路部18に対して信号線108を介して停止信号を出力する。コマンド解析回路部18はこの停止信号に応じて、リセット信号を信号線102を介して出力する。リセット信号は、クロック発生回路部19とマイクロコンピュータ部20の動作を停止させる。また、リセット信号は、センスアンプ用レジスタ9、電源回路部用レジスタ15、ベリファイ回路部用レジスタ17の設定を初期設定に戻す。ここで、データライト・データイレーズ動作が終了する。
When the data write / data erase operation is completed, the
このデータライト・データイレーズ時における、動作開始と終了については、後に詳述する。 The operation start and end during the data write / erase will be described in detail later.
次に、サスペンド・レジューム時の動作について説明する。 Next, the operation during suspend / resume will be described.
データI/Oバッファ部12は外部から入力された操作コマンドを信号線101を介してコマンド解析回路部18へ出力する。コマンド解析回路部18は操作コマンドを解析してマイクロコンピュータ部20に割り込みを入れ、サスペンドの実行を指示する。マイクロコンピュータ部20は、例えば実行中のデータライトやデータイレーズ動作を中断した後に、停止する。
The data I /
次に、中断したデータライトやデータイレーズ動作に戻る場合に、データI/Oバッファ部12は外部から入力されたレジュームを指定する操作コマンドを信号線101を介してコマンド解析回路部18へ出力する。コマンド解析回路部18は操作コマンドを解析してマイクロコンピュータ部20にレジュームの実行を指示する。マイクロコンピュータ部20は中断したデータライトやデータイレーズ動作を再開する。
Next, when returning to the interrupted data write or data erase operation, the data I /
(動作停止/再開手順)
本実施形態のフラッシュメモリは、メモリセルアレイ部4のデータライト/データイレーズ動作が終了した場合に、電源回路部14から供給される電圧をリード用電圧に設定し、外部からの操作コマンドを受け付けるのに必要な回路以外は、そのレジスタに初期状態のデータを設定して、直ちに停止する仕組みを持つ。次にフラッシュメモリ1を動作させるための操作コマンドを外部から受け付けた際に、動作を再開する機能を有する。以下、この動作停止/再開手順について説明する。
(Operation stop / restart procedure)
In the flash memory according to the present embodiment, when the data write / data erase operation of the memory
まず、フラッシュメモリ1の動作停止時の手順について図1と図3を用いて説明する。図3はフラッシュメモリ1の動作停止手順を説明するためのフローチャートである。 First, the procedure when the operation of the flash memory 1 is stopped will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation stop procedure of the flash memory 1.
先ず、ベリファイ回路部16はデータライト/データイレーズ動作それぞれにおいてデータのベリファイ動作を実行する。次に、マイクロコンピュータ部20はレジスタ17に第2のデータを書き込む。次に、第2のデータに応じて、ベリファイ回路部は、データが正確にデータライト/データイレーズできたと判断した際に、メモリセルアレイ部4へのデータライト/データイレーズ動作がOKであることを示す第1のデータをレジスタ17に書き込む。
First, the verify
マイクロコンピュータ部20はメモリセルへのデータライト/データイレーズ動作が完了すると、ベリファイ回路部16用レジスタ17に設定されているメモリセルアレイ部4の動作状態を示す第1のデータを読み出す(ステップS1)。
When the data write / data erase operation to the memory cell is completed, the
マイクロコンピュータ部20はこのレジスタ17を読み出し、メモリセルアレイ部4の状態を確認する。ステップS1においてメモリセルアレイ部4がデータライト/データイレーズのいずれの動作が完了したと判断された際、マイクロコンピュータ部20はバス109を介して電源回路部14用レジスタ15にリード用電圧の生成を示すデータを設定する(ステップS2)。このデータ設定に従い、電源回路部14はメモリセルアレイ部4に供給する電圧を初期値のリード用電圧に設定する。
The
本実施形態のフラッシュメモリはデータライト時にまずデータイレーズを行い、その後データライトを行う。従ってデータライト/データイレーズとも、データイレーズ動作が実行される。このデータイレーズ用の電圧は10Vを超える場合があり、データイレーズ状態の電圧から急に電源回路部14の動作を停止して電圧を下げるとメモリセルアレイ部4に保持されたデータが破壊される、或いはフラッシュメモリ1を構成する素子が破壊される可能性がある。
The flash memory of this embodiment first performs data erase at the time of data write, and then performs data write. Therefore, a data erase operation is executed for both data write and data erase. The voltage for data erasure may exceed 10V. If the voltage is lowered by suddenly stopping the operation of the power
一方、データリード時の電圧はデータイレーズ時に供給されるほどの高電圧ではなく、上記保持データ破壊や素子破壊はないため、データリード時にはデータリードの実行が終了すれば電源回路部14の動作を直ちに終了させることが可能である。そのため、メモリセルアレイ部4がデータライト/データイレーズ動作が終了した判断した際、マイクロコンピュータ部20は、メモリセルアレイ部4に供給される電圧が必ず上記保持データ破壊や素子破壊が起こらないデータリード用の電圧になるように、電源回路部14用レジスタ15への設定を行う。
On the other hand, the voltage at the time of data reading is not high enough to be supplied at the time of data erasing, and there is no destruction of the retained data or the element. Therefore, when the data reading is completed at the time of data reading, the operation of the power
レジスタ15にリード用電圧生成データを設定してから所定時間経過後、マイクロコンピュータ部20は信号線108を介して、コマンド解析回路部18に停止信号を出力する(ステップS3)。ここで、所定時間とは、レジスタ15にリード用電圧の生成を示すデータが設定されてから実際に電源回路14がリード用電圧を出力開始するまでに要する時間である。
After a predetermined time has elapsed since the read voltage generation data is set in the register 15, the
停止信号を受け付けると、コマンド解析回路部18は信号線102を介してリセット信号をプロセッサ部21、クロック発生回路部19、センスアンプ8用レジスタ9、電源回路部14用レジスタ15、ベリファイ回路部16用レジスタ17に一括出力する(ステップS4)。
When the stop signal is received, the command
プロセッサ部21およびクロック発生回路部19はリセット信号を受けると動作を停止する。レジスタ9、レジスタ15、レジスタ17にリセット信号に対応するデータが設定されると、(レジスタの構成)で説明した通り、センスアンプ8の動作が停止し、電源回路部14はデータリード用の電圧を供給する設定を維持し、レジスタ17の第1のデータがリセットされる(ステップS5)。なお、コマンド解析回路部18は動作しており、外部からの操作コマンドを受け付けられる状態にある。
The
以上で、データライト/データイレーズ終了動作が終了する。 Thus, the data write / data erase end operation is completed.
一般のマイクロコンピュータでは、使用したレジスタには初期状態のデータではなく使用した時点でのデータが設定されている。次の諸動作に備えて初期状態に戻すためには、マイクロコンピュータからレジスタを一つ一つ指定して初期状態のデータを設定する必要がある。 In a general microcomputer, data used at the time of use is set in the used register instead of data in the initial state. In order to return to the initial state in preparation for the next operations, it is necessary to set the initial state data by designating the registers one by one from the microcomputer.
さらに、レジスタに初期状態のデータを設定するためには、例えば転送命令といったレジスタにデータを設定する命令を用いて、初期状態に戻したいレジスタを指定して初期状態のデータを設定する必要がある。すなわち、レジスタに初期状態のデータを設定するためには、データの設定とレジスタへのデータの転送という少なくとも2つのステップが必要となる。従って、プロセッサ用の命令記憶容量が増える傾向にある。 Further, in order to set the initial state data in the register, it is necessary to set the initial state data by specifying the register to be returned to the initial state by using an instruction for setting data in the register, for example, a transfer instruction. . That is, in order to set the initial state data in the register, at least two steps of data setting and data transfer to the register are required. Therefore, the instruction storage capacity for the processor tends to increase.
加えて、一般のマイクロコンピュータでは、初期状態に戻したいレジスタの数が多いほど、レジスタの指定とデータの設定というステップを、レジスタの数に相当する回数分繰り返す必要があり、処理時間が増える傾向にある。 In addition, in general microcomputers, as the number of registers to be returned to the initial state increases, it is necessary to repeat the steps of register designation and data setting as many times as the number of registers, and the processing time tends to increase. It is in.
一方、本実施形態では、リセット信号という専用の信号線を用いて各レジスタに一括して初期状態のデータを設定するため、マイクロコンピュータ部20からレジスタを一つ一つ指定する必要がないため、レジスタへの初期状態のデータ設定というステップを減らすことができる。
On the other hand, in this embodiment, since the initial state data is collectively set in each register using a dedicated signal line called a reset signal, it is not necessary to specify each register from the
さらに、レジスタへの初期状態のデータの設定は一括して行われるため、実行時間が一般のプロセッサに加えて短くなる。 Furthermore, since the initial data is set in the register all at once, the execution time is shortened in addition to a general processor.
したがって、本実施形態のフラッシュメモリでは、プロセッサ部21を動作させるためのプログラムが格納された命令記憶装置部22の記憶容量が小さくできることに加え、動作停止に至る実行時間が早い。
Therefore, in the flash memory according to the present embodiment, the storage capacity of the instruction
次に、本実施形態のフラッシュメモリ1の動作再開手順について、図1、図4を用いて説明する。 Next, a procedure for restarting the operation of the flash memory 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図4はフラッシュメモリ1の動作再開手順を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing an operation resumption procedure of the flash memory 1.
上述したようにフラッシュメモリ1の動作停止時、コマンド解析回路部18は動作しており、データI/Oバッファ部12を介して入力された操作コマンドを受け付け可能な状態にある。
As described above, when the operation of the flash memory 1 is stopped, the command
この状態で、データI/Oバッファ部12が外部からの操作コマンドを受け付けると、データI/Oバッファ部12は信号線102を介して受け付けた操作コマンドをコマンド解析回路部18に出力する(ステップ11)。
In this state, when the data I /
コマンド解析回路部18は操作コマンドが入力されると、操作コマンドの解析を行い、操作コマンドがデータライト/データイレーズを示すのか、他の操作を示すものかを判断する(ステップS12)。
When the operation command is input, the command
操作コマンドがデータライト/データイレーズをのいずれかを示すものと判断した場合、コマンド解析回路部18は信号線102を介してリセット解除信号出力する(ステップS13)
コマンド解析回路部18から出力されたリセット解除信号は信号線102を介して、マイクロコンピュータ部20及びクロック発生回路部19に供給される。
If it is determined that the operation command indicates either data write / data erase, the command
The reset release signal output from the command
クロック発生回路部19はリセット解除信号を受けると、動作クロックの出力を再開する。マイクロコンピュータ部20はリセット信号を受けると、コマンド解析回路部18からの割り込み信号とベクタ番号を受け付け動作を開始する(ステップS14)。
When receiving the reset release signal, the clock
以上の動作再開手順に従い、フラッシュメモリ1は動作可能状態に復帰する。 The flash memory 1 returns to the operable state in accordance with the above operation restart procedure.
一般のマイクロコンピュータでは動作停止という概念がなく、何らかの命令コードを実行している。例えば前記所定の動作をしない場合は、何か他の命令コードを実行している状態にある。そのため、一般のマイクロコンピュータ用の命令記憶装置に何か他の命令コードを記憶させている。よって、この他の命令コード分、一般のマイクロコンピュータ用の命令記憶装置の容量が増えている。また、常にマイクロコンピュータが動作をしているため、消費電力が増える。 A general microcomputer has no concept of operation stop and executes some instruction code. For example, when the predetermined operation is not performed, some other instruction code is being executed. Therefore, some other instruction code is stored in an instruction storage device for a general microcomputer. Therefore, the capacity of an instruction storage device for a general microcomputer is increased by another instruction code. In addition, since the microcomputer is always operating, power consumption increases.
一方、本実施形態のフラッシュメモリは、動作開始の場面で、操作コマンドが入力されるまでは、クロック発生回路部19とマイクロコンピュータプロセッサ部20を停止させておく仕組みを備えている。従って、マイクロコンピュータ部20に余分の命令コードを実行させる必要がなく、マイクロコンピュータ部20内部の命令記憶装置部22の記憶容量を減らすことが可能である。
On the other hand, the flash memory according to the present embodiment has a mechanism in which the clock
また、クロック発生回路部19とマイクロコンピュータ部20が動作する時間を減らすことができるため、消費電力も低減できる効果がある。
In addition, since the time during which the clock
(NOP命令の実行制御)
次に、本実施形態のフラッシュメモリ1におけるNOP命令の実行制御について図2及び図5を用いて説明する。
(NOP instruction execution control)
Next, execution control of the NOP instruction in the flash memory 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図5はNOP命令実行を説明するためのフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart for explaining NOP instruction execution.
NOP命令とはデータの変更やレジスタへの書き込みなどを行わない無操作命令で、マイクロコンピュータの次処理までの待ち時間を作るためにマイクロコンピュータにより実行される命令である。 The NOP instruction is a non-operation instruction that does not change data or writes to a register, and is an instruction executed by the microcomputer to create a waiting time until the next processing of the microcomputer.
プロセッサ部21がNOP命令を実行させる必要のある動作待機状態、すなわち、電源回路部14による電圧昇圧時やメモリセルアレイ部4のデータイレーズ中など、次の命令を実行する必要がないもしくはしてはならない状態になると、NOP命令用の命令コード(以下NOP命令と称する)が命令記憶装置部22から信号線107を介して命令レジスタ31に出力される。このNOP命令はオペコード+NOP回数情報の形式となっている(ステップS31)。
It is not necessary to execute the next instruction, such as when the
命令レジスタ31がNOP命令を受けると、NOP命令の命令コードをオペコードとNOP回数情報に分ける。次に、命令レジスタ31は分離したオペコードを信号線200を介して命令デコード回路32に出力する。また、命令レジスタ31は分離したNOP回数情報を信号線300を介してX−MUX41に出力する(ステップS32)。
When the
次に、命令デコード回路32は次の4つの制御動作を行う。
Next, the
(1)X−MUX41の入力として信号線300を介して入力された値を選択させる。 (1) The value input via the signal line 300 is selected as the input of the X-MUX 41.
(2)Y−MUX42の動作を止める。 (2) Stop the operation of Y-MUX42.
(3)ALU43を−1演算モードにしてZ=X−1の設定を行う。
(3) Set the
(4)信号線207を介してフェッチ制御回路33の動作を開始させる。
(4) The operation of the fetch
(4)の結果、フェッチ回路33は0判定回路47の0判定結果が“0”になるまで、命令レジスタ31とプログラムカウンタ34の動作を停止する(ステップ33)。
As a result of (4), the fetch
命令デコード回路32はパイプライン動作によるクロック数に基づいて計算回数を判定する(ステップS34)。計算回数が最初の計算と判定された場合は、ステップS33で設定したX−MUX41の入力値がALU43に出力される。
The
命令デコード回路32が2回目以降の計算回数と判定した場合、命令デコード回路32はX−MUX41に、パイプラインレジスタ44からの出力値をX−MUX41の入力として設定する(ステップS35)。
When the
ALU43はX−MUX41からの出力値についてZ=X−1の演算を実行し、演算結果としてのZの値を信号線307を介してパイプラインレジスタ44に出力する(ステップS36)。
The
パイプラインレジスタ44はALU43から出力されたZ値を信号線308を介してX−MUX41と0判定回路47に出力する(ステップS37)。
The pipeline register 44 outputs the Z value output from the
0判定回路47はパイプラインレジスタ44から出力されたZ値が0か否か判定する(ステップ38)。0でない場合、処理がステップS34に戻り、ステップS34からS38の動作が繰り替えされる。0の場合、0判定回路47はその旨を信号線309を介してフェッチ制御回路33に出力する。
The 0 determination circuit 47 determines whether or not the Z value output from the pipeline register 44 is 0 (step 38). If it is not 0, the process returns to step S34, and the operations from step S34 to S38 are repeated. In the case of 0, the 0 determination circuit 47 outputs the fact to the fetch
フェッチ制御回路33は0判定回路47からZ値が0である旨の通知を受けると、命令レジスタ31とプログラムカウンタ34の動作を開始させる(ステップS39)。
When the notification that the Z value is 0 is received from the 0 determination circuit 47, the fetch
従来、マイクロコンピュータを所定時間だけ待機させる場合は、NOP命令に回数指定ができないため、所定時間に相当する数のNOP命令を列挙する必要があった。マイクロコンピュータを周辺回路領域に形成したNOR型不揮発性半導体記憶装置にこの方法をそのまま採用すると、微妙なタイミング制御が必要で多数の待機時間の設定が必要なことからNOP命令数が膨大になり、ROM容量が大きくなりチップ面積の増大につながる原因となっていた。 Conventionally, when the microcomputer is made to wait for a predetermined time, the number of NOP instructions cannot be specified, so it has been necessary to list a number of NOP instructions corresponding to the predetermined time. If this method is adopted as it is in a NOR type nonvolatile semiconductor memory device in which a microcomputer is formed in the peripheral circuit area, the number of NOP instructions becomes enormous because subtle timing control is required and many standby times must be set. The ROM capacity is increased, leading to an increase in chip area.
本実施形態は回数を指定可能なNOP命令を持ち、NOP命令を1回記述する中で、回数を指定できるため、NOP命令を列挙する必要がない。従って、命令記憶装置部22の記憶容量を減らすことが出来る。
This embodiment has a NOP instruction that can specify the number of times, and since the number of times can be specified while describing the NOP instruction once, it is not necessary to list NOP instructions. Accordingly, the storage capacity of the
また、プロセッサ部21は、例えばn回のクロックの間、動作を停止するという動作が可能であるため、n回のクロック相当分の時間制御という精密な時間制御も可能である。
Further, since the
(SW命令の実行制御)
SW命令とは状態レジスタ45の値を参照・比較することで、次に実行する命令を決める命令である。
(SW command execution control)
The SW instruction is an instruction that determines an instruction to be executed next by referring to and comparing the value of the
SW命令は、サスペンドが実行され、レジューム動作により、データライト或いはデータイレーズの状態に戻る場合に動作する命令である。 The SW instruction is an instruction that is operated when the suspend is executed and the data write or data erase state is returned by the resume operation.
SW命令はオペコード+分岐アドレス値+比較値の形式となっている。ここで、分岐アドレス値とは信号線106を介して命令記憶装置部22と命令置換回路20に出力される命令アドレス値である。また、比較値とは分岐判定回路48に設定する値である。
The SW instruction is in the form of an operation code + branch address value + comparison value. Here, the branch address value is an instruction address value output to the
本実施形態のフラッシュメモリ1におけるこのSW命令の実行制御について図2、図6及び図7を用いて説明する。 The execution control of this SW instruction in the flash memory 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態では、サスペンドが実行される場合の準備のため、データイレーズ・データライトを実行する場合に、どこまでデータイレーズ・データライトが実行されたかを示すデータ、例えばアドレスの設定値や電源の昇圧状態を示すデータを状態値として一時的に状態レジスタに保持する。レジューム動作によって、データイレーズやデータライトに復帰する場合に、状態レジスタに保持された状態値を参照して動作を再開する。 In this embodiment, in preparation for suspend execution, when data erasure / data write is executed, data indicating how far data erasure / data write has been executed, for example, a set value of an address or a boost of power supply Data indicating the state is temporarily stored in the state register as a state value. When returning to data erase or data write by the resume operation, the operation is resumed with reference to the state value held in the state register.
状態レジスタへの状態値を設定する時は、例えば、電源回路14のチャージポンプが起動している時、メモリセルアレイ部4へのデータ書き込み中、或いはベリファイ回路部16がデータライト/データイレーズの結果がレジスタ17に書き込まれた後など、次の動作への切り替わり時である
以上の動作手順について、以下に説明する。
When the state value is set in the state register, for example, when the charge pump of the
まず、データイレーズとデータライトを実行する場合に、どこまでデータイレーズとデータライトが実行されたか示す状態値を、必ず状態レジスタに設定する。本実施形態のフラッシュメモリ1では、例えば転送命令を用いて状態値を状態レジスタに設定する。 First, when executing data erase and data write, a status value indicating how far data erase and data write have been executed is always set in the status register. In the flash memory 1 of the present embodiment, the state value is set in the state register using, for example, a transfer instruction.
この設定手順について、図6を用いて説明する。 This setting procedure will be described with reference to FIG.
図6はプロセッサ部21が実行している状態を示す値を状態レジスタ45へ設定する設定方法を説明するためのフローチャート、図7はSW命令実行を説明するためのフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining a setting method for setting a value indicating the state executed by the
命令記憶装置部22は転送命令用の命令コード(以下、転送命令と称する)を信号線107を介して命令レジスタ31に出力する(ステップS41)。この転送命令はオペコード+転送先情報+状態値の形式である。
The
命令レジスタ31は転送命令を受け付けると、この転送命令をオペコードと転送先情報と状態値に分離する。次に、命令レジスタ31は信号線200を介して分離したオペコードと転送先情報を命令デコード回路32に出力する。また、命令レジスタ31は分離した状態値をX入力値信号300を介してX−MUX41に出力する(ステップS42)。
When receiving the transfer instruction, the
命令デコード回路32はオペコードと転送先情報を受け付け次の4つの動作を行う(ステップS34)。
The
(1)X−MUX41の入力として信号線300を介して入力された値を選択する。 (1) A value input via the signal line 300 is selected as an input of the X-MUX 41.
(2)Y−MUX42の動作を停止する。 (2) Stop the operation of Y-MUX42.
(3)ALU43を転送モードとし、Z=Xに設定する。
(3) The
(4)状態レジスタ45の動作を開始させる。
(4) The operation of the
ALU43は命令デコード回路32の設定によりZ=Xの演算を実行し、演算結果であるZの値を信号線307を介して状態レジスタ45に出力する(ステップS44)。
The
ALU43がZ値を出力し、状態レジスタ45に状態値が設定される(ステップS45)。
The
これで、状態レジスタ45への状態値設定が終了する。
This completes the setting of the state value in the
次に、サスペンドコマンドによりフラッシュメモリ1へのデータイレーズまたはデータライトの動作が中断され、レジュームコマンドによりデータイレーズまたはデータライトの動作が再開される場合を想定する。 Next, it is assumed that the data erase or data write operation to the flash memory 1 is interrupted by the suspend command, and the data erase or data write operation is resumed by the resume command.
例えばメモリセルアレイ4のデータイレーズ中にプロセッサ部21に割り込みが入り、データリードを行った後に中断したデータイレーズ動作に復帰する、といった動作を想定する。
For example, it is assumed that the
このときにSW命令によってデータイレーズ動作に復帰する。 At this time, the data erase operation is restored by the SW instruction.
図2及び図7を用いてSW命令の実行順序について説明する。 The execution order of SW instructions will be described with reference to FIGS.
まず、命令記憶装置部22はSW命令用の命令コード(以下、SW命令と称する)を、信号線107を介して命令レジスタ31に出力する(ステップS51)。ここで上述したとおり、SW命令はオペコード+分岐アドレス値+比較値の形式となっている。
First, the
命令レジスタ31はSW命令を受け付けると、このSW命令をオペコードと分岐アドレス値と比較値に分離して、次の3つの動作を行う(ステップS52)。
Upon receiving the SW instruction, the
(1)信号線200を介してオペコードを命令デコード回路32に出力する。
(1) The operation code is output to the
(2)信号線301を介して分岐アドレス値を、命令アドレスセレクタ35に出力する。
(2) The branch address value is output to the
(3)信号線302を介して比較値を分岐判定回路48に出力する。
(3) The comparison value is output to the branch determination circuit 48 via the
命令デコード回路32はオペコードを受け付けると、分岐判定回路48の動作を開始させる(ステップS53)。この結果、分岐判定回路48は比較値と状態レジスタ45に設定された状態値を取り込む。
When receiving the operation code, the
分岐判定回路48は取り込んだ比較値と状態値とを比較し、比較値と状態値とが一致するか否かを判定する(ステップS54)。分岐判定回路48は比較した結果を信号線211を介して命令アドレスセレクタ35に出力する。
The branch determination circuit 48 compares the captured comparison value with the state value, and determines whether or not the comparison value and the state value match (step S54). The branch determination circuit 48 outputs the comparison result to the
比較した結果が“一致”の場合、命令アドレスセレクタ35は、分岐アドレス値を選択し、信号線106を介してこの分岐アドレス値を命令記憶装置部22に出力する(ステップS55)。
If the comparison result is “match”, the
比較した結果が“不一致”の場合、命令アドレスセレクタ35はプログラムカウンタ34の値を選択し、信号線106を介してこのプログラムカウンタ34値を命令記憶装置部22に出力する(ステップS56)。
If the result of the comparison is “mismatch”, the
これで、SW命令の実行動作が終了する。 This completes the execution operation of the SW instruction.
一般のプロセッサでは、本実施形態のSW命令と同様の分岐操作をするためには “分岐判定回路48への値設定”と“状態レジスタ45の値との比較”という2命令が必要である。これに対して、本実施形態では1命令で実現できるため命令記憶装置部に記憶する命令コード数を少なくでき、命令記憶装置部22の容量を減らすことで実装面積を小さくできる。
In a general processor, in order to perform a branch operation similar to the SW instruction of the present embodiment, two instructions “value setting to the branch determination circuit 48” and “comparison with the value of the
また、本実施形態のSW命令は状態レジスタ45の値を用いることで次に実行する命令を決めることができる。従って、SW命令を状態レジスタ45の値に応じた分岐命令として使用することができる。例えば、状態レジスタ45を3ビットとすると、中断する動作箇所に応じた状態レジスタ45の値として128個確保可能となり、きめ細かい高速な復帰動作が可能となる。
Further, the SW instruction of this embodiment can determine the instruction to be executed next by using the value of the
(命令置換動作)
次に、本実施形態によるフラッシュメモリの命令置換動作について、図8、図9を用いて説明する。図8は、図1に示す命令記憶装置部22の内部構成を示すブロック図である。また、図9は図8の命令記憶装置部22における命令置換動作を説明するためのフローチャートである。
(Instruction replacement operation)
Next, the instruction replacement operation of the flash memory according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of the
まず、命令記憶装置部22の構成を説明する。
First, the configuration of the
命令記憶装置部22は命令記憶装置50、命令アドレス比較回路用レジスタ51、命令アドレス比較回路52、置換命令記憶装置53、命令セレクタ54を有する。
The
命令記憶装置50はプロセッサ部21用の命令コードを置換前命令コードとして記憶する。この置換前命令コードとはプロセッサ部21用の命令コード全てである。プロセッサ部21から信号線106を介して入力された命令アドレスを基に、命令記憶装置50にて置換前命令コードが選択され、選択された置換前命令コードが信号線400を介して命令セレクタ54に出力される。
The
命令アドレス比較回路用レジスタ51は命令アドレス比較回路52の動作を“有効”とするか“無効”とするかを示すデータが設定されるレジスタと置換命令アドレスを記憶するレジスタとからなる。この置換命令アドレスとは置換したい命令コード用の命令アドレスである。プロセッサ部21はバス109を介してレジスタ51の内容を読み書き可能である。
The instruction address comparison circuit register 51 includes a register in which data indicating whether the operation of the instruction
命令アドレス比較回路52は動作設定が“有効”な場合、信号線106を介してプロセッサ部21から入力された命令アドレスと信号線401を介してレジスタ51から入力された置換命令アドレスとを比較して“一致“か”不一致“かの結果を検出する。この命令アドレス比較回路52での比較結果は信号線402を介して命令セレクタ51に出力される。
When the operation setting is “valid”, the instruction
動作設定が”無効”の場合、この命令アドレス比較回路52は常に“不一致”の結果を命令セレクタ51に出力する。
When the operation setting is “invalid”, the instruction
置換命令記憶装置53はプロセッサ部21用の命令コードを置換用命令コードとして記憶する揮発性の命令記憶装置である。ここで、置換用命令コードとはプロセッサ部21用の命令コードの一部を置換する命令コードである。また、置換命令記憶装置53はこの置換用命令コードを命令セレクタ51に信号線403を介して出力する。
The replacement
命令セレクタ51は置換前命令コードと置換用命令コードのいずれか一つを選択し、選択した命令コードを信号線107を介してプロセッサ部21に出力する。
The instruction selector 51 selects one of the pre-replacement instruction code and the replacement instruction code, and outputs the selected instruction code to the
命令セレクタ51は命令アドレス比較回路52からの結果が“一致”の場合に置換用命令コードを選択出力し、“不一致”の場合は置換前命令コードを選択出力する。
The instruction selector 51 selects and outputs a replacement instruction code when the result from the instruction
次に、図8及び図9を用いて命令置換動作について説明する。 Next, the instruction replacement operation will be described with reference to FIGS.
動作開始前には、置換命令アドレスと置換用命令コードがそれぞれレジスタ51と置換命令記憶装置53に記憶されているものとする。
It is assumed that the replacement instruction address and the replacement instruction code are stored in the register 51 and the replacement
まず、プロセッサ部21は、信号線106を介して命令アドレスを命令記憶装置50と命令アドレス比較回路52に出力する(ステップS61)。
First, the
命令アドレス比較回路52はプロセッサ部21から命令アドレスを受けると、命令アドレス比較回路用レジスタ51に命令アドレス比較回路52の動作が”有効”であることを示すデータが格納されているか“無効”であることを示すデータが格納されているかを判断する(ステップS62)。
When the instruction
“有効”の場合、命令アドレス比較回路52は信号線106を介してプロセッサ部21から入力された命令アドレスと信号線401を介して入力された置換命令アドレスとを比較して、両アドレスが一致しているか不一致であるかを検出する(ステップS63)。
In the case of “valid”, the instruction
両アドレスが一致していた場合、命令アドレス比較回路52は“一致”を示すデータを信号線402を介して命令セレクタ54に出力する(ステップS64)。
If the two addresses match, the instruction
ステップS62にて命令アドレス比較回路用レジスタ51に命令アドレス比較回路52の動作が“無効”であることを示すデータが格納されていると判断された場合、またステップS63にて命令アドレス比較回路52が両アドレスは“不一致”と判断した場合の、命令アドレス比較回路52は信号線402を介して“不一致”を示すデータを命令セレクタ51に出力する(ステップS65)。
If it is determined in step S62 that the instruction address comparison circuit register 51 stores data indicating that the operation of the instruction
命令セレクタ54は命令アドレス比較回路52から“一致”を示すデータが出力されると、置換命令記憶装置53より信号線403を介して入力された置換用命令コードを命令コードとして選択し、信号線107を介してプロセッサ部21に出力する(ステップS66)。
When the data indicating “match” is output from the instruction
命令アドレス比較回路52から“一致”を示すデータが出力されると、命令セレクタ54は命令記憶装置50より信号線107を介して入力された置換前命令コードを命令コードとして選択し、信号線107を介してプロセッサ部21に出力する(ステップS67)。
When data indicating “match” is output from the instruction
本実施形態では、主にデバッグ用途に用いるために命令コードを置換している。命令コードの置換や書換えの手段として、フラッシュメモリセルの一部を用いる方法も考えられるが、フラッシュメモリセル自体の動作検証するデバッグ段階ではフラッシュメモリセルを用いることはできない。従って、フラッシュメモリ以外の命令記憶装置が必要となる。 In this embodiment, the instruction code is replaced mainly for use in debugging. As a means for replacing or rewriting the instruction code, a method using a part of the flash memory cell is conceivable, but the flash memory cell cannot be used in the debugging stage for verifying the operation of the flash memory cell itself. Therefore, an instruction storage device other than the flash memory is required.
一般のプロセッサでは、命令コードを置換する場合は命令コード全体を書き換えている。そのため、一般のプロセッサにおける命令記憶装置は電気的に書き換え可能な不揮発性メモリで構成されている。この電気的に書き換え可能な不揮発性メモリは書き換えできない不揮発性メモリに比べて面積が大きくなるのが通常である。 In a general processor, when replacing an instruction code, the entire instruction code is rewritten. Therefore, an instruction storage device in a general processor is configured by an electrically rewritable nonvolatile memory. This electrically rewritable nonvolatile memory usually has a larger area than a non-rewritable nonvolatile memory.
本実施形態では、命令コードを格納する命令記憶装置50として予めデータを記憶させてある書き換えできない不揮発性半導体記憶装置を採用している。また、命令コードの一部を置換する置換命令記憶装置53に揮発性半導体記憶装置を採用している。
In the present embodiment, a non-rewritable nonvolatile semiconductor memory device in which data is stored in advance is employed as the
電気的に書き換えできない不揮発性半導体記憶装置、揮発性半導体記憶装置ともに、不揮発性メモリに比べ面積が小さくなるため、命令記憶装置部21自体がコンパクトとなる。
Since both the nonvolatile semiconductor memory device and the volatile semiconductor memory device that cannot be electrically rewritten are smaller in area than the nonvolatile memory, the instruction
その結果、命令記憶装置部21自体がコンパクトになり、デバッグが終了し次にハード変更が行われる場合でも、命令記憶装置部21以外の回路への影響をなくすことができる。
As a result, the
(その他の実施の形態)
上記に示す通り、本発明は実施の形態を用いて説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を上記に説明した形態に限定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described using the embodiments. However, the discussion and the drawings that form a part of this disclosure exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention. Therefore, the technical idea of the present invention does not limit the structure, arrangement, etc. of the component parts to the form described above. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
1 フラッシュメモリ
2 記憶領域
3 周辺回路領域
4 メモリセルアレイ部
5 ロウデコーダ
6 カラムデコーダ
7 カラムゲート
8 センスアンプ
9 センスアンプ用レジスタ
10 アドレスバッファ部
11 アドレスバッファ部用レジスタ
12 データI/Oバッファ部
14 電源回路部
15 電源回路部用レジスタ
16 ベリファイ回路部
17 ベリファイ回路部用レジスタ
18 コマンド解析回路部
19 クロック発生回路部
20 マイクロコンピュータ部
21 プロセッサ部
22 命令記憶装置部
30 プロセッサ制御部
31 命令レジスタ
32 命令デコード回路
33 フェッチ制御回路
34 プログラムカウンタ
35 命令アドレスセレクタ
40 プロセッサ演算部
41 X入力用MUX
42 Y入力用MUX
43 ALU
44 パイプラインレジスタ
45 状態レジスタ
46 汎用レジスタ
47 0判定回路
48 分岐判定回路
50 命令記憶装置
51 命令アドレス比較回路用レジスタ
52 命令アドレス比較回路
53 置換命令記憶装置
54 命令セレクタ
109 バス
110 アドレスバス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
42 MUX for Y input
43 ALU
44 Pipeline register 45
Claims (6)
前記記憶領域に形成されたメモリセルアレイ部と、
前記周辺回路領域に形成され、前記メモリセルアレイ部にリード用電圧またはこのリード用電圧より高電圧のライト用電圧または前記リード用電圧より高電圧のイレーズ用電圧を供給する電源回路部と、
前記メモリセルアレイ部の動作状態を示すデータが格納される第1のレジスタ部と、
前記電源回路部に前記リード用電圧を生成させるか、前記ライト用電圧を生成させるか、前記イレーズ用電圧を生成させるかを示すデータが格納される第2のレジスタ部と、
前記周辺回路領域に形成され、前記第1のレジスタ部に格納されたデータを読み出し、前記メモリセルアレイ部がライト状態、イレーズ状態のいずれの動作状態が終了したと判断した際に、前記電源回路部に前記リード用電圧を生成させるためのデータを前記第2のレジスタ部に格納し、その後に停止信号を出力するマイクロコンピュータ部と、
前記周辺回路領域に形成され、前記マイクロコンピュータ部にクロックを供給するクロック発生回路部と、
前記周辺回路領域に形成され、前記マイクロコンピュータ部から出力される前記停止信号に応じてリセット信号を出力するコマンド解析回路部とを具備し、前記マイクロコンピュータ部および前記クロック発生回路部は前記コマンド解析回路部から出力されるリセット信号に応じて動作を停止することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A nonvolatile semiconductor memory device having a storage area and a peripheral circuit area,
A memory cell array formed in the storage area;
A power supply circuit portion that is formed in the peripheral circuit region and supplies a read voltage, a write voltage higher than the read voltage, or an erase voltage higher than the read voltage to the memory cell array portion;
A first register unit storing data indicating an operation state of the memory cell array unit;
A second register unit storing data indicating whether the power supply circuit unit generates the read voltage, the write voltage, or the erase voltage;
When the data stored in the first register unit is read from the peripheral circuit region and the memory cell array unit determines that either the write state or the erase state has ended, the power supply circuit unit Storing the data for generating the read voltage in the second register unit, and then outputting a stop signal;
A clock generation circuit unit that is formed in the peripheral circuit region and supplies a clock to the microcomputer unit;
A command analysis circuit unit that is formed in the peripheral circuit region and outputs a reset signal in response to the stop signal output from the microcomputer unit, wherein the microcomputer unit and the clock generation circuit unit are configured to perform the command analysis. A nonvolatile semiconductor memory device, wherein operation is stopped in response to a reset signal output from a circuit portion.
メモリセルアレイ部と、
前記メモリセルアレイ部の動作状態を示すデータが格納される第1のレジスタ部と、
前記メモリセルアレイ部に第1の電圧または前記第1の電圧より高電圧の第2の電圧を供給する電源回路部と、
前記電源回路部に前記第1の電圧を生成させるか前記第2の電圧を生成させるかを示すデータが格納される第2のレジスタ部と、
バスを介して前記第1のレジスタ部に格納されたデータを読み出すことにより前記メモリセルアレイ部の動作状態を認識すると共に、前記バスを介して前記第2のレジスタ部に前記電源回路部に対して前記第1の電圧を生成させるか前記第2の電圧を生成させるかを示すデータを格納するマイクロコンピュータ部とを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A nonvolatile semiconductor memory device that operates in response to an operation command input from the outside,
A memory cell array unit;
A first register unit storing data indicating an operation state of the memory cell array unit;
A power supply circuit section for supplying a first voltage or a second voltage higher than the first voltage to the memory cell array section;
A second register unit storing data indicating whether the power supply circuit unit generates the first voltage or the second voltage;
The operation state of the memory cell array unit is recognized by reading the data stored in the first register unit via the bus, and the second register unit is connected to the power supply circuit unit via the bus. A non-volatile semiconductor memory device, comprising: a microcomputer unit that stores data indicating whether the first voltage is generated or the second voltage is generated.
前記周辺回路領域に形成され、前記記憶領域を制御するマイクロコンピュータ部と、
前記マイクロコンピュータ部に形成されたプロセッサ部と、
前記マイクロコンピュータ部に形成され、前記プロセッサ部から出力される命令アドレス信号に応じて、前記プロセッサ部用の命令コードを前記プロセッサ部に出力する、前記命令コードを記憶する命令記憶装置部と、
前記プロセッサ部に形成され、前記プロセッサ部が次に実行する命令コードを指定するプログラムカウンタと、
前記プロセッサ部に形成され、前記命令コードの実行を制御するプロセッサ制御部と、
前記プロセッサ制御部に形成され、前記命令記憶装置部からの前記命令コードを保持し、解析する命令レジスタと、
前記プロセッサ部に形成され、前記プロセッサ制御部の制御に応じて演算を行う演算部と、
前記演算部に形成され、算術演算を実行する演算器と、
前記演算部に形成され、前記演算器の演算結果を保持し、再び前記演算器の入力とすることが可能な第3のレジスタ部と、
前記第3のレジスタ部に保持された値が0かどうかを判定する0判定回路とを具備し、
外部から指定された回数を、前記演算器と前記第3のレジスタと前記0判定回路を使用して計算することで、前記回数の間、前記命令レジスタと前記プログラムカウンタの動作を止めておくことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置 A nonvolatile semiconductor memory device having a storage area and a peripheral circuit area,
A microcomputer section that is formed in the peripheral circuit area and controls the storage area;
A processor unit formed in the microcomputer unit;
An instruction storage unit for storing the instruction code, which is formed in the microcomputer unit and outputs an instruction code for the processor unit to the processor unit in response to an instruction address signal output from the processor unit;
A program counter that is formed in the processor unit and specifies an instruction code to be executed next by the processor unit;
A processor control unit that is formed in the processor unit and controls execution of the instruction code;
An instruction register formed in the processor control unit for holding and analyzing the instruction code from the instruction storage unit;
An arithmetic unit that is formed in the processor unit and performs an arithmetic operation according to the control of the processor control unit;
An arithmetic unit that is formed in the arithmetic unit and executes arithmetic operations;
A third register unit formed in the arithmetic unit, which holds an arithmetic result of the arithmetic unit and can be used as an input of the arithmetic unit again;
A 0 determination circuit for determining whether or not the value held in the third register unit is 0,
The operation of the instruction register and the program counter is stopped for the number of times by calculating the number of times designated from the outside using the arithmetic unit, the third register, and the 0 determination circuit. Nonvolatile semiconductor memory device characterized by
前記周辺回路領域に形成され、前記記憶領域を制御するマイクロコンピュータ部と、
前記マイクロコンピュータ部に形成されたプロセッサ部と、
前記マイクロコンピュータ部に形成され、前記プロセッサ部から出力される命令アドレス信号に応じて、前記プロセッサ部用の命令コードを前記プロセッサ部に出力する、前記命令コードを記憶する命令記憶装置部と、
前記プロセッサ部に形成され、前記プロセッサ部が次に実行する命令コードを指定するプログラムカウンタと、
前記プロセッサ部に形成され、前記命令コードの実行を制御するプロセッサ制御部と、
前記プロセッサ制御部に形成され、前記命令記憶装置部からの前記命令コードを保持し、解析する命令レジスタと、
前記プロセッサ部に形成され、前記プロセッサ部の制御に応じて演算を行う演算部と、
前記演算部に形成され、前記命令コードの実行内容を示すデータが格納される第4のレジスタ部と、
前記プロセッサ部に形成され、前記第4のレジスタ部に格納されたデータに応じて、前記プログラムカウンタから設定された値か前記命令レジスタから設定された値のいずれか一つを選択して、命令記憶装置部に前記命令アドレスを出力するセレクタとを具備したことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A nonvolatile semiconductor memory device having a storage area and a peripheral circuit area,
A microcomputer section that is formed in the peripheral circuit area and controls the storage area;
A processor unit formed in the microcomputer unit;
An instruction storage unit for storing the instruction code, which is formed in the microcomputer unit and outputs an instruction code for the processor unit to the processor unit in response to an instruction address signal output from the processor unit;
A program counter that is formed in the processor unit and specifies an instruction code to be executed next by the processor unit;
A processor control unit that is formed in the processor unit and controls execution of the instruction code;
An instruction register formed in the processor control unit for holding and analyzing the instruction code from the instruction storage unit;
An arithmetic unit that is formed in the processor unit and performs an operation according to the control of the processor unit;
A fourth register unit that is formed in the arithmetic unit and stores data indicating the execution content of the instruction code;
According to the data formed in the processor unit and stored in the fourth register unit, either one of a value set from the program counter or a value set from the instruction register is selected, and an instruction is selected. A non-volatile semiconductor memory device comprising a selector for outputting the instruction address in a memory device section.
前記周辺回路領域に形成され、前記記憶領域を制御するマイクロコンピュータ部と、
前記マイクロコンピュータ部に形成され、命令コードを実行するプロセッサ部と、
前記マイクロコンピュータ部に形成され、前記プロセッサ部から出力される命令アドレスに応じて、前記命令コードを前記プロセッサ部に出力する、前記命令コードを記憶する命令記憶装置部と、
前記命令記憶装置部に形成され、前記命令コードを記憶する命令記憶装置と、
前記命令記憶装置部に形成され、前記命令コードの一部を置換する置換用命令コードを記憶した命令置換回路部とを具備し、
前記命令置換回路部は、前記置換用命令コードが記憶されている場合は前記置換回路用命令コードを、前記置換改良命令コードが記憶されていない場合は前記命令コードを、前記命令アドレスに応じて、前記プロセッサ部に出力することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置 A nonvolatile semiconductor memory device having a storage area and a peripheral circuit area,
A microcomputer section that is formed in the peripheral circuit area and controls the storage area;
A processor unit that is formed in the microcomputer unit and executes an instruction code;
An instruction storage unit for storing the instruction code, which is formed in the microcomputer unit and outputs the instruction code to the processor unit in accordance with an instruction address output from the processor unit;
An instruction storage device that is formed in the instruction storage unit and stores the instruction code;
An instruction replacement circuit unit that is formed in the instruction storage unit and stores a replacement instruction code that replaces a part of the instruction code;
The instruction replacement circuit unit corresponds to the instruction code for the replacement circuit when the instruction code for replacement is stored, and the instruction code when the replacement improvement instruction code is not stored, according to the instruction address. , Output to the processor unit, a nonvolatile semiconductor memory device
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006290460A JP2008108361A (en) | 2006-10-25 | 2006-10-25 | Nonvolatile semiconductor storage device |
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JP2012178221A (en) * | 2012-05-18 | 2012-09-13 | Toshiba Corp | Semiconductor storage device |
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2006
- 2006-10-25 JP JP2006290460A patent/JP2008108361A/en active Pending
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