JP2009146555A - 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.
一般に、フラッシュメモリに代表される不揮発性半導体記憶装置には、ワード単位でメモリセルに書き込みができる自動ワード書き込み動作と、書き込み時間を短縮化するための複数ワードの書き込みを可能にする自動ページ書き込み動作がある(例えば、特許文献1参照。)。 In general, in a nonvolatile semiconductor memory device represented by a flash memory, an automatic word write operation capable of writing to a memory cell in units of words and an automatic page write enabling a plurality of words to be written to shorten the write time. There is an operation (for example, see Patent Document 1).
近年、不揮発性半導体記憶装置の大容量化に伴い、一回の自動ページ書き込み動作で書き込みできるワード数も、従来の8ワード、16ワード、32ワードから、256ワード、512ワードとすることにより、全体の書き込み時間の短縮化を図っている。 In recent years, with the increase in capacity of nonvolatile semiconductor memory devices, the number of words that can be written by one automatic page write operation has been changed from the conventional 8 words, 16 words, 32 words to 256 words, 512 words, The entire writing time is shortened.
従来の不揮発性半導体記憶装置の自動ページ書き込み動作、例えば8ワード自動ページ書き込み動作においては、まず、ページアドレスでデコードされた、4ページ分のデータがデータバッファから出力され、書き込みが行われる。先頭ページの書き込み時間が終了すると、アドレス生成回路がアドレスを+4だけ増加し、ページアドレスを次の4ページ分のデータ領域に移して、次の書き込みデータをデータバッファから読み出して、同様に書き込み動作を行う。
本発明は、自動書き込み動作時間を可及的に短縮することができる不揮発性半導体記憶装置を提供する。 The present invention provides a nonvolatile semiconductor memory device capable of reducing the automatic write operation time as much as possible.
本発明の一態様による不揮発性半導体記憶装置は、複数の不揮発性メモリセルを有するメモリセルアレイと、複数の前記不揮発性メモリセルにデータを書き込む際に、書き込み対象データを検索し、前記書き込み対象データが存在するアドレスを出力するアドレス検索回路と、前記アドレス検索回路から出力される前記アドレスに従って、前記メモリセルに前記書き込み対象データを書き込むように制御する制御回路と、を備えていることを特徴とする。 According to one embodiment of the present invention, a nonvolatile semiconductor memory device includes a memory cell array having a plurality of nonvolatile memory cells, and searches for data to be written when writing data to the plurality of nonvolatile memory cells. An address search circuit that outputs an address in which the data exists, and a control circuit that controls to write the data to be written to the memory cell according to the address output from the address search circuit. To do.
本発明によれば、自動書き込み動作時間を可及的に短縮することができる。 According to the present invention, the automatic write operation time can be shortened as much as possible.
従来、自動ページ書き込み動作においては、書き込みデータが存在しない場合、すなわち書き込みデータが無いので書き込みは行われない場合も、書き込みデータが存在するときと同様の書き込み時間だけ経過させ、その後、アドレスを+4だけ増加させる。全てのページに対して書き込みが行われた後、アドレスを、ページ書き込みを行う先頭アドレスに戻し、ベリファイ動作に移る。このベリファイ動作の場合も、書き込みのデータの有無に関わらず、アドレスの増加動作が毎回発生する。 Conventionally, in the automatic page write operation, when there is no write data, that is, when there is no write data and no write is performed, the same write time as when there is write data is passed, and then the address is set to +4 Only increase. After all the pages have been written, the address is returned to the top address where the page is written, and the verify operation is started. Also in this verify operation, an address increment operation occurs every time regardless of the presence or absence of write data.
ページ数が少ない場合、書き込みデータの有無に関わらず、全てのページアドレスのインクリメントが挿入されても、トータルの書き込み動作時間にはさほど影響が出ないが、ページ数が多くなった場合は無視できなくなり、トータルの書き込み動作時間が長くなるという問題があった。 If the number of pages is small, even if all page address increments are inserted regardless of whether there is write data, the total write operation time will not be affected so much, but if the number of pages increases, it can be ignored. There is a problem that the total write operation time becomes longer.
また、従来の自動消去動作モードにおいても、例えば消去ベリファイ動作、過消去ベリファイ動作、過消去セルの再書き込み動作で、ページアドレスの増加動作は、対象ビットの有無に関わらず、毎回発生していた。このため、トータルの消去動作時間が長くなるという問題があった。 Also in the conventional automatic erase operation mode, for example, in the erase verify operation, over-erase verify operation, and over-erase cell rewrite operation, the page address increase operation occurs every time regardless of the presence or absence of the target bit. . For this reason, there has been a problem that the total erase operation time becomes long.
出願人が見出した上記課題に対応して、本発明の実施形態を以下に図面を参照して詳細に説明する。 In response to the above-mentioned problems found by the applicant, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による不揮発性半導体記憶装置を図1に示す。本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、複数のメモリブロック2と、読み出し用センスアンプ回路12と、自動動作用センスアンプ回路14と、自動動作制御システム20と、データ制御システム30と、CE端子101と、WE端子102と、アドレス入力端子103と、同時に16ビットデータの入出力が可能なデータ入出力端子104と、を備えている。
(First embodiment)
A nonvolatile semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention is shown in FIG. The nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment includes a plurality of
メモリブロック2のそれぞれには、メモリセルアレイ4と、メモリセルアレイ4の周辺に設けられたメモリデコーダ6とが設けられている。メモリデコーダ6は、例えば、ロウデコーダ、カラムデコーダ等である。メモリセルアレイ4は、例えば4値データを記憶することのできる、マトリクス状に配列された複数のメモリセルを有している。
Each of the
本実施形態においては、不揮発性半導体記憶装置はNOR型フラッシュメモリであって、各メモリセルは、半導体基板上で互いに離間して形成されたソース領域およびドレイン領域と、上記ソース領域と上記ドレイン領域との間のチャネルとなる半導体基板の領域上に形成されたトンネル絶縁膜と、このトンネル絶縁膜上に形成されたフローティングゲートと、このフローティングゲート上に形成された電極間絶縁膜と、この電極間絶縁膜上に形成された制御ゲートとを備えている。 In the present embodiment, the nonvolatile semiconductor memory device is a NOR flash memory, and each memory cell includes a source region and a drain region formed on a semiconductor substrate so as to be separated from each other, and the source region and the drain region. A tunnel insulating film formed on the region of the semiconductor substrate serving as a channel between the floating insulating film, a floating gate formed on the tunnel insulating film, an interelectrode insulating film formed on the floating gate, and the electrode And a control gate formed on the intermediate insulating film.
制御ゲートとドレイン領域に高い正の電圧を印可し、ソース領域と半導体基板とを接地電位とすることにより、半導体基板からトンネル絶縁膜を通ってフローティングゲートに電子が注入されて蓄積され、これによりメモリセルの閾値が変化する。本実施形態においては、4値データを、閾値の低い方向から順番にデータ(11)、(10)、(00)、(01)と表す。すなわち、データ(11)は、フローティングゲートに電子が蓄積していない状態(消去状態)を表している。 By applying a high positive voltage to the control gate and the drain region and setting the source region and the semiconductor substrate to the ground potential, electrons are injected from the semiconductor substrate through the tunnel insulating film into the floating gate and accumulated. The threshold value of the memory cell changes. In the present embodiment, quaternary data is represented as data (11), (10), (00), and (01) in order from the lowest threshold value. That is, the data (11) represents a state where electrons are not accumulated in the floating gate (erased state).
自動動作制御システム20は、コマンド判定回路22と、アドレス生成回路24と、自動動作制御回路26とを備えている。
The automatic
データ制御システム30は、256ページのデータを保持することのできる第1データバッファ31と、データ変換回路32と、データ入力選択回路33と、256ページのデータ保持することができるデータ保持回路およびデータ判定回路を含む第2データバッファ34と、書き込みデータの存在するアドレスを自動検索し出力する自動アドレス検索回路35(以下、AAS回路35ともいう)と、アドレス選択回路36と、書き込みデータ多値圧縮回路37と、ベリファイデータ制御回路38と、ベリファイデータ出力デコード回路39とを備えている。
The
自動書き込み動作
次に、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置の構成および動作を、自動ページ書き込み動作を例にとって説明する。この自動ページ書き込み動作の一例として、データ(10)の書き込みとそのベリファイ、続いてデータ(00)の書き込みとそのベリファイ、最後にデータ(01)の書き込みとそのベリファイを行う制御シーケンスとして説明する。
Automatic Write Operation Next, the configuration and operation of the nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment will be described by taking an automatic page write operation as an example. As an example of this automatic page write operation, a control sequence for writing data (10) and its verification, subsequently writing data (00) and its verification, and finally writing and verifying data (01) will be described.
まず、CE端子101からチップイネーブル信号を入力し、不揮発性半導体記憶装置を起動する。自動ページ書き込み動作を行う前に、自動ページ書き込み動作が行われるメモリセルアレイ4の領域の各メモリセルは、消去状態(データ(11))になっているものとする。
First, a chip enable signal is input from the
次に、自動ページ書き込みのコマンドをアドレス端子103およびデータ入出力端子104から入力する。すると、コマンド判定回路22が自動ページ書き込み動作を認識し、自動動作制御回路26に、自動ページ書き込み動作の制御開始を通知するコマンド割り込み信号を出力する。
Next, an automatic page write command is input from the
続けて、書き込みアドレスおよび書き込みデータを、アドレス端子103およびデータ入出力端子104から入力する。すると、アドレス生成回路24では、自動動作制御回路26から入力されるアドレス制御信号により、書き込みアドレスの先頭アドレスをラッチするとともに、書き込みデータを格納する為のカラムアドレスAを、データ制御システム30の第1データバッファ31に出力する。
Subsequently, a write address and write data are input from the
書き込みデータは、コマンド入力毎にコマンド判定回路22で生成されるラッチクロックCLKAのパルスにより、入力データバスを介して、カラムアドレスAが示す第1データバッファ31の領域に送られてラッチされる。カラムアドレスAは、データラッチ毎に、自動インクリメントされる。
The write data is sent and latched to the area of the
第1データバッファ31に全てのページの書き込みデータが格納されると、アドレス生成回路24は、ページ書き込みを行う対象となるブロックアドレス、ロウアドレス、および先頭のページアドレスをカラムアドレスAに示す。第1データバッファ31には、各ページを16ビットとして、256ページのデータPage0〜Page255のデータが格納されている。
When the write data for all pages is stored in the
第1データバッファ31に格納された書き込みデータから、書き込むべきデータ(10)を検索するために、上記格納された書き込みデータがデータ変換回路32によって変換される。このデータ変換回路32によって変換されたデータが、データ入力選択回路33を介して第2データバッファ34の保持回路に格納される。このデータ変換は、以下のように行われる。
In order to retrieve the data (10) to be written from the write data stored in the
まず、書き込むべきデータ(書き込み対象データ)がデータ(10)であるので、自動動作制御回路26からデータ変換回路32に送られてくるデータパターン選択信号[1:0]は、“10”とする。なお、書き込むべきデータがデータ(00)、データ(01)である場合は、図2に示すように、データパターン選択信号[1:0]はそれぞれ“00”、“01”となる。データパターン選択信号[1:0]が“11”の場合は、後述する状態マルチ書き込みの場合である。
First, since the data to be written (data to be written) is data (10), the data pattern selection signal [1: 0] sent from the automatic
他方、第1データバッファ31から1回の転送で16ページ(256ビット)のデータ群がデータバスを介して送られ、そしてこの転送が16回行われる。すなわち、データ群Page0〜Page15が送られてきた後、データ群Page16〜Page31が送られてくる。このデータ転送が15回行われた後、最後にデータ群Page240〜Page255がデータ変換回路32に送られてくる。
On the other hand, a data group of 16 pages (256 bits) is sent from the
第1バッファ回路31から1回の転送で送られてくるデータ群のうち前半の8ページ分のデータ群を上位ビットデータ群とし、後半の8ページ分のデータ群を下位ビットデータ群とする。例えば、1回の転送で送られてくるデータ群をPage0〜Page15とすると、上位ビットデータ群はデータ群Page0〜Page7となり、下位ビットデータ群はデータ群Page8〜Page15となる。
Of the data group sent from the
そして、1回の転送で送られてくる例えば上位ビットデータ群Page0〜Page7と下位ビットデータ群Page8〜Page15におけるそれぞれの順序が同じデータの組、例えばデータPage0とデータPage8の組を「多値圧縮ペア」と呼ぶ。したがって、データPage1とデータPage9の組も多値圧縮ペアとなり、データPage2とデータPage10の組も多値圧縮ペアとなる。
For example, a set of data having the same order in the upper bit data group Page0 to Page7 and the lower bit data group Page8 to Page15, for example, a set of data Page0 and DataPage8, sent in one transfer is expressed as “multi-value compression”. Called “Pair”. Therefore, the set of
また、データPage241とデータPage249の組も多値圧縮ペアとなり、データPage248とデータPage255の組も多値圧縮ペアとなる。そして、多値圧縮ペアのうち上位ビットデータ群に含まれるデータを上位ビットデータと呼び、下位ビットデータ群にふくまれるデータを下位ビットデータと呼ぶ。 A set of the data Page 241 and the data Page 249 is also a multi-value compression pair, and a set of the data Page 248 and the data Page 255 is also a multi-value compression pair. Data included in the upper bit data group in the multi-value compression pair is referred to as upper bit data, and data included in the lower bit data group is referred to as lower bit data.
この多値圧縮ペア、例えばデータPage0とPage8は、それぞれ16ビットのデータであるから、図3に示すように、それぞれ、16個のバイナリビットIO<0>,IO<1>,・・・,IO<15>から構成されているものとする。ここで、各IO<i>(i=0,・・・,15)は、i番目の入出力端子104から入力されたバイナリビットを表している。
Since this multi-value compression pair, for example,
そして、多値圧縮ペアのうち、上位ビットデータおよび下位ビットデータの同一の入出力端子から入力されたバイナリビットを、それぞれ上位ビット(以下、UBともいう)および下位ビット(以下、LBともいう)と呼び、これらのビットを「多値圧縮ビットペア」と呼ぶ。 In the multi-value compression pair, binary bits input from the same input / output terminal of the upper bit data and the lower bit data are respectively converted into upper bits (hereinafter also referred to as UB) and lower bits (hereinafter also referred to as LB). These bits are called “multi-value compression bit pairs”.
データ変換回路32においては、データパターン選択信号が“00”、“10”の場合は図4(a)に示すように、データ変換回路32に入力されるデータ群における多値圧縮ペアの多値圧縮ビットペアを構成する上位ビットと下位ビットは、その組み合わせによって出力される多値圧縮ビットペアの上位ビットデータと下位ビットデータのビット値を換え、出力する。
In the
例えば、入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBが「0」、下位ビットLBが「0」のときは、出力する多値圧縮ビットペアの上位ビットUBは換えずに「0」、下位ビットLBは換えて「1」とする。入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBが「0」、下位ビットLBが「1」のときは、出力する多値圧縮ビットペアの上位ビットUBは換えて「1」、下位ビットLBは換えずに「1」とする。 For example, when the upper bit UB of the input multi-value compression bit pair is “0” and the lower bit LB is “0”, the upper bit UB of the output multi-value compression bit pair is not changed, but “0”, the lower bit LB Is replaced with “1”. When the upper bit UB of the input multi-value compression bit pair is “0” and the lower bit LB is “1”, the upper bit UB of the output multi-value compression bit pair is changed to “1”, and the lower bit LB is not changed. “1”.
入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBが「1」、下位ビットLBが「0」のときは、出力する多値圧縮ビットペアの上位ビットUBおよび下位ビットLBはそれぞれ換えない。また、入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBが「1」、下位ビットLBが「1」のときも、出力する多値圧縮ビットペアの上位ビットUBおよび下位ビットLBはそれぞれ換えない。 When the upper bit UB of the input multi-value compression bit pair is “1” and the lower bit LB is “0”, the upper bit UB and the lower bit LB of the output multi-value compression bit pair are not changed. Even when the upper bit UB of the input multi-value compression bit pair is “1” and the lower bit LB is “1”, the upper bit UB and the lower bit LB of the output multi-value compression bit pair are not changed.
すなわち、データパターン選択信号が“00”または“10”の場合(書き込むべきデータが(00)または(10)の場合)は、入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBおよび下位ビットLBがそれぞれ「0」および「0」のときは出力する多値圧縮ビットペアの下位ビットLBのみを「1」に換えて出力する。入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBおよび下位ビットLBがそれぞれ「0」および「1」のときは出力する多値圧縮ビットペアの上位ビットUBのみを「1」に換えて出力する。入力される多値圧縮ビットペアがその他のときは、出力する多値圧縮ビットの上位ビットUBおよび下位ビットLBは換えないで出力する。 That is, when the data pattern selection signal is “00” or “10” (when the data to be written is (00) or (10)), the upper bit UB and the lower bit LB of the input multi-value compression bit pair are respectively When “0” and “0”, only the lower bit LB of the output multi-value compression bit pair is changed to “1” and output. When the upper bit UB and lower bit LB of the input multi-value compression bit pair are “0” and “1”, respectively, only the upper bit UB of the output multi-value compression bit pair is changed to “1” and output. When the input multi-value compression bit pair is other than that, the upper bit UB and the lower bit LB of the output multi-value compression bit are output without being changed.
また、データパターン選択信号が“01”の場合は、図4(b)に示すように、データ変換回路32に入力されるデータ群の多値圧縮ペアの多値圧縮ビットペアを構成する上位ビットUBと下位ビットLBは、その組み合わせによって出力される多値圧縮ビットペアの上位ビットデータと下位ビットデータのビット値を換え、出力する。
When the data pattern selection signal is “01”, as shown in FIG. 4B, the upper bits UB constituting the multi-value compression bit pair of the multi-value compression pair of the data group input to the
すなわち、データパターン選択信号が“01”場合(書き込むべきデータが(01)の場合)は、入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBおよび下位ビットLBがそれぞれ「0」および「1」のとき、またはそれぞれ「1」および「1」のときは出力する多値圧縮ビットの上位ビットUBおよび下位ビットLBは換えないで出力する。入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBおよび下位ビットLBがそれぞれ「0」および「0」のときは出力する多値圧縮ビットペアの上位ビットUBおよび下位ビットLBを「1」に換え、入力された多値圧縮ビットペアの上位ビットUBおよび下位ビットLBがそれぞれ「1」および「0」のときは出力する多値圧縮ビットペアの上位ビットUBは換えずに「1」、下位ビットLBは「1」に換え、出力する。 That is, when the data pattern selection signal is “01” (when the data to be written is (01)), the upper bit UB and the lower bit LB of the input multi-value compression bit pair are “0” and “1”, respectively. Alternatively, when “1” and “1”, respectively, the upper bit UB and the lower bit LB of the output multi-value compression bit are output without being changed. When the upper bit UB and lower bit LB of the input multi-value compression bit pair are “0” and “0”, respectively, the upper bit UB and lower bit LB of the output multi-value compression bit pair are changed to “1”. When the upper bit UB and the lower bit LB of the multi-value compression bit pair are “1” and “0”, respectively, the upper bit UB of the output multi-value compression bit pair is not changed, and the lower bit LB is “1”. To output.
このようなデータ変換を行う理由は、後述する状態マルチ書き込み動作を実現する際にデータ(00)とデータ(10)の対象ビットの情報が必要なことと、第2データバッファ34のデータ判定回路の構成を簡略化するためである。すなわち、多値圧縮ビットペア「00」を変換後に「00」として出力すると、データ判定回路における、データ(10)とデータ(00)を区別する論理が増加するためである。
The reason for performing such data conversion is that information on the target bits of data (00) and data (10) is necessary when a state multi-write operation to be described later is realized, and the data determination circuit of the
このようにして変換されたデータは、データ入力選択回路33を介して第2データバッファ34に転送される。なお、データ入力選択回路33は、自動動作制御回路26から送られてくる経路選択信号[1:0]または信号APRG[1:0]に基づいて、第1データバッファ31からデータ変換回路32を介して転送されてくるデータ群およびベリファイデータ制御回路38から転送されてくるデータ群のいずれか一方を選択し、選択したデータ群を第2データバッファ34に転送する。
The data converted in this way is transferred to the
1回の転送で16ページ(256ビット)のデータ群がデータバスを介して送られ、そしてこの転送が16回行われる。すなわち、データ変換回路32によって変換されたデータ群Page0〜Page15が送られてきた後、データ群Page16〜Page31が送られてくる。このデータ転送が15回行われた後、最後にデータ群Page240〜Page255がデータ変換回路32から送られてくる。
A group of 16 pages (256 bits) is sent through the data bus in one transfer, and this transfer is performed 16 times. That is, after the data groups Page0 to Page15 converted by the
データ変換回路32からのデータを第2データバッファ34でラッチする場合、第2データバッファ34へのラッチアドレスは、カラムアドレスA→カラムアドレスB(AASEN=0)経由でPage0〜Page15のときカラムアドレスA[4:1]=0000、Page16〜Page31のときカラムアドレスA[4:1]=0001、Page240〜Page255のときカラムアドレスA[4:1]=1111と、インクリメントした値となる。なお、Page0〜Page15は、一回で同時ラッチされるため、A[0]はDon't Careとなる。
When the data from the
第2データバッファ34の一具体例の構成を図5に示す。第2データバッファ34は、16個のデータバッファ回路3400〜34015を備えている。各データバッファ回路340i(i=0,・・・,15)は、16個のデータ保持回路3410〜34115と、第1乃至第4データ判定回路3431,3432,3433,3434と、判定結果出力回路345と、を備えている。各データ保持回路341i(i=0,・・・,15)は16ビットのデータを保持することが可能である。
The configuration of a specific example of the
データ変換回路32から第1回目の転送で送られてきたデータ群Page0〜Page15は、データバッファ回路3400のデータ保持回路3410〜34115にそれぞれ格納される。データ変換回路32から第i(i=1,・・・,16)回目の転送で送られてきたデータ群Page(16×(i−1))〜Page(16×i−1)は、データバッファ回路340iのデータ保持回路3410〜34115にそれぞれ格納される。
なお、データバッファ回路340i(i=0,・・・,15)の選択は、アドレス選択回路36から送られてくるカラムアドレスBをデコードしたデコード信号RowDECiに基づいて行われる。データの格納は自動動作制御回路26から送られてくるラッチパルスCLKBと、制御信号UBEN1,LBEN1とに基づいて行われる。なお、図5に示すように、例えばデータバッファ回路3400のデータ保持回路3410〜3413およびデータ保持回路3418〜34111に保持されるデータ群のカラムアドレスBは、メモリセルアレイに書き込まれるべきデータのアドレス番地であって「00000」となり、データ保持回路3414〜3417およびデータ保持回路34112〜34115に保持されるデータ群のカラムアドレスBは「00001」となる。
The selection of the data buffer circuit 340 i (i = 0,..., 15) is performed based on the decode signal RowDECi obtained by decoding the column address B sent from the address selection circuit. Data is stored based on the latch pulse CLKB sent from the automatic
第1データ判定回路3431は、この第1データ判定回路3431が含まれているデータバッファ回路内のデータ保持回路3410〜3413内に保持されているデータ群に基づいて、書き込むべきデータ(すなわちデータ「0」)が存在するか否かを判定する。
The first data determination circuit 343 1 is the data to be written based on the data group held in the
第2データ判定回路3432は、この第2データ判定回路3432が含まれているデータバッファ回路内のデータ保持回路3418〜34111内に保持されているデータ群に基づいて書き込むべきデータが存在する否かを判定する。
The second data determination circuit 343 2 receives data to be written based on the data group held in the
第3データ判定回路3433は、この第3データ判定回路3433が含まれているデータバッファ回路内のデータ保持回路3414〜3417内に保持されているデータ群に基づいて書き込むべきデータが存在する否かを判定する。
The third data determination circuit 343 3 receives data to be written based on the data group held in the
第4データ判定回路3434は、この第4データ判定回路3434が含まれているデータバッファ回路内のデータ保持回路34112〜34115内に保持されているデータ群に基づいて書き込むべきデータが存在する否かを判定する。
The fourth data determination circuit 343 4 receives data to be written based on the data group held in the
各データ判定回路は判定の対象とするデータ群の各ビットが「1」のときは、書き込むべきデータはなしと判定し、ビットに「0」が存在するときの書き込むべきデータがあると判定する。 Each data determination circuit determines that there is no data to be written when each bit of the data group to be determined is “1”, and determines that there is data to be written when “0” exists in the bit.
データバッファ回路340i(i=0,・・・,15)の判定結果出力回路345は、第1データ判定回路3431の第1判定結果と制御信号UBEN2とのAND演算を行う第1のANDゲートと、第2データ判定回路3432の第2判定結果とLBEN2とのAND演算を行う第2のANDゲートと、上記第1および第2のANDゲートの出力のOR演算を行って第1判定信号HIT(2i)を出力する第1のORゲートと、第3データ判定回路3433の第3判定結果と制御信号UBEN2とのAND演算を行う第3のANDゲートと、第4データ判定回路3434の第4判定結果とLBEN2とのAND演算を行う第4のANDゲートと、上記第3および第4のANDゲートの出力のOR演算を行って第2判定信号HIT(2i+1)を出力する第2のORゲートと、を備えている。
Data buffer circuit 340 i (i = 0, ··· , 15) the decision
制御信号UBEN1、LBEN1、UBEN2、LBEN2の値と動作との関係を図6に示す。図6において、制御信号MODEVERIFYは、その値が「0」のときが書き込み動作または第1データバッファから第2データバッファにデータが転送させ、その値が「1」のときはベリファイ動作をさせる。 FIG. 6 shows the relationship between the values of the control signals UBEN1, LBEN1, UBEN2, and LBEN2 and the operation. In FIG. 6, when the value of the control signal MODEVERIFY is “0”, a write operation or data is transferred from the first data buffer to the second data buffer, and when the value is “1”, a verify operation is performed.
第1判定信号、例えば第1判定信号HIT0の値が「1」ならば、上位ビットデータ群Page0〜Page3または下位ビットデータ群Page8〜Page11に書き込みデータが存在し、その値が「0」ならば上位ビットデータ群Page0〜Page3および下位ビットデータ群Page8〜Page11に書き込みデータがないことを表している。また、第2判定信号、例えば第2判定信号HIT1の値が「1」ならば、上位ビットデータ群Page4〜Page7または下位ビットデータ群Page12〜Page15に書き込みデータが存在し、その値が「0」ならば上位ビットデータ群Page4〜Page7および下位ビットデータ群Page12〜Page15に書き込みデータがないことを表している。 If the value of the first determination signal, for example, the first determination signal HIT0 is “1”, there is write data in the upper bit data group Page0 to Page3 or the lower bit data group Page8 to Page11, and the value is “0”. This indicates that there is no write data in the upper bit data groups Page0 to Page3 and the lower bit data groups Page8 to Page11. If the value of the second determination signal, for example, the second determination signal HIT1 is “1”, write data exists in the upper bit data groups Page4 to Page7 or the lower bit data groups Page12 to Page15, and the value is “0”. Then, this indicates that there is no write data in the upper bit data groups Page4 to Page7 and the lower bit data groups Page12 to Page15.
このように構成された第2データバッファ34から、書き込むデータが存在する否かを示す判定信号HIT0〜HIT31が出力され、自動アドレス検索回路35(AAS回路35)に送られる。
From the
次に、AAS回路35を図7に示す。AAS回路35は、AASメイン回路351と、フリップフロップ352とを備えている。AASメイン回路351は、第2データバッファ34から送られてくる第1および第2判定信号HIT0〜HIT31と、自動動作制御回路26から送られてくる制御信号ADDINCENTに基づいて、出力信号AAS_Iを出力する。フリップフロップ352は制御信号ADDINCENに基づいて動作し、AASメイン回路351の出力信号AAS_IをAASアドレスとしてアドレス選択回路36に出力する。
Next, the
次に、AAS回路35の動作を説明する。第1データバッファ31から第2データバッファ34へのデータの転送が終了し、第2データバッファにおいて、データの判定が行われて第1および第2判定信号HIT0〜HIT31の値が決定されると、自動動作制御回路26からAAS回路35に制御信号AADINCENが送られるとともに、アドレス選択回路36に送られる制御信号AASENの値が「1」にされる。
Next, the operation of the
すると、AAS回路が動作するとともに、アドレス選択回路36がアドレス制御をAAS回路35から出力されるAASアドレスを選択して出力し、これによりAAS回路から出力されるAASアドレスに基づいて書き込み動作(以下、AAS書き込み動作ともいう)が行われる。
Then, the AAS circuit is operated, and the
このAASアドレスに基づいた書き込み動作のタイミング図を図8に示す。この図8に示すタイミング図においては、判定信号HIT1、HIT3、HIT31のみが書き込むデータが存在していることを示しているものする。 FIG. 8 shows a timing chart of the write operation based on the AAS address. In the timing chart shown in FIG. 8, only the determination signals HIT1, HIT3, and HIT31 indicate that there is data to be written.
制御信号ADDINCENの立ち上がりエッジで、判定信号HIT0〜HIT31に対応したアドレス(判定信号HIT1に対応するアドレスは「00001」、判定信号HIT3に対応するアドレスは「00011」)をAASアドレスに出力する。この例では、初めは、判定信号HIT1に対応するアドレス「00001」が出力される。 At the rising edge of the control signal ADDINCEN, an address corresponding to the determination signals HIT0 to HIT31 (the address corresponding to the determination signal HIT1 is “00001” and the address corresponding to the determination signal HIT3 is “00011”) is output to the AAS address. In this example, first, an address “00001” corresponding to the determination signal HIT1 is output.
AASアドレスは、アドレス選択回路36を介してカラムアドレスBとして、第2データバッファ34とメモリブロック2に出力される。第2データバッファ34に対しては、書き込みデータを出力するためのアドレス、メモリブロック2に対しては、データを書き込むアドレスを意味する。第2データバッファ34は判定信号HIT1の対応するUB側(上位ビット側)のデータPage4〜Page7、LB側(下位ビット側)のデータPage12〜Page15を出力する。
The AAS address is output to the
第2データバッファ34からの出力データは、書き込み多値データ圧縮回路37によって圧縮され、PRGデータバスを介してメモリブロック2に送られる。データ(10)の書き込みは、多値圧縮ビットペアの下位ビットLBが0のビットを、PRGデータバスに1(書き込み対象ビット)として出力し、書き込みが行われる。
The output data from the
すなわち、第2データバッファ34から1回の転送で送られてくる128ビットのデータは、多値データ圧縮回路37によって半分の64ビットに圧縮される。書き込み時間が経過後、制御信号ADDINCENの立ち上がりエッジで次の書き込みアドレスへスキップする。
That is, the 128-bit data sent from the
例えば、図8においては、判定信号HIT1に対応するAASアドレスの領域にデータ(10)の書き込みを行った後、判定信号HIT3に対応するAASアドレスへスキップし、このAASアドレスの領域にデータ(10)の書き込みを行う。その後、判定信号HIT31に対応するAASアドレスへスキップし、このASSアドレスの領域にデータ(10)を書き込む。順次書き込みを行い、書き込みデータが存在する最後のAASアドレスを出力するとき、最後のAASアドレスを実行していることを示すEND信号を、AAS回路が自動動作制御回路26に出力する。
For example, in FIG. 8, after data (10) is written in the area of the AAS address corresponding to the determination signal HIT1, the data (10) is skipped to the AAS address corresponding to the determination signal HIT3. ). Thereafter, the process skips to the AAS address corresponding to the determination signal HIT31 and writes data (10) in the area of the ASS address. When sequential writing is performed and the last AAS address in which write data exists is output, the AAS circuit outputs an END signal indicating that the last AAS address is being executed to the automatic
自動動作制御回路26は、END信号を受け取ることで、最後のアドレスの書き込み時間が経過すると、制御信号AASRSTを発生し、AAS回路35を初期化(リセット)する。制御信号AASRSTにより、判定信号HIT0〜31の値が「1」となっている一番若いアドレス、つまり、書き込みデータが存在する最初のアドレス00001を信号AAS_Iに出力し、データ(10)のベリファイのモードに移る。
By receiving the END signal, the automatic
なお、書き込み対象となるビット(メモリセル)が存在しない場合、波形図を図9に示す。 FIG. 9 shows a waveform diagram when there is no bit (memory cell) to be written.
上述の動作をするAASメイン回路351の一具体例を図10に示す。AASメイン回路351は、32個のカラムアドレスBに対応して設けられるアドレスドライバ354i(i=0,・・・,31)と、16個の判定信号デコーダ356i(i=0,・・・,15)と、33個の出力ドライバ358i(i=0,・・・,32)からなる出力ドライバ回路358と、を備えている。
A specific example of the AAS
判定信号デコーダ356i(i=0,・・・,15)は、判定信号HIT(2i)、判定信号HIT(2i+1)、および制御信号MODEVERIFYに基づいて、第1デコード信号をアドレスドライバ3542iに送出する第1デコーダ回路と、判定信号HIT(2i+1)および制御信号MODEVERIFYに基づいて第2デコード信号をアドレスドライバ3542i+1に送出する第2デコード回路と、を備えている。 The decision signal decoder 356 i (i = 0,..., 15) sends the first decode signal to the address driver 354 2i based on the decision signal HIT (2i), the decision signal HIT (2i + 1), and the control signal MODEVERIFY. A first decoder circuit for sending, and a second decode circuit for sending a second decode signal to the address driver 354 2i + 1 based on the determination signal HIT (2i + 1) and the control signal MODEVERIFY.
判定信号デコーダ356i(i=0,・・・,15)の第1デコード回路は、判定信号HIT(2i+1)および制御信号MODEVERIFYを受けNAND演算する第1のNANDゲートと、この第1のNANDゲートの出力を反転する第1のインバータと、この第1のインバータの出力および判定信号HIT(2i)を受けNOR演算するNORゲートと、このNORゲートの出力を反転する第2のインバータと、からなっている。 The first decoding circuit of the determination signal decoder 356 i (i = 0,..., 15) receives the determination signal HIT (2i + 1) and the control signal MODEVERIFY, and performs a NAND operation on the first NAND gate. A first inverter that inverts the output of the gate, a NOR gate that performs NOR operation in response to the output of the first inverter and the determination signal HIT (2i), and a second inverter that inverts the output of the NOR gate; It has become.
また、判定信号デコーダ356i(i=0,・・・,15)の第2デコード回路は、判定信号HIT(2i+1)、および制御信号MODEVERIFYの反転信号を受けNAND演算する第2のNANDゲートと、この第2のNANDゲートの出力を反転する第3のインバータと、を備えている。 The second decoding circuit of the determination signal decoder 356 i (i = 0,..., 15) has a second NAND gate that performs a NAND operation on the determination signal HIT (2i + 1) and the inverted signal of the control signal MODEVERIFY. And a third inverter for inverting the output of the second NAND gate.
各アドレスドライバ354i(i=0,・・・,31)は、1個のORゲートと、1個のフリップフロップと、第1および第2のNANDゲートと、1個のNORゲートを備えている。アドレスドライバ354i(i=0,・・・,31)のORゲートは、NORゲートの出力とフリップフロップの出力とに基づいてOR演算をし、演算結果をフリップフロップに送出する。このフリップフロップは制御信号ADDINCENに基づいて動作し、リセット信号AASRSTに基づいてリセットされる。 Each address driver 354 i (i = 0,..., 31) includes one OR gate, one flip-flop, first and second NAND gates, and one NOR gate. Yes. The OR gate of the address driver 354 i (i = 0,..., 31) performs an OR operation based on the output of the NOR gate and the output of the flip-flop, and sends the operation result to the flip-flop. The flip-flop operates based on the control signal ADDINCEN and is reset based on the reset signal AASRST.
アドレスドライバ3542i(i=0,・・・,15)の第1のNANDゲートは、フリップフロップの出力の反転した信号と、判定信号デコーダ356iの第1判定信号デコード回路の出力とに基づいてNAND演算を行い、演算結果を第2のNANDゲートおよびNORゲートのそれぞれの2つの入力端子の一方の入力端子に送出する。なお、アドレスドライバ3540のNORゲートの他方の入力端子には「0」が入力され、第2のNANDゲートは他方の入力端子には「1」が入力される。 The first NAND gate of the address driver 354 2i (i = 0,..., 15) is based on the inverted signal of the output of the flip-flop and the output of the first determination signal decoding circuit of the determination signal decoder 356 i . The NAND operation is performed, and the operation result is sent to one input terminal of each of the two input terminals of the second NAND gate and the NOR gate. Incidentally, "0" is input to the other input terminal of the NOR gate of the address driver 354 0, the second NAND gate and the other input terminal "1" is input.
また、アドレスドライバ3542i(i=1,・・・,15)の第2のNANDゲートの他方の入力端子には、アドレスドライバ3542i+1の第2のNANDゲートの出力を反転した信号が入力され、NORゲートの他方の入力端子にはアドレスドライバ3542i+1の第2のNANDゲートの出力が入力される。 Further, a signal obtained by inverting the output of the second NAND gate of the address driver 354 2i + 1 is input to the other input terminal of the second NAND gate of the address driver 354 2i (i = 1,..., 15). The output of the second NAND gate of the address driver 354 2i + 1 is input to the other input terminal of the NOR gate.
また、アドレスドライバ3542i+1(i=0,・・・,15)の第1のNANDゲートは、フリップフロップの出力の反転した信号と、判定信号デコーダ356iの第2判定信号デコード回路の出力とに基づいてNAND演算を行い、演算結果を第2のNANDゲートおよびNORゲートのそれぞれの2つの入力端子の一方の入力端子に送出する。 The first NAND gate of the address driver 354 2i + 1 (i = 0,..., 15) has an inverted signal of the output of the flip-flop and the output of the second determination signal decoding circuit of the determination signal decoder 356 i . The NAND operation is performed based on the above, and the operation result is sent to one input terminal of each of the two input terminals of the second NAND gate and the NOR gate.
また、アドレスドライバ3542i+1(i=0,・・・,15)の第2のNANDゲートの他方の入力端子には、アドレスドライバ3542iの第2のNANDゲートの出力を反転した信号が入力され、NORゲートの他方の入力端子にはアドレスドライバ3542iの第2のNANDゲートの出力が入力される。アドレスドライバ35431の第2のNANDゲートの出力を反転した信号がEND信号となる。 Further, a signal obtained by inverting the output of the second NAND gate of the address driver 354 2i is input to the other input terminal of the second NAND gate of the address driver 354 2i + 1 (i = 0,..., 15). The output of the second NAND gate of the address driver 3542i is input to the other input terminal of the NOR gate. A signal obtained by inverting the output of the second NAND gate of the address driver 354 31 is an END signal.
出力ドライバ回路358の出力ドライバ358i(i=0,・・・,31)は、アドレスドライバ354iのNORゲートの出力に基づいて駆動され判定信号HITiに対応するAASアドレスとなる信号AAS_Iを出力し、出力ドライバ35832はEND信号に基づいて駆動されAASアドレスが00000となるAAS_I信号を出力する。
The output driver 358 i (i = 0,..., 31) of the
このように構成されたAASメイン回路351の動作を図11乃至図13に示す。図11は第2データバッファ34に書き込みデータをラッチしたときの状態(一番左のブロックD出力が「1」の状態)を示し、図12は、制御信号ADDINCENの立ち上がりエッジで、次に書き込みデータがあるアドレスへスキップした例(左から3個目のブロック)を示し、図13は、制御信号ADDINCENの立ち上がりエッジで、これ以降、書き込みデータが存在するアドレスが無く、終了信号ENDを出力した状態を示している。
The operation of the AAS
これらの図からわかるように、アドレスドライバの一つが動作しているときは、他のアドレスドライバはOff状態になっている。 As can be seen from these figures, when one of the address drivers is operating, the other address drivers are in the Off state.
データ(10)のベリファイ判定動作
次に、データ(10)のベリファイ判定動作を説明する。
Data (10) Verify Determination Operation Next, the data (10) verify determination operation will be described.
データ(10)のベリファイにおいて、ベリファイ判定がOKとなるためには、書き込みデータが存在しないこと、すなわち判定信号HIT0〜HIT31のすべての値が「0」となり、END信号の値が「1」となることである。判定信号HIT0〜HIT31のすべて値が「0」になるためには、図5に示す第2データバッファ34において、下位ビット側(LB側)の全保持データが1となれば良い。
In the verification of the data (10), in order for the verification determination to be OK, there is no write data, that is, all values of the determination signals HIT0 to HIT31 are “0”, and the value of the END signal is “1”. It is to become. In order for all the values of the determination signals HIT0 to HIT31 to be “0”, all the retained data on the lower bit side (LB side) should be 1 in the
データ(10)のベリファイ判定動作は、まずAAS回路35を使用して、LB側に書き込みデータが存在する領域のみ、自動動作用センスアンプ回路14を用いてメモリセルアレイ4からデータを読み出す。この読み出されたデータは、ベリファイデータ制御回路38に送られる。ベリファイデータ制御回路38は、図1および図14に示すように、制御信号MODEEVおよび制御信号AASENによって動作し、センスアンプ回路14の出力と、第2データバッファのAASアドレスに対応する出力データとに基づいてベリファイ判定を行い、その判定結果を、入力選択回路33を介して第2データバッファ34に送出する。なお、第2データバッファの出力データは、書き込み対象ビットが0、非対象のビットが1となっている。
In the verify determination operation for data (10), first, the
ベリファイデータ制御回路38の一具体例の回路図を図15に示す。この具体例のベリファイデータ制御回路38は、書き込みベリファイ(MODEEV=「0」)のとき動作しセンスアンプ14の出力を反転するクロックドインバータ381と、センスアンプ14の出力を反転するインバータ382と、消去ベリファイ(MODEEV=「1」)のとき動作しインバータ382の出力を反転するクロックドインバータ383と、制御信号AASENおよび第2データバッファ34の出力を受けるNANDゲート384と、クロックドインバータ381および383のうちの一方の出力とNANDゲート384の出力とを受けるNORゲート385とを備えている。
A circuit diagram of a specific example of the verify
メモリブロック2における1回の書き込み動作は64ビットで行っていたのに対して、ベリファイデータ制御回路38における1回のベリファイ判定は128ビットで行う。つまり、第2判定信号HIT1(AASアドレス[4:0]=「00001」)のベリファイ判定を行う時は、第1判定信号HIT0と第2判定信号HIT1(AASアドレス[4:0]=「00000」)のメモリセル領域を1回でベリファイ判定を行っている。
While one write operation in the
ベリファイ判定されるデータをラッチしている第2データバッファ34も、AASアドレス[4:1]で制御する。つまり、ベリファイ判定時のAASアドレスのスキップは、AASアドレス[4:1]の単位でスキップしている。例えば、第1判定信号HIT0または第2判定信号HIT1の次のアドレス検索は第1判定信号HIT2または第2判定信号HIT3に対応するAASアドレスとなる。これは、図10に示すAASメイン回路351の制御信号MODEVERIFY信号=「1」で実現する。このときのAASメイン回路351の状態を図16に示す。
The
このように本実施形態においては、AAS回路35によるアドレス生成は、書き込みモードやベリファイモードごとに、可変であることが特徴である。
As described above, the present embodiment is characterized in that the address generation by the
ベリファイデータ制御回路38は図15に示したように、ベリファイ判定の対象ビット(=書き込みの対象ビット)のみ、ベリファイデータAを反転(書き込みベリファイのとき)して通過させ、書き込み非対象のビットは強制的に1としている。この理由は、自動動作用センスアンプ回路14は、書き込み対象ビットの書き込みベリファイパス(ベリファイ判定が合格)で0、ベリファイフェイル(ベリファイ判定が不合格)で1を出力し、書き込み非対象のビットは1を出力するためで、書き込み非対象のビットが書き込み対象ビットとならないように対策している。また、一度ベリファイパスしたビットは、書き込み対象ビットにならないように対策している。
As shown in FIG. 15, the verify
なお、ベリファイ動作時には、書き込みモードと同様に、最後のAASアドレスを実行する時、END信号の値が「1」となる。 During the verify operation, the value of the END signal becomes “1” when the last AAS address is executed, as in the write mode.
最後のAASアドレスのビットをベリファイ後、自動動作制御回路26は制御信号AASRSTを発生する。このとき、END信号の値が「1」であれば、データ(10)の書き込みが全てパスしたことを意味する(判定信号HITがないので、END信号の値は「1」のままとなる)。フェイルビットがある場合はEND信号の値が「0」となり、制御信号MODEVERIFYの値を「0」にセットして、再度データ(10)の書き込みを実行する。
After verifying the bit of the last AAS address, the automatic
書き込み動作とベリファイ動作を繰り返した場合のタイミング図を図17に示す。図17は、書き込み動作(判定信号HIT1、HIT3、HIT31に対応するAASアドレスのみ)を実行後、ベリファイ動作(判定信号HIT1、HIT3、HIT31に対応するAASアドレスのみ)で、判定信号HIT31に対応するAASアドレスだけフェイルした場合を示している。制御信号AASRSTが発生されると、判定信号HIT31だけ1となっているために、END=「0」、またAAS_Iは「11111」を示す。よって、再度書き込みを実行するときは、AASアドレス「11111」から実行する(図17参照)。このようにして、データ(10)の書き込み動作とベリファイ動作が行われる。 FIG. 17 shows a timing chart when the write operation and the verify operation are repeated. FIG. 17 shows a verification operation (only AAS addresses corresponding to the determination signals HIT1, HIT3, and HIT31) after execution of a write operation (only AAS addresses corresponding to the determination signals HIT1, HIT3, and HIT31) and corresponds to the determination signal HIT31. A case where only the AAS address fails is shown. When the control signal AASRST is generated, only the determination signal HIT31 is 1, so END = “0” and AAS_I indicates “11111”. Therefore, when writing is executed again, it is executed from the AAS address “11111” (see FIG. 17). In this manner, the data (10) write operation and the verify operation are performed.
データ(00)の書き込み動作とベリファイ判定
次に、データ(00)の書き込み動作とベリファイ判定を説明する。
Data (00) Write Operation and Verify Determination Next, the data (00) write operation and verify determination will be described.
データ(10)の書き込み動作およびベリファイが完了後、データ(00)の書き込み動作に移行するが、第2データバッファ34には、上位ビット側(UB側)にデータ(00)の書き込み対象ビットが記憶されているので、データパターン選択信号[1:0]を“00”にセットして、データ(10)で説明したと同様に、AAS回路35を使用して書き込み動作とベリファイ動作を行う。
After the write operation and verification of the data (10) are completed, the operation shifts to the write operation of the data (00). In the
データ(01)の書き込み動作とベリファイ
次に、データ(01)の書き込み動作とベリファイ判定を説明する。
Data (01) Write Operation and Verify Next, the data (01) write operation and verify determination will be described.
データ(01)の書き込みデータは第2データバッファ34に存在しないので、データパターン選択信号[1:0]を“01”にセットして、第1データバッファ31から第2データバッファ34にデータ転送してから、データ(10)で説明したと同様に、AAS回路35を使用して書き込み動作とベリファイ動作を行う。
Since the write data of data (01) does not exist in the
なお、本実施形態においては、第2データバッファ34は、図18に示すように、データ保持回路341の出力段に、PチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタからなるアナログスイッチ(トランスファゲート)401を備えている。
In the present embodiment, the
しかし、本実施形態の一変形例のように、書き込み動作やベリファイ動作といった異なる動作モードで、異なるデータを、同一出力バスに出力するために、第2データバッファ34は、図19に示すように、データ保持回路341の出力段に、それぞれがPチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタからなる2個のアナログスイッチ(トランスファゲート)412、414を備えていてもよい。すなわち、2ポート出力制御が行われるように構成してもよい。
However, in order to output different data to the same output bus in different operation modes such as a write operation and a verify operation as in a modification of the present embodiment, the
この場合、スイッチ412は、制御信号MODEVERIFY=「0」のとき(書き込みモードのとき)、カラムアドレスB[4:0]が示す8ページ分のデータを出力する。またスイッチ414は、制御信号MODEVERIFY=「1」のとき(ベリファイモードのとき)、カラムアドレスB[4:1]と、制御信号UBEN1=「1」の示す上位ビット側(UB側)の8ページ分のデータを出力するか、または、カラムアドレスB[4:1]と、制御信号LBEN1=「1」の示す下位ビット側(LB側)の8ページ分のデータを出力する。
In this case, the
この2ポート出力制御が行われるときの、書き込み動作とベリファイ動作における各ページと、第2データバッファの出力が送られるデータ出力バスとの関係を図20に示す。 FIG. 20 shows the relationship between each page in the write operation and verify operation and the data output bus to which the output of the second data buffer is sent when this 2-port output control is performed.
例えば、図20に示すように、Page4のデータは、書き込み時においては、データバス[0:15]に出力され、ベリファイ動作時においては、データバス[64:79]に出力される。
For example, as shown in FIG. 20, the data of
以上説明したように、本実施形態によれば、書き込み対象ビットが存在しない場合には、そのアドレスを書き込み対象ビットが存在するアドレスまでスキップするように構成されているので、自動書き込み動作時間を可及的に短縮することができる。 As described above, according to the present embodiment, when the write target bit does not exist, the address is skipped to the address where the write target bit exists, so that the automatic write operation time is allowed. It can be shortened as much as possible.
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による不揮発性半導体記憶装置を説明する。
(Second Embodiment)
Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention is described.
本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置において、状態マルチ書き込みとベリファイ動作を行う。状態マルチ書き込みは、多値記憶レベルの(10)レベルと(00)レベルを同時に書き込むモードである。第1実施形態で説明したように、データパターン選択信号[1:0]を“10”と設定して、第1データバッファ31から第2データバッファ34にデータを転送すると、第2データバッファ34の上位ビット側(UB側)には(00)レベルの書き込み対象データが、下位ビット側(LB側)には(10)レベルの書き込み対象データが格納される。
The nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment performs state multi-write and verify operations in the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment. The state multi-write is a mode in which the (10) level and the (00) level of the multilevel storage level are simultaneously written. As described in the first embodiment, when the data pattern selection signal [1: 0] is set to “10” and data is transferred from the
書き込み動作に入る前に、データパターン選択信号[1:0]を“11”(状態マルチ書き込みモード)と設定する(図2参照)。図5において、制御信号UBEN2、LBEN2の値が両方とも「1」となり、判定信号HITを生成するロジックは、(10)レベル、(00)レベルの両方の書き込み対象ビットを検索する。ここで、制御信号AASEN=「1」として、第1実施形態におけるAAS回路35によるデータ(10)の書き込みと同様の制御を行うことで、AAS回路35によるアドレススキップで(10)レベルと(00)レベルを同時に書き込むことが可能となる。
Before entering the write operation, the data pattern selection signal [1: 0] is set to “11” (state multi-write mode) (see FIG. 2). In FIG. 5, the values of the control signals UBEN2 and LBEN2 are both “1”, and the logic that generates the determination signal HIT searches for the write target bits at both the (10) level and the (00) level. Here, by setting the control signal AASEN = “1” and performing the same control as the writing of the data (10) by the
状態マルチの書き込みデータは、第2データバッファ34からの出力データを、データ多値圧縮回路37によって圧縮され、PRGデータバスを介してメモリブロック2に送られる。状態マルチ書き込みのときは、データ(10)の書き込みとして、多値圧縮ビットペアの下位ビットLBが0のビット、あるいは、データ(00)の書き込みとして、多値圧縮ビットペアの上位ビットUBが0のビットを、PRGデータバスに1(書き込み対象ビット)として出力し、多値記憶レベルの(10)レベルと(00)レベルを同時に書き込むことが可能となる。
In the state multi-write data, the output data from the
書き込み終了後に、ベリファイ動作を行う。しかし、(10)レベルと(00)レベルでは異なる閾値レベルであるため、(10)レベルのベリファイと、(00)レベルのベリファイとを別々に行う。(10)レベルのベリファイを行うときは、データパターン選択信号[1:0]を“10”と設定し、AAS回路35を使用してベリファイを行う。ここでデータパターン選択信号[1:0]が“10”と設定されているため、図5において判定信号HITの生成は、UBEN2=「0」、LBEN2=「1」となり、LB側(データ(10)側)の書き込み対象ビットが存在するアドレスのベリファイを行う。同様に、データ(00)のベリファイもデータパターン選択信号[1:0]を“00”と設定することで、UB側(データ(00)側)の書き込み対象ビットが存在するアドレスのみベリファイを行うことができる。
After the writing is completed, the verify operation is performed. However, since the (10) level and the (00) level are different threshold levels, the (10) level verification and the (00) level verification are performed separately. (10) When performing level verification, the data pattern selection signal [1: 0] is set to “10”, and verification is performed using the
動作終了の判定は、データ(10)のベリファイ、データ(00)のベリファイを実行後、データパターン選択信号[1:0]を“00”に設定し(状態マルチ書き込み)、END信号の値が「1」であれば終了する。フェイルビットが残っている場合は、再度、ベリファイ更新後の、判定信号HITから、AAS回路35によるデータ(10)、データ(00)の同時書き込みを行う。
To determine the end of the operation, after verifying the data (10) and verifying the data (00), the data pattern selection signal [1: 0] is set to “00” (status multi-write), and the value of the END signal is If “1”, the process is terminated. If the fail bit remains, data (10) and data (00) are simultaneously written by the
以上説明したように、本実施形態によれば、状態マルチ書き込み動作は、第1実施形態と同様に、書き込み対象ビットが存在しない場合には、そのアドレスを書き込み対象ビットが存在するアドレスまでスキップするように構成されているので、自動書き込み動作時間を可及的に短縮することができる。 As described above, according to the present embodiment, the state multi-write operation skips the address to the address where the write target bit exists when the write target bit does not exist as in the first embodiment. Thus, the automatic write operation time can be shortened as much as possible.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による不揮発性半導体記憶装置を説明する。
(Third embodiment)
Next, a non-volatile semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention is described.
本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置において、自動消去動作の消去ベリファイ、過消去ベリファイと過消去セルの再書き込み、および製品テストにおける消去、書き込み動作時にAAS回路35を使用したものである。
The nonvolatile semiconductor memory device according to the present embodiment is the same as the nonvolatile semiconductor memory device according to the first embodiment in the erase verify of the automatic erase operation, the over-erase verify and the over-write of the over-erased cell, and the erase and write operations in the product test. The
NOR型フラッシュメモリでは、消去状態の閾値制御が重要である。消去後のメモリセルの閾値は、0V以上に制御されている必要がある。以下、上述した構成によりこの様な閾値制御を行う方法に関して説明する。 In a NOR flash memory, threshold control of the erased state is important. The threshold value of the memory cell after erasing needs to be controlled to 0 V or more. Hereinafter, a method for performing such threshold control with the above-described configuration will be described.
第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置において、第2データバッファ34の入力側に、制御信号APRG[1:0]を入力する。制御信号APRG[1]を第2データバッファ34の入力データバスの上位ビット側(UB側(128ビット))に、入力バスからデータおよび制御信号APRG[0]を下位ビット側(LB側(128ビット))に入力する。
In the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment, the control signal APRG [1: 0] is input to the input side of the
初期設定
初期設定は次のように行われる。まず、制御信号AASEN=「0」、制御信号MODEVERIFY=「0」、データパターン選択信号[1:0]=“01”で、制御信号APRG[1:0]=“01”と設定し、第2データバッファ34でラッチを行う。このときのアドレスは自動動作制御システム20のアドレス生成回路24が生成するカラムアドレスAを使用して、順次、第2データバッファ34の全ての上位ビット(UB)側を「0」とラッチする。このとき、下位ビット(LB)側は全て「1」である。これによりラッチ完了後は、判定信号HIT0〜31は全てデータ有りの判定となっている。
Initial setting Initial setting is performed as follows. First, the control signal AASEN = “0”, the control signal MODEVERIFY = “0”, the data pattern selection signal [1: 0] = “01”, and the control signal APRG [1: 0] = “01” is set. 2. Latching is performed by the
ここで、データパターン選択信号[1:0]=“01”の設定は、メモリセルのレベルが(01)対象と言う意味では無く、ベリファイの対象ビットの有無を調べるために、第2データバッファ34のUB側の領域を使用する、と言う意味で設定している。 Here, the setting of the data pattern selection signal [1: 0] = “01” does not mean that the level of the memory cell is the (01) target, but the second data buffer is used to check the presence / absence of the verification target bit. 34 is set in the sense of using the area on the UB side.
消去ベリファイ
消去ベリファイは次のように行われる。まず、制御信号MODEEV=「1」、制御信号MODEVERIFY=「1」、制御信号AASEN=「1」として、AAS回路35からのAASアドレスを使用してベリファイを行う。消去モードにおける自動動作用センスアンプ回路14の判定結果は消去ベリファイパスで「1」、消去ベリファイフェイルで「0」を出力するので、図15に示すベリファイデータ制御回路38は、自動動作用センスアンプ回路14の出力を反転することなく、第2データバッファ34にラッチする。ここでも、第1実施形態におけるデータ(10)のベリファイ判定と第2データバッファへのラッチで説明した様に、ベリファイの対象ビットのみ判定結果をスルーし、非対象ビットは「1」を出力する。
Erase Verify Erase verify is performed as follows. First, the control signal MODEEV = “1”, the control signal MODEVERIFY = “1”, and the control signal AASEN = “1” are used to perform verification using the AAS address from the
最初の消去ベリファイは、判定信号HIT0〜31は全てデータ有りの状態なので、AAS回路35はスキップなしでAASアドレスを出力し、ベリファイが行われる。消去ベリファイフェイルビットが存在した場合(判定方法はVerify後AASRST挿入し、END信号が0ならば終了)、消去動作実行→消去ベリファイを繰り返すが、以降のベリファイからベリファイの対象ビットの存在するアドレスのみベリファイを行う。なお、消去ベリファイフェイルビットが存在しない場合は、ベリファイ後、制御信号AASRSTを発生し、END信号が0ならば終了する。
In the first erase verify, since all the determination signals HIT0 to HIT31 have data, the
過消去ベリファイと過消去セルの再書き込み
次に、過消去ベリファイと過消去セルの再書き込みを説明する。まず、初期設定の状態から、制御信号MODEEV=「0」、制御信号MODEVERIFY=「1」、制御信号AASEN=「1」として、AAS回路35からのAASアドレスを使用して過消去ベリファイを行う。過消去ベリファイでファイルビットが存在した場合、制御信号MODEEV=「0」、制御信号MODEVERIFY=「0」、制御信号AASEN=「1」で、AAS回路35からのAASアドレスを使用して書き込みを行う。
Overerase Verify and Overerase Cell Rewrite Next, overerase verify and overerase cell rewrite will be described. First, from the initial setting state, the control signal MODEEV = “0”, the control signal MODEVERIFY = “1”, and the control signal AASEN = “1” are used, and overerasure verification is performed using the AAS address from the
製品テストにおける消去、書き込み
製品テストにおける、消去動作、書き込み動作も上述したと同様に、AAS回路35を使用してアドレススキップが可能となる。この場合、テスト時間を短縮することができる。
In the product test , the erase operation and the write operation in the product test can be skipped using the
以上説明したように、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、ベリファイの対象ビットが存在しない場合には、そのアドレスをベリファイの対象ビットが存在するアドレスまでスキップするように構成されているので、製品テストにおける、消去、書き込み動作時間を可及的に短縮することができる。 As described above, also in this embodiment, as in the first embodiment, when there is no verification target bit, the address is skipped to the address where the verification target bit exists. Therefore, it is possible to shorten the erase / write operation time in the product test as much as possible.
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態による不揮発性半導体記憶装置を説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention is described.
本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置において、製品テスト時に、書き込みおよび消去後のセル閾値レベルを確認するメモリセルリードテストを行うものである。 The nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment performs a memory cell read test for confirming the cell threshold level after writing and erasing in the product test in the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment.
第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置において、図1に示すベリファイデータ出力デコードDEC回路39を使用する。
In the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment, the verify data output
まず、制御信号MODEVERIFY=「1」、制御信号AASEN=「0」、データパターン選択信号[1:0]=“01”と設定し、AASアドレスは使用せず、自動動作制御回路26のアドレス生成回路24で生成したアドレスで、メモリセルのセルリード(自動動作用センスアンプ回路14の読み出し)を行い、リード結果を第2データバッファ34に保存する。
First, the control signal MODEVERIFY = “1”, the control signal AASEN = “0”, the data pattern selection signal [1: 0] = “01” are set, the AAS address is not used, and the automatic
ここで、制御信号AASEN=「0」としているので、図15に示すベリファイデータ制御回路38は、センスアンプ14から送られてくる全ビットをスルーして第2データバッファ34に保存する。本実施形態では、一回のベリファイリードデータは128ビットなので、ベリファイリード後に、図1に示すPAGEアドレスを使用して、8ページ分のページ読み出しが可能となる。
Here, since the control signal AASEN = “0”, the verify
なお、PAGEアドレスは、アドレス端子に直結し、すなわち外部アドレス端子103から出力したいページを選択できる。同様に、ベリファイリード時のメモリセルアレイのアドレスも、外部アドレス端子103から入力したブロックアドレス、ロウアドレス、カラムアドレスBで示した番地のデータをリードする。
The PAGE address is directly connected to the address terminal, that is, a page to be output from the
ベリファイデータ出力デコード回路39の出力が送出されるベリファイページ出力バスは、データ入出力端子104から外部に出力可能である。また、ベリファイデータ出力デコード回路39の出力は、自動動作制御回路26に送ると、BIST(Built In Self Test)テストを含むチップ内部で閉じた自動動作テストでも、ページ読み出しが可能となるので、テスト時間の向上が図れる。BIST時のブロックアドレス、ロウアドレス、カラムアドレスB、およびPAGEアドレスは、自動動作制御回路26から生成される。
The verify page output bus to which the output of the verify data
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態による不揮発性半導体記憶装置を説明する。
(Fifth embodiment)
Next, a nonvolatile semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention is described.
第1乃至第4実施形態の不揮発性半導体記憶装置においては、第2データバッファ34は、64個のデータ判定回路3431〜3434と、合計で4096ビット分のデータを保持するデータ保持回路3410〜34115とを有しており、チップにおける占有面積がかなり大きい。そこで、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置においては、第2データバッファを、その占有面積を可及的に小さくした構造とした。
In the nonvolatile semiconductor memory devices of the first to fourth embodiments, the
本実施形態の不揮発性半導体記憶装置を図23に示す。本実施形態の不揮発性半導体記憶装置は、図1に示す第1実施形態の不揮発性半導体記憶装置と基本的な回路構造はほぼ同じであるが、下記の点で異なっている。 A nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment is shown in FIG. The nonvolatile semiconductor memory device of this embodiment has substantially the same basic circuit structure as the nonvolatile semiconductor memory device of the first embodiment shown in FIG. 1, but differs in the following points.
第1実施形態における、第1データバッファ31、データ変換回路32、データ入力選択回路33、および第2データバッファ34をそれぞれ、第1データバッファ31A、データ変換回路32A、データ入力回路33A、第2データバッファ34Aに置き換えるとともに、書き込みデータ多値圧縮回路37を書込みデータマスク回路40および書き込みデータ切り替え回路42に置き換え、更にセンスアンプデータマスク回路44を新たに設けた構成となっている。書込みデータマスク回路40および書き込みデータ切り替え回路42は、第2データバッファ34Aと、メモリブロック2との間に設けられ、センスアンプデータマスク回路44は自動動作用センスアンプ回路14とベリファイデータ制御回路38との間に設けられている。
In the first embodiment, the
第1データバッファ31Aは、第1実施形態の第1データバッファ31と同様に256ページのデータを保持することが可能であるが、第1データバッファ31と異なり、カラムアドレス信号Bを受ける。データ変換回路32Aは、第1データバッファ31Aから第1出力データバスを介して送られてくる256ビットのデータを変換し、変換された128ビットのデータDATAをデータ入力選択回路33Aに送るとともに、UBBデータバスを介して128ビットのUBBデータを第2データバッファ34A、書き込みデータマスク回路40、およびセンスアンプデータマスク回路44に送信する。
The
次に、本実施形態の不揮発性半導体記憶装置の構成と動作を、自動ページ書き込み動作を例にとって説明する。第1実施形態の場合と同様に、自動ページ書き込みのページ数は256ページ、メモリブロック2に一回で書き込みのできるビット数を64ビット、自動動作用センスアンプ回路14が一回で読み出しのできるビット数を128ビットとして説明する。
Next, the configuration and operation of the nonvolatile semiconductor memory device of the present embodiment will be described by taking an automatic page write operation as an example. As in the first embodiment, the number of pages for automatic page writing is 256 pages, the number of bits that can be written to the
自動ページ書き込みコマンドを入力し、書き込みデータを第1データバッファ31Aに保存するまでは、第1実施形態で説明したと同様にして行う。したがって、第1データバッファ31Aへの書き込みデータの転送が終了すると、第1データバッファ31Aには、各ページを16ビットとして、256ページのデータPage0〜Page255のデータが格納されている。
The process until the automatic page write command is input and the write data is stored in the
第1データバッファ31Aへの書き込みデータの転送の終了後、第1データバッファ31Aに格納された書き込みデータから、書き込むべきデータ(例えば、データ(10))を検索するために、上記格納された書き込みデータがデータ変換回路32Aによって変換される。このデータ変換は、以下のように行われる。
After the transfer of the write data to the
まず、書き込むべきデータがデータ(01)である場合は、自動動作制御回路26からデータ変換回路32Aに送られてくるデータパターン選択信号[1:0]は“01”となる。この場合、データ変換回路32Aは、図24(b)に示すように、多値圧縮ビットペア(01)はDATA信号の値が「0」と変換されてデータ入力選択回路33Aに送信される。このとき多値圧縮ビットペア(01)の上位ビットUBは「0」なので、図24(b)に示すように、UBの反転データであるデータUBBは「1」となり、データ変換回路32Aから、第2データバッファ34A、書き込みデータマスク回路40、およびセンスアンプデータマスク回路44に送信される。なお、この場合、他の多値圧縮ビットペア(00)、(10)、(11)はDATA信号の値が「1」と変換されてデータ入力選択回路33Aに送信される。
First, when the data to be written is data (01), the data pattern selection signal [1: 0] sent from the automatic
また、書き込むべきデータがデータ(00)またはデータ(10)である場合は、自動動作制御回路26からデータ変換回路32Aに送られてくるデータパターン選択信号[1:0]は“00”または“10”となる。この場合、データ変換回路32Aは、図24(a)に示すように、多値圧縮ビットペア(00)または(10)はそれぞれDATA信号の値が「0」と変換され出力される。なお、このとき多値圧縮ビットペア(00)または(10)の上位ビットUBはそれぞれ「0」または「1」なので、図24(a)に示すように、UBの反転データであるデータUBBはそれぞれ「1」または「0」となり、データ変換回路32Aから、第2データバッファ34A、書き込みデータマスク回路40、およびセンスアンプデータマスク回路44に送信される。なお、この場合、他の多値圧縮ビットペア(01)、(11)はDATA信号の値が「1」と変換されてデータ入力選択回路33Aに送信される。
When the data to be written is data (00) or data (10), the data pattern selection signal [1: 0] sent from the automatic
このように、データ変換回路32Aによってデータ変換を行うことで、多値圧縮ビットペアの2ビットを1ビットに圧縮し、この圧縮されたビットデータDATAが第2データバッファに送信される。したがって、32ビットの多値圧縮ペアは、データ変換回路32Aによって圧縮されて16ビットデータとなる。例えば、16ビットのデータPage0と、16ビットのデータPage8からなる32ビットの多値圧縮ペアは、データ変換回路32Aによって圧縮されて16ビットの圧縮データPage0_8となり、16ビットのデータPage1と、16ビットのデータPage9からなる32ビットの多値圧縮ペアは、データ変換回路32Aによって圧縮されて16ビットの圧縮データPage1_9となる。同様に、iを0〜7までの整数とすると、16ビットのデータPage(i)と、16ビットのデータPage(i+8)からなる32ビットの多値圧縮ペアは、データ変換回路32Aによって圧縮されて16ビットの圧縮データPage(i)_(i+8)となる。また、データ変換回路32Aでは上位ビットUBの反転信号であるUBBデータも出力し、第2データバッファ34A、書き込みデータマスク回路40、およびセンスアンプデータマスク回路44に送信される。
Thus, by performing data conversion by the
データ入力選択回路33Aは、自動動作制御回路26から送られてくる経路選択信号[1:0]または信号APRG[1:0]に基づいて、データ変換回路32Aによって変換された128ビットのデータ群DATAおよびベリファイデータ制御回路38から転送されてくるデータ群のいずれか一方を選択し、選択したデータ群を第2データバッファ34Aに転送する。
The data input selection circuit 33A is a 128-bit data group converted by the
次に、本実施形態に係る第2データバッファ34Aについて説明する。この第2データバッファ34Aの回路の一具体例を図25に示す。この具体例の第2データバッファ34Aは、第1乃至第4データマスク回路4021〜4024と、第1乃至第4データ判定回路4041〜4044と、16個のデータバッファ回路4200〜42015と、16個の判定結果出力回路4400〜44015とを備えている。各データバッファ回路420i(i=0,1,・・・,15)は、8個のデータ保持回路4220〜4227を有している。データ保持回路422i(i=0,1,・・・,7)は、データ変換回路32Aによって圧縮された16ビットの圧縮データPage(i)_(i+8)を保持する。各判定結果出力回路440i(i=0,1,・・・,15)は、それぞれが1ビットのデータを保持する4個のデータ保持回路HIT10_0、HIT0X_0、HIT10_1、HIT0X_1と、ロジック回路442とを備えている。
Next, the
次に、この第2データバッファ34Aの構成と動作を説明する。
Next, the configuration and operation of the
データ変換回路32Aからデータ入力選択回路33Aを介して、第2データバッファ34Aに一回の転送で、16ビットの圧縮データが8個からなる圧縮データ群Page0_8、Page1_9、Page2_10、Page3_11、Page4_12、Page5_13、Page6_14、Page7_15が転送され、それぞれデータ保持回路4220、4221、4222、4223、4224、4225、4226、4227に保持される。なお、第i(i=1,・・・,16)回目の転送による上記圧縮データ群Page0_8、Page1_9、Page2_10、Page3_11、Page4_12、Page5_13、Page6_14、Page7_15は、データバッファ回路420iのデータ保持回路4220、4221、4222、4223、4224、4225、4226、4227に保持される。なお、本実施形態では、8組の圧縮データ群Page0_8、Page1_9、Page2_10、Page3_11、Page4_12、Page5_13、Page6_14、Page7_15の中、4組の圧縮データ群Page0_8、Page1_9、Page2_10、Page3_11を上位圧縮データ群と呼び、残りの4組の圧縮データ群Page4_12、Page5_13、Page6_14、Page7_15を下位圧縮データ群と呼ぶ。
A single
各回のデータ転送時に、第1乃至第4データマスク回路4021〜4024と、第1乃至第4データ判定回路4041〜4044で書き込みデータの有無を調べる。
At each data transfer, the first to fourth
第1データマスク回路4021は、上位圧縮データ群の64ビットデータの各データDATAと、このデータDATAに対応するデータUBBとに基づいて、上位圧縮データ群中に書き込むべきデータ(10)があるか否か、すなわち上位圧縮データ群の元の多値圧縮ペア中に多値圧縮ビットペアが(10)となるものがあるか否かを決定する。この第1データマスク回路4021には、データDATAと、データUBBとが対となる64ビット対が入力され、この入力された64ビット対中、DATA=0かつUBB=0となるビット対の場合にのみ、対応する出力ビットを「0」として出力し、それ以外のビット対の場合には対応する出力ビットを「1」として出力する。したがって、第1データマスク回路4021においては、書き込むべきデータが(10)がある場合に「0」を出力し、書き込むべきデータが(10)以外の場合は、マスクして「1」を出力する。
The first
同様に、第2データマスク回路4022は、下位圧縮データ群の64ビットデータの各データDATAと、このデータDATAに対応するデータUBBとに基づいて、下位圧縮データ群中に書き込むべきデータ(10)があるか否かを決定する。この第2データマスク回路4022は、第1データマスク回路4021と同様に、データDATAと、データUBBとが対となる64ビット対が入力され、この入力された64ビット対中、DATA=0かつUBB=0となるビット対の場合にのみ、対応する出力ビットを「0」として出力し、それ以外のビット対の場合には対応する出力ビットを「1」として出力する。したがって、第2データマスク回路4022においては、書き込むべきデータ(10)がある場合に「0」を出力し、書き込むべきデータが(10)以外の場合は、マスクして「1」を出力する。
Similarly, the second
第3データマスク回路4023は、上位圧縮データ群の64ビットデータの各データDATAと、このデータDATAに対応するデータUBBとに基づいて、上位圧縮データ群中に書き込むべきデータ(00)または(01)があるか否かを決定する。この第3データマスク回路4023には、データDATAと、データUBBとが対となる64ビット対が入力され、この入力された64ビット対中、DATA=0かつUBB=1となるビット対の場合にのみ、対応する出力ビットを「0」として出力し、それ以外のビット対の場合には対応する出力ビットを「1」として出力する。したがって、第1データマスク回路4021においては、書き込むべきデータ(00)または(01)がある場合に「0」を出力し、書き込むべきデータが(00)または(01)以外の場合は、マスクして「1」を出力する。
Third data mask
第4データマスク回路4024は、下位圧縮データ群の64ビットデータの各データDATAと、このデータDATAに対応するデータUBBとに基づいて、下位圧縮データ群中に書き込むべきデータ(00)または(01)があるか否かを決定する。この第4データマスク回路4024は、第3データマスク回路4023と同様に、データDATAと、データUBBとが対となる64ビット対が入力され、この入力された64ビット対中、DATA=0かつUBB=1となるビット対の場合にのみ、対応する出力ビットを「0」として出力し、それ以外のビット対の場合には対応する出力ビットを「1」として出力する。したがって、第1データマスク回路4021においては、書き込むべきデータ(00)または(01)がある場合に「0」を出力し、書き込むべきデータが(00)または(01)以外の場合は、マスクして「1」を出力する。
Fourth data mask
第1データ判定回路4041は、第1データマスク回路4021の64ビットの出力に基づいて、書き込みデータが有るか否かを判定する。書き込みデータが有る場合すなわち第1データマスク回路4021の出力である64ビット中に「0」となるビットが1つでもある場合には第1判定結果として「1」を出力し、ない場合すなわち第1データマスク回路4021の出力である64ビットが全て「1」である場合には第1判定結果として「0」を出力し、この第1判定結果をデータ保持回路HIT10_0に送り、保持させる。
The first
第2データ判定回路4042は、第2データマスク回路4022の64ビットの出力に基づいて、書き込みデータが有るか否かを判定する。書き込みデータが有る場合すなわち第2データマスク回路4022の出力である64ビット中に「0」となるビットが1つでもある場合には第2判定結果として「1」を出力し、ない場合すなわち第2データマスク回路4022の出力である64ビットが全て「1」である場合には第2判定結果として「0」を出力し、この第2判定結果をデータ保持回路HIT10_1に送り、保持させる。
Second
第3データ判定回路4043は、第3データマスク回路4023の64ビットの出力に基づいて、書き込みデータが有るか否かを判定する。書き込みデータが有る場合すなわち第3データマスク回路4023の出力である64ビット中に「0」となるビットが1つでもある場合には第3判定結果として「1」を出力し、ない場合すなわち第3データマスク回路4023の出力である64ビットが全て「1」である場合には第3判定結果として「0」を出力し、この第3判定結果をデータ保持回路HIT0X_0に送り、保持させる。
Third
第4データ判定回路4044は、第4データマスク回路4024の出力に基づいて、書き込みデータが有るか否かを判定する。書き込みデータが有る場合すなわち第4データマスク回路4024の出力である64ビット中に「0」となるビットが1つでもある場合には第4判定結果として「1」を出力し、ない場合すなわち第4データマスク回路4023の出力である64ビットが全て「1」である場合には第4判定結果として「0」を出力し、この第4判定結果をデータ保持回路HIT0X_1に送り、保持させる。
Fourth
なお、データ保持回路HIT10_0、HIT10_1、HIT0X_0、HIT0X_1に判定結果を保持するタイミングはデータを各データ保持回路422i(i=0,1,・・・,7)に保持するタイミングと同じタイミングで行う。 The timing for holding the determination result in the data holding circuits HIT10_0, HIT10_1, HIT0X_0, and HIT0X_1 is the same as the timing for holding the data in each data holding circuit 422 i (i = 0, 1,..., 7). .
各判定結果出力回路440i(i=0,・・・,15)のロジック回路442は第1乃至第6のNORゲートを有している。第1のNORゲートはデータ保持回路HIT10_0に保持された第1判定結果と、信号PRGPTN1XBとに基づいてNOR演算を行う。第2のNORゲートはデータ保持回路HIT0X_0に保持された第3判定結果と、信号PRGPTNN10とに基づいてNOR演算を行う。第3のNORゲートは、第1および第2のNORゲートの出力に基づいてNOR演算を行い、判定信号HIT(2i)を出力する。第4のNORゲートはデータ保持回路HIT10_1に保持された第2判定結果と、信号PRGPTN1XBとに基づいてNOR演算を行う。第5のNORゲートはデータ保持回路HIT0X_1に保持された第4判定結果と、信号PRGPTNN10とに基づいてNOR演算を行う。第6のNORゲートは、第4および第5のNORゲートの出力に基づいてNOR演算を行い、判定信号HIT(2i+1)を出力する。なお、
全てのデータが第1データバッファ31Aから第2データバッファ34Aに転送されると、データパターン選択信号[1:0]が“10”の場合は信号PRGPTN10が「1」、信号PRGPTN1XBが「0」となり、データ保持回路HIT10_0、HIT10_1の出力、つまり、データ“10”となる箇所の判定結果が判定信号HIT0〜HIT31に現れる。また、データパターン選択信号[1:0]が“00”または“01”の場合は、信号PRGPTN10が「0」、信号PRGPTN1XBが「1」となり、データ保持回路HIT0X_0、HIT0X_1の出力、つまり、データ“00”またはデータ“01”となる箇所の判定結果が判定信号HIT0〜HIT31に現れる。なお、判定信号HIT0〜HIT31は書き込みデータ有りで「1」となる。
The
When all the data is transferred from the
状態マルチ書き込み動作時は、書き込み動作に入る前に、データパターン選択信号[1:0]を“11”(状態マルチ書き込みモード)と設定する。この場合、図25に示す信号PRGPTN10が「0」、信号PRGPTN1XBが「0」となり、判定信号HIT0〜HIT31を生成するロジックは、データ保持回路HIT10_0、HIT10_1、HIT0X_0、HIT0X_1の書き込み対象ビットを検索することによって行う。 In the state multi-write operation, the data pattern selection signal [1: 0] is set to “11” (state multi-write mode) before entering the write operation. In this case, the signal PRGPTN10 shown in FIG. 25 is “0” and the signal PRGPTN1XB is “0”, and the logic that generates the determination signals HIT0 to HIT31 searches the write target bits of the data holding circuits HIT10_0, HIT10_1, HIT0X_0, and HIT0X_1. By doing.
第2データバッファの出力データは書き込みデータマスク回路40に入力される。この書き込みデータマスク回路40の一具体例を図26に示す。この書き込みデータマスク回路40は、第1乃至第4のNANDゲート401〜404を備えている。第1のNANDゲート401は、信号PRGPTN10と、上位ビットUBの反転信号UBBとに基づいてNAND演算を行う。第2のNANDゲート402は、信号UBBの反転値UBと、信号PRGPTN00とに基づいてNAND演算を行う。第3のNANDゲート403は、第1および第2のNANDゲートの出力に基づいてNAND演算を行う。第4のNANDゲート403は、第3のNANDゲートの出力の反転値と、第2データバッファ34Aの出力とに基づいてNAND演算を行い、演算結果を書き込みデータ切り替え回路42に送出する。
The output data of the second data buffer is input to the write
書き込みデータマスク回路40では、データパターン選択信号[1:0]が“10”の場合の場合)、信号PRGPTN10が「1」、信号PRGPTN00が「0」になり、信号UBBが「1」の場合に書き込みデータ切り替え回路42への出力を「1」にマスクする。また、データパターン選択信号[1:0]が“00”の場合、信号PRGPTN10が「0」、信号PRGPTN00が「1」になり、信号UBBが「0」の場合に書き込みデータ切り替え回路42への出力を「1」にマスクする。これにより、例えばデータパターン選択信号[1:0]が“10”の場合、第2データバッファ34Aには多値圧縮ペアが(00)の箇所も「0」となっているが、信号UBBが「1」なので、書き込みデータ切り替え回路42への出力は「1」にマスクされる。データパターン選択信号[1:0]が“10”、“00”以外の場合は、信号UBBの値によらず第2データバッファ34Aの出力データがそのまま書き込みデータ切り替え回路42へ出力される。したがって、書き込みデータマスク回路40においては、第2データバッファ34Aに保持されたデータ中に、データ(10)、(00)、(01)のいずれかの書き込み対象データが存在する場合にのみ、データ「0」を出力し、存在しない場合には「1」を出力する。信号PRGPTN1XB、信号PRGPTN10、信号PRGPTN00のデコード値を図27に示す。すなわち、書き込みデータマスク回路40は、書き込み対象ビットの場合には「0」を出力する。
In the write
書き込みデータ切り替え回路42は、書き込みデータマスク回路40の出力データ(128ビット)の上位ビット(第1乃至第64ビット)と下位ビット(第65ビット乃至第124ビット)とを切り替える。カラムアドレスB[0]が「0」の場合は下位ビット側の「0」のビットを、「1」の場合は上位ビット側の「0」のビットをPRGデータバスに「1」(書き込み対象ビット)として出力し、書き込みを行う。すなわち、書き込み対象データが存在する場合にのみ、書き込みが行われる。書き込みデータ切り替え回路42は、書き込み対象ビットの場合には「1」を出力する。
The write
書き込み終了後のベリファイ動作は、異なる閾値レベルを判定するため、各レベルのベリファイを別々に行う。センスアンプデータマスク回路44の一具体例を図29に示す。このセンスアンプデータマスク回路44は、NANDゲート441と、ANDゲート442とを備えている。NANDゲート441は、信号PGRTN10と、信号UBBとに基づいてNAND演算を行い、演算結果をANDゲート442に送出する。ANDゲート442は、NANDゲート441の出力と、センスアンプ14の出力とに基づいて、AND演算を行い、演算結果をベリファイデータ制御回路38に送出する。データパターン選択信号[1:0]が“10”の場合、信号PRGPTN10が「1」になり信号UBBが「1」(多値圧縮ペアが“00”、“01”)の場合、センスアンプ回路14の出力によらず、「0」を出力する。これにより、“10”レベルをベリファイした場合に、第2データバッファ34Aの多値圧縮ペアが“00”となる箇所のデータを破壊しないことを実現する。
In the verify operation after the end of writing, verify of each level is performed separately in order to determine different threshold levels. A specific example of the sense amplifier data mask
以上説明した本実施形態の第2データバッファ34Aの処理動作を図30に示し、第1乃至第4実施形態の第2データバッファ34の処理動作を図31に示す。図30からわかるように、本実施形態においては、第1データバッファ31Aから送出されたデータは、データ変換回路32Aによって多値圧縮されて変換され、多値圧縮ビットペアの2ビットを1ビットに圧縮して第2データバッファ34Aに送られる。そして、この変換されたデータは第2データバッファ34Aにおいて、ラッチされると同時にデータの判定が行われる。ラッチされたデータは、図示しない書き込みデータマスク回路40(図23参照)を介して書き込みデータ出力回路42に送出される。一方、第2データバッファ34Aにおいて、データ判定された後は、この判定結果に基づいて判定信号HITが出力され、AAS回路35に送出される。
The processing operation of the
これに対して、図31からわかるように、第1乃至第4実施形態においては、第1データバッファ31から送出されたデータは、データ変換回路32によって多値圧縮されて変換され、多値圧縮ビットペアが圧縮されずに2ビットのまま、第2データバッファ34に送られる。この変換されたデータは第2データバッファ34において、まずラッチされる。その後、このラッチされたデータはデータ出力される。一方、上記ラッチされたデータは、第2データバッファ34において、データ判定され、この判定結果に基づいて判定信号HITが出力され、AAS回路35に送出される。
On the other hand, as can be seen from FIG. 31, in the first to fourth embodiments, the data sent from the
以上説明したように、本実施形態は、データ変換回路32Aによって多値圧縮ペアの2ビットを1ビットに圧縮することで、第2データバッファ34Aにおける各データバッファ回路420i(i=0,・・・,15)のサイズ(128ビット)を、第1乃至第4実施形態の第2データバッファ34の各データバッファ回路のサイズ(256ビット)の半分にすることができる。更に、第1乃至第4実施形態においては、各データバッファ回路420i(i=0,・・・,15)に対して1組の第1乃至第4データ判定回路を設けていたが、本実施形態においては、共通にして用いている。このため、第1乃至第4実施形態に比べて、本実施形態の第2データバッファの面積を小さくすることができる。
As described above, in the present embodiment, each data buffer circuit 420 i (i = 0,...) In the
また、本実施形態も、第1乃至第4実施形態と同様に、書き込み対象ビットが存在しない場合には、そのアドレスを書き込み対象ビットが存在するアドレスまでスキップするように構成されているので、自動書き込み動作時間を可及的に短縮することができる。 As in the first to fourth embodiments, this embodiment is also configured to skip the address to the address where the write target bit exists when there is no write target bit. The write operation time can be shortened as much as possible.
(応用例)
以下、上記各実施例で述べた構成および機能を有するNOR型フラッシュメモリ100を半導体チップに搭載した一例について説明する。
(Application example)
Hereinafter, an example in which the NOR
図21は、応用例に係るNOR型フラッシュメモリ100を備えた半導体チップ(マルチ・チップ・パッケージ:MCP(Multi Chip Package))1000の一例を示す断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor chip (multi-chip package: MCP) 1000 including a NOR
図21に示すように、半導体チップ1000は、基板1001上に順次積層されたNAND型フラッシュメモリ1002、スペーサ1003、NOR型フラッシュメモリ100、スペーサ1004、PSRAM(Pseudo Static Random Access Memory)1005、およびコントローラ1006を同一パッケージ内に搭載している。
As shown in FIG. 21, a
NAND型フラッシュメモリ1002は、例えば、多値データの記憶が可能な複数のメモリセルを有している。また、半導体チップ1000において、PSRAMに換えて、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)を用いた構成であっても良い。
The
上記メモリのうち、メモリシステムによる用途により、NAND型フラッシュメモリ1002は、例えば、データ格納用メモリとして使用される。また、NOR型フラッシュメモリ100は、例えば、プログラム格納用メモリとして使用される。また、PSRAM1005は、例えば、ワーク用メモリとして使用される。
Among the above memories, the
コントローラ1006は、主としてNAND型フラッシュメモリ1002に対するデータ入出力制御、データ管理を行う。コントローラ1006は、ECC訂正回路(図示せず)を有しており、データを書き込む際には誤り訂正符合(ECC)付加し、読み出す際にも誤り訂正符号の解析・処理を行う。
The
NAND型フラッシュメモリ1002、NOR型フラッシュメモリ100、PSRAM1005、およびコントローラ1006は、ワイヤ1007により基板1001にボンディングされている。
The
基板1001の裏面に設けられた各半田ボール1008は、それぞれワイヤ1007に電気的に接続されている。パッケージ形状としては、例えば、各半田ボール1008が二次元的に配置された表面実装型のBGA(Ball Grid Array)が採用される。
Each
なお、実施例1におけるECC訂正回路11は、既述のようにNOR型フラッシュメモリ100内に設けられてもよく、または、コントローラ1006内に設けられていても良い。この場合、NAND型フラッシュメモリ1002とECC訂正回路を共用しても良いし、NAND型フラッシュメモリ1002とNOR型フラッシュメモリ100とで、それぞれ異なるECC訂正回路を有していても良い。また、ECC訂正回路11は、コントローラ1002の外部に独立して設けられていても良い。
The
次に、上記半導体チップ1000を、電子機器の一例である携帯電話に適用する場合について説明する。
Next, a case where the
図22は、半導体チップ1000を内部に実装する携帯電話を示す図である。図22に示すように、携帯電話2000は、メイン画面2001を有する本体上部2002と、キーパッド2003を有する本体下部2004と、を備えている。この携帯電話2000には、半導体チップ1000が搭載される。
FIG. 22 is a diagram showing a mobile phone in which the
携帯電話2000に搭載されたCPU(図示せず)は、半導体チップ1000にインターフェイス(図示せず)を介してアクセスし、データ等の転送を行うようになっている。
A CPU (not shown) mounted on the
携帯電話2000は、例えば、NAND型フラッシュメモリ1002をユーザデータの格納領域として、NOR型フラッシュメモリ100をファームウェア等のプログラム格納領域として使用する。
The
この様なメモリシステムにおいて、NOR型フラッシュメモリ100には、高速な書き込み動作が要求される。また一方で、アプリケーションソフトの高機能化に伴い、格納すべきプログラムのデータ量も増大傾向にある。
In such a memory system, the NOR
応用例に係るNOR型フラッシュメモリ100は、上述したように、多値データを記憶可能なメモリセルを設け、また、書き込み対象ビットが存在しない場合には、そのアドレスを書き込み対象ビットが存在するアドレスまでスキップするように構成されていることで、上記2つの課題を共に解決することが可能である。
As described above, the NOR
なお、半導体チップ1000は、上記携帯電話以外にも、パーソナルコンピュータ、デジタルスチルカメラ、PDA等の各種電子機器に適用することができる。
Note that the
2 メモリブロック
4 メモリセルアレイ
6 メモリデコーダ
12 読み出し用センスアンプ回路
14 自動動作用センスアンプ回路
20 自動動作制御システム
22 コマンド判定回路
24 アドレス生成回路
26 自動動作制御回路
30 データ制御システム
31 第1データバッファ
31A 第1データバッファ
32 データ変換回路
32A データ変換回路
33 入力選択回路
34 第2データバッファ
34A 第2データバッファ
35 自動アドレス検索回路(AAS回路)
36 アドレス選択回路
37 書き込みデータ多値圧縮回路
38 ベリファイデータ制御回路
39 ベリファイデータ出力デコード回路
40 書き込みデータマスク回路
42 書き込みデータ切り替え回路
44 センスアンプデータマスク回路
1000 半導体チップ
1001 基板
1002 NAND型フラッシュメモリ
1003、1004 スペーサ
1005 PSRAM
1006 コントローラ
1007 ワイヤ
1008 半田ボール
2000 携帯電話
2001 メイン画面
2002 本体上部
2003 キーパッド
2004 本体下部
2
36
1006
Claims (9)
複数の前記不揮発性メモリセルにデータを書き込む際に、書き込み対象データを検索し、前記書き込み対象データが存在するアドレスを出力するアドレス検索回路と、
前記アドレス検索回路から出力される前記アドレスに従って、前記メモリセルに前記書き込み対象データを書き込むように制御する制御回路と、
を備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。 A memory cell array having a plurality of nonvolatile memory cells;
An address search circuit that searches for write target data and outputs an address where the write target data exists when writing data to the plurality of nonvolatile memory cells;
A control circuit for controlling to write the write target data in the memory cell according to the address output from the address search circuit;
A non-volatile semiconductor memory device comprising:
前記アドレス検索回路は、前記データバッファの判定結果に基づいて、前記書き込み対象データが存在する前記アドレスを出力することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 A data buffer that holds input data and has a determination function for determining whether or not the data to be written exists in the input data;
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the address search circuit outputs the address where the write target data exists based on a determination result of the data buffer.
前記書き込み対象データに応じて、前記第1データバッファに保持された入力データを変換するデータ変換回路と、
前記データ変換回路によって変換された入力データを保持するとともに、この保持した入力データ中に前記書き込み対象データが存在するか否かを判定する判定機能を有している第2データバッファと、を更に備え、
前記アドレス検索回路は、前記第2データバッファの判定結果に基づいて、前記書き込み対象データが存在する前記アドレスを出力することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 A first data buffer for holding input data;
A data conversion circuit for converting input data held in the first data buffer according to the write target data;
A second data buffer that holds the input data converted by the data conversion circuit and has a determination function for determining whether or not the data to be written exists in the held input data; Prepared,
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the address search circuit outputs the address where the write target data exists based on a determination result of the second data buffer.
前記書き込み対象データに応じて、前記第1データバッファに保持された入力データを多値圧縮して変換し、この変換されたデータを更に半分に圧縮した第1圧縮データと、残りの半分である第2圧縮データとを出力するデータ変換回路と、
前記データ変換回路から出力される前記第1圧縮データを保持するとともに、前記第1圧縮データ中に前記書き込み対象データが存在するか否かを判定する判定機能を有している第2データバッファと、を更に備え、
前記アドレス検索回路は、前記データバッファの判定結果に基づいて、前記書き込み対象データが存在する前記アドレスを出力することを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置。 A first data buffer for holding input data;
According to the data to be written, the input data held in the first data buffer is converted by multi-value compression and converted, and the converted data is further compressed in half and the remaining half. A data conversion circuit for outputting the second compressed data;
A second data buffer that holds the first compressed data output from the data conversion circuit and has a determination function for determining whether or not the write target data exists in the first compressed data; Further comprising
2. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the address search circuit outputs the address where the write target data exists based on a determination result of the data buffer.
前記書き込みデータマスク回路の出力と、前記アドレス探索回路から出力されるアドレスに基づいて書き込みが行われることを特徴とする請求項6記載の不揮発性半導体記憶装置。 Based on the data pattern signal indicating the type of the write target data, the first compressed data held in the second data buffer, and the second compressed data output from the data conversion circuit, the second data A write data mask circuit that outputs without masking when the first compressed data held in the buffer is the write target data, and masks and outputs when the data is the write target data;
7. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, wherein writing is performed based on an output of the write data mask circuit and an address output from the address search circuit.
前記ベリファイ用センスアンプの出力と、前記第2圧縮データと、前記データパターン信号と、に基づいて、ベリファイ判定の対象ビットが存在しないデータの場合のみベリファイが行われないように、前記ベリファイ用センスアンプの出力をマスクするセンスアンプデータマスク回路と、
を備えていることを特徴とする請求項6または7に記載の不揮発性半導体記憶装置。 A verify sense amplifier for performing verify read;
Based on the output of the verify sense amplifier, the second compressed data, and the data pattern signal, the verify sense is performed so that verification is not performed only in the case of data that does not have a target bit for verify determination. A sense amplifier data mask circuit for masking the output of the amplifier;
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6, further comprising:
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