JP2014029757A - 不揮発性メモリセル、およびこの不揮発性メモリセルを備えた不揮発性メモリ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】不揮発性記憶部12Aは、揮発性記憶部11のフリップフロップを構成するインバータINV1およびINV2の各々の出力ノード間に直列に介挿された抵抗変化型素子R1、スイッチTwおよび抵抗変化型素子R2を有する。低電位側電源電圧VSSが供給される低電位側電源ノードと抵抗変化型素子R1およびスイッチTwの共通接続点との間にキャパシタC1が、低電位側電源ノードと抵抗変化型素子R2およびスイッチTwの共通接続点との間にはキャパシタC2が介挿されている。ストア時にはスイッチTwをONにし、リコール時には、スイッチTwをOFFにしてフリップフロップの高電位側電源ノードの電圧を0から電圧VDCまで立ち上げる。
【選択図】図1
Description
特許文献2および特許文献3には、所謂クロスポイント型メモリについての開示がある。特許文献2および特許文献3に開示の抵抗変化型メモリでは、1つの抵抗素子のみでメモリセルが構成されており、メタル配線以降の後工程(BEOL:Back End Of Line)においてその形成が実現される。
以下、このSNMへの悪影響について説明する。
ことを特徴とする不揮発性メモリセル、を提供する。
(A:第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の不揮発性RAMの不揮発性メモリセル10Aの構成例を示す回路図である。この不揮発性メモリセル10Aは、揮発性記憶部11と、不揮発性記憶部12Aとを有する。揮発性記憶部11は、通常のSRAMにおいて揮発性メモリセルとして用いられるものと同様の構成を有している。より具体的には、揮発性記憶部11は、Pチャネル電界効果トランジスタ(以下、「電界効果トランジスタ」を単に「トランジスタ」と略記する)P1およびNチャネルトランジスタN1からなるインバータINV1と、PチャネルトランジスタP2およびNチャネルトランジスタN2からなるインバータINV2と、トランスファーゲートとしてのNチャネルトランジスタTa1およびTa2を有している。ここで、インバータINV1およびINV2は、互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号としており、フリップフロップを構成している。このフリップフロップは、当該揮発性記憶部11の専用電源電圧(以下、メモリセル電圧)として高電位側電圧VDCを供給するための第1の電源ノードと低電位側電源電圧VSSを供給するための第2の電源ノードとの間に介挿されている。NチャネルトランジスタTa1は、インバータINV1の出力ノードV1とビット線BLとの間に介挿されている。また、NチャネルトランジスタTa2は、インバータINV2の出力ノードV2とビット線BLBとの間に介挿されている。NチャネルトランジスタTa1およびTa2の各々のゲートは行選択線WLに接続されている。NチャネルトランジスタTa1およびTa2は、行選択線WLが選択状態(行選択線WLに選択レベルの電圧(本実施形態では、1.2V)が印加された状態)になることによりONとなる。これにより、ビット線BLおよびBLBを介した揮発性記憶部11のフリップフロップへのデータの書き込みと、揮発性記憶部11のフリップフロップからビット線BLおよびBLBへのデータの読み出しが可能になる。
図3は本発明の第2実施形態の不揮発性メモリセル10Bの構成例を示す回路図である。
図3では図1と同一の構成要素には同一の符号が付されている。図3と図1とを対比すれば明らかなように、不揮発性メモリセル10Bの構成は不揮発性記憶部12Aに代えて不揮発性記憶部12Bを設けた点が不揮発性メモリセル10Aの構成と異なる。そして、本実施形態の不揮発性記憶部12Bでは、抵抗変化型素子R1とキャパシタC1がノードV1とメモリセル電圧VDCの与えられる電源ノードの間に直列に介挿されている点と、抵抗変化型素子R2とキャパシタC2がノードV2と同電源ノードの間に直列に介挿されている点が不揮発性記憶部12Aと異なり、さらに、抵抗変化型素子R1のフリー層側がノードV1に接続されており、抵抗変化型素子R2のフリー層側がノードV2に接続されている点も図1の不揮発性記憶部12Aと異なる。
図5は、この発明の第3実施形態である不揮発性RAMの全体構成を示すブロック図である。図5において、不揮発性メモリセルアレイ100は、上記第1実施形態の不揮発性メモリセル10Aを行列状に配列して構成されている。この例では、不揮発性メモリセルアレイ100のメモリ容量は64Mビット(4M×16ビット)である。
図7に示すように、行選択回路200−kは、アドレス一致検出部201、NAND回路202、NOR回路203、インバータ204、およびNOR回路205を有している。アドレス一致検出部201には、行アドレスADDXが与えられる。この行アドレスADDXが行kを示す場合には、アドレス一致検出部201の出力はLレベルとなり、逆に行アドレスADDXが行kを示さない場合には、アドレス一致検出部201の出力はHレベルとなる。図7に示すように、アドレス一致検出部201の出力はNOR回路203とNOR回路205に与えられる。
図10は本発明の第4実施形態である不揮発性RAMの構成例を示す図である。図10では、図6と同一の構成要素には同一の符号が付されている。本実施形態の不揮発性RAMは、不揮発性メモリセルアレイ100を構成する各不揮発性メモリセルMkj(k=0〜m、j=0〜n)に与えるメモリセル電圧VDCを行毎に制御する点が第3実施形態の不揮発性RAMと異なり、このような制御を実現するために、制御回路500に代えて制御回路520を設けた点と、行選択回路200−k(k=0〜m)に代えて行選択回路220−k(k=0〜m)を設けた点が第3実施形態の不揮発性RAM(図6参照)と異なる。
以上が行選択回路220−kの構成である。
図12は本実施形態による不揮発性RAMのリコール時の動作を示すタイムチャートである。なお、ストア時の動作については前述した第3実施形態と同一であるため、説明を省略する。図12と図9とを対比すれば明らかように、本実施形態による不揮発性RAMのリコール時の動作では、不揮発性メモリセルMkj(k=0〜m、j=0〜n)に対するメモリセル電圧VDCkが行毎に選択的に順次立ち上げられる点が第3実施形態と異なる。
図13はこの発明の第5実施形態である不揮発性RAMの一部の構成を示すブロック図である。本実施形態は第4実施形態を変形したものである。前述した第4実施形態では行選択回路220−kによって第k行の不揮発性メモリセルMkj(j=0〜n)に供給する基準電源電圧VDCkを制御した。これに対して、図13の不揮発性メモリセルアレイでは、行選択回路220−kに代えて行選択回路240−kを設け、この行選択回路240−kによって低電位側電源電圧VSCkを行毎に供給するようにしたことが異なる。本実施形態のリコール時の動作では、電源電圧VDDが立ち上がると、行選択回路240−k(k=0〜m)の各々によって、一旦、全ての低電位側電源電圧VSCkがVDDレベルに充電される。以降、行アドレスADDXにより指定される行毎に行選択回路240−kによって、低電位側電源電圧VSCkが順次0Vに設定され、第k行の不揮発性メモリセルMkj(j=0〜n)の各々において不揮発性記憶部12Aに記憶されたデータが揮発性記憶部11に書き込まれる。
図14はこの発明の第6実施形態である不揮発性RAMの一部の構成を示すブロック図である。本実施形態は第4実施形態を変形したものである。前述した第4実施形態では行選択回路220−kによって第k行の不揮発性メモリセルMkj(j=0〜n)に供給するメモリセル電圧VDCkを制御した。これに対して、本実施形態では、VDC回路900の出力電圧VDCが印加される電源線と不揮発性メモリセルMkjの高電位側電源供給ノードとの間にPチャネルトランジスタTsを設け、PチャネルトランジスタTsのON/OFFを制御するためのリコール選択信号RCSBkを出力する行選択回路250−kを行選択回路220−kに代えて設けた点が第5実施形態と異なる。つまり、本実施形態では、リコールの際には、行アドレスADDXにより、順次リコール選択信号RCSkが選択され(Lレベルとされ)、行毎にリコールが行われる。
図15はこの発明の第7実施形態である不揮発性RAMの一部の構成を示すブロック図である。本実施形態の不揮発性RAMは、不揮発性メモリセル10Aに代えて不揮発性メモリセル10Bを用いて不揮発性メモリセルアレイを構成した点が第6実施形態の不揮発性RAMと異なる。本実施形態の不揮発性RAMにおけるストア時或いはリコール時の動作条件としては、図4に示す動作条件を採用すれば良いことは言うまでもない。同様に、第3実施形態の不揮発性RAM(図6参照)、第4実施形態の不揮発性RAM(図10)および第5実施形態の不揮発性RAMにおいても、不揮発性メモリセル10Aに代えて不揮発性メモリセル10Bをマトリクス状に配列して不揮発性メモリセルアレイを構成し、ストア時或いはリコール時の動作条件としては、図4に示す動作条件を採用しても良い。
図22は、本発明の第8実施形態のメモリセルの等価回路を示す図である。図22に示すように、このメモリセルは、MTJ素子などの抵抗変化型素子Rと閾値素子THDとを直列に接続した構成となっており、本実施形態では閾値素子THDは、ダイオードD1と、ダイオードD1に対して逆向きに並列接続されたダイオードD2とにより構成されている。
図28は、本発明の第9実施形態の不揮発性メモリセル10Dの構成例を示す回路図である。図28では図26と同一の構成要素には同一の符号が付されている。図28と図26とを対比すれば明らかなように、不揮発性メモリセル10Dの構成は不揮発性記憶部12Cに代えて不揮発性記憶部12Dを設けた点が不揮発性メモリセル10Cの構成と異なる。そして、本実施形態の不揮発性記憶部12Dでは、抵抗変化型素子R1とキャパシタC1がノードV1とメモリセル電圧VDCの与えられる電源ノードの間に直列に介挿されている点と、抵抗変化型素子R2とキャパシタC2がノードV2と同電源ノードの間に直列に介挿されている点が不揮発性記憶部12Cと異なり、さらに、抵抗変化型素子R1のフリー層側がノードV1に接続されており、抵抗変化型素子R2のフリー層側がノードV2に接続されている点も図26の不揮発性記憶部12Cと異なる。
図30は、この発明の第10実施形態の不揮発性RAMの全体構成を示すブロック図である。図30では図5におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図30と図5を対比すれば明らかように、本実施形態の不揮発性RAMの構成は不揮発性メモリセルアレイ100に代えて不揮発性メモリセルアレイ1000を設けた点と、行デコーダ200に代えて行デコーダ2000を設けた点と、カラムゲート400に代えてカラムゲート4000を設けた点が前掲図5の不揮発性RAM(第3実施形態の不揮発性RAM)の構成と異なる。以下、図31を参照しつつ、第3実施形態の不揮発性RAMとの相違点である不揮発性メモリセルアレイ1000、行デコーダ2000、およびカラムゲート4000について説明する。
不揮発性メモリセルアレイ1000は、上記第8実施形態の不揮発性メモリセル10Cを行列状に配列して構成されている。図31における符号Mij(i=0〜m、j=0〜n)は、行列状に配列されたm×n個の不揮発性メモリセル10Cの各々を指している。不揮発性メモリセルアレイ1000のメモリ容量は第3実施形態の不揮発性メモリセルアレイ100と同様に64Mビット(4M×16ビット)である。
上記第10実施形態では、不揮発性RAMに含まれる全ての不揮発性メモリセルのリコールを一括して行う場合について説明したが、図35に示すように、各列のメモリセル電圧VDCjを列毎に立ち上げ、列毎にリコールを行うようにしても良い。具体的には、パワーオン信号PONがパルス出力され、リコール信号RCLがHレベルとされた後、列アドレスAY0が設定された時点から期間Δt1を置いてメモリセル電圧VDC0を0Vから0.5Vに立ち上げる。メモリセル電圧VDC0の立ち上げ後、列アドレスがアドレスAY1に切り替わるまでの期間Δt2においては、第0列に属する不揮発性メモリセルのリコールが行われる。なお、メモリセル電圧VDC0が一旦0.5Vに立ち上がると、電源が遮断されるまでメモリセル電圧VDC0は0.5Vに維持される。その後、列アドレスがアドレスAY1・・・AYnと順次設定されて全ての不揮発性メモリセルのリコールが完了すると、リコール信号RCLがLレベルとなり、以降の期間t3では通常のSRAM動作に移行する。
上記第11実施形態では、列毎にリコールを行ったが本実施形態の不揮発性RAMでは行毎にリコールが行われる点が異なる。図37は本実施形態の不揮発性RAMの具体的な構成例を示す図である。図37では図31におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図37と図31とを対比すれば明らかように、本実施形態の不揮発性RAMは、行選択回路2000−kに代えて行選択回路2200−kが用いられている点と、カラムゲート4000に代えてカラムゲート4200が用いられている点が図31の不揮発性RAMと異なる。
本実施形態は、第12実施形態(すなわち、メモリセル電圧VDCを行毎に供給する実施形態)の変形である。本実施形態では、図39に示すように、メモリセル電圧VDCを供給する電源と各不揮発性メモリセルとをPチャネルトランジスタSWを介して接続し、第k行のPチャネルトランジスタSWのON/OFF制御を行選択回路2300−kに行わせるようにした点が第12実施形態と異なる。図39に示すように、本実施形態では、第k行のPチャネルトランジスタSWのゲートには、行選択回路2300−kから行電源選択信号SELBkが与えられる。例えば、行選択回路2300−kが選択されると、行電源選択信号SELBkはLレベルとなり、不揮発性メモリセルMk0〜MKnが、メモリセル電圧VDCを供給する電源に接続されるといった具合である。このような態様によれば、メモリセル電圧VDCを供給する電源と各不揮発性メモリセル(より正確には各不揮発性メモリセルに対応するPチャネルトランジスタSW)とを接続する電源線を不揮発性メモリセルの列方向と行方向の少なくとも一方に沿って(すなわち、列方向に沿って、或いは行方向沿って、または行方向と列方向にメッシュ様に)配線することが可能になり、比較的大電流が流れる当該電源線を強化することが可能になる。
以上本発明の第1〜第10実施形態について説明したが、これら実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
(1)上記第1実施形態の不揮発性メモリセル10Aの不揮発性記憶部12Aでは、抵抗変化型素子R1のフリー層側がNチャネルトランジスタTwに接続されており、抵抗変化型素子R2のフリー層側がNチャネルトランジスタTwに接続されていた。しかし、抵抗変化型素子R1のピン層側をNチャネルトランジスタTwに接続し、抵抗変化型素子R2のピン層側をNチャネルトランジスタTwに接続して不揮発性記憶部を構成しても良い。このような構成の不揮発性記憶部では、データ“1”をストアすると抵抗変化型素子R1は低抵抗状態となり、抵抗変化型素子R2は高抵抗状態となる。また、データ“0”をストアすると抵抗変化型素子R1は高抵抗状態となり、抵抗変化型素子R2は低抵抗状態となる。第2実施形態の不揮発性メモリセル10Bについても同様に、抵抗変化型素子R1のピン層側をNチャネルトランジスタTwに接続し、抵抗変化型素子R2のピン層側をNチャネルトランジスタTwに接続しての不揮発性記憶部12Bを構成しても良い。要は、抵抗変化型素子R1およびR2の各々が有する2種類の層のうちの同じ種類の層がNチャネルトランジスタTwに接続されている態様であれば良い。第8実施形態の不揮発性メモリセル10Cの不揮発性記憶部12Cおよび第9実施形態の不揮発性メモリセル10Dの不揮発性記憶部12Dについても同様である。
Claims (19)
- 揮発性記憶部と不揮発性記憶部とを有し、
前記揮発性記憶部は、
互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号とする第1および第2のインバータからなり、高電位側電源電圧が与えられる第1の電源ノードと低電位側電源電圧が与えられる第2の電源ノードの間に介挿されるフリップフロップと、
前記第1および第2のインバータの各々の出力ノードと2本のビット線との間に各々介挿され、前記2本のビット線を介して前記フリップフロップに対してデータの書き込みを行う場合、または前記フリップフロップから前記2本のビット線を介してデータの読み出しを行う場合にONとされる第1および第2のスイッチと、を有し、
前記不揮発性記憶部は、
前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの間に直列に介挿された第1の抵抗変化型素子、閾値素子および第2の抵抗変化型素子と、
前記第1の抵抗変化型素子および前記閾値素子の共通接続点と前記第1および第2の電源ノードの何れか一方の電源ノードとの間に介挿された第1のキャパシタと、
前記第2の抵抗変化型素子および前記閾値素子の共通接続点と前記一方の電源ノードとの間に介挿された第2のキャパシタと、を有し、
前記第1のインバータの出力ノードから前記第2のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記第1および第2の抵抗変化型素子の一方は第1の方向に抵抗値が変化し他方は前記第1の方向とは逆方向の第2の方向に抵抗値が変化し、前記第2のインバータの出力ノードから前記第1のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記一方の抵抗変化型素子は前記第2の方向に抵抗値が変化し前記他方の抵抗変化型素子は前記第1の方向に抵抗値が変化する
ことを特徴とする不揮発性メモリセル。 - 前記第1および第2の抵抗変化型素子は、磁気トンネル接合素子または電界誘起巨大抵抗変化の発生する抵抗素子であることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性メモリセル。
- 前記閾値素子は第3のスイッチであり、前記フリップフロップに記憶されたデータを前記不揮発性記憶部に記憶させる際には、前記第1および第2のスイッチをOFFにして当該第3のスイッチをONにし、前記不揮発性記憶部に記憶されたデータを前記フリップフロップに記憶させる際には、前記第1、第2および第3のスイッチをOFFにした状態で前記第1の電源ノードの電圧を前記低電位側電源電圧から前記高電位側電源電圧まで立ち上げることを特徴とする請求項1および2に記載の不揮発性メモリセル。
- 前記閾値素子は電界効果トランジスタであり、前記第1および第2のキャパシタは当該電界効果トランジスタの寄生容量であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の不揮発性メモリセル。
- 前記閾値素子は前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの電位差に応じた方向に電流を流す素子であり、前記フリップフロップに記憶されたデータを前記不揮発性記憶部に記憶させる際には、前記第1および第2のスイッチをOFFにして前記第1の電源ノードの電圧を前記高電位側電源電圧よりも高い所定の電圧まで立ち上げ、前記不揮発性記憶部に記憶されたデータを前記フリップフロップに記憶させる際には、前記第1および第2のスイッチをOFFにした状態で前記第1の電源ノードの電圧を前記低電位側電源電圧から前記高電位側電源電圧まで立ち上げることを特徴とする請求項1および2に記載の不揮発性メモリセル。
- 前記閾値素子は、逆並列に接続された2つのダイオード、またはツェナーダイオードであることを特徴とする請求項5に記載の不揮発性メモリセル。
- 不揮発性メモリセルを行列状に配列した不揮発性メモリセルアレイと、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける各不揮発性メモリセルの動作を制御する制御手段とを有し、
前記不揮発性メモリセルは、揮発性記憶部と不揮発性記憶部とを有し、
前記揮発性記憶部は、
互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号とする第1および第2のインバータからなり、高電位側電源電圧が与えられる第1の電源ノードと低電位側電源電圧が与えられる第2の電源ノードの間に介挿されるフリップフロップと、
前記第1および第2のインバータの各々の出力ノードと2本のビット線との間に各々介挿され、前記2本のビット線を介して前記フリップフロップに対してデータの書き込みを行う場合、または前記フリップフロップから前記2本のビット線を介してデータの読み出しを行う場合にONとされる第1および第2のスイッチと、を有し、
前記不揮発性記憶部は、
前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの間に直列に介挿された第1の抵抗変化型素子、第3のスイッチおよび第2の抵抗変化型素子と、
前記第1の抵抗変化型素子および前記第3のスイッチの共通接続点と前記第1および第2の電源ノードの何れか一方の電源ノードとの間に介挿された第1のキャパシタと、
前記第2の抵抗変化型素子および前記第3のスイッチの共通接続点と前記一方の電源ノードとの間に介挿された第2のキャパシタと、を有し、
前記第1のインバータの出力ノードから前記第2のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記第1および第2の抵抗変化型素子の一方は第1の方向に抵抗値が変化し他方は前記第1の方向とは逆方向の第2の方向に抵抗値が変化し、前記第2のインバータの出力ノードから前記第1のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記一方の抵抗変化型素子は前記第2の方向に抵抗値が変化し前記他方の抵抗変化型素子は前記第1の方向に抵抗値が変化し、
前記制御手段は、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを選択し、当該不揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにするとともに第3のスイッチをONにして当該不揮発性メモリセルのフリップフロップに記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶させるストア処理を実行するストア制御手段と、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを選択し、当該不揮発性メモリセルの第1、第2および第3のスイッチをOFFにした状態で前記第1の電源ノードの電圧を前記低電位側電源電圧から前記高電位側電源電圧まで立ち上げて当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの前記フリップフロップに記憶させるリコール処理を実行するリコール制御手段と、を有する
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 前記ストア制御手段は不揮発性メモリセルを行単位で選択して前記ストア処理を実行し、前記リコール制御手段は前記不揮発性メモリセルアレイに含まれる全ての前記不揮発性メモリセルを一括して選択して前記リコール処理を実行することを特徴とする請求項7に記載の不揮発性メモリ。
- 不揮発性メモリセルを行列状に配列した不揮発性メモリセルアレイと、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける各不揮発性メモリセルの動作を制御する制御手段とを有し、
前記不揮発性メモリセルは、揮発性記憶部と不揮発性記憶部とを有し、
前記揮発性記憶部は、
互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号とする第1および第2のインバータからなり、高電位側電源電圧が与えられる第1の電源ノードと低電位側電源電圧が与えられる第2の電源ノードの間に介挿されるフリップフロップと、
前記第1および第2のインバータの各々の出力ノードと2本のビット線との間に各々介挿され、前記2本のビット線を介して前記フリップフロップに対してデータの書き込みを行う場合、または前記フリップフロップから前記2本のビット線を介してデータの読み出しを行う場合にONとされる第1および第2のスイッチと、を有し、
前記不揮発性記憶部は、
前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの間に直列に介挿された第1の抵抗変化型素子、第3のスイッチおよび第2の抵抗変化型素子と、
前記第1の抵抗変化型素子および前記第3のスイッチの共通接続点と前記第1の電源ノードと前記第2の電源ノードの何れか一方の電源ノードとの間に介挿された第1のキャパシタと、
前記第2の抵抗変化型素子および前記第3のスイッチの共通接続点と前記一方の電源ノードとの間に介挿された第2のキャパシタと、を有し、
前記第1のインバータの出力ノードから前記第2のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記第1および第2の抵抗変化型素子の一方は第1の方向に抵抗値が変化し他方は前記第1の方向とは逆方向の第2の方向に抵抗値が変化し、前記第2のインバータの出力ノードから前記第1のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記一方の抵抗変化型素子は前記第2の方向に抵抗値が変化し前記他方の抵抗変化型素子は前記第1の方向に抵抗値が変化し、
前記制御手段は、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを選択し、当該不揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにするとともに第3のスイッチをONにして当該不揮発性メモリセルのフリップフロップに記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶させるストア処理を実行するストア制御手段と、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを1または複数の行単位で選択し、当該不揮発性メモリセルの第1、第2および第3のスイッチをOFFにした状態で当該不揮発性メモリセルの第1の電源ノードの電圧を前記低電位側電源電圧から前記高電位側電源電圧まで立ち上げて当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの前記フリップフロップに記憶させるリコール処理を実行するリコール制御手段と、を有する
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 前記リコール制御手段は、リコール処理の対象とする行の選択に先立って前記不揮発性メモリセルアレイに含まれる全ての不揮発性メモリセルのフリップフロップを一括して初期化することを特徴とする請求項9に記載の不揮発性メモリ。
- 前記リコール制御手段は、リコールの実行に先立って、選択した行の不揮発性メモリセルのフリップフロップを初期化することを特徴とする請求項9に記載の不揮発性メモリ。
- 不揮発性メモリセルを行列状に配列した不揮発性メモリセルアレイと、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける各不揮発性メモリセルの動作を制御する制御手段とを有し、
前記不揮発性メモリセルは、揮発性記憶部と不揮発性記憶部とを有し、
前記揮発性記憶部は、
互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号とする第1および第2のインバータからなり、高電位側電源電圧が与えられる第1の電源ノードと低電位側電源電圧が与えられる第2の電源ノードの間に介挿されるフリップフロップと、
前記第1および第2のインバータの各々の出力ノードと2本のビット線との間に各々介挿され、前記2本のビット線を介して前記フリップフロップに対してデータの書き込みを行う場合、または前記フリップフロップから前記2本のビット線を介してデータの読み出しを行う場合にONとされる第1および第2のスイッチと、を有し、
前記不揮発性記憶部は、
前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの間に直列に介挿された第1の抵抗変化型素子、第3のスイッチおよび第2の抵抗変化型素子と、
前記第1の抵抗変化型素子および前記第3のスイッチの共通接続点と前記第1の電源ノードと前記第2の電源ノードの何れか一方の電源ノードとの間に介挿された第1のキャパシタと、
前記第2の抵抗変化型素子および前記第3のスイッチの共通接続点と前記一方の電源ノードとの間に介挿された第2のキャパシタと、を有し、
前記第1のインバータの出力ノードから前記第2のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記第1および第2の抵抗変化型素子の一方は第1の方向に抵抗値が変化し他方は前記第1の方向とは逆方向の第2の方向に抵抗値が変化し、前記第2のインバータの出力ノードから前記第1のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記一方の抵抗変化型素子は前記第2の方向に抵抗値が変化し前記他方の抵抗変化型素子は前記第1の方向に抵抗値が変化し、
前記制御手段は、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを行単位で選択し、当該不揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにするとともに第3のスイッチをONにして当該不揮発性メモリセルのフリップフロップに記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶させるストア処理を実行するストア制御手段と、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを行単位で選択し、当該不揮発性メモリセルの第1、第2および第3のスイッチをOFFにした状態で前記第2の電源ノードの電圧を前記高電位側電源電圧に充電した後に前記低電位側電源電圧まで立ち下げて当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの前記フリップフロップに記憶させるリコール処理を実行するリコール制御手段と、を有する
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 不揮発性メモリセルが行列状に配列されているとともに、不揮発性メモリセルの列毎に高電位側電源電圧が印加される電源線が当該列に沿って配線されている不揮発性メモリセルアレイと、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける各不揮発性メモリセルの動作を制御する制御手段とを有し、
前記不揮発性メモリセルは、揮発性記憶部と不揮発性記憶部とを有し、
前記揮発性記憶部は、
互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号とする第1および第2のインバータからなり、当該不揮発性メモリセルの属する列に対応する電源線に選択スイッチを介して接続される第1の電源ノードと低電位側電源電圧が与えられる第2の電源ノードの間に介挿されるフリップフロップと、
前記第1および第2のインバータの各々の出力ノードと2本のビット線との間に各々介挿され、前記2本のビット線を介して前記フリップフロップに対してデータの書き込みを行う場合、または前記フリップフロップから前記2本のビット線を介してデータの読み出しを行う場合にONとされる第1および第2のスイッチと、を有し、
前記不揮発性記憶部は、
前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの間に直列に介挿された第1の抵抗変化型素子、第3のスイッチおよび第2の抵抗変化型素子と、
前記第1の抵抗変化型素子および前記第3のスイッチの共通接続点と前記第1の電源ノードと前記第2の電源ノードの何れか一方の電源ノードとの間に介挿された第1のキャパシタと、
前記第2の抵抗変化型素子および前記第3のスイッチの共通接続点と前記一方の電源ノードとの間に介挿された第2のキャパシタと、を有し、
前記第1のインバータの出力ノードから前記第2のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記第1および第2の抵抗変化型素子の一方は第1の方向に抵抗値が変化し他方は前記第1の方向とは逆方向の第2の方向に抵抗値が変化し、前記第2のインバータの出力ノードから前記第1のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記一方の抵抗変化型素子は前記第2の方向に抵抗値が変化し前記他方の抵抗変化型素子は前記第1の方向に抵抗値が変化し、
前記制御手段は、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを行単位で選択し、当該不揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにするとともに第3のスイッチをONにして当該不揮発性メモリセルのフリップフロップに記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶させるストア処理を実行するストア制御手段と、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを行単位で選択し、当該不揮発性メモリセルの第1、第2および第3のスイッチをOFFにした状態で当該不揮発性メモリセルの選択スイッチをONにし、その接続先の電源線の電圧を前記低電位側電源電圧から前記高電位側電源電圧まで立ち上げて当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの前記フリップフロップに記憶させるリコール処理を実行するリコール制御手段と、を有する
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 不揮発性メモリセルを行列状に配列した不揮発性メモリセルアレイと、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける各不揮発性メモリセルの動作を制御する制御手段とを有し、
前記不揮発性メモリセルは、揮発性記憶部と不揮発性記憶部とを有し、
前記揮発性記憶部は、
互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号とする第1および第2のインバータからなり、高電位側電源電圧が与えられる第1の電源ノードと低電位側電源電圧が与えられる第2の電源ノードの間に介挿されるフリップフロップと、
前記第1および第2のインバータの各々の出力ノードと2本のビット線との間に各々介挿され、前記2本のビット線を介して前記フリップフロップに対してデータの書き込みを行う場合、または前記フリップフロップから前記2本のビット線を介してデータの読み出しを行う場合にONとされる第1および第2のスイッチと、を有し、
前記不揮発性記憶部は、
前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの間に直列に介挿された第1の抵抗変化型素子、閾値素子および第2の抵抗変化型素子と、
前記第1の抵抗変化型素子および前記閾値素子の共通接続点と前記第1および第2の電源ノードの何れか一方の電源ノードとの間に介挿された第1のキャパシタと、
前記第2の抵抗変化型素子および前記閾値素子の共通接続点と前記一方の電源ノードとの間に介挿された第2のキャパシタと、を有し、
前記閾値素子は前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの電位差に応じた方向に電流を流す素子であり、
前記第1のインバータの出力ノードから前記第2のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記第1および第2の抵抗変化型素子の一方は第1の方向に抵抗値が変化し他方は前記第1の方向とは逆方向の第2の方向に抵抗値が変化し、前記第2のインバータの出力ノードから前記第1のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記一方の抵抗変化型素子は前記第2の方向に抵抗値が変化し前記他方の抵抗変化型素子は前記第1の方向に抵抗値が変化し、
前記制御手段は、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを選択し、当該不揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにするとともに当該不揮発性メモリセルの第1の電源ノードの電圧を前記高電位側電源電圧よりも高い所定の電圧まで引き上げて当該不揮発性メモリセルのフリップフロップに記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶させるストア処理を実行するストア制御手段と、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを選択し、当該不揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにした状態で前記第1の電源ノードの電圧を前記低電位側電源電圧から前記高電位側電源電圧まで立ち上げて当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの前記フリップフロップに記憶させるリコール処理を実行するリコール制御手段と、を有する
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 前記ストア制御手段は不揮発性メモリセルを列単位で選択して前記ストア処理を実行することを特徴とする請求項14に記載の不揮発性メモリ。
- 前記リコール制御手段は前記不揮発性メモリセルアレイに含まれる不揮発性メモリセルを列単位で選択して前記リコール処理を実行することを特徴とする請求項14または請求項15に記載の不揮発性メモリ。
- 不揮発性メモリセルを行列状に配列した不揮発性メモリセルアレイと、
前記不揮発性メモリセルアレイの行毎に設けられ、対応する行の不揮発性メモリセルに動作電圧を供給する電圧発生回路と、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける各不揮発性メモリセルの動作を制御する制御手段と、を有し、
前記不揮発性メモリセルは、揮発性記憶部と不揮発性記憶部とを有し、
前記揮発性記憶部は、
互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号とする第1および第2のインバータからなり、高電位側電源電圧が与えられる第1の電源ノードと低電位側電源電圧が与えられる第2の電源ノードの間に介挿されるフリップフロップと、
前記第1および第2のインバータの各々の出力ノードと2本のビット線との間に各々介挿され、前記2本のビット線を介して前記フリップフロップに対してデータの書き込みを行う場合、または前記フリップフロップから前記2本のビット線を介してデータの読み出しを行う場合にONとされる第1および第2のスイッチと、を有し、
前記不揮発性記憶部は、
前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの間に直列に介挿された第1の抵抗変化型素子、閾値素子および第2の抵抗変化型素子と、
前記第1の抵抗変化型素子および前記閾値素子の共通接続点と前記第1および第2の電源ノードの何れか一方の電源ノードとの間に介挿された第1のキャパシタと、
前記第2の抵抗変化型素子および前記閾値素子の共通接続点と前記一方の電源ノードとの間に介挿された第2のキャパシタと、を有し、
前記閾値素子は前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの電位差に応じた方向に電流を流す素子であり、
前記第1のインバータの出力ノードから前記第2のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記第1および第2の抵抗変化型素子の一方は第1の方向に抵抗値が変化し他方は前記第1の方向とは逆方向の第2の方向に抵抗値が変化し、前記第2のインバータの出力ノードから前記第1のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記一方の抵抗変化型素子は前記第2の方向に抵抗値が変化し前記他方の抵抗変化型素子は前記第1の方向に抵抗値が変化し、
前記制御手段は、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを行単位で選択し、選択した行に属する揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにするとともに当該不揮発性メモリセルの第1の電源ノードに前記高電位側電源電圧よりも高い所定の電圧が印加されるように当該選択した行に対応する電圧発生回路を制御して当該不揮発性メモリセルのフリップフロップに記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶させるストア処理を実行するストア制御手段と、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを行単位で選択し、選択した行に属する不揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにした状態で前記第1の電源ノードに与えられる電圧が前記低電位側電源電圧から前記高電位側電源電圧まで立ち上がるように当該選択した行に対応する電圧発生回路を制御して当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの前記フリップフロップに記憶させるリコール処理を実行するリコール制御手段と、を有する
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 不揮発性メモリセルを行列状に配列した不揮発性メモリセルアレイと、
前記不揮発性メモリセル毎に設けられ、不揮発性メモリセルに動作電圧を供給する電圧発生回路への接続の可否を切り換える選択スイッチと、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける各不揮発性メモリセルの動作を制御する制御手段とを有し、
前記不揮発性メモリセルは、揮発性記憶部と不揮発性記憶部とを有し、
前記揮発性記憶部は、
互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号とする第1および第2のインバータからなり、高電位側電源電圧が与えられる第1の電源ノードと低電位側電源電圧が与えられる第2の電源ノードの間に介挿されるフリップフロップと、
前記第1および第2のインバータの各々の出力ノードと2本のビット線との間に各々介挿され、前記2本のビット線を介して前記フリップフロップに対してデータの書き込みを行う場合、または前記フリップフロップから前記2本のビット線を介してデータの読み出しを行う場合にONとされる第1および第2のスイッチと、を有し、
前記不揮発性記憶部は、
前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの間に直列に介挿された第1の抵抗変化型素子、閾値素子および第2の抵抗変化型素子と、
前記第1の抵抗変化型素子および前記閾値素子の共通接続点と前記第1および第2の電源ノードの何れか一方の電源ノードとの間に介挿された第1のキャパシタと、
前記第2の抵抗変化型素子および前記閾値素子の共通接続点と前記一方の電源ノードとの間に介挿された第2のキャパシタと、を有し、
前記閾値素子は前記第1のインバータの出力ノードと前記第2のインバータの出力ノードの電位差に応じた方向に電流を流す素子であり、
前記第1のインバータの出力ノードから前記第2のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記第1および第2の抵抗変化型素子の一方は第1の方向に抵抗値が変化し他方は前記第1の方向とは逆方向の第2の方向に抵抗値が変化し、前記第2のインバータの出力ノードから前記第1のインバータの出力ノードへ向う電流を通過させたときには、前記一方の抵抗変化型素子は前記第2の方向に抵抗値が変化し前記他方の抵抗変化型素子は前記第1の方向に抵抗値が変化し、
前記制御手段は、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを選択し、当該揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにするとともに当該不揮発性メモリセルの第1の電源ノードに前記高電位側電源電圧よりも高い所定の電圧が印加されるように当該選択した不揮発性メモリセルに対応する選択スイッチを制御して当該不揮発性メモリセルのフリップフロップに記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶させるストア処理を実行するストア制御手段と、
前記不揮発性メモリセルアレイにおける所望の不揮発性メモリセルを選択し、当該不揮発性メモリセルの第1および第2のスイッチをOFFにした状態で前記第1の電源ノードに与えられる電圧が前記低電位側電源電圧から前記高電位側電源電圧まで立ち上がるように当該選択した不揮発性メモリセルに対応する選択スイッチを制御して当該不揮発性メモリセルの不揮発性記憶部に記憶されたデータを当該不揮発性メモリセルの前記フリップフロップに記憶させるリコール処理を実行するリコール制御手段と、を有する
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 前記電圧発生回路と前記各選択スイッチとを接続する電源線は、前記不揮発性メモリセルにおける列方向と行方向の少なくとも一方に沿って配線されていることを特徴とする請求項18に記載の不揮発性メモリ。
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