JP2960956B2 - Analog readout type memory device - Google Patents

Analog readout type memory device

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JP2960956B2
JP2960956B2 JP2305173A JP30517390A JP2960956B2 JP 2960956 B2 JP2960956 B2 JP 2960956B2 JP 2305173 A JP2305173 A JP 2305173A JP 30517390 A JP30517390 A JP 30517390A JP 2960956 B2 JP2960956 B2 JP 2960956B2
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    • G11C11/56Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency
    • G11C11/5657Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using storage elements with more than two stable states represented by steps, e.g. of voltage, current, phase, frequency using ferroelectric storage elements

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、複数のビットのディジタルデータを複数の
メモリ素子に記憶し、記憶されたディジタルデータをア
ナログ電流量又はアナログ電圧量として読出すアナログ
読み出し型メモリ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an analog device that stores a plurality of bits of digital data in a plurality of memory elements and reads out the stored digital data as an analog current amount or an analog voltage amount. The present invention relates to a read-type memory device.

[従来の技術] 近年、機器組み込み型の制御システムの一部として、
メモリの内容に応じて、シーケンシャルな制御を行なっ
たり、制御結果からのフィードバック信号に応じてメモ
リ内容を更新(学習)し、その内容に応じた制御を行な
うとき等に使用されるものとして、記憶内容を電流の大
小又は電圧の大小のアナログ量として出力するメモリ装
置が望まれている。
[Prior art] In recent years, as part of a control system embedded in equipment,
The memory is used for performing sequential control according to the contents of the memory, updating (learning) the contents of the memory according to a feedback signal from the control result, and performing control according to the contents. There is a demand for a memory device that outputs the contents as an analog quantity of the magnitude of the current or the magnitude of the voltage.

そのようなメモリ装置は、EEPROM等の不揮発性メモリ
に、例えば第7図に示すような構成のD/A変換器を付加
した構造を有している。
Such a memory device has a structure in which, for example, a D / A converter having a configuration as shown in FIG. 7 is added to a nonvolatile memory such as an EEPROM.

一方、格納されるデータの保持時間が原理的には無限
大という特徴を持つ強誘電体からなる記憶保持部(媒
体)が用いられるメモリ素子が知られている。このメモ
リ素子を構成するには、上記記憶保持部の他に、データ
を読出し/書き込みする制御を行なうスイッチ部が必要
となる。このスイッチ部として、近年、導電膜(金属
M)−絶縁膜(I)−導電膜(金属M)のMIM構造を持
ったMIMスイッチが開発されている。
On the other hand, there has been known a memory element using a storage holding unit (medium) made of a ferroelectric material, which has a characteristic that the holding time of stored data is infinite in principle. In order to configure this memory element, a switch unit for controlling reading / writing of data is required in addition to the storage unit. In recent years, a MIM switch having a MIM structure of a conductive film (metal M), an insulating film (I), and a conductive film (metal M) has been developed as the switch unit.

このようなMIMスイッチと強誘電体から成る記憶保持
部とで成るメモリ素子を利用して複数ビットのディジタ
ルデータを記憶するメモリ装置を構成したとしても、デ
ィジタル入力ディジタル出力型のメモリ装置としかなら
ず、アナログ量の出力を得るためには、上記EEPROM等と
同様に、D/A変換器を用いることが必要である。
Even if a memory device that stores a plurality of bits of digital data using a memory device including such a MIM switch and a storage holding unit made of a ferroelectric material is configured, the memory device becomes a digital input digital output type memory device. In order to obtain an analog output, it is necessary to use a D / A converter as in the above-mentioned EEPROM and the like.

つまり、上記したような構成のメモリ装置では、ディ
ジタル入力ディジタル出力型のメモリ部とディジタル信
号をアナログ信号に変換するD/A変換部を有するため、
メモリ内容に応じたアナログ信号を得るためには、メモ
リのアドレッシングを行ない、メモリ内容をディジタル
信号として読み出し、その後、その信号をD/A変換器に
入力する操作を必要とする。
That is, the memory device having the above-described configuration includes a digital input / digital output type memory unit and a D / A conversion unit that converts a digital signal into an analog signal.
In order to obtain an analog signal corresponding to the contents of the memory, it is necessary to address the memory, read out the contents of the memory as a digital signal, and then input the signal to a D / A converter.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記のような構成では、メモリ内容を
アナログ信号として取出すために必要とされる時間は、
(メモリ読み出し時間)+(D/A変換時間)+(データ
受渡し時間)となってしまい、高速での動作を考えた場
合に、上記それぞれの時間が制約条件となる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above configuration, the time required for extracting the memory contents as an analog signal is as follows:
(Memory read time) + (D / A conversion time) + (data transfer time), and considering the high-speed operation, the above-mentioned respective times become constraints.

そこで本発明は、メモリ読み出し時間のみでアナログ
信号を出力できるアナログ読み出し型メモリ装置を提供
することを目的とするものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an analog readout memory device that can output an analog signal only in a memory readout time.

[課題を解決するための手段] 本発明のアナログ読み出し型メモリ装置によれば、半
導体基板上に形成される絶縁膜を介して設けられたゲー
ト電極及び該ゲート電極の両側に形成された電流通路電
極からなる出力手段と、上記出力手段のゲート電極上に
形成された強誘電体膜又は誘電体膜からなる分極電荷蓄
積手段と、上記分極電荷蓄積手段の強誘電体膜又は誘電
体膜上に形成される第1の導電膜−絶縁トンネル膜−第
2の導電膜のMIM構造の非線形導電率素子からなる入力
手段とを有するメモリセルを複数個ずつ組合せ、 上記複数個単位からなるメモリセルに複数ビットのデ
ィジタルデータを記憶させ、その記憶させたディジタル
データを、それぞれのメモリセルからの出力電流を演算
することによりアナログ電流量又はアナログ電圧量とし
て出力させるようにしている。
[Means for Solving the Problems] According to the analog readout memory device of the present invention, a gate electrode provided via an insulating film formed on a semiconductor substrate and current paths formed on both sides of the gate electrode An output means comprising an electrode; a polarization charge storage means comprising a ferroelectric film or a dielectric film formed on a gate electrode of the output means; and a polarization charge storage means comprising a ferroelectric film or a dielectric film formed of the polarization charge storage means. A plurality of memory cells each having a first conductive film to be formed, an insulating tunnel film, and an input means formed of a non-linear conductivity element having an MIM structure of a second conductive film are combined by a plurality of memory cells. A plurality of bits of digital data are stored, and the stored digital data is converted into an analog current amount or an analog voltage amount by calculating an output current from each memory cell. And so as to output Te.

[作用] 本発明のアナログ読み出し型メモリ装置によれば、複
数ビットのディジタルデータが記憶された複数個単位か
らなるメモリセルからの出力電流を演算、つまり加算す
ることにより、複数ビットのディジタルデータに対応す
るアナログ電流量が得られる。本発明によればD/A変換
器が不要となり、よってD/A変換時間並びにデータの受
渡し時間が不要となる。即ち、メモリ読み出し時間のみ
でアナログ信号を出力することが可能となる。
[Operation] According to the analog readout memory device of the present invention, the output current from the memory cell composed of a plurality of units storing the digital data of a plurality of bits is calculated, that is, added, to obtain the digital data of a plurality of bits. A corresponding analog current is obtained. According to the present invention, a D / A converter is not required, and thus a D / A conversion time and a data transfer time are not required. That is, it is possible to output an analog signal only in the memory read time.

[実施例] 以下、図面を参照して本発の実施例を説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明のアナログ読み出し型メモリ装置の実施例を説
明する前に、本発明に係るアナログ読み出し型メモリ装
置を構築するために用いられるゲート検出型メモリセル
につき説明する。
Before describing an embodiment of the analog readout memory device of the present invention, a gate detection type memory cell used for constructing the analog readout memory device according to the present invention will be described.

第2図(a)乃至(c)は、そのメモリセルの回路構
成を示し、第3図(a)及び(b)はそのメモリセルの
積層構造を示す。
2 (a) to 2 (c) show a circuit configuration of the memory cell, and FIGS. 3 (a) and 3 (b) show a laminated structure of the memory cell.

即ち、第2図(a)に示すメモリセルの回路構成は、
MIMスイッチ20が強誘電体キャパシタ21を介してノーマ
リーオン型のMOSFET22のゲートと直列接続されて構成さ
れる。そして上記MIMスイッチ20の他方は、複数の書込
み線のうちの1つの書込み線Wxに接続される。
That is, the circuit configuration of the memory cell shown in FIG.
The MIM switch 20 is configured to be connected in series with a gate of a normally-on type MOSFET 22 via a ferroelectric capacitor 21. The other of the MIM switches 20 is connected to one of the plurality of write lines Wx.

また、上記MOSFET22の電流通路は、一端が書き込み線
若しくは読出し線(Wy,Ry)に接続され、他端が1つの
読み出し線Rxに接続される。
The current path of the MOSFET 22 has one end connected to a write line or a read line (Wy, Ry), and the other end connected to one read line Rx.

また、第2図(b)は上記MIMスイッチ20の等価回路
の構成を示す。つまり上記MIMスイッチ20は、非線形導
電率素子であり、絶縁トンネル膜を両側から金属膜で挟
んだ構造を有するため、電流が双方向に流れるように配
置されたダイオード20aと、これにキャパシタ20が並列
接続されたものと見なすことができる。
FIG. 2B shows a configuration of an equivalent circuit of the MIM switch 20. That is, since the MIM switch 20 is a nonlinear conductivity element and has a structure in which an insulating tunnel film is sandwiched between metal films from both sides, a diode 20a arranged so that current flows in both directions and a capacitor 20 It can be considered that they are connected in parallel.

そして第2図(c)には、強誘電体キャパシタ21の等
価回路の構成を示す。
FIG. 2C shows a configuration of an equivalent circuit of the ferroelectric capacitor 21.

図に示すように、この強誘電体キャパシタ21は、いず
れか一方の方向に分極された非線形キャパシタ21aに対
して、キャパシタ21bが並列接続されたものとみなすこ
とができる。
As shown in the figure, this ferroelectric capacitor 21 can be regarded as a capacitor 21b connected in parallel to a non-linear capacitor 21a polarized in one direction.

このような構成のメモリセルでは、絶縁トンネル膜を
通して強誘電体キャパシタ21に電荷を蓄積し、電荷蓄積
の有無は、上記キャパシタ21と直接若しくは間接的に接
続されたMOSFET22のソース・ドレイン間の電流の有無と
して読出される。
In the memory cell having such a configuration, charge is stored in the ferroelectric capacitor 21 through the insulating tunnel film, and whether or not the charge is stored depends on the current between the source and the drain of the MOSFET 22 directly or indirectly connected to the capacitor 21. Is read as presence or absence.

このようなメモリセルの構造は、第3図(a)に示す
ように、まず半導体基板24上にゲート酸化膜25が形成さ
れる。さらに上記ゲート酸化膜25上にフローティングゲ
ート電極26が形成される。このフローティングゲート電
極26を覆うように、例えばポリイミド等の強誘電体膜27
が形成される。
In the structure of such a memory cell, a gate oxide film 25 is first formed on a semiconductor substrate 24 as shown in FIG. Further, a floating gate electrode 26 is formed on the gate oxide film 25. A ferroelectric film 27 of, for example, polyimide or the like is formed so as to cover the floating gate electrode 26.
Is formed.

さらに前記強誘電体膜27上にMIMスイッチとなる第1
の導電体膜28とトンネル絶縁膜29と第2の導電体膜30と
が積層されて形成される。
Further, a first MIM switch is formed on the ferroelectric film 27.
The conductive film 28, the tunnel insulating film 29, and the second conductive film 30 are laminated.

また、第3図(b)に示した構造は、半導体基板24上
にゲート酸化膜25が形成され、その上層に強誘電体膜27
が形成される。さらに前記強誘電体膜27上にLB(ラング
ミュア・ブロジェット)膜のトンネル絶縁膜29と第2の
導電体膜30とが積層されて形成される。
In the structure shown in FIG. 3B, a gate oxide film 25 is formed on a semiconductor substrate 24, and a ferroelectric film 27 is formed thereon.
Is formed. Further, a tunnel insulating film 29 of LB (Langmuir-Blodgett) film and a second conductor film 30 are formed on the ferroelectric film 27 by lamination.

これはMIMスイッチ20がMOSFET22のゲートに強誘電体
キャパシタ21を介して接続させる方法として、第3図
(b)のように直接的に、又は第3図(a)のように間
接的にゲート酸化膜上に強誘電体膜を設ける場合であ
る。
This is a method of connecting the MIM switch 20 to the gate of the MOSFET 22 via the ferroelectric capacitor 21 either directly as shown in FIG. 3 (b) or indirectly as shown in FIG. 3 (a). This is a case where a ferroelectric film is provided on an oxide film.

そして第3図(a)及び(b)のどちら構造も、積層
された各層を接続するための配線を設ける必要がなく、
リークも非常に小さく押えることができる。
In both the structures of FIGS. 3A and 3B, there is no need to provide wiring for connecting the stacked layers,
Leaks can also be kept very small.

従って、書き込まれた分極電荷はそのまま保持され、
第2図(a)中にC0で示す並列容量にたまる電荷によっ
て中和する効果を無視できる。
Therefore, the written polarization charge is maintained as it is,
In FIG. 2 (a), the effect of neutralization by the charges accumulated in the parallel capacitance indicated by C0 can be neglected.

従って、第2図(a)に示す構成で、分極電荷をMOSF
ET23のゲートに印加して直接読取ることが可能である。
Therefore, in the configuration shown in FIG.
It is possible to directly read by applying to the gate of ET23.

なお、前記MOSFET23にノーマリーオン型を用いたの
は、ノーマリオフ型では、例えばnチャンネルの場合、
負信号が入力されたときゲート電圧により前記半導体基
板24とチャンネル間で短絡する可能性があるからであ
る。
The reason why a normally-on MOSFET is used for the MOSFET 23 is that a normally-off MOSFET has, for example, an n-channel type.
This is because, when a negative signal is input, a short circuit may occur between the semiconductor substrate 24 and the channel due to the gate voltage.

上記のような構成構造のゲート検出型メモリセルを複
数個使用することにより、メモリ付nビットD/A変換器
(並列演算タイプ)を構成し、さらにこのメモリ付nビ
ットD/A変換器を2次元的若しくは3次元的に組み合わ
せることにより、アナログ読み出し型メモリ装置(多値
出力型2n値出力)を実現できる。ここで、上記メモリ付
nビットD/A変換器単体としても、nビットで記憶され
たディジタル信号1値をアナログ出力可能なメモリと考
えることもできる。
An n-bit D / A converter with memory (parallel operation type) is configured by using a plurality of gate detection type memory cells having the above-described structure. By combining two-dimensionally or three-dimensionally, an analog readout type memory device (multi-value output type 2 n- value output) can be realized. Here, the n-bit D / A converter with memory alone can be considered as a memory that can output one digital signal value stored in n bits into an analog signal.

次に、上記メモリ付nビットD/A変換器につき説明す
る。
Next, the n-bit D / A converter with memory will be described.

第4図は、上記メモリ付nビットD/A変換器の一例と
してのメモリ付4ビットD/A変換器の回路構成を示す図
である。このD/A変換器は、MIMスイッチ20,強誘電体キ
ャパシタ21,MOSFET22で成るゲート検出型メモリセル31
を4個並列に配置したメモリセル32を有している。この
場合、各MOMFET22のオン抵抗を1:2:4:8の比率としてい
る。同図に於いて、参照番号33は各MIMスイッチ20のメ
モリ書き込み/読み出し端子であり、34は各MOSFET22の
電流通路の一方に共通に接続された読み出し制御用スイ
ッチ35の読み出し制御端子である。また、参照番号36
は、各MOSFET22の電流通路の他方に共通に接続された読
み取り用電流計である。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of a 4-bit D / A converter with memory as an example of the n-bit D / A converter with memory. This D / A converter includes a gate detection type memory cell 31 composed of a MIM switch 20, a ferroelectric capacitor 21, and a MOSFET 22.
Are arranged in parallel with each other. In this case, the ON resistance of each MOMFET 22 is set at a ratio of 1: 2: 4: 8. In the figure, reference numeral 33 is a memory write / read terminal of each MIM switch 20, and reference numeral 34 is a read control terminal of a read control switch 35 commonly connected to one of the current paths of each MOSFET 22. Also, reference number 36
Is a reading ammeter commonly connected to the other of the current paths of the respective MOSFETs 22.

このような構成のメモリ付4ビットD/A変換器では、
メモリ書き込み/読み出し端子33に与えられた4ビット
のディジタルデータを、それぞれの強誘電体キャパシタ
21に電荷の有無として記憶し、読み出し制御端子34に所
定の読み出し制御信号を与えることにより、各強誘電体
キャパシタ21の電荷の有無に従って並列演算が行なわ
れ、電流の流れる速度で演算が終了し、演算結果が電流
の大小として読み取り用電流計36により検出される。
In a 4-bit D / A converter with a memory having such a configuration,
The 4-bit digital data given to the memory write / read terminal 33 is transferred to each ferroelectric capacitor.
By storing the presence or absence of electric charge in 21 and applying a predetermined read control signal to the read control terminal 34, parallel operation is performed according to the presence or absence of electric charge in each ferroelectric capacitor 21, and the operation is completed at the speed of current flow. The operation result is detected by the reading ammeter 36 as the magnitude of the current.

電荷蓄積部は、強誘電体もしくは絶縁膜により電荷の
移動を防いだ構造のため、メモリは不揮発性となる。
Since the charge storage unit has a structure in which charge transfer is prevented by a ferroelectric or insulating film, the memory is non-volatile.

また、D/A変換に要する時間は、基本的には、読み出
し制御用スイッチ35のスイッチング時間とほぼ等しいと
考えられる。
The time required for the D / A conversion is basically considered to be substantially equal to the switching time of the read control switch 35.

第5図は、読み取り用電流計36により検出した4ビッ
トディジタル入力(0000)〜(1111)に対するアナログ
出力電流(8値)を示した図である。このように、アナ
ログ出力電流は、ディジタル入力値にリニアに対応す
る。
FIG. 5 is a diagram showing the analog output current (8 values) for the 4-bit digital inputs (0000) to (1111) detected by the reading ammeter 36. Thus, the analog output current linearly corresponds to the digital input value.

このように、MIMスイッチ20,強誘電体キャパシタ21,M
OSFET22で成るゲート検出型メモリセル31をn個並列に
配置したメモリセルとすることにより、メモリ付nビッ
トD/A変換器が実現できる。
Thus, MIM switch 20, ferroelectric capacitor 21, M
An n-bit D / A converter with a memory can be realized by using a memory cell in which n gate detection memory cells 31 composed of the OSFET 22 are arranged in parallel.

第6図は、このようなメモリ付nビットD/A変換器を
m×m個用いてm2個の情報を(2nの多値の)アナログ値
として出力するアナログ読み出し型メモリの概略構成を
示す図であり、第1図はメモリ付nビットD/A変換器を
用いた場合の詳細図である。
FIG. 6 is a schematic configuration of an analog readout memory that outputs m 2 pieces of information as ( 2n multi-valued) analog values using m × m pieces of such n-bit D / A converters with memory. FIG. 1 is a detailed diagram when an n-bit D / A converter with a memory is used.

これらの図に示すように、マトリクス状に配列したX,
Yアドレス線XA,YA(XA1,XA2,…,YA1,YA2,…)の各交点
にてメモリセル32をそれらX,Yアドレス線XA,YAに接続
し、各アドレス線にそれらを選択するためのX,Yアドレ
ス用スイッチ37,38(371,372,…,381,382,…)が接続さ
れている。そして、Yアドレス用スイッチ38の電流通路
の他方に、電流検出器(電流計)39が共通に接続されて
いる。なお、第1図中の参照番号40は保護用ダイオード
であり、41は書き込み制御スイッチである。
As shown in these figures, X,
At each intersection of the Y address lines XA, YA (XA 1 , XA 2 ,…, YA 1 , YA 2 ,…), connect the memory cells 32 to those X, Y address lines XA, YA, and connect them to each address line. X, Y address switches 37, 38 (37 1 , 37 2 ,..., 38 1 , 38 2 ,...) For selecting. A current detector (ammeter) 39 is commonly connected to the other end of the current path of the Y address switch 38. Reference numeral 40 in FIG. 1 is a protection diode, and 41 is a write control switch.

このような構成のアナログ読み出し型メモリ装置で
は、ディジタルデータの書き込みは次のようにして行な
われる。即ち、先ずデータを書き込むべきメモリセル32
を特定するためのX及びYアドレスの内、Xアドレスに
従って、データを書き込むべきメモリセル32を含むXア
ドレス線XAに接続されたm個のメモリセル32に共通に接
続されたデータ書き込み端子(D0〜D3)33を選択して、
それらの端子33に書き込むべきデータをセットする。こ
の場合、例えば、書き込むべきデータが「1」ならば
「5V」、「0」ならば「−5V」がそれらの端子33に印加
されるものとする。次に、Yアドレスに従って、データ
を書き込むべきメモリセル32に対応するYアドレス用ス
イッチ38(例えば381)と、書き込み制御スイッチ41を
オンする。これにより、データ書き込み端子(D0〜D3
33にセットされたデータに対応した情報がゲート酸化膜
25上に配置された強誘電体キャパシタ21に電荷量として
記憶される。
In the analog read type memory device having such a configuration, writing of digital data is performed as follows. That is, first, the memory cell 32 to which data is to be written
Out of the X and Y addresses to specify the data write terminal (D select 0 ~D 3) 33,
Data to be written to those terminals 33 is set. In this case, for example, if the data to be written is “1”, “5V” is applied to those terminals 33 if it is “0”. Next, the Y address switch 38 (for example, 38 1 ) corresponding to the memory cell 32 to which data is to be written and the write control switch 41 are turned on in accordance with the Y address. As a result, the data write terminals (D 0 to D 3 )
Information corresponding to the data set in 33 is the gate oxide film
The electric charge is stored in the ferroelectric capacitor 21 disposed on the reference numeral 25.

他の列に書き込む場合には、その書き込むべき列のY
アドレス用スイッチ38をオンして、書き込み制御スイッ
チ41をオンする。このように、Yアドレス用スイッチ38
を切り換えて、書き込み制御スイッチ41をオンすること
により、所望の列にデータを書き込むことができる。
When writing to another column, the Y of the column to be written
The address switch 38 is turned on, and the write control switch 41 is turned on. Thus, the Y address switch 38
, And turning on the write control switch 41, data can be written in a desired column.

また、読み出しを行なう場合には、情報を読出すべき
メモリセル32に対応するXアドレス用スイッチ37及びY
アドレス用スイッチ38をオンし、電流検出器39によりア
ナログ値を読み取る。他のメモリセル32に読み出しは、
X,Yアドレス共に切り換えて行なう。
When reading is performed, the X address switches 37 and Y corresponding to the memory cells 32 from which information is to be read are used.
The address switch 38 is turned on, and the analog value is read by the current detector 39. Reading to other memory cells 32
This is done by switching both the X and Y addresses.

このように、メモリ読み出し時間のみでアナログ信号
を出力できるアナログ読み出し型高速メモリ装置を提供
することができる。
Thus, it is possible to provide an analog readout type high-speed memory device which can output an analog signal only in the memory readout time.

また、上記アナログ読み出し型メモリ装置は、電気的
書換え可能な不揮発性メモリ装置であり、バックアップ
電源を必要としない。
Further, the analog readout type memory device is an electrically rewritable nonvolatile memory device, and does not require a backup power supply.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、種々の変形変更が可能なことは勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications and changes are possible.

例えば、ゲート検出型メモリセル31のオン抵抗を2n
比で分配するのではなく、メモリと直列に配した抵抗を
2nの比で分配することにより、nビットD/A変換器を実
現し、それを組み合わせて前述したようなアナログ読み
出し型メモリ装置を構成することもできる。
For example, instead of distributing the on-resistance of the gate detection memory cell 31 at a ratio of 2 n ,
By distributing at a ratio of 2 n , an n-bit D / A converter can be realized, and the analog read memory device as described above can be configured by combining them.

また、nビットD/A変換器をn2個並べ、アドレスの順
番に0から2nまでのディジタルデータをメモリセルに予
め記憶するようにしてもよい。これにより、アドレッシ
ングのみで、アドレスに対応したアナログ量を得ること
ができ、高速D/A変換器を実現することができる。
Alternatively, n 2 n-bit D / A converters may be arranged, and digital data from 0 to 2 n may be stored in a memory cell in advance in the order of addresses. Thus, an analog amount corresponding to an address can be obtained only by addressing, and a high-speed D / A converter can be realized.

また、ゲート検出型メモリセル31のオン抵抗を2nの比
で分配するだけでなく、任意に組み合わせることによ
り、シグモイド関数等の非線形D/A変換機能を持たせる
こともできる。これにより、非線形演算を、並列且つ高
速に行なうことができる。
In addition to distributing the ON resistance of the gate detection type memory cell 31 at a ratio of 2 n , a non-linear D / A conversion function such as a sigmoid function can be provided by arbitrarily combining them. Thereby, the non-linear operation can be performed in parallel and at high speed.

このように本発明のアナログ読み出し型メモリ装置で
は、線形の並列演算だけでなく、非線形高速演算がメモ
リ内の内容に応じて行なうことができる。
As described above, in the analog readout memory device of the present invention, not only linear parallel operation but also nonlinear high-speed operation can be performed according to the contents in the memory.

また、上記強誘電体キャパシタ21の代わりに、誘電体
キャパシタを用いることもできる。
Further, instead of the ferroelectric capacitor 21, a dielectric capacitor can be used.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、メモリ読み出し
時間のみでアナログ信号を出力できるアナログ読み出し
型高速メモリ装置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an analog readout type high-speed memory device which can output an analog signal only in a memory readout time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は実施例のアナログ読み出し型メモリ装置の詳細
な回路構成図、第2図(a)乃至(c)はそれぞれメモ
リ素子の回路構成を示す回路図、第3図(a)及び
(b)はそれぞれメモリ素子の積層構造を示す断面図、
第4図はメモリ付4ビットD/A変換器の回路構成図、第
5図はメモリ付4ビットD/A変換器の入出力特性を示す
線図、第6図は実施例のアナログ読み出し型メモリ装置
の概略回路構成図、第7図は従来のD/A変換器の回路構
成図である。 20……MIMスイッチ、21……強誘電体キャパシタ、22…
…MOSFET、32……メモリセル、33……データ書き込み端
子(メモリ書き込み/読み出し端子)、37……Xアドレ
ス用スイッチ、38……Yアドレス用スイッチ、39……電
流検出器(電流計)、40……保護用ダイオード、41……
書き込み制御スイッチ、XA……Xアドレス線、YA……Y
アドレス線。
FIG. 1 is a detailed circuit configuration diagram of the analog readout type memory device of the embodiment, FIGS. 2 (a) to 2 (c) are circuit diagrams showing the circuit configuration of a memory element, respectively, and FIGS. 3 (a) and 3 (b). ) Are cross-sectional views each showing a laminated structure of a memory element.
FIG. 4 is a circuit diagram of a 4-bit D / A converter with memory, FIG. 5 is a diagram showing input / output characteristics of the 4-bit D / A converter with memory, and FIG. 6 is an analog readout type of the embodiment. FIG. 7 is a schematic circuit configuration diagram of a memory device, and FIG. 7 is a circuit configuration diagram of a conventional D / A converter. 20 …… MIM switch, 21 …… Ferroelectric capacitor, 22…
... MOSFET, 32 ... memory cell, 33 ... data write terminal (memory write / read terminal), 37 ... switch for X address, 38 ... switch for Y address, 39 ... current detector (ammeter), 40 …… Protective diode, 41 ……
Write control switch, XA ... X address line, YA ... Y
Address line.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11C 11/22 G11C 11/56 G11C 27/00 H01L 27/00 - 49/02 G11C 11/34 G11C 16/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G11C 11/22 G11C 11/56 G11C 27/00 H01L 27/00-49/02 G11C 11/34 G11C 16 / 00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に形成される絶縁膜を介して
設けられたゲート電極及び該ゲート電極の両側に形成さ
れた電流通路電極からなる出力手段と、 上記出力手段のゲート電極上に形成された強誘電体膜又
は誘電体膜からなる分極電荷蓄積手段と、 上記分極電荷蓄積手段の強誘電体膜又は誘電体膜上に形
成される第1の導電膜−絶縁トンネル膜−第2の導電膜
のMIM構造の非線形導電率素子からなる入力手段とを有
するメモリセルを複数個ずつ組合せ、 上記複数個単位からなるメモリセルに複数ビットのディ
ジタルデータを記憶させ、その記憶させたディジタルデ
ータを、それぞれのメモリセルからの出力電流を演算す
ることによりアナログ電流量又はアナログ電圧量として
出力させることを特徴とするアナログ読み出し型メモリ
装置。
An output means comprising a gate electrode provided on an insulating film formed on a semiconductor substrate and current path electrodes formed on both sides of the gate electrode; and an output means formed on the gate electrode of the output means. Polarization charge accumulating means comprising a ferroelectric film or a dielectric film formed as described above, and a first conductive film, an insulating tunnel film, and a second film formed on the ferroelectric film or the dielectric film of the polarization charge accumulating means. Combining a plurality of memory cells each having an input means comprising a non-linear conductivity element having a MIM structure of a conductive film, storing a plurality of bits of digital data in the memory cells comprising the plurality of units, and storing the stored digital data. An analog readout type memory device, wherein an output current from each memory cell is calculated to output an analog current amount or an analog voltage amount.
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