JP3121862B2 - Programmable logic device using ferroelectric memory - Google Patents

Programmable logic device using ferroelectric memory

Info

Publication number
JP3121862B2
JP3121862B2 JP03143169A JP14316991A JP3121862B2 JP 3121862 B2 JP3121862 B2 JP 3121862B2 JP 03143169 A JP03143169 A JP 03143169A JP 14316991 A JP14316991 A JP 14316991A JP 3121862 B2 JP3121862 B2 JP 3121862B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ferroelectric
capacitor
programmable logic
memory
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03143169A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04367120A (en
Inventor
誠 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP03143169A priority Critical patent/JP3121862B2/en
Publication of JPH04367120A publication Critical patent/JPH04367120A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3121862B2 publication Critical patent/JP3121862B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、コンフィグレーション
メモリとして強誘電体メモリを利用したプログラマブル
ロジックデバイス(以下、PLDという)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a programmable logic device (PLD) using a ferroelectric memory as a configuration memory.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、論理演算の内容などの動作の
設定可能なプログラマブルロジックデバイスが広く利用
されている。そして、このプログラマブルロジックデバ
イスにおいては、デバイスの製作後に動作設定のための
データを書き込む必要があると共に、動作内容のテスト
などのために記憶内容を書き替えることが必要である。
このため、動作内容の設定のためのコンフィグレーショ
ンメモリとして紫外線の照射により記憶データの消去が
可能なEPROM(消去可能ROM)や電気的に記憶デ
ータの消去が可能なEEPROM(電気的消去可能RO
M)などが利用されており、これによって不揮発性メモ
リにおける書き替えを可能としている。
2. Description of the Related Art Conventionally, programmable logic devices capable of setting operations such as contents of logical operations have been widely used. Then, in this programmable logic device, it is necessary to write data for operation setting after the device is manufactured, and it is necessary to rewrite stored contents for a test of operation contents and the like.
Therefore, as a configuration memory for setting operation contents, an EPROM (erasable ROM) capable of erasing stored data by irradiating ultraviolet rays or an EEPROM (electrically erasable RO) capable of electrically erasing stored data is provided.
M) and the like, which enables rewriting in the nonvolatile memory.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ここで、EPROM
は、書き込み電流として大電流をドレイン・ソース間に
流し、フローティングゲートに電荷を蓄積し、データを
記憶するものである。このため、データの書き込み時に
おいては、EPROMに対する書き込み電流に対応する
高電圧、例えば5V系において、書き込み時には12〜
15V程度が印加される。そこで、EPROMの各メモ
リセルの耐圧を大きくすることが必要となり、メモリセ
ルが大きくなり、集積度を上昇することができないとい
う問題点があった。また、EEPROMにおいては、書
き込み電圧がEPROMよりも更に高い。このため、メ
モリへの電気的接続を行う周辺回路も含めて耐圧の確保
が難しく、回路を高集積化できず、プログラムロジック
デバイスが大型化するという問題点があった。また、従
来のEPROMなどでは、その書き込み速度が非常に遅
いため、テスト時などにおいて、何度もデータを書き替
える場合には、テスト時間が長時間となってしまうとい
う問題点があった。
SUMMARY OF THE INVENTION EPROM
In this technology, a large current flows between a drain and a source as a write current, charges are accumulated in a floating gate, and data is stored. For this reason, at the time of data writing, a high voltage corresponding to the writing current to the EPROM, for example, a 5 V system, and at the time of writing,
About 15 V is applied. Therefore, it is necessary to increase the breakdown voltage of each memory cell of the EPROM, and there is a problem that the memory cell becomes large and the degree of integration cannot be increased. In the EEPROM, the write voltage is higher than that in the EPROM. For this reason, there is a problem that it is difficult to secure a withstand voltage including peripheral circuits for making an electrical connection to the memory, the circuit cannot be highly integrated, and the program logic device becomes large. Further, in the conventional EPROM and the like, the writing speed is very slow, so that when data is rewritten many times during a test or the like, there is a problem that a long test time is required.

【0004】本発明は、通常の動作電圧でのコンフィグ
レーショメモリのデータの記憶、書き替えを行うことが
できるプログラマブルロジックデバイスを提供すること
を目的とする。
An object of the present invention is to provide a programmable logic device capable of storing and rewriting data in a configuration memory at a normal operating voltage.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係るプログラマ
ブルロジックデバイスは、コンフィグレーションメモリ
の記憶状態に応じて動作するプログラマブルロジックデ
バイスであって、上記コンフィグレーションメモリは、
入力信号に従い、その両端に反対の極性を出力して安定
する揮発性メモリ回路と、この揮発性メモリ回路に接続
され、該揮発性メモリ回路の両端に強誘電体の誘電分極
に起因して発生する電位差を供給する誘電体層が強誘電
体からなる強誘電体コンデンサと、を有することを特徴
とする。また、前記揮発性メモリ回路の反対の極性を出
力する両端のそれぞれに強誘電体コンデンサがスイッチ
を介しそれぞれ接続されていることをが好適である。ま
た、前記揮発性メモリ回路の反対の極性を出力する両端
を接続するスイッチをさらに有することが好適である。
A programmable logic device according to the present invention is a programmable logic device that operates in accordance with the storage state of a configuration memory.
A volatile memory circuit that outputs an opposite polarity to both ends in accordance with an input signal and is stabilized, and is connected to the volatile memory circuit and is generated at both ends of the volatile memory circuit due to dielectric polarization of a ferroelectric substance. A ferroelectric capacitor made of a ferroelectric, wherein the dielectric layer for supplying the potential difference to be applied comprises a ferroelectric capacitor. It also outputs the opposite polarity of the volatile memory circuit.
Ferroelectric capacitors at each end
It is preferable that they are respectively connected via a. Ma
Further, both ends of the volatile memory circuit that output opposite polarities
Is preferably further provided.

【0006】[0006]

【作用】強誘電体メモリにおいては、電圧を印加するこ
とにより強誘電体に誘電分極を生じる。そこで、電源入
力時に、2つの強誘電体メモリの誘電分極の状態に応じ
て、揮発性メモリの極性をセットすることで、不揮発性
メモリとして動作する。そして、強誘電体メモリに誘電
分極を生じさせるのには、大電圧は必要ないため、メモ
リセル全体の耐圧を低く設定することができ、プログラ
マブルロジックデバイスの製作条件が緩和され、集積度
を上昇することができる。
In a ferroelectric memory, when a voltage is applied, dielectric polarization occurs in the ferroelectric. Therefore, when the power is input, the polarity of the volatile memory is set according to the state of the dielectric polarization of the two ferroelectric memories, thereby operating as a nonvolatile memory. Since a large voltage is not required to cause dielectric polarization in the ferroelectric memory, the withstand voltage of the entire memory cell can be set low, the manufacturing conditions of the programmable logic device are relaxed, and the integration density is increased. can do.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図1は、PLDの全体構成を示すブロッ
ク図であり、配線ブロック1および複数のユニットセル
2からなっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the PLD, which includes a wiring block 1 and a plurality of unit cells 2.

【0008】そして、配線ブロック1は、集積回路に設
けられた入出力端子と、各ユニットセル2の間の所望の
接続を達成するため、各ユニットセル2に対応したクロ
スバースイッチを有しており、このスイッチのオンオフ
を不揮発性のコンフィグレーションメモリによって設定
している。すなわち、図2に示すように、クロスバース
イッチとして、信号伝達をオンオフするパストランジス
タTrを設け、このパストランジスタTrのオンオフを
コンフィグレーションメモリNVMによって設定してい
る。従って、コンフィグレーションメモリNVMのデー
タに応じてパストランジスタTrのオンオフが設定さ
れ、所望の信号の伝達が行われる。また、ユニットセル
2はそれぞれ論理回路を有しており、この論理がコンフ
ィグレーションメモリNVMによって設定される。例え
ば、図3に示すように、論理ゲートNANDの入力信号
をコンフィグレーションメモリNVMによって決定し、
論理動作を所望のものに設定している。
The wiring block 1 has a crossbar switch corresponding to each unit cell 2 in order to achieve a desired connection between input / output terminals provided in the integrated circuit and each unit cell 2. The on / off of this switch is set by a nonvolatile configuration memory. That is, as shown in FIG. 2, a pass transistor Tr for turning on / off the signal transmission is provided as a crossbar switch, and the on / off of the pass transistor Tr is set by the configuration memory NVM. Therefore, on / off of the pass transistor Tr is set according to the data of the configuration memory NVM, and a desired signal is transmitted. Each of the unit cells 2 has a logic circuit, and this logic is set by the configuration memory NVM. For example, as shown in FIG. 3, the input signal of the logic gate NAND is determined by the configuration memory NVM,
The logic operation is set as desired.

【0009】そして、本実施例におけるコンフィグレー
ションメモリNVMは、図4に示すような構成を有する
ことが好適である。すなわち、2つのインバータ10
a、10bからなるSRAM10、このSRAM10の
両端とビットラインおよび反転ビットラインを接続しワ
ードラインによってオンオフされるデータ入出力スイッ
チ12a,12b、SRAM10の両端に接続されたリ
ードライトスイッチ14a,14b、これらリードライ
トスイッチ14a,14bと制御ラインPLを接続する
強誘電体コンデンサ16a,16bおよびSRAM10
の両端に接続され、制御線EQによってオンオフされる
スイッチ18からなっている。
The configuration memory NVM in this embodiment preferably has a configuration as shown in FIG. That is, two inverters 10
a, 10b, data input / output switches 12a, 12b connecting both ends of the SRAM 10 to a bit line and an inverted bit line and turned on and off by a word line, read / write switches 14a, 14b connected to both ends of the SRAM 10, Ferroelectric capacitors 16a, 16b connecting read / write switches 14a, 14b and control line PL and SRAM 10
, And a switch 18 which is turned on / off by a control line EQ.

【0010】ここで、強誘電体コンデンサ16は、誘電
体層として強誘電体が使用されているコンデンサであ
り、強誘電体としてはPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)
などが用いられる。そして、強誘電体は電場を加えない
状態においても誘電分極が生じるものである。このた
め、強誘電体コンデンサ16に電圧を印加し、誘電分極
を生じさせると、電圧の印加を中止した後も分極が継続
する。そこで、この強誘電体コンデンサ16を利用し
て、データを記憶することができる。
Here, the ferroelectric capacitor 16 is a capacitor in which a ferroelectric is used as a dielectric layer, and the ferroelectric is PZT (lead zirconate titanate).
Are used. The ferroelectric substance causes dielectric polarization even when no electric field is applied. Therefore, when a voltage is applied to the ferroelectric capacitor 16 to cause dielectric polarization, the polarization continues even after the application of the voltage is stopped. Therefore, data can be stored using the ferroelectric capacitor 16.

【0011】これのデータ記憶の機構について、図5に
基づいて説明する。図5(A)に示すように可変の電源
によって、コンデンサ16に対し−VDD〜+VDDの電圧
を印加すると、コンデンサ16における分極に起因する
電荷は図5(B)に示すように、ヒテリシスを持ち、そ
の一方側のみをみた場合には、VDDを印加した場合に
は、電荷δqの分極が残留し、−VDDを印加した場合に
は、電荷−δqの分極が残留する。従って、この分極状
態を利用して、データを記憶することができる。次に、
この誘電分極に起因する電荷δqに基づく、データのセ
ットについて図6及び図7に基づいて説明する。ここ
で、図はデータ「1」を書き込む場合であり、図
データ「0」を書き込む場合である。強誘電体コンデン
サ16における静電容量をCsとすると、このCsは電
圧の印加に応じて変化する量Cと、電圧の印加を取り除
いても残留する分極に対応する量δCからなっていると
考えられ、これに対応してコンデンサに蓄積される電荷
は電圧の印加に応じて蓄積される電荷qおよび上述の分
極に対応する電荷δqからなる。従って、印加する電圧
をVとした場合には、 q+δq=(C+δC)V (ここで、Cs=C+δC
とする。)の関係がある。
The data storage mechanism will be described with reference to FIG. When a voltage of -VDD to + VDD is applied to the capacitor 16 by the variable power supply as shown in FIG. 5A, the electric charge resulting from the polarization in the capacitor 16 has a hysteresis as shown in FIG. When only one side is viewed, when VDD is applied, the polarization of the charge δq remains, and when -VDD is applied, the polarization of the charge -δq remains. Therefore, data can be stored using this polarization state. next,
A data set based on the electric charge δq caused by the dielectric polarization will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 6 shows a case where data “1” is written, and FIG. 7 shows a case where data “0” is written. Assuming that the capacitance of the ferroelectric capacitor 16 is Cs, the Cs is considered to be composed of an amount C that changes according to the application of the voltage and an amount δC corresponding to the polarization remaining after the application of the voltage is removed. Accordingly, the electric charge stored in the capacitor includes the electric charge q stored in response to the application of the voltage and the electric charge δq corresponding to the above-mentioned polarization. Therefore, when the applied voltage is V, q + δq = (C + δC) V (where Cs = C + δC
And ) Have a relationship.

【0012】このため、図6(A)に示すように、電圧
Vをコンデンサ16に印加した場合には、正極側に電荷
q+δqが蓄積され、負極側に−q−δqの電荷が蓄積
される。また、図6(B)に示すように、電源をオフ
し、電圧Vの印加を取り除いた場合には、コンデンサ1
6には上述の電荷が蓄積された状態であり、電位差Vで
あるが、強誘電体層116には±δqの分極が残留す
る。そこで、この強誘電体の誘電分極をデータの記憶に
利用する。すなわち、図6(C)に示すようにコンデン
サ16の両極を短絡すると、強誘電体層116における
分極は残留することになり、コンデンサ16の強誘電体
層116において、図における上側が−δq、下側がδ
qという状態が書き込まれたことになる。
Therefore, as shown in FIG. 6A, when the voltage V is applied to the capacitor 16, the electric charge q + δq is accumulated on the positive electrode side, and the electric charge of -q-δq is accumulated on the negative electrode side. . As shown in FIG. 6B, when the power supply is turned off and the application of the voltage V is removed, the capacitor 1
6 shows a state in which the above-described electric charge is accumulated, and the potential difference is V, but a polarization of ± δq remains in the ferroelectric layer 116. Therefore, the dielectric polarization of the ferroelectric is used for storing data. That is, when both poles of the capacitor 16 are short-circuited as shown in FIG. 6C, the polarization in the ferroelectric layer 116 remains, and in the ferroelectric layer 116 of the capacitor 16, the upper side in the figure is -δq, The lower side is δ
The state of q has been written.

【0013】そして、図6(D)に示すようにビットラ
インbitに接続すると、このビットラインbitは、
容量Cbit からなるコンデンサと表される。そこで、コ
ンデンサ16の図における下側の電極を電圧Vだけかさ
上げすると2つのコンデンサ容量に対応した電荷が蓄積
され、ビットラインbitの電位はここに蓄積される電
荷qb+ に応じたものとなる。
When connected to a bit line bit as shown in FIG. 6D, this bit line bit is
It is expressed as a capacitor having a capacity of Cbit. Therefore, when the lower electrode in the figure of the capacitor 16 is raised by the voltage V, charges corresponding to the two capacitor capacities are accumulated, and the potential of the bit line bit corresponds to the electric charge qb + accumulated here. .

【0014】一方、コンデンサ16に対する電圧印加の
方向を反対にした場合には、図7(A)〜(C)に示す
ように上述と同様の電荷の蓄積、分極が起こるが、その
電荷の正負が反対になっている。そこで、図7(D)に
示すように、電圧Vかさ上げした場合には、ビットライ
ンbitに電荷qb- に対応した電荷が取り出される。
ここで、図6(D)の場合と図7(D)の場合のビット
ラインbitの電圧差は、強誘電体の誘電分離による電
荷δqが+される場合と−される場合の差になり、 ΔV=(qb+ −qb- )/Cbit =2δq/(Cs +
Cbit ) となる。
On the other hand, when the direction of voltage application to the capacitor 16 is reversed, the accumulation and polarization of charges occur as described above as shown in FIGS. 7A to 7C. Is the opposite. Therefore, as shown in FIG. 7D, when the voltage V is increased, a charge corresponding to the charge qb- is taken out to the bit line bit.
Here, the voltage difference of the bit line bit in the case of FIG. 6D and the case of FIG. ΔV = (qb + −qb −) / Cbit = 2δq / (Cs +
Cbit).

【0015】このため、この電位差ΔVを「0」、
「1」を表す信号として取り出せば、書き込まれたデー
タを読み出すことができる。
Therefore, this potential difference ΔV is set to “0”,
If the signal is taken out as a signal representing "1", the written data can be read out.

【0016】ここで、上述の電位差ΔVは、次のように
して算出される。
Here, the above-mentioned potential difference ΔV is calculated as follows.

【0017】まず、電荷は保存されることから、 qb−qs=±δq … (1) また、2つのコンデンサにおける電圧降下は、 qb/Cbit +qs/Cs=V … (2) である。First, since the charge is stored, qb-qs = ± δq (1) Further, the voltage drop at the two capacitors is qb / Cbit + qs / Cs = V (2)

【0018】従って、式(1),(2)より、 qb=Cbit (CsV±δq)/(Cs+Cbit ) となる。そして、+δqは、図6の場合に対応し、−δ
qは図7の場合に対応するため、ΔVは上述のように表
せることになる。
Therefore, from equations (1) and (2), qb = Cbit (CsV ± δq) / (Cs + Cbit). Then, + δq corresponds to the case of FIG.
Since q corresponds to the case of FIG. 7, ΔV can be expressed as described above.

【0019】従って、このΔVをSRAM10の立上が
り時の状態決定に用いれば、強誘電体コンデンサ16の
誘電分極によりデータを記憶することができる。このた
め、通常時にはSRAM10の内容を読み出すことによ
って、ビットラインにおいて、「0」、「1」のデータ
を書き込みまたは読み出すことができる。
Therefore, if this ΔV is used to determine the state when the SRAM 10 rises, data can be stored by the dielectric polarization of the ferroelectric capacitor 16. Therefore, normally, by reading the contents of the SRAM 10, data "0" and "1" can be written or read on the bit line.

【0020】次に、図1に示した不揮発性メモリの電源
オン時の初期動作を図8及び図9に基づいて説明する。
まず、上述のようにして、各コンデンサ16には、所定
のデータが書き込まれている(強誘電体が分極してい
る。)。そして、電源がオンされた場合には、SRAM
10はそのときの状態(不定)条件によって、SRAM
10の両端が0,5Vまたは5,0Vのいずれかの状態
で安定する(A)。次に、スイッチ18をオンして、S
RAM10の両端の電位を同一にする(B)。この時、
SRAM10を構成するインバータ10a,10bの特
性が同一であれば、SRAM10の両端は共に2.5V
で安定するはずであり、このようにSRAM10を構成
しておく。
Next, the initial operation of the nonvolatile memory shown in FIG. 1 when the power is turned on will be described with reference to FIGS.
First, as described above, predetermined data is written in each capacitor 16 (the ferroelectric is polarized). When the power is turned on, the SRAM
10 is an SRAM depending on the state (undefined) condition at that time.
Both ends of 10 are stabilized at either 0.5V or 5.0V (A). Next, the switch 18 is turned on, and S
The potentials at both ends of the RAM 10 are made equal (B). At this time,
If the characteristics of the inverters 10a and 10b constituting the SRAM 10 are the same, both ends of the SRAM 10 are 2.5V
And the SRAM 10 is configured in this way.

【0021】この状態において、プレート電圧を2.5
Vとすると共に、リードライトラインRWをHとし、ス
イッチ14をオンとして、SRAM10の両端とコンデ
ンサ14をそれぞれ接続する。このため、コンデンサ1
6の両端は共に2.5Vになる。従って、コンデンサ1
6における強誘電体の分極状態は破壊されない(C)。
そして、スイッチ18をオフすると共に、プレート電
圧を−2.5Vに変更する(D)。これによって、コン
デンサ16に書き込まれている電圧の差がコンデンサ1
6の上側の電極に現れる。すなわち、−2.5Vに対
し、2δqに対応する電圧ΔvがSRAM10の両端の
電位差として印加される。このため、SRAM10は両
端のΔvの差に応じて、動作し、高電圧である左側が5
V、右側が0Vで安定する(E)。このようにして、S
RAM10において、コンデンサ16の状態に応じた状
態がセットできるため、不揮発性のメモリとして作用す
る。
In this state, the plate voltage is set to 2.5
V, the read / write line RW is set to H, the switch 14 is turned on, and both ends of the SRAM 10 are connected to the capacitor 14, respectively. Therefore, the capacitor 1
6 are both 2.5V. Therefore, capacitor 1
The polarization state of the ferroelectric in 6 is not destroyed (C).
Then, the switch 18 is turned off, and the plate voltage is changed to -2.5 V (D). As a result, the difference between the voltages written in the capacitor 16 is
6 appears on the upper electrode. That is, a voltage Δv corresponding to 2δq is applied as a potential difference between both ends of the SRAM 10 to −2.5V. For this reason, the SRAM 10 operates according to the difference of Δv between both ends, and the left side where the high voltage is
V, the right side is stabilized at 0V (E). Thus, S
In the RAM 10, a state corresponding to the state of the capacitor 16 can be set, so that the RAM 10 functions as a nonvolatile memory.

【0022】しかし、上述の(E)において、コンデン
サ16の両端には7.5Vおよび2.5Vの電圧が印加
されることになる。このため、コンデンサ16における
分極状態、特に上側が負に分極していたコンデンサ16
bの記憶内容は壊れる。従って、コンデンサ16の記憶
内容を復元しておく必要がある。そこで、プレート電圧
を5Vとにする(F)。これによって、コンデンサ16
bは上側が−の状態に復元される。このようにして、記
憶状態の復元が終了した場合には、リードライトをLと
して不揮発性のメモリとして動作するコンデンサ16を
切り離す(G)。これによって所定の記憶状態にSRA
M10をセットすることができる。従って、不揮発性メ
モリとして機能する。
However, in the above (E), voltages of 7.5 V and 2.5 V are applied to both ends of the capacitor 16. For this reason, the polarization state of the capacitor 16, particularly the capacitor 16 whose upper side is negatively polarized,
The stored content of b is destroyed. Therefore, it is necessary to restore the storage contents of the capacitor 16. Therefore, the plate voltage is set to 5 V (F). Thereby, the capacitor 16
b is restored to the state of-on the upper side. Thus, when the restoration of the storage state is completed, the read / write is set to L, and the capacitor 16 operating as a nonvolatile memory is disconnected (G). As a result, the SRA
M10 can be set. Therefore, it functions as a nonvolatile memory.

【0023】このように本実施例のメモリはそのコンデ
ンサ16において−2.5V〜5Vの電圧が印加される
が、SRAM10その他の回路には0〜5Vしか利用さ
れない。このため、通常の動作電位(5V系)において
書き込み。書き替えを行うことができ、メモリ、その周
辺回路において特別の耐圧を考慮する必要がない。そこ
で、回路を構成するトランジスタを通常のロジックと同
様のもので足り、全体として面積を小さくでき、集積度
を上昇することができる。
As described above, in the memory of this embodiment, a voltage of -2.5 V to 5 V is applied to the capacitor 16, but only 0 to 5 V is used for the SRAM 10 and other circuits. Therefore, writing is performed at a normal operating potential (5 V system). Rewriting can be performed, and there is no need to consider a special withstand voltage in the memory and its peripheral circuits. Therefore, the transistors constituting the circuit need only be the same as those of a normal logic, so that the area can be reduced as a whole and the degree of integration can be increased.

【0024】次に、図10(A)に、このコンフィグレ
ーションメモリを利用したシステムの構成を示す。この
例では、4つ(2×2)の不揮発性メモリNVMを有し
ており、そのそれぞれにデコーダ20およびリードライ
ト部22が接続されている。すなわち、デコーダ20に
は、その入力側にアドレスバスおよび制御ラインが接続
されているとともに、出力側にワードライン、EQライ
ン、RWライン、プレートラインPLが接続されてい
る。また、リードライト部22には、その入力側にデー
タバスが接続されており、出力側にビットラインbおよ
び反転ビットラインrbが接続されている。なお、図1
0(B)に本実施例の不揮発性メモリNVMをシンボル
化したものを示しており、図9における各不揮発性メモ
リNVMは図4の構成を有している。
Next, FIG. 10A shows the configuration of a system using this configuration memory. In this example, four (2 × 2) non-volatile memories NVM are provided, and a decoder 20 and a read / write unit 22 are connected to each of them. That is, the decoder 20 has an input side connected to an address bus and control lines, and an output side connected to a word line, an EQ line, a RW line, and a plate line PL. The read / write section 22 has a data bus connected to its input side and a bit line b and an inverted bit line rb connected to its output side. FIG.
0 (B) shows a symbolized version of the nonvolatile memory NVM of the present embodiment, and each nonvolatile memory NVM in FIG. 9 has the configuration of FIG.

【0025】そして、この不揮発性メモリNVMにデー
タを書き込む場合には、図11に示すようにEQをL、
RWをH、プレートPLをLとした状態で、書き込みを
行うアドレスをアドレスバスにのせる。これによって、
対応するワードラインWがHとなり、ビットラインbお
よび反転ビットラインrbが対応するSRAM10の両
端に接続される。このため、SRAMにビットラインの
データがセットされる。そして、このときRWがHとな
っているため、強誘電体コンデンサ16にも、SRAM
10の状態に応じた誘電分極が生じる。ここで、データ
が0の側の強誘電体コンデンサ16はその両側の電位が
同一であるため、ここには誘電分極が生じない。そこ
で、RWをHとした状態でプレートをH(5V)とし、
ここに上述の場合と反対の誘電分離を生じさせる。この
ようにして、強誘電体コンデンサ16に対するデータの
書き込みを行うことができる。なお、この例では1列に
2つの不揮発性メモリNVMがあるため、2つのNVM
に対し、該当するビットラインのデータが書き込まれ
る。
When writing data to the nonvolatile memory NVM, as shown in FIG.
With the RW at H and the plate PL at L, the address to be written is placed on the address bus. by this,
The corresponding word line W becomes H, and the bit line b and the inverted bit line rb are connected to both ends of the corresponding SRAM 10. Therefore, bit line data is set in the SRAM. At this time, since RW is at H, the ferroelectric capacitor 16 is also provided with the SRAM.
The dielectric polarization according to the state of 10 occurs. Here, since the ferroelectric capacitor 16 on the 0 side has the same potential on both sides, no dielectric polarization occurs here. Therefore, the plate is set to H (5 V) while RW is set to H,
Here, the opposite dielectric separation occurs as described above. In this manner, data can be written to the ferroelectric capacitor 16. In this example, since two nonvolatile memories NVM are provided in one column, two NVMs are used.
, The data of the corresponding bit line is written.

【0026】また、パワーオン時には、強誘電体コンデ
ンサ16の誘電分離の状態に応じて、SRAM10の状
態のセットを行う。そこで、図12に示すようにワード
ラインビットラインともにLの状態で、各制御線を操作
して上述の図9,10に示したような初期化を行う。
When the power is turned on, the state of the SRAM 10 is set in accordance with the state of the dielectric isolation of the ferroelectric capacitor 16. Therefore, as shown in FIG. 12, while the word lines and bit lines are both at L level, the respective control lines are operated to perform the initialization as shown in FIGS.

【0027】そして、このような初期化を行った後はR
WをLとしておくため、アドレスの指定により、該当す
るワードラインがHとなりこのデータがデータ供給部を
介しデータバスに出力される。
After such initialization, R
Since W is set to L, the corresponding word line becomes H by designating the address, and this data is output to the data bus via the data supply unit.

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るPL
Dによれば、強誘電体コンデンサにおける誘電分極を不
揮発性のデータ記憶に利用できるため、この書き込みな
どに高電圧が不要であり、メモリの耐圧を小さくでき、
メモリを小形化することができ、集積度を上昇すること
ができる。
As described above, the PL according to the present invention is
According to D, since the dielectric polarization of the ferroelectric capacitor can be used for nonvolatile data storage, a high voltage is not required for writing or the like, and the withstand voltage of the memory can be reduced.
The memory can be miniaturized, and the degree of integration can be increased.

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

【図1】PLDの全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a PLD.

【図2】パストランジスタを制御するコンフィグレーシ
ョンメモリの構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a configuration memory that controls pass transistors.

【図3】論理回路を制御するコンフィグレーションメモ
リの構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a configuration memory that controls a logic circuit.

【図4】本発明に係る不揮発性メモリの実施例の構成を
示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a nonvolatile memory according to the present invention.

【図5】実施例の強誘電体コンデンサの誘電分極を示す
回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram showing dielectric polarization of the ferroelectric capacitor of the example.

【図6】実施例の強誘電体コンデンサの動作を示す説明
図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an operation of the ferroelectric capacitor of the example.

【図7】実施例の強誘電体コンデンサの動作を示す説明
図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation of the ferroelectric capacitor of the example.

【図8】実施例の動作を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the operation of the embodiment.

【図9】実施例の動作を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the embodiment.

【図10】実施例の不揮発性メモリを利用したメモリセ
ルの構成図。
FIG. 10 is a configuration diagram of a memory cell using a nonvolatile memory according to an embodiment.

【図11】同メモリセルの書き込み動作を示すチャート
図。
FIG. 11 is a chart showing a write operation of the memory cell.

【図12】同メモリセルの初期化動作を示すチャート
図。
FIG. 12 is a chart showing an initialization operation of the memory cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 SRAM 12,14,18 スイッチ 16 強誘電体コンデンサ Reference Signs List 10 SRAM 12, 14, 18 Switch 16 Ferroelectric capacitor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−165725(JP,A) 特開 平2−30217(JP,A) 特開 平3−66090(JP,A) 特開 平3−35499(JP,A) 特開 平4−192173(JP,A) 特開 平4−295690(JP,A) 特公 昭41−15895(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03K 19/098 - 19/23 G11C 11/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-165725 (JP, A) JP-A-2-30217 (JP, A) JP-A-3-66090 (JP, A) JP-A-3- 35499 (JP, A) JP-A-4-192173 (JP, A) JP-A-4-295690 (JP, A) JP-B-41-15895 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H03K 19/098-19/23 G11C 11/22

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コンフィグレーションメモリの記憶状態
に応じて動作するプログラマブルロジックデバイスであ
って、 上記コンフィグレーションメモリは、 入力信号に従い、その両端に反対の極性を出力して安定
する揮発性メモリ回路と、 この揮発性メモリ回路に接続され、該揮発性メモリ回路
の両端に強誘電体の誘電分極に起因して発生する電位差
を供給する誘電体層が強誘電体からなる強誘電体コンデ
ンサと、 を有することを特徴とする強誘電体メモリを利用したプ
ログラマブルロジックデバイス。
1. A programmable logic device that operates according to a storage state of a configuration memory, the configuration memory comprising: a volatile memory circuit that outputs an opposite polarity to both ends thereof in accordance with an input signal and is stable; A ferroelectric capacitor connected to the volatile memory circuit and comprising a ferroelectric capacitor having a dielectric layer at both ends of the volatile memory circuit for supplying a potential difference generated due to dielectric polarization of the ferroelectric; A programmable logic device using a ferroelectric memory, comprising:
【請求項2】 請求項1に記載のプログラマブルロジッ
クデバイスにおいて、 前記揮発性メモリ回路の反対の極性を出力する両端のそ
れぞれに強誘電体コンデンサがスイッチを介しそれぞれ
接続されていることを特徴とするプログラマブルロジッ
クデバイス。
2. The programmable logic device according to claim 1,
In the memory device, both ends of the volatile memory circuit that output opposite polarities are provided.
A ferroelectric capacitor is connected to each through a switch.
Programmable logic that is connected
Device.
【請求項3】 請求項2に記載のプログラマブルロジッ
クデバイスにおいて、 前記揮発性メモリ回路の反対の極性を出力する両端を接
続するスイッチをさらに有することを特徴とするプログ
ラマブルロジックデバイス。
3. The programmable logic according to claim 2,
In the memory device, both ends of the volatile memory circuit that output the opposite polarity are connected.
Further comprising a switch connected thereto.
Ramable logic device.
JP03143169A 1991-06-14 1991-06-14 Programmable logic device using ferroelectric memory Expired - Fee Related JP3121862B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03143169A JP3121862B2 (en) 1991-06-14 1991-06-14 Programmable logic device using ferroelectric memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03143169A JP3121862B2 (en) 1991-06-14 1991-06-14 Programmable logic device using ferroelectric memory

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04367120A JPH04367120A (en) 1992-12-18
JP3121862B2 true JP3121862B2 (en) 2001-01-09

Family

ID=15332524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03143169A Expired - Fee Related JP3121862B2 (en) 1991-06-14 1991-06-14 Programmable logic device using ferroelectric memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3121862B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924663B2 (en) 2001-12-28 2005-08-02 Fujitsu Limited Programmable logic device with ferroelectric configuration memories

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3270765B2 (en) * 1992-03-03 2002-04-02 ローム株式会社 Non-volatile storage element
JPH0974351A (en) * 1995-09-05 1997-03-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Programmable circuit device
JP3003628B2 (en) * 1997-06-16 2000-01-31 日本電気株式会社 Ferroelectric memory and its writing method
JP3520810B2 (en) 1999-07-02 2004-04-19 日本電気株式会社 Data holding circuit with backup function
JP2002269969A (en) * 2001-03-07 2002-09-20 Nec Corp Memory cell, non-volatile memory device, and its control method
JP2009212736A (en) * 2008-03-04 2009-09-17 Fujitsu Microelectronics Ltd Semiconductor integrated circuit
KR101638976B1 (en) * 2010-08-25 2016-07-13 삼성전자주식회사 Reconfigurable Logic Device
JP2012120110A (en) * 2010-12-03 2012-06-21 Rohm Co Ltd Reconfigurable logic device
JP2012191455A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Toshiba Corp Semiconductor integrated circuit
TWI616873B (en) * 2011-05-20 2018-03-01 半導體能源研究所股份有限公司 Memory device and signal processing circuit
JP6747765B2 (en) * 2014-06-23 2020-08-26 東芝情報システム株式会社 Semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6924663B2 (en) 2001-12-28 2005-08-02 Fujitsu Limited Programmable logic device with ferroelectric configuration memories

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04367120A (en) 1992-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5406510A (en) Non-volatile memory
US6906944B2 (en) Ferroelectric memory
TW302540B (en)
US5754466A (en) Ferroelectric memory having pair of reference cells
CN110326049B (en) Ferroelectric memory cell without plate line
JP3431122B2 (en) Semiconductor storage device
JP3121862B2 (en) Programmable logic device using ferroelectric memory
WO1997040500A1 (en) Semiconductor memory
US6859380B2 (en) Ferroelectric memory and method of operating same
US6262910B1 (en) Semiconductor memory device having a ferroelectric memory capacitor
JPH08147983A (en) Ferroelectric memory device
US5898608A (en) Method for operating a ferroelectric memory
JP3772774B2 (en) Ferroelectric memory device
KR100323985B1 (en) Semiconductor memory device
JP2002083495A (en) Information storing method of semiconductor integrated circuit, semiconductor integrated circuit, semiconductor device provided with many semiconductor integrated devices, and electronic equipment using the semiconductor device
JP3717097B2 (en) Ferroelectric memory
JPH0154796B2 (en)
US7262988B2 (en) Memory device and semiconductor device
JPH11273362A (en) Non-volatile semiconductor memory device
JPH04366495A (en) Nonvolatile memory
JPH0457291A (en) Semiconductor memory
US7102909B2 (en) Storage circuit, semiconductor device, and electronic apparatus
JPS5922317B2 (en) semiconductor memory
US6574134B1 (en) Non-volatile ferroelectric capacitor memory circuit having nondestructive read capability
KR19980087512A (en) Semiconductor memory that can store multiple bits of information in one memory cell

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081020

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees