JP4675863B2 - Programmable logic circuit - Google Patents

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Description

本発明は、スピントランジスタにより構成されるプログラマブル論理回路に関する。   The present invention relates to a programmable logic circuit composed of spin transistors.

近年、電子のスピン自由度を利用したスピンエレクトロニクスデバイスの研究開発が盛んである。トンネル磁気抵抗(tunneling magneto-resistive: TMR)効果を基礎とする応用研究、例えば、磁気ランダムアクセスメモリ(Magnetic Random Access Memory: MRAM)、磁気記録装置の再生ヘッド、スピントランジスタなどについては、その勢いをさらに増している。   In recent years, research and development of spin electronics devices using the spin degree of freedom of electrons has been active. Applied research based on the tunneling magneto-resistive (TMR) effect, such as magnetic random access memory (MRAM), read heads of magnetic recording devices, spin transistors, etc. More.

ここで、スピントランジスタは、磁性体から構成される磁気記録層を有し、磁気記録層に記憶されるデータ(スピンの向き)に応じて論理回路を再構成できる次世代技術として注目されている。   Here, the spin transistor has a magnetic recording layer made of a magnetic material, and has attracted attention as a next-generation technology that can reconfigure a logic circuit in accordance with data (spin direction) stored in the magnetic recording layer. .

スピントランジスタの構造の代表的なものとしては、拡散型スピントランジスタ(Mark Johnson type)、スピン軌道制御型スピントランジスタ(Supriyo Datta type)、スピンバルブトランジスタ、単電子スピントランジスタ、共鳴スピントランジスタなどが知られている。   Typical examples of spin transistor structures include diffusion type spin transistors (Mark Johnson type), spin orbit control type spin transistors (Supriyo Datta type), spin valve transistors, single electron spin transistors, and resonant spin transistors. ing.

また、この他に、ソース/ドレインを磁性体で構成し、チャネルとドレインとの間にポイントコンタクトを設けたMOS構造のスピントランジスタが知られている(特許文献1を参照)。   In addition, a MOS-structure spin transistor is known in which the source / drain is made of a magnetic material and a point contact is provided between the channel and the drain (see Patent Document 1).

このスピントランジスタは、スピン偏極電子(Spin-polarized electrons)によるスピントルクを利用して磁性体の磁化を制御する。また、ポイントコンタクトは、スピン偏極電子に対して量子効果が生じるサイズとし、その抵抗は、チャネル抵抗よりも著しく大きくする。   This spin transistor controls the magnetization of a magnetic material using spin torque generated by spin-polarized electrons. The point contact has a size that causes a quantum effect on spin-polarized electrons, and its resistance is significantly larger than the channel resistance.

チャネルとドレインとの間の界面抵抗は、ドレイン電流の磁化依存性を決定する主要因であるため、このスピントランジスタによれば、結果的に、大きな磁気抵抗変化率(MR比: Magneto-resistance ratio)を得ることができる。   Since the interface resistance between the channel and the drain is the main factor that determines the magnetization dependence of the drain current, this spin transistor results in a large magnetoresistance ratio (MR ratio: Magneto-resistance ratio). ) Can be obtained.

プログラマブル論理回路は、このようなスピントランジスタの組み合わせにより構成される。まず、最初に、アンドゲート回路、オアゲート回路などの基本的な論理回路をスピントランジスタにより形成しておく。この後、スピントランジスタの磁性体の磁化を制御し、論理回路の内容の変更や、論理回路の有効/無効のプログラムなどを行う。   The programmable logic circuit is constituted by a combination of such spin transistors. First, basic logic circuits such as an AND gate circuit and an OR gate circuit are formed by spin transistors. Thereafter, the magnetization of the magnetic material of the spin transistor is controlled, and the contents of the logic circuit are changed or the logic circuit is enabled / disabled.

プログラマブル論理回路の最大の特長は、1つのハードウエアにより複数の論理を選択的に実現できる点にある。従って、論理を変えたい場合には、スピントランジスタの磁性体の磁化を変更して論理回路を再構成するだけでよく、論理回路の再設計が不必要である。   The greatest feature of the programmable logic circuit is that a plurality of logics can be selectively realized by one hardware. Therefore, when it is desired to change the logic, it is only necessary to reconfigure the logic circuit by changing the magnetization of the magnetic material of the spin transistor, and redesign of the logic circuit is unnecessary.

しかし、このようなプログラマブル論理回路にも問題がある。
一つは、論理回路を再構成する場合に、スピントランジスタの磁性体の磁化を1つ1つ制御しなければならないため、そのための配線が複雑になる、という問題である。
However, there is a problem with such a programmable logic circuit.
One problem is that when the logic circuit is reconfigured, the magnetization of the magnetic material of the spin transistor must be controlled one by one, and the wiring for that is complicated.

スピン偏極電子によるスピントルクを利用して磁性体の磁化を制御するスピントランジスタは、磁性体のサイズが小さくなるほど、スピン偏極電子の元になるスピン注入電流を小さくできるため、素子の微細化に優れている。ところが、スピン注入電流を磁性体に流して、その磁性体の磁化を反転させるためだけに、別途、配線が必要になり、配線の複雑化と回路面積の増大が生じる。   Spin transistors that control the magnetization of a magnetic material by utilizing spin torque generated by spin-polarized electrons can reduce the spin injection current that causes spin-polarized electrons as the size of the magnetic material decreases. Is excellent. However, a separate wiring is required only to cause a spin injection current to flow through the magnetic material and reverse the magnetization of the magnetic material, resulting in complicated wiring and increased circuit area.

具体的には、通常の信号経路とは別に、論理回路の再構成時にスピントランジスタを強制的にオンにするための信号経路が必要である。そのためには、例えば、スピントランジスタ1個につき、その入力端子に1個のスイッチ素子を接続しなければならない。   Specifically, a signal path for forcibly turning on the spin transistor when reconfiguring the logic circuit is required separately from the normal signal path. For this purpose, for example, one switch element must be connected to the input terminal of each spin transistor.

もう一つの問題は、所望の論理が得られない場合に、不良箇所を特定するのが難しく、論理回路を再構成するのに、多大な時間と手間を要することである。   Another problem is that when a desired logic cannot be obtained, it is difficult to specify a defective portion, and it takes a lot of time and labor to reconfigure the logic circuit.

ハードウエアの欠陥、例えば、多数のスピントランジスタのなかから1個の不良のスピントランジスタを特定することは容易な作業ではない。また、所望の論理が得られない場合に、それが設計ミスによるものなのか、ハードウエアの欠陥によるものなのか、又は、双方によるものなのか、原因の解析をするだけでも多大な時間と手間を要する。
特開2003−92412号公報
It is not an easy task to identify a faulty hardware transistor, for example, one defective spin transistor among a large number of spin transistors. In addition, if the desired logic cannot be obtained, whether it is due to a design error, a hardware defect, or both, it takes a lot of time and effort to analyze the cause. Cost.
JP 2003-92412 A

本発明の例では、論理回路の再構成のための配線が単純で、かつ、論理回路の再構成を容易に行えるプログラマブル論理回路を提案する。   In an example of the present invention, a programmable logic circuit is proposed in which wiring for reconfiguring a logic circuit is simple and the logic circuit can be easily reconfigured.

(1) 本発明の例に関わるプログラマブル論理回路は、第1の電源ノードと出力ノードとの間に接続され、磁化方向が固定される磁気固着層及び磁化方向が変化する磁気記録層を有し、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係に応じてコンダクタンスが変化する第1のトランジスタと、第2の電源ノードと出力ノードとの間に接続され、第1のトランジスタのコンダクタンスの最大値と最小値との間の値にコンダクタンスが設定される第2のトランジスタと、第3の電源ノードと出力ノードとの間に直列接続される第3のトランジスタ及び抵抗素子とを備え、第1のトランジスタは、オン時に形成される第1導電型の第1のチャネルと、第1のチャネルの上部に配置されるフローティング状態の第1のゲート電極と、第1のゲート電極の上部に配置される第2のゲート電極とを有し、第2のトランジスタは、オン時に形成される第2導電型の第2のチャネルと、第2のチャネルの上部に配置され、第1のゲート電極に接続されるフローティング状態の第3のゲート電極と、第3のゲート電極の上部に配置される第4のゲート電極とを有し、さらに、第2及び第4のゲート電極に入力信号を与え、第1及び第3の電源ノードの間にスピン注入電流を流す回路と、出力ノードに出力される出力信号を検出する検出部とを備える。     (1) A programmable logic circuit according to an example of the present invention includes a magnetic pinned layer connected between a first power supply node and an output node and having a fixed magnetization direction and a magnetic recording layer having a changed magnetization direction. A first transistor whose conductance changes in accordance with the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer; and a first transistor connected between the second power supply node and the output node. A second transistor whose conductance is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance, and a third transistor and a resistance element connected in series between the third power supply node and the output node. A first transistor of a first conductivity type formed when the transistor is turned on; a first gate electrode in a floating state disposed on the first channel; A second gate electrode disposed on the gate electrode, and the second transistor is disposed on the second channel of the second conductivity type formed when the transistor is turned on, and on the second channel. A floating third gate electrode connected to the first gate electrode, a fourth gate electrode disposed on the third gate electrode, and a second and fourth gate A circuit for applying an input signal to the electrode and causing a spin injection current to flow between the first and third power supply nodes and a detection unit for detecting an output signal output to the output node are provided.

(2) 本発明にかかるプログラマブル論理回路は、複数の基本ユニットの組み合わせにより構成され、各々の基本ユニットは、第1の電源ノードと出力ノードとの間に接続され、磁化方向が固定される磁気固着層及び磁化方向が変化する磁気記録層を有し、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係に応じてコンダクタンスが変化する第1のトランジスタと、第2の電源ノードと出力ノードとの間に接続され、第1のトランジスタのコンダクタンスの最大値と最小値との間の値にコンダクタンスが設定される第2のトランジスタと、第3の電源ノードと出力ノードとの間に直列接続される第3のトランジスタ及び抵抗素子とを備え、第1のトランジスタは、オン時に形成される第1導電型の第1のチャネルと、第1のチャネルの上部に配置されるフローティング状態の第1のゲート電極と、第1のゲート電極の上部に配置される第2のゲート電極とを有し、第2のトランジスタは、オン時に形成される第2導電型の第2のチャネルと、第2のチャネルの上部に配置され、第1のゲート電極に接続されるフローティング状態の第3のゲート電極と、第3のゲート電極の上部に配置される第4のゲート電極とを有し、さらに、複数の基本ユニットに対して、第1及び第3の電源ノードの間にスピン注入電流を流す回路と、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係を変化させ、論理の再構成を行う回路とを備える。     (2) The programmable logic circuit according to the present invention is composed of a combination of a plurality of basic units, and each basic unit is connected between the first power supply node and the output node, and the magnetization direction is fixed. A first transistor having a pinned layer and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes, wherein a conductance changes according to a relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer; and a second power supply node Between the third power supply node and the output node, the second transistor having a conductance set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance of the first transistor. A first transistor of the first conductivity type formed when the transistor is turned on, and a first channel. The first transistor includes a first gate electrode in a floating state disposed above and a second gate electrode disposed above the first gate electrode, and the second transistor has a second conductivity formed when turned on. A second channel of the mold, a floating third gate electrode disposed on the second channel and connected to the first gate electrode, and a fourth disposed on the third gate electrode And a circuit for passing a spin injection current between the first and third power supply nodes for the plurality of basic units, the magnetization direction of the magnetic pinned layer, and the magnetization direction of the magnetic recording layer And a circuit for reconfiguring the logic.

(3) 本発明の例に関わるプログラマブル論理回路の再構成方法は、(1)又は(2)のプログラマブル論理回路において、プログラマブル論理回路に対する入力信号の論理値を決定し、入力信号を印加した状態で、複数の基本ユニットに対して第1及び第3の電源ノードの間にスピン注入電流を流した後に、プログラマブル論理回路の出力信号の論理値の検証を行う。さらに、出力信号の論理値が正確でないときは、スピン注入電流に関する条件を変更して、再び、出力信号の論理値の検証を行い、出力信号の論理値が正確であるときは、入力信号の論理値を変更して、再び、出力信号の論理値の検証を行い、入力信号の論理値の全ての組み合わせについて出力信号の論理値の検証を行ったときに論理の再構成を完了する。     (3) In the programmable logic circuit reconfiguration method according to the example of the present invention, in the programmable logic circuit of (1) or (2), the logic value of the input signal to the programmable logic circuit is determined, and the input signal is applied. Thus, after passing a spin injection current between the first and third power supply nodes for the plurality of basic units, the logic value of the output signal of the programmable logic circuit is verified. Furthermore, when the logic value of the output signal is not accurate, the conditions regarding the spin injection current are changed, and the logic value of the output signal is verified again. When the logic value of the output signal is accurate, the input signal The logic value is changed, the logic value of the output signal is verified again, and the logic reconfiguration is completed when the logic value of the output signal is verified for all combinations of the logic values of the input signal.

本発明の例によれば、論理回路の再構成のための配線が単純で、かつ、論理回路の再構成を容易に行えるプログラマブル論理回路を実現できる。   According to the example of the present invention, it is possible to realize a programmable logic circuit in which wiring for reconfiguring the logic circuit is simple and the logic circuit can be easily reconfigured.

以下、図面を参照しながら、本発明の例を実施するための最良の形態について詳細に説明する。   The best mode for carrying out an example of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

1. 概要
本発明の例に関わるプログラマブル論理回路では、入力信号を与えている状態で、スピントランジスタにスピン注入電流を流した後に、出力信号の検証を行い、論理の再構成が完了したか否かを判断する。
1. Overview
In the programmable logic circuit according to the example of the present invention, after applying a spin injection current to the spin transistor with the input signal applied, the output signal is verified to determine whether the logic reconfiguration is completed. To do.

このように、スピン注入電流による書き込み(論理の再構成)と再構成された論理の検証とを同時に行うことにより、従来、書き込みのために必要であったスピントランジスタの入力端子に接続するスイッチ素子を省略でき、配線の単純化と再構成の短時間化(容易化)を実現できる。   In this way, the switching element connected to the input terminal of the spin transistor conventionally required for writing by simultaneously performing writing (reconfiguration of logic) by spin injection current and verification of the reconfigured logic. Can be omitted, and the wiring can be simplified and the reconfiguration time can be shortened (simplified).

本発明の例に関わるプログラマブル論理回路では、複数の基本ユニットを組み合わせ、複数の基本ユニット内のスピントランジスタに同時にスピン注入電流を流すことにより、論理の再構成を行う。   In the programmable logic circuit according to the example of the present invention, the logic is reconfigured by combining a plurality of basic units and causing a spin injection current to flow simultaneously through the spin transistors in the plurality of basic units.

このように、複数の基本ユニットに対して論理の再構成を同時に行うことによっても、従来、書き込みのために必要であったスピントランジスタの入力端子に接続するスイッチ素子を省略でき、配線の単純化と再構成の短時間化(容易化)を実現できる。   In this way, by simultaneously reconfiguring the logic for a plurality of basic units, the switch element connected to the input terminal of the spin transistor, which was conventionally necessary for writing, can be omitted, and the wiring can be simplified. And shortening (simplification) of reconfiguration.

本発明の例に関わるプログラマブル論理回路の再構成方法では、入力信号の論理値を決定し、入力信号を印加した状態で、複数の基本ユニット内のスピントランジスタにスピン注入電流を流した後に、プログラマブル論理回路の出力信号の論理値の検証を行う。   In the method for reconfiguring a programmable logic circuit according to the example of the present invention, a logic value of an input signal is determined, and after applying a spin injection current to spin transistors in a plurality of basic units in a state where the input signal is applied, the programmable logic circuit is programmable. The logic value of the output signal of the logic circuit is verified.

これにより、論理回路の詳細な設計をしなくても、必要な論理を得ることができるため、設計の手間と時間を大幅に削減できる。また、ハードウエアの一部に欠陥があっても、その欠陥に影響されないように論理回路を再構成できるため、不良箇所を特定する必要がなく、不良箇所の特定に要していた手間と時間をなくすことができる。   As a result, the necessary logic can be obtained without the detailed design of the logic circuit, and the design effort and time can be greatly reduced. In addition, even if a part of the hardware is defective, the logic circuit can be reconfigured so as not to be affected by the defect, so there is no need to identify the defective part, and time and effort required to identify the defective part. Can be eliminated.

以上のようなプログラマブル論理回路及びその再構成方法によれば、従来、書き込みのためだけに必要であったスイッチ素子を省略できるため、プログラマブル論理回路全体としての回路面積が小さくなり、論理回路の高集積化にも貢献できる。   According to the programmable logic circuit and the reconfiguration method as described above, the switch element that has been conventionally required only for writing can be omitted, so that the circuit area as a whole of the programmable logic circuit is reduced, and the logic circuit is increased in height. It can also contribute to integration.

また、書き込み信号を用いて基本ユニットの選択を行うことで、基本ユニット単位で論理の再構成を行うことができる。これにより、従来のプログラマブル論理回路による論理の再構成に比べて、1つのハードウエアにより実現できる論理回路の種類が増加し、論理回路の設計の手間をさらに軽減できる。   Further, by selecting a basic unit using a write signal, logic can be reconfigured in units of basic units. As a result, the number of types of logic circuits that can be realized by a single piece of hardware is increased compared to the conventional logic reconfiguration by the programmable logic circuit, and the design effort of the logic circuit can be further reduced.

2. 実施の形態
最良と思われるいくつかの実施の形態について説明する。
2. Embodiment
Several embodiments that are considered best are described.

(1) 第1の実施の形態
A. 回路
図1は、第1の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路の基本ユニットを示している。
(1) First embodiment
A. Circuit
FIG. 1 shows a basic unit of a programmable logic circuit according to the first embodiment.

このプログラマブル論理回路は、3つのトランジスタSP,SN,T1と、1つの抵抗素子R1とから構成される。   This programmable logic circuit includes three transistors SP, SN, and T1 and one resistance element R1.

トランジスタSP,SNは、電源端子(電源ノード)N1,N2の間に直列接続される。電源端子N1,N2には、異なる電位V1,V2が印加される。例えば、電源端子N1に印加される電位V1は、電源電位Vdd及び接地電位Vssのうちの1つであり、電源端子N2に印加される電位V2は、電源電位Vdd及び接地電位Vssのうちの他の1つである。   Transistors SP and SN are connected in series between power supply terminals (power supply nodes) N1 and N2. Different potentials V1 and V2 are applied to the power supply terminals N1 and N2. For example, the potential V1 applied to the power supply terminal N1 is one of the power supply potential Vdd and the ground potential Vss, and the potential V2 applied to the power supply terminal N2 is the other of the power supply potential Vdd and the ground potential Vss. It is one of.

トランジスタSPは、スピントランジスタであり、磁化方向が固定される磁気固着層と磁化方向が変化する磁気記録層とを備える。トランジスタSPのコンダクタンスは、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係に応じて変化する。   The transistor SP is a spin transistor, and includes a magnetic pinned layer whose magnetization direction is fixed and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes. The conductance of the transistor SP changes according to the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer.

トランジスタSPは、オン時にP型のチャネルが形成されるPチャネルMISFETである。従って、トランジスタSPは、N型の半導体領域内に形成される。トランジスタSPのチャネルの上部には、フローティング状態の第1のゲート電極(フローティングゲート電極)が配置され、第1のゲート電極の上部には、第2のゲート電極が配置される。   The transistor SP is a P-channel MISFET in which a P-type channel is formed when turned on. Accordingly, the transistor SP is formed in the N-type semiconductor region. A floating first gate electrode (floating gate electrode) is disposed above the channel of the transistor SP, and a second gate electrode is disposed above the first gate electrode.

トランジスタSNは、オン時にN型のチャネルが形成されるNチャネルMISFETである。従って、トランジスタSNは、P型の半導体領域内に形成される。トランジスタSNのコンダクタンスは、トランジスタSPのコンダクタンスの最大値と最小値との間の値に設定される。   The transistor SN is an N-channel MISFET in which an N-type channel is formed when turned on. Therefore, the transistor SN is formed in the P-type semiconductor region. The conductance of the transistor SN is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance of the transistor SP.

例えば、トランジスタSPの磁化状態、即ち、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係が、パラレル状態のときのコンダクタンスGmを100(最大値)とし、アンチパラレル状態のときのコンダクタンスGmを1(最小値)とした場合、トランジスタSNのコンダクタンスGmは、10に設定される。   For example, when the magnetization state of the transistor SP, that is, the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer, the conductance Gm in the parallel state is 100 (maximum value), When the conductance Gm is 1 (minimum value), the conductance Gm of the transistor SN is set to 10.

トランジスタSNのチャネルの上部には、第1のゲート電極に接続されるフローティング状態の第3のゲート電極(フローティングゲート電極)が配置され、第3のゲート電極の上部には、第4のゲート電極が配置される。   A floating third gate electrode (floating gate electrode) connected to the first gate electrode is disposed above the channel of the transistor SN, and a fourth gate electrode is disposed above the third gate electrode. Is placed.

従って、トランジスタSPの第2のゲート電極に入力される入力信号(論理値“0”又は“1”)をAとし、トランジスタSNの第4のゲート電極に入力される入力信号(論理値“0”又は“1”)をBとすると、フローティング状態の第1及び第3のゲート電極の電位Vfgは、(A+B)/2で表すことができる。   Therefore, an input signal (logical value “0” or “1”) input to the second gate electrode of the transistor SP is A, and an input signal (logical value “0”) input to the fourth gate electrode of the transistor SN. “Or“ 1 ”) is B, the potential Vfg of the first and third gate electrodes in the floating state can be expressed by (A + B) / 2.

トランジスタT1と抵抗素子R1は、電源端子(電源ノード)N3と出力ノードO1との間に直列接続される。電源端子N3には、電位V2が印加される。出力ノードO1は、2つのトランジスタSP,SNの接続点であり、出力信号Y(=Vout)は、出力ノードO1から出力される。   The transistor T1 and the resistance element R1 are connected in series between a power supply terminal (power supply node) N3 and an output node O1. A potential V2 is applied to the power supply terminal N3. The output node O1 is a connection point between the two transistors SP and SN, and the output signal Y (= Vout) is output from the output node O1.

トランジスタT1は、オン時にN型のチャネルが形成されるNチャネルMISFETである。但し、これに代えて、オン時にP型のチャネルが形成されるPチャネルMISFETをトランジスタT1として使用してもよい。トランジスタT1のゲート電極には、論理の再構成を行うときの制御信号となる書き込み信号Wが入力される。   The transistor T1 is an N-channel MISFET in which an N-type channel is formed when turned on. However, instead of this, a P-channel MISFET in which a P-type channel is formed at the time of ON may be used as the transistor T1. A write signal W serving as a control signal when performing logic reconfiguration is input to the gate electrode of the transistor T1.

図2及び図3のプログラマブル論理回路は、図1のプログラマブル論理回路の変形例である。   2 and 3 is a modification of the programmable logic circuit of FIG.

図2及び図3では、共に、トランジスタSNがスピントランジスタから構成される。その他の点については、図1と同じである。   In both FIG. 2 and FIG. 3, the transistor SN is composed of a spin transistor. The other points are the same as in FIG.

トランジスタSNは、磁化方向が固定される磁気固着層と磁化方向が変化する磁気記録層とを備える。   The transistor SN includes a magnetic pinned layer whose magnetization direction is fixed and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes.

図2では、トランジスタSNの磁化状態、即ち、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係は、パラレル状態(コンダクタンスGm=10)に固定され、図3では、トランジスタSNの磁化状態は、アンチパラレル状態(コンダクタンスGm=10)に固定される。   In FIG. 2, the magnetization state of the transistor SN, that is, the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer is fixed to a parallel state (conductance Gm = 10). The magnetization state is fixed to the anti-parallel state (conductance Gm = 10).

図1乃至図3に示すプログラマブル論理回路は、初期状態において、入力信号(論理値)A,Bに対して出力信号(論理値)Yとなる特定の論理を構成するように設定される。   The programmable logic circuit shown in FIGS. 1 to 3 is set so as to constitute specific logic that becomes an output signal (logic value) Y with respect to input signals (logic values) A and B in an initial state.

そして、このようなプログラマブル論理回路の再構成を行うときは、トランジスタSP,SNに入力信号A,Bを与え、電源端子N1,N2,N3に電位V1,V2を与え、書き込み信号Wを“H”にする。   When reconfiguring such a programmable logic circuit, input signals A and B are applied to transistors SP and SN, potentials V1 and V2 are applied to power supply terminals N1, N2 and N3, and write signal W is set to “H”. "

この後、電源端子N1,N3の間にスピン注入電流を流した後に、入力信号A,Bに対する出力信号Yの検証を行う。   Thereafter, a spin injection current is passed between the power supply terminals N1 and N3, and then the output signal Y with respect to the input signals A and B is verified.

スピン注入電流によりトランジスタSPの磁気記録層の磁化状態が変化してないときは、入力信号A,Bに対する出力信号Yが初期状態のままであるため、論理の再構成が未完了と判断する。   When the magnetization state of the magnetic recording layer of the transistor SP is not changed by the spin injection current, the output signal Y with respect to the input signals A and B remains in the initial state, so that it is determined that the logic reconfiguration is incomplete.

また、スピン注入電流に関する条件を変えて、再度、電源端子N1,N3の間にスピン注入電流を流し、スピン注入電流を流した後に、入力信号A,Bに対する出力信号Yの検証を行う。   Further, after changing the conditions regarding the spin injection current, the spin injection current is again passed between the power supply terminals N1 and N3, and after the spin injection current is passed, the output signal Y with respect to the input signals A and B is verified.

スピン注入電流によりトランジスタSPの磁気記録層の磁化状態が変化したときは、入力信号A,Bに対して所望の出力信号Yが得られるため、論理の再構成が完了したと判断する。   When the magnetization state of the magnetic recording layer of the transistor SP is changed by the spin injection current, a desired output signal Y is obtained for the input signals A and B, and therefore it is determined that the logic reconfiguration is completed.

B. デバイス構造の例1
第1の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路のデバイス構造の例について説明する。ここでは、図1乃至図3のプログラマブル論理回路のうち、図2をデバイス化した場合の構造を例にとる。
B. Device structure example 1
An example of the device structure of the programmable logic circuit according to the first embodiment will be described. Here, the structure in the case where FIG. 2 is made into a device among the programmable logic circuits of FIGS. 1 to 3 is taken as an example.

図4は、デバイス構造の平面図を示し、図5は、図4のV−V線に沿う断面図を示している。   4 shows a plan view of the device structure, and FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.

このデバイスの特徴は、第一に、2つのトランジスタSP,SNが共にMOS型のスピントランジスタである点、第二に、強磁性体によりトランジスタSP,SNのソース・ドレインが形成されると共に、両トランジスタSP,SNのドレインが共有化される点、第三に、トランジスタSP,SNがスタックゲート構造を有し、フローティングゲート電極が互いに接続される点にある。   The feature of this device is that, firstly, the two transistors SP and SN are both MOS type spin transistors, and secondly, the source and drain of the transistors SP and SN are formed by a ferromagnetic material. The drains of the transistors SP and SN are shared. Third, the transistors SP and SN have a stack gate structure and the floating gate electrodes are connected to each other.

半導体基板10内には、例えば、STI構造の素子分離絶縁層17が形成される。また、素子分離絶縁層17により取り囲まれた素子領域内には、N型ウェル領域10a及びP型ウェル領域10bが形成される。   For example, an element isolation insulating layer 17 having an STI structure is formed in the semiconductor substrate 10. In the element region surrounded by the element isolation insulating layer 17, an N-type well region 10a and a P-type well region 10b are formed.

N型ウェル領域10aとP型ウェル領域10bとの境界に設けられた凹部内には、磁化方向が固定されたピンド層(pinned layer)としての強磁性体12aが形成される。本例では、強磁性体12aの磁化方向は、紙面に対して右向きに固定される。強磁性体12aは、トランジスタSP,SNのドレインとして共有化される。   In a recess provided at the boundary between the N-type well region 10a and the P-type well region 10b, a ferromagnetic body 12a is formed as a pinned layer having a fixed magnetization direction. In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12a is fixed to the right with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12a is shared as the drains of the transistors SP and SN.

強磁性体12a上には、ピン層(pin layer)としての反強磁性体13が形成される。N型ウェル領域10aと強磁性体12aとの間及びP型ウェル領域10bと強磁性体12aとの間には、トンネルバリア層11aが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pin layer is formed on the ferromagnetic material 12a. A tunnel barrier layer 11a is formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic body 12a and between the P-type well region 10b and the ferromagnetic body 12a.

N型ウェル領域10aに設けられた凹部内には、磁化方向が変化するフリー層(free layer)としての強磁性体12bが形成される。本例では、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して、右向き又は左向きになる。強磁性体12bは、トランジスタSPのソースとなる。   In the recess provided in the N-type well region 10a, a ferromagnetic body 12b is formed as a free layer whose magnetization direction changes. In this example, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is rightward or leftward with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12b becomes a source of the transistor SP.

N型ウェル領域10aと強磁性体12bとの間には、トンネルバリア層11bが形成される。   A tunnel barrier layer 11b is formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic body 12b.

P型ウェル領域10bに設けられた凹部内には、磁化方向が固定されるピンド層としての強磁性体12b’が形成される。本例では、強磁性体12b’の磁化方向は、紙面に対して右向きに固定される。強磁性体12b’は、トランジスタSNのソースとなる。   A ferromagnetic body 12b 'serving as a pinned layer whose magnetization direction is fixed is formed in the recess provided in the P-type well region 10b. In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b 'is fixed to the right with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12b 'serves as the source of the transistor SN.

強磁性体12b’上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。P型ウェル領域10bと強磁性体12b’との間には、トンネルバリア層11bが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12b '. A tunnel barrier layer 11b is formed between the P-type well region 10b and the ferromagnetic body 12b '.

強磁性体12a,12bの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONO(oxide/nitride/oxide)から構成される絶縁層(IPD: inter-polysilicon dielectric)を介してゲート電極が形成される。ゲート電極には、入力信号Aが入力される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode is formed via an insulating layer (IPD: inter-polysilicon dielectric) made of ONO (oxide / nitride / oxide). An input signal A is input to the gate electrode.

強磁性体12a,12b’の間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b 'via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介して、入力信号Bが入力されるゲート電極が形成される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode to which the input signal B is input is formed via an insulating layer made of ONO.

トランジスタSPのソースとしての強磁性体12bは、電源電位V1が印加される電源端子N1に接続される。トランジスタSNのソースとしての強磁性体12b’は、電源電位V2が印加される電源端子N2に接続される。   The ferromagnetic body 12b as the source of the transistor SP is connected to the power supply terminal N1 to which the power supply potential V1 is applied. The ferromagnetic body 12b 'as the source of the transistor SN is connected to the power supply terminal N2 to which the power supply potential V2 is applied.

トランジスタSP,SNのドレインとしての強磁性体12aは、出力ノードO1に接続される。出力ノードO1と電源端子N3との間には、書き込み信号Wによりオン/オフが制御されるトランジスタT1及び抵抗素子R1が接続される。電源端子N3には、電源電位V2が印加される。   The ferromagnetic body 12a as the drains of the transistors SP and SN is connected to the output node O1. Between the output node O1 and the power supply terminal N3, a transistor T1 and a resistance element R1 whose on / off is controlled by a write signal W are connected. A power supply potential V2 is applied to the power supply terminal N3.

尚、トランジスタSP,SNに関し、トンネルバリア層11a,11bのうちの1つ又は両方を省略してもよい。   For the transistors SP and SN, one or both of the tunnel barrier layers 11a and 11b may be omitted.

また、電源端子N3の電位については、電源端子N2の電位V2と同じにしているが、その他の電位に設定してもよい。   The potential of the power supply terminal N3 is the same as the potential V2 of the power supply terminal N2, but may be set to other potentials.

C. 再構成の例1
図4及び図5の構造を有するプログラマブル論理回路に対する論理の再構成の例について説明する。
C. Reconfiguration example 1
An example of logic reconfiguration for the programmable logic circuit having the structure of FIGS. 4 and 5 will be described.

初期状態においては、トランジスタSPの磁化状態は、アンチパラレル状態に設定される。即ち、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して左向きに設定される。この場合、図2に示すように、トランジスタSP,SNのコンダクタンスGmの比は、1:10になる。   In the initial state, the magnetization state of the transistor SP is set to an anti-parallel state. That is, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is set to the left with respect to the paper surface. In this case, as shown in FIG. 2, the ratio of the conductance Gm of the transistors SP and SN is 1:10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表1に示すようになる。

Figure 0004675863
Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 1.
Figure 0004675863

つまり、初期状態におけるプログラマブル論理回路の論理は、NORとなっており、図4及び図5のデバイスの等価回路は、図6に示すように、NORゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit in the initial state is NOR, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 4 and 5 is a symbol of a NOR gate as shown in FIG.

もし、図4及び図5のデバイスをNORゲートとして使用する場合には、論理の再構成を行う必要はないため、書き込み信号Wは、“L”のままとする。   If the devices of FIGS. 4 and 5 are used as NOR gates, it is not necessary to reconfigure the logic, so the write signal W remains “L”.

もし、図4及び図5のデバイスをNANDゲートとして使用する場合には、書き込み信号Wを“H”にして、以下のように、論理の再構成を行う。   4 and 5 is used as a NAND gate, the write signal W is set to “H” and the logic is reconfigured as follows.

書き込み信号Wを“H”にした状態で、電源端子N1,N2,N3にそれぞれ電源電位V1(=Vdd),V2(=Vss),V2(=Vss)を与えると、スピン注入電流(電流パルス)は、図5に示すように、フリー層としての強磁性体12bからピンド層としての強磁性体12aに向かって流れる。   When the power supply potentials V1 (= Vdd), V2 (= Vss), and V2 (= Vss) are applied to the power supply terminals N1, N2, and N3, respectively, with the write signal W set to “H”, the spin injection current (current pulse) ) Flows from the ferromagnetic body 12b as the free layer toward the ferromagnetic body 12a as the pinned layer, as shown in FIG.

この時、強磁性体12aは、紙面に対して右向きにスピン偏極された電子のみを通過させるスピンフィルタとして作用し、このスピン偏極された電子は、フリー層としての強磁性体12b内の電子にスピントルクを与える。このため、強磁性体12bの磁化方向は、紙面に対して左向き(アンチパラレル状態)から紙面に対して右向き(パラレル状態)に変化する。   At this time, the ferromagnet 12a acts as a spin filter that passes only the electrons spin-polarized to the right with respect to the paper surface. The spin-polarized electrons are contained in the ferromagnet 12b as a free layer. Gives electrons spin torque. For this reason, the magnetization direction of the ferromagnet 12b changes from leftward to the paper surface (anti-parallel state) to rightward to the paper surface (parallel state).

すると、図2に示すように、トランジスタSP,SNのコンダクタンスGmの比は、100:10になる。   Then, as shown in FIG. 2, the ratio of the conductance Gm of the transistors SP and SN is 100: 10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表2に示すようになる。

Figure 0004675863
Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 2.
Figure 0004675863

つまり、プログラマブル論理回路の論理は、NANDとなり、図4及び図5のデバイスの等価回路は、図6に示すように、NANDゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit is NAND, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 4 and 5 is a symbol of a NAND gate as shown in FIG.

このように、書き込み信号Wにより、プログラマブル論理回路の論理を、NORゲートからNANDゲートに再構成することができる。   In this manner, the logic of the programmable logic circuit can be reconfigured from the NOR gate to the NAND gate by the write signal W.

ここで、論理の再構成が完了したか否かを検証する必要がある。
本例では、書き込み(論理の再構成)と論理の検証とを同時に行う。
Here, it is necessary to verify whether or not the logic reconfiguration has been completed.
In this example, writing (logic reconfiguration) and logic verification are performed simultaneously.

電源端子N1,N2,N3に電源電位V1,V2,V2を与え、書き込み信号Wを“H”にし、入力信号(論理値)A,Bを与えた状態で、スピン注入電流(電流パルス)を流すと、再構成した論理に応じた出力信号Y(=Vout)を得ることができる。   In the state where power supply potentials V1, V2, V2 are applied to the power supply terminals N1, N2, N3, the write signal W is set to “H”, and the input signals (logic values) A, B are applied, a spin injection current (current pulse) is applied. When flowing, an output signal Y (= Vout) corresponding to the reconfigured logic can be obtained.

従って、出力信号Yの論理値を確認することにより、論理の検証を行うことができる。   Therefore, the logic can be verified by checking the logic value of the output signal Y.

例えば、入力信号A,Bと出力信号Yとの関係が表1に示す関係にあるとき、及び、入力信号A,Bの4つの組み合わせの全てについて、出力信号Yが表2に示す関係を有していないときには、再構成が完了していないと判断できる。   For example, when the relationship between the input signals A and B and the output signal Y is as shown in Table 1, the output signal Y has the relationship shown in Table 2 for all four combinations of the input signals A and B. If not, it can be determined that the reconfiguration has not been completed.

また、入力信号A,Bの4つの組み合わせの全てについて、出力信号Yが表2に示す関係を有しているときには、再構成が完了したと判断できる。   Further, for all four combinations of the input signals A and B, when the output signal Y has the relationship shown in Table 2, it can be determined that the reconstruction has been completed.

尚、再構成を完了した後に、再び、初期状態の論理に戻したい(リセット動作)という要望があったときは、トランジスタSPに流れるスピン注入電流の向きを変えるための回路を別途設ければよい。   When there is a request to return to the initial logic (reset operation) after completing the reconfiguration, a circuit for changing the direction of the spin injection current flowing in the transistor SP may be provided separately. .

但し、このようなリセット機能は、回路の複雑化を招くため、ユーザの要望に応じて採用の可否を決定するのが好ましい。   However, since such a reset function causes the circuit to be complicated, it is preferable to determine whether or not the reset function can be adopted according to the user's request.

D. デバイス構造の例2
引き続き、第1の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路のデバイス構造の例について説明する。ここでは、図1乃至図3のプログラマブル論理回路のうち、図1をデバイス化した場合の構造を例にとる。
D. Device structure example 2
Next, an example of the device structure of the programmable logic circuit according to the first embodiment will be described. Here, of the programmable logic circuits shown in FIGS. 1 to 3, the structure of FIG. 1 as a device is taken as an example.

図7は、デバイス構造の平面図を示し、図8は、図7のVIII−VIII線に沿う断面図を示している。   7 shows a plan view of the device structure, and FIG. 8 shows a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.

半導体基板10内には、例えば、STI構造の素子分離絶縁層17が形成される。また、素子分離絶縁層17により取り囲まれた素子領域内には、N型ウェル領域10a及びP型ウェル領域10bが形成される。   For example, an element isolation insulating layer 17 having an STI structure is formed in the semiconductor substrate 10. In the element region surrounded by the element isolation insulating layer 17, an N-type well region 10a and a P-type well region 10b are formed.

N型ウェル領域10aに設けられた2つの凹部のうちの1つ内には、磁化方向が固定されたピンド層としての強磁性体12aが形成され、他の1つ内には、磁化方向が変化するフリー層としての強磁性体12bが形成される。   A ferromagnetic body 12a as a pinned layer having a fixed magnetization direction is formed in one of the two recesses provided in the N-type well region 10a, and the magnetization direction is formed in the other one. A ferromagnetic body 12b is formed as a changing free layer.

本例では、強磁性体12aの磁化方向は、紙面に対して右向きに固定され、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して、右向き又は左向きになる。   In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12a is fixed to the right with respect to the paper surface, and the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is rightward or leftward with respect to the paper surface.

強磁性体12a上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。N型ウェル領域10aと強磁性体12a,12bとの間には、トンネルバリア層11a,11bが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12a. Tunnel barrier layers 11a and 11b are formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic bodies 12a and 12b.

強磁性体12aは、トランジスタSPのソースとなり、強磁性体12bは、トランジスタSPのドレインとなる。   The ferromagnetic body 12a becomes the source of the transistor SP, and the ferromagnetic body 12b becomes the drain of the transistor SP.

P型ウェル領域10b内には、N型ソース領域12c及びN型ドレイン領域12dが形成される。   An N-type source region 12c and an N-type drain region 12d are formed in the P-type well region 10b.

強磁性体12a,12bの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介してゲート電極が形成される。ゲート電極には、入力信号Aが入力される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode is formed via an insulating layer made of ONO. An input signal A is input to the gate electrode.

ソース/ドレイン領域12c,12dの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the source / drain regions 12c and 12d via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介して、入力信号Bが入力されるゲート電極が形成される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode to which the input signal B is input is formed via an insulating layer made of ONO.

トランジスタSPのソースとしての強磁性体12aは、電源電位V1が印加される電源端子N1に接続される。トランジスタSNのソース領域12cは、電源電位V2が印加される電源端子N2に接続される。   The ferromagnetic body 12a as the source of the transistor SP is connected to the power supply terminal N1 to which the power supply potential V1 is applied. The source region 12c of the transistor SN is connected to the power supply terminal N2 to which the power supply potential V2 is applied.

トランジスタSPのドレインとしての強磁性体12b及びトランジスタSNのドレイン領域12dは、それぞれ出力ノードO1に接続される。出力ノードO1と電源端子N3との間には、書き込み信号Wによりオン/オフが制御されるトランジスタT1及び抵抗素子R1が接続される。電源端子N3には、電源電位V2が印加される。   The ferromagnetic body 12b as the drain of the transistor SP and the drain region 12d of the transistor SN are each connected to the output node O1. Between the output node O1 and the power supply terminal N3, a transistor T1 and a resistance element R1 whose on / off is controlled by a write signal W are connected. A power supply potential V2 is applied to the power supply terminal N3.

尚、トランジスタSPに関し、トンネルバリア層11a,11bのうちの1つ又は両方を省略してもよい。   Note that one or both of the tunnel barrier layers 11a and 11b may be omitted for the transistor SP.

また、電源端子N3の電位については、電源端子N2の電位V2と同じにしているが、その他の電位に設定してもよい。   The potential of the power supply terminal N3 is the same as the potential V2 of the power supply terminal N2, but may be set to other potentials.

E. 再構成の例2
図7及び図8の構造を有するプログラマブル論理回路に対する論理の再構成の例について説明する。
E. Reconfiguration example 2
An example of logic reconfiguration for the programmable logic circuit having the structure of FIGS. 7 and 8 will be described.

初期状態においては、トランジスタSPの磁化状態は、パラレル状態に設定される。即ち、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して右向きに設定される。この場合、図1に示すように、トランジスタSP,SNのコンダクタンスGmの比は、100:10になる。   In the initial state, the magnetization state of the transistor SP is set to a parallel state. That is, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is set to the right with respect to the paper surface. In this case, as shown in FIG. 1, the ratio of the conductance Gm of the transistors SP and SN is 100: 10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表2に示すようになる。   Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 2.

つまり、初期状態におけるプログラマブル論理回路の論理は、NANDとなっており、図7及び図8のデバイスの等価回路は、図9に示すように、NANDゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit in the initial state is NAND, and the equivalent circuits of the devices in FIGS. 7 and 8 are NAND gate symbols as shown in FIG.

もし、図7及び図8のデバイスをNANDゲートとして使用する場合には、論理の再構成を行う必要はないため、書き込み信号Wは、“L”のままとする。   If the devices of FIGS. 7 and 8 are used as NAND gates, it is not necessary to reconfigure the logic, so the write signal W remains “L”.

もし、図7及び図8のデバイスをNORゲートとして使用する場合には、書き込み信号Wを“H”にして、以下のように、論理の再構成を行う。   If the devices of FIGS. 7 and 8 are used as NOR gates, the write signal W is set to “H” and the logic is reconfigured as follows.

書き込み信号Wを“H”にした状態で、電源端子N1,N2,N3にそれぞれ電源電位V1(=Vdd),V2(=Vss),V2(=Vss)を与えると、スピン注入電流(電流パルス)は、図8に示すように、ピンド層としての強磁性体12aからフリー層としての強磁性体12bに向かって流れる。   When the power supply potentials V1 (= Vdd), V2 (= Vss), and V2 (= Vss) are applied to the power supply terminals N1, N2, and N3, respectively, while the write signal W is set to “H”, the spin injection current (current pulse) ) Flows from the ferromagnetic body 12a as the pinned layer toward the ferromagnetic body 12b as the free layer, as shown in FIG.

この時、強磁性体12aは、紙面に対して左向きに偏極された電子を反射するスピン反射層として作用し、このスピン偏極された電子は、フリー層としての強磁性体12b内の電子にスピントルクを与える。このため、強磁性体12bの磁化方向は、紙面に対して右向き(パラレル状態)から紙面に対して左向き(アンチパラレル状態)に変化する。   At this time, the ferromagnet 12a acts as a spin reflection layer that reflects electrons polarized leftward with respect to the paper surface, and the spin-polarized electrons are electrons in the ferromagnet 12b as a free layer. Is given a spin torque. For this reason, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b changes from the right direction (parallel state) with respect to the paper surface to the left direction (antiparallel state) with respect to the paper surface.

すると、図1に示すように、トランジスタSP,SNのコンダクタンスGmの比は、1:10になる。   Then, as shown in FIG. 1, the ratio of the conductance Gm of the transistors SP and SN is 1:10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表1に示すようになる。   Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 1.

つまり、プログラマブル論理回路の論理は、NORとなり、図7及び図8のデバイスの等価回路は、図9に示すように、NORゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit is NOR, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 7 and 8 is a symbol of a NOR gate as shown in FIG.

このように、書き込み信号Wにより、プログラマブル論理回路の論理を、NANDゲートからNORゲートに再構成することができる。   In this manner, the logic of the programmable logic circuit can be reconfigured from the NAND gate to the NOR gate by the write signal W.

ここで、再構成の例1と同様に、論理の検証は、書き込み(論理の再構成)と同時に行うことができる。   Here, as in the reconfiguration example 1, the logic verification can be performed at the same time as the writing (logic reconfiguration).

F. 再構成の原理
図1乃至図3のプログラマブル論理回路の再構成の原理を説明する。
F. Principle of reconstruction
The principle of reconfiguration of the programmable logic circuit of FIGS. 1 to 3 will be described.

図10は、フローティングゲート電位Vfgと出力信号Y(=Vout)との関係を示している。   FIG. 10 shows the relationship between the floating gate potential Vfg and the output signal Y (= Vout).

トランジスタSP,SNのフローティングゲート電極は共通である。このため、フローティングゲート電位Vfgは、入力信号A,Bの平均値となる。   The floating gate electrodes of the transistors SP and SN are common. Therefore, the floating gate potential Vfg is an average value of the input signals A and B.

例えば、入力信号A,Bが共に“1(=Vdd)”のときは、フローティングゲート電位Vfgも、“1”になる。また、入力信号A,Bが共に“0(=Vss)”のときは、フローティングゲート電位Vfgも、“0”になる。   For example, when the input signals A and B are both “1 (= Vdd)”, the floating gate potential Vfg is also “1”. When both the input signals A and B are “0 (= Vss)”, the floating gate potential Vfg is also “0”.

入力信号A,Bの一方が“1(=Vdd)”、他方が“0(=Vss)”のときは、フローティングゲート電位Vfgは、“1/2(=(Vdd+Vss)/2)”になる。   When one of the input signals A and B is “1 (= Vdd)” and the other is “0 (= Vss)”, the floating gate potential Vfg is “½ (= (Vdd + Vss) / 2)”. .

ここで、トランジスタSNのコンダクタンスGmの値を、トランジスタSPのコンダクタンスGmの最大値と最小値との間の値に設定すると、トランジスタSPのコンダクタンスGmの値に応じて、フローティングゲート電位Vfgが“1/2”のときの出力信号Y(=Vout)が変化する。   Here, when the value of the conductance Gm of the transistor SN is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance Gm of the transistor SP, the floating gate potential Vfg is “1” according to the value of the conductance Gm of the transistor SP. The output signal Y (= Vout) at the time of / 2 "changes.

これがプログラマブル論理回路の再構成の原理である。   This is the principle of reconfiguration of the programmable logic circuit.

G. まとめ
以上、説明したように、第1の実施の形態によれば、論理回路の再構成のための配線が単純で、かつ、論理回路の再構成を短時間で容易に行えるプログラマブル論理回路を実現できる。
G. Summary
As described above, according to the first embodiment, it is possible to realize a programmable logic circuit in which wiring for reconfiguring a logic circuit is simple and the logic circuit can be easily reconfigured in a short time. .

(2) 第2の実施の形態
A. 回路
図11は、第2の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路の基本ユニットを示している。
(2) Second embodiment
A. Circuit
FIG. 11 shows a basic unit of a programmable logic circuit according to the second embodiment.

このプログラマブル論理回路は、3つのトランジスタSP,SN,T1と、1つの抵抗素子R1とから構成される。   This programmable logic circuit includes three transistors SP, SN, and T1 and one resistance element R1.

トランジスタSP,SNは、電源端子(電源ノード)N1,N2の間に直列接続される。電源端子N1,N2には、異なる電位V1,V2が印加される。例えば、電源端子N1に印加される電位V1は、電源電位Vdd及び接地電位Vssのうちの1つであり、電源端子N2に印加される電位V2は、電源電位Vdd及び接地電位Vssのうちの他の1つである。   Transistors SP and SN are connected in series between power supply terminals (power supply nodes) N1 and N2. Different potentials V1 and V2 are applied to the power supply terminals N1 and N2. For example, the potential V1 applied to the power supply terminal N1 is one of the power supply potential Vdd and the ground potential Vss, and the potential V2 applied to the power supply terminal N2 is the other of the power supply potential Vdd and the ground potential Vss. It is one of.

トランジスタSNは、スピントランジスタであり、磁化方向が固定される磁気固着層と磁化方向が変化する磁気記録層とを備える。トランジスタSNのコンダクタンスは、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係に応じて変化する。   The transistor SN is a spin transistor, and includes a magnetic pinned layer whose magnetization direction is fixed and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes. The conductance of the transistor SN changes according to the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer.

トランジスタSNは、オン時にN型のチャネルが形成されるNチャネルMISFETである。従って、トランジスタSNは、P型の半導体領域内に形成される。トランジスタSNのチャネルの上部には、フローティング状態の第3のゲート電極(フローティングゲート電極)が配置され、第3のゲート電極の上部には、第4のゲート電極が配置される。   The transistor SN is an N-channel MISFET in which an N-type channel is formed when turned on. Therefore, the transistor SN is formed in the P-type semiconductor region. A floating third gate electrode (floating gate electrode) is disposed above the channel of the transistor SN, and a fourth gate electrode is disposed above the third gate electrode.

トランジスタSPは、オン時にP型のチャネルが形成されるPチャネルMISFETである。従って、トランジスタSPは、N型の半導体領域内に形成される。トランジスタSPのコンダクタンスは、トランジスタSNのコンダクタンスの最大値と最小値との間の値に設定される。   The transistor SP is a P-channel MISFET in which a P-type channel is formed when turned on. Accordingly, the transistor SP is formed in the N-type semiconductor region. The conductance of the transistor SP is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance of the transistor SN.

例えば、トランジスタSNの磁化状態、即ち、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係が、パラレル状態のときのコンダクタンスGmを100(最大値)とし、アンチパラレル状態のときのコンダクタンスGmを1(最小値)とした場合、トランジスタSPのコンダクタンスGmは、10に設定される。   For example, when the magnetization state of the transistor SN, that is, the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer, the conductance Gm in the parallel state is 100 (maximum value), When the conductance Gm is 1 (minimum value), the conductance Gm of the transistor SP is set to 10.

トランジスタSPのチャネルの上部には、第3のゲート電極に接続されるフローティング状態の第1のゲート電極(フローティングゲート電極)が配置され、第1のゲート電極の上部には、第2のゲート電極が配置される。   A floating first gate electrode (floating gate electrode) connected to the third gate electrode is disposed above the channel of the transistor SP, and a second gate electrode is disposed above the first gate electrode. Is placed.

従って、トランジスタSPの第2のゲート電極に入力される入力信号(論理値“0”又は“1”)をAとし、トランジスタSNの第4のゲート電極に入力される入力信号(論理値“0”又は“1”)をBとすると、フローティング状態の第1及び第3のゲート電極の電位Vfgは、(A+B)/2で表すことができる。   Therefore, an input signal (logical value “0” or “1”) input to the second gate electrode of the transistor SP is A, and an input signal (logical value “0”) input to the fourth gate electrode of the transistor SN. “Or“ 1 ”) is B, the potential Vfg of the first and third gate electrodes in the floating state can be expressed by (A + B) / 2.

トランジスタT1と抵抗素子R1は、電源端子(電源ノード)N3と出力ノードO1との間に直列接続される。電源端子N3には、電位V1が印加される。出力ノードO1は、2つのトランジスタSP,SNの接続点であり、出力信号Y(=Vout)は、出力ノードO1から出力される。   The transistor T1 and the resistance element R1 are connected in series between a power supply terminal (power supply node) N3 and an output node O1. A potential V1 is applied to the power supply terminal N3. The output node O1 is a connection point between the two transistors SP and SN, and the output signal Y (= Vout) is output from the output node O1.

トランジスタT1は、オン時にN型のチャネルが形成されるNチャネルMISFETである。但し、これに代えて、オン時にP型のチャネルが形成されるPチャネルMISFETをトランジスタT1として使用してもよい。トランジスタT1のゲート電極には、論理の再構成を行うときの制御信号となる書き込み信号Wが入力される。   The transistor T1 is an N-channel MISFET in which an N-type channel is formed when turned on. However, instead of this, a P-channel MISFET in which a P-type channel is formed at the time of ON may be used as the transistor T1. A write signal W serving as a control signal when performing logic reconfiguration is input to the gate electrode of the transistor T1.

図12及び図13のプログラマブル論理回路は、図11のプログラマブル論理回路の変形例である。   The programmable logic circuit of FIGS. 12 and 13 is a modification of the programmable logic circuit of FIG.

図12及び図13では、共に、トランジスタSPがスピントランジスタから構成される。その他の点については、図11と同じである。   In both FIG. 12 and FIG. 13, the transistor SP is composed of a spin transistor. The other points are the same as in FIG.

トランジスタSPは、磁化方向が固定される磁気固着層と磁化方向が変化する磁気記録層とを備える。   The transistor SP includes a magnetic pinned layer whose magnetization direction is fixed and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes.

図12では、トランジスタSPの磁化状態、即ち、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係は、パラレル状態(コンダクタンスGm=10)に固定され、図13では、トランジスタSPの磁化状態は、アンチパラレル状態(コンダクタンスGm=10)に固定される。   In FIG. 12, the magnetization state of the transistor SP, that is, the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer is fixed to a parallel state (conductance Gm = 10). The magnetization state is fixed to the anti-parallel state (conductance Gm = 10).

図11乃至図13に示すプログラマブル論理回路は、初期状態において、入力信号(論理値)A,Bに対して出力信号(論理値)Yとなる特定の論理を構成するように設定される。   The programmable logic circuits shown in FIG. 11 to FIG. 13 are set so as to constitute specific logic that becomes the output signal (logic value) Y with respect to the input signals (logic values) A and B in the initial state.

そして、このようなプログラマブル論理回路の再構成を行うときは、トランジスタSP,SNに入力信号A,Bを与え、電源端子N1,N2,N3に電位V1,V2,V2を与え、書き込み信号Wを“H”にする。   When reconfiguring such a programmable logic circuit, input signals A and B are applied to the transistors SP and SN, potentials V1, V2 and V2 are applied to the power supply terminals N1, N2 and N3, and a write signal W is applied. Set to “H”.

この後、電源端子N2,N3の間にスピン注入電流を流し、その後、入力信号A,Bに対する出力信号Yの検証を行う。   Thereafter, a spin injection current is passed between the power supply terminals N2 and N3, and then the output signal Y with respect to the input signals A and B is verified.

スピン注入電流によりトランジスタSPの磁気記録層の磁化状態が変化してないときは、入力信号A,Bに対する出力信号Yが初期状態のままであるため、論理の再構成が未完了と判断する。   When the magnetization state of the magnetic recording layer of the transistor SP is not changed by the spin injection current, the output signal Y with respect to the input signals A and B remains in the initial state, so that it is determined that the logic reconfiguration is incomplete.

また、スピン注入電流に関する条件を変えて、再度、電源端子N2,N3の間にスピン注入電流を流し、その後、入力信号A,Bに対する出力信号Yの検証を行う。   Further, the spin injection current is passed again between the power supply terminals N2 and N3 while changing the conditions regarding the spin injection current, and then the output signal Y with respect to the input signals A and B is verified.

スピン注入電流によりトランジスタSPの磁気記録層の磁化状態が変化したときは、入力信号A,Bに対して所望の出力信号Yが得られるため、論理の再構成が完了したと判断する。   When the magnetization state of the magnetic recording layer of the transistor SP is changed by the spin injection current, a desired output signal Y is obtained for the input signals A and B, and therefore it is determined that the logic reconfiguration is completed.

B. デバイス構造の例1
第2の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路のデバイス構造の例について説明する。ここでは、図11乃至図13のプログラマブル論理回路のうち、図12をデバイス化した場合の構造を例にとる。
B. Device structure example 1
An example of a device structure of a programmable logic circuit according to the second embodiment will be described. Here, the structure in the case where FIG. 12 is made into a device among the programmable logic circuits of FIGS. 11 to 13 is taken as an example.

図14は、デバイス構造の平面図を示し、図15は、図14のXV−XV線に沿う断面図を示している。   FIG. 14 is a plan view of the device structure, and FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG.

半導体基板10内には、例えば、STI構造の素子分離絶縁層17が形成される。また、素子分離絶縁層17により取り囲まれた素子領域内には、N型ウェル領域10a及びP型ウェル領域10bが形成される。   For example, an element isolation insulating layer 17 having an STI structure is formed in the semiconductor substrate 10. In the element region surrounded by the element isolation insulating layer 17, an N-type well region 10a and a P-type well region 10b are formed.

N型ウェル領域10aとP型ウェル領域10bとの境界に設けられた凹部内には、磁化方向が固定されたピンド層としての強磁性体12aが形成される。本例では、強磁性体12aの磁化方向は、紙面に対して右向きに固定される。強磁性体12aは、トランジスタSP,SNのドレインとして共有化される。   In a recess provided at the boundary between the N-type well region 10a and the P-type well region 10b, a ferromagnetic body 12a as a pinned layer having a fixed magnetization direction is formed. In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12a is fixed to the right with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12a is shared as the drains of the transistors SP and SN.

強磁性体12a上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。N型ウェル領域10aと強磁性体12aとの間及びP型ウェル領域10bと強磁性体12aとの間には、トンネルバリア層11aが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12a. A tunnel barrier layer 11a is formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic body 12a and between the P-type well region 10b and the ferromagnetic body 12a.

P型ウェル領域10bに設けられた凹部内には、磁化方向が変化するフリー層としての強磁性体12bが形成される。本例では、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して、右向き又は左向きになる。強磁性体12bは、トランジスタSNのソースとなる。   In the concave portion provided in the P-type well region 10b, a ferromagnetic body 12b is formed as a free layer whose magnetization direction changes. In this example, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is rightward or leftward with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12b becomes a source of the transistor SN.

P型ウェル領域10bと強磁性体12bとの間には、トンネルバリア層11bが形成される。   A tunnel barrier layer 11b is formed between the P-type well region 10b and the ferromagnetic body 12b.

N型ウェル領域10aに設けられた凹部内には、磁化方向が固定されるピンド層としての強磁性体12b’が形成される。本例では、強磁性体12b’の磁化方向は、紙面に対して右向きに固定される。強磁性体12b’は、トランジスタSPのソースとなる。   A ferromagnetic body 12b 'serving as a pinned layer whose magnetization direction is fixed is formed in a recess provided in the N-type well region 10a. In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b 'is fixed to the right with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12b 'serves as the source of the transistor SP.

強磁性体12b’上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。N型ウェル領域10aと強磁性体12b’との間には、トンネルバリア層11bが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12b '. A tunnel barrier layer 11b is formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic body 12b '.

強磁性体12a,12bの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介してゲート電極が形成される。ゲート電極には、入力信号Bが入力される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode is formed via an insulating layer made of ONO. An input signal B is input to the gate electrode.

強磁性体12a,12b’の間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b 'via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介して、入力信号Aが入力されるゲート電極が形成される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode to which the input signal A is input is formed via an insulating layer made of ONO.

トランジスタSPのソースとしての強磁性体12b’は、電源電位V1が印加される電源端子N1に接続される。トランジスタSNのソースとしての強磁性体12bは、電源電位V2が印加される電源端子N2に接続される。   The ferromagnetic body 12b 'serving as the source of the transistor SP is connected to the power supply terminal N1 to which the power supply potential V1 is applied. The ferromagnetic body 12b as the source of the transistor SN is connected to the power supply terminal N2 to which the power supply potential V2 is applied.

トランジスタSP,SNのドレインとしての強磁性体12aは、出力ノードO1に接続される。出力ノードO1と電源端子N3との間には、書き込み信号Wによりオン/オフが制御されるトランジスタT1及び抵抗素子R1が接続される。電源端子N3には、電源電位V1が印加される。   The ferromagnetic body 12a as the drains of the transistors SP and SN is connected to the output node O1. Between the output node O1 and the power supply terminal N3, a transistor T1 and a resistance element R1 whose on / off is controlled by a write signal W are connected. A power supply potential V1 is applied to the power supply terminal N3.

尚、トランジスタSP,SNに関し、トンネルバリア層11a,11bのうちの1つ又は両方を省略してもよい。   For the transistors SP and SN, one or both of the tunnel barrier layers 11a and 11b may be omitted.

また、電源端子N3の電位については、電源端子N1の電位V1と同じにしているが、その他の電位に設定してもよい。   The potential of the power supply terminal N3 is the same as the potential V1 of the power supply terminal N1, but may be set to other potentials.

C. 再構成の例1
図14及び図15の構造を有するプログラマブル論理回路に対する論理の再構成の例について説明する。
C. Reconfiguration example 1
An example of logic reconfiguration for the programmable logic circuit having the structure of FIGS. 14 and 15 will be described.

初期状態においては、トランジスタSNの磁化状態は、パラレル状態に設定される。即ち、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して右向きに設定される。この場合、図12に示すように、トランジスタSN,SPのコンダクタンスGmの比は、100:10になる。   In the initial state, the magnetization state of the transistor SN is set to a parallel state. That is, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is set to the right with respect to the paper surface. In this case, as shown in FIG. 12, the ratio of the conductance Gm of the transistors SN and SP is 100: 10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表3に示すようになる。

Figure 0004675863
Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 3.
Figure 0004675863

つまり、初期状態におけるプログラマブル論理回路の論理は、NORとなっており、図14及び図15のデバイスの等価回路は、図16に示すように、NORゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit in the initial state is NOR, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 14 and 15 is a symbol of the NOR gate as shown in FIG.

もし、図14及び図15のデバイスをNORゲートとして使用する場合には、論理の再構成を行う必要はないため、書き込み信号Wは、“L”のままとする。   If the devices of FIGS. 14 and 15 are used as NOR gates, it is not necessary to reconfigure the logic, so the write signal W remains “L”.

もし、図14及び図15のデバイスをNANDゲートとして使用する場合には、書き込み信号Wを“H”にして、以下のように、論理の再構成を行う。   If the devices of FIGS. 14 and 15 are used as NAND gates, the write signal W is set to “H” and the logic is reconfigured as follows.

書き込み信号Wを“H”にした状態で、電源端子N1,N2,N3にそれぞれ電源電位V1(=Vdd),V2(=Vss),V1(=Vdd)を与えると、スピン注入電流(電流パルス)は、図15に示すように、ピンド層としての強磁性体12aからフリー層としての強磁性体12bに向かって流れる。   When the power supply potentials V1 (= Vdd), V2 (= Vss), and V1 (= Vdd) are applied to the power supply terminals N1, N2, and N3, respectively, with the write signal W set to “H”, the spin injection current (current pulse) ) Flows from the ferromagnetic body 12a as the pinned layer toward the ferromagnetic body 12b as the free layer, as shown in FIG.

この時、強磁性体12aは、紙面に対して左向きに偏極された電子を反射するスピン反射層として作用し、このスピン偏極された電子は、フリー層としての強磁性体12b内の電子にスピントルクを与える。このため、強磁性体12bの磁化方向は、紙面に対して右向き(パラレル状態)から紙面に対して左向き(アンチパラレル状態)に変化する。   At this time, the ferromagnet 12a acts as a spin reflection layer that reflects electrons polarized leftward with respect to the paper surface, and the spin-polarized electrons are electrons in the ferromagnet 12b as a free layer. Is given a spin torque. For this reason, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b changes from the right direction (parallel state) with respect to the paper surface to the left direction (antiparallel state) with respect to the paper surface.

すると、図12に示すように、トランジスタSN,SPのコンダクタンスGmの比は、1:10になる。   Then, as shown in FIG. 12, the ratio of the conductance Gm of the transistors SN and SP becomes 1:10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表4に示すようになる。

Figure 0004675863
Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 4.
Figure 0004675863

つまり、プログラマブル論理回路の論理は、NANDとなり、図14及び図15のデバイスの等価回路は、図16に示すように、NANDゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit is NAND, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 14 and 15 is a symbol of the NAND gate as shown in FIG.

このように、書き込み信号Wにより、プログラマブル論理回路の論理を、NORゲートからNANDゲートに再構成することができる。   In this manner, the logic of the programmable logic circuit can be reconfigured from the NOR gate to the NAND gate by the write signal W.

尚、第1の実施の形態と同様に、論理の検証は、書き込み(論理の再構成)と同時に行うことができる。   As in the first embodiment, logic verification can be performed at the same time as writing (reconfiguration of logic).

D. デバイス構造の例2
引き続き、第2の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路のデバイス構造の例について説明する。ここでは、図11乃至図13のプログラマブル論理回路のうち、図11をデバイス化した場合の構造を例にとる。
D. Device structure example 2
Subsequently, an example of the device structure of the programmable logic circuit according to the second embodiment will be described. Here, of the programmable logic circuits shown in FIGS. 11 to 13, the structure of FIG. 11 as a device is taken as an example.

図17は、デバイス構造の平面図を示し、図18は、図17のXVIII−XVIII線に沿う断面図を示している。   FIG. 17 is a plan view of the device structure, and FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.

半導体基板10内には、例えば、STI構造の素子分離絶縁層17が形成される。また、素子分離絶縁層17により取り囲まれた素子領域内には、N型ウェル領域10a及びP型ウェル領域10bが形成される。   For example, an element isolation insulating layer 17 having an STI structure is formed in the semiconductor substrate 10. In the element region surrounded by the element isolation insulating layer 17, an N-type well region 10a and a P-type well region 10b are formed.

P型ウェル領域10bに設けられた2つの凹部のうちの1つ内には、磁化方向が固定されたピンド層としての強磁性体12aが形成され、他の1つ内には、磁化方向が変化するフリー層としての強磁性体12bが形成される。   A ferromagnetic body 12a as a pinned layer having a fixed magnetization direction is formed in one of the two recesses provided in the P-type well region 10b, and the magnetization direction is formed in the other one. A ferromagnetic body 12b is formed as a changing free layer.

本例では、強磁性体12aの磁化方向は、紙面に対して右向きに固定され、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して、右向き又は左向きになる。   In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12a is fixed to the right with respect to the paper surface, and the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is rightward or leftward with respect to the paper surface.

強磁性体12a上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。P型ウェル領域10bと強磁性体12a,12bとの間には、トンネルバリア層11a,11bが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12a. Tunnel barrier layers 11a and 11b are formed between the P-type well region 10b and the ferromagnetic bodies 12a and 12b.

強磁性体12aは、トランジスタSNのソースとなり、強磁性体12bは、トランジスタSNのドレインとなる。   The ferromagnetic body 12a serves as the source of the transistor SN, and the ferromagnetic body 12b serves as the drain of the transistor SN.

N型ウェル領域10a内には、P型ソース領域12c及びP型ドレイン領域12dが形成される。   A P-type source region 12c and a P-type drain region 12d are formed in the N-type well region 10a.

強磁性体12a,12bの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介してゲート電極が形成される。ゲート電極には、入力信号Bが入力される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode is formed via an insulating layer made of ONO. An input signal B is input to the gate electrode.

ソース/ドレイン領域12c,12dの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the source / drain regions 12c and 12d via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介して、入力信号Aが入力されるゲート電極が形成される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode to which the input signal A is input is formed via an insulating layer made of ONO.

トランジスタSPのソース領域12cは、電源電位V1が印加される電源端子N1に接続される。トランジスタSNのソースとしての強磁性体12aは、電源電位V2が印加される電源端子N2に接続される。   The source region 12c of the transistor SP is connected to the power supply terminal N1 to which the power supply potential V1 is applied. The ferromagnetic body 12a as the source of the transistor SN is connected to the power supply terminal N2 to which the power supply potential V2 is applied.

トランジスタSPのドレイン領域12d及びトランジスタSNのドレインとしての強磁性体12bは、それぞれ出力ノードO1に接続される。出力ノードO1と電源端子N3との間には、書き込み信号Wによりオン/オフが制御されるトランジスタT1及び抵抗素子R1が接続される。電源端子N3には、電源電位V1が印加される。   The drain region 12d of the transistor SP and the ferromagnetic body 12b as the drain of the transistor SN are each connected to the output node O1. Between the output node O1 and the power supply terminal N3, a transistor T1 and a resistance element R1 whose on / off is controlled by a write signal W are connected. A power supply potential V1 is applied to the power supply terminal N3.

尚、トランジスタSNに関し、トンネルバリア層11a,11bのうちの1つ又は両方を省略してもよい。   With respect to the transistor SN, one or both of the tunnel barrier layers 11a and 11b may be omitted.

また、電源端子N3の電位については、電源端子N1の電位V1と同じにしているが、その他の電位に設定してもよい。   The potential of the power supply terminal N3 is the same as the potential V1 of the power supply terminal N1, but may be set to other potentials.

E. 再構成の例2
図17及び図18の構造を有するプログラマブル論理回路に対する論理の再構成の例について説明する。
E. Reconfiguration example 2
An example of logic reconfiguration for the programmable logic circuit having the structure of FIGS. 17 and 18 will be described.

初期状態においては、トランジスタSNの磁化状態は、アンチパラレル状態に設定される。即ち、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して左向きに設定される。この場合、図11に示すように、トランジスタSN,SPのコンダクタンスGmの比は、1:10になる。   In the initial state, the magnetization state of the transistor SN is set to the anti-parallel state. That is, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is set to the left with respect to the paper surface. In this case, as shown in FIG. 11, the ratio of the conductance Gm of the transistors SN and SP is 1:10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表4に示すようになる。   Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 4.

つまり、初期状態におけるプログラマブル論理回路の論理は、NANDとなっており、図17及び図18のデバイスの等価回路は、図19に示すように、NANDゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit in the initial state is NAND, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 17 and 18 is a symbol of the NAND gate as shown in FIG.

もし、図17及び図18のデバイスをNANDゲートとして使用する場合には、論理の再構成を行う必要はないため、書き込み信号Wは、“L”のままとする。   If the devices of FIGS. 17 and 18 are used as NAND gates, it is not necessary to reconfigure the logic, so the write signal W remains “L”.

もし、図17及び図18のデバイスをNORゲートとして使用する場合には、書き込み信号Wを“H”にして、以下のように、論理の再構成を行う。   If the devices of FIGS. 17 and 18 are used as NOR gates, the write signal W is set to “H” and the logic is reconfigured as follows.

書き込み信号Wを“H”にした状態で、電源端子N1,N2,N3にそれぞれ電源電位V1(=Vdd),V2(=Vss),V1(=Vdd)を与えると、スピン注入電流(電流パルス)は、図18に示すように、フリー層としての強磁性体12bからピンド層としての強磁性体12aに向かって流れる。   When the power supply potentials V1 (= Vdd), V2 (= Vss), and V1 (= Vdd) are applied to the power supply terminals N1, N2, and N3, respectively, with the write signal W set to “H”, the spin injection current (current pulse) ) Flows from the ferromagnetic body 12b as the free layer toward the ferromagnetic body 12a as the pinned layer, as shown in FIG.

この時、強磁性体12aは、紙面に対して右向きにスピン偏極された電子のみを通過させるスピンフィルタとして作用し、このスピン偏極された電子は、フリー層としての強磁性体12b内の電子にスピントルクを与える。このため、強磁性体12bの磁化方向は、紙面に対して左向き(アンチパラレル状態)から紙面に対して右向き(パラレル状態)に変化する。   At this time, the ferromagnet 12a acts as a spin filter that passes only the electrons spin-polarized to the right with respect to the paper surface. The spin-polarized electrons are contained in the ferromagnet 12b as a free layer. Gives electrons spin torque. For this reason, the magnetization direction of the ferromagnet 12b changes from leftward to the paper surface (anti-parallel state) to rightward to the paper surface (parallel state).

すると、図11に示すように、トランジスタSN,SPのコンダクタンスGmの比は、100:10になる。   Then, as shown in FIG. 11, the ratio of the conductance Gm of the transistors SN and SP becomes 100: 10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表3に示すようになる。   Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 3.

つまり、プログラマブル論理回路の論理は、NORとなり、図17及び図18のデバイスの等価回路は、図19に示すように、NORゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit is NOR, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 17 and 18 is a symbol of a NOR gate as shown in FIG.

このように、書き込み信号Wにより、プログラマブル論理回路の論理を、NANDゲートからNORゲートに再構成することができる。   In this manner, the logic of the programmable logic circuit can be reconfigured from the NAND gate to the NOR gate by the write signal W.

尚、第1の実施の形態と同様に、論理の検証は、書き込み(論理の再構成)と同時に行うことができる。   As in the first embodiment, logic verification can be performed at the same time as writing (reconfiguration of logic).

F. 再構成の原理
図11乃至図13のプログラマブル論理回路の再構成の原理を説明する。
F. Principle of reconstruction
The principle of reconfiguration of the programmable logic circuit of FIGS. 11 to 13 will be described.

図20は、フローティングゲート電位Vfgと出力信号Y(=Vout)との関係を示している。   FIG. 20 shows the relationship between the floating gate potential Vfg and the output signal Y (= Vout).

トランジスタSPのコンダクタンスGmの値を、トランジスタSNのコンダクタンスGmの最大値と最小値との間の値に設定すると、第1の実施の形態と同様の原理で、トランジスタSNのコンダクタンスGmの値に応じて、フローティングゲート電位Vfgが“1/2”のときの出力信号Y(=Vout)が変化する。   When the value of the conductance Gm of the transistor SP is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance Gm of the transistor SN, the conductance Gm of the transistor SN is determined according to the same principle as in the first embodiment. Thus, the output signal Y (= Vout) when the floating gate potential Vfg is “1/2” changes.

G. まとめ
以上、説明したように、第2の実施の形態によれば、論理回路の再構成のための配線が単純で、かつ、論理回路の再構成を短時間で容易に行えるプログラマブル論理回路を実現できる。
G. Summary
As described above, according to the second embodiment, it is possible to realize a programmable logic circuit in which the wiring for reconfiguring the logic circuit is simple and the logic circuit can be easily reconfigured in a short time. .

(3) 第3の実施の形態
A. 回路
図21は、第3の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路の基本ユニットを示している。
(3) Third embodiment
A. Circuit
FIG. 21 shows a basic unit of a programmable logic circuit according to the third embodiment.

トランジスタSN,SPは、電源端子(電源ノード)N1,N2の間に直列接続される。電源端子N1,N2には、異なる電位V1,V2が印加される。例えば、電源端子N1に印加される電位V1は、電源電位Vdd及び接地電位Vssのうちの1つであり、電源端子N2に印加される電位V2は、電源電位Vdd及び接地電位Vssのうちの他の1つである。   Transistors SN and SP are connected in series between power supply terminals (power supply nodes) N1 and N2. Different potentials V1 and V2 are applied to the power supply terminals N1 and N2. For example, the potential V1 applied to the power supply terminal N1 is one of the power supply potential Vdd and the ground potential Vss, and the potential V2 applied to the power supply terminal N2 is the other of the power supply potential Vdd and the ground potential Vss. It is one of.

トランジスタSNは、スピントランジスタであり、磁化方向が固定される磁気固着層と磁化方向が変化する磁気記録層とを備える。トランジスタSNのコンダクタンスは、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係に応じて変化する。   The transistor SN is a spin transistor, and includes a magnetic pinned layer whose magnetization direction is fixed and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes. The conductance of the transistor SN changes according to the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer.

トランジスタSNは、オン時にN型のチャネルが形成されるNチャネルMISFETである。従って、トランジスタSNは、P型の半導体領域内に形成される。トランジスタSNのチャネルの上部には、フローティング状態の第1のゲート電極(フローティングゲート電極)が配置され、第1のゲート電極の上部には、第2のゲート電極が配置される。   The transistor SN is an N-channel MISFET in which an N-type channel is formed when turned on. Therefore, the transistor SN is formed in the P-type semiconductor region. A floating first gate electrode (floating gate electrode) is disposed above the channel of the transistor SN, and a second gate electrode is disposed above the first gate electrode.

トランジスタSPは、オン時にP型のチャネルが形成されるPチャネルMISFETである。従って、トランジスタSPは、N型の半導体領域内に形成される。トランジスタSPのコンダクタンスは、トランジスタSNのコンダクタンスの最大値と最小値との間の値に設定される。   The transistor SP is a P-channel MISFET in which a P-type channel is formed when turned on. Accordingly, the transistor SP is formed in the N-type semiconductor region. The conductance of the transistor SP is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance of the transistor SN.

例えば、トランジスタSNの磁化状態、即ち、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係が、パラレル状態のときのコンダクタンスGmを100(最大値)とし、アンチパラレル状態のときのコンダクタンスGmを1(最小値)とした場合、トランジスタSPのコンダクタンスGmは、10に設定される。   For example, when the magnetization state of the transistor SN, that is, the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer, the conductance Gm in the parallel state is 100 (maximum value), When the conductance Gm is 1 (minimum value), the conductance Gm of the transistor SP is set to 10.

トランジスタSPのチャネルの上部には、第1のゲート電極に接続されるフローティング状態の第3のゲート電極(フローティングゲート電極)が配置され、第3のゲート電極の上部には、第4のゲート電極が配置される。   A floating third gate electrode (floating gate electrode) connected to the first gate electrode is disposed above the channel of the transistor SP, and a fourth gate electrode is disposed above the third gate electrode. Is placed.

従って、トランジスタSNの第2のゲート電極に入力される入力信号(論理値“0”又は“1”)をAとし、トランジスタSPの第4のゲート電極に入力される入力信号(論理値“0”又は“1”)をBとすると、フローティング状態の第1及び第3のゲート電極の電位Vfgは、(A+B)/2で表すことができる。   Therefore, an input signal (logical value “0” or “1”) input to the second gate electrode of the transistor SN is A, and an input signal (logical value “0”) is input to the fourth gate electrode of the transistor SP. “Or“ 1 ”) is B, the potential Vfg of the first and third gate electrodes in the floating state can be expressed by (A + B) / 2.

トランジスタT1と抵抗素子R1は、電源端子(電源ノード)N3と出力ノードO1との間に直列接続される。電源端子N3には、電位V2が印加される。出力ノードO1は、2つのトランジスタSN,SPの接続点であり、出力信号Y(=Vout)は、出力ノードO1から出力される。   The transistor T1 and the resistance element R1 are connected in series between a power supply terminal (power supply node) N3 and an output node O1. A potential V2 is applied to the power supply terminal N3. The output node O1 is a connection point between the two transistors SN and SP, and the output signal Y (= Vout) is output from the output node O1.

トランジスタT1は、オン時にN型のチャネルが形成されるNチャネルMISFETである。但し、これに代えて、オン時にP型のチャネルが形成されるPチャネルMISFETをトランジスタT1として使用してもよい。トランジスタT1のゲート電極には、論理の再構成を行うときの制御信号となる書き込み信号Wが入力される。   The transistor T1 is an N-channel MISFET in which an N-type channel is formed when turned on. However, instead of this, a P-channel MISFET in which a P-type channel is formed at the time of ON may be used as the transistor T1. A write signal W serving as a control signal when performing logic reconfiguration is input to the gate electrode of the transistor T1.

図22及び図23のプログラマブル論理回路は、図21のプログラマブル論理回路の変形例である。   The programmable logic circuit of FIGS. 22 and 23 is a modification of the programmable logic circuit of FIG.

図22及び図23では、共に、トランジスタSPがスピントランジスタから構成される。その他の点については、図21と同じである。   22 and 23, the transistor SP is composed of a spin transistor. Other points are the same as in FIG.

トランジスタSPは、磁化方向が固定される磁気固着層と磁化方向が変化する磁気記録層とを備える。   The transistor SP includes a magnetic pinned layer whose magnetization direction is fixed and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes.

図22では、トランジスタSPの磁化状態、即ち、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係は、パラレル状態(コンダクタンスGm=10)に固定され、図23では、トランジスタSPの磁化状態は、アンチパラレル状態(コンダクタンスGm=10)に固定される。   In FIG. 22, the magnetization state of the transistor SP, that is, the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer is fixed to a parallel state (conductance Gm = 10). The magnetization state is fixed to the anti-parallel state (conductance Gm = 10).

図21乃至図23に示すプログラマブル論理回路は、初期状態において、入力信号(論理値)A,Bに対して出力信号(論理値)Yとなる特定の論理を構成するように設定される。   The programmable logic circuit shown in FIG. 21 to FIG. 23 is set so as to constitute a specific logic that becomes an output signal (logic value) Y with respect to input signals (logic values) A and B in the initial state.

そして、このようなプログラマブル論理回路の再構成を行うときは、トランジスタSN,SPに入力信号A,Bを与え、電源端子N1,N2,N3に電位V1,V2,V2を与え、書き込み信号Wを“H”にする。   When reconfiguring such a programmable logic circuit, input signals A and B are applied to the transistors SN and SP, potentials V1, V2 and V2 are applied to the power supply terminals N1, N2 and N3, and a write signal W is applied. Set to “H”.

この後、電源端子N1,N3の間にスピン注入電流を流し、その後、入力信号A,Bに対する出力信号Yの検証を行う。   Thereafter, a spin injection current is passed between the power supply terminals N1 and N3, and then the output signal Y with respect to the input signals A and B is verified.

スピン注入電流によりトランジスタSNの磁気記録層の磁化状態が変化してないときは、入力信号A,Bに対する出力信号Yが初期状態のままであるため、論理の再構成が未完了と判断する。   When the magnetization state of the magnetic recording layer of the transistor SN is not changed by the spin injection current, the output signal Y with respect to the input signals A and B remains in the initial state, so that it is determined that the logic reconfiguration is incomplete.

また、スピン注入電流に関する条件を変えて、再度、電源端子N1,N3の間にスピン注入電流を流し、その後、入力信号A,Bに対する出力信号Yの検証を行う。   In addition, the spin injection current is passed again between the power supply terminals N1 and N3 while changing the conditions regarding the spin injection current, and then the output signal Y with respect to the input signals A and B is verified.

スピン注入電流によりトランジスタSNの磁気記録層の磁化状態が変化したときは、入力信号A,Bに対して所望の出力信号Yが得られるため、論理の再構成が完了したと判断する。   When the magnetization state of the magnetic recording layer of the transistor SN changes due to the spin injection current, a desired output signal Y is obtained for the input signals A and B, and therefore it is determined that the logic reconfiguration has been completed.

B. デバイス構造の例1
第3の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路のデバイス構造の例について説明する。ここでは、図21乃至図23のプログラマブル論理回路のうち、図22をデバイス化した場合の構造を例にとる。
B. Device structure example 1
An example of a device structure of a programmable logic circuit according to the third embodiment will be described. Here, of the programmable logic circuits of FIG. 21 to FIG. 23, the structure of FIG. 22 as a device is taken as an example.

図24は、デバイス構造の平面図を示し、図25は、図24のXXV−XXV線に沿う断面図を示している。   24 shows a plan view of the device structure, and FIG. 25 shows a cross-sectional view along the line XXV-XXV in FIG.

半導体基板10内には、例えば、STI構造の素子分離絶縁層17が形成される。また、素子分離絶縁層17により取り囲まれた素子領域内には、N型ウェル領域10a及びP型ウェル領域10bが形成される。   For example, an element isolation insulating layer 17 having an STI structure is formed in the semiconductor substrate 10. In the element region surrounded by the element isolation insulating layer 17, an N-type well region 10a and a P-type well region 10b are formed.

N型ウェル領域10aとP型ウェル領域10bとの境界に設けられた凹部内には、磁化方向が固定されたピンド層としての強磁性体12aが形成される。本例では、強磁性体12aの磁化方向は、紙面に対して右向きに固定される。強磁性体12aは、トランジスタSN,SPのドレインとして共有化される。   In a recess provided at the boundary between the N-type well region 10a and the P-type well region 10b, a ferromagnetic body 12a as a pinned layer having a fixed magnetization direction is formed. In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12a is fixed to the right with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12a is shared as the drains of the transistors SN and SP.

強磁性体12a上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。N型ウェル領域10aと強磁性体12aとの間及びP型ウェル領域10bと強磁性体12aとの間には、トンネルバリア層11aが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12a. A tunnel barrier layer 11a is formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic body 12a and between the P-type well region 10b and the ferromagnetic body 12a.

P型ウェル領域10bに設けられた凹部内には、磁化方向が変化するフリー層としての強磁性体12bが形成される。本例では、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して、右向き又は左向きになる。強磁性体12bは、トランジスタSNのソースとなる。   In the concave portion provided in the P-type well region 10b, a ferromagnetic body 12b is formed as a free layer whose magnetization direction changes. In this example, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is rightward or leftward with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12b becomes a source of the transistor SN.

P型ウェル領域10bと強磁性体12bとの間には、トンネルバリア層11bが形成される。   A tunnel barrier layer 11b is formed between the P-type well region 10b and the ferromagnetic body 12b.

N型ウェル領域10aに設けられた凹部内には、磁化方向が固定されるピンド層としての強磁性体12b’が形成される。本例では、強磁性体12b’の磁化方向は、紙面に対して右向きに固定される。強磁性体12b’は、トランジスタSPのソースとなる。   A ferromagnetic body 12b 'serving as a pinned layer whose magnetization direction is fixed is formed in a recess provided in the N-type well region 10a. In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b 'is fixed to the right with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12b 'serves as the source of the transistor SP.

強磁性体12b’上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。N型ウェル領域10aと強磁性体12b’との間には、トンネルバリア層11bが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12b '. A tunnel barrier layer 11b is formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic body 12b '.

強磁性体12a,12bの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介してゲート電極が形成される。ゲート電極には、入力信号Aが入力される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode is formed via an insulating layer made of ONO. An input signal A is input to the gate electrode.

強磁性体12a,12b’の間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b 'via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介して、入力信号Bが入力されるゲート電極が形成される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode to which the input signal B is input is formed via an insulating layer made of ONO.

トランジスタSNのソースとしての強磁性体12bは、電源電位V1が印加される電源端子N1に接続される。トランジスタSPのソースとしての強磁性体12b’は、電源電位V2が印加される電源端子N2に接続される。   The ferromagnetic body 12b as the source of the transistor SN is connected to the power supply terminal N1 to which the power supply potential V1 is applied. The ferromagnetic body 12b 'as the source of the transistor SP is connected to the power supply terminal N2 to which the power supply potential V2 is applied.

トランジスタSN,SPのドレインとしての強磁性体12aは、出力ノードO1に接続される。出力ノードO1と電源端子N3との間には、書き込み信号Wによりオン/オフが制御されるトランジスタT1及び抵抗素子R1が接続される。電源端子N3には、電源電位V2が印加される。   The ferromagnetic body 12a as the drains of the transistors SN and SP is connected to the output node O1. Between the output node O1 and the power supply terminal N3, a transistor T1 and a resistance element R1 whose on / off is controlled by a write signal W are connected. A power supply potential V2 is applied to the power supply terminal N3.

尚、トランジスタSN,SPに関し、トンネルバリア層11a,11bのうちの1つ又は両方を省略してもよい。   For the transistors SN and SP, one or both of the tunnel barrier layers 11a and 11b may be omitted.

また、電源端子N3の電位については、電源端子N2の電位V2と同じにしているが、その他の電位に設定してもよい。   The potential of the power supply terminal N3 is the same as the potential V2 of the power supply terminal N2, but may be set to other potentials.

C. 再構成の例1
図24及び図25の構造を有するプログラマブル論理回路に対する論理の再構成の例について説明する。
C. Reconfiguration example 1
An example of logic reconfiguration for the programmable logic circuit having the structure of FIGS. 24 and 25 will be described.

初期状態においては、トランジスタSNの磁化状態は、アンチパラレル状態に設定される。即ち、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して左向きに設定される。この場合、図22に示すように、トランジスタSN,SPのコンダクタンスGmの比は、1:10になる。   In the initial state, the magnetization state of the transistor SN is set to the anti-parallel state. That is, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is set to the left with respect to the paper surface. In this case, as shown in FIG. 22, the ratio of the conductance Gm of the transistors SN and SP is 1:10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表5に示すようになる。

Figure 0004675863
Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 5.
Figure 0004675863

つまり、初期状態におけるプログラマブル論理回路の論理は、ANDとなっており、図24及び図25のデバイスの等価回路は、図26に示すように、ANDゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit in the initial state is AND, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 24 and 25 is a symbol of an AND gate as shown in FIG.

もし、図24及び図25のデバイスをANDゲートとして使用する場合には、論理の再構成を行う必要はないため、書き込み信号Wは、“L”のままとする。   If the devices of FIGS. 24 and 25 are used as AND gates, it is not necessary to reconfigure the logic, so the write signal W remains “L”.

もし、図24及び図25のデバイスをORゲートとして使用する場合には、書き込み信号Wを“H”にして、以下のように、論理の再構成を行う。   If the devices of FIGS. 24 and 25 are used as OR gates, the write signal W is set to “H” and the logic is reconfigured as follows.

書き込み信号Wを“H”にした状態で、電源端子N1,N2,N3にそれぞれ電源電位V1(=Vdd),V2(=Vss),V2(=Vss)を与えると、スピン注入電流(電流パルス)は、図25に示すように、フリー層としての強磁性体12bからピンド層としての強磁性体12aに向かって流れる。   When the power supply potentials V1 (= Vdd), V2 (= Vss), and V2 (= Vss) are applied to the power supply terminals N1, N2, and N3, respectively, while the write signal W is set to “H”, the spin injection current (current pulse) ) Flows from the ferromagnetic body 12b as the free layer toward the ferromagnetic body 12a as the pinned layer, as shown in FIG.

この時、強磁性体12aは、紙面に対して右向きにスピン偏極された電子のみを通過させるスピンフィルタとして作用し、このスピン偏極された電子は、フリー層としての強磁性体12b内の電子にスピントルクを与える。このため、強磁性体12bの磁化方向は、紙面に対して左向き(アンチパラレル状態)から紙面に対して右向き(パラレル状態)に変化する。   At this time, the ferromagnet 12a acts as a spin filter that passes only the electrons spin-polarized to the right with respect to the paper surface. The spin-polarized electrons are contained in the ferromagnet 12b as a free layer. Gives electrons spin torque. For this reason, the magnetization direction of the ferromagnet 12b changes from leftward to the paper surface (anti-parallel state) to rightward to the paper surface (parallel state).

すると、図22に示すように、トランジスタSN,SPのコンダクタンスGmの比は、100:10になる。   Then, as shown in FIG. 22, the ratio of the conductance Gm of the transistors SN and SP becomes 100: 10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表6に示すようになる。

Figure 0004675863
Therefore, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 6.
Figure 0004675863

つまり、プログラマブル論理回路の論理は、ORとなり、図24及び図25のデバイスの等価回路は、図26に示すように、ORゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit is OR, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 24 and 25 is a symbol of the OR gate as shown in FIG.

このように、書き込み信号Wにより、プログラマブル論理回路の論理を、ANDゲートからORゲートに再構成することができる。   In this manner, the logic of the programmable logic circuit can be reconfigured from the AND gate to the OR gate by the write signal W.

尚、第1の実施の形態と同様に、論理の検証は、書き込み(論理の再構成)と同時に行うことができる。   As in the first embodiment, logic verification can be performed at the same time as writing (reconfiguration of logic).

D. デバイス構造の例2
引き続き、第3の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路のデバイス構造の例について説明する。ここでは、図21乃至図23のプログラマブル論理回路のうち、図21をデバイス化した場合の構造を例にとる。
D. Device structure example 2
Next, an example of the device structure of the programmable logic circuit according to the third embodiment will be described. Here, of the programmable logic circuits of FIGS. 21 to 23, the structure of FIG. 21 as a device is taken as an example.

図27は、デバイス構造の平面図を示し、図28は、図27のXXVIII−XXVIII線に沿う断面図を示している。   27 shows a plan view of the device structure, and FIG. 28 shows a cross-sectional view taken along line XXVIII-XXVIII in FIG.

半導体基板10内には、例えば、STI構造の素子分離絶縁層17が形成される。また、素子分離絶縁層17により取り囲まれた素子領域内には、N型ウェル領域10a及びP型ウェル領域10bが形成される。   For example, an element isolation insulating layer 17 having an STI structure is formed in the semiconductor substrate 10. In the element region surrounded by the element isolation insulating layer 17, an N-type well region 10a and a P-type well region 10b are formed.

P型ウェル領域10bに設けられた2つの凹部のうちの1つ内には、磁化方向が固定されたピンド層としての強磁性体12aが形成され、他の1つ内には、磁化方向が変化するフリー層としての強磁性体12bが形成される。   A ferromagnetic body 12a as a pinned layer having a fixed magnetization direction is formed in one of the two recesses provided in the P-type well region 10b, and the magnetization direction is formed in the other one. A ferromagnetic body 12b is formed as a changing free layer.

本例では、強磁性体12aの磁化方向は、紙面に対して右向きに固定され、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して、右向き又は左向きになる。   In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12a is fixed to the right with respect to the paper surface, and the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is rightward or leftward with respect to the paper surface.

強磁性体12a上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。P型ウェル領域10bと強磁性体12a,12bとの間には、トンネルバリア層11a,11bが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12a. Tunnel barrier layers 11a and 11b are formed between the P-type well region 10b and the ferromagnetic bodies 12a and 12b.

強磁性体12aは、トランジスタSNのソースとなり、強磁性体12bは、トランジスタSNのドレインとなる。   The ferromagnetic body 12a serves as the source of the transistor SN, and the ferromagnetic body 12b serves as the drain of the transistor SN.

N型ウェル領域10a内には、P型ソース領域12c及びP型ドレイン領域12dが形成される。   A P-type source region 12c and a P-type drain region 12d are formed in the N-type well region 10a.

強磁性体12a,12bの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介してゲート電極が形成される。ゲート電極には、入力信号Aが入力される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode is formed via an insulating layer made of ONO. An input signal A is input to the gate electrode.

ソース/ドレイン領域12c,12dの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the source / drain regions 12c and 12d via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介して、入力信号Bが入力されるゲート電極が形成される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode to which the input signal B is input is formed via an insulating layer made of ONO.

トランジスタSNのソースとしての強磁性体12aは、電源電位V1が印加される電源端子N1に接続される。トランジスタSPのソース領域12cは、電源電位V2が印加される電源端子N2に接続される。   The ferromagnetic body 12a as the source of the transistor SN is connected to the power supply terminal N1 to which the power supply potential V1 is applied. The source region 12c of the transistor SP is connected to the power supply terminal N2 to which the power supply potential V2 is applied.

トランジスタSNのドレインとしての強磁性体12b及びトランジスタSPのドレイン領域12dは、それぞれ出力ノードO1に接続される。出力ノードO1と電源端子N3との間には、書き込み信号Wによりオン/オフが制御されるトランジスタT1及び抵抗素子R1が接続される。電源端子N3には、電源電位V2が印加される。   The ferromagnetic body 12b as the drain of the transistor SN and the drain region 12d of the transistor SP are each connected to the output node O1. Between the output node O1 and the power supply terminal N3, a transistor T1 and a resistance element R1 whose on / off is controlled by a write signal W are connected. A power supply potential V2 is applied to the power supply terminal N3.

尚、トランジスタSNに関し、トンネルバリア層11a,11bのうちの1つ又は両方を省略してもよい。   With respect to the transistor SN, one or both of the tunnel barrier layers 11a and 11b may be omitted.

また、電源端子N3の電位については、電源端子N2の電位V2と同じにしているが、その他の電位に設定してもよい。   The potential of the power supply terminal N3 is the same as the potential V2 of the power supply terminal N2, but may be set to other potentials.

E. 再構成の例2
図27及び図28の構造を有するプログラマブル論理回路に対する論理の再構成の例について説明する。
E. Reconfiguration example 2
An example of logic reconfiguration for the programmable logic circuit having the structure of FIGS. 27 and 28 will be described.

初期状態においては、トランジスタSNの磁化状態は、パラレル状態に設定される。即ち、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して右向きに設定される。この場合、図21に示すように、トランジスタSN,SPのコンダクタンスGmの比は、100:10になる。   In the initial state, the magnetization state of the transistor SN is set to a parallel state. That is, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is set to the right with respect to the paper surface. In this case, as shown in FIG. 21, the ratio of the conductance Gm of the transistors SN and SP is 100: 10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表6に示すようになる。   Therefore, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 6.

つまり、初期状態におけるプログラマブル論理回路の論理は、ORとなっており、図27及び図28のデバイスの等価回路は、図29に示すように、ORゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit in the initial state is OR, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 27 and 28 is a symbol of the OR gate as shown in FIG.

もし、図27及び図28のデバイスをORゲートとして使用する場合には、論理の再構成を行う必要はないため、書き込み信号Wは、“L”のままとする。   If the devices of FIGS. 27 and 28 are used as OR gates, it is not necessary to reconfigure the logic, so the write signal W remains “L”.

もし、図27及び図28のデバイスをANDゲートとして使用する場合には、書き込み信号Wを“H”にして、以下のように、論理の再構成を行う。   If the device of FIGS. 27 and 28 is used as an AND gate, the write signal W is set to “H” and the logic is reconfigured as follows.

書き込み信号Wを“H”にした状態で、電源端子N1,N2,N3にそれぞれ電源電位V1(=Vdd),V2(=Vss),V2(=Vss)を与えると、スピン注入電流(電流パルス)は、図28に示すように、ピンド層としての強磁性体12aからフリー層としての強磁性体12bに向かって流れる。   When the power supply potentials V1 (= Vdd), V2 (= Vss), and V2 (= Vss) are applied to the power supply terminals N1, N2, and N3, respectively, while the write signal W is set to “H”, the spin injection current (current pulse) ) Flows from the ferromagnetic body 12a as the pinned layer toward the ferromagnetic body 12b as the free layer, as shown in FIG.

この時、強磁性体12aは、紙面に対して左向きに偏極された電子を反射するスピン反射層として作用し、このスピン偏極された電子は、フリー層としての強磁性体12b内の電子にスピントルクを与える。このため、強磁性体12bの磁化方向は、紙面に対して右向き(パラレル状態)から紙面に対して左向き(アンチパラレル状態)に変化する。   At this time, the ferromagnet 12a acts as a spin reflection layer that reflects electrons polarized leftward with respect to the paper surface, and the spin-polarized electrons are electrons in the ferromagnet 12b as a free layer. Is given a spin torque. For this reason, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b changes from the right direction (parallel state) with respect to the paper surface to the left direction (antiparallel state) with respect to the paper surface.

すると、図21に示すように、トランジスタSN,SPのコンダクタンスGmの比は、1:10になる。   Then, as shown in FIG. 21, the ratio of the conductance Gm of the transistors SN and SP is 1:10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表5に示すようになる。   Accordingly, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 5.

つまり、プログラマブル論理回路の論理は、ANDとなり、図27及び図28のデバイスの等価回路は、図29に示すように、ANDゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit is AND, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 27 and 28 is a symbol of an AND gate as shown in FIG.

このように、書き込み信号Wにより、プログラマブル論理回路の論理を、ORゲートからANDゲートに再構成することができる。   Thus, the logic of the programmable logic circuit can be reconfigured from the OR gate to the AND gate by the write signal W.

尚、第1の実施の形態と同様に、論理の検証は、書き込み(論理の再構成)と同時に行うことができる。   As in the first embodiment, logic verification can be performed at the same time as writing (reconfiguration of logic).

F. 再構成の原理
図21乃至図23のプログラマブル論理回路の再構成の原理を説明する。
F. Principle of reconstruction
The principle of reconfiguration of the programmable logic circuit of FIGS. 21 to 23 will be described.

図30は、フローティングゲート電位Vfgと出力信号Y(=Vout)との関係を示している。   FIG. 30 shows the relationship between the floating gate potential Vfg and the output signal Y (= Vout).

トランジスタSPのコンダクタンスGmの値を、トランジスタSNのコンダクタンスGmの最大値と最小値との間の値に設定すると、第1の実施の形態と同様の原理で、トランジスタSNのコンダクタンスGmの値に応じて、フローティングゲート電位Vfgが“1/2”のときの出力信号Y(=Vout)が変化する。   When the value of the conductance Gm of the transistor SP is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance Gm of the transistor SN, the conductance Gm of the transistor SN is determined according to the same principle as in the first embodiment. Thus, the output signal Y (= Vout) when the floating gate potential Vfg is “1/2” changes.

G. まとめ
以上、説明したように、第3の実施の形態によれば、論理回路の再構成のための配線が単純で、かつ、論理回路の再構成を短時間で容易に行えるプログラマブル論理回路を実現できる。
G. Summary
As described above, according to the third embodiment, it is possible to realize a programmable logic circuit in which the wiring for reconfiguring the logic circuit is simple and the logic circuit can be easily reconfigured in a short time. .

(4) 第4の実施の形態
A. 回路
図31は、第4の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路の基本ユニットを示している。
(4) Fourth embodiment
A. Circuit
FIG. 31 shows a basic unit of a programmable logic circuit according to the fourth embodiment.

トランジスタSN,SPは、電源端子(電源ノード)N1,N2の間に直列接続される。電源端子N1,N2には、異なる電位V1,V2が印加される。例えば、電源端子N1に印加される電位V1は、電源電位Vdd及び接地電位Vssのうちの1つであり、電源端子N2に印加される電位V2は、電源電位Vdd及び接地電位Vssのうちの他の1つである。   Transistors SN and SP are connected in series between power supply terminals (power supply nodes) N1 and N2. Different potentials V1 and V2 are applied to the power supply terminals N1 and N2. For example, the potential V1 applied to the power supply terminal N1 is one of the power supply potential Vdd and the ground potential Vss, and the potential V2 applied to the power supply terminal N2 is the other of the power supply potential Vdd and the ground potential Vss. It is one of.

トランジスタSPは、スピントランジスタであり、磁化方向が固定される磁気固着層と磁化方向が変化する磁気記録層とを備える。トランジスタSPのコンダクタンスは、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係に応じて変化する。   The transistor SP is a spin transistor, and includes a magnetic pinned layer whose magnetization direction is fixed and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes. The conductance of the transistor SP changes according to the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer.

トランジスタSPは、オン時にP型のチャネルが形成されるPチャネルMISFETである。従って、トランジスタSPは、N型の半導体領域内に形成される。トランジスタSPのチャネルの上部には、フローティング状態の第3のゲート電極(フローティングゲート電極)が配置され、第3のゲート電極の上部には、第4のゲート電極が配置される。   The transistor SP is a P-channel MISFET in which a P-type channel is formed when turned on. Accordingly, the transistor SP is formed in the N-type semiconductor region. A floating third gate electrode (floating gate electrode) is disposed above the channel of the transistor SP, and a fourth gate electrode is disposed above the third gate electrode.

トランジスタSNは、オン時にN型のチャネルが形成されるNチャネルMISFETである。従って、トランジスタSNは、P型の半導体領域内に形成される。トランジスタSNのコンダクタンスは、トランジスタSPのコンダクタンスの最大値と最小値との間の値に設定される。   The transistor SN is an N-channel MISFET in which an N-type channel is formed when turned on. Therefore, the transistor SN is formed in the P-type semiconductor region. The conductance of the transistor SN is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance of the transistor SP.

例えば、トランジスタSPの磁化状態、即ち、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係が、パラレル状態のときのコンダクタンスGmを100(最大値)とし、アンチパラレル状態のときのコンダクタンスGmを1(最小値)とした場合、トランジスタSNのコンダクタンスGmは、10に設定される。   For example, when the magnetization state of the transistor SP, that is, the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer, the conductance Gm in the parallel state is 100 (maximum value), When the conductance Gm is 1 (minimum value), the conductance Gm of the transistor SN is set to 10.

トランジスタSNのチャネルの上部には、第3のゲート電極に接続されるフローティング状態の第1のゲート電極(フローティングゲート電極)が配置され、第1のゲート電極の上部には、第2のゲート電極が配置される。   A floating first gate electrode (floating gate electrode) connected to the third gate electrode is disposed above the channel of the transistor SN, and a second gate electrode is disposed above the first gate electrode. Is placed.

従って、トランジスタSNの第2のゲート電極に入力される入力信号(論理値“0”又は“1”)をAとし、トランジスタSPの第4のゲート電極に入力される入力信号(論理値“0”又は“1”)をBとすると、フローティング状態の第1及び第3のゲート電極の電位Vfgは、(A+B)/2で表すことができる。   Therefore, an input signal (logical value “0” or “1”) input to the second gate electrode of the transistor SN is A, and an input signal (logical value “0”) is input to the fourth gate electrode of the transistor SP. “Or“ 1 ”) is B, the potential Vfg of the first and third gate electrodes in the floating state can be expressed by (A + B) / 2.

トランジスタT1と抵抗素子R1は、電源端子(電源ノード)N3と出力ノードO1との間に直列接続される。電源端子N3には、電位V1が印加される。出力ノードO1は、2つのトランジスタSN,SPの接続点であり、出力信号Y(=Vout)は、出力ノードO1から出力される。   The transistor T1 and the resistance element R1 are connected in series between a power supply terminal (power supply node) N3 and an output node O1. A potential V1 is applied to the power supply terminal N3. The output node O1 is a connection point between the two transistors SN and SP, and the output signal Y (= Vout) is output from the output node O1.

トランジスタT1は、オン時にN型のチャネルが形成されるNチャネルMISFETである。但し、これに代えて、オン時にP型のチャネルが形成されるPチャネルMISFETをトランジスタT1として使用してもよい。トランジスタT1のゲート電極には、論理の再構成を行うときの制御信号となる書き込み信号Wが入力される。   The transistor T1 is an N-channel MISFET in which an N-type channel is formed when turned on. However, instead of this, a P-channel MISFET in which a P-type channel is formed at the time of ON may be used as the transistor T1. A write signal W serving as a control signal when performing logic reconfiguration is input to the gate electrode of the transistor T1.

図32及び図33のプログラマブル論理回路は、図31のプログラマブル論理回路の変形例である。   The programmable logic circuit of FIGS. 32 and 33 is a modification of the programmable logic circuit of FIG.

図32及び図33では、共に、トランジスタSNがスピントランジスタから構成される。その他の点については、図31と同じである。   In both FIG. 32 and FIG. 33, the transistor SN is composed of a spin transistor. The other points are the same as in FIG.

トランジスタSNは、磁化方向が固定される磁気固着層と磁化方向が変化する磁気記録層とを備える。   The transistor SN includes a magnetic pinned layer whose magnetization direction is fixed and a magnetic recording layer whose magnetization direction changes.

図32では、トランジスタSNの磁化状態、即ち、磁気固着層の磁化方向と磁気記録層の磁化方向との相対関係は、パラレル状態(コンダクタンスGm=10)に固定され、図33では、トランジスタSNの磁化状態は、アンチパラレル状態(コンダクタンスGm=10)に固定される。   In FIG. 32, the magnetization state of the transistor SN, that is, the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer is fixed to a parallel state (conductance Gm = 10). The magnetization state is fixed to the anti-parallel state (conductance Gm = 10).

図31乃至図33に示すプログラマブル論理回路は、初期状態において、入力信号(論理値)A,Bに対して出力信号(論理値)Yとなる特定の論理を構成するように設定される。   The programmable logic circuits shown in FIG. 31 to FIG. 33 are set so as to constitute specific logic that becomes an output signal (logic value) Y with respect to input signals (logic values) A and B in the initial state.

そして、このようなプログラマブル論理回路の再構成を行うときは、トランジスタSN,SPに入力信号A,Bを与え、電源端子N1,N2,N3に電位V1,V2を与え、書き込み信号Wを“H”にする。   When reconfiguring such a programmable logic circuit, the input signals A and B are applied to the transistors SN and SP, the potentials V1 and V2 are applied to the power supply terminals N1, N2 and N3, and the write signal W is set to “H”. "

この後、電源端子N2,N3の間にスピン注入電流を流し、その後、入力信号A,Bに対する出力信号Yの検証を行う。   Thereafter, a spin injection current is passed between the power supply terminals N2 and N3, and then the output signal Y with respect to the input signals A and B is verified.

スピン注入電流によりトランジスタSNの磁気記録層の磁化状態が変化してないときは、入力信号A,Bに対する出力信号Yが初期状態のままであるため、論理の再構成が未完了と判断する。   When the magnetization state of the magnetic recording layer of the transistor SN is not changed by the spin injection current, the output signal Y with respect to the input signals A and B remains in the initial state, so that it is determined that the logic reconfiguration is incomplete.

また、スピン注入電流に関する条件を変えて、再度、電源端子N2,N3の間にスピン注入電流を流し、その後、入力信号A,Bに対する出力信号Yの検証を行う。   Further, the spin injection current is passed again between the power supply terminals N2 and N3 while changing the conditions regarding the spin injection current, and then the output signal Y with respect to the input signals A and B is verified.

スピン注入電流によりトランジスタSNの磁気記録層の磁化状態が変化したときは、入力信号A,Bに対して所望の出力信号Yが得られるため、論理の再構成が完了したと判断する。   When the magnetization state of the magnetic recording layer of the transistor SN changes due to the spin injection current, a desired output signal Y is obtained for the input signals A and B, and therefore it is determined that the logic reconfiguration has been completed.

B. デバイス構造の例1
第4の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路のデバイス構造の例について説明する。ここでは、図31乃至図33のプログラマブル論理回路のうち、図32をデバイス化した場合の構造を例にとる。
B. Device structure example 1
An example of a device structure of a programmable logic circuit according to the fourth embodiment will be described. Here, of the programmable logic circuits of FIGS. 31 to 33, the structure of FIG. 32 as a device is taken as an example.

図34は、デバイス構造の平面図を示し、図35は、図34のXXXV−XXXV線に沿う断面図を示している。   34 shows a plan view of the device structure, and FIG. 35 shows a cross-sectional view taken along the line XXXV-XXXV in FIG.

半導体基板10内には、例えば、STI構造の素子分離絶縁層17が形成される。また、素子分離絶縁層17により取り囲まれた素子領域内には、N型ウェル領域10a及びP型ウェル領域10bが形成される。   For example, an element isolation insulating layer 17 having an STI structure is formed in the semiconductor substrate 10. In the element region surrounded by the element isolation insulating layer 17, an N-type well region 10a and a P-type well region 10b are formed.

N型ウェル領域10aとP型ウェル領域10bとの境界に設けられた凹部内には、磁化方向が固定されたピンド層としての強磁性体12aが形成される。本例では、強磁性体12aの磁化方向は、紙面に対して右向きに固定される。強磁性体12aは、トランジスタSN,SPのドレインとして共有化される。   In a recess provided at the boundary between the N-type well region 10a and the P-type well region 10b, a ferromagnetic body 12a as a pinned layer having a fixed magnetization direction is formed. In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12a is fixed to the right with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12a is shared as the drains of the transistors SN and SP.

強磁性体12a上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。N型ウェル領域10aと強磁性体12aとの間及びP型ウェル領域10bと強磁性体12aとの間には、トンネルバリア層11aが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12a. A tunnel barrier layer 11a is formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic body 12a and between the P-type well region 10b and the ferromagnetic body 12a.

N型ウェル領域10aに設けられた凹部内には、磁化方向が変化するフリー層としての強磁性体12bが形成される。本例では、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して、右向き又は左向きになる。強磁性体12bは、トランジスタSPのソースとなる。   In the recess provided in the N-type well region 10a, a ferromagnetic body 12b is formed as a free layer whose magnetization direction changes. In this example, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is rightward or leftward with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12b becomes a source of the transistor SP.

N型ウェル領域10aと強磁性体12bとの間には、トンネルバリア層11bが形成される。   A tunnel barrier layer 11b is formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic body 12b.

P型ウェル領域10bに設けられた凹部内には、磁化方向が固定されるピンド層としての強磁性体12b’が形成される。本例では、強磁性体12b’の磁化方向は、紙面に対して右向きに固定される。強磁性体12b’は、トランジスタSNのソースとなる。   A ferromagnetic body 12b 'serving as a pinned layer whose magnetization direction is fixed is formed in the recess provided in the P-type well region 10b. In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b 'is fixed to the right with respect to the paper surface. The ferromagnetic body 12b 'serves as the source of the transistor SN.

強磁性体12b’上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。P型ウェル領域10bと強磁性体12b’との間には、トンネルバリア層11bが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12b '. A tunnel barrier layer 11b is formed between the P-type well region 10b and the ferromagnetic body 12b '.

強磁性体12a,12bの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介してゲート電極が形成される。ゲート電極には、入力信号Bが入力される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode is formed via an insulating layer made of ONO. An input signal B is input to the gate electrode.

強磁性体12a,12b’の間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b 'via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介して、入力信号Aが入力されるゲート電極が形成される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode to which the input signal A is input is formed via an insulating layer made of ONO.

トランジスタSNのソースとしての強磁性体12b’は、電源電位V1が印加される電源端子N1に接続される。トランジスタSPのソースとしての強磁性体12bは、電源電位V2が印加される電源端子N2に接続される。   The ferromagnetic body 12b 'serving as the source of the transistor SN is connected to the power supply terminal N1 to which the power supply potential V1 is applied. The ferromagnetic body 12b as the source of the transistor SP is connected to the power supply terminal N2 to which the power supply potential V2 is applied.

トランジスタSN,SPのドレインとしての強磁性体12aは、出力ノードO1に接続される。出力ノードO1と電源端子N3との間には、書き込み信号Wによりオン/オフが制御されるトランジスタT1及び抵抗素子R1が接続される。電源端子N3には、電源電位V1が印加される。   The ferromagnetic body 12a as the drains of the transistors SN and SP is connected to the output node O1. Between the output node O1 and the power supply terminal N3, a transistor T1 and a resistance element R1 whose on / off is controlled by a write signal W are connected. A power supply potential V1 is applied to the power supply terminal N3.

尚、トランジスタSN,SPに関し、トンネルバリア層11a,11bのうちの1つ又は両方を省略してもよい。   For the transistors SN and SP, one or both of the tunnel barrier layers 11a and 11b may be omitted.

また、電源端子N3の電位については、電源端子N1の電位V1と同じにしているが、その他の電位に設定してもよい。   The potential of the power supply terminal N3 is the same as the potential V1 of the power supply terminal N1, but may be set to other potentials.

C. 再構成の例1
図34及び図35の構造を有するプログラマブル論理回路に対する論理の再構成の例について説明する。
C. Reconfiguration example 1
An example of logic reconfiguration for the programmable logic circuit having the structure of FIGS. 34 and 35 will be described.

初期状態においては、トランジスタSPの磁化状態は、パラレル状態に設定される。即ち、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して右向きに設定される。この場合、図32に示すように、トランジスタSP,SNのコンダクタンスGmの比は、100:10になる。   In the initial state, the magnetization state of the transistor SP is set to a parallel state. That is, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is set to the right with respect to the paper surface. In this case, as shown in FIG. 32, the ratio of the conductance Gm of the transistors SP and SN is 100: 10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表7に示すようになる。

Figure 0004675863
Therefore, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 7.
Figure 0004675863

つまり、初期状態におけるプログラマブル論理回路の論理は、ANDとなっており、図34及び図35のデバイスの等価回路は、図36に示すように、ANDゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit in the initial state is AND, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 34 and 35 is a symbol of an AND gate as shown in FIG.

もし、図34及び図35のデバイスをANDゲートとして使用する場合には、論理の再構成を行う必要はないため、書き込み信号Wは、“L”のままとする。   If the devices of FIGS. 34 and 35 are used as AND gates, it is not necessary to reconfigure the logic, so the write signal W remains “L”.

もし、図34及び図35のデバイスをORゲートとして使用する場合には、書き込み信号Wを“H”にして、以下のように、論理の再構成を行う。   If the devices of FIGS. 34 and 35 are used as OR gates, the write signal W is set to “H” and the logic is reconfigured as follows.

書き込み信号Wを“H”にした状態で、電源端子N1,N2,N3にそれぞれ電源電位V1(=Vdd),V2(=Vss),V1(=Vdd)を与えると、スピン注入電流(電流パルス)は、図35に示すように、ピンド層としての強磁性体12aからフリー層としての強磁性体12bに向かって流れる。   When the power supply potentials V1 (= Vdd), V2 (= Vss), and V1 (= Vdd) are applied to the power supply terminals N1, N2, and N3, respectively, with the write signal W set to “H”, the spin injection current (current pulse) ) Flows from the ferromagnetic body 12a as the pinned layer toward the ferromagnetic body 12b as the free layer, as shown in FIG.

この時、強磁性体12aは、紙面に対して左向きに偏極された電子を反射するスピン反射層として作用し、このスピン偏極された電子は、フリー層としての強磁性体12b内の電子にスピントルクを与える。このため、強磁性体12bの磁化方向は、紙面に対して右向き(パラレル状態)から紙面に対して左向き(アンチパラレル状態)に変化する。   At this time, the ferromagnet 12a acts as a spin reflection layer that reflects electrons polarized leftward with respect to the paper surface, and the spin-polarized electrons are electrons in the ferromagnet 12b as a free layer. Is given a spin torque. For this reason, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b changes from the right direction (parallel state) with respect to the paper surface to the left direction (antiparallel state) with respect to the paper surface.

すると、図32に示すように、トランジスタSP,SNのコンダクタンスGmの比は、1:10になる。   Then, as shown in FIG. 32, the ratio of the conductance Gm of the transistors SP and SN is 1:10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表8に示すようになる。

Figure 0004675863
Therefore, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 8.
Figure 0004675863

つまり、プログラマブル論理回路の論理は、ORとなり、図34及び図35のデバイスの等価回路は、図36に示すように、ORゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit is OR, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 34 and 35 is a symbol of the OR gate as shown in FIG.

このように、書き込み信号Wにより、プログラマブル論理回路の論理を、ANDゲートからORゲートに再構成することができる。   In this manner, the logic of the programmable logic circuit can be reconfigured from the AND gate to the OR gate by the write signal W.

D. デバイス構造の例2
引き続き、第4の実施の形態に関わるプログラマブル論理回路のデバイス構造の例について説明する。ここでは、図31乃至図33のプログラマブル論理回路のうち、図31をデバイス化した場合の構造を例にとる。
D. Device structure example 2
Subsequently, an example of a device structure of a programmable logic circuit according to the fourth embodiment will be described. Here, of the programmable logic circuits of FIGS. 31 to 33, the structure of FIG. 31 as a device is taken as an example.

図37は、デバイス構造の平面図を示し、図38は、図37のXXXVIII−XXXVIII線に沿う断面図を示している。   FIG. 37 shows a plan view of the device structure, and FIG. 38 shows a sectional view taken along the line XXXVIII-XXXVIII in FIG.

半導体基板10内には、例えば、STI構造の素子分離絶縁層17が形成される。また、素子分離絶縁層17により取り囲まれた素子領域内には、N型ウェル領域10a及びP型ウェル領域10bが形成される。   For example, an element isolation insulating layer 17 having an STI structure is formed in the semiconductor substrate 10. In the element region surrounded by the element isolation insulating layer 17, an N-type well region 10a and a P-type well region 10b are formed.

N型ウェル領域10aに設けられた2つの凹部のうちの1つ内には、磁化方向が固定されたピンド層としての強磁性体12aが形成され、他の1つ内には、磁化方向が変化するフリー層としての強磁性体12bが形成される。   A ferromagnetic body 12a as a pinned layer having a fixed magnetization direction is formed in one of the two recesses provided in the N-type well region 10a, and the magnetization direction is formed in the other one. A ferromagnetic body 12b is formed as a changing free layer.

本例では、強磁性体12aの磁化方向は、紙面に対して左向きに固定され、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して、右向き又は左向きになる。   In this example, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12a is fixed leftward with respect to the paper surface, and the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is rightward or leftward with respect to the paper surface.

強磁性体12a上には、ピン層としての反強磁性体13が形成される。N型ウェル領域10aと強磁性体12a,12bとの間には、トンネルバリア層11a,11bが形成される。   An antiferromagnetic material 13 as a pinned layer is formed on the ferromagnetic material 12a. Tunnel barrier layers 11a and 11b are formed between the N-type well region 10a and the ferromagnetic bodies 12a and 12b.

強磁性体12aは、トランジスタSPのソースとなり、強磁性体12bは、トランジスタSPのドレインとなる。   The ferromagnetic body 12a becomes the source of the transistor SP, and the ferromagnetic body 12b becomes the drain of the transistor SP.

P型ウェル領域10b内には、N型ソース領域12c及びN型ドレイン領域12dが形成される。   An N-type source region 12c and an N-type drain region 12d are formed in the P-type well region 10b.

強磁性体12a,12bの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the ferromagnetic bodies 12a and 12b via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介してゲート電極が形成される。ゲート電極には、入力信号Bが入力される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode is formed via an insulating layer made of ONO. An input signal B is input to the gate electrode.

ソース/ドレイン領域12c,12dの間のチャネル上には、例えば、酸化シリコンから構成されるゲート絶縁層を介してフローティングゲート電極FGが形成される。フローティングゲート電極FGは、例えば、不純物を含んだ導電性ポリシリコンから構成される。   A floating gate electrode FG is formed on the channel between the source / drain regions 12c and 12d via a gate insulating layer made of, for example, silicon oxide. The floating gate electrode FG is made of conductive polysilicon containing impurities, for example.

フローティングゲート電極FG上には、例えば、ONOから構成される絶縁層を介して、入力信号Aが入力されるゲート電極が形成される。   On the floating gate electrode FG, for example, a gate electrode to which the input signal A is input is formed via an insulating layer made of ONO.

トランジスタSNのソース領域12cは、電源電位V1が印加される電源端子N1に接続される。トランジスタSPのソースとしての強磁性体12aは、電源電位V2が印加される電源端子N2に接続される。   The source region 12c of the transistor SN is connected to the power supply terminal N1 to which the power supply potential V1 is applied. The ferromagnetic body 12a as the source of the transistor SP is connected to the power supply terminal N2 to which the power supply potential V2 is applied.

トランジスタSNのドレイン領域12d及びトランジスタSPのドレインとしての強磁性体12bは、それぞれ出力ノードO1に接続される。出力ノードO1と電源端子N3との間には、書き込み信号Wによりオン/オフが制御されるトランジスタT1及び抵抗素子R1が接続される。電源端子N3には、電源電位V1が印加される。   The drain region 12d of the transistor SN and the ferromagnetic body 12b as the drain of the transistor SP are each connected to the output node O1. Between the output node O1 and the power supply terminal N3, a transistor T1 and a resistance element R1 whose on / off is controlled by a write signal W are connected. A power supply potential V1 is applied to the power supply terminal N3.

尚、トランジスタSPに関し、トンネルバリア層11a,11bのうちの1つ又は両方を省略してもよい。   Note that one or both of the tunnel barrier layers 11a and 11b may be omitted for the transistor SP.

また、電源端子N3の電位については、電源端子N1の電位V1と同じにしているが、その他の電位に設定してもよい。   The potential of the power supply terminal N3 is the same as the potential V1 of the power supply terminal N1, but may be set to other potentials.

E. 再構成の例2
図37及び図38の構造を有するプログラマブル論理回路に対する論理の再構成の例について説明する。
E. Reconfiguration example 2
An example of logic reconfiguration for the programmable logic circuit having the structure of FIGS. 37 and 38 will be described.

初期状態においては、トランジスタSPの磁化状態は、アンチパラレル状態に設定される。即ち、強磁性体12bの残留磁化の磁化方向は、紙面に対して右向きに設定される。この場合、図31に示すように、トランジスタSP,SNのコンダクタンスGmの比は、1:10になる。   In the initial state, the magnetization state of the transistor SP is set to an anti-parallel state. That is, the magnetization direction of the residual magnetization of the ferromagnetic body 12b is set to the right with respect to the paper surface. In this case, as shown in FIG. 31, the ratio of the conductance Gm of the transistors SP and SN is 1:10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表8に示すようになる。   Therefore, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 8.

つまり、初期状態におけるプログラマブル論理回路の論理は、ORとなっており、図37及び図38のデバイスの等価回路は、図39に示すように、ORゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit in the initial state is OR, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 37 and 38 is a symbol of the OR gate as shown in FIG.

もし、図37及び図38のデバイスをORゲートとして使用する場合には、論理の再構成を行う必要はないため、書き込み信号Wは、“L”のままとする。   If the devices of FIGS. 37 and 38 are used as OR gates, it is not necessary to reconfigure the logic, so the write signal W remains “L”.

もし、図37及び図38のデバイスをANDゲートとして使用する場合には、書き込み信号Wを“H”にして、以下のように、論理の再構成を行う。   If the devices of FIGS. 37 and 38 are used as AND gates, the write signal W is set to “H” and the logic is reconfigured as follows.

書き込み信号Wを“H”にした状態で、電源端子N1,N2,N3にそれぞれ電源電位V1(=Vdd),V2(=Vss),V1(=Vdd)を与えると、スピン注入電流(電流パルス)は、図38に示すように、フリー層としての強磁性体12bからピンド層としての強磁性体12aに向かって流れる。   When the power supply potentials V1 (= Vdd), V2 (= Vss), and V1 (= Vdd) are applied to the power supply terminals N1, N2, and N3, respectively, with the write signal W set to “H”, the spin injection current (current pulse) ) Flows from the ferromagnetic body 12b as the free layer toward the ferromagnetic body 12a as the pinned layer, as shown in FIG.

この時、強磁性体12aは、紙面に対して左向きにスピン偏極された電子のみを通過させるスピンフィルタとして作用し、このスピン偏極された電子は、フリー層としての強磁性体12b内の電子にスピントルクを与える。このため、強磁性体12bの磁化方向は、紙面に対して右向き(アンチパラレル状態)から紙面に対して左向き(パラレル状態)に変化する。   At this time, the ferromagnet 12a acts as a spin filter that allows only electrons that are spin-polarized to the left with respect to the paper surface to pass, and these spin-polarized electrons are contained in the ferromagnet 12b as a free layer. Gives electrons spin torque. For this reason, the magnetization direction of the ferromagnetic body 12b changes from rightward (anti-parallel state) to the paper surface to leftward (parallel state) with respect to the paper surface.

すると、図31に示すように、トランジスタSP,SNのコンダクタンスGmの比は、100:10になる。   Then, as shown in FIG. 31, the ratio of the conductance Gm of the transistors SP and SN is 100: 10.

従って、入力信号(論理値)A,Bと出力信号Y(=Vout)との関係は、表7に示すようになる。   Therefore, the relationship between the input signals (logic values) A and B and the output signal Y (= Vout) is as shown in Table 7.

つまり、プログラマブル論理回路の論理は、ANDとなり、図37及び図38のデバイスの等価回路は、図39に示すように、ANDゲートのシンボルとなる。   That is, the logic of the programmable logic circuit is AND, and the equivalent circuit of the device of FIGS. 37 and 38 is a symbol of an AND gate as shown in FIG.

このように、書き込み信号Wにより、プログラマブル論理回路の論理を、ORゲートからANDゲートに再構成することができる。   Thus, the logic of the programmable logic circuit can be reconfigured from the OR gate to the AND gate by the write signal W.

尚、第1の実施の形態と同様に、論理の検証は、書き込み(論理の再構成)と同時に行うことができる。   As in the first embodiment, logic verification can be performed at the same time as writing (reconfiguration of logic).

F. 再構成の原理
図31乃至図33のプログラマブル論理回路の再構成の原理を説明する。
F. Principle of reconstruction
The principle of reconfiguration of the programmable logic circuit of FIGS. 31 to 33 will be described.

図40は、フローティングゲート電位Vfgと出力信号Y(=Vout)との関係を示している。   FIG. 40 shows the relationship between the floating gate potential Vfg and the output signal Y (= Vout).

トランジスタSNのコンダクタンスGmの値を、トランジスタSPのコンダクタンスGmの最大値と最小値との間の値に設定すると、第1の実施の形態と同様の原理で、トランジスタSPのコンダクタンスGmの値に応じて、フローティングゲート電位Vfgが“1/2”のときの出力信号Y(=Vout)が変化する。   When the value of the conductance Gm of the transistor SN is set to a value between the maximum value and the minimum value of the conductance Gm of the transistor SP, the value according to the value of the conductance Gm of the transistor SP is determined based on the same principle as in the first embodiment. Thus, the output signal Y (= Vout) when the floating gate potential Vfg is “1/2” changes.

G. まとめ
以上、説明したように、第4の実施の形態によれば、論理回路の再構成のための配線が単純で、かつ、論理回路の再構成を短時間で容易に行えるプログラマブル論理回路を実現できる。
G. Summary
As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to realize a programmable logic circuit in which the wiring for reconfiguring the logic circuit is simple and the logic circuit can be easily reconfigured in a short time. .

3. プログラマブル論理回路の再構成方法
本発明の例の特長の一つは、論理の再構成とその検証とを同時に行うことにより、ハードウエアの複雑化なしに、論理の再構成を短時間で容易に行うことができるようになる、という点にある。
3. Reconfigurable programmable logic circuit
One of the features of the example of the present invention is that logic reconfiguration and verification can be performed simultaneously, so that logic reconfiguration can be easily performed in a short time without complicating hardware. In that point.

そこで、再構成方法について詳細に説明する。   Therefore, the reconstruction method will be described in detail.

図41は、プログラマブル論理回路の再構成方法のフローを示している。
まず、例えば、乱数により、入力信号の論理値を決定し、入力信号をプログラマブル論理回路に印加する(ステップST1〜ST2)。
FIG. 41 shows a flow of a programmable logic circuit reconfiguration method.
First, for example, the logic value of the input signal is determined by a random number, and the input signal is applied to the programmable logic circuit (steps ST1 to ST2).

書き込み信号(W=“H”)を印加し、電源電位V1,V2を印加する(ステップST3〜ST4)。   A write signal (W = “H”) is applied, and power supply potentials V1 and V2 are applied (steps ST3 to ST4).

この後、プログラマブル論理回路の出力信号の論理値を検証する(ステップST5)。   Thereafter, the logic value of the output signal of the programmable logic circuit is verified (step ST5).

出力信号の論理値が期待値(再構成後の論理)になっているか否かを確かめ、期待値でない場合には、スピン注入電流(パルス電流)を発生させる(ステップST6〜ST9)。   It is ascertained whether or not the logic value of the output signal is an expected value (the logic after reconfiguration). If not, the spin injection current (pulse current) is generated (steps ST6 to ST9).

ここで、スピン注入電流を流した直後においても、入力信号及び電源電位V1,V2は印加されているため、出力信号の検証を行うことができる。つまり、スピン注入電流による磁化状態の変化が直ちに出力信号として現れる。   Here, since the input signal and the power supply potentials V1 and V2 are applied immediately after the spin injection current is passed, the output signal can be verified. That is, the change in magnetization state due to the spin injection current immediately appears as an output signal.

そして、出力信号の論理値が期待値でない場合には、その都度、スピン注入電流に関する条件を変える。例えば、ステップST8では、出力信号の論理値が期待値になるまで、スピン注入電流のパルスの大きさ(振幅)、長さ(幅)又はその両方を次第に増加させる。   When the logical value of the output signal is not the expected value, the conditions regarding the spin injection current are changed each time. For example, in step ST8, the magnitude (amplitude), length (width), or both of the pulses of the spin injection current are gradually increased until the logical value of the output signal reaches the expected value.

但し、ステップST7に示すように、スピン注入電流に関する条件が上限、例えば、パルスの振幅又は幅の最大値に達したときは、出力信号の論理値が期待値となっていなくても、再構成動作を終了する。   However, as shown in step ST7, when the condition regarding the spin injection current reaches the upper limit, for example, the maximum value of the amplitude or width of the pulse, the reconstruction is performed even if the logical value of the output signal is not the expected value. End the operation.

この後は、再び、初期状態から再構成動作を開始してもよいし、不良品として処理してもよい。   Thereafter, the reconfiguration operation may be started again from the initial state, or may be processed as a defective product.

一方、出力信号の論理値が期待値である場合には、入力信号の論理値の全ての組み合わせについて出力信号の論理値の検証を行ったか否かを確かめる(ステップST10)。   On the other hand, if the logical value of the output signal is an expected value, it is confirmed whether or not the logical value of the output signal has been verified for all combinations of the logical values of the input signal (step ST10).

入力信号の論理値の全ての組み合わせについて出力信号の論理値の検証を行っていない場合には、入力信号の論理値を変更し、再び、出力信号の論理値の検証を行う(ステップST11)。   If the logic value of the output signal is not verified for all combinations of the logic values of the input signal, the logic value of the input signal is changed, and the logic value of the output signal is verified again (step ST11).

入力信号の論理値の全ての組み合わせについて出力信号の論理値の検証を行った場合には、論理の再構成を完了する。   When the logic values of the output signals are verified for all combinations of the logic values of the input signals, the logic reconfiguration is completed.

尚、本例では、入力信号を乱数により決定したが、それ以外の方法により決定しても構わない。また、スピン注入電流に関する条件については、変更せずに、単に、スピン注入電流を流す回数を増やすだけでもよい。   In this example, the input signal is determined by a random number, but may be determined by other methods. Further, the conditions relating to the spin injection current may be simply increased without changing the number of spin injection currents.

以上のフローによりプログラマブル論理回路の再構成を行うと、特に、第1乃至第4の実施の形態で示した基本ユニットを複数個組み合わせて論理回路を構成する場合に、その論理回路の入力信号と出力信号との対応関係のみを設計しておけば、個々の基本ユニットの論理の検証については不要となる。   When the programmable logic circuit is reconfigured according to the above flow, especially when a logic circuit is configured by combining a plurality of basic units shown in the first to fourth embodiments, the input signal of the logic circuit If only the correspondence relationship with the output signal is designed, verification of the logic of each basic unit becomes unnecessary.

従って、基本ユニットに対しては、レイアウトとスピントランジスタのチャネルの種類(N型又はP型)のみを考慮すればよく、設計にかかる手間と時間を大幅に短縮することができる。   Therefore, for the basic unit, only the layout and the channel type (N-type or P-type) of the spin transistor need only be considered, and the design effort and time can be greatly reduced.

また、ハードウエアの失敗により論理回路が設計通りになっていない場合においても、図41のフローに従ってプログラマブル論理回路の再構成を行えば、不具合個所の特定や、設計の修正などをすることなく、不具合個所の影響を受けない論理回路を構成することも可能になる。   Even when the logic circuit is not designed as a result of hardware failure, if the programmable logic circuit is reconfigured according to the flow of FIG. 41, the defect location is not identified and the design is not corrected. It is also possible to configure a logic circuit that is not affected by the defective part.

さらに、スピン注入電流を流して書き込み(再構成)を行っている状態で出力信号の検証を行えるため、再構成を短時間で簡単に行うことができる。   Furthermore, since the output signal can be verified in a state where writing (reconstruction) is performed by supplying a spin injection current, reconstruction can be performed easily in a short time.

4. 実施例
以下、論理回路の再構成の実施例を説明する。
4). Example
Hereinafter, an embodiment of reconfiguration of the logic circuit will be described.

ここでは、図42に示すように、第1乃至第4の実施の形態で説明した基本ユニットを複数個組み合わせて論理回路を構成する場合の例を説明する。   Here, as shown in FIG. 42, an example in which a logic circuit is configured by combining a plurality of basic units described in the first to fourth embodiments will be described.

(1) 第1の実施例
図43は、第1の実施例のプログラマブル論理回路を示している。
本例では、2つの基本ユニットが直列接続される。
(1) First embodiment
FIG. 43 shows the programmable logic circuit of the first embodiment.
In this example, two basic units are connected in series.

ここでは、基本ユニットBU1は、図22の論理回路とし、基本ユニットBU2は、図2の論理回路とする。   Here, the basic unit BU1 is the logic circuit of FIG. 22, and the basic unit BU2 is the logic circuit of FIG.

このプログラマブル論理回路の特長は、2つの基本ユニットBU1,BU2が電源端子N1と電源端子N3との間に並列に接続されている点にある。この場合、基本ユニットBU1,BU2に対して同時にスピン注入電流を流して論理の再構成を行うことができるため、ハードウエアの簡略化と再構成の短時間化を図ることができる。   This programmable logic circuit is characterized in that two basic units BU1 and BU2 are connected in parallel between a power supply terminal N1 and a power supply terminal N3. In this case, since the logic can be reconfigured by simultaneously applying the spin injection current to the basic units BU1 and BU2, the hardware can be simplified and the reconfiguration can be shortened.

電源端子N1には、電源電位V1としてVddが印加され、電源端子N2,N3には、電源電位V2としてVss(<Vdd)が印加される。書き込み信号Wは、基本ユニットBU1,BU2に共通に入力される。入力信号は、A,B,Dの3つであり、出力信号は、Y(=Vout)である。   Vdd is applied as the power supply potential V1 to the power supply terminal N1, and Vss (<Vdd) is applied as the power supply potential V2 to the power supply terminals N2 and N3. The write signal W is input in common to the basic units BU1 and BU2. There are three input signals A, B, and D, and the output signal is Y (= Vout).

尚、書き込み信号Wについては、基本ユニットBU1,BU2に対してそれぞれ独立に与えてもよい。   Note that the write signal W may be provided independently to the basic units BU1 and BU2.

初期状態においては、基本ユニットBU1,BU2内のスピントランジスタSN1,SP2は、共に、パラレル状態とする。この場合、論理回路は、図44に示すように、ORゲートとNANDゲートが直列接続された構造となる。   In the initial state, the spin transistors SN1 and SP2 in the basic units BU1 and BU2 are both in a parallel state. In this case, the logic circuit has a structure in which an OR gate and a NAND gate are connected in series as shown in FIG.

論理の再構成を行うときは、書き込み信号Wを“H”にしてトランジスタT11,T12をオンにする。スピン注入電流は、図43に示す電流経路(current path)に沿って、基本ユニットBU1,BU2内を同時に流れる。   When the logic is reconfigured, the write signal W is set to “H” to turn on the transistors T11 and T12. The spin injection current simultaneously flows in the basic units BU1 and BU2 along the current path shown in FIG.

基本ユニットBU1内のスピントランジスタSN1は、例えば、図28に示すメカニズムにより、パラレル状態からアンチパラレル状態に変化する。同様に、基本ユニットBU2内のスピントランジスタSP2は、例えば、図8に示すメカニズムにより、パラレル状態からアンチパラレル状態に変化する。   For example, the spin transistor SN1 in the basic unit BU1 changes from the parallel state to the anti-parallel state by the mechanism shown in FIG. Similarly, the spin transistor SP2 in the basic unit BU2 changes from the parallel state to the anti-parallel state by, for example, the mechanism shown in FIG.

従って、再構成が完了した後の論理回路は、図44に示すように、ANDゲートとNORゲートが直列接続された構造となる。   Therefore, the logic circuit after the reconfiguration is completed has a structure in which an AND gate and a NOR gate are connected in series as shown in FIG.

第1の実施例の再構成では、スピントランジスタをパラレル状態からアンチパラレル状態にしたが、その逆であってもよい。また、電源端子N3の電位を、電源電位V2に代えて、電源電位V1よりも高い電位として、スピン注入電流の向きを逆にしてもよい。   In the reconfiguration of the first embodiment, the spin transistor is changed from the parallel state to the anti-parallel state, but the reverse is also possible. Further, the direction of the spin injection current may be reversed by changing the potential of the power supply terminal N3 to a potential higher than the power supply potential V1 instead of the power supply potential V2.

(2) 第2の実施例
図45は、第2の実施例のプログラマブル論理回路を示している。
本例では、第1の実施例と同様に、2つの基本ユニットが直列接続される。
(2) Second embodiment
FIG. 45 shows the programmable logic circuit of the second embodiment.
In this example, as in the first embodiment, two basic units are connected in series.

ここでは、基本ユニットBU1は、図11の論理回路とし、基本ユニットBU2は、図31の論理回路とする。   Here, the basic unit BU1 is the logic circuit of FIG. 11, and the basic unit BU2 is the logic circuit of FIG.

このプログラマブル論理回路の特長は、第1の実施例と同様に、2つの基本ユニットBU1,BU2が電源端子N1と電源端子N3との間に並列に接続されている点にある。   The feature of this programmable logic circuit is that two basic units BU1 and BU2 are connected in parallel between a power supply terminal N1 and a power supply terminal N3, as in the first embodiment.

電源端子N1,N3には、電源電位V1としてVddが印加され、電源端子N2には、電源電位V2としてVss(<Vdd)が印加される。書き込み信号Wは、基本ユニットBU1,BU2に共通に入力される。入力信号は、A,B,Dの3つであり、出力信号は、Y(=Vout)である。   Vdd is applied as the power supply potential V1 to the power supply terminals N1 and N3, and Vss (<Vdd) is applied as the power supply potential V2 to the power supply terminal N2. The write signal W is input in common to the basic units BU1 and BU2. There are three input signals A, B, and D, and the output signal is Y (= Vout).

尚、書き込み信号Wについては、基本ユニットBU1,BU2に対してそれぞれ独立に与えてもよい。   Note that the write signal W may be provided independently to the basic units BU1 and BU2.

初期状態においては、基本ユニットBU1,BU2内のスピントランジスタSN1,SP2は、共に、パラレル状態とする。この場合、論理回路は、図46に示すように、NORゲートとANDゲートが直列接続された構造となる。   In the initial state, the spin transistors SN1 and SP2 in the basic units BU1 and BU2 are both in a parallel state. In this case, the logic circuit has a structure in which a NOR gate and an AND gate are connected in series as shown in FIG.

論理の再構成を行うときは、書き込み信号Wを“H”にしてトランジスタT11,T12をオンにする。スピン注入電流は、図45に示す電流経路(current path)に沿って、基本ユニットBU1,BU2内を同時に流れる。   When the logic is reconfigured, the write signal W is set to “H” to turn on the transistors T11 and T12. The spin injection current flows through the basic units BU1 and BU2 simultaneously along the current path shown in FIG.

基本ユニットBU1内のスピントランジスタSN1は、例えば、図15に示すメカニズムにより、パラレル状態からアンチパラレル状態に変化する。同様に、基本ユニットBU2内のスピントランジスタSP2は、例えば、図35に示すメカニズムにより、パラレル状態からアンチパラレル状態に変化する。   The spin transistor SN1 in the basic unit BU1 changes from the parallel state to the anti-parallel state by the mechanism shown in FIG. 15, for example. Similarly, the spin transistor SP2 in the basic unit BU2 changes from the parallel state to the anti-parallel state by, for example, the mechanism shown in FIG.

従って、再構成が完了した後の論理回路は、図46に示すように、NANDゲートとORゲートが直列接続された構造となる。   Therefore, the logic circuit after completion of the reconfiguration has a structure in which a NAND gate and an OR gate are connected in series as shown in FIG.

第2の実施例の再構成では、スピントランジスタをパラレル状態からアンチパラレル状態にしたが、その逆であってもよい。また、電源端子N3の電位を、電源電位V1に代えて、電源電位V2よりも低い電位として、スピン注入電流の向きを逆にしてもよい。   In the reconfiguration of the second embodiment, the spin transistor is changed from the parallel state to the anti-parallel state, but the reverse is also possible. Further, the direction of the spin injection current may be reversed by changing the potential of the power supply terminal N3 to a potential lower than the power supply potential V2 instead of the power supply potential V1.

(3) 第3の実施例
図47は、第3の実施例のプログラマブル論理回路を示している。
本例では、第1の実施例と同様に、2つの基本ユニットが直列接続される。
(3) Third embodiment
FIG. 47 shows a programmable logic circuit according to the third embodiment.
In this example, as in the first embodiment, two basic units are connected in series.

ここでは、基本ユニットBU1は、図22の論理回路とし、基本ユニットBU2は、図12の論理回路とする。   Here, the basic unit BU1 is the logic circuit of FIG. 22, and the basic unit BU2 is the logic circuit of FIG.

このプログラマブル論理回路の特長は、第1の実施例と同様に、2つの基本ユニットBU1,BU2が電源端子N1と電源端子N3との間に並列に接続されている点にある。   The feature of this programmable logic circuit is that two basic units BU1 and BU2 are connected in parallel between a power supply terminal N1 and a power supply terminal N3, as in the first embodiment.

電源端子N1には、電源電位V1としてVddが印加され、電源端子N2には、電源電位V2としてVss(<Vdd)が印加される。また、電源端子N3には、電源電位V3(V2<V3<V1)が印加される。書き込み信号Wは、基本ユニットBU1,BU2に共通に入力される。入力信号は、A,B,Dの3つであり、出力信号は、Y(=Vout)である。   Vdd is applied as the power supply potential V1 to the power supply terminal N1, and Vss (<Vdd) is applied as the power supply potential V2 to the power supply terminal N2. A power supply potential V3 (V2 <V3 <V1) is applied to the power supply terminal N3. The write signal W is input in common to the basic units BU1 and BU2. There are three input signals A, B, and D, and the output signal is Y (= Vout).

尚、書き込み信号Wについては、基本ユニットBU1,BU2に対してそれぞれ独立に与えてもよい。   Note that the write signal W may be provided independently to the basic units BU1 and BU2.

初期状態においては、基本ユニットBU1内のスピントランジスタSN1は、パラレル状態、基本ユニットBU2内のスピントランジスタSN2は、アンチパラレル状態とする。この場合、論理回路は、図48に示すように、ORゲートとNANDゲートが直列接続された構造となる。   In the initial state, the spin transistor SN1 in the basic unit BU1 is in the parallel state, and the spin transistor SN2 in the basic unit BU2 is in the anti-parallel state. In this case, the logic circuit has a structure in which an OR gate and a NAND gate are connected in series as shown in FIG.

論理の再構成を行うときは、書き込み信号Wを“H”にしてトランジスタT11,T12をオンにする。スピン注入電流は、図47に示す電流経路(current path)に沿って、基本ユニットBU1,BU2内を同時に流れる。   When the logic is reconfigured, the write signal W is set to “H” to turn on the transistors T11 and T12. The spin injection current simultaneously flows in the basic units BU1 and BU2 along the current path shown in FIG.

基本ユニットBU1内のスピントランジスタSN1は、例えば、図28に示すメカニズムにより、パラレル状態からアンチパラレル状態に変化する。同様に、基本ユニットBU2内のスピントランジスタSN2は、例えば、図18に示すメカニズムにより、アンチパラレル状態からパラレル状態に変化する。   For example, the spin transistor SN1 in the basic unit BU1 changes from the parallel state to the anti-parallel state by the mechanism shown in FIG. Similarly, the spin transistor SN2 in the basic unit BU2 changes from the anti-parallel state to the parallel state, for example, by the mechanism shown in FIG.

従って、再構成が完了した後の論理回路は、図48に示すように、ANDゲートとNORゲートが直列接続された構造となる。   Therefore, the logic circuit after the reconfiguration is completed has a structure in which an AND gate and a NOR gate are connected in series as shown in FIG.

第3の実施例の再構成では、電源端子N3に与える電源電位をV3(V2<V3<V1)としたが、これに代えて、V1,V2を切り替えて再構成を行うこともできる。   In the reconfiguration of the third embodiment, the power supply potential applied to the power supply terminal N3 is V3 (V2 <V3 <V1). Alternatively, the reconfiguration can be performed by switching between V1 and V2.

この場合、まず、電源端子N3の電位をV2とし、基本ユニットBU1内のスピントランジスタSN1にスピン注入電流を流す。この後、電源端子N3の電位をV1とし、基本ユニットBU2内のスピントランジスタSN2にスピン注入電流を流す。基本ユニットBU1,BU2にスピン注入電流を流す順序は、逆であってもよい。   In this case, first, the potential of the power supply terminal N3 is set to V2, and a spin injection current is supplied to the spin transistor SN1 in the basic unit BU1. Thereafter, the potential of the power supply terminal N3 is set to V1, and a spin injection current is passed through the spin transistor SN2 in the basic unit BU2. The order in which the spin injection current flows through the basic units BU1 and BU2 may be reversed.

再構成方法としては、再構成が完了するまで、基本ユニットBU1,BU2に対して交互にスピン注入電流を流す方法と、まず、所望の出力信号が得られるまで、基本ユニットBU1,BU2の一方に対してスピン注入電流を流し、この後、再構成が完了するまで、基本ユニットBU1,BU2の他方に対してスピン注入電流を流す方法との2種類がある。   As a reconfiguration method, a spin injection current is alternately supplied to the basic units BU1 and BU2 until the reconfiguration is completed, and first, one of the basic units BU1 and BU2 is supplied until a desired output signal is obtained. On the other hand, there are two methods: a method in which a spin injection current is supplied and then a spin injection current is supplied to the other of the basic units BU1 and BU2 until the reconfiguration is completed.

(4) 第4の実施例
図49は、第4の実施例のプログラマブル論理回路を示している。
本例では、第1の実施例と同様に、2つの基本ユニットが直列接続される。
(4) Fourth embodiment
FIG. 49 shows a programmable logic circuit according to the fourth embodiment.
In this example, as in the first embodiment, two basic units are connected in series.

ここでは、基本ユニットBU1は、図32の論理回路とし、基本ユニットBU2は、図2の論理回路とする。   Here, the basic unit BU1 is the logic circuit of FIG. 32, and the basic unit BU2 is the logic circuit of FIG.

このプログラマブル論理回路の特長は、第1の実施例と同様に、2つの基本ユニットBU1,BU2が電源端子N1と電源端子N3との間に並列に接続されている点にある。   The feature of this programmable logic circuit is that two basic units BU1 and BU2 are connected in parallel between a power supply terminal N1 and a power supply terminal N3, as in the first embodiment.

電源端子N1には、電源電位V1としてVddが印加され、電源端子N2には、電源電位V2としてVss(<Vdd)が印加される。また、電源端子N3には、電源電位V3(V2<V3<V1)が印加される。書き込み信号Wは、基本ユニットBU1,BU2に共通に入力される。入力信号は、A,B,Dの3つであり、出力信号は、Y(=Vout)である。   Vdd is applied as the power supply potential V1 to the power supply terminal N1, and Vss (<Vdd) is applied as the power supply potential V2 to the power supply terminal N2. A power supply potential V3 (V2 <V3 <V1) is applied to the power supply terminal N3. The write signal W is input in common to the basic units BU1 and BU2. There are three input signals A, B, and D, and the output signal is Y (= Vout).

尚、書き込み信号Wについては、基本ユニットBU1,BU2に対してそれぞれ独立に与えてもよい。   Note that the write signal W may be provided independently to the basic units BU1 and BU2.

初期状態においては、基本ユニットBU1内のスピントランジスタSP1は、アンチパラレル状態、基本ユニットBU2内のスピントランジスタSP2は、パラレル状態とする。この場合、論理回路は、図50に示すように、ORゲートとNANDゲートが直列接続された構造となる。   In the initial state, the spin transistor SP1 in the basic unit BU1 is in the anti-parallel state, and the spin transistor SP2 in the basic unit BU2 is in the parallel state. In this case, the logic circuit has a structure in which an OR gate and a NAND gate are connected in series as shown in FIG.

論理の再構成を行うときは、書き込み信号Wを“H”にしてトランジスタT11,T12をオンにする。スピン注入電流は、図49に示す電流経路(current path)に沿って、基本ユニットBU1,BU2内を同時に流れる。   When the logic is reconfigured, the write signal W is set to “H” to turn on the transistors T11 and T12. The spin injection current simultaneously flows in the basic units BU1 and BU2 along the current path shown in FIG.

基本ユニットBU1内のスピントランジスタSP1は、例えば、図38に示すメカニズムにより、アンチパラレル状態からパラレル状態に変化する。同様に、基本ユニットBU2内のスピントランジスタSP2は、例えば、図8に示すメカニズムにより、パラレル状態からアンチパラレル状態に変化する。   The spin transistor SP1 in the basic unit BU1 changes from the anti-parallel state to the parallel state, for example, by the mechanism shown in FIG. Similarly, the spin transistor SP2 in the basic unit BU2 changes from the parallel state to the anti-parallel state by, for example, the mechanism shown in FIG.

従って、再構成が完了した後の論理回路は、図50に示すように、ANDゲートとNORゲートが直列接続された構造となる。   Therefore, the logic circuit after completion of the reconfiguration has a structure in which an AND gate and a NOR gate are connected in series as shown in FIG.

第4の実施例の再構成においても、電源端子N3に与える電源電位をV3(V2<V3<V1)としたが、これに代えて、V1,V2を切り替えて再構成を行うこともできる。   Also in the reconfiguration of the fourth embodiment, the power supply potential applied to the power supply terminal N3 is V3 (V2 <V3 <V1), but instead, V1 and V2 can be switched for reconfiguration.

この場合、まず、電源端子N3の電位をV1とし、基本ユニットBU1内のスピントランジスタSP1にスピン注入電流を流す。この後、電源端子N3の電位をV2とし、基本ユニットBU2内のスピントランジスタSP2にスピン注入電流を流す。基本ユニットBU1,BU2にスピン注入電流を流す順序は、逆であってもよい。   In this case, first, the potential of the power supply terminal N3 is set to V1, and a spin injection current is supplied to the spin transistor SP1 in the basic unit BU1. Thereafter, the potential of the power supply terminal N3 is set to V2, and a spin injection current is passed through the spin transistor SP2 in the basic unit BU2. The order in which the spin injection current flows through the basic units BU1 and BU2 may be reversed.

再構成方法としては、第3の実施例で説明したように、再構成が完了するまで、基本ユニットBU1,BU2に対して交互にスピン注入電流を流す方法と、まず、所望の出力信号が得られるまで、基本ユニットBU1,BU2の一方に対してスピン注入電流を流し、この後、再構成が完了するまで、基本ユニットBU1,BU2の他方に対してスピン注入電流を流す方法との2種類がある。   As the reconstruction method, as described in the third embodiment, a spin output current is alternately supplied to the basic units BU1 and BU2 until the reconstruction is completed. First, a desired output signal is obtained. Until then, the spin injection current is supplied to one of the basic units BU1 and BU2, and then the spin injection current is supplied to the other of the basic units BU1 and BU2 until the reconfiguration is completed. is there.

(5) その他
第1乃至第4実施例においては、基本ユニットBU1,BU2のみを示しているが、さらに、基本ユニットBU1,BU2のペアを複数設けて論理回路を実現することもできる。
(5) Other
In the first to fourth embodiments, only the basic units BU1 and BU2 are shown, but a logic circuit can be realized by providing a plurality of pairs of the basic units BU1 and BU2.

5. 適用例
本発明の例に関わるプログラマブル論理回路は、複数の基本ユニットをアレイ状に組み合わせて、いわゆるユニバーサル論理回路とすることができる。
5). Application examples
The programmable logic circuit according to the example of the present invention can be a so-called universal logic circuit by combining a plurality of basic units in an array.

図51は、ユニバーサル論理回路の例を示している。
本例では、入力信号をA,Bの2つとし、出力信号を、Y1,Y2の2つとしているが、これに限られることはない。セルは、第1乃至第4の実施の形態で説明した基本ユニットに相当する。書き込み信号Wは、全てのセルに共通であり、スピン注入電流は、電源端子N1から電源端子N2に向かって流す。
FIG. 51 shows an example of a universal logic circuit.
In this example, two input signals A and B and two output signals Y1 and Y2 are used. However, the present invention is not limited to this. The cell corresponds to the basic unit described in the first to fourth embodiments. The write signal W is common to all the cells, and the spin injection current flows from the power supply terminal N1 toward the power supply terminal N2.

スピン注入電流を流して再構成を行っている状態において、入力信号A,Bを与え、マルチプレクサMP1,MP2を経由し出力信号Y1,Y2を取り出すことにより、再構成を短時間で簡単に済ますことができる。   Reconfiguration can be done in a short time by applying input signals A and B and taking out output signals Y1 and Y2 through multiplexers MP1 and MP2 while reconfiguring with spin injection current. Can do.

このようなユニバーサル論理回路では、複数のセルの状態を個別に制御することはできないため、再構成時に出力信号Y1,Y2が所望の値になるまで再構成を繰り返す。従って、所望の出力信号が得られたときに再構成を終了する。   In such a universal logic circuit, the states of a plurality of cells cannot be individually controlled. Therefore, the reconfiguration is repeated until the output signals Y1 and Y2 reach desired values during the reconfiguration. Therefore, the reconstruction is finished when a desired output signal is obtained.

このような手法によれば、複雑な回路設計に要する時間と手間を大幅に減らすことができる。また、ハードウエアに欠陥があっても、不具合のセルを特定する必要がないため、この点からも、余分な手間と時間をかけずに、論理回路の再構成を行うことができる。   According to such a method, time and labor required for complicated circuit design can be greatly reduced. In addition, even if there is a defect in hardware, it is not necessary to specify a defective cell. From this point, the logic circuit can be reconfigured without extra time and effort.

図52は、DSPチップを示している。   FIG. 52 shows a DSP chip.

DSPチップの主な構成要素は、デジタル信号の処理部としてのDSP(digital signal processor)、ADC(analog-digital converter)、及び、DAC(digital-analog converter)である。   The main components of the DSP chip are a digital signal processor (DSP), an ADC (analog-digital converter), and a DAC (digital-analog converter) as digital signal processing units.

外部からの信号および外部への信号の送信は、チップの置かれた環境によって最適な信号が異なる場合が多い。個々のチップの置かれた環境に応じて論理回路を再構成できる本発明の例に関わるプログラマブル論理回路は、特に、ADCとDSPとの間およびDSPとDACの間のインターフェイス回路に使用するのが好都合である。   In many cases, the optimal signal differs between the signal from the outside and the signal transmitted to the outside depending on the environment in which the chip is placed. The programmable logic circuit according to the example of the present invention in which the logic circuit can be reconfigured according to the environment in which the individual chip is placed is particularly used for an interface circuit between the ADC and the DSP and between the DSP and the DAC. Convenient.

尚、ここでは、DSPについてのみ示すが、本発明の例は、論理回路を必要とする全ての半導体集積回路に適用可能である。   Although only a DSP is shown here, the example of the present invention is applicable to all semiconductor integrated circuits that require a logic circuit.

6. むすび
本発明の例によれば、論理回路の再構成のための配線が単純で、かつ、論理回路の再構成を短時間で容易に行えるプログラマブル論理回路を実現できる。
6). Conclusion
According to the example of the present invention, it is possible to realize a programmable logic circuit in which the wiring for reconfiguring the logic circuit is simple and the logic circuit can be easily reconfigured in a short time.

本発明の例は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各構成要素を変形して具体化できる。また、上述の実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を構成できる。例えば、上述の実施の形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。   The example of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied by modifying each component without departing from the scope of the invention. Various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some constituent elements may be deleted from all the constituent elements disclosed in the above-described embodiments, or constituent elements of different embodiments may be appropriately combined.

第1の実施の形態の論理回路を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a logic circuit according to the first embodiment. 第1の実施の形態の論理回路を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a logic circuit according to the first embodiment. 第1の実施の形態の論理回路を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a logic circuit according to the first embodiment. 第1の実施の形態の論理回路の構造を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing the structure of the logic circuit according to the first embodiment. 図4のV−V線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the VV line | wire of FIG. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. 第1の実施の形態の論理回路の構造を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing the structure of the logic circuit according to the first embodiment. 図7のVIII−VIII線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the VIII-VIII line of FIG. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. VfgとVoutとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between Vfg and Vout. 第2の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 2nd embodiment. 第2の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 2nd embodiment. 第2の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 2nd embodiment. 第2の実施の形態の論理回路の構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the logic circuit of 2nd Embodiment. 図14のXV−XV線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the XV-XV line | wire of FIG. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. 第2の実施の形態の論理回路の構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the logic circuit of 2nd Embodiment. 図17のXVIII−XVIII線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the XVIII-XVIII line | wire of FIG. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. VfgとVoutとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between Vfg and Vout. 第3の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 3rd embodiment. 第3の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 3rd embodiment. 第3の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 3rd embodiment. 第3の実施の形態の論理回路の構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the logic circuit of 3rd Embodiment. 図24のXXV−XXV線に沿う断面図。FIG. 25 is a sectional view taken along line XXV-XXV in FIG. 24. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. 第3の実施の形態の論理回路の構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the logic circuit of 3rd Embodiment. 図27のXXVIII−XXVIII線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the XXVIII-XXVIII line | wire of FIG. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. VfgとVoutとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between Vfg and Vout. 第4の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 4th embodiment. 第4の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 4th embodiment. 第4の実施の形態の論理回路を示す回路図。A circuit diagram showing a logic circuit of a 4th embodiment. 第4の実施の形態の論理回路の構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the logic circuit of 4th Embodiment. 図34のXXXV−XXXV線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the XXXV-XXXV line | wire of FIG. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. 第4の実施の形態の論理回路の構造を示す平面図。The top view which shows the structure of the logic circuit of 4th Embodiment. 図37のXXXVIII−XXXVIII線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the XXXVIII-XXXVIII line of FIG. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. VfgとVoutとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between Vfg and Vout. プログラマブル論理回路の再構成方法のフローを示す図。The figure which shows the flow of the reconfiguration | reconstruction method of a programmable logic circuit. プログラマブル論理回路の例を示す図。The figure which shows the example of a programmable logic circuit. 第1の実施例の論理回路を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a logic circuit of a first embodiment. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. 第2の実施例の論理回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the logic circuit of a 2nd Example. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. 第3の実施例の論理回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the logic circuit of a 3rd Example. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. 第4の実施例の論理回路を示す回路図。The circuit diagram which shows the logic circuit of a 4th Example. 再構成前後の論理ゲートのシンボルを示す図。The figure which shows the symbol of the logic gate before and behind reconstruction. ユニバーサル論理回路を示す図。The figure which shows a universal logic circuit. DSPチップを示す図。The figure which shows a DSP chip.

符号の説明Explanation of symbols

10: 半導体基板、 10a: N型ウェル領域、 10b: P型ウェル領域、 11a,11b: トンネルバリア層、 12a,12b,12b’: 強磁性体、 13: 反強磁性体、 17: 素子分離絶縁層、 FG: フローティングゲート電極、 SP,SN,T1: トランジスタ、 N1,N2,N3: 電源端子。   10: Semiconductor substrate, 10a: N-type well region, 10b: P-type well region, 11a, 11b: Tunnel barrier layer, 12a, 12b, 12b ′: Ferromagnetic material, 13: Antiferromagnetic material, 17: Element isolation insulation Layer, FG: floating gate electrode, SP, SN, T1: transistor, N1, N2, N3: power supply terminal.

Claims (13)

第1の電源ノードと出力ノードとの間に接続され、磁化方向が固定される磁気固着層及び磁化方向が変化する磁気記録層を有し、前記磁気固着層の磁化方向と前記磁気記録層の磁化方向との相対関係に応じてコンダクタンスが変化する第1のトランジスタと、
第2の電源ノードと前記出力ノードとの間に接続され、前記第1のトランジスタのコンダクタンスの最大値と最小値との間の値にコンダクタンスが設定される第2のトランジスタと、
第3の電源ノードと前記出力ノードとの間に直列接続される第3のトランジスタ及び抵抗素子とを具備し、
前記第1のトランジスタは、オン時に形成される第1導電型の第1のチャネルと、前記第1のチャネルの上部に配置されるフローティング状態の第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極の上部に配置される第2のゲート電極とを有し、
前記第2のトランジスタは、オン時に形成される第2導電型の第2のチャネルと、前記第2のチャネルの上部に配置され、前記第1のゲート電極に接続されるフローティング状態の第3のゲート電極と、前記第3のゲート電極の上部に配置される第4のゲート電極とを有し、
さらに、前記第2及び第4のゲート電極に入力信号を与え、前記第1及び第3の電源ノードの間に前記スピン注入電流を流す回路と、前記出力ノードに出力される出力信号を検出する検出部とを具備する
ことを特徴とするプログラマブル論理回路。
A magnetic pinned layer connected between the first power supply node and the output node and having a magnetization direction fixed; and a magnetic recording layer having a changed magnetization direction, wherein the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetic recording layer A first transistor whose conductance changes according to a relative relationship with the magnetization direction;
A second transistor connected between a second power supply node and the output node, the conductance of which is set to a value between a maximum value and a minimum value of conductance of the first transistor;
A third transistor and a resistance element connected in series between a third power supply node and the output node;
The first transistor includes a first conductivity type first channel formed when the transistor is turned on, a floating first gate electrode disposed on the first channel, and the first gate electrode. A second gate electrode disposed on top of
The second transistor includes a second channel of a second conductivity type that is formed when the transistor is turned on, and a third channel in a floating state that is disposed on the second channel and connected to the first gate electrode. A gate electrode; and a fourth gate electrode disposed above the third gate electrode;
Furthermore, an input signal is applied to the second and fourth gate electrodes, and a circuit for causing the spin injection current to flow between the first and third power supply nodes and an output signal output to the output node are detected. A programmable logic circuit comprising: a detection unit.
前記スピン注入電流により前記磁気固着層の磁化方向と前記磁気記録層の磁化方向との相対関係を変化させ、論理の再構成を行うことを特徴とする請求項1に記載のプログラマブル論理回路。   2. The programmable logic circuit according to claim 1, wherein a logic reconfiguration is performed by changing a relative relationship between a magnetization direction of the magnetic pinned layer and a magnetization direction of the magnetic recording layer by the spin injection current. 前記磁気固着層の磁化方向と前記磁気記録層の磁化方向との相対関係がパラレル状態にあるとき、前記第1のトランジスタのコンダクタンスが最大値となり、前記磁気固着層の磁化方向と前記磁気記録層の磁化方向との相対関係がアンチパラレル状態にあるとき、前記第1のトランジスタのコンダクタンスが最小値となることを特徴とする請求項1に記載のプログラマブル論理回路。   When the relative relationship between the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetization direction of the magnetic recording layer is in a parallel state, the conductance of the first transistor becomes a maximum value, and the magnetization direction of the magnetic pinned layer and the magnetic recording layer 2. The programmable logic circuit according to claim 1, wherein a conductance of the first transistor becomes a minimum value when a relative relationship with a magnetization direction of the first transistor is in an anti-parallel state. 前記磁気固着層は、前記第1のチャネルに対して前記出力ノード側に配置され、前記磁気記録層は、前記第1のチャネルに対して前記第1の電源ノード側に配置されることを特徴とする請求項1に記載のプログラマブル論理回路。   The magnetic pinned layer is disposed on the output node side with respect to the first channel, and the magnetic recording layer is disposed on the first power supply node side with respect to the first channel. The programmable logic circuit according to claim 1. 前記磁気固着層は、前記第1のチャネルに対して前記第1の電源ノード側に配置され、前記磁気記録層は、前記第1のチャネルに対して前記出力ノード側に配置されることを特徴とする請求項1に記載のプログラマブル論理回路。   The magnetic pinned layer is disposed on the first power supply node side with respect to the first channel, and the magnetic recording layer is disposed on the output node side with respect to the first channel. The programmable logic circuit according to claim 1. 前記第3の電源ノードの電位は、前記第1又は第2の電源ノードの電位と同じであることを特徴とする請求項1に記載のプログラマブル論理回路。   The programmable logic circuit according to claim 1, wherein the potential of the third power supply node is the same as the potential of the first or second power supply node. 前記第1のチャネルは、前記磁気固着層と前記磁気記録層との間に配置されることを特徴とする請求項1に記載のプログラマブル論理回路。   The programmable logic circuit according to claim 1, wherein the first channel is disposed between the magnetic pinned layer and the magnetic recording layer. 前記第1のチャネルと前記磁気固着層との間及び前記第1のチャネルと前記磁気記録層との間の少なくとも1つにトンネルバリア層が配置されることを特徴とする請求項7に記載のプログラマブル論理回路。   8. The tunnel barrier layer according to claim 7, wherein a tunnel barrier layer is disposed between at least one of the first channel and the magnetic pinned layer and between the first channel and the magnetic recording layer. Programmable logic circuit. 複数の基本ユニットの組み合わせにより構成されるプログラマブル論理回路において、各々の基本ユニットは、
第1の電源ノードと出力ノードとの間に接続され、磁化方向が固定される磁気固着層及び磁化方向が変化する磁気記録層を有し、前記磁気固着層の磁化方向と前記磁気記録層の磁化方向との相対関係に応じてコンダクタンスが変化する第1のトランジスタと、
第2の電源ノードと前記出力ノードとの間に接続され、前記第1のトランジスタのコンダクタンスの最大値と最小値との間の値にコンダクタンスが設定される第2のトランジスタと、
第3の電源ノードと前記出力ノードとの間に直列接続される第3のトランジスタ及び抵抗素子とを具備し、
前記第1のトランジスタは、オン時に形成される第1導電型の第1のチャネルと、前記第1のチャネルの上部に配置されるフローティング状態の第1のゲート電極と、前記第1のゲート電極の上部に配置される第2のゲート電極とを有し、
前記第2のトランジスタは、オン時に形成される第2導電型の第2のチャネルと、前記第2のチャネルの上部に配置され、前記第1のゲート電極に接続されるフローティング状態の第3のゲート電極と、前記第3のゲート電極の上部に配置される第4のゲート電極とを有し、
さらに、前記複数の基本ユニットに対して、前記第1及び第3の電源ノードの間にスピン注入電流を並列に流す回路と、前記磁気固着層の磁化方向と前記磁気記録層の磁化方向との相対関係を変化させ、論理の再構成を行う回路とを具備する
ことを特徴とするプログラマブル論理回路。
In a programmable logic circuit constituted by a combination of a plurality of basic units, each basic unit is
A magnetic pinned layer connected between the first power supply node and the output node and having a magnetization direction fixed; and a magnetic recording layer changing the magnetization direction. A first transistor whose conductance changes according to a relative relationship with the magnetization direction;
A second transistor connected between a second power supply node and the output node, the conductance of which is set to a value between a maximum value and a minimum value of conductance of the first transistor;
A third transistor and a resistance element connected in series between a third power supply node and the output node;
The first transistor includes a first conductivity type first channel formed when the transistor is turned on, a floating first gate electrode disposed on the first channel, and the first gate electrode. A second gate electrode disposed on top of
The second transistor includes a second channel of a second conductivity type that is formed when the transistor is turned on, and a third channel in a floating state that is disposed on the second channel and connected to the first gate electrode. A gate electrode; and a fourth gate electrode disposed above the third gate electrode;
Further, a circuit for causing a spin injection current to flow in parallel between the first and third power supply nodes with respect to the plurality of basic units, a magnetization direction of the magnetic pinned layer, and a magnetization direction of the magnetic recording layer A programmable logic circuit comprising: a circuit for reconfiguring logic by changing a relative relationship.
前記プログラマブル論理回路に入力信号を与えた状態で、かつ、前記複数の基本ユニットに対して前記第1及び第3の電源ノードの間に前記スピン注入電流を流した後に、前記プログラマブル論理回路の出力ノードに出力される出力信号の検証を行い、前記論理の再構成が完了したか否かを判断することを特徴とする請求項9に記載のプログラマブル論理回路。   An output of the programmable logic circuit after applying the spin injection current between the first and third power supply nodes to the plurality of basic units in a state where an input signal is applied to the programmable logic circuit The programmable logic circuit according to claim 9, wherein an output signal output to the node is verified to determine whether or not the logic reconfiguration is completed. 請求項1に記載のプログラマブル論理回路において、
前記プログラマブル論理回路に対する入力信号の論理値を決定し、
この後、前記第1及び第3の電源ノードの間に前記スピン注入電流を流した後に、前記プログラマブル論理回路の出力信号の論理値の検証を行い、前記論理の再構成が完了したか否かを判断することを特徴とするプログラマブル論理回路の再構成方法。
The programmable logic circuit of claim 1, wherein
Determining a logic value of an input signal to the programmable logic circuit;
Thereafter, after passing the spin injection current between the first and third power supply nodes, the logic value of the output signal of the programmable logic circuit is verified, and whether or not the logic reconfiguration is completed. A method for reconfiguring a programmable logic circuit, wherein:
請求項9に記載のプログラマブル論理回路において、
前記プログラマブル論理回路に対する入力信号の論理値を決定し、
この後、前記複数の基本ユニットに対して前記第1及び第3の電源ノードの間に前記スピン注入電流を流した後に、前記プログラマブル論理回路の出力信号の論理値の検証を行い、前記論理の再構成が完了したか否かを判断することを特徴とするプログラマブル論理回路の再構成方法。
The programmable logic circuit of claim 9, wherein
Determining a logic value of an input signal to the programmable logic circuit;
Then, after passing the spin injection current between the first and third power supply nodes to the plurality of basic units, the logic value of the output signal of the programmable logic circuit is verified, and the logic A method for reconfiguring a programmable logic circuit, comprising determining whether or not reconfiguration has been completed.
請求項11又は12に記載のプログラマブル論理回路の再構成方法において、
前記出力信号の論理値が正確でないときは、前記スピン注入電流に関する条件を変更して、再び、前記出力信号の論理値の検証を行い、
前記出力信号の論理値が正確であるときは、前記入力信号の論理値を変更して、再び、前記出力信号の論理値の検証を行い、
前記入力信号の論理値の全ての組み合わせについて前記出力信号の論理値の検証を行ったときに前記論理の再構成を完了する
ことを特徴とするプログラマブル論理回路の再構成方法。
The method for reconfiguring a programmable logic circuit according to claim 11 or 12,
When the logical value of the output signal is not accurate, change the condition regarding the spin injection current, and again verify the logical value of the output signal,
When the logical value of the output signal is accurate, change the logical value of the input signal, and again verify the logical value of the output signal,
A method for reconfiguring a programmable logic circuit, wherein the logic reconfiguration is completed when the logic value of the output signal is verified for all combinations of logic values of the input signal.
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