JP4698712B2 - Thin film magnetic memory device - Google Patents
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Description
この発明は、薄膜磁性体記憶装置に関し、より特定的には、磁気トンネル接合(MTJ:Magnetic Tunnel Junction)を有する磁性体メモリセルを備えた薄膜磁性体記憶装置に関する。 The present invention relates to a thin film magnetic memory device, and more particularly to a thin film magnetic memory device including a magnetic memory cell having a magnetic tunnel junction (MTJ).
低消費電力で不揮発的なデータの記憶が可能な記憶装置として、MRAM(Magnetic Random Access Memory)デバイスが注目されている。MRAMデバイスは、半導体集積回路に形成された複数の薄膜磁性体を用いて不揮発的なデータ記憶を行ない、薄膜磁性体の各々に対してランダムアクセスが可能な記憶装置である。 An MRAM (Magnetic Random Access Memory) device has attracted attention as a storage device that can store nonvolatile data with low power consumption. An MRAM device is a storage device that performs non-volatile data storage using a plurality of thin film magnetic bodies formed in a semiconductor integrated circuit and allows random access to each of the thin film magnetic bodies.
特に、近年では磁気トンネル接合を利用した薄膜磁性体をメモリセルとして用いることによって、MRAMデバイスの性能が飛躍的に進歩することが発表されている。磁気トンネル接合を有するメモリセルを備えたMRAMデバイスについては、“A 10ns Read and Write Non-Volatile Memory Array Using a Magnetic Tunnel Junction and FET Switch in each Cell", ISSCC Digest of Technical Papers, TA7.2, Feb. 2000.、“Nonvolatile RAM based on Magnetic Tunnel Junction Elements", ISSCC Digest of Technical Papers, TA7.3, Feb. 2000.、および“A 256kb 3.0V 1T1MTJ Nonvolatile Magnetoresistive RAM", ISSCC Digest of Technical Papers, TA7.6, Feb. 2001.等の技術文献に開示されている。 In particular, in recent years, it has been announced that the performance of MRAM devices will be dramatically improved by using a thin film magnetic body using a magnetic tunnel junction as a memory cell. For MRAM devices with memory cells with magnetic tunnel junctions, see “A 10ns Read and Write Non-Volatile Memory Array Using a Magnetic Tunnel Junction and FET Switch in each Cell”, ISSCC Digest of Technical Papers, TA7.2, Feb 2000., “Nonvolatile RAM based on Magnetic Tunnel Junction Elements”, ISSCC Digest of Technical Papers, TA7.3, Feb. 2000., and “A 256kb 3.0V 1T1MTJ Nonvolatile Magnetoresistive RAM”, ISSCC Digest of Technical Papers, TA7. 6, Feb. 2001. and the like.
図34は、磁気トンネル接合部を有するメモリセル(以下、単に「MTJメモリセル」と称する)の構成を示す概略図である。 FIG. 34 is a schematic diagram showing the configuration of a memory cell having a magnetic tunnel junction (hereinafter simply referred to as “MTJ memory cell”).
図34を参照して、MTJメモリセルは、記憶データレベルに応じて電気抵抗が変化するトンネル磁気抵抗素子TMRと、データ読出時にトンネル磁気抵抗素子TMRを通過するデータ読出電流Isの経路を形成するためのアクセス素子ATRとを備える。アクセス素子ATRは、代表的には電界効果型トランジスタで形成されるので、以下においては、アクセス素子ATRをアクセストランジスタATRとも称する。アクセストランジスタATRは、トンネル磁気抵抗素子TMRと固定電圧Vss(たとえば接地電圧GND)との間に結合される。 Referring to FIG. 34, the MTJ memory cell forms a tunnel magnetoresistive element TMR whose electric resistance changes according to the stored data level and a path of data read current Is passing through tunnel magnetoresistive element TMR during data reading. Access element ATR. Since access element ATR is typically formed of a field effect transistor, in the following, access element ATR is also referred to as access transistor ATR. Access transistor ATR is coupled between tunneling magneto-resistance element TMR and fixed voltage Vss (for example, ground voltage GND).
MTJメモリセルに対して、データ書込を指示するためのライトワード線WWLと、データ読出を実行するためのリードワード線RWLと、データ読出およびデータ書込において、記憶データのデータレベルに対応した電気信号を伝達するためのデータ線であるビット線BLとが配置される。 Write word line WWL for instructing data write to MTJ memory cell, read word line RWL for executing data read, and data read and data write corresponding to the data level of stored data A bit line BL which is a data line for transmitting an electric signal is arranged.
図35は、MTJメモリセルからのデータ読出動作を説明する概念図である。図35を参照して、トンネル磁気抵抗素子TMRは、固定された一定の磁化方向を有する強磁性体層(以下、単に「固定磁化層」とも称する)FLと、外部かの印加磁界に応じた方向に磁化される強磁性体層(以下、単に「自由磁化層」とも称する)VLとを有する。固定磁化層FLおよび自由磁化層VLの間には、絶縁体膜で形成されるトンネルバリア(トンネル膜)TBが設けられる。自由磁化層VLは、書込まれる記憶データのレベルに応じて、固定磁化層FLと同一方向または固定磁化層FLと反対方向に磁化される。固定磁化層FL、トンネルバリアTBおよび自由磁化層VLによって、磁気トンネル接合が形成される。 FIG. 35 is a conceptual diagram illustrating a data read operation from the MTJ memory cell. Referring to FIG. 35, tunneling magneto-resistance element TMR corresponds to a ferromagnetic layer (hereinafter also simply referred to as “fixed magnetization layer”) FL having a fixed fixed magnetization direction and an externally applied magnetic field. A ferromagnetic layer (hereinafter, also simply referred to as “free magnetic layer”) VL that is magnetized in the direction. A tunnel barrier (tunnel film) TB formed of an insulator film is provided between the fixed magnetic layer FL and the free magnetic layer VL. Free magnetic layer VL is magnetized in the same direction as fixed magnetic layer FL or in the opposite direction to fixed magnetic layer FL according to the level of stored data to be written. A magnetic tunnel junction is formed by the fixed magnetic layer FL, the tunnel barrier TB, and the free magnetic layer VL.
データ読出時においては、リードワード線RWLの活性化に応じてアクセストランジスタATRがターンオンする。これにより、ビット線BL〜トンネル磁気抵抗素子TMR〜アクセストランジスタATR〜固定電圧Vss(接地電圧GND)の電流経路に、データ読出電流Isを流すことができる。 At the time of data reading, access transistor ATR is turned on in response to activation of read word line RWL. As a result, data read current Is can be passed through the current path of bit line BL, tunneling magneto-resistance element TMR, access transistor ATR, and fixed voltage Vss (ground voltage GND).
トンネル磁気抵抗素子TMRの電気抵抗は、固定磁化層FLおよび自由磁化層VLのそれぞれの磁化方向の相対関係に応じて変化する。具体的には、固定磁化層FLの磁化方向と、自由磁化層VLの磁化方向とが同一(平行)である場合には、両者の磁化方向が反対(反平行)方向である場合に比べてトンネル磁気抵抗素子TMRは小さくなる。 The electric resistance of tunneling magneto-resistance element TMR changes according to the relative relationship between the magnetization directions of fixed magnetic layer FL and free magnetic layer VL. Specifically, when the magnetization direction of the fixed magnetization layer FL and the magnetization direction of the free magnetization layer VL are the same (parallel), compared to the case where the magnetization directions of both are opposite (anti-parallel) directions. The tunnel magnetoresistive element TMR becomes small.
したがって、自由磁化層VLを記憶データに応じた方向に磁化すれば、データ読出電流Isによってトンネル磁気抵抗素子TMRで生じる電圧変化は、記憶データレベルに応じて異なる。したがって、たとえばビット線BLを一定電圧にプリチャージした後に、トンネル磁気抵抗素子TMRにデータ読出電流Isを流せば、ビット線BLの電圧を検知することによって、MTJメモリセルの記憶データを読出すことができる。 Therefore, if the free magnetic layer VL is magnetized in the direction corresponding to the stored data, the voltage change caused in the tunnel magnetoresistive element TMR by the data read current Is differs depending on the stored data level. Therefore, for example, if data read current Is is passed through tunneling magneto-resistance element TMR after bit line BL is precharged to a constant voltage, the data stored in the MTJ memory cell is read by detecting the voltage of bit line BL. Can do.
図36は、MTJメモリセルに対するデータ書込動作を説明する概念図である。
図36を参照して、データ書込時においては、リードワード線RWLが非活性化され、アクセストランジスタATRはターンオフされる。この状態で、自由磁化層VLを書込データに応じた方向に磁化するためのデータ書込電流が、ライトワード線WWLおよびビット線BLにそれぞれ流される。自由磁化層VLの磁化方向は、ライトワード線WWLおよびビット線BLをそれぞれ流れるデータ書込電流によって決定される。
FIG. 36 is a conceptual diagram illustrating a data write operation for the MTJ memory cell.
Referring to FIG. 36, at the time of data writing, read word line RWL is inactivated and access transistor ATR is turned off. In this state, a data write current for magnetizing free magnetic layer VL in the direction corresponding to the write data is supplied to write word line WWL and bit line BL. The magnetization direction of free magnetic layer VL is determined by data write currents flowing through write word line WWL and bit line BL, respectively.
図37は、MTJメモリセルに対するデータ書込時におけるトンネル磁気抵抗素子の磁化状態を説明するための概念図である。 FIG. 37 is a conceptual diagram for explaining the magnetization state of the tunnel magnetoresistive element at the time of data writing to the MTJ memory cell.
図37を参照して、横軸H(EA)は、トンネル磁気抵抗素子TMR内の自由磁化層VLにおいて磁化容易軸(EA:Easy Axis)方向に印加される磁界を示す。一方、縦軸H(HA)は、自由磁化層VLにおいて磁化困難軸(HA:Hard Axis)方向に作用する磁界を示す。磁界H(EA)およびH(HA)は、ビット線BLおよびライトワード線WWLをそれぞれ流れる電流によって生じる2つの磁界の一方ずつにそれぞれ対応する。 Referring to FIG. 37, the horizontal axis H (EA) indicates a magnetic field applied in the easy axis (EA) direction in free magnetic layer VL in tunneling magneto-resistance element TMR. On the other hand, the vertical axis H (HA) indicates a magnetic field that acts in the hard magnetization axis (HA) direction in the free magnetic layer VL. Magnetic fields H (EA) and H (HA) respectively correspond to one of two magnetic fields generated by currents flowing through bit line BL and write word line WWL, respectively.
MTJメモリセルにおいては、固定磁化層FLの固定された磁化方向は、磁化容易軸に沿っており、自由磁化層VLは、記憶データのレベル(“1”および“0”)に応じて、磁化容易軸方向に沿って、固定磁化層FLと平行(同一)あるいは反平行(反対)方向に磁化される。以下、本明細書においては、自由磁化層VLの2種類の磁化方向にそれぞれ対応するトンネル磁気抵抗素子TMRの電気抵抗をR1およびR0(ただし、R1>R0)でそれぞれ示すこととする。MTJメモリセルは、このような自由磁化層VLの2種類の磁化方向と対応させて、1ビットのデータ(“1”および“0”)を記憶することができる。 In the MTJ memory cell, the fixed magnetization direction of the fixed magnetization layer FL is along the easy axis of magnetization, and the free magnetization layer VL is magnetized according to the level (“1” and “0”) of the stored data. Along the easy axis direction, it is magnetized in the parallel (identical) or antiparallel (opposite) direction to the fixed magnetization layer FL. Hereinafter, in this specification, the electric resistances of the tunnel magnetoresistive element TMR respectively corresponding to the two types of magnetization directions of the free magnetic layer VL are denoted by R1 and R0 (where R1> R0). The MTJ memory cell can store 1-bit data (“1” and “0”) corresponding to the two types of magnetization directions of the free magnetic layer VL.
自由磁化層VLの磁化方向は、印加される磁界H(EA)およびH(HA)の和が、図中に示されるアステロイド特性線の外側の領域に達する場合においてのみ新たに書換えることができる。すなわち、印加されたデータ書込磁界がアステロイド特性線の内側の領域に相当する強度である場合には、自由磁化層VLの磁化方向は変化しない。 The magnetization direction of the free magnetic layer VL can be newly rewritten only when the sum of the applied magnetic fields H (EA) and H (HA) reaches a region outside the asteroid characteristic line shown in the figure. it can. That is, when the applied data write magnetic field has a strength corresponding to the region inside the asteroid characteristic line, the magnetization direction of the free magnetic layer VL does not change.
アステロイド特性線に示されるように、自由磁化層VLに対して磁化困難軸方向の磁界を印加することによって、磁化容易軸に沿った磁化方向を変化させるのに必要な磁化しきい値が下げることができる。 As shown by the asteroid characteristic line, by applying a magnetic field in the hard axis direction to the free magnetic layer VL, the magnetization threshold necessary to change the magnetization direction along the easy axis is lowered. be able to.
図37の例のようにデータ書込時の動作点を設計した場合には、データ書込対象であるMTJメモリセルにおいて、磁化容易軸方向のデータ書込磁界は、その強度がHWRとなるように設計される。すなわち、このデータ書込磁界HWRが得られるように、ビット線BLまたはライトワード線WWLを流されるデータ書込電流の値が設計される。一般的に、データ書込磁界HWRは、磁化方向の切換えに必要なスイッチング磁界HSWと、マージン分ΔHとの和で示される。すなわち、HWR=HSW+ΔHで示される。 When the operating point at the time of data writing is designed as in the example of FIG. 37, the strength of the data writing magnetic field in the easy axis direction is H WR in the MTJ memory cell that is the data writing target. Designed as such. That is, the value of the data write current flowing through the bit line BL or the write word line WWL is designed so that this data write magnetic field HWR is obtained. Generally, data write magnetic field H WR is the switching magnetic field H SW necessary for switching the magnetization direction is indicated by the sum of the margin [Delta] H. That is, H WR = H SW + ΔH.
また、MTJメモリセルの記憶データ、すなわちトンネル磁気抵抗素子TMRの磁化方向を書換えるためには、ライトワード線WWLとビット線BLとの両方に所定レベル以上のデータ書込電流を流す必要がある。これにより、トンネル磁気抵抗素子TMR中の自由磁化層VLは、磁化容易軸(EA)に沿ったデータ書込磁界の向きに応じて、固定磁化層FLと平行もしくは、反対(反平行)方向に磁化される。トンネル磁気抵抗素子TMRに一旦書込まれた磁化方向、すなわちMTJメモリセルの記憶データは、新たなデータ書込が実行されるまでの間不揮発的に保持される。 Further, in order to rewrite the storage data of the MTJ memory cell, that is, the magnetization direction of the tunnel magnetoresistive element TMR, it is necessary to pass a data write current of a predetermined level or more to both the write word line WWL and the bit line BL. . Thus, free magnetic layer VL in tunneling magneto-resistance element TMR is parallel to fixed magnetic layer FL or in the opposite (anti-parallel) direction according to the direction of the data write magnetic field along the easy axis (EA). Magnetized. The magnetization direction once written in tunneling magneto-resistance element TMR, that is, data stored in the MTJ memory cell is held in a nonvolatile manner until new data writing is executed.
このようにトンネル磁気抵抗素子TMRは、印加されるデータ書込磁界によって書換可能な磁化方向に応じてその電気抵抗が変化するので、トンネル磁気抵抗素子TMR中の自由磁化層VLの2通りの磁化方向と、記憶データのレベル(“1”および“0”)とそれぞれ対応付けることによって、不揮発的なデータ記憶を実行することができる。
このように、データ書込対象となるMTJメモリセル(以下、「選択メモリセル」とも称する)に対しては、対応するライトワード線WWLおよびビット線BLの両方からの磁界を印加する必要がある。しかし、これらのライトワード線Wおよびビット線からデータ書込対象以外の他のMTJメモリセル(以下、「非選択メモリセル」とも称する)へ作用する漏れ磁界は、非選択メモリセルに対する磁気的なノイズとなる。このようなノイズが大きいと、非選択メモリセルにおいて誤ったデータ書込が実行されるおそれがある。 As described above, it is necessary to apply a magnetic field from both the corresponding write word line WWL and bit line BL to the MTJ memory cell (hereinafter also referred to as “selected memory cell”) as a data writing target. . However, the leakage magnetic field that acts on these MTJ memory cells other than the data write target (hereinafter also referred to as “non-selected memory cells”) from these write word lines W and bit lines is magnetic to the non-selected memory cells. It becomes noise. When such noise is large, there is a possibility that erroneous data writing is executed in the unselected memory cells.
特に、選択メモリセルと同一行または同一列に属する非選択メモリセルに対しては、磁化容易化軸方向および磁化困難軸方向のいずれか一方については、所定強度の磁界が印加されている。このため、選択行の隣接行、もしくは選択列の隣接列に対応する非選択メモリセルの各々に作用する磁界が、選択行のライトワード線および選択列のビット線からの漏れ磁界の影響を受けて、図37に示したアステロイド特性線の外側領域に達することがないように配慮する必要がある。 In particular, a non-selected memory cell belonging to the same row or the same column as the selected memory cell is applied with a magnetic field having a predetermined strength in either the easy magnetization axis direction or the hard magnetization axis direction. Therefore, the magnetic field acting on each non-selected memory cell corresponding to the adjacent row of the selected row or the adjacent column of the selected column is affected by the leakage magnetic field from the write word line of the selected row and the bit line of the selected column. Therefore, it is necessary to consider so as not to reach the outer region of the asteroid characteristic line shown in FIG.
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、磁気的ノイズによる非選択メモリセルへのデータ誤書込を防止した動作信頼性の高い薄膜磁性体記憶装置を提供することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a thin film with high operational reliability that prevents erroneous data writing in unselected memory cells due to magnetic noise. It is to provide a magnetic memory device.
この発明の構成に従う薄膜磁性体記憶装置は、各々が記憶データに応じた方向に磁化される磁性体を有する複数の磁性体メモリセルが行列状に配置されたメモリアレイと、複数のメモリセルの一部へ選択的にデータ書込磁界を印加するために、データ書込電流の供給を選択的に受ける複数の書込電流配線と、メモリアレイ外部において、複数の書込電流配線と同一方向に沿って配置される周辺配線とを備える。周辺配線を流れる電流と、複数の書込電流配線のうちの周辺配線に最も近接した書込電流配線を流れる電流とは、互いに反対方向である。 A thin film magnetic memory device according to the configuration of the present invention includes a memory array in which a plurality of magnetic memory cells each having a magnetic material magnetized in a direction according to stored data are arranged in a matrix, and a plurality of memory cells In order to selectively apply a data write magnetic field to a part, a plurality of write current lines that selectively receive supply of a data write current, and in the same direction as the plurality of write current lines outside the memory array Peripheral wiring arranged along the line. The current flowing through the peripheral wiring and the current flowing through the write current wiring closest to the peripheral wiring among the plurality of write current wirings are in opposite directions.
好ましくは、薄膜磁性体記憶装置は、複数の書込電流配線にそれぞれ対応して設けられる複数の書込電流駆動回路をさらに備え、周辺配線は、複数の書込電流駆動回路のうちの最も近接した書込電流配線に対応する1つと接続されて、データ書込電流を通過させる。 Preferably, the thin film magnetic memory device further includes a plurality of write current driving circuits provided corresponding to the plurality of write current wirings, respectively, and the peripheral wiring is the closest of the plurality of write current driving circuits. Connected to the one corresponding to the write current wiring, the data write current is passed.
この発明の他の構成に従う薄膜磁性体記憶装置は、各々が記憶データに応じた方向に磁化される磁性体を有する複数の磁性体メモリセルが行列状に配置されたメモリアレイと、複数のメモリセルの一部へ選択的にデータ書込磁界を印加するために、データ書込電流の供給を選択的に受ける複数の書込電流配線と、メモリアレイ外部において、複数の書込電流配線と同一方向に沿って配置される周辺配線とを備える。周辺配線の接続先は、データ書込電流が流れる期間と周辺配線を電流が流れる期間とが互いに重複しないように設計される。 A thin film magnetic memory device according to another configuration of the present invention includes a memory array in which a plurality of magnetic memory cells each having a magnetic material magnetized in a direction corresponding to stored data are arranged in a matrix, and a plurality of memories A plurality of write current wirings selectively receiving supply of a data write current to selectively apply a data write magnetic field to a part of the cell, and the same as the plurality of write current wirings outside the memory array And peripheral wiring arranged along the direction. The connection destination of the peripheral wiring is designed so that the period in which the data write current flows and the period in which the current flows in the peripheral wiring do not overlap each other.
好ましくは、複数の書込電流配線は、所定方向のデータ書込電流を受けて、複数のメモリセルの一部に対して磁化困難軸に沿った磁界を作用させる。 Preferably, the plurality of write current lines receive a data write current in a predetermined direction and apply a magnetic field along a hard axis to a part of the plurality of memory cells.
また好ましくは、複数の書込電流配線は、書込データに応じた方向のデータ書込電流を受けて、複数のメモリセルの一部に対して磁化容易軸に沿った磁界を作用させる。 Preferably, the plurality of write current lines receive a data write current in a direction corresponding to the write data, and cause a magnetic field along the easy magnetization axis to act on a part of the plurality of memory cells.
あるいは好ましくは、周辺配線は、メモリアレイの周辺領域に配置される。
また好ましくは、周辺配線は、メモリアレイの上部領域および下部領域のいずれかに配置される。
Alternatively, preferably, the peripheral wiring is arranged in a peripheral region of the memory array.
Preferably, the peripheral wiring is arranged in either the upper region or the lower region of the memory array.
この発明による薄膜磁性体記憶装置では、データ書込時において、メモリアレイ外部に配置された配線からの磁気ノイズを抑制できるので、メモリアレイでのデータ誤書込の危険性を抑制することができる。 In the thin film magnetic memory device according to the present invention, the magnetic noise from the wiring arranged outside the memory array can be suppressed during data writing, so that the risk of erroneous data writing in the memory array can be suppressed. .
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当する部分を示すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態に従うMRAMデバイス1の全体構成を示す概略ブロック図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an overall configuration of
図1を参照して、本発明の実施の形態に従うMRAMデバイス1は、外部からの制御信号CMDおよびアドレス信号ADDに応答して、ランダムアクセスを実行し書込データDINの入力および読出データDOUTの出力を実行する。MRAMデバイス1におけるデータ読出およびデータ書込動作は、たとえば外部からのクロック信号CLKに同期したタイミングで実行される。あるいは、外部からクロック信号CLKを受けることなく、内部で動作タイミングを定めてもよい。
Referring to FIG. 1,
MRAMデバイス1は、制御信号CMDに応答してMRAMデバイス1の全体動作を制御するコントロール回路5と、行列状に配列された複数のMTJメモリセルを有するメモリアレイ10とを備える。MTJメモリセルの行(以下、単に「メモリセル行」とも称する)それぞれ対応して複数のライトワード線WWLおよびリードワード線RWLがそれぞれ配置される。また、MTJメモリセル列(以下、単に「メモリセル列」とも称する)にそれぞれ対応して、ビット線BLが配置される。
The
MRAMデバイス1は、さらに、行選択回路20と、列選択回路30と、読出/書込制御回路50,60とを備える。
The
行選択回路20は、アドレス信号ADDによって示されるロウアドレスRAに応じて、メモリアレイ10における行選択を実行する。列選択回路30は、アドレス信号ADDによって示されるコラムアドレスCAに応じて、メモリアレイ10における列選択を実行する。ロウアドレスRAおよびコラムアドレスCAによって、データ書込時およびデータ読出時における選択メモリセルが示される。
The
読出/書込制御回路50,60は、データ読出およびデータ書込時において、選択メモリセルに対応するメモリセル列(以下、「選択列」とも称する)のビット線BLに対して、データ書込電流およびデータ読出電流を流すために、メモリアレイ10に隣接する領域に配置される回路群を総称したものである。
Read /
図2は、実施の形態1に従うデータ書込電流の供給を説明する回路図である。
図2においては、メモリアレイ10に対して設けられた周辺回路部のうち、データ書込動作を実行するための回路構成が代表的に示される。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating supply of a data write current according to the first embodiment.
FIG. 2 representatively shows a circuit configuration for executing a data write operation among peripheral circuit portions provided for
図2を参照して、メモリアレイ10には、MTJメモリセルMCが行列状に配置される。各MTJメモリセルMCは、図34〜図37に示したのと同様の構成およびデータ記憶原理を有し、記憶データに応じた方向に磁化される磁性体によって構成されたトンネル磁気抵抗素子TMRおよびアクセストランジスタATRを含む。トンネル磁気抵抗素子TMRおよびアクセストランジスタATRは、対応するビット線BLと固定電圧Vssとの間に直列に接続される。アクセストランジスタATRには、半導体基板上に形成された電界効果型トランジスタであるMOSトランジスタが代表的に適用される。なお、以下においては、固定電圧Vssを接地電圧Vssとも称する。
Referring to FIG. 2, in
特に、以下においては、階層的なデコードによって行選択が実行される構成を説明する。メモリアレイ10に配置された複数のMTJメモリセルMCは、列方向に沿って複数のメモリブロックMBに分割される。図2には先頭のメモリブロックMB1が代表的に示される。
In particular, a configuration in which row selection is performed by hierarchical decoding will be described below. A plurality of MTJ memory cells MC arranged in the
各メモリブロックMBにおいて、メモリセル行にそれぞれ対応して、ライトワード線WWLおよびリードワード線RWLが設けられ、メモリセル列にそれぞれ対応して、ビット線BLが配置される。 In each memory block MB, a write word line WWL and a read word line RWL are provided corresponding to each memory cell row, and a bit line BL is arranged corresponding to each memory cell column.
データ書込時には、選択されたメモリセル行(以下、「選択行」とも称する)のライトワード線WWLに対して、トンネル磁気抵抗素子TMRの磁化困難軸に沿った方向の磁界を発生するためのデータ書込電流が供給され、選択列のビット線BLに対して、トンネル磁気抵抗素子TMRの磁化容易軸に沿った方向の磁界を発生させるためのデータ書込電流が流される。すなわち、選択列のビット線BLを流れるデータ書込電流の方向は、書込データDINのレベルに応じて制御することが必要である。 During data writing, a magnetic field in a direction along the hard axis of tunneling magneto-resistance element TMR is generated for write word line WWL of a selected memory cell row (hereinafter also referred to as “selected row”). A data write current is supplied, and a data write current for generating a magnetic field in the direction along the easy axis of tunneling magneto-resistance element TMR is supplied to bit line BL of the selected column. That is, it is necessary to control the direction of the data write current flowing through the bit line BL of the selected column according to the level of the write data DIN.
さらに、K個(K:自然数)のメモリセル行ごとに、複数のメモリブロックMBに対して共通に設けられるメインワード線MWLが配置される。図2においては、K=4の場合を示している。すなわち、各メモリブロックMBにおいて、一方のメインワード線MWLに対して、4本のライトワード線WWLが対応づけられる。図2には、先頭のメモリブロックMB1において、第j番目(j:自然数)のメインワード線MWLjに対応する構成が代表的に示される。すなわち、メモリブロックMB1において、メインワード線MWLjに対応して、ライトワード線WWLj0,WWLj1,WWLj2,WWLj3の4本のライトワード線WWLが配置される。リードワード線RWLも、ライトワード線WWLと同様に配置される。すなわち、メモリブロックMB1において、メインワード線MWLjに対応して、4本のリードワード線RWLj0〜RWLj3が配置されている。 Further, a main word line MWL provided in common to a plurality of memory blocks MB is arranged for every K (K: natural number) memory cell rows. FIG. 2 shows a case where K = 4. That is, in each memory block MB, four write word lines WWL are associated with one main word line MWL. FIG. 2 representatively shows a configuration corresponding to the j-th (j: natural number) main word line MWLj in the first memory block MB1. That is, in the memory block MB1, four write word lines WWL of the write word lines WWLj0, WWLj1, WWLj2, and WWLj3 are arranged corresponding to the main word line MWLj. The read word line RWL is also arranged in the same manner as the write word line WWL. That is, in the memory block MB1, four read word lines RWLj0 to RWLj3 are arranged corresponding to the main word line MWLj.
さらに、各メモリブロックMBの両端において、サブデコード信号SD0〜SD3が伝達される。サブデコード信号SD0〜SD3は、各メモリブロックMBごとに独立に設定されて、選択メモリセルを含むメモリブロック(以下、「選択メモリブロック」とも称する)において、1本のメインワード線MWLと対応する4本のライトワード線WWLおよびリードワード線RWLのうちの1本を選択するために選択的に活性化される。たとえば、ライトワード線WWLj0を選択する場合には、サブデコード信号SD0がHレベルに活性化され、残りのサブデコード信号SD1〜SD3はLレベルに設定される。一方、非選択のメモリブロックMBにおいては、サブデコード信号SD0〜SD3の各々はLレベルに設定される。 Further, sub-decode signals SD0 to SD3 are transmitted at both ends of each memory block MB. Sub-decode signals SD0 to SD3 are set independently for each memory block MB and correspond to one main word line MWL in a memory block including a selected memory cell (hereinafter also referred to as “selected memory block”). It is selectively activated to select one of the four write word lines WWL and read word line RWL. For example, when write word line WWLj0 is selected, sub decode signal SD0 is activated to H level, and the remaining sub decode signals SD1 to SD3 are set to L level. On the other hand, in non-selected memory block MB, each of subdecode signals SD0 to SD3 is set to L level.
以下においては、サブデコード信号SD0〜SD3をそれぞれ伝達するための信号線群についても、同様の符号を用いてサブデコード信号線SD0〜SD3とそれぞれ表記することとする。 In the following, signal line groups for transmitting subdecode signals SD0 to SD3 are also denoted as subdecode signal lines SD0 to SD3, respectively, using the same reference numerals.
なお、以下においては、ライトワード線、リードワード線、ビット線およびメインワード線のそれぞれを総括的に表現する、場合には、符号WWL、RWL、BLおよびMWLをそれぞれ用いて表記することとし、特定のライトワード線、リードワード線、ビット線およびメインライトワード線を示す場合には、これらの符号に添字を付して表記するものとする。また、信号および信号線の高電圧状態(たとえば電源電圧Vcc)および低電圧状態(たとえば接地電圧Vss)のそれぞれを、「Hレベル」および「Lレベル」とも称することとする。 In the following, each of the write word line, the read word line, the bit line, and the main word line is collectively expressed. In the case, the symbols WWL, RWL, BL, and MWL are used respectively. When a specific write word line, read word line, bit line, and main write word line are indicated, these symbols are denoted by subscripts. The high voltage state (for example, power supply voltage Vcc) and low voltage state (for example, ground voltage Vss) of the signal and signal line are also referred to as “H level” and “L level”, respectively.
このような構成において、まず、ビット線BLへのデータ書込電流の供給動作について説明する。 In such a configuration, first, an operation of supplying a data write current to the bit line BL will be described.
読出/書込制御回路50は、ビット線BL1〜BLmの一端側にそれぞれ対応して設けられるビット線ドライブ回路BDVa1〜BDVamから構成されたビット線ドライブ部51を有する。同様に、読出/書込制御回路60は、ビット線BL1〜BLmの他端側にそれぞれ対応して設けられるビット線ドライブ回路BDVb1〜BDVbmから構成されたビット線ドライブ部61を有する。以下においては、ビット線ドライブ回路BDVa1〜BDVamを総称してビット線ドライブ回路BDVaとも称し、ビット線ドライブ回路BDVb1〜BDVbmを総称してビット線ドライブ回路BDVbとも称する。
The read /
さらに、メモリセル列にそれぞれ対応して、コラム選択線CSL1〜CSLmが設けられる。以下では、コラム選択線CSL1〜CSLmを総称してコラム選択線CSLとも称する。コラム選択線CSLは、選択列においてHレベルへ活性化され、非選択列においてLレベルへ非活性化される。 Further, column selection lines CSL1 to CSLm are provided corresponding to the memory cell columns, respectively. Hereinafter, the column selection lines CSL1 to CSLm are also collectively referred to as a column selection line CSL. Column select line CSL is activated to H level in a selected column and deactivated to L level in a non-selected column.
各ビット線ドライブ回路BDVaは、対応するコラム選択線CSLおよび書込データDINに応じて、対応するビット線BLの一端側の電圧を制御する。これに対して、各ビット線ドライブ回路BDVbは、対応するコラム選択線CSLと書込データの反転データ/DINに応じて、対応するビット線BLの他端側の電圧を制御する。選択列においては、ビット線ドライブ回路BDVaおよびBDVbは、対応するビット線BLの一端側および他端側を、書込データDINのレベルに応じてHレベルおよびLレベルの一方ずつに設定する。たとえば、書込データDINがHレベル(“1”)であるときには、ビット線ドライブ回路BDVaが選択列のビット線の一端側を電源電圧Vccと結合し、ビット線ドライブ回路BDVbが選択列のビット線の他端側を接地電圧Vssと接続する。これにより、選択列のビット線上を、ビット線ドライブ部51から61へ向かう方向にデータ書込電流が流れる。
Each bit line drive circuit BDVa controls the voltage on one end side of the corresponding bit line BL in accordance with the corresponding column selection line CSL and write data DIN. In contrast, each bit line drive circuit BDVb controls the voltage on the other end side of the corresponding bit line BL according to the corresponding column selection line CSL and the inverted data / DIN of the write data. In the selected column, bit line drive circuits BDVa and BDVb set one end side and the other end side of corresponding bit line BL to one of H level and L level according to the level of write data DIN. For example, when write data DIN is at the H level (“1”), bit line drive circuit BDVa couples one end of the bit line of the selected column to power supply voltage Vcc, and bit line drive circuit BDVb is a bit of the selected column. The other end of the line is connected to the ground voltage Vss. As a result, a data write current flows in the direction from bit
これに対して、書込データDINがLレベル(“0”)であるときには、ビット線ドライブ回路BDVaおよびBDVbは、選択列のビット線の一端側および他端側を接地電圧Vssおよび電源電圧Vccとそれぞれ結合する。これにより、選択列のビット線上を、書込データDINがHレベル(“1”)であるときとは反対方向のデータ書込電流が流れる。一方、非選択列においては、ビット線ドライブ回路BDVaおよびBDVbは、対応するビット線BLの一端側および他端側の各々を接地電圧Vssと接続する。この結果、非選択列のビット線上には、データ書込電流は流れない。 In contrast, when write data DIN is at L level (“0”), bit line drive circuits BDVa and BDVb connect one end side and the other end side of the bit line of the selected column to ground voltage Vss and power supply voltage Vcc. And combine with each. As a result, a data write current in the direction opposite to that when write data DIN is at the H level (“1”) flows on the bit line of the selected column. On the other hand, in the non-selected column, bit line drive circuits BDVa and BDVb connect one end side and the other end side of corresponding bit line BL to ground voltage Vss. As a result, no data write current flows on the bit line of the non-selected column.
次に、データ書込時におけるライトワード線WWLへの電流供給について説明する。なお、以下においては、ライトワード線WWLj0,WWLj1は偶数行に対応し、ライトワード線WWLj2,WWLj3は奇数行に対応するものとする。 Next, current supply to the write word line WWL at the time of data writing will be described. In the following, it is assumed that the write word lines WWLj0 and WWLj1 correspond to even rows, and the write word lines WWLj2 and WWLj3 correspond to odd rows.
ライトワード線WWLごとに、当該ライトワード線への電流供給を行選択結果に応じて制御するためのライトドライブ回路WWDが設けられる。各メモリブロックMBにおいて、ライトドライブ回路WWDは、ライトワード線WWLの両端部の一方に対応して、1行おきに交互配置される。たとえば、図2に示されるように、偶数行に対応するライトドライブ回路WWDj0およびWWDj1と、奇数行に対応するライトドライブ回路WWDj2およびWWDj3とは、互いに反対方向に配置されている。 For each write word line WWL, a write drive circuit WWD is provided for controlling the current supply to the write word line according to the row selection result. In each memory block MB, the write drive circuits WWD are alternately arranged every other row corresponding to one of both ends of the write word line WWL. For example, as shown in FIG. 2, write drive circuits WWDj0 and WWDj1 corresponding to even rows and write drive circuits WWDj2 and WWDj3 corresponding to odd rows are arranged in opposite directions.
各ライトワード線WWLの両端部のうち、ライトドライブ回路WWDが配置されない他方は、行選択結果にかかわらず接地電圧Vssと接続される。ライトワード線WWLj0およびWWLj1を始めとする偶数行に対する対応するライトワード線は、行選択回路20と反対側の領域において接地電圧Vssと直接接続される。また、ライトワード線WWLj2およびWWLj3を始めとする奇数行に対応するライトワード線群は、行選択回路20側の領域において、接地電圧Vssと直接接続される。
The other end of each write word line WWL where the write drive circuit WWD is not arranged is connected to the ground voltage Vss regardless of the row selection result. Write word lines corresponding to even-numbered rows including write word lines WWLj0 and WWLj1 are directly connected to ground voltage Vss in a region opposite to row
各ライトドライブ回路WWDは、対応するライトワード線が選択された場合には、データ書込電流Iwwを当該ライトワード線へ供給し、隣接行が選択された場合には、電流ΔIwwを対応するライトワード線へ供給する。図2においては、一例としてライトワード線WWLj0およびWWLj1に対応して設けられるライトドライブ回路WWDj0、WWDj1の構成が示される。 Each write drive circuit WWD supplies the data write current Iww to the write word line when the corresponding write word line is selected, and the current ΔIww when the adjacent row is selected. Supply to word line. FIG. 2 shows a configuration of write drive circuits WWDj0 and WWDj1 provided corresponding to write word lines WWLj0 and WWLj1 as an example.
ライトドライブ回路WWDj0は、サブデコード信号線SD0およびライトワード線WWLj0の一端との間に接続されたドライバトランジスタ101と、電源電圧Vccおよびライトワード線WWLj0との一端との間に接続されたドライバトランジスタ102と、ライトワード線WWLj0の一端および接地電圧Vssの間に直列に接続されたドライバトランジスタ101♯および102♯とを有する。ドライバトランジスタ101および102はPチャネルMOSトランジスタで構成され、ドライバトランジスタ101♯および102♯はNチャネルMOSトランジスタで構成される。
Write drive circuit WWDj0 includes a
ドライバトランジスタ101および101♯の各ゲートはノードN1と接続され、ドライバトランジスタ102および102♯の各ゲートはノードN2と接続される。すなわち、ドライバトランジスタ101および101♯は相補的にオン・オフし、ドライバトランジスタ102および102♯は相補的にオン・オフする。
ノードN1へは、対応するメインワード線MWLjの反転レベルを示す/MWLjが入力される。たとえば、メインワード線MWLjとノードN1との間に図示しないインバータを設けることによってこのような構成が実現される。 / MWLj indicating the inversion level of the corresponding main word line MWLj is input to node N1. For example, such a configuration is realized by providing an inverter (not shown) between the main word line MWLj and the node N1.
論理回路107は、サブデコード信号SD2およびSD3のOR演算結果を出力する第1のORゲートと、第1のORゲートの出力およびサブデコード信号SD0のOR演算結果を出力する第2のORゲートと、第2のORゲートの出力およびメインワード線MWLの電圧レベルのNAND論理演算結果をノードN1へ出力するNANDゲートとから構成される。この結果、ノードN2の電圧レベルは、当該行(ライトワード線WWLj0)もしくは隣接行(ライトワード線WWLj2またはWWLj3)がデータ書込対象に選択された場合にLレベルに設定され、当該行および隣接行のいずれもデータ書込対象とされない場合にはHレベルに設定される。
この結果、対応するメインワード線MWLjがHレベルに活性化されると、ドライバトランジスタ101がオンし、ドライバトランジスタ101♯がオフする。したがって、ドライバトランジスタ101は、メインワード線MWLjがHレベルに活性化され、さらにサブデコード信号線SD0がHレベルに駆動されたときにライトワード線WWLj0へ電流を供給する。
As a result, when corresponding main word line MWLj is activated to H level,
ドライバトランジスタ102は、ノードN2がLレベルに設定されたとき、すなわちライトワード線WWLj0に対応する当該行もしくは隣接行(ライトワード線WWLj2,WWLj3)のいずれかがデータ書込対象に選択された場合に、ライトワード線WWLj0へ電流を供給する。
When the node N2 is set to the L level, that is, the
この結果、ライトワード線WWLj0においては、当該行の選択時には、ドライバトランジスタ101および102の電流駆動力の和に相当する電流がデータ書込電流Iwwとして流される。また、隣接行の選択時には、ドライバトランジスタ102の電流駆動力に相当する電流ΔIwwが供給される。ライトワード線WWLへ供給される電流を駆動するためのドライバトランジスタ101および102の電流駆動能は、たとえば、そのトランジスタサイズ(ゲート幅/ゲート長の比)の設計によって調整することができる。
As a result, in write word line WWLj0, when the row is selected, a current corresponding to the sum of the current driving capabilities of
一方、当該行および隣接行のいずれも選択されていない場合には、対応するライトワード線WWLj0に対して、ライトドライブ回路WWDj0からの電流供給は実行されない。 On the other hand, when neither the row nor the adjacent row is selected, current supply from write drive circuit WWDj0 is not executed for the corresponding write word line WWLj0.
ライトワード線WWLj1に対応して設けられるライトドライブ回路WWDj1は、隣接行の1つが次のメインワード線MWLj+1(図示せず)に対応付けられるため、デコード構成が少し異なる。 The write drive circuit WWDj1 provided corresponding to the write word line WWLj1 has a slightly different decoding configuration because one of the adjacent rows is associated with the next main word line MWLj + 1 (not shown).
ライトドライブ回路WWDj1においては、ドライバトランジスタ101は、サブデコード信号線SD1とライトワード線WWLj1との間に設けられる。ドライバトランジスタ102および101♯,102♯の配置は、ライトドライブ回路WWDj0と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
In write drive circuit WWDj1,
ライトドライブ回路WWDj1においては、ドライバトランジスタ102,102♯のゲート電圧、すなわちノードN2のレベルは、論理回路108によって設定される。
In write drive circuit WWDj1, the gate voltages of
論理回路108は、サブデコード信号SD1およびSD3のOR演算結果を出力するORゲートと、当該ORゲートの出力およびメインワード線MWLの電圧レベルのAND論理演算結果を出力するANDゲートと、サブデコード信号SD2と次のメインワード線MWLj+1の電圧レベルとのAND論理演算結果を出力するANDゲートと、当該2個のANDゲートのそれぞれの出力のNOR演算結果をノードN2へ出力するNORゲートから構成される。
The
この結果、ノードN2の電圧レベルは、当該行(ライトワード線WWLj1)または隣接行(ライトワード線WWLj3または図示しないライトワード線WWL(j+1)2)のいずれかが選択された場合にLレベルに設定され、当該行および隣接行のいずれも選択されない場合にノードN2はHレベルに設定される。すなわち、論理回路107および論理回路108とは同様の機能を有しており、各ライトドライブ回路WWDにおいて、ノードN2は、当該行および隣接行のいずれかが選択された場合にLレベルに設定され、それ以外の場合にHレベルに設定される。
As a result, the voltage level of the node N2 is set to the L level when either the relevant row (write word line WWLj1) or the adjacent row (write word line WWLj3 or write word line WWL (j + 1) 2 not shown) is selected. When it is set and neither of the row and the adjacent row is selected, the node N2 is set to the H level. That is, the
ライトドライブ回路WWDj2およびWWDj3に対しても、ライトドライブ回路WWDj1およびWWDj0と同様に、サブデコード信号SD2およびSD3が伝達され、さらに当該行および隣接行の選択を判定するために必要な他のサブデコード信号SD0,SD1についても伝達されているものとする。ライトドライブ回路WWDj3は、対応するライトワード線WWLj3と、隣接行のライトワード線WWLj0,WWLj1とのすべてが同一のメインワード線MWLjに対応するので、ライトドライブ回路WWDj0と同様の構成において、サブデコード信号を適宜入換えられた構成が適用される。これに対して、ライトドライブ回路WWDj2は、隣接するライトワード線の一方が異なるメインワード線MWLj−1と対応するので、ライトドライブ回路WWDj1と同様の構成を適用して、サブデコード信号およびメインワード線を適宜入換える必要がある。 Similarly to write drive circuits WWDj1 and WWDj0, subdecode signals SD2 and SD3 are transmitted to write drive circuits WWDj2 and WWDj3, and other subdecodes necessary for determining the selection of the row and adjacent rows. It is assumed that signals SD0 and SD1 are also transmitted. Write drive circuit WWDj3 has the same configuration as write drive circuit WWDj0, since sub-decode is performed because corresponding write word line WWLj3 and write word lines WWLj0 and WWLj1 in adjacent rows all correspond to the same main word line MWLj. A configuration in which signals are appropriately replaced is applied. On the other hand, write drive circuit WWDj2 corresponds to main word line MWLj-1 in which one of adjacent write word lines is different, so that the same configuration as write drive circuit WWDj1 is applied, so that the subdecode signal and the main word It is necessary to replace the lines appropriately.
このように、各ライトドライブ回路WWDは、対応するライトワード線WWLに対して、当該行が選択された場合にはドライバトランジスタ101および102を用いてデータ書込電流Iwwを供給する。また、各ライトドライブ回路WWDは、隣接行が選択された場合には、ドライバトランジスタ102のみを用いて、データ書込電流Iwwより小さい電流ΔIwwを供給する。
As described above, each write drive circuit WWD supplies the data write current Iww to the corresponding write word line WWL using the
このように構成されたライトドライブ回路WWDがライトワード線WWLに対応して1行ごとに交互配置されているので、隣接行のライトワード線には、選択行のライトワード線に流れるデータ書込電流Iwwと逆方向に電流ΔIww(以下、電流方向を考慮して、“−ΔIww”とも表記する)が流される。たとえば、ライトワード線WWLj0に対応するメモリセルが選択された場合には、選択行のライトワード線WWLj0に行選択回路20から遠ざかる方向(図2において左から右へ向かう方向)にデータ書込電流Iwwが流される一方で、隣接行のライトワード線WWLj2およびWWLj3の各々に対して、行選択回路20へ近づく方向(図2において右から左へ向かう方向)に、すなわち選択行のライトワード線WWLj上のデータ書込電流Iwwとは反対方向に電流−ΔIwwが流される。
Since the write drive circuit WWD configured in this way is alternately arranged for each row corresponding to the write word line WWL, the data write flowing in the write word line of the selected row is written to the write word line of the adjacent row. A current ΔIww (hereinafter also referred to as “−ΔIww” in consideration of the current direction) is passed in the direction opposite to the current Iww. For example, when the memory cell corresponding to write word line WWLj0 is selected, the data write current in the direction away from
したがって、選択行のデータ書込電流Iwwによって非選択メモリセルへ作用する漏れ磁界を、隣接行の電流−ΔIwwによって生じる磁界によって打ち消すことができる。この結果、特に、隣接行を始めとする非選択メモリセルへのデータ誤書込の発生を防止して、MRAMデバイスの動作信頼性を向上させることができる。なお、以下においては、隣接行に流される電流ΔIwwを、「磁界キャンセル電流」とも称し、磁界キャンセル電流によって生じる磁界を「キャンセル磁界」とも称する。 Therefore, the leakage magnetic field acting on the non-selected memory cell by the data write current Iww of the selected row can be canceled by the magnetic field generated by the current −ΔIww of the adjacent row. As a result, it is possible to prevent the erroneous writing of data to unselected memory cells including the adjacent row, and to improve the operation reliability of the MRAM device. In the following, the current ΔIww flowing in the adjacent row is also referred to as “magnetic field cancellation current”, and the magnetic field generated by the magnetic field cancellation current is also referred to as “cancellation magnetic field”.
また、各ライトワード線WWLにおいて、対応するメモリセル行が選択された場合に流れるデータ書込電流Iwwと、隣接行が選択された場合に流れる電流ΔIwwとは同一方向である。すなわち、各ライトドライブ回路WWDによる電流供給は一定方向に限られているので、その回路構成が複雑化することはない。 In each write word line WWL, the data write current Iww that flows when the corresponding memory cell row is selected and the current ΔIww that flows when the adjacent row is selected are in the same direction. That is, since the current supply by each write drive circuit WWD is limited to a certain direction, the circuit configuration is not complicated.
なお、ライトドライブ回路WWDを1行ごとに交互配置することによって、電源電圧Vccおよび接地電圧Vssの2種類の電圧によって、このような磁界キャンセル電流ΔIwwの供給が実現される。言換えれば、図2に示した構成のライトドライブ回路WWDをライトワード線WWLの一方側に集中配置すれば、負電圧を各ライトドライブ回路WWDへさらに供給する必要がある。また、交互配置によって、ライトドライブ回路WWDの配置レイアウト緩和によるMRAMデバイスの小型化にも寄与できる。 By alternately arranging the write drive circuits WWD for each row, the supply of such a magnetic field canceling current ΔIww is realized by two kinds of voltages, the power supply voltage Vcc and the ground voltage Vss. In other words, if the write drive circuit WWD having the configuration shown in FIG. 2 is concentrated on one side of the write word line WWL, it is necessary to further supply a negative voltage to each write drive circuit WWD. Further, the alternate arrangement can contribute to miniaturization of the MRAM device by relaxing the arrangement layout of the write drive circuit WWD.
なお、図37で説明したように、選択メモリセルのトンネル磁気抵抗素子TMRの磁化方向は、磁化容易軸に沿った磁界、すなわちビット線BLを流れるデータ書込電流の方向によって設定される。すなわち、ライトワード線WWLを流れるデータ書込電流の方向は、トンネル磁気抵抗素子TMRの磁化方向には直接影響しない。したがって、奇数行と偶数行とでライトワード線WWLを流れるデータ書込電流の向きが反対方向に設定されても、データ書込動作の妨げとなることはない。 As described with reference to FIG. 37, the magnetization direction of tunneling magneto-resistance element TMR of the selected memory cell is set by the magnetic field along the easy axis, that is, the direction of the data write current flowing through bit line BL. That is, the direction of the data write current flowing through the write word line WWL does not directly affect the magnetization direction of the tunnel magnetoresistive element TMR. Therefore, even if the direction of the data write current flowing through the write word line WWL is set to the opposite direction in the odd and even rows, the data write operation is not hindered.
なお、図2においては詳細な図示を省略しているが、メモリアレイ10に対するデータ読出動作についても簡単に説明する。データ読出時においては、図示しないリードワード線ドライバが、メインワード線MWLおよびサブデコード信号SD0〜SD3に基づいて、選択行のリードワード線RWLをHレベルに活性化する。これに応じて、選択行のMTJメモリセルMCの各々において、アクセストランジスタATRがオンする。これにより、ビット線BL1〜BLmの各々は、トンネル磁気抵抗素子TMRを介して接地電圧Vssと結合される。さらに、選択列のビット線を接地電圧Vssとは異なる所定電圧と結合することにより、トンネル磁気抵抗素子TMRの両端に電圧差を生じさせれば、選択メモリセルの記憶データに応じた電流を、選択列のビット線に生じさせることができる。この結果、選択列のビット線の通過電流を検知することによって、選択メモリセルからのデータ読出を実行することができる。
Although detailed illustration is omitted in FIG. 2, the data read operation for the
以上説明したように、実施の形態1に従う構成によれば、隣接行のライトワード線の各々に、所定のデータ書込電流によって生じる漏れ磁界を打消すための磁界キャンセル電流を供給することができる。さらに、このように2種類の電流供給を制御するライトドライブ回路の各々において、データ書込電流の供給時にターンオンするドライバトランジスタの一部を用いて、磁界キャンセル電流を供給する構成としているので、データ書込電流および磁界キャンセル電流の供給に用いられるドライバトランジスタ群の配置面積を削減することができる。上述したように、ライトドライブ回路WWDはライトワード線WWLごとに配置されるので、その回路面積の削減は、MRAMデバイス全体の面積削減に効果が大きい。 As described above, according to the configuration according to the first embodiment, a magnetic field canceling current for canceling a leakage magnetic field generated by a predetermined data write current can be supplied to each write word line in an adjacent row. . Further, in each of the write drive circuits that control the two types of current supply, the magnetic field canceling current is supplied using a part of the driver transistor that is turned on when the data writing current is supplied. The arrangement area of the driver transistor group used for supplying the write current and the magnetic field canceling current can be reduced. As described above, since the write drive circuit WWD is arranged for each write word line WWL, the reduction of the circuit area has a great effect on the area reduction of the entire MRAM device.
[実施の形態1の変形例]
実施の形態1においては、選択行の隣接行において、データ書込電流と反対方向の磁界キャンセル電流を流す構成について説明した。しかしながら、このような構成では、メモリアレイの最端のメモリセル行においては、隣接行が1つしか存在しないため、他のメモリセル行と比較して、データ書込時に印加される磁界が異なってくる。これにより、メモリアレイ10内においてデータ書込動作の不均一性が発生し動作マージンを損なうおそれがある。
[Modification of Embodiment 1]
In the first embodiment, the configuration in which the magnetic field cancellation current in the direction opposite to the data write current is supplied in the row adjacent to the selected row has been described. However, in such a configuration, the outermost memory cell row of the memory array has only one adjacent row, so that the magnetic field applied during data writing is different compared to other memory cell rows. Come. As a result, non-uniformity of the data writing operation occurs in the
実施の形態1の変形例においては、このようなメモリアレイ端部のメモリセル行においても、他のメモリセル行と同様にキャンセル磁界を印加することが可能な構成について説明する。 In the modification of the first embodiment, a configuration in which a canceling magnetic field can be applied to the memory cell row at the end of the memory array as in the case of other memory cell rows will be described.
図3は、実施の形態1の変形例に従うデータ書込電流の供給を説明する回路図である。
図3には、メモリアレイ10の端部の構成を図示するために、メモリブロックMB1における先頭のメインワード線MWL1に対応する部分の構成が例示される。
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating the supply of the data write current according to the modification of the first embodiment.
FIG. 3 illustrates the configuration of the portion corresponding to the leading main word line MWL1 in the memory block MB1 in order to illustrate the configuration of the end portion of the
この領域においては、メモリセル行にそれぞれ対応してリードワード線RWL10〜13およびライトワード線WWL10〜13がそれぞれ配置され、ライトワード線WWL10〜WWL13にそれぞれ対応して、ライトドライブ回路WWD10〜WWD13が配置されている。 In this region, read word lines RWL10-13 and write word lines WWL10-13 are arranged corresponding to the memory cell rows, respectively, and write drive circuits WWD10-WWD13 are arranged corresponding to the write word lines WWL10-WWL13, respectively. Has been placed.
ライトドライブ回路WWD10〜WWD13の構成および動作については、図2に示したライトドライブ回路WWDj0〜WWDj3と同様であるので詳細な説明は繰返さない。 Since the configuration and operation of write drive circuits WWD10 to WWD13 are similar to those of write drive circuits WWDj0 to WWDj3 shown in FIG. 2, detailed description will not be repeated.
実施の形態1の変形例に従う構成においては、ライトワード線WWL12に対応する最端のメモリセル行のさらに外側に、ダミーメモリセル行が配置されている。 In the configuration according to the modification of the first embodiment, a dummy memory cell row is arranged further outside the outermost memory cell row corresponding to write word line WWL12.
このダミーメモリセル行に対応して、ダミーライトワード線DWWLおよびダミーリードワード線DRWLが配置されている。さらに、ダミーライトワード線DWWLに対応して、ダミーライトドライブ回路WWDdが設けられる。 Corresponding to the dummy memory cell row, a dummy write word line DWWL and a dummy read word line DRWL are arranged. Further, a dummy write drive circuit WWDd is provided corresponding to the dummy write word line DWWL.
ダミーライトドライブ回路WWDdは、電源電圧Vccとダミーライトワード線DWWLの一端との間に接続されたドライバトランジスタ102dと、ダミーライトワード線DWWLの一端側と接地電圧Vssとの間に接続されたドライバトランジスタ103dとを有する。ドライバトランジスタ102dの電流駆動力は、各ライトドライブ回路WWD内のドライバトランジスタ102と同様に設計される。
The dummy write drive circuit WWDd includes a
ドライバトランジスタ102dおよび103dは、論理ゲート109の出力に応じて相補的にオンまたはオフする。論理ゲート109は、メインワード線MWL1の電圧レベルとサブデコード信号SD2とのNAND論理演算結果を出力する。したがって、ドライバトランジスタ102dは、メインワード線MWL1が活性化され、さらに最端のメモリセル行(ライトワード線WWL12に対応)が選択された場合にオンし、それ以外においてオフする。
この結果、ダミーライトワード線DWWLに対しては、最端のメモリセル行が選択されて、ライトワード線WWL12にデータ書込電流Iwwが流される場合に、磁界キャンセル電流−ΔIwwが流されることになる。したがって、最端のメモリセル行に対しても、他のメモリセル行と同様にキャンセル磁界を印加することができる。 As a result, for dummy write word line DWWL, when the endmost memory cell row is selected and data write current Iww is supplied to write word line WWL12, magnetic field cancellation current −ΔIww is applied. Become. Therefore, the canceling magnetic field can be applied to the outermost memory cell row as well as the other memory cell rows.
すなわち、メモリアレイ10の最端のメモリセル行においても、データ書込特性およびデータ誤書込耐性を他のメモリセル行と同様にすることができるので、メモリアレイ10内におけるデータ書込特性の均一化を図ることが可能となる。
That is, since the data write characteristics and the erroneous data write resistance can be made to be the same as those of other memory cell rows even in the outermost memory cell row of the
なお、磁界キャンセル電流ΔIwwの供給のみを目的とすれば、ダミーライトワード線DWWLのみを配置すればよく、ダミーメモリセルおよびダミーリードワード線DRWLの配置は必ずしも必要ではない。しかしながら、メモリアレイ端部で設計パターンが急変すると、境界部における形状・寸法の仕上りに誤差が生じ易いので、ダミーメモリセル、およびダミーリードワード線DRWLを配置して、ダミーメモリセル行全体として、メモリアレイ10内のメモリセル行と同様に設計することが望ましい。
For the purpose of supplying only the magnetic field canceling current ΔIww, only the dummy write word line DWWL needs to be disposed, and the dummy memory cell and the dummy read word line DRWL are not necessarily disposed. However, if the design pattern suddenly changes at the end of the memory array, an error is likely to occur in the finish of the shape / dimension at the boundary, so the dummy memory cell and the dummy read word line DRWL are arranged, It is desirable to design in the same manner as the memory cell rows in the
[実施の形態2]
実施の形態1に従う構成においては、データ書込電流Iwwは、サブデコード信号線SD0〜SD3をHレベルに駆動することによって流される。また、磁界キャンセル電流ΔIwwについては、電源電圧Vccによって駆動される。
[Embodiment 2]
In the configuration according to the first embodiment, data write current Iww is supplied by driving sub decode signal lines SD0 to SD3 to H level. The magnetic field canceling current ΔIww is driven by the power supply voltage Vcc.
実施の形態2においては、これらのデータ書込電流および磁界キャンセル電流を供給するための電圧源および電流源の望ましい配置について説明する。 In the second embodiment, a desirable arrangement of a voltage source and a current source for supplying these data write current and magnetic field cancellation current will be described.
図4は、実施の形態2に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第1の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram illustrating a first configuration example of a data write current and magnetic field cancel current supply system according to the second embodiment.
図4を参照して、実施の形態2に従う第1の構成例においては、メモリアレイ10の構成および各ライトドライブ回路WWDの構成および動作は、実施の形態1で説明したのと同様であるので詳細な説明は繰返さない。
Referring to FIG. 4, in the first configuration example according to the second embodiment, the configuration of
図4においては、さらに、サブデコード信号線SD0〜SD3を駆動するためのSD駆動回路140,140♯と、磁界キャンセル電流ΔIwwを発生するための電流源回路111,111♯および電流配線113,113♯と、各ライトワード線WWLの一端側または他端側を接地電圧Vssとそれぞれ接続するための、接地配線GL,GL♯および接地ノード114,114♯とが示される。電流配線113,113♯および接地配線GL,GL♯は、サブデコード信号線SD0〜SD3と同様に、列方向に沿って配置される。
In FIG. 4, SD drive
SD駆動回路140、電流源回路111、電流配線113および接地ノード114は、偶数行のライトワード線(たとえばWWLj0,WWLj1)およびライトドライブ回路(たとえばWWDj0,WWDj1)に対応して設けられ、SD駆動回路140♯、電流源回路111♯、電流配線113♯および接地ノード114♯は、奇数行のライトワード線(たとえばWWLj2,WWLj3)およびライトドライブ回路(たとえばWWDj2,WWDj3)に対応して設けられる。
サブデコード信号線SD0,SD1は、SD駆動回路140によって駆動されるデータ書込電流を偶数行のライトドライブ回路へ伝達し、サブデコード信号線SD2,SD3は、SD駆動回路140#によって駆動されるデータ書込電流を奇数行のライトドライブ回路へ伝達する。同様に、電流配線113は、電流源回路111から供給されたデータ書込電流を偶数行のライトドライブ回路へ伝達し、電流配線113♯は、電流源回路111♯から供給されたデータ書込電流を奇数行のライトドライブ回路へ伝達する。
Subdecode signal lines SD0 and SD1 transmit the data write current driven by
一方、接地配線GLは、偶数行のライトワード線を通過した、データ書込電流およびキャンセル電流を接地ノード114へ導くために設けられ、接地配線GL♯は、奇数行のライトワード線を通過した、データ書込電流およびキャンセル電流を接地ノード114♯へ導くために設けられる。
On the other hand, ground line GL is provided to guide the data write current and cancel current that have passed through even-numbered write word lines to
図4に示された第1の構成例においては、SD駆動回路140,140♯、電流源回路111,111♯、電流配線113,113♯および接地ノード114,114♯は、メモリアレイ10に対して列方向に隣接する領域の一方側に集中配置される。
In the first configuration example shown in FIG. 4, SD drive
これにより、たとえば、偶数行(ライトワード線WWLj0,WWLj1)の選択時には、データ書込電流が、SD駆動回路140および電流源回路111−サブデコード信号線SD0,SD1および電流配線113−選択行のライトドライブ回路−選択行のライトワード線−接地配線GL−接地ノード114の経路に流れ、磁界キャンセル電流が、電流源回路111♯−電流配線113♯−隣接行のライトドライブ回路−隣接行のライトワード線−接地配線GL♯−接地ノード114♯の径路を流れる。このときサブデコード信号線SD0,SD1および電流配線113を流れるデータ書込電流と、接地配線GL♯を流れる磁界キャンセル電流との方向は反対方向であり、かつ、接地配線GLを流れるデータ書込電流と、電流配線113♯を流れる磁界キャンセル電流とも互いに反対方向となる。
Thus, for example, when an even-numbered row (write word lines WWLj0, WWLj1) is selected, data write current is applied to
したがって、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwについて、選択行および隣接行のライトワード線以外の電流経路からの磁界は、メモリアレイ10において互いに打ち消し合う方向に作用することになる。
Therefore, with respect to data write current Iww and magnetic field canceling current ΔIww, magnetic fields from current paths other than the write word line in the selected row and adjacent rows act in directions that cancel each other in
奇数行の選択時には、データ書込電流がサブデコード信号線SD2,SD3および電流配線113♯と接地配線GL♯とを流れ、磁界キャンセル電流が、電流配線113および接地配線GLを流れるが、これらの配線上において、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwは互いに反対方向に流される。したがって、偶数行の選択時と同様に、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwによる、ライトワード線以外の電流経路からの磁界は、メモリアレイ10において互いに打ち消し合う方向に作用することになる。
When an odd row is selected, a data write current flows through sub-decode signal lines SD2 and SD3,
この結果、実施の形態1に従う構成での効果に加えて、メモリアレイ10への磁気ディスターブをさらに低減して、データ書込の安定化を図ることが可能である。
As a result, in addition to the effect of the configuration according to the first embodiment, it is possible to further reduce the magnetic disturbance to the
図5は、実施の形態2に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第2の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram illustrating a second configuration example of the data write current and magnetic field cancel current supply system according to the second embodiment.
図5を参照して、実施の形態2に従う第2の構成例においては、図4に示した第1の構成例と比較して、SD駆動回路140、電流源回路111および接地ノード114♯は、SD駆動回路140♯、電流源回路111♯および接地ノード114と、メモリアレイ10を挟んで互いに反対側の領域に配置されている点が異なる。その他の部分の構成は、図4と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
Referring to FIG. 5, in the second configuration example according to the second embodiment,
図5に示した構成としても、奇数行および偶数行のいずれの選択時においても、サブデコード信号線SD0〜SD3、電流配線113,113♯および接地配線GL,GL♯上における、データ書込電流および磁界キャンセル電流の方向を互いに反対方向にすることができる。したがって、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwによる、ライトワード線以外の電流経路からの磁界によるメモリアレイ10への磁気ディスターブを低減して、データ書込の安定化を図ることが可能である。
In the configuration shown in FIG. 5, the data write current on sub decode signal lines SD0 to SD3,
さらに、図5に示した第2の構成例によれば、SD駆動回路140および電流源回路111と、接地ノード114とがメモリアレイ10を挟んで互いに反対側の領域に配置されており、かつ、SD駆動回路140♯および電流源回路111♯と接地ノード114♯とがメモリアレイ10を挟んで互いに反対側の領域に接地されている。これにより、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwのそれぞれについて、選択されたメモリセル行の位置にかかわらず、電流経路長を一定とすることができる。
Further, according to the second configuration example shown in FIG. 5, the
さらに、サブデコード信号線SD0〜SD3、電流配線113,113♯および接地配線GL,GL♯の各々について、その単位長当たりの電気抵抗値を同様に設計する。これにより、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwのそれぞれの電流量が、メモリセル行の選択結果にかかわらず均一化される。この結果、ライトワード線WWL以外の電流経路からの、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwによる磁気的ノイズを抑制するとともに、メモリアレイ10内におけるデータ書込特性の均一性をさらに高めることが可能となる。したがって、さらに安定的なデータ書込動作を実行することができる。
Furthermore, the electrical resistance value per unit length is similarly designed for each of sub-decode signal lines SD0 to SD3,
図6は、実施の形態2に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第3の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram illustrating a third configuration example of the data write current and magnetic field cancel current supply system according to the second embodiment.
図6を参照して、実施の形態2に従う第3の構成例に従えば、図5に示した第2の構成例に加えて、偶数行に対応するSD駆動回路140は、サブデコード信号線SD0,SD1の両端にそれぞれ対応して配置される。同様に、電流源回路111についても、電流配線113の両端にそれぞれ対応して、すなわちメモリアレイ10の列方向に隣接する領域にそれぞれ対応して設けられる。接地ノード114についても、接地配線GLの両端にそれぞれ対応して設けられる。
Referring to FIG. 6, according to the third configuration example according to the second embodiment, in addition to the second configuration example shown in FIG. 5,
同様に、奇数行に対応するSD駆動回路140♯、電流源回路111♯についても、サブデコード信号線SD2,SD3および電流配線113♯の両端にそれぞれ対応して配置される。同様に、接地ノード114♯も接地配線GL♯の両端にそれぞれ対応して配置される。その他の部分の構成については、図5と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
Similarly,
このような構成とすることにより、図6に示した第3の構成例においては、図5に示した第2の構成と同様に、サブデコード信号線SD0〜SD3、電流配線113,113♯および接地配線GL,GL♯からのメモリアレイ10に対する磁気的ノイズを抑制するとともに、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwをメモリセル行の選択時にかかわらず均一化することができる。
By adopting such a configuration, in the third configuration example shown in FIG. 6, as in the second configuration shown in FIG. 5, subdecode signal lines SD0 to SD3,
さらに、それぞれの信号線または電流配線の両側から電流を供給する構成とすることによって、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwの電流経路長を、図5に示した第2の構成例よりも実効的に短くすることができる。この結果、これらの電流径路の電気抵抗を低減して、低消費電流化をさらに図ることが可能となる。 Furthermore, the current path lengths of the data write current Iww and the magnetic field cancellation current ΔIww are made to be larger than that of the second configuration example shown in FIG. 5 by supplying current from both sides of each signal line or current wiring. It can be shortened effectively. As a result, it is possible to further reduce the current consumption by reducing the electrical resistance of these current paths.
[実施の形態2の変形例]
実施の形態1および実施の形態2においては、サブデコード信号線SD0〜SD3を駆動するSD駆動回路140,140♯によってデータ書込電流Iwwを駆動する構成を示したが、データ書込電流Iwwに対しても専用の電流源回路を設け、各ライトドライブ回路においてはデコード機能のみを有するような構成とすることも可能である。
[Modification of Embodiment 2]
In the first and second embodiments, the configuration in which data write current Iww is driven by
図7は、実施の形態2の変形例に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第1の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 7 is a block diagram illustrating a first configuration example of a data write current and magnetic field cancellation current supply system according to a modification of the second embodiment.
図7を参照して、実施の形態2の変形例に従う第1の構成例においては、図4に示した構成と比較して、ライトドライブ回路WWDの各々に代えて、ライトドライブ回路131および132が配置される点と、SD駆動回路140および140♯に代えて、データ書込電流Iwwを発生する電流源回路110および110♯がそれぞれ配置される点で異なる。すなわち、図7に示す構成においては、列方向に沿って新たに設けられた電流配線112,112♯によってデータ書込電流Iwwが供給される。なお、サブデコード信号線SD0〜SD3の図示は省略されるが、これらの信号線は、単にサブデコード信号SD0〜SD3をライトドライブ回路131および132に伝達するための電圧配線として配置されているものとする。
Referring to FIG. 7, in the first configuration example according to the modification of the second embodiment, write
図8は、図7に示されたライトドライブ回路131および132の構成を示す回路図である。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of
図8を参照して、ライトドライブ回路131は、電流配線112(または112♯)と対応するライトワード線WWLとの間に接続されたドライバトランジスタPT1と、対応するライトワード線WWLと接地電圧Vssの間に接続されたドライバトランジスタNT1とを有する。ライトドライブ回路132は、電流配線113(または113♯)と対応するライトワード線WWLとの間に接続されたドライバトランジスタPT2を有する。ドライバトランジスタPT1およびPT2はPチャネルMOSトランジスタで構成され、ドライバトランジスタNT1はNチャネルMOSトランジスタで構成される。
Referring to FIG. 8, write
ドライバトランジスタPT1のゲートはノードN1と接続され、ドライバトランジスタPT2のゲートはノードN2と接続される。ドライバトランジスタNT1のゲートには、ノードN1およびN2のAND論理演算結果を出力する論理ゲート134の出力が入力される。
Driver transistor PT1 has its gate connected to node N1, and driver transistor PT2 has its gate connected to node N2. The output of
選択回路26は、ノードN1を、当該行の選択時にLレベルに設定し、それ以外の場合にはHレベルに設定する。さらに、選択回路26は、ノードN2を、当該行または隣接行のいずれか1つが選択された場合にLレベルに設定し、それ以外の場合にHレベルに設定する。選択回路26は、行選択回路20の機能の一部分に相当する。
The
このような構成とすることにより、当該行の選択時には、ドライバトランジスタPT1およびPT2によってライトワード線WWLに対してデータ書込電流Iwwが供給される。また隣接行の選択時においては、ドライバトランジスタPT2のみによって磁界キャンセル電流ΔIwwが供給される。ドライバトランジスタPT1およびPT2の両方がオフする場合には、ドライバトランジスタNT1がターンオンして、対応するライトワード線WWLを接地電圧Vssに固定する。 With such a configuration, when the row is selected, data write current Iww is supplied to write word line WWL by driver transistors PT1 and PT2. When an adjacent row is selected, the magnetic field cancellation current ΔIww is supplied only by the driver transistor PT2. When both of the driver transistors PT1 and PT2 are turned off, the driver transistor NT1 is turned on to fix the corresponding write word line WWL to the ground voltage Vss.
再び図7を参照して、電流源回路110および111が発生する電流量は、図2に示したドライバトランジスタ101(101♯)および102(102♯)とそれぞれ同様に設計される。
Referring again to FIG. 7, the amount of current generated by
あるいは、ノードN2を隣接行の選択時にのみLレベルに設定する構成として、データ書込電流をドライバトランジスタPT1によって供給し、磁界キャンセル電流をドライバトランジスタPT2によって供給する構成とすることもできる。この場合には、図7に示された電流源回路110および111の電流供給量を、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwにそれぞれ合わせて設計すればよい。
Alternatively, as a configuration in which node N2 is set to L level only when an adjacent row is selected, a data write current can be supplied by driver transistor PT1, and a magnetic field canceling current can be supplied by driver transistor PT2. In this case, the current supply amounts of the
このようにライトドライブ回路の構成を変更して、電流源回路110,110♯によってデータ書込電流Iwwを供給する一般的な構成としても、図5に示したのと同様に、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwによる、ライトワード線以外の電流経路からのメモリアレイ10への磁気ディスターブをさらに低減して、データ書込の安定化を図ることが可能である。
As described above with reference to FIG. 5, the data write current Iww may be changed to the general configuration in which the write drive circuit is changed to supply the data write current Iww by the
図9は、実施の形態2の変形例に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第2の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram illustrating a second configuration example of the data write current and magnetic field cancel current supply system according to the modification of the second embodiment.
図9を参照して、実施の形態2の変形例に従う第2の構成例においては、図5に示した構成と比較して、ライトドライブ回路WWDj0〜WWDj3の各々に代えて、ライトドライブ回路131および132が配置される点と、SD駆動回路140,140♯に代えて電流源回路110,110♯がそれぞれ配置される点と、新たに設けられた電流配線112,112♯によってデータ書込電流が供給される点とが異なる。これらの相違点は、すでに説明した図4と図7との間の相違点と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図9のその他の部分の構成は、図5と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
Referring to FIG. 9, in the second configuration example according to the modification of the second embodiment, write
したがって、ライトドライブ回路の構成を変更して、電流源回路110,110#によってデータ書込電流Iwwを供給する一般的な構成としても、図5に示した構成と同様に、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwのそれぞれについて、選択されたメモリセル行の位置にかかわらず、電流経路長を一定とすることができる。
Therefore, even when the configuration of the write drive circuit is changed and the data write current Iww is supplied by the
さらに、電流配線112,112♯、電流配線113,113♯および接地配線GL,GL♯の各々は、その単位長当たりの電気抵抗値が同様に設計される。これにより、メモリセル行の選択結果にかかわらず、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwの電流量が均一化される。
Furthermore, each of
この結果、ライトワード線以外の電流経路からの、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwによる磁気的ノイズを抑制するとともに、メモリアレイ10内におけるデータ書込特性の均一性をさらに高めることが可能となる。
As a result, magnetic noise caused by the data write current Iww and the magnetic field cancellation current ΔIww from the current path other than the write word line can be suppressed, and the uniformity of the data write characteristics in the
図10は、実施の形態2の変形例に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第3の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram illustrating a third configuration example of the data write current and magnetic field cancellation current supply system according to the modification of the second embodiment.
図10を参照して、実施の形態2の変形例に従う第3の構成例においては、図6に示した構成と比較して、ライトドライブ回路WWDj0〜WWDj3の各々に代えて、ライトドライブ回路131および132が配置される点と、SD駆動回路140,140♯に代えて電流源回路110,110♯が配置される点と、データ書込電流が新たに設けられた電流配線112,112♯によって供給される点が異なる。これらの相違点は、すでに説明した図4と図7との間の相違点と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図10のその他の部分の構成は、図6と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
Referring to FIG. 10, in the third configuration example according to the modification of the second embodiment, write
したがって、ライトドライブ回路の構成を変更して、電流源回路110,110#によってデータ書込電流Iwwを供給する一般的な構成としても、図6に示した構成と同様の効果を享受することができる。すなわち、図9に示した構成による効果に加えて、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwの電流経路長を実効的に短くすることができるので、低消費電流化をさらに図ることが可能となる。
Therefore, even if the configuration of the write drive circuit is changed so that the data write current Iww is supplied by the
[実施の形態3]
実施の形態3においては、実施の形態2およびその変形例において、各メモリブロックMBが複数のバンクに分割されている場合の構成について説明する。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, a configuration in the case where each memory block MB is divided into a plurality of banks in the second embodiment and its modification will be described.
図11は、実施の形態3に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第1の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram illustrating a first configuration example of a data write current and magnetic field cancel current supply system according to the third embodiment.
図11を参照して、実施の形態3に従う構成においては、メモリアレイ10は、行方向に沿って、複数のバンクBK1,BK2,…に分割されている。以下においては、バンクBK1,BK2,…を総称して、バンクBKとも表記する。
Referring to FIG. 11, in the configuration according to the third embodiment,
各バンクBKは、実施の形態1および2に示したメモリブロックMBと同様の構成を有している。あるいは、メモリアレイ10を構成する複数のメモリブロックMBの各々が、複数のバンクBKに分割されている構成としてもよい。列方向に隣接する複数のバンクの各々は、同時にデータ書込対象とすることができる。たとえば、各バンクBKにおいて、1つずつのメモリセル行を選択してデータ書込を実行することが可能である。
Each bank BK has the same configuration as memory block MB shown in the first and second embodiments. Alternatively, each of the plurality of memory blocks MB configuring the
実施の形態3に従う構成においては、SD駆動回路140,140♯、サブデコード信号線SD0〜SD3、電流源回路111,111♯、電流配線113,113♯、接地配線GL,GL♯および接地ノード114,114♯は、列方向に互いに隣接する複数のバンク間で共有されている。なお、以下においては、データ書込電流および磁界キャンセル電流をメモリアレイ10へ供給するためのこれらの回路・配線群を総称して「書込電源系統」とも称する。図11における書込電源系統の配置は、図4に示したのと同様であるので詳細な説明は繰返さない。
In the configuration according to the third embodiment, SD drive
すなわち、サブデコード信号線SD0〜SD3、電流配線113,113♯および接地配線GL,GL♯は、列方向に沿って、複数のバンク間で共有されるように配置される。また、SD駆動回路140,140♯、電流源回路111,111♯および接地ノード114,114♯は、メモリアレイ10に列方向に隣接する2つの領域のうちの一方側に配置される。
That is, subdecode signal lines SD0 to SD3,
このように、実施の形態3に従う構成においては、共通の書込電源系統を用いて、複数のライトワード線WWLに対してデータ書込電流を供給するとともに、それに対応する隣接行に対しては磁界キャンセル電流を供給することができる。したがって、複数のバンクに対するデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給を、図4に示した構成と同様の効果を享受して効率的に実行することができる。 Thus, in the configuration according to the third embodiment, a common write power supply system is used to supply a data write current to a plurality of write word lines WWL and to the adjacent rows corresponding thereto. A magnetic field canceling current can be supplied. Therefore, the supply of the data write current and the magnetic field canceling current to the plurality of banks can be efficiently performed while enjoying the same effect as the configuration shown in FIG.
図12は、実施の形態3に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第2の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 12 is a block diagram illustrating a second configuration example of the data write current and magnetic field cancel current supply system according to the third embodiment.
図12を参照して、実施の形態3の第2の構成例は、図11に示した第1の構成例と比較して、書込電源系統の配置が異なる。すなわち、書込電源系統は、図5と同様に配置され、かつ、列方向に互いに隣接する複数のバンク間で共有されている。その他の部分の構成は、図11と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。 Referring to FIG. 12, the second configuration example of the third embodiment differs from the first configuration example shown in FIG. 11 in the arrangement of the write power supply system. That is, the write power supply system is arranged in the same manner as in FIG. 5 and is shared between a plurality of banks adjacent to each other in the column direction. Since the configuration of other parts is the same as that of FIG. 11, detailed description will not be repeated.
したがって、図12に示した構成においては、複数のバンクに対するデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給を、図5に示した構成と同様の効果を享受して効率的に実行することができる。 Therefore, in the configuration shown in FIG. 12, the supply of the data write current and the magnetic field canceling current to the plurality of banks can be efficiently performed with the same effect as the configuration shown in FIG.
図13は、実施の形態3に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第3の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 13 is a block diagram illustrating a third configuration example of the data write current and magnetic field cancel current supply system according to the third embodiment.
図13を参照して、実施の形態3の第3の構成例は、図11に示した第1の構成例と比較して、書込電源系統の配置が異なる。すなわち、書込電源系統は、図6と同様に配置され、かつ、列方向に互いに隣接する複数のバンク間で共有されている。その他の部分の構成は、図11と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。 Referring to FIG. 13, the third configuration example of the third embodiment is different in the arrangement of the write power supply system from the first configuration example shown in FIG. That is, the write power supply system is arranged in the same manner as in FIG. 6 and is shared among a plurality of banks adjacent to each other in the column direction. Since the configuration of other parts is the same as that of FIG. 11, detailed description will not be repeated.
したがって、図13に示した構成においては、複数のバンクに対するデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給を、図6に示した構成と同様の効果を享受して効率的に実行することができる。 Therefore, in the configuration shown in FIG. 13, the supply of the data write current and the magnetic field canceling current to the plurality of banks can be efficiently performed with the same effect as the configuration shown in FIG.
図14は、実施の形態3に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第4の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 14 is a block diagram illustrating a fourth configuration example of the data write current and magnetic field cancel current supply system according to the third embodiment.
図14を参照して、実施の形態3に従う第4の構成例は、図11に示した第1の構成例と比較して、ライトドライブ回路WWDj0〜WWDj3の各々に代えて、ライトドライブ回路131および132が配置される点と、SD駆動回路140,140♯に代えて電流源回路110,110♯がそれぞれ配置される点と、新たに設けられた電流配線112,112♯によってデータ書込電流が供給される点とが異なる。これらの相違点は、すでに説明した図4と図7との間の相違点と同様であるので詳細な説明は繰返さない。
Referring to FIG. 14, the fourth configuration example according to the third embodiment is different from the first configuration example shown in FIG. 11 in place of each of write drive circuits WWDj0 to WWDj3. And 132, the
図14に示す構成においては、書込電源系統は、電流源回路110,110♯、電流源回路111,111♯、電流配線112,112♯、電流配線113,113♯および接地配線GL,GL♯によって構成される。書込電源系統は、図7と同様に配置され、かつ、列方向に互いに隣接する複数のバンク間で共有されている。その他の部分の構成は、図11と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
In the configuration shown in FIG. 14, the write power supply system includes
したがって、図14に示した構成においては、複数のバンクに対するデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給を、図7に示した構成と同様の効果を享受して効率的に実行することができる。 Therefore, in the configuration shown in FIG. 14, the supply of the data write current and the magnetic field canceling current to the plurality of banks can be efficiently performed with the same effect as the configuration shown in FIG.
図15は、実施の形態3に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第5の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 15 is a block diagram illustrating a fifth configuration example of the data write current and magnetic field cancel current supply system according to the third embodiment.
図15を参照して、実施の形態3の第5の構成例は、図14に示した第4の構成例と比較して、書込電源系統の配置が異なる。書込電源系統は、図9と同様に配置されて、列方向に互いに隣接する複数のバンク間で共有されている。その他の部分の構成は、図14と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。 Referring to FIG. 15, the fifth configuration example of the third embodiment is different in the arrangement of the write power supply system from the fourth configuration example shown in FIG. The write power supply system is arranged in the same manner as in FIG. 9, and is shared between a plurality of banks adjacent to each other in the column direction. Since the configuration of other parts is the same as that of FIG. 14, detailed description will not be repeated.
したがって、図15に示した構成においては、複数のバンクに対するデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給を、図9に示した構成と同様の効果を享受して効率的に実行することができる。 Therefore, in the configuration shown in FIG. 15, the supply of the data write current and the magnetic field canceling current to the plurality of banks can be efficiently performed with the same effect as the configuration shown in FIG.
図16は、実施の形態3に従うデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給系統の第6の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 16 is a block diagram illustrating a sixth configuration example of the data write current and magnetic field cancel current supply system according to the third embodiment.
図16を参照して、実施の形態3の第6の構成例は、図14に示した第4の構成例と比較して、書込電源系統の配置が異なる。書込電源系統は、図10と同様に配置され、かつ、列方向に互いに隣接する複数のバンク間で共有されている。その他の部分の構成は、図14と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。 Referring to FIG. 16, the sixth configuration example of the third embodiment is different from the fourth configuration example shown in FIG. 14 in the arrangement of the write power supply system. The write power supply system is arranged in the same manner as in FIG. 10 and is shared between a plurality of banks adjacent to each other in the column direction. Since the configuration of other parts is the same as that of FIG. 14, detailed description will not be repeated.
したがって、図16に示した構成においては、複数のバンクに対するデータ書込電流および磁界キャンセル電流の供給を、図10に示した構成と同様の効果を享受して効率的に実行することができる。 Therefore, in the configuration shown in FIG. 16, the supply of the data write current and the magnetic field canceling current to the plurality of banks can be efficiently performed with the same effect as the configuration shown in FIG.
以上説明したように、実施の形態3に従う構成によれば、同時にデータ書込動作を実行可能な複数のバンク間で、共通のデータ書込電流供給系を共有する構成とした上で、メモリアレイ10へ作用するの磁気的ノイズの抑制、データ書込電流および磁界キャンセル電流の均一化を図って、データ書込動作の安定化を図ることができる。 As described above, according to the configuration according to the third embodiment, the memory array can be configured by sharing a common data write current supply system among a plurality of banks that can simultaneously execute the data write operation. Therefore, the magnetic noise can be suppressed and the data write current and magnetic field cancel current can be made uniform to stabilize the data write operation.
[実施の形態4]
実施の形態4においては、効率的に小面積で配置可能なライトドライブ回路の構成について説明する。
[Embodiment 4]
In the fourth embodiment, a configuration of a write drive circuit that can be efficiently arranged in a small area will be described.
図17は、実施の形態4に従うライトドライブ回路の構成例を示す回路図である。実施の形態4に従う構成においても、実施の形態1と同様にメインワード線MWLおよびライトワード線WWLによって階層的な行選択が実行されているものとする。 FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration example of a write drive circuit according to the fourth embodiment. Also in the configuration according to the fourth embodiment, it is assumed that hierarchical row selection is performed by the main word line MWL and the write word line WWL as in the first embodiment.
図17を参照して、各ライトワード線WWLの一端は電源電圧Vccと行選択結果にかかわらず接続され、その他端は、NチャネルMOSトランジスタで構成されるドライバトランジスタDTN1,DTN2を介して接地電圧Vssと接続されている。実施の形態1等で示されたライトドライブ回路WWDと同様に、ドライバトランジスタDTN1,DTN2は、1行ごとに交互配置されている。 Referring to FIG. 17, one end of each write word line WWL is connected to power supply voltage Vcc regardless of the row selection result, and the other end is connected to ground voltage via driver transistors DTN1 and DTN2 formed of N channel MOS transistors. Connected to Vss. Similarly to the write drive circuit WWD shown in the first embodiment, the driver transistors DTN1 and DTN2 are alternately arranged for each row.
すなわち、偶数行のライトワード線WWLj0,WWLj1では、行選択回路20から近い側の一端と接地電圧Vssとの間にドライバトランジスタDTN1,DTN2が配置され、行選択回路20から遠い側の他端が電源電圧Vccと接続されている。これに対して、奇数行のライトワード線WWLj2およびWWLj3では、行選択回路20から近い側の一端が電源電圧Vccと接続され、行選択回路20から遠い側の他端と接地電圧Vssとの間にドライバトランジスタDTN1,DTN2が配置されている。ドライバトランジスタDTN1およびDTN2の電流駆動力は、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwとそれぞれ対応するように設計されている。
That is, in the even-numbered write word lines WWLj0 and WWLj1, the driver transistors DTN1 and DTN2 are arranged between one end on the side closer to the
ドライバトランジスタDTN1およびDTN2のゲートは、ノードN1およびN2とそれぞれ接続される。ノードN1およびN2の電圧は、選択回路250によって制御される。図17においては、偶数行のライトワード線WWLj0およびWWLj1に対応する選択回路の構成が例示されている。
Driver transistors DTN1 and DTN2 have their gates connected to nodes N1 and N2, respectively. The voltages at the nodes N1 and N2 are controlled by the
選択回路250は、論理ゲート251a,251bと、論理回路252a,252bとを有する。論理ゲート251aは、メインワード線MWLjの電圧レベルおよびサブデコード信号SD0のAND論理演算結果をノードN1に出力する。論理回路252aは、メインワード線MWLjの電圧レベルおよびサブデコード信号SD2のAND論理演算結果を出力するANDゲートと、メインワード線MWLjの電圧レベルおよびサブデコード信号SD3のAND論理演算結果を出力するANDゲートと、当該2個のANDゲートのそれぞれの出力のOR論理演算結果をノードN2に出力するORゲートとを有する。
The
同様に、論理ゲート251bは、メインワード線MWLjの電圧レベルとサブデコード信号SD1とのAND論理演算結果をノードN1に出力する。論理回路252bは、メインワード線MWLj+1の電圧レベルとサブデコード信号SD2とのAND論理演算結果を出力するANDゲートと、メインワード線MWLjの電圧レベルとサブデコード信号SD3とのAND論理演算結果を出力するANDゲートと、当該2個のANDゲートのそれぞれの出力のOR論理演算結果をノードN2に出力するORゲートとを有する。
Similarly,
このように、各メモリセル行において、ノードN1は当該行が選択された場合にHレベルに設定されるとともに、それ以外の場合にはLレベルに設定され、ノードN2は、当該行の隣接行が選択された場合にHレベルに設定されるとともにそれ以外の場合にはLレベルに設定される。 Thus, in each memory cell row, node N1 is set to H level when the row is selected, and is set to L level otherwise, and node N2 is adjacent to the row. When H is selected, it is set to H level, and otherwise it is set to L level.
この結果、選択行のライトワード線WWLには、ターンオンしたドライバトランジスタDTN1によって、電源電圧Vccから接地電圧Vssに向かう方向にデータ書込電流Iwwが流される。さらに、隣接行のライトワード線WWLにおいては、ターンオンしたドライバトランジスタDTN2によって、選択行のライトワード線とは反対方向に磁界キャンセル電流ΔIwwが流される。 As a result, the data write current Iww flows in the direction from the power supply voltage Vcc to the ground voltage Vss by the turned-on driver transistor DTN1 in the write word line WWL of the selected row. Further, in the write word line WWL in the adjacent row, the magnetic field canceling current ΔIww flows in the opposite direction to the write word line in the selected row by the turned-on driver transistor DTN2.
当該行が、選択行でも隣接行でもない場合には、ノードN1およびN2の両方のがLレベルに設定されるので、ドライバトランジスタDTN1およびDTN2の両方がターンオフされて、ライトワード線WWLは、電源電圧Vccに固定される。 If the row is neither a selected row nor an adjacent row, both nodes N1 and N2 are set to L level, so that both driver transistors DTN1 and DTN2 are turned off, and write word line WWL The voltage is fixed at Vcc.
このような構成とすることにより、実施の形態1と同様にキャンセル磁界を発生させて、選択行のライトワード線を流れるデータ書込電流による非選択メモリセルに対する磁気ディスターブを抑制することが可能となる。 By adopting such a configuration, it is possible to generate a canceling magnetic field as in the first embodiment, and to suppress magnetic disturbance to unselected memory cells due to data write current flowing through the write word line of the selected row. Become.
さらに、PチャネルMOSトランジスタよりも単位サイズ当りの電流駆動力の高いNチャネルMOSトランジスタによってドライバトランジスタを構成するので、ライトドライブ回路の小面積化を図ることが可能となる。 Furthermore, since the driver transistor is configured by an N channel MOS transistor having a higher current driving capability per unit size than the P channel MOS transistor, the area of the write drive circuit can be reduced.
図18は、実施の形態4に従うライトドライブ回路の他の構成例を示す回路図である。
図18に示されたライトドライブ回路は、データ書込電流IwwをドライバトランジスタDTN1およびDTN2の通過電流の和によって供給される点で、図17に示したライトドライブ回路と異なる。
FIG. 18 is a circuit diagram showing another configuration example of the write drive circuit according to the fourth embodiment.
The write drive circuit shown in FIG. 18 is different from the write drive circuit shown in FIG. 17 in that data write current Iww is supplied by the sum of the passing currents of driver transistors DTN1 and DTN2.
すなわち、図17に示した選択回路250に代えて配置される選択回路250♯は、選択回路250の構成に加えて、各メモリセル行において、論理ゲート251aおよび論理回路252aのそれぞれの出力のOR演算結果をノードN2に出力する論理ゲートをさらに有する。図18においては、これらの論理回路のうち、ライトワード線WWLj0およびWWLj1に対応する論理ゲート253a,253bが代表的に示される。
In other words,
したがって、各メモリセル行において、ノードN1が当該行が選択された場合にHレベルに設定される一方で、ノードN2は当該行が選択行もしくは隣接行のいずれかに該当する場合にHレベルに設定される。 Therefore, in each memory cell row, node N1 is set to H level when the row is selected, while node N2 is set to H level when the row corresponds to either the selected row or an adjacent row. Is set.
この結果、各メモリセル行において、当該行が選択された場合にはドライバトランジスタDTN1およびDTN2の両方がオンし、当該行が隣接行である場合にはドライバトランジスタDTN2のみがオンし、当該行が選択行および隣接行のいずれでもない場合にはドライバトランジスタDTN1およびDTN2の両方がターンオフする。 As a result, in each memory cell row, when the row is selected, both of the driver transistors DTN1 and DTN2 are turned on. When the row is an adjacent row, only the driver transistor DTN2 is turned on. If it is neither the selected row nor the adjacent row, both driver transistors DTN1 and DTN2 are turned off.
すなわち、ドライバトランジスタDTN1およびDTN2の電流駆動力は、図2等に示されたライトドライブ回路WWD中のドライバトランジスタ101(101♯)およびドライバトランジスタ102(102♯)と同様に設定される。この結果、図18に示した構成においては、図17に示した構成と比較して、ドライバトランジスタDTN1の電流駆動力、すなわちトランジスタサイズを縮小できるので、ライトドライブ回路のさらなる小型化を図ることができる。 In other words, the current driving capability of driver transistors DTN1 and DTN2 is set similarly to driver transistors 101 (101 #) and driver transistors 102 (102 #) in write drive circuit WWD shown in FIG. As a result, in the configuration shown in FIG. 18, the current driving capability of the driver transistor DTN1, that is, the transistor size can be reduced as compared with the configuration shown in FIG. 17, so that the write drive circuit can be further miniaturized. it can.
[実施の形態4の変形例]
実施の形態4の変形例においては、小規模のメモリアル構成に適したライトドライブ回路の構成について説明する。
[Modification of Embodiment 4]
In the modification of the fourth embodiment, a configuration of a write drive circuit suitable for a small memorial configuration will be described.
図19は、実施の形態4の変形例に従うライトドライブ回路の構成例を示す回路図である。 FIG. 19 is a circuit diagram showing a configuration example of a write drive circuit according to a modification of the fourth embodiment.
図19を参照して、実施の形態4の変形例に従う構成においては、各ライトワード線WWLの一端側(行選択回路20に近い側)において、ドライバトランジスタDTN1,DTN2もしくはドライバトランジスタDTP1,DTP2のいずれかが配置され、各ライトワード線WWLの他端側(行選択回路20から遠い側)は、接地電圧Vssまたは電源電圧Vccと接続される。 Referring to FIG. 19, in the configuration according to the modification of the fourth embodiment, driver transistors DTN1 and DTN2 or driver transistors DTP1 and DTP2 are provided on one end side (side closer to row selection circuit 20) of each write word line WWL. Any one of them is arranged, and the other end side (the side far from the row selection circuit 20) of each write word line WWL is connected to the ground voltage Vss or the power supply voltage Vcc.
たとえば、偶数行のライトワード線(たとえばWWLj0,WWLj1)は、その一端側をNチャネルMOSトランジスタで構成されたドライバトランジスタDTN1,DTN2を介して接地電圧Vssと接続され、その他端側をを行選択結果にかかわらず固定的に電源電圧Vccと接続される。ドライバトランジスタDTN1およびDTN2の電流駆動力は、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwとそれぞれ対応するように設計されている。 For example, even-numbered write word lines (for example, WWLj0, WWLj1) are connected at one end to ground voltage Vss via driver transistors DTN1 and DTN2 formed of N-channel MOS transistors, and at the other end are row-selected. Regardless of the result, the power supply voltage Vcc is fixedly connected. Driver transistors DTN1 and DTN2 are designed to have current drivability corresponding to data write current Iww and magnetic field cancel current ΔIww, respectively.
これに対して、奇数行のライトワード線(たとえばWWLj2,WWLj3)は、その一端側をPチャネルMOSトランジスタで構成されたドライバトランジスタDTP1,DTP2を介して電源電圧Vccと接続され、その他端側を行選択結果にかかわらず固定的に接地電圧Vssと結合される。ドライバトランジスタDTP1およびDTP2の電流駆動力は、データ書込電流Iwwおよび磁界キャンセル電流ΔIwwとそれぞれ対応するように設計されている。 In contrast, odd-numbered write word lines (for example, WWLj2, WWLj3) are connected at one end to power supply voltage Vcc via driver transistors DTP1, DTP2 formed of P-channel MOS transistors and at the other end. Regardless of the row selection result, it is fixedly coupled to ground voltage Vss. Driver transistors DTP1 and DTP2 are designed to have current driving capabilities corresponding to data write current Iww and magnetic field cancel current ΔIww, respectively.
ドライバトランジスタDTN1およびDTN2のそれぞれのゲートはノードN1およびN2と接続され、ドライバトランジスタDTP1およびDTP2のそれぞれのゲートはノード/N1および/N2とそれぞれ接続される。 The gates of driver transistors DTN1 and DTN2 are connected to nodes N1 and N2, respectively, and the gates of driver transistors DTP1 and DTP2 are connected to nodes / N1 and / N2, respectively.
選択回路260は、サブデコード信号SD0〜SD3およびメインワード線MWLの電圧レベルに応じて、各メモリセル行におけるノードN1,N2もしくはノード/N1,/N2の電圧レベルを制御する。
図19には、代表的にライトワード線WWLj0およびWWLj3に対応する回路構成が示されている。 FIG. 19 typically shows a circuit configuration corresponding to write word lines WWLj0 and WWLj3.
選択回路260は、論理ゲート261a,261bと、論理回路262a,262bとを有する。論理ゲート261aは、メインワード線MWLjの電圧レベルとサブデコード信号SD0とのAND論理演算結果をノードN1に出力する。論理回路262aは、メインワード線MWLjの電圧レベルとサブデコード信号SD2とのAND論理演算結果を出力するANDゲートと、メインワード線MWLjの電圧レベルとサブデコード信号SD3とのAND論理演算結果を出力するANDゲートと、当該2個のANDゲートのそれぞれの出力のOR論理演算結果をノードN2に出力するORゲートとを有する。
The
同様に、論理ゲート261bは、メインワード線MWLjの電圧レベルとサブデコード信号SD3とのNAND論理演算結果をノード/N1に出力する。論理回路262bは、メインワード線MWLjの電圧レベルとサブデコード信号SD0とのAND論理演算結果を出力するANDゲートと、メインワード線MWLjの電圧レベルとサブデコード信号SD1とのAND論理演算結果を出力するANDゲートと、当該2個のANDゲートのそれぞれの出力のNOR論理演算結果をノード/N2に出力するNORゲートとを有する。
Similarly,
この結果、ドライバトランジスタDTN1,DTN2が配置されるメモリセル行(たとえば偶数行)において、ノードN1は当該行の選択時にHレベルに設定され、それ以外の場合にはLレベルに設定される。またノードN2は、隣接行の選択時にHレベルに設定され、それ以外においてLレベルに設定される。 As a result, in the memory cell row (for example, even row) where driver transistors DTN1 and DTN2 are arranged, node N1 is set to H level when the row is selected, and is set to L level in other cases. Node N2 is set to H level when an adjacent row is selected, and is set to L level in other cases.
これに対して、ドライバトランジスタDTP1,DTP2が配置されるメモリセル行(たとえば奇数行)においては、ノード/N1は当該行の選択時にLレベルに設定され、それ以外のときはHレベルに設定される。ノード/N2は当該行が隣接行である場合にLレベルに設定され、それ以外においてHレベルに設定される。 In contrast, in a memory cell row (for example, odd row) in which driver transistors DTP1 and DTP2 are arranged, node / N1 is set to L level when the row is selected, and is set to H level otherwise. The Node / N2 is set to L level when the row is an adjacent row, and is set to H level in other cases.
このような構成とすることにより、図17に示した構成と同様に、選択行にデータ書込電流Iwwを流すとともに、隣接行にこれと反対方向の磁界キャンセル電流ΔIwwを流すことができる。 By adopting such a configuration, similarly to the configuration shown in FIG. 17, the data write current Iww can be supplied to the selected row and the magnetic field canceling current ΔIww in the opposite direction can be supplied to the adjacent row.
さらに、各メモリセル行において、ドライバトランジスタをメモリアレイ10の片側に配置することができるので、選択回路260を両端に配置する必要がなく、行選択系回路の回路面積の縮小を図ることができる。特に、メモリアレイ10を列方向に沿って複数のメモリブロックに分割する必要性の小さい小規模のメモリアレイ構成においては、このようなライトドライバの構成とすることによって、ドライバトランジスタ群を効率的に配置することが可能となる。
Furthermore, since driver transistors can be arranged on one side of the
図20は、実施の形態4の変形例に従うライトドライブ回路の他の構成例を示す回路図である。 FIG. 20 is a circuit diagram showing another configuration example of the write drive circuit according to the modification of the fourth embodiment.
図20に示されたライトドライブ回路は、データ書込電流IwwをドライバトランジスタDTN1およびDTN2、あるいはドライバトランジスタDTP1およびDTP2の通過電流の和によって供給される点で、図19に示したライトドライブ回路と異なる。 The write drive circuit shown in FIG. 20 is different from the write drive circuit shown in FIG. 19 in that data write current Iww is supplied by the sum of the passing currents of driver transistors DTN1 and DTN2 or driver transistors DTP1 and DTP2. Different.
すなわち、図19に示した選択回路260に代えて配置される選択回路260♯は、選択回路260の構成に加えて、ドライバトランジスタDTN1およびDTN2が配置されたメモリセル行の各々において、論理ゲート261aおよび論理回路262aのそれぞれの出力のOR演算結果をノードN2に出力する論理ゲートをさらに有し、ドライバトランジスタDTP1およびDTP2が配置されたメモリセル行の各々において、論理ゲート261bおよび論理回路262bのそれぞれの出力のAND演算結果をノード/N2に出力する論理ゲートをさらに有する。図20においては、これらの論理ゲートのうち、ライトワード線WWLj0およびWWLj3に対応する論理ゲート263a,263bが代表的に示される。
That is,
したがって、各メモリセル行において、ノードN1が当該行が選択された場合にHレベルに設定される一方で、ノードN2は当該行が選択行もしくは隣接行のいずれかに該当する場合にHレベルに設定される。同様に、ノード/N1が当該行が選択された場合にLレベルに設定される一方で、ノード/N2は当該行が選択行もしくは隣接行のいずれかに該当する場合にLレベルに設定される。 Therefore, in each memory cell row, node N1 is set to H level when the row is selected, while node N2 is set to H level when the row corresponds to either the selected row or an adjacent row. Is set. Similarly, node / N1 is set to L level when the row is selected, while node / N2 is set to L level when the row corresponds to either the selected row or an adjacent row. .
この結果、各メモリセル行において、当該行が選択された場合にはドライバトランジスタDTN1およびDTN2またはDTP1およびDTP2の両方がオンし、当該行が隣接行である場合にはドライバトランジスタDTN2またはDTP2のみがオンする。一方、当該行が選択行および隣接行のいずれでもない場合にはドライバトランジスタDTN1,DTN2またはDTP1,DTP2の各々がターンオフする。 As a result, in each memory cell row, when the row is selected, both driver transistors DTN1 and DTN2 or DTP1 and DTP2 are turned on. When the row is an adjacent row, only driver transistor DTN2 or DTP2 is turned on. Turn on. On the other hand, when the row is neither a selected row nor an adjacent row, driver transistors DTN1 and DTN2 or DTP1 and DTP2 are turned off.
すなわち、ドライバトランジスタDTN1およびDTN2の電流駆動力は、図2等に示されたライトドライブ回路WWD中のドライバトランジスタ101(101♯)およびドライバトランジスタ102(102♯)と同様に設定される。同様に、ドライバトランジスタDTP1およびDTP2の電流駆動力についても、上記と同様に設定される。 In other words, the current driving capability of driver transistors DTN1 and DTN2 is set similarly to driver transistors 101 (101 #) and driver transistors 102 (102 #) in write drive circuit WWD shown in FIG. Similarly, the current driving capabilities of the driver transistors DTP1 and DTP2 are set in the same manner as described above.
この結果、図20に示した構成においては、図19に示した構成と比較して、ドライバトランジスタDTN1およびDTP1の電流駆動力、すなわちトランジスタサイズを縮小できるので、ライトドライブ回路のさらなる小型化を図ることができる。 As a result, in the configuration shown in FIG. 20, the current driving power of the driver transistors DTN1 and DTP1, that is, the transistor size can be reduced as compared with the configuration shown in FIG. 19, thereby further reducing the size of the write drive circuit. be able to.
[実施の形態5]
実施の形態5においては、実施の形態2およびその変形例で言及した電流経路長の均一化について、データ書込電流に対応する構成のみを抽出して説明する。
[Embodiment 5]
In the fifth embodiment, the equalization of the current path length mentioned in the second embodiment and its modification will be described by extracting only the configuration corresponding to the data write current.
図21は、実施の形態5に従うデータ書込電流の供給系統の第1の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 21 is a block diagram illustrating a first configuration example of a data write current supply system according to the fifth embodiment.
図21を参照して、実施の形態5に従う構成においても、各ライトワード線WWLの両端の一方に対応してライトドライブ回路131が1行ごとに交互配置さる。各ライトワード線WWLの両端の他方は、接地配線GL,GL♯を介して接地電圧Vssを供給する接地ノード114,114♯と接続される。このように、行方向に沿って配置されるライトワード線WWLに対してデータ書込電流Iwwを供給するために、電流配線112,112♯および接地配線GL,GL♯が、列方向に沿って配置されている。
Referring to FIG. 21, also in the configuration according to the fifth embodiment, write
偶数行に対応するライトドライブ回路131へは、電流源回路110および電流配線112によってデータ書込電流Iwwが供給され、ライトワード線を通過したデータ書込電流Iwwは、接地配線GLによって接地ノード114へ導かれる。
The data write current Iww is supplied to the
奇数行に対応するライトドライブ回路131へは、電流源回路110♯および電流配線112♯によってデータ書込電流Iwwが供給され、ライトワード線を通過したデータ書込電流Iwwは、接地配線GL♯によって接地ノード114♯へ導かれる。
Write
このときに、データ書込電流Iwwを発生する電流源回路110(110♯)と、データ書込電流Iwwのシンクとして作用する接地ノード114(114♯)とを、メモリアレイ10を挟んで互いに反対側の領域に配置することにより、選択されたメモリセル行の位置にかかわらず、データ書込電流Iwwの電流経路長を一定に維持することができる。
At this time, current source circuit 110 (110 #) generating data write current Iww and ground node 114 (114 #) acting as a sink of data write current Iww are opposite to each other across
さらに、電流配線112,112♯および接地配線GL,GL♯の各々について、その単位長当たりの電気抵抗値を同様に設計する。これにより、メモリセル行の選択位置にかかわらず、データ書込電流Iwwの電流量を均一化することが可能となり、メモリアレイ10内におけるデータ書込特性を一様にして、データ書込マージンを確保することが可能となる。
Furthermore, the electrical resistance value per unit length is similarly designed for each of
なお、図21においては、ライトドライブ回路131を効率的に配置するために1行ごとに交互配置する構成について示したが、ライトドライブ回路131がライトワード線WWLの片側のみに対応して配置される場合においても、電流源回路110と接地ノード114とを、反対側の領域に配置することによって、同様の効果を享受することが可能である。
FIG. 21 shows a configuration in which the
図22は、実施の形態5に従うデータ書込電流の供給系統の第2の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 22 is a block diagram illustrating a second configuration example of the data write current supply system according to the fifth embodiment.
図22に示した構成においては、図21に示した第1の構成例に加えて、電流源回路110または110♯は、電流配線112および112♯の両端にそれぞれ対応して配置される。また、接地ノード114または114♯についても、接地配線GLおよびGL♯の両端にそれぞれ対応して配置される。その他の部分の構成については、図21と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
In the configuration shown in FIG. 22, in addition to the first configuration example shown in FIG. 21,
このような構成とすることにより、図21に示した構成と同様の効果に加えて、データ書込電流Iwwの実効的な電流経路長を短縮できるので、データ書込時における低消費電力化をさらに図ることが可能である。 By adopting such a configuration, in addition to the same effect as the configuration shown in FIG. 21, the effective current path length of the data write current Iww can be shortened, so that the power consumption during data writing can be reduced. Further efforts are possible.
[実施の形態5の変形例]
実施の形態5の変形例においては、実施の形態5に示したデータ書込電流構成を、複数のバンクに分割されたメモリアレイに提供する場合の構成について説明する。
[Modification of Embodiment 5]
In the modification of the fifth embodiment, a configuration in the case where the data write current configuration shown in the fifth embodiment is provided to a memory array divided into a plurality of banks will be described.
図23は、実施の形態5の変形例に従うデータ書込電流の供給系統の第1の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 23 is a block diagram illustrating a first configuration example of a data write current supply system according to a modification of the fifth embodiment.
図23を参照して、実施の形態5の変形例においては、メモリアレイ10は、実施の形態3と同様に、行方向に沿って複数のバンクBKに分割されている。各バンクBKの構成および動作は、実施の形態3で説明したのと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
Referring to FIG. 23, in the modification of the fifth embodiment,
実施の形態5の変形例に従う構成においても、電流源回路110,110♯、電流配線112,112♯、接地配線GL,GL♯および接地ノード114,114♯によって構成される書込電源系統は、列方向に互いに隣接する複数のバンク間で共有されている。なお、図23における書込電源系統の配置は、図21に示したのと同様であるので詳細な説明は繰返さない。
Even in the configuration according to the modification of the fifth embodiment, the write power supply system configured by
このように、図23に示した構成においては、共通の書込電源系統を用いて、複数のライトワード線WWLに対してデータ書込電流を供給することができる。したがって、複数のバンクに対するデータ書込電流の供給を、図21に示した構成と同様の効果を享受して効率的に実行することができる。 As described above, in the configuration shown in FIG. 23, a data write current can be supplied to a plurality of write word lines WWL using a common write power supply system. Therefore, the supply of the data write current to the plurality of banks can be efficiently performed while enjoying the same effect as the configuration shown in FIG.
図24は、実施の形態5の変形例に従うデータ書込電流の供給系統の第2の構成例を説明するブロック図である。 FIG. 24 is a block diagram illustrating a second configuration example of the data write current supply system according to the modification of the fifth embodiment.
図24を参照して、実施の形態5の変形例の第2の構成例は、図23に示した第1の構成例と比較して、書込電源系統の配置が異なる。すなわち、書込電源系統は、図22と同様に配置されて、かつ、列方向に互いに隣接する複数のバンク間で共有されている。その他の部分の構成は、図23と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。 Referring to FIG. 24, the second configuration example of the modification of the fifth embodiment is different in the arrangement of the write power supply system from the first configuration example shown in FIG. That is, the write power supply system is arranged in the same manner as in FIG. 22, and is shared between a plurality of banks adjacent to each other in the column direction. Since the configuration of other parts is the same as that of FIG. 23, detailed description will not be repeated.
したがって、図24に示した構成においては、複数のバンクに対するデータ書込電流の供給を、図22に示した構成と同様の効果を享受して効率的に実行することができる。 Therefore, in the configuration shown in FIG. 24, the supply of the data write current to a plurality of banks can be efficiently performed with the same effect as the configuration shown in FIG.
以上説明したように、実施の形態5の変形例に従う構成によれば、同時にデータ書込動作を実行可能な複数のバンク間で、共通の書込電源系によって、メモリアレイ10内におけるデータ書込特性を一様にして、データ書込マージンを確保することが可能となる。
As described above, according to the configuration according to the modification of the fifth embodiment, data writing in
なお、実施の形態5およびその変形例においては、ライトワード線WWLに供給されるデータ書込電流の経路長を一定に保つための構成について説明したが、同様の構成を、ビット線BLに供給されるデータ書込電流経路に適用することも可能である。 In the fifth embodiment and its modification, the configuration for keeping the path length of the data write current supplied to write word line WWL constant has been described, but the same configuration is supplied to bit line BL. It is also possible to apply to the data write current path to be performed.
この場合には、列方向に沿って配置されたビット線BLの各々の両端に、図2に示したビット線ドライブ回路BDVaおよびBDVbがそれぞれ配置される。これに応じて、図21から図24の構成における電流配線112,112♯および接地配線GL,GL♯を、ビット線ドライブ回路BDVaおよびBDVbへデータ書込電流を導くために行方向に沿って配置する。さらに、電流源回路110,110♯および接地ノード114,114♯を、電流配線112,112♯および接地配線GL,GL♯の端部に対応させて、図21から図24と同様に配置することによって、メモリセル列の選択位置にかかわらず、データ書込電流を均一化することが可能となる。
In this case, the bit line drive circuits BDVa and BDVb shown in FIG. 2 are arranged at both ends of each of the bit lines BL arranged along the column direction. Accordingly,
なお、実施の形態1から5およびそれらの変形例においては、ライトワード線WWLへの電流供給が、メインワード線MWLとの階層構成によって制御される場合を示したが、本願発明の適用はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、各ライトドライブ回路が、メインワード線およびサブデコード信号ではなく、メモリセル行にそれぞれ対応して設けられた行デコード信号に応じて制御される構成としてもよい。この場合にも、当該行および隣接行におけるライトドライブ回路(ドライバトランジスタ)の制御が、上述の構成例と同様となるようにデコード回路の構成を修正することによって、同様の効果を享受することができる。 In the first to fifth embodiments and their modifications, the case where the current supply to the write word line WWL is controlled by the hierarchical configuration with the main word line MWL is shown. It is not limited to such a configuration. That is, each write drive circuit may be controlled according to a row decode signal provided corresponding to each memory cell row, instead of the main word line and the sub decode signal. Also in this case, the same effect can be obtained by modifying the configuration of the decoding circuit so that the control of the write drive circuit (driver transistor) in the row and the adjacent row is the same as in the above configuration example. it can.
[実施の形態6]
実施の形態6においては、メモリアレイ10の外部に配置される配線(以下、「周辺配線」とも称する)からの磁気的ノイズによるデータ誤書込を防止するたための構成について説明する。
[Embodiment 6]
In the sixth embodiment, a configuration for preventing erroneous data writing due to magnetic noise from wiring (hereinafter also referred to as “peripheral wiring”) arranged outside the
図25は、実施の形態6に従う周辺配線の配置を説明するブロック図である。
図25を参照して、周辺配線270は、メモリアレイ10の周辺領域に配置され、最端のライトワード線WWLnと最も近接する配線である。既に説明したように、磁化困難軸方向に沿ったデータ書込磁界を発生するためのライトワード線WWLnには、対応するメモリセル行の選択時に、一定方向のデータ書込電流Iwwが流される。
FIG. 25 is a block diagram illustrating arrangement of peripheral wirings according to the sixth embodiment.
Referring to FIG. 25,
これに対して、周辺配線270は、内部回路280に電源電圧Vccを供給するために設けられ、周辺配線270には、内部回路280の動作電流Icが流されるものとする。このような周辺配線270は、(1)データ書込電流Iwwの供給タイミングにおいて動作電流Icが流れない、すなわち、データ書込電流および動作電流の供給期間が重なり合わないか、または、(2)データ書込電流Iwwと動作電流Icとの供給タイミングが重なる場合には、動作電流Icとデータ書込電流Iwwの方向が互いに反対方向である、という2つの条件の少なくとも一方を満たすように選ばれる。
On the other hand, the
上記(1)の条件を示すためには、たとえばデータ読出時に動作するデータ読出系の内部回路280に対する電源配線を周辺配線270としてメモリアレイ10の近傍に配置することができる。
In order to indicate the condition (1), for example, the power supply wiring for the
あるいは、図26に示されるように、上記の内部回路280へ接地電圧Vss(GND)を供給する接地配線を、最端のライトワード線WWLnと最も近接する周辺配線270として配置することも可能である。この場合に、周辺配線270には、内部回路280の動作タイミングに合わせて、電流Igが流される。
Alternatively, as shown in FIG. 26, the ground wiring for supplying the ground voltage Vss (GND) to the
このような構成とすれば、データ書込時において、周辺配線270からメモリアレイ10へ磁気的ノイズが印加されることがない。
With such a configuration, no magnetic noise is applied from the
また、図27に示されるように、周辺配線270を、図7等に示した電流配線112として適用することができる。すなわち、周辺配線270(電流配線112)を通過する電流Icは、ライトドライバ帯21に配置されたライトドライブ回路131を介してライトワード線WWLへ供給されるデータ書込電流Iwwに等しいことになる。
Further, as shown in FIG. 27, the
したがって、周辺配線270として、電流配線112をライトワード線WWLと同一方向に沿って配置して、その一端側および他端側を電源電圧Vccおよびライトドライブ回路131とそれぞれ接続する構成とすることによって、周辺配線270(電流配線112)とライトワード線WWLnとに流れる電流を、互いに同一強度かつ逆方向に設定することができる。
Therefore,
この結果、ライトワード線WWLn以外のライトワード線に対応する他の非選択メモリセルにおいては、ライトワード線WWLnを流れるデータ書込電流Iwwおよび電流配線112(周辺配線270)を流れる動作電流Icからそれぞれ生じる磁界同士は弱め合うので、周辺配線270からの磁気的ノイズによるデータ誤書込の危険性を減少させることができる。
As a result, in the other non-selected memory cells corresponding to the write word lines other than the write word line WWLn, the data write current Iww flowing through the write word line WWLn and the operating current Ic flowing through the current wiring 112 (peripheral wiring 270). Since the generated magnetic fields weaken each other, the risk of erroneous data writing due to magnetic noise from the
以上説明したように、周辺配線270の条件は、周辺配線270の接続先(内部回路280)の選択や、当該接続先と周辺配線270との位置関係との設計によって実現することができる。
As described above, the condition of the
このような構成とすることにより、最端のライトワード線WWLnに隣接する周辺配線270を流れる電流による磁気的ノイズによる、メモリアレイ10でのデータ誤書込の危険性を抑制することができる。
With such a configuration, it is possible to suppress the risk of erroneous data writing in the
また、同様の周辺配線の選択は、メモリアレイ10の上部領域または下部領域に設けられる周辺配線に対しても同様に適用することができる。
The same selection of the peripheral wiring can be similarly applied to the peripheral wiring provided in the upper region or the lower region of the
図28および29には、メモリアレイ10の上部領域または下部領域において、ライトワード線WWLi(i:自然数)に最も近接する周辺配線272および273が示される。図28に示された周辺配線272は、内部回路280に対して電源電圧Vccを供給しており、図29に示された周辺配線273は、内部回路280に対して接地電圧Vssを供給している。
28 and 29 show
このような構成において、内部回路280として、上述したように、データ書込時に動作しない回路や、ライトワード線WWLiにデータ書込電流を供給するライトドライブ回路131を選択することによって、図25から図27に示した周辺配線270と同様の効果を得ることができる。
In such a configuration, as described above, by selecting the circuit that does not operate during data writing or the
[実施の形態6の変形例]
実施の形態6の変形例においては、書込データレベルに応じて異なる方向の電流が供給されるビット線BLに近接する周辺配線の配置について説明する。
[Modification of Embodiment 6]
In the modification of the sixth embodiment, the arrangement of peripheral wirings close to the bit line BL to which a current in a different direction is supplied according to the write data level will be described.
図30は、実施の形態6の変形例における周辺配線の配置例を示す第1のブロック図である。 FIG. 30 is a first block diagram illustrating an example of the arrangement of peripheral wiring in a modification of the sixth embodiment.
図30を参照して、周辺配線275は、メモリアレイ10の周辺領域に配置され、最端のビット線BLmと最も近接する配線である。既に説明したように、磁化容易軸方向に沿ったデータ書込磁界を発生するためのビット線BLmには、対応するメモリセル列の選択時に、書込データのレベルに応じてデータ書込電流+Iwbまたは−Iwbのいずれか一方が流される。
Referring to FIG. 30,
周辺配線275についても、図25で説明した周辺配線270に関する条件(1),(2)のいずれか一方が満足されるように配置される。
The
したがって、図30に示されるように、内部回路285を、データ書込時に動作しないデータ読出系の回路とすることによって、メモリアレイ10に最近接の周辺配線275からデータ書込時に磁気的ノイズがメモリアレイ10に作用するのを回避することができる。
Therefore, as shown in FIG. 30, by making internal circuit 285 a data read system circuit that does not operate at the time of data writing, magnetic noise is generated from
あるいは、図2に示したビット線ドライブ回路BDVa,BDVbにそれぞれ動作電流を供給するための電流配線をビット線BLに近接した周辺配線として適用することができる。 Alternatively, the current wiring for supplying the operating current to the bit line drive circuits BDVa and BDVb shown in FIG. 2 can be applied as the peripheral wiring close to the bit line BL.
図31を参照して、図2で説明したように、各ビット線の両端には、ビット線ドライブ回路BDVaおよびBDVbがそれぞれ配置される。メモリアレイ10の周辺領域においては、最端のビット線BLmに最近接の周辺配線として、電流配線277aおよび277bが配置される。電流配線277aおよび277bは、ビット線BLと同一方向に沿って配置される。電流配線277aは、その一端を電源電圧Vccと接続され、その他端をビット線ドライブ回路BDVaの各々と接続されている。同様に、電流配線277bは、その一端を電源電圧Vccと接続され、その他端をビット線ドライブ回路BDVbの各々と接続されている。
Referring to FIG. 31, as described in FIG. 2, bit line drive circuits BDVa and BDVb are arranged at both ends of each bit line. In the peripheral region of
このような配置とすることによって、データ書込電流+Iwb,−Iwbは、電流配線277a,277bおよび選択列のビット線を、ビット線ドライブ回路BDVa,BDVbによって折返すように流される。この結果、たとえば、最端のビット線BLmにデータ書込電流+Iwbが流される場合には、電流配線277aに、これと反対方向の動作電流Icが流され、最端のビット線BLmにデータ書込電流−Iwbが流される場合には、電流配線277bに、これと反対方向の動作電流Ic′が流されることになる。
With this arrangement, the data write currents + Iwb and -Iwb are caused to flow so that the
これにより、メモリアレイ10の周辺領域において、最端のビット線BLmおよび最近接の周辺配線をそれぞれ通過する電流の方向を互いに反対方向に設定することができる。この結果、上述した条件(2)が満たされるので、データ書込時において、周辺配線からメモリアレイ10へ作用する磁気的ノイズの悪影響を抑制することが可能となる。
Thereby, in the peripheral region of the
また、ビット線BLと同一方向に設けられる周辺配線について、メモリアレイ10の上部領域または下部領域に設けられる周辺配線に対しても図30および図31と同様の配置ルールを適用することができる。
Further, with respect to the peripheral wiring provided in the same direction as the bit line BL, the same arrangement rule as in FIGS. 30 and 31 can be applied to the peripheral wiring provided in the upper region or the lower region of the
図32および33には、メモリアレイ10の上部領域または下部領域において、ビット線BLj(j:自然数)に最も近接する周辺配線275および278がそれぞれ示される。図32に示された周辺配線275は、内部回路285に対して電源電圧Vccを供給しており、図33に示された周辺配線278は、内部回路285に対して接地電圧Vssを供給している。
32 and 33 show
このような構成において、内部回路285として、上述したように、データ書込時に動作しない回路や、ビット線ドライブ回路BDVa,BDVbを配置することによって、図30および図31に示した周辺配線と同様の効果を得ることができる。
In such a configuration, as described above, as the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 MRAMデバイス、10 メモリアレイ、20 行選択回路、30 列選択回路、50,60 読出/書込制御回路、51,61 ビット線ドライブ部、101,102,101♯,102♯,102d,103d,DTn1,DTN2,DTP1,DTP2 ドライバトランジスタ、110,110♯,111,111♯ 電流源回路、112,112♯,113,113♯ 電流配線、114,114♯ 接地ノード、131,132,WWD ライトドライブ回路、270,272,273,275,278 周辺配線、280,285 内部回路、ADD アドレス信号、ATR アクセストランジスタ、BDVa,BDVb ビット線ドライブ回路、BK バンク、BL ビット線、DRWL ダミーリードワード線、DWWL ダミーライトワード線、GL,GL♯ 接地配線、Iww データ書込電流、MB メモリブロック、MC MTJメモリセル、MWL メインワード線、RWL リードワード線、SD1〜SD3 サブデコード信号(信号線)、TMR トンネル磁気抵抗素子、Vcc 電源電圧、Vss 接地電圧、WWD ライトドライブ回路、WWDd ダミーライトドライブ回路、WWL ライトワード線、ΔIww 磁界キャンセル電流。 1 MRAM device, 10 memory array, 20 row selection circuit, 30 column selection circuit, 50, 60 read / write control circuit, 51, 61 bit line drive unit, 101, 102, 101 #, 102 #, 102d, 103d, DTn1, DTN2, DTP1, DTP2 driver transistor, 110, 110 #, 111, 111 # current source circuit, 112, 112 #, 113, 113 # current wiring, 114, 114 # ground node, 131, 132, WWD write drive circuit 270,272,273,275,278 peripheral wiring, 280,285 internal circuit, ADD address signal, ATR access transistor, BDVa, BDVb bit line drive circuit, BK bank, BL bit line, DRWL dummy read word line, DWWL dummy line Word line, GL, GL # ground wiring, Iww data write current, MB memory block, MC MTJ memory cell, MWL main word line, RWL read word line, SD1-SD3 subdecode signal (signal line), TMR tunnel magnetoresistance Element, Vcc power supply voltage, Vss ground voltage, WWD write drive circuit, WWDd dummy write drive circuit, WWL write word line, ΔIww magnetic field cancellation current.
Claims (7)
前記複数のメモリセルの一部へ選択的にデータ書込磁界を印加するために、データ書込電流の供給を選択的に受ける複数の書込電流配線と、
前記メモリアレイ外部において、前記複数の書込電流配線と同一方向に沿って配置される周辺配線とを備え、
前記周辺配線を流れる電流と、前記複数の書込電流配線のうちの前記周辺配線に最も近接した書込電流配線を流れる電流とは、互いに反対方向である、薄膜磁性体記憶装置。 A memory array in which a plurality of magnetic memory cells each having a magnetic material magnetized in a direction according to stored data are arranged in a matrix;
A plurality of write current wirings selectively receiving supply of a data write current to selectively apply a data write magnetic field to a part of the plurality of memory cells;
Outside the memory array, the peripheral wiring arranged along the same direction as the plurality of write current wiring,
The thin film magnetic memory device, wherein a current flowing through the peripheral wiring and a current flowing through a write current wiring closest to the peripheral wiring among the plurality of write current wirings are in directions opposite to each other.
前記周辺配線は、前記複数の書込電流駆動回路のうちの前記最も近接した書込電流配線に対応する1つと接続されて、前記データ書込電流を通過させる、請求項1に記載の薄膜磁性体記憶装置。 A plurality of write current drive circuits provided corresponding to the plurality of write current wirings, respectively;
2. The thin film magnetic device according to claim 1, wherein the peripheral wiring is connected to one of the plurality of write current driving circuits corresponding to the closest write current wiring to pass the data write current. Body storage device.
前記複数のメモリセルの一部へ選択的にデータ書込磁界を印加するために、データ書込電流の供給を選択的に受ける複数の書込電流配線と、
前記メモリアレイ外部において、前記複数の書込電流配線と同一方向に沿って配置される周辺配線とを備え、
前記周辺配線の接続先は、前記データ書込電流が流れる期間と前記周辺配線を電流が流れる期間とが互いに重複しないように設計される、薄膜磁性体記憶装置。 A memory array in which a plurality of magnetic memory cells each having a magnetic material magnetized in a direction according to stored data are arranged in a matrix;
A plurality of write current wirings selectively receiving supply of a data write current to selectively apply a data write magnetic field to a part of the plurality of memory cells;
Outside the memory array, the peripheral wiring arranged along the same direction as the plurality of write current wiring,
The connection destination of the peripheral wiring is a thin film magnetic memory device designed so that a period during which the data write current flows and a period during which the current flows through the peripheral wiring do not overlap each other.
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