JP5256534B2 - Method for copying data between memory cells of semiconductor memory - Google Patents
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Description
本発明は、半導体メモリのメモリセル間データコピー方法に関する技術である。 The present invention relates to a technique for copying data between memory cells of a semiconductor memory.
近年のSRAM(Static Random
Access Memory)等のメモリは、SoCに搭載されるCMOSプロセス技術が進展し、集積回路の加工寸法(スケーリングサイズ)が縮小され、より高いチップ密度と低いチップコストが実現され、メモリ容量が増大している。このようなスケーリングサイズの縮小は、SRAM等のメモリセルを構成するトランジスタのしきい値電圧のばらつきを拡大し、メモリセルにおける読み出しや書き込みのノイズマージンを低下させ、メモリセル動作を不安定性化し、ビット誤り率(BER;Bit Error Rate)を増大させている。
SRAM (Static Random) in recent years
In the memory such as Access Memory), CMOS process technology mounted on SoC advances, processing dimensions (scaling size) of integrated circuits are reduced, higher chip density and lower chip cost are realized, and memory capacity increases. ing. Such reduction of the scaling size expands the variation in threshold voltage of the transistors constituting the memory cell such as SRAM, reduces the noise margin of reading and writing in the memory cell, destabilizes the memory cell operation, The bit error rate (BER) is increased.
上記状況に鑑みて、本発明者らは、アプリケーションやメモリ状況に応じてメモリセルのビット信頼性を動的に変化させることができ、動作の安定性を確保して低消費電力化および高信頼性化を実現できるメモリを提供することを目的として、1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(1ビット/1セルモード、以下「通常モード」と称する)と、1ビットがn(nは2以上)個のメモリセルを連結して構成されるモード(1ビット/nセルモード、以下「高信頼モード」と称する)とを動的に切り替えることができ、通常モードから高信頼モードに切り替えることにより、1ビットの動作安定性の増大および読出し動作のセル電流の増大(読出し動作の高速化)を行い、またビットエラーの自己修復が行えるといった新規な半導体メモリを既に提案している(特許文献1を参照)。 In view of the above situation, the present inventors can dynamically change the bit reliability of the memory cell according to the application and the memory situation, ensure the stability of the operation, reduce the power consumption and increase the reliability. For the purpose of providing a memory capable of realizing the characterization, a mode in which 1 bit is composed of one memory cell (1 bit / 1 cell mode, hereinafter referred to as “normal mode”) and 1 bit in n ( The mode (1 bit / n cell mode, hereinafter referred to as “high-reliability mode”) configured by linking two or more memory cells can be dynamically switched from the normal mode to the high-reliability mode. By switching to, a new semiconductor that increases the operation stability of 1 bit, increases the cell current of the read operation (speeds up the read operation), and can self-repair bit errors It has already proposed a memory (see Patent Document 1).
かかる提案の半導体メモリの一実施例は、図1に示すように、各々の出力がメモリセルの列に対応して配置される一対のビットラインの各々に至る経路に接続されるクロスカップル接続された一対のインバータと、ビットラインとインバータの出力との間に設けられた一対のスイッチ部と、スイッチ部の導通が制御し得る1本のワードラインとから構成されるメモリセルにおいて、隣接する2つのメモリセルのデータ保持ノード間に、1対のP型MOSトランジスタと、該P型MOSトランジスタが導通するように制御し得る1本のモード制御ラインを追加した構成とされる。 One embodiment of such a proposed semiconductor memory is cross-coupled as shown in FIG. 1, in which each output is connected to a path leading to each of a pair of bit lines arranged corresponding to a column of memory cells. In a memory cell comprising a pair of inverters, a pair of switch portions provided between the bit line and the output of the inverter, and one word line whose conduction can be controlled, two adjacent A pair of P-type MOS transistors and one mode control line capable of controlling the P-type MOS transistors to be conductive are added between data holding nodes of two memory cells.
ここで、図1のメモリセルの回路動作を簡単に説明する。
図1に示すメモリセル(MC01)は、電源電位VVDDAおよび接地電位VGNDAの間に直列に接続されるP型MOSトランジスタ(M00)およびN型MOSトランジスタ(M02)と、電源電位VVDDAおよび接地電位VGNDAの間に直列に接続されるP型MOSトランジスタ(M01)およびN型MOSトランジスタ(M03)とからなるラッチ回路を構成している。メモリセル(MC01)自体は、一般的な6トランジスタの構成のメモリセルである。
メモリセル(MC10)も同様に、電源電位VVDDBおよび接地電位VGNDBの間に直列に接続されるP型MOSトランジスタ(M10)およびN型MOSトランジスタ(M12)と、電源電位VVDDBおよび接地電位VGNDBの間に直列に接続されるP型MOSトランジスタ(M11)およびN型MOSトランジスタ(M13)とからなるラッチ回路を構成している。メモリセル(MC10)自体も、一般的な6トランジスタの構成のメモリセルである。
Here, the circuit operation of the memory cell of FIG. 1 will be briefly described.
A memory cell (MC01) shown in FIG. 1 includes a P-type MOS transistor (M00) and an N-type MOS transistor (M02) connected in series between a power supply potential VVDDA and a ground potential VGNDA, and a power supply potential VVDDA and a ground potential VGNDA. A latch circuit composed of a P-type MOS transistor (M01) and an N-type MOS transistor (M03) connected in series is formed. The memory cell (MC01) itself is a general 6-transistor memory cell.
Similarly, in memory cell (MC10), P-type MOS transistor (M10) and N-type MOS transistor (M12) connected in series between power supply potential VVDDB and ground potential VGNDB, and between power supply potential VVDDB and ground potential VGNDB. A latch circuit including a P-type MOS transistor (M11) and an N-type MOS transistor (M13) connected in series to each other is formed. The memory cell (MC10) itself is a memory cell having a general 6-transistor configuration.
メモリセル(MC01)では、P型MOSトランジスタ(M00)およびN型MOSトランジスタ(M02)のゲート端子は、共にP型MOSトランジスタ(M01)およびN型MOSトランジスタ(M03)のノード(N01)に接続されている。また、P型MOSトランジスタ(M01)およびN型MOSトランジスタ(M03)のゲート端子は、共にP型MOSトランジスタ(M00)およびN型MOSトランジスタ(M02)のノード(N00)に接続されている。このようにM00〜M03のトランジスタはクロスカップル接続されているため、P型MOSトランジスタ(M00,M01)は負荷トランジスタとして動作し、N型MOSトランジスタ(M02,M03)は駆動トランジスタとして動作する。メモリセル(MC10)も同様である。 In the memory cell (MC01), the gate terminals of the P-type MOS transistor (M00) and the N-type MOS transistor (M02) are both connected to the node (N01) of the P-type MOS transistor (M01) and the N-type MOS transistor (M03). Has been. The gate terminals of the P-type MOS transistor (M01) and the N-type MOS transistor (M03) are both connected to the node (N00) of the P-type MOS transistor (M00) and the N-type MOS transistor (M02). Since the transistors M00 to M03 are thus cross-coupled, the P-type MOS transistors (M00, M01) operate as load transistors, and the N-type MOS transistors (M02, M03) operate as drive transistors. The same applies to the memory cell (MC10).
またメモリセル(MC01)は、相補なビットライン(BL,/BL)と、ノード(N00,N01)との間にそれぞれ接続されたN型MOSトランジスタ(M04、M05)のスイッチ部を備える。N型MOSトランジスタ(M04,M05)のゲート端子は、共に共通のワードライン(WLA)に接続されており、N型MOSトランジスタ(M04,M05)のゲート電位はワードライン(WLA)により制御される。すわなち、メモリセル(MC01)においては、P型MOSトランジスタ(M00,M01)を負荷トランジスタとし、N型MOSトランジスタ(M02,M03)を駆動トランジスタし、N型MOSトランジスタ(M04,M05)をスイッチ部として動作するのである。
また、メモリセル(MC10)も、相補なビットライン(BL,/BL)と、ノード(N10,N11)との間にそれぞれ接続されたN型MOSトランジスタ(M14、M15)のスイッチ部を備える。N型MOSトランジスタ(M14,M15)のゲート端子は、共に共通のワードライン(WLA)に接続されており、N型MOSトランジスタ(M14,M15)のゲート電位はワードライン(WLA)により制御される。
The memory cell (MC01) includes a switch portion of N-type MOS transistors (M04, M05) connected between the complementary bit lines (BL, / BL) and the nodes (N00, N01). The gate terminals of the N-type MOS transistors (M04, M05) are both connected to a common word line (WLA), and the gate potential of the N-type MOS transistors (M04, M05) is controlled by the word line (WLA). . That is, in the memory cell (MC01), the P-type MOS transistors (M00, M01) are used as load transistors, the N-type MOS transistors (M02, M03) are driven transistors, and the N-type MOS transistors (M04, M05) are used. It operates as a switch unit.
The memory cell (MC10) also includes a switch unit of N-type MOS transistors (M14, M15) connected between the complementary bit lines (BL, / BL) and the nodes (N10, N11). The gate terminals of the N-type MOS transistors (M14, M15) are both connected to a common word line (WLA), and the gate potential of the N-type MOS transistors (M14, M15) is controlled by the word line (WLA). .
そして、メモリセル(MC01,MC10)のデータ保持ノード間(N00とN10の間、N01とN11の間)に、モード制御スイッチ部となる1対のP型MOSトランジスタ(M20、M21)が設けられ、このP型MOSトランジスタ(M20、M21)の導通を制御する1本のモード制御ライン(/CTRL)が設けられている。 A pair of P-type MOS transistors (M20, M21) serving as a mode control switch unit are provided between the data holding nodes (between N00 and N10, between N01 and N11) of the memory cells (MC01, MC10). One mode control line (/ CTRL) for controlling the conduction of the P-type MOS transistors (M20, M21) is provided.
以上のような回路構成のメモリセルでは、1ビットのデータをメモリセル(MC01)に記憶する場合と、1ビットのデータをメモリセル(MC01)とメモリセル(MC10)の2つのメモリセルに記憶する場合とを、モード制御ライン(/CTRL)を用いて、使い分けることが可能である。上記回路構成のメモリセルは、1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(通常モード)と、1ビットが2個のメモリセルを連結して構成されるモード(高信頼モード)の2つの状態を有し、アプリケーションやメモリ状況に応じてメモリセルのビット信頼性を動的に変化させることができ、動作の安定性を確保して低消費電力化および高信頼性化を実現する。この通常モードから高信頼モードに切り替えることによって、1ビットの動作安定性の増大および読出し動作のセル電流の増大(読出し動作の高速化)を図ることができ、またビットエラーの自己修復が行える。 In the memory cell having the circuit configuration as described above, 1-bit data is stored in the memory cell (MC01) and 1-bit data is stored in the two memory cells, the memory cell (MC01) and the memory cell (MC10). The mode control line (/ CTRL) can be used properly. The memory cell having the above circuit configuration has two modes: a mode in which 1 bit is constituted by one memory cell (normal mode) and a mode in which 1 bit is constituted by connecting two memory cells (high reliability mode). Therefore, the bit reliability of the memory cell can be dynamically changed according to the application and the memory condition, and the operation stability is ensured to realize low power consumption and high reliability. By switching from the normal mode to the high reliability mode, it is possible to increase the operation stability of 1 bit, increase the cell current of the read operation (speed up the read operation), and perform self-repair of bit errors.
この通常モードと高信頼モードといった動作モードは、図2に示すように、メモリセルブロック毎に動的に変化させることが可能である。通常モードから高信頼モードに切り替える際は、対となっているメモリセル(MC01,MC10)に同一のデータを記憶させる必要がある。このため、通常モードから高信頼モードにモードを切り替えるメモリセルブロックにおいては、ブロック内の全てのメモリセル間のデータコピーを行う必要がある。 The operation modes such as the normal mode and the high reliability mode can be dynamically changed for each memory cell block as shown in FIG. When switching from the normal mode to the high reliability mode, it is necessary to store the same data in the paired memory cells (MC01, MC10). For this reason, in the memory cell block whose mode is switched from the normal mode to the high reliability mode, it is necessary to copy data between all the memory cells in the block.
上述したように、提案中の半導体メモリでは、通常モードから高信頼モードに移行する際に、対となっているメモリセルに同一のデータを記憶させる必要がある。しかし、メモリブロック内の全てのメモリセルに対して、データを書き込む方法では、長いサイクルタイムが必要になるといった問題がある。 As described above, in the proposed semiconductor memory, it is necessary to store the same data in the paired memory cells when shifting from the normal mode to the high reliability mode. However, the method of writing data to all the memory cells in the memory block has a problem that a long cycle time is required.
上記状況に鑑みて、本発明は、メモリセルのビット信頼性QoB(Quality of Bit)を動的に変化させることができる提案中の半導体メモリにおいて、通常モードから高信頼モードへの移行を、高速、かつ、低電圧動作で行えるメモリセル間の一括データコピー方法を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention provides a high-speed transition from the normal mode to the high-reliability mode in the proposed semiconductor memory capable of dynamically changing the bit reliability QoB (Quality of Bit) of the memory cell. An object of the present invention is to provide a batch data copy method between memory cells that can be operated at a low voltage.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点のメモリセル間のデータコピー方法は、 各々の出力がメモリセルの列に対応して配置される一対のビットラインの各々に至る経路に接続されるクロスカップル接続された一対のインバータと、ビットラインとインバータの出力との間に設けられた一対のスイッチ部と、スイッチ部の導通を制御する1本のワードラインと、から構成される1ビットのメモリセルと、隣接するメモリセルのデータ保持ノード間にモード制御スイッチ部と、該モード制御スイッチ部の導通を制御する1本のモード制御ラインと、を備え、1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(1ビット/1セルモード;通常モード)と、1ビットがn(nは2以上)個のメモリセルを連結して構成されるモード(1ビット/nセルモード;高信頼モード)とを、モード制御ラインを用いて動的に切り替えできる半導体メモリにおいて、1ビット/1セルモード(通常モード)から1ビット/nセルモード(高信頼モード)へとモード切り換えの際に、コピー元のメモリセル(コピー元セル)からコピー先のメモリセル(コピー先セル)へ保持データを転送する方法であって、
1−1)一対のビットラインの状態をハイレベルに、かつ、コピー先セルのワードラインの状態をハイレベルに、かつ、コピー先セルのグランドラインを電源電位にするステップと、
1−2)コピー先セルのワードラインの状態をローレベルにするステップと、
1−3)モード制御ラインを制御して、モード制御スイッチ部を導通させるステップと、
1−4)コピー先セルのグランドラインをグランド電位に戻すステップと、
から構成される。
In order to achieve the above object, a data copy method between memory cells according to a first aspect of the present invention is such that each output is connected to a path leading to each of a pair of bit lines arranged corresponding to a column of memory cells. 1 composed of a pair of cross-coupled inverters, a pair of switch units provided between the bit line and the output of the inverter, and one word line for controlling conduction of the switch units 1 bit memory comprising: a bit memory cell; a mode control switch unit between data holding nodes of adjacent memory cells; and one mode control line for controlling conduction of the mode control switch unit. A mode consisting of cells (1 bit / 1 cell mode; normal mode) and a mode consisting of n memory cells (where n is 2 or more) (1 bit) / N cell mode (high reliability mode) can be dynamically switched using a mode control line from a 1 bit / 1 cell mode (normal mode) to a 1 bit / n cell mode (high reliability mode). When the mode is switched, the holding data is transferred from the copy source memory cell (copy source cell) to the copy destination memory cell (copy destination cell).
1-1) setting a pair of bit lines to a high level, a word line state of a copy destination cell to a high level, and setting a ground line of the copy destination cell to a power supply potential;
1-2) setting the state of the word line of the copy destination cell to low level;
1-3) controlling the mode control line to turn on the mode control switch unit;
1-4) returning the ground line of the copy destination cell to the ground potential;
Consists of
上記1−1)〜1−4)のステップによれば、通常モードから高信頼モードに切り替えるメモリセルブロックにおいて、メモリセル間の一括データコピーを、短いサイクルで高速に行え、かつ低電圧動作で行える。 According to the above steps 1-1) to 1-4), in the memory cell block to be switched from the normal mode to the high reliability mode, batch data copy between the memory cells can be performed at high speed in a short cycle, and at low voltage operation. Yes.
また、本発明の第2の観点のメモリセル間のデータコピー方法は、各々の出力がメモリセルの列に対応して配置される一対のビットラインの各々に至る経路に接続されるクロスカップル接続された一対のインバータと、ビットラインとインバータの出力との間に設けられた一対のスイッチ部と、スイッチ部の導通を制御する1本のワードラインと、から構成される1ビットのメモリセルと、隣接するメモリセルのデータ保持ノード間にモード制御スイッチ部と、該モード制御スイッチ部の導通を制御する1本のモード制御ラインと、を備え、1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(1ビット/1セルモード;通常モード)と、1ビットがn(nは2以上)個のメモリセルを連結して構成されるモード(1ビット/nセルモード;高信頼モード)とを、モード制御ラインを用いて動的に切り替えできる半導体メモリにおいて、1ビット/1セルモード(通常モード)から1ビット/nセルモード(高信頼モード)へとモード切り換えの際に、コピー元のメモリセル(コピー元セル)からコピー先のメモリセル(コピー先セル)へ保持データを転送する方法であって、
2−1)一対のビットラインの状態をローレベルに、かつ、コピー先セルのワードラインの状態をハイレベルに、かつ、コピー先セルの電源ラインをグランド電位にするステップと、
2−2)コピー先セルのワードラインの状態をローレベルにするステップと、
2−3)モード制御ラインを制御して、モード制御スイッチ部を導通させるステップと、
2−4)コピー先セルの電源ラインを電源電位に戻すステップと、
から構成される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a data copy method between memory cells, in which each output is connected to a path leading to each of a pair of bit lines arranged corresponding to a column of memory cells. A 1-bit memory cell comprising a pair of inverters, a pair of switch units provided between the bit line and the output of the inverter, and one word line for controlling conduction of the switch units; A mode control switch unit between data holding nodes of adjacent memory cells, and one mode control line for controlling conduction of the mode control switch unit, each bit being composed of one memory cell Mode (1 bit / 1 cell mode; normal mode) and a mode in which 1 bit consists of n (n is 2 or more) memory cells (1 bit / n cell mode; high In the semiconductor memory that can be dynamically switched using the mode control line, the mode is switched from the 1-bit / 1-cell mode (normal mode) to the 1-bit / n-cell mode (high reliability mode). A method of transferring held data from a copy source memory cell (copy source cell) to a copy destination memory cell (copy destination cell),
2-1) setting the state of the pair of bit lines to low level, setting the state of the word line of the copy destination cell to high level, and setting the power line of the copy destination cell to the ground potential;
2-2) setting the state of the word line of the copy destination cell to low level;
2-3) controlling the mode control line to turn on the mode control switch;
2-4) returning the power supply line of the copy destination cell to the power supply potential;
Consists of
上記2−1)〜2−4)のステップによれば、通常モードから高信頼モードに切り替えるメモリセルブロックにおいて、メモリセル間の一括データコピーを、短いサイクルで高速に行え、かつ低電圧動作で行える。また、第2の観点のメモリセル間のデータコピー方法は、第1の観点のメモリセル間のデータコピー方法と比べて、上記2−3)のステップのモード制御スイッチ部が導通する直前まで、コピー先セルの内部状態がより不安定となり、すなわち、コピー先セルの保持データが全てローレベルとなることから、データコピーのビット誤り率(BER)を低減できる。 According to the above steps 2-1) to 2-4), in the memory cell block to be switched from the normal mode to the high reliability mode, batch data copy between the memory cells can be performed at high speed in a short cycle, and at low voltage operation. Yes. Further, the data copy method between the memory cells of the second aspect is compared with the data copy method between the memory cells of the first aspect until immediately before the mode control switch unit in the step 2-3) becomes conductive. Since the internal state of the copy destination cell becomes more unstable, that is, all the data held in the copy destination cell is at a low level, the bit error rate (BER) of data copy can be reduced.
ここで、モード制御スイッチ部がP型MOSトランジスタで構成される場合、コピー先セルの電源ラインを制御する第2の観点のメモリセル間のデータコピー方法を用いる方が好ましい。
モード制御スイッチ部がP型MOSトランジスタで構成される場合、コピー先セルのグランドラインを制御する第1の観点よりも、コピー先セルの電源ラインを制御する第2の観点の方が、データコピーのビット誤り率(BER)をより低減でき、また、より低い動作電圧で動作できるからである。
Here, when the mode control switch unit is configured by a P-type MOS transistor, it is preferable to use the data copy method between memory cells according to the second aspect of controlling the power supply line of the copy destination cell.
When the mode control switch unit is composed of P-type MOS transistors, the second aspect of controlling the power supply line of the copy destination cell is more data copy than the first aspect of controlling the ground line of the copy destination cell. This is because the bit error rate (BER) can be further reduced, and it is possible to operate at a lower operating voltage.
また、モード制御スイッチ部は、N型MOSトランジスタで構成されるのが好ましい。
モード制御スイッチ部がN型MOSトランジスタで構成される場合は、コピー先セルのグランドラインを制御する第1の観点、コピー先セルの電源ラインを制御する第2の観点、共に、データコピーのビット誤り率(BER)をより低減でき、また、より低い動作電圧で動作できるからである。
The mode control switch section is preferably composed of an N-type MOS transistor.
When the mode control switch is composed of an N-type MOS transistor, both the first viewpoint for controlling the ground line of the copy destination cell and the second viewpoint for controlling the power supply line of the copy destination cell are both data copy bits. This is because the error rate (BER) can be further reduced and the operation can be performed at a lower operating voltage.
本発明のメモリセル間の一括データコピー方法によれば、メモリセルのビット信頼性QoBを動的に変化させ得る提案中の半導体メモリにおいて、通常モードから高信頼モードへの移行時間を大幅に短縮することができ、また、動作下限電圧を1つのメモリセル(6トランジスタ構成)よりも下げることができる。 According to the batch data copy method between memory cells of the present invention, the transition time from the normal mode to the high reliability mode is significantly shortened in the proposed semiconductor memory capable of dynamically changing the bit reliability QoB of the memory cells. In addition, the operation lower limit voltage can be lower than that of one memory cell (6-transistor configuration).
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following examples and illustrated examples, and various changes and modifications can be made.
図3は、本実施例1と後述する実施例2のメモリセルの回路構成図である。
実施例1では、6トランジスタで構成される1ビットのメモリセルのペア(MC01,MC10)のデータ保持ノード間に、モード制御スイッチ部として1対のP型MOSトランジスタ(M20,M21)と、このP型MOSトランジスタの導通を制御する1本のモード制御ライン(/CTRL)とを設けた半導体メモリにおいて、1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(通常モード)から1ビットが2個のメモリセルで構成されるモード(高信頼モード)へ高速に移行するメモリセル間の一括データコピー方法を以下に説明する。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of memory cells of the first embodiment and a second embodiment described later.
In the first embodiment, a pair of P-type MOS transistors (M20, M21) are provided as a mode control switch unit between the data holding nodes of a pair of 1-bit memory cells (MC01, MC10) composed of 6 transistors. In a semiconductor memory provided with one mode control line (/ CTRL) for controlling the conduction of a P-type MOS transistor, two bits from a mode (normal mode) in which one bit is composed of one memory cell A method of batch data copying between memory cells that makes a high-speed transition to a mode (high-reliability mode) constituted by the memory cells will be described below.
図4−1〜図4−4は、本実施例1のメモリセル間の一括データコピー方法におけるステップ毎の回路状態の説明図である。図4−1〜図4−4において、メモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データをメモリセル(MC10)へデータコピーして、メモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データとメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データを同一にするものとする。
通常モードの時は、1ビットが1個のメモリセル(MC01)で構成される。メモリセル(MC01)のビット情報は、ノードm0が“H”で、ノードm1が“L”である。
通常モードから高信頼モードに移行した場合、1ビットが2個のメモリセル(MC01,MC10)で構成される。すなわち、通常モードから高信頼モードに移行する場合に、メモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データとメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データを同一にすべく、メモリセル(MC01)の保持データをメモリセル(MC10)へデータコピーする必要がある。
4A to 4D are explanatory diagrams of circuit states for each step in the batch data copying method between memory cells according to the first embodiment. 4A to 4D, the data held in the node (m0, m1) of the memory cell (MC01) is copied to the memory cell (MC10), and the node (m0, m1) of the memory cell (MC01) is copied. And the data held in the nodes (n0, n1) of the memory cell (MC10) are the same.
In the normal mode, one bit is composed of one memory cell (MC01). In the bit information of the memory cell (MC01), the node m0 is “H” and the node m1 is “L”.
When shifting from the normal mode to the high-reliability mode, one bit is composed of two memory cells (MC01, MC10). That is, when shifting from the normal mode to the high reliability mode, the data held in the node (m0, m1) of the memory cell (MC01) and the data held in the node (n0, n1) of the memory cell (MC10) should be the same. The data held in the memory cell (MC01) needs to be copied to the memory cell (MC10).
データコピーの方法としては、コピー先のメモリセル(MC10)のグランドライン(VVGDB)と電源ライン(VVDDB)を制御する2通りの方法がある。本実施例1では、グランドライン(VGNDB)を制御する方法について、データコピーの手順を説明する。 As data copy methods, there are two methods for controlling the ground line (VVGDB) and the power supply line (VVDDB) of the memory cell (MC10) of the copy destination. In the first embodiment, a data copy procedure will be described as a method for controlling the ground line (VGNDB).
先ず、図4−1に示すように、一対のビットライン(BL,/BL)の状態をハイレベル(“H”)に、かつ、コピー先のメモリセル(MC10)のワードライン(WLB)の状態をハイレベル(“H”)に、かつ、コピー先のメモリセル(MC10)のグランドライン(VGNDB)を電源電位(“VDD”)にする(第1ステップ)。 First, as shown in FIG. 4A, the state of the pair of bit lines (BL, / BL) is set to the high level ("H"), and the word line (WLB) of the copy destination memory cell (MC10). The state is set to the high level (“H”), and the ground line (VGNDB) of the copy destination memory cell (MC10) is set to the power supply potential (“VDD”) (first step).
次に、図4−2に示すように、コピー先のメモリセル(MC10)のワードライン(WLB)の状態をローレベル(“L”)にする(第2ステップ)。 Next, as shown in FIG. 4B, the state of the word line (WLB) of the copy destination memory cell (MC10) is set to the low level (“L”) (second step).
次に、図4−3に示すように、コピー元のメモリセル(MC01)とコピー先のメモリセル(MC10)との間を接続しているP型MOSトランジスタ(M20,M21)の導通制御するモード制御ライン(/CTRL)をローレベル(“L”)にして、P型MOSトランジスタ(M20,M21)を導通させ、コピー元のメモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データをコピー先のメモリセル(MC10)へデータ転送する(第3ステップ)。 Next, as shown in FIG. 4C, the conduction control of the P-type MOS transistors (M20, M21) connecting the copy source memory cell (MC01) and the copy destination memory cell (MC10) is performed. The mode control line (/ CTRL) is set to the low level (“L”), the P-type MOS transistors (M20, M21) are turned on, and the data held in the nodes (m0, m1) of the copy source memory cell (MC01) is stored. Data is transferred to the copy destination memory cell (MC10) (third step).
最後に、図4−4に示すように、コピー先のメモリセル(MC10)のグランドライン(VGNDB)を再びグランド電位(“GND”)の状態に戻す(第4ステップ)。
これにより、メモリセル(MC01)の保持データをメモリセル(MC10)へデータコピーする処理が完了する。
Finally, as shown in FIG. 4-4, the ground line (VGNDB) of the copy destination memory cell (MC10) is again returned to the ground potential (“GND”) state (fourth step).
This completes the process of copying the data held in the memory cell (MC01) to the memory cell (MC10).
図5は、本実施例1の上記第1ステップから第4ステップにおけるメモリセルの保持データの波形を示したものである。上段の波形は、ワードライン(WLB),モード制御ライン(CTRL),コピー先メモリセルのグランドライン(VGNDB)の信号波形を示している。また、中段の波形は、コピー元のメモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データの信号波形を示している。また、下段の波形は、コピーによってデータを書き換えられる側のコピー先のメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データの信号波形を示している。
図5に示されるように、上記第3ステップで、モード制御ライン(CTRL)がローレベル(“L”)になるタイミングで、コピー先のメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データが書き換えられている。
FIG. 5 shows waveforms of data held in the memory cells in the first to fourth steps of the first embodiment. The upper waveform shows the signal waveform of the word line (WLB), the mode control line (CTRL), and the ground line (VGNDB) of the copy destination memory cell. The middle waveform shows the waveform of the data held in the nodes (m0, m1) of the copy source memory cell (MC01). The lower waveform shows the signal waveform of the data held in the node (n0, n1) of the copy destination memory cell (MC10) on the data rewrite side by copying.
As shown in FIG. 5, the node (n0, n1) of the copy destination memory cell (MC10) is held at the timing when the mode control line (CTRL) becomes low level (“L”) in the third step. Data has been rewritten.
本実施例1のメモリセル間のデータコピー方法を用いることによって、グランドライン(VGND)を共有するメモリセルブロック内の全データを数サイクルでコピーすることが可能となり、通常モードから高信頼性モードへの移行時間を大幅に短縮することが可能となる。
また、後述するように、本実施例1のメモリセル間のデータコピー方法におけるコピー動作時のビット誤り率(BER)は、0.5(V)以下であり、従来の6トランジスタ構成のメモリセルのコピー動作と比較して動作下限電圧が更に向上できている。
By using the data copy method between the memory cells of the first embodiment, it becomes possible to copy all the data in the memory cell block sharing the ground line (VGND) in several cycles, and from the normal mode to the high reliability mode. It becomes possible to greatly shorten the transition time to.
Further, as will be described later, the bit error rate (BER) during the copy operation in the data copy method between the memory cells of the first embodiment is 0.5 (V) or less, and the conventional memory cell having a 6-transistor configuration Compared with the copy operation, the operation lower limit voltage can be further improved.
次に、実施例2では、実施例1と同様に、6トランジスタで構成される1ビットのメモリセルのペア(MC01,MC10)のデータ保持ノード間に、モード制御スイッチ部として1対のP型MOSトランジスタ(M20,M21)と、このP型MOSトランジスタの導通を制御する1本のモード制御ライン(/CTRL)とを設けた半導体メモリにおいて、1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(通常モード)から1ビットが2個のメモリセルで構成されるモード(高信頼モード)へ高速に移行するメモリセル間の一括データコピー方法を以下に説明する。
実施例1はグランドライン(VGNDB)を制御する方法であったのに対して、実施例2では電源ライン(VVDDB)を制御する方法でデータコピーを行う。
Next, in the second embodiment, as in the first embodiment, a pair of P-types as a mode control switch unit is provided between data holding nodes of a pair of 1-bit memory cells (MC01, MC10) including six transistors. In a semiconductor memory provided with MOS transistors (M20, M21) and one mode control line (/ CTRL) for controlling the conduction of the P-type MOS transistor, a mode in which one bit is composed of one memory cell A method of batch data copying between memory cells that makes a high-speed transition from a (normal mode) to a mode (high reliability mode) in which one bit is composed of two memory cells will be described below.
The first embodiment is a method for controlling the ground line (VGNDB), whereas the second embodiment performs data copying by a method for controlling the power supply line (VVDDB).
先ず、図6−1に示すように、一対のビットライン(BL,/BL)の状態をローレベル(“L”)に、かつ、コピー先のメモリセル(MC10)のワードライン(WLB)の状態をハイレベル(“H”)に、かつ、コピー先のメモリセル(MC10)の電源ライン(VVDDB)をグランド電位(“GND”)にする(第1ステップ)。 First, as shown in FIG. 6A, the state of the pair of bit lines (BL, / BL) is set to the low level (“L”) and the word line (WLB) of the copy destination memory cell (MC10). The state is set to the high level (“H”), and the power supply line (VVDDB) of the copy destination memory cell (MC10) is set to the ground potential (“GND”) (first step).
次に、図6−2に示すように、コピー先のメモリセル(MC10)のワードライン(WLB)の状態をローレベル(“L”)にする(第2ステップ)。 Next, as shown in FIG. 6B, the state of the word line (WLB) of the copy destination memory cell (MC10) is set to the low level (“L”) (second step).
次に、図6−3に示すように、コピー元のメモリセル(MC01)とコピー先のメモリセル(MC10)との間を接続しているP型MOSトランジスタ(M20,M21)の導通制御するモード制御ライン(/CTRL)をローレベル(“L”)にして、P型MOSトランジスタ(M20,M21)を導通させ、コピー元のメモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データをコピー先のメモリセル(MC10)へデータ転送する(第3ステップ)。 Next, as shown in FIG. 6C, the conduction control of the P-type MOS transistors (M20, M21) connecting the copy source memory cell (MC01) and the copy destination memory cell (MC10) is performed. The mode control line (/ CTRL) is set to the low level (“L”), the P-type MOS transistors (M20, M21) are turned on, and the data held in the nodes (m0, m1) of the copy source memory cell (MC01) is stored. Data is transferred to the copy destination memory cell (MC10) (third step).
最後に、図6−4に示すように、コピー先のメモリセル(MC10)の電源ライン(VVDDB)を再び電源電位(“VDD”)の状態に戻す(第4ステップ)。
これにより、メモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データをメモリセル(MC10)へデータコピーする処理が完了する。
Finally, as shown in FIG. 6-4, the power supply line (VVDDB) of the copy destination memory cell (MC10) is returned to the power supply potential (“VDD”) state (fourth step).
This completes the process of copying the data held in the nodes (m0, m1) of the memory cell (MC01) to the memory cell (MC10).
図7は、本実施例2の上記第1ステップから第4ステップにおけるメモリセルの保持データの波形を示したものである。上段の波形は、ワードライン(WLB),モード制御ライン(CTRL),コピー先メモリセルの電源ライン(VVDDB)の信号波形を示している。また、中段の波形は、コピー元のメモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データの信号波形を示している。また、下段の波形は、コピーによってデータを書き換えられる側のコピー先のメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データの信号波形を示している。
図7に示されるように、上記第3ステップで、モード制御ライン(CTRL)がローレベル(“L”)になるタイミングで、コピー先のメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データが書き換えられている。
また、図7に示されるように、モード制御ライン(CTRL)がローレベル(“L”)になるタイミング直前まで、コピー先のメモリセルの内部状態がより不安定となり、すなわち、コピー先のメモリセルの保持データが全てローレベルとなることから、データコピーのビット誤り率(BER)を低減できる。
FIG. 7 shows waveforms of data held in the memory cells in the first step to the fourth step of the second embodiment. The upper waveform shows the signal waveform of the word line (WLB), the mode control line (CTRL), and the power supply line (VVDDB) of the copy destination memory cell. The middle waveform shows the waveform of the data held in the nodes (m0, m1) of the copy source memory cell (MC01). The lower waveform shows the signal waveform of the data held in the node (n0, n1) of the copy destination memory cell (MC10) on the data rewrite side by copying.
As shown in FIG. 7, in the third step, the node (n0, n1) of the copy destination memory cell (MC10) is held at the timing when the mode control line (CTRL) becomes low level (“L”). Data has been rewritten.
Further, as shown in FIG. 7, until immediately before the timing when the mode control line (CTRL) becomes low level (“L”), the internal state of the copy destination memory cell becomes more unstable, that is, the copy destination memory. Since all the data held in the cell is at a low level, the bit error rate (BER) of data copy can be reduced.
本実施例2のメモリセル間のデータコピー方法を用いることによって、電源ライン(VVDD)を共有するメモリセルブロック内の全データを数サイクルでコピーすることが可能となり、通常モードから高信頼性モードへの移行時間を大幅に短縮することが可能となる。
また、後述するように、本実施例2のメモリセル間のデータコピー方法におけるコピー動作時のビット誤り率(BER)は、0.5(V)以下であり、従来の6トランジスタ構成のメモリセルのコピー動作と比較して動作下限電圧が更に向上できている。
By using the data copy method between the memory cells of the second embodiment, it becomes possible to copy all the data in the memory cell block sharing the power supply line (VVDD) in several cycles, from the normal mode to the high reliability mode. It becomes possible to greatly shorten the transition time to.
Further, as will be described later, the bit error rate (BER) during the copy operation in the data copy method between the memory cells of the second embodiment is 0.5 (V) or less, and the conventional memory cell having a 6-transistor configuration Compared with the copy operation, the operation lower limit voltage can be further improved.
次に、図8は、本実施例3と後述する実施例4のメモリセルの回路構成図である。
実施例3では、6トランジスタで構成される1ビットのメモリセルのペア(MC01,MC10)のデータ保持ノード間に、モード制御スイッチ部として1対のN型MOSトランジスタ(M20,M21)と、このN型MOSトランジスタの導通を制御する1本のモード制御ラインとを設けた半導体メモリにおいて、1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(通常モード)から1ビットが2個のメモリセルで構成されるモード(高信頼モード)へ高速に移行するメモリセル間の一括データコピー方法を以下に説明する。
Next, FIG. 8 is a circuit configuration diagram of the memory cell of the third embodiment and a fourth embodiment described later.
In the third embodiment, a pair of N-type MOS transistors (M20, M21) are provided as a mode control switch unit between the data holding nodes of a pair of 1-bit memory cells (MC01, MC10) composed of 6 transistors. In a semiconductor memory provided with one mode control line for controlling conduction of an N-type MOS transistor, a mode in which one bit is composed of one memory cell (normal mode) and a memory in which one bit is two A batch data copy method between memory cells that shifts to a configured mode (high reliability mode) at high speed will be described below.
図9−1〜図9−4は、本実施例3のメモリセル間の一括データコピー方法におけるステップ毎の回路状態の説明図である。図9−1〜図9−4において、メモリセル(MC01)ノード(m0,m1)の保持データをメモリセル(MC10)へデータコピーして、メモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データとメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データを同一にするものとする。
通常モードの時は、1ビットが1個のメモリセル(MC01)で構成される。メモリセル(MC01)のビット情報は、ノード(m0,m1)の保持データである。
通常モードから高信頼モードに移行した場合、1ビットが2個のメモリセル(MC01,MC10)で構成される。すなわち、通常モードから高信頼モードに移行する場合に、メモリセル(MC01)の保持データ(m0,m1)とメモリセル(MC10)の保持データ(n0,n1)を同一にすべく、メモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データをメモリセル(MC10)へデータコピーする必要がある。
9A to 9D are explanatory diagrams of circuit states for each step in the batch data copy method between memory cells according to the third embodiment. 9A to 9D, data held in the memory cell (MC01) node (m0, m1) is copied to the memory cell (MC10), and the data stored in the node (m0, m1) of the memory cell (MC01) is copied. Assume that the retained data and the retained data of the node (n0, n1) of the memory cell (MC10) are the same.
In the normal mode, one bit is composed of one memory cell (MC01). Bit information of the memory cell (MC01) is retained data of the node (m0, m1).
When shifting from the normal mode to the high-reliability mode, one bit is composed of two memory cells (MC01, MC10). That is, when shifting from the normal mode to the high-reliability mode, the memory cell (MC0) holds data (m0, m1) and the memory cell (MC10) hold data (n0, n1) to be the same. The data held in the node (m0, m1) of MC01) needs to be copied to the memory cell (MC10).
データコピーの方法としては、コピー先のメモリセル(MC10)のグランドライン(VVGDB)と電源ライン(VVDDB)を制御する2通りの方法がある。本実施例3では、グランドライン(VVGDB)を制御する方法について、データコピーの手順を説明する。 As data copy methods, there are two methods for controlling the ground line (VVGDB) and the power supply line (VVDDB) of the memory cell (MC10) of the copy destination. In the third embodiment, a data copy procedure will be described as a method for controlling the ground line (VVGDB).
先ず、図9−1に示すように、一対のビットライン(BL,/BL)の状態をハイレベル(“H”)に、かつ、コピー先のメモリセル(MC10)のワードライン(WLB)の状態をハイレベル(“H”)に、かつ、コピー先のメモリセル(MC10)のグランドライン(VGNDB)を電源電位(“VDD”)にする(第1ステップ)。 First, as shown in FIG. 9A, the state of the pair of bit lines (BL, / BL) is set to the high level (“H”), and the word line (WLB) of the copy destination memory cell (MC10). The state is set to the high level (“H”), and the ground line (VGNDB) of the copy destination memory cell (MC10) is set to the power supply potential (“VDD”) (first step).
次に、図9−2に示すように、コピー先のメモリセル(MC10)のワードライン(WLB)の状態をローレベル(“L”)にする(第2ステップ)。 Next, as shown in FIG. 9B, the state of the word line (WLB) of the copy destination memory cell (MC10) is set to the low level (“L”) (second step).
次に、図9−3に示すように、コピー元のメモリセル(MC01)とコピー先のメモリセル(MC10)との間を接続しているN型MOSトランジスタ(M20,M21)の導通制御するモード制御ライン(CTRL)をハイレベル(“H”)にして、N型MOSトランジスタ(M20,M21)を導通させ、コピー元のメモリセル(MC01)の保持データ(m0,m1)をコピー先のメモリセル(MC10)へデータ転送する(第3ステップ)。 Next, as shown in FIG. 9C, the conduction control of the N-type MOS transistors (M20, M21) connecting the copy source memory cell (MC01) and the copy destination memory cell (MC10) is performed. The mode control line (CTRL) is set to a high level (“H”), the N-type MOS transistors (M20, M21) are turned on, and the data (m0, m1) held in the copy source memory cell (MC01) is transferred to the copy destination. Data is transferred to the memory cell (MC10) (third step).
最後に、図9−4に示すように、コピー先のメモリセル(MC10)のグランドライン(VGNDB)を再びグランド電位(“GND”)の状態に戻す(第4ステップ)。
これにより、メモリセル(MC01)の保持データ(m0,m1)をメモリセル(MC10)へデータコピーする処理が完了する。
Finally, as shown in FIG. 9-4, the ground line (VGNDB) of the copy destination memory cell (MC10) is again returned to the ground potential (“GND”) state (fourth step).
This completes the process of copying the data (m0, m1) held in the memory cell (MC01) to the memory cell (MC10).
図10は、本実施例3の上記第1ステップから第4ステップにおけるメモリセルの保持データの波形を示したものである。上段の波形は、ワードライン(WLB),モード制御ライン(CTRL),コピー先メモリセルのグランドライン(VGNDB)の信号波形を示している。また、中段の波形は、コピー元のメモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データの信号波形を示している。また、下段の波形は、コピーによってデータを書き換えられる側のコピー先のメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データの信号波形を示している。
図10に示されるように、上記第3ステップで、モード制御ライン(CTRL)がハイレベル(“H”)になるタイミングで、コピー先のメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データが書き換えられている。
FIG. 10 shows waveforms of data held in the memory cells in the first step to the fourth step of the third embodiment. The upper waveform shows the signal waveform of the word line (WLB), the mode control line (CTRL), and the ground line (VGNDB) of the copy destination memory cell. The middle waveform shows the waveform of the data held in the nodes (m0, m1) of the copy source memory cell (MC01). The lower waveform shows the signal waveform of the data held in the node (n0, n1) of the copy destination memory cell (MC10) on the data rewrite side by copying.
As shown in FIG. 10, in the third step, the node (n0, n1) of the copy destination memory cell (MC10) is held at the timing when the mode control line (CTRL) becomes high level (“H”). Data has been rewritten.
本実施例3のメモリセル間のデータコピー方法を用いることによって、グランドライン(VGND)を共有するメモリセルブロック内の全データを数サイクルでコピーすることが可能となり、通常モードから高信頼性モードへの移行時間を大幅に短縮することが可能となる。
また、後述するように、本実施例3のメモリセル間のデータコピー方法におけるコピー動作時のビット誤り率(BER)は、0.5(V)以下であり、従来の6トランジスタ構成のメモリセルのコピー動作と比較して動作下限電圧が更に向上できている。
By using the data copy method between the memory cells of the third embodiment, it becomes possible to copy all the data in the memory cell block sharing the ground line (VGND) in several cycles, from the normal mode to the high reliability mode. It becomes possible to greatly shorten the transition time to.
Further, as will be described later, the bit error rate (BER) during the copy operation in the data copy method between the memory cells of the third embodiment is 0.5 (V) or less, and the conventional memory cell having a 6-transistor configuration Compared with the copy operation, the operation lower limit voltage can be further improved.
次に、実施例4では、実施例3と同様に、6トランジスタで構成される1ビットのメモリセルのペア(MC01,MC10)のデータ保持ノード間に、モード制御スイッチ部として1対のN型MOSトランジスタ(M20,M21)と、このN型MOSトランジスタの導通を制御する1本のモード制御ライン(CTRL)とを設けた半導体メモリにおいて、1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(通常モード)から1ビットが2個のメモリセルで構成されるモード(高信頼モード)へ高速に移行するメモリセル間の一括データコピー方法を以下に説明する。
実施例3はグランドライン(VGNDB)を制御する方法であったのに対して、実施例4では電源ライン(VVDDB)を制御する方法でデータコピーを行う。
Next, in the fourth embodiment, as in the third embodiment, a pair of N-types as a mode control switch unit is provided between data holding nodes of a pair of 1-bit memory cells (MC01, MC10) composed of six transistors. In a semiconductor memory provided with MOS transistors (M20, M21) and one mode control line (CTRL) for controlling the conduction of the N-type MOS transistor, a mode in which one bit is composed of one memory cell ( A batch data copy method between memory cells that shifts from a normal mode) to a mode (high reliability mode) in which one bit is composed of two memory cells will be described below.
The third embodiment is a method for controlling the ground line (VGNDB), whereas the fourth embodiment performs data copying by a method for controlling the power supply line (VVDDB).
先ず、図11−1に示すように、一対のビットライン(BL,/BL)の状態をローレベル(“L”)に、かつ、コピー先のメモリセル(MC10)のワードライン(WLB)の状態をハイレベル(“H”)に、かつ、コピー先のメモリセル(MC10)の電源ライン(VVDDB)をグランド電位(“GND”)にする(第1ステップ)。 First, as shown in FIG. 11A, the state of the pair of bit lines (BL, / BL) is set to the low level (“L”), and the word line (WLB) of the copy destination memory cell (MC10). The state is set to the high level (“H”), and the power supply line (VVDDB) of the copy destination memory cell (MC10) is set to the ground potential (“GND”) (first step).
次に、図11−2に示すように、コピー先のメモリセル(MC10)のワードライン(WLB)の状態をローレベル(“L”)にする(第2ステップ)。 Next, as shown in FIG. 11B, the state of the word line (WLB) of the copy destination memory cell (MC10) is set to the low level (“L”) (second step).
次に、図11−3に示すように、コピー元のメモリセル(MC01)とコピー先のメモリセル(MC10)との間を接続しているN型MOSトランジスタ(M20,M21)の導通制御するモード制御ライン(CTRL)をハイレベル(“H”)にして、N型MOSトランジスタ(M20,M21)を導通させ、コピー元のメモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データをコピー先のメモリセル(MC10)へデータ転送する(第3ステップ)。 Next, as shown in FIG. 11C, the conduction control of the N-type MOS transistors (M20, M21) connecting the copy source memory cell (MC01) and the copy destination memory cell (MC10) is performed. The mode control line (CTRL) is set to high level (“H”), the N-type MOS transistors (M20, M21) are turned on, and the data held in the nodes (m0, m1) of the copy source memory cell (MC01) is copied. Data is transferred to the previous memory cell (MC10) (third step).
最後に、図11−4に示すように、コピー先のメモリセル(MC10)の電源ライン(VVDDB)を再び電源電位(“VDD”)の状態に戻す(第4ステップ)。
これにより、メモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データをメモリセル(MC10)へデータコピーする処理が完了する。
Finally, as shown in FIG. 11-4, the power supply line (VVDDB) of the copy destination memory cell (MC10) is again returned to the power supply potential (“VDD”) state (fourth step).
This completes the process of copying the data held in the nodes (m0, m1) of the memory cell (MC01) to the memory cell (MC10).
図12は、本実施例4の上記第1ステップから第4ステップにおけるメモリセルの保持データの波形を示したものである。上段の波形は、ワードライン(WLB),モード制御ライン(CTRL),コピー先メモリセルの電源ライン(VVDDB)の信号波形を示している。また、中段の波形は、コピー元のメモリセル(MC01)のノード(m0,m1)の保持データの信号波形を示している。また、下段の波形は、コピーによってデータを書き換えられる側のコピー先のメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データの信号波形を示している。
図12に示されるように、上記第3ステップで、モード制御ライン(CTRL)がハイレベル(“H”)になるタイミングで、コピー先のメモリセル(MC10)のノード(n0,n1)の保持データが書き換えられている。
また、図12に示されるように、モード制御ライン(CTRL)がハイレベル(“H”)になるタイミング直前まで、コピー先のメモリセルの内部状態がより不安定となり、すなわち、コピー先のメモリセルの保持データが全てローレベルとなることから、データコピーのビット誤り率(BER)を低減できる。
FIG. 12 shows waveforms of data held in the memory cells in the first to fourth steps of the fourth embodiment. The upper waveform shows the signal waveform of the word line (WLB), the mode control line (CTRL), and the power supply line (VVDDB) of the copy destination memory cell. The middle waveform shows the waveform of the data held in the nodes (m0, m1) of the copy source memory cell (MC01). The lower waveform shows the signal waveform of the data held in the node (n0, n1) of the copy destination memory cell (MC10) on the data rewrite side by copying.
As shown in FIG. 12, in the third step, the node (n0, n1) of the copy destination memory cell (MC10) is held at the timing when the mode control line (CTRL) becomes high level (“H”). Data has been rewritten.
Also, as shown in FIG. 12, until the timing immediately before the mode control line (CTRL) becomes high level (“H”), the internal state of the copy destination memory cell becomes more unstable, that is, the copy destination memory. Since all the data held in the cell is at a low level, the bit error rate (BER) of data copy can be reduced.
本実施例4のメモリセル間のデータコピー方法を用いることによって、電源ライン(VVDD)を共有するメモリセルブロック内の全データを数サイクルでコピーすることが可能となり、通常モードから高信頼性モードへの移行時間を大幅に短縮することが可能となる。
また、後述するように、本実施例4のメモリセル間のデータコピー方法におけるコピー動作時のビット誤り率(BER)は0.5(V)以下であり、従来の6トランジスタ構成のメモリセルのコピー動作と比較して動作下限電圧が更に向上できている。
By using the data copy method between the memory cells of the fourth embodiment, it becomes possible to copy all the data in the memory cell block sharing the power supply line (VVDD) in several cycles, from the normal mode to the high reliability mode. It becomes possible to greatly shorten the transition time to.
As will be described later, the bit error rate (BER) during the copy operation in the data copy method between memory cells of the fourth embodiment is 0.5 (V) or less. Compared with the copy operation, the operation lower limit voltage can be further improved.
図13は、実施例1〜4のデータコピー時の動作電圧とビット誤り率のグラフを示している。横軸は動作電圧であり、縦軸はビット誤り率(BER)である。実施例1〜4のメモリセル間のデータコピー方法におけるコピー動作時のビット誤り率(BER)は、0.5(V)以下であり、従来の6トランジスタ構成のメモリセルのコピー動作と比較して動作下限電圧が更に向上できている。
より詳細には、従来の6トランジスタ構成のメモリセルの場合、図13に示されるように、データコピー動作のビット誤り率(BER)が1.E−4の時の動作下限電圧は0.61(V)である。これに対して、実施例1〜4のデータコピー動作のビット誤り率(BER)は、いずれも0.5(V)以下である。
FIG. 13 shows a graph of operating voltage and bit error rate during data copying in Examples 1 to 4. The horizontal axis is the operating voltage, and the vertical axis is the bit error rate (BER). The bit error rate (BER) at the time of the copy operation in the data copy method between the memory cells of Examples 1 to 4 is 0.5 (V) or less, which is compared with the copy operation of the conventional memory cell having a 6-transistor configuration. Thus, the operating lower limit voltage can be further improved.
More specifically, in the case of a conventional memory cell having a 6-transistor structure, the bit error rate (BER) of the data copy operation is 1. The operation lower limit voltage at E- 4 is 0.61 (V). On the other hand, the bit error rates (BER) of the data copy operations of the first to fourth embodiments are all 0.5 (V) or less.
特に、モード制御スイッチ部がP型MOSトランジスタで構成される場合、コピー先のメモリセルのグランドラインを制御する実施例1のデータコピー方法よりも、コピー先のメモリセルの電源ラインを制御する実施例2のデータコピー方法の方が、ビット誤り率(BER)が低く、動作下限電圧が小さいことがわかる。 In particular, when the mode control switch unit is composed of P-type MOS transistors, the power supply line of the copy destination memory cell is controlled rather than the data copy method of the first embodiment that controls the ground line of the copy destination memory cell. It can be seen that the data copy method of Example 2 has a lower bit error rate (BER) and a lower operation lower limit voltage.
また、モード制御スイッチ部がN型MOSトランジスタで構成される実施例3および実施例4のデータコピー方法の場合、モード制御スイッチ部がP型MOSトランジスタで構成される実施例1および実施例2のデータコピー方法よりも、ビット誤り率(BER)が低く、動作下限電圧が小さいことがわかる。 In the case of the data copy method according to the third and fourth embodiments in which the mode control switch unit is configured by an N-type MOS transistor, the first and second embodiments in which the mode control switch unit is configured by a P-type MOS transistor. It can be seen that the bit error rate (BER) is lower and the operation lower limit voltage is smaller than the data copy method.
本発明は、コンピュータのキャッシュメモリ等に使用されるSRAMに有用である。 The present invention is useful for an SRAM used for a cache memory of a computer or the like.
MC01,MC10 メモリセル
MC01, MC10 memory cell
Claims (6)
隣接するメモリセルのデータ保持ノード間にモード制御スイッチ部と、該モード制御スイッチ部の導通を制御する1本のモード制御ラインと、を備え、
1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(1ビット/1セルモード)と、1ビットがn(nは2以上)個のメモリセルを連結して構成されるモード(1ビット/nセルモード)とを、モード制御ラインを用いて動的に切り替えできる半導体メモリにおいて、
前記1ビット/1セルモードから前記1ビット/nセルモードへとモード切り換えの際に、コピー元のメモリセル(コピー元セル)からコピー先のメモリセル(コピー先セル)へ保持データを転送する方法であって、
1−1)一対のビットラインの状態をハイレベルに、かつ、前記コピー先セルのワードラインの状態をハイレベルに、かつ、前記コピー先セルのグランドラインを電源電位にするステップと、
1−2)前記コピー先セルのワードラインの状態をローレベルにするステップと、
1−3)前記モード制御ラインを制御して、前記モード制御スイッチ部を導通させるステップと、
1−4)前記コピー先セルのグランドラインをグランド電位に戻すステップと、
を備えたことを特徴とするメモリセル間のデータコピー方法。 Provided between a pair of cross-coupled inverters, each output connected to a path leading to each of a pair of bit lines arranged corresponding to a column of memory cells, and the output of the bit line and the inverter A 1-bit memory cell comprising a pair of switch units and one word line for controlling conduction of the switch units;
A mode control switch unit between data holding nodes of adjacent memory cells, and one mode control line for controlling conduction of the mode control switch unit,
A mode in which 1 bit is composed of one memory cell (1 bit / 1 cell mode) and a mode in which 1 bit is composed of n (n is 2 or more) memory cells connected (1 bit / n In a semiconductor memory that can be dynamically switched using a mode control line,
When the mode is switched from the 1 bit / 1 cell mode to the 1 bit / n cell mode, the held data is transferred from the copy source memory cell (copy source cell) to the copy destination memory cell (copy destination cell). A method,
1-1) setting a pair of bit lines to a high level, setting a word line of the copy destination cell to a high level, and setting a ground line of the copy destination cell to a power supply potential;
1-2) setting the state of the word line of the copy destination cell to low level;
1-3) controlling the mode control line to turn on the mode control switch unit;
1-4) returning the ground line of the copy destination cell to the ground potential;
A method for copying data between memory cells.
隣接するメモリセルのデータ保持ノード間にモード制御スイッチ部と、該モード制御スイッチ部の導通を制御する1本のモード制御ラインと、を備え、
1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(1ビット/1セルモード)と、1ビットがn(nは2以上)個のメモリセルを連結して構成されるモード(1ビット/nセルモード)とを、モード制御ラインを用いて動的に切り替えできる半導体メモリにおいて、
前記1ビット/1セルモードから前記1ビット/nセルモードへとモード切り換えの際に、コピー元のメモリセル(コピー元セル)からコピー先のメモリセル(コピー先セル)へ保持データを転送する方法であって、
2−1)一対のビットラインの状態をローレベルに、かつ、前記コピー先セルのワードラインの状態をハイレベルに、かつ、前記コピー先セルの電源ラインをグランド電位にするステップと、
2−2)前記コピー先セルのワードラインの状態をローレベルにするステップと、
2−3)前記モード制御ラインを制御して、前記モード制御スイッチ部を導通させるステップと、
2−4)前記コピー先セルの電源ラインを電源電圧に戻すステップと、
を備えたことを特徴とするメモリセル間のデータコピー方法。 Provided between a pair of cross-coupled inverters, each output connected to a path leading to each of a pair of bit lines arranged corresponding to a column of memory cells, and the output of the bit line and the inverter A 1-bit memory cell comprising a pair of switch units and one word line for controlling conduction of the switch units;
A mode control switch unit between data holding nodes of adjacent memory cells, and one mode control line for controlling conduction of the mode control switch unit,
A mode in which 1 bit is composed of one memory cell (1 bit / 1 cell mode) and a mode in which 1 bit is composed of n (n is 2 or more) memory cells connected (1 bit / n In a semiconductor memory that can be dynamically switched using a mode control line,
When the mode is switched from the 1 bit / 1 cell mode to the 1 bit / n cell mode, the held data is transferred from the copy source memory cell (copy source cell) to the copy destination memory cell (copy destination cell). A method,
2-1) setting a pair of bit lines to a low level, setting a word line of the copy destination cell to a high level, and setting a power supply line of the copy destination cell to a ground potential;
2-2) setting the state of the word line of the copy destination cell to a low level;
2-3) controlling the mode control line to turn on the mode control switch unit;
2-4) returning the power supply line of the copy destination cell to the power supply voltage;
A method for copying data between memory cells.
隣接するメモリセルのデータ保持ノード間にモード制御スイッチ部と、該モード制御スイッチ部の導通を制御する1本のモード制御ラインと、を備え、
1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(1ビット/1セルモード)と、1ビットが2個のメモリセルを連結して構成されるモード(1ビット/2セルモード)とを、モード制御ラインを用いて動的に切り替えできる半導体メモリにおいて、
前記1ビット/1セルモードから前記1ビット/2セルモードへとモード切り換えの際に、コピー元のメモリセル(コピー元セル)からコピー先のメモリセル(コピー先セル)へ保持データを転送する方法であって、
1−1)一対のビットラインの状態をハイレベルに、かつ、前記コピー先セルのワードラインの状態をハイレベルに、かつ、前記コピー先セルのグランドラインを電源電位にするステップと、
1−2)前記コピー先セルのワードラインの状態をローレベルにするステップと、
1−3)前記モード制御ラインを制御して、前記モード制御スイッチ部を導通させるステップと、
1−4)前記コピー先セルのグランドラインをグランド電位に戻すステップと、
を備えたことを特徴とするメモリセル間のデータコピー方法。 Provided between a pair of cross-coupled inverters, each output connected to a path leading to each of a pair of bit lines arranged corresponding to a column of memory cells, and the output of the bit line and the inverter A 1-bit memory cell comprising a pair of switch units and one word line for controlling conduction of the switch units;
A mode control switch unit between data holding nodes of adjacent memory cells, and one mode control line for controlling conduction of the mode control switch unit,
A mode in which 1 bit is constituted by one memory cell (1 bit / 1 cell mode) and a mode in which 1 bit is constituted by connecting two memory cells (1 bit / 2 cell mode) In a semiconductor memory that can be switched dynamically using a mode control line,
When the mode is switched from the 1 bit / 1 cell mode to the 1 bit / 2 cell mode, the holding data is transferred from the copy source memory cell (copy source cell) to the copy destination memory cell (copy destination cell). A method,
1-1) setting a pair of bit lines to a high level, setting a word line of the copy destination cell to a high level, and setting a ground line of the copy destination cell to a power supply potential;
1-2) setting the state of the word line of the copy destination cell to low level;
1-3) controlling the mode control line to turn on the mode control switch unit;
1-4) returning the ground line of the copy destination cell to the ground potential;
A method for copying data between memory cells.
隣接するメモリセルのデータ保持ノード間にモード制御スイッチ部と、該モード制御スイッチ部の導通を制御する1本のモード制御ラインと、を備え、
1ビットが1個のメモリセルで構成されるモード(1ビット/1セルモード)と、1ビットが2個のメモリセルを連結して構成されるモード(1ビット/2セルモード)とを、モード制御ラインを用いて動的に切り替えできる半導体メモリにおいて、
前記1ビット/1セルモードから前記1ビット/2セルモードへとモード切り換えの際に、コピー元のメモリセル(コピー元セル)からコピー先のメモリセル(コピー先セル)へ保持データを転送する方法であって、
2−1)一対のビットラインの状態をローレベルに、かつ、前記コピー先セルのワードラインの状態をハイレベルに、かつ、前記コピー先セルの電源ラインをグランド電位にするステップと、
2−2)前記コピー先セルのワードラインの状態をローレベルにするステップと、
2−3)前記モード制御ラインを制御して、前記モード制御スイッチ部を導通させるステップと、
2−4)前記コピー先セルの電源ラインを電源電圧に戻すステップと、
を備えたことを特徴とするメモリセル間のデータコピー方法。 Provided between a pair of cross-coupled inverters, each output connected to a path leading to each of a pair of bit lines arranged corresponding to a column of memory cells, and the output of the bit line and the inverter A 1-bit memory cell comprising a pair of switch units and one word line for controlling conduction of the switch units;
A mode control switch unit between data holding nodes of adjacent memory cells, and one mode control line for controlling conduction of the mode control switch unit,
A mode in which 1 bit is constituted by one memory cell (1 bit / 1 cell mode) and a mode in which 1 bit is constituted by connecting two memory cells (1 bit / 2 cell mode) In a semiconductor memory that can be switched dynamically using a mode control line,
When the mode is switched from the 1 bit / 1 cell mode to the 1 bit / 2 cell mode, the holding data is transferred from the copy source memory cell (copy source cell) to the copy destination memory cell (copy destination cell). A method,
2-1) setting a pair of bit lines to a low level, setting a word line of the copy destination cell to a high level, and setting a power supply line of the copy destination cell to a ground potential;
2-2) setting the state of the word line of the copy destination cell to a low level;
2-3) controlling the mode control line to turn on the mode control switch unit;
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A method for copying data between memory cells.
The mode control switch unit has a configuration in which a pair of N-type MOS transistors are disposed between data holding nodes of adjacent memory cells, and the mode control line controls the gate of the N-type MOS transistor. 5. A method for copying data between memory cells according to claim 1.
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