JP5301004B2 - Storage device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、記憶装置に関し、より特定的には、相変化メモリの高信頼性化に関する。 The present invention relates to a storage device, and more particularly to high reliability of a phase change memory.
特開2003−100085号公報(特許文献1)には、相変化材料を記憶セルとして用いる相変化型不揮発性記憶装置に関して、記憶セルに情報を記録する前に、記憶セルの記録状態を読みとり、遷移に最適な書込パルスを選択して印加することが記載されている。この際に、遷移が不要な場合には、書込パルスを印加しなくてもよい。あるいは、非晶質状態に遷移させるか結晶状態に遷移させるかに応じて、パルスの立ち下がり部の波形を調節し、結晶化保持時間を制御する。 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-100085 (Patent Document 1) relates to a phase change nonvolatile memory device using a phase change material as a memory cell, before recording information in the memory cell, reading the recording state of the memory cell, It is described that a write pulse optimum for transition is selected and applied. At this time, if no transition is required, the write pulse may not be applied. Alternatively, the crystallization holding time is controlled by adjusting the waveform at the falling edge of the pulse in accordance with whether the transition is to the amorphous state or the crystalline state.
従来の、カルコゲナイドガラス(GeSbTe)などを用いた相変化メモリでは、メモリアクセス動作において以下の2つの問題点がある。 The conventional phase change memory using chalcogenide glass (GeSbTe) has the following two problems in the memory access operation.
まず第1は、ライトディスターブの問題である。相変化メモリセルがアモルファス状態(データ“1”を保持している状態とする)はセルの抵抗値が高い状態である。メモリセルが“1”を保持している場合にさらにデータ“1”を再書込(オーバーライト)する際には、セル抵抗が高いので、書込電圧に一定の制約がある条件下では、問題がある。 The first is the problem of write disturb. The phase change memory cell is in an amorphous state (a state in which data “1” is held) is a state in which the resistance value of the cell is high. When the data “1” is rewritten (overwritten) when the memory cell holds “1”, the cell resistance is high. There's a problem.
すなわち、データ“0”を保持している場合にデータ“1”を書込むときには高電流の印加ができるが、データ“1”を保持している場合にデータ“1”を再書込する際には高電流の印加ができない。したがって、この場合には、メモリセルの急冷ができずむしろ短い時間メモリセルが再結晶化温度を超え溶融温度に至らない状態で加熱されることになる。このような加熱を本明細書では徐熱と称する。 That is, when data “1” is written when data “0” is held, a high current can be applied, but when data “1” is held, data “1” is rewritten. Cannot be applied with high current. Therefore, in this case, the memory cell cannot be rapidly cooled, but rather, the memory cell is heated in a state where the recrystallization temperature is exceeded and the melting temperature is not reached. Such heating is referred to herein as slow heating.
セルの徐熱が起こるとデータ“1”を保持していたメモリセルが加熱されることにより多結晶状態となりデータ“1”が破壊される。この書込時のデータの破壊をライトディスターブと本明細書では称する。 When the cell is gradually heated, the memory cell holding the data “1” is heated to be in a polycrystalline state, and the data “1” is destroyed. This destruction of data at the time of writing is referred to as write disturb in this specification.
ライトディスターブを防ぐには、高抵抗状態でのメモリセルの抵抗値Rcell(H)をあまり大きくできない。しかしメモリセルの抵抗値Rcell(H)をあまり大きくしないとすると、データ“1”,“0”に対応するメモリセルの抵抗比が大きく取れない。メモリセルの抵抗比が大きく取れないと読出アクセス時の読出信号が小さくなり、読出アクセスタイムが遅くなるという問題点があった。 In order to prevent write disturb, the resistance value Rcell (H) of the memory cell in the high resistance state cannot be increased too much. However, if the resistance value Rcell (H) of the memory cell is not increased too much, the resistance ratio of the memory cell corresponding to the data “1” and “0” cannot be increased. If the resistance ratio of the memory cell cannot be increased, there is a problem that the read signal at the time of read access is reduced and the read access time is delayed.
第2にはリードディスターブの問題である。メモリセルから読出を行なう際にも、ヒータや相変化素子に読出電流Ireadが流れ、ある程度の熱が発生する。書込電流Iwrite/読出電流Ireadを、3桁以上に大きく保たないと読出電流Ireadによる発熱が徐熱となり、データ“1”が破壊されてしまう。セルの徐熱が起こるとデータ“1”を保持していたメモリセルが加熱されることにより多結晶状態となりデータ“1”が破壊される。この読出時のデータの破壊をリードディスターブと本明細書では称する。した
がって、データ“1”を読出す際の読出電流値を小さく抑えるためにメモリセルの抵抗Rcell(H)を大きくする必要があり、データ“0”の書込が遅くなる。
Second is the problem of read disturb. When reading from the memory cell, a read current Iread flows through the heater and the phase change element, and a certain amount of heat is generated. If the write current Iwrite / read current Iread is not kept large by more than 3 digits, the heat generated by the read current Iread becomes gradual and data “1” is destroyed. When the cell is gradually heated, the memory cell holding the data “1” is heated to be in a polycrystalline state, and the data “1” is destroyed. This destruction of data at the time of reading is referred to as read disturb in this specification. Therefore, it is necessary to increase the resistance Rcell (H) of the memory cell in order to keep the read current value when reading data “1” small, and writing of data “0” is delayed.
本発明は、ライトディスターブおよびリードディスターブの問題を解決し信頼性が高められた記憶装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a storage device that solves the problems of write disturb and read disturb and has improved reliability.
この発明は、要約すると記憶装置であって、メモリセルと、電流印加回路と読出回路と、書込回路とを含む。メモリセルは、熱を印加することにより、第1の論理値に対応する第1の抵抗値と第2の論理値に対応する第1の抵抗値よりも抵抗が大きい第2の抵抗値とに抵抗値が変化してデータを蓄積する。電流印加回路は、メモリセルに熱を印加してデータを書込むための電流を出力する。読出回路は、メモリセルの抵抗値に対応するデータを読出す。書込回路は、第2の論理値をメモリセルに書込む場合には、読出回路により読出された読出データが第1の論理値であるときに電流印加回路に第2の論理値を書込む指示を行ない、読出データが第2の論理値であるときには電流印加回路に第2の論理値を書込む指示を行なわない。書込回路は、第1の論理値をメモリセルに書込む場合には、読出データの値にかかわらず電流印加回路に第1の論理値を書込む指示を行なう。 In summary, the present invention is a memory device including a memory cell, a current application circuit, a read circuit, and a write circuit. By applying heat, the memory cell has a first resistance value corresponding to the first logic value and a second resistance value having a resistance higher than the first resistance value corresponding to the second logic value. The resistance value changes and data is accumulated. The current application circuit outputs a current for writing data by applying heat to the memory cell. The read circuit reads data corresponding to the resistance value of the memory cell. When writing the second logic value to the memory cell, the writing circuit writes the second logic value to the current application circuit when the read data read by the reading circuit is the first logic value. An instruction is given, and when the read data has the second logic value, an instruction to write the second logic value to the current application circuit is not given. When writing the first logic value into the memory cell, the write circuit instructs the current application circuit to write the first logic value regardless of the value of the read data.
本発明では、相変化素子が高抵抗状態であるとき、高抵抗状態に対応するデータの再書込を行なわないから、ライトディスターブの問題が生じない。したがって、メモリセルの抵抗の制約がなく、高抵抗状態のメモリセルの抵抗値を大きくすることができる。このため、2つの論理値に対応するメモリセル抵抗の抵抗比が大きくとれるようになり、読出信号が大きくでき、読出アクセスタイムを高速にすることができる。 In the present invention, when the phase change element is in the high resistance state, the data corresponding to the high resistance state is not rewritten, so that the problem of write disturb does not occur. Therefore, there is no restriction on the resistance of the memory cell, and the resistance value of the memory cell in the high resistance state can be increased. As a result, the resistance ratio of the memory cell resistors corresponding to the two logical values can be increased, the read signal can be increased, and the read access time can be increased.
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部分を示す。 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.
図1は、この発明の実施の形態に従う記憶装置の全体の構成を概略的に示す図である。
図1を参照して、記憶装置は、行列状にメモリセルMCが配列されるメモリセルアレイ100を含む。メモリセルMCは、相変化素子を含む可変抵抗素子と、この可変抵抗素子を選択する選択トランジスタとを含む。
FIG. 1 schematically shows a whole structure of a storage device according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, the storage device includes a
このメモリセルアレイ100においては、メモリセルMCの行に対応してワード線WLが配置され、メモリセルMCの各列に対応してビット線BLが配置される。
In
記憶装置は、さらに、ワード線アドレス信号ADXをデコードし、メモリセルアレイ100内のワード線を指定するワード線選択信号を生成するワード線デコーダ102と、このワード線デコーダ102からのワード線選択信号に従って、選択されたワード線を選択状態へ駆動するワード線ドライブ回路104と、書込指示信号WRの活性化時活性化されて、ビット線アドレス信号ADYをデコードして、書込対象のビット線を選択するライトドライバデコーダ106と、ライトドライバデコーダ106の出力信号に従って選択ビット線にデータ書込時、書込電圧(電流)パルスを供給するビット線ドライブ回路108とを含む。
The memory device further decodes the word line address signal ADX, generates a word line selection signal for designating a word line in the
ライトドライバデコーダ106は、書込対象のビット線を選択し、かつ書込データに応じて、書込回路114から与えられる書込制御信号に従って書込対象のビット線へ書込電流パルスを供給するための制御信号を生成する。ビット線ドライブ回路108は、データ書込時、このライトドライバデコーダ106の出力信号に従って、選択ビット線へ書込電流パルスを供給する。ビット線ドライブ回路108は、データ書込動作時を除く期間は、出力ハイインピーダンス状態に維持される。
Write
書込回路114は、書込活性化信号WEの活性化に従って、この書込データに基づいて選択ビット線に対する書込制御信号を生成する。この書込回路114からの書込制御信号が、ライトドライバデコーダ106へ与えられて、データの書込が、選択ビット線に対して実行される。
Write
書込活性化信号WEは、書込み指示信号WRの活性化時、実際にデータを選択メモリセルに書込むときに活性化される。書込み指示信号WRは、動作モードがデータ書込モードであることを示す。 Write activation signal WE is activated when data is actually written to the selected memory cell when write instruction signal WR is activated. Write instruction signal WR indicates that the operation mode is the data write mode.
記憶装置は、さらに、ビット線アドレス信号ADYをデコードして、選択ビット線を指定するビット線選択信号を生成するビット線デコーダ110と、ビット線デコーダ110からのビット線選択信号に従って対応のビット線を選択し、選択列のビット線を内部データバス120に結合する列選択回路112と、データ読出時、この内部データバス120上に読出されたデータに基づいて内部読出データを生成する読出回路116と、内部データバス120に結合され、外部データDQの入出力を行なう入出力回路118を含む。
The memory device further decodes the bit line address signal ADY to generate a bit line selection signal designating the selected bit line, and the corresponding bit line according to the bit line selection signal from the
図2は、図1におけるメモリセルMCの構成を示す回路図である。
図2を参照して、メモリセルMCは、ワード線WLとビット線BLの交点に対応して設けられる。メモリセルMCは、ワード線がゲートに接続され一方端がビット線に接続されるアクセストランジスタATと、アクセストランジスタATの他方端と接地ノードとの間に直列に接続されるヒータ素子HEおよび相変化素子PEとを含む。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of memory cell MC in FIG.
Referring to FIG. 2, memory cell MC is provided corresponding to the intersection of word line WL and bit line BL. Memory cell MC includes an access transistor AT having a word line connected to the gate and one end connected to the bit line, a heater element HE connected in series between the other end of access transistor AT and the ground node, and a phase change. And element PE.
図3は、図2における相変化素子の説明をするための断面図である。
図3を参照して、ヒータ素子156と多結晶カルコゲナイド152とが接続され、その接続部分に相変化素子に対応するプログラマブルボリューム154が形成される。ヒータ素子156による多結晶カルコゲナイド152の加熱が一定温度以上となり、その後急冷が行なわれることにより、プログラマブルボリューム154はアモルファス状態となり抵抗値が高くなる。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the phase change element in FIG.
Referring to FIG. 3,
一方、一旦アモルファス状態となったプログラマブルボリューム154は、ヒータ素子156による加熱が再結晶化温度を超えてある程度の時間行なわれると、アモルファス状態から抵抗値が低い多結晶状態に変化する。たとえば多結晶状態におけるメモリセルの抵抗値は2.0KΩであり、アモルファス状態におけるメモリセルの抵抗値は85KΩである。多結晶状態がデータ“0”に対応し、アモルファス状態がデータ“1”に対応する。
On the other hand, the
アモルファス状態から多結晶状態へ遷移させるために与える電流値Icellは、たとえば0.3mAであり、多結晶状態からアモルファス状態にプログラマブルボリューム154の状態遷移をさせるためには印加電流Icellはたとえば0.75mAであり、印加時間はたとえば85nsである。
The current value Icell given to make the transition from the amorphous state to the polycrystalline state is 0.3 mA, for example, and the applied current Icell is, for example, 0.75 mA to make the transition of the
[実施の形態1]
図4は、実施の形態1における相変化メモリの書込動作の1サイクルを示したフローチャートである。
[Embodiment 1]
FIG. 4 is a flowchart showing one cycle of the write operation of the phase change memory according to the first embodiment.
図4を参照して、書込動作がステップS1で開始される。ステップS2において書込データが“1”か“0”かが判断される。 Referring to FIG. 4, the writing operation is started in step S1. In step S2, it is determined whether the write data is “1” or “0”.
書込データが“1”である場合にはステップS3に進み、セル選択動作がなされる。次にステップS4に進みメモリセルのデータ読出が行なわれる。続いてステップS5に進み読出データが“1”か“0”かが判断される。読出データが“0”であった場合にはステップS6に進み、メモリセルに対して“1”を書込むために電流の印加が行なわれる。ステップS6が終了するとステップS10に進む。 If the write data is “1”, the process proceeds to step S3 and a cell selection operation is performed. In step S4, data reading from the memory cell is performed. In step S5, it is determined whether the read data is “1” or “0”. If the read data is "0", the process proceeds to step S6, and current is applied to write "1" to the memory cell. When step S6 ends, the process proceeds to step S10.
一方、ステップS5において読出データが“1”であると判断された場合には、書込動作は行なわれずステップS10に進む。 On the other hand, when it is determined in step S5 that the read data is “1”, the writing operation is not performed and the process proceeds to step S10.
ステップS2において書込データが“0”であると判断された場合には、ステップS7に進む。ステップS7では、書込アドレスに対応してデータを書込むメモリセルの選択がなされ、続いてステップS8において書込をするメモリセルに現在どんなデータが書かれているかデータの読出がなされる。続いて、ステップS9においてデータ“0”を書込む動作が行なわれる。そして、ステップS9が終了するとステップS10に進む。 If it is determined in step S2 that the write data is “0”, the process proceeds to step S7. In step S7, a memory cell to which data is written is selected in accordance with the write address, and subsequently, in step S8, data is read to determine what data is currently written in the memory cell to be written. Subsequently, an operation of writing data “0” is performed in step S9. When step S9 ends, the process proceeds to step S10.
なお、ステップS8のデータ読出動作は必ずしも必要ではないが、“1”を書込むときと“0”を書込むときのサイクルタイムが異なるのを避けた方が、メモリ装置として使いやすいので入れているものである。 Although the data read operation in step S8 is not necessarily required, it is easier to use as a memory device if it is easier to avoid different cycle times when writing "1" and "0". It is what.
ステップS10においては、メモリセルの選択等がリセットされ、書込サイクルがステップS11で終了する。 In step S10, the memory cell selection and the like are reset, and the write cycle ends in step S11.
図5は、図4に示したフローチャートに対応するデータ書込サイクルを表わした図である。 FIG. 5 shows a data write cycle corresponding to the flowchart shown in FIG.
図5を参照して、まず“1”書込サイクルでは、時刻t1〜t2における読出動作において“0”が読出された場合には、時刻t2〜t3において“1”を書込む動作を行なう。これに対し、時刻t1〜t2において“1”が読出された場合には、特に動作を行なわない(NOP:ノーオペレーション)。 Referring to FIG. 5, first in the “1” write cycle, when “0” is read in the read operation at time t1 to t2, an operation of writing “1” is performed at time t2 to t3. On the other hand, when “1” is read at time t1 to t2, no operation is performed (NOP: no operation).
一方、“0”を書込むサイクルにおいては、時刻t1〜t2の読出動作において“0”が読出されるか“1”が読出されるかにかかわらず、時刻t2〜t3では“0”を書込む動作を行なう。以上時刻t1〜t3が1つのデータ書込サイクルとなる。 On the other hand, in the cycle in which “0” is written, “0” is written at time t2 to t3 regardless of whether “0” is read or “1” is read in the read operation at time t1 to t2. Perform the operation. The time t1 to t3 is one data write cycle.
従来は、ライトディスターブを防ぐには、高抵抗状態でのメモリセルの抵抗値Rcell(H)をあまり大きくできない。しかしメモリセルの抵抗値Rcell(H)をあまり大きくしないとすると、データ“1”,“0”に対応するメモリセルの抵抗比が大きく取れない。メモリセルの抵抗比が大きく取れないと読出アクセス時の読出信号が小さくなり、読出アクセスタイムが遅くなるという問題点があった。 Conventionally, in order to prevent write disturb, the resistance value Rcell (H) of the memory cell in the high resistance state cannot be increased so much. However, if the resistance value Rcell (H) of the memory cell is not increased too much, the resistance ratio of the memory cell corresponding to the data “1” and “0” cannot be increased. If the resistance ratio of the memory cell cannot be increased, there is a problem that the read signal at the time of read access is reduced and the read access time is delayed.
本発明では、このような書込サイクルとすることによって、ライトディスターブの問題が生じない。高抵抗状態(“1”を保持している状態)への“1”の再書込を行なわないからである。したがって、メモリセルの抵抗の制約がなく、データ“1”を保持している際のメモリセルの抵抗値Rcell(H)を大きくすることができる。データ“1”,“0”に対応するメモリセルの抵抗比が大きくとれるようになり、読出信号が大きくでき、読出アクセスタイムを高速にすることができる。 In the present invention, such a write cycle does not cause a write disturb problem. This is because “1” is not rewritten to the high resistance state (the state where “1” is held). Therefore, there is no restriction on the resistance of the memory cell, and the resistance value Rcell (H) of the memory cell when data “1” is held can be increased. The resistance ratio of the memory cells corresponding to the data “1” and “0” can be increased, the read signal can be increased, and the read access time can be increased.
図6は、図4に示したフローチャートの変形例である。
図6を参照して、ステップS21において書込サイクルが開始され、ステップS22において書込対象となるメモリセルの選択が、入力アドレスに応じて行なわれる。続いて、ステップS23において、書込対象のメモリセルに現在保持されているデータの読出が行なわれる。
FIG. 6 is a modification of the flowchart shown in FIG.
Referring to FIG. 6, a write cycle is started in step S21, and a memory cell to be written is selected in step S22 according to the input address. Subsequently, in step S23, data currently held in the memory cell to be written is read.
そしてステップS24において、読出データと書込データが一致するか否かが判断される。読出データと書込データが一致しないときには、ステップS25においてデータ書込が行なわれる。一方、ステップS24において読出データと書込データが一致した場合においては、ステップS25のデータ書込は行なわれない。そしてステップS26に進みメモリセルの選択等がリセットされステップS27において書込サイクルが終了する。 In step S24, it is determined whether the read data and the write data match. If the read data and the write data do not match, data writing is performed in step S25. On the other hand, if the read data and the write data match in step S24, the data write in step S25 is not performed. In step S26, the selection of the memory cell and the like are reset, and the write cycle ends in step S27.
図7は、図6に示したフローチャートに対応する書込サイクルの説明をするための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining a write cycle corresponding to the flowchart shown in FIG.
図7を参照して、時刻t1〜t2において読出動作が行なわれ時刻t2〜t3において必要な場合にのみ書込動作が行なわれる。 Referring to FIG. 7, a read operation is performed at times t1 to t2, and a write operation is performed only when necessary at times t2 to t3.
“1”を書込むサイクルにおいては、時刻t1〜t1における読出動作時に“0”が読出された場合には、引続き時刻t2〜t3において“1”を書込む動作が行なわれる。一方、“1”を書込むサイクルで時刻t1〜t2の読出動作において“1”が読出された場合には、既にメモリセルに“1”のデータが保持されているので書込む必要がないためノーオペレーション(NOP)となる。 In the cycle of writing “1”, when “0” is read during the read operation at time t1 to t1, the operation of writing “1” is continued at time t2 to t3. On the other hand, if “1” is read in the read operation from time t1 to t2 in the cycle of writing “1”, the data “1” is already held in the memory cell, so it is not necessary to write. No operation (NOP).
一方“0”を書込むサイクルにおいて時刻t1〜t2の読出動作時に“0”が読出された場合には、書込みたいデータが既にメモリセルに保持されているのでノーオペレーション(NOP)となる。これに対し、“0”を書込むサイクルにおいて時刻t1〜t2の読出動作時に“1”が読出された場合には、時刻t2〜t3において“0”を書込む動作が行なわれる。 On the other hand, if “0” is read during the read operation from time t1 to t2 in the cycle in which “0” is written, the data to be written is already held in the memory cell, so that no operation (NOP) is performed. On the other hand, when “1” is read during the read operation from time t1 to t2 in the cycle of writing “0”, the operation of writing “0” is performed from time t2 to t3.
図6、図7に示した動作を行なうことにより、ライトディスターブの問題が生じるケースつまり高抵抗状態(データ“1”を保持している状態)への“1”のデータの再書込(オーバーライト)を行なわないので、メモリセル抵抗の制約がなく、高抵抗状態の抵抗値Rcell(H)を大きくすることができる。 By performing the operation shown in FIG. 6 and FIG. 7, rewriting (overwriting) data “1” in a case where a problem of write disturb occurs, that is, in a high resistance state (a state where data “1” is held). Since no writing is performed, the resistance of the memory cell is not limited, and the resistance value Rcell (H) in the high resistance state can be increased.
また、不要な書込動作を極力避けることにより、発熱による信頼性の問題を低減することができる。 Further, by avoiding unnecessary writing operations as much as possible, it is possible to reduce the problem of reliability due to heat generation.
図8は、書込動作の他の変形例を説明するためのフローチャートである。
図8を参照して、ステップS31において書込サイクルが開始され、ステップS32において書込データが“0”であるか“1”であるかが判断される。
FIG. 8 is a flowchart for explaining another modified example of the writing operation.
Referring to FIG. 8, a write cycle is started in step S31, and it is determined in step S32 whether the write data is “0” or “1”.
ステップS32において書込データが“1”と判断された場合にはステップS33に進みセルの選択動作が行なわれ、続いて書込対象として選択されたセルに現在保持されているデータの読出動作がステップS34において行なわれる。ステップS34で読出されたデータが、ステップS35において“0”であるか“1”であるかが判断される。 If it is determined in step S32 that the write data is “1”, the process proceeds to step S33, where a cell selection operation is performed, followed by a read operation of data currently held in the cell selected as the write target. This is performed in step S34. In step S35, it is determined whether the data read in step S34 is “0” or “1”.
ステップS35においてデータが“0”と判断された場合にはステップS36に進みデータ“1”を書込む動作が行なわれる。そしてステップS39に進む。一方ステップS35において読出データが“1”であると判断された場合にはステップS36を経由せずにステップS39に進む。 If it is determined in step S35 that the data is "0", the process proceeds to step S36 and an operation for writing data "1" is performed. Then, the process proceeds to step S39. On the other hand, if it is determined in step S35 that the read data is “1”, the process proceeds to step S39 without going through step S36.
ステップS32において書込データが“0”であると判断された場合にはステップS37に進み、書込対象であるメモリセルの選択が行なわれる。そしてステップS38に進みデータ“0”の書込が行なわれる。この場合にはデータの読出は行なわれない。ステップS38の書込動作が終了するとステップS39に進む。 If it is determined in step S32 that the write data is “0”, the process proceeds to step S37, and the memory cell to be written is selected. In step S38, data "0" is written. In this case, data reading is not performed. When the writing operation in step S38 is completed, the process proceeds to step S39.
ステップS39では、メモリセルの選択等のリセットが行なわれステップS40において書込サイクルが終了する。 In step S39, the memory cell selection and the like are reset, and the write cycle ends in step S40.
図9は、図8に示したフローチャートに対応する書込サイクルを説明するための図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining a write cycle corresponding to the flowchart shown in FIG.
図9を参照して、“1”を書込むサイクルにおいては、時刻t1〜t2において読出動作が行なわれている。時刻t1〜t2における読出動作において“0”が読出された場合には、保持されているデータが書込みたいデータとは異なっているので、時刻t2〜t4において“1”を書込む動作が行なわれる。 Referring to FIG. 9, in the cycle of writing “1”, a read operation is performed at times t1 to t2. When “0” is read in the read operation at time t1 to t2, the held data is different from the data to be written, and therefore, an operation of writing “1” is performed at time t2 to t4. .
“1”を書込むサイクルの時刻t1〜t2における読出動作において“1”が読出された場合には、メモリセルに既に保持されているデータが書込みたいデータと等しいため、特に書込動作は行なわない(NOP)。 When “1” is read in the read operation at times t1 to t2 of the cycle in which “1” is written, the data already held in the memory cell is equal to the data to be written, and thus the write operation is performed. No (NOP).
一方“0”を書込むサイクルにおいては時刻t1〜t2における読出動作は行なわず、直ちに時刻t1〜t3において“0”を書込む動作が行なわれる。“0”を保持している状態はメモリセルの抵抗が低いため、ライトディスターブの問題が生じないからである。 On the other hand, in the cycle in which “0” is written, the read operation at time t1 to t2 is not performed, and the operation to write “0” is performed immediately at time t1 to t3. This is because the state where “0” is held does not cause a write disturb problem because the resistance of the memory cell is low.
図8、図9に説明した動作を行なうことによっても、ライトディスターブの問題が解決できる。すなわち高抵抗状態(データ“1”を保持している状態)への“1”のデータ再書込を行なわないのでメモリセル抵抗の制約はなく、メモリセル抵抗値Rcell(H)を大きくすることができる。また、“1”を書込むサイクルにおいては不要な書込動作を極力避けることにより発熱による信頼性の問題を低減することができる。 The problem of write disturb can also be solved by performing the operations described in FIGS. That is, since the data rewriting of “1” to the high resistance state (the state holding data “1”) is not performed, there is no restriction on the memory cell resistance, and the memory cell resistance value Rcell (H) is increased. Can do. Further, in the cycle of writing “1”, an unnecessary write operation can be avoided as much as possible to reduce the reliability problem due to heat generation.
図10は、さらに他の書込サイクルの変形例を説明するためのフローチャートである。
図10を参照して、ステップS51において書込サイクルが開始され、ステップS52において書込データが“1”であるか“0”であるかが判断される。
FIG. 10 is a flowchart for explaining another modified example of the write cycle.
Referring to FIG. 10, a write cycle is started in step S51, and it is determined in step S52 whether the write data is “1” or “0”.
ステップS52においてデータが“1”であると判断された場合にはステップS53においてメモリセルの選択が行なわれ、ステップS54において書込対象のメモリセルに現在保持されているデータの読出が行なわれる。 If it is determined in step S52 that the data is "1", the memory cell is selected in step S53, and the data currently held in the write target memory cell is read in step S54.
続いてステップS55において読出データが“0”であるか“1”であるかが判断される。 Subsequently, in step S55, it is determined whether the read data is “0” or “1”.
ステップS55において読出されたデータが“0”であると判断された場合にはステップS56に進み“1”の書込動作が行なわれる。そしてステップS61に進む。 If it is determined in step S55 that the read data is “0”, the process proceeds to step S56, and a write operation of “1” is performed. Then, the process proceeds to step S61.
一方、ステップS55において読出データが“1”であると判断された場合には、ステップS57において一旦“0”を書込む動作が行なわれた後に、ステップS58において“1”を書込む動作が行なわれ、そしてステップS61に進む。ステップS57において一旦“0”を書込むのは、これによりメモリセルの抵抗値が低くなり“1”を書込む動作が行ないやすくなるからである。 On the other hand, if it is determined in step S55 that the read data is “1”, an operation of once writing “0” is performed in step S57 and then an operation of writing “1” in step S58. Then, the process proceeds to step S61. The reason why “0” is once written in step S57 is that the resistance value of the memory cell is thereby lowered and the operation of writing “1” is facilitated.
ステップS52において書込データが“0”であると判断された場合には、ステップS59に進み書込対象であるメモリセルの選択が行なわれる。その後、ステップS60において“0”の書込動作が行なわれ、ステップS61に進む。 If it is determined in step S52 that the write data is “0”, the process proceeds to step S59, and the memory cell to be written is selected. Thereafter, a write operation of “0” is performed in step S60, and the process proceeds to step S61.
ステップS61ではメモリセルの選択等のリセットが行なわれステップS62において書込サイクルが終了する。 In step S61, the memory cell selection and the like are reset, and in step S62, the write cycle ends.
図11は、図10に示したフローチャートによるデータ書込サイクルを説明するための図である。 FIG. 11 is a diagram for explaining a data write cycle according to the flowchart shown in FIG.
図11を参照して、データ“1”を書込むサイクルでは、時刻t1〜t2において読出動作が行なわれる。この読出動作において“0”が読出された場合には、時刻t2〜t4において“1”を書込む動作が行なわれる。 Referring to FIG. 11, in the cycle of writing data “1”, a read operation is performed at times t1 to t2. When “0” is read in this read operation, an operation of writing “1” is performed at times t2 to t4.
データ“1”を書込むサイクルで時刻t1〜t2の読出動作において“1”が読出された場合には、時刻t2〜t4において、一旦この読出された“1”のデータを“0”のデータに書換える。これによりメモリセルの抵抗値が小さくなり、“1”の書込が確実に行なわれるようになる。 When “1” is read in the read operation from time t1 to t2 in the cycle in which data “1” is written, the read “1” data is temporarily changed to “0” data at times t2 to t4. Rewrite to As a result, the resistance value of the memory cell is reduced and “1” is written reliably.
そして時刻t4〜t5において“1”を書込む動作が行なわれる。
これにより時刻t1〜t2において読出動作による加熱によってメモリセルの徐熱が起こりデータの誤書換えが発生するのを防ぐことができる。
Then, an operation of writing “1” is performed from time t4 to t5.
Accordingly, it is possible to prevent the data from being rewritten due to the slow heating of the memory cell due to the heating by the reading operation at the time t1 to t2.
一方、“0”を書込むサイクルでは、読出動作は行なわれず時刻t1〜t3において“0”を書込む動作が行なわれる。 On the other hand, in the cycle of writing “0”, the read operation is not performed, and the operation of writing “0” is performed at times t1 to t3.
図10で説明した書込サイクルは図11では結局時刻t1〜t5が1つのデータ書込サイクルとなる。 The write cycle described with reference to FIG. 10 eventually becomes one data write cycle from time t1 to time t5 in FIG.
図10、図11において説明した書込動作でも、ライトディスターブの問題を解決することができる。すなわち、高抵抗状態(“1”を保持している状態)への“1”データの再書込を、一旦“0”を書込んだ後に“1”を書込む動作を行なうことで実現する。したがって、メモリセル抵抗の制約はなく、メモリセル抵抗値Rcell(H)を大きくすることができる。 The write disturb problem described in FIGS. 10 and 11 can also solve the write disturb problem. That is, the rewriting of “1” data to the high resistance state (the state holding “1”) is realized by performing the operation of writing “1” after writing “0” once. . Therefore, there is no restriction on the memory cell resistance, and the memory cell resistance value Rcell (H) can be increased.
また、不要な書込動作を極力避けることにより、発熱による信頼性の問題を低減することができる。 Further, by avoiding unnecessary writing operations as much as possible, it is possible to reduce the problem of reliability due to heat generation.
[実施の形態2]
実施の形態2ではリードディスターブの問題を解決する。
[Embodiment 2]
In the second embodiment, the problem of read disturb is solved.
図12は、実施の形態2の読出サイクルの説明を行なうためのフローチャートである。
図12を参照して、ステップS71において読出サイクルが開始される。そして、ステップS72において読出対象となるメモリセルの選択が行なわれる。
FIG. 12 is a flowchart for illustrating the read cycle of the second embodiment.
Referring to FIG. 12, a read cycle is started in step S71. In step S72, a memory cell to be read is selected.
続いてステップS73においてデータ読出動作が行なわれ、ステップS74において読出データが“0”であるか“1”であるかが判断される。 Subsequently, a data read operation is performed in step S73, and it is determined in step S74 whether the read data is “0” or “1”.
読出データが“0”であった場合にはリードディスターブの問題が発生しないのでそのままステップS76に進む。一方、読出データが“1”であった場合には読出におけるメモリセルの加熱によりデータが“0”に書換わってしまうおそれがあるので、ステップS75に進む。ステップS75では“1”を再び書込んでおく動作を行ない、そしてステップS76に進む。 If the read data is “0”, the read disturb problem does not occur, and the process proceeds to step S76. On the other hand, if the read data is “1”, the data may be rewritten to “0” due to heating of the memory cell in the read operation, and the process proceeds to step S75. In step S75, an operation of writing "1" again is performed, and the process proceeds to step S76.
ステップS76ではメモリセルの選択等のリセットが行なわれ、ステップS77において書込動作が終了する。 In step S76, the memory cell selection and the like are reset, and in step S77, the write operation is completed.
図13は、図12のフローチャートの読出サイクルを説明するための図である。
図13を参照して、読出サイクルにおいて時刻t1〜t2において読出動作が行なわれる。読出した結果が“0”である場合には特に動作は行なわれない(NOP)。
FIG. 13 is a diagram for explaining the read cycle of the flowchart of FIG.
Referring to FIG. 13, a read operation is performed at times t1-t2 in the read cycle. When the read result is “0”, no operation is performed (NOP).
一方、時刻t1〜t2に読出したデータが“1”であった場合には時刻t2〜t3においてデータ“1”を書込む動作を行なう。 On the other hand, if the data read at time t1 to t2 is “1”, the operation of writing data “1” is performed at time t2 to t3.
図14は、図12に示した動作の変形例を示したフローチャートである。
図14では、ステップS74とステップS75との間にステップS81が設けられ、メモリセルが“1”を保持していた場合に一旦このデータを“0”に書換える点が図12と異なる。他のステップについては図12で説明したので説明は繰返さない。
FIG. 14 is a flowchart showing a modification of the operation shown in FIG.
14 is different from FIG. 12 in that step S81 is provided between step S74 and step S75, and this data is temporarily rewritten to “0” when the memory cell holds “1”. Since the other steps have been described with reference to FIG. 12, description thereof will not be repeated.
図15は、図14のフローチャートの読出サイクルを説明するための図である。
図15を参照して、時刻t1〜t2において読出動作が行なわれる。読出結果が“0”であった場合には時刻t2以降は特に動作は行なわれない(NOP)。
FIG. 15 is a diagram for explaining the read cycle of the flowchart of FIG.
Referring to FIG. 15, a read operation is performed at times t1 to t2. When the read result is “0”, no operation is performed after time t2 (NOP).
一方、時刻t1〜t2において“1”が読出された場合には、時刻t2〜t3において“0”を書込む動作が行なわれ、そして引続き時刻t3〜t4において“1”を書込む動作が行なわれる。これによりメモリセルが“1”を保持している場合に、読出電流によるメモリセルの加熱によるデータ誤書換が一層生じにくくなる。 On the other hand, when “1” is read at times t1 to t2, an operation of writing “0” is performed at times t2 to t3, and an operation of subsequently writing “1” is performed at times t3 to t4. It is. As a result, when the memory cell holds “1”, erroneous data rewriting due to heating of the memory cell due to the read current is less likely to occur.
つまりステップS81を設けることにより、メモリセルの抵抗値を一旦低くするためのステップS75の“1”を書込む動作が、より確実に行なえるようになる。 That is, by providing step S81, the operation of writing “1” in step S75 for once reducing the resistance value of the memory cell can be performed more reliably.
図16は、図14に示したフローチャートのさらなる変形例を示した図である。
図16に示したフローチャートは、ステップS74とS76との間に“0”を書込む動作を行なうステップS82が設けられた点が、図14のフローチャートとは異なっている。他のステップについては図12、図14で説明したため説明は繰返さない。このように読出データが“0”の場合も“1”の場合も両方とも読出データと同じデータを再書込みするようにしてもかまわない。
FIG. 16 is a diagram showing a further modification of the flowchart shown in FIG.
The flowchart shown in FIG. 16 differs from the flowchart of FIG. 14 in that step S82 for performing an operation of writing “0” is provided between steps S74 and S76. Since the other steps have been described with reference to FIGS. 12 and 14, description thereof will not be repeated. Thus, the same data as the read data may be rewritten in both cases where the read data is “0” and “1”.
以上説明したように、メモリセルから“1”を読出した場合に読出電流によりセルが加熱されメモリセルが保持している“1”のデータが破壊されるのを防ぐために、少なくとも“1”を読出した後には“1”を書込む動作を行なう。これにより、メモリセルの抵抗の制約はなくメモリセルの高抵抗状態での抵抗値Rcell(H)をあまり大きくしなくてもよいので読出が容易となる。好ましくは“1”を読出した後には“0”を一旦書いた後に“1”を書込むことを行なうことにより“1”の書込動作がさらに容易化できる。また“0”を読出した場合にも“0”を再書込してもよい。 As described above, when “1” is read from the memory cell, at least “1” is set in order to prevent the cell from being heated by the read current and destroying the data “1” held in the memory cell. After reading, the operation of writing “1” is performed. Thereby, there is no restriction on the resistance of the memory cell, and the resistance value Rcell (H) in the high resistance state of the memory cell does not have to be increased so much, so that reading is facilitated. Preferably, after “1” is read, “0” is once written and then “1” is written, thereby further simplifying the writing operation of “1”. In addition, when “0” is read, “0” may be rewritten.
[実施の形態3]
実施の形態3では、相変化メモリの読出および書込回路の具体例と改良実施例を示す。これらは、従来技術の読出動作や書込動作の改良実施例としても、また実施の形態1、実施の形態2のそれぞれについての読出および書込回路例としても適宜適用が可能である。
[Embodiment 3]
In the third embodiment, a specific example and an improved example of the read / write circuit of the phase change memory will be described. These can be appropriately applied as improved examples of the conventional read operation and write operation, and as read and write circuit examples for the first and second embodiments, respectively.
図17はデータ書込の書込電流波形を示した図である。
図18は相変化メモリの書込動作を説明するためのメモリアレイの構成を示した図である。
FIG. 17 shows a write current waveform for data writing.
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a memory array for explaining a write operation of the phase change memory.
図17、図18を参照して、メモリセルアレイのワード線WL1とビット線BL1との交点に対応してメモリセル201が設けられ、ワード線WL2とビット線BL1の交点に対応してメモリセル202が設けられている。メモリセル201、202の構成は、図2で説明したので説明は繰返さない。
17 and 18,
ビット線BL1を書込データバスWDBに接続するためのスイッチ204はコラム選択線CSL1の活性化に応じて導通する。ビット線BLnはコラム選択線CSLnの活性化に応じてスイッチ206が導通したときに書込データバスWDBに接続される。書込データバスWDBと電源ノードとの間には可変電流源208が設けられる。可変電流源208は書込データを示す信号φに応じて電流値および電流の印加時間が変化する。
Switch 204 for connecting bit line BL1 to write data bus WDB is rendered conductive in response to activation of column select line CSL1. Bit line BLn is connected to write data bus WDB when
書込データが“0”の場合と“1”の場合とでは、書込に最適な電流値や電流パルス幅が異なる。図17に示すように“1”を書込む場合には波形WA1がメモリセルに印加される。波形WA1は時刻t0〜t1の短時間に書込電流I1を流しメモリセルをその後急冷することによりメモリセルの一部がアモルファス化され抵抗値が高くなる。 The optimum current value and current pulse width for writing differ depending on whether the write data is “0” or “1”. As shown in FIG. 17, when "1" is written, the waveform WA1 is applied to the memory cell. In the waveform WA1, when a write current I1 is supplied in a short time from time t0 to time t1 and the memory cell is then rapidly cooled, a part of the memory cell becomes amorphous and the resistance value becomes high.
一方、メモリセルに0を書込む場合には、波形WA2に示されるように時刻t0〜t3の間書込電流I2をメモリセルに流す。書込電流I2は、書込電流I1よりも電流値が小さい。 On the other hand, when 0 is written in the memory cell, the write current I2 is supplied to the memory cell between times t0 and t3 as shown by the waveform WA2. The write current I2 has a smaller current value than the write current I1.
これによりメモリセルがアモルファス状態から再結晶化が進行し多結晶状態となる。そしてメモリセルの抵抗値は低くなる。 As a result, the memory cell is recrystallized from the amorphous state to become a polycrystalline state. Then, the resistance value of the memory cell becomes low.
図19は、図18の可変電流源208の構成をより詳細に示した回路図である。
可変電流源208は、電源ノードと書込データバスWDBとの間に接続されゲートがノ
ードN11に接続されるPチャネルMOSトランジスタ210と、電源ノードとノードN11との間に接続されゲートがノードN11に接続されるPチャネルMOSトランジスタ212と、ノードN11と接地ノードとの間に接続されゲートに信号φ0を受けるNチャネルMOSトランジスタ214と、ノードN11と接地ノードとの間に接続されゲートに信号φ0を受けるNチャネルMOSトランジスタ216とを含む。NチャネルMOSトランジスタ216のゲート幅はW1でありNチャネルMOSトランジスタ216のゲート幅はW2である。これら2つのゲート幅の間にはW1<W2の関係がある。なお信号φ0は書込データが0の場合に活性化される信号であり、信号φ1は書込データが1である場合に活性化される信号である。
FIG. 19 is a circuit diagram showing the configuration of the variable
Variable
可変電流源208は、さらに、信号φ0,φ1を受けるNOR回路222と、NOR回路222の出力を受けて反転するインバータ220と、電源ノードとノードN11との間に接続されゲートにインバータ220の出力を受けるPチャネルMOSトランジスタ218を含む。
Variable
図20は、図19に示した可変電流源の動作を説明するための動作波形図である。
図19、図20を参照して、データ書込は、書込データが“1”である場合と“0”である場合に従った2種類の電流ピーク値およびパルス幅を持つ電流パルスをメモリセルに流すことで行なう。この電流パルスの制御は可変電流源208によって行なわれる。
FIG. 20 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the variable current source shown in FIG.
Referring to FIG. 19 and FIG. 20, data writing is performed by storing current pulses having two types of current peak values and pulse widths according to the case where write data is “1” and “0”. This is done by flowing the cell. This current pulse is controlled by the variable
すなわち、メモリセルをワード線WLで選択し、選択メモリセルに含まれるアクセストランジスタとコラム選択線CSLにより選択される選択スイッチ204を通して書込電流を印加する。時刻t1〜t4の間ワード線WLおよびコラム選択線CSLが活性化される。このとき“0”を書込む場合信号φ0が時刻t1〜t3の間活性化される。一方、“1”を書込む場合にはこれに代わって信号φ1がt1〜t2の間活性化される。
That is, a memory cell is selected by a word line WL, and a write current is applied through an access transistor included in the selected memory cell and a
“0”書込がなされる場合にはその場合の電流値はNチャネルMOSトランジスタ214のゲート幅で定まる。そして“1”を書込む場合には書込の電流値はNチャネルMOSトランジスタ216のゲート幅で定まる。W1<W2の関係があるため、“1”を書込む際の電流値の方が“0”を書込む場合の電流値よりも大きくなる。
When “0” is written, the current value in that case is determined by the gate width of the N-
図21は、図20に示した書込動作を改良した波形を示した動作波形図である。
図20のような回路動作では、特に、“1”書込でメモリセルを急冷しなければならないために、書込データバスの容量やビット線容量の放電をメモリセルで行なうと好ましくない。これは書込電流の立下がり時の時定数が大きくなるために、電流が流れる時間が長くなり急冷されずに相変化素子が正しくアモルファス化されない可能性があるからである。このために図21の実線で示されるように、“0”を書込む場合にはワード線WLおよびコラム選択線CSLの活性化期間は信号φ0の活性化期間と揃えておく。
FIG. 21 is an operation waveform diagram showing a waveform obtained by improving the write operation shown in FIG.
In the circuit operation as shown in FIG. 20, since the memory cell must be rapidly cooled by “1” writing, it is not preferable to discharge the write data bus capacity or bit line capacity in the memory cell. This is because the time constant at the falling edge of the write current is large, so that the time during which the current flows becomes long and the phase change element may not be amorphized correctly without being rapidly cooled. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 21, when “0” is written, the activation period of the word line WL and the column selection line CSL is set to be equal to the activation period of the signal φ0.
その一方で、“1”を書込む場合には図21の破線に示されるように信号φ1の活性化期間に合せてワード線WLおよびコラム選択線CSLの活性化期間も時刻t1〜t2の間だけにする。これにより、メモリセル201、202は時刻t2においてビット線から切り離されるため、ビット線の放電がメモリセルを介して時刻t2〜t3の間に行なわれることはなくなる。
On the other hand, when “1” is written, the activation period of the word line WL and the column selection line CSL is also between the times t1 and t2 in accordance with the activation period of the signal φ1, as shown by the broken line in FIG. Just do it. As a result, the
ところが、図21のような回路動作では、同一メモリマットに複数ビットを同時に書込するようなメモリ構成の場合には“1”を書込むメモリセルと“0”を書込むメモリセルとが同一メモリマット上に存在する場合にはワード線を立下げるタイミングが両立しない。 However, in the circuit operation as shown in FIG. 21, in the case of a memory configuration in which a plurality of bits are simultaneously written in the same memory mat, the memory cell in which “1” is written and the memory cell in which “0” is written are the same. When it exists on the memory mat, the timing for lowering the word line is not compatible.
図22は、同一メモリマットに複数ビット同時に書込する場合の構成を示した回路図である。 FIG. 22 is a circuit diagram showing a configuration when a plurality of bits are simultaneously written in the same memory mat.
図22を参照して、ビット線BLAとワード線WL1との交点に対応してメモリセル201Aが設けられ、ビット線BLAとワード線WL2との間の交点に対応してメモリセル202Aが設けられる。コラム選択線CSLAの活性化に応じてコラム選択スイッチ204Aはビット線BLAを書込データバスWDBAに接続する。ビット線BLAおよび書込データバスWDBAに対応して可変電流源208Aが設けられる。可変電流源208Aの構成は、図9に示した可変電流源208と同様であり説明は繰返さない。
Referring to FIG. 22,
ワード線WL1とビット線BLBとの交点に対応してメモリセル201Bが設けられ、ワード線WL2とビット線BLBとの交点に対応してメモリセル202Bが設けられる。ビット線BLBを書込データバスWDBBに接続するために、コラム選択線CSLBの活性化に応じて導通するコラム選択スイッチ204Bが設けられている。書込データバスWDBBに対応して可変電流源208Bが設けられる。可変電流源208Bの内部の構成は可変電流源208Aと同様であるので説明は繰返さない。
A
図23は、図22に示した構成の書込動作を説明するための動作波形図である。
データ“0”とデータ“1”を書込む動作を同時に行なうことをせず、これらの動作を時間的に分離して行なうようにすればよい。
FIG. 23 is an operation waveform diagram for describing a write operation of the configuration shown in FIG.
The operations of writing data “0” and data “1” are not performed at the same time, and these operations may be performed separately in time.
図23を参照して、具体的には、時刻t1〜t2においてワード線WL1が活性化され、データ“0”を書込むメモリセル201Aがビット線に接続され、コラム選択線CSLAが活性化されることによってこれが可変電流源208Aに接続され、メモリセル201Aに所定の電流が印加される。
Referring to FIG. 23, specifically, at time t1-t2, word line WL1 is activated,
そして時刻t3〜t4においては同様にワード線WL1が活性化され、データ“1”を書込むメモリセル201Bがビット線を介して可変電流源208Bに接続される。
At time t3 to t4, the word line WL1 is similarly activated, and the
このように、データ“0”書込動作と“1”書込動作を時間的に分離して行なうことにより、データに応じてワード線を速く非選択状態にして迅速にメモリセルをビット線から切離しつつ、複数データの同時書込が可能となる。 As described above, the data “0” write operation and the “1” write operation are performed separately in time, so that the word line is quickly deselected according to the data, and the memory cell is quickly removed from the bit line. A plurality of data can be simultaneously written while being separated.
図19〜図23のような回路動作では、電流源が2種類の電流値を発生するような回路であった。しかしながらこれと同等の動作を他の方法でも実現することができる。 In the circuit operation as shown in FIG. 19 to FIG. 23, the current source is a circuit that generates two kinds of current values. However, an equivalent operation can be realized by other methods.
図24は、他の方法でデータ書込をする場合の構成を示した回路図である。
図24では、ワード線ドライブ回路104Aがデータφ0,φ1に対応してワード線WL1,WL2…の活性化電位を変化させる。代わりに、電流源208Cは図19の電流源208よりももっと簡単な構成でよい。
FIG. 24 is a circuit diagram showing a configuration when data is written by another method.
24, the word
具体的には、電流源208Cは、電源ノードと書込データバスWDBとの間に接続されゲートがノードN21に接続されるPチャネルMOSトランジスタ300と、電源ノードとノードN21との間に接続されゲートがノードN21に接続されるPチャネルMOSトランジスタ312と、ノードN21と接地ノードとの間に接続されゲートに書込時に活性化される信号φwを受けるNチャネルMOSトランジスタ314と、電源ノードとN21との間に接続されゲートに信号φwを受けるPチャネルMOSトランジスタ313とを含む。なお、NチャネルMOSトランジスタ314のゲート幅W2は、図19のNチャネルMOSトランジスタ216と同様W2であり電流源208C自体の電流供給能力は“1”を書込むことができる能力に設定されている。
Specifically, current source 208C is connected between a power supply node and write data bus WDB, and has a gate connected to node N21, and is connected between the power supply node and node N21. P-
図25は、図24に示した回路の動作を説明するための動作波形図である。
図25を参照して、時刻t1〜t2ではワード線WL,コラム選択線CSLおよび信号φw,φ0が活性化される。φ0が活性化されている期間はワード線ドライブ回路104Aはワード線WLの活性化電位を、たとえば0.5Vに低く設定する。これにより、電流源208Cから供給される電流が制限されメモリセルの加熱状態は低めに設定される。
FIG. 25 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG.
Referring to FIG. 25, at time t1-t2, word line WL, column select line CSL and signals φw, φ0 are activated. During the period in which φ0 is activated, the word
一方、時刻t3〜t4では、ワード線WL,コラム選択線CSLおよび信号φw,φ1が活性化される。信号φ1が活性化される場合には、ワード線ドライブ回路104Aはワード線の活性化電位を、たとえば1.5Vに高く設定する。これにより電流源208Cから供給される電流はあまり電流制限されずにそのままメモリセルに印加されることになり、メモリセルの加熱状態は高く設定される。
On the other hand, from time t3 to t4, the word line WL, the column selection line CSL, and the signals φw and φ1 are activated. When signal φ1 is activated, word
図26は、さらに他の方法でデータ書込をする場合の構成を示した回路図である。
図26では、列選択回路112Aがデータφ0,φ1に対応してコラム選択線CSLの活性化電位を変化させる。図24の場合と同様、電流源208Cは図19の電流源208よりももっと簡単な構成でよい。電流源208Cの構成は図24で説明しているので、説明は繰返さない。
FIG. 26 is a circuit diagram showing a configuration when data is written by still another method.
In FIG. 26, the
図27は、図26に示した回路の動作を説明するための動作波形図である。
図27を参照して、時刻t1〜t2ではワード線WL,コラム選択線CSLおよび信号φw,φ0が活性化される。φ0が活性化されている期間は列選択回路112Aはコラム選択線CSLの活性化電位を、たとえば0.5Vに低く設定する。これにより、電流源208Cから供給される電流が制限されメモリセルの加熱状態は低めに設定される。
FIG. 27 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG.
Referring to FIG. 27, at time t1-t2, word line WL, column select line CSL and signals φw, φ0 are activated. During the period in which φ0 is activated, the
一方、時刻t3〜t4では、ワード線WL,コラム選択線CSLおよび信号φw,φ1が活性化される。信号φ1が活性化される場合には、列選択回路112Aはコラム選択線CSLの活性化電位を、たとえば1.5Vに高く設定する。これにより電流源208Cから供給される電流はあまり電流制限されずにそのままメモリセルに印加されることになり、メモリセルの加熱状態は高く設定される。
On the other hand, from time t3 to t4, the word line WL, the column selection line CSL, and the signals φw and φ1 are activated. When signal φ1 is activated,
図28は、相変化メモリのデータ読出に関する改善例を示した図である。
図28を参照して、ワード線WL1とビット線BLの交点に対応してメモリセル401が設けられ、ワード線WL2とビット線BLの交点に対応してメモリセル402が設けられている。ビット線BLは、スイッチ回路404によってコラム選択線CSLが活性化されると、リードデータバスRDBに接続される。
FIG. 28 is a diagram showing an improvement example regarding data reading of the phase change memory.
Referring to FIG. 28,
ビット線BLの電位を接地電位に初期化しておくために、ビット線BLと接地ノードとの間に接続され、信号BL−RESETをゲートに受けるNチャネルMOSトランジスタ410が設けられる。
In order to initialize the potential of bit line BL to the ground potential, an N
センスアンプ412は、電源ノードとノードN31との間に接続されゲートに信号φSAを受けるPチャネルMOSトランジスタ414と、ゲートおよびドレインがノードN31に接続されソースが電源ノードに接続されるPチャネルMOSトランジスタ416と、ノードN31とリードデータバスRDBとの間に接続されゲートに参照電位Vrefを受けるNチャネルMOSトランジスタとを含む。
センスアンプ412は、さらに、電源ノードとノードN32との間に接続されゲートがノードN31の接続されるPチャネルMOSトランジスタ418と、ノードN32と接地ノードとの間に直列に接続されるNチャネルMOSトランジスタ422,424とを含む。NチャネルMOSトランジスタ422のゲートは参照電位Vrefに結合される。NチャネルMOSトランジスタ424のゲートは信号φSAを受ける。ノードN32からは読出出力信号Doutが出力される。
図29は、図28に示した構成の読出動作を説明するための動作波形図である。
図28、図29を参照して、時刻t1において信号BL−RESETがHレベルからLレベルに非活性化され、続いて時刻t2においてワード線WL、コラム選択線CSLおよび信号φSAが活性化される。すると、NチャネルMOSトランジスタ410によってLレベルにリセットされていたビット線BLの電位が、選択されたメモリセルの保持データに応じて変化する。データは、ビット線電位およびビット線電流として読出される。
FIG. 29 is an operation waveform diagram for describing a read operation of the configuration shown in FIG.
Referring to FIGS. 28 and 29, signal BL-RESET is deactivated from H level to L level at time t1, and then word line WL, column selection line CSL and signal φSA are activated at time t2. . Then, the potential of the bit line BL that has been reset to the L level by the N-
メモリセルが“0”を保持している場合には、図29の実線に示すようにビット線電位、ビット線電流および出力データDoutが読出される。一方、メモリセルがデータ“1”を保持していた場合には、図29の破線に示すようにビット線電位、ビット線電流および信号Doutが出力される。 When the memory cell holds “0”, the bit line potential, the bit line current, and the output data Dout are read as shown by the solid line in FIG. On the other hand, when the memory cell holds data “1”, the bit line potential, the bit line current, and the signal Dout are output as shown by the broken line in FIG.
読出が終了する時刻t3において、ワード線WL,コラム選択線CSLおよび信号φSAが非活性化され、続いて時刻t4において信号BL−RESETがHレベルに活性化される。 At time t3 when reading ends, word line WL, column select line CSL and signal φSA are deactivated, and then signal BL-RESET is activated to H level at time t4.
これにより時刻t4以降はビット線電位はLレベルに固定される。
図30は、図29におけるビット線電流を拡大して示した図である。
As a result, the bit line potential is fixed at the L level after time t4.
FIG. 30 is an enlarged view of the bit line current in FIG.
図30を参照して、メモリセルから“0”が読出される場合には読出電流I−READは電流値が大きい。これはメモリセルが低抵抗状態にあるからである。 Referring to FIG. 30, when “0” is read from the memory cell, read current I-READ has a large current value. This is because the memory cell is in a low resistance state.
一方、メモリセルから“1”が読出される場合には読出電流I−READは小さい。これはメモリセルが高抵抗状態にあるからである。 On the other hand, when “1” is read from the memory cell, read current I-READ is small. This is because the memory cell is in a high resistance state.
つまり、図28のセンスアンプ412は、メモリセルからビット線および読出データバスを介して、メモリセルの抵抗の差異を電流差として読出し電圧に変換して出力する。
That is, the
[実施の形態4]
図31は、実施の形態4のデータ書込に関する構成を示した回路図である。
[Embodiment 4]
FIG. 31 is a circuit diagram showing a configuration related to data writing according to the fourth embodiment.
図31に示した構成は、図19で示した構成に加えて、書込データバスWDBの電位Vcontと参照電位Vrefとを比較して信号Vwriteを出力する比較回路452と、信号φ1と比較回路452の出力とを受けるAND回路454とを含む。なお、NチャネルMOSトランジスタ216には信号φ1に代わりにAND回路454の出力が与えられる。
In addition to the configuration shown in FIG. 19, the configuration shown in FIG. 31 compares the potential Vcont of the write data bus WDB with the reference potential Vref and outputs the signal Vwrite, and the signal φ1 and the comparison circuit. AND
図32は、図31に示した構成の書込動作時の波形を示す動作波形図である。
図33は、比較回路の出力信号と入力信号の関係を示した図である。
FIG. 32 is an operation waveform diagram showing waveforms during the write operation of the configuration shown in FIG.
FIG. 33 is a diagram showing the relationship between the output signal of the comparison circuit and the input signal.
図32、図33を参照して、データ書込は、書込データ“1”/“0”に従った2種類の電流ピーク値およびパルス幅を持つ電流パルスをメモリセルに与えることで行なわれる。メモリセルをワード線WLで選択し、メモリセル中のアクセストランジスタとコラム選択線CSLにより選択される選択スイッチ204とを介して相変化素子に書込電流を印加する。ワード線およびコラム選択線による選択は、時刻t1〜t4の間行なわれる。データ“0”を書込む場合は時刻t1〜t3の間信号φ0が活性化され、一方、データ“1”を書込む場合は時刻t1〜t2の間信号φ1が活性化される。
Referring to FIGS. 32 and 33, data writing is performed by applying to the memory cell current pulses having two kinds of current peak values and pulse widths according to write data “1” / “0”. . A memory cell is selected by a word line WL, and a write current is applied to the phase change element via an access transistor in the memory cell and a
このときデータを蓄積したメモリセルに蓄積データによらず書込動作を行なうことが高速書込サイクルを実現するために望ましい。しかし“1”を蓄積したメモリセル(高抵抗状態のメモリセル)に“1”のデータを書込む場合には、メモリセルの抵抗が“0”を保持している場合と比べて10倍程度に大きくなっている。このため十分な加熱に必要な電流をメモリセルに流すことができない。 At this time, it is desirable to perform a write operation on the memory cell storing the data regardless of the stored data in order to realize a high-speed write cycle. However, when “1” data is written in a memory cell that stores “1” (a memory cell in a high resistance state), the memory cell resistance is “0”, which is about 10 times. Is getting bigger. For this reason, a current required for sufficient heating cannot be supplied to the memory cell.
したがってメモリセルが保持しているデータにかかわらず書込動作を行なうと、結果的に“1”を保持している場合には小さな電流を流して徐熱する結果となる。メモリセルを徐熱することは、データ“0”を書込む方向である。したがってデータ“1”の書込を行なっているつもりがかえってデータ破壊を招くことになる。 Therefore, when a write operation is performed regardless of the data held in the memory cell, as a result, when “1” is held, a small current is passed and the result is gradually heated. The slow heating of the memory cell is the direction in which data “0” is written. Therefore, the intention of writing data “1” is changed, which causes data destruction.
この対策としては、メモリセルに電流が流れないと電流源付近の電圧が上がってくることを検知して、書込動作を遮断するとよい。この検知を比較回路452で行なう。これにより、メモリセル温度が徐熱によりアモルファスから多結晶に遷移する遷移温度まで上昇するのを防ぎ、データ破壊を防止することができる。また、メモリセルのデータ保持状態を把握するための読出動作を書込サイクルにおいて行なわなくてもよくなる。
As a countermeasure against this, it is preferable to detect that the voltage near the current source increases when no current flows in the memory cell, and to interrupt the writing operation. This detection is performed by the
より具体的に可変電流源208の動作を説明する。メモリセルの抵抗値が小さいとき、つまり相変化素子が多結晶状態のときは、NチャネルMOSトランジスタ214、216のゲート幅で決定される電流値が、PチャネルMOSトランジスタ210、212によって構成されるカレントミラーによってメモリセルに流れる。この電流値に対応してメモリセルは多結晶になったりアモルファス状態となったりする。
The operation of the variable
一方、メモリセルの抵抗値が大きいとき、つまり相変化素子がアモルファス状態のときは、NチャネルMOSトランジスタ214、216で決定される電流値がメモリセルを流れる前に電位Vcontが上限まで上昇してしまうので、PチャネルMOSトランジスタ210、212はカレントミラーとして動作を行なわない。このため、メモリセルの抵抗値が大きい場合にデータ“1”を書込むときには、メモリセルに結果的に小さな電流が流れる。この小さな電流が流れる時間が長いと、相変化素子がアモルファス状態から多結晶状態に変化してしまう。これを防止するため、図33において電位Vcontが参照電位Vrefを超えると、出力である電位VwriteがHレベルからLレベルに変化しNチャネルMOSトランジスタ216のゲートは非活性化される。したがって、電位Vcontが参照電位Vrefを超えた場合には電流源208の動作が停止する。これによりアモルファス状態が維持される。
On the other hand, when the resistance value of the memory cell is large, that is, when the phase change element is in an amorphous state, the potential Vcont rises to the upper limit before the current value determined by the N-
[実施の形態5]
実施の形態5では、ライトディスターブ、リードディスターブの問題を解決するためのメモリセルパラメータの実現について説明する。
[Embodiment 5]
In the fifth embodiment, implementation of memory cell parameters for solving the problem of write disturb and read disturb will be described.
メモリセル書換に必要な電流設定は、
Icell(“1”Write) > Icell(“0”Write)…(1)
である。
The current setting required for rewriting the memory cell is
Icell (“1” Write)> Icell (“0” Write) (1)
It is.
式(1)において、Icell(“1”Write)とは、データ“0”を保持している状態の
メモリセルをデータ“1”に書換えるためのメモリセル電流である。また、Icell(“0”Write)とは、データ“0”または“1”を保持している状態のメモリセルを“0”に書換えるためのメモリセル電流である。
In Expression (1), Icell (“1” Write) is a memory cell current for rewriting a memory cell holding data “0” to data “1”. Further, Icell (“0” Write) is a memory cell current for rewriting a memory cell holding data “0” or “1” to “0”.
メモリセルが“0”を保持している状態では相変化素子は多結晶状態であり、メモリセルは低抵抗状態である。これに対し、データ“1”を保持している状態では、相変化素子はアモルファス状態であり、メモリセルは高抵抗状態である。高抵抗状態のメモリセルの抵抗値は低抵抗状態の場合と比べると10倍程度となっている。この高抵抗状態のメモリセルに“1”をオーバーライトするためには、メモリセルに所定の電流を流す必要がある。 When the memory cell holds “0”, the phase change element is in a polycrystalline state, and the memory cell is in a low resistance state. On the other hand, in a state where data “1” is held, the phase change element is in an amorphous state and the memory cell is in a high resistance state. The resistance value of the memory cell in the high resistance state is about 10 times that in the low resistance state. In order to overwrite “1” to the memory cell in the high resistance state, it is necessary to pass a predetermined current through the memory cell.
高抵抗状態のメモリセルに所定の電流を流すためには、低抵抗状態のメモリセルに与える電圧の10倍程度の電圧を印加する必要がある。しかし、一定の動作電源電圧を用いるという条件下では、電圧を10倍印加することはできず、このためメモリセルのアクセストランジスタのIdsによって電流は小さく制限される(メモリセルの面積にも依存するが、たとえばI<200μA)。したがって、データ“1”を保持している状態のメモリセルに“1”をオーバーライトするときには通常はアモルファス化のための所定の電流にはならず、電流値が小さいため徐熱のみをして終わることになる。しかし、この徐熱を多数回繰返すうちに多少とも多結晶化が進むような温度にメモリセルがなってしまうと“1”データが破壊され“0”を保持する状態となってしまう。 In order to pass a predetermined current through the memory cell in the high resistance state, it is necessary to apply a voltage about 10 times the voltage applied to the memory cell in the low resistance state. However, under the condition that a constant operating power supply voltage is used, the voltage cannot be applied 10 times, and the current is limited to a small value by the Ids of the access transistor of the memory cell (it also depends on the area of the memory cell). For example, I <200 μA). Therefore, when “1” is overwritten in a memory cell in which data “1” is held, it is not usually a predetermined current for amorphization, and only slow heating is performed because the current value is small. It will end. However, if the memory cell reaches a temperature at which polycrystallization progresses somewhat while repeating this slow heating many times, "1" data is destroyed and "0" is maintained.
もう少し具体的に言うと、メモリセルのデータが“1”(アモルファス状態)のときは、メモリセルのデータが“0”(多結晶状態)のときと同じ電圧を加えても流れる電流が小さいので、セルが少し加熱されたとしても本来は多結晶化が進む温度に至らずアモルファス状態が保持されるはずである。しかし、メモリセル特性のばらつきや、印加電流値のばらつき等により加熱の程度が想定を超えると、多少とも多結晶化が進む温度に至る場合が考えられ、多数回“1”書込みを行なうと“1”であるべきデータが“0”に書き換わることがある、という問題がある。 More specifically, when the memory cell data is “1” (amorphous state), the flowing current is small even when the same voltage is applied as when the memory cell data is “0” (polycrystalline state). Even if the cell is heated a little, the temperature should not reach the temperature at which polycrystallization progresses and the amorphous state should be maintained. However, if the degree of heating exceeds the expected level due to variations in memory cell characteristics, variations in applied current value, etc., it may be possible to reach a temperature at which polycrystallization proceeds to some extent. There is a problem that data that should be “1” may be rewritten to “0”.
このような問題を避けるためには、データ“1”を保持している状態のメモリセルに“1”をオーバーライトするときの発熱量を、メモリセルが多結晶化する遷移温度まで上がらないような設定にする。たとえば電流値を小さくし、電流パルスの幅を十分短いものとする。 In order to avoid such a problem, the amount of heat generated when “1” is overwritten in a memory cell holding data “1” does not rise to the transition temperature at which the memory cell becomes polycrystallized. Set as appropriate. For example, the current value is made small and the width of the current pulse is made sufficiently short.
次に読出時について検討すると、データ“1”を読出す場合には、メモリセルデータの読出のためにメモリセルに電流を流す。 Next, considering the case of reading, when data “1” is read, a current is passed through the memory cell for reading the memory cell data.
このとき流す電流をIcell(“1”Read)とする。読出のための電流は、リードアクセスの高速化のためには大きいほど良い。しかし、電流が大きすぎるとメモリセルに電流を流すことによりメモリセルの徐熱となる。これを多数回繰返すうちに“1”データが破壊され、“0”データになってしまう。このようなリードディスターブの問題を回避するためには、Icell(“1”Read)が十分小さく、発熱量はメモリセルが多結晶化する遷移温度まで至らないような設定とする。このためには電流値を小さく、電流パルス幅を十分短くする。少なくとも、
Icell(“0”Write) > Icell(“1”Read)…(2)
を満たすようにする。
The current flowing at this time is Icell (“1” Read). The larger the current for reading, the better for speeding up the read access. However, if the current is too large, the memory cell is gradually heated by passing the current through the memory cell. While this is repeated many times, the “1” data is destroyed and becomes “0” data. In order to avoid such a read disturb problem, Icell (“1” Read) is set to be sufficiently small so that the amount of generated heat does not reach the transition temperature at which the memory cell becomes polycrystallized. For this purpose, the current value is made small and the current pulse width is made sufficiently short. at least,
Icell (“0” Write)> Icell (“1” Read) (2)
To satisfy.
式(1)、(2)より、Icell(“1”Read)の上限が決まる。これと、次式
Icell(“0”Read) > Icell(“1”Read)
により決まるIcell(“0”Read)がリードアクセスの速度を決定する。リードアクセスの高速化には、たとえば、Icell(“0”Read)>10μAであることが必要である。
From Equations (1) and (2), the upper limit of Icell (“1” Read) is determined. This and the following formula Icell (“0” Read)> Icell (“1” Read)
Icell (“0” Read) determined by the above determines the read access speed. In order to increase the speed of read access, for example, Icell (“0” Read)> 10 μA is required.
また、式(1)、(2)より、
Icell(“1”Write) > Icell(“0”Write) > Icell(“1”Read)…(3)
が導かれる。式(3)の不等号は電流の絶対値の関係ではなく、電流印加時間を含めた発熱量での比較であるので、正確には、“1”書込時のメモリセル到達温度をTcell(“1”Write)、“0”書込時のメモリセル到達温度をTcell(“0”Write)、“1”読出時のメモリセル到達温度をTcell(“1”Read)、“1”に“1”を上書きする時のメモリセル到達温度をTcell(“1”Overwrite)、メモリセルの相変化素子が相変化を起こ
す温度をT(transition)とすると、式(3)で示した関係は、
Tcell(“1”Write)>Tcell(“0”Write)>Tcell(“1”Read) …(4)
Tcell(“1”Read)<T(transition) …(5)
Tcell(“1”Overwrite)<T(transition) …(6)
の3式にまとめられる。
From the formulas (1) and (2),
Icell (“1” Write)> Icell (“0” Write)> Icell (“1” Read) (3)
Is guided. The inequality sign in equation (3) is not a relationship of the absolute value of the current but a comparison in terms of the amount of heat generated including the current application time. The memory cell arrival temperature when writing “1” and “0” is Tcell (“0” Write), the memory cell arrival temperature when reading “1” is Tcell (“1” Read), and “1” is “1”. The memory cell arrival temperature when overwriting “T” is Tcell (“1” Overwrite), and the temperature at which the phase change element of the memory cell undergoes phase change is T (transition).
Tcell (“1” Write)> Tcell (“0” Write)> Tcell (“1” Read) (4)
Tcell (“1” Read) <T (transition) (5)
Tcell (“1” Overwrite) <T (transition) (6)
These are summarized in the following three formulas.
これらを満たすようにメモリセル素子の材料・構造・抵抗値設定、ヒータ素子の材料・構造・抵抗値設定、メモリセル動作電圧・電流を設定すれば、ライトディスターブやリードディスターブの問題を回避できる相変化メモリを実現することができる。これにより相変化メモリセルのデータの信頼性を高めることができる。 Setting the material / structure / resistance value of the memory cell element, setting the material / structure / resistance value of the heater element, and the memory cell operating voltage / current to satisfy these conditions can avoid the problem of write disturb and read disturb. A change memory can be realized. Thereby, the reliability of the data of the phase change memory cell can be improved.
なお、以上のすべての実施の形態は、メモリセルの構成によらずに適用できるものである。図2では、ビット線BL−トランジスタAT−ヒータ素子HE−相変化素子PE−接地ノードの順に配置したメモリセルの構成を例示したが、たとえば図34に示すように、ビット線BL−相変化素子PE−ヒータ素子HE−トランジスタAT−接地ノードの順の配置となるようにメモリセルの構成を変形してもよい。 All of the above embodiments can be applied regardless of the configuration of the memory cell. 2 illustrates the configuration of the memory cells arranged in the order of bit line BL-transistor AT-heater element HE-phase change element PE-ground node. For example, as shown in FIG. 34, bit line BL-phase change element The configuration of the memory cell may be modified so as to be arranged in the order of PE-heater element HE-transistor AT-ground node.
[実施の形態6]
従来のカルコゲナイドガラスなどを用いた相変化メモリでは、メモリセルアクセス動作において、書込時の発熱によるメモリセルの温度上昇が、次のサイクルの動作に影響するという問題点がある。
[Embodiment 6]
In the conventional phase change memory using chalcogenide glass or the like, there is a problem that in the memory cell access operation, the temperature rise of the memory cell due to the heat generated during writing affects the operation of the next cycle.
すなわち、相変化メモリでは、選択したメモリセルにデータ書込を行なう場合には、書込動作終了時にはメモリセルの温度が500℃以上まで上昇している。加熱後急冷してアモルファス化(高抵抗化=データ“1”書込)する場合も、除熱して多結晶化(低抵抗化=データ“0”書込)する場合も、500℃以上までセル温度が上昇するのは同様である。 That is, in the phase change memory, when data is written to a selected memory cell, the temperature of the memory cell rises to 500 ° C. or more at the end of the write operation. The cell is heated to 500 ° C or higher, whether it is amorphous after heating (high resistance = writing data "1") or polycrystallizing by removing heat (low resistance = writing data "0") The temperature rise is similar.
したがって書込動作終了後すぐに次のサイクルを行なう場合に、選択書込を行なったメモリセルと同一のメモリセルにアクセスする動作、すなわち読出または書込をする動作を行なうと、当該セルは通常セルと異なり、温度が高いために次の(1)、(2)の問題を生ずる。 Therefore, when the next cycle is performed immediately after the end of the write operation, if the operation for accessing the same memory cell as the memory cell for which selective writing has been performed, that is, the operation for reading or writing, the cell is normally Unlike the cell, since the temperature is high, the following problems (1) and (2) occur.
(1) 次のサイクルが読出の場合には、常温である通常セルとメモリセルの抵抗が異なっており、抵抗は小さくなっている。このため、データセンス読出動作においては、リファレンスレベルを印加する場合でも、ダミーセルを用いる場合でも、リファレンスレベルやダミーレベルが適合せず、センスマージンを損なうことが考えられる。 (1) When the next cycle is reading, the resistance of the normal cell at normal temperature and the memory cell are different, and the resistance is small. For this reason, in the data sense read operation, whether the reference level is applied or the dummy cell is used, it is conceivable that the reference level and the dummy level are not suitable and the sense margin is impaired.
(2) 次のサイクルが書込の場合には、次のサイクルの開始時点でのメモリセルの温度は通常より高くなっている。これに対して通常の書込電流印加を行なうと、書込時のメモリセルの温度がねらい目より高くなってしまい、メモリセルが過剰に熱せられることによる信頼性の低下や書込マージンの減少に至る。 (2) When the next cycle is writing, the temperature of the memory cell at the start of the next cycle is higher than usual. On the other hand, when a normal write current is applied, the temperature of the memory cell at the time of writing becomes higher than the target, and the memory cell is excessively heated, resulting in a decrease in reliability and a decrease in write margin. To.
実施の形態6〜実施の形態8においては、これらの問題点を解決する。
実施の形態6では、実際上のタイミング使用を損なうことなく、すなわち、メモリ装置としてのデータレートをさほど損なうことなく、有効に問題点を解決する手段を示す。
In the sixth to eighth embodiments, these problems are solved.
In the sixth embodiment, means for effectively solving the problem without impairing actual timing use, that is, without significantly impairing the data rate as a memory device will be described.
このために、書込サイクル終了時に、書込されたメモリセルが所定温度まで冷却するのに十分な冷却時間を確保する。 For this reason, at the end of the write cycle, a cooling time sufficient for cooling the written memory cell to a predetermined temperature is ensured.
確保する方法としては、まず、書込サイクル動作の終了時に内部でセル冷却時間を入れることが考えられる。 As a method of ensuring, first, it is conceivable to insert a cell cooling time inside at the end of the write cycle operation.
図35は、メモリセルの冷却時間の説明をするための図である。
図35を参照して、“1”が書込まれる場合(急冷)についてまず説明すると、時刻t1〜t2においてセル書込電流が印加され、印加電流の増大に少し遅れてメモリセルの温度が、外気温度Temp(Amb)から温度Temp(A)にまで上昇する。時刻t2においては書込電流が供給停止され、これに伴い時刻t2〜t3の間においてメモリセルの温度は温度Temp(A)から外気温度Temp(Amb)の近くまで下がる。この時刻t2〜t3の間の時間を冷却時間Tcool(A)とする。
FIG. 35 is a diagram for explaining the cooling time of the memory cell.
Referring to FIG. 35, a case where “1” is written (rapid cooling) will be described first. A cell write current is applied at time t1 to t2, and the temperature of the memory cell is slightly delayed after the increase of the applied current. The outside air temperature Temp (Amb) rises to the temperature Temp (A). At time t2, the supply of the write current is stopped, and accordingly, the temperature of the memory cell decreases from the temperature Temp (A) to near the outside air temperature Temp (Amb) between times t2 and t3. The time between the times t2 and t3 is defined as a cooling time Tcool (A).
一方、データ“0”を書込む場合(除熱)について説明する。時刻t1において“1”を書込む際よりも小さな電流が印加され、これに応じて時刻t1〜t2の間メモリセルの温度は外気温度Temp(Amb)から温度Temp(P)まで上昇する。アモルファス化されていたメモリセルがしばらくこの温度Temp(P)に維持されることにより、アモルファス状態から多結晶状態にメモリセルの相が変化する。 On the other hand, a case where data “0” is written (heat removal) will be described. A current smaller than that at the time of writing “1” is applied at time t1, and accordingly, the temperature of the memory cell rises from the outside air temperature Temp (Amb) to the temperature Temp (P) between times t1 and t2. By maintaining the memory cell that has been made amorphous at this temperature Temp (P) for a while, the phase of the memory cell changes from the amorphous state to the polycrystalline state.
時刻t4においてメモリセルへの書込電流の印加が停止され、これに応じて時刻t4〜t5の間でメモリセルの温度は温度Temp(P)から外気温度Temp(Amb)の近くまで下がる。この場合のセル冷却期間は時刻t4から時刻t5までの時間Tcool(P)となる。 At time t4, the application of the write current to the memory cell is stopped, and accordingly, the temperature of the memory cell decreases from temperature Temp (P) to near the outside air temperature Temp (Amb) between times t4 and t5. The cell cooling period in this case is a time Tcool (P) from time t4 to time t5.
なお、図35において、上側に記載されたセル書込電流の立下がり波形に対して、下側に記載されたセル温度の立下がり波形は相似ではなく、温度の変化が電流にやや遅れて追従することに注意する必要がある。 In FIG. 35, the falling waveform of the cell temperature described on the upper side is not similar to the falling waveform of the cell writing current shown on the upper side, and the change in temperature follows the current with a slight delay. Need to be careful.
書込サイクル動作の終了時に内部でセル冷却時間を入れる説明をする。内部書込サイクルが終了した後、すなわちメモリセルへ書込電流印加を終えた後には、さらに、メモリセルの冷却期間を経過した後に、次のサイクル受付けを開始するようにセルフタイミング設定を行なう。メモリセルの冷却時間は、書込時にメモリセルが到達した温度とメモリセルの放熱能力との兼ね合いで決定される。 A description will be given of inserting the cell cooling time inside at the end of the write cycle operation. After the end of the internal write cycle, that is, after the application of the write current to the memory cell is completed, the self-timing is set so that the next cycle acceptance is started after the cooling period of the memory cell has passed. The cooling time of the memory cell is determined based on the balance between the temperature reached by the memory cell at the time of writing and the heat dissipation capability of the memory cell.
アモルファス化におけるセル到達温度をTemp(A)とし、多結晶化におけるセル到達温度をTemp(P)とすると、Temp(A) > Temp(P) なので、アモルファス化における必要冷却時間は多結晶化における多結晶化後の必要冷却時間よりも長い。 Assuming that the cell arrival temperature in amorphization is Temp (A) and the cell arrival temperature in polycrystallization is Temp (P), Temp (A)> Temp (P), so the necessary cooling time in amorphization is the same as in polycrystallization. It is longer than the required cooling time after polycrystallization.
つまり、アモルファス化サイクル終了時の必要冷却時間をTcool(A)とし、多結晶化サイクル終了の必要冷却時間をTcool(P)とすると、Tcool(A) > Tcool(P)となる。ここでアモルファス化はデータ“1”を書込む場合であり、多結晶化はデータ“0”を書込む場合である。 That is, if the required cooling time at the end of the amorphization cycle is Tcool (A) and the required cooling time at the end of the polycrystallization cycle is Tcool (P), then Tcool (A)> Tcool (P). Here, amorphization is a case where data “1” is written, and polycrystallization is a case where data “0” is written.
したがって、アモルファス化書込サイクル時間をT(A)とし、多結晶化書込サイクル時間をT(P)とし、アモルファス化書込必要時間をTc(A)とし、多結晶化書込必要時間をTc(P)とすると、
Tc(A)=T(A)+Tcool(A)
Tc(P)=T(P)+Tcool(P)
T(A)<T(P)、Tcool(A)>Tcool(P)
となる。
Therefore, the amorphization write cycle time is T (A), the polycrystallization write cycle time is T (P), the amorphization write time is Tc (A), and the polycrystallization write time is If Tc (P),
Tc (A) = T (A) + Tcool (A)
Tc (P) = T (P) + Tcool (P)
T (A) <T (P), Tcool (A)> Tcool (P)
It becomes.
書込時到達温度と放熱時定数τより、Tcool(A)、Tcool(P)を求める。たとえば、外気温度をTemp(Amb)とすると、書込時温度上昇がTemp(Amb)+αまで冷却される時間として、
Temp(Amb)+(Temp(A)−Temp(Amb))*exp(−Tcool(A)/τ)=Temp(Amb)+α
が成立する。
Tcool (A) and Tcool (P) are obtained from the temperature reached during writing and the heat dissipation time constant τ. For example, when the outside air temperature is Temp (Amb), the time during which the temperature rise during writing is cooled to Temp (Amb) + α is as follows:
Temp (Amb) + (Temp (A) −Temp (Amb)) * exp (−Tcool (A) / τ) = Temp (Amb) + α
Is established.
式変形をすると、
Tcool(A)=τ*log[(temp(A)−Temp(Amb))/α)]
同様に、Tcool(P)=τ*log[(Temp(P)−Temp(Amb))/α)]も成立する。
If you change the expression,
Tcool (A) = τ * log [(temp (A) −Temp (Amb)) / α)]
Similarly, Tcool (P) = τ * log [(Temp (P) −Temp (Amb)) / α)] is also established.
上式より、Tcool(A)−Tcool(P)=τ*log[(Temp(A)−Temp(amb)/(Temp(A)−Temp(Amb))]が成立する。 From the above equation, Tcool (A) −Tcool (P) = τ * log [(Temp (A) −Temp (amb) / (Temp (A) −Temp (Amb))] holds.
この関係を保って冷却時間を確保すればよい。
これら冷却時間は、メモリセルに書込電流印加を終了した時点より開始される。たとえば、ワード線が立下がり、セル印加電流が終了した時点、あるいは、ワード線は選択状態ではあるがビット線系よりセルへの電流印加を止めた時点、などである。
The cooling time may be ensured while maintaining this relationship.
These cooling times are started when the application of the write current to the memory cell is finished. For example, when the word line falls and the cell application current ends, or when the word line is in a selected state but the current application to the cell is stopped from the bit line system.
実際には、Tcool(A)>Tcool(P)であることから、アモルファス化サイクル(データ“1”書込サイクル)の終了時に通常温度に達する時間を設定し、これを多結晶化サイクル終了時にも適用すれば十分な時間となる。 Actually, since Tcool (A)> Tcool (P), the time to reach the normal temperature is set at the end of the amorphization cycle (data “1” write cycle), and this is set at the end of the polycrystallization cycle. If it is applied, it will be enough time.
図36は、書込サイクルの終了時に外部NOPサイクルを入れることを示した図である。 FIG. 36 shows inserting an external NOP cycle at the end of the write cycle.
図36は、読出に要するクロックサイクル数=1、書込“1”に要するクロックサイクル数=2、書込“0”に要するクロックサイクル数=4、書込サイクル後のメモリセル冷却に要するNOPサイクル=1、という前提で書いているが、これに限られるものではない。 FIG. 36 shows the number of clock cycles required for reading = 1, the number of clock cycles required for writing “1” = 2, the number of clock cycles required for writing “0” = 4, and the NOP required for cooling the memory cells after the writing cycle. It is written on the assumption that cycle = 1, but it is not limited to this.
まず動作内容♯1Aでは、クロックサイクル1〜2において書込“1”サイクルが行なわれる。そして続いてクロックサイクル3においてNOPサイクル(ノーオペレーションサイクル)が行なわれる。これにより書込時に加熱されたメモリセルが必要な温度まで冷却される。続いてクロックサイクル4においてメモリセルからのデータ読出が行なわれる。そしてクロックサイクル5〜8において書込“0”サイクルが行なわれる。書込が行なわれたのでクロックサイクル9においてNOPサイクルが挿入される。続くクロックサイクル10においては、読出動作が行なわれる。
First, in operation content # 1A, a write “1” cycle is performed in
また動作内容♯1Bでは、クロックサイクル1〜2において書込“1”サイクルが行なわれる。そして続いてクロックサイクル3においてNOPサイクル(ノーオペレーションサイクル)が行なわれる。これにより書込時に加熱されたメモリセルが必要な温度まで冷却される。続いてクロックサイクル4〜7において書込“0”サイクルが行なわれる。書
込が行なわれたのでクロックサイクル8においてNOPサイクルが挿入される。
In
このように、書込動作が行なわれた後に冷却時間をNOPサイクルにより確保する。前述に示したような関係を満たすように十分な冷却時間を確保することを、NOPサイクルを挿入することにより実現するものである。簡単には、書込サイクル後に必ず1サイクルのNOPを入れなければならないという外部入力タイミング規格(スペック)とすることにより、書込後の動作サイクルに制限を設ければよい。 Thus, the cooling time is ensured by the NOP cycle after the write operation is performed. Ensuring sufficient cooling time to satisfy the relationship as described above is realized by inserting a NOP cycle. For simplicity, the operation cycle after writing may be limited by using an external input timing standard (spec) that one cycle of NOP must be inserted after the writing cycle.
図37は、他の動作条件(第2の方法)を示した図である。
図37も、読出に要するクロックサイクル数=1、書込“1”に要するクロックサイクル数=2、書込“0”に要するクロックサイクル数=4、書込サイクル後のメモリセル冷却に要するNOPサイクル=1、という前提で書いているが、これに限られるものではない。
FIG. 37 is a diagram showing another operating condition (second method).
37 also shows the number of clock cycles required for reading = 1, the number of clock cycles required for writing “1” = 2, the number of clock cycles required for writing “0” = 4, and the NOP required for cooling the memory cells after the writing cycle. It is written on the assumption that cycle = 1, but it is not limited to this.
まず動作内容♯3Aでは、クロックサイクル1にまずNOPサイクルが設けられる。クロックサイクル2〜3において書込“1”サイクルが行なわれる。続いてクロックサイクル4においてメモリセルからのデータ読出が行なわれる。そして続いてクロックサイクル5においてNOPサイクルが行なわれる。これにより続く書込は、加熱されたメモリセルが必要な温度まで冷却されてから行なわれる。そしてクロックサイクル6〜9において書込“0”サイクルが行なわれる。続くクロックサイクル10においては、読出動作が行なわれる。読出は、書込ほど加熱されないので前に冷却のためのNOPサイクルを設けなくてもよい。
First, in operation content # 3A, a NOP cycle is first provided in
また動作内容♯3Bでは、クロックサイクル1にまずNOPサイクルが設けられる。クロックサイクル2〜3において書込“1”サイクルが行なわれる。そして続いてクロックサイクル4においてNOPサイクルが行なわれる。これにより続く書込は、加熱されたメモリセルが必要な温度まで冷却されてから行なわれる。そしてクロックサイクル5〜8において書込“0”サイクルが行なわれる。
In operation content # 3B, a NOP cycle is first provided in
このように、書込動作が行なわれる前に予め冷却時間をNOPサイクルにより確保する。前述に示したような関係を満たすように十分な冷却時間を確保することを、NOPサイクルを挿入することにより実現するものである。簡単には、書込サイクル前に必ず1サイクルのNOPを入れなければならないという外部入力タイミング規格(スペック)とすることにより、書込後の動作サイクルに制限を設ければよい。 Thus, the cooling time is secured in advance by the NOP cycle before the writing operation is performed. Ensuring sufficient cooling time to satisfy the relationship as described above is realized by inserting a NOP cycle. For simplicity, the operation cycle after writing may be limited by using an external input timing standard (spec) that one cycle of NOP must be inserted before the writing cycle.
つまり、図36で説明したように、冷却時間は書込サイクルの終了時に入れてもよいが、図37に示すように書込サイクルの開始前に入れても同様な効果が得られる。すなわち、書込セルの温度上昇による次の動作サイクルでの書込動作時のマージン低下や信頼性低下を防止することができる。 That is, as described with reference to FIG. 36, the cooling time may be entered at the end of the write cycle, but the same effect can be obtained even if it is entered before the start of the write cycle as shown in FIG. In other words, it is possible to prevent a decrease in margin and a decrease in reliability during the write operation in the next operation cycle due to the temperature rise of the write cell.
また、第3の方法として、同一アドレスへの書込が連続する場合には、その間に外部NOPサイクルあるいは読出サイクルを入れるという方法がある。 As a third method, when writing to the same address continues, there is a method of inserting an external NOP cycle or a read cycle between them.
図38は、同一アドレスへの連続書込に対する動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 38 is a flowchart for explaining the operation for continuous writing to the same address.
図38を参照して、まず書込サイクルが開始されると、ステップS101において書込が2回連続しているか否かが判断され、書込が2回連続していない場合にはステップS103に進み、通常の書込動作が選択セルに対して行なわれる。一方、ステップS101において書込が2回連続している場合には、ステップS102に進む。ステップS102では、アクセスアドレスが1回目のアドレスAdd1と2回目のアドレスAdd2が等しいか否かが判断される。 Referring to FIG. 38, when a writing cycle is started, it is determined in step S101 whether or not writing is continued twice. If writing is not continued twice, step S103 is entered. Then, a normal write operation is performed on the selected cell. On the other hand, if the writing is continued twice in step S101, the process proceeds to step S102. In step S102, it is determined whether or not the first address Add1 and the second address Add2 are the same as the access address.
アクセスアドレスが等しくない場合にはステップS103に進み選択セルへの通常書込動作がなされる。一方アクセスアドレスが等しい場合には、ステップS104に進み冷却時間後に選択セルへの書込動作を行なう。ステップS103またはS104が終了すると、次のサイクルに移る。 If the access addresses are not equal, the process proceeds to step S103 and a normal write operation to the selected cell is performed. On the other hand, if the access addresses are equal, the process proceeds to step S104, and the write operation to the selected cell is performed after the cooling time. When step S103 or S104 ends, the process proceeds to the next cycle.
図39は、図38のフローチャートに対応する動作を示した図である。
図39を参照して、クロックサイクル1〜2では、アドレスAdd1への書込“1”の動作が行なわれる。続いてクロックサイクル3〜6では、アドレスが前回とは異なるアドレスAdd2に対する書込“0”の動作が行なわれる。クロックサイクル2と3との間では、異なるアドレスに対する連続書込であるので、NOPサイクルは挿入されない。一方、クロックサイクル3〜6の書込“0”に引続き、書込“1”の動作が同じアドレスに対して指示されたとする。この場合には、同一アドレスAdd2への連続書込となるので、クロックサイクル7においてNOPサイクルが挿入される。NOPサイクルに限らずたとえば読出サイクルでも構わない。そしてクロックサイクル8〜9においてアドレスAdd2への書込“1”の動作が行なわれる。
FIG. 39 is a diagram showing operations corresponding to the flowchart of FIG.
Referring to FIG. 39, in
図39に示すように、同一アドレスへの連続書込を避け、必要ならば冷却時間を確保することを入力タイミング規格とすれば、アドレスが異なる連続書込の場合は高速動作を維持しつつも、上述の第1、第2の方法と同様の冷却時間を外部NOPあるいは読出サイクルにより確保することができる。 As shown in FIG. 39, if the input timing standard is to avoid continuous writing to the same address and to secure a cooling time if necessary, it is possible to maintain high speed operation in the case of continuous writing with different addresses. The same cooling time as in the first and second methods described above can be ensured by an external NOP or readout cycle.
上述の第1〜第3のいずれかの方法により、選択されデータ書込が行なわれたメモリセルが、通常温度付近にまで戻るのを待って、次のサイクルを行なうことにより、書込対照セルの温度上昇によるリサイクルでの同一セルへのアクセス時のマージン低下や信頼性低下を防止することができる。 The memory cell to which data has been selected and written by any one of the first to third methods waits until it returns to the vicinity of the normal temperature, and then the next cycle is performed. It is possible to prevent a decrease in margin and a decrease in reliability during access to the same cell during recycling due to a temperature rise.
[実施の形態7]
実施の形態6で示した例以外に、メモリの書込と読出の連続サイクル(同一アドレス、異なるアドレス)、書込と書込の連続サイクル(同一アドレス、異なるアドレス)のサイクル動作に応じて同様に問題を解決する例を説明する。
[Embodiment 7]
Other than the example shown in the sixth embodiment, the same operation is performed according to the cycle operation of the continuous cycle of writing and reading (the same address, different addresses) and the continuous cycle of writing and writing (the same address, different addresses) An example that solves the problem is described below.
実施の形態7では書込サイクル後の読出サイクルでの問題解決を示す。
図40は、実施の形態7の相変化メモリの構成を示したブロック図である。
In the seventh embodiment, problem solving in a read cycle after a write cycle will be described.
FIG. 40 is a block diagram showing a configuration of the phase change memory according to the seventh embodiment.
図40を参照して、相変化メモリ500は、アドレス入力端子521と、アドレス入力バッファ501とWE入力端子522と、WE信号入力バッファ502と、データ入力端子523と、データ入力バッファ503と、データ出力端子524と、データ出力バッファ504とを含む。
Referring to FIG. 40,
相変化メモリ500は、さらに、信号WEに応じてアドレス入力バッファ501の出力するアドレスを一時的に保持する書込アドレスレジスタ507と、前サイクルのアドレスを書込アドレスレジスタ507から受け、現サイクルのアドレスをアドレス入力バッファ501から受けて両者を比較するアドレス一致比較回路508と、書込データレジスタ509と、スイッチ505、506と、Xデコーダ&WLドライバ510と、Yデコーダ&データI/O回路511と相変化メモリセルアレイ512とを含む。
Xデコーダ&WLドライバ510は、アドレス入力バッファ501の出力に応じてデコ
ード動作とワード線の駆動を行なう。スイッチ505は、データ入力バッファ503の出力を信号WEに応じて、書込データレジスタとYデコーダ&データI/O回路511の2系統のいずれかを選択して出力する。スイッチ506は、信号WEとアドレス一致比較回路508の出力とに応じて、書込データレジスタ509の出力とYデコーダ&データI/O回路の出力のいずれかを選択してデータ出力バッファ504に出力する。
X decoder &
図40に示すように、書込データレジスタ509、書込アドレスレジスタ507を備え、書込サイクル時に、選択メモリセルにデータを書込みするとともに、このデータおよびアドレスをレジスタ509、507に記憶しておく。
As shown in FIG. 40, a
図41は、実施の形態7の相変化メモリの動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 41 is a flowchart for explaining the operation of the phase change memory according to the seventh embodiment.
図41を参照して、まず書込サイクルが開始されるとステップS111において選択セルにデータを書込むサイクル(♯1)が行なわれる。この場合の入力アドレスをAdd1とし、データをデータ♯1とする。
Referring to FIG. 41, when a write cycle is first started, a cycle (# 1) of writing data into a selected cell is performed in step S111. In this case, the input address is Add1, and the data is
続いてステップS112において(♯2)のアクセスアドレスAdd2がAdd1と等しいか否かが判断される。アドレスが等しい場合にはステップS113に進み、アドレスが異なる場合にはステップS116に進む。 Subsequently, in step S112, it is determined whether or not (# 2) access address Add2 is equal to Add1. If the addresses are equal, the process proceeds to step S113, and if the addresses are different, the process proceeds to step S116.
ステップS113では、次のサイクル(♯2)が読出か書込かが判断される。次のサイクル(♯2)が読出である場合にはステップS114に進む。同じアドレスが連続した場合の書込データは書込データレジスタに一時的に保持されているので、ステップS114では書込データレジスタからデータを読出して外部に出力する。 In step S113, it is determined whether the next cycle (# 2) is reading or writing. If the next cycle (# 2) is reading, the process proceeds to step S114. Since the write data when the same address continues is temporarily held in the write data register, the data is read from the write data register and output to the outside in step S114.
一方、ステップS113において、次のサイクル(♯2)が書込であると判断されるとステップS115に進む。この場合には、冷却時間後に選択メモリセルへの書込動作が行なわれる。 On the other hand, if it is determined in step S113 that the next cycle (# 2) is writing, the process proceeds to step S115. In this case, the write operation to the selected memory cell is performed after the cooling time.
一方、ステップS116においても、次のサイクル(♯2)が読出か書込かが判断される。サイクルが読出である場合にはステップS117に進み、選択セルからの読出動作が行なわれる。また次のサイクルが書込サイクルである場合はステップS118に進み選択セルへの書込動作が行なわれる。この場合にはアクセスアドレスが異なっているので、書込も読出も冷却時間を置く必要がない。 On the other hand, also in step S116, it is determined whether the next cycle (# 2) is reading or writing. If the cycle is read, the process proceeds to step S117, and a read operation from the selected cell is performed. If the next cycle is a write cycle, the process proceeds to step S118 to perform a write operation to the selected cell. In this case, since the access addresses are different, it is not necessary to set a cooling time for writing and reading.
そして、ステップS114が終了した場合とステップS117が終了した場合にはステップS119に進み、次のサイクル(♯3)は読出から書込かが判断される。そして、この次のサイクル(♯3)が読出の場合には、そのまま次のサイクルの動作が通常動作として行なわれる。 When step S114 is completed and when step S117 is completed, the process proceeds to step S119, and it is determined whether the next cycle (# 3) is reading or writing. When the next cycle (# 3) is read, the operation of the next cycle is performed as a normal operation as it is.
一方ステップS119において次のサイクル(♯3)が書込であると判断された場合と、ステップS115、ステップS118のように書込動作が行なわれた後である場合には*1に進む。 On the other hand, if it is determined in step S119 that the next cycle (# 3) is a write operation, or after a write operation is performed as in steps S115 and S118, the process proceeds to * 1.
図41で説明したように、書込サイクル時に、選択メモリセルにデータを書込みするとともにこのデータおよびアドレスをレジスタに記憶しておく。そして次のサイクルが読出であった場合に、前のサイクルの書込と同一のアドレスが入力されたときには、レジスタに記憶している書込データをアクセスして読出データとし、アドレスに対応するメモリセルにはデータを書込む動作は行なわない。 As described with reference to FIG. 41, data is written to the selected memory cell and this data and address are stored in the register during the write cycle. If the next cycle is a read and the same address as the write in the previous cycle is input, the write data stored in the register is accessed as read data, and the memory corresponding to the address The cell is not written with data.
一方、次のサイクルが読出であった場合に、前サイクルの書込と異なるアドレスが入力されたときには、通常どおりメモリセルデータを読出す動作を行なう。 On the other hand, when the next cycle is a read operation, when an address different from the write operation of the previous cycle is input, the memory cell data is read as usual.
図42は、図40における相変化メモリセルアレイ512およびその周辺回路を示した回路図である。
FIG. 42 is a circuit diagram showing phase change
図42を参照して、メモリセルアレイ512は、読出回路531と電流印加回路532とに接続されている。読出回路531と電流印加回路532は、図40のYデコーダ&データI/O回路511に含まれる回路である。
Referring to FIG. 42,
メモリセルアレイ512は、ワード線WL1に接続され、ビット線BL1〜BL4にそれぞれ接続されるメモリセル611〜614と、ワード線WL2に接続され、ビット線BL1〜BL4にそれぞれ接続されるメモリセル621〜624とを含む。
The
メモリセルアレイ512は、さらに、ワード線WL3に接続され、ビット線BL1〜BL4にそれぞれ接続されるメモリセル631〜634と、ワード線WL4に接続され、ビット線BL1〜BL4にそれぞれ接続されるメモリセル641〜644とを含む。
ワード線WL1〜WL4は、図40のXデコーダ&WLドライバ510によって選択駆動される。
The word lines WL1 to WL4 are selectively driven by the X decoder &
メモリセル611〜614およびメモリセル621〜624は、ソース線SL1に接続され、メモリセル631〜634およびメモリセル641〜644はソース線SL2に接続される。
メモリセル611〜644の各々は、対応するビット線とソース線との間に直列に接続されるヒータ素子650、相変化素子651およびアクセストランジスタ652を含む。アクセストランジスタ652のゲートは対応するワード線に接続される。なお、ヒータ素子650、相変化素子651およびアクセストランジスタ652の3要素が直列に接続される順序は図42に示す場合に限られるものではなく、たとえば、図2や図34で示した順序であってもよい。
Each of memory cells 611-644 includes a
読出回路531は、スイッチ551〜554と、スイッチ551〜554によって選択的にビット線BL1〜BL4に接続される読出データ線RDB1,RDB2と、読出データ線RDB1,RDB2にそれぞれ接続されるセンスアンプ541,542とを含む。
Read
スイッチ551は、信号RCSL1に応じて読出データ線RDB1とビット線BL1とを接続する。スイッチ552は、信号RCSL1に応じて読出データ線RDB2とビット線BL2とを接続する。スイッチ553は信号RCSL2に応じて、読出データ線RDB1とビット線BL3とを接続する。スイッチ554は信号RCSL2に応じて読出データ線RDB2とビット線BLとを接続する。
電流印加回路532は、メモリセル611〜644に熱を印加してデータを書込むための電流を出力する。電流印加回路532は、スイッチ571〜574と、スイッチ571〜574によってビット線BL1〜BL4に選択的に接続される書込データ線WDB1,WDB2と、書込データ線WDB1,WDB2にそれぞれ接続される可変電流源561,562とを含む。
The
図43は、図42における可変電流源561の構成を示した回路図である。
図43を参照して、可変電流源561は、電源ノードと書込データ線WDB1との間に接続されるPチャネルMOSトランジスタ661と、ソースが電源ノードに接続されゲートとドレインとがPチャネルMOSトランジスタ661のゲートに接続されるPチャネルMOSトランジスタ662と、ソースが電源ノードに接続され、ドレインがPチャネルMOSトランジスタ661のゲートに接続されるPチャネルMOSトランジスタ663と、PチャネルMOSトランジスタ661のゲートと接地ノードとの間に並列接続され、それぞれゲートに信号φ0,φ1を受けるNチャネルMOSトランジスタ667,668とを含む。NチャネルMOSトランジスタ667のゲート幅はW1であり、NチャネルMOSトランジスタ668のゲート幅はW2である。W1とW2との間にはW1<W2の関係がある。
FIG. 43 is a circuit diagram showing a configuration of variable
Referring to FIG. 43, variable
可変電流源561は、さらに、信号φ0,φ1を受けるNOR回路665と、NOR回路665の出力を受けて反転し、PチャネルMOSトランジスタ663のゲートに出力するインバータ664とを含む。
Variable
なお、図42の可変電流源562は、可変電流源561の構成において書込データ線WDB1に代えてWDB2に接続される点が異なるが、内部の構成は同様であるので説明は繰返さない。
42 is different in that the variable
図44は、メモリセルへの書込動作を説明するための動作波形図である。
図44を参照して、時刻t1において対応するワード線WLの電位と対応するビット線を選択する信号CSLとがLレベルからHレベルに活性化される。そして“0”書込を行なう場合には信号φ0が時刻t1〜t3の間Hレベルに活性化される。一方、“1”書込が行なわれる場合には、信号φ1が時刻t1〜t2の間Hレベルに活性化される。この場合、時刻t2〜t3の間は信号φ1はLレベルに非活性化される。そして時刻t4において、ワード線が非活性化されビット線が可変電流源から切離されることにより書込サイクルが終了する。
FIG. 44 is an operation waveform diagram for describing a write operation to a memory cell.
Referring to FIG. 44, at time t1, the potential of the corresponding word line WL and the signal CSL for selecting the corresponding bit line are activated from the L level to the H level. When "0" is written, signal φ0 is activated to H level between times t1 and t3. On the other hand, when “1” writing is performed, signal φ1 is activated to H level between times t1 and t2. In this case, signal φ1 is inactivated to L level between times t2 and t3. At time t4, the word line is deactivated and the bit line is disconnected from the variable current source, thereby completing the write cycle.
図45は、図42におけるセンスアンプ541の構成を示した回路図である。
図45を参照して、センスアンプ541は、読出データ線RDB1と電源ノードとの間に接続されるPチャネルMOSトランジスタ671と、ソースが電源ノードに接続されゲートとドレインとがPチャネルMOSトランジスタ671のゲートに接続されるPチャネルMOSトランジスタ672と、ソースが電源ノードに接続され、ドレインがPチャネルMOSトランジスタ671のゲートに接続されるPチャネルMOSトランジスタ673とを含む。PチャネルMOSトランジスタ673のゲートは、信号φReadを受ける。
FIG. 45 is a circuit diagram showing a configuration of
Referring to FIG. 45,
センスアンプ541は、さらに、PチャネルMOSトランジスタ671のゲートと接地ノードとの間に接続され、ゲートに信号φReadを受けるNチャネルMOSトランジスタ675と、−入力ノードが読出データ線RDB1に接続され+入力ノードがNチャネルMOSトランジスタ675のドレインに接続され信号SAOUTを出力する比較回路674とを含む。NチャネルMOSトランジスタ675のゲート幅はW1である。
センスアンプ541は、さらに、読出データ線RDB1にマイナス入力ノードが接続され、PチャネルMOSトランジスタ671のゲートにプラス入力ノードが接続され、信号SAOUTを出力する比較回路674を含む。
なお、図42のセンスアンプ542は、読出データ線RDB1に代えて読出データ線RDB2が接続される点が異なるが、内部の構成はセンスアンプ541と同様であるので説明は繰返さない。
図46は、読出動作を説明するための動作波形図である。
図46を参照して、時刻t1において対応するワード線WLがLレベルからHレベルに活性化され、また対応するビット線BLを対応する読出データ線RDBに接続するために、信号CSLがLレベルからHレベルに活性化される。そしてその後、信号φReadがLレベルからHレベルに活性化され、センスアンプ541のPチャネルMOSトランジスタ673が非導通状態となり、NチャネルMOSトランジスタ675が導通状態となって、センスアンプ541が活性化されデータの読出が行なわれる。
FIG. 46 is an operation waveform diagram for describing a read operation.
Referring to FIG. 46, at time t1, corresponding word line WL is activated from L level to H level, and signal CSL is at L level in order to connect corresponding bit line BL to corresponding read data line RDB. To H level. Thereafter, signal φRead is activated from L level to H level, P
時刻t2において、信号φReadがHレベルからLレベルに非活性化され、センスアンプ541が動作を終了し、その後時刻t3においてワード線WLが非活性化され、また対応するビット線BLが対応する読出データ線RDBと切離される。
At time t2, the signal φRead is deactivated from the H level to the L level, the
図42〜図46で説明した構成および動作では以下の点が特徴である。
まず第1に、データ線を書込系(WDB)、読出系(RDB)に分割する。そして、書込系、読出系のそれぞれを複数の経路を有する構成とする。これにより、データバスの負荷容量を小さくして高速アクセス動作が可能となる。
The configurations and operations described in FIGS. 42 to 46 are characterized by the following points.
First, the data line is divided into a write system (WDB) and a read system (RDB). Each of the writing system and the reading system has a plurality of paths. As a result, the load capacity of the data bus can be reduced and a high-speed access operation can be performed.
第2、読出時には、図46に示すように信号φReadをワンショット動作により活性化することにより、ビット線を介して読出電流をメモリセルに流す。これにより、センスアンプのセンス動作に必要な時間だけ読出電流が流れる。そして、時刻t2〜t3の間は読出電流を流さないようにする。これにより、不要な読出電流によるメモリセルの発熱を抑え、メモリセルデータの破壊を防ぐことができる。 Second, at the time of reading, a signal φRead is activated by a one-shot operation as shown in FIG. 46, thereby causing a read current to flow to the memory cell via the bit line. As a result, a read current flows for a time required for the sense operation of the sense amplifier. Then, a read current is not allowed to flow between times t2 and t3. Thereby, the heat generation of the memory cell due to an unnecessary read current can be suppressed, and the memory cell data can be prevented from being destroyed.
図47は、図45に示したセンスアンプの変形例を示した図である。
図47を参照して、センスアンプ680は、電源ノードと読出データ線RDBnとの間に接続され、ゲートに信号φReadを受けるPチャネルMOSトランジスタ681と、読出データ線RDBnに入力が接続され、信号SAOUTを出力するインバータ682とを含む。
FIG. 47 is a diagram showing a modification of the sense amplifier shown in FIG.
Referring to FIG. 47,
図48は、図47に示したセンスアンプの動作を説明するための動作波形図である。
図47、図48を参照して、時刻t1において信号φReadがLレベルからHレベルに変化することにより、PチャネルMOSトランジスタ681が非導通状態となる。これにより読出データ線RDBnのプリチャージ状態が解除される。
FIG. 48 is an operation waveform diagram for illustrating the operation of the sense amplifier shown in FIG.
47 and 48, signal φRead changes from the L level to the H level at time t1, whereby P
そして、ワード線WLが活性化され、また信号CSLがLレベルからHレベルに変化することにより、対応するビット線を介してメモリセルが読出データ線RDBと接続される。すると、Hレベルにプリチャージされていた読出データ線RDBの電荷が、ビット線経由してメモリセルから放電されることにより、ビット線BLの電位は変化する。この変化後にはビット線BLの電位は、メモリセルの抵抗が高い場合にはレベルが高くなり、メモリセルの抵抗値が低い場合にはレベルが低くなる。 Then, word line WL is activated and signal CSL changes from L level to H level, whereby the memory cell is connected to read data line RDB through the corresponding bit line. Then, the electric charge of read data line RDB precharged to H level is discharged from the memory cell via the bit line, so that the potential of bit line BL changes. After this change, the potential of the bit line BL becomes high when the resistance of the memory cell is high, and becomes low when the resistance value of the memory cell is low.
これに応じて読出データ線RDBの電位もメモリセルの抵抗が高い場合は高く、それに比べてメモリセルの抵抗が低い場合には電位が低くなる。この電位がインバータ682によって反転増幅されて、信号SAOUTはメモリセルの抵抗が高い場合にはLレベルとなり、メモリセルの抵抗が低い場合にはHレベルとなる。
Accordingly, the potential of read data line RDB is high when the resistance of the memory cell is high, and the potential is low when the resistance of the memory cell is low. This potential is inverted and amplified by the
時刻t2において、ワード線が非活性化され信号CSLがLレベルに非活性化され、信号φReadがLレベルに変化することにより、読出データ線RDBはビット線と切離されて再びトランジスタ681によってプリチャージされている状態となる。
At time t2, the word line is deactivated, the signal CSL is deactivated to the L level, and the signal φRead changes to the L level, so that the read data line RDB is disconnected from the bit line and is pre-charged by the
図47、図48において説明した動作では、読出時に読出データ線(RDB)のプリチャージ電荷を放電して読出電圧を発生する。したがって、メモリセルに流れるのは最大でも読出データ線の寄生容量に蓄積された電荷を放電するだけの電流のみである。この場合、読出動作が終了するように自動的に電荷制限がされるので、不要な読出電流によるメモリセルの発熱が抑えられ、メモリセルデータの破壊を防ぐことができる。 47 and FIG. 48, the read voltage is generated by discharging the precharge charge of the read data line (RDB) at the time of reading. Therefore, only a current that flows through the memory cell at most is sufficient to discharge the charge accumulated in the parasitic capacitance of the read data line. In this case, since the charge is automatically limited so that the read operation is completed, heat generation of the memory cell due to an unnecessary read current can be suppressed, and destruction of the memory cell data can be prevented.
以上説明したように、実施の形態7で説明した構成によれば、書込セルの温度上昇による次のサイクルでの読出動作時のマージン低下や信頼性低下を防止することができる。 As described above, according to the configuration described in the seventh embodiment, it is possible to prevent a decrease in margin and a decrease in reliability during the read operation in the next cycle due to the temperature increase of the write cell.
また、図40で説明したように書込サイクルと読出サイクルとが連続して行なわれ場合に備えて書込データレジスタ509や書込アドレスレジスタ507を設けているときには、以下のようにこれらのレジスタを書込サイクルが2つ連続する場合にも使用することができる。
In addition, when the
第1のサイクルが書込でありその際にデータおよびアドレスをレジスタに記憶しておく。さらに続く第2のサイクルが書込であった場合には、まず第1に前サイクルの書込と同一アドレスで同一データに対して、次のサイクルの書込が行なわれるときには内部での処理はNOPサイクルとし、アドレスで指定されるメモリセルにはデータを書込む動作を行なわない。書込サイクルが2つ連続する場合においてアドレスが前サイクルの書込と同一アドレスであっても書込むデータが前サイクルのデータと異なるときには、メモリセルにデータを書込む動作を行なうが、サイクルの先頭に冷却時間が挿入される。 The first cycle is writing, and at that time, data and address are stored in a register. If the subsequent second cycle is a write, first, when the next cycle is written to the same data at the same address as the write of the previous cycle, the internal processing is In the NOP cycle, the operation of writing data in the memory cell specified by the address is not performed. In the case where two write cycles are continued, even if the address is the same address as the write in the previous cycle, if the data to be written is different from the data in the previous cycle, the operation of writing the data into the memory cell is performed. Cooling time is inserted at the beginning.
第3に書込サイクルが2つ連続する場合において、前サークルの書込と入力されるアドレスが異なる場合には、メモリセルにデータを書込む動作を行なう。この場合には冷却時間はサイクルに挿入されない。 Thirdly, in the case where two write cycles are continued, if the address of the previous circle is different from the input address, an operation of writing data into the memory cell is performed. In this case, the cooling time is not inserted into the cycle.
このようにすることで、書込セルの温度上昇による次のサイクルでの書込動作時のマージン低下や信頼性低下を防止することができる。 By doing so, it is possible to prevent a decrease in margin and a decrease in reliability during the write operation in the next cycle due to the temperature rise of the write cell.
[実施の形態8]
一般に、メモリ装置では、複数の端子から同時に入出力を行なう構成が通常である。たとえば、16ビット幅または32ビット幅のデータを同時に読出または書込みする場合が多い。
[Embodiment 8]
In general, a memory device normally has a configuration in which input / output is simultaneously performed from a plurality of terminals. For example, data of 16-bit width or 32-bit width is often read or written simultaneously.
図49は、同時に2セルに書込が行なわれるケースについて説明するための図である。
図49に示す構成は図42に示したものと同じである。ワード線WL2と信号WCSL1、または信号RCSL1が選択された場合には、図49において太い破線で示したメモリセル621、622が選択される。つまり、隣接する2セルが選択されることがある。したがってこの構成では、同時に書込みされるメモリセルが隣接している場合があり、これによりこの2セルの発熱が互いに他のセルに影響し、メモリセルの過熱による書込動作マージンの低下や信頼性低下の問題を起こすおそれがある。
FIG. 49 is a diagram for describing a case where writing is simultaneously performed on two cells.
The configuration shown in FIG. 49 is the same as that shown in FIG. When word line WL2 and signal WCSL1 or signal RCSL1 are selected,
図50は、隣接するメモリセルの発熱による過熱の問題を解決する構成を示す図である。 FIG. 50 is a diagram showing a configuration for solving the problem of overheating due to heat generation of adjacent memory cells.
図50に示す構成は、図42で説明した構成において読出回路531に代えて読出回路531Aを備え、また電流印加回路532に代えて電流印加回路532Aを備える点が、図42で説明した構成と異なる。
The configuration shown in FIG. 50 includes a
読出回路531Aは、図42の読出回路531の構成において、スイッチ552は信号
RCSL1に代えて信号RCSL2に応じて制御され、またスイッチ553は信号RCSL2に代えて信号RCSL1に応じて制御される点が読出回路531と異なる。
42, the
また電流印加回路532Aは、電流印加回路532の構成において、スイッチ572が信号WCSL1に代えてWCSL2に応じて制御され、スイッチ537が信号WCSL1に代えて信号WCSL1に応じて制御される点が、電流印加回路532Aと異なる。他の構成については、図50は図2と同様であるので説明は繰返さない。
The
図51は、図50に示した構成におけるメモリセルの選択を説明するための図である。
ワード線WL2が活性化され、また信号WCSL2が活性化された場合が、図51に示される。この場合に選択されるのは図中太い破線で示したメモリセル624とメモリセル622である。図49で説明した場合と同様に2ビットが選択されているが、選択されるメモリセルが隣接していない。すなわち選択される2つのメモリセルの間には非選択のメモリセルが1つ存在している。したがって同時に書込が行なわれるメモリセル間の熱干渉という問題が軽減される。
FIG. 51 is a diagram for explaining selection of a memory cell in the configuration shown in FIG.
FIG. 51 shows a case where the word line WL2 is activated and the signal WCSL2 is activated. In this case, the
図52は、熱干渉の問題をさらに改善した構成を示す図である。
図52で示した構成では、読出回路として531Bが設けられ、電流印加回路として電流印加回路532Bが設けられる。
FIG. 52 is a diagram showing a configuration in which the problem of thermal interference is further improved.
In the configuration shown in FIG. 52, 531B is provided as a readout circuit, and a current application circuit 532B is provided as a current application circuit.
読出回路531Bは、スイッチ711〜717を介してビット線BL1〜BL7に選択的に接続される読出データ線RDB1〜RDB4と、読出データ線RDB1〜RDB4にそれぞれ接続されるセンスアンプ701〜704とを含む。
Read circuit 531B includes read data lines RDB1 to RDB4 selectively connected to bit lines BL1 to BL7 via switches 711 to 717, and
スイッチ711は、信号RCSL1の活性化に応じてビット線BL1と読出データ線RDB1とを接続する。スイッチ712は、信号RCSL2の活性化に応じてビット線BL2と読出データ線RDB2とを接続する。スイッチ713は、信号RCSL3の活性化に応じてビット線BL3と読出データ線RDB3とを接続する。スイッチ714は、信号RCSL4の活性化に応じてビット線BL4と読出データ線RDB4とを接続する。
Switch 711 connects bit line BL1 and read data line RDB1 in response to activation of signal RCSL1. Switch 712 connects bit line BL2 and read data line RDB2 in response to activation of signal RCSL2.
スイッチ715は、信号RCSL1の活性化に応じてビット線BL5と読出データ線RDB1とを接続する。スイッチ716は、信号RCSL2の活性化に応じてビット線BL6と読出データ線RDB2とを接続する。スイッチ717は、信号RCSL3の活性化に応じてビット線BL7と読出データ線RDB3とを接続する。
電流印加回路532Bは、スイッチ731〜737と、スイッチ731〜737を介してビット線BL1〜BL7と選択的に接続される書込データ線WDB1〜WDB4と、書込データ線WDB1〜WDB4にそれぞれ接続される可変電流源721〜724とを含む。
Current application circuit 532B is connected to
スイッチ731は、信号WCSL1の活性化に応じてビット線BL1と書込データ線WDB1とを接続する。スイッチ732は、信号WCSL2の活性化に応じてビット線BL2と書込データ線WDB2とを接続する。スイッチ733は、信号WCSL3の活性化に応じてビット線BL3と書込データ線WDB3とを接続する。スイッチ734は、信号WCSL4の活性化に応じてビット線BL4と書込データ線WDB4とを接続する。
スイッチ735は、信号WCSL1の活性化に応じてビット線BL5と書込データ線WDB1とを接続する。スイッチ736は、信号WCSL2の活性化に応じてビット線BL6と書込データ線WDB2とを接続する。スイッチ737は、信号WCSL3の活性化に応じてビット線BL7と書込データ線WDB3とを接続する。
図52で示した構成によれば、同時に書込が行なわれるメモリセルはたとえばワード線WL2が活性化され、信号WCSL2が活性化された場合には斜線で示したメモリセル622およびメモリセル626である。2つの選択されたメモリセルは、間に3つの非選択のメモリセルを挟む関係となる。図51で説明したケースでは、メモリセル622と624の間に挟まれたメモリセル623は2つの加熱対象のメモリセルから熱影響を受ける。これに対し、図52で示した構成では、メモリセル623はメモリセル622の加熱の影響を受けるが、メモリセル626の加熱の影響は受けにくい。したがって、書込メモリセルの温度上昇の影響が同時書込セル間で相乗効果を及ぼし合いメモリセルが過熱されることによる、信頼性の低下や書込マージンの減少を防ぐのにさらに有利である。
According to the configuration shown in FIG. 52, memory cells to be simultaneously written are, for example,
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.
100 メモリセルアレイ、102 ワード線デコーダ、104,104A ワード線ドライブ回路、106 ライトドライバデコーダ、108 ビット線ドライブ回路、110 ビット線デコーダ、112,112A 列選択回路、114 書込回路、116,531,531A,531B 読出回路、118 入出力回路、120 内部データバス、152 多結晶カルコゲナイド、154 プログラマブルボリューム、156,650,HE ヒータ素子、201,201A,201B,202,202A,202B,401,402,MC,611〜647 メモリセル、204,204A,204B,206,505,506,537,551〜554,571,572,711〜717,731〜737 スイッチ、208,208A,208B,208C 電流源、222,665 NOR回路、404 スイッチ回路、412 センスアンプ、452,674 比較回路、454 AND回路、AT,652 アクセストランジスタ、BL,BL1〜BLn,BLA,BLB ビット線、CSL,CSL1,CSLA,CSLB コラム選択線、PE 相変化素子、RDB リードデータバス、WDB,WDBA,WDBB 書込データバス、WL,WL1〜WL4 ワード線、500 相変化メモリ、501 アドレス入力バッファ、502 信号入力バッファ、503 データ入力バッファ、504 データ出力バッファ、507 書込アドレスレジスタ、508 アドレス一致比較回路、509 書込データレジスタ、510 Xドライバ&WLドライバ、511 Yデコーダ&データI/O回路、512 相変化メモリセルアレイ、521 アドレス入力端子、522 WE入力端子、523 データ入力端子、524 データ出力端子、532,532A,532B 電流印加回路、541,542,680,701 センスアンプ、561,562,721 可変電流源、651 相変化素子、661〜664,682 インバータ、667,668,671〜673,675,681 トランジスタ、RDB,RDB1〜RDBn 読出データ線、SL1,SL2 ソース線、WDB1〜WDBn 書込データ線。 100 memory cell array, 102 word line decoder, 104, 104A word line drive circuit, 106 write driver decoder, 108 bit line drive circuit, 110 bit line decoder, 112, 112A column selection circuit, 114 write circuit, 116, 531, 531A , 531B readout circuit, 118 input / output circuit, 120 internal data bus, 152 polycrystalline chalcogenide, 154 programmable volume, 156, 650, HE heater element, 201, 201A, 201B, 202, 202A, 202B, 401, 402, MC, 611-647 memory cells, 204, 204A, 204B, 206, 505, 506, 537, 551-554, 571, 572, 711-717, 731-737 switches, 208, 208A, 2 8B, 208C current source, 222, 665 NOR circuit, 404 switch circuit, 412 sense amplifier, 452, 674 comparison circuit, 454 AND circuit, AT, 652 access transistor, BL, BL1 to BLn, BLA, BLB bit line, CSL, CSL1, CSLA, CSLB column select line, PE phase change element, RDB read data bus, WDB, WDBA, WDBB write data bus, WL, WL1-WL4 word line, 500 phase change memory, 501 address input buffer, 502 signal input Buffer, 503 Data input buffer, 504 Data output buffer, 507 Write address register, 508 Address match comparison circuit, 509 Write data register, 510 X driver & WL driver, 511 Y decoder & data / O circuit, 512 phase change memory cell array, 521 address input terminal, 522 WE input terminal, 523 data input terminal, 524 data output terminal, 532, 532A, 532B current application circuit, 541, 542, 680, 701 sense amplifier, 561 , 562, 721 variable current source, 651 phase change element, 661-664, 682 inverter, 667, 668, 671-673, 675, 681 transistor, RDB, RDB1-RDBn read data line, SL1, SL2 source line, WDB1- WDBn Write data line.
Claims (3)
前記メモリセルに熱を印加してデータを書込むために前記複数のメモリセルのうちの選択されたメモリセルに書込電流を流す電流印加回路とを備え、
前記電流印加回路は、前記選択されたメモリセルへの前記書込電流の除去後において、前記選択されたメモリセルが次の書込動作を開始するのに必要な温度に下がるために必要な冷却時間は、前記選択されたメモリセルへの電流の印加は行なわず、
前記冷却時間は、書込サイクル後にNOP命令を挿入することにより確保される、記憶装置。 By applying heat, a resistance value is generated between the first resistance value corresponding to the first logic value and the second resistance value corresponding to the second logic value, the resistance value being greater than the first resistance value. A plurality of memory cells that change and store data;
A current application circuit for supplying a write current to a selected memory cell of the plurality of memory cells in order to write data by applying heat to the memory cell;
The current application circuit is required to cool the selected memory cell to a temperature required to start a next write operation after removing the write current to the selected memory cell. During the time, no current is applied to the selected memory cell ,
The storage device, wherein the cooling time is ensured by inserting a NOP instruction after a write cycle .
前記メモリセルに熱を印加してデータを書込むために前記複数のメモリセルのうちの選択されたメモリセルに書込電流を流す電流印加回路とを備え、A current application circuit for supplying a write current to a selected memory cell of the plurality of memory cells in order to write data by applying heat to the memory cell;
前記電流印加回路は、前記選択されたメモリセルへの前記書込電流の除去後において、前記選択されたメモリセルが次の書込動作を開始するのに必要な温度に下がるために必要な冷却時間は、前記選択されたメモリセルへの電流の印加は行なわず、The current application circuit is required to cool the selected memory cell to a temperature required to start a next write operation after removing the write current to the selected memory cell. During the time, no current is applied to the selected memory cell,
前記冷却時間は、書込サイクル前にNOP命令を挿入することにより確保される、記憶装置。The cooling device is secured by inserting a NOP instruction before a write cycle.
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