JP6185589B2 - 半導体装置および半導体装置におけるデータ秘匿方法 - Google Patents
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Description
たとえば、特開2008−204507公報(特許文献1)の半導体装置は、乱数発生部により生成されたスクランブル情報を用いて、書込みデータに対しスクランブル処理を施してから、データ記憶部に書込みを行う方式が記載されている。スクランブル情報は、揮発性メモリであるSRAMに記憶されるので、半導体装置の電源オフ状態においてデータ記憶部に記憶データが残っていても、電源オフ時にスクランブル情報が消去されるためにデータ記憶部の記憶データを正しく読出すことができなくなる。これにより記憶データの秘匿性の向上を図ることができる。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態の半導体装置の構成を表わす図である。
第1の記憶部502は、ツインセル505を含む。ツインセル505は、メモリセル506と、メモリセル507とからなる。メモリセル506とメモリセル507は、電気的に書換え可能である。ツインセル505は、メモリセル506とメモリセル507の閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶する。
第1の記憶部502内のツインセル505のデータが消去されるときには、第2の記憶部503内のメモリセル510のデータも消去される。
スクランブル部501は、第1の記憶部502のツインセル505に書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理する(ステップS102)。
次に、ディスクランブル部504は、第2の記憶部503から読出されたスクラブルデータを用いて、第1の記憶部502から読出されたデータをディスクランブル処理する(ステップS106)。
本実施の形態の半導体装置は、マイクロコンピュータである。
(マイクロコンピュータ)
図3は、第2の実施形態のマイクロコンピュータ1の構成を表わす図である。
図4は、フラッシュメモリモジュール6の構成を表わす図である。
図7(a)に示すように、ツインセルデータ“0”の消去を実行する場合に、プレライトによって、両方のセルが共にセルデータ“1”を保持するイニシャライズ状態となるが、消去前はポジティブセルMCPの閾値電圧Vthの方がネガティブセルMCNの閾値電圧Vthよりも大きいため、消去後でもこの関係が維持される可能性が想定される。この関係が維持された状態で読出しを実施すると、イニシャライズ状態にも関わらずポジティブセルMCPとネガティブセルMCNの閾値電圧Vthに差があるために、不定値ではなく実質的に直前のツインセルデータ“0”と等しいデータ“0”を読出してしまう可能性がある。
図7(b)に示すように、ツインセルデータ“1”の消去を実行する場合に、プレライトによって、両方のセルが共にセルデータ“1”を保持するイニシャライズ状態となるが、消去前はネガティブセルMCNの閾値電圧Vthの方がポジティブセルMCPの閾値電圧Vthよりも大きいため、消去後でもこの関係が維持される可能性が想定される。この直前のツインセルデータ状態で読出しを実施すると、イニシャライズ状態にも関わらず、ポジティブセルMCPとネガティブセルMCNの閾値電圧Vthに差があるために、不定値ではなく実質的に直前のツインセルデータ“1”と等しいデータ“1”を読出してしまう可能性がある。
第2の実施形態では、書込み列選択回路51で選択された列、第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行のツインセルに1ビットのスクランブル処理された書込みデータが書込まれることとしたが、これに限定されるものではない。外部からNビットの書込みデータが入力され、第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行のすべての列のそれぞれに、1ビットのスクランブル処理された書込みデータが書込まれることとしてもよい。
[第3の実施形態]
図9は、第3の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。
第3の実施形態においても、第2の実施形態の変形例と同様に、外部からNビットの書込みデータが入力され、第1行デコーダ(RDEC1)24および第2行デコーダ(RDEC2)25によって選択された行のすべての列のそれぞれに、1ビットのスクランブル処理された書込みデータが書込まれることとしてもよい。
[第4の実施形態]
図10は、第4の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる拡張部の構成を表わす図である。正規部については、第2の実施形態と同様なので説明を繰り返さない。
図11は、第5の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。
図13は、第6の実施形態の半導体装置におけるツインセルデータの書込みおよび読出しに携わる主要な構成要素を表わす図である。
図16は、第7の実施形態の正規部と拡張部の構成を表わす図である。
図17は、第7の実施形態の変形例の正規部と拡張部の構成を表わす図である。
図18は、第8の実施形態のメモリアレイの1消去ブロック構成を表わす図である。
本発明の実施の形態の半導体装置は、書込み時に書込みデータをスクランブル処理し、読出し時に読出しデータをディスクランブル処理することとしたが、本発明は、上記第1段階の処理に限定されるものではない。
Claims (18)
- 電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第2の記憶部は、1つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶するシングルセルを含む、半導体装置。 - 電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第2の記憶部は、1つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶する複数のシングルセルを含み、前記複数のシングルセルは、スクランブルデータの1ビットを重複して記憶し、
一方の入力端子が前記複数のシングルセルと接続する複数のビット線に同時に接続され、他方の入力端子が定電流源回路と接続されるセンスアンプを備える、半導体装置。 - 電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第2の記憶部は、2つのメモリセルからなり、スクランブルデータの1ビットを記憶する複数のツインセルを含み、前記複数のツインセルは、スクランブルデータの1ビットを重複して記憶し、
前記複数のツインセルから読出された1ビットの値がすべて同一であるときには、前記同一の値を前記ディスクランブル部へ送り、前記複数のツインセルから読出された1ビットの値のうち他と異なるものがあるときには、頻度が少ない方の値を前記ディスクランブル部へ送る判定回路を備える、半導体装置。 - 電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第1の記憶部および前記第2の記憶部は、それぞれ同一の個数の小ブロックに分割
され、
前記第1の記憶部の小ブロックおよび前記第2の記憶部の小ブロックの組は、同一のタイミングで消去される、半導体装置。 - 電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含む第2の記憶部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに書込むデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理するスクランブル部と、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルにスクランブル処理後の書込みデータを書込む第1の書込み部と、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む第2の書込み部と、
前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出されたデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備え、
前記第1の記憶部のデータが消去されるときには、前記第2の記憶部のデータも消去される、半導体装置。 - 前記スクランブル部は、
前記第1の記憶部の列ごとに設けられる複数個のスクランブラーを含み、
前記スクランブラーは、対応の列のツインセルに対する1ビットの書込みデータを前記スクランブルデータを用いてスクランブル処理し、
前記ディスクランブル部は、
前記第1の記憶部の列ごとに設けられる複数個のディスクランブラーを含み、
前記ディスクランブラーは、対応の列のツインセルから読出された1ビットのデータを前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータ用いてディスクランブル処理する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記スクランブルデータは、複数のビットで構成され、
前記スクランブラーは、対応の列のツインセルに対する1ビットの書込みデータを前記スクランブルデータを構成する複数ビットのうち前記列に対応する1ビットを用いてスクランブル処理し、
前記ディスクランブラーは、対応の列のツインセルから読出された1ビットのデータを前記スクランブルデータを構成する複数ビットのうち前記列に対応する1ビットを用いてディスクランブル処理する、請求項6記載の半導体装置。 - 前記スクランブル部は、
前記第1の記憶部の複数の列に共通に設けられるスクランブラーを含み、
前記スクランブラーは、前記ツインセルに対する1ビットの書込みデータを前記スクランブルデータを用いてスクランブル処理し、
前記ディスクランブル部は、
前記第1の記憶部の複数の列に共通に設けられるディスクランブラーを含み、
前記ディスクランブラーは、前記ツインセルから読出された1ビットのデータを前記第2の記憶部から読出されたスクランブルデータ用いてディスクランブル処理する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記スクランブルデータは、複数のビットで構成され、
前記スクランブラーは、ツインセルに対する1ビットの書込みデータを前記スクランブルデータを構成する複数ビットのうち前記ツインセルの列に対応する1ビットを用いてスクランブル処理し、
前記ディスクランブラーは、前記ツインセルから読出された1ビットのデータを前記スクランブルデータを構成する複数ビットのうち前記ツインセルの列に対応する1ビットを用いてディスクランブル処理する、請求項8記載の半導体装置。 - 複数組のデータ入力ピンおよびデータ出力ピンと、
データ入力ピンおよびデータ出力ピンの組ごとに、前記スクランブラーおよび前記ディスクランブラーを備え、
複数個の前記スクランブラーは、同一のスクランブルデータを用いてスクランブル処理し、複数個の前記ディスクランブラーは、同一のスクランブルデータを用いてディスクランブル処理する、請求項8記載の半導体装置。 - 電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含み、前記ツインセルのデータが消去される時に前記メモリセル内のデータが消去されるように構成された第2の記憶部と、
第1のデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理を施して第2のデータを生成し、前記第1の記憶部内の前記ツインセルに前記第2のデータを書込み、前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込む手段と、
前記第2の記憶部から読出された前記スクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出された前記第2のデータをディスクランブル処理するディスクランブル部とを備えた、半導体装置。 - 前記第2の記憶部は、2つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶するツインセルを含む、請求項11記載の半導体装置。
- 前記第2の記憶部は、1つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶するシングルセルを含む、請求項11記載の半導体装置。
- 前記第2の記憶部は、1つのメモリセルからなり、前記スクランブルデータの1ビットを記憶する複数のシングルセルを含み、前記複数のシングルセルは、スクランブルデータの1ビットを重複して記憶し、
一方の入力端子が前記複数のシングルセルと接続する複数のビット線に同時に接続され、他方の入力端子が定電流源回路と接続されるセンスアンプを備える、請求項11記載の半導体装置。 - 前記第2の記憶部は、2つのメモリセルからなり、スクランブルデータの1ビットを記憶する複数のツインセルを含み、前記複数のツインセルは、スクランブルデータの1ビットを重複して記憶し、
前記複数のツインセルから読出された1ビットの値がすべて同一であるときには、前記同一の値を前記ディスクランブル部へ送り、前記複数のツインセルから読出された1ビットの値のうち他と異なるものがあるときには、頻度が少ない方の値を前記ディスクランブル部へ送る判定回路を備える、請求項11記載の半導体装置。 - 前記第1の記憶部および前記第2の記憶部は、それぞれ同一の個数の小ブロックに分割され、
前記第1の記憶部の小ブロックおよび前記第2の記憶部の小ブロックの組は、同一のタイミングで消去される、請求項11記載の半導体装置。 - 前記第1の記憶部のデータが消去されるときには、前記第2の記憶部のデータも消去される、請求項11記載の半導体装置。
- 電気的に書換え可能で、閾値電圧の相違によって相補的に1ビットのデータを記憶するツインセルを含む第1の記憶部と、
電気的に書き換え可能なメモリセルを含み、前記ツインセルのデータが消去される時に
前記メモリセル内のデータが消去されるように構成された第2の記憶部とを備えた半導体装置におけるデータ秘匿方法であって、
書込み要求信号を受信するステップと、
前記書込み要求信号の受信の後、第1のデータをスクランブルデータを用いてスクランブル処理を施して第2のデータを生成するステップと、
前記第1の記憶部内の前記ツインセルに前記第2のデータを書込むステップと、
前記第2の記憶部内の前記メモリセルに前記スクランブルデータを書込むステップと、
読出し要求信号を受信するステップと、
前記読出し要求信号の受信の後、前記第2の記憶部から読出された前記スクランブルデータを用いて、前記第1の記憶部から読出された前記第2のデータをディスクランブル処理するステップとを備えた、半導体装置におけるデータ秘匿方法。
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