JP6962327B2 - 半導体装置およびそのプログラミング方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態の半導体装置1の構成を示す概念図である。図2は、図1の半導体装置1に含まれるユニット素子群10の構成を示す概念図である。
次に、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成については詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置について図面を参照しながら説明する。なお、第1および第2の実施形態と同様の構成については詳細な説明は省略する。
次に、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置(以下、再構成論理回路とよぶ)について図面を参照しながら説明する。再構成論理回路4は、第1〜第3の実施形態で開示した半導体装置1〜3に含まれるクロスバ回路を用いる。
次に、本発明の第5の実施形態に係る半導体装置(以下、再構成論理回路とよぶ)について図面を参照しながら説明する。再構成論理回路5は、ユニット素子の並列度を3とし、第4の実施形態のパストランジスタの代りにTMR(Triple Modular Redundant)回路を含む。例えば、TMR回路は、A、BおよびCという3入力に対して、出力が(A and B) or (B and C) or (C and A)のような論理式で与えられる多数決論理を実現する回路である。
4 再構成論理回路
10 ユニット素子群
11 第一ユニット素子
12 第二ユニット素子
15、16、17 中間ノード
18、19 端子
21 第一配線
22 第二配線
23 第三配線
30 中間ノード選択トランジスタ
31 第一中間ノード選択トランジスタ
32 第二中間ノード選択トランジスタ
33 中間ノードプログラム線
34 中間ノード共通選択トランジスタ
35 第一選択トランジスタ
36 第二選択トランジスタ
37 第三選択トランジスタ
41 第一プログラミングドライバ
42 第二プログラミングドライバ
45 中間ノードプログラミングドライバ
51 第一デコード信号線
52 第二デコード信号線
53 第三デコード信号線
60 パストランジスタ
400 プログラミングドライバ
401 定電流トランジスタ
402 出力電圧選択トランジスタ
403 出力トランジスタ
404 電流制御端子
405 出力電圧選択端子
406 イネーブル端子
501 クロスバ回路
502 パストランジスタ
503 ルックアップテーブル回路
504 フリップフロップ
505 セレクタ
507 ロジックブロック
Claims (6)
- 再構成論理回路のクロスバ回路として用いられる半導体装置であって、
第一の方向に延伸される第一配線と、
前記第一の方向と交叉する第二の方向に延伸される第二配線と、
少なくとも二つの抵抗変化型の二端子素子が直列に接続されたユニット素子を少なくとも二つ並列に配置した構成を有し、前記第一配線および前記第二配線に接続されるユニット素子群と、
前記第一配線を介して前記ユニット素子群を構成する前記二端子素子の抵抗状態を変化させる第一プログラミングドライバと、
ソース端子およびドレイン端子のうち一方の端子が前記第一配線に接続され、他方の端子が前記第一プログラミングドライバに接続される第一選択トランジスタと、
前記第二配線を介して前記ユニット素子群を構成する前記二端子素子の抵抗状態を変化させる第二プログラミングドライバと、
ソース端子およびドレイン端子のうち一方の端子が前記第二配線に接続され、他方の端子が前記第二プログラミングドライバに接続される第二選択トランジスタと、
前記第一配線と対になって前記第一の方向に延伸される第三配線と、
ソース端子およびドレイン端子のうち一方の端子が前記第三配線に接続され、他方の端子が前記第一プログラミングドライバに接続される第三選択トランジスタとを備え、
前記ユニット素子群に含まれる前記ユニット素子は、前記第一配線および前記第二配線に接続される第一ユニット素子と、前記第一配線および前記第三配線に接続される第二ユニット素子とを含む半導体装置。 - 前記第二の方向に延伸される中間ノードプログラム線と、
前記第一ユニット素子に対応付けて配置され、前記第一ユニット素子を構成する前記二端子素子間の中間ノードにソース端子およびドレイン端子のうち一方の端子が接続され、他方の端子が前記中間ノードプログラム線に接続される第一中間ノード選択トランジスタと、
前記第二ユニット素子に対応付けて配置され、前記第二ユニット素子を構成する前記二端子素子間の前記中間ノードにソース端子およびドレイン端子のうち一方の端子が接続され、他方の端子が前記中間ノードプログラム線に接続される第二中間ノード選択トランジスタと、
ソース端子およびドレイン端子のうち一方の端子が前記中間ノードプログラム線に接続される中間ノード共通選択トランジスタと、
前記第一中間ノード選択トランジスタのゲート端子と、前記第一選択トランジスタのゲート端子とに共通に接続される第一デコード信号線と、
前記中間ノード共通選択トランジスタのゲート端子と、前記第二選択トランジスタのゲート端子とに共通に接続される第二デコード信号線と、
前記第二中間ノード選択トランジスタのゲート端子と、前記第三選択トランジスタのゲート端子とに共通に接続される第三デコード信号線と、
前記中間ノード共通選択トランジスタのソース端子およびドレイン端子のうち他方の端子に接続される中間ノードプログラミングドライバとを備える請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第一配線、前記第一選択トランジスタ、前記第一デコード信号線、前記第三配線、前記第三選択トランジスタおよび前記第三デコード信号線を含む組と、
前記第二配線、前記第二選択トランジスタ、前記中間ノードプログラム線、前記第二デコード信号線および前記中間ノード共通選択トランジスタを含む組のうち少なくとも一方の組が複数設けられ、
前記第一配線および前記第三配線の少なくともいずれかと前記第二配線とが交叉する箇所のうち少なくとも一箇所に、前記第一中間ノード選択トランジスタと前記第二中間ノード選択トランジスタと前記ユニット素子とを含む組が配置される請求項2に記載の半導体装置。 - 対を成す前記第一配線と前記第三配線とを接続するパストランジスタを備え、
前記パストランジスタは、前記半導体装置をクロスバ回路として動作させる際に導通状態とされ、前記第一配線と前記第三配線との対が同電位となる請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第一配線、前記第二配線、前記第三配線および前記ユニット素子群とを含むクロスバ回路の出力を入力とするルックアップテーブル回路と、
前記ルックアップテーブル回路の出力を入力とするフリップフロップと、
前記ルックアップテーブル回路の出力と前記フリップフロップの出力とを入力とするセレクタとを備え、
前記クロスバ回路を経由させて前記セレクタからの出力を前記ルックアップテーブル回路に戻すことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 第一の方向に延伸される第一配線と、前記第一の方向と交叉する第二の方向に延伸される第二配線と、前記第一配線と対になって前記第一の方向に延伸される第三配線と、少なくとも二つの抵抗変化型の二端子素子が中間ノードを介して直列に接続されたユニット素子を少なくとも二つ並列に配置した少なくとも二つのユニット素子群とを含み、前記ユニット素子群が、前記第一配線と前記第二配線との間と、前記第三配線と前記第二配線との間とに配置される再構成論理回路のクロスバ回路において、
プログラム対象の前記ユニット素子に関して、前記第一配線、前記第二配線および前記第三配線のうち少なくともいずれかと前記中間ノードとの間に、前記二端子素子の抵抗状態が変化する基準値を超える電圧を印加して前記二端子素子の抵抗状態を変化させることによって、前記ユニット素子の選択状態を遷移させることでプログラムを行うプログラミング方法。
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