以下に、実施形態について図面を参照して説明する。各実施形態は、発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示している。図面は模式的又は概念的なものであり、各図面の寸法及び比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。本発明の技術思想は、構成要素の形状、構造、配置等によって特定されるものではない。
尚、以下の説明では、略同一の機能及び構成を有する構成要素に同一符号が付されている。参照符号を構成する文字の後の数字、及び参照符号を構成する数字の後の文字のそれぞれは、同じ文字又は数字を含んだ参照符号によって参照され、且つ同様の構成を有する要素同士の区別に使用される。同じ文字を含んだ参照符号で示される要素を相互に区別する必要がない場合、これらの要素は同じ文字のみを含んだ参照符号により参照される。
[1]第1実施形態
以下に、第1実施形態におけるメモリシステム1について説明する。
[1-1]構成
[1-1-1]メモリシステム1の全体構成
図1は、第1実施形態におけるメモリシステム1の構成例を示している。
図1に示すように、メモリシステム1は、例えば半導体メモリ10及びメモリコントローラ20を備えている。以下に、半導体メモリ10及びメモリコントローラ20のそれぞれの詳細な構成の一例について順に説明する。
(半導体メモリ10の構成)
半導体メモリ10は、データを不揮発に記憶することが可能なNAND型フラッシュメモリである。
図1に示すように、半導体メモリ10は、例えばメモリセルアレイ11A及び11B、コマンドレジスタ12、アドレスレジスタ13、シーケンサ14、ドライバ回路15、ロウデコーダモジュール16A及び16B、センスアンプモジュール17A及び17B、並びに論理回路18を備えている。
メモリセルアレイ11A及び11Bのそれぞれは、複数のブロックBLK0~BLKn(nは1以上の整数)を含んでいる。ブロックBLKは、不揮発性メモリセルの集合であり、例えばデータの消去単位として使用される。また、メモリセルアレイ11A及び11Bのそれぞれには、複数のビット線及び複数のワード線が設けられ、各メモリセルは、1本のビット線及び1本のワード線に関連付けられている。
コマンドレジスタ12は、半導体メモリ10がメモリコントローラ20から受信したコマンドCMDを保持する。コマンドCMDは、例えばシーケンサ14に読み出し動作を実行させる命令や、書き込み動作を実行させる命令を含んでいる。
アドレスレジスタ13は、半導体メモリ10がメモリコントローラ20から受信したアドレス情報ADDを保持する。アドレス情報ADDは、例えばブロックアドレスBA、ページアドレスPA、及びカラムアドレスCAを含んでいる。
ブロックアドレスBAは、例えば各種動作の対象となるメモリセルを含むブロックBLKの選択に使用される。ページアドレスPAは、例えば各種動作の対象となるメモリセルに関連付けられたワード線の選択に使用される。以下では、選択されたワード線WLのことを選択ワード線WLselと称する。カラムアドレスCAは、例えば各種動作の対象となるビット線の選択に使用される。
シーケンサ14は、コマンドレジスタ12に保持されたコマンドCMDに基づいて、半導体メモリ10全体の動作を制御する。例えばシーケンサ14は、ドライバ回路15、ロウデコーダモジュール16A及び16B、並びにセンスアンプモジュール17A及び17Bを制御して、メモリコントローラ20から受信したデータDATの書き込み動作や、メモリセルアレイ11A及び11Bに記憶されたデータDATを読み出す動作を実行する。
ドライバ回路15は、シーケンサ14の制御に基づいて所望の電圧を生成する。そしてドライバ回路15は、例えばアドレスレジスタ13に保持されたページアドレスPAに基づいて、メモリセルアレイ11Aの選択ワード線WLselに印加する電圧と、メモリセルアレイ11Bの選択ワード線WLselに印加するをとを、それぞれ対応する信号線に印加する。
ロウデコーダモジュール16A及び16Bは、例えばアドレスレジスタ13に保持されたブロックアドレスBAに基づいて、それぞれメモリセルアレイ11A及び11B内の1個のブロックBLKを選択する。そして、ロウデコーダモジュール16A及び16Bは、例えばドライバ回路15が生成した電圧を、それぞれメモリセルアレイ11A及び11B内で選択したブロックBLKに設けられた配線に転送する。
センスアンプモジュール17A及び17Bは、例えばメモリコントローラ20から受信した書き込みデータDATに応じて、それぞれメモリセルアレイ11A及び11Bに対応するビット線に所望の電圧を印加する。また、センスアンプモジュール17A及び17Bのそれぞれは、対応するビット線の電圧に基づいてメモリセルに記憶されたデータを判定し、判定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に送信する。
論理回路18は、半導体メモリ10の入出力回路と、センスアンプモジュール17との間に接続される。そして、論理回路18は、例えば読み出し動作時において、センスアンプモジュール17Aの読み出し結果と、センスアンプモジュール17Bの読み出し結果とに基づいて、読み出しデータを確定する。また、論理回路18は、受け取ったデータを半導体メモリ10の入出力回路とセンスアンプモジュール17との間で転送することも出来る。
以下では、メモリセルアレイ11、ロウデコーダモジュール16、及びセンスアンプモジュール17の組のことを、プレーンと称する。第1実施形態に係る半導体メモリ10は、メモリセルアレイ11A、ロウデコーダモジュール16A、及びセンスアンプモジュール17Aを含むプレーンPL1と、メモリセルアレイ11B、ロウデコーダモジュール16B、及びセンスアンプモジュール17Bを含むプレーンPL2とを含んでいる。
プレーンPL1及びPL2は、シーケンサ14によって独立に制御され得る。そして、第1実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1及びPL2間で関連付けられたブロックBLKの組によってデータが記憶される。例えば、プレーンPL1内のブロックBLK0~BLKnが、それぞれプレーンPL2内のブロックBLK0~BLKnに関連付けられている。プレーンPL1及びPL2間のブロックBLKの関連付けは、任意の組み合わせに設計され得る。データの記憶方法の詳細については後述する。
(メモリコントローラ20の構成)
メモリコントローラ20は、外部のホスト機器からの命令に応答して、半導体メモリ10に対してデータの読み出し、書き込み、及び消去等を命令する。
図1に示すように、メモリコントローラ20は、例えばホストインターフェイス回路21、CPU(Central Processing Unit)22、RAM(Random Access Memory)23、バッファメモリ24、ECC(Error Correction Code)回路25、及びNANDインターフェイス回路26を備えている。
ホストインターフェイス回路21は、外部のホスト機器と接続され、メモリコントローラ20及びホスト機器間のデータ、コマンド、及びアドレスの転送を制御する。ホストインターフェイス回路21は、例えばSATA(Serial Advanced Technology Attachment)、SAS(Serial Attached SCSI)、PCIe(PCI Express)(登録商標)等の通信インターフェイス規格をサポートする。
CPU22は、メモリコントローラ20全体の動作を制御する。例えばCPU22は、ホスト機器から受信した書き込み命令に応答して、書き込みコマンドを発行する。また、CPU22は、例えばウェアレベリング等、半導体メモリ10のメモリ空間を管理するための様々な処理を実行する。
RAM23は、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性メモリである。RAM23は、CPU22の作業領域として使用され得る。例えば、RAM23は、半導体メモリ10を管理するためのファームウェア、各種管理テーブル、各種動作時におけるカウント結果等を保持する。
バッファメモリ24は、例えばメモリコントローラ20が半導体メモリ10から受信した読み出しデータや、ホスト機器から受信した書き込みデータ等を一時的に保持する。
ECC回路25は、エラー訂正に関する処理を実行する。具体的には、書き込み動作時にECC回路25は、ホスト機器から受信した書き込みデータに基づいてパリティを生成し、生成したパリティを書き込みデータに付与する。読み出し動作時にECC回路25は、半導体メモリ10から受信した読み出しデータに基づいてシンドロームを生成し、生成したシンドロームに基づいて読み出しデータのエラーを検出及び訂正する。
NANDインターフェイス回路26は、メモリコントローラ20と半導体メモリ10との間のデータ、コマンド、及びアドレス等の転送を制御する。半導体メモリ10とメモリコントローラ20との間の通信は、例えばNANDインターフェイス規格をサポートしている。
具体的には、半導体メモリ10とメモリコントローラ20との間の通信には、例えばコマンドラッチイネーブル信号CLE、アドレスラッチイネーブル信号ALE、ライトイネーブル信号WEn、リードイネーブル信号REn、レディビジー信号RBn、及び入出力信号I/Oが使用される。
コマンドラッチイネーブル信号CLEは、半導体メモリ10が受信した入出力信号I/OがコマンドCMDであることを示す信号である。アドレスラッチイネーブル信号ALEは、半導体メモリ10が受信した信号I/Oがアドレス情報ADDであることを示す信号である。ライトイネーブル信号WEnは、入出力信号I/Oの入力を半導体メモリ10に命令する信号である。リードイネーブル信号REnは、入出力信号I/Oの出力を半導体メモリ10に命令する信号である。
レディビジー信号RBnは、半導体メモリ10がメモリコントローラ20からの命令を受け付けるレディ状態であるか命令を受け付けないビジー状態であるかを、メモリコントローラ20に通知する信号である。入出力信号I/Oは、例えば8ビット幅の信号であり、コマンドCMD、アドレス情報ADD、データDAT等を含み得る。
以上で説明した半導体メモリ10及びメモリコントローラ20は、それらの組み合わせにより1個の半導体装置を構成しても良い。このような半導体装置としては、例えばSDTMカードのようなメモリカードや、SSD(solid state drive)等が挙げられる。
尚、メモリコントローラ20は、カウンタを備えていても良い。この場合にメモリコントローラ20は、例えばカウンタの保持するカウント数に基づいて、書き込み動作を実行するワード線WLの順番等を制御する。
[1-1-2]メモリセルアレイ11の構成
(回路構成について)
図2は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の備えるメモリセルアレイ11の回路構成の一例を、メモリセルアレイ11に含まれた複数のブロックBLKのうち1個のブロックBLKを抽出して示している。
図2に示すように、ブロックBLKは、例えば4個のストリングユニットSU0~SU3を含んでいる。
各ストリングユニットSUは、複数のNANDストリングNSを含んでいる。複数のNANDストリングNSは、それぞれビット線BL0~BLm(mは1以上の整数)に関連付けられている。各NANDストリングNSは、例えばメモリセルトランジスタMT0~MT7、並びに選択トランジスタST1及びST2を含んでいる。
メモリセルトランジスタMTは、制御ゲート及び電荷蓄積層を含み、データを不揮発に保持する。選択トランジスタST1及びST2のそれぞれは、各種動作時におけるストリングユニットSUの選択に使用される。
各NANDストリングNSにおいて、メモリセルトランジスタMT0~MT7は、選択トランジスタST1及びST2間に直列接続される。同一のブロックBLKにおいて、メモリセルトランジスタMT0~MT7の制御ゲートは、それぞれワード線WL0~WL7に共通接続される。
各NANDストリングNSにおいて、選択トランジスタST1のドレインは、関連付けられたビット線BLに接続され、選択トランジスタST1のソースは、直列接続されたメモリセルトランジスタMT0~MT7の一端に接続される。同一のブロックBLKにおいて、ストリングユニットSU0~SU3内の選択トランジスタST1のゲートは、それぞれ選択ゲート線SGD0~SGD3に共通接続される。
各NANDストリングNSにおいて、選択トランジスタST2のドレインは、直列接続されたメモリセルトランジスタMT0~MT7の他端に接続される。同一のブロックBLKにおいて、選択トランジスタST2のソースは、ソース線SLに共通接続され、選択トランジスタST2のゲートは、選択ゲート線SGSに共通接続される。
以上で説明したメモリセルアレイ11の回路構成において、ビット線BLは、例えばブロックBLK毎に対応する複数のNANDストリングNS間で共通接続される。ソース線SLは、例えば複数のブロックBLK間で共通接続される。
第1実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1内の1個のメモリセルトランジスタMTと、プレーンPL2内の1個のメモリセルトランジスタMTとの組によって、6ビットデータが記憶され得る。
本明細書では、1個のストリングユニットSU内で共通のワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTのことを、「セルユニットCU」と称する。また、プレーンPL1内の1個のセルユニットCUとプレーンPL2内の1個のセルユニットCUとの組において、プレーンPL1及びPL2間のメモリセルトランジスタMTの組の各々が1ビットデータを記憶した場合に、当該セルユニットCUの組み合わせが記憶するデータの総量のことを「1ページデータ」と定義する。
つまり、第1実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1に含まれた1個のセルユニットCUと、プレーンPL2に含まれた1個のセルユニットCUとの組み合わせによって、6ページデータが記憶され得る。
プレーンPL1及びPL2のそれぞれのセルユニットCUの組によって記憶される6ページデータは、第1ページデータ、第2ページデータ、第3ページデータ、第4ページデータ、第5ページデータ、第6ページデータを含む。本明細書では、第1ページデータ、第2ページデータ、第3ページデータ、第4ページデータ、第5ページデータ、及び第6ページデータが、それぞれ第1ビットデータ、第2ビットデータ、第3ビットデータ、第4ビットデータ、第5ビットデータ、及び第6ビットデータを含むものと定義する。
(平面レイアウトについて)
図3は、第1実施形態におけるメモリセルアレイ11の平面レイアウトの一例を示している。尚、以下で参照される図面において、X方向はビット線BLの延伸方向に対応し、Y方向はワード線WLの延伸方向に対応し、Z方向は半導体メモリ10が形成される半導体基板30の表面に対する鉛直方向に対応している。
図3に示すように、複数のストリングユニットSUは、例えば各々がY方向に延伸して設けられ、X方向に配列している。
各ストリングユニットSUは、複数のメモリピラーMHを含んでいる。複数のメモリピラーMHのそれぞれは、例えば1個のNANDストリングNSに対応している。複数のメモリピラーMHは、例えばY方向に千鳥状に配置される。各メモリピラーMHには、例えば少なくとも1本のビット線BLが重なっている。そして、各メモリピラーMHは、コンタクトCPを介して1本のビット線BLに接続される。
また、メモリセルアレイ11には、例えば複数のスリットSLTが設けられる。複数のスリットSLTは、例えば各々がY方向に延伸して設けられ、X方向に配列している。スリットSLTには、例えば絶縁体が埋め込まれる。隣り合うスリットSLT間には、例えば1個のストリングユニットSUが設けられる。尚、隣り合うスリットSLT間には、複数のストリングユニットSUが設けられても良い。
(断面構造について)
図4は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の備えるメモリセルアレイ11の断面構造の一例を示している。尚、以下で参照される断面図では、図を見易くするために、絶縁層(層間絶縁膜)、配線、コンタクト等の構成要素が適宜省略されている。
図4に示すように、メモリセルアレイ11が形成される領域には、半導体基板30、導電体31~42、メモリピラーMH、及びコンタクトCPが含まれている。
半導体基板30の表面は、XY平面に平行に設けられる。半導体基板30の上方には、絶縁層を介して導電体31が設けられる。導電体31は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成され、ソース線SLとして使用される。図示が省略されているが、半導体基板30と導電体31との間の領域には、例えばセンスアンプモジュール17等の回路が設けられる。
導電体31の上方には、絶縁層を介して導電体32が設けられる。導電体32は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成され、選択ゲート線SGSとして使用される。
導電体32の上方には、導電体33~40が順に積層される。導電体33~40のうちZ方向に隣り合う導電体は、絶縁層を介して積層される。導電体33~40のそれぞれは、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成される。例えば導電体33~40は、それぞれワード線WL0~WL7として使用される。
導電体40の上方には、絶縁層を介して導電体41が設けられる。導電体41は、例えばXY平面に沿って広がった板状に形成され、選択ゲート線SGDとして使用される。
導電体41の上方には、絶縁層を介して導電体42が設けられる。導電体42は、例えばY方向に沿って延伸したライン状に形成され、ビット線BLとして使用される。つまり、図示せぬ領域において複数の導電体42は、X方向に沿って配列している。
スリットSLTは、例えばYZ平面に沿って広がった板状に形成され、導電体32~41を分断している。スリットSLTの上端は、例えばメモリピラーMHの上端を含む層と導電体42が設けられた層との間の層に含まれている。スリットSLTの下端は、例えば導電体31に接触している。
メモリピラーMHは、例えばZ方向に沿って延伸した柱状に形成され、導電体32~41を貫通している。メモリピラーMHの上端は、例えば導電体41が設けられた層と導電体42が設けられた層との間の層に含まれている。メモリピラーMHの下端は、例えば導電体31に接触している。
また、メモリピラーMHは、例えばブロック絶縁膜43、絶縁膜44、トンネル酸化膜45、及び半導体部材46を含んでいる。
ブロック絶縁膜43は、Z方向に延伸したメモリホールの内壁に設けられる。ブロック絶縁膜43の内壁には、絶縁膜44が設けられる。絶縁膜44の内壁には、トンネル酸化膜45が設けられる。トンネル酸化膜45の内壁には、半導体部材46が設けられる。半導体部材46の下部は、導電体31に接触している。尚、半導体部材46の内壁に、さらに異なる材料が形成されても良いし、エアーギャップが形成されても良い。
半導体部材46上には、柱状のコンタクトCPが設けられる。コンタクトCPの上面には、1個の導電体42、すなわち1本のビット線BLが接触している。尚、メモリピラーMHと導電体42との間は、2つ以上のコンタクトを介して電気的に接続されても良いし、その他の配線を介して電気的に接続されても良い。
以上で説明したメモリピラーMHの構成では、例えばメモリピラーMHと導電体32とが交差する部分が、選択トランジスタST2として機能する。メモリピラーMHと導電体33~40とが交差する部分が、それぞれメモリセルトランジスタMT0~MT7として機能する。メモリピラーMHと導電体41とが交差する部分が、選択トランジスタST1として機能する。
つまり、本例において、絶縁膜44は、メモリセルトランジスタMTの電荷蓄積層として機能する。半導体部材46は、メモリセルトランジスタMT並びに選択トランジスタST1及びST2のそれぞれのチャネルとして機能する。
尚、メモリセルアレイ11の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、各ブロックBLKが含むストリングユニットSUの個数は、任意の個数に設計され得る。また、各NANDストリングNSが含むメモリセルトランジスタMT並びに選択トランジスタST1及びST2のそれぞれは、任意の個数に設計され得る。
また、ワード線WL並びに選択ゲート線SGD及びSGSの本数は、それぞれメモリセルトランジスタMT並びに選択トランジスタST1及びST2の個数に基づいて変更され得る。選択ゲート線SGSには、複数層にそれぞれ設けられた複数の導電体32が割り当てられても良く、選択ゲート線SGDには、複数層にそれぞれ設けられた複数の導電体41が割り当てられても良い。
[1-1-3]ロウデコーダモジュール16の構成
図5は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の備えるロウデコーダモジュール16の回路構成の一例を示している。
図5に示すように、ロウデコーダモジュール16は、例えばロウデコーダRD0~RDnを含んでいる。
ロウデコーダRDは、ブロックBLKの選択に使用される。ロウデコーダRD0~RDnは、それぞれブロックBLK0~BLKnに関連付けられている。以下に、ブロックBLK0に対応するロウデコーダRD0に着目して、ロウデコーダRDの詳細な回路構成について説明する。
ロウデコーダRDは、例えばブロックデコーダBD並びに高耐圧nチャネルMOSトランジスタTR1~TR13を含んでいる。
ブロックデコーダBDは、ブロックアドレスBAをデコードする。そしてブロックデコーダBDは、デコード結果に基づいて、所定の電圧を転送ゲート線TGに印加する。転送ゲート線TGは、トランジスタTR1~TR13のゲートに共通接続される。トランジスタTR1~TR13は、ドライバ回路15から配線された各種信号線と、関連付けられたブロックBLKの各種配線との間に接続される。
具体的には、ドライバ回路15には、信号線SGDD0~SGDD3と、信号線CG0~CG7と、信号線SGSDとが接続されている。信号線SGDD0~SGDD3は、それぞれ選択ゲート線SGD0~SGD3に対応している。信号線CG0~CG7は、それぞれワード線WL0~WL7に対応している。信号線SGSDは、選択ゲート線SGSに対応している。
トランジスタTR1の一端は、信号線SGSDに接続され、トランジスタTR1の他端は、選択ゲート線SGSに接続される。トランジスタTR2~TR9の一端は、それぞれ信号線CG0~CG7に接続され、トランジスタTR2~TR9の他端は、それぞれワード線WL0~WL7に接続される。トランジスタTR10~TR13の一端は、信号線SGDD0~SGDD3に接続され、トランジスタTR10~TR13の他端は、選択ゲート線SGD0~SGD3に接続される。
以上の構成により、ロウデコーダモジュール16は、各種動作を実行するブロックBLKを選択することが出来る。
具体的には、各種動作時において、選択されたブロックBLKに対応するブロックデコーダBDは、“H”レベルの電圧を転送ゲート線TGに印加し、非選択のブロックBLKに対応するブロックデコーダBDは、“L”レベルの電圧を転送ゲート線TGに印加する。
例えば、ブロックBLK0が選択された場合、ロウデコーダRD0に含まれたトランジスタTR1~TR13がオン状態になり、その他のロウデコーダRDに含まれたトランジスタTR1~TR13がオフ状態になる。
この場合、ブロックBLK0に設けられた各種配線と、対応する信号線との間の電流経路が形成され、他のブロックBLKに設けられた各種配線と、対応する信号線との間の電流経路が遮断される。その結果、ドライバ回路15によって各信号線に印加された電圧が、ロウデコーダRD0を介して、選択されたブロックBLK0に設けられた各種配線に印加される。ロウデコーダモジュール16は、その他のブロックBLKが選択された場合についても同様に動作することが可能である。
[1-1-4]センスアンプモジュール17の構成
図6は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の備えるセンスアンプモジュール17の回路構成の一例を示している。
図6に示すように、センスアンプモジュール17は、例えばセンスアンプユニットSAU0~SAUmを含んでいる。センスアンプユニットSAU0~SAUmは、それぞれビット線BL0~BLmにそれぞれ関連付けられている。
各センスアンプユニットSAUは、例えばセンスアンプ部SA、並びにラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL、DDL、EDL、及びXDLを含んでいる。センスアンプ部SA、並びにラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL、DDL、EDL、及びXDLは、互いにデータを送受信可能なように接続される。
センスアンプ部SAは、例えば読み出し動作において、対応するビット線BLの電圧に基づいて、読み出しデータが“0”であるか“1”であるかを判定する。言い換えると、センスアンプ部SAは、対応するビット線BLに読み出されたデータをセンスして、選択されたメモリセルの記憶するデータを判定する。
ラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL、DDL、EDL、及びXDLのそれぞれは、読み出しデータや書き込みデータ等を一時的に保持する。ラッチ回路XDLは、図示されない入出力回路に接続され、センスアンプユニットSAUと入出力回路との間のデータの入出力に使用され得る。
ラッチ回路XDLは、半導体メモリ10のキャッシュメモリとして機能することも出来る。例えば、半導体メモリ10は、ラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL、DDL、及びEDLが使用中であったとしても、ラッチ回路XDLが空いている場合にレディ状態になることが可能である。
図7は、第1実施形態に係る半導体メモリの備えるセンスアンプモジュール17のより詳細な回路構成の一例を、センスアンプモジュール17に含まれた複数のセンスアンプユニットSAUのうち1個のセンスアンプユニットSAUを抽出して示している。
図7に示すように、センスアンプ部SAは、例えばpチャネルMOSトランジスタ50、nチャネルMOSトランジスタ51~58、及びキャパシタ59を含んでいる。ラッチ回路SDLは、例えばインバータ60及び61、並びにnチャネルMOSトランジスタ62及び63を含んでいる。ラッチ回路ADL、BDL、CDL、DDL、EDL、及びXDLの回路構成は、例えばラッチ回路SDLの回路構成と同様のため、説明を省略する。
トランジスタ50の一端は、電源線に接続される。トランジスタ50のゲートは、ノードINVに接続される。トランジスタ50の一端に接続された電源線には、例えば電源電圧VDDが印加される。トランジスタ51の一端は、トランジスタ50の他端に接続される。トランジスタ51の他端はノードCOMに接続される。トランジスタ51のゲートには、制御信号BLXが入力される。
トランジスタ52の一端は、ノードCOMに接続される。トランジスタ52のゲートには、制御信号BLCが入力される。トランジスタ53は、例えば高耐圧のnチャネルMOSトランジスタである。トランジスタ53の一端は、トランジスタ52の他端に接続される。トランジスタ53の他端は、対応するビット線BLに接続される。トランジスタ53のゲートには、制御信号BLSが入力される。
トランジスタ54の一端は、ノードCOMに接続される。トランジスタ54の他端は、ノードSRCに接続される。トランジスタ54のゲートは、ノードINVに接続される。ノードSRCには、例えば接地電圧VSSが印加される。トランジスタ55の一端は、トランジスタ50の他端に接続される。トランジスタ55の他端は、ノードSENに接続される。トランジスタ55のゲートには、制御信号HLLが入力される。
トランジスタ56の一端は、ノードSENに接続される。トランジスタ56の他端は、ノードCOMに接続される。トランジスタ56のゲートには、制御信号XXLが入力される。トランジスタ57の一端は、接地される。トランジスタ57のゲートは、ノードSENに接続される。
トランジスタ58の一端は、トランジスタ57の他端に接続される。トランジスタ58の他端は、バスLBUSに接続される。トランジスタ58のゲートには、制御信号STBが入力される。キャパシタ59の一端は、ノードSENに接続される。キャパシタ59の他端には、クロックCLKが入力される。
インバータ60の入力ノードは、ノードLATに接続される。インバータ60の出力ノードは、ノードINVに接続される。インバータ61の入力ノードは、ノードINVに接続される。インバータ61の出力ノードは、ノードLATに接続される。
トランジスタ62の一端は、ノードINVに接続される。トランジスタ62の他端は、バスLBUSに接続される。トランジスタ62のゲートには、制御信号STIが入力される。トランジスタ63の一端は、ノードLATに接続される。トランジスタ63の他端は、バスLBUSに接続される。トランジスタ63のゲートには、制御信号STLが入力される。
以上で説明した制御信号BLX、BLC、BLS、HLL、XXL、及びSTBのそれぞれは、例えばシーケンサ14によって生成される。センスアンプ部SAがビット線BLに読み出されたデータを判定するタイミングは、制御信号STBがアサートされたタイミングに基づいている。
以下の説明において、「制御信号STBをアサートする」とは、シーケンサ14が制御信号STBを“L”レベルから“H”レベルに一時的に変化させることに対応している。センスアンプモジュール17の構成によっては、「制御信号STBをアサートする」という動作が、シーケンサ14が制御信号STBを“H”レベルから“L”レベルに一時的に変化させることに対応する場合もある。
尚、センスアンプモジュール17の構成は、以上で説明した構成に限定されず、種々変更することが出来る。例えば、センスアンプユニットSAUが備えるラッチ回路の個数は、プレーンPL1内の1個のセルユニットCUとプレーンPL2内の1個のセルユニットCUとの組が記憶するページ数に基づいて適宜変更することが出来る。図6では、センスアンプユニットSAUに6個のラッチ回路(ラッチ回路ADL~EDL及びXDL)が設けられた場合について例示されたが、ラッチ回路の数は減らすことも可能である。
また、論理回路18は、例えば読み出し動作時において、センスアンプモジュール17内のセンスアンプユニットSAUi(iは変数)の読み出し結果と、センスアンプユニットSAUiとは異なるセンスアンプユニットSAUj(jは変数)の読み出し結果とに基づいて、読み出しデータを確定することも出来る。また、センスアンプユニットSAUiの読み出し結果は、センスアンプユニットSAUiとは異なるセンスアンプユニットSAUjへ転送することも出来る。そして、センスアンプユニットSAUjは、例えばノードSENをダイナミックラッチとして用いた演算により、論理回路18と同様の演算を実行し得る。これにより確定した読み出しデータは、センスアンプユニットSAUj内のラッチ回路XDLから、半導体メモリ10の入出力回路へ転送される。
[1-1-5]メモリセルトランジスタMTの閾値分布について
図8は、第1実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布、読み出し電圧、及びベリファイ電圧の一例を示している。図8に示す閾値分布の縦軸はメモリセルトランジスタMTの個数に対応し、横軸はメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthに対応している。
図8に示すように、第1実施形態に係る半導体メモリ10では、例えば1個のセルユニットCUに含まれた複数のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧によって、8個の閾値分布が形成され得る。
本明細書では、この8個の閾値分布(書き込みレベル)を、閾値電圧の低い方から順に、“Z”レベル、“A”レベル、“B”レベル、“C”レベル、“D”レベル、“E”レベル、“F”レベル、“G”レベルと称する。
隣り合う閾値分布の間には、それぞれ読み出し動作で使用される読み出し電圧が設定される。例えば、“Z”レベルにおける最大の閾値電圧と、“A”レベルにおける最小の閾値電圧との間に、読み出し電圧ARが設定される。
同様に、“A”レベル及び“B”レベル間に読み出し電圧BRが設定される。“B”レベル及び“C”レベル間に読み出し電圧CRが設定される。“C”レベル及び“D”レベル間に読み出し電圧DRが設定される。“D”レベル及び“E”レベル間に読み出し電圧ERが設定される。“E”レベル及び“F”レベル間に読み出し電圧FRが設定される。“F”レベル及び“G”レベル間に読み出し電圧GRが設定される。
例えば、メモリセルトランジスタMTは、ゲートに読み出し電圧ARが印加されると、閾値電圧が“Z”レベルに分布している場合にオン状態になり、“A”レベル以上に分布している場合にオフ状態になる。
同様に、メモリセルトランジスタMTは、ゲートに読み出し電圧BRが印加されると、閾値電圧が“A”レベル以下に分布している場合にオン状態になり、“B”レベル以上に分布している場合にオフ状態になる。ゲートにその他の読み出し電圧が印加された場合においても、メモリセルトランジスタMTは閾値電圧に応じてオン状態又はオフ状態になる。
最も高い閾値分布よりも高い電圧には、読み出しパス電圧VREADが設定される。具体的には、読み出しパス電圧VREADは、“G”レベルにおける最大の閾値電圧よりも高い電圧に設定される。メモリセルトランジスタMTは、ゲートに読み出しパス電圧VREADが印加されると、記憶するデータに依らずにオン状態になる。
また、隣り合う閾値分布の間には、それぞれ書き込み動作で使用されるベリファイ電圧が設定される。具体的には、“A”レベル、“B”レベル、“C”レベル、“D”レベル、“E”レベル、“F”レベル、及び“G”レベルに対応して、それぞれベリファイ電圧AV、BV、CV、DV、EV、FV、及びGVが設定される。
ベリファイ電圧AVは、“Z”レベルにおける最大の閾値電圧と“A”レベルにおける最小の閾値電圧との間、且つ“A”レベルの近傍に設定される。ベリファイ電圧BVは、“A”レベルにおける最大の閾値電圧と“B”レベルにおける最小の閾値電圧との間、且つ“B”レベルの近傍に設定される。その他のベリファイ電圧も同様に、対応する書き込みレベルの近傍に設定される。つまり、ベリファイ電圧AV、BV、CV、DV、EV、FV、及びGVは、それぞれ読み出し電圧AR、BR、CR、DR、ER、FR、及びGRよりも高い電圧に設定される。
[1-1-6]データの割り付けについて
図9及び図10は、第1実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図9及び図10に示すように、第1実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTにおける8種類の閾値電圧と、プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTにおける8種類の閾値電圧とによって、64種類の組み合わせが形成され得る。そして、第1実施形態では、例えば以下に示すように、64種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる6ビットデータが割り当てられる。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット/第4ビット/第5ビット/第6ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“110000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“110100”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“111101”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“111001”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“101001”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“101011”データ
(7)“Z”レベル、“F”レベル:“100010”データ
(8)“Z”レベル、“G”レベル:“100000”データ
(9)“A”レベル、“Z”レベル:“111000”データ
(10)“A”レベル、“A”レベル:“111100”データ
(11)“A”レベル、“B”レベル:“110101”データ
(12)“A”レベル、“C”レベル:“110001”データ
(13)“A”レベル、“D”レベル:“100001”データ
(14)“A”レベル、“E”レベル:“100011”データ
(15)“A”レベル、“F”レベル:“101010”データ
(16)“A”レベル、“G”レベル:“101000”データ。
(17)“B”レベル、“Z”レベル:“111110”データ
(18)“B”レベル、“A”レベル:“111010”データ
(19)“B”レベル、“B”レベル:“110011”データ
(20)“B”レベル、“C”レベル:“110111”データ
(21)“B”レベル、“D”レベル:“100111”データ
(22)“B”レベル、“E”レベル:“100101”データ
(23)“B”レベル、“F”レベル:“101100”データ
(24)“B”レベル、“G”レベル:“101110”データ
(25)“C”レベル、“Z”レベル:“110110”データ
(26)“C”レベル、“A”レベル:“110010”データ
(27)“C”レベル、“B”レベル:“111011”データ
(28)“C”レベル、“C”レベル:“111111”データ
(29)“C”レベル、“D”レベル:“101111”データ
(30)“C”レベル、“E”レベル:“101101”データ
(31)“C”レベル、“F”レベル:“100100”データ
(32)“C”レベル、“G”レベル:“100110”データ。
(33)“D”レベル、“Z”レベル:“010110”データ
(34)“D”レベル、“A”レベル:“010010”データ
(35)“D”レベル、“B”レベル:“011011”データ
(36)“D”レベル、“C”レベル:“011111”データ
(37)“D”レベル、“D”レベル:“001111”データ
(38)“D”レベル、“E”レベル:“001101”データ
(39)“D”レベル、“F”レベル:“000100”データ
(40)“D”レベル、“G”レベル:“000110”データ
(41)“E”レベル、“Z”レベル:“010111”データ
(42)“E”レベル、“A”レベル:“010011”データ
(43)“E”レベル、“B”レベル:“011010”データ
(44)“E”レベル、“C”レベル:“011110”データ
(45)“E”レベル、“D”レベル:“001110”データ
(46)“E”レベル、“E”レベル:“001100”データ
(47)“E”レベル、“F”レベル:“000101”データ
(48)“E”レベル、“G”レベル:“000111”データ。
(49)“F”レベル、“Z”レベル:“010001”データ
(50)“F”レベル、“A”レベル:“010101”データ
(51)“F”レベル、“B”レベル:“011100”データ
(52)“F”レベル、“C”レベル:“011000”データ
(53)“F”レベル、“D”レベル:“001000”データ
(54)“F”レベル、“E”レベル:“001010”データ
(55)“F”レベル、“F”レベル:“000011”データ
(56)“F”レベル、“G”レベル:“000001”データ
(57)“G”レベル、“Z”レベル:“010000”データ
(58)“G”レベル、“A”レベル:“010100”データ
(59)“G”レベル、“B”レベル:“011101”データ
(60)“G”レベル、“C”レベル:“011001”データ
(61)“G”レベル、“D”レベル:“001001”データ
(62)“G”レベル、“E”レベル:“001011”データ
(63)“G”レベル、“F”レベル:“000010”データ
(64)“G”レベル、“G”レベル:“000000”データ。
図11は、図9及び図10に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。尚、以下の説明では、第1ページ、第2ページ、第3ページ、第4ページ、第5ページ、及び第6ページを対象とした読み出し動作のことを、それぞれ第1ページ読み出し、第2ページ読み出し、第3ページ読み出し、第4ページ読み出し、第5ページ読み出し、及び第6ページ読み出しと称する。
図11に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果により確定される。
第2ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果により確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧ER及びGRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第6ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧ER及びGRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、第1実施形態に係る半導体メモリ10において、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第6ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)。
図12~図15は、上述した閾値電圧の64種類の組み合わせに対して図11に示された読み出し電圧を用いた読み出し動作が実行された場合における、プレーンPL1の読み出し結果とプレーンPL2の読み出し結果との一覧表を示している。
図12~図15において、プレーンPL1及びPL2の読み出し結果の組み合わせでハッチングが付加されていない箇所は、読み出しデータが“1”であることを示し、ハッチングが付加されている箇所は、読み出しデータが“0”であることを示している。このように、図11に示されたデータの定義と閾値電圧の64種類の組み合わせとによって、図9及び図10に示されたデータの割り付けを導出することも出来る。
[1-2]動作
次に、第1実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作及び読み出し動作について順に説明する。
尚、以下の説明において、半導体メモリ10が動作を開始する前に、レディビジー信号RBnは“H”レベル(レディ状態)、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの選択ワード線WLselの電圧は接地電圧VSSであるものとする。
また、以下の説明において、プレーンPL1の選択ワード線WLselには、ドライバ回路15とロウデコーダモジュール16Aによって電圧が印加され、プレーンPL2の選択ワード線WLselには、ドライバ回路15とロウデコーダモジュール16Bによって電圧が印加されるものとする。
[1-2-1]書き込み動作
書き込み動作において半導体メモリ10は、プログラムループを繰り返し実行する。各プログラムループは、プログラム動作及びベリファイ動作を含んでいる。
プログラム動作は、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧を上昇させる動作である。各プログラムループのプログラム動作において、既に所望の閾値電圧に達しているメモリセルトランジスタMTは、書き込み禁止に設定される。書き込み禁止のメモリセルトランジスタMTでは、例えばセルフブースト技術によって閾値電圧の上昇が抑制される。
ベリファイ動作は、メモリセルトランジスタMTが所望の閾値電圧に達したかどうかを判定する読み出し動作である。ベリファイ動作では、書き込みデータに基づいて、センスアンプユニットSAU毎にベリファイされる書き込みレベルが決定される。ベリファイ動作において、所望の閾値電圧に達したことが確認されたメモリセルトランジスタMTは、当該レベルのベリファイにパスしたと判定される。
図16は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作におけるコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。尚、以下の説明において、書き込み対象のビット線BLとは、書き込み対象のメモリセルトランジスタMTに接続されたビット線BLのことを示し、書き込み禁止のビット線BLとは、書き込み禁止のメモリセルトランジスタMTに接続されたビット線BLのことを示している。
図16に示すように、まずメモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS1を送信する。コマンドセットCS1は、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスと、第1ビットに対応する書き込みデータ(第1ページデータ)とを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第1ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS1を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17Bのそれぞれに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS2を送信する。コマンドセットCS2は、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスと、第2ビットに対応する書き込みデータ(第2ページデータ)とを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第2ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS2を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17Bのそれぞれに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路BDLに転送させる。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS3を送信する。コマンドセットCS3は、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスと、第3ビットに対応する書き込みデータ(第3ページデータ)とを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第3ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS3を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17Bのそれぞれに対して、ラッチ回路XDLに保持された第3ページデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS4を送信する。コマンドセットCS4は、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスと、第4ビットに対応する書き込みデータ(第4ページデータ)とを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第4ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS4を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17Bのそれぞれに対して、ラッチ回路XDLに保持された第4ページデータを例えばラッチ回路DDLに転送させる。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS5を送信する。コマンドセットCS5は、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスと、第5ビットに対応する書き込みデータ(第5ページデータ)とを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第5ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS5を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17Bのそれぞれに対して、ラッチ回路XDLに保持された第5ページデータを例えばラッチ回路EDLに転送させる。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS6を送信する。コマンドセットCS6は、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスと、第6ビットに対応する書き込みデータ(第6ページデータ)とを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第6ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS6を受信した後に、ビジー状態に遷移する。するとシーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路ADL、BDL、CDL、DDL、EDL、及びXDLに保持された第1~第6ページデータに基づいて書き込み動作を実行する。
第1実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作において、シーケンサ14は、プレーンPL1に対する書き込み動作と、プレーンPL2に対する書き込み動作とを同時に並列で実行する。以下では、プレーンPL1に対する書き込み動作のことを第1プレーン書き込みと称し、プレーンPL2に対する書き込み動作のことを第2プレーン書き込みと称する。
第1プレーン書き込みにおいてシーケンサ14は、まずプログラム動作を実行する。
プログラム動作において、プレーンPL1の選択ワード線WLselには、プログラム電圧VPGMが印加される。プログラム電圧VPGMは、メモリセルトランジスタMTの閾値電圧を上昇させることが可能な高電圧である。
選択ワード線WLselにプログラム電圧VPGMが印加されると、書き込み対象のビット線BLに接続されたNANDストリングNSに含まれ、且つ選択ワード線WLselに接続されたメモリセルトランジスタMTの電荷蓄積層に電子が注入され、当該メモリセルトランジスタMTの閾値電圧が上昇する。
このとき、書き込み禁止のビット線BLに接続され、且つ選択ワード線WLselに接続されたNANDストリングNSに含まれたメモリセルトランジスタMTでは、例えばセルフブースト技術によって、閾値電圧の上昇が抑制される。
そして、シーケンサ14は、選択ワード線WLselの電圧をVSSに下降させると、ベリファイ動作を実行する。
ベリファイ動作において、選択ワード線WLselに例えばベリファイ電圧AVが印加される。選択ワード線WLselにベリファイ電圧AVが印加されている間に、センスアンプモジュール17A内の各センスアンプユニットSAUは、対応するビット線BLの電圧に基づいて、選択ワード線WLselに接続されたメモリセルトランジスタMTの閾値電圧がベリファイ電圧AVを超えているか否かを判定する。
以上で説明したプログラム動作及びベリファイ動作が、1回のプログラムループに相当する。次に、シーケンサ14は、プログラム電圧VPGMをステップアップして、同様のプログラムループを繰り返し実行する。
プログラム電圧VPGMのステップアップ幅である電圧DVPGMは、任意の値に設定され得る。また、各プログラムループのベリファイ動作においてベリファイが実行される書き込みレベルの種類及び数は、プログラムループの進行に伴い適宜変更され得る。
シーケンサ14は、各プログラムループのベリファイ動作において、例えばベリファイをパスしたメモリセルトランジスタMTの数が所定の数を超えたことを検知すると、当該レベルに対応するデータの書き込みが完了したものとみなす。そして、シーケンサ14は、以降のプログラムループにおいて、書き込みが完了した書き込みレベルに対するベリファイを省略する。シーケンサ14は、全ての書き込みレベルにおいて書き込みが完了したことを検知すると、第1プレーン書き込みを終了する。
第2プレーン書き込みの詳細は、例えば第1プレーン書き込みと同様である。第1プレーン書き込みと第2プレーン書き込みとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は書き込み動作を終了し、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以上のように第1プレーン書き込み又は第2プレーン書き込みが実行されたセルユニットCUでは、6ページ分の書き込みデータと図9及び図10を用いて説明したデータの割り付けとに基づいて、図8を用いて説明したようなメモリセルトランジスタMTの閾値分布が形成される。
以上の説明では、第1実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作において、センスアンプユニットSAUに6個のラッチ回路が設けられた場合について例示されたが、ラッチ回路の数は減らすことも可能である。
以下に、図16及び図17を用いて、4個のラッチ回路(ラッチ回路ADL、BDL、CDL及びXDL)が設けられた場合について、図16に示すコマンドセットCS1~CS6がメモリコントローラ20によって半導体メモリ10へ送信された場合の、シーケンサ14の実行する動作の一例を説明する。図17は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作におけるシーケンサ14の実行する動作の一例を示すフローチャートである。
図16に示すように、まずメモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS1を送信する。コマンドセットCS1は、第1ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第1ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第1ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図17(1))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS1を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる(図17(2))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS2を送信する。コマンドセットCS2は、第2ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第2ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第2ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図17(3))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS2を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる(図17(4))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS3を送信する。コマンドセットCS3は、第3ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第3ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第3ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図17(5))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS3を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第3ページデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&~SDL”を例えばラッチ回路BDLに転送する(図17(6))。尚、このときの演算に用いられるダイナミックラッチとしては、例えばノードSEN、ビット線BL、及びメモリピラーMP等が使用され得る。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS4を送信する。コマンドセットCS4は、第4ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第4ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第4ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図17(7))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS4を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^CDL)”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータ、及びラッチ回路SDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&SDL”を例えばラッチ回路SDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路BDLに保持されたデータ、及びラッチ回路SDLに保持されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL|SDL”を例えばラッチ回路BDLに転送させる(図17(8))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS5を送信する。コマンドセットCS5は、第5ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第5ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第5ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図17(9))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS5を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータ、及びラッチ回路SDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&~SDL”を例えばラッチ回路BDLに転送する。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる(図17(10))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS6を送信する。コマンドセットCS6は、第6ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第6ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第6ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図17(11))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS6を受信した後に、ビジー状態に遷移する。シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータ、及びラッチ回路SDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&SDL”を例えばラッチ回路SDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路BDLに保持されたデータ、及びラッチ回路SDLに保持されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL|SDL”を例えばラッチ回路BDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータ、及びラッチ回路CDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^CDL)”を例えばラッチ回路CDLに転送させる(図17(12))。
するとシーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路ADL、BDL、及びCDLに保持されたデータに基づいて書き込み動作を実行する。
図17に示した例における、各メモリセルトランジスタMTの閾値電圧に対するラッチ回路ADL、BDL、及びCDLに保持されたデータを以下に示している。プレーンPL1、及びプレーンPL2についても同様に、各プレーン内の各閾値電圧に対してそれぞれ異なるデータが割り当てられる。
(例)“メモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“ADLに保持されたデータ/BDLに保持されたデータ/CDLに保持されたデータ”。
(1)“Z”レベル:“111”データ
(2)“A”レベル:“110”データ
(3)“B”レベル:“100”データ
(4)“C”レベル:“101”データ
(5)“D”レベル:“001”データ
(6)“E”レベル:“000”データ
(7)“F”レベル:“010”データ
(8)“G”レベル:“011”データ。
[1-2-2]読み出し動作
第1実施形態に係る半導体メモリ10は、ページ単位で読み出し動作を実行することが可能である。以下に、第1実施形態に係る半導体メモリ10における第1ページ読み出し、第2ページ読み出し、第3ページ読み出し、第4ページ読み出し、第5ページ読み出し、及び第6ページ読み出しのそれぞれについて順に説明する。
(第1ページ読み出し)
図18は、第1実施形態に係る半導体メモリ10における第1ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図18に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“01h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
コマンド“01h”は、第1ページに対応する動作を指示するコマンドである。コマンド“00h”は、読み出し動作を指示するコマンドである。コマンド“30h”は、半導体メモリ10に、受信したコマンド及びアドレスに基づいた読み出し動作の開始を指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第1ページ読み出しを開始する。
第1ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する読み出し動作を実行し、プレーンPL2に対する読み出し動作を実行しない。以下では、プレーンPL1に対する読み出し動作のことを第1プレーン読み出しと称し、プレーンPL2に対する読み出し動作のことを第2プレーン読み出しと称する。
第1ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに読み出し電圧DRが印加される。そして、シーケンサ14は、プレーンPL1の選択ワード線WLselに読み出し電圧DRが印加されている間に、プレーンPL1に対応する制御信号STBをアサートする。
すると、センスアンプモジュール17A内の各センスアンプユニットSAUが、対応するビット線BLの電圧に基づいて、選択ワード線WLselに接続されたメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が読み出し電圧DRを超えているか否かを判定する。
読み出し電圧DRによる読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。このように、読み出し結果がいずれかのラッチ回路に保持されると、シーケンサ14は第1プレーン読み出しを終了する。
第1プレーン読み出しが終了すると、シーケンサ14は、第1プレーン読み出しの読み出し結果を例えばプレーンPL1内のセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、例えばリードイネーブル信号REnをトグルすることによって、半導体メモリ10から読み出しデータDATを出力させる。
具体的には、プレーンPL1内のラッチ回路XDLに保持されたデータが、メモリコントローラ20の制御に基づいて論理回路18に転送される。そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL1のデータと図11に示されたデータの定義に基づいて第1ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
尚、第1実施形態に係る半導体メモリ10の第1ページ読み出しでは、プレーンPL1の読み出し結果のみで読み出しデータが確定するため、論理回路18は、プレーンPL1から転送されたデータをそのままメモリコントローラ20に転送しても良い。
以下の説明では、読み出し電圧が印加された際には、当該読み出し電圧が印加された期間において制御信号STBがアサートされるものとする。また、複数の読み出し電圧が順に印加される場合には、複数の読み出し結果の論理演算が実行されることによって、“0”データ又は“1”データが確定するものとする。
(第2ページ読み出し)
図19は、第1実施形態に係る半導体メモリ10における第2ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図19に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“02h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。コマンド“02h”は、第2ページに対応する動作を指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第2ページ読み出しを開始する。
第2ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出し動作を実行し、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しを実行しない。
第2ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧DRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧DRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第2プレーン読み出しが終了すると、シーケンサ14は、第2プレーン読み出しの読み出し結果を例えばプレーンPL2内のセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、例えばリードイネーブル信号REnをトグルすることによって、半導体メモリ10から読み出しデータDATを出力させる。
具体的には、プレーンPL2内のラッチ回路XDLに保持されたデータが、メモリコントローラ20の制御に基づいて論理回路18に転送される。そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL2のデータと図11に示されたデータの定義に基づいて第2ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
尚、第1実施形態に係る半導体メモリ10の第2ページ読み出しでは、プレーンPL1の読み出し結果のみで読み出しデータが確定するため、論理回路18は、プレーンPL2から転送されたデータをそのままメモリコントローラ20に転送しても良い。
(第3ページ読み出し)
図20は、第1実施形態に係る半導体メモリ10における第3ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図20に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“03h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。コマンド“03h”は、第3ページに対応する動作を指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第3ページ読み出しを開始する。
第3ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
尚、本明細書において、“第1プレーン読み出しと、第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する”とは、プレーンPL1において1種類の読み出し電圧が印加されるタイミング及び期間と、プレーンPL2において1種類の読み出し電圧が印加されるタイミング及び期間とが略同じであることを示している。
第3ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第3ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、例えばシーケンサ14は、プレーンPL1において、第1プレーン読み出しの読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、プレーンPL2において、第2プレーン読み出しの読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させる。この後、シーケンサ14は、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、例えばリードイネーブル信号REnをトグルすることによって、半導体メモリ10から読み出しデータDATを出力させる。
具体的には、プレーンPL1及びPL2内のそれぞれのラッチ回路XDLに保持されたデータが、メモリコントローラ20の制御に基づいて論理回路18に転送される。そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL1及びPL2のデータと図11に示されたデータの定義とに基づいて第3ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第4ページ読み出し)
図21は、第1実施形態に係る半導体メモリ10における第4ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図21に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“04h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。コマンド“04h”は、第4ページに対応する動作を指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第4ページ読み出しを開始する。
第4ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
第4ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第4ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第3ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図11に示されたデータの定義に基づいて第4ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第5ページ読み出し)
図22は、第1実施形態に係る半導体メモリ10における第5ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図22に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“05h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。コマンド“05h”は、第5ページに対応する動作を指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第3ページ読み出しを開始する。
第5ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
第5ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第5ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧ER及びGRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第3ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図11に示されたデータの定義に基づいて第5ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第6ページ読み出し)
図23は、第1実施形態に係る半導体メモリ10における第6ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図23に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“06h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。コマンド“06h”は、第6ページに対応する動作を指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第3ページ読み出しを開始する。
第6ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
第6ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧ER及びGRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第6ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第3ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図11に示されたデータの定義に基づいて第6ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
[1-3]第1実施形態の効果
以上で説明した第1実施形態に係る半導体メモリ10に依れば、メモリセルに複数ビットデータを記憶させる場合における読み出し動作を高速化することが出来る。以下に、第1実施形態に係る半導体メモリ10の詳細な効果について説明する。
まず、第1実施形態の比較例として、1個のメモリセルトランジスタMTが3ビットデータを記憶する場合について説明する。図24は、第1実施形態の比較例におけるデータの割り付けと読み出し電圧との一例を示している。
図24に示すように、第1実施形態の比較例では、“ER”レベル、“A”レベル、“B”レベル、“C”レベル、“D”レベル、“E”レベル、“F”レベル、及び“G”レベルのそれぞれの閾値分布に対して、それぞれ“111(上位ビット/中位ビット/下位ビット)”データ、“110”データ、“100”データ、“000”データ、“010”データ、“011”データ、“001”データ、及び“101”データが割り当てられている。
また、第1実施形態の比較例では、図8の説明と同様に、“A”レベル~“G”レベルのそれぞれに対応して、読み出し電圧及びベリファイ電圧が設定される。そして、下位ページデータは、読み出し電圧AR及びERのそれぞれを用いた読み出し結果により確定される。中位ページデータは、読み出し電圧BR、DR及びFRのそれぞれを用いた読み出し結果により確定される。上位ページのデータは、読み出し電圧CR及びGRのそれぞれを用いた読み出し結果により確定される。このようなデータの割り付けは、各ページの読み出し回数に基づいて、例えば2-3-2コードと称される。第1実施形態の比較例において、1ページあたりの読み出し回数は、(2+3+2)/3=2.33回である。
これに対して、第1実施形態に係る半導体メモリ10は、2つのメモリセルトランジスタMTの組で6ビットデータを記憶する。そして、第1実施形態に係る半導体メモリ10において、1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+2+2+2+2)/6=1.67回である。
このように、第1実施形態に係る半導体メモリ10において、メモリセルトランジスタMTあたりの記憶容量は、第1実施形態の比較例と同様である。一方で、第1実施形態に係る半導体メモリ10の1ページあたりの読み出し回数は、第1実施形態の比較例よりも少なくなる。
以上のように、第1実施形態に係る半導体メモリ10は、ページ単位の読み出し動作における読み出し回数を抑制することが出来る。従って、第1実施形態に係る半導体メモリ10は、比較例と同等の記憶容量を実現し、且つ比較例よりも読み出し動作を高速化することが出来る。
尚、第1実施形態に係る半導体メモリ10では、第1ページ読み出しにおいてプレーンPL1の読み出し結果のみでデータが確定するため、プレーンPL2に対する読み出し動作が省略される。同様に、第2ページ読み出しにおいてプレーンPL2の読み出し結果のみでデータが確定するため、プレーンPL1に対する読み出し動作が省略される。
このように、第1実施形態に係る半導体メモリ10では、ページ単位の読み出し動作において、一方のプレーンに対する読み出し動作を適宜省略することが出来る。その結果、第1実施形態に係る半導体メモリ10は、読み出し動作における消費電力を抑制することが出来る。
[1-4]第1実施形態の変形例
第1実施形態では、図9及び図10に示されたデータの割り付けが使用される場合を例に説明したが、その他のデータの割り付けが使用されても良い。
以下に、第1実施形態の第1~第4変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))、第5ページ読み出し((x)、(y))、第6ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第5ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第6ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第1実施形態の第1変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(BR、FR))、((BR、FR)、(AR、ER))、((BR、FR)、(CR、GR))、((ER、GR)、(BR、FR))、((省略)、(DR))、((DR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]]。
(第1実施形態の第2変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(BR、FR))、((BR、FR)、(AR、GR))、((BR、FR)、(CR、ER))、((ER、GR)、(BR、FR))、((省略)、(DR))、((DR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]]。
(第1実施形態の第3変形例)
読み出し電圧:[((AR、ER)、(BR、FR))、((BR、FR)、(AR、CR))、((BR、FR)、(ER、GR))、((CR、GR)、(BR、FR))、((省略)、(DR))、((DR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]]。
(第1実施形態の第4変形例)
読み出し電圧:[((AR、GR)、(BR、FR))、((BR、FR)、(AR、CR))、((BR、FR)、(ER、GR))、((CR、ER)、(BR、FR))、((省略)、(DR))、((DR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]]。
(第1実施形態の第5変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((BR)、(DR))、((FR)、(DR))、((AR、GR)、(BR、FR))、((CR、ER)、(BR、FR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。 以上で示された第1実施形態の第1~第5変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
[2]第2実施形態
第2実施形態に係る半導体メモリ10の構成は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の構成と同様である。第2実施形態に係る半導体メモリ10は、2ページデータのシーケンシャル読み出しを実行する。以下に、第2実施形態に係る半導体メモリ10について、第1実施形態と異なる点を説明する。
[2-1]読み出し動作
第2実施形態に係る半導体メモリ10では、2ページデータのシーケンシャル読み出しとして、例えば第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しと、第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しと、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しとがそれぞれ実行され得る。
(第1及び第2ページのシーケンシャル読み出し)
図25は、第2実施形態に係る半導体メモリ10における第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図25に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“xxh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
コマンド“xxh”は、例えば第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧DRが印加される。この読み出し電圧DRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧DRが印加される。この読み出し電圧DRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
このとき、半導体メモリ10は、プレーンPL1内のラッチ回路XDLに第1ページデータに関する読み出し結果が保持され、プレーンPL2内のラッチ回路XDLに第2ページデータに関する読み出し結果が保持された状態となっている。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、例えばリードイネーブル信号REnをトグルすることによって、半導体メモリ10から読み出しデータDATを出力させる。
具体的には、第1実施形態で説明した第1ページ読み出しと同様に、プレーンPL1内のラッチ回路XDLに保持された読み出し結果が論理回路18に転送され、論理回路18が当該読み出し結果に基づいて確定した第1ページデータをメモリコントローラ20に出力する。第1ページデータの出力が完了すると、第1実施形態で説明した第2ページ読み出しと同様に、プレーンPL2内のラッチ回路XDLに保持された読み出し結果が論理回路18に転送され、論理回路18が当該読み出し結果に基づいて確定した第2ページデータをメモリコントローラ20に出力する。
尚、半導体メモリ10がメモリコントローラ20に出力するページの順番は、任意の順番に設定され得る。例えば、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいて半導体メモリ10は、第2ページデータを出力した後に第1ページデータを出力しても良い。具体的には、入力コマンドまたはアドレスを変えることで、第2ページデータ、第1ページデータの順でデータが出力されても良い。また、第1ページデータと第2ページデータとの組を、ページサイズを大きくすることによって1つのページとして扱っても良い。
(第3及び第6ページのシーケンシャル読み出し)
図26は、第2実施形態に係る半導体メモリ10における第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図26に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“xyh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
コマンド“xyh”は、例えば第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR、CR、ER、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路BDLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧BR及びFRが順に印加される。例えば、読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
シーケンサ14は、例えば第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果が確定し且つ第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が確定したタイミングで、これらのデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
言い換えると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2で第3ページデータに関連する読み出し結果が確定し、第3ページデータの出力が可能になったタイミングで、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第3ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第3ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10は、第3ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第1プレーン読み出しとを並列で処理している。具体的には、例えばプレーンPL1では、第3ページデータが出力している間に読み出し電圧ER及びGRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第3ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、並列で処理されていた第1プレーン読み出しが終了したことを検知すると、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第3ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第6ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第6ページデータを出力させる。
尚、半導体メモリ10が第3ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第1プレーン読み出しが終了する場合には、第3ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第6ページデータが出力されても良い。
第2プレーン読み出しにおける読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、第3ページデータの出力時と、第6ページデータの出力時とのそれぞれにおいて使用される。例えば、第3ページデータの出力時において、プレーンPL2内のラッチ回路XDLに保持された読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、論理回路18に転送された後にラッチ回路XDLに維持されても良いし、その他のラッチ回路に待避されても良い。
尚、第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいて半導体メモリ10は、第6ページデータを出力した後に第3ページデータを出力しても良い。具体的には、入力コマンドまたはアドレスを変えることで、第6ページデータ、第3ページデータの順でデータが出力されても良い。また、第3ページデータと第6ページデータとの組を、ページサイズを大きくすることによって1つのページとして扱っても良い。この場合、第1プレーン読み出しにおいて、読み出し電圧ER、GR、AR、及びCRの順、又は読み出し電圧GR、ER、CR、及びARの順で読み出しが実行されても良い。第2プレーン読み出しにおいて、読み出し電圧FR及びBRの順で読み出しが実行されても良い。
(第4及び第5ページのシーケンシャル読み出し)
図27は、第2実施形態に係る半導体メモリ10における第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図27に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“xzh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
コマンド“xzh”は、例えば第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧BR及びFRが順に印加される。例えば、読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR、CR、ER、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路BDLに保持される。
例えばシーケンサ14は、第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が確定し且つ第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果が確定したタイミングで、これらのデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
言い換えると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2で第4ページデータに関連する読み出し結果が確定し、第4ページデータの出力が可能になったタイミングで、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第4ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第4ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10は、第4ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第2プレーン読み出しとを並列で処理している。具体的には、例えばプレーンPL2では、第4ページデータが出力している間に読み出し電圧ER及びGRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第4ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、並列で処理されていた第2プレーン読み出しが終了したことを検知すると、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第4ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第5ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第5ページデータを出力させる。
尚、半導体メモリ10が第4ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第2プレーン読み出しが終了する場合には、第4ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第5ページデータが出力されても良い。
第1プレーン読み出しにおける読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、第4ページデータの出力時と、第5ページデータの出力時とのそれぞれにおいて使用される。例えば、第4ページデータの出力時において、プレーンPL1内のラッチ回路XDLに保持された読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、論理回路18に転送された後にラッチ回路XDLに維持されても良いし、その他のラッチ回路に待避されても良い。
尚、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおいて半導体メモリ10は、第5ページデータを出力した後に第4ページデータを出力しても良い。具体的には、入力コマンドまたはアドレスを変えることで、第5ページデータ、第4ページデータの順でデータが出力されても良い。また、第4ページデータと第5ページデータとの組を、ページサイズを大きくすることによって1つのページとして扱っても良い。この場合、第2プレーン読み出しにおいて、読み出し電圧ER、GR、AR、及びCRの順、又は読み出し電圧GR、ER、CR、及びARの順で読み出しが実行されても良い。第1プレーン読み出しにおいて、読み出し電圧FR及びBRの順で読み出しが実行されても良い。
[2-2]第2実施形態の効果
以上のように、第2実施形態に係る半導体メモリ10は、2ページデータのシーケンシャル読み出しを実行することが出来る。また、第2実施形態に係る半導体メモリ10では、以下に示す効果を得ることが出来る。
第2実施形態における2ページデータのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1の読み出し結果のみを使用する第1ページと、プレーンPL2の読み出し結果のみを使用する第2ページとが組み合わされている。この場合、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1及びPL2のそれぞれで使用される読み出し電圧が1種類になる。
その結果、第2実施形態に係る半導体メモリ10は、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1及びPL2に対して並列で実行される1回の読み出し動作によって第1及び第2ページデータを確定することが出来る。
従って、第2実施形態に係る半導体メモリ10は、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいて、読み出し動作を高速化することが出来る。
また、第2実施形態における2ページデータのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1において同じ読み出し結果が使用される第3及び第6ページが組み合わされている。プレーンPL2において同じ読み出し結果が使用される第4及び第5ページが組み合わされている。
これにより、第2実施形態に係る半導体メモリ10は、第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しと、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しとのそれぞれにおいて、重複する読み出し電圧を使用する読み出し動作を省略することが出来る。
つまり、第2実施形態に係る半導体メモリ10は、第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しと、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しとのそれぞれにおいて、消費電力を抑制することが出来る。
尚、第2実施形態では、第1及び第2ページの組と、第3及び第6ページの組と、第4及び第5ページの組とによってそれぞれ2ページデータのシーケンシャル読み出しが実行される場合について例示したが、これに限定されない。2ページデータのシーケンシャル読み出しにおけるページの組み合わせは、任意の組み合わせに設定され得る。
[3]第3実施形態
第3実施形態に係る半導体メモリ10の構成は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の構成と同様である。第3実施形態に係る半導体メモリ10は、3ページデータのシーケンシャル読み出しを実行する。以下に、第3実施形態に係る半導体メモリ10について、第1及び第2実施形態と異なる点を説明する。
[3-1]読み出し動作
第3実施形態に係る半導体メモリ10では、3ページデータのシーケンシャル読み出しとして、例えば第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しと、第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しとがそれぞれ実行され得る。
(第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出し)
図28は、第3実施形態に係る半導体メモリ10における第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図28に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“yxh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
コマンド“yxh”は、第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧BR、FR、及びDRが順に印加される。例えば、読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧DRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路BDLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR、CR、ER、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路BDLに保持される。
例えばシーケンサ14は、第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が確定し且つ第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果が確定したタイミングで、これらのデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
言い換えると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2で第4ページデータに関連する読み出し結果が確定し、第4ページデータの出力が可能になったタイミングで、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
尚、第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しでは、第1プレーン読み出しにおける読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が、第4ページデータの出力時と、第5ページデータの出力時とのそれぞれにおいて使用される。このため、第4ページデータの出力時において、プレーンPL1における読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、論理回路18に転送された後においても、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路に保持される。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第4ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第4ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10では、第4ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第1プレーン読み出しと、第2プレーン読み出しとが並列で処理されている。具体的には、例えば第4ページデータが出力されている間に、プレーンPL1では読み出し電圧DRを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2では読み出し電圧ER及びGRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第4ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧DRの読み出し結果が確定したタイミングで、このデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第4ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第1ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第1ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10は、第1ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第2プレーン読み出しとを並列で処理している。具体的には、例えば第1ページデータが出力されている間に、プレーンPL2では読み出し電圧GRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第1ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果が確定したタイミングで、センスアンプモジュール17A内の読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果と、センスアンプモジュール17B内の読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果とをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第1ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第5ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第5ページデータを出力させる。
尚、半導体メモリ10が第4ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第1プレーン読み出しが終了する場合には、第4ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第1ページデータが出力されても良い。半導体メモリ10が第1ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第2プレーン読み出しが終了する場合には、第1ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第5ページデータが出力されても良い。
(第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出し)
図29は、第3実施形態に係る半導体メモリ10における第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図29に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“yyh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
コマンド“yyh”は、第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR、CR、ER、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路BDLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧BR、FR、及びDRが順に印加される。例えば、読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧DRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路BDLに保持される。
例えばシーケンサ14は、第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果が確定し且つ第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が確定したタイミングで、これらのデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
言い換えると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2で第3ページデータに関連する読み出し結果が確定したタイミングで、第3ページデータの出力が可能になったタイミングで、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
尚、第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しでは、第2プレーン読み出しにおける読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が、第3ページデータの出力時と、第6ページデータの出力時とのそれぞれにおいて使用される。このため、第3ページデータの出力時において、プレーンPL2における読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、論理回路18に転送された後においても、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路に保持される。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第3ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第3ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10では、第3ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第1プレーン読み出しと、第2プレーン読み出しとが並列で処理されている。具体的には、例えば第3ページデータが出力されている間に、プレーンPL1では読み出し電圧ER及びGRを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2では読み出し電圧DRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第3ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧DRの読み出し結果が確定したタイミングで、このデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第3ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第2ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第2ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10は、第2ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第1プレーン読み出しとを並列で処理している。具体的には、例えば第2ページデータが出力されている間に、プレーンPL1では読み出し電圧GRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第1ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果が確定したタイミングで、センスアンプモジュール17A内の読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果と、センスアンプモジュール17B内の読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果とをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第2ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第6ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第6ページデータを出力させる。
尚、半導体メモリ10が第3ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第2プレーン読み出しが終了する場合には、第3ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第2ページデータが出力されても良い。半導体メモリ10が第2ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第1プレーン読み出しが終了する場合には、第2ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第6ページデータが出力されても良い。
[3-2]第3実施形態の効果
以上のように、第3実施形態に係る半導体メモリ10は、3ページデータのシーケンシャル読み出しを実行することが出来る。また、第3実施形態に係る半導体メモリ10では、以下に示す効果を得ることが出来る。
第3実施形態における3ページデータのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1において1回の読み出し動作によってデータが確定する第1ページと、プレーンPL1において同じ読み出し結果を使用する第2及び第6ページとが組み合わされている。同様に、プレーンPL2において1回の読み出し動作によってデータが確定する第2ページと、プレーンPL2において同じ読み出し結果を使用する第3及び第4ページとが組み合わされている。
これにより、第3実施形態に係る半導体メモリ10は、第1、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しと、第2、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しとのそれぞれにおいて、重複する読み出し電圧を使用する読み出し動作を省略することが出来る。つまり、第3実施形態に係る半導体メモリ10における3ページデータのシーケンシャル読み出しは、第2実施形態と同様に、消費電力を抑制することが出来る。
また、第3実施形態における3ページデータのシーケンシャル読み出しでは、重複する読み出し動作を省略することによって、異なるページの読み出し動作をプレーンPL1とプレーンPL2とで並列で処理することが出来る。
具体的には、例えば第1、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいて、第2ページに対応するプレーンPL2の読み出し動作と、第6ページに対応するプレーンPL1の読み出し動作とを並列で処理することが出来る。その結果、第3実施形態に係る半導体メモリ10における3ページデータのシーケンシャル読み出しは、読み出し動作を高速化することが出来る。
尚、第3実施形態では、第1、第3、及び第6ページの組と、第2、第4、及び第5ページの組とによってそれぞれ3ページデータのシーケンシャル読み出しが実行される場合について例示したが、これに限定されない。3ページデータのシーケンシャル読み出しにおけるページの組み合わせは、任意の組み合わせに設定され得る。
以上で説明した第3実施形態では、半導体メモリ10が最初に第4ページ又は第3ページのデータを読み出し、次に第1ページ又は第2ページのデータを読み出し、最後に第5ページ又は第6ページのデータを読み出す場合について例示した。
これに限定されず、半導体メモリ10は、最初に第5ページ又は第6ページのデータを読み出し、次に第1ページ又は第2ページのデータを読み出し、最後に第4ページ又は第3ページのデータを読み出しても良い。
この場合、第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1は、第3実施形態と同様に読み出し電圧BR、FR、DRの順に読み出し、プレーンPL2は、読み出し電圧ER、GR、AR、CRの順に読み出す。
また、第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL2は、第3実施形態と同様に読み出し電圧BR、FR、DRの順に読み出し、プレーンPL1は、読み出し電圧ER、GR、AR、CRの順に読み出す。
以下では、このような3ページデータのシーケンシャル読み出しの方法のことを、第3実施形態の変形例と称する。第3実施形態の変形例における3ページデータのシーケンシャル読み出しは、第3実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
[4]第4実施形態
第4実施形態に係る半導体メモリ10の構成は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の構成と同様である。第4実施形態は、第3実施形態で説明した3ページデータのシーケンシャル読み出しの変形例である。以下に、第4実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第3実施形態と異なる点を説明する。
[4-1]読み出し動作
(第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出し)
図30は、第4実施形態に係る半導体メモリ10における第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図30に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“zxh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
コマンド“zxh”は、第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第1、第4、及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧DR、BR、及びFRが順に印加される。例えば、読み出し電圧DRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路BDLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR、CR、ER、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路BDLに保持される。
例えばシーケンサ14は、第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧DRの読み出し結果が確定したタイミングで、このデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
言い換えると、シーケンサ14は、プレーンPL1で第1ページデータに関連する読み出し結果が確定し、第1ページデータの出力が可能になったタイミングで、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第1ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第1ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10では、第1ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第1プレーン読み出しと、第2プレーン読み出しとが並列で処理されている。具体的には、例えば第1ページデータが出力されている間に、プレーンPL1では読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2では読み出し電圧CR、ER、及びGRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第1ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が確定したタイミングで、センスアンプモジュール17A内の読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果と、センスアンプモジュール17B内の読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果とをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第1ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第4ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第4ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10は、第4ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第2プレーン読み出しとを並列で処理している。具体的には、例えば第4ページデータが出力されている間に、プレーンPL2では読み出し電圧GRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第4ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果が確定したタイミングで、センスアンプモジュール17A内の読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果と、センスアンプモジュール17B内の読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果とをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第4ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第5ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第5ページデータを出力させる。
尚、半導体メモリ10が第1ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第1プレーン読み出しが終了する場合には、第1ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第4ページデータが出力されても良い。半導体メモリ10が第4ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第2プレーン読み出しが終了する場合には、第4ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第5ページデータが出力されても良い。
(第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出し)
図31は、第4実施形態に係る半導体メモリ10における第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図31に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“zyh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
コマンド“zyh”は、第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第2、第3、及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR、CR、ER、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路BDLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧DR、BR、及びFRが順に印加される。例えば、読み出し電圧DRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路BDLに保持される。
例えばシーケンサ14は、第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧DRの読み出し結果が確定したタイミングで、このデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
言い換えると、シーケンサ14は、プレーンPL2で第2ページデータに関連する読み出し結果が確定し、第2ページデータの出力が可能になったタイミングで、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第2ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第2ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10では、第2ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第1プレーン読み出しと、第2プレーン読み出しとが並列で処理されている。具体的には、例えば第2ページデータが出力されている間に、プレーンPL1では読み出し電圧CR、ER、及びGRを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2では読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第2ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が確定したタイミングで、センスアンプモジュール17A内の読み出し電圧AR及びCRの読み出し結果と、センスアンプモジュール17B内の読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果とをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第2ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第3ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第3ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10は、第3ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第1プレーン読み出しとを並列で処理している。具体的には、例えば第3ページデータが出力されている間に、プレーンPL1では読み出し電圧GRを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第3ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果が確定したタイミングで、センスアンプモジュール17A内の読み出し電圧ER及びGRの読み出し結果と、センスアンプモジュール17B内の読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果とをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第4ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、第1実施形態で説明した第6ページ読み出しと同様に、半導体メモリ10から第6ページデータを出力させる。
尚、半導体メモリ10が第2ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第2プレーン読み出しが終了する場合には、第2ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第3ページデータが出力されても良い。半導体メモリ10が第3ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第1プレーン読み出しが終了する場合には、第3ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第6ページデータが出力されても良い。
[4-2]第4実施形態の効果
以上で説明した第4実施形態における3ページデータのシーケンシャル読み出しと、第3実施形態における3ページデータのシーケンシャル読み出しとは、出力されるページの順番が異なっている。
このような場合においても、第4実施形態に係る半導体メモリ10に依れば、第3実施形態に係る半導体メモリ10と同様に、3ページデータのシーケンシャル読み出しを実行することが出来、第3実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
[5]第5実施形態
第5実施形態に係るメモリシステム1の構成は、第1実施形態に係るメモリシステム1の構成と同様である。第5実施形態に係るメモリシステム1では、3ページデータのシーケンシャル読み出しにおいて、第3実施形態の方法と、第3実施形態の変形例の方法と、第4実施形態の方法とが使い分けられる。以下に、第5実施形態に係るメモリシステム1について、第1~第4実施形態と異なる点を説明する。
[5-1]読み出し動作
図32は、第5実施形態に係るメモリシステム1におけるシーケンシャル読み出しの選択方法の一例を示している。
図32に示すように、第5実施形態に係るメモリシステム1では、3ページデータのシーケンシャル読み出しにおいて、データの出力順に優先度が設定がされているかによって実行される動作が選択される。
具体的には、例えばメモリコントローラ20は、外部のホスト機器から要求されたデータにおいて、第1ページ又は第2ページの優先度が高く設定されているかどうかを確認する(ステップS10)。
第1ページ又は第2ページの優先度が高く設定されている場合、メモリコントローラ20は、第4実施形態のシーケンシャル読み出しの実行を半導体メモリ10に指示する(ステップS11)。
第1ページ又は第2ページの優先度が高く設定されていない場合、メモリコントローラ20は、外部のホスト機器から要求されたデータにおいて、第3ページ又は第4ページの優先度が高く設定されているかどうかを確認する(ステップS12)。
第3ページ又は第4ページの優先度が高く設定されている場合、メモリコントローラ20は、第3実施形態のシーケンシャル読み出しの実行を半導体メモリ10に指示する(ステップS13)。
第3ページ又は第4ページの優先度が高く設定されていない場合、メモリコントローラ20は、第3実施形態の変形例のシーケンシャル読み出しの実行を半導体メモリ10に指示する(ステップS14)。
以上のように第3実施形態の方法と、第3実施形態の変形例の方法と、第4実施形態の方法とを使い分けた場合、データの出力順の優先度に基づいて、3ページデータのシーケンシャル読み出しにおいて出力されるデータの順番が異なる。
例えば、第1、第4、第5ページのシーケンシャル読み出しにおいて、ステップS13におけるシーケンシャル読み出しが実行された場合、第4ページ、第1ページ、第5ページの順にデータが出力される。一方で、ステップS11におけるシーケンシャル読み出しが実行された場合、第1ページ、第4ページ、第5ページの順にデータが出力される。
[5-2]第5実施形態の効果
以上のように、第5実施形態に係るメモリシステム1は、3ページデータのシーケンシャル読み出しにおいて、優先度に応じて読み出し順番を変更することが出来る。これにより、第5実施形態に係るメモリシステム1は、レイテンシを改善することが出来る。
[6]第6実施形態
第6実施形態に係る半導体メモリ10の構成は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の構成と同様である。第6実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態で説明した6ページデータの書き込みを2段階に分けて実行する。以下に、第6実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第5実施形態と異なる点を説明する。
[6-1]構成
[6-1-1]メモリセルトランジスタMTの閾値分布について
第6実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態で図8を用いて説明した8個の閾値分布を形成する前に、大まかな書き込み動作(第1段階の書き込み)を実行して2個の閾値分布を形成する。その後、第6実施形態に係る半導体メモリ10は、大まかに書き込まれたメモリセルトランジスタMTに対して精密な書き込み動作(第2段階の書き込み)を実行することにより、8個の閾値分布を形成する。
図33は、第6実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布、読み出し電圧、及びベリファイ電圧の一例をそれぞれ示している。図33(a)は、書き込み前(消去状態)のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示し、図33(b)は、第1段階の書き込み後のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示し、図33(c)は、第2段階の書き込み後のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示している。
第6実施形態に係る半導体メモリ10は、第1段階の書き込みによって、図33(a)に示された“Z”レベルの閾値分布から、図33(b)に示された“Z”レベルと“LM”レベルの閾値分布を形成する。
その後、第6実施形態に係る半導体メモリ10は、第2段階の書き込みによって、図33(b)に示された“Z”レベルの閾値分布から、図33(c)に示された“Z”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルの閾値分布を形成し、図33(b)に示された“LM”レベルの閾値分布から、図33(c)に示された“D”レベル、“E”レベル、“F”レベル、及び“G”レベルの閾値分布を形成する。
“LM”レベルに含まれたメモリセルトランジスタMTは、例えば“A”レベル以上且つ“D”レベル以下の閾値電圧を有している。具体的には、“LM”レベルに含まれたメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、例えば“A”レベルにおける最小の閾値電圧と、“D”レベルにおける最大の閾値電圧との間に設定される。
そして、“Z”レベル及び“LM”レベル間に読み出し電圧LMRが設定され、“LM”レベルに対応してベリファイ電圧LMVが設定される。具体的には、読み出し電圧LMRは、“Z”レベルにおける最大の閾値電圧と、“LM”レベルにおける最小の閾値電圧との間に設定される。
ベリファイ電圧LMVは、“Z”レベルにおける最大の閾値電圧と“LM”レベルにおける最小の閾値電圧との間、且つ“E”レベルの近傍に設定される。第1段階の書き込み後且つ第2段階の書き込み前の読み出しパス電圧VREADは、“LM”レベルにおける最大の閾値電圧よりも高い電圧に設定される。
尚、“LM”レベルに含まれたメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、6ビットデータの記憶に使用されるデータの割り付けに基づいて適宜変更され得る。例えば、“LM”レベルの閾値分布は、第1及び第2ページ読み出しで使用される読み出し電圧のうち最も低い読み出し電圧に基づいて設定される。
[6-1-2]データの割り付けについて
図34は、第6実施形態における第1段階の書き込みに対応するデータの割り付けの一例を示している。
図34に示すように、第6実施形態における第1段階の書き込みでは、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTにおける2種類の閾値電圧と、プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTにおける2種類の閾値電圧とによって、4種類の組み合わせが形成され得る。そして、第6実施形態では、例えば以下に示すように、4種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる2ビットデータが割り当てられる。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット”データ
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“11”データ
(2)“Z”レベル、“LM”レベル:“10”データ
(3)“LM”レベル、“Z”レベル:“01”データ
(4)“LM”レベル、“LM”レベル:“00”データ。
第6実施形態における第2段階の書き込みに対応するデータの割り付けは、第1実施形態で図9及び図10を用いて説明したデータの割り付けと同様のため、説明を省略する。
[6-2]書き込み動作
(第1段階の書き込み)
図35は、第6実施形態に係る半導体メモリ10の第1段階の書き込みにおけるコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。第6実施形態における第1段階の書き込みでは、例えば第1ページ及び第2ページに対応する書き込み動作が一括で実行される。
具体的には、図35に示すように、まずメモリコントローラ20は、コマンドセットCS1及びCS2を順に半導体メモリ10に送信する。コマンドセットCS1及びCS2はそれぞれ、第1及び第2ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第1及び第2ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS1を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移して、受信した書き込みデータDATをセンスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路に転送する。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS2を受信した後にビジー状態に遷移して、センスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路に保持された第1及び第2ページの書き込みデータに基づいた第1段階の書き込みを実行する。
第1段階の書き込みにおいて、シーケンサ14は、第1及び第2ページの書き込みデータに基づいて、プレーンPL1に対する第1プレーン書き込みと、プレーンPL2に対する第2プレーン書き込みとを同時に並列で実行する。
第1プレーン書き込みと第2プレーン書き込みとのそれぞれでは、図34に示されたデータの割り付けに基づいて書き込み対象及び書き込み禁止のそれぞれのメモリセルトランジスタMTが設定され、プログラムループが実行される。
本例では、第1プレーン書き込みと第2プレーン書き込みとのそれぞれにおいて“LM”レベルの書き込みが実行されるため、各プログラムループのベリファイ動作において選択ワード線WLselにベリファイ電圧LMVが印加されている。
第1段階の書き込みにおける、第1プレーン書き込み動作と第2プレーン第2書き込み動作とのそれぞれの詳細は、第1実施形態で図11を用いて説明した第1プレーン書き込みと同様のため、説明を省略する。第1プレーン書き込みと第2プレーン書き込みとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は書き込み動作を終了し、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
第1プレーン書き込み又は第2プレーン書き込みが実行されたセルユニットCUでは、2ページ分の書き込みデータと図34を用いて説明したデータの割り付けとに基づいて、図33(b)に示されたようなメモリセルトランジスタMTの閾値分布が形成される。
尚、第1段階の書き込みで使用されるプログラム電圧VPGMの初期値は、後述する第2段階の書き込みで使用されるプログラム電圧VPGMの初期値よりも高い電圧に設定されても良い。また、第1段階の書き込みにおけるプログラム電圧VPGMのステップアップ幅は、第2段階の書き込みにおけるプログラム電圧VPGMのステップアップ幅よりも大きく設定されても良い。
また、図35では、半導体メモリ10がコマンドセットCS1を受信した後に一時的にビジー状態に遷移しているが、これに限定されない。例えば、半導体メモリ10は、コマンドセットCS1を受信した後に一時的にビジー状態に遷移せずに、第1ページ及び第2ページのデータ入力後に第1段階の書き込みを開始しても良い。
(第2段階の書き込み)
図36は、第6実施形態に係る半導体メモリ10の第2段階の書き込みにおけるコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。第6実施形態における第2段階の書き込みでは、例えば第3~第6ページに対応する書き込み動作が一括で実行される。
具体的には、図36に示すように、まずメモリコントローラ20は、コマンドセットCS3~CS6を順に半導体メモリ10に送信する。コマンドセットCS3~CS6はそれぞれ、第3~第6ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第3~第6ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。
半導体メモリ10は、例えばコマンドセットCSを受信する度に一時的にビジー状態に遷移し、書き込みデータをセンスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAU内のラッチ回路に転送する。第3~第5ビットに対応する書き込みデータは、センスアンプユニットSAU内でそれぞれ異なるラッチ回路に保持される。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS6を送信する。コマンドセットCS6は、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスと、第6ビットに対応する書き込みデータ(第6ページデータ)とを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第6ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17Bのいずれかのラッチ回路に保持される。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS6を受信した後に、ビジー状態に遷移する。すると、シーケンサ14は、プレーンPL1とプレーンPL2とのそれぞれに対するIDL(Internal Data Load)を同時に並列で実行する。IDLは、選択されたセルユニットCUに既に書き込まれているデータを、対応するセンスアンプユニットSAU内のラッチ回路に復元する読み出し動作である。
例えば、プレーンPL1に対するIDLでは、読み出し電圧LMR又はARを用いた読み出し動作が実行され、第1ページの書き込みデータに対応する読み出し結果が、例えばセンスアンプモジュール17A内のセンスアンプユニットSAUのラッチ回路に復元される。復元された第1ページの書き込みデータは、センスアンプモジュール17B内のセンスアンプユニットSAUのラッチ回路に複写される。
プレーンPL2に対するIDLでは、読み出し電圧LMR又はARを用いた読み出し動作が実行され、第2ページの書き込みデータに対応する読み出し結果が、例えばセンスアンプモジュール17B内のセンスアンプユニットSAUのラッチ回路に復元される。復元された第2ページの書き込みデータは、センスアンプモジュール17A内のセンスアンプユニットSAUのラッチ回路に複写される。
プレーンPL1に対するIDLと、プレーンPL2に対するIDLとのそれぞれが終了すると、センスアンプモジュール17A内のセンスアンプユニットSAUと、センスアンプモジュール17B内のセンスアンプユニットSAUとのそれぞれが、第1~第6ページデータを保持した状態になる。
それから、シーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン書き込みと、プレーンPL2に対する第2プレーン書き込みとを同時に並列で実行する。第1プレーン書き込みと第2プレーン書き込みとのそれぞれの詳細は、第1実施形態で説明した第1プレーン書き込みと同様のため、説明を省略する。
以上のように第1プレーン書き込み又は第2プレーン書き込みが実行されたセルユニットCUでは、第1実施形態と同様に、6ページ分の書き込みデータと図9及び図10を用いて説明したデータの割り付けとに基づいて、図8を用いて説明したようなメモリセルトランジスタMTの閾値分布が形成される。
以上の説明では、第6実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作において、センスアンプユニットSAUに6個のラッチ回路が設けられた場合について例示されたが、ラッチ回路の数は減らすことも可能である。
以下に、図36及び図37を用いて、4個のラッチ回路(ラッチ回路ADL、BDL、CDL及びXDL)が設けられた場合について、図35及び図36に示すコマンドセットCS1及びCS2、及びコマンドセットCS3~CS6がメモリコントローラ20によって半導体メモリ10へ送信された場合の、シーケンサ14の実行する動作の一例を説明する。図37は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作におけるシーケンサ14の実行する動作の一例を示すフローチャートである。尚、本例において第1段階の書き込みにおいてシーケンサ14が実行する動作は、図35を用いて説明した動作と同様のため説明を省略する。
図36に示すように、まずメモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS3を送信する。コマンドセットCS3は、第3ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第3ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第3ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図37(1))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS3を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第3ページデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第3ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる(図37(2))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS4を送信する。コマンドセットCS4は、第4ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第4ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第4ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図37(3))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS4を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^CDL)”を、例えばラッチ回路CDLに転送する。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第4ページデータを例えばラッチ回路BDLに転送させる(図37(4))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS5を送信する。コマンドセットCS5は、第5ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第5ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第5ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図37(5))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS5を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第5ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第5ページデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる(図37(6))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS6を送信する。コマンドセットCS6は、第6ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第6ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第6ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図37(7))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS6を受信した後に、ビジー状態に遷移する。シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第6ページデータを例えばラッチ回路BDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^CDL)”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる(図37(8))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS6を受信した後に、ビジー状態に遷移する。すると、シーケンサ14は、プレーンPL1とプレーンPL2とのそれぞれに対するIDL(Internal Data Load)を同時に並列で実行する(図37(9))。
例えば、プレーンPL1に対するIDLでは、読み出し電圧LMR又はARを用いた読み出し動作が実行され、第1ページの書き込みデータに対応する読み出し結果が、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに復元される。復元された第1ページの書き込みデータは、センスアンプモジュール17B内ののラッチ回路XDLに複写される。プレーンPL2に対するIDLでは、読み出し電圧LMR又はARを用いた読み出し動作が実行され、第2ページの書き込みデータに対応する読み出し結果が、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに復元される。復元された第2ページの書き込みデータは、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路XDLに複写される(図37(10)、(11))。
そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17Bに対して、ラッチ回路SDLに保持されたデータとラッチ回路XDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“SDL&~XDL”を、例えばラッチ回路SDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17Bに対して、ラッチ回路BDLに保持されたデータとラッチ回路XDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータと、ラッチ回路SDLに保持されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL&XDL|SDL”を、例えばラッチ回路BDLに転送させる(図37(12))。
するとシーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路ADL、BDL、及びCDLに保持されたデータに基づいて第2段階の書き込みを実行する。尚、図37に示した例における、各メモリセルトランジスタMTの閾値電圧に対するラッチ回路ADL、BDL、及びCDLに保持されたデータは、第1実施形態において図17を用いて説明したデータと同様である。
尚、図36では、半導体メモリ10がコマンドセットCS3、CS4、及びCS5のそれぞれを受信した後に一時的にビジー状態に遷移しているが、これに限定されない。例えば、半導体メモリ10は、コマンドセットCS3、CS4、及びCS5のそれぞれを受信した後に一時的にビジー状態に遷移せずに、第3ページ、第4ページ、第5ページ、及び第6ページのデータ入力後に第2段階の書き込みを開始しても良い。
(書き込み順番について)
図38は、第6実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作における書き込み順番の一例を示すフローチャートである。尚、以下の説明では、説明を簡便にするために変数i及びjを用いる。変数i及びjは、例えばメモリコントローラ20が備えるカウンタによって保持される変数であり、メモリコントローラ20の制御によってインクリメントされる。
図38に示すように、まずメモリコントローラ20は、ワード線WLi(i=0)を選択して且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第1段階の書き込みを半導体メモリ10に指示する(ステップS20)。
ステップS20における第1段階の書き込みが終了すると、変数iがインクリメントされ、変数jはリセット(j=0)される(ステップS21)。そしてメモリコントローラ20は、ワード線WLiを選択し且つストリングユニットSUjを選択した第1段階の書き込みを半導体メモリ10に指示する(ステップS22)。例えば、半導体メモリ10は、ワード線WL1を選択し且つストリングユニットSU0を選択した第1段階の書き込みを実行する。
次に、メモリコントローラ20は、ワード線WL(i-1)を選択し且つストリングユニットSUjを選択した第2段階の書き込みを半導体メモリ10に指示する(ステップS23)例えば、半導体メモリ10は、ワード線WL0を選択し且つストリングユニットSU0を選択した第2段階の書き込みを実行する。
ステップS23における第2段階の書き込みが終了した時点で、j=3ではない場合(ステップS24、NO)、変数jがインクリメントされ(ステップS25)、ステップS22以降の動作が繰り返される。一方でj=3である場合(ステップS24、YES)、続けて変数iの値が確認される(ステップS26)。
i=7ではない場合(ステップS26、NO)、ステップS21に戻り、変数iがインクリメントされて且つ変数jがリセットされてから、ステップS22以降の動作が繰り返される。一方でi=7である場合(ステップS26、YES)、メモリコントローラ20は、ワード線WLi(i=7)を選択して且つストリングユニットSU0~SU3を順に選択した第2段階の書き込みを半導体メモリ10に指示する(ステップS27)。
以上のように、第6実施形態に係る半導体メモリ10は、ワード線WL0を選択した各ストリングユニットSUに対する第1段階の書き込みを実行した後に、ワード線WL1を選択した第1段階の書き込みと、ワード線WL0を選択した第2段階の書き込みとを交互に実行する。この動作は、例えばストリングユニットSU0からSU3まで順に選択して実行される。
そして、半導体メモリ10は、例えばワード線WL0とストリングユニットSU3とを選択した第2段階の書き込みを実行した後に、ワード線WL2を選択した第1段階の書き込みと、ワード線WL1を選択した第2段階の書き込みとを交互に実行する。以下、同様に第1段階の書き込みと第2段階の書き込みとが実行される。
[6-2]第6実施形態の効果
以上で説明した第6実施形態に係る半導体メモリ10に依れば、書き込んだデータの信頼性を向上することが出来る。以下に、本効果の詳細について説明する。
半導体メモリでは、書き込み動作により所望の閾値電圧に調整されたメモリセルの閾値電圧が、当該メモリセルに対する書き込み動作の後に変動してしまうことがある。例えば、書き込み動作によってメモリセルの電荷蓄積層に電子が注入された後に、一定量の電子が電荷蓄積層から抜けて閾値電圧が下降する初期落ちという現象が生じる。この初期落ちによる閾値電圧の変動量は、書き込み動作によりメモリセルの電荷蓄積層に注入された電子の量に基づいている。
また、データが書き込まれたメモリセルに隣接するメモリセルの書き込み動作が実行されると、隣接するメモリセルの閾値電圧が上昇することに伴って、既にデータが書き込まれたメモリセルの閾値電圧が上昇する。この現象は隣接するメモリセル間の寄生容量の変化により生じ、隣接するメモリセルにおける閾値電圧の変動量が大きくなるほど、当該メモリセルにおける閾値電圧の変動量が大きくなる。
このように、閾値分布の初期落ちや、隣接メモリセル間の寄生容量の影響によりメモリセルの閾値電圧が変動すると、メモリセルの閾値分布が広がって読み出し動作時のエラービット数が増加する可能性がある。
そこで、第6実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態で説明した方法で6ページデータを書き込む際に、2段階の書き込み動作を適用する。具体的には、半導体メモリ10は、1段階目の書き込み動作(第1段階の書き込み)において第1及び第2ビットを含む2ページデータを書き込み、その後の2段階目の書き込み動作(第2段階の書き込み)において第3~第6ビットを含む4ページデータを書き込む。
さらに、第6実施形態に係る半導体メモリ10では、第1段階の書き込みと第2段階の書き込みとの間に、隣接するワード線WLを選択した第1段階の書き込みを実行する。具体的には、例えばワード線WL0を選択した第1段階の書き込みを実行した場合、次に隣接するワード線WL1を選択した第1段階の書き込みを実行し、その後にワード線WL0を選択した第2段階の書き込みを実行する。
この場合、ワード線WL0に対応するメモリセルでは、ワード線WL1を選択した第1段階の書き込みを実行している間に初期落ちが生じる。そして、ワード線WL0を選択した第2段階の書き込みが、ワード線WL1を選択した第1段階の書き込みにより生じた隣接メモリセル間の寄生容量の変化の影響を受けた状態から実行される。その結果、最終的に得られる閾値分布においては、これらの影響を無視することが出来る。
さらに、第2段階の書き込みが、第1段階の書き込みによってある程度閾値電圧が上昇したメモリセルトランジスタMTに対する書き込み動作となる。その結果、第2段階の書き込みによるメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の変動量が小さくなる。つまり、第2段階の書き込みにおいてメモリセルトランジスタMTの電荷蓄積層に注入される電子の量が、6ビット一括でデータを書き込む場合と比べて少なくなる。
これにより、第6実施形態に係る半導体メモリ10は、データを書き込んだ後に生じる、閾値電圧の初期落ちの影響と、隣接メモリセル間の寄生容量の影響とを抑制することが出来る。従って、第6実施形態に係る半導体メモリ10は、書き込み動作における閾値分布の広がりを抑制することが出来るため、データの信頼性を向上することが出来る。
尚、第6実施形態において第1段階の書き込みは、第1及び第2ページデータのみを用いる書き込み動作である。第1段階の書き込み後の閾値分布は、後の第2書き込みで細かく形成されるため、大まかに形成されていれば良い。
このため、第6実施形態に係る半導体メモリ10は、第1段階の書き込みで使用されるプログラム電圧VPGMの初期値とプログラムループ毎にステップアップされる電圧DVPGMとを、それぞれ第2段階の書き込みよりも大きく設定することが出来る。これにより第6実施形態に係る半導体メモリ10は、第1段階の書き込みを高速化することが出来る。
尚、第6実施形態では、第1段階の書き込みにおいて第1及び第2ページデータの書き込みが実行され、第2段階の書き込みにおいて第3~第6ページデータの書き込みが実行される場合について説明したが、第1段階の書き込みで書き込まれるページと第2段階の書き込みで書き込まれるページとは、任意の組み合わせに設計され得る。
[7]第7実施形態
第7実施形態に係る半導体メモリ10は、第2実施形態の変形例であり、第2実施形態と異なるデータの割り付けを使用して2ページデータのシーケンシャル読み出しを実行する。以下に、第7実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第6実施形態と異なる点を説明する。
[7-1]データの割り付けについて
図39及び図40は、第7実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図39及び図40に示すように、第7実施形態に係る半導体メモリ10では、第1実施形態と同様に、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧とプレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧とで64種類の組み合わせが形成され得る。そして、第7実施形態では、例えば以下に示すように、64種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる6ビットデータが割り当てられる。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット/第4ビット/第5ビット/第6ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“110000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“111000”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“101000”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“101010”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“101111”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“100111”データ
(7)“Z”レベル、“F”レベル:“110111”データ
(8)“Z”レベル、“G”レベル:“110101”データ
(9)“A”レベル、“Z”レベル:“110100”データ
(10)“A”レベル、“A”レベル:“111100”データ
(11)“A”レベル、“B”レベル:“101100”データ
(12)“A”レベル、“C”レベル:“101110”データ
(13)“A”レベル、“D”レベル:“101011”データ
(14)“A”レベル、“E”レベル:“100011”データ
(15)“A”レベル、“F”レベル:“110011”データ
(16)“A”レベル、“G”レベル:“110001”データ。
(17)“B”レベル、“Z”レベル:“010100”データ
(18)“B”レベル、“A”レベル:“011100”データ
(19)“B”レベル、“B”レベル:“001100”データ
(20)“B”レベル、“C”レベル:“001110”データ
(21)“B”レベル、“D”レベル:“001011”データ
(22)“B”レベル、“E”レベル:“000011”データ
(23)“B”レベル、“F”レベル:“010011”データ
(24)“B”レベル、“G”レベル:“010001”データ
(25)“C”レベル、“Z”レベル:“010101”データ
(26)“C”レベル、“A”レベル:“011101”データ
(27)“C”レベル、“B”レベル:“001101”データ
(28)“C”レベル、“C”レベル:“001111”データ
(29)“C”レベル、“D”レベル:“001010”データ
(30)“C”レベル、“E”レベル:“000010”データ
(31)“C”レベル、“F”レベル:“010010”データ
(32)“C”レベル、“G”レベル:“010000”データ。
(33)“D”レベル、“Z”レベル:“011111”データ
(34)“D”レベル、“A”レベル:“010111”データ
(35)“D”レベル、“B”レベル:“000111”データ
(36)“D”レベル、“C”レベル:“000101”データ
(37)“D”レベル、“D”レベル:“000000”データ
(38)“D”レベル、“E”レベル:“001000”データ
(39)“D”レベル、“F”レベル:“011000”データ
(40)“D”レベル、“G”レベル:“011010”データ
(41)“E”レベル、“Z”レベル:“011110”データ
(42)“E”レベル、“A”レベル:“010110”データ
(43)“E”レベル、“B”レベル:“000110”データ
(44)“E”レベル、“C”レベル:“000100”データ
(45)“E”レベル、“D”レベル:“000001”データ
(46)“E”レベル、“E”レベル:“001001”データ
(47)“E”レベル、“F”レベル:“011001”データ
(48)“E”レベル、“G”レベル:“011011”データ。
(49)“F”レベル、“Z”レベル:“111110”データ
(50)“F”レベル、“A”レベル:“110110”データ
(51)“F”レベル、“B”レベル:“100110”データ
(52)“F”レベル、“C”レベル:“100100”データ
(53)“F”レベル、“D”レベル:“100001”データ
(54)“F”レベル、“E”レベル:“101001”データ
(55)“F”レベル、“F”レベル:“111001”データ
(56)“F”レベル、“G”レベル:“111011”データ
(57)“G”レベル、“Z”レベル:“111010”データ
(58)“G”レベル、“A”レベル:“110010”データ
(59)“G”レベル、“B”レベル:“100010”データ
(60)“G”レベル、“C”レベル:“100000”データ
(61)“G”レベル、“D”レベル:“100101”データ
(62)“G”レベル、“E”レベル:“101101”データ
(63)“G”レベル、“F”レベル:“111101”データ
(64)“G”レベル、“G”レベル:“111111”データ。
図41は、図39及び図40に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図41に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果により確定される。
第2ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果により確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びERを用いた読み出し結果とがそれぞれ実行される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びGRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CR及びGRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第6ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第6ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)。
第7実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成は、第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。
[7-2]動作
次に、第7実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作及び読み出し動作について順に説明する。
[7-2-1]書き込み動作
第7実施形態における6つ以上のラッチ回路が含まれる場合の書き込み動作は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。以下では、図16及び図42を用いて、ラッチ回路の数が減らされ、4個のラッチ回路(ラッチ回路ADL、BDL、CDL及びXDL)が設けられた場合において、コマンドセットCS1~CS6がメモリコントローラ20によって半導体メモリ10へ送信された場合の、シーケンサ14の実行する動作の一例を説明する。図42は、第7実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作におけるシーケンサ14の実行する動作の一例を示すフローチャートである。
図16に示すように、まずメモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS1を送信する。コマンドセットCS1は、第1ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第1ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第1ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図42(1))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS1を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる(図42(2))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS2を送信する。コマンドセットCS2は、第2ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第2ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第2ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図42(3))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS2を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる(図42(4))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS3を送信する。コマンドセットCS3は、第3ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第3ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第3ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図42(5))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS3を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第3ページデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータを反転したデータとラッチ回路SDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“~XDL&~SDL”を、例えばラッチ回路BDLに転送する(図42(6))。尚、このときの演算に用いられるダイナミックラッチとしては、例えばノードSEN、ビット線BL、及びメモリピラーMP等が使用され得る。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS4を送信する。コマンドセットCS4は、第4ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第4ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第4ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図42(7))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS4を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^CDL)”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&SDL”を、例えばラッチ回路SDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路BDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL|SDL”を、例えばラッチ回路BDLに転送させる(図42(8))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS5を送信する。コマンドセットCS5は、第5ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第5ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第5ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図42(9))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS5を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータを反転したデータとラッチ回路SDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“~XDL&~SDL”を、例えばラッチ回路BDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる(図42(9))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS6を送信する。コマンドセットCS6は、第6ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第6ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第6ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図42(11))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS6を受信した後に、ビジー状態に遷移する。シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータ、及びラッチ回路SDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&SDL”を例えばラッチ回路SDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路BDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL|SDL”を、例えばラッチ回路BDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^CDL)”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる(図42(12))。
するとシーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路ADL、BDL、及びCDLに保持されたデータに基づいて書き込み動作を実行する。
図42に示した例における、各メモリセルトランジスタMTの閾値電圧に対するラッチ回路ADL、BDL、及びCDLに保持されたデータを以下に示している。プレーンPL1、及びプレーンPL2についても同様に、各プレーン内の各閾値電圧に対してそれぞれ異なるデータが割り当てられる。
(例)“メモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“ADLに保持されたデータ/BDLに保持されたデータ/CDLに保持されたデータ”。
(1)“Z”レベル:“111”データ
(2)“A”レベル:“110”データ
(3)“B”レベル:“100”データ
(4)“C”レベル:“101”データ
(5)“D”レベル:“001”データ
(6)“E”レベル:“000”データ
(7)“F”レベル:“010”データ
(8)“G”レベル:“011”データ。
[7-2-2]読み出し動作
第7実施形態に係る半導体メモリ10では、2ページデータのシーケンシャル読み出しとして、例えば第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しと、第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しと、第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しとがそれぞれ実行され得る。
(第1及び第2ページのシーケンシャル読み出し)
図43は、第7実施形態に係る半導体メモリ10における第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図43に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“xxh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
第7実施形態においてコマンド“xxh”は、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドとして使用される。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧BR及びFRが順に印加される。この読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧BR及びFRが順に印加される。この読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
このとき、半導体メモリ10は、プレーンPL1内のラッチ回路XDLに第1ページデータに関する読み出し結果が保持され、プレーンPL2内のラッチ回路XDLに第2ページデータに関する読み出し結果が保持された状態となっている。
具体的には、まず、プレーンPL1においてセンスアンプモジュール17Aに保持されている読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が、論理回路18に転送される。そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL1のデータと図41に示されたデータの定義に基づいて第1ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
次に、プレーンPL2においてセンスアンプモジュール17Bに保持されている読み出し電圧BR及びFRの読み出し結果が、論理回路18に転送される。そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL2のデータと図41に示されたデータの定義に基づいて第2ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
尚、半導体メモリ10がメモリコントローラ20に出力するページの順番は、任意の順番に設定され得る。例えば、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいて半導体メモリ10は、第2ページデータを出力した後に第1ページデータを出力しても良い。
(第3及び第4ページのシーケンシャル読み出し)
図44は、第7実施形態に係る半導体メモリ10における第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図44に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“xyh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
第7実施形態においてコマンド“xyh”は、第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドとして使用される。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR、DR、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧AR及びGRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧DRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路BDLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR、DR、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧AR及びGRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧DRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路BDLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
このとき、半導体メモリ10は、プレーンPL1内のラッチ回路とプレーンPL2内のラッチ回路とのそれぞれに第3及び第4ページデータに関する読み出し結果が保持された状態となっている。そして、メモリコントローラ20が、半導体メモリ10に第3ページデータ及び第4ページデータを順に出力させる。
具体的には、まず、プレーンPL1においてセンスアンプモジュール17Aに保持されている読み出し電圧DRの読み出し結果と、プレーンPL2においてセンスアンプモジュール17Bに保持されている読み出し電圧AR及びERの読み出し結果とのそれぞれが、論理回路18に転送される。そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL1及びPL2のデータと図41に示されたデータの定義に基づいて第3ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
次に、プレーンPL1においてセンスアンプモジュール17Aに保持されている読み出し電圧AR及びGRの読み出し結果と、プレーンPL2においてセンスアンプモジュール17Bに保持されている読み出し電圧DRの読み出し結果とのそれぞれが、論理回路18に転送される。そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL1及びPL2のデータと図41に示されたデータの定義に基づいて第4ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
尚、半導体メモリ10がメモリコントローラ20に出力するページの順番は、任意の順番に設定され得る。例えば、第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しにおいて半導体メモリ10は、第4ページデータを出力した後に第3ページデータを出力しても良い。
また、第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1が読み出し電圧DR、AR、GRの順に読み出し、プレーンPL2が読み出し電圧AR、ER、DRの順で読み出し、プレーンPL2における読み出し電圧ERによる読み出しの後に第3ページのデータが出力され、プレーンPL2における読み出し電圧DRによる読み出しの後に第4ページのデータが出力されても良い。
さらに、第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1が読み出し電圧AR、GR、DRの順に読み出し、プレーンPL2が読み出し電圧DR、AR、ERの順で読み出し、プレーンPL1における読み出し電圧GRによる読み出しの後に第4ページのデータが出力され、プレーンPL1における読み出し電圧DRによる読み出しの後に第3ページのデータが出力されても良い。
(第5及び第6ページのシーケンシャル読み出し)
図45は、第7実施形態に係る半導体メモリ10における第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図45に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“xzh”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
第7実施形態においてコマンド“xzh”は、第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しを指示するコマンドとして使用される。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧CR、DR、及びERが順に印加される。例えば、読み出し電圧CR及びERの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧DRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路BDLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧CR、DR、及びGRが順に印加される。例えば、読み出し電圧CR及びGRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧DRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路BDLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
このとき、半導体メモリ10は、プレーンPL1内のラッチ回路とプレーンPL2内のラッチ回路とのそれぞれに第3及び第4ページデータに関する読み出し結果が保持された状態となっている。そして、メモリコントローラ20が、半導体メモリ10に第3ページデータ及び第4ページデータを順に出力させる。
具体的には、まず、プレーンPL1においてセンスアンプモジュール17Aに保持されている読み出し電圧DRの読み出し結果と、プレーンPL2においてセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路に保持されている読み出し電圧CR及びGRの読み出し結果とのそれぞれが、論理回路18に転送される。
そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL1及びPL2のデータと図41に示されたデータの定義に基づいて第5ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
次に、プレーンPL1においてセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路に保持されている読み出し電圧CR及びERの読み出し結果と、プレーンPL2においてセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路に保持されている読み出し電圧DRの読み出し結果とのそれぞれが、論理回路18に転送される。
そして、論理回路18が、転送されたプレーンPL1及びPL2のデータと図41に示されたデータの定義に基づいて第6ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
尚、半導体メモリ10がメモリコントローラ20に出力するページの順番は、任意の順番に設定され得る。例えば、第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいて半導体メモリ10は、第6ページデータを出力した後に第5ページデータを出力しても良い。
また、第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1が読み出し電圧DR、CR、ERの順に読み出し、プレーンPL2が読み出し電圧CR、GR、DRの順で読み出し、プレーンPL2における読み出し電圧GRによる読み出しの後に第5ページのデータが出力され、プレーンPL2における読み出し電圧DRによる読み出しの後に第6ページのデータが出力されても良い。
さらに、第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1が読み出し電圧CR、ER、DRの順に読み出し、プレーンPL2が読み出し電圧DR、CR、GRの順で読み出し、プレーンPL1における読み出し電圧ERによる読み出しの後に第6ページのデータが出力され、プレーンPL1における読み出し電圧DRによる読み出しの後に第5ページのデータが出力されても良い。
[7-3]第7実施形態の効果
以上のように、第7実施形態に係る半導体メモリ10では、第2実施形態と異なるデータの割り付けが使用され、2ページデータのシーケンシャル読み出しが実行される。
第2実施形態に係る半導体メモリ10において使用されるデータの割り付けでは、2ページデータのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1及びPL2の少なくとも一方で4回の読み出し動作が含まれる2ページの組み合わせが選択される。
例えば、第1実施形態に係る半導体メモリ10において、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1及びPL2のそれぞれで1回の読み出し動作が実行される。第3及び第6ページのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1及びPL2でそれぞれ4回及び2回の読み出し動作が実行される。第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1及びPL2のそれぞれで2回及び4回の読み出し動作が実行される。つまり、第1実施形態における2ページあたりの読み出し回数は、(1+4+4)/3=3回である。
一方で、第7実施形態に係る半導体メモリ10において使用されるデータの割り付けは、2ページデータのシーケンシャル読み出しにおいて、プレーンPL1及びPL2の両方共に4回の読み出し動作が含まれない2ページの組み合わせが選択される。
具体的には、第7実施形態に係る半導体メモリ10において、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1及びPL2のそれぞれで2回の読み出し動作が実行される。第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1及びPL2のそれぞれで3回の読み出し動作が実行される。
第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しでは、プレーンPL1及びPL2のそれぞれで3回の読み出し動作が実行される。つまり、第7実施形態における1ページあたりの読み出し回数は、(2+3+3)/6=1.33回である。尚、第1実施形態における1ページ当たりの読み出し回数は(1+1+2+2+2+2)/6=1.667回である。第2実施形態における1ページ当たりの読み出し回数は、(2+2+2+2+2+2)/6=2回である。
このように、第7実施形態に係る半導体メモリ10では、2ページデータのシーケンシャル読み出しの回数が第2実施形態よりも少なくなり、1ページ当たりの読み出し回数が第2実施形態よりも少なくなる。従って、第7実施形態に係る半導体メモリ10は、2ページデータのシーケンシャル読み出しを、第2実施形態よりも高速化することが出来る。
尚、第7実施形態に係る半導体メモリ10は、第2実施形態と同様に、入力コマンド又はアドレスを変えることによって、データの出力順番を変えることが出来る。例えば、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいて、第2ページデータ、第1ページデータの順にデータが出力されても良い。第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しにおいて、第4ページデータ、第3ページデータの順にデータが出力されても良い。第5及び第6ページのシーケンシャル読み出しにおいて、第6ページデータ、第5ページデータの順にデータが出力されても良い。
また、第7実施形態に係る半導体メモリ10は、第2実施形態と同様に、ページサイズを大きくすることによって、複数ページのデータを1つのページとして取り扱っても良い。例えば、第1ページデータと第2ページデータとの組と、第3ページデータと第4ページデータとの組と、第5ページデータと第6ページデータとの組とのそれぞれを、1つのページとして扱っても良い。
[7-4]第7実施形態の変形例
第7実施形態では、図39及び図40に示されたデータの割り付けが使用される場合を例に説明したが、その他のデータの割り付けが使用されても良い。
以下に、第7実施形態の第1~第4変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))、第5ページ読み出し((x)、(y))、第6ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第5ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第6ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第7実施形態の第1変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、CR))、((DR)、(ER、GR))、((BR、FR)、(省略))、((AR、GR)、(DR))、((CR、ER)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第2変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((BR、FR)、(省略))、((AR、GR)、(DR))、((CR、ER)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第3変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((AR、CR)、(DR))、((BR、FR)、(AR))、((ER、GR)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第4変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((AR、CR)、(DR))、((BR、FR)、(BR))、((ER、GR)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第5変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((AR、CR)、(DR))、((BR、FR)、(CR))、((ER、GR)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第6変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((AR、CR)、(DR))、((BR、FR)、(DR))、((ER、GR)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第7変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((AR、CR)、(DR))、((BR、FR)、(ER))、((ER、GR)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第8変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((AR、CR)、(DR))、((BR、FR)、(FR))、((ER、GR)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第9変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(BR、FR))、((DR)、(AR、GR))、((DR)、(CR、ER))、((AR、CR)、(DR))、((BR、FR)、(GR))、((ER、GR)、(DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第10変形例)
読み出し電圧:[((BR)、(BR、FR))、((DR)、(AR、CR))、((DR)、(ER、GR))、((FR)、(BR、FR))、((AR、GR)、(DR))、((CR、ER)、(DR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第11変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(BR、ER))、((DR)、(DR、GR))、((AR、ER)、(AR))、((BR、FR)、(ER))、((CR、GR)、(AR))、((BR、FR)、(CR、FR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第12変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(AR、DR))、((DR)、(CR、FR))、((AR、ER)、(AR))、((CR、GR)、(GR))、((BR、FR)、(BR、ER))、((BR、FR)、(DR、GR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第7実施形態の第13変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(CR、GR))、((AR、GR)、(AR、ER))、((BR、FR)、(DR、FR))、((ER、FR)、(CR、GR))、((DR)、(AR、ER))、((BR、FR)、(BR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
以上で示された第7実施形態の第1~第13変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第7実施形態に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
[8]第8実施形態
第8実施形態に係る半導体メモリ10は、プレーンPL1のメモリセルトランジスタMTとプレーンPL2のメモリセルトランジスタMTの組によって、8ビットデータを記憶させる。以下に、第8実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第7実施形態と異なる点を説明する。
[8-1]構成
[8-1-1]メモリセルトランジスタMTの閾値分布について
図46は、第8実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布、及び読み出し電圧の一例を示している。
図46に示すように、第8実施形態におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布では、第1実施形態で図8を用いて説明した閾値分布に対して、“G”レベルよりも閾値電圧が高い8個の閾値分布が追加されている。
本明細書では、“G”レベルよりも閾値電圧の高い8個の閾値分布(書き込みレベル)を、閾値電圧の低い方から順に、例えば“H”レベル、“I”レベル、“J”レベル、“K”レベル、“L”レベル、“M”レベル、“N”レベル、“O”レベルと称する。
そして、“G”レベル及び“H”レベル間に読み出し電圧HRが設定される。“H”レベル及び“I”レベル間に読み出し電圧IRが設定される。“I”レベル及び“J”レベル間に読み出し電圧JRが設定される。“J”レベル及び“K”レベル間に読み出し電圧KRが設定される。“K”レベル及び“L”レベル間に読み出し電圧LRが設定される。
“L”レベル及び“M”レベル間に読み出し電圧MRが設定される。“M”レベル及び“N”レベル間に読み出し電圧NRが設定される。“N”レベル及び“O”レベル間に読み出し電圧ORが設定される。第8実施形態において、読み出しパス電圧VREADは、“O”レベルにおける最大の閾値電圧よりも高い電圧に設定される。
また、“A”~“G”レベルと同様に、“H”レベル、“I”レベル、“J”レベル、“K”レベル、“L”レベル、“M”レベル、“N”レベル、“O”レベルに対応して、それぞれベリファイ電圧HV、IV、JV、KV、LV、MV、NV、及びOVが設定される。
[8-1-2]データの割り付けについて
図47~図54は、第8実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図47~図54に示すように、第8実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTにおける16種類の閾値電圧と、プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTにおける16種類の閾値電圧とによって、256種類の組み合わせが形成され得る。そして、例えば以下に示すように、256種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる8ビットデータが割り当てられる。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット/第4ビット/第5ビット/第6ビット/第7ビット/第8ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“11110000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“11110100”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“11111110”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“11111010”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“11101010”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“11101011”データ
(7)“Z”レベル、“F”レベル:“11100001”データ
(8)“Z”レベル、“G”レベル:“11100000”データ
(9)“Z”レベル、“H”レベル:“10100000”データ
(10)“Z”レベル、“I”レベル:“10100100”データ
(11)“Z”レベル、“J”レベル:“10101110”データ
(12)“Z”レベル、“K”レベル:“10101010”データ
(13)“Z”レベル、“L”レベル:“10111010”データ
(14)“Z”レベル、“M”レベル:“10111011”データ
(15)“Z”レベル、“N”レベル:“10110001”データ
(16)“Z”レベル、“O”レベル:“10110000”データ。
(17)“A”レベル、“Z”レベル:“11111000”データ
(18)“A”レベル、“A”レベル:“11111100”データ
(19)“A”レベル、“B”レベル:“11110110”データ
(20)“A”レベル、“C”レベル:“11110010”データ
(21)“A”レベル、“D”レベル:“11100010”データ
(22)“A”レベル、“E”レベル:“11100011”データ
(23)“A”レベル、“F”レベル:“11101001”データ
(24)“A”レベル、“G”レベル:“11101000”データ
(25)“A”レベル、“H”レベル:“10101000”データ
(26)“A”レベル、“I”レベル:“10101100”データ
(27)“A”レベル、“J”レベル:“10100110”データ
(28)“A”レベル、“K”レベル:“10100010”データ
(29)“A”レベル、“L”レベル:“10110010”データ
(30)“A”レベル、“M”レベル:“10110011”データ
(31)“A”レベル、“N”レベル:“10111001”データ
(32)“A”レベル、“O”レベル:“10111000”データ。
(33)“B”レベル、“Z”レベル:“11111101”データ
(34)“B”レベル、“A”レベル:“11111001”データ
(35)“B”レベル、“B”レベル:“11110011”データ
(36)“B”レベル、“C”レベル:“11110111”データ
(37)“B”レベル、“D”レベル:“11100111”データ
(38)“B”レベル、“E”レベル:“11100110”データ
(39)“B”レベル、“F”レベル:“11101100”データ
(40)“B”レベル、“G”レベル:“11101101”データ
(41)“B”レベル、“H”レベル:“10101101”データ
(42)“B”レベル、“I”レベル:“10101001”データ
(43)“B”レベル、“J”レベル:“10100011”データ
(44)“B”レベル、“K”レベル:“10100111”データ
(45)“B”レベル、“L”レベル:“10110111”データ
(46)“B”レベル、“M”レベル:“10110110”データ
(47)“B”レベル、“N”レベル:“10111100”データ
(48)“B”レベル、“O”レベル:“10111101”データ。
(49)“C”レベル、“Z”レベル:“11110101”データ
(50)“C”レベル、“A”レベル:“11110001”データ
(51)“C”レベル、“B”レベル:“11111011”データ
(52)“C”レベル、“C”レベル:“11111111”データ
(53)“C”レベル、“D”レベル:“11101111”データ
(54)“C”レベル、“E”レベル:“11101110”データ
(55)“C”レベル、“F”レベル:“11100100”データ
(56)“C”レベル、“G”レベル:“11100101”データ
(57)“C”レベル、“H”レベル:“10100101”データ
(58)“C”レベル、“I”レベル:“10100001”データ
(59)“C”レベル、“J”レベル:“10101011”データ
(60)“C”レベル、“K”レベル:“10101111”データ
(61)“C”レベル、“L”レベル:“10111111”データ
(62)“C”レベル、“M”レベル:“10111110”データ
(63)“C”レベル、“N”レベル:“10110100”データ
(64)“C”レベル、“O”レベル:“10110101”データ。
(65)“D”レベル、“Z”レベル:“11010101”データ
(66)“D”レベル、“A”レベル:“11010001”データ
(67)“D”レベル、“B”レベル:“11011011”データ
(68)“D”レベル、“C”レベル:“11011111”データ
(69)“D”レベル、“D”レベル:“11001111”データ
(70)“D”レベル、“E”レベル:“11001110”データ
(71)“D”レベル、“F”レベル:“11000100”データ
(72)“D”レベル、“G”レベル:“11000101”データ
(73)“D”レベル、“H”レベル:“10000101”データ
(74)“D”レベル、“I”レベル:“10000001”データ
(75)“D”レベル、“J”レベル:“10001011”データ
(76)“D”レベル、“K”レベル:“10001111”データ
(77)“D”レベル、“L”レベル:“10011111”データ
(78)“D”レベル、“M”レベル:“10011110”データ
(79)“D”レベル、“N”レベル:“10010100”データ
(80)“D”レベル、“O”レベル:“10010101”データ。
(81)“E”レベル、“Z”レベル:“11010111”データ
(82)“E”レベル、“A”レベル:“11010011”データ
(83)“E”レベル、“B”レベル:“11011001”データ
(84)“E”レベル、“C”レベル:“11011101”データ
(85)“E”レベル、“D”レベル:“11001101”データ
(86)“E”レベル、“E”レベル:“11001100”データ
(87)“E”レベル、“F”レベル:“11000110”データ
(88)“E”レベル、“G”レベル:“11000111”データ
(89)“E”レベル、“H”レベル:“10000111”データ
(90)“E”レベル、“I”レベル:“10000011”データ
(91)“E”レベル、“J”レベル:“10001001”データ
(92)“E”レベル、“K”レベル:“10001101”データ
(93)“E”レベル、“L”レベル:“10011101”データ
(94)“E”レベル、“M”レベル:“10011100”データ
(95)“E”レベル、“N”レベル:“10010110”データ
(96)“E”レベル、“O”レベル:“10010111”データ。
(97)“F”レベル、“Z”レベル:“11010010”データ
(98)“F”レベル、“A”レベル:“11010110”データ
(99)“F”レベル、“B”レベル:“11011100”データ
(100)“F”レベル、“C”レベル:“11011000”データ
(101)“F”レベル、“D”レベル:“11001000”データ
(102)“F”レベル、“E”レベル:“11001001”データ
(103)“F”レベル、“F”レベル:“11000011”データ
(104)“F”レベル、“G”レベル:“11000010”データ
(105)“F”レベル、“H”レベル:“10000010”データ
(106)“F”レベル、“I”レベル:“10000110”データ
(107)“F”レベル、“J”レベル:“10001100”データ
(108)“F”レベル、“K”レベル:“10001000”データ
(109)“F”レベル、“L”レベル:“10011000”データ
(110)“F”レベル、“M”レベル:“10011001”データ
(111)“F”レベル、“N”レベル:“10010011”データ
(112)“F”レベル、“O”レベル:“10010010”データ。
(113)“G”レベル、“Z”レベル:“11010000”データ
(114)“G”レベル、“A”レベル:“11010100”データ
(115)“G”レベル、“B”レベル:“11011110”データ
(116)“G”レベル、“C”レベル:“11011010”データ
(117)“G”レベル、“D”レベル:“11001010”データ
(118)“G”レベル、“E”レベル:“11001011”データ
(119)“G”レベル、“F”レベル:“11000001”データ
(120)“G”レベル、“G”レベル:“11000000”データ
(121)“G”レベル、“H”レベル:“10000000”データ
(122)“G”レベル、“I”レベル:“10000100”データ
(123)“G”レベル、“J”レベル:“10001110”データ
(124)“G”レベル、“K”レベル:“10001010”データ
(125)“G”レベル、“L”レベル:“10011010”データ
(126)“G”レベル、“M”レベル:“10011011”データ
(127)“G”レベル、“N”レベル:“10010001”データ
(128)“G”レベル、“O”レベル:“10010000”データ。
(129)“H”レベル、“Z”レベル:“01010000”データ
(130)“H”レベル、“A”レベル:“01010100”データ
(131)“H”レベル、“B”レベル:“01011110”データ
(132)“H”レベル、“C”レベル:“01011010”データ
(133)“H”レベル、“D”レベル:“01001010”データ
(134)“H”レベル、“E”レベル:“01001011”データ
(135)“H”レベル、“F”レベル:“01000001”データ
(136)“H”レベル、“G”レベル:“01000000”データ
(137)“H”レベル、“H”レベル:“00000000”データ
(138)“H”レベル、“I”レベル:“00000100”データ
(139)“H”レベル、“J”レベル:“00001110”データ
(140)“H”レベル、“K”レベル:“00001010”データ
(141)“H”レベル、“L”レベル:“00011010”データ
(142)“H”レベル、“M”レベル:“00011011”データ
(143)“H”レベル、“N”レベル:“00010001”データ
(144)“H”レベル、“O”レベル:“00010000”データ。
(145)“I”レベル、“Z”レベル:“01010010”データ
(146)“I”レベル、“A”レベル:“01010110”データ
(147)“I”レベル、“B”レベル:“01011100”データ
(148)“I”レベル、“C”レベル:“01011000”データ
(149)“I”レベル、“D”レベル:“01001000”データ
(150)“I”レベル、“E”レベル:“01001001”データ
(151)“I”レベル、“F”レベル:“01000011”データ
(152)“I”レベル、“G”レベル:“01000010”データ
(153)“I”レベル、“H”レベル:“00000010”データ
(154)“I”レベル、“I”レベル:“00000110”データ
(155)“I”レベル、“J”レベル:“00001100”データ
(156)“I”レベル、“K”レベル:“00001000”データ
(157)“I”レベル、“L”レベル:“00011000”データ
(158)“I”レベル、“M”レベル:“00011001”データ
(159)“I”レベル、“N”レベル:“00010011”データ
(160)“I”レベル、“O”レベル:“00010010”データ。
(161)“J”レベル、“Z”レベル:“01010111”データ
(162)“J”レベル、“A”レベル:“01010011”データ
(163)“J”レベル、“B”レベル:“01011001”データ
(164)“J”レベル、“C”レベル:“01011101”データ
(165)“J”レベル、“D”レベル:“01001101”データ
(166)“J”レベル、“E”レベル:“01001100”データ
(167)“J”レベル、“F”レベル:“01000110”データ
(168)“J”レベル、“G”レベル:“01000111”データ
(169)“J”レベル、“H”レベル:“00000111”データ
(170)“J”レベル、“I”レベル:“00000011”データ
(171)“J”レベル、“J”レベル:“00001001”データ
(172)“J”レベル、“K”レベル:“00001101”データ
(173)“J”レベル、“L”レベル:“00011101”データ
(174)“J”レベル、“M”レベル:“00011100”データ
(175)“J”レベル、“N”レベル:“00010110”データ
(176)“J”レベル、“O”レベル:“00010111”データ。
(177)“K”レベル、“Z”レベル:“01010101”データ
(178)“K”レベル、“A”レベル:“01010001”データ
(179)“K”レベル、“B”レベル:“01011011”データ
(180)“K”レベル、“C”レベル:“01011111”データ
(181)“K”レベル、“D”レベル:“01001111”データ
(182)“K”レベル、“E”レベル:“01001110”データ
(183)“K”レベル、“F”レベル:“01000100”データ
(184)“K”レベル、“G”レベル:“01000101”データ
(185)“K”レベル、“H”レベル:“00000101”データ
(186)“K”レベル、“I”レベル:“00000001”データ
(187)“K”レベル、“J”レベル:“00001011”データ
(188)“K”レベル、“K”レベル:“00001111”データ
(189)“K”レベル、“L”レベル:“00011111”データ
(190)“K”レベル、“M”レベル:“00011110”データ
(191)“K”レベル、“N”レベル:“00010100”データ
(192)“K”レベル、“O”レベル:“00010101”データ。
(193)“L”レベル、“Z”レベル:“01110101”データ
(194)“L”レベル、“A”レベル:“01110001”データ
(195)“L”レベル、“B”レベル:“01111011”データ
(196)“L”レベル、“C”レベル:“01111111”データ
(197)“L”レベル、“D”レベル:“01101111”データ
(198)“L”レベル、“E”レベル:“01101110”データ
(199)“L”レベル、“F”レベル:“01100100”データ
(200)“L”レベル、“G”レベル:“01100101”データ
(201)“L”レベル、“H”レベル:“00100101”データ
(202)“L”レベル、“I”レベル:“00100001”データ
(203)“L”レベル、“J”レベル:“00101011”データ
(204)“L”レベル、“K”レベル:“00101111”データ
(205)“L”レベル、“L”レベル:“00111111”データ
(206)“L”レベル、“M”レベル:“00111110”データ
(207)“L”レベル、“N”レベル:“00110100”データ
(208)“L”レベル、“O”レベル:“00110101”データ。
(209)“M”レベル、“Z”レベル:“01111101”データ
(210)“M”レベル、“A”レベル:“01111001”データ
(211)“M”レベル、“B”レベル:“01110011”データ
(212)“M”レベル、“C”レベル:“01110111”データ
(213)“M”レベル、“D”レベル:“01100111”データ
(214)“M”レベル、“E”レベル:“01100110”データ
(215)“M”レベル、“F”レベル:“01101100”データ
(216)“M”レベル、“G”レベル:“01101101”データ
(217)“M”レベル、“H”レベル:“00101101”データ
(218)“M”レベル、“I”レベル:“00101001”データ
(219)“M”レベル、“J”レベル:“00100011”データ
(220)“M”レベル、“K”レベル:“00100111”データ
(221)“M”レベル、“L”レベル:“00110111”データ
(222)“M”レベル、“M”レベル:“00110110”データ
(223)“M”レベル、“N”レベル:“00111100”データ
(224)“M”レベル、“O”レベル:“00111101”データ。
(225)“N”レベル、“Z”レベル:“01111000”データ
(226)“N”レベル、“A”レベル:“01111100”データ
(227)“N”レベル、“B”レベル:“01110110”データ
(228)“N”レベル、“C”レベル:“01110010”データ
(229)“N”レベル、“D”レベル:“01100010”データ
(230)“N”レベル、“E”レベル:“01100011”データ
(231)“N”レベル、“F”レベル:“01101001”データ
(232)“N”レベル、“G”レベル:“01101000”データ
(233)“N”レベル、“H”レベル:“00101000”データ
(234)“N”レベル、“I”レベル:“00101100”データ
(235)“N”レベル、“J”レベル:“00100110”データ
(236)“N”レベル、“K”レベル:“00100010”データ
(237)“N”レベル、“L”レベル:“00110010”データ
(238)“N”レベル、“M”レベル:“00110011”データ
(239)“N”レベル、“N”レベル:“00111001”データ
(240)“N”レベル、“O”レベル:“00111000”データ。
(241)“O”レベル、“Z”レベル:“01110000”データ
(242)“O”レベル、“A”レベル:“01110100”データ
(243)“O”レベル、“B”レベル:“01111110”データ
(244)“O”レベル、“C”レベル:“01111010”データ
(245)“O”レベル、“D”レベル:“01101010”データ
(246)“O”レベル、“E”レベル:“01101011”データ
(247)“O”レベル、“F”レベル:“01100001”データ
(248)“O”レベル、“G”レベル:“01100000”データ
(249)“O”レベル、“H”レベル:“00100000”データ
(250)“O”レベル、“I”レベル:“00100100”データ
(251)“O”レベル、“J”レベル:“00101110”データ
(252)“O”レベル、“K”レベル:“00101010”データ
(253)“O”レベル、“L”レベル:“00111010”データ
(254)“O”レベル、“M”レベル:“00111011”データ
(255)“O”レベル、“N”レベル:“00110001”データ
(256)“O”レベル、“O”レベル:“00110000”データ。
図55は、図47~図54に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。以下では、第7ページ及び第8ページを対象とした読み出し動作のことを、それぞれ第7ページ読み出し及び第8ページ読み出しと称する。
図55に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧HRを用いた読み出し結果により確定される。
第2ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧HRを用いた読み出し結果により確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DR及びLRを用いた読み出し結果により確定される。
第4ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧DR及びLRを用いた読み出し結果により確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR、CR、MR、及びORを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第6ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR、CR、IR、及びKRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第7ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧ER、GR、IR、及びKRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第8ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧ER、GR、MR、及びORを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第6ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第7ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第8ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)。
第8実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成は、第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。
[8-2]動作
次に、第8実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作及び読み出し動作について順に説明する。尚、第8実施形態に係る半導体メモリ10では、センスアンプユニットSAU内に8個以上のラッチ回路が含まれているものと仮定する。
[8-2-1]書き込み動作
図56は、第8実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作におけるコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図56に示すように、まずメモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS1~CS7を順に送信する。各コマンドセットCSは、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスとを含み、コマンドセットCS1~CS7は、それぞれ第1~第7ビットに対応する書き込みデータ(第1~第7ページデータ)を含んでいる。
半導体メモリ10は、例えばコマンドセットCSを受信する度に一時的にビジー状態に遷移し、書き込みデータをセンスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAU内のラッチ回路に転送する。第1~第7ビットに対応する書き込みデータは、センスアンプユニットSAU内でそれぞれ異なるラッチ回路に保持される。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS8を送信する。コマンドセットCS8は、書き込み動作を指示するコマンドと、データを書き込むセルユニットCUのアドレスと、第8ビットに対応する書き込みデータ(第8ページデータ)とを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第8ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS8を受信した後に、ビジー状態に遷移する。するとシーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路に保持された第1~第8ページデータに基づいて書き込み動作を実行する。
第8実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作において、シーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン書き込みと、プレーンPL2に対する第2プレーン書き込みとを同時に並列で実行する。
第1プレーン書き込みと第2プレーン書き込みとのそれぞれの詳細は、第1実施形態で説明した第1プレーン書き込みにおいて、書き込みレベルの数を増やしたものと同様のため、説明を省略する。第1プレーン書き込みと第2プレーン書き込みとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は書き込み動作を終了し、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
第1プレーン書き込み又は第2プレーン書き込みが実行されたセルユニットCUでは、8ページ分の書き込みデータと図47~図54を用いて説明したデータの割り付けとに基づいて、図46を用いて説明したようなメモリセルトランジスタMTの閾値分布が形成される。
以上の説明では、第8実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作において、センスアンプユニットSAUに8個のラッチ回路が設けられた場合について例示されたが、ラッチ回路の数は減らすことも可能である。以下に、図56及び図57を用いて、5個のラッチ回路(ラッチ回路ADL~DDL及びXDL)が設けられた場合において、コマンドセットCS1~CS8がメモリコントローラ20によって半導体メモリ10へ送信された場合の、シーケンサ14の実行する動作の一例を説明する。図57は、第8実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作におけるシーケンサ14の実行する動作の一例を示すフローチャートである。
図56に示すように、まずメモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS1を送信する。コマンドセットCS1は、第1ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第1ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第1ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図57(1))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS1を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる(図57(2))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS2を送信する。コマンドセットCS2は、第2ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第2ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第2ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図57(3))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS2を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる(図57(4))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS3を送信する。コマンドセットCS3は、第3ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第3ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第3ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図57(5))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS3を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第3ページデータを例えばラッチ回路BDLに転送させる(図57(6))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS4を送信する。コマンドセットCS4は、第4ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第4ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第4ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図57(7))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS4を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第4ページデータを例えばラッチ回路BDLに転送させる(図57(8))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS5を送信する。コマンドセットCS5は、第5ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第5ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第5ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図57(9))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS5を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&~SDL”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータを例えばラッチ回路DDLに転送させる(図57(10))。尚、このときの演算に用いられるダイナミックラッチとしては、例えばノードSEN、ビット線BL、及びメモリピラーMP等が使用され得る。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS6を送信する。コマンドセットCS6は、第6ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第6ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第6ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図57(11))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS6を受信した後に、ビジー状態に遷移する。シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&SDL”を、例えばラッチ回路SDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路CDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのOR演算が施されたデータ“CDL|SDL”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^DDL)”を、例えばラッチ回路DDLに転送させる(図57(12))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS7を送信する。コマンドセットCS7は、第7ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第7ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第7ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図57(13))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS7を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第7ページデータを例えばラッチ回路DDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&~SDL”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる(図57(14))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS8を送信する。コマンドセットCS8は、第8ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第8ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第8ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図57(15))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS8を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^DDL)”を、例えばラッチ回路DDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&SDL”を、例えばラッチ回路SDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路CDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのOR演算が施されたデータ“CDL|SDL”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる(図57(16))。
するとシーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路ADL、BDL、CDL、及びDDLに保持されたデータに基づいて書き込み動作を実行する。
図57に示した例における、各メモリセルトランジスタMTの閾値電圧に対するラッチ回路ADL、BDL、CDL、及びDDLに保持されたデータを以下に示している。プレーンPL1、及びプレーンPL2についても同様に、各プレーン内の各閾値電圧に対してそれぞれ異なるデータが割り当てられる。
(例)“メモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“ADLに保持されたデータ/BDLに保持されたデータ/CDLに保持されたデータ/DDLに保持されたデータ”。
(1)“Z”レベル:“1111”データ
(2)“A”レベル:“1110”データ
(3)“B”レベル:“1100”データ
(4)“C”レベル:“1101”データ
(5)“D”レベル:“1001”データ
(6)“E”レベル:“1000”データ
(7)“F”レベル:“1010”データ
(8)“G”レベル:“1011”データ
(9)“H”レベル:“0011”データ
(10)“I”レベル:“0010”データ
(11)“J”レベル:“0000”データ
(12)“K”レベル:“0001”データ
(13)“L”レベル:“0101”データ
(14)“M”レベル:“0100”データ
(15)“N”レベル:“0110”データ
(16)“O”レベル:“0111”データ。
[8-2-2]読み出し動作
第8実施形態に係る半導体メモリ10は、ページ単位の読み出し動作を実行することが可能である。以下に、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第1ページ、第2ページ、第3ページ、第4ページ、第5ページ、第6ページ、第7ページ、及び第8ページを選択した読み出し動作のそれぞれについて順に説明する。
尚、以下の説明では、第7ページ及び第8ページが選択された読み出し動作のことを、それぞれ第7ページ読み出し及び第8ページ読み出しと称する。
(第1ページ読み出し)
図58は、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第1ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図58に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“01h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第1ページ読み出しを開始する。
第1ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL2に対する第1プレーン読み出しを実行し、プレーンPL2に対する読み出し動作を実行しない。
第1ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧HRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧HRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1において第1プレーン読み出しの読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第1実施形態で説明した第1ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図55に示されたデータの定義に基づいて第1ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第2ページ読み出し)
図59は、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第2ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図59に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“02h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第2ページ読み出しを開始する。
第2ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しを実行し、プレーンPL1に対する読み出し動作を実行しない。
第2ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧HRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧HRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第2プレーン読み出しが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL2において第2プレーン読み出しの読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第1実施形態で説明した第2ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図55に示されたデータの定義に基づいて第2ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第3ページ読み出し)
図60は、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第3ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図60に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“03h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第3ページ読み出しを開始する。
第3ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しを実行し、プレーンPL2に対する読み出し動作を実行しない。
第3ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧DR及びLRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧DR及びLRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1において第1プレーン読み出しの読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第1実施形態で説明した第1ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図55に示されたデータの定義に基づいて第3ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第4ページ読み出し)
図61は、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第4ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図61に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“04h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第4ページ読み出しを開始する。
第4ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しを実行し、プレーンPL1に対する読み出し動作を実行しない。
第4ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧DR及びLRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧DR及びLRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第2プレーン読み出しが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL2において第2プレーン読み出しの読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第1実施形態で説明した第2ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図55に示されたデータの定義に基づいて第4ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第5ページ読み出し)
図62は、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第5ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図62に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“05h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第5ページ読み出しを開始する。
第5ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
第5ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧AR、CR、MR、及びORを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧AR、CR、MR、及びORの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第5ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第1実施形態で説明した第3ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図55に示されたデータの定義に基づいて第5ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第6ページ読み出し)
図63は、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第6ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図62に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“06h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第6ページ読み出しを開始する。
第6ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
第6ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第6ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧AR、CR、IR、及びKRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧AR、CR、IR、及びKRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第1実施形態で説明した第3ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図55に示されたデータの定義に基づいて第6ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第7ページ読み出し)
図64は、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第7ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図64に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“07h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。コマンド“07h”は、第7ページに対応する動作を指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第7ページ読み出しを開始する。
第7ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
第7ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧ER、GR、IR、及びKRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧ER、GR、IR、及びKRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第6ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第1実施形態で説明した第3ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図55に示されたデータの定義に基づいて第7ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第8ページ読み出し)
図65は、第8実施形態に係る半導体メモリ10における第8ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図65に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“08h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。コマンド“08h”は、第8ページに対応する動作を指示するコマンドである。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第8ページ読み出しを開始する。
第8ページ読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
第8ページ読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BR、FR、JR、及びNRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
第8ページ読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧ER、GR、MR、及びORを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧ER、GR、MR、及びORの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
以降の動作は第1実施形態で説明した第3ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図55に示されたデータの定義に基づいて第8ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
[8-3]第8実施形態の効果
以上で説明した第8実施形態に係る半導体メモリ10に依れば、メモリセルに複数ビットデータを記憶させる場合における読み出し動作を高速化することが出来る。以下に、第8実施形態に係る半導体メモリ10の詳細な効果について説明する。
まず、第8実施形態の比較例として、1個のメモリセルトランジスタMTが4ビットデータを記憶する場合について説明する。図66は、第8実施形態の比較例におけるデータの割り付けと読み出し電圧との一例を示している。
図66に示すように、第8実施形態の比較例では、“ER”レベル、“A”レベル、“B”レベル、“C”レベル、“D”レベル、“E”レベル、“F”レベル、“G”レベル、“H”レベル、“I”レベル、“J”レベル、“K”レベル、“L”レベル、“M”レベル、“N”レベル、“O”レベルのそれぞれの閾値分布に対して、それぞれ“1111(最上位ビット/上位ビット/中位ビット/下位ビット)”データ、“1110”データ、“1010”データ、“1000”データ、“1001”データ、“0001”データ、“0000”データ、“0010”データ、“0110”データ、“0100”データ、“1100”データ、“1101”データ、“0101”データ、“0111”データ、“0011”データ、及び“1011”データが割り当てられている。
また、第8実施形態の比較例では、図46の説明と同様に、“A”レベル~“O”レベルのそれぞれに対応して、読み出し電圧及びベリファイ電圧が設定される。そして、下位ページデータは、読み出し電圧AR、DR、FR、及びKRのそれぞれを用いた読み出し結果により確定する。中位ページデータは、読み出し電圧CR、GR、IR、及びMRのそれぞれを用いた読み出し結果により確定する。上位ページのデータは、読み出し電圧BR、HR、及びNRのそれぞれを用いた読み出し結果により確定する。最上位ページのデータは、読み出し電圧ER、JR、LR、及びORのそれぞれを用いた読み出し結果により確定する。このようなデータの割り付けは、各ページの読み出し回数に基づいて、例えば4-4-3-4コードと称される。第8実施形態の比較例において、1ページあたりの読み出し回数は、(4+4+3+4)/4=3.75回である。
これに対して、第8実施形態に係る半導体メモリ10は、2つのメモリセルトランジスタMTの組で8ビットデータを記憶する。そして、第8実施形態に係る半導体メモリ10において、1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+2+2+4+4+4+4)/8=2.75回である。
このように、第8実施形態に係る半導体メモリ10において、メモリセルトランジスタMTあたりの記憶容量は、第8実施形態の比較例と同様である。一方で、第8実施形態に係る半導体メモリ10の1ページあたりの読み出し回数は、第8実施形態の比較例よりも少なくなる。
以上のように、第8実施形態に係る半導体メモリ10は、ページ単位の読み出し動作における読み出し回数を抑制することが出来る。従って、第8実施形態に係る半導体メモリ10は、比較例と同等の記憶容量を実現し、且つ比較例よりも読み出し動作を高速化することが出来る。
尚、第8実施形態に係る半導体メモリ10では、第1ページ読み出しと第3ページ読み出しとのそれぞれにおいて、プレーンPL1の読み出し結果のみでデータが確定するため、プレーンPL2に対する読み出し動作が省略される。同様に、第2ページ読み出しと第4ページ読み出しとのそれぞれにおいて、プレーンPL2の読み出し結果のみでデータが確定するため、プレーンPL1に対する読み出し動作が省略される。
このように、第8実施形態に係る半導体メモリ10では、ページ単位の読み出し動作において、一方のプレーンに対する読み出し動作を適宜省略することが出来る。その結果、第8実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態と同様に、読み出し動作における消費電力を抑制することが出来る。
尚、第8実施形態に係る半導体メモリ10は、第2実施形態及び第7実施形態のように、2ページデータのシーケンシャル読み出しを実行することも出来る。以下に、4種類の2ページデータのシーケンシャル読み出しの一例について簡潔に説明する。
第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおいて、半導体メモリ10は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。この場合、半導体メモリ10は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれに対する1種類のレベルの読み出し動作によって、2ページのデータを読み出すことが出来る。
第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しにおいて、半導体メモリ10は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。この場合、半導体メモリ10は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれに対する2種類のレベルの読み出し動作によって、2ページのデータを読み出すことが出来る。
第5及び第7ページのシーケンシャル読み出しにおいて、半導体メモリ10は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。この場合、半導体メモリ10は、プレーンPL1では8種類のレベルの読み出し動作が必要であるが、プレーンPL2では4個のレベルの読み出し動作によって2ページのデータを読み出すことが可能であり、消費電力を削減することが出来る。
第6及び第8ページのシーケンシャル読み出しにおいて、半導体メモリ10は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。この場合、半導体メモリ10は、プレーンPL2では8種類のレベルの読み出し動作が必要であるが、プレーンPL1では4個のレベルの読み出し動作によって2ページのデータを読み出すことが可能であり、消費電力を削減することが出来る。
[9]第9実施形態
第9実施形態に係る半導体メモリ10は、第8実施形態の変形例である。第9実施形態に係る半導体メモリ10は、第8実施形態と異なるデータの割り付けを使用して、第8実施形態よりも1ページ毎の読み出しの最大回数を少ない回数で実行する。以下に、第9実施形態に係る半導体メモリ10について、第8実施形態と異なる点を説明する。
[9-1]データの割り付けについて
図67~図74は、第9実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図67~図74に示すように、第9実施形態に係る半導体メモリ10では、第8実施形態と同様に、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧とプレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧とで256種類の組み合わせが形成され得る。そして、第9実施形態では、例えば以下に示すように、256種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる8ビットデータが割り当てられる。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット/第4ビット/第5ビット/第6ビット/第7ビット/第8ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“00000000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“10100000”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“10100001”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“10110001”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“10110101”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“10111111”データ
(7)“Z”レベル、“F”レベル:“10111011”データ
(8)“Z”レベル、“G”レベル:“11111011”データ
(9)“Z”レベル、“H”レベル:“11111010”データ
(10)“Z”レベル、“I”レベル:“01011010”データ
(11)“Z”レベル、“J”レベル:“01011011”データ
(12)“Z”レベル、“K”レベル:“00011011”データ
(13)“Z”レベル、“L”レベル:“00000001”データ
(14)“Z”レベル、“M”レベル:“00010001”データ
(15)“Z”レベル、“N”レベル:“00010101”データ
(16)“Z”レベル、“O”レベル:“00011111”データ。
(17)“A”レベル、“Z”レベル:“01010000”データ
(18)“A”レベル、“A”レベル:“11110000”データ
(19)“A”レベル、“B”レベル:“11110001”データ
(20)“A”レベル、“C”レベル:“11100001”データ
(21)“A”レベル、“D”レベル:“11100101”データ
(22)“A”レベル、“E”レベル:“11101111”データ
(23)“A”レベル、“F”レベル:“11101011”データ
(24)“A”レベル、“G”レベル:“10101011”データ
(25)“A”レベル、“H”レベル:“10101010”データ
(26)“A”レベル、“I”レベル:“00001010”データ
(27)“A”レベル、“J”レベル:“00001011”データ
(28)“A”レベル、“K”レベル:“01001011”データ
(29)“A”レベル、“L”レベル:“01010001”データ
(30)“A”レベル、“M”レベル:“01000001”データ
(31)“A”レベル、“N”レベル:“01000101”データ
(32)“A”レベル、“O”レベル:“01001111”データ。
(33)“B”レベル、“Z”レベル:“01010010”データ
(34)“B”レベル、“A”レベル:“11110010”データ
(35)“B”レベル、“B”レベル:“11110011”データ
(36)“B”レベル、“C”レベル:“11100011”データ
(37)“B”レベル、“D”レベル:“11100111”データ
(38)“B”レベル、“E”レベル:“11101101”データ
(39)“B”レベル、“F”レベル:“11101001”データ
(40)“B”レベル、“G”レベル:“10101001”データ
(41)“B”レベル、“H”レベル:“10101000”データ
(42)“B”レベル、“I”レベル:“00001000”データ
(43)“B”レベル、“J”レベル:“00001001”データ
(44)“B”レベル、“K”レベル:“01001001”データ
(45)“B”レベル、“L”レベル:“01010011”データ
(46)“B”レベル、“M”レベル:“01000011”データ
(47)“B”レベル、“N”レベル:“01000111”データ
(48)“B”レベル、“O”レベル:“01001101”データ。
(49)“C”レベル、“Z”レベル:“01110010”データ
(50)“C”レベル、“A”レベル:“11010010”データ
(51)“C”レベル、“B”レベル:“11010011”データ
(52)“C”レベル、“C”レベル:“11000011”データ
(53)“C”レベル、“D”レベル:“11000111”データ
(54)“C”レベル、“E”レベル:“11001101”データ
(55)“C”レベル、“F”レベル:“11001001”データ
(56)“C”レベル、“G”レベル:“10001001”データ
(57)“C”レベル、“H”レベル:“10001000”データ
(58)“C”レベル、“I”レベル:“00101000”データ
(59)“C”レベル、“J”レベル:“00101001”データ
(60)“C”レベル、“K”レベル:“01101001”データ
(61)“C”レベル、“L”レベル:“01110011”データ
(62)“C”レベル、“M”レベル:“01100011”データ
(63)“C”レベル、“N”レベル:“01100111”データ
(64)“C”レベル、“O”レベル:“01101101”データ。
(65)“D”レベル、“Z”レベル:“01111010”データ
(66)“D”レベル、“A”レベル:“11011010”データ
(67)“D”レベル、“B”レベル:“11011011”データ
(68)“D”レベル、“C”レベル:“11001011”データ
(69)“D”レベル、“D”レベル:“11001111”データ
(70)“D”レベル、“E”レベル:“11000101”データ
(71)“D”レベル、“F”レベル:“11000001”データ
(72)“D”レベル、“G”レベル:“10000001”データ
(73)“D”レベル、“H”レベル:“10000000”データ
(74)“D”レベル、“I”レベル:“00100000”データ
(75)“D”レベル、“J”レベル:“00100001”データ
(76)“D”レベル、“K”レベル:“01100001”データ
(77)“D”レベル、“L”レベル:“01111011”データ
(78)“D”レベル、“M”レベル:“01101011”データ
(79)“D”レベル、“N”レベル:“01101111”データ
(80)“D”レベル、“O”レベル:“01100101”データ。
(81)“E”レベル、“Z”レベル:“01111111”データ
(82)“E”レベル、“A”レベル:“11011111”データ
(83)“E”レベル、“B”レベル:“11011110”データ
(84)“E”レベル、“C”レベル:“11001110”データ
(85)“E”レベル、“D”レベル:“11001010”データ
(86)“E”レベル、“E”レベル:“11000000”データ
(87)“E”レベル、“F”レベル:“11000100”データ
(88)“E”レベル、“G”レベル:“10000100”データ
(89)“E”レベル、“H”レベル:“10000101”データ
(90)“E”レベル、“I”レベル:“00100101”データ
(91)“E”レベル、“J”レベル:“00100100”データ
(92)“E”レベル、“K”レベル:“01100100”データ
(93)“E”レベル、“L”レベル:“01111110”データ
(94)“E”レベル、“M”レベル:“01101110”データ
(95)“E”レベル、“N”レベル:“01101010”データ
(96)“E”レベル、“O”レベル:“01100000”データ。
(97)“F”レベル、“Z”レベル:“01110111”データ
(98)“F”レベル、“A”レベル:“11010111”データ
(99)“F”レベル、“B”レベル:“11010110”データ
(100)“F”レベル、“C”レベル:“11000110”データ
(101)“F”レベル、“D”レベル:“11000010”データ
(102)“F”レベル、“E”レベル:“11001000”データ
(103)“F”レベル、“F”レベル:“11001100”データ
(104)“F”レベル、“G”レベル:“10001100”データ
(105)“F”レベル、“H”レベル:“10001101”データ
(106)“F”レベル、“I”レベル:“00101101”データ
(107)“F”レベル、“J”レベル:“00101100”データ
(108)“F”レベル、“K”レベル:“01101100”データ
(109)“F”レベル、“L”レベル:“01110110”データ
(110)“F”レベル、“M”レベル:“01100110”データ
(111)“F”レベル、“N”レベル:“01100010”データ
(112)“F”レベル、“O”レベル:“01101000”データ。
(113)“G”レベル、“Z”レベル:“11110111”データ
(114)“G”レベル、“A”レベル:“01010111”データ
(115)“G”レベル、“B”レベル:“01010110”データ
(116)“G”レベル、“C”レベル:“01000110”データ
(117)“G”レベル、“D”レベル:“01000010”データ
(118)“G”レベル、“E”レベル:“01001000”データ
(119)“G”レベル、“F”レベル:“01001100”データ
(120)“G”レベル、“G”レベル:“00001100”データ
(121)“G”レベル、“H”レベル:“00001101”データ
(122)“G”レベル、“I”レベル:“10101101”データ
(123)“G”レベル、“J”レベル:“10101100”データ
(124)“G”レベル、“K”レベル:“11101100”データ
(125)“G”レベル、“L”レベル:“11110110”データ
(126)“G”レベル、“M”レベル:“11100110”データ
(127)“G”レベル、“N”レベル:“11100010”データ
(128)“G”レベル、“O”レベル:“11101000”データ。
(129)“H”レベル、“Z”レベル:“11110101”データ
(130)“H”レベル、“A”レベル:“01010101”データ
(131)“H”レベル、“B”レベル:“01010100”データ
(132)“H”レベル、“C”レベル:“01000100”データ
(133)“H”レベル、“D”レベル:“01000000”データ
(134)“H”レベル、“E”レベル:“01001010”データ
(135)“H”レベル、“F”レベル:“01001110”データ
(136)“H”レベル、“G”レベル:“00001110”データ
(137)“H”レベル、“H”レベル:“00001111”データ
(138)“H”レベル、“I”レベル:“10101111”データ
(139)“H”レベル、“J”レベル:“10101110”データ
(140)“H”レベル、“K”レベル:“11101110”データ
(141)“H”レベル、“L”レベル:“11110100”データ
(142)“H”レベル、“M”レベル:“11100100”データ
(143)“H”レベル、“N”レベル:“11100000”データ
(144)“H”レベル、“O”レベル:“11101010”データ。
(145)“I”レベル、“Z”レベル:“10100101”データ
(146)“I”レベル、“A”レベル:“00000101”データ
(147)“I”レベル、“B”レベル:“00000100”データ
(148)“I”レベル、“C”レベル:“00010100”データ
(149)“I”レベル、“D”レベル:“00010000”データ
(150)“I”レベル、“E”レベル:“00011010”データ
(151)“I”レベル、“F”レベル:“00011110”データ
(152)“I”レベル、“G”レベル:“01011110”データ
(153)“I”レベル、“H”レベル:“01011111”データ
(154)“I”レベル、“I”レベル:“11111111”データ
(155)“I”レベル、“J”レベル:“11111110”データ
(156)“I”レベル、“K”レベル:“10111110”データ
(157)“I”レベル、“L”レベル:“10100100”データ
(158)“I”レベル、“M”レベル:“10110100”データ
(159)“I”レベル、“N”レベル:“10110000”データ
(160)“I”レベル、“O”レベル:“10111010”データ。
(161)“J”レベル、“Z”レベル:“10100111”データ
(162)“J”レベル、“A”レベル:“00000111”データ
(163)“J”レベル、“B”レベル:“00000110”データ
(164)“J”レベル、“C”レベル:“00010110”データ
(165)“J”レベル、“D”レベル:“00010010”データ
(166)“J”レベル、“E”レベル:“00011000”データ
(167)“J”レベル、“F”レベル:“00011100”データ
(168)“J”レベル、“G”レベル:“01011100”データ
(169)“J”レベル、“H”レベル:“01011101”データ
(170)“J”レベル、“I”レベル:“11111101”データ
(171)“J”レベル、“J”レベル:“11111100”データ
(172)“J”レベル、“K”レベル:“10111100”データ
(173)“J”レベル、“L”レベル:“10100110”データ
(174)“J”レベル、“M”レベル:“10110110”データ
(175)“J”レベル、“N”レベル:“10110010”データ
(176)“J”レベル、“O”レベル:“10111000”データ。
(177)“K”レベル、“Z”レベル:“00100111”データ
(178)“K”レベル、“A”レベル:“10000111”データ
(179)“K”レベル、“B”レベル:“10000110”データ
(180)“K”レベル、“C”レベル:“10010110”データ
(181)“K”レベル、“D”レベル:“10010010”データ
(182)“K”レベル、“E”レベル:“10011000”データ
(183)“K”レベル、“F”レベル:“10011100”データ
(184)“K”レベル、“G”レベル:“11011100”データ
(185)“K”レベル、“H”レベル:“11011101”データ
(186)“K”レベル、“I”レベル:“01111101”データ
(187)“K”レベル、“J”レベル:“01111100”データ
(188)“K”レベル、“K”レベル:“00111100”データ
(189)“K”レベル、“L”レベル:“00100110”データ
(190)“K”レベル、“M”レベル:“00110110”データ
(191)“K”レベル、“N”レベル:“00110010”データ
(192)“K”レベル、“O”レベル:“00111000”データ。
(193)“L”レベル、“Z”レベル:“00000010”データ
(194)“L”レベル、“A”レベル:“10100010”データ
(195)“L”レベル、“B”レベル:“10100011”データ
(196)“L”レベル、“C”レベル:“10110011”データ
(197)“L”レベル、“D”レベル:“10110111”データ
(198)“L”レベル、“E”レベル:“10111101”データ
(199)“L”レベル、“F”レベル:“10111001”データ
(200)“L”レベル、“G”レベル:“11111001”データ
(201)“L”レベル、“H”レベル:“11111000”データ
(202)“L”レベル、“I”レベル:“01011000”データ
(203)“L”レベル、“J”レベル:“01011001”データ
(204)“L”レベル、“K”レベル:“00011001”データ
(205)“L”レベル、“L”レベル:“00000011”データ
(206)“L”レベル、“M”レベル:“00010011”データ
(207)“L”レベル、“N”レベル:“00010111”データ
(208)“L”レベル、“O”レベル:“00011101”データ。
(209)“M”レベル、“Z”レベル:“00100010”データ
(210)“M”レベル、“A”レベル:“10000010”データ
(211)“M”レベル、“B”レベル:“10000011”データ
(212)“M”レベル、“C”レベル:“10010011”データ
(213)“M”レベル、“D”レベル:“10010111”データ
(214)“M”レベル、“E”レベル:“10011101”データ
(215)“M”レベル、“F”レベル:“10011001”データ
(216)“M”レベル、“G”レベル:“11011001”データ
(217)“M”レベル、“H”レベル:“11011000”データ
(218)“M”レベル、“I”レベル:“01111000”データ
(219)“M”レベル、“J”レベル:“01111001”データ
(220)“M”レベル、“K”レベル:“00111001”データ
(221)“M”レベル、“L”レベル:“00100011”データ
(222)“M”レベル、“M”レベル:“00110011”データ
(223)“M”レベル、“N”レベル:“00110111”データ
(224)“M”レベル、“O”レベル:“00111101”データ。
(225)“N”レベル、“Z”レベル:“00101010”データ
(226)“N”レベル、“A”レベル:“10001010”データ
(227)“N”レベル、“B”レベル:“10001011”データ
(228)“N”レベル、“C”レベル:“10011011”データ
(229)“N”レベル、“D”レベル:“10011111”データ
(230)“N”レベル、“E”レベル:“10010101”データ
(231)“N”レベル、“F”レベル:“10010001”データ
(232)“N”レベル、“G”レベル:“11010001”データ
(233)“N”レベル、“H”レベル:“11010000”データ
(234)“N”レベル、“I”レベル:“01110000”データ
(235)“N”レベル、“J”レベル:“01110001”データ
(236)“N”レベル、“K”レベル:“00110001”データ
(237)“N”レベル、“L”レベル:“00101011”データ
(238)“N”レベル、“M”レベル:“00111011”データ
(239)“N”レベル、“N”レベル:“00111111”データ
(240)“N”レベル、“O”レベル:“00110101”データ。
(241)“O”レベル、“Z”レベル:“00101111”データ
(242)“O”レベル、“A”レベル:“10001111”データ
(243)“O”レベル、“B”レベル:“10001110”データ
(244)“O”レベル、“C”レベル:“10011110”データ
(245)“O”レベル、“D”レベル:“10011010”データ
(246)“O”レベル、“E”レベル:“10010000”データ
(247)“O”レベル、“F”レベル:“10010100”データ
(248)“O”レベル、“G”レベル:“11010100”データ
(249)“O”レベル、“H”レベル:“11010101”データ
(250)“O”レベル、“I”レベル:“01110101”データ
(251)“O”レベル、“J”レベル:“01110100”データ
(252)“O”レベル、“K”レベル:“00110100”データ
(253)“O”レベル、“L”レベル:“00101110”データ
(254)“O”レベル、“M”レベル:“00111110”データ
(255)“O”レベル、“N”レベル:“00111010”データ
(256)“O”レベル、“O”レベル:“00110000”データ。
図75は、図67~図74に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図75に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧GR及びKRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びIRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第2ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びIRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧GR及びKRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR、LR及びMRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びIRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びIRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CR、LR及びMRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DR、FR及びNRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧ER、LR及びORを用いた読み出し結果とにより確定される。
第6ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧ER、LR及びORを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧DR、FR及びNRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第7ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR、HR及びJRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧ER、LR及びORを用いた読み出し結果とにより確定される。
第8ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧ER、LR及びORを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR、HR及びJRを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:”(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第2ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第3ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第6ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第7ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第8ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)。
第9実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成は、第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。
[9-2]書き込み動作
次に、第9実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作について順に説明する。尚、読み出し動作については、図75に示す読み出し電圧を各ページの読み出し動作において用いること以外、第8実施形態と同様のため説明を省略する。
第9実施形態に係る半導体メモリ10の、8個以上のラッチ回路が含まれる場合の書き込み動作は、第8実施形態と同様のため、説明を省略する。以下では、図56及び図76を用いて、ラッチ回路の数が減らされ、5個のラッチ回路(ラッチ回路ADL~DDL及びXDL)が設けられた場合において、コマンドセットCS1~CS8がメモリコントローラ20によって半導体メモリ10へ送信された場合の、シーケンサ14の実行する動作の一例を説明する。図76は、第9実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作におけるシーケンサ14の実行する動作の一例を示すフローチャートである。
図56に示すように、まずメモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS1を送信する。コマンドセットCS1は、第1ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第1ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第1ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図76(1))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS1を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第1ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる(図76(2))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS2を送信する。コマンドセットCS2は、第2ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第2ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第2ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図76(3))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS2を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路ADLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第2ページデータを例えばラッチ回路CDLに転送させる(図76(4))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS3を送信する。コマンドセットCS3は、第3ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第3ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第3ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図76(5))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS3を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータを反転したデータとのXOR演算が施されたデータ“XDL^CDL”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路ADLに保持されたデータを反転したデータとのXOR演算が施されたデータ“XDL^ADL”を、例えばラッチ回路SDLに転送させる(図76(6))。尚、このときの演算に用いられるダイナミックラッチとしては、例えばノードSEN、ビット線BL、及びメモリピラーMP等が使用され得る。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS4を送信する。コマンドセットCS4は、第4ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第4ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第4ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図76(7))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS4を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路ADLに保持されたデータを反転したデータとのXOR演算が施されたデータ“XDL^ADL”を、例えばラッチ回路BDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータを反転したデータとのXOR演算が施されたデータ“XDL^CDL”を、例えばラッチ回路CDLに転送させる(図76(8))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS5を送信する。コマンドセットCS5は、第5ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第5ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第5ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図76(9))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS5を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17Bのそれぞれに対して、ラッチ回路XDLに保持された第5ページデータを例えばラッチ回路DDLに転送させる(図76(10))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS6を送信する。コマンドセットCS6は、第6ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第6ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第6ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図76(11))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS6を受信した後に、ビジー状態に遷移する。シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^DDL)”を、例えばラッチ回路DDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータとのXOR演算が施されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータと、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータ、とのOR演算が施されたデータ“(XDL^CDL)&~DDL|XDL&DDL”を、例えばラッチ回路SDLに転送させる。さらにシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路ADLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのXOR演算が施されたデータとラッチ回路BDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータと、ラッチ回路ADLに保持されたデータとラッチ回路BDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータとのOR演算が施されたデータ“(ADL^SDL)&~BDL|ADL&BDL”を、例えばラッチ回路ADLに転送させる。
またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^DDL)”を、例えばラッチ回路DDLに転送する。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのXOR演算が施されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータと、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータとのOR演算が施されたデータ“(XDL^SDL)&~DDL|XDL&DDL”を、例えばラッチ回路BDLに転送させる(図76(12))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS7を送信する。コマンドセットCS7は、第7ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第7ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第7ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図76(13))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS7を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持された第7ページデータを例えばラッチ回路SDLに転送させる。またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持された第7ページデータを例えばラッチ回路DDLに転送させる(図76(14))。
次に、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10にコマンドセットCS8を送信する。コマンドセットCS8は、第8ページに対応する動作を指示するコマンドを含み、第8ページに対応する書き込みデータDATとを含んでいる。半導体メモリ10が受信した第8ページデータは、センスアンプモジュール17A及び17BのそれぞれのセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLに保持される(図76(15))。
半導体メモリ10は、コマンドセットCS8を受信した後に、例えば一時的にビジー状態に遷移する。そして、シーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのXOR演算が施されたデータ“~(XDL^SDL)”を、例えばラッチ回路SDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Aに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路BDLに保持されたデータとのXOR演算が施されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータと、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータとのOR演算が施されたデータ“(XDL^BDL)&~SDL|XDL&SDL”を、例えばラッチ回路BDLに転送させる。
またシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータとのXNOR演算が施されたデータ“~(XDL^DDL)”を、例えばラッチ回路DDLに転送させる。続けてシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路CDLに保持されたデータとのXOR演算が施されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータと、ラッチ回路XDLに保持されたデータとラッチ回路DDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータとのOR演算が施されたデータ“(XDL^CDL)&~DDL|XDL&DDL”を、例えばラッチ回路XDLに転送させる。さらにシーケンサ14は、センスアンプモジュール17Bに対して、ラッチ回路ADLに保持されたデータとラッチ回路XDLに保持されたデータとのXOR演算が施されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータと、ラッチ回路ADLに保持されたデータとラッチ回路SDLに保持されたデータとのAND演算が施されたデータとのOR演算が施されたデータ“(ADL^XDL)&~SDL|ADL&SDL”を、例えばラッチ回路ADLに転送させる(図76(16))。
するとシーケンサ14は、センスアンプモジュール17A及び17B内のそれぞれのラッチ回路ADL、BDL、CDL、及びDDLに保持されたデータに基づいて書き込み動作を実行する。
図76に示した例における、各メモリセルトランジスタMTの閾値電圧に対するラッチ回路ADL、BDL、CDL、及びDDLに保持されたデータを以下に示している。プレーンPL1、及びプレーンPL2についても同様に、各プレーン内の各閾値電圧に対してそれぞれ異なるデータが割り当てられる。
(例)“メモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“ADLに保持されたデータ/BDLに保持されたデータ/CDLに保持されたデータ/DDLに保持されたデータ”。
(1)“Z”レベル:“1111”データ
(2)“A”レベル:“0111”データ
(3)“B”レベル:“0110”データ
(4)“C”レベル:“0100”データ
(5)“D”レベル:“0101”データ
(6)“E”レベル:“0001”データ
(7)“F”レベル:“0000”データ
(8)“G”レベル:“0010”データ
(9)“H”レベル:“0011”データ
(10)“I”レベル:“1011”データ
(11)“J”レベル:“1010”データ
(12)“K”レベル:“1000”データ
(13)“L”レベル:“1110”データ
(14)“M”レベル:“1100”データ
(15)“N”レベル:“1101”データ
(16)“O”レベル:“1001”データ。
[9-3]第9実施形態の効果
以上で説明した第9実施形態に係る半導体メモリ10に依れば、第8実施形態と異なるデータの割り付けが使用され、第8実施形態に係る半導体メモリ10よりも1ページ毎の最大読み出し回数を少なくすることが出来る。以下では、第8実施形態に係る半導体メモリ10を比較例として、第9実施形態に係る半導体メモリ10の詳細な効果について説明する。
第9実施形態に係る半導体メモリ10において、1ページあたりの読み出し回数は、(2+2+3+3+3+3+3+3)/8=2.75回である。第9実施形態に係る半導体メモリ10において、1ページあたりの読み出し回数は、第8実施形態に係る半導体メモリ10と同様である。
一方で、第9実施形態に係る半導体メモリ10において、1ページ毎の最大読み出し回数は3回である。これに対して、第8実施形態に係る半導体メモリ10において、1ページ毎の最大読み出し回数は4回である。
このように、第9実施形態に係る半導体メモリ10の1ページ毎の最大読み出し回数は、第8実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
以上のように、第9実施形態に係る半導体メモリ10は、ページ単位の読み出し動作における最大読み出し回数を抑制することが出来る。従って、第9実施形態に係る半導体メモリ10は、第8実施形態に係る半導体メモリ10よりも1ページ毎の最大読み出し回数を少なくすることが出来る。
尚、第9実施形態に係る半導体メモリ10は、第2実施形態及び第7実施形態のように、2ページデータのシーケンシャル読み出しを実行することも出来る。以下に、4種類の2ページデータのシーケンシャル読み出しの一例について簡潔に説明する。
第1及び第3ページのシーケンシャル読み出しにおいて、半導体メモリ10は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。この場合、半導体メモリ10は、プレーンPL1では5種類のレベルの読み出し動作が必要であるが、プレーンPL2では2種類のレベルの読み出し動作によって2ページのデータを読み出すことが可能であり、消費電力を削減することが出来る。
第2及び第4ページのシーケンシャル読み出しにおいて、半導体メモリ10は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。この場合、半導体メモリ10は、プレーンPL2では5種類のレベルの読み出し動作が必要であるが、プレーンPL1では2つのレベルの読み出し動作によって2ページのデータを読み出すことが可能であり、消費電力を削減することが出来る。
第5及び第7ページのシーケンシャル読み出しにおいて、半導体メモリ10は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。この場合、半導体メモリ10は、プレーンPL1では6種類のレベルの読み出し動作が必要であるが、プレーンPL2では3種類のレベルの読み出し動作によって2ページのデータを読み出すことが可能であり、消費電力を削減することが出来る。
第6及び第8ページのシーケンシャル読み出しにおいて、半導体メモリ10は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。この場合、半導体メモリ10は、プレーンPL2では6種類のレベルの読み出し動作が必要であるが、プレーンPL1では3種類のレベルの読み出し動作によって2ページのデータを読み出すことが可能であり、消費電力を削減することが出来る。
[9-4]第9実施形態の変形例
第9実施形態では、図67~図74に示されたデータの割り付けが使用される場合を例に説明したが、その他のデータの割り付けが使用されても良い。
以下に、第9実施形態の第1~第3変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))、第5ページ読み出し((x)、(y))、第6ページ読み出し((x)、(y))、第7ページ読み出し((x)、(y))、第8ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第5ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第6ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第7ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第8ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第9実施形態の第1変形例)
読み出し電圧:[((GR、KR)、(AR、IR))、((AR、IR)、(GR、KR))、((CR、MR、NR)、(AR、IR))、((AR、IR)、(CR、MR、NR))、((DR、FR、NR)、(ER、LR、OR))、((ER、LR、OR)、(DR、FR、NR))、((BR、HR、JR)、(ER、LR、OR))、((ER、LR、OR)、(BR、HR、JR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第9実施形態の第2変形例)
読み出し電圧:[((GR、OR)、(ER、IR))、((ER、IR)、(GR、OR))、((BR、CR、MR)、(GR、OR))、((GR、OR)、(BR、CR、MR))、((AR、DR、KR)、(FR、HR、NR))、((FR、HR、NR)、(AR、DR、KR))、((AR、DR、KR)、(BR、JR、LR))、((BR、JR、LR)、(AR、DR、KR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第9実施形態の第3変形例)
読み出し電圧:[((GR、OR)、(ER、IR))、((ER、IR)、(GR、OR))、((CR、DR、MR)、(GR、OR))、((GR、OR)、(CR、DR、MR))、((AR、DR、KR)、(FR、HR、NR))、((FR、HR、NR)、(AR、DR、KR))、((AR、DR、KR)、(BR、JR、LR))、((BR、JR、LR)、(AR、DR、KR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
以上で示された第9実施形態の第1~第3変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第9実施形態に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
[10]第10実施形態
第10実施形態に係る半導体メモリ10は、プレーンPL1のメモリセルトランジスタMTとプレーンPL2のメモリセルトランジスタMTの組によって、5ビットデータを記憶させる。以下に、第10実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第9実施形態と異なる点を説明する。
[10-1]データの割り付けについて
図77は、第10実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布、及び読み出し電圧の一例を示している。図77に示すように、第10実施形態におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布では、第1実施形態で図8を用いて説明した閾値分布に対して、“E”レベルよりも閾値電圧が高い2個の閾値分布が除去された、6個の閾値分布が形成され得る。
図78は、第10実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図78に示すように、第10実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTにおける6種類の閾値電圧とプレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTにおける6種類の閾値電圧とで36種類の組み合わせが形成され得る。そして、第10実施形態では、例えば以下に示すように、36種類の組み合わせに対してそれぞれ5ビットデータが割り当てられる。第10実施形態において同じ5ビットデータが割り当てられた組み合わせについては、いずれか一方の組み合わせが使用される。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット/第4ビット/第5ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“00000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“01000”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“01000”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“01010”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“00010”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“00010”データ
(7)“A”レベル、“Z”レベル:“00100”データ
(8)“A”レベル、“A”レベル:“01100”データ
(9)“A”レベル、“B”レベル:“01100”データ
(10)“A”レベル、“C”レベル:“01110”データ
(11)“A”レベル、“D”レベル:“00110”データ
(12)“A”レベル、“E”レベル:“00110”データ
(13)“B”レベル、“Z”レベル:“00101”データ
(14)“B”レベル、“A”レベル:“01101”データ
(15)“B”レベル、“B”レベル:“11101”データ
(16)“B”レベル、“C”レベル:“11110”データ
(17)“B”レベル、“D”レベル:“10110”データ
(18)“B”レベル、“E”レベル:“10111”データ。
(19)“C”レベル、“Z”レベル:“00111”データ
(20)“C”レベル、“A”レベル:“01111”データ
(21)“C”レベル、“B”レベル:“11111”データ
(22)“C”レベル、“C”レベル:“11100”データ
(23)“C”レベル、“D”レベル:“10100”データ
(24)“C”レベル、“E”レベル:“10101”データ
(25)“D”レベル、“Z”レベル:“00011”データ
(26)“D”レベル、“A”レベル:“01011”データ
(27)“D”レベル、“B”レベル:“11011”データ
(28)“D”レベル、“C”レベル:“11000”データ
(29)“D”レベル、“D”レベル:“10000”データ
(30)“D”レベル、“E”レベル:“10001”データ
(31)“E”レベル、“Z”レベル:“00001”データ
(32)“E”レベル、“A”レベル:“01001”データ
(33)“E”レベル、“B”レベル:“11001”データ
(34)“E”レベル、“C”レベル:“11010”データ
(35)“E”レベル、“D”レベル:“10010”データ
(36)“E”レベル、“E”レベル:“10011”データ。
図79は、図78に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図79に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果により確定される。
第2ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し結果により確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し結果により確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、0)
第10実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成は、第10実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。
[10-2]読み出し動作
第10実施形態に係る半導体メモリ10では、第1ページを除く2ページデータのシーケンシャル読み出しとして、例えば第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しと、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しとがそれぞれ実行され得る。
(第1ページ読み出し)
図80は、第10実施形態に係る半導体メモリ10における第1ページ読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図80に示すように、まず、メモリコントローラ20は、例えばコマンド“01h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとビジー状態に遷移して、第1ページ読み出しを開始する。
プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
第1ページ読み出しにおける第1及び第2プレーン読み出しでは、例えば読み出し電圧BRを用いた読み出し動作が実行される。この読み出し電圧BRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A及び17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
以降の動作は第1実施形態で説明した第1ページ読み出しと同様であり、論理回路18は、図79に示されたデータの定義に基づいて第1ページの読み出しデータを確定させ、確定した読み出しデータDATをメモリコントローラ20に出力する。
(第2及び第3ページのシーケンシャル読み出し)
図81は、第10実施形態に係る半導体メモリ10における第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図81に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“02h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR及びDRが順に印加される。この読み出し電圧AR及びDRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧AR及びDRが順に印加される。この読み出し電圧AR及びDRの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
第1プレーン読み出しと第2プレーン読み出しとのそれぞれが終了すると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
このとき、半導体メモリ10は、プレーンPL1内のラッチ回路XDLに第3ページデータに関する読み出し結果が保持され、プレーンPL2内のラッチ回路XDLに第2ページデータに関する読み出し結果が保持された状態となっている。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、半導体メモリ10から第2ページデータを出力させる。すると、プレーンPL2内のラッチ回路XDLに保持された読み出し結果が論理回路18に転送され、論理回路18が当該読み出し結果に基づいて確定した第2ページデータをメモリコントローラ20に出力する。第2ページデータの出力が完了すると、プレーンPL1内のラッチ回路XDLに保持された読み出し結果が論理回路18に転送され、論理回路18が当該読み出し結果に基づいて確定した第3ページデータをメモリコントローラ20に出力する。
尚、半導体メモリ10がメモリコントローラ20に出力するページの順番は、任意の順番に設定され得る。例えば、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しにおいて半導体メモリ10は、第3ページデータを出力した後に第2ページデータを出力しても良い。
(第4及び第5ページのシーケンシャル読み出し)
図82は、第10実施形態に係る半導体メモリ10における第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しのコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図82に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“03h”、コマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。
半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しを開始する。
第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおいてシーケンサ14は、プレーンPL1に対する第1プレーン読み出しと、プレーンPL2に対する第2プレーン読み出しとを同時に並列で実行する。
本シーケンシャル読み出しにおける第1プレーン読み出しでは、プレーンPL1の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧CR、ER、及びBRが順に印加される。例えば、読み出し電圧BRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17A内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧CR及びERの読み出し結果は、例えばセンスアンプモジュール17A内のラッチ回路BDLに保持される。
本シーケンシャル読み出しにおける第2プレーン読み出しでは、プレーンPL2の選択ワード線WLselに例えば読み出し電圧CR及びERが順に印加される。例えば、読み出し電圧CRの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧CR及びERの読み出し結果は、センスアンプモジュール17B内のラッチ回路ADLに保持される。
シーケンサ14は、例えば第1プレーン読み出しにおいて読み出し電圧BRの読み出し結果が確定し且つ第2プレーン読み出しにおいて読み出し電圧CR及びERの読み出し結果が確定したタイミングで、これらのデータをラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
言い換えると、シーケンサ14は、プレーンPL1及びPL2で第5ページデータに関連する読み出し結果が確定し、第5ページデータの出力が可能になったタイミングで、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、半導体メモリ10から第5ページデータを出力させる。
このとき、半導体メモリ10は、第5ページデータのメモリコントローラ20への出力と、第1プレーン読み出しとを並列で処理している。具体的には、例えばプレーンPL1では、第5ページデータが出力している間に読み出し電圧ERを用いた読み出し動作が実行される。
シーケンサ14は、例えば第5ページデータの出力が完了したことを検知すると、半導体メモリ10をレディ状態からビジー状態に遷移させる。そして、シーケンサ14は、並列で処理されていた第1プレーン読み出しが終了したことを検知すると、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。
メモリコントローラ20は、第5ページデータを受け取った後に半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、半導体メモリ10から第4ページデータを出力させる。
尚、半導体メモリ10が第5ページデータをメモリコントローラ20に出力している間に第1プレーン読み出しが終了する場合には、第3ページデータの出力後に半導体メモリ10がレディ状態を維持し、続けて第4ページデータが出力されても良い。
[10-3]第10実施形態の効果
以上で説明した第10実施形態に係る半導体メモリ10に依れば、2つのメモリセルに5ビット分のデータを記憶させることが出来る。以下に、第10実施形態に係る半導体メモリ10の詳細な効果について説明する。
第1実施形態に係る半導体メモリ10では、8種類の閾値分布を形成することにより、2つのメモリセルトランジスタMTに6ビットデータを記憶させている。第1実施形態における1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+2+2+2+2)/6=1.67回である。
これに対して、第10実施形態に係る半導体メモリ10では、6種類の閾値分布を形成することにより、2つのメモリセルトランジスタMTに5ビットデータを記憶させている。第10実施形態における1ページあたりの読み出し回数は、(1+2+3)/5=1.2回である。
このように、第10実施形態に係る半導体メモリ10における読み出し回数は、第1実施形態よりも少なくなる。また、第10実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態よりも形成する閾値分布の種類が少ないため、書き込み中のベリファイ回数の削減や、書き込み電圧のステップ量を大きくすることが出来る。このため、第10実施形態に係る半導体メモリ10は、上記実施形態と同様に読み出し動作を高速化することが出来、第1実施形態よりも書き込みパフォーマンスを向上することが出来る。
[10-4]第10実施形態の変形例
第14実施形態では、図80~図82を用いて説明したように、プレーンPL1のメモリセルトランジスタMTとプレーンPL2のメモリセルトランジスタMTとに対して、同じ読み出し電圧が印加されている。このため、メモリセルアレイ11及びワード線WLは、図1のように分割されていなくても良く、図83に示すように構成されても良い。
図83は、第10実施形態の変形例に係る半導体メモリ10の構成の一例を示すブロック図であり、メモリセルアレイ11及びセンスアンプモジュール17の一部を抽出して示している。図83に示すように、半導体メモリ10は、入出力回路19を含んでいる。入出力回路19は、メモリコントローラ20との間でデータDATを入出力することが可能な回路であり、論理回路18に接続されている。尚、入出力回路19は、第1実施形態で説明した図1では省略されている。
また、図83に示すように、半導体メモリ10は、同一のプレーンPL内で、センスアンプモジュール17及び論理回路18間のバスが分かれている場合がある。具体的には、半導体メモリ10は、例えばバスBUS0及びBUS1を含んでいる。バスBUS0及びBUS1のそれぞれは、論理回路18に接続されている。バスBUS0は、センスアンプユニットSAU0~SAU(k-1)(kは2/mに相当する数字)に接続されている。バスBUS1は、センスアンプユニットSAUk~SAUmに接続されている。
第10実施形態の変形例におけるセンスアンプモジュール17では、バスBUS0に接続された1つのセンスアンプユニットSAUと、バスBUS1に接続された1つのセンスアンプユニットSAUが組み合わされて使用される。具体的には、例えばセンスアンプユニットSAU0及びSAUkが組み合わされ、センスアンプユニットSAU(k-1)及びSAUmが組み合わされる。これにより、センスアンプモジュール17には、2つのセンスアンプユニットSAUの組がm/2個設けられる。
以下では、2つのセンスアンプユニットSAUの組に含まれた2つのセンスアンプユニットSAUのうち一方のセンスアンプユニットSAUに接続されたメモリセルトランジスタMTのことを、メモリセルトランジスタMTaと呼び、他方のセンスアンプユニットSAUに接続されたメモリセルトランジスタMTのことを、メモリセルトランジスタMTbと呼ぶ。
第10実施形態の変形例における構成では、メモリセルトランジスタMTaが上記実施形態におけるプレーンPL1に対応し、メモリセルトランジスタMTbが上記実施形態におけるプレーンPL2に対応している。そして、第10実施形態の変形例における構成では、共通のワード線WLに接続されたメモリセルトランジスタMTa及びMTbの組み合わせに、上記実施形態と同様のコーディングを適用する。
これにより、第10実施形態の変形例では、メモリセルトランジスタMTa及びMTbの組み合わせによって、複数ビットデータが記憶される。第10実施形態の変形例における動作は、ワード線WLが共通であるメモリセルトランジスタMTa及びMTbに対して同じ電圧を印加することしか出来ない点を除いては、上記実施形態と同様である。
尚、第10実施形態の変形例では、図83に示すように、ワード線WLiの左側半分に、メモリセルトランジスタMTaとメモリセルトランジスタMTaに接続されるビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとが纏めて配置され、ワード線WLiの右側半分に、メモリセルトランジスタMTbとメモリセルトランジスタMTbに接続されるビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとが纏めて配置された場合が例示されているが、これに限定されない。例えば、メモリセルトランジスタMTaの集合とメモリセルトランジスタMTbの集合とのそれぞれは纏めて配置される必要は無く、メモリセルトランジスタMTa及びMTbはワード線WLiに接続されていれば、任意の場所に配置され得る。
例えば、図142に示された半導体メモリ10の構成例のように、メモリセルトランジスタMTaとメモリセルトランジスタMTaに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとの組と、メモリセルトランジスタMTbとメモリセルトランジスタMTbに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとの組とが交互に配置されても良い。
また、メモリセルトランジスタMTaに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUと、メモリセルトランジスタMTbに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとは、対応するメモリセルトランジスタMTの配置に応じて、任意の場所に配置され得る。例えば、メモリセルトランジスタMTaとメモリセルトランジスタMTaに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとの組と、メモリセルトランジスタMTbとメモリセルトランジスタMTbに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとの組とが交互に配置されても良い。メモリセルトランジスタMTaとメモリセルトランジスタMTaに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとの組の複数組と、メモリセルトランジスタMTbとメモリセルトランジスタMTbに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとの組の複数組とが交互に配置されても良い。
以下では、コーディングを共有する2つのメモリセルトランジスタMTに対して同じ読み出し電圧しか同時に与えられない状態であることを「WL共通」と呼ぶ。一方で、図1のように異なる読み出し電圧を印加することが可能な状態であることを「WL分割」と呼ぶ。WL共通の場合における半導体メモリ10の構成の一例については、第14実施形態で説明する。
図84は、WL分割無し(WL共有)の場合における読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。より具体的には、図84には、ページサイズを例えば8kBと、16kB(2倍のサイズ)とを組み合わせた場合における読み出し動作の一例が示されている。尚、以下の説明において、1ページデータのサイズは8kBであると仮定する。これに限定されず、半導体メモリ10のページサイズは任意の容量に設計され得る。
図84に示すように、第1ページの読み出し動作では、読み出し電圧BRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、1ページデータが確定し、半導体メモリ10からは8kBの読み出しデータが出力される。第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、読み出し電圧CR、ER、及びBRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。尚、半導体メモリ10は、8kBのデータ出力と、8kBのデータ出力との間に、短いビジー信号を出力しても良い。
図85は、WL分割有りの場合における読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。図85に示すように、第1ページの読み出し動作では、読み出し電圧BRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、1ページデータが確定し、半導体メモリ10からは8kBの読み出しデータが出力される。第2~第5ページのいずれかの読み出しが実行された場合、2種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(2Level-Read)が実行される。これにより、1ページデータが確定し、半導体メモリ10からは8kBの読み出しデータが出力される。
第2~第5ページのいずれかの読み出しが実行された場合、図79に示された2種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(2Level-Read)が実行される。具体的には、第2ページ読み出しでは、プレーンPL1は動作せずに、プレーンPL2で読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し動作が実行される。第3ページ読み出しでは、プレーンPL2は動作せずに、プレーンPL1で読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し動作が実行される。第4ページ読み出しでは、プレーンPL1で読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2で読み出し電圧CRを用いた読み出し動作が実行される。第5ページ読み出しでは、プレーンPL1で読み出し電圧BRを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2で読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し動作が実行される。
図84に示す一例では、例えば図80~図82に示された読み出し動作が実行される。つまり、第1ページの読み出し動作において、プレーンPL1及びPL2のそれぞれで使用される読み出し電圧が同じである。第2ページの読み出し動作において、プレーンPL2で使用される読み出し電圧と、第3ページの読み出し動作においてプレーンPL1で使用される読み出し電圧とが同じである。第4及び第5ページの読み出し動作において、プレーンPL1及びPL2で使用される読み出し電圧の一部が重複又は同じである。このように、半導体メモリ10は、適宜複数ページのシーケンシャル読み出しを実行することにより読み出し回数を削減することが出来、読み出し動作を高速化することが出来る。
一方、図85に示す一例では、WL分割あり場合において、第1ページ読み出しで1回の読み出し回数、第2~第5ページ読み出しで2回の読み出し回数である。これにより、1ページのランダム読み出し時間を高速化することが出来る。尚、図1のようにWL分割有りの場合に半導体メモリ10は、コマンド又は半導体メモリ10内部のロムヒューズ等によって、WL分割有りの場合の動作と、WL分割無しの場合の動作とを適宜切り替えて実行することが可能である。また、半導体メモリ10は、図84を用いて説明した動作と、図85を用いて説明した動作とを適宜切り替えて実行することも可能である。
尚、第10実施形態では、図78及び図79に示されたデータの割り付けが使用される場合を例に説明したが、その他のデータの割り付けが使用されても良い。
以下に、第10実施形態の第1~第16変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))、第5ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第5ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第10実施形態の第1変形例)
図86は、第10実施形態の第1変形例におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。図86に示すように、第10実施形態の第1変形例では、2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の36種類の組み合わせにそれぞれ異なる5ビットデータが割り当てられる。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“00000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“00011”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“01011”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“01111”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“11101”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“11100”データ
(7)“A”レベル、“Z”レベル:“00010”データ
(8)“A”レベル、“A”レベル:“00001”データ
(9)“A”レベル、“B”レベル:“01001”データ
(10)“A”レベル、“C”レベル:“01101”データ
(11)“A”レベル、“D”レベル:“11111”データ
(12)“A”レベル、“E”レベル:“11110”データ
(13)“B”レベル、“Z”レベル:“00111”データ
(14)“B”レベル、“A”レベル:“00100”データ
(15)“B”レベル、“B”レベル:“01100”データ
(16)“B”レベル、“C”レベル:“01000”データ
(17)“B”レベル、“D”レベル:“11010”データ
(18)“B”レベル、“E”レベル:“11011”データ。
(19)“C”レベル、“Z”レベル:“00101”データ
(20)“C”レベル、“A”レベル:“00110”データ
(21)“C”レベル、“B”レベル:“01110”データ
(22)“C”レベル、“C”レベル:“01010”データ
(23)“C”レベル、“D”レベル:“11000”データ
(24)“C”レベル、“E”レベル:“11001”データ
(25)“D”レベル、“Z”レベル:“10101”データ
(26)“D”レベル、“A”レベル:“10110”データ
(27)“D”レベル、“B”レベル:“10110”データ
(28)“D”レベル、“C”レベル:“10010”データ
(29)“D”レベル、“D”レベル:“10000”データ
(30)“D”レベル、“E”レベル:“10001”データ
(31)“E”レベル、“Z”レベル:“10100”データ
(32)“E”レベル、“A”レベル:“10111”データ
(33)“E”レベル、“B”レベル:“10111”データ
(34)“E”レベル、“C”レベル:“10011”データ
(35)“E”レベル、“D”レベル:“10001”データ
(36)“E”レベル、“E”レベル:“10000”データ。
図87は、図86に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図87に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第2ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びERを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、0)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)。
第10実施形態に係る半導体メモリ10において、シーケンシャル読み出しを行わない場合、1ページあたりの読み出し回数は、(1+2+2+2+2)/5=1.8回である。一方で、第10実施形態の第1変形例に係る半導体メモリ10において、1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+1+2+2)/5=1.4回である。
このように、第10実施形態の第1変形例に係る半導体メモリ10の1ページあたりの読み出し回数は、第10実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
(第10実施形態の第2変形例)
図88は、第10実施形態の第2変形例におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。図88に示すように、第10実施形態の第2変形例では、2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の36種類の組み合わせにそれぞれ異なる5ビットデータが割り当てられる。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“00000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“00010”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“00011”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“00111”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“01101”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“01001”データ
(7)“A”レベル、“Z”レベル:“00010”データ
(8)“A”レベル、“A”レベル:“00000”データ
(9)“A”レベル、“B”レベル:“00001”データ
(10)“A”レベル、“C”レベル:“00101”データ
(11)“A”レベル、“D”レベル:“01111”データ
(12)“A”レベル、“E”レベル:“01011”データ
(13)“B”レベル、“Z”レベル:“00010”データ
(14)“B”レベル、“A”レベル:“00000”データ
(15)“B”レベル、“B”レベル:“10001”データ
(16)“B”レベル、“C”レベル:“10101”データ
(17)“B”レベル、“D”レベル:“11111”データ
(18)“B”レベル、“E”レベル:“11011”データ。
(19)“C”レベル、“Z”レベル:“00110”データ
(20)“C”レベル、“A”レベル:“00100”データ
(21)“C”レベル、“B”レベル:“10100”データ
(22)“C”レベル、“C”レベル:“10000”データ
(23)“C”レベル、“D”レベル:“11010”データ
(24)“C”レベル、“E”レベル:“11110”データ
(25)“D”レベル、“Z”レベル:“01110”データ
(26)“D”レベル、“A”レベル:“01100”データ
(27)“D”レベル、“B”レベル:“11100”データ
(28)“D”レベル、“C”レベル:“11000”データ
(29)“D”レベル、“D”レベル:“10010”データ
(30)“D”レベル、“E”レベル:“10110”データ
(31)“E”レベル、“Z”レベル:“01010”データ
(32)“E”レベル、“A”レベル:“01000”データ
(33)“E”レベル、“B”レベル:“11001”データ
(34)“E”レベル、“C”レベル:“11101”データ
(35)“E”レベル、“D”レベル:“10111”データ
(36)“E”レベル、“E”レベル:“10011”データ。
図89は、図88に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図89に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第2ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧ARを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、0)。
第10実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10においては、読み出しを実行する第1メモリセル及び第2メモリセルは、それぞれに対し同じ読み出し電圧を与える選択ワード線WLselのもとにあるとされ得る。例えば第1メモリセル及び第2メモリセルは同じプレーン内の同じワード線WLのもとにあるとされ得る。あるいは例えば、第1メモリセル及び第2メモリセルはそれぞれ異なるプレーンに存在し、それらのプレーンは第1メモリセル及び第2メモリセルに対応する選択ワード線WLselに対して、同時に1つのみの読み出し電圧を与える制御下にあるものとされ得る。
このような場合、第10実施形態に係る半導体メモリ10における第5ページ読み出しにおいて、選択ワード線WLselには読み出し電圧BR、CR、及びERが印加される。第1メモリセルに係るセンスアンプユニットSAU1については、読み出し電圧BRの読み出し結果が、例えばSAU1内のラッチ回路ADLに保持される。第2メモリセルに係るセンスアンプユニットSAU2については、読み出し電圧CR、及びERの読み出し結果が、例えばSAU2内のラッチ回路ADLに保持される。
第10実施形態に係る半導体メモリ10における第5ページ読み出しにおいて、読み出し回数は2回であった。一方で、第1及び第2メモリセルに対し同じ読み出し電圧が与えられる場合は、読み出し回数は3回である。
第10実施形態に係る半導体メモリ10における第1~5ページにおいて、第1及び第2メモリセルに対し同じ読み出し電圧が与えられる場合の、1ページ当たりの平均読み出し回数は、(1+2+2+2+3)/5=2.0回である。また第10実施形態の第1変形例に係る半導体メモリ10における第1~5ページにおいて、第1及び第2メモリセルに対し同じ読み出し電圧が与えられる場合の、1ページ当たりの平均読み出し回数は、(1+2+2+3+3)/5=2.2回である。
一方で、第10実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10における第1~5ページにおいて、第1及び第2メモリセルに対し同じ読み出し電圧が与えられる場合の、1ページあたりの平均読み出し回数は、(1+1+2+2+3)/5=1.8回である。
このように、第10実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10の1ページあたりの読み出し回数は、第10実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
(第10実施形態の第3変形例)
図90は、第10実施形態の第3変形例におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。図90に示すように、第10実施形態の第3変形例では、2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の36種類の組み合わせにそれぞれ異なる5ビットデータが割り当てられる。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“00000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“10000”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“10011”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“10111”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“00111”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“00010”データ
(7)“A”レベル、“Z”レベル:“01000”データ
(8)“A”レベル、“A”レベル:“11000”データ
(9)“A”レベル、“B”レベル:“11011”データ
(10)“A”レベル、“C”レベル:“11111”データ
(11)“A”レベル、“D”レベル:“01111”データ
(12)“A”レベル、“E”レベル:“01010”データ
(13)“B”レベル、“Z”レベル:“01001”データ
(14)“B”レベル、“A”レベル:“11001”データ
(15)“B”レベル、“B”レベル:“11010”データ
(16)“B”レベル、“C”レベル:“11110”データ
(17)“B”レベル、“D”レベル:“01110”データ
(18)“B”レベル、“E”レベル:“01011”データ。
(19)“C”レベル、“Z”レベル:“01101”データ
(20)“C”レベル、“A”レベル:“11101”データ
(21)“C”レベル、“B”レベル:“11100”データ
(22)“C”レベル、“C”レベル:“11100”データ
(23)“C”レベル、“D”レベル:“01100”データ
(24)“C”レベル、“E”レベル:“01101”データ
(25)“D”レベル、“Z”レベル:“00101”データ
(26)“D”レベル、“A”レベル:“10101”データ
(27)“D”レベル、“B”レベル:“10100”データ
(28)“D”レベル、“C”レベル:“10100”データ
(29)“D”レベル、“D”レベル:“00100”データ
(30)“D”レベル、“E”レベル:“00101”データ
(31)“E”レベル、“Z”レベル:“00001”データ
(32)“E”レベル、“A”レベル:“10001”データ
(33)“E”レベル、“B”レベル:“10010”データ
(34)“E”レベル、“C”レベル:“10110”データ
(35)“E”レベル、“D”レベル:“00110”データ
(36)“E”レベル、“E”レベル:“00011”データ。
図91は、図90に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図91に示すように、第1ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し結果により確定される。
第2ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し結果により確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果とにより確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR及びERを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、1)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)。
図92は、WL分割無し(WL共有)の場合における読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。図92に示すように、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第3、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、読み出し電圧BR、CR、及びERを用いた読み出し動作が実行される。これにより、3ページデータが確定し、半導体メモリ10からは24kBの読み出しデータが出力される。
つまり、第10実施形態の第3変形例における第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は2回であり、第3、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は3回である。このように、第10実施形態の第3変形例では、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しと第3、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しとを実行することによって、1ページを8kBと換算した場合の1ページあたりの読み出し回数を(2+3)/5=1回にすることが出来る。
(第10実施形態の第4変形例)
図93は、第10実施形態の第4変形例におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。図93に示すように、第10実施形態の第4変形例では、2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の36種類の組み合わせにそれぞれ異なる5ビットデータが割り当てられる。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“00000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“01000”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“01010”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“01010”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“00010”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“00010”データ
(7)“A”レベル、“Z”レベル:“00100”データ
(8)“A”レベル、“A”レベル:“01100”データ
(9)“A”レベル、“B”レベル:“01110”データ
(10)“A”レベル、“C”レベル:“01110”データ
(11)“A”レベル、“D”レベル:“00110”データ
(12)“A”レベル、“E”レベル:“00110”データ
(13)“B”レベル、“Z”レベル:“00101”データ
(14)“B”レベル、“A”レベル:“01101”データ
(15)“B”レベル、“B”レベル:“11111”データ
(16)“B”レベル、“C”レベル:“11110”データ
(17)“B”レベル、“D”レベル:“10110”データ
(18)“B”レベル、“E”レベル:“10111”データ。
(19)“C”レベル、“Z”レベル:“00111”データ
(20)“C”レベル、“A”レベル:“01111”データ
(21)“C”レベル、“B”レベル:“11101”データ
(22)“C”レベル、“C”レベル:“11100”データ
(23)“C”レベル、“D”レベル:“10100”データ
(24)“C”レベル、“E”レベル:“10101”データ
(25)“D”レベル、“Z”レベル:“00011”データ
(26)“D”レベル、“A”レベル:“01011”データ
(27)“D”レベル、“B”レベル:“11001”データ
(28)“D”レベル、“C”レベル:“11000”データ
(29)“D”レベル、“D”レベル:“10000”データ
(30)“D”レベル、“E”レベル:“10001”データ
(31)“E”レベル、“Z”レベル:“00001”データ
(32)“E”レベル、“A”レベル:“01001”データ
(33)“E”レベル、“B”レベル:“11011”データ
(34)“E”レベル、“C”レベル:“11010”データ
(35)“E”レベル、“D”レベル:“10010”データ
(36)“E”レベル、“E”レベル:“10011”データ。
図94に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第2ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し結果により確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し結果により確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CR及びERを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、0)。
第10実施形態の第4変型例に係る半導体メモリ10における、シーケンシャル読み出しを行わない場合の1ページあたりの読み出し回数は、(1+2+2+2+2)/5=1.8回である。第10実施形態の第4変形例に係る半導体メモリ10における読み出し回数は、第10実施形態で説明した一例と同様である。
図139は、第10実施形態の第4変形例における、WL分割無し(WL共有)の場合における読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。図139に示すように、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第1、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、読み出し電圧BR、CR、及びERを用いた読み出し動作が実行される。これにより、3ページデータが確定し、半導体メモリ10からは24kBの読み出しデータが出力される。
第1、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しでは、読み出し電圧BRによる読み出しが終了すると、第1ページの読み出し結果が確定する。このため、半導体メモリ10は、レディビジー信号RBn(True)がビジー状態であったとしても、レディビジー信号RBn(Cache)がレディ状態になったことに基づいて、確定した第1ページの読み出しデータを先に出力しても良い。これにより、半導体メモリ10は、データ出力を早くすることが出来る。尚、本明細書において、例えばRBn(True)は、半導体メモリ10の動作が完了したか否かを示す信号であり、RBn(Cache)は、半導体メモリ10が確定した読み出しデータの出力が可能であるか否かを示す信号である。図139に示された一例において、半導体メモリ10は、8kBずつデータを出力している。このように、半導体メモリ10は、例えば8kBのデータ出力が完了し、続くデータを出力する前に、一時的にビジー状態に遷移しても良い。
(第10実施形態の第5変形例)
図143は、第10実施形態の第5変形例におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。図143に示すように、第10実施形態の第4変形例では、2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の36種類の組み合わせにそれぞれ異なる5ビットデータが割り当てられる。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“00000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“00010”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“00110”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“00100”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“01100”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“01110”データ
(7)“A”レベル、“Z”レベル:“00001”データ
(8)“A”レベル、“A”レベル:“00011”データ
(9)“A”レベル、“B”レベル:“00111”データ
(10)“A”レベル、“C”レベル:“00101”データ
(11)“A”レベル、“D”レベル:“01101”データ
(12)“A”レベル、“E”レベル:“01111”データ
(13)“B”レベル、“Z”レベル:“01001”データ
(14)“B”レベル、“A”レベル:“01011”データ
(15)“B”レベル、“B”レベル:“11111”データ
(16)“B”レベル、“C”レベル:“11101”データ
(17)“B”レベル、“D”レベル:“10101”データ
(18)“B”レベル、“E”レベル:“10111”データ。
(19)“C”レベル、“Z”レベル:“01000”データ
(20)“C”レベル、“A”レベル:“01010”データ
(21)“C”レベル、“B”レベル:“11110”データ
(22)“C”レベル、“C”レベル:“11100”データ
(23)“C”レベル、“D”レベル:“10100”データ
(24)“C”レベル、“E”レベル:“10110”データ
(25)“D”レベル、“Z”レベル:“01100”データ
(26)“D”レベル、“A”レベル:“01110”データ
(27)“D”レベル、“B”レベル:“11010”データ
(28)“D”レベル、“C”レベル:“11000”データ
(29)“D”レベル、“D”レベル:“10000”データ
(30)“D”レベル、“E”レベル:“10010”データ
(31)“E”レベル、“Z”レベル:“01101”データ
(32)“E”レベル、“A”レベル:“01111”データ
(33)“E”レベル、“B”レベル:“11011”データ
(34)“E”レベル、“C”レベル:“11001”データ
(35)“E”レベル、“D”レベル:“10001”データ
(36)“E”レベル、“E”レベル:“10011”データ。
図144は、図143に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図144に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第2ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第4ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR、CR、及びERを用いた読み出し結果により確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR、CR、及びERを用いた読み出し結果により確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)。
第10実施形態の第5変型例に係る半導体メモリ10における、シーケンシャル読み出しを行わない場合の1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+1+3+3)/5=1.8回である。
図145は、第10実施形態の第5変形例における、WL分割無し(WL共有)の場合における読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。図145に示すように、第1、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、読み出し電圧BR及びDRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、3ページデータが確定し、半導体メモリ10からは24kBの読み出しデータが出力される。第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、読み出し電圧AR、CR、及びERを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。
第1、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しでは、読み出し電圧BRによる読み出しが終了すると、第1ページの読み出し結果が確定する。このため、半導体メモリ10は、レディビジー信号RBn(True)がビジー状態であったとしても、レディビジー信号RBn(Cache)がレディ状態になったことに基づいて、確定した第1ページの読み出しデータを先に出力しても良い。これにより、半導体メモリ10は、データ出力を早くすることが出来る。図145に示された一例において、半導体メモリ10は、8kBずつデータを出力している。このように、半導体メモリ10は、例えば8kBのデータ出力が完了し、続くデータを出力する前に、一時的にビジー状態に遷移しても良い。
(第10実施形態の第6変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(BR))、((BR)、(CR))、((AR、CR)、(AR、ER))、((BR、ER)、(AR、ER))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第10実施形態の第7変形例)
読み出し電圧:[((BR)、(BR))、((BR)、(DR))、((DR)、(CR))、((AR、DR)、(AR、ER))、((CR、ER)、(AR、ER))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、0、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第10実施形態の第8変形例)
読み出し電圧:[((BR)、(BR))、((BR)、(DR))、((DR)、(CR))、((AR、DR)、(AR、ER))、((CR、ER)、(BR、ER))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、0、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
以上で示された第10実施形態の第5~第7変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第10実施形態の第1変形例に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
(第10実施形態の第9変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((BR)、(BR))、((ER)、(BR、ER))、((AR、CR)、(AR、CR))、((DR)、(AR、CR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]]。
(第10実施形態の第10変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((BR)、(BR))、((BR、ER)、(ER))、((AR、CR)、(AR、CR))、((DR)、(AR、CR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]]。
(第10実施形態の第11変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((BR)、(BR))、((ER)、(BR、ER))、((AR、CR)、(AR、CR))、((DR)、(AR、CR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]]。
(第10実施形態の第12変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((BR)、(BR))、((BR、ER)、(ER))、((AR、CR)、(AR、CR))、((DR)、(AR、CR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]]。
(第10実施形態の第13変形例)
読み出し電圧:[((BR)、(BR))、((DR)、(DR))、((CR、ER)、(CR、ER))、((AR)、(AR、DR))、((BR)、(CR、ER))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、0]]。
(第10実施形態の第14変形例)
読み出し電圧:[((BR)、(BR))、((DR)、(DR))、((CR、ER)、(CR、ER))、((AR)、(AR、DR))、((CR、ER)、(BR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、0、1、0]]。
(第10実施形態の第15変形例)
読み出し電圧:[((BR)、(BR))、((DR)、(DR))、((CR、ER)、(CR、ER))、((AR)、(AR、DR))、((BR)、(CR、ER))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、0]]。
(第10実施形態の第16変形例)
読み出し電圧:[((BR)、(BR))、((DR)、(DR))、((CR、ER)、(CR、ER))、((AR)、(AR、DR))、((CR、ER)、(BR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、0、1、0]]。
以上で示された第10実施形態の第9~第16変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第10実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
(第10実施形態の第17変形例)
読み出し電圧:[((省略)、((BR)、(ER)))、(((BR)、(ER))、(省略))、((AR、CR)、(AR、CR))、((AR、CR)、(DR))、((DR)、(AR、DR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
以上で示された第10実施形態の第17変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第10実施形態の第3変形例に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
図95は、第10実施形態、及び第10実施形態の第1~第5変形例における読み出し回数がまとめられたテーブルである。図95に示すように、第10実施形態及び第10実施形態の第1~第5変形例のそれぞれにおける読み出し回数は、WL分割されている場合と、WL分割されていない場合との間で異なっている。また、第10実施形態及び第10実施形態の第1~第5変形例のそれぞれにおける読み出し回数は、ページサイズを2倍にしたシーケンシャル読み出しを組み合わせる場合(例えば8kB×1ページ+16kB×2ページ)と、ページサイズを2倍にしたシーケンシャル読み出しとページサイズを3倍にしたシーケンシャル読み出しとを組み合わせる場合(例えば16kB×1ページ+24kB×1ページ)とにおいても異なっている。第10実施形態に係る半導体メモリ10は、図95に示された各動作や第5~第17変形例の動作を、コマンドや半導体メモリ10内部のロムヒューズ等を用いることによって適宜使い分けることが出来る。
尚、以上の説明では、半導体メモリ10がデータを8kB単位で取り扱う場合について例示したが、これに限定されない。第10実施形態に係る半導体メモリ10は、例えばデータを16kB単位で取り扱っても良い。
図146は、第10実施形態に係る半導体メモリ10における読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。図146に示すように、第1ページ読み出しが実行された場合、1種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(1Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧BRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、1ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第1ページ読み出しにおける16kBの出力データには、8kBの第1ページデータと、8kBのダミーデータが含まれている。ダミーデータは、例えば“0”データ又は“1”データに固定される。これに限定されず、ダミーデータは任意のデータに設定され得る。
第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、2種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(2Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧AR及びDRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、3種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(3Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧BR、CR及びERを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。
以上のように、第10実施形態に係る半導体メモリ10では、取り扱われるデータサイズの単位と読み出すページとに応じて、出力データにダミーデータが含まれていても良い。このようなダミーデータは、書き込み動作においても同様に使用され得る。
図147は、第10実施形態に係る半導体メモリ10における書き込みシーケンスの一例を示すタイミングチャートである。図147に示すように、第1~第5ページの書き込み動作が実行される場合、例えば、まず8kBの第1ページデータと8kBのダミーデータとを含む16kBの書き込みデータが半導体メモリ10に送信される。このダミーデータは、例えば全て“1”データで構成される。これに限定されず、ダミーデータの送信は省略されても良い。
次に、8kBの第2ページデータと8kBの第3ページデータとを含む16kBの書き込みデータが半導体メモリ10に送信される。続けて、8kBの第4ページデータと8kBの第5ページデータとを含む16kBの書き込みデータが半導体メモリ10に送信される。第1~第5ページデータを受信すると、半導体メモリ10は、ビジー状態に遷移して、5ページデータの書き込み動作を実行する。図147には、書き込み動作を実行している期間“tProg”が示されている。
以上のように、第10実施形態に係る半導体メモリ10では、ページサイズの設計に応じて、16kBの入力データにダミーデータが含まれていても良い。尚、以上の説明では、第1~第5ページデータが順に半導体メモリ10に送信される場合について例示したが、送信される書き込みデータは任意の順番に送信され得る。また、以上の説明では、ダミーデータが読み出し動作及び書き込み動作において使用される場合について例示したが、他の実施形態における読み出し動作及び書き込み動作おいても同様にダミーデータが取り扱われても良い。
[11]第11実施形態
第11実施形態に係る半導体メモリ10は、プレーンPL1のメモリセルトランジスタMTとプレーンPL2のメモリセルトランジスタMTの組に、7ビットデータを記憶させる。以下に、第11実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第10実施形態と異なる点を説明する。
[11-1]データの割り付けについて
図96は、第11実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布、及び読み出し電圧の一例を示している。図96に示すように、第11実施形態におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布では、第1実施形態で図46を用いて説明した閾値分布に対して、“L”レベルよりも閾値電圧が高い4個の閾値分布が除去された、12個の閾値分布が形成され得る。
図97~図100は、第11実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図97~図100に示すように、第1実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTにおける12種類の閾値電圧と、プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTにおける12種類の閾値電圧とによって、144種類の組み合わせが形成され得る。そして、第11実施形態では、例えば以下に示すように、144種類の組み合わせに対してそれぞれ7ビットデータが割り当てられる。第11実施形態において同じ7ビットデータが割り当てられた組み合わせについては、いずれか一方の組み合わせが使用される。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“0000000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“0010010”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“0010100”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“0011101”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“0111101”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“0111001”データ
(7)“Z”レベル、“F”レベル:“0101011”データ
(8)“Z”レベル、“G”レベル:“0101111”データ
(9)“Z”レベル、“H”レベル:“1101111”データ
(10)“Z”レベル、“I”レベル:“1101110”データ
(11)“Z”レベル、“J”レベル:“1100110”データ
(12)“Z”レベル、“K”レベル:“1100111”データ
(13)“A”レベル、“Z”レベル:“0010000”データ
(14)“A”レベル、“A”レベル:“0000010”データ
(15)“A”レベル、“B”レベル:“0000100”データ
(16)“A”レベル、“C”レベル:“0001101”データ
(17)“A”レベル、“D”レベル:“0101101”データ
(18)“A”レベル、“E”レベル:“0101001”データ
(19)“A”レベル、“F”レベル:“0111011”データ
(20)“A”レベル、“G”レベル:“0111111”データ
(21)“A”レベル、“H”レベル:“1111111”データ
(22)“A”レベル、“I”レベル:“1111110”データ
(23)“A”レベル、“J”レベル:“1110110”データ
(24)“A”レベル、“K”レベル:“1110111”データ。
(25)“B”レベル、“Z”レベル:“0011100”データ
(26)“B”レベル、“A”レベル:“0001110”データ
(27)“B”レベル、“B”レベル:“0001000”データ
(28)“B”レベル、“C”レベル:“0000001”データ
(29)“B”レベル、“D”レベル:“0100001”データ
(30)“B”レベル、“E”レベル:“0100101”データ
(31)“B”レベル、“F”レベル:“0110111”データ
(32)“B”レベル、“G”レベル:“0110011”データ
(33)“B”レベル、“H”レベル:“1110011”データ
(34)“B”レベル、“I”レベル:“1110010”データ
(35)“B”レベル、“J”レベル:“1111010”データ
(36)“B”レベル、“K”レベル:“1111011”データ
(37)“C”レベル、“Z”レベル:“0011110”データ
(38)“C”レベル、“A”レベル:“0001100”データ
(39)“C”レベル、“B”レベル:“0001010”データ
(40)“C”レベル、“C”レベル:“0000011”データ
(41)“C”レベル、“D”レベル:“0100011”データ
(42)“C”レベル、“E”レベル:“0100111”データ
(43)“C”レベル、“F”レベル:“0110101”データ
(44)“C”レベル、“G”レベル:“0110001”データ
(45)“C”レベル、“H”レベル:“1110001”データ
(46)“C”レベル、“I”レベル:“1110000”データ
(47)“C”レベル、“J”レベル:“1111000”データ
(48)“C”レベル、“K”レベル:“1111001”データ。
(49)“D”レベル、“Z”レベル:“0011011”データ
(50)“D”レベル、“A”レベル:“0001001”データ
(51)“D”レベル、“B”レベル:“0001111”データ
(52)“D”レベル、“C”レベル:“0000110”データ
(53)“D”レベル、“D”レベル:“0100110”データ
(54)“D”レベル、“E”レベル:“0100010”データ
(55)“D”レベル、“F”レベル:“0110000”データ
(56)“D”レベル、“G”レベル:“0110100”データ
(57)“D”レベル、“H”レベル:“1110100”データ
(58)“D”レベル、“I”レベル:“1110101”データ
(59)“D”レベル、“J”レベル:“1111101”データ
(60)“D”レベル、“K”レベル:“1111100”データ
(61)“E”レベル、“Z”レベル:“0001011”データ
(62)“E”レベル、“A”レベル:“0011001”データ
(63)“E”レベル、“B”レベル:“0011111”データ
(64)“E”レベル、“C”レベル:“0010110”データ
(65)“E”レベル、“D”レベル:“0110110”データ
(66)“E”レベル、“E”レベル:“0110010”データ
(67)“E”レベル、“F”レベル:“0100000”データ
(68)“E”レベル、“G”レベル:“0100100”データ
(69)“E”レベル、“H”レベル:“1100100”データ
(70)“E”レベル、“I”レベル:“1100101”データ
(71)“E”レベル、“J”レベル:“1101101”データ
(72)“E”レベル、“K”レベル:“1101100”データ。
(73)“F”レベル、“Z”レベル:“0000111”データ
(74)“F”レベル、“A”レベル:“0010101”データ
(75)“F”レベル、“B”レベル:“0010011”データ
(76)“F”レベル、“C”レベル:“0011010”データ
(77)“F”レベル、“D”レベル:“0111010”データ
(78)“F”レベル、“E”レベル:“0111110”データ
(79)“F”レベル、“F”レベル:“0101100”データ
(80)“F”レベル、“G”レベル:“0101000”データ
(81)“F”レベル、“H”レベル:“1101000”データ
(82)“F”レベル、“I”レベル:“1101001”データ
(83)“F”レベル、“J”レベル:“1100001”データ
(84)“F”レベル、“K”レベル:“1100000”データ
(85)“G”レベル、“Z”レベル:“0000101”データ
(86)“G”レベル、“A”レベル:“0010111”データ
(87)“G”レベル、“B”レベル:“0010001”データ
(88)“G”レベル、“C”レベル:“0011000”データ
(89)“G”レベル、“D”レベル:“0111000”データ
(90)“G”レベル、“E”レベル:“0111100”データ
(91)“G”レベル、“F”レベル:“0101110”データ
(92)“G”レベル、“G”レベル:“0101010”データ
(93)“G”レベル、“H”レベル:“1101010”データ
(94)“G”レベル、“I”レベル:“1101011”データ
(95)“G”レベル、“J”レベル:“1100011”データ
(96)“G”レベル、“K”レベル:“1100010”データ。
(97)“H”レベル、“Z”レベル:“1000101”データ
(98)“H”レベル、“A”レベル:“1010111”データ
(99)“H”レベル、“B”レベル:“1010001”データ
(100)“H”レベル、“C”レベル:“1011000”データ
(101)“H”レベル、“D”レベル:“1011000”データ
(102)“H”レベル、“E”レベル:“1011100”データ
(103)“H”レベル、“F”レベル:“1001110”データ
(104)“H”レベル、“G”レベル:“1001010”データ
(105)“H”レベル、“H”レベル:“1001010”データ
(106)“H”レベル、“I”レベル:“1001011”データ
(107)“H”レベル、“J”レベル:“1000011”データ
(108)“H”レベル、“K”レベル:“1000010”データ
(109)“I”レベル、“Z”レベル:“1000100”データ
(110)“I”レベル、“A”レベル:“1010110”データ
(111)“I”レベル、“B”レベル:“1010000”データ
(112)“I”レベル、“C”レベル:“1011001”データ
(113)“I”レベル、“D”レベル:“1011001”データ
(114)“I”レベル、“E”レベル:“1011101”データ
(115)“I”レベル、“F”レベル:“1001111”データ
(116)“I”レベル、“G”レベル:“1001011”データ
(117)“I”レベル、“H”レベル:“1001011”データ
(118)“I”レベル、“I”レベル:“1001010”データ
(119)“I”レベル、“J”レベル:“1000010”データ
(120)“I”レベル、“K”レベル:“1000011”データ。
(121)“J”レベル、“Z”レベル:“1000110”データ
(122)“J”レベル、“A”レベル:“1010100”データ
(123)“J”レベル、“B”レベル:“1010010”データ
(124)“J”レベル、“C”レベル:“1011011”データ
(125)“J”レベル、“D”レベル:“1011011”データ
(126)“J”レベル、“E”レベル:“1011111”データ
(127)“J”レベル、“F”レベル:“1001101”データ
(128)“J”レベル、“G”レベル:“1001001”データ
(129)“J”レベル、“H”レベル:“1001001”データ
(130)“J”レベル、“I”レベル:“1001000”データ
(131)“J”レベル、“J”レベル:“1000000”データ
(132)“J”レベル、“K”レベル:“1000001”データ
(133)“K”レベル、“Z”レベル:“1000111”データ
(134)“K”レベル、“A”レベル:“1010101”データ
(135)“K”レベル、“B”レベル:“1010011”データ
(136)“K”レベル、“C”レベル:“1011010”データ
(137)“K”レベル、“D”レベル:“1011010”データ
(138)“K”レベル、“E”レベル:“1011110”データ
(139)“K”レベル、“F”レベル:“1001100”データ
(140)“K”レベル、“G”レベル:“1001000”データ
(141)“K”レベル、“H”レベル:“1001000”データ
(142)“K”レベル、“I”レベル:“1001001”データ
(143)“K”レベル、“J”レベル:“1000001”データ
(144)“K”レベル、“K”レベル:“1000000”データ。
図101は、図97~図100に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図101に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧HRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧HRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第2ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧HRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR及びFRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CR及びJRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR、DR及びFRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR、ER及びGRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第6ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR、GR及びJRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR、BR及びFRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第7ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DR、IR及びKRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CR、IR及びKRを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:”(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、0)
第3ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第6ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第7ページ読み出し:”(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)。
第11実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成と、書き込み動作の詳細は、例えば第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。尚、読み出し動作については、図101に示す読み出し電圧を各ページの読み出し動作において用いること以外、第1実施形態と同様のため説明を省略する。
[11-2]第11実施形態の効果
以上で説明した第11実施形態に係る半導体メモリ10に依れば、2つのメモリセルに7ビット分のデータを記憶させることが出来る。以下に、第11実施形態に係る半導体メモリ10の詳細な効果について説明する。
第1実施形態に係る半導体メモリ10では、8種類の閾値分布を形成することにより、2つのメモリセルトランジスタMTに6ビットデータを記憶させている。第1実施形態における1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+2+2+2+2)/6=1.67回である。
また、第8実施形態に係る半導体メモリ10では、16種類の閾値分布を形成することにより、2つのメモリセルトランジスタMTに8ビットデータを記憶させている。第8実施形態における1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+2+2+4+4+4+4)/8=2.75回である。
これに対して、第11実施形態に係る半導体メモリ10では、12種類の閾値分布を形成することにより、2つのメモリセルトランジスタMTに7ビットデータを記憶させている。第11実施形態における1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+2+2+3+3+3)/7=2.14回である。
このように、第11実施形態に係る半導体メモリ10における読み出し回数は、第1実施形態と第8実施形態の中間の読み出し回数になる。また、第11実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態よりも記憶容量が大きく、第8実施形態よりも読み出し回数が少ない特性を有する。このように、第11実施形態に係る半導体メモリ10は、上記実施形態と同様に読み出し動作を高速化することが出来、第1実施形態と第8実施形態の中間の特性を得ることが出来る。
[11-3]第11実施形態の変形例
第11実施形態では、図97~図100に示されたデータの割り付けが使用される場合を例に説明したが、その他のデータの割り付けが使用されても良い。
以下に、第11実施形態の第1~第15変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))、第5ページ読み出し((x)、(y))]、第6ページ読み出し((x)、(y))、第7ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第5ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第6ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第7ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第11実施形態の第1変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(ER、IR))、((省略)、(BR、GR、KR))、((BR、GR、KR)、(省略))、((FR、HR、JR)、(FR、HR、JR))、((AR、ER、IR)、(AR、DR、JR))、((CR、ER、IR)、(CR、FR、HR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、0、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
第11実施形態の第1変形例に係る半導体メモリ10において、WL分割無しである場合の1ページあたりの読み出し回数は、(1+3+3+3+3+5+5)/7=3.29回である。一方で、第11実施形態に係る半導体メモリ10において、WL分割無しである場合の1ページあたりの読み出し回数は、(1+2+3+4+5+6+5)/7=3.71回である。
このように、第11実施形態の第1変形例に係る半導体メモリ10の1ページあたりの読み出し回数は、第11実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
(第11実施形態の第2変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(FR、IR、KR))、((FR、IR、KR)、(DR))、((AR、CR、HR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、HR))、((BR、ER、GR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、JR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
第11実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10において、WL分割無し且つシーケンシャル読み出しを活用した場合の第1の読み出しシーケンス(例えば、第1ページ(8kB)、第2及び第3ページ(16kB)、第4及び第5ページ(16kB)、第6及び第7ページ(16kB))では、の1ページあたりの読み出し回数は、(1+4+3+4)/7=1.71回である。
また、第11実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10において、WL分割無し且つシーケンシャル読み出しを活用した場合の第2の読み出しシーケンス(例えば、第1、第2、及び第3ページ(24kB)、第4及び第5ページ(16kB)、第6及び第7ページ(16kB))では、の1ページあたりの読み出し回数は、(4+3+4)/7=1.57回である。
一方で、第11実施形態に係る半導体メモリ10において、WL分割無し且つシーケンシャル読み出しを活用した場合(例えば、第1ページ(8kB)、第2及び第3ページ(16kB)、第4及び第5ページ(16kB)、第6及び第7ページ(16kB))の1ページあたりの読み出し回数は、(1+3+5+6)/7=2.14回である。
このように、第11実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10の1ページあたりの読み出し回数は、第11実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
図140及び図141は、第11実施形態の第2変形例における、WL分割無し(WL共有)の場合における読み出し動作の一例を示すタイミングチャートである。図140は、ページサイズが8kB+16kB×3である場合の動作に対応し、図141は、ページサイズが24kB+16kB×2である場合の動作に対応している。
図140に示す一例では、第1ページ読み出しが実行された場合、1種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(1Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧DRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、1ページデータが確定し、半導体メモリ10からは8kBの読み出しデータが出力される。第2及び第3ページ、又は第6及び第7ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、4種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(4Level-Read)が実行される。具体的には、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しでは、読み出し電圧DR、FR、IR及びKRを用いた読み出し動作が実行され、第6及び第7ページのシーケンシャル読み出しでは、読み出し電圧BR、ER、GR及びJRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、3種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(3Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧AR、CR及びHRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。
図141に示す一例では、第1、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、4種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(4Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧DR、FR、IR及びKRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、4ページデータが確定し、半導体メモリ10からは24kBの読み出しデータが出力される。第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、3種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(3Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧AR、CR及びHRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第6及び第7ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、4種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(4Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧BR、ER、GR及びJRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。
図141に示された一例において、半導体メモリ10は、8kBずつデータを出力している。半導体メモリ10は、8kBのデータ出力が完了し、続くデータを出力する前に、一時的にビジー状態に遷移しても良い。また、第1、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しでは、読み出し電圧DRによる読み出しが終了すると、第1ページの読み出し結果が確定する。このため、半導体メモリ10は、レディビジー信号RBn(True)がビジー状態であったとしても、レディビジー信号RBn(Cache)がレディ状態になったことに基づいて、確定した第1ページの読み出しデータを先に出力しても良い。これにより、半導体メモリ10は、データ出力を早くすることが出来る。
(第11実施形態の第3変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(FR、HR、JR))、((FR、HR、JR)、(DR))、((BR、GR、KR)、(省略))、((省略)、(BR、GR、KR))、((AR、CR、ER、HR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、ER、HR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、0、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第4変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(FR、HR、JR))、((FR、HR、JR)、(DR))、((BR、GR、KR)、(省略))、((省略)、(BR、GR、KR))、((AR、CR、ER、HR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、ER、HR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第5変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(BR、ER、GR))、((BR、ER、GR)、(HR))、((DR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR))、((AR、CR、FR、JR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、FR、JR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第6変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(BR、ER、GR))、((BR、ER、GR)、(HR))、((DR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR))、((AR、CR、FR、JR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、FR、JR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第7変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(FR、HR、JR))、((FR、HR、JR)、(DR))、((BR、ER、IR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR))、((AR、CR、GR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、GR、KR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、0、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第8変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(FR、HR、JR))、((FR、HR、JR)、(DR))、((BR、ER、IR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR))、((AR、CR、GR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、GR、KR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第9変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(BR、DR、FR))、((BR、DR、FR)、(HR))、((CR、GR、JR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、JR))、((AR、ER、IR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、ER、IR、KR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第10変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(BR、DR、FR))、((BR、DR、FR)、(HR))、((CR、GR、JR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、JR))、((AR、ER、IR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、ER、IR、KR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第11変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(FR、IR、KR))、((FR、IR、KR)、(DR))、((AR、CR、HR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、HR))、((BR、ER、GR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、JR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、0、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第12変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(ER、GR、JR))、((ER、GR、JR)、(DR))、((AR、CR、HR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、HR))、((BR、FR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、KR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、0、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第13変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(ER、GR、JR))、((ER、GR、JR)、(DR))、((AR、CR、HR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、HR))、((BR、FR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、KR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第14変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(BR、DR、FR))、((BR、DR、FR)、(HR))、((AR、ER、JR)、(省略))、((省略)、(AR、ER、JR))、((CR、GR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第15変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(BR、DR、FR))、((BR、DR、FR)、(HR))、((AR、ER、JR)、(省略))、((省略)、(AR、ER、JR))、((CR、GR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第16変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(GR、KR))、((GR、KR)、(DR))、((AR、CR、ER、IR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、ER、IR))、((BR、FR、HR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、HR、JR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第17変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(GR、KR))、((GR、KR)、(DR))、((AR、CR、ER、IR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、ER、IR))、((BR、FR、HR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、HR、JR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、0、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第18変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(GR、KR))、((GR、KR)、(DR))、((AR、CR、ER、IR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、ER、IR))、((BR、FR、HR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、HR、JR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、0、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第19変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(ER、IR))、((ER、IR)、(DR))、((AR、CR、GR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、GR、KR))、((BR、FR、HR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、HR、JR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第20変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(ER、IR))、((ER、IR)、(DR))、((AR、CR、GR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、GR、KR))、((BR、FR、HR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、HR、JR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、0、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第21変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(DR))、((DR)、(ER、IR))、((ER、IR)、(DR))、((AR、CR、GR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、CR、GR、KR))、((BR、FR、HR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、HR、JR))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、0、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第22変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(AR、ER))、((AR、ER)、(HR))、((BR、DR、FR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR))、((CR、GR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第23変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(AR、ER))、((AR、ER)、(HR))、((BR、DR、FR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR))、((CR、GR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第24変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(AR、ER))、((AR、ER)、(HR))、((BR、DR、FR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR))、((CR、GR、IR、KR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第25変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(CR、GR))、((CR、GR)、(HR))、((AR、ER、IR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、ER、IR、KR))、((BR、DR、FR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第26変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(CR、GR))、((CR、GR)、(HR))、((AR、ER、IR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、ER、IR、KR))、((BR、DR、FR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第11実施形態の第27変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(CR、GR))、((CR、GR)、(HR))、((AR、ER、IR、KR)、(省略))、((省略)、(AR、ER、IR、KR))、((BR、DR、FR、JR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
以上で示された第11実施形態の第3~第27変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第11実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
[12]第12実施形態
第12実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態と異なるデータの割り付けを使用することによって、2つのメモリセルトランジスタMTを用いて4ビットデータを記憶する。以下に、第12実施形態に係る半導体メモリ10について、第1実施形態と異なる点を説明する。
[12-1]データの割り付けについて
図102は、第12実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図102に示すように、第12実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTにおける4種類の閾値電圧と、プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTにおける4種類の閾値電圧とによって、16種類の組み合わせが形成され得る。そして、第12実施形態では、例えば以下に示すように、16種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる4ビットデータが割り当てられる。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット/第4ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“1100”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“1110”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“1010”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“1011”データ
(5)“A”レベル、“Z”レベル:“0100”データ
(6)“A”レベル、“A”レベル:“0110”データ
(7)“A”レベル、“B”レベル:“0010”データ
(8)“A”レベル、“C”レベル:“0011”データ
(9)“B”レベル、“Z”レベル:“0111”データ
(10)“B”レベル、“A”レベル:“0101”データ
(11)“B”レベル、“B”レベル:“0001”データ
(12)“B”レベル、“C”レベル:“0000”データ
(13)“C”レベル、“Z”レベル:“1111”データ
(14)“C”レベル、“A”レベル:“1101”データ
(15)“C”レベル、“B”レベル:“1001”データ
(16)“C”レベル、“C”レベル:“1000”データ。
図103は、図102に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図103に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し結果により確定される。
第2ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果により確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧ARを用いた読み出し結果とがそれぞれ実行される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧CRを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、1)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、0)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)。
第12実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成と、書き込み動作の詳細は、例えば第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。尚、読み出し動作については、図103に示す読み出し電圧を各ページの読み出し動作において用いること以外、第1実施形態と同様のため説明を省略する。
[12-2]第12実施形態の効果
以上のように、第12実施形態に係る半導体メモリ10は、2つのメモリセルトランジスタMTの組で4ビットデータを記憶する。そして、第12実施形態に係る半導体メモリ10において、1ページあたりの読み出し回数は、(2+1+1+1)/4=1.25回である。
このように、第12実施形態に係る半導体メモリ10は、メモリセルに複数ビットデータを記憶させる場合において、ページ単位の読み出し動作における読み出し回数を抑制することが出来る。従って、第12実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態と同様に、読み出し動作を高速化することが出来る。
[12-3]第12実施形態の変形例
第12実施形態では、図102に示されたデータの割り付けが使用される場合を例に説明したが、その他のデータの割り付けが使用されても良い。
以下に、第12実施形態の第1~第5変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第12実施形態の第1変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(AR))、((省略)、(BR))、((BR)、(AR))、((BR)、(CR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第12実施形態の第2変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(BR))、((省略)、(BR))、((BR)、(AR))、((BR)、(CR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第12実施形態の第3変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(CR))、((省略)、(BR))、((BR)、(AR))、((BR)、(CR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第12実施形態の第4変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(AR、BR))、((省略)、(BR))、((BR)、(AR))、((BR)、(CR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第12実施形態の第5変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(AR、CR))、((省略)、(BR))、((BR)、(AR))、((BR)、(CR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第12実施形態の第6変形例)
読み出し電圧:[((AR、CR)、(BR、CR))、((省略)、(BR))、((BR)、(AR))、((BR)、(CR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
以上で示された第12実施形態の第1~第5変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第12実施形態に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
[13]第13実施形態
第13実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態と異なるデータの割り付けを使用することによって、2つのメモリセルトランジスタMTを用いて6ビットデータを記憶する。以下に、第13実施形態に係る半導体メモリ10について、第1実施形態と異なる点を説明する。
[13-1]データの割り付けについて
図104及び図105は、第13実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図104及び図105に示すように、第13実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTにおける8種類の閾値電圧と、プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTにおける8種類の閾値電圧とによって、64種類の組み合わせが形成され得る。そして、第13実施形態では、例えば以下に示すように、64種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる6ビットデータが割り当てられる。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット/第4ビット/第5ビット/第6ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“111000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“111010”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“111111”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“111101”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“101101”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“101100”データ
(7)“Z”レベル、“F”レベル:“101010”データ
(8)“Z”レベル、“G”レベル:“101011”データ
(9)“A”レベル、“Z”レベル:“111011”データ
(10)“A”レベル、“A”レベル:“111001”データ
(11)“A”レベル、“B”レベル:“111100”データ
(12)“A”レベル、“C”レベル:“111110”データ
(13)“A”レベル、“D”レベル:“101110”データ
(14)“A”レベル、“E”レベル:“101111”データ
(15)“A”レベル、“F”レベル:“101001”データ
(16)“A”レベル、“G”レベル:“101000”データ。
(17)“B”レベル、“Z”レベル:“110011”データ
(18)“B”レベル、“A”レベル:“110001”データ
(19)“B”レベル、“B”レベル:“110100”データ
(20)“B”レベル、“C”レベル:“110110”データ
(21)“B”レベル、“D”レベル:“100110”データ
(22)“B”レベル、“E”レベル:“100111”データ
(23)“B”レベル、“F”レベル:“100001”データ
(24)“B”レベル、“G”レベル:“100000”データ
(25)“C”レベル、“Z”レベル:“110000”データ
(26)“C”レベル、“A”レベル:“110010”データ
(27)“C”レベル、“B”レベル:“110111”データ
(28)“C”レベル、“C”レベル:“110101”データ
(29)“C”レベル、“D”レベル:“100101”データ
(30)“C”レベル、“E”レベル:“100100”データ
(31)“C”レベル、“F”レベル:“100010”データ
(32)“C”レベル、“G”レベル:“100011”データ。
(33)“D”レベル、“Z”レベル:“010000”データ
(34)“D”レベル、“A”レベル:“010010”データ
(35)“D”レベル、“B”レベル:“010111”データ
(36)“D”レベル、“C”レベル:“010101”データ
(37)“D”レベル、“D”レベル:“000101”データ
(38)“D”レベル、“E”レベル:“000100”データ
(39)“D”レベル、“F”レベル:“000010”データ
(40)“D”レベル、“G”レベル:“000011”データ
(41)“E”レベル、“Z”レベル:“010011”データ
(42)“E”レベル、“A”レベル:“010001”データ
(43)“E”レベル、“B”レベル:“010100”データ
(44)“E”レベル、“C”レベル:“010110”データ
(45)“E”レベル、“D”レベル:“000110”データ
(46)“E”レベル、“E”レベル:“000111”データ
(47)“E”レベル、“F”レベル:“000001”データ
(48)“E”レベル、“G”レベル:“000000”データ。
(49)“F”レベル、“Z”レベル:“011011”データ
(50)“F”レベル、“A”レベル:“011001”データ
(51)“F”レベル、“B”レベル:“011100”データ
(52)“F”レベル、“C”レベル:“011110”データ
(53)“F”レベル、“D”レベル:“001110”データ
(54)“F”レベル、“E”レベル:“001111”データ
(55)“F”レベル、“F”レベル:“001001”データ
(56)“F”レベル、“G”レベル:“001000”データ
(57)“G”レベル、“Z”レベル:“011111”データ
(58)“G”レベル、“A”レベル:“011101”データ
(59)“G”レベル、“B”レベル:“011000”データ
(60)“G”レベル、“C”レベル:“011010”データ
(61)“G”レベル、“D”レベル:“001010”データ
(62)“G”レベル、“E”レベル:“001011”データ
(63)“G”レベル、“F”レベル:“001101”データ
(64)“G”レベル、“G”レベル:“001100”データ。
図106は、図104及び図105に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図106に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果により確定される。
第2ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧DRを用いた読み出し結果により確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果により確定される。
第4ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧GRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR及びFRを用いた読み出し結果により確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR、CR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR、CR及びFRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第6ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR、CR及びERを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR、ER及びGRを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第6ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第13実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成と、書き込み動作の詳細は、例えば第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。尚、読み出し動作については、図106に示す読み出し電圧を各ページの読み出し動作において用いること以外、第1実施形態と同様のため説明を省略する。
[13-2]第13実施形態の効果
以上のように、第13実施形態に係る半導体メモリ10は、2つのメモリセルトランジスタMTの組で6ビットデータを記憶する。そして、第13実施形態に係る半導体メモリ10において、1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+2+2+3+3)/6=2回である。
このように、第13実施形態に係る半導体メモリ10は、メモリセルに複数ビットデータを記憶させる場合において、ページ単位の読み出し動作における読み出し回数を抑制することが出来る。従って、第13実施形態に係る半導体メモリ10は、第1実施形態と同様に、読み出し動作を高速化することが出来る。
[13-3]第13実施形態の変形例
第13実施形態では、図104及び図105に示されたデータの割り付けが使用される場合を例に説明したが、その他のデータの割り付けが使用されても良い。
以下に、第13実施形態の第1~第5変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))、第5ページ読み出し((x)、(y))、第6ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第5ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第6ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第13実施形態の第1変形例)
読み出し電圧:[((AR)、(BR、FR))、((BR、FR)、(AR))、((DR)、(AR))、((AR)、(DR))、((CR、ER、GR)、(AR、DR、GR))、((CR、ER、GR)、(CR、ER、FR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、1、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第13実施形態の第2変形例)
読み出し電圧:[((AR)、(BR、FR))、((BR、FR)、(AR))、((AR)、(DR))、((DR)、(AR))、((AR、BR、ER)、(CR、ER、GR))、((CR、FR、GR)、(CR、ER、GR))];データの定義:[[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第13実施形態の第3変形例)
読み出し電圧:[((BR、FR)、(AR))、((CR、ER)、(DR))、((DR)、(BR))、((DR)、(FR))、((AR、BR、GR)、(CR、ER、FR))、((AR、FR、GR)、(AR、DR、GR))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第13実施形態の第4変形例)
読み出し電圧:[((BR)、(CR、GR))、((FR)、(BR、FR))、((DR)、(AR))、((FR)、(DR))、((AR、CR、DR)、(AR、BR、ER))、((BR、ER、GR)、(AR、BR、ER))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
(第13実施形態の第5変形例)
読み出し電圧:[((DR)、(CR、ER))、((BR、FR)、(AR))、((DR)、(BR))、((DR)、(FR))、((AR、CR、DR)、(AR、DR、GR))、((ER、FR、GR)、(AR、DR、GR))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]]。
以上で示された第13実施形態の第1~第5変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第13実施形態に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
[14]第14実施形態
第14実施形態に係る半導体メモリ10は、同じプレーンPL内の2つのメモリセルトランジスタMTを用いて3ビットデータを記憶する。以下に、第13実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第13実施形態と異なる点を説明する。
[14-1]構成
[14-1-1]半導体メモリ10の構成について
図107は、第14実施形態に係る半導体メモリ10の構成の一例を示すブロック図であり、メモリセルアレイ11及びセンスアンプモジュール17の一部を抽出して示している。図107に示すように、第14実施形態に係る半導体メモリ10では、センスアンプモジュール17と入出力回路19との間がバスを介して接続され、例えば論理回路18が省略されている。
第14実施形態におけるセンスアンプモジュール17では、2つのセンスアンプユニットSAUが1組のセンスアンプセットSASとして使用される。具体的には、センスアンプユニットSAU0及びSAU1の組が、センスアンプセットSAS0として使用され、センスアンプユニットSAU(m-1)及びSAUmの組が、センスアンプセットSAS(m/2)として使用される。つまり、センスアンプセットSASの個数は、例えばビット線の本数の半分である。センスアンプセットSASに含まれた2つのセンスアンプユニットSAUは、互いにデータ通信が可能なように接続されている。
第14実施形態に係る半導体メモリ10は、センスアンプセットSASに含まれた二つのセンスアンプユニットSAUに対応する2つのメモリセルトランジスタMTの組によって、3ビットデータを記憶する。つまり、第14実施形態に係る半導体メモリ10は、ワード線WLi(iは変数)を共有する2つのメモリセルトランジスタMTによって、複数ビットのデータが記憶する。
以下では、センスアンプセットSASに含まれた2つのセンスアンプユニットSAUのうち一方のセンスアンプユニットSAUに接続されたメモリセルトランジスタMTのことを、メモリセルトランジスタMTaと呼び、他方のセンスアンプユニットSAUに接続されたメモリセルトランジスタMTのことを、メモリセルトランジスタMTbと呼ぶ。尚、図107ではセンスアンプユニットSAU0及びSAU1が隣接し、センスアンプユニットSAU(m-1)及びSAUmが隣接している場合について例示しているが、これに限定されない。組み合わされる2つのセンスアンプユニットSAUは、近くに配置され、且つセンスアンプユニットSAU間が通信可能なように構成されていれば良い。
尚、半導体メモリ10は、図107のようにセンスアンプユニットSAU及び入出力回路19を備える場合においても、図83のようにセンスアンプユニットSAUと入出力回路19との間にバスBUS0及びBUS1と論理回路18とが設けられても良い。この場合に、半導体メモリ10における一部の演算は、論理回路18によって行われても良い。
[14-1-2]メモリセルトランジスタMTの閾値分布について
図108は、第14実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布、読み出し電圧、及びベリファイ電圧の一例をそれぞれ示している。図108に示す閾値分布の縦軸はメモリセルトランジスタMTの個数に対応し、横軸はメモリセルトランジスタMTの閾値電圧Vthに対応している。
第1実施形態において、例えば1つのセルユニットCUに含まれた複数のメモリセルトランジスタMTは、図108に示すような3種類の閾値分布を形成する。この3個の閾値分布(書き込みレベル)は、例えば閾値電圧の低い方から順に、“Z”レベル、“A”レベル、及び“B”レベルと称される。“Z”レベル、”A”レベル、及び”B”レベルに対する読み出し電圧及びベリファイ電圧の設定は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
[14-1-3]データの割り付けについて
図109は、第14実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図109に示すように、第14実施形態に係る半導体メモリ10では、メモリセルトランジスタMTaにおける3種類の閾値電圧と、メモリセルトランジスタMTbにおける3種類の閾値電圧とによって、9種類の組み合わせが形成され得る。そして、第14実施形態では、例えば以下に示すように、9種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる3ビットデータが割り当てられる。
(例)“メモリセルトランジスタMTaの閾値電圧”、“メモリセルトランジスタMTbの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“111”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“101”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“100”データ
(4)“A”レベル、“Z”レベル:“111”データ
(5)“A”レベル、“A”レベル:“001”データ
(6)“A”レベル、“B”レベル:“000”データ
(7)“B”レベル、“Z”レベル:“110”データ
(8)“B”レベル、“A”レベル:“010”データ
(9)“B”レベル、“B”レベル:“011”データ。
以上のように、第14実施形態では、9種類の組み合わせに8種類の3ビットデータが割り当てられ、(1)の組み合わせと、(4)の組み合わせとに同じ3ビットデータが割り当てられている。第14実施形態において、同じ3ビットデータが割り当てられた組み合わせは、いずれか一方の組み合わせが使用される。
図110は、図109に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。
図110に示すように、第1ページデータは、メモリセルトランジスタMTaにおける読み出し電圧ARを用いた読み出し結果と、メモリセルトランジスタMTbにおける読み出し電圧ARを用いた読み出し結果とにより確定される。
第2ページデータは、メモリセルトランジスタMTaにおける読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、メモリセルトランジスタMTbにおける読み出し電圧ARを用いた読み出し結果とにより確定される。
第3ページデータは、メモリセルトランジスタMTaにおける読み出し電圧BRを用いた読み出し結果と、メモリセルトランジスタMTbにおける読み出し電圧BRを用いた読み出し結果とにより確定される。
そして、第1実施形態に係る半導体メモリ10において、メモリセルトランジスタMTa及びMTbのそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(メモリセルトランジスタMTaの読み出し結果、メモリセルトランジスタMTbの読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、1)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第3ページ読み出し:(0、0、1)、(1、0、0)、(0、1、0)、(1、1、1)
第14実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成は、例えば第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。
[14-2]読み出し動作について
以下に、第14実施形態に係る半導体メモリ10における3ページデータの読み出し動作について説明する。図111は、第14実施形態に係る半導体メモリ10における3ページデータの読み出し動作のコマンドシーケンスと選択ワード線WLselに印加される電圧との一例を示している。
図111に示すように、まずメモリコントローラ20は、例えばコマンド“00h”、アドレス情報ADD、及びコマンド“30h”を順に半導体メモリ10に送信する。半導体メモリ10は、コマンド“30h”を受信するとレディ状態からビジー状態に遷移して、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しを開始する。尚、図111に示されたコマンドシーケンスにおいて、コマンド“00h”の前に、3ページデータの読み出し動作を示すコマンドが追加されても良い。
3ページデータの読み出し動作においてシーケンサ14は、選択ワード線WLselに読み出し電圧AR及びBRを順に印加し、各読み出し電圧を印加している間に制御信号STBをアサートする。例えば、読み出し電圧ARによる読み出し結果は、ラッチ回路ADLに保持され、読み出し電圧BRによる読み出し結果は、ラッチ回路BDLに保持される。
読み出し電圧AR及びBRによる読み出し結果をセンスアンプユニットSAU内のラッチ回路に保持すると、シーケンサ14は、センスアンプセットSAS毎に、論理回路18のような演算処理を実行する。具体的には、シーケンサ14は、例えばセンスアンプユニットSAU0に保持されたメモリセルトランジスタMTaの読み出し結果と、センスアンプユニットSAU1に保持されたメモリセルトランジスタMTbの読み出し結果と、図110に示されたデータ定義とに基づいて、センスアンプセットSAS0における第1ビットの読み出し結果を確定させる。他のセンスアンプセットSASについても同様である。
その後、シーケンサ14は、第1ページの読み出し結果をラッチ回路XDLに転送させ、半導体メモリ10をビジー状態からレディ状態に遷移させる。それから、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、例えばリードイネーブル信号REnをトグルすることによって、半導体メモリ10から第1ページデータを出力させる。
第1ページデータの転送が終了すると、メモリコントローラ20は、第2ページデータのラッチ回路XDLへの転送を半導体メモリ10に指示する。このとき、半導体メモリ10は、一時的にビジー状態に遷移して、第1ページデータと同様に、各センスアンプセットSAS内で演算処理を行うことによって第2ページデータを確定させる。そして、シーケンサ14は、確定した第2ページデータをラッチ回路XDLに転送させる。その後、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、半導体メモリ10から第2ページデータを出力させる。
第2ページデータの転送が終了すると、メモリコントローラ20は、第3ページデータのラッチ回路XDLへの転送を半導体メモリ10に指示する。このとき、半導体メモリ10は、一時的にビジー状態に遷移して、第1ページデータと同様に、各センスアンプセットSAS内で演算処理を行うことによって第3ページデータを確定させる。そして、シーケンサ14は、確定した第3ページデータをラッチ回路XDLに転送させる。その後、メモリコントローラ20は、半導体メモリ10がレディ状態に遷移したことを検知すると、半導体メモリ10から第3ページデータを出力させる。
尚、半導体メモリ10がメモリコントローラ20に出力するページの順番は、任意の順番に設定され得る。例えば、3ページデータの読み出し動作において半導体メモリ10は、第2ページデータを出力した後に第1ページデータを出力しても良い。書き込み動作の詳細は、例えば第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様の方法が使用されるため、説明を省略する。
また、図111に示された一例では、読み出し電圧ARによる読み出しの後に第1ページデータが確定するため、読み出し電圧BRによる読み出し中に第1ページデータが外部に出力されても良い。さらに、第14実施形態では、2種類の読み出し電圧AR及びBRを用いてメモリセルトランジスタMTからデータを読み出し、第1~第3ページデータを外部に出力した場合について例示したが、半導体メモリ10はページ単位の読み出しを実行することも可能である。具体的には、例えば第1ページ読み出しでは、読み出し電圧ARを用いた読み出し動作によって、第1ページデータが外部に出力される。第2ページ読み出しでは、読み出し電圧AR及びBRを用いた読み出し動作によって、第2ページデータが外部に出力される。第3ページ読み出しでは、読み出し電圧BRを用いた読み出し動作によって、第3ページデータが外部に出力される。
[14-3]第14実施形態の効果
以上のように、第14実施形態に係る半導体メモリ10は、同じプレーンPL内の2つのメモリセルトランジスタMTを組み合わせによって3ビットデータを記憶する。つまり、第14実施形態に係る半導体メモリ10では、共通のワード線WLに接続された2つのメモリセルトランジスタMTを用いて複数ビットデータを記憶している。
上述した第1~第13実施形態では、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTとプレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTとの組み合わせによって複数ビットデータを記憶する場合について例示した。一方で、第14実施形態に係る半導体メモリ10のように、WL共有する2つのメモリセルトランジスタMTの組み合わせでも同様に、複数ビットデータを記憶させることが出来る。このような場合においても、第14実施形態に係る半導体メモリ10は、メモリセルに複数ビットデータを記憶させる場合における読み出し動作を高速化することが出来る。
尚、第14実施形態に係る半導体メモリ10では、図107に示されたように、各センスアンプユニットSAUが入出力回路19と接続される場合について例示したが、これに限定されない。図112は、第14実施形態の変形例に係る半導体メモリ10の構成の一例を示すブロック図である。図112に示すように、センスアンプセットSASに含まれた2つのセンスアンプユニットSAUのうち、いずれか一方のセンスアンプユニットSAUが入出力回路19と接続されていれば良い。この場合、読み出し動作におけるデータ転送には、入出力回路19と接続されているセンスアンプユニットSAUのラッチ回路XDLが使用される。
図112に示されたセンスアンプセットSASのより詳細な構成について、図148を用いて説明する。図148には、センスアンプモジュール17内の複数のセンスアンプセットSASのうち1つのセンスアンプセットSAS0が抽出されて示されている。
図148に示すように、センスアンプセットSAS0において、センスアンプユニットSAU0はバスLBUS1に共通接続されたセンスアンプ部SA、ラッチ回路SDL1、ADL1、及びXDL1を含み、センスアンプユニットSAU1はバスLBUS2に共通接続されたセンスアンプ部SA、ラッチ回路SDL2、ADL2、及びXDL2を含んでいる。尚、センスアンプユニットSAU0及びSAU1のそれぞれは、その他のラッチ回路等を含んでいても良い。バスLBUS1とバスLBUS2との間は、スイッチSWを介して接続されている。スイッチSWは、シーケンサ14によってオンオフが制御される。本例では、センスアンプセットSAS0において、ラッチ回路XDL1が入出力回路19に接続されている。その他のセンスアンプセットSASの構成は、センスアンプセットSAS0と同様のため、説明を省略する。
尚、図112ではセンスアンプユニットSAU0及びSAU1が隣接し、センスアンプユニットSAU(m-1)及びSAUmが隣接している場合について例示しているが、これに限定されない。組み合わされる2つのセンスアンプユニットSAUは、近くに配置され、且つセンスアンプユニットSAU間が通信可能なように構成されていれば良い。また、半導体メモリ10は、図112のようにセンスアンプユニットSAU及び入出力回路19を備える場合においても、図83のようにセンスアンプユニットSAUと入出力回路19との間にバスBUSと論理回路18とが設けられても良い。この場合に、半導体メモリ10における一部の演算は、論理回路18によって行われても良い。
さらに、第14実施形態では、図107及び図112のように各センスアンプユニットSAUが入出力回路19と接続される場合について例示したが、これに限定されない。例えば、第14実施形態に係る半導体メモリ10は、第10実施形態で図83を用いて説明したように、共通のワード線WLに接続された2つのメモリセルトランジスタMTを用いて複数データを記憶し、且つ論理回路18を使用する構成であっても良い。この場合、読み出し動作において半導体メモリ10は、論理回路18による演算処理を介して、外部にデータを出力する。
[15]第15実施形態
第15実施形態に係る半導体メモリ10の構成は、例えば第1実施形態に係る半導体メモリ10の構成と同様である。第15実施形態に係る半導体メモリ10は、第6実施形態で説明したような2段階の書き込み動作を用いて、2つのメモリセルトランジスタMTの組に7ビットデータを記憶させる。以下に、第15実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第14実施形態と異なる点を説明する。
[15-1]メモリセルトランジスタMTの閾値分布について
第15実施形態に係る半導体メモリ10は、2つのメモリセルトランジスタMTのそれぞれに12個の閾値分布を形成し、当該2つのメモリセルトランジスタMTの組に7ビットデータを記憶させる。半導体メモリ10は、12個の閾値分布を形成する前に、4ページデータの書き込み動作(第1書き込み)を実行して4個の閾値分布を形成する。その後、第15実施形態に係る半導体メモリ10は、第1書き込みが実行されたメモリセルトランジスタMTに対してさらに3ページデータの書き込み動作(第2書き込み)を実行して12個の閾値分布を形成する。
図113は、第15実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布の一例を示している。図113(a)は、書き込み前(消去状態)のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示し、図113(b)は、第1書き込み後のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示し、図113(c)は、第2書き込み後のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示している。
第15実施形態に係る半導体メモリ10は、第1書き込みによって、図113(a)に示された“Z”レベルの閾値分布から、図113(b)に示された“Z”レベル、“A”レベル、“B”レベル、及び“C”レベルの閾値分布を形成する。
その後、第15実施形態に係る半導体メモリ10は、第2書き込みによって、図113(b)に示された“Z”レベルの閾値分布から、図113(c)に示された“Z”レベル、“S1”レベル、及び“S2”レベルの閾値分布を形成する。図113(b)に示された“A”レベルの閾値分布から、図113(c)に示された“S3”レベル、“S4”レベル、及び“S5”レベルの閾値分布を形成する。図113(b)に示された“B”レベルの閾値分布から、図113(c)に示された“S6”レベル、“S7”レベル、及び“S8”レベルの閾値分布を形成する。図113(b)に示された“C”レベルの閾値分布から、図113(c)に示された“S9”レベル、“S10”レベル、及び“S11”レベルの閾値分布を形成する。
メモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、低い方から順に、“Z”レベル、“S1”レベル、“S2”レベル、“S3”レベル、“S4”レベル、“S5”レベル、“S6”レベル、“S7”レベル、“S8”レベル、“S9”レベル、“S10”レベル、“S11”レベルである。“S1”~“S11”レベルに対応して、それぞれ読み出し電圧S1R~S11Rが設定される。同様に、“S1”~“S11”レベルに対応して、それぞれベリファイ電圧S1V~S11Vが設定される。
以上のように、第15実施形態に係る半導体メモリ10では、第1書き込みで形成された4個の閾値分布のそれぞれから3種類の閾値分布が形成される。以下では、この3種類の閾値分布に対応する書き込みを、低い方から順に、それぞれ下位書き込み(図113、“L”)、中位書き込み(図113、“M”)、上位書き込み(図113、“H”)と呼ぶ。
具体的には、例えば第1書き込みの“Z”レベルに対して、下位書き込みが実行された場合に“Z”レベルの閾値分布が形成され、中位書き込みが実行された場合に“S1”レベルの閾値分布が形成され、上位書き込みが実行された場合に“S2”レベルの閾値分布が形成される。第1書き込みのその他の閾値レベルについても同様である。
[15-2]動作
[15-2-1]書き込み動作
第15実施形態に係る半導体メモリ10における第1書き込みでは、第1~第4ページデータが半導体メモリ10に入力され、4ページデータの書き込み動作が実行される。例えば、第1書き込みで入力される4ページの書き込みデータのうち、第1及び第3ページデータはプレーンPL1に転送され、第2及び第4ページデータはプレーンPL2に転送される。そして、半導体メモリ10は、プレーンPL1において第1及び第3ページデータの書き込み動作を実行し、プレーンPL2において第2及び第4ページデータの書き込み動作を実行する。
図114及び図115は、それぞれプレーンPL1及びPL2における第1書き込みで使用されるデータの割り付けの一例を示している。
図114に示すように、第1書き込みにおいて、プレーンPL1では、“11(第1ビット/第3ビット)”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTは、“Z”レベルに書き込まれる。“01”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTは、“A”レベルに書き込まれる。“00”データが転送されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTは、“B”レベルに書き込まれる。“10”データが転送されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTは、“C”レベルに書き込まれる。
図115に示すように、第1書き込みにおいて、プレーンPL2では、“11(第2ビット/第4ビット)”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTは、“Z”レベルに書き込まれる。“01”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTは、“A”レベルに書き込まれる。“00”データが転送されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTは、“B”レベルに書き込まれる。“10”データが転送されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTは、“C”レベルに書き込まれる。
第15実施形態に係る半導体メモリ10における第2書き込みでは、第5~第7ページデータが半導体メモリ10に入力され、3ページデータの書き込み動作を実行する。第2書き込みで入力される3ページデータは、プレーンPL1及びPL2の両方に転送される。そして、半導体メモリ10は、第2書き込みを実行すると、まずプレーンPL1及びPL2において第1書き込みで書き込まれたデータの読み出し(IDL)を実行する。
IDLが実行されると、プレーンPL1及びPL2では、読み出し電圧AR、BR、及びCRを用いた読み出し動作が実行される。すると、プレーンPL1及びPL2の各センスアンプユニットSAUでは、対応するメモリセルトランジスタMTが“Z”レベル、“A”レベル、“B”レベル、“C”レベルのうちどの閾値レベルに対応するのかを示すデータが格納される。それから、半導体メモリ10は、IDLの読み出し結果と、第5~第7ページデータとに基づいた書き込み動作を実行する。
図116は、第2書き込みで使用されるデータの割り付けの一例を示している。尚、以下の説明において、下位、中位、上位書き込みが実行されたメモリセルトランジスタMTは、第1書き込みにおいて保持しているデータに基づいて、第2書き込み後の書き込みレベルが変化する。
図116に示すように、第2書き込みにおいて、プレーンPL1では、“111(第5ビット/第6ビット/第7ビット)”、“101”、“100”のいずれかのデータが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには下位書き込みが実行され、“001”、“000”のいずれかのデータが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには中位書き込みが実行され、“110”、“010”、“011”のいずれかのデータが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには上位書き込みが実行される。
第2書き込みにおいて、プレーンPL2では、“111(第5ビット/第6ビット/第7ビット)”、“110”のいずれかのデータが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには下位書き込みが実行され、“101”、“001”、“010”のいずれかのデータが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには中位書き込みが実行され、“100”、“000”、“011”のいずれかのデータが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには上位書き込みが実行される。
以上で説明した第2書き込みによって、12種類の閾値分布が形成される。具体的には、下位書き込みに対応するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、“Z”レベル、“S3”レベル、“S6”レベル、“S9”レベルの何れかに分布する。中位書き込みに対応するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、“S1”レベル、“S4”レベル、“S7”レベル、“S10”レベルの何れかに分布する。上位書き込みに対応するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、“S2”レベル、“S5”レベル、“S8”レベル、“S11”レベルの何れかに分布する。
[15-2-2]読み出し動作
第15実施形態に係る半導体メモリ10の読み出し動作は、第2書き込みが実行される前後で使用される読み出し電圧が変化する。
図117は、第15実施形態に係る半導体メモリ10の第1書き込み後且つ第2書き込み前における読み出し電圧の設定の一例を示している。
図117に示すように、第1ページ読み出しでは、プレーンPL1において読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し動作が実行され。シーケンサ14は、この読み出し結果に基づいて第1ページデータを確定する。
第2ページ読み出しでは、プレーンPL2において読み出し電圧AR及びCRを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、この読み出し結果に基づいて第2ページデータを確定する。
第3ページ読み出しでは、プレーンPL1において読み出し電圧BRを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、この読み出し結果に基づいて第3ページデータを確定する。
第4ページ読み出しでは、プレーンPL2において読み出し電圧BRを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、この読み出し結果に基づいて第4ページデータを確定する。
図118は、第15実施形態に係る半導体メモリ10の第2書き込み後における読み出し電圧の設定の一例を示している。
図118に示すように、第1ページ読み出しでは、プレーンPL1において読み出し電圧S3R及びS9Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、この読み出し結果に基づいて第1ページデータを確定する。
第2ページ読み出しでは、プレーンPL2において読み出し電圧S3R及びS9Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、この読み出し結果に基づいて第2ページデータを確定する。
第3ページ読み出しでは、プレーンPL1において読み出し電圧S6Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、この読み出し結果に基づいて第3ページデータを確定する。
第4ページ読み出しでは、プレーンPL2において読み出し電圧S6Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、この読み出し結果に基づいて第4ページデータを確定する。
第5ページ読み出しでは、まずプレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し電圧S3R、S6R、及びS9Rを用いた読み出し動作が実行される。その後、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し電圧S1R、S4R、S7R、及びS10Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第5ページデータを確定する。
第6ページ読み出しでは、まずプレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し電圧S3R、S6R、及びS9Rを用いた読み出し動作が実行される。その後、プレーンPL1において読み出し電圧S2R、S5R、S8R、及びS11Rを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2において読み出し電圧S1R、S4R、S7R、及びS10Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第6ページデータを確定する。
第7ページ読み出しでは、まずプレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し電圧S3R、S6R、及びS9Rを用いた読み出し動作が実行される。その後、プレーンPL1及びPL2のそれぞれにおいて読み出し電圧S2R、S5R、S8R、及びS11Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に元餌付いて第7ページデータを確定する。
以上のように、第5~第7ページ読み出しでは、まず読み出し電圧S3R、S6R、及びS9Rを用いた読み出し動作が実行され、(“Z”レベル、“S1”レベル、“S2”レベル)、(“S3”レベル、“S4”レベル、“S5”レベル)、(“S6”レベル、“S7”レベル、“S8”レベル)、(“S9”レベル、“S10”レベル、“S11”レベル)のどの組にメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が含まれるかどうかが区別される。
その後、メモリセルトランジスタMTが第2書き込みにおける下位書き込みと中位書き込みのどちらに対応するかを区別する場合に、S1R、S4R、S7R、及びS10Rを用いた読み出し動作が実行される。メモリセルトランジスタMTが第2書き込みにおける中位書き込みと上位書き込みのどちらに対応するかを区別する場合に、S2R、S5R、S6R、及びS11Rを用いた読み出し動作が実行される。
[15-3]第15実施形態の効果
以上のように、第15実施形態に係る半導体メモリ10では、第6実施形態で説明したような2段階の書き込み動作を実行する。具体的には、まず半導体メモリ10は、1段階目の書き込み動作(第1書き込み)を実行し、4種類の閾値分布を形成することによって4ビットデータを書き込む。その後、半導体メモリ10は、2段階目の書き込み動作(第2書き込み)を実行し、4種類の閾値分布のそれぞれから3種類の閾値分布を形成する。これにより、第15実施形態では、計12種類の閾値分布が形成される。
このような場合においても、第15実施形態に係る半導体メモリ10は、2つのメモリセルトランジスタMTの組み合わせに7ビットデータを記憶させることが出来る。書き込まれたデータの読み出し方法は、第2書き込みの前後で変化する。第15実施形態における7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、(2+2+1+1+7+7+7)/7=3.86回である。このように、第15実施形態に係る半導体メモリ10は、上記実施形態と同様に、読み出し動作を高速化することが出来る。
尚、第15実施形態に係る半導体メモリ10では、シーケンシャル読み出しを活用することにより、1ページあたりの読み出し回数を抑制することが出来る。例えば、第1及び第2ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は2回になる。第3及び第4ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は1回になる。第5、第6及び第7ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は11回になる。
つまり、本例における7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、(2+1+11)/7=2回になる。ラッチ回路の個数が足りない場合、第5、第6及び第7ページの読み出し動作は独立で実行されても良い。この場合、7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、(2+1+7+7+7)/7=3.42回になる。
以上で説明した第15実施形態における読み出し回数は、WL分割有りの場合における回数を示している。尚、第15実施形態で説明した動作は、WL分割無しの構成においても実行され得る。この場合、7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、例えば(2+2+1+1+7+11+7)/7=4.43回であり、シーケンシャル読み出しを活用すると、(2+1+7+11+7)/7=4回になる。
尚、第15実施形態における第2書き込み前後は、メモリコントローラ20側で区別されても良いし、半導体メモリ10側で区別されても良い。半導体メモリ10側で第2書き込み前後を区別する場合、例えばページ毎にフラグセルが設けられる。フラグセルは、第2書き込み前に消去状態であり、第2書き込み後に書き込み状態にされる。つまり、半導体メモリ10は、第2書き込み時にデータの書き込みと共にフラグセルに対する書き込みを実行することにより、第2書き込み前後を区別することが出来る。そして、読み出し動作において、例えば論理回路18がフラグセルを確認することによって、第2書き込み前後のいずれかであるかが判断される。
[16]第16実施形態
第16実施形態に係る半導体メモリ10の構成は、例えば第1実施形態に係る半導体メモリ10の構成と同様である。第16実施形態に係る半導体メモリ10は、第15実施形態の変型例であり、第16実施形態と異なる方法により2つのメモリセルトランジスタMTの組に7ビットデータを記憶させる。以下に、第16実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第15実施形態と異なる点を説明する。
[16-1]メモリセルトランジスタMTの閾値分布について
第16実施形態に係る半導体メモリ10は、12個の閾値分布を形成する前に、3ページデータの書き込み動作(第1書き込み)を実行して3個の閾値分布を形成する。その後、第16実施形態に係る半導体メモリ10は、第1書き込みが実行されたメモリセルトランジスタMTに対してさらに4ページデータの書き込み動作(第2書き込み)を実行して12個の閾値分布を形成する。
図119は、第16実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布の一例を示している。図119(a)は、書き込み前(消去状態)のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示し、図119(b)は、第1書き込み後のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示し、図119(c)は、第2書き込み後のメモリセルトランジスタMTの閾値分布を示している。
第16実施形態に係る半導体メモリ10は、第1書き込みによって、図119(a)に示された“Z”レベルの閾値分布から、図119(b)に示された“Z”レベル、“A”レベル、及び“B”レベルの閾値分布を形成する。
その後、第16実施形態に係る半導体メモリ10は、第2書き込みによって、図119(b)に示された“Z”レベルの閾値分布から、図119(c)に示された“Z”レベル、“S1”レベル、“S2”レベル、及び“S3”レベルの閾値分布を形成する。図119(b)に示された“A”レベルの閾値分布から、図119(c)に示された“S4”レベル、“S5”レベル、“S6”レベル、及び“S7”レベルの閾値分布を形成する。図119(b)に示された“B”レベルの閾値分布から、図119(c)に示された“S8”レベル、“S9”レベル、“S10”レベル、及び“S11”レベルの閾値分布を形成する。
“S1”レベル~“S11”レベルの閾値分布は、この順番にメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が高くなる。また、“S1”レベル~“S11”レベルには、それぞれ読み出し電圧S1R~S11Rが設定される。読み出し電圧S1R~S11Rを用いた読み出し動作のそれぞれでは、メモリセルトランジスタMTが当該読み出し電圧に対応するレベルの閾値分布以上の閾値電圧を有するか否かが判定される。
以上のように、第16実施形態に係る半導体メモリ10では、第1書き込みで形成された3種類の閾値分布のそれぞれから5種類の閾値分布が形成される。以下では、この5種類の閾値分布に対応する書き込みを、低い方から順に、それぞれ下位書き込み(図119、“L”)、中位書き込み(図119、“M”)、上位書き込み(図119、“H”)、最上位書き込み(図119、“T”)と呼ぶ。
具体的には、例えば第1書き込みの“Z”レベルに対して、下位書き込みが実行された場合に“Z”レベルの閾値分布が形成され、中位書き込みが実行された場合に“S1”レベルの閾値分布が形成され、上位書き込みが実行された場合に“S2”レベルの閾値分布が形成され、最上位書き込みが実行された場合に“S3”レベルの閾値分布が形成される。第1書き込みのその他の閾値レベルについても同様である。
[16-2]動作
[16-2-1]書き込み動作
第16実施形態に係る半導体メモリ10における第1書き込みでは、第1~第3ページデータが半導体メモリ10に入力され、3ページデータの書き込み動作が実行される。第2書き込みで入力される3ページデータは、プレーンPL1及びPL2の両方に転送される。そして、半導体メモリ10は、例えば第14実施形態で説明した図109と同様のデータの割り付けを用いて、プレーンPL1及びPL2における書き込み動作を実行する。第1書き込みで形成される閾値分布は、第14実施形態におけるメモリセルトランジスタMTa及びMTbをそれぞれプレーンPL1及びPL2に置き換えたものと同様のため、説明を省略する。
第16実施形態に係る半導体メモリ10における第2書き込みでは、第4~第7ページデータが半導体メモリ10に入力され、4ページデータの書き込み動作を実行する。例えば、第2書き込みで入力される4ページの書き込みデータのうち、第4及び第6ページデータはプレーンPL1に転送され、第5及び第7ページデータはプレーンPL2に転送される。そして、半導体メモリ10は、プレーンPL1において第4及び第6ページデータの書き込み動作を実行し、プレーンPL2において第5及び第7ページデータの書き込み動作を実行する。そして、半導体メモリ10は、第2書き込みを実行すると、まず各プレーンPL1の第1書き込みで書き込まれたデータの読み出し(IDL)を実行する。
IDLが実行されると、プレーンPL1及びPL2では、読み出し電圧AR及びBRを用いた読み出し動作が実行される。すると、プレーンPL1及びPL2の各センスアンプユニットSAUでは、対応するメモリセルトランジスタMTが“Z”レベル、“A”レベル、“B”レベルのうちどの閾値レベルに対応するのかを示すデータが格納される。それから、半導体メモリ10は、IDLの読み出し結果と、第4~第7ページデータとに基づいた書き込み動作を実行する。
図120及び図121は、それぞれプレーンPL1及びPL2における第2書き込みで使用されるデータの割り付けの一例を示している。尚、以下の説明において、下位、中位、上位、最上位書き込みが実行されたメモリセルトランジスタMTは、第1書き込みにおいて保持しているデータに基づいて、第2書き込み後の書き込みレベルが変化する。
図120に示すように、第2書き込みにおいて、プレーンPL1では、“11(第4ビット/第6ビット)”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには下位書き込みが実行され、“01”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには中位書き込みが実行され、“00”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには上位書き込みが実行され、“10”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには最上位書き込みが実行される。
図121に示すように、第2書き込みにおいて、プレーンPL2では、“11(第5ビット/第6ビット)”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには下位書き込みが実行され、“01”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには中位書き込みが実行され、“00”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには上位書き込みが実行され、“10”データが格納されたセンスアンプユニットSAUに対応するメモリセルトランジスタMTには最上位書き込みが実行される。
以上で説明した第2書き込みによって、12種類の閾値分布が形成される。具体的には、下位書き込みに対応するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、“Z”レベル、“S4”レベル、“S8”レベルの何れかに分布する。中位書き込みに対応するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、“S1”レベル、“S5”レベル、“S9”レベルの何れかに分布する。上位書き込みに対応するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、“S2”レベル、“S6”レベル、“S10”レベルの何れかに分布する。最上位書き込みに対応するメモリセルトランジスタMTの閾値電圧は、“S3”レベル、“S7”レベル、“S11”レベルの何れかに分布する。
[16-2-2]読み出し動作
第16実施形態に係る半導体メモリ10の読み出し動作は、第2書き込みが実行される前後で使用される読み出し電圧が変化する。第1書き込み後且つ第2書き込み前における半導体メモリ10の読み出し動作は、第14実施形態におけるメモリセルトランジスタMTa及びMTbをそれぞれプレーンPL1及びPL2に置き換えたものと同様のため、説明を省略する。
図122は、第16実施形態に係る半導体メモリ10の第2書き込み後における読み出し電圧の設定の一例を示している。
図122に示すように、第1ページ読み出しでは、プレーンPL1において読み出し電圧S4Rを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2において読み出し電圧S4Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第1ページデータを確定する。
第2ページ読み出しでは、プレーンPL1において読み出し電圧S8Rを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2において読み出し電圧S4Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第2ページデータを確定する。
第3ページ読み出しでは、プレーンPL1において読み出し電圧S8Rを用いた読み出し動作が実行され、プレーンPL2において読み出し電圧S8Rを用いた読み出し動作が実行される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第3ページデータを確定する。
第4ページ読み出しでは、まずプレーンPL1において読み出し電圧S4R及びS8Rを用いた読み出し動作が実行される。その後、プレーンPL1において読み出し電圧S1R、S5R、及びS9Rを用いた読み出し動作と、読み出し電圧S3R、S7R、及びS11Rを用いた読み出し動作とが実行される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第4ページデータを確定する。
第5ページ読み出しでは、まずプレーンPL2において読み出し電圧S4R及びS8Rを用いた読み出し動作が実行される。その後、プレーンPL2において読み出し電圧S1R、S5R、及びS9Rを用いた読み出し動作と、読み出し電圧S3R、S7R、及びS
11Rを用いた読み出し動作とが実行される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第5ページデータを確定する。
第6ページ読み出しでは、まずプレーンPL1において読み出し電圧S4R及びS8Rを用いた読み出し動作が実行される。その後、プレーンPL1において読み出し電圧S2R、S6R、及びS10Rを用いた読み出し動作が実行される。これらの読み出し結果に基づいて第6ページデータが確定される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第6ページデータを確定する。
第7ページ読み出しでは、まずプレーンPL2において読み出し電圧S4R及びS8Rを用いた読み出し動作が実行される。その後、プレーンPL2において読み出し電圧S2R、S6R、及びS10Rを用いた読み出し動作が実行される。これらの読み出し結果に基づいて第7ページデータが確定される。シーケンサ14は、これらの読み出し結果に基づいて第7ページデータを確定する。
以上のように、第4~第7ページ読み出しでは、まず読み出し電圧S4R及びS8Rを用いた読み出し動作が実行され、(“Z”レベル、“S1”レベル、“S2”レベル、“S3”レベル)、(“S4”レベル、“S5”レベル、“S6”レベル、“S7”レベル)、(“S8”レベル、“S9”レベル、“S10”レベル、“S11”レベル)のどの組にメモリセルトランジスタMTの閾値電圧が含まれるかどうかが区別される。
その後、メモリセルトランジスタMTが第2書き込みにおける下位書き込みと中位書き込みのどちらに対応するかを区別する場合に、S1R、S5R、及びS9Rを用いた読み出し動作が実行される。メモリセルトランジスタMTが第2書き込みにおける中位書き込みと上位書き込みのどちらに対応するかを区別する場合に、S2R、S6R、及びS10Rを用いた読み出し動作が実行される。メモリセルトランジスタMTが第2書き込みにおける上位書き込みと最上位書き込みのどちらに対応するかを区別する場合に、S3R、S7R、及びS11Rを用いた読み出し動作が実行される。
[16-3]第16実施形態の効果
以上のように、第16実施形態に係る半導体メモリ10では、第15実施形態で説明したような2段階の書き込み動作を実行する。具体的には、まず半導体メモリ10は、1段階目の書き込み動作(第1書き込み)を実行し、3種類の閾値分布を形成することによって3ビットデータを書き込む。その後、半導体メモリ10は、2段階目の書き込み動作(第2書き込み)を実行し、3種類の閾値分布のそれぞれから4種類の閾値分布を形成する。これにより、第16実施形態では、計12種類の閾値分布が形成される。
このような場合においても、第16実施形態に係る半導体メモリ10は、2つのメモリセルトランジスタMTの組み合わせに7ビットデータを記憶させることが出来る。書き込まれたデータの読み出し方法は、第2書き込みの前後で変化する。第16実施形態における7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+1+8+8+5+5)/7=4.14回である。このように、第16実施形態に係る半導体メモリ10は、上記実施形態と同様に、読み出し動作を高速化することが出来る。
尚、第16実施形態に係る半導体メモリ10では、シーケンシャル読み出しを活用することにより、1ページあたりの読み出し回数を抑制することが出来る。例えば、第1、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は2回になる。第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は8回になる。第6及び第7ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は5回になる。つまり、本例における7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、(3+8+5)/7=2.28回になる。
以上で説明した第16実施形態における読み出し回数は、WL分割有りの場合における回数を示している。尚、第16実施形態で説明した動作は、WL分割無しの構成においても実行され得る。第16実施形態では、第4ページ読み出しにおいてメモリセルトランジスタMTaに印加される読み出し電圧と、第5ページ読み出しにおいてメモリセルトランジスタMTbに印加される読み出し電圧とが同じである。また、第6ページ読み出しにおいてメモリセルトランジスタMTaに印加される読み出し電圧と、第7ページ読み出しにおいてメモリセルトランジスタMTbに印加される読み出し電圧とが同じである。
このため、第16実施形態では、WL分割無しの場合においても、WL分割有りと同様のシーケンシャル読み出しが実行され得る。つまり、第16実施形態では、WL分割無しの場合における7ページデータの1ページあたりの読み出し回数と、WL分割有りの場合の読み出し回数と同じにすることが出来る。
尚、第16実施形態における第2書き込み前後は、第15実施形態と同様に、メモリコントローラ20側で区別されても良いし、半導体メモリ10側で区別されても良い。半導体メモリ10側で第2書き込み前後を区別する場合、例えば第15実施形態と同様にページ毎にフラグセルが設けられる。
[16-4]第16実施形態の変形例
以下に、第16実施形態の第1~第30変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))、第5ページ読み出し((x)、(y))、第6ページ読み出し((x)、(y))、第7ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第5ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第6ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第7ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第16実施形態の第1変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S10R))、((S1R、S3R、S6R、S10R)、(省略))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S9R、S11R))、((S2R、S5R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第2変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S10R))、((S1R、S3R、S6R、S10R)、(省略))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S9R、S11R))、((S2R、S5R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第3変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S10R))、((S1R、S3R、S6R、S10R)、(省略))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S9R、S11R))、((S2R、S5R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第4変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S10R))、((S1R、S3R、S6R、S10R)、(省略))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S9R、S11R))、((S2R、S5R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第5変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S10R))、((S1R、S3R、S6R、S10R)、(省略))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S9R、S11R))、((S2R、S5R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第6変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S10R))、((S1R、S3R、S6R、S10R)、(省略))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S9R、S11R))、((S2R、S5R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第7変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S10R))、((S1R、S3R、S6R、S10R)、(省略))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S9R、S11R))、((S2R、S5R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第8変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S10R))、((S2R、S5R、S7R、S10R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S9R、S11R))、((S1R、S3R、S6R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第9変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S10R))、((S2R、S5R、S7R、S10R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S9R、S11R))、((S1R、S3R、S6R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第10変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S10R))、((S2R、S5R、S7R、S10R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S9R、S11R))、((S1R、S3R、S6R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第11変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S10R))、((S2R、S5R、S7R、S10R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S9R、S11R))、((S1R、S3R、S6R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第12変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S10R))、((S2R、S5R、S7R、S10R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S9R、S11R))、((S1R、S3R、S6R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第13変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S10R))、((S2R、S5R、S7R、S10R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S9R、S11R))、((S1R、S3R、S6R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第14変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S5R、S7R、S10R))、((S2R、S5R、S7R、S10R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S6R、S9R、S11R))、((S1R、S3R、S6R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第15変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((省略)、(S2R、S6R、S9R、S11R))、((S2R、S6R、S9R、S11R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S7R、S10R))、((S1R、S3R、S5R、S7R、S10R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第16変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S6R、S9R、S11R))、((S2R、S6R、S9R、S11R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S7R、S10R))、((S1R、S3R、S5R、S7R、S10R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第17変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((省略)、(S2R、S6R、S9R、S11R))、((S2R、S6R、S9R、S11R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S7R、S10R))、((S1R、S3R、S5R、S7R、S10R)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第18変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S6R、S9R、S11R))、((S2R、S6R、S9R、S11R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S7R、S10R))、((S1R、S3R、S5R、S7R、S10R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第19変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S4R))、((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S6R、S9R、S11R))、((S2R、S6R、S9R、S11R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S7R、S10R))、((S1R、S3R、S5R、S7R、S10R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、0、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第20変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S6R、S9R、S11R))、((S2R、S6R、S9R、S11R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S7R、S10R))、((S1R、S3R、S5R、S7R、S10R)、(省略))];データの定義:[[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第21変形例)
読み出し電圧:[((S4R)、(S8R))、((S8R)、(S4R))、((S8R)、(S8R))、((省略)、(S2R、S6R、S9R、S11R))、((S2R、S6R、S9R、S11R)、(省略))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S7R、S10R))、((S1R、S3R、S5R、S7R、S10R)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第22変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S2R、S8R、S10R)、(S4R、S7R、S11R))、((S4R、S7R、S11R)、(S2R、S8R、S10R))、((S4R、S7R、S11R)、(S4R、S7R、S11R))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S9R))、((S1R、S3R、S5R、S9R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第23変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S2R、S8R、S10R)、(S4R、S7R、S11R))、((S4R、S7R、S11R)、(S2R、S8R、S10R))、((S4R、S7R、S11R)、(S4R、S7R、S11R))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S9R))、((S1R、S3R、S5R、S9R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、0、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第24変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S2R、S8R、S10R)、(S4R、S7R、S11R))、((S4R、S7R、S11R)、(S2R、S8R、S10R))、((S4R、S7R、S11R)、(S4R、S7R、S11R))、((省略)、(S1R、S3R、S5R、S9R))、((S1R、S3R、S5R、S9R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第25変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S2R、S7R、S9R)、(S3R、S5R、S10R))、((S3R、S5R、S10R)、(S2R、S7R、S9R))、((S3R、S5R、S10R)、(S3R、S5R、S10R))、((省略)、(S1R、S4R、S8R、S11R))、((S1R、S4R、S8R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第26変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S2R、S7R、S9R)、(S3R、S5R、S10R))、((S3R、S5R、S10R)、(S2R、S7R、S9R))、((S3R、S5R、S10R)、(S3R、S5R、S10R))、((省略)、(S1R、S4R、S8R、S11R))、((S1R、S4R、S8R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、0、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第27変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S2R、S7R、S9R)、(S3R、S5R、S10R))、((S3R、S5R、S10R)、(S2R、S7R、S9R))、((S3R、S5R、S10R)、(S3R、S5R、S10R))、((省略)、(S1R、S4R、S8R、S11R))、((S1R、S4R、S8R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第28変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S1R、S5R、S8R)、(S2R、S4R、S10R))、((S2R、S4R、S10R)、(S1R、S5R、S8R))、((S2R、S4R、S10R)、(S2R、S4R、S10R))、((省略)、(S3R、S7R、S9R、S11R))、((S3R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、0、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第29変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S1R、S5R、S8R)、(S2R、S4R、S10R))、((S2R、S4R、S10R)、(S1R、S5R、S8R))、((S2R、S4R、S10R)、(S2R、S4R、S10R))、((省略)、(S3R、S7R、S9R、S11R))、((S3R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、0、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第16実施形態の第30変形例)
読み出し電圧:[((省略)、(S6R))、((S6R)、(省略))、((S1R、S5R、S8R)、(S2R、S4R、S10R))、((S2R、S4R、S10R)、(S1R、S5R、S8R))、((S2R、S4R、S10R)、(S2R、S4R、S10R))、((省略)、(S3R、S7R、S9R、S11R))、((S3R、S7R、S9R、S11R)、(省略))];データの定義:[[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
以上で説明した第16実施形態の第1~21変形例に係る半導体メモリ10では、12個の閾値分布を形成する前に、3ページデータの書き込み動作(第1書き込み)を実行して3個の閾値分布を形成する。その後、第1書き込みが実行されたメモリセルトランジスタMTに対してさらに4ページデータの書き込み動作(第2書き込み)を実行して12個の閾値分布を形成する。
第16実施形態の第1~21変形例に係る半導体メモリ10における7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+1+4+4+5+5)/7=3回である。このように、第16実施形態の第1~21変形例に係る半導体メモリ10の1ページあたりの読み出し回数は、第16実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
また、第16実施形態の第1~21変形例に係る半導体メモリ10では、第16実施形態に係る半導体メモリ10と同様にシーケンシャル読み出しを活用することにより、1ページあたりの読み出し回数は、(2+4+5)/7=1.57回になる。このように、第16実施形態の第1~21変形例に係る半導体メモリ10の、シーケンシャル読み出しを活用することによる1ページあたりの読み出し回数は、第16実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
第16実施形態の第22~30変形例に係る半導体メモリ10では、12個の閾値分布を形成する前に、2ページデータの書き込み動作(第1書き込み)を実行して2個の閾値分布を形成する。その後、第1書き込みが実行されたメモリセルトランジスタMTに対してさらに5ページデータの書き込み動作(第2書き込み)を実行して12個の閾値分布を形成する。
第16実施形態の第22~30変形例に係る半導体メモリ10における7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、(1+1+3+3+3+4+4)/7=2.71回である。このように、第16実施形態の第22~30変形例に係る半導体メモリ10の1ページあたりの読み出し回数は、第16実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
また、第16実施形態の第22~30変形例に係る半導体メモリ10では、シーケンシャル読み出しを活用することにより、1ページあたりの読み出し回数を抑制することが出来る。例えば、第1、第2のシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は1回になる。第3、第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は6回になる。第6及び第7ページのシーケンシャル読み出しにおける読み出し回数は4回になる。つまり、本例における7ページデータの1ページあたりの読み出し回数は、(1+6+4)/7=1.57回になる。このように、第16実施形態の第22~30変形例に係る半導体メモリ10の、シーケンシャル読み出しを活用することによる1ページあたりの読み出し回数は、第16実施形態に係る半導体メモリ10よりも少なくなる。
[17]第10実施形態における書き込み動作の詳細について
以下に、第10実施形態の第5変型例における半導体メモリ10の書き込み動作の詳細について説明する。尚、以下では、複数ビットデータを記憶する2つのメモリセルトランジスタMTの組のうち、一方をメモリセルトランジスタMTaと呼び、他方をメモリセルトランジスタMTbと呼ぶ。メモリセルトランジスタMTaに接続されたセンスアンプユニットSAU及びビット線BLのことをそれぞれセンスアンプユニットSAUa及びビット線BLaと呼び、メモリセルトランジスタMTbに接続されたセンスアンプユニットSAU及びビット線BLのことをそれぞれセンスアンプユニットSAUb及びビット線BLbと呼ぶ。
第10実施形態の第5変形例における書き込み動作では、図79に示されたデータの定義に基づいて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに適切な書き込みデータを転送する。具体的には、書き込み動作では、半導体メモリ10が受信した書き込みデータに対してコーディングの変換が実行される。そして、変換されたコーディングに基づいた書き込みデータが、センスアンプユニットSAUa及びSAUbに格納される。
図149は、第10実施形態の第5変形例の書き込み動作におけるコーディング変換後のデータの割り付けの一例を示している。図149に示すように、第10実施形態の第5変形例の書き込み動作では、6種類の閾値分布に対してそれぞれ異なる3ビットデータが割り当てられた1-1-3コードが使用される。
“ER”レベル:“111(下位ビット/中位ビット/上位ビット)”データ
“A”レベル:“110”データ
“B”レベル:“010”データ
“C”レベル:“011”データ
“D”レベル:“001”データ
“E”レベル:“000”データ。
本例において、下位ページデータは、読み出し電圧BRを用いた読み出し結果によって確定する。中位ページデータは、読み出し電圧DRを用いた読み出し結果によって確定する。上位ページデータは、読み出し電圧AR、CR及びERを用いた読み出し結果によって確定する。以下では、変換後のコーディングにおいて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbに格納される下位ページデータをそれぞれ下位ページデータpL1及びpL2と呼ぶ。センスアンプユニットSAUa及びSAUbに格納される中位ページデータをそれぞれ中位ページデータpM1及びpM2と呼ぶ。センスアンプユニットSAUa及びSAUbに格納される上位ページデータをそれぞれ上位ページデータpU1及びpU2と呼ぶ。
例えば、図79に示されたデータの割り付けにおいて“01010”データが記憶される場合、メモリセルトランジスタMTaの閾値電圧が“B”レベルに含まれ、メモリセルトランジスタMTbの閾値電圧が“D”レベルに含まれる。このような場合、書き込み動作において“01010”データが半導体メモリ10に入力されると、センスアンプユニットSAUa内のラッチ回路には“B”レベルに対応する“010”データが格納され、センスアンプユニットSAUb内のラッチ回路には“D”レベルに対応する“001”データが格納される。
その他のデータについても同様に、変換されたコーディングに対応するデータがセンスアンプユニットSAUa及びSAUbにそれぞれ格納される。尚、書き込み動作におけるコーディングの変換における演算処理は、未使用とされるメモリセルトランジスタMTa及びMTbの閾値電圧の組み合わせに基づいて変化しても良い。
(書き込み動作の第1の例)
書き込み動作の第1の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が不可能な場合の動作に対応している。第10実施形態の第1の例における半導体メモリ10は、例えば第1実施形態と同様の構成を有し、センスアンプユニットSAUaがプレーンPL0内のセンスアンプユニットSAUに対応し、センスアンプユニットSAUbがプレーンPL1内のセンスアンプユニットSAUに対応している。
図150は、第10実施形態の第5変形例に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第1の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。以下に、図150を用いて、5個のラッチ回路(ラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL及びXDL)が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをプレーンPL0及びPL1(センスアンプユニットSAUa及びSAUb)のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図150(1))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路CDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路CDLに格納させる(図150(2))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図150(3))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路SDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路SDLに格納させる(図150(4))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図150(5))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“XDL|CDL”をラッチ回路ADLに格納させる(図150(6))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路ADLに格納されたデータが、下位ページデータpL2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL&CDL”をラッチ回路BDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータとラッチ回路SDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&SDL”をラッチ回路BDLに格納させる。続けてシーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL|CDL”をラッチ回路BDLに格納させる(図150(7))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路BDLに格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路SDLに格納されたデータとラッチ回路XDLに格納されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“SDL&~XDL”をラッチ回路ADLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路CDLに格納されたデータとラッチ回路SDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(CDL&SDL)”をラッチ回路CDLに格納させる(図150(8))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路ADLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータを“ADL|CDL”をラッチ回路ADLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL&CDL”をラッチ回路BDLに格納させる(図150(9))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路ADLに格納されたデータが下位ページデータpL1に対応し、プレーンPL1内においてラッチ回路BDLに格納されたデータが中位ページデータpM2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図150(10))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち上位ページデータpU2をラッチ回路CDLに格納させる(図150(11))。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図150(12))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
最後に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路CDLに格納されたデータ、すなわち上位ページデータpU2をラッチ回路XDLに格納させる(図150(13))。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、及び上位ページデータpU1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、及び上位ページデータpU2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、3ビットデータの書き込み動作を実行する。
(書き込み動作の第2の例)
書き込み動作の第2の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が可能且つセンスアンプセットSAS内で2個のラッチ回路XDLが入出力回路19に接続されている場合の動作に対応している。
図151は、第10実施形態における書き込み動作の第2の例における半導体メモリ10の構成例であり、1つのセンスアンプセットSASを抽出して示している。図151に示すように、第10実施形態の第2の例における半導体メモリ10では、センスアンプユニットSAUaが、5個のラッチ回路SDL1、ADL1、BDL1、CDL1、及びXDL1を含み、センスアンプユニットSAUbが、5個のラッチ回路SDL2、ADL2、BDL2、CDL2、及びXDL2を含んでいる。センスアンプユニットSAUa内のバスLBUS1とセンスアンプユニットSAUb内のバスLBSU2との間は、スイッチSWを介して接続されている。そして、ラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれが、入出力回路19に接続されている。
図152は、第10実施形態の第5変形例に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第2の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。以下に、図152を用いて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに5個のラッチ回路が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL1に格納させる(図152(1))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路BDL2に格納させる(図152(2))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路ADL2に格納させる(図152(3))。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路CDL2に格納させる(図152(4))。この時点で、ラッチ回路CDL2に格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路CDL2に格納されたデータをラッチ回路XDL2に格納させる(図152(5))。この時点で、ラッチ回路XDL1に格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL1に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL1&ADL1”をラッチ回路BDL1に格納させる(図152(6))。この時点で、ラッチ回路BDL1に格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路CDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路CDL1に格納されたデータとラッチ回路ADL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“CDL1&ADL2”をラッチ回路CDL1に格納させる(図152(7))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“ADL2&BDL2”をラッチ回路SDL2に格納させる(図152(8))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL2|ADL1”をラッチ回路ADL2に格納させる(図152(9))。この時点で、ラッチ回路ADL2に格納されたデータが、下位ページデータpL2に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(BDL2&ADL1)”をラッチ回路BDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路SDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL2|SDL2”をラッチ回路BDL2に格納させる(図152(10))。この時点で、ラッチ回路BDL2に格納されたデータが、中位ページデータpM2に対応している。
最後に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路CDL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|CDL1”をラッチ回路ADL1に格納させる(図152(11))。この時点で、ラッチ回路ADL1に格納されたデータが、下位ページデータpL1に対応している。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、及び上位ページデータpU1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、及び上位ページデータpU2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、3ビットデータの書き込み動作を実行する。
(書き込み動作の第3の例)
書き込み動作の第3の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が可能且つセンスアンプSAS内で1個のラッチ回路XDLが入出力回路19に接続されている場合における演算処理に対応している。
図153は、第10実施形態における書き込み動作の第3の例における半導体メモリ10の構成例であり、1つのセンスアンプセットSASを抽出して示している。図153に示すように、第10実施形態の第3の例における半導体メモリ10は、図151を用いて説明した第10実施形態の第2の例における半導体メモリ10において、ラッチ回路XDL2及び入出力回路19間の接続が省略され、ラッチ回路XDL1のみが入出力回路19に接続された構成を有している。
図154は、第10実施形態の第5変形例に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第3の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。以下に、図154を用いて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに5個のラッチ回路が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL1に格納させる(図154(1))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路BDL2に格納させる(図154(2))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL2に格納させる(図154(3))。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路CDL2に格納させる(図154(4))。この時点で、ラッチ回路CDL2に格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路CDL2に格納されたデータをラッチ回路XDL2に格納させる(図154(5))。この時点で、ラッチ回路XDL1に格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL1に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL1&ADL1”をラッチ回路BDL1に格納させる(図154(6))。この時点で、ラッチ回路BDL1に格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路CDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路CDL1に格納されたデータとラッチ回路ADL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“CDL1&ADL2”をラッチ回路CDL1に格納させる(図154(7))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“ADL2&BDL2”をラッチ回路SDL2に格納させる(図154(8))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL2|ADL1”をラッチ回路ADL2に格納させる(図154(9))。この時点で、ラッチ回路ADL2に格納されたデータが、下位ページデータpL2に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(BDL2&ADL1)”をラッチ回路BDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路SDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL2|SDL2”をラッチ回路BDL2に格納させる(図154(10))。この時点で、ラッチ回路BDL2に格納されたデータが、中位ページデータpM2に対応している。
最後に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路CDL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|CDL1”をラッチ回路ADL1に格納させる(図154(11))。この時点で、ラッチ回路ADL1に格納されたデータが、下位ページデータpL1に対応している。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、及び上位ページデータpU1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、及び上位ページデータpU2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、3ビットデータの書き込み動作を実行する。以上で説明した第10実施形態の第5変形例における書き込み動作の方法は、第10実施形態、及び第10実施形態のその他の変形例のそれぞれにおいても同様に実行され得る。
[18]第11実施形態の書き込み動作の詳細について
以下に、第11実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10における書き込み動作の詳細について説明する。第11実施形態の第2変形例における書き込み動作では、図101に示されたデータの定義に基づいて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに適切な書き込みデータを転送する。具体的には、書き込み動作では、半導体メモリ10が受信した書き込みデータに対してコーディングの変換が実行される。そして、変換されたコーディングに基づいた書き込みデータが、センスアンプユニットSAUa及びSAUbに格納される。
図155は、第11実施形態の第2変形例の書き込み動作におけるコーディング変換後のデータの割り付けの一例を示している。図155に示すように、第11実施形態の第2変形例の書き込み動作では、12個の閾値分布に対してそれぞれ異なる4ビットデータが割り当てられた1-3-3-4コードが使用される。
“ER”レベル:“1111(下位ビット/中位ビット/上位ビット/最上位ビット)”データ
“A”レベル:“1101”データ
“B”レベル:“1100”データ
“C”レベル:“1110”データ
“D”レベル:“0110”データ
“E”レベル:“0111”データ
“F”レベル:“0011”データ
“G”レベル:“0010”データ
“H”レベル:“0000”データ
“I”レベル:“0100”データ
“J”レベル:“0101”データ
“K”レベル:“0001”データ。
本例において、下位ページデータは、読み出し電圧DRを用いた読み出し結果によって確定する。中位ページデータは、読み出し電圧FR、IR及びKRを用いた読み出し結果によって確定する。上位ページデータは、読み出し電圧AR、CR及びHRを用いた読み出し結果によって確定する。最上位ページデータは、読み出し電圧BR、ER、GR及びJRを用いた読み出し結果によって確定する。以下では、変換後のコーディングにおいて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbに格納される最上位ページデータをそれぞれ上位ページデータpT1及びpT2と呼ぶ。
例えば、図97~図100に示されたデータの割り付けにおいて“1010100”データが記憶される場合、メモリセルトランジスタMTaの閾値電圧が“J”レベルに含まれ、メモリセルトランジスタMTbの閾値電圧が“A”レベルに含まれる。このような場合、書き込み動作において“1010100”データが半導体メモリ10に入力されると、センスアンプユニットSAUa内のラッチ回路には“J”レベルに対応する“0101”データが格納され、センスアンプユニットSAUb内のラッチ回路には“A”レベルに対応する“1101”データが格納される。
その他のデータについても同様に、変換されたコーディングに対応するデータがセンスアンプユニットSAUa及びSAUbにそれぞれ格納される。尚、書き込み動作におけるコーディングの変換における演算処理は、未使用とされるメモリセルトランジスタMTa及びMTbの閾値電圧の組み合わせに基づいて変化しても良い。
(書き込み動作の第1の例)
書き込み動作の第1の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が不可能な場合の動作に対応している。第11実施形態の第1の例における半導体メモリ10は、例えば第1実施形態と同様の構成を有し、センスアンプユニットSAUaがプレーンPL0内のセンスアンプユニットSAUに対応し、センスアンプユニットSAUbがプレーンPL1内のセンスアンプユニットSAUに対応している。
図156は、第11実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第1の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。以下に、図156を用いて、6個のラッチ回路(ラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL、DDL及びXDL)が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをプレーンPL0及びPL1(センスアンプユニットSAUa及びSAUb)のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図156(1))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路DDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路DDLに格納させる(図156(2))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図156(3))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路CDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路CDLに格納させる(図156(4))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図156(5))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“XDL|DDL”をラッチ回路ADLに格納させる(図156(6))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路ADLに格納されたデータが、下位ページデータpL2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL&DDL”をラッチ回路BDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&CDL”をラッチ回路BDLに格納させる。続けてシーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL|DDL”をラッチ回路BDLに格納させる(図156(7))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路BDLに格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路CDLに格納されたデータとラッチ回路XDLに格納されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“CDL&~XDL”をラッチ回路ADLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路CDLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(CDL&DDL)”をラッチ回路CDLに格納させる(図156(8))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路ADLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータを“ADL|DDL”をラッチ回路ADLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL&CDL”をラッチ回路BDLに格納させる(図156(9))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路ADLに格納されたデータが下位ページデータpL1に対応し、プレーンPL1内においてラッチ回路BDLに格納されたデータが中位ページデータpM2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図156(10))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち上位ページデータpU2をラッチ回路CDLに格納させる(図156(11))。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図156(12))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち上位ページデータpU1をラッチ回路CDLに格納させる(図156(13))。
次に、半導体メモリ10が第6ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第6ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図156(14))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、最上位ページデータpT2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち最上位ページデータpT2をラッチ回路DDLに格納させる(図156(15))。
次に、半導体メモリ10が第7ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第7ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図156(16))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、最上位ページデータpT1に対応している。
最後に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路DDLに格納されたデータ、すなわち最上位ページデータpT2をラッチ回路XDLに格納させる(図156(15))。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、上位ページデータpU1、及び最上位ページデータpT1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、上位ページデータpU2、及び最上位ページデータpT2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、4ビットデータの書き込み動作を実行する。
(書き込み動作の第2の例)
書き込み動作の第2の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が可能且つセンスアンプセットSAS内で2個のラッチ回路XDLが入出力回路19に接続されている場合の動作に対応している。
図157は、第11実施形態における書き込み動作の第2の例における半導体メモリ10の構成例であり、1つのセンスアンプセットSASを抽出して示している。図157に示すように、第11実施形態の第2の例における半導体メモリ10では、センスアンプユニットSAUaが、6個のラッチ回路SDL1、ADL1、BDL1、CDL1、DDL1、及びXDL1を含み、センスアンプユニットSAUbが、6個のラッチ回路SDL2、ADL2、BDL2、CDL2、DDL2、及びXDL2を含んでいる。センスアンプユニットSAUa内のバスLBUS1とセンスアンプユニットSAUb内のバスLBSU2との間は、スイッチSWを介して接続されている。そして、ラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれが、入出力回路19に接続されている。
以下に、図158を用いて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに6個のラッチ回路が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。図158は、第11実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第2の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL1に格納させる(図158(1))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路BDL2に格納させる(図158(2))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路ADL2に格納させる(図158(3))。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路CDL2に格納させる(図158(4))。この時点で、ラッチ回路CDL2に格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路CDL1に格納させる(図158(5))。この時点で、ラッチ回路CDL1に格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
次に、半導体メモリ10が第6ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第6ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路DDL2に格納させる(図158(6))。この時点で、ラッチ回路DDL2に格納されたデータが、最上位ページデータpT2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第7ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第7ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路DDL2に格納されたデータ、すなわち最上位ページデータpT2をラッチ回路XDL2に格納させる(図158(7))。この時点で、ラッチ回路XDL1に格納されたデータが、最上位ページデータpT1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL1に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL1|ADL1”をラッチ回路BDL1に格納させる(図158(8))。この時点で、ラッチ回路BDL1に格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路DDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路DDL1に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“DDL1&BDL2”をラッチ回路DDL1に格納させる(図158(9))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“ADL2&BDL2”をラッチ回路DDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路DDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|DDL2”をラッチ回路DDL2に格納させる。(図158(10))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL2|ADL1”をラッチ回路ADL2に格納させる(図158(11))。この時点で、ラッチ回路ADL2に格納されたデータが、下位ページデータpL2に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(BDL2&ADL1)”をラッチ回路BDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路DDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL2|DDL2”をラッチ回路BDL2に格納させる(図158(12))。この時点で、ラッチ回路BDL2に格納されたデータが、中位ページデータpM2に対応している。
最後に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路DDL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|DDL1”をラッチ回路ADL1に格納させる(図158(13))。この時点で、ラッチ回路ADL1に格納されたデータが、下位ページデータpL1に対応している。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、上位ページデータpU1、及び最上位ページデータpT1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、上位ページデータpU2、及び最上位ページデータpT2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、4ビットデータの書き込み動作を実行する。
(書き込み動作の第3の例)
書き込み動作の第3の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が可能且つセンスアンプSAS内で1個のラッチ回路XDLが入出力回路19に接続されている場合における演算処理に対応している。
図159は、第11実施形態における書き込み動作の第3の例における半導体メモリ10の構成例であり、1つのセンスアンプセットSASを抽出して示している。図159に示すように、第11実施形態の第3の例における半導体メモリ10は、図157を用いて説明した第11実施形態の第2の例における半導体メモリ10において、ラッチ回路XDL2及び入出力回路19間の接続が省略され、ラッチ回路XDL1のみが入出力回路19に接続された構成を有している。
以下に、図160を用いて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに6個のラッチ回路が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。図160は、第11実施形態の第2変形例に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第3の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL1に格納させる(図160(1))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路BDL2に格納させる(図160(2))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL2に格納させる(図160(3))。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路CDL2に格納させる(図160(4))。この時点で、ラッチ回路CDL2に格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路CDL1に格納させる(図160(5))。この時点で、ラッチ回路CDL1に格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
次に、半導体メモリ10が第6ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第6ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路DDL2に格納させる(図160(6))。この時点で、ラッチ回路DDL2に格納されたデータが、最上位ページデータpT2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第7ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第7ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路DDL2に格納されたデータ、すなわち最上位ページデータpT2をラッチ回路XDL2に格納させる(図160(7))。この時点で、ラッチ回路XDL1に格納されたデータが、最上位ページデータpT1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL1に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL1&ADL1”をラッチ回路BDL1に格納させる(図160(8))。この時点で、ラッチ回路BDL1に格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路DDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路DDL1に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“DDL1&BDL2”をラッチ回路DDL1に格納させる(図160(9))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“ADL2&BDL2”をラッチ回路DDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路DDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|DDL2”をラッチ回路DDL2に格納させる。(図160(10))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL2|ADL1”をラッチ回路ADL2に格納させる(図160(11))。この時点で、ラッチ回路ADL2に格納されたデータが、下位ページデータpL2に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(BDL2&ADL1)”をラッチ回路BDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路DDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL2|DDL2”をラッチ回路BDL2に格納させる(図160(12))。この時点で、ラッチ回路BDL2に格納されたデータが、中位ページデータpM2に対応している。
最後に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路DDL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|DDL1”をラッチ回路ADL1に格納させる(図160(13))。この時点で、ラッチ回路ADL1に格納されたデータが、中位ページデータpL1に対応している。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、上位ページデータpU1、及び最上位ページデータpT1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、上位ページデータpU2、及び最上位ページデータpT2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、4ビットデータの書き込み動作を実行する。以上で説明した第11実施形態の第2変形例における書き込み動作の方法は、第11実施形態、及び第11実施形態のその他の変形例のそれぞれにおいても同様に実行され得る。
[19]第17実施形態
第17実施形態に係る半導体メモリ10は、プレーンPL1のメモリセルトランジスタMTとプレーンPL2のメモリセルトランジスタMTの組に、9ビットデータを記憶させる。以下に、第17実施形態に係る半導体メモリ10について、第1~第16実施形態と異なる点を説明する。
[19-1]構成
[19-1-1]メモリセルトランジスタMTの閾値分布について
図161は、第17実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布、及び読み出し電圧の一例を示している。
図161に示すように、第17実施形態におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布では、第1実施形態で図8を用いて説明した閾値分布に対して、“O”レベルよりも閾値電圧が高い8個の閾値分布が追加されている。
本明細書では、“O”レベルよりも閾値電圧の高い8個の閾値分布(書き込みレベル)を、閾値電圧の低い方から順に、例えば“P”レベル、“Q”レベル、“R”レベル、“S”レベル、“T”レベル、“U”レベル、“V”レベル、“W”レベルと称する。
そして、“O”レベル及び“P”レベル間に読み出し電圧PRが設定される。“P”レベル及び“Q”レベル間に読み出し電圧QRが設定される。“Q”レベル及び“R”レベル間に読み出し電圧RRが設定される。“R”レベル及び“S”レベル間に読み出し電圧SRが設定される。“S”レベル及び“T”レベル間に読み出し電圧TRが設定される。
“T”レベル及び“U”レベル間に読み出し電圧URが設定される。“U”レベル及び“V”レベル間に読み出し電圧VRが設定される。“V”レベル及び“W”レベル間に読み出し電圧WRが設定される。第8実施形態において、読み出しパス電圧VREADは、“W”レベルにおける最大の閾値電圧よりも高い電圧に設定される。
また、“A”~“O”レベルと同様に、“P”レベル、“Q”レベル、“R”レベル、“S”レベル、“T”レベル、“U”レベル、“V”レベル、“W”レベルに対応して、それぞれベリファイ電圧PV、QV、RV、SV、TV、UV、VV、及びWVが設定される。
[19-1-2]データの割り付けについて
図162~図177は、第17実施形態に係る半導体メモリ10におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布に対するデータの割り付けの一例を示している。
図162~図177に示すように、第17実施形態に係る半導体メモリ10では、プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTにおける24種類の閾値電圧と、プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTにおける24種類の閾値電圧とによって、576種類の組み合わせが形成され得る。そして、例えば以下に示すように、576種類の組み合わせに対してそれぞれ異なる9ビットデータが割り当てられる。
(例)“プレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”、“プレーンPL2内のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧”:“第1ビット/第2ビット/第3ビット/第4ビット/第5ビット/第6ビット/第7ビット/第8ビット/第9ビット”データ。
(1)“Z”レベル、“Z”レベル:“000000000”データ
(2)“Z”レベル、“A”レベル:“000100000”データ
(3)“Z”レベル、“B”レベル:“000101000”データ
(4)“Z”レベル、“C”レベル:“000101010”データ
(5)“Z”レベル、“D”レベル:“000100010”データ
(6)“Z”レベル、“E”レベル:“000000010”データ
(7)“Z”レベル、“F”レベル:“000001010”データ
(8)“Z”レベル、“G”レベル:“000001000”データ
(9)“Z”レベル、“H”レベル:“001001000”データ
(10)“Z”レベル、“I”レベル:“001001010”データ
(11)“Z”レベル、“J”レベル:“011001010”データ
(12)“Z”レベル、“K”レベル:“011101010”データ
(13)“Z”レベル、“L”レベル:“011100010”データ
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(15)“Z”レベル、“N”レベル:“001000010”データ
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(17)“Z”レベル、“P”レベル:“011000000”データ
(18)“Z”レベル、“Q”レベル:“011001000”データ
(19)“Z”レベル、“R”レベル:“011101000”データ
(20)“Z”レベル、“S”レベル:“001101000”データ
(21)“Z”レベル、“T”レベル:“001101010”データ
(22)“Z”レベル、“U”レベル:“001100010”データ
(23)“Z”レベル、“V”レベル:“001100000”データ
(24)“Z”レベル、“W”レベル:“011100000”データ。
(25)“A”レベル、“Z”レベル:“000010000”データ
(26)“A”レベル、“A”レベル:“000110000”データ
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(35)“A”レベル、“J”レベル:“011011010”データ
(36)“A”レベル、“K”レベル:“011111010”データ
(37)“A”レベル、“L”レベル:“011110010”データ
(38)“A”レベル、“M”レベル:“011010010”データ
(39)“A”レベル、“N”レベル:“001010010”データ
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(310)“L”レベル、“U”レベル:“110110011”データ
(311)“L”レベル、“V”レベル:“110110001”データ
(312)“L”レベル、“W”レベル:“100110001”データ。
(313)“M”レベル、“Z”レベル:“011000001”データ
(314)“M”レベル、“A”レベル:“011100001”データ
(315)“M”レベル、“B”レベル:“011101001”データ
(316)“M”レベル、“C”レベル:“011101011”データ
(317)“M”レベル、“D”レベル:“011100011”データ
(318)“M”レベル、“E”レベル:“011000011”データ
(319)“M”レベル、“F”レベル:“011001011”データ
(320)“M”レベル、“G”レベル:“011001001”データ
(321)“M”レベル、“H”レベル:“110001001”データ
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(326)“M”レベル、“M”レベル:“100000011”データ
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(332)“M”レベル、“S”レベル:“110101001”データ
(333)“M”レベル、“T”レベル:“110101011”データ
(334)“M”レベル、“U”レベル:“110100011”データ
(335)“M”レベル、“V”レベル:“110100001”データ
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(337)“N”レベル、“Z”レベル:“010000001”データ
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(342)“N”レベル、“E”レベル:“010000011”データ
(343)“N”レベル、“F”レベル:“010001011”データ
(344)“N”レベル、“G”レベル:“010001001”データ
(345)“N”レベル、“H”レベル:“111001001”データ
(346)“N”レベル、“I”レベル:“111001011”データ
(347)“N”レベル、“J”レベル:“101001011”データ
(348)“N”レベル、“K”レベル:“101101011”データ
(349)“N”レベル、“L”レベル:“101100011”データ
(350)“N”レベル、“M”レベル:“101000011”データ
(351)“N”レベル、“N”レベル:“111000011”データ
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(361)“O”レベル、“Z”レベル:“010000000”データ
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(376)“O”レベル、“O”レベル:“111000000”データ
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(390)“P”レベル、“E”レベル:“011000010”データ
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(400)“P”レベル、“O”レベル:“110000000”データ
(401)“P”レベル、“P”レベル:“100000000”データ
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(417)“Q”レベル、“H”レベル:“110001100”データ
(418)“Q”レベル、“I”レベル:“110001110”データ
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(420)“Q”レベル、“K”レベル:“100101110”データ
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(430)“Q”レベル、“U”レベル:“110100110”データ
(431)“Q”レベル、“V”レベル:“110100100”データ
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(476)“S”レベル、“S”レベル:“111111100”データ
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(480)“S”レベル、“W”レベル:“101110100”データ。
(481)“T”レベル、“Z”レベル:“010010101”データ
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(488)“T”レベル、“G”レベル:“010011101”データ
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(490)“T”レベル、“I”レベル:“111011111”データ
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(499)“T”レベル、“R”レベル:“101111101”データ
(500)“T”レベル、“S”レベル:“111111101”データ
(501)“T”レベル、“T”レベル:“111111111”データ
(502)“T”レベル、“U”レベル:“111110111”データ
(503)“T”レベル、“V”レベル:“111110101”データ
(504)“T”レベル、“W”レベル:“101110101”データ。
(505)“U”レベル、“Z”レベル:“010010001”データ
(506)“U”レベル、“A”レベル:“010110001”データ
(507)“U”レベル、“B”レベル:“010111001”データ
(508)“U”レベル、“C”レベル:“010111011”データ
(509)“U”レベル、“D”レベル:“010110011”データ
(510)“U”レベル、“E”レベル:“010010011”データ
(511)“U”レベル、“F”レベル:“010011011”データ
(512)“U”レベル、“G”レベル:“010011001”データ
(513)“U”レベル、“H”レベル:“111011001”データ
(514)“U”レベル、“I”レベル:“111011011”データ
(515)“U”レベル、“J”レベル:“101011011”データ
(516)“U”レベル、“K”レベル:“101111011”データ
(517)“U”レベル、“L”レベル:“101110011”データ
(518)“U”レベル、“M”レベル:“101010011”データ
(519)“U”レベル、“N”レベル:“111010011”データ
(520)“U”レベル、“O”レベル:“111010001”データ
(521)“U”レベル、“P”レベル:“101010001”データ
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(523)“U”レベル、“R”レベル:“101111001”データ
(524)“U”レベル、“S”レベル:“111111001”データ
(525)“U”レベル、“T”レベル:“111111011”データ
(526)“U”レベル、“U”レベル:“111110011”データ
(527)“U”レベル、“V”レベル:“111110001”データ
(528)“U”レベル、“W”レベル:“101110001”データ。
(529)“V”レベル、“Z”レベル:“010010000”データ
(530)“V”レベル、“A”レベル:“010110000”データ
(531)“V”レベル、“B”レベル:“010111000”データ
(532)“V”レベル、“C”レベル:“010111010”データ
(533)“V”レベル、“D”レベル:“010110010”データ
(534)“V”レベル、“E”レベル:“010010010”データ
(535)“V”レベル、“F”レベル:“010011010”データ
(536)“V”レベル、“G”レベル:“010011000”データ
(537)“V”レベル、“H”レベル:“111011000”データ
(538)“V”レベル、“I”レベル:“111011010”データ
(539)“V”レベル、“J”レベル:“101011010”データ
(540)“V”レベル、“K”レベル:“101111010”データ
(541)“V”レベル、“L”レベル:“101110010”データ
(542)“V”レベル、“M”レベル:“101010010”データ
(543)“V”レベル、“N”レベル:“111010010”データ
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(545)“V”レベル、“P”レベル:“101010000”データ
(546)“V”レベル、“Q”レベル:“101011000”データ
(547)“V”レベル、“R”レベル:“101111000”データ
(548)“V”レベル、“S”レベル:“111111000”データ
(549)“V”レベル、“T”レベル:“111111010”データ
(550)“V”レベル、“U”レベル:“111110010”データ
(551)“V”レベル、“V”レベル:“111110000”データ
(552)“V”レベル、“W”レベル:“101110000”データ。
(553)“W”レベル、“Z”レベル:“011010000”データ
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(556)“W”レベル、“C”レベル:“011111010”データ
(557)“W”レベル、“D”レベル:“011110010”データ
(558)“W”レベル、“E”レベル:“011010010”データ
(559)“W”レベル、“F”レベル:“011011010”データ
(560)“W”レベル、“G”レベル:“011011000”データ
(561)“W”レベル、“H”レベル:“110011000”データ
(562)“W”レベル、“I”レベル:“110011010”データ
(563)“W”レベル、“J”レベル:“100011010”データ
(564)“W”レベル、“K”レベル:“100111010”データ
(565)“W”レベル、“L”レベル:“100110010”データ
(566)“W”レベル、“M”レベル:“100010010”データ
(567)“W”レベル、“N”レベル:“110010010”データ
(568)“W”レベル、“O”レベル:“110010000”データ
(569)“W”レベル、“P”レベル:“100010000”データ
(570)“W”レベル、“Q”レベル:“100011000”データ
(571)“W”レベル、“R”レベル:“100111000”データ
(572)“W”レベル、“S”レベル:“110111000”データ
(573)“W”レベル、“T”レベル:“110111010”データ
(574)“W”レベル、“U”レベル:“110110010”データ
(575)“W”レベル、“V”レベル:“110110000”データ
(576)“W”レベル、“W”レベル:“100110000”データ。
図178は、図162~図177に示されたデータの割り付けに対して設定される読み出し電圧と、各ページの読み出し結果に対してそれぞれ適用される読み出しデータの定義を示している。以下では、第9ページを対象とした読み出し動作のことを、第9ページ読み出しと称する。
図178に示すように、第1ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧HRを用いた読み出し結果により確定される。
第2ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧HRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧JR、NR、PR、SR、及びWRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第3ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧JR、NR、PR、SR、及びWRを用いた読み出し結果と、プレーンPL2に対する読み出し電圧HRを用いた読み出し結果とにより確定される。
第4ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧AR、ER、KR、MR、及びRRを用いた読み出し結果により確定される。
第5ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧AR、ER、KR、MR、及びRRを用いた読み出し結果により確定される。
第6ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧BR、DR、FR、LR、QR、及びURを用いた読み出し結果により確定される。
第7ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧BR、DR、FR、LR、QR、及びURを用いた読み出し結果により確定される。
第8ページデータは、プレーンPL2に対する読み出し電圧CR、GR、IR、OR、TR、及びVRを用いた読み出し結果により確定される。
第9ページデータは、プレーンPL1に対する読み出し電圧CR、GR、IR、OR、TR、及びVRを用いた読み出し結果により確定される。
そして、プレーンPL1及びPL2のそれぞれの読み出し結果に基づいた読み出しデータは、以下に示すように定義される。
(例)読み出し動作:(プレーンPL1の読み出し結果、プレーンPL2の読み出し結果、読み出しデータ)×4種類
第1ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、0)、(1、1、1)
第2ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第3ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、1)、(1、1、0)
第4ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第5ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第6ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第7ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)
第8ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、0)、(0、1、1)、(1、1、1)
第9ページ読み出し:(0、0、0)、(1、0、1)、(0、1、0)、(1、1、1)。
第17実施形態に係る半導体メモリ10のその他の構成は、例えば第1実施形態に係る半導体メモリ10と同様のため、説明を省略する。
[19-2]動作
[19-2-1]書き込み動作
以下に、第17実施形態に係る半導体メモリ10における書き込み動作について説明する。第17実施形態における書き込み動作では、図178に示されたデータの定義に基づいて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに適切な書き込みデータを転送する。具体的には、書き込み動作では、半導体メモリ10が受信した書き込みデータに対してコーディングの変換が実行される。そして、変換されたコーディングに基づいた書き込みデータが、センスアンプユニットSAUa及びSAUbに格納される。
図179は、第17実施形態の書き込み動作におけるコーディング変換後のデータの割り付けの一例を示している。図179に示すように、第17実施形態の書き込み動作では、24個の閾値分布に対してそれぞれ異なる5ビットデータが割り当てられた1-5-5-6-6コードが使用される。
“ER”レベル:“11111(最下位ビット/下位ビット/中位ビット/上位ビット/最上位ビット)”データ
“A”レベル:“11011”データ
“B”レベル:“11001”データ
“C”レベル:“11000”データ
“D”レベル:“11010”データ
“E”レベル:“11110”データ
“F”レベル:“11100”データ
“G”レベル:“11101”データ
“H”レベル:“01101”データ
“I”レベル:“01100”データ
“J”レベル:“00100”データ
“K”レベル:“00000”データ
“L”レベル:“00010”データ
“M”レベル:“00110”データ
“N”レベル:“01110”データ
“O”レベル:“01111”データ
“P”レベル:“00111”データ
“Q”レベル:“00101”データ
“R”レベル:“00001”データ
“S”レベル:“01001”データ
“T”レベル:“01000”データ
“U”レベル:“01010”データ
“V”レベル:“01011”データ
“W”レベル:“00011”データ。
本例において、最下位ページデータは、読み出し電圧HRを用いた読み出し結果によって確定する。下位ページデータは、読み出し電圧JR、NR、PR、SR及びWRを用いた読み出し結果によって確定する。中位ページデータは、読み出し電圧AR、ER、KR、MR及びRRを用いた読み出し結果によって確定する。上位ページデータは、読み出し電圧BR、DR、FR、LR、QR及びURを用いた読み出し結果によって確定する。最上位ページデータは、読み出し電圧CR、GR、IR、OR、TR及びVRを用いた読み出し結果によって確定する。以下では、変換後のコーディングにおいて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbに格納される最下位ページデータをそれぞれ最下位ページデータpB1及びpB2と呼ぶ。
例えば、図162~図177に示されたデータの割り付けにおいて“011110000”データが記憶される場合、メモリセルトランジスタMTaの閾値電圧が“A”レベルに含まれ、メモリセルトランジスタMTbの閾値電圧が“W”レベルに含まれる。このような場合、書き込み動作において“011110000”データが半導体メモリ10に入力されると、センスアンプユニットSAUa内のラッチ回路には“A”レベルに対応する“11011”データが格納され、センスアンプユニットSAUb内のラッチ回路には“W”レベルに対応する“00011”データが格納される。
その他のデータについても同様に、変換されたコーディングに対応するデータがセンスアンプユニットSAUa及びSAUbにそれぞれ格納される。尚、書き込み動作におけるコーディングの変換における演算処理は、未使用とされるメモリセルトランジスタMTa及びMTbの閾値電圧の組み合わせに基づいて変化しても良い。
(書き込み動作の第1の例)
書き込み動作の第1の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が不可能な場合の動作に対応している。第17実施形態の第1の例における半導体メモリ10は、例えば第1実施形態と同様の構成を有し、センスアンプユニットSAUaがプレーンPL0内のセンスアンプユニットSAUに対応し、センスアンプユニットSAUbがプレーンPL1内のセンスアンプユニットSAUに対応している。
図180は、第17実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第1の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。以下に、図180を用いて、6個のラッチ回路(ラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL、DDL及びXDL)が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをプレーンPL0及びPL1(センスアンプユニットSAUa及びSAUb)のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(1))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路DDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路DDLに格納させる(図180(2))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(3))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路CDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータをラッチ回路CDLに格納させる(図180(4))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(5))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“XDL|DDL”をラッチ回路ADLに格納させる(図180(6))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路ADLに格納されたデータが、最下位ページデータpB2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL&DDL”をラッチ回路BDLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“XDL&CDL”をラッチ回路BDLに格納させる。続けてシーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL|DDL”をラッチ回路BDLに格納させる(図180(7))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路BDLに格納されたデータが、下位ページデータpL1に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路CDLに格納されたデータとラッチ回路XDLに格納されたデータを反転したデータとのAND演算が施されたデータ“CDL&~XDL”をラッチ回路ADLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路CDLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(CDL&DDL)”をラッチ回路CDLに格納させる(図180(8))。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路ADLに格納されたデータとラッチ回路DDLに格納されたデータとのOR演算が施されたデータを“ADL|DDL”をラッチ回路ADLに格納させ、プレーンPL1において、ラッチ回路BDLに格納されたデータとラッチ回路CDLに格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL&CDL”をラッチ回路BDLに格納させる(図180(9))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路ADLに格納されたデータが最下位ページデータpB1に対応し、プレーンPL1内においてラッチ回路BDLに格納されたデータが下位ページデータpL2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(10))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、中位ページデータpM2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち中位ページデータpM2をラッチ回路CDLに格納させる(図180(11))。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(12))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち中位ページデータpM1をラッチ回路CDLに格納させる(図180(13))。
次に、半導体メモリ10が第6ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第6ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(14))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち上位ページデータpU2をラッチ回路DDLに格納させる(図180(15))。
次に、半導体メモリ10が第7ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第7ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(16))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL0において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち上位ページデータpU1をラッチ回路DDLに格納させる(図180(17))。
次に、半導体メモリ10が第8ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第8ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(18))。この時点で、プレーンPL1内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、最上位ページデータpT2に対応している。
次に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路XDLに格納されたデータ、すなわち最上位ページデータpT2をラッチ回路SDLに格納させる(図180(19))。
次に、半導体メモリ10が第9ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第9ページデータをプレーンPL0及びPL1のそれぞれのラッチ回路XDLに格納させる(図180(20))。この時点で、プレーンPL0内においてラッチ回路XDLに格納されたデータが、最上位ページデータpT1に対応している。
最後に、シーケンサ14は、プレーンPL1において、ラッチ回路SDLに格納されたデータ、すなわち最上位ページデータpT2をラッチ回路XDLに格納させる(図180(15))。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、最下位ページデータpB1、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、上位ページデータpU1、及び最上位ページデータpT1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、最下位ページデータpB2、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、上位ページデータpU2、及び最上位ページデータpT2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、5ビットデータの書き込み動作を実行する。
(書き込み動作の第2の例)
書き込み動作の第2の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が可能且つセンスアンプセットSAS内で2個のラッチ回路XDLが入出力回路19に接続されている場合の動作に対応している。第17実施形態の第2の例における半導体メモリ10は、例えば図157を用いて説明した第11実施形態の第2の例における半導体メモリ10と同様の構成を有し、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれが6個のラッチ回路を含んでいる。
以下に、図181を用いて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに6個のラッチ回路が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。図181は、第17実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第2の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL1に格納させる(図181(1))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路BDL2に格納させる(図181(2))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路ADL2に格納させる(図181(3))。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路CDL2に格納させる(図181(4))。この時点で、ラッチ回路CDL2に格納されたデータが、中位ページデータpM2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路CDL1に格納させる(図181(5))。この時点で、ラッチ回路CDL1に格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、半導体メモリ10が第6ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第6ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路DDL2に格納させる(図181(6))。この時点で、ラッチ回路DDL2に格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第7ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第7ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路DDL1に格納させる(図181(7))。この時点で、ラッチ回路DDL1に格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
次に、半導体メモリ10が第8ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第8ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL2に格納されたデータをラッチ回路SDL2に格納させる(図181(8))。この時点で、ラッチ回路SDL2に格納されたデータが、最上位ページデータpT2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第9ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第9ページデータをラッチ回路XDL1及びXDL2のそれぞれに格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路SDL2に格納されたデータ、すなわち最上位ページデータpT2をラッチ回路XDL2に格納させる(図181(9))。この時点で、ラッチ回路XDL1に格納されたデータが、最上位ページデータpT1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL1に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL1&ADL1”をラッチ回路BDL1に格納させる(図181(10))。この時点で、ラッチ回路BDL1に格納されたデータが、下位ページデータpL1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路SDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路SDL1に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“SDL1&BDL2”をラッチ回路SDL1に格納させる(図181(11))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“ADL2&BDL2”をラッチ回路SDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路SDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|SDL2”をラッチ回路SDL2に格納させる。(図181(12))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL2|ADL1”をラッチ回路ADL2に格納させる(図181(13))。この時点で、ラッチ回路ADL2に格納されたデータが、最下位ページデータpB2に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(BDL2&ADL1)”をラッチ回路BDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路SDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL2|SDL2”をラッチ回路BDL2に格納させる(図181(14))。この時点で、ラッチ回路BDL2に格納されたデータが、下位ページデータpL2に対応している。
最後に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路DDL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|DDL1”をラッチ回路ADL1に格納させる(図181(15))。この時点で、ラッチ回路ADL1に格納されたデータが、最下位ページデータpB1に対応している。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、最下位ページデータpL1、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、上位ページデータpU1、及び最上位ページデータpT1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、最下位ページデータpB2、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、上位ページデータpU2、及び最上位ページデータpT2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、5ビットデータの書き込み動作を実行する。
(書き込み動作の第3の例)
書き込み動作の第3の例は、センスアンプユニットSAUa及びSAUb間のデータ転送が可能且つセンスアンプSAS内で1個のラッチ回路XDLが入出力回路19に接続されている場合における演算処理に対応している。第17実施形態の第3の例における半導体メモリ10は、例えば図159を用いて説明した第11実施形態の第3の例における半導体メモリ10と同様の構成を有し、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれが6個のラッチ回路を含んでいる。
以下に、図182を用いて、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに6個のラッチ回路が設けられた場合において、シーケンサ14が実行する動作の一例について説明する。図182は、第17実施形態に係る半導体メモリ10の書き込み動作の第3の例におけるシーケンサ14の動作を示すフローチャートである。
半導体メモリ10が第1ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第1ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL1に格納させる(図182(1))。
次に、半導体メモリ10が第2ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第2ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路BDL2に格納させる(図182(2))。
次に、半導体メモリ10が第3ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第3ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路ADL2に格納させる(図182(3))。
次に、半導体メモリ10が第4ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第4ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路CDL2に格納させる(図182(4))。この時点で、ラッチ回路CDL2に格納されたデータが、中位ページデータpM2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第5ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第5ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路CDL1に格納させる(図182(5))。この時点で、ラッチ回路CDL1に格納されたデータが、中位ページデータpM1に対応している。
次に、半導体メモリ10が第6ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第6ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路DDL2に格納させる(図182(6))。この時点で、ラッチ回路DDL2に格納されたデータが、上位ページデータpU2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第7ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第7ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路DDL1に格納させる(図182(7))。この時点で、ラッチ回路DDL1に格納されたデータが、上位ページデータpU1に対応している。
次に、半導体メモリ10が第8ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第8ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路XDL1に格納されたデータをラッチ回路SDL2に格納させる(図182(8))。この時点で、ラッチ回路SDL2に格納されたデータが、最上位ページデータpT2に対応している。
次に、半導体メモリ10が第9ページデータを受信すると、シーケンサ14は、受信した第9ページデータをラッチ回路XDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路SDL2に格納されたデータ、すなわち最上位ページデータpT2をラッチ回路XDL2に格納させる(図182(9))。この時点で、ラッチ回路XDL1に格納されたデータが、最上位ページデータpT1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路BDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL1に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“BDL1&ADL1”をラッチ回路BDL1に格納させる(図182(10))。この時点で、ラッチ回路BDL1に格納されたデータが、下位ページデータpL1に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータを反転したデータをラッチ回路SDL1に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路SDL1に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“SDL1&BDL2”をラッチ回路SDL1に格納させる(図182(11))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路BDL2に格納されたデータとのAND演算が施されたデータ“ADL2&BDL2”をラッチ回路SDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路SDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|SDL2”をラッチ回路SDL2に格納させる。(図182(12))。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL2|ADL1”をラッチ回路ADL2に格納させる(図182(13))。この時点で、ラッチ回路ADL2に格納されたデータが、最下位ページデータpB2に対応している。
次に、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路ADL1に格納されたデータとのAND演算が施されたデータを反転したデータ“~(BDL2&ADL1)”をラッチ回路BDL2に格納させる。続けて、シーケンサ14は、ラッチ回路BDL2に格納されたデータとラッチ回路SDL2に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“BDL2|SDL2”をラッチ回路BDL2に格納させる(図182(14))。この時点で、ラッチ回路BDL2に格納されたデータが、下位ページデータpL2に対応している。
最後に、シーケンサ14は、ラッチ回路ADL1に格納されたデータとラッチ回路DDL1に格納されたデータとのOR演算が施されたデータ“ADL1|DDL1”をラッチ回路ADL1に格納させる(図182(15))。この時点で、ラッチ回路ADL1に格納されたデータが、最下位ページデータpB1に対応している。
以上のように演算処理が実行されると、センスアンプユニットSAUaが、最下位ページデータpL1、下位ページデータpL1、中位ページデータpM1、上位ページデータpU1、及び最上位ページデータpT1を保持した状態になり、センスアンプユニットSAUbが、最下位ページデータpB2、下位ページデータpL2、中位ページデータpM2、上位ページデータpU2、及び最上位ページデータpT2を保持した状態になる。それから、半導体メモリ10は、センスアンプユニットSAUa及びSAUbのそれぞれに格納されたデータと変換後のコーディングとに基づいて、5ビットデータの書き込み動作を実行する。
[19-2-2]読み出し動作
図183は、第17実施形態に係る半導体メモリ10における、WL分割無し(WL共有)の場合における読み出し動作の一例を示すタイミングチャートであり、ページサイズが24kB+16kB×3である場合の動作に対応している。
図183に示すように、第1、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、6種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(6Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧HR、JR、NR、PR、SR、及びWRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、3ページデータが確定し、半導体メモリ10からは24kBの読み出しデータが出力される。第4及び第5ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、5種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(5Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧AR、ER、KR、MR、及びRRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第6及び第7ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、5種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(6Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧BR、DR、FR、LR、QR、及びURを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。第8及び第9ページのシーケンシャル読み出しが実行された場合、5種類の読み出し電圧を用いた読み出し動作(6Level-Read)が実行される。具体的には、読み出し電圧CR、GR、IR、OR、TR、及びVRを用いた読み出し動作が実行される。これにより、2ページデータが確定し、半導体メモリ10からは16kBの読み出しデータが出力される。
図183に示された一例において、半導体メモリ10は、8kBずつデータを出力している。半導体メモリ10は、8kBのデータ出力が完了し、続くデータを出力する前に、一時的にビジー状態に遷移しても良い。また、第1、第2及び第3ページのシーケンシャル読み出しでは、読み出し電圧DRによる読み出しが終了すると、第1ページの読み出し結果が確定する(1Level-Read)。このため、半導体メモリ10は、レディビジー信号RBn(True)がビジー状態であったとしても、レディビジー信号RBn(Cache)がレディ状態になったことに基づいて、確定した第1ページの読み出しデータを先に出力しても良い。これにより、半導体メモリ10は、データ出力を早くすることが出来る。
[19-3]第17実施形態の効果
以上のように第17実施形態に係る半導体メモリ10に依れば、2つのメモリセルに9ビット分のデータを記憶させることが出来る。具体的には、第17実施形態に係る半導体メモリ10では、24種類の閾値分布を形成することにより、2つのメモリセルトランジスタMTに9ビットデータを記憶させている。
第17実施形態における1ページあたりの読み出し回数は、(1+5+5+5+5+6+6+6)/9=4.33回である。また、第17実施形態において、シーケンシャル読み出しが実行された場合、1ページあたりの読み出し回数は、(6+5+5+5)/9=2.33回である。このように、第17実施形態に係る半導体メモリ10は、上記実施形態と同様に読み出し動作を高速化することが出来る。
[19-4]第17実施形態の変形例
第17実施形態では、図162~図177に示されたデータの割り付けが使用される場合を例に説明したが、その他のデータの割り付けが使用されても良い。
以下に、第17実施形態の第1~第71変形例における読み出し電圧とデータの定義との組み合わせを羅列する。以下に示す各組み合わせに対応するデータの割り付けは、読み出し電圧とデータの定義との組み合わせに基づいて適宜設定されるものとする。
(例)読み出し電圧:[第1ページ読み出し((x)PL1の読み出し電圧、(y)PL2の読み出し電圧)、第2ページ読み出し((x)、(y))、第3ページ読み出し((x)、(y))、第4ページ読み出し((x)、(y))、第5ページ読み出し((x)、(y))、第6ページ読み出し((x)、(y))、第7ページ読み出し((x)、(y))、第8ページ読み出し((x)、(y))、第9ページ読み出し((x)、(y))];データの定義:[第1ページ読み出し[(a)“0”、“0”=PL1の読み出し結果、PL2の読み出し結果、である場合における読み出しデータ、(b)“1”、“0”である場合における読み出しデータ、(c)“0”、“1”である場合における読み出しデータ、(d)“1”、“1”である場合における読み出しデータ]、第2ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第3ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第4ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第5ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第6ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第7ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第8ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]、第9ページ読み出し[(a)、(b)、(c)、(d)]]。
(第17実施形態の第1変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、LR、NR、SR、WR))、((JR、LR、NR、SR、WR)、(HR、))、((省略)、(AR、CR、ER、GR、PR))、((AR、CR、ER、GR、PR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、MR、QR、UR))、((BR、FR、IR、MR、QR、UR)、(省略))、((省略)、(DR、KR、OR、RR、TR、VR))、((DR、KR、OR、RR、TR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第2変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、LR、NR、SR、WR))、((JR、LR、NR、SR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、ER、GR、PR))、((AR、CR、ER、GR、PR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、KR、OR、QR、UR))、((BR、FR、KR、OR、QR、UR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、MR、RR、TR、VR))、((DR、IR、MR、RR、TR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第3変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、LR、PR、UR、WR))、((JR、LR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、KR、SR))、((AR、CR、FR、KR、SR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、NR、RR、TR))、((BR、ER、GR、NR、RR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、MR、OR、QR、VR))、((DR、IR、MR、OR、QR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第4変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、LR、PR、UR、WR))、((JR、LR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、IR、MR、TR))、((AR、ER、IR、MR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、NR、QR、SR))、((BR、DR、FR、NR、QR、SR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、KR、OR、RR、VR))、((CR、GR、KR、OR、RR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第5変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、LR、PR、UR、WR))、((JR、LR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、NR、QR、SR))、((AR、ER、NR、QR、SR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、IR、MR、TR))、((BR、DR、FR、IR、MR、TR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、KR、OR、RR、VR))、((CR、GR、KR、OR、RR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第6変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、NR、PR、UR、WR))、((LR、NR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、JR、RR))、((AR、CR、FR、JR、RR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、KR、OR、TR))、((BR、ER、GR、KR、OR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、MR、QR、SR、VR))、((DR、IR、MR、QR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第7変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、NR、PR、UR、WR))、((LR、NR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、JR、RR))、((AR、CR、FR、JR、RR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、MR、QR、TR))、((BR、ER、GR、MR、QR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR、OR、SR、VR))、((DR、IR、KR、OR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第8変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、NR、PR、UR、WR))、((LR、NR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、IR、KR、RR))、((AR、ER、IR、KR、RR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、MR、QR、TR))、(BR、DR、FR、MR、QR、TR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、JR、OR、SR、VR))、((CR、GR、JR、OR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第9変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、NR、PR、UR、WR))、((LR、NR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、MR、QR、TR))、((AR、ER、MR、QR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、IR、KR、RR))、((BR、DR、FR、IR、KR、RR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、JR、OR、SR、VR))、((CR、GR、JR、OR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第10変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(IR、KR、PR、UR、WR))、((IR、KR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、LR、TR))、((AR、CR、FR、LR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、MR、OR、RR))、((BR、ER、GR、MR、OR、RR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、NR、QR、SR、VR))、((DR、JR、NR、QR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第11変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(IR、KR、PR、UR、WR))、((IR、KR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、LR、TR))、((AR、CR、FR、LR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、NR、QR、SR))、((BR、ER、GR、NR、QR、SR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、MR、OR、RR、VR))、((DR、JR、MR、OR、RR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第12変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(IR、KR、PR、UR、WR))、((IR、KR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、JR、MR、SR))、((AR、ER、JR、MR、SR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、NR、RR、TR))、((BR、DR、FR、NR、RR、TR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、LR、OR、QR、VR))、((CR、GR、LR、OR、QR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第13変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(IR、KR、PR、UR、WR))、((IR、KR、PR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、NR、RR、TR))、((AR、ER、NR、RR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR、MR、SR))、((BR、DR、FR、JR、MR、SR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、LR、OR、QR、VR))、((CR、GR、LR、OR、QR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第14変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、NR、RR、UR、WR))、((JR、NR、RR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、IR、QR))、((AR、CR、FR、IR、QR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、LR、PR、TR))、((BR、ER、GR、LR、PR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、KR、MR、OR、SR、VR))、((DR、KR、MR、OR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第15変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、NR、RR、UR、WR))、((JR、NR、RR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、KR、SR))、((AR、CR、FR、KR、SR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、LR、PR、TR))、((BR、ER、GR、LR、PR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、MR、OR、QR、VR))、((DR、IR、MR、OR、QR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第16変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、OR、SR、UR、WR))、((JR、OR、SR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、LR、TR))、((AR、CR、FR、LR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、NR、PR、RR))、((BR、ER、GR、NR、PR、RR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR、MR、QR、VR))、((DR、IR、KR、MR、QR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第17変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、OR、SR、UR、WR))、((JR、OR、SR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、IR、KR、RR))、((AR、ER、IR、KR、RR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、MR、QR、TR))、((BR、DR、FR、MR、QR、TR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、LR、NR、PR、VR))、((CR、GR、LR、NR、PR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第18変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、OR、SR、UR、WR))、((JR、OR、SR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、MR、QR、TR))、((AR、ER、MR、QR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、IR、KR、RR))、((BR、DR、FR、IR、KR、RR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、LR、NR、PR、VR))、((CR、GR、LR、NR、PR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第19変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(IR、MR、RR、UR、WR))、((IR、MR、RR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、ER、GR、PR))、((AR、CR、ER、GR、PR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、JR、LR、NR、TR))、((BR、FR、JR、LR、NR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、KR、OR、QR、SR、VR))、((DR、KR、OR、QR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第20変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(KR、OR、RR、UR、WR))、((KR、OR、RR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、ER、GR、PR))、((AR、CR、ER、GR、PR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、JR、LR、NR、TR))、((BR、FR、JR、LR、NR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、MR、QR、SR、VR))、((DR、IR、MR、QR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第21変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(KR、OR、RR、UR、WR))、((KR、OR、RR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、IR、MR、TR))、((AR、ER、IR、MR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、NR、QR、SR))、((BR、DR、FR、NR、QR、SR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、JR、LR、PR、VR))、((CR、GR、JR、LR、PR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第22変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(KR、OR、RR、UR、WR))、((KR、OR、RR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、NR、QR、SR))、((AR、ER、NR、QR、SR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、IR、MR、TR))、((BR、DR、FR、IR、MR、TR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、JR、LR、PR、VR))、((CR、GR、JR、LR、PR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第23変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、OR、QR、UR、WR))、((LR、OR、QR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、JR、MR、SR))、((AR、ER、JR、MR、SR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、NR、RR、TR))、((BR、DR、FR、NR、RR、TR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR、PR、VR))、((CR、GR、IR、KR、PR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第24変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、OR、QR、UR、WR))、((LR、OR、QR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、NR、RR、TR))、((AR、ER、NR、RR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR、MR、SR))、((BR、DR、FR、JR、MR、SR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR、PR、VR))、((CR、GR、IR、KR、PR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第25変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、PR、RR、UR、WR))、((LR、PR、RR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、IR、QR))、((AR、CR、FR、IR、QR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、JR、NR、TR))、((BR、ER、GR、JR、NR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、KR、MR、OR、SR、VR))、((DR、KR、MR、OR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第26変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、QR、SR、UR、WR))、((LR、QR、SR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、ER、GR、PR))、((AR、CR、ER、GR、PR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、KR、NR、TR))、((BR、FR、IR、KR、NR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、MR、OR、RR、VR))、((DR、JR、MR、OR、RR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第27変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、QR、SR、UR、WR))、((LR、QR、SR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、ER、GR、PR))、((AR、CR、ER、GR、PR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、JR、MR、OR、TR))、((BR、FR、JR、MR、OR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR、NR、RR、VR))、((DR、IR、KR、NR、RR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第28変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、OR、QR、UR、WR))、((LR、OR、QR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、JR、MR、SR))、((AR、ER、JR、MR、SR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、NR、RR、TR))、((BR、DR、FR、NR、RR、TR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR、PR、VR))、((CR、GR、IR、KR、PR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第29変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、OR、QR、UR、WR))、((LR、OR、QR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、NR、RR、TR))、((AR、ER、NR、RR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、JR、MR、SR))、((BR、DR、FR、JR、MR、SR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、KR、PR、VR))、((CR、GR、IR、KR、PR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第30変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、PR、RR、UR、WR))、((LR、PR、RR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、IR、QR))、((AR、CR、FR、IR、QR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、JR、NR、TR))、((BR、ER、GR、JR、NR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、KR、MR、OR、SR、VR))、((DR、KR、MR、OR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第31変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、QR、SR、UR、WR))、((LR、QR、SR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、ER、GR、PR))、((AR、CR、ER、GR、PR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、KR、NR、TR))、((BR、FR、IR、KR、NR、TR、)、(省略))、((省略)、(DR、JR、MR、OR、RR、VR))、((DR、JR、MR、OR、RR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第32変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(LR、QR、SR、UR、WR))、((LR、QR、SR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、ER、GR、PR))、((AR、CR、ER、GR、PR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、JR、MR、OR、TR))、((BR、FR、JR、MR、OR、TR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR、NR、RR、VR))、((DR、IR、KR、NR、RR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第33変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、MR、PR、TR、WR))、((JR、MR、PR、TR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、IR、KR、RR))、((AR、ER、IR、KR、RR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、NR、SR、UR))、((BR、DR、FR、NR、SR、UR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、LR、OR、QR、VR))、((CR、GR、LR、OR、QR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第34変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、MR、QR、UR、WR))、((JR、MR、QR、UR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、CR、FR、LR、TR))、((AR、CR、FR、LR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、NR、PR、RR))、((BR、ER、GR、NR、PR、RR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR、OR、SR、VR))、((DR、IR、KR、OR、SR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第35変形例)
読み出し電圧:[((HR)、(HR))、((HR)、(JR、NR、PR、SR、WR))、((JR、NR、PR、SR、WR)、(HR))、((省略)、(AR、ER、IR、MR、TR))、((AR、ER、IR、MR、TR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、LR、QR、UR))、((BR、DR、FR、LR、QR、UR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、KR、OR、RR、VR))、((CR、GR、KR、OR、RR、VR)、(省略))];データの定義:[[0、0、0、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第36変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、ER、JR、LR、NR))、((AR、ER、JR、LR、NR)、(PR))、((省略)、(HR、QR、SR、UR、WR))、((HR、QR、SR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、KR、OR、RR、VR))、((CR、GR、KR、OR、RR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、IR、MR、TR))、((BR、DR、FR、IR、MR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第37変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、ER、JR、LR、NR))、((AR、ER、JR、LR、NR)、(PR))、((省略)、(HR、QR、SR、UR、WR))、((HR、QR、SR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、IR、MR、RR、VR))、((CR、GR、IR、MR、RR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、DR、FR、KR、OR、TR))、((BR、DR、FR、KR、OR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第38変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、LR、NR))、((AR、CR、HR、LR、NR)、(PR))、((省略)、(ER、MR、RR、UR、WR))、((ER、MR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、FR、JR、QR、SR、VR))、((DR、FR、JR、QR、SR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、GR、IR、KR、OR、TR))、((BR、GR、IR、KR、OR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第39変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、LR、NR))、((AR、CR、HR、LR、NR)、(PR))、((省略)、(DR、KR、OR、SR、WR))、((DR、KR、OR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(ER、GR、JR、RR、TR、VR))、((ER、GR、JR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、MR、QR、UR))、((BR、FR、IR、MR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第40変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、LR、NR))、((AR、CR、HR、LR、NR)、(PR))、((省略)、(ER、GR、JR、SR、WR))、((ER、GR、JR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、KR、OR、RR、TR、VR))、((DR、KR、OR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、MR、QR、UR))、((BR、FR、IR、MR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第41変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、JR、LR))、((AR、CR、HR、JR、LR)、(PR))、((省略)、(FR、NR、RR、UR、WR))、((FR、NR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、MR、QR、SR、VR))、((DR、IR、MR、QR、SR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、KR、OR、TR))、((BR、ER、GR、KR、OR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第42変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、JR、LR))、((AR、CR、HR、JR、LR)、(PR))、((省略)、(FR、NR、RR、UR、WR))、((FR、NR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、GR、KR、QR、SR、VR))、((DR、GR、KR、QR、SR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR、MR、OR、TR))、((BR、ER、IR、MR、OR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第43変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、JR、LR))、((AR、CR、HR、JR、LR)、(PR))、((省略)、(FR、MR、OR、SR、WR))、((FR、MR、OR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、GR、KR、RR、TR、VR))、((DR、GR、KR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR、NR、QR、UR))、((BR、ER、IR、NR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第44変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、JR、LR))、((AR、CR、HR、JR、LR)、(PR))、((省略)、(DR、GR、KR、SR、WR))、((DR、GR、KR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(FR、MR、OR、RR、TR、VR))、((FR、MR、OR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR、NR、QR、UR))、((BR、ER、IR、NR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第45変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、MR、OR))、((AR、CR、HR、MR、OR)、(PR))、((省略)、(DR、LR、RR、UR、WR))、((DR、LR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(FR、IR、KR、QR、SR、VR))、((FR、IR、KR、QR、SR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、JR、NR、TR))、((BR、ER、GR、JR、NR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第46変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、MR、OR))、((AR、CR、HR、MR、OR)、(PR))、((省略)、(DR、LR、RR、UR、WR))、((DR、LR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(ER、GR、JR、QR、SR、VR))、((ER、GR、JR、QR、SR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、KR、NR、TR))、((BR、FR、IR、KR、NR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第47変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、MR、OR))、((AR、CR、HR、MR、OR)、(PR))、((省略)、(ER、KR、NR、SR、WR))、((ER、KR、NR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、FR、JR、RR、TR、VR))、((DR、FR、JR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、GR、IR、LR、QR、UR))、((BR、GR、IR、LR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第48変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、HR、MR、OR))、((AR、CR、HR、MR、OR)、(PR))、((省略)、(DR、FR、JR、SR、WR))、((DR、FR、JR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(ER、KR、NR、RR、TR、VR))、((ER、KR、NR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、GR、IR、LR、QR、UR))、((BR、GR、IR、LR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第49変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、FR、JR、NR))、((AR、CR、FR、JR、NR)、(PR))、((省略)、(GR、OR、RR、UR、WR))、((GR、OR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、HR、LR、QR、SR、VR))、((DR、HR、LR、QR、SR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR、KR、MR、TR))、((BR、ER、IR、KR、MR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第50変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、FR、JR、NR))、((AR、CR、FR、JR、NR)、(PR))、((省略)、(ER、MR、RR、UR、WR))、((ER、MR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、HR、LR、QR、SR、VR))、((DR、HR、LR、QR、SR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、GR、IR、KR、OR、TR))、((BR、GR、IR、KR、OR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第51変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、ER、IR、NR))、((AR、CR、ER、IR、NR)、(PR))、((省略)、(DR、LR、RR、UR、WR))、((DR、LR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(FR、HR、JR、QR、SR、VR))、((FR、HR、JR、QR、SR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、GR、KR、MR、OR、TR))、((BR、GR、KR、MR、OR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第52変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、ER、IR、NR))、((AR、CR、ER、IR、NR)、(PR))、((省略)、(FR、MR、OR、SR、WR))、((FR、MR、OR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、GR、KR、RR、TR、VR))、((DR、GR、KR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、HR、JR、LR、QR、UR))、((BR、HR、JR、LR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第53変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、ER、IR、NR))、((AR、CR、ER、IR、NR)、(PR))、((省略)、(DR、GR、KR、SR、WR))、((DR、GR、KR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(FR、MR、OR、RR、TR、VR))、((FR、MR、OR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、HR、JR、LR、QR、UR))、((BR、HR、JR、LR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第54変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、FR、KR、OR))、((AR、CR、FR、KR、OR)、(PR))、((省略)、(HR、QR、SR、UR、WR))、((HR、QR、SR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、LR、NR、RR、VR))、((DR、JR、LR、NR、RR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、IR、MR、TR))、((BR、ER、GR、IR、MR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第55変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、FR、IR、MR))、((AR、CR、FR、IR、MR)、(PR))、((省略)、(HR、QR、SR、UR、WR))、((HR、QR、SR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、LR、NR、RR、VR))、((DR、JR、LR、NR、RR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、ER、GR、KR、OR、TR))、((BR、ER、GR、KR、OR、TR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第56変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、FR、IR、MR))、((AR、CR、FR、IR、MR)、(PR))、((省略)、(DR、KR、OR、SR、WR))、((DR、KR、OR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(ER、GR、JR、RR、TR、VR))、((ER、GR、JR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、HR、LR、NR、QR、UR))、((BR、HR、LR、NR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第57変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、FR、IR、MR))、((AR、CR、FR、IR、MR)、(PR))、((省略)、(ER、GR、JR、SR、WR))、((ER、GR、JR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、KR、OR、RR、TR、VR))、((DR、KR、OR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、HR、LR、NR、QR、UR))、((BR、HR、LR、NR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第58変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、GR、IR、LR))、((AR、CR、GR、IR、LR)、(PR))、((省略)、(ER、KR、NR、SR、WR))、((ER、KR、NR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、FR、JR、RR、TR、VR))、((DR、FR、JR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、HR、MR、OR、QR、UR))、((BR、HR、MR、OR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第59変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、GR、IR、LR))、((AR、CR、GR、IR、LR)、(PR))、((省略)、(DR、FR、JR、SR、WR))、((DR、FR、JR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(ER、KR、NR、RR、TR、VR))、((ER、KR、NR、RR、TR、VR)、(省略))、((省略)、(BR、HR、MR、OR、QR、UR))、((BR、HR、MR、OR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第60変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、FR、HR、LR))、((AR、CR、FR、HR、LR)、(PR))、((省略)、(GR、OR、RR、UR、WR))、((GR、OR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、NR、QR、SR、VR))、((DR、JR、NR、QR、SR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR、KR、MR、TR))、((BR、ER、IR、KR、MR、TR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第61変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、ER、GR、LR))、((AR、CR、ER、GR、LR、)、(PR))、((省略)、(HR、QR、SR、UR、WR))、((HR、QR、SR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、MR、OR、RR、VR))、((DR、JR、MR、OR、RR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、KR、NR、TR))、((BR、FR、IR、KR、NR、TR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第62変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、ER、GR、LR))、((AR、CR、ER、GR、LR、)、(PR))、((省略)、(HR、QR、SR、UR、WR))、((HR、QR、SR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR、NR、RR、VR))、((DR、IR、KR、NR、RR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、FR、JR、MR、OR、TR))、((BR、FR、JR、MR、OR、TR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第63変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、GR、IR、LR))、((AR、CR、GR、IR、LR、)、(PR))、((省略)、(ER、KR、NR、SR、WR))、((ER、KR、NR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、FR、JR、RR、TR、VR))、((DR、FR、JR、RR、TR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、HR、MR、OR、QR、UR))、((BR、HR、MR、OR、QR、UR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第64変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、GR、IR、LR))、((AR、CR、GR、IR、LR、)、(PR))、((省略)、(DR、FR、JR、SR、WR))、((DR、FR、JR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(ER、KR、NR、RR、TR、VR))、((ER、KR、NR、RR、TR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、HR、MR、OR、QR、UR))、((BR、HR、MR、OR、QR、UR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第65変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、FR、IR、LR))、((AR、CR、FR、IR、LR、)、(PR))、((省略)、(GR、OR、RR、UR、WR))、((GR、OR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、NR、QR、SR、VR))、((DR、JR、NR、QR、SR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR、KR、MR、TR))、((BR、ER、IR、KR、MR、TR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第66変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、ER、GR、LR))、((AR、CR、ER、GR、LR、)、(PR))、((省略)、(HR、QR、SR、UR、WR))、((HR、QR、SR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、JR、MR、OR、RR、VR))、((DR、JR、MR、OR、RR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、KR、NR、TR))、((BR、FR、IR、KR、NR、TR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第67変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、ER、GR、LR))、((AR、CR、ER、GR、LR、)、(PR))、((省略)、(HR、QR、SR、UR、WR))、((HR、QR、SR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(DR、IR、KR、NR、RR、VR))、((DR、IR、KR、NR、RR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、FR、JR、MR、OR、TR))、((BR、FR、JR、MR、OR、TR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第68変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、DR、HR、KR、NR))、((AR、DR、HR、KR、NR、)、(PR))、((省略)、(FR、MR、OR、SR、WR))、((FR、MR、OR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(CR、ER、JR、RR、TR、VR))、((CR、ER、JR、RR、TR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、GR、IR、LR、QR、UR))、((BR、GR、IR、LR、QR、UR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第69変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、CR、GR、KR、NR))、((AR、CR、GR、KR、NR、)、(PR))、((省略)、(DR、LR、RR、UR、WR))、((DR、LR、RR、UR、WR)、(省略))、((省略)、(FR、HR、JR、QR、SR、VR))、((FR、HR、JR、QR、SR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、ER、IR、MR、OR、TR))、((BR、ER、IR、MR、OR、TR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第70変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、ER、HR、JR、NR))、((AR、ER、HR、JR、NR、)、(PR))、((省略)、(DR、KR、OR、SR、WR))、((DR、KR、OR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、LR、RR、TR、VR))、((CR、GR、LR、RR、TR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、FR、IR、MR、QR、UR))、((BR、FR、IR、MR、QR、UR、)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
(第17実施形態の第71変形例)
読み出し電圧:[((PR)、(PR))、((PR)、(AR、ER、HR、JR、NR))、((AR、ER、HR、JR、NR、)、(PR))、((省略)、(FR、KR、MR、SR、WR))、((FR、KR、MR、SR、WR)、(省略))、((省略)、(CR、GR、LR、RR、TR、VR))、((CR、GR、LR、RR、TR、VR、)、(省略))、((省略)、(BR、DR、IR、OR、QR、UR))、((BR、DR、IR、OR、QR、UR)、(省略))];データの定義:[[0、1、1、1]、[0、1、1、0]、[0、1、1、0]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]、[0、1、0、1]、[0、0、1、1]]。
以上で示された第17実施形態の第1~第71変形例に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第17実施形態に係る半導体メモリ10と同様の動作をすることが出来、同様の効果を得ることが出来る。
[20]その他の変形例等
実施形態の半導体メモリ<例えば図1、10>は、複数の第1及び第2メモリセルと、第1及び第2メモリセルアレイ<例えば図1、11A及び11B>と、第1及び第2ワード線と、コントローラ<例えば図1、14>とを含む。複数の第1及び第2メモリセルの各々は、第1閾値電圧<例えば図8、“Z”レベル>と、第1閾値電圧よりも高い第2閾値電圧<例えば図8、“A”レベル>と、第2閾値電圧よりも高い第3閾値電圧<例えば図8、“B”レベル>と、第3閾値電圧よりも高い第4閾値電圧<例えば図8、“C”レベル>と、第4閾値電圧よりも高い第5閾値電圧<例えば図8、“D”レベル>と、第5閾値電圧よりも高い第6閾値電圧<例えば図8、“E”レベル>と、第6閾値電圧よりも高い第7閾値電圧<例えば図8、“F”レベル>と、第7閾値電圧よりも高い第8閾値電圧<例えば図8、“G”レベル>とのいずれかを有するように設定される。第1メモリセルアレイは、複数の第1メモリセルを含む。第2メモリセルアレイは、複数の第2メモリセルを含む。第1ワード線は、複数の第1メモリセルに接続される。第2ワード線は、複数の第2メモリセルに接続される。第1メモリセルの閾値電圧と前記第2メモリセルの閾値電圧との組み合わせによって、第1ビット、第2ビット、第3ビット、第4ビット、第5ビット、及び第6ビットを含む6ビット以上のデータが記憶される。第1ビットを含む第1ページの読み出し動作において、前記コントローラは、第1ワード線に少なくとも1種類の読み出し電圧を印加することによって複数の第1メモリセルから第1データを読み出し、第1データに基づいて確定させた第1ページのデータを外部に出力する<例えば図11、第1ページ>。第2ビットを含む第2ページの読み出し動作において、コントローラは、第2ワード線に少なくとも1種類の読み出し電圧を印加することによって複数の第2メモリセルから第2データを読み出し、第2データに基づいて確定させた第2ページのデータを外部に出力する<例えば図11、第2ページ>。第3ビットを含む第3ページの読み出し動作において、コントローラは、第1ワード線に少なくとも1種類の読み出し電圧を印加することによって複数の第1メモリセルから第3データを読み出し、第2ワード線に少なくとも1種類の読み出し電圧を印加することによって複数の第2メモリセルから第4データを読み出し、第3データと第4データとに基づいて確定させた第3ページのデータを外部に出力する<例えば図11、第3ページ>。これにより、半導体メモリの読み出し動作を高速化することが出来る。
尚、上記実施形態で説明された各変形例は、プレーンPL0内のメモリセルトランジスタMTとプレーンPL1内のメモリセルトランジスタMTとの組み合わせによって複数ビットデータが記憶される場合について例示しているが、これに限定されない。各変形例は、共通のワード線に接続されたメモリセルトランジスタMTa及びMTbの組によって複数ビットデータが記憶される場合についても同様に適用され得る。
第6、第15、及び第16実施形態で説明したように、複数のメモリセルトランジスタを用いて複数ビットデータを記憶する方法は、2段階の書き込み動作によって実現され得る。本明細書では、第1段階の書き込み動作で2種類、3種類又は4種類の閾値分布を形成し、第2段階の書き込み動作で8種類又は16種類の閾値分布を形成する場合について説明したが、これに限定されない。2つのメモリセルトランジスタMTに複数ビットデータを記憶させる方法において、第1書き込みで書き込むデータのビット数と、第2書き込みで書き込むデータのビット数とは任意の組み合わせが可能である。また、第1書き込み及び第2書き込みにおけるメモリセルトランジスタMTa及びMTbに対するデータの割り当ては、適宜設計され得る。さらに、3段階以上の書き込み動作によって、第6、第15、及び第16実施形態と同様の書き込み動作が実行されても良い。
上記実施形態では、2つのメモリセルトランジスタMTの組み合わせによって複数ビットデータを記憶する場合について例示したが、3つ以上のメモリセルトランジスタMTの組み合わせによって複数ビットデータが記憶されても良い。また、半導体メモリ10が備えるプレーンPLの数も2つに限定されず、半導体メモリ10は3つ以上のプレーンPLを備えていても良い。
さらに、上記実施形態に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第10実施形態で説明した図83のように、共通のワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTを用いて複数ビットデータを記憶しても良い。この場合、半導体メモリ10は、例えばメモリセルアレイ11外の論理回路18を有し、データ出力時に論理回路18による演算処理を実行することによって外部にデータを出力する。
尚、3つ以上のメモリセルトランジスタMTの組み合わせによって複数ビットデータが記憶される場合、論理回路18に接続されるバスBUSの本数は3本以上になる。また、メモリセルトランジスタMTの配置は、少なくともワード線WLiに接続されていれば良く、任意の位置に配置され得る。同様に、メモリセルトランジスタMTに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUは、メモリセルトランジスタMTの位置に応じて、任意の位置に配置され得る。
また、上記各実施形態に係る半導体メモリ10のそれぞれは、第14実施形態で説明した図107及び図112のように、共通のワード線WLに接続された複数のメモリセルトランジスタMTを用いて複数ビットデータを記憶しても良い。この場合、半導体メモリ10では、例えば関連付けられた2つのメモリセルトランジスタMTにそれぞれ接続された2つのセンスアンプユニットSAUが近くに配置され、メモリセルアレイ11外の論理回路18が省略、又は一部の機能のみ実行するように設計されても良い。そして半導体メモリ10は、関連付けられた2つのセンスアンプユニットSAU内で演算処理を実行することにより、データを外部に出力することが出来る。
ここで、半導体メモリ10が図112及び図148に示された構成を有し、センスアンプセットSAS0内で演算処理を実行する場合の動作の一例について、図184を用いて説明する。図184は、読み出し動作における入力データとデータの定義との関係の一例を示している。図184における“入力データ”は、各センスアンプユニットSAUにおける読み出し結果に対応し、センスアンプユニットSAU0及びSAU1の読み出し結果がそれぞれ“第1データ”及び“第2データ”に対応している。図184における“w”、“x”、“y”、“z”のそれぞれはデータの定義に対応し、“0”又は“1”が割り当てられる。
図184に示すように、“w”は、第1データ=“1”データ、第2データ=“1”データである場合のデータ定義に対応している。“x”は、第1データ=“1”データ、第2データ=“0”データである場合のデータ定義に対応している。“y”は、第1データ=“0”データ、第2データ=“1”データである場合のデータ定義に対応している。“z”は、第1データ=“0”データ、第2データ=“0”データである場合のデータ定義に対応している。
半導体メモリ10は、図184に示されたデータ定義の演算表と、センスアンプユニットSAU0及びSAU1の読み出し結果(入力データ)の値とに応じて、出力データを決定する。以下に、センスアンプユニットSAU0の読み出し結果がラッチ回路ADL1に格納され、センスアンプユニットSAU1の読み出し結果がラッチ回路ADL2に格納された場合における演算処理の一例について羅列する。
データの定義[0001(w/x/y/z)]:XDL1=ADL1&ADL2
データの定義[0010]:XDL1=ADL1&~ADL2
データの定義[0011]:XDL1=ADL1
データの定義[0100]:XDL1=~ADL1&ADL2
データの定義[0101]:XDL1=ADL2
データの定義[0110]:XDL1=ADL1^ADL2
データの定義[0111]:XDL1=ADL1|ADL2
データの定義[1xyz]においてラッチ回路XDL1には、データの定義[0xyz]においてラッチ回路XDL1に格納されるデータを反転したデータが格納される。半導体メモリ10は、このようにセンスアンプセットSAS内で演算処理を実行することが出来、論理回路18を使用せずに出力データを確定させることが出来る。尚、図184を用いて説明したセンスアンプセットSAS内の演算処理は、他の実施形態において共通のワード線WLに接続された2つのメモリセルトランジスタMTによって複数ビットデータが記憶される場合においても適用され得る。
尚、これらの関連付けられた複数のメモリセルトランジスタMTと、メモリセルトランジスタMTに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとに不良があった場合、関連付けられた複数のメモリセルトランジスタMTと、メモリセルトランジスタMTに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUをセットにして、カラムリダンダンシーと置換されても良い。本例においてカラムリダンダンシーとは、半導体メモリ10が冗長領域として確保している記憶領域に対応している、メモリセルトランジスタMTと当該メモリセルトランジスタMTに接続されたビット線BL及びセンスアンプユニットSAUとの組に相当する。
以上で説明した実施形態では、2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の組み合わせで使用されていないものが存在している場合がある。
例えば、第10実施形態では、1つのメモリセルトランジスタMTに6つの閾値レベルが設けられ、2つのメモリセルトランジスタMTで5ビットデータが記憶される。5ビットデータの記憶には、少なくとも25=32の状態があれば良い。つまり、第10実施形態における2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の組み合わせは6×6=36の状態存在するため、4個の状態が余っている。
第11実施形態では、1つのメモリセルトランジスタMTに12個の閾値レベルが設けられ、2つのメモリセルトランジスタMTで7ビットデータが記憶される。7ビットデータの記憶には、少なくとも27=128の状態があれば良い。つまり、第11実施形態における2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の組み合わせは12×12=144の状態存在するため、16個の状態が余っている。
第17実施形態では、1つのメモリセルトランジスタMTに24個の閾値レベルが設けられ、2つのメモリセルトランジスタMTで9ビットデータが記憶される。9ビットデータの記憶には、少なくとも29=512の状態があれば良い。つまり、第17実施形態における2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の組み合わせは24×24=576の状態存在するため、64個の状態が余っている。
第14実施形態では、1つのメモリセルトランジスタMTに3種類の閾値レベルが設けられ、2つのメモリセルトランジスタMTで3ビットデータが記憶される。3ビットデータの記憶には、少なくとも23=8の状態があれば良い。つまり、第14実施形態における2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の組み合わせは3×3=9の状態存在するため、1個の状態が余っている。例えば、第14実施形態では、図109(4)に対応する状態が使用されない。
半導体メモリ10は、上述したような余った状態に対して何らかのデータを記憶させても良い。このようなデータとしては、例えばメモリセルトランジスタMTの不良状態を示すデータや、秘匿データ等が挙げられる。
尚、第17実施形態の変型例として、1つのメモリセルトランジスタMTに23種類の閾値レベルが設けられても良い。この場合、2つのメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の組み合わせは23×23=529状態存在し、9ビットデータの記憶に必要な29=512状態よりも多い。このため、本変形例において半導体メモリ10は、第17実施形態と同様に、9ビットデータを記憶することが出来る。
このような方法は、様々な応用方法が考えられる。例えば、1つのメモリセルトランジスタMTにm個(mは自然数)の閾値レベルが設けられ、n個(nは自然ストリングユニットSU)のメモリセルトランジスタMTによって、kビット(2k<=mn)のデータが記憶されることも可能である。また、本例では、(mn-2k)個の余っている状態に対して、何らかのデータが記憶されても良い。
また、第14実施形態のように1つのメモリセルトランジスタMTに3種類の閾値レベルが設けられる場合に対して、1つのメモリセルトランジスタMTに4種類の閾値レベルが設けられてデータが記憶される場合と同様のデータの割り付けが適用されても良い。この場合、外部のメモリコントローラ20は、4種類の閾値レベルの内1種類の閾値レベルを使用せずに、3種類(=4-1種類)の閾値レベルに対応するデータの割り付けを使用するように制御する。
その他の実施形態についても同様であり、例えば1つのメモリセルトランジスタMTに6種類、12種類、24種類(23種類)の閾値レベルが設けられる場合に対して、それぞれ1つのメモリセルトランジスタMTに8種類、16種類、32種類の閾値レベルが設けられてデータが記憶される場合と同様のデータの割り付けが適用されても良い。
1つのメモリセルトランジスタMTに6種類の閾値レベルが設けられる場合、メモリコントローラ20は、8種類の閾値レベルの内2種類の閾値レベルを使用せずに、6種類(=8-2種類)の閾値レベルに対応するデータの割り付けを使用するように制御する。1つのメモリセルトランジスタMTに12種類の閾値レベルが設けられる場合、メモリコントローラ20は、16種類の閾値レベルの内4種類の閾値レベルを使用せずに、12種類(=16-4種類)の閾値レベルに対応するデータの割り付けを使用するように制御する。1つのメモリセルトランジスタMTに24種類(23種類)の閾値レベルが設けられる場合、メモリコントローラ20は、32種類の閾値レベルの内8種類の閾値レベルを使用せずに、24種類(=32-8種類)の閾値レベルに対応するデータの割り付けを使用するように制御する。
上記実施形態における半導体メモリ10は、メモリセルにデータを記憶した後、データリテンション等により、メモリセルの閾値分布がシフトする場合がある。半導体メモリ10は、読み出し電圧を少しずつシフトした読み出しを実行することによって、閾値電圧の分布の谷を探索し、最適な読み出し電圧を決定する方式や、ECCで訂正後に読み出し電圧を補正して読み直す方式を実行し得る。このような読み出し電圧の補正方法は、上記いずれの実施形態に対しても適用され得る。上記実施形態に係る半導体メモリ10は、2つ以上のメモリセルトランジスタMTの読み出し電圧を適宜補正することで、データリテンション後のデータの信頼性を上げることが出来る。
上記実施形態では、複数のメモリセルトランジスタMTから読み出した複数の読み出し結果を用いて、図1に示された論理回路18、又は図112に示されたセンスアンプユニットSAU(m-1)及びSAUmの組が演算することによってデータが確定される場合について例示した。読み出し電圧を少しずつシフトして読み出す場合、複数のメモリセルトランジスタMTに同じシフト値、又は異なったシフト値が適用された読み出し動作が実行され、図1に示された論理回路18、又は図112に示されたセンスアンプユニットSAU(m-1)及びSAUmの組によって演算されることによってデータが確定されても良い。このようなシフト値を用いた読み出し動作は、例えばシフトリードと称される。
また、その他の方法として、シフトリードの場合、図1に示された論理回路18を介さず、又は、図112に示されたセンスアンプユニットSAU(m-1)及びSAUmの組による演算が実行されずに、読み出し結果がそのまま外部に出力されても良い。これらの読み出し結果に基づく出力データによって、メモリセルトランジスタMT毎に最適な読み出し電圧が決定されても良い。
上記実施形態及び変形例において、各ページに対応するデータ割り付けは適宜変更され得る。例えば、第1実施形態において、第3ページに適用されるデータの割り付けと、第4ページに適用されるデータの割り付けとが入れ替えられても良い。その他のページについても同様に、データの割り付けが入れ替えられても良い。このような場合においても、各ページに適切な読み出し電圧が設定されることによって、上記実施形態と同様にデータを記憶することが可能である。
上記実施形態で説明された読み出し動作において、第1プレーン読み出しや第2プレーン読み出しによって確定した読み出しデータは、半導体メモリ10がレディ状態となる前に、データ出力に備えてセルユニットCUの最初のデータを出力回路の近くまでパイプラインを使用して転送しておくことも可能である。
第6実施形態で説明された第1段階の書き込みと第2段階の書き込みとの書き込み順番は一例であり、任意の順番に設定され得る。少なくとも、あるセルユニットCUが選択された第2段階の書き込みが、当該セルユニットCUに隣接したセルユニットCUが選択された第1段階の書き込みが実行された後に実行されていれば良い。
例えば、第6実施形態に記載された2段階の書き込み動作は、図123に示された順番で実行されても良い。図123は、第6実施形態の変形例に係る半導体メモリ10の書き込み動作における書き込み順番の一例を示すフローチャートである。
図123に示すように、まず第6実施形態と同様に、ステップS20~S22の処理が実行される。ステップS22において第1段階の書き込みが実行された後には、ステップS24の処理が実行される。
ステップS24における第1段階の書き込みが終了した時点で、j=3ではない場合(ステップS24、NO)、変数jがインクリメントされ(ステップS25)、ステップS22の動作が繰り返される。一方でj=3である場合(ステップS24、YES)、変数jがリセット(j=0)され(ステップS30)、続けてステップS23における第2段階の書き込みが実行される。
ステップS23における第2段階の書き込みが終了した時点で、j=3ではない場合(ステップS31、NO)、変数jがインクリメントされ(ステップS32)、ステップS23の動作が繰り返される。一方でj=3である場合(ステップS31、YES)、ステップS26の処理が実行され、変数iの値が確認される。
i=7ではない場合(ステップS26、NO)、ステップS21に戻り、変数iがインクリメントされて且つ変数jがリセットされてから、ステップS22以降の動作が繰り返される。一方でi=7である場合(ステップS26、YES)、ステップS27の処理が実行され、ワード線WLi(i=7)が選択され且つストリングユニットSU0~SU3が順に選択された第2段階の書き込みが実行される。 第6実施形態に記載された2段階の書き込み動作は、第8実施形態にも応用することが可能である。つまり、第8実施形態のように16個の閾値分布が形成される場合においても、2段階の書き込み動作が実行されることによって、データの信頼性を向上することが出来る。
尚、2段階の書き込み動作の方法は、第6実施形態に記載された方法に限定されない。例えば、半導体メモリ10は、第1段階の書き込み動作によって16個の閾値分布を形成した後に、隣接セルの書き込みを実行する。その後、半導体メモリ10は、第2段階の書き込み動作によって16個の閾値分布を形成しても良い。
この場合、第2段階の書き込み動作によって精密な16個の閾値分布が形成されるため、第1段階の書き込み動作では、形成される閾値分布の数が減らされても良い。つまり、第1段階の書き込み動作では、16個の閾値分布が形成され無くても良く、例えば8個や4個の閾値分布が形成されることによって、第1段階の書き込み動作は高速化され得る。
また、第1段階の書き込み動作におけるベリファイ電圧は、第2段階の書き込み動作におけるベリファイ電圧よりも下げられても良い。つまり、第1段階の書き込み動作によって粗い16個の閾値分布が形成された後に、第2段階の書き込み動作によって精密な16個の閾値分布が形成されても良い。
上記実施形態で説明された読み出し動作及び書き込み動作のそれぞれにおいて、異なるプレーンにおける動作タイミングはずれていても良い。例えば、プレーンPL1に対する第1書き込み動作において選択ワード線WLselにプログラム電圧VPGMが印加されるタイミングと、プレーンPL2に対する第2書き込み動作において選択ワード線WLselにプログラム電圧VPGMが印加されるタイミングとはずれていても良い。
上記実施形態で説明された書き込み動作において、シーケンサ14は、既に閾値電圧が上昇したメモリセルトランジスタMTに対して同じレベルに対応する書き込みを実行する場合、書き込み禁止に設定すること無く、再度同じレベルの書き込みを実行しても良い。また、第1ページよりも上位に対応するページの書き込み動作においてシーケンサ14は、最初のプログラムループを実行する前にベリファイ動作を実行しても良い。
上記実施形態における書き込み動作及び読み出し動作のそれぞれにおいて、選択ワード線WLselに印加される電圧は、例えばドライバ回路15がロウデコーダモジュール16に電圧を供給する信号線CGの電圧と同様の電圧となる。つまり、各種配線に印加される電圧や電圧が印加されている期間は、対応する信号線CGの電圧を調べることにより大まかに知ることが出来る。
ドライバ回路15に接続された各信号線の電圧から選択ゲート線及びワード線等の電圧を見積もる場合には、ロウデコーダRDに含まれたトランジスタTRによる電圧降下を考慮しても良い。この場合、選択ゲート線及びワード線のそれぞれの電圧は、それぞれ対応する信号線に印加されている電圧よりもトランジスタTRの電圧降下の分だけ低くなる。
上記実施形態では、半導体メモリ10の備えるドライバ回路15が、プレーンPL1のメモリセルアレイ11Aに印加する電圧と、プレーンPL2のメモリセルアレイ11Bに印加する電圧とを独立に生成する場合について例示したが、これに限定されない。
図124は、第1実施形態に係る半導体メモリ10の備えるドライバ回路15の詳細な構成の一例を示している。図124に示すように、第1実施形態におけるドライバ回路15は、例えば第1ドライバ回路DRV1と、第2ドライバ回路DRV2とを含んでいる。
第1ドライバ回路DRV1は、読み出し動作やベリファイ動作において、メモリセルアレイ11Aに対応するワード線WL等に印加する電圧を生成する回路である。第2ドライバ回路DRV2は、読み出し動作やベリファイ動作において、メモリセルアレイ11Bに対応するワード線WL等に印加する電圧を生成する回路である。
このように、第1実施形態に係る半導体メモリ10では、第1ドライバ回路DRV1とメモリセルアレイ11Aとが対応し、第2ドライバ回路DRV2とメモリセルアレイ11Bとが対応して設けられている。第1実施形態に係る半導体メモリ10では、読み出し動作やベリファイ動作において、第1ドライバ回路DRV1と第2ドライバ回路DRV2とのそれぞれが動作する。
図125は、第1実施形態の変形例に係る半導体メモリ10の備えるドライバ回路15の詳細な構成の一例を示している。図125に示すように、第1実施形態の変形例では、ドライバ回路15が第1実施形態と同様の構成を有する一方で、ドライバ回路15とメモリセルアレイ11A及び11Bとの間にトランジスタT0及びT1が設けられる。
トランジスタT0は、第1ドライバ回路DRV1と、メモリセルアレイ11Bとの間に接続される。トランジスタT1は、第2ドライバ回路DRV2と、メモリセルアレイ11Bとの間に接続される。トランジスタT0及びT1のゲートにそれぞれ入力される制御信号S0及びS1は、例えばシーケンサ14によって生成される。また、図示が省略されているが、トランジスタT0及びT1のそれぞれは、例えばメモリセルアレイ11に接続される配線の本数に対応して複数設けられ得る。
第1実施形態の変形例に係る半導体メモリ10では、読み出し動作において、プレーンPL1とプレーンPL2とで異なる電圧を印加する場合、対応するトランジスタT0がオフ状態に制御され、対応するトランジスタT1がオン状態に制御される。これにより、第1ドライバ回路DRV1と第2ドライバ回路DRV2が生成した電圧が、それぞれメモリセルアレイ11A及び11Bに転送される。
一方で、第1実施形態の変形例に係る半導体メモリ10では、読み出し動作において、プレーンPL1とプレーンPL2とで同じ電圧を印加する場合、対応するトランジスタT0がオン状態に制御され、対応するトランジスタT1がオフ状態に制御される。これにより、第1ドライバ回路DRV1が生成した電圧が、メモリセルアレイ11A及び11Bのそれぞれに転送される。
以上のように、第1実施形態の変形例に係る半導体メモリ10は、第2ドライバ回路DRV2の動作を適宜省略することが出来る。その結果、第1実施形態の変形例に係る半導体メモリ10は、読み出し動作やベリファイ動作における消費電力を抑制することが出来る。尚、図125を用いて説明した第1実施形態の変形例における構成及び動作は、その他の実施形態と組み合わせることも可能である。
上記実施形態において、説明に使用されたコマンド“xxh”、コマンド“yyh”、コマンド“zzh”、コマンド“xyh”、コマンド“xzh”、コマンド“yxh”、コマンド“yzh”、コマンド“zxh”、及びコマンド“zyh”のそれぞれは、任意のコマンドに置き換えることが可能である。
上記実施形態では、第1~第8ページに対応する動作を指示するコマンドとして、それぞれコマンド“01h”~“08h”を使用した場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、コマンド“01h”~“08h”がその他のコマンドに置き換えられても良いし、アドレス情報ADDにページの情報を含ませることによって、これらのコマンドが省略されても良い。
上記実施形態におけるメモリセルアレイ11は、その他の構成であっても良い。その他のメモリセルアレイ11の構成については、例えば“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月19日に出願された米国特許出願12/407,403号、“三次元積層不揮発性半導体メモリ”という2009年3月18日に出願された米国特許出願12/406,524号、“不揮発性半導体記憶装置及びその製造方法”という2010年3月25日に出願された米国特許出願12/679,991号、“半導体メモリ及びその製造方法”という2009年3月23日に出願された米国特許出願12/532,030号にそれぞれ記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
また、上記実施形態では、メモリセルアレイ11に設けられたメモリセルトランジスタMTが三次元に積層された構造である場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、メモリセルアレイ11の構成は、メモリセルトランジスタMTが二次元に配置された平面NANDフラッシュメモリであっても良い。このような場合においても、上記実施形態は実現することが可能であり、同様の効果を得ることが出来る。
上記実施形態において、ブロックBLKは消去単位でなくても良い。その他の消去動作については、“不揮発性半導体記憶装置”という2011年9月18日に出願された米国特許出願13/235,389号、“不揮発性半導体記憶装置”という2010年1月27日に出願された米国特許出願12/694,690号にそれぞれ記載されている。これらの特許出願は、その全体が本願明細書において参照により援用されている。
上記実施形態では、複数ビットのデータを2個のメモリセルで記憶することによって読み出し回数を削減する方法について説明したが、複数ビットのデータを記憶したメモリセルの消去動作は同時に行われても良い。このため、複数ビットのデータを記憶したメモリセルが配置されているメモリセルアレイ11のソース線SL又はウェル線は、共通に接続されていても良い。また、選択ゲート線SGD又はSGSも同様に、共通配線として1個の駆動回路により制御されても良い。
上記実施形態では、半導体メモリ10が備えるメモリセルアレイ11が2つである場合を例に説明したが、半導体メモリ10は4個以上のメモリセルアレイ11を備えていても良い。図126は、第1実施形態の変形例に係る半導体メモリ10を示している。
図126に示すように、第1実施形態の変形例では、半導体メモリ10が4個のメモリセルアレイ11A、11B、11C及び11D(プレーンPL1~PL4)を備えている。そして、第1実施形態の変形例では、プレーンPL1及びPL2でグループGR1が構成され、プレーンPL3及びPL4でグループGR2が構成されている。
本例においてグループGR1とグループGR2とのそれぞれは、例えば第1実施形態で説明したプレーンPL1及びPL2の組と同様に制御される。このように半導体メモリ10は、第1実施形態で説明されたような2つのプレーンの組を複数組備えていても良い。
また、第1実施形態の変形例に係る半導体メモリ10は、グループGR1において書き込み動作又は読み出し動作を実行している際に、第2プレーンPL2において外部からの書き込みデータの入力や読み出したデータの外部への出力を実行しても良い。尚、図126を用いて説明した第1実施形態の変形例における構成及び動作は、その他の実施形態と組み合わせることも可能である。
上記実施形態の書き込み動作において、複数の閾値分布を形成する場合、消去状態である“Z”レベルと、その他の閾値分布は、狭く形成されることが好ましい。これに対して、半導体メモリ10は、例えば各書き込みレベルに対応して2種類のベリファイ動作が実行することが出来る。この2種類のベリファイ動作のうち、一方は、通常のベリファイ電圧(例えばベリファイ電圧AV)を用いたベリファイ読み出し(“V”ベリファイ)に対応し、他方は、通常のベリファイ電圧よりも低いベリファイ電圧を用いたベリファイ読み出し(“VL”ベリファイ)に対応する。
プログラムループにおいてシーケンサ14は、例えば“VL”ベリファイと“V”ベリファイとを続けて実行する。そして、プログラム動作において、選択ワード線WLselにプログラム電圧が印加されている間に、“VL”ベリファイにパスしていないセンスアンプモジュール17は対応するビット線BLに例えば接地電圧VSSが印加され、“VL”ベリファイにパスしたセンスアンプモジュール17は対応するビット線BLに例えば接地電圧VSSよりも高い電圧VQPWが印加され、“V”ベリファイにパスしたセンスアンプモジュール17は対応するビット線BLに例えば電圧VQPWよりも高い電圧VBLが印加される。プログラム動作において、対応するビット線BLに電圧VQPWが印加された場合のメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の上昇幅は、対応するビット線BLに電圧VSSが印加されたメモリセルトランジスタMTの閾値電圧の上昇幅よりも小さくなる。
これにより、半導体メモリ10は、“V”ベリファイをパスしたメモリセルトランジスタMTの閾値分布を、“VL”ベリファイを利用しない場合におけるメモリセルトランジスタMTの閾値分布よりも狭くすることが出来る。そして、このような書き込み動作を実行する場合、“VL”ベリファイをパスしたかどうかを示すフラグ情報が、ラッチ回路に割り当てられる。以下では、2種類のベリファイ電圧を用いた書き込み方法のことをQPW(Quick Pass Write)と呼ぶ。また、QPWに関する“VL”ベリファイにパスしたか否かを示すデータのことを、QPWデータと呼ぶ。
また、以下の説明において、3値、4値、6値、8値、12値、及び16値書き込みは、それぞれメモリセルトランジスタMTの閾値分布が3種類、4種類、6種類、8種類、12種類、及び16種類形成される書き込み動作のことを示している。
図127は、16値書き込み時におけるラッチ回路のアサインの一例であり、16値書き込みで4ビットデータが記憶され、5個のラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL及びXDLが使用される場合の動作の一例を示している。図128は、図127に示されたアサインに対する、書き込み動作の進行に伴うアサインの変更例を示している。
図127に示すように、16値書き込みで4ビットデータが記憶される場合、例えば4個のラッチ回路ADL、BDL、CDL及びXDLによって書き込みレベルが区別され、ラッチ回路SDLにQPWデータが保持される。尚、図127に示す一例では、QPWは、“S15”レベルに対して実行されない。書き込み動作では閾値電圧が低いレベルから書き込まれるため、シーケンサ14は、図128に示すようにラッチ回路のアサインを適宜変更する。
図128(1)に示すように、“S1”レベル~“S8”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路XDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“S1”レベル~“S8”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路XDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図128(2)に示すように、“S1”レベル~“S12”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路CDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“S1”レベル~“S12”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路CDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図128(3)に示すように、“S1”レベル~“S13”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路BDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“S1”レベル~“S13”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路BDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図128(4)に示すように、“S1”レベル~“S14”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路ADLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“S1”レベル~“S14”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路ADLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図129は、12値書き込み時におけるラッチ回路のアサインの一例であり、12値書き込みで4ビットデータが記憶され、5個のラッチ回路SDL、ADL、BDL、CDL及びXDLが使用される場合の動作の一例を示している。図130は、図129に示されたアサインに対する、書き込み動作の進行に伴うアサインの変更例を示している。
図129に示すように、12値書き込みで4ビットデータが記憶される場合、例えば4個のラッチ回路ADL、BDL、CDL及びXDLによって書き込みレベルが区別され、ラッチ回路SDLにQPWデータが保持される。尚、図129に示す一例では、QPWは、“S11”レベルに対して実行されない。書き込み動作では閾値電圧が低いレベルから書き込まれるため、シーケンサ14は、図130に示すようにラッチ回路のアサインを適宜変更する。
図130(1)に示すように、“S1”レベル~“S4”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路XDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“S1”レベル~“S4”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路XDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図130(2)に示すように、“S1”レベル~“S8”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路CDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“S1”レベル~“S8”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路CDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図130(3)に示すように、“S1”レベル~“S9”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路BDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“S1”レベル~“S9”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路BDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図130(4)に示すように、“S1”レベル~“S10”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路ADLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“S1”レベル~“S10”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路ADLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
以上のように、12値書き込みの場合は例えば16値書き込みと同じだけラッチ回路の数は必要である。一方で、12値書き込みの場合、“S4”レベルの書き込みが終了するとラッチ回路XDLを次の書き込みデータのためのキャッシュとして使用できるようになるため、16値書き込みよりも書き込みのパフォーマンスが向上され得る。
図131は、8値書き込み時におけるラッチ回路のアサインの一例であり、8値書き込みで3ビットデータが記憶され、4個のラッチ回路SDL、ADL、BDL及びXDLが使用される場合の動作の一例を示している。図132は、図131に示されたアサインに対する、書き込み動作の進行に伴うアサインの変更例を示している。
図131に示すように、8値書き込みで3ビットデータが記憶される場合、例えば3個のラッチ回路ADL、BDL及びXDLによって書き込みレベルが区別され、ラッチ回路SDLにQPWデータが保持される。尚、図131に示す一例では、QPWは、“G”レベルに対して実行されない。書き込み動作では閾値電圧が低いレベルから書き込まれるため、シーケンサ14は、図132に示すようにラッチ回路のアサインを適宜変更する。
図132(1)に示すように、“A”レベル~“D”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路XDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベル~“D”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路XDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図132(2)に示すように、“A”レベル~“E”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路BDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベル~“E”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路BDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図132(3)に示すように、“A”レベル~“F”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路ADLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベル~“F”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路ADLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図133は、6値書き込み時におけるラッチ回路のアサインの一例であり、6値書き込みで3ビットデータが記憶され、4個のラッチ回路SDL、ADL、BDL及びXDLが使用される場合の動作の一例を示している。図134は、図133に示されたアサインに対する、書き込み動作の進行に伴うアサインの変更例を示している。
図133に示すように、6値書き込みで3ビットデータが記憶される場合、例えば3個のラッチ回路ADL、BDL及びXDLによって書き込みレベルが区別され、ラッチ回路SDLにQPWデータが保持される。尚、図133に示す一例では、QPWは、“E”レベルに対して実行されない。書き込み動作では閾値電圧が低いレベルから書き込まれるため、シーケンサ14は、図134に示すようにラッチ回路のアサインを適宜変更する。
図134(1)に示すように、“A”レベル~“B”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路XDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベル~“B”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路XDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図134(2)に示すように、“A”レベル~“C”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路BDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベル~“C”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路BDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図134(3)に示すように、“A”レベル~“D”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路ADLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベル~“D”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路ADLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
以上のように、6値書き込みの場合は例えば8値書き込みと同じだけラッチ回路の数は必要である。一方で、6値書き込みの場合、“B”レベルの書き込みが終了するとラッチ回路XDLを次の書き込みデータのためのキャッシュとして使用できるようになるため、8値書き込みよりも書き込みのパフォーマンスが向上され得る。
図135は、4値書き込み時におけるラッチ回路のアサインの一例であり、4値書き込みで2ビットデータが記憶され、3個のラッチ回路SDL、ADL及びXDLが使用される場合の動作の一例を示している。図136は、図135に示されたアサインに対する、書き込み動作の進行に伴うアサインの変更例を示している。
図135に示すように、4値書き込みで2ビットデータが記憶される場合、例えば2個のラッチ回路ADL及びXDLによって書き込みレベルが区別され、ラッチ回路SDLにQPWデータが保持される。尚、図135に示す一例では、QPWは、“C”レベルに対して実行されない。書き込み動作では閾値電圧が低いレベルから書き込まれるため、シーケンサ14は、図136に示すようにラッチ回路のアサインを適宜変更する。
図136(1)に示すように、“A”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路XDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路XDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図136(2)に示すように、“A”レベル~“B”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路ADLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベル~“B”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路ADLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。
図137は、3値書き込み時におけるラッチ回路のアサインの一例であり、3値書き込みで2ビットデータが記憶され、2個のラッチ回路SDL及びXDLが使用される場合の動作の一例を示している。図138は、図137に示されたアサインに対する、書き込み動作の進行に伴うアサインの変更例を示している。
図137に示すように、3値書き込みで2ビットデータが記憶される場合、例えば1個のラッチ回路XDLによって書き込みレベルが区別され、ラッチ回路SDLにQPWデータが保持される。尚、図137に示す一例では、QPWは、“B”レベルに対して実行されない。書き込み動作では閾値電圧が低いレベルから書き込まれるため、シーケンサ14は、図138に示すようにラッチ回路のアサインを適宜変更する。
図138に示すように、“A”レベルの書き込みが完了すると、ラッチ回路XDLは書き込みに不要となる。このため、シーケンサ14は、“A”レベルの書き込みが完了した後に、ラッチ回路XDLを次のページの書き込みデータのためのキャッシュとして使用する。このように、3値書き込みの場合は4値書き込みよりも少ないラッチ回路の数で書き込み動作が実行され得る。
以上のように、シーケンサ14は、各レベルの書き込みが完了した後にデータの割り当てを変更することにより、適宜ラッチ回路を解放することが出来、解放されたラッチ回路を次のページの書き込みデータを受け取るためのライトバッファとして使用することが出来る。
尚、図127~図138を用いて説明した動作では、QPWデータの保持にラッチ回路SDLが使用された場合について例示したが、QPWデータを保持するラッチ回路はその他のラッチ回路であっても良い。上記動作の実行に使用されるラッチ回路は、任意の回路に設計され得る。また、図127~図138で説明された動作において、QPWは省略されても良い。この場合、センスアンプユニットSAUにおいて、QPWに対応するラッチ回路が削減され得る。
第1~第17実施形態におけるページデータの定義では、ページの一部又はページ全部の読み出しデータの“1”と“0”の定義が、適宜逆に設定されても良い。これにより、半導体メモリ10は、読み出し回数を削減することも可能である。
本明細書において“接続”とは、電気的に接続されている事を示し、例えば間に別の素子を介することを除外しない。また、本明細書において“オフ状態”とは、対応するトランジスタのゲートに当該トランジスタの閾値電圧未満の電圧が印加されていることを示し、例えばトランジスタのリーク電流のような微少な電流が流れることを除外しない。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。