JP7417293B2 - Logic integrated circuit and control method using logic integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、論理集積回路及び論理集積回路による制御方法に関する。 The present invention relates to a logic integrated circuit and a control method using the logic integrated circuit.
FPGA(Field Programmable Gate Array)などのプログラマブル論理集積回路が様々な分野で使用されている。
特許文献1には、関連する技術として、書き換え可能な論理回路に関する技術が開示されている。Programmable logic integrated circuits such as FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) are used in various fields.
ところで、プログラマブル論理集積回路では、チップ面積を小さく保ちつつ、多くの配線を配置することのできる技術が求められている。 Incidentally, in programmable logic integrated circuits, there is a need for a technology that can arrange a large number of wiring lines while keeping the chip area small.
本発明の各態様は、上記の課題を解決することのできる論理集積回路及び論理集積回路による制御方法を提供することを目的としている。 Each aspect of the present invention aims to provide a logic integrated circuit and a control method using the logic integrated circuit that can solve the above problems.
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、論理集積回路は、抵抗変化素子を備えるスイッチセルアレイと、前記抵抗変化素子のリードライト制御配線と、ロジックエレメントと、第1回路と、第2回路と、を備え、前記リードライト制御配線は、前記第1回路の第1端子、及び、前記第2回路の第1端子に接続され、前記スイッチセルアレイは、前記第1回路の第2端子に接続され、前記ロジックエレメントは、前記第2回路の第2端子に接続され、第1モード時に、前記第1回路は、前記リードライト制御配線と前記スイッチセルアレイとの間で信号を伝達させ、前記第2回路は、前記リードライト制御配線と前記ロジックエレメントとの間で信号を伝達させず、第2モード時に、前記第1回路は、前記リードライト制御配線と前記スイッチセルアレイとの間で信号を伝達させず、前記第2回路は、前記リードライト制御配線と前記ロジックエレメントとの間で信号を伝達させる。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a logic integrated circuit includes a switch cell array including a resistance change element, read/write control wiring for the resistance change element, a logic element, and a first circuit. , a second circuit, the read/write control wiring is connected to a first terminal of the first circuit and a first terminal of the second circuit, and the switch cell array is connected to the first terminal of the first circuit. 2 terminals, the logic element is connected to a second terminal of the second circuit, and in a first mode, the first circuit transmits a signal between the read/write control wiring and the switch cell array. The second circuit does not transmit a signal between the read/write control wiring and the logic element, and in the second mode, the first circuit transmits a signal between the read/write control wiring and the switch cell array. The second circuit transmits a signal between the read/write control wiring and the logic element.
上記目的を達成するために、本発明の別の態様によれば、論理集積回路による制御方法は、抵抗変化素子を備えるスイッチセルアレイと、前記抵抗変化素子のリードライト制御配線と、ロジックエレメントと、第1回路と、第2回路と、を備え、前記リードライト制御配線が、前記第1回路の第1端子、及び、前記第2回路の第1端子に接続され、前記スイッチセルアレイが、前記第1回路の第2端子に接続され、前記ロジックエレメントが、前記第2回路の第2端子に接続された論理集積回路による制御方法であって、第1モード時に、前記第1回路によって、前記リードライト制御配線と前記スイッチセルアレイとの間で信号を伝達させることと、前記第1モード時に、前記第2回路によって、前記リードライト制御配線と前記ロジックエレメントとの間で信号を伝達させないことと、第2モード時に、前記第1回路によって、前記リードライト制御配線と前記スイッチセルアレイとの間で信号を伝達させないことと、前記第2モード時に、前記第2回路によって、前記リードライト制御配線と前記ロジックエレメントとの間で信号を伝達させることと、を含む。 In order to achieve the above object, according to another aspect of the present invention, a control method using a logic integrated circuit includes a switch cell array including a resistance change element, read/write control wiring for the resistance change element, a logic element, a first circuit and a second circuit, the read/write control wiring is connected to a first terminal of the first circuit and a first terminal of the second circuit, and the switch cell array is connected to the first circuit. A control method using a logic integrated circuit connected to a second terminal of one circuit, wherein the logic element is connected to a second terminal of the second circuit, wherein in a first mode, the lead is controlled by the first circuit. transmitting a signal between the write control wiring and the switch cell array; and not transmitting a signal between the read/write control wiring and the logic element by the second circuit in the first mode; In the second mode, the first circuit does not transmit a signal between the read/write control wiring and the switch cell array; and in the second mode, the second circuit causes the read/write control wiring to communicate with the switch cell array. This includes transmitting signals to and from the logic element.
本発明の各態様によれば、プログラマブル論理集積回路のチップ面積を小さく保ちつつ、多くの配線を配置することができる。 According to each aspect of the present invention, it is possible to arrange many wiring lines while keeping the chip area of the programmable logic integrated circuit small.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that although the embodiments described below include technically preferable limitations for implementing the present invention, the scope of the invention is not limited to the following.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態のプログラマブル論理集積回路1の構成を示すブロック図である。本実施形態のプログラマブル論理集積回路1は、抵抗変化素子10と、抵抗変化素子10を備えたスイッチセルアレイ20と、前記抵抗変化素子10のリードライト制御配線30と、ロジックエレメント40と、第1回路50と、第2回路60を有する。さらに、リードライト制御配線30は第1回路50の一端に接続され、リードライト制御配線30は第2回路60の一端に接続され、スイッチセルアレイ20は第1回路50の他端に接続され、ロジックエレメント40の入出力端子は第2回路60の他端に接続される。さらに、第1モードとして抵抗変化素子10のリードやライト時、第1回路50は、リードライト制御配線30とスイッチセルアレイ20間の信号を伝達し、第2回路60は、リードライト制御配線30とロジックエレメント40の入出力端子間の信号を伝達しない。さらに、第2モードとしてアプリケーション動作時、第1回路50は、リードライト制御配線30とスイッチセルアレイ20間の信号を伝達せず、第2回路60は、リードライト制御配線30とロジックエレメント40の入出力端子間の信号を伝達する。<First embodiment>
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a programmable logic integrated
以上、第1の実施形態によるプログラマブル論理集積回路1について説明した。
プログラマブル論理集積回路1は、第1モード時に抵抗変化素子10のリードやライトに用いるリードライト制御配線30を、アプリケーション動作時には、接続要素としての配線リソースとして兼用している。本実施形態は、特許文献1のように、第2モード時、バックグラウンドで構成メモリのデータを検証することができないというデメリットがある。しかしながら、本実施形態は、エラー耐性の高い抵抗変化スイッチ70を用いることでデータの信頼性を高めることができる。
よって、プログラマブル論理集積回路1は、小さいチップ面積を保ちつつ、接続要素としての多くの配線リソースを備えた信頼性の高い回路となる。The programmable logic integrated
In the programmable logic integrated
Therefore, the programmable logic integrated
<第2の実施形態>
図2は、本発明の第2の実施形態のプログラマブル論理集積回路1の構成を示すブロック図である。本実施形態のプログラマブル論理集積回路1は、プログラマブルロジックコア21と、構成用回路22と、汎用ポート23と、構成用ポート24とを備える。<Second embodiment>
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a programmable logic integrated
プログラマブルロジックコア21は、抵抗変化スイッチ70を備える。抵抗変化スイッチ70は、論理回路の構成情報に基づいて配線どうしを接続または非接続する。これにより、プログラマブルロジックコア21の論理の構成や再構成を可能とする。プログラマブルロジックコア21は、汎用ポート23からの入力データを、構成情報に基づいて構成された論理回路へ入力し、論理演算結果を汎用ポート23へ出力する。
The
構成用回路22は、構成用ポート24から入力される構成情報を含む信号を受け、プログラマブルロジックコア21へ制御信号を出力するとともに、データを入出力する。抵抗変化スイッチ70の書き込み時、構成用回路22は、書き込みイネーブル信号WEをハイレベルにすることで、アドレスAの抵抗変化スイッチ70に、入力データDを書き込む。抵抗変化スイッチ70の読み出し時、構成用回路22は、読み出しイネーブル信号REをハイレベルにすることで、アドレスAの抵抗変化スイッチ70から読み出されたデータとして、データ出力Qを受け取る。アプリケーション動作時、構成用回路22は、アプリケーションイネーブル信号AEをハイレベルにすることで、プログラマブルロジックコア21は、汎用ポート23からの入力データを論理回路へ入力し、論理演算結果を汎用ポート23へ出力する。
The
図3は、本実施形態のプログラマブル論理集積回路1のプログラマブルロジックコア21の構成を示すブロック図である。プログラマブルロジックコア21は、制御回路211と、カラムドライバ212と、ロウドライバ213と、カラム選択回路214と、ロウ選択回路215と、読み出し回路216と、ロジックセル217を備える。
図3ではプログラマブルロジックコア21の構成の一例として、4×2のロジックセル217がマトリックス状に配置されている。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the
In FIG. 3, as an example of the configuration of the
プログラマブルロジックコア21は、さらに、列方向に延伸したグローバルカラム選択線群GCSEL0、GCSEL1と、行方向に延伸したロウ選択線群RSEL0、RSEL1、RSEL2、RSEL3と、列方向に延伸した配線PH0、PH1と、行方向に延伸した配線PV0、PV1、PV2、PV3、PB0、PB1、PB2、PB3とを備える。
プログラマブルロジックコア21は、さらに、行方向に延伸した接続要素としての配線WX0、WX1、WX2、WX3を備える。The
The
まず、制御回路211と各回路部品の接続関係について説明する。制御回路211は、アドレスA、データ入力D、書き込みイネーブル信号WE、読み出しイネーブル信号REと、アプリケーションイネーブル信号AEを入力信号として受け取り、データ出力Qを出力する。制御回路211は、アドレスAに基づいて、アドレス信号をカラム選択回路214と、ロウ選択回路215へ出力する。制御回路211は、書き込みイネーブル信号WEがハイレベルの時、入力データを書き込むためのドライバ設定信号をカラムドライバ212と、ロウドライバ213へ出力する。
First, the connection relationship between the
制御回路211は、読み出しイネーブル信号REがハイレベルの時、読み出すためのドライバ設定信号をカラムドライバ212と、ロウドライバ213へ出力するとともに、読み出し回路制御信号を読み出し回路216へ出力する。そして、制御回路211は、読み出し回路216からのデータ出力IQを受け取り、外部へデータ出力Qを出力する。
When the read enable signal RE is at a high level, the
次に、各回路部品の接続関係について説明する。カラム選択回路214は、アドレス信号に基づき所望のグローバルカラム選択線(GCSEL0[0]又はGCSEL0[1])を選択する。さらにカラム選択回路214は、配線PHを選択するためのデコード信号をカラムドライバ212へ出力する。ロウ選択回路215は、アドレス信号に基づき所望のロウ選択線(RSEL0又はRSEL1)を選択する。さらにロウ選択回路215は、配線PV、PBを選択するためのデコード信号をロウドライバ213へ出力する。
Next, the connection relationship of each circuit component will be explained. The
カラムドライバ212は、配線PH0、PH1を介して、書き込み電圧または読み出し電圧をスイッチセルへ供給する。ロウドライバ213は、配線PV0、PV1、PV2、PV3を介して、書き込み電圧または読み出し電圧をスイッチセルへ供給する。ロウドライバ213は、配線PB0、PB1、PB2、PB3を介して、書き込み電圧を供給する。ロウドライバ213は、配線PB0、PB1、PB2、PB3のうち内、選択された配線を配線PBに接続する。
読み出し回路216は、配線PBを介して、スイッチセルの抵抗状態をセンスする。The
The
次に、ロジックセル217の接続関係について説明する。ロジックセルLC00は、グローバルカラム選択線群GCSEL0と、ロウ選択線群RSEL0と、列方向に延伸した配線PH0と、行方向に延伸した配線PV0と、配線PB0と、配線WY0と、配線WX0とを接続する。また、ロジックセルLC10、LC20、LC30、LC01、LC11、LC21、LC31は、ロジックセルLC00と同様に各行列に対応する配線どうしを接続する。
Next, the connection relationship of the
図4は、本実施形態のプログラマブル論理集積回路1のロジックセル217の構成を示す模式図である。ロジックセル217は、複数のスイッチセルアレイ20と、複数のロジックエレメント40を備える。図4は、ロジックセル217が、1つのスイッチセルと、1つのロジックエレメント40を含む場合を例示している。図4のロジックセル217は、さらに、カラム選択サブ回路80と、ロウ選択サブ回路90と、入出力回路100を備える。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the
図4のロジックセル217は、さらに、列方向に延伸したグローバルカラム選択線GCSEL0[0]、GCSEL0[1]と、列方向に延伸したカラム選択線CSEL0、CSEL1と、行方向に延伸したロウ選択線RSEL0、RSEL1と、列方向に延伸した配線PHと、行方向に延伸した配線PV、PBと、行方向に延伸したWX0[0]を備える。
The
図4のロジックセル217は、さらに、列方向に延伸したN本(Nは2以上の整数)の垂直線の群と、行方向に延伸したM本(Mは2以上の整数)の水平線の群とを有する。図4は、行方向に延伸した2本の水平線HL0、HL1と、列方向に延伸した2本の垂直線VL0、VL1と、列方向に延伸した2本の垂直線BL0、BL1を例示している。
The
スイッチセルアレイ20は、垂直線と水平線の交差する部分に設けられ、垂直線と水平線の接続と非接続とを切り替える最大N×M個のスイッチセルを有する。図4は、スイッチセルアレイ20の構成の一例を示し、垂直線と水平線の交差する各部分に配置されるスイッチセルSC00、SC01、SC10、SC11を含む。スイッチセルSC00、SC01、SC10、SC11は、各々、第1抵抗変化スイッチU00、U01、U10、U11と、第2抵抗変化スイッチL00、L01、L10、L11と、NMOSトランジスタN00、N01、N10、N11と、を備える。
The
ロジックエレメント40は、複数の入力端子と、複数の入出力端子と、所望の論理演算を行うルックアップテーブルやフリップフロップ等の各種論理回路を備える。図4は、2つの入力端子T0、T1と、3つの入出力端子T2、T3、T4を例示している。
The
カラム選択サブ回路80は、第1回路50と、行方向に配置されたNMOS(Negative-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタNV0、NV1、NB0、NB1を含む。本実施形態の第1回路50は、AND回路を備える。
The
ロウ選択サブ回路90は、列方向に配置されたNMOSトランジスタNH0、NH1を備える。
入出力回路100は、第2回路60と、複数のトライステートバッファを備える。本実施形態の第2回路60は、トライステートバッファを備える。The
The input/
次に、ロジックセル217の接続関係について説明する。垂直線VL0は、NMOSトランジスタNV0を介して、配線PVに接続される。NMOSトランジスタNV0のゲートは、カラム選択線CSEL0に接続される。垂直線VL1は、NMOSトランジスタNV1を介して、配線PVに接続される。NMOSトランジスタNV1のゲートは、カラム選択線CSEL1に接続される。リードライト信号RWがハイレベルの時、カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]又はGCSEL0[1])を駆動し、第1回路50を用いて、カラム選択線(CSEL0またはCSEL1)をハイレベルにし、所望のNMOSトランジスタ(NV0又はNV1)を導通させ、配線PVと垂直線(VL0又はVL1)を接続する。リードライト信号RWは、例えば、書き込みイネーブル信号WEと、読み出しイネーブル信号REの論理和としてもよい。リードライト信号RWは、さらに、部分的にデコードされたアドレス信号との論理積としてもよい。
Next, the connection relationship of the
水平線HL0は、NMOSトランジスタNH0を介して、配線PHに接続される。NMOSトランジスタNH0のゲートは、ロウ選択線RSEL0に接続される。水平線HL1は、NMOSトランジスタNH1を介して、配線PHに接続される。NMOSトランジスタNH1のゲートは、ロウ選択線RSEL1に接続される。ロウ選択回路215は、ロウ選択線(RSEL0又はRSEL1)を用いて、所望のNMOSトランジスタ(NH0又はNH1)を導通させ、配線PHと水平線(HL0又はHL1)を接続する。
Horizontal line HL0 is connected to wiring PH via NMOS transistor NH0. The gate of NMOS transistor NH0 is connected to row selection line RSEL0. Horizontal line HL1 is connected to wiring PH via NMOS transistor NH1. The gate of NMOS transistor NH1 is connected to row selection line RSEL1. The
ビット線BL0は、NMOSトランジスタNB0を介して、配線PBに接続される。NMOSトランジスタNB0のゲートは、カラム選択線CSEL0に接続される。ビット線BL1は、NMOSトランジスタNB1を介して、配線PBに接続される。NMOSトランジスタNB1のゲートは、カラム選択線CSEL1に接続される。リードライト信号RWがハイレベルの時、カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]又はCSEL0[1])を駆動し、第1回路50を用いて、カラム選択線(CSEL0またはCSEL1)をハイレベルにし、所望のNMOSトランジスタ(NB0又はNB1)を導通させ、配線PBとビット線(BL0又はBL1)を接続する。
Bit line BL0 is connected to wiring PB via NMOS transistor NB0. The gate of NMOS transistor NB0 is connected to column selection line CSEL0. Bit line BL1 is connected to wiring PB via NMOS transistor NB1. The gate of NMOS transistor NB1 is connected to column selection line CSEL1. When the read/write signal RW is at a high level, the
次に、ロジックエレメント40の接続関係について説明する。ロジックエレメント40の入力端子T0は、水平線HL0に接続される。ロジックエレメント40の入力端子T1は、水平線HL1に接続される。
Next, the connection relationship of the
ロジックエレメント40の入出力端子T2は、第2回路60のトライステートバッファのペアに接続される。トライステートバッファのペアの一方は、入力イネーブル信号IE0がハイレベルの時、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T2へ伝達し、入力イネーブル信号IE0がローレベルの時、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T2へ伝達しない。トライステートバッファのペアの他方は、出力イネーブル信号OE0がハイレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T2の信号を、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]へ伝達し、出力イネーブル信号OE0がローレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T2の信号をグローバルカラム選択線GCSEL0[0]へ伝達しない。
The input/output terminal T2 of the
ロジックエレメント40の入出力端子T3は、第2回路60のトライステートバッファのペアに接続される。トライステートバッファのペアの一方は、入力イネーブル信号IE1がハイレベルの時、グローバルカラム選択線GCSEL0[1]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T3へ伝達し、入力イネーブル信号IE1がローレベルの時、グローバルカラム選択線GCSEL0[1]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T3へ伝達しない。トライステートバッファのペアの他方は、出力イネーブル信号OE1がハイレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T3の信号を、グローバルカラム選択線GCSEL0[1]へ伝達し、出力イネーブル信号OE1がローレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T3の信号をグローバルカラム選択線GCSEL0[1]へ伝達しない。
The input/output terminal T3 of the
ロジックエレメント40の入出力端子T4は、入出力回路100のトライステートバッファのペアに接続される。トライステートバッファのペアの一方は、入力イネーブル信号IE2がハイレベルの時、配線WX0[0]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T4へ伝達し、入力イネーブル信号IE2がローレベルの時、配線WX0[0]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T4へ伝達しない。トライステートバッファのペアの他方は、出力イネーブル信号OE2がハイレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T4の信号を、配線WX0[0]へ伝達し、出力イネーブル信号OE2がローレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T4の信号を配線WX0[0]へ伝達しない。
Input/output terminal T4 of
入力イネーブル信号IE0、IE1、IE2は、例えば、アプリケーションイネーブル信号AEと、ロジックエレメント40の入出力端子の入力をイネーブルにする設定値との論理積としてもよい。
出力イネーブル信号OE0、OE1、OE2は、例えば、アプリケーションイネーブル信号AEと、ロジックエレメント40の入出力端子の出力をイネーブルにする設定値との論理積としてもよい。
尚、前記トライステートバッファは高耐圧トランジスタから構成されてもよい。グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]又はGCSEL0[1])は、抵抗変化スイッチ70の書き込み時に必要となる高電圧で駆動される構成では、トライステートバッファも高耐圧トランジスタで構成することがトライステートバッファを構成するトランジスタの破壊を回避するために有効である。The input enable signals IE0, IE1, and IE2 may be, for example, the logical product of the application enable signal AE and a setting value that enables the input of the input/output terminal of the
The output enable signals OE0, OE1, and OE2 may be, for example, the logical product of the application enable signal AE and a setting value that enables the output of the input/output terminal of the
Note that the tri-state buffer may be composed of a high voltage transistor. In a configuration in which the global column selection line (GCSEL0[0] or GCSEL0[1]) is driven with a high voltage required for writing to the
次に、スイッチセルの接続関係について説明する。ここではスイッチセルSC00を例に説明する。スイッチセルSC01、スイッチセルSC10、スイッチセルSC11の構成は、スイッチセルSC00と同様である。スイッチセルSC00は、第1抵抗変化スイッチU00と、第2抵抗変化スイッチL00と、NMOSトランジスタN00とを備える。 Next, the connection relationship of switch cells will be explained. Here, switch cell SC00 will be explained as an example. The configurations of switch cell SC01, switch cell SC10, and switch cell SC11 are similar to switch cell SC00. The switch cell SC00 includes a first resistance change switch U00, a second resistance change switch L00, and an NMOS transistor N00.
第1抵抗変化スイッチU00の一方の端子は水平線HL0に接続される。他方の端子は第2抵抗変化スイッチL00の一方の端子に接続され、共有ノードを形成する。第2抵抗変化スイッチL00の他方の端子は垂直線VL0に接続される。共通ノードはNMOSトランジスタN00のソースもしくはドレインに接続され、NMOSトランジスタN00のドレインもしくはソースはビット線BL0に接続される。NMOSトランジスタのゲートはロウ選択線RSEL0に接続される。ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いてNMOSトランジスタN00を導通させ、共通ノードとビット線BL0を接続させる。直列に接続された第1抵抗変化スイッチU00と第2抵抗変化スイッチL00は、3端子抵抗変化スイッチとして機能する。
One terminal of the first resistance change switch U00 is connected to the horizontal line HL0. The other terminal is connected to one terminal of the second resistance change switch L00, forming a shared node. The other terminal of the second resistance change switch L00 is connected to the vertical line VL0. The common node is connected to the source or drain of NMOS transistor N00, and the drain or source of NMOS transistor N00 is connected to bit line BL0. The gate of the NMOS transistor is connected to the row selection line RSEL0. The
第1、第2抵抗変化スイッチU00、L00には、CBRAM(Conductive Bridge Random Access Memory)に用いられる抵抗変化性不揮発メモリ素子を利用することができる。CBRAMのメモリ素子は、図5に示す、抵抗変化層にイオン伝導体を用いた金属架橋型のバイポーラ型抵抗変化素子10とすることができる。
A variable resistance nonvolatile memory element used in a CBRAM (Conductive Bridge Random Access Memory) can be used as the first and second variable resistance switches U00 and L00. The memory element of the CBRAM can be a metal-bridged bipolar
イオン伝導体を用いた抵抗変化スイッチ70では、不活性電極の第2電極502を接地し、活性電極の第1電極501に正電圧を印加すると、活性電極の金属が金属イオンとなりイオン伝導層の抵抗変化層503に溶解する。イオン伝導層中の金属イオンはイオン伝導層中で金属となって析出し、析出した金属は不活性電極と活性電極とを接続する金属架橋を形成する。この金属架橋により両電極が接続して低抵抗状態となる。一方、低抵抗状態で不活性電極を接地し活性電極に負電圧を印加すると、金属架橋が抵抗変化層503に溶解し、金属架橋の一部が切れる。これにより両電極間の接続が切れて高抵抗状態となる。高抵抗状態から再び低抵抗状態にするには、再び不活性電極を接地し活性電極に正電圧を印加すればよい。上記の低抵抗状態と高抵抗状態とを用いて、抵抗変化スイッチ70では、スイッチのON状態とOFF状態とを実現することができる。
In the
なお、金属架橋により接続する前の段階で、両電極間の抵抗が次第に小さくなったり電極間の容量が変化したりするなどの過渡的な状態が生じ、最終的に両電極間が接続して低抵抗状態となる。また、金属架橋による接続が切れる前の段階で、両電極間の抵抗が次第に大きくなったり電極間の容量が変化したりするなどの過渡的な状態が生じ、最終的に両電極間の接続が切れて高抵抗状態となる。上記の過渡的な状態を用いて、低抵抗状態と高抵抗状態との間の中間状態を設けることも可能である。 Note that before the connection is made by metal bridge, a transient state occurs, such as the resistance between the two electrodes gradually decreasing and the capacitance between the electrodes changing, and eventually the two electrodes are connected. It becomes a low resistance state. Additionally, before the connection due to the metal bridge is broken, a transient state occurs, such as the resistance between the two electrodes gradually increasing and the capacitance between the electrodes changing, which ultimately causes the connection between the two electrodes to break. It breaks and becomes a high resistance state. It is also possible to provide an intermediate state between a low resistance state and a high resistance state using the above transient states.
また、第1、第2抵抗変化スイッチU00、L00には、PRAM(Phase Change Random Access Memory)、ReRAM(Resistance Random Access Memory)などに用いられる抵抗変化性不揮発メモリ素子を利用することもできる。 Furthermore, a variable resistance nonvolatile memory element used in PRAM (Phase Change Random Access Memory), ReRAM (Resistance Random Access Memory), etc. can also be used for the first and second resistance change switches U00 and L00.
第1、第2抵抗変化スイッチU00、L00は、低抵抗状態と高抵抗状態との2つの抵抗状態を有する。低抵抗状態をON状態、高抵抗状態をOFF状態と定義する。抵抗変化スイッチがON状態の時、電圧レベルで与えられる信号は抵抗変化スイッチを通過する。一方、抵抗変化スイッチがOFF状態の時、信号は抵抗変化スイッチによって遮断され、抵抗変化スイッチを通過しない。 The first and second resistance change switches U00 and L00 have two resistance states: a low resistance state and a high resistance state. A low resistance state is defined as an ON state, and a high resistance state is defined as an OFF state. When the resistance change switch is in the ON state, a signal applied at a voltage level passes through the resistance change switch. On the other hand, when the resistance change switch is in the OFF state, the signal is cut off by the resistance change switch and does not pass through the resistance change switch.
さらに、第1、第2抵抗変化スイッチU00、L00の抵抗状態を構成情報の1と0のデータ(各々、データ1、データ0と呼ぶ)と対応付け、低抵抗状態をデータ1、高抵抗状態をデータ0と定義する。
Furthermore, the resistance states of the first and second resistance change switches U00 and L00 are associated with
図4に示すスイッチセルSC00は、図6に示す3端子抵抗変化スイッチ50Aに示す構成のスイッチセルによって実現される。第1抵抗変化スイッチU00(510Aに相当)の第1電極(511Aに相当)と第2抵抗変化スイッチL00(520Aに相当)の第1電極(521Aに相当)とが接続され、共通ノード(53Aに相当)が形成される。すなわち、第1抵抗変化スイッチU00と第2抵抗変化スイッチL00は、共通ノードに対して対称な極性を有する。
The switch cell SC00 shown in FIG. 4 is realized by a switch cell having the configuration shown in the three-terminal
さらに、第1抵抗変化スイッチU00の第2電極(512Aに相当)は水平線HL0に接続されている。第2抵抗変化スイッチL00の第2電極(522Aに相当)は垂直線VL0に接続されている。 Furthermore, the second electrode (corresponding to 512A) of the first resistance change switch U00 is connected to the horizontal line HL0. A second electrode (corresponding to 522A) of the second resistance change switch L00 is connected to the vertical line VL0.
スイッチセルSC00は、第1抵抗変化スイッチU00と第2抵抗変化スイッチL00とがON状態のときにONとし、第1抵抗変化スイッチU00と第2抵抗変化スイッチL00とがOFF状態のときにOFFとする。 The switch cell SC00 is turned ON when the first resistance change switch U00 and the second resistance change switch L00 are in the ON state, and is turned OFF when the first resistance change switch U00 and the second resistance change switch L00 are in the OFF state. do.
なお、図7に示す3端子抵抗変化スイッチ50Bに示す構成を用いることもできる。この場合は、以下に説明するスイッチセルの書き込みにおいては、抵抗変化スイッチの極性に対応した電圧を設定すればよい。
Note that the configuration shown in the three-terminal
次に、スイッチセルの書き込み方法について説明する。リードライト信号RWはハイレベルであり、第1回路50は、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]またはGCLSEL0[1])の信号をスイッチセルのカラム選択線(CSEL0またはCSEL1)に伝達する。ここではスイッチセルSC00をOFFからONにセットする場合を例に説明する。まず、第1抵抗変化スイッチU00をOFF状態からON状態へセットする。カラムドライバ212は配線PHに低電圧(VL)を印加する。ロウドライバ213は配線PBにセット電圧以上の高電圧(VH)を印加する。そして、ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタNH0を導通させ、水平線HL0に低電圧VLを印加する。カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]を駆動し、第1回路50を用いて、NMOSトランジスタNB0を導通させ、ビット線BL0に高電圧VHを印加する。ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタN00を導通させ、第1抵抗変化スイッチU00の第1電極(共通ノード)に高電圧VHを印加する。その結果、第1抵抗変化スイッチU00はON状態になる。
Next, a method of writing into the switch cell will be explained. The read/write signal RW is at a high level, and the
なお、ロウドライバ213は配線PVを中間電圧(VH+VL)/2やハイインピーダンスにしてもよい。このときカラム選択回路214は、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]を駆動し、第1回路50を用いて、NMOSトランジスタNV0を導通させ、配線PVと垂直線VL0を接続する。第2抵抗スイッチL00にはセット電圧以下の電圧が印加されるため、L00はOFF状態のまま変化しない。
Note that the
続いて、第2抵抗変化スイッチL00はOFF状態からON状態へセットされる。ロウドライバ213は配線PVに低電圧(VL)を、配線PBにセット電圧以上の高電圧(VH)を印加する。そして、カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]を用いて、NMOSトランジスタNV0とNB0を導通させ、垂直線VL0に低電圧VLを、ビット線BL0に高電圧VHを印加する。ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタN00を導通させ、第2抵抗変化スイッチL00の第1電極(共通ノード)に高電圧VHを印加する。その結果、第2抵抗変化スイッチL00はON状態になる。
Subsequently, the second resistance change switch L00 is set from the OFF state to the ON state. The
なお、カラムドライバ212は配線PHを中間電圧(VH+VL)/2やハイインピーダンスにしてもよい。このときロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタNH0を導通させ、配線PHと水平線HL0を接続する。第1抵抗スイッチU00にはセット電圧以下の電圧が印加される。U00はON状態のまま変化しない。
Note that the
以上の操作により、第1抵抗変化スイッチU00と第2抵抗変化スイッチL00はセットされ、スイッチセルSC00はONになる。 By the above operation, the first resistance change switch U00 and the second resistance change switch L00 are set, and the switch cell SC00 is turned on.
スイッチセルSC00がONからOFFにリセットされる場合の操作を次に説明する。リードライト信号RWはハイレベルであり、第1回路50は、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]またはGCLSEL0[1])の信号をスイッチセルのカラム選択線(CSEL0またはCSEL1)に伝達する。まず、第1抵抗変化スイッチU00をON状態からOFF状態へリセットする。カラムドライバ212は配線PHにリセット電圧以上の高電圧(VH)を印加する。ロウドライバ213は配線PBに低電圧(VL)を印加する。そして、ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタNH0を導通させ、水平線HL0に高電圧VHを印加する。カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]を駆動し、第1回路50を用いて、NMOSトランジスタNB0を導通させ、ビット線BL0に低電圧VLを印加する。ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタN00を導通させ、第1抵抗変化スイッチU00の第1電極(共通ノード)に低電圧VLを印加する。その結果、第1抵抗変化スイッチU00はOFF状態になる。
The operation when the switch cell SC00 is reset from ON to OFF will be described next. The read/write signal RW is at a high level, and the
なお、ロウドライバ213は配線PVを中間電圧(VH+VL)/2やハイインピーダンスにしてもよい。このときカラム選択回路214は、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]を駆動し、第1回路50を用いて、NMOSトランジスタNV0を導通させ、配線PVと垂直線VL0を接続する。第2抵抗変化スイッチL00にはリセット電圧以下の電圧が印加されるため、L00はON状態のまま変化しない。
Note that the
続いて、第2抵抗変化スイッチL00をON状態からOFF状態へリセットする。ロウドライバ213は配線PVにリセット電圧以上の高電圧(VH)を、配線PBに低電圧(VL)を印加する。そして、カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]を用いて、NMOSトランジスタNV0とNB0を導通させ、垂直線VL0に高電圧VHを、ビット線BL0に高電圧VLを印加する。ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタN00を導通させ、第2抵抗変化スイッチL00の第1電極(共通ノード)に低電圧VLを印加する。その結果、第2抵抗変化スイッチL00はOFF状態になる。
Subsequently, the second resistance change switch L00 is reset from the ON state to the OFF state. The
なお、カラムドライバ212は配線PHを中間電圧(VH+VL)/2やハイインピーダンスにしてもよい。このときロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタNH0を導通させ、配線PHと水平線HL0を接続する。第1抵抗スイッチU00にはリセット電圧以下の電圧が印加される。U00はOFF状態のまま変化しない。
Note that the
以上の操作により、第1抵抗変化スイッチU00と第2抵抗変化スイッチL00はリセットされ、スイッチセルSC00はOFFになる。 By the above operation, the first resistance change switch U00 and the second resistance change switch L00 are reset, and the switch cell SC00 is turned OFF.
次に、スイッチセルの読み出し方法について説明する。リードライト信号RWはハイレベルであり、第1回路50は、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]またはGCLSEL0[1])の信号をスイッチセルのカラム選択線(CSEL0またはCSEL1)に伝達する。ここではスイッチセルSC00の状態を読み出す場合を例にスイッチセルの読み出し方法を説明する。まず、第1抵抗変化スイッチU00の抵抗状態を読み出す。このためにカラムドライバ212は配線PHに低電圧(VL)を印加する。読み出し回路216は配線PBにセンス電圧VSを印加する。ロウドライバ213は配線PVをハイインピーダンスにする。そして、ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタNH0を導通させ、水平線HL0に低電圧VLを印加する。カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]を駆動し、第1回路50を用いて、NMOSトランジスタNB0を導通させ、ビット線BL0にセンス電圧VSを印加する。ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタN00を導通させ、第1抵抗変化スイッチU00の第1電極(共通ノード)にセンス電圧VSを印加する。その結果、第1抵抗変化スイッチU00の抵抗状態に応じて、センス電流が流れる。
Next, a method for reading out the switch cell will be explained. The read/write signal RW is at a high level, and the
読み出し回路216は、例えば、センス電流を電圧に変換後、基準電圧と比較して、第1抵抗変化スイッチU00の抵抗状態を判定する。抵抗値が所定の値より小さい場合にはデータ1、所定の値より大きい場合にはデータ0が出力データIQとして出力される。
For example, the
続いて、第2抵抗変化スイッチL00の抵抗状態を読み出す。ロウドライバ213は配線PVに低電圧VLを印加する。読み出し回路216は配線PBにセンス電圧VSを印加する。カラムドライバ212は配線PHをハイインピーダンスにする。そして、カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線GCSEL0[0]を駆動し、第1回路50を用いて、NMOSトランジスタNV0とNB0を導通させ、垂直線VL0に低電圧VLを、ビット線BL0にセンス電圧VSを印加する。ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0を用いて、NMOSトランジスタN00を導通させ、第2抵抗変化スイッチL00の第1電極(共通ノード)にセンス電圧VSを印加する。その結果、第2抵抗変化スイッチL00の抵抗状態に応じて、センス電流が流れる。
Subsequently, the resistance state of the second resistance change switch L00 is read. The
読み出し回路216は、例えば、センス電流を電圧に変換後、基準電圧と比較して、第2抵抗変化スイッチL00の抵抗状態を判定する。抵抗値が所定の値より小さい場合にはデータ1、所定の値より大きい場合にはデータ0が出力データIQとして出力される。
For example, the
次に、プログラマブル論理集積回路1のアプリケーション動作について説明する。アプリケーションイネーブル信号AEはハイレベルであり、入力イネーブル信号IE0、IE1、IE2が、例えば、アプリケーションイネーブル信号AEと、ロジックエレメント40の入出力端子の入力をイネーブルにする設定値との論理積としている場合には、対応するトライステートバッファがグローバルカラム選択線(GCSEL0[0]、または、GCSEL0[1])や配線WX0[0]の信号をロジックエレメント40へ伝達する。また、出力イネーブル信号OE0、OE1、OE2が、例えば、アプリケーションイネーブル信号AEと、ロジックエレメント40の入出力端子の出力をイネーブルにする設定値との論理積としている場合には、対応するトライステートバッファがロジックエレメント40の入出力端子の信号をグローバルカラム選択線(GCSEL0[0]やGCSEL0[1])や配線WX0[0]へ伝達する。
Next, the application operation of the programmable logic integrated
カラム選択回路214は、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]やGCSEL0[1])をハイインピーダンス状態とする。また、接続要素として利用されていないグローバルカラム選択線(GCSEL[0]やGCSEL[1])をローレベルに設定してもよい。各グローバル配線が、接続要素として利用されているか否かは、設定用メモリに記憶させてもよい。
The
リードライト信号RWはローレベルであり、第1回路50は、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]またはGCLSEL0[1])の信号をスイッチセルのカラム選択線(CSEL0またはCSEL1)に伝達せずに、カラム選択線をローレベルにする。これにより、カラム選択サブ回路80中のNMOSトランジスタNV0、NV1は非導通状態となり、配線PVは、垂直線VL0、VL1と電気的に切断される。また、カラム選択サブ回路80中のNMOSトランジスタNB0、NB1は非導通状態となり、配線PBは、ビット線BL0、BL1と電気的に切断される。
The read/write signal RW is at a low level, and the
ロウ選択回路215は、ロウ選択線RSEL0、RSEL1をローレベルに設定する。これにより、ロウ選択サブ回路90中のNMOSトランジスタNH0、NH1は非導通状態となり、配線PHは、水平線HL0、HL1と電気的に切断される。また、NMOSトランジスタN00、N01、N10、N11は非導通状態となる。
The
ロジックセル217は、垂直線VL0、VL1に入力される入力信号を、スイッチセルの導通状態/非導通状態に応じて、水平線HL0、HL1を経由して、ロジックエレメント40へ伝達する。また、ロジックセル217は、入出力回路100を用いて、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]又はGCSEL0[1])や配線WXの信号をロジックエレメント40に入力する。ロジックエレメント40は所望の論理演算を行い、その結果を、入出力回路100を経由して、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]又はGCSEL0[1])や配線WXへ出力する。
The
以上のように、プログラマブル論理集積回路1は、第1モードとしてのリードライト時に抵抗変化素子10のリードやライトに用いるリードライト制御配線30を、アプリケーション動作時には、接続要素としての配線リソースとして兼用している。本実施形態は、特許文献1のように、第2モード時、バックグラウンドで構成メモリのデータを検証することができないというデメリットがある。しかしながら、本実施形態は、エラー耐性の高い抵抗変化スイッチを用いることでデータの信頼性を高めることができる。
As described above, in the programmable logic integrated
よって、本実施形態によれば、小さいチップ面積を保ちつつ、接続要素としての多くの配線リソースを備えた信頼性の高い論理集積回路を提供することができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a highly reliable logic integrated circuit that has many wiring resources as connection elements while maintaining a small chip area.
尚、本実施形態のプログラマブルロジックコア21は、リードライト制御配線30として、グローバルカラム選択線(GCSEL0[0]又はGCSEL0[1])を、アプリケーション時に兼用できるように構成したが、この限りではない。
例えば、リードライト制御配線30として、グローバルロウ選択線(RSEL0又はRSEL1)を、アプリケーション時に兼用してもよい。この時、ANDゲートを含む第1回路50をロウ選択サブ回路90に追加してもよい。
また、リードライト制御配線30として、ドライバ線を、アプリケーション時に兼用してもよい。この時、カラム選択サブ回路80やロウ選択サブ回路90の中のNMOSトランジスタを第1回路50として利用してもよい。Although the
For example, the global row selection line (RSEL0 or RSEL1) may also be used as the read/
Furthermore, a driver line may also be used as the read/
<第3の実施形態>
図8は、本発明の第3の実施形態のプログラマブルロジックコア21の構成を示すブロック図である。本実施形態のプログラマブルロジックコア21は、制御回路211と、カラムドライバ212と、ロウドライバ213と、カラム選択回路214と、ロウ選択回路215と、読み出し回路216と、ロジックセル217と、スイッチSW0、SW1を備える。<Third embodiment>
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the
本実施の形態のプログラマブルロジックコア21は、グローバルカラム選択線群GCSEL0、GCSEL1がスイッチSW0、SW1によって分割されている点が、第2の実施形態のプログラマブルロジックコア21と異なる。その他は第2の実施形態のプログラマブルロジックコア21と同様であるため、重複する部分の説明は省略する。
The
スイッチSW0は、書き込みイネーブル信号WEと読み出しイネーブル信号REの論理和の信号を受け、その信号がハイレベルの時、スイッチSW0は導通状態となり、グローバルカラム選択線群GCSEL0はスイッチSW0によって電気的に分割されない。
スイッチSW0は、書き込みイネーブル信号WEと読み出しイネーブル信号REの論理和の信号を受け、その信号がローレベルの時、スイッチSW0は非導通状態となり、グローバルカラム選択線群GCSEL0はスイッチSW0によって電気的に分割される。これにより、例えば、グローバルカラム選択線GCSEL0を、ロジックセルLC00とLC10間の信号ルーティングと、ロジックセルLC20とLC30の信号ルーティングに用いる場合、お互いに干渉せずにルーティングを行うことができる。
スイッチSW1は、スイッチSW0と同様に、グローバルカラム選択線群GCSEL1を分割・非分割する。
スイッチSW0、SW1は、たとえば、NMOSトランジスタ等を用いることができる。
本実施形態のプログラマブルロジックコア21は、グローバルカラム選択線群GCSEL0、GCSEL1を分割することにより、アプリケーション時、近傍のロジックセル217間のルーティングに制限することにより、利用できる配線リソースを増やすとともに、配線の寄生容量を小さくすることができる。The switch SW0 receives a logical sum signal of the write enable signal WE and the read enable signal RE, and when the signal is at a high level, the switch SW0 becomes conductive, and the global column selection line group GCSEL0 is electrically divided by the switch SW0. Not done.
The switch SW0 receives a logical sum signal of the write enable signal WE and the read enable signal RE, and when the signal is at a low level, the switch SW0 becomes non-conductive, and the global column selection line group GCSEL0 is electrically disconnected by the switch SW0. be divided. Thus, for example, when global column selection line GCSEL0 is used for signal routing between logic cells LC00 and LC10 and signal routing between logic cells LC20 and LC30, the routing can be performed without interfering with each other.
The switch SW1, like the switch SW0, divides or undivides the global column selection line group GCSEL1.
For the switches SW0 and SW1, for example, NMOS transistors or the like can be used.
The
よって、本実施形態によれば、小さいチップ面積を保ちつつ、接続要素としての多くの配線リソースを備えた信頼性の高い論理集積回路を提供することができる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a highly reliable logic integrated circuit that has many wiring resources as connection elements while maintaining a small chip area.
<関連技術>
ここで、本発明に関連する技術を用いた論理集積回路1について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、上述の本発明の各実施形態の論理集積回路と同様の構成や機能については説明を省略する。<Related technology>
Here, a logic integrated
図9は、本発明に関連する技術を用いた論理集積回路1のプログラマブルロジックコア21の構成を示すブロック図である。論理集積回路1は、プログラマブル論理集積回路である。プログラマブルロジックコア21は、制御回路211と、カラムドライバ212と、ロウドライバ213と、カラム選択回路214と、ロウ選択回路215と、読み出し回路216と、ロジックセル217を備える。
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the
プログラマブルロジックコア21は、第2の実施形態のプログラマブルロジックコア21のグローバルカラム選択線群GCSEL0、GCSEL1が、カラム選択線群CSEL0、CSEL1と、配線群WY0、WY1に分離されている点が、第2の実施形態のプログラマブルロジックコア21と異なる。その他は第2の実施形態のプログラマブルロジックコア21と同様であるため、重複する部分の説明は省略する。
The
図10は、本発明に関連する技術を用いたプログラマブル論理集積回路1のロジックセル217の構成を示す模式図である。図10は、複数のスイッチセルアレイ20と、1つのロジックエレメント40と、カラム選択サブ回路80と、ロウ選択サブ回路90と、入出力回路100を含む。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the
図10のロジックセル217は、さらに、列方向に延伸したカラム選択線CSEL0、CSEL1と、行方向に延伸したロウ選択線RSEL0、RSEL1と、列方向に延伸した配線PHと、行方向に延伸した配線PV、PBと、列方向に延伸したWY0[0]と、WY0[1]と、行方向に延伸したWX0[0]を含む。
The
図10のロジックセル217は、さらに、列方向に延伸したN本(Nは2以上の整数)の垂直線の群と、行方向に延伸したM本(Mは2以上の整数)の水平線の群とを有する。図10は、行方向に延伸した2本の水平線HL0、HL1と、列方向に延伸した2本の垂直線VL0、VL1と、列方向に延伸した2本の垂直線BL0、BL1を例示している。
The
本発明に関連する技術を用いたプログラマブルロジックコア21は、第2の実施形態のプログラマブルロジックコア21のグローバルカラム選択線群GCSEL0、GCSEL1が、カラム選択線群CSEL0、CSEL1と、配線WY0、WY1に分離され、関連したカラム選択サブ回路80や接続関係が、第2の実施形態のプログラマブルロジックコア21と異なる。その他は第2の実施形態のプログラマブルロジックコア21と同様であるため、重複する部分の説明は省略する。
In the
カラム選択サブ回路80は、行方向に配置されたNMOSトランジスタNV0、NV1、NB0、NB1を含む。
次に、ロジックセル217の接続関係について説明する。垂直線VL0は、NMOSトランジスタNV0を介して、配線PVに接続される。NMOSトランジスタNV0のゲートは、カラム選択線CSEL0に接続される。垂直線VL1は、NMOSトランジスタNV1を介して、配線PVに接続される。NMOSトランジスタNV1のゲートは、カラム選択線CSEL1に接続される。カラム選択回路214は、カラム選択線(GCSEL0[0]又はCSEL0[1])を用いて、所望のNMOSトランジスタ(NV0又はNV1)を導通させ、配線PVと垂直線(VL0又はVL1)を接続させる。
Next, the connection relationship of the
次に、ロジックエレメント40の接続関係について説明する。ロジックエレメント40の入力端子T0は、水平線HL0に接続される。ロジックエレメント40の入力端子T1は、水平線HL1に接続される。
Next, the connection relationship of the
ロジックエレメント40の入出力端子T2は、入出力回路100のトライステートバッファのペアに接続される。トライステートバッファのペアの一方は、入力イネーブル信号IE0がハイレベルの時、配線WY0[0]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T2へ伝達し、入力イネーブル信号IE0がローレベルの時、配線WY0[0]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T2へ伝達しない。トライステートバッファのペアの他方は、出力イネーブル信号OE0がハイレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T2の信号を、配線WY0[0]へ伝達し、出力イネーブル信号OE0がローレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T2の信号を配線WY0[0]へ伝達しない。
The input/output terminal T2 of the
ロジックエレメント40の入出力端子T3は、入出力回路100のトライステートバッファのペアに接続される。トライステートバッファのペアの一方は、入力イネーブル信号IE1がハイレベルの時、配線WY0[1]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T3へ伝達し、入力イネーブル信号IE1がローレベルの時、配線WY0[1]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T3へ伝達しない。トライステートバッファのペアの他方は、出力イネーブル信号OE1がハイレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T3の信号を、配線WY0[1]へ伝達し、出力イネーブル信号OE1がローレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T3の信号を配線WY0[1]へ伝達しない。
The input/output terminal T3 of the
ロジックエレメント40の入出力端子T4は、入出力回路100のトライステートバッファのペアに接続される。トライステートバッファのペアの一方は、入力イネーブル信号IE2がハイレベルの時、配線WX0[0]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T4へ伝達し、入力イネーブル信号IE2がローレベルの時、配線WX0[0]の信号をロジックエレメント40の入出力端子T4へ伝達しない。トライステートバッファのペアの他方は、出力イネーブル信号OE2がハイレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T4の信号を、配線WX0[0]へ伝達し、出力イネーブル信号OE2がローレベルの時、ロジックエレメント40の入出力端子T4の信号を配線WX0[0]へ伝達しない。
Input/output terminal T4 of
本発明に関連する技術を用いたプログラマブル論理集積回路1のプログラマブルロジックコア21は、第2の実施形態に比べて、配線GCSEL0、GCSEL1が、カラム選択線群CSEL0、CSEL1と、配線WY0、WY1に分離している。
In the
本発明の第1~第3の実施形態によるプログラマブル論理集積回路1は、例えば、本発明に関連する技術を用いたプログラマブル論理集積回路1に比べて、小さいチップ面積を保ちつつ、接続要素としての多くの配線リソースを備えた信頼性の高い論理集積回路を提供することができる。
具体的には、本発明に関連する技術を用いたプログラマブル論理集積回路1では、図9に示すように、配線CSEL0とWY0は分離している。一方、本発明の第1~第3の実施形態によるプログラマブル論理集積回路1では、図3に示すように、配線GCSEL0(リードライト制御配線)が配線CSEL0と配線WY0の両方の役割を兼ねている。
その結果、本発明の第1~第3の実施形態によるプログラマブル論理集積回路1において配線が占める領域は、本発明に関連する技術を用いたプログラマブル論理集積回路1において配線が占める領域のほぼ半分になる。また、チップ面積が一定である場合、本発明の第1~第3の実施形態によるプログラマブル論理集積回路1は、本発明に関連する技術を用いたプログラマブル論理集積回路1に比べて、多くの配線を配置することができる。このような効果は、配線GCSEL0を時分割で利用することにより得られるものである。具体的には、プログラマブル論理集積回路1が第1回路50及び第2回路60を備え、素子の読み出し及び書き込みモード(第1モード)とアプリケーションモード(第2モード)に応じて第1回路50及び第2回路60を動作させればよい。For example, the programmable logic integrated
Specifically, in the programmable logic integrated
As a result, the area occupied by the wiring in the programmable logic integrated
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included within the scope of the present invention.
本発明の実施形態による最小構成のプログラマブル論理集積回路1について説明する。
本発明の実施形態による最小構成のプログラマブル論理集積回路1は、図11に示すように、抵抗変化素子を備えるスイッチセルアレイ20と、前記抵抗変化素子のリードライト制御配線30と、ロジックエレメント40と、第1回路50と、第2回路60と、を備える。
リードライト制御配線30は、第1回路50の第1端子、及び、第2回路60の第1端子に接続される。スイッチセルアレイ20は、第1回路50の第2端子に接続される。ロジックエレメント40は、第2回路60の第2端子に接続される。第1モード時に、第1回路50は、リードライト制御配線30とスイッチセルアレイ20との間で信号を伝達させる。また、第1モード時に、第2回路60は、リードライト制御配線30とロジックエレメント40との間で信号を伝達させない。また、第2モード時に、第1回路50は、リードライト制御配線30とスイッチセルアレイ20との間で信号を伝達させない。また、第2モード時に、第2回路60は、リードライト制御配線30とロジックエレメント40との間で信号を伝達させる。
このプログラマブル論理集積回路1によれば、チップ面積を小さく保ちつつ、多くの配線を配置することができる。A programmable logic integrated
As shown in FIG. 11, the programmable logic integrated
The read/
According to this programmable logic integrated
なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。 Note that the order of the processing in the embodiment of the present invention may be changed as long as appropriate processing is performed.
本発明の実施形態について説明したが、上述のプログラマブル論理集積回路1、その他の制御装置は内部に、コンピュータ装置を有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図12は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図12に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述のプログラマブル論理集積回路1、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。Although the embodiments of the present invention have been described, the programmable logic integrated
FIG. 12 is a schematic block diagram showing the configuration of a computer according to at least one embodiment.
The computer 5 includes a
For example, each of the programmable logic integrated
ストレージ8の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ8は、コンピュータ5のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース9または通信回線を介してコンピュータ5に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ5に配信される場合、配信を受けたコンピュータ5が当該プログラムをメインメモリ7に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ8は、一時的でない有形の記憶媒体である。
Examples of the
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータ装置にすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 Further, the program may realize some of the functions described above. Further, the program may be a so-called difference file (difference program), which is a file that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer device.
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、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行ってよい。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are examples and do not limit the scope of the invention. Various additions, omissions, substitutions, and changes may be made to these embodiments without departing from the gist of the invention.
この出願は、2019年3月29日に出願された日本出願特願2019-068910号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-068910 filed on March 29, 2019, and the entire disclosure thereof is incorporated herein.
本発明の各態様によれば、プログラマブル論理集積回路のチップ面積を小さく保ちつつ、多くの配線を配置することができる。 According to each aspect of the present invention, it is possible to arrange many wiring lines while keeping the chip area of the programmable logic integrated circuit small.
1・・・プログラマブル論理集積回路
5・・・コンピュータ
6・・・CPU
7・・・メインメモリ
8・・・ストレージ
9・・・インターフェース
10・・・抵抗変化素子
20・・・スイッチセルアレイ
21・・・プログラマブルロジックコア
22・・・構成用回路
23・・・汎用ポート
24・・・構成用ポート
30・・・リードライト制御配線
40・・・ロジックエレメント
50・・・第1回路
50A、50B・・・3端子抵抗変化スイッチ
53A・・・共通ノード
60・・・第2回路
70・・・抵抗変化スイッチ
80・・・カラム選択サブ回路
90・・・ロウ選択サブ回路
100・・・入出力回路
211・・・制御回路
212・・・カラムドライバ
213・・・ロウドライバ
214・・・カラム選択回路
215・・・ロウ選択回路
216・・・読み出し回路
217・・・ロジックセル
501、511A、521A・・・第1電極
502、512A、522A・・・第2電極
503・・・抵抗変化層
510A・・・第1抵抗変化スイッチ
520A・・・第2抵抗変化スイッチ1...Programmable logic integrated circuit 5...
7...
Claims (7)
前記抵抗変化素子のリードライト制御配線と、
ロジックエレメントと、
第1回路と、
第2回路と、
カラム選択回路と、
グローバルカラム選択線と、
を備え、
前記リードライト制御配線は、前記第1回路の第1端子、及び、前記第2回路の第1端子に接続され、
前記スイッチセルアレイは、前記第1回路の第2端子に接続され、
前記ロジックエレメントは、前記第2回路の第2端子に接続され、
第1モード時に、
前記第1回路は、前記リードライト制御配線と前記スイッチセルアレイとの間で信号を伝達させ、
前記第2回路は、前記リードライト制御配線と前記ロジックエレメントとの間で信号を伝達させず、
第2モード時に、
前記第1回路は、前記リードライト制御配線と前記スイッチセルアレイとの間で信号を伝達させず、
前記第2回路は、前記リードライト制御配線と前記ロジックエレメントとの間で信号を伝達させ、
前記リードライト制御配線は、前記グローバルカラム選択線を含み、
前記カラム選択回路は、前記グローバルカラム選択線と接続され、
前記第1モード時に、
前記カラム選択回路は、所望の前記グローバルカラム選択線を、信号を伝達できる状態にし、
前記第2モード時に、
前記カラム選択回路は、前記グローバルカラム選択線をハイインピーダンスにし、
前記第1回路は、ANDゲートを備え、
前記ANDゲートの入力端子は、前記グローバルカラム選択線と、リードライト信号が伝播する配線とに接続され、
前記ANDゲートの出力端子は、カラム選択線に接続される
論理集積回路。 a switch cell array including a resistance change element;
read/write control wiring for the variable resistance element;
logic element and
a first circuit;
a second circuit;
a column selection circuit;
Global column selection line and
Equipped with
The read/write control wiring is connected to a first terminal of the first circuit and a first terminal of the second circuit,
the switch cell array is connected to a second terminal of the first circuit;
the logic element is connected to a second terminal of the second circuit;
During the first mode,
The first circuit transmits a signal between the read/write control wiring and the switch cell array,
The second circuit does not transmit a signal between the read/write control wiring and the logic element,
During the second mode,
The first circuit does not transmit a signal between the read/write control wiring and the switch cell array,
The second circuit transmits a signal between the read/write control wiring and the logic element ,
The read/write control wiring includes the global column selection line,
The column selection circuit is connected to the global column selection line,
In the first mode,
The column selection circuit puts the desired global column selection line in a state where it can transmit a signal,
During the second mode,
The column selection circuit makes the global column selection line high impedance,
The first circuit includes an AND gate,
An input terminal of the AND gate is connected to the global column selection line and a wiring through which a read/write signal is propagated,
The output terminal of the AND gate is connected to a column selection line.
Logic integrated circuit.
前記第1トライステートバッファの入力端子は、入力イネーブル信号が伝播する配線と、グローバルカラム選択信号が伝播する配線とに接続され、
前記第1トライステートバッファの出力端子は、前記ロジックエレメントに接続され、
前記第2トライステートバッファの入力端子は、出力イネーブル信号が伝播する配線と、前記ロジックエレメントとに接続され、
前記第2トライステートバッファの出力端子は、前記グローバルカラム選択信号が伝播する配線に接続される、
請求項1に記載の論理集積回路。 The second circuit includes a first tri-state buffer and a second tri-state buffer,
The input terminal of the first tri-state buffer is connected to a wiring through which an input enable signal is propagated and a wiring through which a global column selection signal is propagated,
an output terminal of the first tri-state buffer is connected to the logic element;
an input terminal of the second tri-state buffer is connected to a wiring through which an output enable signal is propagated and the logic element;
an output terminal of the second tri-state buffer is connected to a wiring through which the global column selection signal is propagated;
Logic integrated circuit according to claim 1 .
請求項2に記載の論理集積回路。 The first tri-state buffer and the second tri-state buffer include high-voltage transistors,
The logic integrated circuit according to claim 2 .
を備え、
前記第1モード時に、
前記スイッチは、前記リードライト制御配線を分割せず、
前記第2モード時に、
前記スイッチは、前記リードライト制御配線を電気的に分割する、
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の論理集積回路。 a switch capable of electrically dividing the read/write control wiring;
Equipped with
In the first mode,
The switch does not divide the read/write control wiring,
During the second mode,
the switch electrically divides the read/write control wiring;
The logic integrated circuit according to any one of claims 1 to 3 .
グローバルロウ選択線と、
を備え、
前記リードライト制御配線は、グローバルロウ選択線を含み、
前記ロウ選択回路は、前記グローバルロウ選択線に接続され、
前記第1モード時に、
前記ロウ選択回路は、所望の前記グローバルロウ選択線を、信号を伝達できる状態にし、
前記第2モード時に、
前記ロウ選択回路は、前記グローバルロウ選択線をハイインピーダンスにする、
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の論理集積回路。 a row selection circuit;
global row selection line,
Equipped with
The read/write control wiring includes a global row selection line,
The row selection circuit is connected to the global row selection line,
In the first mode,
The row selection circuit puts the desired global row selection line in a state where it can transmit a signal,
During the second mode,
The row selection circuit makes the global row selection line high impedance.
The logic integrated circuit according to any one of claims 1 to 4 .
ドライバ線と、
を備え、
前記リードライト制御配線は、前記ドライバ線を含み、
前記ドライバ回路は、前記ドライバ線に接続され、
前記第1モード時に、
前記ドライバ回路は、所望の前記ドライバ線を、信号を伝達できる状態にし、
前記第2モード時に、
前記ドライバ回路は、前記ドライバ線をハイインピーダンスにする、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の論理集積回路。 driver circuit;
driver wire and
Equipped with
The read/write control wiring includes the driver line,
the driver circuit is connected to the driver line,
In the first mode,
The driver circuit puts the desired driver line in a state where it can transmit a signal,
During the second mode,
the driver circuit makes the driver line high impedance;
The logic integrated circuit according to any one of claims 1 to 5 .
第1モード時に、
前記第1回路によって、前記リードライト制御配線と前記スイッチセルアレイとの間で信号を伝達させることと、
前記第1モード時に、
前記第2回路によって、前記リードライト制御配線と前記ロジックエレメントとの間で信号を伝達させないことと、
第2モード時に、
前記第1回路によって、前記リードライト制御配線と前記スイッチセルアレイとの間で信号を伝達させないことと、
前記第2モード時に、
前記第2回路によって、前記リードライト制御配線と前記ロジックエレメントとの間で信号を伝達させることと、
前記第1モード時に、
前記カラム選択回路によって、所望の前記グローバルカラム選択線を、信号を伝達できる状態にすることと、
前記第2モード時に、
前記カラム選択回路によって、前記グローバルカラム選択線をハイインピーダンスにすることと、
を含む論理集積回路による制御方法。 A switch cell array including a resistance change element, read/write control wiring for the resistance change element, a logic element, a first circuit, a second circuit, a column selection circuit, and a global column selection line, A write control wiring is connected to a first terminal of the first circuit and a first terminal of the second circuit, the switch cell array is connected to a second terminal of the first circuit, and the logic element The read/write control wiring is connected to a second terminal of the second circuit, the read/write control wiring includes the global column selection line, the column selection circuit is connected to the global column selection line, and the first circuit includes an AND gate. The input terminal of the AND gate is connected to the global column selection line and a wiring through which a read/write signal is propagated, and the output terminal of the AND gate is controlled by a logic integrated circuit connected to the column selection line. A method,
During the first mode,
transmitting a signal between the read/write control wiring and the switch cell array by the first circuit;
In the first mode,
The second circuit does not transmit a signal between the read/write control wiring and the logic element;
During the second mode,
The first circuit does not transmit a signal between the read/write control wiring and the switch cell array;
During the second mode,
transmitting a signal between the read/write control wiring and the logic element by the second circuit;
In the first mode,
placing a desired global column selection line in a state in which a signal can be transmitted by the column selection circuit;
During the second mode,
making the global column selection line high impedance by the column selection circuit;
A control method using a logic integrated circuit including.
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