JPH0247922A - プログラマブル論理素子 - Google Patents

プログラマブル論理素子

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Publication number
JPH0247922A
JPH0247922A JP63198168A JP19816888A JPH0247922A JP H0247922 A JPH0247922 A JP H0247922A JP 63198168 A JP63198168 A JP 63198168A JP 19816888 A JP19816888 A JP 19816888A JP H0247922 A JPH0247922 A JP H0247922A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain
volatile memory
memory element
transfer gate
programmable logic
Prior art date
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Pending
Application number
JP63198168A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisaya Keida
慶田 久彌
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、ユーザが手元で任意の回路を電気的にプログ
ラム可能なプログラマブル論理素子に係り、特に、信頼
性が高く、且つ面積の小さなメモリセルを含み、不揮発
性で、且つ非同期・低消費電力の大規模なプログラマブ
ル論理素子を得ることが可能なプログラマブル論理素子
に関するものである。
【従来の技術】
従来より、ユーザが手元において任意の論理回路を実現
可能に構成されたプログラマブル論理素子(以下、PL
Dと称する)が知られている。 このPLDは、従来、プログラマブルなAND面やOR
面を有するいわゆるPLA(プログラマブル・ロジック
・アレイ)を用いる方式や、メモリを用いたテーブル・
ルックアップ方式と呼ばれる方式で実現されていた。 そして、大規模なPLDの場合には、例えば第7図に示
す如く、これらの方式で実現されたプログラマブルな論
理要素(プログラマブル・ロジック・エレメント、以下
、PLEと称する)101を、多数個PLDチップ10
0上に配置し、各PLE間をプログラマブルな配線10
2で結線することによって、ユーザが所望の大規模回路
を実現可能な構成とされていた。 しかしながら、このような大規模PLDをPLAで構成
した場合に、ユーザが容易に使える非同期式の論理回路
を実現するためには、例えば第8図に非同期式の0MO
3PLAで構成した全加算器の例を示す如く、プルアッ
プ抵抗R100〜R108を用いた回路構成にする等の
必要があるため、該プルアップ抵抗を流れる回路電源V
ow)→グランドGND間の貫通電流等によって、直流
消費電力の低減が大きな問題となる。従って、回路規模
的にも、ある程度以上は大きくできない等の問題点があ
った。 第8図において、X、Yは加算入力信号、Cinはキャ
リーイン信号、103はAND面、104は、該AND
面103における、例えば7本の積項線、105及び1
06は、例えばSRAM (スタティック・ランダム・
アクセス・メモリ)セルからなる、プログラマブルな並
列スイッチ素子、107はインバータ、108はOR面
、109はMOSスイッチ素子、Sは加算出力、cou
tはキャリーアウト出力である。 又、ATD (アドレス・トランジション・デイテクシ
ョン)の技術を使えば、直流消費電力は削減できるが、
この場合複雑な回路が必要になる等、PLAを大規模P
LDに用いるのには困難が伴う。 そこで最近、完全0MO3構成が可能なテーブル・ルッ
クアップ方式を大規模PLDに採用することが行われて
きている。 ところが、不揮発性で、且つ非同期・低消費電力の大規
模PLDを形成する場合、このようなテーブル・ルック
アップ方式を採用すると、情報を保持するためのラッチ
回路の面積が大きいために、高集積化が困難であるとい
う問題点を有していた。 EPROMによって不揮発性化した、テーブル・ルック
アップ方式のPLDに用いられるメモリセル8の一例を
第9図に示す0図において、120は、Bit線を介し
て入力信号の正論理が入力される第1のトランスファゲ
ート、122は、Bit線を介して入力信号の負論理が
入力される第2のトランスファゲート、124.126
は、対応する入力信号毎に、前記第1又は第2のトラン
スファゲート120.122のいずれか一方をオンとし
、他方をオフとする信号を生成するための、プログラマ
ブルなメモリ素子を構成するSRAMセル、128.1
30は、“1″又は“0″をきちんと出して不揮発性状
態を維持することにより、SRAMセル124.126
の不揮発性化を図るためのEPROM、132.134
は、動作を安定化するための小容量である。 このようなラッチ回路8によれば、不揮発性のテーブル
・ルックアップ方式PLDを実現可能であるが、従来は
、例えばゲート@3μm、ゲート長3.II程度の2つ
のSRAMセル124.126及び2つのEPROM1
28.130が必要であるだけでなく、SRAMセル1
24.126に書込みを行うための、高電圧の書込み電
圧vppでブレークダウンしないようにするため、前記
トランスファゲート120.122として、高耐圧のト
ランジスタを用いる必要があり、そのゲート長が長くな
ると共に、これに合わせて電流をとるためゲート幅も大
となり、例えばゲート@30μm、ゲート長3μl程度
のものを用いる必要があるため、メモリセル8の総面積
として約2000μf程度の大面積が必要となって、高
集積化が困難であった。
【発明が達成しようとする課題】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、信頼性が高く、且つ面積の小さなメモリセルを含
み、従って、不揮発性で、且つ非同期・低消費電力の大
規模PLDを得ることが可能なプログラマブル論理素子
を提供することを目的とする。
【課題を達成するための手段】
本発明は、任意の回路を電気的にプログラム可能なプロ
グラマブル論理素子において、少くとも浮遊ゲートを有
する単一の不揮発性記憶素子と、該不揮発性記憶素子の
ドレインと一つの電源端子の間に接続された抵抗と、前
記不揮発性記憶素子のドレインとソース間に接続された
容量と、記憶された情報を読出すために、前記不揮発性
記憶素子のドレインに一端が接続されたトランスファゲ
ートと、該トランスファゲートと並行に、カソードが前
記不揮発性記憶素子のドレインに接続され、アノードが
前記トランスファゲートの他方の端子に接続されたダイ
オードと、前記不揮発性記憶素子のトレインに接続され
た出力端子とを含むことによって、前記目的を達成した
ものである。 又、同様のプログラマブル論理素子において、前記ダイ
オードを省略したものである。 又、同様のプログラマブル論理素子において、前記容量
を省略したものである。
【作用及び効果】
本発明に係るPLDのメモリセル8は、例えば第1図に
示す如く、従来のSRAMセルを省略し、その代わりに
、少くとも浮遊ゲートを有する単一の不揮発性記憶素子
、例えばEPROMl0を用いている。従って、従来必
要であった一対のSRAMセル及びEPROMの一方が
不要となり、面積を小さくすることができる。 又、前記EFROMIOのドレインDと一つの電源端子
の間に、抵抗12を接続している。従って、消費電力を
低減することができる。この抵抗12の抵抗値とPLD
全体における消費電力の間には、例えば第2図に示すよ
うな関係が成立するので、抵抗12の抵抗値を例えば1
00以上とすることによって、待機時の消′gtt力を
1 mW以下とすることができる。 又、前記EPROMl0のドレインDとソース・Sの間
に、容量14を並列に接続しているので、例えばα線が
入射して電子や正孔が注入されても、これによって出力
端子の電圧Voutが論理量値以下に下がることを防ぐ
ことができ、α線による誤動作を防止することができる
。前記容量14の値とα線入射時における出力端子の電
圧Voutの降下の関係の例を第3図に示す、第3図は
、第4図に示すような等価回路において、電流源16に
よって、第5図に示すような電流波形で、出力端子の電
荷を吸出すことにより、α線による電子注入と等価な影
響を与えたときの、出力端子の電圧Voutを時間経過
と共に測定したものである。第3図の例では、容量14
の容量値Cが30フアラツド以下では、出力電圧vou
tが次段の論理量値Vt1(例えば2.5V)を割って
しまう。 なお、α線の入射によるエラーが問題とならない場合に
は、容量14を省略したり、あるいは従来と同様の小容
量とすることも可能である。 前記トランスファゲート18と並行に、負の端子が前記
EFROMIOのドレインDに接続され、正の端子が前
記トランスファゲート18の他方の端子に接続されたダ
イオード20を設けた場合には、トランスファゲート1
8として、例えば、ゲート幅5μl、ゲート長さ1.2
μm程度の、高耐圧でない通常仕様のトランジスタを用
いることができ、メモリセル8を一層小型化して、例え
ば総面積400μが程度とすることができる。 なお、ダイオード20を用いることなく、トランスファ
ゲート18として、例えばゲート幅30μ僧、ゲート長
さ3μm程度の高耐圧トランジスタを用いることもでき
る。この場合でも、メモリセル8の総面積は約900μ
が程度となり、従来の半分以下にすることができる。 このようにして、従来のメモリセルで用いられていたS
RAMセルを省略し、且つ、不揮発性記憶素子(EPR
OM>を1つとすることによって、メモリセルの構成を
単純化し、素子数を減らして、信頼性を高めると共に、
面積を非常に小さくすることができる。従って、不揮発
性で、且つ非同期・低消費電力の大規模PLDを得るこ
とが可能となる。 【実施例] 以下図面を参照して本発明に係るPLDの実施例を詳細
に説明する。 本発明の第1実施例は、第1図に示す如く、少くとも浮
遊ゲートを有する単一のEPROMl0と、該EPRO
Ml0のドレインDと一つの電源端子の間に接続された
、100以上の抵抗12と、前記EPROMl0のドレ
インDとソースS間に接続された、30ファラッド以上
の容量14と、記憶された情報を読出すために、前記E
FROM10のドレインDに一端が接続された、通常仕
様のトランジスタから成るトランスファゲート18と、
該トランスファゲート18と並行に、カソードが前記E
PROMl0のドレインDに接続され、アノードが前記
トランスファゲート18の他方の端子に接続されたダイ
オード20と、前記EPROMl0のドレインDに接続
された出力端子とを含むメモリセル8を、アレイ状に配
置したものである。 本実施例においては、ダイオード2oを設けているので
、トランスファゲート18として、例えばゲート幅が5
μm、ゲート長さが1.2μmの、通常仕様の小型のト
ランジスタを用いることができ、メモリセル8の総面積
を400μが程度に大幅に小型化して、集積度を一層高
めることができる。 次に、第6図を参照して、本発明の第2実施例を詳細に
説明する。 この第2実施例は、第1実施例と同様のメモリセル8に
おいて、ダイオード20を省略し、トランスファゲート
18として、従来と同様の、例えばゲート@30μl、
ゲート長さ3μm程度の高耐圧トランジスタを用いたも
のである。 池の点については前記第1実施例と同様であるので説明
は省略する。 本実施例においては、メモリセル8の総面積を約900
μv2程度として、従来の半分程度以下とすることがで
きる。 なお、前記実施例においては、いずれも容量14が設け
られて、α線の入射による誤動作が防止されていたが、
α線の入射が問題とならない場合には、容量14を省略
したり、あるいは従来と同様の小容量とすることもでき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係るプログラマブル論理素子(PL
D)で用いられているメモリセルの第1実施例の構成を
示す回路図、 第2図は、本発明における抵抗の値とPLD全体におけ
る消費電力の関係の例を示す線図、第3図は、本発明に
おける容量の値とα線入射時における出力端子の電圧降
下の関係の例を示す線図、 第4図は、第3図の実験結果を得るときに用いられた等
価回路を示す回路図、 第5図は、同じく電流源の電流波形を示す線図、第6図
は、本発明に係るPLDで用いられているメモリセルの
第2実施例の構成を示す回路図、第7図は、プログラマ
ブル論理要素(PLB)を多数個配列した大規模なPL
Dの例を示す線図、第8図は、プログラマブル・ロジッ
ク・アレイ(PLA)により構成されたプログラマブル
論理間数発生部の例を示す回路図、 第9図は、不揮発性テーブル・ルックアップ方式PLD
に用いられている従来のメモリセルの一例を示す回路図
である。 8・・・メモリセル、     I D・・・ドレイン、 12・・・抵抗、      1 18・・・トランスファゲート、 20・・・ダイオード。 0・・・EFROM、 S・・・ソース、 4・・・容量、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)任意の回路を電気的にプログラム可能なプログラ
    マブル論理素子において、 少くとも浮遊ゲートを有する単一の不揮発性記憶素子と
    、 該不揮発性記憶素子のドレインと一つの電源端子の間に
    接続された抵抗と、 前記不揮発性記憶素子のドレインとソース間に接続され
    た容量と、 記憶された情報を読出すために、前記不揮発性記憶素子
    のドレインに一端が接続されたトランスファゲートと、 該トランスファゲートと並行に、カソードが前記不揮発
    性記憶素子のドレインに接続され、アノードが前記トラ
    ンスファゲートの他方の端子に接続されたダイオードと
    、 前記不揮発性記憶素子のドレインに接続された出力端子
    と、 を含むことを特徴とするプログラマブル論理素子。
  2. (2)任意の回路を電気的にプログラム可能なプログラ
    マブル論理素子において、 少くとも浮遊ゲートを有する単一の不揮発性記憶素子と
    、 該不揮発性記憶素子のドレインと一つの電源端子の間に
    接続された抵抗と、 前記不揮発性記憶素子のドレインとソース間に接続され
    た容量と、 記憶された情報を読出すために、前記不揮発性記憶素子
    のドレインに一端が接続されたトランスファゲートと、 前記不揮発性記憶素子のドレインに接続された出力端子
    と、 を含むことを特徴とするプログラマブル論理素子。
  3. (3)任意の回路を電気的にプログラム可能なプログラ
    マブル論理素子において、 少くとも浮遊ゲートを有する単一の不揮発性記憶素子と
    、 該不揮発性記憶素子のドレインと一つの電源端子の間に
    接続された抵抗と、 記憶された情報を読出すために、前記不揮発性記憶素子
    のドレインに一端が接続されたトランスファゲートと、 前記不揮発性記憶素子のドレインに接続された出力端子
    と、 を含むことを特徴とするプログラマブル論理素子。
JP63198168A 1988-08-09 1988-08-09 プログラマブル論理素子 Pending JPH0247922A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57150192A (en) * 1981-03-13 1982-09-16 Toshiba Corp Non-volatile semiconductor memory device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57150192A (en) * 1981-03-13 1982-09-16 Toshiba Corp Non-volatile semiconductor memory device

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