JPH04367120A - Programmable logic device using ferrodielectric memory - Google Patents

Programmable logic device using ferrodielectric memory

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JPH04367120A
JPH04367120A JP3143169A JP14316991A JPH04367120A JP H04367120 A JPH04367120 A JP H04367120A JP 3143169 A JP3143169 A JP 3143169A JP 14316991 A JP14316991 A JP 14316991A JP H04367120 A JPH04367120 A JP H04367120A
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sram
memory
capacitor
data
ferroelectric
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Makoto Sakamoto
誠 坂本
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Abstract

PURPOSE:To obtain the programmable logic device capable of writing in configuration with normal operating voltage. CONSTITUTION:Both ends of a SRAM 10 are connected to a line PL through a ferrodielectric condenser 16. The ends of the SRAM 10 are connected by a switch 18. After the SRAM is set to the prescribed state, data is written in the ferrodielectric condenser 16 by turning on a switch 14. At the time of rising, the switch 18 is turned on while turning off the switch 14 so as to make the ends of the SRAM 10 the same electric potential. The switch 14 is turned on in this state, and the difference of the electric potential based on the ferrodielectric polarization in the ferrodielectric condenser 16 is exerted on the ends of the SRAM 10, and the SRAM 10 is set according to the data written in the ferrodielectric condenser 16. Thus, no high voltage is required for a nonvolatile memory.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、コンフィグレーション
メモリとして強誘電体メモリを利用したプログラマブル
ロジックデバイス(以下、PLDという)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a programmable logic device (hereinafter referred to as PLD) that uses a ferroelectric memory as a configuration memory.

【0002】0002

【従来の技術】従来より、論理演算の内容などの動作の
設定可能なプログラマブルロジックデバイスが広く利用
されている。そして、このプログラマブルロジックデバ
イスにおいては、デバイスの製作後に動作設定のための
データを書き込む必要があると共に、動作内容のテスト
などのために記憶内容を書き替えることが必要である。 このため、動作内容の設定のためのコンフィグレーショ
ンメモリとして紫外線の照射により記憶データの消去が
可能なEPROM(消去可能ROM)や電気的に記憶デ
ータの消去が可能なEEPROM(電気的消去可能RO
M)などが利用されており、これによって不揮発性メモ
リにおける書き替えを可能としている。
2. Description of the Related Art Conventionally, programmable logic devices in which operations such as the contents of logical operations can be set have been widely used. In this programmable logic device, it is necessary to write data for operation settings after manufacturing the device, and it is also necessary to rewrite the stored contents for testing the operation contents. For this reason, as a configuration memory for setting operation contents, EPROM (erasable ROM) whose stored data can be erased by irradiation with ultraviolet rays and EEPROM (electrically erasable ROM) whose stored data can be electrically erased are used.
M) etc. are used, and this makes it possible to rewrite in nonvolatile memory.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】ここで、EPROMは
、書き込み電流として大電流をドレイン・ソース間に流
し、フローティングゲートに電荷を蓄積し、データを記
憶するものである。このため、データの書き込み時にお
いては、EPROMに対する書き込み電流に対応する高
電圧、例えば5V系において、書き込み時には12〜1
5V程度が印加される。そこで、EPROMの各メモリ
セルの耐圧を大きくすることが必要となり、メモリセル
が大きくなり、集積度を上昇することができないという
問題点があった。また、EEPROMにおいては、書き
込み電圧がEPROMよりも更に高い。このため、メモ
リへの電気的接続を行う周辺回路も含めて耐圧の確保が
難しく、回路を高集積化できず、プログラムロジックデ
バイスが大型化するという問題点があった。また、従来
のEPROMなどでは、その書き込み速度が非常に遅い
ため、テスト時などにおいて、何度もデータを書き替え
る場合には、テスト時間が長時間となってしまうという
問題点があった。
The EPROM stores data by passing a large current as a write current between the drain and source, accumulating charges in the floating gate. Therefore, when writing data, at a high voltage corresponding to the write current to the EPROM, for example, a 5V system, at the time of writing, 12 to 1
Approximately 5V is applied. Therefore, it is necessary to increase the withstand voltage of each memory cell of the EPROM, resulting in the problem that the memory cell becomes larger and the degree of integration cannot be increased. Further, in EEPROM, the write voltage is higher than that in EPROM. For this reason, it is difficult to ensure a withstand voltage including the peripheral circuits that electrically connect to the memory, making it impossible to achieve high integration of the circuits, resulting in the problem that the program logic device becomes larger. Furthermore, since the writing speed of conventional EPROMs is very slow, there is a problem in that the test time becomes long when data is rewritten many times during testing.

【0004】本発明は、通常の動作電圧でのコンフィグ
レーショメモリのデータの記憶、書き替えを行うことが
できるプログラマブルロジックデバイスを提供すること
を目的とする。
An object of the present invention is to provide a programmable logic device that can store and rewrite data in a configuration memory at normal operating voltages.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係るプログラマ
ブルロジックデバイスは、コンフィグレーションメモリ
の記憶状態に応じて動作するプログラマブルロジックデ
バイスであって、上記コンフィグレーションメモリは、
入力信号に従い、その両端に反対の極性を出力して安定
する揮発性メモリ回路と、この揮発性メモリ回路に接続
され、該揮発性メモリ回路の両端に強誘電体の誘電分極
に起因して発生する電位差を供給する誘電体層が強誘電
体からなる強誘電体コンデンサと、を有することを特徴
とする。
[Means for Solving the Problems] A programmable logic device according to the present invention is a programmable logic device that operates according to the storage state of a configuration memory, the configuration memory comprising:
A volatile memory circuit that stabilizes by outputting opposite polarity to both ends according to an input signal, and a volatile memory circuit that is connected to this volatile memory circuit and generated due to dielectric polarization of a ferroelectric material at both ends of the volatile memory circuit. A ferroelectric capacitor whose dielectric layer is made of a ferroelectric material and supplies a potential difference between the two.

【0006】[0006]

【作用】強誘電体メモリにおいては、電圧を印加するこ
とにより強誘電体に誘電分極を生じる。そこで、電源入
力時に、2つの強誘電体メモリの誘電分極の状態に応じ
て、揮発性メモリの極性をセットすることで、不揮発性
メモリとして動作する。そして、強誘電体メモリに誘電
分極を生じさせるのには、大電圧は必要ないため、メモ
リセル全体の耐圧を低く設定することができ、プログラ
マブルロジックデバイスの製作条件が緩和され、集積度
を上昇することができる。
[Operation] In a ferroelectric memory, dielectric polarization is generated in the ferroelectric by applying a voltage. Therefore, when the power is turned on, the polarity of the volatile memory is set according to the state of dielectric polarization of the two ferroelectric memories, thereby operating as a nonvolatile memory. In addition, because large voltages are not required to generate dielectric polarization in ferroelectric memory, the withstand voltage of the entire memory cell can be set low, which eases the manufacturing conditions of programmable logic devices and increases the degree of integration. can do.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面に基づ
いて説明する。図1は、PLDの全体構成を示すブロッ
ク図であり、配線ブロック1および複数のユニットセル
2からなっている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a PLD, which includes a wiring block 1 and a plurality of unit cells 2. As shown in FIG.

【0008】そして、配線ブロック1は、集積回路に設
けられた入出力端子と、各ユニットセル2の間の所望の
接続を達成するため、各ユニットセル2に対応したクロ
スバースイッチを有しており、このスイッチのオンオフ
を不揮発性のコンフィグレーションメモリによって設定
している。すなわち、図2に示すように、クロスバース
イッチとして、信号伝達をオンオフするパストランジス
タTrを設け、このパストランジスタTrのオンオフを
コンフィグレーションメモリNVMによって設定してい
る。従って、コンフィグレーションメモリNVMのデー
タに応じてパストランジスタTrのオンオフが設定され
、所望の信号の伝達が行われる。また、ユニットセル2
はそれぞれ論理回路を有しており、この論理がコンフィ
グレーションメモリNVMによって設定される。例えば
、図3に示すように、論理ゲートNANDの入力信号を
コンフィグレーションメモリNVMによって決定し、論
理動作を所望のものに設定している。
The wiring block 1 has a crossbar switch corresponding to each unit cell 2 in order to achieve a desired connection between the input/output terminals provided on the integrated circuit and each unit cell 2. The on/off status of this switch is set using non-volatile configuration memory. That is, as shown in FIG. 2, a pass transistor Tr for turning on and off signal transmission is provided as a crossbar switch, and the on/off state of this pass transistor Tr is set by the configuration memory NVM. Therefore, the on/off state of the pass transistor Tr is set according to the data in the configuration memory NVM, and a desired signal is transmitted. Also, unit cell 2
Each has a logic circuit, and this logic is set by the configuration memory NVM. For example, as shown in FIG. 3, the input signal of the logic gate NAND is determined by the configuration memory NVM, and the logic operation is set to a desired one.

【0009】そして、本実施例におけるコンフィグレー
ションメモリNVMは、図4に示すような構成を有する
ことが好適である。すなわち、2つのインバータ10a
、10bからなるSRAM10、このSRAM10の両
端とビットラインおよび反転ビットラインを接続しワー
ドラインによってオンオフされるデータ入出力スイッチ
12a,12b、SRAM10の両端に接続されたリー
ドライトスイッチ14a,14b、これらリードライト
スイッチ14a,14bと制御ラインPLを接続する強
誘電体コンデンサ16a,16bおよびSRAM10の
両端に接続され、制御線EQによってオンオフされるス
イッチ18からなっている。
The configuration memory NVM in this embodiment preferably has a configuration as shown in FIG. That is, two inverters 10a
, 10b, data input/output switches 12a and 12b which connect both ends of this SRAM 10 to a bit line and an inverted bit line and are turned on and off by the word line, read/write switches 14a and 14b connected to both ends of the SRAM 10, and these leads. It consists of ferroelectric capacitors 16a, 16b connecting the light switches 14a, 14b and the control line PL, and a switch 18 connected to both ends of the SRAM 10 and turned on and off by the control line EQ.

【0010】ここで、強誘電体コンデンサ16は、誘電
体層として強誘電体が使用されているコンデンサであり
、強誘電体としてはPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)な
どが用いられる。そして、強誘電体は電場を加えない状
態においても誘電分極が生じるものである。このため、
強誘電体コンデンサ16に電圧を印加し、誘電分極を生
じさせると、電圧の印加を中止した後も分極が継続する
。そこで、この強誘電体コンデンサ16を利用して、デ
ータを記憶することができる。
The ferroelectric capacitor 16 is a capacitor in which a ferroelectric material is used as a dielectric layer, and PZT (lead zirconate titanate) or the like is used as the ferroelectric material. Ferroelectric materials exhibit dielectric polarization even when no electric field is applied. For this reason,
When a voltage is applied to the ferroelectric capacitor 16 to cause dielectric polarization, the polarization continues even after the voltage application is stopped. Therefore, data can be stored using this ferroelectric capacitor 16.

【0011】これのデータ記憶の機構について、図5に
基づいて説明する。図5(A)に示すように可変の電源
によって、コンデンサ16に対し−VDD〜+VDDの
電圧を印加すると、コンデンサ16における分極に起因
する電荷は図5(B)に示すように、ヒテリシスを持ち
、その一方側のみをみた場合には、VDDを印加した場
合には、電荷δqの分極が残留し、−VDDを印加した
場合には、電荷−δqの分極が残留する。従って、この
分極状態を利用して、データを記憶することができる。 次に、この誘電分極に起因する電荷δqに基づく、デー
タのセットについて図6及び図7に基づいて説明する。 ここで、図3はデータ「1」を書き込む場合であり、図
4はデータ「0」を書き込む場合である。強誘電体コン
デンサ16における静電容量をCsとすると、このCs
は電圧の印加に応じて変化する量Cと、電圧の印加を取
り除いても残留する分極に対応する量δCからなってい
ると考えられ、これに対応してコンデンサに蓄積される
電荷は電圧の印加に応じて蓄積される電荷qおよび上述
の分極に対応する電荷δqからなる。従って、印加する
電圧をVとした場合には、 q+δq=(C+δC)V  (ここで、Cs=C+δ
Cとする。) の関係がある。
The data storage mechanism will be explained based on FIG. 5. When a voltage of -VDD to +VDD is applied to the capacitor 16 by a variable power supply as shown in FIG. 5(A), the charge due to polarization in the capacitor 16 has hysteresis as shown in FIG. 5(B). , when looking only at one side, when VDD is applied, the polarization of charge δq remains, and when -VDD is applied, the polarization of charge -δq remains. Therefore, data can be stored using this polarized state. Next, a data set based on the charge δq caused by this dielectric polarization will be explained based on FIGS. 6 and 7. Here, FIG. 3 shows the case where data "1" is written, and FIG. 4 shows the case where data "0" is written. If the capacitance in the ferroelectric capacitor 16 is Cs, then this Cs
is considered to consist of an amount C that changes depending on the applied voltage, and an amount δC that corresponds to the polarization that remains even after the applied voltage is removed. It consists of a charge q accumulated in response to application and a charge δq corresponding to the above-mentioned polarization. Therefore, when the applied voltage is V, q+δq=(C+δC)V (where, Cs=C+δ
Let it be C. ).

【0012】このため、図6(A)に示すように、電圧
Vをコンデンサ16に印加した場合には、正極側に電荷
q+δqが蓄積され、負極側に−q−δqの電荷が蓄積
される。また、図6(B)に示すように、電源をオフし
、電圧Vの印加を取り除いた場合には、コンデンサ16
には上述の電荷が蓄積された状態であり、電位差Vであ
るが、強誘電体層116には±δqの分極が残留する。 そこで、この強誘電体の誘電分極をデータの記憶に利用
する。すなわち、図6(C)に示すようにコンデンサ1
6の両極を短絡すると、強誘電体層116における分極
は残留することになり、コンデンサ16の強誘電体層1
16において、図における上側が−δq、下側がδqと
いう状態が書き込まれたことになる。
Therefore, as shown in FIG. 6A, when voltage V is applied to the capacitor 16, charges q+δq are accumulated on the positive electrode side, and charges -q−δq are accumulated on the negative electrode side. . Furthermore, as shown in FIG. 6(B), when the power is turned off and the application of voltage V is removed, the capacitor 16
Although the above-mentioned charges are accumulated and the potential difference is V, polarization of ±δq remains in the ferroelectric layer 116. Therefore, the dielectric polarization of this ferroelectric material is used to store data. That is, as shown in FIG. 6(C), capacitor 1
6, the polarization in the ferroelectric layer 116 will remain, and the ferroelectric layer 1 of the capacitor 16 will remain polarized.
16, a state has been written in which the upper side in the figure is -δq and the lower side is δq.

【0013】そして、図6(D)に示すようにビットラ
インbitに接続すると、このビットラインbitは、
容量Cbit からなるコンデンサと表される。そこで
、コンデンサ16の図における下側の電極を電圧Vだけ
かさ上げすると2つのコンデンサ容量に対応した電荷が
蓄積され、ビットラインbitの電位はここに蓄積され
る電荷qb+ に応じたものとなる。
When connected to the bit line bit as shown in FIG. 6(D), this bit line bit becomes
It is expressed as a capacitor consisting of a capacitance of Cbit. Therefore, when the lower electrode of the capacitor 16 in the diagram is raised by the voltage V, charges corresponding to the capacitances of the two capacitors are accumulated, and the potential of the bit line BIT becomes a value corresponding to the charge qb+ accumulated here.

【0014】一方、コンデンサ16に対する電圧印加の
方向を反対にした場合には、図7(A)〜(C)に示す
ように上述と同様の電荷の蓄積、分極が起こるが、その
電荷の正負が反対になっている。そこで、図7(D)に
示すように、電圧Vかさ上げした場合には、ビットライ
ンbitに電荷qb− に対応した電荷が取り出される
。 ここで、図6(D)の場合と図7(D)の場合のビット
ラインbitの電圧差は、強誘電体の誘電分離による電
荷δqが+される場合と−される場合の差になり、ΔV
=(qb+ −qb− )/Cbit =2δq/(C
s +Cbit ) となる。
On the other hand, when the direction of voltage application to the capacitor 16 is reversed, charge accumulation and polarization similar to those described above occur as shown in FIGS. is the opposite. Therefore, as shown in FIG. 7(D), when the voltage V is raised, a charge corresponding to the charge qb- is taken out to the bit line BIT. Here, the voltage difference between the bit line bits in the case of FIG. 6(D) and FIG. 7(D) is the difference when the charge δq due to dielectric separation of the ferroelectric material is increased and decreased. , ΔV
= (qb+ -qb-)/Cbit =2δq/(C
s + Cbit).

【0015】このため、この電位差ΔVを「0」、「1
」を表す信号として取り出せば、書き込まれたデータを
読み出すことができる。
[0015] Therefore, this potential difference ΔV is set to "0", "1"
”, the written data can be read out.

【0016】ここで、上述の電位差ΔVは、次のように
して算出される。
Here, the above-mentioned potential difference ΔV is calculated as follows.

【0017】まず、電荷は保存されることから、qb−
qs=±δq      …  (1)また、2つのコ
ンデンサにおける電圧降下は、qb/Cbit +qs
/Cs=V        …  (2)である。
First, since charge is conserved, qb-
qs=±δq... (1) Also, the voltage drop across the two capacitors is qb/Cbit + qs
/Cs=V (2).

【0018】従って、式(1),(2)より、qb=C
bit (CsV±δq)/(Cs+Cbit )とな
る。そして、+δqは、図6の場合に対応し、−δqは
図7の場合に対応するため、ΔVは上述のように表せる
ことになる。
Therefore, from equations (1) and (2), qb=C
bit (CsV±δq)/(Cs+Cbit). Since +δq corresponds to the case in FIG. 6 and -δq corresponds to the case in FIG. 7, ΔV can be expressed as described above.

【0019】従って、このΔVをSRAM10の立上が
り時の状態決定に用いれば、強誘電体コンデンサ16の
誘電分極によりデータを記憶することができる。このた
め、通常時にはSRAM10の内容を読み出すことによ
って、ビットラインにおいて、「0」、「1」のデータ
を書き込みまたは読み出すことができる。
Therefore, if this ΔV is used to determine the state of the SRAM 10 at startup, data can be stored using the dielectric polarization of the ferroelectric capacitor 16. Therefore, in normal times, by reading the contents of the SRAM 10, it is possible to write or read data "0" or "1" on the bit line.

【0020】次に、図1に示した不揮発性メモリの電源
オン時の初期動作を図8及び図9に基づいて説明する。 まず、上述のようにして、各コンデンサ16には、所定
のデータが書き込まれている(強誘電体が分極している
。)。そして、電源がオンされた場合には、SRAM1
0はそのときの状態(不定)条件によって、SRAM1
0の両端が0,5Vまたは5,0Vのいずれかの状態で
安定する(A)。次に、スイッチ18をオンして、SR
AM10の両端の電位を同一にする(B)。この時、S
RAM10を構成するインバータ10a,10bの特性
が同一であれば、SRAM10の両端は共に2.5Vで
安定するはずであり、このようにSRAM10を構成し
ておく。
Next, the initial operation of the nonvolatile memory shown in FIG. 1 when the power is turned on will be explained based on FIGS. 8 and 9. First, as described above, predetermined data is written in each capacitor 16 (the ferroelectric material is polarized). Then, when the power is turned on, SRAM1
0 is SRAM1 depending on the state (undefined) conditions at that time.
Both ends of 0 are stable at either 0.5V or 5.0V (A). Next, turn on the switch 18 and
Make the potentials at both ends of AM10 the same (B). At this time, S
If the characteristics of the inverters 10a and 10b constituting the RAM 10 are the same, both ends of the SRAM 10 should be stable at 2.5V, and the SRAM 10 is configured in this way.

【0021】この状態において、プレート電圧を2.5
Vとすると共に、リードライトラインRWをHとし、ス
イッチ14をオンとして、SRAM10の両端とコンデ
ンサ14をそれぞれ接続する。このため、コンデンサ1
6の両端は共に2.5Vになる。従って、コンデンサ1
6における強誘電体の分極状態は破壊されない(C)。   そして、スイッチ18をオフすると共に、プレート
電圧を−2.5Vに変更する(D)。これによって、コ
ンデンサ16に書き込まれている電圧の差がコンデンサ
16の上側の電極に現れる。すなわち、−2.5Vに対
し、2δqに対応する電圧ΔvがSRAM10の両端の
電位差として印加される。このため、SRAM10は両
端のΔvの差に応じて、動作し、高電圧である左側が5
V、右側が0Vで安定する(E)。このようにして、S
RAM10において、コンデンサ16の状態に応じた状
態がセットできるため、不揮発性のメモリとして作用す
る。
In this state, the plate voltage is set to 2.5
At the same time, the read/write line RW is set to H, and the switch 14 is turned on to connect both ends of the SRAM 10 and the capacitor 14, respectively. Therefore, capacitor 1
Both ends of 6 are 2.5V. Therefore, capacitor 1
The polarization state of the ferroelectric material in 6 is not destroyed (C). Then, the switch 18 is turned off and the plate voltage is changed to -2.5V (D). As a result, a difference in the voltages written in the capacitor 16 appears at the upper electrode of the capacitor 16. That is, with respect to -2.5V, a voltage Δv corresponding to 2δq is applied as a potential difference between both ends of the SRAM 10. Therefore, the SRAM 10 operates according to the difference in Δv between both ends, and the left side with the high voltage is 5
V, the right side stabilizes at 0V (E). In this way, S
In the RAM 10, a state can be set according to the state of the capacitor 16, so it functions as a nonvolatile memory.

【0022】しかし、上述の(E)において、コンデン
サ16の両端には7.5Vおよび2.5Vの電圧が印加
されることになる。このため、コンデンサ16における
分極状態、特に上側が負に分極していたコンデンサ16
bの記憶内容は壊れる。従って、コンデンサ16の記憶
内容を復元しておく必要がある。そこで、プレート電圧
を5Vとにする(F)。これによって、コンデンサ16
bは上側が−の状態に復元される。このようにして、記
憶状態の復元が終了した場合には、リードライトをLと
して不揮発性のメモリとして動作するコンデンサ16を
切り離す(G)。これによって所定の記憶状態にSRA
M10をセットすることができる。従って、不揮発性メ
モリとして機能する。
However, in (E) above, voltages of 7.5V and 2.5V are applied across the capacitor 16. For this reason, the polarization state of the capacitor 16, especially the capacitor 16 whose upper side was negatively polarized,
The memory contents of b are destroyed. Therefore, it is necessary to restore the contents stored in the capacitor 16. Therefore, the plate voltage is set to 5V (F). This allows capacitor 16
b is restored to a state where the upper side is -. When the restoration of the storage state is completed in this way, the read/write signal is set to L to disconnect the capacitor 16 that operates as a nonvolatile memory (G). This causes the SRA to enter a predetermined storage state.
M10 can be set. Therefore, it functions as a nonvolatile memory.

【0023】このように本実施例のメモリはそのコンデ
ンサ16において−2.5V〜5Vの電圧が印加される
が、SRAM10その他の回路には0〜5Vしか利用さ
れない。このため、通常の動作電位(5V系)において
書き込み。書き替えを行うことができ、メモリ、その周
辺回路において特別の耐圧を考慮する必要がない。そこ
で、回路を構成するトランジスタを通常のロジックと同
様のもので足り、全体として面積を小さくでき、集積度
を上昇することができる。
As described above, in the memory of this embodiment, a voltage of -2.5V to 5V is applied to the capacitor 16, but only 0 to 5V is used for the SRAM 10 and other circuits. Therefore, write at the normal operating potential (5V system). It can be rewritten, and there is no need to consider special breakdown voltages for the memory and its peripheral circuits. Therefore, the transistors constituting the circuit can be of the same type as those of normal logic, and the overall area can be reduced and the degree of integration can be increased.

【0024】次に、図10(A)に、このコンフィグレ
ーションメモリを利用したシステムの構成を示す。この
例では、4つ(2×2)の不揮発性メモリNVMを有し
ており、そのそれぞれにデコーダ20およびリードライ
ト部22が接続されている。すなわち、デコーダ20に
は、その入力側にアドレスバスおよび制御ラインが接続
されているとともに、出力側にワードライン、EQライ
ン、RWライン、プレートラインPLが接続されている
。また、リードライト部22には、その入力側にデータ
バスが接続されており、出力側にビットラインbおよび
反転ビットラインrbが接続されている。なお、図10
(B)に本実施例の不揮発性メモリNVMをシンボル化
したものを示しており、図9における各不揮発性メモリ
NVMは図4の構成を有している。
Next, FIG. 10A shows the configuration of a system using this configuration memory. This example has four (2×2) nonvolatile memories NVM, each of which is connected to a decoder 20 and a read/write unit 22. That is, the decoder 20 has an address bus and a control line connected to its input side, and a word line, EQ line, RW line, and plate line PL to its output side. Further, the read/write section 22 has a data bus connected to its input side, and a bit line b and an inverted bit line rb connected to its output side. In addition, Figure 10
(B) shows a symbol of the nonvolatile memory NVM of this embodiment, and each nonvolatile memory NVM in FIG. 9 has the configuration shown in FIG. 4.

【0025】そして、この不揮発性メモリNVMにデー
タを書き込む場合には、図11に示すようにEQをL、
RWをH、プレートPLをLとした状態で、書き込みを
行うアドレスをアドレスバスにのせる。これによって、
対応するワードラインWがHとなり、ビットラインbお
よび反転ビットラインrbが対応するSRAM10の両
端に接続される。このため、SRAMにビットラインの
データがセットされる。そして、このときRWがHとな
っているため、強誘電体コンデンサ16にも、SRAM
10の状態に応じた誘電分極が生じる。ここで、データ
が0の側の強誘電体コンデンサ16はその両側の電位が
同一であるため、ここには誘電分極が生じない。そこで
、RWをHとした状態でプレートをH(5V)とし、こ
こに上述の場合と反対の誘電分離を生じさせる。このよ
うにして、強誘電体コンデンサ16に対するデータの書
き込みを行うことができる。なお、この例では1列に2
つの不揮発性メモリNVMがあるため、2つのNVMに
対し、該当するビットラインのデータが書き込まれる。
When writing data to this nonvolatile memory NVM, as shown in FIG.
With RW set to H and plate PL set to L, the address to be written is placed on the address bus. by this,
The corresponding word line W becomes H, and the bit line b and the inverted bit line rb are connected to both ends of the corresponding SRAM 10. Therefore, bit line data is set in the SRAM. At this time, since RW is H, the ferroelectric capacitor 16 is also connected to the SRAM.
Dielectric polarization occurs depending on the 10 states. Here, since the potential on both sides of the ferroelectric capacitor 16 on the data 0 side is the same, no dielectric polarization occurs here. Therefore, with RW set to H, the plate is set to H (5V), and dielectric separation opposite to that in the above case is created. In this way, data can be written to the ferroelectric capacitor 16. Note that in this example, there are 2
Since there are two nonvolatile memories NVM, data on the corresponding bit lines is written to the two NVMs.

【0026】また、パワーオン時には、強誘電体コンデ
ンサ16の誘電分離の状態に応じて、SRAM10の状
態のセットを行う。そこで、図12に示すようにワード
ラインビットラインともにLの状態で、各制御線を操作
して上述の図9,10に示したような初期化を行う。
Furthermore, at power-on, the state of the SRAM 10 is set depending on the state of dielectric isolation of the ferroelectric capacitor 16. Therefore, as shown in FIG. 12, both the word line and bit line are in the L state, and each control line is operated to perform initialization as shown in FIGS. 9 and 10 described above.

【0027】そして、このような初期化を行った後はR
WをLとしておくため、アドレスの指定により、該当す
るワードラインがHとなりこのデータがデータ供給部を
介しデータバスに出力される。
[0027] After performing such initialization, R
Since W is kept at L, the corresponding word line becomes H according to the address specification, and this data is outputted to the data bus via the data supply section.

【0028】また、不揮発性のコンフィグレーションメ
モリは、図13のような構成とすることもできる。図に
おいて、ビットラインbとプレートラインPの間にはス
イッチ30および強誘電体コンデンサ32が配置されて
おり、その接続部から出力Qがインバータ34を介し出
力される。そして、スイッチ30のゲートには、ワード
ラインwが接続されており、このスイッチ30のオンオ
フをワードラインによって制御することができる。
Furthermore, the nonvolatile configuration memory can also have a configuration as shown in FIG. In the figure, a switch 30 and a ferroelectric capacitor 32 are arranged between the bit line b and the plate line P, and an output Q is output from the connection thereof via an inverter 34. A word line w is connected to the gate of the switch 30, and the on/off state of the switch 30 can be controlled by the word line.

【0029】このような回路において、ワードライン、
ビットライン、プレートラインを図8の場合と同様に制
御すれば、強誘電体コンデンサ16において、上述の場
合と同様の誘電分極を発生することができる。そして、
通常動作時においては、プレート電圧を所定のものとし
、上述のΔVによってインバータ34からの出力が反転
する電位とする。このため、強誘電体コンデンサ16に
おける誘電分極の状態に応じた出力をインバータ34の
出力として得ることができる。
In such a circuit, the word line,
If the bit line and plate line are controlled in the same manner as in the case of FIG. 8, dielectric polarization similar to that in the above case can be generated in the ferroelectric capacitor 16. and,
During normal operation, the plate voltage is set to a predetermined value, and set to a potential at which the output from the inverter 34 is inverted by the above-mentioned ΔV. Therefore, an output corresponding to the state of dielectric polarization in the ferroelectric capacitor 16 can be obtained as the output of the inverter 34.

【0030】図11は、図10に示したコンフィグレー
ションメモリを利用したPLDのコンフィグレーション
メモリのデータセットシステムを示す構成図であり、デ
コーダ30、リードライト部32にリフレッシュ制御部
34を接続し、このリフレッシュ制御部34によって各
コンフィグレーションメモリの状態をセットする。この
セットは、上述の図10の場合と同様である。
FIG. 11 is a block diagram showing a PLD configuration memory data set system using the configuration memory shown in FIG. This refresh control unit 34 sets the state of each configuration memory. This set is similar to the case of FIG. 10 described above.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るPL
Dによれば、強誘電体コンデンサにおける誘電分極を不
揮発性のデータ記憶に利用できるため、この書き込みな
どに高電圧が不要であり、メモリの耐圧を小さくでき、
メモリを小形化することができ、集積度を上昇すること
ができる。
[Effects of the Invention] As explained above, the PL according to the present invention
According to D, since the dielectric polarization in a ferroelectric capacitor can be used for nonvolatile data storage, high voltage is not required for writing, etc., and the withstand voltage of the memory can be reduced.
The memory can be made smaller and the degree of integration can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】PLDの全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a PLD.

【図2】パストランジスタを制御するコンフィグレーシ
ョンメモリの構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram of a configuration memory that controls pass transistors.

【図3】論理回路を制御するコンフィグレーションメモ
リの構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a configuration memory that controls a logic circuit.

【図4】本発明に係る不揮発性メモリの実施例の構成を
示す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing the configuration of an embodiment of a nonvolatile memory according to the present invention.

【図5】実施例の強誘電体コンデンサの誘電分極を示す
説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing dielectric polarization of the ferroelectric capacitor of the example.

【図6】実施例の強誘電体コンデンサの動作を示す説明
図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the operation of the ferroelectric capacitor of the example.

【図7】実施例の強誘電体コンデンサの動作を示す説明
図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation of the ferroelectric capacitor of the example.

【図8】実施例の動作を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the operation of the embodiment.

【図9】実施例の動作を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the embodiment.

【図10】実施例の不揮発性メモリを利用したメモリセ
ルの構成図。
FIG. 10 is a configuration diagram of a memory cell using the nonvolatile memory of the example.

【図11】同メモリセルの書き込み動作を示すチャート
図。
FIG. 11 is a chart showing a write operation of the same memory cell.

【図12】同メモリセルの初期化動作を示すチャート図
FIG. 12 is a chart showing the initialization operation of the memory cell.

【図13】不揮発性メモリの他の構成図。FIG. 13 is another configuration diagram of a nonvolatile memory.

【図14】図13のメモリを利用したシステムの構成図
FIG. 14 is a configuration diagram of a system using the memory of FIG. 13.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  SRAM 12,14,18  スイッチ 16  強誘電体コンデンサ 10 SRAM 12, 14, 18 switch 16 Ferroelectric capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  コンフィグレーションメモリの記憶状
態に応じて動作するプログラマブルロジックデバイスで
あって、上記コンフィグレーションメモリは、入力信号
に従い、その両端に反対の極性を出力して安定する揮発
性メモリ回路と、この揮発性メモリ回路に接続され、該
揮発性メモリ回路の両端に強誘電体の誘電分極に起因し
て発生する電位差を供給する誘電体層が強誘電体からな
る強誘電体コンデンサと、を有することを特徴とする強
誘電体メモリを利用したプログラマブルロジックデバイ
ス。
1. A programmable logic device that operates according to the storage state of a configuration memory, wherein the configuration memory is a volatile memory circuit that stabilizes by outputting opposite polarities to both ends thereof according to an input signal. , a ferroelectric capacitor connected to the volatile memory circuit and having a dielectric layer made of a ferroelectric material and supplying a potential difference generated due to dielectric polarization of the ferroelectric material to both ends of the volatile memory circuit; A programmable logic device using ferroelectric memory, characterized in that:
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