JPH08305680A

JPH08305680A - 半導体装置

Info

Publication number: JPH08305680A
Application number: JP7105493A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kasuga; 義昭春日; Junichi Yasui; 純一安井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】開発試作段階に量産品の置き換えとして用い
るマイコンにおいて、プログラムの書換えが可能で、し
かも高速動作に対応でき、量産品とのサイズも同じで置
き換えが容易なマイコンを実現する。【構成】少なくともＣＰＵとＲＯＭを内蔵したマイコ
ン２と、マイコン２の動作プログラムを記述した電気的
に書換え可能な不揮発性メモリ３と、ＲＡＭ４とを備
え、マイコン２、不揮発性メモリ３およびＲＡＭ４をそ
れぞれ別々のチップで構成し、かつＲＡＭ４の上にバン
プ電極８を介してマイコン２および不揮発性メモリ３を
搭載し、しかもこのマイコン２は、不揮発性メモリ３に
記憶された動作プログラムを読み出す場合に、動作プロ
グラムを不揮発性メモリ３からＲＡＭ４に転送して、Ｒ
ＡＭ４から動作プログラムを読み出すことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるフラッシュメ
モリ（電気的に一括消去可能な不揮発性メモリ）等の電
気的に書換え可能な不揮発性メモリを搭載したマイクロ
コンピュータ（以下「マイコン」という）に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、マイコンにはそのマイコンの動
作プログラムを記述したリードオンリメモリ（以下「Ｒ
ＯＭ」という）を内蔵している。特に量産するマイコン
製品には、価格や構成で量産に適しているマスクＲＯＭ
が内蔵され、このマスクＲＯＭに動作プログラムが記述
されている。マスクＲＯＭは読み出し専用メモリである
ので、製造段階で記述された情報（プログラム）は後で
書き換えることができない。

【０００３】ところが、例えばマイコンの開発段階や量
産の頭出し時には、プログラムの中に誤り（バグ）が発
見されることもあり、この場合にはＲＯＭに記述された
プログラムを書き直す必要がある。このため従来は開発
段階にマスクＲＯＭを使用せず、マスクＲＯＭの代わり
に例えばフラッシュメモリ等の電気的に書換え可能な不
揮発性メモリを使用して、プログラムの修正を可能にし
ていた。

【０００４】図５は従来のフラッシュメモリ内蔵マイコ
ンの構成を示す。同図（Ａ）は、フラッシュメモリ内蔵
マイコンを樹脂封止した後の断面図であり、また同図
（Ｂ）はマイコン内の構成を示す平面図である。同図
（Ａ）において、１０１は封止パッケージ、１０２はフ
ラッシュメモリ内蔵マイコンであり、その内部は、同図
（Ｂ）に示すように、フラッシュメモリ１０２ａとＣＰ
Ｕ（中央演算処理装置）１０２ｂを備えた基本構成を採
っている。１０３はフラッシュメモリ内蔵マイコン１０
２を搭載しているリードフレームのダイパッド部、１０
４はリード端子、１０５はリード端子１０４とフラッシ
ュメモリ内蔵マイコン１０２とを電気的に接続している
ワイヤである。

【０００５】以上のような構成のマイコンを開発段階で
使用することにより、フラッシュメモリ１０２ａに記述
されたプログラムの修正が可能になる。従って、修正に
よってプログラム中に存在するバグをすべて取り除いて
からマスクＲＯＭ内蔵マイコンを用いて量産することが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フラッ
シュメモリ等の不揮発性メモリは記憶データの出力に時
間がかかるため、高速なマイコンに上記のフラッシュメ
モリ等を内蔵したマイコンを用いると、不揮発性メモリ
のためにマイコン全体の動作速度が遅くなってしまうと
いう課題を有している。特に１００ＭＨｚ（メガヘル
ツ）程のクロックで動作するマイコンにおいては、フラ
ッシュメモリのためにその高速性が維持できなくなる。

【０００７】本発明は、上記の課題に鑑み、開発段階等
に用いるフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを有した
マイコンを実質的に高速動作可能にするものであり、し
かも量産段階のマイコン製品と比べてもサイズを大きく
することもなく、開発段階の製品から量産品への置き換
えを簡単に行い得る半導体装置を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の半導体装置は、少なくともＣＰＵとＲ
ＯＭを内蔵したマイコンと、マイコンの動作プログラム
を記述した電気的に書換え可能な不揮発性メモリと、Ｒ
ＡＭとを備え、マイコン、不揮発性メモリおよびＲＡＭ
をそれぞれ別々のチップで構成し、かつＲＡＭの上にバ
ンプ電極を介してマイコンおよび不揮発性メモリを搭載
し、しかもこのマイコンは、不揮発性メモリに記憶され
た動作プログラムを読み出す場合に、動作プログラムを
不揮発性メモリからＲＡＭに転送して、ＲＡＭから動作
プログラムを読み出すことを特徴とするものである。

【０００９】また、請求項２記載の半導体装置は、少な
くともＣＰＵとＲＯＭを内蔵したマイコンと、マイコン
の動作プログラムを記述した電気的に書換え可能な不揮
発性メモリと、ＲＡＭとを備え、マイコン、不揮発性メ
モリおよびＲＡＭをそれぞれ別々のチップで構成し、か
つ不揮発性メモリの上にバンプ電極を介してマイコンお
よびＲＡＭを搭載し、しかもこのマイコンは不揮発性メ
モリに記憶された動作プログラムを読み出す場合に、動
作プログラムを不揮発性メモリからＲＡＭに転送して、
ＲＡＭから動作プログラムを読み出すことを特徴とする
ものである。

【００１０】また、請求項３記載の半導体装置は、少な
くともＣＰＵとＲＯＭを内蔵したマイコンと、マイコン
の動作プログラムを記述した電気的に書換え可能な不揮
発性メモリと、ＲＡＭとを備え、マイコン、不揮発性メ
モリおよびＲＡＭをそれぞれ別々のチップで構成し、か
つマイコンの上にバンプ電極を介してＲＡＭおよび不揮
発性メモリを搭載し、しかもこのマイコンは不揮発性メ
モリに記憶された動作プログラムを読み出す場合に、動
作プログラムを不揮発性メモリからＲＡＭに転送して、
ＲＡＭから動作プログラムを読み出すことを特徴とする
ものである。

【００１１】また、請求項４記載の半導体装置は、請求
項１〜３のいずれかに記載の構成において、マイコンと
不揮発性メモリおよびＲＡＭの間には、少なくとも２種
類のアドレスバスおよびデータバスが介在しており、２
種類のアドレスバスおよびデータバスのうち第１のアド
レスバスおよびデータバスは、マイコン、不揮発性メモ
リおよびＲＡＭの間に介在し、不揮発性メモリにマイコ
ンの動作プログラムを書き込む場合、および不揮発性メ
モリに記憶された動作プログラムをＲＡＭに転送する場
合に使用され、また２種類のアドレスバスおよびデータ
バスのうち第２のアドレスバスおよびデータバスは、マ
イコンとＲＡＭの間に介在し、マイコンがＲＡＭから動
作プログラムを読み出す場合に使用され、第１のアドレ
スバスおよびデータバスは、ＣＰＵに接続されたバスコ
ントローラによって制御され、また第２のアドレスバス
およびデータバスは、ＣＰＵによって直接制御される構
成としたことを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項５記載の半導体装置は、請求
項１〜４のいずれかに記載の構成において、マイコン
は、ＲＡＭとマイコンに内蔵したＲＯＭとのそれぞれの
出力を相補的に許可・禁止する切り換え回路を備え、切
り換え回路はＣＰＵから出力されるアドレス信号に依存
して切り換え信号を出力することを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、請求項６記載の半導体装置は、請求
項１〜５のいずれかに記載の半導体装置において、マイ
コンが内蔵するＲＯＭには、少なくともデータ書き込み
プログラムとブートプログラムが記憶され、不揮発性メ
モリに書き込み電圧が印加されている状態でマイコンに
リセット信号が入力すると、マイコンはデータ書き込み
プログラムを実行して、不揮発性メモリへのデータ書き
込みを行い、また不揮発性メモリに書き込み電圧が印加
されていない状態でマイコンにリセット信号が入力する
と、マイコンはブートプログラムを実行して、不揮発性
メモリからＲＡＭへのデータ転送を行うことを特徴とす
るものである。

【００１４】

【作用】請求項１から３に記載の構成によれば、不揮発
性メモリに記憶された情報を一旦ＲＡＭにダウンロード
（転送）し、マイコンはこのＲＡＭから情報を読み出す
ので、マイコンは比較的高速動作可能なＲＡＭから直
接、情報を読み出すことになり、実質的に高速処理が可
能になる。

【００１５】また、従来と比較してＲＡＭを新たに追加
した構成になるが、マイコン、不揮発性メモリ、ＲＡＭ
を重ね合わせて配置し、これを樹脂封止することで、パ
ッケージサイズとしては従来品と何ら変わらない大きさ
のものを提供でき得る。

【００１６】また、請求項４記載の構成によれば、第２
のアドレスバスおよびデータバスはバスコントローラを
介さずに直接にＣＰＵによって制御されているので、Ｒ
ＡＭに記憶された動作プログラムの読み出しをＣＰＵの
動作速度と同等の速度で行うことができ、高速制御が可
能となる。

【００１７】また、請求項５記載の構成によれば、アド
レス信号に依存して切り換え信号を出力する切り換え回
路を有しているので、ＲＡＭのデータを示すアドレスが
ＣＰＵから出力された場合には、ＲＡＭの出力が許可さ
れて、内蔵ＲＯＭの出力が禁止され、また内蔵ＲＯＭの
データを示すアドレスがＣＰＵから出力された場合に
は、内蔵ＲＯＭの出力が許可されて、ＲＡＭの出力が禁
止される。このため、特に外部端子から切り換え信号を
入力しなくても、ＣＰＵがアクセスする対象を切り換え
ることができる。

【００１８】また、請求項６記載の構成によれば、マイ
コンへのリセット信号の入力により、自動的に、不揮発
性メモリへのデータ書き込みや、不揮発性メモリからＲ
ＡＭへのデータ転送を行うことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の半導体装置の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２０】図１は本発明の半導体装置の断面構成を示
す。同図は、フラッシュメモリ内蔵マイコンを樹脂封止
した後の断面図であり、１は封止パッケージ、２はマイ
コン、３はフラッシュメモリ、４はＳＲＡＭ（スタティ
ック・ランダム・アクセス・メモリ）であり、マイコン
２、フラッシュメモリ３およびＳＲＡＭ４はそれぞれ別
々のチップに納められている。また本実施例ではＳＲＡ
Ｍ４の上にマイコン２とフラッシュメモリ３とを搭載し
ている。５はＳＲＡＭを搭載しているリードフレームの
ダイパッド部、６はリード端子、７はリード端子６とＳ
ＲＡＭ４とを電気的に接続しているワイヤである。ま
た、マイコン２とＳＲＡＭ４、およびフラッシュメモリ
３とＳＲＡＭ４は、それぞれバンプ電極８によって電気
的に接続されている。

【００２１】このようにＳＲＡＭ４の上にマイコン２と
フラッシュメモリ３を搭載する構成を採用すれば、パッ
ケージ全体の大きさを従来製品と変わり無い大きさにす
ることができる。また、このように、全体を小さくでき
るので、この構成をマイコンの開発段階におけるテスト
用の製品に用いると、量産品のマスクＲＯＭ内蔵マイコ
ンの製品と大きさを同じにすることもできる。従って、
開発試作品を量産品と同じ様に扱うことができるので、
開発段階の検査が容易になり、また開発試作品から量産
品への切り換えも容易に行える。

【００２２】なお、本実施例では、ＳＲＡＭの上にマイ
コンとフラッシュメモリを搭載する構成としたが、これ
に限らず、フラッシュメモリの上にマイコンとＳＲＡＭ
を搭載する構成としてもよい。

【００２３】さらに、マイコンの上にＳＲＡＭとフラッ
シュメモリを搭載する構成でもよい。但し、これらの実
施態様の中でより好ましい構成は、ＳＲＡＭあるいはフ
ラッシュメモリのいずれかを下に設けて、マイコンを上
に配置する構成である。なぜなら、開発試作段階におけ
るマイコンは、開発試作用としてわざわざ新たに作るの
ではなく、量産品に用いるマスクＲＯＭ内蔵マイコンと
同じものを用いる方が都合がよい。また量産品は、でき
るだけチップサイズを小さくした方がコスト的にも安く
なり量産に適するようになるので、図１に示すマイコン
についても量産に適するサイズに合わせておくことにな
る。すなわち、マイコンの上にＳＲＡＭとフラッシュメ
モリを搭載する構成にすると、必然的にマイコンのサイ
ズが大きくなるので量産に不向きとなる場合がある。

【００２４】次に図２を用いてさらに詳細な構成と動作
を説明する。図２は、図１におけるマイコン２とフラッ
シュメモリ３とＳＲＡＭ４との間のアドレスバスやデー
タバスの配線関係を示している。ここではバス等の信号
配線関係を示すため、マイコン２とフラッシュメモリ３
とＳＲＡＭ４を平面的な位置関係で表している。

【００２５】同図において、２、３、４は図１と同様に
それぞれ、マイコンとフラッシュメモリとＳＲＡＭであ
る。

【００２６】マイコン２の内部構成を説明すると、９は
中央演算処理装置（以下「ＣＰＵ」という）、１０は、
マイコン２の動作プログラムが記憶されている内蔵ＲＯ
Ｍである。内蔵ＲＯＭ１０は読み出し専用メモリである
ので、プログラムの内容を書き換えることはできない。
従って、この内蔵ＲＯＭ１０は書き換える必要のない最
小限のプログラムを記憶しており、具体的には、フラッ
シュメモリ３へデータ（プログラム）を書き込む場合の
マイコン２の動作を記述したプログラムや、フラッシュ
メモリ３からＳＲＡＭ４へデータ転送するときに必要な
ブートプログラムを記憶している。なお、これら以外の
マイコン２の動作プログラム、特にマイコンの用途に応
じて記述したプログラム（ユーザプログラム）は、フラ
ッシュメモリ３に記憶される。１１はＲＡＭでありマイ
コン２の中に取り込んだデータを一時的に保持する。ま
た１２は切り換え回路、１３はインバータであり、これ
らの構成によってＣＰＵ９が出力するアドレス信号に依
存して、内蔵ＲＯＭ１０あるいはＳＲＡＭ４の一方の出
力を禁止し、他方を許可するように、相補的な切り換え
を行っている。１４はバスコントローラであり、接続さ
れたアドレスバス２２やデータバス２３のそれぞれのバ
スタイミングを制御し、また外部に接続されたユーザＲ
ＡＭやＲＯＭ等（図示せず）のバスタイミングを制御し
ている。バスタイミングの制御はＣＰＵ９によってもで
きるが、ＣＰＵ９の負荷をできるだけ軽くするために、
このバスコントローラ１４によって制御を行っている。
但し、バスコントローラ１４の制御動作はＣＰＵ９に比
較して遅い。１５は入出力回路であり、タイマ等（図示
せず）の周辺機能に接続されたバスにつながっている。

【００２７】フラッシュメモリ３やＳＲＡＭ４の一部の
内部構成は、従来の構成と変わりないので、ここでは具
体的な構成の説明を省略する。

【００２８】また、フラッシュメモリ３にはアドレスバ
ス２２とデータバス２３が接続されている。ＳＲＡＭ４
は、２ポートのアドレス信号入力用のポート１６を有し
ており、アドレスバス１９とアドレスバス２２が接続さ
れている。また、ＳＲＡＭ４のデータ出力用の出力バッ
ファ回路１７はデータバス２０に接続されており、ま
た、その制御端子には信号線２１がインバータ１３を介
して切り換え回路１２に接続されている。一方、この切
り換え回路１２の出力は内蔵ＲＯＭ１０の出力イネーブ
ル端子ＯＥに直接に接続されている。すなわち、切り換
え回路１２の出力が内蔵ＲＯＭ１０の出力イネーブル端
子ＯＥに入力し、切り換え回路１２の反転出力がＳＲＡ
Ｍ４の出力バッファ回路１７の制御端子に入力している
ので、内蔵ＲＯＭ１０の出力とＳＲＡＭ４の出力は相補
的に切り換えられる。また、ＳＲＡＭ４のデータ入力用
の入力バッファ回路１８はデータバス２３に接続されて
いる。

【００２９】マイコン２、フラッシュメモリ３およびＳ
ＲＡＭ４を互いに接続するアドレスバスおよびデータバ
スとしては、図２に示すようにアドレスバス１９および
２２と、データバス２０および２３が必要となる。これ
らのバスのうち、アドレスバス２２およびデータバス２
３についてはバスコントローラ１４によって制御されて
いるが、アドレスバス１９およびデータバス２０につい
ては、ＣＰＵ９によって直接に制御されている。

【００３０】図３は本実施例における内蔵ＲＯＭ１０と
フラッシュメモリ３の使い方を示しており、それぞれに
記述されているプログラムの概念を示す。内蔵ＲＯＭ１
０とフラッシュメモリ３にはいずれもマイコン２の動作
プログラムが記憶されるが、これらの使い方の違いを説
明する。

【００３１】まず、同図（Ａ）は内蔵ＲＯＭ１０に記憶
されたプログラムを示しており、ここには、データ書き
込みプログラム１０ａと、いわゆるブートプログラム１
０ｂが記述されている。データ書き込みプログラム１０
ａは、フラッシュメモリ３にデータを書き込むためのマ
イコン２の動作プログラムであり、このプログラムが実
行されるとＣＰＵ９の制御によってフラッシュメモリ３
内にデータが書き込まれる。ブートプログラム１０ｂは
フラッシュメモリ３からＳＲＡＭ４へデータを転送する
場合に実行されるプログラムであり、データ転送を実行
している最中にＣＰＵ９がＳＲＡＭ４からデータを読み
出さないように、ＣＰＵ９に対していわゆるブート期間
（待ち時間）を作っている。内蔵ＲＯＭ１０には、これ
らの書き換える必要のない２つのプログラムが記憶され
ている。

【００３２】この内蔵ＲＯＭ１０からプログラムを読み
出す場合には、例えば、マイコン起動時に入力されるリ
セット信号（図示せず）を利用することができる。すな
わち、マイコン起動時に発生するリセット信号を内蔵Ｒ
ＯＭ１０に入力し、リセット信号が入力すると同時にプ
ログラムを実行するという方法を採ることができる。但
し、この場合には、データ書き込みプログラム１０ａ
と、ブートプログラム１０ｂのいずれを実行するかを選
ぶ必要がある。この選択方法としては、例えば、フラッ
シュメモリ３への書き込み電圧を利用することができ
る。すなわち、フラッシュメモリ３にデータを書き込む
とき（データ書き込みプログラム１０ａを実行すると
き）には、必ずフラッシュメモリ３に対して１２．５Ｖ
の書き込み電圧が印加されている。このように高い電圧
は書き込み以外の動作時には印加されないので、この書
き込み電圧の情報をマイコン２に入力するように構成す
れば、１２．５Ｖが印加されている状態でリセット信号
が入力すると、ＣＰＵ９は内蔵ＲＯＭ１０のデータ書き
込みプログラム１０ａを実行し、また、１２．５Ｖが入
力していないときには、ＣＰＵ９が内蔵ＲＯＭ１０のブ
ートプログラム１０ｂを実行するように切り換えること
ができる。

【００３３】また、図３（Ｂ）はフラッシュメモリ３に
記述されているプログラムである。ここには、例えばユ
ーザ（使用者）プログラムを記述する。すなわち、製造
者がプログラム内容を決定するのではなく、使用者がマ
イコンの用途に応じて、独自のマイコンの動作プログラ
ムを決定し記述する。このようにフラッシュメモリのよ
うに書換え可能な不揮発性メモリに、ユーザプログラム
を記述すれば、容易に修正ができ、特にプログラム修正
の生じやすい開発段階において有用となる。

【００３４】なお、このフラッシュメモリ３に記述され
たプログラムのアドレス（番地）と、内蔵ＲＯＭ１０の
ブートプログラム１０ｂのアドレスは異なっており、こ
の違いを利用して図２の切り換え回路１２が切り換え動
作を行う。例えば、本実施例では図３に示すようにアド
レス１００１から１５００にブートプログラム１０ｂが
記述され、アドレス１５０１から２０００にフラッシュ
メモリ３のユーザプログラムが記述されている。この場
合、ＣＰＵ９がアドレス１００１から１５００を出力し
ているときには、切り換え回路１２は内蔵ＲＯＭ１０か
らの出力を許可し、ＳＲＡＭ４の出力を禁止するように
切り換え信号を出力する。また、ＣＰＵ９がアドレス１
５０１から２０００を出力しているときには、切り換え
回路１２がＳＲＡＭ４からのユーザプログラムの出力を
許可し、内蔵ＲＯＭ１０の出力を禁止するように切り換
え信号を出力する。

【００３５】また、以上の説明では、マイコンにリセッ
ト信号が入力すると、必ず、データ書き込みプログラム
１０ａか、ブートプログラム１０ｂのいずれかを実行す
ることとしているが、他の実施態様もある。例えば、ブ
ートプログラム１０ｂの先頭にマイコンの外部端子（モ
ード設定端子）の状態を検知する命令を記述し、さらに
その外部端子の電位がハイレベルのときには、ブートプ
ログラムをそのまま実行し、外部端子の電位がロウレベ
ルのときには、ブートプログラムを実行せずに、ユーザ
プログラムを実行する旨の分岐命令を記述しておく。こ
の構成によれば、ブートプログラムを実行するかしない
かを外部端子に印加する電圧で切り換えることができ
る。ここで、ブートプログラムをしないことによる効果
を説明する。マイコンへのリセット信号は、電源（パワ
ー）オンと同時に入力されるだけでなく、電源オンの期
間中にも入力され得る。しかし、電源をオフしない限り
は、ＳＲＡＭに一度転送されたデータは消去されないの
で、電源オンの期間中のリセット信号に基づいてブート
プログラムを実行する必要はない。むしろ、このような
場合にブートプログラムを実行してデータ転送を行う
と、同じデータをＳＲＡＭに上書きすることになり、時
間の無駄が生じることになる。従って、電源オン時以外
には、外部端子の設定を変える（例えば、電位をハイレ
ベルからロウレベルに切り換える）ことにより、無駄な
ブートプログラム実行期間を省略でき、マイコンの動作
をより高速にできる。

【００３６】次に、以上のように構成された半導体装置
の動作を図２を用いて説明する。まず、フラッシュメモ
リ３にデータ（プログラム）を書き込む場合の動作につ
いて説明する。

【００３７】上記のようにマイコン２の内蔵ＲＯＭ１０
には、フラッシュメモリ３へのデータ書き込みプログラ
ム１０ａが記述されている。ＣＰＵ９が起動するときの
リセット信号（図示せず）がマイコン２に入力し、内蔵
ＲＯＭ１０に入力する。このとき、１２．５Ｖの書き込
み電圧がフラッシュメモリ３に印加されていると、この
１２．５Ｖを示す信号とリセット信号がマイコン２に入
力し、内蔵ＲＯＭ１０のデータ書き込みプログラム１０
ａを実行する。その動作を説明すると、まず、ＣＰＵ９
が入出力回路１５を介して書き込むべきプログラムを外
部からシリアルデータとして取り込む。次にバスコント
ローラ１４がアドレスバス２２およびデータバス２３の
バスタイミングを制御し、フラッシュメモリ３内の所定
のアドレスを指定して、データバス２３を介してデータ
（プログラム）をフラッシュメモリ３に書き込む。な
お、この場合マイコン２は外部から取り込んだデータを
一時的にＲＡＭ１１に保持することもできる。このよう
にマイコン２がシリアルデータとしてプログラムを取り
込む方式を採れば、専用バスをわざわざ設ける必要がな
く、より簡単な構成により実現できる。

【００３８】なお、フラッシュメモリ３にデータを書き
込む方法としては、マイコン２を介さない方法もある。
例えば、マイコン２に入力するクロックを止め、ＣＰＵ
９の動作を止め、同時にＳＲＡＭ４への入力を禁止する
ことで、システム全体としては、フラッシュメモリ３単
体と同等になる。この状態で外部からＰＲＯＭライタ等
を使用してフラッシュメモリ３にデータを書き込むこと
もできる。

【００３９】次にフラッシュメモリ３からＳＲＡＭ４へ
データを転送し、マイコン２がＳＲＡＭ４からデータを
読み出す動作を説明する。

【００４０】データ転送についてもマイコン２の起動時
に行う。すなわち、フラッシュメモリ３に１２．５Ｖの
書き込み電圧が印加されていない状態で、マイコン２の
起動時にリセット信号が入力すると、ＣＰＵ９は内蔵Ｒ
ＯＭ１０のブートプログラム１０ｂを選択し実行する。
このとき、ＣＰＵ９はブートプログラムが記述されてい
るアドレス（１００１番地〜１５００番地）を、アドレ
スバス１９を介してＳＲＡＭ４と内蔵ＲＯＭ１０、およ
び切り換え回路１２に対して出力する。ＣＰＵ９が出力
するアドレスは、ブートプログラム１０ｂの書き込まれ
たアドレス（１００１番地から１５００番地）に一致す
るので、切り換え回路１２はハイレベルの論理信号を出
力する。このため内蔵ＲＯＭ１０の出力イネーブル端子
ＯＥにはそのままハイレベルの信号が入力するので、内
蔵ＲＯＭ１０の出力は許可状態となり、一方、ＳＲＡＭ
４の出力バッファ回路１７の制御端子にはインバータ１
３を介してロウレベルの信号が入力するので、ＳＲＡＭ
４の出力は禁止状態となる。この動作によりブートプロ
グラム１０ｂが順次読み出されて実行されていく。ＣＰ
Ｕ９はこのブートプログラム１０ｂに従って、この期間
中にフラッシュメモリ３のデータ（プログラム）を読み
出し、データバス２３を介してマイコン２に取り込み、
マイコン２から再びデータバス２３を介してＳＲＡＭ４
へ書き込み（転送）を行う。なお、この場合もマイコン
２は取り込んだデータを一時的にＲＡＭ１１に保持する
こともできる。

【００４１】次に、プログラムの読み出し動作である
が、ＣＰＵ９はユーザプログラムが記述されているアド
レス（１５０１番地〜２０００番地）を、アドレスバス
１９を介してＳＲＡＭ４と内蔵ＲＯＭ１０、および切り
換え回路１２に対して出力する。このＣＰＵ９から出力
されるアドレスはＳＲＡＭ４に転送されたユーザプログ
ラムのアドレス（１５０１番地から２０００番地）に一
致するので、切り換え回路１２はロウレベルの論理信号
を出力する。このため内蔵ＲＯＭ１０の出力イネーブル
端子ＯＥにはそのままロウレベルの信号が入力し、内蔵
ＲＯＭ１０の出力は禁止状態となり、一方、ＳＲＡＭ４
の出力バッファ回路１７の制御端子にはインバータ１３
を介してハイレベルの信号が入力するので、ＳＲＡＭ４
の出力は許可状態となる。この結果、ＳＲＡＭ４からユ
ーザプログラムがデータバス２０を介してマイコン２へ
読み出され、このプログラム命令の内容に従ってマイコ
ン２が動作する。なお、ＳＲＡＭ４からプログラムを読
み出すために使用されるアドレスバス１９とデータバス
２０は、バスコントローラにより制御されずに、ＣＰＵ
９によって直接に制御される。これにより、ＳＲＡＭ４
をマイコン２と別チップに設けても、バス制御を高速に
行うことができるので、ＳＲＡＭ４からのデータ読み出
しを高速に行うことができ、マイコンシステム全体の動
作も高速になる。

【００４２】すなわち、本実施例では、マイコンシステ
ム全体の高速性を維持しつつ、構成をよりコンパクトに
するために、マイコン２とフラッシュメモリ３とＳＲＡ
Ｍ４を別々のチップで構成し、これらを重ね合わせて配
置する手段を採った。また、マイコン２の動作プログラ
ムを記憶したメモリ（ＳＲＡＭ４）が別チップで構成さ
れていると、バスタイミングの遅れによってマイコンの
動作にも遅れが生じるので、動作プログラムの読み出し
用のバスの制御についてはＣＰＵが直接行い、バス制御
を高速に行って、マイコン動作の高速性を保っている。

【００４３】図４は従来技術における読み出し動作と、
本実施例の読み出し動作を比較したタイミング図であ
る。

【００４４】同図（Ａ）のようにマイコンにリセット信
号ＲＳＥＴが入力すると、従来では、同図（Ｂ）のよう
にすぐに不揮発性メモリからプログラムを読み出してプ
ログラムを実行していた。一方、本実施例では、同図
（Ｃ）に示すようにリセット信号ＲＳＥＴが入力する
と、まず不揮発性メモリからＳＲＡＭへプログラムを転
送するためのブートプログラムが実行され、次にマイコ
ンがＳＲＡＭからプログラムを読み出して実行する。す
なわち、本実施例の動作ではブートプログラム実行が余
分に追加されているわけであるが、このブートプログラ
ム実行の期間は、実際数１０ミリ秒以下に抑えることが
できる。これに対して、従来技術では不揮発性メモリか
らプログラムを直接に読み出しているので、このための
時間が長くかかり、全体の動作時間としては本実施例の
方が高速になる。

【００４５】また、この発明を量産前の開発試作段階の
マイコンに適用した場合には、その後の置き換えにより
量産品となるマスクＲＯＭ内蔵マイコンの動作について
も図４（Ｃ）に示す動作と同じように、ブートプログラ
ムを実行後に動作プログラムを実行するようにする方が
よい。すなわち、マスクＲＯＭ内蔵マイコンではデータ
転送を行わないので、実際にはブートプログラムの実行
は不要であるが、本実施例のマイコンはブートプログラ
ムを実行する期間が必要となるので、置き換え対象とな
るマスクＲＯＭ内蔵マイコンについても、動作タイミン
グを一致させておいて、周辺回路に与える影響（出力信
号のタイミング）を同じにしておいた方がよい。

【００４６】なお、以上の実施例では、いわゆるフラッ
シュメモリを使用した例を示したが、他の電気的に書換
え可能な不揮発性メモリであっても本発明を適用でき
る。

【００４７】また、同様に上記の実施例では、ＳＲＡＭ
を例に説明したが、ＤＲＡＭ等の他のＲＡＭであっても
不揮発性メモリよりは高速に動作するので本発明を適用
できる。

【００４８】また、上記の実施例では、フラッシュメモ
リに印加する書き込み電圧を利用して、内蔵ＲＯＭ１０
のデータ読み出しを行ったが、この書き込み電圧１２．
５Ｖの情報を利用しなくても、外部端子からモード信号
を与える方法でもよい。すなわち、ＬＳＩの端子を１つ
モード切り換え用として使い、この端子にハイレベルの
論理信号が入力しているときに、リセット信号が入力す
るとデータ書き込みプログラム１０ａを実行し、端子に
ロウレベルの論理信号が入力しているときに、リセット
信号が入力するとブートプログラム１０ｂを実行する方
法でもよい。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、不揮発性メモリに記憶
された情報を一旦ＲＡＭに転送し、マイコンはこのＲＡ
Ｍから情報を読み出すので、従来に比べて高速なマイコ
ンを提供できる。例えば、従来技術では実現できないよ
うな１００ＭＨｚで動作するフラッシュメモリ付マイコ
ンを提供することができる。このため、この発明を開発
試作段階の高速マイコンに適用すれば、プログラムの書
換えが可能で、しかも高速動作に対応できるマイコンが
実現できる。

【００５０】また、従来と比較してＲＡＭを新たに追加
した構成になるが、マイコン、不揮発性メモリ、ＲＡＭ
を重ね合わせて配置するので、これを樹脂封止すること
で、パッケージサイズとしては従来品と何ら変わらない
大きさのものを提供できる。従って、例えば、この発明
を開発試作段階のマイコンに適用すれば、量産品とのサ
イズも同じで置き換えが容易なマイコンを実現でき、上
記の効果と合わせれば、開発段階や量産の頭出し用のマ
イコンとしては、きわめて有用なものを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における半導体装置の断面構
成図

【図２】同実施例の信号配線関係を示す構成図

【図３】同実施例におけるメモリ内の状態を示す概念図

【図４】同実施例と従来例の動作を比較するタイミング
図

【図５】従来の半導体装置の構成を示す図

【符号の説明】

１封止パッケージ２マイコン３フラッシュメモリ４ＳＲＡＭ５ダイパッド部６リード端子７ワイヤ８バンプ電極９ＣＰＵ１０内蔵ＲＯＭ１１ＲＡＭ１２切り換え回路１３インバータ１４バスコントローラ１５入出力回路１６ポート１７出力バッファ回路１８入力バッファ回路１９アドレスバス２０データバス２１信号線２２アドレスバス２３データバス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともＣＰＵとＲＯＭを内蔵したマイ
コンと、前記マイコンの動作プログラムを記述した電気
的に書換え可能な不揮発性メモリと、ＲＡＭとを備え、
前記マイコン、前記不揮発性メモリおよび前記ＲＡＭを
それぞれ別々のチップで構成し、かつ前記ＲＡＭの上に
バンプ電極を介して前記マイコンおよび不揮発性メモリ
を搭載し、前記マイコンは前記不揮発性メモリに記憶さ
れた動作プログラムを読み出す場合に、前記動作プログ
ラムを前記不揮発性メモリから前記ＲＡＭに転送して、
前記ＲＡＭから動作プログラムを読み出すことを特徴と
する半導体装置。
【請求項２】少なくともＣＰＵとＲＯＭを内蔵したマイ
コンと、前記マイコンの動作プログラムを記述した電気
的に書換え可能な不揮発性メモリと、ＲＡＭとを備え、
前記マイコン、前記不揮発性メモリおよび前記ＲＡＭを
それぞれ別々のチップで構成し、かつ前記不揮発性メモ
リの上にバンプ電極を介して前記マイコンおよびＲＡＭ
を搭載し、前記マイコンは前記不揮発性メモリに記憶さ
れた動作プログラムを読み出す場合に、前記動作プログ
ラムを前記不揮発性メモリから前記ＲＡＭに転送して、
前記ＲＡＭから動作プログラムを読み出すことを特徴と
する半導体装置。
【請求項３】少なくともＣＰＵとＲＯＭを内蔵したマイ
コンと、前記マイコンの動作プログラムを記述した電気
的に書換え可能な不揮発性メモリと、ＲＡＭとを備え、
前記マイコン、前記不揮発性メモリおよび前記ＲＡＭを
それぞれ別々のチップで構成し、かつ前記マイコンの上
にバンプ電極を介して前記ＲＡＭおよび不揮発性メモリ
を搭載し、前記マイコンは前記不揮発性メモリに記憶さ
れた動作プログラムを読み出す場合に、前記動作プログ
ラムを前記不揮発性メモリから前記ＲＡＭに転送して、
前記ＲＡＭから動作プログラムを読み出すことを特徴と
する半導体装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装
置において、マイコンと不揮発性メモリおよびＲＡＭの
間には、少なくとも２種類のアドレスバスおよびデータ
バスが介在しており、前記２種類のアドレスバスおよび
データバスのうち第１のアドレスバスおよびデータバス
は前記マイコン、前記不揮発性メモリおよび前記ＲＡＭ
の間に介在し、前記不揮発性メモリに前記マイコンの動
作プログラムを書き込む場合、および前記不揮発性メモ
リに記憶された前記動作プログラムを前記ＲＡＭに転送
する場合に使用され、また前記２種類のアドレスバスお
よびデータバスのうち第２のアドレスバスおよびデータ
バスは前記マイコンと前記ＲＡＭの間に介在し、前記マ
イコンが前記ＲＡＭから前記動作プログラムを読み出す
場合に使用され、前記第１のアドレスバスおよびデータ
バスは、ＣＰＵに接続されたバスコントローラによって
制御され、また前記第２のアドレスバスおよびデータバ
スは、ＣＰＵによって直接制御される構成としたことを
特徴とする半導体装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装
置において、マイコンは、ＲＡＭと前記マイコンに内蔵
したＲＯＭとのそれぞれの出力を相補的に許可・禁止す
る切り換え回路を備え、前記切り換え回路はＣＰＵから
出力されるアドレス信号に依存して切り換え信号を出力
することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装
置において、マイコンが内蔵するＲＯＭには、少なくと
もデータ書き込みプログラムとブートプログラムが記憶
され、不揮発性メモリに書き込み電圧が印加されている
状態で前記マイコンにリセット信号が入力すると、前記
マイコンは前記データ書き込みプログラムを実行して、
不揮発性メモリへのデータ書き込みを行い、また前記不
揮発性メモリに書き込み電圧が印加されていない状態で
前記マイコンにリセット信号が入力すると、前記マイコ
ンは前記ブートプログラムを実行して、前記不揮発性メ
モリからＲＡＭへのデータ転送を行うことを特徴とする
半導体装置。