JPWO2008133087A1 - 半導体記憶装置及びその動作方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(不揮発性RAMの構成)
本発明の第1の実施形態に係る不揮発性RAMは、一のブロックが複数のシンボルで構成されているブロック符号を用いて誤り訂正を行うように構成されている。ブロック符号とは、符号化後のデータが複数のブロックに区分されており、そのブロック毎に符号化及び復号化が行われる符号である。ブロック符号としては、例えば、ハミング符号、BCH符号、リード・ソロモン符号(RS符号)が知られているが、第1の実施形態ではリード・ソロモン符号が誤り訂正に使用される。
図5Aを参照して、本実施形態の不揮発性RAMの一つの特徴は、情報シンボル及びパリティシンボルの、データアレイ1及びパリティアレイ2への割り付け法にある。本実施形態の不揮発性RAMでは、情報シンボル及びパリティシンボルのデータアレイ1及びパリティアレイ2への割り付けは、一のブロックの8つの情報シンボル及び2つのパリティシンボルが、互いに異なる参照セル12に対応付けられるように決定されている。即ち、一のブロックの8つの情報シンボル及び2つのパリティシンボルは、互いに異なる参照セル12を用いて読み出される。
以下、上記の割り付け法の利点を生かしたデータ読み出しの手順を説明する。図6は、本実施形態の不揮発性RAMの好適な読み出し動作を示すフローチャートである。本実施形態の不揮発性RAMのリード動作では、まず、データセル11からのデータの読み出しと、誤り検出が行われる(ステップS01)。
次に、ライト動作について説明する。ライト・コマンドが入力されると、ECCエンコーダ24は入力データに応じたパリティシンボルのデータ・パターンを作成する。しかし、パリティシンボルの作成には、情報シンボルの全てのビットの情報が必要である。すなわち、図1におけるブロック符号の例においては、2つのパリティシンボルを作成するには、DQ0〜DQ7に対応する情報シンボルのy0〜y3に対応するビットの情報が全て必要である。従って、不揮発RAMの動作仕様がライトサイクル内でブロック符号の全ての情報シンボルのビット情報が入力される場合はそのサイクル内でパリティシンボルを作成でき、情報シンボルと作成されたパリティシンボルのビット情報を、同時にライト動作することが可能である。
第1の実施形態に係る不揮発性RAMのリード動作の一つの課題は、図8に示されているように、誤り訂正の確実性を向上するためにはデータセル11の訂正(ステップS05)の後、再度にデータ読み出しを行う必要があることである。再度にデータ読み出しを行うことは、リードサイクルを増大させるため好ましくない。実施の第2形態では、データセル11の訂正のデータ読み出しを不要化するための不揮発性RAMのアーキテクチャが提供される。
第1の実施形態の不揮発性RAMのもう一つの問題点は、ライト動作がパリティアレイ2に集中することである。例えば、メモリセルに電流を供給して書き込みを行うPRAMの場合、ライト動作時に、書き込み電流がパリティアレイ2に集中的に流れてしまう。より具体的には、図9を参照して、ある一のアドレス(例えば、列アドレスY0)のデータを書き換える場合、データアレイ1については、それぞれ、そのアドレスに対応する1ビットの書き込みが行われる;しかしながら、パリティアレイ2については、パリティシンボル全体を書き換える必要があるため、4ビットを書き込む必要がある。これは、データアレイ1に流される書き込み電流に比べて、パリティアレイ2に流される書き込み電流を増加させる。このような書き込み電流の不均一性は、局所的な電源電圧の変動を招く。シンボルが更に多くのビットで構成される場合には、書き込み電流の不均一性は更に大きくなる。このような書き込み電流の不均一性は、不揮発性RAMの動作の信頼性を低下させるおそれがあるため好ましくない。第3の実施形態では、書き込み電流の不均一性を解消するための不揮発性RAMのアーキテクチャが提供される。
本発明の一実施形態では、それぞれが複数のシンボルから構成され、各々のシンボルが複数のビットから構成され、更にシンボル単位での誤り訂正が可能な誤り訂正符号をメモリアレイに記憶する半導体記憶装置の動作方法が提供される。前記複数のビットは、相変化抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、又は固体電解質抵抗素子のいずれかを含むメモリセルによって記憶される。当該動作方法では、各々のシンボルは互いに異なる参照セルを用いて読み出しが行われる。更に、当該動作方法では、入力されたアドレスに対応する前記誤り訂正符号を構成するデータセルの読み出しデータに訂正可能な誤りが検出された場合に、(A)1ビットの誤りパターンである第1の誤りシンボルに対しては、その誤りビットに対応するデータセルのデータを訂正し、(B)複数ビットの誤りパターンである第2の誤りシンボルに対しては、第2の誤りシンボルの読み出しに使用された参照セルのデータを訂正する。
Claims (21)
- それぞれが複数のシンボルから構成され、各々のシンボルが複数のビットから構成され、更にシンボル単位での誤り訂正が可能な誤り訂正符号をメモリアレイに記憶する半導体記憶装置の動作方法であって、
前記複数のビットは、相変化抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、又は固体電解質抵抗素子のいずれかを含むメモリセルによって記憶され、
各々のシンボルは互いに異なる参照セルを用いて読み出しが行われ、
入力されたアドレスに対応する前記誤り訂正符号を構成するデータセルの読み出しデータに訂正可能な誤りが検出された場合に、(A)1ビットの誤りパターンである第1の誤りシンボルに対しては、その誤りビットに対応するデータセルのデータを訂正し、(B)複数ビットの誤りパターンである第2の誤りシンボルに対しては、第2の誤りシンボルの読み出しに使用された参照セルのデータを訂正する
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲1に記載の動作方法であって、
前記(A)に記載した第1の誤りシンボルのデータセルのデータを訂正した後、前記誤り訂正符号を構成するデータセルの再読み出し動作と誤り検出動作が実行され、
再読み出しデータに再度、訂正可能な誤りが検出された場合に、(C)前記第1の誤りシンボルの読み出しに使用された参照セルのデータを訂正する
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲2に記載の動作方法であって、
再読み出しデータに再度、訂正可能な誤りが検出された場合に、前記(A)に記載した前記第1の誤りシンボルの読み出しに使用された参照セルのデータを訂正する
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲1に記載の動作方法であって、
入力データから前記誤り訂正符号に基づく書き込みデータが符号化され、符号化された前記書き込みデータが前記データセルに書き込まれる
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲1に記載の動作方法であって、
入力データと、入力されたアドレスに対応する前記誤り訂正符号を構成するデータセルの読み出しデータに関する誤り検出結果とから前記誤り訂正符号に基づく書き込みデータが符号化される
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲1に記載の動作方法であって、
前記誤り訂正符号を構成する複数のシンボルは、複数の情報シンボルと複数のパリティシンボルに種別され、各々のパリティシンボルを構成する複数のデータセルは、各々の情報シンボルを構成するデータセルの読み出しに使用される参照セル以外の参照セルを使用して読み出しが行われ、前記複数のパリティシンボルは、前記誤り訂正符号である読み出しデータのデータ誤りを検出するために使用される
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲6に記載の動作方法であって、
前記複数の情報シンボルと前記複数のパリティシンボルは、互いに別々のメモリアレイに記憶され、且つ、各々のシンボルを構成するデータセルの読み出しには、それぞれと同一のメモリアレイに配置された参照セルが使用される
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲6に記載の動作方法であって、
前記複数の情報シンボルの一の情報シンボルと、前記複数のパリティシンボルの一のパリティシンボルと、第1の参照セルと第2の参照セルとが一のメモリアレイに配置されており、
前記一の情報シンボルを構成するデータセルの読み出しは第1の参照セルが使用され、
前記一のパリティシンボルを構成するデータセルの読み出しは第2の参照セルが使用される
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲6に記載の動作方法であって、
前記誤り訂正符号は、入力されるアドレスによって第1の符号と第2の符号に区別され、
第1の符号に含まれる第1の情報シンボル、及び第1のパリティシンボルと、第2の符号に含まれる第2の情報シンボル、及び第2のパリティシンボルと、第1の参照セルと、第2の参照セルとが一のメモリアレイに配置されており、
前記第1の符号が選択されている場合に、前記第1の情報シンボルのデータセルの読み出しは第1の参照セルが使用され、前記第1のパリティシンボルのデータセルの読み出しは第2の参照セルが使用され、
前記第2の符号が選択されている場合に、前記第2の情報シンボルのデータセルの読み出しは第2の参照セルが使用され、前記第2のパリティシンボルのデータセルの読み出しは第1の参照セルが使用される
半導体記憶装置の動作方法。 - それぞれが複数のシンボルから構成され、各々のシンボルが複数のビットから構成され、更にシンボル単位での誤り訂正が可能な誤り訂正符号を記憶するための複数のデータセルと、前記データセルの読み出しに使用される複数の参照セルと、ECC回路を含む周辺回路とを具備する半導体記憶装置の動作方法であって、
前記複数のデータセルと前記複数の参照セルのそれぞれは、相変化抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、又は固体電解質抵抗素子のいずれかを含み、
各々のシンボルは互いに異なる参照セルを用いて読み出しが行われ、
前記データセルの読み出しデータに訂正可能な誤りが検出された場合に、前記周辺回路は、1ビットの誤りパターンである第1の誤りシンボルに対して、読み出しデータとECC回路が出力する復号化データの各々のビットを比較し、異なるビット、即ち、誤りビットのデータセルを訂正する動作と、複数ビットの誤りパターンである第2の誤りシンボルに対して、第2の誤りシンボルの読み出しに使用される参照セルを訂正する動作とを行う
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲10に記載の動作方法であって、
前記第1の誤りシンボルに含まれる誤りビットのデータセルを訂正した後、前記誤り訂正符号を構成するデータセルの再読み出し動作と誤り検出動作とが実行され、
再読み出しデータに再度、前記第1の誤りシンボルと同じシンボルに誤りビットが検出された場合に、前記周辺回路は、前記第1の誤りシンボルの読み出しに使用される参照セルを訂正する動作を行う
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲10に記載の動作方法であって、
前記ECC回路は、入力データから前記誤り訂正符号に基づく書き込みデータを符号化し、
入力されたアドレスに対応する前記誤り訂正符号を構成するデータセルの読み出しデータに訂正可能な誤りが検出された場合に、前記周辺回路は、誤りの無いシンボル、及び、1ビットの誤りパターンである第1の誤りシンボルに対して、前記読み出しデータと前記書き込みデータの各々のビットを比較し、異なるビットのデータセルを訂正する動作と、複数ビットの誤りパターンである第2の誤りシンボルに対して、ECC回路が出力する復号化データと前記書き込みデータの各々のビットを比較し、異なるビットのデータセルを訂正する動作と、第2の誤りシンボルの読み出しに使用される参照セルを訂正する動作とを行う
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲12に記載の動作方法であって、
前記第1の誤りシンボルのデータセルを訂正する動作を行った後、前記誤り訂正符号を構成するデータセルの再読み出し動作と誤り検出動作とが実行され、
再読み出しデータに再度、前記第1の誤りシンボルと同じシンボルに誤りビットが検出された場合に、前記周辺回路は、前記第1の誤りシンボルの読み出しに使用される参照セルを訂正する動作を行う
半導体記憶装置の動作方法。 - それぞれが複数のシンボルから構成され、各々のシンボルが複数のビットから構成され、更にシンボル単位での誤り訂正が可能な誤り訂正符号である第1〜第mのブロック符号を記憶する複数のデータセルと、第1〜第nの参照セルと、第1〜第mのECC回路を含む周辺回路とを具備する半導体記憶装置の動作方法であって、
前記複数のデータセルと前記第1〜第nの参照セルのそれぞれは、相変化抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、又は固体電解質抵抗素子のいずれかを含み、
前記第1〜第mのブロック符号の各々の第iシンボルの読み出しに、前記第1〜第nの参照セルのうちの第i参照セルを使用しながら前記第1〜第mのブロック符号のデータを読み出し、且つ、前記第1〜第mのブロック符号の各々について、それぞれ前記第1〜第mのECC回路を用いて誤り検出を行うように構成され、且つ、
前記周辺回路は、前記第1〜第mのECC回路の各々が訂正可能な誤りを検出した場合に、前記第i参照セルを用いて読み出されたm個の第iシンボルについて、1つの第iシンボルに誤りが検出された場合には、その誤りビットのデータセルのデータを訂正し、複数の第iシンボルに誤りが検出された場合には、前記第i参照セルのデータを訂正する
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲14に記載の動作方法であって、
前記第1〜第mのECC回路のうちの第jのECC回路は、入力データから前記誤り訂正符号に基づく第jの書き込みデータを符号化し、
前記周辺回路は、前記第1〜第mのECC回路の各々が訂正可能な誤りを検出した場合に、前記第i参照セルを用いて読み出されたm個の第iシンボルについて、1つの第iシンボルに誤りが検出された場合には、第jのブロック符号のデータセルに前記第jの書き込みデータを書き込み、複数の第iシンボルに誤りが検出された場合には、第jのブロック符号のデータセルに前記書き込みデータを書き込み、且つ、前記第i参照セルのデータを訂正する
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲14に記載の動作方法であって、
前記周辺回路は、前記第1〜第mのECC回路の各々が訂正可能な誤りを検出した場合に、前記第i参照セルを用いて読み出されたm個の第iシンボルについて、1つの第iシンボルに誤りが検出された場合、即ち、前記第1〜第mのブロック符号のうちの第kのブロック符号における第iシンボルのみに誤りシンボルが検出された場合、第kのブロック符号における第iシンボルの読み出しデータと、第kのECC回路が出力する復号化データにおける第iシンボルとの各々のビットを比較し、異なるビット、即ち、誤りビットのデータセルを訂正する動作と、複数の第iシンボルに誤りが検出された場合、第i参照セルのデータを訂正する動作とを行う
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲16に記載の動作方法であって、
前記第1〜第mのブロック符号のうちの第jのブロック符号のデータセルは、入力されたアドレスに対して選択されるデータセルであり、
前記周辺回路は、前記第1〜第mのECC回路の各々が訂正可能な誤りを検出した場合に、前記第i参照セルを用いて読み出されたm個の第iシンボルについて、前記第jのブロック符号における第iシンボルのみに誤りシンボルが検出された場合、第jのブロック符号における第iシンボルの読み出しデータと、第jのECC回路が出力する復号化データにおける第iシンボルとの各々のビットを比較し、異なるビット、即ち、誤りビットのデータセルを訂正する動作と、複数の第iシンボルに誤りが検出された場合、第i参照セルのデータを訂正する動作とを行い、更に、第jのECC回路が出力する復号化データを前記アドレスの読み出しデータとして外部へ出力する
半導体記憶装置の動作方法。 - 請求の範囲17に記載の動作方法であって、
前記第1〜第mのECC回路のうちの第jのECC回路は、入力データから前記誤り訂正符号に基づく第jの書き込みデータを符号化し、
前記周辺回路は、前記第1〜第mのECC回路の各々が訂正可能な誤りを検出した場合に、前記第i参照セルを用いて読み出されたm個の第iシンボルについて、前記第jのブロック符号における第iシンボルのみに誤りシンボルが検出された場合、第jのブロック符号における第iのシンボルの読み出しデータと、前記第jの書き込みデータにおける第iのシンボルのデータについて各々のビットを比較し、異なるビットのデータセルを訂正する動作と、複数の第iシンボルに誤りが検出された場合、第i参照セルのデータを訂正する動作とを行う
半導体記憶装置の動作方法。 - それぞれが複数のシンボルから構成され、各々のシンボルが複数のビットから構成され、更にシンボル単位での誤り訂正が可能な誤り訂正符号を誤り検出及び誤り訂正に使用する半導体記憶装置であって、
それぞれが、相変化抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、又は固体電解質抵抗素子のいずれかを含む複数のメモリセルと、
周辺回路
とを具備し、
前記複数のメモリセルは、
前記複数のシンボルを記憶するために使用されるデータセルと、
前記複数のシンボルを読み出すために使用される参照セル
とを含み、
前記周辺回路は、前記各々のシンボルを互いに異なる参照セルを用いて読み出すように構成され、且つ、入力されたアドレスに対応する前記誤り訂正符号を構成するデータセルの読み出しデータに訂正可能な誤りが検出された場合に、(A)1ビットの誤りパターンである第1の誤りシンボルに対しては、その誤りビットに対応するデータセルのデータを訂正し、(B)複数ビットの誤りパターンである第2の誤りシンボルに対しては、第2の誤りシンボルの読み出しに使用された参照セルのデータを訂正する
半導体記憶装置。 - それぞれが複数のシンボルから構成され、各々のシンボルが複数のビットから構成され、更にシンボル単位での誤り訂正が可能な誤り訂正符号を誤り検出及び誤り訂正に使用する半導体記憶装置であって、
それぞれが、相変化抵抗素子、金属酸化物抵抗素子、又は固体電解質抵抗素子のいずれかを含む複数のメモリセルと、
ECC回路を含む周辺回路
とを具備し、
前記複数のメモリセルは、
前記複数のシンボルを記憶するための複数のデータセルと、
前記複数のシンボルの読み出しに使用される複数の参照セル
とを含み、
前記周辺回路は、前記各々のシンボルを互いに異なる参照セルを用いて読み出し、且つ、前記データセルの読み出しデータに訂正可能な誤りが検出された場合に、1ビットの誤りパターンである第1の誤りシンボルに対して、読み出しデータと前記ECC回路が出力する復号化データの各々のビットを比較し、異なるビット、即ち、誤りビットのデータセルを訂正する制御と、複数ビットの誤りパターンである第2の誤りシンボルに対して、第2の誤りシンボルの読み出しに使用される参照セルを訂正する制御とを行う
半導体記憶装置。 - それぞれが複数のシンボルから構成され、各々のシンボルが複数のビットから構成され、更にシンボル単位での誤り訂正が可能な誤り訂正符号である第1〜第mのブロック符号を記憶する複数のデータセルと、
第1〜第nの参照セルと、
第1〜第mのECC回路を含む周辺回路
とを具備し、
前記周辺回路は、前記第1〜第mのブロック符号の各々の第iシンボルの読み出しに、前記第1〜第nの参照セルのうちの第i参照セルを使用しながら前記第1〜第mのブロック符号のデータを読み出し、且つ、前記第1〜第mのブロック符号の各々について、それぞれ前記第1〜第mのECC回路を用いて誤り検出を行うように構成され、且つ、
前記周辺回路は、前記第1〜第mのECC回路の各々が訂正可能な誤りを検出した場合に、前記第i参照セルを用いて読み出されたm個の第iシンボルについて、1つの第iシンボルに誤りが検出された場合には、その誤りビットのデータセルのデータを訂正し、複数の第iシンボルに誤りが検出された場合には、前記第i参照セルのデータを訂正する
半導体記憶装置。
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