KR100934853B1 - Phase change memory device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상 변화 메모리 장치에 관한 것으로, 라이트 검증 동작을 수행하여 셀에 안정적으로 데이터를 라이트 할 수 있는 기술을 개시한다. 이를 위해, 본 발명은 워드라인과 비트라인이 교차하는 영역에 배치된 상 변화 저항 셀을 포함하는 셀 어레이부와, 상 변화 저항 셀의 데이터를 센싱 및 증폭하는 센스앰프와, 인에이블 신호에 따라 셀 어레이부에 라이트 할 데이터에 대응하는 라이트 전압을 공급하는 라이트 구동부와, 활성화 제어신호에 의해 제어되고, 센스앰프를 통해 리드된 데이터와 라이트 할 데이터를 비교하여 인에이블 신호를 출력하는 라이트 검증 제어부를 포함한다.The present invention relates to a phase change memory device, and discloses a technique for stably writing data to a cell by performing a write verification operation. To this end, the present invention provides a cell array unit including a phase change resistance cell disposed at an area where word lines and bit lines intersect, a sense amplifier for sensing and amplifying data of the phase change resistance cell, and an enable signal. A write driver for supplying a write voltage corresponding to the data to be written to the cell array unit, and a write verification controller which is controlled by an activation control signal and compares the data read through the sense amplifier with the data to be written and outputs an enable signal. It includes.
상 변화 저항 소자, 라이트 검증 Phase Change Resistor, Light Verification
Description
본 발명은 상 변화 메모리 장치에 관한 것으로, 특히 라이트 동작 모드시 라이트 검증 동작을 수행하여 셀에 안정적으로 데이터를 라이트 할 수 있는 기술이다. BACKGROUND OF THE
일반적으로 마그네틱 메모리(Magnetic memory) 및 위상 변화 메모리(PCM; Phase Change Memory) 등의 불휘발성 메모리는 휘발성 램(RAM;Random Access Memory) 정도의 데이터 처리 속도를 갖고, 전원의 오프시에도 데이타가 보존되는 특성을 갖는다. In general, nonvolatile memories such as magnetic memory and phase change memory (PCM) have data processing speeds of about volatile random access memory (RAM), and preserve data even when the power is turned off. Has the property of being.
도 1a 및 도 1b는 종래의 상 변화 저항(PCR : Phase Change Resistor) 소자를 설명하기 위한 도면이다. 1A and 1B are diagrams for describing a conventional phase change resistor (PCR) device.
상 변화 저항 소자(4)는 상부 전극(1)과 하부 전극(3) 사이에 위상 변화층(PCM: Phase Change Material; 2)을 삽입하여 전압과 전류를 인가하면, 위상 변화층(2)에 고온이 유기되어 저항의 변화에 따른 전기 전도 상태가 변하게 된다.The phase
여기서, 위상 변화층(2)의 재료로는 AglnSbTe가 주로 사용된다. 그리고, 위상 변화층(2)의 재료로 칼코겐(chalcogen) 원소(S, Se, Te)를 주성분으로 하는 화 합물(Chalcogenide)을 이용할 수도 있는데, 구체적으로 Ge-Sb-Te로 이루어진 게르마늄 안티몬 텔루르 합금물질(Ge2Sb2Te5)을 이용한다.Here, AglnSbTe is mainly used as the material of the
도 2a 및 도 2b는 종래의 상 변화 저항 소자의 원리를 설명하기 위한 도면이다.2A and 2B are diagrams for explaining the principle of a conventional phase change resistance element.
도 2a에서와 같이, 상 변화 저항 소자(4)에 임계값 이하의 저전류가 흐르면 위상 변화층(2)이 결정화가 되기에 적당한 온도가 된다. 이에 따라, 위상 변화층(2)이 결정 상태(Crystalline Phase)가 되어 저저항 상태의 물질이 된다.As shown in FIG. 2A, when a low current below a threshold flows through the phase
반면에, 도 2b에서와 같이 상 변화 저항 소자(4)에 임계값 이상의 고전류가 흐르면 위상 변화층(2)이 녹는점(Melting Point) 이상의 온도가 된다. 이에 따라, 위상 변화층(2)이 비결정 상태(Amorphous Phase)가 되어 고저항 상태의 물질이 된다.On the other hand, as shown in FIG. 2B, when a high current of more than a threshold flows through the phase
이와 같이 상 변화 저항 소자(4)는 두 저항의 상태에 대응하는 데이터를 불휘발성으로 저장할 수 있게 된다. 즉, 상 변화 저항 소자(4)가 저저항 상태일 경우를 데이터 "1" 이라 하고, 고저항 상태일 경우를 데이터 "0"이라 하면 두 데이터의 로직 상태를 저장할 수 있다.As described above, the phase change
도 3은 종래의 상 변화 저항 셀의 라이트 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a write operation of a conventional phase change resistance cell.
상 변화 저항 소자(4)의 상부 전극(1)과 하부 전극(3) 사이에 일정 시간 동안 전류를 흘리게 되면 고열이 발생하게 된다. 이에 따라, 상부 전극(1)과 하부 전극(3)에 가해 준 온도 상태에 의해 위상 변화층(2)의 상태가 결정상과 비결정상으로 변하게 된다.When a current flows between the
이때, 일정 시간 동안 저 전류를 흘리게 되면 저온 가열 상태에 의해 결정상이 형성되어 저 저항 소자인 상 변화 소자(4)가 세트(SET) 상태가 된다. 반대로, 일정 시간 동안 고 전류를 흘리게 되면 고온 가열 상태에 의해 비결정상이 형성되어 고 저항 소자인 상 변화 저항 소자(4)가 리셋(RESET) 상태가 된다. 따라서, 이 두 개의 상(Phase) 차이가 전기적인 저항 변화로 표현되어 나타나게 된다.At this time, when a low current flows for a predetermined time, a crystal phase is formed by a low temperature heating state, and the
이에 따라, 라이트 동작 모드시 세트(SET) 상태를 라이트 하기 위해 상 변화 저항 소자(4)에 낮은 전압을 긴 시간 동안 인가하게 된다. 반면에, 라이트 동작 모드시 리셋(RESET) 상태를 라이트 하기 위해 상 변화 저항 소자(4)에 높은 전압을 짧은 시간 동안 인가하게 된다.Accordingly, a low voltage is applied to the phase
본 발명은 다음과 같은 목적을 갖는다.The present invention has the following object.
첫째, 상 변화 메모리 장치에 있어서, 라이트 검증 동작을 수행하여 셀에 안정적으로 데이터를 라이트 할 수 있는데 그 목적이 있다.First, in a phase change memory device, a write verification operation can be performed to stably write data to a cell.
둘째, 상 변화 메모리 장치에 있어서 세트 상태의 라이트 동작 모드와 리셋 상태의 라이트 동작 모드를 별도로 제어할 수 있는데 그 목적이 있다.Second, in the phase change memory device, the write operation mode in the set state and the write operation mode in the reset state can be controlled separately.
셋째, 상 변화 메모리 장치에 있어서 리셋 상태의 라이트 동작 모드에서 세트 라이트 구동부를 공유하여 라이트 동작에서의 전력 소모를 감소시킬 수 있는데 그 목적이 있다.Third, in the phase change memory device, the set write driver may be shared in the write operation mode of the reset state to reduce power consumption in the write operation.
본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치는, 워드라인과 비트라인이 교차하는 영역에 배치된 상 변화 저항 셀을 포함하는 셀 어레이부; 상 변화 저항 셀의 데이터를 센싱 및 증폭하는 센스앰프; 활성화 제어신호에 의해 제어되고, 센스앰프를 통해 리드된 데이터와 상 변화 저항 셀에 라이트 할 데이터를 비교하여 세트 인에이블 신호 또는 리셋 인에이블 신호를 출력하는 라이트 검증 제어부; 세트 인에이블 신호에 따라 세트 데이터에 대응하는 라이트 전압을 셀 어레이부에 공급하는 세트 라이트 구동부; 및 리셋 인에이블 신호에 따라 리셋 데이터에 대응하는 라이트 전압을 셀 어레이부에 공급하는 리셋 라이트 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A phase change memory device according to the present invention includes a cell array unit including a phase change resistance cell disposed in an area where a word line and a bit line cross each other; A sense amplifier for sensing and amplifying data of the phase change resistance cell; A write verification control unit controlled by the activation control signal and outputting a set enable signal or a reset enable signal by comparing data read through the sense amplifier with data to be written to the phase change resistance cell; A set write driver supplying a write voltage corresponding to the set data to the cell array unit according to the set enable signal; And a reset write driver supplying a write voltage corresponding to the reset data to the cell array unit according to the reset enable signal.
본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.The present invention provides the following effects.
첫째, 상 변화 메모리 장치에 있어서, 라이트 검증 동작을 수행하여 셀에 안 정적으로 데이터를 라이트 할 수 있는 효과를 제공한다.First, in a phase change memory device, a write verification operation is performed to provide an effect of stably writing data to a cell.
둘째, 상 변화 메모리 장치에 있어서 세트 상태의 라이트 동작 모드와 리셋 상태의 라이트 동작 모드를 별도로 제어할 수 있는 효과를 제공한다.Second, in the phase change memory device, the write operation mode in the set state and the write operation mode in the reset state are separately controlled.
셋째, 상 변화 메모리 장치에 있어서 리셋 상태의 라이트 동작 모드에서 세트 라이트 구동부를 공유하여 라이트 동작에서의 전력 소모를 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.Third, in the phase change memory device, the set write driver may be shared in the write operation mode of the reset state to reduce power consumption in the write operation.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a phase change memory device according to the present invention.
본 발명은 셀 어레이부(10), 컬럼 선택부(20) 및 센스앰프 S/A, 라이트 구동부 W/D 및 라이트 검증 제어부 WVC를 포함한다.The present invention includes a
셀 어레이부(10)는 복수개의 비트라인 BL0~BL2이 컬럼 방향으로 배치되고, 복수개의 워드라인 WL0~WL3이 로오 방향으로 배치된다. 그리고, 셀 어레이부(10)는 복수개의 비트라인 BL0~BL2과 복수개의 워드라인 WL0~WL3이 서로 교차하는 영역에 배치된 단위 상 변화 저항 셀 C을 포함한다. 여기서, 단위 상 변화 저항 셀 C은 상 변화 저항 소자 PCR와 PN 다이오드 D를 포함한다. In the
상 변환 저항 소자 PCR의 일측은 워드라인 WL에 연결되며, 타측은 PN 다이오드의 N형 영역에 연결된다. PN 다이오드 D의 P형 영역은 비트라인 BL에 연결되고, N형 영역은 워드라인 WL에 연결된다. 각각의 비트라인 BL에 흐르는 세트 전류 Iset, 리셋 전류 Ireset에 따라 상 변화 저항 소자 PCR의 상(Phase)이 변화되어 데이터를 라이트 하게 된다.One side of the phase conversion resistance element PCR is connected to the word line WL, and the other side is connected to the N-type region of the PN diode. The P-type region of the PN diode D is connected to the bit line BL, and the N-type region is connected to the word line WL. The phase of the phase change resistance element PCR is changed in accordance with the set current Iset and the reset current Ireset flowing in each bit line BL to write data.
컬럼 선택부(20)는 셀 어레이부(10)의 각 비트라인 BL0~BL2과 입출력 라인 I/0_0 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 복수개의 컬럼 선택신호 CS_0~CS_2를 인가받는 복수개의 스위칭 소자를 포함한다. 여기서, 복수개의 스위칭 소자는 NMOS 트랜지스터 N1~N3로 구성되는 것이 바람직하다.The
센스앰프 S/A는 입출력 라인 I/O_0을 통해 인가되는 셀 데이터와 기준전류 Iref를 비교하여 리셋 데이터와 세트 데이터를 구별한다. 그리고, 라이트 구동부 W/D는 셀에 데이터를 라이트할 때 입출력 라인 I/O_0에 라이트 데이터에 대응하는 라이트 전압을 공급한다. 그리고, 라이트 검증 제어부 WVC는 셀에 라이트 한 데이터와 입출력 라인 I/O_0으로 인가되는 데이터가 동일한지 여부에 따라 라이트 구동부 W/D를 제어한다.The sense amplifier S / A distinguishes reset data from set data by comparing the cell data applied through the input / output line I / O_0 with the reference current Iref. The write driver W / D supplies the write voltage corresponding to the write data to the input / output line I / O_0 when writing data to the cell. The write verification controller WVC controls the write driver W / D according to whether the data written to the cell and the data applied to the input / output line I / O_0 are the same.
도 5는 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치의 회로 블럭 구성도이다.5 is a circuit block diagram of a phase change memory device according to the present invention.
본 발명은 셀 어레이부(10), 컬럼 선택부(20), 센스앰프 S/A, 라이트 구동부 W/D 및 라이트 검증 제어부 WVC를 포함한다.The present invention includes a
여기서, 컬럼 선택부(20_1)의 일측단은 셀 어레이부(10)의 비트라인 BL0~BLn 과 일대일 대응하여 연결되고, 타측단은 입출력 라인 I/O_0에 공통으로 연결된다. 컬럼 선택부(20_2)의 일측단은 셀 어레이부(10)의 비트라인 BL0~BLn과 일대일 대응하여 연결되고, 타측단은 입출력 라인 I/O_m에 공통으로 연결된다. Here, one end of the column selector 20_1 is connected in a one-to-one correspondence with the bit lines BL0 to BLn of the
그리고, 센스앰프 S/A_0 및 라이트 구동부 W/D_0는 각각 입출력 라인 I/O_0에 연결되고, 센스앰프 S/A_m 및 라이트 구동부 W/D_m은 입출력 라인 I/O_m에 연결된다. The sense amplifiers S / A_0 and the write driver W / D_0 are connected to the input / output line I / O_0, respectively, and the sense amplifiers S / A_m and the write driver W / D_m are connected to the input / output line I / O_m.
그리고, 라이트 검증 제어부 WVC_0는 리셋 활성화 제어신호 Reset_con 및 세트 활성화 제어신호 Set_con에 의해 제어되어 글로벌 입출력 라인 GI/O_O에 실린 데이터와 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout를 비교하여 리셋 인에이블 신호 Reset_en 및 세트 인에이블 신호 Set_en를 출력한다.The write verification control unit WVC_0 is controlled by the reset activation control signal Reset_con and the set activation control signal Set_con to compare the data on the global input / output line GI / O_O with the output signal Saout of the sense amplifier S / A to reset the reset enable signals Reset_en and Output the set enable signal Set_en.
라이트 검증 제어부 WVC_m는 리셋 활성화 제어신호 Reset_con 및 세트 활성화 제어신호 Set_con에 의해 제어되어 글로벌 입출력 라인 GI/O_m에 실린 데이터와 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout를 비교하여 리셋 인에이블 신호 Reset_en 및 세트 인에이블 신호 Set_en를 출력한다.The write verification control unit WVC_m is controlled by the reset enable control signal Reset_con and the set enable control signal Set_con to compare the data on the global input / output line GI / O_m with the output signal Saout of the sense amplifier S / A to reset the reset signal Reset_en and set in. Outputs the enable signal Set_en.
여기서, 본 발명에서 사용되는 세트 데이터 및 리셋 데이터와 글로벌 입출력 라인 GI/O의 신호 레벨에 대한 용어는 아래의 <표 1>과 같이 정의한다.Here, terms for the set data and reset data and the signal level of the global input / output line GI / O used in the present invention are defined as shown in Table 1 below.
<표 1>TABLE 1
즉, 세트 데이터는 데이터 "0"으로 정의되며, 로직 상태 "0"을 의미한다. 그 리고, 리셋 데이터는 데이터 "1"로 정의되며, 로직 상태 "1"을 의미한다.That is, the set data is defined as data "0" and means logic state "0". The reset data is then defined as data "1", meaning logic state "1".
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센스앰프 S/A, 라이트 구동부 W/D 및 라이트 검증 제어부 WVC의 상세 회로도이다.6 is a detailed circuit diagram of the sense amplifier S / A, the write driver W / D, and the write verification controller WVC according to the first embodiment of the present invention.
센스앰프 S/A는 입출력 라인 I/O_m을 통해 인가되는 셀 데이터와 기준전류 Iref를 비교하여 출력신호 Saout를 출력한다. The sense amplifier S / A compares the cell data applied through the input / output line I / O_m with the reference current Iref and outputs the output signal Saout.
라이트 구동부 W/D는 NMOS 트랜지스터 N4, PMOS 트랜지스터 P1, 세트 라이트 구동부(30) 및 리셋 라이트 구동부(40)를 포함한다. The write driver W / D includes an NMOS transistor N4, a PMOS transistor P1, a
여기서, NMOS 트랜지스터 N4는 입출력 라인 I/O과 세트 라이트 구동부(30) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 세트 인에이블 신호 Set_en를 인가받는다. PMOS 트랜지스터 P1는 입출력 라인 I/O과 리셋 라이트 구동부(40) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 리셋 인에이블 신호 Reset_en를 인가받는다.Here, the NMOS transistor N4 is connected between the input / output line I / O and the
세트 라이트 구동부(30)는 라이트 동작 모드시 세트 데이터에 대응하는 라이트 전압을 입출력 라인 I/O에 공급한다. 리셋 라이트 구동부(40)는 라이트 동작 모드시 리셋 데이터에 대응하는 라이트 전압을 입출력 라인 I/O에 공급한다.The set write
그리고, 라이트 검증 제어부 WVC는 센스앰프 스위칭부(50), 플래그 레지스터(60), 비교부(70), 인에이블 신호 발생부(80) 및 데이터 래치부(90)를 포함한다.The write verification controller WVC includes a sense
센스앰프 스위칭부(50)는 NMOS 트랜지스터 N5를 포함한다. NMOS 트랜지스터 N5는 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout 인가단과 글로벌 입출력 라인 GI/O 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 리드 스위칭 신호 RSW를 인가받는다.The sense
플래그 레지스터(60)는 전달부(62) 및 래치(64)를 포함한다. 전달부(62)는 NMOS 트랜지스터 N6를 포함한다. NMOS 트랜지스터 N6은 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout 인가단과 래치(64) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 래치 인에이블 신호 Len를 인가받는다.The
그리고, 래치(64)는 인버터 IV2, IV3를 포함한다. 인버터 IV2는 전달부(62)의 출력을 인가받아 반전하여 출력하고, 인버터 IV3는 인버터 IV2의 출력을 인가받아 반전하여 플래그 신호 Flag를 출력한다. 여기서, 플래그 신호 Flag는 센스앰프 S/A에서 출력된 데이터의 극성과 동일한 극성을 가지는 것이 바람직하다.In addition, the
비교부(70)는 익스크루시브 오아 게이트 XOR1를 포함한다. 익스크루시브 오아 게이트 XOR1는 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터를 인가받아 익스크루시브 오아 연산하여 비교신호 Comp를 출력한다.The
인에이블 신호 발생부(80)는 낸드 게이트 ND1, ND2 및 인버터 IV1, IV4를 포함한다. 낸드 게이트 ND1는 세트 활성화 제어신호 Set_con, 인버터 IV4의 출력신호, 라이트 인에이블 신호 We 및 비교신호 Comp를 인가받아 낸드 연산하여 출력한다. The enable
낸드 게이트 ND2는 리셋 활성화 제어신호 Reset_con, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터, 라이트 인에이블 신호 We 및 비교신호 Comp를 인가받아 낸드 연산하여 리셋 인에이블 신호 Reset_en를 출력한다.The NAND gate ND2 receives the reset enable control signal Reset_con, the data loaded on the latch global input / output line LGI / O, the write enable signal We, and the comparison signal Comp, and then performs a NAND operation to output the reset enable signal Reset_en.
인버터 IV1는 낸드 게이트 ND1의 출력을 인가받아 반전하여 세트 인에이블 신호 Set_en를 출력한다. 인버터 IV4는 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/0에 실린 데이터를 인가받아 반전하여 출력한다. The inverter IV1 receives the output of the NAND gate ND1 and inverts it to output the set enable signal Set_en. Inverter IV4 receives the data loaded on the latch global input / output line LGI / 0, and inverts the output.
데이터 래치부(90)는 전달부(92) 및 래치(94)를 포함한다. 전달부(92)는 NMOS 트랜지스터 N7를 포함한다. NMOS 트랜지스터 N7는 래치(94)와 글로벌 입출력 라인 GI/O 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 라이트 래치 인에이블 신호 WLen를 인가받는다.The data latch
래치(94)는 인버터 IV5, IV6를 포함한다. 인버터 IV5는 인버터 IV6의 출력을 인가받아 반전하여 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O으로 출력한다. 인버터 IV6는 전달부(92)의 출력을 인가받아 반전하여 출력한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센스앰프 S/A, 라이트 구동부 W/D 및 라이트 검증 제어부 WVC의 동작을 아래의 <표 2>를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operation of the sense amplifier S / A, the write driver W / D, and the write verification controller WVC according to the first embodiment of the present invention having the above configuration will be described with reference to Table 2 below.
<표 2>TABLE 2
먼저, 선택된 셀 C의 데이터가 입출력 라인 I/O에 실리면, 센스앰프 S/A는 선택된 셀 C의 데이터를 센싱 및 증폭하여 출력신호 Saout로 출력한다. 이때, 리드 스위칭 신호 RSW는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지한다. 이에 따라, NMOS 트랜지스터 N5가 턴 오프 상태를 유지한다.First, when the data of the selected cell C is loaded on the input / output line I / O, the sense amplifier S / A senses and amplifies the data of the selected cell C and outputs it to the output signal Saout. At this time, the read switching signal RSW remains in an inactive state at a low level. As a result, the NMOS transistor N5 maintains the turn-off state.
그 다음, 래치 인에이블 신호 Len가 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그러면, NMOS 트랜지스터 N6가 턴 온되어 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout가 래치(64)로 전달된다. 래치(64)는 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout를 인가받아 래치하여 플래그 신호 Flag로 출력한다. The latch enable signal Len is then activated to a high level. Then, the NMOS transistor N6 is turned on so that the output signal Saout of the sense amplifier S / A is transferred to the
그리고, 라이트 래치 인에이블 신호 WLen가 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그러면, NMOS 트랜지스터 N7가 턴 온되어 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 데이터가 래치(94)로 전달된다. 래치(94)는 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 데이터를 래치하여 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O으로 출력한다.The write latch enable signal WLen is activated at a high level. Then, the NMOS transistor N7 is turned on and data loaded on the global input / output line GI / O is transferred to the
그 다음, 익스크루시브 오아 게이트 XOR1가 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터를 익스크루시브 오아 연산하여 비교신호 Comp를 출력한다. 이때, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터와 플래그 신호 Flag가 동일하면 비교신호 Comp가 로우 레벨로 출력되고, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터와 플래그 신호 Flag 신호가 다르면 비교신호 Comp가 하이 레벨로 출력된다.The exclusive OR gate XOR1 then performs an exclusive OR operation on the flag signal Flag and the data carried on the latch global I / O line LGI / O to output the comparison signal Comp. At this time, if the data on the flag global I / O line LGI / O and the flag signal Flag are the same, the comparison signal Comp is output at a low level. If the data on the latch global I / O line LGI / O and the flag signal Flag signal are different, the comparison signal Comp is Output is at high level.
만약, 비교신호 Comp가 로우 레벨로 출력되는 경우 세트 인에이블 신호 Set_en는 로우 레벨로 비활성화되고, 리셋 인에이블 신호 Reset_en는 하이 레벨로 비활성화된다. 이에 따라, 세트 라이트 구동부(30) 및 리셋 라이트 구동부(40)를 통해 출력되는 라이트 전압이 입출력 라인 I/O으로 더이상 인가되지 않는다. 즉, 선택 셀 C에 저장되어 있던 데이터와 라이트 하고자 하는 데이터가 동일한 경우 새로운 라이트 동작을 수행하지 않고, 라이트 사이클을 종료한다. 이에 따라, 리셋과 세트의 라이트 동작 횟수를 줄일 수 있다.If the comparison signal Comp is output at a low level, the set enable signal Set_en is deactivated at a low level, and the reset enable signal Reset_en is deactivated at a high level. Accordingly, the write voltage output through the
반면에, 비교신호 Comp가 하이 레벨로 출력되는 경우 세트 라이트 모드 동작 과 리셋 라이트 모드 동작을 각각 독립적으로 수행한다. 세트 라이트 모드 동작시 세트 활성화 제어신호 Set_con가 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 이때, 라이트 인에이블 신호 We는 하이 레벨로 활성화 상태를 유지하고, 리셋 활성화 제어신호 Reset_con는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지한다.On the other hand, when the comparison signal Comp is output at a high level, the set write mode operation and the reset write mode operation are independently performed. In the set write mode, the set activation control signal Set_con becomes active at a high level. At this time, the write enable signal We maintains an active state at a high level, and the reset enable control signal Reset_con maintains an inactive state at a low level.
그리고, 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 데이터가 세트 데이터인 경우 세트 인에이블 신호 Set_en가 하이 레벨로 활성화된다. 이에 따라, NMOS 트랜지스터 N4가 턴 온되어 세트 라이트 구동부(30)를 통해 출력되는 라이트 전압이 입출력 라인 I/O으로 인가된다. 그러면, 선택 셀 C에 세트 데이터가 라이트 된다. When the data loaded on the global input / output line GI / O is set data, the set enable signal Set_en is activated to a high level. Accordingly, the NMOS transistor N4 is turned on and the write voltage output through the
리셋 라이트 모드 동작시에는 리셋 활성화 제어신호 Reset_con가 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 이때, 라이트 인에이블 신호 We는 하이 레벨로 활성화 상태를 유지하고, 세트 활성화 제어신호 Set_con는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지한다.During the reset write mode operation, the reset activation control signal Reset_con becomes active at a high level. At this time, the write enable signal We maintains the activation state at the high level, and the set activation control signal Set_con maintains the deactivation state at the low level.
그리고, 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 데이터가 리셋 데이터인 경우 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 로우 레벨로 활성화된다. 이에 따라, PMOS 트랜지스터 P1가 턴 온되어 리셋 라이트 구동부(40)를 통해 출력되는 라이트 전압이 입출력 라인 I/O에 실린다. 그러면, 선택 셀 C에 리셋 데이터가 라이트 된다.When the data loaded on the global input / output line GI / O is reset data, the reset enable signal Reset_en is activated to a low level. Accordingly, the PMOS transistor P1 is turned on and the write voltage output through the
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센스앰프 S/A, 라이트 구동부 W/D 및 라이트 검증 제어부 WVC의 상세 회로도이다.7 is a detailed circuit diagram of a sense amplifier S / A, a write driver W / D, and a write verification controller WVC according to a second embodiment of the present invention.
센스앰프 S/A는 입출력 라인 I/O_m을 통해 인가되는 셀 데이터와 기준전류 Iref를 비교하여 출력신호 Saout를 출력한다. The sense amplifier S / A compares the cell data applied through the input / output line I / O_m with the reference current Iref and outputs the output signal Saout.
라이트 구동부 W/D는 NMOS 트랜지스터 N8, PMOS 트랜지스터 P2, 세트 라이트 구동부(200) 및 리셋 라이트 구동부(210)를 포함한다. The write driver W / D includes an NMOS transistor N8, a PMOS transistor P2, a
여기서, NMOS 트랜지스터 N8는 입출력 라인 I/O과 세트 라이트 구동부(200) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 세트 인에이블 신호 Set_en를 인가받는다. PMOS 트랜지스터 P2는 입출력 라인 I/O과 리셋 라이트 구동부(210) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 리셋 인에이블 신호 Reset_en를 인가받는다.Here, the NMOS transistor N8 is connected between the input / output line I / O and the
세트 라이트 구동부(200)는 라이트 동작 모드시 세트 데이터에 대응하는 라이트 전압을 입출력 라인 I/O에 공급한다. 리셋 라이트 구동부(210)는 라이트 동작 모드시 리셋 데이터에 대응하는 라이트 전압을 입출력 라인 I/O에 공급한다.The
그리고, 라이트 검증 제어부 WVC는 센스앰프 스위칭부(220), 플래그 레지스터(230), 비교부(240), 인에이블 신호 발생부(250) 및 데이터 래치부(260)를 포함한다.The write verification controller WVC includes a sense
*센스앰프 스위칭부(220)는 NMOS 트랜지스터 N9를 포함한다. NMOS 트랜지스터 N9는 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout 인가단과 글로벌 입출력 라인 GIO 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 리드 스위칭 신호 RSW를 인가받는다.The sense
플래그 레지스터(230)는 전달부(232) 및 래치(234)를 포함한다. 전달부(232)는 NMOS 트랜지스터 N10를 포함한다. NMOS 트랜지스터 N10은 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout 인가단과 래치(234) 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 래치 인에이블 신호 Len를 인가받는다.The
그리고, 래치(234)는 인버터 IV8, IV9를 포함한다. 인버터 IV8는 전달부(232)의 출력을 인가받아 반전하여 출력하고, 인버터 IV9는 인버터 IV8의 출력을 인가받아 반전하여 플래그 신호 Flag를 출력한다. The
*비교부(240)는 익스크루시브 오아 게이트 XOR2를 포함한다. 익스크루시브 오아 게이트 XOR2는 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터를 인가받아 익스크루시브 오아 연산하여 비교신호 Comp를 출력한다.The
인에이블 신호 발생부(250)는 낸드 게이트 ND3, ND4 및 인버터 IV7를 포함한다. 낸드 게이트 ND3는 세트 활성화 제어신호 Set_con, 라이트 인에이블 신호 We 및 비교신호 Comp를 인가받아 낸드 연산하여 출력한다. The enable
낸드 게이트 ND2는 리셋 활성화 제어신호 Reset_con, 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 데이터, 라이트 인에이블 신호 We 및 비교신호 Comp를 인가받아 낸드 연산하여 리셋 인에이블 신호 Reset_en를 출력한다.The NAND gate ND2 receives a reset enable control signal Reset_con, data loaded on the global input / output line GI / O, a write enable signal We, and a comparison signal Comp, and performs a NAND operation to output a reset enable signal Reset_en.
그리고, 인버터 IV7는 낸드 게이트 ND3의 출력을 인가받아 반전하여 세트 인에이블 신호 Set_en를 출력한다. Inverter IV7 receives the output of NAND gate ND3 and inverts it to output set enable signal Set_en.
데이터 래치부(260)는 전달부(262) 및 래치(264)를 포함한다. 전달부(262)는 NMOS 트랜지스터 N11를 포함한다. NMOS 트랜지스터 N11는 래치부(264)와 글로벌 입출력 라인 GI/O 사이에 연결되어 게이트 단자를 통해 라이트 래치 인에이블 신호 WLen를 인가받는다.The data latch
래치(264)는 인버터 IV10, IV11를 포함한다. 인버터 IV10는 인버터 IV11의 출력을 인가받아 반전하여 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O으로 출력한다. 인버터 IV11는 전달부(262)의 출력을 인가받아 반전하여 출력한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센스앰프 S/A, 라이트 구동부 W/D 및 라이트 검증 제어부 WVC의 동작을 아래의 <표 3>를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The operations of the sense amplifier S / A, the write driver W / D, and the write verification controller WVC according to the second embodiment of the present invention having the above configuration will be described with reference to Table 3 below.
<표 3>TABLE 3
먼저, 선택된 셀 C의 데이터가 입출력 라인 I/O에 실리면, 센스앰프 S/A는 선택된 셀 C의 데이터를 센싱 및 증폭하여 출력신호 Saout로 출력한다. 이때, 리드 스위칭 신호 RSW는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지한다. 이에 따라, NMOS 트랜지스터 N8가 턴 오프 상태를 유지한다.First, when the data of the selected cell C is loaded on the input / output line I / O, the sense amplifier S / A senses and amplifies the data of the selected cell C and outputs it to the output signal Saout. At this time, the read switching signal RSW remains in an inactive state at a low level. As a result, the NMOS transistor N8 maintains a turn-off state.
그 다음, 래치 인에이블 신호 Len가 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그러면, NMOS 트랜지스터 N9가 턴 온되어 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout가 래치(234)로 전달된다. 래치(234)는 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout를 인가받아 래치하여 플래그 신호 Flag로 출력한다. The latch enable signal Len is then activated to a high level. Then, the NMOS transistor N9 is turned on to transmit the output signal Saout of the sense amplifier S / A to the
그리고, 라이트 래치 인에이블 신호 WLen가 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그러면, NMOS 트랜지스터 N11가 턴 온되어 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 데이터가 래치(264)로 전달된다. 래치(264)는 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 데이 터를 래치하여 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O으로 출력한다.The write latch enable signal WLen is activated at a high level. Then, the NMOS transistor N11 is turned on, and data loaded on the global input / output line GI / O is transferred to the
그 다음, 익스크루시브 오아 게이트 XOR2가 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터를 익스크루시브 오아 연산하여 비교신호 Comp를 출력한다. 이때, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터와 플래그 신호 Flag가 동일하면 비교신호 Comp가 로우 레벨로 출력되고, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 데이터와 플래그 신호 Flag 신호가 다르면 비교신호 Comp가 하이 레벨로 출력된다.The exclusive OR gate XOR2 then performs an exclusive OR operation on the flag signal Flag and the data carried on the latch global I / O line LGI / O to output the comparison signal Comp. At this time, if the data on the flag global I / O line LGI / O and the flag signal Flag are the same, the comparison signal Comp is output at a low level. If the data on the latch global I / O line LGI / O and the flag signal Flag signal are different, the comparison signal Comp is Output is at high level.
만약, 비교신호 Comp가 로우 레벨로 출력되는 경우 세트 인에이블 신호 Set_en는 로우 레벨로 비활성화되고, 리셋 인에이블 신호 Reset_en는 하이 레벨로 비활성화된다. 이에 따라, 세트 라이트 구동부(200) 및 리셋 라이트 구동부(210)를 통해 출력되는 라이트 전압이 입출력 라인 I/O으로 더이상 인가되지 않는다. 즉, 선택 셀 C에 저장되어 있던 데이터와 라이트 하고자 하는 데이터가 동일한 경우 새로운 라이트 동작을 수행하지 않고, 라이트 사이클을 종료한다. 이에 따라, 리셋과 세트의 라이트 동작 횟수를 줄일 수 있다.If the comparison signal Comp is output at a low level, the set enable signal Set_en is deactivated at a low level, and the reset enable signal Reset_en is deactivated at a high level. Accordingly, the write voltage output through the
반면에, 비교신호 Comp가 하이 레벨로 출력되는 경우 세트 라이트 모드 동작과 리셋 라이트 모드 동작을 함께 수행한다. 즉, 세트 활성화 제어신호 Set_con와 리셋 활성화 제어신호 Reset_con는 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 이때, 라이트 인에이블 신호 We는 하이 레벨로 활성화 상태를 유지한다.On the other hand, when the comparison signal Comp is output at a high level, the set write mode operation and the reset write mode operation are performed together. That is, the set activation control signal Set_con and the reset activation control signal Reset_con are activated to a high level. At this time, the write enable signal We remains active at a high level.
그 다음, 글로벌 입출력 라인 GI/O에 세트 데이터가 실리는 경우 세트 인에이블 신호 Set_en는 하이 레벨로 활성화 상태가 되고, 리셋 인에이블 신호 Reset_en는 하이 레벨로 비활성화 상태가 된다. 이에 따라, NMOS 트랜지스터 N8가 턴 온되어 세트 라이트 구동부(200)를 통해 출력되는 라이트 전압이 입출력 라인 I/O으로 인가된다. 그러면, 선택 셀 C에 세트 데이터가 라이트 된다. Next, when set data is loaded on the global input / output line GI / O, the set enable signal Set_en is activated at a high level, and the reset enable signal Reset_en is deactivated at a high level. Accordingly, the NMOS transistor N8 is turned on and the write voltage output through the
반면에, 글로벌 입출력 라인 GI/O에 리셋 데이터가 실리는 경우 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 로우 레벨로 활성화 상태가 된다. 이때, 세트 인에이블 신호 Set_en도 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 이에 따라, NMOS 트랜지스터 N8 및 PMOS 트랜지스터 P2가 턴 온되어 세트 라이트 구동부(200) 및 리셋 라이트 구동부(210)를 통해 출력되는 라이트 전압이 입출력 라인 I/O에 실린다. 그러면, 선택 셀 C에 리셋 데이터가 라이트 된다.On the other hand, when reset data is loaded on the global input / output line GI / O, the reset enable signal Reset_en is activated at a low level. At this time, the set enable signal Set_en is also activated to a high level. Accordingly, the NMOS transistor N8 and the PMOS transistor P2 are turned on so that the write voltage output through the
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세트 라이트 동작 모드시의 동작 타이밍도이다.8 is an operation timing diagram in a set write operation mode according to the first embodiment of the present invention.
t1 구간에서 선택된 셀 C의 데이터를 리드한다. 즉, 센스앰프 S/A는 선택된 셀 C의 데이터를 센싱 및 증폭하여 출력신호 Saout로 출력한다. 그리고, 플래그 레지스터(60)는 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout를 래치하여 플래그 신호 Flag로 출력한다. 이때, 라이트 인에이블 신호 We는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지하고, 세트 활성화 제어신호 Set_con는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지한다. The data of the selected cell C is read in the period t1. That is, the sense amplifier S / A senses and amplifies the data of the selected cell C and outputs it to the output signal Saout. The
t2 구간에서 라이트 사이클이 시작되면 라이트 인에이블 신호 We는 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그리고, 글로벌 입출력 라인 GI/O에 세트 데이터가 실린다. 이때, 라이트 래치 인에이블 신호 WLen가 하이 레벨로 활성화되어 세트 데이터가 데이터 래치부(90)를 통해 래치되어 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린다.When the write cycle starts in the t2 section, the write enable signal We is activated to a high level. The set data is loaded on the global input / output line GI / O. At this time, the write latch enable signal WLen is activated to a high level so that the set data is latched through the data latch
그 다음, 비교부(70)가 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 세트 데이터와 플래그 신호 Flag를 비교한다. Then, the comparing
여기서, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 세트 데이터와 플래그 신호 Flag가 동일한 경우 비교신호 Comp가 로우 레벨로 비활성화되어 세트 인에이블 신호 Set_en가 로우 레벨로 비활성화된다.Here, when the set data loaded on the latch global I / O line LGI / O and the flag signal Flag are the same, the comparison signal Comp is inactivated to a low level and the set enable signal Set_en is inactivated to a low level.
반면에, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 세트 데이터와 플래그 신호 Flag가 다른 경우 비교신호 Comp가 하이 레벨로 활성화된다. 이때, 비교신호 Comp가 t2, t3 구간 동안 활성화되는 첫번째 경우(Case 1)에서는 세트 인에이블 신호 Set_en가 t2 구간 동안만 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 이에 따라, 세트 라이트 구동부(30)를 통해 라이트 전압이 선택된 단위 셀 C에 t2 구간 동안 인가된다.On the other hand, when the set data carried on the latch global I / O line LGI / O and the flag signal Flag are different, the comparison signal Comp is activated to a high level. In this case, in the first case where the comparison signal Comp is activated during the period t2 and t3 (Case 1), the set enable signal Set_en is activated to the high level only during the period t2. Accordingly, the write voltage is applied to the selected unit cell C through the
그 다음, t3 구간에서 선택된 단위 셀 C에 정상적으로 세트 데이터가 라이트 되었는지 여부를 검증한다. 즉, 센스앰프 S/A를 통해 선택된 단위 셀 C의 데이터를 다시 리드 한다. 그리고, 선택된 단위 셀 C에서 리드한 데이터 Saout를 플래그 레지스터(60)를 통해 래치하여 플래그 신호 Flag로 출력한다. Then, it is verified whether or not set data is normally written to the selected unit cell C in the period t3. That is, the data of the selected unit cell C is read back through the sense amplifier S / A. The data Saout read in the selected unit cell C is latched through the
그 다음, 비교부(70)를 통해 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 세트 데이터와 비교한다. 이때, 세트 활성화 제어신호 Set_con는 비활성화 상태를 유지한다.The
이에 따라, 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 세트 데이터가 동일한 경우 세트 인에이블 신호 Set_en가 비활성화된다. 즉, 첫번째 경우(Case 1)에서 세트 데이터가 패스(Pass) 조건이 되면 라이트 사이클을 종료한다.Accordingly, when the flag signal Flag and the set data loaded on the latch global input / output line LGI / O are the same, the set enable signal Set_en is deactivated. That is, in the first case (Case 1), if the set data is a pass condition, the write cycle is terminated.
반면에, 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 세트 데이터가 다른 경우 두번째 경우(Case 2)를 적용하여 세트 데이터를 라이트 한다. 즉, 비교신호 Comp가 t2, t3, t4, t5 구간 동안 활성화 상태를 유지한다. 그러면, 세트 인에이블 신호 Set_en가 t2, t4 구간에서 하이 레벨로 활성화 상태가 된다.On the other hand, when the flag signal Flag and the set data loaded on the latch global I / O line LGI / O are different, the set data is written by applying the second case (Case 2). That is, the comparison signal Comp is kept active for the period t2, t3, t4, and t5. Then, the set enable signal Set_en is activated to a high level in the periods t2 and t4.
이에 따라, 세트 라이트 구동부(30)를 통해 라이트 전압이 선택된 셀 C에 t2, t4 구간 동안 인가된다. Accordingly, the write voltage is applied to the selected cell C through the
t5 구간에서 선택된 단위 셀 C에 정상적으로 세트 데이터가 라이트 되었는지를 검증한다. 검증한 결과, 두번째 경우(Case 2)에서 세트 데이터가 패스(Pass) 조건이 되면 라이트 사이클을 종료한다. 반면에, 세트 데이터가 페일(fail) 조건인 경우 세번째 경우(Case 3)를 적용한다.The set data is normally written to the selected unit cell C in the t5 section. As a result of the verification, in the second case (Case 2), the write cycle is terminated when the set data becomes a pass condition. On the other hand, when the set data is a fail condition, the third case (Case 3) is applied.
이와 같이, 라이트 동작 모드시 세트 인에이블 신호 Set_en의 활성화 구간을 변경시켜 선택 셀 C에 세트 데이터를 라이트하고, 세트 데이터가 정상적으로 라이트 되었는지를 검증하는 동작을 반복한다. 여기서, 라이트 및 검증 동작은 세트 데이터가 정상적으로 라이트 될 때까지 세트 인에이블 신호 Set_en의 활성화 구간을 증가시키는 것이 바람직하다.In this manner, in the write operation mode, the activation period of the set enable signal Set_en is changed to write the set data to the selected cell C, and the operation of verifying whether the set data is normally written is repeated. Here, in the write and verify operation, it is preferable to increase the activation period of the set enable signal Set_en until the set data is normally written.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리셋 라이트 동작 모드시의 동작 타이밍도이다.9 is an operation timing diagram in the reset write operation mode according to the first embodiment of the present invention.
t11 구간에서 선택된 셀 C의 데이터를 리드한다. 즉, 센스앰프 S/A는 선택된 셀 C의 데이터를 센싱 및 증폭하여 출력신호 Saout로 출력한다. 그리고, 플래그 레지스터(60)는 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout를 래치하여 플래그 신호 Flag로 출력 한다. 이때, 라이트 인에이블 신호 We는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지하고, 리셋 활성화 제어신호 Reset_con는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지한다. The data of the selected cell C is read in the period t11. That is, the sense amplifier S / A senses and amplifies the data of the selected cell C and outputs it to the output signal Saout. The
t12 구간에서 라이트 사이클이 시작되면 라이트 인에이블 신호 We는 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그리고, 글로벌 입출력 라인 GI/O에 리셋 데이터가 실린다. 이때, 라이트 래치 인에이블 신호 WLen가 하이 레벨로 활성화되어 리셋 데이터가 데이터 래치부(90)를 통해 래치되어 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린다.When the write cycle is started in the t12 period, the write enable signal We is activated to a high level. The reset data is loaded on the global input / output line GI / O. At this time, the write latch enable signal WLen is activated to a high level so that the reset data is latched through the data latch
그 다음, 비교부(70)가 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터와 플래그 신호 Flag를 비교한다. Next, the
여기서, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터와 플래그 신호 Flag가 동일한 경우 비교신호 Comp가 로우 레벨로 비활성화되어 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 로우 레벨로 비활성화된다.Here, when the reset data loaded on the latch global I / O line LGI / O and the flag signal Flag are the same, the comparison signal Comp is inactivated to a low level and the reset enable signal Reset_en is inactivated to a low level.
반면에, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터와 플래그 신호 Flag가 다른 경우 비교신호 Comp가 하이 레벨로 활성화된다. 이때, 비교신호 Comp가 t12, t13 구간 동안 활성화되는 첫번째 경우(Case 1)에서는 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 t2 구간 동안만 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 이에 따라, 리셋 라이트 구동부(40)를 통해 라이트 전압이 선택된 단위 셀 C에 t2 구간 동안 인가된다.On the other hand, when the reset data on the latch global I / O line LGI / O and the flag signal Flag are different, the comparison signal Comp is activated to a high level. In this case, in the first case in which the comparison signal Comp is activated during the period t12 and t13 (Case 1), the reset enable signal Reset_en is activated to the high level only during the period t2. Accordingly, the write voltage is applied to the selected unit cell C through the
그 다음, t13 구간에서 선택된 단위 셀 C에 정상적으로 리셋 데이터가 라이트 되었는지 여부를 검증한다. 즉, 센스앰프 S/A를 통해 선택된 단위 셀 C의 데이터를 다시 리드 한다. 그리고, 선택된 단위 셀 C에서 리드한 데이터 Saout를 플래 그 레지스터(60)를 통해 래치하여 플래그 신호 Flag로 출력한다. Then, it is verified whether reset data is normally written to the selected unit cell C in the period t13. That is, the data of the selected unit cell C is read back through the sense amplifier S / A. The data Saout read in the selected unit cell C is latched through the
그 다음, 비교부(70)를 통해 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터와 비교한다. 이때, 리셋 활성화 제어신호 Reset_con는 비활성화 상태가 된다.Next, the
이에 따라, 플래그 신호 Flag와 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 리셋 데이터가 동일한 경우 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 비활성화된다. 즉, 첫번째 경우(Case 1)에서 리셋 데이터가 패스(Pass) 조건이 되면 라이트 사이클을 종료한다.Accordingly, when the flag signal Flag and the reset data loaded on the global input / output line GI / O are the same, the reset enable signal Reset_en is deactivated. That is, in the first case (Case 1), if the reset data is a pass condition, the write cycle ends.
반면에, 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터가 다른 경우 두번째 경우(Case 2)를 적용하여 리셋 데이터를 라이트 한다. 즉, 비교신호 Comp가 t12, t13, t14, t15 구간 동안 활성화 상태를 유지한다. 그러면, 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 t12, t14 구간에서 하이 레벨로 활성화 상태가 된다.On the other hand, when the flag signal Flag and the reset data loaded on the latch global I / O line LGI / O are different, the reset data is written by applying the second case (Case 2). That is, the comparison signal Comp is kept active for the period t12, t13, t14, and t15. Then, the reset enable signal Reset_en is activated to a high level in the period t12 and t14.
이에 따라, 리셋 라이트 구동부(40)를 통해 라이트 전압이 선택된 셀 C에 t12, t14 구간 동안 인가된다. Accordingly, the write voltage is applied to the selected cell C through the
t15 구간에서 선택된 단위 셀 C에 정상적으로 리셋 데이터가 라이트 되었는지를 검증한다. 검증한 결과, 두번째 경우(Case 2)에서 리셋 데이터가 패스(Pass) 조건이 되면 라이트 사이클을 종료한다. 반면에, 리셋 데이터가 페일(fail) 조건인 경우 세번째 경우(Case 3)를 적용한다.The reset data is normally written to the selected unit cell C in the t15 period. As a result of verification, in the second case (Case 2), the write cycle is terminated when the reset data is a pass condition. On the other hand, if the reset data is a fail condition (Case 3) is applied.
이와 같이, 라이트 동작 모드시 리셋 인에이블 신호 Reset_en의 활성화 구간을 변경시켜 선택 셀 C에 리셋 데이터를 라이트하고, 리셋 데이터가 정상적으로 라 이트 되었는지를 검증하는 동작을 반복한다. 여기서, 라이트 및 검증 동작은 리셋 데이터가 정상적으로 라이트 될 때까지 리셋 인에이블 신호 Reset_en의 활성화 구간을 증가시키는 것이 바람직하다.In this manner, in the write operation mode, the activation period of the reset enable signal Reset_en is changed to write the reset data to the selected cell C, and the operation of verifying whether the reset data is normally written is repeated. Here, the write and verify operations preferably increase the activation period of the reset enable signal Reset_en until the reset data is normally written.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리셋 라이트 동작 모드시의 동작 타이밍도이다.10 is an operation timing diagram in the reset write operation mode according to the second embodiment of the present invention.
t21 구간에서 선택된 셀 C의 데이터를 리드한다. 즉, 센스앰프 S/A는 선택된 셀 C의 데이터를 센싱 및 증폭하여 출력신호 Saout로 출력한다. 그리고, 플래그 레지스터(230)는 센스앰프 S/A의 출력신호 Saout를 래치하여 플래그 신호 Flag로 출력한다. 이때, 라이트 인에이블 신호 We는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지하고, 세트 활성화 제어신호 Set_con 및 리셋 활성화 제어신호 Reset_con는 로우 레벨로 비활성화 상태를 유지한다. The data of the selected cell C is read in the period t21. That is, the sense amplifier S / A senses and amplifies the data of the selected cell C and outputs it to the output signal Saout. The
t22 구간에서 라이트 사이클이 시작되면 라이트 인에이블 신호 We는 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그리고, 글로벌 입출력 라인 GI/O에 리셋 데이터가 실린다. 이때, 라이트 래치 인에이블 신호 WLen가 하이 레벨로 활성화되어 리셋 데이터가 데이터 래치부(260)를 통해 래치되어 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린다.When the write cycle starts in the t22 period, the write enable signal We is activated to a high level. The reset data is loaded on the global input / output line GI / O. At this time, the write latch enable signal WLen is activated to a high level so that the reset data is latched through the data latch
그 다음, 비교부(240)가 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터와 플래그 신호 Flag를 비교한다. Next, the
여기서, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터와 플래그 신호 Flag가 동일한 경우 비교신호 Comp가 로우 레벨로 비활성화되어 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 로우 레벨로 비활성화된다.Here, when the reset data loaded on the latch global I / O line LGI / O and the flag signal Flag are the same, the comparison signal Comp is inactivated to a low level and the reset enable signal Reset_en is inactivated to a low level.
반면에, 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터와 플래그 신호 Flag가 다른 경우 비교신호 Comp가 하이 레벨로 활성화된다. 이때, 비교신호 Comp가 t22, t23 구간 동안 활성화되는 첫번째 경우(Case 1)에서는 세트 인에이블 신호 Set_en가 t22 구간 동안만 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그리고, 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 세트 인에이블 신호 Set_en가 활성화되고, 일정시간 후에 로우 레벨로 활성화 상태가 된다. On the other hand, when the reset data on the latch global I / O line LGI / O and the flag signal Flag are different, the comparison signal Comp is activated to a high level. In this case, in the first case in which the comparison signal Comp is activated during the period t22 and t23 (Case 1), the set enable signal Set_en is activated to the high level only during the period t22. Then, the reset enable signal Reset_en is activated, and the set enable signal Set_en is activated, and becomes activated at a low level after a predetermined time.
이에 따라, 세트 라이트 구동부(200) 및 리셋 라이트 구동부(210)를 통해 라이트 전압이 선택된 단위 셀 C에 t22 구간 동안 인가된다. 여기서, 라이트 전압은 세트 인에이블 신호 Set_en 및 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 동시에 활성화되는 구간에서는 전압 레벨이 2배로 증가된다. Accordingly, the write voltage is applied to the selected unit cell C during the t22 period through the
그 다음, t23 구간에서 선택된 단위 셀 C에 정상적으로 리셋 데이터가 라이트 되었는지 여부를 검증한다. 즉, 센스앰프 S/A를 통해 선택된 단위 셀 C의 데이터를 다시 리드 한다. 그리고, 선택된 단위 셀 C에서 리드한 데이터 Saout를 플래그 레지스터(230)를 통해 래치하여 플래그 신호 Flag로 출력한다. Next, it is verified whether reset data is normally written to the selected unit cell C in the t23 period. That is, the data of the selected unit cell C is read back through the sense amplifier S / A. The data Saout read in the selected unit cell C is latched through the
그 다음, 비교부(240)를 통해 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터와 비교한다. 이때, 리셋 활성화 제어신호 Reset_con는 비활성화 상태가 된다.Next, the
이에 따라, 플래그 신호 Flag와 글로벌 입출력 라인 GI/O에 실린 리셋 데이터가 동일한 경우 리셋 인에이블 신호 Reset_en가 비활성화된다. 즉, 첫번째 경우(Case 1)에서 리셋 데이터가 패스(Pass) 조건이 되면 라이트 사이클을 종료한다.Accordingly, when the flag signal Flag and the reset data loaded on the global input / output line GI / O are the same, the reset enable signal Reset_en is deactivated. That is, in the first case (Case 1), if the reset data is a pass condition, the write cycle ends.
반면에, 플래그 신호 Flag와 래치 글로벌 입출력 라인 LGI/O에 실린 리셋 데이터가 다른 경우 두번째 경우(Case 2)를 적용하여 리셋 데이터를 라이트 한다. 즉, 비교신호 Comp가 t22, t23, t24, t25 구간 동안 활성화 상태를 유지한다. On the other hand, when the flag signal Flag and the reset data loaded on the latch global I / O line LGI / O are different, the reset data is written by applying the second case (Case 2). That is, the comparison signal Comp is kept active for the period t22, t23, t24, and t25.
그러면, 세트 인에이블 신호 Set_en가 t22, t24 구간 동안만 하이 레벨로 활성화 상태가 된다. 그리고, 리셋 인에이블 신호 Reset_en는 세트 인에이블 신호 Set_en가 활성화되고, 일정시간 후에 로우 레벨로 활성화 상태가 된다. Then, the set enable signal Set_en is activated at a high level only during the periods t22 and t24. The set enable signal Reset_en is activated, and the reset enable signal Reset_en is activated at a low level after a predetermined time.
이에 따라, 세트 라이트 구동부(200) 및 리셋 라이트 구동부(210)를 통해 라이트 전압이 선택된 단위 셀 C에 t22, t24 구간 동안 인가된다.Accordingly, the write voltage is applied to the selected unit cell C through the
t25 구간에서 선택된 단위 셀 C에 정상적으로 리셋 데이터가 라이트 되었는지를 검증한다. 검증한 결과, 두번째 경우(Case 2)에서 리셋 데이터가 패스(Pass) 조건이 되면 라이트 사이클을 종료한다. 반면에, 리셋 데이터가 페일(fail) 조건인 경우 세번째 경우(Case 3)를 적용한다.The reset data is normally written to the selected unit cell C in the t25 period. As a result of verification, in the second case (Case 2), the write cycle is terminated when the reset data is a pass condition. On the other hand, if the reset data is a fail condition (Case 3) is applied.
이와 같이, 라이트 동작 모드시 리셋 인에이블 신호 Reset_en의 활성화 구간을 변경시켜 선택 셀 C에 리셋 데이터를 라이트하고, 리셋 데이터가 정상적으로 라이트 되었는지를 검증하는 동작을 반복한다. 여기서, 라이트 및 검증 동작은 리셋 데이터가 정상적으로 라이트 될 때까지 세트 인에이블 신호 Set_en 및 리셋 인에이블 신호 Reset_en의 활성화 구간을 증가시키는 것이 바람직하다.In this manner, in the write operation mode, the activation period of the reset enable signal Reset_en is changed to write the reset data to the selected cell C, and the operation of verifying whether the reset data is normally written is repeated. Here, the write and verify operations preferably increase the activation period of the set enable signal Set_en and the reset enable signal Reset_en until the reset data is normally written.
도 1a 및 도 1b는 종래의 상 변화 저항(PCR : Phase Change Resistor) 소자를 설명하기 위한 도면.1A and 1B are diagrams for explaining a conventional phase change resistor (PCR) element.
도 2a 및 도 2b는 종래의 상 변화 저항 소자의 원리를 설명하기 위한 도면.2A and 2B are diagrams for explaining the principle of a conventional phase change resistance element.
도 3은 종래의 상 변화 저항 셀의 라이트 동작을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining a write operation of a conventional phase change resistance cell.
도 4는 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치의 회로도.4 is a circuit diagram of a phase change memory device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 상 변화 메모리 장치의 회로 블럭 구성도.5 is a circuit block diagram of a phase change memory device according to the present invention;
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 센스앰프 S/A, 라이트 구동부 W/D 및 라이트 검증 제어부 WVC의 상세 회로도.6 is a detailed circuit diagram of a sense amplifier S / A, a write driver W / D and a write verification controller WVC according to the first embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 센스앰프 S/A, 라이트 구동부 W/D 및 라이트 검증 제어부 WVC의 상세 회로도.7 is a detailed circuit diagram of a sense amplifier S / A, a write driver W / D, and a write verify controller WVC according to a second embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 세트 라이트 동작 모드시의 동작 타이밍도.8 is an operation timing diagram in a set write operation mode according to the first embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 리셋 라이트 동작 모드시의 동작 타이밍도.9 is an operation timing diagram in a reset write operation mode according to the first embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리셋 라이트 동작 모드시의 동작 타이밍도.10 is an operation timing diagram in a reset write operation mode according to a second embodiment of the present invention;
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