SU1161989A1 - Ячейка пам ти дл ОЗУ с энергонезависимым хранением информации (ее варианты) - Google Patents

Abstract

1. Ячейка пам ти дл  ОЗУ с энергонезависимым хранением информации , содержаща  адресный формирователь , первьй вход которого  вл етс  адресным входом  чейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной пам ти, элементы энергонезависимой пам ти,, первый вход каждого из которых  вл етс  управл ющим входом  чейки, отличающа с  тем, что, с целью повышени  информационной емкости, она содержит первый и второй ключи, причем вход первого ключа  вл етс  числовым входом  чейки,, а выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, выход каждого из которых соединен с входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом элемен (Л та оперативной пам ти, второй вход адресного формировател  соединен с входом первого ключа. (Ь)

Description

2,Ячейка пам ти дл  ОЗУ с энергон зависимым хранением информации, содержаща  адресный формирователь, первый вход которого  вл етс  адресным входом  чейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной пам ти, элементы энергонезависимой пам ти, первый вход каждого из которых  вл етс  управл кицим входом  чейки, отличающа с  тем, что, с целью повьппени  информационной емкости, она содержит первый И второй ключи, причем вход первого ключа  вл етс  числовым входом  чейки , а выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, выход каждого из которых соеданен с входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом элемента оперативной .пам ти, второй вход адресного форм ровател  соединен с выходом первого ключа.

3.Ячейка пам ти дл  ОЗУ с энергонезависимым хранением инфорации, содержаща  адресный формирователь, первый вход которого  вл етс  адресным входом  чейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной пам ти и с выходом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, первый вход каждого из которых  вл етс  управл ющим входом  чейки, о т л и чающа с  тем, что, с целью повьшени  информационной емкости, она содержит ключ, вход которого  вл етс  числовым входом  чейки, а выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергозависимой пам ти второй вход адресного формировател  подключен к числовому входу ключа.

4. Ячейка пам ти дл  ОЗУ с энергонезависимым хранением информации, содержаща  адресньй формирователь, первый вход которого  вл етс  адресным входом  чейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной пам ти и с выходом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, первый вход каждого из которых  вл етс  управл ющим входом  чейки, отличающа с  тем, что, с целью повышени  информационной емкости, она содержит ключ, вход которого  вл етс  числовым входом  чейки, а . выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, второй вход адресного формировател  подключен к числовому выходу ключа.

5„ Ячейка пам ти дл  ОЗУ с энергонезависимым хранением информации, содержаща  адресный формирователь записи , адресный формирователь считывани , входы которых соединены с числовой шиной, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами элемента оперативной пам ти, элементы энергонезависимой пам ти, первый вход каждого из которых  вл етс  управл кицим входом  чейки, отличающа с  тем, что, с целью повышени  информационной емкости, она содержит ключ, выход которого . соединен с выходом адресного формировател  записи, а вход соединен с выходом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, второй вход каждого из которых соединен с выходом адресного формировател  считьгоа ни .

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дн  создани  интегральных схем (ИС) энергонезависимых оперативных запоминаюпц1х устройств (ЭОЗУ) большой информационной емкости, способных сохран ть информацию после отключени  питани , запоминать промежуточную информацию ОЗУ или же

содержать энергонезависимую электрически смен емую подпрограмму, например , в микропроцессорных и других системах.

Известны конструкции накопителей ОЗУ на МДП-транзисторах, снабженные системой долговременного хранени  информации на случай аварийного отключени  источников питани . Обыч3

но они стро тс  на основе триггерной  чейки пам ти ОЗУ с добавлением элемнтов ППЗУ типа МНОП-транзисторов или структур с плавающим затвором.

Известна  чейка пам ти, котора  в качестве элементов долговременного хранени  одного бита информации использует два МНОП-транзистора, подключенных в качестве адресных транзисторов  чейки пам ти с обычной триггерной структурой запоминающего элемента ij .

Существенным недостатком этой схемы  вл етс  то, что после записи информации в долговременную пам ть схема перестает работать как ОЗУ до восстановлени  исходного состо ни  МНОП-транзисторов, которые к тому же обладают ограниченным числом считывани .

Известна  чейка пам ти, в которой задействованы также по два МНОП-транзистора на хранение одного бита информации 2J.

Однако она обладает большим количеством активных элементов и шин (по крайней мере 11 транзисторов и8 шин на  чейку), исключающим возможность построени  накопител  большой информационной емкости.

Известно также устройство с несколько меньшим количеством компонентов , где в триггерную структуру включен

один элемент ППЗУ с плавающим затвором pj .

Однако этот элемент посто нно находитс  под напр жением при работе ОЗУ и быстро растрачивает свой ресурс долговременного хранени . Кроме того, в этой схеме требуютс  высокие пробивные напр жени  р-П-пере- ходов и высокие величины напр жений смыкани  транзисторов, что сильно ограничивает плотность упаковки интегральной схемы.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс   чейка пам ти, содержаща  адресный формирователь, элемент oneративной пам ти и элемент энергонезависимой пам ти, состо щий из транзистора с плавающим затвором, двух вспомогательных транзисторов и четырех конденсаторов, вмонтированных в сам элемент оперативной пам ти, представл ющий собой четырехтранзисторную триггерную структуру. Ячейка Пам ти, кроме того, содержит щину питани , три шины выборки адреса.

619894

земл ную, две разр дные и программирующую шины 4j .

Кроме большого числа компонентов и внутренних межсоединений, ограничивающих возможность повьппени  информационной емкости ЭОЗУ в интегральном исполнении, данный подход технологически очень сложен (три уровн  поликремни  со спецификой межслойной 0 изол ции) и не имеет хорошей воспроизводимости параметров.

Целью изобретени   вл етс  повышение информационной емкости  чейки пам ти.

2 Поставленна  цель достигаетс  тем, что  чейка пам ти дл  ОЗУ с энергонезависимым хранением информации, содержаща  адресньй формирователь , первый вход которого  вл етс 

Q адресным входом  чейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной пам ти, элементы энергонезависимой пам ти, первьй вход каждого из которых  вл етс  управл ющим

5 входом  чейки, дополнительно содержит первый и второй ключи, причем вход первого ключа  вл етс  числовым входом  чейки, а выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, выход каждого из которых соединен с входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом элемента оперативной пам ти, второй вход адресного формировател  соединен с входом

первого ключа.

Устройство по второму варианту дополнительно содержит первый и второй ключи, причем вход первого ключа  вл етс  числовым входом  чейки, а выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, выход каждого из которых соединен с входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом элемента оперативной пам ти, второй вход адресного формировател  соединен с выходом первого ключа.

Устройство по третьему варианту дополнительно содержит ключ, вход которого  вл етс  словы входом  чейки, а выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой пам ти, второй вход адресного формировател  подключен к

5 числовому входу ключа. .

Устройство по четвертому варианту дополнительно содержит ключ, вход которого  вл етс  числовым входом

ненных двух ключевых транзисторов 3 и 5 и двухпорогового элемента, например, МНОП-транзистора 4(фиг.2 Вход данной цепи подключен к разр дной шине 6, а выход - к узлу X хранени  потенциала 1.

Данна   чейка способна вьтолн ть следующие функции.

1.Работать в качестве  чейки пам ти ОЗУ без каких бы то ни было ограничений, присущих энергонезависимой пам ти, поскольку элементы энергонезависимого хранени  информации вынесены за пределы узлов оперативной обработки данных и не вли ет на вьтолнение последними своих исходных функций.

2.Переносить,информацию из элемента оперативной пам ти в элемент энергонезависимой пам ти. Дл  этого на затвор транзистора 5 подают напр жение, превышающее на 1-2 В величину его порогового напр жени  (тот же результат достигаетс  без подачи напр жени , если ключевой транзистор 5 выполнен со встроенным каналом), и возбуждают напр жением 20-25 в затвор МНОП-транзистора. Если элемент 1 хранит логический ноль, т.е. близкий к нулю потенциал то ключевой транзистор 5 будет открыт и при нужном соотношении емкостей узла X хранени  потенциала и затвор МНОП-транзистора область канала МНОП-транзистора приобретет потенциал, не превышающий 1-2 В.

В результате, поскольку практически все затворное напр жение МНОП-транзистора падает на его подзатворном диэлектрике, МНОП-транзистор приобретет второе по отношению к исходному логическое состо ние с высоким уровнем порогового напр жени , например , 8 В. Если же элемент 1 хранит логическую единицу, т.е. потенциал , превышакмций 2В, то транзистор 5 закрыт и практически все напр жение , приложенное к затвору МНОП-тразистора 4, падает в подложке на области пространственного зар да, МНОП-транзистор сохран ет свое ис,ходное состо ние с низким, например 1В, уровнем порогового напр жени ,

3.Осуществл ть обратный перевод информации из энергонезависимой пам ти в оперативную, т.е. производит обратную запись. Дл  этого вначале через основной адресный формирователь записи, т.е. транзистор 11, обнул ют узел X хранени  потенциала 1, затемзар жают шину 6 и затворы транзисторов 3-5 до напр жени  пор дка 5В, При этом если МНОП-транзистор 4 находитс  в первом логическом состо нии (с исходным пороговым напр жением 1В), то он, как и ключевые транзисторы, открыт и в элемент one-

0 ративной пам ти записываетс  логическа  единица; если же МНОП-транзистор находитс  во втором логическом состо нии, то элемент 1 сохран ет свой логический ноль.

5 .. Следует подчеркнуть, что при обратной записи информаци , записанна  ранее в МНОП-транзистор, не инвертируетс .

4. Производить стирание долговременной информации. Дл  этого на затвор МНОП-транзистора подают относительно подложки то же напр жение 20-25В, что и при записи, но другой пол рности.

5 5. Работать в качестве  чейки пам ти электрически репрограммируемого полупосто нного запоминающего устройства (ППЗУ). При этом ППЗУ приобретает важное преимущество по сравне-

нию с классическим ППЗУ: врем , его программировани  уменьшаетс  во столько раз, какова информационна  емкость ППЗУ. Например, дл  емкости 1бКбит X 1 запись производитс  быстрее в 1,6-10 раз. Это становитс  возможным, поскольку все МНОП-транзисторы накопител  могут программироватьс  одновременно.

Таким образом, описанна   чейка пам ти пригодна дл  построени  накопител , способного выполн ть целый р д функций: работать в составе ОЗУ и/или ППЗУ, сохран ть информацию ОЗУ после отключени  питани , запоминать промежуточную информацию ОЗУ, содержать энергонезависимую электрически смен емую подпрограмму и др.

Дальнейшее удобство накопител  ЭОЗУ обеспечивает использование в  чей-.

ке вместо одного МНОП-транзистора, как показано на фиг. 2а, группы параллельно соединенных МНОП-транзисторов (или группы дополнительных цепей записи) , затворы которых подключены к различным программирующим

шинам. Тогда каждый из них может хранить независимо друг от друга информацию , и по вл етс  возможность организовать работу накопител , например таким образом, чтобы одна группу МНОП-транзисторов была в резерве на случай аварийного отключени  питани  дл  сохранени  информации ОЗУ, а вто ра  и остальные - дл  выполнени  других перечисленнь;х функций долговременной пам ти. Если затворы ключевых транзисторов 3 и 5 подключить к управл ющим шинам, обеспечивающим в накопителе адресацию каждой,  чейки пам ти, например , так, как показано на фиг, 2а то возможно избирательное программирование энергонезависимой пам ти и обратной записи в произвольно выбран ной  чейке накопител . При этом возможно существенное повышение (практически до бесконечности) числа циклов обратной записи, если в качестве двух устойчивых состо ний элемента 4 энергонезависимой пам ти использовать состо ни  со нстроенным и индуцированным каналом элемен та, а обратную запись -производить при нулевом потенциале на его затворе . Ячейка ЭОЗУ может также базироватьс  на динамическом элементе опе ративной пам ти-, например, на емкости (фиг. 2). В таком исполнении схема  чейки имеет минимальное число активных компонентов и шин, т.е. пригодна дл  создани  ИС ЭОЗУ боль ших информационных емкостей (пор дка 10 бит), но она обладает сущест венным недостатком: программировани долговременной пам ти нельз  производить во врем  регенерации оперативной информации на запоминающей емкости. С зтой точки зрени  предпо тительнее примен ть статические и квазийтатические  чейки пам ти ОЗУ, а дл  уменьшени  числа компонентов схемыИ снижени  количества шин целесообразно использовать в качестве ключевых элементов в дополнительной цепи записи те транзисторы, которые вход т в состав элемента оперативной пам ти и адресного формировател  записи-считывани  и могут прин ть на себ  дополнительные функции. В частности, таким вариантом  вл етс   чейка пам ти по фиг. 3, в которой в качестве второго ключевого элемента 5 использован аналогичный элемент, вход щий в состав элемента 1, например управл ющий транзистор 8 из описанной выше  чейки по фиг. 2q. Тогда  чейка может быть упрощена количественно до п ти транзисторов и п ти шин (см. фиг. 4), но благодар  исключению транзисторов считывани  10 и 12 становитс  квазистатической . По аналогичному же принципу может быть упрощена и  чейка пам ти, содержаща  отдельно адресный формирователь записи и адресный формирователь считывани . Здесь целесообразно адресный формирователь считывани  2 одновременно использовать и в качестве первого к тючевого элемента.. При этом, если адресный узел записи соединен непосредственно с узлом X хранени  потенциала 1, то необходимо ввести ключевой элемент 5 между выходами элемента 3 и элементы 4 энергонезависимой пам ти (см. фиг.5 и 6). Технико-экономическое преимущество предлагаемой  чейки пам ти заключаетс  в повышении быстродействи  .за счет исключени  затрат времени на регенерацию.

(j

«je- i

i

(O)

Ф(/г.5

L.Jr

J

т

iP

1

Ш

X

L5)

/

J -/vxi

(5)

X «ч

iF

e

17

Г

Фиг Л

fue.S

Claims (5)

1. Ячейка памяти для ОЗУ с энергонезависимым хранением информации, содержащая адресный формирова тель, первый вход которого является адресным входом ячейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной памяти, элементы энергонезависимой памяти,, первый вход каждого из которых является управляющим входом ячейки, отличающаяся тем, что', с целью повышения информационной емкости, она содержит первый и второй ключи, причем вход первого ключа является числовым входом ячейки,, а выход сое динен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой памяти, выход каждого из которых соединен с входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом элемента оперативной памяти, второй вход адресного формирователя соединен 'с входом первого ключа.

(в) >

11«

2, Ячейка памяти для ОЗУ с энергонезависимым хранением информации, содержащая адресный формирователь, первый вход которого является адресным входом ячейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной памяти, элементы энергонезависимой памяти, первый вход каждого из которых является управляющим входом ячейки, отличающаяся тем, что, с целью повышения информационной емкости, она содержит первый и второй ключи, причем вход первого ключа является числовым входом ячейки, а выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой памяти, выход каждого из которых соеданен с входом второго ключа, выход которого соединен с вторым входом элемента оперативной памяти, второй вход адресного формирователя соединен с выходом первого ключа.

3. Ячейка памяти для ОЗУ с энергонезависимым хранением инфорации, содержащая адресный формирователь, первый вход, которого является адресным входом ячейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной памяти и с выходом каждого из элементов энергонезависимой памяти, первый вход каждого из которых является управляющим входом ячейки, о т л и чающаяся тем, что, с целью повышения информационной емкости, она содержит ключ, вход которого является числовым входом ячейки, а выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергозависимой памяти, второй вход адресного формирователя подключен к числовому входу ключа.

1989

4. Ячейка памяти для ОЗУ с энергонезависимым хранением информации, содержащая адресный формирователь, первый вход которого является адресным входом ячейки, а выход соединен с первым входом элемента оперативной памяти и с выходом каждого из элементов энергонезависимой памяти, первый вход каждого из которых является управляющим входом ячейки, отличающая ся тем, что, с целью повышения информационной емкости, она содержит ключ, вход которого является числовым входом ячейки, а . выход соединен с вторым входом каждого из элементов энергонезависимой памяти, второй вход адресного формирователя подключен к числовому выходу ключа.

5. Ячейка памяти для ОЗУ с энергонезависимым хранением информации, содержащая адресный формирователь записи, адресный формирователь считывания, входы которых соединены с числовой шиной, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами элемента оперативной памяти, элементы энергонезависимой памяти, первый вход каждого из которых является управляющим входом ячейки, отличающаяся тем, что, с целью повышения информационной емкости, она содержит ключ, выход которого . соединен с выходом адресного формирователя записи, а вход соединен с выходом каждого из элементов энергонезависимой памяти, второй вход каждого из которых соединен с выходом адресного формирователя считыва ния.