WO2006027920A1 - Nonvolatile semiconductor storage device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor storage device Download PDF

Info

Publication number
WO2006027920A1
WO2006027920A1 PCT/JP2005/014516 JP2005014516W WO2006027920A1 WO 2006027920 A1 WO2006027920 A1 WO 2006027920A1 JP 2005014516 W JP2005014516 W JP 2005014516W WO 2006027920 A1 WO2006027920 A1 WO 2006027920A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nonvolatile semiconductor
memory device
read
semiconductor memory
circuit
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/014516
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Honda
Noboru Sakimura
Tadahiko Sugibayashi
Original Assignee
Nec Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nec Corporation filed Critical Nec Corporation
Priority to JP2006535078A priority Critical patent/JP4798379B2/en
Publication of WO2006027920A1 publication Critical patent/WO2006027920A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/10Input/output [I/O] data interface arrangements, e.g. I/O data control circuits, I/O data buffers
    • G11C7/1006Data managing, e.g. manipulating data before writing or reading out, data bus switches or control circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2207/00Indexing scheme relating to arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C2207/10Aspects relating to interfaces of memory device to external buses
    • G11C2207/104Embedded memory devices, e.g. memories with a processing device on the same die or ASIC memory designs

Abstract

A nonvolatile semiconductor storage device comprises a plurality of memory cells having magnetic resistance elements, a write data processing circuit for feeding the individual memory cells with write data to be written therein, and a read data processing circuit for processing the read data to be read out from the memory cells, thereby to create output data to be outputted to the outside. At the writing action, the write data processing circuit feeds common write data to an n-number (n: an integer of 2 or more) of memory cells. At the reading action, the read data processing circuit determines one output data on the basis of the n-number of read data individually read out from the n-number of memory cells. In case the n indicates an odd number, the read data processing circuit determines one output data from the n-number of read data by performing a majority rule operation.

Description

明 細 書  Specification
不揮発性半導体記憶装置  Nonvolatile semiconductor memory device
技術分野  Technical field
[0001] 本発明は、不揮発性半導体記憶装置に関し、特に、磁気抵抗素子を用いた不揮 発性半導体記憶装置に関する。  The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, and more particularly to a nonvolatile semiconductor memory device using a magnetoresistive element.
背景技術  Background art
[0002] 近年、携帯電話等の急速な普及に伴!、、不揮発、大容量、低電圧動作、低消費電 力特性を有するメモリの需要が高まっている。磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM : Magnetic Random Access Memory)は、これらの特性を備えたメモリとして期待されて いる。  [0002] In recent years, with the rapid spread of mobile phones and the like !, there is an increasing demand for memories having nonvolatile characteristics, large capacity, low voltage operation, and low power consumption characteristics. Magnetic Random Access Memory (MRAM) is expected as a memory with these characteristics.
[0003] MRAMは、トンネル磁気抵抗(TMR; Tunnel Magneto Resistance)素子をメモリセ ル内に含む。図 1A及び図 1Bは、一般的な TMR素子の構成を示す概念図である。 TMR素子 1は、自由強磁性層(フリー層) 2、トンネル絶縁層 3、及び固定強磁性層 ( ピン層) 4を有しており、トンネル絶縁層 2は、フリー層 2とピン層 4に挟まれるように形 成されている。ピン層 4における自発磁ィ匕の向きは、製造時に固定されている。これ に対して、フリー層 2における自発磁ィ匕の向きは、 TMR素子 1の上下を流れる電流 によって反転可能である。  [0003] The MRAM includes a tunnel magneto resistance (TMR) element in a memory cell. 1A and 1B are conceptual diagrams showing the configuration of a general TMR element. The TMR element 1 has a free ferromagnetic layer (free layer) 2, a tunnel insulating layer 3, and a fixed ferromagnetic layer (pinned layer) 4. The tunnel insulating layer 2 is divided into a free layer 2 and a pinned layer 4. It is shaped to be pinched. The direction of the spontaneous magnetization in the pinned layer 4 is fixed at the time of manufacture. In contrast, the direction of the spontaneous magnetic field in the free layer 2 can be reversed by the current flowing above and below the TMR element 1.
[0004] この TMR素子 1は、フリー層 2における自発磁ィ匕の向き(図中の矢印参照)に依存 して 2種類の状態を取り得る。具体的には、図 1Aに示されるように、一方の状態にお いては、フリー層 2における自発磁ィ匕の向きとピン層 4における自発磁ィ匕の向きは"平 行"である(平行状態)。また、図 1Bに示されるように、他方の状態においては、フリー 層 2における自発磁ィ匕の向きとピン層 4における自発磁ィ匕の向きは"反平行"である( 反平行状態)。この時、トンネル磁気抵抗効果により、 "反平行状態"における TMR 素子 1の抵抗値 (R+ AR)は、 "平行状態"における TMR素子 1の抵抗値 (R)よりも 大きくなることが知られている。 MRAMは、この TMR素子 1の抵抗値の変化を利用 することによって、データを記憶する。例えば、 "平行状態"はデータ値「0」に対応し、 "反平行状態"はデータ値「1」に対応する。また、メモリセルに記憶されたデータの読 み出しは、この抵抗値の変化を検出することにより行われる。 [0004] This TMR element 1 can take two states depending on the direction of the spontaneous magnetic field in the free layer 2 (see the arrow in the figure). Specifically, as shown in FIG. 1A, in one state, the direction of the spontaneous magnetic field in the free layer 2 and the direction of the spontaneous magnetic field in the pinned layer 4 are “parallel” ( Parallel state). Further, as shown in FIG. 1B, in the other state, the direction of the spontaneous magnetic field in the free layer 2 and the direction of the spontaneous magnetic field in the pinned layer 4 are “antiparallel” (antiparallel state). At this time, it is known that the resistance value (R + AR) of the TMR element 1 in the “anti-parallel state” becomes larger than the resistance value (R) of the TMR element 1 in the “parallel state” due to the tunnel magnetoresistance effect. Yes. The MRAM stores data by utilizing the change in the resistance value of the TMR element 1. For example, “parallel state” corresponds to the data value “0”, and “antiparallel state” corresponds to the data value “1”. Also, the data stored in the memory cell can be read. The protrusion is performed by detecting the change in the resistance value.
[0005] 図 2は、このような TMR素子 1を備えたメモリセルに対する書き込み原理を説明す るための概略図である。図 2に示されるように、上記 TMR素子 1は、 X方向に沿ったヮ ード線 WL (書き込みワード線)と、 Y方向に沿ったビット線 BLとの間に介設されてい る。この X方向は、例えば、 TMR素子 1における自発磁ィ匕の「容易磁ィ匕軸方向」を示 し、 Y方向は、自発磁化の「困難磁化軸方向」を示す。この時、上述の"平行状態"及 び"反平行状態"において、フリー層 2やピン層 4における自発磁ィ匕は、容易磁化軸 方向(X方向)に沿って安定する。書き込み動作時、ワード線 WLを流れる電流 I FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of writing to a memory cell provided with such a TMR element 1. As shown in FIG. 2, the TMR element 1 is interposed between a word line WL (write word line) along the X direction and a bit line BL along the Y direction. The X direction indicates, for example, the “easy magnetic axis direction” of the spontaneous magnetism in the TMR element 1, and the Y direction indicates the “difficult magnetization axis direction” of the spontaneous magnetization. At this time, in the above-described “parallel state” and “anti-parallel state”, the spontaneous magnetization in the free layer 2 and the pinned layer 4 is stabilized along the easy magnetization axis direction (X direction). Current I flowing through word line WL during write operation
WLに よって、 TMR素子 1近傍には、図 2に示されるように、 Y方向に沿った磁界 Hが発生  As shown in Fig. 2, a magnetic field H along the Y direction is generated near the TMR element 1 by WL.
Y  Y
する。また、ビット線 BLを流れる電流 I によって、 TMR素子 1近傍には、 X方向に沿  To do. In addition, the current I flowing through the bit line BL causes the vicinity of the TMR element 1 along the X direction.
BL  BL
つた磁界 Hが発生する。これら発生した磁界 H 、 Hにより、フリー層 2における自発  The generated magnetic field H is generated. Spontaneous in the free layer 2 by these generated magnetic fields H and H
X X Y  X X Y
磁化が回転する。そして、それら磁界 H 、 Hの組み合わせが所定の条件を満たす  Magnetization rotates. The combination of these magnetic fields H and H satisfies a predetermined condition.
X Y  X Y
場合、その自発磁化の方向は反転する。  In this case, the direction of the spontaneous magnetization is reversed.
[0006] 図 3Aは、その所定の条件を示すグラフ図である。図 3Aにおいて、縦軸は電流 I  FIG. 3A is a graph showing the predetermined condition. In Figure 3A, the vertical axis represents current I
WL  WL
を示し、横軸は電流 I を示す。また、図 3Aに示される曲線は「ァステロイドカーブ」と  The horizontal axis indicates the current I. In addition, the curve shown in Figure 3A is a “steroid curve”.
BL  BL
呼ばれており、そのァステロイドカーブと縦軸'横軸との切片は、 +1 、—I 、 +1 、  The intercept of the steroid curve and the vertical axis' horizontal axis is +1, -I, +1,
XO XO YO  XO XO YO
-I で与えられる。このァステロイドカーブは、フリー層 2における自発磁ィ匕の反転に Is given by -I. This steroid curve is used to reverse the spontaneous magnetism in the free layer 2.
YO YO
必要な最低限の電流 I 、 1 を示す。つまり、このァステロイドカーブの外側("Rever  Indicates the minimum current I, 1 required. In other words, the outside of this steroid curve ("Rever
WL BL  WL BL
sal領域")に対応する電流 I 、 I が印加された場合、 TMR素子 1は"平行状態"か  If the currents I and I corresponding to the sal region ") are applied, is the TMR element 1 in the" parallel state "?
WL BL  WL BL
ら"反平行状態"へ、あるいは"反平行状態"から"平行状態"へ変化する。すなわち、 データ値「1」あるいは「0」がメモリセルに書き込まれる。一方、印加される電流 I 、 I  To "anti-parallel state" or from "anti-parallel state" to "parallel state". That is, the data value “1” or “0” is written into the memory cell. On the other hand, the applied currents I and I
WL B  WL B
力 ァステロイドカーブの内側("Retention領域")に対応する場合、データの書き Force When writing data inside the steroid curve ("Retention area"), write data
L L
込みは行われない。  Is not performed.
[0007] 図 3Bは、複数のメモリセルに対する上述のァステロイドカーブの分布を示すグラフ 図である。図 3Bにおいて、縦軸は電流 I を示し、横軸は電流 I を示す。一般的に、  [0007] FIG. 3B is a graph showing the distribution of the asteroid curve described above for a plurality of memory cells. In FIG. 3B, the vertical axis represents current I, and the horizontal axis represents current I. Typically,
WL BL WL BL
MRAMにおいては、複数のメモリセルがアレイ状に配置されており、それら複数のメ モリセルが有する TMR素子 1の特性にはバラツキが存在する。そのため、複数のメ モリセルに対するァステロイドカーブ群(曲線群)は、図 3Bに示されるように、曲線 C maxと曲線 Cminの間に分布することになる。ここで、曲線 Cmaxの切片は I (max)、 In an MRAM, a plurality of memory cells are arranged in an array, and there are variations in the characteristics of the TMR element 1 that the plurality of memory cells have. Therefore, the steroid curve group (curve group) for multiple memory cells is shown as curve C as shown in Fig. 3B. It will be distributed between max and the curve Cmin. Where the intercept of the curve Cmax is I (max),
X  X
I (max)で与えられ、曲線 Cminの切片は I (min)、I (min)で与えられる。  The intercept of the curve Cmin is given by I (min) and I (min).
Y X Y  Y X Y
[0008] まず、複数のメモリセルの 、ずれに対しても書き込みが可能なように、書き込み時の 電流 I 、 I は、少なくとも、曲線 Cmaxの外側 (Reversal領域)に存在する必要があ [0008] First, the currents I and I at the time of writing must exist at least outside the curve Cmax (Reversal region) so that writing can be performed even with respect to a shift of a plurality of memory cells.
WL BL WL BL
る。また、書き込み時に選択されたワード線 WLあるいはビット線 BLには、他のメモリ セルも接続されている。発生する磁界 H、H によってそのような他のメモリセルに書  The Also, other memory cells are connected to the word line WL or bit line BL selected at the time of writing. Writing to such other memory cells by the generated magnetic field H, H
X Y  X Y
き込みが行われないように、ワード線 WLを流れる電流 I は I (min)より小さぐビット  The current I flowing through the word line WL is a bit smaller than I (min) so that no penetration occurs.
WL X  WL X
線 BLを流れる電流 I は I (min)より小さい必要がある。すなわち、書き込み時の電  The current I flowing through the line BL needs to be smaller than I (min). In other words, the power
BL Y  BL Y
流 I 、1 は、図 3B中のハッチング領域(書き込みマージン)に対応していなければ If the current I, 1 does not correspond to the hatched area (write margin) in Figure 3B
WL BL WL BL
ならない。 TMR素子 1の特性のバラツキが大きくなるにつれ、この書き込みマージン は小さくなる。このように、 MRAMにおいては、書き込み電流の精密な制御が要求さ れる。  Don't be. As the variation in characteristics of the TMR element 1 increases, the write margin decreases. In this way, MRAM requires precise control of the write current.
[0009] 記憶容量の更なる向上の要求に応じてメモリセルの数が増大すると、 TMR素子 1 の特性のバラツキは更に大きくなり得る。つまり、うまくデータの書き込みがなされない メモリセルが存在する確率は更に高まる。このようなメモリセルをはじめ、不具合を有 するメモリセルは、以下、「不良メモリセル」と参照される。不良メモリセルによる影響を 低減することにより、高い信頼性を有する MRAMを提供することが望まれている。ま た、不良メモリセルによる影響を低減することにより、メモリセルに記憶されているデー タの判別性を向上させる技術が望まれている。また、不良メモリセルによる影響を低 減し、歩留まりを向上させることができる技術が望まれて 、る。  As the number of memory cells increases in response to a request for further improvement in storage capacity, the variation in characteristics of the TMR element 1 can be further increased. In other words, the probability that there is a memory cell to which data is not successfully written is further increased. Such memory cells and other memory cells having defects are hereinafter referred to as “defective memory cells”. It is desirable to provide a highly reliable MRAM by reducing the effects of defective memory cells. In addition, there is a demand for a technique for improving the discriminability of data stored in a memory cell by reducing the influence of a defective memory cell. In addition, a technique that can reduce the influence of defective memory cells and improve yield is desired.
[0010] 一般的な半導体記憶装置において、このような不良メモリセルをリダンダンシセルァ レイ中の特定のセルで置換することにより、歩留まりの向上を図る手法が知られてい る。通常、リダンダンシセルは、通常のメモリセルと同様の構造を有する。よって、リダ ンダンシセルで不良メモリセルを置換したとしても、 TMR素子 1の特性のバラツキは 依然存在したままである。すなわち、リダンダンシセルアレイを用いた救済法を MRA Mに適用したとしても、上述の書き込み不良に関する問題点は本質的には解消され ない。  In a general semiconductor memory device, a method for improving the yield by replacing such a defective memory cell with a specific cell in the redundancy cell array is known. Usually, a redundancy cell has the same structure as a normal memory cell. Therefore, even if a defective memory cell is replaced with a redundancy cell, the variation in characteristics of the TMR element 1 still exists. In other words, even if the repair method using the redundancy cell array is applied to the MRAM, the above-mentioned problem relating to the write failure is not essentially solved.
[0011] また、高信頼性を実現する手段として、例えば ECC (Error Correction Code) を用いることが考えられる。し力しながら、 ECCによれば、出力データのエラー検出及 び訂正が行われるため、時間的なオーバーヘッドが大きいという問題がある。 [0011] Further, as a means for realizing high reliability, for example, ECC (Error Correction Code) Can be considered. However, according to ECC, there is a problem that time overhead is large because error detection and correction of output data are performed.
[0012] 関連する MRAMの技術力、特開 2004— 39150号公報に開示されている。この従 来技術は、スニークパス電流の影響を排除して、 MRAMのメモリセルに記憶されて いるデータ判別の信頼性を向上する技術を提供することを目的とする。この MRAM は、クロスポイントセルアレイと、第 1方向に延設されている複数のワード線と、第 2方 向に延設されている複数のビット線と、第 2方向に延設されているダミービット線と、読 み出し回路とを備える。この読み出し回路は、オフセット除去回路とデータ判別回路 とを含む。オフセット除去回路は、選択ワード線と選択ビット線との間に電圧が印加さ れることによって選択ビット線に流れる検知電流と、選択ワード線とダミービット線との 間に電圧が印加されることによってダミービット線に流れるオフセット成分電流との差 に対応する電流差信号を生成する。データ判別回路は、その電流差信号に基づい て、選択ワード線と選択ビット線との間に介設された選択セルに記憶されている記憶 データを判別する。 [0012] The related technical capabilities of MRAM are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-39150. The purpose of this conventional technique is to provide a technique for improving the reliability of discrimination of data stored in the memory cell of the MRAM by eliminating the influence of the sneak path current. This MRAM has a cross-point cell array, a plurality of word lines extending in the first direction, a plurality of bit lines extending in the second direction, and a dummy extending in the second direction. A bit line and a read circuit are provided. This read circuit includes an offset removal circuit and a data discrimination circuit. The offset removal circuit is configured such that a voltage is applied between a selected word line and a selected bit line, and a voltage applied between the selected word line and a dummy bit line. A current difference signal corresponding to the difference from the offset component current flowing in the dummy bit line is generated. The data discrimination circuit discriminates the stored data stored in the selected cell interposed between the selected word line and the selected bit line based on the current difference signal.
[0013] 特開 2002— 124095号公報は、画像処理回路に組み込まれる回路であって、複 数のメモリセル力 なる記憶領域を備えた記憶装置の欠陥を救済する回路を開示し ている。この欠陥救済回路は、セレクタと、記憶領域を複数分割したセグメントの指定 情報をインデックスを付した状態で記憶するレジスタとを備える。セレクタは、アドレス 信号に含まれる上記セグメントの指定情報に相当する上記インデックスをレジスタか ら選択し、当該インデックスに対応付けられたセグメントの指定情報を読み出して上 記記憶装置に出力する。また、特開平 10— 312340号公報に開示された半導体記 憶装置は、 ECC回路と、セレクトレジスタ力 選択された組み合わせに対応する変換 マトリクスを上記 ECC回路に送出するデータ変換回路とを備える。  [0013] Japanese Patent Laid-Open No. 2002-124095 discloses a circuit that is incorporated in an image processing circuit and that repairs a defect in a storage device having a storage area having a plurality of memory cell capabilities. The defect relief circuit includes a selector and a register that stores designation information of a segment obtained by dividing a storage area into a plurality of indexes. The selector selects the index corresponding to the segment designation information included in the address signal from the register, reads the segment designation information associated with the index, and outputs the segment designation information to the storage device. Further, the semiconductor memory device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-312340 includes an ECC circuit and a data conversion circuit for sending a conversion matrix corresponding to the selected combination of the select register power to the ECC circuit.
[0014] また、多数決回路を有する装置が、特開平 7— 105037号公報ゃ特開 2000— 16 3320号公報に開示されている。特開平 7— 105037号公報に開示されたプロセッシ ングボードは、 X個(Xは 3以上)のプロセッシングユニットと、多数決ユニットと、プロセ ッシングユニットと多数決ユニットを接続するプロセッサバスを備える。各々のプロセッ シングユニットは、プロセッサとキャッシュメモリとを持つ。多数決ユニットは、プロセッ シングユニットのうち 1つを選択し、且つ、外部との入出力インターフェースとして機能 する。特開 2000— 163320号公報は、メモリセルのソフトエラーを判定し、ソフトエラ 一を被っていないと判断されるデータを選択的に出力するソフトエラー対策機能付の メモリ装置を開示している。このメモリ装置は、多数決回路を有する。その多数決回路 は、 3つ以上のメモリセルの各々の記憶内容に対して多数決処理を実行し、ソフトェ ラーを被って 、な 、データを選択する。 [0014] In addition, an apparatus having a majority circuit is disclosed in JP-A-7-105037 and JP-A-2000-163320. The processing board disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-105037 is provided with X processing units (X is 3 or more), a majority unit, and a processor bus that connects the processing unit and the majority unit. Each processing unit has a processor and a cache memory. The majority unit is a processor. Select one of the single units and function as an input / output interface with the outside. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-163320 discloses a memory device with a soft error countermeasure function that determines a soft error of a memory cell and selectively outputs data determined not to suffer from a soft error. This memory device has a majority circuit. The majority circuit performs a majority process on the stored contents of each of the three or more memory cells, and selects data without suffering a software error.
[0015] また、特表 2002— 502549号公報には、メモリデバイスが開示されている。このメ モリデバイスは、複数のメモリエレメントと、複数の固体素子を有し上記メモリエレメント に接続された選択回路とを備える。各々の固体素子は、薄膜エレメントのネットワーク を含む。少なくとも 1つの薄膜エレメントが巨大磁気抵抗を供給する。ネットワークは、 複数のノードを有し、その各々は薄膜エレメントのうち 2つの間を電気的に接続する。 複数のノードのうち第 1及び第 2のものは電力端子を備え、複数のノードのうち第 3及 び第 4のものは出力を備える。第 1の導体は、少なくとも 1つの薄膜エレメントに誘導 的に結合されており、これに磁界を印加する。 [0015] In addition, Japanese National Patent Publication No. 2002-502549 discloses a memory device. The memory device includes a plurality of memory elements and a selection circuit having a plurality of solid elements and connected to the memory elements. Each solid state device includes a network of thin film elements. At least one thin film element provides a giant magnetoresistance. The network has a plurality of nodes, each of which electrically connects two of the thin film elements. Of the plurality of nodes, the first and second nodes have power terminals, and among the plurality of nodes, the third and fourth nodes have outputs. The first conductor is inductively coupled to at least one thin film element and applies a magnetic field thereto.
発明の開示  Disclosure of the invention
[0016] 本発明の目的は、磁気抵抗素子を用いた不揮発性半導体記憶装置を提供するこ とである。特に、本発明の目的は、不良メモリセルの影響を低減することができる不揮 発性半導体記憶装置を提供することにある。  [0016] An object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device using a magnetoresistive element. In particular, an object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device that can reduce the influence of defective memory cells.
[0017] 本発明の他の目的は、メモリセルに記憶されているデータの判別性を向上させ、装 置の信頼性を向上させることができる不揮発性半導体記憶装置を提供することにあ る。  Another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of improving the discriminability of data stored in a memory cell and improving the reliability of the device.
[0018] 本発明の更に他の目的は、歩留まりを向上させ、製造コストを低減することができる 不揮発性半導体記憶装置を提供することにある。  [0018] Still another object of the present invention is to provide a nonvolatile semiconductor memory device capable of improving yield and reducing manufacturing cost.
[0019] 本発明の第 1の観点において、不揮発性半導体記憶装置は、反転可能な自発磁 化の方向に応じて抵抗が変わる磁気抵抗素子を用いる。この不揮発性半導体記憶 装置は、各々が磁気抵抗素子を有する複数のメモリセルと、その複数のメモリセルに 書き込まれるべき書き込みデータを、複数のメモリセルのそれぞれに対して供給する 書き込みデータ処理回路と、複数のメモリセル力 読み出される読み出しデータを処 理し、外部に出力される出力データを作成する読み出しデータ処理回路とを備える。 書き込み動作時、書き込みデータ処理回路は、複数のメモリセルのうち n個(nは 2以 上の整数)のメモリセルに対して同一の書き込みデータを供給する。読み出し動作時 、読み出しデータ処理回路は、その n個のメモリセルのそれぞれから読み出された n 個の読み出しデータに基づいて、 1つの出力データを決定する。特に、 nが奇数であ る場合、読み出しデータ処理回路は、多数決演算を行うことによって、 n個の読み出 しデータから 1つの出力データを決定することが好適である。 In the first aspect of the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device uses a magnetoresistive element whose resistance changes according to the direction of spontaneous magnetization that can be reversed. The nonvolatile semiconductor memory device includes a plurality of memory cells each having a magnetoresistive element, a write data processing circuit that supplies write data to be written to the plurality of memory cells to each of the plurality of memory cells, and Multiple memory cell power Read data read out And a read data processing circuit that creates output data to be output to the outside. During the write operation, the write data processing circuit supplies the same write data to n (n is an integer of 2 or more) memory cells among the plurality of memory cells. During the read operation, the read data processing circuit determines one output data based on the n read data read from each of the n memory cells. In particular, when n is an odd number, the read data processing circuit preferably determines one output data from the n read data by performing a majority operation.
[0020] 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置にお 、て、上記 n個のメモリセルは、同一 のメモリセルアレイに配置される。この時、その n個のメモリセルは、複数の書き込みヮ ード線のうちの同一の書き込みワード線と、複数のビット線のうちの同一のビット線の 間に介設される。また、複数のビット線は、磁気抵抗素子の困難磁化軸方向に沿って 配置され、 n個のメモリセルは、その同一のビット線と同じ方向に沿って配置されると 好ましい。 [0020] In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the n memory cells are arranged in the same memory cell array. At this time, the n memory cells are interposed between the same write word line of the plurality of write word lines and the same bit line of the plurality of bit lines. The plurality of bit lines are preferably arranged along the hard magnetization axis direction of the magnetoresistive element, and the n memory cells are preferably arranged along the same direction as the same bit line.
[0021] 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置にお 、て、上記 n個のメモリセルは、 N個( Nは n以上の整数)のメモリセルアレイのうちの互いに異なる n個のメモリセルアレイに それぞれ配置される。この時、その n個のメモリセルは、その n個のメモリセルアレイの それぞれにおいて同一のアドレスに配置される。  In the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the n memory cells are respectively connected to n memory cell arrays different from each other among N (N is an integer equal to or larger than n) memory cell arrays. Be placed. At this time, the n memory cells are arranged at the same address in each of the n memory cell arrays.
[0022] この不揮発性半導体記憶装置において、読み出しデータ処理回路は、 n個の入力 端子を有する出力データ決定回路を有する。 n個の入力端子のそれぞれは、上記 n 個のメモリセルアレイに接続される。この出力データ決定回路は、 n個のメモリセルァ レイのそれぞれから n個の読み出しデータを受け取り、多数決演算を行うことによって 、その n個の読み出しデータから 1つの出力データを決定する。  In this nonvolatile semiconductor memory device, the read data processing circuit has an output data determination circuit having n input terminals. Each of the n input terminals is connected to the n memory cell arrays. The output data determination circuit receives n read data from each of the n memory cell arrays, and performs a majority operation to determine one output data from the n read data.
[0023] また、この不揮発性半導体記憶装置において、読み出しデータ処理回路は、上記 N個のメモリセルアレイに接続された割り当て回路と、その割り当て回路に接続された n個の入力端子を有する出力データ決定回路とを有する。この割り当て回路は、割り 当て信号を受け取る。この割り当て信号は、 N個のメモリセルアレイのうち、上記 n個 の入力端子に対応付けられる n個のメモリセルアレイを示す。割り当て回路は、この割 り当て信号を参照し、対応付けられた n個のメモリセルアレイ力も受け取った n個の読 み出しデータを、 n個の入力端子のそれぞれに出力する。出力データ決定回路は、 多数決演算を行うことによって、その n個の読み出しデータから 1つの出力データを 決定する。この出力データ決定回路は、外部から入力される制御信号に応答して n 個の読み出しデータのうちの 2つを' 1 'と' 0'に設定した後、多数決演算を行うことに よって、 n個の読み出しデータから 1つの出力データを決定してもよい。また、割り当 て信号は、割り当て回路に接続されたレジスタに格納されると好ましい。 In this nonvolatile semiconductor memory device, the read data processing circuit determines an output data having an allocation circuit connected to the N memory cell arrays and n input terminals connected to the allocation circuit. Circuit. The assignment circuit receives an assignment signal. This assignment signal indicates n memory cell arrays associated with the n input terminals among the N memory cell arrays. The allocation circuit refers to the allocation signal, and receives the n memory cell array capabilities associated with the n readings. Output the read data to each of the n input terminals. The output data determination circuit determines one output data from the n read data by performing a majority operation. This output data decision circuit sets two of the n read data to '1' and '0' in response to a control signal input from the outside, and then performs majority operation to determine n One output data may be determined from the read data. The assignment signal is preferably stored in a register connected to the assignment circuit.
[0024] また、この不揮発性半導体記憶装置において、読み出しデータ処理回路は、上記 N個のメモリセルアレイに接続された割り当て回路と、その割り当て回路に接続された N個の入力端子を有する出力データ決定回路とを有する。この出力データ決定回路 は、 nの値を示す選択信号に基づいて、 N個の入力端子力 n個の入力端子を選択 する。割り当て回路は、割り当て信号を受け取る。この割り当て信号は、 N個のメモリ セルアレイのうち、上記 n個の入力端子に対応付けられる n個のメモリセルアレイを示 す。割り当て回路は、この割り当て信号を参照し、対応付けられた n個のメモリセルァ レイカ 受け取った n個の読み出しデータを、 n個の入力端子のそれぞれに出力する 。出力データ決定回路は、多数決演算を行うことによって、その n個の読み出しデー タから 1つの出力データを決定する。選択信号は、出力データ決定回路に接続され たレジスタに格納されると好ましい。また、割り当て信号は、割り当て回路に接続され たレジスタに格納されると好まし!/、。  In this nonvolatile semiconductor memory device, the read data processing circuit determines an output data having an allocation circuit connected to the N memory cell arrays and N input terminals connected to the allocation circuit. Circuit. This output data determination circuit selects N input terminals and n input terminals based on a selection signal indicating the value of n. The assignment circuit receives an assignment signal. This allocation signal indicates n memory cell arrays associated with the n input terminals among the N memory cell arrays. The allocation circuit refers to the allocation signal, and outputs the n read data received by the associated n memory cell breakers to each of the n input terminals. The output data determination circuit determines one output data from the n read data by performing a majority operation. The selection signal is preferably stored in a register connected to the output data determination circuit. Also, the assignment signal is preferably stored in a register connected to the assignment circuit! /.
[0025] 本発明の第 2の観点において、不揮発性半導体記憶装置は、反転可能な自発磁 化の方向に応じて抵抗が変わる磁気抵抗素子を用い、自発磁化の方向に応じてデ ータを記憶するメモリセルを備える。この不揮発性半導体記憶装置は、複数のビット 線と、その複数のビット線に交差するように配置された複数の書き込みワード線と、複 数の書き込みワード線と複数のビット線の交点のそれぞれに配置された複数のメモリ セルと、複数のビット線に接続された読み出しデータ処理回路とを備える。複数のメ モリセルのうち n個(nは 2以上の整数)のメモリセルは、複数の書き込みワード線のう ちの同一の書き込みワード線と、複数のビット線のうちの同一のビット線の間に介設さ れる。この時、読み出しデータ処理回路は、その n個のメモリセルのそれぞれから同 一のビット線を介して読み出される n個の読み出しデータに基づいて、外部に出力さ れる 1つの出力データを決定する。特に、 nが奇数である場合、読み出しデータ処理 回路は、多数決演算を行うことによって、 n個の読み出しデータから 1つの出力データ を決定することが好適である。また、複数のビット線は、磁気抵抗素子の困難磁化軸 方向に沿って配置され、上記 n個のメモリセルは、同一のビット線と同じ方向に沿って 配置されると好ましい。 [0025] In a second aspect of the present invention, the nonvolatile semiconductor memory device uses a magnetoresistive element whose resistance changes according to the direction of spontaneous magnetization that can be reversed, and generates data according to the direction of spontaneous magnetization. A memory cell for storage is provided. This nonvolatile semiconductor memory device includes a plurality of bit lines, a plurality of write word lines arranged so as to cross the plurality of bit lines, and intersections of the plurality of write word lines and the plurality of bit lines. A plurality of arranged memory cells and a read data processing circuit connected to a plurality of bit lines. Among the plurality of memory cells, n (n is an integer of 2 or more) memory cells are arranged between the same write word line of the plurality of write word lines and the same bit line of the plurality of bit lines. Intervened. At this time, the read data processing circuit outputs to the outside based on n read data read from each of the n memory cells through the same bit line. Determine the output data to be output. In particular, when n is an odd number, it is preferable that the read data processing circuit determines one output data from the n read data by performing a majority operation. The plurality of bit lines are preferably arranged along the direction of the hard magnetization axis of the magnetoresistive element, and the n memory cells are preferably arranged along the same direction as the same bit line.
[0026] 本発明の第 3の観点にぉ 、て、不揮発性半導体記憶装置は、複数のグループセル がマトリックス状に配置されたメモリセルアレイと、複数のビット線と、その複数のビット 線に交差するように配置された複数の書き込みワード線とを備える。複数のグループ セルの各々は、 n個(nは 2以上の整数)のメモリセルを含む。その n個のメモリセルの 各々は、磁気抵抗素子を有する。各々のグループセルにおいて、上記 n個のメモリセ ルは、複数の書き込みワード線のうちの同一の書き込みワード線と、複数のビット線 のうちの同一のビット線の間に介設されている。また、複数のビット線は、磁気抵抗素 子の困難磁ィ匕軸方向に沿って配置され、上記 n個のメモリセルは、同一のビット線と 同じ方向に沿って配置されると好適である。また、この不揮発性半導体記憶装置は、 複数のビット線に接続された読み出しデータ処理回路を更に備える。この読み出しデ ータ処理回路は、 n個のメモリセルから同一のビット線を介して読み出される n個の読 み出しデータに基づいて、多数決演算を行うことによって 1つの出力データを決定す る。  According to a third aspect of the present invention, a nonvolatile semiconductor memory device crosses a memory cell array in which a plurality of group cells are arranged in a matrix, a plurality of bit lines, and the plurality of bit lines. And a plurality of write word lines arranged to do so. Each of the plurality of group cells includes n (n is an integer of 2 or more) memory cells. Each of the n memory cells has a magnetoresistive element. In each group cell, the n memory cells are interposed between the same write word line of the plurality of write word lines and the same bit line of the plurality of bit lines. Further, it is preferable that the plurality of bit lines are arranged along the difficult magnetic axis direction of the magnetoresistive element, and the n memory cells are arranged along the same direction as the same bit line. . The nonvolatile semiconductor memory device further includes a read data processing circuit connected to the plurality of bit lines. This read data processing circuit determines one output data by performing a majority operation based on n read data read from n memory cells via the same bit line.
[0027] 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、不良メモリセルの影響が低減さ れる。  [0027] According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the influence of defective memory cells is reduced.
[0028] 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、メモリセルに記憶されて 、るデ ータの判別性が向上し、装置の信頼性が向上する。  According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the discriminability of data stored in the memory cell is improved, and the reliability of the device is improved.
[0029] 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置によれば、歩留まりが向上し、製造コストが 低減される。 [0029] According to the nonvolatile semiconductor memory device of the present invention, the yield is improved and the manufacturing cost is reduced.
図面の簡単な説明  Brief Description of Drawings
[0030] [図 1A]図 1Aは、一般的な TMR素子の構成を示す概念図である。 FIG. 1A is a conceptual diagram showing a configuration of a general TMR element.
[図 1B]図 1Bは、一般的な TMR素子の構成を示す概念図である。  FIG. 1B is a conceptual diagram showing a configuration of a general TMR element.
[図 2]図 2は、 TMR素子を備えたメモリセルに対する書き込み原理を説明するための 概略図である。 [FIG. 2] FIG. 2 is a diagram for explaining a write principle for a memory cell having a TMR element. FIG.
[図 3A]図 3Aは、あるメモリセルに対するァステロイドカーブを示すグラフ図である。  FIG. 3A is a graph showing a steroid curve for a certain memory cell.
[図 3B]図 3Bは、複数のメモリセルに対するァステロイドカーブの分布を示すグラフ図 である。 [FIG. 3B] FIG. 3B is a graph showing the distribution of asteroid curves for a plurality of memory cells.
[図 4]図 4は、本発明の実施の形態に係るメモリセルアレイの構成を示すブロック図で ある。  FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a memory cell array according to the embodiment of the present invention.
[図 5]図 5は、本発明の実施の形態に係る MRAMの構成を示すブロック図である。  FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the MRAM according to the exemplary embodiment of the present invention.
[図 6]図 6は、本発明の実施の形態に係る MRAMの動作を説明するための概念図で ある。 FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining an operation of the MRAM according to the exemplary embodiment of the present invention.
[図 7]図 7は、本発明の第 1の実施の形態に係る読み出しデータ処理回路の構成を 示すブロック図である。  FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a read data processing circuit according to the first embodiment of the present invention.
[図 8A]図 8Aは、 3多数決論理回路の例を示す回路図である。  FIG. 8A is a circuit diagram showing an example of a three-majority logic circuit.
圆 8B]図 8Bは、 5多数決論理回路の例を示す回路図である。 [8B] FIG. 8B is a circuit diagram showing an example of a five-majority logic circuit.
[図 9]図 9は、本発明の第 1の実施の形態に係る読み出し動作を示すタイミングチヤ一 トである。  FIG. 9 is a timing chart showing a read operation according to the first embodiment of the present invention.
[図 10]図 10は、本発明の第 1の実施の形態に係る書き込みデータ処理回路の構成 を示すブロック図である。  FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a write data processing circuit according to the first embodiment of the present invention.
[図 11]図 11は、フェイル率とチップ良品率との関係を示すグラフ図である。  [FIG. 11] FIG. 11 is a graph showing the relationship between the fail rate and the non-defective chip rate.
[図 12]図 12は、本発明の第 2の実施の形態に係る読み出しデータ処理回路の構成 を示すブロック図である。  FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a read data processing circuit according to a second embodiment of the present invention.
[図 13A]図 13Aは、 IZO割り当て回路の例を示す回路図である。  FIG. 13A is a circuit diagram showing an example of an IZO allocation circuit.
[図 13B]図 13Bは、 4—1セレクタの例を示す回路図である。 FIG. 13B is a circuit diagram showing an example of a 4-1 selector.
[図 14]図 14は、本発明の第 2の実施の形態に係る読み出しデータ処理回路の構成 を示すブロック図である。  FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a read data processing circuit according to a second embodiment of the present invention.
圆 15A]図 15Aは、本発明の第 2の実施の形態に係る入力データ決定回路の例を示 す回路図である。 [15A] FIG. 15A is a circuit diagram showing an example of an input data determination circuit according to the second embodiment of the present invention.
[図 15B]図 15Bは、一致検出回路の例を示す回路図である。  FIG. 15B is a circuit diagram showing an example of a coincidence detection circuit.
[図 16]図 16は、本発明の第 2の実施の形態に係る読み出しデータ処理回路の構成 の変形例を示すブロック図である。 FIG. 16 shows a configuration of a read data processing circuit according to the second embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the modification of.
[図 17]図 17は、本発明の第 3の実施の形態に係る読み出しデータ処理回路の構成 を示すブロック図である。  FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a read data processing circuit according to a third embodiment of the present invention.
[図 18]図 18は、本発明の第 3の実施の形態に係る出力データ決定回路の構成を示 すブロック図である。  FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of an output data determination circuit according to the third embodiment of the present invention.
[図 19]図 19は、本発明の第 4の実施の形態に係る MRAMの構成を示すブロック図 である。  FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of an MRAM according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
[図 20]図 20は、本発明の第 4の実施の形態に係る読み出し動作を示すタイミングチ ヤートである。  FIG. 20 is a timing chart showing a read operation according to the fourth embodiment of the present invention.
発明を実施するための最良の形態  BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0031] 添付図面を参照して、本発明による不揮発性半導体記憶装置を説明する。この不 揮発性半導体記憶装置は、磁気抵抗素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ(MR AM: Magnetic Random Access Memory)である。  A nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This nonvolatile semiconductor memory device is a magnetic random access memory (MRAM) using a magnetoresistive element.
[0032] 図 4は、本発明の実施の形態に係る MRAMの構成の一部を示すブロック図である 。この MRAM200は、複数のメモリセル 10がアレイ状に配置されたメモリセルアレイ 100、複数の書き込みワード線 21、複数の読み出しワード線 22、及び複数のビット線 31を備えている。複数の書き込みワード線 21及び複数の読み出しワード線 22は、図 中の X方向に沿って配置されている。また、複数のビット線 31は、ワード線(21、 22) と交差するように、図中の Y方向に沿って配置されて 、る。  FIG. 4 is a block diagram showing a part of the configuration of the MRAM according to the embodiment of the present invention. The MRAM 200 includes a memory cell array 100 in which a plurality of memory cells 10 are arranged in an array, a plurality of write word lines 21, a plurality of read word lines 22, and a plurality of bit lines 31. The plurality of write word lines 21 and the plurality of read word lines 22 are arranged along the X direction in the figure. The plurality of bit lines 31 are arranged along the Y direction in the figure so as to intersect the word lines (21, 22).
[0033] 複数のメモリセル 10の各々は、書き込みワード線 21及び読み出しワード線 22と、ビ ット線 31との交点に対応して設けられている。複数のメモリセル 10は、データの読み 出しに用いられるリファレンスセル 10rを含む。各メモリセル 10は、図 1A及び図 1Bで 示された磁気抵抗素子 (TMR素子) 1と、 MOSトランジスタ 5を有している。 MOSトラ ンジスタ 5のゲートは、読み出しワード線 22に接続されている。 TMR素子 1の一端は ビット線 31に接続され、その他端は MOSトランジスタ 5のソース/ドレインの一方に 接続されている。  Each of the plurality of memory cells 10 is provided corresponding to the intersection of the write word line 21, the read word line 22, and the bit line 31. The plurality of memory cells 10 include a reference cell 10r used for reading data. Each memory cell 10 includes the magnetoresistive element (TMR element) 1 and the MOS transistor 5 shown in FIGS. 1A and 1B. The gate of the MOS transistor 5 is connected to the read word line 22. One end of the TMR element 1 is connected to the bit line 31, and the other end is connected to one of the source / drain of the MOS transistor 5.
[0034] 各メモリセル 10において、 TMR素子 1は、書き込みワード線 21とビット線 31との間 に介設されている。また、各メモリセル 10において、 TMR素子 1は、フリー層 2におけ る自発磁ィ匕の「容易磁ィ匕軸方向」が X方向に沿うように配置されている。この時、 Y方 向は、フリー層 2における自発磁ィ匕の「困難磁ィ匕軸方向」を示す。上述の"平行状態" 及び"反平行状態"において、フリー層 2やピン層 4における自発磁ィ匕は、 X方向に沿 つて安定する。また、上述の通り、書き込みワード線 21は X方向に沿って配置されて おり、 Y方向(困難磁ィ匕軸方向)に沿った磁界 Hを発生させる。一方、ビット線 31は In each memory cell 10, the TMR element 1 is interposed between the write word line 21 and the bit line 31. In each memory cell 10, the TMR element 1 is in the free layer 2. It is arranged so that the “easy magnetic axis direction” of the spontaneous magnetic axis is along the X direction. At this time, the Y direction indicates the “difficult magnetic axis direction” of the spontaneous magnetization in the free layer 2. In the above-mentioned “parallel state” and “anti-parallel state”, the spontaneous magnetic field に お け る in the free layer 2 and the pinned layer 4 is stabilized along the X direction. Further, as described above, the write word line 21 is arranged along the X direction and generates a magnetic field H along the Y direction (difficult magnetic axis direction). On the other hand, the bit line 31 is
Y  Y
Y方向に沿って配置されており、 X方向(容易磁化軸方向)に沿った磁界 Hを発生さ  Arranged along the Y direction, generates a magnetic field H along the X direction (easy magnetization axis direction)
X  X
せる。書き込みワード線 21及びビット線 31に電流を流すと、発生する磁界 H、Hに  Make it. When a current is passed through the write word line 21 and the bit line 31, the generated magnetic fields H and H
X Y  X Y
よって、フリー層 2における自発磁ィ匕は、時計回りあるいは反時計回りに回転する。図 3A、図 3Bに示された所定の条件が満たされると、フリー層 2における自発磁ィ匕の方 向は反転し、 +X方向あるいは X方向に設定される。  Therefore, the spontaneous magnetic field に お け る in the free layer 2 rotates clockwise or counterclockwise. When the predetermined condition shown in FIGS. 3A and 3B is satisfied, the direction of the spontaneous magnetic field in the free layer 2 is reversed and set in the + X direction or the X direction.
[0035] MRAM200は、更に、 X側セレクタ 23、 X側電流終端回路 24、 X側電流源回路 25 、 Y側セレクタ 33、 Y側電流終端回路 34、 Y側電流源回路 35、読み出し電流負荷回 路 36、及びセンスアンプ 40を備えている。  [0035] The MRAM 200 further includes an X-side selector 23, an X-side current termination circuit 24, an X-side current source circuit 25, a Y-side selector 33, a Y-side current termination circuit 34, a Y-side current source circuit 35, and a read current load circuit. A path 36 and a sense amplifier 40 are provided.
[0036] X側セレクタ 23は、書き込み動作時には、複数の書き込みワード線 21から選択書き 込みワード線を選択し、読み出し動作時には、複数の読み出しワード線 22から選択 読み出しワード線を選択する。 X側電流終端回路 24は、書き込みワード線 21を終端 する。 X側電流源回路 25は、書き込み動作時に、選択書き込みワード線に所定の電 流を供給する電流源である。 Y側セレクタ 33は、複数のビット線 31から選択ビット線 を選択する。 Y側電流終端回路 34は、ビット線 31を終端する。 Y側電流源回路 35は 、書き込み動作時に、選択ビット線に所定の電流を供給する電流源である。読み出し 電流負荷回路 36は、読み出し動作時に、選択ビット線とリファレンスセル 10rにつな 力 Sつたビット線 3 lrに定電流を供給する定電流源である。  The X-side selector 23 selects a selected write word line from the plurality of write word lines 21 during a write operation, and selects a selected read word line from the plurality of read word lines 22 during a read operation. The X-side current termination circuit 24 terminates the write word line 21. The X-side current source circuit 25 is a current source that supplies a predetermined current to the selected write word line during a write operation. The Y-side selector 33 selects a selected bit line from the plurality of bit lines 31. The Y side current termination circuit 34 terminates the bit line 31. The Y-side current source circuit 35 is a current source that supplies a predetermined current to the selected bit line during a write operation. The read current load circuit 36 is a constant current source that supplies a constant current to the bit line 3 lr connected to the selected bit line and the reference cell 10r during the read operation.
[0037] あるメモリセルアレイ 100におけるメモリセル 10へのデータの書き込みは、以下のよ うにして行われる。まず、このメモリセルアレイ 100における読み書きを制御するコント ローラ(図示されない)に、データが書き込まれる対象セルを示す「アドレスデータ」と 、書き込まれるべきデータを示す「書き込みデータ DW」が供給される。このコントロー ラカもの制御信号により、 X側セレクタ 23は選択書き込みワード線を選択し、 X側電 流源回路 25は、その選択書き込みワード線に所定の電流を供給する。また、コント口 ーラカもの制御信号により、 Y側セレクタ 33は選択ビット線を選択し、 Y側電流源回 路 35は、その選択ビット線に所定の電流を供給する。これにより、選択書き込みヮー ド線と選択ビット線によって挟まれた TMR素子 1のフリー層 2において、自発磁化が 反転する。つまり、アドレスデータによって指定されたメモリセル 10へ、書き込みデー タ DWが書き込まれる。 Data is written into the memory cell 10 in a certain memory cell array 100 as follows. First, “address data” indicating a target cell to which data is written and “write data DW” indicating data to be written are supplied to a controller (not shown) that controls reading and writing in the memory cell array 100. In response to the control signal from the controller, the X-side selector 23 selects the selected write word line, and the X-side current source circuit 25 supplies a predetermined current to the selected write word line. Also conte mouth In response to the control signal, the Y-side selector 33 selects the selected bit line, and the Y-side current source circuit 35 supplies a predetermined current to the selected bit line. As a result, the spontaneous magnetization is reversed in the free layer 2 of the TMR element 1 sandwiched between the selective write side line and the selected bit line. That is, the write data DW is written to the memory cell 10 specified by the address data.
[0038] ここで、供給される上記電流が「書き込みマージン」(図 3B参照)を満たさな!/、場合 、対象セルに所望の書き込みデータ DWが書き込まれなカゝつたり、対象セル以外のメ モリセルに所望ではな 、データが書き込まれたりする。つまり書き込みエラーが発生 する。このように、所望の書き込みデータ DWが書き込まれにくいメモリセル 10や、他 のメモリセルへの書き込み動作の影響を強く受けやすいメモリセル 10等力 上述の「 不良メモリセル」となる。  [0038] Here, if the supplied current does not satisfy the “write margin” (see FIG. 3B)! / If the desired write data DW is not written to the target cell, Undesirable data is written to the memory cell. That is, a write error occurs. In this way, the memory cell 10 in which the desired write data DW is not easily written, and the memory cell 10 that is easily affected by the write operation to other memory cells, is the above-mentioned “defective memory cell”.
[0039] また、あるメモリセルアレイ 100におけるメモリセル 10からのデータの読み出しは、 以下のようにして行われる。まず、上述のコントローラ(図示されない)に、データが読 み出される対象セルを示す「アドレスデータ」が供給される。このコントローラからの制 御信号により、 X側セレクタ 23は選択読み出しワード線を選択する。これにより、その 選択読み出しワード線に接続されたメモリセル 10及びリファレンスセル lOrの MOSト ランジスタ 5が ONする。また、コントローラ力もの制御信号により、 Y側セレクタ 33は 選択ビット線を選択する。そして、読み出し電流負荷回路 36は、その選択ビット線と、 リファレンスセル 10rにつながったビット線 3 lrに定電流を供給する。これにより、選択 ビット線の電圧は、選択読み出しワード線と選択ビット線によって指定される対象セル の TMR素子 1の抵抗値に対応した「読み出し電圧」となる。また、ビット線 31rの電圧 は、リファレンスセル 10rの TMR素子 1の抵抗値に対応した所定の「リファレンス電圧 」となる。  In addition, reading of data from the memory cell 10 in a certain memory cell array 100 is performed as follows. First, “address data” indicating a target cell from which data is read is supplied to the above-described controller (not shown). Based on the control signal from this controller, the X-side selector 23 selects the selected read word line. As a result, the MOS transistor 5 of the memory cell 10 and the reference cell lOr connected to the selected read word line is turned ON. The Y-side selector 33 selects the selected bit line according to the control signal of the controller. The read current load circuit 36 supplies a constant current to the selected bit line and the bit line 3 lr connected to the reference cell 10r. As a result, the voltage of the selected bit line becomes a “read voltage” corresponding to the resistance value of the TMR element 1 of the target cell specified by the selected read word line and the selected bit line. The voltage of the bit line 31r is a predetermined “reference voltage” corresponding to the resistance value of the TMR element 1 of the reference cell 10r.
[0040] センスアンプ 40は、上記読み出し電圧とリファレンス電圧を比較することによって、 対象セルの TMR素子 1の抵抗値、すなわち、対象セルに記憶されているデータ値を 検出する。例えば、読み出し電圧がリファレンス電圧より大きい場合、対象セルには データ値「1」が記憶されていると判定され、読み出し電圧がリファレンス電圧より小さ い場合、対象セルにはデータ値「0」が記憶されていると判定される。このようにして読 み出された「読み出しデータ DR」は、このメモリセルアレイ 100の I/Oに出力される。 The sense amplifier 40 detects the resistance value of the TMR element 1 of the target cell, that is, the data value stored in the target cell by comparing the read voltage with the reference voltage. For example, if the read voltage is higher than the reference voltage, it is determined that the data value “1” is stored in the target cell. If the read voltage is lower than the reference voltage, the data value “0” is stored in the target cell. It is determined that Read in this way The read “read data DR” is output to the I / O of the memory cell array 100.
[0041] 図 5は、本発明の実施の形態に係る MRAM200の構成を示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of MRAM 200 according to the embodiment of the present invention.
この MRAM200は、複数のメモリセルアレイ 100と、その複数のメモリセルアレイ 100 に接続されたデータ処理回路 300とを備えている。データ処理回路 300は、上記複 数のメモリセルアレイ 100に接続された書き込みデータ処理回路 400及び読み出し データ処理回路 500を備えて 、る。  The MRAM 200 includes a plurality of memory cell arrays 100 and a data processing circuit 300 connected to the plurality of memory cell arrays 100. The data processing circuit 300 includes a write data processing circuit 400 and a read data processing circuit 500 connected to the plurality of memory cell arrays 100.
[0042] 例えば、 MRAM200は、 N個(Nは 2以上の整数)のメモリセルアレイ 100— 0〜10 O- (N- l)を有している。それらメモリセルアレイ 100— 0〜 100— (N— 1)のそれぞ れは、 IZO— 0〜IZO— (N—l)を介してデータ処理回路 300に接続されている。メ モリセノレアレイ 100— 0〜: L00— (N- 1)に対しては、 IZO— 0〜lZO— (Ν— 1)の それぞれを介して、書き込みデータ DW0〜DW(N— 1)がそれぞれ供給される。ま た、メモリセルアレイ 100— 0〜: LOO— (N— 1)からは、 I/O— 0〜l/O— (N— 1)の それぞれを介して、読み出しデータ01^0〜01^^—1)が出カされる。 [0042] For example, the MRAM 200 has N (N is an integer of 2 or more) memory cell arrays 100-0 to 10- (N-l). Each of these memory cell arrays 100-0 to 100- (N-1) is connected to the data processing circuit 300 via IZO-0 to IZO- (N-1). Memory memory array 100—0 to: L00— (N-1) is supplied with write data DW0 to DW (N—1) via IZO—0 to lZO— (Ν—1), respectively. The Memory cell array 100—0 ~: From LOO— (N—1), read data 01 ^ 0 to 01 ^^ via I / O—0 to l / O— (N—1) respectively. —1) is output.
[0043] 書き込みデータ処理回路 400は、入力データ Dinと、書き込み対象セルを指定する アドレスデータ XADD、 YADDを外部から受け取る。書き込みデータ処理回路 400 は、その入力データ Dinの中から、メモリセルアレイ 100— 0〜100— (N— 1)のそれ ぞれに供給されるべき書き込みデータ DW0〜DW(N— 1)を特定する。そして、書き 込みデータ処理回路 400は、それら書き込みデータ DW0〜DW(N— 1)を、アドレス データ XADD、 YADDと共に、メモリセルアレイ 100— 0〜: LOO— (N— 1)のそれぞ れに対して供給する。 The write data processing circuit 400 receives input data Din and address data XADD and YADD specifying the write target cell from the outside. The write data processing circuit 400 specifies the write data DW0 to DW (N—1) to be supplied to each of the memory cell arrays 100—0 to 100— (N—1) from the input data Din. . Then, the write data processing circuit 400 applies the write data DW0 to DW (N—1) to each of the memory cell arrays 100-0 to LOO— (N—1) together with the address data XADD and YADD. And supply.
[0044] 読み出しデータ処理回路 500は、読み出し対象セルを指定するアドレスデータ XA DD、 YADDを外部から受け取り、そのアドレスデータ XADD、 YADDをメモリセル アレイ 100— 0〜: LOO— (N— 1)のそれぞれに対して供給する。そして、読み出しデ ータ処理回路 500は、メモリセルアレイ 100— 0〜100—(N—1)のそれぞれから出 力される読み出しデータ DR0〜DR(N— 1)を受け取り、それら読み出しデータ DR0 〜DR(N—1)に基づいて、 1以上の出力データ Doutを外部に出力する。  The read data processing circuit 500 receives address data XA DD and YADD that specify a cell to be read from the outside, and receives the address data XADD and YADD from the memory cell array 100—0 to: LOO— (N—1). Supply for each. The read data processing circuit 500 receives the read data DR0 to DR (N—1) output from each of the memory cell arrays 100-0 to 100- (N−1) and receives the read data DR0 to DR. Based on (N-1), output 1 or more output data Dout to the outside.
[0045] 図 6は、本発明の実施の形態に係る MRAM200の動作を説明するための概念図 である。本発明の実施の形態において、上記複数のメモリセルアレイ 100は、 1以上 のグノレープにグノレープ化される。その 1つのグノレープは、以下、 「グノレープアレイ GA 」と参照される。例えば、グループアレイ GA— 0は、 "a個"のメモリセルアレイ 100 (A FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining the operation of MRAM 200 according to the embodiment of the present invention. In the embodiment of the present invention, the plurality of memory cell arrays 100 includes one or more. The gnole is converted into a gnole. One such gnolepe is referred to below as the “Gnorepe Array GA”. For example, the group array GA-0 is “a” memory cell array 100 (A
0 0
〜A )力 構成される。同様に、グループアレイ GA— 1は、 "b個"のメモリセルァレ~ A) Force composed. Similarly, the group array GA-1 has “b” memory cell arrays.
1 Oa 1 Oa
ィ 100 (A 〜A )力ら構成され、グループアレイ GA— 2は、" c個,,のメモリセルァレ  The group array GA-2 consists of “c,” memory cell arrays.
11 lb  11 lb
ィ 100 (A 〜A )力 構成される。この時、上述の複数のメモリセルアレイ 100の数  100 (A to A) force composed. At this time, the number of the plurality of memory cell arrays 100 described above
21 2c  21 2c
Nは、 N = a + b + c+ " 'で表される。また、各グループアレイ GAを構成する複数の メモリセルアレイ 100のそれぞれにおいて、所定のメモリセル 10 (対象セル)に読み書 きが行われる。このように各グループアレイ GAに属する複数の対象セルは、以下、「 グループセル GC」と参照される。また、各グループアレイ GAに対応した複数の IZO は、以下、「GlZO (グループ lZO)」と参照される。  N is represented by N = a + b + c + "'. In each of the plurality of memory cell arrays 100 constituting each group array GA, reading / writing is performed on a predetermined memory cell 10 (target cell). A plurality of target cells belonging to each group array GA is hereinafter referred to as “group cell GC”. The plurality of IZOs corresponding to each group array GA is hereinafter referred to as “GlZO (group lZO)”.
[0046] 本発明によれば、これらグループアレイ GAやグループセル GCは、 1つの単位とし て扱われる。例えば、あるグループセル GCは η個(ηは 2以上 Ν以下の整数)のメモリ セル 10から構成される力 上記データ処理回路 300は、このグループセル GCをあた 力も 1つのメモリセルであるかのように扱う。具体的には、書き込み動作時、上記書き 込みデータ処理回路 400は、あるグループセル GCに対して同一の書き込みデータ DWを供給する。また、読み出し動作時、上記読み出しデータ処理回路 500は、ある グループセル GCを構成する η個のメモリセル (対象セル) 10のそれぞれカゝら読み出 された η個の読み出しデータ DRに基づいて、 1つの出力データ Doutを決定する。よ つて、上記 N個のメモリセルアレイ 100 (100— 0〜100—(N—1) )が、 M個の(Mは 2以上の整数)のグループアレイ GAに分類される場合、読み出しデータ処理回路 50 0からは、 M個の出力データ Doutだけが出力される。  [0046] According to the present invention, these group array GA and group cell GC are handled as one unit. For example, a group cell GC has η (η is an integer not less than 2 and not more than メ モ リ) memory cells 10. The above data processing circuit 300 uses this group cell GC as one memory cell. Treat like. Specifically, during the write operation, the write data processing circuit 400 supplies the same write data DW to a certain group cell GC. Further, during the read operation, the read data processing circuit 500 is based on η read data DR read from each of η memory cells (target cells) 10 constituting a certain group cell GC. Determine one output data Dout. Therefore, when the above N memory cell arrays 100 (100—0-100— (N—1)) are classified into M (M is an integer of 2 or more) group array GA, the read data processing circuit From 500, only M output data Dout are output.
[0047] また、特に、 nが奇数である場合 (すなわち、 nは 3以上 N以下の奇数)、読み出しデ ータ処理回路 500は、多数決演算を行うことによって、その n個の読み出しデータ DR 力も 1つの出力データ Doutを決定することが好適である。  [0047] In particular, when n is an odd number (that is, n is an odd number not less than 3 and not more than N), the read data processing circuit 500 performs the majority operation to obtain the n read data DR power. It is preferable to determine one output data Dout.
[0048] 書き込み動作時、グループセル GCに対しては同一の書き込みデータ DWが供給 される。しかしながら、「不良メモリセル」が存在する場合、上述の通り書き込みエラー が発生する可能性がある。例えば、グループセル GCを構成する n個のメモリセル 10 のいずれかには、その同一の書き込みデータ DWが正常に書き込まれない可能性が ある。書き込みデータ DWと、実際にメモリセル 10に記憶されている記憶データとの 間に"ずれ"が生じる可能性がある。だからこそ、多数決演算などの方法によって、 n 個の読み出しデータ DRから最終的な 1つの出力データ Doutを決定することに意義 力 S生じる。つまり、不良メモリセルの影響が低減され、メモリセル 10に記憶されている データの判別性が向上する。 [0048] During the write operation, the same write data DW is supplied to the group cell GC. However, when “bad memory cells” exist, a write error may occur as described above. For example, the same write data DW may not be written correctly to any of the n memory cells 10 that make up the group cell GC. is there. There is a possibility of a “deviation” between the write data DW and the stored data actually stored in the memory cell 10. For this reason, it is meaningful to determine one final output data Dout from n read data DR by a method such as majority voting. That is, the influence of the defective memory cell is reduced, and the discriminability of data stored in the memory cell 10 is improved.
[0049] 以下、本発明に係る MRAM200の構成 ·動作を更に詳細に説明する。  Hereinafter, the configuration / operation of the MRAM 200 according to the present invention will be described in more detail.
[0050] (第 1の実施の形態)  [0050] (First embodiment)
図 7は、本発明の第 1の実施の形態に係る読み出しデータ処理回路 500Aの構成 を概略的に示すブロック図である。ここでは、例として、 MRAM200が 16個のメモリ セルアレイ 100— 0〜 100— 15を備える場合(N = 16)が示される。それらメモリセル アレイ 100— 0〜 100— 15のそれぞれは、 I/O— 0〜l/O— 15を介して、この読み 出しデータ処理回路 500Aに接続されている。この時、メモリセルアレイ 100— 0〜10 0— 15力らは、 I/O— 0〜l/O— 15のそれぞれを介して、読み出しデータ DR0〜 DR15が出力される。尚、図中、丸で囲まれた数字は、 IZOの番号を示している。  FIG. 7 is a block diagram schematically showing the configuration of the read data processing circuit 500A according to the first embodiment of the present invention. Here, as an example, the case where the MRAM 200 includes 16 memory cell arrays 100-0 to 100-15 (N = 16) is shown. Each of these memory cell arrays 100-0 to 100-15 is connected to the read data processing circuit 500A via I / O-0 to l / O-15. At this time, the memory cell arrays 100-0 to 100-15 output the read data DR0 to DR15 via the I / O-0 to 1 / O-15, respectively. In the figure, the numbers in circles indicate IZO numbers.
[0051] また、例として、これら 16個のメモリセルアレイ 100力 つのグループアレイ GA—0 〜GA—3に分類されるとする(M=4)。例えば、グループアレイ GA—0は、 3個のメ モリセルアレイ 100— 0〜: LOO— 2 (Α 〜Α )力ら構成され (η=3)、 GlZO— 0は、 I  [0051] Further, as an example, it is assumed that these 16 memory cell arrays are classified into 100 group arrays GA-0 to GA-3 (M = 4). For example, the group array GA-0 is composed of three memory cell arrays 100-0 to: LOO-2 (Α to Α) force (η = 3), and GlZO-0 is I
01 03  01 03
ZO— 0〜lZO— 2から構成されている。グループアレイ GA—1は、 3個のメモリセル アレイ 100— 3〜: L00— 5 (Α )力ら構成され (n=3)、 GlZO— 1は、 ΐΖθ 3  It is composed of ZO—0 to lZO—2. Group array GA-1 is composed of three memory cell arrays 100-3 to L00-5 (—) force (n = 3), GlZO-1 is ΐΖθ 3
11〜Α  11 ~ Α
13  13
〜lZO— 5から構成されている。グループアレイ GA— 2は、 5個のメモリセルアレイ 1 00— 6〜: L00— 10 (Α 21〜Α 25 )力ら構成され (η=5)、 GlZO— 2は、 I/O— 6〜lZ ~ LZO—It consists of 5. Group array GA-2 is composed of five memory cell arrays 1 00-6 to: L00-10 (Α21 to Α25) force (η = 5), GlZO-2 is I / O-6 to lZ
Ο— 10から構成されている。グループアレイ GA— 3は、 5個のメモリセルアレイ 100 11〜100— 15 (Α )、 Ο—It consists of ten. Group array GA-3 has 5 memory cell arrays 100 11 to 100-15 (Α),
31〜Α 35 )力ら構成され (n=5 GlZO— 3は、 IZO— 11〜ΙΖ 31 to Α 35) composed of force (n = 5 GlZO—3 is IZO—11 to ΙΖ
Ο— 15から構成されている。 Ο—consists of 15
[0052] 本実施の形態において、あるグループセル GCを構成する η個のメモリセル 10は、 互いに異なる η個のメモリセルアレイ 100中にそれぞれ配置されている。例えば、ダル 一プアレイ GA—0に対応するグループセル GCは、 3個のメモリセル 10から構成され ており、それら 3個のメモリセル 10は、 3個のメモリセルアレイ A 〜A のそれぞれに 1つずつ配置されている。ここで、それら 3個のメモリセル 10は、 3個のメモリセルァレ ィ A 〜A のそれぞれにおいて同一のアドレスに配置されていると好適である。 In the present embodiment, η memory cells 10 constituting a certain group cell GC are arranged in η memory cell arrays 100 different from each other. For example, the group cell GC corresponding to the double array GA-0 is composed of three memory cells 10, and each of the three memory cells 10 is assigned to each of the three memory cell arrays A to A. One by one. Here, it is preferable that the three memory cells 10 are arranged at the same address in each of the three memory cell arrays A to A.
01 03  01 03
[0053] 上述の通り、読み出しデータ処理回路 500Aは、あるグループセル GCから読み出 された n個の読み出しデータ DRに基づいて、 1つの出力データ Doutを決定する。そ のため、このデータ処理回路 500Aは、 4個のグループアレイ GA—0〜GA—3のそ れぞれに対して、 4個の出力データ決定回路 510— 0〜510— 3を有している。  As described above, the read data processing circuit 500A determines one output data Dout based on n read data DR read from a certain group cell GC. Therefore, this data processing circuit 500A has four output data decision circuits 510-0 to 510-3 for each of the four group arrays GA-0 to GA-3. Yes.
[0054] 例えば、出力データ決定回路 510— 0は、 3個の入力端子 T 〜T と 1つの出力端  [0054] For example, the output data determination circuit 510-0 includes three input terminals T to T and one output terminal.
01 03  01 03
子を備えており、その 3個の入力端子 Τ 〜Τ は、メモリセルアレイ A 〜A のそれ  The three input terminals Τ to Τ are those of the memory cell arrays A to A.
01 03 01 03 ぞれに接続されている。グループアレイ GA—0から出力される読み出しデータ DR0 〜0尺2は、170— 0〜1 0— 2を介して、3個の入カ端子丁 〜T にそれぞれ入力  01 03 01 03 Connected to each other. Read data DR0 to 0 scale 2 output from group array GA-0 is input to each of three input terminals D to T via 170-0 to 10-2.
01 03  01 03
される。出力データ決定回路 510— 0は、 3個の読み出しデータ DR0〜DR2に基づ いて 1つの出力データ Dout— 0を決定する。ここで nは奇数 (n= 3)であり、この出力 データ決定回路 510— 0としては、多数決演算を実行する「多数決論理回路」が例示 される。  Is done. The output data determination circuit 510-0 determines one output data Dout-0 based on the three read data DR0 to DR2. Here, n is an odd number (n = 3), and the output data decision circuit 510-0 is exemplified by a “majority logic circuit” that executes a majority decision operation.
[0055] 図 8Aは、出力データ決定回路 510— 0としての 3多数決論理回路の例を示す回路 図である。図 8Aに示されるように、この 3多数決論理回路は、入力端子 T 〜T 、出  FIG. 8A is a circuit diagram showing an example of a three-majority logic circuit as the output data determination circuit 510-0. As shown in FIG. 8A, this three-majority logic circuit has input terminals T to T and an output terminal.
01 03 力端子 OUT、及びNAND511a〜511dとを備ぇてぉり、この構成でもって多数決 演算を実行する。つまり、入力される 3個の読み出しデータ DR0〜DR2のうち 2個以 上が示す値 (「0」または「1」)力 出力端子 OUTから出力データ Dout— 0として出力 される。  01 03 Prepare the power terminal OUT and NAND511a ~ 511d, and execute majority operation with this configuration. In other words, the value (“0” or “1”) indicated by two or more of the three input read data DR0 to DR2 is output as output data Dout-0 from the output terminal OUT.
[0056] また図 7を参照して、出力データ決定回路 510— 2は、 5個の入力端子 T 〜T と 1  [0056] Referring also to FIG. 7, the output data determination circuit 510-2 includes five input terminals T to T and 1
21 25 つの出力端子を備えており、その 5個の入力端子 Τ 〜Τ は、メモリセルアレイ A  21 There are 25 output terminals, and the five input terminals Τ to Τ are connected to the memory cell array A.
21 25 21 21 25 21
〜A のそれぞれに接続されている。グループアレイ GA— 2から出力される読み出しConnected to each of ~ A. Reading output from group array GA-2
25 twenty five
データ DR6〜DR10は、 lZO— 6〜: tZO— 10を介して、 5個の入力端子 T 〜T  Data DR6 to DR10 are the five input terminals T to T via lZO-6 to tZO-10
21 25 にそれぞれ入力される。出力データ決定回路 510— 2は、 5個の読み出しデータ DR 6〜DR10に基づ!/、て 1つの出力データ Dout— 2を決定する。ここで nは奇数(n= 5 )であり、この出力データ決定回路 510— 2としては、多数決演算を実行する「多数決 論理回路」が例示される。 [0057] 図 8Bは、出力データ決定回路 510— 2としての 5多数決論理回路の例を示す回路 図である。図 8Bに示されるように、この 5多数決論理回路は、入力端子 T 〜T 、出 21 25 respectively. The output data determination circuit 510-2 determines one output data Dout-2 based on the five read data DR6 to DR10. Here, n is an odd number (n = 5), and the output data determination circuit 510-2 is exemplified by a “majority logic circuit” that executes a majority operation. FIG. 8B is a circuit diagram showing an example of a five-majority logic circuit as the output data determination circuit 510-2. As shown in FIG. 8B, the five majority logic circuit has input terminals T to T, output terminals,
21 25 力端子 OUT、 NAND511e〜511q、及び OR512とを備えており、この構成でもつ て多数決演算を実行する。つまり、入力される 5個の読み出しデータ DR6〜DR10の うち 3個以上が示す値 (「0」または「1」) 1S 出力端子 OUTから出力データ Dout— 2 として出力される。  21 25 Power terminal OUT, NAND511e to 511q, and OR512 are provided, and the majority operation is executed with this configuration. In other words, the value indicated by three or more of the five input read data DR6 to DR10 (“0” or “1”) is output as output data Dout-2 from the 1S output terminal OUT.
[0058] 出力データ決定回路 510— 1は、出力データ決定回路 510— 0と同様に、 3個の入 力端子 T 〜T と 1つの出力端子を備えており、その 3個の入力端子 Τ 〜Τ は、メ  [0058] Similar to the output data determination circuit 510-0, the output data determination circuit 510-1 includes three input terminals T to T and one output terminal, and the three input terminals 〜 to Τ
11 13 11 13 モリセルアレイ A 〜A のそれぞれに接続されている。この出力データ決定回路 51  11 13 11 13 Connected to each of the memory cell arrays A to A. This output data decision circuit 51
11 13  11 13
0—1は、多数決演算を実行することにより(図 8A参照)、 3個の読み出しデータ DR3 〜DR5から 1つの出力データ Dout— 1を決定する。出力データ決定回路 510— 3は 、出力データ決定回路 510— 2と同様に、 5個の入力端子 T 〜T と 1つの出力端  0-1 determines the output data Dout-1 from the three read data DR3 to DR5 by executing the majority operation (see FIG. 8A). Similarly to the output data decision circuit 510-2, the output data decision circuit 510-3 has five input terminals T to T and one output terminal.
31 35  31 35
子を備えており、その 5個の入力端子 Τ 〜Τ は、メモリセルアレイ A 〜A のそれ  The five input terminals Τ to Τ are those of the memory cell arrays A to A.
31 35 31 35 ぞれに接続されている。この出力データ決定回路 510— 3は、多数決演算を実行す ることにより(図 8B参照)、 5個の読み出しデータ DR11〜DR15から 1つの出力デー タ Dout— 3を決定する。  31 35 31 35 Connected to each. The output data determination circuit 510-3 determines one output data Dout-3 from the five read data DR11 to DR15 by executing a majority operation (see FIG. 8B).
[0059] 上記のように各出力データ決定回路 510によって最終的に決定された出力データ Dout— 0〜Dout—3は、セレクタ 520を介して外部に出力される。この出力データ D out (Dout— 0〜Dout— 3)の出力は、同時に又はシリアルに行われる。このように、 本実施の形態においては、 4個のグループ lZO (GlZO— 0〜GlZO3)に対応して 、 4個の出力データ Dout— 0〜Dout— 3が出力されることになる。  The output data Dout-0 to Dout-3 finally determined by each output data determination circuit 510 as described above are output to the outside via the selector 520. The output data Dout (Dout-0 to Dout-3) is output simultaneously or serially. Thus, in this embodiment, four output data Dout-0 to Dout-3 are output corresponding to four groups lZO (GlZO-0 to GlZO3).
[0060] 次に、図 9と共に図 4及び図 7を参照しながら、本実施の形態に係る読み出し動作 の一例を説明する。ここでは、例として、グループアレイ GA— 0から GI/O— 0を介し て出力データ Doutが出力される場合が示される。時刻 tOにおいて、各メモリセルァ レイ(100— 0〜: L00— 2)の読み出し電流負荷回路 36に入力される信号 ZRE力 L owレベルに変わる。これにより、各メモリセルアレイ 100が読み出しモードに変わる。 続いて、読み出し対象であるグループセル GCを指定するアドレス信号 XADD、 YA DDが入力される。ここで、そのグループセル GCを構成する 3個の対象セルは、各メ モリセルアレイ中の同一アドレスに配置されている。 Next, an example of the read operation according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 7 together with FIG. Here, as an example, a case where the output data Dout is output from the group array GA-0 through GI / O-0 is shown. At time tO, the signal ZRE force changes to the Low level that is input to the read current load circuit 36 of each memory cell array (100-0 to: L00-2). Thereby, each memory cell array 100 changes to the read mode. Subsequently, address signals XADD and YA DD for specifying the group cell GC to be read are input. Here, the three target cells that make up the group cell GC They are arranged at the same address in the memory cell array.
[0061] 次に、時刻 tlにお 、て、ビット線活性ィ匕信号 RBLが Y側セレクタ 33に入力され、ァ ドレス信号 YADDに対応したビット線 31が選択ビット線として活性ィ匕される。また、時 刻 t2において、ワード線活性ィ匕信号 RWLが X側セレクタ 23に入力され、アドレス信 号 XADDに対応した読み出しワード線 22が選択ワード線として活性ィ匕される。これ により、選択ワード線と選択ビット線で指定される対象セル 10に読み出し電流が流れ る。同時に、リファレンスセル 10rにおいても読み出し電流が流れる。次に、時刻 t3に おいて、センスアンプ活性化信号 SAENが Highレベルになり、センスアンプ 40によ つて読み出し電圧とリファレンス電圧の比較が行われる。これにより、グループセル G Cを構成する各メモリセル 10に記憶されているデータが検出される。  Next, at time tl, the bit line activation signal RBL is input to the Y-side selector 33, and the bit line 31 corresponding to the address signal YADD is activated as the selected bit line. At time t2, the word line activation signal RWL is input to the X-side selector 23, and the read word line 22 corresponding to the address signal XADD is activated as the selected word line. As a result, a read current flows through the target cell 10 specified by the selected word line and the selected bit line. At the same time, a read current flows also in the reference cell 10r. Next, at time t3, the sense amplifier activation signal SAEN becomes High level, and the sense amplifier 40 compares the read voltage with the reference voltage. Thereby, the data stored in each memory cell 10 constituting the group cell G C is detected.
[0062] 時刻 t4において、上述のように検出されたデータは、読み出しデータ DR0〜DR2 として、 IZO— 0〜IZO— 2のそれぞれから出力される。出力データ決定回路 510 — 0は、多数決演算を実行することにより、読み出しデータ DR0〜DR2から 1つの出 力データ Doutを決定する。図 9において、実線は、 DR0〜DR3が全て「1」である場 合を示す。この場合、出力データ決定回路 510— 0は、出力データ Doutとして「1」を 出力する。また、図 9において、破線は、 DR0が「1」であり、 DR1及び DR2が「0」で ある場合を示す。この場合、出力データ決定回路 510— 0は、出力データ Doutとし て「0」を出力する。時刻 t5において読み出し動作は終了する。他のグループアレイ G Aに関しても、読み出し動作は同様である。  [0062] At time t4, the data detected as described above is output from each of IZO-0 to IZO-2 as read data DR0 to DR2. The output data determination circuit 510 — 0 determines one output data Dout from the read data DR0 to DR2 by executing a majority operation. In FIG. 9, the solid line shows the case where DR0 to DR3 are all “1”. In this case, the output data determination circuit 510-0 outputs “1” as the output data Dout. In FIG. 9, the broken line indicates a case where DR0 is “1” and DR1 and DR2 are “0”. In this case, the output data determination circuit 510-0 outputs “0” as the output data Dout. The read operation ends at time t5. The read operation is the same for other group arrays GA.
[0063] 次に、書き込みに関する説明が行われる。図 10は、本実施の形態に係る書き込み データ処理回路 400Aの構成を概略的に示すブロック図である。メモリセルアレイ 10 0— 0〜: L00— 15のそれぞれは、 I/O— 0〜l/O— 15を介して、この書き込みデー タ処理回路 400Aに接続されている。この時、メモリセルアレイ 100— 0〜: L00— 15 に対しては、 I/O— 0〜l/O— 15のそれぞれを介して、書き込みデータ DW0〜D W15が供給される。  [0063] Next, a description will be given regarding writing. FIG. 10 is a block diagram schematically showing the configuration of the write data processing circuit 400A according to the present embodiment. Each of the memory cell arrays 10 0-0 to L00-15 is connected to the write data processing circuit 400A via I / O-0 to l / O-15. At this time, the write data DW0 to DW15 are supplied to the memory cell arrays 100-0 to L00-15 via I / O-0 to l / O-15, respectively.
[0064] この書き込みデータ処理回路 400Aは、分配回路 410を備えており、その分配回路 410は、 GIZO— 0〜GIZO— 3に接続されている。例えば、 4ビットの入力データ Di n (Din—0〜Din—3)が書き込まれる時、この分配回路は、データ Din—0〜Din— 3のそれぞれを、 GlZO— 0〜GlZO— 3のそれぞれに出力する。これにより、例え ばグループアレイ GA— 0を構成する 3個のメモリセルアレイ 100— 0〜: L00— 2に対 して供給される書き込みデータ(DW0〜DW3)は、同一のデータ Din— 0となる。す なわち、書き込みデータ処理回路 400Aは、あるグループアレイ GAを構成する n個 のメモリセルアレイ 100の各々に、同一の書き込みデータ DWを供給する。尚、上述 の通り、メモリセルアレイ 100中に「不良メモリセル」が存在する場合、書き込みエラー が発生し、メモリセル 10中に記憶される記憶データ力 書き込みデータ DWと一致し ない可能 ¾ ^まある。 The write data processing circuit 400A includes a distribution circuit 410, and the distribution circuit 410 is connected to GIZO-0 to GIZO-3. For example, when 4-bit input data Di n (Din—0 to Din—3) is written, this distribution circuit uses data Din—0 to Din— Each of 3 is output to each of GlZO-0 to GlZO-3. As a result, for example, the write data (DW0 to DW3) supplied to the three memory cell arrays 100-0 to L00-2 constituting the group array GA-0 become the same data Din-0. . That is, the write data processing circuit 400A supplies the same write data DW to each of the n memory cell arrays 100 constituting a certain group array GA. As described above, if there is a “bad memory cell” in the memory cell array 100, a write error may occur and the stored data power stored in the memory cell 10 may not match the write data DW. .
[0065] 以上に説明された本実施の形態に係る MRAM200による効果は以下の通りであ る。  [0065] The effects of MRAM 200 according to the present embodiment described above are as follows.
[0066] 本実施の形態によれば、書き込み動作時、あるグループアレイ GAには同一の書き 込みデータ DWが供給され、グループセル GCを構成する n個のメモリセル 10には同 じデータが記憶されるように制御される。但し、不良メモリセルの存在により、書き込み エラーが発生する可能性はある。読み出し動作時、そのグループアレイ GAに属する グループセル GCから出力される n個の読み出しデータ DRは、ある出力データ決定 回路 510に入力される。その出力データ決定回路 510は、その n個の読み出しデー タ DRに基づいて、 1つの出力データ Doutを決定する。具体的には、 nは 2k+ l (kは 自然数)で表され、出力データ決定回路 510は、 k+ 1個以上の読み出しデータ DR によって示される値(「0」または「1」)を、 1つの出力データ Doutとして採用する。す なわち、出力データ決定回路 510は、多数決演算を行う。  [0066] According to the present embodiment, during a write operation, the same write data DW is supplied to a certain group array GA, and the same data is stored in n memory cells 10 constituting the group cell GC. To be controlled. However, write errors may occur due to the presence of defective memory cells. During the read operation, n read data DR output from the group cell GC belonging to the group array GA is input to a certain output data determination circuit 510. The output data determination circuit 510 determines one output data Dout based on the n read data DR. Specifically, n is represented by 2k + l (k is a natural number), and the output data determination circuit 510 determines k + 1 as a value (“0” or “1”) indicated by one or more read data DR. Adopted as output data Dout. In other words, the output data determination circuit 510 performs a majority operation.
[0067] 従って、 3個の読み出しデータ DRに対して多数決演算を行う場合、 3個のメモリセ ル 10のうち 1つが不良メモリセルであったとしても、残りのメモリセル 10が正常であれ ば、グループセル GCに記憶されているデータを正確に読み出すことが可能となる。 また、 5個の読み出しデータ DRに対して多数決演算を行う場合、 5個のメモリセル 10 のうち 2つが不良メモリセルであったとしても、残りのメモリセル 10が正常であれば、グ ループセル GCに記憶されているデータを正確に読み出すことが可能となる。一般的 に、 n個(n= 2k+ l)の読み出しデータ DRに対して多数決演算を行う場合、 n個のメ モリセル 10のうち k個が不良メモリセルであったとしても、残りのメモリセル 10が正常 であれば、グループセル GCに記憶されているデータを正確に読み出すことが可能と なる。従って、本発明に係る MRAM200によれば、不良メモリセルの影響が低減さ れる。また、メモリセル 10に記憶されているデータの判別性が向上し、装置の信頼性 が向上する。 [0067] Therefore, when the majority operation is performed on the three read data DRs, even if one of the three memory cells 10 is a defective memory cell, if the remaining memory cells 10 are normal, Data stored in the group cell GC can be read accurately. In addition, when a majority operation is performed on five read data DRs, even if two of the five memory cells 10 are defective, if the remaining memory cells 10 are normal, the group cell GC It becomes possible to accurately read out the data stored in. In general, when a majority operation is performed on n (n = 2k + 1) read data DR, even if k out of n memory cells 10 are defective memory cells, the remaining memory cells 10 Is normal If so, the data stored in the group cell GC can be read accurately. Therefore, according to the MRAM 200 according to the present invention, the influence of defective memory cells is reduced. In addition, the discriminability of data stored in the memory cell 10 is improved, and the reliability of the device is improved.
[0068] あるメモリセル 10が不良メモリセルである確率を「フェイル率 p」と呼ぶことにする。例 えば、フェイル率 pが 0. l% (p = 10_3)であることは、 1Mバイト中に 1Kバイトの不良 が存在することに相当する。この時、 3個の読み出しデータ DRカゝら算出される出力デ ータ Doutが正しい確率 Pは、 P = (1— p) 3+ 3p (l— p) 2で与えられる。 5個の読み The probability that a certain memory cell 10 is a defective memory cell is referred to as “failure rate p”. For example, a failure rate p of 0.1% (p = 10 _3 ) is equivalent to a 1K byte defect in 1M byte. At this time, the probability P that the output data Dout calculated from the three read data DR data is correct is given by P = (1-p) 3 + 3p (l-p) 2 . 5 readings
3 3  3 3
出しデータ DR力 算出される出力データ Doutが正しい確率 Pは、 P = (l -p) 5 + Outgoing data DR force Probable output data Dout Probability P is P = (l -p) 5 +
5 5  5 5
5p (l— p) 4+ 10p2 (l— p) 3で与えられる。例えば、フェイル率 pが 1%の時 (p = 10_2 )、 Pは 99. 970%であり、 Pは 99. 999%である。 5p (l—p) 4 + 10p 2 (l—p) 3 . For example, when the failure rate p is 1% (p = 10_2 ), P is 99.970% and P is 99.999%.
3 5  3 5
[0069] 図 11は、フェイル率とチップ良品率の関係を示すグラフ図である。図 11において、 縦軸はチップ良品率を示し、横軸はフェイル率を示し、また、様々な多数決論理回路 が適用された場合が示されている。図中において、符号「110」〜「1510」のそれぞ れは、 1多数決論理回路 (多数決なし)〜 15多数決論理回路が適用された場合を示 している。図 11から明らかなように、良品を得るために許されるフェイル率は、多数決 に用いられるデータ数が多くなる程、大きくなつても構わないことが分かる。例えば、 3 多数決論理回路が適用される場合 (符号「310」で示される)、フェイル率 pは 10_3程 度まで許される。 5多数決論理回路が適用される場合 (符号「510」で示される)、フエ ィル率 pは 10_2程度まで許される。このように、本発明に係る MRAM200によれば、 チップ良品率は飛躍的に向上し、歩留まりが向上する。従って、製造コストが低減さ れる。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the fail rate and the chip non-defective rate. In Fig. 11, the vertical axis shows the chip non-defective rate, the horizontal axis shows the fail rate, and the case where various majority logic circuits are applied is shown. In the figure, each of reference numerals “110” to “1510” indicates a case where 1 majority logic circuit (no majority vote) to 15 majority logic circuit is applied. As is clear from Fig. 11, the failure rate allowed to obtain good products can be increased as the number of data used in the majority decision increases. For example, 3 majority logic circuit (indicated by reference numeral "310") when applied, the fail rate p is allowed to 10_ 3 extent. 5 If the majority logic circuit is applied (indicated by reference numeral "510"), Hue I le rate p is allowed until 2 about 10_. As described above, according to the MRAM 200 according to the present invention, the yield rate of chips is dramatically improved and the yield is improved. Therefore, the manufacturing cost is reduced.
[0070] 更に、本発明に係る MRAM200は、メモリセルアレイ 100の構成(図 4参照)に対し て何ら制限を与えない。従って、集積度などに影響を与えることなぐ簡単な周辺回 路のみで、上述の効果が得られるという利点がある。また、 ECCよりも高速に動作可 能であるという利点もある。  Furthermore, the MRAM 200 according to the present invention does not limit the configuration of the memory cell array 100 (see FIG. 4). Therefore, there is an advantage that the above-described effect can be obtained with only a simple peripheral circuit without affecting the degree of integration. Another advantage is that it can operate faster than ECC.
[0071] (第 2の実施の形態)  [0071] (Second Embodiment)
図 12は、本発明の第 2の実施の形態に係る読み出しデータ処理回路 500Bの構成 を示すブロック図である。ここでも、例として、 N= 16の場合が示される。つまり、この 読み出しデータ処理回路 500Bは、 I/O— 0〜l/O— 15のそれぞれを介して、メモ リセルアレイ 100— 0〜: LOO— 15に接続されている。尚、図中、丸で囲まれた数字は 、 IZOの番号を示している。また、メモリセルアレイ 100は、図 12中力も省略されてい る。また、図 12において、第 1の実施の形態における構成と同様の構成には同一の 符号が付され、その説明は適宜省略される。 FIG. 12 shows the configuration of the read data processing circuit 500B according to the second embodiment of the present invention. FIG. Again, as an example, the case of N = 16 is shown. That is, the read data processing circuit 500B is connected to the memory cell array 100-0 to LOO-15 via each of the I / O-0 to l / O-15. In the figure, the numbers in circles indicate the IZO numbers. Further, in the memory cell array 100, the middle force in FIG. 12 is also omitted. In FIG. 12, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
[0072] この読み出しデータ処理回路 500Βは、第 1の実施の形態と同様に、出力データ決 定回路 510— 0〜510— 3、及びセレクタ 520を備えている。これら出力データ決定 回路(多数決論理回路) 510— 0〜510— 3のそれぞれは、 η個の読み出しデータ D Rに基づいて、出力データ Dout— 0〜Dout—3を決定する。  The read data processing circuit 500 備 え includes output data determination circuits 510-0 to 510-3 and a selector 520, as in the first embodiment. Each of these output data determination circuits (majority logic circuits) 510-0 to 510-3 determines output data Dout-0 to Dout-3 based on η pieces of read data DR.
[0073] 本実施の形態において、複数の IZOと出力データ決定回路 510との対応関係は フレキシブルに設定され得る。例えば、出力データ決定回路 510— 0は入力端子 Τ  In the present embodiment, the correspondence between a plurality of IZOs and output data determination circuit 510 can be set flexibly. For example, the output data decision circuit 510-0 has an input terminal 端子
01 01
〜Τ を有しているが(η= 3)、それら入力端子 Τ 〜Τ は、 16個の lZO (lZO— 0Τ η (η = 3), but their input terminals Τ Τ Τ are 16 lZO (lZO— 0
03 01 03 03 01 03
〜lZO— 15)のうち任意の 3個の ΙΖΟに対応付けられる。そのため、この読み出し データ処理回路 500Βは、更に、複数の ΙΖΟと出力データ決定回路 510との間に介 在する ΙΖΟ割り当て回路 530を備えている。つまり、 ΙΖΟ割り当て回路 530は、出力 データ決定回路 510— 0〜510— 3の各々に接続されている。一方、この ΙΖΟ割り当 て回路 530は、 I/O— 0〜l/O— 15のそれぞれを介して、メモリセルアレイ 100— 0 〜100— 15のそれぞれに接続されており、読み出しデータ DR0〜DR15のそれぞ れを受け取る。  ~ LZO—Associating with any three of 15). Therefore, the read data processing circuit 500 Β further includes a ΙΖΟ assignment circuit 530 interposed between the plurality of ΙΖΟ and the output data determination circuit 510. That is, the ΙΖΟ allocation circuit 530 is connected to each of the output data determination circuits 510-0 to 510-3. On the other hand, this ΙΖΟ allocation circuit 530 is connected to each of the memory cell arrays 100-0 to 100-15 via each of I / O-0 to l / O-15, and read data DR0 to DR15. Receive each of the
[0074] この IZO割り当て回路 530は、 ΙΖΟと入力端子 Τとの対応関係を指定する「割り  [0074] This IZO allocation circuit 530 is an "allocation" that specifies the correspondence between ΙΖΟ and input terminal Τ.
1]  1]
当て信号 ASGN」を外部力も受け取る。ここで、 iの値は 0〜3であり、 jの値は l〜nで  It also receives external signals from the guess signal ASGN. Where the value of i is 0-3 and the value of j is l-n
1]  1]
ある。例えば、 ASGN =5、ASGN =3、 ASGN =8の場合、出力データ決定  is there. For example, when ASGN = 5, ASGN = 3, ASGN = 8, output data is determined
01 02 03  01 02 03
回路 510— 0の入力端子 T 、T 、T は、それぞれ IZO— 5、lZO— 3、lZO— 8  The input terminals T, T, and T of circuit 510-0 are IZO-5, lZO-3, and lZO-8, respectively.
01 02 03  01 02 03
に対応付けられる。つまり、これら対応付けられた ΙΖΟ— 5、 I/O -3, ΙΖΟ— 8は、 GIZO— 0を構成する。このように、割り当て信号 ASGNは、 n個の入力端子 T 〜T  Is associated with. That is, these associated ΙΖΟ-5, I / O -3, and ΙΖΟ-8 constitute GIZO-0. In this way, the assignment signal ASGN has n input terminals T to T.
ij il に対応付けられる n個のメモリセルアレイを示す。図 12に示されるように、割り当て信 m  n memory cell arrays associated with ij il are shown. As shown in Figure 12, the assignment signal m
号 ASGNは、例えば、 IZO割り当て回路 530に接続された外部レジスタ 600に格 納されている。よって、割り当て信号 ASGNが示す内容を任意に設定することが可 能である。つまり、割り当て信号 ASGNが示す内容は、可変である。 For example, ASGN is stored in the external register 600 connected to the IZO allocation circuit 530. It is paid. Therefore, it is possible to arbitrarily set the contents indicated by the assigned signal ASGN. That is, the contents indicated by the allocation signal ASGN are variable.
[0075] IZO割り当て回路 530は、この割り当て信号 ASGNを参照し、複数の I/Oカも受 け取った読み出しデータ DR0〜DR15のそれぞれを、対応付けられた入力端子 T に出力する。例えば、 IZO割り当て回路 530は、メモリセルアレイ 100— 5、 100- 3 、 100— 8から受け取った読み出しデータ DR5、 DR3、 DR8のそれぞれを、入力端 子 Τ 、Τ 、Τ に出力する。  The IZO allocation circuit 530 refers to the allocation signal ASGN, and outputs each of the read data DR0 to DR15 that has received a plurality of I / O outputs to the corresponding input terminal T. For example, the IZO allocation circuit 530 outputs read data DR5, DR3, and DR8 received from the memory cell arrays 100-5, 100-3, and 100-8 to the input terminals Τ, Τ, and そ れ ぞ れ, respectively.
01 02 03  01 02 03
[0076] 図 13Aは、 IZO割り当て回路 530の例を示す回路図である。この I/O割り当て回 路 530は、読み出しデータ DR0〜DR15が入力される端子、 4ビットの割り当て信号 ASGN[0]〜ASGN[3]が入力される端子、及び出力データ決定回路 510の入力 端子 Tに接続される端子を備えている。また、 IZO割り当て回路 530は、 4—1セレ クタ 531a〜531eを備えている。図 13Bは、 1つの 4— 1セレクタ 531の例を示す回路 図である。この 4—1セレクタ 531は、 4つの読み出しデータ DRが入力される端子 IN 0〜IN3、割り当て信号 ASGNのうち 2ビットが入力される端子 SEL0、 SEL1、及び 出力端子 OUTを備えている。また、 4—1セレクタ 531は、 AND532a〜532d、 OR 533a〜533c、インバータ 534a、 534bを有している。このような構成で、 lZ〇割り当 て回路 530は、割り当て信号 ASGNが示す値に基づいて、読み出しデータ DR0〜 FIG. 13A is a circuit diagram showing an example of the IZO allocation circuit 530. This I / O allocation circuit 530 is a terminal to which read data DR0 to DR15 is input, a terminal to which 4-bit allocation signals ASGN [0] to ASGN [3] are input, and an input terminal of the output data determination circuit 510 It has a terminal connected to T. In addition, the IZO allocation circuit 530 includes 4-1 selectors 531a to 531e. FIG. 13B is a circuit diagram showing an example of one 4-1 selector 531. The 4-1 selector 531 includes terminals IN 0 to IN 3 to which four read data DR are input, terminals SEL 0 and SEL 1 to which two bits of the assignment signal ASGN are input, and an output terminal OUT. The 4-1 selector 531 includes AND532a to 532d, OR 533a to 533c, and inverters 534a and 534b. With such a configuration, the lZO allocation circuit 530 reads the read data DR0 to DR0 based on the value indicated by the allocation signal ASGN.
DR15のうち 1つを、入力端子 Tに出力することができる。例えば、割り当て信号 ASOne of DR15 can be output to input terminal T. For example, the assignment signal AS
GN = 3の場合、すなわち、 ASGN[0] = '0,、 ASGN[1] = '0,、 ASGN[2] = ' lIf GN = 3, ie ASGN [0] = '0, ASGN [1] =' 0, ASGN [2] = 'l
02 02
'、 ASGN[3] = ' 1 'の場合、読み出しデータ DR3が、入力端子 T に出力される。  When ', ASGN [3] =' 1 ', read data DR3 is output to input terminal T.
02  02
[0077] 各メモリセルアレイ 100における読み出し動作は、第 1の実施の形態と同様である( 図 9参照)。これにより、読み出しデータ処理回路 500Bは、メモリセルアレイ 100— 0 〜100— 15のそれぞれから、読み出しデータ DR0〜DR15を受け取る。 I/O割り当 て回路 530は、割り当て信号 ASGNに基づいて、読み出しデータ DR0〜DR15のう ち所定の n個の読み出しデータ DRを、対応する 1つの出力データ決定回路 510に 出力する。その出力データ決定回路 510は、第 1の実施の形態と同様に、 1つの出 力データ Doutを決定する。  The read operation in each memory cell array 100 is the same as that in the first embodiment (see FIG. 9). Accordingly, the read data processing circuit 500B receives the read data DR0 to DR15 from each of the memory cell arrays 100-0 to 100-15. Based on the assignment signal ASGN, the I / O assignment circuit 530 outputs predetermined n pieces of read data DR among the read data DR0 to DR15 to the corresponding one output data determination circuit 510. The output data determination circuit 510 determines one output data Dout as in the first embodiment.
[0078] この読み出しデータ処理回路 500Bによる効果は以下の通りである。ウェハ内には 、歩留まりの高 、メモリセルアレイ 100と歩留まりの低!、メモリセルアレイ 100が混在 することが考えられる。つまり、ウェハ内に歩留まりの分布が存在することが考えられ る。この場合、比較的低い歩留まりを有するメモリセルアレイ 100から出力される読み 出しデータ DRが、同じ出力データ決定回路 510に集中すると、正確な出力データ D outが得られる確率が低下してしまう。つまり、チップ良品率が低下する。本実施の形 態によれば、 IZOと出力データ決定回路 510との対応関係は、割り当て信号 ASGN によってフレキシブルに設定され得る。つまり、チップの信頼性が向上するように、 G ιΖοを構成する ιΖοの組み合わせを設定することが可能である。各メモリセルアレイThe effect of this read data processing circuit 500B is as follows. In the wafer It can be considered that the yield is high, the memory cell array 100 is low, the yield is low, and the memory cell array 100 is mixed. In other words, it is conceivable that there is a yield distribution in the wafer. In this case, if the read data DR output from the memory cell array 100 having a relatively low yield is concentrated on the same output data determination circuit 510, the probability that accurate output data Dout is obtained decreases. That is, the chip non-defective rate decreases. According to this embodiment, the correspondence between IZO and output data determination circuit 510 can be flexibly set by assignment signal ASGN. In other words, it is possible to set the combination of ιΖο that constitutes G ιΖο so that the reliability of the chip is improved. Each memory cell array
100の歩留まりを測定し、その測定結果に基づいて割り当て信号 ASGNの内容を 設定することによって、救済されるチップの数がより増加する。よって、チップ良品率 が更に向上し、製造コストが更に低減される。 By measuring the yield of 100 and setting the content of the allocation signal ASGN based on the measurement result, the number of chips to be rescued is further increased. Therefore, the chip non-defective rate is further improved and the manufacturing cost is further reduced.
[0079] 次に、書き込みに関する構成の説明が行われる。図 14は、本実施の形態に係る書 き込みデータ処理回路 400Βの構成を概略的に示すブロック図である。この書き込み データ処理回路 400Βは、 ΙΖΟ— 0〜ΙΖΟ— 15のそれぞれに接続された入力デー タ決定回路 430— 0〜430— 15を備えている。各々の入力データ決定回路 430は、 外部から入力データ Din (Din— 0〜Din— 3)、及びレジスタ 600から上記割り当て 信号 ASGNを受け取る。 Next, a configuration related to writing will be described. FIG. 14 is a block diagram schematically showing the configuration of the write data processing circuit 400Β according to the present embodiment. The write data processing circuit 400Β includes input data determination circuits 430-0 to 430-15 connected to ΙΖΟ-0 to 15-15, respectively. Each input data determination circuit 430 receives input data Din (Din—0 to Din—3) from the outside and the allocation signal ASGN from the register 600.
[0080] 図 15Aは、 1つの入力データ決定回路 430の構成例を示す回路図である。この入 力データ決定回路 430は、 16個の一致検出回路 431a〜431pを有している。一致 検出回路 431a〜431pには、 4ビットの信号である「I/O番号信号 NUM」が入力さ れる。この IZO番号信号 NUMは、この入力データ決定回路 430が接続されている I ΖΟの番号を示す。例えば、 ΙΖΟ— 3に接続されている入力データ決定回路 430— 3には、「3」を示す IZO番号信号 NUMが入力される。この IZO番号信号 NUMの 各ビットは、電源電位 Vdd及びグランド電位 Gndによって、予め回路に組み込まれて いる。  FIG. 15A is a circuit diagram showing a configuration example of one input data determination circuit 430. The input data determination circuit 430 has 16 coincidence detection circuits 431a to 431p. The coincidence detection circuits 431a to 431p receive a 4-bit signal “I / O number signal NUM”. This IZO number signal NUM indicates the number of IΖΟ to which this input data decision circuit 430 is connected. For example, the IZO number signal NUM indicating “3” is input to the input data determination circuit 430-3 connected to ΙΖΟ-3. Each bit of the IZO number signal NUM is incorporated in the circuit in advance by the power supply potential Vdd and the ground potential Gnd.
[0081] また、 16個の一致検出回路 431a〜431pのそれぞれには、 16種類の割り当て信 号 ASGNのそれぞれが入力される。一致検出回路 431a〜431cは、 OR432aを介 して、 AND433aに接続されており、入力される割り当て信号 ASGNは、 GlZO— 0 に対応している(i=0)。一致検出回路 431d〜431fは、 OR432bを介して、 AND4 33bに接続されており、入力される割り当て信号 ASGNは、 GIZO— 1に対応して いる(i= l)。一致検出回路 431g〜431kは、 NOR432c、 432d、及び NAND432 eを介して、 AND433cに接続されており、入力される割り当て信号 ASGNは、 GlZIn addition, each of the 16 match detection circuits 431a to 431p is input with each of 16 types of assigned signals ASGN. The coincidence detection circuits 431a to 431c are connected to AND433a via OR432a, and the input assignment signal ASGN is GlZO-0. (I = 0). The coincidence detection circuits 431d to 431f are connected to AND4 33b via OR432b, and the input assignment signal ASGN corresponds to GIZO-1 (i = l). The coincidence detection circuits 431g to 431k are connected to AND433c via NOR432c, 432d, and NAND432e, and the input assignment signal ASGN is GlZ
O— 2に対応している(i= 2)。一致検出回路 4311〜431pは、 NOR432f、 432g、 及び NAND432hを介して、 AND433d〖こ接続されており、入力される割り当て信号 ASGNは、 GIZO— 3に対応している(i= 3)。 AND433a〜433dのそれぞれには ij Corresponds to O-2 (i = 2). The coincidence detection circuits 4311 to 431p are connected to AND433d via NOR432f, 432g, and NAND432h, and the input assignment signal ASGN corresponds to GIZO-3 (i = 3). Ij for each of AND433a to 433d
、入力データ Dinのうちのデータ Din— 0〜Din— 3のそれぞれが入力される。 AND 433a〜433dの出力は、 NOR433e、 433f、 NAND433gを介して各 lZ〇に接続さ れている。  Of the input data Din, data Din-0 to Din-3 are input. The outputs of AND 433a to 433d are connected to each lZ0 via NOR433e, 433f, and NAND433g.
[0082] 図 15Bは、一致検出回路 431の例を示す回路図である。一致検出回路 431は、 E XNOR435a〜435d、 NAND436a、 436b,及び NOR437を備えている。このよう な構成でもって、一致検出回路 431は、入力される 4ビットの IZO番号信号 NUM[0 ]〜NUM[3]と、 4ビットの割り当て信号 ASGN [0]〜ASGN [3]との比較を行う。 I ZO番号信号 NUMと割り当て信号 ASGNがー致した場合、この一致検出回路 431 は「1」を出力する。  FIG. 15B is a circuit diagram showing an example of the coincidence detection circuit 431. The coincidence detection circuit 431 includes E XNOR 435a to 435d, NAND 436a, 436b, and NOR437. With this configuration, the match detection circuit 431 compares the input 4-bit IZO number signal NUM [0] to NUM [3] with the 4-bit allocation signal ASGN [0] to ASGN [3]. I do. When the I ZO number signal NUM and the assigned signal ASGN match, this coincidence detection circuit 431 outputs “1”.
[0083] 例えば、既出の例において GIZO— 0に対応する IZO— 3には、入力データ決定 回路 430— 3が接続されている。よって、入力データ決定回路 430— 3に入力される I ΖΟ番号信号 NUMは、値「3」を示す。一方、既出の例において、値「3」を示す割り 当て信号 ASGNは、 ASGN である。よって、一致検出回路 431bが、 I/O番号信  For example, the input data determination circuit 430-3 is connected to the IZO-3 corresponding to GIZO-0 in the above example. Therefore, the IΖΟnumber signal NUM input to the input data determination circuit 430-3 indicates the value “3”. On the other hand, in the above example, the assigned signal ASGN indicating the value “3” is ASGN. Therefore, the coincidence detection circuit 431b
ij 02  ij 02
号 NUMと割り当て信号 ASGNの一致を検出し、 AND433aに「1」が入力される。よ つて、入力データ Dinのうちのデータ Din— 0が、書き込みデータ DWとして ΐΖθ— 3 に出力される。同様に、 170— 5及び1 0— 8にも、同一のデータ Din— 0が書き込 みデータ DWとして出力される。つまり、割り当て信号 ASGNによって、同じ GIZO に対応付けられた IZOには、同一の書き込みデータ DWが供給される。このようにし て、書き込みデータ処理回路 400Βは、割り当て信号 ASGNによって同じグループ アレイ GAに対応付けられた n個のメモリセルアレイ 100の各々に、同一の書き込み データ DWを供給することが可能となる。 [0084] 図 16は、本実施の形態に係る読み出しデータ処理回路 500Bの変形例を示すプロ ック図である。図 16において、図 12に示された構成と同様の構成には同一の符号が 付され、その説明は適宜省略される。この変形例において、出力データ決定回路 51 0— 2、 510— 3のそれぞれには、オプションの制御信号 MAJ 5—0、 MAJ5— 1が外 部から入力される。 A match between the signal NUM and the assigned signal ASGN is detected, and “1” is input to AND433a. Therefore, the data Din-0 of the input data Din is output to 書 き 込 み θ-3 as the write data DW. Similarly, the same data Din-0 is output as write data DW to 170-5 and 10-0-8. That is, the same write data DW is supplied to the IZO associated with the same GIZO by the assignment signal ASGN. In this way, the write data processing circuit 400Β can supply the same write data DW to each of the n memory cell arrays 100 associated with the same group array GA by the assignment signal ASGN. FIG. 16 is a block diagram showing a modification of read data processing circuit 500B according to the present embodiment. In FIG. 16, the same components as those shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. In this modification, optional control signals MAJ 5-0 and MAJ5-1 are externally input to the output data determining circuits 510-0 and 510-3, respectively.
[0085] 制御信号 MAJ 5—0力Lowレベルに設定された場合、出力データ決定回路 510— 2は、 5つの入力端子 T 〜T のうち 2つを電源電位 Vddとグランド電位 GNDに接続  [0085] When control signal MAJ 5—0 is set to low level, output data decision circuit 510-2 connects two of five input terminals T to T to power supply potential Vdd and ground potential GND.
21 25  21 25
する。つまり、出力データ決定回路 510— 2は、制御信号 MAJ5_0に応答して、入 力される 5個の読み出しデータ DRのうち 2つを ' 1 'と' 0'に設定する。その後、この出 力データ決定回路 510— 2は、多数決演算を行うことによって、 1つの出力データ Do utを決定する。これは、出力データ決定回路 510— 2が、 3個の読み出しデータ DR だけから 1つの出力データ Doutを決定することと等価である(3多数決演算)。出力 データ決定回路 510— 3も、制御信号 MAJ5— 1に応答して、同様の動作を行う。  To do. In other words, in response to the control signal MAJ5_0, the output data determination circuit 510-2 sets two of the five input read data DR to “1” and “0”. Thereafter, the output data determination circuit 510-2 determines one output data Dout by performing a majority operation. This is equivalent to the output data determination circuit 510-2 determining one output data Dout from only three pieces of read data DR (three majority operation). The output data decision circuit 510-3 performs the same operation in response to the control signal MAJ5-1.
[0086] 例えば、 5つの入力端子 T 〜T のうち入力端子 Τ 、Τ 力 電源電位 Vddとダラ [0086] For example, among the five input terminals T to T, the input terminal Τ and the input power supply potential Vdd and the doubler
21 25 24 25  21 25 24 25
ンド電位 GNDに接続されるとする。この時、極めて歩留まりの低いメモリセルアレイ 1 00を、割り当て信号 ASGN あるいは割り当て信号 ASGN によって、入力端子 T  Suppose that it is connected to the ground potential GND. At this time, the memory cell array 100 having a very low yield is connected to the input terminal T by the assignment signal ASGN or the assignment signal ASGN.
24 25 24 あるいは入力端子 τ に対応付けることが可能である。これにより、正確な出力データ  It can be associated with 24 25 24 or the input terminal τ. This ensures accurate output data
25  twenty five
Doutが得られる確率の低下が防止される。  A decrease in the probability of obtaining Dout is prevented.
[0087] 以上に示されたように、第 2の実施の形態に係る MRAM200によれば、第 1の実施 の形態による効果に加えて、次のような効果が得られる。つまり、 IZOと出力データ 決定回路 510との対応関係を、割り当て信号 ASGNによってフレキシブルに設定す [0087] As described above, according to the MRAM 200 according to the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first embodiment. In other words, the correspondence between IZO and output data decision circuit 510 is flexibly set by the assignment signal ASGN.
ij  ij
ることができる。これにより、比較的低い歩留まりを有するメモリセルアレイ 100から出 力される読み出しデータ DR力 1つの出力データ決定回路 510に集中することが防 止される。従って、正確な出力データ Doutが得られる確率がより高くなる。つまり、メ モリセル 10に記憶されているデータの判別性が更に向上し、装置の信頼性が更に向 上する。また、チップ良品率が更に向上し、製造コストが更に低減される。  Can. This prevents the read data DR force output from the memory cell array 100 having a relatively low yield from being concentrated on one output data determination circuit 510. Therefore, the probability that accurate output data Dout is obtained becomes higher. That is, the discriminability of the data stored in the memory cell 10 is further improved, and the reliability of the device is further improved. Further, the chip non-defective rate is further improved, and the manufacturing cost is further reduced.
[0088] (第 3の実施の形態) [0088] (Third embodiment)
図 17は、本発明の第 3の実施の形態に係る読み出しデータ処理回路 500Cの構成 を示すブロック図である。ここでも、例として、 N= 16の場合が示される。つまり、この 読み出しデータ処理回路 500Cは、 I/O— 0〜l/O— 15のそれぞれを介して、メモ リセルアレイ 100— 0〜: LOO— 15に接続されている。尚、図中、丸で囲まれた数字は 、 IZOの番号を示している。また、メモリセルアレイ 100は、図 17中力も省略されてい る。また、図 17において、第 2の実施の形態における構成と同様の構成には同一の 符号が付され、その説明は適宜省略される。 FIG. 17 shows the configuration of a read data processing circuit 500C according to the third embodiment of the present invention. FIG. Again, as an example, the case of N = 16 is shown. That is, the read data processing circuit 500C is connected to the memory cell array 100-0 to LOO-15 via each of the I / O-0 to l / O-15. In the figure, the numbers in circles indicate the IZO numbers. Further, in the memory cell array 100, the intermediate force in FIG. 17 is also omitted. In FIG. 17, the same reference numerals are given to the same components as those in the second embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate.
[0089] この読み出しデータ処理回路 500Cは、 ΙΖΟ割り当て回路 530、少なくとも 1つの 出力データ決定回路 540、及びセレクタ 520を備えている。この ΙΖΟ割り当て回路 5 30は、第 2の実施の形態におけるものと同様であり、複数の ΙΖΟと出力データ決定 回路 540との対応関係をフレキシブルに設定する。つまり、 ΙΖΟ割り当て回路 530は 、レジスタ 600に格納された割り当て信号 ASGNに基づき、ある出力データ決定回 路 540が有するある入力端子 Τを、 16個の lZO (lZO— 0〜ΙΖΟ— 15)のうちのい ずれかに対応付ける。その ΙΖΟ割り当て回路 530の構成は、図 13A及び図 13Bに 示された構成と同様である。 The read data processing circuit 500C includes a ΙΖΟ allocation circuit 530, at least one output data determination circuit 540, and a selector 520. This ΙΖΟ allocation circuit 530 is the same as that in the second embodiment, and flexibly sets the correspondence between a plurality of ΙΖΟ and the output data determination circuit 540. In other words, the ΙΖΟ assignment circuit 530 assigns a certain input terminal が included in a certain output data decision circuit 540 based on the assignment signal ASGN stored in the register 600 out of 16 lZO (lZO—0 to ΙΖΟ—15). Correlate to either of these. The configuration of the ΙΖΟ allocation circuit 530 is the same as the configuration shown in FIGS. 13A and 13B.
[0090] 本実施の形態において、ある出力データ決定回路 540は、指定される数の読み出 しデータ DRから 1つの出力データ Doutを決定する。ここで、用いられる読み出しデ ータ DRの数は、固定されず可変である。つまり、出力データ決定回路 540が多数決 演算を行う場合、その多数決演算に用いられる読み出しデータ DRの数、つまり上述 の値 nは、固定されず可変である。または、出力データ決定回路 540が多数決演算 を行わな 、ように設定することも可能である。用いられる読み出しデータ DRの数 nは 、外部から入力される論理選択信号 LSELによって指定される。図 17に示されるよう に、この論理選択信号 LSELは、例えば、出力データ決定回路 540に接続された外 部レジスタ 700に格納されて!、る。この外部レジスタ 700に格納される論理選択信号 LSELの内容を変更することによって、各出力データ決定回路 540において、上述 の値 nを変更することが可能である。  In this embodiment, an output data determination circuit 540 determines one output data Dout from a designated number of read data DR. Here, the number of read data DR used is not fixed but variable. That is, when the output data determination circuit 540 performs a majority operation, the number of read data DR used for the majority operation, that is, the above-described value n is not fixed and is variable. Alternatively, the output data determination circuit 540 may be set so as not to perform majority operation. The number n of read data DR to be used is specified by a logic selection signal LSEL input from the outside. As shown in FIG. 17, the logic selection signal LSEL is stored in the external register 700 connected to the output data determination circuit 540, for example. By changing the contents of the logic selection signal LSEL stored in the external register 700, each output data determination circuit 540 can change the above-described value n.
[0091] 多数決演算に用いられる読み出しデータ DRの数 nは、最大 Nまで設定可能である 。そのため、本実施の形態に係る出力データ決定回路 540の各々は、 N個の入力端 子 Tを有し、最大 N個の読み出しデータ DRを受け取ることが可能である。例えば、出 力データ決定回路 540— 0は、入力端子 T 〜T を有し、出力データ決定回路 54 [0091] The number n of read data DR used for the majority operation can be set to a maximum of N. Therefore, each of the output data determination circuits 540 according to the present embodiment has N input terminals T and can receive a maximum of N read data DR. For example, out The force data determination circuit 540-0 has input terminals T to T, and the output data determination circuit 54
01 015  01 015
0—1は、入力端子 Τ 〜Τ を有している。各出力データ決定回路 540の Ν個の入  0-1 has input terminals Τ to Τ. Each output data decision circuit 540
11 115  11 115
力端子 Τは、 ΙΖΟ割り当て回路 530に接続されており、その出力端子はセレクタ 520 に接続されている。  The power terminal Τ is connected to the ΙΖΟ assignment circuit 530 and its output terminal is connected to the selector 520.
[0092] このような読み出しデータ処理回路 500Cの設定にぉ 、て、まず、この論理選択信 号 LSELの設定が行われる。これにより、出力データ決定回路 540の各々において、 所望の η個の入力端子 Τが Ν個の入力端子力 特定される。続いて、 ΙΖΟ割り当て 回路 530に入力される割り当て信号 ASGNの設定が行われる。これにより、出力デ ータ決定回路 540の各々において用いられる η個の入力端子 Τ力 それぞれ η個の I ΖΟに対応づけられる。  [0092] With such setting of the read data processing circuit 500C, first, the logic selection signal LSEL is set. Thus, in each of the output data determination circuits 540, desired η input terminals Τ are identified as Ν input terminal forces. Subsequently, the assignment signal ASGN input to the assignment circuit 530 is set. As a result, the η input terminal repulsive forces used in each of the output data determining circuits 540 are respectively associated with η I ΖΟ.
[0093] 図 18は、 1つの出力データ決定回路 540の構成を示すブロック図である。ここでは 、例として、出力データ決定回路 540— 0の構成が示されている。この出力データ決 定回路 540— 0は、複数の多数決論理回路 541a〜541g、セレクタ 542、及びセレク タ 543を備えている。複数の多数決論理回路 541a、 541b, 541c"'541gは、それ ぞれ 1多数決論理回路、 3多数決論理回路、 5多数決論理回路… 15多数決論理回 路である。 1多数決論理回路 541aは、多数決演算を行わず受け取ったデータをその まま出力する回路に相当する。セレクタ 542、セレクタ 543には、論理選択信号 LSE L0が入力される。この出力データ決定回路 540— 0には、最大 15個の読み出しデー タ DRが入力される。 IZO割り当て回路 530から入力端子 T 〜Τ のそれぞれに入 FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of one output data determination circuit 540. Here, as an example, the configuration of the output data determination circuit 540-0 is shown. The output data determination circuit 540-0 includes a plurality of majority logic circuits 541a to 541g, a selector 542, and a selector 543. Multiple majority logic circuits 541a, 541b, 541c "'541g are 1 majority logic circuit, 3 majority logic circuit, 5 majority logic circuit ... 15 majority logic circuit. 1 majority logic circuit 541a is a majority operation The logic selection signal LSE L0 is input to the selector 542 and the selector 543. The output data decision circuit 540-0 has a maximum of 15 readouts. Data DR is input Input from IZO allocation circuit 530 to each of input terminals T to Τ.
01 015  01 015
力される読み出しデータは、読み出しデータ D 〜D と参照される。  The read data input is referred to as read data D to D.
01 015  01 015
[0094] 例えば、論理選択信号 LSEL0が「5」に設定されるとする(n= 5)。この時、出力デ ータ決定回路 540— 0は、その論理選択信号 LSEL0に基づいて、 16個の入力端子 T 〜T から 5個の入力端子 Τ 〜Τ を選択することになる。よって、割り当て信号 For example, assume that the logic selection signal LSEL0 is set to “5” (n = 5). At this time, the output data determination circuit 540-0 selects five input terminals Τ to か ら from the 16 input terminals T to T based on the logic selection signal LSEL0. Therefore, the assigned signal
01 015 01 05 01 015 01 05
ASGN 〜ASGN は、それら 5個の入力端子 T 〜T 力 個のメモリセルアレイ 10 ASGN to ASGN are the five input terminals T to T power memory cell array 10
01 05 01 05 01 05 01 05
0 (1/0- 2, 3、 5、 6、 10)に対応付けられるように設定される。その後、その 5個のメ モリセルアレイ 100からは、上述の実施の形態と同様に、 5個の読み出しデータ DR が読み出される。それら 5個の読み出しデータ DRは、 ΙΖΟ割り当て回路 530を通り、 読み出しデータ D 〜D として、入力端子 T 〜T のそれぞれに入力される。論理 選択信号 LSELOに応じて、セレクタ 542は、それら読み出しデータ D 〜D を、多 It is set to be associated with 0 (1 / 0-2, 3, 5, 6, 10). After that, five read data DR are read from the five memory cell arrays 100, as in the above-described embodiment. These five read data DR pass through the ΙΖΟ assignment circuit 530 and are input to the input terminals T to T as read data D to D, respectively. logic In response to the selection signal LSELO, the selector 542 outputs the read data D to D
01 05 数決論理回路 541c (5多数決論理回路)に出力する。その多数決論理回路 541cは 、多数決演算を行うことによって、読み出しデータ D 〜D 力 1つの出力データ Do  01 05 Outputs to voting logic circuit 541c (5 majority logic circuit). The majority logic circuit 541c performs the majority operation to read data D to D output data one output data Do
01 05  01 05
utを決定する。セレクタ 543は、論理選択信号 LSEL0に応じて多数決論理回路 54 lcを選択し、その多数決論理回路 541cからの出力データ Doutを受け取る。  Determine ut. The selector 543 selects the majority logic circuit 54 lc in response to the logic selection signal LSEL0 and receives the output data Dout from the majority logic circuit 541c.
[0095] 他の多数決論理回路 541a〜541gが選択される場合も、同様の動作が行われる。 Similar operations are performed when other majority logic circuits 541a to 541g are selected.
尚、多数決論理回路 541aが選択される場合、入力端子 T カゝら入力される読み出し  When the majority logic circuit 541a is selected, the input input from the input terminal T is read.
01  01
データ D は、その多数決論理回路 541aを通り、そのまま出力データ Doutとして出 Data D passes through the majority logic circuit 541a and is output as output data Dout as it is.
01 01
力される。また、本実施の形態における書き込みデータ処理回路 400の構成は、図 1 4、図 15A及び図 15Bに示された構成と同様である。  It is powered. Further, the configuration of the write data processing circuit 400 in the present embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 14, FIG. 15A, and FIG. 15B.
[0096] 以上に説明された本実施の形態に係る MRAM200によれば、第 1、第 2の実施の 形態による効果に加えて、次のような効果が得られる。多くの読み出しデータ DRを用 いて多数決演算を行う場合、データの判別性は向上するが、チップの記憶容量は小 さくなる。本実施の形態によれば、 GIZOを構成する IZOの組み合わせだけでなぐ 多数決論理回路をもフレキシブルに設定することが可能である。従って、優れた信頼 性を保ちつつ記憶容量が最大になるように、論理選択信号 LSELや割り当て信号 A SGNの内容を設定することが可能となる。これにより最適な性能を有するチップが 得られる。また、チップ良品率が更に向上し、製造コストが更に低減される。 [0096] According to MRAM 200 according to the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects of the first and second embodiments. When the majority operation is performed using a lot of read data DR, the data discriminability is improved, but the memory capacity of the chip is reduced. According to the present embodiment, it is possible to flexibly set a majority logic circuit that is composed of only the combinations of IZOs that make up GIZO. Therefore, it is possible to set the contents of the logic selection signal LSEL and the allocation signal A SGN so that the storage capacity is maximized while maintaining excellent reliability. As a result, a chip having optimum performance can be obtained. Further, the chip non-defective rate is further improved, and the manufacturing cost is further reduced.
[0097] (第 4の実施の形態) [0097] (Fourth embodiment)
第 1〜第 3の実施の形態において、グループセル GCを構成する n個のメモリセル 1 0は、異なる n個のメモリセルアレイ 100に配置されていた。本実施の形態によれば、 グループセル GCを構成する n個のメモリセル 10は、同一のメモリセルアレイ 100,に 配置される。  In the first to third embodiments, n memory cells 10 constituting the group cell GC are arranged in different n memory cell arrays 100. According to the present embodiment, the n memory cells 10 constituting the group cell GC are arranged in the same memory cell array 100.
[0098] 図 19は、本発明の実施の形態に係る MRAM200'の構成を示すブロック図である 。この MRAM200'は、複数のメモリセル 10がアレイ状に配置されたメモリセルアレイ 100'、複数の書き込みワード線 51、複数の読み出しワード線 52、及び複数のビット 線 61を備えている。複数のビット線 61は、ワード線(51、 52)と交差するように、配置 されている。複数のメモリセル 10の各々は、書き込みワード線 51及び読み出しワード 線 52と、ビット線 61との交点に対応して設けられている。複数のメモリセル 10は、デ ータの読み出しに用いられるリファレンスセル 10rを含む。各メモリセル 10は、第 1の 実施の形態と同様に、 TMR素子 1を有している(図 1A、図 IB参照)。 FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of MRAM 200 ′ according to the embodiment of the present invention. The MRAM 200 ′ includes a memory cell array 100 ′ in which a plurality of memory cells 10 are arranged in an array, a plurality of write word lines 51, a plurality of read word lines 52, and a plurality of bit lines 61. The plurality of bit lines 61 are arranged so as to cross the word lines (51, 52). Each of the plurality of memory cells 10 includes a write word line 51 and a read word. It is provided corresponding to the intersection of the line 52 and the bit line 61. The plurality of memory cells 10 include a reference cell 10r used for reading data. Each memory cell 10 has a TMR element 1 as in the first embodiment (see FIGS. 1A and IB).
[0099] 本実施の形態において、この複数のメモリセル 10のうち n個のメモリセル 10がグル ープセル GCを構成する。例えば、図 19に示されるように、点線で囲まれた隣接する 3個のメモリセル 10がグループセル GCを構成している(n= 3)。この観点力も言えば 、本実施の形態に係るメモリセルアレイ 100'は、マトリックス状に配置された複数のグ ループセル GCから構成されていると言える。尚、 3個のリファレンスセル 10rから、リフ アレンスセルグループ GRCが構成される。  In the present embodiment, n memory cells 10 among the plurality of memory cells 10 constitute a group cell GC. For example, as shown in FIG. 19, three adjacent memory cells 10 surrounded by a dotted line constitute a group cell GC (n = 3). Speaking of this viewpoint, it can be said that the memory cell array 100 'according to the present embodiment is composed of a plurality of group cells GC arranged in a matrix. A reference cell group GRC is composed of three reference cells 10r.
[0100] 各メモリセル 10において、 TMR素子 1は、複数の書き込みワード線 51のうちいず れかと、複数のビット線 61のうちいずれかとの間に介設される。ここで、各々のグルー プセル GCを構成する n個のメモリセル 10は、同一のデータが書き込まれるように制 御される。そのため、その n個のメモリセル 10 (グループセル GC)は、複数の書き込 みワード線 51のうち同一の書き込みワード線 51と、複数のビット線 61のうち同一のビ ット線 61との間に介設されることが好適である。これにより、 n個のメモリセル 10には、 同一の電流が作用することになる。よって、その n個のメモリセル 10に、同時に同一 のデータを書き込むことが容易になる。  In each memory cell 10, the TMR element 1 is interposed between one of the plurality of write word lines 51 and one of the plurality of bit lines 61. Here, n memory cells 10 constituting each group cell GC are controlled so that the same data is written. Therefore, the n memory cells 10 (group cells GC) are connected to the same write word line 51 among the plurality of write word lines 51 and to the same bit line 61 among the plurality of bit lines 61. It is preferable to be interposed between them. As a result, the same current acts on the n memory cells 10. Therefore, it becomes easy to simultaneously write the same data into the n memory cells 10.
[0101] 例えば、図 19に示されるように、各グループセル GCにおいて、 3個のメモリセル 10 は、 Y方向に沿って配置されている。複数のビット線 61も、 Y方向に沿って配置され ている。一方、各々の書き込みワード線 51は、 X方向に沿った複数のグループセル GCと交差するように配置されている。ここで、 1つのグループセル GCに対応する領 域 (点線で囲まれた領域)において、書き込みワード線 51は、 n個のメモリセル 10の 全てに交差するように、折れ曲がつている。但し、各メモリセル 10に対応する領域に おいては、その書き込みワード線 51は、 X方向に沿って配置されている。これにより、 グループセル GCを構成する n個のメモリセル 10は、同一の書き込みワード線 51と同 一のビット線 61の交点に対応して配置されることになる。且つ、各メモリセル 10は、図 2に示されるように、 X方向に沿った書き込みワード線 51と Y方向に沿ったビット線 61 に挟まれることになる。 [0102] この時、各メモリセル 10において、 TMR素子 1は、フリー層 2における自発磁化の「 容易磁ィ匕軸方向」が X方向に沿うように配置される。よって、 Y方向は、フリー層 2にお ける自発磁化の「困難磁化軸方向」を示す。あるグループセル GCに対応する領域に おいて、ある書き込みワード線 51は折れ曲がっているため、その書き込みワード線 5 1に流れる電流によって作り出される磁界は、 +Y方向に沿った磁界と— Y方向に沿 つた磁界の両方を含む。し力しながら、上述の通り Y方向は「困難磁ィ匕軸方向」を示 すので、 Y方向に沿った磁界は、自発磁ィ匕の回転方向に寄与するのみである。上述 の"平行状態"及び"反平行状態"において、フリー層 2やピン層 4における自発磁ィ匕 は、 X方向に沿って安定する。従って、図 19に示された書き込みワード線 51の配置 によっても、グループセル GCを構成する n個のメモリセル 10には同一のデータが書 き込まれ得る。 For example, as shown in FIG. 19, in each group cell GC, three memory cells 10 are arranged along the Y direction. The plurality of bit lines 61 are also arranged along the Y direction. On the other hand, each write word line 51 is arranged to cross a plurality of group cells GC along the X direction. Here, in an area corresponding to one group cell GC (area surrounded by a dotted line), the write word line 51 is bent so as to cross all the n memory cells 10. However, in the region corresponding to each memory cell 10, the write word line 51 is arranged along the X direction. As a result, the n memory cells 10 constituting the group cell GC are arranged corresponding to the intersection of the same write word line 51 and the same bit line 61. Each memory cell 10 is sandwiched between a write word line 51 along the X direction and a bit line 61 along the Y direction, as shown in FIG. At this time, in each memory cell 10, the TMR element 1 is arranged such that the “easy magnetic axis direction” of the spontaneous magnetization in the free layer 2 is along the X direction. Therefore, the Y direction indicates the “difficult magnetization axis direction” of spontaneous magnetization in the free layer 2. Since a certain write word line 51 is bent in an area corresponding to a certain group cell GC, the magnetic field generated by the current flowing through the write word line 51 is different from the magnetic field along the + Y direction and the −Y direction. Includes both magnetic fields along. However, as described above, the Y direction indicates the “difficult magnetic axis direction”, so that the magnetic field along the Y direction only contributes to the rotation direction of the spontaneous magnetic field. In the above-mentioned “parallel state” and “anti-parallel state”, the spontaneous magnetic field に お け る in the free layer 2 and the pinned layer 4 is stabilized along the X direction. Accordingly, even with the arrangement of the write word line 51 shown in FIG. 19, the same data can be written into the n memory cells 10 constituting the group cell GC.
[0103] また、図 19〖こ示されるよう〖こ、 MRAM200'は、更に、 X側セレクタ 53、 X側電流終 端回路 54、 X側電流源回路 55、 Y側セレクタ 63、 Y側電流終端回路 64、 Y側電流 源回路 65、読み出し電流負荷回路 66、センスアンプ 70、及び読み出しデータ処理 回路 500'を備えている。  In addition, as shown in FIG. 19, the MRAM200 ′ further includes an X-side selector 53, an X-side current termination circuit 54, an X-side current source circuit 55, a Y-side selector 63, and a Y-side current termination. A circuit 64, a Y-side current source circuit 65, a read current load circuit 66, a sense amplifier 70, and a read data processing circuit 500 ′ are provided.
[0104] X側セレクタ 53は、書き込み動作時には、複数の書き込みワード線 51から選択書き 込みワード線を選択し、読み出し動作時には、複数の読み出しワード線 52から選択 読み出しワード線を選択する。 X側電流終端回路 54は、書き込みワード線 51を終端 する。 X側電流源回路 55は、書き込み動作時に、選択書き込みワード線に所定の電 流を供給する電流源である。 Y側セレクタ 63は、複数のビット線 61から選択ビット線 を選択する。 Y側電流終端回路 64は、ビット線 61を終端する。 Y側電流源回路 65は 、書き込み動作時に、選択ビット線に所定の電流を供給する電流源である。読み出し 電流負荷回路 66は、読み出し動作時に、選択ビット線とリファレンスセル 10rにつな 力 Sつたビット線 6 lrに定電流を供給する定電流源である。  The X-side selector 53 selects a selected write word line from the plurality of write word lines 51 during a write operation, and selects a selected read word line from the plurality of read word lines 52 during a read operation. The X side current termination circuit 54 terminates the write word line 51. The X-side current source circuit 55 is a current source that supplies a predetermined current to the selected write word line during a write operation. The Y-side selector 63 selects a selected bit line from the plurality of bit lines 61. The Y side current termination circuit 64 terminates the bit line 61. The Y-side current source circuit 65 is a current source that supplies a predetermined current to the selected bit line during a write operation. The read current load circuit 66 is a constant current source that supplies a constant current to the bit line 6 lr connected to the selected bit line and the reference cell 10r during a read operation.
[0105] グループセル GCへのデータの書き込みは、以下のようにして行われる。まず、この メモリセルアレイ 100'における読み書きを制御するコントローラ(図示されない)に、 書き込みデータ DWと、対象となるグループセル GCを示すアドレスデータが供給さ れる。このコントローラ力もの制御信号により、 X側セレクタ 53は選択書き込みワード 線を選択し、 X側電流源回路 55は、その選択書き込みワード線に所定の電流を供給 する。また、コントローラ力もの制御信号により、 Y側セレクタ 63は選択ビット線を選択 し、 Y側電流源回路 65は、その選択ビット線に所定の電流を供給する。これにより、 アドレスデータによって指定されたグループセル GCに、書き込みデータ DWが書き 込まれる。但し、「不良メモリセル」が存在する場合は、書き込みエラーが発生する。 [0105] Data is written to the group cell GC as follows. First, write data DW and address data indicating the target group cell GC are supplied to a controller (not shown) that controls reading and writing in the memory cell array 100 ′. With this control signal from the controller, the X-side selector 53 selects the selected write word. The X-side current source circuit 55 supplies a predetermined current to the selected write word line. Further, the Y-side selector 63 selects a selected bit line by a control signal having a controller power, and the Y-side current source circuit 65 supplies a predetermined current to the selected bit line. As a result, the write data DW is written into the group cell GC designated by the address data. However, when there is a “defective memory cell”, a write error occurs.
[0106] また、グループセル GCからのデータの読み出しは、 n個のメモリセル 10のそれぞれ に記憶されたデータを順番に読み出すことによって行われる。 1つのメモリセル 10か らのデータの読み出しは、以下のようにして行われる。まず、上述のコントローラ(図示 されない)に、対象セルを示すアドレスデータが供給される。このコントローラからの制 御信号により、 X側セレクタ 53は選択読み出しワード線を選択し、 Y側セレクタ 63は 選択ビット線を選択する。そして、読み出し電流負荷回路 66は、その選択ビット線と、 リファレンスセル 10rにつながったビット線 6 lrに定電流を供給する。これにより、選択 ビット線の電圧は、選択されたメモリセル 10の TMR素子 1の抵抗値に対応した「読み 出し電圧」となる。また、ビット線 61rの電圧は、リファレンスセル 10rの TMR素子 1の 抵抗値に対応した所定の「リファレンス電圧」となる。センスアンプ 70は、上記読み出 し電圧とリファレンス電圧を比較することによって、対象セルの TMR素子 1の抵抗値 、すなわち、対象セルに記憶されているデータ値を検出する。このようにして読み出さ れた「読み出しデータ DR」は、読み出しデータ処理回路 500'に出力される。そして、 グループセル GCを構成する n個のメモリセル 10の全てに対し、同一の選択ビット線 を用いることにより、同様の読み出し動作が繰り返される。  [0106] Further, data is read from the group cell GC by sequentially reading data stored in each of the n memory cells 10. Reading data from one memory cell 10 is performed as follows. First, address data indicating a target cell is supplied to the above-described controller (not shown). Based on the control signal from this controller, the X-side selector 53 selects the selected read word line, and the Y-side selector 63 selects the selected bit line. The read current load circuit 66 supplies a constant current to the selected bit line and the bit line 6 lr connected to the reference cell 10r. As a result, the voltage of the selected bit line becomes a “read voltage” corresponding to the resistance value of the TMR element 1 of the selected memory cell 10. In addition, the voltage of the bit line 61r becomes a predetermined “reference voltage” corresponding to the resistance value of the TMR element 1 of the reference cell 10r. The sense amplifier 70 detects the resistance value of the TMR element 1 of the target cell, that is, the data value stored in the target cell by comparing the read voltage with the reference voltage. The “read data DR” read in this way is output to the read data processing circuit 500 ′. The same read operation is repeated by using the same selected bit line for all the n memory cells 10 constituting the group cell GC.
[0107] 読み出しデータ処理回路 500,は、センスアンプ 70を介して、複数のビット線 61に 接続されている。この読み出しデータ処理回路 500'は、 n個のラッチ回路 81、 82、 8 3、及びデータ出力回路 90を備えている。上述のように、 n個のメモリセル 10の全て に対して読み出し動作が完了すると、その n個のラッチ回路には n個の読み出しデー タ DRがそれぞれ格納されることになる。データ出力回路 90は、その n個の読み出し データ DRに基づいて、外部に出力される 1つの出力データ Doutを決定する。特に 、 nが奇数の場合、データ出力回路 90は、多数決演算を行うことによって、 n個の読 み出しデータ DRから 1つの出力データ Doutを決定する。例えば、 nが 3の場合、 3個 のラッチ回路 81、 82、 83のそれぞれには、 3個の読み出しデータ DRO、 DR1、 DR2 が格納される。この時、データ出力回路 90は、 3多数決論理回路(図 8A参照)であり 、読み出しデータ DRO〜DR3を用いて、 1つの出力データ Doutを決定する。 Read data processing circuit 500 is connected to a plurality of bit lines 61 via sense amplifier 70. The read data processing circuit 500 ′ includes n latch circuits 81, 82, 83, and a data output circuit 90. As described above, when the read operation is completed for all the n memory cells 10, n read data DR are stored in the n latch circuits. The data output circuit 90 determines one output data Dout output to the outside based on the n read data DR. In particular, when n is an odd number, the data output circuit 90 determines one output data Dout from n pieces of read data DR by performing a majority operation. For example, if n is 3, then 3 In each of the latch circuits 81, 82, 83, three read data DRO, DR1, DR2 are stored. At this time, the data output circuit 90 is a three-majority logic circuit (see FIG. 8A), and determines one output data Dout using the read data DRO to DR3.
[0108] 次に、図 20と図 19を参照して、本実施の形態に係る読み出し動作の一例が説明さ れる。ここでは、例として、 nが 3の場合が示される。時刻 tOにおいて、読み出し電流 負荷回路 36に入力される信号 ZRE力 Lowレベルに変わる。これにより、メモリセル アレイ 100,が読み出しモードに変わる。次に、時刻 tlにおいて、ビット線活性化信号 RBLが Highレベルに変わり、あるビット線 61が選択ビット線として選択される。  Next, an example of a read operation according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 20 and FIG. Here, the case where n is 3 is shown as an example. At time tO, the signal ZRE input to the read current load circuit 36 changes to low level. As a result, the memory cell array 100 is changed to the read mode. Next, at time tl, the bit line activation signal RBL changes to High level, and a certain bit line 61 is selected as the selected bit line.
[0109] 次に、時刻 t2において、あるグループセル GC内の第 1のメモリセル 10に対する読 み出しワード線活性ィ匕信号 RWL1が Highレベルに変わる。これにより、その第 1のメ モリセル 10に読み出し電流が流れる。同時に、リファレンスセル 10rにおいても読み 出し電流が流れる。次に、時刻 t3において、センスアンプ活性化信号 SAENが High レベルになり、センスアンプ 70によって読み出し電圧とリファレンス電圧の比較が行 われる。これにより、第 1のメモリセル 10に記憶されているデータが検出される。その 検出されたデータは、時刻 t4において、読み出しデータ DR0としてラッチ回路 83に 格納される。  Next, at time t2, the read word line activation signal RWL1 for the first memory cell 10 in a certain group cell GC changes to the high level. As a result, a read current flows through the first memory cell 10. At the same time, a read current flows in the reference cell 10r. Next, at time t3, the sense amplifier activation signal SAEN becomes High level, and the sense amplifier 70 compares the read voltage with the reference voltage. Thereby, the data stored in the first memory cell 10 is detected. The detected data is stored in the latch circuit 83 as read data DR0 at time t4.
[0110] 次に、時刻 t5において、そのグループセル GC内の第 2のメモリセル 10に対する読 み出しワード線活性ィ匕信号 RWL2が Highレベルに変わる。これにより、その第 2のメ モリセル 10に読み出し電流が流れる。同時に、リファレンスセル 10rにおいても読み 出し電流が流れる。次に、時刻 t6において、センスアンプ活性化信号 SAENが High レベルになり、センスアンプ 70によって読み出し電圧とリファレンス電圧の比較が行 われる。これにより、第 2のメモリセル 10に記憶されているデータが検出される。その 検出されたデータは、時刻 t7において、読み出しデータ DR1としてラッチ回路 83に 格納される。読み出しデータ DR0は、ラッチ回路 82に移動する。  [0110] Next, at time t5, the read word line activation signal RWL2 for the second memory cell 10 in the group cell GC changes to the high level. As a result, a read current flows through the second memory cell 10. At the same time, a read current flows in the reference cell 10r. Next, at time t6, the sense amplifier activation signal SAEN becomes High level, and the sense amplifier 70 compares the read voltage with the reference voltage. As a result, the data stored in the second memory cell 10 is detected. The detected data is stored in the latch circuit 83 as read data DR1 at time t7. The read data DR0 moves to the latch circuit 82.
[0111] 次に、時刻 t8において、そのグループセル GC内の第 3のメモリセル 10に対する読 み出しワード線活性ィ匕信号 RWL3が Highレベルに変わる。これにより、その第 3のメ モリセル 10に読み出し電流が流れる。同時に、リファレンスセル 10rにおいても読み 出し電流が流れる。次に、時刻 t9において、センスアンプ活性化信号 SAENが High レベルになり、センスアンプ 70によって読み出し電圧とリファレンス電圧の比較が行 われる。これにより、第 3のメモリセル 10に記憶されているデータが検出される。その 検出されたデータは、時刻 tlOにおいて、読み出しデータ DR2としてラッチ回路 83に 格納される。読み出しデータ DR0、 DR1は、それぞれラッチ回路 81、 82に移動する [0111] Next, at time t8, the read word line activation signal RWL3 for the third memory cell 10 in the group cell GC changes to the high level. As a result, a read current flows through the third memory cell 10. At the same time, a read current flows in the reference cell 10r. Next, at time t9, the sense amplifier activation signal SAEN is High. The read voltage is compared with the reference voltage by the sense amplifier 70. As a result, the data stored in the third memory cell 10 is detected. The detected data is stored in the latch circuit 83 as read data DR2 at time tlO. Read data DR0 and DR1 move to latch circuits 81 and 82, respectively.
[0112] データ出力回路 90は、多数決演算を実行することにより、読み出しデータ DR0〜 DR2から 1つの出力データ Doutを決定する。図 20において、実線は、 DR0〜DR3 が全て「1」である場合を示す。この場合、出力データ Doutは、時刻 t4において「1」 に変わり、その値は読み出し期間中は保持される。また、破線は、第 2のメモリセル 10 が不良メモリセルであった場合、すなわち、 DR0及び DR2が「1」であり、 DR1が「0」 である場合を示す。この場合、出力データ Doutは、時刻 t4において「1」になり、時刻 t7において不定になり、時刻 tlOにおいて再び「1」になる。時刻 ti lにおいて、読み 出しモードは終了し、ラッチ回路 81〜83等はリセットされる。 The data output circuit 90 determines one output data Dout from the read data DR0 to DR2 by executing a majority operation. In FIG. 20, the solid line shows a case where DR0 to DR3 are all “1”. In this case, the output data Dout changes to “1” at time t4, and the value is held during the reading period. A broken line indicates a case where the second memory cell 10 is a defective memory cell, that is, DR0 and DR2 are “1” and DR1 is “0”. In this case, the output data Dout becomes “1” at time t4, becomes indefinite at time t7, and becomes “1” again at time tlO. At time ti l, the read mode ends and the latch circuits 81 to 83 are reset.
[0113] 以上に説明されたように、本実施の形態においても、グループセル GC力 読み出 される n個の読み出しデータに基づいて、 1つの出力データ Doutが決定される。従つ て、不良メモリセルの影響が低減される。よって、メモリセル 10に記憶されているデー タの判別性が向上し、装置の信頼性が向上する。更に、チップ良品率は飛躍的に向 上し、歩留まりが向上する。従って、製造コストが低減される。  [0113] As described above, also in the present embodiment, one output data Dout is determined based on the n pieces of read data read out from the group cell GC force. Therefore, the influence of defective memory cells is reduced. Therefore, the discriminability of data stored in the memory cell 10 is improved, and the reliability of the device is improved. In addition, the yield of chips is dramatically improved and the yield is improved. Therefore, the manufacturing cost is reduced.
[0114] また、 1つのグループセル GCは、同一の書き込みワード線 51と同一のビット線 61と の間に介設されている。これにより、 n個のメモリセル 10には、同一の電流が作用する ことになる。よって、その n個のメモリセル 10に、同時に同一のデータを書き込むこと が容易になる。  In addition, one group cell GC is interposed between the same write word line 51 and the same bit line 61. As a result, the same current acts on the n memory cells 10. Therefore, it becomes easy to simultaneously write the same data into the n memory cells 10.
[0115] 更に、ある 1つのグループセル GCに対する書き込みは、異なる複数のメモリセルァ レイにおいてではなぐ 1つのメモリセルアレイ 100,においてのみ行われる。しかも、 その書き込みにおいて用いられるのは、 1本の書き込みワード線 51と 1本のビット線 6 1だけである。従って、第 1〜第 3の実施の形態と比較して、書き込みに要する電流が 低減される。つまり、消費電力の増大が防止される。  Furthermore, writing to a certain group cell GC is performed only in one memory cell array 100, not in a plurality of different memory cell arrays. Moreover, only one write word line 51 and one bit line 61 are used in the writing. Therefore, the current required for writing is reduced as compared with the first to third embodiments. That is, an increase in power consumption is prevented.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
[1] 各々が磁気抵抗素子を有する複数のメモリセルと、  [1] a plurality of memory cells each having a magnetoresistive element;
前記複数のメモリセルに書き込まれる書き込みデータを、前記複数のメモリセルの それぞれに対して供給する書き込みデータ処理回路と、  A write data processing circuit for supplying write data to be written to the plurality of memory cells to each of the plurality of memory cells;
前記複数のメモリセル力 読み出される読み出しデータを処理し、外部に出力され る出力データを作成する読み出しデータ処理回路と  A plurality of memory cell powers; a read data processing circuit that processes read data to be read and generates output data to be output to the outside;
を具備し、  Comprising
書き込み動作時、前記書き込みデータ処理回路は、前記複数のメモリセルのうち n 個(nは 2以上の整数)のメモリセルに対して同一の書き込みデータを供給し、 読み出し動作時、前記読み出しデータ処理回路は、前記 n個のメモリセルのそれぞ れ力 読み出される n個の読み出しデータに基づいて、 1つの出力データを決定する 不揮発性半導体記憶装置。  During the write operation, the write data processing circuit supplies the same write data to n (n is an integer of 2 or more) of the plurality of memory cells, and during the read operation, the read data processing circuit The circuit determines one output data based on n read data read from each of the n memory cells. A nonvolatile semiconductor memory device.
[2] 請求項 1に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [2] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1,
前記 nは奇数であり、  N is an odd number;
前記読み出しデータ処理回路は、多数決演算を行うことによって、前記 n個の読み 出しデータから前記 1つの出力データを決定する  The read data processing circuit determines the one output data from the n read data by performing a majority operation.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[3] 請求項 2に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [3] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2,
前記 n個のメモリセルは、同一のメモリセルアレイに配置された  The n memory cells are arranged in the same memory cell array.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[4] 請求項 3に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [4] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 3,
複数のビット線と、  Multiple bit lines,
前記複数のビット線と交差するように配置された複数の書き込みワード線と を更に具備し、  A plurality of write word lines arranged to intersect the plurality of bit lines;
前記 n個のメモリセルは、前記複数の書き込みワード線のうちの同一の書き込みヮ ード線と、前記複数のビット線のうちの同一のビット線の間に介設された  The n memory cells are interposed between the same write word line of the plurality of write word lines and the same bit line of the plurality of bit lines.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[5] 請求項 4に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 前記複数のビット線は、前記磁気抵抗素子の困難磁化軸方向に沿って配置され、 前記 n個のメモリセルは、前記同一のビット線と同じ方向に沿って配置された 不揮発性半導体記憶装置。 [5] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 4, The plurality of bit lines are arranged along a hard magnetization axis direction of the magnetoresistive element, and the n memory cells are arranged along the same direction as the same bit line.
[6] 請求項 2に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [6] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 2,
前記 n個のメモリセルは、 N個(Nは n以上の整数)のメモリセルアレイのうちの互い に異なる n個のメモリセルアレイにそれぞれ配置された  The n memory cells are respectively arranged in n memory cell arrays different from each other among N (N is an integer of n or more) memory cell arrays.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[7] 請求項 6に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [7] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6,
前記 n個のメモリセルは、前記 n個のメモリセルアレイのそれぞれにおいて同一のァ ドレスに配置された  The n memory cells are arranged at the same address in each of the n memory cell arrays.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[8] 請求項 6又は 7に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [8] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6 or 7,
前記読み出しデータ処理回路は、 n個の入力端子を有する出力データ決定回路を 有し、  The read data processing circuit has an output data determination circuit having n input terminals,
前記 n個の入力端子のそれぞれは、前記 n個のメモリセルアレイに接続され、 前記出力データ決定回路は、前記 n個のメモリセルアレイのそれぞれ力 前記 n個 の読み出しデータを受け取り、多数決演算を行うことによって、前記 n個の読み出し データから前記 1つの出力データを決定する  Each of the n input terminals is connected to the n memory cell arrays, and the output data determination circuit receives the n read data of each of the n memory cell arrays and performs a majority operation. To determine the one output data from the n read data.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[9] 請求項 6又は 7に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [9] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6 or 7,
前記読み出しデータ処理回路は、  The read data processing circuit includes:
前記 N個のメモリセルアレイに接続された割り当て回路と、  An allocation circuit connected to the N memory cell arrays;
前記割り当て回路に接続された n個の入力端子を有する出力データ決定回路と を有し、  An output data determination circuit having n input terminals connected to the allocation circuit,
前記割り当て回路は、前記 N個のメモリセルアレイのうち前記 n個の入力端子に対 応付けられる n個のメモリセルアレイを示す割り当て信号を受け取り、また、前記割り 当て信号を参照し、対応付けられた前記 n個のメモリセルアレイ力 受け取った前記 n 個の読み出しデータを、前記 n個の入力端子のそれぞれに出力し、 前記出力データ決定回路は、多数決演算を行うことによって、前記 n個の読み出し データから前記 1つの出力データを決定する The allocation circuit receives an allocation signal indicating n memory cell arrays associated with the n input terminals of the N memory cell arrays, and refers to the allocation signal and is associated with the allocation signal. The n number of memory cell array powers The received n number of read data are output to each of the n number of input terminals, The output data determination circuit determines the one output data from the n read data by performing a majority operation.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[10] 請求項 9に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [10] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9,
前記出力データ決定回路は、外部から入力される制御信号に応答して前記 n個の 読み出しデータのうちの 2つを' 1 'と' 0'に設定した後、多数決演算を行うことによつ て、前記 n個の読み出しデータ力 前記 1つの出力データを決定する  The output data determining circuit sets two of the n read data to '1' and '0' in response to a control signal input from the outside, and then performs a majority operation. The n read data forces determine the one output data
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[11] 請求項 6又は 7に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [11] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 6 or 7,
前記読み出しデータ処理回路は、  The read data processing circuit includes:
前記 N個のメモリセルアレイに接続された割り当て回路と、  An allocation circuit connected to the N memory cell arrays;
前記割り当て回路に接続された N個の入力端子を有する出力データ決定回路と を有し、  An output data determination circuit having N input terminals connected to the allocation circuit,
前記出力データ決定回路は、前記 nの値を示す選択信号に基づいて、前記 N個の 入力端子力 n個の入力端子を選択し、  The output data determination circuit selects the N input terminal forces n input terminals based on a selection signal indicating the value of n,
前記割り当て回路は、前記 N個のメモリセルアレイのうち前記 n個の入力端子に対 応付けられる n個のメモリセルアレイを示す割り当て信号を受け取り、また、前記割り 当て信号を参照し、対応付けられた前記 n個のメモリセルアレイ力 受け取った前記 n 個の読み出しデータを、前記 n個の入力端子のそれぞれに出力し、  The allocation circuit receives an allocation signal indicating n memory cell arrays associated with the n input terminals of the N memory cell arrays, and refers to the allocation signal and is associated with the allocation signal. The n number of memory cell array powers The received n number of read data is output to each of the n number of input terminals,
前記出力データ決定回路は、多数決演算を行うことによって、前記 n個の読み出し データから前記 1つの出力データを決定する  The output data determination circuit determines the one output data from the n read data by performing a majority operation.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[12] 請求項 11に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [12] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 11,
前記選択信号は、前記出力データ決定回路に接続されたレジスタに格納された 不揮発性半導体記憶装置。  The selection signal is a nonvolatile semiconductor memory device stored in a register connected to the output data determination circuit.
[13] 請求項 9乃至 12のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [13] The nonvolatile semiconductor memory device according to any one of claims 9 to 12,
前記割り当て信号は、前記割り当て回路に接続されたレジスタに格納された 不揮発性半導体記憶装置。 The allocation signal is a nonvolatile semiconductor memory device stored in a register connected to the allocation circuit.
[14] 請求項 9乃至 13のいずれかに記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 前記書き込みデータ処理回路は、前記割り当て信号を受け取り、前記割り当て信 号によって対応づけられた前記 n個のメモリセルアレイの各々に、前記同一書き込み データを供給する 14. The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 9, wherein the write data processing circuit receives the allocation signal and associates the n memories with the allocation signal. The same write data is supplied to each cell array
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[15] 複数のビット線と、  [15] Multiple bit lines,
前記複数のビット線に交差するように配置された複数の書き込みワード線と、 各々が磁気抵抗素子を有する複数のメモリセルと、  A plurality of write word lines arranged to intersect the plurality of bit lines; a plurality of memory cells each having a magnetoresistive element;
前記複数のビット線に接続された読み出しデータ処理回路と  A read data processing circuit connected to the plurality of bit lines;
を具備し、  Comprising
前記複数のメモリセルは、前記複数の書き込みワード線と前記複数のビット線の交 点のそれぞれに配置され、  The plurality of memory cells are arranged at intersections of the plurality of write word lines and the plurality of bit lines, respectively.
前記複数のメモリセルのうち n個(nは 2以上の整数)のメモリセルは、前記複数の書 き込みワード線のうちの同一の書き込みワード線と、前記複数のビット線のうちの同一 のビット線の間に介設され、  Among the plurality of memory cells, n (n is an integer of 2 or more) memory cells have the same write word line of the plurality of write word lines and the same of the plurality of bit lines. Interposed between bit lines,
前記読み出しデータ処理回路は、前記 n個のメモリセルのそれぞれから前記同一 のビット線を介して読み出される n個の読み出しデータに基づいて、外部に出力され る 1つの出力データを決定する  The read data processing circuit determines one output data to be output to the outside based on n read data read from each of the n memory cells via the same bit line.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[16] 請求項 15に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [16] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 15,
前記複数のビット線は、前記磁気抵抗素子の困難磁化軸方向に沿って配置され、 前記 n個のメモリセルは、前記同一のビット線と同じ方向に沿って配置された 不揮発性半導体記憶装置。  The plurality of bit lines are arranged along a hard magnetization axis direction of the magnetoresistive element, and the n memory cells are arranged along the same direction as the same bit line.
[17] 請求項 15又は 16に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [17] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 15 or 16,
前記 nは奇数であり、  N is an odd number;
前記読み出しデータ処理回路は、多数決演算を行うことによって、前記 n個の読み 出しデータから前記 1つの出力データを決定する  The read data processing circuit determines the one output data from the n read data by performing a majority operation.
不揮発性半導体記憶装置。 Nonvolatile semiconductor memory device.
[18] 複数のグループセルがマトリックス状に配置されたメモリセルアレイと、 複数のビット線と、 [18] A memory cell array in which a plurality of group cells are arranged in a matrix, a plurality of bit lines,
前記複数のビット線に交差するように配置された複数の書き込みワード線と を具備し、  A plurality of write word lines arranged to intersect the plurality of bit lines,
前記複数のグループセルの各々は、 n個(nは 2以上の整数)のメモリセルを含み、 前記 n個のメモリセルの各々は、磁気抵抗素子を用いてデータを記憶し、 前記各々のグループセルにお!、て、  Each of the plurality of group cells includes n (n is an integer of 2 or more) memory cells, each of the n memory cells stores data using a magnetoresistive element, and each of the group cells To the cell!
前記 n個のメモリセルは、前記複数の書き込みワード線のうちの同一の書き込みヮ ード線と、前記複数のビット線のうちの同一のビット線の間に介設された  The n memory cells are interposed between the same write word line of the plurality of write word lines and the same bit line of the plurality of bit lines.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
[19] 請求項 18に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [19] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 18,
前記複数のビット線は、前記磁気抵抗素子の困難磁ィ匕軸方向に沿って配置され、 前記 n個のメモリセルは、前記同一のビット線と同じ方向に沿って配置された 不揮発性半導体記憶装置。  The plurality of bit lines are arranged along a difficult magnetic axis direction of the magnetoresistive element, and the n memory cells are arranged along the same direction as the same bit line. apparatus.
[20] 請求項 18又は 19に記載の不揮発性半導体記憶装置であって、 [20] The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 18 or 19,
前記複数のビット線に接続された読み出しデータ処理回路を更に具備し、 前記読み出しデータ処理回路は、前記 n個のメモリセルのそれぞれから前記同一 のビット線を介して読み出される n個の読み出しデータに基づいて、多数決演算を行 うことによって、外部に出力される 1つの出力データを決定する  And further comprising a read data processing circuit connected to the plurality of bit lines, wherein the read data processing circuit converts n read data read from each of the n memory cells through the same bit line. Based on this, one output data to be output to the outside is determined by performing a majority operation.
不揮発性半導体記憶装置。  Nonvolatile semiconductor memory device.
PCT/JP2005/014516 2004-09-08 2005-08-08 Nonvolatile semiconductor storage device WO2006027920A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006535078A JP4798379B2 (en) 2004-09-08 2005-08-08 Nonvolatile semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004-261674 2004-09-08
JP2004261674 2004-09-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006027920A1 true WO2006027920A1 (en) 2006-03-16

Family

ID=36036213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/014516 WO2006027920A1 (en) 2004-09-08 2005-08-08 Nonvolatile semiconductor storage device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4798379B2 (en)
WO (1) WO2006027920A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016522527A (en) * 2013-04-02 2016-07-28 マイクロン テクノロジー, インク. RRAM and method for storing and retrieving information in RRAM

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9501352B2 (en) 2014-03-05 2016-11-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Memory device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57208695A (en) * 1981-06-16 1982-12-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Double structure switching system of storage device
JPH09134313A (en) * 1995-11-10 1997-05-20 Sony Corp Memory device
JPH1166885A (en) * 1997-08-11 1999-03-09 Fujitsu Ltd Non-volatile semiconductor storage device
JP2001307497A (en) * 2000-02-16 2001-11-02 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor integrated circuit device
JP2002008366A (en) * 2000-06-19 2002-01-11 Mitsubishi Electric Corp Magnetic random access memory and method for manufacturing the same
JP2004039150A (en) * 2002-07-04 2004-02-05 Nec Corp Magnetic random access memory
JP2005032349A (en) * 2003-07-14 2005-02-03 Renesas Technology Corp Arithmetic circuit device and magnetic material storage device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56159893A (en) * 1980-05-12 1981-12-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor storage device
JPS6462747A (en) * 1987-09-02 1989-03-09 Mitsubishi Electric Corp Storage device
JPH0278089A (en) * 1988-09-14 1990-03-19 Hitachi Ltd Semiconductor memory
JPH0357048A (en) * 1989-07-25 1991-03-12 Sony Corp Semiconductor memory
JPH04128939A (en) * 1990-09-20 1992-04-30 Nec Ic Microcomput Syst Ltd Microcomputer
JPH0652697A (en) * 1992-07-29 1994-02-25 Kawasaki Steel Corp Semiconductor memory having error correcting function

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57208695A (en) * 1981-06-16 1982-12-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Double structure switching system of storage device
JPH09134313A (en) * 1995-11-10 1997-05-20 Sony Corp Memory device
JPH1166885A (en) * 1997-08-11 1999-03-09 Fujitsu Ltd Non-volatile semiconductor storage device
JP2001307497A (en) * 2000-02-16 2001-11-02 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor integrated circuit device
JP2002008366A (en) * 2000-06-19 2002-01-11 Mitsubishi Electric Corp Magnetic random access memory and method for manufacturing the same
JP2004039150A (en) * 2002-07-04 2004-02-05 Nec Corp Magnetic random access memory
JP2005032349A (en) * 2003-07-14 2005-02-03 Renesas Technology Corp Arithmetic circuit device and magnetic material storage device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016522527A (en) * 2013-04-02 2016-07-28 マイクロン テクノロジー, インク. RRAM and method for storing and retrieving information in RRAM
US10157673B2 (en) 2013-04-02 2018-12-18 Micron Technology, Inc. Resistive random access memory having multi-cell memory bits
US10157669B2 (en) 2013-04-02 2018-12-18 Micron Technology, Inc. Method of storing and retrieving information for a resistive random access memory (RRAM) with multi-memory cells per bit
US10304532B2 (en) 2013-04-02 2019-05-28 Micron Technology, Inc. Methods of storing and retrieving information for RRAM with multi-cell memory bits

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2006027920A1 (en) 2008-07-31
JP4798379B2 (en) 2011-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100735750B1 (en) Semiconductor devices including a reference cell block and sense amplification units for generating a plurality of uniform reference data and systems employing the same
US7126845B2 (en) Memory device capable of performing high speed reading while realizing redundancy replacement
US7286399B2 (en) Dedicated redundancy circuits for different operations in a flash memory device
US20050122774A1 (en) Thin film magnetic memory device having redundant configuration
CN1433024A (en) Reluctance RAM method and device with automatically determined optimized write current
JP2005518628A (en) Fuse concept and method of operation
KR20190107861A (en) Semiconductor apparatus for repairing redundancy region
CN100561597C (en) The method of testing of semiconductor storage unit and semiconductor storage unit
US8526252B2 (en) Quiescent testing of non-volatile memory array
US6839275B2 (en) Memory system having control circuit configured to receive data, provide encoded received data to match a fault pattern in the array of memory cells
US7325157B2 (en) Magnetic memory devices having selective error encoding capability based on fault probabilities
US7106621B2 (en) Random access memory array with parity bit structure
JP2014220026A (en) Semiconductor device and method of switching data line
US20220277800A1 (en) Memory system with redundant operation
JP2002170379A (en) Memory cell array, non-volatile storage unit, and non- volatile semiconductor memory
JP2022031260A (en) Storage circuit having resistance change type element and test device thereof
JP2000357396A (en) Non-volatile memory device
WO2006027920A1 (en) Nonvolatile semiconductor storage device
US20080080232A1 (en) Active write current adjustment for magneto-resistive random access memory
US11929136B2 (en) Reference bits test and repair using memory built-in self-test
US7073102B2 (en) Reconfiguration device for faulty memory
US10783946B2 (en) Semiconductor memory device including memory cell arrays
US7474569B2 (en) Two-element magnetic memory cell
US20230410870A1 (en) Magnetoresistive random access memory (mram) with end of life margin sensor
JP4698715B2 (en) Thin film magnetic memory device

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006535078

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase