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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen elektrisch
löschbaren
programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) und insbesondere auf
ein System und auf ein Verfahren zum Verringern des Band-Band-Tunnelstroms
während
des Flash-EEPROM-Löschzyklus über eine
E/A-Aufteilung des Löschzyklus.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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US-A-6
134 149 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verminderung
hoher Ströme während einer
Chiplöschung
in Flash-Speichern.
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Das
Verfahren umfasst das Löschen
von Speicherzellen auf einer seitenweisen bzw. page-by-page Basis
unter Verwendung eines zweistufigen Löschvorgangs. Während der
ersten Phase wird ein großer
Chiplöschstrom über eine
externe Leistungsversorgung, welche einen großen Strom liefern kann, bereitgestellt,
wobei die Spannung zur Bewerkstelligung eines Löschens nicht hoch genug ist.
Die bereitgestellte Spannung ist hoch genug, um einen Strom für ein Band-Band-Tunneln
bereitzustellen. Während
der zweiten Phase des Chiplöschvorgangs ist
der Löschstrom
wesentlich kleiner und wird durch eine auf dem Chip bereitgestellte
Ladungspumpe bzw. On-Chip-Ladungspumpe bereitgestellt, welche eine
wesentlich höhere
Spannung liefern kann um sicher zu stellen, dass die Speicherzellenanordnung korrekt
gelöscht
wird.
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Speichervorrichtungen
wie etwa elektrisch löschbare
pro grammierbare Nur-Lese-Speicher (EEPROMs) sind eine wichtige Architekturkomponente in
modernen Computersystemen. Diese Systeme beeinflussen viele Aspekte
der Gesellschaft, die vom Heim bis zum Geschäft und zur Ausbildung reichen. Beispielsweise
sind drahtlose Systeme wie etwa Mobil- bzw. Zellentelephone im täglichen
Leben vieler Menschen zu einem Massenprodukt geworden. Während diese
und andere Technologien fortgeschritten sind, sind die Systemanforderungen
aber für
die Systemkonstrukteure und -architekten zunehmend anspruchsvoll
geworden. Eine wichtige Anforderung ist die Notwendigkeit einer
kleineren Speicherkonfektionierung mit erhöhter Speicherdichte, um in
kleineren tragbaren Computersystemen wie etwa in Mobiltelephonen
und in anderen Handsystemen wie etwa in Personal Digital Assistants
(PDAs) und Funkrufempfängern
noch mehr Funktionalität bereitzustellen.
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Flash-EEPROMs
ermöglichen,
dass Computersysteme große
Mengen von Programmdaten speichern, die allgemein Anweisungen für ein zugeordnetes
Computerverarbeitungssystem liefern. Ein Vorteil für den Flash-Speicher
ist die Fähigkeit,
den Speicher über
Programmier- und Löschoperationen,
die dem Flash zugeordnet sind, elektrisch neu zu programmieren.
Somit kann der Flash-Speicher leicht neu programmiert werden, ohne
dass Komponenten in dem gegebenen Produkt ersetzt zu werden brauchen,
falls ein Hersteller einen Programmfehler eines Produkts korrigieren
und/oder ein aktualisiertes Produktmerkmal bereitstellen möchte. Wie
oben beschrieben wurde, haben die Dichte- und Konfektionierungsanforderungen
für Flash-Speicher
ständig zugenommen,
während
die Technologieanforderungen gestiegen sind. Leider haben während der
Zunahme der Speicherdichteanforderungen auch die Herausforderungen
in Bezug auf die Flash-Programmieroperationen und -Löschoperationen
zugenommen.
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Eine
solche Herausforderung im Zusammenhang mit Flash- Speichern bezieht sich auf erhöhte Stromanforderungen
während
Speicherzellen/-sektor-Löschoperationen.
Die Speicherzellen können
allgemein durch eine MOS-Struktur beschrieben werden, in der an
ein Zellen-Gate-Element in Bezug auf Zellen-Drain-Elemente und -Source-Elemente
eine Spannung angelegt wird, um eine den Ladungseinfanggebieten
in der Zellenstruktur zugeordnete Ladung zu speichern oder zu entfernen.
Löschoperationen
für eine
Zelle können
beispielsweise dadurch geliefert werden, dass an das Gate-Element eine negative
Spannung angelegt wird, während
an das Drain-Element über
eine Drain-Pumpe eine erhöhte Spannung
angelegt wird. Während
das Löschen
ausgeführt
wird, wird durch die Drain-Pumpe im Ergebnis des Entfernens der
gespeicherten Elektronen aus den Ladungseinfanggebieten der Zellenstruktur
ein Strom erzeugt, der als Band-Band-Tunnelstrom bekannt ist. Wie es bei
Flash-Strukturen hoher Dichte der Fall ist, können Hunderttausende oder Millionen solcher
Zellen gleichzeitig programmiert/gelöscht werden. Folglich können die
Band-Band-Tunnelstromanforderungen für die Leistungsversorgung der Drain-Pumpe
je nach dem besonderen Typ der verwendeten Flash1-Technologie und
der Menge der Zellen, die gleichzeitig gelöscht/programmiert werden, drastisch
steigen.
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Allerdings
können
die erhöhten Band-Band-Tunnelstromanforderungen
zu Problemen für
die zugeordnete Drain-Pumpe führen.
Beispielsweise kann der erhöhte
Strom IR-Abfälle
in der Speichervorrichtung veranlassen und somit zu einer Verringerung
der Ausgangsspannung der Drain-Pumpe führen. Falls die Ausgangsspannung der
Drain-Pumpe verringert wird, können
während der
Flash-Löschoperationen
oder -Programmieroperationen Fehler auftreten, bei denen Speicherzellen falsch
oder unabhängig
gelöscht/programmiert
werden. Derzeit können
herkömmliche
Flash-Löschsysteme
erhöhte
Band-Band-Tunnelstromprobleme veranlassen. Dies kann auftreten,
da allgemein mit einem einzigen Löschimpuls und/oder mit einer
einzigen Löschsequenz
ganze Speichersegmente (z. B. 1 Megabyte, 1/2 Megabyte) programmiert
werden. Folglich ist es wünschenswert,
herkömmliche Flash-Löschsysteme
und -verfahren zu verbessern, um die Band-Band-Stromanforderungen
zu verringern.
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Die
US-A-5 963 479 zeigt ein Verfahren zum Löschen eines Flash-Speichers
mit reduziertem Band-Band-Tunnelstrom, bei dem alle zu löschenden Sektoren
zeitversetzt, aber überlappend
mit der Löschspannung
beaufschlagt werden, so dass für
jeweils eine Zeitdauer nur ein Sektor einen anfänglich besonders hohen Band-Band-Tunnelstrom
aufweist.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und auf ein Verfahren
zum Verringern von Band-Band-Tunnelstromanforderungen während Flash-EEPROM-Löschoperationen.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass die E/A-Sektoren eines Flash-Speichers
in N Teilsektoren, wobei N eine ganze Zahl ist, aufgeteilt werden
und jedem der N Teilsektoren jeweils ein Löschimpuls zugeführt wird.
Da jede Teilsektor-Löschoperation
weniger Tunnelstrom erfordert, als für eine Löschoperation eines ganzen E/A-Sektors
erforderlich ist, werden die Band-Band-Tunnelstromanforderungen
verringert. Außerdem
können
die Drain-Pumpen, die den Band-Band-Tunnelstrom zuführen, mit niedrigeren Leistungs-
und Größenanforderungen
als herkömmliche
Systeme konstruiert werden.
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Wie
unten ausführlicher
beschrieben wird, können
die E/A- und die
zugeordnete Löschaufteilung
während
einiger Löschoperationen
angewendet werden, während
sie während
nachfolgender Löschoperationen
nicht angewendet werden. Beispielsweise kann ein E/A-Sektor über mehrere
Impulse gelöscht
werden, die an die einzelnen Teilsektoren des E/A-Sektors angelegt
werden. Nach dem aufgeteilten Löschen
beginnt eine Überprüfungsoperation,
in der der E/A-Sektor geprüft
wird, um zu bestimmen, ob alle Speicherplätze richtig gelöscht worden
sind. Falls nicht alle Speicherplätze gelöscht worden sind, kann eine
nachfolgende aufgeteilte Löschsequenz mit
einer zugeordneten nachfolgenden Überprüfungssequenz beginnen. Falls
nach der nachfolgenden Überprüfungssequenz
immer noch nicht alle Speicherplätze
richtig gelöscht
worden sind, kann daraufhin das Löschen eines vollständigen E/A-Sektors
ausgelöst
werden, in dem alle N Teilsektoren gleichzeitig gelöscht werden.
Die nachfolgenden Löschungen
vollständiger
E/A-Sektoren können beginnen,
da die meisten Zellen in dem aufgeteilten Sektor zuvor während der
obenbeschriebenen aufgeteilten Löschsequenz
gelöscht
worden sind. Somit können nach
der Anfangslöschaufteilung
vollständige
Löschungen
von E/A-Sektoren begonnen werden, ohne dass die zugeordnete Drain-Pumpe überlastet
wird.
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Zum
Erreichen der vorstehenden und verwandter Zwecke umfasst die Erfindung
die im Folgenden umfassend beschriebenen Merkmale. Die folgende
Beschreibung und die beiliegende Zeichnung stellen ausführlich bestimmte
erläuternde
Ausführungsformen
der Erfindung dar. Diese Ausführungsformen
geben aber nur wenige der verschiedenen Arten an, in denen die Prinzipien
der Erfindung verwendet werden können.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung werden
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der Erfindung offensichtlich, wenn sie in Verbindung
mit der Zeichnung betrachtet wird.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1a ist
ein schematischer Blockschaltplan, der ein E/A-Löschaufteilungssystem
in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
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1b ist
ein Stromlaufplan einer Mehrbit-Speicherzelle in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
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1c ist
ein Stromlaufplan einer Einbit-Speicherzelle in Übereinstimmung mit einem Aspekt
der vorliegenden Erfindung;
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2a ist
ein Blockschaltplan, der eine (N)-Sektor löschsequenz in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2b ist
ein Blockschaltplan, der eine (N)-Sektor-Matrix-Löschsequenz in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3a ist
ein schematischer Blockschaltplan, der ein beispielhaftes Löschsequentialisierungssystem
in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3b ist
ein Zeitablaufplan, der sich auf ein beispielhaftes Löschsequentialisierungssystem
in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht;
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3c ist
ein Zeitablaufplan, der sich auf eine beispielhafte E/A-Sektorlöschsequenz
in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht; und
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4 ist
ein Ablaufplan, der eine Methodik zur Bereitstellung einer E/A-Aufteilung
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRUNGSART(EN) DER ERFINDUNG
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Das
Folgende ist eine ausführliche
Beschreibung der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren,
wobei sich gleiche Bezugszeichen überall auf gleiche Elemente
beziehen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und auf eine Methodik
zum Verringern des Band-Band-Tunnelstroms in einem Flash-Speicher
während
Löschoperationen.
Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein E/A-Sektor des Speichers in "N" Teilsektoren, wobei N eine ganze Zahl
ist, aufgeteilt wird und jeder Teilsektor über einen zugeordneten Löschimpuls
gelöscht
wird, der an jeden Teilsektor angelegt wird. Wie unten ausführlicher
beschrieben wird, ist ein Löschsequentialisierungssystem
vorgesehen, das für
jeden der N Teilsektoren einen Löschimpuls
erzeugt, der ein aufgeteiltes Löschen
des E/A-Sektors
ermöglicht.
Nach einer vorgegebenen Anzahl (z. B. 2, 3) der aufgeteilten Löschsequenzen
kann das Löschsequentialisierungssystem ferner
zu vollständigen
Löschoperationen
für den
gesamten E/A-Sektor wechseln. Außerdem kann die durch die vorliegende
Erfindung geschaffene Löschaufteilung
auf mehrere Flash-Technologien wie etwa auf Mehr-Speicherbitzellen-Architekturen
sowie auf Ein-Bit-Speicherarchitekturen
angewendet werden, um den diesbezüglichen Band-Band-Tunnelstrom
zu verringern.
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Zunächst ist
anhand von 1a ein beispielhaftes E/A-Aufteilungssystem 10a in Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Verringerung des
Band-Band-Tunnelstroms
im Zusammenhang mit einer Löschoperation
eines Flash-E/A-Sektors 20 gezeigt. Obgleich in 1a ein beispielhafter
E/A-Sektor gezeigt ist, ist klar, dass in einer (nicht gezeigten)
Flash-Speichervorrichtung ebenfalls mehrere Sektoren vorhanden sein
können und
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gelöscht werden können. Um
den von einer Drain-Pumpe 40 während Speicherlöschoperationen zugeführten Strom
zu verringern, ist der E/A-Sektor 20 in die Teilsektoren
1 bis "N", wobei N eine ganze Zahl
ist, aufgeteilt. Dies wird dadurch erreicht, dass pro Teilsektor
1 bis N wenigstens ein Teilsektor-Löschimpuls 50 zugeführt wird
und der E/A-Sektor 20 über
ein aufgeteiltes Löschen
gelöscht
wird, bei dem Abschnitte des E/A-Sektors 20 sequentiell
gelöscht werden.
Wie unten ausführlicher
beschrieben wird, führt
die Drain-Pumpe 40 dem
E/A-Sektor 20 erhöhte Spannungen
zu, um Lösch- oder Programmieroperationen
zu ermöglichen.
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Während Löschoperationen
des E/A-Sektors 20 erzeugt ein Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 einen
Löschimpuls 50 pro
Teilsektor 1 bis N, während
es über
ein Ausgangssignal 64 die Drain-Pumpe 40 freigibt.
Nachdem das Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 die
Löschimpulse 50 erzeugt hat,
sperrt es die Drain-Pumpe 40 und löst es ein Überprüfungssignal 68 des
E/A-Sektors 20 aus, um zu bestimmen, ob die Löschoperation
erfolgreich gewesen ist. Das Überprüfungssignal 68 kann
das Lesen von Speicherplätzen/-zellen
in dem E/A-Sektor 20 und das Bestimmen, ob die Plätze gelöscht worden
sind, umfassen. Die Löschüberprüfung kann
beispielsweise das Bestimmen umfassen, ob jede Speicherzelle über (z.
B. Löschmisserfolg)
oder unter (z. B. Löscherfolg)
einer vorgegebenen Schwellenspannung oder einem vorgegebenen Schwellenstrom liegt.
Falls das Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 bestimmt,
dass Abschnitte des E/A-Sektors 20 nicht vollständig oder
ausreichend gelöscht
worden sind, kann eine zweite und/oder nachfolgende Lösch/Überprüfungs-Sequenz
ausgelöst
werden.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung können
nachfolgende Lösch/Überprüfungs-Sequenzen
des E/A-Sektors 20 wie oben beschrieben über die
Impulse 50 aufgeteilte Löschungen der Teilsektoren 1
bis N umfassen. Alternativ können
die nachfolgenden Löschungen
eine Sektorlöschung
aller Teilsektoren umfassen, bei der alle Teilsektoren über einen
einzigen Sektorlöschimpuls 70 gleichzeitig
gelöscht
werden. Es ist festgestellt worden, dass nach einer aufgeteilten
Anfangslöschung
oder nach einer Sequenz aufgeteilter Löschungen des E/A-Sektors 20 alle
E/A-Sektoren daraufhin
im Wesentlichen gleichzeitig gelöscht
werden können,
ohne dass sich dies nachteilig auf die Drain-Pumpe 40 auswirkt.
Beispielsweise kann das Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 ein
erstes und ein zweites aufgeteiltes Löschen des E/A-Sektors 20 auslösen. Falls
die Überprüfung 68 nach
dem zweiten aufgeteilten Löschen
immer noch fehlschlägt,
kann das Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 über den
Sektorlöschimpuls 70 ein gleichzeitiges
Löschen
aller Teilsektoren 1 bis N auslösen.
Es ist klar, dass das Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 so
konfiguriert werden kann, dass es im Wesentlichen irgendeine Kombination
von aufgeteilten Löschungen
und/oder Sektorlöschungen
liefert, wobei diese Alternativen selbstverständlich im Umfang der vorliegenden
Erfindung liegen. Beispielsweise kann das Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 nur
aufgeteilte Löschungen
auslösen
oder kann es eine oder mehrere aufgeteilte Löschungen auslösen, auf
die eine oder mehrere Sektorlöschungen
des E/A-Sektors 20 folgen.
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Anhand
der 1b und 1c sind
nun eine beispielhafte Mehrbit- und Einbit-Flash-Speicherzellenarchitektur
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gezeigt. Beispielsweise zeigt 1a einen
Stromlaufplan einer Zweibitarchitektur 10b, in der pro
Speicherzelle mehr als ein Bit programmiert und gelöscht werden
kann. In Verbindung mit einem Drain-Anschluss 80b und mit
einem Source-Anschluss 80c ist
ein Gate-Anschluss 80a vorgesehen, der selbstverständlich allgemein
eine Metalloxidhalbleiter-Struktur
(MOS-Struktur) bereitstellt. Selbstverständlich können durch Wechseln der Programmier-
und Löschrichtungen über die
Struktur 10b zwei Gebiete, z. B. ein Gebiet A und ein Gebiet B,
in der Struktur 10b programmiert werden. Beispielsweise
können
Programmieroperationen dadurch erreicht werden, dass an das Gate-Element 80a eine
positive Spannung angelegt wird und an den Drain 80b eine
erhöhte
Drain-Pumpenspannung gerichtet wird, um Elektronen in dem Gebiet
A der Struktur 10b zu speichern. Ähnlich können Elektronen in dem Gebiet
B der Struktur 10b gespeichert werden, falls die Drain-Pumpe
an den Source-Anschluss 80c angelegt wird. Ähnlich können Löschoperationen
dadurch erreicht werden, dass an das Gate 80a eine negative
Spannung angelegt wird und nachfolgend die erhöhte Drain-Pumpenspannung an den Drain 80b oder
an die Source 80c angelegt wird, um das Gebiet A bzw. das
Gebiet B zu löschen.
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Wie
unten ausführlicher
beschrieben wird, kann das in 1a gezeigte
Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 so
konfiguriert sein, dass es alternative Löschoperationen und -sequenzen
für die Mehrbitstruktur 10b bereitstellt.
Wie in 1a gezeigt ist, kann die Struktur 10b beispielsweise
gemäß einem
aufgeteilten Löschen
für das
Gebiet A über
die Löschimpulse 50 und
gemäß einem
Sektorlöschen des
Gebiets B pro Sektorlöschimpuls 70 gelöscht werden.
Wie in 1c gezeigt ist, kann in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung auch eine Einbitzellen-Architektur
(z. B. eine herkömmliche
Zelle mit gestapelten Gates oder eine Zweibitzelle, in der nur eine
Seite verwendet wird) 10c gelöscht werden, in der pro Speicherzelle
ein Einbit-Speichergebiet
C vorgesehen ist.
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Nunmehr übergehend
zu 2a ist ein beispielhafter aufgeteilter E/A-Sektor 10d in Übereinstimmung
mit der aufgeteilten Löschsequenz
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie oben beschrieben wurde,
kann der E/A-Sektor 10d zusammen mit mehreren E/A-Sektoren
in einer (nicht gezeigten) Flash-Speicher-Architektur/Vorrichtung
enthalten sein. Beispielsweise kann der E/A-Sektor 10d mehrere
wie in 1b und 1c gezeigte
Speicherzellen enthalten, wobei ein E/A-Sektor eine logische Gruppierung
von Speicherzellen (z. B. 1/4, ½, 1, 2 MBytes) schafft. In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung kann jeder E/A-Sektor 10d weiter in
die E/A-Teilsektoren 1 bis N unterteilt sein, wobei jeder E/A-Teilsektor
jeweils sequentiell pro einem Teilsektor-Löschimpuls 1 bis N gelöscht werden kann.
Beispielsweise kann der E/A-Teilsektor 10d in 16 Teilsektoren
geteilt sein und über
16 zugeordnete Löschimpulse,
die sequentiell in der Zeit auftreten, sequentiell gelöscht werden.
Es ist klar, dass ähnlich mehrere
E/A-Teilsektoraufteilungen (z. B. 8, 32, 64 usw.) verwendet werden
können.
Alternativ können alle
Impulse 1 bis N gleichzeitig aktiviert werden, um eine Sektorlöschung des
E/A-Sektors 10d zu schaffen. Da die meisten der Zellen
zuvor während
einer oder mehrerer vorausgehender aufgeteilter Löschoperationen
gelöscht
worden sind, können
die Sektorlöschungen
wie oben beschrieben nach den Anfangs-Teilsektorlöschungen geliefert werden,
ohne die Drain-Pumpenoperationen
zu beeinflussen.
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Kurz
Bezug nehmend auf 2b ist ein beispielhafter als
eine Speicheranordnung 10e organisierter E/A-Sektor in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gezeigt. Obgleich die in 2a gezeigte
Struktur eine logische Beziehung zwischen den E/A-Teilsektoren und
den Löschimpulsen
zeigt, ist klar, dass die E/A-Teilsektoren 1 bis N in einer Zeilen/Spalten-Anordnung
und/oder -Matrix organisiert sein können. Beispielsweise ist durch
den E/A-Sektor 10e eine
4 × 4-Teilsektoranordnung
gezeigt. Die Anordnung 10e kann beispielsweise vier Zeilen 100a–100d,
die über
die Zeilenimpulse 104a bis 104d ausgewählt werden,
und vier Spalten 110a–110d,
die über
die Spaltenimpulse 114a–114d ausgewählt werden,
enthalten. Beispielsweise kann ein Teilsektor 4 dadurch gelöscht werden,
dass ein Impuls 104a mit einem Impuls 114d gleichzeitig
aktiviert wird. Es ist klar, dass andere Matrixgruppierungen oder
-anordnungen (z. B. 2 × 2,
3 × 3,
5 × 5
usw.) verwendet werden können
und dass diese Alternativen in den Umfang der vorliegenden Erfindung
fallen sollen.
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Sich
nunmehr der 3a zuwendend ist ein beispielhaftes
aufgeteiltes Löschsystem 10f gezeigt, das
in Übereinstimmung
mit einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60,
eine Drain-Pumpe 40 und einen
E/A-Sektor 20 enthält.
Obgleich die folgende Beschreibung eine mögliche Architektur für das Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 der
vorliegenden Erfindung liefert, ist klar, dass im Wesentlichen irgendein
geeignetes System, das aufgeteilte und/oder wechselnde Löschsequenzen
liefert, verwendet werden kann und im Umfang der vorliegenden Erfindung
liegt. Beispielsweise kann die folgende Logik-/Funktionsbeschreibung über eine
festverdrahtete Logik, über
eine Zustandsmaschinenlogik, über eine
verarbeitete Logik, in der eine Verarbeitungsfunktion die beschriebene
Funktionalität über Software
ausführt,
und/oder über
Kombinationen davon implementiert sein.
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Außerdem wird
das in 3a gezeigte System 10f anhand
eines in 3b gezeigten beispielhaften
Zeitablaufplans beschrieben. Das Löschsequentialisierungs-Teilsystem 60 aus 3a kann
einen Löschlogikabschnitt 200 und
einen Überprüfungslogikabschnitt 210 enthalten,
die wie oben beschrieben die Löschung
und die Überprüfung des E/A-Sektors 20 liefern.
Eine Anfangslöschsequenz kann
mit einem Verarbeitungslogikabschnitt 220 beginnen, der
ein Drain-Pumpen-Freigabesignal
(DPE) 224 aktiviert, das die Drain-Pumpe 40 freigibt. Das DPE-Signal
in diesem besonderen Beispiel ist in 3b in
der Zeile H gezeigt. Daraufhin kann durch die Verarbeitungslogik 220 eine
Sequenz von Löschimpulsen 230a bis 230c initialisiert
und zu den Teilsektoren 1 bis N des E/A-Sektors 20 gerichtet werden,
um ein aufgeteiltes Löschen
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zu liefern. In der Zeile A in 3b ist
eine beispielhafte Sequenz von 16 Löschimpulsen (E/A1, E/A2, ...
E/A(N)) gezeigt. Da jeder der Löschimpulse
im Wesentlichen sequentiell ist, wird die Leistungsaufnahme an der Drain-Pumpe 40 wesentlich
vermindert und dadurch die Band-Band-Tunnelung vorteilhaft verringert.
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Außerdem kann
die Löschlogik 200 eine Zähllogik 240 enthalten,
um die Sequenz der Impulse 230a–230c zu zählen, die
erzeugt worden sind. Beispielsweise kann die Zähllogik 240 ein Impulseingangssignal 244 besitzen,
das jedes Mal inkrementiert wird, wenn ein Löschimpuls 230a–230c erzeugt wird.
Bei einer vorgegebenen Anzahl (z. B. 16) aktiviert die Zähllogik
einen MAX E/A-Merker 250, der angibt, dass alle Teilsektoren
1 bis N ihre jeweiligen Löschimpulse 230a–230c empfangen
haben. Der MAX E/A-Merker 250 ist in der Zeile E aus 3b gezeigt.
Beim Empfang des MAX E/A-Merkers
kann die Verarbeitungslogik 220 über ein Zeitgeberstart-Ausgangssignal 264 einen
Zeitablauf-Zeitgeber 260 starten.
Wenn der Zeitablauf-Zeitgeber 260 abläuft, wird einem Eingang der
Verarbeitungslogik 220 ein (in der Zeile F aus 3b gezeigtes)
Zeitgeber-Ausgangssignal 268 zugeführt, woraufhin
die Verarbeitungslogik die Drain-Pumpe über das DPE-Signal 224 sperrt.
Nachdem das Zeitgeber-Ausgangssignal 268 aktiviert worden
ist, kann das MAX E/A-Signal über
ein Rücksetz-Ausgangssignal 270 ebenfalls
zurückgesetzt
werden.
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Nachdem
die Drain-Pumpe 40 gesperrt worden ist, kann durch die
Verarbeitungslogik 220 über ein Überprüfungsstartsignal 280 eine Überprüfungssequenz
für die Überprüfungslogik 210 ausgelöst werden.
In diesem besonderen Beispiel wird daraufhin ein Startzeitgeber 284 ausgelöst, wobei
beim Ablauf des Zeitgebers 284 eine Überprüfungsoperation gestartet wird.
Ein Startzeitgeber-Ausgangssignal 288 löst die Überprüfungssequenz aus und ist in
Zeile B aus 3b gezeigt. Daraufhin beginnt
die Überprüfungslogik 210 dadurch,
dass sie die Übernahmesignale 290 (z.
B. Adressen/Steuer-Signale) für
den E/A-Sektor 20 aktiviert und die Daten 300 aus
jedem Speicherplatz in dem E/A-Sektor 20 liest, mit der Überprüfungssequenz.
Die Überprüfungslogik 210 kann
eine Vergleichslogik 310 enthalten, die bestimmt, ob alle
Speicherplätze
vollständig
oder ausreichend (wie es durch einen Anwender/Tester definiert werden
kann) gelöscht
worden sind. Beispielsweise kann der zugeordnete Speicherplatz als
gelöscht
betrachtet werden, falls die Spannungen oder der Strom, die aus
dem E/A-Sektor 20 gelesen werden, unter einem vorgegebenen
Schwellenwert liegen. Falls die Spannungen oder Ströme über einem vorgegebenen
Schwellenwert liegen, ist der zugeordnete Speicherplatz dagegen
nicht gelöscht.
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Beim
Abschluss der Speicherüberprüfung kann
die Vergleichslogik 310 zusammen mit einem Überprüfungsabschlusssignal 330 ein
Erfolg/Misserfolg-Angabe-Merkersignal 320 aktivieren. Falls
am Ende der Überprüfungssequenz
der Erfolg/Misserfolg-Merker 320, wie es durch das Überprüfungsabschlusssignal 330 angegeben
wird, aktiviert ist (z. B. logisch hohes Signal), kann ein nachfolgender E/A-Sektor in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gelöscht werden. Falls der Erfolg/Misserfolg-Merker
am Ende der Überprüfungssequenz
nicht aktiviert ist (z. B. logisch tiefes Signal), kann durch die
Verarbeitungslogik 220 eine weitere Löschsequenz des voreingestellten
E/A-Sektors ausgelöst werden.
Das Erfolg/Misserfolg-Signal 320 und das Überprüfungsabschlusssignal 330 sind
in 3b in den Zeilen C bzw. D gezeigt.
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Falls
von der Überprüfungslogik 210 ein Misserfolgmerker
zurückgegeben
worden ist, kann in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung eine nachfolgende Löschsequenz
für den
E/A-Sektor 20 ausgelöst
werden. Diese Sequenz ist in 3b im Referenzabschnitt
I gezeigt. Nach Abschluss eines nachfolgenden aufgeteilten Löschens kann
die Zähllogik 240 einen
Alle-Merker 340 aktivieren, der angibt, dass die nächste Löschsequenz
anstatt sequentiell erforderlichenfalls an den gesamten E/A-Sektor 20 gleichzeitig
anzulegen ist. Beispielsweise kann der Alle-Merker 340 aktiviert
werden, nachdem 32 Löschimpulse
gezählt
worden sind, die angeben, dass zuvor eine vorgegebene Anzahl aufgeteilter
Löschungen
stattgefunden haben. Wenn die Verarbeitungslogik 220 die
Aktivierung des Alle-Merkers 340 erfasst, können an
den E/A-Sektor 20 gerichtete nachfolgende Löschungen
auf gleichzeitige Weise geliefert werden, wobei alle Teilsektoren
1 bis N im Wesentlichen gleichzeitig gepulst werden. In Zeile G aus 3b ist
ein Alle-Merkersignal gezeigt, während
in Abschnitt J aus 3b eine Alle-Sektorlöschung gezeigt
ist. Wie in 3a gezeigt ist, kann der Alle-Merker
durch die Verarbeitungslogik 220 über ein Rücksetz-Ausgangssignal 350 zurückgesetzt
werden. Durch die Sequentialisierung und das Wechseln der Löschimpulse 230a–230c für den E/A-Sektor 20 wird
der von der Drain-Pumpe 40 benötigte Strom verringert. Somit
kann die Drain-Pumpe 40 mit niedrigerer Leistung und mit
verringerten Geometrieschaltungsanforderungen als bei herkömmlichen
Systemen konstruiert sein.
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Wie
nun in 3c gezeigt ist, wird in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung eine beispielhafte Löschsequenz
für eine
Zweispeicherbit-Architektur mit einem Gebiet A und mit einem Gebiet
B pro Speicherzelle bereitgestellt. Wie in Zeile A aus 3c gezeigt
ist, kann die Löschsequenz
beispielsweise dadurch beginnen, dass zuerst der E/A-Sektor 20 mit
einem bekannten Muster (z. B. alles Einsen) vorprogrammiert wird.
Daraufhin können alle
Speicherabschnitte des Bereiches A des E/A-Sektors 20 in Übereinstimmung
mit der wie obenbeschriebenen Löschaufteilung
gelöscht
werden. Die an jeden Teilsektor angelegten Löschimpulse können beispielsweise
eine Breite von 10 Millisekunden haben. Daraufhin können alle
Speicherabschnitte des Bereiches B über einen einzigen Impuls von
etwa 1 Millisekunde, der gleichzeitig an alle Bereiche B angelegt
wird, ohne Löschaufteilung
gelöscht
werden. Die erste Zeitdauer der Löschsequenzen für den Bereich
A und für
den Bereich B sind in 3c als Zeile bzw. Linie B gezeigt.
Nachdem die Löschsequenzen
für den
Bereich A und für
den Bereich B ausgeführt
worden sind, wird eine Überprüfungsbestimmung
ausgeführt,
wie sie in 3c in Zeile C gezeigt ist. Falls
nach der Überprüfungsbestimmung
aus Zeile 3c irgendwelche Misserfolgsangaben erklärt werden,
wird eine nachfolgende Sektorlöschung
aller Teilsektoren begonnen, wobei die Abschnitte des Bereiches
A und des Bereiches B des E/A-Sektors über einen
einzigen Impuls mit einer Dauer von etwa 1 Millisekunde gleichzeitig
gelöscht werden.
Dies ist in Zeile D aus 3c gezeigt.
Es ist klar, dass auf die Abschnitte des Bereiches A und des Bereiches
B des E/A-Sektors 20 mehrere
weitere Sequenzen und Zeitgebungen angewendet werden können.
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Nunmehr
anhand von 4 erläutert ein Ablaufplan eine Methodik
zum Liefern eines aufgeteilten Löschens
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. In Schritt 400 wird ein
E/A-Sektor wie etwa ein 1 MByte-Sektor in N Teilsektoren geteilt,
wobei jeder Teilsektor erforderlichenfalls über einen getrennten Löschimpuls
einzeln gelöscht
werden kann. In Schritt 410 wird die Drain-Pumpenleistung
an die E/A-Sektoren angelegt, um zu ermöglichen, dass die Speicherzellen
für jeden
der N Teilsektoren gelöscht werden.
In Schritt 420 werden N sequentielle Löschimpulse erzeugt und jedem
in Schritt 400 definierten Teilsektor zugeführt. In
Schritt 430 werden die Speicherplätze in dem E/A-Sektor gelesen
und überprüft, um zu
bestimmen, ob jeder Platz richtig gelöscht worden ist. In Schritt 440 wird
eine Bestimmung vorgenommen, ob jeder Speicherplatz richtig gelöscht wurde.
Wie oben beschrieben wurde, kann dies dadurch bestimmt werden, dass
ein Erfolg/Misserfolg-Indikator-Merker beobachtet wird. Falls der E/A-Sektor
in Schritt 440 richtig gelöscht worden ist (z. B. Erfolg/Misserfolg-Merker
= Erfolg), geht das Verfahren zu Schritt 450 und zu dem
nächsten E/A-Sektor
in dem Flash-Speicher über.
Falls der Speicher-E/A-Sektor in Schritt 440 nicht ausreichend gelöscht worden
ist, geht das Verfahren zu Schritt 460 über, wobei es einen ersten
Merker setzt (z. B. einen Zähler
inkrementiert), der angibt, dass der E/A-Sektor ein erstes Mal sequentiell
gelöscht
worden ist. Falls der erste Merker in Schritt 470 gesetzt ist,
was angibt, dass der Speicher ein erstes Mal sequentiell gelöscht worden
ist, kehrt das Verfahren zu Schritt 420 zurück, wobei
es die Schritte 420 bis 440 wiederholt.
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In
Schritt 440 wird der Erfolg/Misserfolg-Merker erneut überprüft, um zu
bestimmen, ob der Speicher gelöscht
worden ist. Falls der Speicher in Schritt 440 gelöscht worden
ist, geht das Verfahren zu Schritt 450 über, um den nächsten E/A-Sektor
zu löschen.
Falls der Speicher nicht gelöscht
worden ist, geht das Verfahren zu Schritt 460 über. Da
zuvor in Schritt 460 der erste Merker gesetzt worden ist,
wird ein zweiter Merker gesetzt, der angibt, dass der Speicher ein
zweites Mal sequentiell gelöscht
worden ist. Da in Schritt 470 nun der zweite Merker gesetzt
ist, fährt
das Verfahren mit Schritt 480 fort, wobei es mit dem gleichzeitigen
Löschen
aller Teilsektoren des E/A-Sektors fortfährt. Daraufhin kehrt das Verfahren zu
Schritt 430 zurück,
wobei es eine Überprüfungssequenz
ausführt.
Obgleich das Verfahren in dem obigen Beispiel nach einem sequentiellen
Löschen
zu einem im Wesentlichen gleichzeitigen Löschen aller Subsektoren übergeht,
können
vor einem gleichzeitigen Teilsektorlöschen mehrere im Wesentlichen
sequentielle Teilsektor-Löschschritte
verwendet werden, wobei solche Änderungen
in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen sollen.
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Soweit
entweder in der ausführlichen
Beschreibung oder in den Ansprüchen
der Begriff "enthält" verwendet wird,
soll dieser Begriff außerdem
in ähnlicher
Weise wie der Begriff "umfassen" inklusiv bzw. einschließend sein.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Die
Vorrichtung und das zugeordnete Verfahren können auf dem Gebiet des elektrisch
löschbaren
programmierbaren Nur-Lese-Speichers
(EEPROM) verwendet werden, um ihn bei der Verringerung des Band-Band-Tunnelstroms
während
eines Flash-EEPROM-Löschzyklus über die
Speicher-E/A-Aufteilung zu verwenden.