[go: up one dir, main page]

JP3849942B2 - System including ferroelectric memory - Google Patents

System including ferroelectric memory Download PDF

Info

Publication number
JP3849942B2
JP3849942B2 JP2004046279A JP2004046279A JP3849942B2 JP 3849942 B2 JP3849942 B2 JP 3849942B2 JP 2004046279 A JP2004046279 A JP 2004046279A JP 2004046279 A JP2004046279 A JP 2004046279A JP 3849942 B2 JP3849942 B2 JP 3849942B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
error
data
area
memory
error correction
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004046279A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004199713A (en
Inventor
幹 竹内
博之 谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
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 Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2004046279A priority Critical patent/JP3849942B2/en
Publication of JP2004199713A publication Critical patent/JP2004199713A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3849942B2 publication Critical patent/JP3849942B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)

Description

本発明は、強誘電体を用いた不揮発性半導体メモリを含むシステムに係り、特に、メモリの誤動作に起因してシステム機能に重大な障害が生じる確率を大幅に低減した高信頼性を有する強誘電体メモリを含むシステムに関する。   The present invention relates to a system including a nonvolatile semiconductor memory using a ferroelectric, and more particularly, a highly reliable ferroelectric that greatly reduces the probability that a serious failure occurs in a system function due to a malfunction of the memory. The present invention relates to a system including a body memory.

強誘電体を用いたメモリ、例えば、フェロ・エレクトリック・ランダム・アクセス・メモリ(FERAM)は、強誘電体の分極方向で記憶を行う不揮発性のメモリである。強誘電体メモリは、例えば、1つの強誘電体キャパシタと1つのスイッチングトランジスタとで1メモリセルが構成されていて、記憶情報の読み出しは、強誘電体キャパシタの分極を一方向に揃えるような電圧をキャパシタに印加し、この際分極が反転したか否かを判定することにより行われる。このような強誘電体メモリの例は、例えば、1994年アイ・イー・イー国際固体素子回路会議ダイジェスト第268頁から第269頁(1994 IEEE International Solid-State Circuits Conference, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS,pp.268-269)に記載されている。   A memory using a ferroelectric material, for example, a ferroelectric random access memory (FERAM) is a non-volatile memory that stores data in the polarization direction of the ferroelectric material. In a ferroelectric memory, for example, one memory cell is composed of one ferroelectric capacitor and one switching transistor, and the read of stored information is a voltage that aligns the polarization of the ferroelectric capacitor in one direction. Is applied to the capacitor, and at this time, it is determined whether or not the polarization is reversed. An example of such a ferroelectric memory is described in, for example, 1994 IEEE International Solid-State Circuits Conference, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, pp. 268-269. 268-269).

一方、通常動作では強誘電体キャパシタのプレート電位を、例えば、電源電圧に固定し、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)として使用する方式もある。ただし、電源オフ時には蓄積電位の情報を強誘電体の分極方向の情報に変換する。これにより、電源オフ後も情報を保持できる。このような強誘電体メモリの例は、例えば、1990年ブイ・エル・エス・アイ技術シンポジウムダイジェスト第15頁から第16頁(1990 Symposium on VLSI Technology, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS,pp.15-16)に記載されている。   On the other hand, in normal operation, there is a system in which the plate potential of the ferroelectric capacitor is fixed to, for example, a power supply voltage and used as a dynamic random access memory (DRAM). However, when the power is turned off, information on the accumulated potential is converted into information on the polarization direction of the ferroelectric. Thereby, information can be held even after the power is turned off. An example of such a ferroelectric memory is, for example, 1990 SYL symposium digest page 15 to page 16 (1990 Symposium on VLSI Technology, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, pp. 15-16). It is described in.

1994年アイ・イー・イー国際固体素子回路会議ダイジェスト第268頁から第269頁(1994 IEEE International Solid-State Circuits Conference, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS,pp.268-269)1994 IEEE International Solid-State Circuits Conference, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, pp.268-269 1990年ブイ・エル・エス・アイ技術シンポジウムダイジェスト第15頁から第16頁(1990 Symposium on VLSI Technology, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS,pp.15-16)1990 Symposium on VLSI Technology, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, pp.15-16

通常DRAMにおいては、放射線により発生した偽の信号電荷によって記憶情報が反転し誤動作する場合があることが一般に知られている。このような記憶情報反転現象は、強誘電体メモリにおいても通常のDRAMとして動作させる方式では同様に発生すると考えられる。また、上述した分極方向を検知する強誘電体メモリ方式においても、情報読み出し時には分極が一方向に揃って一旦分極情報が消失する。そのため、情報読み出し動作終了までに読み出した情報に基づいて分極の再書き込みを行う必要がある。もし、雑音などにより情報が誤って読み出された場合、分極の再書き込みも誤って行なわれることになる。以下では、このようなエラー、すなわちメモリセルの機能自身は損なわれていないが、記憶情報が放射線や雑音などにより誤って反転して生じるエラーをソフトエラーと呼ぶことにする。   In general, it is generally known that in a DRAM, the stored information may be inverted due to a false signal charge generated by radiation and malfunction. Such a stored information inversion phenomenon is considered to occur in the same manner in a method of operating as a normal DRAM even in a ferroelectric memory. In the ferroelectric memory system that detects the polarization direction as described above, the polarization information once disappears because the polarization is aligned in one direction when information is read. For this reason, it is necessary to rewrite the polarization based on the information read out before the end of the information reading operation. If information is erroneously read due to noise or the like, polarization rewriting is also erroneously performed. In the following, such an error, that is, the function of the memory cell itself is not impaired, but an error that occurs when the stored information is erroneously inverted due to radiation or noise will be referred to as a soft error.

強誘電体メモリにおけるソフトエラーは、DRAMの場合に比較して重大な問題を引き起こす場合がある。それは次のような理由による。
DRAMのような記憶装置に格納される情報に誤動作が生じてシステムが停止した場合には再起動することによって少なくともシステムを復帰させることはできる。しかしながら、強誘電体メモリのような不揮発メモリに格納される情報は、例えば、システムのOS(オペレーティングシステム)などのような繰り返し使用される情報であることが多い。特に、携帯機器において、システムのOSや繰り返して使用されるアプリケーションプログラムを強誘電体メモリに格納するようにすれば、ハードディスクなどの大型の不揮発性記憶媒体が不要となり、コンパクトなシステムを構築することができる。また、CPUは、強誘電体メモリに対してはハードディスクに対するよりも高速にアクセスできるので、携帯機器の起動時間も大幅に短縮できる。
Soft errors in ferroelectric memory can cause serious problems compared to DRAM. The reason is as follows.
If a malfunction occurs in information stored in a storage device such as a DRAM and the system stops, at least the system can be restored by restarting. However, information stored in a nonvolatile memory such as a ferroelectric memory is often information that is repeatedly used, such as a system OS (operating system). In particular, in a portable device, if a system OS and application programs that are used repeatedly are stored in a ferroelectric memory, a large-sized non-volatile storage medium such as a hard disk becomes unnecessary, and a compact system is constructed. Can do. Further, since the CPU can access the ferroelectric memory at a higher speed than the hard disk, the startup time of the portable device can be greatly shortened.

このような強誘電体メモリを含むシステムにおいて、強誘電体メモリに一旦ソフトエラーが発生すると、誤った情報が再書き込みされ、システムの機能に重大な障害が発生し、例えば、システムダウンを引き起こす場合がある。そのような場合、システムを復帰させるには、ハードディスクなどの外部の不揮発記憶媒体に接続して、OSなどのデータを強誘電体メモリに再書き込みする必要があり、様々な場所で使用される携帯機器にとっては、ハードディスクなどの不揮発記憶媒体を入手して接続するまでシステムの機能が停止するのは、全く不都合である。   In a system including such a ferroelectric memory, once a soft error occurs in the ferroelectric memory, incorrect information is rewritten, resulting in a serious failure of the system function, for example, causing a system down There is. In such a case, in order to restore the system, it is necessary to rewrite data such as the OS into the ferroelectric memory by connecting to an external non-volatile storage medium such as a hard disk. It is quite inconvenient for the device to stop the function of the system until a non-volatile storage medium such as a hard disk is obtained and connected.

DRAMにおいては、上述したようなソフトエラーを回避する方法として、誤り訂正回路(ECC回路)を設けてソフトエラーを自動的に検出訂正する方法がある。大型計算機などの大規模なシステムにおいてはECC回路を本体とは別チップに設けることもできるが、携帯機器やパーソナルコンピュータなどの小規模なシステムではコンパクト性を保つためにDRAMチップ自身に誤り訂正機能を持たせることが望まれる。1987年アイ・イー・イー国際固体素子回路会議ダイジェスト第22頁から第23頁(1987 IEEE International Solid-State Circuits Conference, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS,pp.22-23)には、誤り訂正機能を持たせたDRAMチップの例が示されている。   In a DRAM, there is a method of automatically detecting and correcting a soft error by providing an error correction circuit (ECC circuit) as a method of avoiding the soft error as described above. In a large-scale system such as a large computer, an ECC circuit can be provided on a chip separate from the main body. However, in a small-scale system such as a portable device or a personal computer, an error correction function is provided on the DRAM chip itself to maintain compactness. It is desirable to have The 1987 IEEE International Solid-State Circuits Conference, DIGEST OF TECHNICAL PAPERS, pp.22-23, has an error correction function. An example of a DRAM chip is shown.

図8は、従来例を示す図である。同図(a)にECC回路を搭載したDRAMの基本構成を、また同図(b)に書込み/読み出し動作フローチャートを示す。
同図(a)に示すように、DRAM80はメモリセルアレー81と周辺回路部84からなっている。メモリセルアレー81に記憶されるデータには、情報を記憶する情報記憶ビット82とパリティビット83の2種類があり、周辺回路部84にはECC回路85が含まれている。
FIG. 8 shows a conventional example. FIG. 2A shows a basic configuration of a DRAM equipped with an ECC circuit, and FIG. 2B shows a write / read operation flowchart.
As shown in FIG. 2A, the DRAM 80 includes a memory cell array 81 and a peripheral circuit section 84. Data stored in the memory cell array 81 includes two types of information storage bits 82 and parity bits 83 for storing information, and the peripheral circuit unit 84 includes an ECC circuit 85.

また、同図(b)のフローチャートに示すように、情報書込み時には(ステップ91)、まずパリティビットデータを生成した後(ステップ92)、DRAM80に情報記憶ビットとパリティビットとを書き込む(ステップ93)。情報読み出し時には(ステップ95)、まず複数の情報記憶ビットとそれに対応するパリティビットとが読み出される(ステップ96)。ECC回路85はこれらのデータを基にした演算から、いずれかのビットに誤りが発生していないか否か、もし誤りを発生しているとすると、どのビットに誤りを発生しているのか判定し、誤りを訂正した後(ステップ97)、データをDRAMからCPUへ送る(ステップ98)。これにより、CPUにとって誤動作のないDRAMを実現することができる。   As shown in the flowchart of FIG. 5B, when information is written (step 91), first, parity bit data is generated (step 92), and then information storage bits and parity bits are written to the DRAM 80 (step 93). . When reading information (step 95), first, a plurality of information storage bits and corresponding parity bits are read (step 96). The ECC circuit 85 determines whether or not an error has occurred in any of the bits based on the calculation based on these data, and if an error has occurred, in which bit the error has occurred. After correcting the error (step 97), the data is sent from the DRAM to the CPU (step 98). As a result, it is possible to realize a DRAM that does not malfunction in the CPU.

しかしながら、ECC回路を搭載した従来のDRAM構成では、(1)書込みの都度パリティビットを生成しなくてはならないため書込み速度が低下する、(2)読み出しの都度記憶情報とともにパリティビットを読み出してECCチェック演算を行って誤り訂正を行わなくてはならないため、読み出し速度が低下する、(3)ECC回路の面積分だけチップサイズが増大するため、チップ価格の増大を招く、などの弊害が存在する。
DRAMがソフトエラーを起こした際のシステムへのダメージおよびソフトエラーの発生頻度と、ECC回路搭載時の上述した弊害の程度との兼ね合いから、現在市販されているDRAMにはほとんどECC回路は搭載されていなかった。
However, in a conventional DRAM configuration equipped with an ECC circuit, (1) the parity bit must be generated every time writing is performed, and thus the writing speed is reduced. (2) every time data is read, the parity bit is read together with the storage information and the ECC is read out. Since error correction must be performed by performing a check operation, there are problems such as a decrease in reading speed, and (3) an increase in chip size due to the area of the ECC circuit leading to an increase in chip price. .
From the balance between damage to the system and the frequency of occurrence of soft errors when a DRAM causes a soft error, and the degree of the above-mentioned adverse effects when the ECC circuit is mounted, most of the DRAMs currently on the market are equipped with an ECC circuit. It wasn't.

これに対して、強誘電体メモリにおいては、上述した理由により、ソフトエラーを起こした場合のシステムへのダメージは大きいことが予想され、また、それを防止するためにECC回路を搭載した場合には動作速度の低下およびチップ価格の増大を招くという問題がある。
本発明の目的は、上記問題を解決し、強誘電体メモリのソフトエラーによりシステムへの大きなダメージが引き起こされる確率を大幅に低減するとともに、動作速度の低下やチップ価格の増大を招くことがない強誘電体メモリを含むシステムを提供することにある。
On the other hand, in the ferroelectric memory, for the reasons described above, it is expected that the damage to the system when a soft error occurs is large, and when an ECC circuit is mounted to prevent it. However, there is a problem that the operation speed is lowered and the chip price is increased.
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, greatly reduce the probability that a system error is caused by a soft error of a ferroelectric memory, and does not cause a decrease in operating speed or an increase in chip price. The object is to provide a system including a ferroelectric memory.

本発明のシステムは、上記目的を達成するために、
(a)第1モードと第2モードを有するシステムにおいて、強誘電体キャパシタとスイッチングトランジスタとを夫々が有する複数のメモリセルを含む第1メモリブロックと、
前記第1メモリブロックに接続されるCPUとを具備し、前記第1メモリブロックは、通常データを記憶するための第1領域と、前記通常データのエラー訂正のためのエラー訂正情報を記憶するための第2領域とを有し、前記第1モードにおいて、前記CPUは、前記エラー訂正情報を使用するエラーチェックを含む訂正処理をしないで前記通常データにアクセスするとともに、前記第1メモリブロックへの書き込み動作は禁止され、前記第2モードにおいて、前記第1メモリブロックへの書き込み動作が許可され、前記システムは、前記通常データと前記エラー訂正情報を使用してデータのエラーチェックをし、前記エラーチェックにより誤りデータが検出された場合に、前記誤りデータを訂正して書き戻す訂正処理を行うことを特徴としている(請求項1)。
In order to achieve the above object, the system of the present invention provides
(A) In a system having a first mode and a second mode, a first memory block including a plurality of memory cells each having a ferroelectric capacitor and a switching transistor;
A CPU connected to the first memory block, wherein the first memory block stores a first area for storing normal data and error correction information for error correction of the normal data. In the first mode, the CPU accesses the normal data without performing a correction process including an error check using the error correction information, and supplies the normal data to the first memory block. A write operation is prohibited, and a write operation to the first memory block is permitted in the second mode. The system performs an error check on data using the normal data and the error correction information, and the error When error data is detected by the check, a correction process for correcting and writing back the error data is performed. It is (claim 1).

(b)また、前記訂正処理は、訂正処理プログラムに従って前記CPUが行うことを特徴としている(請求項2)。
(c)前記システムは、所定の条件に基づいてトリガー信号を発生し、前記訂正処理を開始することを特徴としている(請求項3)。
(d)前記第2モードにおいて、訂正データが書き込まれるメモリセルは、前記誤りデータが読み出されたメモリセルと同じであることを特徴としている(請求項4)。
(e)前記システムは、携帯機器であることを特徴としている(請求項5)。
(B) The correction processing is performed by the CPU according to a correction processing program (claim 2).
(C) The system generates a trigger signal based on a predetermined condition and starts the correction process (claim 3).
(D) In the second mode, the memory cell into which correction data is written is the same as the memory cell from which the error data is read out.
(E) The system is a portable device (claim 5).

(f)前記複数のメモリセルは、前記強誘電体キャパシタの分極方向によりデータを記憶し、
前記データは、前記分極方向を検出することにより対応するメモリセルから読み出されることを特徴としている(請求項6)。
(g)前記第1メモリブロックは、前記システムのOSプログラムを記憶するために使用されることを特徴としている(請求項7)。
(h)前記第2領域のエラー訂正情報は、前記第1領域の通常データのパリティビットであることを特徴としている(請求項8)。
(F) the plurality of memory cells store data according to a polarization direction of the ferroelectric capacitor;
The data is read from a corresponding memory cell by detecting the polarization direction (claim 6).
(G) The first memory block is used for storing an OS program of the system (claim 7).
(H) The error correction information in the second area is a parity bit of normal data in the first area.

本発明の強誘電体メモリを含むシステムによれば、強誘電体メモリの誤動作に起因してシステムが得られるという効果がある。また、システムのメモリチップ数を削減でき、低コストかつコンパクトな携帯機器に好適なシステムが得られるという効果がある。さらに、ECC回路を用いる場合に比べ、動作速度の低下やチップ面積増大によるコスト増加の問題を回避できるという効果がある。
また、本発明のような誤り訂正処理開始コマンドの発生の仕方を採用すると、ユーザにとって使い勝手がよくかつ高信頼性のシステムが得られる。
According to the system including the ferroelectric memory of the present invention, there is an effect that the system can be obtained due to the malfunction of the ferroelectric memory. Further, the number of memory chips in the system can be reduced, and there is an effect that a system suitable for a low-cost and compact portable device can be obtained. Furthermore, compared to the case of using an ECC circuit, there is an effect that it is possible to avoid the problem of cost increase due to a decrease in operation speed and an increase in chip area.
Further, when the method of generating the error correction processing start command as in the present invention is adopted, a user-friendly and highly reliable system can be obtained.

また、本発明のような誤り訂正処理プログラムの格納の仕方を採用すると、誤り訂正処理プログラム自身が壊れる危険性を回避でき、高信頼性のシステムが得られる。
さらに、本発明の書換え禁止領域の設定の仕方を採用すると、書換え禁止領域を可変とする構成が容易に実現でき、ユーザにとって使い勝手のよいシステムが得られる。
また、本発明の書換え禁止領域の構成を採用すると、書換え禁止および許可の制御が容易になる。
また、本発明の書換え禁止領域への書込み許可を与える制御回路を採用すると、禁止領域に誤って書込みが行なわれる誤動作を大きく低減でき、高信頼性のシステムが得られる。また、該制御回路をメモリマットごとに容易に配置できる。
Further, when the method of storing the error correction processing program as in the present invention is adopted, the risk of the error correction processing program itself being broken can be avoided, and a highly reliable system can be obtained.
Furthermore, when the method of setting the rewrite prohibition area according to the present invention is adopted, a configuration for making the rewrite prohibition area variable can be easily realized, and a user-friendly system can be obtained.
In addition, when the configuration of the rewrite prohibition area according to the present invention is adopted, rewrite prohibition and permission control becomes easy.
Further, when the control circuit for giving write permission to the rewrite prohibited area according to the present invention is adopted, the malfunction that erroneously writes to the prohibited area can be greatly reduced, and a highly reliable system can be obtained. Further, the control circuit can be easily arranged for each memory mat.

本発明の実施の形態の概要は次のようなものである。
まず、本発明のシステムは、少なくともCPUと強誘電体メモリとを有する。
CPUはデータの誤り訂正処理を行うプログラムの格納領域にアクセスできる。
強誘電体メモリの記憶領域(メモリセルアレー)は、書換え禁止領域と書換え許可領域とに分かれている。書換え禁止領域にはOSやアプリケーションプログラムが格納され、書換え許可領域はワークエリアとして用いられる。書換え禁止領域は情報記憶ビット領域とパリティビット領域とを持つ。情報記憶ビット領域は通常の情報記憶に用いられ、パリティビット領域は情報記憶ビットの情報にソフトエラーが生じた場合にそれを認識し訂正するための情報(パリティビット)を記憶するために用いられる。書換え許可領域は情報記憶ビットのみで構成される。書換え禁止領域への書込みを通常は禁止し、一時的に許可するための手段、例えば、制御回路が周辺回路部に設けられる(図1参照)。
The outline of the embodiment of the present invention is as follows.
First, the system of the present invention has at least a CPU and a ferroelectric memory.
The CPU can access a storage area of a program that performs error correction processing of data.
The storage area (memory cell array) of the ferroelectric memory is divided into a rewritable area and a rewritable area. An OS and application programs are stored in the rewrite prohibition area, and the rewrite permission area is used as a work area. The rewrite prohibited area has an information storage bit area and a parity bit area. The information storage bit area is used for normal information storage, and the parity bit area is used for storing information (parity bit) for recognizing and correcting a soft error when information in the information storage bit occurs. . The rewrite permission area is composed of only information storage bits. A means for normally prohibiting and temporarily permitting writing to the rewrite prohibition area, for example, a control circuit is provided in the peripheral circuit section (see FIG. 1).

本発明のシステムにおいては、誤り訂正処理開始コマンドにより、上記書換え禁止領域のデータの誤り訂正処理がCPUにより行なわれる(図2参照)。
誤り訂正処理開始コマンドは、例えば、本発明のシステムの電源をオンした際にシステムの内部回路により自動的に生成される。あるいは、本発明のシステムに設けられたスイッチをユーザが入れることにより、誤り訂正処理開始コマンドを発生させることができる(図3参照)。
上記誤り訂正処理プログラムの格納領域は、CPU内のROM部に設けられる。あるいは、強誘電体メモリ内の書換え禁止領域内に二重に設けられる(図4参照)。
上記書換え禁止領域の範囲を定義するためのアドレス記憶部が、周辺回路部またはメモリセルアレー内の書換え禁止領域に設けられる(図5参照)。
上記書換え禁止領域は、例えば、センスアンプ列を挟んで対向する2つのメモリマットを単位として構成される(図6参照)。
In the system of the present invention, the error correction processing of the data in the rewrite prohibited area is performed by the CPU in response to an error correction processing start command (see FIG. 2).
The error correction processing start command is automatically generated by an internal circuit of the system when the system power supply of the present invention is turned on, for example. Alternatively, an error correction processing start command can be generated by the user turning on a switch provided in the system of the present invention (see FIG. 3).
The storage area for the error correction processing program is provided in the ROM section in the CPU. Alternatively, it is provided twice in the rewrite prohibition area in the ferroelectric memory (see FIG. 4).
An address storage section for defining the range of the rewrite prohibition area is provided in the rewrite prohibition area in the peripheral circuit section or the memory cell array (see FIG. 5).
The rewrite prohibition area is configured, for example, in units of two memory mats facing each other across the sense amplifier row (see FIG. 6).

上記制御回路は、例えば、書換え禁止領域のメモリマットのうち、センスアンプ列を挟んで対向する2つのメモリマットの一方の任意アドレスに対して書込み命令を与えた後(この書込み命令は受け付けられない)、一定期間だけ他方のメモリマットへの書込み動作が許可されるように構成される(図7参照)。   The control circuit, for example, after giving a write command to one arbitrary address of two memory mats facing each other across the sense amplifier row among the memory mats in the rewrite prohibited area (this write command is not accepted) ), The writing operation to the other memory mat is permitted for a certain period (see FIG. 7).

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明のシステムの基本構成を示す一実施例である。
本実施例のシステム(100)はCPU(110)と強誘電体メモリ(120)とを少なくとも有する。強誘電体メモリ(120)の記憶領域(メモリセルアレー121)は、書換え禁止領域(122)と書換え許可領域(123)とに分けられている。書換え禁止領域(122)はシステムのOSやアプリケーションプログラムなど、システムで繰り返し使用され、書換える機会がほとんどないデータの格納に用いられ、書換え許可領域(123)は書換える機会が多い一時的な記憶領域、すなわちワークエリアとして用いる。書換え禁止領域(122)には、通常の情報記憶ビット領域とともにパリティビット領域が設けられる。パリティビット領域は、情報記憶ビット領域の情報がソフトエラーにより反転してしまった場合に、その情報を修復するための情報を持っている。例えば、120個のメモリセルからなる情報記憶ビットに対し、8個のメモリセルからなるパリティビットが設けられる。このとき、パリティビットの8個のメモリセルのうちひとつは、このメモリセルを除く127個のメモリセルの情報のうち、‘1’情報の数が偶数の場合‘0’を、奇数の場合‘1’を記憶する。このメモリセルは、128個のメモリセルのいずれか1個にエラーが発生したことを示す情報を持つ。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an example showing the basic configuration of the system of the present invention.
The system (100) of this embodiment has at least a CPU (110) and a ferroelectric memory (120). The storage area (memory cell array 121) of the ferroelectric memory (120) is divided into a rewrite prohibition area (122) and a rewrite permission area (123). The rewrite prohibition area (122) is repeatedly used in the system, such as the system OS and application programs, and is used for storing data with almost no rewrite opportunity, and the rewrite permission area (123) is a temporary storage with many rewrite opportunities. Used as an area, that is, a work area. The rewrite prohibition area (122) is provided with a parity bit area together with a normal information storage bit area. The parity bit area has information for restoring the information when the information in the information storage bit area is inverted due to a soft error. For example, a parity bit consisting of 8 memory cells is provided for an information storage bit consisting of 120 memory cells. At this time, one of the eight memory cells of the parity bit is “0” when the number of information “1” is even among the information of 127 memory cells excluding this memory cell, and “0” when the number is odd. 1 'is memorized. This memory cell has information indicating that an error has occurred in any one of the 128 memory cells.

すなわち、127個のメモリセルの‘1’情報の数と該メモリセルの情報とが対応しない場合は、エラーが発生したことになる。パリティビットの残り7個のメモリセルは、2の7乗すなわち128通りの状態をとれる。これを128個のメモリセルのいずれにエラーが発生したかを示す情報に対応させることにより、エラーの修復が可能となる。以上述べた例では、2個以上のメモリセルにエラーが発生した場合に修復不可能となるが、後に述べるように本発明のシステムによれば、このような場合は非常にまれなので、パリティビットは1エラー修復可能な情報量で十分である。   That is, if the number of “1” information of 127 memory cells does not correspond to the information of the memory cell, an error has occurred. The remaining seven memory cells of the parity bit can take 2 7, that is, 128 states. By making this correspond to information indicating in which of the 128 memory cells an error has occurred, the error can be repaired. In the example described above, it becomes impossible to repair when an error occurs in two or more memory cells. However, according to the system of the present invention as described later, such a case is very rare. The amount of information that can be repaired by one error is sufficient.

メモリセルに発生したエラーを修復するためには、例えば、120個の情報記憶ビットに対する演算結果とパリティビットの結果とを比較し、それをもとにエラー箇所を判定する必要がある。これは、誤り訂正処理プログラム格納領域(111)に格納されたプログラムに基づき、CPU(110)が行う。
メモリセルにエラーが発生したことが明らかになった場合には、訂正データをメモリセルに再書込みする必要がある。書換え禁止領域(122)への書込みを一時的に許可するための制御回路(127)が、強誘電体メモリの周辺回路部(126)に設けられる。
In order to repair an error that has occurred in a memory cell, for example, it is necessary to compare an operation result for 120 information storage bits with a result of a parity bit and determine an error location based on the result. This is performed by the CPU (110) based on the program stored in the error correction processing program storage area (111).
If it becomes clear that an error has occurred in the memory cell, the correction data needs to be rewritten to the memory cell. A control circuit (127) for temporarily permitting writing to the rewrite prohibited area (122) is provided in the peripheral circuit portion (126) of the ferroelectric memory.

図2は、図1のシステム(100)における誤り訂正処理のフローチャートである。
まず、CPU(110)に対して誤り訂正処理開始コマンドが与えられる(ステップ201)。これを受けてCPU(110)は誤り訂正処理プログラムに従って動作を開始する(ステップ202)。まず、CPU(110)は、強誘電体メモリ内の書換え禁止領域(122)の複数の情報記憶ビットのデータ(上述の例では120個のメモリセルのデータ)およびそれらに対するパリティビットのデータ(上述の例では8個のメモリセルのデータ)をロードする(ステップ203)。次に、CPU(110)は上記プログラムに指示された手順により、上記ロードしたデータの誤りの有無をチェックする(ステップ204)。
FIG. 2 is a flowchart of error correction processing in the system (100) of FIG.
First, an error correction processing start command is given to the CPU (110) (step 201). In response to this, the CPU (110) starts the operation according to the error correction processing program (step 202). First, the CPU (110) stores a plurality of information storage bit data (120 memory cell data in the above example) in the ferroelectric memory and the parity bit data (the above-mentioned data). In this example, data of 8 memory cells) is loaded (step 203). Next, the CPU (110) checks whether there is an error in the loaded data according to the procedure instructed by the program (step 204).

データに誤りがあった場合(ステップ205:Y)、CPU(100)は、強誘電体メモリ内の制御回路(127)に対して、データ修正のために書込みを一時的に許可するように指示する(ステップ206)。そして、上記プログラムに指示された手順に従い、誤りデータを訂正して、強誘電体メモリへ書き戻す(ステップ207)。制御回路(127)は、メモリセルへの訂正データ書き戻しの後、再びこのメモリセルを書換え禁止状態とする(ステップ208)。
ステップ208の後、および、データに誤りがない場合(ステップ205:N)、書換え禁止領域の全てのデータに対して訂正処理を行ったか否かを判定し、まだ訂正処理が行われていないデータが存在したときは(ステップ209:N)、再びステップ203に戻る。訂正処理が行われていないデータが存在しないときには(ステップ209:Y)、CPU(110)は誤り訂正処理を終了する(ステップ210)。
以上のような手順によって書換え禁止領域に全てのデータに対して誤り訂正処理を行う。
If there is an error in the data (step 205: Y), the CPU (100) instructs the control circuit (127) in the ferroelectric memory to temporarily permit writing for data correction. (Step 206). Then, according to the procedure instructed by the program, the error data is corrected and written back to the ferroelectric memory (step 207). The control circuit (127) sets the memory cell again to the rewrite prohibition state after writing the corrected data back to the memory cell (step 208).
After step 208 and when there is no error in the data (step 205: N), it is determined whether or not correction processing has been performed on all data in the rewrite-protected area, and data that has not been corrected yet Is present (step 209: N), the process returns to step 203 again. When there is no data that has not been corrected (step 209: Y), the CPU (110) ends the error correction process (step 210).
The error correction processing is performed on all data in the rewrite prohibited area by the procedure as described above.

ここで、パリティビットの具体的な定め方、および1ビット誤り訂正の方法の一実施例を説明する。例として、120個の情報記憶ビットに対して8個のパリティビットを付加する場合を示す。まず、120個の情報記憶ビットと8個のパリティビットに1から128までの識別番号を割り振る。ただし、パリティビットには、“2のn乗”(すなわち、1,2,4,8,16,32,64,128)の識別番号を割り振る。なお、この識別番号は単に各ビットを識別するための仮想的なものであって、強誘電体メモリ内の格納アドレスを示すものではない。例えば、8個のパリティビットが連続アドレスに格納されていてもよい。   Here, a specific method for determining a parity bit and an embodiment of a 1-bit error correction method will be described. As an example, a case where 8 parity bits are added to 120 information storage bits is shown. First, identification numbers 1 to 128 are assigned to 120 information storage bits and 8 parity bits. However, an identification number of “2 to the power of n” (that is, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128) is assigned to the parity bit. This identification number is merely a virtual one for identifying each bit, and does not indicate a storage address in the ferroelectric memory. For example, eight parity bits may be stored in the continuous address.

次に、以下の手順により、識別番号“2のn乗”(nは0から6)の7個のパリティビットのデータが決められる。すなわち、識別番号を2進法で表したときのn+1番目の桁が0でなく1である63個の情報記憶ビットのうち、データが‘1’であるビットの数が偶数の場合、識別番号“2のn乗”のパリティビットのデータを‘0’とし、奇数の場合‘1’とする。
残る1つのパリティビット(識別番号128,すなわち2の7乗)のデータは以下のように決められる。すなわち、120個の情報記憶ビットと上記に定めた7個のパリティビットのうち、データが‘1’であるビットの数が偶数の場合、識別番号128のパリティビットのデータを‘0’、奇数の場合‘1’とする。
Next, data of seven parity bits having an identification number “2 to the power of n” (n is 0 to 6) is determined by the following procedure. That is, when the number of bits whose data is “1” among 63 information storage bits in which the n + 1-th digit is 1 instead of 0 when the identification number is expressed in binary, the identification number The parity bit data of “2 to the power of n” is set to “0”, and is set to “1” when it is an odd number.
The data of the remaining one parity bit (identification number 128, ie, 2 to the 7th power) is determined as follows. That is, of the 120 information storage bits and the 7 parity bits defined above, if the number of bits whose data is “1” is an even number, the parity bit data of the identification number 128 is “0” and an odd number In this case, it is set to “1”.

以上のように定められたパリティビットを用いて、次の方法で1ビットエラーを検出して訂正することができる。すなわち、120個の情報記憶ビットと8個のパリティビットのデータを強誘電体メモリから読み出して、まず、識別番号“2のn乗”(nは0から6)の7個のパリティビットが、上述の所定の値(情報記憶ビットから決められる値)となっているかを調べる。所定の値であればn+1桁目を0、そうでなければ1として7桁の2進数を形成する。このようにして形成された7桁の2進数がエラー判定番号となり、1ビットエラーの発生しているビットの識別番号(ただし、1から127。128は除く)を示すことになる。なお、エラー判定番号が0の場合、識別番号1から127までエラーはない。   Using the parity bit determined as described above, a 1-bit error can be detected and corrected by the following method. That is, data of 120 information storage bits and 8 parity bits are read from the ferroelectric memory, and first, 7 parity bits having an identification number “2 to the nth power” (n is 0 to 6) are obtained. It is checked whether or not the above-mentioned predetermined value (value determined from the information storage bit) is reached. If it is a predetermined value, a binary number of 7 digits is formed with 0 in the (n + 1) th digit and 1 otherwise. The 7-digit binary number formed in this way serves as an error determination number and indicates the identification number (excluding 1 to 127, 128) of the bit in which a 1-bit error has occurred. When the error determination number is 0, there is no error from identification numbers 1 to 127.

次に、残る1個の識別番号128のパリティビットに対して、上述の所定の値となっているかを調べる。これが所定の値である。上記エラー判定番号が0以外であった場合、2ビットエラーが生じていることになる。ただし、このときのエラー箇所は不明である。逆に、上記エラー判定番号が0であるのに、識別番号128のパリティビットが所定の値でない場合、該識別番号128のパリティビット自身にエラーが生じている。以上のようにして、1ビットエラーに対しては、その発生とエラー箇所を知ることができるので、そのエラー箇所のビットのデータを反転することにより、情報を訂正することが可能である。   Next, it is checked whether or not the remaining one parity bit of the identification number 128 has the predetermined value. This is a predetermined value. If the error determination number is other than 0, a 2-bit error has occurred. However, the error location at this time is unknown. On the other hand, when the error determination number is 0 but the parity bit of the identification number 128 is not a predetermined value, an error has occurred in the parity bit of the identification number 128 itself. As described above, since it is possible to know the occurrence and error location of a 1-bit error, it is possible to correct information by inverting the bit data at the error location.

図1に示した本発明の構成の一実施例および図2に示した誤り訂正処理のフローチャートによると、次のような高信頼かつ高性能のシステムが得られる効果がある。すなわち、
(a)まず第一に、OSやアプリケーションプログラムの記憶領域にソフトエラーが発生した場合、システムの機能に重大な障害が発生するのを回避することができる。なぜなら、誤り訂正処理開始コマンドを与えることにより、エラー個所を修復し、システムの機能を回復できるからである。その上、ワークエリアには一時記憶情報が不揮発として残っているので、システムの電源を再投入しなければならない状況になったとしても、ユーザにとって大きな支障を生じることはない。
According to the embodiment of the configuration of the present invention shown in FIG. 1 and the error correction processing flowchart shown in FIG. 2, the following highly reliable and high performance system can be obtained. That is,
(A) First of all, when a soft error occurs in the storage area of the OS or application program, it is possible to avoid a serious failure in the function of the system. This is because the error location can be repaired and the system function can be restored by giving an error correction processing start command. In addition, since the temporary storage information remains in the work area in a non-volatile manner, even if the system has to be turned on again, there will be no major trouble for the user.

(b)第二に、OSやアプリケーションプログラムをROMに格納し、ワークエリアをDRAMとする場合に比べて、システムに使用するチップ数を削減でき、低コストのシステムが得られる。また、システムをコンパクトに構成できるため、携帯機器に好適なシステムが得られるという利点がある。OSやアプリケーションプログラムをシステム不使用時にハードディスクに格納し、システム使用時にハードディスクからDRAMなどに読み込むシステムと比較しても、同様な利点がある。さらには、システム起動時には、OSプログラムがCPUから高速にアクセスすることが可能な強誘電体メモリに既に存在しているので、CPUからのアクセスが遅いハードディスクからDRAMへOSプログラムを一旦読み込む場合に比べて、起動時間を短縮できるという利点がある。 (B) Secondly, the number of chips used in the system can be reduced and a low-cost system can be obtained as compared with the case where the OS and application programs are stored in ROM and the work area is DRAM. Further, since the system can be configured compactly, there is an advantage that a system suitable for a portable device can be obtained. There are similar advantages compared to a system in which the OS and application programs are stored in a hard disk when the system is not used and read from the hard disk to a DRAM or the like when the system is used. Furthermore, since the OS program already exists in the ferroelectric memory that can be accessed from the CPU at a high speed when the system is started, compared with the case where the OS program is temporarily read from the hard disk, which is accessed slowly by the CPU, to the DRAM. Thus, there is an advantage that the startup time can be shortened.

(c)第三に、図8に示した従来例のようにシステムの動作速度が低下することはない。なぜなら、通常の読み出し動作中にはデータチェックを行わず、また、通常の書込み動作中にもパリティビットの新たな生成は行わないからである。これは、パリティビットが書換え禁止領域のデータに対してのみ設けられていることによる。
(d)第四に、誤り訂正処理はCPUを用いて行うので、ECC回路の搭載によるチップ面積の増大およびそれによるチップ価格の上昇を回避できる。
(C) Third, the operating speed of the system does not decrease as in the conventional example shown in FIG. This is because no data check is performed during a normal read operation, and no new parity bit is generated during a normal write operation. This is because the parity bit is provided only for the data in the rewrite prohibited area.
(D) Fourth, since error correction processing is performed using a CPU, an increase in chip area due to mounting of an ECC circuit and an increase in chip price due to the mounting can be avoided.

図3は、2種類の誤り訂正処理開始コマンドの発生方法によって誤り訂正処理を行う手順を示すフローである。
第一の実施例は、同図(a)のフローに示すように、本発明のシステムの電源をオンした時に(ステップ301)、システム内部回路により自動的に誤り訂正処理開始コマンドを生成し(ステップ302)、それによりCPUが誤り訂正処理プログラムを実行(ステップ303)することにより誤り訂正処理を行う方法である。
第二の実施例は、同図(b)に示すように、本発明のシステムに設けられたスイッチをユーザがオンした時に(ステップ351)、誤り訂正処理開始コマンドを生成し(ステップ352)、それによりCPUが誤り訂正処理プログラムを実行(ステップ353)することにより誤り訂正処理を行う方法である。
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for performing error correction processing by a method of generating two types of error correction processing start commands.
In the first embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 5A, when the system power supply of the present invention is turned on (step 301), an error correction processing start command is automatically generated by the system internal circuit ( Step 302), whereby the CPU executes an error correction processing program (Step 303) to perform error correction processing.
In the second embodiment, as shown in FIG. 5B, when a user turns on a switch provided in the system of the present invention (step 351), an error correction processing start command is generated (step 352). In this way, the CPU executes an error correction processing program (step 353) to perform error correction processing.

いずれの実施例にしても、誤り訂正処理開始コマンドは頻繁に発生する必要はなく、例えば、一日一回程度与えればよい。この程度の頻度で十分高い信頼性が得られることは次の計算から明らかである。
半導体メモリは、通常、ソフトエラーの発生頻度が1000FIT以下となるように設計される。これは、一チップ当り10の6乗時間に平均してたかだか1回のソフトエラーが発生する割合である。今、仮に世界中で1000万個のシステムの強誘電体メモリチップにOSプログラムが格納されているとする。このとき、従来のシステムによれば、1時間に平均して10個のシステムが機能障害に陥る可能性がある。ただし、1つのエラーでOSプログラムが動かなくなるとする。
In any embodiment, the error correction processing start command does not need to be frequently generated, and may be given about once a day, for example. It is clear from the following calculation that sufficiently high reliability can be obtained at such a frequency.
A semiconductor memory is usually designed so that the frequency of occurrence of soft errors is 1000 FIT or less. This is the rate at which a soft error occurs at most once every 10 6 hours per chip. Now, assume that the OS program is stored in ferroelectric memory chips of 10 million systems all over the world. At this time, according to the conventional system, on average, 10 systems may fall into a functional failure in one hour. However, it is assumed that the OS program does not work with one error.

これに対して、本発明のシステムで一日10時間動作させ、一日一回誤り訂正処理開始コマンドを与えた場合は次のようになる。
強誘電体メモリチップ全体にOSプログラムが格納されている最悪ケースを計算する。記憶領域が情報記憶ビットとパリティビットの1000の組で構成されているとする。パリティビットが1ビットエラーのみ修復できるとした場合、本発明のシステムで機能障害が発生するのは、誤り訂正処理開始コマンドを与えた時点において上記1000の組のいずれかに2つ以上のソフトエラーが発生してしまっている場合である。
On the other hand, when the system of the present invention is operated for 10 hours a day and an error correction processing start command is given once a day, the following occurs.
The worst case in which the OS program is stored in the entire ferroelectric memory chip is calculated. Assume that the storage area is composed of 1000 sets of information storage bits and parity bits. When it is assumed that only a 1-bit error can be repaired in the parity bit, the functional failure occurs in the system of the present invention when two or more soft errors are added to any of the above 1000 groups when the error correction processing start command is given. This is the case where this has occurred.

ソフトエラーの発生頻度が1000FITとした場合、10時間の間には1000万個のメモリチップに総計100個のエラーが発生する。このうち、2つ以上のエラーが1000万個×1000組のブロックのいずれかに集中する確率は、10のマイナス6乗より小さい。これは、10の6乗日、すなわち2740年に一回発生する頻度よりさらに小さい。このように、本発明のシステムによれば、2つ以上のエラーによる修復不可能なシステムの機能障害の発生率を極めて小さくできる。図3(a)に示す第一の例(電源オンで誤り訂正処理開始コマンド発生の例)では、一日一回程度の頻度で誤り訂正処理開始コマンドが自動的に生成されるので、高信頼性で使い勝手のよいシステムが得られる効果がある。図3(a)および(b)に示す第一の例および第二の例によれば、OSプログラムの記憶領域にソフトエラーが発生してシステムの機能が度止した場合でも、電源を再投入するか(第一の例)、所定のスイッチをユーザがオンする(第二の例)ことによりほとんど100%の確率で機能を回復でき、高信頼性のシステムが得られる効果がある。   If the frequency of soft errors is 1000FIT, a total of 100 errors will occur in 10 million memory chips in 10 hours. Of these, the probability that two or more errors are concentrated in any one of 10 million blocks × 1000 blocks is less than 10 minus the sixth power. This is even less than the frequency of 10 6 days, that is, once every 2740. As described above, according to the system of the present invention, it is possible to extremely reduce the occurrence rate of the functional failure of the system that cannot be repaired due to two or more errors. In the first example shown in FIG. 3A (an example in which an error correction process start command is generated when the power is turned on), an error correction process start command is automatically generated with a frequency of about once a day. There is an effect that a system that is easy to use can be obtained. According to the first and second examples shown in FIGS. 3A and 3B, even if a soft error occurs in the storage area of the OS program and the system functions are stopped, the power is turned on again. If the user turns on a predetermined switch (second example), the function can be recovered with a probability of almost 100%, and a highly reliable system can be obtained.

また、本発明のシステムによると、システム不使用時にOSプログラムなどを格納しておくハードディスクなどの不揮発媒体を常時システムに装備しておく必要がなくなり、コンパクトなシステムが実現される。さらには、システムの起動時間を短縮できる。なお、図3の第一および第二いずれの方法においても、書換え禁止領域に誤りが発見されたとしても、CPUによる誤り訂正が行われるので、強誘電体メモリ以外の不揮発媒体(例えば、ハードディスク)から強誘電体メモリへ正しいOSプログラムを読み込む動作を行う必要はない。   Further, according to the system of the present invention, it is not necessary to always equip the system with a non-volatile medium such as a hard disk for storing an OS program or the like when the system is not used, thereby realizing a compact system. Furthermore, the system startup time can be shortened. In both the first and second methods in FIG. 3, even if an error is found in the rewrite-protected area, error correction is performed by the CPU, so that a nonvolatile medium other than the ferroelectric memory (for example, a hard disk) It is not necessary to read the correct OS program from the memory to the ferroelectric memory.

図4は、図1の誤り訂正処理プログラムの格納領域(111)のより具体的な実施例である。図4(a)は、CPU(110)内のオンチップROM領域の一部に誤り訂正処理プログラムの格納領域が設けられる実施例である。本実施例によれば、ROMを用いているので誤り訂正処理プログラムの格納領域自体にソフトエラーが発生することはなく、誤り訂正処理が必ず実行できるので、高信頼性のシステムが得られる効果がある。図4(b)では、強誘電体メモリ(120)の書換え禁止領域(122)内に上記誤り訂正処理プログラムの格納領域が設けられる。ただし、この場合には、上記格納領域自体にソフトエラーが発生する可能性があるので、もうひとつ同じプログラムをバックアップ用として重複して持たせている。本実施例によれば、汎用のCPUを用いてシステムを構築できるので、安価でかつ高信頼性のシステムが得られる効果がある。   FIG. 4 is a more specific example of the storage area (111) of the error correction processing program of FIG. FIG. 4A shows an embodiment in which an error correction processing program storage area is provided in a part of the on-chip ROM area in the CPU (110). According to the present embodiment, since a ROM is used, a soft error does not occur in the error correction processing program storage area itself, and error correction processing can be executed without fail, so that a highly reliable system can be obtained. is there. In FIG. 4B, a storage area for the error correction processing program is provided in the rewrite prohibition area (122) of the ferroelectric memory (120). However, in this case, since a soft error may occur in the storage area itself, another identical program is provided for backup purposes. According to the present embodiment, since a system can be constructed using a general-purpose CPU, there is an effect that an inexpensive and highly reliable system can be obtained.

上述した実施例は書換え禁止領域の範囲は固定されているものとして説明しているが、この領域の範囲は指定により変更可能にしてもよい。
図5は、書換え禁止領域の範囲を指定するためのアドレスの記憶部の構成法を示す本発明の一実施例である。
図5(a)においては、周辺回路部に書換え禁止領域の範囲を指定するためのアドレスの記憶部が設けられる。ワイヤド論理、ヒューズ、ROMなどにより構成し、書換え禁止領域の範囲を固定としてもよいし、あるいは強誘電体キャパシタ付きスタティックRAM(SRAM)などで構成して、書換え禁止領域の範囲が変えられるようにしてもよい。
図5(b)は書換え禁止領域(122)の範囲を指定するためのアドレスの記憶部(129)を書換え禁止領域(122)自身の中に設けた例である。図5(b)の実施例によれば、書換え禁止領域を可変とする構成が容易に実現できる効果がある。
In the above-described embodiment, the range of the rewrite prohibition area is described as being fixed. However, the range of this area may be changed by designation.
FIG. 5 shows an embodiment of the present invention showing a configuration method of an address storage unit for designating the range of the rewrite prohibition area.
In FIG. 5A, an address storage unit for designating the range of the rewrite prohibition area is provided in the peripheral circuit unit. It may be composed of wired logic, fuse, ROM, etc., and the range of the rewrite prohibition area may be fixed, or it may be composed of static RAM (SRAM) with a ferroelectric capacitor so that the range of the rewrite prohibition area can be changed. May be.
FIG. 5B shows an example in which an address storage unit (129) for designating the range of the rewrite prohibition area (122) is provided in the rewrite prohibition area (122) itself. According to the embodiment of FIG. 5B, there is an effect that a configuration in which the rewrite prohibition area is variable can be easily realized.

図6は、本発明のシステムにおけるメモリアレー構成のより具体的な例を示す本発明の一実施例であり、構成要素の一部のみを模式的に示している。各メモリセルは1つの強誘電体キャパシタと1つのトランジスタとで構成される(図6では1メモリセルMCだけを代表セルとして示している)。各メモリセルはワード線WLとビット線BTとの交点に配置され、例えば、一本のワード線WLには512個のメモリセルが、一つのビット線対には256個のメモリセルが接続され、512×256個のメモリセルで一つのマットを構成している。   FIG. 6 is an embodiment of the present invention showing a more specific example of the memory array configuration in the system of the present invention, and only a part of the components are schematically shown. Each memory cell is composed of one ferroelectric capacitor and one transistor (in FIG. 6, only one memory cell MC is shown as a representative cell). Each memory cell is arranged at the intersection of the word line WL and the bit line BT. For example, 512 memory cells are connected to one word line WL, and 256 memory cells are connected to one bit line pair. , 512 × 256 memory cells constitute one mat.

ビット線対に接続されるセンスアンプ列は二つのマット、例えば、センスアンプ列(1)sはマット(1)uとマット(1)dとで共有するように配置される。書換え禁止領域および書換え許可領域は、上記2つのマット単位で定義されている。マット単位で定義することにより、図1の制御回路(127)の構成が簡単になる効果がある。書換え禁止領域の単位、すなわち情報記憶ビットとパリティビットとの組は、一本のワード線を等分割する大きさで定義される。例えば、図6では120セルの情報記憶ビットと8セルのパリティビットとを1つの組としており、各ワード線WL(i)には4つの組がある。このような構成により、誤り訂正処理時のCPUへのデータの読み出しが効率的に行える効果がある。   The sense amplifier row connected to the bit line pair is arranged to share two mats, for example, the sense amplifier row (1) s is shared by the mat (1) u and the mat (1) d. The rewrite prohibition area and the rewrite permission area are defined in the above two mat units. Defining in mat units has the effect of simplifying the configuration of the control circuit (127) of FIG. A unit of the rewrite prohibition area, that is, a set of information storage bits and parity bits is defined by a size for equally dividing one word line. For example, in FIG. 6, 120 cell information storage bits and 8 cell parity bits form one set, and each word line WL (i) has four sets. With such a configuration, there is an effect that data can be efficiently read out to the CPU during error correction processing.

図7は、図1における書換え禁止領域への書き込み許可を与える制御回路(127)の一実施例を説明するための図であり、(a)は制御回路(127)の具体的回路例、(b)はその動作フローを示す図である。
メモリマットpu内へは書込みを行うに際して、センスアンプ列SAを挟んで対向するメモリマットpdの任意アドレスに対して書込み命令を与えた場合に、遅延回路D1およびD2で規定される一定期間だけ他方のメモリマットpuへの書込みが許可される構成となっている。なお、最初のメモリマットpdに対する書込み命令は受け付けられない。
FIG. 7 is a diagram for explaining an embodiment of the control circuit (127) for giving write permission to the rewrite-prohibited area in FIG. 1, (a) is a specific circuit example of the control circuit (127), b) is a diagram showing an operation flow thereof.
When writing into the memory mat pu, when a write command is given to an arbitrary address of the memory mat pd opposed across the sense amplifier array SA, the other is only for a certain period defined by the delay circuits D1 and D2. The writing to the memory mat pu is permitted. Note that a write command for the first memory mat pd is not accepted.

図7(a)において、制御回路(127)は、フリップフロップ回路FF、2つのトランジスタTR1およびTR2、2つの遅延回路D1およびD2、2つのアンド回路G1およびG2、ノット回路NOT、マルチプレクサMPLXなどから構成されている。通常、フリップフロップ回路FFの一方のノードST1はハイレベルであり、該ハイレベル信号がノット回路NOTで反転され、アンド回路G2を閉じている。そのためアンド回路G2からのWA、マルチプレクサMPLXからのMpuは、ともにロウレベルであり、メモリマットpuを書換え禁止状態としている。   In FIG. 7A, the control circuit (127) includes a flip-flop circuit FF, two transistors TR1 and TR2, two delay circuits D1 and D2, two AND circuits G1 and G2, a knot circuit NOT, a multiplexer MPLX, and the like. It is configured. Normally, one node ST1 of the flip-flop circuit FF is at a high level, the high level signal is inverted by the knot circuit NOT, and the AND circuit G2 is closed. For this reason, both the WA from the AND circuit G2 and the Mpu from the multiplexer MPLX are at the low level, and the memory mat pu is in a rewrite prohibited state.

メモリマットpdに対して書込み命令(ライトイネーブル信号WEがハイレベル)を与えた場合、入力されアドレスバッファに保持されたアドレスA0〜ANはアドレスプリデコーダでデコードし、マットpd選択信号線、マットpu選択信号線、マット内選択信号線にされる。出力されたマットpd選択信号線の信号が遅延回路D1に送られ、該遅延回路D1で規定される遅延時間の後アンド回路G1に入力される。ライトイネーブル信号WEがハイレベルのとき、アンド回路G1からの出力によってトランジスタTR1がオンになり、フリップフロップ回路FFの一方のノードST1をロウレベルにする。該ロウレベル信号はノット回路NOTで反転され、アンド回路G2を開き、アドレスプリデコーダからのマットpu選択信号をWAとして出力し、マットpuを書換え許可状態とする。   When a write command (write enable signal WE is at a high level) is applied to the memory mat pd, the addresses A0 to AN input and held in the address buffer are decoded by the address predecoder, and the mat pd selection signal line, mat pu Selection signal line and in-mat selection signal line. The output mat pd selection signal line signal is sent to the delay circuit D1, and is input to the AND circuit G1 after a delay time defined by the delay circuit D1. When the write enable signal WE is at the high level, the transistor TR1 is turned on by the output from the AND circuit G1, and one node ST1 of the flip-flop circuit FF is set to the low level. The low level signal is inverted by the NOT circuit NOT, opens the AND circuit G2, outputs the mat pu selection signal from the address predecoder as WA, and sets the mat pu to the rewrite permission state.

マルチプレクサMPLXは、マットpu選択信号線およびWAの二つの入力のうち一方を選択してMpuとして出力する。
ライトイネーブル信号WEがロウレベル、すなわち読み出し動作の場合には、マットpu選択信号線がMpuとして出力され、XデコーダX-DECおよびXドライバX-DRVを経て、マットpu内のいづれかのワード線を活性化する信号となる。
ライトイネーブル信号WEがハイレベル、すなわち書込み動作の場合には、マットが書換え許可領域である場合に限りマットpu選択信号線がMpuとして出力される。マットが書換え禁止領域である場合には、WAがMpuとして出力される。書換え許可領域か書換え禁止領域かは書換え禁止マットの記憶部に記憶されている情報によって決められる。
The multiplexer MPLX selects one of the two inputs of the mat pu selection signal line and WA and outputs it as Mpu.
When the write enable signal WE is at a low level, that is, in a read operation, the mat pu selection signal line is output as Mpu, and any word line in the mat pu is activated via the X decoder X-DEC and the X driver X-DRV. Signal.
When the write enable signal WE is at a high level, that is, in a write operation, the mat pu selection signal line is output as Mpu only when the mat is a rewrite permission area. If the mat is a rewrite prohibited area, WA is output as Mpu. The rewrite permission area or the rewrite prohibition area is determined by the information stored in the storage section of the rewrite prohibition mat.

フリップフロップ回路FFの一方のノードST1がロウレベルになったとき、フリップフロップFFの他方のノードST2はハイレベルになり、その後、遅延回路D2で規定される所定の遅延時間経過後、トランジスタTR2をオンにしてST2をロウレベルにする。それによってST1は再びハイレベルに復帰する。   When one node ST1 of the flip-flop circuit FF becomes low level, the other node ST2 of the flip-flop FF becomes high level, and then the transistor TR2 is turned on after a predetermined delay time specified by the delay circuit D2 elapses. And make ST2 low level. As a result, ST1 returns to high level again.

図7(b)は、マットpuが書換え禁止領域である場合の書込み動作時の各信号のタイムチャートである。
図7(a)において、トランジスタTr1は通常オフであるためフリップフロップFFの一方のノードST1はハイレベルであり、ノット回路NOTを経由するため、アンド回路G2の出力WAは常にロウレベルである。書換え禁止領域では、ライトイネーブル信号WEは常にロウレベルである。書換え禁止領域では、ライトイネーブル信号WEがハイレベルの時、マルチプレクサMPLXの出力MpuはWAに一致するので(今の場合にはWAはロウレベル)、書込み命令時にマットpuが選択されることはない。
FIG. 7B is a time chart of signals during a write operation when the mat pu is a rewrite prohibited area.
In FIG. 7A, since the transistor Tr1 is normally off, one node ST1 of the flip-flop FF is at a high level and passes through the knot circuit NOT, so that the output WA of the AND circuit G2 is always at a low level. In the rewrite prohibition area, the write enable signal WE is always at a low level. In the rewrite prohibited area, when the write enable signal WE is at a high level, the output Mpu of the multiplexer MPLX coincides with WA (in this case, WA is at a low level), so that the mat pu is not selected at the time of a write command.

チップ選択信号CSにより、マットpd内のアドレスに対する書込み命令が発生した場合(ライトイネーブル信号WAがハイレベル)、マットpd選択信号がハイレベルとなる。この結果、遅延回路D1による遅延時間の後、トランジスタTr1がオンしてフリップフロップFFの一方のノードST1がロウレベルに変化する。この状態では、アンド回路G2がオンするため出力WAはマットpu選択信号線に一致する。このとき、マットpuへの書込み命令(ライトイネーブル信号WEがハイレベル)を与えると、マルチプレクサMPLXの出力Mpuはマットpu選択信号に一致してハイレベルとなる。この結果、アドレスプリデコーダからのマット内選択信号に対応したワード線が活性化され、書込み動作が行われる。
なお、マットpdに対する書換え許可は、対照的にマットpuに対して書込み命令を与えることにより行なわれるようにすればよい。
When a write command for an address in the mat pd is generated by the chip selection signal CS (the write enable signal WA is at a high level), the mat pd selection signal is at a high level. As a result, after the delay time by the delay circuit D1, the transistor Tr1 is turned on, and one node ST1 of the flip-flop FF changes to the low level. In this state, since the AND circuit G2 is turned on, the output WA matches the mat pu selection signal line. At this time, when a write command to the mat pu (the write enable signal WE is at a high level) is given, the output Mpu of the multiplexer MPLX becomes a high level in accordance with the mat pu selection signal. As a result, the word line corresponding to the in-mat selection signal from the address predecoder is activated, and the write operation is performed.
In contrast, the rewriting permission for the mat pd may be performed by giving a write command to the mat pu.

図7に示した実施例によれば、高信頼性のシステムが得られる効果がある。すなわち、プログラムによってソフト側から書換え禁止領域を規定することも可能であるが、回路によって書換え禁止領域を規定する本実施例によれば、通常動作時に書換え禁止領域に誤って書込みをする可能性が大きく低減される。また、近接する2つのマットの組に対する信号を利用しているので、制御回路(127)をマットの組ごとに近接して配置することが容易になる利点もある。   According to the embodiment shown in FIG. 7, there is an effect that a highly reliable system can be obtained. In other words, it is possible to define the rewrite prohibition area from the software side by the program, but according to this embodiment that defines the rewrite prohibition area by the circuit, there is a possibility that the rewrite prohibition area may be erroneously written during normal operation. It is greatly reduced. In addition, since the signals for the two adjacent mat sets are used, there is an advantage that the control circuit (127) can be easily arranged close to each mat set.

本発明のシステムの基本構成図である。It is a basic composition figure of the system of the present invention. 図1のシステムにおける誤り訂正処理のフローチャートである。It is a flowchart of the error correction process in the system of FIG. 本発明の誤り訂正処理開始コマンドの発生の仕方を説明する図である。It is a figure explaining how to generate the error correction processing start command of the present invention. 本発明の誤り訂正処理プログラムの格納領域例を示す図である。It is a figure which shows the example of a storage area of the error correction processing program of this invention. 本発明の書換え禁止領域のアドレス記憶部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the address memory | storage part of the rewriting prohibition area | region of this invention. 本発明の強誘電体メモリのマット構成例図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a mat configuration of a ferroelectric memory according to the present invention. 書換え禁止領域への書込み許可を与える制御回路および動作波形図である。FIG. 6 is a control circuit that gives permission to write to a rewrite prohibited area and an operation waveform diagram. 従来のECC回路を含むシステム構成例である。It is a system configuration example including a conventional ECC circuit.

符号の説明Explanation of symbols

80:DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)
81:メモリセルアレー
82:情報記憶ビット領域
83:パリティビット領域
84:周辺回路部
85:ECC回路
100:本発明のシステム
110:CPU(中央処理装置)
120:強誘電体メモリ
121:メモリセルアレー
122:書換え禁止領域
123:書換え許可領域
124:情報記憶ビット領域
125:パリティビット領域
126:周辺回路部
127:書換え禁止領域への書込み許可を与える制御回路
マット(i)u:上部マット
マット(i)d:下部マット
WL(i):ワード線
X-DRV:Xドライバ
X-DEC:Xデコーダ
FF:フリップフロップ回路
MPLX:マルチプレクサ
D1,D2:遅延回路
NOT:ノット回路
Tr1,Tr2:トランジスタ
G1,G2:アンド回路
WE:ライトイネーブル信号
A0〜AN:アドレス信号
WA,Mpu:信号線
CS:チップ選択信号
80: DRAM (dynamic random access memory)
81: Memory cell array 82: Information storage bit area 83: Parity bit area 84: Peripheral circuit section 85: ECC circuit 100: System of the present invention 110: CPU (central processing unit)
120: Ferroelectric memory 121: Memory cell array 122: Rewrite prohibition area 123: Rewrite prohibition area 124: Information storage bit area 125: Parity bit area 126: Peripheral circuit section 127: Control circuit for giving write permission to the rewrite prohibition area Mat (i) u: Upper mat Mat (i) d: Lower mat
WL (i): Word line
X-DRV: X driver
X-DEC: X decoder
FF: flip-flop circuit
MPLX: Multiplexer
D1, D2: Delay circuit
NOT: Knot circuit
Tr1, Tr2: Transistor
G1, G2: AND circuit
WE: Write enable signal
A0 to AN: Address signal
WA, Mpu: Signal line
CS: Chip selection signal

Claims (8)

第1モードと第2モードを有するシステムにおいて、
強誘電体キャパシタとスイッチングトランジスタとを夫々が有する複数のメモリセルを含む第1メモリブロックと、
前記第1メモリブロックに接続されるCPUとを具備し、
前記第1メモリブロックは、通常データを記憶するための第1領域と、前記通常データのエラー訂正のためのエラー訂正情報を記憶するための第2領域とを有し、
前記第1モードにおいて、前記CPUは、前記エラー訂正情報を使用するエラーチェックを含む訂正処理をしないで前記通常データにアクセスするとともに、前記第1メモリブロックへの書き込み動作は禁止され、
前記第2モードにおいて、前記第1メモリブロックへの書き込み動作が許可され、前記システムは、前記通常データと前記エラー訂正情報を使用してデータのエラーチェックをし、前記エラーチェックにより誤りデータが検出された場合に、前記誤りデータを訂正して書き戻す訂正処理を行うことを特徴とするシステム。
In a system having a first mode and a second mode,
A first memory block including a plurality of memory cells each having a ferroelectric capacitor and a switching transistor;
A CPU connected to the first memory block;
The first memory block has a first area for storing normal data and a second area for storing error correction information for error correction of the normal data;
In the first mode, the CPU accesses the normal data without performing a correction process including an error check using the error correction information, and a write operation to the first memory block is prohibited.
In the second mode, a write operation to the first memory block is permitted, and the system performs data error check using the normal data and the error correction information, and error data is detected by the error check. And a correction process for correcting the error data and writing it back.
請求項1記載のシステムにおいて、
前記訂正処理は、訂正処理プログラムに従って前記CPUが行うことを特徴とするシステム。
The system of claim 1, wherein
The correction processing is performed by the CPU according to a correction processing program.
請求項1または2記載のシステムにおいて、
前記システムは、所定の条件に基づいてトリガー信号を発生し、前記訂正処理を開始することを特徴とするシステム。
The system according to claim 1 or 2,
The system generates a trigger signal based on a predetermined condition, and starts the correction process.
請求項1から3の何れか1項に記載のシステムにおいて、
前記第2モードにおいて、訂正データが書き込まれるメモリセルは、前記誤りデータが読み出されたメモリセルと同じであることを特徴とするシステム。
The system according to any one of claims 1 to 3,
In the second mode, the memory cell to which correction data is written is the same as the memory cell from which the error data is read.
請求項1から4の何れか1項に記載のシステムにおいて、
前記システムは、携帯機器であることを特徴とするシステム。
The system according to any one of claims 1 to 4,
The system is a portable device.
請求項1から5の何れか1項に記載のシステムにおいて、
前記複数のメモリセルは、前記強誘電体キャパシタの分極方向によりデータを記憶し、
前記データは、前記分極方向を検出することにより対応するメモリセルから読み出されることを特徴とするシステム。
The system according to any one of claims 1 to 5,
The plurality of memory cells store data according to the polarization direction of the ferroelectric capacitor,
The system is characterized in that the data is read from a corresponding memory cell by detecting the polarization direction.
請求項1から6の何れか1項に記載のシステムにおいて、
前記第1メモリブロックは、前記システムのOSプログラムを記憶するために使用されることを特徴とするシステム。
The system according to any one of claims 1 to 6,
The system according to claim 1, wherein the first memory block is used for storing an OS program of the system.
請求項1から7の何れか1項に記載のシステムにおいて、
前記第2領域のエラー訂正情報は、前記第1領域の通常データのパリティビットであることを特徴とするシステム。
The system according to any one of claims 1 to 7,
The error correction information in the second area is a parity bit of normal data in the first area.
JP2004046279A 2004-02-23 2004-02-23 System including ferroelectric memory Expired - Fee Related JP3849942B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004046279A JP3849942B2 (en) 2004-02-23 2004-02-23 System including ferroelectric memory

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004046279A JP3849942B2 (en) 2004-02-23 2004-02-23 System including ferroelectric memory

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25126296A Division JP3542002B2 (en) 1996-09-24 1996-09-24 system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004199713A JP2004199713A (en) 2004-07-15
JP3849942B2 true JP3849942B2 (en) 2006-11-22

Family

ID=32768224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004046279A Expired - Fee Related JP3849942B2 (en) 2004-02-23 2004-02-23 System including ferroelectric memory

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3849942B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5062874B2 (en) * 2006-09-28 2012-10-31 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor memory device
KR20110087036A (en) 2010-01-25 2011-08-02 삼성전자주식회사 Overwriteable nonvolatile memory device and its data writing method
JP5490062B2 (en) * 2011-07-19 2014-05-14 株式会社東芝 Nonvolatile semiconductor memory device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004199713A (en) 2004-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11231992B2 (en) Memory systems for performing failover
JP6612392B1 (en) Semiconductor memory device
JP3892832B2 (en) Semiconductor memory device
KR101873526B1 (en) On-chip data scrubbing method and apparatus with ECC
KR100732628B1 (en) Flash memory device for storing multi-bit data and single-bit data
US7447950B2 (en) Memory device and memory error correction method
US7861138B2 (en) Error correction in memory devices
US20100241796A1 (en) Memory system protected from errors due to read disturbance and reading method thereof
WO2006057793A2 (en) Predictive error correction code generation facilitating high-speed byte-write in a semiconductor memory
TWI664634B (en) Flash memory controller, method for managing flash memory module and associated electronic device
US7385849B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP4492218B2 (en) Semiconductor memory device
JP3542002B2 (en) system
US8032815B2 (en) Semiconductor memory device
JP2006018373A (en) Memory controller, flash memory system and control method for flash memory
US7310262B2 (en) Ferroelectric memory capable of continuously fast transferring data words in a pipeline
US7773406B2 (en) Ferroelectric random access memory circuits for guarding against operation with out-of-range voltages
JP2004062924A (en) Semiconductor storage device and initializing method for the same
JP2848300B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JP3849942B2 (en) System including ferroelectric memory
CN218333137U (en) Solid state drives and electronic equipment
JP2007094921A (en) Memory card and control method for it
JP2002288999A (en) Semiconductor memory
JP2005050442A (en) Redundant memory circuit
TW201928951A (en) Dynamic random access memory and method of operating the same

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060801

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060811

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060824

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090908

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110908

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110908

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110908

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130908

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees