[go: up one dir, main page]

KR102704795B1 - Naf memory device combining nand flash memory and flip-flop and operation method thereof - Google Patents

Naf memory device combining nand flash memory and flip-flop and operation method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102704795B1
KR102704795B1 KR1020220101055A KR20220101055A KR102704795B1 KR 102704795 B1 KR102704795 B1 KR 102704795B1 KR 1020220101055 A KR1020220101055 A KR 1020220101055A KR 20220101055 A KR20220101055 A KR 20220101055A KR 102704795 B1 KR102704795 B1 KR 102704795B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
flip
flop
transistor
naf
nft
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.)
Active
Application number
KR1020220101055A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20240022692A (en
Inventor
윤 김
이원주
안지훈
구민석
Original Assignee
서울시립대학교 산학협력단
인천대학교 산학협력단
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 서울시립대학교 산학협력단, 인천대학교 산학협력단 filed Critical 서울시립대학교 산학협력단
Priority to KR1020220101055A priority Critical patent/KR102704795B1/en
Priority to PCT/KR2022/017003 priority patent/WO2024034734A1/en
Publication of KR20240022692A publication Critical patent/KR20240022692A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102704795B1 publication Critical patent/KR102704795B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0483Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells having several storage transistors connected in series
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C16/00Erasable programmable read-only memories
    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • G11C19/28Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using semiconductor elements
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/027Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of logic circuits, with internal or external positive feedback
    • H03K3/037Bistable circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)

Abstract

본 발명은 NAND 플래시 메모리와 플립플롭을 결합한 NAF 메모리 장치 및 그 동작방법에 관한 것으로, NAND memory 스트링에 플립플롭을 융합한 NAF memory를 구성함으로써, 기존 폰 노이만 구조와 달리, 별도의 입출력 프로세서 및 데이터 버스를 통하지 않고 전송 유닛을 통해 플립플롭으로 구성된 레지스터의 데이터를 비휘발성 메모리에, 그 역으로 비휘발성 메모리에 저장된 데이터를 레지스터로 직접 불러올 수 있어 종래 병목 현상의 해소는 물론 데이터의 전송 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an NAF memory device combining a NAND flash memory and a flip-flop, and an operating method thereof. By configuring an NAF memory that fuses a flip-flop to a NAND memory string, unlike the existing von Neumann structure, data of a register configured with a flip-flop can be directly loaded into a non-volatile memory through a transmission unit without going through a separate input/output processor and data bus, and vice versa. Therefore, it is possible to eliminate the bottleneck phenomenon of the existing structure and to increase the data transmission efficiency.

Description

NAND 플래시 메모리와 플립플롭을 결합한 NAF 메모리 장치 및 그 동작방법{NAF MEMORY DEVICE COMBINING NAND FLASH MEMORY AND FLIP-FLOP AND OPERATION METHOD THEREOF}NAF MEMORY DEVICE COMBINING NAND FLASH MEMORY AND FLIP-FLOP AND OPERATION METHOD THEREOF

본 발명은 컴퓨팅 시스템에서 유닛 간의 데이터 전송을 효율적으로 하기 위한 메모리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 NAND 플래시 메모리(NAND flash memory)와 플립플롭(Flip-flop)을 결합한 NAF 메모리 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a memory device for efficiently transmitting data between units in a computing system, and more specifically, to an NAF memory device combining a NAND flash memory and a flip-flop, and an operating method thereof.

컴퓨팅 시스템에 있어 기존 컴퓨터 구조는 프로세싱 유닛과 메모리 유닛이 구분되는 폰 노이만 구조를 따르고 있다. In computing systems, the existing computer architecture follows the von Neumann architecture in which processing units and memory units are separated.

CPU(central processing unit)로 대변되는 프로세싱 유닛에서는 로직 연산 및 메모리 내의 데이터를 불러오기 위한 명령어 전송 등의 역할을 하고 있으며 이러한 역할의 중간값 및 결과값을 레지스터에 저장하게 된다. The processing unit, represented by the CPU (central processing unit), is responsible for performing logic operations and transmitting commands to retrieve data from memory, and stores intermediate and result values of these functions in registers.

메모리 유닛에서는 이러한 레지스터의 값들을 SRAM(static random-access memory)으로 대변되는 캐시 기억 장치, DRAM(dynamic random access memory)으로 대변되는 주기억 장치 또는 HDD(hard disk drive), SSD(solid-state drive)으로 대변되는 비휘발성 기억 장치에 선택적으로 저장하게 된다. In the memory unit, the values of these registers are selectively stored in a cache memory device such as SRAM (static random-access memory), a main memory device such as DRAM (dynamic random access memory), or a non-volatile memory device such as an HDD (hard disk drive) or SSD (solid-state drive).

이러한 프로세스 유닛과 메모리 유닛 간의 데이터 전송 또는 메모리 유닛 간의 데이터 전송에는 데이터 버스(data bus) 및 입출력 프로세서(I/O processor) 등이 활용된다.Data transfer between these processing units and memory units or between memory units utilizes a data bus and an I/O processor.

도 1은 상술한 기존 폰 노이만 구조의 컴퓨팅 시스템에서 데이터 흐름을 보여주고 있다. 기존 컴퓨팅 시스템에서의 데이터 흐름은 프로세싱 유닛의 빠른 동작 속도와 메모리 유닛의 느린 동작 속도 차이에 의한 전체 시스템 성능 제한에 대한 문제를 야기하는 병목(bottleneck) 현상을 발생시킨다. 또한 프로세싱 유닛과 메모리 유닛 또는 메모리 유닛들 사이의 데이터 전송에서 데이터 버스를 통하는 전송 시스템 특성상 시스템의 대역폭(bandwidth)에 따라 데이터 전송 속도가 제한된다. 특히 다량의 데이터를 전송할 경우, 데이터를 일정단위로 끊어서 전송하게 되는데 이는 속도 및 전력 면에서의 비효율성을 높인다. 이를 개선하기 위해서는 각 유닛 간 데이터 전송을 효율적으로 하기 위한 메모리 구조가 필요하다.Figure 1 shows the data flow in the computing system of the existing von Neumann structure described above. The data flow in the existing computing system causes a bottleneck phenomenon that causes a problem of overall system performance limitation due to the difference in the fast operation speed of the processing unit and the slow operation speed of the memory unit. In addition, the data transmission speed is limited according to the bandwidth of the system due to the characteristics of the transmission system through the data bus in the data transmission between the processing unit and the memory unit or between the memory units. In particular, when transmitting a large amount of data, the data is transmitted by dividing it into certain units, which increases inefficiency in terms of speed and power. In order to improve this, a memory structure is required to efficiently transmit data between each unit.

한국 등록특허 제10-2154352호(2020.09.10)Korean Patent Registration No. 10-2154352 (2020.09.10)

이에 본 발명은 효율적인 데이터 전송을 위해 레지스터를 구성하는 플립플롭 (flip-flop)과 고집적 및 비휘발성의 NAND flash memory array를 융합 집적한 NAF memory(NAND flash memory + Flip-flop)를 제안한다. 구체적으로, 개별 플립플롭 출력에 NAND flash memory array를 융합하여 별도의 입출력 프로세서 및 데이터 버스를 통하지 않고 레지스터의 데이터를 비휘발성 메모리에 직접적으로 저장할 수 있으며 역으로 비휘발성 메모리의 데이터를 레지스터로 직접적으로 불러올 수 있는 NAND 플래시 메모리와 플립플롭을 결합한 NAF 메모리 장치 및 그 동작방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention proposes a NAF memory ( NA ND flash memory + F lip-flop) that integrates a flip-flop constituting a register and a highly integrated and non-volatile NAND flash memory array for efficient data transmission. Specifically, the present invention provides a NAF memory device that combines a NAND flash memory and a flip-flop, which can store data of a register directly in a non-volatile memory without going through a separate input/output processor and data bus by fusing a NAND flash memory array to individual flip-flop outputs, and conversely, can directly load data of a non-volatile memory into a register, and an operating method thereof.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 NAF 메모리 장치는 NAND memory 스트링을 포함하는 비휘발성 기억장치; 상기 NAND memory 스트링에 연결된 플립플롭; 및 상기 NAND memory 스트링과 상기 플립플롭 사이에 삽입되어 서로의 데이터를 주고 받을 수 있도록 구비된 전송 유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the NAF memory device according to the present invention is characterized by comprising: a nonvolatile memory device including a NAND memory string; a flip-flop connected to the NAND memory string; and a transmission unit inserted between the NAND memory string and the flip-flop so as to transmit and receive data between them.

상기 전송 유닛은 상기 NAND memory 스트링의 한 접점과 상기 플립플롭의 출력단 또는 반전 출력단 사이에 연결된 복수 개의 트랜지스터로 구성될 수 있다.The above transmission unit may be composed of a plurality of transistors connected between one contact of the NAND memory string and an output terminal or an inverting output terminal of the flip-flop.

상기 접점은 상기 NAND memory 스트링의 셀 소자와 접지 선택 트랜지스터가 연결된 기준 노드이고, 상기 복수 개의 트랜지스터는 상기 기준 노드와 상기 플립플롭의 출력단 사이에 연결되어 FNE 제어 신호로 개폐되는 FNT 트랜지스터, 접지와 상기 플립플롭의 반전 출력단 사이에 직렬로 연결되어 상기 기준 노드의 전압과 NFE 제어 신호로 각각 개폐되는 제 1 NFT 트랜지스터 및 제 2 NFT 트랜지스터를 포함할 수 있다.The above contact point is a reference node to which a cell element of the NAND memory string and a ground selection transistor are connected, and the plurality of transistors may include an FNT transistor connected between the reference node and an output terminal of the flip-flop and switched by an FNE control signal, a first NFT transistor and a second NFT transistor connected in series between ground and an inverting output terminal of the flip-flop and switched by a voltage of the reference node and an NFE control signal, respectively.

상기 복수 개의 트랜지스터는 상기 기준 노드와 상기 제 1 NFT 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되어 상기 NFE 제어 신호로 개폐되는 제 3 NFT 트랜지스터를 더 포함할 수 있다.The plurality of transistors may further include a third NFT transistor connected between the reference node and the gate of the first NFT transistor and opened and closed by the NFE control signal.

다른 실시예로, 상기 접점은 상기 NAND memory 스트링의 셀 소자와 접지 선택 트랜지스터가 연결된 기준 노드이고, 상기 복수 개의 트랜지스터는 상기 기준 노드와 상기 플립플롭의 출력단 사이에 연결되어 FNE 제어 신호로 개폐되는 FNT 트랜지스터, V DD 공급전압과 상기 플립플롭의 출력단 사이에 직렬로 연결되어 상기 기준 노드의 전압과 NFE 제어 신호로 각각 개폐되는 제 1 NFT 트랜지스터 및 제 2 NFT 트랜지스터를 포함할 수 있다.In another embodiment, the contact point may be a reference node to which a cell element of the NAND memory string and a ground selection transistor are connected, and the plurality of transistors may include an FNT transistor connected between the reference node and an output terminal of the flip-flop and switched by an FNE control signal, a first NFT transistor and a second NFT transistor connected in series between a V DD supply voltage and the output terminal of the flip-flop and switched by a voltage of the reference node and an NFE control signal, respectively.

본 발명에 의한 NAF 메모리 장치의 동작방법은 상술한 NAF 메모리 장치를 이용한 NFT(NAND to Flip-flop Transfer) 모드 동작방법으로, 상기 FNT 트랜지스터는 턴오프(turn-off)시킨 상태에서 상기 제 1 NFT 트랜지스터 및 상기 제 2 NFT 트랜지스터를 턴온(turn-on)시키며 상기 NAND memory 스트링에 저장된 데이터를 상기 플립플롭의 출력단으로 전달하되, 상기 플립플롭의 출력단의 전압이 0 V인 상태에서 상기 접지 선택 트랜지스터를 턴온시켜 상기 기준 노드의 전압을 0 V로 초기화하는 단계; 상기 플립플롭의 CP(clock pulse)를 중지시켜 상기 출력단의 전압이 0 V인 상태에서 상기 접지 선택 트랜지스터는 턴오프시키고 상기 NAND memory 스트링에 읽기 동작을 위한 전압들을 인가하여 읽고자 하는 특정 셀 소자의 메모리 상태에 따라 상기 기준 노드의 전압이 결정되도록 하는 단계; 상기 NFE 제어 신호로 상기 제 2 NFT 트랜지스터를 턴온시켜 상기 특정 셀 소자에 저장된 데이터를 상기 플립플롭의 출력단으로 전달하는 단계; 및 상기 NFE 제어 신호로 상기 제 2 NFT 트랜지스터를 턴오프시키는 단계를 포함하여 순차 진행하는 것을 특징으로 한다.The operating method of the NAF memory device according to the present invention is an NFT (NAND to Flip-flop Transfer) mode operating method using the above-described NAF memory device, comprising: a step of: turning on the first NFT transistor and the second NFT transistor while the FNT transistor is turned off, and transferring data stored in the NAND memory string to the output terminal of the flip-flop, while turning on the ground select transistor while the voltage of the output terminal of the flip-flop is 0 V, to initialize the voltage of the reference node to 0 V; a step of stopping the CP (clock pulse) of the flip-flop, turning off the ground select transistor while the voltage of the output terminal is 0 V, and applying voltages for a read operation to the NAND memory string so that the voltage of the reference node is determined according to the memory state of a specific cell element to be read; a step of turning on the second NFT transistor with the NFE control signal to transfer data stored in the specific cell element to the output terminal of the flip-flop; And it is characterized in that it sequentially proceeds including the step of turning off the second NFT transistor with the NFE control signal.

본 발명에 의한 NAF 메모리 장치의 동작방법은 상술한 NAF 메모리 장치를 이용한 FNT(Flip-flop to NAND Transfer) 모드 동작방법으로, 상기 제 2 NFT 트랜지스터는 턴오프시킨 상태에서 상기 FNT 트랜지스터를 턴온시키며 상기 플립플롭의 출력단 데이터를 상기 NAND memory 스트링으로 전달하되, 상기 NAND memory 스트링에서 적어도 쓰고자 하는 특정 셀 소자의 메모리 상태를 지워 초기화하는 단계; 상기 플립플롭의 CP를 중지시켜 상기 출력단의 전압을 유지한 상태에서 상기 FNE 제어 신호로 상기 FNT 트랜지스터를 턴온시키고 상기 NAND memory 스트링에 쓰기 동작을 위한 전압들이 인가하여 상기 특정 셀 소자에 상기 출력단의 데이터가 저장되도록 하는 단계; 및 상기 FNE 제어 신호로 상기 FNT 트랜지스터를 턴오프시키는 단계를 포함하여 순차 진행하는 것을 특징으로 한다.The operating method of the NAF memory device according to the present invention is an FNT (Flip-flop to NAND Transfer) mode operating method using the above-described NAF memory device, characterized in that it sequentially includes the steps of: turning on the FNT transistor while the second NFT transistor is turned off and transferring output terminal data of the flip-flop to the NAND memory string, while erasing and initializing the memory state of at least a specific cell element to be written in the NAND memory string; turning on the FNT transistor with the FNE control signal while stopping the CP of the flip-flop to maintain the voltage of the output terminal and applying voltages for a write operation to the NAND memory string so that the data of the output terminal is stored in the specific cell element; and turning off the FNT transistor with the FNE control signal.

본 발명은 NAND memory 스트링에 플립플롭을 융합한 NAF memory를 구성함으로써, 기존 폰 노이만 구조와 달리, 별도의 입출력 프로세서 및 데이터 버스를 통하지 않고 전송 유닛을 통해 플립플롭으로 구성된 레지스터의 데이터를 비휘발성 메모리에, 그 역으로 비휘발성 메모리에 저장된 데이터를 레지스터로 직접 불러올 수 있어 종래 병목 현상의 해소는 물론 데이터의 전송 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.The present invention configures a NAF memory that combines a flip-flop with a NAND memory string, so that, unlike the existing von Neumann structure, data of a register configured with a flip-flop can be directly loaded into a non-volatile memory through a transmission unit without going through a separate input/output processor and data bus, and vice versa, data stored in a non-volatile memory can be directly loaded into a register, thereby eliminating the bottleneck phenomenon of the existing structure and increasing the data transmission efficiency.

도 1은 기존 컴퓨팅 시스템에서 데이터 버스를 통한 CPU(central processing unit) 내의 레지스터와 비휘발성 기억 장치(캐시, 주기억, HDD, SSD) 간의 데이터 흐름을 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 NAF 메모리 장치를 활용한 CPU 내 레지스터 구조에서 데이터 흐름을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 NAF 메모리 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 4는 도 3의 일 실시예에 따른 내부 구조를 보인 회로도이다.
도 5는 도 4의 NAND memory 스트링의 구체적인 실시예를 보인 회로도이다.
도 6은 도 4의 NAND memory 스트링의 셀 소자에 대한 전하 주입 여부에 따른 memory state 정의 및 state에 따른 문턱 전압(threshold voltage, V TH) 분포를 보인 그래프이다.
도 7은 도 4에서 NFT 모드 동작 개요를 보여주는 회로도이다.
도 8은 도 7에서 NFT 모드의 각 유닛 별 동작 타이밍 다이어그램이다.
도 9는 도 4에서 FNT 모드 동작 개요를 보여주는 회로도이다.
도 10은 도 9에서 FNT 모드의 각 유닛 별 동작 타이밍 다이어그램이다.
도 11은 도 4의 NAF memory를 활용한 4비트 레지스터를 보여준다.
도 12는 도 4의 NAF memory를 활용한 4비트 시프트 레지스터를 보여준다.
도 13은 도 4의 NAF memory를 활용한 4비트 범용 시프트 레지스터를 보여준다.
도 14는 도 3의 다른 실시예에 따른 내부 구조를 보인 회로도이다.
도 15는 도 3의 또 다른 실시예에 따른 내부 구조를 보인 회로도이다.
도 16은 도 15의 NAF memory를 활용한 4비트 레지스터를 보여준다.
도 17은 도 15의 NAF memory를 활용한 4비트 시프트 레지스터를 보여준다.
도 18은 도 15의 NAF memory를 활용한 4비트 범용 시프트 레지스터를 보여준다.
Figure 1 is a block diagram showing the flow of data between registers in a CPU (central processing unit) and non-volatile memory devices (cache, main memory, HDD, SSD) through a data bus in a conventional computing system.
FIG. 2 is a block diagram showing data flow in a register structure within a CPU utilizing a NAF memory device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a NAF memory device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing an internal structure according to one embodiment of FIG. 3.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific embodiment of the NAND memory string of FIG. 4.
Figure 6 is a graph showing the definition of memory state and the distribution of threshold voltage ( V TH ) according to state depending on whether charge is injected into the cell elements of the NAND memory string of Figure 4.
Figure 7 is a circuit diagram showing an overview of the NFT mode operation in Figure 4.
Figure 8 is an operation timing diagram for each unit in the NFT mode in Figure 7.
Figure 9 is a circuit diagram showing an overview of the FNT mode operation in Figure 4.
Figure 10 is an operation timing diagram for each unit in the FNT mode in Figure 9.
Figure 11 shows a 4-bit register utilizing the NAF memory of Figure 4.
Figure 12 shows a 4-bit shift register utilizing the NAF memory of Figure 4.
Figure 13 shows a 4-bit general-purpose shift register utilizing the NAF memory of Figure 4.
Fig. 14 is a circuit diagram showing an internal structure according to another embodiment of Fig. 3.
Fig. 15 is a circuit diagram showing an internal structure according to another embodiment of Fig. 3.
Figure 16 shows a 4-bit register utilizing the NAF memory of Figure 15.
Figure 17 shows a 4-bit shift register utilizing the NAF memory of Figure 15.
Figure 18 shows a 4-bit general-purpose shift register utilizing the NAF memory of Figure 15.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 NAF 메모리 장치는 레지스터를 구성하는 플립플롭(flip-flop)과 고집적 및 비휘발성의 NAND flash memory array를 융합 집적한 NAF memory(NAND flash memory + Flip-flop)를 포함하여 구성된다. 이렇게 함으로써, CPU 내에서 별도의 입출력 프로세서 및 데이터 버스를 통하지 않고 레지스터의 데이터를 비휘발성 메모리에 직접 저장할 수 있으며 비휘발성 메모리의 데이터를 레지스터로 직접 불러올 수 있게 된다. 이러한 데이터 전송은 후술하는 바와 같이 단순한 구조의 전송 유닛(transfer unit)으로 이루어질 수 있다. 본 실시예의 장점은 NAF memory의 개별 동작을 통해 병렬적으로 레지스터의 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있어 데이터 전송의 효율을 높일 수 있다는 것이다. 또한 최근 누설 전력을 줄이기 위한 파워 게이팅(power-gating, 대기 시간에는 회로의 전원을 차단) 기법에서도 플립플롭 및 레지스터 데이터 백업을 효율적으로 실행하는데 활용될 수 있다. 이하, 본 발명의 구체적인 NAF 메모리 장치의 구조와 그 동작방법에 대하여 살펴본다.Referring to FIG. 2, the NAF memory device according to one embodiment of the present invention is configured to include a NAF memory ( NA ND flash memory + F lip-flop) that integrates a flip-flop constituting a register and a highly integrated and nonvolatile NAND flash memory array. By doing so, data of the register can be directly stored in the nonvolatile memory without going through a separate input/output processor and data bus within the CPU, and data of the nonvolatile memory can be directly loaded into the register. Such data transfer can be performed by a transfer unit having a simple structure as described below. The advantage of this embodiment is that data of the register can be stored in the nonvolatile memory in parallel through individual operations of the NAF memory, thereby increasing the efficiency of data transfer. In addition, it can be utilized to efficiently execute flip-flop and register data backup in a power gating technique (cutting off the power of the circuit during standby time) to reduce recent leakage power. Hereinafter, the structure and operation method of the specific NAF memory device of the present invention will be described.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 NAF 메모리 장치는 NAND memory 스트링(10)을 포함하는 비휘발성 기억장치; 상기 NAND memory 스트링에 연결된 플립플롭(30); 및 상기 NAND memory 스트링(10)과 상기 플립플롭(30) 사이에 삽입되어 서로의 데이터를 주고 받을 수 있도록 구비된 전송 유닛(20)을 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 3 and 4, an NAF memory device according to one embodiment of the present invention comprises: a nonvolatile memory device including a NAND memory string (10); a flip-flop (30) connected to the NAND memory string; and a transmission unit (20) inserted between the NAND memory string (10) and the flip-flop (30) so as to transmit and receive data between them.

여기서, 상기 비휘발성 기억장치는 NAND flash memory를 포함하여 구성될 수 있고, NAND flash memory는, 도 3 및 도 4와 같이, NAND flash string unit(10)의 string(이하, 'NAND memory 스트링'이라 함)이 전송 유닛(20)을 거쳐 플립플롭(30)의 출력에 연결되는 구조를 가진다. NAND memory 스트링의 flash memory cell(이하, '셀 소자'라 함)의 개수는 1개 또는 도 4와 같이 다수 개(NV1, NV2, ..., NVn; 14)일 수 있다.Here, the nonvolatile memory device may be configured to include a NAND flash memory, and the NAND flash memory has a structure in which a string of NAND flash string units (10) (hereinafter referred to as 'NAND memory strings') is connected to the output of a flip-flop (30) via a transmission unit (20), as shown in FIGS. 3 and 4. The number of flash memory cells (hereinafter referred to as 'cell elements') of the NAND memory string may be 1 or plural (NV1, NV2, ..., NVn; 14) as shown in FIG. 4.

셀 소자(14)의 형태는 floating-gate memory, CTF(charge-trap memory), e-flash memory(embedded flash memory) 등 모든 형태의 flash memory 형태가 가능하다. 그 중에서 플립플롭 및 CPU 제작에 사용되는 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) logic 공정과 호환성 있는(compatible) e-flash memory가 가장 바람직할 수 있다. 도 5는 셀 소자(14)를 2가지 형태의 e-flash memory로 구현 가능함을 보여주고 있다. 2Tr e-flash NAND cell(14a)의 경우는 WL(word line)의 동작 전압(program voltage, V PP 혹은 erase voltage 혹은 read voltage, V read)를 CC(coupling capacitor)에 인가하여 FG(floating gate)에 동작 전압을 coupling 하여 FG로 전하를 주입 또는 제거하여 cell을 memory state를 결정하거나 memory state를 읽는 동작을 하게 된다. 예를 들어, 도 6에 나타난 것처럼 전하가 주입되어 셀 소자의 문턱전압(threshold voltage, V TH)이 높아진 상태는 ‘0’으로 정의하고, 전하가 제거되어 문턱전압이 낮아진 상태를 ‘1’로 정의할 수 있다. 3Tr e-flash NAND cell(14b)의 경우는 CC 외에 EC(erase capacitor)를 CC에 병렬로 구성하여 FG의 전하를 제거하는 역할을 하게 된다. CC의 크기는 EC에 비해 약 8배 큰 구조로 구성하여 FG는 CC에 의해서만 coupling이 되도록 하고, EC는 전하는 제거하는 역할만 수행하도록 함이 바람직하다. 이러한 구조를 통해 전자인 2Tr e-flash NAND cell 구조에 비해 낮은 동작 전압을 가져갈 수 있다. 이 외에도 본 발명에 사용 가능한 e-flash memory에는 1.5Tr 구조 등 모든 e-flash 형태가 포함될 수 있다.The form of the cell element (14) can be any form of flash memory such as floating-gate memory, CTF (charge-trap memory), and e-flash memory (embedded flash memory). Among them, e-flash memory that is compatible with the CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) logic process used in flip-flop and CPU manufacturing may be the most preferable. Fig. 5 shows that the cell element (14) can be implemented with two forms of e-flash memory. In the case of a 2Tr e-flash NAND cell (14a), the operating voltage (program voltage, V PP or erase voltage or read voltage, V read ) of the WL (word line) is applied to the CC (coupling capacitor) to couple the operating voltage to the FG (floating gate) so that charges are injected or removed from the FG to determine the cell memory state or read the memory state. For example, as shown in Fig. 6, a state in which a charge is injected and the threshold voltage ( V TH ) of the cell element is increased can be defined as '0', and a state in which a charge is removed and the threshold voltage is decreased can be defined as '1'. In the case of a 3Tr e-flash NAND cell (14b), in addition to the CC, an EC (erase capacitor) is configured in parallel with the CC to remove the charge of the FG. It is preferable that the size of the CC be structured to be approximately 8 times larger than that of the EC so that the FG is coupled only by the CC, and the EC only performs the role of removing the charge. Through this structure, a lower operating voltage can be achieved compared to the former 2Tr e-flash NAND cell structure. In addition, the e-flash memory that can be used in the present invention may include all e-flash forms such as a 1.5Tr structure.

상기 플립플롭(30)은, 도 4에서 상승에지 트리거 D-플립플롭으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고 통상과 같이 복수 개의 게이트(AND, NOR, NAND 게이트 등)와 궤환(feed back) 회로로 구성되어 CP(clock pulse)의 상승에지 혹은 하강에지에 따라 출력단(Q)과 반전 출력단(Q bar, )으로 안정된 출력을 가지는 1비트 기억소자로 레지스터(register)를 구성하는 것이면 모두 이에 해당된다.The above flip-flop (30) is illustrated as a rising edge trigger D-flip-flop in Fig. 4, but is not limited thereto and is generally composed of a plurality of gates (AND, NOR, NAND gates, etc.) and a feed back circuit, and is configured to output a Q output terminal and an inverted output terminal (Q bar,) according to the rising edge or falling edge of the CP (clock pulse). ) Any register that is configured as a 1-bit memory element with a stable output is included in this.

상기 전송 유닛(20)은 상기 NAND memory 스트링(10)의 한 접점(18)과 상기 플립플롭(30)의 출력단(Q, 36) 또는 반전 출력단(, 38) 사이에 연결된 복수 개의 트랜지스터로 구성될 수 있다.The above transmission unit (20) is connected to one contact (18) of the NAND memory string (10) and the output terminal (Q, 36) or inverting output terminal ( , 38) can be composed of multiple transistors connected between them.

상기 전송 유닛(20)의 구체적 실시예로, 도 4, 도 7 및 도 9를 참조하면, 상기 접점(18)은 상기 NAND memory 스트링(10)의 셀 소자(14)와 접지 선택 트랜지스터(16)가 연결된 기준 노드(Node G)이고, 상기 복수 개의 트랜지스터는 상기 기준 노드(18)와 상기 플립플롭(30)의 출력단(36) 사이에 연결되어 FNE 제어 신호로 개폐되는 FNT 트랜지스터(22), 접지와 상기 플립플롭(30)의 반전 출력단(38) 사이에 직렬로 연결되어 상기 기준 노드(18)의 전압(V Node G)과 NFE 제어 신호로 각각 개폐되는 제 1 NFT 트랜지스터(24) 및 제 2 NFT 트랜지스터(26)를 포함하여 구성될 수 있다.As a specific embodiment of the above transmission unit (20), referring to FIG. 4, FIG. 7 and FIG. 9, the contact point (18) is a reference node (Node G) to which the cell element (14) of the NAND memory string (10) and the ground selection transistor (16) are connected, and the plurality of transistors may be configured to include an FNT transistor (22) connected between the reference node (18) and the output terminal (36) of the flip-flop (30) and opened and closed by an FNE control signal, a first NFT transistor (24) and a second NFT transistor (26) connected in series between the ground and the inverting output terminal (38) of the flip-flop (30) and opened and closed by the voltage ( V Node G ) of the reference node (18) and an NFE control signal, respectively.

상기와 같이 구성된 NAF 메모리 장치의 동작은 다음 3가지로 구분된다. NAND memory 스트링(10)에서 플립플롭(30)으로 데이터를 전송하는 NFT(NAND to Flip-flop Transfer), 플립플롭(30)에서 NAND memory 스트링(10)으로 데이터를 전송하는 FNT(Flip-flop to NAND Transfer) 그리고 NAND memory 스트링(10)과 플립플롭(30) 간 연결을 끊고 플립플롭(30) 독립적으로 동작하는 3가지 모드가 있다. NFT 모드는 NAND flash의 읽기 동작과 유사하며, FNT 모드는 NAND flash의 쓰기 동작과 유사하다. 본 발명의 NAF 메모리 장치는 평소 독립적인 플립플롭(30)으로 동작하여 레지스터 역할을 하다 NAND memory 스트링(10)의 비휘발성 메모리로 데이터 이전이 필요한 경우 및 반대로 NAND memory 스트링(10)의 비휘발성 메모리로부터 데이터를 불러들이는 경우에 각각 FNT 및 NFT 모드로 동작한다. 이하, 상술한 NAF 메모리 장치의 동작방법에 대하여 살펴본다.The operation of the NAF memory device configured as above is divided into the following three modes. There are three modes: NFT (NAND to Flip-flop Transfer) in which data is transferred from a NAND memory string (10) to a flip-flop (30); FNT (Flip-flop to NAND Transfer) in which data is transferred from a flip-flop (30) to a NAND memory string (10); and FNT mode in which the connection between the NAND memory string (10) and the flip-flop (30) is disconnected and the flip-flop (30) operates independently. The NFT mode is similar to the read operation of a NAND flash, and the FNT mode is similar to the write operation of a NAND flash. The NAF memory device of the present invention normally operates as an independent flip-flop (30) and functions as a register, and when data transfer to the non-volatile memory of the NAND memory string (10) is required or, conversely, when data is loaded from the non-volatile memory of the NAND memory string (10), it operates in the FNT and NFT modes, respectively. Below, the operation method of the NAF memory device described above will be examined.

먼저, 도 7 및 도 8을 참조하며, NFT(NAND to Flip-flop Transfer) 모드로 동작하는 방법에 대하여 기술한다.First, referring to FIGS. 7 and 8, a method of operating in NFT (NAND to Flip-flop Transfer) mode is described.

NAF 메모리 장치의 NFT 모드 동작은 기본적으로, 상기 FNT 트랜지스터(22)는 턴오프(turn-off)시킨 상태에서 상기 제 1 NFT 트랜지스터(24) 및 상기 제 2 NFT 트랜지스터(26)를 턴온(turn-on)시키며 상기 NAND memory 스트링(10)에 저장된 데이터를 상기 플립플롭(30)의 출력단(36)으로 전달하는 방식으로 이루어진다.The NFT mode operation of the NAF memory device is basically performed by turning on the first NFT transistor (24) and the second NFT transistor (26) while the FNT transistor (22) is turned off, and transmitting data stored in the NAND memory string (10) to the output terminal (36) of the flip-flop (30).

이는, 도 8을 참조하면, 상기 플립플롭(30)의 출력단(36)의 전압(V Node Q)이 0 V인 상태에서 상기 접지 선택 트랜지스터(16)를 턴온시켜 상기 기준 노드(18)의 전압(V Node G)을 0 V로 초기화하는 단계(T1~T2); 상기 플립플롭(30)의 CP(clock pulse)를 중지시켜 상기 출력단(36)의 전압(V Node Q)이 0 V인 상태에서 상기 접지 선택 트랜지스터(16)는 턴오프시키고 나머지 상기 NAND memory 스트링(10)에 읽기 동작을 위한 전압들을 인가하여, 예컨대 bit line(BLflash)은 V DD, 스트링 선택 트랜지스터(12)는 V DD, 비선택 셀 소자들(NV1, NVn)은 V pass, 선택 셀 소자(NV2)는 V read를 각각 인가하여, 읽고자 하는 선택된 특정 셀 소자(예컨대, NV2)의 메모리 상태(Flash State: '1'/'0')에 따라 상기 기준 노드(18)의 전압(V Node G)이 결정되도록 하는 단계(T2~T3); 상기 NFE 제어 신호(예컨대, V DD)로 상기 제 2 NFT 트랜지스터(26)를 턴온시켜 상기 특정 셀 소자(NV2)에 저장된 데이터를 상기 플립플롭(30)의 출력단(36)으로 전달하는 단계(T3~T4); 및 상기 NFE 제어 신호(예컨대, 0 V)로 상기 제 2 NFT 트랜지스터(26)를 턴오프시키는 단계(T4~T5)를 포함하여 순차 진행하는 것으로 실시될 수 있다.This is, with reference to FIG. 8, a step (T 1 ~T 2) of turning on the ground selection transistor (16) while the voltage ( V Node Q ) of the output terminal (36) of the flip-flop ( 30 ) is 0 V to initialize the voltage ( V Node G ) of the reference node ( 18 ) to 0 V; stopping the CP (clock pulse) of the flip-flop (30) to turn off the ground selection transistor (16) while the voltage ( V Node Q ) of the output terminal (36) is 0 V and applying voltages for a read operation to the remaining NAND memory strings (10), for example, a bit line (BL flash ) is V DD , The method may be sequentially performed, including: a step (T 2 to T 3) of determining the voltage (V Node G ) of the reference node (18) according to the memory state (Flash State: '1'/ ' 0') of the selected specific cell element (e.g., NV2) to be read by applying V DD to the string select transistor (12), V pass to the non-selected cell elements (NV1, NVn), and V read to the selected cell element (NV2); a step (T 3 to T 4 ) of turning on the second NFT transistor (26) with the NFE control signal (e.g., V DD ) to transfer data stored in the specific cell element (NV2) to the output terminal ( 36 ) of the flip-flop (30); and a step (T 4 to T 5 ) of turning off the second NFT transistor ( 26 ) with the NFE control signal (e.g., 0 V).

이렇게 함으로써, NAND memory 스트링(10)의 특정 셀 소자(NV2)에 저장된 데이터를 플립플롭(30)의 출력단(36)으로 전달할 수 있게 된다. By doing this, data stored in a specific cell element (NV2) of the NAND memory string (10) can be transmitted to the output terminal (36) of the flip-flop (30).

상기 NAF 메모리 장치의 NFT 모드 동작을 보다 구체적으로 설명하면, NFT 모드는 NAND memory 스트링(10)의 특정 셀 소자(NV2)에 저장되어 있는 데이터를 플립플롭(30)으로 옮겨 출력해주는 동작이다. 도 7에 나타난 것과 같이 NAND memory 스트링(10)에서 NAND flash 읽기 동작으로 NFT 동작이 이루어진다. 선택된 셀 소자(NV2)의 V TH에 따라 기준 노드(18)의 전압(V Node G)이 변하게 되어 NAND memory 스트링(10)의 데이터가 전송 유닛(20)을 통해 플립플롭(30)의 출력단(36)에 입력하게 된다. 해당 동작의 자세한 동작은 도 8의 타이밍 다이어 그램을 통해 자세히 설명할 수 있다. 초기 독립적인 플립플롭 동작을 하는 NAF 메모리 장치의 입력에 0 V를 인가하여 초기화를 시켜준다(T1~T2). 이 순간의 기준 노드(18)의 전압(V Node G)은 0 V로 초기화 되어 있는 상태이다. 그 후, CP를 중지시킨 뒤 NAND memory 스트링(10)에 읽기 동작하여 선택된 셀 소자(NV2)의 memory state에 따라 기준 노드(18)의 전압(V Node G)을 결정한다. 읽기 동작의 경우 선택된 셀 소자(NV2)에는 V read를 인가하여 주고, 선택되지 않은 셀 소자들(NV1, NVn)의 WL에는 V pass를 인가하여 준다. NAND memory 스트링(10)의 bit line(BLflash)에 V DD(~1 V, 전압 값은 적용하는 시스템, 응용 분야 등 상황에 따라 다양하게 바뀔 수 있음)를 인가하고 접지(ground)와 연결된 접지 선택 트랜지스터(16)의 게이트 라인(GSL)에 V SS(약 0 V), bit line(BL)과 연결된 스트링 선택 트랜지스터(12)의 게이트 라인(SSL)에 V DD 신호를 입력하여 스트링 선택 트랜지스터(12)를 턴온(turn-on)한다. 선택된 셀 소자(NV2)의 memory state가 ‘1’일 경우 읽기 동작을 통해 기준 노드(18)의 전압(V Node G)을 V DD-V TH까지 상승시킬 수 있으며, 이 때 전송 유닛(20)의 제 1 NFT 트랜지스터(24)가 턴온하게 된다. 반대로 상기 Memory state가 ‘0’일 경우에는 기준 노드(18)의 전압(V Node G)이 0 V로 유지되어 제 1 NFT 트랜지스터(24)가 오프(off) 상태를 유지한다(T2~T3). 그 후 제 1 NFT 트랜지스터(24)에 직렬로 연결된 제 2 NFT 트랜지스터(26)의 게이트 제어신호(NFE)에 V DD를 인가해주어 전송 유닛(20)의 동작을 실시하게 된다. 이 때 제 1 NFT 트랜지스터(24)가 온(on) 되어 있는 ‘1’ 상태이면 접지(ground) 신호가 플립플롭(30)의 반전 출력단(38)에 인가되어 플립플롭(30)의 출력단(36)은 V DD에 해당하는 ‘High’ 신호를 출력하게 되고, 제 1 NFT 트랜지스터(24)가 오프(off) 되어 있는 ‘0’ 상태이면 플립플롭(30)에 어떠한 신호도 인가되지 않아 초기의 0 V 상태로 유지된다(T3~T4). 플립플롭(30)의 출력단(36) 값이 상기 memory state에 따라 변하고 난 뒤에 전송 유닛(20) 및 NAND memory 스트링(10)의 신호를 차단하여 플립플롭(30)의 독립적인 동작이 가능하도록 준비한다. 이 때, NAND memory 스트링(10)의 접지(ground)에 연결된 접지 선택 트랜지스터(16)를 GSL 신호(V DD)로 켜주어 기준 노드(18) 또한 초기화하여 제 1 NFT 트랜지스터(24)를 오프(off) 상태로 만든다(T4~T5). 모든 전송 유닛(20)이 오프(off) 및 초기화되면 CP가 다시 플립플롭(30)에 인가되면서 독립적인 플립플롭 동작을 하며 NFT 모드 동작이 끝나게 된다To explain the NFT mode operation of the above NAF memory device in more detail, the NFT mode is an operation to transfer data stored in a specific cell element (NV2) of the NAND memory string (10) to a flip-flop (30) and output it. As shown in FIG. 7, the NFT operation is performed as a NAND flash read operation in the NAND memory string (10). The voltage ( V Node G ) of the reference node (18) changes according to the V TH of the selected cell element (NV2), so that the data of the NAND memory string (10) is input to the output terminal (36) of the flip-flop (30) through the transmission unit (20). The detailed operation of the operation can be explained in detail through the timing diagram of FIG. 8. The input of the NAF memory device performing the initial independent flip-flop operation is initialized by applying 0 V (T 1 to T 2 ). The voltage ( V Node G ) of the reference node (18) at this moment is initialized to 0 V. Thereafter, the CP is stopped and a read operation is performed on the NAND memory string (10) to determine the voltage ( V Node G ) of the reference node (18) according to the memory state of the selected cell element (NV2). In the case of the read operation, V read is applied to the selected cell element (NV2) and V pass is applied to the WL of the unselected cell elements (NV1, NVn). V DD (~1 V, the voltage value may vary depending on the situation, such as the applicable system and application field) is applied to the bit line (BL flash) of the NAND memory string (10), and V SS ( approximately 0 V) is input to the gate line (GSL) of the ground select transistor (16) connected to the ground, and the V DD signal is input to the gate line (SSL) of the string select transistor (12) connected to the bit line (BL) to turn on the string select transistor (12). When the memory state of the selected cell element (NV2) is '1', the voltage ( V Node G ) of the reference node (18) can be increased to V DD - V TH through a read operation, and at this time, the first NFT transistor (24) of the transmission unit (20) is turned on. On the other hand, when the memory state is '0', the voltage ( V Node G ) of the reference node (18) is maintained at 0 V, and the first NFT transistor (24) is maintained in the off state (T 2 to T 3 ). Thereafter, V DD is applied to the gate control signal (NFE) of the second NFT transistor (26) connected in series to the first NFT transistor (24), thereby causing the transmission unit (20) to operate. At this time, if the first NFT transistor (24) is on and in the '1' state, a ground signal is applied to the inverting output terminal (38) of the flip-flop (30), so that the output terminal (36) of the flip-flop (30) outputs a 'High' signal corresponding to V DD , and if the first NFT transistor (24) is off and in the '0' state, no signal is applied to the flip-flop (30), so that it is maintained in the initial 0 V state (T 3 to T 4 ). After the value of the output terminal (36) of the flip-flop (30) changes according to the memory state, the signals of the transmission unit (20) and the NAND memory string (10) are blocked to prepare for independent operation of the flip-flop (30). At this time, the ground selection transistor (16) connected to the ground of the NAND memory string (10) is turned on with the GSL signal ( V DD ) to initialize the reference node (18) as well and turn the first NFT transistor (24) off (T 4 ~T 5 ). When all the transmission units (20) are turned off and initialized, the CP is applied to the flip-flop (30) again to perform an independent flip-flop operation and the NFT mode operation ends.

다음, 도 9 및 도 10을 참조하며, FNT(Flip-flop to NAND Transfer) 모드로 동작하는 방법에 대하여 기술한다.Next, referring to FIGS. 9 and 10, a method of operating in FNT (Flip-flop to NAND Transfer) mode is described.

상기 제 2 NFT 트랜지스터(26)는 턴오프시킨 상태에서 상기 FNT 트랜지스터(22)를 턴온시키며 상기 플립플롭(30)의 출력단(36) 데이터를 상기 NAND memory 스트링(10)으로 전달하는 방식으로 이루어진다.The above second NFT transistor (26) is turned off and the FNT transistor (22) is turned on to transmit data from the output terminal (36) of the flip-flop (30) to the NAND memory string (10).

이는, 도 10을 참조하면, 상기 NAND memory 스트링(10)에서 적어도 쓰고자 하는 특정 셀 소자(NV2)의 메모리 상태를 지워 초기화하는 단계(T1~T2); 상기 플립플롭(30)의 CP를 중지시켜 상기 출력단(36)의 전압을 유지한 상태에서 상기 FNE 제어 신호(V DD)로 상기 FNT 트랜지스터(22)를 턴온시키고 상기 NAND memory 스트링(10)에 쓰기 동작을 위한 전압들이 인가하여, 예컨대 bit line(BLflash)은 플로팅 또는 V SS, 스트링 선택 트랜지스터(12)는 턴오프될 V SS, 비선택 셀 소자들(NV1, NVn)은 V pass, 선택 셀 소자(NV2)는 V PP를 각각 인가하여, 상기 특정 셀 소자(NV2)에 상기 출력단(36)의 데이터가 저장되도록 하는 단계(T2~T4); 및 상기 FNE 제어 신호(0 V)로 상기 FNT 트랜지스터(22)를 턴오프시키는 단계(T4~T5)를 포함하여 순차 진행하는 것으로 실시될 수 있다.This includes, with reference to FIG. 10, a step (T 1 to T 2 ) of erasing and initializing the memory state of at least a specific cell element (NV2) to be written in the NAND memory string (10); a step (T 2 to T 4) of stopping the CP of the flip-flop (30) to maintain the voltage of the output terminal (36) and turning on the FNT transistor (22) with the FNE control signal ( V DD ) and applying voltages for a write operation to the NAND memory string (10), for example, applying V SS to a bit line (BL flash ) to be floated or turned off, V SS to a string select transistor (12), V pass to non-selected cell elements (NV1, NVn ), and V PP to a selected cell element (NV2), so that data of the output terminal (36) is stored in the specific cell element ( NV2 ); And it can be implemented by sequentially proceeding with a step (T 4 to T 5 ) of turning off the FNT transistor (22) with the FNE control signal (0 V).

이렇게 함으로써, 플립플롭(30)의 출력단(36) 데이터를 NAND memory 스트링(10)의 특정 셀 소자(NV2)로 전달하여 저장할 수 있게 된다.By doing this, the output terminal (36) data of the flip-flop (30) can be transferred to a specific cell element (NV2) of the NAND memory string (10) and stored therein.

상기 NAF 메모리 장치의 FNT 모드 동작을 보다 구체적으로 설명하면, FNT 모드는 플립플롭(30)에서 출력한 출력단(36)의 데이터를 NAND memory 스트링(10)의 특정 셀 소자(NV2)로 전달하여 저장하는 동작이다. 도 9에서 보는 것과 같이 플립플롭(30)의 출력에 의해서 NAND memory 스트링(10)의 채널 전압(V channel)이 결정된다. V channel은 self-boosting 되거나(플립플롭의 출력이 ‘High’일 경우) V SS(약 0 V, 플립플롭의 출력이 ‘Low’일 경우)가 된다. V channel의 전압 상태는 선택된 셀 소자(NV2)의 게이트에 V PP(~ 20 V)가 인가되었을 때 FN program을 억제하거나 발생시키는 역할을 하게 된다. 이러한 동작을 통해 선택된 셀 소자(NV2)에 플립플롭(30)의 출력 상태를 저장할 수 있다. 자세한 동작 원리는 도 10에 표시된 타이밍 다이어그램을 통해 설명할 수 있다. 초기 동작에서 플립플롭의 출력은 NAND memory 스트링(10)에 저장할 값을 출력하고 있다(T1~T2). 이 후 전송 유닛(20)의 FNT 트랜지스터(22)의 게이트 제어 신호(FNE)에 V DD를 인가하여 턴온시키고 NAND memory 스트링(10)의 모든 셀 소자들의 WL에 V pass를 입력하여 전체 V channel이 플립플롭 출력단(36)의 신호에 맞게 설정되도록 한다. 이 때 플립플롭(30)의 출력을 유지하기 위해 CP를 중단한다. 또한 채널을 플립플롭(30)의 출력에만 연결시키기 위해 SSL, GSL에 V SS를 인가하여 스트링 선택 트랜지스터(12)와 접지 선택 트랜지스터(16)를 오프시켜준다(T2~T3). 그 후 선택된 셀 소자(NV2)의 WL에 V PP를 인가하여 FN program 동작을 실시한다. V channel 값이 플립플롭(30)의 출력에 의해 self-boosted 되었다면 선택된 셀 소자(NV2)의 게이트 전압과 채널 전압의 차이가 크지 않아 FN program이 ‘inhibit’되어 초기 state ‘1’을 유지하게 된다. 반대로 V channel 값이 플립플롭(30)의 출력에 의해 V SS로 고정되면 선택된 셀 소자(NV2)의 게이트 전압과 채널 전압의 차이가 크게 유지되어 FN program이 발생하여 state ‘0’으로 ‘program’된다. 해당 동작에 대한 요약은 아래 표 1(FNT 모드에서 플립플롭 출력에 따른 V channel과 선택된 셀 소자 상태)과 같다(T3~T4). 플립플롭(30)의 출력 값을 선택된 셀 소자(NV2)에 전송한 후에 전송 유닛(20)을 모두 off한 뒤 GSL에 V DD를 입력하여 V channel을 접지(ground) 상태로 초기화한다(T4~T5). 그 후 NAND memory 스트링(10)의 모든 신호를 off하고 CP를 다시 인가하여 독립적인 플립플롭 동작으로 복귀시키며 FNT 동작을 마무리하게 된다(T5 이후).To explain the FNT mode operation of the above NAF memory device in more detail, the FNT mode is an operation of transferring and storing data of an output terminal (36) output from a flip-flop (30) to a specific cell element (NV2) of a NAND memory string (10). As shown in FIG. 9, the channel voltage ( V channel ) of the NAND memory string (10) is determined by the output of the flip-flop (30). The V channel is self-boosted (when the output of the flip-flop is 'High') or becomes V SS (approximately 0 V, when the output of the flip-flop is 'Low'). The voltage state of the V channel suppresses or generates the FN program when V PP (~ 20 V) is applied to the gate of the selected cell element (NV2). Through this operation, the output state of the flip-flop (30) can be stored in the selected cell element (NV2). The detailed operating principle can be explained through the timing diagram shown in FIG. 10. In the initial operation, the output of the flip-flop outputs the value to be stored in the NAND memory string (10) (T 1 to T 2 ). Thereafter, V DD is applied to the gate control signal (FNE) of the FNT transistor (22) of the transmission unit (20) to turn it on, and V pass is input to the WL of all the cell elements of the NAND memory string (10) so that the entire V channel is set to the signal of the flip-flop output terminal (36). At this time, CP is stopped to maintain the output of the flip-flop (30). In addition, in order to connect the channel only to the output of the flip-flop (30), V SS is applied to SSL and GSL to turn off the string selection transistor (12) and the ground selection transistor (16) (T2 to T3). Thereafter, V PP is applied to the WL of the selected cell element (NV2) to perform the FN program operation. If the V channel value is self-boosted by the output of the flip-flop (30), the difference between the gate voltage and the channel voltage of the selected cell element (NV2) is not large, so the FN program is 'inhibited' and the initial state '1' is maintained. On the contrary, if the V channel value is fixed to V SS by the output of the flip-flop (30), the difference between the gate voltage and the channel voltage of the selected cell element (NV2) is large, so the FN program occurs and the state is 'programmed' as '0'. A summary of the operation is as shown in Table 1 below ( V channel and selected cell element state according to flip-flop output in FNT mode) (T 3 to T 4 ). After the output value of the flip-flop (30) is transmitted to the selected cell element (NV2), all transmission units (20) are turned off and then V DD is input to the GSL to initialize the V channel to the ground state (T4 to T5). After that, all signals of the NAND memory string (10) are turned off and CP is re-applied to return to independent flip-flop operation and finish the FNT operation (after T 5 ).

상술한 NAF 메모리 장치를 널리 쓰이는 레지스터에 활용할 수 있는 방안에 대해 제시한다. 하기에서 제시되는 활용 방안들은 단편적인 예일 뿐 플립플롭으로 구성할 수 있는 모든 레지스터에 활용할 수 있다.We present a method for utilizing the NAF memory device described above in widely used registers. The utilization methods presented below are only partial examples and can be utilized in all registers that can be configured with flip-flops.

(1) 4비트 레지스터(1) 4-bit register

D-플립플롭만으로 이루어진 가장 단순한 4비트 레지스터에 NAF 메모리 장치를 활용한 도식이 도 11에 나타난다. 이 레지스터는 CP의 상승 에지에서 입력 데이터(I A, I B, I C, I D)를 입력하여 저장할 수 있으며, 출력(O A, O B, O C, O D)에서 데이터를 출력할 수 있다. NAF 메모리의 FNT 모드를 활용하여 각 플립플롭에 병렬적으로 입력된 데이터를 따로 저장할 수 있으며, NFT 모드를 활용하여 NAF 메모리 장치에 저장된 데이터를 개별적으로 출력할 수 있다.A schematic diagram utilizing an NAF memory device in the simplest 4-bit register consisting of only D flip-flops is shown in Fig. 11. This register can input and store input data ( I A , I B , I C , I D ) at the rising edge of CP, and output data at the outputs ( O A , O B , O C , O D ). By utilizing the FNT mode of the NAF memory, data input in parallel to each flip-flop can be stored separately, and by utilizing the NFT mode, data stored in the NAF memory device can be individually output.

(2) 4비트 시프트 레지스터(2) 4-bit shift register

D-플립플롭을 이용하여 구성한 4비트 시프트 레지스터에 NAF 메모리 장치를 활용한 도식이 도 12에 나타난다. CP가 입력될 때 마다 입력 데이터가 한 비트씩 오른쪽으로 시프트하며 저장된다(IQ A, Q AQ B, Q BQ C, Q CQ D). 시프트하는 중간 과정에서 데이터를 FNT 모드를 활용해 NAND memory 스트링에 저장할 수 있으며 반대로 ND memory 스트링에 저장된 데이터를 NFT 모드를 활용하여 플립플롭에 개별적 또는 병렬적으로 입력하여 시프트 레지스터를 통해 직렬 출력이 가능하다.A schematic diagram utilizing a NAF memory device in a 4-bit shift register constructed using D flip-flops is shown in Fig. 12. Whenever CP is input, the input data is shifted to the right by one bit and stored ( IQ A , Q AQ B , Q BQ C , Q CQ D ). During the shifting process, data can be stored in a NAND memory string using the FNT mode, and conversely, data stored in an ND memory string can be input to the flip-flop individually or in parallel using the NFT mode, and serial output can be achieved through the shift register.

(3) 4비트 범용(universal) 시프트 레지스터(3) 4-bit universal shift register

D-플립플롭을 이용하여 구성한 4비트 범용 시프트 레지스터에 NAF 메모리 장치를 활용한 도식이 도 13에 나타난다. 4비트 범용 시프트 레지스터는 양방향으로 직렬 입력 데이터를 시프트할 수 있을 뿐만 아니라 시프트한 데이터를 병렬로 출력할 수 있다. 반대로 병렬로 입력한 데이터를 직렬로 시프트하면서 병렬로 출력할 수 있다. 이러한 동작은 멀티플렉서(multiplexer, MUX)의 제어 신호(S1, S0)에 따라 각 플립플롭의 입력이 변하면서 시프트 동작 또는 병렬 동작을 가능하게 한다. 해당 동작은 아래 표 2(4비트 범용 시프트 레지스터의 제어표)에서 자세히 보여준다. 해당 범용 시프트 레지스터에 NAF 메모리 장치를 활용하게 되면 FNT 모드에서 시프트 중간 과정에서 데이터 저장 뿐만 아니라 병렬 입력 데이터도 NAND memory 스트링에 저장할 수 있게 된다. 게다가 NFT 모드에서 NAND memory 스트링에 저장된 데이터를 시프트할 수 있을 뿐만 아니라 병렬 출력이 가능하다.A schematic diagram of a 4-bit general-purpose shift register using a D flip-flop and utilizing an NAF memory device is shown in Fig. 13. The 4-bit general-purpose shift register can shift serial input data in both directions and output the shifted data in parallel. Conversely, data input in parallel can be shifted serially and output in parallel. This operation enables a shift operation or a parallel operation by changing the input of each flip-flop according to the control signal (S 1 , S 0 ) of a multiplexer (MUX). The operation is shown in detail in Table 2 (Control Table of a 4-bit General-Purpose Shift Register) below. Utilizing an NAF memory device in the general-purpose shift register enables not only data storage during the shift process in FNT mode but also parallel input data to be stored in a NAND memory string. In addition, data stored in a NAND memory string can be shifted in NFT mode as well as parallel output.

위에서 본 발명의 NAF 메모리 장치를 활용한 예로, 4비트 레지스터, 4비트 시프트 레지스터 및 4비트 범용 시프트 레지스터에 대해 설명하였으나, 4비트에 제한되지 않고 각각 임의 N비트 레지스터, N비트 시프트 레지스터 및 N비트 범용 시프트 레지스터(N은 2 이상 자연수)로 구성될 수 있음은 자명하다.As examples utilizing the NAF memory device of the present invention above, a 4-bit register, a 4-bit shift register, and a 4-bit general-purpose shift register have been described, but it is obvious that the present invention is not limited to 4 bits and can be configured with any N-bit register, N-bit shift register, and N-bit general-purpose shift register (N is a natural number greater than or equal to 2), respectively.

본 발명의 실시예에 따라, 도 14와 같이, 본 발명의 NAF 메모리 장치의 전송 유닛(20')은 상술한 도 4의 실시예에서 기준 노드(18)와 제 1 NFT 트랜지스터(24)의 게이트 사이에 제 3 NFT 트랜지스터(28)가 더 연결되어 제 2 NFT 트랜지스터(26)과 함께 NFE 제어 신호로 개폐되도록 구비될 수 있다. 이렇게 함으로써, 도 4의 실시예에서 FNE 동작 시 플립플롭(30)의 출력단(36) Q 값이 1인 경우 NAND memory 스트링(10)을 self-boosting 할 시에 제 1 NFT 트랜지스터(24)의 게이트 커패시터가 NAND memory 스트링(10)의 커패시터에 비해 훨씬 큰 경우, NAND memory 스트링(10)이 self-boosting 전압으로 상승하기 어려운 문제점을 해소할 수 있게 된다. 즉, 본 실시예에서는 이러한 제 1 NFT 트랜지스터(24)의 게이트 커패시터로 인한 NAND memory 스트링(10)의 self-boosting 방해를 억제하기 위해 전송 유닛(20')에 제 3 NFT 트랜지스터(28)를 추가한 것이다. 제 3 NFT 트랜지스터(28)는 제 1 NFT 트랜지스터(24)의 게이트와 NAND memory 스트링(10) 사이에 존재하며 제 3 NFT 트랜지스터(28)의 개폐는 NFE 제어 신호에 의해 결정된다. FNT 모드에서 NFE 제어 신호는 제 2 NFT 트랜지스터(26) 및 제 3 NFT 트랜지스터(28)가 오프되는 신호로 인가되므로 제 1 NFT 트랜지스터(24)의 게이트 커패시터가 NAND memory 스트링(10)에 대해서 개방(open)된 것으로 볼 수 있다. 그리하여 제 1 NFT 트랜지스터(24)의 게이트 커패시턴스에 관계없이 self-boosting의 방해를 방지하여 원활한 FNT 모드 동작이 가능하게 된다.According to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 14, the transmission unit (20') of the NAF memory device of the present invention may be provided with a third NFT transistor (28) further connected between the reference node (18) and the gate of the first NFT transistor (24) in the embodiment of FIG. 4 described above so as to be opened and closed by an NFE control signal together with the second NFT transistor (26). By doing so, in the embodiment of FIG. 4, when the Q value of the output terminal (36) of the flip-flop (30) is 1 during the FNE operation and the NAND memory string (10) is self-boosted, the problem that the NAND memory string (10) has difficulty in increasing to the self-boosting voltage when the gate capacitor of the first NFT transistor (24) is much larger than the capacitor of the NAND memory string (10) can be solved. That is, in the present embodiment, a third NFT transistor (28) is added to the transmission unit (20') to suppress self-boosting interference of the NAND memory string (10) caused by the gate capacitor of the first NFT transistor (24). The third NFT transistor (28) exists between the gate of the first NFT transistor (24) and the NAND memory string (10), and the opening and closing of the third NFT transistor (28) is determined by the NFE control signal. In the FNT mode, the NFE control signal is applied as a signal to turn off the second NFT transistor (26) and the third NFT transistor (28), so that the gate capacitor of the first NFT transistor (24) can be viewed as being open with respect to the NAND memory string (10). Thus, regardless of the gate capacitance of the first NFT transistor (24), interference of self-boosting is prevented, thereby enabling smooth FNT mode operation.

도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 NAF 메모리 장치의 다른 실시예로, 접점(18)은 NAND memory 스트링(10)의 셀 소자(14)와 접지 선택 트랜지스터(16)가 연결된 기준 노드로 상술한 실시예와 같게 하되, 전송 유닛(20")을 이루는 복수 개의 트랜지스터는 기준 노드(18)와 플립플롭(30)의 출력단(36) 사이에 연결되어 FNE 제어 신호로 개폐되는 FNT 트랜지스터(22), V DD 공급전압(21)과 플립플롭의 출력단(36) 사이에 직렬로 연결되어 기준 노드(18)의 전압과 NFE 제어 신호로 각각 개폐되는 제 1 NFT 트랜지스터(24) 및 제 2 NFT 트랜지스터(26)를 포함하여 구성될 수 있다. 이렇게 함으로써, 도 4의 실시예에서 NFT 모드 시 NAND memory 스트링(10)의 데이터가 제 1 NFT 트랜지스터(24)에 연결된 접지(ground)를 통해 반전 데이터로 플립플롭의 반전 출력단(38)으로 들어가면서 플립플롭의 출력단(36) 출력이 NAND memory 스트링(10)의 데이터에 일치시키게 되었는데, 본 실시예에서는 제 1 NFT 트랜지스터(24)에 V DD 공급전압(21)을 연결하여 플립플롭의 출력단(36)에 바로 NAND memory 스트링(10)의 데이터를 반전 없이 입력하여 주게 된다. 본 실시예에 의하면, 반전 출력이 없는 플립플롭에 사용하여 구조와 동작을 단순하게 할 수 있는 장점이 있지만 제 1 NFT 트랜지스터(24)에서 발생하는 전압 강하로 인해 플립플롭의 출력 Q를 V DD까지 풀업(pull-up)하는 데에 지연 시간이 발생할 수 있다. 도 16 내지 도 18은 앞서 제시한 NAF 메모리 장치를 활용한 레지스터에 관한 실시예들인 도 11 내지 도 13에서 각각 플립플롭의 출력 Q만 사용한 것에 차이점이 있어, 반복된 설명은 생략한다. Referring to FIG. 15, in another embodiment of the NAF memory device according to the present invention, the contact (18) may be configured to include a reference node to which the cell element (14) of the NAND memory string (10) and the ground selection transistor (16) are connected, as in the above-described embodiment, but a plurality of transistors forming the transmission unit (20") may be configured to include an FNT transistor (22) connected between the reference node (18) and the output terminal (36) of the flip-flop (30) and switched by the FNE control signal, a first NFT transistor (24) and a second NFT transistor (26) connected in series between the V DD supply voltage (21) and the output terminal (36) of the flip-flop and switched by the voltage of the reference node (18) and the NFE control signal, respectively. By doing so, in the embodiment of FIG. 4, in the NFT mode, the data of the NAND memory string (10) is transmitted as inverted data to the inverted output terminal (38) of the flip-flop through the ground connected to the first NFT transistor (24). As the input is made, the output of the output terminal (36) of the flip-flop matches the data of the NAND memory string (10). In this embodiment, the V DD supply voltage (21) is connected to the first NFT transistor (24) so that the data of the NAND memory string (10) is input directly to the output terminal (36) of the flip-flop without inversion. According to this embodiment, there is an advantage of being able to simplify the structure and operation by using a flip-flop without an inversion output, but a delay time may occur in pulling up the output Q of the flip-flop to V DD due to the voltage drop that occurs in the first NFT transistor (24). Since FIGS. 16 to 18 are embodiments of registers utilizing the NAF memory device presented above, there is a difference in that only the output Q of the flip-flop is used in FIGS. 11 to 13, and therefore, a repeated explanation is omitted.

10: NAND memory 스트링 12: 스트링 선택 트랜지스터
14: 셀 소자 16: 접지 선택 트랜지스터
18: 기준 노드 20: 전송 유닛
21: V DD 공급전압 22: FNT 트랜지스터
24: 제 1 NFT 트랜지스터 26: 제 2 NFT 트랜지스터
28: 제 3 NFT 트랜지스터 30: 플립플롭
32: 데이터 입력단 34: CP 입력단
36: 출력단 38: 반전 출력단
10: NAND memory string 12: String select transistor
14: Cell element 16: Ground select transistor
18: Reference node 20: Transmission unit
21: V DD supply voltage 22: FNT transistor
24: 1st NFT transistor 26: 2nd NFT transistor
28: 3rd NFT transistor 30: Flip-flop
32: Data input terminal 34: CP input terminal
36: Output terminal 38: Inverting output terminal

Claims (10)

NAND memory 스트링을 포함하는 비휘발성 기억장치;
상기 NAND memory 스트링에 연결된 플립플롭; 및
상기 NAND memory 스트링과 상기 플립플롭 사이에 삽입되어 서로의 데이터를 주고 받을 수 있도록 구비된 전송 유닛을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 NAF 메모리 장치.
A nonvolatile memory device containing a NAND memory string;
a flip-flop connected to the above NAND memory string; and
A NAF memory device characterized by comprising a transmission unit inserted between the NAND memory string and the flip-flop so as to be able to transmit and receive data between them.
제 1 항에 있어서,
상기 전송 유닛은 상기 NAND memory 스트링의 한 접점과 상기 플립플롭의 출력단 또는 반전 출력단 사이에 연결된 복수 개의 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 NAF 메모리 장치.
In paragraph 1,
An NAF memory device, wherein the transmission unit comprises a plurality of transistors connected between one contact of the NAND memory string and an output terminal or an inverting output terminal of the flip-flop.
제 2 항에 있어서,
상기 접점은 상기 NAND memory 스트링의 셀 소자와 접지 선택 트랜지스터가 연결된 기준 노드이고,
상기 복수 개의 트랜지스터는 상기 기준 노드와 상기 플립플롭의 출력단 사이에 연결되어 FNE 제어 신호로 개폐되는 FNT 트랜지스터, 접지와 상기 플립플롭의 반전 출력단 사이에 직렬로 연결되어 상기 기준 노드의 전압과 NFE 제어 신호로 각각 개폐되는 제 1 NFT 트랜지스터 및 제 2 NFT 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 NAF 메모리 장치.
In the second paragraph,
The above contact point is a reference node to which the cell element of the NAND memory string and the ground selection transistor are connected,
An NAF memory device characterized in that the plurality of transistors include an FNT transistor connected between the reference node and an output terminal of the flip-flop and switched by an FNE control signal, a first NFT transistor and a second NFT transistor connected in series between ground and an inverting output terminal of the flip-flop and switched by a voltage of the reference node and an NFE control signal, respectively.
제 3 항에 있어서,
상기 복수 개의 트랜지스터는 상기 기준 노드와 상기 제 1 NFT 트랜지스터의 게이트 사이에 연결되어 상기 NFE 제어 신호로 개폐되는 제 3 NFT 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 NAF 메모리 장치.
In the third paragraph,
An NAF memory device characterized in that the plurality of transistors further includes a third NFT transistor connected between the reference node and the gate of the first NFT transistor and opened and closed by the NFE control signal.
제 2 항에 있어서,
상기 접점은 상기 NAND memory 스트링의 셀 소자와 접지 선택 트랜지스터가 연결된 기준 노드이고,
상기 복수 개의 트랜지스터는 상기 기준 노드와 상기 플립플롭의 출력단 사이에 연결되어 FNE 제어 신호로 개폐되는 FNT 트랜지스터, V DD 공급전압과 상기 플립플롭의 출력단 사이에 직렬로 연결되어 상기 기준 노드의 전압과 NFE 제어 신호로 각각 개폐되는 제 1 NFT 트랜지스터 및 제 2 NFT 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 NAF 메모리 장치.
In the second paragraph,
The above contact point is a reference node to which the cell element of the NAND memory string and the ground selection transistor are connected,
An NAF memory device characterized in that the plurality of transistors include an FNT transistor connected between the reference node and the output terminal of the flip-flop and switched by an FNE control signal, a first NFT transistor and a second NFT transistor connected in series between the V DD supply voltage and the output terminal of the flip-flop and switched by the voltage of the reference node and an NFE control signal, respectively.
제 3 항에 따른 NAF 메모리 장치의 동작방법에 있어서,
상기 FNT 트랜지스터는 턴오프(turn-off)시킨 상태에서 상기 제 1 NFT 트랜지스터 및 상기 제 2 NFT 트랜지스터를 턴온(turn-on)시키며 상기 NAND memory 스트링에 저장된 데이터를 상기 플립플롭의 출력단으로 전달하되,
상기 플립플롭의 출력단의 전압이 0 V인 상태에서 상기 접지 선택 트랜지스터를 턴온시켜 상기 기준 노드의 전압을 0 V로 초기화하는 단계;
상기 플립플롭의 CP(clock pulse)를 중지시켜 상기 출력단의 전압이 0 V인 상태에서 상기 접지 선택 트랜지스터는 턴오프시키고 상기 NAND memory 스트링에 읽기 동작을 위한 전압들을 인가하여 읽고자 하는 특정 셀 소자의 메모리 상태에 따라 상기 기준 노드의 전압이 결정되도록 하는 단계;
상기 NFE 제어 신호로 상기 제 2 NFT 트랜지스터를 턴온시켜 상기 특정 셀 소자에 저장된 데이터를 상기 플립플롭의 출력단으로 전달하는 단계; 및
상기 NFE 제어 신호로 상기 제 2 NFT 트랜지스터를 턴오프시키는 단계를 포함하여 순차 진행하는 것을 특징으로 하는 NAF 메모리 장치의 동작방법.
In the operating method of the NAF memory device according to Article 3,
The FNT transistor is turned off, and the first NFT transistor and the second NFT transistor are turned on to transmit data stored in the NAND memory string to the output terminal of the flip-flop.
A step of turning on the ground selection transistor while the voltage of the output terminal of the flip-flop is 0 V to initialize the voltage of the reference node to 0 V;
A step of stopping the CP (clock pulse) of the flip-flop, turning off the ground selection transistor while the voltage of the output terminal is 0 V, and applying voltages for a read operation to the NAND memory string so that the voltage of the reference node is determined according to the memory state of a specific cell element to be read;
A step of turning on the second NFT transistor with the NFE control signal to transfer data stored in the specific cell element to the output terminal of the flip-flop; and
An operating method of an NAF memory device, characterized in that the method sequentially proceeds, including the step of turning off the second NFT transistor with the NFE control signal.
제 3 항에 따른 NAF 메모리 장치의 동작방법에 있어서,
상기 제 2 NFT 트랜지스터는 턴오프시킨 상태에서 상기 FNT 트랜지스터를 턴온시키며 상기 플립플롭의 출력단 데이터를 상기 NAND memory 스트링으로 전달하되,
상기 NAND memory 스트링에서 적어도 쓰고자 하는 특정 셀 소자의 메모리 상태를 지워 초기화하는 단계;
상기 플립플롭의 CP를 중지시켜 상기 출력단의 전압을 유지한 상태에서 상기 FNE 제어 신호로 상기 FNT 트랜지스터를 턴온시키고 상기 NAND memory 스트링에 쓰기 동작을 위한 전압들이 인가하여 상기 특정 셀 소자에 상기 출력단의 데이터가 저장되도록 하는 단계; 및
상기 FNE 제어 신호로 상기 FNT 트랜지스터를 턴오프시키는 단계를 포함하여 순차 진행하는 것을 특징으로 하는 NAF 메모리 장치의 동작방법.
In the operating method of the NAF memory device according to Article 3,
The second NFT transistor is turned off, and the FNT transistor is turned on to transmit the output data of the flip-flop to the NAND memory string.
A step of initializing by erasing the memory state of at least a specific cell element to be written in the above NAND memory string;
A step of stopping the CP of the flip-flop, maintaining the voltage of the output terminal, turning on the FNT transistor with the FNE control signal, and applying voltages for a write operation to the NAND memory string so that data of the output terminal is stored in the specific cell element; and
An operating method of an NAF memory device, characterized in that the method sequentially proceeds, including the step of turning off the FNT transistor with the FNE control signal.
제 3 항 또는 제 5 항에 따른 NAF 메모리 장치가 N개로 일렬로 배치되되,
상기 N개의 NAF 메모리 장치의 각 플립플롭의 CP 입력단은 하나의 CP 입력선에 연결된 것을 특징으로 하는 N비트 레지스터.
N NAF memory devices according to clause 3 or clause 5 are arranged in a row,
An N-bit register, characterized in that the CP input terminals of each flip-flop of the N NAF memory devices are connected to one CP input line.
제 3 항 또는 제 5 항에 따른 NAF 메모리 장치가 N개로 일렬로 배치되되,
상기 N개의 NAF 메모리 장치의 각 플립플롭의 CP 입력단은 하나의 CP 입력선에 연결되고,
상기 N개의 NAF 메모리 장치의 각 플립플롭의 출력단은 상기 일렬의 일측 끝에 위치한 NAF 메모리 장치를 제외하고는 이웃한 플립플롭의 데이터 입력단으로 연결된 것을 특징으로 하는 N비트 시프트 레지스터.
N NAF memory devices according to clause 3 or clause 5 are arranged in a row,
The CP input terminal of each flip-flop of the above N NAF memory devices is connected to one CP input line,
An N-bit shift register, characterized in that the output terminal of each flip-flop of the N NAF memory devices is connected to the data input terminal of an adjacent flip-flop, except for the NAF memory devices located at one end of the row.
제 3 항 또는 제 5 항에 따른 NAF 메모리 장치가 N개로 일렬로 배치되되,
상기 N개의 NAF 메모리 장치의 각 플립플롭의 CP 입력단은 하나의 CP 입력선에 연결되고,
상기 N개의 NAF 메모리 장치의 각 플립플롭의 데이터 입력단은 N개의 멀티플렉서 중 하나의 출력단과 배타적으로 연결되고,
상기 N개의 멀티플렉서는 제 1 및 제 2 제어 신호선에 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 N비트 범용 시프트 레지스터.
N NAF memory devices according to clause 3 or clause 5 are arranged in a row,
The CP input terminal of each flip-flop of the above N NAF memory devices is connected to one CP input line,
The data input terminal of each flip-flop of the above N NAF memory devices is exclusively connected to the output terminal of one of the N multiplexers,
An N-bit general-purpose shift register, characterized in that the N multiplexers are connected in parallel to the first and second control signal lines.
KR1020220101055A 2022-08-12 2022-08-12 Naf memory device combining nand flash memory and flip-flop and operation method thereof Active KR102704795B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220101055A KR102704795B1 (en) 2022-08-12 2022-08-12 Naf memory device combining nand flash memory and flip-flop and operation method thereof
PCT/KR2022/017003 WO2024034734A1 (en) 2022-08-12 2022-11-02 Naf memory device in which nand flash memory and flip-flop are coupled together, and operating method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220101055A KR102704795B1 (en) 2022-08-12 2022-08-12 Naf memory device combining nand flash memory and flip-flop and operation method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20240022692A KR20240022692A (en) 2024-02-20
KR102704795B1 true KR102704795B1 (en) 2024-09-06

Family

ID=89851842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220101055A Active KR102704795B1 (en) 2022-08-12 2022-08-12 Naf memory device combining nand flash memory and flip-flop and operation method thereof

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102704795B1 (en)
WO (1) WO2024034734A1 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5091908A (en) * 1990-02-06 1992-02-25 At&T Bell Laboratories Built-in self-test technique for read-only memories
US8279650B2 (en) * 2009-04-20 2012-10-02 Sandisk 3D Llc Memory system with data line switching scheme
JP4982605B2 (en) * 2010-12-17 2012-07-25 株式会社東芝 Semiconductor memory device
TWI567735B (en) * 2011-03-31 2017-01-21 半導體能源研究所股份有限公司 Memory circuit, memory unit, and signal processing circuit
JP2014049173A (en) * 2012-09-04 2014-03-17 Toshiba Corp Semiconductor memory device
KR20180093648A (en) * 2017-02-14 2018-08-22 에스케이하이닉스 주식회사 Storage device and operating method thereof
KR102154352B1 (en) 2019-03-08 2020-09-10 고려대학교 산학협력단 Flip-flop based on nonvolatile memory and backup operation method thereof
KR102826143B1 (en) * 2020-01-21 2025-06-30 삼성전자주식회사 Non-volatile memory device, storage device and program method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240022692A (en) 2024-02-20
WO2024034734A1 (en) 2024-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113711310B (en) Method and apparatus for NAND flash memory
US10365703B2 (en) Power management
US7760540B2 (en) Combination SRAM and NVSRAM semiconductor memory array
ES2489844T3 (en) Serial core architecture of nonvolatile memory
KR100634458B1 (en) Flash memory device that performs multi-bit and single-bit program operations with a single page buffer structure
US8208314B2 (en) Sequential access memory elements
JP3373632B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
US7539054B2 (en) Method and apparatus to program and erase a non-volatile static random access memory from the bit lines
KR20120123180A (en) Memory system having NAND-based NOR and NAND flashes and SRAM integrated in one chip for hybrid data, code and cache storage
KR101251772B1 (en) Solid state storage device controller with parallel operation mode
US20060224789A1 (en) Flash memories and processing systems including the same
US4193128A (en) High-density memory with non-volatile storage array
US9245639B1 (en) NAND flash memory array architecture having low read latency and low program disturb
KR100680520B1 (en) Multi-Port Memory Cells with Preset Switches
JP2005504404A (en) Dynamic column block selection
JP5665789B2 (en) Configuration memory
CN101026008A (en) Page buffer and driving method in nonvolatile memory device
US20080151654A1 (en) Method and apparatus to implement a reset function in a non-volatile static random access memory
US8908408B2 (en) Circuit having programmable match determination function, and LUT circuit, MUX circuit and FPGA device with such function and method of data writing
CN114341772A (en) Power management in semiconductor memory
US7567456B2 (en) Page buffer circuit and method for a programmable memory device
US7542355B2 (en) Semiconductor storage device
CN102007545A (en) Semiconductor storage device and electronic device using the same
US9305649B1 (en) Page buffer circuit for NAND flash memory
KR102704795B1 (en) Naf memory device combining nand flash memory and flip-flop and operation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20220812

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20231228

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20240823

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20240904

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20240904

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration