QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht unter 35 U.S.C. § 119 die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0085146 , welche am 25. August 2011 beim Koreanischen Amt für Gewerblichen Rechtsschutz eingereicht wurde, und der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0110719 , welche am 27. Oktober 2011 beim Koreanischen Amt für Gewerblichen Rechtsschutz eingereicht wurde, deren Offenbarungen hierin in ihren Gesamtheiten durch Bezugnahme mit eingebunden sind.This application claims under 35 USC § 119 the priority of Korean Patent Application No. 10-2011-0085146 filed with the Korean Intellectual Property Office on 25 August 2011, and the Korean Patent Application No. 10-2011-0110719 filed on 27 October 2011 with the Korean Intellectual Property Office, the disclosures of which are incorporated herein by reference in their entirety.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Technisches GebietTechnical area
Das erfinderische Konzept bezieht sich auf einen Daten-Lese-Schaltkreis, und genauer auf einen Daten-Lese-Schaltkreis zum Durchführen einer Daten-Lese-Operation unter Verwendung einer Mehrzahl von Referenzspannungen, eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, welche den Daten-Lese-Schaltkreis aufweist, und auf ein Verfahren zum Auslesen von Daten aus der nichtflüchtigen Speichervorrichtung.The inventive concept relates to a data read circuit, and more particularly to a data read circuit for performing a data read operation using a plurality of reference voltages, a nonvolatile memory device having the data read circuit, and to a method of reading data from the nonvolatile memory device.
Diskussion des Standes der TechnikDiscussion of the Related Art
Ein Halbleiterspeicher ist eine elektronische Datenspeichervorrichtung, welche auf einem Halbleiter-basierten integrierten Schaltkreis implementiert ist. Beispiele für Halbleiter-Speichervorrichtungen können flüchtige Speichervorrichtungen und nichtflüchtige Speichervorrichtungen aufweisen. Flüchtige Speichervorrichtungen benötigen Leistung, um die gespeicherte Information aufrechtzuerhalten, nichtflüchtige Speichervorrichtungen benötigen keine Leistung.A semiconductor memory is an electronic data storage device implemented on a semiconductor-based integrated circuit. Examples of semiconductor memory devices may include volatile memory devices and non-volatile memory devices. Volatile memory devices require power to maintain the stored information, non-volatile memory devices require no power.
Beispiele für nichtflüchtige Speichervorrichtungen können einen Phasenänderungs-Schreib-Lese-Speicher (PRAM = Phase Change Random Access Memory), einen Widerstands-Schreib-Lese-Speicher (RRAM = Resistive Random Access Memory), einen magnetischen Schreib-Lese-Speicher (MRAM = Magnetic Random Access Memory) und einen ferroelektrischen Schreib-Lese-Speicher (FRAM = Ferro Electric Random Access Memory) aufweisen. Ein PRAM speichert Daten durch ein Verändern des Zustands der Materie, aus welcher die Vorrichtung hergestellt ist. Ein RRAM verwendet ein Material variablen Widerstands, beispielsweise komplexe Metalloxide, deren Widerstandswerte sich ändern, wenn eine Spannung angelegt wird, um Daten zu speichern, MRAM-Daten werden durch magnetische Speicherelemente gespeichert, welche aus zwei ferromagnetischen Platten gebildet sind und ein FRAM verwendet eine ferroelektrische Schicht, um Daten zu speichern.Examples of nonvolatile memory devices may include phase change random access memory (PRAM), resistive random access memory (RRAM), magnetic random access memory (MRAM) Magnetic Random Access Memory) and a ferroelectric random access memory (FRAM). A PRAM stores data by changing the state of matter from which the device is made. An RRAM uses a variable resistance material, such as complex metal oxides whose resistance values change when a voltage is applied to store data, MRAM data is stored by magnetic storage elements formed of two ferromagnetic plates, and a FRAM uses a ferroelectric one Layer to store data.
Halbleiterspeichervorrichtungen mit einer verbesserten Leistungsfähigkeit werden mit einer nahezu rasenden Geschwindigkeit entwickelt. Eine verbesserte Leistungsfähigkeit kann erreicht werden durch ein Erhöhen eines Integrationsgrades, eines Erhöhens einer Betriebsgeschwindigkeit oder durch ein Garantieren der Datenzuverlässigkeit. Aufgrund einer Anzahl von Faktoren jedoch, wie beispielsweise Vorgangsvariationen, welche auftreten, wenn die Halbleiterspeichervorrichtung hergestellt wird, oder einer Variation in den Signalen, welche für Schaltkreise zum Betreiben der Halbleiterspeichervorrichtung vorgesehen sind (beispielsweise Schaltkreise zum Schreiben oder Lesen von Daten), kann eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit nach wie vor auftreten. Demnach besteht eine Notwendigkeit für eine Halbleiterspeichervorrichtung, welche in der Lage ist, eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit zu verringern.Semiconductor memory devices with improved performance are being developed at a near-rage speed. Improved performance can be achieved by increasing a degree of integration, increasing an operating speed, or by guaranteeing data reliability. However, due to a number of factors, such as process variations that occur when the semiconductor memory device is manufactured, or a variation in the signals provided to circuits for operating the semiconductor memory device (e.g., data writing or reading circuits), degradation may occur the performance still occur. Accordingly, there is a need for a semiconductor memory device capable of reducing degradation in performance.
KURZFASSUNGSHORT VERSION
Das erfinderische Konzept sieht einen Daten-Lese-Schaltkreis vor, welcher in der Lage ist, die Leistungsfähigkeit einer Halbleiterspeichervorrichtung durch ein Garantieren einer Datenzuverlässigkeit in Hinsicht auf mehrere Faktoren, welche beispielsweise typischerweise einen negativen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit haben, zu verbessern. Das erfinderische Konzept sieht eine nichtflüchtige Speichervorrichtung vor, welche den Daten-Lese-Schaltkreis aufweist, und ein Verfahren zum Auslesen von Daten aus der nichtflüchtigen Speichervorrichtung.The inventive concept provides a data read circuit capable of improving the performance of a semiconductor memory device by guaranteeing data reliability with respect to several factors, which typically have a negative impact on performance, for example. The inventive concept provides a nonvolatile memory device having the data read circuit and a method of reading data from the nonvolatile memory device.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts weist ein Verfahren zum Auslesen von Daten aus einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung Folgendes auf: Ein Empfangen einer Datenspannung, einer ersten Referenzspannung und einer zweiten Referenzspannung an einem ersten Leseverstärker bzw. Abtastverstärker, wobei die Datenspannung Daten entspricht, welche in einer Speicherzelle gespeichert sind; ein Abtasten einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und der zweiten Referenzspannung an dem ersten Leseverstärker, um ein erstes und ein zweites Differential-Ausgangssignal bzw. Differential-Ausgabesignal zu erzeugen; und ein Verstärken des ersten und zweiten Differential-Ausgangssignals an einem zweiten Leseverstärker bzw. Abtastverstärker, um Lesedaten für die Speicherzelle zu erzeugen.According to an exemplary embodiment of the inventive concept, a method for reading out data from a nonvolatile memory device comprises: receiving a data voltage, a first reference voltage and a second reference voltage at a first sense amplifier, the data voltage corresponding to data that is in one Memory cell are stored; sampling a voltage level difference between the data voltage and the first and second reference voltages at the first sense amplifier to produce first and second differential output signals; and amplifying the first and second differential output signals at a second sense amplifier to generate read data for the memory cell.
Der zweite Leseverstärker verstärkt das erste und das zweite Ausgangssignal nach einer ersten Verzögerung.The second sense amplifier amplifies the first and second output signals after a first delay.
Die erste Verzögerung ist eine Zeit von dann, wann der erste Leseverstärker aktiviert bzw. eingeschaltet wird bis dann, wann der zweite Leseverstärker aktiviert wird. The first delay is a time from when the first sense amplifier is activated until when the second sense amplifier is activated.
Das Verfahren weist weiterhin ein Vorladen von ersten und zweiten Differential-Ausgangsanschlüssen des ersten Leseverstärkers auf Spannungen eines ersten Niveaus in Antwort auf ein Steuersignal vor dem Empfangen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung auf.The method further comprises precharging first and second differential output terminals of the first sense amplifier to voltages of a first level in response to a control signal prior to receiving the data voltage and the first and second reference voltages.
Die Abtastung, welche an dem ersten Leseverstärker durchgeführt wird, weist Folgendes auf: ein Speichern von zwei Spannungsniveaus, welche an dem ersten und zweiten Differential-Ausgangsanschluss angelegt sind, wobei die zwei Spannungsniveaus auf der Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und der zweiten Referenzspannung basiert sind.The sampling performed on the first sense amplifier includes: storing two voltage levels applied to the first and second differential output terminals, the two voltage levels being based on the voltage level difference between the data voltage and the first and second differential amplifiers second reference voltage are based.
Das Abtasten, welches an dem ersten Leseverstärker durchgeführt wird, weist Folgendes auf: Ein Bereitstellen der zwei Spannungsniveaus von dem ersten Leseverstärker als das erste und das zweite Differential-Ausgangssignal für den zweiten Leseverstärker in Antwort auf eine Version des Steuersignals, welches durch die erste Verzögerung verzögert ist, wobei die Verstärkung, welche an dem zweiten Leseverstärker durchgeführt wird, Folgendes aufweist: ein Verstärken des ersten und zweiten Differential-Ausgangssignals; und eine Ausgabe des verstärkten ersten und zweiten Differential-Ausgangssignals als die Lese-Daten.The sampling performed on the first sense amplifier includes: providing the two voltage levels from the first sense amplifier as the first and second differential output signals for the second sense amplifier in response to a version of the control signal resulting from the first delay wherein the gain performed on the second sense amplifier comprises: amplifying the first and second differential output signals; and an output of the amplified first and second differential output signals as the read data.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts weist eine nichtflüchtige Speichervorrichtung Folgendes auf: eine Zellanordnung, welche eine Mehrzahl von Speicherzellen aufweist; und einen Abtast- bzw. Lese-Verstärkungs-Schaltkreis, welcher konfiguriert ist, um eine Datenspannung einer Speicherzelle, eine erste Referenzspannung und eine zweite Referenzspannung während einer Daten-Lese-Operation der Speicherzelle zu empfangen, um Differential-Ausgangssignale basierend auf einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und der zweiten Referenzspannung zu erzeugen, und um die Differential-Ausgangssignale als aus der Speicherzelle ausgelesene Daten auszugeben.According to an exemplary embodiment of the inventive concept, a nonvolatile memory device comprises: a cell array having a plurality of memory cells; and a sense amplifying circuit configured to receive a data voltage of a memory cell, a first reference voltage, and a second reference voltage during a data read operation of the memory cell to generate differential output signals based on a voltage level. Difference between the data voltage and the first and the second reference voltage to generate, and to output the differential output signals as read from the memory cell data.
Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis weist Folgendes auf: einen ersten Leseverstärker, in Antwort auf ein Steuersignal, wobei der erste Leseverstärker konfiguriert ist, um die Datenspannung und die erste und die zweite Referenzspannung zu empfangen, und um die Differential-Ausgangssignale basierend auf der Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung zu erzeugen; eine Verzögerungseinheit, welche konfiguriert ist, um das Steuersignal zu empfangen, und um ein verzögertes Steuersignal zu erzeugen; und einen zweiten Leseverstärker, wobei der zweite Leseverstärker konfiguriert ist, um in Antwort auf das verzögerte Steuersignal die Differential-Ausgangssignale zu verstärken und um die verstärkten Differential-Ausgangssignale als die Daten, welche aus der Speicherzelle ausgelesen sind, auszugeben.The sense amplifier circuit comprises: a first sense amplifier in response to a control signal, the first sense amplifier configured to receive the data voltage and the first and second reference voltages, and the differential output signals based on the voltage level To produce difference between the data voltage and the first and second reference voltages; a delay unit configured to receive the control signal and to generate a delayed control signal; and a second sense amplifier, wherein the second sense amplifier is configured to amplify the differential output signals in response to the delayed control signal and output the amplified differential output signals as the data read from the memory cell.
Die nichtflüchtige Speichervorrichtung weist weiterhin Folgendes auf: eine erste Referenzspannungserzeugungseinheit, welche konfiguriert ist, um die erste Referenzspannung zu erzeugen; und eine zweite Referenzspannungserzeugungseinheit, welche konfiguriert ist, um die zweite Referenzspannung zu erzeugen, wobei die erste und die zweite Referenzspannungserzeugungseinheit von der Zellanordnung getrennt sind.The nonvolatile memory device further includes: a first reference voltage generation unit configured to generate the first reference voltage; and a second reference voltage generating unit configured to generate the second reference voltage, wherein the first and second reference voltage generating units are separate from the cell array.
Die nichtflüchtige Speichervorrichtung weist weiterhin eine Referenzzellanordnung auf, wobei die Referenzzellanordnung Folgendes aufweist: eine erste Referenzzelle, welche konfiguriert ist, um die erste Referenzspannung zu erzeugen; und eine zweite Referenzzelle, welche konfiguriert ist, um die zweite Referenzspannung zu erzeugen.The nonvolatile memory device further comprises a reference cell array, the reference cell array comprising: a first reference cell configured to generate the first reference voltage; and a second reference cell configured to generate the second reference voltage.
Die erste und die zweite Referenzzelle haben dieselbe Struktur wie die Speicherzelle.The first and second reference cells have the same structure as the memory cell.
Die Datenspannung hat ein hohes Spannungsniveau bzw.- High-Spannungsniveau oder ein niedriges Spannungsniveau bzw. Low-Spannungsniveau.The data voltage has a high voltage level or high voltage level or a low voltage level.
Die erste Referenzspannung hat dasselbe Spannungsniveau wie die Datenspannung, und die zweite Referenzspannung hat ein von der Datenspannung verschiedenes Spannungsniveau.The first reference voltage has the same voltage level as the data voltage, and the second reference voltage has a voltage level different from the data voltage.
Die zweite Referenzspannung hat dasselbe Spannungsniveau wie die Datenspannung, und die erste Referenzspannung hat ein von der Datenspannung verschiedenes Spannungsniveau.The second reference voltage has the same voltage level as the data voltage, and the first reference voltage has a voltage level different from the data voltage.
Die Speicherzelle ist ein magnetischer Schreib-Lese-Speicher (Magnetic Random Access Memory = MRAM), ein Phasenänderungs-Schreib-Lese-Speicher (Phase Change Random Access Memory = PRAM), ein Widerstands-Schreib-Lese-Speicher (RRAM = Resistive Random Access Memory) oder ein ferroelektrischer Schreib-Lese-Speicher (Ferroelectry Random Access Memory = FRAM).The memory cell is a Magnetic Random Access Memory (MRAM), a Phase Change Random Access Memory (PRAM), a Resistive Random Access Memory (RRAM) Access Memory) or a Ferroelectric Random Access Memory (FRAM).
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts weist eine nichtflüchtige Speichervorrichtung Folgendes auf: eine Zellanordnung, welche eine Speicherzelle, eine erste Referenzzelle und eine zweite Referenzzelle aufweist, wobei die Speicherzelle mit einer ersten Bitleitung verbunden ist, wobei die erste Referenzzelle mit einer zweiten Bitleitung verbunden ist und die zweite Referenzzelle mit einer dritten Bitleitung verbunden ist; und einen Leseverstärker, welcher konfiguriert ist, um eine Datenspannung der Speicherzelle, welche von der ersten Bitleitung vorgesehen ist, eine erste Referenzspannung der ersten Referenzzelle, welche von der zweiten Bitleitung vorgesehen ist, und eine zweite Referenzspannung der zweiten Referenzzelle, welche von der dritte Bitleitung vorgesehen ist, zu empfangen, und in Antwort auf den Empfang der Datenspannung und der ersten und der zweiten Referenzspannung ist der Leseverstärker konfiguriert, um eine Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und der zweiten Referenzspannung zu bestimmen und diese Differenz als Daten, welche aus der Speicherzelle ausgelesen sind, auszugeben.According to an exemplary embodiment of the inventive concept, a nonvolatile memory device comprises: a cell arrangement comprising a memory cell, a first reference cell and a second reference cell wherein the memory cell is connected to a first bit line, wherein the first reference cell is connected to a second bit line and the second reference cell is connected to a third bit line; and a sense amplifier configured to receive a data voltage of the memory cell provided from the first bit line, a first reference voltage of the first reference cell provided from the second bit line, and a second reference voltage of the second reference cell received from the third bit line is arranged to receive, and in response to the reception of the data voltage and the first and the second reference voltage, the sense amplifier is configured to determine a difference between the data voltage and the first and the second reference voltage and this difference as data consisting of Memory cell are read out.
Die Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung wird nach einer Zeitverzögerung bestimmt, welche gemessen wird von dann, wenn ein erster Teil des Leseverstärkers durch ein Steuersignal aktiviert wird bis dann, wenn eine verzögerte Version des Steuersignals einen zweiten Teil des Leseverstärkers aktiviert.The difference between the data voltage and the first and second reference voltages is determined after a time delay which is measured from when a first portion of the sense amplifier is activated by a control signal until a delayed version of the control signal activates a second portion of the sense amplifier.
Die Datenspannung wird durch eine Datenspannungserzeugungseinheit erzeugt, welche die Speicherzelle aufweist, die erste Referenzspannung wird durch eine erste Referenzspannungserzeugungseinheit erzeugt, welche die erste Referenzzelle aufweist, und die zweite Referenzspannung wird durch eine zweite Referenzspannungserzeugungseinheit erzeugt, welche die zweite Referenzzelle aufweist, wobei die Datenspannungserzeugungseinheit, die erste Referenzspannungserzeugungseinheit und die zweite Referenzspannungserzeugungseinheit jeweils dieselbe Struktur haben.The data voltage is generated by a data voltage generating unit having the memory cell, the first reference voltage is generated by a first reference voltage generating unit having the first reference cell, and the second reference voltage is generated by a second reference voltage generating unit having the second reference cell, wherein the data voltage generating unit, the first reference voltage generation unit and the second reference voltage generation unit each have the same structure.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts weist eine nichtflüchtige Speichervorrichtung Folgendes auf: einen ersten Leseverstärker, einen zweiten Leseverstärker und eine Verzögerungseinheit, wobei der erste Leseverstärker eine erste Eingangseinheit zum Empfangen einer Datenspannung, eine zweite Eingangseinheit zum Empfangen einer ersten und einer zweiten Referenzspannung, eine erste Vorspannungseinheit (biasing unit), um den ersten Leseverstärker unter Vorspannung zu setzen, eine Vor-Ladeeinheit zum Vorladen eines ersten Differential-Ausgangsanschlusses, welcher mit der ersten Eingangseinheit verbunden ist, und einen zweiten Differential-Ausgangsanschluss, der mit der zweiten Eingangseinheit verbunden ist, einen ersten Kondensator bzw. eine erste Kapazität zum Speichern einer ersten Spannung an dem ersten Differential-Ausgangsanschluss und einen zweiten Kondensator bzw. eine zweite Kapazität zum Speichern einer zweiten Spannung an dem zweiten Differential-Ausgangsknoten, wobei die erste und die zweite Spannung auf einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung basiert sind; die Verzögerungseinheit zum Empfangen eines Steuersignals, welches die Vor-Ladeeinheit aktiviert, welche das Steuersignal verzögert und das verzögerte Steuersignal für den zweiten Leseverstärker vorsieht; und den zweiten Leseverstärker, welcher eine zweite Vorspannungseinheit aufweist, zum Empfangen des verzögerten Steuersignals, um den zweiten Leseverstärker zu aktivieren, und einen Signalspeicher (latch), welcher einen ersten Knoten hat, welcher mit dem ersten Differential-Ausgangsanschluss verbunden ist, und einen zweiten Knoten, welcher mit dem zweiten Differential-Ausgangsanschluss verbunden ist, und wobei, wenn der zweite Leseverstärker aktiviert wird, der Signalspeicher die gespeicherte erste und zweite Spannung verstärkt und die verstärkte erste und zweite Spannung jeweils über den ersten und zweiten Differential-Ausgangsanschluss ausgibt.According to an exemplary embodiment of the inventive concept, a nonvolatile memory device comprises: a first sense amplifier, a second sense amplifier and a delay unit, the first sense amplifier having a first input unit for receiving a data voltage, a second input unit for receiving a first and a second reference voltage a biasing unit for biasing the first sense amplifier, a pre-charge unit for pre-charging a first differential output terminal connected to the first input unit, and a second differential output terminal connected to the second input unit a first capacitor for storing a first voltage at the first differential output terminal and a second capacitor for storing a second voltage at the second Dif ferential output node, wherein the first and second voltages are based on a voltage level difference between the data voltage and the first and second reference voltages; the delay unit for receiving a control signal which activates the pre-charging unit, which delays the control signal and provides the delayed control signal for the second sense amplifier; and the second sense amplifier having a second bias unit for receiving the delayed control signal to activate the second sense amplifier and a latch having a first node connected to the first differential output terminal and a second node Node, which is connected to the second differential output terminal, and wherein, when the second sense amplifier is activated, the latch amplifies the stored first and second voltages and outputs the amplified first and second voltages via the first and second differential output terminals, respectively.
Die erste Eingangseinheit weist einen ersten und einen zweiten seriell verbundenen Transistor auf.The first input unit has a first and a second serially connected transistor.
Der erste und zweite Transistor weisen Metalloxid-Halbleitertransistoren auf.The first and second transistors comprise metal oxide semiconductor transistors.
Die zweite Eingangseinheit weist einen dritten und einen vierten seriell verbundenen Transistor auf.The second input unit has a third and a fourth serially connected transistor.
Der dritte und vierte Transistor weisen Metalloxid-Halbleitertransistoren auf.The third and fourth transistors comprise metal oxide semiconductor transistors.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts weist eine Spin-Drehmoment-Transfer(STT = Spin Torque Transfer)-MRAM-Vorrichtung Folgendes auf: einen Leseverstärker, welcher einen ersten Knoten hat, welcher eine Datenspannung, welche von einer Speicherzelle vorgesehen ist, empfängt, einen zweiten Knoten, welcher eine erste Referenzspannung empfängt, einen dritten Knoten, welcher eine zweite Referenzspannung empfängt, und einen vierten Knoten, welcher ein Signal als Daten, welche aus der Speicherzelle ausgelesen sind, ausgibt, wobei das Signal auf einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung basiert ist.According to an exemplary embodiment of the inventive concept, a Spin Torque Transfer (STT) MRAM device comprises: a sense amplifier having a first node receiving a data voltage provided by a memory cell, a second node receiving a first reference voltage, a third node receiving a second reference voltage, and a fourth node outputting a signal as data read out from the memory cell, the signal being at a voltage level difference between the second reference voltage Data voltage and the first and second reference voltage is based.
Die erste Referenzspannung wird von einer ersten Referenzspannungserzeugungseinheit vorgesehen und die zweite Referenzspannung wird von einer zweiten Referenzspannungserzeugungseinheit vorgesehen.The first reference voltage is provided by a first reference voltage generating unit and the second reference voltage is provided by a second reference voltage generating unit.
Die erste und die zweite Referenzspannungserzeugungseinheit sind in einer Speicherzellanordnung enthalten, oder sie sind von der Speicherzellanordnung getrennt. The first and second reference voltage generating units are included in a memory cell array or are separate from the memory cell array.
Die Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung wird in wenigstens zwei Kondensatoren des Leseverstärkers gespeichert.The voltage level difference between the data voltage and the first and second reference voltages is stored in at least two capacitors of the sense amplifier.
Der erste Knoten ist mit einem Gate eines ersten Transistors verbunden, der zweite Knoten ist mit einem Gate eines zweiten Transistors verbunden und der dritte Knoten ist mit einem Gate eines dritten Transistors verbunden.The first node is connected to a gate of a first transistor, the second node is connected to a gate of a second transistor, and the third node is connected to a gate of a third transistor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die obigen und andere Merkmale des erfinderischen Konzepts werden offensichtlicher werden durch ein detailliertes Beschreiben von beispielhaften Ausführungsformen davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:The above and other features of the inventive concept will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, in which:
1 ein Blockschaltbild eines Speichersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist; 1 FIG. 3 is a block diagram of a memory system according to an exemplary embodiment of the inventive concept; FIG.
2A ein Blockschaltbild ist, welches eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, welche in 1 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulicht; 2A is a block diagram showing a nonvolatile memory device, which in 1 is shown in accordance with an exemplary embodiment of the inventive concept illustrated;
2B ein Schaltbild einer Speicherzelle in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung, welche in 2A gezeigt ist, ist; 2 B a circuit diagram of a memory cell in the nonvolatile memory device, which in 2A is shown is;
2C eine Querschnittsansicht einer magnetischen Tunnelverbindung (MTJ = Magnetic Tunnel Junction) der Speicherzelle ist, welche in 2B gezeigt ist; 2C is a cross-sectional view of a magnetic tunnel junction (MTJ) of the memory cell, which in 2 B is shown;
3 ein Schaltbild ist, welches einen Daten-Lese-Schaltkreis veranschaulicht, welcher in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten sein kann; 3 Fig. 12 is a circuit diagram illustrating a data read circuit which may be included in a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
4 ein Blockschaltbild ist, welches eine nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulicht; 4 FIG. 10 is a block diagram illustrating a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept; FIG.
5 ein Schaltbild ist, welches einen Daten-Lese-Schaltkreis der nichtflüchtigen Speichervorrichtung veranschaulicht, welcher in 4 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulicht ist; 5 is a circuit diagram illustrating a data read circuit of the non-volatile memory device, which in 4 is illustrated according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
6 ein Blockschaltbild eines Leseverstärkungs-Schaltkreises ist, welcher in einem Daten-Lese-Schaltkreis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten ist; 6 Fig. 10 is a block diagram of a sense amplification circuit included in a data read circuit according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
7 und 8 Schaltbilder sind, welche den Leseverstärkungs-Schaltkreis, welcher in 6 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts gezeigt ist, veranschaulichen; 7 and 8th Wiring diagrams are showing the sense amplification circuit, which in 6 according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
9A, 9B, 10A und 10B Graphen sind, welche Eingangs-/Ausgangs-Kurvenverläufe des Leseverstärkungs-Schaltkreises zeigen, welcher in 6 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts gezeigt ist; 9A . 9B . 10A and 10B Are graphs showing input / output waveforms of the sense amplification circuit, which is shown in FIG 6 according to an exemplary embodiment of the inventive concept is shown;
11A ein Graph zum Vergleichen eines Datensignal-Kurvenverlaufs eines herkömmlichen Daten-Lese-Schaltkreises mit einem Datensignal-Kurvenverlauf eines Daten-Lese-Schaltkreises gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist; 11A Figure 4 is a graph for comparing a data signal waveform of a conventional data read circuit with a data signal waveform of a data read circuit according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
11B ein Graph zum Vergleichen einer Zugriffszeit in einer herkömmlichen Daten-Ausleseoperation mit einer Zugriffszeit in einer Daten-Ausleseoperation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist; 11B Fig. 10 is a graph for comparing an access time in a conventional data read-out operation with an access time in a data read-out operation according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
12 und 13 Flussdiagramme sind, welche ein Verfahren zum Auslesen von Daten aus einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulichen; 12 and 13 Are flowcharts illustrating a method of reading data from a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
14 ein Schaltbild ist, welches einen Daten-Lese-Schaltkreis veranschaulicht, welcher in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten sein kann; 14 Fig. 12 is a circuit diagram illustrating a data read circuit which may be included in a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
15 ein Blockschaltbild eines Daten-Lese-Schaltkreises ist, welcher in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten sein kann; 15 Fig. 10 is a block diagram of a data read circuit which may be included in a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
16A und 16B Blockschaltbilder von nichtflüchtigen Speichervorrichtungen sind, welche den Daten-Lese-Schaltkreis der 15 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts aufweisen können; 16A and 16B Block diagrams of non-volatile memory devices are the data-reading circuit of the 15 according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
16C eine perspektivische Ansicht einer nichtflüchtigen Speicherzelle ist, welche in den 16A und 16B gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulicht ist; 16C is a perspective view of a non-volatile memory cell, which in the 16A and 16B is illustrated according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
17 ein Schaltbild zum Veranschaulichen einer Daten-Ausleseoperation einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist; 17 10 is a circuit diagram illustrating a data read-out operation of a non-volatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
18A ein Blockschaltbild ist, welches eine Leseverstärkungs-Schaltkreiseinheit veranschaulicht, welche in 17 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts gezeigt ist; 18A FIG. 12 is a block diagram illustrating a sense amplification circuit unit incorporated in FIG 17 according to an exemplary embodiment of the inventive concept is shown;
18B eine Tabelle zum Erklären der Ausgabe von Multi-Bit Least Significant Bit(LSB = Least Significant Bit)-Daten und Most Significant Bit(MSB = Most Significant Bit)-Daten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts ist; 18B Figure 12 is a table for explaining the output of Multi-Bit Least Significant Bit (LSB) data and Most Significant Bit (MSB) data according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
19A und 19B Schaltbilder sind, welche einen Dekodier-Schaltkreis der 18A gemäß beispielhaften Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts veranschaulichen; 19A and 19B Wiring diagrams are a decode circuit of the 18A illustrate in accordance with exemplary embodiments of the inventive concept;
20 ein Blockschaltbild ist, welches eine nichtflüchtige Speichervorrichtung veranschaulicht, welche den Daten-Lese-Schaltkreis der 15 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts aufweisen kann; 20 FIG. 12 is a block diagram illustrating a nonvolatile memory device incorporating the data read circuit of FIG 15 according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
21 und 22 Blockschaltbilder nichtflüchtiger Speichervorrichtungen sind, welche verschiedene Layouts gemäß beispielhaften Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts haben; 21 and 22 Block diagrams of non-volatile memory devices having different layouts according to exemplary embodiments of the inventive concept;
23 ein Schaltbild eines Daten-Lese-Schaltkreises ist, welcher in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten sein kann; 23 Fig. 10 is a circuit diagram of a data read circuit which may be included in a non-volatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept;
24 ein Blockschaltbild eines elektronischen Systems ist, welches eine nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts aufweist; 24 FIG. 12 is a block diagram of an electronic system including a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept; FIG.
25 ein Blockschaltbild eines Singlechip- bzw. Einzelchip-Mikrocomputers ist, welcher eine nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts aufweist; und 25 10 is a block diagram of a single-chip microcomputer having a non-volatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept; and
26 ein Blockschaltbild eines Informationsverarbeitungssystems ist, welches eine nichtflüchtige Speichervorrichtung/System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts hat. 26 FIG. 10 is a block diagram of an information processing system having a nonvolatile memory device / system according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Hierin nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Über die Zeichnungen und die Beschreibung hinweg können sich gleiche Bezugszeichen auf gleich Elemente beziehen.Hereinafter, exemplary embodiments of the inventive concept will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Throughout the drawings and the description, like reference numbers may refer to like elements.
Beispiele für nichtflüchtige Speichervorrichtungen können einen Phasenänderungs-Schreib-und-Lese-Speicher (PRAM = Phase Change Random Access Memory), einen Widerstands-Schreib-Lesespeicher (RRAM = Resistive Random Access Memory), einen magnetischen Schreib-Lese-Speicher (MRAM = Magnetic Random Access Memory) und einen ferroelektrischen Schreib-Lese-Speicher (FRAM = Ferroelektric Random Access Memory) einschließen. Die nichtflüchtigen Speichervorrichtungen wie beispielsweise der PRAM, der RRAM und der MRAM können niedrige Kosten- und Hochkapazitätsmerkmale eines dynamischen Schreib-Lese-Speichers (DRAM = Dynamic Random Access Memory), eine Betriebsgeschwindigkeit eines statischen Schreib-Lese-Speichers (SRAM = Static Random Access Memory) und eine Nichtflüchtigkeit eines Flashspeichers haben. Beispielsweise wurde eine Lese-Zugriffszeit eines Spin-Drehmoment-Transfer(STT = Spin Torque Transfer)-MRAM ist, auf 10 ns oder weniger verringert.Examples of nonvolatile memory devices may include phase change random access memory (PRAM), resistive random access memory (RRAM), magnetic random access memory (MRAM) Magnetic Random Access Memory) and a ferroelectric random access memory (FRAM). The nonvolatile memory devices such as the PRAM, the RRAM and the MRAM may have low cost and high capacity features of a dynamic random access memory (DRAM), a static random access memory (SRAM) speed Memory) and have a non-volatile flash memory. For example, a read access time of a Spin Torque Transfer (STT) -MRAM has been reduced to 10 ns or less.
Im Allgemeinen weist eine nichtflüchtige Speichervorrichtung einen Lese-Schaltkreis zum Auslesen von Daten aus einer Speicherzelle auf und der Lese-Schaltkreis weist einen Abtast- bzw. Leseverstärker zum Vergleichen einer entwickelten Spannung der Speicherzelle mit einer Referenzspannung auf. In einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung wie beispielsweise einem MRAM, einem PRAM und einem RRAM können Variationen in einem Widerstandswert einer Zelle, welche Daten speichert, einem Vorspannungsstromwert einer Stromquelle und einer Bitleitungswiderstandskomponente auftreten. Zusätzlich kann auch, da die Referenzspannung, welche von außerhalb angewandt wird, über den gesamten Speicherbereich übertragen bzw. transferiert wird, eine Variation in der Referenzspannung auftreten bzw. folgen. Eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit kann aufgrund solcher Variationen auftreten.In general, a non-volatile memory device has a read circuit for reading out data from a memory cell, and the read circuit has a sense amplifier for comparing a developed voltage of the memory cell with a reference voltage. In a nonvolatile memory device such as an MRAM, a PRAM, and an RRAM, variations in a resistance value of a cell storing data, a bias current value of a current source, and a bit line resistance component may occur. In addition, since the reference voltage applied from outside is transferred over the entire memory area, a variation in the reference voltage may occur. Deterioration of performance may occur due to such variations.
1 ist ein Blockschaltbild eines Speichersystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Wie in 1 gezeigt ist, kann ein Speichersystem 100 eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 und einen Controller 1200 aufweisen. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 kann eine Speicherzellanordnung aufweisen, welche eine Mehrzahl von nichtflüchtigen Speicherzellen und einen Peripherie-Schaltkreis zum Durchführen von Lese-Schreib-Operationen hinsichtlich der Speicherzellanordnung aufweist. Der Controller 1200 erzeugt einen Befehl/eine Adresse (CMD = Command/ADD = Address) zum Steuern der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 und sieht Schreibdaten DATA für die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 vor oder empfängt ausgelesene Daten DATA von der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100. 1 FIG. 10 is a block diagram of a memory system according to an exemplary embodiment of the inventive concept. FIG. As in 1 shown can be a storage system 100 a nonvolatile storage device 1100 and a controller 1200 exhibit. The nonvolatile storage device 1100 may comprise a memory cell array having a plurality of nonvolatile memory cells and a peripheral circuit for performing read-write operations with respect to the memory cell array. The controller 1200 generates a command / address (CMD = Command) for controlling the nonvolatile memory device 1100 and sees write data DATA for the nonvolatile memory device 1100 or retrieves read data DATA from the nonvolatile memory device 1100 ,
Der Controller 1200 kann ein Host-Interface (IF) bzw. eine Host-Schnittstelle 1210 zum Ankoppeln an einen Host und ein Speicher-Interface (IF) bzw. eine Speicher-Schnittstelle 1230 zum Ankoppeln an die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 aufweisen. Eine Steuerlogikeinheit 1220 zum Steuern des Gesamtbetriebs des Controllers 1200 kann weiterhin in dem Controller 1200 enthalten sein. Beispielsweise sieht die Steuerlogikeinheit 1120 verschiedene Steuersignale für Lese-/Schreib-Operationen hinsichtlich der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 zu der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 durch das Speicher-IF 1230 gemäß einer Befehlseingabe von dem Host vor. Ein RAM kann innerhalb oder außerhalb der Steuerlogikeinheit 1220 derart angeordnet sein, dass Schreibdaten bei einer Daten-Schreiboperation vorläufig in dem RAM gespeichert werden können oder Lesedaten bei einer Daten-Leseoperation vorläufig in dem RAM gespeichert werden können.The controller 1200 can be a host interface (IF) or a host interface 1210 for coupling to a host and a memory interface (IF) or a memory interface 1230 for coupling to the nonvolatile memory device 1100 exhibit. A control logic unit 1220 to control the overall operation of the controller 1200 can continue in the controller 1200 be included. For example, the control logic unit sees 1120 various control signals for read / write operations with respect to the nonvolatile memory device 1100 to the non-volatile storage device 1100 through the memory IF 1230 according to a command input from the host. A RAM can be inside or outside the control logic unit 1220 such that write data can be preliminarily stored in the RAM in a data write operation, or read data can be preliminarily stored in the RAM in a data read operation.
Namen von Komponenten bzw. Bestandteilen, welche hierin offenbart sind, repräsentieren Beispiele, welche auf das erfinderische Konzept angewandt werden können, und die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 und der Controller 1200 könnten mit getrennten Halbleiterchips oder getrennten Halbleitergehäusen implementiert sein. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 und der Controller 1200 können in einem einzelnen Chip integriert sein oder in einem einzelnen Halbleitergehäuse, und in diesem Fall, kann auf die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 selbst Bezug genommen werden als ein Speichersystem, welches eine Speichervorrichtung und einen Controller aufweist. Das Speichersystem 1000, welches die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 und den Controller 1200 aufweist, kann mit einer Speicherkarte wie beispielsweise einer Secure Digital(SD)-Karte, einer Multi-Media-Karte (MMC = Multi Media Card) oder dergleichen implementiert sein.Names of components disclosed herein represent examples that may be applied to the inventive concept and the nonvolatile memory device 1100 and the controller 1200 could be implemented with separate semiconductor chips or separate semiconductor packages. The nonvolatile storage device 1100 and the controller 1200 may be integrated in a single chip or in a single semiconductor package, and in this case, may be applied to the non-volatile memory device 1100 itself are referred to as a memory system having a memory device and a controller. The storage system 1000 , which is the non-volatile memory device 1100 and the controller 1200 may be implemented with a memory card such as a Secure Digital (SD) card, a Multi Media Card (MMC) or the like.
Die 2A, 2B und 2C sind Diagramme, welche ein Beispiel der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100, welche in 1 gezeigt ist, veranschaulichen. Die 2A ist ein Blockschaltbild einer MRAM-Vorrichtung als einem Beispiel der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100, die 2B ist ein Schaltbild einer Einheitszelle, welche in 2A gezeigt ist, und 2C ist eine Querschnittsansicht einer Struktur einer magnetischen Tunnelverbindung (MTJ = Magnetic Tunnel Junction = magnetische Tunnelverbindung) der Einheitszelle, welche in 2B gezeigt ist.The 2A . 2 B and 2C FIGs. are diagrams showing an example of the nonvolatile memory device 1100 , what a 1 is shown to illustrate. The 2A Fig. 10 is a block diagram of an MRAM device as an example of the nonvolatile memory device 1100 , the 2 B is a circuit diagram of a unit cell, which in 2A is shown, and 2C FIG. 12 is a cross-sectional view of a structure of a magnetic tunnel junction (MTJ) of the unit cell, which is shown in FIG 2 B is shown.
Bezug nehmend auf die 2A, 2B und 2C wird ein Betrieb der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 beschrieben werden. Wie in 2A gezeigt ist, kann die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 eine Zellanordnung 1110, welche eine Mehrzahl von Speicherzellen aufweist, einen Zeilendekodierer 1120 zum Auswählen einer Wortleitung WL der Zellanordnung 1110, einen Spaltendekodierer 1130 zum Auswählen einer Bitleitung BL der Zellanordnung 1110, eine Vor-Ladungs-Schaltkreiseinheit 1140 zum Durchführen einer Vorlade-Operation hinsichtlich einer Bitleitung BL und einen Abtast- bzw. Leseverstärkungs-Schaltkreisblock 1150 zum Abtasten/Verstärken von Daten einer Bitleitung BL einer Speicherzelle 1111 in der Zellanordnung 1110 aufweisen. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 kann eine Stromerzeugungseinheit 1160 zum Erzeugen eines Stromes, welcher für eine Wortleitung WL und/oder eine Bitleitung BL vorgesehen ist, und Referenzspannungserzeugungseinheiten 1171 und 1172 zum Erzeugen verschiedener Referenzspannungen VREFH und VREFL zum Lesen bzw. Abtasten von Daten aufweisen. In 2A sind eine erste Referenzspannungserzeugungseinheit 1171 zum Erzeugen einer Hochniveau- bzw. High-Niveau-Referenzspannung (high-level reference voltage) VREFH und eine zweite Referenzspannungserzeugungseinheit 1172 zum Erzeugen einer Niedrigniveau- bzw. Low-Niveau-Referenzspannung (low-level reference voltage) VREFL als Beispiele gezeigt.Referring to the 2A . 2 B and 2C becomes an operation of the nonvolatile memory device 1100 to be discribed. As in 2A 1, the nonvolatile memory device may be shown 1100 a cell arrangement 1110 comprising a plurality of memory cells, a row decoder 1120 for selecting a word line WL of the cell arrangement 1110 , a column decoder 1130 for selecting a bit line BL of the cell array 1110 , a pre-charge circuit unit 1140 for performing a precharge operation with respect to a bit line BL and a sense amplification circuit block 1150 for sampling / amplifying data of a bit line BL of a memory cell 1111 in the cell arrangement 1110 exhibit. The nonvolatile storage device 1100 can be a power generation unit 1160 for generating a current which is provided for a word line WL and / or a bit line BL, and reference voltage generation units 1171 and 1172 for generating different reference voltages VREFH and VREFL for reading and sampling data, respectively. In 2A are a first reference voltage generation unit 1171 for generating a high-level reference voltage VREFH and a second reference voltage generating unit 1172 for generating a low-level reference voltage VREFL as examples.
Die Zellanordnung 1110 wiest eine Mehrzahl von Speicherzellen (beispielsweise MRAM-Zellen) 1111 auf, welche in sich überschneidenden Bereichen zwischen Wortleitungen WL und Bitleitungen BL gebildet sind. Jede der Speicherzellen 1111 kann einen einzelnen Zelltransistor (CT = Cell Transistor = Zelltransistor) und eine einzelne MTJ aufweisen.The cell arrangement 1110 wiest a plurality of memory cells (for example, MRAM cells) 1111 which are formed in intersecting areas between word lines WL and bit lines BL. Each of the memory cells 1111 may comprise a single cell transistor (CT = cell transistor) and a single MTJ.
Sowohl der Zeilendekodierer 1120 als auch der Spaltendekodierer 1130 kann eine Mehrzahl von Metalloxid-Halbleiter(MOS = Metal Oxide Semiconductor = Metalloxid-Halbleiter)-basierten Schaltern aufweisen. Der Zeilendekodierer 1120 wählt Wortleitungen WL in Antwort auf Zeilenadressen aus und der Spaltendekodierer 1130 wählt Bitleitungen BL in Antwort auf Spaltenadressen aus. Die Vorladungs-Schaltkreiseinheit 1140 lädt die Bitleitungen BL auf einen vorbestimmten Vorladungs-Level bzw. ein vorbestimmtes Vorladungs-Niveau auf und danach werden bei Daten-Lese-Operationen Spannungen der Bit-Leitungen BL gemäß einem Datenwert, welcher in der Speicherzelle 1111 gespeichert ist, entwickelt. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 1150 weist eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen für die Bitleitungen BL auf, und tastet die entwickelten Spannungen der Bitleitungen BLab und verstärkt diese.Both the row decoder 1120 as well as the column decoder 1130 may comprise a plurality of metal oxide semiconductor (MOS) based switches. The row decoder 1120 selects word lines WL in response to row addresses and the column decoder 1130 selects bit lines BL in response to column addresses. The precharge circuit unit 1140 charges the bit lines BL to a predetermined precharge level and thereafter, in data read operations, voltages of the bit lines BL according to a data value stored in the memory cell 1111 stored, developed. The read-amplification circuit block 1150 has a plurality of sense amplifying circuits for the bit lines BL, and samples and amplifies the developed voltages of the bit lines BLab.
Der Strom, welcher in der Stromerzeugungseinheit 1160 erzeugt wird, ist für die Bitleitungen BL als ein konstanter Wert vorgesehen. Das Spannungsniveau der Bitleitungen BL kann ein Niveau basierend auf einem Stromwert, welcher in der Stromerzeugungseinheit 1160 erzeugt wird, und einem Datenwert, welcher in der Speicherzelle 1111 gespeichert ist, haben. Beispielsweise hat die MTJ der Speicherzelle 1111 gemäß einem geschriebenen Datenwert einen hohen Widerstandswert oder einen niedrigen Widerstandswert, und eine Spannung eines unterschiedlichen Niveaus gemäß einer Änderung in dem Widerstandswert ist für den Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 1150 als eine Datenspannung vorgesehen.The electricity which is in the power generation unit 1160 is provided for the bit lines BL as a constant value. The voltage level of the bit lines BL may be a level based on a current value stored in the power generation unit 1160 is generated and a data value stored in the memory cell 1111 is stored. For example, the MTJ has the memory cell 1111 according to a written data value, a high resistance value or a low resistance value, and a voltage of a different level according to a change in the resistance value is for the sense-amplification circuit block 1150 provided as a data voltage.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts sind wenigstens zwei Referenzspannungen VREFL und VREFH für den Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 1150 vorgesehen. Obwohl die erste Referenzspannung VREFH und die zweite Referenzspannung VREFL jeweils in der ersten Referenzspannungserzeugungseinheit 1171 und der zweiten Referenzspannungserzeugungseinheit 1172 der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 in 2A erzeugt werden, können die erste Referenzspannung VREFH und die zweite Referenzspannung VREFL auch durch den Controller 1200 (in 1) erzeugt werden und für die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 vorgesehen werden. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 1150 weist eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen auf, welche den Bitleitungen BL entsprechen, und jede dieser Lese-Verstärkungs-Schaltkreise empfängt die Datenspannung und die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL durch einen Eingangsanschluss.According to an exemplary embodiment of the inventive concept, at least two reference voltages VREFL and VREFH are for the sense-amplification circuit block 1150 intended. Although the first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREFL are respectively in the first reference voltage generation unit 1171 and the second reference voltage generation unit 1172 the nonvolatile memory device 1100 in 2A can be generated, the first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREFL also by the controller 1200 (in 1 ) and for the non-volatile memory device 1100 be provided. The read-amplification circuit block 1150 has a plurality of sense amplifying circuits corresponding to the bit lines BL, and each of these read amplifying circuits receives the data voltage and the first and second reference voltages VREFH and VREFL through an input terminal.
Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis erzeugt ein Differential-Ausgangssignal (hierin nachstehend wird hierauf auch Bezug genommen als „Differential-Ausgangssignale”) gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und der zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL. In anderen Worten erzeugt der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis das Differential-Ausgangssignal durch ein differentielles Verstärken des Datenspannungseingangs als ein einzelnes Signal. Das Differential-Ausgangssignal kann unter Verwendung wenigstens einer Kapazität bzw. eines Kondensators zum Speichern von Spannungen entsprechend der Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und der zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL erzeugt werden, und zu diesem Zweck kann der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis einen Integrierschaltkreis zum Integrieren von Spannungen unter Verwendung des wenigstens einen Kondensators aufweisen. Gelesene Daten werden durch ein Abtasten/Verstärken des Differential-Ausgangssignals zu einem vorbestimmten Zeitpunkt erzeugt. Der detaillierte Betrieb des Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblocks 1150 wird später beschrieben werden.The sense amplifying circuit generates a differential output signal (hereinafter also referred to as "differential output signals") according to a voltage level difference between the data voltage and the first and second reference voltages VREFH and VREFL. In other words, the read amplification circuit generates the differential output signal by differentially amplifying the data voltage input as a single signal. The differential output signal may be generated using at least one capacitor for storing voltages corresponding to the voltage level difference between the data voltage and the first and second reference voltages VREFH and VREFL, and for this purpose, the sense-amplification circuit an integrating circuit for integrating voltages using the at least one capacitor. Read data is generated by sampling / amplifying the differential output signal at a predetermined timing. The detailed operation of the sense-amplification circuit block 1150 will be described later.
2B ist ein Schaltbild, welches eine Einheitszelle, welche in 2A gezeigt ist, veranschaulicht, und wie in 2B gezeigt ist, kann die Speicherzelle 1111 eine MTJ und einen CT aufweisen. Ein Gate des CT ist mit einer Wortleitung (beispielsweise einer ersten Wortleitung WL0) verbunden, und eine Elektrode des CT ist mit einer Bitleitung (beispielsweise einer ersten Bitleitung BL0) durch die MTJ verbunden. Eine andere Elektrode des CT ist mit einer Source-Leitung (beispielsweise einer ersten Source-Leitung SL0) verbunden. Ein Strom zum Schreiben von Daten kann in einer Richtung von einer Bitleitung zu einer Source-Leitung oder in einer Richtung von einer Source-Leitung zu einer Bitleitung geliefert werden Gemäß einer Richtung, in welcher Strom geliefert wird, wird die Richtung eines Vektors, welcher in der MTJ gebildet wird, bestimmt, und in einer nachfolgenden Daten-Lese-Operation variiert ein Widerstandswert, welcher in der MTJ gebildet wird, gemäß der vorbestimmten Richtung des Vektors. 2 B is a circuit diagram showing a unit cell which is in 2A is shown, illustrated, and as in 2 B is shown, the memory cell 1111 have an MTJ and a CT. A gate of the CT is connected to a word line (eg, a first word line WL0), and an electrode of the CT is connected to a bit line (eg, a first bit line BL0) through the MTJ. Another electrode of the CT is connected to a source line (eg a first source line SL0). A current for writing data may be supplied in a direction from a bit line to a source line or in a direction from a source line to a bit line. According to a direction in which power is supplied, the direction of a vector which is in the MTJ is determined, and in a subsequent data read operation, a resistance value formed in the MTJ varies according to the predetermined direction of the vector.
2C ist eine Querschnittsansicht der Struktur der MTJ der Einheitszelle, welche in 2B gezeigt ist. Wie in 2C gezeigt ist, kann die MTJ eine feste bzw. fixierte Schicht 1111_1, eine freie Schicht 1111_2 und eine Tunnelschicht 1111_3, welche dazwischen angeordnet ist, aufweisen. Die MTJ kann weiterhin eine erste Elektrode E1, welche die feststehende Schicht 1111_1 kontaktiert und eine zweite Elektrode E2 aufweisen, welche die freie Schicht 1111_2 kontaktiert. Obwohl in 2C nicht gezeigt, kann weiterhin eine antiferromagnetische Schicht vorgesehen sein, beispielsweise zwischen der ersten Elektrode E1 und der festen Schicht 1111_1, um die Magnetisierungsrichtung der festen Schicht 1111_1 zu fixieren. 2C FIG. 12 is a cross-sectional view of the structure of the MTJ of the unit cell, which is shown in FIG 2 B is shown. As in 2C is shown, the MTJ can be a fixed layer 1111_1 , a free shift 1111_2 and a tunnel layer 1111_3 which is arranged therebetween. The MTJ may further comprise a first electrode E1 which defines the fixed layer 1111_1 contacted and having a second electrode E2, which is the free layer 1111_2 contacted. Although in 2C not shown, an antiferromagnetic layer may further be provided, for example, between the first electrode E1 and the fixed layer 1111_1 to the magnetization direction of the solid layer 1111_1 to fix.
Die Magnetisierungsrichtung der festen Schicht 1111_1 ist fest und die Magnetisierungsschicht der freien Schicht 1111_2 kann dieselbe sein wie die oder entgegengesetzt zu der Magnetisierungsrichtung der festen Schicht 1111_1. Schreibströme WC1 und WC2 können zwischen der ersten Elektrode E1 und der zweiten Elektrode E2 angelegt werden, und die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 1111_2 wird gemäß den Richtungen der Schreibströme WC1 und WC2 bestimmt. Beispielsweise kann bei einer Anwendung bzw. einem Anlegen des Schreibstroms WC1 von der zweiten Elektrode E2 zu der ersten Elektrode E1 die freie Schicht 1111_2 in derselben Magnetisierungsrichtung magnetisiert werden wie die feste Schicht 1111_1.The magnetization direction of the solid layer 1111_1 is fixed and the magnetization layer of the free layer 1111_2 may be the same as or opposite to the magnetization direction of the solid layer 1111_1 , Write currents WC1 and WC2 can be applied between the first electrode E1 and the second electrode E2, and the magnetization direction of the free layer 1111_2 is determined according to the directions of the write currents WC1 and WC2. For example, in an application or an application of the write current WC1 from the second electrode E2 to the first electrode E1, the free layer 1111_2 be magnetized in the same direction of magnetization as the solid layer 1111_1 ,
Der Widerstandswert der MTJ variiert gemäß der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 1111_2. Beispielsweise ist, wenn die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 1111_2 dieselbe ist wie diejenige der festen Schicht 1111_1, der Widerstandswert der MTJ niedrig, was einer Speicherung eines Datums „0” entsprechen kann. Andererseits ist, wenn die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 1111_2 entgegengesetzt zu derjenigen der festen Schicht 1111_1 ist, der Widerstandswert der MTJ hoch, was einer Speicherung eines Datums „1” entsprechen kann.The resistance value of the MTJ varies according to the magnetization direction of the free layer 1111_2 , For example, when the magnetization direction of the free layer 1111_2 the same is like that of the solid layer 1111_1 , the resistance value of the MTJ low, which may correspond to a storage of a date "0". On the other hand, when the magnetization direction of the free layer 1111_2 opposite to that of the solid layer 1111_1 is, the resistance value of the MTJ high, which may correspond to a storage of a date "1".
3 ist ein Schaltbild, welches einen Daten-Lese-Schaltkreis 1300 veranschaulicht, welcher in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten sein kann. Der Daten-Lese-Schaltkreis 1300 kann Schaltkreise aufweisen, welche auf einem Lesepfad angeordnet sind, um bei einer Daten-Lese-Operation bzw. Daten-Ausleseoperation einzugreifen. Der Daten-Lese-Schaltkreis 1300 kann wenigstens einige der Komponenten bzw. Bestandteile, welche in 2A gezeigt sind, oder andere Bestandteile, welche in 2A nicht gezeigt sind, aufweisen. Obwohl der Daten-Lese-Schaltkreis 1300 zum Lesen von Daten aus einzelnen Speicherzellen 1111 in 3 gezeigt ist, kann eine Mehrzahl von Daten-Lese-Schaltkreisen zum parallelen Auslesen von Daten aus der Mehrzahl von Speicherzellen 1111 in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 vorgesehen sein. 3 is a circuit diagram showing a data-reading circuit 1300 which may be included in a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. The data read circuit 1300 may comprise circuits arranged on a read path for intervening in a data read operation. The data read circuit 1300 can at least some of the components or components which in 2A are shown, or other ingredients which are shown in 2A not shown, have. Although the data-reading circuit 1300 for reading data from individual memory cells 1111 in 3 5, a plurality of data read circuits may be used to read out data from the plurality of memory cells in parallel 1111 in the nonvolatile memory device 1100 be provided.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 3 werden eine detaillierte Struktur und ein Betrieb des Daten-Lese-Schaltkreises 1300 beschrieben werden.With reference to the 1 and 3 Be a detailed structure and operation of the data-reading circuit 1300 to be discribed.
Wie in 3 gezeigt ist, kann der Daten-Lese-Schaltkreis 1300 einen Vorladungs-Schaltkreis 1141, welcher mit einer Bitleitung verbunden ist, zum Vorladen der Bitleitung auf ein vorbestimmtes Niveau, einen Bitleitungs-Auswahlschaltkreis 1131 zum Auswählen einer Bitleitung, einen Blockierschaltkreis bzw. Klemmschaltkreis bzw. Spannschaltkreis (clamping circuit) 1191 zum Klemmen bzw. Aufspannen einer Bitleitung, eine Stromquelle 1161 zum Vorsehen eines Stroms für eine Bitleitung und einen Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1151 zum Empfangen einer Datenspannung VSA und wenigstens zweier Referenzspannungen VREFH und VREFL und zum Durchführen einer Abtast-/Verstärkungs-Operation in Antwort darauf aufweisen. Ein Widerstand Rb1, welcher in 3 gezeigt ist, zeigt eine Widerstandskomponente an, welche von einer Bitleitung herrührt, und eine Ausgabe bzw. ein Ausgang VOUT des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151 wird durch einen Signalspeicherschaltkreis eingeklinkt und als Lesedaten nach außen vorgesehen.As in 3 shown, the data read circuit 1300 a precharge circuit 1141 , which is connected to a bit line, for precharging the bit line to a predetermined level, a bit line selection circuit 1131 for selecting a bit line, a clamping circuit 1191 for clamping or clamping a bit line, a current source 1161 for providing a current for a bit line and a sense amplification circuit 1151 for receiving a data voltage VSA and at least two reference voltages VREFH and VREFL and performing a sample / amplify operation in response thereto. A resistor Rb1, which in 3 2, indicates a resistance component resulting from a bit line and an output VOUT of the sense-amplification circuit 1151 is latched by a latch circuit and provided as read data to the outside.
Der Vorladungs-Schaltkreis 1141 kann angeordnet sein, um mit jeder Bitleitung übereinzustimmen, und er kann in der Vorladungs-Schaltkreiseinheit 1140, welche in 2A gezeigt ist, enthalten sein. Der Bitleitungs-Auswahlschaltkreis 1131 ist ein Schaltkreis, welcher in Antwort auf ein Dekodier-Ergebnis einer Spaltenadresse an/aus-gesteuert ist, und er kann in dem Spaltendekodierer 1130, welcher in 2A gezeigt ist, enthalten sein. Der Klemmschaltkreis 1191 kann auch angeordnet sein, um jeder Bitleitung zu entsprechen, und der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1151 ist vorgesehen, um die Datenspannung VSA jeder Bitleitung abzutasten und zu verstärken, und er kann in dem Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 1150, welcher in 2A gezeigt ist, enthalten sein. Die Stromquelle 1161 kann in der Stromerzeugungseinheit 1160, welche in 2A gezeigt ist, enthalten sein, oder der Strom, welcher in der Stromerzeugungseinheit 1160 erzeugt wird, kann allgemein für eine Mehrzahl von Bitleitungen vorgesehen sein.The precharge circuit 1141 may be arranged to match each bit line, and may be in the precharge circuit unit 1140 , what a 2A is shown to be included. The bit line selection circuit 1131 is a circuit which is turned on / off in response to a decode result of a column address, and may be in the column decoder 1130 which is in 2A is shown to be included. The clamping circuit 1191 may also be arranged to correspond to each bit line and the sense-amplification circuit 1151 is provided to sample and amplify the data voltage VSA of each bit line, and may be included in the read amplification circuit block 1150 which is in 2A is shown to be included. The power source 1161 can in the power generation unit 1160 , what a 2A shown, or the current, which is in the power generation unit 1160 may be generally provided for a plurality of bit lines.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts führt die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100, wenn sie die Daten, welche in der Speicherzelle 1111 gespeichert sind, ausliest, Abtast-/Verstärkungs-Operationen unter Verwendung der wenigstens zwei Referenzspannungen VREFH und VREFL durch. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 führt auch eine Integrier-Operation gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und den wenigstens zwei Referenzspannungen VREFH und VREFL durch, und sie erzeugt ein Differential-Ausgangssignal, welches durch eine differentielles Verstärken der Datenspannung VSA basierend auf der Integrier-Operation erhalten wird. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 erzeugt auch den Ausgang VOUT durch ein Durchführen von Abtast-/Verstärkungs-Operationen hinsichtlich des Differential-Ausgangssignals. Zu diesem Zweck kann der Lese Verstärkungs-Schaltkreis 1151 einen ersten Leseverstärker zum Erzeugen des Differential-Ausgangssignals in Antwort auf die Datenspannung VSA und einen zweiten Leseverstärker zum Erzeugen des Ausgangs VOUT durch ein Abtasten/Verstärken des Differential-Ausgangssignals aufweisen. Der erste Leseverstärker kann mit einem Integrierschaltkreis implementiert sein, welcher eine Differential-Verstärkungsoperation hinsichtlich der Eingangssignale, welche die Datenspannung VSA und die wenigstens zwei Referenzspannungen VREFH und VREFL aufweisen, durchführt.According to an exemplary embodiment of the inventive concept, the nonvolatile memory device performs 1100 if they have the data in the memory cell 1111 are stored, read, sample / amplify operations using the at least two reference voltages VREFH and VREFL. The nonvolatile storage device 1100 Also performs an integrating operation according to a voltage level difference between the data voltage VSA and the at least two reference voltages VREFH and VREFL, and generates a differential output obtained by differentially amplifying the data voltage VSA based on the integrating operation. The nonvolatile storage device 1100 also generates the output VOUT by performing sample / amplify operations on the differential output. For this purpose, the read amplification circuit 1151 a first sense amplifier for generating the differential output signal in response to the data voltage VSA and a second sense amplifier for generating the output VOUT by sampling / amplifying the differential output signal. The first sense amplifier may be implemented with an integrating circuit which performs a differential amplification operation on the input signals representing the data voltages VSA and which have at least two reference voltages VREFH and VREFL.
Der detaillierte Betrieb des Daten-Lese-Schaltkreises 1300, welcher in 3 gezeigt ist, wird nun beschrieben werden. Es sei angenommen, dass die wenigstens zwei Referenzspannungen VREFH und VREFL die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL sind.The detailed operation of the data read circuit 1300 which is in 3 will now be described. It is assumed that the at least two reference voltages VREFH and VREFL are the first and second reference voltages VREFH and VREFL.
Eine Bitleitung, welche mit der Speicherzelle 1111 verbunden ist, wird auf ein bestimmtes Niveau vorgeladen und dann wird der Bitleitungs-Auswahlschaltkreis 1131 ausgewählt, um Daten aus der Speicherzelle 1111 auszulesen. Eine vorbestimmte Spannung ist für ein Gate des Klemmschaltkreises 1191 vorgesehen, und die Stromquelle 1161 sieht einen Strom, welcher ein vorbestimmtes Niveau hat, für einen ersten Eingangsanschluss (beispielsweise einen Eingangsanschluss zum Empfangen der Datenspannung VSA) des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151 vor. Die MTJ der Speicherzelle 1111 hat einen Widerstandswert, welcher gemäß gespeicherten Daten variiert, und die Datenspannung VSA des ersten Eingangsanschlusses des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151 wird gemäß dem Widerstandswert der MTJ entwickelt.A bit line connected to the memory cell 1111 is precharged to a certain level and then the bit line selection circuit 1131 selected to get data from the memory cell 1111 read. A predetermined voltage is for a gate of the clamping circuit 1191 provided, and the power source 1161 sees a current having a predetermined level for a first input terminal (eg, an input terminal for receiving the data voltage VSA) of the sense-amplifying circuit 1151 in front. The MTJ of the memory cell 1111 has a resistance which varies according to stored data and the data voltage VSA of the first input terminal of the read-amplification circuit 1151 is developed according to the resistance value of the MTJ.
Ein zweiter und ein dritter Anschluss des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151 empfangen die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL. Wie obenstehend erwähnt ist, können die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 unter Verwendung einer vorbestimmten Leistungsspannung erzeugt werden, welche von außen vorgesehen ist, oder sie können direkt von außen vorgesehen sein.A second and a third terminal of the sense-amplification circuit 1151 receive the first and second reference voltages VREFH and VREFL. As mentioned above, the first and second reference voltages VREFH and VREFL in the nonvolatile memory device 1100 may be generated using a predetermined power voltage provided from the outside, or may be provided directly from the outside.
In dem Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1151 wird das Niveau der Datenspannung VSA mit dem Niveau der ersten Referenzspannung VREFH und dem Niveau der zweiten Referenzspannung VREFL verglichen, und ein Differential-Ausgangssignal wird durch ein Durchführen einer Integrier-Operation gemäß einer Spannungsniveau-Differenz erzeugt. Durch ein Abtasten und Verstärken des Differential-Ausgangssignals zu einem bestimmten Zeitpunkt während der Erzeugung des Differential-Ausgangssignals wird die Ausgabe VOUT erzeugt. Die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL können bestimmte Spannungsniveaus haben, und wenn die Datenspannung VSA entwickelt wird, tritt die Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und der ersten und der zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL auf.In the read amplification circuit 1151 the level of the data voltage VSA is compared with the level of the first reference voltage VREFH and the level of the second reference voltage VREFL, and a differential output signal is generated by performing an integrating operation according to a voltage level difference. By sampling and amplifying the differential output signal at a particular time during the generation of the differential output signal, the output VOUT is generated. The first and second reference voltages VREFH and VREFL may have certain voltage levels, and when the data voltage VSA is developed, the voltage level difference between the data voltage VSA and the first and second reference voltages VREFH and VREFL occurs.
4 ist ein Blockschaltbild einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. 5 ist ein Schaltbild eines Daten-Lese-Schaltkreises der nichtflüchtigen Speichervorrichtung, welche in 4 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Wenn eine Struktur und ein Betrieb der nichtflüchtigen Speichervorrichtung, welche in den 4 und 5 gezeigt ist, beschrieben werden, werden die gleichen Komponenten wie diejenigen, welche in den 2A, 2B und 2C gezeigt sind, nicht im Detail beschrieben werden. 4 FIG. 10 is a block diagram of a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. FIG. 5 FIG. 12 is a circuit diagram of a data read circuit of the nonvolatile memory device incorporated in FIG 4 is shown, according to an exemplary embodiment of the inventive concept. When a structure and an operation of the non-volatile memory device incorporated in the 4 and 5 are shown, the same components as those used in the 2A . 2 B and 2C are not described in detail.
Wie in 4 gezeigt ist, weist die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 die Zellanordnung 1110 zum Speichern von Daten, den Zeilendekodierer 1120 zum Auswählen einer Wortleitung WL und den Spaltendekodierer 1130 zum Auswählen einer Bitleitung BL auf. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 kann weiterhin die Vorladungs-Schaltkreiseinheit 1140 zum Vorladen einer Bitleitung BL auf ein vorbestimmtes Niveau, den Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1150 zum Abtasten/Verstärken von Daten einer Bitleitung BL einer Speicherzelle 1111 in der Zellanordnung 1110 und die Stromerzeugungseinheit 1160 zum Erzeugen eines Stroms, welcher für eine Wortleitung WL und/oder eine Bitleitung BL vorgesehen ist, aufweisen. Die Zellanordnung 1110 weist eine Mehrzahl von Speicherzellen (beispielsweise MRAM-Zellen) 1111 zum Speichern von Daten auf.As in 4 shows the non-volatile memory device 1100 the cell arrangement 1110 for storing data, the row decoder 1120 for selecting a word line WL and the column decoder 1130 for selecting a bit line BL. The nonvolatile storage device 1100 may further the precharge circuit unit 1140 for precharging a bit line BL to a predetermined level, the read amplification circuit 1150 for sampling / amplifying data of a bit line BL of a memory cell 1111 in the cell arrangement 1110 and the power generation unit 1160 for generating a current which is provided for a word line WL and / or a bit line BL. The cell arrangement 1110 has a plurality of memory cells (for example MRAM cells) 1111 to store data on.
Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100, welche in 4 gezeigt ist, erzeugt Referenzspannungen zum Auslesen von Daten (beispielsweise die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL) aus der MRAM-Zelle 1111. Zu diesem Zweck weist die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 weiterhin eine Referenz-Zellanordnung 1180 auf, welche eine Mehrzahl von Referenzzellen zum Vorsehen der ersten und der zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL aufweist. Die Speicherzelle 1111 der Zellanordnung 1110 zum Speichern von Daten und eine Referenzzelle der Referenz-Zellanordnung 1180 können dieselbe Zellstruktur haben.The nonvolatile storage device 1100 , what a 4 3, generates reference voltages for reading out data (eg, the first and second reference voltages VREFH and VREFL) from the MRAM cell 1111 , For this purpose, the nonvolatile memory device 1100 continue a reference cell array 1180 comprising a plurality of reference cells for providing the first and second reference voltages VREFH and VREFL. The memory cell 1111 the cell arrangement 1110 for storing data and a reference cell of the reference cell array 1180 can have the same cell structure.
In Referenzzellen 1181 und 1182 der Referenz-Zellanordnung 1180 können Daten, welche einem logischen „High” oder einem logischen „Low” entsprechen, gespeichert werden. Beispielsweise können logische High-Daten in eine Zelle (beispielsweise erste Zelle 1181) der Referenz-Zellanordnung 1180 geschrieben werden, und logische Low-Daten können in eine andere Zelle (beispielsweise zweite Zelle 1182) der Referenz-Zellanordnung 1180 geschrieben werden. In der Referenz-Zellanordnung 1180 können Paare der ersten Referenzzelle 1181 und der zweiten Referenzzelle 1182 enthalten sein, so dass sie wenigstens einigen der Wortleitungen WL entsprechen, oder es können Paare der ersten Referenzzelle 1181 und der zweiten Referenzzelle 1182 enthalten sein, so dass sie jeder Wortleitung WL entsprechen. Demnach werden bei einer Daten-Auslese-Operation hinsichtlich der Zellanordnung 1110 Informationen, welche in bzw. auf die erste Referenzzelle 1181 und die zweite Referenzzelle 1182 der Referenz-Zellanordnung 1180 geschrieben sind, ebenso ausgelesen.In reference cells 1181 and 1182 the reference cell arrangement 1180 For example, data corresponding to a logical "high" or a logical "low" may be stored. For example, logical high data may be in a cell (for example, first cell 1181 ) of the reference cell array 1180 and low logical data can be written to another cell (for example, second cell 1182 ) of the reference cell array 1180 to be written. In the reference cell arrangement 1180 can pairs the first reference cell 1181 and the second reference cell 1182 may be included so that they correspond to at least some of the word lines WL, or there may be pairs of the first reference cell 1181 and the second reference cell 1182 be included so that they correspond to each word line WL. Thus, in a data read-out operation regarding the cell arrangement 1110 Information which in or on the first reference cell 1181 and the second reference cell 1182 the reference cell arrangement 1180 are written, also read out.
Eine Daten-Schreib-Operation hinsichtlich der ersten und der zweiten Referenzzelle 1181 und 1182 kann während einer Daten-Schreib-Operation hinsichtlich der Speicherzelle 1111 durchgeführt werden. Die Daten-Schreib-Operation hinsichtlich der ersten und zweiten Referenzzelle 1181 und 1182 kann einmal anfänglich durchgeführt werden und durch ein wiederholtes Auslesen der ersten und zweiten Referenzzelle 1181 und 1182, auf welchen die Daten-Schreib-Operation einmal durchgeführt wird, können die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL erhalten werden. Wenn eine Wortleitung WL der Zellanordnung 1110 ausgewählt wird, können auch die erste und zweite Referenzzelle 1181 und 1182 derart ausgewählt werden, dass bei einer Daten-Schreib-Operation hinsichtlich der ausgewählten Wortleitung WL der Zellanordnung 1110 die ausgewählte erste und zweite Referenzzelle 1181 und 1182 auch geschrieben bzw. beschrieben werden können. In anderen Worten kann die Daten-Schreib-Operation hinsichtlich der ersten und zweiten Referenzzelle 1181 und 1182 bei jeder Datenaktualisierung wiederholt werden. Im Fall eines Speichers wie beispielsweise einem MRAM kann sich ein Datenwert (beispielsweise ein Widerstandswert einer MTJ), welcher in der Speicherzelle 1111 oder der ersten und der zweiten Referenzzelle 1181 und 1182 gespeichert ist, über die Zeit ändern. Als ein Ergebnis kann eine Daten-Wiederbeschreib-Operation auf der Speicherzelle 1111 gemäß einer vorbestimmten Zeitdauer durchgeführt werden und während der Daten-Wiederbeschreib-Operation hinsichtlich der Speicherzelle 1111 kann auch eine Daten-Wiederbeschreib-Operation hinsichtlich der ersten und zweiten Referenzzelle 1181 und 1182 durchgeführt werden. A data write operation on the first and second reference cells 1181 and 1182 during a data-write operation with respect to the memory cell 1111 be performed. The data write operation on the first and second reference cells 1181 and 1182 can be performed once initially and by a repeated reading of the first and second reference cell 1181 and 1182 on which the data-write operation is performed once, the first and second reference voltages VREFH and VREFL can be obtained. When a word line WL of the cell array 1110 can also be selected, the first and second reference cell 1181 and 1182 be selected such that in a data write operation with respect to the selected word line WL of the cell array 1110 the selected first and second reference cells 1181 and 1182 can also be written or described. In other words, the data-writing operation with respect to the first and second reference cells 1181 and 1182 be repeated on each data update. In the case of a memory such as an MRAM, a data value (eg, a resistance value of an MTJ) which may be in the memory cell 1111 or the first and second reference cells 1181 and 1182 is stored, change over time. As a result, a data rewrite operation on the memory cell 1111 according to a predetermined period of time and during the data rewriting operation with respect to the memory cell 1111 may also perform a data rewrite operation on the first and second reference cells 1181 and 1182 be performed.
Bitleitungen BL sind zusätzlich angeordnet, so dass sie mit der Referenz-Zellanordnung 1180 übereinstimmen, und eine Vorlade-Operation und eine Auswahl-Operation hinsichtlich dieser Bitleitungen BL werden identisch oder ähnlich zu den Bitleitungen BL entsprechend der Zellanordnung 1110, welche Daten speichert, durchgeführt. Bei der Daten-Auslese-Operation wählt der Spaltendekodierer 1130 Bitleitungen BL, welche mit der ersten Referenzzelle 1181 und der zweiten Referenzzelle 1182 verbunden sind, aus. Spannungen der Bitleitungen BL, welche mit der ersten Referenzzelle 1181 und der zweiten Referenzzelle 1182 verbunden sind, werden entwickelt, und die entwickelten Spannungen werden für den Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 1150 jeweils als die erste Referenzspannung VREFH und die zweite Referenzspannung VREFL vorgesehen. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 1150 weist eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen auf, von welchen jeder die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL zusammen mit der Datenspannung VSA, welche dazu korrespondiert, empfängt.Bit lines BL are additionally arranged so that they match the reference cell arrangement 1180 and a precharge operation and a select operation with respect to these bit lines BL become identical or similar to the bit lines BL according to the cell arrangement 1110 , which stores data, performed. In the data readout operation, the column decoder selects 1130 Bit lines BL, which with the first reference cell 1181 and the second reference cell 1182 are connected. Voltages of the bit lines BL connected to the first reference cell 1181 and the second reference cell 1182 are developed and the voltages developed are used for the sense-amplification circuit block 1150 are each provided as the first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREFL. The read-amplification circuit block 1150 has a plurality of sense amplifying circuits, each of which receives the first and second reference voltages VREFH and VREFL together with the data voltage VSA corresponding thereto.
Eines von logischen High-Daten und logischen Low-Daten wird in der Speicherzelle 1111 gespeichert. Die erste Referenzzelle 1181 speichert logische High-Daten und die zweite Referenzzelle 11182 speichert logische Low-Daten. Gemäß den Daten, welche in der Speicherzelle 1111 gespeichert sind, hat die Datenspannung VSA ungefähr dasselbe Niveau wie eine der ersten Referenzspannung VREFH und der zweiten Referenzspannung VREFL und hat ein Niveau verschieden von der anderen davon. Wenn eine Differential-Verstärkungsoperation gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und der ersten und der zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL durchgeführt wird, wenn beispielsweise logische High-Daten in der Speicherzelle 1111 gespeichert sind, wird ein Differential-Ausgangssignal entsprechend größtenteils einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und der zweiten Referenzspannung VREFL erzeugt.One of logical high data and logical low data is in the memory cell 1111 saved. The first reference cell 1181 stores logical high data and the second reference cell 11182 stores logical low data. According to the data stored in the memory cell 1111 are stored, the data voltage VSA has approximately the same level as one of the first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREFL, and has a level different from the other thereof. When a differential amplification operation is performed according to a voltage level difference between the data voltage VSA and the first and second reference voltages VREFH and VREFL, for example, when high logic data is in the memory cell 1111 are stored, a differential output signal corresponding largely to a voltage level difference between the data voltage VSA and the second reference voltage VREFL is generated.
Eine Struktur und ein Betrieb des Daten-Lese-Schaltkreises 1300, welcher in 5 gezeigt ist, wird nun beschrieben werden. Der Daten-Lese-Schaltkreis 1300 kann einen Lese(VSA)-Pfad-Schaltkreis zum Erzeugen der Datenspannung VSA gemäß Daten, welche in der Speicherzelle 1111 gespeichert sind, einen ersten Referenz(VREFH)-Pfad-Schaltkreis zum Erzeugen der ersten Referenzspannung VREFH und einen zweiten Referenz(VREFL)-Pfad-Schaltkreis zum Erzeugen der zweiten Referenzspannung VREFL aufweisen. Der erste Referenz(VREFH)-Pfad-Schaltkreis und der zweite Referenz(VREFL)-Pfad-Schaltkreis können dieselben Schaltkreise aufweisen wie diejenigen, welche in dem Lese(VSA)-Pfad-Schaltkreis enthalten sind. Beispielsweise kann, wie in 5 gezeigt ist, der erste Referenz(VREFH)-Pfad-Schaltkreis einen Vorladungs-Schaltkreis 1142, einen Bitleitungs-Auswahlschaltkreis 1132, einen Klemmschaltkreis 1192 und eine Stromquelle 1162 aufweisen, welche mit der ersten Referenzzelle 1181 verbunden sind, und der zweite Referenz(VREFL)-Pfad-Schaltkreis kann einen Vorladungs-Schaltkreis 1143, einen Bitleitungs-Auswahl-Schaltkreis 1133, einen Klemmschaltkreis 1193 und eine Stromquelle 1163 aufweisen, welche mit der zweiten Referenzzelle 1182 verbunden sind. Während Stromquellen 1161 bis 1163 als unterschiedliche Stromquellen gezeigt sind, kann Strom von einer gemeinsamen Stromquelle, welche eine dieser Stromquellen 1161 bis 1163 ist, verwendet werden.A structure and operation of the data read circuit 1300 which is in 5 will now be described. The data read circuit 1300 may comprise a sense (VSA) path circuit for generating the data voltage VSA in accordance with data stored in the memory cell 1111 and a second reference (VREFL) path circuit for generating the second reference voltage VREFL. The first reference (VREFH) path circuit and the second reference (VREFL) path circuit may have the same circuits as those included in the sense (VSA) path circuit. For example, as in 5 1, the first reference (VREFH) path circuit is a precharge circuit 1142 , a bit line selection circuit 1132 , a clamping circuit 1192 and a power source 1162 which, with the first reference cell 1181 and the second reference (VREFL) path circuit may be a precharge circuit 1143 , a bit line selection circuit 1133 , a clamping circuit 1193 and a power source 1163 which, with the second reference cell 1182 are connected. While power sources 1161 to 1163 When different power sources are shown, power may be from a common power source which is one of these power sources 1161 to 1163 is to be used.
Die Datenspannung VSA ist für einen ersten Eingangsanschluss des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151 durch eine Bitleitung (beispielsweise eine erste Bitleitung), welche mit der Speicherzelle 1111 verbunden ist, vorgesehen. Die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL sind für einen zweiten und einen dritten Eingangsanschluss des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151 über Bitleitungen (beispielsweise erste und zweite Referenz-Bitleitungen) vorgesehen, welche mit der ersten und der zweiten Referenzzelle 1181 und 1182 verbunden sind. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1151 erzeugt die Ausgabe VOUT basierend auf den Integrier- und Abtast-/Verstärkungs-Operationen, welche obenstehend beschrieben sind.The data voltage VSA is for a first one Input terminal of the sense-amplification circuit 1151 by a bit line (eg, a first bit line) connected to the memory cell 1111 is connected, provided. The first and second reference voltages VREFH and VREFL are for a second and a third input terminal of the sense-amplification circuit 1151 via bitlines (eg, first and second reference bitlines) provided with the first and second reference cells 1181 and 1182 are connected. The read-amplification circuit 1151 generates the output VOUT based on the integrate and sample / amplify operations described above.
Gemäß der Struktur, welche in 5 gezeigt ist, ist ein Paar einer ersten und zweiten Referenzzelle 1181 und 1182 angeordnet, um mit einer Mehrzahl von Speicherzellen 1111 der Zellanordnung 1110 übereinzustimmen, und demnach ist ein Gebietsnachteil nicht groß. Beispielsweise können mehrere Speicherzellen 1111 und die erste und die zweite Referenzzelle 1181 und 1182 angeordnet sein, so dass sie einer einzelnen Wortleitung entsprechen, und eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen 1151 zum Abtasten von Daten der Speicherzellen 1111 kann gemeinhin die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL verwenden, welche jeweils in der ersten und zweiten Referenzzelle 1181 und 1182 erzeugt werden.According to the structure which in 5 is a pair of first and second reference cells 1181 and 1182 arranged to be with a plurality of memory cells 1111 the cell arrangement 1110 and therefore a territorial disadvantage is not large. For example, multiple memory cells 1111 and the first and second reference cells 1181 and 1182 be arranged to correspond to a single word line, and a plurality of read-amplification circuits 1151 for sampling data of the memory cells 1111 may commonly use the first and second reference voltages VREFH and VREFL, which are respectively in the first and second reference cells 1181 and 1182 be generated.
6 ist ein Blockschaltbild eines Lese-Verstärkungs-Schaltkreises, welcher in einem Daten-Lese-Schaltkreis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten ist. 6 FIG. 10 is a block diagram of a sense amplification circuit included in a data read circuit according to an exemplary embodiment of the inventive concept. FIG.
Wie in 6 gezeigt ist, kann der Leseverstärkungs-Schaltkreis 1151 angeordnet sein, so dass er jeder einer Mehrzahl von Bitleitungen entspricht, und er kann einen ersten Leseverstärker 2100 und einen zweiten Leseverstärker 2200 aufweisen. Eine Verzögerungseinheit 2300 zum Steuern einer Aktivierungszeit bzw. eines Aktivierungszeitpunktes des ersten Leseverstärkers 2100 und/oder des zweiten Leseverstärkers 2200 kann weiterhin in dem Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1151 enthalten sein. Der erste Leseverstärker 2100 empfängt die Datenspannung VSA und die erste und zweite Referenzspannung VREFH und VREFL und erzeugt Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb, welche gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und den wenigstens zwei Referenzspannungen VREFH und VREFL entwickelt werden.As in 6 is shown, the sense amplification circuit 1151 may be arranged to correspond to each of a plurality of bit lines, and may include a first sense amplifier 2100 and a second sense amplifier 2200 exhibit. A delay unit 2300 for controlling an activation time or an activation time of the first sense amplifier 2100 and / or the second sense amplifier 2200 can continue in the read amplification circuit 1151 be included. The first sense amplifier 2100 receives the data voltage VSA and the first and second reference voltages VREFH and VREFL and generates differential output signals VOUT and VOUTb which are developed according to a voltage level difference between the data voltage VSA and the at least two reference voltages VREFH and VREFL.
Beispielsweise werden, wenn die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL durch Referenzzellen wie in 4 gezeigt ist erzeugt werden, die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und hauptsächlich einer der ersten und zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL erzeugt. Der zweite Leseverstärker 2200 tastet ab/verstärkt die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb und gibt die abgetasteten/verstärkten Signale aus. Obwohl Ausgangsanschlüsse des ersten und des zweiten Leseverstärkers 2100 und 2200 geteilt sind bzw. gemeinsam benutzt werden und der Eingangsanschluss und der Ausgangsanschluss des zweiten Leseverstärkers 2200 miteinander in 6 gekoppelt sind, ist die beispielhafte Ausführungsform des erfinderischen Konzepts nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der zweite Leseverstärker 2200 die abgetasteten und verstärkten Signale der Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb durch einen anderen Ausgangsanschluss ausgeben.For example, when the first and second reference voltages VREFH and VREFL are designated by reference cells as in FIG 4 which produces differential output signals VOUT and VOUTb according to a voltage level difference between the data voltage VSA and mainly one of the first and second reference voltages VREFH and VREFL. The second sense amplifier 2200 samples / amplifies the differential output signals VOUT and VOUTb and outputs the sampled / amplified signals. Although output terminals of the first and second sense amplifiers 2100 and 2200 are shared and the input terminal and the output terminal of the second sense amplifier 2200 in each other 6 coupled, the exemplary embodiment of the inventive concept is not limited thereto. For example, the second sense amplifier 2200 output the sampled and amplified signals of the differential output signals VOUT and VOUTb through another output terminal.
Ein Steuersignal Ctrl zum Aktivieren des ersten Leseverstärkers 2100 ist für den ersten Leseverstärker 2100 vorgesehen und das Steuersignal Ctrl ist für den zweiten Leseverstärker 2200 über die Verzögerungseinheit 2300 vorgesehen. Demnach wird der zweite Leseverstärker 2200 nach einer vorbestimmten Verzögerung aktiviert. Nachdem die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb gemäß der Differential-Verstärkungs-Operation des ersten Leseverstärkers 2100 entwickelt sind, und der zweite Leseverstärker 2200 nach der vorbestimmten Verzögerung aktiviert ist, werden die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb durch den zweiten Leseverstärker 2200 abgetastet/verstärkt. Auf diesem Wege kann durch ein Abtasten/Verstärken ausreichend entwickelter Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb die Genauigkeit der ausgelesenen Daten verbessert werden. Darüber hinaus kann durch ein Einklinken der verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ein Lesedaten-Signal, welches ein volles Digitalspannungsniveau hat, erzeugt werden.A control signal Ctrl for activating the first sense amplifier 2100 is for the first sense amplifier 2100 provided and the control signal Ctrl is for the second sense amplifier 2200 about the delay unit 2300 intended. Thus, the second sense amplifier becomes 2200 activated after a predetermined delay. After the differential output signals VOUT and VOUTb according to the differential amplification operation of the first sense amplifier 2100 are developed, and the second sense amplifier 2200 is activated after the predetermined delay, the differential output signals VOUT and VOUTb by the second sense amplifier 2200 sensed / amplified. In this way, by sampling / amplifying sufficiently developed differential output signals VOUT and VOUTb, the accuracy of the data read out can be improved. Moreover, by latching the amplified differential output signals VOUT and VOUTb at a predetermined time, a read data signal having a full digital voltage level can be generated.
Die 7 und 8 sind Schaltbilder, welche den Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1151, welcher in 6 gezeigt ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulichen. 7 ist ein Schaltbild, welches den Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1151, welcher in 6 gezeigt ist, veranschaulicht, und 8 weist Schaltbilder (a) und (b) auf, welche jeweils den ersten Leseverstärker 2100 und den zweiten Leseverstärker 2200 der 7 zeigen, welche voneinander getrennt sind. Bezug nehmend auf die 7 und 8 werden eine Struktur und ein Betrieb des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151 beschrieben werden.The 7 and 8th are schematic diagrams showing the sense-amplification circuit 1151 which is in 6 is shown in accordance with an exemplary embodiment of the inventive concept. 7 is a circuit diagram showing the sense-amplification circuit 1151 which is in 6 is shown, illustrated, and 8th has circuit diagrams (a) and (b), each of which the first sense amplifier 2100 and the second sense amplifier 2200 of the 7 show which are separated from each other. Referring to the 7 and 8th become a structure and an operation of the read-amplification circuit 1151 to be discribed.
Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 1151 kann den ersten Leseverstärker 2100, den zweiten Leseverstärker 2200 und die Verzögerungseinheit 2300 aufweisen. Der erste Leseverstärker 2100 kann eine erste Eingangseinheit 2110 zum Empfangen einer Datenspannung VSA, welche einem Datenwert, welcher in einer Speicherzelle gespeichert ist, entspricht, eine zweite Eingangseinheit 2120 zum Empfangen der ersten und zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL und eine Vorspannungs-Einheit 2130 (biasing unit) um den ersten Leseverstärker 2100 unter Vorspannung zu setzen, aufweisen. Der erste Leseverstärker 2100 kann einen oder mehrere Kondensatoren bzw. Kapazitäten 2141 und 2142 zum Speichern des Differential-Verstärkungssignals basierend auf Differenzen zwischen dem Datenspannungssignal VSA und der ersten und zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL, und eine Vorladeeinheit 2150 zum Vorladen eines Differential-Ausgangsanschlusses (auf den hierin nachstehend auch Bezug genommen wird als Differential-Ausgangsanschlüsse) auf ein vorbestimmtes Niveau aufweisen.The read-amplification circuit 1151 can be the first sense amplifier 2100 , the second sense amplifier 2200 and the delay unit 2300 exhibit. The first sense amplifier 2100 can be a first input unit 2110 for receiving a data voltage VSA, which corresponds to a data value stored in a memory cell, a second input unit 2120 for receiving the first and second reference voltages VREFH and VREFL and a bias unit 2130 (biasing unit) around the first sense amplifier 2100 under pretension. The first sense amplifier 2100 can be one or more capacitors or capacities 2141 and 2142 for storing the differential amplification signal based on differences between the data voltage signal VSA and the first and second reference voltages VREFH and VREFL, and a precharge unit 2150 for precharging a differential output terminal (also referred to hereinafter as differential output terminals) to a predetermined level.
Die erste Eingangseinheit 2110 weist eine Mehrzahl von Eingangsanschlüssen zum Empfangen der Datenspannung VSA auf. Beispielsweise weist die erste Eingangseinheit 2110 zwei Metalloxid-Halbleiter(MOS = Metal Oxide Semiconductor = Metalloxid-Halbleiter)-Transistoren einer geschichteten Struktur auf, und die Datenspannung VSA ist für Gates der zwei MOS-Transistoren vorgesehen. Die zweite Eingangseinheit 2120 weist eine Mehrzahl von Eingangsanschlüssen zum Empfangen der ersten und zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL auf, und beispielsweise weist die zweite Eingangseinheit 2120 auch zwei MOS-Transistoren einer geschichteten Struktur auf. Die erste Referenzspannung VREFH und die zweite Referenzspannung VREFL sind jeweils für Gates der zwei MOS-Transistoren der zweiten Eingangseinheit 2120 vorgesehen. Der erste Kondensator 2141 ist mit der ersten Eingangseinheit 2110 über einen ersten Differential-Ausgangsanschluss verbunden, und der zweite Kondensator 2142 ist mit dem zweiten Eingangsanschluss 2120 über einen zweiten Differential-Ausgangsanschluss verbunden.The first input unit 2110 has a plurality of input terminals for receiving the data voltage VSA. For example, the first input unit 2110 two metal oxide semiconductor (MOS) transistors of a layered structure, and the data voltage VSA is provided for gates of the two MOS transistors. The second input unit 2120 has a plurality of input terminals for receiving the first and second reference voltages VREFH and VREFL, and, for example, the second input unit 2120 also two MOS transistors of a layered structure. The first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREFL are respectively for gates of the two MOS transistors of the second input unit 2120 intended. The first capacitor 2141 is with the first input unit 2110 connected via a first differential output terminal, and the second capacitor 2142 is with the second input terminal 2120 connected via a second differential output terminal.
Vor einer Daten-Lese-Operation wird die Vorladeeinheit 2150 des ersten Leseverstärkers 2100 in Antwort auf das Steuersignal Ctrl aktiviert, und der Differential-Ausgangsanschluss (beispielsweise der erste und der zweite Differential-Ausgangsanschluss) des ersten Leseverstärkers 2100 wird auf eine vorbestimmte Vorladungsspannung vorgeladen. Danach ändert sich, gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA, welche für die erste Eingangseinheit 2010 vorgesehen ist und die der ersten und der zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL, welche für die zweite Eingangseinheit 2120 vorgesehen sind, ein Wert eines Stromes, welcher durch den Differential-Ausgangsanschluss hindurchtritt, und demnach ändert sich auch ein Niveau einer Spannung, welche an den Differential-Ausgangsanschluss angelegt ist. Die geänderte Spannung wird in dem ersten Kondensator 2141 und dem zweiten Kondensator 2142 gespeichert.Before a data read operation, the precharge unit becomes 2150 of the first sense amplifier 2100 in response to the control signal Ctrl, and the differential output terminal (eg, the first and second differential output terminals) of the first sense amplifier 2100 is precharged to a predetermined precharge voltage. Thereafter, according to a voltage level difference between the data voltage VSA, which changes for the first input unit 2010 is provided and that of the first and the second reference voltage VREFH and VREFL, which for the second input unit 2120 are provided, a value of a current passing through the differential output terminal, and accordingly, a level of a voltage applied to the differential output terminal also changes. The changed voltage is in the first capacitor 2141 and the second capacitor 2142 saved.
Wenn beispielsweise die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL von einer Referenz-Zellanordnung erzeugt werden und ein Datum einer Speicherzelle einen logischen Hoch-Wert bzw. High-Wert hat, haben die Datenspannung VSA und die erste Referenzspannung VREFH im Wesentlichen dasselbe Niveau, und demnach wird eine Integrier-Operation hauptsächlich basierend auf einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und der zweiten Referenzspannung VREFL durchgeführt. Als ein Ergebnis der Integrier-Operation erhöht sich eine Spannungsdifferenz zwischen den Differential-Ausgangssignalen VOUT und VOUTb schrittweise bzw. graduell.For example, when the first and second reference voltages VREFH and VREFL are generated from a reference cell array and a data of a memory cell has a logical high value, the data voltage VSA and the first reference voltage VREFH have substantially the same level, and accordingly, an integrating operation is performed mainly based on a voltage level difference between the data voltage VSA and the second reference voltage VREFL. As a result of the integrating operation, a voltage difference between the differential output signals VOUT and VOUTb gradually increases.
Der zweite Leseverstärker 2200 wird nach einer vorbestimmten Verzögerung aktiviert beginnend von dann, wann die Vorladeeinheit 2150 des ersten Leseverstärkers 2100 aktiviert wird. Beispielsweise tritt das Steuersignal Ctrl, welches für die Vorladeeinheit 2150 vorgesehen ist, durch die Verzögerungseinheit 2300 hindurch und ist für eine Vorspannungs-Einheit 2220 des zweiten Leseverstärkers 2220 vorgesehen. In anderen Worten wird, um Zeit für die Integrier-Operation des ersten Leseverstärkers 2100 sicherzustellen, ein Aktivierungszeitpunkt für den zweiten Leseverstärker 2200 angepasst (oder ein Abtastzeitpunkt für die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb wird angepasst). Wenn die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb, welche Ausgaben des ersten Leseverstärkers 2100 sind, ausreichend entwickelt sind, wird der zweite Leseverstärker 2200 aktiviert und der zweite Leseverstärker 2200 tastet ab/verstärkt die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb, wobei die verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb erzeugt werden. Die verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb können zu einem Zeitpunkt nach der Abtastoperation unter Verwendung des Signalspeichers 2210 eingeklinkt werden und die eingeklinkten Signale können als gelesene Daten nach außen vorgesehen werden.The second sense amplifier 2200 is activated after a predetermined delay, starting from when the pre-charging unit 2150 of the first sense amplifier 2100 is activated. For example, the control signal Ctrl, which is for the precharge unit, occurs 2150 is provided by the delay unit 2300 through and is for a bias unit 2220 of the second sense amplifier 2220 intended. In other words, at time for the integrating operation of the first sense amplifier 2100 ensure an activation time for the second sense amplifier 2200 is adjusted (or a sampling timing for the differential output signals VOUT and VOUTb is adjusted). When the differential output signals VOUT and VOUTb, which outputs the first sense amplifier 2100 are sufficiently developed, becomes the second sense amplifier 2200 activated and the second sense amplifier 2200 samples / amplifies the differential output signals VOUT and VOUTb, generating the amplified differential output signals VOUT and VOUTb. The amplified differential output signals VOUT and VOUTb may be at a time after the sampling operation using the latch 2210 be latched and the latched signals can be provided as read data to the outside.
Während in 8 die Verzögerungseinheit 2300 unter Verwendung einer Mehrzahl von Invertern bzw. Umrichtern implementiert ist, und eine Abtast-Zeit durch ein Verzögern des Steuersignals Ctrl angepasst wird, welche die Vorladeeinheit 2150 des ersten Leseverstärkers 2100 steuert, ist die beispielhafte Ausführungsform des erfinderischen Konzepts nicht notwendigerweise hierauf beschränkt. Beispielsweise können die Vorladeeinheit 2150 des ersten Leseverstärkers 2100 und die Vorspannungs-Einheit 2220 des zweiten Leseverstärkers 2200 durch unterschiedliche Steuersignale gesteuert werden, und wenn die Aktivierungszeitpunkte für diese Steuersignale angepasst werden, muss die Verzögerungseinheit 2300 nicht benötigt werden. Weiterhin kann die Verzögerungseinheit 2300 aus anderen Formen von Zeitverzögerungs-Schaltkreisen bzw. -Schaltungen konstruiert werden. In dem Fall, dass der erste Leseverstärker 2100 und der zweite Leseverstärker 2200 ein Eingangssignal abtasten/verstärken, können deren Spannungsverstärkungen gemäß Charakteristiken von Elementen wie beispielsweise MOS-Transistoren, welche in dem ersten und dem zweiten Leseverstärker 2100 und 2200 enthalten sind, geändert werden. Durch ein Anpassen einer Spannungsverstärkung für eine Verstärkungs-Operation können Ausgabekurvenverläufe des ersten und des zweiten Leseverstärkers 2100 und 2200 geändert werden.While in 8th the delay unit 2300 is implemented using a plurality of inverters, and a sampling time is adjusted by delaying the control signal Ctrl representing the precharge unit 2150 of the first sense amplifier 2100 controls, the exemplary embodiment of the inventive concept is not necessarily limited thereto. For example, the pre-charging unit 2150 of the first sense amplifier 2100 and the bias unit 2220 of the second sense amplifier 2200 be controlled by different control signals, and if the activation times for these control signals are adjusted, the delay unit 2300 not needed. Furthermore, the delay unit 2300 can be constructed from other forms of time delay circuits. In the case that the first sense amplifier 2100 and the second sense amplifier 2200 to sample / amplify an input signal, For example, their voltage gains may be determined according to characteristics of elements such as MOS transistors included in the first and second sense amplifiers 2100 and 2200 are changed. By adjusting a voltage gain for a gain operation, output waveforms of the first and second sense amplifiers 2100 and 2200 be changed.
Die 9A, 9B, 10A und 10B sind Graphen, welche Eingangs-/Ausgangs-Kurvenverläufe des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151, welcher in 6 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts gezeigt ist, zeigen. Die 9A und 9B sind Graphen für einen Fall, wenn die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL von einer Referenz-Zellanordnung erzeugt werden wie derjenigen, wie in 4 gezeigt ist, und die 10A und 10B sind Graphen für einen Fall, wenn die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL von Referenzspannungserzeugungseinheiten wie denjenigen, welche in 2A gezeigt sind, erzeugt werden. Bezug nehmend auf die 7 bis 10B wird ein Betrieb des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 1151 beschrieben werden. Es wird angenommen, dass ein logisches High-Datum in einer Speicherzelle gespeichert ist.The 9A . 9B . 10A and 10B are graphs which show input / output waveforms of the sense-amplification circuit 1151 which is in 6 according to an exemplary embodiment of the inventive concept, show. The 9A and 9B FIG. 4 are graphs for a case when the first and second reference voltages VREFH and VREFL are generated from a reference cell array such as that shown in FIG 4 is shown, and the 10A and 10B are graphs for a case when the first and second reference voltages VREFH and VREFL of reference voltage generating units such as those shown in FIG 2A are shown generated. Referring to the 7 to 10B becomes an operation of the read-amplification circuit 1151 to be discribed. It is assumed that a logical high date is stored in a memory cell.
Wie in den 9A und 9B gezeigt ist, halten die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb des ersten Leseverstärkers 2100 ein Vorladungsniveau Vprech vor einer Entwicklungsstufe aufrecht. Bei einer Auswahl einer Speicherzelle für eine Daten-Auslese-Operation wird die Datenspannung VSA einer Bitleitung, welche mit der Speicherzelle verbunden ist, entwickelt. Wenn eine erste Referenzzelle und eine zweite Referenzzelle zusammen mit der Auswahl der Speicherzelle ausgewählt werden, werden die erste Referenzspannung VREFH und die zweite Referenzspannung VREFL entwickelt. Die Datenspannung VSA hat im Wesentlichen denselben Wert wie die erste Referenzspannung VREFH.As in the 9A and 9B 2, hold the differential output signals VOUT and VOUTb of the first sense amplifier 2100 a precharge level keeps Vprech ahead of a developmental stage. In a selection of a memory cell for a data read-out operation, the data voltage VSA of a bit line connected to the memory cell is developed. When a first reference cell and a second reference cell are selected together with the selection of the memory cell, the first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREFL are developed. The data voltage VSA has substantially the same value as the first reference voltage VREFH.
Gemäß einer Änderung in der Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und der zweiten Referenzspannung VREFL werden die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb entwickelt, und nach einer vorbestimmten Verzögerung wird eine Abtastoperation durchgeführt. Die Abtastoperation kann durch ein Aktivieren des zweiten Leseverstärkers 2200 durchgeführt werden, und durch die Abtastoperation werden die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb auf ein volldigitales Niveau verstärkt. Die verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb werden zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach der Abtastoperation eingeklinkt und, die eingeklinkte Information wird als Lesedaten bzw. ausgelesene Daten nach außen vorgesehen.In accordance with a change in the voltage level difference between the data voltage VSA and the second reference voltage VREFL, the differential output signals VOUT and VOUTb are developed, and after a predetermined delay, a sampling operation is performed. The sampling operation may be accomplished by activating the second sense amplifier 2200 and the sampling operation amplifies the differential output signals VOUT and VOUTb to a fully digital level. The amplified differential output signals VOUT and VOUTb are latched at a predetermined time after the sampling operation, and the latched information is provided as read data to the outside.
Wie in den 10A und 10B gezeigt ist, haben die erste Referenzspannung VREFH und die zweite Referenzspannung VREFL, welche von Referenzspannungserzeugungseinheiten erzeugt werden, konstante Spannungsniveaus. Wenn eine Speicherzelle für eine Daten-Auslese-Operation ausgewählt wird, wird die Datenspannung VSA einer Bitleitung, welche mit der Speicherzelle verbunden ist, entwickelt, und das Niveau der Datenspannung VSA nimmt stufenweise zu, derart, dass zu einem vorbestimmten Zeitpunkt das Niveau der Datenspannung VSA das Niveau der ersten Referenzspannung VREFH überschreitet.As in the 10A and 10B 2, the first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREFL, which are generated by reference voltage generating units, have constant voltage levels. When a memory cell for a data read-out operation is selected, the data voltage VSA of a bit line connected to the memory cell is developed, and the level of the data voltage VSA gradually increases, such that at a predetermined time the level of the data voltage VSA exceeds the level of the first reference voltage VREFH.
Die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb des ersten Leseverstärkers 2100 halten das Vorladungsniveau Vprech vor einer Entwicklungsstufe aufrecht und werden entwickelt, wenn sich die Datenspannung VSA ändert. Eine Abtastoperation wird nach einer vorbestimmten Verzögerung von der Entwicklung der Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb durchgeführt. Die Abtastoperation kann innerhalb einer vorbestimmten Zeit durchgeführt werden von dann, wann die Datenspannung VSA dasselbe Niveau wie die erste Referenzspannung VREFH hat. Durch die Abtastoperation werden die Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb zu einem volldigitalen Niveau verstärkt, und die verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT und VOUTb werden zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach der Abtastoperation eingeklinkt. Die eingeklinkte Information wird als Auslesedaten nach außen vorgesehen.The differential output signals VOUT and VOUTb of the first sense amplifier 2100 maintain the precharge level Vprech before a stage of development and are developed as the data voltage VSA changes. A sampling operation is performed after a predetermined delay from the development of the differential output signals VOUT and VOUTb. The sampling operation may be performed within a predetermined time from when the data voltage VSA has the same level as the first reference voltage VREFH. By the sampling operation, the differential output signals VOUT and VOUTb are amplified to a full digital level, and the amplified differential output signals VOUT and VOUTb are latched at a predetermined time after the sampling operation. The latched information is provided as read-out data to the outside.
11A ist ein Graph zum Vergleichen eines Datensignal-Kurvenverlaufs eines herkömmlichen Daten-Lese-Schaltkreises mit einem Datensignal-Kurvenverlauf eines Daten-Lese-Schaltkreises gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts, und 11B ist ein Graph zum Vergleichen einer Zugriffszeit bei einer herkömmlichen Daten-Auslese-Operation mit einer Zugriffszeit bei einer Daten-Auslese-Operation gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. 11A FIG. 12 is a graph comparing a data signal waveform of a conventional data read circuit with a data signal waveform of a data read circuit according to an exemplary embodiment of the inventive concept; and FIG 11B FIG. 10 is a graph for comparing an access time in a conventional data read-out operation with an access time in a data read-out operation according to an exemplary embodiment of the inventive concept. FIG.
Wie in 11A gezeigt ist, ist bei einem Lese-Verstärkungs-Schaltkreis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts, da ein Differential-Ausgangssignal, welches in einem Integrierkondensator gespeichert ist, direkt als ein Eingang eines Leseverstärkers für Abtast-/Verstärkungsoperationen vorgesehen ist, das Differential-Ausgangssignal durch eine starke Verstärkung verstärkt, und demnach kann es unmittelbar zu einem Volldigitalniveau entwickelt werden. Folglich sind durch ein Anwenden einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts eine Entwicklungsgeschwindigkeit und eine Fähigkeit zur Volldigitalspannungs-Wiederherstellung einem herkömmlich ausgebildeten Daten-Leseschaltkreis überlegen.As in 11A 5, in a sense amplification circuit according to an exemplary embodiment of the inventive concept, since a differential output stored in an integrating capacitor is directly provided as an input of a sense amplifier for sample / amplification operations, the differential output is amplified by a strong gain, and thus it can be immediately developed to a full digital level. Consequently, by applying an exemplary embodiment of the inventive concept, a development speed and a capability for full digital voltage recovery are superior to a conventionally designed data read circuit.
Eine Zugriffszeit hinsichtlich eines herkömmlichen Falles und eine Zugriffszeit hinsichtlich einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts sind in 11B gezeigt. Die Zugriffszeit kann definiert werden als eine Zeit von dann, wann ein Leseverstärker aktiviert wird, bis dann, wann eine entwickelte Spannungsdifferenz 100 mV erreicht. Wenn die Anzahl von Zellen pro Bitleitung zunimmt, nimmt auch die Zugriffszeit als ein Ganzes zu. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts jedoch kann die Zugriffszeit insgesamt auf 2 ns oder weniger verringert werden. An access time in a conventional case and an access time regarding an exemplary embodiment of the inventive concept are shown in FIG 11B shown. The access time can be defined as a time from when a sense amplifier is activated until then, when a developed voltage difference 100 reached mV. As the number of cells per bit line increases, the access time as a whole also increases. However, according to an exemplary embodiment of the inventive concept, the access time may be reduced to 2 ns or less in total.
Die 12 und 13 sind Flussdiagramme, welche ein Verfahren zum Auslesen von Daten aus einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulichen.The 12 and 13 13 are flowcharts illustrating a method of reading data from a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
Gemäß dem Verfahren sind eine Datenspannung, welche aus einer Speicherzelle stammt, und mindestens zwei Referenzspannungen für einen Lese-Verstärkungs-Schaltkreis vorgesehen. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis kann einen ersten Leseverstärker zum differentiellen Verstärken von Spannungsniveau-Differenzen zwischen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung und einen zweiten Leseverstärker zum Empfangen und Abtasten/Verstärken eines Ausgangs des ersten Leseverstärkers aufweisen. Der erste Leseverstärker kann mit einem Integrier-Schaltkreis implementiert sein zum Erzeugen eines Differential-Ausgangssignals, welches der Datenspannung entspricht, und zur Ausgabe des Differential-Ausgangssignals durch einen Differential-Ausgangsanschluss. Der zweite Leseverstärker kann mit einem Verstärker-Schaltkreis zum Empfangen des Differential-Ausgangssignals durch den Differential-Ausgangsanschluss, zum Verstärken des empfangenen Differential-Ausgangssignals und zur Ausgabe des verstärkten Signal durch den Differential-Ausgangsanschluss implementiert sein.According to the method, a data voltage originating from a memory cell and at least two reference voltages are provided for a read-amplification circuit. The sense amplifier circuit may include a first sense amplifier for differentially amplifying voltage level differences between the data voltage and the first and second reference voltages, and a second sense amplifier for receiving and sampling / amplifying an output of the first sense amplifier. The first sense amplifier may be implemented with an integrating circuit for generating a differential output signal corresponding to the data voltage and outputting the differential output signal through a differential output terminal. The second sense amplifier may be implemented with an amplifier circuit for receiving the differential output signal through the differential output terminal, amplifying the received differential output signal, and outputting the amplified signal through the differential output terminal.
Indem ein vorbestimmtes Steuersignal für den ersten Leseverstärker vorgesehen ist, wird der erste Leseverstärker in Operation bzw. im Vorgang S11 aktiviert. Der erste Leseverstärker kann eine Vorladeeinheit zum Vorladen des Differential-Ausgangsanschlusses auf ein vorbestimmtes Niveau aufweisen, und das vorbestimmte Steuersignal kann ein Vorlade-Steuersignal zum Aktivieren der Vorladungseinheit sein. In Operation S12 wird eine Speicherzelle gemäß einem Ergebnis des Dekodierens einer Adresse, welche von außen vorgesehen ist, ausgewählt. Eine Datenspannung, welche Daten entspricht, welche in der ausgewählten Speicherzelle gespeichert sind, wird erzeugt, und die erste Referenzspannung und die zweite Referenzspannung werden erzeugt, um die Daten, welche in der Speicherzelle gespeichert sind, in Operation S13 zu lesen. Die erste Referenzspannung und die zweite Referenzspannung können von Referenzspannungserzeugungseinheiten erzeugt werden, welche vorbestimmte Gleichstrom(DC)-Spannungswerte wie in den vorangehenden Ausführungsformen erzeugen, oder sie können Spannungen sein, welche durch Referenzzellen entwickelt werden, welche eine Logik-High-Information und eine Logik-Low-Information speichern.By providing a predetermined control signal for the first sense amplifier, the first sense amplifier is activated in operation S11. The first sense amplifier may include a precharge unit for precharging the differential output terminal to a predetermined level, and the predetermined control signal may be a precharge control signal for activating the precharge unit. In operation S12, a memory cell is selected according to a result of decoding an address provided from the outside. A data voltage corresponding to data stored in the selected memory cell is generated, and the first reference voltage and the second reference voltage are generated to read the data stored in the memory cell in operation S13. The first reference voltage and the second reference voltage may be generated by reference voltage generation units that generate predetermined DC voltage values as in the previous embodiments, or they may be voltages developed by reference cells including logic high information and logic Save -low information.
Der erste Leseverstärker empfängt die Datenspannung und die erste und die zweite Referenzspannung und verstärkt eine Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung, wodurch er Differential-Ausgangssignale in einer Operation S14 erzeugt. Der erste Leseverstärker kann jeweils zwei Eingangsanschlüsse zum allgemeinen Empfangen der Datenspannung und zwei Eingangsanschlüsse zum Empfangen der ersten Referenzspannung und der zweiten Referenzspannung aufweisen. Der erste Leseverstärker kann mit einem Integrierschaltkreis zum Durchführen einer Integrieroperation durch eine Verwendung eines oder mehrerer Kondensatoren implementiert sein, und er speichert eine Spannung entsprechend der Integrieroperation in dem einen oder den mehreren Kondensatoren. Ein Spannungsniveau, welches in jedem des einen oder mehreren Kondensator(en) gespeichert ist, ändert sich gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und zweiten Referenzspannung, und beispielsweise können, wenn der erste und der zweite Kondensator in dem ersten Leseverstärker enthalten sind, eine Spannung an einem Knoten des ersten Kondensators und eine Spannung an einem Knoten des zweiten Kondensators als Differential-Ausgangssignale erzeugt werden.The first sense amplifier receives the data voltage and the first and second reference voltages and amplifies a voltage level difference between the data voltage and the first and second reference voltages, thereby generating differential output signals in an operation S14. The first sense amplifier may each have two input terminals for generally receiving the data voltage and two input terminals for receiving the first reference voltage and the second reference voltage. The first sense amplifier may be implemented with an integrating circuit for performing an integrating operation by using one or more capacitors, and stores a voltage corresponding to the integrating operation in the one or more capacitors. A voltage level stored in each of the one or more capacitors changes according to a voltage level difference between the data voltage and the first and second reference voltages, and for example, when the first and second capacitors include in the first sense amplifier are generated, a voltage at a node of the first capacitor and a voltage at a node of the second capacitor as differential output signals.
Nach einer vorbestimmten Verzögerung wird der zweite Leseverstärker in einer Operation S15 aktiviert. Die Verzögerung kann durch ein Verzögerungsmittel wie beispielsweise eine Inverterkette angepasst werden. Die Verzögerungszeit kann eine Zeit sein von dann, wann der erste Leseverstärker aktiviert wird (oder eine Vorladeeinheit des ersten Leseverstärkers aktiviert wird) bis dann, wann eine Vorspannungs-Spannung (bias voltage) an den zweiten Leseverstärker angelegt wird. In diesem Fall kann ein Signal, welches durch ein Verzögerung des Vorladungssteuersignals erhalten wird, als ein Steuersignal zum Steuern der Vorspannung des zweiten Leseverstärkers verwendet werden.After a predetermined delay, the second sense amplifier is activated in an operation S15. The delay can be adjusted by a delay means such as an inverter chain. The delay time may be a time from when the first sense amplifier is activated (or a precharge unit of the first sense amplifier is activated) to when a bias voltage is applied to the second sense amplifier. In this case, a signal obtained by delaying the precharge control signal may be used as a control signal for controlling the bias of the second sense amplifier.
Der zweite Leseverstärker ist mit einem Differential-Ausgangsanschluss des ersten Leseverstärkers verbunden, um das Differential-Ausgangssignal zu empfangen. Zu dem Zeitpunkt, wenn der zweite Leseverstärker aktiviert wird, wird das Differential-Ausgangssignal abgetastet und das verstärkte Differential-Ausgangssignal wird als Lesedaten in einer Operation S16 erzeugt. Der Ausgangsanschluss des zweiten Leseverstärkers kann allgemein mit dem Differential-Ausgangsanschluss des ersten Leseverstärkers verbunden sein, so dass die ausgelesenen Daten durch den Differential-Ausgangsanschluss ausgegeben werden können.The second sense amplifier is connected to a differential output terminal of the first sense amplifier to receive the differential output signal. At the time when the second sense amplifier is activated, the differential output signal is sampled and the amplified differential output signal is read as read data in an operation S16 generated. The output terminal of the second sense amplifier may be generally connected to the differential output terminal of the first sense amplifier so that the read-out data may be output through the differential output terminal.
13 ist ein Flussdiagramm, welches detaillierte Operationen des ersten Leseverstärkers und des zweiten Leseverstärkers veranschaulicht. Wie in 13 gezeigt ist, wird eine Vorlade-Operation hinsichtlich des ersten Leseverstärkers gemäß dem Vorlade-Steuersignal in Operation S21 durchgeführt. Die Vorlade-Operation kann durchgeführt werden durch ein Vorladen eines Niveaus des Differential-Ausgangsanschlusses auf ein vorbestimmtes Niveau. 13 FIG. 10 is a flow chart illustrating detailed operations of the first sense amplifier and the second sense amplifier. FIG. As in 13 2, a precharge operation is performed on the first sense amplifier according to the precharge control signal in operation S21. The precharge operation may be performed by precharging a level of the differential output terminal to a predetermined level.
Indem die Datenspannung und die erste und zweite Referenzspannung für den ersten Leseverstärker vorgesehen sind, wird eine Operation des Integrierens einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der ersten und der zweiten Referenzspannung in einer Operation S22 durchgeführt. Wenn die erste und zweite Referenzspannung von Referenzzellen erzeugt sind, hat ein Niveau von einer der ersten und der zweiten Referenzspannung ungefähr denselben Wert wie das Niveau der Datenspannung und ein Niveau der anderen Referenzspannung hat einen von dem Niveau der Datenspannung verschiedenen Wert. Beispielsweise hat, wenn ein logisches High-Datum in einer Speicherzelle gespeichert ist, die Datenspannung ungefähr dasselbe Niveau wie das Niveau der ersten Referenzspannung derart, dass eine Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung und der zweiten Referenzspannung größtenteils integriert wird. Der erste Leseverstärker erzeugt ein Differential-Ausgangssignal, welches der Integrieroperation in einer Operation S23 entspricht.By providing the data voltage and the first and second reference voltages to the first sense amplifier, an operation of integrating a voltage level difference between the data voltage and the first and second reference voltages is performed in an operation S22. When the first and second reference voltages of reference cells are generated, a level of one of the first and second reference voltages has approximately the same value as the level of the data voltage, and a level of the other reference voltage has a value different from the level of the data voltage. For example, when a logic high data is stored in a memory cell, the data voltage has approximately the same level as the level of the first reference voltage such that a voltage level difference between the data voltage and the second reference voltage is largely integrated. The first sense amplifier generates a differential output corresponding to the integration operation in operation S23.
Nach einer vorbestimmten Verzögerung von dann, wann das Vorladen durchgeführt wird, wird der zweite Leseverstärker in einer Operation S24 aktiviert. Der zweite Leseverstärker empfängt das Differential-Ausgangssignal von dem ersten Leseverstärker und tastet das Differential-Ausgangssignal nach der vorbestimmten Verzögerung ab und verstärkt dasselbe, wodurch das verstärkte Differential-Ausgangssignal in einer Operation S25 erzeugt wird. Zu einem vorbestimmten Zeitpunkt von dem Start der Verstärkungsoperation wird das verstärkte Differential-Ausgangssignal in einer Operation S26 eingeklinkt und das eingeklinkte Differential-Ausgangssignal wird als Lesedaten in einer Operation S27 ausgegeben.After a predetermined delay from when the precharge is performed, the second sense amplifier is activated in an operation S24. The second sense amplifier receives the differential output signal from the first sense amplifier and samples and amplifies the differential output signal after the predetermined delay, thereby producing the amplified differential output signal in an operation S25. At a predetermined timing from the start of the amplifying operation, the amplified differential output is latched in an operation S26 and the latched differential output is output as read data in an operation S27.
14 ist ein Schaltbild, welches einen Daten-Leseschaltkreis veranschaulicht, welcher in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten sein kann. Wie in 14 gezeigt ist, kann ein Daten-Leseschaltkreis 3100 angeordnet sein, um jeder einer Mehrzahl von Bitleitungen, welche in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 enthalten sind, zu entsprechen. 14 FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a data read circuit that may be included in a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. As in 14 can be shown, a data reading circuit 3,100 be arranged to each of a plurality of bit lines, which in the non-volatile memory device 1100 are included.
Der Daten-Leseschaltkreis 3100 kann verschiedene Schaltkreise zum Auslesen von Daten aus einer Speicherzelle 3110 beispielsweise einen Vorlade-Schaltkreis 3130, welcher mit einer Bitleitung verbunden ist, um die Bitleitung auf ein vorbestimmtes Niveau vorzuladen, einen Bitleitungs-Auswahlschaltkreis 3120 zum Auswählen einer Bitleitung, einen Klemm-Schaltkreis 3140 zum Klemmen einer Bitleitung und eine Stromquelle 3150 zum Vorsehen eines Stroms für eine Bitleitung aufweisen. In 14 ist die Speicherzelle 3110 eine MRAM-Zelle, welche eine MTJ aufweist, welche ein Beispiel ist.The data reading circuit 3,100 can use various circuits to read data from a memory cell 3110 for example, a precharge circuit 3130 which is connected to a bit line to precharge the bit line to a predetermined level, a bit line selection circuit 3120 for selecting a bit line, a clamping circuit 3140 for clamping a bit line and a current source 3150 for providing a current for a bit line. In 14 is the memory cell 3110 an MRAM cell having an MTJ, which is an example.
Der Daten-Leseschaltkreis 3100 kann einen ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 zum Durchführen von Abtast-/Verstärkungsoperationen basierend auf einer Integrieroperation unter Verwendung einer Mehrzahl von Referenzspannungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts und einen zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3170 zum Durchführen allgemeiner Abtast-/Verstärkungsoperationen aufweisen. Der Daten-Leseschaltkreis 3100 kann weiterhin einen ersten Steuerschaltkreis 3161 zum Steuern einer Auswahl des ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3160 in Antwort auf ein erstes Steuersignal Ctrl11 und einen zweiten Steuerschaltkreis 3171 zum Steuern der Auswahl des zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3170 in Antwort auf ein zweites Steuersignal Ctrl12 aufweisen, so dass der Daten-Leseschaltkreis 3100 wahlweise den ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 und den zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3170 betreibt.The data reading circuit 3,100 may be a first read amplification circuit 3160 for performing sampling / amplification operations based on an integrating operation using a plurality of reference voltages according to an exemplary embodiment of the inventive concept and a second read-amplifying circuit 3170 for performing general sample / amplify operations. The data reading circuit 3,100 can continue a first control circuit 3161 for controlling a selection of the first read amplification circuit 3160 in response to a first control signal Ctrl11 and a second control circuit 3171 for controlling the selection of the second read amplification circuit 3170 in response to a second control signal Ctrl12, such that the data read circuit 3,100 optionally the first read amplification circuit 3160 and the second read-amplification circuit 3170 operates.
Der erste Steuerschaltkreis 3161 und der zweite Steuerschaltkreis 3171 können mit MOS-Transistoren implementiert sein, welche das erste Steuersignal Ctrl11 und das zweite Steuersignal Ctrl12 jeweils durch Gate-Elektroden empfangen. Eine erste und eine zweite Elektrode des ersten Steuerschaltkreises 3161 sind jeweils mit einem Eingangsanschluss des ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3160 (beispielsweise einem ersten Eingangsanschluss, welcher die Datenspannung VSA empfängt) und einem Ausgangsanschluss des ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3160 verbunden. Eine erste und eine zweite Elektrode des zweiten Steuerschaltkreises 3171 sind jeweils mit einem Eingangsanschluss des zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3170 (beispielsweise einem ersten Eingangsanschluss, welcher eine Ausgabe VOUT1 des ersten Steuerschaltkreises 3161 empfängt) und einem Ausgangsanschluss des zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3170 verbunden. Der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 empfängt die erste und zweite Referenzspannung VREFH und VREFL jeweils durch zweite und dritte Eingangsanschlüsse. Die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL können Gleichspannungen bzw. DC-Spannungen sein, welche in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 unter Verwendung einer Spannung, welche von außerhalb vorgesehen ist, erzeugt werden, oder Gleichspannungen, welche direkt von außen vorgesehen sind, wie vorstehend erwähnt ist. Die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL können Spannungen sein, welche durch Referenzzellen entwickelt werden, welche Logik-High-Informationen oder Logik-Low-Informationen speichern.The first control circuit 3161 and the second control circuit 3171 may be implemented with MOS transistors which receive the first control signal Ctrl11 and the second control signal Ctrl12 respectively through gate electrodes. A first and a second electrode of the first control circuit 3161 are each connected to an input terminal of the first sense amplifying circuit 3160 (For example, a first input terminal, which receives the data voltage VSA) and an output terminal of the first sense-amplifying circuit 3160 connected. A first and a second electrode of the second control circuit 3171 are each connected to an input terminal of the second read-amplification circuit 3170 (For example, a first input terminal, which has an output VOUT1 of the first control circuit 3161 receives) and an output terminal of the second read amplification circuit 3170 connected. The first read amplification circuit 3160 receives the first and second reference voltages VREFH and VREFL through second and third input terminals, respectively. The first and second reference voltages VREFH and VREFL may be DC voltages that are present in the nonvolatile memory device 1100 are generated by using a voltage provided from outside, or DC voltages provided directly from the outside, as mentioned above. The first and second reference voltages VREFH and VREFL may be voltages developed by reference cells storing logic high information or logic low information.
Der zweite LeseVerstärkungs-Schaltkreis 3170 empfängt eine Referenzspannung VREF durch einen zweiten Eingangsanschluss. Die Referenzspannung VREF kann eine Gleichspannung sein, welche in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 erzeugt wird, oder direkt von außen vorgesehen ist. Die Referenzspannung VREF kann ein Niveau haben, welches annähernd einem Mittelwert zwischen der ersten Referenzspannung VREFH und der zweiten Referenzspannnung VREFL entspricht.The second read-amplification circuit 3170 receives a reference voltage VREF through a second input terminal. The reference voltage VREF may be a DC voltage used in the nonvolatile memory device 1100 is generated, or is provided directly from the outside. The reference voltage VREF may have a level approximately corresponding to an average value between the first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREFL.
Wie in 14 gezeigt ist, weist der Daten-Leseschaltkreis 3100 den ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 basierend auf einem Integrierschaltkreis, welcher zwei Referenzspannungen VREFH und VREFL verwendet, sowie auch den zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3170 auf, welcher eine Verstärkungsoperation unter Verwendung der einzelnen Referenzspannung VREF durchführt. In einem Testmodus der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 können das erste Steuersignal Ctrl11 und das zweite Steuersignal Ctrl12 für den ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 und den zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3170 vorgesehen sein derart, dass Charakteristiken von Ausgangskurvenverläufen, welche unter Verwendung des ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3160 und des zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3170 hergestellt werden, bestimmt werden können. Wenn der zweite Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3170 ausgewählt ist, tritt die Datenspannung VSA von der Bitleitung BL durch den ersten Steuerschaltkreis 3161 hindurch und ist für den ersten Eingangsanschluss des zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3170 vorgesehen. Der zweite Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3170 vergleicht die Datenspannung VSA mit der Referenzspannung VREF und gibt ein Verstärkungssignal VOUT2 entsprechend diesem Vergleichsergebnis aus.As in 14 is shown, the data reading circuit 3,100 the first read amplification circuit 3160 based on an integrating circuit which uses two reference voltages VREFH and VREFL, as well as the second read-amplifying circuit 3170 which performs an amplification operation using the single reference voltage VREF. In a test mode of the nonvolatile memory device 1100 may be the first control signal Ctrl11 and the second control signal Ctrl12 for the first read-amplifying circuit 3160 and the second read-amplification circuit 3170 be provided such that characteristics of output waveforms, which using the first read-amplifying circuit 3160 and the second read-amplification circuit 3170 can be determined. When the second sense-amplifying circuit 3170 is selected, the data voltage VSA from the bit line BL passes through the first control circuit 3161 and is for the first input terminal of the second read amplification circuit 3170 intended. The second read-amplification circuit 3170 compares the data voltage VSA with the reference voltage VREF and outputs a gain signal VOUT2 according to this comparison result.
Andererseits ist, wenn der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 ausgewählt ist, die Datenspannung VSA für den ersten Eingangsanschluss des ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3160 vorgesehen, und wie in den vorangehenden Ausführungsformen erwähnt ist, wird eine Integrier-Operation gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und der ersten und zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL durchgerührt, und ein Differential-Ausgangssignal, welches einem Integrationsergebnis entspricht, wird erzeugt. Danach wird zu einem vorbestimmten Zeitpunkt das Differential-Ausgangssignal abgetastet/verstärkt, derart, dass ein Verstärkungssignal VOUT1 von dem ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 ausgegeben wird. Der Ausgabeanschluss des ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3160 kann durch den zweiten Steuerschaltkreis 3171 elektrisch mit dem Ausgangsanschluss des zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3170 verbunden sein.On the other hand, when the first read amplification circuit 3160 is selected, the data voltage VSA for the first input terminal of the first read-amplifying circuit 3160 and as mentioned in the foregoing embodiments, an integrating operation is performed in accordance with a voltage level difference between the data voltage VSA and the first and second reference voltages VREFH and VREFL, and a differential output signal corresponding to an integration result is generated. Thereafter, at a predetermined timing, the differential output signal is sampled / amplified such that a gain signal VOUT1 from the first read amplification circuit 3160 is issued. The output terminal of the first sense amplification circuit 3160 can through the second control circuit 3171 electrically to the output terminal of the second read amplification circuit 3170 be connected.
In dem Testmodus kann ein Kurvenverlauf eines Datensignals unter Verwendung der Verstärkungssignale VOUT1 und VOUT2 analysiert werden, welche von dem ersten und dem zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 und 3170 ausgegeben werden. Durch ein Bezugnehmen auf ein Resultat dieser Analyse können einer des ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3160 und des zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 3170 gesetzt bzw. gewählt werden, so dass sie in einem normalen Betrieb der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 verwendet werden. Beispielsweise wird, wenn das Verstärkungssignal VOUT2, welches von dem zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3170 ausgegeben wird, mehr Zeit benötigt, um ein volldigitales Niveau zu erreichen, der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 3160 gewählt, so dass er in dem normalen Betrieb der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 aktiviert wird. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 kann einen Betriebsart-Registersatz (MRS = Mode Register Set) aufweisen, welcher MRS-Code zum Setzen eines Operationsmodus speichert derart, dass der erste Steuerschaltkreis 3161 und der zweite Steuerschaltkreis 3171 durch einen MRS-Code in einem anfänglichen Betrieb der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 gesteuert werden können.In the test mode, a waveform of a data signal may be analyzed using the gain signals VOUT1 and VOUT2 derived from the first and second read amplification circuits 3160 and 3170 be issued. By referring to a result of this analysis, one of the first read amplification circuit 3160 and the second read-amplification circuit 3170 be set so that they are in a normal operation of the non-volatile memory device 1100 be used. For example, when the gain signal VOUT2, which is from the second read amplification circuit 3170 is spent more time to reach a fully digital level, the first read amplification circuit 3160 chosen so that it is in the normal operation of the non-volatile memory device 1100 is activated. The nonvolatile storage device 1100 may comprise a mode register set (MRS) which stores MRS code for setting an operation mode such that the first control circuit 3161 and the second control circuit 3171 by an MRS code in an initial operation of the nonvolatile memory device 1100 can be controlled.
15 ist ein Blockschaltbild eines Daten-Leseschaltkreises, welcher in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten sein kann. Zum Zweck der Einfachheit ist von den oben beschriebenen Komponenten nur ein Lese-Verstärkungs-Schaltkreis in dem Daten-Leseschaltkreis gezeigt. 15 FIG. 12 is a block diagram of a data read circuit that may be included in a nonvolatile memory device according to an example embodiment of the inventive concept. For the sake of simplicity, of the components described above, only one read amplification circuit is shown in the data read circuit.
Ein Daten-Leseschaltkreis 4300 zum Auslesen von Daten aus einer Einheitszelle, welche Daten von zwei Bits oder mehr speichert, ist in 15 gezeigt. Beispielsweise kann die nichtflüchtige Speichervorrichtung 1100 Zwei-Bit-Daten pro Speicherzelle (oder pro Einheitszelle) speichern. Durch Verwenden einer Multi-Level-Zelle (MC = Mulit-Level Cell) kann eine Einheitszelle zum Speichern einzelner Zwei-Bit-Daten implementiert werden, oder durch ein Verwenden von zwei Einzel-Level-Zellen kann eine Einheitszelle zum Speichern von Zwei-Bit-Daten implementiert werden.A data reading circuit 4300 for reading out data from a unit cell storing data of two bits or more is in 15 shown. For example, the nonvolatile memory device 1100 Two-bit data per Store memory cell (or per unit cell). By using a multi-level cell (MC = Mulit-Level Cell), a unit cell for storing single two-bit data can be implemented, or by using two single-level cells, a unit cell for storing two-bit Data are implemented.
Wenn Zwei-Bit-Daten in einer Einheitszelle gespeichert werden, hat die Datenspannung VSA, welche durch eine Bitleitung, welche mit der Einheitszelle verbunden ist, geliefert wird, einen von vier Niveauzuständen. Eine Mehrzahl von Referenzspannungen wird verwendet, um Daten zu lesen, welche in einer solchen Einheitszelle gespeichert sind, und beispielsweise können vier Referenzspannungen VREFH, VREFL, VREFHM und VREFLM verwendet werden. Ähnlich zu den vorangehenden Ausführungsformen können diese Referenzspannungen VREFH, VREFL, VREFHM und VREFLM von Referenzzellen erzeugt werden, welche die vier Datenzustände jeweils speichern. Die Referenzspannungen VREFH, VREFL, VREFHM und VREFLM können in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 1100 erzeugt werden durch Verwenden einer Spannung, welche von außerhalb vorgesehen ist, oder sie können Gleichspannungen sein, welche direkt von außerhalb vorgesehen sind.When two-bit data is stored in a unit cell, the data voltage VSA supplied through a bit line connected to the unit cell has one of four level states. A plurality of reference voltages are used to read data stored in such a unit cell and, for example, four reference voltages VREFH, VREFL, VREFHM and VREFLM may be used. Similar to the previous embodiments, these reference voltages VREFH, VREFL, VREFHM and VREFLM may be generated by reference cells respectively storing the four data states. The reference voltages VREFH, VREFL, VREFHM and VREFLM may be used in the nonvolatile memory device 1100 may be generated by using a voltage provided from outside, or they may be DC voltages provided directly from outside.
Der Daten-Leseschaltkreis 4300 kann einen ersten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4310 und einen zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4320 aufweisen, welche einer Bitleitung entsprechen. Der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4310 und der zweite Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4320 empfangen eine Datenspannung VSA und wenigstens jeweils zwei Referenzspannungen. Beispielsweise können, wenn Zwei-Bit-Daten in einer Einheitszelle gespeichert werden, vier Referenzspannungen erzeugt werden, der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4310 kann die erste und vierte Referenzspannung VREFH und VREFL empfangen, und der zweite Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4320 kann die zweite und dritte Referenzspannung VREFHM und VREFLM empfangen.The data reading circuit 4300 may be a first read amplification circuit 4310 and a second read-amplification circuit 4320 which correspond to a bit line. The first read amplification circuit 4310 and the second read-amplification circuit 4320 receive a data voltage VSA and at least two reference voltages each. For example, when storing two-bit data in a unit cell, four reference voltages may be generated, the first sense-amplifying circuit 4310 may receive the first and fourth reference voltages VREFH and VREFL, and the second sense-amplifying circuit 4320 may receive the second and third reference voltages VREFHM and VREFLM.
Jeder des ersten und des zweiten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 4310 und 4320 verstärkt differentiell Eingangsspannungen und führt Abtast-/Verstärkungsoperationen hinsichtlich von Differential-Ausgangssignalen durch, wie in den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben ist. Der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4310 integriert eine Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und der ersten und vierten Referenzspannung VREFH und VREFL, um Differential-Ausgangssignale zu erzeugen, und er tastet ab/verstärkt die Differential-Ausgangssignale zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, wodurch er verstärkte Differential-Ausgangssignale VOUT1 und VOUT1b erzeugt. Ähnlich integriert der zweite Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4320 eine Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und der zweiten und dritten Referenzspannung VREFHM und VREFLM, um Differential-Ausgangssignale zu erzeugen und tastet ab/verstärkt die Differential-Ausgangssignale zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, wodurch er verstärkte Differential-Ausgangssignale VOUT2 und VOUT2b erzeugt. Der Daten-Leseschaltkreis 4300 kann weiterhin einen Dekodier-Schaltkreis 4330 zum Empfangen der verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT1, VOUT1b, VOUT2 und VOUT2b aufweisen.Each of the first and second sense amplifying circuits 4310 and 4320 amplifies differentially input voltages and performs sampling / amplification operations on differential output signals as described in the previous embodiments. The first read amplification circuit 4310 integrates a voltage level difference between the data voltage VSA and the first and fourth reference voltages VREFH and VREFL to produce differential output signals, and samples / amplifies the differential output signals at a predetermined time, thereby producing amplified differential output signals VOUT1 and VOUT1b generated. Similarly, the second sense amplification circuit integrates 4320 a voltage level difference between the data voltage VSA and the second and third reference voltages VREFHM and VREFLM to produce differential output signals and samples / amplifies the differential output signals at a predetermined time, thereby producing amplified differential output signals VOUT2 and VOUT2b. The data reading circuit 4300 can continue a decode circuit 4330 for receiving the amplified differential output signals VOUT1, VOUT1b, VOUT2 and VOUT2b.
Der Dekodier-Schaltkreis 4330 dekodiert die verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT1, VOUT1b, VOUT2 und VOUT2b, um ein Datensignal Data zu erzeugen. Das Niveau der Datenspannung VSA hat einen unterschiedlichen Wert gemäß Daten, welche in einer Einheitszelle gespeichert sind, und die verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT1, VOUT1b, VOUT2 und VOUT2b, die auf den Integrier- und Abtast-/Verstärkungsoperationen basiert sind, welche die Datenspannung VSA verwenden, können auch unterschiedliche Niveaus haben. Der Dekodier-Schaltkreis 4330 analysiert die verstärkten Differential-Ausgangssignale VOUT1, VOUT1b, VOUT2 und VOUT2b, um das Zwei-Bit-Datensignal Data zu erzeugen.The decode circuit 4330 decodes the amplified differential output signals VOUT1, VOUT1b, VOUT2 and VOUT2b to generate a data signal Data. The level of the data voltage VSA has a different value according to data stored in a unit cell, and the amplified differential output signals VOUT1, VOUT1b, VOUT2 and VOUT2b based on the integrating and sampling / amplifying operations which represent the data voltage VSA can also have different levels. The decode circuit 4330 analyzes the amplified differential output signals VOUT1, VOUT1b, VOUT2 and VOUT2b to generate the two-bit data signal Data.
Während eine beispielhafte Ausführungsform zum Auslesen von Zwei-Bit-Daten für eine Einheitszelle und eine beispielhafte Ausführungsform mit den zwei Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen 4310 und 4320 pro Einheitszelle in 15 gezeigt sind, ist das erfinderische Konzept nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise können, um die Genauigkeit der Dekodier-Operation zu verbessern, drei oder mehr Lese-Verstärkungs-Schaltkreise für eine Einzeitszelle angeordnet sein. In diesem Fall können durch ein sachgemäßes Kombinieren der vier Referenzspannungen VREFH, VREFL, VREFHM, VREFLM verschiedene Dual-Referenzspannungen für verschiedene Lese-Verstärkungs-Schaltkreise vorgesehen sein. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem vier Lese-Verstärkungs-Schaltkreise verwendet werden, der Daten-Leseschaltkreis die zwei Lese-Verstärkungs-Schaltkreise aufweisen, welche jeweils die erste und die vierte Referenzspannung VREFH und VREFL und die zweite und dritte Referenzspannung VREFHM und VREFLM, wie in 15 gezeigt ist, empfangen. Die anderen zwei Lese-Verstärkungs-Schaltkreise können dieselben sein wie diejenigen, die in 15 gezeigt sind, mit der Ausnahme, dass die erste und die dritte Referenzspannung VREFH und VREFLM für einen dieser Lese-Verstärkungs-Schaltkreise vorgesehen sind, und die zweite und vierte Referenzspannung VREFHM und VREFL für die anderen dieser Lese-Verstärkungs-Schaltkreise vorgesehen sind.During an exemplary embodiment for reading two-bit data for a unit cell and an exemplary embodiment with the two sense amplifying circuits 4310 and 4320 per unit cell in 15 are shown, the inventive concept is not limited thereto. For example, to improve the accuracy of the decoding operation, three or more read-amplification circuits may be arranged for a one-time cell. In this case, by properly combining the four reference voltages VREFH, VREFL, VREFHM, VREFLM, different dual reference voltages may be provided for different sense amplifying circuits. For example, in the case where four sense amplifying circuits are used, the data read circuit may include the two sense amplifying circuits each including the first and fourth reference voltages VREFH and VREFL and the second and third reference voltages VREFHM and VREFLM , as in 15 shown is received. The other two read amplification circuits may be the same as those used in 15 with the exception that the first and third reference voltages VREFH and VREFLM are provided for one of these sense amplifying circuits, and the second and fourth reference voltages VREFHM and VREFL are provided for the other of these read amplifying circuits.
Daten von drei Bit oder mehr können in jeder Einheitszelle gespeichert werden und in diesem Fall kann eine größere Anzahl von Referenzspannungen von Referenzzellen oder Referenzspannungserzeugungseinheiten erzeugt werden. Data of three bits or more can be stored in each unit cell, and in this case, a larger number of reference voltages of reference cells or reference voltage generation units can be generated.
Die 16A und 16B sind Schaltbilder von nichtflüchtigen Speichervorrichtungen, welche den Daten-Leseschaltkreis 4300 der 15 gemäß beispielhafter Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts aufweisen können. Beim Beschreiben der gegenwärtigen Ausführungsformen können die gleichen oder ähnliche Komponenten wie diejenigen der oben beschriebenen Ausführungsformen im Wesentlichen dieselben Operationen durchführen, und demnach wird eine detaillierte Beschreibung davon ausgelassen.The 16A and 16B are circuit diagrams of nonvolatile memory devices which comprise the data read circuit 4300 of the 15 according to exemplary embodiments of the inventive concept. In describing the present embodiments, the same or similar components as those of the above-described embodiments can perform substantially the same operations, and thus a detailed description thereof will be omitted.
Bezug nehmend auf 16A kann eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 4100 eine Speicherzellanordnung 4110, welche eine Mehrzahl von Speicherzellen 4111 (beispielsweise MRAM-Zellen) als eine nichtflüchtige Zellanordnung aufweist, einen Zeilendekodierer 4120 zum Auswählen einer Wortleitung WL der Speicherzellanordnung 4110, einen Spaltendekodierer 4130 (wie in einer Bitleitung BL der Speicherzellanordnung 4110, eine Vorladungs-Schaltkreiseinheit 4140 zum Durchführen einer Vorlade-Operation und einen Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 4150 zum Abtasten/Verstärken von Daten aufweisen.Referring to 16A can be a non-volatile storage device 4100 a memory cell array 4110 which comprises a plurality of memory cells 4111 (for example, MRAM cells) as a nonvolatile cell array, a row decoder 4120 for selecting a word line WL of the memory cell array 4110 , a column decoder 4130 (as in a bit line BL of the memory cell array 4110 , a precharge circuit unit 4140 for performing a precharge operation and a sense amplification circuit block 4150 to sample / amplify data.
Zusätzlich kann die nichtflüchtige Speichervorrichtung 4100 erste bis vierte Referenzspannungserzeugungseinheiten 4171, 4172, 4173 und 4174 zum Erzeugen verschiedener Referenzspannungen VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH zum Datenabtasten aufweisen. Beispielsweise erzeugt die erste Referenzspannungserzeugungseinheit 4171 eine Low-Niveau-Referenzspannung VREFL, die zweite Referenzspannungserzeugungseinheit 4172 erzeugt eine Low-Zwischenniveau-Referenzspannung VREFLM, die dritte Referenzspannungserzeugungseinheit 4173 erzeugt eine High-Zwischenniveau-Referenzspannung VREFHM und die vierte Referenzspannungserzeugungseinheit 4174 erzeugt eine High-Niveau-Referenzspannung VREFH. In 16A sind die erste bis vierte Referenzspannungserzeugungseinheit 4171 bis 4174 als Blöcke veranschaulicht, welche verschiedene Funktionen haben, es kann aber ein einzelner funktionaler Block eine Mehrzahl von Referenzspannungen erzeugen.In addition, the non-volatile memory device 4100 first to fourth reference voltage generating units 4171 . 4172 . 4173 and 4174 for generating different reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH for data sampling. For example, the first reference voltage generating unit generates 4171 a low-level reference voltage VREFL, the second reference voltage generation unit 4172 generates a low intermediate level reference voltage VREFLM, the third reference voltage generation unit 4173 generates a high intermediate level reference voltage VREFHM and the fourth reference voltage generation unit 4174 generates a high-level reference voltage VREFH. In 16A are the first to fourth reference voltage generation units 4171 to 4174 as blocks having different functions, but a single functional block may generate a plurality of reference voltages.
Weiterhin ist gemäß den beispielhaften Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts die Mehrzahl von Referenzspannungen VREFL, VREFLM, VREFHM, VREFH, beispielsweise die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH, für den Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 4150 vorgesehen. In 16A werden die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH jeweils durch die erste bis vierte Referenzspannungserzeugungseinheit 4171 bis 4174 erzeugt, welche in der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 4100 enthalten sind, die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH kann aber durch einen externen Controller (nicht gezeigt) erzeugt werden, und für die nichtflüchtige Speichervorrichtung 4100 vorgesehen sein. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 4150 empfängt eine Datenspannung VSA und die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH. Beispielsweise empfängt jeder Lese-Verstärkungs-Schaltkreis in dem Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 4150 die Datenspannung VSA, empfängt wenigstens eine der ersten bis vierten Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH und führt Abtast- und Verstärkungsoperationen unter Verwendung der empfangenen Signale durch. Die Anzahl von Referenzspannungen und Komponenten, welche auf die Referenzspannungen bezogen sind, kann auf verschiedenen Wegen abgewandelt werden, um diese Grundsätze zu erhalten.Furthermore, according to the exemplary embodiments of the inventive concept, the plurality of reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM, VREFH, for example, the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH, for the sense-amplification circuit 4150 intended. In 16A The first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH are respectively passed through the first to fourth reference voltage generating units 4171 to 4174 generated in the non-volatile memory device 4100 however, the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH may be generated by an external controller (not shown) and for the nonvolatile memory device 4100 be provided. The read-amplification circuit block 4150 receives a data voltage VSA and the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH. For example, each read amplification circuit in the read amplification circuit block receives 4150 the data voltage VSA receives at least one of the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH and performs sampling and amplification operations using the received signals. The number of reference voltages and components related to the reference voltages can be varied in various ways to obtain these principles.
16B veranschaulicht ein Beispiel zum Erzeugen einer Referenzspannung auf einem von demjenigen der 16A verschiedenen Weg. Beispielsweise erzeugt eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 4100, welche in 16B veranschaulicht ist, Referenzspannungen (beispielsweise die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH) zum Auslesen von Daten aus einer Referenzzelle. Zu diesem Zweck weist die nichtflüchtige Zellanordnung der nichtflüchtigen Speicherzellvorrichtung 4100 weiterhin eine Referenzzellanordnung 4180 zusätzlich zu der Speicherzellanordnung 4110 auf. Die Referenzzellanordnung 4180 kann Referenzzellen aufweisen, welche Widerstände haben, welche einer Mehrzahl von Datenzuständen entsprechen. Beispielsweise weist, wenn Daten unter Verwendung von vier Referenzspannungen abgetastet werden, die Referenzzellanordnung 4180 erste bis vierte Referenzzellen 4181 bis 4184 auf, welche die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH vorsehen. Die Speicherzelle 4111 der Zellanordnung 4110, welche Daten speichert, und die erste bis vierte Referenzzelle 4181 bis 4184 der Referenzzellanordnung 4180 können dieselbe Zellstruktur haben. 16B FIG. 14 illustrates an example for generating a reference voltage on one of the one of FIG 16A different way. For example, a non-volatile memory device generates 4100 , what a 16B is illustrated, reference voltages (for example, the first to fourth reference voltage VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH) for reading data from a reference cell. For this purpose, the nonvolatile cell array of the nonvolatile memory cell device 4100 furthermore a reference cell arrangement 4180 in addition to the memory cell array 4110 on. The reference cell arrangement 4180 may comprise reference cells having resistors corresponding to a plurality of data states. For example, when data is sampled using four reference voltages, the reference cell arrangement 4180 first to fourth reference cells 4181 to 4184 which provide the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH. The memory cell 4111 the cell arrangement 4110 which stores data, and the first to fourth reference cells 4181 to 4184 the reference cell arrangement 4180 can have the same cell structure.
Irgendeines eines Datums „00”, „01”, „10” und „11” kann in der ersten bis vierten Referenzzelle 4181 bis 4184 der Referenzzellanordnung 4180 gespeichert sein. Eine Schreiboperation hinsichtlich der ersten bis vierten Referenzzelle 4181 bis 4184 kann einmal durchgeführt werden. Ein Datum „00” wird in die erste Referenzzelle 4181 geschrieben, ein Datum „01” wird in die zweite Referenzzelle 4182 geschrieben, ein Datum „10” wird in die dritte Referenzzelle 4183 geschrieben und ein Datum „11” wird in die vierte Referenzzelle 4184 geschrieben. In der Referenzzellanordnung 4180 können die erste bis vierte Referenzzelle 4181 bis 4184 angeordnet sein, so dass sie wenigstens einigen der Wortleitungen WL entsprechen, oder alternativ können die erste bis vierte Referenzzelle 4181 bis 4184 angeordnet sein, so dass sie jeder der Wortleitungen WL entsprechen. Demzufolge werden während einer Leseoperation hinsichtlich der Speicherzellanordnung 4110 Informationen, welche in die erste bis vierte Referenzzelle 4181 bis 4184 der Referenzzellanordnung 4180 geschrieben sind, ebenso gelesen.Any of a date "00", "01", "10" and "11" may be in the first to fourth reference cell 4181 to 4184 the reference cell arrangement 4180 be saved. A write operation with respect to the first to fourth reference cells 4181 to 4184 can be done once. A date "00" becomes the first reference cell 4181 written, a date "01" becomes the second reference cell 4182 written, a date "10" is in the third reference cell 4183 written and a date "11" is in the fourth reference cell 4184 written. In the reference cell arrangement 4180 can be the first to fourth reference cell 4181 to 4184 may be arranged to correspond to at least some of the word lines WL, or alternatively, the first to fourth reference cells 4181 to 4184 be arranged so that they correspond to each of the word lines WL. As a result, during a reading operation, regarding the memory cell array 4110 Information which in the first to fourth reference cell 4181 to 4184 the reference cell arrangement 4180 written, also read.
16C ist eine perspektivische Ansicht einer nichtflüchtigen Speicherzelle, welche in den 16A und 16B gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulicht ist. In 16C dient ein STT-MRAM als ein Beispiel der nichtflüchtigen Speicherzelle. Eine nichtflüchtige Speichervorrichtung kann Daten von wenigstens zwei Bit pro Einheitszelle unter Verwendung einer Multi-Level-Zelle (MLC = Multi-Level-Cell = Multi-Level-Zelle) speichern. Die Einheitszelle kann dadurch konfiguriert sein, dass es einer MTJ-Zelle ermöglicht ist, irgendeinen Widerstand ausgewählt unter vier Widerständen zu haben, oder durch ein Ermöglichen, dass zwei MTJ-Zellen jeweils irgendeinen Widerstand ausgewählt unter zwei Widerständen haben. 16C veranschaulicht ein Beispiel, in dem zwei MTJ-Zellen in einer Einheitszelle angeordnet sind. 16C FIG. 12 is a perspective view of a non-volatile memory cell incorporated in the 16A and 16B is illustrated according to an exemplary embodiment of the inventive concept. In 16C An STT MRAM serves as an example of the nonvolatile memory cell. A nonvolatile memory device may store data of at least two bits per unit cell using a multi-level cell (MLC). The unit cell may be configured by allowing an MTJ cell to have any resistor selected among four resistors, or by allowing two MTJ cells each to have any resistor selected among two resistors. 16C illustrates an example in which two MTJ cells are arranged in a unit cell.
Bezug nehmend auf 16C kann die Speicherzelle 4111 eine erste MTJ-Zelle 410, eine zweite MTJ-Zelle 420 und einen Zelltransistor CT (CT = Cell Transistor = Zelltransistor) aufweisen. Ein Gate des Zelltransistors CT ist mit einer Wortleitung (beispielsweise einer ersten Wortleitung WL0) verbunden, und eine Elektrode des Zelltransistors CT ist mit einer Bitleitung (beispielsweise einer ersten Bitleitung BL0) über eine Mehrzahl von MTJ-Zellen, nämlich die erste und zweite MTJ-Zelle 410 und 420 verbunden. Zusätzlich ist die andere Elektrode des Zelltransistors CT mit einer Source-Leitung SL0 verbunden.Referring to 16C can the memory cell 4111 a first MTJ cell 410 , a second MTJ cell 420 and a cell transistor CT (CT = cell transistor). A gate of the cell transistor CT is connected to a word line (eg, a first word line WL0), and an electrode of the cell transistor CT is connected to a bit line (eg, a first bit line BL0) via a plurality of MTJ cells, namely, the first and second MTJ cells. cell 410 and 420 connected. In addition, the other electrode of the cell transistor CT is connected to a source line SL0.
Die erste MTJ-Zelle 410 weist eine erste fixierte bzw. feste Schicht 413, eine erste freie Schicht 411 und eine erste Tunnelschicht 412 auf, welche zwischen der ersten fixierten Schicht 413 und der ersten freien Schicht 411 angeordnet ist. Die zweite MTJ-Zelle 420 weist eine zweite fixierte Schicht 423, eine zweite freie Schicht 421 und eine zweite Tunnelschicht 422, welche zwischen der zweiten fixierten Schicht 423 und der zweiten freien Schicht 421 angeordnet ist, auf. Magnetisierungsrichtungen der ersten und der zweiten fixierten Schicht 413 und 423 sind fixiert bzw. fest und Magnetisierungsrichtungen der ersten und zweiten freien Schicht 411 und 421 können unter verschiedenen Bedingungen dieselbe sein wie oder entgegengesetzt zu der Magnetisierungsrichtung der ersten und der zweiten fixierten Schicht 413 und 423 sein. Ein Element zum Fixieren der Magnetisierungsrichtungen der ersten und zweiten fixierten Schichten 413 und 423, beispielsweise eine antiferromagnetische Schicht, kann weiterhin vorgesehen sein.The first MTJ cell 410 has a first fixed layer 413 , a first free layer 411 and a first tunnel layer 412 on which between the first fixed layer 413 and the first free layer 411 is arranged. The second MTJ cell 420 has a second fixed layer 423 , a second free layer 421 and a second tunnel layer 422 which is between the second pinned layer 423 and the second free layer 421 is arranged on. Magnetization directions of the first and second fixed layer 413 and 423 are fixed and magnetization directions of the first and second free layers 411 and 421 may be the same under different conditions as or opposite to the magnetization direction of the first and second pinned layers 413 and 423 be. An element for fixing the magnetization directions of the first and second fixed layers 413 and 423 For example, an antiferromagnetic layer may be further provided.
17 ist ein Schaltbild zum Veranschaulichen einer Daten-Leseoperation der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 4100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden eine Veranschaulichung von verschiedenen Schaltkreisen, welche in einem Datenübertragungs-Schaltkreis (beispielsweise Speicherzelle 4111) oder einem Referenzübertragungs-Schaltkreis (beispielsweise erste bis vierte Referenzzellen 4181 bis 4184) enthalten sind, ausgelassen werden. 17 Fig. 10 is a circuit diagram illustrating a data read operation of the nonvolatile memory device 4100 according to an exemplary embodiment of the inventive concept. For ease of description, an illustration of various circuits used in a data transfer circuit (eg, memory cell 4111 ) or a reference transmission circuit (for example, first to fourth reference cells 4181 to 4184 ) are omitted.
Bezug nehmend auf die 16A und 16B sind die Datenspannung VSA und die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH, welche durch den Datenübertragungs-Schaltkreis R und den Referenzübertragungs-Schaltkreis erzeugt werden für den Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 4150 vorgesehen. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 4150 weist eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten auf. Beispielsweise kann jede Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 angeordnet sein, so dass sie irgendeinem Datenübertragungs-Schaltkreis entspricht. Obwohl in 17 nicht gezeigt, können die anderen Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten angeordnet sein, so dass sie jeweiligen Datenübertragungs-Schaltkreisen entsprechen, und die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH kann gewöhnlich für die Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten vorgesehen sein.Referring to the 16A and 16B are the data voltage VSA and the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH generated by the data transmission circuit R and the reference transmission circuit for the sense amplification circuit block 4150 intended. The read-amplification circuit block 4150 comprises a plurality of read-amplification circuit units. For example, each read-amplification circuit unit 4151 be arranged so that it corresponds to any data transmission circuit. Although in 17 not shown, the other sense amplifying circuit units may be arranged to correspond to respective data transmission circuits, and the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH may be ordinarily provided for the plurality of sense amplifying circuit units.
Die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 tastet ab und verstärkt die Datenspannung VSA und kann in dem Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 4150 der 16A und 16B enthalten sein. Die Ausgabe der Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 kann durch einen vorbestimmten Signalspeicher-Schaltkreis (nicht gezeigt) eingeklinkt werden und kann als Lesedaten nach außen vorgesehen sein.The read-amplification circuit unit 4151 samples and amplifies the data voltage VSA and may be present in the sense-amplification circuit block 4150 of the 16A and 16B be included. The output of the sense-amplification circuit unit 4151 may be latched by a predetermined latch circuit (not shown) and may be provided as read data to the outside.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 Abtast- und Verstärkungsoperationen unter Verwendung der Datenspannung VSA und der ersten bis vierten Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH durchführen. Die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH kann Spannungen haben, welche gemäß Datenwerten, welche in der ersten bis vierten Referenzzelle 4181 bis 4184 gespeichert sind, entwickelt werden. Wenn die Datenspannung VSA entwickelt wird, tritt eine Differenz in Spannungsniveaus zwischen der Datenspannung VSA und der ersten bis vierten Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH auf. Beispielsweise haben, wenn ein Datum „00” in die Speicherzelle 4111 geschrieben ist, die Datenspannung VSA und die erste Referenzspannung VREFL dasselbe Spannungsniveau und eine Differenz im Niveau tritt zwischen der Datenspannung VSA und der zweiten bis vierten Referenzspannung VREFLM, VREFHM und VREFH auf.According to the present embodiment, the sense amplification circuit unit 4151 Perform sampling and amplification operations using the data voltage VSA and the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH. The first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH may have voltages corresponding to data values shown in the first to the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH fourth reference cell 4181 to 4184 stored are developed. When the data voltage VSA is developed, a difference occurs in voltage levels between the data voltage VSA and the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH. For example, if a date has "00" in the memory cell 4111 is written, the data voltage VSA and the first reference voltage VREFL the same voltage level and a difference in level occurs between the data voltage VSA and the second to fourth reference voltage VREFLM, VREFHM and VREFH.
Die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 vergleicht ein Niveau der Datenspannung VSA und Niveaus der ersten bis vierten Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH und verstärkt Unterschiede bzw. Differenzen im Spannungsniveau dazwischen, um Ausgangssignale zu erzeugen, und sie führt Dekodier-Operationen hinsichtlich des Ausgangssignals durch, um Multibit-Least-Significant Bit(LSB)-Daten und Most Significant Bit(MSB)-Daten zu erzeugen. Eine Operation zum Erzeugen des Ausgangssignals kann eine Operation zum Erzeugen eines Differential-Signals aufweisen, welches den Differenzen in einem Niveau zwischen der Datenspannung VSA und der ersten bis vierten Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH entspricht, und Operationen zum Abtasten und Verstärken des erzeugten Differentialsignals. Zusätzlich kann die Operation zum Erzeugen des Differentialsignals durch einen integrierten Schaltkreis unter Verwendung eines Kondensators bzw. einer Kapazität (nicht gezeigt) durchgeführt werden, und eine Operation zum Sammeln bzw. Akkumulieren der Differenzen im Spannungsniveau zwischen der Datenspannung VSA und der ersten bis vierten Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH in dem Kondensator kann durchgeführt werden.The read-amplification circuit unit 4151 compares a level of the data voltage VSA and levels of the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH and amplifies differences in the voltage level therebetween to produce output signals, and performs decoding operations on the output signal to multi-bit least -Significant bit (LSB) data and Most Significant Bit (MSB) data to produce. An operation for generating the output signal may include an operation for generating a differential signal corresponding to the differences in a level between the data voltage VSA and the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH, and operations for sampling and amplifying the generated one differential signal. In addition, the operation for generating the differential signal may be performed by an integrated circuit using a capacitor (not shown), and an operation for accumulating the differences in the voltage level between the data voltage VSA and the first to fourth reference voltages VREFL , VREFLM, VREFHM and VREFH in the capacitor can be performed.
Zusätzlich kann die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen (nicht gezeigt) aufweisen, so dass sie einem Datenübertragungs-Schaltkreis entspricht, und sie kann auch einen Dekodierer (nicht gezeigt) zum Erzeugen der Multibit-LSB-Daten und der MSB-Daten durch ein Kombinieren von Ausgangssignalen der Lese-Verstärkungs-Schaltkreise aufweisen. Die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH können als wenigstens zwei Referenzspannungskombinationen klassifiziert werden, wovon jede wenigstens eine Referenzspannung aufweist, und die Referenzspannungskombinationen sind für die jeweiligen Lese-Verstärkungs-Schaltkreise vorgesehen. Jeder der Lese-Verstärkungs-Schaltkreise empfängt eine Kombination der Datenspannung VSA und einer Referenzspannung und erzeugt ein Ausgangssignal, welches aufgrund einer Differenz im Niveau der empfangenen Signale erzeugt wird.In addition, the read-amplification circuit unit 4151 a plurality of sense amplifying circuits (not shown) corresponding to a data transmission circuit, and may also include a decoder (not shown) for generating the multi-bit LSB data and the MSB data by combining Have output signals of the sense-amplifying circuits. The first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH may be classified as at least two reference voltage combinations, each having at least one reference voltage, and the reference voltage combinations are provided for the respective sense amplifying circuits. Each of the read-amplification circuits receives a combination of the data voltage VSA and a reference voltage and generates an output signal which is generated due to a difference in the level of the received signals.
18A ist ein Blockschaltbild, welches die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulicht. 18B ist eine Tabelle zum Erklären der Ausgaben von Multibit-LSB-Daten und MSB-Daten gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts. 18A FIG. 10 is a block diagram showing the sense amplification circuit unit. FIG 4151 illustrated in accordance with an exemplary embodiment of the inventive concept. 18B FIG. 14 is a table for explaining the outputs of multi-bit LSB data and MSB data according to an exemplary embodiment of the inventive concept. FIG.
Bezug nehmend auf 18A weist die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen auf, so dass sie einer Datenspannung VSA oder der Speicherzelle 4111 entsprechen. Beispielsweise kann die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 einen ersten bis vierten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 bis 434 und einen Dekodier-Schaltkreis 441 aufweisen. Jeder des ersten bis vierten Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 431 bis 434 empfängt gewöhnlich die Datenspannung VSA aufgrund von Daten, welche in der Speicherzelle 4111 gespeichert sind, und empfängt auch irgendeine Referenzspannungskombination aus einer Mehrzahl von Referenzspannungskombinationen. Beispielsweise können die erste bis vierte Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH als vier Referenzspannungskombinationen klassifiziert werden, und die Referenzspannungskombinationen sind für den jeweiligen ersten bis vierten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 bis 434 vorgesehen. Der erste bis vierte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 bis 434 erzeugen Ausgangssignale durch ein Durchführen von Abtast- und Verstärkungsoperationen unter Verwendung von Spannungseingängen hierzu. Beispielsweise erzeugt der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 ein erstes Ausgangssignal VOUT durch ein Durchführen einer Abtast- und Verstärkungsoperation unter Verwendung der Datenspannung VSA und der ersten und vierten Referenzspannung VREFL und VREFH.Referring to 18A includes the read-amplification circuit unit 4151 a plurality of sense amplifying circuits to correspond to a data voltage VSA or the memory cell 4111 correspond. For example, the read-amplification circuit unit 4151 a first to fourth sense amplifying circuit 431 to 434 and a decoder circuit 441 exhibit. Each of the first to fourth read amplification circuits 431 to 434 usually receives the data voltage VSA due to data stored in the memory cell 4111 and also receives any reference voltage combination of a plurality of reference voltage combinations. For example, the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH may be classified as four reference voltage combinations, and the reference voltage combinations are for the respective first to fourth sense amplifying circuits 431 to 434 intended. The first to fourth sense amplification circuits 431 to 434 generate output signals by performing sampling and amplification operations using voltage inputs thereto. For example, the first sense amplification circuit generates 431 a first output signal VOUT by performing a sampling and amplifying operation using the data voltage VSA and the first and fourth reference voltages VREFL and VREFH.
Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens empfängt der zweite Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 432 die Datenspannung VSA und die zweite und dritte Referenzspannung VREFLM und VREFHM und erzeugt ein zweites Ausgangssignal VOUTM. Zusätzlich empfängt der dritte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 433 die Datenspannung VSA und die erste und zweite Referenzspannung VREFL und VREFLM und erzeugt ein drittes Ausgangssignal VOUTLM. Zusätzlich empfängt der vierte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 434 die Datenspannung VSA und die dritte und vierte Referenzspannung VREFHM und VREFH und erzeugt ein viertes Ausgangssignal VOUTHM.Using the method described above, the second read amplification circuit receives 432 the data voltage VSA and the second and third reference voltages VREFLM and VREFHM and generates a second output signal VOUTM. In addition, the third sense amplification circuit receives 433 the data voltage VSA and the first and second reference voltages VREFL and VREFLM and generates a third output signal VOUTLM. In addition, the fourth sense amplification circuit receives 434 the data voltage VSA and the third and fourth reference voltages VREFHM and VREFH and generates a fourth output signal VOUTHM.
Das erste bis vierte Ausgangssignal VOUT, VOUTM, VOUTLM und VOUTHM, welche jeweils durch den ersten bis vierten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 bis 434 erzeugt werden, sind für den Dekodier-Schaltkreis 441 vorgesehen. Der Dekodier-Schaltkreis 441 dekodiert die empfangenen Ausgangssignale, um die Multibit-MSB-Daten und LSB-Daten der MLC auszugeben.The first to fourth output signals VOUT, VOUTM, VOUTLM, and VOUTHM, each through the first to fourth read amplification circuit 431 to 434 are generated for the decoder circuit 441 intended. The decode circuit 441 decodes the received output signals to output the multibit MSB data and LSB data of the MLC.
18A veranschaulicht ein Beispiel eines Schaltkreises zum Auslesen der MLC, welche Daten von zwei Bits pro Einheitszelle speichert, das vorliegende erfinderische Konzept ist aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine unterschiedliche Anzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen angeordnet sein, so dass sie einer Einheitszelle entsprechen, und Kombinationen der ersten bis vierten Referenzspannung VREFL, VREFLM, VREFHM und VREFH, welche für die jeweiligen Lese-Verstärkungs-Schaltkreise vorgesehen sind, können auf verschiedenen Wegen definiert sein. Zusätzlich kann die MLC Daten von mehr als drei Bits pro Einheitszelle speichern. In diesem Fall kann eine größere Anzahl von Referenzspannungen von den Referenzzellen erzeugt werden oder sie kann von außen vorgesehen sein. Zusätzlich ist in 18A der Dekodier-Schaltkreis 441 in der Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 enthalten, der Dekodier-Schaltkreis 441 kann aber in einem separaten bzw. getrennten Dekodier-Schaltkreisblock (nicht gezeigt) enthalten sein, welcher außerhalb der Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 angeordnet ist. 18A Fig. 12 illustrates an example of a circuit for reading out the MLC which stores data of two bits per unit cell, but the present inventive concept is not limited thereto. For example, a different number of sense amplifying circuits may be arranged to correspond to one unit cell, and combinations of the first to fourth reference voltages VREFL, VREFLM, VREFHM and VREFH provided for the respective read amplifying circuits may be performed be defined in different ways. In addition, the MLC can store data of more than three bits per unit cell. In this case, a larger number of reference voltages may be generated from the reference cells or may be provided from the outside. Additionally is in 18A the decode circuit 441 in the read-amplification circuit unit 4151 included, the decoder circuit 441 but may be included in a separate decoder circuit block (not shown) external to the read amplification circuit unit 4151 is arranged.
Weiterhin Bezug nehmend auf 18B wird die Datenspannung VSA auf verschiedenen Wegen gemäß einem Datenwert, welcher in der MLC gespeichert ist, entwickelt, und die Ausgangssignale, welche von dem ersten bis vierten Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 bis 434 der Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4151 ausgegeben werden, variieren.Still referring to 18B For example, the data voltage VSA is developed in various ways according to a data stored in the MLC, and the output signals obtained from the first to fourth sense amplifying circuits 431 to 434 the read-amplification circuit unit 4151 be issued vary.
Beispielsweise ist, wenn ein Datum „00” in dem MLC gespeichert ist, die Datenspannung VSA, welche durch die MLC erzeugt wird, dieselbe wie die erste Referenzspannung VREFL. Demzufolge tastet der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 ab und verstärkt eine Differenz im Niveau zwischen der Datenspannung VSA und der vierten Referenzspannung VREFH, um das erste Ausgangssignal VOUT auszugeben, welches ein logisches Low-Niveau L hat. Der zweite Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 432 tastet ab und verstärkt eine Differenz im Niveau zwischen der Datenspannung VSA und der zweiten und dritten Referenzspannung VREFLM und VREFHM, um das zweite Ausgangssignal VOUTM auszugeben, welches ein logisches Low-Niveau L hat. Der dritte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 433 tastet ab und verstärkt eine Differenz im Niveau zwischen der Datenspannung VSA und der zweiten Referenzspannung VREFLM, um das dritte Ausgangssignal VOUTLM auszugeben, welches ein logisches Low-Niveau L hat. Der vierte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 434 tastet ab und verstärkt eine Differenz im Niveau zwischen der Datenspannung VSA und der dritten und vierten Referenzspannung VREFHM und VREFH, um das vierte Ausgangssignal VOUTHM, welches ein logisches Low-Niveau L hat, auszugeben.For example, when a data "00" is stored in the MLC, the data voltage VSA generated by the MLC is the same as the first reference voltage VREFL. As a result, the first sense amplifying circuit samples 431 and amplifies a difference in level between the data voltage VSA and the fourth reference voltage VREFH to output the first output signal VOUT having a logic low level L. The second read-amplification circuit 432 samples and amplifies a difference in level between the data voltage VSA and the second and third reference voltages VREFLM and VREFHM to output the second output signal VOUTM having a logic low level L. The third read-amplification circuit 433 samples and amplifies a difference in level between the data voltage VSA and the second reference voltage VREFLM to output the third output signal VOUTLM having a logic low level L. The fourth read-amplification circuit 434 samples and amplifies a difference in level between the data voltage VSA and the third and fourth reference voltages VREFHM and VREFH to output the fourth output signal VOUTHM having a logical low level L.
Zusätzlich ist, wenn ein Datum „01” in der MLC gespeichert ist, die Datenspannung VSA, welche durch die MLC erzeugt wird, dieselbe, wie die zweite Referenzspannung VREFLM. Demzufolge tritt eine Differenz im Niveau zwischen der Datenspannung VSA und der ersten, dritten und vierten Referenzspannung VREFL, VREFHM und VREFH auf, und die Differenz im Niveau wird durch die Lese-Verstärkungs-Schaltkreise abgetastet und verstärkt. In diesem Fall gibt der erste Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 das erste Ausgangssignal VOUT aus, welches ein logisches Low-Niveau L hat, der zweite Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 432 gibt das zweite Ausgangssignal VOUTM aus, welches ein logisches Low-Niveau L hat, der dritte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 433 gibt das dritte Ausgangssignal VOUTLM aus, welches ein logisches High-Niveau H und der vierte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 434 gibt das vierte Ausgangssignal VOUTHM aus, welches ein logisches Low-Niveau L hat.In addition, when a data "01" is stored in the MLC, the data voltage VSA generated by the MLC is the same as the second reference voltage VREFLM. As a result, a difference occurs in the level between the data voltage VSA and the first, third and fourth reference voltages VREFL, VREFHM and VREFH, and the difference in level is sampled and amplified by the read-and-boost circuits. In this case, the first sense amplification circuit is 431 the first output signal VOUT having a logic low level L, the second sense-amplifying circuit 432 outputs the second output signal VOUTM having a logical low level L, the third sense amplification circuit 433 outputs the third output signal VOUTLM, which is a logic high level H and the fourth read amplification circuit 434 outputs the fourth output signal VOUTHM, which has a logic low level L.
Zusätzlich ist, wenn ein Datum „10” in der MLC gespeichert ist, die Datenspannung VSA, welche durch die MLC erzeugt wird, dieselbe wie die dritte Referenzspannung VREFHM. In diesem Fall geben der erste bis dritte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 bis 433 das erste bis dritte Ausgangssignal VOUT, VOUTM und VOUTLM aus, welche jeweils ein logisches High-Niveau H haben. Weiterhin gibt der vierte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 434 das vierte Ausgangssignal VOUTHM aus, welches ein logisches Low-Niveau L hat. Zusätzlich ist, wenn ein Datum „11” in der MLC gespeichert ist, die Datenspannung VSA, welche durch die MLC erzeugt wird, dieselbe wie die vierte Referenzspannung VREFH. In diesem Fall geben der erste bis vierte Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 431 bis 434 das erste bis vierte Ausgangssignal VOUT, VOUTM, VOUTLM und VOUTHM aus, welche jeweils ein logisches High-Niveau H haben.In addition, when a data "10" is stored in the MLC, the data voltage VSA generated by the MLC is the same as the third reference voltage VREFHM. In this case, the first to third read amplification circuits give 431 to 433 the first to third output signals VOUT, VOUTM and VOUTLM each having a logic high level H. Furthermore, there is the fourth sense amplification circuit 434 the fourth output signal VOUTHM, which has a logic low level L. In addition, when a data "11" is stored in the MLC, the data voltage VSA generated by the MLC is the same as the fourth reference voltage VREFH. In this case, the first to fourth sense amplifying circuits give 431 to 434 the first to fourth output signals VOUT, VOUTM, VOUTLM and VOUTHM each having a logical high level H.
Die 19A bis 19B sind Schaltbilder, welche den Dekodier-Schaltkreis 441 der 18A gemäß beispielhaften Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts veranschaulichen. Wie in 19A veranschaulicht ist, kann ein Dekodier-Schaltkreis 441A ein erstes XOR-Gate 451 und ein zweites XOR-Gate 452 zum Durchführen von XOR-Operationen aufweisen. Bezug nehmend auf die 18A und 19A empfängt und dekodiert der Dekodier-Schaltkreis 441 ein erstes Ausgangssignal VOUT, ein zweites Ausgangssignal VOUTM, ein drittes Ausgangssignal VOUTLM und ein viertes Ausgangssignal VOUTHM, um Multibit-Daten, welche in der MLC gespeichert sind, auszugeben. Beispielsweise gibt, wenn Daten von zwei Bit in der MLC gespeichert sind, der Dekodier-Schaltkreis 441A Multibit-MSB-Daten und LSB-Daten aus.The 19A to 19B are schematics showing the decode circuit 441 of the 18A according to exemplary embodiments of the inventive concept. As in 19A is illustrated, a decoder circuit 441A a first XOR gate 451 and a second XOR gate 452 to perform XOR operations. Referring to the 18A and 19A the decode circuit receives and decodes 441 a first output signal VOUT, a second output signal VOUTM, a third output signal VOUTLM, and a fourth output signal VOUTHM to generate multibit data stored in the MLC are stored to output. For example, when two-bit data is stored in the MLC, the decode circuit 441A Multibit MSB data and LSB data off.
Bezug nehmend auf die Tabelle, welche in 18B veranschaulicht ist, hat ein erstes MSB-Datum einen Wert, welcher einem Niveau des ersten Ausgangssignals VOUT entspricht. In anderen Worten gesagt hat, wenn das erste Ausgangssignal VOUT ein logisches Low-Niveau L hat, das erste MSB-Datum, welches in der MLC gespeichert ist, einen logischen Low-Wert „0”, und wenn das erste Ausgangssignal VOUT ein logisches High-Niveau H hat, hat das erste MSB-Datum einen logischen High-Wert „1”.Referring to the table which is in 18B 1, a first MSB datum has a value corresponding to a level of the first output signal VOUT. In other words, when the first output signal VOUT has a logical low level L, the first MSB data stored in the MLC has a logical low value "0", and when the first output signal VOUT is a logic high Level H, the first MSB date has a logical high value of "1".
Weiterhin hat ein zweites LSB-Datum einen Wert, welcher gemäß Niveaus anderer Ausgangssignale variiert. Beispielsweise kann der Wert des zweiten LSB-Datums durch das zweite bis vierte Ausgangssignal VOUTM, VOUTLM und VOUTHM, welche eine Logik-Operation durchlaufen, bestimmt werden. Beispielsweise kann eine XOR-Operation verwendet werden, um den Wert des zweiten LSB-Datums zu bestimmen. Zu diesem Zweck kann der Dekodier-Schaltkreis 441 das erste und zweite XOR-Gate 451 und 452 aufweisen. Das erste XOR-Gate 451 empfängt das dritte und vierte Ausgangssignal VOUTLM und VOUTHM und gibt ein Ergebnis des XOR des dritten und vierten Ausgangssignals VOUTLM und VOUTHM aus. Das zweite XOR-Gate 452 empfängt einen Signal-Ausgang von dem ersten XOR-Gate 451 und das zweite Ausgangssignal VOUTM und gibt ein Ergebnis des XOR des Signals, welches von dem ersten XOR-Gate 451 empfangen wird, und des zweiten Ausgangssignals VOUTM als das zweite LSB-Daten aus. Hier kann das zweite LSB-Datum das Ergebnis des XOR des dritten Ausgangssignals VOUTLM und des vierten Ausgangssignals VOUTHM sein.Furthermore, a second LSB datum has a value which varies according to levels of other output signals. For example, the value of the second LSB datum may be determined by the second to fourth output signals VOUTM, VOUTLM and VOUTHM which undergo a logic operation. For example, an XOR operation may be used to determine the value of the second LSB date. For this purpose, the decoder circuit 441 the first and second XOR gate 451 and 452 exhibit. The first XOR gate 451 receives the third and fourth output signals VOUTLM and VOUTHM and outputs a result of the XOR of the third and fourth output signals VOUTLM and VOUTHM. The second XOR gate 452 receives a signal output from the first XOR gate 451 and the second output signal VOUTM and outputs a result of the XOR of the signal coming from the first XOR gate 451 and the second output signal VOUTM as the second LSB data. Here, the second LSB datum may be the result of the XOR of the third output signal VOUTLM and the fourth output signal VOUTHM.
Bezug nehmend auf die 18B und 19A hat, wenn das XOR des dritten Ausgangssignals VOUTLM und des vierten Ausgangssignals VOUTHM einen logischen Low-Wert „0” hat, das zweite LSB-Datum einen Wert, welcher einem Niveau des ersten Ausgangssignals VOUT entspricht, und wenn das XOR des dritten Ausgangssignals VOUTLM und des vierten Ausgangssignals VOUTHM einen logischen High-Wert „1” hat, haben die zweiten LSB-Daten einen Wert, welcher einem entgegengesetzten Niveau des ersten Ausgangssignals VOUT entspricht.Referring to the 18B and 19A when the XOR of the third output signal VOUTLM and the fourth output signal VOUTHM has a logical low value "0", the second LSB datum has a value corresponding to a level of the first output signal VOUT and if the XOR of the third output signal VOUTLM and of the fourth output signal VOUTHM has a logical high value "1", the second LSB data has a value corresponding to an opposite level of the first output signal VOUT.
Die Konfiguration eines Ausgangs-Dekodierers 441A, welche unter Bezugnahme auf die 19A beschrieben ist, ist lediglich ein Beispiel, und die Anzahl von Konfigurationen der oben beschriebenen Logik-Gates kann variieren, um dieselben Ziele zu erreichen, und kann auch teilweise abgewandelt werden gemäß Zeitpunkts-Charakteristiken einer Halbleiter-Speichervorrichtung.The configuration of an output decoder 441A , which with reference to the 19A is merely an example, and the number of configurations of the logic gates described above may vary to achieve the same goals, and may also be partially modified according to timing characteristics of a semiconductor memory device.
Weiterhin ist 19B ein Schaltbild, welches den Dekodier-Schaltkreis 441 der 18A gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts veranschaulicht. Ein Dekodier-Schaltkreis 441B der 19B dekodiert und empfängt ein erstes Ausgangssignal VOUT, ein drittes Ausgangssignal VOUTLM und ein viertes Ausgangssignal VOUTHM, um Multibit-Daten, welche in der MLC gespeichert sind, auszugeben. Ein erstes XOR-Gate 453 empfängt das dritte Ausgangssignal VOUTLM und das vierte Ausgangssignal VOUTHM und gibt ein Ergebnis des XOR des dritten Ausgangssignals VOUTLM und des vierten Ausgangssignals VOUTHM aus. Zusätzlich kann in der Tabelle, welche in 18B veranschaulicht ist, da das erste Ausgangssignal VOUT dasselbe ist wie das zweite Ausgangssignal VOUTM, das erste Ausgangssignal VOUT an Stelle des zweiten Ausgangssignals VOUTM für ein zweites XOR-Gate 454 vorgesehen sein. Das zweite XOR-Gate 454 empfängt eine Signalausgabe von dem ersten XOR-Gate 453 und das erste Ausgangssignal VOUT und gibt ein Ergebnis des XOR der Signalausgabe von dem ersten XOR-Gate 453 und dem ersten Ausgangssignal VOUT als zweite LSB-Daten aus. Hier können die zweiten LSB-Daten das Ergebnis des XOR des dritten Ausgangssignals VOUTLM und des vierten Ausgangssignals VOUTHM sein.Furthermore is 19B a circuit diagram showing the decoder circuit 441 of the 18A illustrated in accordance with an exemplary embodiment of the inventive concept. A decoder circuit 441B of the 19B It decodes and receives a first output signal VOUT, a third output signal VOUTLM and a fourth output signal VOUTHM to output multi-bit data stored in the MLC. A first XOR gate 453 receives the third output signal VOUTLM and the fourth output signal VOUTHM, and outputs a result of the XOR of the third output signal VOUTLM and the fourth output signal VOUTHM. In addition, in the table, which in 18B is illustrated, since the first output signal VOUT is the same as the second output signal VOUTM, the first output signal VOUT instead of the second output signal VOUTM for a second XOR gate 454 be provided. The second XOR gate 454 receives a signal output from the first XOR gate 453 and the first output signal VOUT and outputs a result of the XOR of the signal output from the first XOR gate 453 and the first output signal VOUT as second LSB data. Here, the second LSB data may be the result of the XOR of the third output signal VOUTLM and the fourth output signal VOUTHM.
20 ist ein Blockschaltbild, welches eine nichtflüchtige Speichervorrichtung veranschaulicht, welche den Daten-Leseschaltkreis 4300 der 15 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts aufweisen kann. In 20 wird angenommen, dass ein Dekodier-Schaltkreis als ein Block getrennt von einem Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock konfiguriert ist. Zur Vereinfachung der Beschreibung veranschaulicht 20 nur den Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock und einen Dekodier-Block. 20 FIG. 12 is a block diagram illustrating a nonvolatile memory device including the data read circuit. FIG 4300 of the 15 according to an exemplary embodiment of the inventive concept. In 20 It is assumed that a decode circuit is configured as a block separate from a sense amplification circuit block. To simplify the description illustrated 20 only the read-amplification circuit block and a decoder block.
Eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 4100A weist einen Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 4110A und einen Dekodier-Block 4120A auf, um Daten aus einer Zellanordnung (nicht gezeigt) auszulesen. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock 4110A weist eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten 4111A, 4112A, 4113, ... auf, und die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit 4111A, 4112A, 4113, ... können angeordnet sein, so dass sie Daten-Lese-Schaltkreisen entsprechen. Beispielsweise können n Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten angeordnet sein, um n Daten-Lese-Schaltkreisen zu entsprechen und jede Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheit kann eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen aufweisen.A nonvolatile storage device 4100A has a read-amplification circuit block 4110A and a decoder block 4120A to read data from a cell array (not shown). The read-amplification circuit block 4110A includes a plurality of read-amplification circuit units 4111A . 4112A . 4113 , ..., and the read amplification circuit unit 4111A . 4112A . 4113 , ... may be arranged to correspond to data read circuits. For example, n read-amplification circuit units may be arranged to correspond to n data-read circuits, and each read-amplification circuit unit may comprise a plurality of read-amplification circuits.
Wie in 20 veranschaulicht ist, kann der Dekodier-Block 4120A außerhalb des Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblockes 4110A angeordnet sein und er kann eine Mehrzahl von Dekodier-Schaltkreisen 4121A, 4122A, 4123A ... aufweisen, welche den Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten 4111A, 4112A, 4113, ... entsprechen. Zusätzlich kann jeder Dekodier-Schaltkreis eine Mehrzahl von Bit-Erzeugungseinheiten aufweisen, um Multibit-Daten zu erzeugen. Beispielsweise kann, wie in 20 veranschaulicht ist, wenn die MLC-Daten von zwei Bit speichert, jeder der Dekodier-Schaltkreise 4121A, 4122A, 4123A LSB- und MSB-Erzeungseinheiten aufweisen. Die LSB- und MSB-Erzeugungseinheiten können ein Operationsergebnis und/oder ein Zwischenoperationsergebnis austauschen. As in 20 is illustrated, the decoder block 4120A outside the read-amplification circuit block 4110A can be arranged and it can a plurality of decoder circuits 4121A . 4122A . 4123A ... which correspond to the read amplification circuit units 4111A . 4112A . 4113 , ... correspond. In addition, each decode circuit may include a plurality of bit generation units to generate multi-bit data. For example, as in 20 is illustrated when storing the MLC data of two bits, each of the decode circuits 4121A . 4122A . 4123A LSB and MSB units have. The LSB and MSB generation units may exchange an operation result and / or an intermediate operation result.
Wie obenstehend beschrieben ist, wird eine Mehrzahl von Referenzspannungen VREF verwendet, um die MLC auszulesen, und die Referenzspannungen VREF werden im Allgemeinen für die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten 4111A, 4112A, 4113, ... vorgesehen. Zusätzlich können die Referenzspannungen VREF klassifiziert werden als eine Mehrzahl von Referenzspannungskombinationen. Beispielsweise können, wenn jede der Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten 4111A, 4112A, 4113A vier Lese-Verstärkungs-Schaltkreise aufweist, die Referenzspannungen VREF als vier Referenzspannungskombinationen Ref_comb1 bis Ref_comb4 klassifiziert werden.As described above, a plurality of reference voltages VREF are used to read out the MLC, and the reference voltages VREF are generally applied to the sense amplification circuit units 4111A . 4112A . 4113 , ... intended. In addition, the reference voltages VREF may be classified as a plurality of reference voltage combinations. For example, when each of the read-amplification circuit units 4111A . 4112A . 4113A four read amplification circuits, the reference voltages VREF are classified as four reference voltage combinations Ref_comb1 to Ref_comb4.
Die Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten 4111A, 4112A, 4113A, ... führen Abtast- und Verstärkungsoperationen durch ein Verwenden der Datenspannung VSA und der Referenzspannungskombinationen Ref_comb1 bis Ref_comb4 durch und erzeugen das erste bis vierte Ausgangssignal VOUT, VOUTM, VOUTLM und VOUTHM. Zusätzlich dekodieren die LSB- und MSB-Erzeugungseinheiten das erste bis vierte Ausgangssignal VOUT, VOUTM, VOUTLM und VOUTHM und geben jeweils Ausgangs-LSB-Daten und MSB-Daten aus.The read-amplification circuit units 4111A . 4112A . 4113A , ... perform sampling and amplification operations by using the data voltage VSA and the reference voltage combinations Ref_comb1 to Ref_comb4 and generate the first to fourth output signals VOUT, VOUTM, VOUTLM and VOUTHM. In addition, the LSB and MSB generating units decode the first to fourth output signals VOUT, VOUTM, VOUTLM, and VOUTHM, and output output LSB data and MSB data, respectively.
Die Referenzspannungen VREF können auf verschiedenen Wegen kombiniert werden. Beispielsweise können die Referenzspannungen VREF auf einem Weg unterschiedlich von der Tabelle, welche in 18B veranschaulicht ist, kombiniert werden. In diesem Fall können Niveaus des ersten bis vierten Ausgangssignals VOUT, VOUTM, VOUTLM und VOUTHM, welche Ausgaben von den Lese-Verstärkungs-Schaltkreiseinheiten 4111A, 4112A, 4113A, ... sind, unterschiedliche Werte haben.The reference voltages VREF can be combined in various ways. For example, the reference voltages VREF may vary on a path different from the table shown in FIG 18B is illustrated, combined. In this case, levels of the first to fourth output signals VOUT, VOUTM, VOUTLM, and VOUTHM, which may be outputs from the sense amplification circuit units 4111A . 4112A . 4113A , ... are, have different values.
Die Dekodier-Schaltkreise 4121A, 4122A, 4123A, ... können unter Berücksichtigung von Niveau-Charakteristiken des ersten bis vierten Ausgangssignals VOUT, VOUTM, VOUTLM und VOUTHM ausgestaltet werden. In anderen Worten gesagt kann ein Verfahren zum Bestimmen von Multibit-Daten gemäß den Niveau-Charakteristiken des ersten bis vierten Ausgangssignals VOUT, VOUTM, VOUTLM und VOUTHM variieren, und die LSB- und MSB-Erzeugungseinheiten können auf einem unterschiedlichen Weg von demjenigen der 19A und 19B gemäß dem Verfahren zum Bestimmen von Multibit-Daten ausgestaltet werden.The decoder circuits 4121A . 4122A . 4123A , ... can be designed taking into account level characteristics of the first to fourth output signals VOUT, VOUTM, VOUTLM and VOUTHM. In other words, a method for determining multi-bit data may vary according to the level characteristics of the first through fourth output signals VOUT, VOUTM, VOUTLM, and VOUTHM, and the LSB and MSB generating units may be different in route from that of FIG 19A and 19B according to the method for determining multi-bit data.
Die 21 und 22 sind Blockschaltbilder von nichtflüchtigen Speichervorrichtungen, welche unterschiedliche Layouts gemäß beispielhaften Ausführungsformen des erfinderischen Konzepts haben. In 21 ist ein Beispiel gezeigt, in dem ein Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock für jede Zellanordnung angeordnet ist, und in 22 ist ein Beispiel gezeigt, in dem eine Mehrzahl von Zellanordnungen einen Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock teilen.The 21 and 22 FIG. 11 are block diagrams of nonvolatile memory devices having different layouts in accordance with exemplary embodiments of the inventive concept. In 21 an example is shown in which a read-amplification circuit block is arranged for each cell array, and in FIG 22 For example, an example in which a plurality of cell arrays share a read amplification circuit block is shown.
Wie in 21 gezeigt ist, kann eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 5000 eine Zellanordnung 5100, welche eine Mehrzahl von Speicherzellen 5110 aufweist, einen Zeilendekodierer 5200 zum Auswählen einer Wortleitung WL der Zellanordnung 5100 und einen Spaltenauswahlbereich 5300 zum Auswählen einer Bitleitung BL der Zellanordnung 5100 aufweisen. Der Spaltenauswahlbereich 5300 kann einen Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock (beispielsweise eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen 5310 von einem Daten-Lese-Schaltkreis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts) und Spaltenauswahlleitungen CSL aufweisen, und der Spaltenauswahlbereich 5300 steuert eine Verbindung zwischen einer Bitleitung BL und einem Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 5310 in Antwort auf ein Spaltenauswahlsignal von einem Spalten-Dekodierer.As in 21 can be shown, a non-volatile memory device 5000 a cell arrangement 5100 which comprises a plurality of memory cells 5110 comprising a row decoder 5200 for selecting a word line WL of the cell arrangement 5100 and a column selection area 5300 for selecting a bit line BL of the cell array 5100 exhibit. The column selection area 5300 may include a sense amplification circuit block (eg, a plurality of sense amplifying circuits 5310 from a data read circuit according to an exemplary embodiment of the inventive concept) and column selection lines CSL, and the column selection area 5300 controls a connection between a bit line BL and a sense amplification circuit 5310 in response to a column select signal from a column decoder.
Die Zellanordnung 5100 kann eine Mehrzahl von Referenzzellen zum Erzeugen von Referenzspannungen VREFH und VREFL und beispielsweise eine erste Referenzzelle 5121 zum Erzeugen einer ersten Referenzspannung VREFH und eine zweite Referenzzelle 5122 zum Erzeugen einer zweiten Referenzspannung VREFL aufweisen. Die Mehrzahl von Speicherzellen 5110 und die erste und die zweite Referenzzelle 5121 und 5122 können für eine einzelne Wortleitung WL verbunden sein, und Datenspannungen von der Mehrzahl von Speicherzellen 5110 sind für einen Eingangsanschluss des Lese-Verstärkungs-Schaltkreises 5130 durch jeweilige Bitleitungen BL vorgesehen.The cell arrangement 5100 may comprise a plurality of reference cells for generating reference voltages VREFH and VREFL and, for example, a first reference cell 5121 for generating a first reference voltage VREFH and a second reference cell 5122 for generating a second reference voltage VREFL. The majority of memory cells 5110 and the first and second reference cells 5121 and 5122 may be connected for a single word line WL, and data voltages from the plurality of memory cells 5110 are for an input terminal of the read amplification circuit 5130 provided by respective bit lines BL.
Die Spannungen, welche an den Bitleitungen BL entwickelt werden, welche mit der ersten und der zweiten Referenzzelle 5121 und 5122 verbunden sind, sind als die erste Referenzspannung VREFH und die zweite Referenzspannung VREF für den Spaltenauswahlbereich 5300 vorgesehen. Die Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen 5310 kann in dem Spaltenauswahlbereich 5300 angeordnet sein, und die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL können im Allgemeinen für die Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen 5310 vorgesehen sein. In anderen Worten gesagt werden die erste und die zweite Referenzspannung VREFH und VREFL, welche von der ersten und der zweiten Referenzzelle 5121 und 5122 erzeugt werden, lokal für den Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 5310 vorgesehen, und ausgelesene Daten, welche von dem Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 5310 erzeugt werden, werden an einen Eingangs-/Ausgangs-Schaltkreis über eine globale Leitung geliefert.The voltages developed on the bitlines BL associated with the first and second reference cells 5121 and 5122 are connected as the first reference voltage VREFH and the second reference voltage VREF for the column selection area 5300 intended. The majority of read amplification circuits 5310 can in the column selection area 5300 and the first and second reference voltages VREFH and VREFL may generally be for the plurality of sense amplifying circuits 5310 be provided. In other words, the first and second reference voltages VREFH and VREFL, which are the first and second reference cells 5121 and 5122 generated locally for the read amplification circuit 5310 provided, and read data, which from the read-amplification circuit 5310 are supplied to an input / output circuit via a global line.
22 ist ein Blockschaltbild eines Beispiels einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung, welche ein unterschiedliches Layout von demjenigen der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 5000, welche in 21 gezeigt ist, hat. Wie in 22 gezeigt ist, kann eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 6000 eine Zellanordnung 6100 aufweisen, welche eine Mehrzahl von Speicherzellen 6110, einen Zeilendekodierer 6200 zum Auswählen einer Wortleitung WL der Zellanordnung 6100 und einen Spaltenauswahlbereich 6300 zum Auswählen einer Bitleitung BL der Zellanordnung 6100 unter Verwendung einer Spaltenauswahlleitung CSL aufweist. Die Zellanordnung 6100 kann eine erste Referenzzelle 6121 zum Erzeugen der ersten Referenzspannung VREFH und eine zweite Referenzzelle 6122 zum Erzeugen der zweiten Referenzspannung VREFL aufweisen. 22 Fig. 10 is a block diagram of an example of a nonvolatile memory device having a different layout from that of the nonvolatile memory device 5000 , what a 21 shown has. As in 22 can be shown, a non-volatile memory device 6000 a cell arrangement 6100 comprising a plurality of memory cells 6110 , a row decoder 6200 for selecting a word line WL of the cell arrangement 6100 and a column selection area 6300 for selecting a bit line BL of the cell array 6100 using a column select line CSL. The cell arrangement 6100 can be a first reference cell 6121 for generating the first reference voltage VREFH and a second reference cell 6122 for generating the second reference voltage VREFL.
Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 6000 kann weiterhin einen Spalten-Dekodierbereich 6400 aufweisen, welcher ein Spaltenauswahlsignal durch ein Dekodieren einer Spaltenadresse erzeugt. Der Spalten-Dekodierbereich 6400 kann an einer Seite angeordnet sein, um einer Mehrzahl von Zellanordnungen 6100 zu entsprechen, und ein Spaltenauswahlsignal von. dem Spalten-Dekodierbereich 6400 kann global geliefert werden und allgemein für wenigstens zwei Zellanordnungen 6100 vorgesehen sein. An bzw. auf dem Spalten-Dekodierbereich 6400 kann ein Lese-Verstärkungs-Schaltkreisblock (beispielsweise eine Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen 6410 von einem Daten-Lese-Schaltkreis gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts) angeordnet sein.The nonvolatile storage device 6000 can still have a column decode area 6400 which generates a column select signal by decoding a column address. The column decoder area 6400 may be disposed on one side to a plurality of cell assemblies 6100 and a column select signal of. the column decoder area 6400 can be delivered globally and generally for at least two cell arrays 6100 be provided. At or on the column decoder area 6400 For example, a sense-amplifying circuit block (e.g., a plurality of sense-amplifying circuits) may be used 6410 from a data read circuit according to an exemplary embodiment of the inventive concept).
Eine lokale Lieferleitung LIO zum lokalen Liefern der ersten und zweiten Referenzspannung VREFH und VREFL kann in dem Spaltenauswahlbereich 6300 angeordnet sein, und die erste und zweite Referenzspannung VREFH und VREFL von der ersten und zweiten Referenzzelle 6121 und 6122 sind für den Spalten-Dekodierbereich 6400 durch die lokale Lieferleitung LIO und eine globale Lieferleitung GIO vorgesehen. Die erste und zweite Referenzspannung VREFH und VREFL, welche durch die globale Lieferleitung GIO geliefert werden, können allgemein für die Mehrzahl von Lese-Verstärkungs-Schaltkreisen 6410 vorgesehen sein.A local supply line LIO for locally providing the first and second reference voltages VREFH and VREFL may be in the column selection area 6300 and the first and second reference voltages VREFH and VREFL from the first and second reference cells 6121 and 6122 are for the column decoder area 6400 provided by the local supply management LIO and a global supply management GIO. The first and second reference voltages VREFH and VREFL provided by the global supply line GIO may be general to the plurality of sense-amplifying circuits 6410 be provided.
Gemäß der Struktur der nichtflüchtigen Speichervorrichtung 6000, welche in 22 gezeigt ist, werden die Lese-Verstärkungs-Schaltkreise 6410 zwischen einer Mehrzahl von Zellanordnungen 6100 geteilt bzw. gemeinsam benutzt, was ein Gebiet bzw. einen Bereich verringert, welcher durch die Lese-Verstärkungs-Schaltkreise 6410 beansprucht wird. Andererseits kann, da eine Datenspannung und Referenzspannungen durch die globale Lieferleitung GIO geliefert werden, bevor sie ein volldigitales Niveau erreichen, eine Variation im Spannungsniveau gemäß Widerstandskomponenten der globalen Lieferleitung GIO auftreten, der Daten-Lese-Schaltkreis aber gemäß der vorangehenden Ausführungen kann einen Einfluss der Variation verringern, wodurch die Zuverlässigkeit von ausgelesenen Daten verbessert wird.According to the structure of the nonvolatile memory device 6000 , what a 22 is shown, the read amplification circuits 6410 between a plurality of cell arrays 6100 shared, which reduces an area or area covered by the sense amplification circuits 6410 is claimed. On the other hand, since a data voltage and reference voltages are supplied through the global supply line GIO before reaching a full digital level, a variation in the voltage level according to resistance components of the global supply line GIO may occur, but the data read circuit according to the above embodiments may have an influence of Reduce variation, thereby improving the reliability of read data.
23 ist ein Schaltkreisdiagramm eines Daten-Lese-Schaltkreises, welcher in einer nichtflüchtigen Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts enthalten sein kann. In 23 wird ein von einem MRAM, welcher in den vorangehenden Ausführungsformen beschrieben ist, verschiedener Speicher angewandt. 23 FIG. 12 is a circuit diagram of a data read circuit which may be included in a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. In 23 For example, a memory other than an MRAM described in the foregoing embodiments is applied.
Wie in 23 gezeigt ist, weist ein Daten-Lese-Schaltkreis 7100 verschiedene Schaltkreise zum Auslesen von Daten, welche in einer Speicherzelle 7110 gespeichert sind, wie beispielsweise einen Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 7120 zum Empfangen und Abtasten/Verstärken einer Datenspannung VSA und wenigstens zwei Referenzspannungen VREFH und VREFL auf. Der Daten-Lese-Schaltkreis 7100 kann weiterhin einen Vorlade-Schaltkreis 7130 zum Vorladen einer Bitleitung auf ein vorbestimmtes Niveau, einen Bitleitungs-Auswahlschaltkreis 7140 zum Auswählen einer Bitleitung, einen Klemm-Schaltkreis 7150 zum Klemmen einer Bitleitung und eine Stromquelle 7160 zum Vorsehen eines Stroms für eine Bitleitung aufweisen.As in 23 shows a data-reading circuit 7100 various circuits for reading data stored in a memory cell 7110 are stored, such as a read-amplification circuit 7120 for receiving and sampling / amplifying a data voltage VSA and at least two reference voltages VREFH and VREFL. The data read circuit 7100 can continue a precharge circuit 7130 for precharging a bit line to a predetermined level, a bit line selection circuit 7140 for selecting a bit line, a clamping circuit 7150 for clamping a bit line and a current source 7160 for providing a current for a bit line.
Die Speicherzelle 7110 kann einen resistiven Speicher bzw. Widerstandsspeicher, wie beispielsweise eine programmierbare Schreib-Lesespeicher(PRAM = Programmable Random Access Memory)-Zelle oder eine RRAM-Zelle als eine nichtflüchtige Speicherzelle aufweisen. Wie in 23 gezeigt ist, kann jede der PRAM-Zellen und der RRAM-Zellen mit einer Diode und einem Widerstandselement konfiguriert oder geformt sein, welche seriell verbunden sind. Daten werden gemäß variablen Widerstandscharakteristiken des Widerstandselements gespeichert, ein Knoten des Widerstandselements ist mit einer Bitleitung verbunden, und ein Knoten einer Diode (beispielsweise eine Kathodenelektrode) ist mit einer Wortleitung WL verbunden. Obwohl in 23 nicht gezeigt, kann das Widerstandselement durch einen ferroelektrischen Kondensator ersetzt sein, welcher eine dünne ferroelektrische Schicht bzw. Folie verwendet, wenn die nichtflüchtige Speicherzelle mit einer FRAM-Zelle implementiert wird.The memory cell 7110 may comprise a resistive memory such as a Programmable Random Access Memory (PRAM) cell or an RRAM cell as a nonvolatile memory cell. As in 23 As shown, each of the PRAM cells and the RRAM cells may be configured or shaped with a diode and a resistive element connected in series. Data is stored in accordance with variable resistance characteristics of the resistive element, a node of the resistive element is connected to a bit line, and a node of a diode (For example, a cathode electrode) is connected to a word line WL. Although in 23 not shown, the resistive element may be replaced by a ferroelectric capacitor which uses a thin ferroelectric film when implementing the nonvolatile memory cell with a FRAM cell.
Wie in den vorangehenden Ausührungsformen können die Referenzspannungen VREFH und VREFL von Referenzzellen erzeugt werden, welche dieselbe Struktur haben wie die Speicherzelle 7110. Beispielsweise können durch ein Durchführen einer Daten-Schreib-Operation hinsichtlich der Referenzzellen einmal Widerstandselemente einiger Referenzzellen einen hohen Widerstandswert haben und Widerstandselemente einiger anderer Referenzzellen einen niedrigen Widerstandswert haben. In einer nachfolgenden Daten-Lese-Operation wird eine Referenzzelle ausgewählt, um eine Spannung einer Bitleitung, welche mit der Referenzzelle verbunden ist, auf eine der Referenzspannungen VREFH und VREFL zu entwickeln. Der Lese-Verstärkungs-Schaltkreis 7120 empfängt die Datenspannung VSA und die Referenzspannungen VREFH und VREFL, erzeugt ein Differential-Ausgangssignal durch ein Durchführen einer Integrier-Operation gemäß einer Spannungsniveau-Differenz zwischen der Datenspannung VSA und den Referenzspannungen VREFH und VREFL und tastet ab/verstärkt das Differential-Ausgangssignal zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, wodurch ein verstärktes Ausgangssignal VOUT erzeugt wird.As in the previous embodiments, the reference voltages VREFH and VREFL may be generated by reference cells having the same structure as the memory cell 7110 , For example, by performing a data-writing operation on the reference cells, once, resistance elements of some reference cells may have a high resistance value and resistive elements of some other reference cells may have a low resistance value. In a subsequent data read operation, a reference cell is selected to develop a voltage of a bit line connected to the reference cell to one of the reference voltages VREFH and VREFL. The read-amplification circuit 7120 receives the data voltage VSA and the reference voltages VREFH and VREFL, generates a differential output signal by performing an integrating operation according to a voltage level difference between the data voltage VSA and the reference voltages VREFH and VREFL, and samples / amplifies the differential output signal to a predetermined one Time, whereby an amplified output signal VOUT is generated.
24 ist ein Blockschaltbild eines elektronischen Systems, welches eine nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts aufweist. Bezug nehmend auf 24 kann ein elektronisches System 8100 eine Eingabevorrichtung bzw. Eingangsvorrichtung 8110, eine Ausgabevorrichtung bzw. Ausgangsvorrichtung 8120, eine Speichervorrichtung 8140 und eine Prozessorvorrichtung bzw. Verarbeitungsvorrichtung 8130 aufweisen. Die Speichervorrichtung 8140 kann eine Zellanordnung aufweisen, welche eine Mehrzahl von nichtflüchtigen Speicherzellen und einen Peripherie-Schaltkreis zum Durchführen von Operationen wie beispielsweise Lesen/Schreiben aufweist, oder sie kann eine nichtflüchtige Speichervorrichtung und einen Speichercontroller als ein System aufweisen. Es sei beispielsweise angenommen, dass die Speichervorrichtung 8140 einen Speichercontroller und eine nichtflüchtige Speichervorrichtung aufweist; dann kann ein Speicher 8141, welcher in 24 gezeigt ist, eine nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts einsetzen. Die Prozessorvorrichtung 8130 kann mit der Eingangsvorrichtung 8110, der Ausgangsvorrichtung 8120 und der Speichervorrichtung 8140 durch entsprechende Schnittstellen verbunden sein, wodurch sie den Gesamtbetrieb des elektronischen Systems 8100 steuert. 24 FIG. 10 is a block diagram of an electronic system including a non-volatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. Referring to 24 can be an electronic system 8100 an input device or input device 8110 , an output device or output device 8120 , a storage device 8140 and a processor device 8130 exhibit. The storage device 8140 may comprise a cell array having a plurality of nonvolatile memory cells and a peripheral circuit for performing operations such as read / write, or may include a nonvolatile memory device and a memory controller as a system. For example, assume that the storage device 8140 a memory controller and a nonvolatile memory device; then a memory 8141 which is in 24 is shown using a non-volatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. The processor device 8130 can with the input device 8110 , the output device 8120 and the storage device 8140 be connected through appropriate interfaces, thereby reducing the overall operation of the electronic system 8100 controls.
25 ist ein Blockschaltbild eines Einzelchip-Mikrocomputers, welcher eine nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts aufweist. Bezug nehmend auf 25 kann ein Mikrocomputer 8200 in der Form eines Schaltkreismoduls eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU = Central Processing Unit) 8290, einen Speicher, welcher als Arbeitsbereich der CPU 8290 verwendet wird, beispielsweise einen RAM 8280, einen Bus-Controller 8270, einen Oszillator 8220, Frequenzteiler-Schaltkreise 8230, einen nichtflüchtigen Speicher 8240, einen Leistungsschaltkreis 8250, einen Eingabe- bzw. Eingangs-/Ausgabe- bzw. Ausgangs-Port 8260 und andere periphere Schaltkreise 8210, welche einen Timer-Counter bzw. Zeitzähler usw. aufweisen, welche elektrisch mit einem internen Bus BUS verbunden sind. 25 FIG. 10 is a block diagram of a single chip microcomputer including a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. Referring to 25 can be a microcomputer 8200 in the form of a circuit module a central processing unit (CPU = Central Processing Unit) 8290 , a memory which serves as the working area of the CPU 8290 is used, for example, a RAM 8280 , a bus controller 8270 , an oscillator 8220 , Frequency divider circuits 8230 , a non-volatile memory 8240 , a power circuit 8250 , an input / output port 8260 and other peripheral circuits 8210 which have a timer counter, etc., which are electrically connected to an internal bus BUS.
Die CPU 8290 kann einen Befehls-Steuerteil und einen Ausführungsteil aufweisen, dekodiert einen abgeholten Befehl durch den Befehls-Steuerteil und führt eine Verarbeitungsoperation gemäß einem Ergebnis des Dekodierens durch den Ausführungsteil durch. Der nichtflüchtige Speicher 8240 speichert ein Operationsprogramm oder Daten der CPU 8290 und verschiedene Typen von Daten. Der Leistungs-Schaltkreis 8250 erzeugt eine Spannung, welche für Lese-/Schreib-Operationen hinsichtlich des nichtflüchtigen Speichers 8240 notwendig ist. Die Frequenzteiler-Schaltkreise 8230 teilen eine Quell-Frequenz, welche von dem Oszillator 8220 vorgesehen, ist in eine Mehrzahl von Frequenzen, um Referenz-Taktsignale und andere interne Taktsignale vorzusehen.The CPU 8290 may include an instruction control part and an execution part, decodes a fetched instruction by the instruction control part, and performs a processing operation according to a result of decoding by the execution part. The non-volatile memory 8240 stores an operation program or data of the CPU 8290 and different types of data. The power circuit 8250 generates a voltage which is required for read / write operations with respect to the nonvolatile memory 8240 necessary is. The frequency divider circuits 8230 share a source frequency, which is from the oscillator 8220 is provided in a plurality of frequencies to provide reference clock signals and other internal clock signals.
Der interne Bus BUS kann einen Adressbus, einen Datenbus und einen Steuerbus aufweisen. Der Bus-Controller 8270 steuert den Zugriff auf den BUS in Antwort auf eine Zugriffsanfrage von der CPU 8290. Wenn der Mikrocomputer 8200 in einem System angeordnet ist, steuert die CPU 8290 Lese-/Schreib-Operationen hinsichtlich des nichtflüchtigen Speichers 8240. In einem Vorrichtungstest oder in einer Herstellungsstufe kann eine externe Aufzeichnungsvorrichtung direkt Lese-/Schreib-Operationen hinsichtlich des nichtflüchtigen Speichers 8240 durch den Eingabe-/Ausgabe-Port 8260 steuern.The internal bus BUS may include an address bus, a data bus and a control bus. The bus controller 8270 controls access to the BUS in response to an access request from the CPU 8290 , If the microcomputer 8200 is located in a system, the CPU controls 8290 Read / write operations with respect to the nonvolatile memory 8240 , In an apparatus test or a manufacturing stage, an external recording apparatus can directly read / write operations with respect to the nonvolatile memory 8240 through the input / output port 8260 Taxes.
Wenigstens einer des nichtflüchtigen Speichers 8240 oder des RAM 8280 kann eine nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts verwenden. In anderen Worten gesagt kann die nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts verwendet werden, um großvolumige Daten zu speichern, und die nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts kann auch an Stelle des RAM 8280 verwendet werden, welcher schnelle Lese-/Schreib-Operationen benötigt.At least one of the non-volatile memory 8240 or the RAM 8280 may use a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. In other words, the nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept can be used to store large-volume data, and the nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept can also be used instead of the RAM 8280 which requires fast read / write operations.
26 ist ein Blockschaltbild eines Informationsverarbeitungssystems, welches eine nichtflüchtige Speichervorrichtung/System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts hat. 26 FIG. 10 is a block diagram of an information processing system having a nonvolatile memory device / system according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
Bezug nehmend auf 26 kann ein nichtflüchtiges Speichersystem 8310 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts in einer mobilen Vorrichtung oder einem Computersystem wie beispielsweise einem Desktop-Computer enthalten sein. Ein Computersystem 8300 (beispielsweise ein Informationsverarbeitungssystem) kann das nichtflüchtige Speichersystem 8310, ein Modem 8320, eine CPU 8330, einen RAM 8340 und eine Verwender-Schnittstelle (UI = User Interface) 8350 aufweisen, welche elektrisch mit einem Systembus verbunden sind. Das nichtflüchtige Speichersystem 8310 kann einen Speichercontroller 8312 und eine nichtflüchtige Speichervorrichtung 8311 aufweisen. In 26 wird beispielsweise ein MRAM als die nichtflüchtige Speichervorrichtung 8311 verwendet. Die nichtflüchtige Speichervorrichtung 8311 kann jedoch einen Flash-Speicher oder einen nichtflüchtigen Speicher wie beispielsweise einen PRAM, einen RRAM, einen FRAM oder dergleichen aufweisen.Referring to 26 can be a non-volatile storage system 8310 According to an exemplary embodiment of the inventive concept be included in a mobile device or a computer system such as a desktop computer. A computer system 8300 (For example, an information processing system), the non-volatile memory system 8310 , a modem 8320 , a CPU 8330 , a ram 8340 and a user interface (UI) 8350 which are electrically connected to a system bus. The non-volatile storage system 8310 can be a memory controller 8312 and a nonvolatile memory device 8311 exhibit. In 26 For example, an MRAM is referred to as the nonvolatile memory device 8311 used. The nonvolatile storage device 8311 however, it may comprise a flash memory or a nonvolatile memory such as a PRAM, an RRAM, an FRAM or the like.
Daten, welche durch die CPU 8330 verarbeitet werden, oder Daten, welche von außerhalb eingegeben werden, werden in dem nichtflüchtigen Speichersystem 8310 gespeichert. Wenigstens eines des nichtflüchtigen Speichersystems 8310 und des RAM 8340 können eine nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts aufweisen. In anderen Worten kann die nichtflüchtige Speichervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des erfinderischen Konzepts auf einen Speicher zum Speichern großvolumiger Daten, welche für das Computersystem 8300 benötigt werden, oder einen Speicher, welcher Daten, welche einen schnellen Zugriff darauf benötigen, wie beispielsweise Systemdaten, angewandt werden. Ein Anwendungs-Chipsatz, ein Kamera-Bildprozessor (CIS), eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung etc. können weiterhin in dem Computersystem 8300 vorgesehen sein.Data generated by the CPU 8330 or data entered from outside are stored in the nonvolatile storage system 8310 saved. At least one of the non-volatile storage system 8310 and the RAM 8340 may include a nonvolatile memory device according to an exemplary embodiment of the inventive concept. In other words, according to an exemplary embodiment of the inventive concept, the nonvolatile memory device may be based on a memory for storing large volume data available to the computer system 8300 or memory requiring data which requires quick access thereto, such as system data. An application chipset, a camera image processor (CIS), an input / output device, etc. may continue to be in the computer system 8300 be provided.
Während das erfinderische Konzept insbesondere unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, wird es von Fachleuten verstanden werden, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail darin getätigt werden können, ohne vom Gedanken und dem Umfang des erfinderischen Konzepts, wie es durch die folgenden Ansprüche definiert ist, abzuweichen.While the inventive concept has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the inventive concept, as illustrated by the following Claims is defined, depart.
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