JPH0856149A - 半導体の不揮発性メモリ、特にフラッシュeprom用プログラマブル・ロジック・アレイ構造物 - Google Patents

半導体の不揮発性メモリ、特にフラッシュeprom用プログラマブル・ロジック・アレイ構造物

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JPH0856149A
JPH0856149A JP5377895A JP5377895A JPH0856149A JP H0856149 A JPH0856149 A JP H0856149A JP 5377895 A JP5377895 A JP 5377895A JP 5377895 A JP5377895 A JP 5377895A JP H0856149 A JPH0856149 A JP H0856149A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成で述べるような構造によって、不揮発性
メモリのためのプログラマブル・ロジック・アレイの読
出しを厳密に必要な時間だけに限り、これによって読出
しにおける誤差を少くし、併せて電力消費を抑える。 【構成】 不揮発性メモリの状態マシンを提供するPL
A(1)はダイナミックNAND−NOT−NOR構成
をとり、PLAの正しい読出し用タイミング信号がクロ
ック発生器(30)によって発生され、この発生器は外
部クロック信号(CP)の予め定めた切換え用縁を受信
した際に、読出し可能化信号(CPPA,CPPO,C
PM)の単安定シーケンスを発生する。このクロック発
生器がPLAのAND面(3)及びOR面(4)の評価
を可能とし、引き続いてPLAの対応する部分(3〜
5)における信号の伝播遅れを再現する部分(33,3
8,48)によって、結果の蓄積を可能とする。読出し
は蓄積段階が終了するや否や終了し、上記読出しを必要
な期間だけに限定することが特徴である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体の不揮発性メモ
リ、特にフラッシュEPROM用のプログラマブル・ロ
ジック・アレイ構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】よく知られているように、現在の不揮発
性メモリでは以前は外部的に制御されていたある手順の
制御が、メモリ自身の中に一体化される傾向にある。例
えば、フラッシュEPROMメモリは現在は複雑な消去
手順を含むようになっており、そこではメモリ全体が
“0”に行くようにプログラム化されていて、それから
消去されるのであり、動作の結果がチェックされ、必要
な場合は修正される。特にこの動作はアレイの幾つかの
部分(セクタ)を順番にアドレスすることが必要で、従
って少くとも信号インタプリタに接続されるシーケンサ
を提供させる状態マシンを必要とする。
【0003】既知の不揮発性メモリでは、必要とする状
態マシンはいわゆるノア−ノア(NOR−NOR)構成
でプログラマブル・ロジック・アレイ(PLA)によっ
て形成される、すなわち入出力のラッチ要素及び入力バ
ッファに加えて、状態マシンも多くのミンタームを形成
するOR接続したMOSトランジスタで形成される部分
(AND平面)を持っている。これに引続き(設けてあ
る場合は)各ミンタームをPLA出力に接続する更に多
くのOR接続したMOSトランジスタで形成される部分
(OR面)がくる。
【0004】NOR−NOR構成は、すべてのミンター
ムを予備荷電しておくための第一段階及び第二の評価段
階を必要とするPLAの読出しのため、高電力消費とい
う欠陥を呈する。予備荷電段階では、クロック信号の
(例えばその前縁)の切換によって可能となるのである
が、すべてのミンタームが荷電される。また評価段階で
は、クロック信号の次に起る切換によって可能となる
(この場合は後縁)のであるが、幾つかを除いた全ての
ミンタームが放電され、それから次の読出し段階で再荷
電される。従ってこの結果高電力消費となり、PLAの
大きさに比例して消費が増加する。
【0005】ディジタル信号プロセッサの場合には、上
記問題を解決するため既に行われている一つの提案は、
PLAに対して、いわゆるNAND−NOR構成を採用
することであって、この構成ではAND面が多くのミン
タームを定義しインバータが後続する多くのNANDト
ランジスタによって提供される。
【0006】予備荷電段階の後ただ一つのミンターム
(あるいはともかくイネーブル状態のミンターム)のみ
を放電させることによって電力消費をかなり減らしてい
るにも関らず、上記の構成は高電界及び高電圧を含む
(不揮発性メモリのような)場合は、直ちに適用できる
訳ではない。これらの電界及び電圧は荷電された容量性
ノードを放電しようとする傾向があり、従ってこれが読
出しの信頼度を害するのである。この効果はクロック信
号の幅の増加に正比例して増加し、この場合1つの予備
荷電段階とその次の同段階との間の経過時間は、関連す
る静電容量の放電時間とますます匹敵するようになって
くる。こうして非常に多数のノードさえ状態を変化させ
る可能性があり、重大な読出し誤差を招く結果となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記の状態マシンの構
成、すなわちNOR−NOR、あるいはNAND−NO
R等において充放電の間の、高電力消費並びに読出し誤
差が存在することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの目的は、
既知の解決法で提起された問題を解決するために設計さ
れた、不揮発性メモリ用のプログラマブル・ロジック・
アレイを提供することである。これを、AND段階、O
R段階、出力ラッチ段階を含むカスケード接続構造と
し、特にAND段階をNAND構成とし、その後にダイ
ナミック予備荷電ロジック・インバータを接続するこ
と、また単安定読出しを可能とするクロック発生器を上
記と同一構成とし、遅延時間を各段階に設けて動作を確
実・安全にして電力消費及び読出し誤差を減少させる。
【0009】
【実施例】この説明のために、“プログラマブル・ロジ
ック・アレイ構造物”という語は、実際のPLAアレイ
及びPLAを動作させるための信号を発生する信号発生
器によって形成される、全体を意味するものとする。
【0010】図1の1は既知の方法で事実上次のものか
ら成るプログラマブル・ロジック・アレイ(PLA)を
示している。すなわち、入力バッファ段階2(図には示
していないが恐らく入力ラッチ回路が先行している)、
AND段階又は面3、OR段階又は面4、及び出力ラッ
チ段階5である。
【0011】もっと細かく言えば、入力バッファ段階は
多くのバッファ回路7(1つだけが示してある)から成
り、それぞれの回路は出力にそれぞれの入力の自然状態
値を反転したものを供給するインバータ8と9の組によ
って形成される。
【0012】AND面3は多くのミンターム10を形成
する多数のMOSトランジスタから成り、ミンターム1
0はその1つだけが部分的に示してある。各ミンターム
10はある定った数(この場合は18個)のNチャネル
・トランジスタ11(幾つかは実施される論理関数に依
存して短絡又は欠落している)から成り、AND面3
(入力バッファ段階2の普通の、又は反転出力あるいは
その両方)の入力にゲート端子が接続された状態で互い
に直列に接続されている。各ミンターム10の底部トラ
ンジスタ11と接地との間には、図2を参照して後刻説
明する回路で発生される、AND面の予備荷電信号CP
PAが供給される、AND面3の入力13に接続された
ゲート端子を有する第一のNチャネル予備荷電トランジ
スタ12が設けてある。第二のPチャネル予備荷電トラ
ンジスタ15が、各ミンターム10の最高部トランジス
タ11と電源線14との間に介在し、これも入力13に
接続され予備荷電信号CPPAが供給されているゲート
端子を提供している。最高部トランジスタ11と第二の
予備荷電トランジスタ15との間のノード16が、ミン
ターム10の出力を定め、ミンターム10が実行するダ
イナミックNAND構成からANDロジックをリセット
するためのインバータ17に接続される。インバータ1
7(1つだけしか示してない)の出力17aはAND面
の出力ノードを表わす。出力17aと接地の間には、出
力ノードと連動する静電容量を代表するコンデンサ18
が設けてある。
【0013】OR面4は群をなしてOR接続されている
多数のNチャネルMOSトランジスタから成る。すなわ
ちゲート端子は既知の方法でOR面4の入力に接続さ
れ、ソース端子は接地され、ドレイン端子は群をなして
ノード20に接続されている。既知の方法では、トラン
ジスタ19の中幾つかは欠落することがあり、その場合
はAND面の予め定めた出力とOR面の予め定めた出力
の間に接続がないことになる。各ノード20と電源ライ
ン14との間には、Pチャネルの予備荷電トランジスタ
21が設けられており、そのゲート端子にはOR面の予
備荷電信号CPPOが供給されている。コンデンサ22
がノード20と接地の間に介在し、ノード20の等価静
電容量を代表している。ノード20は、2つの逆トラン
ジスタ23a及び23bによって形成されるインバータ
23に接続されている。もっと細かく言えば、トランジ
スタ23aはPチャネル形であって、そのソース端子は
電源ライン14に接続され、ゲート端子はノード20に
(トランジスタ23bのゲート端子と共に)接続され、
ドレイン端子はトランジスタ23bのドレイン端子に接
続されており、この23bトランジスタはソース端子が
接地されたNチャネル形である。トランジスタ23aと
23bの間の共通ノード23cはOR面4の出力を定
め、出力ラッチ段階の入力に接続されている。
【0014】出力ラッチ段階5は多数のラッチ回路24
から成り、各ラッチ回路は、CPMが高位のときスイッ
チ25aを閉じ、CPMNが高位のときこのスイッチを
開くための、2つの逆蓄積可能化信号CPMとCPMN
が供給される第一のスイッチ25aを持っている。第一
のインバータ26がスイッチ25aの下流に設けられて
その出力26aはフィードバック・インバータ27に接
続されている。インバータ27の出力は第二のスイッチ
25bを経由して第一のインバータ26の入力26bに
接続されている。第二のスイッチ25bはCPMとCP
MNという信号によって第一のスイッチ25aに関して
逆に制御される。そこでスイッチ25bはCPMが高位
のとき開となり、CPMNが高位のとき閉となる。第三
のインバータ28は第一のインバータ26のノード26
aにその入力が接続され、その出力28aによって、ラ
ッチ段階5の出力の1つを定める。コンデンサ29は、
出力(ノード)28aと接地の間に介在し、ノード28
aの等価静電容量を代表している。
【0015】図2は図1のプログラマブル・ロジック・
アレイを動作させるためのタイミング信号を発生させる
発生器30を示す。図示のとおり、発生器30は、ロジ
ックアレイ構造物1を再現し段階3〜5を含むアレイ再
現部分31と、PLA1を評価し記憶する信号を発生す
る単安定部分32とから成る。
【0016】図2に見るとおり、アレイ再現部分31
は、アレイ1の対応する要素の寸法を厳格に再現する要
素から成り、その結果発生器30の伝播遅れはアレイ1
の予備荷電、評価、及びラッチングを支配する伝播遅れ
と同じである。一方単安定部分32は、アレイ再現部分
の遅延を考慮に入れ、アレイの読出しが外部クロック信
号CPの周期に関係なく必要な長さの間だけ続くよう
に、クロック信号CPの低位から高位への切換どおりの
タイミング信号を発生する。このようにして、PLA1
の信号シーケンスはクロック信号の単一切換え縁に依存
している。
【0017】もっと細かく言えば、アレイ再現部分31
はAND面再現部分33を含み、33は多数のトランジ
スタ34を直列に接続したものを含み、そのゲート端子
は互いに接続されて図1のライン14に対応する電源ラ
インVDDにつながっている。トランジスタ34はアレイ
1のAND面3の各ミンターム10のトランジスタ11
に相当している。一番底部のトランジスタ34はNチャ
ネルの予備充電トランジスタ35を経由して接地されて
おり、トランジスタ35のゲート端子にはAND面の予
備荷電を可能化する信号CPPAが供給される。最高部
のトランジスタ34(ノード33a)のドレイン端子は
信号Aを供給すると共に、ゲート端子に信号CPPAが
供給されているPチャネルの予備荷電トランジスタ36
を経由して、電源ラインVDDに接続されている。ノード
33aはインバータ37に接続され、インバータ37の
出力はAND面再現部分33の出力ノード37a(信号
Bを供給)を定め、OR面再現部分38の入力に接続さ
れる。この部分38はトランジスタ39から成り、その
ゲート端子はノード37aに接続され、そのソース端子
は接地され、ドレイン端子はノード40(信号Cを供給
している)を定めている。ノード40は、ゲート端子に
OR面の予備荷電を可能にする信号CPPOが供給され
ているPチャネル予備荷電トランジスタ41を経由して
電源線VDDに接続されている。ノード40は直列につな
いだ一対のコンプリメンタリのトランジスタ43と44
で形成される、インバータ42に接続されている。一対
のトランジスタの両ゲート端子はノード40に接続され
る。もっと細かく言えば、トランジスタ43は、ソース
端子が電源線VDDに接続され、ドレイン端子がトランジ
スタ44(Nチャネル形)のドレイン端子に接続され、
且つOR面再現部分38の出力ノード45(ここで信号
Oが供給される)を定めているPチャネル形である。又
トランジスタ44のソース端子は接地されている。
【0018】図2では、ノード37aと接地間に接続さ
れたコンデンサ46は、ミンターム33で駆動されるべ
きPLA1のOR面4の全てのトランジスタ19と関連
する寄生容量を模擬しており、ノード40と接地との間
に接続されたコンデンサ47はOR面4のノード20が
観測する寄生容量を模擬している(静電容量22)。
【0019】ノード45は、PLA1のラッチ24と同
じ構造を有する出力ラッチ再現回路48に接続され、こ
れはアレイ1の段階5による信号伝播の遅れを模擬する
ためと、アレイ1のOR面4の出力が、アレイ1の予備
荷電状態に戻る前にラッチ24に正しく記憶されること
を確実に行うために行われる。
【0020】もっと細かく言えば、回路48は蓄積可能
化信号CPMが高位のとき閉じ、反転信号CPMNが高
位のとき開くように、信号CPMによって制御されるス
イッチ49を含む。スイッチ49は出力45とANDゲ
ート51の1つの入力に接続されたノード50との間に
介在し、ANDゲート51の第二の入力には外部クロッ
ク信号CPが供給される。ANDゲート51の出力はN
ORゲート52の1つの入力に接続され、もう1つの入
力には単安定部分32で発生された信号SRが供給され
る。NORゲート52の出力は、インバータ53の入力
に接続され、インバータ53の出力はノード54を定
め、インバータ55に接続されている。インバータ55
の出力はノード56を定め信号01を供給する。コンデ
ンサ57がノード56と接地との間に設けられている。
ノード54はまた、信号CPMとCPMNが供給されス
イッチ49と反対に動作するスイッチ58を介して、ノ
ード50に接続されている。すなわちスイッチ58は信
号CPMが低位のとき閉じ、信号CPMNが高位のとき
開く。その結果ノード50は、OR面再現部分38の出
力45における信号Oと、ノード54における信号とが
交互に供給される。
【0021】単安定部分32には、遅延リセット信号を
発生し、4つのカスケード接続のインバータ63〜66
を含む分岐回路62が含まれ、これらインバータの最も
上流側のインバータ63にはリセット信号Rが供給さ
れ、この信号Rはインバータ63と64によって2回反
転される。コンデンサ67がインバータ64の出力と接
地の間に設けてあり、リセット信号の切換を行う縁を遅
らせる役目をする。インバータ64の出力はまたインバ
ータ65にも接続され、インバータ65の出力(ノード
68)は従って遅延反転リセット信号SRNを表わし、
SRNはインバータ66で反転されて遅延リセット信号
SRを生じ、これがNOR回路52に供給される。
【0022】単安定部分32はまた、蓄積可能化信号C
PMを発生する分岐回路72、及びAND及びOR面の
予備荷電信号CPPA及びCPPOを発生させる分岐回
路73も含んでいる。
【0023】もっと詳細に述べると、分岐回路72はそ
れぞれノード45と56に接続される2つの入力を有す
るAND回路75、75の出力がその入力に接続され、
第二の入力にはリセット信号Rが供給されるNOR回路
76が含まれる。NOR回路76の出力はインバータ7
7に接続され、インバータ77の出力は蓄積可能化信号
CPMを提供し、同時に図上でコンデンサ78で示され
る寄生静電容量をも表わす。インバータ77の出力は更
にインバータ79にも接続されていて、インバータ79
の出力は従って反転可能化信号CPMNを示すと同時
に、別の寄生静電容量(コンデンサ80)をも表わす。
【0024】分岐回路73は、それぞれ信号01及び信
号CPMが供給される2つの入力を持つORゲート84
を含む。ORゲート84の出力はNANDゲート85の
1つの入力に接続され、NANDゲート85はこの他に
2つの入力を持っていて、それぞれ外部クロック信号C
P及び遅延反転リセット信号SRNが供給される。NA
NDゲート85の出力は、AND面予備荷電可能化信号
CPPAを発生するインバータ86に接続され、インバ
ータ86の出力は寄生静電容量を代表するコンデンサ8
7を示す。インバータ86の出力はまた更にインバータ
88に接続され、このインバータ88の出力は反転可能
化信号CPPNとコンデンサ89とを提供する。インバ
ータ88の出力はまた、インバータ90にも接続され、
インバータ90の出力はOR面予備荷電可能化信号CP
POを示すと同時に、寄生静電容量(コンデンサ91)
をも示す。
【0025】アレイ1のタイミング信号を発生する発生
器30の動作はここで、その30の主な信号の幾つかを
プロットしたものを表わす図3も参照して説明する。
【0026】信号のシーケンスはリセット信号Rの高位
から低位への切換えに始まる。その後シーケンスはクロ
ック信号CPの低位から高位への周期的切換えによって
支配される。
【0027】初めに、t0 とt1 の間は、リセット信号
Rは高位にある。その結果SRNは低位、SRは高位、
NOR回路76の出力は低位、信号CPMは高位、そし
て信号CPMNは低位である。この状態は以下に説明す
るとおり、アレイ1の出力ラッチ段階5の出力28aが
すべて“0”に荷電されるように望まれている。SRN
が低位であるから、NAND回路85の出力は高位であ
り、インバータ86の出力及び信号CPPA及びCPP
Oは低位である。従ってアレイ1は予備荷電モード(ト
ランジスタ15と21はオン、トランジスタ12はオ
フ)にあり、トランジスタ36はオン、ノード33aに
おける信号Aは高位、信号Bは低位、トランジスタ39
及び41はそれぞれオフとオン、信号Cは高位、信号O
は低位、スイッチ49は閉、スイッチ58は開、ゲート
51の出力は低位となる。しかしNORゲート52の出
力はSR信号が高位にあるので低位であり、その結果信
号01は低位となる。更に、PLA1では、予備荷電ト
ランジスタ21はオンとなり、その結果ノード20は高
位となり、ノード23cは低位となる。スイッチ25a
は閉じスイッチ25bは開く。そこで出力28aは
“0”に荷電される。
【0028】t1 の瞬間に、リセット信号Rは低位に切
換り、その点でクロック信号CPは低位でも高位にでも
なり得る。低位のクロック信号は何の問題も生じない。
しかし高位のクロック信号の場合は(発生器の特性を示
す図3に示すように)、リセット信号の切換えは信号C
Pの前縁(リーディング・エッジ)として解釈されるこ
とを防がなくてはならない。このため、図2の発生器3
0は、以下に述べるように回路誤差を防ぐためリセット
信号Rに関して遅れをもって切換る、遅延リセット信号
SRを提供する。
【0029】もっと説明をすれば、t1 とt2 (遅延信
号SRが切換る瞬間)の間では、Rの切換えはNORゲ
ート76(入力で2つの“0”を感知)を高位に切換え
させ、インバータ77を低位に切換えさせる。従って信
号CPMは低位に切換わり、信号CPMNは高位に切換
る。ただしRの切換えは、分岐回路73には信号SRN
により何の影響も持たず、分岐回路73は上記時間間隔
内では低位のままで止まり、従ってNANDゲート85
の誤切換えを防ぐ。同様に、NORゲート52の低位出
力、従って高位出力54を保持している信号SRのた
め、回路48の状態には何の変化も起きない。ただしC
PMの切換えはスイッチ49を開とし、スイッチ58を
閉じてその出力(ノード54)をフィードバックし、ノ
ード45からノード54を隔離させる。従って、AND
ゲート51の入力は2つの高位信号を提供する(CP及
びインバータ53の出力)。
【0030】t2 という瞬間に、SRもまた低位に切換
るが、NANDゲート85の状態(信号01及び今や確
実に低位であるCPMにもよりORゲート84の低位出
力)、又はNORゲート52の状態(SRは低位に切換
ってしまっているがゲート51の出力が高位)には何の
変化も起きないことのため、回路30の状態には変化が
生じない。反対に、CPがSRの切換え時に既に低位に
なっていた場合には、出力ラッチ再現回路48のリセッ
ト動作が直ちに始まり、t3 −t4 の間隔に関して下記
のとおりとなる。
【0031】クロック信号CPが低位に切換る際(t3
の瞬間)に、ANDゲート51が低位に切換り、コンデ
ンサ57の容量に従うある遅延時間の後、信号01が高
位に切換る(ラッチ再現回路48をリセットする)。し
かし発生器30の残りの回路は以前と同じ状態に止って
いる。もっと詳しく言えば、CPが最初に切換って0と
なり、それから01が“1”に切換るためゲート85の
切換りが起らない。
【0032】CPが高位に切換って戻る際(t4 の瞬
間)、アレイ1のAND面及びOR面を評価するために
シーケンスが可能化され、結果が記憶される(アレイ読
出し)。
【0033】もっと詳しく述べると、CPが“1”の状
態に切換った際CPPAが直ちに高位に切換り(01と
SRNは高位)、予備荷電信号を終了させ、その結果図
1のアレイ1において、第二の予備荷電トランジスタ1
5がオフとなり(図2の部分33のトランジスタ36で
起ったとおり)、第一の予備荷電トランジスタ12がオ
ンとなり(部分33のトランジスタ35のように)、各
ミンタームにおけるPLA1の入力構成がAND面3で
評価される。CPPAが切換って間もなく、CPPO
も、OR面4の評価を始めるように、インバータ88、
90による二重反転及びコンデンサ89の存在によりC
PPAに関してある遅れを以て切換る(t5 の瞬間)。
実用上は、信号CPの切換りは、以下に述べるシーケン
スに従ってAND面及びOR面、並びにそれぞれの再現
部分の予め定められた出力を切換える結果となる。更に
細かく言えば、PLA1において、トランジスタ11が
全てオンとなる(高位ゲート端子)ようなミンターム1
0の出力ノード16が低位に切換える(図2のノード3
3aのように−図3の信号A参照)と、その結果それぞ
れのノード17aが高位に切換る(図2のノード37a
のように:図3の信号B参照)、従って信号CPPOも
切換るや否やOR面の評価を行わせる。以下引続いて、
予備荷電トランジスタ21(図1)及び41(図2)が
オフとなり、可能化ノード17aに接続されたOR面ト
ランジスタ19がオンとなり、従ってそれぞれのノード
20を低位に切換える(図3で信号Cを低位に切換える
ためにトランジスタ39がオンになるように)。またO
R面4の可能化出力ノード23c及びノード45(信号
0を供給)が高位に切換る(図3も参照のこと)。
【0034】信号0を低位から高位へ切換えると、蓄積
信号が可能化される。更に詳しく述べると、図2におい
て、ANDゲート75が切換る(スイッチ49はまだ開
いており、信号01はまだ高位にある)と続いてNOR
ゲート76が切換り、その出力が低位となる。また信号
CPM及びCPMNの切換りも行われる(図3のt6
瞬間)。この切換えによりラッチ24のスイッチ25
a、回路48のスイッチ49を閉じ、ラッチ24のスイ
ッチ25b、回路48のスイッチ58を開く。その結果
OR面の出力信号及び信号0をサンプリングしてそれぞ
れのラッチにロードすることができる。特に、回路48
の信号0の伝播(PLA1のOR面出力の伝播の遅れを
再現する)は回路51を切り換えて高位とし、回路52
を低位とし、ノード54を高位に、出力56(信号0
1)を低位に持ってゆく(図3)。
【0035】コンデンサ57の容量による遅れにより、
01の高位から低位への切り換えは、ANDゲート75
の出力を低位に切り換え、ゲート76を高位へ、CPM
を低位へ(t7 の瞬間)切り換え、こうしてラッチング
信号を終了させる。その結果図1のラッチ24のスイッ
チ25aが開き(回路48のスイッチ49が行うよう
に)、ラッチ24のスイッチ25bが閉じ(スイッチ5
8が行うように)、それぞれのノード28a、56での
出力を凍結(動かないように)する。
【0036】CPMの切換えは回路をその最初の状態
へ、ORゲート84を低位に、NANDゲート85を高
位に、信号CPPA及びCPPOを引続いて低位に切換
えることによって、復旧させる。またPLA1(及び再
現部分31)は、前は可能化であった出力16,17
a,20,23c(及び33a,37a,40,45)
を切換えることにより予備荷電モードに復帰させる。こ
のようにして、読出し(評価とラッチングを含む)は厳
密に必要な期間だけ続き、こうして可能化できなかった
ミンタームの出力の放電を最小にしている。その上、本
発明の予備荷電段階においては、新しく終った読出し段
階で放電されたミンターム10だけがゼロから荷電され
るが、一方読出しに関らないが僅かな程度容量的に放電
してしまっている恐れのあるノードの荷電はすべて、メ
モリをまとめているチップに存在する高電界及び高電圧
を考慮に入れて完了させられている。
【0037】この後(t8 の瞬間)信号CPを再び高位
から低位へ切り換えると、既にt3〜t4 の時間間隔に
ついて述べたように、ラッチ再現回路48がリセットす
る(01が低位から高位に切り換る)。
【0038】これまでの説明から明かなように、発生器
30は、PLA1のAND面3及びOR面4が安全に評
価できるように分離することによって、PLA1の読出
しに必要な種々の信号を発生する。AND面再現部分3
3の出力(信号A)は実際、直列トランジスタ34によ
る寄生容量の放電、及びAND面3の直列トランジスタ
11による寄生容量に対応することによって許容される
速さでゼロに切り換る。信号Bを供給するノード37a
は、対応するAND面3のノード17aのように容量的
に荷電される。信号Cを供給するノード40もOR面4
の出力ノード20と同様に荷電される。アレイ再現部3
1のすべての回路構成要素は都合よくPLA自身の(デ
バイス配置の)部分を形成することができる。この場合
は評価遅延の再現が保証される。
【0039】既に述べたように、信号CPPOは信号C
PPAが生じると発生され、信号Cを供給するノード4
0がAND面3の評価の期間を通じて予備荷電モードに
止っていることを確保する。いかなる場合も、信号Bは
信号Aが低位に切り換る場合にだけ高位に切り換ること
ができ、それでノード40に接続されたコンデンサ47
の蓄積電荷に完全に依存して、信号Cの“1”値を損う
可能性がある信号Bのどんな危険も消滅させる。
【0040】更に、PLA1からの出力ラッチ信号は、
信号0の切り換り及び信号01がリセット、そしてCP
Mを切り換えることの結果として、信号Cがゼロに切り
換わる際にのみ始まる。
【0041】既に述べたように、この点で回路48は、
PLA1が予備荷電モードに戻る前にラッチ24にPL
A1の出力が確実に正しく記憶されるために、ラッチ2
4における伝播時間を再現すること、及び各ラッチ24
の出力28aに接続されるラインの静電容量を考慮に入
れるコンデンサ57によって、ラッチ信号(CPM)の
“1”の持続時間を定めることになる。
【0042】図2の回路はコンデンサ57,89及び6
7を提供する利点がある。これらの値は特定のアレイ及
びアレイと発生器30から成る不揮発性メモリのサイズ
を考慮に入れるために、信号の切換え縁同志の間の遅延
時間の決定に回路がある安全余裕を持つことができるよ
うに、設計レベルで決定することができる。更に言え
ば、ノード56でのコンデンサ57はラッチング段階で
信号CPMの“1”の持続時間を増加して、PLA1の
出力28aの立上り時間を(出力28aが見る容量性電
荷に依存して)見越している。インバータ88の出力に
あるコンデンサ89はCPPAに関して、CPPOの切
換の遅延を制御することを考慮している(t4 とt5
時間間隔)。またインバータ64の出力にあるコンデン
サ67は、リセット信号Rに関してSRNとSRの遅延
を制御することを考慮している。
【0043】既に説明したとおり、ダイナミックPLA
1の読出しについて説明した“単安定”による解決法は
従って、その読出しの利点を表わしている。すなわち、
CMOSゲート(予測できない損失を受けやすい)の寄
生容量に依存している論理値のノードの評価は、PLA
クロック信号(CP)の周期に関係なく、厳密に必要で
あるだけしか続かない。従ってダイナミックAND−O
R構造は、関係している不揮発性アレイの電界及び電圧
条件にも関らず、PLAに対して安全に実施することが
できるのである。
【0044】回路2はまた段階5の構造を単純化し、同
時に一方でリセット動作を確実にする。実際、t0 とt
1 との間に関連して上に述べたように、信号RはPLA
をリセットすること、及び特別のリセット要素又は入力
の必要なく出力ラッチ段階5の出力28aをすべて
“0”に切り換えることに備えられたもので、従って構
造を簡単化し、配置の点でかなりの節約を可能としてい
るものである。
【0045】明らかに、ここに記述し説明したアレイ及
びクロック発生器に、本発明の適用範囲を離れることな
く変更を加えることは可能である。すなわちこの範囲の
変更は本発明の範囲内と考えるべきである。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、NAND回路とイ
ンバータの組合せ、並びにコンデンサによる遅延時間を
設けたので、各段階における動作が多数のトランジスタ
を同時に動作させることなく1つに絞ることができ、各
関係動作時間が一定のシーケンスにより確実に行え、こ
のため電力消費を押さえ、読出しの誤差を生じない。又
前記したように配置の点で節約も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づくプログラマブル・ロジック・ア
レイのブロック図である。
【図2】上記図1のクロック源の回路図である。
【図3】本発明によるクロック回路の幾つかの点におけ
る信号のタイミング関係を示した図である。
【符号の説明】
1 プログラマブル・ロジック・アレイ 2 入力バッファ段階 3 AND面(段階) 4 OR面(段階) 5 出力ラッチ段階 7 バッファ回路 8 インバータ 9 インバータ 10 ミンターム 11 トランジスタ 12 Nチャネル予備荷電トランジスタ 13 AND面3の入力 14 電源ライン 15 Pチャネル予備荷電トランジスタ 16 ノード 17 インバータ 17a インバータ17の出力 19 トランジスタ 20 ノード 21 Pチャネル予備荷電トランジスタ 22 コンデンサ 23 インバータ 23a,23b 逆トランジスタ 23c トランジスタ23aと23bの共通ノード 24 ラッチ回路 25a スイッチ 25b スイッチ 26 第一のインバータ 26a インバータ26の出力(ノード) 26b インバータ26の入力 27 第二の(フィードバック)インバータ 28 第三のインバータ 28a インバータ28の出力 29 コンデンサ 30 クロック発生器 31 アレイ再現部分 32 単安定部分 33 AND面再現部分 34 トランジスタ 35 Nチャンネル予備荷電トランジスタ 36 Pチャンネル予備荷電トランジスタ 37 インバータ 37a AND面再現部分33の出力ノード 38 OR面再現部分 39 トランジスタ 40 トランジスタ39のドレイン端子(ノード) 41 Pチャネル予備荷電トランジスタ 42 インバータ 43,44 コンプリメンタリ・トランジスタ 45 OR面再現部分38の出力ノード 46 コンデンサ 47 コンデンサ 48 出力ラッチ再現回路 49 スイッチ 50 ノード 51 ANDゲート 52 NORゲート 53 インバータ 54 ノード 55 インバータ 56 ノード 57 コンデンサ 58 スイッチ 62 分岐回路 63〜66 カスケード接続インバータ 67 コンデンサ 68 ノード 72 分岐回路 73 分岐回路 75 AND回路 76 NOR回路 77 インバータ 78 コンデンサ 79 インバータ 80 コンデンサ 84 ORゲート 85 NANDゲート 86 インバータ 87 コンデンサ 88 インバータ 89 コンデンサ 90 インバータ 91 コンデンサ CP 外部クロック信号 CPM 蓄積可能化信号 CPMN CPMの反転信号 CPPA AND面予備荷電/評価信号 CPPO OR面予備荷電/評価信号 R リセット信号 SR 遅延(ラッチ)リセット信号 SRN 遅延リセット(R反転)信号 A ノード33aにおける信号 B ノード37aにおける信号(再現AND面出力信
号) C ノード40における信号 O ノード45における信号(OR面伝播信号) 01 ノード56における信号(アレイ伝播再現化信
号)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルイージ パスカッチ イタリー国, サン ジョバンニ セスト 20099 ビア フェラーラ, 26番地

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 次々にカスケード接続したAND段階
    (3)、OR段階(4)、及び出力ラッチ段階(5)を
    含むPLA(1)から成り、上記AND段階(3)がN
    AND構成を示し、その後にダイナミック予備荷電ロジ
    ック・インバータが接続されることを特徴とする、半導
    体の不揮発メモリ、特にフラッシュEPROM用のプロ
    グラマブル・ロジック・アレイ構造物。
  2. 【請求項2】 単安定の読出しを可能とする手段を含む
    クロック発生器(30)を含むことを特徴とする、請求
    項1の構造物。
  3. 【請求項3】 前記読出しを可能とする手段は、それぞ
    れ予備荷電/評価信号(CPPA,CPPO)、及びラ
    ッチ信号(CPM)を発生する、予備荷電/評価可能化
    手段(73)及びラッチ可能化手段(72)から成り、
    上記予備荷電/評価可能化手段及びラッチ可能化手段
    は、外部のクロック信号の予め定められた切換え縁を受
    信した際読出し可能状態に次々と切換り、前記アレイの
    完全な読出しに対応する時間後不可能状態にされるよう
    な、上記の外部クロック信号(CP)を供給される可能
    入力から成ることを特徴とする、請求項2の構造物。
  4. 【請求項4】 前記クロック発生器(30)は、アレイ
    の伝播再現信号(01)を出力において発生し、AND
    面再現部分(33)を含むアレイ再現部(31)、OR
    面再現部分(38)及び出力ラッチ再現回路(48)か
    ら成り、これらが互いにカスケード接続されて、前記ア
    レイ(1)の前記AND段階(3)、前記OR段階
    (4)及び前記出力ラッチ段階(5)と同一の構造並び
    に事実上同一の伝播時間を持つことを特徴とする、請求
    項3の構造物。
  5. 【請求項5】 前記ラッチ可能化手段(72)は、次の
    2つの信号が供給される第一の論理手段(75,76)
    を持っており、その中1つの信号は前記OR面再現部分
    (38)が発生したOR面伝播信号(O)であり、もう
    1つの信号は前記クロック発生器(30)の上記OR面
    再現部分(38)と前記AND面再現部分(33)にお
    ける信号伝播時間の終りにおいてラッチング段をイネー
    ブルするため、並びに前記出力ラッチ再現回路(48)
    における信号伝播時間の終りのところで上記ラッチング
    段を中止させるための、前記アレイ伝播再現信号(0
    1)であることを特徴とする請求項4の構造物。
  6. 【請求項6】 前記ラッチ可能化手段(72)は、第一
    の論理回路(75)の前記第一及び第二の入力における
    前記信号が、伝播の終り及び出力ラッチ再現回路のリセ
    ットを示す状態を提示するとき、出力のところで第一の
    ラッチ可能化信号(CPM)を発生するために、前記O
    R面伝播信号(O)及び前記アレイ伝播再現信号(0
    1)がそれぞれ供給される第一及び第二の入力を有する
    第一の論理回路(75)を含むことを特徴とする、請求
    項5の構造物。
  7. 【請求項7】 前記ラッチ可能化手段(72)はまた、
    構造物リセット信号(R)が第一の論理状態を提示する
    とき、出力で第二のラッチ可能化信号を発生するため、
    上記構造物リセット信号が供給される入力を有する、第
    二の論理回路(76)を含むことを特徴とする、請求項
    6の構造物。
  8. 【請求項8】 前記予備荷電/評価可能化手段(73)
    は、前記外部クロック信号(CP)の予め定めた切換え
    縁のところで可能化され、前記ラッチ信号(CPM)の
    予め定めた切換え縁のところで不可能化される、評価信
    号(CPPA,CPPO)を発生するため、上記外部ク
    ロック信号及び上記ラッチ信号が供給される、第二の論
    理手段(84〜90)を含むことを特徴とする、前出の
    請求項4〜7の中の1つである構造物。
  9. 【請求項9】 前記第二の論理手段(84〜90)は、
    遅延構造物リセット信号(SRN)が供給される不可能
    化手段(85)を含み、上記遅延構造物リセット信号が
    前記クロック発生器(30)のリセット状態に対応して
    予め定めた論理状態を表わすとき、前記評価信号(CP
    PA,CPPO)を不可能化することを特徴とする、請
    求項8の構造物。
  10. 【請求項10】 前記第二の論理手段(84〜90)
    は、第一の出力と第二の出力とから成り、上記第一の出
    力はAND面評価信号(CPPA)を供給し、前記アレ
    イ(1)の上記AND面(3)に接続され、上記第二の
    出力は遅延手段(88〜90)を経由して上記第一の出
    力に接続され、且つ上記アレイ(1)の前記OR面
    (4)にOR面評価信号(CPPO)を供給することを
    特徴とする、請求項8又は請求項9の構造物。
  11. 【請求項11】 前記第二の論理手段(84〜90)
    は、前記アレイ伝播再現信号(01)の前記ラッチ信号
    (CPM)が予め定めた論理レベルを持つとき、出力に
    中間可能化信号を発生するために、入力に前記出力ラッ
    チ再現回路(48)及び前記ラッチ可能化手段(72)
    が接続される第三の論理回路(84)、及び上記中間可
    能化信号、前記外部クロック信号、及び前記遅延構造物
    リセット信号が予め定めた論理レベルを持つとき、出力
    時に前記評価信号(CPPA,CPPO)を発生するた
    めに、上記中間可能化信号、上記外部クロック信号(C
    P)及び上記遅延構造物リセット信号(SRN)が供給
    される第四の論理回路(85)を含むことを特徴とす
    る、請求項9の構造物。
  12. 【請求項12】 前記AND面再現部分(33)は、プ
    ッシュプル方式で動作し、前記予備荷電/評価信号(C
    PPA)が供給される制御端子を有する、第一(36)
    及び第二(35)の制御スイッチのそれぞれを経由し
    て、第一及び第二の基準電位線の間に接続された、第一
    の多数のトランジスタ(34)シリーズから成り、この
    第一の多数のトランジスタは上記第一の基準電位線に一
    緒に接続された制御端子を有することを特徴とする、前
    出の請求項4〜11の中のいずれか一つの構造物。
  13. 【請求項13】 前記PLA(1)は、第二の多数のト
    ランジスタ(11)で形成されるミンターム(10)か
    ら成り、前記第一の数のトランジスタ数が第二の数のト
    ランジスタの最大数と等しいことを特徴とする、請求項
    12の構造物。
  14. 【請求項14】 前記出力ラッチ再現回路(48)は、
    前記OR面伝播部分(38)によって発生したOR面伝
    播信号(O)が供給され、並びに前記外部クロック信号
    が前記予め定めた切換え縁を示すとき第一の論理レベル
    から第二の論理レベルへ、前記アレイ伝播再現信号を切
    換え、上記OR面再現信号(O)の予め定めた切換え縁
    の受信に伴う予め定めた遅延時間で、第二の論理レベル
    から第一の論理レベルへ切換えるため、上記外部クロッ
    ク信号(CP)が供給される第三の論理手段(51,5
    2)を含むことを特徴とする、前出の請求項4〜13の
    いずれか1つである構造物。
  15. 【請求項15】 前記予め定めた遅延時間は可変(5
    7)であることを特徴とする、請求項14の構造物。
  16. 【請求項16】 前記出力ラッチ再現回路(48)は、
    第三の制御スイッチ(49)を経由して前記OR面再現
    部分(38)の出力に接続される第一の入力、前記外部
    クロック信号(CP)が供給される第二の入力、及び上
    記出力ラッチ再現回路(48)の入力に接続される出力
    を有する第五の論理回路(51)を含み、第四の制御ス
    イッチ(58)が上記出力ラッチ再現回路の出力と上記
    第五の論理回路の第一の入力との間に介在させられ、前
    記ラッチ信号(CPM)が可能化されたとき上記第三の
    制御スイッチ(49)が閉となり、上記第四の制御スイ
    ッチ(58)が開となり、ラッチ信号が不可能化された
    ときは上記制御の開閉が逆となるように、上記第三及び
    第四の制御スイッチが上記ラッチ信号によって逆位相に
    制御されることを特徴とする、請求項14の構造物。
  17. 【請求項17】 前記出力ラッチ再現回路(48)は、
    構造物リセット信号(R)の切換えに伴い予め定めた時
    間の間、前記第一のレベルから前記第二のレベルへの、
    前記アレイ伝播再現信号(01)の切換を不可能とする
    信号を発生するため、前記第五の論理回路(51)の前
    記出力に接続された第一の入力、及びリセット遅延回路
    (62)に接続された第二の入力を有する第六の論理回
    路(52)を含むことを特徴とする、請求項16の構造
    物。
  18. 【請求項18】 前記予備荷電/評価可能化手段(7
    3)及び前記ラッチ可能化手段(72)は、前記AND
    及びOR段(3,4)をリセットし、前記リセット信号
    (R)の予め定めたレベルが存在する状態で前記出力ラ
    ッチ段(5)によってラッチングを可能化するための前
    記ラッチ信号(CPM)及び前記予備荷電/評価信号
    (CPPA,CPPO)の予め定めたレベルを発生する
    ため、リセット信号(R)が供給されるそれぞれの入力
    を有するリセット手段(76,85)を含んでいること
    を特徴とする、前出の請求項4〜17のいずれか1つで
    ある構造物。
  19. 【請求項19】 前出の請求項2〜18の一つ又は二つ
    以上において主張されたように形成されていることを特
    徴とする、半導体の不揮発性メモリ、特にフラッシュE
    PROMのためのプログラマブル・ロジック・アレイ用
    クロック発生器(30)。
  20. 【請求項20】 アレイ読出し信号(CPPA,CPP
    O,CPM)及び予備荷電信号を発生する各段階から成
    り、読出し信号を発生する上記段階が、外部クロック信
    号(CP)の予め定めた切換え縁によって可能化され、
    上記アレイの完全読出しに対応する時間の後不可能化さ
    れる単安定読出し信号を発生する段階を含むことを特徴
    とする、前出請求項1から18までのいずれか1つで請
    求されている、半導体不揮発性メモリ、特にフラッシュ
    EPROM用プログラマブル・ロジック・アレイ構造の
    ための、クロック信号を発生する方法。
  21. 【請求項21】 互いにカスケード接続されたAND面
    再現部分(33)、OR面再現部分(38)、及び出力
    ラッチ再現回路(48)を含むアレイ再現部分(3
    1)、並びに前記プログラマブル・ロジック・アレイ
    (1)に関してタイミング信号を発生する単安定部分
    (32)を含むクロック発生器(30)において、これ
    が以下の各段階から成ることを特徴とする、請求項20
    の方法: ・前記外部クロック信号(CP)の前記予め定めた縁に
    反対の切換え縁を検知した際に、上記出力ラッチ再現回
    路(48)に対するラッチ・リセット信号(SR)を発
    生する段階、 ・上記外部クロック信号の予め定めた切換え縁及び上記
    ラッチ・リセット信号を検知した際にAND面評価信号
    (CPPA)を発生する段階、 ・上記AND面評価信号に関して遅延してOR面評価信
    号(CPPO)を発生する段階、 ・上記AND面評価信号(CPPA)を検知した際に再
    現AND面出力信号(B)を発生する段階、 ・上記OR面評価信号(CPPO)及び上記再現AND
    面出力信号(B)を検知した際に再現OR面出力信号
    (O)を発生する段階、 ・上記再現OR面出力信号(O)を検知した際に前記ラ
    ッチ信号(CPM)を発生する段階、 ・上記ラッチ信号を検知した際に上記再現OR面出力信
    号を蓄える段階、 ・上記再現OR面出力信号の蓄積を確認するため信号
    (01)を発生する段階、及び ・上記蓄積の確認信号を受信した際に上記ラッチ信号
    (CPM)を不可能化する段階。
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