Ячейка памяти для оперативного запоминающего устройства с энергонезависимым хранением информации

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания интегральных схем энергонезависимых оперативных запоминающих устройств (ОЗУ) большой информационной емкости, способных производить обмен информацией между оперативной и долговременной памятью, сохранять информацию ОЗУ после отключения питания, запоминать промежуточную информацию ОЗУ или же содержать энергонезависимую, электрически сменяемую подпрограмму, например, в микропроцессоре и других системах. Целью изобретения является упрощение ячейки памяти. Поставленная цель достигается за счет осуществления обратной связи между затвором одного из ключевых транзисторов и узлом хранения потенциала элемента оперативной памяти и ликвидации ограничений величины емкости узла хранения потенциала элемента оперативной памяти. 2 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

»su 4 С 11 С 11/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4101950/24-24 (22) 20.05.86 (46) 23„12.89. Бюл. М 47 (72) М.И. Корниенко, В.Д, Костюк, К.М. Кролевец, В.И. Невядомский, В.С. Омельченко, В.П. Сидоренко, В.Н. Смирнов и М.А, Третьяк (53) 681.327.6(088.8) (56) Патент CLIA М- 4207615, кл. С 11 С 11/40, опублик. 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1161989, кл. С 11 С 11/40, 1985. (54) ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО

ЗАПОМИНАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА С ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫМ ХРАНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания интегральных схем энергозависимых оперативных

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания интегральных схем энергонезависимых оперативных запоминающих устройств (ЭОЗУ) большой информационной емкости, способных производить обмен информацией между оперативной и долговременной памятью, сохранять информацию ОЗУ после отключения питания, запоминать промежуточную информацию ОЗУ или же содержать энергонезависимую, электрически сменяемую подпрограмму,например, в микропроцессорных и других системах.

Целью изобретения является упрощение ячейки памяти.

„„SU„„1531163 А1

2 запоминающих устройств (ОЗУ) большой информационной емкости, способных производить обмен информацией между оперативной и долговременной памятью, сохранять информацию ОЗУ после отключения питания, запоминать промежуточную информацию ОЗУ или же содержать энергонезависимую, электрически сменяемую подпрограмму, например, в микропроцессоре и других системах. Целью изобретения является упрощение ячейки памяти. Поставленная цель достигается за счет осуществления обратной связи между затвором одного из ключевых транзисторов и узлом хранения потенциала элемента оперативной памяти и ликвидации ограничений величины емкости узла хранения потенциала элемента оперативной памяти. 2 ил. !

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема ячейки памяти ЭОЗУ, где в качестве накопительного элемента оперативной памяти применен МДП-конденсатор; на фиг. 2 — то же, в качестве накопительного элемента представлен элемент оперативной памяти квазистатического типа.

Ячейка памяти для ОЗУ с энергонезависимым хранением информации содержит накопительный элемент (элемент оперативной памяти) 1, адресный транзистор 2 (транзистор записи-считывания), первый ключевой транзистор 3, запоминающий транзистор (МНОП-тран»истора) 4 и второй ключевой тра»»з»»с1531163 тор 5. При этом вход транзистора 2 подподключен к числовой шине 6, а выход соединен с узлом 7 хранения потенциала элемента 1 оперативной памяти.

Вход первого ключевого транзистора

3 подключен в общем случае к первой разрядной шине 8, а затвор — к узлу 7 хранения потенциала элемента 1 опера- 10 тивной памяти, к которому также подключен выход и затвор второго ключевого транзистора 5, причем затвор может быть подключен к второй разрядной шине 9, имеющей емкостную связь с уз- 1g лом 7 хранения потенциала элемента 1 оперативной памяти. Затвор транзистора

2 подключен к словарной шине 10.

Предлагаемая ячейка может работать в качестве ячейки памяти ОЗУ без каких бы то ни было ограничений, присущих энергонезависимой памяти, поскольку элементы энергонезависимого хранения информации вынесены sa пределы узлов оперативной обработки данных 25 и не влияют на выполнение последними своих исходных функций. Кроме того, ячейка способна переносить информацию из элемента 1 оперативной памяти в

МНОП-транзистор 4. Для этого возбуждают напряжение 20-25 В затвор MHOIIтранзистора 4 и обнуляют разрядную шину 8. Если элемент 1 оперативной памяти хранит логическую "1", т.е. потенциал, примерно, равный 5 В, то транзистор 3 открыт, а транзистор 5

35 закрыт (для определенности рассматривают схему подключения затвора транзистора 5 к узлу хранения потенциала, выполненную на и-канальных транзисто40 рах с пороговым напряжением 0,5 В), тогда область канала МНОП-транзистора приобретет потенциал шины 8, т.е. "0".

В результате, поскольку все затворное напряжение транзистора 4 падает 45 на его подзатворном диэлектрике, MHOIIтранзистор 4 приобретает второе по отношению к исходному логическое состояние с высоким уровнем порогового напряжения, например 8 В. Если элемент 1 оперативной памяти хранит логический "О", т.е близкий к нулю потенциал, то ключевые транзисторы 3 и

-5 закрыты, и практически все напряжение, приложенное к затвору MHOIIтранзистора 4, падает в подложке на области пространственного заряда, и МНОП-транзистор 4 сохраняет свое исходное логическое состояние с низким, например 0,5 В, уровнем порогового напряжения.

Ячейка осуществляет обратный пере-вод информации из энергонезависимой памяти в оперативную, т.е. производить обратную запись. Для этого вначале через адресный транзистор 2 заряжают узел 7 хранения потенциала до уровня, соответствующего хранению логическои "1" (- 5 В), и устанавливают на затворе МНОП-транзистора 4 напряжение, величина которого находится внутри его межпороговой эоны, т.е. тоже 5 В, а зарядную шину 8 обнуляют. При этом, если МНОП-транзистор 4 находится в первом логическом состоянии (с исходным пороговым напряжением 0,5 В), то он, как и ключевые транзисторы 3 и 5, закрыт и узел 7 хранения потенциала разряжается, т.е ° в элемент 1 оперативной памяти записывается логический "О".Если МНОП-тpанзиcтоp 4 находится во втором логическом состоянии, то элемент 1 оперативной памяти сохраняет свою логическую 1.".

Следовательно, при обратной записи информация, записанная ранее в

МНОП-транзисторе 4, не инвертируется.

Дополнительные,побства в работе накопителя энергп езависимого ОСУ можно полу,.ть, если разрядную шину

8 использовать для запрета перезаписи информации из элемента 1 оперативной памяти в элемент энергонезависимой памяти и обратно в ячейках памяти невыбранных строк или столбцов матрицы.

Предлагаемая ячейка также способна производить стирание долговременной информации. Для этого на системе затвор-подложка ИНОП-транзистора создают разность потенциалов обратной полярности по отношению к записи.

Ячейка может работать в качестве ячейки памяти электрически репрограммируемого ПЗУ (РПЗУ). При этом РПЗУ приобретает важное преимущество ло сравнению с классическим РПЗУ: время

его программирования уменьшается во столько раз, какова информацчонная емкость РПЗУ. Например, для емкости

16Кбит х 1, запись проводят быстрее в 1,6 10 раз.

Это становится возможным благодаря тому, что вдесь все МНОП-транзисторы накопителя могут программироваться параллельно одним импульсом, перепи5 153 сывая при этом информацию ОЗУ. Однако считывать информацию с ячеек памяти такого РПЗУ можно только предварительно переписав ее в ОЗУ.

В предлагаемой ячейке можно увеличить емкость энергонезависимой памяти путем параллельного включения нескольких МНОП-транзисторов. Можно вместо конденсатора 1 испольэовать другие конструкции элементов оперативной памяти, в том числе обеспечивающие для потребителя статический принцип работы ЭОЗУ. Таким образом, ячейка памяти для ОЗУ пригодна для построения накопителя, способного выполнять целый ряд фундаментальных функций: работать в составе ОЗУ или

РПЗУ, осуществлять быстрый обмен информацией между опертивной и долговременной памятью, сохранять информации ОЗУ после отключения питания и т.д. Применяемый при этом способ управления ячейкой памяти не предъявляет никаких специальных требований к величине емкости узла хранения потенци-. ала элемента оперативной памяти,что попозволяет уменьшить размеры ячейки в интегральном исполнении, снизить при прочих равных условиях напряжение программирования энергонезависимой памяти и в ряде случаев сделать процесс программирования долговременной памяти независимым от операций регенерации оперативной информации. Повышению плотности информации способст! 163 6 вует также снижение общего числа шин на ячейку.

Формула изобретения

Ячейка памяти для оперативного запоминающего устройства с энергонезависимым хранением информации, со-: держащая элемент оперативной памяти, адресный и запоминающий транзисторы и два ключевых транзистора, исток первого из которых соединен с истоком запоминающего транзистора, а исток подключен к первой разрядной шине, сток запоминающего транзистора соединен с первым выводом элемента оперативной памяти и стоком адресного транзистора, исток которого яв20 ляется входом-выходом ячейки, а сток соединен с входом-выходом элемента оперативной памяти. затвор адресного трачзистора подключен к словарной шине, затвор запоминающего транзис25 тора является входом управления saлисью ячейки памяти, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью упрощения ячейки памяти, затвор первого ключевого транзистора соединен со

30 стоком второго ключевого транзистора, затвор которого подключен или к затвору первого ключевого транзистора, или к второй разрядной шине, второй вывод элемента оперативной памяти подключен к второй разрядной

35 шине.

1531163

Составитель Л. Аиусьева

Техред М.Дидык Корректор И. Муска

Редактор М. Бланар

Заказ 7962/53 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарин», 101