Ячейка памяти для оперативного запоминающего устройства с энергонезависимым хранением информации

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 116 А 9) Я 11 С 11 40 ЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ нои памя ИЛ е наконой па ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАН И Н АВТОРСКОМУ 1(54) ЯЧЕЙКА ПАМЯТИ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГОЗАПОМИНАЮЦЕГО УСТРОЙСТВА С ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫМ ХРАНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИИ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания интегральных схем энергозависимых оперативн 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. запоминающих устройств (ОЗУ) большойинформационной емкости, способныхпроизводить обмен информацией междуоперативной 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 являетсяупрощение ячейки памяти. Поставленная цель достигается за счет осуществления обратной связи между затворомодного из ключевых транзисторов иузлом хранения потенциала элементаоперативной памяти и ликвидации ограничений величины емкости узла хранения потенциала элемента оперативНа фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема ячейки памяти ЭОЗУ, где в качестве пительного элемента оператив мяти 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-транистора) 4 и второй ключевой тразс 1531163тор 5. При этом вход транзистора 2 подподключен к числовой шине 6, а выходсоединен 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 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 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 за 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 МНОП- транзистора 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 535 закрыт (для определенности рассматривают схему подключения затвора транзистора 5 к узлу хранения потенциала, выполненную на и-канальных транзисто 40 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, МНОП- транзистор 4 приобретает второе по отношению к исходному логическое состояние с высоким уровнем порогового напряжения, например 8 В. Если элемент 1 оперативной памяти хранит логический "0", т.е. близкий к нулю потенциал, то ключевые транзисторы 3 и 5 закрыты, и практически все напряжение, приложенное к затвору МНОП- транзистора 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 энергонезависимойпамяти в оперативную, т.е. производить обратную запись, Для этоговначале через адресный транзистор 2заряжают узел 7 хранения потенциаладо уровня, соответствующего хранениюлогической "1" ( - 5 В), и устанавливают на затворе МНОП-транзистора 4напряжение, величина которого находится внутри его межпороговой эоны,т.е. тоже , 5 В, а зарядную шину 8обнуляют. При этом, если МНОП-транзистор 4 находится в первом логическом состоянии (с исходным пороговымнапряжением 0,5 В), то он, как и клю"чевые транзисторы 3 и 5, закрыт иузел 7 хранения потенциала разряжается, т.ев элемент 1 оперативной памяти записывается логический "0".Если МНОП-транзистор 4 находится вовтором логическом состоянии, то элемент 1 оперативной памяти сохраняетсвою логическую "1.",Следовательно, при обратной записи информация, записанная ранее вМНОП-транзисторе 4, не инвертируется.Дополнительные ,удобства в работенакопителя энергп езависимого ОСУможно полу, ть, если разрядную шину8 использовать для запрета перезаписи информации из элемента 1 оперативной памяти в элемент энергонезависимой памяти и обратно в ячейках памяти невыбранных строк или столбцовматрицы.Предлагаемая ячейка также способна производить стирание долговременной информации. Для этого на системезатвор-подложка ИНОП-транзистора создают разность потенциалов обратнойполярности по отношению к записи,Ячейка может работать в качествеячейки памяти электрически репрограммируемого ПЗУ (РПЗУ). При этом РПЗУприобретает важное преимущество лосравнению с классическим РПЗУ: времяего программирования уменьшается востолько раз, какова информацчоннаяемкость РПЗУ. Например, для емкости16 Кбит х 1, запись проводят быстреев 1 6 .104 раз,Это становится возможным благодарятому, что вдесь все МНОП-транзисторынакопителя могут программироватьсяпараллельно одним импульсом, перепи5 15 З сывая при этом информацию ОЗУ. Одна-ко 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 по- позволяет 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 1636вует также снижение общего числашин на ячейку.Формула изобретенияЯчейка памяти для оперативногозапоминающего устройства с энергонезависимым хранением информации, со-:держащая элемент оперативной памяти,адресный и запоминающий транзисторыи два ключевых транзистора, истокпервого из которых соединен с истоком запоминающего транзистора, а ис ток подключен к пеРвой Разрядной шине, сток запоминающего транзисторасоединен с первым выводом элементаоперативной памяти и стоком адресно"го транзистора, исток которого яв ляется входом-выходом ячейки, а стоксоединен с входом-выходом элементаоперативной памяти, затвор адресноготрачзистора подключен к словарнойшине, затвор запоминающего транзис тора является входом управления записью ячейки памяти, о т л и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью упрощения ячейки памяти, затвор первогоключевого транзистора соединен со 30 стоком второго ключевого транзистора, затвор которого подключен илик затвору первого ключевого транзистора, или к второй разрядной шине,второй вывод элемента оперативнойпамяти подключен к второй разрядной 35шине.1Тираж комитет Москва, 58 Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС -35, Раушская наб д. 4/5