JPH09213092A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH09213092A
JPH09213092A JP4670596A JP4670596A JPH09213092A JP H09213092 A JPH09213092 A JP H09213092A JP 4670596 A JP4670596 A JP 4670596A JP 4670596 A JP4670596 A JP 4670596A JP H09213092 A JPH09213092 A JP H09213092A
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JP
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input
signal
clock signal
data
signals
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JP4670596A
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Yoshinori Sakamoto
善▲徳▼ 坂本
Tatsuya Ishii
達也 石井
Hitoshi Miwa
仁 三輪
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない外部端子数により複数種類の信号入力
を可能にするともに、その使い勝手の改善を図った半導
体集積回路装置を提供する。 【解決手段】 第1のクロック信号と、かかる第1のク
ロック信号が非活性レベルであることを条件に実質的な
入力が許可される第2のクロック信号と、上記第1と第
2のクロック信号にそれぞれ同期して入力される入力信
号の識別を指示する制御信号との組み合わせにより、共
通の外部端子から入力される複数種類の入力信号を対応
する第1又は第2のクロック信号に同期して取り込むよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
装置に関し、主として内部で発生したアドレス信号によ
りデータをシリアルに入出力させる一括消去型EEPR
OM(エレクトリカリ・イレーザブル&プログラマブル
リード オンリー メモリ)の入出力インターフェイ
ス部分に利用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一括消去型EEPROMは、チップに形
成されたメモリセルの全て又はチップに形成されたメモ
リセルのうち、あるひとまとまりのメモリセル群を一括
して電気的に消去する機能を持つ半導体記憶装置であ
る。このような一括消去型EEPROM(以下、単にフ
ラッシュメモリという)に関しては、例えば、1980年の
アイ・イー・イー・イー、インターナショナル、ソリッ
ド−ステート サーキッツコンファレンス(IEEE INTER
NATIONAL SOLID-STATE CIRCUITS CONFERENCE) の頁152
〜153 、1987年のアイ・イー・イー・イー、インターナ
ショナル、ソリッド−ステート サーキッツ コンファ
レンス(IEEE INTERNATIONAL SOLID-STATECIRCUITS CONF
ERENCE)の頁76〜77、アイ・イー・イー・イー・ジャー
ナル オブソリッドステート サーキッツ,第23巻第
5号(1988年)第1157頁から第1163頁(IEEE,J. Solid-S
tate Cicuits, vol.23(1988) pp.1157-1163)に記載され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本願発明者等において
は、この発明に先立ってフラッシュメモリをワード線単
位で消去するとともに、かかるワード線単位でのシリア
ルなデータのリード/ライトを行うようにすることを考
えた。この場合、1つのワード線を1つのセクタとして
扱うことにより、磁気ディスクメモリとの互換性を持つ
半導体記憶装置を得ることができる。このような半導体
記憶装置を用いて上記磁気ディスクメモリにも匹敵する
ような記憶容量を実現するためには、実装基板上に効率
よくフラッシュメモリを搭載したり、メモリカード等に
搭載する場合には外部端子の数が極力少ないことが望ま
しい。このためには、複数種類の入力信号を共通の外部
端子により入出力させる必要があるが、動作モードに対
応した制御信号を持つ場合に比べて動作モードの切り換
えが制約されてしまう。
【0004】この発明の目的は、少ない外部端子数によ
り複数種類の信号入力を可能にするともに、その使い勝
手の改善を図った半導体集積回路装置を提供することに
ある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な
特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、第1のクロック信号と、か
かる第1のクロック信号が非活性レベルであることを条
件に実質的な入力が許可される第2のクロック信号と、
上記第1と第2のクロック信号にそれぞれ同期して入力
される入力信号の識別を指示する制御信号との組み合わ
せにより、共通の外部端子から入力される複数種類の入
力信号を対応する第1又は第2のクロック信号に同期し
て取り込むようにする。
【0006】
【発明の実施の形態】図1には、この発明に係るフラッ
シュメモリの一実施例の概略ブロック図が示されてい
る。同図の各回路ブロックは、公知の半導体集積回路の
製造技術により、単結晶シリコンのような1個の半導体
基板上において形成される。
【0007】特に制限されないが、この実施例では外部
端子数を削減するためにデータ端子I/O0−7を介し
て動作モードを指定するコマンド及びX(行)アドレス
信号も取り込まれるようにされる。つまり、入出力バッ
ファ(I/O Buffer)35を介して入力された入力信号
は、マルチプレクサ(Multiplexer)37を介してXアド
レスラッチ(X Address Latch)38とコマンドラッチ
(Command Latch)39及びカラムスイッチ(Y Gate) 3
4に振り分けられる。カラムスイッチ34のメモリアレ
イ側には、後述するようなセンス及びラッチ(Sense&La
tch)が含まれる。
【0008】上記のような複数種類からなる入力信号の
振り分け入力は、制御信号入力回路(Control Signal I
nput) 36に供給される制御信号/CDEとクロック信
号SC1とSC2の組み合わせにより指定される。信号
/CEはチップイネーブル信号であり、この信号/CE
がロウレベルにされることにより、フラッシュメモリの
動作が有効とされる。複数個のフラッシュメモリが実装
基板上に搭載されて、記憶装置が構成される場合、かか
る信号/CEは1つのフラッシュメモリを選択するため
のアドレス端子と見做すことができる。
【0009】上記Xアドレスラッチ38に取り込まれた
Xアドレス(セクタアドレス)信号は、Xデコーダ(X
Decoder)32,33に供給され、ここで解読されてメモ
リアレイ30又は31の1つのワード線が選択される。
特に制限されないが、この実施例では、メモリアレイ3
0と31を挟むように上記Yゲート34が中央部に共通
に設けられる。Xデコーダ32と33は、書込み動作、
消去動作及び読み出し動作のそれぞれにおいて、後述す
るような選択MOSFETのゲートに接続されるメイン
ワード線(SiD )と、記憶トランジスタのコントロール
ゲートに接続されるワード線(Word Line)の電位がそれ
ぞれのモードに応じて区々であることから、それぞれの
動作モードに対応した電圧の選択/非選択レベルを出力
する出力回路を持つものである。これらの動作モードに
必要な電圧は、内部電圧発生回路(Internal Voltage)
40により形成される。
【0010】メモリアレイ30と31は、ワード線とデ
ータ線(Global Bit Line)の交点に記憶トランジスタが
設けられる。特に制限されないが、上記データ線は、選
択MOSFETを介して複数の記憶トランジスタのドレ
インに接続される。同様に、これら1つのブロックを構
成する記憶トランジスタのソースは選択MOSFETを
介して共通ソース線(Common Source Line) に接続され
る。
【0011】メモリアレイ30と31は、それぞれがX
方向に約8Kb(8キロビット)の記憶容量を持つよう
にされる。それ故、ワード線の数は正確には8192本
とされる。特に制限されないが、ワード線の欠陥救済を
行うようにするためには、冗長ワード線が更に加えられ
る。したがって、ワード線の選択を行うXアドレス信号
は、X0〜X8の9ビットから構成される。前記のよう
にデータ端子I/O0−7からXアドレス信号を入力す
る方式では、かかるアドレス信号X0〜X8を取り込む
ために2サイクルが費やされる。
【0012】Y方向には512B(バイト)+32B
(バイト)の記憶容量を持つようにされる。それ故、デ
ータ線(又はビット線)の数は、正規アレイに512×
8=4096本が設けられ、管理アレイに16×8=1
28本が設けられ、冗長アレイに16×8=128本が
設けられる。メモリアレイ30と31は、上記管理アレ
イと冗長アレイとがデータ記憶に用いられないため、実
効的には正規アレイに対応してそれぞれが約4Mバイト
(32Mビット)の記憶容量を持つようにされために、
記憶装置全体では約64Mビットのような大きな記憶容
量を持つようにされる。
【0013】上記データ線は、センスアンプに接続され
る。このセンスアンプは、データ線のハイレベルとロウ
レベルを読み出してセンスするとともに、それをラッチ
する機能を合わせ持つようにされる。このセンスアンプ
は、レジスタとしての機能を持つようにされる。特に制
限されないが、センスアンプは、公知のダイナミック型
RAMに用いられるようなCMOSセンスアンプと類似
の回路が利用される。すなわち、センスアンプは、入力
と出力とが交差接続された一対のCMOSインバータ回
路と、複数からなるCMOSインバータ回路に動作電圧
と回路の接地電圧を与えるパワースイッチから構成され
る。
【0014】センスアンプは、ライトデータを保持する
レジスタとしても利用される。すなわち、カラムスイッ
チ34を介してデータ入出力線に接続されて、読み出し
動作のときには、カラムスイッチ34により選択された
ものが、入出力線とマルチプレクサ37を介してシリア
ルに入出力バッファ35に伝えられ、上記データ端子I
/O0−7から出力される。書込み動作のときには、デ
ータ端子I/O0−7からシリアルに入力された書込み
データが、入出力バッファ35とマルチプレクサ37を
通して入出力線に伝えられ、カラムスイッチ34を通し
て上記データ線に対応したラッチ回路としてのセンスア
ンプに取り込まれるという第1段階の書き込み動作が外
部から行われる。そして、書き込むべき全のデータの取
り込みが終了すると、第2段階の書き込み動作として、
一斉に対応するデータ線に伝えられてメモリセルへの実
際の書き込みが行われる。
【0015】カラムスイッチ34は、アドレスカウンタ
(Y Add.Counter)41により形成されたアドレス信号を
デコードして形成された選択信号によりセンスアンプの
入出力ノードを入出力線に接続させる。上記選択信号を
形成するYデコーダは、上記カラムスイッチ34に含ま
れるものと理解されたい。冗長回路(Redundancy) 42
は、後述するような機能を持ち、メモリアレイの正規ア
レイの不良データ線を冗長アレイに設けられた予備デー
タ線に切り換えるようにする。上記アドレスカウンタ4
1は、外部端子から供給されたシリアルクロックSC2
を計数して、上記Yアドレス信号を発生させる。上記シ
リアルに入力される書込みデータは、上記シリアルクロ
ックSC2に同期して入力され、シリアルに出力される
読み出しデータは、上記シリアルクロックSC2に同期
して出力される。
【0016】データ端子I/O0−7は、データの入力
や出力の他に、前述のように動作モードを指定するコマ
ンド及びXアドレス信号の入力端子としても利用され
る。I/O端子から入力されたコマンドやXアドレス信
号は、制御信号入力回路36に含まれる制御論理回路に
より解読されて、かかる制御論理回路により動作に必要
なタイミング信号や電位設定が行われる。
【0017】この実施例では、ワード線を1セクタとし
た単位での消去、書込み及び読み出しを行うようにした
場合、HDC(ハードディスクコントローラ)のような
通常のマスストレージコントローラでの制御が容易にな
り、メモリシステムの構築が簡単となる。そして、ハー
ドディスクメモリ等のようなファイルメモリとの互換性
が採れ、それとの置き換えも容易になるものである。
【0018】図2には、この発明に係る入出力回路の一
実施例のブロック図が示されている。同図の入出力回路
は、図1の入出力バッファ35と制御信号入力回路36
に対応している。
【0019】この実施例では、制御信号/CDEは、そ
れがロウレベルにされたときはコマンドモードを指示
し、クロック信号SC1に同期してデータ端子I/Oか
らコマンドを取り込み、それがハイレベルにされたとき
にはアドレスモードを指示し、クロック信号SC1に同
期して上記データ端子I/Oからアドレス信号を取り込
むようにされる。このため、信号/CDEは、そのまま
アンドゲート回路G1の一方の入力に供給され、インバ
ータ回路N1を介してアンドゲート回路G2の一方の入
力に供給される。上記アンドゲート回路G1とG2の他
方の入力には、クロック信号SC1が供給される。な
お、同図のアンドゲート回路G1〜G3は、ロウレベル
の論理‘1’とする負論理を用いている。
【0020】上記アンドゲート回路G1は、信号/CD
Eがロウレベルのとき、ゲートを開いてクロック信号S
C2のロウレベルによりロウレベルにされるコマンドイ
ネーブル(Command Enable) 信号を形成して、コマンド
バッファを活性化させる。これにより、コマンドバッフ
ァには、データ端子から入力される入力信号をコマンド
として見做して、それを取り込む。
【0021】上記アンドゲート回路G2は、信号/CD
Eのハイレベルによりインバータ回路N1の出力信号が
ロウレベルになることに応じてそのゲートを開くので、
上記クロック信号SC2のロウレベルによりロウレベル
にされるアドレスイネーブル(Address Enable) 信号が
形成される。アドレスバッファは、上記アドレスイネー
ブル信号のロウレベルにより活性化され、データ端子か
ら入力される入力信号をアドレス信号と見做して、それ
を取り込む。
【0022】コマンドバッファからのコマンドを受ける
制御信号は、それに対応したリード、ライトあるいは消
去の各動作制御信号を形成するとともに、かかるモード
であることを条件にしてクロックイネーブル(SC2En
able) 信号を形成する。このクロックイネーブル信号
は、アンドゲート回路G3の制御信号とされる。特に制
限されないが、このアンドゲート回路G3は、上記イン
バータ回路N1の出力信号も制御信号として入力され
る。つまり、クロック信号SC2は、上記クロックイネ
ーブル信号とインバータ回路N1の出力信号が共にロウ
レベルであることを条件に、クロック信号SC2のロウ
レベルに同期してロウレベルにされるデータイネーブル
(Data Enable)信号を形成する。
【0023】上記データイネーブル信号は、データバッ
ファに供給される。データバッファは、入出力機能を持
ち、上記データイネーブル信号とリードモード信号とに
より出力回路が活性化されて読み出し信号をデータ端子
I/Oへ出力させ、上記データイネーブル信号とライト
モード信号とにより入力回路が活性化されてデータ端子
I/Oから入力される書き込みデータを取り込むように
する。上記のように1ワード線分のデータがシリアルに
入力又は出力される場合、上記クロック信号SC2に同
期して複数からなるデータがシリアルに入力又は出力さ
れる。
【0024】図3には、上記入出力回路の動作の一例を
説明するためのタイミング図が示されている。この実施
例は、前記フラッシュメモリの動作に対応されている。
信号/CDEがロウレベルであるこによりコマンド入力
であることが指示され、クロック信号SC1に同期して
データ端子I/Oから2サイクルに分けて第1のコマン
ドCom.1とCom.2が取り込まれる。I/O端子
が前記のように8個からなるときには、合計16ビット
からなるコマンドの取り込みが行われる。なお、上記コ
マンドの取り込みは、1サイクルにより行うものであっ
てもよい。このように1サイクルとした場合には、8ビ
ットからなるコマンドの取り込みが行われる。
【0025】信号/CDEがハイレベルであるこにより
アドレス入力であることが指示され、クロック信号SC
1に同期してデータ端子I/Oから2サイクルに分けて
第1のアドレス信号Add.1とAdd.2が取り込ま
れる。ワード線の数は、前記のように16Kあるので、
14ビットからなるアドレス信号が2回に分けて入力さ
れる。信号/CDEがハイレベルであること、及びリー
ド/又はライトモードが指示されたことを条件にデータ
イネーブル信号が形成され、クロック信号SC2の入力
が許可され、これに同期してデータData.1、Da
ta.2、Data.3・・・からなる複数のデータの
入力又は出力が行われる。上記データ数は任意であり、
例えば最大512+16バイトの合計528バイトとし
てもよい。この場合、512バイトがデータで、16バ
イトは管理ビットとして使用される。
【0026】図4には、上記入出力回路の動作の他の一
例を説明するためのタイミング図が示されている。上記
のような共通の外部端子から複数種類の入力信号を供給
する場合、クロック信号SC1とSC2の入力に優先順
位を設けることにより、次のような機能を実現できる。
前記同様にして、コマンドとアドレス信号を取り込み、
シリアルなデータの入又は出力を行っている途中におい
て、信号/CDEをロウレベルにし、クロック信号SC
1をロウレベルにすると、コマンドの取り込みが可能に
なる。つまり、前記のような512バイトのデータをシ
リアルに入力又は出力させるときに、何らかの不都合が
生じた場合にはそのシリアル動作を中断させることが可
能とされる。あるいは、シリアルに入出力される512
バイトのデータのうち、必要な分だけのデータの入力又
は出力が行われたときには、上記のようなコマンドの入
力を行ってシリアル入力又は出力を中断させることがで
きる。
【0027】図5には、上記入出力回路の動作の他の一
例を説明するたのタイミング図が示されている。この例
では、信号/CDEのロウレベルによりコマンドの入力
の取り込みを行っている。それ故、信号/CDEがハイ
レベルのスタンバイ状態のときに、クロック信号SC1
にノイズが乗ってロウレベルにされても、コマンドの入
力が行われないから誤ったコマンドの取り込みを防止す
ることができる。このときには、アドレスバッファが活
性化されてデータ端子I/Oの無意味な信号がアドレス
バッファに取り込まれることなるが、フラッシュメモリ
そのもののコマンドが無効でスタイバイ状態であるので
実害は生じない。
【0028】図6には、上記入出力回路の動作の他の一
例を説明するたのタイミング図が示されている。この例
では、コマンドを取り込んだ後に、クロック信号SC1
にノイズが乗った場合が示されている。このようにアド
レス信号の取り込み中にノイズがのってもノイズと正規
のクロックにより同じアドレスが取り込まれるので実害
は生じない。また、クロック信号SC2によりシリアル
にデータを入出力しているときに、クロック信号SC1
にノイズが乗っても信号/CDEがハイレベルであるの
でコマンドが変化することはなく、実害は生じない。
【0029】上記のような優先順位を設けないでコマン
ドやアドレスの入力とデータの入出力を任意に行うよう
にすると、ノイズによるデータ入出力とコマンドの入力
とが競合して、予期しない動作が行われるので信頼性に
欠け、使い勝手が悪くなる。このような弊害を避けるた
めに、指定された動作モードの終了をもって新しいコマ
ンドの入力を許可するようにすると、前記のようなコマ
ンド入力を優先的に行うような割り込み動作が行えなく
なり、使い勝手が悪くなる。
【0030】図7には、この発明に係る他の入力方式を
説明するためのタイミング図が示されている。上記のよ
うに1つの制御信号と2つのクロック信号により3種類
の信号の入出力を行うことの他、4種類の信号の入出力
を行うようにすることができる。この実施例では、クロ
ック信号SC2の制御信号/CDEのハイレベルとロウ
レベルとを組み合わせて、さらに1種類の入力信号又は
出力を行わせることができる。つまり、信号/CDEの
ハイレベルとロウレベルとクロック信号SC1を組み合
わせて、D1とD2のような2種類の信号を扱うように
し、信号/CDEのハイレベルとロウレベルとクロック
信号SC2を組み合わせて、D3とD4のような2種類
の信号を扱うようにして合計4種類の信号を共通の外部
端子から入力又は出力させることができる。
【0031】上記の実施例から得られる作用効果は、下
記の通りである。すなわち、 (1) 第1のクロック信号と、かかる第1のクロック
信号が非活性レベルであることを条件に実質的な入力が
許可される第2のクロック信号と、上記第1と第2のク
ロック信号にそれぞれ同期して入力される入力信号の識
別を指示する制御信号との組み合わせにより、共通の外
部端子から優先順位を付けて複数種類の入力信号を対応
する第1又は第2のクロック信号に同期して取り込むよ
うにするこができるという効果が得られる。
【0032】(2) 上記(1)により、優先順位の高
い入力信号に動作モードを指定するコマンドを割り当て
ること等により、特定の動作モードの実行中にその動作
モードの中断を含めて他の動作モードに切り換えるとい
う割り込み機能を実現でき、外部端子数の削減と使い勝
手を良くできるという効果が得られる。
【0033】以上本発明者よりなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、優先
順位を決めるめたの論理回路の具体的構成は、種々の実
施形態を採ることができる。この発明は、複数種類の入
力又は出力信号を共通の外部端子から入出力させる半導
体集積回路装置に広く利用することができる。
【0034】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。すなわち、第1のクロック信号と、か
かる第1のクロック信号が非活性レベルであることを条
件に実質的な入力が許可される第2のクロック信号と、
上記第1と第2のクロック信号にそれぞれ同期して入力
される入力信号の識別を指示する制御信号との組み合わ
せにより、共通の外部端子から優先順位を付けて複数種
類の入力信号を対応する第1又は第2のクロック信号に
同期して取り込むようにするこができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るフラッシュメモリの一実施例を
示す概略ブロック図である。
【図2】この発明に係る入出力回路の一実施例を示すブ
ロック図である。
【図3】図2の入出力回路の動作の一例を説明するため
のタイミング図である。
【図4】図2の入出力回路の動作の他の一例を説明する
ためのタイミング図である。
【図5】図2の入出力回路の動作の他の一例を説明する
ためのタイミング図である。
【図6】図2の入出力回路の動作の他の一例を説明する
ためのタイミング図である。
【図7】この発明に係る他の入力方式を説明するための
タイミング図である。
【符号の説明】
30,31…メモリアレイ、32,33…Xデコーダ、
34…カラムスイッチ(センス&ラッチ)、35…入出
力バッファ、36…コントロール信号入力回路、37…
マルチプレクサ、38…Xアドレスラッチ回路、39…
コマンドラッチ回路、40…電圧発生回路、41…Yア
ドレスカウンタ、42…冗長回路、G1〜G3…アンド
ゲート回路、N1…インバータ回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のクロック信号と、かかる第1のク
    ロック信号が非活性レベルであることを条件に実質的な
    入力が許可される第2のクロック信号と、上記第1と第
    2のクロック信号にそれぞれ同期して入力される入力信
    号の識別を指示する制御信号とを用い、上記第1又は第
    2のクロック信号と上記制御信号との組み合わせにより
    共通の外部端子から入力される複数種類の入力信号を対
    応する第1又は第2のクロック信号に同期して取り込む
    ようにしてなることを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 その信号レベルのハイレベルとロウレベ
    ルとにより2種類の入力信号の識別を指示する制御信号
    を入力する第1の入力回路と、それに同期した入力信号
    を取り込む第1のクロック信号を入力する第2の入力回
    路と、上記制御信号と上記第1のクロック信号とによる
    入力信号の取り込みが行われていないことを条件に第2
    のクロック信号を入力する第3の入力回路と、上記第
    1、第2及び第3の入力回路の出力信号の組み合わせに
    より、共通の外部端子から入力される複数種類の入力信
    号をそれぞれ対応する第1又は第2のクロック信号に同
    期して入力させる複数からなる第4の入力回路とを備え
    てなることを特徴とする半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 上記複数種類の入力信号は、アドレス信
    号と動作モードを指示するコマンド及びデータ信号を含
    むものであることを特徴とする請求項1又は請求項2の
    半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】 上記半導体集積回路装置は、上記複数か
    らなるワード線と複数からなるデータ線との交点に不揮
    発性メモリセルが配置され、かつかかる不揮発性メモリ
    セルはワード線単位での電気的な一括消去が可能とさ
    れ、ワード単位での書き込みと読み出しが行われるとと
    もに、上記共通の外部端子との間では上記制御信号と第
    1のクロック信号とにより動作モードを指示するコマン
    ドとワード線の選択のためのXアドレス信号が時系列的
    に入力され、書き込みと読み出しのためのデータが上記
    第2のクロック信号に同期してシリアルに入力又は出力
    されるものであることを特徴とする請求項1又は請求項
    2の半導体集積回路装置。
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Cited By (5)

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