JPH11110298A

JPH11110298A - マイクロコンピュータ

Info

Publication number: JPH11110298A
Application number: JP9267193A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Chiaki; 一雅千明
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】マイコンにおいて、不揮発性メモリの書き込み
／消去特性の寿命を向上させる。【解決手段】制御部２は、アドレスデータを出力し、
不揮発性メモリ７のデータ領域のうち１つ例えばデータ
領域ａを指定する。これに対応するフラグ領域Ｆａから
フラグの値が制御部２に印加され、データ領域が記憶可
能か記憶不可能か判断される。記憶不可能な場合次のデ
ータ領域ｂを指定し、記憶可能な場合データをデータ領
域ａに書き込む。書き込み後、書き込み前のデータとデ
ータ領域ａから読み出されたデータが一致するか確認す
る。一致すれば書き込み動作を終了し、一致しなければ
フラグ領域Ｆａにデータ領域が記憶不可能であることを
示すフラグをセットする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データの一括消去
可能な不揮発性メモリーを内蔵したマイクロコンピュー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、マイクロコンピュータには動作
制御用のプログラムが記憶されるマスクＲＯＭやデータ
が記憶されるＲＡＭが内蔵されている。一方、メモリー
として、書き込まれたデータの電気的な一括消去が可能
な不揮発性メモリが知られており、最近ではマイクロコ
ンピュータにおいて前記マスクＲＯＭ及びＲＡＭの代わ
りに不揮発性メモリが内蔵されるようになった。不揮発
性メモリがマイクロコンピュータに内蔵されると、不揮
発性メモリが電気的に書き込み済みデータの消去が可能
なため、製品となってからも動作制御用のプログラムの
書き換えが可能となる利点がある。その為、不揮発性メ
モリをマイクロコンピュータに内蔵する用途が多くなっ
ている。

【０００３】ここで、不揮発性メモリの一つとして、図
３のようなスプリットゲート型フラッシュメモリーがあ
り、この不揮発性メモリーについて動作説明を行う。ま
ず、フラッシュメモリーへのデータの書き込みを行う場
合、ドレイン電極Ｄを接地し、ソース電極Ｓに１２Ｖの
電圧を印加し、ゲート電極Ｇに２Ｖの電圧を印加する。
ソース−ドレイン間に大きい電位差が生じるので、その
間に負の電荷が生じ、ソースからドレインに電流が流れ
る。このとき、ソース−ドレイン間の大きな電位差によ
りホットエレクトロンという電荷が発生する。さらに、
コントロールゲートＣＧに２Ｖの電圧を印加しているた
め、フローティングゲートＦＧ下部のチャネルの電圧は
約９Ｖとなり、前記ホットエレクトロンが引き上げられ
フローティングゲートＦＧに蓄えられる。フローティン
グゲートＦＧに電荷が蓄えられると、フローティングゲ
ートＦＧ下部のチャネルが正に帯電されるので、ソース
−ドレイン間に電流が流れることはない。よって、この
状態をデータ「０」の書き込み状態と定義する。尚、フ
ローティングゲートＦＧに電荷が蓄えられていないと、
フローティングゲートＦＧが正に帯電されるため、ソー
ス−ドレイン間のチャネルが負に帯電されるため、この
間を電流が流れる。よって、この状態はデータ「１」の
書き込み状態になる。

【０００４】また、フラッシュメモリーに書き込まれた
データを読み出す場合、ドレイン電極Ｄに２Ｖの電圧を
印加し、ソース電極Ｓを接地し、ゲート電極Ｇに電源電
圧程度の電圧を印加する。フローティングゲートＦＧに
電荷が蓄えられている場合、フローティングゲートＦＧ
下部のチャネルが正に帯電されているため、ソース−ド
レイン間に一定の電位差を与えても、その間にセル電流
が流れない。また、フローティングゲートＦＧに電荷が
蓄えれられていない場合、ゲート電極Ｇに電圧を印加す
るため、ソース−ドレイン間のチャネルがより一層負に
帯電し、ソース−ドレイン間により多くセル電流が流れ
る。よって、データの読み出しは、ソースから得られる
セル電流の有無を確認することにより行われる。

【０００５】次に、不揮発性メモリ中のデータの電気的
消去について説明する。図３において、ソース電極Ｓ及
びドレイン電極Ｄを接地（０Ｖ）し、ゲート電極Ｇを１
５Ｖ以上にして、コントロールゲートＣＧとソースとの
間の電位差を大きくする。この電位差により、フローテ
ィングゲートＦＧの突起部からコントロールゲートＣＧ
へトンネリング現象が起こり、フローティングゲートＦ
Ｇに蓄積された電荷がトンネリング電流としてコントロ
ールゲートＣＧに引き抜かれる。こうしてフローティン
グゲートＦＧの電荷を除去し、フローティングゲートＦ
Ｇを元の状態とし、電気的消去が実行される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図３の不揮
発性メモリーには、書き込み／消去を数万回行うと、フ
ローティングゲートＦＧの電荷を除去できなくなり、デ
ータの消去ができなくなるという問題点がある。フロー
ティングゲートＦＧ中の電荷をどの程度除去できるか
は、一定時間当たりにコントロールゲートＣＧに印加さ
れる電圧の大きさに依っている。コントロールゲートＣ
Ｇへの電圧が大きければフローティングゲートＦＧ中の
電荷を確実に除去できる。

【０００７】しかし、従来例では、消去時フローティン
グゲートＦＧの電荷を除去するためにゲートＣＧに印加
される電圧の大きさは一定であった。その為、不揮発性
メモリのデータの電気的消去を何度も繰り返している
と、場合によっては、電気的消去を行ったつもりでいて
も不揮発性メモリのメモリセルの中にはフローティング
ゲートＦＧ中の電荷が完全に除去されないで一部残って
いる状況が起こり得る（過書き込み状態）。すると、フ
ローティングゲートに電荷が残った状態で、メモリセル
に「１」を書き込もうとすると、フローティングゲート
１に電荷が残っているため、このメモリセルは「０」の
書き込み状態となり、「１」を書き込むことができなか
った。すると、フローティングゲートＦＧに電荷が残っ
た状態のメモリセルを「１」の書き込み状態とした場
合、フローティングゲートＦＧに電荷が残っているた
め、このメモリセルは「０」の書き込み状態となり、
「１」を書き込むことができなかった。

【０００８】上記の不揮発性メモリの問題は、不揮発性
メモリを内蔵したマイクロコンピュータにも悪影響を及
ぼす。例えば、不揮発性メモリをＲＡＭとして使用した
場合、データの書き換えにより不揮発性メモリは書き込
み／消去が繰り返される。この書き込み／消去が不揮発
性メモリの同一アドレス上、即ち所定のメモリセルを含
む領域で繰り返し続けられると、上記の過書き込み状態
が発生する。その為、マイクロコンピュータを動作させ
た場合、過書き込み状態により使用者の意図に反したデ
ータが書き込まれ、誤ったデータや誤ったプログラムが
不揮発性メモリに記憶され、マイクロコンピュータの誤
動作の原因となっていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、書き込み済み
のデータを電気的に一括消去可能な不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリの書き込み及び消去を制御する制御
部を備えるマイクロコンピュータにおいて、前記不揮発
性メモリ中に、所定単位の複数のデータ領域と、各々の
データ領域に対応し、データの書き込みが不可能なこと
を示す状態が書き込まれるフラグ領域とを設けたことを
特徴とする。

【００１０】特に、前記制御部は、前記複数のデータ領
域のうち１つのデータ領域を選択する選択手段と、選択
されたデータ領域に書き込みたいデータを転送する手段
と、書き込みデータと、書き込みデータに対する読み出
しデータとが一致するか否か確認する確認手段と、前記
２つのデータが一致しない場合、選択されたデータ領域
に対するフラグ領域に書き込み不可能な状態を書き込む
フラグ手段とを含むことを特徴とする。

【００１１】また、前記制御部は、前記複数のデータ領
域のうち１つのデータ領域を指定する指定手段と、指定
されたデータ領域に対応するフラグ領域にフラグが書き
込まれているか否かを検出する検出手段と、フラグが書
き込まれている場合、指定するデータ領域を変更する変
更手段と、を含むことを特徴とする。さらに、前記制御
部は、フラグが書き込まれていない場合、指定されたデ
ータ領域に書き込みデータを転送する手段と、書き込み
データと、前記書き込みデータに対する読み出しデータ
とが一致しているか否か確認する確認手段と、前記２つ
のデータが一致しない場合、指定されたデータ領域に対
応するフラグ領域に書き込み不可能な状態を書き込むフ
ラグ手段とを含むことを特徴とする。

【００１２】前記制御部は、前記２つのデータが一致し
た場合、データの書き込み動作を終了することを特徴と
する。さらに、前記制御部は、データの書き換えごと
に、指定するデータ領域を変更することを特徴とする。
本発明に依れば、不揮発性メモリにおいて複数のデータ
領域に対応するフラグ領域を設け、所定のデータ領域に
データの書き込みを行う前に、それに対応するフラグ領
域に書き込み不可能な状態があるか否か確認し、フラグ
があればデータの書き込みは行われず、フラグがなけれ
ばデータをデータ領域に書き込む。また、書き込み後、
書き込み前のデータとデータ領域から読み出されたデー
タとが一致するか否かを判断し、一致すればデータの書
き込み動作を終了し、一致しなければフラグ領域にフラ
グをセットする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
図である。１は例えば外部データを入出力するための入
出力ポート、２は入出力ポート１からのデータを後述さ
れる不揮発性メモリに書き込むために各回路の動作を制
御する制御部であり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装
置）で構成され、図示されない不揮発性メモリのプログ
ラム領域に記憶されるプログラムに基づいて動作し、主
に後述される不揮発性メモリへのデータの書き込みやフ
ラグ領域Ｆａ乃至Ｆｄへのフラグのセットの動作を制御
する。

【００１４】３は制御部２の指示により、外部データや
プログラム動作中に生成されたデータを一旦記憶するＲ
ＡＭ、４はアドレスバスを含み、入出力ポート１、制御
部２及びＲＡＭ３の間のデータ伝送を行うためのバス、
５は１ページ分の領域を有し、データバス６を介して伝
送された１ページ分のテーブルデータを一旦格納するペ
ージバッファ、７は１ページ分のデータの記憶可能な５
つのデータ領域ａ乃至ｄと、領域ａ乃至ｄに対応するフ
ラグ領域Ｆａ乃至Ｆｄとを含み、データ領域ａ乃至ｄに
データバス８を介して伝送されるデータが記憶される不
揮発性メモリであり、制御部２からアドレスバス９を介
して伝送されるアドレスデータをデコードして、データ
領域ａ乃至ｄのうち一つを指定するアドレスデコーダ
（図示せず）を含む。また、不揮発性メモリ７は複数の
データ領域を形成し、前記アドレスデコーダの出力によ
って所定のアドレスが指定されることにより、データ領
域が指定される。

【００１５】また、フラグ領域の状態は、データを消去
しても不揮発性メモリ７のフローティング中の電荷を完
全に除去できないという理由で、データの書き込みが不
可能である状態の場合「０」となり、また、データの書
き込みが可能である状態の場合、「１」になる。尚、こ
のフラグ領域は例えばデータ領域と独立した領域に形成
されており、状態を変えたいフラグのアドレスを指定
し、フラグセット信号によりフラグの不揮発性メモリセ
ルに「０」のデータを書き込むことによって、フラグ領
域の状態が反転される。このように、禁止フラグに
「０」のデータを書き込むので、１ビット毎の状態反転
が可能になる。さらに、アドレス指定されたフラグ領域
からはフラグの値が制御部２に供給されるようになる。

【００１６】まず、不揮発性メモリ７にデータを書き込
む場合、原則的に新規にデータの書き換えが行われるご
とに、書き込みが行われるデータ領域が変わっていく。
例えば図４に示されるように、新規の書き換えが行われ
るごとに、指定されるデータ領域がデータ領域ａからデ
ータ領域ｄに順次変更される。尚、データ領域の変更の
順番は図４の限らず、他の順番でも良い。

【００１７】次に、図１の不揮発性メモリ中のデータの
書き換え動作を、図２のフローチャートを参照しながら
説明する。まず、外部より書き換え命令が制御部２に入
力されると、制御部２は入出力ポート１を介して外部デ
ータを取り込み、ＲＡＭ３に一時記憶させる（Ｓ１）。
次に、制御部２はアドレスデータをバス９を介して不揮
発性メモリ７に入力する。アドレスデータがデコードさ
れ、その結果に応じて例えば不揮発性メモリ７のデータ
領域ａが指定される。それに伴い、データ領域ａに対応
するフラグ領域Ｆａも指定される（Ｓ２）。指定された
フラグ領域Ｆａからフラグの値が制御部２に出力され、
制御部２はフラグ領域Ｆａの状態によりフラグの有り／
無しを判断する。

【００１８】ところで、このフラグは不揮発性メモリ７
のデータ領域が記憶可能な状態か、記憶不可能な状態か
を示すものである。不揮発性メモリ７のメモリセルは図
３のような構成であり、書き込み済みデータの消去時フ
ローティングゲートＦＧから電荷を完全に除去できない
と、メモリセルには誤ったデータが記憶される。正確な
記憶ができない場合、読み出しの際には当然書き込みデ
ータと異なるデータが読み出されるため、この状態を記
憶不可能な状態としている。また、書き込みデータに対
して、メモリセルから誤りなくデータを読み出せる場
合、この状態を記憶可能な状態としている。そこで、フ
ラグの値は「０」または「１」の値を有し、フラグが
「１」の場合フラグが無いとしてデータ領域は記憶可能
な状態にあることを示し、フラグが「０」の場合フラグ
があるとしてデータ領域は記憶不可能な状態を示す。

【００１９】Ｓ３において、フラグ領域Ｆａの状態が
「０」の場合、制御部２は次のデータ領域ｂを選択する
（Ｓ４）。Ｓ２に戻り、制御部２はデータ領域ｂに対応
したアドレスデータを出力し、前記アドレスデータによ
りデータ領域ｂ及びフラグ領域Ｆｂが指定される。する
と、フラグ領域Ｆｂの状態が制御部２に出力され、フラ
グ領域Ｆｂの値によってデータ領域ｂが記憶可能な状態
か否か判断される。このように、指定されたフラグ領域
にフラグがあると、次のデータ領域及びフラグ領域を指
定して、再びフラグの有無が判断される。

【００２０】また、Ｓ３において、フラグ領域Ｆａのフ
ラグが「１」の場合、データ領域ａは記憶可能な状態と
判断される。続いて、制御部２は不揮発性メモリ７に消
去信号をデータバス９を介して出力し、指定されるデー
タ領域ａに書き込まれているデータの一括消去を行う
（Ｓ５）。データの消去後、制御部２はＲＡＭ３に記憶
されたデータを読み出し、ページバッファ５に１ページ
（１ページ＝１２８バイト）分のデータを一時格納させ
る（Ｓ６）。さらに、制御部２は不揮発性メモリにライ
ト信号Ｗを印加し、ページバッファ５のデータはデータ
領域ａに書き込まれる（Ｓ７）。

【００２１】次に、データ領域ａを指定した状態で、Ｓ
６で書き込まれたデータの読み出しを行う。読み出しデ
ータはデータバス６及び８を介して制御部２に印加され
る（Ｓ８）。読み出されたデータは、制御部２におい
て、ＲＡＭ３に記憶されたデータに一致するか否か、比
較される。Ｓ９において、１ページ分のデータのうち１
つでもデータが一致しない場合、制御部２はフラグセッ
ト信号ｓｅｔを出力する。データの一致がとれない場
合、消去時不揮発性メモリ７のフローティング中の電荷
を完全に除去できないために、指定されたデータ領域は
正確な記憶を行うことができないことを示している。フ
ラグセット信号Ｆｓｅｔにより、フラグ領域Ｆａに
「０」の値がセットされ、フラグ有りとして、データ領
域ａは記憶不可能な状態になる（Ｓ９）。その結果、デ
ータ領域ａにデータ書き込もうとしたとき、Ｓ３でデー
タ領域ａにフラグがあると検出されるので、今後はデー
タ領域ａにはデータは書き込まれなくなる。

【００２２】その後、Ｓ４へ行き、データ領域ａの次に
指定されるデータ領域、例えばデータ領域ｂが選択され
る。さらに、Ｓ２へ戻り、不揮発性メモリ７のデータ領
域ｂが指定され、フラグ領域Ｆｂの状態の検出、データ
の一致の確認、データの書き込みの各動作が繰り返され
る。また、Ｓ９において、ＲＡＭ３のデータと読み出し
データとが一致した場合、データの書き込みが誤りなく
行えたとして、データの書き換えを終了する。データの
一致は、データ領域ａにおいて正確な書き込みが行える
ことを示している。その為、制御部２はフラグセット信
号Ｆｓｅｔを発生せず、フラグ領域Ｆａは「１」のまま
となり、データ領域ａは今後もデータの書き込みを行う
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明に依れば、不揮発性メモリに複数
のデータ領域を設け、新規の書き込みを行うごとにデー
タ領域を変えるので、連続した同一データ領域への書き
込みを防止することができ、書き込み／消去特性の寿命
を向上させることができる。特に、データ領域にフラグ
領域を設けることによって、書き込み前に正確な記憶が
不可能なデータ領域がわかるので、記憶不可能なデータ
領域にデータを書き込むことが防止される。その為、マ
イクロコンピュータに使用した場合、過書き込み状態が
防止され、マイクロコンピュータの誤動作を防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】図１の動作を説明するためのフローチャートで
ある。

【図３】スプリットゲート型不揮発性メモリの断面図で
ある。

【図４】図１の不揮発性メモリ７のデータ領域選択を順
番を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１入出力ポート２制御部３ＲＡＭ５バッファ回路７不揮発性メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】書き込み済みのデータを電気的に一括消
去可能な不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリの書き
込み及び消去を制御する制御部を備えるマイクロコンピ
ュータにおいて、前記不揮発性メモリ中に、所定単位の複数のデータ領域
と、各々のデータ領域に対応し、データの書き込みが不
可能なことを示す状態が書き込まれるフラグ領域とを設
けたことを特徴とするマイクロコンピュータ。
【請求項２】前記制御部は、前記複数のデータ領域の
うち１つのデータ領域を選択する選択手段と、選択され
たデータ領域に書き込みたいデータを転送する手段と、
書き込みデータと、書き込みデータに対する読み出しデ
ータとが一致するか否か確認する確認手段と、前記２つ
のデータが一致しない場合、選択されたデータ領域に対
するフラグ領域に書き込み不可能な状態を書き込むフラ
グ手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のマイク
ロコンピュータ。
【請求項３】前記制御部は、前記複数のデータ領域の
うち１つのデータ領域を指定する指定手段と、指定され
たデータ領域に対応するフラグ領域にフラグが書き込ま
れているか否かを検出する検出手段と、フラグが書き込
まれている場合、指定するデータ領域を変更する変更手
段と、を含むことを特徴とする請求項１記載のマイクロ
コンピュータ。
【請求項４】さらに、前記制御部は、フラグが書き込
まれていない場合、指定されたデータ領域に書き込みデ
ータを転送する手段と、書き込みデータと、前記書き込
みデータに対する読み出しデータとが一致しているか否
か確認する確認手段と、前記２つのデータが一致しない
場合、指定されたデータ領域に対応するフラグ領域に書
き込み不可能な状態を書き込むフラグ手段とを含むこと
を特徴とする請求項１記載のマイクロコンピュータ。
【請求項５】前記制御部は、前記２つのデータが一致
した場合、データの書き込み動作を終了することを特徴
とする請求項２または４記載のマイクロコンピュータ。
【請求項６】前記制御部は、データの書き換えごと
に、指定するデータ領域を変更することを特徴とする請
求項２または３記載のマイクロコンピュータ。