JP6339714B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体集積回路装置に関し、特にメモリ回路とマイクロプロセッサとを内蔵した半導体集積回路装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a semiconductor integrated circuit device incorporating a memory circuit and a microprocessor.
メモリ回路とマイクロプロセッサ(以下、CPUと称する)を内蔵した半導体集積回路装置がある。例えば、メモリ回路とCPUを1個の半導体チップに形成した、所謂SoC(System on a Chip)と呼ばれる半導体集積回路装置がある。この様な半導体集積回路装置は、多方面で使われている。 There is a semiconductor integrated circuit device incorporating a memory circuit and a microprocessor (hereinafter referred to as a CPU). For example, there is a semiconductor integrated circuit device called SoC (System on a Chip) in which a memory circuit and a CPU are formed in one semiconductor chip. Such semiconductor integrated circuit devices are used in various fields.
一方、eコマース、ネットバンキング等のインターネットを介して行われる電子商取引サービスの市場は、拡大の一途をたどっている。また、ICカードを用いた電子マネーサービスは、既に普及し拡大の時期に入りつつある。これらの電子商取引サービスおよび電子マネーサービスにおいても、多くの半導体集積回路装置が使われている。特に、これらのサービスにおいては、金銭および/あるいは個人の情報が扱われるため、常により高いレベルのセキュリティが要求される。そのため、この様なサービスにおいて用いられる半導体集積回路装置に対しても、より高いレベルのセキュリティが要求されている。 On the other hand, the market for electronic commerce services performed via the Internet, such as e-commerce and net banking, is steadily expanding. In addition, electronic money services using IC cards are already in widespread use and entering an expansion period. In these electronic commerce services and electronic money services, many semiconductor integrated circuit devices are used. In particular, in these services, since money and / or personal information is handled, a higher level of security is always required. Therefore, a higher level of security is also required for semiconductor integrated circuit devices used in such services.
セキュリティ技術としては、ソフトウェアレベルでの技術とハードウェアレベルでの技術とが存在する。ソフトウェアレベルにおいては、例えば、強靭な暗号化アルゴリズムを中心とした暗号化技術により、より高いレベルのセキュリティを達成しようとしている。一方、ハードウェアレベルにおいても、暗号化アルゴリズムを物理的に実現し、実装する試みがなされている。しかしながら、所謂、ハッカー(クラッカー)などの攻撃者による攻撃により、秘密鍵の解読を許してしまう可能性も指摘されている。 As security technology, there are a software level technology and a hardware level technology. At the software level, for example, an attempt is made to achieve a higher level of security by using an encryption technique centered on a strong encryption algorithm. On the other hand, at the hardware level, an attempt is made to physically implement and implement an encryption algorithm. However, it has also been pointed out that an attack by an attacker such as a so-called hacker (cracker) may permit the decryption of the secret key.
半導体集積回路装置においては、それに内蔵されるヒューズ(Fuse)あるいは不揮発性のメモリ回路に、その半導体集積回路装置を製造するとき、ID(IDentification)を格納することが行われている。この場合、製造のとき格納されたデータ(ID)が、実際の使用時に改ざんされる危険性、あるいは半導体チップそのものが複製される可能性があるといった問題が指摘されている。 In a semiconductor integrated circuit device, an ID (IDentification) is stored in a fuse (Fuse) or a non-volatile memory circuit incorporated in the semiconductor integrated circuit device when the semiconductor integrated circuit device is manufactured. In this case, a problem has been pointed out that there is a risk that data (ID) stored at the time of manufacture may be falsified during actual use, or the semiconductor chip itself may be duplicated.
この様な問題を解決するために、半導体集積回路装置を製造する際に発生するばらつきに着目して、その半導体集積回路装置に固有のIDを生成することが提案されている。例えば、電界効果型トランジスタ(以下、MOSFETと称する)が素子として形成される半導体チップにおいては、製造時に発生するMOSFETのばらつきを利用して、その半導体チップに固有なID(固有ID)を生成することが提案されている。この様な提案に従えば、物理的に複製不可能な半導体チップ固有ID(PUF:Physical Unclonable Function)を生成することが可能である。 In order to solve such a problem, it has been proposed to generate an ID unique to the semiconductor integrated circuit device by paying attention to variations occurring when the semiconductor integrated circuit device is manufactured. For example, in a semiconductor chip in which a field effect transistor (hereinafter referred to as a MOSFET) is formed as an element, an ID (unique ID) unique to the semiconductor chip is generated using variations in MOSFETs that occur during manufacturing. It has been proposed. According to such a proposal, it is possible to generate a semiconductor chip unique ID (PUF) that cannot be physically duplicated.
特許文献1には、メモリ103への供給電圧を、通常動作時よりも低下させ、低下させたときに、メモリBIST104によってメモリテストを行い、エラーが発生したアドレスを用いて固有IDを作成する技術が示されている(図7)。特許文献2には、SRAMメモリセルに対して、初期データを書き込んだ後、SRAMメモリセルの両ビット線に同時に“Low”を書き込み、このSRAMメモリセルから読み出されたデータを用いて固有IDを作成する技術が示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a technique in which a memory test is performed by the
特許文献1に示された技術においては、メモリ103の電源電圧を制御するための構成が要求され、オーバヘッドが生じることが危惧される。また、メモリBIST104によって、メモリテストを実行するため、固有IDを作成するのに時間が要求されることが危惧される。特許文献2に示された技術においては、両ビット線に対して、同時に“Low”を書き込むことが要求され、それを実現するために、オーバヘッドが生じることが危惧される。
In the technique disclosed in
その他の課題と新規な特徴は、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。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態においては、固有IDを生成する際、SRAM(Static Random Access Memory)のメモリセルのワード線の電位は、SRAMの電源電圧よりも高くされ、その後SRAMの電源電圧よりも低くされる。ワード線の電位が、SRAMの電源電圧よりも高くされているとき、メモリセルの両ビット線には、互いに同じデータ(“High”あるいは“Low”)が与えられる。これにより、SRAMのメモリセルの状態は不定状態(破壊された状態)にされた後、それを構成する素子等の特性に従ったデータを保持する様に変化する。SRAMを製造する際に、メモリセルを構成する素子等の特性は、ばらつく。従って、SRAMのメモリセルは、その製造の際に生じるばらつきに従ったデータを保持することになる。すなわち、固有IDがSRAMのメモリセルにおいて生成され、格納されることになる。 In one embodiment, when generating the unique ID, the potential of the word line of the SRAM (Static Random Access Memory) memory cell is made higher than the power supply voltage of the SRAM and then lower than the power supply voltage of the SRAM. When the potential of the word line is higher than the power supply voltage of the SRAM, the same data (“High” or “Low”) is applied to both bit lines of the memory cell. As a result, the state of the SRAM memory cell is changed to an indefinite state (destroyed state), and then changed so as to hold data according to the characteristics of the elements constituting the SRAM. When manufacturing the SRAM, the characteristics of the elements constituting the memory cell vary. Therefore, the SRAM memory cell holds data in accordance with variations that occur during its manufacture. That is, the unique ID is generated and stored in the SRAM memory cell.
一実施の形態においては、固有IDを生成する際に、SRAMのメモリセルのワード線に印加される電圧は、昇圧回路により形成される。これにより、生じる回路規模や動作速度に対するオーバヘッドを抑えることが可能となる。 In one embodiment, the voltage applied to the word line of the SRAM memory cell when generating the unique ID is formed by a booster circuit. As a result, it is possible to suppress the overhead with respect to the circuit scale and the operation speed.
なお、SRAMのメモリセルのワード線には、そのメモリセルにデータを書き込む際に、比較的高い電位を与える場合がある。これは、SRAMのメモリセルへのデータの書き込みをアシストするために行われるもので有り、固有IDをメモリセルにおいて形成し、格納させるものでは無い。また、書き込みをアシストするための技術であるため、ワード線に比較的高い電位を与える際には、両ビット線の電位は、書き込まれるべきデータに従った互いに異なる電圧(“High”あるいは“Low”)とされる。 Note that a relatively high potential may be applied to the word line of the SRAM memory cell when data is written to the memory cell. This is performed to assist the data writing to the SRAM memory cell, and does not form and store the unique ID in the memory cell. Further, since this is a technique for assisting writing, when a relatively high potential is applied to the word line, the potentials of both bit lines are different from each other according to the data to be written (“High” or “Low”). )).
一実施の形態によれば、オーバヘッドを抑えながら、固有IDを生成することが可能な半導体集積回路装置を提供することができる。 According to one embodiment, a semiconductor integrated circuit device capable of generating a unique ID while suppressing overhead can be provided.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部分には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
先ず、実施の形態に係わる半導体集積回路装置の構成について、図1を用いて説明する。図1は、半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。図1において、100は半導体集積回路装置に封止された半導体チップである。半導体集積回路装置の製造においては、半導体ウェハに、複数の製造工程を経て、複数の半導体チップが形成される。図1に示した半導体チップは、複数の製造工程を経て、形成された半導体チップを示している。半導体製造工程においては、製造工程における製造条件のばらつき等に起因して、例え同じ半導体ウェハに形成された複数の半導体チップ間でも、MOSFET等の素子および/あるいは配線等において特性にばらつきが生じる。勿論、半導体ウェハが異なれば、それぞれの半導体ウェハに形成された半導体チップ間で、素子(MOSFET等の素子と配線等も含めて)の特性にばらつきが生じる。なお、半導体集積回路装置は、特に制限されないが、複数の製造工程を経て形成された半導体チップが、パッケージに封止されて、完成品とされる。
First, the structure of the semiconductor integrated circuit device according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device. In FIG. 1,
半導体チップ100には、種々の回路ブロックが形成される。この実施の形態においては、種々の回路ブロックの内、マイクロプロセッサ(CPU)101と、バス102を介してCPU101に接続されたメモリ回路103、104が示されている。この実施の形態においては、メモリ回路103、104のそれぞれは、SRAMにより構成されている。
Various circuit blocks are formed on the
CPU101は、バス102を介して、プログラムを取り込み、取り込んだプログラムに従って所定の処理を行う。所定の処理においては、例えば、バス102を介してデータをメモリ回路から読み出したり、あるいはバス102を介してデータをメモリ回路等へ供給する。CPU101によって取り込まれるプログラムは、SRAM103、104から読み出される場合もあるが、図示されていない他のメモリ回路から読み出される場合も有る。プログラムに従って、CPU101により処理が行われているときに、バス102を介してCPU101へ読み出されるデータは、メモリ103、104のいずれかから出力される場合もあるいが、図示されていない他のメモリ回路等から出力される場合もある。同様に、CPU101が、処理を実行しているときに、CPU101からバス102を介して出力されるデータもメモリ回路103、104のいずれかに供給される場合も有るし、図示されていない他の回路ブロックに供給される場合も有る。
The
図1において、SRAM103、104は、互いに同様な構成にされている。しかしながら、SRAM103は、SRAM104と異なり、この半導体チップ100に固有のID(固有ID)を生成する機能が付加されている。CPU101から、SRAM103に対して、この半導体チップ100に固有のIDを生成させる固有ID生成指示信号(IDgen)105を供給することにより、SRAM103は、固有IDを生成する。SRAM103において生成された固有IDは、SRAM103に保持される。CPU101は、バス102を介して、SRAM103から保持されている固有IDを読み出し、セキュリティのために用いる。例えば、秘密鍵を生成するために、読み出した固有IDを用いる。固有IDをSRAMで生成するとき、CPU101は、固有ID生成の制御を行うと言う観点で見た場合、制御回路を構成していると見なすこともできる。
In FIG. 1,
以下、ID生成機能付きSRAM103(メモリ回路)の構成について、複数の実施の形態を説明する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the configuration of the SRAM 103 (memory circuit) with the ID generation function will be described.
なお、図1には、ID生成機能付きSRAM103が2個設けられている例が示されている。この様に、複数個のID生成機能付きSRAM103を用いれば、容易に複数の固有IDを生成することが可能となる。しかしながら、複数個を設けることに限定されるものではなく、ID生成機能付きSRAM103は1個でもよい。
FIG. 1 shows an example in which two
(実施の形態1)
図2は、実施の形態1に係わる半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。図2において、図1と同じ部分には、同じ符号が付してある。図2において、200は昇圧回路(電圧発生回路)であり、202は昇圧回路200によって昇圧された昇圧電圧が供給される電圧配線である。また、同図において、203は、半導体チップ100に設けられた電源電圧端子であり、201は、電源電圧端子に供給される電源電圧VDDを、半導体チップ100内に形成された各回路ブロックに供給する電源電圧配線である。同図では、電源電圧配線201は、CPU101、SRAM103、104および昇圧回路200に接続されている。同図では省略されているが、半導体チップ100内の回路ブロック(CPU101、SRAM103、104および昇圧回路200を含む)には、接地電圧配線を介して接地電圧GNDが供給されている。CPU101、SRAM103、104および昇圧回路200のそれぞれは、電源電圧配線201と図示されていない接地電圧配線との間の電位差(VDD−GND)を電源電圧として動作する。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment. In FIG. 2, the same parts as those in FIG. In FIG. 2,
この実施の形態においては、昇圧回路200により、電源電圧VDDが昇圧され、昇圧された昇圧電圧が、電圧配線202を介して、複数のSRAM103、104のうち、ID生成機能付きSRAM103に、供給される。次に図3および図4(A)、(B)を用いて説明するが、ID生成機能付きSRAM103は、固有ID生成指示信号105を受けると、昇圧回路200により昇圧された昇圧電圧を用いて固有IDを生成し、保持する。
In this embodiment, the
図3は、図2に示したID生成機能付きSRAM103の構成を示すブロック図である。同図において、300はセルアレイ(メモリアレイ)、301はワード線デコーダ(WLデコーダ)、302はビット線制御回路、303は入出力回路、304は制御部である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the
セルアレイは、マトリクス状に配置された複数のメモリセルMを有する。マトリクスのそれぞれの行には、ワード線が配置され、ワード線のそれぞれには、その行に配置された複数のメモリセルMが接続されている。また、マトリクスのそれぞれの列には、ビット線対が配置され、ビット線対のそれぞれには、その列に配置された複数のメモリセルMが接続されている。 The cell array has a plurality of memory cells M arranged in a matrix. A word line is arranged in each row of the matrix, and a plurality of memory cells M arranged in the row are connected to each word line. A bit line pair is arranged in each column of the matrix, and a plurality of memory cells M arranged in the column are connected to each bit line pair.
ID生成機能付きSRAM103には、バス102を介して複数のアドレス信号が供給される。複数のアドレス信号の一部は、ロウアドレス信号とされ、ワード線デコーダ301に供給される。また複数のアドレス信号の一部は、カラムアドレス信号とされ、ビット線制御回路302に供給される。ワード線デコーダ301は、供給されたロウアドレス信号をデコードし、複数のワード線(図示せず)から、ロウアドレス信号に従った1本のワード線を選択する。一方、ビット線制御回路302は、カラムアドレス信号をデコードし、複数のビット線対から、カラムアドレス信号に従った1対あるいは複数対のビット線対を選択する。すなわち、ワード線デコーダ301は、行選択回路と見なすことができ、ビット線制御回路302は、列選択回路と見なすことができる。
A plurality of address signals are supplied to the
この様にして選択された1対のビット線対あるいは複数のビット線対は、入出力回路303を介して、バス102に接続される。
One bit line pair or a plurality of bit line pairs selected in this way is connected to the
ワード線デコーダ301により、1本のワード線が選択されることにより、そのワード線に接続された複数のメモリセルM(1つの行における複数のメモリセル)が選択され、ビット線制御回路302により、1対あるいは複数対のビット線対が選択される。これにより、選択された1本のワード線と1対あるいは複数対のビット線対との交点に配置された1個あるいは複数個のメモリセルMが、メモリアレイ300から選択される。
When one word line is selected by the
制御部304は、CPU101(図1)から、読み出し動作および書き込み動作の指示を、読み出し/書き込み指示信号R/Wとして受ける。また、固有ID生成指示信号105を受ける。CPU101からの読み出し/書き込み指示信号R/Wが、読み出し動作を指示していた場合、ワード線デコーダ301に対して、ロウアドレス信号によって指定されたワード線に電源電圧VDDを印加することを指示する。また、このとき、制御部304は、入出力回路303に対して、選択された1対あるいは複数対のビット線対におけるデータをバス102に出力することを指示する。これにより、選択された1個あるいは複数個のメモリセルに保持されていたデータが、バス102を介して、CPU101に読み出される。
The
一方、CPU101からの読み出し/書き込み指示信号R/Wが、書き込み動作を指示していた場合、制御部304は、ワード線デコーダ301に対して、ロウアドレス信号によって指定されたワード線に電源電圧VDDを印加することを指示する。また、このとき、制御部304は、入出力回路303に対して、バス102におけるデータを、選択された1対あるいは複数対のビット線対へ伝える(入力する)ことを指示する。これにより、バス102を介して、CPU101からのデータが、選択された1個あるいは複数個のメモリセルに伝えられ、メモリセルに書き込まれる。
On the other hand, when the read / write instruction signal R / W from the
この実施の形態1においては、固有ID生成指示信号105が、制御部304に供給されると、制御部304は、ワード線デコーダ301に対して、昇圧回路200により形成された昇圧電圧を、ロウアドレス信号により指定されたワード線に印加する様に指示する。この指示により、ワード線デコーダ301は、選択したワード線に対して、電源電圧VDDよりも高い電圧である昇圧電圧を印加し、所定時間経過後、ワード線の電位を電源電圧VDDよりも低い電位へ低下させる。このとき、制御部304は、入出力回路303に対して、電源電圧VDDに相当する電圧を、選択された1対あるいは複数対のビッド線のそれぞれに印加する様に指示する。この指示に応答して、入出力回路303は、ビット線制御回路302とバス102との間を電気的に分離し、選択された1対あるいは複数対のビット線対のそれぞれに、電源電圧VDDに相当する電圧を印加する。言い換えるならば、選択されたビット線対の両方のビット線に対して、電源電圧VDDに相当する電圧が印加される。
In the first embodiment, when the unique ID
この様にして、固有ID生成指示信号105が、制御部304に供給されると、選択された1個あるいは複数のメモリセルには、電源電圧VDDを超える昇圧電圧が、ワード線を介して供給される。このとき、電源電圧VDDに相当する電圧がビット線対を構成する1対のビット線のそれぞれに供給される。また、ワード線の電位は、所定の時間を経過すると、電源電圧VDDよりも低い電位へ低下される。
When the unique ID
図3には、セルアレイ300内に配置されている複数のメモリセルの内の1個のメモリセルが、代表としてその回路が、同図の右上に示されている。
In FIG. 3, a circuit of one memory cell of a plurality of memory cells arranged in the
メモリセルMは、Pチャンネル型MOSFET(以下、P−MOSFETと称する)P1、P2とNチャンネル型MOSFET(以下、N−MOSFETと称する)N1〜N4を具備している。P−MOSFETP1のソースは、電源電圧ノードVnを介して、電源電圧VDDが給電されているところの電源電圧配線201に接続され、N−MOSFETN3のソースは、接地電圧ノードVsを介して、接地電圧GNDが給電されているところの接地電圧配線に接続されている。該P−MOSFETP1のドレインとN−MOSFETN3のドレインとは互いに共通に接続されている。また、P−MOSFETP1のゲートとN−MOSFETN3のゲートは、互いに共通に接続されている。これにより、P−MOSFETP1とN−MOSFETN3は、電源電圧VDDと接地電圧GNDとを電源電圧として動作する第1インバータ回路を構成する。
The memory cell M includes P-channel MOSFETs (hereinafter referred to as P-MOSFETs) P1 and P2 and N-channel MOSFETs (hereinafter referred to as N-MOSFETs) N1 to N4. The source of the P-MOSFET P1 is connected to the power
同様に、P−MOSFETP2のソースは、電源電圧VDDが給電される電源電圧配線201に接続され、N−MOSFETN4のソースは、接地電圧GNDが給電される接地電圧配線に接続され、P−MOSFETP2のドレインとN−MOSFETN4のドレインとは互いに共通に接続されている。また、P−MOSFETP2のゲートとN−MOSFETN4のゲートは、互いに共通に接続されている。これにより、P−MOSFETP2とN−MOSFETN4は、電源電圧VDDと接地電圧GNDとを電源電圧として動作する第2インバータ回路を構成する。
Similarly, the source of the P-MOSFET P2 is connected to the power
第1インバータ回路の入力であるところのP−MOSFETP1およびN−MOSFETN3のそれぞれのゲートは、第2インバータ回路の出力であるところのP−MOSFETP2およびN−MOSFETN4のそれぞれのドレインに接続されている。同様に、第2インバータ回路の入力であるところのP−MOSFETP2およびN−MOSFETN4のそれぞれのゲートは、第1インバータ回路の出力であるところのP−MOSFETP1およびN−MOSFETN3のそれぞれのドレインに接続されている。すなわち、第1インバータ回路と第2インバータ回路により、所謂ラッチ回路(保持回路)が構成されている。この場合、ラッチ回路は、第1および第2インバータ回路により構成されているため、電源電圧VDDと接地電圧GNDとの間の電圧差(電圧)を電源電圧として動作する。 The gates of the P-MOSFET P1 and N-MOSFET N3 that are inputs of the first inverter circuit are connected to the drains of the P-MOSFET P2 and N-MOSFET N4 that are outputs of the second inverter circuit. Similarly, the gates of P-MOSFET P2 and N-MOSFET N4, which are inputs of the second inverter circuit, are connected to the drains of P-MOSFET P1 and N-MOSFET N3, which are outputs of the first inverter circuit. ing. That is, a so-called latch circuit (holding circuit) is configured by the first inverter circuit and the second inverter circuit. In this case, since the latch circuit is composed of the first and second inverter circuits, the latch circuit operates using the voltage difference (voltage) between the power supply voltage VDD and the ground voltage GND as the power supply voltage.
第1インバータ回路の入力は、N−MOSFETN2を介して、1対のビット線を構成する一方のビット線BBに接続され、第2インバータ回路の入力は、N−MOSFETN1を介して、1対のビット線を構成する他方のビット線BTに接続されている。N−MOSFETN1およびN2のそれぞれのゲートは、ワード線WLに接続されている。該N−MOSFETN1およびN2は、1対のビット線とラッチ回路との間のデータ転送用のMOSFETとして機能する。該N−MOSFETN1およびN2のそれぞれは、ビット線に接続された第1入出力電極と、ラッチ回路の1対の入出力ノードI2、I1に接続された第2入出力電極とを有する。これらの第1および第2入出力電極は、ソースあるいはドレインとして機能するが、動作時の電圧により、ソースとドレインは変わるため、ここでは、単に入出力電極と表現する。 The input of the first inverter circuit is connected to one bit line BB constituting a pair of bit lines via an N-MOSFET N2, and the input of the second inverter circuit is connected to a pair of bits via an N-MOSFET N1. It is connected to the other bit line BT constituting the bit line. The gates of the N-MOSFETs N1 and N2 are connected to the word line WL. The N-MOSFETs N1 and N2 function as MOSFETs for data transfer between a pair of bit lines and a latch circuit. Each of the N-MOSFETs N1 and N2 has a first input / output electrode connected to the bit line and a second input / output electrode connected to a pair of input / output nodes I2 and I1 of the latch circuit. These first and second input / output electrodes function as sources or drains, but since the source and drain change depending on the voltage during operation, they are simply expressed as input / output electrodes here.
図4の(A)および(B)には、上記で説明したメモリセルMが、ロウアドレス信号とカラムアドレス信号によって選択された場合の動作波形が示されている。図4の(A)および(B)において、期間Trは、読み出し/書き込み指示信号R/Wによって、読み出し動作(モード)が指示されたときのワード線の電圧とビット線対の電圧の変化を示している。また、期間Twは、読み出し/書き込み指示信号R/Wによって、書き込み動作(モード)が指示されたときのワード線の電圧とビット線対の電圧の変化を示している。更に、期間Tiは、固有ID生成指示信号105によって、固有ID生成の動作(モード)が指示されたときのワード線の電圧とビット線対(BL対)の電圧の変化を示している。
4A and 4B show operation waveforms when the memory cell M described above is selected by the row address signal and the column address signal. 4A and 4B, during a period Tr, the change in the voltage of the word line and the voltage of the bit line pair when the read operation (mode) is instructed by the read / write instruction signal R / W. Show. A period Tw indicates a change in the voltage of the word line and the voltage of the bit line pair when the write operation (mode) is instructed by the read / write instruction signal R / W. Further, a period Ti indicates a change in the voltage of the word line and the voltage of the bit line pair (BL pair) when the unique ID
読み出し動作が指示されたとき(Read)、選択されたワード線WLの電位は、図4(A)に示されている様に、接地電圧GNDから電源電圧VDD(選択電圧)に向けて立ち上げられる。ビット線対を構成するビット線BBとBTのそれぞれは、読み出し動作の前に、予め所定の電圧にプリチャージされている。ワード線WLの電圧が電源電圧VDDに向けて変化されることにより、転送用MOSFETN1およびN2が導通状態へと変化する。これにより、メモリセルMに保持されているデータに従って、ビット線対を構成する一方のビット線あるいは他方のビット線の電位が、プリチャージされた電位から低下する。 When a read operation is instructed (Read), the potential of the selected word line WL rises from the ground voltage GND to the power supply voltage VDD (select voltage) as shown in FIG. It is done. Each of the bit lines BB and BT constituting the bit line pair is precharged to a predetermined voltage in advance before the read operation. When the voltage of the word line WL is changed toward the power supply voltage VDD, the transfer MOSFETs N1 and N2 are changed to a conductive state. Thereby, according to the data held in the memory cell M, the potential of one bit line constituting the bit line pair or the other bit line is lowered from the precharged potential.
例えば、メモリセルMに、N−MOSFETN4をオン状態にし、N−MOSFETN1をオフ状態にする様なデータが保持されていた場合、ワード線WLの電位が上昇することにより、予めビット線BBに蓄積されていた電荷は、転送用MOSFETN2とN−MOSFETN4を介して放電され、ビット線BBの電位が低下する。このとき、N−MOSFETN3は、オフ状態を維持するため、ビット線BTの電位も維持される(図4(B))。 For example, if the memory cell M holds data such that the N-MOSFET N4 is turned on and the N-MOSFET N1 is turned off, the potential of the word line WL rises to store in the bit line BB in advance. The charges thus discharged are discharged through the transfer MOSFET N2 and the N-MOSFET N4, and the potential of the bit line BB is lowered. At this time, since the N-MOSFET N3 maintains the off state, the potential of the bit line BT is also maintained (FIG. 4B).
書き込み動作が指示されたとき(Write)、選択されたワード線WLの電位は、図4(A)に示されている様に、接地電圧GNDから電源電圧VDD(選択電圧)に向けて立ち上げられる。このとき、ビット線対を構成する一方のビット線と他方のビット線には、バス102および入出力回路303を介してCPU101から、書き込まれるべきデータに従った電位が与えられる。すなわち、ビット線対には、相補関係にある電圧が与えられる。
When a write operation is instructed (Write), the potential of the selected word line WL rises from the ground voltage GND to the power supply voltage VDD (select voltage) as shown in FIG. It is done. At this time, a potential corresponding to data to be written is applied from the
例えば、ビット線対を構成する一方のビット線BBには、電源電圧VDDに相当する電圧が供給され、他方のビット線BTには、接地電圧GNDに相当する電圧が供給される(図4(B))。ワード線WLの電位が電源電圧VDDに向けて上昇することにより、転送用MOSFETN1およびN2はオン状態へと変化する。これにより、第1インバータ回路を構成するP−MOSFETP1とN−MOSFETN3のゲートには、電源電圧VDDに相当する電圧が印加されることになる。これに対して、第2インバータ回路を構成するP−MOSFETP2とN−MOSFETN4のゲートには、接地電圧GNDに相当する電圧が印加される。第1インバータ回路と第2インバータ回路により、ラッチ回路が構成されているため、正帰還の作用が働き、第2インバータ回路を構成するN−MOSFETN4は、オフ状態へと移行し、第1インバータ回路を構成するN−MOSFETN3は、オン状態へと移行する。 For example, a voltage corresponding to the power supply voltage VDD is supplied to one bit line BB constituting the bit line pair, and a voltage corresponding to the ground voltage GND is supplied to the other bit line BT (FIG. 4 ( B)). As the potential of the word line WL rises toward the power supply voltage VDD, the transfer MOSFETs N1 and N2 are turned on. As a result, a voltage corresponding to the power supply voltage VDD is applied to the gates of the P-MOSFET P1 and the N-MOSFET N3 constituting the first inverter circuit. On the other hand, a voltage corresponding to the ground voltage GND is applied to the gates of the P-MOSFET P2 and the N-MOSFET N4 constituting the second inverter circuit. Since the latch circuit is constituted by the first inverter circuit and the second inverter circuit, the action of positive feedback works, and the N-MOSFET N4 constituting the second inverter circuit shifts to the off state, and the first inverter circuit The N-MOSFET N3 constituting the circuit shifts to the ON state.
この様にして、書き込むべきデータに従って、N−MOSFETN4またはN3がオン状態(オフ状態)となり、データの書き込みが行われる。データを書き込んだ後は、ワード線WLの電圧は、電源電圧VDDから接地電圧GNDへ向かって下降させられる。これにより、転送用MOSFETN1およびN2のそれぞれは、オフ状態となり、ラッチ回路の状態(安定状態)が保持される。言い換えるならば、メモリセルMに書き込まれたデータが保持される。 In this manner, according to the data to be written, the N-MOSFET N4 or N3 is turned on (off state), and data is written. After the data is written, the voltage of the word line WL is lowered from the power supply voltage VDD toward the ground voltage GND. Thereby, each of the transfer MOSFETs N1 and N2 is turned off, and the state (stable state) of the latch circuit is maintained. In other words, the data written in the memory cell M is held.
次に、固有ID生成の動作が指示されたときについて説明する。固有ID生成の動作が指示されると、固有ID生成指示信号105に応答して、制御部304は、ワード線デコーダ301に対して、昇圧回路200によって形成されている昇圧電圧を、選択したワード線WLに印加することを指示する。これにより、ワード線デコーダ301は、選択したワード線WLに対して、電源電圧VDDを超える電圧をワード線WLに印加する。このとき、制御部304は、入出力回路303に対して、選択されたビット線のそれぞれに対して電源電圧VDDに相当する電圧を供給する様に指示する。これにより、入出力回路303は、図4の(B)に示されている様に、ビット線対を構成する両方のビット線BB、BTのそれぞれに、電源電圧VDDに相当する電圧を供給する。ワード線デコーダ301は、ワード線WLの電圧を電源電圧VDDを超える電圧にした後、所定時間経過後の時刻t1において、その電圧を低下させる。
Next, a case where an operation for generating a unique ID is instructed will be described. When the operation for generating the unique ID is instructed, in response to the unique ID
ワード線WLの電圧を電源電圧VDDよりも高くすることにより、転送用MOSFETN1およびN2のそれぞれにおけるしきい値電圧によって生じる電圧損失の低減が図られ、メモリセルに含まれるところのラッチ回路の入出力ノードI1、I2とビット線対BB、BTとの間での電圧転送が行われる。すなわち、ラッチ回路を構成する第1インパター回路と第2インバータ回路のそれぞれの入力には、同じ値の電圧(電源電圧VDDに相当する電圧)が印加されることになる。第1インバータ回路と第2インバータ回路により構成される正帰還の作用により、第1インバータ回路と第2インバータ回路のそれぞれの入力(ラッチ回路の入出力ノードI1、I2)の電位は、電源電圧VDDと接地電圧GNDとの間の中間電位となる。言い換えるならば、第1インバータ回路と第2インバータ回路により構成されるラッチ回路は、不定状態となる。 By making the voltage of the word line WL higher than the power supply voltage VDD, the voltage loss caused by the threshold voltage in each of the transfer MOSFETs N1 and N2 can be reduced, and the input / output of the latch circuit included in the memory cell Voltage transfer is performed between the nodes I1 and I2 and the bit line pair BB and BT. In other words, the same voltage (voltage corresponding to the power supply voltage VDD) is applied to the inputs of the first and second inverter circuits constituting the latch circuit. By the action of positive feedback constituted by the first inverter circuit and the second inverter circuit, the potentials of the respective inputs (input / output nodes I1 and I2 of the latch circuit) of the first inverter circuit and the second inverter circuit are changed to the power supply voltage VDD. And the ground potential GND. In other words, the latch circuit constituted by the first inverter circuit and the second inverter circuit is in an indefinite state.
時刻t1において、ワード線WLの電位が低下し、転送用MOSFETN1、N2がオフ状態になると、P−MOSFETP1、P2およびN−MOSFETN3、N4のそれぞれが有する特性に従って、ラッチ回路の入出力ノードI1、I2における電圧が変化する。例えば、N−MOSFETN4の特性、例えばそのしきい値電圧がN−MOSFETN3のしきい値電圧よりも低い場合、入出力ノードI1における電圧は、入出力ノードI2おける電圧よりも先に低下する。この入出力ノードI1、I2間の電位差は、正帰還の作用により増幅される。この増幅により、N−MOSFETN4がオン状態、N−MOSFETN3はオフ状態で安定することになる。これらのMOSFETの特性の相違は、例えば、製造時のばらつきによって生じる。従って、メモリセルは、ワード線WLの電圧を低下させ、転送用MOSFETをオフ状態にしたとき、MOSFET等の素子の特性ばらつきに従ったデータを保持することになる。 At time t1, when the potential of the word line WL decreases and the transfer MOSFETs N1 and N2 are turned off, the input / output nodes I1 and I1 of the latch circuit according to the characteristics of the P-MOSFETs P1 and P2 and the N-MOSFETs N3 and N4, The voltage at I2 changes. For example, when the characteristics of the N-MOSFET N4, for example, the threshold voltage thereof is lower than the threshold voltage of the N-MOSFET N3, the voltage at the input / output node I1 drops before the voltage at the input / output node I2. The potential difference between the input / output nodes I1 and I2 is amplified by the action of positive feedback. This amplification stabilizes the N-MOSFET N4 in the on state and the N-MOSFET N3 in the off state. Differences in the characteristics of these MOSFETs are caused by, for example, variations during manufacturing. Therefore, when the voltage of the word line WL is lowered and the transfer MOSFET is turned off, the memory cell holds data according to the variation in characteristics of elements such as the MOSFET.
これにより、製造時における素子等の特性ばらつきに基づいて、固有IDを生成することができる。生成した固有IDは、メモリセルMに保持されているため、CPU101により、その値を読み出すことにより、認証用の鍵として用いることが可能である。この場合、例えば、1本のワード線に接続された複数のメモリセルのそれぞれにおいて、上記した様に固有IDを生成する様にしてもよいし、1個のメモリセルで固有IDを生成する様にしてもよい。
As a result, the unique ID can be generated based on the variation in characteristics of elements and the like at the time of manufacture. Since the generated unique ID is held in the memory cell M, the
実施の形態1によれば、固有ID生成指示信号に応答して、メモリセルのワード線の電圧が、メモリセルの電源電圧VDDよりも、絶対値的に高くされ、ビット線対を介してメモリセルに、メモリセルの電源電圧VDDに相当する電圧が供給される。これにより、ビット線対から、メモリセルを構成するラッチ回路へ伝達される電圧の損失の低減が図られ、メモリセルを確実に不定状態にすることが可能となる。また、ワード線の電圧を、メモリセルの電源電圧VDDよりも絶対値的に小さい値に低下させることにより、メモリセルを構成するMOSFETの特性に従ったデータ(固有ID)がメモリセル内で生成され、保持される。 According to the first embodiment, in response to the unique ID generation instruction signal, the voltage of the word line of the memory cell is made higher in absolute value than the power supply voltage VDD of the memory cell, and the memory is connected via the bit line pair. A voltage corresponding to the power supply voltage VDD of the memory cell is supplied to the cell. As a result, the loss of the voltage transmitted from the bit line pair to the latch circuit constituting the memory cell can be reduced, and the memory cell can be reliably brought into an indefinite state. In addition, by reducing the voltage of the word line to a value that is absolutely smaller than the power supply voltage VDD of the memory cell, data (unique ID) according to the characteristics of the MOSFET that constitutes the memory cell is generated in the memory cell. And retained.
上記した昇圧回路200としては、同じ半導体チップ100に形成され、他の回路ブロックへ昇圧電圧を供給する昇圧回路を用いる様にしてもよい。例えば、上記したライトアシストにおいては、比較的高い電圧が用いられ、この電圧を形成するための電圧発生回路が、半導体チップに設けられる。この電圧発生回路を、上記した昇圧回路200として兼用する様にしてもよい。
As the
この様に、この実施の形態によれば、オーバヘッドを抑えながら、固有IDの生成が可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to generate a unique ID while suppressing overhead.
(実施の形態2)
図5は、実施の形態2に係わるSRAMの構成を示すブロック図である。図5に示すSRAMの構成は、図2および図3に示したSRAMの構成に類似している。図5において、図2および図3と同じ部分には同一の符号を付してあるので、相違点を主に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the SRAM according to the second embodiment. The configuration of the SRAM shown in FIG. 5 is similar to the configuration of the SRAM shown in FIGS. In FIG. 5, the same parts as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and the differences will be mainly described.
セルアレイ300は、図3において説明した様に、マトリクス状に配置された複数のメモリセルMを具備している。この実施の形態2においては、メモリセルMへの電源電圧VDDおよび/あるいは接地電圧GNDの給電が、固有ID生成指示信号105により制御される。
As described with reference to FIG. 3, the
図5において、500はセル電源制御回路(電圧制御回路)であり、固有ID生成指示信号105を受け、セルアレイ300への電源電圧VDD(接地電圧GND)の給電を制御する。セル電源制御回路500は、この実施の形態2においては、電源電圧配線201と図示されていない接地電圧配線との間に接続され、電源電圧VDDと接地電圧GNDとの間の電圧差を、その電源として動作するインバータ回路により構成されている。該インバータ回路には、その入力として、固有ID生成指示信号105が供給される。該インバータ回路の出力、すなわちセル電源制御回路500の出力は、セルアレイ300に含まれている複数のメモリセルMのそれぞれの電源ノードに接続されている。なお、電源ノードについては、後で図6および図8を用いて説明するが、メモリセルMが、その動作電圧として電源電圧あるいは接地電圧を受電するノードである。
In FIG. 5,
図5において、501は、セルアレイ300の周辺回路である。周辺回路501は、ワード線デコーダ(WLデコーダ)502、ビット線制御回路505、入出力回路503および制御部504を含んでいる。周辺回路501は、電源電圧配線201および図示されていない接地電圧配線に接続され、電源電圧VDDおよび接地電圧GNDが給電される。周辺回路501に含まれている各回路ブロック(ワード線デコーダ502、ビット線制御回路505、入出力回路503および制御部504等)は、電源電圧VDDと接地電圧GNDとの間の差電圧を電源電圧として動作する。
In FIG. 5,
図5に示した制御部504、ワード線デコーダ502、ビット線制御回路505および入出力回路503のそれぞれは、図3で説明した制御部304、ワード線デコーダ301、ビット線制御回路302および入出力回路303のそれぞれに類似しているので、異なる部分を説明する。
The
制御部504は、読み出し/書き込み指示信号R/Wと、固有ID生成指示信号105を受け、固有ID生成指示信号105によって、固有IDの生成が指示されたとき、図3で説明した制御部304とは異なる動作をする。すなわち、固有IDの生成が指示されたとき、これに応答して、制御部504は、ワード線デコーダに対して、選択されたワード線を回路の接地電圧にすることを指示する。また、固有IDの生成が指示されたとき、制御部504は、ビット線制御回路505および入出力回路503に対して、複数のビット線対のそれぞれをプリチャージ状態に維持する様に指示をする。
The
ワード線デコーダ502は、図3で説明したワード線デコーダ301と同様に、読み出し動作および書き込み動作においては、電源電圧VDDに相当する電圧を選択したワード線に供給する。一方、固有IDの生成時には、制御部504からの指示に従って、ロウアドレス信号によって選択されたワード線を、接地電圧GNDに相当する電圧にする。同様に、ビット線制御回路505および入出力回路503は、読み出し動作および書き込み動作においては、図3に説明したビット線制御回路302および入出力回路303と同様な動作をする。しかしながら、固有IDの生成が指示されたときには、ビット線対をプリチャージ状態に維持する。
Similar to the
固有ID生成指示信号105は、固有IDの生成を指示するとき、例えばロウレベルからハイレベルへ変化される。固有ID生成指示信号105が、ハイレベルへ変化することにより、セル電源制御回路(インバータ回路)500は、メモリセルMに給電する電源電圧を電源電圧VDDから接地電圧GNDへ変える。これにより、メモリセルMには、電源電圧VDDの給電が行われなくなる。そのため、メモリセルMは、情報を保持することができなくなる。メモリセルMへの給電は、給電が中止されてから所定の時間後に、再開される。給電の再開により、電源電圧VDDがメモリセルMに供給されると、メモリセルMを構成する素子(MOSFET等)の持つ特性に従って、メモリセルMに含まれているラッチ回路の状態が定まる。これにより、製造時におけるばらつきに従ったデータが、メモリセルMにおいて生成され、格納されることになり、固有IDの生成が行われる。
The unique ID
給電の再開は、例えば、固有ID生成指示信号105をハイレベルに変化させた後、所定時間後にロウレベルへ変化させることにより、達成する。この様に変化する固有ID生成指示信号105は、制御回路であるCPU101(図1)によって形成される。また、固有IDを生成するためのメモリセルMとしては、セルアレイ300内の1個あるいは複数のメモリセルを用いることができる。この様にして、メモリセルMにおいて生成され、格納された固有IDは、それを用いる際に、CPU101によってSRAM103(図1)から読み出される。
Resumption of power supply is achieved, for example, by changing the unique ID
セルアレイ300への給電を中止する際に、周辺回路501への給電も中止する様にしてもよい。これにより、消費電力の低減を図ることが可能である。しかしながら、本実施の形態2においては、周辺回路501への給電は、セルアレイ300への給電とは分離されている。これにより、セルアレイ300への電源電圧VDDの給電を中止している期間においても、周辺回路501への給電が行われる。この様にすることにより、セルアレイ300への給電が再開されるときに、周辺回路501からセルアレイ300へ供給される信号(例えばワード線の信号)の電位が変化するのを防ぐことが可能となり、セルアレイ300内のメモリセルに所望しないデータが書き込まれるのを防ぐことが可能となる。
When power supply to the
図6は、図5を用いて説明したSRAMにおいて、メモリセルMの回路を詳細に示した図である。図6においても、図5と同じ部分には、同じ符号を付してあるので、同じ部分についての説明は省略する。なお、図6では、図5に示した電源電圧配線201は省略されている。また、セル電源制御回路も、インバータ回路でなく、ブロック500として示されている。
FIG. 6 is a diagram showing in detail the circuit of the memory cell M in the SRAM described with reference to FIG. Also in FIG. 6, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same parts is omitted. In FIG. 6, the power
図6には、メモリセルMの回路が、同図において左上に代表例として示されている。メモリセルMの回路については、図3に示したメモリセルMと同じ構成になっており、メモリセルの回路において、図3と同じ部分には、同じ符号が付されている。メモリセルMを構成するP−MOSFETP1、P2のそれぞれのソースは、電源電圧ノードVnに接続され、N−MOSFETN3、N4のそれぞれのソースは、電源電圧(接地電圧)ノードVsに接続されている。電源電圧ノードVnと接地電圧ノードVsとの間に、電源電圧VDDと接地電圧GNDとの間の電圧差を印加することにより、メモリセルを構成するラッチ回路が、動作する。 In FIG. 6, the circuit of the memory cell M is shown as a representative example at the upper left in the figure. The circuit of the memory cell M has the same configuration as that of the memory cell M shown in FIG. 3. In the circuit of the memory cell, the same parts as those in FIG. The sources of the P-MOSFETs P1 and P2 constituting the memory cell M are connected to the power supply voltage node Vn, and the sources of the N-MOSFETs N3 and N4 are connected to the power supply voltage (ground voltage) node Vs. By applying a voltage difference between the power supply voltage VDD and the ground voltage GND between the power supply voltage node Vn and the ground voltage node Vs, the latch circuit constituting the memory cell operates.
図7の(A)〜(C)は、図6に示したSRAMの動作を示す波形図である。この波形図を基に、動作を説明する。図4の(A)および(B)と同様に、図7の(A)には、選択されたワード線の電圧波形が示されており、図7の(B)には、選択されたビット線対BLの電圧波形が示されている。図7の(C)には、セルアレイ300の電源電圧の波形が示されている。言い換えるならば、図7の(C)には、メモリセルMの電源電圧ノードVnの電圧波形が示されている。
7A to 7C are waveform diagrams showing the operation of the SRAM shown in FIG. The operation will be described based on this waveform diagram. Similar to FIGS. 4A and 4B, FIG. 7A shows the voltage waveform of the selected word line, and FIG. 7B shows the selected bit line. A voltage waveform of the line pair BL is shown. In FIG. 7C, a waveform of the power supply voltage of the
図7の(A)〜(C)において、Trは読み出し動作(Read)の期間を示しており、Twは書き込み動作(Write)の期間を示しており、Tiは固有ID生成動作(ID生成)の期間を示している。図7(C)において、セル電源(セルアレイ300の電源)は、読み出し動作の期間Trと書き込み動作の期間Twにおいては、固有ID生成指示信号105(図5)がロウレベルにされているため、電源電圧VDDとなっている。そのため、この読み出し期間Trおよび書き込み期間Twにおける読み出し動作および書き込み動作は、図4で説明した動作と同じになるので、その説明は省略する。 7A to 7C, Tr indicates a period of a read operation (Read), Tw indicates a period of a write operation (Write), and Ti indicates a unique ID generation operation (ID generation). Shows the period. In FIG. 7C, the cell power source (power source of the cell array 300) is a power source because the unique ID generation instruction signal 105 (FIG. 5) is at a low level during the read operation period Tr and the write operation period Tw. The voltage is VDD. Therefore, the read operation and the write operation in the read period Tr and the write period Tw are the same as the operations described with reference to FIG.
固有ID生成動作の期間Tiにおいては、固有ID生成指示信号105が、CPU101により、ロウレベルからハイレベルへ変化される。この固有ID生成指示信号105は、CPU101により、例えばハイレベルへ変化させた後の所定時間後の時刻t1において、ロウレベルへ変化させられる。固有ID生成指示信号105が、ロウレベルからハイレベルへ変化されることにより、インバータ回路により構成されたセル電源制御回路500は、セルアレイ300へ給電する電圧を、図7(C)に示す様に、接地電圧GNDへ変化させる。また、時刻t1において、固有ID生成指示信号105がハイレベルからロウレベルへ変化されることにより、再び電源電圧VDDへと変化させる。
In the period Ti of the unique ID generation operation, the unique ID
セルアレイ300の電源電圧、すなわちメモリセルMの電源電圧ノードVnにおける電圧は、固有ID生成指示信号105が、ハイレベルへ変化することにより、接地電圧GNDへ変化する。これにより、メモリセルMの電源電圧ノードVnと接地電圧ノードVsとの間の電位差が減少する。その結果、P−MOSFETP1、P2およびN−MOSFETN3、N4により構成されたメモリセル内のラッチ回路は、データを保持することができなくなる。すなわち、メモリセルに保持されていたデータが破壊される(不定状態)。データが破壊された後、すなわち、時刻t1において、固有ID生成指示信号105は、再びロウレベルへと変化される。これにより、メモリセルMの電源電圧ノードVnには、電源電圧VDDが供給される様になり、電源電圧ノードVnと接地電圧ノードVsとの間の電位差が大きくなり、ラッチ回路が動作を始める。
The power supply voltage of the
ラッチ回路が動作を始めると、ラッチ回路の1対の入出力ノードI1、I2の電圧は、P−MOSFETP1、P2およびN−MOSFETN3、N4等の素子の特性に従って、変化する。これらのMOSFETの特性は、半導体チップを製造するときのばらつきに応じて決まる。そのため、ラッチ回路の入出力ノードI1、I2の電圧も製造時のばらつきに応じて決まる。ラッチ回路は、入出力ノードI1とI2との間の電位差を拡大する様な正帰還動作を行う。その結果として、メモリセルM内のラッチ回路は、製造時のばらつきに応じたデータを保持することになる。 When the latch circuit starts operating, the voltage at the pair of input / output nodes I1 and I2 of the latch circuit changes according to the characteristics of the elements such as P-MOSFETs P1 and P2 and N-MOSFETs N3 and N4. The characteristics of these MOSFETs are determined according to variations in manufacturing semiconductor chips. For this reason, the voltages at the input / output nodes I1 and I2 of the latch circuit are also determined in accordance with variations in manufacturing. The latch circuit performs a positive feedback operation to increase the potential difference between the input / output nodes I1 and I2. As a result, the latch circuit in the memory cell M holds data according to the manufacturing variation.
この様にして、メモリセルMに固有IDとなるデータが格納される。この実施の形態2においては、図7の(A)に示されている様に、ID生成の期間Tiにおいて、ワード線WLの電圧は接地電圧GNDにされている。これにより、メモリセルM内の転送用MOSFETN1、N2のそれぞれが、ID生成の期間においてオン状態となることを防いでいる。ID生成の期間において、メモリセルM内の転送用MOSFETがオン状態となると、この転送用MOSFETを介してビット線対BLの電圧が、入出ノードI1、I2に伝わることが考えられ、メモリセルM内のラッチ回路が、ビット線対BLからの電圧に従ったデータを保持してしまうことが考えられる。このように、ワード線WLの電圧を制御するために、図5で述べた様に、周辺回路501には、セルアレイ300の電源を遮断しているときにおいても、電源電圧配線201を介して給電が継続して行われる。
In this way, data serving as a unique ID is stored in the memory cell M. In the second embodiment, as shown in FIG. 7A, the voltage of the word line WL is set to the ground voltage GND during the ID generation period Ti. This prevents the transfer MOSFETs N1 and N2 in the memory cell M from being turned on during the ID generation period. When the transfer MOSFET in the memory cell M is turned on during the ID generation period, the voltage of the bit line pair BL may be transmitted to the input / output nodes I1 and I2 via the transfer MOSFET. It is conceivable that the internal latch circuit holds data according to the voltage from the bit line pair BL. Thus, in order to control the voltage of the word line WL, as described in FIG. 5, the
図8には、図6に示したSRAMの変形例が示されている。図8においても、図6と同じ部分には同じ符号を付している。そのため、図6と異なる部分を主に説明する。 FIG. 8 shows a modification of the SRAM shown in FIG. Also in FIG. 8, the same parts as those in FIG. Therefore, a different part from FIG. 6 is mainly demonstrated.
図8に示したSRAMにおいては、セルアレイ300の接地電圧GNDを制御するセル電源制御回路(電圧制御回路)800が、図6に示したセル電源制御回路500の代わりに設けられている。セル電源制御回路800は、セルアレイ300に設けられたメモリセルMの接地電圧を制御する。すなわち、メモリセルMの接地電圧ノードVsに印加される電圧を、固有ID生成指示信号105に従って制御する。
In the SRAM shown in FIG. 8, a cell power control circuit (voltage control circuit) 800 for controlling the ground voltage GND of the
セル電源制御回路800は、特に制限されないが、その動作電圧として、電源電圧VDDと接地電圧GNDとを受ける2個のインバータ回路(図示せず)を具備する。該2個のインバータ回路の内の第1のインバータ回路には、固有ID生成指示信号105が入力され、固有ID生成指示信号105の位相反転した信号を形成し、出力する。第1のインバータ回路の出力は第2のインバータ回路に入力され、第2のインバータ回路の出力が、セルアレイ300の接地電圧とされる。すなわち、セルアレイ300には、セル電源制御回路800により、固有ID生成指示信号105がバッファリングされ、接地電圧GNDとして給電される。これにより、固有ID生成指示信号105が、固有IDの生成を指示するところのレベルであるハイレベルにされると、セルアレイ300の接地電圧GNDは、電源電圧VDDへと変化する。
Cell power
図9の(A)〜(C)は、図8のSRAMの動作を示す波形図である。図9の(A)〜(C)は、図7の(A)〜(C)と類似しているので、相違点を主に説明する。 9A to 9C are waveform diagrams showing the operation of the SRAM of FIG. Since (A) to (C) in FIG. 9 are similar to (A) to (C) in FIG. 7, differences will be mainly described.
図9の(C)は、図7の(C)と異なり、セルアレイ300の接地電圧(セルVSS)の電圧変化を示している。読み出し動作(Read)の期間Trおよび書き込み動作(Write)の期間Twにおいては、固有ID生成指示信号105は、ロウレベルとなっているため、セルアレイ300には、接地電圧GNDが給電される。すなわち、メモリセルMの接地電圧ノードVsには、接地電圧GNDが、セル電源制御回路800から供給される。これにより、図7と同様に、読み出し動作と書き込み動作が行われる。
FIG. 9C, unlike FIG. 7C, shows the voltage change of the ground voltage (cell VSS) of the
固有ID生成の動作(ID生成)の期間Tiにおいては、図7において説明した様に、固有ID生成指示信号105は、ロウレベルからハイレベルへ変化し、所定時間t1後に、再びロウレベルへと変化する。セル電源制御回路800により、この固有ID生成指示信号105は、バッファリングされ、セルアレイ300に接地電圧GNDとして給電される。そのため、固有ID生成の期間Tiにおいては、セルアレイ300の接地電圧は、接地電圧GNDから電源電圧VDDへ変化し、所定時間t1後に、再び接地電圧GNDへと変化する。
In the period Ti of the unique ID generation operation (ID generation), as described in FIG. 7, the unique ID
セルアレイ300に供給される接地電圧、すなわちメモリセルMの接地電圧ノードVsに供給される電圧が、電源電圧VDDに近づくのに従って、電源電圧ノードVnと接地電圧ノードVsとの間の電位差が減少する。これにより、メモリセルM内のラッチ回路のデータは破壊される。所定時間t1後に接地電圧ノードVsの電位が、再び低下すると、ラッチ回路を構成するMOSFETの特性に従ったデータを、ラッチ回路は保持する様になる。これにより、図6および図7を用いて説明したのと同様に、製造時のばらつきに応じた固有IDのデータが、メモリセルMで生成され、格納される。
As the ground voltage supplied to
この変形例においても、ワード線デコーダ502等の周辺回路と、セルアレイ300とは、接地電圧は別々に給電される。これにより、固有ID生成の動作の期間Tiにおいても、周辺回路へは接地電圧GNDが供給される。ワード線デコーダ502は、固有ID生成の動作の期間Tiにおいても、接地電圧GNDが供給されているため、この期間Tiにおいて、ワード線WLに接地電圧GNDを供給する。この様にすることにより、メモリセルMに不所望なデータが書き込まれるのを低減することが可能とされている。
Also in this modified example, the ground voltage is separately supplied to the peripheral circuits such as the
この実施の形態2によれば、半導体集積回路装置は、メモリセル内のラッチ回路を動作させる電源電圧を発生する電圧制御回路を具備する。固有ID生成指示に応答して、電源電圧制御回路は、その動作電圧としてラッチ回路に供給される電圧差が減少する様に、電源電圧を変更し、その後、上記した電圧差が大きくなる様に、電源電圧を変更する。これにより、メモリセル内のラッチ回路は不定状態にされ、その後、メモリセルを構成するMOSFET等の素子の特性に従ったデータ(固有ID)が生成され、保持される。 According to the second embodiment, the semiconductor integrated circuit device includes a voltage control circuit that generates a power supply voltage for operating the latch circuit in the memory cell. In response to the unique ID generation instruction, the power supply voltage control circuit changes the power supply voltage so that the voltage difference supplied to the latch circuit as its operating voltage decreases, and then the above voltage difference increases. Change the power supply voltage. As a result, the latch circuit in the memory cell is set in an indefinite state, and thereafter data (unique ID) according to the characteristics of the elements such as MOSFETs constituting the memory cell is generated and held.
この実施の形態によれば、オーバヘッドの増加を抑えながら、固有IDを生成し、保持することが可能となる。 According to this embodiment, it is possible to generate and hold a unique ID while suppressing an increase in overhead.
(実施の形態3)
図10(A)〜(C)は、実施の形態3に係わる半導体集積回路装置の構成を示す回路図である。
(Embodiment 3)
10A to 10C are circuit diagrams illustrating the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment.
上記した実施の形態においては、半導体集積回路装置に内蔵されるSRAMを、例として説明した。この実施の形態3においては、SRAMの代わりに不揮発性メモリが用いられる例を説明する。図10(A)〜(C)には、不揮発性メモリのセルの構成が示されている。 In the above-described embodiment, the SRAM incorporated in the semiconductor integrated circuit device has been described as an example. In the third embodiment, an example in which a nonvolatile memory is used instead of the SRAM will be described. 10A to 10C show the configuration of the cells of the nonvolatile memory.
特に制限されないが、実施の形態3に係わる半導体集積回路装置は、2種類の不揮発性メモリを具備している。すなわち、データを予め格納する不揮発性メモリと固有ID生成用の不揮発性メモリとを具備している。データを予め格納する不揮発性メモリは、例えば、図1におけるSRAM104の代わりに使われ、固有ID生成用の不揮発性メモリは、図1におけるID生成機能付きSRAM103の代わりに使われる。
Although not particularly limited, the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment includes two types of nonvolatile memories. That is, a nonvolatile memory for storing data in advance and a nonvolatile memory for generating a unique ID are provided. A nonvolatile memory for storing data in advance is used, for example, instead of the
データを予め格納する不揮発性メモリは、複数のメモリセルを有している。このメモリセルの構成が、図10の(A)および(B)に示されている。固有ID生成用の不揮発性メモリも、同様に複数のメモリセルを有しており、その内の1個のメモリセルの構成が、図10の(C)に示されている。 A nonvolatile memory for storing data in advance has a plurality of memory cells. The configuration of this memory cell is shown in FIGS. 10A and 10B. Similarly, the non-volatile memory for generating the unique ID has a plurality of memory cells, and the configuration of one of the memory cells is shown in FIG.
先ず、メモリセルの構成を、図10の(A)および(B)を用いて説明する。1個のメモリセル(不揮発性メモリセル:図では不揮発性セルと記載)は、ワード線WLに、それぞれゲートが接続されたN−MOSFETN5およびN6を有する。この2個のN−MOSFETN5、N6の内、一方のN−MOSFETN5の一方の電極(ソースあるいはドレイン)は、1対のビット線対BLの内の一方のビット線BTに接続され、他方のN―MOSFETN6の一方の電極(ソースあるいはドレイン)は、他方のビット線BBに接続される。N−MOSFETN5およびN6の他方の電極(ドレインあるいはソース)は、予め格納するデータに応じて、いずれかが接地電圧GNDに接続される。このとき、接地電圧GNDに接続されない他方の電極はフローティング状態とされる。 First, the structure of the memory cell will be described with reference to FIGS. One memory cell (nonvolatile memory cell: described as a nonvolatile cell in the figure) has N-MOSFETs N5 and N6 each having a gate connected to the word line WL. Of these two N-MOSFETs N5 and N6, one electrode (source or drain) of one N-MOSFET N5 is connected to one bit line BT in one pair of bit lines BL, and the other N -One electrode (source or drain) of MOSFET N6 is connected to the other bit line BB. One of the other electrodes (drain or source) of the N-MOSFETs N5 and N6 is connected to the ground voltage GND according to data stored in advance. At this time, the other electrode not connected to the ground voltage GND is brought into a floating state.
図10の(A)では、N−MOSFETN5の他方の電極が、接地電圧GNDに接続され、N−MOSFETN6の他方の電極はフローティング状態とされている。この様に接続された状態が、例えば“1”データを格納した状態とされる。これに対して、図10の(B)においては、N−MOSFETN6の他方の電極が、接地電圧GNDに接続され、N−MOSFETN5の他方の電極はフローティング状態とされている。この様に接続された状態が、例えば“0”データを格納した状態とされる。この様にして、予めデータがメモリセルに格納される。 In FIG. 10A, the other electrode of the N-MOSFET N5 is connected to the ground voltage GND, and the other electrode of the N-MOSFET N6 is in a floating state. The state connected in this way is, for example, a state in which “1” data is stored. On the other hand, in FIG. 10B, the other electrode of the N-MOSFET N6 is connected to the ground voltage GND, and the other electrode of the N-MOSFET N5 is in a floating state. The state connected in this way is, for example, a state in which “0” data is stored. In this way, data is stored in advance in the memory cell.
メモリセルの読み出しは、ビット線対BLにプリチャージを行い、その後でワード線WLをハイレベルにすることにより、行われる。すなわち、ワード線WLをハイレベルにすることにより、その他方の電極が接地電圧GNDに接続されたMOSFETを介して、ビット線に予めプリチャージされていた電荷が放電され、ビット線対BLの内のいずれかのビット線の電圧が低下する。この電圧の低下を検出することにより、予め格納されていたデータの読み出しが行われる。 Reading of the memory cell is performed by precharging the bit line pair BL and then setting the word line WL to high level. That is, when the word line WL is set to the high level, the charge precharged on the bit line is discharged via the MOSFET whose other electrode is connected to the ground voltage GND, and the bit line BL The voltage of any of the bit lines decreases. By detecting this voltage drop, data stored in advance is read out.
図10の(C)には、固有ID生成用のメモリセル(不揮発性メモリセル:図ではID生成用セルと記載)の構成が示されている。固有ID生成用のメモリセルは、ワード線WLにそのゲートが接続されたN−MOSFETN7、N8を有する。N−MOSFETN7の一方の電極(ソースあるいはドレイン)は、ビット線対BLの内の一方のビット線BTに接続され、N−MOSFETN8の一方の電極(ソースあるいはドレイン)は、ビット線対BLの内の一方のビット線BBに接続されている。また、N−MOSFETN7およびN8のそれぞれの他方の電極(ドレインあるいはソース)は、接地電圧GNDに接続されている。 FIG. 10C shows a configuration of a memory cell for generating a unique ID (nonvolatile memory cell: described as an ID generating cell in the figure). The memory cell for generating the unique ID has N-MOSFETs N7 and N8 whose gates are connected to the word line WL. One electrode (source or drain) of the N-MOSFET N7 is connected to one bit line BT of the bit line pair BL, and one electrode (source or drain) of the N-MOSFET N8 is connected to the bit line pair BL. Are connected to one bit line BB. The other electrode (drain or source) of each of the N-MOSFETs N7 and N8 is connected to the ground voltage GND.
図10に示した固有ID生成用のメモリセルにおいて、ビット線対BLを予めプリチャージし、その後、ワード線WLの電位をハイレベルにする。この様にすると、N−MOSFETN7およびN8を介して、ビット線BTおよびBBのそれぞれにプリチャージされていた電荷は放電され、ビット線BTおよびBBの電位は低下する。この時の電位の低下の速度は、N−MOSFETN7およびN8の特性に従って決定される。半導体チップの製造時におけるばらつきにより、N−MOSFETN7の特性とN−MOSFETN8の特性に差が生じるため、ビット線BTとビット線BBとの間で電位差が生じる。この実施の形態3においては、この電位差が検出され、固有IDとして用いる。この様にすることにより、予めデータを格納するメモリセルと同じ構造のメモリセルで、固有IDを生成することが可能となり、設計の容易性を図ることが可能となる。 In the memory cell for generating the unique ID shown in FIG. 10, the bit line pair BL is precharged in advance, and then the potential of the word line WL is set to the high level. In this way, the charges precharged to the bit lines BT and BB are discharged via the N-MOSFETs N7 and N8, and the potentials of the bit lines BT and BB are lowered. The rate of potential drop at this time is determined according to the characteristics of the N-MOSFETs N7 and N8. Due to variations in the manufacturing process of the semiconductor chip, a difference occurs between the characteristics of the N-MOSFET N7 and the characteristics of the N-MOSFET N8, so that a potential difference is generated between the bit line BT and the bit line BB. In the third embodiment, this potential difference is detected and used as a unique ID. In this way, it is possible to generate a unique ID in a memory cell having the same structure as a memory cell that stores data in advance, and it is possible to facilitate design.
なお、図10では、1個の固有ID生成用のメモリセルについて説明したが、複数個の固有ID生成用のメモリセルを設けるようにしてもよい。また、メモリセルを構成するMOSFETとしては、P−MOSFETで有ってもよい。さらにビット線対をプリチャージするのではなく、常時電流が供給される様にしてもよい。ビット線対の間の電位差は、差動増幅回路等で増幅してもよいし、正帰還を用いたラッチ回路で検出する様にしてもよい。 In FIG. 10, one unique ID generation memory cell has been described. However, a plurality of unique ID generation memory cells may be provided. Further, the MOSFET constituting the memory cell may be a P-MOSFET. Further, instead of precharging the bit line pair, a current may be constantly supplied. The potential difference between the bit line pair may be amplified by a differential amplifier circuit or the like, or may be detected by a latch circuit using positive feedback.
また、不揮発性メモリに格納されたデータおよび固有IDは、バス102(図1)を介して、CPU101により読み出される。
Further, the data and unique ID stored in the nonvolatile memory are read out by the
さらに、不揮発性メモリをSRAMの代わりに設けるのではなく、図1に示したSRAM103、104とは別に上記した不揮発性メモリを設ける様にしてもよい。
Further, instead of providing the nonvolatile memory instead of the SRAM, the above-described nonvolatile memory may be provided separately from the
実施の形態3によれば、予めデータを格納する不揮発性メモリセルと同様な構成で、固有ID生成用の不揮発性メモリセルを得ることができるため、設計の容易性を向上させることが可能となる。また、オーバヘッドの増加を防ぐことが可能となる。 According to the third embodiment, it is possible to obtain a non-volatile memory cell for generating a unique ID with the same configuration as that of a non-volatile memory cell that stores data in advance, so that the ease of design can be improved. Become. It is also possible to prevent an increase in overhead.
(実施の形態4)
図11は、実施の形態4に係わるSRAMの構成を示すブロック図である。同図に示すSRAMは、1個の半導体チップに形成されている。
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of the SRAM according to the fourth embodiment. The SRAM shown in the figure is formed on one semiconductor chip.
実施の形態4においては、セルアレイは、複数のメモリブロック1100を有している。各メモリブロック1100は、互いに同様な構成にされている。そのため、図11においては、1個のメモリブロックが代表として、その内部の構成が示されている。特に制限されないが、各メモリブロックに対して1ビット毎の書き込みおよび読み出しが可能とされている。すなわち、時間的に並列に複数ビットのデータの書き込みD[0]〜D[n]あるいは読み出しQ[0]〜Q[n]が可能とされている。
In the fourth embodiment, the cell array has a plurality of memory blocks 1100. Each
以下、代表として示したメモリブロック1100について説明するが、残りのメモリブロックについても同様な構成にされていると理解されたい。
Hereinafter, the
メモリブロック1100は、マトリクス状に配置された複数のメモリセルMCを有する。マトリクスにおける各行にはワード線W1〜Wnが配置され、各行に配置されたメモリセルMCのそれぞれは、その行に配置されたワード線に接続されている。また、マトリクスの各列には、ビット線対BL1〜BLnが配置され、各列に配置されたメモリセルMCのそれぞれは、その列に配置されたビット線対に接続されている。ビット線対BL1〜BLnのそれぞれは、1対のビット線BT1、BB1〜BTn、BBnを有している。
The
メモリセルMCの構成は、図示されていないが、図3において説明したメモリセルMと同じ構成を有している。すなわち、メモリセルMCのそれぞれは、図3に示したP−MOSFETP1、P2、N−MOSFETN1〜N4を具備している。N−MOSFETN1〜N4のうち、転送用N−MOSFETN1、N2のそれぞれのゲートは、そのメモリセルが配置された行におけるワード線に接続されている。また、転送用N−MOSFETN1、N2のそれぞれの電極は、そのメモリセルが配置された列におけるビット線対に接続されている。すなわち、転送用N−MOSFETN1の電極は、対応する列におけるビット線対BLの内の一方のビット線BTに接続され、転送用N−MOSFETN2の電極は、対応する列におけるビット線対BLの他方のビット線BBに接続されている。 The configuration of the memory cell MC is not shown, but has the same configuration as the memory cell M described in FIG. That is, each of the memory cells MC includes the P-MOSFETs P1 and P2 and the N-MOSFETs N1 to N4 shown in FIG. Of the N-MOSFETs N1 to N4, the gates of the transfer N-MOSFETs N1 and N2 are connected to the word lines in the row where the memory cells are arranged. Each electrode of the transfer N-MOSFETs N1 and N2 is connected to a bit line pair in a column in which the memory cell is arranged. That is, the electrode of the transfer N-MOSFET N1 is connected to one bit line BT in the bit line pair BL in the corresponding column, and the electrode of the transfer N-MOSFET N2 is connected to the other of the bit line pair BL in the corresponding column. Are connected to the bit line BB.
図11において、1101は、行選択回路である。行選択回路1101は、図3において説明したワード線デコーダ301を含んでおり、アドレス制御回路1102から供給されるロウアドレス信号Xをデコードし、複数のワード線W1〜Wnの中から、ロウアドレス信号Xにより指定されたワード線を選択する。アドレス制御回路1102は、制御部1103からのアドレス制御信号TDECに基づいて、アドレス信号Aを取り込み、アドレス信号Aをロウアドレス信号Xとカラムアドレス信号Yに分離する。分離したロウアドレス信号Xは、上記した様に、行選択回路1101へ供給し、分離したカラムアドレス信号Yは列選択回路1104へ供給する。なお、同図では、アドレス信号A、ロウアドレス信号Xおよびカラムアドレス信号Yのそれぞれが、1本の信号線で示されているが、それぞれのアドレス信号は、複数のアドレス信号により構成されている。
In FIG. 11,
列選択回路1104は、供給されたカラムアドレス信号をデコードし、複数のビット線対BL1〜BLnから、カラムアドレス信号によって指定されたビット線対を選択する。選択されたビット線対は、共通書き込みビット線対および共通読み出しビット線対に接続される。共通書き込みビット線対は、1対の共通書き込みビット線CTW、CBWを有し、共通読み出しビット線対は、1対の共通読み出しビット線CTR、CBRを有している。特に制限されないが、選択されたビット線対BLのうち、ビット線BT1(BTn)は、共通書き込みビット線CTWおよび共通読み出しビット線CTRに接続され、ビット線BB1(BBn)は、共通書き込みビット線CBWおよび共通読み出しビット線CBRに接続される。
The
共通書き込みビット線CTWおよびCBWは、書き込みドライバ1105に接続されている。書き込みドライバ1105は、入出力回路(IOバッファ)1107を介して、入力端子から供給される1ビットのデータD[0]を入力データDIとして受ける。書き込みイネーブル信号WTEが、書き込みを指示しているとき、書き込みドライバ1105は、入力データDIに従った電位を、共通書き込みビット線CTWおよびCBWに与える。ここで、共通書き込みビット線CTWおよびCBWに与える電位は、相補的な電位である。すなわち、例えば、共通書き込みビット線CTWにハイレベルの電圧を与える場合、共通書き込みビット線CBWにはロウレベルの電圧を与える。
The common write bit lines CTW and CBW are connected to the
共通読み出しビット線CTR、CBRは、センスアンプ1106に接続されている。センスアンプ1106は、読み出しイネーブル信号RDEにより読み出し動作が指示され、センスアンプ活性化信号SAEにより、センスアンプの活性化が指示されると、共通読み出しビット線CTRとCBRとの間の電位差を増幅し、出力データDOとして、入出力回路1107へ供給する。入出力回路1107は、供給された出力データDOに従った1ビットのデータQ[0]を出力する。
The common read bit lines CTR and CBR are connected to the
選択されたビット線対における1対のビット線の電圧は、選択されたメモリセルに格納(記憶)されているデータに従って、相補的な電圧となる。例えば、ビット線対BL1を構成するビット線BT1の電圧が、選択されたメモリセルに格納されているデータに従って、ハイレベルとなる場合、このビット線対BL1を構成する他のビット線BB1の電圧は、ロウレベルとなる。これにより、選択されたビット線対が接続される共通読み出しビット線CTR、CBRの電圧も相補的な電圧となる。 The voltage of the pair of bit lines in the selected bit line pair becomes a complementary voltage according to the data stored (stored) in the selected memory cell. For example, when the voltage of the bit line BT1 constituting the bit line pair BL1 becomes high level according to the data stored in the selected memory cell, the voltage of the other bit line BB1 constituting the bit line pair BL1 Becomes low level. As a result, the voltages of the common read bit lines CTR and CBR to which the selected bit line pair is connected also become complementary voltages.
制御部1103は、クロック信号CLK、出力イネーブル信号CEN、ライトイネーブル信号WENおよび固有ID生成指示信号IDENを受けて、これらの信号を基に、上記した制御信号TDEC、WTE、RDE、SAEを形成する。
The
アドレス信号Aに基づいて、ワード線とビット線対が選択され、選択されたワード線とビット線対に接続されているメモリセルが、マトリクス状に配置された複数のメモリセルから選択される。選択されたメモリセルに対して、書き込み動作の場合には、書き込みドライバ1105から書き込むべきデータに従った相補的な電圧が、共通書き込みビット線CTW、CBWおよびビット線BT1、BB1(BTn、BBn)を介して、選択されたメモリセルに与えられ、メモリセルへの書き込みが行われる。同様に、選択されたメモリセルからの読み出し動作の場合には、メモリセルに格納されているデータに従って、ビット線BT1、BB1(BTn、BBn)の電圧が相補的な電圧となる。この相補的な電圧は、共通読み出しビット線CTR、CBRを介して、センスアンプ1106に与えられ、その電位差が増幅され、データQ[0]として入出力回路1107から出力される。
Based on the address signal A, a word line and a bit line pair are selected, and memory cells connected to the selected word line and bit line pair are selected from a plurality of memory cells arranged in a matrix. In the case of a write operation on the selected memory cell, complementary voltages according to data to be written from the
ワード線W1〜Wnは、複数のメモリブロック1100に渡って配線されており、それぞれのメモリブロックにおける行から、ロウアドレス信号Xに従った行が選択される。一方、同図では、省略されているが、カラムアドレス信号Yは、アドレス制御回路1102から各メモリブロック内の列選択回路1104に供給され、各メモリブロック内で、列の選択が行われ、上記で説明した代表のメモリブロックと同じ動作が行われる。
The word lines W1 to Wn are wired over a plurality of
後で、図12および図13を用いて説明するが、固有ID生成指示信号IDENにより、固有IDの生成が行われる。 As will be described later with reference to FIGS. 12 and 13, a unique ID is generated by a unique ID generation instruction signal IDEN.
図12は、図11に示したSRAMの列選択回路1104およびセンスアンプ1106の構成を示す回路図である。また、図13の(A)〜(G)は、図11に示した回路の動作を説明するための波形図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of SRAM
図11において、列選択回路1104は、複数のビット線対BL1〜BLnのそれぞれに対応した複数の単位列選択回路を有している。図12において、破線のブロック1200−1〜1200−nのそれぞれは、単位列選択回路である。同図では、単位列選択回路1200−1が、代表としてその回路が示されている。代表の単位列選択回路1200−1についてのみ、以下、説明するが、他の単位列選択回路も同様である。
In FIG. 11, the
単位列選択回路1200−1は、ビット線対BLnと共通読み出しビット線対との間に接続されたP−MOSFETP3、P4と、カラムアドレス信号Yとセンスアンプ活性化信号SAEの反転信号とを受けるナンド(NAND)回路1201とを有している。すなわち、P−MOSFETP3は、そのドレイン・ソースの経路が、ビット線対BLnを構成するビット線BTnと共通読み出しビット線CTRとの間に接続され、P−MOSFETP4は、そのドレイン・ソースの経路が、ビット線対BLnを構成するビット線BBnと共通読み出しビット線CBRとの間に接続されている。P−MOSFETP3とP4のゲートは、共通に接続されており、ナンド回路1201により形成された選択信号が供給される。P−MOSFETP3、P4のそれぞれは、ビット線BTn、BBnと共通読み出しビット線CTR、CBRとの間を、ナンド回路1201からの選択信号に従って、選択的に接続するカラムスイッチとして機能する。
Unit column selection circuit 1200-1 receives P-MOSFETs P3 and P4 connected between bit line pair BLn and the common read bit line pair, column address signal Y, and an inverted signal of sense amplifier activation signal SAE. A
同図では、図面が複雑になるのを避けるために、1本のカラムアドレス信号Yが、ナンド回路1201に供給される様に示されている。しかしながら、複数のカラムアドレス信号Yが、ナンド回路1201に供給されているものと理解されたい。これにより、ナンド回路1201は、複数のカラムアドレス信号のそれぞれの電圧(レベル)の組み合わせが、所定の組み合わせであり、センスアンプ活性化信号SAEが、ロウレベルのときに、ロウレベルの選択信号を形成する。このロウレベルの選択信号によって、カラムスイッチである、P−MOSFETP3、P4がオン状態にされ、ビット線BTn、BBnと共通読み出しビット線CTR、CBRとが電気的に接続される。
In the drawing, in order to avoid the complexity of the drawing, one column address signal Y is shown to be supplied to the
他の単位列選択回路1200−2〜1200−nのそれぞれも、上記した単位列選択回路1200−1と同様な構成にされている。ただし、単位列選択回路1200−2〜1200−nのそれぞれにおけるナンド回路1201がロウレベルの選択信号を出力する条件が異なっている。すなわち、複数のカラムアドレス信号Yの電位の組み合わせが、それぞれのナンド回路1201間で異なる様にされている。これにより、カラムアドレス信号Yよって、複数の単位列選択回路1200−1〜1200〜nのうちの1個の単位列選択回路が、その単位列選択回路に対応した(接続した)ビット線を、共通読み出しビット線CTR、CBRへ接続する。
Each of the other unit column selection circuits 1200-2 to 1200-n has the same configuration as the unit column selection circuit 1200-1. However, the conditions under which the
共通読み出しビット線CTR、CBRに接続されたセンスアンプ1106は、センスアンプ回路と、共通読み出しビット線CTR、CBRをプリチャージするプリチャージ回路とを有している。プリチャージ回路は、電源電圧VDDと共通読み出しビット線CTR、CBRとの間に、そのソース・ドレイン経路が接続されたP−MOSFETP6、P5と、共通読み出しビット線CTR、CBR間に、そのソース・ドレイン経路が接続されたP−MOSFETP7とを具備している。
The
これらのP−MOSFETP5〜P7のそれぞれのゲートには、プリチャージ制御信号が供給される。プリチャージ制御信号がロウレベルとなることにより、これらのP−MOSFETP5〜P7はオン状態となり、共通読み出しビット線CTR、CBRを、電源電圧VDDへプリチャージする。これらのP−MOSFETにおいて、P−MOSFETP7は、それがオン状態にされることにより、共通読み出しビット線CTR、CBRを電気的にショート(短絡)させ、共通読み出しビット線CTR、CBRの電圧の均等化を図る様に機能する。 A precharge control signal is supplied to each gate of these P-MOSFETs P5 to P7. When the precharge control signal becomes low level, these P-MOSFETs P5 to P7 are turned on to precharge the common read bit lines CTR and CBR to the power supply voltage VDD. In these P-MOSFETs, when the P-MOSFET P7 is turned on, the common read bit lines CTR and CBR are electrically short-circuited and the voltages of the common read bit lines CTR and CBR are equalized. To function.
センスアンプ回路は、共通読み出しビット線CTR、CBR間の電位差を増幅する様に動作する。この実施の形態においては、センスアンプ回路は、P−MOSFETP9、P10と、N−MOSFETN9、N10、N11を有している。 The sense amplifier circuit operates so as to amplify the potential difference between the common read bit lines CTR and CBR. In this embodiment, the sense amplifier circuit has P-MOSFETs P9 and P10 and N-MOSFETs N9, N10, and N11.
P−MOSFETP9のソース・ドレイン経路は、電源電圧VDDと入出力ノードIO1との間に接続され、N−MOSFETN9のソース・ドレイン経路は、入出力ノードIO1とN−MOSFETN11のドレインに接続されている。また、P−MOSFETP9のゲートとN−MOSFETN9のゲートは、共通にされ、入出力ノードIO2に接続されている。上記したP−MOSFETP10のソース・ドレイン経路は、電源電圧VDDと入出力ノードIO2との間に接続され、N−MOSFETN10のソース・ドレイン経路は、入出力ノードIO2とN−MOSFETN11のドレインに接続されている。また、P−MOSFETP10のゲートとN−MOSFETN10のゲートは、共通にされ、入出力ノードIO1に接続されている。 The source / drain path of the P-MOSFET P9 is connected between the power supply voltage VDD and the input / output node IO1, and the source / drain path of the N-MOSFET N9 is connected to the input / output node IO1 and the drain of the N-MOSFET N11. . The gate of the P-MOSFET P9 and the gate of the N-MOSFET N9 are made common and connected to the input / output node IO2. The source / drain path of the P-MOSFET P10 is connected between the power supply voltage VDD and the input / output node IO2, and the source / drain path of the N-MOSFET N10 is connected to the input / output node IO2 and the drain of the N-MOSFET N11. ing. The gate of the P-MOSFET P10 and the gate of the N-MOSFET N10 are made common and connected to the input / output node IO1.
上記したN−MOSFETN11のソースは、接地電圧GNDに接続され、そのゲートには、センスアンプ活性化信号SAEに基づいた制御信号が供給されている。上記した入出力ノードIO1は、共通読み出しビット線CBRに接続され、入出力ノードIO2は、共通読み出しビット線CTRに接続されている。 The source of the N-MOSFET N11 is connected to the ground voltage GND, and a control signal based on the sense amplifier activation signal SAE is supplied to its gate. The input / output node IO1 is connected to the common read bit line CBR, and the input / output node IO2 is connected to the common read bit line CTR.
上記した接続により、P−MOSFETP9とN−MOSFETN9とにより第1のインバータ回路が構成され、P−MOSFETP10とN−MOSFETN10とにより第2のインバータ回路が構成される。第1のインバータ回路の入力は、第2のインバータ回路の出力に相当する入出力ノードIO2に接続され、第2のインバータ回路の入力は、第1のインバータ回路の出力に相当する入出力ノードIO1に接続されている。すなわち、第1および第2のインバータ回路によってラッチ回路が構成されている。これにより、センスアンプ活性化信号SAEによって、スイッチとして動作するN−MOSFETN11が、オン状態にされると、入出力ノードIO1とIO2との間の電位差を増幅する様にラッチ回路が動作する。すなわち、共通読み出しビット線CTRとCBR間の電位差を増幅する様に動作する。 With the above connection, the P-MOSFET P9 and the N-MOSFET N9 constitute a first inverter circuit, and the P-MOSFET P10 and the N-MOSFET N10 constitute a second inverter circuit. The input of the first inverter circuit is connected to an input / output node IO2 corresponding to the output of the second inverter circuit, and the input of the second inverter circuit is input / output node IO1 corresponding to the output of the first inverter circuit. It is connected to the. That is, the first and second inverter circuits constitute a latch circuit. Thus, when the N-MOSFET N11 that operates as a switch is turned on by the sense amplifier activation signal SAE, the latch circuit operates so as to amplify the potential difference between the input / output nodes IO1 and IO2. That is, it operates so as to amplify the potential difference between the common read bit lines CTR and CBR.
センスアンプ1106は、制御部1103(図11)からの読み出しイネーブル信号RDE、センスアンプ活性化信号SAEを受けて、上記したセンスアンプ回路、プリチャージ回路および複数の単位列選択回路を制御する制御信号を形成する制御回路を具備している。勿論、この制御回路は、図11に示した制御部1103に設ける様にしてもよい。制御回路は、制御信号であるセンスアンプ活性化信号SAEを受け、スイッチとして機能するN−MOSFETN11の制御信号を形成するバッファ回路1204と、センスアンプ活性化信号SAEを受けて、複数の単位列選択回路1200−1〜1200−nへの選択信号を形成するインバータ回路1202を有している。
The
また、制御回路は、読み出しイネーブル信号RDEとセンスアンプ活性化信号SAEとを受けるノア(NOR)回路1203を有している。ノア回路1203の出力は、プリチャージ回路を構成するP−MOSFETP5〜P7のゲートに供給される。また、ノア回路1203の出力は、N−MOSFETN11のドレインと電源電圧VDDとの間に、そのソース・ドレイン経路が接続されたP−MOSFETP11のゲートにも供給されている。
The control circuit also has a NOR
上記したP−MOSFETP11は、共通読み出しビット線CTR、CBRのプリチャージを行うとき、オン状態にされ、N−MOSFETN11のドレインを電源電圧VDDへ上昇させる。言い換えるならば、N−MOSFETN9およびN10のソースを、電源電圧VDDへ上昇させる。これにより、プリチャージを行っているときには、ラッチ回路の電源電圧ノードVnと接地電圧ノードVsには、電源電圧VDDが印加されることになり、センスアップ回路を構成するラッチ回路の安定状態を破壊することができる。 The P-MOSFET P11 is turned on when the common read bit lines CTR and CBR are precharged, and raises the drain of the N-MOSFET N11 to the power supply voltage VDD. In other words, the sources of the N-MOSFETs N9 and N10 are raised to the power supply voltage VDD. Thereby, when precharging is performed, the power supply voltage VDD is applied to the power supply voltage node Vn and the ground voltage node Vs of the latch circuit, and the stable state of the latch circuit constituting the sense-up circuit is destroyed. can do.
なお、図12では、共通書き込みビット線CTW、CBWが省略されている。 In FIG. 12, the common write bit lines CTW and CBW are omitted.
図13の(A)〜(G)には、図11に示した信号の波形が示されている。図13の(A)は固有ID生成指示信号IDENの波形を示し、図13の(B)はクロック信号CLKの波形を示し、図13の(C)はアドレス信号Aの波形を示している。図13の(D)は、カラムアドレス信号Yを示し、図13の(F)は、共通読み出しビット線CTR、CBRの電圧の変化を示している。また、図13の(E)は、制御部1103(図11)により形成される読み出しイネーブル信号RDEの波形を示し、図13の(G)は、制御部1103により形成されるセンスアンプ活性化信号SAEの波形を示している。
13A to 13G show the waveforms of the signals shown in FIG. 13A shows the waveform of the unique ID generation instruction signal IDEN, FIG. 13B shows the waveform of the clock signal CLK, and FIG. 13C shows the waveform of the address signal A. 13D shows the column address signal Y, and FIG. 13F shows changes in the voltages of the common read bit lines CTR and CBR. 13E shows the waveform of the read enable signal RDE formed by the control unit 1103 (FIG. 11), and FIG. 13G shows the sense amplifier activation signal formed by the
読み出しイネーブル信号RDEおよびセンスアンプ活性化信号SAEは、クロック信号CLK、出力イネーブル信号CEN、書き込みイネーブル信号WENおよび固有ID生成指示信号IDENに基づいて、制御部1103が形成する。図11に示した、書き込みイネーブル信号WTEおよびアドレス制御信号TDECも、読み出しイネーブル信号RDEおよびセンスアンプ活性化信号SAEと同様に、クロック信号CLK、出力イネーブル信号CEN、書き込みイネーブル信号WENおよび固有ID生成指示信号IDENに基づいて、制御部1103が形成する。制御部1103は、例えば複数の論理回路を組み合わせることにより、実現することができる。
The read enable signal RDE and the sense amplifier activation signal SAE are formed by the
次に、図13に示した波形に基づいて、本実施の形態に係わるSRAMの動作を説明する。 Next, the operation of the SRAM according to this embodiment will be described based on the waveform shown in FIG.
本実施の形態に係わるSRAMは、特に制限されないが、クロック信号CLKに同期して動作する。図13において、Trで示されている期間は読み出し動作(Read)の期間を示しており、Tiで示されている期間は固有ID生成の動作(ID生成)の期間を示している。また、Tpは、読み出し動作(Read)前の動作の期間を示している。 The SRAM according to the present embodiment is not particularly limited, but operates in synchronization with the clock signal CLK. In FIG. 13, a period indicated by Tr indicates a read operation (Read) period, and a period indicated by Ti indicates a unique ID generation operation (ID generation) period. Tp indicates the period of the operation before the read operation (Read).
クロック信号CLKに同期して、動作するため、図13において、時刻t1において、クロック信号CLK(図13の(B))の電位が立ち上がると、アドレス制御信号TDECが発生する。アドレス制御信号TDECが発生することにより、アドレス制御回路1102(図11)は、そのときのアドレス信号A(図13の(C))を取り込み、ロウアドレス信号Xとカラムアドレス信号Yを生成する。 In order to operate in synchronization with the clock signal CLK, the address control signal TDEC is generated when the potential of the clock signal CLK ((B) in FIG. 13) rises at time t1 in FIG. When the address control signal TDEC is generated, the address control circuit 1102 (FIG. 11) takes in the address signal A at that time (FIG. 13C) and generates a row address signal X and a column address signal Y.
生成されたロウアドレス信号Aに基づいて、行選択回路1101(図11)によって、複数のワード線W1〜Wnの内の1本のワード線が選択され、ハイレベルにされる。読み出し前の期間Tpにおいて、それぞれのビット線対BL1〜BLnはプリチャージされている。例えば、行選択回路1101により、ワード線W1が選択され、ハイレベルにされた場合、ワード線W1に接続されている複数のメモリセルMCのそれぞれに格納されていたデータに従って、ビット線対BL1〜BLnのそれぞれにプリチャージされていた電荷が放電され、それぞれのビット線対の電位が定まる。
Based on the generated row address signal A, one of the plurality of word lines W1 to Wn is selected by the row selection circuit 1101 (FIG. 11) and is set to the high level. In the period Tp before reading, each of the bit line pairs BL1 to BLn is precharged. For example, when the word line W1 is selected and set to the high level by the
カラムアドレス信号Y(図13の(D))に基づいて、列選択回路1104(図11)により、複数のビット線対BL1〜BLnからビット線対が選択され、選択されたビット線対は共通読み出しビット線CTR、CBRに接続される。図13の(D)においては、単位列選択回路1200−1内のナンド回路1201に供給されるカラムアドレス信号が、全てハイレベルの状態を示している。この場合には、カラムスイッチとして動作するP−MOSFETP3、P4を介してビット線BT1、BB1が、共通読み出しビット線CTR、CBRに接続される。
Based on the column address signal Y (FIG. 13D), the column selection circuit 1104 (FIG. 11) selects a bit line pair from the plurality of bit line pairs BL1 to BLn, and the selected bit line pair is common. Connected to read bit lines CTR and CBR. In FIG. 13D, all column address signals supplied to the
読み出し動作(Read)の前の期間Tpにおける動作(書き込み動作あるいは読み出し動作)は終了している。そのため、時刻t1よりも前の時刻において、ライトイネーブル信号WENと出力イネーブル信号CENは、例えばロウレベルにされている。これにより、時刻t1よりも前の時刻において、読み出しイネーブル信号RDEおよびセンスアンプ活性化信号SAEは、ともにロウレベルとなっている。そのため、時刻t1よりも前の時刻において、ノア回路1203の出力はロウレベルとなり、プリチャージ回路内のP−MOSFETP5〜P7はオン状態となる。これらのP−MOSFETP5、P6を介して、共通読み出しビット線CTR、CBRは、電源電圧VDDによりプリチャージされる。また、共通読み出しビット線CTRとCBR間の電位差が減少する様に、P−MOSFETP7によって、共通読み出しビット線CTR、CBR間がショートされる。
The operation (write operation or read operation) in the period Tp before the read operation (Read) is completed. Therefore, at a time before time t1, the write enable signal WEN and the output enable signal CEN are set to a low level, for example. Thereby, at a time before time t1, both the read enable signal RDE and the sense amplifier activation signal SAE are at a low level. Therefore, at a time before time t1, the output of the NOR
センスアンプ活性化信号SAEもロウレベルとなっているため、センスアンプ活性化用のスイッチであるN−MOSFETN11はオフ状態にされている。これに対して、プリチャージ用のP−MOSFETP11は、ノア回路1203の出力によりオン状態にされている。そのため、センスアンプ回路内のラッチ回路の接地電圧ノードVsは、P−MOSFETP11を介して電源電圧VDDによりプリチャージされる。この結果、センスアンプ回路の電源電圧ノードVnと接地電圧ノードVsとの間の電位差が減少され、センスアンプ回路の安定状態は破壊されている。
Since the sense amplifier activation signal SAE is also at a low level, the N-MOSFET N11 that is a switch for activating the sense amplifier is turned off. On the other hand, the precharge P-MOSFET P11 is turned on by the output of the NOR
時刻t1において、例えば出力イネーブル信号CENとライトイネーブル信号WENとにより、読み出し動作(Read)が指定されると、これに応じて、読み出しイネーブル信号RDE(図13の(E))がハイレベルへと変化する。読み出しイネーブル信号RDEがハイレベルへ変化した後、所定時間後に、センスアンプ活性化信号SAE(図13の(G))がロウレベルからハイレベルへ変化させられる。 At time t1, for example, when the read operation (Read) is designated by the output enable signal CEN and the write enable signal WEN, the read enable signal RDE ((E) in FIG. 13) is set to the high level accordingly. Change. After a predetermined time after the read enable signal RDE changes to high level, the sense amplifier activation signal SAE ((G) in FIG. 13) is changed from low level to high level.
読み出しイネーブル信号RDEがハイレベルへ変化することにより、ノア回路1203の出力もハイレベルへと変化する。これにより、プリチャージ回路内のP−MOSFETP5〜P7のそれぞれはオフ状態にされる。また、プリチャージ用のP−MOSFETP11もオフ状態とされる。これにより、共通読み出しビット線CTR(図13の(F))の電位は、P−MOSFETP4を介して接続されているビット線BT1の電位に従って変化し、共通読み出しビット線CBRの電位は、P−MOSFETP3を介して接続されているビット線BB1の電位に従って変化する。
As the read enable signal RDE changes to high level, the output of the NOR
センスアンプ活性化信号SAEがロウレベルからハイレベルへと変化することにより、センスアンプ活性化用のN−MOSFETN11がオン状態となり、共通読み出しビット線CTRとCBR間の電位差を増幅する。なお、増幅された結果は、同じ共通読み出しビット線CTR、CBRを介して、入出力回路1107へ伝えられる。
As the sense amplifier activation signal SAE changes from the low level to the high level, the N-MOSFET N11 for activating the sense amplifier is turned on, and the potential difference between the common read bit lines CTR and CBR is amplified. The amplified result is transmitted to the input /
センスアンプ活性化信号SAEは、ハイレベルに変化した後、所定時間を経過したところでロウレベルへ変化する。読み出しイネーブル信号RDEについても、それがハイレベルへ変化した後、所定時間を経過したところで、ロウレベルへ変化する。 The sense amplifier activation signal SAE changes to high level after a predetermined time has elapsed after changing to high level. The read enable signal RDE also changes to a low level when a predetermined time elapses after it changes to a high level.
この様にして、メモリセルに格納されていたデータは読み出される。また、読み出しイネーブル信号RDEおよびセンスアンプ活性化信号SAEは、ロウレベルへと変化することにより、プリチャージ回路内のP−MOSFETP5〜P7がオン状態にされ、プリチャージ用のP−MOSFETP11もオン状態にされる。これにより、再び、共通読み出しビット線CTR、CBRのプリチャージと電位の均等化が行われ、センスアンプ内のラッチ回路は、その安定状態が破壊され、次の動作に備える。 In this way, the data stored in the memory cell is read out. Also, the read enable signal RDE and the sense amplifier activation signal SAE change to low level, so that the P-MOSFETs P5 to P7 in the precharge circuit are turned on, and the precharge P-MOSFET P11 is also turned on. Is done. As a result, the common read bit lines CTR and CBR are precharged and the potentials are equalized again, and the latch circuit in the sense amplifier is destroyed in its stable state to prepare for the next operation.
次に、固有ID生成の動作を説明する。固有ID生成の動作は、固有ID生成指示信号IDENによって、SRAMに指示される。この実施の形態においては、固有ID生成指示信号IDENをハイレベルに変化させることにより、その指示がなされる。 Next, the unique ID generation operation will be described. The unique ID generation operation is instructed to the SRAM by a unique ID generation instruction signal IDEN. In this embodiment, the specific ID generation instruction signal IDEN is changed to a high level to give the instruction.
図13において、時刻t2で固有ID生成指示信号IDENは、ロウレベルからハイレベルへ変化されている。すなわち、時刻t2において、固有ID生成の動作が指示されている。 In FIG. 13, the unique ID generation instruction signal IDEN is changed from the low level to the high level at time t2. That is, an operation for generating a unique ID is instructed at time t2.
固有ID生成指示信号IDENのハイレベルにより、制御部1103(図11)は、固有ID生成の動作が指定されたことを把握し、特に制限されないが、アドレス制御信号TDECの発行を中止する。これにより、クロック信号CLKが、期間Tiにおいて、ハイレベルに変化しても、アドレス制御回路1102は、アドレス信号Aの取り込みと、ロウアドレス信号Xおよびカラムアドレス信号Yの生成を行わない。
Based on the high level of the unique ID generation instruction signal IDEN, the control unit 1103 (FIG. 11) grasps that the operation of generating the unique ID is specified, and is not particularly limited, but stops issuing the address control signal TDEC. Thus, even if the clock signal CLK changes to a high level during the period Ti, the
また、固有ID生成指示信号IDENがハイレベルにされていることにより、クロック信号CLKが、期間Tiにおいてハイレベルに変化しても、制御部1103は、読み出しイネーブル信号RDEをハイレベルに変化させない。この場合、制御部1103は、クロック信号CLKがハイレベルに変化してから、所定時間後の時刻t3においてセンスアンプ活性化信号SAEをハイレベルに変化させる。
Further, since the unique ID generation instruction signal IDEN is set to the high level, the
読み出しイネーブル信号RDEがハイレベルへ変化しないため、期間Trにおいてセンスアンプ活性化信号SAEがロウレベルへ変化してから、時刻t3までの間、ノア回路1203には、ロウレベルの読み出しイネーブル信号RDEとセンスアンプ活性化信号SAEが供給される。そのため、この期間、ノア回路1203はロウレベルの制御信号を形成する。
Since the read enable signal RDE does not change to the high level, the NOR
このロウレベルの制御信号により、プロチャージ回路内のP−MOSFETP5〜P7およびプリチャージ用のP−MOSFETP11は、オン状態となる。すなわち、共通読み出しビット線CTR、CBRのそれぞれは、P−MOSFETP6、P5により、電源電圧VDDに接続され、プリチャージが継続して行われる。また、この期間においては、オン状態となっているP−MOSFETP7によって、共通読み出しビット線CTRとCBRとはショートされ、電位の均等化が行われている。さらに、センスアンプ回路内のラッチ回路の接地電圧ノードVsは、オン状態のP−MOSFETP11により電源電圧VDDにプリチャージされており、センスアンプ回路内のラッチ回路は、その安定した状態が破壊されている。 By this low level control signal, the P-MOSFETs P5 to P7 and the precharge P-MOSFET P11 in the procharge circuit are turned on. That is, the common read bit lines CTR and CBR are connected to the power supply voltage VDD by the P-MOSFETs P6 and P5, respectively, and the precharge is continuously performed. During this period, the common read bit lines CTR and CBR are short-circuited by the P-MOSFET P7 that is in the on state, and the potentials are equalized. Further, the ground voltage node Vs of the latch circuit in the sense amplifier circuit is precharged to the power supply voltage VDD by the P-MOSFET P11 in the on state, and the stable state of the latch circuit in the sense amplifier circuit is destroyed. Yes.
時刻t3において、センスアンプ活性化信号SAEが、ロウレベルからハイレベルへと変化することにより、ノア回路1203からはハイレベルの制御信号が出力される様になる。これにより、プリチャージ回路内のP−MOSFETP5〜P7のそれぞれはオフ状態へと変移する。また、プリチャージ用のP−MOSFETP11もオフ状態へ変移する。
At time t3, the sense amplifier activation signal SAE changes from the low level to the high level, so that the NOR
一方、センスアンプ回路活性化用のスイッチであるN−MOSFETN11は、センスアンプ活性化信号SAEがハイレベルへ変化することにより、オン状態へ変移する。これにより、センスアンプ回路が動作を開始する。このとき、センスアンプ活性化信号SAEは、インバータ回路1202により反転されて、反転により形成された選択信号が、各単位列選択回路1200−1〜1200−nのそれぞれにおけるナンド回路1201に供給される。
On the other hand, the N-MOSFET N11 which is a switch for activating the sense amplifier circuit changes to an ON state when the sense amplifier activation signal SAE changes to a high level. As a result, the sense amplifier circuit starts operating. At this time, the sense amplifier activation signal SAE is inverted by the
センスアンプ活性化信号SAEを位相反転して得たところのこの選択信号は、各単位列選択回路1200−1〜1200−nに対して、ビット線対と共通読み出しビット線対との間を、電気的に分離することを指示する制御信号として機能する。すなわち、このロウレベルの選択信号によって、各単位列選択回路のそれぞれにおけるナンド回路1201は、ハイレベルの信号をカラムスイッチとして機能するP−MOSFETP3、P4に供給する。これにより、P−MOSFETP3、P4によって、複数のビット線対BL1〜BLnと共通読み出しビット線CTR、CBRとの間が電気的に分離される。
This selection signal obtained by inverting the phase of the sense amplifier activation signal SAE is transmitted between the bit line pair and the common read bit line pair for each of the unit column selection circuits 1200-1 to 1200-n. It functions as a control signal for instructing electrical separation. In other words, the
センスアンプ回路が動作を開始するとき、センスアンプ回路のそれぞれの入力(IO1、IO2)である共通読み出しビット線CTR、CBRのそれぞれの電位は、電源電圧VDDにプリチャージされた状態となっている。そのため、センスアンプ回路のそれぞれの入力の間では、電位差が生じていない。この場合、センスアンプ回路を構成するP−MOSFETP9、P10およびN−MOSFETN9、N10の特性のばらつきに従った状態へ、センスアンプ回路は変移する。すなわち、製造時のばらつきにより生じるP−MOSFETP9、P10およびN−MOSFETN9、N10の特性のばらつきにより、入出力ノードIO1、IO2の電位が定まる。インバータ回路により構成されたラッチ回路の正帰還の作用によって、この入出力ノードIO1、IO2間の電位差が増幅され、安定した状態となる。この様にして、生成した固有IDは、共通読み出しビット線CTR、CBRを介して、入出力回路1107に伝えられ、CPU等により利用される。
When the sense amplifier circuit starts to operate, the potentials of the common read bit lines CTR and CBR, which are the respective inputs (IO1 and IO2) of the sense amplifier circuit, are precharged to the power supply voltage VDD. . Therefore, there is no potential difference between the inputs of the sense amplifier circuit. In this case, the sense amplifier circuit shifts to a state in accordance with variations in characteristics of the P-MOSFETs P9 and P10 and the N-MOSFETs N9 and N10 that constitute the sense amplifier circuit. That is, the potentials of the input / output nodes IO1 and IO2 are determined by variations in the characteristics of the P-MOSFETs P9 and P10 and the N-MOSFETs N9 and N10 caused by variations in manufacturing. The potential difference between the input / output nodes IO1 and IO2 is amplified by the positive feedback action of the latch circuit constituted by the inverter circuit, and a stable state is obtained. The generated unique ID is transmitted to the input /
この実施の形態においては、センスアンプ回路を構成するMOSFET等の素子のばらつきを用いて、固有IDが生成される。 In this embodiment, the unique ID is generated using variations in elements such as MOSFETs constituting the sense amplifier circuit.
固有IDは、図11に示した各メモリブロックのそれぞれにおいて、生成するようにしてもよい。この場合には、複数の固有IDを得ることができる。 The unique ID may be generated in each memory block shown in FIG. In this case, a plurality of unique IDs can be obtained.
また、センスアンプ回路の例として、この実施の形態では、ラッチ回路を有するセンスアンプ回路を用いた場合を説明したが、それに限定されない。例えば、共通読み出しビット線CTRにそのゲートが接続された第1のMOSFETと、共通読み出しビット線CBRにそのゲートが接続された第2のMOSFETを用意する。用意した第1のMOSFETと第2のMOSFETソースを互いに接続し、この接続点に電流源を設ける様にし、第1と第2のMOSFETを流れる電流の差を検出する様なセンスアンプ回路においても適用することができる。この場合には、第1および第2のMOSFETの特性のばらつきを利用して、固有IDを生成することが可能となる。 As an example of the sense amplifier circuit, in this embodiment, the case of using a sense amplifier circuit having a latch circuit is described; however, the present invention is not limited to this. For example, a first MOSFET whose gate is connected to the common read bit line CTR and a second MOSFET whose gate is connected to the common read bit line CBR are prepared. In the sense amplifier circuit in which the prepared first MOSFET and the second MOSFET source are connected to each other and a current source is provided at this connection point, and the difference between the currents flowing through the first and second MOSFETs is detected. Can be applied. In this case, it is possible to generate a unique ID by using the variation in characteristics of the first and second MOSFETs.
また、この実施の形態は、SRAMを例に説明したが、不揮発性メモリ、DRAM、あるいはフラッシュメモリで有ってもよい。 In this embodiment, the SRAM is described as an example. However, the embodiment may be a nonvolatile memory, a DRAM, or a flash memory.
この実施の形態4によれば、互いに同じ電圧にプリチャージされたビット線対(共通読み出しビット線対)間の電位差をセンスアンプ回路が増幅する。そのため、センスアンプは、それを構成するMOSFETの特性に従った状態に変移する。この状態が固有IDとして、CPU等により利用される。 According to the fourth embodiment, the sense amplifier circuit amplifies the potential difference between the bit line pair (common read bit line pair) precharged to the same voltage. Therefore, the sense amplifier changes to a state in accordance with the characteristics of the MOSFET that constitutes the sense amplifier. This state is used as a unique ID by the CPU or the like.
(実施の形態5)
図14は、実施の形態5に係わる半導体集積回路装置の構成を示すブロック図である。図14に示す半導体集積回路装置は、図1に示した半導体集積回路装置に類似しているので、図1との相違点を主に説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit device according to the fifth embodiment. The semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 14 is similar to the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1, and therefore, differences from FIG. 1 will be mainly described.
図1に示した半導体集積回路装置においては、CPU101からID生成機能付きSRAM103に対して、固有ID生成指示信号105を供給し、SRAM103において生成された固有IDは、バス102を介してCPU101に供給される様になっている。これに対して、この実施の形態5においては、半導体集積回路装置の半導体チップ100にID生成モジュール1400が形成される。
In the semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1, a unique ID
この実施の形態においては、CPU101からID生成モジュール1400に対して、固有ID生成指示信号1403が供給され、ID生成モジュール1400は、固有ID生成指示信号1403を受けることにより、上記した固有ID生成指示信号105あるいはIDENを、ID生成機能付きSRAM103へ供給する。ID生成機能付きSRAM103は、図1に示したID生成機能付きSRAM103と同様な構成にされている。
In this embodiment, a unique ID
複数のID生成機能付きSRAM103のそれぞれは、固有ID生成指示信号105(IDEN)を受けると、上記した各実施の形態で述べた様にして、固有IDを生成する。生成した固有IDは、バス102ではなく、個別の信号線を介して、ID生成モジュール1400へ供給する。ID生成モジュール1400は、ID生成機能付きSRAM103のそれぞれから供給された固有IDに基づいて、固有IDを生成し、固有ID1401として、CPU101へ供給する。この様にすることにより、より強固な固有IDを生成することが可能となる。なお、図14において、CPU101は、ID生成モジュール1400を制御する。制御することを明示するために、図14においては、CPU101は、制御回路CPUと記載されている。
Each of the plurality of
上記した実施の形態3は、不揮発性メモリに係わる実施の形態である。図14において、SRAM104を予めデータを格納した不揮発性メモリ、103をID生成用不揮発性メモリとすればよい。この場合、不揮発メモリ104は、図10の(A)および(B)に示した不揮発性セルを含み、ID生成用不揮発性メモリ103は、図10の(C)に示したID生成用セルを含む。
The third embodiment described above relates to a nonvolatile memory. In FIG. 14, the
以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。 Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
100 半導体チップ
101 CPU
103 ID生成機能付きSRAM
104 SRAM
105 固有ID生成指示信号
200 昇圧回路
M、MC メモリセル
P1〜P11 P−MOSFET
N1〜N11 N−MOSFET
100
103 SRAM with ID generation function
104 SRAM
105 Unique ID
N1-N11 N-MOSFET
Claims (8)
を有し、第1電圧と第2電圧との間の電圧差を動作電圧として動作する保持回路と、前記
1対の入出力ノードにそれぞれ接続され、そのゲートに選択信号が供給される1対の転送
用MOSFETとを具備する複数のメモリセルと、
前記マトリクスの各行に配置され、対応する行に配置されている複数のメモリセルにお
けるそれぞれの1対の転送用MOSFETのゲートが接続された複数のワード線と、
前記マトリクスの各列に配置され、対応する列に配置されている複数のメモリセルにお
けるそれぞれの1対の転送用MOSFETが接続される複数のビット線対と、
を具備するセルアレイと、
前記複数のワード線からワード線を選択し、前記複数のビット線対からビット線対を選
択する周辺回路と、
前記第1電圧を発生する電圧制御回路であって、固有ID生成指示に応答して、前記電
圧差が減少する様に、前記第1電圧の電圧値を変更し、その後で前記電圧差が大きくなる
様に、前記第1電圧の電圧値を変更する電圧制御回路と、
を具備し、
前記周辺回路の動作電圧は、前記電圧制御回路が前記第1電圧の電圧値を変更している期間において変更されない、半導体集積回路装置。 A holding circuit arranged in a matrix, each having a plurality of MOSFETs and a pair of input / output nodes, and operating with a voltage difference between a first voltage and a second voltage as an operating voltage; A plurality of memory cells each comprising a pair of transfer MOSFETs connected to a pair of input / output nodes and supplied with a selection signal at their gates;
A plurality of word lines arranged in each row of the matrix and connected to the gates of a pair of transfer MOSFETs in a plurality of memory cells arranged in the corresponding row;
A plurality of bit line pairs that are arranged in each column of the matrix and to which a pair of transfer MOSFETs in a plurality of memory cells arranged in the corresponding column are connected;
A cell array comprising:
A peripheral circuit for selecting a word line from the plurality of word lines and selecting a bit line pair from the plurality of bit line pairs;
A voltage control circuit for generating the first voltage, wherein in response to a unique ID generation instruction, the voltage value of the first voltage is changed so that the voltage difference decreases, and then the voltage difference is increased. A voltage control circuit for changing the voltage value of the first voltage;
Equipped with,
The operating voltage of the peripheral circuit is a semiconductor integrated circuit device that is not changed during a period in which the voltage control circuit changes the voltage value of the first voltage .
前記半導体集積回路装置は、前記第1電圧を供給する電圧配線を具備し、
前記電圧制御回路は、前記電圧配線に接続され、
前記周辺回路は、前記電圧配線に接続され、前記電圧配線における電圧を動作電圧とし
て動作する、半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 1,
The semiconductor integrated circuit device includes a voltage wiring for supplying the first voltage,
The voltage control circuit is connected to the voltage wiring,
The semiconductor integrated circuit device, wherein the peripheral circuit is connected to the voltage wiring and operates using a voltage in the voltage wiring as an operating voltage.
前記周辺回路は、
前記複数のワード線からワード線を選択する行選択回路と、
前記複数のビット線対からビット線対を選択する列選択回路と、
を具備する、半導体集積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 2,
The peripheral circuit is
A row selection circuit for selecting a word line from the plurality of word lines;
A column selection circuit for selecting a bit line pair from the plurality of bit line pairs;
A semiconductor integrated circuit device comprising:
前記半導体集積回路装置は、前記固有ID生成指示を行うCPUを具備する、半導体集
積回路装置。 The semiconductor integrated circuit device according to claim 3.
The semiconductor integrated circuit device includes a CPU that issues the unique ID generation instruction.
前記行選択回路は、前記固有ID生成指示に応答して前記ワード線を非選択状態にする、半導体集積回路装置。The row selection circuit is a semiconductor integrated circuit device in which the word line is deselected in response to the unique ID generation instruction.
前記列選択回路は、前記固有ID生成指示に応答して、前記ビット線対をプリチャージ状態に維持する、半導体集積回路装置。The column selection circuit is a semiconductor integrated circuit device that maintains the bit line pair in a precharge state in response to the unique ID generation instruction.
前記第1電圧は前記保持回路の電源電圧ノードに供給され、前記第2電圧は前記保持回路の接地電圧ノードに供給される、半導体集積回路装置。The semiconductor integrated circuit device, wherein the first voltage is supplied to a power supply voltage node of the holding circuit, and the second voltage is supplied to a ground voltage node of the holding circuit.
前記第1電圧は前記保持回路の接地電圧ノードに供給され、前記第2電圧は前記保持回路の電源電圧ノードに供給される、半導体集積回路装置。The semiconductor integrated circuit device, wherein the first voltage is supplied to a ground voltage node of the holding circuit, and the second voltage is supplied to a power supply voltage node of the holding circuit.
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