專利名稱：用于探測(cè)半導(dǎo)體電路中的未使用狀態(tài)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及初始化和檢測(cè)半導(dǎo)體電路的方法和設(shè)備，例如一種保密集成電路，更確切地說(shuō)，一種初始化和檢測(cè)一個(gè)未經(jīng)使用的半導(dǎo)體電路的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體電路，特別是芯片級(jí)系統(tǒng)(System on a Chip)的類型，通常包括微處理器和非易失性存儲(chǔ)器來(lái)執(zhí)行所需功能。當(dāng)半導(dǎo)體電路第一次加電時(shí)，微處理器需要一個(gè)指令源才能工作。通常半導(dǎo)體電路包括一個(gè)只讀存儲(chǔ)器(ROM)陣列，此只讀存儲(chǔ)器經(jīng)常被稱為“自舉ROM”，它在制造過(guò)程中已經(jīng)被屏蔽保護(hù)，并且含有相應(yīng)的程序代碼使微處理器在第一次加電時(shí)啟動(dòng)并初始化半導(dǎo)體電路。然而這種自舉ROM增加了半導(dǎo)體電路所需的表面面積，同時(shí)也增加了微處理器初始化過(guò)程的復(fù)雜性。如果該ROM作為制造過(guò)程的一部分而形成，則為糾正對(duì)程序碼造成改變的錯(cuò)誤將會(huì)十分昂貴且耗費(fèi)時(shí)間。另外，這種自舉ROM破壞了半導(dǎo)體電路的安全性，因?yàn)樽耘eROM中的每一個(gè)單元都是可以被檢測(cè)的，也就是說(shuō)可以利用顯微鏡來(lái)識(shí)別加載到該自舉ROM中的程序碼。在半導(dǎo)體電路用于保密應(yīng)用時(shí)，例如銀行或記錄個(gè)人和財(cái)產(chǎn)信息，這種對(duì)安全的損害特別值得注意。
還有，半導(dǎo)體電路通常在第一次啟動(dòng)時(shí)需要經(jīng)過(guò)測(cè)試和微調(diào)。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)新的半導(dǎo)體電路需要被連接到一個(gè)測(cè)試臺(tái)上來(lái)測(cè)試半導(dǎo)體的各種特性和功能以保障其在規(guī)定的容差范圍內(nèi)正常工作。另外，測(cè)試臺(tái)也會(huì)微調(diào)半導(dǎo)體電路中需要被調(diào)整的其他器件以在所要求的設(shè)定下工作。
因此，需要有一種方法和設(shè)備來(lái)確定半導(dǎo)體電路是否處于未用狀態(tài)以對(duì)它進(jìn)行初始化或測(cè)試，或兩者均進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般描述了一種用于探測(cè)半導(dǎo)體電路中未用狀態(tài)的方法和設(shè)備。本發(fā)明也描述了用于探測(cè)半導(dǎo)體電路是否未使用過(guò)的未用狀態(tài)探測(cè)電路。當(dāng)一個(gè)半導(dǎo)體電路第一次加電時(shí)，未用狀態(tài)探測(cè)電路將會(huì)探測(cè)此半導(dǎo)體電路以前未被使用，并自動(dòng)激活啟動(dòng)程序或測(cè)試程序(或兩者都進(jìn)行)。當(dāng)未用狀態(tài)探測(cè)電路沒(méi)有被永久清零時(shí)，一個(gè)半導(dǎo)體電路就是“未被使用”的。
當(dāng)半導(dǎo)體電路第一次被加電和初始化時(shí)，未用狀態(tài)探測(cè)電路將提供一個(gè)關(guān)于本半導(dǎo)體電路不再是未用狀態(tài)的指示。通過(guò)這種方法，本發(fā)明使得能夠?qū)σ粋€(gè)未經(jīng)使用的半導(dǎo)體電路做特殊處理，例如測(cè)試或初始化(或兩者都進(jìn)行)，然后永久清除未用狀態(tài)，因此半導(dǎo)體電路的安全性不會(huì)受損。未用狀態(tài)探測(cè)電路通常利用一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器陣列的狀態(tài)來(lái)探測(cè)此半導(dǎo)體電路是否以前未被使用。未用狀態(tài)探測(cè)電路探測(cè)一個(gè)半導(dǎo)體電路是否未被使用時(shí)利用(1)專用非易失性存儲(chǔ)器單元微陣列或(2)半導(dǎo)體電路內(nèi)通用非易失性存儲(chǔ)器部分中的專用區(qū)域。
在一個(gè)利用專用非易失性存儲(chǔ)器單元微陣列的實(shí)施例中，至少有兩條有源位線blprg和bler，分別對(duì)應(yīng)于編程和擦除。第一條位線blprg只能用于編程，不能用于擦除。第二條位線bler只能用于擦除，不能用于編程。通常專用非易失性存儲(chǔ)器陣列中所有的位最初大約處于相同的狀態(tài)，或者是擦除態(tài)，或者是編程態(tài)，或者是兩者之間。在位線中的一條上加偏置電流，這樣當(dāng)經(jīng)過(guò)偏置的位線與未被偏置的位線相比較，兩者之間的差別可被探測(cè)到。這個(gè)電流差可以被用做指示，例如，當(dāng)該位線被擦除時(shí)。因此當(dāng)專用非易失性存儲(chǔ)器陣列中所有的位最初大約處于相同的狀態(tài)時(shí)，可以斷定這是同一種狀態(tài)，例如，一種未用狀態(tài)。隨后，被偏置的位線上的位可以被編程，未被偏置的位線上的位可以被擦除。此時(shí)，同一條位線將讀出為被編程或使用過(guò)，因?yàn)楸徊脸慌c被編程位之間的電流差大于偏置電流。
在一個(gè)利用普通非易失性存儲(chǔ)器單元陣列中的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)的實(shí)施例中，通過(guò)參考電流來(lái)比較專用字節(jié)，并探測(cè)預(yù)定模式。在一個(gè)應(yīng)用中，處于未用狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)中的所有位將均處于中性狀態(tài)。中性狀態(tài)提供了一個(gè)可與參考電流相比的可預(yù)測(cè)電流電平，通過(guò)探測(cè)一種全“1”或全“0”模式來(lái)區(qū)分中性態(tài)單元和已經(jīng)被編程或被擦除的單元。在一個(gè)預(yù)定模式實(shí)現(xiàn)中，雖然在未用狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)中的所有位可以是已充電狀態(tài)或是未充電狀態(tài)，但是它們將會(huì)處于一個(gè)類似的狀態(tài)或至少處于一個(gè)一致的模式。當(dāng)被檢測(cè)時(shí)，這些字節(jié)將不會(huì)與為比較而選擇的隨機(jī)模式相匹配，這說(shuō)明是未用狀態(tài)。接著，這些字節(jié)被擦除并編程到一個(gè)特定的模式，比較器將會(huì)讀出“真”，指示這是一個(gè)使用過(guò)的狀態(tài)。通過(guò)簡(jiǎn)單的擦除并將這些字節(jié)編程到一個(gè)特定的模式，未用狀態(tài)被消除。
對(duì)本發(fā)明及其進(jìn)一步的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)的全面了解可以通過(guò)參考以下的詳細(xì)描述和附圖來(lái)獲得。


圖1是傳統(tǒng)半導(dǎo)體電路的示意框圖。
圖2是具有本發(fā)明特點(diǎn)的半導(dǎo)體電路示意框圖。
圖3是一個(gè)利用圖2中的測(cè)試臺(tái)進(jìn)行首次使用時(shí)初始化過(guò)程的圖4是圖2中未用狀態(tài)探測(cè)電路的示意框圖。
圖5是圖4中一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器陣列之范例的電路圖。
圖6是圖4中一個(gè)未用狀態(tài)測(cè)定電路之范例的電路圖。
圖7是圖4中一個(gè)編程偏置電路之范例的電路圖。
圖8是圖4中字線/源線驅(qū)動(dòng)器之范例的一組電路圖。
圖9是圖4中控制信號(hào)發(fā)生器之范例的一個(gè)電路圖。
圖10是適用于圖4中未用狀態(tài)探測(cè)電路另一實(shí)施例的示意框圖。
詳細(xì)描述圖1是傳統(tǒng)半導(dǎo)體電路100的示意框圖。如圖1所示，傳統(tǒng)半導(dǎo)體電路100包括一個(gè)自舉ROM110，一個(gè)處理器120，一個(gè)外部接口130和一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器140，它們之間通過(guò)一個(gè)總線150相互通信。如前所述，當(dāng)傳統(tǒng)半導(dǎo)體電路100第一次加電時(shí)，處理器120訪問(wèn)自舉ROM110以獲得用于啟動(dòng)過(guò)程的相應(yīng)程序代碼。
圖2是具有本發(fā)明特點(diǎn)的半導(dǎo)體電路200的示意框圖。如圖2所示，半導(dǎo)體電路200包括一個(gè)未用狀態(tài)探測(cè)電路400(將和圖4一起在后面討論)，一個(gè)處理器220，一個(gè)外部接口230和一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器240，它們之間通過(guò)一個(gè)總線250相互通信。處理器220，接口230和非易失性存儲(chǔ)器240在傳統(tǒng)方式下工作。可以有很多種實(shí)施外部接口230的方法，但是通常采用公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，例如串行接口，并行接口或通用串行總線(USB)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，當(dāng)半導(dǎo)體電路200第一次加電時(shí)，未用狀態(tài)探測(cè)電路400將探測(cè)到半導(dǎo)體電路200以前未被使用，也就是說(shuō)沒(méi)有被測(cè)試或初始化，也沒(méi)有被清除未用狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，未用狀態(tài)探測(cè)電路400將自動(dòng)允許專用啟動(dòng)步驟或測(cè)試步驟(或兩者都進(jìn)行)。這里，當(dāng)未用狀態(tài)探測(cè)電路400沒(méi)有被永久清零時(shí)，該半導(dǎo)體電路就被認(rèn)為是“未被使用”的。在此描述的本發(fā)明的各種實(shí)施例中，一個(gè)未用狀態(tài)探測(cè)電路(將在以后和圖4和圖10一起進(jìn)一步討論)利用一個(gè)專用非易失性存儲(chǔ)器微陣列(圖4)或一個(gè)半導(dǎo)體電路中通用非易失性存儲(chǔ)器的專用部分(圖10)來(lái)探測(cè)此半導(dǎo)體電路是否未被使用。
如下文所述，外部接口230可以選擇連接到一個(gè)測(cè)試臺(tái)260或另一個(gè)計(jì)算裝置，該設(shè)備提供由處理器220執(zhí)行的指令流，例如具有表示適當(dāng)指令的預(yù)設(shè)值的字節(jié)流。測(cè)試臺(tái)260利用外部接口230與半導(dǎo)體電路通信，通信方式將在后面與圖3一起描述。一般來(lái)說(shuō)，測(cè)試臺(tái)260通過(guò)外部接口230向半導(dǎo)體電路200發(fā)出命令，該命令指明應(yīng)被執(zhí)行的特殊指令。通過(guò)這種方法，半導(dǎo)體電路200被初始化，非易失性存儲(chǔ)器240被加載應(yīng)用軟件。處理器220將繼續(xù)從外部接口230獲得指令，一直到初始化過(guò)程完成。初始化過(guò)程的完成可以用測(cè)試臺(tái)260發(fā)出的一些預(yù)設(shè)指令或模式來(lái)表示，也可以用其他的方法，例如切斷半導(dǎo)體電路200的電源。
圖3是一個(gè)利用測(cè)試臺(tái)260進(jìn)行首次使用初始化進(jìn)程300的示范性實(shí)施例的流程圖。如圖3所示，測(cè)試臺(tái)260在步驟310時(shí)開(kāi)啟被測(cè)半導(dǎo)體電路電源并對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，然后在步驟315對(duì)半導(dǎo)體電路200進(jìn)行測(cè)試來(lái)決定其是否處于未用狀態(tài)。測(cè)試臺(tái)260能夠根據(jù)通過(guò)外部接口230與半導(dǎo)體電路200的通信來(lái)判斷此半導(dǎo)體電路是否處于未用狀態(tài)。如果從半導(dǎo)體電路200接收到有效響應(yīng)，測(cè)試臺(tái)260可以認(rèn)定半導(dǎo)體電路200處于未用狀態(tài)并且將從測(cè)試臺(tái)260獲得指令來(lái)進(jìn)行初始化。在另一變形例中，未用狀態(tài)探測(cè)電路400可設(shè)置一個(gè)標(biāo)志或另一指示符，該指示符可由測(cè)試臺(tái)260訪問(wèn)并提供關(guān)于半導(dǎo)體電路200處于未用狀態(tài)的指示。
如果在步驟315判定半導(dǎo)體電路200不在未用狀態(tài)，程序控制中止或在步驟318轉(zhuǎn)移到一個(gè)不同的流程，例如對(duì)已使用過(guò)的半導(dǎo)體電路進(jìn)行測(cè)試。然而，如果在步驟315判定半導(dǎo)體電路200處于未用狀態(tài)，則程序控制進(jìn)入步驟320，對(duì)未使用過(guò)的半導(dǎo)體電路200進(jìn)行初始化或測(cè)試(或兩者都進(jìn)行)。
首次使用初始化進(jìn)程300在步驟320通過(guò)外部接口230向處理器220發(fā)出指令流以初始化半導(dǎo)體電路200。然后，首次使用初始化進(jìn)程300在步驟325對(duì)半導(dǎo)體電路200進(jìn)行初始化過(guò)程，該過(guò)程可包括例如對(duì)半導(dǎo)體電路200各種特點(diǎn)和功能的測(cè)試。
在步驟330非易失性存儲(chǔ)器330被加載后面需要執(zhí)行的適當(dāng)?shù)拇a(因?yàn)樵谀Ｊ綔y(cè)試過(guò)程中以前的代碼可能已經(jīng)被重寫了)。最后，測(cè)試臺(tái)260以本說(shuō)明中描述的方式確保被仿真的電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(emulated EEPROM)陣列200中的未用狀態(tài)被永久清除。然后，程序控制在步驟340中止。
應(yīng)注意，雖然首次使用初始化進(jìn)程300之范例中利用一個(gè)外部測(cè)試臺(tái)260實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能，但對(duì)半導(dǎo)體電路200的一些或全部測(cè)試實(shí)際也可以通過(guò)嵌套在此半導(dǎo)體電路200內(nèi)的測(cè)試功能來(lái)完成。這對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
未用狀態(tài)的探測(cè)如前所述，當(dāng)半導(dǎo)體電路200第一次被加電和初始化時(shí)，未用狀態(tài)探測(cè)電路400將探測(cè)到并隨后提供關(guān)于半導(dǎo)體電路200不再是未經(jīng)使用過(guò)的指示。一般來(lái)說(shuō)，如下面進(jìn)一步討論的，未用狀態(tài)探測(cè)電路400利用非易失性存儲(chǔ)器陣列的狀態(tài)來(lái)探測(cè)半導(dǎo)體電路200是否以前從未被使用過(guò)。本發(fā)明認(rèn)識(shí)到一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元的特定狀態(tài)將是未知的，也就是說(shuō)無(wú)法確定這個(gè)單元是已充電還是未充電。本發(fā)明提供了一種可判斷一個(gè)半導(dǎo)體電路200是否以前曾經(jīng)被使用過(guò)的方法，而與這些非易失性存儲(chǔ)器單元是否已充電狀態(tài)或未充電狀態(tài)無(wú)關(guān)。
在一示范性實(shí)施例中，如在下面和圖4和圖5一起進(jìn)一步討論的，本發(fā)明利用一個(gè)專用非易失性存儲(chǔ)器單元微陣列500來(lái)探測(cè)半導(dǎo)體電路200是否以前未被使用。非易失性存儲(chǔ)器單元陣列500包括兩條有源位線blprg和bler，它們分別對(duì)應(yīng)編程和擦除。第一條位線只能用于編程，不能用于擦除。第二條位線只能用于擦除，不能用于編程。
通常非易失性存儲(chǔ)器陣列500中所有的位最初大約處于相同的狀態(tài)，或者是擦除態(tài)，或者是編程態(tài)，或者是兩者之間。在其中的一條位線上加偏置電流，這樣當(dāng)經(jīng)偏置的位線與未被偏置的位線相比較，兩者之間的差可被探測(cè)到。這個(gè)電流差可被用做指示，例如，當(dāng)此位線已被擦除時(shí)。偏置電流應(yīng)該設(shè)定在大約一個(gè)被編程器件和一個(gè)被擦除器件之間的電流電平。例如，如果處于編程狀態(tài)的單元流過(guò)5μA電流，處于擦除狀態(tài)的單元流過(guò)50μA電流，那么對(duì)于圖5所示的每條位線有兩個(gè)單元的實(shí)施例，偏置電流應(yīng)該大約為45μA(兩個(gè)單元的100μA減去兩個(gè)單元的10μA，然后再除2)。此外，根據(jù)工藝和其他信息，偏置電流可以傾向一邊，或者靠向編程態(tài)，或者靠向擦除態(tài)。
因此當(dāng)非易失性存儲(chǔ)器陣列500中所有的位最初大約處于相同的狀態(tài)時(shí)，可以斷定是一種未用狀態(tài)。隨后，被偏置位線上的位可被編程，未被偏置的位線上的位可被擦除。這時(shí)，同一位線將讀出是已編程即已使用狀態(tài)，因?yàn)楸徊脸慌c被編程位間的電流差大于偏置電流。非易失性存儲(chǔ)器500的擦除和編程操作使用與傳統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器陣列240相同的定時(shí)和電壓。
圖4是圖2中未用狀態(tài)探測(cè)電路400的一個(gè)可能實(shí)施例的示意框圖。如圖4所示，未用狀態(tài)探測(cè)電路400包括一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器陣列500，將在下面和圖5進(jìn)一步討論，一個(gè)未用狀態(tài)測(cè)定電路600，將在下面和圖6進(jìn)一步討論，一個(gè)編程偏置電路700，將在下面和圖7進(jìn)一步討論，一個(gè)控制和字線/源線驅(qū)動(dòng)800，將在下面和圖8進(jìn)一步討論，和一個(gè)控制信號(hào)發(fā)生器900，將在下面和圖9進(jìn)一步討論。未用狀態(tài)探測(cè)電路400產(chǎn)生一個(gè)未經(jīng)使用標(biāo)志指示符，直到半導(dǎo)體電路200第一次加電和未用狀態(tài)探測(cè)被永久清零。因此未用狀態(tài)探測(cè)電路400提供了一個(gè)說(shuō)明半導(dǎo)體電路200不再是未經(jīng)使用的指示。
圖5是一個(gè)具有本發(fā)明特點(diǎn)的非易失性存儲(chǔ)器陣列500之范例的電路圖。應(yīng)指出，這里使用的符號(hào)是用于一種非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)的，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，幾乎任何非易失性存儲(chǔ)器都可以用在這里。如圖5所示，非易失性存儲(chǔ)器陣列500包括兩條有源位線blprog和blerase。非易失性存儲(chǔ)器陣列500還包括一些晶體管。第一對(duì)晶體管510只能被編程，不能被擦除。第二對(duì)晶體管520只能被擦除，不能被編程。非易失性存儲(chǔ)器陣列500中編程和擦除晶體管510，520管被分別配置成漏極通過(guò)位線blprg和bler訪問(wèn)，柵極通過(guò)字線wlprg和wler訪問(wèn)，源極通過(guò)源線srcprg和srcer訪問(wèn)。通過(guò)對(duì)編程晶體管510進(jìn)行編程以清除未用狀態(tài)，同樣，通過(guò)對(duì)擦除晶體管520進(jìn)行擦除也可以清除未用狀態(tài)。需要注意的是盡管在實(shí)施例中有兩個(gè)晶體管510，520被分別用做編程和擦除操作以平均在制造過(guò)程中產(chǎn)生的奇/偶效應(yīng)，然而在應(yīng)用中也可以使用單個(gè)的或成組的晶體管，這對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
工作時(shí)，在半導(dǎo)體電路200第一次加電和初始化之前(也就是說(shuō)在半導(dǎo)體電路200未被使用時(shí))，兩個(gè)編程晶體管510和兩個(gè)擦除晶體管520大約處于相同的狀態(tài)，或者是擦除態(tài)，或者是編程態(tài)，或者是兩者之間，并且在讀出過(guò)程中提供相等的電流量。通過(guò)在源極編程線srcprg加高壓(例如10V)，在字編程線wlprg加選擇電壓(例如1.5V)，在位編程線blprg加小電流吸收(例如2μA)，可對(duì)編程晶體管510進(jìn)行編程。一旦編程完成，在讀出過(guò)程中編程晶體管510將不再提供電流。
通過(guò)將字擦除線wler加高壓(例如13V)，源擦除線srcer和位擦除線接地，對(duì)擦除晶體管520進(jìn)行擦除。一旦擦除完成，在讀出過(guò)程中擦除晶體管520將提供較大的電流，例如每個(gè)晶體管提供的電流在35μA的量級(jí)。
為了防止邊緣效應(yīng)，非易失性存儲(chǔ)器陣列500可以選擇包括一些附加的晶體管和相關(guān)的位線(沒(méi)有圖示)，使兩個(gè)有源晶體管和位線BLprog和BLerase以公知的方式保持一致。在另一變形例中，編程位線中的晶體管540的位線的位線接點(diǎn)被去除，從而使它們不影響編程晶體管510。同樣的，擦除位線中的晶體管530的位線的位線接點(diǎn)被去除，從而使它們不影響擦除晶體管520。
圖6是一個(gè)具有本發(fā)明特點(diǎn)的未用狀態(tài)測(cè)定電路600之范例的電路圖。如圖6所示，未用狀態(tài)測(cè)定電路600包括一個(gè)第一級(jí)聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)610，為差分對(duì)630的級(jí)聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)620的一個(gè)輸入MN10饋電。它還包括一個(gè)第二級(jí)聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)640，為差分對(duì)630的級(jí)聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)650的一個(gè)輸入MN11饋電。
如前面指出的，在其中一條位線上加偏置電流，這樣當(dāng)偏置的位線與未被偏置的位線相比較時(shí)，兩者之間的差別可以被探測(cè)到。這個(gè)偏置電流由一組晶體管660產(chǎn)生。第一級(jí)聯(lián)放大器610將位線擦除輸入bler的電流轉(zhuǎn)換成電壓。第二級(jí)聯(lián)放大器640將位線編程輸入blprg的電流加上偏置電流轉(zhuǎn)換成電壓。通過(guò)這種方式，級(jí)聯(lián)放大器結(jié)構(gòu)610，620，與差分對(duì)630一同對(duì)位線編程和位線擦除輸入上的電流進(jìn)行比較。
偏置輸入sabias提供一個(gè)模擬電壓電平，對(duì)未用狀態(tài)測(cè)定電路600的兩級(jí)進(jìn)行偏置。讀出輸入sns是一個(gè)控制信號(hào)，用以能夠讀出非易失性存儲(chǔ)器陣列500中單元的狀態(tài)。例如，每當(dāng)半導(dǎo)體電路200被復(fù)位或加電時(shí)，非易失性存儲(chǔ)器陣列500可被允許讀出。
更加詳細(xì)的關(guān)于探測(cè)存儲(chǔ)器單元相應(yīng)技術(shù)的討論，可以參見(jiàn)美國(guó)專利6,219,291(發(fā)明人為Sowards等)，該專利轉(zhuǎn)讓了給本申請(qǐng)人，本申請(qǐng)通過(guò)引用而結(jié)合其內(nèi)容。已公開(kāi)的探測(cè)儲(chǔ)器單元的技術(shù)一般利用一個(gè)包括讀出放大器的邏輯電平探測(cè)電路，讀出放大器根據(jù)儲(chǔ)器單元相應(yīng)的電流消耗來(lái)探測(cè)其邏輯電平。
圖7是具有本發(fā)明特點(diǎn)的編程偏置電路700之范例的電路圖。編程偏置電路700在編程時(shí)為位線提供電流和電壓。編程偏置電路700確保在非易失性存儲(chǔ)器陣列500中只有編程晶體管線510上的晶體管被編程，在非易失性存儲(chǔ)器陣列500中擦除晶體管線520上的晶體管不被編程。
如圖7所示，輸入prg和er在編程和擦除方式時(shí)為高電壓。如果輸入prg和er同時(shí)為低電壓，則編程偏置電路700在傳統(tǒng)模式，對(duì)位線編程線和位線擦除線不產(chǎn)生偏置和影響。在此示范性實(shí)施例中，一個(gè)電流鏡710產(chǎn)生一個(gè)2μA量級(jí)的已知偏置電流。該偏置電流由晶體管730讓其通過(guò)。
在編程方式中，也就是當(dāng)prg線是高電壓時(shí)，晶體管750被允許并將位線擦除輸出(bler)拉升至Vdd。同樣的，在擦除方式中，也就是當(dāng)er線是高電壓時(shí)，晶體管740被允許并將位線編程輸出(blprg)拉升至Vdd。
圖8是具有本發(fā)明特點(diǎn)的字線/源線驅(qū)動(dòng)800之范例的一組電路圖。如圖8所示，字線/源線驅(qū)動(dòng)器800包括編程字線驅(qū)動(dòng)器810、一個(gè)編程源線驅(qū)動(dòng)器820、擦除字線驅(qū)動(dòng)器830和擦除源線驅(qū)動(dòng)器840。
這些驅(qū)動(dòng)器在編程和擦除方式下為與字和源線相關(guān)聯(lián)的被指示端子提供合適的工作條件。對(duì)于一種特定的工藝，這些電壓如下

還應(yīng)當(dāng)指出，通過(guò)位線輸入blprg和bler可訪問(wèn)每個(gè)晶體管的漏極端，通過(guò)字線輸入wlprg和wler可訪問(wèn)柵極端，通過(guò)源線輸入srcprg和srcer可以訪問(wèn)源極端。因此，在擦除方式下驅(qū)動(dòng)器810將1.5V加給字線，驅(qū)動(dòng)器820將10V加給源線，在擦除方式下驅(qū)動(dòng)器830將12V加給字線，驅(qū)動(dòng)器840將源極接地。
圖9是具有本發(fā)明特點(diǎn)的控制信號(hào)發(fā)生器900之范例的電路圖。如圖4所示，控制信號(hào)發(fā)生器900產(chǎn)生的控制信號(hào)提供給字線/源線驅(qū)動(dòng)器800。如圖9所示，控制信號(hào)發(fā)生器900接收到一個(gè)用于指示非易失性存儲(chǔ)器處于編程、讀出或擦除方式的邏輯值，然后產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的輸出信號(hào)加到字線/源線驅(qū)動(dòng)器800。圖8中的字線/源線驅(qū)動(dòng)800在編程和擦除方式時(shí)為與字和源線相關(guān)聯(lián)的晶體管端子提供合適的工作條件。
圖10是適用于圖2中未用狀態(tài)探測(cè)電路400另一實(shí)施例的示意框圖。如圖10所示，另一種未用狀態(tài)探測(cè)電路1000包括一組陣列解碼器1010，一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器陣列1020，一個(gè)讀出放大器1030，一個(gè)模式比較器1040，一個(gè)地址和控制信號(hào)發(fā)生器1050，以及一個(gè)參考電流發(fā)生器1060。
比較非易失性存儲(chǔ)器(NVM)陣列中的字節(jié)和參考電流在此變形例中，使用了普通非易失性存儲(chǔ)器單元陣列240中的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)。在加電過(guò)程中，加到非易失性存儲(chǔ)器陣列240的默認(rèn)地址和控制信號(hào)將使得對(duì)這些特定字節(jié)進(jìn)行讀操作。在未用狀態(tài)，該字節(jié)的所有位均處于中性狀態(tài)。對(duì)于此技術(shù)范例，中性態(tài)是指所有的單元只提供低電流電平，在1-10μA范圍。相比之下，一個(gè)被全擦除的單元將提供40μA電流，一個(gè)被編程的單元將提供0μA電流。因此，當(dāng)這些中性單元與為讀出被擦除位設(shè)置的(由部件1060產(chǎn)生)參考電流相比較而被讀出時(shí)，這些位將被讀出為被全編程。對(duì)于此變形例，所有位均被讀出為已編程的條件肯定是未用狀態(tài)。隨后，這些字節(jié)可被擦除(但在任何時(shí)候都不能被編程)。此時(shí)，當(dāng)與同一參考電流相比時(shí)，這些位將被讀成“已擦除”即已被使用。
部件1060產(chǎn)生的參考電流應(yīng)該大約設(shè)置在中性(未使用)狀態(tài)單元電流和擦除態(tài)單元電流中間。有幾種方法可以設(shè)置此電流。兩種常用的方法是使用電流源和參考陣列。
比較非易失性存儲(chǔ)器(NVM)陣列中的字節(jié)和預(yù)設(shè)值在此變形例中，使用了普通非易失性存儲(chǔ)器單元陣列240中一個(gè)或多個(gè)字節(jié)。在加電過(guò)程中，加到非易失性存儲(chǔ)器陣列240的默認(rèn)的地址和控制信號(hào)使得可對(duì)這些特定字節(jié)進(jìn)行讀操作。在未用狀態(tài)，雖然這些字節(jié)的所有位可能處于已充電狀態(tài)或未充電狀態(tài)，但是它們將會(huì)處于一個(gè)類似的狀態(tài)或至少處于一個(gè)一致的模式。當(dāng)被讀出時(shí)，這些字節(jié)將不會(huì)與專門為比較而選擇的模式比較電路1040中的隨機(jī)模式相匹配。說(shuō)明這是未用狀態(tài)。隨后，這些字節(jié)被擦除和編程設(shè)置到一個(gè)特定的模式。那時(shí)，比較器將會(huì)讀出“真”，說(shuō)明這是一個(gè)使用過(guò)的狀態(tài)。通過(guò)簡(jiǎn)單的擦除和編程，這些字節(jié)被設(shè)置到一個(gè)特定的模式，未用狀態(tài)被消除。
另外，圖2中的未用狀態(tài)探測(cè)電路400可能不只依賴于上述實(shí)施例中的任何一個(gè)。它可以綜合兩個(gè)或多個(gè)實(shí)施例以實(shí)現(xiàn)圖2中的未用狀態(tài)探測(cè)電路400的功能，確實(shí)，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。通過(guò)在兩個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的輸出上加“或”操作來(lái)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)相同的功能，探測(cè)到未用狀態(tài)的其中任何一個(gè)或一組將被允許，并由“或”輸出給出未用狀態(tài)信號(hào)。
應(yīng)該理解在這里給出和描述的實(shí)施例及其變化只是本發(fā)明原理的說(shuō)明，本領(lǐng)域中的熟練人員可以在不偏離本發(fā)明范圍和思路的前提上做出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)半導(dǎo)體電路，其中包括一個(gè)用于執(zhí)行一條或多條指令的處理器；一個(gè)存儲(chǔ)器；以及一個(gè)用于探測(cè)所述半導(dǎo)體電路是否未經(jīng)使用的電路。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，還包括在所述半導(dǎo)體電路一旦初始化之后用以確保所述未經(jīng)使用狀態(tài)被永久清除的部件。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述電路響應(yīng)對(duì)所述未經(jīng)使用狀態(tài)的所述探測(cè)而啟動(dòng)對(duì)所述半導(dǎo)體電路的測(cè)試。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述電路響應(yīng)對(duì)所述未經(jīng)使用狀態(tài)的所述探測(cè)而啟動(dòng)對(duì)所述半導(dǎo)體電路的初始化。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，還包括接收用以初始化所述半導(dǎo)體電路的多個(gè)指令的外部接口。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述電路利用一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器陣列的狀態(tài)來(lái)探測(cè)所述半導(dǎo)體電路是否未經(jīng)使用。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述電路包括一個(gè)用于未經(jīng)使用狀態(tài)探測(cè)的專用非易失性存儲(chǔ)器單元微陣列。8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述專用非易失性存儲(chǔ)器單元微陣列包括至少兩條有源位線blprg和bler，對(duì)應(yīng)于編程和擦除，并且所述第一位線，blprg只能用于編程，而第二位線bler只能用于擦除。
9.權(quán)利要求8中的半導(dǎo)體電路，其中所述專用非易失性存儲(chǔ)器微陣列的單元最初均處于大約相同的狀態(tài)，并且其中未經(jīng)使用狀態(tài)是通過(guò)讀出所述至少兩條有源位線，blprg和bler來(lái)探測(cè)的。
10.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，一個(gè)偏置電流被加到所述至少兩條有源位線blprg和bler中的一條，在所述半導(dǎo)體電路被首次使用時(shí)進(jìn)行探測(cè)。
11.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述存儲(chǔ)器是一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器陣列，并且所述電路包括所述非易失性存儲(chǔ)器陣列的一個(gè)專用區(qū)域。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述專用區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)被用來(lái)和一個(gè)參考電流做比較。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，當(dāng)所述半導(dǎo)體電路未經(jīng)使用時(shí)，所述專用區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)處于一種中性態(tài)，并且所述半導(dǎo)體電路的用過(guò)狀態(tài)是通過(guò)對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)產(chǎn)生的電流進(jìn)行測(cè)定來(lái)探測(cè)的。
14.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述專用區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)被用來(lái)和一個(gè)預(yù)定模式做比較。
15.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述專用區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)可以被擦除但不能被編程來(lái)指示一個(gè)用過(guò)狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述專用區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)專用字節(jié)有一個(gè)與預(yù)定模式不匹配的模式，直到所述半導(dǎo)體電路已被使用。
17.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述電路還包括多個(gè)用于探測(cè)所述半導(dǎo)體電路是否未經(jīng)使用的所述電路，所述多個(gè)電路的每一個(gè)都有一個(gè)輸出并且還包括一個(gè)“或”門，用以判斷所述半導(dǎo)體電路是否未經(jīng)使用。
18.一種測(cè)試所述半導(dǎo)體電路的方法，所述方法包括以下步驟探測(cè)所述半導(dǎo)體電路是否以前未被使用；以及響應(yīng)所述探測(cè)步驟而啟動(dòng)對(duì)所述半導(dǎo)體電路的測(cè)試。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括所述半導(dǎo)體電路一旦經(jīng)過(guò)測(cè)試時(shí)確保所述未經(jīng)使用狀態(tài)被清除的步驟。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)步驟還包括對(duì)指示所述半導(dǎo)體電路是否未經(jīng)使用的電路進(jìn)行測(cè)定的步驟。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)步驟還包括對(duì)嵌入在所述半導(dǎo)體電路中的未用狀態(tài)探測(cè)電路進(jìn)行測(cè)定的步驟。
22.一種初始化半導(dǎo)體電路的方法，所述方法包括以下步驟探測(cè)所述半導(dǎo)體電路是否以前未被使用；以及響應(yīng)所述探測(cè)步驟而對(duì)所述半導(dǎo)體電路進(jìn)行初始化。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括所述半導(dǎo)體電路一旦經(jīng)過(guò)初始化時(shí)確保所述未經(jīng)使用狀態(tài)被清除的步驟。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，其中所述探測(cè)步驟還包括對(duì)指示所述半導(dǎo)體電路是否未經(jīng)使用的電路進(jìn)行測(cè)定的步驟。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，還包括通過(guò)外部接口接收用以初始化所述半導(dǎo)體電路的多個(gè)指令的步驟。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述探測(cè)步驟還包括對(duì)嵌入在所述半導(dǎo)體電路中的未用狀態(tài)探測(cè)電路進(jìn)行測(cè)定的步驟。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種用于探測(cè)半導(dǎo)體電路未用狀態(tài)的未用狀態(tài)探測(cè)電路。當(dāng)未用狀態(tài)探測(cè)電路沒(méi)有被永久清零時(shí)，一個(gè)半導(dǎo)體電路是“未被使用”的。當(dāng)一個(gè)半導(dǎo)體電路第一次加電時(shí)，未用狀態(tài)探測(cè)電路將會(huì)探測(cè)此半導(dǎo)體電路以前沒(méi)有“被使用過(guò)”，并自動(dòng)激活啟動(dòng)程序或測(cè)試程序(或兩者都進(jìn)行)。在此半導(dǎo)體電路被使用過(guò)后，未用狀態(tài)探測(cè)電路將提供說(shuō)明本半導(dǎo)體電路不再是未經(jīng)使用過(guò)的一個(gè)指示。未用狀態(tài)探測(cè)電路利用專用非易失性存儲(chǔ)器陣列的狀態(tài)或半導(dǎo)體電路中通用非易失性存儲(chǔ)器部分的專用區(qū)域的狀態(tài)來(lái)探測(cè)此半導(dǎo)體電路是否以前未被使用。
文檔編號(hào)G06F11/22GK1754101SQ200380108345
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2003年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月9日
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