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JP4745956B2 - Simulation device - Google Patents
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JP4745956B2 - Simulation device - Google Patents

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Description

本発明はシミュレーション装置に関し、特にアナログシミュレータで利用可能なシミュレーション装置に関する。 The present invention relates to simulation equipment, about the particular simulation equipment available in analog simulator.

最近、抵抗変化メモリ(Resistive Random Access Memory、ReRAM)素子が注目されている。抵抗変化メモリ素子は、読出しが高速で、高温でも動作し、混載用途において低価格に製造できる。このうち、単一符号の電気的刺激によって抵抗値が変化する抵抗変化メモリ素子(単極性抵抗変化メモリ素子)は、シリコンプロセスとの親和性がよく、安価な材料の単層膜より成り、混載用不揮発性メモリとして適している。   Recently, a resistance random access memory (ReRAM) element has attracted attention. The resistance change memory element can be read at a high speed, operates at a high temperature, and can be manufactured at a low cost in a mixed use. Among these, a resistance change memory element (unipolar resistance change memory element) whose resistance value changes by electrical stimulation of a single sign has a good affinity with a silicon process, and is composed of a single layer film of an inexpensive material, and is mixedly loaded. Suitable as a non-volatile memory.

単極性抵抗変化メモリ素子は、セット電圧より高い電圧を加えることによって、抵抗値が高抵抗状態から低抵抗状態へと変化する。これをセットと呼ぶ。また、リセット電圧より高く、セット電圧より低い電圧を印加することによって、低抵抗状態から高抵抗状態へと変化する。これをリセットと呼ぶ。読出しについては、リセット電圧よりもさらに小さい電圧を印加することによって行う。例えば、セット電圧は1.6V、リセット電圧は0.75Vである。また、高抵抗状態の抵抗値は1.6V印加時で80kΩ、低抵抗状態の抵抗値は4kΩである。また、高抵抗状態の抵抗値は、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が大きく変わることも単極性抵抗変化メモリ素子の特徴である。   The resistance value of the unipolar resistance change memory element changes from a high resistance state to a low resistance state by applying a voltage higher than the set voltage. This is called a set. Further, by applying a voltage higher than the reset voltage and lower than the set voltage, the low resistance state is changed to the high resistance state. This is called reset. Reading is performed by applying a voltage smaller than the reset voltage. For example, the set voltage is 1.6V and the reset voltage is 0.75V. The resistance value in the high resistance state is 80 kΩ when 1.6 V is applied, and the resistance value in the low resistance state is 4 kΩ. In addition, the resistance value in the high resistance state is a feature of the unipolar resistance change memory element that the resistance value varies greatly depending on the voltage applied to itself.

図34は単極性抵抗変化メモリ素子の一般的な電圧−電流特性を説明する図である。この図の横軸は、電圧(V)であり、縦軸は電流(mA)を表している。
例えば、図中のA−B間に示す曲線は、抵抗が高抵抗状態にある場合の電圧と電流の関係であり、A−B間のI−V曲線は線形状になっていない。これは、上述したように、抵抗が高抵抗状態では自分自身にかかる電圧によって抵抗値が大きく変わるためである。そして、このI−V曲線に沿って、電圧を徐々に増加させると、セット電圧であるB点で、抵抗が高抵抗状態から低抵抗状態に移行する。
FIG. 34 is a diagram for explaining general voltage-current characteristics of a unipolar resistance change memory element. In this figure, the horizontal axis represents voltage (V), and the vertical axis represents current (mA).
For example, the curve shown between A and B in the figure shows the relationship between voltage and current when the resistance is in a high resistance state, and the IV curve between A and B is not linear. This is because, as described above, when the resistance is in a high resistance state, the resistance value varies greatly depending on the voltage applied to itself. When the voltage is gradually increased along the IV curve, the resistance shifts from the high resistance state to the low resistance state at the point B which is the set voltage.

抵抗が低抵抗状態になると、抵抗値は一定であるために、今度は、A−C間に示す線形状のI−V曲線に則ることになる。
そして、リセットを開始するために、A−C間に示すI−V曲線上で電圧を上昇させると、リセット電圧であるC点で、再び抵抗が低抵抗状態から高抵抗状態に移行する。
When the resistance is in a low resistance state, the resistance value is constant, so this time, it follows the linear IV curve between A and C.
And in order to start reset, when a voltage is raised on the IV curve shown between AC, resistance will change from a low resistance state to a high resistance state again at the C point which is a reset voltage.

このような電圧の印加によって、抵抗値が変化をする特性を利用して、抵抗変化メモリ素子の書込みと読出しが行われる。尚、単極性抵抗変化メモリ素子の抵抗材料としては、例えば遷移金属酸化物を用いた抵抗変化メモリ素子の報告例が開示されている(例えば、非特許文献1)。   Writing and reading of the resistance change memory element is performed using the characteristic that the resistance value changes by the application of such a voltage. As a resistance material of the unipolar resistance change memory element, for example, a report example of a resistance change memory element using a transition metal oxide is disclosed (for example, Non-Patent Document 1).

尚、単極性抵抗変化メモリ素子は、最初に高電圧を加え、抵抗変化メモリ素子に絶縁破壊のような現象を起こさせてから使用する。これをフォーミングと呼ぶ。フォーミングは、1つの抵抗変化メモリ素子に対して1回行えばよい。フォーミングについては、材料や膜厚によって必要な場合と必要でない場合がある。フォーミングに必要な電圧をフォーミング電圧と呼ぶが、フォーミング電圧は、セット電圧より高く、例えば3V程度である。   The unipolar resistance change memory element is used after first applying a high voltage to cause a phenomenon such as dielectric breakdown in the resistance change memory element. This is called forming. The forming may be performed once for one resistance change memory element. Forming may or may not be necessary depending on the material and film thickness. A voltage necessary for forming is referred to as a forming voltage. The forming voltage is higher than the set voltage, for example, about 3V.

但し、抵抗変化メモリ素子は、セットをし、低抵抗状態になる際に、大きな電流が流れすぎると抵抗変化メモリ素子が破壊されてしまう。このため、セットをする際の電流を制限する必要がある。単極性抵抗変化メモリ素子の場合、セットは数nsで起きる。一方、リセットは100ns以上の時間を要する。また、リセット時には、抵抗値が高くなるので、この瞬間に大きな電圧がかかり、再びセットしてしまうことがないように電圧を制御しなければならない。   However, when the resistance change memory element is set and enters a low resistance state, if the large current flows excessively, the resistance change memory element is destroyed. For this reason, it is necessary to limit the electric current at the time of setting. In the case of a unipolar resistive memory element, the setting takes place in a few ns. On the other hand, the reset requires a time of 100 ns or more. Further, since the resistance value becomes high at the time of resetting, it is necessary to control the voltage so that a large voltage is applied at this moment and it is not set again.

このようなセット電圧及びリセット電圧は、単極性抵抗変化メモリ素子によってばらつくため、セットする際にはセット電圧より充分に高い電圧が抵抗変化メモリにかかる必要があり、リセットする際にはリセット電圧より充分に高くセット電圧より充分に低い電圧が抵抗変化メモリ素子にかかる必要がある。   Since such a set voltage and a reset voltage vary depending on the unipolar resistance change memory element, it is necessary to apply a voltage sufficiently higher than the set voltage to the resistance change memory when setting. A voltage that is sufficiently high and sufficiently lower than the set voltage needs to be applied to the resistance change memory element.

ところで、抵抗変化メモリ素子を用いて抵抗変化メモリ製品や抵抗変化メモリ用CTEG(Circuit Test Element Group)を設計するにあたっては、設計前の回路シミュレーションが重要な役割を果たす。何故ならば、回路を構成する素子属性は製品により異なるものとなるため、回路の動作を保証する目的で、設計段階においてメモリ回路全体またはその一部の回路について回路シミュレーションを行う必要があるからである。また、メモリ回路の動作の実証に用いられるCTEGに搭載する回路についても、同様な理由により、回路シミュレーションによる検証が必要になるからである。   By the way, in designing a resistance change memory product and a resistance change memory CTEG (Circuit Test Element Group) using a resistance change memory element, circuit simulation before design plays an important role. This is because the element attributes that make up a circuit differ depending on the product, and therefore it is necessary to perform circuit simulation on the entire memory circuit or a part of the circuit at the design stage in order to guarantee the operation of the circuit. is there. Further, the circuit mounted on the CTEG used for demonstrating the operation of the memory circuit also needs to be verified by circuit simulation for the same reason.

ここで、アナログ的な動作をするメモリ回路の回路シミュレーションには、一般的には市販のアナログ回路シミュレータHSPICE(synopsys社登録商標)が用いられている。そして、HSPICEを用いて回路シミュレーションを行う場合、素子属性をまとめたライブラリが必要となる。   Here, a commercially available analog circuit simulator HSPICE (registered trademark of synopsys) is generally used for circuit simulation of a memory circuit that operates in an analog manner. When a circuit simulation is performed using HSPICE, a library that summarizes element attributes is required.

例えば、抵抗変化メモリ素子を用いた回路シミュレーションを行う場合でも、抵抗変化メモリ素子中のデータ記憶を行う部分の素子属性が上記のライブラリに含まれている必要がある。しかし、抵抗変化メモリ素子のシミュレーションが可能となるライブラリは、現時点では提供されていない。従って、現状では、アナログ回路シミュレータを用いて、抵抗変化メモリ素子の動作検証をシミュレーションによって確認することができない。   For example, even when a circuit simulation using a resistance change memory element is performed, the element attribute of a part for storing data in the resistance change memory element needs to be included in the library. However, a library that enables simulation of the resistance change memory element is not provided at present. Therefore, at present, the operation verification of the resistance change memory element cannot be confirmed by simulation using an analog circuit simulator.

しかし、抵抗変化メモリ素子を用いた回路の読出し動作を検証する場合には、抵抗変化メモリ素子として、抵抗値が一定である1つの純抵抗、或いは自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変化する1つの電圧依存抵抗を用いて、シミュレーションをする方法が考えられる。この方法では、抵抗変化メモリ素子に1または0のどちらか一方が記憶されていることを想定して読出し動作を行う。このような方法によれば、比較的正確に読出し動作を検証できることが予測できる。   However, when verifying the read operation of a circuit using a resistance change memory element, the resistance value changes as a resistance change memory element by one pure resistance having a constant resistance value or by a voltage applied to itself. A method of performing simulation using two voltage-dependent resistors can be considered. In this method, the read operation is performed assuming that either 1 or 0 is stored in the resistance change memory element. According to such a method, it can be predicted that the reading operation can be verified relatively accurately.

また、抵抗変化メモリ素子を用いた回路の書込みについては、抵抗変化メモリ素子として用いる上記抵抗に、特定の時間、特定の電圧がかかったことをシミュレーション結果によって詳細に確認するということも不可能ではない。
I.G.Baek et al., "Highly scalable non-volatile resistive memory using simple binary oxide driven by asymmetric unipolar voltage pulses", Tech. Digest IEDM 2004,p.587
In addition, when writing a circuit using a resistance change memory element, it is impossible to confirm in detail by simulation results that a specific voltage is applied to the resistance used as the resistance change memory element for a specific time. Absent.
IGBaek et al., "Highly scalable non-volatile resistive memory using simple binary oxide driven by asymmetric unipolar voltage pulses", Tech. Digest IEDM 2004, p. 587

しかしながら、上記のシミュレーション方法では、シミュレーションと、その結果の確認を含む作業に手間がかかる。
例えば、抵抗変化メモリ素子に対して書込みを行った後に、書込みを行った抵抗変化メモリ素子からの読出し動作を含んだシミュレーションを行う場合では、書込みと読込みの組み合わせパターンが多数になり、全てのパターンごとにシミュレーションをしなければならず、労力を要する。
However, in the above simulation method, it takes a lot of work to perform the simulation and the work including confirmation of the result.
For example, in the case of performing a simulation including a read operation from a resistance change memory element that has been written after writing to the resistance change memory element, there are a large number of combination patterns of writing and reading, and all patterns Every simulation has to be done and labor is required.

このように上記のシミュレーション方法では、抵抗変化メモリ素子の抵抗値を可変させながら、抵抗変化メモリ素子に対して書込みと読出しを繰返して連続的に行う動作の検証は事実上不可能である。   As described above, in the above simulation method, it is practically impossible to verify an operation in which writing and reading are repeatedly performed on the resistance change memory element while changing the resistance value of the resistance change memory element.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、製造条件等によって決定される抵抗変化メモリ素子の特性を簡便に再現でき、且つ抵抗変化メモリ素子から成る記憶部に対する読出しと書込みを交えた動作を容易に行うことができるシミュレーション装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and can easily reproduce the characteristics of the resistance change memory element determined by the manufacturing conditions and the like, and can perform reading and writing with respect to the storage unit including the resistance change memory element. and to provide a simulation equipment which can be easily performed operation was.

記課題を解決するために、抵抗変化メモリ素子の動作検証を行うシミュレーション装置が提供される。シミュレーション装置は、第1の電位に保持された第1の電源ノードと、前記第1の電源ノードに接続された第1の抵抗と、前記第1の抵抗に第2の抵抗を介して直列に接続され、第2の電位に保持された第2の電源ノードと、前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との間に位置する記憶ノードと、前記記憶ノードと前記第2の電源ノードとの間に前記第2の抵抗に並列に接続されたキャパシタとを備え、前記第1の抵抗の抵抗値及び前記第2の抵抗の抵抗値を前記シミュレーション装置に設けた可変抵抗部に印加される電圧によって変化させ、前記記憶ノードの電位が前記第1の電源ノードまたは前記第2の電源ノードのいずれかの電位に制御される。 To solve the above SL problems, the simulation apparatus is provided for performing operation verification of the resistance change memory device. The simulation apparatus includes: a first power supply node held at a first potential; a first resistor connected to the first power supply node; and the first resistor connected in series via a second resistor. A second power supply node connected and held at a second potential; a storage node located between the first resistor and the second resistor; the storage node and the second power supply node; And a capacitor connected in parallel to the second resistor, and the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor are applied to a variable resistance unit provided in the simulation device. By changing the voltage according to the voltage, the potential of the storage node is controlled to the potential of either the first power supply node or the second power supply node.

ミュレーション装置によれば、記憶部を表すサブサーキットに記憶状態を示す記憶ノードが設けられ、記憶部を表すサブサーキットは可変抵抗部の状態に応じて動作をする。これにより、記憶部を表すサブサーキットの動作後の状態が保持され、その状態に基づいて、さらに、記憶部を表すサブサーキットは次の動作を連続して行うことができる。 According to simulation equipment, storage nodes in the sub-circuit that represents the storing unit indicating the storage state is provided, a sub-circuit that represents the storage unit to the operation according to the state of the variable resistor. Thereby, the state after the operation of the sub-circuit representing the storage unit is maintained, and based on the state, the sub-circuit representing the storage unit can continuously perform the following operations.

その結果、抵抗変化メモリ素子を含む記憶部を用いた記憶装置の書込み及び読込みのアナログシミュレーションを連続して行えるため、上記の記憶部を含む、メモリ回路のシミュレーションを容易に行える抵抗変化メモリ素子のシミュレーション装置を実現することができる。
As a result, analog simulation of writing and reading of the storage device using the storage unit including the resistance change memory element can be continuously performed. Therefore, the resistance change memory element including the storage unit described above can easily perform simulation of the memory circuit. it is possible to realize a simulation equipment.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
最初に、第1の実施の形態であるシミュレーション装置、シミュレーション方法、及び、そのシミュレーション方法を使用した抵抗変化メモリ回路の設計支援方法を図1乃至図23を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, a simulation apparatus, a simulation method, and a resistance change memory circuit design support method using the simulation method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

先ず、抵抗変化メモリ素子の回路構成の基本構成について説明する。
図1は抵抗変化メモリ素子に相当するサブサーキットの中身を表す回路図である。
この図に示す回路は、可変抵抗部10、遅延電位発生部30、記憶部20を含む構成をしている。そして、この回路では、抵抗変化メモリ素子の状態、即ち高抵抗状態か低抵抗状態かの情報を、記憶部20の記憶ノードrinで表す。
First, the basic configuration of the circuit configuration of the resistance change memory element will be described.
FIG. 1 is a circuit diagram showing the contents of a sub-circuit corresponding to a resistance change memory element.
The circuit shown in this figure includes a variable resistance unit 10, a delay potential generation unit 30, and a storage unit 20. In this circuit, the state of the resistance change memory element, that is, information on the high resistance state or the low resistance state is represented by a storage node rin of the storage unit 20.

可変抵抗部10は、高抵抗素子R11、低抵抗素子R12、抵抗素子R13、抵抗素子R14、ノードbl及びノードglを含む構成をし、ノードblとノードglとの間に高抵抗素子R11と抵抗素子R13とが直列に接続されている。また、ノードblとノードglとの間に低抵抗素子R12と抵抗素子R14とが直列に接続されている。   The variable resistance unit 10 includes a high resistance element R11, a low resistance element R12, a resistance element R13, a resistance element R14, a node bl, and a node gl, and the high resistance element R11 and the resistance between the node bl and the node gl. The element R13 is connected in series. A low resistance element R12 and a resistance element R14 are connected in series between the node bl and the node gl.

高抵抗素子R11は、高抵抗状態の抵抗変化メモリ素子の特性を表し、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変わる電圧依存抵抗である。
低抵抗素子R12は、低抵抗状態の抵抗変化メモリ素子の特性を表す素子である。低抵抗素子R12は、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変わる電圧依存抵抗であっても、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変わらない一定抵抗でもよい。一定抵抗とした場合は、低抵抗素子R12は、例えば4kΩが適する。
The high resistance element R11 represents a characteristic of the resistance change memory element in a high resistance state, and is a voltage dependent resistance whose resistance value changes depending on a voltage applied to itself.
The low resistance element R12 is an element representing the characteristics of the resistance change memory element in the low resistance state. The low resistance element R12 may be a voltage-dependent resistor whose resistance value changes depending on the voltage applied to itself, or may be a constant resistance whose resistance value does not change depending on the voltage applied to itself. In the case of a constant resistance, for example, 4 kΩ is suitable for the low resistance element R12.

一方、記憶部20は、高電位電源ノードvddr、低電位電源ノードvssr、記憶ノードrin、リセッタスイッチ及びリセッタ負荷抵抗素子として機能する抵抗素子R21、セッタスイッチとして機能する抵抗素子R23及びキャパシタC24を含む構成をし、高電位電源ノードvddrと低電位電源ノードvssrとの間に、抵抗素子R21及び抵抗素子R23が直列に接続されている。そして、記憶ノードrinと低電位電源ノードvssrとの間には、キャパシタC24が接続されている。   On the other hand, the storage unit 20 includes a high-potential power supply node vddr, a low-potential power supply node vssr, a storage node rin, a resetter switch, a resistance element R21 that functions as a resetter load resistance element, a resistance element R23 that functions as a setter switch, and a capacitor C24. The resistor element R21 and the resistor element R23 are connected in series between the high potential power supply node vddr and the low potential power supply node vssr. A capacitor C24 is connected between the storage node rin and the low potential power supply node vssr.

ここで、抵抗素子R21及び抵抗素子R23は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧に依存する電圧依存抵抗である。
また、抵抗素子R21は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧がリセット電圧以上セット電圧以下となった場合に、抵抗値がある程度低い値になり、それ以外の場合は、非常に高い抵抗(開放状態)になる。
Here, the resistance element R21 and the resistance element R23 are voltage-dependent resistances that depend on the voltage between the two nodes bl-gl.
Also, the resistance element R21 has a resistance value that is somewhat low when the voltage between the two nodes bl and the node gl is not less than the reset voltage and not more than the set voltage, and in other cases, the resistance element R21 has a very high resistance ( Open state).

そして、記憶ノードrinの電位は、抵抗素子R21及び抵抗素子R23の抵抗値を変化させることにより、変化する。
遅延電位発生部30は、遅延素子31とノードdtmo、低電位電源ノードvssrを含む構成をしている。遅延素子31は、セット後にリセットが起きやすい状態になることを防ぐための素子である。遅延素子31は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧をある程度短い遅延を持たせてノードdtmoの電位にコピーする。
The potential of the storage node rin changes by changing the resistance values of the resistance element R21 and the resistance element R23.
The delay potential generator 30 includes a delay element 31, a node dtmo, and a low potential power supply node vssr. The delay element 31 is an element for preventing a reset from easily occurring after setting. The delay element 31 copies the voltage between the two nodes bl-gl to the potential of the node dtmo with a somewhat short delay.

このサブサーキッドについては、その動作を容易に理解するために、別の図面を用いて説明する。
図2は抵抗変化メモリ素子に相当する回路図である。図2は、図1に示す抵抗変化メモリ素子に相当するサブサーキットの中身がより具体的に説明され、第1の実施の形態のシミュレーション装置の基本原理が示されている。尚、この図においては、シミュレーション装置の基本原理を容易に理解するためにスイッチ機能のある抵抗素子を直接スイッチ素子として表記している。
The sub circuit will be described with reference to another drawing in order to easily understand the operation.
FIG. 2 is a circuit diagram corresponding to a resistance change memory element. FIG. 2 illustrates the contents of the subcircuit corresponding to the resistance change memory element shown in FIG. 1 more specifically, and shows the basic principle of the simulation apparatus of the first embodiment. In this figure, in order to easily understand the basic principle of the simulation apparatus, a resistive element having a switching function is directly represented as a switching element.

図2に示す回路は、抵抗変化メモリ素子の基本構成を表しており、抵抗変化メモリ素子は、可変抵抗部10と記憶部20を含む構成をしている。
そして、この記憶部20は、記憶を保持し、可変抵抗部10に印加される電圧等の情報に応じて、状態と記憶内容を変化する機能を有する。また、可変抵抗部10は、記憶部20の記憶ノードrinの電位によって、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が変化する機能を有する。
The circuit shown in FIG. 2 represents a basic configuration of the resistance change memory element, and the resistance change memory element includes a variable resistance unit 10 and a storage unit 20.
And this memory | storage part 20 has a function to hold | maintain memory | storage and to change a state and memory content according to information, such as a voltage applied to the variable resistance part 10. FIG. Further, the variable resistance unit 10 has a function of changing the resistance value between the two nodes bl and the node gl according to the potential of the storage node rin of the storage unit 20.

従って、記憶部20は、可変抵抗部10によって制御され、可変抵抗部10は、記憶部20によって制御されている。そして、抵抗変化メモリ素子が高抵抗状態にあるのか、或いは低抵抗状態にあるのかの情報を記憶部20の記憶ノードrinで表している点に特徴がある。即ち、可変抵抗部10が高抵抗状態或いは低抵抗状態にあるかを記憶ノードrinの電位で制御している。   Accordingly, the storage unit 20 is controlled by the variable resistance unit 10, and the variable resistance unit 10 is controlled by the storage unit 20. A feature is that information indicating whether the resistance change memory element is in a high resistance state or a low resistance state is represented by a storage node rin of the storage unit 20. In other words, whether the variable resistance unit 10 is in the high resistance state or the low resistance state is controlled by the potential of the storage node rin.

次に、記憶部20及び可変抵抗部10の回路を構成する部材について説明する。
記憶部20は、高電位電源ノードvddr、低電位電源ノードvssr、記憶ノードrin、リセッタスイッチSW21、リセッタ負荷抵抗素子R22、セッタスイッチSW23、記憶保持用の一定の容量を有するキャパシタC24を含む構成をしている。高電位電源ノードvddr、リセッタスイッチSW21、リセッタ負荷抵抗素子R22、セッタスイッチSW23及び低電位電源ノードvssrは直列に接続されている。
Next, members constituting the circuit of the storage unit 20 and the variable resistance unit 10 will be described.
The storage unit 20 includes a high-potential power supply node vddr, a low-potential power supply node vssr, a storage node rin, a resetter switch SW21, a resetter load resistance element R22, a setter switch SW23, and a capacitor C24 having a fixed capacity for storing data. is doing. The high potential power supply node vddr, the resetter switch SW21, the resetter load resistance element R22, the setter switch SW23, and the low potential power supply node vssr are connected in series.

セッタスイッチSW23は、セットの電圧条件が満たされるとき導通する。一方、リセッタスイッチSW21は、リセットの条件が満たされるときに導通する。その条件を満たすか満たさないかは、可変抵抗部10の2つのノードbl−ノードgl間に印加される電圧によって決定される。このように、記憶部20は、可変抵抗部10によって制御されている。   The setter switch SW23 becomes conductive when the set voltage condition is satisfied. On the other hand, the resetter switch SW21 conducts when the reset condition is satisfied. Whether or not the condition is satisfied is determined by a voltage applied between the two nodes bl and the node gl of the variable resistance unit 10. As described above, the storage unit 20 is controlled by the variable resistance unit 10.

ここで、セットの電圧条件が満たされるとは、例えば、2つのノードbl−ノードgl間の電圧が、セット電圧以上である場合を言う。セットの条件が満たされると、セッタスイッチSW23が導通し、記憶ノードrinの電位が低電位電源ノードvssrと同じになる。   Here, that the voltage condition of the set is satisfied means, for example, a case where the voltage between the two nodes bl-gl is equal to or higher than the set voltage. When the set condition is satisfied, the setter switch SW23 becomes conductive, and the potential of the storage node rin becomes the same as that of the low potential power supply node vssr.

また、リセットの電圧条件が満たされるとは、例えば、2つのノードbl−ノードgl間の電圧が、リセット電圧以上セット電圧以下である場合を言う。リセットの条件が満たされると、リセッタスイッチSW21が導通し、記憶ノードrinの電位が高電位電源ノードvddrの電位まで上昇する。   The condition that the reset voltage condition is satisfied means, for example, a case where the voltage between the two nodes bl and gl is not less than the reset voltage and not more than the set voltage. When the reset condition is satisfied, the resetter switch SW21 is turned on, and the potential of the storage node rin rises to the potential of the high potential power supply node vddr.

但し、リセッタスイッチSW21が導通した直後においては、記憶ノードrinの電位は、直ぐには高電位電源ノードvddrの電位と同じにはならない。何故なら、記憶部20には、リセッタ負荷抵抗素子R22及びキャパシタC24が存在するからである。この場合の記憶ノードrinの電位変化は、リセッタ負荷抵抗素子R22及びキャパシタC24の時定数によって決定される(後述)。   However, immediately after the resetter switch SW21 is turned on, the potential of the storage node rin does not immediately become the same as the potential of the high potential power supply node vddr. This is because the resetter load resistance element R22 and the capacitor C24 exist in the storage unit 20. In this case, the potential change of the storage node rin is determined by the time constants of the resetter load resistance element R22 and the capacitor C24 (described later).

ここで、時定数とは、リセッタ負荷抵抗素子R22の抵抗値とキャパシタC24の容量の積である。従って、リセッタ負荷抵抗素子R22とキャパシタC24を調整することにより、時定数が変化し、リセットに要する時間を調整することができる。   Here, the time constant is a product of the resistance value of the resetter load resistance element R22 and the capacitance of the capacitor C24. Therefore, by adjusting the resetter load resistance element R22 and the capacitor C24, the time constant changes and the time required for resetting can be adjusted.

上述したように、単極性抵抗変化メモリ素子の場合、高抵抗状態から低抵抗状態に移行するセットに要する時間は短く、低抵抗状態から高抵抗状態に移行するリセットに要する時間は長い。従って、実際の単極性抵抗変化メモリ素子の性質と類似させるために、図2に示す回路では、可変抵抗部10の他に記憶部20を設け、セットにかかる時間を一瞬とし、リセットにかかる時間のみをRC積を利用して、低抵抗状態と高抵抗状態の切り替えを調整可能にしている。   As described above, in the case of the unipolar resistance change memory element, the time required for the set to shift from the high resistance state to the low resistance state is short, and the time required for the reset to shift from the low resistance state to the high resistance state is long. Therefore, in order to make the circuit similar to that of an actual unipolar resistance change memory element, in the circuit shown in FIG. 2, the storage unit 20 is provided in addition to the variable resistor unit 10, and the time required for resetting is instantaneous and the time required for resetting. Only the RC product is used to adjust the switching between the low resistance state and the high resistance state.

尚、セットの条件、リセットの条件のいずれも満たさない場合は、セッタスイッチSW23及びリセッタスイッチSW21がいずれも導通しない。この場合は、キャパシタC24によって所定の電位に保持されるとする。   When neither the set condition nor the reset condition is satisfied, neither the setter switch SW23 nor the resetter switch SW21 is conducted. In this case, it is assumed that a predetermined potential is held by the capacitor C24.

次に、可変抵抗部10は、高抵抗状態の抵抗変化メモリ素子を表す高抵抗素子R11、低抵抗状態の抵抗変化メモリ素子を表す低抵抗素子R12、高抵抗状態を選択するスイッチSW13、低抵抗状態を選択するスイッチSW14を含む構成をしている。   Next, the variable resistance unit 10 includes a high resistance element R11 representing a resistance change memory element in a high resistance state, a low resistance element R12 representing a resistance change memory element in a low resistance state, a switch SW13 for selecting a high resistance state, a low resistance The switch SW14 for selecting the state is included.

スイッチSW13、スイッチSW14は、記憶部20の記憶ノードrinの電位に応じて、常にどちらか一方のスイッチが導通される。このように、可変抵抗部10は、記憶部20によって制御されている。   One of the switches SW13 and SW14 is always turned on according to the potential of the storage node rin of the storage unit 20. Thus, the variable resistance unit 10 is controlled by the storage unit 20.

ここで、スイッチSW13またはスイッチSW14のいずれかを記憶ノードrinの電位に応じて選択する制御は、例えば、記憶ノードrinの電位に、ある基準電位Vthを設け、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthより高い場合にノードbl−ノードgl間の抵抗を高抵抗に、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthより低い場合にノードbl−ノードgl間の抵抗を低抵抗にするという制御をする。 Here, in the control for selecting either the switch SW13 or the switch SW14 according to the potential of the storage node rin, for example, a certain reference potential Vth is provided for the potential of the storage node rin, and the potential of the storage node rin is set to the reference potential. Control is performed such that the resistance between the node bl and the node gl is high when it is higher than Vth, and the resistance between the node bl and the node gl is low when the potential of the storage node rin is lower than the reference potential Vth. .

具体的には、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthより高い場合には、スイッチSW13を導通させ、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthより低い場合にスイッチSW14を導通させることにより行う。 Specifically, when the potential of the storage node rin is higher than the reference potential V th is caused to conduct the switch SW13, carried out by conducting the switch SW14 when the potential of the storage node rin is lower than the reference potential V th.

以上のような制御方法によって、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthより高い場合には、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗は、スイッチSW13自体の抵抗値を充分低くすることにより、高抵抗状態の抵抗変化メモリ素子を表す高抵抗素子R11のみが単独で存在するようになり、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthより低い場合には、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗は、スイッチSW14自体の抵抗値を充分低くすることにより、低抵抗状態の抵抗変化メモリ素子を表す低抵抗素子R12のみが単独で存在するようになる。 When the potential of the storage node rin is higher than the reference potential V th by the control method as described above, the resistance between the two nodes bl-node gl is increased by sufficiently reducing the resistance value of the switch SW13 itself. When only the high-resistance element R11 representing the resistance change memory element in the resistance state is present alone and the potential of the storage node rin is lower than the reference potential Vth , the resistance between the two nodes bl-gl is By sufficiently reducing the resistance value of the switch SW14 itself, only the low resistance element R12 representing the resistance change memory element in the low resistance state is present alone.

同時に、記憶ノードrinの電位をみることにより、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗が高抵抗状態にあるのか、或いは低抵抗状態にあるのかを判断することができる。
尚、厳密な意味でのグラウンド線(ground line)は、図2に示すノードglではなく、後述する図11に示す選択トランジスタ44の下のGNDノードになるが、図2中のglと記されたノードはグラウンド線を示すglと呼ぶものとする。
At the same time, it is possible to determine whether the resistance between the two nodes bl-gl is in a high resistance state or a low resistance state by looking at the potential of the storage node rin.
Note that the ground line in the strict sense is not the node gl shown in FIG. 2 but a GND node below the selection transistor 44 shown in FIG. 11 to be described later, but is indicated as gl in FIG. The node is called gl indicating the ground line.

また、図2に示す可変抵抗部10、記憶部20の構成は一例であり、これ以外にも、抵抗変化メモリ素子を表す構成要素は考えられる。
ところが、図2に示す回路構成では、可変抵抗部10と記憶部20とが互いに制御し合っているために、実際には、アナログシミュレーション用の抵抗変化メモリ素子のサブサーキットとしては正常に動作しない場合がある。それは、例えば、以下のような場合である。
Moreover, the structure of the variable resistance part 10 and the memory | storage part 20 shown in FIG. 2 is an example, and the component showing a resistance change memory element other than this can be considered.
However, in the circuit configuration shown in FIG. 2, since the variable resistance unit 10 and the storage unit 20 are mutually controlled, actually, the circuit does not operate normally as a subcircuit of the resistance change memory element for analog simulation. There is a case. This is the case, for example, as follows.

上述したように、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthを下回った状態で、ノードbl−ノードgl間の抵抗が低抵抗になり、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthを上回った状態で、ノードbl−ノードgl間の抵抗が低抵抗になる。 As described above, in the state where the potential of the storage node rin is lower than the reference potential V th , the resistance between the node bl and the node gl becomes low, and the potential of the storage node rin is higher than the reference potential V th. The resistance between the node bl and the node gl becomes low.

ここで、可変抵抗部10のノードbl−ノードgl間に印加される電圧がセットの条件を満たし、記憶部20において、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthをわずかに下回ったら、すぐに可変抵抗部10のノードbl−ノードgl間の抵抗が低抵抗状態になる。 Here, when the voltage applied between the node bl and the node gl of the variable resistance unit 10 satisfies the set condition, and the potential of the storage node rin is slightly lower than the reference potential Vth in the storage unit 20, it is immediately variable. The resistance between the node bl and the node gl of the resistance unit 10 is in a low resistance state.

そうすると、2つのノードbl−ノードgl間に印加される電圧が下がり、ノードbl−ノードgl間の電圧がセットの電圧条件からリセットの電圧条件に移行する。
そうすると、記憶ノードrinの電位は、すぐに基準電位Vth以上に達し、リセットが起きる。
Then, the voltage applied between the two nodes bl-gl decreases, and the voltage between the nodes bl-gl shifts from the set voltage condition to the reset voltage condition.
Then, the potential of the storage node rin immediately reaches the reference potential V th or more, and resetting occurs.

そうすると、2つのノードbl−ノードgl間にかかる電圧がセットの電圧条件を満たし、記憶ノードrinの電位は基準電位Vthより下降に転じる。
このような繰り返しによって、記憶ノードrinの電位は、基準電位Vthを基準にして振動する現象が起きる。このような振動によってスイッチSW13またはスイッチSW14のいずれかの一方が絶えず導通され、ノードbl及びノードglの電位も激しく振動する。
Then, the voltage applied between the two nodes bl-gl satisfies the set voltage condition, and the potential of the storage node rin shifts below the reference potential Vth .
Such a repetition causes a phenomenon in which the potential of the storage node rin oscillates with reference to the reference potential Vth . Due to such vibration, one of the switch SW13 and the switch SW14 is continuously turned on, and the potentials of the node bl and the node gl vibrate violently.

このような振動現象は、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthを僅かに下回り、セットが開始した直後に、リセットがおきやすい状況が生じることによる。
ところで、実際の単極性抵抗変化メモリ素子の特性を評価すると、リセットが起きた直後に、非常に短い時間でもセットに必要な電圧条件を満たすと、セットが起こってしまうことが分かっている。また、セットが起きた直後にリセットに必要な電圧条件を満たしても、すぐにはリセットが起きないことが分かっている。従って、シミュレーション装置においても、セットが起きた直後に、すぐにリセットが起きないような回路構成にする必要がある。
Such a vibration phenomenon is caused by a situation in which the potential of the storage node rin is slightly lower than the reference potential Vth and the reset is likely to occur immediately after the setting is started.
By the way, when the characteristics of an actual unipolar resistance change memory element are evaluated, it has been found that if a voltage condition necessary for setting is satisfied even in a very short time immediately after a reset occurs, the setting occurs. Further, it is known that even if the voltage condition necessary for reset is satisfied immediately after the set occurs, the reset does not occur immediately. Therefore, it is necessary for the simulation apparatus to have a circuit configuration that does not cause a reset immediately after a set occurs.

このような振動の問題は、リセッタスイッチSW21、セッタスイッチSW23を導通させるかどうかの判断に、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させた電圧によって判断させることにより解決できる。   Such a problem of vibration can be solved by determining whether or not the resetter switch SW21 and the setter switch SW23 are turned on by determining a voltage obtained by delaying the voltage between the two nodes bl-gl for a short time.

即ち、セッタスイッチSW23は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させた電圧信号がセット電圧以上である場合に導通させ、リセッタスイッチSW21は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させた電圧信号がリセット電圧以上セット電圧以下である場合に導通させるようにする。   That is, the setter switch SW23 is turned on when the voltage signal obtained by delaying the voltage between the two nodes bl-gl is shorter than the set voltage, and the resetter switch SW21 is connected between the two nodes bl-gl. When the voltage signal obtained by delaying the voltage for a short time is not less than the reset voltage and not more than the set voltage, the voltage signal is turned on.

こうすることにより、セット時に、抵抗変化メモリ素子は、以下のような動作をする。
上述したように、遅延を行わない場合は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧が、セットの電圧条件を満たしている状態で、セッタスイッチSW23が導通状態で、リセッタスイッチSW21は絶縁状態(開放状態)になっている。この状態で、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthを上回った状態から下回った状態に変化すると、スイッチSW13は絶縁状態(開放状態)になり、スイッチSW14は導通状態になる。その結果、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値は、高抵抗から低抵抗に移行する。この場合、記憶ノードrinの電位は、基準電位Vthを基準に振動する。
By doing so, the resistance change memory element operates as follows at the time of setting.
As described above, when the delay is not performed, the voltage between the two nodes bl-gl satisfies the set voltage condition, the setter switch SW23 is conductive, and the resetter switch SW21 is insulated ( Open state). In this state, when the potential of the storage node rin changes from a state above the reference potential Vth to a state below it, the switch SW13 is in an insulated state (open state) and the switch SW14 is in a conductive state. As a result, the resistance value between the two nodes bl-gl shifts from high resistance to low resistance. In this case, the potential of the storage node rin oscillates with reference to the reference potential Vth .

しかし、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させることのできる回路を備えることにより、可変抵抗部10から記録部20に伝送されるノードbl−ノードgl間の電圧信号がその遅延時間分、遅延する。   However, by providing a circuit capable of delaying the voltage between the two nodes bl-gl for a short time, the voltage signal between the node bl-node gl transmitted from the variable resistance unit 10 to the recording unit 20 is delayed. Delay for hours.

即ち、ノードbl−ノードgl間の抵抗値が低抵抗の状態になり、ノードbl−ノードgl間に印加される電圧がリセットの電圧条件を満たしたとしても、記録部20は遅延時間分、可変抵抗部10がセットの電圧条件を満たしていると認識する。従って、遅延時間分は、セッタスイッチSW23が導通状態で、リセッタスイッチSW21が絶縁状態である状態が続くことになる。   That is, even if the resistance value between the node bl and the node gl is in a low resistance state and the voltage applied between the node bl and the node gl satisfies the reset voltage condition, the recording unit 20 is variable by the delay time. It is recognized that the resistance unit 10 satisfies the set voltage condition. Therefore, for the delay time, the state where the setter switch SW23 is in a conductive state and the resetter switch SW21 is in an insulating state continues.

その結果、実際には、可変抵抗部10においてセット直後のリセット電圧条件が満たされていたとしても、遅延時間分の時間が終わるまでに、記憶ノードrinの電位は基準電位Vthを一旦下がり跳ね返ることなく、低電位電源ノードvssrと略同じ電位に到達する。そして、リセットが開始する場合は、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthを僅かに下回った状態から跳ね返るのではなく、低電位電源ノードvssrと略同じ電位の状態から上昇する。従って、リセットの電圧条件が満たされる時間は、記憶ノードrinの電位が低電位電源ノードvssrの電位から高電位電源ノードvddrの電位まで上昇するリセッタ負荷抵抗素子R22とキャパシタC24とのRC積で調整できることになる。 As a result, actually, even if the reset voltage condition immediately after the setting is satisfied in the variable resistor section 10, the potential of the storage node rin once falls below the reference potential Vth and rebounds by the time corresponding to the delay time. Without reaching the same potential as the low potential power supply node vssr. When resetting starts, the potential of the storage node rin does not rebound from a state slightly lower than the reference potential Vth , but rises from a state of substantially the same potential as the low potential power supply node vssr. Therefore, the time for which the reset voltage condition is satisfied is adjusted by the RC product of the resetter load resistance element R22 and the capacitor C24 in which the potential of the storage node rin rises from the potential of the low potential power supply node vssr to the potential of the high potential power supply node vddr. It will be possible.

さらに、抵抗変化メモリ素子を現実の単極性抵抗変化メモリ素子と同じように動作させるには、注意を要することがある。
それは、セッタスイッチSW23自体の抵抗及びリセッタスイッチSW21自体の抵抗も考慮し、セッタスイッチSW23またはリセッタスイッチSW21が導通した状態の抵抗値とキャパシタC24との積で表される時定数と、上述した遅延時間の大小関係である。
Furthermore, it may be necessary to operate the resistance change memory element in the same manner as an actual unipolar resistance change memory element.
It takes into account the resistance of the setter switch SW23 itself and the resistance of the resetter switch SW21 itself, and the time constant represented by the product of the resistance value of the state in which the setter switch SW23 or the resetter switch SW21 is conductive and the capacitor C24, and the delay described above. It is a relationship of time.

ここで、図2に示すセッタスイッチSW23が導通した場合のセッタスイッチSW23自体の抵抗をR23、リセッタ負荷抵抗素子R22の抵抗値をR22とおき、キャパシタC24の容量値をC24とする。セッタスイッチSW23については、スイッチ機能のみであり、抵抗は0であると考えることもできるが、後述する図1のような回路図で表現した場合、セッタスイッチSW23を導通させても極めて小さい抵抗を有している。従って、ここでは、セッタスイッチSW23を導通させた場合でも、抵抗は0でないとする。 Here, the resistance of the setter switches SW23 itself in the case of conduction setter switch SW23 shown in Figure 2 R 23, the resistance value of the resettable load resistance element R22 R 22 Distant, the capacitance value of the capacitor C24 and C 24. The setter switch SW23 has only a switch function and can be considered to have a resistance of 0. However, when expressed in a circuit diagram as shown in FIG. 1 described later, an extremely small resistance is obtained even when the setter switch SW23 is turned on. Have. Therefore, here, it is assumed that the resistance is not 0 even when the setter switch SW23 is turned on.

そして、セット時とリセット時における記憶ノードrinの電位変化における時定数をそれぞれt1,t2とおく。また、上述した遅延時間をt3とする。
1とt2については、図2からt1=R2324、t2=R2224と表されることは明らかである。そして、t1,t2,t3の関係は、t1<t3<t2のように設定する必要がある。特に、t1<<t3<<t2のように設定されていることが望ましい。
Then, the time constants in the potential change of the storage node rin at the time of setting and at the time of resetting are set to t 1 and t 2 respectively. Further, the delay time described above is assumed to be t 3 .
It is clear that t 1 and t 2 are expressed as t 1 = R 23 C 24 and t 2 = R 22 C 24 from FIG. The relationship between t 1 , t 2 , and t 3 needs to be set as t 1 <t 3 <t 2 . In particular, it is desirable that t 1 << t 3 << t 2 be set.

その理由は、t1<t3とすることにより、セット直後の遅延時間t3の間に、記憶ノードrinの電位を低電位電源ノードvssrに近い値にすることができるからである。また、t1<<t3とすることにより、セット直後の遅延時間t3の間に、記憶ノードrinの電位を低電位電源ノードvssrとほぼ同等にすることができる。例えば、具体的な計算では、t1=t3/10である場合、セット直後の遅延時間t3の間に、記憶ノードrinの電位を例えば、4.5×10-5(V)まで減少させることができる。 The reason is that by setting t 1 <t 3 , the potential of the storage node rin can be made close to the low potential power supply node vssr during the delay time t 3 immediately after the setting. Further, by setting t 1 << t 3 , the potential of the storage node rin can be made substantially equal to the low potential power supply node vssr during the delay time t 3 immediately after the setting. For example, decrease in the specific calculation, when it is t 1 = t 3/10, during the delay time t 3 immediately after the set, until the potential of the storage node rin example, 4.5 × 10 -5 (V) Can be made.

また、t3<t2とすることにより、リセット時の遅延時間t3の影響を小さく抑えることができる。リセット時には、遅延時間t3がそのまま遅延する。つまり、リセットの電圧条件を満たしてから、t3の時間経過して、t2に比例する時間経過後、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗になる。 Further, by setting t 3 <t 2 , it is possible to suppress the influence of the delay time t 3 at the time of reset. At the time of reset, the delay time t 3 is delayed as it is. In other words, after the reset voltage condition is satisfied, the resistance value between the two nodes bl and the node gl becomes high after a lapse of time t 3 and a time proportional to t 2 .

但し、t3<<t2とすることが望ましい。その理由は、t2の時間が短いと、t2に比例する時間経過後、t2に比例する時間経過+t3の時間経過するまでの間に、セットの電圧条件を満たした場合、セットの電圧条件が満たされている間に一旦2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗になり、その後、低抵抗になるといった予期しないことが起きやすくなるからである。 However, t 3 << t 2 is desirable. This is because, when the time t 2 is shorter, after a lapse of time is proportional to t 2, until which time the time + t 3 is proportional to t 2, if it meets the voltage conditions of the set, the set of This is because an unexpected event that the resistance value between the two nodes bl-gl once becomes high resistance and then becomes low resistance is likely to occur while the voltage condition is satisfied.

次に、リセッタスイッチSW21に関するリセット時間を所望の値に調整する方法について説明する。
記憶ノードrinの電位が低電位電源ノードvssrの電位まで下がり、この状態でリセットの電圧条件を満たしても、すぐには2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗にならず、一定時間リセットの電圧条件を満たした場合のみノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗になるようにするには、リセッタ負荷抵抗素子R22の抵抗値R22及びキャパシタC24の容量値C24によるRC遅延を利用する。
Next, a method for adjusting the reset time for the resetter switch SW21 to a desired value will be described.
Even if the potential of the storage node rin drops to the potential of the low potential power supply node vssr and the reset voltage condition is satisfied in this state, the resistance value between the two nodes bl-node gl does not immediately become high resistance but is constant. time resistance between only the node bl- node gl if satisfying voltage condition of the reset is set to be a high resistance, RC due to the capacitance value C 24 in the resistance value R 22 and the capacitor C24 of the resettable load resistance element R22 Take advantage of delays.

記憶ノードrinの電位が基準電位Vthより高い場合に2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗とし、記憶ノードrinの電位がVthより低い場合に2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が低抵抗とし、高電位電源ノードvddr、低電位電源ノードvssrの電位をそれぞれVvddr、Vvssrとする場合、リセットに要する時間T2は、以下の式で表される。 When the potential of the storage node rin is higher than the reference potential V th, the resistance value between the two nodes bl-node gl is high, and when the potential of the storage node rin is lower than V th, between the two nodes bl-node gl Is a low resistance, and the potentials of the high potential power supply node vddr and the low potential power supply node vssr are V vddr and V vssr , respectively, the time T 2 required for resetting is expressed by the following equation.

2=t2×A+t3……(1)
但し、t2=R22×C24……(2)
A=ln((Vvddr−Vvssr)/(Vth−Vvssr))……(3)
ここで、t2にファクタAをかけているのは、t2に要する時間の途中で記憶ノードrinの電位が低電位電源ノードvssrから基準電位Vthに達し、t2より短い時間でリセットが起こるからである。但し、リセットに要する時間は、リセッタ負荷抵抗素子R22の抵抗値R22、キャパシタC24の容量値C24を調整することにより、自由に調整することができる。
T 2 = t 2 × A + t 3 (1)
However, t 2 = R 22 × C 24 (2)
A = ln ((V vddr −V vssr ) / (V th −V vssr )) (3)
Here, what over factor A to t 2, the potential of the storage node rin during the time required for t 2 reaches the reference potential V th from the low potential power supply node VSSR, is reset at a time shorter than t 2 Because it happens. However, the time required for resetting can be freely adjusted by adjusting the resistance value R 22 of the resetter load resistance element R 22 and the capacitance value C 24 of the capacitor C 24 .

次に、図2に示す抵抗変化素子の構成で、リセットの電圧条件を満たし、2つのノードbl−ノードgl間にかかる電圧がリセット電圧以下になってリセットの電圧条件を満たさなくなり、再びリセットの電圧条件を満たした場合に記憶ノードrinがどのように動作するかを説明する。   Next, with the configuration of the variable resistance element shown in FIG. 2, the reset voltage condition is satisfied, the voltage applied between the two nodes bl-node gl becomes equal to or lower than the reset voltage, and the reset voltage condition is not satisfied. A description will be given of how the storage node rin operates when the voltage condition is satisfied.

図3はリセットをする場合の記憶ノードrinの電位の変化を説明する図である。横軸は時刻(ns)で、縦軸は記憶ノードrinの電位(V)を表している。この図は、後述する具体的な値、例えば、t2=100ns、t3=1ns、Vvddr=1.0V、
vssr=0.0V、Vth=0.5V、T2=70.3nsを用いて作成している。
FIG. 3 is a diagram for explaining a change in the potential of the storage node rin when resetting. The horizontal axis represents time (ns), and the vertical axis represents the potential (V) of the storage node rin. This figure shows specific values to be described later, for example, t 2 = 100 ns, t 3 = 1 ns, V vddr = 1.0 V,
V vssr = 0.0 V, V th = 0.5 V, T 2 = 70.3 ns.

ここで、図中の期間A及び期間Cは、リセットの電圧条件を満たしている期間である。一方、期間Bは、リセットの電圧条件もセットの電圧条件も満たしていない期間、つまり、2つのノードbl−ノードgl間の電圧がリセット電圧以下の期間である。   Here, the period A and the period C in the figure are periods in which the reset voltage condition is satisfied. On the other hand, the period B is a period in which neither the reset voltage condition nor the set voltage condition is satisfied, that is, a period in which the voltage between the two nodes bl-node gl is equal to or lower than the reset voltage.

期間A及び期間Cでは、記憶ノードrinの電位Vrinは、時定数t2で変化する。
そして、期間Aにおける記憶ノードrinの電位は、以下の式で表される。
rin(t)=Vvssr+(Vvddr−Vvssr)(1−exp(−(t−t3)/t2
)……(4)
期間Bは、キャパシタC24の機能によって電位が保持される期間である。期間Bの長さをT4とするとき、期間Cでの記憶ノードrinの電位Vrinは、以下の式で表される。
In the period A and the period C, the potential V rin of the storage node rin changes with the time constant t 2 .
Then, the potential of the storage node rin in the period A is expressed by the following equation.
V rin (t) = V vssr + (V vddr −V vssr ) (1−exp (− (t−t 3 ) / t 2 )
) …… (4)
The period B is a period in which the potential is held by the function of the capacitor C24. When the length of the period B is T 4 , the potential V rin of the storage node rin in the period C is expressed by the following equation.

rin(t)=Vvssr+(Vvddr−Vvssr)(1−exp(−(t−(T4+t3
)/t2))……(5)
図2、図3で示される構成では、リセットに要する時間は、セットの電圧条件を満たさない限りにおいて、累積時間が適用される。つまり、セットの電圧条件を満たさない限りにおいて、リセットの電圧条件を満たしている期間の合計時間がT2に達するとリセットが起き、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗になる。図3においては、期間A及び期間Cの長さをそれぞれT2A、T2Bとすると、T2A+T2B=T2となる。即ち、記憶ノードrinの電位が低電位電源ノードvssrにある場合、T2の時間を経てノードbl−ノードgl間の抵抗値が低抵抗から高抵抗に移行する。尚、この場合、T4は考慮せず、T4=0としている。
V rin (t) = V vssr + (V vddr −V vssr ) (1−exp (− (t− (T 4 + t 3 )
) / T 2 )) …… (5)
In the configuration shown in FIGS. 2 and 3, the accumulated time is applied as the time required for resetting unless the voltage condition of the set is satisfied. In other words, as long as they do not satisfy the voltage condition of the set, reset occurs when the total time period that meets the voltage condition of the reset reaches T 2, the resistance value between the two nodes bl- node gl becomes a high-resistance . In FIG. 3, if the lengths of period A and period C are T 2A and T 2B , respectively, T 2A + T 2B = T 2 . That is, the potential of the storage node rin be in a low-potential power supply node VSSR, resistance between node bl- nodes gl through time T 2 is shifted to the high-resistance from a low resistance. In this case, T 4 is not considered and T 4 = 0.

以上で、本発明の抵抗変化メモリ素子の基本構成と、その動作に関する説明が終わった。さらに、本発明の理解を深めるために、具体的な数値を用いて説明する。但し、以下で用いる数値は、あくまで理解を深くするための例であり、本発明の請求の範囲は、以下で用いる数値に限定されるものではない。   This completes the description of the basic configuration and operation of the resistance change memory element of the present invention. Furthermore, in order to deepen the understanding of the present invention, description will be made using specific numerical values. However, the numerical values used below are merely examples for deepening understanding, and the scope of claims of the present invention is not limited to the numerical values used below.

ところで、実際の抵抗変化メモリ素子は、高抵抗状態では、自分自身に印加される電圧が0V付近では抵抗値が高く、自分自身に印加される電圧によって大きく抵抗が異なり、自分自身に印加される電圧がセット電圧付近の比較的高い電圧のときは、抵抗値が低くなってしまう。一方、実際の抵抗変化メモリ素子の低抵抗状態は、自分自身に印加される電圧によって比較的抵抗値が変わらない。従って、図2に示した高抵抗状態の抵抗変化メモリ素子を表す高抵抗素子R11は、2つのノードbl−ノードgl間に印加される電圧によって抵抗値が変化し、例えば、図4のような特性になるようにする。図4は高抵抗素子のI−V曲線の一例を説明する図である。また、低抵抗状態の抵抗変化メモリ素子を表す低抵抗素子R12については、2つのノードbl−ノードgl間に印加される電圧によって抵抗値が変化しない一定抵抗としてもよく、2つのノードbl−ノードgl間に印加される電圧によって抵抗値が変化する電圧依存抵抗としてもよい。一定抵抗の場合は、例えば4kΩとする。   By the way, an actual resistance change memory element has a high resistance value when the voltage applied to itself is near 0 V in a high resistance state, and the resistance varies greatly depending on the voltage applied to itself, and is applied to itself. When the voltage is a relatively high voltage near the set voltage, the resistance value becomes low. On the other hand, in the low resistance state of the actual resistance change memory element, the resistance value does not change relatively depending on the voltage applied to itself. Therefore, the resistance value of the high-resistance element R11 representing the resistance-change memory element in the high-resistance state shown in FIG. 2 changes depending on the voltage applied between the two nodes bl-gl, for example, as shown in FIG. To be characteristic. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an IV curve of a high resistance element. Further, the low resistance element R12 representing the resistance change memory element in the low resistance state may be a constant resistance whose resistance value does not change depending on a voltage applied between the two nodes bl-node gl, and may be two nodes bl-node. It is good also as a voltage dependence resistance from which resistance value changes with the voltage applied between gl. In the case of a constant resistance, for example, 4 kΩ is set.

そして、図2に示す高電位電源ノードvddrの電位は常に1.0V、低電位電源ノードvssrの電位は常に0.0V、リセッタ負荷抵抗素子R22の抵抗値は100Ω、キャパシタC24の容量値は1nFとする。2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値は、記憶ノードrinの電位が0.5Vより高い場合に高抵抗、記憶ノードrinの電位が0.5Vより低い場合に低抵抗とする。これまでに用いた記号で表現すると、C24=1nF、R22=100Ω、t2=100ns、t3=1ns、Vvddr=1.0V、Vvssr=0.0V、Vth=0.5Vである。 The potential of the high potential power supply node vddr shown in FIG. 2 is always 1.0 V, the potential of the low potential power supply node vssr is always 0.0 V, the resistance value of the resetter load resistance element R22 is 100Ω, and the capacitance value of the capacitor C24 is 1 nF. And The resistance value between the two nodes bl-gl is high when the potential of the storage node rin is higher than 0.5V, and low when the potential of the storage node rin is lower than 0.5V. In terms of the symbols used so far, C 24 = 1 nF, R 22 = 100Ω, t 2 = 100 ns, t 3 = 1 ns, V vddr = 1.0 V, V vssr = 0.0 V, V th = 0.5 V It is.

この条件下では、T2=70.3nsとなる。但し、記憶ノードrinの電位の変化は、特に上記の数値と、これから示す以下の例に限定されるものではなく、また、本実施の形態における理論と説明は、上記の数値と以下の例にのみ該当するものではない。 Under this condition, T 2 = 70.3 ns. However, the change in the potential of the storage node rin is not particularly limited to the above numerical value and the following example shown below, and the theory and description in the present embodiment are based on the above numerical value and the following example. Not only applicable.

そして、式4、式5は、それぞれ以下の式6、式7のようになる。但し、t2については、数値を代入していない。
rin(t)=1−exp(−(t−t3)/t2)≒1−exp(−t/t2)……(6)
rin(t)=1−exp(−(t−(T4+t3))/t2)≒1−exp(−(t−T4)/t2)……(7)
セットに関して、さらに詳細に説明すると、セットの電圧条件が満たされる直前の記憶ノードrinの電位によって、厳密にはセットに要する時間は異なる。しかし、セットに要する時間はきわめて短く、セットの電圧条件が満たされる直前の記憶ノードrinの電位にかかわらず一瞬とみなすことができ、セットの電圧条件が満たされる直前の記憶ノードrinの電位は問題にならない。
Then, Expression 4 and Expression 5 become Expression 6 and Expression 7 below, respectively. However, the t 2, do not assign a numerical value.
V rin (t) = 1−exp (− (t−t 3 ) / t 2 ) ≈1−exp (−t / t 2 ) (6)
V rin (t) = 1−exp (− (t− (T 4 + t 3 )) / t 2 ) ≈1−exp (− (t−T 4 ) / t 2 ) (7)
The setting will be described in more detail. The time required for the setting varies depending on the potential of the storage node rin immediately before the voltage condition of the set is satisfied. However, the time required for the setting is extremely short, and can be regarded as an instant regardless of the potential of the storage node rin immediately before the voltage condition of the set is satisfied. The potential of the storage node rin immediately before the voltage condition of the set is satisfied is a problem. do not become.

以上で、図2の構成と動作の説明が終わったので、次にシミュレータ上でのより具体的な回路素子の配置と接続について説明する。HSPICEなどのアナログシミュレータにおいて、図2で用いたスイッチ類は、電圧依存抵抗を用いるのがよい。また、HSPICEでは、電圧依存抵抗は、特定の2点間の符号付の電圧によって抵抗値の変化する素子として記述する。ここで、特定の2点間の符号付の電圧とは、任意の2点の電位をVDA、VDBとするとき、「VDB−VDA」で表される。以下では、低電圧電源ノードvssrの電位Vvssrは0.0Vとし、「記憶ノードrinの電位」は、「記憶ノードrinと低電圧電源ノードvssrの間の電圧」、または「記憶ノードrinの電位から低電圧電源ノードvssrの電位を引いたもの」と同じとして説明する。しかし、本特許の請求の範囲は、Vvssr=0.0Vの場合に限定されるものではない。 Now that the description of the configuration and operation of FIG. 2 has been completed, more specific arrangement and connection of circuit elements on the simulator will be described. In an analog simulator such as HSPICE, the switches used in FIG. 2 are preferably voltage-dependent resistors. In HSPICE, a voltage-dependent resistor is described as an element whose resistance value changes depending on a voltage with a sign between two specific points. Here, the voltage with a sign between two specific points is represented by “V DB −V DA ” when the potential at any two points is V DA and V DB . Hereinafter, the potential V vssr of the low voltage power supply node vssr is 0.0 V, and the “potential of the storage node rin” is “the voltage between the storage node rin and the low voltage power supply node vssr”, or “the potential of the storage node rin. Will be described as the same as “subtracting the potential of the low voltage power supply node vssr”. However, the scope of claims of this patent is not limited to the case of V vssr = 0.0V .

図5は抵抗変化メモリ素子を構成する素子の役割と機能を説明した図である。図5に示す記述例は、後述するHSPICE等のアナログシミュレータのネットリスト記述において、回路素子の名称をどのように設定するかの例が示されている。   FIG. 5 is a diagram for explaining the roles and functions of the elements constituting the resistance change memory element. The description example shown in FIG. 5 shows an example of how the names of circuit elements are set in a netlist description of an analog simulator such as HSPICE described later.

ここで、サブサーキットの動作の説明が終わったので、再び、図1に戻り、シミュレーション装置に用いるサブサーキットを図2に示す基本原理と対応させながらその動作を説明する。   Now that the description of the operation of the subcircuit has been completed, returning to FIG. 1 again, the operation of the subcircuit used in the simulation apparatus will be described in correspondence with the basic principle shown in FIG.

可変抵抗部10の高抵抗素子R11は、上述したように、高抵抗状態の抵抗変化メモリ素子の特性を表し、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変化する電圧依存抵抗である。高抵抗素子R11は、例えば、図4のような特性になるようにする。   As described above, the high resistance element R11 of the variable resistance unit 10 represents the characteristics of the resistance change memory element in the high resistance state, and is a voltage dependent resistance whose resistance value changes depending on the voltage applied to itself. For example, the high resistance element R11 has characteristics as shown in FIG.

低抵抗素子R12は、低抵抗状態の抵抗変化メモリ素子の特性を表す素子である。低抵抗素子R12は、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変わらない一定抵抗でもよく、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変わる電圧依存抵抗であってもよい。低抵抗素子R12には、一定抵抗の場合は、例えば、4kΩが適する。   The low resistance element R12 is an element representing the characteristics of the resistance change memory element in the low resistance state. The low resistance element R12 may be a constant resistance whose resistance value does not change depending on the voltage applied to itself, or may be a voltage-dependent resistor whose resistance value changes depending on the voltage applied to itself. For the low resistance element R12, for example, 4 kΩ is suitable in the case of a constant resistance.

高抵抗状態及び低抵抗状態における抵抗変化メモリ素子の読出し特性は、高抵抗素子R11及び低抵抗素子R12の特性を調整することにより、自由に調整できる。尚、高抵抗素子R11及び低抵抗素子R12は、電圧依存電流源を用いても代用できる。   The read characteristics of the resistance change memory element in the high resistance state and the low resistance state can be freely adjusted by adjusting the characteristics of the high resistance element R11 and the low resistance element R12. The high resistance element R11 and the low resistance element R12 can be substituted by using a voltage dependent current source.

ノードbl−ノードgl間における高抵抗状態を選択する抵抗素子R13及び低抵抗状態を選択する抵抗素子R14は、記憶ノードrinの電位に依存する抵抗である。
抵抗素子R13は、スイッチとして機能し、記憶ノードrinの電位が高い場合に非常に低抵抗(導通状態)になり、記憶ノードrinの電位が低い場合は非常に高抵抗(開放状態)となる。
The resistance element R13 that selects the high resistance state and the resistance element R14 that selects the low resistance state between the node bl and the node gl are resistances that depend on the potential of the storage node rin.
The resistance element R13 functions as a switch, and has a very low resistance (conducting state) when the potential of the storage node rin is high, and has a very high resistance (open state) when the potential of the storage node rin is low.

抵抗素子R14は、スイッチとして機能し、記憶ノードrinの電位が低い場合に非常に低抵抗(導通状態)になり、記憶ノードrinの電位が高い場合は非常に高抵抗(開放状態)となる。   The resistance element R14 functions as a switch, and has a very low resistance (conducting state) when the potential of the storage node rin is low, and has a very high resistance (open state) when the potential of the storage node rin is high.

抵抗素子R13及び抵抗素子R14が、非常に高抵抗になるか非常に低抵抗になるかの基準となる記憶ノードrinの電位Vthは、例えば、0.5Vが適する。
シミュレーションの安定動作のため、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の両方が共に、非常に高抵抗の状態(開放状態)になる記憶ノードrinの電位は無いほうがよい。
For example, 0.5 V is suitable for the potential V th of the storage node rin that serves as a reference for determining whether the resistance element R13 and the resistance element R14 have a very high resistance or a very low resistance.
For the stable operation of the simulation, it is preferable that both the resistance element R13 and the resistance element R14 have no potential at the storage node rin that is in a very high resistance state (open state).

記憶ノードrinの電位が丁度Vthのときに、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の両方が共に、非常に高抵抗の状態(開放状態)になることを避けるための一つの方法として、抵抗素子R13は、記憶ノードrinの電位が0.4999V以上で非常に低抵抗(導通状態)になり、抵抗素子R14は、記憶ノードrinの電位が0.5001V以下で非常に低抵抗(導通状態)になるようにすることが挙げられる。 As one method for avoiding both the resistance element R13 and the resistance element R14 from being in a very high resistance state (open state) when the potential of the storage node rin is just V th , the resistance element R13 Has a very low resistance (conductive state) when the potential of the storage node rin is 0.4999 V or higher, and the resistance element R14 has a very low resistance (conductive state) when the potential of the storage node rin is 0.5001 V or lower. To do so.

導通状態にある抵抗素子R13及び抵抗素子R14自体の抵抗値を充分に低くさせると、記憶ノードrinの電位が標準電位Vthより高い場合は、図1に示すノードbl−ノードgl間では、高抵抗素子R11のみが単独で存在するようになり、記憶ノードrinの電位が標準電位Vthより低い場合は、低抵抗素子R12のみが単独で存在するようになる。 When the resistance values of the resistance element R13 and the resistance element R14 themselves in a conductive state are sufficiently low, when the potential of the storage node rin is higher than the standard potential V th , the resistance between the node bl and the node gl illustrated in FIG. Only the resistance element R11 exists alone, and when the potential of the storage node rin is lower than the standard potential Vth, only the low resistance element R12 exists alone.

読出し特性における現実の素子との差を無視できるくらい小さくするため、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の非常に低抵抗の状態(導通状態)の抵抗値は、高抵抗素子R11及び低抵抗素子R12の抵抗値に比べて非常に小さく、少なくとも1桁以上小さくし、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の非常に高抵抗の状態(開放状態)の抵抗値は、高抵抗素子R11及び低抵抗素子R12の抵抗値に比べて非常に大きく、少なくとも1桁以上大きくさせてもよい。   In order to make the difference between the read element and the actual element negligibly small, the resistance values of the resistance element R13 and the resistance element R14 in a very low resistance state (conductive state) are the resistance values of the high resistance element R11 and the low resistance element R12. The resistance value is very small compared to the resistance value, which is at least an order of magnitude smaller. The resistance values of the resistance element R13 and the resistance element R14 in the very high resistance state (open state) are the resistance values of the high resistance element R11 and the low resistance element R12. It may be very large compared to the value, and may be at least one digit larger.

抵抗素子R13及び抵抗素子R14の非常に低抵抗の状態(導通状態)の抵抗値は、例えば1mΩが適し、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の非常に高抵抗の状態(開放状態)の抵抗値は、例えば1TΩが適する。より具体的には、例えば、抵抗素子R13は、記憶ノードrinの電位が0.4999V以上の場合に1mΩになり、記憶ノードrinの電位が0.4999V以下場合には1TΩとなる。抵抗素子R14は、記憶ノードrinの電位が0.5001V以下の場合に1mΩになり、記憶ノードrinの電位0.5001V以上の場合には1TΩになる。   For example, 1 mΩ is suitable for the resistance value of the resistance element R13 and the resistance element R14 in a very low resistance state (conduction state), and the resistance value of the resistance element R13 and the resistance element R14 in a very high resistance state (open state) is For example, 1 TΩ is suitable. More specifically, for example, the resistance element R13 becomes 1 mΩ when the potential of the storage node rin is 0.4999 V or more, and becomes 1 TΩ when the potential of the storage node rin is 0.4999 V or less. The resistance element R14 becomes 1 mΩ when the potential of the storage node rin is 0.5001 V or lower, and becomes 1 TΩ when the potential of the storage node rin is 0.5001 V or higher.

遅延電位発生部30の遅延素子31は、上述したように、セット後にリセットが起きやすい状態になることを防ぐための素子である。遅延素子31は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧をある程度短い遅延t3を持たせてノードdtmoの電位にコピーする。 As described above, the delay element 31 of the delay potential generator 30 is an element for preventing a reset from being easily caused after setting. The delay element 31 copies the voltage between the two nodes bl-gl to the potential of the node dtmo with a somewhat short delay t 3 .

ここで、ノードdtmoの電位にコピーするとは、ノードdtmoと低電位電源ノードvssrの間の電圧にコピーするということである。「ノードdtmoの電位」と、「ノードdtmoと低電位電源ノードvssrの間の電圧」、「ノードdtmoの電位から低電位電源ノードvssrの電位を引いたもの」は、同義とする。   Here, copying to the potential of the node dtmo means copying to the voltage between the node dtmo and the low potential power supply node vssr. “The potential of the node dtmo”, “the voltage between the node dtmo and the low-potential power supply node vssr”, and “the potential of the node dtmo minus the potential of the low-potential power supply node vssr” are synonymous.

遅延時間t3としては、例えば、1nsが適する。遅延素子は、HSPICEに存在するので、そのまま用いればよい。遅延素子は、以下のように記述する。
例えば、「E31 dtmo vssr VCVS DELAY bl−gl TD=1ns」と記述する。
For example, 1 ns is suitable as the delay time t 3 . Since the delay element exists in HSPICE, it may be used as it is. The delay element is described as follows.
For example, “E31 dtmo vssr VCVS DELAY bl-gl TD = 1 ns” is described.

これで、1nsの遅延を与えて、ノードblとノードglの間の電圧を、ノードdtmoと低電位電源ノードvssrの間の電圧にコピーせよ、という意味になる。
また、記憶部20の抵抗素子R21及び抵抗素子R23は、上述したように可変抵抗である。尚、図2に示したリセッタ負荷抵抗素子R22は、図1においては、抵抗素子R21に含めて表している。
This means that a delay of 1 ns is given and the voltage between the node bl and the node gl is copied to the voltage between the node dtmo and the low potential power supply node vssr.
Further, the resistance element R21 and the resistance element R23 of the storage unit 20 are variable resistances as described above. Note that the resetter load resistance element R22 shown in FIG. 2 is included in the resistance element R21 in FIG.

抵抗素子R21及び抵抗素子R23は、ノードdtmoの電位に依存する電圧依存抵抗である。また、抵抗素子R21及び抵抗素子R23は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧に直接的には依存せず、ノードdtmoの電位に依存することによって、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を遅延時間t3だけ遅延させた電圧に依存する。 The resistance element R21 and the resistance element R23 are voltage-dependent resistances that depend on the potential of the node dtmo. Further, the resistance element R21 and the resistance element R23 do not depend directly on the voltage between the two nodes bl-node gl, but depend on the potential of the node dtmo, whereby the voltage between the two nodes bl-node gl Depends on the voltage delayed by the delay time t 3 .

抵抗素子R21は、ノードdtmoの電位がリセット電圧以上セット電圧以下となった場合に抵抗値がある程度低い値R22になり、それ以外の場合は、非常に高い抵抗(開放状態)になる。抵抗素子R23は、ノードdtmoの電位がセット電圧以上の電圧となった場合に低抵抗(抵抗値R23)になり、それ以外の場合は、非常に高い抵抗(開放状態)になる。 Resistive element R21, the resistance value becomes a certain low value R 22 when the potential of the node dtmo is equal to or less than the reset voltage higher than the set voltage, otherwise, would be very high resistance (open state). The resistance element R23 has a low resistance (resistance value R 23 ) when the potential of the node dtmo becomes equal to or higher than the set voltage, and in other cases, the resistance element R23 has a very high resistance (open state).

抵抗素子R21の低抵抗状態(導通状態)の抵抗値R22は、例えば100Ωが適する。抵抗素子R23の低抵抗状態(導通状態)の抵抗値R23は、例えば、1mΩが適する。
抵抗素子R21の非常に高抵抗の状態(開放状態)の抵抗値は、例えば1018Ωが適する。セット電圧とリセット電圧は、例えば、それぞれ1.6V、0.75Vが可能である。セット電圧とリセット電圧については、自由に調整できることは言うまでもない。
Resistance R 22 of the low resistance state of the resistance element R21 (conductive state), for example 100Ω are suitable. Resistance R 23 of the low resistance state of the resistance element R23 (conductive state), for example, 1 M.OMEGA is suitable.
For example, 10 18 Ω is suitable for the resistance value of the resistance element R21 in a very high resistance state (open state). For example, the set voltage and the reset voltage can be 1.6 V and 0.75 V, respectively. Needless to say, the set voltage and the reset voltage can be freely adjusted.

より具体的には、例えば、抵抗素子R21は、ノードdtmoの電位が0.75V以上1.6V以下となった場合に抵抗値が100Ωになり、それ以外の場合は、1018Ωになり、抵抗素子R23は、ノードdtmoの電位が1.6V以上の電圧となった場合に1mΩになり、それ以外の場合は、1018Ωにすることもできる。 More specifically, for example, the resistance value of the resistance element R21 is 100Ω when the potential of the node dtmo is 0.75 V or more and 1.6 V or less, and otherwise, the resistance value is 10 18 Ω. The resistance element R23 becomes 1 mΩ when the potential of the node dtmo becomes 1.6 V or higher, and can be 10 18 Ω in other cases.

キャパシタC24は、記憶保持をし、遅延を与えるための一定容量を有する容量素子である。キャパシタC24は、抵抗素子R21及び抵抗素子R23の両方が共に非常に高い抵抗値(開放状態)のときに、記憶ノードrinの電位を保持する機能を有する。また、抵抗素子R21の低抵抗状態(導通状態)の抵抗値R22とキャパシタC24の容量値C24の積t2は、リセット時間を決定する。キャパシタC24の容量値C24は例えば1nFが適する。 The capacitor C24 is a capacitive element having a certain capacity for storing and giving a delay. The capacitor C24 has a function of holding the potential of the storage node rin when both the resistance element R21 and the resistance element R23 have very high resistance values (open state). The product t 2 of the resistance value R 22 in the low resistance state (conduction state) of the resistance element R 21 and the capacitance value C 24 of the capacitor C 24 determines the reset time. Capacitance C 24 of the capacitor C24 are suitable, for example 1nF.

上記の説明では、t1=R2324、t2=R2224と表されるが、ここで挙げた例では、t1=1ps、t2=100ns、t3=1nsである。従って、t1<<t3<<t2の関係を満たしていることが分かる。高電位電源ノードvddrの電位をVvddr=1.0V、低電位電源ノードvssrの電位は、既に述べたとおりVvssr=0.0Vとする。このとき、式(1)〜式(3)により、リセットに要する時間T2=70.3nsとなる。一方、セットに要する時間は、遅延素子31が機能する遅延時間t3でおよそ決まってしまい、約1nsである。 In the above description, t 1 = R 23 C 24 and t 2 = R 22 C 24 are expressed, but in the example given here, t 1 = 1 ps, t 2 = 100 ns, and t 3 = 1 ns. Therefore, it can be seen that the relationship of t 1 << t 3 << t 2 is satisfied. The potential of the high potential power supply node vddr is V vddr = 1.0 V, and the potential of the low potential power supply node vssr is V vssr = 0.0 V as described above. At this time, according to the equations (1) to (3), the time required for reset is T 2 = 70.3 ns. On the other hand, the time required for setting is approximately 1 ns, which is determined approximately by the delay time t 3 at which the delay element 31 functions.

遅延電位発生部30には、HSPICEで予め与えられている遅延素子を使わなくてもよい。遅延機能は、抵抗と容量によるRC遅延を用いて作製することもできる。ここで、遅延電位発生部30の抵抗と容量は、記憶部20中の抵抗や容量とは別のものである。遅延機能の構成要素を、RC遅延を用いて作った例で図6に示す。   The delay potential generator 30 may not use a delay element given in advance by HSPICE. The delay function can also be produced using RC delay due to resistance and capacitance. Here, the resistance and capacity of the delay potential generating unit 30 are different from the resistance and capacity in the storage unit 20. FIG. 6 shows an example in which the delay function components are made using RC delay.

図6は遅延電位発生部の基本構成を説明する図である。この図に示すように、遅延電位発生部30は、電圧依存電圧源32、抵抗値が一定の抵抗素子R33、一定の容量を有するキャパシタC34を含む構成をしている。   FIG. 6 is a diagram for explaining the basic configuration of the delay potential generator. As shown in this figure, the delay potential generator 30 includes a voltage-dependent voltage source 32, a resistance element R33 having a constant resistance value, and a capacitor C34 having a constant capacitance.

電圧依存電圧源32は、ノードbl−ノードgl間の電圧を、電圧依存電圧源32の両端の電圧にそのままコピーする。その結果、抵抗素子R33の抵抗値と、キャパシタC34の容量値の積と概ね同じオーダーの遅延時間をもって、図6に示すノードdtmoに、ノード35の電位がコピーされる。   The voltage dependent voltage source 32 copies the voltage between the node bl and the node gl to the voltage at both ends of the voltage dependent voltage source 32 as it is. As a result, the potential of the node 35 is copied to the node dtmo shown in FIG. 6 with a delay time substantially in the same order as the product of the resistance value of the resistance element R33 and the capacitance value of the capacitor C34.

また、図1に示した回路には、さらに可変抵抗部10に並列に、キャパシタC15を挿入する場合がある。図7はキャパシタを挿入した可変抵抗部の基本構成を説明する図である。実際の抵抗変化メモリ素子は、2つの導体からなる平行平板間に比較的抵抗値の高い物質が挿入された構造をとっているため、平行平板間に容量成分が存在する。キャパシタC15は、この平行平板間の容量成分を再現するものである。キャパシタC15が存在しても、図1に示した回路の本質的な動作に変わりはない。   Further, in the circuit shown in FIG. 1, a capacitor C15 may be further inserted in parallel with the variable resistance unit 10. FIG. 7 is a diagram for explaining the basic configuration of the variable resistance portion in which a capacitor is inserted. Since an actual resistance change memory element has a structure in which a substance having a relatively high resistance value is inserted between parallel plates made of two conductors, a capacitance component exists between the parallel plates. The capacitor C15 reproduces the capacitance component between the parallel plates. The presence of the capacitor C15 does not change the essential operation of the circuit shown in FIG.

次に、シミュレーション装置及びシミュレーション方法を用いた抵抗変化メモリ回路の設計支援方法の概要から説明する。
図8は抵抗変化メモリ回路の設計を支援する方法を説明するフローチャート図である。図示するように、抵抗変化メモリ回路の設計を支援する方法は、抵抗変化メモリ回路のシミュレーション(ステップS1)、動作検証(ステップS2)及びネットリスト変更または素子属性の変更(ステップS3)の支援ステップを有している。
Next, an outline of a resistance change memory circuit design support method using the simulation apparatus and the simulation method will be described.
FIG. 8 is a flowchart for explaining a method for supporting the design of the resistance change memory circuit. As shown in the figure, the method for supporting the design of the resistance change memory circuit includes a resistance change memory circuit simulation (step S1), operation verification (step S2), and a netlist change or element attribute change (step S3) support step. have.

ここで、抵抗変化メモリ回路のシミュレーション(ステップS1)の支援ステップは、ライブラリ100、記憶部を表すサブサーキット101、ネットリスト102及び初期設定電圧103を使用して、メモリ回路に含まれるノードの電圧の時間変化をシミレーションするステップである。   Here, the step of supporting the resistance change memory circuit simulation (step S1) uses the library 100, the subcircuit 101 representing the storage unit, the netlist 102, and the initial setting voltage 103, and the voltage of the node included in the memory circuit. This is a step of simulating the time change of.

また、動作検証(ステップS2)の支援ステップは、期待電圧104と、抵抗変化メモリ回路のシミュレーション(ステップS1)で得られたシミュレーション結果とから、抵抗変化メモリ回路の動作の検証を支援するステップである。   The support step of the operation verification (step S2) is a step of supporting the verification of the operation of the resistance change memory circuit from the expected voltage 104 and the simulation result obtained by the simulation of the resistance change memory circuit (step S1). is there.

ネットリスト変更または素子属性の変更(ステップS3)の支援ステップは、動作検証(ステップS2)の支援ステップにおいて、抵抗変化メモリ回路の動作に不具合があった場合に、ネットリストの変更または素子属性の変更を行う支援ステップである。   In the support step of changing the net list or changing the element attribute (step S3), if there is a malfunction in the operation of the resistance change memory circuit in the support step of the operation verification (step S2), the change of the net list or the element attribute is changed. This is a support step for making changes.

図9は抵抗変化メモリ回路のシミュレーションステップをさらに詳細に説明するフローチャート図である。上述した抵抗変化メモリ回路のシミュレーション(ステップS1)は、図示するように、上記ライブラリ100からの部品属性の読込み(ステップS10)、ネットリストの読込み(ステップS11)、記憶部を表すサブサーキットの読込み(ステップS12)、初期設定電圧の読込み(ステップS13)、ノードの電圧の時間解析シミュレーション(ステップS14)及びノードの電圧の時間依存テーブルの作成(ステップS15)を有している。   FIG. 9 is a flowchart for explaining the simulation steps of the resistance change memory circuit in more detail. As shown in the figure, the resistance change memory circuit simulation (step S1) includes reading of component attributes from the library 100 (step S10), reading of a net list (step S11), and reading of a subcircuit representing a storage unit. (Step S12), reading of the initial setting voltage (Step S13), time analysis simulation of the node voltage (Step S14), and creation of a time dependency table of the node voltage (Step S15).

ここで、部品属性の読込み(ステップS10)のステップは、後述する図10に示す部品属性をシミュレーション装置に入力するステップである。   Here, the step of reading the component attribute (step S10) is a step of inputting a component attribute shown in FIG.

ネットリストの読込み(ステップS11)のステップは、後述する図11に示すネットリストをシミュレーション装置に読み込ませる、即ち、入力するステップである。
サブサーキットの読込み(ステップS12)のステップは、図1及び図5に示す記憶部のサブサーキットをシミュレーション装置に読み込ませる、即ち、入力するステップである。
The step of reading the net list (step S11) is a step of causing the simulation apparatus to read, that is, inputting the net list shown in FIG.
The step of reading the subcircuit (step S12) is a step of causing the simulation apparatus to read, that is, inputting the subcircuit of the storage unit shown in FIGS.

初期設定電圧の読込み(ステップS13)のステップは、後述する図13に示す初期設定電圧のテーブルをシミュレーション装置に読み込ませる、即ち、入力するステップである。   The step of reading the initial setting voltage (step S13) is a step of causing the simulation apparatus to read, that is, inputting an initial setting voltage table shown in FIG.

次に、図10は素子及び素子の属性を説明する図である。この図では、例えば、素子であるtransistorAと、その属性A、transistorBと、その属性B、capacitorAとその属性M、resistorAとその属性Xが示されている。   Next, FIG. 10 is a diagram illustrating elements and element attributes. In this figure, for example, transistor A, which is an element, its attribute A and transistor B, its attribute B, capacitor A and its attribute M, resistor A and its attribute X are shown.

図11はネットリストが表す回路の一例を示す図である。また、図12はネットリストの一覧を表す図である。
図11に示す回路は、部品、即ち、素子の接続関係及び接続ノードを示すリストである。具体的には、多機能pMOS40、カラムスイッチであるnMOS41a〜41p、カラムスイッチであるpMOS42a〜42p、抵抗変化メモリ素子43、選択トランジスタ44、増幅用インバータ45,46、プリチャージ制御トランジスタ47,48、ビットライン寄生容量49により構成されている。また各素子は、ノード50,51,52,53,54によって接続されている。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a circuit represented by the net list. FIG. 12 shows a list of netlists.
The circuit shown in FIG. 11 is a list showing components, that is, connection relations of elements and connection nodes. Specifically, the multi-function pMOS 40, the column switches nMOS 41a to 41p, the column switches pMOS 42a to 42p, the resistance change memory element 43, the selection transistor 44, the amplification inverters 45 and 46, the precharge control transistors 47 and 48, A bit line parasitic capacitance 49 is used. Each element is connected by nodes 50, 51, 52, 53 and 54.

また、多機能pMOS40、nMOS41a〜41p及びpMOS42a〜42pの間にノード50を、nMOS41a〜41p、pMOS42a〜42pと抵抗変化メモリ素子43の間にノード51、抵抗変化メモリ素子43と選択トランジスタ44の間にノード52を有する。さらに、多機能pMOS40のゲートにノードXWE、nMOS41a〜41pのゲートにノードCL1、pMOS42a〜42pのゲートにノードCPL1、選択トランジスタ44のゲートにノードWL、プリチャージ制御トランジスタ47,48のゲートにノードPRCを有する。   Further, a node 50 is provided between the multi-function pMOS 40, nMOS 41a to 41p and pMOS 42a to 42p, a node 51 between the nMOS 41a to 41p, pMOS 42a to 42p and the resistance change memory element 43, and a resistance change memory element 43 and the selection transistor 44. Have a node 52. Furthermore, the gate of the multi-function pMOS 40 is the node XWE, the gates of the nMOSs 41a to 41p are the node CL1, the gates of the pMOSs 42a to 42p are the node CPL1, the gate of the selection transistor 44 is the node WL, and the gates of the precharge control transistors 47 and 48 are the nodes PRC. Have

ここで、図12に示すMN40は、多機能pMOS40に対応し、MN41a〜MN41pは、カラムスイッチのnMOS41a〜41pに対応し、MP42a〜MN42pは、カラムスイッチのpMOS42a〜42pに対応し、サブサーキット43は、抵抗変化メモリ素子43に対応し、MN44は選択トランジスタ44に対応し、サブサーキット45,46は、増幅用インバータ45,46に対応し、MN47,MN48は、プリチャージ制御トランジスタ47,48に対応し、C49は、ビットライン寄生容量49に対応している。   Here, the MN 40 shown in FIG. 12 corresponds to the multi-function pMOS 40, the MNs 41a to MN41p correspond to the nMOSs 41a to 41p of the column switches, the MP42a to MN42p correspond to the pMOSs 42a to 42p of the column switches, and the subcircuit 43 Corresponds to the resistance change memory element 43, MN44 corresponds to the selection transistor 44, subcircuits 45 and 46 correspond to the amplification inverters 45 and 46, and MN47 and MN48 correspond to the precharge control transistors 47 and 48, respectively. Correspondingly, C49 corresponds to the bit line parasitic capacitance 49.

また、MOSトランジスタを示すMN40等の括弧内は、順に、ドレイン端子、ゲート端子、ソース端子、基板に接続する端子を示している。そして、括弧の右隣には、MOSトランジスタの属性を示している。例えば、N、L、Wは、順に、導電型、チャネル長(ゲート電極の幅)、チャネル幅を示している。   The parentheses such as MN40 indicating a MOS transistor indicate a drain terminal, a gate terminal, a source terminal, and a terminal connected to the substrate in this order. The attribute of the MOS transistor is shown on the right side of the parenthesis. For example, N, L, and W indicate the conductivity type, channel length (gate electrode width), and channel width in this order.

このように、図11に示す回路は、メモリセルが、1つの選択トランジスタ44及び1つの抵抗変化メモリ素子43により構成される1T1R型抵抗変化メモリである。また、図11に示す回路は、メモリセルの他に、書込みと読出しに必要な回路が含まれる。   As described above, the circuit shown in FIG. 11 is a 1T1R type resistance change memory in which a memory cell includes one selection transistor 44 and one resistance change memory element 43. The circuit shown in FIG. 11 includes circuits necessary for writing and reading in addition to the memory cell.

図1に示した回路は、以上のような動作原理に基づいて実際の抵抗変化メモリ素子に極めて近い電気的特性を示す。図1に示したサブサーキットが図11に示した回路の抵抗変化メモリ素子43の部分に組込まれることにより、図11の回路は、実際の抵抗変化メモリ素子を含む回路と極めて近い回路動作をする。従って、正しくネットリストを記述し、抵抗変化メモリ素子43として組込むネットリストのパラメータが正しいものであれば、製品或いはCTEGとして製造或いは試作する半導体チップ或いは半導体マクロと同等な動作をシミュレーション装置上で再現することが可能である。その結果、図8、図9に示したような方法で、抵抗変化メモリ素子を含む回路の設計を支援し、効率化することができる。   The circuit shown in FIG. 1 exhibits electrical characteristics very close to those of an actual resistance change memory element based on the operation principle as described above. The subcircuit shown in FIG. 1 is incorporated in the resistance change memory element 43 of the circuit shown in FIG. 11, so that the circuit shown in FIG. 11 operates very close to the circuit including the actual resistance change memory element. . Therefore, if the netlist is correctly described and the parameters of the netlist incorporated as the resistance change memory element 43 are correct, the operation equivalent to that of a semiconductor chip or semiconductor macro manufactured or prototyped as a product or CTEG is reproduced on the simulation apparatus. Is possible. As a result, the design of the circuit including the resistance change memory element can be supported and made efficient by the method as shown in FIGS.

次に、上記ネットリストを用いた回路設計支援方法を説明する。
図13はアナログシミュレータに入力する初期設定値の例を示す図である。図13では、ノード名及び初期値を示している。
Next, a circuit design support method using the net list will be described.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of initial setting values input to the analog simulator. FIG. 13 shows node names and initial values.

ノードは、素子と素子の接続点、サブサーキットと素子の接続点、或いは、サブサーキットとサブサーキットとの接続点をいう。そして、ノードの指定は、ノードインバータからなる回路Aのノードを指定する場合は、例えば、InvA・node(a)と表すことにより行う。   A node refers to a connection point between elements, a connection point between subcircuits and elements, or a connection point between subcircuits and subcircuits. The node is designated by, for example, InvA · node (a) when designating the node of the circuit A composed of node inverters.

初期値は各ノードの初期電圧である。そして、初期値の指定は、ノード名、例えば、InvA・node(a)に対して行う場合には、InvA・node(a)、1.0Vというように指定する。
図14はアナログシミュレータによって作成される時間依存テーブルを示す図である。この時間依存テーブルは、ノード、初期値、各時刻でのノードの電圧が表されている。
The initial value is the initial voltage of each node. When the initial value is specified for a node name, for example, InvA · node (a), InvA · node (a), 1.0V is specified.
FIG. 14 is a diagram showing a time dependence table created by the analog simulator. This time dependency table shows the node, the initial value, and the voltage of the node at each time.

ノードは、シミュレーションを行う回路内のすべてのノードが記載されている欄である。初期値は、初期設定値が与えられたノードに対して、初期値が記載されている欄である。時刻は、シミュレーションによって、結果を得たい時刻が記載された欄である。各ノードの電圧は、シミュレーションで求めた各ノードの各時刻での電圧が記載された欄である。   The node is a column in which all nodes in the circuit to be simulated are described. The initial value is a column in which an initial value is described for a node to which an initial setting value is given. The time is a column in which a time at which a result is desired to be obtained by simulation is described. The voltage of each node is a column in which the voltage at each time of each node obtained by simulation is described.

尚、アナログシュミレータには、シミュレーション後に、シミュレーションで求めた、各時刻に対する各ノードの電圧値のテーブルが作成される。そこで、当初の各ノードに対して設定された初期設定値と、シミュレーションで求めた、各時刻に対する各ノードの電圧値のテーブルを組み合わせて、アナログシミュレータは図14の時間依存テーブルを作成する。   In the analog simulator, after the simulation, a table of voltage values of each node with respect to each time obtained by the simulation is created. Therefore, the analog simulator creates a time-dependent table shown in FIG. 14 by combining the initial set values initially set for each node and the voltage value table for each node obtained by simulation.

図15は動作検証の支援ステップの詳細について示すフローチャート図である。この図は、図8に示した動作検証(ステップS2)の詳細について示すフローチャートを示している。そして、図15のフローチャートは、動作検証として、ノードの電圧の時間依存テーブルの読込み(ステップS2a)、期待値の読込み(ステップS2b)、期待値が設定されているノード、時刻において、シミュレーションで求めたノードの電圧と期待電圧を比較し(ステップS2c)及び指定時刻において、ノード電圧と期待電圧が一致していたかを判断する(ステップS2d)ステップを有している。   FIG. 15 is a flowchart showing details of the operation verification support step. This figure shows a flowchart showing details of the operation verification (step S2) shown in FIG. Then, the flowchart of FIG. 15 is obtained by simulation at the node and time at which the expected value is set (step S2a), the expected value is read (step S2b), the node at which the expected value is set, as the operation verification. The node voltage and the expected voltage are compared (step S2c), and it is determined whether the node voltage and the expected voltage match at the designated time (step S2d).

ここで、ノードの電圧の時間依存テーブルを読み込むステップは、時間テーブルを読み込むステップである。期待値の読込みのステップは、期待値テーブルを読み込むステップである。シミュレーションで求めたノードの電圧と期待電圧を比較するステップは、期待値が設定されている時刻において、シミュレーションで求めたノードの電圧と期待電圧の比較を行い、比較結果を出力するステップである。ノード電圧と期待電圧が一致していたかを判断するステップは、比較結果に基づいて、シミュレーションを行った回路の動作検証の支援を行うステップである。   Here, the step of reading the time dependency table of the voltage of the node is a step of reading the time table. The step of reading the expected value is a step of reading the expected value table. The step of comparing the node voltage obtained by the simulation and the expected voltage is a step of comparing the node voltage obtained by the simulation and the expected voltage at the time when the expected value is set, and outputting the comparison result. The step of determining whether or not the node voltage matches the expected voltage is a step of supporting operation verification of the circuit that performed the simulation based on the comparison result.

そして、動作確認を行った結果、良好であれば、抵抗変化メモリ回路の設計の支援は終了する。一方、動作確認を行った結果、期待値と一致しないノードの電圧が存在した場合には、後に詳細を示す、回路変更、素子属性の変更の支援ステップへ進む。   If the result of the operation check is satisfactory, the support for designing the resistance change memory circuit ends. On the other hand, as a result of checking the operation, if there is a voltage at a node that does not match the expected value, the process proceeds to a circuit change and element attribute change support step, which will be described in detail later.

図16は期待値テーブルを示す図である。そして、期待値テーブルは、ノード、期待値及び時刻で表されている。
ノードは、期待値が設定されているノードの一覧が記載されている欄である。期待値は、各ノードに対する電圧の期待値が記載されている欄である。時刻は、期待値が設定されている時刻を記載する欄である。
FIG. 16 is a diagram showing an expected value table. The expected value table is represented by nodes, expected values, and times.
The node is a column in which a list of nodes for which expected values are set is described. The expected value is a column in which the expected value of the voltage for each node is described. The time is a column that describes the time at which the expected value is set.

図17は期待値とシミュレーションを行って得たノードの電圧との比較テーブルを示す図である。上記の比較テーブルは、ノード名、期待値、シミュレーション値、時刻、比較結果を含む構成をしている。   FIG. 17 is a diagram showing a comparison table between expected values and node voltages obtained by simulation. The comparison table includes a node name, an expected value, a simulation value, a time, and a comparison result.

ノード名は、期待値と電圧を比較するノードが記載されている欄である。期待値はノードに記載されたノードに対する期待値が記載されている欄である。シミュレーション値は、ノードに記載されたノードに対するものであって、時刻欄に記載された時刻に対応する、シミュレーションで求めた電圧が記載されている欄である。時刻は、期待値とノードの電圧の比較を行う時刻が記載されている欄である。比較結果は、期待値とシミュレーションで求めたノードの電圧を比較した結果が記載されている欄である。   The node name is a column in which a node for comparing the expected value with the voltage is described. The expected value is a column in which the expected value for the node described in the node is described. The simulation value is for a node described in the node, and is a column in which a voltage obtained by simulation corresponding to the time described in the time column is described. The time is a column in which the time at which the expected value and the node voltage are compared is described. The comparison result is a column in which the result of comparing the expected value and the voltage of the node obtained by the simulation is described.

例えば、ノードに記載されたノード、「InvA node(a)」に対して、期待値に記載された期待値は>0.9V、シミュレーション値に記載されたノードの電圧は1.0Vであるときには、比較結果には、「Yes」と記載され、期待値とノードの電圧が合致することが示される。   For example, with respect to the node described in the node “InvA node (a)”, when the expected value described in the expected value is> 0.9 V and the voltage of the node described in the simulation value is 1.0 V In the comparison result, “Yes” is described, which indicates that the expected value matches the node voltage.

一方、ノードに記載されたノード、「InvA node(b)」に対して、期待値の欄に記載された期待値は>0.9V、シミュレーション値に記載されたノードの電圧は0.5Vであるときには、比較結果には、「No」と記載され、期待値とノードの電圧が合致しないことが示される。そして、比較結果に記載され記載結果がすべて、「Yes」であるときに、期待値とノードの電圧が一致していると判断する。   On the other hand, for the node “InvA node (b)” described in the node, the expected value described in the expected value column is> 0.9 V, and the voltage of the node described in the simulation value is 0.5 V. In some cases, the comparison result is described as “No”, indicating that the expected value does not match the node voltage. Then, when all the description results described in the comparison result are “Yes”, it is determined that the expected value and the node voltage match.

このように、図8に示す動作検証(ステップS2)の支援ステップでは、期待値とシミュレーションで求めたノードの電圧を比較し、すべての期待値とノードの電圧が一致しているときに、期待値とノード電圧が一致していると判断する。そして、期待値とノード電圧が一致するときには、抵抗変化メモリ素子を含むメモリ回路の設計支援を終了する。一方、期待値とノード電圧が一致しないときには、抵抗変化メモリ素子を含むメモリ回路の設計をさらに支援するため、回路変更または素子属性の変更の支援ステップへ進む。   Thus, in the support step of the operation verification (step S2) shown in FIG. 8, the expected value is compared with the node voltage obtained by the simulation, and when all the expected values match the node voltage, the expected value is obtained. It is determined that the value matches the node voltage. When the expected value matches the node voltage, the design support for the memory circuit including the resistance change memory element is terminated. On the other hand, when the expected value and the node voltage do not match, the process proceeds to a circuit change or element attribute change support step to further support the design of the memory circuit including the resistance change memory element.

図18は回路変更または素子属性の変更の支援ステップの詳細を示すフローチャート図である。そして、回路変更または素子属性の変更の支援ステップは、素子属性の変更が必要かを判断し(ステップS3a)、素子属性の変更が必要な場合は、素子属性の変更をし(ステップS3b)、そして、ネットリストの変更が必要かを判断し(ステップS3c)、ネットリストの変更が必要な場合は、ネットリストの変更を行う(ステップS3d)。   FIG. 18 is a flowchart showing details of the support step for circuit change or element attribute change. The circuit change or element attribute change support step determines whether or not the element attribute needs to be changed (step S3a). If the element attribute needs to be changed, the element attribute is changed (step S3b). Then, it is determined whether the netlist needs to be changed (step S3c). If the netlist needs to be changed, the netlist is changed (step S3d).

素子属性の変更が必要かを判断するステップは、期待値とノードの電圧が一致しなかった原因が、負荷の見積もりを誤った等に起因する信号遅延の見積もり誤りの問題なのかを検討し、素子属性の変更が必要か否かを判断するステップである。素子属性の変更の支援ステップは、素子属性の変更が必要と判断する場合に、どのような素子属性とすればよいかを検討し、その素子属性と合致するように、素子属性の変更を支援するステップである。ネットリストの変更が必要かを判断するステップは、期待値とノードの電圧が一致しなかった原因が、論理の誤り等によるものなのかを検討し、ネットリストの変更が必要か否かを判断するステップである。ネットリストの変更の支援ステップは、ネットリストの変更が必要と判断する場合に、ネットリストの変更を支援するステップである。   In the step of determining whether the element attribute needs to be changed, the reason why the expected value and the node voltage do not match is the problem of the signal delay estimation error due to the wrong load estimation, etc. This is a step of determining whether or not the element attribute needs to be changed. The element attribute change support step considers what element attributes should be used when it is determined that the element attribute needs to be changed, and supports the element attribute change to match the element attribute. It is a step to do. In the step of determining whether the netlist needs to be changed, examine whether the reason why the expected value and the node voltage did not match is due to a logic error, etc., and determine whether the netlist needs to be changed. It is a step to do. The netlist change support step is a step of supporting the netlist change when it is determined that the netlist needs to be changed.

このように、上記シミュレーション方法では、サブサーキットを構成する回路部品を接続する接続ノードの内の一つ(例えば、記憶ノードrin)が、記憶部の記憶状態に対応する電圧を保持する記憶ノードとなっているサブサーキットをアナログシミュレータに入力し、記憶装置を構成する回路部品間の接続関係が記載されているネットリストをアナログシミュレータに入力し、アナログシミュレーションを行い、記憶装置を構成する回路部品間の接続ノードの電圧の時間変化を求める。   Thus, in the simulation method described above, one of the connection nodes (for example, the storage node rin) that connects the circuit components that constitute the subcircuit is a storage node that holds a voltage corresponding to the storage state of the storage unit. Between the circuit components that make up the storage device, input the netlist that describes the connections between the circuit components that make up the storage device into the analog simulator, perform analog simulation The time change of the voltage of the connection node is obtained.

さらに、記憶装置を構成する回路部品間の接続ノードの電圧の期待値を入力し、アナログシミュレータで求めた記憶装置を構成する回路部品間の接続ノードの電圧と、記憶装置を構成する回路部品間の接続ノードの電圧の期待値を比較し、比較結果を出力し、比較結果から記憶装置の動作が正常に動作しているか否かを判断する。   Furthermore, the expected value of the voltage of the connection node between the circuit components constituting the storage device is input, and the voltage of the connection node between the circuit components constituting the storage device obtained by the analog simulator and the circuit component constituting the storage device Are compared with each other, the comparison result is output, and it is determined from the comparison result whether or not the operation of the storage device is operating normally.

実際のシミュレーション結果はどのようなものであるか、もう少し具体的な例を挙げて説明する。尚、以下で挙げる例は、図8乃至図18で示した回路設計支援方法の例と必ずしも対応したものではなく、シミュレーション結果の一例を示したものである。   The actual simulation result will be described with a more specific example. The example given below does not necessarily correspond to the example of the circuit design support method shown in FIG. 8 to FIG. 18, but shows an example of the simulation result.

以下で挙げる例では、図11で示した、抵抗変化メモリ素子43を含む回路の、各トランジスタのゲートノードXWE、CL1、CPL1、WL、PRCに特定の電位信号を与え、書込みを行い、それぞれの書込みの後に読出しを行い、書込んだとおりの読出し結果が得られ、各ノードの電位が意図したものとなっているかどうかを確認するというものである。図11に示す抵抗変化メモリ素子43には、図1に示したサブサーキットを用いている。以下で挙げるシミュレーション結果は、実際にHSPICEによってシミュレーションを行うことによって得られた結果である。   In the example given below, specific potential signals are given to the gate nodes XWE, CL1, CPL1, WL, and PRC of each transistor in the circuit including the resistance change memory element 43 shown in FIG. Reading is performed after writing, a reading result as written is obtained, and it is confirmed whether or not the potential of each node is as intended. The resistance change memory element 43 shown in FIG. 11 uses the subcircuit shown in FIG. The simulation results given below are the results obtained by actually simulating with HSPICE.

以下に説明するシミュレーション結果では、図11に示すVDDHの電位を3.3Vとし、抵抗変化メモリ素子の特性として用いたパラメータは、C24=1nF、R22=100Ω、R23=1mΩ、t1=1ps、t2=100ns、t3=1ns、Vvddr=1.0V、Vvssr=0.0V、Vth=0.5V、T2=70.3ns、そして、リセット電圧が0.75V、セット電圧が1.60Vである。 In the simulation results described below, the VDDH potential shown in FIG. 11 is 3.3 V, and the parameters used as the characteristics of the resistance change memory element are C 24 = 1 nF, R 22 = 100Ω, R 23 = 1 mΩ, t 1. = 1 ps, t 2 = 100 ns, t 3 = 1 ns, V vddr = 1.0 V, V vssr = 0.0 V, V th = 0.5 V, T 2 = 70.3 ns, and the reset voltage is 0.75 V, The set voltage is 1.60V.

図19はシミュレータ上での各時刻における動作モードを示した図である。最初の100nsは省電力モード、次の100nsはセットモード、その次の100nsはセット後の読出し、その次の200nsはリセットモード、その次の100nsはリセット後の読出し、その次の100nsはセットモード、その次の100nsはセット後の読出し、その次の200nsはリセットモード、その次の100nsはリセット後の読出しである。   FIG. 19 is a diagram showing an operation mode at each time on the simulator. The first 100 ns is the power saving mode, the next 100 ns is the set mode, the next 100 ns is read after setting, the next 200 ns is reset mode, the next 100 ns is read after reset, and the next 100 ns is set mode The next 100 ns is read after setting, the next 200 ns is reset mode, and the next 100 ns is read after reset.

ここで、省電力モードとは、電力を消費しないようにする待機状態のモードである。セットモードとは、抵抗変化メモリ素子43がセットの電圧条件を満たす電圧信号を与えるように回路を動作させるモードである。リセットモードとは、抵抗変化メモリ素子43がリセットの電圧条件を満たす電圧信号を与えるように回路を動作させるモードである。   Here, the power saving mode is a standby mode in which power is not consumed. The set mode is a mode in which the circuit is operated so that the resistance change memory element 43 provides a voltage signal that satisfies the set voltage condition. The reset mode is a mode in which the circuit is operated so that the resistance change memory element 43 provides a voltage signal that satisfies the reset voltage condition.

読出しモードでは、抵抗変化メモリ素子43の記憶即ち抵抗状態に応じて、図11に示すノード54に電位信号が出力されるモードである。読出しモードにおいては、抵抗変化メモリ素子43の抵抗状態が低抵抗である場合は、ノード54に0.0Vに近い低い電位を、抵抗変化メモリ素子43の抵抗状態が高抵抗である場合は、ノード54に3.3Vに近い高い電位をそれぞれ出力する。   The read mode is a mode in which a potential signal is output to the node 54 shown in FIG. 11 in accordance with the storage of the resistance change memory element 43, that is, the resistance state. In the read mode, when the resistance state of the resistance change memory element 43 is low resistance, a low potential close to 0.0 V is applied to the node 54, and when the resistance state of the resistance change memory element 43 is high resistance, the node 54 54 outputs a high potential close to 3.3V.

2回あるリセットモードのうち1回目、即ち、時刻300〜500nsにおいては、抵抗変化メモリ素子43がリセットの電圧条件を満たす状態が長時間連続する連続モードである。一方、リセットモードのうち2回目、即ち、時刻800〜1000nsにおいては、抵抗変化メモリ素子43がリセットの電圧条件を満たす状態と満たさない状態を10ns程度の比較的短い時間ごとに繰返す、断続モードである。このような断続モードは、実際の抵抗変化メモリでは用いないかもしれないが、このような2つのリセットモードの動作の違いを示すため、このような設定としている。   In the first reset mode, that is, from 300 to 500 ns, the state in which the resistance change memory element 43 satisfies the reset voltage condition is a continuous mode for a long time. On the other hand, in the second reset mode, that is, from 800 to 1000 ns, in the intermittent mode, the resistance change memory element 43 repeats the state satisfying the reset voltage condition and the state not satisfying the reset voltage condition every relatively short time of about 10 ns. is there. Such an intermittent mode may not be used in an actual resistance change memory, but is set in this way to show the difference in operation between the two reset modes.

図20はXWE、CL1、CPL1、WL及びPRCとして与えた信号の波形図である。図11で示した回路の詳細な説明は本発明の範囲を超えるため、省略するが、図19で示した動作をさせるための信号を与えたことになる。   FIG. 20 is a waveform diagram of signals given as XWE, CL1, CPL1, WL, and PRC. Since the detailed description of the circuit shown in FIG. 11 is beyond the scope of the present invention, a signal for performing the operation shown in FIG.

図21はシミュレーション結果として得られる各ノードの電位を説明する図である。ここで、ノード54の電位に注目すると、時刻200〜300nsにおいては、ノード54の電位は0.0Vに近い電位であり、抵抗変化メモリ素子43の低抵抗状態が読出されたものと推測できる。同様に、時刻500〜600nsにおいては、ノード54の電位は3.3Vに近い電位であり、抵抗変化メモリ素子43の高抵抗状態が読出されたものと推測できる。同様に、時刻700〜800nsにおいては、ノード54の電位は0.0Vに近い電位であり、抵抗変化メモリ素子43の低抵抗状態が読出されたものと推測できる。同様に、時刻1000〜1100nsにおいては、ノード54の電位は3.3Vに近い電位であり、抵抗変化メモリ素子43の高抵抗状態が読出されたものと推測できる。従って、セット後の読出しにおいては低抵抗状態が読出され、リセット後の読出しにおいては高抵抗状態が読出されていることが推測できる。   FIG. 21 is a diagram for explaining the potential of each node obtained as a simulation result. Here, paying attention to the potential of the node 54, it can be estimated that the low-resistance state of the resistance change memory element 43 is read out at the time of 200 to 300 ns because the potential of the node 54 is close to 0.0V. Similarly, at time 500 to 600 ns, the potential of node 54 is close to 3.3 V, and it can be estimated that the high resistance state of resistance change memory element 43 has been read. Similarly, at time 700 to 800 ns, the potential of the node 54 is close to 0.0 V, and it can be assumed that the low resistance state of the resistance change memory element 43 has been read. Similarly, at time 1000 to 1100 ns, the potential of node 54 is close to 3.3 V, and it can be estimated that the high resistance state of resistance change memory element 43 has been read. Therefore, it can be inferred that the low resistance state is read in reading after setting, and the high resistance state is read in reading after resetting.

図22はシミュレーション結果として得られる各ノードの電位を説明する図である。この図では、抵抗変化メモリ素子43の両端の電圧、選択トランジスタ44を流れる電流、抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキット中のノードdtmoの電位、抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキット中の記憶ノードrinの電位が示されている。ここで、今回のシミュレーションで用いた図11に示すネットリストは、抵抗変化メモリ素子43を1つのみを含んでいる。従って、図11中のノード51と、図1中のノードbl、図11中のノード52と、図1中のノードglは同じノードを表している。   FIG. 22 is a diagram for explaining the potential of each node obtained as a simulation result. In this figure, the voltage across the resistance change memory element 43, the current flowing through the selection transistor 44, the potential of the node dtmo in the subcircuit representing the resistance change memory element, the storage node rin in the subcircuit representing the resistance change memory element The potential is shown. Here, the net list shown in FIG. 11 used in this simulation includes only one resistance change memory element 43. Therefore, the node 51 in FIG. 11, the node bl in FIG. 1, the node 52 in FIG. 11, and the node gl in FIG. 1 represent the same node.

書込み後に正しく読出されているであるという推測は、図21及び図22の各電圧、電位、電流の信号によって確認できる。特に、抵抗変化メモリ素子を表した、図1に示すサブサーキット中の記憶ノードrinの電位を確認することによって、特定時刻において高抵抗状態が書込まれているか、低抵抗状態が書込まれているかどうかを確認することができる。例えば、時刻490nsにおいて、記憶ノードrinの電位は、Vth=0.5Vより高い電位となっている。従って、時刻490nsにおける抵抗変化メモリ素子の状態は、高抵抗であるということが分かる。 The assumption that the data has been read correctly after writing can be confirmed by the signals of the voltages, potentials, and currents shown in FIGS. In particular, a high resistance state is written at a specific time or a low resistance state is written by checking the potential of the storage node rin in the subcircuit shown in FIG. You can check whether or not. For example, at time 490 ns, the potential of the storage node rin is higher than V th = 0.5V. Therefore, it can be seen that the state of the resistance change memory element at time 490 ns is high resistance.

1回目のリセットモードにおいては、時刻300nsにおいてリセットの電圧条件が満たされる状態が始まり、そこからT2=70.3ns経過した時刻370ns付近にて記憶ノードrinの電位がVth=0.5Vに達し、リセットが起きていることが分かる。図21、図22の各電圧、電位、電流信号を見ると、この時刻にいくつかの電圧、電位、電流信号が変化していることが分かる。 In the first reset mode, the state where the reset voltage condition is satisfied starts at time 300 ns, and the potential of the storage node rin becomes V th = 0.5 V around time 370 ns after T 2 = 70.3 ns has passed. And you can see that a reset is taking place. Looking at the voltage, potential, and current signals in FIGS. 21 and 22, it can be seen that several voltages, potentials, and current signals have changed at this time.

2回目のリセットモードにおいては、最初に時刻800nsにおいてリセットの電圧条件が満たされる状態が始まり、そこからある程度の時間が経過した後に記憶ノードrinの電位がVth=0.5Vに達し、リセットが起きていることが分かる。ここで、抵抗変化メモリ素子43の両端の電圧に注目すると、リセットの電圧条件である0.75V以上1.6V以下という条件を満たす期間と満たさない期間が繰返されていることが分かる。リセットが起きた時刻は、時刻800nsからリセットの電圧条件である0.75V以上1.6V以下という条件を満たす期間が累積の合計時間でT2=70.3nsに到達した時刻である。 In the second reset mode, a state where the reset voltage condition is satisfied first starts at time 800 ns, and after a certain amount of time has elapsed, the potential of the storage node rin reaches V th = 0.5 V, and the reset is performed. I can see that it is happening. Here, paying attention to the voltage at both ends of the resistance change memory element 43, it can be seen that a period satisfying a condition of 0.75 V or more and 1.6 V or less as a reset voltage condition and a period not satisfying the condition are repeated. The time when the reset occurred is the time when the period satisfying the condition of 0.75 V or more and 1.6 V or less which is the reset voltage condition from time 800 ns reaches T 2 = 70.3 ns in the cumulative total time.

尚、セットは、事実上無限小とみなせる極めて短い時間で起きるため、図21、図22の結果では、セットの電圧条件が満たされるとすぐに起きる。例えば、時刻100nsでは、セットが起こっていることが抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキット中の記憶ノードrinの電位がVvssr=0.0Vと同じ電位になっていることから分かる。ここで、もし遅延素子31が無かったとすると、記憶ノードrinの電位がVth=0.5Vと同程度で止まってしまい、セット直後にリセットが極めて起きやすい状態となってしまい、現実の抵抗変化メモリ素子と異なってしまう。 Since the set occurs in a very short time that can be regarded as practically infinitesimal, the results shown in FIGS. 21 and 22 occur as soon as the voltage condition of the set is satisfied. For example, at time 100 ns, it can be seen from the fact that the set has occurred because the potential of the storage node rin in the subcircuit representing the resistance change memory element is the same as V vssr = 0.0V . Here, if the delay element 31 is absent, the potential of the storage node rin stops at the same level as V th = 0.5 V, so that resetting is very likely to occur immediately after setting, and the actual resistance change It is different from the memory element.

ここで挙げたサブサーキットの例では、シミュレーション対象のネットリストに抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが1つのみ存在する。しかし、シミュレーション対象のネットリストに抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが多数存在する場合でも、このサブサーキットを使ったシミュレーションは可能であり、このような場合に、より威力を発揮する。実際のメモリ製品や製品に近いCTEGでは、シミュレーション対象のネットリストに抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが多数存在する。尚、シミュレーション対象のネットリストに抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが多数とは、ネットリスト上で、抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットは1箇所のみに記述されていても、そのサブサーキットが多数の箇所で呼び出されている場合を含む。   In the example of the subcircuit described here, there is only one subcircuit representing the resistance change memory element in the simulation target netlist. However, even when there are a large number of subcircuits representing resistance change memory elements in the netlist to be simulated, simulation using this subcircuit is possible, and in such a case, it is more powerful. In an actual memory product or a CTEG that is close to the product, there are many subcircuits representing resistance change memory elements in the net list to be simulated. It should be noted that there are many subcircuits representing resistance change memory elements in the netlist to be simulated even if there are only one subcircuit representing resistance change memory elements on the netlist. Including the case where it is called at the point.

ここで挙げたシミュレーションの例では、正常に動作したことが分かる。つまり、電圧、電位、電流信号のシミュレーション値と期待値が一致した。このような場合は、シミュレーション対象のネットリストは正常に動くという結論となり、回路設計支援は終了する。しかし、もし正常ではなく、電圧、電位、電流信号のシミュレーション値と期待値が一致しない箇所が1箇所でも存在した場合、素子属性、ネットリストを必要に応じて修正し、再度シミュレーションを行う必要がある。   In the simulation example given here, it can be seen that the operation was normal. In other words, the simulation values and expected values of the voltage, potential, and current signals matched. In such a case, it is concluded that the simulation target netlist operates normally, and the circuit design support ends. However, if it is not normal and there is even one place where the expected value does not match the simulation value of the voltage, potential, or current signal, it is necessary to correct the element attribute and netlist as necessary and perform simulation again. is there.

高抵抗状態を書込んだ場合、書込んだ後、記憶ノードrinの電位の期待値はVth=0.5V以上となり、低抵抗状態を書込んだ場合、書込んだ後、記憶ノードrinの電位の期待値はVth=0.5V以下となる。従って、記憶ノードrinの電位のシミュレーション値が、記憶ノードrinの電位の期待値の範囲外であった場合、書込み動作に関する回路のネットリストの修正が必要である。また、記憶ノードrinの電位がVth=0.5V以上である状態で読出しを行ったときの、ノード54の電位の期待値は、2.7V以上であり、記憶ノードrinの電位がVth=0.5V以下である状態で読出しを行ったときの、ノード54の電位の期待値は0.6V以下である。この場合、ノード54の電位のシミュレーション値が、ノード54の電位の期待値の範囲外であった場合は、読出し動作に関する回路のネットリストの修正が必要である。以上は、あくまで例であり、本発明の請求の範囲は、これらの例に限定されるものではない。 When the high resistance state is written, the expected value of the potential of the storage node rin after writing is V th = 0.5 V or more. When the low resistance state is written, after writing, the potential of the storage node rin The expected value of the potential is V th = 0.5 V or less. Accordingly, when the simulation value of the potential of the storage node rin is outside the range of the expected value of the potential of the storage node rin, it is necessary to correct the netlist of the circuit related to the write operation. Further, when reading is performed in a state where the potential of the storage node rin is V th = 0.5 V or higher, the expected value of the potential of the node 54 is 2.7 V or higher, and the potential of the storage node rin is V th. The expected value of the potential of the node 54 when reading is performed in a state of = 0.5V or less is 0.6V or less. In this case, if the simulation value of the potential of the node 54 is outside the range of the expected value of the potential of the node 54, the netlist of the circuit related to the read operation needs to be corrected. The above are only examples, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

このようなシミュレーション装置によれば、記憶部を表すサブサーキットに記憶状態を示す記憶ノードを設けて、記憶部を表すサブサーキットは可変抵抗部の状態に応じて動作をする。そのため、記憶部を表すサブサーキットの動作後の状態が保持され、その状態に基づいて、さらに、記憶部を表すサブサーキットは次の動作を連続して行うことができる。書込みと読出しを複雑に組合せたシミュレーションにおいて、抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが多数ある場合に、特に威力を発揮する。   According to such a simulation apparatus, the storage node indicating the storage state is provided in the subcircuit representing the storage unit, and the subcircuit representing the storage unit operates according to the state of the variable resistance unit. Therefore, the state after the operation of the subcircuit representing the storage unit is maintained, and based on the state, the subcircuit representing the storage unit can continuously perform the next operation. This is particularly effective when there are a large number of subcircuits representing resistance change memory elements in a simulation in which writing and reading are combined in a complicated manner.

また、遅延素子の導入により、セット後にリセットが起きやすいという、実際の抵抗変化メモリ素子と異なった振る舞いをすることを回避できる。また、サブサーキット中の抵抗値や容量値等を調整することにより、リセット時間、セット電圧、リセット電圧、高抵抗状態または低抵抗状態における抵抗値等のパラメータを自由に設定できる。ここで、リセット時間には、リセットの電圧条件を満たしている時間の累積時間が適用される。   Further, by introducing a delay element, it is possible to avoid a behavior different from that of an actual resistance change memory element that a reset is likely to occur after setting. Further, by adjusting the resistance value, the capacitance value, and the like in the subcircuit, parameters such as a reset time, a set voltage, a reset voltage, and a resistance value in a high resistance state or a low resistance state can be freely set. Here, the accumulated time of the time that satisfies the reset voltage condition is applied to the reset time.

以上により、抵抗変化メモリ素子を含む記憶部を用いた記憶装置のアナログシミュレーションを連続して行えるため、上記の記憶部を含むメモリ回路のシミュレーションを容易に行える抵抗変化メモリのシミュレーション装置、抵抗変化メモリのシミュレーション方法、及び回路設計支援方法を提供することができる。   As described above, since the analog simulation of the storage device using the storage unit including the resistance change memory element can be continuously performed, the resistance change memory simulation device and the resistance change memory capable of easily simulating the memory circuit including the storage unit described above. The simulation method and the circuit design support method can be provided.

(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について説明する。以下の説明では、第1の実施の形態で説明した同一の構成要素には、同一の符号を付し、その構成要素及び作用の説明の詳細については省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the following description, the same constituent elements described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the constituent elements and operations will be omitted.

この第2の実施の形態では、第1の実施の形態で説明した遅延する電圧信号を可変抵抗部10から記憶部20に送信するのではなく、記憶部20から可変抵抗部10に送信することを特徴としている。   In the second embodiment, the delayed voltage signal described in the first embodiment is not transmitted from the variable resistance unit 10 to the storage unit 20, but is transmitted from the storage unit 20 to the variable resistance unit 10. It is characterized by.

図23は抵抗変化メモリ素子に相当するサブサーキットの中身を表す回路図である。この図は、図11に示す抵抗変化メモリ素子43に相当するサブサーキットの中身を表す第2の実施の形態に関する回路図が示されている。   FIG. 23 is a circuit diagram showing the contents of a subcircuit corresponding to the resistance change memory element. This figure shows a circuit diagram relating to the second embodiment showing the contents of a sub-circuit corresponding to the resistance change memory element 43 shown in FIG.

図23に示すサブサーキットは、可変抵抗部10、遅延電位発生部60、記憶部20を含む構成をしている。そして、この回路では、抵抗変化メモリ素子の状態、即ち高抵抗状態か、または低抵抗状態かの情報を、記憶部20の記憶ノードrinで表す。   The subcircuit shown in FIG. 23 includes a variable resistance unit 10, a delay potential generation unit 60, and a storage unit 20. In this circuit, information on the state of the resistance change memory element, that is, the high resistance state or the low resistance state is represented by a storage node rin of the storage unit 20.

可変抵抗部10は、高抵抗素子R11、低抵抗素子R12、抵抗素子R13、抵抗素子R14、ノードbl及びノードglを含む構成をし、ノードblとノードglとの間に高抵抗素子R11と抵抗素子R13とが直列に接続されている。また、ノードblとノードglとの間に低抵抗素子R12と抵抗素子R14とが直列に接続されている。   The variable resistance unit 10 includes a high resistance element R11, a low resistance element R12, a resistance element R13, a resistance element R14, a node bl, and a node gl, and the high resistance element R11 and the resistance between the node bl and the node gl. The element R13 is connected in series. A low resistance element R12 and a resistance element R14 are connected in series between the node bl and the node gl.

高抵抗素子R11は、高抵抗状態の抵抗変化メモリ素子43の特性を表し、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変わる電圧依存抵抗である。例えば、高抵抗素子R11は、図4のような特性になるようにする。   The high resistance element R11 represents a characteristic of the resistance change memory element 43 in the high resistance state, and is a voltage dependent resistance whose resistance value changes depending on the voltage applied to itself. For example, the high resistance element R11 has characteristics as shown in FIG.

低抵抗素子R12は、低抵抗状態の抵抗変化メモリ素子の特性を表す素子である。低抵抗素子R12は、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変わる電圧依存抵抗であっても、自分自身にかかる電圧によって抵抗値が変わらない一定抵抗でもよい。一定抵抗とした場合は、低抵抗素子R12は、例えば4kΩが適する。   The low resistance element R12 is an element representing the characteristics of the resistance change memory element in the low resistance state. The low resistance element R12 may be a voltage-dependent resistor whose resistance value changes depending on the voltage applied to itself, or may be a constant resistance whose resistance value does not change depending on the voltage applied to itself. In the case of a constant resistance, for example, 4 kΩ is suitable for the low resistance element R12.

一方、記憶部20は、高電位電源ノードvddr、低電位電源ノードvssr、記憶ノードrin、リセッタスイッチ及びリセッタ負荷抵抗素子として機能する抵抗素子R21、セッタスイッチとして機能する抵抗素子R23及びキャパシタC24を含む構成をし、高電位電源ノードvddrと低電位電源ノードvssrとの間に、抵抗素子R21及び抵抗素子R23が直列に接続されている。そして、記憶ノードrinと低電位電源ノードvssrとの間には、キャパシタC24が接続されている。   On the other hand, the storage unit 20 includes a high-potential power supply node vddr, a low-potential power supply node vssr, a storage node rin, a resetter switch, a resistance element R21 that functions as a resetter load resistance element, a resistance element R23 that functions as a setter switch, and a capacitor C24. The resistor element R21 and the resistor element R23 are connected in series between the high potential power supply node vddr and the low potential power supply node vssr. A capacitor C24 is connected between the storage node rin and the low potential power supply node vssr.

ここで、抵抗素子R21及び抵抗素子R23は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧に依存する電圧依存抵抗である。
また、抵抗素子R21は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧がリセット電圧以上セット電圧以下となった場合に、抵抗値がある程度低い値R22になり、それ以外の場合は、非常に高い抵抗(開放状態)になる。
Here, the resistance element R21 and the resistance element R23 are voltage-dependent resistances that depend on the voltage between the two nodes bl-gl.
The resistance elements R21, when a voltage between two nodes bl- node gl is equal to or less than the reset voltage higher than the set voltage, the resistance value becomes a certain low value R 22, otherwise, very high Resistance (open state).

そして、記憶ノードrinの電位は、抵抗素子R21及び抵抗素子R23の抵抗値を変化させることにより、変化する。
遅延電位発生部60は、遅延素子61、ノードdrin、低電位電源ノードvssrを含む構成をしている。遅延素子61は、セット後にリセットが起きやすい状態になることを防ぐための素子である。遅延素子61は、記憶ノードrinの電位をある程度短い遅延t3を持たせてノードdrinの電位にコピーする。
The potential of the storage node rin changes by changing the resistance values of the resistance element R21 and the resistance element R23.
The delay potential generator 60 includes a delay element 61, a node drin, and a low potential power supply node vssr. The delay element 61 is an element for preventing a reset from easily occurring after setting. The delay element 61 copies the potential of the storage node rin to the potential of the node drin with a somewhat short delay t 3 .

図24は抵抗変化メモリ素子を構成する素子の役割と機能を説明した図である。図24に記述された例は、HSPICE等のアナログシミュレータのネットリスト記述において、回路素子の名称をどのように設定するかの例が示されている。   FIG. 24 is a diagram for explaining the role and function of the elements constituting the resistance change memory element. The example described in FIG. 24 shows an example of how the names of circuit elements are set in the netlist description of an analog simulator such as HSPICE.

以上で、図23に示す回路の構成とそれぞれの素子の役割についての説明が終わったので、次に、図23に示す回路の動作について説明する。
図25は抵抗変化メモリ素子に相当する回路図である。図25は、図23に示すサブサーキットの動作を容易に理解するために、図23に示す回路構成をより具体的に説明した図である。図25では、第2の実施の形態のシミュレーション装置の基本原理が示されている。尚、この図においては、シミュレーション装置の基本原理を容易に理解するためにスイッチ機能のある抵抗素子を直接スイッチ素子として表記している。
This completes the description of the configuration of the circuit shown in FIG. 23 and the role of each element. Next, the operation of the circuit shown in FIG. 23 will be described.
FIG. 25 is a circuit diagram corresponding to a resistance change memory element. FIG. 25 is a diagram specifically explaining the circuit configuration shown in FIG. 23 in order to easily understand the operation of the subcircuit shown in FIG. FIG. 25 shows the basic principle of the simulation apparatus according to the second embodiment. In this figure, in order to easily understand the basic principle of the simulation apparatus, a resistive element having a switching function is directly represented as a switching element.

図25の左側は、可変抵抗部10であり、右側は、記憶部20である。記憶部20は、記憶を保持し、また可変抵抗部10に印加される電圧等の情報に応じて状態と記憶内容を変化する機能を有する。また、可変抵抗部10は、記憶部20の記憶ノードrinの電位によって、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値を変化させる機能を有する。   The left side of FIG. 25 is the variable resistance unit 10, and the right side is the storage unit 20. The storage unit 20 has a function of holding storage and changing the state and stored contents in accordance with information such as a voltage applied to the variable resistance unit 10. Further, the variable resistance unit 10 has a function of changing the resistance value between the two nodes bl-gl by the potential of the storage node rin of the storage unit 20.

図25に示す回路構成は、図11に示す抵抗変化メモリ素子43の状態、即ち高抵抗状態か、或いは低抵抗状態かの情報を、記憶部20の記憶ノードrinで表している点に特徴がある。以上の点に関しては、第1の実施の形態で説明した内容と同様である。   The circuit configuration shown in FIG. 25 is characterized in that information on the state of the resistance change memory element 43 shown in FIG. is there. The above points are the same as the contents described in the first embodiment.

第2の実施の形態と第1の実施の形態との相違は、以下に説明する遅延電位発生部の役割である。
高抵抗状態を選択するスイッチSW13、低抵抗状態を選択するスイッチSW14は、記憶ノードrinの電位に応じて、常にどちらか一方が導通している。
The difference between the second embodiment and the first embodiment is the role of the delay potential generator described below.
One of the switch SW13 that selects the high resistance state and the switch SW14 that selects the low resistance state are always conductive in accordance with the potential of the storage node rin.

例えば、記憶ノードrinの電位が高い場合には、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗であり、記憶ノードrinの電位が低い場合には、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が低抵抗になる制御をする場合、記憶ノードrinの電位が高い場合にスイッチSW13が導通し、記憶ノードrinの電位が低い場合にスイッチSW14が導通する。この点の考え方は、第1の実施の形態と同様である。   For example, when the potential of the storage node rin is high, the resistance value between the two nodes bl-node gl is a high resistance, and when the potential of the storage node rin is low, between the two nodes bl-node gl When controlling the resistance value to be low, the switch SW13 is turned on when the potential of the storage node rin is high, and the switch SW14 is turned on when the potential of the storage node rin is low. The idea of this point is the same as in the first embodiment.

第2の実施の形態においては、リセッタスイッチSW21またはセッタスイッチSW23を導通させるか否かの判断には、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を遅延させずにそのまま用いる。   In the second embodiment, the voltage between the two nodes bl-gl is used as it is for determining whether the resetter switch SW21 or the setter switch SW23 is to be conducted.

しかし、スイッチSW13及びスイッチSW14は、記憶ノードrinの電位を短い時間遅延させた電位に応じて、常にどちらか一方が導通するようにする。
即ち、第1の実施の形態では、リセッタスイッチSW21、セッタスイッチSW23を導通させるか否かの判断に、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させた電圧を用いている。これに対し、第2の実施の形態では、スイッチSW13、スイッチSW14は、記憶ノードrinの電位を短い時間遅延させた電位に応じて、常にどちらか一方を導通させるようにする。つまり、第1の実施の形態と第2の実施の形態との差異は、遅延させる電位信号を発生する遅延電位発生部と、その影響が与えられるスイッチを変更させた点である。
However, one of the switch SW13 and the switch SW14 is always turned on according to the potential obtained by delaying the potential of the storage node rin for a short time.
That is, in the first embodiment, a voltage obtained by delaying the voltage between the two nodes bl-gl for a short time is used to determine whether the resetter switch SW21 and the setter switch SW23 are turned on. On the other hand, in the second embodiment, either one of the switch SW13 and the switch SW14 is always turned on according to the potential obtained by delaying the potential of the storage node rin for a short time. That is, the difference between the first embodiment and the second embodiment is that the delay potential generation unit that generates the potential signal to be delayed and the switch that is affected by the delay potential are changed.

こうすることにより、セット時に、抵抗変化メモリ素子43は、以下のような動作をする。2つのノードbl−ノードgl間の電圧が、セットの電圧条件を満たしている状態では、セッタスイッチSW23が導通状態で、リセッタスイッチSW21は絶縁状態(開放状態)である。ここで、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthを上回った状態から下回った状態に変化した直後では、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗はすぐには低抵抗状態にならない。 By doing so, the resistance change memory element 43 operates as follows at the time of setting. In a state where the voltage between the two nodes bl and the node gl satisfies the set voltage condition, the setter switch SW23 is in a conductive state and the resetter switch SW21 is in an insulated state (open state). Here, immediately after the potential of the storage node rin is changed from a state above the reference potential Vth to a state below the reference potential Vth , the resistance between the two nodes bl-nodegl does not immediately become a low resistance state.

言い換えると、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthを下回った状態でも、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値の高抵抗の状態が遅延時間の分の長さだけ続く。
この遅延時間分の時間では、可変抵抗部10において、セッタスイッチSW23が導通状態で、リセッタスイッチSW21は絶縁状態だと認識する。そのため、遅延時間分の時間が終わるまでには、記憶ノードrinの電位は低電位電源ノードvssrと略同じ電位に到達する。その結果、セット後にリセットの電圧条件を満たしたとしても、記憶ノードrinの電位が低電位電源ノードvssrと同じ電位の状態からリセット動作が始まるため、リセットの電圧条件が満たされる時間は、記憶ノードrinの電位が低電位電源ノードvssrの電位から高電位電源ノードvddrの電位まで上昇するリセッタ負荷抵抗素子R22とキャパシタC24とのRC積で調整できることになる。
In other words, even in a state where the potential of the storage node rin is lower than the reference potential V th , the high resistance state between the two nodes bl-gl continues for the length of the delay time.
In the time corresponding to the delay time, the variable resistor 10 recognizes that the setter switch SW23 is in a conductive state and the resetter switch SW21 is in an insulated state. Therefore, the potential of the storage node rin reaches substantially the same potential as the low potential power supply node vssr until the time corresponding to the delay time ends. As a result, even if the reset voltage condition is satisfied after setting, the reset operation starts from the state where the potential of the storage node rin is the same as that of the low potential power supply node vssr. It can be adjusted by the RC product of the resetter load resistance element R22 and the capacitor C24 in which the potential of rin rises from the potential of the low potential power supply node vssr to the potential of the high potential power supply node vddr.

このように、第2の実施の形態においては、セット直後にリセットがおきやすい問題を回避するために、記憶ノードrinの電位が基準電位Vthより下回った状態で、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗の状態が遅延時間の分の長さだけ続くことになる。 As described above, in the second embodiment, in order to avoid the problem that the reset is likely to occur immediately after the setting, the two nodes bl-node gl in a state where the potential of the storage node rin is lower than the reference potential Vth. The state in which the resistance value between them is high resistance continues for the length of the delay time.

その他の各素子の役割、リセット時間の設定方法等は、第1の実施の形態と同様である。
以上で、サブサーキットの動作の説明が終わったので、再び、図23に戻り、シミュレーション装置に用いるサブサーキットを図25に示す基本原理と対応させながらその動作を説明する。以下に、シミュレータ上でのより具体的な回路素子の配置と接続について説明する。また、HSPICEなどのアナログシミュレータにおいて、図25で用いたスイッチ類は、電圧依存抵抗を用いるのがよい。
The role of each other element, the reset time setting method, and the like are the same as in the first embodiment.
Now that the description of the operation of the sub-circuit has been completed, returning to FIG. 23 again, the operation of the sub-circuit used in the simulation apparatus will be described in correspondence with the basic principle shown in FIG. Hereinafter, more specific arrangement and connection of circuit elements on the simulator will be described. In addition, in an analog simulator such as HSPICE, the switches used in FIG.

HSPICEでは、電圧依存抵抗は、特定の2点間の符号付の電圧によって抵抗値の変化する素子として記述する。ここで、特定の2点間の符号付の電圧とは、特定の2点の電位をVDA、VDBとするとき、「VDB−VDA」で表される。以下では、低電圧電源ノードvssrの電位Vvssrは0.0Vとし、「記憶ノードrinの電位」は、「記憶ノードrinと低電圧電源ノードvssrの間の電圧」、「記憶ノードrinの電位から低電圧電源ノードvssrの電位を引いたもの」と同じとして説明する。しかし、本特許の請求の範囲は、Vvssr=0.0Vの場合に限定されるものではない。 In HSPICE, a voltage-dependent resistor is described as an element whose resistance value changes with a voltage with a sign between two specific points. Here, the voltage with a sign between two specific points is represented by “V DB −V DA ” when the potentials of the two specific points are V DA and V DB . Hereinafter, the potential V vssr of the low voltage power supply node vssr is 0.0 V, and the “potential of the storage node rin” is “the voltage between the storage node rin and the low voltage power supply node vssr” and “the potential of the storage node rin. It is assumed that it is the same as “subtracting the potential of the low voltage power supply node vssr”. However, the scope of claims of this patent is not limited to the case of V vssr = 0.0V .

また、高抵抗状態及び低抵抗状態における抵抗変化メモリ素子の読出し特性は、高抵抗素子R11及び低抵抗素子R12の特性を調整することにより、自由に調整できる。尚、高抵抗素子R11及び低抵抗素子R12は、電圧依存電流源を用いても代用できる。   The read characteristics of the resistance change memory element in the high resistance state and the low resistance state can be freely adjusted by adjusting the characteristics of the high resistance element R11 and the low resistance element R12. The high resistance element R11 and the low resistance element R12 can be substituted by using a voltage dependent current source.

抵抗素子R13及び抵抗素子R14は、記憶ノードrinの電位には直接的に依存せず、遅延電位発生部60のノードdrinの電位に依存する抵抗である。即ち、記憶ノードrinの電位を遅延時間t3だけ遅延させた電位に依存する。 The resistance element R13 and the resistance element R14 are resistances that do not depend directly on the potential of the storage node rin, but depend on the potential of the node drin of the delay potential generation unit 60. That is, it depends on the potential obtained by delaying the potential of the storage node rin by the delay time t 3 .

また、抵抗素子R13は、スイッチとして機能し、ノードdrinの電位が高い場合には、非常に低抵抗(導通状態)になり、ノードdrinの電位が低い場合には非常に高抵抗(開放状態)となる。   The resistance element R13 functions as a switch, and has a very low resistance (conducting state) when the potential of the node drin is high, and has a very high resistance (open state) when the potential of the node drin is low. It becomes.

抵抗素子R14は、スイッチとして機能し、ノードdrinの電位が基準電位Vthより低い場合に非常に低抵抗(導通状態)になり、ノードdrinの電位が基準電位Vthより高い場合は非常に高抵抗(開放状態)となる。このように抵抗素子R13及び抵抗素子R14が非常に高抵抗(開放状態)或いは非常に低抵抗(導通状態)になるかの基準は、基準電位Vthによって決定され、その値は、例えば0.5Vが適する。 Resistance element R14 functions as a switch, a node very when the potential of drin is lower than the reference potential V th becomes low resistance (conductive), when the potential of the node drin is higher than the reference potential V th is very high Resistance (open state). In this way, the reference of whether the resistance element R13 and the resistance element R14 become very high resistance (open state) or very low resistance (conduction state) is determined by the reference potential V th , and the value is, for example, 0. 5V is suitable.

シミュレーションの安定動作のため、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の両方が共に非常に高抵抗(開放状態)になるノードdrinの電位は無いほうがよい。
ノードdrinの電位が丁度Vthのときに、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の両方が共に非常に高抵抗(開放状態)になることを避けるための一つの方法として、抵抗素子R13は、ノードdrinの電位が0.4999V以上で非常に低抵抗(導通状態)になり、抵抗素子R14は、ノードdrinの電位が0.5001V以下で非常に低抵抗(導通状態)になるようにすることなどが挙げられる。
For the stable operation of the simulation, it is preferable that there is no potential at the node drin where both the resistance element R13 and the resistance element R14 become very high resistance (open state).
As one method for preventing both of the resistance element R13 and the resistance element R14 from becoming very high resistance (open state) when the potential of the node drin is just V th , the resistance element R13 includes the node drin. The resistance of the resistance element R14 becomes extremely low resistance (conducting state) when the potential of the node drin is 0.5001V or less. Can be mentioned.

読出し特性における現実の素子との差を無視できるくらい小さくするため、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の非常に低抵抗(導通状態)の状態の抵抗値は、高抵抗素子R11及び低抵抗素子R12の抵抗値に比べて非常に小さく、少なくとも1桁以上小さくし、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の非常に高抵抗(開放状態)の状態の抵抗値は、高抵抗素子R11及び低抵抗素子R12の抵抗値に比べて非常に大きく、少なくとも1桁以上大きくするべきである。   In order to make the difference between the read element and the actual element negligibly small, the resistance values of the resistance element R13 and the resistance element R14 in a very low resistance (conductive state) state are the resistance values of the high resistance element R11 and the low resistance element R12. The resistance value of the resistance element R13 and the resistance element R14 in a very high resistance (open state) is very small compared to the resistance value, and is at least an order of magnitude smaller than the resistance value of the high resistance element R11 and the low resistance element R12. It should be very large compared to the value, at least an order of magnitude larger.

抵抗素子R13及び抵抗素子R14の低抵抗(導通状態)の状態の抵抗値は、例えば1mΩが適し、抵抗素子R13及び抵抗素子R14の非常に高抵抗(高抵抗状態)の状態の抵抗値は、例えば1TΩが適する。具体的には、例えば、抵抗素子R13は、ノードdrinの電位が0.4999V以上の場合に1mΩになり、ノードdrinの電位が0.4999V以下場合には1TΩとなる。抵抗素子R14は、ノードdrinの電位が0.5001V以下の場合に1mΩになり、ノードdrinの電位が0.5001V以上の場合には1TΩになる。   The resistance value of the resistance element R13 and the resistance element R14 in the low resistance (conducting state) state is, for example, 1 mΩ, and the resistance value of the resistance element R13 and the resistance element R14 in the very high resistance state (high resistance state) is For example, 1 TΩ is suitable. Specifically, for example, the resistance element R13 becomes 1 mΩ when the potential of the node drn is 0.4999 V or more, and becomes 1 TΩ when the potential of the node drn is 0.4999 V or less. The resistance element R14 becomes 1 mΩ when the potential of the node drn is 0.5001V or lower, and becomes 1TΩ when the potential of the node drin is 0.5001V or higher.

導通状態にある抵抗素子R13及び抵抗素子R14自体の抵抗値を充分に低くさせると、記憶ノードrinの電位が標準電位Vthより高い場合は、図23に示すノードbl−ノードgl間には、高抵抗素子R11のみが単独で存在するようになり、記憶ノードrinの電位が標準電位Vthより低い場合は、低抵抗素子R12のみが単独で存在するようになる。 When the resistance values of the resistance element R13 and the resistance element R14 themselves in a conductive state are sufficiently lowered, when the potential of the storage node rin is higher than the standard potential V th, between the node bl and the node gl illustrated in FIG. Only the high resistance element R11 exists alone, and when the potential of the storage node rin is lower than the standard potential Vth, only the low resistance element R12 exists alone.

遅延電位発生部60の遅延素子61は、上述したように、セット後にリセットが起きやすい状態になることを防ぐための素子である。遅延素子61は、記憶ノードrinの電位をある程度短い遅延時間(t3)を持たせてノードdrinの電位にコピーする。ここで、ノードdrinの電位にコピーするとは、ノードdrinと低電位電源ノードvssrの間の電圧にコピーするということである。「drinの電位」と、「ノードdrinと低電位電源ノードvssrの間の電圧」、「ノードdrinの電位から低電位電源ノードvssrの電位を引いたもの」は、同義とする。 As described above, the delay element 61 of the delay potential generation unit 60 is an element for preventing a reset from being easily caused after setting. The delay element 61 copies the potential of the storage node rin to the potential of the node drin with a somewhat short delay time (t 3 ). Here, copying to the potential of the node drin means copying to the voltage between the node drin and the low potential power supply node vssr. “Drin potential”, “voltage between the node drin and the low potential power supply node vssr”, and “the potential of the node drin minus the potential of the low potential power supply node vssr” are synonymous.

遅延時間t3としては、例えば、1nsが適する。遅延素子61は、HSPICEに存在するので、そのまま用いればよい。
遅延素子61は、例えば、「E61 drin vssr VCVS DELAY rin vssr TD=1ns」のように記述する。
For example, 1 ns is suitable as the delay time t 3 . Since the delay element 61 exists in HSPICE, it may be used as it is.
The delay element 61 is described as, for example, “E61 drain vssr VCVS DELAY rin vssr TD = 1 ns”.

これで、1nsの遅延を与えて、記憶ノードrinと低電位電源ノードvssrの間の電圧を、ノードdrinと低電位電源ノードvssrの間の電圧にコピーせよ、という意味になる。   This means that a delay of 1 ns is applied and the voltage between the storage node rin and the low potential power supply node vssr is copied to the voltage between the node drin and the low potential power supply node vssr.

記憶部20の抵抗素子R23は、上述したように、2つのノードbl−ノードgl間の電圧がセット電圧以上の電圧となった場合にある程度低い低抵抗(抵抗値R23)になり、それ以外の場合は、非常に高い抵抗(開放状態)になる。 Resistive element R23 of the memory unit 20, as described above, will be somewhat lower resistance when the voltage between two nodes bl- node gl becomes set voltage or higher (the resistance value R 23), otherwise In this case, the resistance becomes very high (open state).

また、抵抗素子R21のある程度低い抵抗値R22とは、例えば100Ωが適する。抵抗素子R23の低抵抗(導通状態)の状態の抵抗値R23は、例えば、1mΩが適する。抵抗素子R21の非常に高抵抗(開放状態)の状態の抵抗値は、例えば1018Ωが適する。 Also, the somewhat lower resistance R 22 of resistor elements R21, for example, 100Ω are suitable. Resistance R 23 of the state resistance of the resistive element R23 (conductive state), for example, 1 M.OMEGA is suitable. For example, 10 18 Ω is suitable for the resistance value of the resistance element R21 in a very high resistance (open state) state.

また、セット電圧とリセット電圧は、例えば、それぞれ1.6V、0.75Vが可能である。セット電圧とリセット電圧が自由に調整できることは言うまでもない。具体的には、例えば、抵抗素子R21は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧が0.75V以上1.6V以下となった場合に抵抗値が100Ωになり、それ以外の場合は、1018Ωになり、抵抗素子R23は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧が1.6V以上の電圧となった場合に1mΩになり、それ以外の場合は、1018Ωになる。 The set voltage and the reset voltage can be, for example, 1.6V and 0.75V, respectively. Needless to say, the set voltage and the reset voltage can be freely adjusted. Specifically, for example, the resistance value of the resistance element R21 is 100Ω when the voltage between the two nodes bl and the node gl is 0.75 V or more and 1.6 V or less, and otherwise, the resistance value is 10Ω. 18 Ω, and the resistance element R23 becomes 1 mΩ when the voltage between the two nodes bl-gl becomes 1.6 V or more, otherwise it becomes 10 18 Ω.

キャパシタC24は、記憶保持をし、遅延を与えるための一定容量を有する容量素子である。キャパシタC24は、抵抗素子R21及び抵抗素子R23の両方が非常に高い抵抗値(開放状態)のときに、記憶ノードrinの電位を保持する機能を有する。また、抵抗素子R21のある程度低い値R22とキャパシタC24の容量値C24の積t2は、リセット時間を決定する。キャパシタC24の容量値C24は、例えば1nFが適する。 The capacitor C24 is a capacitive element having a certain capacity for storing and giving a delay. The capacitor C24 has a function of holding the potential of the storage node rin when both the resistance element R21 and the resistance element R23 have very high resistance values (open state). The product t 2 of the resistance value R 22 of the resistance element R 21 and the capacitance value C 24 of the capacitor C 24 determines the reset time. Capacitance C 24 of the capacitor C24, for example 1nF is suitable.

セット時及びリセット時の記憶ノードrinの電位変化の時定数は、それぞれ、t1=R2324、t2=R2224と表されるが、ここで挙げた例では、t1=1ps、t2=100ns、t3=1nsである。従って、t1<<t3<<t2の関係を満たしていることが分かる。高電位電源ノードvddrの電位をVvddr=1.0V、低電位電源ノードvssrの電位は既に述べたとおりVvssr=0.0Vとする。このとき、式(1)〜式(3)により、リセットに要する時間T2=70.3nsとなる。一方、セットに要する時間は、遅延素子61が機能する遅延時間t3でおよそ決まり、約1nsである。 The time constants of the potential change of the storage node rin at the time of setting and at the time of resetting are expressed as t 1 = R 23 C 24 and t 2 = R 22 C 24 , respectively, but in the example given here, t 1 = 1 ps, t 2 = 100 ns, t 3 = 1 ns. Therefore, it can be seen that the relationship of t 1 << t 3 << t 2 is satisfied. The potential of the high potential power supply node vddr is V vddr = 1.0 V, and the potential of the low potential power supply node vssr is V vssr = 0.0 V as already described. At this time, according to the equations (1) to (3), the time required for reset is T 2 = 70.3 ns. On the other hand, the time required for the set is approximately determined by the delay time t 3 at which the delay element 61 functions, and is approximately 1 ns.

遅延電位発生部60には、第1の実施の形態で説明したように、HSPICEで予め与えられている遅延素子61を使わなくてもよい。
尚、図23に示した回路にて可変抵抗部10に並列に、第1の実施の形態で説明した図7のように、キャパシタC15を挿入する場合がある。
As described in the first embodiment, the delay element 61 provided in advance by HSPICE may not be used for the delay potential generator 60.
In the circuit shown in FIG. 23, a capacitor C15 may be inserted in parallel with the variable resistor 10 as shown in FIG. 7 described in the first embodiment.

図23に示した回路は、以上のような動作原理に基づいて実際の抵抗変化メモリ素子に極めて近い電気的特性を示す。
図23に示したサブサーキットが図11に示す回路の抵抗変化メモリ素子43として組込まれることにより、図11に示す回路は、実際の抵抗変化メモリ素子を含む回路と極めて近い回路動作をする。従って、正しくネットリストを記述し、抵抗変化メモリ素子43として組込むネットリストのパラメータが正しいものであれば、製品或いはCTEGとして製造或いは試作する半導体チップ或いは半導体マクロと同等な動作をシミュレーション装置上で再現することが可能である。その結果、図8、図9で示したような方法で、抵抗変化メモリ素子を含む回路の設計を支援し、効率化することができる。
The circuit shown in FIG. 23 exhibits electrical characteristics very close to those of an actual resistance change memory element based on the above operation principle.
23 is incorporated as the resistance change memory element 43 of the circuit shown in FIG. 11, the circuit shown in FIG. 11 operates very close to the circuit including the actual resistance change memory element. Therefore, if the netlist is correctly described and the parameters of the netlist incorporated as the resistance change memory element 43 are correct, the operation equivalent to that of a semiconductor chip or semiconductor macro manufactured or prototyped as a product or CTEG is reproduced on the simulation apparatus. Is possible. As a result, the design of the circuit including the resistance change memory element can be supported and made efficient by the method as shown in FIGS.

第2の実施の形態においても、第1の実施の形態の図13乃至図22を用いて説明した回路設計支援方法の例やシミュレーションの例と同様な回路設計支援方法やシミュレーションが可能である。   Also in the second embodiment, a circuit design support method and simulation similar to the circuit design support method example and simulation example described with reference to FIGS. 13 to 22 of the first embodiment are possible.

また、第2の実施の形態の発明の効果は、第1の実施の形態と同様である。
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態について説明する。以下の説明では、第1、2の実施の形態で説明した同一の構成要素には、同一の符号を付し、その構成要素及び作用の説明の詳細については省略する。
The effect of the invention of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In the following description, the same constituent elements described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the constituent elements and operations will be omitted.

第3の実施の形態では、記憶部にプルバッカスイッチを備えたことを特徴としている。
図26は抵抗変化メモリ素子に相当するサブサーキットの中身を表す回路図である。この図は、図11に示す抵抗変化メモリ素子43に相当するサブサーキットの中身を表す第3の実施の形態に関する回路図である。
The third embodiment is characterized in that the storage unit includes a pullback switch.
FIG. 26 is a circuit diagram showing the contents of a subcircuit corresponding to the resistance change memory element. This figure is a circuit diagram relating to the third embodiment showing the contents of a sub-circuit corresponding to the resistance change memory element 43 shown in FIG.

この図に示す回路は、可変抵抗部10、遅延電位発生部70、記憶部20を含む構成をしている。図26に示す回路構成では、抵抗変化メモリ素子の状態、即ち高抵抗状態か低抵抗状態かの情報を、記憶部20の記憶ノードrinで表している点に特徴がある。   The circuit shown in this figure includes a variable resistance unit 10, a delay potential generation unit 70, and a storage unit 20. The circuit configuration shown in FIG. 26 is characterized in that the state of the resistance change memory element, that is, information on the high resistance state or the low resistance state is represented by the storage node rin of the storage unit 20.

可変抵抗部10は、高抵抗素子R11、低抵抗素子R12、抵抗素子R13及び抵抗素子R14を含む構成をしている。また、遅延電位発生部70は、遅延素子71を含む構成をしている。これら2つの部分に関しては、第1の実施の形態における図1に示す可変抵抗部10及び遅延電位発生部30と同一であり、その説明は省略する。   The variable resistance unit 10 includes a high resistance element R11, a low resistance element R12, a resistance element R13, and a resistance element R14. In addition, the delay potential generator 70 includes a delay element 71. These two portions are the same as those of the variable resistor 10 and the delay potential generator 30 shown in FIG. 1 in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

記憶部20は、リセッタスイッチ及びリセッタ負荷抵抗素子として機能する抵抗素子R21、セッタスイッチとして機能する抵抗素子R23、プルバッカスイッチとして機能する抵抗素子R25,R26及びキャパシタC24を含む構成をし、高電位電源ノードvddrと低電位電源ノードvssrとの間に、抵抗素子R21及び抵抗素子R23が直列に接続されている。また、記憶ノードrinと低電位電源ノードvssrとの間には、キャパシタC24の他、抵抗素子R25,R26が並列に接続されている。ここで、抵抗素子R25,R26は可変抵抗である。   The storage unit 20 includes a resistance element R21 that functions as a resetter switch and a resetter load resistance element, a resistance element R23 that functions as a setter switch, resistance elements R25 and R26 that function as a pullback switch, and a capacitor C24. A resistance element R21 and a resistance element R23 are connected in series between the power supply node vddr and the low potential power supply node vssr. In addition to the capacitor C24, resistance elements R25 and R26 are connected in parallel between the storage node rin and the low potential power supply node vssr. Here, the resistance elements R25 and R26 are variable resistors.

図27は抵抗変化メモリ素子を構成する素子の役割と機能を説明した図である。この図に示す記述例とは、HSPICE等のアナログシミュレータのネットリスト記述において、回路素子の名称をどのように設定するかの例を示している。この図では、可変抵抗部の記述例は、図5と同一なので、その記載を省略している。   FIG. 27 is a diagram for explaining the roles and functions of the elements constituting the resistance change memory element. The description example shown in this figure shows an example of how the names of circuit elements are set in the netlist description of an analog simulator such as HSPICE. In this figure, the description example of the variable resistance section is the same as that in FIG.

以上で、図26に示す回路の構成とそれぞれの素子の役割についての説明が終わったので、次に図26に示す回路の動作について説明する。
図28は抵抗変化メモリ素子に相当する回路図である。図28は、図26に示すサブサーキットの動作を容易に理解するために、図26に示す回路構成をより具体的に説明した図である。図28では、第3の実施の形態のシミュレーション装置の基本原理が示されている。尚、この図においては、シミュレーション装置の基本原理を容易に理解するために、スイッチ機能のある抵抗素子を直接スイッチ素子として表記している。
This completes the description of the configuration of the circuit shown in FIG. 26 and the role of each element. Next, the operation of the circuit shown in FIG. 26 will be described.
FIG. 28 is a circuit diagram corresponding to a resistance change memory element. FIG. 28 is a diagram more specifically explaining the circuit configuration shown in FIG. 26 in order to easily understand the operation of the subcircuit shown in FIG. FIG. 28 shows the basic principle of the simulation apparatus according to the third embodiment. In this figure, in order to easily understand the basic principle of the simulation apparatus, a resistive element having a switching function is directly represented as a switching element.

図28の左側は、可変抵抗部10であり、右側は、記憶部20である。記憶部20は、記憶を保持し、可変抵抗部10に印加される電圧等の情報に応じて状態と記憶内容を変化させる機能を有している。一方、可変抵抗部10は、記憶部20の記憶ノードrinの電位によって、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値を、変化させる機能を有している。   The left side of FIG. 28 is the variable resistance unit 10, and the right side is the storage unit 20. The storage unit 20 has a function of holding storage and changing the state and stored contents in accordance with information such as a voltage applied to the variable resistance unit 10. On the other hand, the variable resistance unit 10 has a function of changing the resistance value between the two nodes bl-gl by the potential of the storage node rin of the storage unit 20.

図28に示す回路構成では、抵抗変化メモリ素子の状態、即ち高抵抗状態か、または低抵抗状態かの情報を、記憶部を表す記憶部20の記憶ノードrinで表している点に特徴がある。以上の点は、図1を用いて説明した第1の実施の形態におけると同様である。   The circuit configuration shown in FIG. 28 is characterized in that information on the state of the resistance change memory element, that is, the high resistance state or the low resistance state, is represented by the storage node rin of the storage unit 20 that represents the storage unit. . The above points are the same as in the first embodiment described with reference to FIG.

また、第3の実施の形態における可変抵抗部10は、図1に示す可変抵抗部10と同様である。従って、以下では、第3の実施の形態における記憶部20を詳細に説明する。
記憶部20は、高電位電源ノードvddr、低電位電源ノードvssr、記憶ノードrin、リセッタスイッチSW21、リセッタ負荷抵抗素子R22、セッタスイッチSW23、キャパシタC24及びプルバッカスイッチSW25,SW26を含む構成をしている。
Moreover, the variable resistance part 10 in 3rd Embodiment is the same as that of the variable resistance part 10 shown in FIG. Therefore, in the following, the storage unit 20 in the third embodiment will be described in detail.
The storage unit 20 includes a high potential power supply node vddr, a low potential power supply node vssr, a storage node rin, a resetter switch SW21, a resetter load resistance element R22, a setter switch SW23, a capacitor C24, and pullback switch SW25 and SW26. Yes.

第3の実施の形態における記憶部20では、2つの直列に接続されたスイッチであるプルバッカスイッチSW25,SW26を備えている点が、図1と異なる。これら2つのプルバッカスイッチSW25,SW26によって、記録部20は、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗が低抵抗状態であって、このようなリセットの電圧条件を満たした状態が途切れたときに、記憶ノードrinの電位を低電位電源ノードvssrと同じ電位に戻す機能を有する。これら2つのプルバッカスイッチSW25,SW26を備えることにより、リセットに要する時間は、累積時間ではなく連続時間になる(後述)。   The storage unit 20 according to the third embodiment is different from FIG. 1 in that it includes two pullback switch SW25 and SW26 that are connected in series. With these two pullback switch SW25 and SW26, the recording unit 20 is in a state where the resistance between the two nodes bl-gl is in a low resistance state, and the state satisfying such a reset voltage condition is interrupted. , And has a function of returning the potential of the storage node rin to the same potential as that of the low potential power supply node vssr. By providing these two pullback switch SW25 and SW26, the time required for resetting is not an accumulated time but a continuous time (described later).

プルバッカスイッチSW25は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧が、リセットの電圧条件を満たさなくなった場合に導通する。また、プルバッカスイッチSW26は、記憶ノードrinの電位が低い場合に導通する。つまり、プルバッカスイッチSW25は、「リセットの電圧条件を満たす状態が途切れたときに」に導通し、プルバッカスイッチSW26は、「2つのノードbl−ノードgl間の抵抗が低抵抗状態のときに」に導通する。2つのプルバッカスイッチSW25,SW26の経路を通じて記憶ノードrinと低電位電源ノードvssrが導通するのは、2つのプルバッカスイッチSW25,SW26の両方が共に導通したときである。即ち、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗が低抵抗状態であり、且つリセットの電圧条件を満たした状態が途切れたときに、プルバッカスイッチSW25,SW26の両方が導通する。   The pullback switch SW25 is turned on when the voltage between the two nodes bl-gl does not satisfy the reset voltage condition. The pullback switch SW26 conducts when the potential of the storage node rin is low. In other words, the pullback switch SW25 is turned on when “the state satisfying the reset voltage condition is interrupted”, and the pullback switch SW26 is turned on when “the resistance between the two nodes bl-gl is in a low resistance state. ”. The storage node rin and the low potential power supply node vssr are conducted through the path of the two pullback switches SW25 and SW26 when both the two pullback switches SW25 and SW26 are conducted. That is, when the resistance between the two nodes bl-gl is in a low resistance state and the state satisfying the reset voltage condition is interrupted, both the pullback switches SW25 and SW26 are turned on.

セッタスイッチSW23及びリセッタスイッチSW21は、それぞれ、セットの電圧条件が満たされるとき及びリセットの条件が満たされるときに導通する。これらの作用については、第1の実施の形態と同じであるので、これ以上の説明は省略する。因みに、セットの電圧条件が満たされるときに、プルバッカスイッチSW25を導通させるかどうかは、殆ど動作に影響しない。何故なら、セットの電圧条件が満たされるときは、セッタスイッチSW23が導通しているからである。   The setter switch SW23 and the resetter switch SW21 are turned on when the set voltage condition is satisfied and when the reset condition is satisfied, respectively. Since these actions are the same as those in the first embodiment, further explanation is omitted. Incidentally, whether or not the pullback switch SW25 is turned on when the set voltage condition is satisfied hardly affects the operation. This is because when the set voltage condition is satisfied, the setter switch SW23 is conductive.

セットの条件もリセットの条件も満たさない場合は、セッタスイッチSW23もリセッタスイッチSW21も導通しない。この場合、記憶ノードrinの電位が、基準電位Vth以上であり、高抵抗状態のときは、プルバッカスイッチSW26が導通せず、キャパシタC24の機能により、電位は保持される。 When neither the set condition nor the reset condition is satisfied, neither the setter switch SW23 nor the resetter switch SW21 is conducted. In this case, when the potential of the storage node rin is equal to or higher than the reference potential Vth and is in a high resistance state, the pullback switch SW26 is not turned on, and the potential is held by the function of the capacitor C24.

一方、記憶ノードrinの電位が、リセットの電圧条件を満たした状態が途切れ、標準電位Vth以下になり、さらに2つのノードbl−ノードgl間の抵抗が低抵抗状態のときは、2つのプルバッカスイッチSW25及びプルバッカスイッチSW26の両方が導通し、記憶ノードrinの電位は、低電位電源ノードvssrと同じ電位となる。 On the other hand, when the potential of the storage node rin satisfies the reset voltage condition is interrupted and becomes equal to or lower than the standard potential Vth , and when the resistance between the two nodes bl-gl is in the low resistance state, Both the backer switch SW25 and the pull backer switch SW26 conduct, and the potential of the storage node rin becomes the same potential as the low potential power supply node vssr.

第1の実施の形態の説明と同様に、セット後にリセットがおきやすい状態を回避するために、遅延素子が必要である。
第3の実施の形態においては、第1の実施の形態に近い機能を有した遅延素子を用いている。セッタスイッチSW23、リセッタスイッチSW21及びプルバッカスイッチSW26を導通させるかどうかの判断に、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させた電圧を用いる。
Similar to the description of the first embodiment, a delay element is necessary to avoid a state in which reset is likely to occur after setting.
In the third embodiment, a delay element having a function similar to that of the first embodiment is used. A voltage obtained by delaying the voltage between the two nodes bl and the node gl for a short time is used to determine whether or not the setter switch SW23, the resetter switch SW21, and the pullback switch SW26 are made conductive.

即ち、セッタスイッチSW23は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させた電圧信号がセット電圧以上である場合に導通し、リセッタスイッチSW21は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させた電圧信号がリセット電圧以上セット電圧以下である場合に導通するようにする。それに加えて、プルバッカスイッチSW25は、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を短い時間遅延させた電圧信号がリセット電圧以下である場合に導通するようにする。   That is, the setter switch SW23 is turned on when the voltage signal obtained by delaying the voltage between the two nodes bl-gl is a set voltage or more, and the resetter switch SW21 is connected between the two nodes bl-gl. Conduction is performed when the voltage signal obtained by delaying the voltage for a short time is not less than the reset voltage and not more than the set voltage. In addition, the pullback switch SW25 conducts when the voltage signal obtained by delaying the voltage between the two nodes bl and gl for a short time is equal to or lower than the reset voltage.

尚、第2の実施の形態で説明した遅延素子と第3の実施の形態における記憶部20は、組み合わせることも可能である。また、リセット時間の設定方法等は、第1の実施の形態と同様であり、ここでは説明を省略する。   The delay element described in the second embodiment and the storage unit 20 in the third embodiment can be combined. The reset time setting method and the like are the same as those in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.

次に、リセットの電圧条件を満たした状態から、2つのノードbl−ノードgl間にかかる電圧がリセット電圧以下になり(リセットの電圧条件が途切れ)、リセットの電圧条件を満たさない状態から、再びリセットの電圧条件を満たした場合に記憶ノードrinがどのように動作するかを説明する。   Next, from the state where the reset voltage condition is satisfied, the voltage applied between the two nodes bl-node gl becomes equal to or lower than the reset voltage (the reset voltage condition is interrupted), and again from the state where the reset voltage condition is not satisfied A description will be given of how the storage node rin operates when the reset voltage condition is satisfied.

図29はリセットをする場合の記憶ノードrinの電位の変化を説明する図である。横軸は時刻(ns)、縦軸はrinの電位(V)を示している。尚、この図は、t2=100ns、t3=1ns、Vvddr=1.0V、Vvssr=0.0V、Vth=0.5V、T2=70.3nsという条件を用いて作成している。 FIG. 29 is a diagram for explaining a change in potential of the storage node rin when resetting. The horizontal axis represents time (ns), and the vertical axis represents rin potential (V). This figure was created using the conditions t 2 = 100 ns, t 3 = 1 ns, V vddr = 1.0 V, V vssr = 0.0 V, V th = 0.5 V, T 2 = 70.3 ns. ing.

図29における期間A及び期間Cは、リセットの電圧条件を満たしている期間である。期間Bは、リセットの電圧条件もセットの電圧条件も満たしていない期間、つまり、2つのノードbl−ノードgl間の電圧がリセット電圧以下の期間である。また、この図は、一例であり、上記の数値と後述する例に限定されるものではない。また、第3の実施の形態における理論と説明は、上記の数値と以下の例のみではなく、一例を用いて説明している。   A period A and a period C in FIG. 29 are periods in which the reset voltage condition is satisfied. The period B is a period in which neither the reset voltage condition nor the set voltage condition is satisfied, that is, a period in which the voltage between the two nodes bl-node gl is equal to or lower than the reset voltage. Moreover, this figure is an example and is not limited to the above numerical values and the examples described later. In addition, the theory and description in the third embodiment are described using not only the above numerical values and the following examples but also examples.

期間A及び期間Cにおいては、記憶ノードrinの電位は、時定数t2で変化する。
そして、期間Aにおける記憶ノードrinの電位Vrinは、以下の式で表される。
rin(t)=Vvssr+(Vvddr−Vvssr)(1−exp(−(t−t3)/t2
)……(4)
また、期間Aの長さをT2A、期間Bの長さをT4とするとき、期間Cにおける記憶ノードrinの電位Vrinは、以下の式で表される。
In the period A and the period C, the potential of the storage node rin, when changes in the constant t 2.
The potential V rin of the storage node rin in the period A is expressed by the following formula.
V rin (t) = V vssr + (V vddr −V vssr ) (1−exp (− (t−t 3 ) / t 2 )
) …… (4)
Further, when the length of the period A is T 2A and the length of the period B is T 4 , the potential V rin of the storage node rin in the period C is expressed by the following expression.

rin(t)=Vvssr+(Vvddr−Vvssr)(1−exp(−(t−(T2A+T4
3))/t2))……(8)
図29で示される構成では、リセットに要する時間は、連続時間が適用される。つまり、セットの電圧条件を満たさない限りにおいて、リセットの電圧条件を満たしている期間の連続時間がT2に達しない限りリセットが起きず、2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗にならない。図29においては、期間A及び期間Cの長さをそれぞれT2A、T2Cとすると、T2A+T2C≧T2となっても、リセットが起きない。もし、T2A≧T2、或いは、T2C≧T2ならばリセットが起きる。この点が、第1の実施の形態との相違である。この相違は、プルバッカスイッチSW25,SW26の機能によって生じる。
V rin (t) = V vssr + (V vddr −V vssr ) (1−exp (− (t− (T 2A + T 4 +
t 3 )) / t 2 )) …… (8)
In the configuration shown in FIG. 29, continuous time is applied as the time required for resetting. In other words, as long as they do not satisfy the voltage condition of the set, not occur reset as long as the continuous time period that meets the voltage condition of the reset does not reach T 2, the resistance value between the two nodes bl- node gl high resistance do not become. In FIG. 29, assuming that the lengths of period A and period C are T 2A and T 2C , no reset occurs even if T 2A + T 2C ≧ T 2 . If T 2A ≧ T 2 or T 2C ≧ T 2 , a reset occurs. This is the difference from the first embodiment. This difference is caused by the functions of the pullback switches SW25 and SW26.

さらに、第3の実施の形態を具体的数値例を挙げて説明する。
図28に示す高電位電源ノードvddrの電位は常に1.0V、低電位電源ノードvssrの電位は常に0.0V、リセッタ負荷抵抗素子R22の抵抗値は100Ω、キャパシタC24の容量値は1nFとする。記憶ノードrinの電位が0.5Vより高い場合に2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が高抵抗、記憶ノードrinの電位が0.5Vより低い場合に2つのノードbl−ノードgl間の抵抗値が低抵抗とする。これらを今まで用いた記号で表現すると、C24=1nF、R22=100Ω、t2=100ns、t3=1ns、Vvddr=1.0V、Vvssr=0.0V、Vth=0.5Vである。
Furthermore, the third embodiment will be described with specific numerical examples.
The potential of the high potential power supply node vddr shown in FIG. 28 is always 1.0 V, the potential of the low potential power supply node vssr is always 0.0 V, the resistance value of the resetter load resistance element R22 is 100Ω, and the capacitance value of the capacitor C24 is 1 nF. . When the potential of the storage node rin is higher than 0.5V, the resistance value between the two nodes bl-node gl is high resistance, and when the potential of the storage node rin is lower than 0.5V, between the two nodes bl-node gl Resistance value is low. When these are expressed by the symbols used so far, C 24 = 1 nF, R 22 = 100Ω, t 2 = 100 ns, t 3 = 1 ns, V vddr = 1.0 V, V vssr = 0.0 V, V th = 0. 5V.

この条件下では、T2=70.3nsとなる。また、式4、式8は、それぞれ、以下の式6、式9のようになることは容易に理解できる。但し、t2について数値を代入していない。 Under this condition, T 2 = 70.3 ns. Further, it can be easily understood that the expressions 4 and 8 become the following expressions 6 and 9, respectively. However, we do not assign a numerical value for the t 2.

rin(t)=1−exp(−(t−t3)/t2)≒1−exp(−t/t2)……(6)
rin(t)=1−exp(−(t−(T2A+T4+t3))/t2)≒1−exp(−(t−(T2A+T4))/t2)……(9)
以上で、サブサーキットの動作の説明が終わったので、再び、図26に戻り、シミュレーション装置に用いるサブサーキットを図28に示す基本原理と対応させながらその動作を説明する。以下に、シミュレータ上でのより具体的な回路素子の配置と接続について説明する。HSPICEなどのアナログシミュレータにおいて、図28で用いたスイッチ類は、電圧依存抵抗を用いるのがよい。
V rin (t) = 1−exp (− (t−t 3 ) / t 2 ) ≈1−exp (−t / t 2 ) (6)
V rin (t) = 1−exp (− (t− (T 2A + T 4 + t 3 )) / t 2 ) ≈1−exp (− (t− (T 2A + T 4 )) / t 2 ) ( 9)
This is the end of the description of the operation of the sub-circuit. Returning to FIG. 26 again, the operation of the sub-circuit used in the simulation apparatus will be described in correspondence with the basic principle shown in FIG. Hereinafter, more specific arrangement and connection of circuit elements on the simulator will be described. In an analog simulator such as HSPICE, the switches used in FIG. 28 are preferably voltage-dependent resistors.

HSPICEでは、電圧依存抵抗は、特定の2点間の符号付の電圧によって抵抗値が変化する素子として記述する。ここで、特定の2点間の符号付の電圧とは、特定の2点の電位をVDA、VDBとするとき、「VDB−VDA」で表される。以下では、低電圧電源ノードvssrの電位Vvssrは0.0Vとし、「記憶ノードrinの電位」は、「記憶ノードrinと低電圧電源ノードvssrの間の電圧」、「記憶ノードrinの電位から低電圧電源ノードvssrの電位を引いたもの」と同じとして説明する。しかし、Vvssr=0.0Vの場合のみに限定されるものではない。 In HSPICE, a voltage-dependent resistor is described as an element whose resistance value changes depending on a voltage with a sign between two specific points. Here, the voltage with a sign between two specific points is represented by “V DB −V DA ” when the potentials of the two specific points are V DA and V DB . Hereinafter, the potential V vssr of the low voltage power supply node vssr is 0.0 V, and the “potential of the storage node rin” is “the voltage between the storage node rin and the low voltage power supply node vssr” and “the potential of the storage node rin. It is assumed that it is the same as “subtracting the potential of the low voltage power supply node vssr”. However, the present invention is not limited to the case where V vssr = 0.0V .

記憶部20の抵抗素子R21、抵抗素子R23、抵抗素子R25、抵抗素子R26は、上述したようにノードdtmoの電位に依存する電圧依存抵抗である。2つのノードbl−ノードgl間の電圧に直接的に依存せず、ノードdtmoの電位に依存することによって、2つのノードbl−ノードgl間の電圧を遅延時間t3だけ遅延させた電圧に依存する。 As described above, the resistance element R21, the resistance element R23, the resistance element R25, and the resistance element R26 of the storage unit 20 are voltage-dependent resistors that depend on the potential of the node dtmo. It does not depend directly on the voltage between the two nodes bl-gl, but depends on the voltage obtained by delaying the voltage between the two nodes bl-gl by the delay time t 3 by depending on the potential of the node dtmo. To do.

抵抗素子R21は、ノードdtmoの電位がリセット電圧以上セット電圧以下となった場合に抵抗値がある程度低い値R22になり、それ以外の場合は、非常に高い抵抗(開放状態)になる。 Resistive element R21, the resistance value becomes a certain low value R 22 when the potential of the node dtmo is equal to or less than the reset voltage higher than the set voltage, otherwise, would be very high resistance (open state).

抵抗素子R23は、ノードdtmoの電位がセット電圧以上の電圧となった場合に低抵抗(抵抗値R23)になり、それ以外の場合は、非常に高い抵抗(開放状態)になる。
抵抗素子R25は、ノードdtmoの電位がリセット電圧以下となった場合に低抵抗(抵抗値R25)になり、それ以外の場合は、非常に高い抵抗(開放状態)になる。
The resistance element R23 has a low resistance (resistance value R 23 ) when the potential of the node dtmo becomes equal to or higher than the set voltage, and in other cases, the resistance element R23 has a very high resistance (open state).
The resistance element R25 has a low resistance (resistance value R 25 ) when the potential of the node dtmo becomes equal to or lower than the reset voltage, and otherwise has a very high resistance (open state).

抵抗素子R26は、記憶ノードrinの電位が低い場合に非常に低抵抗(導通状態)になり、記憶ノードrinの電位が高い場合に非常に高抵抗(開放状態)になる。
抵抗素子R21のある程度低い抵抗値R22は、例えば100Ωが適する。抵抗素子R23,R25,R26の低抵抗の状態のそれぞれの抵抗値R23、R25、R26は、例えば、1mΩが適する。抵抗素子R21、抵抗素子R25,R26の非常に高抵抗(開放状態)の状態の抵抗値は、例えば1018Ωが適する。セット電圧とリセット電圧は、例えば、それぞれ1.6V、0.75Vが可能である。但し、セット電圧とリセット電圧は、自由に調整できる。
The resistance element R26 has a very low resistance (conductive state) when the potential of the storage node rin is low, and has a very high resistance (open state) when the potential of the storage node rin is high.
Somewhat lower resistance R 22 of resistor element R21, for example 100Ω are suitable. For example, 1 mΩ is suitable for each of the resistance values R 23 , R 25 , and R 26 in the low resistance state of the resistance elements R 23 , R 25 , and R 26 . For example, 10 18 Ω is suitable as the resistance value of the resistance element R21 and the resistance elements R25 and R26 in a very high resistance (open state) state. For example, the set voltage and the reset voltage can be 1.6 V and 0.75 V, respectively. However, the set voltage and the reset voltage can be freely adjusted.

抵抗素子R26の抵抗値が非常に高抵抗(開放状態)或いは非常に低抵抗(導通状態)になるかの判断基準となる記憶ノードrinの電位は、抵抗素子R13及び抵抗素子R14が、非常に高抵抗(開放状態)になるか非常に低抵抗(導通状態)になるかの判断基準となる記憶ノードrinの基準電位Vthと同じとする。例えば、0.5Vが適する。 The potential of the storage node rin, which is a criterion for determining whether the resistance value of the resistance element R26 is very high resistance (open state) or very low resistance (conduction state), is that the resistance element R13 and the resistance element R14 are very It is assumed that it is the same as the reference potential V th of the storage node rin that is a criterion for determining whether the resistance is high (open state) or very low resistance (conduction state). For example, 0.5V is suitable.

より具体的には、抵抗素子R21は、ノードdtmoの電位が0.75V以上1.6V以下となった場合に抵抗値が100Ωになり、それ以外の場合は、1018Ωになる。抵抗素子R23は、ノードdtmoの電位が1.6V以上の電圧となった場合に1mΩになり、それ以外の場合は、1018Ωになる。 More specifically, the resistance value of the resistance element R21 is 100Ω when the potential of the node dtmo is not less than 0.75V and not more than 1.6V, and otherwise is 10 18 Ω. The resistance element R23 becomes 1 mΩ when the potential of the node dtmo becomes 1.6V or more, and becomes 10 18 Ω in other cases.

抵抗素子R25は、ノードdtmoの電位が0.75V以下の場合に抵抗値が1mΩになり、それ以外の場合は、1018Ωになる。抵抗素子R26は、記憶ノードrinの電位が0.5V以下の場合に抵抗値が1mΩになり、それ以外の場合は、1018Ωになる。 The resistance value of the resistance element R25 is 1 mΩ when the potential of the node dtmo is 0.75 V or less, and 10 18 Ω otherwise. The resistance value of the resistance element R26 is 1 mΩ when the potential of the storage node rin is 0.5 V or lower, and 10 18 Ω otherwise.

キャパシタC24は、記憶保持をし、遅延を与えるための一定容量を有する容量素子である。キャパシタC24は、抵抗素子R21及び抵抗素子R23の両方が共に非常に高抵抗(開放状態)であり、かつ、抵抗素子R25、抵抗素子R26のうち、少なくとも片方が非常に高抵抗(開放状態)のときに、記憶ノードrinの電位を保持する機能を有する。また、抵抗素子R21のある程度低い値R22とキャパシタC24の容量値C24の積t2は、リセット時間を決定する。キャパシタC24の容量値C24は、例えば1nFが適する。 The capacitor C24 is a capacitive element having a certain capacity for storing and giving a delay. In the capacitor C24, both the resistance element R21 and the resistance element R23 are both very high resistance (open state), and at least one of the resistance element R25 and the resistance element R26 has very high resistance (open state). Sometimes, it has a function of holding the potential of the storage node rin. The product t 2 of the resistance value R 22 of the resistance element R 21 and the capacitance value C 24 of the capacitor C 24 determines the reset time. Capacitance C 24 of the capacitor C24, for example 1nF is suitable.

1=R2324、t2=R2224と表されるが、ここで挙げた例では、t1=1ps、t2=100ns、t3=1nsである。従って、t1<<t3<<t2の関係を満たしていることが分かる。高電位電源ノードvddrの電位をVvddr=1.0V、低電位電源ノードvssrの電位は、Vvssr=0.0Vとする。このとき、式(1)〜式(3)により、リセットに要する時間T2=70.3nsとなる。一方、セットに要する時間は、遅延素子71が機能する遅延時間t3でおよそ決まってしまい、約1nsである。 Although expressed as t 1 = R 23 C 24 and t 2 = R 22 C 24 , in the example given here, t 1 = 1 ps, t 2 = 100 ns, and t 3 = 1 ns. Therefore, it can be seen that the relationship of t 1 << t 3 << t 2 is satisfied. The potential of the high potential power supply node vddr is V vddr = 1.0 V, and the potential of the low potential power supply node vssr is V vssr = 0.0 V. At this time, according to the equations (1) to (3), the time required for reset is T 2 = 70.3 ns. On the other hand, the time required for setting is approximately 1 ns, which is determined approximately by the delay time t 3 at which the delay element 71 functions.

尚、図26に示す回路において、可変抵抗部10に並列に、キャパシタC15を挿入する場合がある。この場合の可変抵抗部10は、図7のようになる。実際の抵抗変化メモリ素子は、2つの導体からなる平行平板間に比較的抵抗値の高い物質が挿入された構造をとっているため、平行平板間に容量成分が存在する。キャパシタC15は、この平行平板間の容量成分を再現するものである。キャパシタC15が存在しても、図26に示した回路の本質的な動作に変わりはない。   In the circuit shown in FIG. 26, a capacitor C15 may be inserted in parallel with the variable resistor unit 10. The variable resistance unit 10 in this case is as shown in FIG. Since an actual resistance change memory element has a structure in which a substance having a relatively high resistance value is inserted between parallel plates made of two conductors, a capacitance component exists between the parallel plates. The capacitor C15 reproduces the capacitance component between the parallel plates. The presence of the capacitor C15 does not change the essential operation of the circuit shown in FIG.

実際のシミュレーション結果を具体的な例を挙げて説明する。以下で挙げる例は、第1の実施の形態において、図12乃至図18、図20で示した回路設計支援方法の例と必ずしも対応したものではなく、シミュレーション結果の一例を示している。   Actual simulation results will be described with specific examples. The example given below does not necessarily correspond to the example of the circuit design support method shown in FIGS. 12 to 18 and 20 in the first embodiment, but shows an example of a simulation result.

以下に挙げる例は、図11に示す抵抗変化メモリ素子43を含む回路の、各トランジスタのゲートノードXWE、CL1、CPL1、WL、PRCに特定の電位信号を与え、書込みを行い、それぞれの書込みの後に読出しを行い、書込んだとおりの読出し結果が得られ、各ノードの電位が意図したものとなっているかどうかを確認するというものである。   In the example given below, a specific potential signal is given to the gate nodes XWE, CL1, CPL1, WL, and PRC of each transistor of the circuit including the resistance change memory element 43 shown in FIG. Reading is performed later, and a reading result as written is obtained, and it is confirmed whether or not the potential of each node is as intended.

ここでの抵抗変化メモリ素子43には、図26に示したネットリストを用いている。この点が、第1の実施の形態におけるシミュレーション結果の具体例とは異なる。以下で挙げるシミュレーション結果は、実際にHSPICEによってシミュレーションを行うことによって得られた結果である。   The resistance change memory element 43 here uses the net list shown in FIG. This point is different from the specific example of the simulation result in the first embodiment. The simulation results given below are the results obtained by actually simulating with HSPICE.

VDDH=3.3Vとし、抵抗変化メモリ素子の特性として用いたパラメータは、C24=1nF、R22=100Ω、R23=1mΩ、R25=1mΩ、R26=1mΩ、t1=1ps、t2=100ns、t3=1ns、Vvddr=1.0V、Vvssr=0.0V、Vth=0.5V、T2=70.3ns、そして、リセット電圧が0.75V、セット電圧が1.60Vである。 The parameters used as the characteristics of the resistance change memory element with VDDH = 3.3V are C 24 = 1 nF, R 22 = 100Ω, R 23 = 1 mΩ, R 25 = 1 mΩ, R 26 = 1 mΩ, t 1 = 1 ps, t 2 = 100 ns, t 3 = 1 ns, V vddr = 1.0 V, V vssr = 0.0 V, V th = 0.5 V, T 2 = 70.3 ns, and reset voltage is 0.75 V, set voltage is 1 .60V.

シミュレータ上での各時刻において、どのような動作モードになっているかは、第1の実施の形態にて、図19で示したものと同一である。最初の100nsは省電力モード、次の100nsはセットモード、その次の100nsはセット後の読出し、その次の200nsはリセットモード、その次の100nsはリセット後の読出し、その次の100nsはセットモード、その次の100nsはセット後の読出し、その次の200nsはリセットモード、その次の100nsはリセット後の読出しである。   The operation mode at each time on the simulator is the same as that shown in FIG. 19 in the first embodiment. The first 100 ns is the power saving mode, the next 100 ns is the set mode, the next 100 ns is read after setting, the next 200 ns is reset mode, the next 100 ns is read after reset, and the next 100 ns is set mode The next 100 ns is read after setting, the next 200 ns is reset mode, and the next 100 ns is read after reset.

省電力モードとは、電力を消費しないようにする待機状態のモードである。セットモードとは、抵抗変化メモリ素子43がセットの電圧条件を満たす電圧信号を与えるように回路を動作させるモードであり、リセットモードとは、抵抗変化メモリ素子43がリセットの電圧条件を満たす電圧信号を与えるように回路を動作させるモードである。   The power saving mode is a standby mode in which power is not consumed. The set mode is a mode for operating the circuit so that the resistance change memory element 43 provides a voltage signal that satisfies the set voltage condition, and the reset mode is a voltage signal that the resistance change memory element 43 satisfies the reset voltage condition. In this mode, the circuit is operated so as to give

読出しモードでは、抵抗変化メモリ素子43の記憶即ち抵抗状態に応じて、ノード54に電位信号が出力されるモードである。読出しモードにおいては、抵抗変化メモリ素子43の抵抗状態が低抵抗である場合は、ノード54に0.0Vに近い低い電位を、抵抗変化メモリ素子43の抵抗状態が高抵抗である場合は、ノード54に3.3Vに近い高い電位をそれぞれ出力する。   In the read mode, a potential signal is output to the node 54 in accordance with the storage of the resistance change memory element 43, that is, the resistance state. In the read mode, when the resistance state of the resistance change memory element 43 is low resistance, a low potential close to 0.0 V is applied to the node 54, and when the resistance state of the resistance change memory element 43 is high resistance, the node 54 54 outputs a high potential close to 3.3V.

2回あるリセットモードのうち1回目、即ち、時刻300〜500nsにおいては、抵抗変化メモリ素子43がリセットの電圧条件を満たす状態が長時間連続する連続モードである。一方、リセットモードのうち2回目、即ち、時刻800〜1000nsにおいては、抵抗変化メモリ素子43がリセットの電圧条件を満たす状態と満たさない状態を10ns程度の比較的短い時間ごとに繰返す、断続モードである。このような断続モードは、実際の抵抗変化メモリでは用いないかもしれないが、このような2つのリセットモードの動作の違いを示すため、このような設定とした。   In the first reset mode, that is, from 300 to 500 ns, the state in which the resistance change memory element 43 satisfies the reset voltage condition is a continuous mode for a long time. On the other hand, in the second reset mode, that is, from 800 to 1000 ns, in the intermittent mode, the resistance change memory element 43 repeats the state satisfying the reset voltage condition and the state not satisfying the reset voltage condition every relatively short time of about 10 ns. is there. Such an intermittent mode may not be used in an actual resistance change memory, but in order to show the difference in operation between these two reset modes, such a setting is used.

図30はXWE、CL1、CPL1、WL及びPRCとして与えた信号の波形を説明する図である。図11に示す回路の詳細な説明は本発明の範囲を超えるため、ここでは省略するが、図19で示した動作をさせるための信号を与えたことになる。   FIG. 30 is a diagram for explaining the waveforms of signals given as XWE, CL1, CPL1, WL, and PRC. Since the detailed description of the circuit shown in FIG. 11 is beyond the scope of the present invention, a signal for causing the operation shown in FIG.

図31はシミュレーション結果として得られた各ノードの電位を説明する図である。ここで、ノード54に注目する。時刻200〜300nsにおいては、ノード54の電位は0.0Vに近い電位であり、抵抗変化メモリ素子43の低抵抗状態が読出されたものと推測できる。   FIG. 31 is a diagram for explaining the potential of each node obtained as a simulation result. Here, attention is paid to the node 54. From time 200 to 300 ns, the potential of the node 54 is close to 0.0 V, and it can be assumed that the low resistance state of the resistance change memory element 43 has been read.

時刻500〜600nsにおいては、ノード54の電位は3.3Vに近い電位であり、抵抗変化メモリ素子43の高抵抗状態が読出されたものと推測できる。
時刻700〜800nsにおいては、ノード54の電位は0.0Vに近い電位であり、抵抗変化メモリ素子43の低抵抗状態が読出されたものと推測できる。
From time 500 to 600 ns, the potential of the node 54 is close to 3.3 V, and it can be assumed that the high resistance state of the resistance change memory element 43 has been read.
From time 700 to 800 ns, the potential of the node 54 is close to 0.0 V, and it can be assumed that the low resistance state of the resistance change memory element 43 has been read.

時刻1000〜1100nsにおいては、ノード54の電位は0.0Vに近い電位であり、抵抗変化メモリ素子43の低抵抗状態が読出されたものと推測できる。
従って、1回目のセット後の読出しにおいては低抵抗状態が読出され、1回目のリセット後の読出しにおいては高抵抗状態が読出され、2回目のセット後の読出しにおいては低抵抗状態が読出され、2回目のリセット後の読出しにおいても低抵抗状態が読出されていることが推測できる。ここで、2回目のリセット後の読出しにおいても低抵抗状態が読出されていることは、第1の実施の形態におけるシミュレーション結果の具体例と異なる。
At time 1000 to 1100 ns, the potential of the node 54 is close to 0.0 V, and it can be assumed that the low resistance state of the resistance change memory element 43 has been read.
Therefore, the low resistance state is read in the read after the first set, the high resistance state is read in the read after the first reset, and the low resistance state is read in the read after the second set. It can be inferred that the low resistance state is also read out after the second reset. Here, the low resistance state is read even after the second reset, which is different from the specific example of the simulation result in the first embodiment.

また、図32はシミュレーション結果として得られた各ノードの電位を説明する図である。図32には、抵抗変化メモリ素子43の両端の電圧、選択トランジスタ44を流れる電流、抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキット中のノードdtmoの電位、抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキット中の記憶ノードrinの電位が示されている。ここで、今回のシミュレーションで用いた図26に示すネットリストは、抵抗変化メモリ素子1つのみを含む。従って、図11に示すノード51と図26に示すノードbl、図11に示すノード52と図26に示すノードglは同じノードを表している。   FIG. 32 is a diagram for explaining the potential of each node obtained as a simulation result. FIG. 32 shows the voltage across the resistance change memory element 43, the current flowing through the selection transistor 44, the potential of the node dtmo in the subcircuit representing the resistance change memory element, and the storage node rin in the subcircuit representing the resistance change memory element. The potential is shown. Here, the net list shown in FIG. 26 used in this simulation includes only one resistance change memory element. Therefore, the node 51 shown in FIG. 11 and the node bl shown in FIG. 26, the node 52 shown in FIG. 11 and the node gl shown in FIG. 26 represent the same node.

第1の実施の形態と結果が異なる解釈には、図31及び図32の各電圧、電位、電流の信号を調べるとよい。特に、図26に示す記憶ノードrinの電位を調査することによって、特定時刻において高抵抗状態が書込まれているか、低抵抗状態が書込まれているかどうかを調査することができる。例えば、時刻490nsにおいて、記憶ノードrinの電位は、Vth=0.5Vより高い電位となっている。従って、時刻490nsにおける抵抗変化メモリ素子の状態は、高抵抗であるということが分かる。 In order to interpret the results different from those of the first embodiment, the voltage, potential, and current signals in FIGS. 31 and 32 may be examined. In particular, by examining the potential of the storage node rin shown in FIG. 26, it is possible to investigate whether a high resistance state is written or a low resistance state is written at a specific time. For example, at time 490 ns, the potential of the storage node rin is higher than V th = 0.5V. Therefore, it can be seen that the state of the resistance change memory element at time 490 ns is high resistance.

1回目のリセットモードにおいては、時刻300nsにおいてリセットの電圧条件が満たされる状態が始まり、そこからT2=70.3nsが経過した時刻370ns付近にて記憶ノードrinの電位がVth=0.5Vに達し、リセットが起きていることが分かる。図31及び図32の各電圧、電位、電流信号を見ると、この時刻にいくつかの電圧、電位、電流信号が変化していることが分かる。 In the first reset mode, the state where the reset voltage condition is satisfied starts at time 300 ns, and the potential of the storage node rin becomes V th = 0.5 V around time 370 ns after T 2 = 70.3 ns has passed. And you can see that a reset is taking place. Looking at the voltage, potential, and current signals in FIGS. 31 and 32, it can be seen that several voltages, potentials, and current signals have changed at this time.

2回目のリセットモードにおいては、最初に時刻800nsにおいてリセットの電圧条件が満たされる状態が始まる。しかし、その後記憶ノードrinの電位がVth=0.5Vに到達せず、リセットが起きていないことが分かる。ここで、抵抗変化メモリ素子43の両端の電圧に注目すると、リセットの電圧条件である0.75V以上1.6V以下という条件を満たす期間と満たさない期間が繰返されていることが分かる。図26に示す2つのプルバッカスイッチの機能により、リセットの電圧条件を満たさない状態になると、記憶ノードrinの電位は、低電位電源ノードvssrと同じ電位に戻されてしまい、リセットの電圧条件を連続したT2=70.3nsの時間だけ満たさない限り、永久にリセットが起きないためである。この点が、第1の実施の形態と異なる。当然、この後の読出しにおいては、低抵抗状態が読出される。 In the second reset mode, the state where the reset voltage condition is satisfied first starts at time 800 ns. However, after that, the potential of the storage node rin does not reach V th = 0.5 V, indicating that no reset has occurred. Here, paying attention to the voltage at both ends of the resistance change memory element 43, it can be seen that a period satisfying a condition of 0.75 V or more and 1.6 V or less as a reset voltage condition and a period not satisfying the condition are repeated. When the two pullback switch functions shown in FIG. 26 do not satisfy the reset voltage condition, the potential of the storage node rin is returned to the same potential as the low potential power supply node vssr, and the reset voltage condition is changed. This is because the reset does not occur permanently unless the time of continuous T 2 = 70.3 ns is satisfied. This point is different from the first embodiment. Of course, in the subsequent reading, the low resistance state is read.

尚、セットは、事実上無限小とみなせる極めて短い時間で起きるため、図31及び図32の結果では、セットの電圧条件が満たされるとすぐに起きる。例えば、時刻100nsでは、セットが起こっていることが抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキット中の記憶ノードrinの電位がVvssr=0.0Vと同じ電位になっていることから分かる。ここで、もし遅延素子71が無かったとすると、記憶ノードrinの電位がVth=0.5Vと同程度で止まってしまい、セット直後にリセットが極めて起きやすい状態となってしまい、現実の抵抗変化メモリ素子と異なってしまう。 Since the set occurs in a very short time that can be regarded as practically infinitesimal, the results of FIGS. 31 and 32 occur as soon as the voltage condition of the set is satisfied. For example, at time 100 ns, it can be seen from the fact that the set has occurred because the potential of the storage node rin in the subcircuit representing the resistance change memory element is the same as V vssr = 0.0V . Here, if there is no delay element 71, the potential of the storage node rin stops at the same level as V th = 0.5 V, and resetting is very likely to occur immediately after setting, so that the actual resistance change It is different from the memory element.

ここで挙げたサブサーキットの例では、シミュレーション対象のネットリストに抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが1つのみ存在する。しかし、シミュレーション対象のネットリストに抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが多数存在する場合でもこのサブサーキットを使ったシミュレーションは可能であり、このような場合により威力を発揮する。実際のメモリ製品や製品に近いCTEGでは、シミュレーション対象のネットリストに抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが多数存在する。尚、シミュレーション対象のネットリストに抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが多数とは、ネットリスト上で、抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットは1箇所のみに記述されていても、そのサブサーキットが多数の箇所で呼び出されている場合を含む。   In the example of the subcircuit described here, there is only one subcircuit representing the resistance change memory element in the simulation target netlist. However, even when there are a large number of subcircuits representing resistance change memory elements in the netlist to be simulated, simulation using these subcircuits is possible, and in such a case, power is demonstrated. In an actual memory product or a CTEG that is close to the product, there are many subcircuits representing resistance change memory elements in the net list to be simulated. It should be noted that there are many subcircuits representing resistance change memory elements in the netlist to be simulated even if there are only one subcircuit representing resistance change memory elements on the netlist. Including the case where it is called at the point.

ここで、仮に、2回目のリセットにおいて、高抵抗状態が書込まれることを期待したとする。その場合、ここで示したシミュレーション結果の例では、期待した結果と異なることになる。つまり、電圧、電位、電流信号のシミュレーション値と期待値が一致しなかった部分が存在する。この場合、素子属性、ネットリスト等を修正する必要がある。ここで、さらに、抵抗変化メモリ素子の特性は、図26〜図29を用いて説明した特性であることが明らかであったものとする。このような場合、シミュレーション対象のネットリストを修正する必要があると判断することができる。2回目のリセット動作においては、抵抗変化メモリ素子43がリセットの電圧条件を満たす状態と満たさない状態を10ns程度の比較的短い時間ごとに繰返す断続モードであったが、これでは抵抗変化メモリ素子はリセットしない。この断続モードを連続モードとする、つまり、2回目のリセット動作において、1回目のリセット動作と同様になるように、XWEの信号を修正するようにする。このように修正した後に、再度シミュレーションを行う。   Here, it is assumed that a high resistance state is expected to be written in the second reset. In that case, the example of the simulation result shown here is different from the expected result. That is, there are portions where the simulation values of voltage, potential, and current signals do not match the expected values. In this case, it is necessary to modify element attributes, netlists, and the like. Here, it is further assumed that the characteristic of the resistance change memory element is the characteristic described with reference to FIGS. In such a case, it can be determined that the simulation target netlist needs to be corrected. In the second reset operation, the resistance change memory element 43 is an intermittent mode in which the state in which the resistance change memory element 43 satisfies the reset voltage condition and the state in which the resistance change memory element 43 does not meet is repeated every relatively short time of about 10 ns. Do not reset. The intermittent mode is set to the continuous mode, that is, the XWE signal is corrected so that the second reset operation is the same as the first reset operation. After such correction, the simulation is performed again.

本実施例による発明の効果は、以下の通りである。記憶部を表すサブサーキットに記憶状態を示す記憶ノードを設けて、記憶部を表すサブサーキットはその記憶ノードに応じて動作をする。そのため、記憶部を表すサブサーキットの動作後の状態が保持され、その状態に基づいて、さらに、記憶部を表すサブサーキットは次の動作を連続して行える効果がある。この効果は、書込みと読出しを複雑に組合せたシミュレーションにおいて、抵抗変化メモリ素子を表すサブサーキットが多数ある場合に、特に威力を発揮する。   The effects of the invention according to this example are as follows. A storage node indicating a storage state is provided in the subcircuit representing the storage unit, and the subcircuit representing the storage unit operates according to the storage node. Therefore, the state after the operation of the subcircuit representing the storage unit is maintained, and based on the state, the subcircuit representing the storage unit can continuously perform the next operation. This effect is particularly effective when there are many subcircuits representing resistance change memory elements in a simulation in which writing and reading are combined in a complicated manner.

また、遅延素子の導入により、セット後にリセットが起きやすいという、本来の抵抗変化メモリ素子と異なった振る舞いをすることを回避できる。加えて、サブサーキット中の抵抗値や容量値等を調整することにより、リセット時間、セット電圧、リセット電圧、高抵抗状態または低抵抗状態における抵抗値等のパラメータを自由に設定できる。ここで、リセット時間には、リセットの電圧条件を満たしている時間の連続時間が適用される。   Further, by introducing a delay element, it is possible to avoid a behavior different from that of the original resistance change memory element that a reset is likely to occur after setting. In addition, parameters such as a reset time, a set voltage, a reset voltage, and a resistance value in a high resistance state or a low resistance state can be freely set by adjusting a resistance value, a capacitance value, or the like in the subcircuit. Here, a continuous time that satisfies the reset voltage condition is applied to the reset time.

以上により、抵抗変化メモリ素子を含む記憶部を用いた記憶装置のアナログシミュレーションを連続して行えるため、上記の記憶部を含む、メモリ回路のシミュレーションを容易に行える抵抗変化メモリのシミュレーション装置、抵抗変化メモリのシミュレーション方法、及び回路設計支援方法を提供することができる。   As described above, since the analog simulation of the storage device using the storage unit including the resistance change memory element can be continuously performed, the resistance change memory simulation device including the storage unit described above, which can easily perform the simulation of the memory circuit, and the resistance change A memory simulation method and a circuit design support method can be provided.

(第4の実施の形態)
第4の実施の形態は、第1〜3の実施の形態の抵抗変化メモリの回路設計の支援方法に用いる、回路設計支援装置に関するものである。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment relates to a circuit design support apparatus used for the circuit design support method for the resistance change memory according to the first to third embodiments.

図33は回路設計支援装置を説明する図である。この装置は、抵抗変化メモリ素子を含む記憶部を用いた記憶装置の回路設計を支援する回路設計支援装置である。この回路設計支援装置によって、図9に示すフローチャートが確実に実行される。   FIG. 33 is a diagram for explaining a circuit design support apparatus. This device is a circuit design support device that supports circuit design of a storage device using a storage unit including a resistance change memory element. The circuit design support apparatus reliably executes the flowchart shown in FIG.

回路設計支援装置は、シミュレーション部106、変更部107、動作確認部108及び入出力部109を含む構成をしている。
回路設計支援装置は、シミュレーション部106によって、抵抗変化メモリ回路のシミュレーションが行われる。具体的には、シミュレーション部106は、ライブラリ100、記憶部を表すサブサーキット101、ネットリスト102、初期設定電圧103及び期待電圧104からのデータを、入出力部109から受け取り、記憶装置を構成する回路部品間の接続ノードの電圧の時間変化を求める。
The circuit design support apparatus includes a simulation unit 106, a change unit 107, an operation confirmation unit 108, and an input / output unit 109.
In the circuit design support apparatus, the simulation of the resistance change memory circuit is performed by the simulation unit 106. Specifically, the simulation unit 106 receives data from the library 100, the subcircuit 101 representing the storage unit, the netlist 102, the initial setting voltage 103, and the expected voltage 104 from the input / output unit 109, and configures a storage device. The time change of the voltage of the connection node between circuit components is obtained.

ここで、記憶部を表すサブサーキット101は、サブサーキットを構成する回路部品を接続する接続ノードの内の一つ(例えば、記憶ノードrin)が、記憶部の記憶状態に対応する電圧を保持する記憶ノードとなっているサブサーキットのデータである。   Here, in the subcircuit 101 representing the storage unit, one of the connection nodes (for example, the storage node rin) connecting the circuit components constituting the subcircuit holds a voltage corresponding to the storage state of the storage unit. This is the data of the subcircuit that is the storage node.

ネットリスト102は、記憶装置を構成する回路部品間の接続関係が記載されているネットリストのデータである。例えば、図11に示すネットリストが相当する。
そして、動作確認部108によって、期待値のデータと接続ノードの電圧が比較され、比較結果が出力される。具体的には、期待電圧104からのデータを、入出力部109から受け取り、図8のフローチャートを実行する。また、動作確認部108は、指定時刻における期待値と各ノード電圧を比較した結果、ノード電圧と期待電圧の比較が一致したかの判断結果、及び変更されたネットリストまたは素子属性等が含まれる結果を結果105として出力部109を介して出力する。
The net list 102 is net list data in which connection relationships between circuit components constituting the storage device are described. For example, the net list shown in FIG. 11 corresponds.
Then, the operation check unit 108 compares the expected value data with the voltage of the connection node, and outputs the comparison result. Specifically, data from the expected voltage 104 is received from the input / output unit 109, and the flowchart of FIG. 8 is executed. Further, the operation confirmation unit 108 includes a result of comparing the expected value at the specified time with each node voltage, a determination result of whether the comparison between the node voltage and the expected voltage matches, a changed netlist or element attribute, and the like. The result is output as the result 105 via the output unit 109.

また、変更部107によって、ネットリストの変更または素子属性の変更が行われる。具体的には、ネットリスト102及びライブラリ100から、入出力部109を介して受け取ったネットリストを変更または素子属性を変更する。   Further, the change unit 107 changes the net list or the element attribute. Specifically, the netlist received from the netlist 102 and the library 100 via the input / output unit 109 is changed or the element attribute is changed.

尚、回路設計支援装置は、ワークステーション等の適切なハードウェア資源と共に実現される。また、回路設計支援装置のハードウェア資源以外の部分は、磁気媒体、光学媒体、電気信号または光学信号を介して配布可能である。   The circuit design support device is realized together with appropriate hardware resources such as a workstation. Further, parts other than hardware resources of the circuit design support device can be distributed via a magnetic medium, an optical medium, an electric signal, or an optical signal.

このような回路設計支援装置によれば、第1〜3の実施の形態の回路設計支援方法を容易に行える効果がある。
(付記1) 抵抗変化メモリ素子の動作検証を行うシミュレーション装置において、
第1の電位に保持された第1の電源ノードと、
前記第1の電源ノードに接続された第1の抵抗と、
前記第1の抵抗に第2の抵抗を介して直列に接続され、第2の電位に保持された第2の電源ノードと、
前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との間に位置する記憶ノードと、
前記記憶ノードと前記第2の電源ノードとの間に前記第2の抵抗に並列に接続されたキャパシタと、を備え、
前記第1の抵抗の抵抗値及び前記第2の抵抗の抵抗値を前記シミュレーション装置に設けた可変抵抗部に印加される電圧によって変化させ、前記記憶ノードの電位が前記第1の電源ノードまたは前記第2の電源ノードのいずれかの電位に制御されることを特徴とするシミュレーション装置。
According to such a circuit design support apparatus, there is an effect that the circuit design support methods of the first to third embodiments can be easily performed.
(Supplementary note 1) In a simulation apparatus for verifying the operation of a resistance change memory element,
A first power supply node held at a first potential;
A first resistor connected to the first power supply node;
A second power supply node connected in series to the first resistor via a second resistor and held at a second potential;
A storage node located between the first resistor and the second resistor;
A capacitor connected in parallel with the second resistor between the storage node and the second power supply node;
The resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor are changed by a voltage applied to a variable resistor provided in the simulation device, and the potential of the storage node is changed to the first power supply node or the A simulation device controlled by any potential of a second power supply node.

(付記2) 前記可変抵抗部の抵抗値が前記記憶ノードの電位によって制御されることを特徴とする付記1記載のシミュレーション装置。
(付記3) 前記可変抵抗部においては、
高抵抗状態を表す第3の抵抗と、
低抵抗状態を表す第4の抵抗と、
前記第3の抵抗に接続された第5の抵抗と、
前記第4の抵抗に接続された第6の抵抗と、を有し、
前記第5の抵抗の抵抗値と前記第6の抵抗の抵抗値が前記記憶ノードの電位によって制御されることを特徴とする付記1または2記載のシミュレーション装置。
(Supplementary note 2) The simulation apparatus according to supplementary note 1, wherein a resistance value of the variable resistance unit is controlled by a potential of the storage node.
(Additional remark 3) In the said variable resistance part,
A third resistance representing a high resistance state;
A fourth resistance representing a low resistance state;
A fifth resistor connected to the third resistor;
A sixth resistor connected to the fourth resistor;
The simulation apparatus according to claim 1 or 2, wherein a resistance value of the fifth resistor and a resistance value of the sixth resistor are controlled by a potential of the storage node.

(付記4) 前記第1の抵抗の抵抗値及び前記第2の抵抗の抵抗値が前記可変抵抗部に印加される電圧を遅延させた電圧によって制御されることを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。   (Supplementary note 4) The supplementary notes 1 to 3, wherein the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor are controlled by a voltage obtained by delaying a voltage applied to the variable resistance unit. The simulation device according to any one of the above.

(付記5) 前記第1の抵抗の抵抗値及び前記第2の抵抗の抵抗値が前記可変抵抗部に印加される電圧を遅延させた電圧によって変化することにおいては、前記シミュレーション装置が第1の遅延電位発生部を備え、前記第1の遅延電位発生部が前記可変抵抗部の両端にかかる電圧を遅延させて出力し、前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗の抵抗値が前記第1の遅延電位発生部から出力される電位によって変化することを特徴とする付記1乃至4のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。   (Supplementary Note 5) In the case where the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor are changed by a voltage obtained by delaying the voltage applied to the variable resistor unit, the simulation apparatus may A delay potential generator, wherein the first delay potential generator delays and outputs the voltage applied to both ends of the variable resistor, and the resistance values of the first resistor and the second resistor are the first resistance The simulation apparatus according to any one of appendices 1 to 4, wherein the simulation apparatus changes according to a potential output from the delayed potential generation unit.

(付記6) 前記可変抵抗部の抵抗値が前記記憶ノードの電位を遅延させた電位によって変化することを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。   (Additional remark 6) The simulation apparatus as described in any one of additional remark 1 thru | or 3 with which the resistance value of the said variable resistance part changes with the electric potential which delayed the electric potential of the said storage node.

(付記7) 前記第5の抵抗及び前記第6の抵抗の抵抗値が前記記憶ノードの電位を遅延させた電位によって変化することにおいては、前記シミュレーション装置が第2の遅延電位発生部を備え、前記第2の遅延電位発生部が前記記憶ノードの電位を遅延させて出力し、前記第5の抵抗及び前記第6の抵抗の抵抗値が前記第2の遅延電位発生部の出力によって変化することを特徴とする付記1、2、3、6のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。   (Supplementary Note 7) In the case where the resistance values of the fifth resistor and the sixth resistor change depending on the potential obtained by delaying the potential of the storage node, the simulation apparatus includes a second delayed potential generation unit, The second delay potential generation unit delays and outputs the potential of the storage node, and the resistance values of the fifth resistor and the sixth resistor change according to the output of the second delay potential generation unit. The simulation apparatus according to any one of Supplementary Notes 1, 2, 3, and 6, characterized by:

(付記8) 前記記憶ノードと前記第2の電源ノードの間に第7の抵抗及び第8の抵抗が直列に接続され、前記第7の抵抗の抵抗値は前記可変抵抗部に印加される電圧によって変化し、前記第8の抵抗の抵抗値は前記記憶ノードの電位によって変化することを特徴とする付記1乃至7のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。   (Supplementary Note 8) A seventh resistor and an eighth resistor are connected in series between the storage node and the second power supply node, and a resistance value of the seventh resistor is a voltage applied to the variable resistance unit. The simulation apparatus according to any one of appendices 1 to 7, wherein the resistance value of the eighth resistor changes according to the potential of the storage node.

(付記9) 前記第1の抵抗または前記第2の抵抗の一方の抵抗は、前記可変抵抗部の両端に印加される電圧が第3の電位以上であり、且つ第4の電位以下の場合に第1の抵抗値となり、前記可変抵抗部の両端に印加される電圧がそれ以外の電位の場合には第2の抵抗値となり、
他方の抵抗は、前記可変抵抗部の両端にかかる電圧が前記第4の電位以上の場合に第3の抵抗値となり、前記可変抵抗部の両端に印加される電圧がそれ以外の電位の場合には第4の抵抗値となることを特徴とする付記1乃至8のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
(Supplementary Note 9) One resistance of the first resistance or the second resistance is obtained when a voltage applied to both ends of the variable resistance portion is equal to or higher than a third potential and equal to or lower than a fourth potential. When the voltage applied to both ends of the variable resistance portion is a potential other than the first resistance value, the second resistance value is obtained.
The other resistor has a third resistance value when the voltage applied to both ends of the variable resistance portion is equal to or higher than the fourth potential, and the voltage applied to both ends of the variable resistance portion is a potential other than that. The simulation apparatus according to any one of appendices 1 to 8, wherein the fourth resistance value is a fourth resistance value.

(付記10) 前記第5の抵抗と前記第6の抵抗の一方の抵抗は、前記記憶ノードの電位が第5の電位以上の場合に第5の抵抗値となり、前記記憶ノードの電位が前記第5の電位以下の場合に第6の抵抗値となり、
他方の抵抗は、前記記憶ノードの電位が前記第5の電位以下の場合に第7の抵抗値となり、前記記憶ノードの電位が前記第5の電位以上の場合に第8の抵抗値となることを特徴とする付記1乃至9のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
(Supplementary Note 10) One of the fifth resistor and the sixth resistor has a fifth resistance value when the potential of the storage node is equal to or higher than the fifth potential, and the potential of the storage node is When the potential is 5 or less, the sixth resistance value is obtained.
The other resistor has a seventh resistance value when the potential of the storage node is equal to or lower than the fifth potential, and an eighth resistance value when the potential of the storage node is equal to or higher than the fifth potential. The simulation apparatus according to any one of appendices 1 to 9, characterized by:

(付記11) 前記第7の抵抗の抵抗値は、前記可変抵抗部の両端に印加される電圧が前記第3の電位以下の場合に第9の抵抗値となり、前記可変抵抗部の両端に印加される電圧が前記第3の電位以上の場合に第10の抵抗値となり、
前記第8の抵抗の抵抗値は、前記記憶ノードの電位が前記第5の電位以上の場合に第11の抵抗値となり、前記記憶ノードの電位が前記第5の電位以下の場合に第12の抵抗値となることを特徴とする付記1乃至10のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
(Supplementary Note 11) The resistance value of the seventh resistor is the ninth resistance value when the voltage applied to both ends of the variable resistor portion is equal to or lower than the third potential, and is applied to both ends of the variable resistor portion. When the voltage to be applied is equal to or higher than the third potential, the tenth resistance value is obtained.
The resistance value of the eighth resistor is the eleventh resistance value when the potential of the storage node is equal to or higher than the fifth potential, and the twelfth resistance value when the potential of the storage node is equal to or lower than the fifth potential. The simulation device according to any one of appendices 1 to 10, wherein the simulation device has a resistance value.

(付記12) 前記第1の抵抗値は、前記第2の抵抗値より低く、前記第3の抵抗値は、前記第4の抵抗値より低いことを特徴とする付記1乃至11のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。   (Supplementary note 12) Any one of Supplementary notes 1 to 11, wherein the first resistance value is lower than the second resistance value, and the third resistance value is lower than the fourth resistance value. The simulation apparatus according to item.

(付記13) 前記第3の抵抗の抵抗値は前記第4の抵抗の抵抗値より高く、前記第5の抵抗値と前記第6の抵抗値のうち一方は、前記第3の抵抗の抵抗値より1桁以上低く、前記第5の抵抗値と前記第6の抵抗値のうち他方は、第4の抵抗の抵抗値より1桁以上高く、
前記第7の抵抗値と前記第8の抵抗値のうち一方は、前記第3の抵抗の抵抗値より1桁以上低く、他方は、第4の抵抗の抵抗値より1桁以上高いことを特徴とする付記1乃至12のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
(Supplementary Note 13) The resistance value of the third resistor is higher than the resistance value of the fourth resistor, and one of the fifth resistance value and the sixth resistance value is the resistance value of the third resistor. The other of the fifth resistance value and the sixth resistance value is one digit higher than the resistance value of the fourth resistor,
One of the seventh resistance value and the eighth resistance value is one digit lower than the resistance value of the third resistor, and the other is one digit higher than the resistance value of the fourth resistor. The simulation apparatus according to any one of appendices 1 to 12.

(付記14) 前記第1の抵抗値と前記キャパシタの容量の積を第1の時定数とし、前記第3の抵抗値と前記キャパシタの積を第2の時定数とし、前記遅延電位発生部が与える遅延時間を第1の遅延時間とするとき、前記第2の時定数より前記第1の遅延時間が長く、前記第1の遅延時間より前記第1の時定数のほうが長いことを特徴とする付記1乃至13のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。   (Supplementary Note 14) A product of the first resistance value and the capacitance of the capacitor is a first time constant, and a product of the third resistance value and the capacitor is a second time constant. When the given delay time is a first delay time, the first delay time is longer than the second time constant, and the first time constant is longer than the first delay time. The simulation apparatus according to any one of appendices 1 to 13.

(付記15) 定数の値がloge((前記第1の電位−前記第2の電位)/(前記第5の電位−前記第2の電位))である場合に、前記抵抗変化メモリ素子のリセットに要する時間が(前記第1の時定数)×(前記定数)+(前記遅延時間)となるように、前記第1の抵抗値及び前記キャパシタの容量値が決定されていることを特徴とする付記1乃至14のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。 (Supplementary Note 15) When the value of the constant is log e ((the first potential−the second potential) / (the fifth potential−the second potential)), the resistance change memory element The first resistance value and the capacitance value of the capacitor are determined so that the time required for reset is (the first time constant) × (the constant) + (the delay time). The simulation apparatus according to any one of appendices 1 to 14.

(付記16) 前記第9の抵抗値が前記第10の抵抗値より低いことを特徴とする付記11記載のシミュレーション装置。
(付記17) 前記第3の抵抗は、自分自身或いは前記可変抵抗部の両端に印加される電圧によって抵抗値が変化することを特徴とする付記1乃至16のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
(Supplementary note 16) The simulation device according to supplementary note 11, wherein the ninth resistance value is lower than the tenth resistance value.
(Supplementary note 17) The simulation device according to any one of supplementary notes 1 to 16, wherein a resistance value of the third resistor changes depending on a voltage applied to itself or to both ends of the variable resistance unit. .

(付記18) 前記可変抵抗部に寄生容量を表すキャパシタが備えられていることを特徴とする付記1乃至17のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
(付記19) 抵抗変化メモリ素子の記憶状態を出力するノードを含むサブサーキットを入力するステップと、
記憶装置を構成する回路部品間の接続関係を入力するステップと、
前記回路部品間における電圧条件を入力するステップと、
前記電圧条件における前記回路部品間の電圧変化を取得するステップと、
を有することを特徴とする回路設計支援方法。
(Additional remark 18) The simulation apparatus as described in any one of additional remark 1 thru | or 17 with which the capacitor showing parasitic capacitance is provided in the said variable resistance part.
(Supplementary note 19) inputting a sub-circuit including a node that outputs a storage state of the resistance change memory element;
Inputting a connection relationship between circuit components constituting the storage device;
Inputting a voltage condition between the circuit components;
Obtaining a voltage change between the circuit components in the voltage condition;
A circuit design support method characterized by comprising:

(付記20) 抵抗変化メモリ素子を含む記憶部を用いた記憶装置の回路設計を、アナログシミュレータを用いて支援する回路設計支援方法であって、
サブサーキットを構成する回路部品を接続する接続ノードの内の一つが、前記記憶部の記憶状態に対応する電圧を保持するノードを備えた前記サブサーキットを前記アナログシミュレータに入力するステップと、
前記記憶装置を構成する回路部品間の接続関係が記載されているネットリストを前記アナログシミュレータに入力するステップと、
アナログシミュレーションを行ない、前記記憶装置を構成する前記回路部品間の前記接続ノードの電圧の時間変化を求めるステップと、
を有することを特徴とする回路設計支援方法。
(Supplementary note 20) A circuit design support method for supporting circuit design of a storage device using a storage unit including a resistance change memory element using an analog simulator,
One of the connection nodes for connecting circuit components constituting the subcircuit is to input the subcircuit including a node that holds a voltage corresponding to the storage state of the storage unit to the analog simulator;
Inputting to the analog simulator a netlist describing a connection relationship between circuit components constituting the storage device;
Performing an analog simulation to obtain a time change in voltage of the connection node between the circuit components constituting the storage device;
A circuit design support method characterized by comprising:

(付記21) 前記記憶装置を構成する前記回路部品間の接続ノードの電圧の期待値を入力するステップと、
前記アナログシミュレータで求めた、前記記憶装置を構成する前記回路部品間の接続ノードの電圧と、前記記憶装置を構成する前記回路部品間の接続ノードの電圧の期待値を比較し、比較結果を出力するステップと、
前記比較結果から前記記憶装置の動作が正常に動作しているか否かを判断するステップと、
を有することを特徴とする付記20記載の回路設計支援方法。
(Additional remark 21) The step which inputs the expected value of the voltage of the connection node between the said circuit components which comprise the said memory | storage device,
Compare the voltage of the connection node between the circuit components that constitute the storage device and the expected value of the voltage of the connection node between the circuit components that constitute the storage device, obtained by the analog simulator, and output the comparison result And steps to
Determining whether the operation of the storage device is operating normally from the comparison result;
The circuit design support method according to appendix 20, characterized by comprising:

(付記22) 前記記憶装置の動作が正常に動作していない場合には、前記ネットリストの変更または回路部品の素子属性の変更を支援するステップを有することを特徴とする付記20または21記載の回路設計支援方法。   (Supplementary note 22) The supplementary note 20 or 21, further comprising a step of supporting a change of the netlist or a change of an element attribute of a circuit component when the operation of the storage device is not operating normally. Circuit design support method.

(付記23) 抵抗変化メモリ素子を含む記憶部を用いた記憶装置の回路設計を支援する回路設計支援装置であって、
サブサーキットを構成する回路部品を接続する接続ノードの内の一つが、前記記憶部の記憶状態に対応する電圧を保持するノードを備えた前記サブサーキットのデータ、前記記憶装置を構成する回路部品間の接続関係が記載されているネットリストのデータ及び期待値のデータを受け取る入出力部と、
前記サブサーキットのデータ及び前記ネットリストのデータを使用してアナログシミュレーションを行ない、前記記憶装置を構成する回路部品間の接続ノードの電圧の時間変化を求める、シミュレーション部と、
前記期待値のデータと前記接続ノードの電圧を比較し、比較結果を出力する動作確認部と、
前記比較結果に基づいて、ネットリスト変更または素子属性の変更を行う変更部と、
を備えた回路設計支援装置。
(Supplementary Note 23) A circuit design support device for supporting circuit design of a storage device using a storage unit including a resistance change memory element,
One of the connection nodes for connecting the circuit components constituting the subcircuit is data of the subcircuit having a node for holding a voltage corresponding to the storage state of the storage unit, between the circuit components constituting the storage device An input / output unit that receives netlist data and expected value data in which connection relations of
A simulation unit that performs an analog simulation using the data of the subcircuit and the data of the netlist, and obtains a time change of a voltage of a connection node between circuit components constituting the storage device;
An operation check unit that compares the expected value data with the voltage of the connection node and outputs a comparison result;
Based on the comparison result, a change unit that performs a netlist change or element attribute change,
Circuit design support device with

抵抗変化メモリ素子に相当するサブサーキットの中身を表す回路図である(その1)。It is a circuit diagram showing the contents of the subcircuit equivalent to a resistance change memory element (the 1). 抵抗変化メモリ素子に相当する回路図である(その1)。It is a circuit diagram equivalent to a resistance change memory element (the 1). リセットをする場合の記憶ノードrinの電位の変化を説明する図である(その1)。FIG. 6 is a diagram for explaining a change in potential of a storage node rin when resetting (part 1); 高抵抗素子のI−V曲線の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the IV curve of a high resistance element. 抵抗変化メモリ素子を構成する素子の役割と機能を説明した図である(その1)。It is the figure explaining the role and function of the element which comprises a resistance change memory element (the 1). 遅延電位発生部の基本構成を説明する図である。It is a figure explaining the basic composition of a delay potential generating part. キャパシタを挿入した可変抵抗部の基本構成を説明する図である。It is a figure explaining the basic composition of the variable resistance part which inserted the capacitor. 抵抗変化メモリ回路の設計を支援する方法を説明するフローチャート図である。It is a flowchart explaining the method of supporting design of a resistance change memory circuit. 抵抗変化メモリ回路のシミュレーションステップをさらに詳細に説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the simulation step of a resistance change memory circuit in detail. 素子及び素子の属性を説明する図である。It is a figure explaining the attribute of an element and an element. ネットリストが表す回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit which a net list | wrist represents. ネットリストの一覧を表す図である。It is a figure showing the list of a net list. アナログシミュレータに入力する初期設定値の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the initial setting value input into an analog simulator. アナログシミュレータによって作成される時間依存テーブルを示す図である。It is a figure which shows the time dependence table produced by an analog simulator. 動作検証の支援ステップの詳細について示すフローチャート図である。It is a flowchart figure shown about the detail of the support step of operation verification. 期待値テーブルを示す図である。It is a figure which shows an expected value table. 期待値とシミュレーションを行って得たノードの電圧との比較テーブルを示す図である。It is a figure which shows the comparison table of the voltage of the node obtained by performing an expected value and simulation. 回路変更または素子属性の変更の支援ステップの詳細を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the detail of the assistance step of a circuit change or an element attribute change. シミュレータ上での各時刻における動作モードを示した図である。It is the figure which showed the operation mode in each time on a simulator. XWE、CL1、CPL1、WL及びPRCとして与えた信号の波形図である(その1)。It is a wave form diagram of the signal given as XWE, CL1, CPL1, WL, and PRC (the 1). シミュレーション結果として得られる各ノードの電位を説明する図である(その1)。It is a figure explaining the electric potential of each node obtained as a simulation result (the 1). シミュレーション結果として得られる各ノードの電位を説明する図である(その2)。It is a figure explaining the electric potential of each node obtained as a simulation result (the 2). 抵抗変化メモリ素子に相当するサブサーキットの中身を表す回路図である(その2)。FIG. 10 is a circuit diagram showing the contents of a sub-circuit corresponding to the resistance change memory element (No. 2). 抵抗変化メモリ素子を構成する素子の役割と機能を説明した図である(その2)。It is the figure explaining the role and function of the element which comprises a resistance change memory element (the 2). 抵抗変化メモリ素子に相当する回路図である(その2)。It is a circuit diagram equivalent to a resistance change memory element (the 2). 抵抗変化メモリ素子に相当するサブサーキットの中身を表す回路図である(その3)。FIG. 10 is a circuit diagram showing the contents of a sub-circuit corresponding to the resistance change memory element (No. 3). 抵抗変化メモリ素子を構成する素子の役割と機能を説明した図である(その3)。It is the figure explaining the role and function of the element which comprises a resistance change memory element (the 3). 抵抗変化メモリ素子に相当する回路図である(その3)。It is a circuit diagram equivalent to a resistance change memory element (the 3). リセットをする場合の記憶ノードの電位の変化を説明する図である(その2)。FIG. 6 is a diagram for explaining a change in potential of a storage node when resetting (part 2); XWE、CL1、CPL1、WL及びPRCとして与えた信号の波形を説明する図である(その2)。It is a figure explaining the waveform of the signal given as XWE, CL1, CPL1, WL, and PRC (the 2). シミュレーション結果として得られた各ノードの電位を説明する図である(その3)。FIG. 6 is a diagram for explaining the potential of each node obtained as a simulation result (part 3); シミュレーション結果として得られた各ノードの電位を説明する図である(その4)。FIG. 6 is a diagram for explaining the potential of each node obtained as a simulation result (part 4); 回路設計支援装置を説明する図である。It is a figure explaining a circuit design support apparatus. 単極性抵抗変化メモリ素子の一般的な電圧−電流特性を説明する図である。It is a figure explaining the general voltage-current characteristic of a unipolar resistance change memory element.

符号の説明Explanation of symbols

10 可変抵抗部
20 記憶部
30,60,70 遅延電位発生部
31,61,71 遅延素子
32 電圧依存電圧源
35,50,51,52,53,54,bl,gl,dtmo,drin ノード
40 多機能pMOS
41a〜41p nMOS
42a〜42p pMOS
43 抵抗変化メモリ素子
44 選択トランジスタ
45,46 増幅用インバータ
47,48 プリチャージ制御トランジスタ
49 ビットライン寄生容量
100 ライブラリ
101 記憶部を表すサブサーキット
102 ネットリスト
103 初期設定電圧
104 期待電圧
105 結果
106 シミュレーション部
107 変更部
108 動作確認部
109 入出力部
C15,C24,C34 キャパシタ
R11 高抵抗素子
R12 低抵抗素子
R13,R14,R21,R23,R25,R26,R33 抵抗素子
R22 リセッタ負荷抵抗素子
rin 記憶ノード
SW13,SW14 スイッチ
SW21 リセッタスイッチ
SW23 セッタスイッチ
SW25,SW26 プルバッカスイッチ
vddr 高電位電源ノード
vssr 低電位電源ノード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Variable resistance part 20 Memory | storage part 30,60,70 Delay potential generation part 31,61,71 Delay element 32 Voltage dependent voltage source 35,50,51,52,53,54, bl, gl, dtmo, drin node 40 Many Function pMOS
41a-41p nMOS
42a-42p pMOS
43 Resistance change memory element 44 Selection transistor 45, 46 Amplifying inverter 47, 48 Precharge control transistor 49 Bit line parasitic capacitance 100 Library 101 Subcircuit representing storage unit 102 Netlist 103 Initial setting voltage 104 Expected voltage 105 Result 106 Simulation unit 107 change unit 108 operation check unit 109 input / output unit C15, C24, C34 capacitor R11 high resistance element R12 low resistance element R13, R14, R21, R23, R25, R26, R33 resistance element R22 resetter load resistance element rin storage node SW13, SW14 switch SW21 resetter switch SW23 setter switch SW25, SW26 pullback switch vddr high potential power node vssr low potential power node

Claims (5)

抵抗変化メモリ素子の動作検証を行うシミュレーション装置において、
第1の電位に保持された第1の電源ノードと、
前記第1の電源ノードに接続された第1の抵抗と、
前記第1の抵抗に第2の抵抗を介して直列に接続され、第2の電位に保持された第2の電源ノードと、
前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との間に位置する記憶ノードと、
前記記憶ノードと前記第2の電源ノードとの間に前記第2の抵抗に並列に接続されたキャパシタと、を備え、
前記第1の抵抗の抵抗値及び前記第2の抵抗の抵抗値を前記シミュレーション装置に設けた可変抵抗部に印加される電圧によって変化させ、前記記憶ノードの電位が前記第1の電源ノードまたは前記第2の電源ノードのいずれかの電位に制御されることを特徴とするシミュレーション装置。
In a simulation apparatus for verifying the operation of a resistance change memory element,
A first power supply node held at a first potential;
A first resistor connected to the first power supply node;
A second power supply node connected in series to the first resistor via a second resistor and held at a second potential;
A storage node located between the first resistor and the second resistor;
A capacitor connected in parallel with the second resistor between the storage node and the second power supply node;
The resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor are changed by a voltage applied to a variable resistor provided in the simulation device, and the potential of the storage node is changed to the first power supply node or the A simulation device controlled by any potential of a second power supply node.
前記可変抵抗部の抵抗値が前記記憶ノードの電位によって制御されることを特徴とする請求項1記載のシミュレーション装置。   The simulation apparatus according to claim 1, wherein a resistance value of the variable resistance unit is controlled by a potential of the storage node. 前記第1の抵抗の抵抗値及び前記第2の抵抗の抵抗値が前記可変抵抗部に印加される電圧を遅延させた電圧によって制御されることを特徴とする請求項1乃至記載のシミュレーション装置。 3. The simulation apparatus according to claim 1, wherein the resistance value of the first resistor and the resistance value of the second resistor are controlled by a voltage obtained by delaying a voltage applied to the variable resistance unit. . 前記可変抵抗部の抵抗値が前記記憶ノードの電位を遅延させた電位によって変化することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。   4. The simulation apparatus according to claim 1, wherein a resistance value of the variable resistance unit changes according to a potential obtained by delaying a potential of the storage node. 5. 前記第1の抵抗または前記第2の抵抗の一方の抵抗は、前記可変抵抗部の両端に印加される電圧が第3の電位以上であり、且つ第4の電位以下の場合に第1の抵抗値となり、前記可変抵抗部の両端に印加される電圧がそれ以外の電位の場合には第2の抵抗値となり、
他方の抵抗は、前記可変抵抗部の両端にかかる電圧が前記第4の電位以上の場合に第3の抵抗値となり、前記可変抵抗部の両端に印加される電圧がそれ以外の電位の場合には第4の抵抗値となることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のシミュレーション装置。
One of the first resistor and the second resistor is a first resistor when a voltage applied to both ends of the variable resistance portion is equal to or higher than a third potential and equal to or lower than a fourth potential. When the voltage applied to both ends of the variable resistance portion is a potential other than that, the second resistance value is obtained.
The other resistor has a third resistance value when the voltage applied to both ends of the variable resistance portion is equal to or higher than the fourth potential, and the voltage applied to both ends of the variable resistance portion is a potential other than that. The simulation apparatus according to claim 1, wherein the fourth resistance value is a fourth resistance value.
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