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JP6130175B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description

本発明は半導体装置等に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and the like.

特許文献1には、様々な種類のメモリ(SRAM、DRAM等)が列挙されている。   Patent Document 1 lists various types of memories (SRAM, DRAM, etc.).

特開2005−196949号公報JP 2005-196949 A

半導体装置の電源が停止したときに、揮発性メモリのデータが消えてしまうことが問題であった。   When the power source of the semiconductor device is stopped, the data in the volatile memory is lost.

揮発性メモリを有する第1の回路を、不揮発性メモリを有する第2の回路に電気的に接続することによって、第1の回路のデータを第2の回路にバックアップすることができる。   By electrically connecting the first circuit having the volatile memory to the second circuit having the nonvolatile memory, data of the first circuit can be backed up to the second circuit.

半導体装置の電源が停止しても、第2の回路のデータは消えないので、データ消失の問題を解決することができる。   Even if the power of the semiconductor device is stopped, the data of the second circuit is not lost, so that the problem of data loss can be solved.

なお、第2の回路は、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタと容量素子とを有することが好ましい。   Note that the second circuit preferably includes a transistor including a channel formation region including an oxide semiconductor and a capacitor.

また、半導体装置は、第1の回路のデータと第2の回路のデータとを比較することができる機能を有することが好ましい。   The semiconductor device preferably has a function of comparing data of the first circuit and data of the second circuit.

例えば、第1の回路のデータと第2の回路のデータとを比較することによって、バックアップデータの検証が可能である。   For example, the backup data can be verified by comparing the data of the first circuit and the data of the second circuit.

例えば、半導体装置がプロセッサを有する場合、第1の回路のデータと第2の回路のデータとを比較することによって、分岐命令の実行の有無を判断することができる。   For example, when the semiconductor device includes a processor, it is possible to determine whether or not the branch instruction is executed by comparing the data of the first circuit and the data of the second circuit.

第1の回路のデータと第2の回路のデータとを比較する場合、第1の回路のデータと第2の回路のデータとを比較することができる機能を有する回路(比較機能を有する回路)を設けることが好ましい。   When comparing the data of the first circuit and the data of the second circuit, a circuit having a function capable of comparing the data of the first circuit and the data of the second circuit (a circuit having a comparison function) Is preferably provided.

また、第1の端子と第2の端子と第3の端子とを有する第3の回路を用いて、帰還ループ形成と、データ読み出しと、の切り替えを行うことができる。   In addition, switching between feedback loop formation and data reading can be performed using the third circuit having the first terminal, the second terminal, and the third terminal.

例えば、第3の回路を、第3の端子を第1の端子又は第2の端子の一方と電気的に接続することができる構成とする。   For example, the third circuit has a structure in which the third terminal can be electrically connected to one of the first terminal and the second terminal.

また、第1の端子を第1の回路に電気的に接続する。   Further, the first terminal is electrically connected to the first circuit.

また、第2の端子を第2の回路に電気的に接続する。   Further, the second terminal is electrically connected to the second circuit.

そして、第3の端子を第1の端子と電気的に接続することによって、帰還ループを形成できる構成とする。   And it is set as the structure which can form a feedback loop by electrically connecting the 3rd terminal with the 1st terminal.

また、第3の端子を第2の端子と電気的に接続することによって、第2の回路のデータを第1の回路に読み出すことができる構成とする。   The third terminal is electrically connected to the second terminal, whereby data of the second circuit can be read out to the first circuit.

例えば、揮発性メモリを有する第1の回路を有し、不揮発性メモリを有する第2の回路を有し、前記第1の回路は、前記第2の回路と電気的に接続され、前記第1の回路のデータと前記第2の回路のデータとを比較することによって、分岐命令の実行の有無を判断することができる機能を有することを特徴とする半導体装置を提供することができる。   For example, the semiconductor device includes a first circuit having a volatile memory, a second circuit having a nonvolatile memory, and the first circuit is electrically connected to the second circuit. It is possible to provide a semiconductor device having a function capable of determining whether or not a branch instruction is executed by comparing the data of the second circuit and the data of the second circuit.

例えば、揮発性メモリを有する第1の回路を有し、トランジスタと容量素子とを有するメモリを有する第2の回路を有し、前記トランジスタは、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有し、前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1の回路と電気的に接続されており、前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記容量素子と電気的に接続されており、前記第1の回路のデータと前記第2の回路のデータとを比較することによって、分岐命令の実行の有無を判断することができる機能を有することを特徴とする半導体装置を提供することができる。   For example, the semiconductor device includes a first circuit having a volatile memory, a second circuit having a memory having a transistor and a capacitor, and the transistor includes a channel formation region having an oxide semiconductor, One of a source and a drain of the transistor is electrically connected to the first circuit, and the other of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the capacitor, and the first circuit It is possible to provide a semiconductor device having a function of determining whether or not a branch instruction is executed by comparing the data of the second circuit and the data of the second circuit.

例えば、揮発性メモリを有する第1の回路を有し、不揮発性メモリを有する第2の回路を有し、第1の端子と第2の端子と第3の端子とを有する第3の回路を有し、前記第3の回路は、前記第3の端子を前記第1の端子と電気的に接続することができる機能を有し、前記第3の回路は、前記第3の端子を前記第2の端子と電気的に接続することができる機能を有し、前記第1の端子は、前記第1の回路に電気的に接続されており、前記第2の端子は、前記第2の回路に電気的に接続されており、前記第3の端子は、前記第1の回路と前記第2の回路とに電気的に接続されており、第1の期間において、前記第3の端子を前記第1の端子と電気的に接続することによって、帰還ループを形成することができる機能を有し、第2の期間において、前記第3の端子を前記第2の端子と電気的に接続することによって、第2の回路のデータを第1の回路に読み出すことができることを特徴とする半導体装置を提供することができる。   For example, a first circuit having a volatile memory, a second circuit having a nonvolatile memory, a third circuit having a first terminal, a second terminal, and a third terminal are provided. And the third circuit has a function of electrically connecting the third terminal to the first terminal, and the third circuit has the third terminal connected to the first terminal. The first terminal is electrically connected to the first circuit, and the second terminal is connected to the second circuit. And the third terminal is electrically connected to the first circuit and the second circuit, and in the first period, the third terminal is connected to the third circuit. By having a function of forming a feedback loop by being electrically connected to the first terminal, in the second period, The serial third terminal by connecting the second terminal and electrically, it is possible to provide a semiconductor device which is characterized in that data can be read in the second circuit to the first circuit.

例えば、揮発性メモリを有する第1の回路を有し、トランジスタと容量素子とを有するメモリを有する第2の回路を有し、第1の端子と第2の端子と第3の端子とを有する第3の回路を有し、前記トランジスタは、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有し、前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1の回路と電気的に接続されており、前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記容量素子と電気的に接続されており、前記第3の回路は、前記第3の端子を、前記第1の端子と電気的に接続することができる機能を有し、前記第3の回路は、前記第3の端子を、前記第2の端子と電気的に接続することができる機能を有し、前記トランジスタは、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有し、前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1の回路と電気的に接続されており、前記トランジスタのソース又はドレインの他方は、前記容量素子と電気的に接続されており、前記第1の端子は、前記第1の回路に電気的に接続されており、前記第2の端子は、前記第2の回路に電気的に接続されており、前記第3の端子は、前記第1の回路と前記第2の回路とに電気的に接続されており、第1の期間において、前記第3の端子を前記第1の端子と電気的に接続することによって、帰還ループを形成することができる機能を有し、第2の期間において、前記第3の端子を前記第2の端子と電気的に接続することによって、第2の回路のデータを第1の回路に読み出すことができることを特徴とする半導体装置を提供することができる。   For example, the semiconductor device includes a first circuit having a volatile memory, a second circuit having a memory having a transistor and a capacitor, and has a first terminal, a second terminal, and a third terminal. The transistor includes a channel formation region including an oxide semiconductor, and one of a source and a drain of the transistor is electrically connected to the first circuit, and the transistor The other of the source and the drain is electrically connected to the capacitor, and the third circuit has a function of electrically connecting the third terminal to the first terminal. And the third circuit has a function of electrically connecting the third terminal to the second terminal, and the transistor has a channel formation region including an oxide semiconductor. And the transition One of a source and a drain of the transistor is electrically connected to the first circuit, and the other of the source and the drain of the transistor is electrically connected to the capacitor, and the first terminal Is electrically connected to the first circuit, the second terminal is electrically connected to the second circuit, and the third terminal is connected to the first circuit. A function that is electrically connected to the second circuit and that can form a feedback loop by electrically connecting the third terminal to the first terminal in the first period. And the data of the second circuit can be read out to the first circuit by electrically connecting the third terminal to the second terminal in the second period. A semiconductor device can be provided.

揮発性メモリを有する第1の回路を、不揮発性メモリを有する第2の回路に電気的に接続することによって、データ消失の問題を解決することができる。   By electrically connecting the first circuit having the volatile memory to the second circuit having the nonvolatile memory, the problem of data loss can be solved.

半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 半導体装置の一例。An example of a semiconductor device. 論理回路の真理値表の一例。An example of a truth table of a logic circuit. 論理回路の真理値表の一例。An example of a truth table of a logic circuit. 論理回路の真理値表の一例。An example of a truth table of a logic circuit. 論理回路の真理値表の一例。An example of a truth table of a logic circuit. 論理回路の真理値表の一例。An example of a truth table of a logic circuit. 論理回路の真理値表の一例。An example of a truth table of a logic circuit. 論理回路の真理値表の一例。An example of a truth table of a logic circuit. 論理回路の真理値表の一例。An example of a truth table of a logic circuit.

実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

但し、発明の趣旨から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。   However, it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit of the invention.

したがって、発明の範囲は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。   Therefore, the scope of the invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.

同一の機能を有する部分に、同一の符号、同一の回路記号、同様の符号、同様の回路記号等を異なる図面間で共通して用いることがあり、その繰り返しの説明を省略する場合がある。   The same reference numerals, the same circuit symbols, the same reference numerals, the same circuit symbols, and the like may be used in common in different drawings for portions having the same function, and repeated description thereof may be omitted.

同様な機能を有する部分に、同一の符号、同一の回路記号、同様の符号、同様の回路記号等を異なる図面間で共通して用いることがあり、その繰り返しの説明を省略する場合がある。   The same reference numerals, the same circuit symbols, the same reference numerals, the same circuit symbols, and the like may be used in common in different drawings for parts having similar functions, and repeated description thereof may be omitted.

また、以下の実施の形態は、いくつかを適宜組み合わせて実施することができる。   In addition, the following embodiments can be implemented by appropriately combining several.

なお、回路には基準電位(又は基準電圧)がある。   Note that the circuit has a reference potential (or reference voltage).

基準電位(又は基準電圧)は0Vでも良いし、0V以外でも良い。   The reference potential (or reference voltage) may be 0V or other than 0V.

基準電位(又は基準電圧)よりも高い電位(又は電圧)を「1(High)」とする。   A potential (or voltage) higher than the reference potential (or reference voltage) is set to “1 (High)”.

基準電位(又は基準電圧)よりも低い電位(又は電圧)を「0(Low)」とする。   A potential (or voltage) lower than the reference potential (or reference voltage) is set to “0 (Low)”.

「0(Low)」の逆の極性は「1(High)」となる。   The opposite polarity of “0 (Low)” is “1 (High)”.

「1(High)」の逆の極性は「0(Low)」となる。   The opposite polarity of “1 (High)” is “0 (Low)”.

また、「電気的状態」とは信号、電圧、電位、電流等のいずれかである。   An “electrical state” is any one of a signal, voltage, potential, current, and the like.

(実施の形態1)
図1に示す半導体装置は、記憶部REGx(xは自然数)を有する。
(Embodiment 1)
The semiconductor device illustrated in FIG. 1 includes a storage unit REGx (x is a natural number).

記憶部REGxは、少なくとも回路10001と回路10002とを有する。   The storage unit REGx includes at least a circuit 10001 and a circuit 10002.

回路10001は、揮発性メモリを有する。   The circuit 10001 has a volatile memory.

回路10002は、不揮発性メモリを有する。   The circuit 10002 includes a nonvolatile memory.

回路10002には、データを書き込むことができ、データを保持することができ、データを読み込むことができる。   Data can be written to the circuit 10002, data can be held, and data can be read.

そして、回路10001を回路10002と電気的に接続することによって、例えば、回路10001のデータを回路10002にバックアップすることができる。   Then, by electrically connecting the circuit 10001 to the circuit 10002, for example, data of the circuit 10001 can be backed up to the circuit 10002.

ここで、図1のように、回路10003を設けることが好ましい。   Here, it is preferable to provide a circuit 10003 as shown in FIG.

回路10003は、回路10001と電気的に接続されている。   The circuit 10003 is electrically connected to the circuit 10001.

回路10003は、回路10002と電気的に接続されている。   The circuit 10003 is electrically connected to the circuit 10002.

回路10003は、回路10001のデータと回路10002のデータとを比較することができる機能を有する。   The circuit 10003 has a function of comparing the data in the circuit 10001 and the data in the circuit 10002.

回路10003を有することによって、例えば、バックアップデータの検証が可能である。   By including the circuit 10003, for example, backup data can be verified.

回路10003を有することによって、例えば、分岐命令の実行の有無を判断することができる。   By including the circuit 10003, for example, it can be determined whether or not a branch instruction is executed.

回路10001は、DATAx(xは自然数)を出力することができる。   The circuit 10001 can output DATAx (x is a natural number).

DATAxは回路10001に記憶されているデータである。   DATAx is data stored in the circuit 10001.

回路10003はPx(xは自然数)を出力することができる。   The circuit 10003 can output Px (x is a natural number).

Pxは回路10001のデータと回路10002のデータとの比較結果である。   Px is a comparison result between the data of the circuit 10001 and the data of the circuit 10002.

ここで、分岐命令の実行の有無の判断について説明する。   Here, determination of whether or not a branch instruction is executed will be described.

図2、図3はレジスタファイルの一例である。   2 and 3 are examples of register files.

図2、図3はそれぞれ、レジスタファイル11000を有する。   2 and 3 each have a register file 11000.

レジスタファイル11000はそれぞれ、記憶部REG1〜記憶部REGn(nは自然数)を有する。   Each of the register files 11000 includes storage units REG1 to REGn (n is a natural number).

記憶部REG1〜記憶部REGnとして、例えば、図1の記憶部REGx等の構成を適用することができる。   As the storage unit REG1 to the storage unit REGn, for example, the configuration of the storage unit REGx in FIG. 1 or the like can be applied.

回路12000は、レジスタファイル11000の出力を判定してBRANCH(分岐命令(分岐制御信号))を出力することができる機能を有する。   The circuit 12000 has a function of determining the output of the register file 11000 and outputting a BRANCH (branch instruction (branch control signal)).

図2は、記憶部REGjから出力されたDATAjと、記憶部REGkから出力されたDATAkと、を回路12000を用いて比較した後、BRANCHを出力する例である(j、kは自然数)。   FIG. 2 is an example in which DATAj output from the storage unit REGj and DATAk output from the storage unit REGk are compared using the circuit 12000, and then BRANCH is output (j and k are natural numbers).

なお、DATAj、DATAkは、例えば、図1のDATAx等に対応する。   DATAj and DATAk correspond to, for example, DATAx in FIG.

図3は、記憶部REGjから出力されたPjを、回路12000内で処理してBRANCHを出力する例である。   FIG. 3 shows an example in which Pj output from the storage unit REGj is processed in the circuit 12000 and BRANCH is output.

なお、Pjは、例えば、図1のPx等に対応する。   Note that Pj corresponds to, for example, Px in FIG.

図2の場合、分岐命令の実行の有無の判断の際、2つの記憶部(記憶部REGj及び記憶部REGk)を用いている。   In the case of FIG. 2, two storage units (a storage unit REGj and a storage unit REGk) are used when determining whether or not a branch instruction is executed.

図3の場合、分岐命令の実行の有無の判断の際、1つの記憶部(記憶部REGj)を用いている。   In the case of FIG. 3, one storage unit (storage unit REGj) is used when determining whether or not a branch instruction is executed.

図2の場合では記憶部REGkを記憶部REGjの比較対象として使用する必要がある。   In the case of FIG. 2, it is necessary to use the storage unit REGk as a comparison target of the storage unit REGj.

一方、図3の場合では記憶部REGkを別の用途に用いることができる。   On the other hand, in the case of FIG. 3, the storage unit REGk can be used for another purpose.

したがって、図3は図2と比較して、レジスタファイル11000を効率的に利用することができる構成であるといえる。   Therefore, it can be said that FIG. 3 has a configuration in which the register file 11000 can be used more efficiently than FIG.

即ち、バックアップに用いることができる回路10002を、分岐命令の実行の有無の判断においても利用することで、レジスタファイル11000を効率的に利用することができる。   In other words, the register file 11000 can be used efficiently by using the circuit 10002 that can be used for backup also in determining whether or not a branch instruction is executed.

なお、バックアップを行うときには、回路10001のデータと回路10002のデータとが同じになるようにする。   Note that when backup is performed, the data in the circuit 10001 and the data in the circuit 10002 are set to be the same.

また、バックアップデータの検証を行った結果、回路10001のデータと回路10002のデータとが異なる場合は、回路10001のデータと回路10002のデータとが同じになるような処理を行う。   Further, as a result of verifying the backup data, when the data of the circuit 10001 and the data of the circuit 10002 are different, processing is performed so that the data of the circuit 10001 and the data of the circuit 10002 are the same.

このとき、回路10001のデータを回路10002に書き込んでも良いし、回路10002のデータを回路10001に読み込んでも良い。   At this time, the data of the circuit 10001 may be written into the circuit 10002, or the data of the circuit 10002 may be read into the circuit 10001.

また、分岐命令の実行の有無の判断を行うとき、回路10001のデータと回路10002のデータとが同じ状態(第1の状態)になっているか、回路10001のデータと回路10002のデータとが異なる状態(第2の状態)になっている。   When determining whether or not a branch instruction is executed, the data in the circuit 10001 and the data in the circuit 10002 are in the same state (first state), or the data in the circuit 10001 and the data in the circuit 10002 are different. It is in a state (second state).

なお、第1の状態又は第2の状態の一方の場合に分岐命令の実行を行い、第1の状態又は第2の状態の他方の場合に分岐命令の実行を行わないことができる。   Note that the branch instruction is executed in one of the first state and the second state, and the branch instruction is not executed in the other of the first state and the second state.

つまり、第1の状態の場合に分岐命令の実行を行い、第2の状態の場合に分岐命令の実行を行わないことができる。   That is, it is possible to execute a branch instruction in the first state and not execute a branch instruction in the second state.

また、第2の状態の場合に分岐命令の実行を行い、第1の状態の場合に分岐命令の実行を行わないこともできる。   It is also possible to execute a branch instruction in the second state and not execute a branch instruction in the first state.

なお、図1において、回路10003からPxを出力する例を示したが、回路10001からPxを出力する構成としても良い(例えば、図21〜図28等)。   Note that although FIG. 1 illustrates an example in which Px is output from the circuit 10003, a configuration in which Px is output from the circuit 10001 may be used (for example, FIGS. 21 to 28).

ここで、揮発性メモリはどのようなものを用いても良い。   Here, any volatile memory may be used.

例えば、帰還ループメモリ、揮発性の電荷蓄積型メモリ等を用いることができる。   For example, a feedback loop memory, a volatile charge storage type memory, or the like can be used.

帰還ループメモリは、複数の論理回路を組み合わせて帰還ループを形成することができるメモリである。   The feedback loop memory is a memory that can form a feedback loop by combining a plurality of logic circuits.

例えば、2つのインバータの一方の出力端子と2つのインバータの他方の入力端子とを電気的に接続し、2つのインバータの一方の入力端子と2つのインバータの他方の出力端子とを電気的に接続した帰還ループメモリを用いることができるが限定されない。   For example, one output terminal of two inverters and the other input terminal of two inverters are electrically connected, and one input terminal of two inverters and the other output terminal of two inverters are electrically connected However, the feedback loop memory is not limited.

揮発性の電荷蓄積型メモリは、容量素子等に電荷を蓄積する揮発性メモリである。   A volatile charge storage type memory is a volatile memory that stores charges in a capacitor element or the like.

例えば、トランジスタのソース又はドレインの一方に容量素子を電気的に接続した揮発性の電荷蓄積型メモリを用いることができるが限定されない。   For example, a volatile charge storage memory in which a capacitor is electrically connected to one of a source and a drain of a transistor can be used, but the invention is not limited to this.

不揮発性メモリはどのようなものを用いても良い。   Any nonvolatile memory may be used.

揮発性メモリは、実用的なNチャネル型トランジスタ及び実用的なPチャネル型トランジスタの双方を有することが好ましい。   The volatile memory preferably has both a practical N-channel transistor and a practical P-channel transistor.

よって、揮発性メモリの有するトランジスタは、シリコン半導体を有することが好ましい。   Therefore, the transistor included in the volatile memory preferably includes a silicon semiconductor.

不揮発性メモリはどのようなものを用いても良い。   Any nonvolatile memory may be used.

例えば、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタのソース又はドレインの一方に容量素子を電気的に接続した不揮発性の電荷蓄積型メモリを用いることができるが限定されない。   For example, a nonvolatile charge storage memory in which a capacitor is electrically connected to one of a source and a drain of a transistor including a channel formation region including an oxide semiconductor can be used, but the invention is not limited to this.

ここで、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタは、シリコン半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタと比較すると、オフ電流が極めて小さい。   Here, a transistor including a channel formation region including an oxide semiconductor has extremely low off-state current as compared to a transistor including a channel formation region including a silicon semiconductor.

そのため、シリコン半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタを有する電荷蓄積型メモリは揮発性となり、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタを有する電荷蓄積型メモリは不揮発性となる。   Therefore, a charge storage memory including a transistor having a channel formation region including a silicon semiconductor is volatile, and a charge storage memory including a transistor including a channel formation region including an oxide semiconductor is nonvolatile.

その他の不揮発性メモリとしては、フローティングゲートメモリ、磁気抵抗メモリ、抵抗変化型メモリ、強誘電体メモリ等があるが限定されない。   Other nonvolatile memories include, but are not limited to, a floating gate memory, a magnetoresistive memory, a resistance change type memory, and a ferroelectric memory.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

(実施の形態2) (Embodiment 2)

記憶部の一例について、図4〜図11を用いて説明する。   An example of the storage unit will be described with reference to FIGS.

図11は図5〜図10の(B)を適用した一例である。   FIG. 11 shows an example in which (B) of FIGS. 5 to 10 is applied.

必要に応じて、図11を参照して頂きながら、本実施の形態の内容を読んで頂けると理解が深まると思料される。   If necessary, the reader can read the contents of the present embodiment while referring to FIG. 11 to deepen understanding.

図4は、例えば、回路1001〜回路1006等を有する半導体装置の一例である。   FIG. 4 illustrates an example of a semiconductor device including the circuits 1001 to 1006 and the like.

回路1001及び回路1002は、例えば、図1の回路10001等に対応する。   The circuit 1001 and the circuit 1002 correspond to, for example, the circuit 10001 in FIG.

回路1004及び回路1005は、例えば、図1の回路10002等に対応する。   The circuit 1004 and the circuit 1005 correspond to, for example, the circuit 10002 in FIG.

回路1006は、例えば、図1の回路10003等に対応する。   The circuit 1006 corresponds to, for example, the circuit 10003 in FIG.

以降、接続関係について説明し、各端子について説明し、回路1001〜回路1006について説明することにする。   Hereinafter, the connection relationship will be described, each terminal will be described, and the circuits 1001 to 1006 will be described.

<接続関係>
回路1001は、端子N1、端子N2、端子N3等を有する。
<Connections>
The circuit 1001 includes a terminal N1, a terminal N2, a terminal N3, and the like.

回路1002は、端子N5、端子N6、端子N23等を有する。   The circuit 1002 includes a terminal N5, a terminal N6, a terminal N23, and the like.

回路1003は、端子N8、端子N9、端子N10、端子N11等を有する。   The circuit 1003 includes a terminal N8, a terminal N9, a terminal N10, a terminal N11, and the like.

回路1004は、端子N17、端子N18、端子N19等を有する。   The circuit 1004 includes a terminal N17, a terminal N18, a terminal N19, and the like.

回路1005は、端子N20、端子N21、端子N22等を有する。   The circuit 1005 includes a terminal N20, a terminal N21, a terminal N22, and the like.

回路1006は、端子N13、端子N14、端子N15等を有する。   The circuit 1006 includes a terminal N13, a terminal N14, a terminal N15, and the like.

端子INと端子N1とは電気的に接続されている。   The terminal IN and the terminal N1 are electrically connected.

端子N3とノードN4と端子N5と端子N11とノードN12と端子N17とは電気的に接続されている。   The terminal N3, the node N4, the terminal N5, the terminal N11, the node N12, and the terminal N17 are electrically connected.

端子OUTと端子N6とノードN7と端子N13とは電気的に接続されている。   The terminal OUT, the terminal N6, the node N7, and the terminal N13 are electrically connected.

端子OUTBと端子N23とは電気的に接続されている。   The terminal OUTB and the terminal N23 are electrically connected.

端子S1と端子N8とは電気的に接続されている。   The terminal S1 and the terminal N8 are electrically connected.

端子Pと端子N15とは電気的に接続されている。   Terminal P and terminal N15 are electrically connected.

端子N10と端子N14とノードN16と端子N20とは電気的に接続されている。   The terminal N10, the terminal N14, the node N16, and the terminal N20 are electrically connected.

端子Wと端子N18とは電気的に接続されている。   Terminal W and terminal N18 are electrically connected.

端子N19と端子N21とは電気的に接続されている。   Terminal N19 and terminal N21 are electrically connected.

端子S2と端子N22とは電気的に接続されている。   The terminal S2 and the terminal N22 are electrically connected.

<各端子>
端子INは、入力端子として機能することができる。
<Each terminal>
The terminal IN can function as an input terminal.

端子OUTは、出力端子として機能することができる。   The terminal OUT can function as an output terminal.

端子OUTBは、出力端子として機能することができる。   The terminal OUTB can function as an output terminal.

端子OUTBは、端子OUTと逆の極性の信号等が出力される。   The terminal OUTB outputs a signal having a polarity opposite to that of the terminal OUT.

例えば、図1のDATAxを端子OUT又は端子OUTBから出力することができる。   For example, DATAx in FIG. 1 can be output from the terminal OUT or the terminal OUTB.

端子OUT又は端子OUTBの一方しか用いない場合は、端子OUT又は端子OUTBの他方を設けなくても良い。   When only one of the terminal OUT and the terminal OUTB is used, the other of the terminal OUT and the terminal OUTB is not necessarily provided.

端子S1は、制御端子として機能することができる。   The terminal S1 can function as a control terminal.

例えば、端子S1を所定の電気的状態にすることによって、端子N11を、端子N9又は端子N10の一方と電気的に接続することができる。   For example, by setting the terminal S1 to a predetermined electrical state, the terminal N11 can be electrically connected to one of the terminal N9 or the terminal N10.

端子Pは、出力端子として機能することができる。   The terminal P can function as an output terminal.

例えば、図1のPxを端子Pから出力することができる。   For example, Px in FIG. 1 can be output from the terminal P.

端子Wは、制御端子として機能することができる。   The terminal W can function as a control terminal.

例えば、端子Wを所定の電気的状態にすることによって、ノードN4の電気的状態を回路1004に書き込むことができる。   For example, the electrical state of the node N4 can be written to the circuit 1004 by setting the terminal W to a predetermined electrical state.

端子S2は制御端子として機能することができる。   The terminal S2 can function as a control terminal.

例えば、端子S2を所定の電気的状態にすることによって、回路1004に書き込まれた電気的状態を読み出すことができる。   For example, the electrical state written in the circuit 1004 can be read by setting the terminal S2 to a predetermined electrical state.

<回路1001>
図5(A)は回路1001の一例である。
<Circuit 1001>
FIG. 5A illustrates an example of the circuit 1001.

図5(B)は図5(A)の一例である。   FIG. 5B is an example of FIG.

図5(A)は、回路要素101と回路要素102と回路要素103とを有する。   FIG. 5A includes a circuit element 101, a circuit element 102, and a circuit element 103.

端子INと、回路要素101の入力端子IN1(端子N1)と、は電気的に接続されている。   The terminal IN and the input terminal IN1 (terminal N1) of the circuit element 101 are electrically connected.

回路要素101の出力端子OUT1と、回路要素102の入力端子IN2と、回路要素103の出力端子OUT3と、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT1 of the circuit element 101, the input terminal IN2 of the circuit element 102, and the output terminal OUT3 of the circuit element 103 are electrically connected.

回路要素102の出力端子OUT2(端子N2)と、端子N9とは電気的に接続されている。   The output terminal OUT2 (terminal N2) of the circuit element 102 and the terminal N9 are electrically connected.

回路要素103の入力端子IN3(端子N3)と、ノードN4と、端子N5と、ノードN12とは電気的に接続されている。   The input terminal IN3 (terminal N3), the node N4, the terminal N5, and the node N12 of the circuit element 103 are electrically connected.

回路要素101は、例えば、入力端子IN1に入力された信号等を、極性を反転させずに、出力端子OUT1から出力することができる機能を有する。   For example, the circuit element 101 has a function of outputting a signal or the like input to the input terminal IN1 from the output terminal OUT1 without inverting the polarity.

回路要素101は、例えば、入力端子IN1と出力端子OUT1との間の信号等の伝達を遮断することができる機能を有する。   The circuit element 101 has a function capable of interrupting transmission of a signal or the like between the input terminal IN1 and the output terminal OUT1, for example.

回路要素101として、例えば、トランジスタ、トランスミッションゲート等があるが限定されない。   Examples of the circuit element 101 include, but are not limited to, a transistor and a transmission gate.

図5(B)には、回路要素101としてトランスミッションゲートを適用した例を示している。   FIG. 5B shows an example in which a transmission gate is applied as the circuit element 101.

トランスミッションゲートの第1の制御端子には、端子C2が電気的に接続されている。   A terminal C2 is electrically connected to the first control terminal of the transmission gate.

トランスミッションゲートの第2の制御端子には、端子C1が電気的に接続されている。   A terminal C1 is electrically connected to the second control terminal of the transmission gate.

端子C2の極性は、端子C1の極性と逆の極性になる。   The polarity of the terminal C2 is opposite to that of the terminal C1.

そして、端子C2が「1(High)」のとき、トランスミッションゲートは、入力端子に入力された信号等を、極性を反転させずに、出力端子から出力することができる。   When the terminal C2 is “1 (High)”, the transmission gate can output the signal or the like input to the input terminal from the output terminal without inverting the polarity.

また、端子C2が「0(Low)」のとき、トランスミッションゲートの入力端子と出力端子とが非導通になる。   Further, when the terminal C2 is “0 (Low)”, the input terminal and the output terminal of the transmission gate become non-conductive.

回路要素102は、例えば、入力端子IN2に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子OUT2から出力することができる機能を有する。   The circuit element 102 has a function of, for example, outputting a signal or the like input to the input terminal IN2 from the output terminal OUT2 by inverting the polarity.

回路要素102として、例えば、インバータ、NAND、NOR、クロックドインバータ、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることができるが限定されない。   For example, an inverter, NAND, NOR, a clocked inverter, a clocked NAND, a clocked NOR, or the like can be used as the circuit element 102, but is not limited thereto.

なお、NAND、NOR、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることにより、リセット機能を付加することができる。   Note that a reset function can be added by using NAND, NOR, clocked NAND, clocked NOR, or the like.

例えば、2入力のNANDを用いる場合、NANDの2つの入力端子の一方を「1(High)」にすることにより、NANDの2つの入力端子の他方に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子から出力することができる。   For example, when a 2-input NAND is used, by setting one of the two input terminals of the NAND to “1 (High)”, the polarity of the signal or the like input to the other of the two input terminals of the NAND is reversed. Can be output from the output terminal.

そして、NANDの2つの入力端子の一方を「0(Low)」にすることにより、出力端子から出力される信号が「1(High)」になる。   Then, by setting one of the two input terminals of the NAND to “0 (Low)”, the signal output from the output terminal becomes “1 (High)”.

つまり、NANDの2つの入力端子の一方を「0(Low)」にすることによって、信号等をリセットすることが可能になる。   In other words, the signal or the like can be reset by setting one of the two input terminals of the NAND to “0 (Low)”.

例えば、2入力のNORを用いる場合、NORの2つの入力端子の一方を「0(Low)」にすることにより、NORの2つの入力端子の他方に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子から出力することができる。   For example, when 2-input NOR is used, the polarity of the signal or the like input to the other of the two input terminals of NOR is reversed by setting one of the two input terminals of NOR to “0 (Low)”. Can be output from the output terminal.

そして、NORの2つの入力端子の一方を「1(High)」にすることにより、出力端子から出力される信号が「0(Low)」になる。   Then, by setting one of the two NOR input terminals to “1 (High)”, the signal output from the output terminal becomes “0 (Low)”.

つまり、NORの2つの入力端子の一方を「1(High)」にすることによって、信号等をリセットすることが可能になる。   That is, by setting one of the two NOR input terminals to “1 (High)”, it is possible to reset a signal or the like.

よって、リセットした場合に出力を「1(High)」にしたい場合は例えばNAND等を用いれば良い。   Therefore, when it is desired to set the output to “1 (High)” after resetting, for example, NAND or the like may be used.

また、リセットした場合に出力を「0(Low)」にしたい場合は例えばNOR等を用いれば良い。   Further, when resetting the output to be “0 (Low)”, for example, NOR may be used.

図5(B)には、回路要素102としてNANDを適用した例を示している。   FIG. 5B shows an example in which NAND is applied as the circuit element 102.

端子RとNANDの2つの端子の一方とが電気的に接続されている。   The terminal R and one of the two terminals of NAND are electrically connected.

NANDの2つの端子の他方が図5(A)の入力端子IN2に対応する。   The other of the two terminals of the NAND corresponds to the input terminal IN2 in FIG.

端子Rは、制御端子として機能することができる。   The terminal R can function as a control terminal.

例えば、通常は端子Rを「1(High)」にしておく。   For example, the terminal R is normally set to “1 (High)”.

そして、端子Rを「0(Low)」にすることにより、信号等をリセットすることが可能になる。   Then, by setting the terminal R to “0 (Low)”, the signal or the like can be reset.

回路要素103は、例えば、入力端子IN3に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子OUT3から出力することができる機能を有する。   For example, the circuit element 103 has a function of inverting the polarity of a signal input to the input terminal IN3 and outputting the signal from the output terminal OUT3.

回路要素103は、例えば、入力端子IN3と出力端子OUT3との間の信号等の伝達を遮断することができる機能を有する。   The circuit element 103 has a function capable of blocking transmission of a signal or the like between the input terminal IN3 and the output terminal OUT3, for example.

回路要素103として、例えば、クロックドインバータ、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることができるが限定されない。   As the circuit element 103, for example, a clocked inverter, a clocked NAND, a clocked NOR, or the like can be used, but the circuit element 103 is not limited.

なお、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることにより、信号等をリセットすることが可能になる。   Note that a signal or the like can be reset by using a clocked NAND, a clocked NOR, or the like.

図5(B)には、回路要素103としてクロックドインバータを適用した例を示している。   FIG. 5B shows an example in which a clocked inverter is applied as the circuit element 103.

クロックドインバータの第1の制御端子には、端子C1が電気的に接続されている。   A terminal C1 is electrically connected to the first control terminal of the clocked inverter.

クロックドインバータの第2の制御端子には、端子C2が電気的に接続されている。   A terminal C2 is electrically connected to the second control terminal of the clocked inverter.

端子C2の極性は、端子C1の極性と逆の極性になる。   The polarity of the terminal C2 is opposite to that of the terminal C1.

そして、端子C1が「1(High)」のとき、クロックドインバータは、入力端子に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子から出力することができる。   When the terminal C1 is “1 (High)”, the clocked inverter can invert the polarity of the signal or the like input to the input terminal and output it from the output terminal.

また、端子C1が「0(Low)」のとき、クロックドインバータの出力端子は、ハイインピーダンスになる。   When the terminal C1 is “0 (Low)”, the output terminal of the clocked inverter becomes high impedance.

回路1001の動作の一例について述べる。   An example of operation of the circuit 1001 will be described.

ハイインピーダンス以外の状態を「アクティブ」と定義して以下説明する。   A state other than high impedance is defined as “active” and will be described below.

前提として、端子N9とノードN12とが電気的に接続された状態としておく。   As a premise, it is assumed that the terminal N9 and the node N12 are electrically connected.

例えば、期間Aにおいて、回路要素101をアクティブにし、回路要素103の出力端子をハイインピーダンスにする。   For example, in the period A, the circuit element 101 is activated and the output terminal of the circuit element 103 is set to high impedance.

回路要素101と回路要素102がアクティブなので、端子INの極性が反転されて端子N9に伝達される。   Since the circuit element 101 and the circuit element 102 are active, the polarity of the terminal IN is inverted and transmitted to the terminal N9.

端子N9とノードN12とは電気的に接続されているので、結果的に、端子INの極性と逆の極性がノードN4に伝達される。   Since the terminal N9 and the node N12 are electrically connected, as a result, a polarity opposite to the polarity of the terminal IN is transmitted to the node N4.

次に、例えば、期間Bにおいて、回路要素103をアクティブにし、回路要素101の出力端子をハイインピーダンスにすると、回路要素102と回路要素103とを含む帰還ループが形成される。   Next, for example, in the period B, when the circuit element 103 is activated and the output terminal of the circuit element 101 is set to high impedance, a feedback loop including the circuit element 102 and the circuit element 103 is formed.

したがって、結果的に、期間Aにおいて端子INに入力された信号等(データ)が、期間Bにおいて帰還ループに記憶されることになる。   Accordingly, as a result, the signal or the like (data) input to the terminal IN in the period A is stored in the feedback loop in the period B.

<回路1002>
図6(A)は回路1002の一例である。
<Circuit 1002>
FIG. 6A illustrates an example of the circuit 1002.

図6(B)は図6(A)の一例である。   FIG. 6B is an example of FIG.

図6(A)は、回路要素104と回路要素105と回路要素106とを有する。   FIG. 6A includes a circuit element 104, a circuit element 105, and a circuit element 106.

回路要素104の入力端子IN4(端子N5)と、端子N3と、ノードN4と、ノードN12と、は電気的に接続されている。   The input terminal IN4 (terminal N5), the terminal N3, the node N4, and the node N12 of the circuit element 104 are electrically connected.

回路要素104の出力端子OUT4と、回路要素105の入力端子IN5と、回路要素106の出力端子OUT6と、端子N23と、端子OUTBと、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT4 of the circuit element 104, the input terminal IN5 of the circuit element 105, the output terminal OUT6 of the circuit element 106, the terminal N23, and the terminal OUTB are electrically connected.

回路要素105の出力端子OUT5(端子N6)と、回路要素106の入力端子IN6と、ノードN7と、端子N13と、端子OUTと、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT5 (terminal N6) of the circuit element 105, the input terminal IN6 of the circuit element 106, the node N7, the terminal N13, and the terminal OUT are electrically connected.

回路要素104は、例えば、入力端子IN4に入力された信号等を、極性を反転させずに、出力端子OUT4から出力することができる機能を有する。   The circuit element 104 has a function of outputting, for example, a signal input to the input terminal IN4 from the output terminal OUT4 without inverting the polarity.

回路要素104は、例えば、入力端子IN4と出力端子OUT4との間の信号等の伝達を遮断することができる機能を有する。   The circuit element 104 has a function capable of interrupting transmission of a signal or the like between the input terminal IN4 and the output terminal OUT4, for example.

回路要素104として、例えば、トランジスタ、トランスミッションゲート等があるが限定されない。   Examples of the circuit element 104 include, but are not limited to, a transistor and a transmission gate.

図6(B)には、回路要素104としてトランスミッションゲートを適用した例を示している。   FIG. 6B shows an example in which a transmission gate is applied as the circuit element 104.

トランスミッションゲートの第1の制御端子には、端子C1が電気的に接続されている。   A terminal C1 is electrically connected to the first control terminal of the transmission gate.

トランスミッションゲートの第2の制御端子には、端子C2が電気的に接続されている。   A terminal C2 is electrically connected to the second control terminal of the transmission gate.

端子C2の極性は、端子C1の極性と逆の極性になる。   The polarity of the terminal C2 is opposite to that of the terminal C1.

そして、端子C1が「1(High)」のとき、トランスミッションゲートは、入力端子に入力された信号等を、極性を反転させずに、出力端子から出力することができる。   When the terminal C1 is “1 (High)”, the transmission gate can output the signal or the like input to the input terminal from the output terminal without inverting the polarity.

また、端子C1が「0(Low)」のとき、トランスミッションゲートは入力端子と出力端子とが非導通となる。   Further, when the terminal C1 is “0 (Low)”, the transmission gate is non-conductive between the input terminal and the output terminal.

回路要素105は、例えば、入力端子IN5に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子OUT5から出力することができる機能を有する。   For example, the circuit element 105 has a function of inverting the polarity of a signal or the like input to the input terminal IN5 and outputting it from the output terminal OUT5.

回路要素105として、例えば、インバータ、NAND、NOR、クロックドインバータ、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることができるが限定されない。   For example, an inverter, NAND, NOR, a clocked inverter, a clocked NAND, a clocked NOR, or the like can be used as the circuit element 105, but is not limited thereto.

なお、NAND、NOR、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることにより、リセット機能を付加することができる。   Note that a reset function can be added by using NAND, NOR, clocked NAND, clocked NOR, or the like.

図6(B)には、回路要素105としてインバータを適用した例を示している。   FIG. 6B shows an example in which an inverter is applied as the circuit element 105.

回路要素106は、例えば、入力端子IN6に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子OUT6から出力することができる機能を有する。   The circuit element 106 has a function of, for example, outputting a signal or the like input to the input terminal IN6 from the output terminal OUT6 by inverting the polarity.

回路要素106は、例えば、入力端子IN6と出力端子OUT6との間の信号等の伝達を遮断することができる機能を有する。   The circuit element 106 has a function capable of interrupting transmission of a signal or the like between the input terminal IN6 and the output terminal OUT6, for example.

回路要素106として、例えば、クロックドインバータ、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることができるが限定されない。   As the circuit element 106, for example, a clocked inverter, a clocked NAND, a clocked NOR, or the like can be used, but the circuit element 106 is not limited.

なお、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることにより、信号等をリセットすることが可能になる。   Note that a signal or the like can be reset by using a clocked NAND, a clocked NOR, or the like.

図6(B)には、回路要素106としてクロックドNANDを適用した例を示している。   FIG. 6B shows an example in which a clocked NAND is applied as the circuit element 106.

クロックドNANDの第1の制御端子には、端子C2が電気的に接続されている。   A terminal C2 is electrically connected to the first control terminal of the clocked NAND.

クロックドNANDの第2の制御端子には、端子C1が電気的に接続されている。   The terminal C1 is electrically connected to the second control terminal of the clocked NAND.

端子C2の極性は、端子C1の極性と逆の極性になる。   The polarity of the terminal C2 is opposite to that of the terminal C1.

そして、端子C2が「1(High)」のとき、クロックドNANDは、入力端子に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子から出力することができる。   When the terminal C2 is “1 (High)”, the clocked NAND can invert the polarity of the signal or the like input to the input terminal and output the signal from the output terminal.

また、端子C2が「0(Low)」のとき、クロックドNANDの出力端子はハイインピーダンスとなる。   When the terminal C2 is “0 (Low)”, the output terminal of the clocked NAND becomes high impedance.

回路1002の動作の一例について述べる。   An example of operation of the circuit 1002 will be described.

ハイインピーダンス以外の状態を「アクティブ」と定義して以下説明する。   A state other than high impedance is defined as “active” and will be described below.

まず、例えば、期間Cにおいて、回路要素104をアクティブにし、回路要素106の出力端子をハイインピーダンスにする。   First, for example, in the period C, the circuit element 104 is activated and the output terminal of the circuit element 106 is set to high impedance.

回路要素104と回路要素105がアクティブなので、ノードN4の極性が反転されて端子N6に伝達される。   Since the circuit element 104 and the circuit element 105 are active, the polarity of the node N4 is inverted and transmitted to the terminal N6.

結果的に、ノードN4の極性と逆の極性が端子N6に伝達される。   As a result, the polarity opposite to that of the node N4 is transmitted to the terminal N6.

次に、例えば、期間Dにおいて、回路要素105をアクティブにし、回路要素104の出力端子をハイインピーダンスとすると、回路要素105と回路要素106を含む帰還ループが形成される。   Next, for example, in the period D, when the circuit element 105 is activated and the output terminal of the circuit element 104 is set to high impedance, a feedback loop including the circuit element 105 and the circuit element 106 is formed.

したがって、結果的に、期間CにおいてノードN4に入力された信号等(データ)が、期間Dにおいて帰還ループに記憶されることになる。   Therefore, as a result, the signal or the like (data) input to the node N4 in the period C is stored in the feedback loop in the period D.

ところで、便宜上、期間Cを、期間Bと異なる期間のように説明した。   By the way, for convenience, the period C is described as a period different from the period B.

また、便宜上、期間Dを、期間Aと異なる期間のように説明した。   For convenience, the period D is described as a period different from the period A.

一方、期間Aと期間Bとを交互に繰り返すことによって、回路1001と回路1002とを有する回路10001の動作を行うことができるので、期間Cを期間Bと同じ期間とし、期間Dを期間Aと同じ期間とすることができる。   On the other hand, by alternately repeating the period A and the period B, the circuit 10001 including the circuit 1001 and the circuit 1002 can operate, so that the period C is the same as the period B and the period D is the period A. The same period can be used.

<回路1003>
図7(A)は回路1003の一例である。
<Circuit 1003>
FIG. 7A illustrates an example of the circuit 1003.

図7(B)は図7(A)の一例である。   FIG. 7B is an example of FIG.

図7(A)は、回路要素107を有する。   FIG. 7A includes a circuit element 107.

回路要素107の入力端子IN7A(端子N9)と、端子N2と、は電気的に接続されている。   The input terminal IN7A (terminal N9) of the circuit element 107 and the terminal N2 are electrically connected.

回路要素107の入力端子IN7B(端子N10)と、ノードN16と、は電気的に接続されている。   The input terminal IN7B (terminal N10) of the circuit element 107 and the node N16 are electrically connected.

回路要素107の制御端子IN7S(端子N8)と、端子S1と、は電気的に接続されている。   The control terminal IN7S (terminal N8) of the circuit element 107 and the terminal S1 are electrically connected.

回路要素107の出力端子OUT7(端子N11)と、ノードN12と、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT7 (terminal N11) of the circuit element 107 and the node N12 are electrically connected.

回路要素107は、例えば、端子S1を所定の電気的状態にすることによって、端子N11を、端子N9又は端子N10の一方と電気的に接続することができる機能を有する。   The circuit element 107 has a function capable of electrically connecting the terminal N11 to one of the terminal N9 or the terminal N10, for example, by setting the terminal S1 to a predetermined electrical state.

例えば、端子S1が「1(High)」又は「0(Low)」の一方のときに、端子N10と端子N11とを電気的に接続することができ、端子S1が「1(High)」又は「0(Low)」の他方のときに、端子N9と端子N11とを電気的に接続することができる。   For example, when the terminal S1 is “1 (High)” or “0 (Low)”, the terminal N10 and the terminal N11 can be electrically connected, and the terminal S1 is “1 (High)” or At the other time of “0 (Low)”, the terminal N9 and the terminal N11 can be electrically connected.

回路要素107として、例えば、複数のトランジスタ、マルチプレクサ等があるが限定されない。   Examples of the circuit element 107 include, but are not limited to, a plurality of transistors and a multiplexer.

図7(B)には、回路要素107としてマルチプレクサを適用した例を示している。   FIG. 7B shows an example in which a multiplexer is applied as the circuit element 107.

回路1003の動作の一例について述べる。   An example of operation of the circuit 1003 is described.

例えば、回路1004に書き込まれたデータの読み出しを行うときは、端子S1を「1(High)」又は「0(Low)」の一方とし、端子N10と端子N11とを電気的に接続する。   For example, when data written in the circuit 1004 is read, the terminal S1 is set to one of “1 (High)” and “0 (Low)”, and the terminal N10 and the terminal N11 are electrically connected.

例えば、回路1004に書き込まれたデータの読み出しを行うとき以外は、端子S1を「1(High)」又は「0(Low)」の他方とし、端子N9と端子N11とを電気的に接続する。   For example, except when reading data written in the circuit 1004, the terminal S1 is set to the other of “1 (High)” or “0 (Low)”, and the terminal N9 and the terminal N11 are electrically connected.

<回路1004>
図8(A)は回路1004の一例である。
<Circuit 1004>
FIG. 8A illustrates an example of the circuit 1004.

図8(B)は図8(A)の一例である。   FIG. 8B is an example of FIG.

図8(A)は、回路要素108と回路要素109と回路要素110とを有する。   FIG. 8A includes a circuit element 108, a circuit element 109, and a circuit element 110.

回路要素108の入力端子IN8A(端子N17)と、ノードN12と、は電気的に接続されている。   The input terminal IN8A (terminal N17) of the circuit element 108 and the node N12 are electrically connected.

回路要素108の入力端子IN8B(端子N18)と、端子Wと、は電気的に接続されている。   The input terminal IN8B (terminal N18) of the circuit element 108 and the terminal W are electrically connected.

回路要素108の出力端子OUT8と、回路要素109の入力端子IN9と、回路要素110の入力端子IN10と、ノードN26と、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT8 of the circuit element 108, the input terminal IN9 of the circuit element 109, the input terminal IN10 of the circuit element 110, and the node N26 are electrically connected.

例えば、ノードN26の電気的状態が回路1004のデータに対応する。   For example, the electrical state of the node N26 corresponds to the data of the circuit 1004.

回路要素110の出力端子OUT10(端子N19)と、端子N21と、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT10 (terminal N19) of the circuit element 110 and the terminal N21 are electrically connected.

回路要素108は、例えば、入力端子IN8Aに入力された信号等を、極性を反転させずに、出力端子OUT8から出力することができる機能を有する。   The circuit element 108 has a function of outputting, for example, a signal input to the input terminal IN8A from the output terminal OUT8 without inverting the polarity.

回路要素108は、例えば、入力端子IN8Aと出力端子OUT8との間の信号等の伝達を遮断することができる機能を有する。   The circuit element 108 has a function capable of blocking transmission of a signal or the like between the input terminal IN8A and the output terminal OUT8, for example.

なお、入力端子IN8Aと出力端子OUT8との間の導通の制御を端子Wにより行うことができる。   Note that the terminal W can control conduction between the input terminal IN8A and the output terminal OUT8.

回路要素108(例えば、トランジスタ等)のオフ電流が極めて少なければ、半導体装置の電源が停止した状態で、入力端子IN8Aと出力端子OUT8との間のリークを防止することができる。   If the off-state current of the circuit element 108 (for example, a transistor) is extremely small, leakage between the input terminal IN8A and the output terminal OUT8 can be prevented with the power supply of the semiconductor device stopped.

したがって、回路要素108は、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタ(OS−FET)であることが好ましい。   Therefore, the circuit element 108 is preferably a transistor (OS-FET) including a channel formation region including an oxide semiconductor.

また、OS−FETはノーマリオフ型であることが好ましい。   The OS-FET is preferably a normally-off type.

なお、回路要素109が、フローティングゲートメモリ、磁気抵抗メモリ、抵抗変化型メモリ、強誘電体メモリ等である場合は、回路要素108として、例えば、トランジスタ、トランスミッションゲート等を適用することができ、限定されない。   Note that when the circuit element 109 is a floating gate memory, a magnetoresistive memory, a resistance change memory, a ferroelectric memory, or the like, for example, a transistor, a transmission gate, or the like can be applied as the circuit element 108. Not.

図8(B)には、回路要素108としてNチャネル型のOS−FETを適用した例を示している。   FIG. 8B shows an example in which an N-channel OS-FET is applied as the circuit element 108.

OS−FETのソース又はドレインの一方と、ノードN12と、は電気的に接続されている。   One of the source or the drain of the OS-FET and the node N12 are electrically connected.

OS−FETのソース又はドレインの他方と、回路要素109の入力端子IN9と、回路要素110の入力端子IN10と、ノードN26と、は電気的に接続されている。   The other of the source and the drain of the OS-FET, the input terminal IN9 of the circuit element 109, the input terminal IN10 of the circuit element 110, and the node N26 are electrically connected.

OS−FETを有することにより、電源が停止したときであっても、ノードN26の電気的状態を維持することができるといえる。   By having the OS-FET, it can be said that the electrical state of the node N26 can be maintained even when the power supply is stopped.

OS−FETのゲートと、端子Wと、は電気的に接続されている。   The gate of the OS-FET and the terminal W are electrically connected.

回路要素109は、例えば、出力端子OUT8の電気的状態を記憶することができる機能を有する。   The circuit element 109 has a function capable of storing the electrical state of the output terminal OUT8, for example.

回路要素109は、例えば、容量素子、フローティングゲートメモリ、磁気抵抗メモリ、抵抗変化型メモリ、強誘電体メモリ等を用いることができるが限定されない。   As the circuit element 109, for example, a capacitor, a floating gate memory, a magnetoresistive memory, a resistance change memory, a ferroelectric memory, or the like can be used, but the circuit element 109 is not limited.

回路要素109として容量素子を用いる場合は、回路要素108としてOS−FETを適用することが好ましい。   When a capacitor is used as the circuit element 109, it is preferable to use an OS-FET as the circuit element 108.

図8(B)には、回路要素109として容量素子を適用した例を示している。   FIG. 8B illustrates an example in which a capacitor is applied as the circuit element 109.

回路要素108の出力端子OUT8と、容量素子の一方の電極と、回路要素110の入力端子IN10と、ノードN26と、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT8 of the circuit element 108, one electrode of the capacitor, the input terminal IN10 of the circuit element 110, and the node N26 are electrically connected.

容量素子の他方の電極と、端子Vssと、は電気的に接続されている。   The other electrode of the capacitor and the terminal Vss are electrically connected.

端子Vssは、「0(Low)」を伝達(又は固定)することができる機能を有する。   The terminal Vss has a function of transmitting (or fixing) “0 (Low)”.

回路要素110は、例えば、ノードN26の電気的状態に応じて、端子N21の電気的状態を変化させる機能を有する。   For example, the circuit element 110 has a function of changing the electrical state of the terminal N21 in accordance with the electrical state of the node N26.

例えば、ノードN26が「1(High)」のときに、端子N21を第1の電気的状態とし、ノードN26が「0(Low)」のときに、端子N21を第2の電気的状態とすることができる。   For example, when the node N26 is “1 (High)”, the terminal N21 is in the first electrical state, and when the node N26 is “0 (Low)”, the terminal N21 is in the second electrical state. be able to.

第1の電気的状態と第2の電気的状態とは異なる。   The first electrical state and the second electrical state are different.

第1の電気的状態と第2の電気的状態とはそれぞれ、「1(High)」、「0(Low)」、フローティング状態等から選択することができるが限定されない。   The first electrical state and the second electrical state can be selected from “1 (High)”, “0 (Low)”, a floating state, and the like, but are not limited thereto.

回路要素110として、例えば、トランジスタ、トランスミッションゲート、インバータ、NAND、NOR、クロックドインバータ、クロックドNAND、クロックドNOR、マルチプレクサ等を用いることができるが限定されない。   As the circuit element 110, for example, a transistor, a transmission gate, an inverter, a NAND, a NOR, a clocked inverter, a clocked NAND, a clocked NOR, a multiplexer, or the like can be used, but is not limited.

図8(B)には、回路要素110としてNチャネル型のトランジスタを適用した例を示している。   FIG. 8B illustrates an example in which an N-channel transistor is used as the circuit element 110.

Nチャネル型のトランジスタのソース又はドレインの一方と端子N21とは電気的に接続されている。   One of a source and a drain of the N-channel transistor and the terminal N21 are electrically connected.

Nチャネル型のトランジスタのソース又はドレインの他方と、端子Vssと、は電気的に接続されている。   The other of the source and the drain of the N-channel transistor and the terminal Vss are electrically connected.

ノードN26と、Nチャネル型のトランジスタのゲートと、は電気的に接続されている。   The node N26 and the gate of the N-channel transistor are electrically connected.

繰り返しになるが、図8において、例えば、ノードN26が「1(High)」のときに、端子N21を第1の電気的状態とし、ノードN26が「0(Low)」のときに、端子N21を第2の電気的状態とすることができる。   Again, in FIG. 8, for example, when the node N26 is “1 (High)”, the terminal N21 is set to the first electrical state, and when the node N26 is “0 (Low)”, the terminal N21 is set. Can be in the second electrical state.

図8(B)において、第1の電気的状態のときに端子N21は「0(Low)」(端子Vssと導通)となり、第2の電気的状態のときに端子N21はフローティング状態(端子Vssと非導通)となる。   In FIG. 8B, the terminal N21 is “0 (Low)” (conductive with the terminal Vss) in the first electrical state, and the terminal N21 is in the floating state (terminal Vss) in the second electrical state. And non-conduction).

図8(B)において、Nチャネル型トランジスタをPチャネル型トランジスタに置換しても良い。   In FIG. 8B, an N-channel transistor may be replaced with a P-channel transistor.

Pチャネル型トランジスタを用いる場合は、ソース又はドレインの他方を端子Vssではなく端子Vddと電気的に接続させる。   In the case of using a P-channel transistor, the other of the source and the drain is electrically connected to the terminal Vdd instead of the terminal Vss.

さらに、図9のNチャネル型トランジスタをPチャネル型トランジスタに置換し、図9のPチャネル型トランジスタをNチャネル型トランジスタに置換し、図9の端子Vddを端子Vssに置換する。   Further, the N-channel transistor in FIG. 9 is replaced with a P-channel transistor, the P-channel transistor in FIG. 9 is replaced with an N-channel transistor, and the terminal Vdd in FIG. 9 is replaced with a terminal Vss.

なお、Nチャネル型トランジスタ又はPチャネル型トランジスタは、シリコン半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタを用いることができる。   Note that as the N-channel transistor or the P-channel transistor, a transistor including a channel formation region including a silicon semiconductor can be used.

回路1004の動作の一例について述べる。   An example of operation of the circuit 1004 will be described.

ハイインピーダンス以外の状態を「アクティブ」と定義して以下説明する。   A state other than high impedance is defined as “active” and will be described below.

回路要素109への書き込み動作を行うときは、端子Wを所定の電気的状態として、回路要素108をアクティブにする。   When a write operation to the circuit element 109 is performed, the circuit element 108 is activated by setting the terminal W to a predetermined electrical state.

すると、ノードN12の電気的状態が、回路要素109へ書き込まれることになり、ノードN26が所定の電気的状態になる。   Then, the electrical state of the node N12 is written to the circuit element 109, and the node N26 enters a predetermined electrical state.

なお、回路要素109への書き込み動作は、期間A中に行っても良いし、期間B中に行っても良い。   Note that the writing operation to the circuit element 109 may be performed during the period A or during the period B.

つまり、期間A中に書き込み期間である期間Eが存在しても良いし、期間B中に書き込み期間である期間Eが存在しても良い。   That is, a period E that is a writing period may exist during the period A, and a period E that is a writing period may exist during the period B.

回路要素109への書き込み動作を行うとき以外は、端子Wを所定の電気的状態として、回路要素108の出力端子をハイインピーダンスとする。   Except when writing operation to the circuit element 109 is performed, the terminal W is set to a predetermined electrical state, and the output terminal of the circuit element 108 is set to high impedance.

以上のような動作を行うことで、ノードN26の電気的状態に応じて、端子N21の電気的状態が決定されることになる。   By performing the operation as described above, the electrical state of the terminal N21 is determined according to the electrical state of the node N26.

<回路1005>
図9(A)は回路1005の一例である。
<Circuit 1005>
FIG. 9A illustrates an example of the circuit 1005.

図9(B)は図9(A)の一例である。   FIG. 9B is an example of FIG.

図9(A)は、回路要素111と回路要素112と回路要素113とを有する。   FIG. 9A includes a circuit element 111, a circuit element 112, and a circuit element 113.

端子S2と、回路要素111の入力端子IN11A(端子N22)と、は電気的に接続されている。   The terminal S2 and the input terminal IN11A (terminal N22) of the circuit element 111 are electrically connected.

回路要素111の出力端子OUT11と、回路要素112の入力端子IN12と、回路要素113の入力端子IN13と、ノードN27と、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT11 of the circuit element 111, the input terminal IN12 of the circuit element 112, the input terminal IN13 of the circuit element 113, and the node N27 are electrically connected.

回路要素112の出力端子OUT12(端子N20)と、ノードN16と、端子N14と、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT12 (terminal N20) of the circuit element 112, the node N16, and the terminal N14 are electrically connected.

回路要素111は、例えば、端子S2を所定の電気的状態にすることによって、出力端子OUT11の電気的状態を変化させることができる機能を有する。   The circuit element 111 has a function capable of changing the electrical state of the output terminal OUT11 by, for example, setting the terminal S2 to a predetermined electrical state.

例えば、端子S2の電気的状態に応じて、出力端子OUT11を所定の電気的状態に固定することができる。   For example, the output terminal OUT11 can be fixed to a predetermined electrical state according to the electrical state of the terminal S2.

つまり、端子S2が「1(High)」又は「0(Low)」の一方のとき、出力端子OUT11をプリチャージすることができる。   That is, when the terminal S2 is one of “1 (High)” and “0 (Low)”, the output terminal OUT11 can be precharged.

例えば、端子S1が「1(High)」又は「0(Low)」の他方のときに、入力端子IN11Bと出力端子OUT11とを電気的に接続することができる。   For example, when the terminal S1 is the other of “1 (High)” or “0 (Low)”, the input terminal IN11B and the output terminal OUT11 can be electrically connected.

回路要素111として、例えば、複数のトランジスタ、マルチプレクサ等があるが限定されない。   Examples of the circuit element 111 include, but are not limited to, a plurality of transistors and a multiplexer.

図9(B)には、回路要素111として複数のトランジスタ(Nチャネル型トランジスタとPチャネル型トランジスタ)を適用した例を示している。   FIG. 9B illustrates an example in which a plurality of transistors (an N-channel transistor and a P-channel transistor) are applied as the circuit element 111.

Nチャネル型トランジスタのソース又はドレインの一方と、Pチャネル型トランジスタのソース又はドレインの一方と、回路要素112の入力端子IN12と、回路要素113の入力端子IN13と、ノードN27と、は電気的に接続されている。   One of a source and a drain of the N-channel transistor, one of a source and a drain of the P-channel transistor, the input terminal IN12 of the circuit element 112, the input terminal IN13 of the circuit element 113, and the node N27 are electrically It is connected.

Nチャネル型トランジスタのソース又はドレインの他方と、端子N19と、は電気的に接続されている。   The other of the source and the drain of the N-channel transistor and the terminal N19 are electrically connected.

Nチャネル型トランジスタのゲートと、Pチャネル型トランジスタのゲートと、端子S2と、は電気的に接続されている。   The gate of the N-channel transistor, the gate of the P-channel transistor, and the terminal S2 are electrically connected.

Pチャネル型トランジスタのソース又はドレインの他方と、端子Vddと電気的に接続されている。   The other of the source and the drain of the P-channel transistor is electrically connected to the terminal Vdd.

なお、端子Vddは、「1(High)」を伝達(又は固定)することができる機能を有する。   Note that the terminal Vdd has a function of transmitting (or fixing) “1 (High)”.

図9(B)では、端子S2が「0(Low)」のときに、端子VddとノードN27とを電気的に接続させることにより、ノードN27をプリチャージすることができる。   In FIG. 9B, when the terminal S2 is “0 (Low)”, the node N27 can be precharged by electrically connecting the terminal Vdd and the node N27.

図9(B)では、端子S2が「1(High)」のときに、端子N19とノードN27とを電気的に接続することができる。   In FIG. 9B, when the terminal S2 is “1 (High)”, the terminal N19 and the node N27 can be electrically connected.

ここで、端子N19は「0(Low)」又はフローティング状態になることができる。   Here, the terminal N19 can be set to “0 (Low)” or in a floating state.

まず、ノードN27を事前にプリチャージする(「1(High)」に固定する)。   First, the node N27 is precharged in advance (fixed to “1 (High)”).

例えば、端子S2を「1(High)」にして、端子N19とノードN27とを電気的に接続したとき、端子N19が「0(Low)」であると、ノードN27は「0(Low)」に書き換えられる。   For example, when the terminal S2 is set to “1 (High)” and the terminal N19 and the node N27 are electrically connected, if the terminal N19 is “0 (Low)”, the node N27 is “0 (Low)”. To be rewritten.

例えば、端子S2を「1(High)」にして、端子N19とノードN27とを電気的に接続したとき、端子N19がフローティング状態であると、ノードN27の極性は変化せず「1(High)」のままになる。   For example, when the terminal S2 is set to “1 (High)” and the terminal N19 and the node N27 are electrically connected and the terminal N19 is in a floating state, the polarity of the node N27 does not change and “1 (High)”. Will remain.

回路要素112は、例えば、入力端子IN12に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子OUT12から出力することができる機能を有する。   The circuit element 112 has a function of, for example, inverting the polarity and outputting the signal input to the input terminal IN12 from the output terminal OUT12.

回路要素112として、例えば、インバータ、NAND、NOR、クロックドインバータ、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることができるが限定されない。   For example, an inverter, NAND, NOR, a clocked inverter, a clocked NAND, a clocked NOR, or the like can be used as the circuit element 112, but is not limited thereto.

なお、NAND、NOR、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることにより、リセット機能を付加することができる。   Note that a reset function can be added by using NAND, NOR, clocked NAND, clocked NOR, or the like.

また、クロックドインバータ、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることにより、読み出し動作(バックアップデータの復帰動作、データの比較動作等)を行わない状態において、回路要素112の出力端子をハイインピーダンスにすることができる。   In addition, by using a clocked inverter, a clocked NAND, a clocked NOR, etc., the output terminal of the circuit element 112 is set to high impedance in a state in which a read operation (a backup data restoration operation, data comparison operation, etc.) is not performed can do.

よって、読み出し動作を行わない状態において、回路1005の出力を停止させておくことができる。   Therefore, the output of the circuit 1005 can be stopped in a state where the reading operation is not performed.

図9(B)には、回路要素112としてインバータを適用した例を示している。   FIG. 9B shows an example in which an inverter is applied as the circuit element 112.

インバータの入力端子と、ノードN27と、は電気的に接続されている。   The input terminal of the inverter and the node N27 are electrically connected.

インバータの出力端子と、ノードN16と、端子N14と、は電気的に接続されている。   The output terminal of the inverter, the node N16, and the terminal N14 are electrically connected.

回路要素113は、例えば、容量素子等を用いることができるが限定されない。   For example, a capacitor element or the like can be used as the circuit element 113, but the circuit element 113 is not limited thereto.

なお、回路要素113は必須の構成ではないが、保持時間を長くしたい場合は回路要素113を設けた方が好ましい。   Note that the circuit element 113 is not an essential component, but it is preferable to provide the circuit element 113 in order to increase the holding time.

図9(B)には、回路要素113として容量素子を適用した例を示している。   FIG. 9B illustrates an example in which a capacitor is applied as the circuit element 113.

容量素子の一方の電極と、ノードN27と、は電気的に接続されている。   One electrode of the capacitor and the node N27 are electrically connected.

容量素子の他方の電極と、端子Vssと、は電気的に接続されている。   The other electrode of the capacitor and the terminal Vss are electrically connected.

端子Vssは、「0(Low)」を伝達(又は固定)することができる機能を有する。   The terminal Vss has a function of transmitting (or fixing) “0 (Low)”.

回路1005の動作の一例について述べる。   An example of operation of the circuit 1005 will be described.

回路1005を有することにより、回路1004に書き込まれたデータの読み出し動作が可能である。   With the circuit 1005, data written to the circuit 1004 can be read.

まず、端子S2を第1の電気的状態とし、端子VddとノードN27とを電気的に接続し、ノードN27にプリチャージを行う。   First, the terminal S2 is set to the first electrical state, the terminal Vdd and the node N27 are electrically connected, and the node N27 is precharged.

次に、端子S2を第2の電気的状態とし、端子N19とノードN27とを電気的に接続する。   Next, the terminal S2 is set to the second electrical state, and the terminal N19 and the node N27 are electrically connected.

例えば、端子N19が、フローティング状態又は「1(High)」であれば、ノードN27の電気的状態は変化しない。   For example, if the terminal N19 is in a floating state or “1 (High)”, the electrical state of the node N27 does not change.

例えば、端子N19が、「0(Low)」であれば、ノードN27は「0(Low)」に書き換わる。   For example, if the terminal N19 is “0 (Low)”, the node N27 is rewritten to “0 (Low)”.

そして、ノードN16の極性は、ノードN27の極性と逆になる。   The polarity of the node N16 is opposite to that of the node N27.

また、ノードN27の極性は、図8等のノードN26の極性と逆になる。   Further, the polarity of the node N27 is opposite to the polarity of the node N26 in FIG.

よって、結果的に、ノードN16の極性は、図8等のノードN26の極性と同じになる。   Therefore, as a result, the polarity of the node N16 is the same as the polarity of the node N26 in FIG.

<回路1006>
図10(A)は回路1006の一例である。
<Circuit 1006>
FIG. 10A illustrates an example of the circuit 1006.

図10(B)は図10(A)の一例である。   FIG. 10B is an example of FIG.

図10(A)は、回路要素114と回路要素115とを有する。   FIG. 10A includes a circuit element 114 and a circuit element 115.

回路要素114の入力端子IN14(端子N14)と、ノードN16と、端子N20と、は電気的に接続されている。   The input terminal IN14 (terminal N14) of the circuit element 114, the node N16, and the terminal N20 are electrically connected.

回路要素114の出力端子OUT14と、回路要素115の入力端子IN15Bと、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT14 of the circuit element 114 and the input terminal IN15B of the circuit element 115 are electrically connected.

回路要素115の入力端子IN15A(端子N13)と、端子N6と、ノードN7と、端子OUTと、は電気的に接続されている。   The input terminal IN15A (terminal N13), the terminal N6, the node N7, and the terminal OUT of the circuit element 115 are electrically connected.

回路要素115の出力端子OUT15(端子N15)と、端子Pと、は電気的に接続されている。   The output terminal OUT15 (terminal N15) of the circuit element 115 and the terminal P are electrically connected.

回路要素114は、例えば、入力端子IN14に入力された信号等を、極性を反転させて、出力端子OUT14から出力することができる機能を有する。   The circuit element 114 has a function of, for example, outputting a signal or the like input to the input terminal IN14 from the output terminal OUT14 by inverting the polarity.

回路要素114として、例えば、インバータ、NAND、NOR、クロックドインバータ、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることができるが限定されない。   For example, an inverter, NAND, NOR, a clocked inverter, a clocked NAND, a clocked NOR, or the like can be used as the circuit element 114, but is not limited thereto.

なお、NAND、NOR、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることにより、リセット機能を付加することができる。   Note that a reset function can be added by using NAND, NOR, clocked NAND, clocked NOR, or the like.

図10(B)には、回路要素114としてインバータを適用した例を示している。   FIG. 10B shows an example in which an inverter is applied as the circuit element 114.

インバータの入力端子と、ノードN16と、端子N20と、は電気的に接続されている。   The input terminal of the inverter, the node N16, and the terminal N20 are electrically connected.

インバータの出力端子と、回路要素115の入力端子IN15Bと、は電気的に接続されている。   The output terminal of the inverter and the input terminal IN15B of the circuit element 115 are electrically connected.

回路要素115は、例えば、端子OUTの電気的状態と、回路要素114の出力端子OUT14と、の電気的状態と、を比較することができる機能を有する。   The circuit element 115 has a function of, for example, comparing the electrical state of the terminal OUT with the electrical state of the output terminal OUT14 of the circuit element 114.

なお、端子OUTの極性は、図4等のノードN4の極性と逆となる。   Note that the polarity of the terminal OUT is opposite to that of the node N4 in FIG.

また、回路要素114の出力端子OUT14の極性は、図8等のノードN26の極性と逆になる。   Further, the polarity of the output terminal OUT14 of the circuit element 114 is opposite to the polarity of the node N26 in FIG.

よって、前述した期間Bのような状態の場合であれば、ノードN4の電気的状態と、ノードN26の電気的状態と、を比較しているといえる。   Therefore, in the case of the state like the period B described above, it can be said that the electrical state of the node N4 is compared with the electrical state of the node N26.

回路要素115は、例えば、比較動作を行っていない状態のときに、端子Pの電気的状態を固定する機能を有していても良い。   For example, the circuit element 115 may have a function of fixing the electrical state of the terminal P when the comparison operation is not performed.

回路要素115は、例えば、比較動作を行っていない状態のときに、出力端子をハイインピーダンスにすることができる機能を有していても良い。   For example, the circuit element 115 may have a function capable of setting the output terminal to high impedance when the comparison operation is not performed.

まず、回路要素115中の比較回路として、例えば、XOR、XNOR、クロックドXOR、クロックドXNOR等を有していることが好ましいが限定されない。   First, the comparison circuit in the circuit element 115 preferably has, for example, XOR, XNOR, clocked XOR, clocked XNOR, etc., but is not limited thereto.

なお、クロックドXOR、クロックドXNOR等を用いることにより、出力端子をハイインピーダンスにすることができる機能を有することができる。   Note that by using clocked XOR, clocked XNOR, or the like, it is possible to have a function of making the output terminal high impedance.

また、端子Pの電気的状態を固定する機能を付加するために、例えば、比較回路の出力端子に、AND、OR、NAND、NOR、クロックドAND、クロックドOR、クロックドNAND、クロックドNOR等を電気的に接続することが好ましいが限定されない。   Further, in order to add a function of fixing the electrical state of the terminal P, for example, AND, OR, NAND, NOR, clocked AND, clocked OR, clocked NAND, clocked NOR are connected to the output terminal of the comparison circuit. Etc. are preferably connected, but not limited thereto.

クロックドAND、クロックドOR、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いることにより、出力端子をハイインピーダンスにすることができる機能を有することができる。   By using a clocked AND, a clocked OR, a clocked NAND, a clocked NOR, or the like, it is possible to have a function capable of setting the output terminal to high impedance.

例えば、比較回路の出力端子に、トランジスタ、トランスミッションゲート、クロックドインバータ等を電気的に接続することができる。   For example, a transistor, a transmission gate, a clocked inverter, or the like can be electrically connected to the output terminal of the comparison circuit.

図10(B)には、回路要素115として、XORとANDとを用いた例を示している。   FIG. 10B illustrates an example in which XOR and AND are used as the circuit element 115.

XORは比較回路である。   XOR is a comparison circuit.

また、比較回路として、XNOR、クロックドXOR、クロックドXNOR等を用いた場合、接続関係は図10(B)と同様にすることができる。   Further, when XNOR, clocked XOR, clocked XNOR, or the like is used as the comparison circuit, the connection relationship can be the same as that in FIG.

ANDは端子Pの電気的状態を固定するための回路である。   AND is a circuit for fixing the electrical state of the terminal P.

また、ANDのかわりに、OR、NAND、NOR、クロックドAND、クロックドOR、クロックドNAND、クロックドNOR等を用いた場合、接続関係は図10(B)と同様にすることができる。   In addition, when OR, NAND, NOR, clocked AND, clocked OR, clocked NAND, clocked NOR, or the like is used instead of AND, the connection relationship can be the same as in FIG.

XORの第1の入力端子(端子N13)と、端子N6と、ノードN7と、端子OUTと、は電気的に接続されている。   The first XOR input terminal (terminal N13), the terminal N6, the node N7, and the terminal OUT are electrically connected.

XORの第2の入力端子と、回路要素114の出力端子OUT14と、は電気的に接続されている。   The second input terminal of XOR and the output terminal OUT14 of the circuit element 114 are electrically connected.

XORの出力端子と、ANDの第1の入力端子と、は電気的に接続されている。   The output terminal of XOR and the first input terminal of AND are electrically connected.

端子Pと、ANDの出力端子(端子N15)と、は電気的に接続されている。   The terminal P and the AND output terminal (terminal N15) are electrically connected.

ANDの第2の入力端子と、端子COMPと、は電気的に接続されている。   The second input terminal of the AND and the terminal COMP are electrically connected.

端子COMPは、例えば、制御端子である。   The terminal COMP is a control terminal, for example.

端子COMPを「1(High)」又は「0(Low)」の一方とすることによって、端子Pの出力を固定することができる。   By setting the terminal COMP to one of “1 (High)” or “0 (Low)”, the output of the terminal P can be fixed.

端子COMPを「1(High)」又は「0(Low)」の他方とすることによって、比較を行うことができる。   Comparison can be performed by setting the terminal COMP to the other of “1 (High)” or “0 (Low)”.

図10(B)の場合、端子COMPはANDの第2の入力端子に電気的に接続されているので、端子COMPが「0(Low)」のときに端子Pの出力を固定することができる。   In the case of FIG. 10B, since the terminal COMP is electrically connected to the second input terminal of the AND, the output of the terminal P can be fixed when the terminal COMP is “0 (Low)”. .

図10(B)の場合、端子COMPはANDの第2の入力端子に電気的に接続されているので、端子COMPが「1(High)」のときに比較を行うことができる。   In the case of FIG. 10B, since the terminal COMP is electrically connected to the second input terminal of the AND, the comparison can be performed when the terminal COMP is “1 (High)”.

回路1006の動作の一例について述べる。   An example of operation of the circuit 1006 will be described.

例えば、端子COMPを設けない場合、端子OUTの電気的状態に応じて、端子Pの電気的状態が変化させることができる。   For example, when the terminal COMP is not provided, the electrical state of the terminal P can be changed according to the electrical state of the terminal OUT.

例えば、端子COMPを設ける場合、端子COMPを第1の電気的状態にすることによって、端子OUTの電気的状態に応じて、端子Pの電気的状態が変化させることができる。   For example, when the terminal COMP is provided, the electrical state of the terminal P can be changed according to the electrical state of the terminal OUT by setting the terminal COMP to the first electrical state.

例えば、端子COMPを設ける場合、端子COMPを第2の電気的状態にすることによって、端子OUTの電気的状態に関わらず、端子Pの電気的状態を固定することができる。   For example, when the terminal COMP is provided, the electrical state of the terminal P can be fixed regardless of the electrical state of the terminal OUT by setting the terminal COMP to the second electrical state.

例えば、回路要素115の出力端子をハイインピーダンスにすると、端子Pはフローティング状態にすることができる。   For example, when the output terminal of the circuit element 115 is set to high impedance, the terminal P can be in a floating state.

回路1006は必須の構成ではないが、半導体装置に様々な機能を付加することができるので回路1006を有することが好ましいといえる。   Although the circuit 1006 is not an essential component, it can be said that the circuit 1006 is preferable because various functions can be added to the semiconductor device.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

(実施の形態3)
図4〜図11では端子OUTの電気的状態を用いてデータの比較動作に用いたが、端子OUTBの電気的状態を用いてデータの比較動作を行っても良い。
(Embodiment 3)
4 to 11, the data comparison operation is performed using the electrical state of the terminal OUTB. However, the data comparison operation may be performed using the electrical state of the terminal OUTB.

例えば、図12は、図4において、端子N13と端子OUTBとを電気的に接続した例である。   For example, FIG. 12 is an example in which the terminal N13 and the terminal OUTB are electrically connected in FIG.

図12において、端子OUTBと、端子N13と、端子N23と、端子N24と、は電気的に接続されている。   In FIG. 12, the terminal OUTB, the terminal N13, the terminal N23, and the terminal N24 are electrically connected.

図13は、図12における回路1006の一例である。   FIG. 13 is an example of the circuit 1006 in FIG.

図13は、例えば、図10において、回路要素114を削除した構成に対応する。   FIG. 13 corresponds to, for example, a configuration in which the circuit element 114 is deleted from FIG.

端子OUTBの極性は、端子OUTの逆の極性である。   The polarity of the terminal OUTB is opposite to that of the terminal OUT.

よって、回路要素114を用いて極性を反転させる必要がないので、回路要素114を削除している。   Therefore, since it is not necessary to reverse the polarity using the circuit element 114, the circuit element 114 is deleted.

なお、図12の一例を図14に示す。   An example of FIG. 12 is shown in FIG.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

(実施の形態4)
図4では回路1005の出力を回路1006に入力する例を示したが、回路1004のデータを回路1006に入力することもできる。
(Embodiment 4)
Although FIG. 4 illustrates an example in which the output of the circuit 1005 is input to the circuit 1006, data of the circuit 1004 can be input to the circuit 1006.

例えば、図15は、図4において端子N14を、ノードN16ではなく、回路1004内のノードN26と電気的に接続した例である。   For example, FIG. 15 is an example in which the terminal N14 in FIG. 4 is electrically connected to the node N26 in the circuit 1004 instead of the node N16.

また、図15のような構成とすることにより、図4の端子S1と端子S2とを共通化して、端子Sとすることができる。   Further, by adopting the configuration as shown in FIG. 15, the terminal S1 and the terminal S2 in FIG.

図15において、図4のように、端子S1と端子S2とを別々に設けても良い。   In FIG. 15, as shown in FIG. 4, the terminal S1 and the terminal S2 may be provided separately.

図16は、図15における回路1003の一例である。   FIG. 16 is an example of the circuit 1003 in FIG.

図16は、基本的には図7等と変わらないが、端子S1と端子S2とを共通化して端子Sにしたことに伴い、制御端子IN7Sが端子Sと端子N25に電気的に接続されている。   Although FIG. 16 is basically the same as FIG. 7 and the like, the control terminal IN7S is electrically connected to the terminal S and the terminal N25 as the terminal S1 and the terminal S2 are made common and used as the terminal S. Yes.

図17は、図15における回路1004の一例である。   FIG. 17 is an example of the circuit 1004 in FIG.

図17は、基本的には図8等と変わらないが、ノードN26と端子N14とを電気的に接続している。   FIG. 17 is basically the same as FIG. 8 or the like, but the node N26 and the terminal N14 are electrically connected.

図18は、図15における回路1005の一例である。   FIG. 18 is an example of the circuit 1005 in FIG.

図18は、基本的には図9等と変わらないが、端子S1と端子S2とを共通化して端子Sにしたことに伴い、入力端子IN11Aが端子Sに電気的に接続している。   Although FIG. 18 is basically the same as FIG. 9 and the like, the input terminal IN11A is electrically connected to the terminal S as the terminal S1 and the terminal S2 are commonly used as the terminal S.

また、図9では出力端子OUT12を端子N14と電気的に接続していたが、図18では出力端子OUT12を端子N14と電気的に分離している。   In FIG. 9, the output terminal OUT12 is electrically connected to the terminal N14. However, in FIG. 18, the output terminal OUT12 is electrically separated from the terminal N14.

図19は、図15における回路1006の一例である。   FIG. 19 is an example of the circuit 1006 in FIG.

図19の回路要素115は、基本的には図10等と変わらない。   The circuit element 115 in FIG. 19 is basically the same as that in FIG.

図19は、回路要素114のかわりに、回路要素116と回路要素117とを有する点が図10と異なる。   19 is different from FIG. 10 in that a circuit element 116 and a circuit element 117 are provided instead of the circuit element 114.

回路要素116は、図8の回路要素110と図9の回路要素111とを組み合わせた回路要素と同様な回路要素である。   The circuit element 116 is a circuit element similar to a circuit element in which the circuit element 110 in FIG. 8 and the circuit element 111 in FIG. 9 are combined.

即ち、回路要素116の入力端子IN16Aと、端子PREと、は電気的に接続されている。   That is, the input terminal IN16A of the circuit element 116 and the terminal PRE are electrically connected.

端子PREは、例えば、制御端子である。   The terminal PRE is, for example, a control terminal.

端子PREが第1の電気的状態のとき、回路要素116のOUT16がプリチャージされる。   When the terminal PRE is in the first electrical state, OUT16 of the circuit element 116 is precharged.

端子PREが第2の電気的状態のとき、回路要素116のOUT16の電気的状態が維持されるか、又は、書き換えられる。   When the terminal PRE is in the second electrical state, the electrical state of OUT16 of the circuit element 116 is maintained or rewritten.

端子PREが第2の電気的状態のとき、回路要素115において、データの比較動作が行われる。   When the terminal PRE is in the second electrical state, the data comparison operation is performed in the circuit element 115.

よって、端子PREはデータの比較動作を制御するための端子であるともいえる。   Therefore, it can be said that the terminal PRE is a terminal for controlling the data comparison operation.

また、ノードN26と、回路要素116の入力端子IN16B(端子N14)と、は電気的に接続されている。   Further, the node N26 and the input terminal IN16B (terminal N14) of the circuit element 116 are electrically connected.

端子PREが第2の電気的状態のとき、ノードN26の電気的状態に応じて、回路要素116のOUT16の電気的状態が維持されるか、又は、書き換えられる。   When the terminal PRE is in the second electrical state, the electrical state of OUT16 of the circuit element 116 is maintained or rewritten depending on the electrical state of the node N26.

回路要素117は、図9の回路要素113と同様な回路要素である。   The circuit element 117 is a circuit element similar to the circuit element 113 of FIG.

回路要素117は、例えば、出力端子OUT16の電気的状態を記憶することができる機能を有する。   The circuit element 117 has a function capable of storing the electrical state of the output terminal OUT16, for example.

回路要素117は、例えば、容量素子、揮発性メモリ、フローティングゲートメモリ、磁気抵抗メモリ、抵抗変化型メモリ、強誘電体メモリ等を用いることができるが限定されない。   As the circuit element 117, for example, a capacitor, a volatile memory, a floating gate memory, a magnetoresistive memory, a resistance change memory, a ferroelectric memory, or the like can be used, but the circuit element 117 is not limited.

但し、プリチャージ状態の保持という観点からすると、回路要素117は、書き換えが容易な容量素子、揮発性メモリ等が好ましい。   However, from the viewpoint of maintaining the precharged state, the circuit element 117 is preferably a capacitor element, a volatile memory, or the like that can be easily rewritten.

また、回路要素115の有する容量(寄生容量)を用いてプリチャージ状態の保持ができる場合は、回路要素117は不要である。   Further, when the precharge state can be maintained using the capacitance (parasitic capacitance) of the circuit element 115, the circuit element 117 is not necessary.

図19(B)は図19(A)において、回路要素116に第1のNチャネル型トランジスタと第2のNチャネル型トランジスタとPチャネル型トランジスタとを用い、回路要素117に容量素子を用いた例である。   FIG. 19B is the same as FIG. 19A, in which a first N-channel transistor, a second N-channel transistor, and a P-channel transistor are used as the circuit element 116 and a capacitor is used as the circuit element 117. It is an example.

第1のNチャネル型トランジスタのソース又はドレインの一方と、端子Vssと、は電気的に接続されている。   One of the source and the drain of the first N-channel transistor and the terminal Vss are electrically connected.

第1のNチャネル型トランジスタのソース又はドレインの他方と、第2のNチャネル型トランジスタのソース又はドレインの一方と、は電気的に接続されている。   The other of the source and drain of the first N-channel transistor and one of the source and drain of the second N-channel transistor are electrically connected.

第2のNチャネル型トランジスタのソース又はドレインの他方と、Pチャネル型トランジスタのソース又はドレインの一方と、回路要素117の入力端子IN17と、回路要素115の入力端子IN15Bと、ノードN28と、は電気的に接続されている。   The other of the source or the drain of the second N-channel transistor, the source or the drain of the P-channel transistor, the input terminal IN17 of the circuit element 117, the input terminal IN15B of the circuit element 115, and the node N28 are Electrically connected.

Pチャネル型トランジスタのソース又はドレインの他方と、端子Vddと、は電気的に接続されている。   The other of the source and the drain of the P-channel transistor and the terminal Vdd are electrically connected.

第1のNチャネル型トランジスタのゲート(端子N14)と、ノードN26と、は電気的に接続されている。   The gate (terminal N14) of the first N-channel transistor and the node N26 are electrically connected.

第2のNチャネル型トランジスタのゲートと、Pチャネル型トランジスタのゲートと、端子PREと、は電気的に接続されている。   The gate of the second N-channel transistor, the gate of the P-channel transistor, and the terminal PRE are electrically connected.

なお、図15の一例を図20に示す。   An example of FIG. 15 is shown in FIG.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

(実施の形態5)
図4〜図11において、端子N8と端子N15とを電気的に接続することによって、端子S1と端子Pとを省略することができる。
(Embodiment 5)
4 to 11, the terminal S1 and the terminal P can be omitted by electrically connecting the terminal N8 and the terminal N15.

例えば、図21は、図4において、端子N8と端子N15とを電気的に接続した例である。   For example, FIG. 21 is an example in which the terminal N8 and the terminal N15 are electrically connected in FIG.

図22は、図21における回路1003の一例である。   FIG. 22 is an example of the circuit 1003 in FIG.

図22は、例えば、図7において、端子N8を端子S1ではなく端子N15に電気的に接続した構成に対応する。   FIG. 22 corresponds to, for example, a configuration in which the terminal N8 is electrically connected to the terminal N15 instead of the terminal S1 in FIG.

図23は、図21における回路1006の一例である。   FIG. 23 is an example of the circuit 1006 in FIG.

図23は、例えば、図10において、端子N15を端子Pではなく端子N8に電気的に接続した構成に対応する。   FIG. 23 corresponds to, for example, a configuration in which the terminal N15 is electrically connected to the terminal N8 instead of the terminal P in FIG.

なお、図21の一例を図24に示す。   An example of FIG. 21 is shown in FIG.

図21〜図24を用いて動作の一例について説明する。   An example of the operation will be described with reference to FIGS.

<基本動作>
所定の動作(バックアップデータの復帰動作、バックアップデータの検証動作、分岐制御信号の出力動作等)を行わない場合、端子N9と端子N11とを電気的に接続する。
<Basic operation>
When predetermined operations (such as backup data restoration operation, backup data verification operation, and branch control signal output operation) are not performed, the terminals N9 and N11 are electrically connected.

例えば、図24の場合であれば、端子COMPを「0(Low)」に固定しておく。   For example, in the case of FIG. 24, the terminal COMP is fixed to “0 (Low)”.

すると、端子N15は「0(Low)」に固定されるので、端子N9と端子N11とが電気的に接続された状態になる。   Then, since the terminal N15 is fixed to “0 (Low)”, the terminal N9 and the terminal N11 are electrically connected.

以下、適宜、図24を参照しながら説明を読んで頂けると、内容が理解しやすいと思料される。   In the following, it is considered that the contents are easily understood when the explanation can be read with reference to FIG.

回路1002内のトランスミッションゲート(回路要素104)をアクティブにする。   The transmission gate (circuit element 104) in the circuit 1002 is activated.

所定の動作(バックアップデータの復帰動作、バックアップデータの検証動作、分岐命令(分岐制御信号)の出力動作等)を行う場合、ノードN4の極性と、ノードN26の極性と、が一致する(同じ)場合は、ノードN4の極性は変化しない。   When performing predetermined operations (such as backup data restoration operation, backup data verification operation, and branch instruction (branch control signal) output operation), the polarity of the node N4 and the polarity of the node N26 match (same). In this case, the polarity of the node N4 does not change.

所定の動作(バックアップデータの復帰動作、バックアップデータの検証動作、分岐命令(分岐制御信号)の出力動作等)を行う場合、ノードN4の極性と、ノードN26の極性と、が一致しない(異なる)場合は、ノードN4の極性は反転する。   When performing predetermined operations (backup data restoration operation, backup data verification operation, branch instruction (branch control signal) output operation, etc.), the polarity of the node N4 and the polarity of the node N26 do not match (different). In this case, the polarity of the node N4 is inverted.

例えば、図24の場合であれば、端子COMPを「1(High)」に固定しておく。   For example, in the case of FIG. 24, the terminal COMP is fixed to “1 (High)”.

そして、ノードN4の極性と、ノードN26の極性と、が一致する(同じ)場合、XORの出力が「0(Low)」になるので、端子N15は「0(Low)」になる。   When the polarity of the node N4 and the polarity of the node N26 match (same), the output of the XOR becomes “0 (Low)”, so that the terminal N15 becomes “0 (Low)”.

端子N15は「0(Low)」の場合、端子N9と端子N11とが電気的に接続された状態になるので、ノードN4の極性は変化しない。   When the terminal N15 is “0 (Low)”, the terminal N9 and the terminal N11 are electrically connected, so the polarity of the node N4 does not change.

一方、ノードN4の極性と、ノードN26の極性と、が一致しない(異なる)場合、XORの出力が「1(High)」になるので、端子N15は「1(High)」になる。   On the other hand, when the polarity of the node N4 and the polarity of the node N26 do not match (different), the output of the XOR becomes “1 (High)”, and therefore the terminal N15 becomes “1 (High)”.

端子N15は「1(High)」の場合、端子N10と端子N11とが電気的に接続された状態になるので、端子N10と端子N11とが電気的に接続される。   When the terminal N15 is “1 (High)”, the terminal N10 and the terminal N11 are in an electrically connected state, and thus the terminal N10 and the terminal N11 are electrically connected.

よって、端子N20とノードN4とが電気的に接続されることになる。   Therefore, the terminal N20 and the node N4 are electrically connected.

端子N20の極性は、ノードN26の極性と同じになるので、結果的に、ノードN4の極性は反転する。   Since the polarity of the terminal N20 is the same as that of the node N26, as a result, the polarity of the node N4 is inverted.

そして、回路1002内のトランスミッションゲート(回路要素104)はアクティブなので、ノードN4と逆の極性が端子OUTから出力されることになる。   Since the transmission gate (circuit element 104) in the circuit 1002 is active, the polarity opposite to that of the node N4 is output from the terminal OUT.

<データのバックアップ>
データのバックアップは、他の実施の形態と同様なので繰り返しの説明を省略する。
<Data backup>
Since the data backup is the same as in the other embodiments, repeated description is omitted.

<バックアップデータの復帰動作>
バックアップデータの復帰動作を行う場合、例えば、ノードN4の極性と回路1004内のノードN26の極性とが一致する場合に、N15の極性が第1の極性になるように回路1006が動作する。
<Restoration operation of backup data>
When the backup data is restored, for example, when the polarity of the node N4 matches the polarity of the node N26 in the circuit 1004, the circuit 1006 operates so that the polarity of N15 becomes the first polarity.

バックアップデータの復帰動作を行う場合、例えば、ノードN4の極性と回路1004内のノードN26の極性とが一致しない場合に、端子N15の極性が第2の極性になるように回路1006が動作する。   When the backup data is restored, for example, when the polarity of the node N4 does not match the polarity of the node N26 in the circuit 1004, the circuit 1006 operates so that the terminal N15 has the second polarity.

第1の極性は第2の極性と逆の極性である。   The first polarity is opposite to the second polarity.

端子N15の極性が第1の極性(比較結果が一致)のとき、端子N9と端子N11とが電気的に接続するように回路1003が動作する。   When the polarity of the terminal N15 is the first polarity (the comparison result is the same), the circuit 1003 operates so that the terminal N9 and the terminal N11 are electrically connected.

端子N15の極性が第2の極性(比較結果が不一致)のとき、端子N10と端子N11とが電気的に接続するように回路1003が動作する。   When the polarity of the terminal N15 is the second polarity (the comparison result does not match), the circuit 1003 operates so that the terminal N10 and the terminal N11 are electrically connected.

以上のようにすることにより、ノードN4の極性とノードN26の極性とを結果的に一致させることができるので、バックアップデータの復帰動作を行うことができる。   As a result, the polarity of the node N4 and the polarity of the node N26 can be matched as a result, so that the backup data can be restored.

例えば、図24の場合、端子COMPを「1(High)」にする。   For example, in the case of FIG. 24, the terminal COMP is set to “1 (High)”.

ノードN4の極性と、ノードN26の極性と、が一致する(同じ)場合、ノードN4の極性は変化しない。   When the polarity of the node N4 and the polarity of the node N26 match (same), the polarity of the node N4 does not change.

ノードN4の極性と、ノードN26の極性と、が一致しない(異なる)場合、ノードN4の極性は反転する。   When the polarity of the node N4 and the polarity of the node N26 do not match (different), the polarity of the node N4 is inverted.

つまり、ノードN4が「1(High)」でも「0(Low)」でも、結果的に、ノードN4の極性と、回路1004内のノードN26の極性と、が一致することになる。   That is, regardless of whether the node N4 is “1 (High)” or “0 (Low)”, the polarity of the node N4 matches the polarity of the node N26 in the circuit 1004.

よって、ノードN4は「1(High)」でも「0(Low)」でも良い。   Therefore, the node N4 may be “1 (High)” or “0 (Low)”.

<バックアップデータの検証動作>
基本動作は、バックアップデータの復帰動作と同様である。
<Verification of backup data>
The basic operation is the same as the backup data restoration operation.

ノードN4は「1(High)」又は「0(Low)」の一方としておく。   The node N4 is set to either “1 (High)” or “0 (Low)”.

ノードN4の極性が変化しないとき、即ち、端子OUTの極性が変化しないとき、回路1004内のノードN26が「1(High)」又は「0(Low)」の一方であると判断することができる。   When the polarity of the node N4 does not change, that is, when the polarity of the terminal OUT does not change, it can be determined that the node N26 in the circuit 1004 is one of “1 (High)” or “0 (Low)”. .

ノードN4の極性が変化したとき、即ち、端子OUTの極性が変化したとき、回路1004内のノードN26が「1(High)」又は「0(Low)」の他方であると判断することができる。   When the polarity of the node N4 changes, that is, when the polarity of the terminal OUT changes, it can be determined that the node N26 in the circuit 1004 is the other of “1 (High)” or “0 (Low)”. .

<分岐命令(分岐制御信号)の出力動作>
基本動作は、バックアップデータの復帰動作と同様である。
<Branch instruction (branch control signal) output operation>
The basic operation is the same as the backup data restoration operation.

ノードN4は「1(High)」又は「0(Low)」の一方としておく。   The node N4 is set to either “1 (High)” or “0 (Low)”.

ノードN4の極性が変化しないとき、即ち、端子OUTの極性が変化しないとき、分岐命令(分岐制御信号)の出力動作の有無の一方を選択することができる。   When the polarity of the node N4 does not change, that is, when the polarity of the terminal OUT does not change, one of the presence / absence of the output operation of the branch instruction (branch control signal) can be selected.

ノードN4の極性が変化したとき、即ち、端子OUTの極性が変化したとき、分岐命令(分岐制御信号)の出力動作の有無の他方を選択することができる。   When the polarity of the node N4 changes, that is, when the polarity of the terminal OUT changes, it is possible to select the other of the presence / absence of a branch instruction (branch control signal) output operation.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

(実施の形態6)
図12において、端子N8と端子N15とを電気的に接続させても良い。
(Embodiment 6)
In FIG. 12, the terminal N8 and the terminal N15 may be electrically connected.

図25は、図12において、端子N8と端子N15とを電気的に接続させた例である。   FIG. 25 shows an example in which the terminal N8 and the terminal N15 in FIG. 12 are electrically connected.

図25は、図21において、端子N13を端子OUTでなく、端子OUTBに電気的に接続した例であるともいえる。   FIG. 25 can be said to be an example in which the terminal N13 in FIG. 21 is electrically connected to the terminal OUTB instead of the terminal OUT.

図26(A)は、図25の回路1003の一例である。   FIG. 26A illustrates an example of the circuit 1003 in FIG.

図26(B)は、図26(A)の一例である。   FIG. 26B is an example of FIG.

図27(A)は、図25の回路1006の一例である。   FIG. 27A illustrates an example of the circuit 1006 in FIG.

図27(B)は、図27(A)の一例である。   FIG. 27B is an example of FIG.

図28は、図25の一例である。   FIG. 28 is an example of FIG.

図25の動作は、図21の動作と同様なので繰り返しの説明は省略する。   The operation of FIG. 25 is the same as the operation of FIG.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

(実施の形態7)
図29に半導体装置の一例を示す。
(Embodiment 7)
FIG. 29 illustrates an example of a semiconductor device.

基板991上に絶縁層992を有する。   An insulating layer 992 is provided over the substrate 991.

絶縁層992上に半導体層201を有する。   A semiconductor layer 201 is provided over the insulating layer 992.

絶縁層992上に半導体層202を有する。   A semiconductor layer 202 is provided over the insulating layer 992.

半導体層201上及び半導体層202上に絶縁層300を有する。   An insulating layer 300 is provided over the semiconductor layer 201 and the semiconductor layer 202.

絶縁層300上に導電層401を有する。   A conductive layer 401 is provided over the insulating layer 300.

絶縁層300上に導電層402を有する。   A conductive layer 402 is provided over the insulating layer 300.

導電層401上及び導電層402上に絶縁層500を有する。   An insulating layer 500 is provided over the conductive layer 401 and the conductive layer 402.

絶縁層500上に半導体層550を有する。   A semiconductor layer 550 is provided over the insulating layer 500.

絶縁層500上に導電層601を有する。   A conductive layer 601 is provided over the insulating layer 500.

絶縁層500上に導電層602を有する。   A conductive layer 602 is provided over the insulating layer 500.

絶縁層500上に導電層603を有する。   A conductive layer 603 is provided over the insulating layer 500.

絶縁層500上に導電層604を有する。   A conductive layer 604 is provided over the insulating layer 500.

半導体層550上及び絶縁層500上に導電層605を有する。   A conductive layer 605 is provided over the semiconductor layer 550 and the insulating layer 500.

半導体層550上及び絶縁層500上に導電層606を有する。   A conductive layer 606 is provided over the semiconductor layer 550 and the insulating layer 500.

半導体層550上、導電層601上、導電層602上、導電層603上、導電層604上、導電層605上、及び導電層606上に絶縁層700を有する。   The insulating layer 700 is provided over the semiconductor layer 550, the conductive layer 601, the conductive layer 602, the conductive layer 603, the conductive layer 604, the conductive layer 605, and the conductive layer 606.

絶縁層700上に導電層801を有する。   A conductive layer 801 is provided over the insulating layer 700.

導電層801上に絶縁層900を有する。   An insulating layer 900 is provided over the conductive layer 801.

絶縁層992の少なくとも一部は、例えば、下地絶縁膜として機能することができる。   At least a part of the insulating layer 992 can function as a base insulating film, for example.

半導体層201の少なくとも一部は、例えば、N型トランジスタの半導体層として機能することができる。   At least a part of the semiconductor layer 201 can function as a semiconductor layer of an N-type transistor, for example.

半導体層201は、少なくとも、チャネル形成領域と、ソース領域と、ドレイン領域と、を有する。   The semiconductor layer 201 includes at least a channel formation region, a source region, and a drain region.

半導体層201はシリコンを有する半導体層であることが好ましい。   The semiconductor layer 201 is preferably a semiconductor layer containing silicon.

半導体層201の有するソース領域及びドレイン領域にはドナー元素(例えば、リン、砒素等)が含有されている。   A source region and a drain region included in the semiconductor layer 201 contain a donor element (eg, phosphorus, arsenic, or the like).

半導体層201は、ドナー元素が含有されたLDD領域を有していても良い。   The semiconductor layer 201 may have an LDD region containing a donor element.

半導体層202の少なくとも一部は、例えば、P型トランジスタの半導体層として機能することができる。   At least a part of the semiconductor layer 202 can function as a semiconductor layer of a P-type transistor, for example.

半導体層202は、少なくとも、チャネル形成領域と、ソース領域と、ドレイン領域と、を有する。   The semiconductor layer 202 includes at least a channel formation region, a source region, and a drain region.

半導体層202はシリコン半導体を有する半導体層であることが好ましい。   The semiconductor layer 202 is preferably a semiconductor layer including a silicon semiconductor.

半導体層202の有するソース領域及びドレイン領域にはアクセプター元素(例えば、ボロン等)が含有されている。   The source region and the drain region of the semiconductor layer 202 contain an acceptor element (eg, boron).

半導体層202は、アクセプター元素が含有されたLDD領域を有していても良い。   The semiconductor layer 202 may have an LDD region containing an acceptor element.

なお、チャネル形成領域は、ソース領域とドレイン領域との間に配置する。   Note that the channel formation region is provided between the source region and the drain region.

LDD領域は、チャネル形成領域とソース領域の間に配置することができる。   The LDD region can be disposed between the channel formation region and the source region.

LDD領域は、チャネル形成領域とドレイン領域の間に配置することができる。   The LDD region can be disposed between the channel formation region and the drain region.

絶縁層300の少なくとも一部は、例えば、N型トランジスタのゲート絶縁膜として機能することができる。   At least a part of the insulating layer 300 can function as a gate insulating film of an N-type transistor, for example.

絶縁層300の少なくとも一部は、例えば、P型トランジスタのゲート絶縁膜として機能することができる。   At least a part of the insulating layer 300 can function as a gate insulating film of a P-type transistor, for example.

導電層401の少なくとも一部は、例えば、N型トランジスタのゲート電極として機能することができる。   At least a part of the conductive layer 401 can function as a gate electrode of an N-type transistor, for example.

導電層401の少なくとも一部は、半導体層201の有するチャネル形成領域と重なる。   At least part of the conductive layer 401 overlaps with a channel formation region included in the semiconductor layer 201.

導電層402の少なくとも一部は、例えば、P型トランジスタのゲート電極として機能することができる。   At least a part of the conductive layer 402 can function as a gate electrode of a P-type transistor, for example.

導電層402の少なくとも一部は、半導体層202の有するチャネル形成領域と重なる。   At least part of the conductive layer 402 overlaps with a channel formation region included in the semiconductor layer 202.

絶縁層500の少なくとも一部は、例えば、層間絶縁膜として機能することができる。   At least a part of the insulating layer 500 can function as an interlayer insulating film, for example.

半導体層550の少なくとも一部は、例えば、N型トランジスタの半導体層として機能することができる。   At least a part of the semiconductor layer 550 can function as a semiconductor layer of an N-type transistor, for example.

半導体層550は、酸化物半導体を有することが好ましい。   The semiconductor layer 550 preferably includes an oxide semiconductor.

つまり、半導体層550は酸化物半導体層であることが好ましい。   That is, the semiconductor layer 550 is preferably an oxide semiconductor layer.

導電層601は、絶縁層500の有するコンタクトホールを介して半導体層201の有するソース領域と電気的に接続されている。   The conductive layer 601 is electrically connected to a source region included in the semiconductor layer 201 through a contact hole included in the insulating layer 500.

導電層602は、絶縁層500の有するコンタクトホールを介して半導体層201の有するドレイン領域と電気的に接続されている。   The conductive layer 602 is electrically connected to the drain region of the semiconductor layer 201 through the contact hole of the insulating layer 500.

導電層603は、絶縁層500の有するコンタクトホールを介して半導体層202の有するソース領域と電気的に接続されている。   The conductive layer 603 is electrically connected to a source region included in the semiconductor layer 202 through a contact hole included in the insulating layer 500.

導電層604は、絶縁層500の有するコンタクトホールを介して半導体層202の有するドレイン領域と電気的に接続されている。   The conductive layer 604 is electrically connected to the drain region of the semiconductor layer 202 through the contact hole of the insulating layer 500.

導電層605の少なくとも一部は、例えば、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタのソース電極として機能することができる。   At least part of the conductive layer 605 can function as a source electrode of a transistor including a channel formation region including an oxide semiconductor, for example.

導電層606の少なくとも一部は、例えば、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタのドレイン電極として機能することができる。   At least part of the conductive layer 606 can function as a drain electrode of a transistor including a channel formation region including an oxide semiconductor, for example.

絶縁層700の少なくとも一部は、例えば、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタのゲート絶縁膜として機能することができる。   At least part of the insulating layer 700 can function as a gate insulating film of a transistor including a channel formation region including an oxide semiconductor, for example.

導電層801の少なくとも一部は、例えば、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタのゲート電極として機能することができる。   At least part of the conductive layer 801 can function as a gate electrode of a transistor including a channel formation region including an oxide semiconductor, for example.

導電層801の少なくとも一部は、半導体層550の有するチャネル形成領域と重なる。   At least part of the conductive layer 801 overlaps with a channel formation region included in the semiconductor layer 550.

絶縁層900の少なくとも一部は、層間絶縁膜として機能することができる。   At least a part of the insulating layer 900 can function as an interlayer insulating film.

以上のように、シリコン半導体を有するチャネル形成領域を有するN型トランジスタ、シリコンを有するチャネル形成領域を有するP型トランジスタ、及び酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有するトランジスタを同一基板に形成することもできる。   As described above, an N-type transistor having a channel formation region having a silicon semiconductor, a P-type transistor having a channel formation region having silicon, and a transistor having a channel formation region having an oxide semiconductor may be formed over the same substrate. it can.

トップゲート型トランジスタの例を示したがボトムゲート型トランジスタとしても良い。半導体層の上下にゲート電極を有するダブルゲート型トランジスタとしても良い。   Although an example of a top gate type transistor is shown, a bottom gate type transistor may be used. A double-gate transistor having gate electrodes above and below the semiconductor layer may be used.

シリコン半導体を有するチャネル形成領域を有するN型トランジスタ、及び、シリコンを有するチャネル形成領域を有するP型トランジスタが、薄膜トランジスタである例を示したが、半導体基板、SOI基板を用いたトランジスタとしても良い。   Although an example in which an N-type transistor having a channel formation region including a silicon semiconductor and a P-type transistor having a channel formation region including silicon is a thin film transistor, a transistor using a semiconductor substrate or an SOI substrate may be used.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

(実施の形態8)
基板、絶縁層、導電層、及び半導体層の材料について説明する。
(Embodiment 8)
The materials of the substrate, the insulating layer, the conductive layer, and the semiconductor layer will be described.

基板は、ガラス基板、石英基板、金属基板、半導体基板、樹脂基板(プラスチック基板)等を用いることができるがこれらに限定されない。   As the substrate, a glass substrate, a quartz substrate, a metal substrate, a semiconductor substrate, a resin substrate (plastic substrate), or the like can be used, but is not limited thereto.

絶縁層は絶縁性を有していればどのような材料でも用いることができる。   Any material can be used for the insulating layer as long as it has insulating properties.

絶縁層として、例えば、無機物質を有する絶縁膜、有機物質を有する絶縁膜等があるが限定されない。絶縁層は単層構造であっても積層構造であっても良い。   Examples of the insulating layer include, but are not limited to, an insulating film having an inorganic substance and an insulating film having an organic substance. The insulating layer may have a single layer structure or a laminated structure.

無機物質は、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム等があるが限定されない。   Examples of the inorganic substance include, but are not limited to, silicon oxide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, and hafnium oxide.

有機物質として、例えば、ポリイミド、アクリル、シロキサン、エポキシ等があるが限定されない。   Examples of the organic substance include, but are not limited to, polyimide, acrylic, siloxane, and epoxy.

導電層は、導電性を有していればどのような材料でも用いることができる。   Any material can be used for the conductive layer as long as it has conductivity.

導電層は単層構造であっても積層構造であっても良い。   The conductive layer may have a single layer structure or a laminated structure.

導電層は、金属を有する導電膜、透明導電体を有する導電膜等があるが限定されない。   Examples of the conductive layer include, but are not limited to, a conductive film having a metal and a conductive film having a transparent conductor.

金属としては、例えば、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステン、クロム、金、銀、銅、アルカリ金属、アルカリ土類金属等があるが限定されない。   Examples of the metal include, but are not limited to, aluminum, titanium, molybdenum, tungsten, chromium, gold, silver, copper, alkali metal, and alkaline earth metal.

透明導電体としては、例えば、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物等があるが限定されない。   Examples of the transparent conductor include, but are not limited to, indium tin oxide and indium zinc oxide.

半導体層は、半導体特性を有していればどのような材料でも用いることができる。   As the semiconductor layer, any material having semiconductor characteristics can be used.

半導体層は単層構造であっても積層構造であっても良い。   The semiconductor layer may have a single layer structure or a stacked structure.

半導体層には、シリコン半導体、酸化物半導体等を用いることができるが限定されない。   A silicon semiconductor, an oxide semiconductor, or the like can be used for the semiconductor layer, but it is not limited.

シリコン半導体は、例えば、シリコン、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン等があるが限定されない。   Examples of the silicon semiconductor include, but are not limited to, silicon, silicon germanium, and silicon carbide.

酸化物半導体層は、金属と酸素とを有する膜であれば限定されない。   The oxide semiconductor layer is not limited as long as it is a film containing a metal and oxygen.

例えば、インジウムと酸素を有する膜、亜鉛と酸素を有する膜、錫と酸素を有する膜等は酸化物半導体層として機能することができる。   For example, a film containing indium and oxygen, a film containing zinc and oxygen, a film containing tin and oxygen, or the like can function as an oxide semiconductor layer.

例えば、酸化物半導体層として、酸化インジウム膜、酸化スズ膜、酸化亜鉛膜等があるが限定されない。   For example, the oxide semiconductor layer includes, but is not limited to, an indium oxide film, a tin oxide film, and a zinc oxide film.

例えば、酸化物半導体層として、In−Zn系酸化物膜、Sn−Zn系酸化物膜、Al−Zn系酸化物膜、Zn−Mg系酸化物膜、Sn−Mg系酸化物膜、In−Mg系酸化物膜、In−Ga系酸化物膜等があるが限定されない。   For example, as the oxide semiconductor layer, an In—Zn-based oxide film, a Sn—Zn-based oxide film, an Al—Zn-based oxide film, a Zn—Mg-based oxide film, a Sn—Mg-based oxide film, an In— Examples include, but are not limited to, an Mg-based oxide film and an In—Ga-based oxide film.

A−B系酸化物膜(A、Bは元素)とは、AとBと酸素とを有する膜を意味する。   The AB-based oxide film (A and B are elements) means a film containing A, B, and oxygen.

例えば、酸化物半導体層として、例えば、In−Ga−Zn系酸化物膜、In−Sn−Zn系酸化物膜、Sn−Ga−Zn系酸化物膜、In−Al−Zn系酸化物膜、In−Hf−Zn系酸化物膜、In−La−Zn系酸化物膜、In−Ce−Zn系酸化物膜、In−Pr−Zn系酸化物膜、In−Nd−Zn系酸化物膜、In−Sm−Zn系酸化物膜、In−Eu−Zn系酸化物膜、In−Gd−Zn系酸化物膜、In−Tb−Zn系酸化物膜、In−Dy−Zn系酸化物膜、In−Ho−Zn系酸化物膜、In−Er−Zn系酸化物膜、In−Tm−Zn系酸化物膜、In−Yb−Zn系酸化物膜、In−Lu−Zn系酸化物膜、Al−Ga−Zn系酸化物膜、Sn−Al−Zn系酸化物膜等があるが限定されない。   For example, as the oxide semiconductor layer, for example, an In—Ga—Zn-based oxide film, an In—Sn—Zn-based oxide film, a Sn—Ga—Zn-based oxide film, an In—Al—Zn-based oxide film, In-Hf-Zn-based oxide film, In-La-Zn-based oxide film, In-Ce-Zn-based oxide film, In-Pr-Zn-based oxide film, In-Nd-Zn-based oxide film, In-Sm-Zn-based oxide film, In-Eu-Zn-based oxide film, In-Gd-Zn-based oxide film, In-Tb-Zn-based oxide film, In-Dy-Zn-based oxide film, In-Ho-Zn-based oxide film, In-Er-Zn-based oxide film, In-Tm-Zn-based oxide film, In-Yb-Zn-based oxide film, In-Lu-Zn-based oxide film, An Al—Ga—Zn-based oxide film, a Sn—Al—Zn-based oxide film, or the like is used without limitation.

A−B−C系酸化物膜(A、B、Cは元素)とは、AとBとCと酸素とを有する膜を意味する。   The A-B-C-based oxide film (A, B, and C are elements) means a film containing A, B, C, and oxygen.

例えば、酸化物半導体層として、In−Sn−Ga−Zn系酸化物膜、In−Hf−Ga−Zn系酸化物膜、In−Al−Ga−Zn系酸化物膜、In−Sn−Al−Zn系酸化物膜、In−Sn−Hf−Zn系酸化物膜、In−Hf−Al−Zn系酸化物膜等があるが限定されない。   For example, as the oxide semiconductor layer, an In—Sn—Ga—Zn-based oxide film, an In—Hf—Ga—Zn-based oxide film, an In—Al—Ga—Zn-based oxide film, an In—Sn—Al— A Zn-based oxide film, an In-Sn-Hf-Zn-based oxide film, an In-Hf-Al-Zn-based oxide film, or the like is used, but not limited thereto.

A−B−C−D系酸化物膜(A、B、C、Dは元素)とは、AとBとCとDと酸素とを有する膜を意味する。   The A-B-C-D oxide film (A, B, C, and D are elements) means a film having A, B, C, D, and oxygen.

酸化物半導体層としては、インジウムとガリウムと亜鉛と酸素とを有する膜が特に好ましい。   As the oxide semiconductor layer, a film containing indium, gallium, zinc, and oxygen is particularly preferable.

酸化物半導体層は結晶を有していると好ましい。   The oxide semiconductor layer preferably includes a crystal.

結晶はc軸方向が酸化物半導体層又は基板の表面と垂直になるように配向されていると好ましい。   The crystals are preferably oriented so that the c-axis direction is perpendicular to the surface of the oxide semiconductor layer or substrate.

酸化物半導体層又は基板の表面と垂直になるようにc軸配向された結晶をCAAC(C−Axis Aligned Crystal)と呼ぶ。   A crystal that is c-axis aligned so as to be perpendicular to the surface of the oxide semiconductor layer or the substrate is referred to as CAAC (C-Axis Aligned Crystal).

結晶のc軸と酸化物半導体層又は基板の表面とのなす角度は90度が好ましいが、80度以上100度以下であっても良い。   The angle formed between the c-axis of the crystal and the surface of the oxide semiconductor layer or the substrate is preferably 90 degrees, but may be 80 degrees or more and 100 degrees or less.

CAACの作製方法の一例として、スパッタリング法を用いて酸化物半導体層を形成するに際して、成膜時の基板温度を200℃以上450℃以下とする第1の方法がある。   As an example of a method for manufacturing the CAAC, there is a first method in which a substrate temperature during film formation is 200 ° C. or higher and 450 ° C. or lower when an oxide semiconductor layer is formed by a sputtering method.

第1の方法では、酸化物半導体層の下層及び上層にCAACが形成される。   In the first method, CAAC is formed in a lower layer and an upper layer of an oxide semiconductor layer.

CAACの作製方法の一例として、酸化物半導体層を形成後に、酸化物半導体層に650℃以上3分以上の加熱処理を施す第2の方法がある。   As an example of a method for manufacturing CAAC, there is a second method in which after an oxide semiconductor layer is formed, heat treatment is performed on the oxide semiconductor layer at 650 ° C. or more for 3 minutes or more.

第2の方法では、酸化物半導体層の少なくとも上層にCAACが形成される(第2の方法のパターンA)。   In the second method, CAAC is formed on at least the upper layer of the oxide semiconductor layer (pattern A of the second method).

第2の方法において、酸化物半導体層の厚さを小さくすることにより、下層及び上層にCAACを形成することができる(第2の方法のパターンB)。   In the second method, CAAC can be formed in the lower layer and the upper layer by reducing the thickness of the oxide semiconductor layer (pattern B of the second method).

CAACの作製方法の一例として、第2の方法のパターンBにより形成した第1の酸化物半導体層上に第2の酸化物半導体層を形成する第3の方法がある。   As an example of a method for manufacturing the CAAC, there is a third method in which a second oxide semiconductor layer is formed over the first oxide semiconductor layer formed using the pattern B of the second method.

第2の方法及び第3の方法における酸化物半導体層の形成方法はスパッタリング法に限定されない。   The formation method of the oxide semiconductor layer in the second method and the third method is not limited to the sputtering method.

第1乃至第3の方法により、c軸と酸化物半導体層又は基板の表面とのなす角度が80度以上100度以下である結晶を形成することができる。   By the first to third methods, a crystal whose angle between the c-axis and the surface of the oxide semiconductor layer or the substrate is greater than or equal to 80 degrees and less than or equal to 100 degrees can be formed.

第1乃至第3の方法では少なくとも上層(表面)にCAACを有する酸化物半導体層を形成することができる。   In any of the first to third methods, an oxide semiconductor layer having CAAC can be formed at least on the upper layer (surface).

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

(実施の形態9)
半導体装置とは、半導体を有する素子を有する装置である。
(Embodiment 9)
A semiconductor device is a device having an element including a semiconductor.

半導体を有する素子は、例えば、トランジスタ、抵抗素子、容量素子、ダイオード等である。   Examples of the element having a semiconductor include a transistor, a resistance element, a capacitor element, and a diode.

トランジスタは、電界効果型トランジスタであることが好ましいが限定されない。   The transistor is preferably a field effect transistor, but is not limited.

トランジスタは、薄膜トランジスタであることが好ましいが限定されない。   The transistor is preferably a thin film transistor, but is not limited thereto.

シリコンウェハ、SOI基板等を用いてトランジスタを形成しても良い。   A transistor may be formed using a silicon wafer, an SOI substrate, or the like.

半導体装置としては、例えば、表示素子を有する表示装置、記憶素子を有する記憶装置、RFID、プロセッサ等があるが限定されない。   Examples of the semiconductor device include, but are not limited to, a display device having a display element, a memory device having a memory element, an RFID, and a processor.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。
(実施の形態10)
図30〜図37に論理回路の真理値表の一例を示す。
At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.
(Embodiment 10)
30 to 37 show examples of the truth table of the logic circuit.

図中、「0」は「0(Low)」である。   In the figure, “0” is “0 (Low)”.

図中、「1」は「1(High)」である。   In the figure, “1” is “1 (High)”.

図中、「CLK」、「CLKB」、「S」は、制御信号である。   In the figure, “CLK”, “CLKB”, and “S” are control signals.

「CLKB」は「CLK」の逆の極性である。   “CLKB” has the opposite polarity of “CLK”.

図中、「IN」、「A」、「B」は入力である。   In the figure, “IN”, “A”, and “B” are inputs.

図中、「OUT」は出力である。   In the figure, “OUT” is an output.

図中、「X:Don’t Care」は、対応する端子の状態が出力に関係しないことを意味する。   In the figure, “X: Don't Care” means that the state of the corresponding terminal is not related to the output.

図中、「Z:High Impedance」は、ハイインピーダンスになることを意味する。   In the figure, “Z: High Impedance” means high impedance.

図30(A)はインバータの真理値表の一例である。   FIG. 30A is an example of the truth table of the inverter.

図30(B)はクロックドインバータの真理値表の一例である。   FIG. 30B is an example of a truth table of a clocked inverter.

図30(C)はトランスミッションゲートの真理値表の一例である。   FIG. 30C is an example of a truth table of the transmission gate.

図31(A)はANDの真理値表の一例である。   FIG. 31A is an example of an AND truth table.

図31(B)はNANDの真理値表の一例である。   FIG. 31B is an example of a truth table of NAND.

図32(A)はクロックドANDの真理値表の一例である。   FIG. 32A is an example of a truth table of clocked AND.

図32(B)はクロックドNANDの真理値表の一例である。   FIG. 32B is an example of a truth table of clocked NAND.

図33(A)はORの真理値表の一例である。   FIG. 33A is an example of an OR truth table.

図33(B)はNORの真理値表の一例である。   FIG. 33B is an example of a NOR truth table.

図34(A)はクロックドORの真理値表の一例である。   FIG. 34A is an example of a truth table of clocked OR.

図34(B)はクロックドNORの真理値表の一例である。   FIG. 34B is an example of a truth table of clocked NOR.

図35(A)はXORの真理値表の一例である。   FIG. 35A is an example of the truth table of XOR.

図35(B)はXNORの真理値表の一例である。   FIG. 35B is an example of an XNOR truth table.

図36(A)はクロックドXORの真理値表の一例である。   FIG. 36A is an example of a truth table of clocked XOR.

図36(B)はクロックドXNORの真理値表の一例である。   FIG. 36B is an example of a truth table of clocked XNOR.

図37はマルチプレクサの真理値表の一例である。   FIG. 37 is an example of the truth table of the multiplexer.

本実施の形態に開示した態様の少なくとも一部は、他の全ての実施の形態に開示した態様の少なくとも一部と組み合わせて実施することができる。   At least some of the aspects disclosed in this embodiment can be implemented in combination with at least some of the aspects disclosed in all other embodiments.

101 回路要素
102 回路要素
103 回路要素
104 回路要素
105 回路要素
106 回路要素
107 回路要素
108 回路要素
109 回路要素
110 回路要素
111 回路要素
112 回路要素
113 回路要素
114 回路要素
115 回路要素
116 回路要素
117 回路要素
201 半導体層
202 半導体層
300 絶縁層
401 導電層
402 導電層
500 絶縁層
550 半導体層
601 導電層
602 導電層
603 導電層
604 導電層
605 導電層
606 導電層
700 絶縁層
801 導電層
900 絶縁層
991 基板
992 絶縁層
1001 回路
1002 回路
1003 回路
1004 回路
1005 回路
1006 回路
10001 回路
10002 回路
10003 回路
11000 レジスタファイル
12000 回路
C1 端子
C2 端子
COMP 端子
IN 端子
IN1 入力端子
IN2 入力端子
IN3 入力端子
IN4 入力端子
IN5 入力端子
IN6 入力端子
IN7A 入力端子
IN7B 入力端子
IN7S 制御端子
IN8A 入力端子
IN8B 入力端子
IN9 入力端子
IN10 入力端子
IN11A 入力端子
IN11B 入力端子
IN12 入力端子
IN13 入力端子
IN14 入力端子
IN15A 入力端子
IN15B 入力端子
IN16A 入力端子
IN16B 入力端子
IN17 入力端子
N1 端子
N2 端子
N3 端子
N4 ノード
N5 端子
N6 端子
N7 ノード
N8 端子
N9 端子
N10 端子
N11 端子
N12 ノード
N13 端子
N14 端子
N15 端子
N16 ノード
N17 端子
N18 端子
N19 端子
N20 端子
N21 端子
N22 端子
N23 端子
N24 端子
N25 端子
N26 ノード
N27 ノード
N28 ノード
OUT 端子
OUTB 端子
OUT1 出力端子
OUT2 出力端子
OUT3 出力端子
OUT4 出力端子
OUT5 出力端子
OUT6 出力端子
OUT7 出力端子
OUT8 出力端子
OUT10 出力端子
OUT11 出力端子
OUT12 出力端子
OUT14 出力端子
OUT15 出力端子
OUT16 出力端子
P 端子
PRE 端子
R 端子
REG1 記憶部
REGj 記憶部
REGk 記憶部
REGn 記憶部
REGx 記憶部
S 端子
S1 端子
S2 端子
Vdd 端子
Vss 端子
W 端子
101 circuit element 102 circuit element 103 circuit element 104 circuit element 105 circuit element 106 circuit element 107 circuit element 108 circuit element 109 circuit element 110 circuit element 111 circuit element 112 circuit element 113 circuit element 114 circuit element 115 circuit element 116 circuit element 117 circuit Element 201 Semiconductor layer 202 Semiconductor layer 300 Insulating layer 401 Conductive layer 402 Conductive layer 500 Insulating layer 550 Semiconductor layer 601 Conductive layer 602 Conductive layer 603 Conductive layer 604 Conductive layer 605 Conductive layer 606 Conductive layer 700 Insulating layer 801 Conductive layer 900 Insulating layer 991 Substrate 992 Insulating layer 1001 Circuit 1002 Circuit 1003 Circuit 1004 Circuit 1005 Circuit 1006 Circuit 10001 Circuit 10002 Circuit 10003 Circuit 11000 Register file 12000 Circuit C1 Terminal C2 Terminal COM Terminal IN Terminal IN1 Input Terminal IN2 Input Terminal IN3 Input Terminal IN4 Input Terminal IN5 Input Terminal IN6 Input Terminal IN7A Input Terminal IN7B Input Terminal IN7S Control Terminal IN8A Input Terminal IN8B Input Terminal IN9 Input Terminal IN10 Input Terminal IN11A Input Terminal IN11B Input Terminal IN12 Input Terminal IN13 input terminal IN14 input terminal IN15A input terminal IN15B input terminal IN16A input terminal IN16B input terminal IN17 input terminal N1 terminal N2 terminal N3 terminal N4 node N5 terminal N6 terminal N7 node N8 terminal N9 terminal N10 terminal N11 terminal N12 node N13 terminal N14 terminal N15 terminal N16 node N17 terminal N18 terminal N19 terminal N20 terminal N21 terminal N22 terminal N23 terminal N24 terminal N25 terminal N26 node 27 node N28 node OUT terminal OUTB terminal OUT1 output terminal OUT2 output terminal OUT3 output terminal OUT4 output terminal OUT5 output terminal OUT6 output terminal OUT7 output terminal OUT8 output terminal OUT10 output terminal OUT11 output terminal OUT12 output terminal OUT14 output terminal OUT15 output terminal OUT16 output terminal P terminal PRE terminal R terminal REG1 storage unit REGj storage unit REGk storage unit REGn storage unit REGx storage unit S terminal S1 terminal S2 terminal Vdd terminal Vss terminal W terminal

Claims (4)

揮発性メモリを有する第1の回路を有し、
第1乃至第4のトランジスタと容量素子とを有するメモリを有する第2の回路を有し、
前記第1のトランジスタは、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有し、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1の回路と電気的に接続されており、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記容量素子と電気的に接続されており、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第2乃至第4のトランジスタは、2端子間に直列に電気的に接続され、
前記第1の回路のデータと前記第2の回路のデータとを比較することによって、分岐命令の実行の有無を判断することができる機能を有することを特徴とする半導体装置。
A first circuit having a volatile memory;
A second circuit having a memory having first to fourth transistors and a capacitor;
The first transistor has a channel formation region including an oxide semiconductor,
One of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to the first circuit;
The other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the capacitor;
The other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the gate of the second transistor;
The second to fourth transistors are electrically connected in series between two terminals,
A semiconductor device having a function of determining whether or not a branch instruction is executed by comparing data of the first circuit and data of the second circuit.
揮発性メモリを有する第1の回路を有し、
第1乃至第4のトランジスタと容量素子とを有するメモリを有する第2の回路を有し、
第1の端子と第2の端子と第3の端子とを有する第3の回路を有し、
前記第1の回路は、前記第2の回路と電気的に接続され、
前記第1の回路のデータと前記第2の回路のデータとを比較することによって、分岐命令の実行の有無を判断することができる機能を有し、
前記第1のトランジスタは、酸化物半導体を有するチャネル形成領域を有し、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第1の回路と電気的に接続されており、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記容量素子と電気的に接続されており、
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第2のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
前記第2乃至第4のトランジスタは、2端子間に直列に電気的に接続され、
前記第3の回路は、前記第3の端子を、前記第1の端子と電気的に接続することができる機能を有し、
前記第3の回路は、前記第3の端子を、前記第2の端子と電気的に接続することができる機能を有し
記第1の端子は、前記第1の回路に電気的に接続されており、
前記第2の端子は、前記第2の回路に電気的に接続されており、
前記第3の端子は、前記第1の回路と前記第2の回路とに電気的に接続されており、
第1の期間において、前記第3の端子を前記第1の端子と電気的に接続することによって、帰還ループを形成することができる機能を有し、
第2の期間において、前記第3の端子を前記第2の端子と電気的に接続することによって、前記第2の回路のデータを前記第1の回路に読み出すことができる機能を有することを特徴とする半導体装置。
A first circuit having a volatile memory;
A second circuit having a memory having first to fourth transistors and a capacitor;
A third circuit having a first terminal, a second terminal, and a third terminal;
The first circuit is electrically connected to the second circuit;
A function capable of determining whether or not a branch instruction is executed by comparing the data of the first circuit and the data of the second circuit;
The first transistor has a channel formation region including an oxide semiconductor,
One of a source and a drain of the first transistor is electrically connected to the first circuit;
The other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the capacitor;
The other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the gate of the second transistor;
The second to fourth transistors are electrically connected in series between two terminals,
The third circuit has a function of electrically connecting the third terminal to the first terminal;
The third circuit has a function of electrically connecting the third terminal to the second terminal ;
The first terminal prior Symbol is electrically connected to said first circuit,
The second terminal is electrically connected to the second circuit;
The third terminal is electrically connected to the first circuit and the second circuit;
A function of forming a feedback loop by electrically connecting the third terminal to the first terminal in the first period;
In the second period, the by third terminals for connecting the second terminal and electrically, characterized by having a function capable of reading data of the second circuit to the first circuit A semiconductor device.
請求項2において、In claim 2,
前記第3のトランジスタのゲート及び前記第4のトランジスタのゲートは、前記第3の回路と電気的に接続されることを特徴とする半導体装置。The gate of the third transistor and the gate of the fourth transistor are electrically connected to the third circuit.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、In any one of Claims 1 thru | or 3,
前記第2の回路は、第5乃至第7のトランジスタを有し、The second circuit includes fifth to seventh transistors,
前記第1のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第5のトランジスタのゲートと電気的に接続され、The other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the gate of the fifth transistor;
前記第5乃至第7のトランジスタは、前記2端子間に直列に電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device, wherein the fifth to seventh transistors are electrically connected in series between the two terminals.
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