A Bit-by-Bit Re-Writable Eflash in a Generic 65 nm Logic Process for Moderate...

A  Bit-by-Bit  Re-Writable  Eflash  in  a  Generic  65  nm  Logic  Process  for  Moderate-Density  Nonvolatile  Memory  Applications

作者：Seung-Hwan  Song,  Ki  Chul  Chun,  Chris  H.  Kim

摘要：Embedded  nonvolatile  memory  (eNVM)  is  considered  to  be  a  critical  building  block  in  future  system-on-chip  and  microprocessor  systems.  Various  eNVM  technologies  have  been  explored  for  high-density  applications  including  dual-poly  embedded  flash  (eflash),  FeRAM,  STT-MRAM,  and  RRAM.  On  the  other  end  of  the  spectrum,  logic-compatible  eNVM  such  as  e-fuse,  anti-fuse,  and  single-poly  eflash  memories  have  been  considered  for  moderate-density  low-cost  applications.  In  particular,  single-poly  eflash  memory  has  been  gaining  momentum  as  it  can  be  implemented  in  a  generic  logic  process  while  supporting  multiple  program-erase  cycles.  One  key  challenge  for  single-poly  eflash  is  enabling  bit-by-bit  re-write  operation  without  a  boosted  bitline  voltage  as  this  could  cause  disturbance  issues  in  the  unselected  wordlines.  In  this  work,  we  present  details  of  a  bit-by-bit  re-writable  eflash  memory  implemented  in  a  generic  65  nm  logic  process  which  addresses  this  key  challenge.  The  proposed  6  T  eflash  memory  cell  can  improve  the  overall  cell  endurance  by  eliminating  redundant  program/erase  cycles  while  preventing  disturbance  issues  in  the  unselected  wordlines.  We  also  provide  details  of  special  high  voltage  circuits  such  as  a  voltage-doubler  based  charge  pump  circuit  and  a  multistory  high-voltage  switch,  for  generating  a  reliable  high-voltage  output  without  causing  damage  to  the  standard  logic  transistors.