Brevet FR2775114A1 — publié le 19990820

MÉMOIRE PROGRAMMABLE NON-VOLATILE ET PROCEDÉ DE PROGRAMMATION D'UNE TELLE MÉMOIRE La présente invention concerne une mémoire progranmmiable et non-volatile, comportant des rangées de cellules mémoire sup- plémentaires par rapport à la capacité d'adressage d'un bus d'adresses. Ces rangées supplémentaires sont destinées à une reprogrammation nonvolatile lorsque les données stockées dans une rangée de la mémoire doivent être modifiées. La figure 1 représente, de façon très schématique, un exemple de mémoire programmable non-volatile classique. Cette mémoire comporte un réseau 1 de cellules mémoire non-volatiles (ou points mémoire permanents) organisées en matrice de rangées et de colonnes. Le nombre de colonnes correspond généralement au nombre de bits d'un mot de données devant être stocké dans la mémoire. Le nombre de rangées est ici choisi pour être supérieur au nombre de rangées dans laquelle doivent être stockées des données, c'est-à-dire au nombre d'adresses utilisées sur un bus d'adresses A. Par exemple, la mémoire est prévue pour contenir m mots de données et comprend m+n rangées de cellules mémoire. Les n rangées de cellules mémoire supplémentaires (ou redondantes) sont destinées à permettre une reprogrammation non-volatile de la mémoire. Le réseau 1 est associé à un circuit 2 de décodage et d'aiguillage d'adresses A de rangées. Le circuit 2 est chargé de sélectionner une rangée de cellules mémoire en fonction de l'adresse A présente en entrée. En colonne, le réseau 1 est associé à un circuit 3 d'amplificateurs de lecture/écriture recevant et restituant les données D sur un nombre de bits généralement identique au nombre de colonnes. En pratique, le circuit 2 constitue une matrice de com- mutateurs propre à aiguiller des sorties d'un élément de décodage d'adresses pour les connecter à m lignes de mots sélectionnant une rangée de cellules mémoire du réseau 1. Une rangée donnée du réseau 1 ne peut être programmée qu'une seule fois, et les n ran- gées supplémentaires servent à permettre une reprogrammation non- volatile de la mémoire globale. Dans l'exemple représenté en figure 1, il y a donc n possibilités de reprogranunation de la mémoire, après quoi la mémoire non-volatile n'est plus reprogrammable. La structure des points mémoire non-volatiles est, par exemple, constituée d'éléments fusibles qui, une fois programmés dans un état actif, ne peuvent plus revenir dans l'autre état. La présente invention vise à améliorer les possibilités de reprogrammation d'une mémoire non-volatile. La présente invention vise, en particulier, à proposer un nouveau système d'adressage d'une mémoire non-volatile qui augmente le nombre de reprogrammnations possibles pour un nombre donné de rangées redondantes. Ainsi, l'invention vise à augmenter virtuellement la capacité de reprogranmation d'une mémoire non- volatile sans augmenter d'autant son encombrement physique. Pour atteindre ces objets, la présente invention pré- voit un procédé d'adressage d'une mémoire non-volatile programmable comprenant une pluralité de rangées mémoire accessibles par un bus d'adresses, le nombre (m+n) de rangées étant supérieur au nombre (m) d'adresses utilisées sur le bus d'adresses; et des moyens pour associer des rangées choisies de la mémoire à des adresses respectives; ces moyens comprenant une mémoire associative ayant un emplacement programmable pour chaque rangée mémoire, ledit emplacement ayant un champ d'adresse et deux bits d'états, et étant prévu pour, en lecture, sélectionner sa rangée mémoire respective lorsqu'il contient l'adresse présente sur le bus d'adresses et que les deux bits d'états sont respectivement à un état inactif et actif. Selon un mode de réalisation de la présente invention, toutes les adresses utilisées sur le bus d'adresses sont contenues à des emplacements respectifs dont les bits d'état sont respectivement à l'état inactif et actif, les bits d'état des emplacements restants étant tous deux à un état actif, ou tous deux à un état inactif. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque emplacement comprend une pluralité de cellules mémoire correspondant respectivement aux lignes du bus d'adresses et à des lignes de commande des bits d'état. La présente invention prévoit aussi un procédé de reprogran-nation de la mémoire ci-dessus consistant à exécuter les étapes successives suivantes: comparer, pour chaque couple comprenant une adresse dans la mémoire associative et une donnée dans le réseau mémoire, la donnée présente sur un bus de données avec la donnée stockée de façon non- volatile dans le réseau mémoire; reprogranmner, si possible, la nouvelle donnée par rapport à l'ancienne donnée; et dans le cas contraire, mémoriser l'adresse correspondante conmme étant réutilisable et mémoriser le couple d'adresse/ donnée comme étant à reloger. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le procédé consiste, dans une deuxième étape à rechercher, pour chaque couple d'adresse/donnée à reloger, l'existence d'une rangée réutilisable dans laquelle la nouvelle donnée pourrait être reprogrammée avec cette donnée à reloger et, dans la négative, à utiliser une rangée supplémentaire libre pour programmer la donnée correspondante. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le procédé consiste, lors de l'utilisation d'une nouvelle rangée, à placer les bits d'état dans des états respectifs inactif et actif. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le procédé consiste, dans une troisième étape, à marquer toutes les adresses réutilisables qui n'ont pas été reprogrammées comme étant invalides en plaçant les deux bits d'états correspondants dans un état inactif. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles: la figure 1 décrite précédemment est destinée à exposer l'état de la technique et le problème posé; et la figure 2 représente un mode de réalisation d'une mémoire non-volatile reprogrammable selon la présente invention. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments de la mémoire non- volatile et de son circuit d'adressage qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés à la figure 2 et seront décrits par la suite. La présente invention a recours à un réseau 1' de cel- lules ou points mémoire non-volatiles classiques, c'est-à-dire comprenant un nombre m de rangées correspondant au nombre de ran- gées adressables au moyen d'un bus d'adresses A et n rangées supplémentaires ou redondantes destinées à permettre une repro- grarmmation. De même, le réseau mémoire 1' est associé à des amplificateurs de lecture/écriture classiques 3 reliés à un bus de données D. Une caractéristique de la présente invention est que les m+ n rangées du réseau 1' de cellules mémoire sont adressées par une mémoire associative 4, c'est-à-dire une mémoire ayant un emplacement programmable pour chaque rangée mémoire (ligne de mot). Dans l'exemple représenté, il y a m lignes de mot adres- sables et n lignes de mot de reprogrammation. La mémoire asso- ciative 4 est prévue pour sélectionner une ligne de mot du réseau 1' lorsque l'emplacement correspondant contient l'adresse appli- quée sur le bus d'adresses A. Bien entendu, les emplacements de la mémoire associative contiendront tous des adresses différentes de manière qu'une seule ligne de mot soit sélectionnée à la fois. Chaque emplacement de la mémoire associative 4 contient, outre un champ d'adresse AF, deux bits d'état, respectivement V et U. Les bits V et U ont pour but de permettre la différenciation, dans la mémoire associative 4, d'un emplacement contenant une adresse d'un emplacement vide et, parmi les emplacements contenant une adresse, d'un emplacement dont les données correspondantes du réseau 1' sont éventuellement réutilisables d'un emplacement définitivement indisponible. Ainsi, une caractéristique de la présente invention est de prévoir la réutilisation de lignes de mots déjà programmées antérieurement. Par exemple, lorsque le bit V est à un état actif (par exemple 1), il indique que la ligne de mot correspondante est libre pour une reprogrammnation éventuelle et, quand il est à un état inactif (0), il indique que la ligne de mot a déjà été pro- grammée. Lorsque le bit U est à un état actif (par exemple 1), il indique que la ligne de mot correspondante est sélectionnable, et, quand il est à un état inactif (0), il indique que la ligne de mot n'est plus sélectionnable. On peut également interpréter les états respectifs U et V par couple. Un état "11" indique une entrée libre, c'est-à-dire un état vierge de la ligne de mot correspondante. Un état "01" indique une ligne de mot active, c'est-à-dire programmée. Un état "100" indique une ligne de mot indisponible, c'est-à-dire défini- tivement perdue. En lecture, chaque fois qu'une adresse est fournie à la mémoire, cette adresse est comparée aux champs d'adresses AF de la mémoire associative 4 tandis qu'un état actif "01" est comparé aux bits VU. La ligne de mot correspondant à un emplacement de la mémoire associative 4 ne sera sélectionnée que si les bits de son champ d'adresse AF et les bits VU coincident tous avec les bits de l'adresse présente sur le bus et le couple "01". Une ligne de mot correspondant à un emplacement dont le couple de bits VU est à "00" n'est jamais sélectionnée, quel que soit le contenu du champ d'adresse AF. De même, une ligne de mot correspondant à un emplacement dont le couple de bits VU est à "11" n'est, en lecture, jamais sélectionnée quel que soit le contenu du champ d'adresse AF. Avec une telle configuration, une ligne de mot prédé- terminée peut être associée à une adresse quelconque simplement en écrivant cette adresse dans l'emplacement correspondant de la mémoire associative 4, et en mettant à 0 et 1 respectivement les bits V et U de cet emplacement. On notera que, en lecture, la mémoire associative 4 remplace aussi bien le décodeur d'adresses que les éléments d'aiguillage d'une mémoire programmable non- volatile classique (figure 1). Selon l'invention, la mémoire associative 4 est utili- sée pour autoriser plusieurs programmations d'une même ligne de mot. On tire profit du fait que l'état d'un point mémoire non- volatile n'est figé que pour un des deux états (0 ou 1). En effet, un des deux états d'un point mémoire correspond à un état "non-programmé", et le point mémoire est alors programmable vers l'autre état. Toutefois, une fois programmé, un point mémoire donné ne peut bien entendu pas revenir dans son état "non- programmé". En supposant que l'état initial (non-programmé) d'un point mémoire est 1, une ligne de mots dont les points mémoire contiennent la donnée "11110101" peut ainsi être reprogrammée, par exemple, vers la donnée "01010000". Cette caractéristique de la présente invention sera exposée par la suite en relation avec un exemple de mise en oeuvre d'un procédé de reprograrmmation d'une mémoire telle que représentée à la figure 2. Initialement, quand la mémoire est vierge, les adresses A et les données D sont programmées séquentiellement respective- ment dans la mémoire associative 4 et dans le réseau de cellules nonvolatiles 1'. Les bits d'état V et U sont, pour chaque ligne utilisée, programmés à l'état "01". Lorsque la mémoire doit être reprogrammée, on commence par examiner, pour chaque couple d'adresse/données (adresse dans la mémoire associative 4 et données correspondantes dans le réseau matriciel 1'), si les données sont modifiées. Dans la négative, on passe au couple adresse/données suivant. Dans l'affirmative, on commence par détecter si les nouveaux bits de données peuvent être reprogrammés à la place des anciens bits dans les points mémoires non-volatiles cor- respondants. Si, pour la ligne de mot adressée, la nouvelle donnée n'est pas reprogrammable à la place de l'ancienne, l'adresse cor- respondante de la ligne de mot est mémorisée comme étant réutili- sable et le couple adresse/données est mémorisé comme devant être "relogé", c'est-à-dire programmé dans une autre ligne. Ainsi, une caractéristique de la présente invention est d'utiliser deux tables, respectivement, de lignes de mot réutili- sables et de données à reloger. Ces tables ne sont utilisées que pendant l'exécution d'une séquence de reprogranmmation de la mémoire non-volatile. Par conséquent, elles peuvent être prévues temporairement, par exemple, dans la mémoire de travail du micro- processeur chargé de cette opération. A la fin de la première étape ci-dessus, on se trouve en présence de deux listes (tables) qui doivent être traitées. Dans une deuxième étape, on traite tous les couples d'adresse/données qui sont dans la table des éléments à reloger. Pour chacun de ces éléments, on vérifie s'il existe un couple de la liste des adresses réutilisables qui peut être reprogrammé avec les nouvelles données. Dans l'affirmative, on reprogramme les données à la place des anciennes données de cette adresse réutilisable, puis on efface l'adresse de la table des adresses réutilisables. Dans la négative, on utilise une adresse entiè- rement libre s'il en existe encore une de disponible. Les bits d'état VU de cette adresse sont alors modifiés pour placer le bit V à l'état 1 de façon à indiquer que l'emplacement de la mémoire associative est activé. Dans le cas o il ne reste plus d'adresse libre, la mémoire n'est alors plus reprogrammable et doit être changée. Dans une application particulière de la présente inven- tion, il s'agit, par exemple, du cas d'une puce mémoire pleine sur une carte de crédit. Dans une troisième étape, en supposant que la mémoire n'a pas été déclarée commrne n'étant plus programmable, on marque toutes les adresses réutilisables qui subsistent dans la table correspondante, commne étant perdues pour toujours, c'est-à-dire que l'on place les bits d'état U correspondant à l'état 0 dans la mémoire associative 4. Cette étape sert à éviter que deux champs AF de la mémoire associative 4 contiennent la même adresse. On notera que, pour la mémoire associative 4, chaque emplacement comprend autant de cellules mémoire dans le champ AF que le bus d'adresses A comprend de lignes, plus deux cellules mémoire pour les bits V et U associés à des lignes 5 de conmmande. On notera également que la séquence de reprogrammation de la mémoire qui a été décrite ci-dessus peut être exécutée par un équipement de test ou de programmation externe au circuit de mémoire ou peut être réalisée par un microprocesseur. Un avantage de la présente invention est qu'elle permet d'accroître virtuellement la capacité de reprogrammation d'une mémoire non-volatile pour un nombre donné de lignes supplémen- taires par rapport au nombre de lignes correspondant au nombre d'adresses utilisées sur le bus d'adresses. Un autre avantage de la présente invention est que le procédé de reprogranmmation ne dépend pas de la technologie uti- lisée pour les cellules non-volatiles de la mémoire. On pourra, par exemple, utiliser des cellules anti-fusibles de technologie CMOS classique ou des cellules EPROM classiques. Un autre avantage de la présente invention est que la mémoire associative 4 peut en outre être utilisée, lors d'un pro- cédé de test initial de la mémoire, pour détecter des rangées défaillantes et utiliser des rangées disponibles comme éléments de redondance. Pour ce faire, on peut, par exemple à la mise sous tension, utiliser un circuit d'auto-test et de réparation qui teste les rangées mémoire et remplit les emplacements de la mémoire associative 4 de valeurs adéquates. Par exemple, un tel circuit d'auto-test parcourt successivement les emplacements de la mémoire associative 4 en écrivant une adresse successive et un 1 dans le bit U de chaque emplacement (le bit V étant à zéro). Ceci rend la rangée mémoire correspondante accessible afin d'être testée classiquement (couple VU à l'état "01"). Si la rangée est bonne, les valeurs sont laissées inchangées dans l'emplacement courant et le circuit procède avec 1' emplacement suivant. Si la rangée est mauvaise, le bit U correspondant est nmis à 0, de manière à invalider l'adresse correspondante. L'adresse qui a été écrite dans emplacement courant est de nouveau écrite dans l'emplacement suivant. Cette procédure est répétée jusqu'à ce que la dernière adresse soit écrite dans un emplacement de la mémoire associative 4, qui correspond à une rangée bonne. Les bits U des emplacements restants sont normalement tous à 1, la valeur contenue dans les champs d'adresse étant arbitraire. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre du procédé de reprograwmation, la recherche d'une ligne de mot réutilisable pour une donnée à reloger s'effectue en cherchant, parmi les couples d'adresse/données réutilisables, le couple pour lequel la donnée nécessitera le moins de modifications, c'est-à-dire le moins de bits à placer dans un état programmé irréversible. Un avantage d'un tel mode de mise en oeuvre par rapport à un simple choix du premier couple disponible dans la liste des couples réutilisables, est que l'on optimise ainsi les possibilités de reprogrammation des différentes lignes de mot et on augmente donc encore la capacité virtuelle de reprogrammation de la mémoire non-volatile. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'home de l'art. En particulier, la réalisation pratique de la mémoire associative 4 et des moyens de stockage temporaires des listes d'adresses réutilisables et des éléments à reloger est à la por- tée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Mémoire non-volatile programmable comprenant: une pluralité de rangées mémoire accessibles par un bus d'adresses (A), le nombre (m+n) de rangées étant supérieur au nombre (m) d'adresses utilisées sur le bus d'adresses; et des moyens pour associer des rangées choisies de la mémoire (1') à des adresses respectives; caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent une mémoire associative (4) ayant un emplacement progranmmnable pour chaque rangée mémoire, ledit emplacement ayant un champ d'adresse (AF) et deux bits d'états (V, U), et étant prévu pour, en lec- ture, sélectionner sa rangée mémoire respective lorsqu'il contient l'adresse présente sur le bus d'adresses et que les deux bits d'états sont respectivement à un état inactif (0) et actif (1). 2. Mémoire selon la revendication 1, caractérisée en ce que toutes les adresses utilisées sur le bus d'adresses (A) sont contenues à des emplacements respectifs dont les bits d'état (V, U) sont respectivement à l'état inactif (0) et actif (1), les bits d'état des emplacements restants étant tous deux à un état actif (1), ou tous deux à un état inactif (0). 3. Mémoire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque emplacement comprend une pluralité de cellules mémoire correspondant respectivement aux lignes du bus d'adresses (A) et à des lignes de commande (5) des bits d'état (V, U). 4. Procédé de reprogrammation d'une mémoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à exécuter les étapes successives suivantes: comparer, pour chaque couple comprenant une adresse dans la mémoire associative (4) et une donnée dans le réseau mémoire (1'), la donnée présente sur un bus de données (D) avec la donnée stockée de façon non-volatile dans le réseau mémoire; reprogramoer, si possible, la nouvelle donnée par rapport à l'ancienne donnée; et dans le cas contraire, mémoriser l'adresse correspon- dante comme étant réutilisable et mémoriser le couple d'adresse/ donnée ccomme étant à reloger. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste, dans une deuxième étape à rechercher, pour chaque couple d'adresse/donnée à reloger, l'existence d'une rangée réutilisable dans laquelle la nouvelle donnée pourrait être reprograummée avec cette donnée à reloger et, dans la négative, à utiliser une rangée supplémentaire libre pour programmer la donnée correspondante. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste, lors de l'utilisation d'une nouvelle rangée, à placer les bits d'état (V, U) dans des états respectifs inactif (0) et actif (1). 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il consiste, dans une troisième étape, à marquer toutes les adresses réutilisables qui n'ont pas été reprogrammêes conmme étant invalides en plaçant les deux bits d'états (V, U) correspondants dans un état inactif (O, 0).