不揮発性メモリ（３０）はナノクリスタルメモリセル（５０、５１、５３）を備える。メモリセルトランジスタ（５０、５１、５３）のプログラム及び消去閾値電圧は、プログラム／消去動作の回数の関数として上昇する。読み出し動作の間、基準トランジスタ（４６）がセル電流と比較するための基準電流を供給する。基準トランジスタ（４６）がナノクリスタルを含まないことを除いて、基準トランジスタ（４６）は、メモリセルトランジスタ（５０、５１、５３）を製造する際に用いるのと同様のプロセスで製造される。同様のプロセスを用いて基準トランジスタ（４６）及びメモリセルトランジスタ（５０、５１、５３）双方を製造することにより、基準トランジスタ（４６）の閾値電圧は、メモリセルトランジスタ（５０、５１、５３）の閾値電圧のずれに追従する。基準トランジスタ（４６）のゲートにバイアスをかけるために、読み出し制御回路（４２）が設けられている。読み出し制御回路（４２）は、基準トランジスタ（４６）のドレイン電流を検知し、基準電流をセル電流に対して実質的に一定値に維持するように、ゲートバイアス電圧を調節する。
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