JP2005216312A - マルチポート揮発性メモリ装置、低速メモリリンク型高速メモリ装置、データ処理装置及びマルチチップ半導体装置 - Google Patents

マルチポート揮発性メモリ装置、低速メモリリンク型高速メモリ装置、データ処理装置及びマルチチップ半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】不揮発性メモリに対して、マスターとして動作する揮発性メモリを開示する。
【解決手段】本発明のメモリは、メインメモリコアと、サブメモリコアと、外部システムとデータを伝送するための第1ポートと、外部フラッシュメモリとデータを伝送するための第2ポートと、前記第1ポートを通じてマスターモードでメインメモリコアと外部システムをインターフェーシングし、スレイブモードでサブメモリコアと外部システムをインターフェーシングするメインインターフェース部と、第2ポートを通じてスレイブモードでサブメモリコアと外部不揮発性メモリをインターフェーシングするサブインターフェース部を含む。従って、低速動作の不揮発性メモリに対して、高速動作の揮発性メモリがマスターとして動作するので、システムのメモリコントロールを簡略化することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、マスター揮発性メモリ装置の分野に関連し、例えば、スレイブとして動作する不揮発性メモリに対してマスターとして動作するデュアルポート同期型DRAMに関する。
最近、カメラ付き携帯電話又はインターネット接続が可能な携帯電話等が商品化され、携帯電話の画像データを保存するためのメモリの大容量化が要求されている。
通常、携帯電話では、データ処理のためのコードを保存するために、高速動作及びランダムアクセスが可能なNOR型フラッシュメモリが主に採用されていた。しかし、NOR型フラッシュメモリは、高速ランダムアクセスが可能であるが、容量に対比する費が高いので、大容量メモリとしては広く普及しなかった。
一方、NANDフラッシュメモリは、NORフラッシュメモリと比較して低速であるが、容量に対する比費が低いので、画像データ保存用としてデジタルカメラ分野等でその需要が急激に増加している。
一般に、携帯電話システムでは、中央処理部でカメラからピックアップされた画像データをDRAMに格納した後、圧縮等のデジタル画像処理をして、NANDフラッシュメモリに格納する。中央処理部は、それぞれのインターフェースを通じてDRAM及びNANDフラッシュメモリを制御し、DRAMとNANDフラッシュメモリは、DMA(Direct Memory Access)ブロックを通じてデータをやり取りする。
従って、システム全体の性能は、低速動作するNANDフラッシュメモリの速度により低下する。又、中央処理部とDRAM及びNAND型フラッシュメモリのそれぞれとのハードウェア的な連結が要求されるので、システムのワンチップ化においてパッケージサイズが増加するので、携帯電話システムの小型軽量化を妨げる要素として作用する。
(株)東芝では、NANDフラッシュメモリをSRAMのように駆動するインターフェース技術を紹介した。東芝技術は、SRAMをバッファーとして用いて、システムとフラッシュメモリとの間のデータ伝送をバッファリングすることにより、システムとSRAMとの間をSRAMのインターフェース速度でインターフェースしながらフラッシュメモリを制御する。
又、特許文献1において、(株)日立製作所では、DRAM、NAND型フラッシュメモリ、制御回路をワンチップでモジュール化した技術を開示した。この技術におけるモジュールの制御回路は、外部データをDRAMに格納した後、外部命令に応答して、DRAMに格納されたデータをフラッシュメモリに格納する。又、外部からフラッシュメモリにライトされたデータをリードしようとする場合には、フラッシュのデータをDRAMに伝送した後に、DRAMに伝送されたそのデータを外部にリードする。従って、モジュールは、外部システムとSDRAMインターフェースにより動作する。
これらの従来技術は、いずれも、フラッシュメモリとバッファーメモリとの間にインターフェース制御回路を介して、システムとバッファーメモリ、バッファーメモリとフラッシュメモリとの間のデータ伝送を制御する。
韓国公開特許2002−95109号公報
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ホストシステムによるメモリコントロールを簡略化するために、フラッシュメモリのような低速動作の不揮発性メモリをスレイブとして制御するマルチポート揮発性メモリ装置を提供することを目的とする。
第2の側面として、本発明は、低速動作のフラッシュメモリを制御して、低速メモリをホストシステムにリンクさせる低速メモリリンク型高速メモリ装置を提供することを目的とする。
第3の側面として、本発明は、前記低速メモリリンク型高速メモリ装置を含むデータ処理装置を提供することを目的とする。
第4の側面として、本発明は、フラッシュメモリのような不揮発性メモリと前記メモリリンク型高速メモリ装置を一つのパッケージに実装させたマルチチップ半導体装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明のマルチポート揮発性メモリ装置は、外部ホストシステム及び前記マルチポート揮発性メモリ装置間データを送受信する第1ポート、受信されたデータを格納して、要求された格納されたデータをリードする揮発性メインメモリコア、受信されたデータを格納して、要求された格納されたデータをリードする揮発性サブメモリコア、前記第1ポートと結合され、マスターモードでは前記揮発性メインメモリコアと前記第1ポートとの間でデータをやり取りし、スレイブモードでは前記揮発性サブメモリコアと前記第1ポートとの間でデータをやり取りするメインインターフェース回路、外部の不揮発性メモリ装置とデータを送受信する第2ポート、及び、前記第2ポートと結合され、前記スレイブモードにおいて前記揮発性サブメモリコアと前記第2ポートとの間でデータをやり取りするサブインターフェース回路を含む。
ここで、揮発性メモリ装置は高速動作のDRAMで構成され、低速動作の不揮発性メモリ装置はNAND型フラッシュメモリで構成されることが好ましい。又、ここで、揮発性サブメモリコアはSRAMで構成することもできる。
前記メインインターフェース部は、例えば、外部ホストシステムから提供される命令をデコーディングして内部命令制御信号を発生する命令デコーダーと、外部ホストシステムから提供されるアドレス信号を入力して内部アドレス信号を発生するアドレスバッファーと、前記マスターモードでは前記外部ホストシステムと前記揮発性メインメモリコアとの間にデータをやり取りし、前記スレイブモードでは前記外部ホストシステムと前記揮発性サブメモリコア間にデータをやり取りするデータ入出力バッファーと、外部ホストシステムから提供されるマスター/スレイブモード選択信号に応答して、アドレスバッファー及びデータ入出力バッファーを通じて提供された制御データにより、前記揮発性メインメモリコア及び揮発性サブメモリコアを制御して、マスター及びスレイブ動作モードを制御する制御部を含む。
前記サブインターフェース回路は、例えば、制御部から提供された制御データに応答して、第2ポートに連結された外部フラッシュメモリとサブメモリコアとの間のデータ伝送を制御するNANDフラッシュメモリ制御部を含む。
又、前記メインインターフェース回路は、命令デコーダーから提供される命令制御信号に応答して、揮発性サブメモリコア及び揮発性サブインターフェース部の電源を管理する電源管理部を更に含むことが好ましい。
前記目的を達成するために、本発明のマルチポート揮発性メモリ装置は、ホストシステムと外部アクセスをする第1ポート、不揮発性メモリ装置と外部アクセスをする第2ポート、及び外部アクセスをするように前記第1及び第2ポートに結合された揮発性メモリコアを含む。
前記目的を達成するために、本発明の低速メモリリンク型高速メモリ装置は、メインメモリコア、バッファーメモリコア、第1データ入出力部、第2データ入出力部、第1アドレスレジスター、第2アドレスレジスター、及び制御部を含む。第1データ入出力部は、ホストと連結された第1データ入出力ポートと前記メインメモリとの間に連結されてデータを入出力し、第2データ入出力部は、フラッシュメモリと連結された第2データ入出力ポートと前記バッファーメモリとの間に連結されてデータを入出力する。第1アドレスレジスターは、前記メインメモリコアのアドレス信号を格納する。第2アドレスレジスターは、前記第1及び第2データ入出力部の間に連結され、フラッシュメモリのアドレス信号を格納する。前記制御部は、前記メインメモリコアのデータリード又はライト動作モードでは、前記ホストから提供されたアドレス信号により前記メインメモリコアをアドレッシングし、前記第1データ入出力部を通じてデータをリード又はライトする。前記制御部は、前記フラッシュメモリのデータリード動作モードでは、前記ホストから提供されるソースアドレス信号を前記第1データ入出力部を通じて前記第2アドレスレジスターに格納し、デスティネーションアドレス信号を前記第1アドレスレジスターに格納し、前記第2アドレスレジスターに格納されたソースアドレス信号を前記フラッシュメモリのスタートアドレスとして前記第2データ入出力部を通じて前記フラッシュメモリに提供し、前記フラッシュメモリからリードされたデータを前記バッファーメモリコアに格納し、前記第1アドレスレジスターに格納されたデスティネーションアドレスをスタートアドレスとして前記バッファーメモリコアに格納されたデータをメインメモリコアにコピーさせ、前記メモリコアにコピーされたデータを前記第1データ入出力部を通じてホストにリードさせる。前記制御部は、前記フラッシュメモリのデータライト動作モードでは、前記ホストから提供された目的地アドレス信号を前記第1データ入出力部を通じて前記第2アドレスレジスターに格納し、ソースアドレス信号を前記第1アドレスレジスターに格納し、前記第1アドレスレジスターに格納されたソースアドレス信号を前記メインメモリコアのスタートアドレスとして前記メインメモリコアのデータを前記バッファーメモリコアにコピーさせ、前記バッファーメモリコアにコピーされたデータを前記第2データ入出力部を通じてフラッシュメモリに出力させる。
前記目的を達成するために、本発明のデータ処理装置は、第1速度で動作する高速メモリをアクセスするホスト、前記第1速度より低い速度である第2速度で動作する低速メモリ、及び前記低速メモリと低速でインターフェースし、前記ホストと高速でインターフェースし、前記低速メモリを前記ホストに高速でリンクさせるためのメモリリンク高速メモリを含む。
前記目的を達成するために、本発明のデータ処理装置は、ホスト、不揮発性メモリ、及び前記不揮発性メモリと第1ポートを通じてインターフェースして、前記ホストと第2ポートを通じてインターフェースして、前記不揮発性メモリを前記ホストにリンクさせるための揮発性メモリを含む。
前記目的を達成するために、本発明のマルチチップ半導体装置は、ホストと連結するための連結ポート、不揮発性メモリ、及び前記不揮発性メモリと連結され、前記ホストと前記連結ポートを通じてインターフェースして、前記不揮発性メモリを前記不揮発性メモリを前記ホストにリンクさせるためのメモリリンク揮発性メモリを一つのパッケージに実装してなる。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を通して具体的に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態のマスター揮発性メモリの構成を示す。図1を参照すると、システム(CPU)100は、マスター揮発性メモリ(DRAM)200を通じてNAND型フラッシュメモリ300と連結される。
DRAM200は、デュアルポート型であって、システム100と連結される第1ポート202とNANDフラッシュメモリ300と連結される第2ポート204を含む。
又、DRAM200は、メインメモリコア210、サブメモリコア220を含む。メインメモリコア210は、セルアレイ212、ローデコーダー214、カラムデコーダー216を含む。サブメモリコア220は、セルアレイ222、ローデコーダー224、カラムデコーダー226を含む。
又、DRAM200は、メインインターフェース部230とサブインターフェース部240を含む。メインインターフェース部230は、命令デコーダー232、アドレスバッファー234、入出力バッファー236、制御部238、モード選択機239を含む。
命令デコーダー232は、外部システム100から提供された命令、即ち、DRAM制御信号、例えば、チップ選択信号CS、ローストローブ信号/RAS、カラムストローブ信号/CAS、クロック信号CLK、ライトイネーブル信号/WE、チップイネーブル信号等を含む。命令デコーダー232は、これらの制御信号をデコーディングして、ライト又はリード等の動作モードを解釈して、動作モードと関連した内部命令制御信号を発生して、メインメモリコア210、サブインターフェース部240、及び制御部238に提供する。
アドレスバッファー234は、外部システム100から提供されるアドレス信号の入力を受け、クロックに同期した内部アドレス信号を発生する。内部アドレス信号は、メインメモリコア210及び制御部238に提供される。メインメモリコアに提供される内部アドレス信号は、ローアドレス及びカラムアドレスであり、制御部238に提供される内部アドレス信号は、外部システム100から提供される制御データであって、例えば、モードセットデータ、NANDフラッシュメモリの初期アドレス情報、サブメモリコア230のアドレス情報等である。
入出力バッファー236は、メインメモリコア210又はサブメモリコア220と外部システムとの間のデータ入出力をバッファリングする。入出力バッファー236は、制御部238にNANDフラッシュメモリ300のデータサイズ情報を提供する。
制御部238は、アドレスバッファー234を通じて提供された制御データのうち、NANDフラッシュ初期アドレス情報及びサブメモリコアのアドレス情報については、サブインターフェース部240に伝達し、また、前記モードセットデータに基づいて、マスター/スレイブモード選択信号M/Sを発生する。制御部238は、スレイブモードでは、サブメモリコア220を制御して、サブメモリコア220のデータライト及びリードを制御する。
マスター/スレイブモード選択器239は、モード選択信号M/Sに応答して、入出力バッファー236をメインメモリコア210とサブメモリコア220に選択的に連結する。
サブインターフェース部240は、NAND制御部242と電源管理部244を含む。NAND制御部242は、スレイブモードにおいて、第2ポート204を通じてサブメモリコア220と外部フラッシュメモリ300をインターフェーシングする。NAND制御部242は、制御部238から提供されたNANDアドレス情報を第2ポート204を通じて外部フラッシュメモリ300に伝達して、フラッシュメモリ300にデータのライト及びリードを制御する。
電源管理部244は、命令デコーダー232からの電源制御信号に応答して、サブメモリコア220及びNAND制御部242の電源を管理して、動作モードでは電源供給を開始或いは再開して、アイドル状態ではサブメモリコア220及びサブインターフェース部240の電源を遮断して、不必要な電力消耗を低減するように管理する。
図2を参照すると、制御部238は、スイッチ238a、アドレスラッチ238b、NANDスタートアドレスラッチ238c、サイズラッチ238d、DRAMスタートアドレスラッチ238e、アドレス比較器238f、アドレス発生器238g、サイズ比較器238h、及びラッチ238iを含む。
図2では、制御部238の構成のうち、アドレス処理に関連するブロックのみが図示され、命令デコーダー232からの内部命令制御信号を処理するブロック及びモード選択信号M/Sを生成するブロックについては省略されている。
スイッチ238aは、入出力バッファー236から提供されたサイズ情報をアドレスラッチ238b及びサイズラッチ238dにスイッチングする。
アドレスラッチ238bは、アドレスバッファー234から提供される内部アドレス情報、スイッチ238aから提供されるサイズ情報を含むデータ及びサイズ比較器238hから提供されるデータをラッチして、アドレス比較器238fに提供する。
NANDスタートアドレスラッチ238cは、アドレスラッチ238bから提供されるアドレスをラッチして、NANDスタートアドレスNAND−ADDRを発生する。
サイズ比較器238hは、アドレス比較器238fから提供されるデータとサイズラッチ238dから提供されるサイズ情報を含むデータとを比較して、その結果をアドレスラッチ238bに提供する。アドレス発生器238gは、アドレス比較器238fから提供される比較情報をサブアドレスSUB−ADDRとして発生する。
ラッチ238iは、DRAM/NANDフラッシュモード信号DRAM/NANDに基づいて、モード選択器239にマスター/スレイブモード選択信号M/Sを出力する。
(1)デュアル全体動作アルゴリズム
全体メインプログラムは、アイドル状態、DRAMモード、NANDフラッシュモード、パワー管理モード等に対応する動作を行う。
パワー管理モードでは、サブメモリコアのアイドル状態で電源遮断、電源遮断時に格納されたデータを維持するためのリフレッシュ動作管理等を含む。
(2)メインメモリモード
図3に示すように、DRAMモード時には、DRAM/NAND信号がロー状態になって、通常の同期型DRAM動作モードを行う。
図3を参照すると、まず、/RAS信号の下降エッジに応答して、ローアドレスRaがアドレスADDRに出力され、/CAS信号の下降エッジに応答して、カラムアドレスCaがアドレスADDRに出力される。ライトイネーブル信号/WEがハイレベルを有する場合、リードモードで動作し、ローアドレスRa及びカラムアドレスCaに対応するメインメモリコア210のアドレスaのデータQa1、Qa2、Qa3、Qa4がリードされる。/WEがローレベルを有する場合、ライトモードで動作し、ローアドレスRb及びカラムアドレスCbによりメインメモリコア210のアドレスbにデータDb0、Db1、Db2、Db3がライトされる。なお、図3において、斜線が付されている区間は、don’t care区間である。
(3)NANDフラッシュモード
NANDフラッシュメモリ300にデータをライトする場合には、DRAM/NAND信号をハイ状態として、データパスをサブメモリコア220と連結する。従って、NANDフラッシュ300にライトされるデータは、制御部238による制御の下でサブメモリコア220にライトされる。制御部238では、サブメモリコア220にライトされたデータがNANDフラッシュメモリ300の作業単位であるブロックサイズになった場合に、NAND制御部242を活性化させて、第2ポート204に連結されたフラッシュメモリ300にブロック単位でライトする。
図4を参照すると、NANDフラッシュメモリ300のライト動作は、ローレベルのチップイネーブル信号/CE及びローレベルのライトイネーブル信号/WEに応答して、第2ポート204の入出力ラインI/Oxにデータを出力し、そのデータをNANDフラッシュメモリ300にライトする。CLEはコマンドラッチイネーブル信号であり、ALEはアドレスラッチイネーブル信号として、それぞれコマンド及びアドレスを第2ポート204の入出力ラインI/Oxにマルチプレクシングするのに用いられる。
従って、サブメモリコア220のサイズは、NANDフラッシュ300のライト単位であるブロックサイズに基づいて決定されることができる。例えば、1Mb以下を利用できる。
又、NANDフラッシュメモリ300のためのアドレスは、システム100で発生するアドレスをそのまま用いて、ローストローブ信号/RASがローの状態で、DRAM/NAND信号をハイに変化させて、アドレスバッファー234を用いて、アドレスを制御部238内にラッチする。
フラッシュメモリ300からデータのリードは、NAND制御部242を通じてフラッシュメモリ300からリードされたデータをサブメモリコア220にライトした後、サブメモリコア220に格納されたデータを入出力バッファー236を通じて、システム100にリードする。
NANDフラッシュメモリ300のリード動作は、ローレベルのチップイネーブル信号/CE及びハイレベルのライトイネーブル信号/WEに応答して、フラッシュメモリ300からデータをリードし、第2ポート204の入出力ラインI/Oxを通じて、そのリードされたデータをサブメモリコア220にライトする。
従って、システム100は、DRAMインターフェース動作速度でフラッシュメモリ300にデータのライト及びリードが可能になる。
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態のデータ処理システムのブロック構成を示す。図5を参照すると、データ処理システムは、ホスト300とマルチチップ半導体装置310を含む。ホスト300は、マイクロプロセッサ及びメモリコントローラを含む。ホスト300とマルチチップ半導体装置310は、アドレスバス302、データバス304、コントローラバス306を通じて互いに連結される。マルチチップ半導体装置310は、メモリリンク(MEMORY LINK)SDRAM312とNANDフラッシュメモリ314を一つのパッケージとして構成したマルチチップパッケージMCPである。ML−SDRAM312とNANDフラッシュメモリ314は、データバス316、コントロールバス318を通じて互いに連結される。
この実施形態において、アドレスバス302、データバス304は、通常の同期式DRAMのアドレスバス及びデータバスの構造を有する。コントロールバス306は、通常のDRAMコントロール信号線であるCLK、CKE、DCS、RAS、CAS、WE、DQM信号線を含むほか、メモリリンクコマンドを行うために、FCS、WAIT等を更に含む。FCSは、NANDフラッシュメモリチップ選択信号であり、WAITは、NANDフラッシュメモリチップのリード、プログラム、消去動作が完了された時、ホストに命令が完了されたことを通知する信号である。コントロールバス318は、通常のNANDフラッシュメモリコントロール信号線であるCLE、ALE、CE、RE、WE、RB信号線を含む。
図6は、図5のML−SDRAM312の内部ブロック構成を示す。図6を参照すると、ML−SDRAM312は、アドレス発生部410、メインメモリコア420、サブメモリコア430、第1データ入出力部440、第2データ入出力部450、制御部460を含む。
アドレス発生部410は、ローアドレス信号をラッチする第1ラッチ411、カラムアドレス信号をラッチする第2ラッチ412、アドレス信号を格納するための第1アドレスレジスター413、ローカウンター414、第1選択器416、第2選択器417を含む。アドレス発生部410は、DRAM動作モードでは、第1及び第2ラッチ411、412を通じてローアドレスとカラムアドレスをラッチして、第1及び第2選択器416、417に提供する。第1及び第2選択器416、417は、RA及びCA制御信号に応答して、DRAM動作モードでは、第1及び第2ラッチ411、412を選択して、ローアドレスとカラムアドレスをメインメモリコア420のアドレス信号として提供する。アドレス発生部410は、コピー動作モードでは、第1アドレスレジスター413にローアドレスとカラムアドレスを格納する。第1アドレスレジスター413に格納されたローアドレスは、ローカウンター414を通じて第1選択器416に提供され、第1アドレスレジスター413に格納されたカラムアドレスは、第2選択器417に提供される。第1及び第2選択器416、417は、RA及びCA制御信号に応答して、コピー動作モードではローカウンター414とレジスター413を選択して、ローアドレスとカラムアドレスをメインメモリコア420のアドレスを信号として提供する。
メインメモリコア420は大容量の作業格納領域であって、ローデコーダー421、カラムデコーダー422、セルアレイ423、カラムカウンター424を含む。ローカウンター414は、コピー動作で印加されるローアドレス信号を初期値として連続的なローアドレスを発生する。カラムカウンター424は、DRAMのバースト動作モード及びコピー動作モードで印加されるカラムアドレス信号を初期値として連続的なカラムアドレスを発生する。
サブメモリコア430は、ページ又はブロック単位のバッファー格納領域であって、ローデコーダー431、カラムデコーダー432、セルアレイ433を含む。サブメモリコア430は、制御部460から提供されるバッファーローアドレス信号BRAとバッファーカラムアドレス信号BCAによりセルを指定する。
第1データ入出力部440は、SDRAMデータ入出力インターフェースであって、リードバッファー441、リードレジスター442、ライトバッファー443、ライトレジスター444、入出力駆動器445を含む。リードバッファー441は、DRAMリード制御信号DRにより制御され、ライトバッファー443は、DRAMライト制御信号DWにより制御される。第1データ入出力部440は、ホスト300とメインメモリコア420との間のデータ伝送をSDRAMアクセス動作速度で提供することを可能にする。
第2データ入出力部450は、NANDフラッシュメモリデータ入出力インターフェースであって、リードバッファー451、リードレジスター452、ライトバッファー453、ライトレジスター454、入出力駆動器455を含む。リードバッファー451は、フラッシュリード制御信号FRにより制御され、ライトバッファー453は、フラッシュライト制御信号FWにより制御される。第2データ入出力部450は、NANDフラッシュメモリ314とサブメモリコア430との間のデータ伝送をNANDフラッシュメモリ314アクセス動作速度で提供する。
制御部460は、SDRAM制御ロジック部461、ML制御ロジック部462、フラッシュアドレスレジスター463、コピーパススイッチ464を含む。
SDRAM制御ロジック部461は、SDRAMコントロール信号CKE、DCS、RAS、CAS、WE、DQMを入力してコマンドをデコーディングし、デコーディングされたコマンドによって、内部制御信号DR、DW、RA、CAを発生する。DRは、DRAMリード制御信号、DWはDRAMライト制御信号、RAはローアドレス選択信号、CAはカラムアドレス選択信号である。
ML制御ロジック部462は、ホスト300から提供されたFCS信号と、フラッシュメモリコントロール信号CLE、ALE、CE、RE、WE等を発生して、フラッシュメモリ314から提供されたレディー/ビジー(RB:Ready/Busy)信号に応答して、WAIT信号を発生して、ホスト300に提供する。ML制御ロジック部462は、ローディング信号LDを発生して、コピーアドレスレジスター413及びフラッシュアドレスレジスター463を制御する。ML制御ロジック部462は、バッファーメモリコア430のロー及びカラムアドレス信号BRA、BCAを発生する。
SDRAM制御ロジック部461とML制御ロジック部462は、動作状態信号STAをやり取りする。
フラッシュアドレスレジスター463は、第1データ入出力部440を通じて、ホストからフラッシュアドレスデータを受けて格納し、LD制御信号に応答して格納されたアドレスデータを第2データ入出力部450を通じてNANDフラッシュメモリ413に提供する。
このように構成された本発明の第2実施形態の動作は次の通りである。
(1)SDRAM動作モード
SDRAM動作モードでは、アドレス発生部410の第1及び第2選択器416、417が第1及び第2ラッチ411、412をそれぞれ選択するように制御される。従って、ホストから提供されたローアドレスとカラムアドレスがメインメモリコア420に提供され、特定セルがアドレッシングされる。
リード動作時には、第1データ入出力部440を通じて、メインメモリコア420からリードされたホスト300に出力され、ライト動作時には、ホスト300から提供されたデータがメインメモリコア420に格納される。
(2)メモリリンク動作モード
メモリリンク動作モードでは、ML−SDRAM312がホスト300とフラッシュメモリ314との間のデータ伝送及び命令等を中継するバッファーとしての役割を果たす。
(2−1)ページリードモード(PRM:Page Read Mode)
ホスト300から提供されるCKE、DCS、RAS、FCS、WE信号がアクティブになると、SDRAM制御ロジック部461では、RA、CA制御信号をアクティブにして、第1及び第2選択器416、417がレジスター413を選択するようにスイッチングさせる。同時に、ローアドレス信号がレジスター413に格納される。リード動作時には、レジスター413に格納されたアドレスは、デスティネーションアドレス(destination address)になる。
又、ML制御ロジック部462では、FCS信号のアクティブ状態に応答して、WAIT信号を発生して、ホスト300に出力する。従って、ホスト300では、WAIT信号のアクティブ状態をチェックして、ML−SDRAMのリンク動作状態を確認する。
次いで、CAS信号がアクティブされながら、カラムアドレス信号がレジスター413に格納される。リード動作時には、レジスター413に格納されたロー及びカラムアドレスは、フラッシュメモリ314からリードされたデータを格納すべきメインメモリコア420の格納対象領域(デスティネーションロケーション;destination location)のスタートアドレスとして提供される。
データ線304を通じて、フラッシュアドレスデータが第1データ入力部440を通じて入力される。入力されたフラッシュアドレスデータは、レジスター463に格納される。レジスター463に格納されたアドレスデータは、フラッシュメモリ314からのデータリードにおけるフラッシュメモリ314の読出対象領域(source location)のスタートアドレスとして提供される。
ホスト300からアドレスローディング動作が完了されると、ML制御ロジック部462は、CLE、CE、RE信号をアクティブ状態で発生させて、フラッシュメモリ314にリードコマンドを提供する。その後、CLE信号の代わりに、ALE信号をアクティブ状態で発生し、レジスター463に格納されたアドレスデータを第2データ入出力部450を通じてフラッシュメモリ314に提供する。
フラッシュメモリ314では、提供されたアドレスデータの入力を受け、入力されたアドレスデータをスタートアドレスとして1ページ分の量のデータをアクセスして出力する。
フラッシュメモリからリードされたデータは、第2データ入出力部450を通じて、バッファーメモリコア430に格納される。バッファーメモリコア430は、ML制御ロジック部462のBRA、BCA信号に応答してアドレッシングされ、1ページ分の量のデータを格納する。
バッファーメモリコア430に対するフラッシュメモリデータの格納が完了すると、ML制御ロジック部462では、BRA、BCAアドレス信号を発生して、バッファーメモリコア430に格納されたデータのアクセスを開始する。又、CWコピーライト制御信号を発生して、バッファーメモリコア430のデータをメインメモリコア420に印加されるように、コピーパススイッチ464を制御する。
又、レジスター413にLD制御信号を印加させて、レジスター413に格納されたデスティネーションアドレス信号がメインメモリコア420に印加されるように制御する。レジスター413に格納されたデスティネーションロー及びカラムアドレスがメインメモリコア420に提供される。レジスター413に格納されたデスティネーションローアドレスは、ローカウンター414に初期値でローディングされる。ローカウンター414では、この値からカウンディングを始める。又、レジスター413に格納されたデスティネーションカラムアドレスは、カラムカウンター424に初期値でローディングされる。カラムカウンター424では、この値からカウンティングを開始する。ローカウンター414とカラムカウンター424は、1ページ分の量のデータがメインメモリコア420にライトされるまで、カウンティング動作を行う。従って、メインメモリコア420はライト動作を行う。
このように、バッファーメモリコアのコピー動作スタートから終了まで、INT信号はアクティブ状態を維持する。従って、ホスト300では、メインメモリコア420が動作中であるという状態を確認することになる。この期間には、ホストではSDRAM動作中、インタラプト状態を維持する。
メインメモリコア420にデータコピーが完了すると、PRM動作が完了される。WAIT信号はノンアクティブ状態に遷移するので、ホストでPRM動作の完了を認識することになる。
ホスト300でWAIT及びINT信号の状態をチェックして、WAIT信号のアクティブ期間には、フラッシュ関連の新たな命令を発生せず、INT信号のアクティブ期間には、SDRAM関連新たな命令を発生しない。しかし、WAIT信号は、アクティブ状態やINT信号がノンアクティブ(non−active)状態であるバッファリング期間には、ホスト300は新たなSDRAM命令を発生して、フラッシュ動作とは関係なく、メインメモリコア420を通じて同時に他の作業を行うことができる。
ホスト300でWAIT信号及びINT信号が全てノンアクティブ状態に戻ると、デスティネーションアドレスとして指定された格納領域のデータを通常的なSDRAMリード動作を通じてアクセスすることにより、フラッシュメモリ314に保存されたデータのリード動作を完了する。
(2−2)ページライトモード(PWM:Page Write Mode)
ホスト300から提供されたCKE、DCS、RAS、FCS、RE信号がアクティブされると、SDRAM制御ロジック部461では、RA、CA制御信号をアクティブにして第1及び第2選択器416、417がレジスター413を選択するようにスイッチングさせる。同時に、ローアドレス信号がレジスター413に格納される。ライト動作時には、レジスター413に格納されたアドレスは、ソースアドレスになる。
又、ML制御ロジック部462では、FCS信号のアクティブ状態に応答して、WAIT信号を発生してホスト300に出力する。従って、ホスト300では、WAIT信号のアクティブ状態をチェックして、ML−SDRAMのリンク動作状態を確認する。
ホスト300からアドレスローディングが完了すると、レジスター413に格納されたロー及びカラムアドレスがメインメモリコア420に提供される。レジスター413に格納されたローアドレスは、ローカウンター414に初期値としてローディングされる。
データ線304を通じてフラッシュアドレスデータが第1データ入力部440を通じて入力される、入力されたフラッシュアドレスデータは、フラッシュアドレスレジスター463に格納される。レジスター463に格納されたアドレスデータは、フラッシュメモリ314の格納対象領域のスタートアドレスに提供される。
その後、ローカウンター414では、この値からカウンティングを開始する。又、レジスター413に格納されたカラムアドレスは、カラムカウンター424に初期値としてローディングされる。カラムカウンター424では、この値からカウンティングを開始する。ローカウンター414とカラムカウンター424は、1ページ分の量のデータがリードされるまで、カウンティング動作を行う。従って、メインメモリコア420から1ページ分の量のデータがアクセスされる。
ML制御ロジック部462では、CRコピーリード制御信号を発生してアクセスされたデータがバッファーメモリコア430に印加されるように、コピーパススイッチ464を制御する。そして、BRA、BCAアドレス信号をバッファーメモリコア430に提供して、メインメモリコア420から提供されたコピーデータを格納させる。
ML制御ロジック部462では、コピー動作が行われる間、INT信号をアクティブ状態で維持させて、ホスト300に現在メインメモリコア420の動作中であることを知らせる。
コピーリード動作が完了すると、INT信号はノンアクティブ状態に遷移する。そして、コピーパススイッチ464は遮断される。
ホスト300からアドレスローディング動作が完了すると、ML制御ロジック部462が、CLE、CE、WE信号をアクティブ状態で発生させて、フラッシュメモリ314にライトコマンドを提供する。その後、CLE信号の代わりに、ALE信号をアクティブ状態で発生し、レジスター463に格納されたアドレスデータを第2データ入出力部450を通じてフラッシュメモリ314に提供する。
フラッシュメモリ314では、提供されたアドレスデータを入力して、入力されたアドレスデータをスタートアドレスとして1ページ分の量のデータをライトする準備をする。
バッファーメモリコア430からリードされたデータは、第2データ入出力バッファー450を通じてフラッシュメモリ314に提供される。フラッシュメモリ314では、入力されたデータを指定された格納領域に格納する。フラッシュメモリでは、ライト動作中には、RB信号をアクティブ状態で維持して、ML制御ロジック部462に知らせる。ライト動作が完了すると、RB信号がノンアクティブ状態に遷移され、これを応答してML制御ロジック部462はWAIT信号をノンアクティブ状態に遷移させることにより、ホスト300ではPWM動作が完了されたことを認識することになる。
従って、本発明では、INT信号がアクティブされた期間を除いては、フラッシュメモリ動作とは関係なく、常にメインメモリコア420とホスト300との間のデータ伝送が可能である。
(2−3)ブロックリードモード(BRM:Block Read Mode)
フラッシュメモリで1ブロックは、数十ページ、例えば、32ページで構成されるので、バッファーメモリコア430のサイズがページサイズである場合には、前述したPRM動作を32回反復することにより達成される。仮に、バッファーメモリサイズがブロック単位であると、PRM動作でページサイズがブロックサイズに変更されることにより達成される。
(2−4)ブロックライトモード(BWM:Block Write Mode)
フラッシュメモリにおいて、1ブロックは、数十ページ、例えば、32ページで構成されるので、バッファーメモリのサイズがページサイズである場合には、前述したPWM動作を32回反復することにより達成される。仮に、バッファーメモリサイズがブロック単位であると、PWM動作でページサイズがブロックサイズに変更されることにより達成される。
以上の実施形態では代表的なフラッシュメモリ動作についてのみ説明したが、他の動作においても、これらの実施形態と類似の方法で従来のフラッシュメモリの動作と類似にリンクが可能である。
前述したように、本発明では、DRAMのような高速動作の揮発性メモリ内部にフラッシュメモリのような低速動作不揮発性メモリとインターフェースする制御回路を具備することにより、システムに対して高速動作のDRAMインターフェースが可能なので、システムではDRAMとのみインターフェースすればよく、システム設計が容易性を向上させることができる。又、メモリ制御部が簡単になるので、システム設計が簡単になって、システムボードの小型化が可能になる。
以上、本発明をその例示的な実施形態を通して詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想を逸脱しない範囲でこれらを修正または変更することができる。
本発明のマスター揮発性メモリの好ましい一実施形態の構成図である。 図1の制御部の詳細ブロック図である。 図1の動作タイミング図である。 図1の動作タイミング図である。 本発明のデータ処理装置の好ましい一実施形態の構成図である。 図5のマルチチップ半導体装置のメモリリンク揮発性メモリ装置の好ましい一実施形態の内部構成図である。
符号の説明
100 システム
200 DRAM
202 第1ポート
204 第2ポート
210 マインメモリコア
212、222 セルアレイ
214、224 ローデコーダー
216、226 カラムデコーダー
220 サブメモリコア
230 メインインターフェース部
232 命令デコーダー
234 アドレスバッファー
236 入出力バッファー
238 制御部
238a スイッチ
238b アドレスラッチ
238c NANDスタートアドレスラッチ
238d サイズラッチ
238e DRAMスタートアドレスラッチ
238f アドレス比較器
238g アドレス発生器
238h サイズ比較器
238i ラッチ
239 モード選択器
240 サブインターフェース部
300 NAND型フラッシュメモリ

Claims (23)

  1. マルチポート揮発性メモリ装置において、
    外部ホストシステムと当該マルチポート揮発性メモリ装置との間でデータを送受信する第1ポートと、
    受信されたデータを格納して、要求された格納されたデータをリードする揮発性メインメモリコアと、
    受信されたデータを格納して、要求された格納されたデータをリードする揮発性サブメモリコアと、
    前記第1ポートと結合され、マスターモードでは、前記揮発性メインメモリコアと前記第1ポートとの間でデータをやり取りし、スレイブモードでは、前記揮発性サブメモリコアと前記第1ポートとの間でデータをやり取りするメインインターフェース回路と、
    外部の不揮発性メモリ装置と当該マルチポート揮発性メモリ装置との間でデータを送受信する第2ポートと、
    前記第2ポートと結合され、前記スレイブモードにおいて、前記揮発性サブメモリコアと前記第2ポートとの間でデータをやり取りするサブインターフェース回路と、
    を具備することを特徴とするマルチポート揮発性メモリ装置。
  2. 前記メインインターフェース部は、
    前記外部ホストシステムから提供された命令をデコーディングして、内部命令制御信号を発生する命令デコーダーと、
    前記外部ホストシステムから提供されるアドレス信号を入力して、内部アドレス信号を発生するアドレスバッファーと、
    前記マスターモードでは、前記外部ホストシステムと前記揮発性メインメモリコアとの間にデータをやり取りし、前記スレイブモードでは、前記外部ホストシステムと前記揮発性サブメモリコアとの間のデータをやり取りするデータ入出力バッファーと、
    前記外部ホストシステムから提供されるマスター/スレイブモード選択信号に応答して、前記アドレスバッファー及び前記データ入出力バッファーを通じて提供される制御データに応じて前記揮発性メインメモリコア及び前記揮発性サブメモリコアを制御して、前記マスター及び前記スレイブ動作モードを制御する制御部と、
    を具備することを特徴とする請求項1記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  3. 前記サブインターフェース部は、
    前記制御部から提供される制御データに応答して、前記第2ポートに連結された外部フラッシュメモリと前記揮発性サブメモリコアとの間のデータ伝送を制御するNANDフラッシュメモリ制御部を含むことを特徴とする請求項2記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  4. 前記メインインターフェース部は、
    前記命令デコーダーから提供される電源制御信号に応答して、前記揮発性サブメモリコア及び前記サブインターフェース部の電源を管理する電源管理部を更に具備することを特徴とする請求項2記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  5. 前記サブメモリコアのサイズは、少なくとも前記フラッシュメモリの作業単位であるページサイズ又はブロックサイズであることを特徴とする請求項2記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  6. マルチポート揮発性メモリ装置において、
    ホストシステムと外部アクセスをする第1ポートと、
    不揮発性メモリ装置と外部アクセスをする第2ポートと、
    外部アクセスをするように前記第1及び第2ポートに結合された揮発性メモリコアと、
    を含むマルチポート揮発性メモリ装置。
  7. 前記揮発性メモリコアは、
    前記第1ポートに結合され、前記ホストシステムからのマスターモード信号に応答して、前記第1ポートを通じてアクセス動作を行う揮発性メインメモリコアと、
    前記ホストシステムからのスレイブモード信号に応答して、前記第1ポート及び前記第2ポートを通じてアクセス動作を行う揮発性サブメモリコアと、
    を含むことを特徴とする請求項6記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  8. 前記揮発性メインメモリコアは、前記マスターモード時は、前記第1ポートを通じてリード及びライト動作を行い、前記スレイブモード時は、前記揮発性サブメモリコアとコピー動作を行うことを特徴とする請求項7記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  9. 前記揮発性サブメモリコアは、前記スレイブモード時は、前記第1ポートを通じてリード及びライト動作を行い、前記外部ホストから受信するデータを前記不揮発性メモリに提供し、前記外部ホストに伝送すべきデータを前記不揮発性メモリから受信することを特徴とする請求項7記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  10. 前記揮発性サブメモリコアは、フラッシュライト動作モード時は、前記第1ポートを通じて前記外部ホストからのデータを受信して、前記第2ポートを通じて前記データを前記不揮発性メモリ装置に提供することを特徴とする請求項9記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  11. 前記揮発性サブメモリコアは、フラッシュリード動作モード時は、前記第2ポートを通じて前記不揮発性メモリからデータを受信し、前記第1ポートを通じて前記外部ホストに前記データを提供することを特徴とする請求項9記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  12. 前記揮発性サブメモリコアは、ページリード動作モード時は、前記第2ポートを通じて前記不揮発性メモリからデータを受信し、1ページサイズ単位で前記揮発性メインメモリコアに前記データを提供することを特徴とする請求項9記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  13. インタラプト信号が非活性状態である場合、前記揮発性サブメモリコアから受信された前記揮発性メインメモリ内のデータは、前記外部ホストにより前記第1ポートを通じてアクセス可能であることを特徴とする請求項12記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  14. 前記揮発性サブメモリコアは、待機信号が非活性状態である場合、前記不揮発性メモリとリード/ライト動作を行うことを特徴とする請求項13記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  15. 前記揮発性メインメモリコアは、ページライト動作モード時は、前記第1ポートを通じて前記外部ホストからデータを受信し、前記不揮発性メモリ装置へのライト動作のために、1ページサイズ単位で前記揮発性サブメモリコアに前記データを提供することを特徴とする請求項9記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  16. 前記メインメモリコアは、前記データが前記揮発性サブメモリコアに提供された後に、インタラプト信号が非活性状態である場合、前記第1ポートを通じて前記外部ホストによりアクセス可能であることを特徴とする請求項15記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  17. 前記揮発性サブメモリコアは、待機信号が非活性化状態である場合、前記不揮発性メモリとリード/ライト動作を行うことを特徴とする請求項15記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  18. 前記不揮発性メモリ、前記揮発性メインメモリコア、及び前記揮発性サブメモリコアは、単一パッケージ内に含まれることを特徴とする請求項1記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  19. 前記第2ポートはNANDフラッシュメモリに結合され、前記マルチポート揮発性メモリ装置はSDRAMを含むことを特徴とする請求項1記載のマルチポート揮発性メモリ装置。
  20. メインメモリコアと、
    バッファーメモリコアと、
    ホストと連結された第1データ入出力ポートと前記メインメモリコアとの間に連結され、データを入出力する第1データ入出力部と、
    フラッシュメモリと連結された第2データ入出力ポートと前記バッファーメモリコアとの間に連結され、データを入出力する第2データ入出力部と、
    前記メインメモリコアのアドレス信号を格納するための第1アドレスレジスターと、
    前記第1及び第2データ入出力部の間に連結され、前記フラッシュメモリのアドレス信号を格納するための第2アドレスレジスターと、
    制御部と、を具備し、
    前記制御部は、
    前記メインメモリコアのデータリード又はライト動作モードでは、前記ホストから提供されるアドレス信号により前記メインメモリコアをアドレッシングし、前記第1データ入出力部を通じてデータをリード又はライトし、
    前記フラッシュメモリのデータリード動作モードでは、
    前記ホストから提供されるソースアドレス信号を前記第1データ入出力部を通じて、前記第2アドレスレジスターに格納し、デスティネーションアドレス信号を前記第1アドレスレジスターに格納し、前記第2アドレスレジスターに保存されたソースアドレス信号を前記フラッシュメモリのスタートアドレスとして前記第2データ入出力部を通じて前記フラッシュメモリに提供し、前記フラッシュメモリからリードされたデータを前記バッファーメモリコアに格納し、前記第1アドレスレジスターに保存されたデスティネーションアドレスをメインメモリコアのスタートアドレスとして前記バッファーメモリコアに格納されたデータを前記メインメモリコアにコピーさせ、前記メモリコアにコピーされたデータを前記第1データ入出力部を通じてホストにリードさせ、
    前記フラッシュメモリのデータライト動作モードでは、
    前記ホストから提供されたデスティネーションアドレス信号を前記第1データ入出力部を通じて前記第2アドレスレジスターに格納し、ソースアドレス信号を前記第1アドレスレジスターに格納し、前記第1アドレスレジスターに保存されたソースアドレス信号を前記メインメモリコアのスタートアドレスとして前記メインメモリコアのデータを前記バッファーメモリコアにコピーさせ、前記バッファーメモリコアにコピーされたデータを前記第2データ入出力部を通じてフラッシュメモリに出力させることを特徴とする低速メモリリンク型高速メモリ装置。
  21. 第1速度で動作する高速メモリをアクセスするホストと、
    前記第1速度より低い速度である第2速度で動作する低速メモリと、
    前記低速メモリと低速でインターフェースし、前記ホストと高速でインターフェースして、前記低速メモリを前記ホストに高速でリンクさせるためのメモリリンク高速メモリと、
    を具備することを特徴とするデータ処理装置。
  22. ホストと、
    不揮発性メモリと、
    前記不揮発性メモリと第1ポートを通じてインターフェースして、前記ホストと第2ポートを通じてインターフェースして、前記不揮発性メモリを前記ホストにリンクさせるための揮発性メモリと、
    を具備することを特徴とするデータ処理装置。
  23. ホストと連結するための連結ポートと、
    不揮発性メモリと、
    前記不揮発性メモリと連結され、前記ホストと前記連結ポートを通じてインターフェースして、前記不揮発性メモリを前記ホストにリンクさせるためのメモリリンク揮発性メモリとを一つのパッケージに実装したことを特徴とするマルチチップ半導体装置。
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