JP2005267628A - Nandフラッシュメモリを使用するメモリカード及びそれの動作方法 - Google Patents

Nandフラッシュメモリを使用するメモリカード及びそれの動作方法 Download PDF

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Abstract

【課題】NANDフラッシュメモリを使用するメモリカードおよびそれの動作方法を提供する。
【解決手段】本発明はNANDフラッシュメモリを使ったメモリカードに係り、前記メモリカードはNANDフラッシュメモリインターフェース方式を使用するホストに接続される。前記メモリカードはNANDフラッシュメモリの以外にコントローラをさらに含む。前記NANDフラッシュメモリは前記ホストで支援するインターフェース方式と異なるインターフェース方式を使用し、前記コントローラは前記ホストのインターフェース方式を前記NANDフラッシュメモリのインターフェース方式に変換する。
【選択図】図2

Description

本発明はメモリカードに係り、さらに詳細にはNANDフラッシュメモリを内蔵したメモリカード及びそれの動作方法に関するものである。
デジタルカメラなどのようなデジタル機器の補助記憶装置に利用される記録媒体は紙に穴を掘って穿孔カードから始まってフロッピー(登録商標)ディスク及びハードディスクのような磁気ディスク、そしてCD、DVDのような光ディスクを経て最近にはスマートメディアカード(Smart Media(登録商標) Card)、マルチメディアメモリカード(Multimedia Memory Card)のようなカード形態のメモリカードに至るまで多様に発展してきた。上のような記録媒体では多少変形されたものもあるが、今までも各々多様な分野で広く利用されている。
最近開発されたフラッシュメモリ基盤のメモリカードは小さくて簡便であり、データ伝達速度が速くて非常に脚光を浴びている。最近デジタルカメラ用メモリカードとして開発されたエクストリームデジタルピクチャカード(extreme Digital card; 以下、xDカード)は良い例である。
xDカードはNANDフラッシュメモリを使用したメモリカードの一種として、既存のスマートメディアカードの短所であるサイズと容量の限界を補うために開発された次世代フラッシュメモリカードである。
xDカードはNANDフラッシュメモリ直接接続方式によってホスト(例えば、デジカメ)と連結される。したがって、フラッシュメモリを使用する既存のコンパクトフラッシュ(登録商標)カード、SD(Secure Digital)カード、メモリスティック、マルチメディアメモリカードなどに比べてサイズ(25×20×1.7(mm))が小さくてデータ貯蔵容量が大きい。かつ電源消費が低くて伝送速度が速いという長所がある。
xDカードには16キロバイト(KiloByte;以下、KB)のブロックサイズを有する小容量NANDフラッシュメモリを使用する小容量xDカードと128KBのブロックサイズを有する大容量xDカードに区分することができる。しかし、問題はxDカードのメモリとして使用される小容量NANDフラッシュメモリと大容量NANDフラッシュメモリが各々異なるインターフェース方式を使用するという点である。
したがって、小容量xDカードを支援するホストに大容量xDカードを直接使用することができないという問題が発生する。反対に、大容量xDカードを支援するホストに小容量xDカードを直接使用することもできない。このような問題は、xDカードに限る問題ではなく、フラッシュメモリを基盤として製作されたメモリカードに共通する問題である。
本発明は上述の問題点を解決するために提案されたものであって、本発明の目的はインターフェース方式を異にするホストと互換性のあるメモリカードを提供することにある。
本発明の一側面によるメモリカードは、第1タイプのNANDフラッシュメモリインターフェース方式である第1インターフェース方式を使用するホストに接続され、前記第1タイプと異なる第2タイプのNANDフラッシュメモリインターフェース方式である第2インターフェース方式を使用するNANDフラッシュメモリと、前記第1インターフェース方式を前記第2インターフェース方式に変換するコントローラとを含む。
この態様において、前記第1タイプのNANDフラッシュメモリは16KBのブロックサイズを有する小容量NANDフラッシュメモリであり、前記第2タイプのNANDフラッシュメモリは128KBのブロックサイズを有する大容量NANDフラッシュメモリである。反対の実施形態として、前記第1タイプのNANDフラッシュメモリは大容量NANDフラッシュメモリであり、前記第2タイプのNANDフラッシュメモリは小容量NANDフラッシュメモリである。
この態様において、前記コントローラは、前記ホストからアドレス及びコマンドを受け入れ、前記NANDフラッシュメモリで使用することができるように前記アドレス及びコマンドを変換し、前記変換されたアドレス及びコマンドを前記NANDフラッシュメモリに提供する。また、前記コントローラは、前記ホストと前記NANDフラッシュメモリとの間でデータを伝達する。
この態様において、前記メモリカードは、エクストリームデジタルピクチャカード(xDカード)である。
本発明の他の側面によるメモリカードは、第1インターフェース方式を使用するホストに連結され、第2インターフェース方式を使用するNANDフラッシュメモリと、前記第1インターフェース方式を前記第2インターフェース方式に変換するコントローラとを含み、前記コントローラは、前記ホストからコマンド及びアドレスを受け入れる第1バッファと、前記第1バッファからコマンドを受け入れて前記NANDフラッシュメモリで使用することができるように前記コマンドを変換するコマンド変換回路と、前記第1バッファからアドレスを受け入れて前記NANDフラッシュメモリで使用することができるように前記アドレスを変換するアドレス変換回路と、前記変換されたコマンド及びアドレスを前記NANDフラッシュメモリに提供する第2バッファとを含む。
この態様において、前記コントローラは、データを貯蔵するバッファメモリをさらに含む。
この態様において、前記カードは、 エクストリームデジタルピクチャカード(xDカード)である。
本発明のまた他の側面による第1インターフェース方式を使用するホストに接続され、第2インターフェース方式を使用するNANDフラッシュメモリを含むメモリカードの動作方法は、a)前記ホストからコマンド及びアドレスを受け入れる段階と、b)前記コマンド及びアドレスを前記第2インターフェース方式に変換する段階と、c)前記変換されたコマンド及びアドレスを前記NANDフラッシュメモリに提供する段階とを含む。
この態様において、前記動作方法は消去動作方法であることを特徴とする。この時、前記消去動作方法は、d)消去する第1ブロックに有効のデータが含まれた場合、前記有効のデータを前記第1ブロックと異なる第2ブロックに移す段階と、e)前記第1ブロックを消去する段階とをさらに含む。
この態様において、前記メモリカードは、エクストリームデジタルピクチャカード(xDカード)であることを特徴とする。
本発明によるメモリカードによると、小容量メモリカードを支援するホストに大容量メモリカードを直接使用することができる。また、大容量メモリカードを支援するホストに小容量メモリカードを直接使用することもできる。
以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者が本発明の技術的思想を容易に実施することができるほど詳細に説明するために、本発明の最も望ましい実施形態を添付の図面を参照して説明する。
NANDフラッシュメモリは大きく小容量NANDフラッシュメモリ(以下、小容量メモリ)と大容量NANDフラッシュメモリ(以下、大容量メモリ)で区分することができる。表1は小容量メモリと大容量メモリの主要の差異を示す。
Figure 2005267628
表1を参照すると、小容量メモリは16KBのブロックサイズを有する。また、小容量メモリは電源端子を除いて15個の端子(7個の制御信号端子と8個の入出力端子)を有する。しかし、128KBのブロックサイズを有する大容量メモリは小容量メモリの15個の端子の以外にPRE(Powae_on Read Enable)端子をさらに有している。ここで、PRE端子は自動読み出し動作(auto read operation)を制御するためのものである。
小容量メモリは512バイト(Byte;以下、B)(スペア領域は除く)のページ単位で読み出し及び書き込み動作を実行し、16KB(スペア領域は除く)のブロック単位で消去動作を実行する。しかし、大容量メモリは2KB(スペア領域は除く)のページ単位で読み出し及び書き込み動作を実行し、128KB(スペア領域は除く)のブロック単位で消去動作を実行する。
また、前記小容量メモリと大容量メモリはコマンド入力方式を異にする。表2と表3は小容量メモリと大容量メモリで主に使用されるコマンドである。
Figure 2005267628
Figure 2005267628
表2と表3を比べると、小容量メモリと大容量メモリのコマンド入力方式が異なることが分かる。小容量メモリでは1サイクル、または3サイクルにかけてコマンドが入力されるが、大容量メモリでは2サイクルにかけてコマンドが入力される。例えば、読み出し(Read)動作の場合、小容量メモリでは‘00h’または‘01h’が1サイクルにかけて入力されるが、大容量メモリでは2サイクルにかけて‘00h’および‘30h’が入力される。
また、小容量メモリと大容量メモリのコマンド入力値が異なっても良い。例えば、‘01h’、‘50h’ などは小容量メモリでのみ使用され、大容量メモリでは使用されない。そして、読み出し(Read)動作において、小容量メモリでは‘00h’、‘01h’および‘50h’が使用されるが、大容量メモリでは‘00h’及び‘30h’が使用される。
上述のような小容量メモリと大容量メモリのインターフェース方式上の差異によって、小容量メモリを使用したメモリカード(以下、小容量メモリカード)に合わせて製作されたホストに大容量メモリを使用したメモリカード(以下、大容量メモリカード)を直接使用することができない。反対に、小容量メモリカードは大容量メモリカードに互換性のあるホストに直接使用することができない。
図1は小容量メモリカードの実施形態を示すブロック図である。図1で、前記小容量メモリカードは小容量xDカード2である。前記小容量xDカード2は小容量メモリ10を具備する。前記小容量メモリ10は512Mb(Mega bit;以下、Mb)のメモリ容量を有する。
前記小容量xDカード2はホスト1に直接連結され、前記ホスト1によって直接アクセスされる。これは前記ホスト1と小容量メモリ10が同一のNANDフラッシュメモリインターフェース方式を使用するためである。前記ホスト1と小容量メモリ10は電源端子VCC、VSS、制御信号端子R/nB、nCE、nRE、CLE、ALE、nWE、nWP、および入出力端子I/0[7:0]を共通に有する。前記小容量メモリ10は前記入出力端子を通じてコマンド、アドレス、およびデータをバイト(Byte)単位で受け入れて読み出し/書き込み/消去動作などを実行する。
前記小容量メモリ10は16KBのブロックサイズ及び512Bのページサイズを有する。したがって、前記小容量xDカード2は16KB単位で消去動作を実行し、512B単位で読み出し及び書き込み動作を実行する。
図2は本発明の実施形態による大容量メモリカードを示すブロック図である。図2で前記大容量メモリカードは大容量xDカード3である。
前記大容量xDカード3は大容量メモリ200を具備する。前記大容量メモリ200は1Gb(Giga Bit;以下、Gb)のメモリ容量を有する。前記大容量メモリ200は電源端子VCC、VSS、制御信号端子R/nB'、nCE’、nRE'、CLE’、ALE'、nWE’、nWP'、入出力端子I/0’[7:0]、およびPRE端子を有する。前記PRE端子は自動読み出し動作(auto read operation)を制御するためのものであって、図2では例としてグラウンド(ground)に連結される。
前記大容量メモリ200は128KBのブロックサイズ及び2KBのページサイズを有し、ブロック単位128KBで消去動作を実行し、ページ単位2KBで読み出し及び書き込み動作を実行する。
一方、ホスト1は図1に示したものと同一であり、小容量メモリカード2と互換性がある。前記ホスト1のインターフェース方式は小容量メモリ(図1参照)10のインターフェース方式と一致するが、前記大容量メモリ200のインターフェース方式とは一致しない。したがって、前記大容量メモリ200を前記ホスト1に直接連結して使用することができない。
前記大容量xDカード3は前記ホスト1と大容量メモリ200のインターフェース方式の不一致を補うために、コントローラ100をさらに含む。前記コントローラ100は、前記ホスト1のインターフェース方式を前記大容量メモリ200のインターフェース方式に変換する。例えば、前記コントローラ100は前記ホスト1からアドレス及びコマンドを受け入れて前記大容量メモリ200で使用することができるように前記アドレス及びコマンドを変換し、前記変換されたアドレス及びコマンドを前記大容量メモリ200に提供する。
図3は図2に示したコントローラの第1実施形態を示す概略図である。図3を参照すると、前記コントローラ100は第1バッファ110、コマンド変換回路120、アドレス変換回路130、および第2バッファ150を含む。
前記第1バッファ110はホスト(図2参照)1の入出力端子I/Oに連結されてバイト単位でデータを受け入れてコマンドECMD、アドレスEADDR、データDATAを発生する。
前記コマンド変換回路120は、前記第1バッファ110からコマンドECMDを受け入れて大容量メモリ(図2参照)200で使用することができるコマンドICMDに変換する。前記コマンド変換回路120が必要な理由はホスト(図2参照)1と前記大容量メモリ200が読み出し/書き込み/消去動作などに対して互いに異なるコマンド入力方式、またはコマンド入力値を使用するためである。前記コマンド変換回路120は前記ホスト1と大容量メモリ200が互いに異なるコマンドを使用するので発生する問題を補うために前記ホスト1からコマンドECMDを受け入れて前記大容量メモリ200のインターフェース方式に適するコマンドICMDに変換する。
例えば(表2と表3参照)、前記ホスト1から読み出し動作を命令する‘00h’コマンドが入力されると、前記コマンド変換回路120は前記‘00h’コマンドを‘00h’と‘30h’に変換する。前記大容量メモリ200では使用されない‘01h’または ‘50h' コマンドが入力される場合にも、前記コマンド変換回路120は前記01h’または‘50h’を‘00h’と‘30h’に変換する。
前記アドレス変換回路130は、前記第1バッファ110からアドレスEADDRを受け入れて前記大容量メモリ200で使用することができるアドレスIADDRに変換する。前記アドレス変換回路130は、アドレスマッピングテーブル(address mapping table)(図示せず)を参照して動作する。前記アドレス変換回路130は、前記ホスト1から受け入れたアドレスをアドレスマッピングテーブルを利用して、前記大容量メモリ200で使用することができるアドレスに変換する。
前記アドレス変換回路130は、前記ホスト1と大容量メモリ200との間で読み出し及び書き込み動作の基本単位が違って発生する問題点を解決する。前記ホスト1で提供する書き込み/読み出し動作の基本単位であるページサイズは512Bであり、前記大容量メモリ200の 書き込み/読み出し動作の基本単位であるページサイズは2KBである。前記大容量メモリ200のページは512Bずつ4個の小単位で区分することができる。したがって、前記大容量メモリ200の1ページは前記ホスト1で提供する4個のページとサイズが同一である。
読み出し及び書き込み動作時、前記アドレス変換回路130は前記ホスト1からソースアドレス(source address)を受け入れる。前記ソースアドレスは512B単位で管理される小容量メモリ(図1参照)10に適するアドレスであり、2KB単位で管理される前記大容量メモリ200には使用することができないアドレスである。前記アドレス変換回路130はアドレスマッピングテーブルを利用して前記ソースアドレスを解釈した後、前記大容量メモリ200で使用することができるターゲットアドレス(target address)に変換する。
前記第2バッファ150は、前記コマンド変換回路120から発生されたコマンドICMD、前記アドレス変換回路130から発生されたアドレスIADDRを受け入れて入出力端子I/O'を通じて前記大容量メモリ200にバイト単位に出す。
前記コントローラ100はホスト(図2参照)1から印加されたデータを大容量メモリ(図2参照)200に伝達する。または、前記大容量メモリ200から出力されたデータを前記ホスト1に伝達する。
図4は、図2に示したコントローラの第2実施形態を示す概略図である。図3に示した図面と同一の参照符号は同一の機能をする同一の部材を示す。ただ、図4に示したように、前記コントローラ100はバッファメモリ140をさらに含む。前記バッファメモリ140は前記ホスト1から印加されたデータを一時的に貯蔵した後、前記大容量メモリ200に伝達する。または、前記大容量メモリ200から出力されたデータを一時的に貯蔵した後、前記ホスト1に伝達する。
図5は、図2に示した大容量メモリカードの消去動作を示す概念図である。大容量メモリ(図2参照)200は128KB単位で消去動作を実行する。しかし、ホスト1は16KB単位で消去動作を支援する。図5は消去動作時、前記ホスト1と大容量メモリ200との間で消去動作の異なる基本単位によって発生するという問題点を解決する過程を示す。
前記ホスト1から消去動作を命令するコマンドとアドレスが入力されれば、コントローラ(図2参照)100は前記コマンドとアドレスを解釈して消去するターゲットブロック(Erase target block)を決める。前記消去するターゲットブロックのサイズは16KBである。しかし、大容量メモリ200で実際消去されるブロックのサイズは128KBである。
図5で、(a)過程は、消去動作時の、ブロックの初期状態を示す概念図である。Aブロック210とBブロック220は、前記大容量メモリ200に属した任意のブロックであり、各々128KBのブロックサイズを有する。前記Aブロック210は、前記大容量メモリ200で実際消去動作が実行されるブロックであり、16KBのブロックサイズを有する8個の小ブロック211〜218で区分することができる。前記小ブロック211〜218のうちで消去するターゲットブロックは小ブロック214であり、前記ホスト1から入力されたアドレスを解釈して得られる。前記小ブロック211〜213は、有効のデータが貯蔵されているブロックである。したがって、前記小ブロック211〜213に貯蔵された有効のデータは消去動作が実行される前にBブロック220に移されなければならない。
図5の(b)過程は、Aブロックにある有効のデータがBブロックに移される過程を示す概念図である。コピーバック動作によって前記Aブロック210内に位置した小ブロック211〜213の有効のデータが前記Bブロック220内に位置した小ブロック221〜223に移される。この時、前記コントローラ100はアドレスマッピング動作を通じて前記小ブロック211〜213と小ブロック221〜223のアドレスを指定する。
図5の(c)過程は、Aブロックに対する消去動作を示す概念図である。コピーバック動作が終われば、消去するターゲットブロック214が含まれている前記Aブロック210の全体を消去する。結果的に、前記Aブロック210は消去されるが、有効のデータは前記Bブロック220に保存される。
上述の過程によって消去動作時、前記ホスト1と大容量メモリ200との間でブロックサイズが違うせいで発生する有効のデータの損失問題が解決される。
一方、本明細書では小容量メモリカードを支援するホストに大容量メモリカードを接続する場合のみを実施形態として説明した。しかし、その反対の場合、すなわち、大容量メモリカードを支援するホストに小容量メモリカードを使用する場合にも同一の原理が適用されることは、この技術分野で通常の知識を持つ者に自明な事実である。
また、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態に関して説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることはもちろんである。したがって、本発明の範囲は上述の実施形態に限って決まってはいけず、上述の特許請求の範囲だけでなく、この発明の特許請求の範囲と均等なものなどによって決まらなければならない。
小容量メモリカードの実施形態を示すブロック図である。 本発明の実施形態による大容量メモリカードを示すブロック図である。 図2に示したコントローラの第1実施形態を示す概略図である。 図2に示したコントローラの第2実施形態を示す概略図である。 大容量メモリカードで消去動作を示す概念図である。
符号の説明
1 ホスト
2 小容量xDカード
3 大容量xDカード
10 小容量NANDフラッシュメモリ
100 コントローラ
110、150 バッファ
120 コマンド変換回路
130 アドレス変換回路
140 バッファメモリ
200 大容量NANDフラッシュメモリ

Claims (18)

  1. 第1タイプのNANDフラッシュメモリインターフェース方式である第1インターフェース方式を使用するホストに接続されるメモリカードにおいて、
    前記第1タイプと異なる第2タイプのNANDフラッシュメモリインターフェース方式である第2インターフェース方式を使用するNANDフラッシュメモリと、
    前記第1インターフェース方式を前記第2インターフェース方式に変換するコントローラと
    を含むことを特徴とするメモリカード。
  2. 前記第1タイプのNANDフラッシュメモリは、16KBのブロックサイズを有することを特徴とする請求項1記載のメモリカード。
  3. 前記第1タイプのNANDフラッシュメモリは、バイト単位でデータを入出力することを特徴とする請求項2記載のメモリカード。
  4. 前記第2タイプのNANDフラッシュメモリは、128KBのブロックサイズを有することを特徴とする請求項2記載のメモリカード。
  5. 前記第2タイプのNANDフラッシュメモリは、バイト単位でデータを入出力することを特徴とする請求項4記載のメモリカード。
  6. 前記第1タイプのNANDフラッシュメモリは、128KBのブロックサイズを有することを特徴とする請求項1記載のメモリカード。
  7. 前記第1タイプのNANDフラッシュメモリは、バイト単位でデータを入出力することを特徴とする請求項6記載のメモリカード。
  8. 前記第2タイプのNANDフラッシュメモリは、16KBのブロックサイズを有することを特徴とする請求項6記載のメモリカード。
  9. 前記第2タイプのNANDフラッシュメモリは、バイト単位でデータを入出力することを特徴とする請求項8記載のメモリカード。
  10. 前記コントローラは、前記ホストからアドレスおよびコマンドを受け入れ、前記NANDフラッシュメモリで使用されるように前記アドレスおよびコマンドを変換し、前記変換されたアドレスおよびコマンドを前記NANDフラッシュメモリに提供することを特徴とする請求項1記載のメモリカード。
  11. 前記コントローラは、前記ホストと前記NANDフラッシュメモリとの間でデータを伝達することを特徴とする請求項10記載のメモリカード。
  12. 前記メモリカードは、エクストリームデジタルピクチャカード(xDカード)であることを特徴とする請求項1記載のメモリカード。
  13. 前記メモリカードは(20x25x1.7)mmのサイズを有することを特徴とする請求項1に記載のメモリカード。
  14. 第1インターフェース方式を使用するホストに連結されるメモリカードにおいて、
    第2インターフェース方式を使用するNANDフラッシュメモリと、
    前記第1インターフェース方式を前記第2インターフェース方式に変換するコントローラとを含み、前記コントローラは、
    前記ホストからコマンドおよびアドレスを受け入れる第1バッファと、
    前記第1バッファからコマンドを受け入れて前記NANDフラッシュメモリで使用することができるように前記コマンドを変換するコマンド変換回路と、
    前記第1バッファからアドレスを受け入れて前記NANDフラッシュメモリで使用することができるように前記アドレスを変換するアドレス変換回路と、
    前記NANDフラッシュメモリに前記変換されたコマンドおよびアドレスを伝達する第2バッファと
    を含むことを特徴とするメモリカード。
  15. 前記コントローラは、データを貯蔵するバッファメモリをさらに含むことを特徴とする請求項14記載のメモリカード。
  16. 前記メモリカードは、エクストリームデジタルピクチャカード(xDカード)であることを特徴とする請求項14記載のメモリカード。
  17. 第1インターフェース方式を使用するホストに接続され、第2インターフェース方式を使用するNANDフラッシュメモリを含むメモリカードの動作方法において、
    a)前記ホストからコマンドおよびアドレスを受け入れる段階と、
    b)前記コマンドおよびアドレスを前記第2インターフェース方式に変換する段階と、
    c)前記変換されたコマンドおよびアドレスを前記NANDフラッシュメモリに提供する段階とを含むことを特徴とするメモリカード動作方法。
  18. 前記メモリカードは、エクストリームデジタルピクチャカード(xDカード)であることを特徴とする請求項17記載のメモリカード動作方法。
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