JP2007179594A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ブートシーケンス時に利用される情報を記憶する内部ROMを効率良く使用することが可能な不揮発性半導体メモリを有した半導体集積回路装置を提供する。
【解決手段】 ディフェクティブブロックのアドレス情報を含むブロック置換情報の登録が可能なブロック置換情報登録領域、及びバッドブロックのアドレス情報を含むバッドブロック情報の登録が可能なバッドブロック情報登録領域を含む記憶部と、ブロック置換情報がセットされるブロック置換情報レジスタ群と、バッドブロック情報がセットされるバッドブロックフラグレジスタ群とを備える。ブートシーケンス時に、ブロック置換情報レジスタ群は、記憶部から読み出したブロック置換情報に従ってセットする(ST.5)。また、バッドブロックフラグレジスタ群は、記憶部から読み出したブロック置換情報、及びバッドブロック情報の双方に従ってセットする(ST.6及びST.8)。
【選択図】 図4

Description

この発明は、半導体集積回路装置に係わり、特に、不揮発性半導体メモリを有した半導体集積回路装置に関する。
メモリカード等の記録メディアに利用される、不揮発性半導体メモリには、リダンダンシ技術が採用されている。リダンダンシ技術は、製造時に不具合をきたしたカラム(ディフェクティブカラム)、あるいはブロック(ディフェクティブブロック)を、予備のカラム(リダンダントカラム)、あるいは予備のブロック(リダンダントブロック)に置き換える技術である。これにより、製造時に不具合をきたしたカラム、あるいはブロックがあった場合でも、予備のカラム、あるいは予備のブロックに置き換えることで救済し、不揮発性半導体メモリの歩留りを維持し、ひいてはその向上を図ることができる。
近時のリダンダンシ技術は、リダンダンシ情報、例えば、ブロック置換の場合には、ディフェクティブブロックのアドレス情報、及び置換先ブロック情報などを含むブロック置換情報を内部ROMに記憶させておき、このブロック置換情報を、電源投入時のブートシーケンス時に内部ROMから読み出してレジスタにセットするようにしている(特許文献1)。リダンダンシ情報をレジスタにセットする理由は、アクセスの度に内部ROMからリダンダンシ情報を読み出していたのでは、アクセス速度に支障をきたすためである。ブートシーケンスとは、電源投入時における不揮発性半導体メモリチップ内のシステム立ち上げのための内部処理のことである。なお、リダンダンシ情報を内部ROMに記憶させるようにしたことは、例えば、レーザー溶断型ヒューズ等のプログラム、即ち、機械的破壊を伴うプログラムを行うことが、集積回路の微細化、及び記憶容量の大規模化の進展に伴って難しくなってきたことによる。
さらに、近時、内部ROMに記憶される情報には、リダンダンシ情報に限らず、トリミング情報などが含まれるようになってきた。トリミング情報とは、チップ間、あるいは製造ロット間における製造バラツキを予め見込み、チップ毎、あるいは製造ロット毎に、電圧の設定等を最適化する情報のことである。
また、ブートシーケンス時に読み出す情報は全て、内部ROMから一旦読み出してデータキャッシュに保持させる。この後、データキャッシュから、リダンダンシ情報はリダンダンシ情報をセットするレジスタへ、トリミング情報はトリミング情報をセットするレジスタへ転送するようにしている。
さらに、近時、リダンダンシ技術とは別に、バッドブロックという概念が新たに実用化されている。バッドブロックは、製造中に不具合をきたしたブロック(ディフェクティブブロック)をリダンダントブロックへ置換せず、その代わりに使用禁止にする、という技術である。バッドブロックは使用禁止となるから、その分、記憶容量は減る。しかし、近時の不揮発性半導体メモリは、その記憶容量が大きいことからブロック数が多く、ユーザが未使用のままのブロックも多い。この実情を踏まえると、バッドブロックは、実用上差し障りない。むしろ、バッドブロックを採用しない不揮発性半導体メモリに比較すれば、出荷数を増やすことができ、不揮発性半導体メモリをユーザに安価に提供できる。
さらに、リダンダンシ技術を廃止し、全てのブロックに対してバッドブロック技術を適用しよう、という試みもある(特許文献2)。
バッドブロック技術に利用されるバッドブロック情報もまた、ブートシーケンス時に利用される情報の一つである。バッドブロック情報に従って、使用禁止にされたブロックには、ここにアクセスがあったとき、データ消去、データ書き込み、及びデータ読み出しの各動作において必要な電圧がワード線に対してかからない処理が為される。
ディフェクティブブロック、及びバッドブロックは、それぞれ不具合をきたしたブロックである、という点で一致するが、リダンダンシ技術はディフェクティブブロックをリダンダントブロックに置換する技術であり、バッドブロック技術はブロックを使用禁止にする技術である。これらの技術は互いに異なる技術である。
例えば、リダンダンシ技術は、ディフェクティブブロックにアクセスがあったとき、置換先のリダンダントブロックに自動的に振り替えて、置換先のリダンダントブロックをアクセスする。つまり、ディフェクティブブロックはアクセスしない。従って、ディフェクティブブロックは他の非選択のブロックと同じように取り扱われる。ディフェクティブブロックのワード線に対しては、データ消去、データ書き込み、及びデータ読み出しの各動作において必要な電圧が、他の非選択ブロックと同様にかからない。リダンダンシ技術によれば、ディフェクティブブロックは、非選択のブロックと同じように取り扱うので、ワード線の電圧を制御する回路は要らない。
対して、バッドブロック技術によれば、バッドブロックは選択されたブロックと同じにように取り扱う。従って、バッドブロックはアクセスされたことになるので、ワード線に対しては、データ消去、データ書き込み、及びデータ読み出しの各動作において必要な電圧がかかる状況になる。この状況を、具体的にはバッドブロックフラグというフラグに基いて、強制的に抑制する。このため、ワード線に与えられる電圧を強制的に抑制する電圧制御回路が必要である。ただし、バッドブロック技術は、ワード線に与えられる電圧を強制的に抑制するので、バッドブロックとして登録されたブロックについては、消去時、特に、チップ一括消去時においても、ワード線には電圧が一切かからない。
このように、リダンダンシ技術はワード線の電圧を制御しないが、バッドブロック技術はワード線の電圧を制御する。このため、リダンダンシ情報に基いてセットされるレジスタ、及びバッドブロック情報に基いてセットされるレジスタは互いに異なる。具体的な一例は、リダンダンシ情報がセットされるレジスタはアドレス系回路に組み込まれ、バッドブロック情報がセットされるレジスタはワード線系回路に組み込まれる。
リダンダンシ情報、及びバッドブロック情報は、内部ROMに、リダンダンシ情報を登録するリダンダンシ情報登録領域と、バッドブロック情報を登録するバッドブロック登録領域とを割り当て、それぞれ独立して記憶させる。データキャッシュにおけるデータ格納アドレスも、リダンダンシ情報と、バッドブロック情報とで変える。そして、レジスタへ情報の転送、及びレジスタのセットは、それぞれ別々の動作によって行う。
さらに、近時、ディフェクティブブロックにおいても、バッドブロックと同様に取り扱うことが良い、と考えられるようになってきた。例えば、リダンダンシ技術によるディフェクティブブロックにおいては、チップ一括消去時に、ディフェクティブブロックのアクセスが許可されることがあり得る。この場合、短絡電流等の発生が予想され、電源供給能力の低下や、最悪の場合にはチップが壊れてしまう可能性もある。そこで、ディフェクティブブロックにおいても、バッドブロックと同様に取り扱い、チップ一括消去時においても、ワード線に電圧が一切かからないようにする。
そこで、製造時にディフェクティブブロックとされたブロックのアドレスを、出荷前にバッドブロックとしてバッドブロック登録領域にメーカ側で登録する。
しかしながら、ディフェクティブブロックのアドレスとバッドブロックのアドレスとが、内部ROMに重複して登録される。即ち、バッドブロック登録領域の使用量が大きくなる。このため、リダンダントブロックを多く利用した場合には、バッドブロックとして登録できる数の全てを利用できないことがあり、歩留りを落とす。
特開2000−091505 特開2005−216345
この発明は、ブートシーケンス時に利用される情報を記憶する内部ROMを効率良く使用することが可能な不揮発性半導体メモリを有した半導体集積回路装置を提供する。
また、この発明は、ブートシーケンス時に、内部ROMから読み出した情報を格納するレジスタの数を減らすことが可能な不揮発性半導体メモリを有した半導体集積回路装置を提供する。
この発明の第1態様に係る半導体集積回路装置は、不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、前記複数のブロックのうち、ディフェクティブブロックのアドレス情報を含むブロック置換情報の登録が可能なブロック置換情報登録領域、及びバッドブロックのアドレス情報を含むバッドブロック情報の登録が可能なバッドブロック情報登録領域を含む記憶部と、前記ブロック置換情報がセットされるブロック置換情報レジスタ群と、前記バッドブロック情報がセットされるバッドブロックフラグレジスタ群と、入力されたブロックアドレスと前記ブロック置換情報レジスタにセットされたブロック置換情報とを比較し、前記ディフェクティブブロックがアクセスされた時、アクセス先を、前記ディフェクティブブロックから置換先のリダンダントブロックに振り替え可能なブロックリダンダンシ判定回路と、前記バッドブロックがアクセスされた時、前記バッドブロックフラグレジスタ群にセットされたバッドブロック情報に従って、前記バッドブロックのワード線に与えられる電圧を抑制可能な電圧抑制機能付ロウデコーダと、電源投入を検知する電源投入検知回路と、前記電源投入検知回路が電源投入を検知した後、ブートシーケンスを実行するシーケンサと、を備え、ブートシーケンス時に、前記ブロック置換情報レジスタ群は、前記記憶部から読み出した前記ブロック置換情報に従ってセットされ、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記記憶部から読み出した前記ブロック置換情報、及び前記バッドブロック情報の双方に従ってセットされる。
この発明の第2態様に係る半導体集積回路装置は、不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、ベース値を含む複数のトリミング情報の登録が可能なトリミング情報登録領域を含む記憶部と、前記複数のトリミング情報のベース値がセットされる複数のベースレジスタを含むベースレジスタ群と、前記複数のベースレジスタを選択する第1選択信号を発生する第1選択信号発生回路と、複数のかさ上げ値がセットされる複数のかさ上げレジスタを含むかさ上げレジスタ群と、前記複数のかさ上げレジスタを選択する第2選択信号を発生する第2選択信号発生回路と、前記ベースレジスタにセットされたベース値と、前記かさ上げレジスタにセットされたかさ上げ値とを論理演算する演算器と、を備え、前記複数のトリミング情報のベース値を、前記ベースレジスタ群にセットした後、前記第1選択信号により選択されたベースレジスタにセットされたベース値と、前記第2選択信号により選択されたかさ上げレジスタにセットされたかさ上げ値とを、前記演算器によって論理演算し、前記演算器の演算結果を、前記第1選択信号により選択されたベースレジスタに返送する。
この発明によれば、ブートシーケンス時に利用される情報を記憶する内部ROMを効率良く使用することが可能な不揮発性半導体メモリを有した半導体集積回路装置を提供できる。
また、この発明によれば、ブートシーケンス時に、内部ROMから読み出した情報を格納するレジスタの数を減らすことが可能な不揮発性半導体メモリを有した半導体集積回路装置を提供できる。
以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、図面においては、同一の部分については同一の参照符号を付す。
実施形態の説明に先立ち、本実施形態において使用される主な用語の定義をする。
・ノーマルブロック(normal block)
標準として用意されているブロック。
・リダンダントブロック(redandant block)
予備として用意されているブロック。
・ディフェクティブブロック(defective block)
製造時に不具合をきたしたブロック。ディフェクティブブロックは、リダンダントブロックに置き換える。
・バッドブロック(bad block)
製造時に不具合をきたしたブロック。バッドブロックは、リダンダントブロックに置き換えない。出荷時に使用できないブロック。
まず、本実施形態の参考例として、ブートシーケンス時に使用される情報と、内部ROMのデータ領域の割り当てを説明する。
図1は、参考例1に係る内部ROMのデータ領域の割り当てと、データの登録の様子とを示す図である。
参考例1は、オーソドックスなタイプである。内部ROMには、図1に示すように、例えば、カラム置換情報登録領域1000、ブロック置換情報登録領域1100、トリミング情報登録領域1200、及びバッドブロック情報登録領域1300のデータ領域が割り当てられる。これら以外の情報(他の情報)があれば登録領域1400を割り当てれば良い。カラム置換情報、及びブロック置換情報はリダンダンシ情報である。カラム置換情報はカラム置換情報登録領域1000に登録され、ブロック置換情報はブロック置換情報登録領域1100に登録される。製造時には、内部ROMのデータ領域1000〜1400に何も情報が登録されていない。製品検査の段階において、ディフェクティブカラム、及びディフェクティブブロックが検出されると、これらをリダンダントカラム、及びリダンダントブロックに置き換える。この置き換えのためのカラム置換情報、及びブロック置換情報を、出荷前にメーカがカラム置換情報登録領域1000、及びブロック置換情報登録領域1100に登録する。トリミング情報はトリミング情報登録領域1200に登録される。トリミング情報は、製品検査の段階における動作試験結果に基いて、製品毎(チップ毎)、あるいは製品ロット毎に決められる。トリミング情報もまた、出荷前にメーカがトリミング情報登録領域1200に登録する。さらに、ディフェクティブブロックと同様に、不具合はあるのだが、リダンダントブロックに置き換えきれないブロックについては、バッドブロックとして使用禁止とする。使用禁止にするためのバッドブロック情報は、バッドブロック登録領域1300に登録される。
図2は、参考例2に係る内部ROMのデータ領域の割り当てと、データの登録の様子とを示す図である。
参考例2は、ディフェクティブブロックを、さらに、バッドブロックとして登録するタイプである。内部ROMへのデータ領域の割り当ては、図2に示すように、図1に示す参考例1と同じであるが、ディフェクティブブロックをバッドブロックとして取り扱うことが異なる。このため、参考例2は、ディフェクティブブロックをバッドブロックとするバッドブロック情報(1)をバッドブロック領域1300に登録する。図1、及び図2には、利用可能なバッドブロック登録数を便宜的に示す。本例では、例えば、“6個”である。図1に示す参考例1においては、利用可能なバッドブロック登録数の全てを使える。対して、図2に示す参考例2においては、利用可能なバッドブロック登録数のうち、既に4個を使っている。このため、残り2個しか利用することができない。
これにつき一例をあげる。リダンダントブロックの最大使用可能数=32ブロック、バッドブロック最大登録可能数=40ブロックとする。もしも、リダンダントブロックを全32ブロック使用すると、バッドブロック登録領域1300には、32ブロック分の情報が登録されることになる。例えば、バッドブロック登録領域1300には、40ブロック分登録できる、とすると、残りは8ブロックである。本来ならば、40ブロック登録できるはずであるのに、8ブロックしか登録できない。これは歩留りを落とす。
これを防ぐには、バッドブロック登録領域1300に、32+40ブロック分登録できるようすれば良いが、内部ROMを効率よく使用しているとは言えない。
そこで、第1実施形態に係る半導体集積回路装置は、ディフェクティブブロックをバッドブロックとして登録するタイプにおいて、内部ROMを効率良く利用できるようにする。
このための一例として、ブートシーケンスの流れを変える。この一例を、第1実施形態として、以下説明する。
(第1実施形態)
まず、ブートシーケンスを実行する内部システムの一例を説明する。
図3は、この発明の第1実施形態に係る半導体集積回路装置が有するブートシーケンスを実行する内部システムの一例を示すブロック図である。
図3に示すように、不揮発性半導体メモリチップ、例えば、フラッシュメモリチップ1には、ブートシーケンスを実行する内部システムが組み込まれる。フラッシュメモリの一例は、NAND型フラッシュメモリである。内部システムは、電源検知回路100、シーケンサ101、内部ROM102、データキャッシュ103、及びレジスタ群104−1〜104ーmを含む。
ブートシーケンスに利用される情報は、内部ROM102に登録される。ブートシーケンスに利用される情報は、本例では、カラム置換情報、ブロック置換情報、トリミング情報、及びバッドブロック情報を含む。他の情報がある場合には、他の情報が、さらに、含まれる。従って、内部ROM102のデータ領域の割り当ては、例えば、図1に示す参考例1と同じで良い。なお、本明細書においては、ブートシーケンスに利用される情報を、以下ヒューズデータと呼ぶ。
レジスタ群104−1〜104−mは、ヒューズデータに含まれたカラム置換情報、ブロック置換情報、トリミング情報、及びバッドブロック情報に対応して設けられる。例えば、本例では、レジスタ群104−1はカラム置換情報を格納し、レジスタ群104−2はブロック置換情報を格納し、レジスタ群104−3はトリミング情報を格納し、レジスタ群104−4はバッドブロック情報を格納する。なお、レジスタ群104−4は、バッドブロックフラグレジスタ群と呼ばれる。他の情報があれば、m個のレジスタ群のうち、レジスタ群104−1〜104−4以外のレジスタ群に格納すれば良い。
電源検知回路100は、電源の立ち上がり、即ち、電源投入を検知する回路である。電源検知回路100が電源投入を検知すると、シーケンサ101は動作を開始する。シーケンサ101は制御回路であり、本例では、内部ROM102、データキャッシュ103、及びレジスタ群104−1〜104−mを制御する。例えば、電源検知回路100が電源投入を検知すると、シーケンサ101は、内部ROM102に対してヒューズデータの読み出しを命令し、以下、順次、内部ROM102、及びデータキャッシュ103に対してヒューズデータの転送、及びヒューズデータの保持を命令し、データキャッシュ103、及びレジスタ群104−1〜104−mに対してヒューズデータの転送、及びヒューズデータの格納を命令する。
図4は、この発明の第1実施形態に係る半導体集積回路装置のブートシーケンスの流れの一例を示す流れ図である。
図4に示すように、まず、電源検知回路100が電源の立ち上がりを検知すると、内部ROM102からヒューズデータを読み出す(ST.1)。
次に、読み出したヒューズデータをデータキャッシュ103に転送する(ST.2)。転送したヒューズデータはデータキャッシュ103に保持する。
次に、ヒューズデータをデータキャッシュ103に保持した後、レジスタ群104−1〜104−mへ転送する前に、読み出したヒューズデータをチェックする(ST.3)。ヒューズデータのチェックは、例えば、ヒューズデータの一部の領域に、数バイトのデータ判別用パターンを入れておき、このデータ判別パターンを読み出し、読み出したデータ判別パターンが期待通りのパターンであるか否かを判断すれば良い。
期待通りでなければ(NG)、別のROMに切り替えて、ST.1〜ST.3を再度実行する。本例における別のROMとは、予備のヒューズデータのことである。予備のヒューズデータは、内部ROM102に、本来のヒューズデータと格納先を変えて記憶させたものである。別のROMからの再読み出しに際しては、最初の読み出しと、再読み出しとでアクセス先のアドレスを切り替える回路を設けておき、この回路を利用してアドレスを切り換えれば良い。なお、予備のヒューズデータは、内部ROM102と、別に設けた内部ROMに記憶させておいても良い。
期待通りであれば(OK)、データキャッシュ103に保持されたヒューズデータを、例えば、1バイト、あるいは2バイトを単位として、レジスタ群104−1〜104−mに転送する。本例では、まず、ヒューズデータに含まれるカラム置換情報をレジスタ群104−1に転送する(ST.4)。転送したカラム置換情報は、レジスタ群104−1に含まれた複数のレジスタのうち、対応したレジスタに格納する。
次に、ヒューズデータに含まれるブロック置換情報をレジスタ群104−2に転送する(ST.5)。転送したブロック置換情報は、レジスタ群104−2に含まれた複数のレジスタのうち、対応したレジスタに格納する。
次に、ヒューズデータに含まれるバッドブロック情報1をレジスタ群104−4に転送する(ST.6)。ここで、本例では、次のような工夫がなされる。即ち、バッドブロック情報1のソースとして、ブロック置換情報を利用する。ブロック置換情報を情報要素に分けると、2つの情報要素を含む。ブロック置換情報の情報要素の一例を図5に示す。図5に示す一例は、例えば、フレキシブルマッピングリダンダンシ技術を適用した場合である。フレキシブルマッピングリダンダンシは、リダンダンシ判定回路とリダンダント回路とを一対一に対応させず、自由に対応させるようにしたものである。もちろん、本実施形態は、フレキシブルマッピングリダンダンシに限られるものではなく、リダンダンシ判定回路とリダンダント回路とを一対一に対応させたリダンダンシ技術も適用できる。フレキシブルマッピングリダンダンシを適用した場合には、ブロック置換情報は、第1の情報要素としてディフェクティブブロックのアドレス情報と、第2の情報要素として置換先のリダンダントブロックのアドレス情報を含む。これらの2つの情報要素のうち、本例では、第1の情報要素、即ち、ディフェクティブブロックのアドレス情報を利用し、これをバッドブロック情報1とする。第1実施形態は、ディフェクティブブロックをバッドブロックとして登録するタイプであるから、ディフェクティブブロックのアドレスは、そのままバッドブロックのアドレスとして使えるのである。ディフェクティブブロックのアドレス情報、即ち、バッドブロック情報1はレジスタ群104−4に含まれた複数のレジスタのうち、対応したレジスタに格納する。
次に、ヒューズデータに含まれるトリミング情報をレジスタ群104−3に転送する(ST.7)。転送したトリミング情報はレジスタ群104−3に含まれた複数のレジスタのうち、対応したレジスタに格納する。
次に、ヒューズデータに含まれるバッドブロック情報2をレジスタ群104−4に転送する(ST.8)。バッドブロック情報2は、例えば、リダンダントブロックに置き換えきれないディフェクティブブロックがあれば登録される。バッドブロック情報2は、出荷時に、登録されている場合と、登録されていない場合とがある。バッドブロック情報2があれば、バッドブロック情報2は、レジスタ群104−4に含まれた複数のレジスタのうち、対応したレジスタに格納する。
この後、他の処理があれば、他の処理を行なうことで、ブートシーケンスは終了する。
図6に、第1実施形態に係る半導体集積回路装置の内部ROMのデータ領域の割り当てと、データの登録の様子とを示しておく。
また、ブートシーケンスの流れの参考として、参考例1、2におけるブートシーケンスの流れを、図7に示す。
図7に示すように、参考例1、2におけるブートシーケンスには、図4に示すバッドブロック情報1の転送に対応する手順は無い。図7に示すバッドブロック情報の転送は、図4に示すバッドブロック情報2の転送に対応する。
第1実施形態によれば、ディフェクティブブロックをバッドブロックとして取り扱う際のバッドブロック情報1のソースとして、ブロック置換情報を利用する。本例では、ブロック置換情報に含まれる情報要素のうち、ディフェクティブブロックのアドレス情報を、バッドブロック情報1として利用する。このため、ディフェクティブブロックをバッドブロックとして登録するタイプの不揮発性半導体メモリにおいて、内部ROMに登録する情報の重複が無い。従って、バッドブロック登録領域には、ディフェクティブブロック以外の、不具合をきたしたブロックのみを登録することができる。従って、例えば、バッドブロック登録領域に、40ブロックの登録が可能であった場合には、その全てを使用することができる。
このように、第1実施形態によれば、ブートシーケンス時に利用される情報が記憶される内部ROMを効率良く使用することが可能な不揮発性半導体メモリを有した半導体集積回路装置を提供できる。
さらに、ディフェクティブブロックをバッドブロックとして取り扱うので、ディフェクティブブロックにおいても、ワード線には電圧が一切かからないように、ワード線の電位が強制的に制御される。よって、チップ一括消去時においても、ディフェクティブブロックに短絡電流等が発生することを抑制でき、電源供給能力の低下の可能性や、チップが壊れてしまう可能性を低減できる。従って、信頼性の高い、不揮発性半導体メモリを得ることができる。
(第2実施形態)
次に、第1実施形態において説明したブートシーケンスの一例を実行可能な半導体集積回路装置の具体的な一例を、第2実施形態として説明する。
図8は、この発明の第2実施形態に係る半導体集積回路装置の一例を示すブロック図である。本例では、半導体集積回路装置としてNAND型フラッシュメモリを示す。
(メモリセルアレイ:201)
図8に示すように、半導体集積回路装置は、メモリセルアレイ(Cell Array)201を有する。メモリセルアレイ201は、NAND型フラッシュメモリの主記憶の部分である。メモリセルアレイ201には、不揮発性半導体メモリセルがマトリクス状に配置される。不揮発性半導体メモリセルの一例は、フラッシュメモリセルである。メモリセルアレイ201の具体的な一例を図9に示す。
図9に示すように、メモリセルアレイ201は複数のブロック、本例では2080個のブロック(No.0〜No.2079)を含む。ブロックは、データ消去の最小単位である。ブロックの一例を図10に示す。
図10に示すように、ブロックは複数のNAND型メモリユニット、本例では33792個のNAND型メモリユニットを含む。本例のNAND型メモリユニットは、2つの選択トランジスタSTD、STSと、これらの間に、直列に接続された複数のメモリセルM(本例では32個)を含む。NAND型メモリユニットの一端は選択ゲート線SGDに繋がる選択トランジスタSTDを介してビット線BLに接続され、その他端は選択ゲート線SGSに繋がる選択ゲートSTSを介して共通ソース線CELSRCに接続される。複数のメモリセルMはワード線WLに繋がる。0から数えて偶数番目のビット線BLeと、奇数番目のビット線BLoとは、互いに独立してデータの書き込み、及び読み出しが行われる。例えば、データの書き込み、及び読み出しは、1本のワード線WLに繋がる33792個のメモリセルMのうち、例えば、ビット線BLeに接続される16896個のメモリセルMに対して同時に行われる。
1つのメモリセルMが1ビットのデータを記憶する場合、ビット線BLeに接続される16896個のメモリセルMのデータが集まって、ページという単位を構成する。ページは、読み出し、及び書き込みの最小単位であり、例えば、I/Oピン数が“8”のときには、2112バイト(Byte)と表現される。同様に、ビット線BLoに接続される16896個のメモリセルMは、別の1ページを構成する。データの書き込み、及び読み出しは、ページ毎に行われる。1ページは、いくつかのセグメントに分けることができる。本例では、2112バイトの1ページは、データエリア(512バイト×4=2048バイト)、リダンダントカラムエリア(10バイト×4=40バイト)、及び管理データエリア(24バイト×1=24バイト)に分かれる。
また、1つのメモリセルMが2ビットのデータを記憶する場合、ビット線BLeに接続される16896個のメモリセルMは2ページ分のデータを記憶する。同様に、ビット線BLoに接続される16896個のメモリセルMは別の2ページを構成する。この場合にも、データの書き込み、及び読み出しは、ページ毎に行われる。
さらに、図9に示すように、本例のメモリセルアレイ201は、ノーマルアレイ部201N、及びリダンダントアレイ部201Rを含む。ノーマルアレイ部201Nは、リダンダントブロックとして使用しないブロック(ノーマルブロック)を含む。本例におけるノーマルブロックはNo.0〜No.2047である。リダンダントアレイ部201Rは、リダンダントブロックとして使用するブロックを、又は使用可能なブロックを含む。本例におけるリダンダントブロックとして使用する、又は使用可能なブロックはNo.2048〜No.2079である。以下、No.2048〜No.2079のブロックを、リダンダントブロックと呼ぶ。
本例のロウデコーダ204は、ノーマルデコーダ部204N、及びリダンダントデコーダ部204Rを含む。ノーマルデコーダ部204NはノーマルブロックNo.0〜No.2047、及びノーマルブロックNo.0〜No.2047内のワード線WL、及びブック選択ゲート線を選択する。リダンダントデコーダ部204RはリダンダントブロックNo.2048〜No.2079、及びリダンダントブロックNo.2048〜No.2079内のワード線WL、及びブロック選択ゲート線を選択する。
(制御回路:202)
制御回路(CTRL)202は、電圧制御回路(Vol)、ロウ制御回路(Row)、カラム制御回路(Col)を含む。
電圧制御回路(Vol)は、電源回路(Pump)203を制御する。電源回路(Pump)203は、昇圧回路、例えば、チャージポンプ回路を含み、データの消去、書き込み、及び読み出しに必要な電圧を発生させる。
ロウ制御回路(Row)は、ロウデコーダ(Row Decoder)204を制御する。ロウデコーダ204は、メモリセルアレイ201のワード線、及びブロック選択ゲート線を選択し、データの消去、書き込み、及び読み出しに必要な電圧を、選択したワード線、及びブロック選択ゲート線に与える。
カラム制御回路(Col)は、データキャッシュ・センスアンプ(Cache,S/A)205、及びメモリセルアレイ201のビット線を制御し、メモリセルからのデータ消去、メモリセルへのデータ書き込み、及びメモリセルからのデータの読み出しを行う。
(データバッファ:206/出力バッファ:207)
データバッファ(Data Buf.)206、及び出力バッファ(Output Buf)207は、IO線を介してデータキャッシュ・センスアンプ205に電気的に接続される。
(ファーストバッファ:208、209)
ファーストバッファ(1st Buf.)208は、外部IO線(IOx<7:0>)からのコマンドデータ、アドレスデータ、及び書き込みデータの受け取りを行う。ファーストバッファ208は、データバッファ206、出力バッファ207、コマンドデコーダ210、及びアドレスバッファ211に電気的に接続される。外部IO線(IOx<7:0>)は、図示せぬ外部のホストに電気的に接続される。
ファーストバッファ209は、制御信号(CEnx、WEnx、REnx、CLEx、ALEx、WPnx)の受け取りを行う。ファーストバッファ209は、ファーストバッファ208、及びコマンドデコーダ210に電気的に接続される。
制御信号(CEnx、WEnx、REnx、CLEx、ALEx、WPnx)は、ファーストバッファ209から、ファーストバッファ208、及びコマンドデコーダ210に送られる。ファーストバッファ208は、ファーストバッファ209からの制御信号(CEnx、WEnx、REnx、CLEx、ALEx、WPnx)に基いて、外部IO線(IOx<7:0>)を介して受け取ったデータが、コマンドデータであればコマンドデコーダ210へ送り、アドレスデータであればアドレスバッファ211へ送り、書き込みデータであればデータバッファ206へ送る。
(コマンドデコーダ:210)
コマンドデコーダ210は、ファーストバッファ208が受け取ったデータがコマンドデータであれば、コマンドデータとしてフラッシュステートマシン+周辺回路(FSM+P/F)212へ送る。
(フラッシュステートマシン+周辺回路:212)
フラッシュステートマシン+周辺回路212は、フラッシュメモリ全体の管理を行う。フラッシュステートマシン+周辺回路212は、コマンドデータを受け、データの消去、データの書き込み、データの読み出し、及びデータの入出力管理を行う。このため、フラッシュステートマシン+周辺回路212は、例えば、制御回路(CTRL)202を制御する。
(電源検知回路:213)
電源検知回路213は電源が投入されたことを検知する回路であり、図3に示した電源検知回路100に対応する。電源検知回路213には、例えば、パワーオンリセット回路が利用される。フラッシュステートマシン+周辺回路212は、ブートシーケンス時に、ブートシーケンスを制御するシーケンサ(Seq.)215を含む。シーケンサ214は、図3に示したシーケンサ101に対応する。
(内部ROM:Fuse)
内部ROM(Fuse)は、ブートシーケンスに利用される情報を登録するメモリであり、図3に示した内部ROM102に対応する。本例の内部ROM(Fuse)は、メモリセルアレイ201を利用する。また、図3に示したデータキャッシュ103は、データキャッシュ・センスアンプ(Cache,S/A)205に含まれたデータキャッシュを利用する。
もちろん、内部ROM(Fuse)はメモリセルアレイ201を利用せず、別の部分に設けても良い。また、データキャッシュについても、データキャッシュ・センスアンプ(Cache,S/A)205に含まれたデータキャッシュを利用せず、別の部分に設けても良い。
次に、第2実施形態に係るNAND型フラッシュメモリの動作を、具体的な回路の例とともに説明する。本例におけるデータ消去、データの書き込み、及びデータの読み出しは、周知のNAND型フラッシュメモリと同じ動作で良い。よって、以下、ブートシーケンスにおける動作のみを説明する。本例に係るNAND型フラッシュメモリのブートシーケンスは、図4に示したブートシーケンスの流れに従う。
電源検知回路213は、外部より供給される電源が所定レベルに達したことを検知した後、シーケンサ215はブートシーケンスを開始する。シーケンサ215の回路の一例を図11に、シーケンサ215の動作の一例を図12に示す。
図11、及び図12に示すように、電源が所定レベルに達する以前、シーケンサ215への全ての入力信号は“Low”レベルである。電源検知回路213が、電源が所定レベルに達したことを検知した後、信号ROMREADが一時的に“High”レベルとなる(t0)。信号ROMREADは、例えば、電源検知回路213から出力される。
信号ROMREADが“High”レベルから“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215は、ヒューズデータ読み出し信号READを“High”レベルとする。信号READが“High”レベルとなると、ヒューズデータの読み出しが開始される(時刻t1)。
ヒューズデータの読み出しが終了すると、信号READ_ENDが“High”レベルとなる。この後、信号READ、及び信号READ_ENDの双方が“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215はデータキャッシュ転送信号DTを“High”レベルとする。信号DTが“High”レベルとなると、ヒューズデータのデータキャッシュへの転送が開始され、ヒューズデータはデータキャッシュに保持される(時刻t2)。
ヒューズデータの転送、及び保持が終了すると、信号DT_ENDが“HIgh”レベルとなる。この後、信号DT、及び信号DT_ENDの双方が“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215はデータチェック信号CHKを“High”レベルとする。信号CHKが“High”レベルとなると、データキャッシュに保持されたヒューズデータのチェックが開始される(時刻t3)。
図12には示していないが、チェック結果が“NG”の場合には、信号CHECK_NGが“High”レベルとなる。シーケンサ215は信号CHK、及び信号CHECK_NGの双方が“High”レベルとなると、シーケンサ215は、ヒューズデータ読み出し信号READを、再度“High”レベルとする。そして、ヒューズデータの再読み出しが実行される。以降、ヒューズデータの転送、及び保持、並びにヒューズデータのチェック動作が、順次実行される。
なお、再読み出しは、図4を参照して説明したように、例えば、別のROMに切り替えて実行される。別のROMからの再読み出しに際しては、最初の読み出しと、再読み出しとでアクセス先のアドレスを切り替える回路を設けておき、この回路を利用してアドレスを切り換えれば良い。この具体的な一例を、図13に示す。図13に示す一例は、ロウアドレスを切り換える例である。図13には、2つのブロックが示されている。本例では、1つのブロックにヒューズデータを登録し、これと同じヒューズデータを、予備として別のブロックに登録する。最初の読み出しでは、例えば、ロウデコーダ204−iを用いて1つのブロックを選択し、ヒューズデータを、データキャッシュ205に保持させる。再読み出しでは、例えば、ロウデコーダ204−i+1を用いて別のブロックを選択し、予備のヒューズデータをデータキャッシュ205に保持させる。
このように、予備のヒューズデータを別のブロックに登録しておくことで、たとえ、1つのブロックに不具合が発生した場合でも、別のブロックをアクセスすることで引き続きそのチップを使用することができる。これは、製品の使用可能時間の拡大に寄与する。
なお、チェック結果が“NG”の場合に実行されるアクセス先のアドレスの切り替えは、図13に示す一例に限られるものではない。
チェック結果が“OK”の場合には、信号CHECK_OKが“High”レベルとなる。この後、信号CHK、及び信号CHECK_OKの双方が“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215はカラムリダンダンシ情報読み込み信号CRD_LOADを“High”レベルとする。信号CRD_LOADが“High”レベルとなると、データキャッシュに保持されたヒューズデータのうち、カラムリダンダンシ情報の、カラムリダンダンシ情報格納用レジスタ群への転送が開始され、カラムリダンダンシ情報がこのレジスタ群に格納される(時刻t4)。カラムリダンダンシ情報格納用レジスタ群(Reg.)は、例えば、制御回路202のカラム制御回路(Col)に配置される。
カラムリダンダンシ情報の転送、及び格納が終了すると、信号CRD_ENDが“High”レベルとなる。この後、信号CRD_LOAD、及び信号CRD_ENDの双方が“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215はブロックリダンダンシ情報読み込み信号BRD_LOADを“High”レベルとする。信号BRD_LOADが“High”レベルとなると、データキャッシュに保持されたヒューズデータのうち、ブロックリダンダンシ情報の、ブロックリダンダンシ情報格納用レジスタ群への転送が開始され、ブロックリダンダンシ情報がこのレジスタ群に格納される(時刻t5)。
なお、ブロックリダンダンシ情報格納用レジスタ群(Reg.)は、アドレス系回路、例えば、制御回路202のロウ制御回路(Row)に配置される。ブロックリダンダンシ情報格納用レジスタ群の回路の一例を図14に示す。
図14に示すように、ブロックリダンダンシ情報格納用レジスタ群は、複数のブロックリダンダンシレジスタ(以下、BRDレジスタ)401を含む。本例では、3個のBRDレジスタ401-1〜401-3を含む。なお、BRDレジスタ401の数は、3個に限られるものではない。具体的には、本例に係るNAND型フラッシュメモリは、図9に示したように、32個のリダンダントブロックを備えるため、BRDレジスタ401は、最大32個設けられる。BRDレジスタ401-1〜401-3は、図3に示したレジスタ群104-2に対応する。BRDレジスタ401-1〜401-3は各々、例えば、1〜2バイト程度の記憶容量を持つ。本例のBRDレジスタ401-1〜401-3は、ブロックリダンダンシ情報のうち、ディフェクティブブロックのアドレス情報を格納する。
データキャッシュ205は、ゲートAを介して内部バス(Internal Bus)402に接続される。内部バス402は、ゲートBinを介してBRDレジスタ401-1〜401-3の入力に接続される。BRDレジスタ401-1〜401-3の出力は、ゲートBoutを介して内部バス402に接続される。データキャッシュ205は、図13において示したように、ラッチ回路群No.0000〜No.2047を含む。ラッチ回路群No.0000〜No.2047は、例えば、1バイトの記憶容量を持ち、例えば、8個のラッチ回路を含む。
カラムアドレスカウンタ403は、カウンタの値を順次、インクリメント、又はデクリメントして内部カラムアドレスを出力する。内部カラムアドレスは、データキャッシュ205に入力される。データキャッシュ205に含まれる2048個のラッチ回路群No.0000〜No.2047は、内部カラムアドレスによって選択される。
データ転送単位が1バイトの場合には、内部カラムアドレスは、ラッチ回路群No.0000〜No.2047から、一度に、例えば、1個のラッチ回路群を選択する。選択されるラッチ回路群は、カラムアドレスカウンタ403の値がインクリメント、又はデクリメントされ、内部カラムアドレスの値が変化する毎に変わる。これにより、内部カラムアドレスが変化する毎に、異なったデータラッチ回路群からの1バイトのデータが、内部バス402に対して順次出力される。
データ転送単位が複数バイトの場合には、内部カラムアドレスは、ラッチ回路群No.0000〜No.2047から、一度に、例えば、複数個のラッチ回路群を選択する。例えば、データ転送単位が2バイトの場合には、一度に、例えば、2個のラッチ回路群が選択される。この場合においても、選択される複数個のラッチ回路群は、カラムアドレスカウンタ403の値がインクリメント、又はデクリメントされ、内部カラムアドレスの値が変化する毎に変わる。これにより、内部カラムアドレスが変化する毎に、異なったラッチ回路群から複数バイトのデータが、内部バス402に対して順次出力される。
なお、データは、時分割にて転送されても良い。例えば、内部バス402のバス幅が1バイトで、BRDレジスタ401-1〜401-3の1個当たりの記憶容量が2バイトのとき、1個のBRDレジスタ401に対して、データを1バイトずつ2回に分けて転送しても良い。また、データは、並列に転送されても良い。例えば、内部バス402のバス幅が2バイトで、BRDレジスタ401-1〜401-3の1個当たりの記憶容量が1バイトのとき、2個のBRDレジスタ401に対して、データを1バイトずつ同時に転送しても良い。
データキャッシュ205から内部バス402へデータを転送する際には、ゲートAのゲートに与えられるゲート信号を活性化、例えば、“High”レベルとする。これにより、データキャッシュ205から内部バス402へのデータの転送が許可される。そして、ゲートBinのゲートに与えられるゲート信号を活性化、例えば、“High”レベルとする。これにより、内部バス402からBRDレジスタ401(401-1〜401-3)へのデータの転送が許可される。
カラムアドレスカウンタ403が出力する内部カラムアドレスは、BRDアクセスカウンタ404に入力される。BRDアクセスカウンタ404は、内部カラムアドレスの変化に従って、カウンタの値をインクリメント、又はデクリメントして内部BRDアクセスを出力する。内部BRDアクセスは、BRDレジスタ401に入力される。BRDレジスタ401は、複数個、本例では3個(401-1〜401-3)ある。3個のうちの、例えば、1個が内部BRDアクセスによって選択される。選択されるBRDレジスタ401は、BRDアクセスカウンタ404の値がインクリメント、又はデクリメントされ、内部BRDアクセスの値が変化する毎に変わる。選択されたBRDレジスタ401は、データの格納動作が許可される。
このように、BRDアクセスカウンタ404は、内部カラムアドレスの変化、又はインクリメント信号の入力、又はデクリメント信号の入力に従って、カウンタの値をインクリメント、又はデクリメントして内部BRDアクセスを出力する。これにより、あるデータキャッシュ205(ラッチ回路群)に保持されたデータを、どのBRDレジスタに格納にするかを、常に、一意に決めることができる。このような動作の一例を図15に示す。
図15に示すように、信号BRD_LOADが“High”レベルとなった後、信号initが“High”レベルとなる。信号initは、カラムアドレスカウンタ403の値を初期化する信号である。信号initが“High”レベルとなるとカラムアドレスカウンタ403の値が初期値となり、信号initが“Low”レベルに戻るとカラムアドレスカウンタ403から内部カラムアドレスが出力される。これに従って、BRDアクセスカウンタ404の値も初期値となる。
信号outは、カラムアドレスカウンタ403によって選択されたラッチ回路群のデータを、内部バス402へ転送する信号である。信号outは、図14に示すゲートAに与えられるゲート信号に対応する。信号outが“High”レベルとなると、内部バス402にデータが転送される。信号outが“Low”レベルに戻ると、信号LOADが“High”レベルとなる。信号LOADは、内部バス402へ転送されたデータを、BRDレジスタ401に転送する信号である。信号LOADは、図14に示すゲートBinに与えられるゲート信号に対応する。信号LOADが“High”レベルとなると、BRDアクセスカウンタ404によって選択されたBRDレジスタに、内部バス402に転送されたデータが転送され、信号LOADが“Low”レベルに戻ると、転送されたデータが格納される。この後、信号INCが“High”レベルとなる。
信号INCは、カラムアドレスカウンタ403の値、及びBRDアクセスカウンタ404の値をインクリメントする信号である。信号INCが“High”レベルとなるとカラムアドレスカウンタ403の値がインクリメントされ、信号INCが“Low”レベルに戻るとカラムアドレスカウンタ403から、インクリメントされた内部カラムアドレスが出力される。同様に、BRDアクセスカウンタ404の値もインクリメントされ、インクリメントされた内部BRDアクセスが出力される。
この後、信号outが再度“High”レベルとなると、上述の動作を繰り返す。
図16は、BRDレジスタ401の一例を示す回路図である。図16には、例えば、1〜2バイト程度(例えば、nビット)の記憶容量を持つBRDレジスタ401のうち、1ビット分を示す。
図16に示すように、1ビットのレジスタ501-iは、1ビットのラッチ回路502を含む。ブートシーケンス時に、内部バス402から転送された1ビットのデータは、ここに格納される。ラッチ回路502は2つのインバータ回路503、504を含むスタティックなラッチ回路である。インバータ回路503の出力はインバータ回路504の入力に接続され、インバータ回路504の出力はインバータ回路503の入力に接続される。本例においては、インバータ回路503は、電源が投入されている間、常に、動作する。対して、インバータ回路504は、内部バス402からデータが転送されるとき、出力動作が停止される。この場合には、ラッチ回路502はデータの転送が許可された状態となる。反対に、インバータ回路504が動作していると、ラッチ回路502はデータの保持、即ち、データを格納した状態となる。インバータ回路504は制御回路505によって制御される。
本例の制御回路505はANDゲート回路を含む。本例の制御回路505は、例えば、ブロックリダンダンシ情報読み込み信号BRD_LOADと、内部BRDアクセスとが入力される。
制御回路505は、信号BRD_LOAD、及び内部BRDアクセスの双方が“High”レベルになったとき、内部バス402からラッチ回路502へのデータの転送を許可する。本例では、データの転送を許可する際、制御回路505は、インバータ回路504の出力動作を停止させ、さらに、インバータ回路504の出力に接続されたインバータ回路506の出力動作を許可する。
制御回路505は、信号BRD_LOAD、及び内部BRDアクセスの少なくともいずれか一方が“Low”レベルとなると、ラッチ回路502へのデータの転送を禁止する。本例では、データの転送を禁止する際、制御回路505は、インバータ回路506の出力動作を停止させ、さらに、インバータ回路504の出力動作を許可する。この状態は、データを格納した状態となる。
ラッチ回路502に格納された1ビットのデータは、インバータ回路507を介して、アドレス比較回路508に入力される。インバータ回路507は、内部バス402から転送されたデータと、アドレス比較回路508に入力されたデータとが逆相状態にならないようにする回路である。アドレス比較回路508は、ブロックアドレスレジスタ405が出力した1ビットのデータBLKADDiを、ラッチ回路502に格納され、インバータ回路507を介して出力された1ビットのデータと比較する。本例のアドレス比較回路508は、排他的NORゲート回路を含む。アドレス比較回路508は、1ビットのデータBLKADDiがインバータ回路507を介した1ビットのデータと一致したとき、その出力を“High”レベルとする。
1個のBRDレジスタ401は上記ラッチ回路502を複数ビット持つ。データBLKADDの全てのビットが、上記ラッチ回路502に格納された全てのビットのデータと一致したとき、一致検出回路509は、その出力HITを“High”レベルとする。出力HITが“High”レベルとなると、ブロックアドレスレジスタ405に保持されたデータBLKADDにより指定されたブロックのアクセス先は、出力HITにより指定されるリダンダントブロックへ振り替えられる。本例に係るNAND型フラッシュメモリは、図9に示したように、例えば、32個のリダンダントブロックを備える。32個のリダンダントブロックを備える場合、出力HITは最大32本となる。
また、本例の一致検出回路509は、後述するバッドブロック情報1読み込み信号BRDBBFが“High”レベルの間、出力HITを強制的に“Low”レベルとする。本例に係るNAND型フラッシュメモリは、ディフェクティブブロックを、バッドブロックとして登録するタイプである。このため、後述するバッドブロックフラグレジスタをセットしている間、出力HITが“High”レベルとなると、ディフェクティブブロックがリダンダントブロックに振り替えられ、ディフェクティブブロックをバッドブロックとして登録できなくなる。本例では、これを抑制するために、バッドブロック情報読み込み信号BRDBBFが“High”レベルの間、出力HITを強制的に“Low”レベルとする。
ブロックリダンダンシ情報の転送、及び格納が終了すると、図12に示すように、信号BRD_ENDが“High”レベルとなる。この後、信号BRD_LOAD、及び信号BRD_ENDの双方が“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215はバッドブロック情報1読み込み信号BRDBBFを“High”レベルとする。信号BRDBBFが“High”レベルとなると、本例では、BRDレジスタ401に格納されたディフェクティブブロックのアドレスの情報が内部バス402に転送され、内部バス402を介してブロックアドレスレジスタ405に保持される。この後、ブロックを選択するロウデコーダのそれぞれに設けられたバッドブロックレジスタBBFに、バッドブロックフラグが格納される(時刻t6)。
BRDレジスタ401から内部バス402へデータを転送する際には、ゲートBoutに与えられるゲート信号を活性化、例えば、“High”レベルとする。これにより、BRDレジスタ401から内部バス402へのデータの転送が開始される。そして、ゲートCのゲートに与えられるゲート信号を活性化、例えば、“High”レベルとする。これにより、内部バス402からブロックアドレスレジスタ405へのデータの転送が開始される。
ディフェクティブブロックのアドレス情報を、BRDレジスタ401からブロックアドレスレジスタ405へ転送するときの信号波形の一例を図17に示す。
図17に示すように、ディフェクティブブロックのアドレス情報を、BRDレジスタからブロックアドレスレジスタへ転送するとき、ゲートA、及びゲートBinを活性化する信号は“Low”レベルとし、ゲートBout、及びゲートCを活性化する信号は“High”レベルとする。本例では、BRDレジスタ401は複数個ある。複数個のBRDレジスタ401のうち、例えば、1つを選ぶ場合には、カラムアドレスカウンタ403、又はBRDアクセスカウンタ404のいずれかを用いて選べば良い。そして、ディフェクティブブロックのアドレス情報を、ブロックアドレスレジスタ405にシリアルに転送すれば良い。ブロックアドレスレジスタ405は、通常は1個である。しかし、ブロックアドレスレジスタ405は、複数個ある場合も有り得る。ブロックアドレスレジスタ405が複数個ある場合には、複数個のブロックアドレスレジスタ405に対して、ディフェクティブブロックのアドレス情報を、パラレルに転送しても良い。複数個のBRDレジスタ401のうち、複数、例えば、2つ、3つ、…を選ぶ場合にも、カラムアドレスカウンタ403、又はBRDアクセスカウンタ404のいずれかを用いて選べば良い。
ブロックアドレスレジスタとロウデコーダとの関係の一例を図18に示す。
ブロックアドレスレジスタ405から出力されたブロックアドレスBLKADDは、ブロックリダンダンシ判定回路(ブロックR/D判定回路)601に入力される。ブロックリダンダンシ判定回路601は、図14、及び図16に示したBRDレジスタ401を含む回路である。ブロックアドレスBLKADDは、ブロックリダンダンシ判定回路601で、BRDレジスタ401に格納されたアドレス情報と比較され、一致するか否かが判定される。一致した場合には出力HITが“High”レベルとなる。リダンダントロウデコーダが選択されるが、本例では、上述したとおり、ブートシーケンス時には、一致した場合においてもHIT信号が“High”レベルとならない。バッドブロック情報1読み込み信号BRDBBFが“High”レベルの間、出力HITを強制的に“Low”レベルとするためである。よって、ブロックリダンダンシ判定回路601は、BRDレジスタ401から読み出されてブロックアドレスレジスタ405から出力されたブロックアドレスBLKADDは、そのまま、ディフェクティブブロックのアドレスで指定されるロウデコーダ602を選択する。選択されたロウデコーダ602には、バッドブロックフラグがセットされる。なお、信号AROWA〜AROWEは、ロウアドレス信号をプリデコードしたプリデコード信号である。
図19は、バッドブロックフラグレジスタ付ロウデコーダの一例を示す回路図である。
バッドブロックフラグ付ロウデコーダは、バッドブロックがアクセスされた時、バッドブロックフラグレジスタ群にセットされたバッドブロック情報に従って、バッドブロックのワード線に与えられる電圧を抑制可能な電圧抑制機能を持つロウデコーダである。
図19に示すように、ロウデコーダ602は、バッドブロックフラグレジスタ603を有する。バッドブロックフラグレジスタ603の一例は、ラッチ回路である。ラッチ回路に、ノードBBFを“High”レベルとするデータが格納されると、ロウデコーダ602のNAND列のVss側に接続されたNチャネル型MOSトランジスタ604のゲートの電位が“Low”レベルとなり、ロウデコーダ604は常時非活性となる。常時非活性となったロウデコーダ604は、たとえ、プリデコード信号AROWA〜AROWEの全てが“High”レベルとなっても、出力ラッチ回路605の出力RDECAは“Low”レベルを維持する。なお、信号RDEC、/RDECは、ロウデコーダ602の動作タイミングを制御する信号であり、信号RDECが“High”レベル、信号/RDECが“Low”レベルとなったときに、プリデコード信号AROWA〜AROWEをデコードする。
ブートシーケンス時には、バッドブロックフラグレジスタ603へのバッドブロックフラグのセットが行われる。バッドブロックフラグのセットは、信号BRDBBF、又はBBLKLOADが“High”レベルのときに行われる。信号BRDBBF、又はBBLKLOADが“High”レベル、かつ、フラグセット回路606のセット信号SETが“High”レベルの状態で、かつ、プリデコード信号AROWA〜AROWEが全て“High”レベルとなると、出力ラッチ回路605の出力RDECAが“High”レベルとなる。この後、信号RDECを“High”レベル、信号/RDECを“Low”レベルとすると、バッドブロックフラグレジスタ603のノード/BBFが“Low”レベルとなる。このようにして、バッドブロックフラグは、バッドブロックフラグレジスタ603にセットされる。
バッドブロック情報1に従ったバッドブロックフラグのセットが終了すると、図12に示すように、信号BRDBBF_ENDが“High”レベルとなる。この後、信号BRD_BBF、及び信号BRDBBF_ENDの双方が“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215はトリミング情報読み込み信号TRIM_LOADを“High”レベルとする。信号TRIM_LOADが“High”レベルとなると、データキャッシュに保持されたヒューズデータのうち、トリミング情報の、トリミング情報格納用レジスタ群への転送が開始され、トリミング情報がこのレジスタ群に格納される(時刻t7)。トリミング情報格納用レジスタ群(Reg.)は、例えば、制御回路202の電圧制御回路(Vol)に配置される。
トリミング情報の転送、及び格納が終了すると、信号TRIM_ENDが“High”レベルとなる。この後、信号TRIM_LOAD、及び信号TRIM_ENDの双方が“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215は、バッドブロック情報2読み込み信号BBLK_LOADを“High”レベルとする。信号BBLK_LOADが“High”レベルとなると、データキャッシュに保持されたヒューズデータのうち、バッドブロック情報2の転送が開始される(時刻t8)。バッドブロック情報2に従ったバッドブロックフラグのセットは、例えば、バッドブロック情報1に従ったバッドブロックフラグのセットと同様で良い。例えば、バッドブロック情報2、即ち、バッドブロックのアドレス情報をブロックアドレスレジスタ405に転送し、バッドブロックのアドレス情報で指定されるロウデコーダ602に、バッドブロックフラグをセットすれば良い。
バッドブロック情報2に従ったバッドブロックフラグのセットが終了すると、図12に示すように、信号BBLK_LOADが“High”レベルとなる。この後、信号BBLK_LOAD、及び信号BBLK_ENDの双方が“Low”レベルに戻ると、シーケンサ215は、ブートシーケンス終了信号ENDを“High”レベルとする。信号ENDが“Low”レベルに戻ると、ブートシーケンスは終了する。
第2実施形態によれば、第1実施形態で説明したブートシーケンスを実行することができる。この結果、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、登録する情報の重複が無く、内部ROM、又はメモリセルアレイに設定されたブロック置換情報登録領域とは別に設けられたバッドブロック情報登録領域を、効率よく使用することができる。
また、いままでの装置では、内部バスの利用効率が低く、登録されているディフェクティブブロックのアドレス情報から、バッドブロックフラグをセットする手段と構成が無い。このため、バッドブロック情報登録領域の一部または全部を利用して、リダンダントブロックへ置換するディフェクティブブロックのアドレス情報を登録していた。これは、本来バッドブロック情報の登録にのみ使用されるべき領域の一部または全部を侵食していることに相当する。このため、バッドブロック情報登録可能な本来の数を確保できず、製造歩留りを低下させていた。
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、このような製造歩留りの低下も抑制することができる。
(第3実施形態)
図20は、この発明の第3実施形態に係る半導体集積回路装置のディフェクティブブロックのアドレス情報をブロックアドレスレジスタへ転送するときの信号波形の一例を示す信号波形図である。
第3実施形態は、第2実施形態と、ディフェクティブブロックのアドレス情報を、BRDレジスタ401と、ブロックアドレスレジスタ405とにパラレルに転送するようにしたことが異なる。
図20に示すように、本実施形態においては、ディフェクティブブロックのアドレス情報を転送するシーケンスBRD_LOAD時において、内部バス402へのデータ出力を許可するゲート信号Aを活性化するとともに、BRDレジスタ401への入力を許可するゲート信号Bin、及びブロックアドレスレジスタ405への入力を許可するゲート信号Cを活性化する。これにより、BRDレジスタ401とブロックアドレスレジスタ405との双方に対して同時に同じデータを転送することが可能となる。
BRDレジスタ401は、転送されたデータをそのまま格納する。一方で、ブロックアドレスレジスタ407は、転送されたデータで指示されるブロックに対して、第2実施形態で説明したようなバッドブロックフラグのセット動作を実行する。
この動作を完了した後は、カラムアドレスカウンタ403、又はカラムアドレスカウンタ403に同期したBRDアクセスカウンタの値を変更し、データキャッシュ205から、次のディフェクティブブロックのアドレス情報を取り出し、BRDレジスタ401への転送、及びバッドブロックフラグのセット動作を順次実行する。全ての登録データの転送、及びバッドブロックフラグのセットが実行された後、残りの所定ブートシーケンスを実行する。
第3実施形態によれば、第2実施形態ではデータ転送元と転送先とが一対一であったものを一対複数とし、BRDレジスタ401、及びブロックアドレスレジスタ405にパラレルにデータを転送する。これにより、第2実施形態に比較して、データ転送にかかる時間を短縮できる。これとともに、リダンダントブロックに置き換えるべきディフェクティブブロックに対して、ブロックアドレスレジスタ405のデータによってバッドブロックフラグをセットすることができる。
第3実施形態においても、第1、第2実施形態と同様に、登録する情報の重複が無く、内部ROM、又はメモリセルアレイに設定されたブロック置換情報登録領域とは別に設けられたバッドブロック情報登録領域を効率よく使用することができる。
(第4実施形態)
第2、第3実施形態で説明した半導体集積回路装置は、本実施形態で説明するような変形ができる。
リダンダントブロックへ置き換えたディフェクティブブロックには、バッドブロックフラグのセットが可能である。半導体集積回路装置の試験は、ディフェクティブブロックをリダンダントブロックに置き換えた後にも行なわれる(再試験)。この再試験の際に、置換先のリダンダントブロックが、万が一不具合である、と判断されることもあり得る。しかし、このリダンダントブロックには、バッドブロックフラグのセットができない。
この理由は、例えば、図7に示したシーケンス(参考例2)においては、バッドブロック情報を転送する手順が、ブートシーケンス時に1度しかないからである。即ち、バッドブロック情報を転送する手順は、信号BBLK_LOADが“High”レベルとなる期間だけである。バッドブロック情報をバッドブロックフラグレジスタに転送する際には、ブロックアドレスレジスタが利用される。この時、信号HITが“High”レベルになると、ディフェクティブブロックをアクセスすることができず、バッドブロックフラグをディフェクティブブロックにセットすることができなくなってしまう。これを防ぐために、図7に示したシーケンス(参考例2)においては、例えば、信号BBLK_LOADが“High”レベルの間、ブロックリダンダンシ判定回路のアクセス先の振り替えをしない。例えば、図16に示した一致検出回路509に対応させると、信号BRDBBFが入力されるところを、信号BBLK_LOADを入力する。
これでは、バッドブロック情報を転送する際、ディフェクティブブロックを選ぶことが可能であっても、その代償として、リダンダントブロックを選ぶことはできなくなる。結果として、上述のとおり、リダンダントブロックにはバッドブロックフラグをセットできない。このため、リダンダントブロックに置換後の再試験において、置換先のリダンダントブロックが、万が一不具合である、と判断された場合には、出荷はしない。これもまた、製造歩留りを低下させる。
対して、第2、第3実施形態に係る半導体集積回路装置によれば、リダンダントブロックにもバッドブロックフラグをセットできる。第2、第3実施形態に係る半導体集積回路装置は、例えば、図4に示すシーケンスを実行する。つまり、ブートシーケンス時に、バッドブロック情報を転送する手順が、バッドブロック情報転送1(ST.6)、及びバッドブロック情報転送2(ST.8)の2度ある。そして、例えば、図16に示したように、一致検出回路509は信号BRDBBFのみが入力される。これを図21に、具体的に示す。
図21に示すように、ブロックRD判定回路601は、一致検出回路509を含む。一致検出回路509は、ディフェクティブブロックのアドレス情報に従ってバッドブロックフラグレジスタ群をセットしている間、アクセス先の振り替えをしない。即ち、信号BRDBBFが“High”レベルの間は、バッドブロックフラグを、ノーマルデコーダ部204Nに含まれたノーマルロウデコーダ602Nのバッドブロックフラグレジスタ(BBF)603にセットできる。
さらに、一致検出回路509は、バッドブロックのアドレス情報に従ってバッドブロックフラグレジスタ群をセットしている間、アクセス先の振り替えをすることができる。例えば、図16、及び図21に示した一致検出回路509によれば、信号BBLK_LOADが入力されないので、信号BBLK_LOADが“High”レベルの間は、信号HITを“High”レベルにすることができるのである。
これを利用して、第4実施形態に係る半導体集積回路装置では、リダンダントデコーダ部204Rに含まれたリダンダントロウデコーダ602Rに、ノーマルロウデコーダ602Nと同様のバッドブロックフラグレジスタ(BBF)603を持たせる。そして、信号BBLK_LOADが“High”レベルの間に、バッドブロックフラグを、リダンダントデコーダ602Rのバッドブロックフラグレジスタ603にセットすれば良い。
その一例は、リダンダントデコーダ602Rにアドレスを割り当てる。リダンダントデコーダ602に割り当てたアドレスを、便宜上、リダンダントアドレスと呼ぶ。リダンダントブロックのうち、不具合をきたしたリダンダントブロックのリダンダントアドレス情報は、例えば、図6に示したブロック置換情報登録領域1100に登録しておく。そして、BRDレジスタ401に、ディフェクティブブロック(ノーマルブロック)のアドレス情報と一緒に、不具合をきたしたリダンダントブロックのリダンダントアドレス情報をセットする。
また、不具合をきたしたリダンダントブロックのリダンダントアドレス情報は、例えば、図6に示したバッドブロック情報登録領域1300に登録しておく。そして、バッドブロックフラグを、ノーマルロウデコーダ602Nのバッドブロックフラグレジスタ603、及びリダンダントロウデコーダ602Rのバッドブロックフラグレジスタ603にセットすれば良い。
第4実施形態によれば、リダンダントブロックにもバッドブロックフラグをセットできる。そして、リダンダントブロックに置き換えた後の再試験において、置換先のリダンダントブロックが、万が一不具合である、と判断された場合に、ブートシーケンス時に、リダンダントブロックにもバッドブロックフラグをセットする。これにより、今までは出荷できなかったような装置も、出荷できるようになる。従って、第1〜第3実施形態に比較して、製造歩留りを、さらに、向上させることができる。
(第5実施形態)
第4実施形態は、リダンダントブロックにもバッドブロックフラグをセットできる。これを利用すると、1組のマスクセットから、2型式の製品を得ることも可能となる。以下、これを第5実施形態として説明する。
(第1の型式)
図22A〜図22Cは、第5実施形態に係る半導体集積回路装置が取り得る第1の型式を示す図である。
第1の型式は、メモリセルアレイをノーマルアレイ、及びリダンダントアレイに分ける。ブロックの総数は、本例では2080個である。2080個のブロックのうち、例えば、2048個をノーマルブロックとして使用し、32個をリダンダントブロックとして使用する。32個のリダンダントブロックはメーカでのみ使用し、ユーザには開放しない。第1の型式は、ノーマルブロックの数を、出荷時における有効ブロック(グッドブロック)数の最大値として出荷する型式である。本例では、出荷時における有効ブロック数の最大値は2048個である。
図22Aはディフェクティブブロックが0個の状態を示す。この状態ではノーマルブロックを2048個使用する。32個のリダンダントブロックは使用しない。使用するブロック(Usable Block)、及び使用しないブロック(Nonusable Block)については、図22Cに示す。
図22Bはディフェクティブブロックが1個の状態を示す。この状態ではノーマルブロックを2047個使用し、1個のディフェクティブブロックは1個のリダンダントブロックに置き換える。つまり、1個のリダンダントブロックを使用し、31個のリダンダントブロックは使用しない。ディフェクティブブロックはバッドブロックとして登録する。
また、特に、図示しないが、ディフェクティブブロックの数が32個を超える場合もある。この場合には、32個のディフェクティブブロックを32個のリダンダントブロックに置き換える。リダンダントブロックに置き換えきれない超過ディフェクティブブロックは、バッドブロックとしてのみ登録し、使用禁止とする。この場合、有効ブロック数は2048個よりも減るが、出荷時における有効ブロック数の最大値、及び最小値を決めておけば問題は無い。例えば、出荷時における有効ブロック数は、最大2048個、最小2008個と決めておけば良い。これを利用すると、第1の型式は、有効ブロック数が2008〜2048個の範囲になるように、リダンダントブロックの置き換え、並びにバッドブロック登録をすれば良い製品となる。
なお、第5実施形態に係る半導体集積回路装置が取り得る第1の型式は、リダンダントブロックをバッドブロック登録できることは、第4実施形態においても説明したとおりである。
(第2の型式)
図23A〜図23Cは、第5実施形態に係る半導体集積回路装置が取り得る第2の型式を示す図である。
第2の型式は、第1の型式とは反対に、メモリセルアレイをノーマルアレイ、及びリダンダントアレイに分けない。即ち、第2の型式は、チップ上にある全てのブロックをユーザに開放する。第2の型式は、第1の形式に対して、チップ上にある全てのブロックの数を、出荷時における有効ブロック数の最大値として出荷する型式である。そして、出荷時における有効ブロック数の最小値も予め決めて出荷する。本例では、出荷時における有効ブロック数の最大値は2080個であり、最小値は、例えば、2008個である。
図23Aはディフェクティブブロックが0個の状態を示す。この状態ではチップ上にある全てのブロック、2080個使用する。出荷時における有効ブロック数は、2080個である。
図22Bはディフェクティブブロックが1個の状態を示す。この状態では1個のディフェクティブブロックをバッドブロックとして登録する。出荷時における有効ブロック数は、2079個である。本例では、第1の型式ではノーマルブロックであったブロック1がバッドブロックとして登録され、使用禁止になっているが、第1の型式ではリダンダントブロックであったブロック2048〜2079についても、第4実施形態を利用することで、バッドブロックとして登録できる。
第5実施形態によれば、第4実施形態を利用することで、メモリセルアレイをノーマルアレイ、及びリダンダントアレイに分ける第1の型式、及びメモリセルアレイをノーマルアレイ、及びリダンダントアレイに分けない第2の型式のいずれか一つを選ぶことができる。どちらの型式を選ぶかは、例えば、ユーザの好みに応じれば良い。
また、これら第1、第2の型式は、1組のマスクセットから得ることが可能である。このため、メーカは、例えば、型式ごとにマスクセットを分けて管理する必要がなく、また、製造ラインを変更したり、製造工程を変更したりする必要も無い。従って、製造コストの上昇の抑制や、その低減に有利である。また、ユーザの好みに応じた型式の製品を、ユーザに迅速に供給する点についても有利である。
さらに、これら第1、第2の型式は、例えば、コマンドを入力することで、相互に切り換えることも可能である。
(変形例)
第5実施形態は、メモリセルアレイをノーマルアレイ、及びリダンダントアレイに分ける第1の型式、及びメモリセルアレイをノーマルアレイ、及びリダンダントアレイに分けない第2の型式のいずれか一つを選ぶことができる。これら第1の型式、又は第2の型式を持つ不揮発性半導体メモリ、例えば、NAND型フラッシュメモリは、例えば、メモリカード等の記録メディアに利用される。記録メディアはホスト機器により制御される。ホスト機器は記録メディアに対してアドレスを発行する。記録メディアは受領したアドレスに対応したアドレスに対して、データの消去、書き込み、及び読み出しを行う。
第1の型式の利点は、ホスト機器が発行するアドレス信号に制限を与え難い、ということである。ノーマルアレイに配置されたノーマルブロックの数は“2”のべき乗である。即ち、“4、8、16、…、512、1024、2048、4096、…”という数である。ホスト機器が発行するアドレス信号は複数ビットの0、1の信号の組み合わせである。アドレス信号が2ビットならば、“4個”のブロックから1つを選択できる。3ビットならば、“8個”のブロックから1つを選択できる。同様に、ビット数が増えるにつれ、“16、…、512、1024、2048、4096、…、”個のブロックから1つを選択できる。このように、ノーマルブロックの数は、アドレス信号が選択できるブロックの数と一致する。このため、第1の型式は、例えば、ホストが発行するアドレスとチップ内のアドレスとを対応させ易い。また、アドレス信号の論理に対応するブロックが無い、という状態も無くすことができる。これは、ホスト機器のシステムに制限を与え難い。第1の型式に対応するホスト機器は、現在のホスト機器の主流でもある。
対して、第2の型式の利点は、ユーザが使用できるブロックの数が第1の型式よりも増えることにある。しかし、ブロックの数が“2”のべき乗からずれる。このため、アドレス信号の論理に対応するブロックが無い、という状態を招いてしまう。これは、ホスト機器のシステムに制限を与え易い。このように、第2の型式は、ホスト機器のシステムに制限を与え易い。
そこで、第5実施形態の変形例では、ホスト機器のシステムに制限を与えずに、第2の型式を採用することができる記録メディアを提供する。
図24は、第5実施形態の変形例に係る記録メディアの一例を示すブロック図である。
図24に示すように、記録メディアの一例は、メモリカード700である。メモリカード700は、内部に、不揮発性半導体メモリ、例えば、NAND型フラッシュメモリ701と、これをコントロールするカードコントローラ702とを持つ。カードコントローラ702は、メモリカード700の外部端子群703に接続される。外部端子群703は、ホスト機器に、電気的に接触が可能な端子群である。
図25に示すように、メモリカード700は、ホスト機器704のカードスロット705に装着されると、本例のカードコントローラ702は、ホスト機器704に対して検出信号TYPEを出力する。
ホスト機器704から、検出信号TYPEに対する応答が無かった場合には、カードコントローラ702は、例えば、“ホスト機器704は第2の型式に対応できない”、と認識する。カードコントローラ702は、NAND型フラッシュメモリ701に対して、型式認識コマンドTYPE1を出力する。型式認識コマンドTYPE1は、NAND型フラッシュメモリ701に入力され、メモリ701内の、例えば、コマンドデコーダ706に入力される。コマンドデコーダ706は、型式認識コマンドTYPE1をデコードし、第1、第2の型式から第1の型式を選び、以後、第1の型式の製品として動作するように、NAND型フラッシュメモリ701の内部の回路をセットする。
反対に、ホスト機器704から、検出信号TYPEに対する応答が有った場合には、カードコントローラ701は、例えば、“ホスト機器704は第2の型式に対応する”、と認識する。カードコントローラ701は、NAND型フラッシュメモリ701に対して、型式認識コマンドTYPE2を出力する。型式認識コマンドTYPE2は、NAND型フラッシュメモリ701に入力される。型式認識コマンドTYPE2もまた、NAND型フラッシュメモリ701の、例えば、コマンドデコーダ706に入力される。コマンドデコーダ706は、型式認識コマンドTYPE2を解読し、第1、第2の型式から第2の型式を選び、以後、第2の型式の製品として動作するように、NAND型フラッシュメモリ701の内部の回路をセットする。
なお、内部の回路のセットの一例は、コマンドTYPE1を受信したとき、ブートシーケンス時におけるブロック置換情報レジスタ群のセット、及び動作中におけるブロックリダンダンシ判定回路のアクセス先の振り替え動作を許可し、コマンドTYPE2を受信したとき、動作中におけるブロックリダンダンシ判定回路のアクセス先の振り替え動作を禁止する、である。
本変形例によれば、第2の型式のサポートする製品でありながらも、型式認識コマンドTYPE1/TYPE2を受信することで、第1の型式にも、第2の型式にも成り得る。従って、本変形例によれば、ホスト機器のシステムに制限を与えずに、第2の型式を採用することができる記録メディアを得ることができる。
(第6実施形態)
第6実施形態は、内部バス構成に関するものである。
図26は、第6実施形態に係る半導体集積回路装置の一例を示すブロック図である。
図26に示すように、例えば、装置に対する書き込み電圧設定値等を設定するベースレジスタ0〜3の4セットを保持しているものとする。このデータを内部バスに出力する手段は既知である。
どのベースレジスタのデータを出力するかを決定する信号としては、一般的にはセレクト信号発生器によって決まるものであった。これを、アドレスレジスタ、例えば、カラムアドレスレジスタ(又はカラムアドレスカウンタ)によって決めるものとする。図27は、ベースレジスタ0に相当する回路の一例を示す回路図である。ベースレジスタのデータは、ベースレジスタのデータ出力許可信号BASEOUTと、カラムアドレスレジスタのデータとをデコードすることで、内部バス402にデータの出力が許可される。許可を与えるレジスタデータは、アドレスレジスタ、例えば、カラムアドレスレジスタに限定するものではなく、他の既存のレジスタを本目的に利用してもよい。
これに対して、どのかさ上げレジスタデータのデータを用いるかを選択する信号は、既存のセレクト信号発生器801によって選択する。
第6実施形態においては、ベースレジスタと、かさ上げレジスタとを独立の選択信号により任意の組み合わせで選択することができる。本実施形態において、カラムアドレスレジスタにより一意に決定されたベースレジスタのデータは、内部バス402を介して、演算器802へそのデータが導かれる。一方、セレクト信号発生器801により一意に選択されたかさ上げレジスタのデータも演算器802へ導かれ、演算器により演算されたデータはレジスタ804に導かれる。レジスタ804のデータは、所定タイミングにおいて内部バスに出力される。このとき、それまで出力していたベースレジスタのデータは、その出力を停止し、一方で内部バス402に出力されたデータを取り込むことにより、ベースデータに対して、例えば、装置内部に蓄積されたかさ上げデータを演算した結果をベースレジスタに返送することができる。これら一連の動作の一例を、図28に示す。返送されたデータは、既知の不揮発性半導体メモリセルに書き込む手段を使用することによって、電源起動時の自動読み出しシーケンスにて読み出せる箇所に書き込むことが一般的である。
一般的な構成にあっては、例えば、図29に示すように、ベースレジスタに一対一に対応したかさ上げレジスタを保有しなければならず、ベースレジスタの数が増えた場合には、これに比例してかさ上げレジスタの数を増やさなければならない。
これに対して、第6実施形態によれば、ベースレジスタと、かさ上げレジスタとを一対一に対応させなくて済む。即ち、かさ上げレジスタの数は、ベースレジスタの数よりも少なくてもよい。さらには、複数のベースレジスタに対して同一のかさ上げレジスタデータによる演算結果を反映させることも可能となる。
図30は、第6実施形態に係る半導体集積回路装置の一例を示す回路図である。
本一例では、セレクト信号発生器801が、図30に示すように、セレクト信号レジスタとなる。本一例ではセレクト信号発生器801がセレクト信号レジスタとなることで、アドレスレジスタのデータにより選択されるベースレジスタとは独立に、かさ上げレジスタを選択することができる。例えば、セレクト信号レジスタに、“0”をセットした場合にはかさ上げレジスタ0を選択でき、“1”をセットした場合にはかさ上げレジスタ1を選択できる。セレクト信号レジスタにデータをセットするときには、例えば、アドレスレジスタにデータをセットする際、即ち、ベースレジスタを選択する際に、選択したベースレジスタに転送するベース値ととともに、かさ上げ値“0”、又は“1”をセレクト信号レジスタに転送すれば良い。
また、第6実施形態は、例えば、装置に対する書き込み電圧設定値等を設定するトリミング情報のセットに応用でき、例えば、図4に示したブートシーケンスのトリミング情報転送に使用することができる。
また、第6実施形態は、図4に示したブートシーケンスのトリミング情報転送に使用できるばかりでなく、動作中におけるトリミング情報転送にも使用することができる。例えば、不揮発性半導体メモリ、例えば、NAND型フラッシュメモリの使用中において、書き込みが失敗したとき、書き込みをリトライする場合がある。このリトライは、リトライ前の書き込み電圧を用いることが一般的であるが、リトライにおける書き込み電圧は、リトライ前の書き込み電圧と変えることも可能である。書き込み電圧を変えるためには、トリミング情報を変えれば良い。トリミング情報を変えるには、選択するかさ上げレジスタを変えれば良い。そして、ベースレジスタのデータとかさ上げレジスタのデータとを、演算器802で再度演算し、演算した結果をベース値レジスタに返送し、再セットすれば良い。
さらに、第6実施形態では、次のような利点も得ることができる。
この利点は、ベースレジスタのテストを、より正確に行える、ということである。
例えば、図29に示した参考例において、ベースレジスタをテストする際には、テスタからのテストパターンデータを、内部バスを介してベースレジスタにセットする。この後、ベースレジスタにセットされたテストパターンデータを読み出し、内部バスを介してテスタに返送する。テスタは、返送された読み出し結果が期待値通りであるかを判断して、ベースレジスタに異常が有るか無いかを判断する。
しかしながら、図29に示した参考例では、ベースレジスタにセットされたテストパターンデータを、内部バスに返送するまでに、セレクタ、演算器、レジスタを介する。このため、もしも、異常有りと判断されたときには、ベースレジスタ、セレクタ、演算器、及びレジスタの何処に異常が有ったのかを知ることができない。このため、異常有りと判断されたときには、図29に示す回路の全体を異常有りと判断せざるを得ない。図29に示す回路に予備が無ければ、そのチップは異常有りと判断された時点で不良と判断され、出荷しない。また、予備が有ったとしても、図29に示す回路の全体を予備とし、しかも、歩留まりを向上させるためには、数セットの予備を用意しなければならないので、チップ面積の縮小に不利である。
対して、第6実施形態に係る半導体集積回路装置は、例えば、図26に示すように、ベースレジスタにセットされたデータを、直接に内部バス402に返送するパスを持つ。このため、ベースレジスタにセットされたテストパターンデータを、演算器やレジスタを介さずに内部バスに直接に返送することができる。即ち、第6実施形態に係る半導体集積回路装置は、ベースレジスタをテスタにて直接にテストできるのである。もしも、異常有りと判断されたときには、そのベースレジスタのみを使用禁止とすれば良い。ベースレジスタはチップ内に数セット有り、全てが使用されるとは限らない。つまり、いくつかのベースレジスタの使用禁止は、充分に許容できる。
このように第6実施形態は、図29に示した参考例に比較してベースレジスタのテストを、より正確に行うことができる。しかも、異常有りと判断されたときには、そのベースレジスタのみを使用禁止にすれば良いので、歩留りの向上にも有利である。
もちろん、予備のベースレジスタを用意しても良い。この場合には、予備はベースレジスタのみで、図29に示す参考例のように、回路の全体を予備として用意しなくても良いから、チップ面積の縮小にも有利である。
さらに、チップ面積の縮小に有利な部分として、第6実施形態は、図29に示す参考例に比較して配線数が減る、という部分もある。
例えば、図29に示した参考例では、ベースレジスタからセレクタ、及び演算器まで、内部バスと並行に、ベースレジスタの出力を転送する配線が必要となる。
対して、第6実施形態に係る半導体集積回路装置は、例えば、図26に示すように、ベースレジスタの出力を内部バスに転送するので、演算器802まで内部バスと並行に、ベースレジスタを転送する配線が必要無い。
このように第6実施形態は、図29に示した参考例に比較して配線数が減るので、チップ面積の縮小にも有利である。
(第7実施形態)
次に、この発明の実施形態に従った不揮発性半導体メモリを利用した記録メディア、例えば、メモリカードの例を、第7実施形態として説明する。
図31は、この発明の第7実施形態に係る記録メディアの一例を示す図である。本例では、記録メディアとしてメモリカードを示す。そして、不揮発性半導体メモリと、これをコントロールするカードコントローラとを備えたメモリカードを例示する。不揮発性半導体メモリの一例はフラッシュメモリである。フラッシュメモリの一例はNAND型フラッシュメモリである。
図31に示すように、メモリカード901は、バスインタフェース914を介してホスト機器902と情報の授受を行う。メモリカード1は、ホスト機器902に設けられたスロットに対して挿抜可能に形成される。
メモリカード901は、フラッシュメモリ911、このフラッシュメモリ911を制御するカードコントローラ(メモリコントローラ)912、及び複数の信号ピン(第1ピン乃至第9ピン)913を備える。信号ピン913は、カードコントローラ912に電気的に接続されるピンで、メモリカード901の外部ピンとして働く。信号ピン913における第1ピン乃至第9ピンに対する信号の割り当ての一例を、図32に示す。
図32に示すように、データ0〜データ3は、第7ピン、第8ピン、第9ピン、及び第1ピンにそれぞれ割り当てられる。なお、第1ピンは、データ3だけでなく、カード検出信号に対しても割り当てられる。さらに、第2ピンはコマンドに割り当てられ、第3ピン、及び第6ピンは接地電位Vssに、第4ピンは電源電位Vddに、第5ピンはクロック信号に割り当てられる。
信号ピン913、及びバスインタフェース914は、ホスト機器902内のホストコントローラ(図示せず)とメモリカード901との通信に使用される。例えば、ホストコントローラは、第1ピン乃至第9ピンを介してメモリカード901内のカードコントローラ912と各種信号、及びデータを通信する。例えば、メモリカード901にデータを書き込むときには、ホストコントローラは、書き込みコマンドを、第2ピンを介してカードコントローラ912に送信する。このとき、カードコントローラ912は、第5ピンに供給されているクロック信号に応答して、第2ピンに与えられる書き込みコマンドを取り込む。コマンドの入力に割り当てられる第2ピンは、データ3用の第1ピンと接地電位Vss用の第3ピンとの間に配置される。
これに対し、フラッシュメモリ911とカードコントローラ912との間の通信は、NAND型フラッシュメモリ用のインタフェースを介して行われる。例えば、8ビットのIO線(データライン)915である。
カードコントローラ912がフラッシュメモリ911にデータを書き込むときには、カードコントローラ912は、IO線915を介してデータ入力コマンド80h、カラムアドレス、ページアドレス、データ、及びプログラムコマンド10hをフラッシュメモリ911に順次入力する。ここで、コマンド80hの“h”は16進数を示すものであり、実際には“10000000”という8ビットの信号が、8ビットのIO線915にパラレルに与えられる。つまり、NAND型フラッシュメモリ用のインタフェースでは、複数ビットのコマンドがパラレルに与えられる。また、NAND型フラッシュメモリ用のインタフェースでは、フラッシュメモリ911に対するコマンドと、データとが同じIO線915を共用して通信される。
このように、ホストコントローラとカードコントローラ912とが通信するインタフェースと、フラッシュメモリ911とカードコントローラ912とが通信するインタフェースとは異なる。
図33は、一実施形態に係るメモリカードのハード構成の一例を示すブロック図である。
ホスト機器902は、メモリカード901に対してアクセスを行うためのハードウェア、及びソフトウェアを備える。メモリカード901は、ホスト機器902に接続された時に電源供給を受けて動作し、ホスト機器2からのアクセスに応じた処理を行う。
フラッシュメモリ911は、消去時の消去ブロックサイズ(消去単位のブロックサイズ)が所定サイズ(例えば、256kB)に定められている。また、このフラッシュメモリ911に対して、ページと称する単位(例えば、2kB)でデータの書き込み、及び読み出しが行われる。
カードコントローラ12は、フラッシュメモリ911内部の物理状態(例えば、何処の物理ブロックアドレスに、何番目の論理セクタアドレスデータが含まれているか、あるいは、何処のブロックが消去状態であるか)を管理する。カードコントローラ912は、ホストインタフェース921、MPU(Micro processing unit)922、フラッシュインタフェース923、ROM(Read-only memory)924、RAM(Random access memory)925、バッファ926、及びレジスタ群927を有する。
ホストインタフェース921は、カードコントローラ912とホスト機器902との間のインタフェース処理を行う。
レジスタ群927は、各種のレジスタを有する。レジスタ群927の構成の一例を図34に示す。
図34に示すように、レジスタ群927は、例えば、カードステータスレジスタ、及びCID、RCA、DSR、CSD、SCR、OCRを含む。これらレジスタは、以下のように定義される。
カードステータスレジスタは、通常動作において使用され、例えば、エラー情報が記憶される。
CID、RCA、DSR、CSD、SCR、及びOCRは、主にメモリカードの初期化時に使用される。
CID(Card identification number)には、メモリカード901の個体番号が記憶される。RCA(Relative card address)には、相対カードアドレスが記憶される。相対カードアドレスは、初期化時にホスト機器2が決める。DSR(Driver stage register)には、メモリカード901のバス駆動力等が記憶される。CSD(Card specific data)には、メモリカード901の特性パラメータ値が記憶される。例えば、バージョン情報、性能識別コード、及び性能パラメータなどである。SCR(SD configuration data register)には、メモリカード901のデータ配置が記憶される。OCR(Operation condition resister)には、動作範囲電圧に制限のあるメモリカードの場合の動作電圧が記憶される。
MPU922は、メモリカード901全体の動作を制御する。MPU922は、例えば、メモリカード901が電源供給を受けたときに、ROM924に格納されているファームウェア(制御プログラム)をRAM925上に読み出して所定の処理を実行することにより、各種のテーブルをRAM925上に作成する。
また、MPU922は、書き込みコマンド、読み出しコマンド、消去コマンドをホスト機器902から受け取り、フラッシュメモリ911に対して所定の処理を実行したり、バッファ926を通じたデータ転送処理を制御したりする。
ROM924は、MPU922により制御される制御プログラムなどを格納する。RAM925は、MPU922の作業エリアとして使用され、制御プログラムや各種のテーブルを記憶する。フラッシュインタフェース923は、カードコントローラ912とフラッシュメモリ911との間のインタフェース処理を行う。
バッファ926は、ホスト機器902から送られてくるデータをフラッシュメモリ911へ書き込む際に、一定量のデータ(例えば、1ページ分)を一時的に記憶したり、フラッシュメモリ911から読み出されるデータをホスト機器902へ送り出す際に、一定量のデータを一時的に記憶したりする。
図35に、フラッシュメモリ911のデータ配置の一例を示す。
図35に示すように、フラッシュメモリ911の各ページは、例えば、2112バイト(512バイト分のデータ記憶部×4+10バイト分の冗長部×4+24バイト分の管理データ記憶部)を有する。また、例えば、128ページ分が1つの消去単位(256kバイト+8kバイト(ここで、kは1024))となる。1つの消去単位はブロックと呼ばれる。
フラッシュメモリ911は、フラッシュメモリ911へのデータ入出力を行うためのページバッファ911Aを備えている。ページバッファ911Aの記憶容量の一例は、2112B(2048B+64B)である。データ書き込みなどの際、ページバッファ911Aは、フラッシュメモリ911に対するデータ入出力処理を、自身の記憶容量に相当する1ページ分の単位で実行する。図36に、フラッシュメモリ911のデータ記憶領域の一例を示す。
図36に示すように、フラッシュメモリ911のデータが書き込まれる領域(データ記憶領域)は、保存されるデータに応じて複数の領域に区分けされる。フラッシュメモリ911は、データ記憶領域として、例えば、管理データ領域931、機密データ領域932、保護データ領域933、及びユーザデータ領域934を備える。
管理データ領域931は、主にメモリカードに関する管理情報を格納する。管理データ量域931は、例えば、メモリカード901のセキュリティ情報やメディアIDなどのカード情報を格納する。
機密データ領域932は、暗号化に用いる鍵情報や認証時に使用する機密データを格納する。機密データ領域932は、例えば、ホスト機器902からはアクセス不可能な領域である。ヒューズデータは、ホスト機器902からはアクセス不可能な領域に格納されることが良い。ヒューズデータは、例えば、機密データ領域932に格納場所を割り当てて格納されると良い。
保護データ領域933は、重要なデータを格納する。保護データ領域933は、例えば、メモリカード901に接続されたホスト機器902との相互認証によりホスト機器902の正当性が証明された場合にのみアクセスが可能となる領域である。
ユーザデータ領域934は、ユーザデータを格納する。ユーザデータ領域34は、メモリカード901を使用するユーザが自由にアクセス及び使用することが可能な領域である。
また、本例に係るメモリカード901は、動作モードとして、例えば、SDモードと、SPIモードとを含む。さらに、SDモードは、例えば、SD4bitモードと、SD1bitモードとに分かれる。動作モードに応じた信号ピンに対する信号の割り当ての一例を図37に示す。
図37に示すように、SDモードにおいては、メモリカード901はホスト機器902からのバス幅変更コマンドによって、SD4bitモード、又はSD1bitモードに設定される。
ここで、4つのデータ0ピン(DAT0)乃至データ3ピン(DAT3)に着目すると、4ビット幅単位でデータ転送を行うSD4bitモードでは、4つのデータ0ピン乃至データ3ピンの全てをデータ転送に用いる。
1ビット幅単位でデータ転送を行うSD1bitモードでは、データ0ピン(DAT0)のみがデータ転送に使用され、データ1ピン(DAT1)、データ2ピン(DAT2)は使用しない。また、データ3ピン(DAT3)は、例えば、メモリカード901からホスト機器2への非同期割り込み等のために使用される。
SPIモードでは、データ0ピン(DAT0)を、メモリカード1からホスト機器902へのデータ信号線(DATA OUT)に用いる。コマンドピン(CMD)はホスト機器902からメモリカード901へのデータ信号線(DATA IN)に用いる。データ1ピン(DAT1)、データ2ピン(DAT2)は使用しない。また、SPIモードでは、データ3ピン(DAT3)は、ホスト機器902からメモリカード901へのチップセレクト信号CSの送信に用いる。
ホスト機器902は、ファイルシステムを搭載する。ファイルシステムは、メモリに記録されたファイル(データ)を管理する方式であり、メモリに設けられた管理領域や管理情報を示す。また、ファイルシステムには、メモリにおけるファイルやフォルダなどのディレクトリ情報の作成方法、ファイルやフォルダなどの移動方法や削除方法、データの記録方式、管理領域の場所や利用方法などが定められる。
この発明の実施形態に従った不揮発性半導体メモリは、このようなメモリカードに使用することができる。
また、第7実施形態では、フラッシュメモリ911とカードコントローラ912とが一緒にメモリカードに搭載される場合を示したが、フラッシュメモリ911のみをメモリカードに搭載し、このメモリカードが装着されるホスト機器側にカードコントローラ912を搭載するようにしても良い。また、フラッシュメモリと、これを制御するコントローラとを別々のチップ911、及び912とする場合を示したが、フラッシュメモリと、これを制御するコントローラとを一つのチップに搭載するようにしても良い。
また、上記実施形態は、以下の態様を含む。
(1) 不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、
前記複数のブロックのうち、ディフェクティブブロックのアドレス情報を含むブロック置換情報の登録が可能なブロック置換情報登録領域、及びバッドブロックのアドレス情報を含むバッドブロック情報の登録が可能なバッドブロック情報登録領域を含む記憶部と、
前記ブロック置換情報がセットされるブロック置換情報レジスタ群と、
前記バッドブロック情報がセットされるバッドブロックフラグレジスタ群と、を備え、
ブートシーケンス時に、
前記ブロック置換情報レジスタ群は、前記記憶部から読み出した前記ブロック置換情報に従ってセットされ、
前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記記憶部から読み出した前記ブロック置換情報、及び前記バッドブロック情報の双方に従ってセットされる半導体集積回路装置。
(2) 不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、
前記複数のブロックのうち、ディフェクティブブロックのアドレス情報を含むブロック置換情報の登録が可能なブロック置換情報登録領域、及びバッドブロックのアドレス情報を含むバッドブロック情報の登録が可能なバッドブロック情報登録領域を含む記憶部と、
前記ブロック置換情報がセットされるブロック置換情報レジスタ群と、
前記バッドブロック情報がセットされるバッドブロックフラグレジスタ群と、
入力されたブロックアドレスと前記ブロック置換情報レジスタにセットされたブロック置換情報とを比較し、前記ディフェクティブブロックがアクセスされた時、アクセス先を、前記ディフェクティブブロックから置換先のリダンダントブロックに振り替え可能なブロックリダンダンシ判定回路と、
前記バッドブロックがアクセスされた時、前記バッドブロックフラグレジスタ群にセットされたバッドブロック情報に従って、前記バッドブロックのワード線に与えられる電圧を抑制可能な電圧抑制機能付ロウデコーダと、
電源投入を検知する電源投入検知回路と、
前記電源投入検知回路が電源投入を検知した後、ブートシーケンスを実行するシーケンサと、を備え、
ブートシーケンス時に、
前記ブロック置換情報レジスタ群は、前記記憶部から読み出した前記ブロック置換情報に従ってセットされ、
前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記記憶部から読み出した前記ブロック置換情報、及び前記バッドブロック情報の双方に従ってセットされる半導体集積回路装置。
(3) (1)、及び(2)に記載の態様に係る半導体集積回路装置において、
前記入力されたブロックアドレスを保持するブロックアドレスレジスタと、
前記記憶部を前記ブロック置換情報レジスタ群、及び前記ブロックアドレスレジスタに電気的に接続するとともに、前記ブロック置換情報レジスタ群を前記ブロックアドレスレジスタに電気的に接続する内部バスと、を備え、
前記ブートシーケンス時に、
前記ブロック置換情報レジスタ群にセットされた前記ブロック置換情報に含まれる前記ディフェクティブブロックのアドレス情報は、前記内部バスを介して前記ブロックアドレスレジスタに転送され、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記ブロックアドレスレジスタに転送された前記ディフェクティブブロックのアドレス情報に従って選択されてセットされ、
前記記憶部のバッドブロック情報登録領域に登録された前記バッドブロック情報に含まれる前記バッドブロックのアドレス情報は、前記内部バスを介して前記ブロックアドレスレジスタに転送され、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記ブロックアドレスレジスタに転送された前記バッドブロックのアドレス情報に従って選択されて、さらに、セットされる半導体集積回路装置。
(4) (1)、及び(2)に記載の態様に係る半導体集積回路装置において、
前記入力されたブロックアドレスを保持するブロックアドレスレジスタと、
前記記憶部を前記ブロック置換情報レジスタ群、及び前記ブロックアドレスレジスタに電気的に接続する内部バスと、を備え、
前記ブートシーケンス時に、
前記記憶部のブロック置換情報登録領域に登録されたブロック置換情報に含まれるディフェクティブブロックのアドレス情報は、前記内部バスを介して前記ブロック置換情報レジスタ群、及び前記ブロックアドレスレジスタにパラレルに転送され、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記ブロックアドレスレジスタに転送された前記ディフェクティブブロックのアドレス情報に従って選択されてセットされ、
前記記憶部のバッドブロック情報登録領域に登録された前記バッドブロック情報に含まれる前記バッドブロックのアドレス情報は、前記内部バスを介して前記ブロックアドレスレジスタに転送され、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記ブロックアドレスレジスタに転送された前記バッドブロックのアドレス情報に従って選択されて、さらに、セットされる半導体集積回路装置。
(5) (1)乃至(4)に記載の態様に係る半導体集積回路装置において、
前記メモリセルアレイは、前記リダンダントブロックとして使用しないノーマルブロックを含むノーマルアレイ部と、前記リダンダントブロックとして使用可能なリダンダントブロックを含むリダンダントアレイ部と含み、
前記バッドブロックフラグレジスタは、前記ノーマルアレイ部に含まれるノーマルブロック、及び前記リダンダントアレイ部に含まれるリダンダントブロックに対して設けられ、
前記ブートシーケンス時に、
ブロックリダンダンシ判定回路は、前記ディフェクティブブロックのアドレス情報に従って前記バッドブロックフラグレジスタ群をセットしている間、アクセス先の振り替えをせず、前記バッドブロックのアドレス情報に従って前記バッドブロックフラグレジスタ群をセットしている間、前記アクセス先の振り替えをする半導体集積回路装置。
(6) 不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、
ベース値を含む複数の情報の登録が可能な情報登録領域を含む記憶部と、
前記複数の情報のベース値がセットされる複数のベースレジスタを含むベースレジスタ群と、
前記複数のベースレジスタを選択する第1選択信号を発生する第1選択信号発生回路と、
複数のかさ上げ値がセットされる複数のかさ上げレジスタを含むかさ上げレジスタ群と、
前記複数のかさ上げレジスタを選択する第2選択信号を発生する第2選択信号発生回路と、を備え、
ブートシーケンス時に、
前記複数の情報のベース値を、前記ベースレジスタ群にセットした後、
第1選択信号により選択されたベースレジスタにセットされたベース値と、前記第2選択信号により選択されたかさ上げレジスタにセットされたかさ上げ値とを論理演算し、
前記論理演算の結果を、前記第1選択信号により選択されたベースレジスタに返送する半導体集積回路装置。
(7) 不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、
ベース値を含む複数のトリミング情報の登録が可能なトリミング情報登録領域を含む記憶部と、
前記複数のトリミング情報のベース値がセットされる複数のベースレジスタを含むベースレジスタ群と、
前記複数のベースレジスタを選択する第1選択信号を発生する第1選択信号発生回路と、
複数のかさ上げ値がセットされる複数のかさ上げレジスタを含むかさ上げレジスタ群と、
前記複数のかさ上げレジスタを選択する第2選択信号を発生する第2選択信号発生回路と、
前記ベースレジスタにセットされたベース値と、前記かさ上げレジスタにセットされたかさ上げ値とを論理演算する演算器と、を備え、
前記複数のトリミング情報のベース値を、前記ベースレジスタ群にセットした後、
前記演算器によって、前記第1選択信号により選択されたベースレジスタにセットされたベース値と、前記第2選択信号により選択されたかさ上げレジスタにセットされたかさ上げ値とを論理演算し、
前記演算器の演算結果を、前記第1選択信号により選択されたベースレジスタに返送する半導体集積回路装置。
(8) (7)に記載の態様に係る半導体集積回路装置において、
電源投入を検知する電源投入検知回路と、
前記電源投入検知回路が電源投入を検知した後、ブートシーケンスを実行するシーケンサとを、さらに、備え、
ブートシーケンス時に、 前記複数のトリミング情報のベース値を、前記ベースレジスタ群にセットした後、
前記演算器によって、前記第1選択信号により選択されたベースレジスタにセットされたベース値と、前記第2選択信号により選択されたかさ上げレジスタにセットされたかさ上げ値とを論理演算し、
前記演算器の演算結果を、前記第1選択信号により選択されたベースレジスタに返送する半導体集積回路装置。
(9) (6)、乃至(8)に記載の態様に係る半導体集積回路装置において、
前記演算器の演算結果を保持する演算結果レジスタと、
前記記憶部を前記ベースレジスタ群に電気的に接続するとともに、前記ベースレジスタ群を前記演算器に電気的に接続し、前記演算結果レジスタを前記ベースレジスタ群に電気的に接続する内部バスと、を備え、
前記ブートシーケンス時に、
前記ベースレジスタ群にセットされ、前記第1選択信号によって選択されたベースレジスタのベース値は、前記内部バスを介して前記演算器に転送され、前記第2選択信号によって選択されたかさ上げレジスタのかさ上げ値と演算後、前記演算結果レジスタに保持され、前記演算結果レジスタに保持された演算結果は、前記内部バスを介して前記第1選択信号によって選択されたベースレジスタにセットされる半導体集積回路装置。
(10) (6)、乃至(9)に記載の態様に係る半導体集積回路装置において、
前記かさ上げレジスタ群に含まれるかさ上げレジスタの数は、前記ベースレジスタ群に含まれるベースレジスタの数よりも少ない半導体集積回路装置。
(11) 不揮発性メモリセルが配置されたメモリセルアレイを備え、
前記メモリセルアレイは(M+N)個のブロックを含み、このメモリセルアレイは、M個のブロックを通常アレイ、N個のブロックを冗長アレイとする第1の型式、及び前記(M+N)個のブロックの全てを通常アレイとする第2の型式のいずれかに切り換えることが可能である半導体集積回路装置(ただし、M、及びNは自然数)。
(12) (11)に記載の態様に係る半導体集積回路装置において、
前記切り換えは、コマンドの入力によって行う半導体集積回路装置。
(13) 不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むとともに、リダンダントブロックとして使用しないブロックを含むノーマルアレイ、及び前記リダンダントブロックとして使用可能なブロックを含むリダンダントアレイを含むメモリセルアレイと、
前記複数のブロックのうち、ディフェクティブブロックのアドレス情報を含むブロック置換情報の登録が可能なブロック置換情報登録領域、及びバッドブロックのアドレス情報を含むバッドブロック情報の登録が可能なバッドブロック情報登録領域を含む記憶部と、
ブートシーケンス時に、前記ブロック置換情報がセットされるブロック置換情報レジスタ群と、
前記ブートシーケンス時に、前記バッドブロック情報がセットされるバッドブロックフラグレジスタ群と、
入力されたブロックアドレスと前記ブロック置換情報レジスタにセットされたブロック置換情報とを比較し、前記ディフェクティブブロックがアクセスされた時、アクセス先を、前記ディフェクティブブロックから置換先のリダンダントブロックに振り替え可能なブロックリダンダンシ判定回路と、
前記バッドブロックがアクセスされた時、前記バッドブロックフラグレジスタ群にセットされたバッドブロック情報に従って、前記バッドブロックのワード線に与えられる電圧を抑制可能な電圧抑制機能付ロウデコーダと、
電源投入を検知する電源投入検知回路と、
前記電源投入検知回路が電源投入を検知した後、前記ブートシーケンスを実行するシーケンサと、
コマンドをデコードするコマンドデコーダと、を備え、
前記コマンドは、前記メモリセルアレイをノーマルアレイ、及びリダンダントアレイに分けて動作させる第1の型式を指定する第1のコマンド、及び前記メモリセルアレイの全てをノーマルアレイとして動作させる第2の型式を指定する第2のコマンドを含み、
前記コマンドデコーダは、
前記第1のコマンドを受信したとき、前記ブートシーケンス時における前記ブロック置換情報レジスタ群のセット、及び動作中における前記ブロックリダンダンシ判定回路のアクセス先の振り替え動作を許可し、
前記第2のコマンドを受信したとき、前記動作中における前記ブロックリダンダンシ判定回路のアクセス先の振り替え動作を禁止する半導体集積回路装置。
(14) (1)、乃至(13)に記載の態様に係る半導体集積回路装置において、
前記メモリセルアレイは、前記不揮発性半導体メモリとしてNAND型メモリセルユニットを含む半導体集積回路装置。
以上、この発明を実施形態により説明したが、この発明の実施形態は、上記実施形態に限られるものではなく、その実施にあたっては発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
また、上記実施形態は種々の段階の発明を含んでおり、上記実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することが可能である。
また、上記実施形態は、この発明をNAND型フラッシュメモリに適用した例に基づき説明したが、この発明はNAND型フラッシュメモリに限られるものではない。例えば、上記実施形態は、半導体集積回路装置のメモリシステムとして、例えば、プロセッサのメモリシステムや、システムLSIのメモリシステムにも応用することができる。
図1は参考例1に係る内部ROMのデータ領域の割り当てと、データの登録の様子とを示す図 図2は参考例2に係る内部ROMのデータ領域の割り当てと、データの登録の様子とを示す図 図3はこの発明の第1実施形態に係る半導体集積回路装置が有するブートシーケンスを実行する内部システムの一例を示すブロック図 図4はこの発明の第1実施形態に係る半導体集積回路装置のブートシーケンスの流れの一例を示す流れ図 図5はブロック置換情報の情報要素の一例を示す図である。 図6はこの発明の第1実施形態に係る半導体集積回路装置の内部ROMのデータ領域の割り当てと、データの登録の様子とを示す図 図7は参考例1、2におけるブートシーケンスの流れを示す図 図8はこの発明の第2実施形態に係る半導体集積回路装置の一例を示すブロック図 図9はメモリセルアレイの一例を示すブロック図 図10はブロックの一例を示す回路図 図11はシーケンサの回路の一例を示す回路図 図12は図11に示すシーケンサの動作の一例を示す動作波形図 図13はアクセス先の切り替えの一例を示すブロック図 図14はブロックリダンダンシ情報格納用レジスタ群の回路の一例を示す回路図 図15はデータキャッシュに保持されたデータをBRDレジスタに格納する動作の一例を示す信号波形図 図16はBRDレジスタの一例を示す回路図 図17はディフェクティブブロックのアドレス情報をブロックアドレスレジスタへ転送するときの信号波形の一例を示す信号波形図 図18はブロックアドレスレジスタとロウデコーダとの関係の一例を示すブロック図 図19はバッドブロックフラグレジスタ付ロウデコーダの一例を示す回路図 図20はこの発明の第3実施形態に係る半導体集積回路装置のディフェクティブブロックのアドレス情報をブロックアドレスレジスタへ転送するときの信号波形の一例を示す信号波形図 図21はこの発明の第4実施形態に係る半導体集積回路装置の一例を示すブロック図 図22A〜図22Cはこの発明の第5実施形態に係る半導体集積回路装置が取り得る第1の型式を示す図 図23A〜図23Cはこの発明の第5実施形態に係る半導体集積回路装置が取り得る第2の型式を示す図 図24はこの発明の第5実施形態の変形例に係る記録メディアの一例を示すブロック図 図25はこの発明の第5実施形態の変形例に係る記録メディアをホスト機器に装着した状態を示す図 図26はこの発明の第6実施形態に係る半導体集積回路装置の一例を示すブロック図 図27は図26に示すベースレジスタの回路の一例を示す回路図 図28はこの発明の第6実施形態に係る半導体集積回路装置の動作の一例を示す信号波形図 図29は参考例に係るベースレジスタの回路図 図30は第6実施形態に係る半導体集積回路装置の一例を示す回路図 図31はこの発明の第7実施形態に係る記録メディア一例を示す図。 図32は信号ピンに阿智する信号の割り当ての一例を示す図 図33はこの発明の第7実施形態に係る記録メディアのハード構成の一例を示すブロック図 図34は図33に示すレジスタ群の一例を示す図 図35はフラッしメモリのデータ配置の一例を示す図 図36はフラッシュメモリのデータ記憶領域の一例を示す図 図37は動作モードに応じた信号ピンに対する信号の割り当ての一例を示す図
符号の説明
201…メモリセルアレイ、102、Fuse…記憶部、1100…ブロック置換情報登録領域、1300…バッドブロック情報登録領域、104、401…ブロック置換情報レジスタ群、104、603…バッドブロックフラグレジスタ群、601…ブロックリダンダンシ判定回路、602…電圧抑制機能付ロウデコーダ、100、213…電源投入検知回路、101、215…シーケンサ。

Claims (5)

  1. 不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、
    前記複数のブロックのうち、ディフェクティブブロックのアドレス情報を含むブロック置換情報の登録が可能なブロック置換情報登録領域、及びバッドブロックのアドレス情報を含むバッドブロック情報の登録が可能なバッドブロック情報登録領域を含む記憶部と、
    前記ブロック置換情報がセットされるブロック置換情報レジスタ群と、
    前記バッドブロック情報がセットされるバッドブロックフラグレジスタ群と、
    入力されたブロックアドレスと前記ブロック置換情報レジスタにセットされたブロック置換情報とを比較し、前記ディフェクティブブロックがアクセスされた時、アクセス先を、前記ディフェクティブブロックから置換先のリダンダントブロックに振り替え可能なブロックリダンダンシ判定回路と、
    前記バッドブロックがアクセスされた時、前記バッドブロックフラグレジスタ群にセットされたバッドブロック情報に従って、前記バッドブロックのワード線に与えられる電圧を抑制可能な電圧抑制機能付ロウデコーダと、
    電源投入を検知する電源投入検知回路と、
    前記電源投入検知回路が電源投入を検知した後、ブートシーケンスを実行するシーケンサと、を備え、
    ブートシーケンス時に、
    前記ブロック置換情報レジスタ群は、前記記憶部から読み出した前記ブロック置換情報に従ってセットされ、
    前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記記憶部から読み出した前記ブロック置換情報、及び前記バッドブロック情報の双方に従ってセットされることを特徴とする半導体集積回路装置。
  2. 前記入力されたブロックアドレスを保持するブロックアドレスレジスタと、
    前記記憶部を前記ブロック置換情報レジスタ群、及び前記ブロックアドレスレジスタに電気的に接続するとともに、前記ブロック置換情報レジスタ群を前記ブロックアドレスレジスタに電気的に接続する内部バスと、を備え、
    前記ブートシーケンス時に、
    前記ブロック置換情報レジスタ群にセットされた前記ブロック置換情報に含まれる前記ディフェクティブブロックのアドレス情報は、前記内部バスを介して前記ブロックアドレスレジスタに転送され、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記ブロックアドレスレジスタに転送された前記ディフェクティブブロックのアドレス情報に従って選択されてセットされ、
    前記記憶部のバッドブロック情報登録領域に登録された前記バッドブロック情報に含まれる前記バッドブロックのアドレス情報は、前記内部バスを介して前記ブロックアドレスレジスタに転送され、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記ブロックアドレスレジスタに転送された前記バッドブロックのアドレス情報に従って選択されて、さらに、セットされることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
  3. 前記入力されたブロックアドレスを保持するブロックアドレスレジスタと、
    前記記憶部を前記ブロック置換情報レジスタ群、及び前記ブロックアドレスレジスタに電気的に接続する内部バスと、を備え、
    前記ブートシーケンス時に、
    前記記憶部のブロック置換情報登録領域に登録されたブロック置換情報に含まれるディフェクティブブロックのアドレス情報は、前記内部バスを介して前記ブロック置換情報レジスタ群、及び前記ブロックアドレスレジスタにパラレルに転送され、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記ブロックアドレスレジスタに転送された前記ディフェクティブブロックのアドレス情報に従って選択されてセットされ、
    前記記憶部のバッドブロック情報登録領域に登録された前記バッドブロック情報に含まれる前記バッドブロックのアドレス情報は、前記内部バスを介して前記ブロックアドレスレジスタに転送され、前記バッドブロックフラグレジスタ群は、前記ブロックアドレスレジスタに転送された前記バッドブロックのアドレス情報に従って選択されて、さらに、セットされることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
  4. 前記メモリセルアレイは、前記リダンダントブロックとして使用しないノーマルブロックを含むノーマルアレイ部と、前記リダンダントブロックとして使用可能なリダンダントブロックを含むリダンダントアレイ部と含み、
    前記バッドブロックフラグレジスタは、前記ノーマルアレイ部に含まれるノーマルブロック、及び前記リダンダントアレイ部に含まれるリダンダントブロックに対して設けられ、
    前記ブートシーケンス時に、
    ブロックリダンダンシ判定回路は、前記ディフェクティブブロックのアドレス情報に従って前記バッドブロックフラグレジスタ群をセットしている間、アクセス先の振り替えをせず、前記バッドブロックのアドレス情報に従って前記バッドブロックフラグレジスタ群をセットしている間、前記アクセス先の振り替えをすることを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
  5. 不揮発性半導体メモリが集積され、複数のブロックを含むメモリセルアレイと、
    ベース値を含む複数のトリミング情報の登録が可能なトリミング情報登録領域を含む記憶部と、
    前記複数のトリミング情報のベース値がセットされる複数のベースレジスタを含むベースレジスタ群と、
    前記複数のベースレジスタを選択する第1選択信号を発生する第1選択信号発生回路と、
    複数のかさ上げ値がセットされる複数のかさ上げレジスタを含むかさ上げレジスタ群と、
    前記複数のかさ上げレジスタを選択する第2選択信号を発生する第2選択信号発生回路と、
    前記ベースレジスタにセットされたベース値と、前記かさ上げレジスタにセットされたかさ上げ値とを論理演算する演算器と、を備え、
    前記複数のトリミング情報のベース値を、前記ベースレジスタ群にセットした後、
    前記第1選択信号により選択されたベースレジスタにセットされたベース値と、前記第2選択信号により選択されたかさ上げレジスタにセットされたかさ上げ値とを、前記演算器によって論理演算し、
    前記演算器の演算結果を、前記第1選択信号により選択されたベースレジスタに返送することを特徴とする半導体集積回路装置。
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