JP2008117003A

JP2008117003A - 不揮発性半導体記憶装置およびその制御方法

Info

Publication number: JP2008117003A
Application number: JP2006296858A
Authority: JP
Inventors: Tamio Nishiomote; 民男西面; Minoru Uchida; 穣内田; Kazuo Ishikawa; 和男石川; Kazutoshi Noda; 和敏野田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Microelectronics Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-22

Abstract

【課題】データ管理領域への書き換え回数の集中を安全に回避することができる不揮発性半導体記憶装置およびその制御方法を実現する。
【解決手段】本発明の不揮発性半導体記憶装置およびその制御方法は、不揮発性メモリセルからりなるセルアレイ１５を有する不揮発性メモリ１１と、データが格納されるデータ格納領域１４と、データ格納領域１４の管理情報が格納されるデータ管理領域１３と、データ管理領域１３をセルアレイ１５に設定するために第１のコマンド群を処理し、不揮発性メモリ１１に対して所定の制御信号を出力するコマンド群Ａ処理部１７と、データ管理領域１３に管理情報を書き込み、または、データ管理領域１３の管理情報を読み出し、または、データ管理領域１３の管理情報を消去するために第２のコマンド群を処理し、不揮発性メモリ１１に対して所定の制御信号を出力するコマンド群Ｂ処理部を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、不揮発性半導体記憶装置およびその制御方法にかかわり、特に一括消去機能を有する不揮発性半導体記憶装置およびその制御方法に関する。

近年、電気的に書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置（以下、「ＥＥＰＲＯＭ」という。）の大容量化に伴い、従来は磁気ディスク等に記憶していたファイルデータをＥＥＰＲＯＭに記憶するメモリカードなどの補助記憶装置が製品化されている。特に、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリは、大容量を低コストで実現できるためデジタルカメラや携帯電話などの用途に多く使用されるようになっている。

しかしながら、従来のＥＥＰＲＯＭでは、既にデータが書き込まれている領域に対しそのデータの更新が必要な場合に、予めその更新が必要な領域を含む領域を消去し、書き換える必要があった。このため、外部から同じ領域への書き込みが繰り返し行われた場合、その領域へのダメージが累積し他の領域が十分書き込み可能であっても特定の領域が使用不能になったことで、装置そのものが使用不能になるという問題があった。

これを解決するために、データ格納領域とは別にこのデータを管理するデータ管理領域を設け、データ格納領域のある領域への書き込み操作を毎回同領域内の異なる領域への書き込みに置き換えて実行できるようにし、この時指定された領域と内部で書き込みを実行した領域との対応表をデータ管理のためのデータ管理領域内に保存することで、このダメージを軽減する方法（例えば、「特許文献１」を参照。）が考えられる。ここで、データ格納領域とデータ管理領域とをＥＥＰＲＯＭの内部に設定する際に、例えば以下の二つの方法が考えられる。

一つは、ＥＥＰＲＯＭ内に場所を固定して二つの領域をとり、それらそれぞれをデータ格納領域、データ管理領域とする方法。もう一つは二つの領域を確保するが、時間と共にそれらの領域を任意のアルゴリズムを用いて入れ替えていく方法である。しかし、前者の方法の場合、データ管理領域は必要最小限の大きさを確保することが望ましいため、小容量のデータの書き込みを繰り返し行うとそれに伴いデータ管理領域の更新が頻繁に起こり、データ管理領域の繰り返し書き込みによる同領域のダメージ累積が急速に進むという問題があった。また、後者の場合、任意の時間間隔をおいてデータ格納領域とデータ管理領域とを入れ替えることを行うので前記のような書き込みの集中を免れることができるが、データ格納領域とデータ管理領域との入れ替えアルゴリズムが装置外部に任されており、装置外部に依存する負荷が大きくなり、かつ、ＥＥＰＲＯＭでは両領域へのアクセスを分離しないため、外部回路に起因する機能不全、特にデータ管理領域の破壊を伴うような書き込み等を抑止することができないという問題があった。
特開平１１−５３２４８号公報

本発明は、外部からの専用コマンドによりデータ管理領域を設定および移動することができる不揮発性半導体記憶装置およびその制御方法を提供する。

本発明の一態様によれば、不揮発性メモリセルが行および列方向に繰り返し配置されたセルアレイを有する記憶手段と、外部から入力されたデータが前記不揮発性メモリセルに格納されるデータ格納領域と、前記データ格納領域の管理情報が前記不揮発性メモリセルに格納されるデータ管理領域と、前記データ管理領域を前記セルアレイに設定するために外部から入力される第１のコマンド群を処理し、前記記憶手段に対して所定の制御信号を出力する第１のコマンド群処理手段と、前記データ管理領域に前記管理情報を書き込み、または、前記データ管理領域に格納されている前記管理情報を読み出し、または、前記データ管理領域に格納されている前記管理情報を消去するために外部から入力される第２のコマンド群を処理し、前記記憶手段に対して所定の制御信号を出力する第２のコマンド群処理手段を有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置が提供される。

また、本発明の別の一態様によれば、不揮発性メモリセルが行および列方向に繰り返し配置されたセルアレイを備えた不揮発性半導体記憶装置の制御方法であって、データ格納領域の管理情報が格納されるデータ管理領域を前記セルアレイに設定するために外部から入力された第１のコマンドに基づいて、前記セルアレイのブロックタグに当該ブロックが前記データ管理領域の候補であることを示す候補フラグを設定する第１のステップと、前記第１のステップで確保された前記データ管理領域に前記管理情報を書き込むために外部から入力された第２のコマンドに基づいて、当該データ管理領域に前記管理情報の初期値を書き込む第２のステップと、前記第２のステップで前記初期値が書き込まれた前記データ管理領域を確定するために外部から入力された第３のコマンドに基づいて、当該データ管理領域の前記ブロックタグに確定フラグを設定する第３のステップを有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の制御方法が提供される。

さらに、本発明の別の一態様によれば、不揮発性メモリセルが行および列方向に繰り返し配置されたセルアレイを備えた不揮発性半導体記憶装置の制御方法であって、データ格納領域の管理情報が格納されるデータ管理領域を前記セルアレイに設定するために外部から入力された第１のコマンドに基づいて、前記セルアレイのブロックタグに当該ブロックが前記データ管理領域の候補であることを示す候補フラグを設定する第１のステップと、外部から入力された第２のコマンドに基づいて、すでに前記管理情報が格納されている別の前記データ管理領域から当該管理情報を読み出す第２のステップと、外部から入力された第３のコマンドに基づいて、前記第２のステップで読み出された前記管理情報を前記第１のステップで確保された前記データ管理領域に書き込む第３のステップと、前記第３のステップで前記管理情報が書き込まれた前記データ管理領域を確定するために外部から入力された第４のコマンドに基づいて、前記第３のステップで前記管理情報が書き込まれた前記データ管理領域の前記ブロックタグに確定フラグを設定する第４のステップと、外部から入力される第５のコマンドに基づいて、前記第２のステップで前記管理情報が読み出された前記データ管理領域をデータ消去する第５のステップを有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の制御方法が提供される。

本発明によれば、外部からの専用コマンドによりデータ管理領域を設定および移動するので、外部からの不当なアクセスによるデータ管理領域の管理情報の破壊を防止しつつ安全にデータ管理領域への書き換え回数の集中を回避することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置を示す回路ブロック図である。ここでは、主に、不揮発性メモリ１１とそのアクセスにかかわる部分を示した。

本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置は、データが格納される不揮発性メモリ１１、および外部コマンドにしたがって不揮発性メモリ１１を制御する制御回路１２を備えている。

制御回路１２の第１の入出力では外部との間でコマンドおよびデータが入出力され、第２の入出力では不揮発性メモリ１１との間で制御信号、管理情報、およびデータが入出力される。

不揮発性メモリ１１は、図１に示したように、データ管理領域１３とデータ格納領域１４が設定されるセルアレイ１５と、セルアレイ１５からデータを読み出し、セルアレイ１５にデータを書き込むための読み出し/書き込み回路１６とを備えている。

セルアレイ１５は、不揮発性メモリセルが行および列方向に繰り返し配置され、複数の不揮発性メモリセルからなるブロック単位でデータの読み出し、書き込み、および消去が行われる。

ブロックは、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの場合は、一括消去できるページを単位として構成する。すなわち、１ページを１ブロックとして構成しても良いし、複数のページを１ブロックとして構成しても良い。

ブロックには、通常のデータを格納するデータ領域の他にブロックの論理情報（例えば、ブロックの論理アドレス、ＥＣＣ（Error Correction Code）など。）を格納するための冗長領域が設けられており、ここにそのブロックがデータ格納領域１４であるかデータ管理領域１３であるかを示すブロックタグが設定されている。

データ格納領域１４は、外部から入力されたデータが格納される領域であり、データ管理領域１３は、データ格納領域１４の管理情報が格納される領域である。管理情報には、データ格納領域１４に格納される一連のデータに係わる論理アドレスやデータサイズなどが含まれる。

読み出し/書き込み回路１６は、セルアレイ１５に格納されているデータまたは管理情報を読み出し、あるいは、セルアレイ１５にデータまたは管理情報を書き込むための回路である。読み出し/書き込み回路１６は、通常の不揮発性メモリ１１に備えられているものと同様であり、データ管理領域１３とデータ格納領域１４を区別しない。

すなわち、制御回路１２から入力される制御信号、管理情報、およびデータに基づいて、セルアレイ１５の指定された論理アドレスのブロックに管理情報またはデータを書き込み、または、それらを読み出して制御回路１２へ出力する。

制御回路１２は、図１に示したように、３種類のコマンド群をそれぞれ実行処理するコマンド群Ａ処理部１７、コマンド群Ｂ処理部１８、およびコマンド群Ｃ処理部１９を備えている。

制御回路１２は、外部から入力されたコマンドおよびデータに基づいて、不揮発性メモリ１１に対して必要な制御信号、管理情報、およびデータを出力して、不揮発性メモリ１１に管理情報またはデータを書き込み、あるいは、不揮発性メモリ１１から管理情報またはデータを読み出して外部へ出力する。

図２は、本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置のコマンド体系を示す図である。
本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置のコマンド体系は、データ管理領域１３を設定するコマンド群Ａ、データ管理領域１３にアクセスするコマンド群Ｂ、およびデータ格納領域１４にアクセスするコマンド群Ｃを備えている。

コマンド群Ａには、図２に示したように、データ格納領域１４の未使用部分（有効データを含まないブロック）からデータ管理領域１３の候補を選択し設定するコマンドａ１、データ管理領域１３の確定を指示するコマンドａ２、およびデータ格納領域１４から有効データの有無に関わらずデータ管理領域１３の候補を選択し設定するコマンドａ３があり、これらはコマンド群Ａ処理部１７で実行処理される。

コマンドａ１が入力されると、コマンド群Ａ処理部１７は、不揮発性メモリ１１に対してデータ管理領域１３の候補ブロックを指示するために、指定されたブロックのブロックタグにそのブロックがデータ管理領域１３の候補であることを示す候補フラグを設定するよう不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力する。

コマンドａ２が入力されると、コマンド群Ａ処理部１７は、不揮発性メモリ１１に対してデータ管理領域１３の確定を指示するために、指定されたブロックのブロックタグにそのブロックがデータ管理領域１３であることを示す確定フラグを設定するよう不揮発性メモリ１１に対して必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力する。

コマンドａ３が入力されると、コマンド群Ａ処理部１７は、まず、不揮発性メモリ１１に対してコマンドａ１と同様の制御信号および論理アドレス信号を出力し、データ管理領域１３の候補ブロックを確保する。

次に、コマンド群Ａ処理部１７は、確保した候補ブロックに有効なデータが格納されていないかを判定するために、必要な制御信号および論理アドレスデータを不揮発性メモリ１１に対して出力する。

コマンドａ１とコマンドａ２、およびコマンドａ３とコマンドａ２は常にそれぞれセットで使用されるので、データ管理領域１３の整合性は保証されている。詳細については、図３、図５、および図６の動作フローを用いて後述する。

コマンド群Ｂには、データ管理領域１３から管理情報を読み出すコマンド、データ管理領域１３に管理情報を書き込むコマンド、およびデータ管理領域１３の管理情報を消去するコマンドがあり、コマンド群Ｂ処理部１８で実行処理される。

コマンド群Ｂ処理部１８は、コマンド入力タイプの不揮発性メモリ１１における通常のコマンド処理部と同様の回路構成である。違いは、コマンド群Ｂによるデータ格納領域１４へのアクセスはできないことである。すなわち、コマンド群Ｂ処理部１８では、コマンド群Ａでデータ管理領域１３またはその候補として設定されたブロックに対するコマンドだけが正当なものとして実行され、指定されたブロックのブロックタグにデータ管理領域１３またはその候補であることを示すフラグが設定されていない場合には、そのコマンドは不当アクセスであるとして実行されない。

コマンド群Ｃには、データ格納領域１４からデータを読み出すコマンド、データ格納領域１４にデータを書き込むコマンド、およびデータ格納領域１４のデータを消去するコマンドがあり、コマンド群Ｃ処理部１９で実行処理される。

コマンド群Ｃ処理部１９は、コマンド群Ｂ処理部１８と同様の回路構成である。違いは、コマンド群Ｃによるデータ管理領域１３へのアクセスはできないことである。すなわち、コマンド群Ｃ処理部１９では、ブロックタグにデータ管理領域１３またはその候補であることを示すフラグが設定されていないブロックに対するコマンドだけが正当なものとして実行され、指定されたブロックがコマンド群Ａでデータ管理領域１３またはその候補として設定されている場合には、そのコマンドは不当アクセスであるとして実行されない。

このように、制御回路１２は、データ管理領域１３へのアクセスコマンド（コマンド群Ｂ）とデータ格納領域１４へのアクセスコマンド（コマンド群Ｃ）を分離して、それらを排他的に実行処理するように構成されている。

次に、上述した構成を持つ不揮発性半導体記憶装置の制御方法について説明する。
図３は、本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ管理領域１３の初期化を示すフロー図である。

本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ管理領域１３の初期化は、コマンドａ１によりデータ管理領域１３を割り付けるステップ（ＳＴ３１）、コマンド群Ｂによりデータ管理領域１３に管理情報の初期値を書き込むステップ（ＳＴ３２）、およびコマンドａ２によりデータ管理領域１３を確定するステップ（ＳＴ３３）を備えている。

ＳＴ３１では、コマンドａ１が制御回路１２に入力され、コマンド群Ａ処理部１７が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、ブロックタグに候補フラグを設定してデータ管理領域１３の候補ブロックを確保する。

ＳＴ３２では、コマンド群Ｂの書き込みコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、論理アドレスデータ、および初期値データを出力し、ＳＴ３１で確保した候補ブロックに管理情報の初期値を書き込み、データ管理領域１３を初期化する。

ＳＴ３３では、コマンドａ２が制御回路１２に入力され、コマンド群Ａ処理部１７が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、ＳＴ３１で確保した候補ブロックのブロックタグに確定フラグを設定してデータ管理領域１３を確定する。

これらにより確定されたデータ管理領域１３は、以後、コマンド群Ｂによってのみアクセスすることができる。

図４は、本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ格納領域１４のデータ更新を示すフロー図である。ここでは、データ格納領域１４の書き換え回数を均一化するために、更新されたデータをデータ格納領域１４の別のブロックに書き込む場合、なおかつ、データ管理領域１３の移動を伴わない場合を説明する。

本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ格納領域１４のデータ更新は、コマンド群Ｂによりデータ管理領域１３の管理情報を読み出すステップ（ＳＴ４１）、コマンド群Ｃによりデータ格納領域１４のデータを読み出すステップ（ＳＴ４２）、コマンド群Ｃにより別のデータ格納領域１４にデータを書き込むステップ（ＳＴ４３）、およびコマンド群Ｂによりデータ管理領域１３に新しい管理情報を書き込むステップ（ＳＴ４４）を備えている。

ＳＴ４１では、コマンド群Ｂの読み出しコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、所望のデータに対応する管理情報をデータ管理領域１３から読み出し、外部に出力する。

ＳＴ４２では、ＳＴ４１で読み出された管理情報に基づいてコマンド群Ｃの読み出しコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｃ処理部１９が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、ＳＴ４１で読み出した管理情報に対応した所望のデータをデータ格納領域１４から読み出し、外部に出力する。

ＳＴ４２で外部に読み出されたデータを更新して再度不揮発性半導体記憶装置に書き込むために、ＳＴ４３では、更新されたデータとコマンド群Ｃの書き込みコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｃ処理部１９が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、論理アドレスデータ、および更新されたデータを出力し、更新されたデータをデータ格納領域１４に書き込む。

この時、ブロックの書き換え回数を均一化するために、更新されたデータは元のデータが格納されていたブロックとは異なるブロックに書き込まれる。したがって、更新されたデータに対応する管理情報も更新される必要がある。

ＳＴ４４では、ＳＴ４３でデータ格納領域１４に書き込まれたデータに対応するデータ管理領域１３の管理情報を更新するために、更新する管理情報とコマンド群Ｂの書き込みコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、論理アドレスデータ、および更新する管理情報を出力し、更新する管理情報をデータ管理領域１３へ書き込む。

図５は、本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ管理領域１３の移動を示すフロー図である。ここでは、データ格納領域１４のデータ移動を伴わない場合を示した。

本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ管理領域１３の移動は、コマンドａ１により新しいデータ管理領域１３を割り付けるステップ（ＳＴ５１）、コマンド群Ｂによりデータ管理領域１３の管理情報を読み出すステップ（ＳＴ５２）、コマンド群Ｂにより管理情報を新しいデータ管理領域１３に書き込むステップ（ＳＴ５３）、コマンドａ２により新しいデータ管理領域１３を確定するステップ（ＳＴ５４）、およびコマンド群Ｂによりデータ管理領域１３の管理情報を消去するステップ（ＳＴ５５）を備えている。

ＳＴ５１の動作は、図３のＳＴ３１と同様であるので、詳しい説明は省略する。ＳＴ３１との違いは、ＳＴ５１ではすでにデータ管理領域１３が存在しており、これとは別に新しいデータ管理領域１３の候補ブロックを確保していることである。この新しいデータ管理領域１３は、データ格納領域１４の未使用領域に割り付けられる。

ＳＴ５２では、コマンド群Ｂの読み出しコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、すべての管理情報をすでに存在するデータ管理領域１３から読み出し、外部に出力する。

ＳＴ５２で外部に読み出された管理情報を再度不揮発性半導体記憶装置に書き込むために、ＳＴ５３では、管理情報とコマンド群Ｂの書き込みコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、論理アドレスデータ、および管理情報を出力し、ＳＴ５１で確保された新しいデータ管理領域１３に管理情報を書き込む。

ＳＴ５４の動作は、図３のＳＴ３３と同様であるので、詳しい説明は省略する。

ＳＴ５５では、ＳＴ５２で管理情報が読み出された元のデータ管理領域１３を未使用状態にするために、コマンド群Ｂの消去コマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、元のデータ管理領域１３を消去する。

図６は、本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法における別のデータ管理領域１３の移動を示すフロー図である。ここでは、データ格納領域１４のデータ移動を伴う場合を示した。

本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法における別のデータ管理領域１３の移動は、コマンドａ３により新しいデータ管理領域１３を割り付けるステップ（ＳＴ６１）、新しいデータ管理領域１３のデータを判定するステップ（ＳＴ６２）、コマンド群Ｃによりデータ格納領域１４のデータを移動するステップ（ＳＴ６３）、コマンド群Ｂによりデータ管理領域１３の管理情報を読み出すステップ（ＳＴ６４）、コマンド群Ｂにより管理情報を新しいデータ管理領域１３に書き込むステップ（ＳＴ６５）、コマンドａ２により新しいデータ管理領域１３を確定するステップ（ＳＴ６６）、およびコマンド群Ｂによりデータ管理領域１３の管理情報を消去するステップ（ＳＴ６７）を備えている。

ＳＴ６１の動作は、図３のＳＴ３１と同様であるので、詳しい説明は省略する。ＳＴ３１との違いは、コマンドａ１の替わりにコマンドａ３が入力されることと、ＳＴ６１ではすでにデータ管理領域１３が存在しており、このデータ管理領域１３の一部を移動するために、別に新しいデータ管理領域１３の候補ブロックを確保していることである。

この新しいデータ管理領域１３は、データ格納領域１４に割り付けられるが、図５のＳＴ５１とは異なり、必ずしも未使用領域に割り付けられるとは限らない。

ＳＴ６２では、ＳＴ６１で確保した新しいデータ管理領域１３に元のデータ格納領域１４の有効データが存在していないかが判定される。すなわち、コマンド群Ａ処理部１７は、必要な制御信号および論理アドレスデータを不揮発性メモリ１１に対して出力し、新しいデータ管理領域１３からデータを読み出す。

もし、読み出したデータが無効なデータ、つまり、消去状態であれば（“ＯＫ”）、コマンド群Ａ処理部１７は有効データが存在しないことを示す信号をデータとして外部に出力し、動作はＳＴ６４に移行する。

また、読み出したデータが有効なデータであれば（“ＮＧ”）、コマンド群Ａ処理部１７は有効データが存在することを示す信号をデータとして外部に出力し、動作はＳＴ６３に移行する。

ＳＴ６２で有効データが存在した場合には、これをデータ格納領域１４の他のブロックへ移動するために、ＳＴ６３では、まず、コマンド群Ｃの読み出しコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｃ処理部１９が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、すべての有効データを新しいデータ管理領域１３から読み出し、外部に出力する。

次に、外部に読み出された有効データを再度不揮発性半導体記憶装置に書き込むために、有効データとコマンド群Ｃの書き込みコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｃ処理部１９が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、論理アドレスデータ、および有効データを出力し、新しいデータ格納領域１４に有効データを書き込む。

ＳＴ６４では、ＳＴ６１で確保された新しいデータ管理領域１３に移動すべき元のデータ管理領域１３にある管理情報を読み出すために、コマンド群Ｂの読み出しコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、移動すべき管理情報をデータ管理領域１３から読み出し、外部に出力する。

ＳＴ６４で外部に読み出された管理情報を再度不揮発性半導体記憶装置に書き込むために、ＳＴ６５では、管理情報とコマンド群Ｂの書き込みコマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、論理アドレスデータ、および管理情報を出力し、ＳＴ６１で確保された新しいデータ管理領域１３に管理情報を書き込む。

ＳＴ６６の動作は、図３のＳＴ３３と同様であるので、詳しい説明は省略する。

ＳＴ６７では、ＳＴ６４で移動すべき管理情報が読み出された元のデータ管理領域１３を未使用状態にするために、コマンド群Ｂの消去コマンドが制御回路１２に入力され、コマンド群Ｂ処理部１８が不揮発性メモリ１１に必要な制御信号、および論理アドレスデータを出力し、元のデータ管理領域１３を消去する。

上記実施例によれば、外部からの専用コマンドによりデータ管理領域１３を設定および移動することができるので、外部からの不当なアクセスによるデータ管理領域１３の管理情報の破壊を防止しつつ安全にデータ管理領域１３への書き換え回数の集中を回避することができる。

また、上記実施例によれば、データ管理領域１３の移動または拡張がコマンド群Ａによって制御されるので、データ管理領域１３の移動または拡張を安全に実行することができる。

さらに、上記実施例によれは、データ管理領域１３へのアクセスコマンドとデータ格納領域１４へのアクセスコマンドが分離されており、かつ、それらが排他的に実行処理されるので管理情報やデータの書き換え、およびデータ管理領域１３の移動などにおいてそれらの整合性を容易にかつ安全に保持することができる。

さらに、上記実施例によれば、有効なデータを有するデータ格納領域１４をデータ管理領域１３に変更することができるので、データ格納領域１４とデータ管理領域１３の交換を安全に実行でき、ブロックごとの書き込み回数の均一化を容易に実現することができる。

上述の実施例では、不揮発性メモリ１１は、一例として、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリであるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、原理的には電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）であれば適用可能である。

また、上述の実施例では、データ管理領域１３は、連続したアドレスで確保することを想定して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、不連続なアドレスを有する複数の領域をデータ管理領域１３として使用することもできる。

さらに、上述の実施例では、ブロックは一括消去の単位であるページを基本としているが、本発明はこれに限られるものではない。

さらに、上述の実施例では、有効データの判定は消去状態を基準としているが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、冗長領域にそのブロックにおけるデータの有効性を示すフラグを設定することで判定するように構成することもできる。

本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置を示す回路ブロック図。本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置のコマンド体系を示す図。本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ管理領域の初期化を示すフロー図。本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ格納領域のデータ更新を示すフロー図。本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法におけるデータ管理領域の移動を示すフロー図。本発明の実施例に係わる不揮発性半導体記憶装置の制御方法における別のデータ管理領域の移動を示すフロー図。

符号の説明

１１不揮発性メモリ
１２制御回路
１３データ管理領域
１４データ格納領域
１５セルアレイ
１６読み出し/書き込み回路
１７コマンド群Ａ処理部
１８コマンド群Ｂ処理部
１９コマンド群Ｃ処理部

Claims

不揮発性メモリセルが行および列方向に繰り返し配置されたセルアレイを有する記憶手段と、
外部から入力されたデータが前記不揮発性メモリセルに格納されるデータ格納領域と、
前記データ格納領域の管理情報が前記不揮発性メモリセルに格納されるデータ管理領域と、
前記データ管理領域を前記セルアレイに設定するために外部から入力される第１のコマンド群を処理し、前記記憶手段に対して所定の制御信号を出力する第１のコマンド群処理手段と、
前記データ管理領域に前記管理情報を書き込み、または、前記データ管理領域に格納されている前記管理情報を読み出し、または、前記データ管理領域に格納されている前記管理情報を消去するために外部から入力される第２のコマンド群を処理し、前記記憶手段に対して所定の制御信号を出力する第２のコマンド群処理手段を有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
前記データ格納領域に前記データを書き込み、または、前記データ格納領域に格納されている前記データを読み出し、または、前記データ格納領域に格納されている前記データを消去するために外部から入力される第３のコマンド群を処理し、前記記憶手段に対して所定の制御信号を出力する第３のコマンド群処理手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の不揮発性半導体記憶装置。
前記コマンド群は、
前記セルアレイのブロックタグに当該ブロックが前記データ管理領域の候補であることを示す候補フラグを設定する第１のコマンドと、
前記データ管理領域を確定するために、前記ブロックタグに当該ブロックが前記データ管理領域であることを示す確定フラグを設定する第２のコマンドを備えていることを特徴とする請求項１に記載の不揮発性半導体記憶装置。
不揮発性メモリセルが行および列方向に繰り返し配置されたセルアレイを備えた不揮発性半導体記憶装置の制御方法であって、
データ格納領域の管理情報が格納されるデータ管理領域を前記セルアレイに設定するために外部から入力された第１のコマンドに基づいて、前記セルアレイのブロックタグに当該ブロックが前記データ管理領域の候補であることを示す候補フラグを設定する第１のステップと、
前記第１のステップで確保された前記データ管理領域に前記管理情報を書き込むために外部から入力された第２のコマンドに基づいて、当該データ管理領域に前記管理情報の初期値を書き込む第２のステップと、
前記第２のステップで前記初期値が書き込まれた前記データ管理領域を確定するために外部から入力された第３のコマンドに基づいて、当該データ管理領域の前記ブロックタグに確定フラグを設定する第３のステップを有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の制御方法。
不揮発性メモリセルが行および列方向に繰り返し配置されたセルアレイを備えた不揮発性半導体記憶装置の制御方法であって、
データ格納領域の管理情報が格納されるデータ管理領域を前記セルアレイに設定するために外部から入力された第１のコマンドに基づいて、前記セルアレイのブロックタグに当該ブロックが前記データ管理領域の候補であることを示す候補フラグを設定する第１のステップと、
外部から入力された第２のコマンドに基づいて、すでに前記管理情報が格納されている別の前記データ管理領域から当該管理情報を読み出す第２のステップと、
外部から入力された第３のコマンドに基づいて、前記第２のステップで読み出された前記管理情報を前記第１のステップで確保された前記データ管理領域に書き込む第３のステップと、
前記第３のステップで前記管理情報が書き込まれた前記データ管理領域を確定するために外部から入力された第４のコマンドに基づいて、前記第３のステップで前記管理情報が書き込まれた前記データ管理領域の前記ブロックタグに確定フラグを設定する第４のステップと、
外部から入力される第５のコマンドに基づいて、前記第２のステップで前記管理情報が読み出された前記データ管理領域をデータ消去する第５のステップを有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の制御方法。