JP2011134393A - Nonvolatile semiconductor memory device, nonvolatile semiconductor memory system, and data rewriting method for nonvolatile semiconductor memory device - Google Patents

Nonvolatile semiconductor memory device, nonvolatile semiconductor memory system, and data rewriting method for nonvolatile semiconductor memory device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a period for rewriting data of a nonvolatile semiconductor memory device. <P>SOLUTION: The nonvolatile semiconductor memory device 1 has a storage area in which data can be rewritten for each block, a RAM 4 for evacuating data, and a controller 3. The device 1 includes: a preprogram step for applying a program voltage when a state of each cell in a block 2 is an erasing state; an erasing step for erasing all cells in the block; and a post program step for equalizing a threshold voltage. In the preprogram step, copying to the RAM is performed while determining the state of each cell in the block, and in the post program step, when data after the cells are rewritten is data corresponding to the erasing state, the post program voltage is applied to the cell to equalize the threshold voltage after erasing the cells, and when data after the cells are rewritten is data corresponding to a program state, the program voltage is applied to the cell to put the cell into the program state. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、不揮発性半導体記憶装置、不揮発性半導体記憶システム、および不揮発性半導体記憶装置のデータ書き換え方法に関する。   The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device, a nonvolatile semiconductor memory system, and a data rewriting method for a nonvolatile semiconductor memory device.

フラッシュメモリは、データの書き換えが可能な不揮発性半導体記憶装置であるが、1バイト単位でイレース状態(例えば“1”状態)からプログラム状態(例えば“0”状態)にすることはできるが、消去することはできず、予めブロック単位でデータを消去してから更新データを書き込む必要がある。   A flash memory is a non-volatile semiconductor memory device capable of rewriting data, but can be changed from an erased state (for example, “1” state) to a programmed state (for example, “0” state) in units of 1 byte. However, it is necessary to erase the data in units of blocks before writing the update data.

特許文献1には、フラッシュメモリの全消去の前に、書き換え不要なエリアの情報を一時退避するレジスタを設けることが記載されている。また、特許文献2には、外部から転送された実行プログラムを第1のRAMにロードした後に、CPUの空き時間を利用して、フラッシュメモリに移し、フラッシュメモリで制御を行うことが記載されている。さらに、特許文献3には、旧データの変更部分をフラッシュメモリからRAMへコピーし、RAM上で書き換えたプログラムをフラッシュメモリに戻すことが記載されている。   Patent Document 1 describes that a register for temporarily saving information of an area that does not require rewriting is provided before the flash memory is completely erased. Further, Patent Document 2 describes that after an execution program transferred from the outside is loaded into the first RAM, it is transferred to the flash memory using the CPU idle time, and is controlled by the flash memory. Yes. Further, Patent Document 3 describes that a changed portion of old data is copied from a flash memory to a RAM, and a program rewritten on the RAM is returned to the flash memory.

従来のフラッシュメモリを含むシステムにおいて、RAMは、全てフラッシュメモリの外部にあり、外部のバスを介してフラッシュメモリと接続されていた。このため、フラッシュメモリのデータの書き換えには、フラッシュメモリからRAMへのコピー処理、フラッシュメモリのイレース処理、およびRAMからフラッシュメモリへの書き戻し処理が必要であり、さらに、これらの処理のためのコマンド発行が必要であった。従って、フラッシュメモリのデータの書き換えには、これらの全ての処理を実行する時間が必要であった。   In a system including a conventional flash memory, all the RAMs are external to the flash memory and are connected to the flash memory via an external bus. For this reason, rewriting the data in the flash memory requires a copy process from the flash memory to the RAM, an erase process from the flash memory, and a write back process from the RAM to the flash memory. It was necessary to issue a command. Accordingly, rewriting of data in the flash memory requires time for executing all these processes.

図3は、従来の不揮発性半導体記憶システムのハードウェア構成を示すブロック図である。不揮発性半導体記憶装置101は、記憶領域と、コントローラ103とを内蔵している。記憶領域は、データを記憶するための領域であり、ブロックに分割されていて、記憶されているデータの更新(書き換え)はブロック毎に行う。コントローラ103は、不揮発性半導体記憶装置101の動作を制御する。例えば、コントローラ103は、記憶領域のブロック102内の各セルの状態が、プログラム状態(例えば“0”状態)であるのか、イレース状態(例えば“1”状態)であるのかを判定する機能を有している。   FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration of a conventional nonvolatile semiconductor memory system. The nonvolatile semiconductor memory device 101 includes a storage area and a controller 103. The storage area is an area for storing data, and is divided into blocks, and the stored data is updated (rewritten) for each block. The controller 103 controls the operation of the nonvolatile semiconductor memory device 101. For example, the controller 103 has a function of determining whether the state of each cell in the block 102 of the storage area is a program state (for example, “0” state) or an erase state (for example, “1” state). is doing.

不揮発性半導体記憶装置101には、MPU105が接続されている。MPU105は、プロセッサ106と、RAM107とを内蔵している。ただし、RAM107は、必ずしもMPU105に内蔵されている必要はなく、MPU105および不揮発性半導体記憶装置101の外部にあってもよい。プロセッサ106は、不揮発性半導体記憶装置101内のコントローラ103と通信して、データ更新動作を制御する。例えば、プロセッサ106は、コントローラ103にイレース開始命令を送る。RAM107には、不揮発性半導体記憶装置101内の更新しようとするデータを含むブロック102のデータがコピーされ、ここでデータの更新が行われる。   An MPU 105 is connected to the nonvolatile semiconductor memory device 101. The MPU 105 includes a processor 106 and a RAM 107. However, the RAM 107 does not necessarily have to be built in the MPU 105 and may be outside the MPU 105 and the nonvolatile semiconductor memory device 101. The processor 106 communicates with the controller 103 in the nonvolatile semiconductor memory device 101 to control the data update operation. For example, the processor 106 sends an erase start command to the controller 103. The data of the block 102 including the data to be updated in the nonvolatile semiconductor memory device 101 is copied to the RAM 107, and the data is updated here.

図4は、従来の不揮発性半導体記憶装置101に記憶されていたデータを更新する際の処理手順を示すフローチャートである。まず、ステップS101で、不揮発性半導体記憶装置101の記憶領域のうち、更新しようとするデータを含むブロック102内のデータを全て、不揮発性半導体記憶装置101の外部の、MPU105内のRAM107にコピー(退避)する。次に、ステップS102で、RAM107にコピーしたデータのうち、必要な部分を更新する。次に、ステップS103で、不揮発性半導体記憶装置101の記憶領域の該当ブロック102内のデータを全てイレースする。最後に、ステップS104で、MPU105のRAM107内の更新したデータを含むブロック全体のデータを、不揮発性半導体記憶装置101の記憶領域の該当ブロック102に書き戻す。   FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure when data stored in the conventional nonvolatile semiconductor memory device 101 is updated. First, in step S101, all the data in the block 102 including the data to be updated in the storage area of the nonvolatile semiconductor memory device 101 is copied to the RAM 107 in the MPU 105 outside the nonvolatile semiconductor memory device 101 ( evacuate. Next, in step S102, a necessary portion of the data copied to the RAM 107 is updated. Next, in step S103, all data in the corresponding block 102 of the storage area of the nonvolatile semiconductor memory device 101 is erased. Finally, in step S104, the data of the entire block including the updated data in the RAM 107 of the MPU 105 is written back to the corresponding block 102 in the storage area of the nonvolatile semiconductor memory device 101.

図5は、図4内のステップS103におけるイレース処理の詳細な過程を示すフローチャートである。イレース処理は、プリプログラム過程、イレース過程、ポストプログラム過程に分かれている。   FIG. 5 is a flowchart showing a detailed process of the erase process in step S103 in FIG. The erase process is divided into a pre-program process, an erase process, and a post-program process.

プリプログラム過程においては、該当ブロック102内のイレース状態(例えば“1”状態)のセルを全てプログラム状態(例えば“0”状態)にする。このため、まず、ステップS301で、該当ブロック102の先頭アドレスから順に、各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかをチェック(ベリファイ)する。次に、ステップS302で、チェックしたセルの状態に応じて分岐を行う。すなわち、セルの状態がプログラム状態であれば(NO)、ステップS304に進む。セルの状態がイレース状態であれば(YES)、ステップS303に進む。ステップS303では、イレース状態のセルにプログラムストレスをかけ、プログラム状態にする。ステップS304では、プリプログラム処理がブロック102の最終アドレスまで済んだかどうかを判断する。済んでいないのであれば(NO)、ステップS301に戻り、次のアドレスのセルのプリプログラム処理を行う。最終アドレスまで済んだのであれば(YES)、次のイレース過程のステップS305に進む。   In the pre-programming process, all cells in the erased state (for example, “1” state) in the corresponding block 102 are set to the programmed state (for example, “0” state). Therefore, first, in step S301, it is checked (verified) whether the state of each cell is the program state or the erase state in order from the top address of the corresponding block 102. Next, in step S302, branching is performed according to the state of the checked cell. That is, if the cell state is the programmed state (NO), the process proceeds to step S304. If the cell state is the erase state (YES), the process proceeds to step S303. In step S303, program stress is applied to the erased cell to bring it into the programmed state. In step S304, it is determined whether or not the preprogram processing has been completed up to the final address of the block 102. If not completed (NO), the process returns to step S301, and the preprogram processing of the cell at the next address is performed. If the final address has been completed (YES), the process proceeds to step S305 of the next erase process.

イレース過程のステップS305では、ブロック102内の全てのセルをイレースし、かつ正常なイレース状態になったかどうかをチェック(ベリファイ)する。イレース過程が終了したら、次のポストプログラム過程のステップS306に進む。   In step S305 of the erase process, all cells in the block 102 are erased and it is checked (verified) whether or not a normal erase state has been achieved. When the erase process ends, the process proceeds to step S306 of the next post program process.

ポストプログラム過程においては、ブロック102内のイレースされている全てのセルについて、閾値電圧Vtを均一化する。このため、まず、ステップS306で、ブロック102の先頭アドレスから順に、各セルにポストプログラムストレス(ポストプログラム電圧)をかけ、各セルの閾値電圧Vtを均一化する。さらに、正常な閾値電圧Vtになったかどうかをチェック(ベリファイ)する。次に、ステップS307で、ポストプログラム処理(閾値電圧Vtの均一化)がブロック102内の最終アドレスまで済んだかどうかを判断する。済んでいないのであれば(NO)、ステップS306に戻り、次のアドレスのセルのポストプログラム処理を実行する。最終アドレスまで済んだのであれば(YES)、ポストプログラム過程を終了し、かつイレース処理全体(図4におけるステップS103)を終了する。   In the post program process, the threshold voltage Vt is equalized for all erased cells in the block 102. For this reason, first, in step S306, in order from the head address of the block 102, post-program stress (post-program voltage) is applied to each cell to equalize the threshold voltage Vt of each cell. Further, it is checked (verified) whether or not the normal threshold voltage Vt has been reached. Next, in step S307, it is determined whether or not the post program processing (threshold voltage Vt equalization) has been completed up to the final address in the block 102. If not completed (NO), the process returns to step S306 to execute the post program process for the cell at the next address. If the final address has been completed (YES), the post program process is terminated and the entire erase process (step S103 in FIG. 4) is terminated.

特開平5-233478号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-233478 特開平9-146767号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-146767 特開2002-14833号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-14833

従来のフラッシュメモリの書き換え処理は、まずフラッシュメモリから外部のRAMへ該当ブロックのデータをコピーし、次にRAMのデータを更新し、次にフラッシュメモリの該当ブロックを消去し、最後にRAMからフラッシュメモリに更新データを書き戻すものであった。このため、書き換え処理に時間がかかるという問題があった。   In the conventional flash memory rewriting process, first the data of the corresponding block is copied from the flash memory to the external RAM, then the data of the RAM is updated, then the corresponding block of the flash memory is erased, and finally the flash memory is flashed. The update data was written back to the memory. For this reason, there is a problem that the rewriting process takes time.

上記の課題を解決するために、本発明は、複数のセルを含むブロック毎にセルのデータの書き換えが可能な記憶領域と、書き換えようとするブロック内のセルのデータを退避するためのRAMと、前記記憶領域およびRAMの読み書きを制御するコントローラとを備えた不揮発性半導体記憶装置において、前記ブロック内のセルに記憶されていたデータの書き換え処理は、書き換えようとするブロック内の各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかを判別して、イレース状態であれば、プログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかけるプリプログラム過程と、書き換えようとするブロック内の全てのセルをイレースするイレース過程と、イレースしたセルの閾値電圧を均一化するポストプログラム過程とを有していて、前記プリプログラム過程で、書き換えようとするブロック内の各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかを判別するのと同時に、各セルの状態をRAMへコピーし、前記イレース過程の間に、RAMのデータを書き換え、前記ポストプログラム過程で、RAMにある書き換えられたデータに基づいて、セルの書き換え後のデータがイレース状態に対応するデータであれば、セルのイレース後の閾値電圧を均一化するため、セルにポストプログラム電圧をかけ、セルの書き換え後のデータがプログラム状態に対応するデータであれば、セルをプログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかけることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides a storage area in which cell data can be rewritten for each block including a plurality of cells, and a RAM for saving cell data in the block to be rewritten. In the non-volatile semiconductor memory device having a controller for controlling reading and writing of the storage area and the RAM, the rewriting process of the data stored in the cell in the block is the state of each cell in the block to be rewritten Is in a program state or an erase state, and if it is in an erase state, in order to enter the program state, a preprogramming process in which a program voltage is applied to the cell and all the blocks in the block to be rewritten Erase process for erasing cells and post-program process for equalizing threshold voltage of erased cells In the pre-programming process, it is determined whether the state of each cell in the block to be rewritten is a programmed state or an erased state, and at the same time, the state of each cell is transferred to the RAM. Copy and rewrite data in the RAM during the erase process, and in the post-program process, based on the rewritten data in the RAM, if the data after cell rewrite is data corresponding to the erase state, In order to equalize the threshold voltage after erasing the cell, a post-program voltage is applied to the cell. If the data after rewriting the cell is data corresponding to the programmed state, the program voltage is applied to the cell to bring the cell into the programmed state. It is characterized by applying.

また、本発明は、上記の不揮発性半導体記憶装置と、前記不揮発性半導体記憶装置と通信するMPUとを備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶システムである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a nonvolatile semiconductor memory system including the nonvolatile semiconductor memory device described above and an MPU that communicates with the nonvolatile semiconductor memory device.

また、本発明は、複数のセルを含むブロック毎にセルのデータの書き換えが可能な記憶領域と、書き換えようとするブロック内のセルのデータを退避するためのRAMと、前記記憶領域およびRAMの読み書きを制御するコントローラとを備えた不揮発性半導体記憶装置のデータ書き換え方法において、前記ブロック内のセルに記憶されていたデータの書き換え処理は、書き換えようとするブロック内の各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかを判別して、イレース状態であれば、プログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかけるプリプログラム過程と、書き換えようとするブロック内の全てのセルをイレースするイレース過程と、イレースしたセルの閾値電圧を均一化するポストプログラム過程とを有していて、前記プリプログラム過程で、書き換えようとするブロック内の各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかを判別するのと同時に、各セルの状態をRAMへコピーし、前記イレース過程の間に、RAMのデータを書き換え、前記ポストプログラム過程で、RAMにある書き換えられたデータに基づいて、セルの書き換え後のデータがイレース状態に対応するデータであれば、セルのイレース後の閾値電圧を均一化するため、セルにポストプログラム電圧をかけ、セルの書き換え後のデータがプログラム状態に対応するデータであれば、セルをプログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかけることを特徴とする。   The present invention also provides a storage area in which cell data can be rewritten for each block including a plurality of cells, a RAM for saving cell data in the block to be rewritten, the storage area and the RAM. In a data rewriting method for a nonvolatile semiconductor memory device comprising a controller for controlling reading and writing, the data rewriting process for the data stored in the cells in the block is performed when the state of each cell in the block to be rewritten is programmed. It is determined whether it is in the erased state or not, and if it is in the erased state, in order to enter the programmed state, the preprogramming process in which the program voltage is applied to the cell and all the cells in the block to be rewritten are erased. Erase process, and a post-program process to equalize the threshold voltage of the erased cell In the pre-programming process, it is determined whether the state of each cell in the block to be rewritten is a programmed state or an erased state, and at the same time, the state of each cell is copied to the RAM. If the data in the RAM is rewritten during the erase process, and the data after rewriting the cell is data corresponding to the erase state based on the rewritten data in the RAM in the post program process, the cell In order to equalize the threshold voltage after erasing, a post-program voltage is applied to the cell, and if the data after rewriting the cell is data corresponding to the programmed state, the program voltage is applied to the cell to bring the cell into the programmed state. It is characterized by pouring.

本発明による不揮発性半導体記憶装置は、RAMを内蔵し、かつ従来のイレース処理のプリプログラム過程の中のベリファイのステップと同時にRAMへのコピー処理を行い、さらにイレース処理のポストプラグラム過程の中のポストプログラムストレスをかけるステップと同時にRAMからの書き戻し処理を行う。   The nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention has a built-in RAM, and performs a copy process to the RAM simultaneously with the verify step in the pre-program process of the conventional erase process, and further in the post-program process of the erase process. Simultaneously with the step of applying the post program stress, the write back processing from the RAM is performed.

本発明は、不揮発性半導体記憶装置のデータを更新する際の外部処理の時間を削減し、不揮発性半導体記憶装置のデータ更新時間を飛躍的に短縮することができる。従って、不揮発性半導体記憶装置を含む不揮発性半導体記憶システムの性能を飛躍的に向上させることができるという効果を奏する。   The present invention can reduce the time required for external processing when updating data in the nonvolatile semiconductor memory device, and can drastically shorten the data update time of the nonvolatile semiconductor memory device. Therefore, the performance of the nonvolatile semiconductor memory system including the nonvolatile semiconductor memory device can be dramatically improved.

本発明の一実施形態による不揮発性半導体記憶システムのハードウェア構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a hardware configuration of a nonvolatile semiconductor memory system according to an embodiment of the present invention. 本発明の不揮発性半導体記憶装置に記憶されていたデータを更新する際の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence at the time of updating the data memorize | stored in the non-volatile semiconductor memory device of this invention. 従来の不揮発性半導体記憶システムのハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the conventional non-volatile semiconductor memory system. 従来の不揮発性半導体記憶装置に記憶されていたデータを更新する際の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence at the time of updating the data memorize | stored in the conventional non-volatile semiconductor memory device. 図4内のステップS103におけるイレース処理の詳細な過程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detailed process of the erase process in step S103 in FIG.

図1は、本発明の一実施形態による不揮発性半導体記憶システムのハードウェア構成を示すブロック図である。不揮発性半導体記憶装置1は、記憶領域と、コントローラ3と、RAM4とを内蔵している。記憶領域は、データを記憶するための領域であり、ブロックに分割されていて、記憶されているデータの更新(書き換え)は、ブロック毎に行う。コントローラ3は、不揮発性半導体記憶装置1の動作を制御する。例えば、コントローラ3は、記憶領域のブロック2内の各セルの状態が、プログラム状態(例えば“0”状態)であるのか、イレース状態(例えば“1”状態)であるのかを判定する機能を有している。RAM4には、更新しようとするデータを含むブロック2のデータがコピー(退避)され、ここでデータの更新が行われる。   FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of a nonvolatile semiconductor memory system according to an embodiment of the present invention. The nonvolatile semiconductor memory device 1 includes a storage area, a controller 3, and a RAM 4. The storage area is an area for storing data, and is divided into blocks, and updating (rewriting) of stored data is performed for each block. The controller 3 controls the operation of the nonvolatile semiconductor memory device 1. For example, the controller 3 has a function of determining whether the state of each cell in the block 2 of the storage area is a program state (for example, “0” state) or an erase state (for example, “1” state). is doing. The data of the block 2 including the data to be updated is copied (saved) to the RAM 4, and the data is updated here.

図1には示していないが、不揮発性半導体記憶装置1は、セルをプログラム状態にするためのプログラム電圧と、イレース後のセルの閾値電圧Vtを均一化するためのポストプログラム電圧とを発生するレギュレータを有している。さらに、セルにかける電圧を切り換えるための電圧切換スイッチも有している。   Although not shown in FIG. 1, the nonvolatile semiconductor memory device 1 generates a program voltage for setting a cell in a program state and a post program voltage for equalizing the threshold voltage Vt of the erased cell. Has a regulator. Furthermore, it has a voltage changeover switch for switching the voltage applied to the cell.

不揮発性半導体記憶装置1には、MPU5が接続されている。MPU5は、プロセッサ6を内蔵している。プロセッサ6は、不揮発性半導体記憶装置1内のコントローラ3と通信して、データ更新動作を制御する。例えば、プロセッサ6は、コントローラ3に更新動作開始命令を送る。また、プロセッサ6は、不揮発性半導体記憶装置1内のRAM4に、データの更新情報(データのどのビットをどのような値に書き換えるのかを示す情報)を送る。   An MPU 5 is connected to the nonvolatile semiconductor memory device 1. The MPU 5 includes a processor 6. The processor 6 communicates with the controller 3 in the nonvolatile semiconductor memory device 1 to control the data update operation. For example, the processor 6 sends an update operation start command to the controller 3. Further, the processor 6 sends data update information (information indicating which bit of the data is rewritten to what value) to the RAM 4 in the nonvolatile semiconductor memory device 1.

図2は、不揮発性半導体記憶装置1に記憶されていたデータを更新する際の処理手順を示すフローチャートである。データ更新処理は、プリプログラム過程、イレース過程、ポストプログラム過程に分かれている。   FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure when data stored in the nonvolatile semiconductor memory device 1 is updated. The data update process is divided into a preprogram process, an erase process, and a post program process.

プリプログラム過程においては、更新しようとするデータを含むブロック2の全てのデータをRAM4にコピー(退避)すると共に、イレース状態のセルを全てプログラム状態にする。このため、まず、ステップS1で、ブロック2の先頭アドレスから順に、各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかをチェック(ベリファイ)する。同時に、チェックしたセルの状態すなわち記憶されているデータをRAM4にコピーする。次に、ステップS2で、チェックしたセルの状態に応じて分岐を行う。すなわち、セルの状態がプログラム状態であれば(NO)、ステップS4に進む。セルの状態がイレース状態であれば(YES)、ステップS3に進む。ステップS3では、イレース状態のセルにプログラムストレス(プログラム電圧)をかけ、プログラム状態にする。ステップS4では、プリプログラム処理がブロック2の最終アドレスまで済んだかどうかを判断する。済んでいないのであれば(NO)、ステップS1に戻り、次のアドレスのセルのプリプログラム処理を行う。最終アドレスまで済んだのであれば(YES)、次のイレース過程のステップS5に進む。   In the pre-programming process, all data in the block 2 including data to be updated is copied (saved) to the RAM 4, and all erased cells are set to the programmed state. For this reason, first, in step S1, it is checked (verified) whether the state of each cell is the program state or the erase state in order from the top address of the block 2. At the same time, the state of the checked cell, that is, the stored data is copied to the RAM 4. Next, in step S2, branching is performed according to the state of the checked cell. That is, if the state of the cell is the programmed state (NO), the process proceeds to step S4. If the cell state is the erase state (YES), the process proceeds to step S3. In step S3, program stress (program voltage) is applied to the erased cell to bring it into the programmed state. In step S4, it is determined whether or not the preprogram processing has been completed up to the final address of block 2. If not completed (NO), the process returns to step S1, and the preprogram processing of the cell at the next address is performed. If the final address has been completed (YES), the process proceeds to step S5 of the next erase process.

イレース過程のステップS5では、ブロック2内の全てのセルをイレースし、かつ正常なイレース状態になったかどうかをチェック(ベリファイ)する。並行して、RAM4にコピーしたデータを更新する。イレース過程が終了したら、次のポストプログラム過程のステップS6に進む。   In step S5 of the erase process, all the cells in the block 2 are erased, and it is checked (verified) whether or not a normal erase state has been achieved. In parallel, the data copied to the RAM 4 is updated. When the erase process ends, the process proceeds to step S6 of the next post program process.

ポストプログラム過程においては、ブロック2内のイレース状態のセルの閾値電圧Vtを均一化する。同時に、データ更新によってプログラム状態にするべきセルについては、プログラム電圧をかけて、データの書き込みを行う。イレース後の閾値電圧Vtを均一化するためのポストプログラム電圧と、セルをプログラム状態にするためのプログラム電圧とは異なるが、これらの電圧は、レギュレータによって発生する。また、セルにかける電圧の切り換えは、RAM4のデータを参照して、更新後の各セルの状態に応じて、電圧切換スイッチによって行う。   In the post program process, the threshold voltage Vt of the erased cells in the block 2 is equalized. At the same time, data is written to the cells to be programmed by updating the data by applying a program voltage. Although the post-program voltage for equalizing the threshold voltage Vt after erasure and the program voltage for bringing the cell into the program state are different, these voltages are generated by the regulator. Further, the voltage applied to the cells is switched by referring to the data in the RAM 4 and using the voltage switch according to the state of each cell after the update.

まず、ステップS6で、ブロック2の先頭アドレスから順に、各セルにストレスをかける。このとき、RAM4に記憶されている更新後のデータを参照し、セルの更新後のデータがイレース状態に対応するデータであれば、セルのイレース後の閾値電圧Vtを均一化するため、セルにポストプログラム電圧をかけ、さらに正常な閾値電圧Vtになったかどうかをチェック(ベリファイ)する。セルの更新後のデータがプログラム状態に対応するデータであれば、セルをプログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかける。次に、ステップS7で、ポストプログラム処理(ポストプログラム電圧またはプログラム電圧の印加)がブロック2内の最終アドレスのセルまで済んだかどうかを判断する。済んでいないのであれば(NO)、ステップS6に戻り、次のアドレスのセルのポストプログラム処理を行う。最終アドレスのセルまで済んだのであれば(YES)、ポストプログラム過程を終了し、かつデータ更新処理全体を終了する。   First, in step S6, stress is applied to each cell in order from the top address of block 2. At this time, the updated data stored in the RAM 4 is referred to. If the updated data of the cell is data corresponding to the erased state, the threshold voltage Vt after the erase of the cell is equalized. A post program voltage is applied, and it is checked (verified) whether or not a normal threshold voltage Vt has been reached. If the updated data of the cell is data corresponding to the programmed state, a program voltage is applied to the cell to bring the cell into the programmed state. Next, in step S7, it is determined whether or not the post program processing (post program voltage or program voltage application) has been completed up to the cell at the final address in the block 2. If not completed (NO), the process returns to step S6 to perform the post program process for the cell at the next address. If the cell at the final address has been completed (YES), the post program process is terminated and the entire data update process is terminated.

本発明においては、RAMへのコピー処理を、プリプログラム過程の中のベリファイと同時に行う。また、RAMからの書き戻し処理を、ポストプログラム過程の中のポストプログラムストレス(ポストプログラム電圧)の印加と同時に行う。これにより、データ更新時間を飛躍的に短縮することができる。すなわち、従来、データ更新=RAMへのコピー処理+イレース処理+RAMからの書き戻し処理であったものが、本発明では、データ更新=イレース処理のみとなる。さらに、RAMを不揮発性半導体記憶装置に内蔵したので、不揮発性半導体記憶装置1とMPU5の間でのコマンド発行も削減される。   In the present invention, the copy process to the RAM is performed simultaneously with the verify in the preprogram process. Further, the write back processing from the RAM is performed simultaneously with the application of post program stress (post program voltage) in the post program process. Thereby, the data update time can be dramatically shortened. That is, conventionally, data update = copy process to RAM + erase process + write-back process from RAM is the only data update = erase process in the present invention. Furthermore, since the RAM is built in the nonvolatile semiconductor memory device, command issuance between the nonvolatile semiconductor memory device 1 and the MPU 5 is also reduced.

例えば、ブロックが512ワードで、従来のコピー処理に要する時間が1ワード当たり65nsで、コマンド発行に要する時間が1ワード当たり65nsで、書き戻し処理に要する時間が1ワード当たり500nsであったとすると、本発明によって短縮されるデータ更新時間は、
コピー処理:65ns×512=33μs
コマンド発行:65ns×512=33μs
書き戻し処理:500ns×512=256μs
なので、合計322μsとなる。ブロックが32Kワードであれば、322μs×(32K/512)=約20ms短縮することができる。
For example, if the block is 512 words, the time required for conventional copy processing is 65 ns per word, the time required for issuing commands is 65 ns per word, and the time required for write-back processing is 500 ns per word. The data update time reduced by the present invention is:
Copy processing: 65 ns × 512 = 33 μs
Command issuance: 65ns × 512 = 33μs
Write back processing: 500 ns × 512 = 256 μs
Therefore, the total is 322 μs. If the block is 32K words, it can be shortened by 322 μs × (32K / 512) = about 20 ms.

1 不揮発性半導体記憶装置
2 ブロック
3 コントローラ
4 RAM
5 MPU
6 プロセッサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonvolatile semiconductor memory device 2 Block 3 Controller 4 RAM
5 MPU
6 processor

Claims (3)

複数のセルを含むブロック毎にセルのデータの書き換えが可能な記憶領域と、
書き換えようとするブロック内のセルのデータを退避するためのRAMと、
前記記憶領域およびRAMの読み書きを制御するコントローラと
を備えた不揮発性半導体記憶装置において、
前記ブロック内のセルに記憶されていたデータの書き換え処理は、
書き換えようとするブロック内の各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかを判別して、イレース状態であれば、プログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかけるプリプログラム過程と、
書き換えようとするブロック内の全てのセルをイレースするイレース過程と、
イレースしたセルの閾値電圧を均一化するポストプログラム過程とを有していて、
前記プリプログラム過程で、書き換えようとするブロック内の各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかを判別するのと同時に、各セルの状態をRAMへコピーし、
前記イレース過程の間に、RAMのデータを書き換え、
前記ポストプログラム過程で、RAMにある書き換えられたデータに基づいて、セルの書き換え後のデータがイレース状態に対応するデータであれば、セルのイレース後の閾値電圧を均一化するため、セルにポストプログラム電圧をかけ、セルの書き換え後のデータがプログラム状態に対応するデータであれば、セルをプログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかける
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
A storage area in which cell data can be rewritten for each block including a plurality of cells,
RAM for saving cell data in the block to be rewritten;
In a nonvolatile semiconductor memory device comprising a controller for controlling reading and writing of the storage area and RAM,
The rewriting process of data stored in the cells in the block is as follows:
A preprogramming process in which the state of each cell in the block to be rewritten is determined to be in a programmed state or an erased state. When,
An erasing process for erasing all cells in the block to be rewritten,
A post-programming process for equalizing the threshold voltage of the erased cell,
In the preprogramming process, it is determined whether the state of each cell in the block to be rewritten is a programmed state or an erased state, and at the same time, the state of each cell is copied to the RAM,
During the erase process, the RAM data is rewritten,
If the data after rewriting the cell is data corresponding to the erase state based on the rewritten data in the RAM in the post-programming process, the data is posted to the cell in order to equalize the threshold voltage after erasing the cell. A nonvolatile semiconductor memory device, wherein a program voltage is applied, and if the data after rewriting of the cell is data corresponding to a programmed state, the program voltage is applied to the cell to bring the cell into the programmed state.
請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置と、
前記不揮発性半導体記憶装置と通信するMPUと
を備えていることを特徴とする不揮発性半導体記憶システム。
The nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1;
A nonvolatile semiconductor memory system comprising an MPU that communicates with the nonvolatile semiconductor memory device.
複数のセルを含むブロック毎にセルのデータの書き換えが可能な記憶領域と、
書き換えようとするブロック内のセルのデータを退避するためのRAMと、
前記記憶領域およびRAMの読み書きを制御するコントローラと
を備えた不揮発性半導体記憶装置のデータ書き換え方法において、
前記ブロック内のセルに記憶されていたデータの書き換え処理は、
書き換えようとするブロック内の各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかを判別して、イレース状態であれば、プログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかけるプリプログラム過程と、
書き換えようとするブロック内の全てのセルをイレースするイレース過程と、
イレースしたセルの閾値電圧を均一化するポストプログラム過程とを有していて、
前記プリプログラム過程で、書き換えようとするブロック内の各セルの状態が、プログラム状態であるのか、イレース状態であるのかを判別するのと同時に、各セルの状態をRAMへコピーし、
前記イレース過程の間に、RAMのデータを書き換え、
前記ポストプログラム過程で、RAMにある書き換えられたデータに基づいて、セルの書き換え後のデータがイレース状態に対応するデータであれば、セルのイレース後の閾値電圧を均一化するため、セルにポストプログラム電圧をかけ、セルの書き換え後のデータがプログラム状態に対応するデータであれば、セルをプログラム状態にするため、セルにプログラム電圧をかける
ことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置のデータ書き換え方法。
A storage area in which cell data can be rewritten for each block including a plurality of cells,
RAM for saving cell data in the block to be rewritten;
In a data rewriting method for a nonvolatile semiconductor memory device comprising a controller for controlling reading and writing of the storage area and RAM,
The rewriting process of data stored in the cells in the block is as follows:
A preprogramming process in which the state of each cell in the block to be rewritten is determined to be in a programmed state or an erased state. When,
An erasing process for erasing all cells in the block to be rewritten,
A post-programming process for equalizing the threshold voltage of the erased cell,
In the preprogramming process, it is determined whether the state of each cell in the block to be rewritten is a programmed state or an erased state, and at the same time, the state of each cell is copied to the RAM,
During the erase process, the RAM data is rewritten,
If the data after rewriting the cell is data corresponding to the erase state based on the rewritten data in the RAM in the post-programming process, the data is posted to the cell in order to equalize the threshold voltage after erasing the cell. A data rewriting method for a nonvolatile semiconductor memory device, wherein a program voltage is applied to a cell in order to bring the cell into a program state if the program voltage is applied and the data after the cell is rewritten corresponds to the program state. .
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