JP2014029616A - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御対象メモリが有する全ブロックには、メモリコントローラが制御対象メモリを管理するために必要な管理情報を格納するためのブロックとして限定的に割り当てられた、複数の第1所定数個のブロックから成る第1ブロック群R1と、第1ブロック群R1以外の第2ブロック群R2と、が含まれ、第1ブロック群R1の中からメモリコントローラによって選択された、第1所定数個未満の複数の第2所定数個のブロックの各々に、同一内容の管理情報が格納されている。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体記憶装置1の構成を簡略化して示す図である。半導体記憶装置1は、メモリコントローラ2(制御部)と、メモリコントローラ2によって制御される制御対象メモリ3(記憶部)とを備えている。制御対象メモリ3は、不揮発性のメモリであり、例えばNAND型フラッシュメモリによって構成されている。
本実施の形態に係る半導体記憶装置1では、第1ブロック群R1に属する10個のブロックB1〜B10の中から選択された3個のブロックに、同一内容の第1管理情報が格納される。但し、「10個」及び「3個」の値は一例であり、この値には限定されない。
図6〜11は、半導体記憶装置1の起動時にメモリコントローラ2が実行する管理情報の取得処理を順に示す図である。第1ブロック群R1は、図4に示した状態になっているものとする。
次に図6を参照して、メモリコントローラ2は、第1ブロック群R1に属する全てのブロックB1〜B10を対象として、先天性不良ブロックを探索する。具体的には、ブロックB1〜B10の各ブロックに関して、先天性不良フラグの格納ページにアクセスすることにより、各ブロックが先天性不良ブロックであるか否かを判定する。
次に図7を参照して、メモリコントローラ2は、良ブロックB2〜B4,B6〜B10を対象として、無効ブロックを探索する。具体的には、各良ブロックに関して、無効フラグの格納ページ(図5に示したページPN)にアクセスすることにより、各良ブロックが無効ブロックであるか否かを判定する。
次に図8を参照して、メモリコントローラ2は、有効ブロックB3,B6〜B10を対象として、データの誤りが生じているブロックを探索する。具体的には、各有効ブロックに関して、第1管理情報の格納ページ(図5に示したページPM)にアクセスして第1管理情報を読み出し、読み出した第1管理情報に対してCRC演算を行う。そして、演算により求めたCRC値と、読み出した第1管理情報内に含まれているCRC値とを比較する。メモリコントローラ2は、両CRC値が一致する場合には、そのブロックはデータの誤りが生じていないブロック(本明細書において「正常ブロック」と称す)であると判定し、一方、両CRC値が一致しない場合には、そのブロックはデータの誤りが生じているブロック(本明細書において「異常ブロック」と称す)であると判定する。
・書き込み又は消去時に後天性不良ブロックとなった
・書き込み又は消去時に電源が強制遮断されたことにより正常に終了されなかった
・消去状態でデータが何も書き込まれていない
等の理由で両CRC値が一致しない場合には、そのブロックは異常ブロックと判定されることとなる。
次に、メモリコントローラ2は、残った正常ブロックの中から4個の正常ブロックを任意に選択する。例えば、ブロックアドレスの小さい順に4個の正常ブロックを選択する。この例では残った正常ブロックがブロックB3,B7〜B9の4個であるため、全ての正常ブロックが選択される。なお、この時点で残った正常ブロックが2個以下である場合は、後述する多数決を行えないため、その制御対象メモリ3は故障であると判定する。また、この時点で残った正常ブロックが3個である場合は、後述する多数決を1回だけ行う。
次に図11を参照して、メモリコントローラ2は、特定した2個以上の妥当な第1管理情報の中から、任意の1個の第1管理情報を確定する。例えば、ブロックB8,B9の中でブロックアドレスの最も小さいブロックB8を選択し、ブロックB8に格納されている第1管理情報(4,4)を、妥当な第1管理情報として確定する。
第2管理情報の格納ブロックが後天性不良ブロックとなった場合等には、第2管理情報の格納ブロックを、第2ブロック群R2内の他のブロックに変更する必要がある。ここで、第1管理情報には第2管理情報の格納ブロックの位置情報が含まれているため、第2管理情報の格納ブロックを変更する場合には、第1管理情報の内容も更新する必要がある。また、第1管理情報には第1ブロック群R1の不良ブロックの位置情報が含まれているため、第1ブロック群R1内で後天性不良ブロックが発生した場合等には、第1管理情報の内容を更新する必要がある。以下、第1管理情報を更新する手順について説明する。
図17は、第1ブロック群R1の他の例を示す図である。この例において、ブロックB5,B9は先天性不良ブロックであり、ブロックB1,B2,B10は無効ブロックである。また、ブロックB4,B8は後天性不良ブロックである。但し、ブロックB4,B8に関しては管理情報ID値とCRC値とが一致している。また、ブロックB3,B6,B7には、第1管理情報(6,6)が格納されている。
図18は、第1ブロック群R1の他の例を示す図である。この例において、ブロックB5,B9は先天性不良ブロックであり、ブロックB1,B2,B10は無効ブロックである。また、ブロックB4,B6は後天性不良ブロックである。但し、ブロックB4,B6に関しては管理情報ID値とCRC値とが一致している。また、ブロックB3,B7,B8には、第1管理情報(7,7)が格納されている。
以下、本発明の実施の形態2に係る半導体記憶装置1について、上記実施の形態1との相違点を中心に説明する。
図19は、第1ブロック群R1を示す図である。この例において、ブロックB1,B5は先天性不良ブロックであり、ブロックB2,B4は無効ブロックであり、ブロックB10は消去済みブロックである。
図20〜25は、半導体記憶装置1の起動時にメモリコントローラ2が実行する管理情報の取得処理を順に示す図である。第1ブロック群R1は、図19に示した状態になっているものとする。
次に図20を参照して、メモリコントローラ2は、第1ブロック群R1に属する全てのブロックB1〜B10を対象として、先天性不良ブロックを探索する。
次に図21を参照して、メモリコントローラ2は、良ブロックB2〜B4,B6〜B10を対象として、無効ブロックを探索する。
次に図22を参照して、メモリコントローラ2は、有効ブロックB3,B6〜B10を対象として、データの誤りが生じているブロックを探索する。具体的には、各有効ブロックに関して、第1管理情報の格納ページにアクセスして第1管理情報を読み出し、グループアドレスを含めた第1管理情報の全域に対してCRC演算を行う。そして、演算により求めた全域のCRC値と、読み出した第1管理情報内に含まれている全域のCRC値とを比較する。メモリコントローラ2は、両CRC値が一致する場合には、そのブロックは正常ブロックであると判定し、一方、両CRC値が一致しない場合には、そのブロックは異常ブロックであると判定する。
次に図23を参照して、メモリコントローラ2は、残った正常ブロックB3,B7〜B9の中から1個の正常ブロックを任意に選択する。例えば、ブロックアドレスが最も小さい正常ブロックB3を選択する。そして、正常ブロックB3に格納されている第1管理情報に含まれているグループアドレス<4,6>を参照することにより、ブロックB3,B4,B6を対象とする多数決を行う。具体的には、各ブロックB3,B4,B6に格納されている第1管理情報に含まれている管理情報ID値及びCRC値(グループアドレスを除いた部分のCRC値)を相互に比較することにより、1回目の多数決を行う。この例では、ブロックB4,B6は正常ブロックではなく、多数決の候補から除外されるため、1回目の多数決は成立しない。
次に、メモリコントローラ2は、特定した2個以上の妥当な第1管理情報の中から、任意の1個の第1管理情報を確定する。例えば、ブロックB8,B9の中でブロックアドレスの最も小さいブロックB8を選択し、ブロックB8に格納されている第1管理情報(4,4)を、妥当な第1管理情報として確定する。
図26〜30は、メモリコントローラ2が実行する第1管理情報の更新処理を順に示す図である。
図31は、第1ブロック群R1の他の例を示す図である。この例において、ブロックB5,B9は先天性不良ブロックであり、ブロックB1,B2,B10は無効ブロックである。また、ブロックB4,B8は後天性不良ブロックである。但し、ブロックB4,B8に関しては管理情報ID値とCRC値とが一致している。また、ブロックB3には第1管理情報(6,6)<6,7>が格納されており、ブロックB6には第1管理情報(6,6)<3,7>が格納されており、ブロックB7には第1管理情報(6,6)<3,6>が格納されている。
図32は、第1ブロック群R1の他の例を示す図である。この例において、ブロックB5,B9は先天性不良ブロックであり、ブロックB1,B2,B10は無効ブロックである。また、ブロックB4,B6は後天性不良ブロックである。但し、ブロックB4,B6に関しては管理情報ID値とCRC値とが一致している。また、ブロックB3には第1管理情報(7,7)<7,8>が格納されており、ブロックB7には第1管理情報(7,7)<3,8>が格納されており、ブロックB8には第1管理情報(7,7)<3,7>が格納されている。
図33は、変形例1に係る半導体記憶装置1の構成を簡略化して示す図である。半導体記憶装置1は、メモリコントローラ2と、メモリコントローラ2によって制御される複数個の制御対象メモリ(図33の例では4個の制御対象メモリ3A〜3D)とを備えている。
上記実施の形態1,2では、管理情報を第1管理情報と第2管理情報とに分割する例について述べたが、管理情報を分割せず、第2管理情報の内容を第1管理情報内に含めても良い。管理情報のデータサイズが大きくなるため、第1ブロック群R1として多数のブロックを割り当てる余裕がある場合に有効である。
上記実施の形態1,2では、管理情報を第1管理情報と第2管理情報との2つに分割する例について述べたが、3つ以上に分割しても良い。例えば3つに分割する場合には、書き換え頻度が低い情報を第1管理情報内に含め、書き換え頻度が中程度の情報を第2管理情報内に含め、書き換え頻度が高い情報を第3管理情報内に含める。第1管理情報は、割り当てられるブロック数が少ない第1ブロック群内に格納し、第2管理情報は、割り当てられるブロック数が多い第2ブロック群内に格納し、第3管理情報は、全ブロックのうち第1ブロック群及び第2ブロック群以外の第3ブロック群内(ブロック数は最も多い)に格納する。
上記実施の形態1,2では、第1ブロック群R1として割り当てられるブロックは、ブロックB1〜B10に限定されている。従って、ブロックB1〜B10内に先天性不良ブロックが存在している場合には、第1ブロック群R1内で実際に使用できるブロック数は、先天性不良ブロックの数に応じて減少する。そこで、第1ブロック群を割り当てる際に先天性不良ブロックを除外してもよい。例えばブロックB5,B9が先天性不良ブロックである場合には、ブロックB1〜B4,B6〜B8,B10〜B12を第1ブロック群として割り当てる。
上記実施の形態1,2では、第2ブロック群R2に1個の第2管理情報を格納する例について述べたが、第2ブロック群R2に複数個の第2管理情報を格納しても良い。
上記実施の形態1,2に係る半導体記憶装置1によれば、10個(第1所定数個)のブロックB1〜B10から成る第1ブロック群R1が、管理情報を格納するためのブロックとして限定的に割り当てられている。そして、第1ブロック群R1の中からメモリコントローラ2によって選択された、第1所定数個未満の3個(第2所定数個)のブロックの各々に、同一内容の管理情報が格納されている。従って、第2所定数個のブロックに格納されている第2所定数個の管理情報のうちの一つが破壊又は喪失された場合であっても、メモリコントローラ2は、破壊又は喪失されていない残りの管理情報を、制御対象メモリ3から取得することができる。その結果、不良ブロックの存在や強制的な電源遮断等に起因して正常動作が阻害されるという事態を回避しつつ、管理情報を制御対象メモリ3に格納することが可能となる。
2 メモリコントローラ
3 制御対象メモリ
Claims (27)
- それぞれがデータの消去単位である複数のブロックを有する記憶部と、
前記記憶部を制御する制御部と、
を備え、
前記記憶部が有する全ブロックには、
前記制御部が前記記憶部を管理するために必要な管理情報を格納するためのブロックとして限定的に割り当てられた、複数の第1所定数個のブロックから成る第1ブロック群と、
第1ブロック群以外の第2ブロック群と、
が含まれ、
第1ブロック群の中から前記制御部によって選択された、第1所定数個未満の複数の第2所定数個のブロックの各々に、同一内容の管理情報が格納されている、半導体記憶装置。 - 管理情報は、
第1管理情報と、
第1管理情報よりも書き換え頻度の高い第2管理情報と、
を含み、
第1管理情報は第1ブロック群内に格納され、
第2管理情報は第2ブロック群内に格納される、請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 第1管理情報には、第2管理情報を格納しているブロックを示す位置情報が含まれ、
第2管理情報には、不良ブロックを示す位置情報が含まれる、請求項2に記載の半導体記憶装置。 - 第1管理情報には、第1ブロック群内の不良ブロックを示す位置情報が含まれ、
第2管理情報には、第2ブロック群内の不良ブロックを示す位置情報が含まれる、請求項3に記載の半導体記憶装置。 - 前記制御部は、
正常な第1管理情報が格納されている、3個以上かつ第1所定数個以下の第3所定数個の正常ブロックを、第1ブロック群の中から特定し、
第3所定数個の正常ブロックに格納されている第3所定数個の第1管理情報の中から、多数決によって1個の妥当な第1管理情報を特定し、
当該妥当な第1管理情報に含まれている位置情報に基づいて、第2ブロック群の中から第2管理情報を取得する、請求項2〜4のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。 - 第2ブロック群の中から選択された複数の第4所定数個のブロックの各々に、同一内容の第2管理情報が格納されており、
第1管理情報には、第2管理情報を格納している第4所定数個のブロックを示す位置情報が含まれており、
前記制御部は、妥当な第1管理情報に含まれている位置情報に基づいて、第4所定数個のブロックに格納されている第4所定数個の第2管理情報の中から、1個の第2管理情報を取得する、請求項5に記載の半導体記憶装置。 - 第2ブロック群の中から選択された複数の第4所定数個のブロックに、バージョンが異なる第4所定数個の第2管理情報が格納されており、
第1管理情報には、第2管理情報を格納している第4所定数個のブロックを示す位置情報が含まれており、
前記制御部は、妥当な第1管理情報に含まれている位置情報に基づいて、第4所定数個のブロックに格納されている第4所定数個の第2管理情報の中から、1個の第2管理情報を取得する、請求項5に記載の半導体記憶装置。 - 前記制御部は、第1ブロック群の中から、先天性不良ブロックを除外することにより、正常ブロックを特定する、請求項5〜7のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第1ブロック群の中から、所定の無効フラグが付加された無効ブロックを除外することにより、正常ブロックを特定する、請求項5〜8のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第1ブロック群の中から、格納している第1管理情報にデータの誤りが生じている異常ブロックを除外することにより、正常ブロックを特定する、請求項5〜9のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、
第3所定数個の正常ブロックの中から3個の正常ブロックを特定し、
当該3個の正常ブロックに格納されている3個の第1管理情報の中から、多数決によって1個の妥当な第1管理情報を特定する、請求項5〜10のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。 - 前記制御部は、
ある1個の正常ブロックに格納されている第1管理情報と、
他の任意の2個の正常ブロックに格納されている2個の第1管理情報と、
を用いて、多数決を行う、請求項11に記載の半導体記憶装置。 - 前記制御部は、
ある1個の正常ブロックに格納されている第1管理情報と、
当該第1管理情報に位置情報が記述されている特定の2個のブロックに格納されている2個の第1管理情報と、
を用いて、多数決を行う、請求項11に記載の半導体記憶装置。 - 前記制御部は、特定した3個の正常ブロックを対象とする多数決によっては妥当な第1管理情報を特定できない場合には、
第3所定数個の正常ブロックの中から他の3個の正常ブロックを特定し、
当該他の3個の正常ブロックに格納されている3個の第1管理情報の中から、多数決によって1個の妥当な第1管理情報を特定する、請求項11〜13のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。 - 前記制御部は、第1管理情報を更新する必要が生じた場合には、
第1ブロック群の中で第2所定数個の空きブロックを確保し、
当該第2所定数個の空きブロックの各々に、更新後の第1管理情報をそれぞれ書き込む、請求項2〜14のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。 - 前記制御部は、第1管理情報の更新毎に値が異なるバージョン情報を、第1管理情報に含めて書き込む、請求項15に記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第1管理情報を空きブロックに書き込む際に当該空きブロックが後天性不良ブロックとなった場合には、当該第1管理情報に含めたバージョン情報の値を、以降の更新時には使用しない、請求項16に記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第1管理情報の誤り検出符号を、第1管理情報に含めて書き込む、請求項15〜17のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第2所定数個の空きブロックの中の一の空きブロックに書き込む第1管理情報に、第2所定数個の空きブロックの中の他の空きブロックを示す位置情報を含めて書き込む、請求項15〜18のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第1ブロック群の中から、先天性不良ブロックを除外することにより、空きブロックを確保する、請求項15〜19のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第1ブロック群の中から、後天性不良ブロックを除外することにより、空きブロックを確保する、請求項15〜20のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第1ブロック群の中から、更新前の第1管理情報が格納されている第2所定数個のブロックを除外することにより、空きブロックを確保する、請求項15〜21のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第2所定数個の空きブロックの中の1個の空きブロックへの第1管理情報の書き込みが完了すると、更新前の第1管理情報が格納されていた第2所定数個のブロックの中の1個のブロックに対して、所定の無効フラグを付加する、請求項15〜22のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記制御部は、第2所定数個の空きブロックの中の1個の空きブロックへの第1管理情報の書き込みが完了すると、更新前の第1管理情報が格納されていた第2所定数個のブロックの中の1個のブロックに対して、データの消去を行う、請求項15〜22のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 先天性不良ブロックを除外した第1所定数個のブロックが、第1ブロック群として割り当てられる、請求項1〜24のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。
- 前記記憶部とは異なる複数の他の記憶部をさらに備え、
第2管理情報は複数の第2管理情報片に分割され、
第1管理情報は前記記憶部に格納され、
複数の第2管理情報片は前記複数の他の記憶部に格納される、請求項2〜25のいずれか一つに記載の半導体記憶装置。 - それぞれがデータの消去単位である複数のブロックを有する記憶部と、
前記記憶部を制御する制御部と、
を備え、
前記記憶部が有する全ブロックには、
前記制御部が前記記憶部を管理するために必要な管理情報を格納するためのブロックとして限定的に割り当てられた、複数の第1所定数個のブロックから成る第1ブロック群と、
第1ブロック群以外の第2ブロック群と、
が含まれ、
管理情報は、
第1管理情報と、
第1管理情報よりも書き換え頻度の高い第2管理情報と、
を含み、
第1管理情報は第1ブロック群内に格納され、
第2管理情報は第2ブロック群内に格納される、半導体記憶装置。
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