JP2014505941A - 半導体記憶装置及び半導体記憶装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フラッシュメモリ120〜128とメモリコントローラ110とが接続して構成される半導体記憶装置100Aであって、フラッシュメモリ120〜128は、記憶領域として複数のブロックを備えて構成され、メモリコントローラ110は、複数のブロックごとにブロックの劣化度及びリード頻度を管理し、該管理するブロックの劣化度及びリード頻度に基づいて、ブロックに記憶されているデータの信頼性維持期間を取得し、該取得した信頼性維持期間に基づいて、ブロックに記憶されているデータを他のブロックに記憶し直して該データの障害ビットを訂正するためのリフレッシュを実行することを特徴とする半導体記憶装置100A。
【選択図】図1
Description
(1−1)半導体記憶装置の構成
図1は、全体として本実施の形態による半導体記憶装置100Aの概略構成を示す。この半導体記憶装置100Aは、上位装置101及び管理装置102と通信可能に接続されている。
図2は、フラッシュメモリ120の内部構成を示す。フラッシュメモリ120は、レジスタ201及び複数(例えば4096個)のブロック202〜206から構成される。なお他のフラッシュメモリ121〜128もフラッシュメモリ120と同様の構成である。
図5は、半導体記憶装置100AのRAM113に記憶された管理情報のうち、データ保持期間管理情報500を示す。データ保持期間管理情報500は、ブロックごとにデータ保持期間を管理し、ブロックごとにリフレッシュを実行するために用いられる情報であり、ブロック番号欄501、データ記憶日時欄502、リード回数欄503、消去回数欄504、劣化度欄505、1日当たりの平均リード回数欄506及び信頼性維持期間欄507から構成される。
図8は、半導体記憶装置100Aのプロセッサ115Aにより実行されるライト処理の処理手順を示す。プロセッサ115Aは、上位装置101からデータ及びライト先LBAを含むライト要求を受信すると、この図8に示すライト処理を開始する。
以上のように、本実施の形態によれば、データ保持期間管理情報500、信頼性維持期間表600及びリフレッシュ管理情報700により、ブロックごとに適宜リフレッシュ処理を実行することができ、不要なリフレッシュを抑制することができる。またリフレッシュの実行に際しては上位装置101からのアクセス要求を優先するため、リフレッシュの実行による装置性能の低下を防止することができる。
(2−1)半導体記憶装置の構成
図1において、100Bは全体として第2の実施の形態による半導体記憶装置100Bを示す。この半導体記憶装置100Bは、信頼性維持期間の妥当性を検査する点を除いて第1の実施の形態による半導体記憶装置100Aと同様に構成されている。より詳細には、第2の実施の形態では、ブロック内の全ページの障害ビット数を実際に読み出して測定し、測定結果に基づいて信頼性維持期間の妥当性を検査する。以下、このブロックに対する障害ビットの悉皆測定を「ベリファイ」と呼ぶ。信頼性維持期間内においてブロックごとにベリファイを実行することにより、予測される障害ビット数の増加傾向と異なるブロックを検知することができ、障害ビット数の増加が予測より急峻であっても、ECC訂正不能障害となる前にリフレッシュを実行することができる。
図11は、半導体記憶装置100BのRAM113に記憶された管理情報のうち、ベリファイ管理情報800を示す。ベリファイ管理情報800は、ベリファイ実施予定日を管理するために用いられ、ベリファイ日時欄801、ベリファイ対象ブロック数欄802及びベリファイ対象ブロック番号欄803から構成される。
図13は、半導体記憶装置100Bのプロセッサ115Bにより実行されるライト処理の処理手順を示す。プロセッサ115Bは、上位装置101からデータ及びライト先LBAを含むライト要求を受信すると、この図13に示すライト処理を開始する。
図17は、半導体記憶装置100BのRAM113に格納された障害ビット数分布1000と障害ビット数分布指標1001及び1002とを示す。障害ビット数分布1000と障害ビット数分布指標1001及び1002とは、上述のベリファイ処理(図16参照)において劣化度を算出するために用いられる。障害ビット数分布1000は、上述のベリファイ処理のステップS61で取得されるものであり、また障害ビット数分布指標1001及び1002は、予めRAM113に格納されているものであって、事前のフラッシュメモリテストにて劣化度、1日当たりの平均リード回数及びデータ記憶後の経過時間の条件ごとに障害ビット数分布を測定した結果に基づいて作成されたものである。
図18は、管理装置102に表示される管理画面1100の構成例を示す。なお管理画面1100は、プロセッサ115Bの制御により半導体記憶装置100Bに表示されるとしてもよい。システム管理者は、この管理画面1100を用いて、信頼性維持期間表600(図6参照)や障害ビット数閾値表900(図12参照)に格納される各値を半導体記憶装置100Bに対して要求する信頼性に応じて設定することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、ベリファイ処理(図16参照)により、劣化度の変更が必要であると判断した場合には障害ビット数分布に基づいて新たな劣化度を算出し、算出した新たな劣化度に基づいて新たなリフレッシュ実施予定日を算出することができる。よって予測障害ビット数よりも特異に障害ビット数が増加した特異ブロックについてはリフレッシュ期間を短縮してECC訂正不能障害を防止することができ、データの信頼性を高く維持することが可能となる。また逆に予測障害ビット数よりも特異に障害ビット数が少ないブロックについてはリフレッシュ期間を延長して不要なリフレッシュ処理を防止することができ、装置性能の低下を抑制することができる。更に劣化度を変更することにより、次のライト時までの信頼性維持期間の予測精度を向上させることができる。
(3−1)半導体記憶装置の構成
図1において、100Cは全体として第3の実施の形態による半導体記憶装置100Cを示している。この半導体記憶装置100Cは、特定のタイミングにリフレッシュが集中して実行されることを防止して上位装置101に対する応答性能の低下を防止する点及び半導体記憶装置100Cに記憶されるデータの信頼性を時間的に一定に維持する点を除いて第1の実施の形態による半導体記憶装置100Aと同様に構成されている。
第3の実施の形態において用いるデータ保持期間管理情報及び信頼性維持期間表は、第1の実施の形態において用いるデータ保持期間管理情報500及び信頼性維持期間表600の構成と同様であるためここでの説明は省略する。また第3の実施の形態では、リフレッシュ管理情報700を用いず、後述の信頼性ランク管理情報1200(図19参照)を用いてリフレッシュを実行する。
図20は、半導体記憶装置100Cのプロセッサ115Cにより実行されるライト処理の処理手順を示す。プロセッサ115Cは、上位装置101からデータ及びライト先LBAを含むライト要求を受信すると、この図20に示すライト処理を開始する。
以上のように、本実施の形態によれば、相対的に信頼性の悪化したブロックが時間的に偏在しないように平準化する制御を行うことにより、半導体記憶装置100C全体の信頼性を時間的に一定に維持することができる。また信頼性ランク管理情報1200(図19参照)について、信頼性ランクの値が大きく(信頼性が低く)なるに従い、許容ブロック数が小さくなるように設定すれば、リフレッシュは段階的に実行されることになるため、特定の期間に集中してリフレッシュが実行されることを防止することができ、上位装置101への応答性能の低下を軽減することができる。
(4−1)半導体記憶装置の構成
図1において、100Dは全体として第3の実施の形態による半導体記憶装置100Dを示している。この半導体記憶装置100Dは、搭載するフラッシュメモリの全ブロックに対してベリファイを実行し、その過程で取得した障害ビット数に基づいてブロックごとにリフレッシュ期間を決定する点を除いて第1の実施の形態による半導体記憶装置100Aと同様に構成されている。
図23は、半導体記憶装置100Dのプロセッサ115Dにより実行されるベリファイ処理の処理手順を示す。プロセッサ115Dは、半導体記憶装置100Dの動作中(起動中)において定期的又は不定期に、この図23に示すベリファイ処理を開始する。
以上のように、本実施の形態によれば、半導体記憶装置100Dの動作中(起動中)に図23のベリファイ処理を繰り返し実行することにより、最大障害ビット数が一定値まで増加したブロックについては順次リフレッシュを実行することができる。
(5−1)半導体記憶装置の構成
図1において、100Eは全体として第5の実施の形態による半導体記憶装置100Eを示している。この半導体記憶装置100Eは、搭載するフラッシュメモリの全ブロックに対してベリファイを実行する点で第4の実施の形態と同様であり、ベリファイの実行に際しては障害ビット数の分布を取得し、取得した障害ビット数の分布に基づいてブロックごとのリフレッシュ期間を決定する点を除いて第4の実施の形態による半導体記憶装置100Dと同様に構成されている。
図24は、半導体記憶装置100Eのプロセッサ115Eにより実行されるベリファイ処理の処理手順を示す。プロセッサ115Eは、半導体記憶装置100Eの動作中(起動中)において定期的又は不定期に、この図24に示すベリファイ処理を開始する。
以上のように、本実施の形態によれば、半導体記憶装置100Eの動作中(起動中)に図24のベリファイ処理を繰り返し実行することにより、リフレッシュ指標に類似する障害ビット数分布のブロックについては順次リフレッシュを実行することができる。
Claims (15)
- 記憶領域を提供するフラッシュメモリと、前記フラッシュメモリに対するデータの読み書きを制御するメモリコントローラとを有する半導体記憶装置において、
前記フラッシュメモリの記憶領域は、複数のブロックに分割されて管理され、
前記メモリコントローラは、前記ブロックごとに、該ブロックの劣化度及びリード頻度を管理し、該管理する前記ブロックの劣化度及びリード頻度に基づいて、前記ブロックに記憶されているデータの信頼性維持期間を取得し、該取得した信頼性維持期間に基づいて、前記ブロックに記憶されているデータを他のブロックに記憶し直すリフレッシュを実行する
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記ブロックごとに該ブロックの劣化度及びリード頻度を管理するためのデータ保持期間管理情報を備えて構成され、前記データ保持期間管理情報に基づいて、前記信頼性維持期間を取得し、該取得した信頼性維持期間に基づいて、前記リフレッシュを実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記ブロックの劣化度及びリード頻度の組み合わせにより前記信頼性維持期間が一意に定まる信頼性維持期間表又は前記ブロックの劣化度及びリード頻度を変数として代入することにより前記信頼性維持期間が一意に定まる数式を備えて構成され、前記信頼性維持期間表又は前記数式に基づいて、前記信頼性維持期間を取得する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記ブロックごとに前記リフレッシュを実行する日時を管理するためのリフレッシュ管理情報を備えて構成され、前記リフレッシュ管理情報に基づいて、前記リフレッシュを実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記フラッシュメモリにデータを書き込むライト処理において、ライト後のライト対象ブロックの劣化度及びリード頻度に基づいて、該ライト対象ブロックに記憶されたデータの信頼性維持期間を取得し、該取得した信頼性維持期間に基づいて、該ライト対象ブロックに対して前記リフレッシュを実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記フラッシュメモリからデータを読み込むリード処理において、リード後のリード対象ブロックの劣化度及びリード頻度に基づいて、該リード対象ブロックに記憶されているデータの信頼性維持期間を取得し、該取得した信頼性維持期間に基づいて、該リード対象ブロックに対して前記リフレッシュを実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記リフレッシュを実行するリフレッシュ処理において、上位装置からのアクセス要求があった場合には該アクセス要求に対する処理を優先し、前記リフレッシュの実行を一時的に停止する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記リフレッシュを実行するまでの期間内に、前記ブロックごとに該ブロックをリードしてブロック内で生じた障害ビット数の発生状況を取得するベリファイを実行し、該ベリファイを実行して取得した障害ビット数に基づいて、ベリファイ対象ブロックの新たな劣化度を決定し、該決定した新たな劣化度に基づいて、前記ベリファイ対象ブロックに記憶されたデータについて新たな信頼性維持期間を取得し、該取得した新たな信頼性維持期間に基づいて、該ベリファイ対象ブロックに対して前記リフレッシュを実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記ブロックの劣化度、リード頻度及びデータ記憶後の経過時間の組み合わせにより障害ビット数閾値が一意に定まる障害ビット数閾値表又は前記ブロックの劣化度、リード頻度及びデータ記憶後の経過時間を変数として代入することにより前記障害ビット数閾値が一意に定まる数式を備えて構成され、前記障害ビット数閾値表又は前記数式に基づいて、前記ベリファイ対象ブロックの障害ビット数閾値を取得し、該取得した障害ビット数閾値と前記ベリファイを実行して取得した障害ビット数とに基づいて、前記ベリファイ対象ブロックに記憶されたデータについて新たな劣化度を決定するか否かを判断する
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記ブロックの劣化度、リード頻度及びデータ記憶後の経過時間の組み合わせごとに障害ビット数分布を示す障害ビット数分布指標又は分布関数の母数を備えて構成され、前記障害ビット数分布指標又は前記母数と前記ベリファイを実行して取得した障害ビット数とに基づいて、前記ベリファイ対象ブロックに記憶されたデータについて新たな劣化度を決定する
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記ブロックの劣化度、リード頻度及びデータ記憶後の経過時間の組み合わせごとに障害ビット数分布を示す障害ビット数分布指標を備えて構成され、前記障害ビット数分布指標と前記ベリファイを実行して取得した障害ビット数とを比較して最も類似する障害ビット数分布指標の劣化度を前記ベリファイ対象ブロックの新たな劣化度として決定する
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体記憶装置。 - 前記メモリコントローラは、前記ブロックにデータが記憶された後の経過時間及び前記信頼性維持期間に基づいて算出されるブロックの信頼性ランクごとに前記ブロックを管理し、前記信頼性ランクごとに許容する許容ブロック数を超過したブロックに対して前記リフレッシュを実行する
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 記憶領域を提供するフラッシュメモリと、前記フラッシュメモリに対するデータの読み書きを制御するメモリコントローラとを有する半導体記憶装置において、
前記フラッシュメモリの記憶領域は、複数のブロックに分割されて管理され、
前記メモリコントローラは、一定期間内に、前記ブロックごとに該ブロック内で生じた障害ビット数の発生状況を取得するためのベリファイを実行し、該ベリファイを実行して取得した障害ビット数が予め定められた閾値よりも大きい場合、ベリファイ対象ブロックに記憶されているデータを他のブロックに記憶し直すリフレッシュを実行する
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 記憶領域を提供するフラッシュメモリと、前記フラッシュメモリに対するデータの読み書きを制御するメモリコントローラとを有する半導体記憶装置において、
前記フラッシュメモリの記憶領域は、複数のブロックに分割されて構成され、
前記メモリコントローラは、一定期間内に、前記ブロックごとに該ブロック内で生じた障害ビット数の発生状況を取得するためのベリファイを実行し、該ベリファイを実行して取得した障害ビット数と予め定められた障害ビット数分布指標との差が予め定められた閾値よりも大きい場合、ベリファイ対象ブロックに記憶されているデータを他のブロックに記憶し直すリフレッシュを実行する
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 記憶領域を提供するフラッシュメモリと、前記フラッシュメモリに対するデータの読み書きを制御するメモリコントローラとを有する半導体記憶装置の制御方法において、
前記フラッシュメモリの記憶領域は、複数のブロックに分割されて管理され、
前記メモリコントローラが、前記複数のブロックごとに該ブロックの劣化度及びリード頻度を管理する第1のステップと、
前記メモリコントローラが、前記管理する前記ブロックの劣化度及びリード頻度に基づいて、前記ブロックに記憶されているデータの信頼性維持期間を取得する第2のステップと、
前記メモリコントローラが、前記取得した信頼性維持期間に基づいて、前記ブロックに記憶されているデータを他のブロックに記憶し直すリフレッシュを実行する第3のステップと、
を備えることを特徴とする半導体記憶装置の制御方法。
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