JP2023141377A - メモリシステム及びメモリシステムの動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の一実施形態では、耐久性を向上できる半導体記憶装置を備えるメモリシステム及びメモリシステムの動作方法を提供する。【解決手段】本発明のメモリシステムは、第１不揮発性メモリと、制御回路と、を備える。第１不揮発性メモリは、第１動作モード及び第２動作モードを少なくとも含む複数の動作モードのうちいずれか１つの動作モードで動作が行われる。制御回路は、外部から受信する動作モード切替情報に基づいて、第１不揮発性メモリの動作モードを切り替える。【選択図】図１

Description

本実施形態は、メモリシステム及びメモリシステムの動作方法に関する。

半導体記憶装置としての不揮発性メモリと、半導体記憶装置を制御する制御回路と、を含むメモリシステムが知られている。

特開２００６－１７２９５８号公報

本発明の一実施形態では、耐久性を向上できる半導体記憶装置を備えるメモリシステム及びメモリシステムの動作方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、第１不揮発性メモリと、制御回路と、を備えるメモリシステムが提供される。第１不揮発性メモリは、第１動作モード及び第２動作モードを少なくとも含む複数の動作モードのうちいずれか１つの動作モードで動作が行われる。制御回路は、外部から受信する動作モード切替情報に基づいて、第１不揮発性メモリの動作モードを切り替える。

本発明の実施形態によれば、メモリシステムの動作方法が提供される。第１動作モード及び第２動作モードを少なくとも含む複数の動作モードのうちいずれか１つの動作モードで動作が行われる第１不揮発性メモリと、第１不揮発性メモリを制御することが可能な制御回路と、を備えるメモリシステムであって、外部から動作モード切替情報を受信し、動作モード切替情報に基づいて、第１不揮発性メモリの動作モードを切り替える。

第１実施形態に係るメモリシステムの構成の一例を表すブロック図。 第１実施形態に係る第１不揮発性メモリの動作モードを説明するための模式図。 第１実施形態に係る動作モード切替情報の表。 第１実施形態に係るメモリシステムの動作モードを設定するフローチャート。 第１実施形態に係るメモリシステムの初期化動作のフローチャート。 第１実施形態に係る書き込み動作のシーケンス図。 第１実施形態に係る疲弊度の更新動作のフローチャート。 第１実施形態に係る書き込み回数と疲弊度の関係を表したグラフ。 比較例に係る第１不揮発性メモリの構成の一例を表すブロック図。 第２実施形態に係る疲弊度の更新動作のフローチャート。 第２実施形態に係る書き込み回数と疲弊度の関係を表したグラフ。 第３実施形態に係るメモリシステムの構成の一例を表すブロック図。 第３実施形態に係るメモリシステムの初期化動作のフローチャート。 変形例に係るメモリシステムの初期化動作のフローチャート。 変形例に係る疲弊度の更新動作のフローチャート。

以下、発明を実施するための実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的なものであり、例えば厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。また、実施形態において、実質的に同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係るメモリシステムを図１乃至図９を用いて説明する。

（構成）
図１は、第１実施形態に係るメモリシステムの構成の一例を表すブロック図である。

図１に示すように、メモリシステム１００は、ホストインターフェース（以降単にホストＩ／Ｆと称する）１０、制御回路３０、第１不揮発性メモリ５０、無線通信装置７０、及び第２不揮発性メモリ９０を備える。本実施形態において、メモリシステム１００は、例えばＳＤ^ＴＭカードである。

ホストＩ／Ｆ１０は、メモリシステム１００とホスト２００との間の通信を司る。ホストＩ／Ｆ１０は、メモリシステム１００とホスト２００との間で、データ、コマンド、及びアドレスの転送を制御する。

制御回路３０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。制御回路３０は、メモリシステム１００の全体の動作を制御することが可能である。

第１不揮発性メモリ５０は、半導体記憶装置である。第１不揮発性メモリ５０は、例えばＮＡＮＤ型フラッシュメモリである。

第１不揮発性メモリ５０は、複数の記憶素子を含む複数のブロックを有する。それぞれの記憶素子は、データを不揮発に記憶する。第１不揮発性メモリ５０は、例えば、ユーザデータやシステムデータを記憶する。ユーザデータは、ユーザがホスト２００を介してアクセス可能なデータである。ユーザは、ユーザデータに対して動作を行うことが可能である。動作は、例えば書き込み動作、読み出し動作、又は消去動作を含む。システムデータは、例えば、メモリシステム１００が動作するために必要なデータである。システムデータとして、例えば、メモリシステム１００の制御ソフトウェアやファームウェア、メモリ管理テーブル、疲弊情報テーブル、現在適用されている動作モードがある。

メモリ管理テーブルは、例えば、複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを記憶している。メモリシステム１００の出荷前のテストにおいて、書き込み動作が要求された時間内に完了しないブロックは、不良ブロックとして、出荷時にメモリ管理テーブルからあらかじめ除外される。

疲弊情報テーブルは、例えば、複数のブロックのそれぞれの疲弊度を記憶している。疲弊情報テーブルにおいて、疲弊度が第１疲弊度以上のブロックは、不良ブロックとしてメモリ管理テーブルから除外される。疲弊度は、例えば、書き込み動作の回数や後述する動作モードが関係する。書き込み動作の回数が多いブロックほど、疲弊度は高い。

無線通信装置７０は、外部機器３００と接続可能である。本実施形態において、外部機器３００は、メモリシステム１００にネットワークを介して接続されている。外部機器３００とメモリシステム１００は、例えば、近距離無線通信の一例であるＮＦＣ^ＴＭ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）を用いて接続される。本実施形態において、外部機器３００は、例えば無線通信装置７０と通信可能な携帯電話である。

無線通信装置７０は、制御回路３０、第１不揮発性メモリ５０、及び第２不揮発性メモリ９０と接続されている。無線通信装置７０は、外部機器３００から第１不揮発性メモリ５０の動作モード切替情報を受信する。無線通信装置７０により外部機器３００から受信する動作モード切替情報は、第２不揮発性メモリ９０に記憶される。

本実施形態において、無線通信装置７０は、ＮＦＣ^ＴＭを用いて外部機器３００と接続するとしたが、近距離無線通信規格に準拠していれば良く、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ^ＴＭであっても良い。また、Ｗｉ－Ｆｉ^ＴＭ等の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）関連規格に準拠したものであっても良い。

第２不揮発性メモリ９０は、無線通信装置７０に接続されている。第２不揮発性メモリ９０は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒy）である。第２不揮発性メモリ９０は、動作モード切替情報を記憶する。本実施形態では、外部機器３００と無線通信装置７０とはＮＦＣ^ＴＭで接続される。そのため、メモリシステム１００に電源が供給されていない状態であっても、外部機器３００は、無線通信装置７０を介して第２不揮発性メモリ９０に動作を行うことが可能である。制御回路３０は、第２不揮発性メモリ９０に記憶された動作モード切替情報に基づいて、第１不揮発性メモリ５０の動作モードを切り替える。

図２は、第１実施形態に係る第１不揮発性メモリの動作モードを説明するための模式図である。第１不揮発性メモリ５０は、いくつかの動作モードを適用可能である。本実施形態において、第１不揮発性メモリ５０は、いくつかの動作モードのうち１つの動作モードで動作が行われる。

図２にはいくつかの動作モードのうち、一例としてＳＬＣモード、ＭＬＣモード、ＴＬＣモードの閾値電圧分布が示されている。閾値電圧分布において、縦軸は記憶素子の個数に対応し、横軸は記憶素子の閾値電圧Ｖｔｈに対応する。図２に示すように、複数の記憶素子は、適用される動作モードに応じて複数の閾値電圧分布を形成する。

ＳＬＣ（Ｓｉｎｇｌｅ－Ｌｅｖｅｌ Ｃｅｌｌ）モードは、１つの記憶素子に対して、１ビットデータを記憶する動作モードである。ＳＬＣモードが適用された場合、閾値電圧は２つの閾値電圧分布を形成する。この２つの閾値電圧分布は、例えば閾値電圧の低い方から順に、それぞれ‘‘Ｅｒ’’状態、‘‘Ａ’’状態と称される。ＳＬＣモードにおいて‘‘Ｅｒ’’状態、及び‘‘Ａ’’状態のそれぞれの閾値電圧分布には、それぞれ互いに異なる１ビットデータが割り当てられる。

ＭＬＣ（Ｍｕｌｔｉ－Ｌｅｖｅｌ Ｃｅｌｌ）モードは、１つの記憶素子に対して、２ビットデータを記憶する動作モードである。ＭＬＣモードが適用された場合、閾値電圧は４つの閾値電圧分布を形成する。この４つの閾値電圧分布は、例えば閾値電圧の低い方から順に、それぞれ‘‘Ｅｒ’’状態、‘‘Ａ’’状態、‘‘Ｂ’’状態、‘‘Ｃ’’状態と称される。ＭＬＣ方式において‘‘Ｅｒ’’状態から‘‘Ｃ’’状態のそれぞれの閾値電圧分布には、それぞれ互いに異なる２ビットデータが割り当てられる。

ＴＬＣ（Ｔｒｉｐｌｅ－Ｌｅｖｅｌ Ｃｅｌｌ）モードは、１つの記憶素子に対して、及び３ビットデータを記憶する動作モードである。ＴＬＣモードが適用された場合、閾値電圧は８つの閾値電圧分布を形成する。この８つの閾値電圧分布は、例えば閾値電圧の低い方から順に、それぞれ‘‘Ｅｒ’’状態、‘‘Ａ’’状態、‘‘Ｂ’’状態、‘‘Ｃ’’状態、‘‘Ｄ’’状態、‘‘Ｅ’’状態、‘‘Ｆ’’状態、‘‘Ｇ’’状態と称される。ＴＬＣ方式において‘‘Ｅｒ’’状態から‘‘Ｇ’’状態のそれぞれの閾値電圧分布には、それぞれ互いに異なる３ビットデータが割り当てられる。

１つの記憶素子に対する記憶できるビット数が多い動作モードほど記憶容量は多くなる。一方で、１つの記憶素子に対する記憶できるビット数が少ない動作モードほど耐久性は高い。１つの記憶素子に対する記憶できるビット数が多い動作モードは、１つの記憶素子に対する記憶できるビット数が少ない動作モードよりも疲弊しやすい。

本実施形態において、ＳＬＣモードは第１動作モードの一例である。また、ＴＬＣモードは第２動作モードの一例である。

図３は、第１実施形態に係る動作モード切替情報の表である。動作モード切替情報は、第２不揮発性メモリ９０に記憶されている。本実施形態において、動作モード切替情報は、更新フラグと動作モードとを含む。

更新フラグは、第１不揮発性メモリの動作モードを変更するかどうかを表す。更新フラグは、例えば、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ０００１に記憶されている。第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ０００１に記憶されているデータが０ｘ０１の場合、第１不揮発性メモリ５０は、例えば、現在適用されている動作モードと異なる動作モードで動作する。すなわち、動作モードを変更することを意味する。第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ０００１に記憶されているデータが０ｘ００の場合、第１不揮発性メモリ５０は、例えば、現在適用されている動作モードと同様の動作モードで動作する。すなわち、動作モードを変更しないことを意味する。本実施形態において、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ０００１に記憶されているデータ０ｘ０１は、第１の値の一例である。第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ０００１に記憶されているデータ０ｘ００は、第２の値の一例である。

動作モードは、ＳＬＣモード及びＴＬＣモードの何れか１つの動作モードを表す。動作モードは、例えば、外部機器３００から受信する。動作モードは、例えば第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に記憶されている。第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に記憶されているデータが０ｘ０１の場合、第１不揮発性メモリ５０は、例えばＳＬＣモードで動作する。第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に記憶されているデータが０ｘ００の場合、第１不揮発性メモリ５０は、例えばＴＬＣモードで動作する。本実施形態において、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に記憶されているデータ０ｘ０１は、第３の値の一例である。第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に記憶されているデータ０ｘ００は、第４の値の一例である。

（動作）
図４は、第１実施形態に係るメモリシステムの動作モードを設定するフローチャートである。

まず、外部機器３００は、動作モードを設定する（Ｓ１１０）。外部機器３００は、例えば、専用のアプリケーションを用いて動作モードを設定する。

続いて、外部機器３００は、メモリシステム１００と接続する（Ｓ１２０）。本実施形態において、メモリシステム１００と外部機器３００とを接続する場合、外部機器３００とメモリシステム１００とを接続可能な程度に距離を近づければ良い。外部機器３００とメモリシステム１００とが接続する際に、無線通信装置７０を介して第２不揮発性メモリ９０に動作モード切替情報が書き込まれる。

具体的には、外部機器３００で設定された動作モードがＴＬＣモードの場合、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に０ｘ００が書き込まれる。外部機器３００で設定された動作モードがＳＬＣモードの場合、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に０ｘ０１が書き込まれる。また、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００にいずれかの動作モードが書き込まれる際に、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ０００１に０ｘ０１が書き込まれる。以上により、メモリシステム１００の動作モードの設定が完了する。

図５は、第１実施形態に係るメモリシステムの初期化動作のフローチャートである。図５を用いて、メモリシステム１００の動作モードの切り替えに伴うメモリシステム１００の初期化動作を説明する。本実施形態において、初期化動作は、第１不揮発性メモリ５０に記憶されるユーザデータを全て消去し、出荷状態に戻すことである。初期化動作にあたり、メモリシステム１００のシステムデータは消去されない。したがって、ユーザデータを残す場合には、例えば、あらかじめホスト２００にユーザデータを退避させる必要がある。

メモリシステム１００は、例えばホスト２００に接続され、電源が供給される。本実施形態において、メモリシステム１００は、ホスト２００のＳＤ^ＴＭカードスロットに差し込まれ、電源が供給される。メモリシステム１００が起動すると、制御回路３０は、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ０００１から更新フラグを取得する（Ｓ２１０）。

続いて、制御回路３０は、Ｓ２１０で取得した更新フラグが０ｘ０１かどうか確認する（Ｓ２２０）。更新フラグが０ｘ００の場合（Ｓ２２０；ＮＯ）、現在適用されている動作モードと同じ動作モードであるため動作モードを変更しない。すなわち、制御回路３０は、初期化動作を行う必要がない。したがって、初期化動作を行わずに終了する。一方で、更新フラグが０ｘ０１の場合（Ｓ２２０；ＹＥＳ）、制御回路３０は、更新フラグを０ｘ００に設定する（Ｓ２３０）。

制御回路３０は、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００から動作モードを取得する（Ｓ２４０）。

続いて、Ｓ２４０で取得した動作モードと、第１不揮発性メモリ５０にシステムデータとして記憶されている動作モードが一致するか確認する（Ｓ２５０）。Ｓ２４０で取得した動作モードと、第１不揮発性メモリ５０に記憶されている動作モードが一致した場合（Ｓ２５０；ＹＥＳ）、ユーザによる改ざんが行われたとみなされ、初期化動作を行わずに終了する。一方で、Ｓ２４０で取得した動作モードと、第１不揮発性メモリ５０に記憶されている動作モードが一致しなかった場合（Ｓ２５０；ＮＯ）、Ｓ２４０で取得した動作モードを第１不揮発性メモリ５０に書き込む（Ｓ２６０）。これにより、第１不揮発性メモリ５０にシステムデータとして記憶されている動作モードが変更される。

制御回路３０は、Ｓ２６０で書き込んだ動作モードが０ｘ０１かどうか確認する（Ｓ２７０）。Ｓ２６０で書き込んだ起動モードのデータが０ｘ０１の場合（Ｓ２７０；ＹＥＳ）、制御回路３０は、ＳＬＣモードとしてメモリシステム１００の初期化動作を行う（Ｓ２８１）。一方で、Ｓ２６０で書き込んだ起動モードのデータが０ｘ００の場合（Ｓ２７０；ＮＯ）、制御回路３０は、ＴＬＣモードとしてメモリシステム１００の初期化動作を行う（Ｓ２８２）。

初期化動作を行った後、メモリシステム１００に供給されている電源を一度切り、再度メモリシステム１００に電源を供給する。本実施形態では、例えば、ホスト２００のＳＤ^ＴＭカードスロットからメモリシステム１００を一度抜き取り、ホスト２００のＳＤ^ＴＭカードスロットにもう一度メモリシステム１００を差し込む。これにより、メモリシステム１００のファームウェアがリブートされる。そして、ホスト２００が第１記憶装置５０の動作モードを正しく認識することが可能になる。

以上により、メモリシステム１００の初期化動作が完了する。なお、ユーザによる改ざんを防止するためにＳ２５０及びＳ２６０を行ったが、Ｓ２５０及びＳ２６０を行わず、Ｓ２４０からＳ２７０へ進んでも良い。

図６から図８を用いて、書き込み動作及び書き込み動作に伴う疲弊度の更新動作について説明する。

図６は、第１実施形態に係る書き込み動作のシーケンス図である。

まず、ホスト２００は、書き込みコマンド及び書き込みデータをメモリシステム１００に送信する（Ｓ３１０）。制御回路３０は、書き込みコマンド及び書き込みデータを受信したことに応じて、第１不揮発性メモリ５０に書き込み動作を行う（Ｓ３２０）。続いて制御回路３０は、Ｓ３２０で書き込まれたブロックの疲弊度を更新する（Ｓ３３０）。

図７は、第１実施形態に係る疲弊度の更新動作のフローチャートである。図７を用いて、図６のＳ３３０を詳しく説明する。

Ｓ３２０の後、制御回路３０は、第１不揮発性メモリ５０に記憶されている動作モードが０ｘ０１か確認する（Ｓ３３１）。第１不揮発性メモリ５０に記憶されている動作モードが０ｘ０１である場合（Ｓ３３１；ＹＥＳ）、すなわちＳＬＣモードである場合、制御回路３０は書き込まれたブロックの疲弊度をａ（ａは自然数）増加させる（Ｓ３３３ａ）。一方で、第１不揮発性メモリ５０に記憶されている動作モードが０ｘ００である場合（Ｓ３３１；ＮＯ）、すなわちＴＬＣモードである場合、制御回路３０は書き込まれたブロックの疲弊度をｂ（ｂは自然数、ａ＜ｂ）増加させる（Ｓ３３３ｂ）。本実施形態において、ａは第１係数の一例である。ｂは第２係数の一例である。

制御回路３０は、書き込まれたブロックの疲弊度を動作モードに応じて増加させると、書き込まれたブロックの疲弊度が第１疲弊度以上か確認する（Ｓ３３５ａ）。書き込まれたブロックの疲弊度が第１疲弊度より小さい場合（Ｓ３３５ａ；ＮＯ）、書き込み動作及び疲弊度の更新動作が完了する。

一方で、書き込まれたブロックの疲弊度が第１疲弊度以上の場合（Ｓ３３５；ＹＥＳ）、制御回路３０は、メモリ管理テーブルを更新する。具体的には、制御回路３０は、書き込まれたブロックを、不良ブロックとして、メモリ管理テーブルから除外する（Ｓ３３７ａ）。

以上より、書き込み動作及び疲弊度の更新動作が完了する。

図８は、第１実施形態に係る書き込み回数と疲弊度の関係を表したグラフである。縦軸がブロックの疲弊度を表し、横軸が書き込み回数を表す。

ＳＬＣモードとして初期化されたメモリシステム１００において、Ｓ３２０の書き込み動作が行われた場合、Ｓ３３０では書き込まれたブロックの疲弊度をａ増加させる。すなわち、１つのブロックにＳＬＣモードでｘ（ｘは自然数）回書き込みを行った場合、書き込みが行われたブロックの疲弊度はａｘ増加する。

ＴＬＣモードとして初期化されたメモリシステム１００においてＳ３２０の書き込み動作が行われた場合、Ｓ３３０では書き込まれたブロックの疲弊度をｂ増加させる。すなわち、１つのブロックにＴＬＣモードでｙ（ｙは自然数）回書き込みを行った場合、書き込みが行われたブロックの疲弊度はｂｙ増加する。１つの記憶素子に対する記憶できるビット数が多い動作モードは、１つの記憶素子に対する記憶できるビット数が少ない動作モードよりも疲弊しやすいため、ＳＬＣモードよりＴＬＣモードの方が疲弊しやすい。

本実施形態において、動作モードに応じて疲弊度をａ又はｂ増加させることにより、図８に示すように、いずれの動作モードであっても一括して疲弊度を管理することが可能である。

（効果）
図９は比較例に係る第１不揮発性メモリの構成の一例を表すブロック図である。

図９に示すように、比較例に係る第１不揮発性メモリ５０’のブロックは、ＳＬＣモードで動作が行われるブロック５２と、ＴＬＣモードで動作が行われるブロック５４と、に分けられている。そのため、ＳＬＣモードで動作が行われるブロック５２と比較して、ＴＬＣモードで動作が行われるブロック５４は疲弊しやすく、耐久性が低い。また、疲弊度を管理するためには、ＳＬＣモードで動作が行われるブロック５２を対象にした疲弊情報テーブルと、ＴＬＣモードで動作が行われるブロック５４を対象にした疲弊情報テーブルとで別々に用意する必要がある。したがって、第１不揮発性メモリ５０’において、複数の疲弊情報テーブルを記憶する容量が必要である。また、それぞれの動作モードに対応した方法で疲弊度を管理する必要がある。すなわち、メモリシステム１００の制御方法が複雑である。

本実施形態によれば、第１不揮発性メモリ５０のブロック全てにＳＬＣモードとＴＬＣモードとの何れか１つの動作モードを適用する。そして、ＳＬＣモードとＴＬＣモードとの何れか１つの動作モードに切り替えることが可能である。そのため、いずれのブロックにおいても同程度疲弊すると考えられる。よってメモリシステム１００としての耐久性が高くなる。また、全てのブロックで動作モードを切り替えることができるため、疲弊情報を１つの疲弊情報テーブルで管理することができる。したがって、第１不揮発性メモリ５０において、疲弊情報テーブルの記憶容量を抑えることができる。また、いずれの動作モードであっても一括して疲弊度を管理することが可能であるため、メモリシステム１００を制御しやすくなる。さらに、外部機器３００で動作モードを設定することにより、メモリシステム１００主体で動作モードを切り替えることが可能になる。また、第１疲弊度以上のブロックに動作を行わないことで、メモリシステム１００の信頼性を向上させることも可能である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るメモリシステム１００について、図１０及び図１１を参照して説明する。第１実施形態と異なる点は、疲弊度の更新動作が異なる点である。以下、第１実施形態と異なる点のみ記載する。

メモリ管理テーブルは、さらに、複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを、ＳＬＣモードで動作可能なブロック、又はＳＬＣモード及びＴＬＣモードで動作可能なブロックとして記憶することが可能である。出荷された状態において、複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックは全てＳＬＣモード及びＴＬＣモードで動作可能なブロックとして記憶されている。

（動作）
図１０は、第２実施形態に係る疲弊度の更新動作のフローチャートである。第２実施形態に係る書き込み動作については図６と同様であるため省略する。図１０を用いて、図６のＳ３３０を詳しく説明する。なお、Ｓ３３３ａ、Ｓ３３３ｂまでは図７と同様であるため省略する。

制御回路３０は、書き込まれたブロックの疲弊度を動作モードに応じて増加させると、書き込まれたブロックの疲弊度が第１疲弊度以上か確認する（Ｓ３３５ａ）。

書き込まれたブロックの疲弊度が第１疲弊度以上の場合（Ｓ３３５ａ；ＹＥＳ）、制御回路３０は、メモリ管理テーブルを更新する。具体的には、制御回路３０は、書き込まれたブロックを、不良ブロックとして、メモリ管理テーブルから除外する（Ｓ３３７ａ）。

一方で、書き込まれたブロックの疲弊度が第１疲弊度より小さい場合（Ｓ３３５ａ；ＮＯ）、制御回路３０は、書き込まれたブロックの疲弊度が第２疲弊度以上か確認する（Ｓ３３５ｂ）。

書き込まれたブロックの疲弊度が第２疲弊度より小さい場合（Ｓ３３５ｂ；ＮＯ）、書き込み動作及び疲弊度の更新動作が完了する。

一方で、書き込まれたブロックの疲弊度が第２疲弊度以上の場合（Ｓ３３５ｂ；ＹＥＳ）、制御回路３０は、メモリ管理テーブルを更新する。具体的には、制御回路３０は、書き込まれたブロックを、ＳＬＣモードで動作可能なブロックとしてメモリ管理テーブルに記憶する（Ｓ３３７ｂ）。

以上より、書き込み動作及び疲弊度の更新動作が完了する。

図１１は、第２実施形態に係る書き込み回数と疲弊度の関係を表したグラフである。破線は、書き込まれたブロックの疲弊度が第２疲弊度以上の場合（Ｓ３３５ｂ；ＹＥＳ）にＴＬＣモードで動作を続けた場合の疲弊度を表し、実線は、書き込まれたブロックの疲弊度が第２疲弊度以上の場合（Ｓ３３５ｂ；ＹＥＳ）にＳＬＣモードで動作を続けた場合の疲弊度を表す。図１１に示すように、疲弊度が第２疲弊度以上の場合、より疲弊しにくいＳＬＣモードで動作することで疲弊度を抑えることが可能である。

（効果）
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ブロックの疲弊度が第２疲弊度以上の場合、より疲弊しにくい動作モードのみで動作を行うことにより、第１実施形態と比較してブロックの耐久性をより向上させることが可能である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態に係るメモリシステム１００について、図１２及び図１３を参照して説明する。第１実施形態と異なる点は、メモリシステム１００の構成が異なる点である。以下、第１実施形態と異なる点のみ記載する。

（構成）
図１２は、第３実施形態に係るメモリシステムの構成の一例を表すブロック図である。図１２に示すように、メモリシステム１００は、ホストＩ／Ｆ１０、制御回路３０、及び第１不揮発性メモリ５０を備える。

第１不揮発性メモリ５０は、システムデータとして、例えば、メモリシステム１００の制御ソフトウェアやファームウェア、メモリ管理テーブル、疲弊情報テーブル、動作モードを記憶する。システムデータとして記憶される動作モードは、第１実施形態において、第２不揮発性メモリ９０に動作切替情報として記憶されていた動作モードである。本実施形態において、動作モードは、ホスト２００から受信する。

（動作）
図１３は、第３実施形態に係るメモリシステムの初期化動作のフローチャートである。

まず、メモリシステム１００をホスト２００と接続する。本実施形態において、メモリシステム１００の一例であるＳＤ^ＴＭカードをホスト２００のＳＤ^ＴＭカードスロットに挿入することで接続する。メモリシステム１００は、ホスト２００から、メモリシステム１００に動作モード設定コマンドと、動作モードを受信する（Ｓ４１０）。動作モード設定コマンドは、第１不揮発性メモリ５０の動作モードを設定するコマンドである。

制御回路３０は、動作モード設定コマンド及び動作モードを受信したことに応じて、第１不揮発性メモリ５０に動作モードをシステムデータとして書き込む（Ｓ４２０）。第１不揮発性メモリ５０への動作モードの書き込みが終わると、メモリシステム１００とホスト２００との接続を切断し、メモリシステム１００への電源供給を止める。本実施形態において、例えば、メモリシステム１００の一例であるＳＤ^ＴＭカードをホスト２００のＳＤ^ＴＭカードスロットから抜去する。

再びメモリシステム１００をホスト２００と接続する。これによりメモリシステム１００に再び電源が供給される。メモリシステム１００に再び電源が供給されると、制御回路３０は、Ｓ４２０で不揮発性メモリ５０に記憶された動作モードを読み出す（Ｓ４３０）。

制御回路３０は、Ｓ４３０で読み出した動作モードが０ｘ０１かどうか確認する（Ｓ４４０）。

Ｓ４３０で読み出した動作モードが０ｘ０１である場合（Ｓ４４０；ＹＥＳ）、制御回路３０は、第１不揮発性メモリ５０をＳＬＣモードに切り替える（Ｓ４５１）。そして制御回路３０は、ＳＬＣモードとして第１不揮発性メモリ５０の初期化動作を行う（Ｓ４６１）。

Ｓ４３０で読み出した動作モードが０ｘ０１ではない場合（Ｓ４４０；ＮＯ）、すなわちＳ４３０で読み出した動作モードが０ｘ００である場合、制御回路３０は、第１不揮発性メモリ５０をＴＬＣモードに切り替える（Ｓ４５２）。そして制御回路３０は、ＴＬＣモードとして第１不揮発性メモリ５０の初期化動作を行う（Ｓ４６２）。

本実施形態では、ホスト２００からの命令に従って第１不揮発性メモリ５０の動作モードを切り替えるため、動作モードを切り替えた後に第１不揮発性メモリ５０の初期化動作を行う。以上でメモリシステム１００の初期化動作が完了する。

（効果）
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ホスト２００で動作モードを設定することにより、ホスト２００主体で動作モードを切り替えることが可能になる。

（変形例）
上記実施形態において、制御回路３０は、ＣＰＵであるとしたが、メモリコントローラであっても良い。メモリコントローラの場合、ホストＩ／Ｆ１０はメモリコントローラに含まれていても良い。

第１不揮発性メモリ５０は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリに限らず、ＮＯＲ型フラッシュメモリ、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏ－ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）であっても良い。

第２不揮発性メモリ９０は、ＥＥＰＲＯＭに限らず、無線通信装置７０を介して外部機器３００によって動作が行われることが可能な不揮発性メモリであれば良い。

図２では、各閾値電圧分布が重複しない場合について説明したが、実際には、各閾値電圧分布は、種々の要因によって変動し、互いに重複し得る。また、１つの記憶素子に対して記憶するビット数は一例であり、これに限定されない。例えば、記憶素子には、４ビットデータ以上のデータが記憶されても良い。

図３において、動作モード切替情報が第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００、及び０ｘ０００１に記憶されているとしたが、動作モード切替情報が記憶されていれば良く、記憶されるアドレスはこれに限定されない。

メモリシステム１００の初期化動作にあたり、メモリシステム１００のシステムデータの一部が消去されても良い。

第１不揮発性メモリの全てのブロックの動作モードを切り替えるとしたが、一部のブロックの動作モードを固定しても良い。例えば、システムデータが記憶されるブロックはＳＬＣモードで動作を行い、ユーザデータが記憶されるブロックはＳＬＣモードとＴＬＣモードと動作モードを切り替える。また、システムデータが記憶されるブロックはＴＬＣモードで動作を行い、ユーザデータが記憶されるブロックはＳＬＣモードとＴＬＣモードと動作モードを切り替えても良い。

疲弊度は書き込み動作の回数や動作モードに関係するとしたが、消去動作の回数等他の要素を考慮しても良い。

疲弊度の更新動作において、制御回路３０が動作モードを既に把握している場合は、Ｓ３３１を省略し、Ｓ３３３ａ又はＳ３３３ｂに進んでも良い。

動作モードは、ＳＬＣモードとＴＬＣモードの２つとしたが、ＳＬＣモードとＭＬＣモードであっても良い。動作モードは例えば、ＳＬＣモードと、ＭＬＣモードと、ＴＬＣモードの３つとしても良い。この場合、ＭＬＣモードは第３動作モードの一例である。

図１４は、変形例に係るメモリシステムの初期化動作のフローチャートである。ＳＬＣモードと、ＭＬＣモードと、ＴＬＣモードの３つの動作モードとした場合、第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に記憶されている動作モードが、例えば０ｘ０２のとき、メモリシステム１００はＭＬＣモードとして初期化される。具体的には、Ｓ２６０で書き込んだ起動モードのデータが０ｘ０１ではなく（Ｓ２７０；ＮＯ）、０ｘ００でもない場合（Ｓ２７１；ＮＯ）、制御回路３０は、ＭＬＣモードとしてメモリシステム１００の初期化動作を行う（Ｓ２８３）。第２不揮発性メモリ９０のアドレス０ｘ００００に記憶されている０ｘ０２は、第５の値の一例である。

ＳＬＣモードと、ＭＬＣモードと、ＴＬＣモードの３つの動作モードとした場合、メモリ管理テーブルは、複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを、ＳＬＣモードで動作可能なブロック、ＳＬＣモード及びＭＬＣモードで動作可能なブロック、又はＳＬＣモード、ＭＬＣモード及びＴＬＣモードで動作可能のブロックとして記憶することが可能である。出荷された状態において、複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックは全てＳＬＣモード、ＭＬＣモード及びＴＬＣモードで動作可能のブロックとして記憶されている。

図１５は、変形例に係る疲弊度の更新動作のフローチャートである。制御回路３０は、ＭＬＣモードで書き込まれた場合、書き込まれたブロックの疲弊度をＭＬＣモードに応じて増加させても良い。具体的には、第１不揮発性メモリ５０に記憶されている動作モードが０ｘ０１ではなく場合（Ｓ３３１；ＮＯ）、０ｘ００でもない場合（Ｓ３３２；ＮＯ）、制御回路３０は書き込まれたブロックの疲弊度をｃ（ｃは自然数、ａ＜ｃ＜ｂ）増加させる（Ｓ３３３ｃ）。本実施形態において、ｃは第３係数の一例である。

また、第２疲弊度より小さい第３疲弊度を用いて、書き込まれたブロックの疲弊度が第２疲弊度より小さい場合（Ｓ３３５ｂ；ＮＯ）、制御回路３０は、書き込まれたブロックの疲弊度が第３疲弊度以上であるか確認しても良い（Ｓ３３５ｃ）。書き込まれたブロックの疲弊度が第３疲弊度以上である場合（Ｓ３３５ｃ；ＹＥＳ）、制御回路３０は、メモリ管理テーブルを更新する。具体的には、制御回路３０は、書き込まれたブロックをＳＬＣモード及びＭＬＣモードで動作可能なブロックとしてメモリ管理テーブルに記憶する（Ｓ３３７ｃ）。以上のように動作モードの制御を４段階に分けても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００・・・メモリシステム、２００・・・ホスト、３００・・・外部機器、１０・・・ホストＩ／Ｆ、３０・・・制御回路、５０・・・第１不揮発性メモリ、７０・・・無線通信装置、９０・・・第２不揮発性メモリ。

Claims (20)

1. 第１動作モード及び第２動作モードを少なくとも含む複数の動作モードのうちいずれか１つの動作モードで動作が行われる第１不揮発性メモリと、
   外部から受信する動作モード切替情報に基づいて、前記第１不揮発性メモリの動作モードを切り替える制御回路と、
   を備えるメモリシステム。
2. 前記外部から前記動作モード切替情報を受信する無線通信装置をさらに備える請求項１に記載のメモリシステム。
3. 前記無線通信装置は、近距離無線通信規格又は無線ＬＡＮ関連規格に準拠している請求項２に記載のメモリシステム。
4. 動作モード切替情報は、更新フラグと、前記複数の動作モードのいずれか１つの動作モードと、を含む請求項１に記載のメモリシステム。
5. 前記制御回路は、
   前記更新フラグが第１の値の場合、前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行い、
   前記更新フラグが第２の値の場合、前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行わない、
   請求項４に記載のメモリシステム。
6. 前記制御回路は、前記更新フラグが第１の値のとき、
   前記動作モードが第３の値の場合、前記第１動作モードとして前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行い、
   前記動作モードが第４の値の場合、前記第２動作モードとして前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行う、
   請求項５に記載のメモリシステム。
7. 前記第１不揮発性メモリは、複数のブロックと、前記複数のブロックのそれぞれの疲弊度が記憶された疲弊情報テーブルと、を有し、
   前記制御回路は、書き込みが行われたブロックの前記疲弊度を更新する、
   請求項１に記載のメモリシステム。
8. 前記制御回路は、
   前記第１動作モードで書き込みが行われた場合は、前記書き込みが行われたブロックの前記疲弊度を第１係数分増加させ、
   前記第２動作モードで書き込みが行われた場合は、前記書き込みが行われたブロックの前記疲弊度を前記第１係数より大きい第２係数分増加させる、
   請求項７に記載のメモリシステム。
9. 前記第１不揮発性メモリは、前記複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを記憶するメモリ管理テーブルと、をさらに有し、
   前記制御回路は、前記疲弊度が第１疲弊度以上のブロックを前記メモリ管理テーブルから除外する、
   請求項８に記載のメモリシステム。
10. 前記メモリ管理テーブルは、前記複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを、前記第１動作モードで動作を行うことが可能なブロック、又は前記複数の動作モードのいずれか１つの動作モードで動作を行うことが可能なブロックとして記憶し、
    前記制御回路は、前記第１疲弊度より小さい第２疲弊度以上のブロックを前記第１動作モードで動作を行うことが可能なブロックとして前記メモリ管理テーブルに記憶する
    請求項９に記載のメモリシステム。
11. 前記第１不揮発性メモリは、複数の記憶素子をそれぞれ含む複数のブロックを有し、
    前記第１動作モードは、前記複数の記憶素子それぞれにｎ（ｎは自然数）ビットデータを記憶し、
    前記第２動作モードは、前記複数の記憶素子それぞれにｍ（ｍは自然数、ｎ＜ｍ）ビットデータを記憶する
    請求項１に記載のメモリシステム。
12. 前記複数のモードは、前記複数の記憶素子それぞれにｌ（ｌは自然数、ｎ＜ｌ＜ｍ）ビットデータを記憶する第３動作モードをさらに含み、
    前記動作モード切替情報は、更新フラグと、前記第１動作モード、前記第２動作モード、及び前記第３モードのいずれか１つの動作モードと、を含み、
    前記制御回路は、前記更新フラグが第１の値のとき、
    前記動作モードが第３の値の場合、前記第１動作モードとして前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行い、
    前記動作モードが第４の値の場合、前記第２動作モードとして前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行い、
    前記動作モードが第５の値の場合、前記第３動作モードとして前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行い、
    前記制御回路は、前記更新フラグが第２の値のとき、前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行わない、
    請求項１１に記載のメモリシステム。
13. 前記第１不揮発性メモリは、前記複数のブロックのそれぞれの疲弊度が記憶された疲弊情報テーブルを有し、
    前記制御回路は、
    前記第１動作モードで書き込みが行われた場合は、前記書き込みが行われたブロックの前記疲弊度を第１係数分増加させ、
    前記第２動作モードで書き込みが行われた場合は、前記書き込みが行われたブロックの前記疲弊度を前記第１係数より大きい第２係数分増加させ、
    前記第３動作モードで書き込みが行われた場合は、前記書き込みが行われたブロックの前記疲弊度を前記第１係数より大きく前記第２係数より小さい第３係数分増加させる、
    請求項１２に記載のメモリシステム。
14. 前記第１不揮発性メモリは、前記複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを記憶するメモリ管理テーブルをさらに有し、
    前記メモリ管理テーブルは、前記複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを、前記第１動作モードで動作を行うことが可能なブロック、前記第１動作モード及び前記第３動作モードのいずれか１つの動作モードで動作を行うことが可能なブロック、又は前記第１動作モード、前記第２動作モード、及び前記第３動作モードのいずれか１つの動作モードで動作を行うことが可能なブロックとして記憶し、
    前記制御回路は、
    前記疲弊度が第１疲弊度以上のブロックを前記メモリ管理テーブルから除外し、
    前記第１疲弊度より小さく第２疲弊度以上のブロックを前記第１動作モードで動作を行うことが可能なブロックとして前記メモリ管理テーブルに記憶し、
    前記第２疲弊度より小さく第３疲弊度以上のブロックを前記第１動作モード及び前記第３動作モードのいずれか１つの動作モードで動作を行うことが可能なブロックとして前記メモリ管理テーブルに記憶する、
    請求項１２に記載のメモリシステム。
15. 前記動作は、書き込み動作、読み出し動作、又は消去動作を含む、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のメモリシステム。
16. 第１動作モード及び第２動作モードを少なくとも含む複数の動作モードのうちいずれか１つの動作モードで動作が行われる第１不揮発性メモリと、
    前記第１不揮発性メモリを制御することが可能な制御回路と、
    を備えるメモリシステムにおいて、
    外部から動作モード切替情報を受信し、
    前記動作モード切替情報に基づいて、前記第１不揮発性メモリの動作モードを切り替える
    メモリシステムの動作方法。
17. 前記外部から前記動作モード切替情報を受信する無線通信装置をさらに備える請求項１６に記載のメモリシステムの動作方法。
18. 前記動作モード切替情報は、更新フラグと、前記複数の動作モードのいずれか１つの動作モードと、を含み、
    前記更新フラグが第１の値のとき、
    前記動作モードが第３の値の場合、前記第１動作モードとして前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行い、
    前記動作モードが第４の値の場合、前記第２動作モードとして前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行い、
    前記更新フラグが第２の値のとき、前記第１不揮発性メモリの初期化動作を行わない、
    請求項１６に記載のメモリシステムの動作方法。
19. 前記第１不揮発性メモリは、複数のブロックと、前記複数のブロックのそれぞれの疲弊度が記憶された疲弊情報テーブルとを有し、
    前記メモリシステムは、
    前記第１動作モードで書き込みが行われた場合は、前記書き込みが行われたブロックの前記疲弊度を第１係数分増加させ、
    前記第２動作モードで書き込みが行われた場合は、前記書き込みが行われたブロックの前記疲弊度を前記第１係数より大きい第２係数分増加させる
    請求項１６に記載のメモリシステムの動作方法。
20. 前記第１不揮発性メモリは、前記複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを記憶するメモリ管理テーブルをさらに有し、
    前記メモリ管理テーブルは、前記複数のブロックのうち動作を行うことが可能なブロックを、前記第１動作モードで動作を行うことが可能なブロック、及び前記複数の動作モードのいずれか１つの動作モードで動作を行うことが可能なブロックとして記憶し、
    前記メモリシステムは、
    前記疲弊度が第１疲弊度以上のブロックを前記メモリ管理テーブルから除外し、
    前記第１疲弊度より小さく第２疲弊度以上のブロックを前記第１動作モードで動作を行うことが可能なブロックとして前記メモリ管理テーブルに記憶する
    請求項１９に記載のメモリシステムの動作方法。

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