JP4937736B2 - 標準的なセキュリティ機能を含むメモリカード - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、いろいろな機械的インターフェイスおよび／または電気的インターフェイスを有する取り外し可能な電子回路カードの使用方法および構造に関する。

不揮発性メモリカードを含む電子回路カードは、幾つかの周知の標準規格に従って商業的に実施されている。メモリカードは、パーソナルコンピュータ、移動電話、パーソナルデジタルアシスタント、デジタルカメラ、携帯用オーディオプレイヤーおよびその他のホスト電子機器で大量のデータを記憶するために使われている。このようなカードは普通、不揮発性半導体メモリセルアレイとともに、そのメモリセルアレイの動作を制御しかつそのカードが接続されたホストとインターフェイスするコントローラを含む。同じタイプの幾つかのカードを、そのタイプのカードを受け入れるように設計されているホストカードスロットにおいて交換することができる。しかし、多数の電子カード標準規格が開発されたために、いろいろな程度に互換性を欠くいろいろなタイプのカードが創り出された。１つの標準規格に従って作られたカードは普通、他の標準規格のカードと共同するように設計されているホストには使用し得ない。

このような１つの標準規格であるＰＣカード標準規格は、３つのタイプのＰＣカードについての仕様を提供している。始めに１９９０年に公開され、ＰＣカード標準規格は現在、８５．６ｍｍ×５４．０ｍｍで３．３ｍｍの厚さ（タイプＩ）、５．０ｍｍの厚さ（タイプＩＩ）および１０．５ｍｍの厚さ（タイプＩＩＩ）を有する３つの形の長方形カードを考えている。カードが取り外し可能に挿入されるスロットのピンと係合する電気コネクタがカードの狭い縁に沿って設けられる。ＰＣカードスロットは、現在のノートブック形パーソナルコンピュータにも、また他のホスト装置、特に携帯用の装置にも含まれている。ＰＣカード標準規格は、パーソナルコンピュータ・メモリカード国際協会（ＰＣＭＣＩＡ）の１つの成果である。ＰＣＭＣＩＡからのＰＣカード標準規格の最新の公開は１９９５年２月付であり、この標準規格は本願明細書において参照により援用されている。

１９９４年に、サンディスク コーポレイションは、機能に関してＰＣカードと互換性があるけれども遥かに小さなコンパクトフラッシュ（登録商標）カードを売り出した。このＣＦ（登録商標）カードは、４３ｍｍ×３６ｍｍで厚さが３．３ｍｍの寸法を持つ長方形であり、１つの縁に沿って１つのメス形ピンコネクタを有する。このＣＦ（登録商標）カードはビデオデータ記憶のためにカメラで広く使用されている。ＣＦ（登録商標）カードがうまく嵌る受動アダプタカードが利用可能であり、それをホストコンピュータまたはその他の装置のＰＣカードスロットに挿入することができる。ＣＦ（登録商標）カードの中のコントローラは、カードのフラッシュメモリと共同して、そのコネクタにＡＴＡインターフェイスを提供する。すなわち、ＣＦ（登録商標）カードと接続されるホストは、恰もそれが１つのディスクドライブであるかのようにカードとインターフェイスする。このようなカードについての仕様がコンパクトフラッシュ協会により開発され、それらの仕様の現行のバージョンは１．４であり、この標準規格は本願明細書において参照により援用されている。

スマートメディア（登録商標）カードはＰＣカードのサイズの約１／３であり、寸法は４５．０ｍｍ×３７．０ｍｍ、厚さは非常に薄くて僅か０．７６ｍｍである。接点は、カードの表面上の複数の領域として１つの定められたパターンをなして設けられる。その仕様は、１９９６年に始まった固体フロッピーディスクカード（ＳＳＦＤＣ）フォーラムにより定められている。それは、特にＮＡＮＤ形のフラッシュメモリを含む。スマートメディア（登録商標）カードは、携帯用電子装置、特にカメラおよびオーディオ装置で大量のデータを記憶させるために用いられるように意図されている。メモリコントローラは、ＰＣカード標準規格に従うフォーマットなどの他のフォーマットでホスト装置またはアダプタカードのいずれかに含まれる。スマートメディア（登録商標）カードについての物理的および電気的仕様は、ＳＳＦＤＣフォーラムにより刊行され、この標準規格の現行のバージョンは１．０であり、この標準規格は本願明細書において参照により援用されている。

もう一つの不揮発性メモリカードはマルチメディアカード（ＭＭＣ（登録商標））である。ＭＭＣについての物理的および電気的仕様は、マルチメディアカード協会（ＭＭＣＡ）によって時々更新されて公表される「マルチメディアカード・システム仕様」において与えられている。この仕様の２００１年６月付けのバージョン３．１は、本願明細書において参照により明確に援用されている。単一のカードで１２８メガバイトに及ぶさまざまな記憶容量を有するＭＭＣ（登録商標）製品が現在、サンディスク コーポレイションから入手可能である。ＭＭＣ（登録商標）カードは、郵便切手のサイズと同様のサイズを有する長方形である。カードの寸法は３２．０ｍｍ×２４．０ｍｍ、厚さが１．４ｍｍであり、１つの切断された隅も含む狭い縁に沿ってカードの表面上に１列の電気接点がある。これらの製品は、サンディスク コーポレイションから刊行された２０００年４月付の「マルチメディアカード製品マニュアル」改訂２版に記載され、このマニュアルは本願明細書において参照により明確に援用されている。ＭＭＣ製品の電気的動作の一定の態様が、これら両方ともにトーマス・エヌ・トゥームおよびミッキー・ホルツマンが出願人であり、サンディスク コーポレイションに譲渡されている米国特許第６，２７９，１１４号（特許文献１）と、１９９８年１１月４日に出願された特許出願第０９／１８６，０６４号（特許文献２）とにも記載されている。物理的カード構造とそれを製造する方法とが、サンディスク コーポレイションに譲渡されている米国特許第６，０４０，６２２号（特許文献３）に記載されている。この特許および特許出願は、本願明細書において参照により明確に援用されている。

ＭＭＣ（登録商標）カードの部分的に変更されたバージョンは、後のセキュアディジタル（ＳＤ）カードである。ＳＤカードは、ＭＭＣカードと同じ長方形サイズを有するけれども、追加のメモリチップが望まれるときにメモリチップを収容するように厚みが大きくされている（２．１ｍｍ）。これら２つのカードの主な差異は、音楽データなどの所有者データを記憶させコピー・プロテクトするその使用方法のためのセキュリティ特徴がＳＤカードに含まれていることである。これらのもう一つの差異は、ＳＤカードがカードとホストとの間でのより高速のデータ転送を可能にするために付加的なデータ接点を含むことである。ＳＤカードを受け入れるように設計されているソケットにＭＭＣ（登録商標）カードも受け入れさせることができるように、ＳＤカードの他の接点はＭＭＣ（登録商標）カードの接点と同じである。このことは、２００２年２月２１日に公開されたヨーラム・シダー、ミッキー・ホルツマンおよびヨシー・ピントの国際特許出願公開第ＷＯ０２／１５０２０号（特許文献４）に記載され、この国際特許出願は本願明細書において参照により援用されている。両方のタイプのカードを収容するためにホストの動作を殆ど変更しなくても良いように、ＳＤカードとの電気的インターフェイスはさらに大部分がＭＭＣ（登録商標）カードと下位互換性であるようにされる。各々において、メモリコントローラは、メモリの動作を管理し、メモリに書き込まれ或いはメモリから読み出されるデータに対して或る限定された動作を行うマイクロプロセッサを含む。ＳＤカードについての仕様を、ＳＤ協会（ＳＤＡ）から会員会社は入手することができる。

メモリカードのもう一つのタイプは加入者識別モジュール（ＳＩＭ）であり、その仕様は欧州電気通信標準化協会（ＥＴＳＩ）により公表されている。それらの仕様の一部分はＧＳＭ１１．１１として公表され、最近のバージョンは、「デジタルセルラー電気通信システム（フェーズ２＋）；加入者識別モジュール−モバイル装置（ＳＩＭ−ＭＥ）インターフェイスの仕様」と題された技術仕様ＥＴＳＩ ＴＳ １００ ９７７ Ｖ８．３．０（２０００−０８）である（ＧＳＭ１１．１１，バージョン８．３．０，公開１９９９年）。この仕様は、本願明細書において参照により援用されている。ＳＩＭカードの２つのタイプ、すなわちＩＤ−１ＳＩＭおよびプラグインＳＩＭが明示されている。実際には、各ＳＩＭカードの主な構成要素はＳＩＭ集積回路チップである。

ＩＤ−１ＳＩＭカードは、国際標準化機構（ＩＳＯ）および国際電気標準会議（ＩＥＣ）のＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０および７８１６標準規格に従うフォーマットおよびレイアウトを有する。ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１０標準規格は、「ＩＤカード−物理的特性」第２版、１９９５年８月と題されている。ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６標準規格は、「ＩＤカード−接点を有する集積回路カード」という総表題を有し、１９９４年から２０００年までの各々の日付を有するパート１〜１０から成っている。これらの標準規格は、そのコピーをスイス国ジュネーブのＩＳＯ／ＩＥＣから入手でき、本願明細書において参照により明確に援用されている。ＩＤ−１ＳＩＭカードは一般に、クレジットカードのサイズであり、８５．６０ｍｍ×５３．９８ｍｍの外形寸法を有し、丸い隅と０．７６ｍｍの厚さとを有する。このようなカードは、メモリだけを持つことができたり、或いはマイクロプロセッサも含んだりすることができ、後者はしばしば「スマートカード」と称される。スマートカードの１つの用途は、物品またはサービスを購入するために使われるごとに始めの預金残高が減らされるデビットカードとしてである。

プラグインＳＩＭは非常に小さなカードであり、ＭＭＣ（登録商標）カードおよびＳＤカードより小さい。前に参照されているＧＳＭ１１．１１仕様は、このカードが２５ｍｍ×１５ｍｍの長方形で一つの隅が位置決め基準のために切断され、ＩＤ−１ＳＩＭカードと同じ厚さを有することを要求している。プラグインＳＩＭカードの１つの主な用途は移動電話およびその他の携帯用装置にある。ＳＩＭを含む両方のタイプのカードでは、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６標準規格において８個の電気接点（５個しか使われない）がホストのレセプタクルと接触するようにカードの表面に配置されるように指定されている。

ＳＩＭの１つの機能は、それが使われている装置のために或るレベルのセキュリティを提供する。セルラー電話などの移動通信装置において、装置は、一定のアルゴリズムによって処理される装置に１つの乱数を送る通信ネットワークにより認証され、その結果がネットワークに戻される。ネットワークは、その結果を、ネットワーク自体が同じアルゴリズムを使って計算したものと比較する。それらの結果が一致すれば、ネットワーク経由での装置による通信が可能になる。このセキュリティアルゴリズムおよび他のセキュリティアルゴリズムで使用される１つの加入者認証キーがＳＩＭに記憶されている。ＳＩＭは、それが取り外し可能に取り付けられている装置の種々の動作を制御し、かつ支援するためにも動作することができる。

不揮発性メモリカードおよびＳＩＭカードの両方を利用する種々の用途では、ＳＩＭ集積回路チップがメモリカードの中に便利に組み込まれる。これは、２００２年２月１４日に公開されたロバート・ウォーレンス、ウイズリー・ブリュワーおよびヨシー・ピントの国際特許出願公開第ＷＯ０２／１３０２１号（特許文献５）に記載され、この国際特許出願は本願明細書において参照により援用されている。ＭＭＣカードまたはＳＤカードのいずれかの中のＳＩＭチップは、メモリカードが接続されているホストシステムによりアクセスされるメモリカードの外部接点を共有する。

ソニー株式会社は、メモリスティック（登録商標）として販売されている他の一組の仕様を有する不揮発性メモリカードを商業化している。その形状は、その短い側の１つに隣接する表面上に電気接点を有する細長い長方形の形状である。これが接続されているホストとのこれらの接点を通しての電気的インターフェイスは、独特である。カードにはマイクロプロセッサやその他の処理装置は含まれてないが、取り外し可能に挿入されるホストが所要の知能を提供する。

主要な種々の電子カード標準規格についての以下の発明の開示から明らかなように、サイズおよび形状を含むそれらの物理的特徴、電気接点の数、配置および構造と、カードがホストカードスロットに挿入されたときのこれらの接点を通してのホストシステムとの電気的インターフェイスに多くの差異がある。カード内で行われる制御およびデータ処理の量にも差異がある。能動形および受動形の両方のアダプタが、このような種々のホスト装置間での電子カードの互換性を或る程度可能にする。ハラリ等の米国特許第６，２６６，７２４号（特許文献６）はマザーメモリカードおよびドーターメモリカードの種々の組み合わせの種々の用途を説明し、この特許はその全体が本願明細書において参照により援用されている。
米国特許第６，２７９，１１４号 米国特許特許出願第０９／１８６，０６４号 米国特許第６，０４０，６２２号 国際特許出願公開第ＷＯ０２／１５０２０号 国際特許出願公開第ＷＯ０２／１３０２１号 米国特許第６，２６６，７２４号

単一の小さなカードがカード標準規格のうちの２つ以上の標準規格の種々の機能を組み合わせる。組み合わせられたカードは、これらの２つ以上のカード標準規格のうちのいずれか１つに、或いはさらに他のカード標準規格のいずれかに従う物理的構成を有する。カードに含まれる機能のうちの１つは、かなりの量の不揮発性メモリと、第１のカード標準規格のメモリコントローラとである。本発明の１つの特定の特徴によれば、第２のカード標準規格の機能は、そのメモリシステムへのアクセスを制御し、かつ／またはメモリに記憶されているデータを暗号化し解読するように動作する。本発明の他の１つの特定の特徴によれば、第２のカード標準規格に従う種々の動作は第１のカード標準規格のメモリコントローラによって制御される。本発明のさらに他の１つの特定の特徴によれば、第１および第２のカード標準規格の両方のプロトコル標準規格は１つのパッケージにおいて別々に実施され、その１つのパッケージは、第１および第２のカード標準規格のうちのいずれか一方に従う物理的形状を有し、外部パッケージ接点の１つの共通のセットを共有するか或いは第１および第２のカード標準規格の両方に従う接点の別々のセットを利用する。これらの特徴は単独で利用され得、或いは単一のカードにおいて一緒に使用され得る。

１つの特定の例では、ＳＩＭ機能はＭＭＣまたはＳＤカード標準規格に従う不揮発性フラッシュメモリおよびそのコントローラと組み合わされる。複合カードの物理的フォーマットは、プラグインＳＩＭカード、ＭＭＣ（登録商標）カード或いはＳＤカードのうちの１つのものとされる。１つの代表的な形では、プラグインＳＩＭカード・フォーマットが使用され、ＭＭＣ（登録商標）標準規格またはＳＤ標準規格のいずれかに従うメモリの動作に必要とされ得るように数個の外部電気接点がプラグインＳＩＭ標準規格のそれに追加される。第２の代表的な形では、ＳＩＭ集積回路チップが、ＭＭＣカード標準規格或いはＳＤカード標準規格のうちのいずれかに従う物理的特徴および接点を有するカードに含まれる。両方の例において、ＳＩＭチップは、カード接点を通してホストによりアクセスされ得るように、かつコントローラと共同するように、メモリコントローラと接続される。例えば、ホストからカードに入力されたセキュリティコードをＳＩＭチップで検証することができ、それに応じて、入力されたセキュリティコードがＳＩＭチップに記憶されているものと一致するときにはカードのメモリを操作し得るようにメモリコントローラは動作可能にされる。多様な用途においてセキュリティを提供するＳＩＭ機能またはチップの使用は、メモリと関連して、メモリのセキュリティを適正なコストで改善することを可能にする。改善されたセキュリティが重要である前に背景技術の欄で説明されている現存するメモリカードの用途数は、ＳＩＭ回路チップが付け加えられると増大する。

本発明の付加的な態様、特徴および利点は、添付図面と関連して検討されるべきである代表的な実施形態に関する以下の説明に含まれる。

メモリカード１１の一例が図１Ａおよび１Ｂに示され、現存する２つの異なるカード標準規格に従う電気接点の２つのセット１３および１５を外側面上に有する。接点１３は、前に参照されたＭＭＣカード仕様或いはＳＤカード仕様に従う切断された隅を有するカードの短い縁に沿って１つの行をなして設けられる。ＭＭＣ標準規格は７個の接点Ｍ１〜Ｍ７を要求する。ＳＤ標準規格は、これらの同じ７個の接点に加えて追加の接点Ｓ８およびＳ９も使用する。ＭＭＣ仕様ではカード内の不揮発性メモリとやり取りされるデータが通る単一の接点が必要とされるが、ＳＤ仕様は、前述したように、データ伝送をより高速化するために４個のデータ接点を使用する。いずれの場合にも、ＭＭＣ標準規格或いはＳＤ標準規格のいずれかに従って、接点１３はカード内のメモリコントローラ１７およびフラッシュＥＥＰＲＯＭメモリ１９と接続される。コントローラ１７およびメモリ１９は、別々の集積回路チップ上で具体化されるか、或いは同じチップ上で結合され得る。

接点のセット１５は、この具体例では、前に論じられているＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６標準規格に従う。接点のセット１５は、カード１１の接点のセット１３と同じ面上に置かれても良く、或いは反対側に置かれても良い。ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６標準規格は８個の接点Ｃ１〜Ｃ８の使用を考慮しているけれども、接点Ｃ４およびＣ８は現在は使用されていない。残りの６個の接点は、前に論じられているＧＳＭ１１．１１仕様に従ってカード内のＳＩＭ２１と接続され、それは市販されている別個の集積回路チップであって良い。もちろん、ＳＩＭ２１はコントローラ１７およびメモリ１９のいずれかまたは両方と単一の集積回路チップ上で代わりに結合されても良いが、これはより複雑で高価である。接点１３がＭＭＣ仕様に従うか或いはＳＤ仕様に従うかによってカード１１が各々ＭＭＣカードの物理的サイズおよび他の属性を持つか、或いはＳＤカードの物理的サイズおよび他の属性を持つかが熟慮されている。

ＳＩＭ２１は、それが意図されたとおりに、すなわちカード１１が取り付けられたセルラー電話または他のホスト装置の動作を可能にするように動作することができる。このＳＩＭ機能は、メモリ１９およびそのコントローラ１７とは別に働くことができ、ＳＩＭ機能およびメモリ機能は簡単に同じカードに設けられる。しかし、カード１１が置かれているホスト装置が作動可能にされると同時にメモリ１９へのアクセスを可能にするために、ライン２３などによってＳＩＭ２１をメモリコントローラ１７に接続することもできる。これは、カード１１が作動可能にするように構成された１つのホスト装置または数個の装置にカード１１が挿入されたとき以外はメモリ１９へのアクセスを妨げる。代わりに、ユーザが接点１５を通してＳＩＭ２１にパスワードなどの正しいデータ信号を提供したときに任意のホスト装置においてメモリ１９へのアクセスを可能にするためにＳＩＭ２１を使用することができる。

他の１つの例としてのカード１２が図２Ａおよび２Ｂに示され、カード１１（図１Ａおよび１Ｂ）と同じ機能要素を含むが、１つの異なる形状要素を持っている。この場合、カード１２は、接点のセット１４と同じく、プラグインＳＩＭカード標準規格に従う。しかし、これには、コントローラ１７を通してメモリ１９と通信する１行の接点１６が付け加えられている。接点１６は、１つの切断された隅を含むカードの狭い端に沿って配置され、現存する如何なるカード標準規格の接点パターンにも従わなくて良い。

メモリコントローラおよびＳＩＭと接点の別々のセットを通して通信する代わりに、図３に示されているように、接点の単一のセット２５を有するカードの使用を可能にする程度にそれらの動作を統合しても良い。接点２５のフォーマットは、ＭＭＣ、ＳＤ或いはプラグインＳＩＭのカード仕様のうちの１つからのフォーマット、或いはその変形または他の公表されているカード標準規格に従うものであって良い。他の物理的特徴は、普通は接点と同じ標準規格に従うか、或いは少なくとも大体は同じである。図３の実施形態では、ＳＩＭ２１との通信はメモリコントローラ１７を通して行われる。コントローラ１７は、メモリ１９の動作を制御するとともに、メモリ１９の動作に影響を及ぼすことなくＳＩＭコマンドを認識してＳＩＭ２１へ送るように構成されている。接点２５を通して受信されるメモリコマンドは、ＳＩＭ２１に影響を全く及ぼさずにメモリ１９を制御するように普通に処理される。同様に、ＳＩＭ２１は、フラッシュメモリ１９へのアクセスを提供するか、或いはメモリ１９を別様に操作するようにコントローラ１７と直接通信する。

図４は、ＭＭＣカードおよびＳＤカードに見出されるタイプのコントローラを使用する図３のシステムのより具体的な実施形態を示す。コントローラ１７は、カード接点２５に、またＳＩＭ２１のライン２３に接続されたホストインターフェイス２７を含む。コントローラ１７の中心に、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラの形のプロセッサ２９がある。プロセッサ２９は、メモリインターフェイス３１を通してメモリ１９を制御するように普通に動作する。プロセッサ２９は、著しい処理を行わずにカード接点２５とＳＩＭ２１との間でＳＩＭ２１と関連するコマンドおよびデータも認識して通過させる。メモリ１９にプログラミングされるべきデータ或いはメモリ１９から読み出されたばかりのデータを一時的に記憶するためにバッファメモリ３５が使用される。プロセッサ２９により使用されるランダムアクセスメモリ３７およびリード・オンリー・メモリ３９も通常設けられる。

メモリコントローラ１７およびメモリ１９がＭＭＣ仕様またはＳＤ仕様のいずれかを満たす１つの例として、ＳＩＭ２１についてのコマンドは、ＭＭＣシステム仕様に記載されている用途特化コマンド（ＡＰＰ＿ＣＭＤ）とされ得る。１つの用途特化コマンドがコントローラ１７により受信されると、プロセッサ２９はその直後にホストから受信された次のコマンドをその命令を求めて調べる。この次のコマンドは、ＭＭＣ仕様によれば、メモリ１９を操作する動作の一部として実行される。しかし、ＡＰＰ＿ＣＭＤコマンドの次のコマンドは、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６仕様を用いることによってＳＩＭ２１にアクセスするコマンドであり得る。この場合、プロセッサ２９は、そのコマンドと、関連するデータパケットとをＳＩＭ２１に送らせる。このようなＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６コマンドに応じてメモリに対して行われる動作は無い。ＳＩＭ２１は、ＧＳＭ１１．１１またはその他のＳＩＭ２１が従う仕様に従ってこのようなコマンドを受信して実行する。

図５は、カード接点２５（Ｍ１〜Ｍ７，Ｓ８およびＳ９）の信号プロトコルがＳＤ標準規格に従うときのホストインターフェイス２７のフロントエンドの配線接続の例を示す。接点Ｍ２〜Ｍ７の各々からのラインはメモリコントローラの他のコンポーネントへ直接経路指定される。しかし、カード接点Ｍ１，Ｓ８およびＳ９からのラインは、ライン３２のスイッチング制御信号に応答して接続を行うそれぞれのスイッチング回路２６，２８および３０と接続されている。これらのスイッチング回路の各々は、スイッチ２６を例として用いて図６Ａ〜６Ｃに個々に示されているように、３つの可能な接続を備えている。図６Ａでは、カード接点Ｓ８は、ＳＤカード仕様に従って、メモリコントローラへのＤＡＴ１ラインと接続されている。この状態では、データはコントローラ１７を通してＳ８カード接点とフラッシュメモリ１９との間でやり取りされる。しかし、適切な制御信号がライン３２に存在するときには、Ｓ８接点からのラインは図６Ｂに示されているようにＳＩＭ２１の接点Ｃ２と接続され、これによりカード接点Ｓ８とＳＩＭ接点Ｃ２（リセット）との間でのコマンドおよびデータの伝送が可能にされる。図６Ｃに示されているスイッチング回路２６の第３の位置は、ＳＩＭ２１の接点Ｃ２をメモリシステムのラインＤＡＴ１と直接接続する。これは、カードが接続されているホストを巻き込まないＳＩＭ２１とメモリコントローラ１７との間の直接通信に備えている。ホストがフラッシュメモリ１９にアクセスするための許可は、例えば、ホストからＳＩＭ２１に入力されたパスワードが検証された後にこの直接接続により提供され得る。

他の２つのスイッチ２８および３０は、同様に動作するが、異なるラインに接続されている。スイッチ２８は、カード接点Ｍ１、ＳＩＭ接点Ｃ３（クロック）およびメモリラインＤＡＴ３と接続されている。同様に、スイッチ３０は、カード接点Ｓ９、ＳＩＭ接点Ｃ７（入出力）およびメモリラインＤＡＴ２と接続されている。従って、スイッチ２６，２８および３０は、カードのピンのうちの３本を、メモリコントローラ１７およびメモリ１９のいずれかに、或いはＳＩＭ２１の３つの端子に、または第３の接続として、ＳＩＭ２１のこれら３つの端子をコントローラおよびメモリと制御可能に接続するものであることが分かる。ＳＩＭ電源（Ｖ_CC）接点Ｃ１および接地接点Ｃ５は、コントローラ１７およびメモリ１９に電力も供給するカード接点Ｍ４およびＭ３とそれぞれ永久的に接続されている。スイッチング回路２６，２８および３０は、トランジスタのグループ、双方向ドライバのセット、或いは本願明細書に記載されている種々の端子の間で論理信号が転送されることを保証する論理ゲートのコレクションの使用を含むいろいろな方法で実現され得る。

ＳＤカードの３つの共有された接点Ｍ１，Ｓ８およびＳ９は、ＳＤカード仕様によってＭＭＣの単一のデータ接点に付け加えられた３つのデータ接点である。これは、ＳＩＭ２１がカード接点のうちの他のものに接続され、或いはコントローラに直接接続されるときにも、コントローラ１７およびメモリ１９により使用可能な第４のデータ接点Ｍ７を常時データ転送のために残しておく。図５の回路を具体化したカードの好ましい物理的特徴（外部接点を含む）は、図９に示されているように、ＳＤカードである。

図７はコマンドデータの構造例を示し、図８のフローチャートはコマンドの受信に対するコントローラ１７の応答を略述している。最初のコマンド４１（図７）が受信されたとき（図８のブロック４７）、プロセッサ２９は、それがこのような用途特化コマンドであるか否かを判定する（ブロック４９）。用途特化コマンドでなければ、プロセッサは、メモリ１９を制御する通常動作の一部としてそのコマンドを実行する（ブロック５１）。最初のコマンド４１がＭＭＣ用途特化コマンドを含んでいれば、処理が続行されて、次に受信されたコマンド（図７の４３）がＳＩＭ２１に関連するか否かを判定する処理が行われる（ブロック５３）。ＳＩＭ２１に関連しなければ、プロセッサはメモリ１９の動作においてＭＭＣ仕様に従ってコマンドを実行する（ブロック５５）。第２のコマンドがＳＩＭ２１へのアクセスであれば、コマンドと、そのコマンドに関連する他の全てのデータとはＳＩＭ２１へ向けられる（ブロック５７）。受信されたコマンドの復号に応答して３つの経路５１，５５または５７のうちのどれが取られるとしても、最後のコマンド４５（図７）は、そのコマンドの実行を終わらせる。

ＳＩＭ２１にアクセスする１つの代わりの方法は、特別の用途特化コマンドを用いてＳＩＭ動作モードに入ることである。このようなコマンドがカードにより容認された後、次の用途特化コマンドが受信されるまで、それ以上のコマンドをＳＩＭ関連コマンドと解釈する。

ＭＭＣまたはＳＤのメモリの特徴とともにＳＩＭ機能を包含する他のカードの例を図１０および１１に示す。図１０はコントローラ１７（図４）のフロントエンドの回路を示し、図１１に示されているように、外部カード接点の単一のセット２５がＳＩＭカードの部分的に変更された変形例であることを除いて図５のそれと同じタイプのものである。接点Ｃ１〜Ｃ８は、ＩＳＯ／ＩＥＣ７８１６仕様に従ってカードの面上に配置されている。接点の単一のセットがフラッシュメモリ機能（そのコントローラを通して）およびＳＩＭ機能の両方を取り扱うことができるように、２つの追加の接点Ｃ９およびＣ１０が付け加えられている。図１１のカードの残りの物理的特徴は、追加のメモリおよびコントローラ集積回路チップを収容するために厚さがより大きくても良いということを除いて、ＳＩＭカードの物理的特徴に従う。

そうするために、図５および９の例に関して説明された方法と同様の方法で外部カード接点のうちの３個がメモリコントローラとＳＩＭとの間で切り替えられる。図１０を参照すると、図１１のカードの接点Ｃ１〜Ｃ５およびＣ７〜Ｃ９は、メモリコントローラに直接接続されるか、或いはライン６５上の制御信号に応答してスイッチング回路５９，６１および６３を通してメモリコントローラまたはＳＩＭ２１のいずれかに接続される。これらのスイッチング回路は、図６Ａ〜６Ｃに関して前に論じられている方法と同じ方法で接続されて動作する。接点Ｃ２，Ｃ３およびＣ７はこのように共有される。これらのスイッチは、前に論じられているように、ＳＩＭ２１をメモリコントローラ１７に直接接続することを可能にする。コントローラ１７、メモリ１９およびＳＩＭ２１の全ては、共通接点Ｃ１およびＣ５から電力を受け取る。このカードは、図７および８に関して前に論じられている方法と同じ方法で好ましく動作させられる。

本発明の特定の例について説明してきたが、本発明が添付の特許請求の範囲の全範囲内でその権利が保護されるべきであることが理解できよう。

図１Ａおよび１Ｂを外部接点の別々のセットが設けられる１つの構成の単一のカードに組み込まれたＳＩＭ機能および不揮発性メモリの１つの例を物理的図および論理的図で各々示す。 図２Ａおよび２Ｂを外部接点の別々のセットが設けられる１つの異なる構成の単一のカードに組み込まれたＳＩＭ機能および不揮発性メモリの他の１つの例を物理的図および論理的図で各々示す。 外部接点の単一のセットを有する単一のカードにＳＩＭ機能および不揮発性メモリの組み合わせを含むシステムを概略的に示す。 図３のシステムの電子ブロック図であり、そのコントローラの詳細を示す。 ＳＤカードの外部接点を有するカードにおいて具体化されたときの図４のシステムの一部回路図である。 図５のスイッチの動作接続を示す。 図５のスイッチの動作接続を示す。 図５のスイッチの動作接続を示す。 図４に示されているカードシステムで使用されるコマンドデータ構造を示す。 図４のカードシステムの動作フローチャートである。 図４および５のシステムを具体化することができるＳＤカードを示す。 プラグインＳＩＭカードの外部接点と付加的な接点とを有するカードにおいて具体化されたときの図４のシステムの一部回路図である。 図４および１０のシステムを具体化することができる接点の部分的に変更されたセットを有するプラグインＳＩＭフォーマットに従うカードを示す。

Claims (38)

1. メモリカードであって、
   不揮発性の書き換え可能なデータメモリと、
   前記データメモリの動作を制御するように接続されるコントローラと、
   前記コントローラと接続される前記メモリカードの外側面上に存する複数の外部電気接点と、
   前記電気接点を通してアクセス可能でかつ前記コントローラと直接通信可能なように前記コントローラと接続されるＳＩＭ機能であって、前記ＳＩＭ機能は、前記電気接点を通して前記ＳＩＭ機能により受信された適切なセキュリティコードに応答して前記データメモリの動作を可能にするように前記コントローラと接続されるＳＩＭ機能と、
   前記複数の電気接点の内の幾つかの接点部分は前記データメモリ用であり、他の接点は前記ＳＩＭ機能と前記データメモリ間で共用またはスイッチ切替え接続されるものであり、
   前記コントローラは、前記複数の外部電気接点部分を前記ＳＩＭ機能または前記データメモリに、ホストからの最初のコマンドの受領し、次のコマンドに従って、選択接続するものである、メモリカード。
2. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記ＳＩＭ機能は、前記コントローラを通して前記電気接点からアクセス可能であるメモリカード。
3. 請求項２記載のメモリカードにおいて、
   前記コントローラは、前記電気接点を通して受信されるコマンドおよびデータを前記コマンドの構造に従って前記ＳＩＭ機能または前記データメモリのいずれかへ向けるメモリカード。
4. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記ＳＩＭ機能は、前記コントローラおよび前記データメモリとは別の集積回路チップ上に設けられるメモリカード。
5. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記コントローラは、マイクロプロセッサを含むメモリカード。
6. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記メモリカードは、プラグインＳＩＭカード標準規格に従う物理的寸法を有するメモリカード。
7. 請求項６記載のメモリカードにおいて、
   前記メモリカードは、前記プラグインＳＩＭカード標準規格に従う電気接点と、前記プラグインＳＩＭカード標準規格に従うこれらの電気接点に隣接する少なくとも２つの付加的な電気接点とを含むメモリカード。
8. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記メモリカードは、ＳＤカード標準規格に従う物理的寸法と、電気接点とを有するメモリカード。
9. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
   前記メモリカードは、メモリスティック標準規格に従う物理的寸法と、電気接点とを有するメモリカード。
10. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
    前記コントローラとＳＩＭ機能とは、前記複数の電気接点のうちの共通の電気接点に接続されるメモリカード。
11. 請求項１記載のメモリカードにおいて、
    前記コントローラとＳＩＭ機能とは、前記カードの表面上で空間的に離されている前記複数の電気接点の異なるセットに接続されるメモリカード。
12. 不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリのコントローラと、別のセキュリティ機能とを供給する１つ以上の集積回路チップを備え、請求項１記載のメモリカードを使用する、メモリシステムカードであって、
    前記集積回路チップはカードに封入され、前記コントローラは前記カードの外部に設けられた伝導性の接点である電気接点と電気的に接続され、
    前記セキュリティ機能は前記電気接点および前記コントローラを通して前記セキュリティ機能に供給される適切なセキュリティデータに応答して前記コントローラを通して前記電気接点から前記不揮発性メモリにアクセスすることを可能にするように前記コントローラと接続されるメモリシステムカード。
13. 請求項１記載のメモリカードを使用する、メモリシステムであって、
    カードに包まれ、かつ第１の公表されているカード標準規格に従って電気接点の外部セットと接続される第１の複数のラインを含むメモリシステムと、
    前記カード内に包まれ、かつ第２の複数のラインを有する追加機能と、
    前記カードに包まれ、かつ前記第１および第２の複数のラインのうちの少なくとも幾つかと接続されるスイッチング回路であって、前記電気接点の外部セットを通して受信されたコマンドに応答して（１）前記第２の複数のラインをそれから切り離された状態に保ちながら前記第１の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つかを前記電気接点の外部セットのうちの指定された電気接点に接続し、或いは（２）前記第１の複数のラインをそれから切り離された状態に保ちながら前記第２の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つかを前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点に接続し、または（３）前記第１および第２の複数のラインを、そのいずれをも前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点に接続させずに相互に接続するスイッチング回路と、
    を備えるメモリシステム。
14. 請求項１３記載のメモリシステムにおいて、
    前記追加機能は、前記メモリシステムを形成する１つ以上の集積回路チップとは別の付加的な集積回路チップ上に設けられるＳＩＭ機能であり、前記第２の公表されているカード標準規格はプラグインＳＩＭ標準規格であるメモリシステム。
15. 請求項１４記載のメモリシステムにおいて、
    前記第１の公表されているカード標準規格は、ＳＤカード標準規格、ＭＭＣカード標準規格またはメモリスティックカード標準規格から成るカード標準規格のグループから選択されるメモリシステム。
16. 請求項１５記載のメモリシステムにおいて、
    前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点は、ＳＤカード標準規格によってデータ接点として指定される電気接点を含むメモリシステム。
17. 請求項１６記載のメモリシステムにおいて、
    前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点は、正確にはＳＤカード標準規格のＤＡＴ１，ＤＡＴ２およびＤＡＴ３であるメモリシステム。
18. 請求項１７記載のメモリシステムにおいて、
    前記第２の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つかは、前記ＳＩＭ集積回路チップの入出力機能、リセット機能およびクロック機能を含むメモリシステム。
19. 請求項１８記載のメモリシステムにおいて、
    前記第１の公表されているカード標準規格は、プラグインカード標準規格であるメモリシステム。
20. 請求項１９記載のメモリシステムにおいて、
    前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点は、正確にはプラグインカード標準規格のＣ２，Ｃ３およびＣ７であるメモリシステム。
21. 請求項１３記載のメモリシステムにおいて、
    前記追加機能は、前記第１の公表されているカード標準規格とは異なる第２の公表されているカード標準規格に従う電気接点の外部セットと接続される前記第２の複数のラインを有するカードの中に普通は設けられるメモリシステム。
22. 電子カードを操作する方法であって、請求項１記載のメモリカードを使用すものであり、不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリのコントローラと、ＳＩＭ機能とを電気接点の１つの外部セットも有する電子カードの中に含む、電子カードを操作する方法であって、 電子カードが指定された機能を実行するために前記電気接点の１つの外部セットを通してコマンドを受信したことに応答して、前記コントローラは、その受信されたコマンドが前記不揮発性メモリを操作するタイプのコマンドであるのか、それとも前記ＳＩＭ機能により使用されるものであるのかをその受信されたコマンドから判定するステップと、
    その受信されたコマンドが前記不揮発性メモリを操作するためのものであると判定されたならば、前記ＳＩＭ機能に影響を及ぼさずに前記不揮発性メモリに関して前記コマンドを実行するステップと、
    その受信されたコマンドが前記ＳＩＭ機能のためのものであると判定されたならば、前記不揮発性メモリの動作に影響を及ぼさずに前記コマンドを前記ＳＩＭ機能へ向けるステップと、
    を含む方法。
23. メモリシステムであって、請求項１記載のメモリカードを使用するシステムにおいて、 書き換え可能な不揮発性メモリと、
    電気接点の外部セットと、
    前記書き換え可能な不揮発性メモリと前記電気接点の外部セットとに接続されるコントローラであって、
    前記電気接点の外部セットに接続されるホストインターフェイス回路と、
    前記メモリシステムが第１のプロトコルに従って操作されているときに使用する前記ホストインターフェイス回路に接続される第１の複数のラインと、
    前記メモリシステムが第２のプロトコルに従って操作されているときに使用する前記ホストインターフェイス回路に接続された第２の複数のラインと、を有するコントローラと、を備え、
    前記ホストインターフェイス回路は、前記電気接点の外部セットを通して受信されたコマンドに応答して、複数の接続のうちのいずれか１つの接続を確立するように前記第１および第２の複数のラインのうちの少なくとも幾つかと接続されるスイッチング回路を有し、前記複数の接続は、前記第２の複数のラインをそれから切り離された状態に保ちながら前記第１の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つかを前記電気接点の外部セットのうちの指定された電気接点に接続し、かつ前記第１の複数のラインをそれから切り離された状態に保ちながら前記第２の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つかを前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点に接続するメモリシステム。
24. 請求項２３記載のメモリシステムにおいて、
    前記第１の複数のラインは、前記複数の接続のうちのいずれかの接続のために前記電気接点の外部セットのうちの対応する１つ以上の電気接点に接続される前記第１の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つか以外の１つ以上のラインを含むメモリシステム。
25. 請求項２３記載のメモリシステムにおいて、
    前記第２の複数のラインに接続される追加機能をさらに備えるメモリシステム。
26. 請求項２５記載のメモリシステムにおいて、
    前記追加機能は、ＳＩＭ機能であるメモリシステム。
27. 請求項２３記載のメモリシステムにおいて、
    前記複数の接続は、前記第１および第２の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つかを、そのいずれをも前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点に接続させずに相互に接続することをさらに含むメモリシステム。
28. 請求項２３記載のメモリシステムにおいて、
    前記第１のプロトコルは、ＳＤプロトコル、ＭＭＣプロトコルまたはメモリスティックプロトコルから成るプロトコルのグループから選択されるメモリシステム。
29. 請求項２８記載のメモリシステムにおいて、
    前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点は、ＳＤプロトコルによって指定されている電気接点を含むメモリシステム。
30. 請求項２３記載のメモリシステムにおいて、
    前記コントローラは、マイクロプロセッサを含むメモリシステム。
31. 第１および第２のプロトコルに従って操作可能なメモリシステムを操作する方法であって、請求項１記載のメモリカードを使用するものであり、前記メモリシステムは、書き換え可能な不揮発性メモリと、電気接点の外部セットと、ホストインターフェイス回路を有するコントローラとを備える方法において、
    前記ホストインターフェイス回路で前記電気接点の外部セットを通してコマンドを受信するステップと、
    前記電気接点の外部セットを通して受信されたコマンドに応答して、第２の複数のラインをそれから切り離された状態に保ちながら第１の複数のラインのうちの少なくとも幾つかを前記電気接点の外部セットのうちの指定された電気接点に接続することと、第１の複数のラインをそれから切り離された状態に保ちながら第２の複数のラインのうちの少なくとも幾つかを前記電気接点の外部セットのうちの指定された電気接点に接続することとを含む複数の接続のうちのいずれか１つの接続を確立するステップと、を含み、
    前記第１の複数のラインは、前記メモリシステムが第１のプロトコルに従って操作されているときに使用する前記ホストインターフェイス回路に接続され、前記第２の複数のラインは、前記メモリシステムが第２のプロトコルに従って操作されているときに使用する前記ホストインターフェイス回路に接続される方法。
32. 請求項３１記載の方法において、
    前記第１の複数のラインは、前記複数の接続のうちのいずれかの接続のために前記電気接点の外部セットのうちの対応する１つ以上の電気接点に接続される前記第１の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つか以外の１つ以上のラインを含む方法。
33. 請求項３１記載の方法において、
    前記メモリシステムは、前記第２の複数のラインに接続される追加機能をさらに備える方法。
34. 請求項３３記載の方法において、
    前記追加機能は、ＳＩＭ機能である方法。
35. 請求項３１記載の方法において、
    前記複数の接続は、前記第１および第２の複数のラインのうちの前記少なくとも幾つかを、そのいずれをも前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点に接続させずに相互に接続することをさらに含む方法。
36. 請求項３１記載の方法において、
    前記第１のプロトコルは、ＳＤプロトコル、ＭＭＣプロトコルまたはメモリスティックプロトコルから成るプロトコルのグループから選択される方法。
37. 請求項３１記載の方法において、
    前記電気接点の外部セットのうちの前記指定された電気接点は、ＳＤプロトコルによって指定されている電気接点を含む方法。
38. 請求項３１記載の方法において、
    前記コントローラは、マイクロプロセッサを含む方法。

Images