JP5422984B2 - 不揮発性メモリ、メモリ制御装置、メモリ制御システムおよび不揮発性メモリの制御方法 - Google Patents

不揮発性メモリ、メモリ制御装置、メモリ制御システムおよび不揮発性メモリの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は不揮発性メモリ、メモリ制御装置、メモリ制御システムおよび不揮発性メモリの制御方法に関し、特に、データの信頼性を向上する不揮発性メモリ、メモリ制御装置、メモリ制御システムおよび不揮発性メモリの制御方法に関する。
近年、大容量化が可能、不揮発性、低消費電力等の理由から、USB(Universal Serial Bus)メモリやフラッシュメモリカード等の不揮発性メモリを使用したメモリデバイスが広く普及している。
これらメモリデバイスには、長期間に渡ってデータを保存する信頼性が求められている。
また、画像や映像等、データの大容量化により、より大容量なメモリデバイスが必要となり、不揮発性メモリの狭プロセス化も積極的に行われている。
図33は、NAND型不揮発性メモリの基本セル構造を示す回路図である。
不揮発性メモリ(Nonvolatile memory)90は、NANDセルグループ91を構成する複数のNANDセル(Cell)(メモリトランジスタ)92を直列に接続した構成をなしている。
NANDセル92の指定は選択ゲート(Select Gate)93により行う。また消去は、NANDセルグループ91毎に行う。
各NANDセル92は、それぞれ、コントロールゲート(Control Gate)92aと、フローティングゲート(Floating Gate)92bとを有している。
図34は、不揮発性メモリのデータ書き込みおよび消去の様子を示す図である。
図34(a)は、不揮発性メモリのデータ書き込みの様子を示す図である。
フローティングゲート92bはコントロールゲート92aおよび基板(Substrate)92cとはゲート酸化膜(Gate oxide)92dによって絶縁されており、電気的には浮いた状態である。
しかし、コントロールゲート92aと基板92cの間に高電圧を印加すると、FN(Fowler-Nordheim)トンネル現象により基板92cからゲート酸化膜92dを超えてフローティングゲート92bに電荷を注入することができる。
フローティングゲート92bは電気的に浮いた状態のため、電源を切断しても電荷を保持することができる。電荷の注入を一般的に「書き込み」または「プログラム(Program)」と言う。
また、図34(b)に示すように、書き込みとは逆方向の高電圧を印加すると、同じくFNトンネル現象によってフローティングゲート92bに注入された電荷を、ゲート酸化膜92dを超えて基板92cへ解放することができる。電荷の解放を一般的に「消去」または「イレーズ(Erase)」と言う。
なお、一般的にNAND型不揮発性メモリは、電荷を注入した状態が書き込み(論理「0」)、電荷を解放した状態が消去(論理「1」)である。
特開2007−164937号公報
NAND型不揮発性メモリは、FNトンネル電流を利用してデータの書き込みと消去とを行うため、書き込みと消去とを行う毎にメモリセルが劣化する。
図35は、FNトンネル現象によるゲート酸化膜の劣化を示す図である。
FNトンネル現象は高電圧を印加することでゲート酸化膜92dを越えて電荷を移動させることができるが、ゲート酸化膜92dに僅かな電荷がトラップされることがある。
そのため、書き換え回数が増加することにより、ゲート酸化膜92dの劣化とリーク電流が増加(Increase of Leak Current)する。
このゲート酸化膜92dの劣化により、フローティングゲート92bと基板92cとの間のリーク電流が増加して電荷を保持することができなくなる。
この現象により、一般的に不揮発性メモリに書き込み/消去回数(以下、書き換え回数と言う)に限界が存在し、書き換え回数に比例してデータ保持能力が減少する。
図36は、経過時間とフローティングゲートの電圧変化との関係を示すグラフである。
一例として、NAND型不揮発性メモリの消去状態のフローティングゲートの電圧レベルは4Vで、書き込み状態と消去状態を識別するセンスアンプ(SA)の設定値は1Vとする。
前述の通り、フローティングゲートと基板の間のリーク電流によって、時間が経過するにつれてフローティングゲートの電圧レベルは次第に低下していく。
図36では、センスアンプは、フローティングゲートの電圧が1V以上か否かによりデータの論理「1」、「0」の判定を行う。このため、時間が経過するにつれて、NANDセルの論理が反転してしまい、読み出しエラーとなる。
図37は、書き換え回数とデータ保持時間との関係を示すグラフである。
書き換え回数が1万回の時点では、データを約20年保持することができるのに対し、書き換え回数が増加するにつれてデータ保持時間が減少している。そして、10万回書き換えた後で約10年間、書き換え回数が100万回の時点では、データを0.5年しか保持できない。
低価格化や大容量化を目的として製造プロセスは微細化されているが、ゲート酸化膜の厚さは大きく変化せず、書き込みや消去に必要な電圧も大きく変化しない。
そのため、ゲート酸化膜に印加される電圧が相対的に高くなり、プロセスの微細化が進むのにつれて劣化が顕著になり、データ保持能力が悪化するという問題がある。
従って、安価・大容量・長期データ保存が望まれる不揮発性メモリにおいては、製造プロセスを微細化することによるデータ保存能力の悪化を防ぐ必要がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、データの信頼性を向上することができる不揮発性メモリ、メモリ制御装置、メモリ制御システムおよび不揮発性メモリの制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定する第1のセンスアンプと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定する第2のセンスアンプと、前記第2のセンスアンプが、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータを再度書き込む書き込み部と、を有することを特徴とする不揮発性メモリが提供される。
開示の不揮発性メモリ、メモリ制御装置およびメモリ制御システムによれば、データの信頼性を向上することができる。
以下、実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、実施の形態の不揮発性メモリについて説明し、その後、実施の形態をより具体的に説明する。
図1は、実施の形態の不揮発性メモリの概要を示す図である。
図1に示す不揮発性メモリ1は、メモリセルアレイ2と、第1のセンスアンプ3と、第2のセンスアンプ4と、書き込み部5とを有している。
メモリセルアレイ2は、フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有している。
第1のセンスアンプ3は、フローティングゲートの電圧値と、メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定する。
第2のセンスアンプ4は、前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定する。
なお、第1の閾値および第2の閾値は、図1に示すように外部から入力されるようになっていてもよいし、不揮発性メモリ1内部で生成するようにしてもよい。
書き込み部5は、第2のセンスアンプ4が、第2の閾値がフローティングゲートの電圧値より大きいと判定したフローティングゲートを備えるメモリセルのデータを再度書き込む。
このような不揮発性メモリ1により、第2の閾値を下回ったメモリセルの書き込み状態が維持されるため、データの信頼性を向上させることができる。
以下、実施の形態をより具体的に説明する。
図2は、実施の形態のモジュールのハードウェア構成例を示す図である。
モジュール(Module)10は、CPU(Central Processing Unit)11によって装置全体が制御されている。CPU11には、チップセット(Chipset)12が接続されている。
チップセット12は、ノースブリッジ(North Bridge)12aとサウスブリッジ(South Bridge)12bとを有している。
ノースブリッジ12aには、比較的高速に動作する周辺機器が接続されており、これらの機器との間でデータの受け渡しをする。図2では、メモリ(Memory)13、PCI Express14およびディスプレイ(Display)15が接続されている。
メモリ13は、CPU11に実行させるOS(Operating System)のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、メモリ13には、CPU11による処理に必要な各種データが格納される。
ノースブリッジ12aは、CPU11からの命令に従って、画像をディスプレイ15の画面に表示させる。
サウスブリッジ12bには、比較的低速に動作する周辺機器が接続されている。図2では、オーディオインタフェース(Audio I/F)16、USB/PCI17、BIOS18、LANインタフェース19および不揮発性モジュール(Nonvolatile module)20が接続されている。
不揮発性モジュール20は、NANDコントローラ(NAND Controller)21と、NANDコントローラ21に接続されたNAND型不揮発性メモリ(NAND Flash Memory IC)22(以下、単に「不揮発性メモリ」という)とを有している。
NANDコントローラ21は、不揮発性メモリ22の任意の領域を選択し、その領域のデータが正しいことを確認する。データが正しいかどうかの確認には、選択した領域に結び付けられた管理領域のデータに含まれるECC情報を使用する。
不揮発性メモリ22には、OSやアプリケーションプログラムが格納される。また、不揮発性メモリ22には、プログラムファイルが格納される。
なお、図2の構成に限定されず、ノースブリッジ12aとサウスブリッジ12bとが1チップで構成されていてもよい。また、NANDコントローラ21と不揮発性メモリ22とが別個に構成されていてもよい。
また、不揮発性モジュール20とは別個に図示しないHDD(Hard Disk Drive)が設けられていてもよい。
以上のようなハードウェア構成によって、本実施の形態の処理機能を実現することができる。
図3は、NANDコントローラの構成を示すブロック図である。
NANDコントローラ21は、ホストインタフェース部(Host Interface Unit)211と、コントロールレジスタ(Control Register)212と、電力制御部(Power Management Unit)213と、バッファ(Buffer)214と、ECC処理部215と、NANDインタフェース部(NAND Interface Unit)216とを有している。
ホストインタフェース部211は、CPU11との通信を行う。
コントロールレジスタ212は、CPU11からの命令を保持し、NANDコントローラ21の状態を示す。
電力制御部213は、NANDコントローラ21全体に電力を供給する。
バッファ214は、CPU11、不揮発性メモリ22間でやり取りされるデータを一時記憶する。
ECC処理部215は、データからECCを生成し、ECC符号のエンコード/デコードとエラー訂正処理を行う。
NANDインタフェース部216は、不揮発性メモリ22との通信を行う。
図4は、不揮発性メモリの構成を示すブロック図である。
不揮発性メモリ22は、I/Oバッファ回路(I/O Buffer Circuit)221と、コマンドレジスタ(Command Register)222と、制御部(Control Logic)223と、アドレスレジスタ(Address Register)224と、NANDフラッシュアレイ(NAND Flash Array)225と、Xデコーダ(X Decoder)226と、Yデコーダ(Y Decoder)227と、センスアンプ回路(Sense Amp Circuit)228とを有している。
I/Oバッファ回路221は、各種のコマンド、アドレス信号およびNANDフラッシュアレイ225に書き込むデータ等が入力され、NANDフラッシュアレイ225から読み出されてラッチされたデータを出力する。
コマンドレジスタ222は、入力されたコマンドをラッチし、入力された信号の内容から内部動作を決定する。
なお、Loアクティブの信号には、信号名の前に「/」を付している。
信号/CLは、コマンドレジスタ222または制御部223を選択する信号である。
信号/ALは、不揮発性メモリ22のアドレスレジスタまたはデータレジスタを選択する信号である。
信号/CEは、不揮発性メモリ22のアクティブモードとスタンバイモードのいずれかを選択する信号である。
信号/REは、データ出力を行わせる信号である。
信号/WEは、リード/ライト指定信号であり、アクティブ時にライトモードになる。
信号/WPは、書き込みおよび消去動作を強制的に禁止する信号である。
信号/SESは、後述するメインセンスアンプとサブセンスアンプのどちらの出力を有効とするかを制御する信号である。
制御部223は、入力された各信号に基づいて、不揮発性メモリ22内の各メモリセルの読み出し、書き込み、消去等を行う。
また、制御部223は、高電圧発生回路(High Voltage Generator)223aを有している。この高電圧発生回路223aは、Xデコーダ226およびNANDフラッシュアレイ225に駆動用の電圧を供給する。
また、制御部223は、制御部223の内部状態の動作を外部に知らせる信号R/Bを出力する。
アドレスレジスタ224は、入力されたアドレス信号に基づいて読み出し・書き込み・消去する行アドレスおよび列アドレスを生成し、ページモード時にはアドレスを自動インクリメントする。
Xデコーダ226は、アドレスレジスタ224から出力される行アドレスをデコードして、NANDフラッシュアレイ225のメモリセルのワード線(図示せず)を選択する。
Yデコーダ227は、アドレスレジスタ224から出力される列アドレスをデコードして、選択されたデータ線(図示せず)経由で、メモリセルにデータを読み書きする。
センスアンプ回路228は、列選択を受けて選ばれ、行選択されたワード線との交点にあるメモリセルが選ばれたデータを、後述するメインセンスアンプで受け取り、I/Oバッファ回路221に送る。書き込みの場合は上記と同様にして選ばれた行のワード線と、Yデコーダ226によって選択されたセンスアンプ回路228に繋がっているメモリセルが選ばれ、データ入力回路経由でそのデータ線から受け取った情報をNANDフラッシュアレイ225のメモリセルに書き込む。
図5は、センスアンプ回路の構成を示すブロック図である。
センスアンプ回路228は、メイン基準セル(Main Reference Cell)2281と、サブ基準セル(Sub Reference Cell)2282と、メインセンスアンプ(第1のセンスアンプ)2283と、サブセンスアンプ(第2のセンスアンプ)2284と、論理回路(Logic Circuit)2285とを有している。
メイン基準セル2281は、1Vの電圧をメインセンスアンプ2283に供給する。
サブ基準セル2282は、2Vの電圧(メイン基準セル2281が供給する電圧より高い電圧)をサブセンスアンプ2284に供給する。
メインセンスアンプ2283は、電流検出型のセンスアンプであり、NANDフラッシュアレイ225に格納されているデータの読み出し・書き込み・消去に使用する。例えばデータ読み出し動作時に、NANDフラッシュアレイ225の出力電流とメイン基準セル2281に流れる電流とを比較し、その比較結果の論理を論理回路2285に出力する。具体的には、NANDフラッシュアレイ225の出力電流の方が大きい、または、各電流が等しければ論理「1」を出力し、メイン基準セル2281に流れる電流の方が大きければ論理「0」を出力する。
サブセンスアンプ2284は、電流検出型のセンスアンプであり、マージン測定に使用する。このサブセンスアンプ2284は、NANDフラッシュアレイ225の出力電流とサブ基準セル2282に流れる電流とを比較し、その比較結果の論理を論理回路2285に出力する。具体的には、NANDフラッシュアレイ225の出力電流の方が大きい、または、各電流が等しければ論理「1」を出力し、サブ基準セル2282に流れる電流の方が大きければ論理「0」を出力する。
論理回路2285は、信号/SESの入力に応じてメインセンスアンプ2283の出力信号とサブセンスアンプ2284の出力信号との一方を選択し、選択した信号Data−0を出力する。これにより、通常の読み出し・書き込み・消去と、マージン測定とを切り替えることができる。すなわち、通常の読み出し・書き込み・消去にはメインセンスアンプ2283を選択し、定期的にサブセンスアンプ2284を選択してフローティングゲートの電圧レベルをチェックする。
そして、フローティングゲートの電圧レベルがサブ基準セル2282の電圧2Vを下回った場合、再書き込みを行うことでデータを保持する。
なお、このようなサブセンスアンプ2284の処理は、後述するリフレッシュ処理によって実行される。
次に、NANDコントローラ21が備えるステータスレジスタの設定例を説明する。
図6は、ステータスレジスタの設定例を示す図である。
ステータスレジスタ30は8ビットのレジスタである。図6では、ステータスレジスタ30の1ビット目(REFR)にリフレッシュ処理を行っていることを示す値が設定(セット)される。例えば、REFRの値が「1」であれば、リフレッシュ処理が行われている。「0」であれば、リフレッシュ処理は行われていない。
また、5ビット目(DWF)は、不揮発性メモリ22への書き込みエラーが生じたときに「1」にセットされる。
次に、NANDフラッシュアレイ225のデータ構成を説明する。
NANDフラッシュアレイ225の内部は、複数のブロック単位で管理されている。そして1つのブロックは、複数のページを有している。
図7および図8は、ページの構成を示す図である。
不揮発性メモリ22の書き込み単位は2KByteである。この書き込み単位は、1つのページが528バイトで構成される4つのページを有している。1つのページは、512バイトのセクタ(Sector)と16バイトのスペア(Spare)とを有している。
4つのセクタA、B、C、Dが集まり2Kバイトのデータフィールド(Data Field)を構成している。また、4つのスペアa、b、c、dが集まり64バイトのスペアフィールド(Spare Field)を構成している。
スペアaは、セクタAのスペア領域であり、スペアbは、セクタBのスペア領域であり、スペアcは、セクタCのスペア領域であり、スペアdは、セクタDのスペア領域である。
ここで、データの書き込み時には、セクタAの1バイト目の論理を「0」に固定するような書き込みを行う。2バイト目〜512バイト目には、それぞれユーザデータを書き込む。リフレッシュ処理は、セクタAの1バイト目の電圧値をチェックすることにより行う。
このように1バイト目の論理を「0」に固定することによって、この位置のセルが安定して(一定速度で)劣化する。これにより、より精度の高いマージン測定ができる。
図8に示すように、各スペア(図8では、スペアE)にはLSN(Logical Sector Number)、DV(Data Validity)、BBI(Bad Block Information)、ECC(ECC Code for Data Field)、ECCS(ECC Code for Spare Field)、RSV(Reserved Area)、RC(Refresh Counter)等の設定領域が設けられている。
このうち8バイト目のリフレッシュカウンタには、リフレッシュ処理を行った回数が格納される。
図9は、不揮発性メモリに与えるコマンドファンクションを示す図である。
コマンドファンクションテーブル40には、ファンクション(Function)、第1サイクル(1st Cycle)および第2サイクル(2nd Cycle)の欄が設けられている。横方向の欄に設けられた情報同士が互いに関連づけられている。
コマンドは、I/Oバッファ回路221に第1サイクルと第2サイクルの2回に分けてシリアル入力される。I/Oバッファ回路221にシリアル入力されたコマンドは、コマンドレジスタ222に伝わる。これにより、外部端子に入力端子を追加することなく、メインセンスアンプ2283とサブセンスアンプ2284のどちらかを選択することができる。
具体的には、メインセンスアンプ2283のリード動作(Read with Main SA)は、第1サイクルでコマンドコード「00h」が発行され、第2サイクルでコマンドコード「30h」が発行されることにより行われる。
また、サブセンスアンプ2284のリード動作(Read with Sub SA)は、第1サイクルでコマンドコード「00h」が発行され、第2サイクルでコマンドコード「31h」が発行されることにより行われる。
なお、コマンドコード「30h」、「31h」は一例であり、異なるコードを割り当てることもできる。
次に、NANDコントローラ21の指示により、不揮発性メモリ22が行うリフレッシュ処理を説明する。
図10は、リフレッシュ処理要否判断処理を示すフローチャートである。
まず、NANDコントローラ21が、CPU11のクロック等によって経過時間を測定する(ステップS1)。
そして、予め用意した経過時間に達したか否か(リフレッシュ処理を行う必要があるか否か)を判断する(ステップS2)。この経過時間は、例えば前回リフレッシュ処理を行った時間からの経過時間である。
予め用意した経過時間に達していない場合(ステップS2のNo)、ステップS1に移行し、ステップS1以降の処理を引き続き行う。
一方、予め用意した経過時間に達した場合(ステップS2のYes)、ステータスレジスタ30の「REFR」の値を「1」にセットする(ステップS3)。
次に、リフレッシュ処理を行う(ステップS4)。
リフレッシュ処理の終了後、ステータスレジスタ30の「REFR」の値を「0」にセットする(ステップS5)。
以上でリフレッシュ処理要否判断処理の説明を終了する。
なお、上記処理を行わずに、CPU11が所定のタイミングでリフレッシュ処理を行うよう指示してもよい。
図11および図12は、リフレッシュ処理を示すフローチャートである。
まず、メインセンスアンプ2283を使用してNANDフラッシュアレイ225のデータ(例えば、図7または図8に示すデータ構成のデータ)を読み込む(ステップS11)。
次に、読み出したデータからECCを生成する(ステップS12)。
次に、ECCエラーが発生したか否かを判断する(ステップS13)。
ECCエラーが発生した場合(ステップS13のYes)、リードエラー信号をCPU11に送信する(ステップS14)。その後、処理を終了する。
一方、エラーが発生していない場合(ステップS13のNo)、サブセンスアンプ2284を使用してNANDフラッシュアレイ225のデータを読み込む(ステップS15)。
次に、読み出したデータからECCを生成する(ステップS16)。
次に、ECCエラーが発生したか否かを判断する(ステップS17)。
ECCエラーが発生していない場合(ステップS17のNo)、(フローティングゲートの電圧マージンが充分確保されていると判断して)処理を終了する。
ECCエラーが発生した場合(ステップS17のYes)、(マージンが不足していると判断し)再度、メインセンスアンプ2283を使用してNANDフラッシュアレイ225のデータを読み込む(ステップS18)。
そして、読み出したデータからECCを生成する(ステップS19)。
次に、ECCエラーが発生したか否かを判断する(ステップS20)。
ECCエラーが発生した場合(ステップS20のYes)、ステップS14に移行し、リードエラー信号をCPU11に送信する(ステップS14)。その後、処理を終了する。
ECCエラーが発生していない場合(ステップS20のNo)、メインセンスアンプ2283にて読み出したデータをNANDフラッシュアレイ225の当該アドレスのブロックに再度書き込む(ステップS21)。
次に、NANDフラッシュアレイ225のステータスレジスタ30の「DWF」の値を読み出す(ステップS22)。
そして、書き込みエラーが発生しているか否かを判断する(ステップS23)。
書き込みエラーが発生していない場合(ステップS23のNo)、処理を終了する。
書き込みエラーが発生している場合(ステップS23のYes)、書き込みエラー信号をCPU11に送信する(ステップS24)。その後、処理を終了する。
以上でリフレッシュ処理の説明を終了する。
なお、本実施の形態では、ステップS2の処理を行った後にステップS3の処理を行ったが、ステップS3の処理を先に行い、その後ステップS2の処理を行うようにしてもよい。
図13は、リフレッシュ処理の効果を示す図である。
図13に示すグラフの横軸は、経過時間または読み書きのサイクル数を示し、縦軸は、フローティングゲートの電圧値を示している。
また、図13中「リフレッシュ処理」は、再書き込みが必要か否かの判定が行われたタイミングを示している。
フローティングゲートの電圧レベルが2V以上の場合は、十分なマージンがあるので再書き込みは行わない。
一方、フローティングゲートの電圧レベルが2V以下の場合はマージンが不足しているため、再書き込みを行ってデータを保持する。
このようにフローティングゲートの電圧値が、メイン基準セル2281が供給する1Vの電圧とサブ基準セル2282が供給する2Vの電圧との間に位置しているときにリフレッシュ処理を行って再書き込みを行うことにより、フローティングゲートの電圧マージンが充分確保されているときにデータを再度書き込むことができる。
なお、サブ基準セル2282の電圧値は、特に限定されないが、書き込む電圧値よりもメイン基準セル2281の電圧値に近くなるように設定するのが好ましい。これにより、再度の書き込み回数を減らすことができ、不揮発性メモリ22の寿命を長くすることができる。
以上述べたように、モジュール10によれば、リフレッシュ処理を行うことにより、絶縁膜の劣化によりNANDフラッシュアレイ225のデータ保持性能が劣化した場合でも、データを再書き込みすることでデータを保持し続けることができる。
また、セクタAの1バイト目に、必ず書き込み状態を維持するバイトを用意し、このバイトをマージン測定に用いるようにした。これにより、精度の高いマージン測定ができるため、データの信頼性を高めることができる。
なお、予め複数のセンスアンプが設けられている不揮発性メモリであれば、本実施の形態の構成を容易に適用することができることは言うまでもない。
ところで、リフレッシュ処理が現在行われていることをディスプレイ15に表示させるようにしてもよい。
図14は、リフレッシュ処理が現在行われていることをディスプレイに表示させるときの処理を示すフローチャートである。
CPU11が、NANDコントローラ21のステータスレジスタ30の「REFR」を参照する(ステップS31)。
そして、「REFR」の値が「1」であるか否かを判断する(ステップS32)。
「REFR」の値が「0」である場合(ステップS32のNo)、処理を終了する。
一方、「REFR」の値が「1」である場合(ステップS32のYes)、リフレッシュ処理が行われているため、CPU11に通知する。CPU11は、リフレッシュ処理を行っていることを示すメッセージをディスプレイ15に表示する(ステップS33)。その後、処理を終了する。
これにより、ユーザは、リフレッシュ処理が現在行われているか否かを容易に把握することができる。
また、不揮発性メモリ22の交換を促す画面をディスプレイ15に表示させるようにすることもできる。
図15は、不揮発性メモリの交換を促す画面をディスプレイに表示させるときの処理を示すフローチャートである。
CPU11が、不揮発性メモリ22のリフレッシュカウンタの値「C」を参照する(ステップS41)。
そして、リフレッシュカウンタの値「C」と、予め用意した値「M」(例えばM=100)とを比較し、値「C」が値「M」より大きいか否かを判断する(ステップS42)。
値「C」が値「M」未満である場合(ステップS42のNo)、処理を終了する。
一方、値「C」が値「M」より大きい場合(ステップS42のYes)、不揮発性メモリ22の交換が必要であるとしてCPU11に通知する。CPU11は、不揮発性メモリ22の交換を促すメッセージをディスプレイ15に表示する(ステップS43)。その後、処理を終了する。
これにより、ユーザは、不揮発性メモリ22の交換時期を容易に把握することができる。
<第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態のシステムについて説明する。
以下、第2の実施の形態のシステムについて、前述した第1の実施の形態のシステムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2の実施の形態のシステムは、センスアンプ回路の構成が第1の実施の形態のセンスアンプ回路228と異なり、それ以外は第1の実施の形態と同様である。
図16は、第2の実施の形態のセンスアンプ回路の構成を示すブロック図である。
センスアンプ回路228aは、論理回路2285が設けられていない。その代わり、メインセンスアンプ2283およびサブセンスアンプ2286に、直接、信号Data−0を出力するセンスアンプを指定する信号/SESが入力される。
また、サブセンスアンプ2286には、信号/SESの論理を反転して入力する反転入力端子が設けられている。これにより、いずれか一方には、論理が「1」の信号が入力され、他方には論理が「0」の信号が入力される。これにより、選択された一方のセンスアンプの信号が信号Data−0として出力される。
この第2の実施の形態のシステムによれば、第1の実施の形態のシステムと同様の効果が得られる。
<第3の実施の形態>
次に、第3の実施の形態のシステムについて説明する。
以下、第3の実施の形態のシステムについて、前述した第1の実施の形態のシステムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第3の実施の形態のシステムは、不揮発性メモリの構成が第1の実施の形態と異なり、それ以外は第1の実施の形態と同様である。
図17は、第3の実施の形態の不揮発性メモリを示すブロック図である。
第3の実施の形態の不揮発性メモリ22aの制御部223は、外部から指定されたアドレス(以下、「再書き込みアドレス」と言う)のブロックのデータを読み出してI/Oバッファ回路221に記憶する。そして、当該アドレスのブロックのデータを消去した後に、I/Oバッファ回路221に記憶したデータを当該アドレスのブロックに再書き込みするための再書き込み回路(Rewrite Circuit)223bを有している。
図18は、第3の実施の形態の不揮発性メモリのコマンドファンクションを示す図である。
コマンドファンクションテーブル40aには、再書き込みアドレスのブロックへのデータの再書き込み(Rewrite to Current Block)を行うためのコマンド(リライトコマンド)が追加されている。
再書き込みアドレスのブロックへのデータの再書き込みは、第1サイクルでコマンドコード「50h」が発行され、第2サイクルでコマンドコード「10h」が発行されることにより行われる。
次に、第3の実施の形態のリフレッシュ処理を説明する。
図19は、第3の実施の形態のリフレッシュ処理を示すフローチャートである。
以下、第1の実施の形態のリフレッシュ処理と異なる部分を中心に説明する。
ECCエラーが発生した場合(ステップS17のYes)、(マージンが不足していると判断し)不揮発性メモリ22にリライトコマンドを発行する。これにより、不揮発性メモリ22の再書き込み回路223bが再書き込み処理を行う(ステップS18a)。
その後、ステップS22に移行し、ステップS22以降の処理を行う。
次に、ステップS18aの再書き込み処理について説明する。
図20は、再書き込み処理を示すフローチャートである。
まず、コマンドレジスタ222が、NANDコントローラ21から第1サイクルのリフレッシュコマンド(81h)を受けつける(ステップS51)。
次に、アドレスレジスタ224が、NANDコントローラ21から再書き込みアドレスを受けつける(ステップS52)。
次に、コマンドレジスタ222が、NANDコントローラ21から第2サイクルのリフレッシュコマンド(10h)を受けつける(ステップS53)。
次に、NANDフラッシュアレイ225からI/Oバッファ回路221にデータを読み出す(ステップS54)。
次に、I/Oバッファ回路221にデータを保持した状態で当該アドレスのブロックのデータを消去する(ステップS55)。
次に、消去エラーが発生したか否かを判断する(ステップS56)。
消去エラーが発生した場合(ステップS56のYes)、ステータスレジスタ30の「DWF」にエラーが発生したことを示すフラグをセットする(ステップS57)。その後、処理を終了する。
一方、消去エラーが発生していない場合(ステップS56のNo)、I/Oバッファ回路221が保持しているデータを再書き込みアドレスのブロックに書き込む(ステップS58)。
次に、書き込みエラーが発生したか否かを判断する(ステップS59)。
書き込みエラーが発生した場合(ステップS59のYes)、ステップS57に移行し、ステップS57以降の処理を行う。
一方、書き込みエラーが発生していない場合(ステップS59のNo)、処理を終了する。
なお、本実施の形態では、ステップS52に示す処理の後にステップS53に示す処理を行ったが、ステップS53に示す処理の後にステップS52に示す処理を行ってもよい。
この第3の実施の形態のシステムによれば、第1の実施の形態のシステムと同様の効果が得られる。
<第4の実施の形態>
次に、第4の実施の形態のシステムについて説明する。
以下、第4の実施の形態のシステムについて、前述した第3の実施の形態のシステムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第4の実施の形態のシステムは、不揮発性メモリの構成が第3の実施の形態と異なり、それ以外は第3の実施の形態と同様である。
図21は、第4の実施の形態の不揮発性メモリを示すブロック図である。
不揮発性メモリ22bは、再書き込みアドレスのブロックのデータを読み出してI/Oバッファ回路221に記憶する。そして、I/Oバッファ回路221とは別個に、外部から指定された当該アドレスとは異なるアドレス(以下、「置き換えアドレス」と言う)のブロックにデータを再書き込みするための置き換えレジスタ(Replace Resister)229を有している。
図22は、第4の実施の形態の不揮発性メモリのコマンドファンクションを示す図である。
コマンドファンクションテーブル40bには、置き換えアドレスのブロックにデータを再書き込みする(Rewrite to Replacement Block)コマンド(リプレイスコマンド)が追加されている。
置き換えアドレスのブロックへのデータの再書き込みは、第1サイクルでコマンドコード「83h」が発行され、第2サイクルでコマンドコード「10h」が発行されることにより行われる。
次に、第4の実施の形態のリフレッシュ処理を説明する。
第4の実施の形態のリフレッシュ処理は、図19に示すステップS18aにおける再書き込み処理が、第3の実施の形態とは異なっている。
以下、第4の実施の形態の再書き込み処理を説明する。
図23は、第4の実施の形態の再書き込み処理を示すフローチャートである。
まず、コマンドレジスタ222が、NANDコントローラ21から第1サイクルのリプレイスコマンド(83h)を受けつける(ステップS61)。
次に、アドレスレジスタ224が、NANDコントローラ21から再書き込みするアドレスを受けつける(ステップS62)。
次に、置き換えレジスタ229が、NANDコントローラ21から置き換えるアドレスを受けつける(ステップS63)。
次に、コマンドレジスタ222が、NANDコントローラ21から第2サイクルのリプレイスコマンド(10h)を受けつける(ステップS64)。
次に、NANDフラッシュアレイ225の指定された再書き込みアドレスのブロックからI/Oバッファ回路221にデータを読み出し、I/Oバッファ回路221にデータを保持させる(ステップS65)。
次に、制御部223が、アドレスを置き換えアドレスに切り替え、I/Oバッファ回路221が保持しているデータを置き換えアドレスのブロックに書き込む(ステップS66)。
次に、書き込みエラーが発生したか否かを判断する(ステップS67)。
書き込みエラーが発生した場合(ステップS67のYes)、ステータスレジスタ30の「DWF」にエラーが発生したことを示すフラグをセットする(ステップS68)。その後、処理を終了する。
一方、書き込みエラーが発生していない場合(ステップS67のNo)、再書き込みアドレスのブロックのデータを消去する(ステップS69)。
次に、消去エラーが発生したか否かを判断する(ステップS70)。
消去エラーが発生した場合(ステップS70のYes)、ステップS68に移行し、ステップS68以降の処理を行う。
一方、消去エラーが発生していない場合(ステップS70のNo)、NANDコントローラ21の指示に基づいて、論理アドレスと物理アドレスとの関係を記載したマッピングテーブルを更新する(ステップS71)。その後、処理を終了する。
以下、NANDコントローラ21が実行するマッピングテーブルの更新処理について説明する。
図24は、マッピングテーブルの更新処理を示すフローチャートである。
まず、不揮発性メモリ22にリプレイスコマンドを送信してステータスレジスタ30のビット内容を読み出す(ステップS81)。
次に、書き込みエラーが発生しているか否かを判断する(ステップS82)。
書き込みエラーが発生している場合(ステップS82のYes)、書き込みエラーをCPU11に送信する(ステップS83)。その後、処理を終了する。
書き込みエラーが発生していない場合(ステップS82のNo)、マッピングテーブルを更新する(ステップS84)。具体的には、論理アドレスに対応する物理アドレスを、データを読み出したアドレスから置き換えアドレスに書き換える。その後、処理を終了する。
この第4の実施の形態のシステムによれば、第3の実施の形態のシステムと同様の効果が得られる。
さらに、不揮発性メモリ22は同じアドレスのブロックに書き込み・消去を繰り返すと劣化が進むため、全アドレスの書き換え回数が平均化されることが望ましい。
第4の実施の形態のシステムによれば、読み出したアドレスとは異なるアドレスのブロックにデータを再度書き込むことで書き換え回数の平均化を行うことができる。これにより、不揮発性メモリ22の寿命が長くなり、さらに信頼性を高めることができる。
<第5の実施の形態>
次に、第5の実施の形態のシステムについて説明する。
以下、第5の実施の形態のシステムについて、前述した第1の実施の形態のシステムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第5の実施の形態のシステムは、NANDコントローラの構成が第1の実施の形態と異なり、それ以外は第1の実施の形態と同様である。
図25は、第5の実施の形態のNANDコントローラの構成を示すブロック図である。
NANDコントローラ21aは、所定の回数を超えたか否かを判断するための閾値をCPU11から設定可能なリフレッシュ間隔レジスタ(Refresh Interval Register)217を有している。
また、NANDコントローラ21aは、不揮発性メモリの所定の位置(後述)に不揮発性メモリに読み出し・消去・書き込みのいずれかを行った回数をアクセス回数情報として書き込む。
そして、NANDコントローラ21aは、不揮発性メモリ22から読み出したアクセス回数情報が、リフレッシュ間隔レジスタ217に設定した数値を超えた場合にリフレッシュ処理を行う。
図26は、アクセス回数情報の設定例を示す図である。
スペアa、b、c、dの15バイト目および16バイト目に、アクセス回数情報を書き込むアクセスカウンタ(AC:Access Counter)が設定されている。なお、図21では一例としてスペアaの設定例を図示している。
次に、第5の実施の形態のリフレッシュ処理要否判断処理を説明する。
図27は、第5の実施の形態のリフレッシュ処理要否判断処理を示すフローチャートである。
まず、NANDフラッシュアレイ225のアクセスカウンタを参照し、アクセス回数情報を読み出す(ステップS91)。
次に、アクセス回数情報の値「A」と予め用意した値「N」(例えばN=1000)を比較して、アクセス回数情報の値「A」が値「N」より大きいか否かを判断する(ステップS92)。
値「A」が値「N」未満の場合(ステップS92のNo)、処理を終了する。
一方、値「A」が値「N」より大きい場合(ステップS92のYes)、ステータスレジスタ30の「REFR」の値を「1」にセットする(ステップS93)。
次に、リフレッシュ処理を行う(ステップS94)。なお、リフレッシュ処理の内容は、図11に示すリフレッシュ処理と同様である。
リフレッシュ処理の終了後、ステータスレジスタ30の「REFR」の値を「0」にセットする(ステップS95)。
その後、処理を終了する。
以上でリフレッシュ処理要否判断処理の説明を終了する。
この第5の実施の形態のシステムによれば、第1の実施の形態のシステムと同様の効果が得られる。
そして、第5の実施の形態のシステムによれば、実際のアクセス回数に基づいてリフレッシュ処理を行うため、さらに、データの信頼性を高めることができる。
<第6の実施の形態>
次に、第6の実施の形態のシステムについて説明する。
以下、第6の実施の形態のシステムについて、前述した第5の実施の形態のシステムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第6の実施の形態のシステムは、CPU11の機能が第5の実施の形態と異なり、それ以外は第5の実施の形態と同様である。
第6の実施の形態のCPU11は、不揮発性メモリ22からリフレッシュカウンタのカウンタ値を読み出し、その値が所定の値を超えた場合、NANDコントローラ21aのリフレッシュ間隔レジスタ217の値を変更する。
図28は、リフレッシュ間隔変更処理を示すフローチャートである。
まず、NANDフラッシュアレイ225のリフレッシュカウンタを参照し、カウンタ値を読み出す(ステップS101)。
次に、リフレッシュカウンタのカウンタ値「Co」と予め用意した値「P」(例えばP=10)とを比較して、カウンタ値「Co」が値「P」より大きいか否かを判断する(ステップS102)。
カウンタ値「Co」が値「P」未満の場合(ステップS102のNo)、処理を終了する。
一方、カウンタ値「Co」が値「P」より大きい場合(ステップS102のYes)、NANDコントローラ21のリフレッシュ間隔レジスタ217の値「I」を読み出す(ステップS103)。
次に、リフレッシュ間隔を変更する(ステップS104)。具体的には、例えば、「X=0.5」に設定することで、読み出した値「I」を半分にする。
次に、ステップS104にて変更したレジスタの値をリフレッシュ間隔レジスタ217に書き込む(ステップS105)。その後、処理を終了する。
図29は、リフレッシュ間隔変更処理の効果を示す図である。
リフレッシュ間隔変更処理が行われたことで、2回目から3回目および3回目から4回目のリフレッシュ処理が行われるタイミングが、1回目から2回目の半分になっている。
この第6の実施の形態のシステムによれば、第5の実施の形態のシステムと同様の効果が得られる。
そして、第6の実施の形態のシステムによれば、さらに、書き込み回数が増加して、絶縁膜の劣化によりデータを保持できる期間が減少した場合でも、リフレッシュ処理を行う間隔を短くすることにより、データの信頼性をより高めることができる。
<第7の実施の形態>
次に、第7の実施の形態のシステムについて説明する。
以下、第7の実施の形態のシステムについて、前述した第1の実施の形態のシステムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第7の実施の形態のシステムは、NANDコントローラの構成が第1の実施の形態と異なり、それ以外は第1の実施の形態と同様である。
図30は、第7の実施の形態のNANDコントローラの構成を示すブロック図である。
NANDコントローラ21bは、さらに、モジュール10が備えるリアルタイムクロックIC(図示せず)から現在日時情報を取得するI2Cインタフェース部(I2C Interface Unit)218を有している。
NANDインタフェース部216は、I2Cインタフェース部218が取得した現在日時情報を不揮発性メモリ22の所定領域に設定する。
図31は、不揮発性メモリの現在日時情報の設定を説明する図である。
スペアa、b、c、dの15ビット目および16ビット目に、最後にリフレッシュ処理を行った日時を記憶するLRD(Latest Refresh Date)が設定されている。なお、図31では、一例としてスペアaの設定例を図示している。
次に、第7の実施の形態のリフレッシュ要否判断処理を説明する。
図32は、第7の実施の形態のリフレッシュ処理要否判断処理を示すフローチャートである。
まず、I2Cインタフェース部218が、リアルタイムクロックICから現在日時情報「Cu」を読み出す(ステップS111)。
次に、LRDに格納されている日時情報「L」を読み出す(ステップS112)。
そして、現在日時情報「Cu」から日時情報「L」を減算した値「Cu−L」と、予め定めた値「Q」(例えばQ=7日)を比較し、値「Cu−L」が値「Q」より大きいか否かを判断する(ステップS113)。
値「Cu−L」が値「Q」未満である場合(ステップS113のNo)、処理を終了する。
一方、値「Cu−L」が値「Qより大きい場合(ステップS113のYes)、ステータスレジスタ30の「REFR」の値を「1」にセットする(ステップS114)。
次に、リフレッシュ処理を行う(ステップS115)。なお、リフレッシュ処理の内容は、図11に示すリフレッシュ処理と同様である。
リフレッシュ処理の終了後、ステータスレジスタ30の「REFR」の値を「0」にセットする(ステップS116)。
その後、処理を終了する。
以上でリフレッシュ処理要否判断処理の説明を終了する。
この第7の実施の形態のシステムによれば、第1の実施の形態のシステムと同様の効果が得られる。
そして、第7の実施の形態のシステムによれば、データアクセスが無くても時間の経過とともに電位が下降し、論理が反転してしまうことを確実に防止することができる。これにより、さらに信頼性を高めることができる。
以上、本発明の不揮発性メモリ、メモリ制御装置、メモリ制御システムおよび不揮発性メモリの制御方法を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。
また、本発明は、前述した各実施の形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
また、前述した各実施の形態では、コンピュータシステムを用いて説明したが、本発明を携帯電話やPDA等の情報処理装置にも適用することができる。
以上の第1〜第7の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1) フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定する第1のセンスアンプと、
前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定する第2のセンスアンプと、
前記第2のセンスアンプが、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータを再度書き込む書き込み部と、
を有することを特徴とする不揮発性メモリ。
(付記2) 前記第2のセンスアンプの判定は、前記第1のセンスアンプが前記第1の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した後に行われることを特徴とする付記1記載の不揮発性メモリ。
(付記3) 入力される選択信号に基づいて、前記第1のセンスアンプの出力と前記第2のセンスアンプの出力のいずれか一方を選択することを特徴とする付記1記載の不揮発性メモリ。
(付記4) 前記選択信号に基づいて、前記第1のセンスアンプの出力と前記第2のセンスアンプの出力のいずれか一方を選択する選択回路を有することを特徴とする付記3記載の不揮発性メモリ。
(付記5) コマンドを受けつけ、前記コマンドに応じて前記選択信号を出力するコマンドレジスタを有することを特徴とする付記2または3記載の不揮発性メモリ。
(付記6) 前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出すデータ読み出し部と、
読み出した前記データを一時記憶する一時記憶部とをさらに有し、
前記データ読み出し部は、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定したデータをブロック単位で読み出して前記一時記憶部に記憶し、
前記書き込み部は、前記アドレスのブロックのデータを消去した後に、前記一時記憶部に記憶したデータを前記アドレスのブロックに再度書き込むことを特徴とする付記1記載の不揮発性メモリ。
(付記7) 前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出すデータ読み出し部と、
読み出した前記データを一時記憶する一時記憶部とをさらに有し、
前記データ読み出し部は、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定したデータをブロック単位で読み出して前記一時記憶部に記憶し、
前記書き込み部は、前記アドレスのブロックのデータを消去した後に、前記一時記憶部に記憶したデータを前記アドレスのブロックとは異なるアドレスのブロックに再度書き込むことを特徴とする付記1記載の不揮発性メモリ。
(付記8) 前記メモリセルアレイのアドレスのブロックにデータを書き込む際、前記ブロックの所定のメモリセルがデータを常に書き込む書き込み位置に設定されており、
前記第2のセンスアンプは、前記書き込み位置のメモリセルのフローティングゲートの電圧値と、前記第2の閾値との大小を判定することを特徴とする付記1記載の不揮発性メモリ。
(付記9) フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定する第1のセンスアンプと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定する第2のセンスアンプと、指示されたデータを前記メモリセルに書き込む書き込み部と、を有する不揮発性メモリに対し、前記第2のセンスアンプが前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータの書き込みを前記書き込み部に指示する書き込み指示部を有することを特徴とするメモリ制御装置。
(付記10) 前記不揮発性メモリは、前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出すデータ読み出し部と、前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出して一時記憶する一時記憶部とをさらに有し、
前記書き込み指示部は、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定したデータを含むアドレスのブロックのデータを前記データ読み出し部に読み出させて前記一時記憶部に記憶させ、前記アドレスのブロックのデータを消去した後に、前記書き込み部に、前記一時記憶部に記憶させたデータを前記アドレスのブロックに再度、書き込ませることを特徴とする付記9記載のメモリ制御装置。
(付記11) 前記不揮発性メモリは、前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出すデータ読み出し部と、前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出して一時記憶する一時記憶部とをさらに有し、
前記書き込み指示部は、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定したデータを含むアドレスのブロックのデータを前記データ読み出し部に読み出させて前記一時記憶部に記憶させ、前記アドレスのブロックのデータを消去した後に、前記書き込み部に、前記一時記憶部に記憶させたデータを前記アドレスのブロックとは異なるアドレスのブロックに再度、書き込ませることを特徴とする付記9記載のメモリ制御装置。
(付記12) 前記ブロックの論理アドレスと、前記論理アドレスに対する物理アドレスとを管理するテーブルをさらに有し、
前記書き込み指示部は、前記書き込み部に、前記一時記憶部に記憶させたデータを前記アドレスのブロックに再度、書き込ませるとともに、前記テーブルの前記データの論理アドレスに対応する再度、書き込んだ物理アドレスを更新することを特徴とする付記11記載のメモリ制御装置。
(付記13) 前記書き込み指示部は、前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックにデータを書き込む際、前記ブロックの所定の位置にデータを書き込むよう前記書き込み部に指示することを特徴とする付記9記載のメモリ制御装置。
(付記14) 前記不揮発性メモリは、所定の日時が経過したか否かを判断する日時経過判断用閾値が設定されたレジスタをさらに有し、
前記書き込み指示部は、前記第2のセンスアンプが判定処理を行う毎に、前記判定処理を行った日時を前記不揮発性メモリの所定の位置に書き込むよう前記書き込み部に指示し、
現在の日時と前記所定の位置に書き込まれた日時との差分が前記日時経過判断用閾値を超えた場合に前記第2のセンスアンプの判定処理を行わせることを特徴とする付記9記載のメモリ制御装置。
(付記15) 前記メモリセルのアクセス回数を判断するアクセス回数判断用閾値が設定されたレジスタをさらに有し、
前記書き込み指示部は、前記不揮発性メモリに対するアクセス回数を前記不揮発性メモリの所定の位置に書き込むよう前記書き込み部に指示し、
前記アクセス回数が前記アクセス回数判断用閾値を超えた場合に前記第2のセンスアンプの判定処理を行わせることを特徴とする付記9記載のメモリ制御装置。
(付記16) 前記第2のセンスアンプが処理を行っていることを示すフラグを設定するレジスタをさらに有することを特徴とする付記9記載のメモリ制御装置。
(付記17) 前記書き込み指示部は、前記書き込み指示部が前記書き込み部に書き込みを指示した回数を前記不揮発性メモリの所定の位置に書き込むよう前記書き込み部に指示することを特徴とする付記9記載のメモリ制御装置。
(付記18) フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定する第1のセンスアンプと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定する第2のセンスアンプと、指示されたデータを前記メモリセルに書き込む書き込み部と、を有する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに対し、前記第2のセンスアンプが前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータの書き込みを前記書き込み部に指示する書き込み指示部を有するメモリ制御装置と、
前記メモリ制御装置の動作状態を表示装置に表示させる表示制御部と、
を有することを特徴とするメモリ制御システム。
(付記19) 前記メモリ制御装置は、前記書き込み指示部が、書き込みの指示を行っていることを示すフラグを設定するレジスタをさらに有し、
前記表示制御部は、前記レジスタに設定されたフラグを読み出し、前記フラグが設定されている場合、前記書き込み指示部が、前記フローティングゲートの論理を維持する書き込みの指示を行っていることを前記表示装置に表示させることを特徴とする付記18記載のメモリ制御システム。
(付記20) 前記不揮発性メモリは、前記書き込み指示部が前記書き込み部に書き込みを指示する回数を格納する部位を有し、
前記回数が、所定の回数を超えた場合、前記第2のセンスアンプの前回の判定処理を行った時間から今回の判定処理を行うまでの時間の間隔よりも今回の判定処理を行う時間から次回以降の判定処理を行う時間の間隔を短くすることを特徴とする付記18記載のメモリ制御システム。
(付記21) 前記不揮発性メモリは、前記書き込み指示部が前記書き込み部に書き込みを指示する回数を格納する部位を有し、
前記回数が、所定の回数を超えた場合、前記不揮発性メモリの交換を促す画面を表示させることを特徴とする付記18記載のメモリ制御システム。
(付記22) フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを備える不揮発性メモリが有する、
第1のセンスアンプが、前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定し、
第2のセンスアンプが、前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定し、
書き込み部が、前記第2のセンスアンプが、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータを再度書き込む、
ことを特徴とする不揮発性メモリの制御方法。
実施の形態の不揮発性メモリの概要を示す図である。 実施の形態のモジュールのハードウェア構成例を示す図である。 NANDコントローラの構成を示すブロック図である。 不揮発性メモリの構成を示すブロック図である。 センスアンプ回路の構成を示すブロック図である。 ステータスレジスタの設定例を示す図である。 ページの構成を示す図である。 ページの構成を示す図である。 不揮発性メモリに与えるコマンドファンクションを示す図である。 リフレッシュ処理要否判断処理を示すフローチャートである。 リフレッシュ処理を示すフローチャートである。 リフレッシュ処理を示すフローチャートである。 リフレッシュ処理の効果を示す図である。 リフレッシュ処理が現在行われていることをディスプレイに表示させるときの処理を示すフローチャートである。 不揮発性メモリの交換を促す画面をディスプレイに表示させるときの処理を示すフローチャートである。 第2の実施の形態のセンスアンプ回路の構成を示すブロック図である。 第3の実施の形態の不揮発性メモリを示すブロック図である。 第3の実施の形態の不揮発性メモリのコマンドファンクションを示す図である。 第3の実施の形態のリフレッシュ処理を示すフローチャートである。 再書き込み処理を示すフローチャートである。 第4の実施の形態の不揮発性メモリを示すブロック図である。 第4の実施の形態の不揮発性メモリのコマンドファンクションを示す図である。 第4の実施の形態の再書き込み処理を示すフローチャートである。 マッピングテーブルの更新処理を示すフローチャートである。 第5の実施の形態のNANDコントローラの構成を示すブロック図である。 アクセス回数情報の設定例を示す図である。 第5の実施の形態のリフレッシュ処理要否判断処理を示すフローチャートである。 リフレッシュ間隔変更処理を示すフローチャートである。 リフレッシュ間隔変更処理の効果を示す図である。 第7の実施の形態のNANDコントローラの構成を示すブロック図である。 不揮発性メモリの現在日時情報の設定を説明する図である。 第7の実施の形態のリフレッシュ処理要否判断処理を示すフローチャートである。 NAND型不揮発性メモリの基本セル構造を示す回路図である。 不揮発性メモリのデータ書き込みおよび消去の様子を示す図である。 FNトンネル現象によるゲート酸化膜の劣化を示す図である。 経過時間とフローティングゲートの電圧変化との関係を示すグラフである。 書き換え回数とデータ保持時間との関係を示すグラフである。
符号の説明
1 不揮発性メモリ
2 メモリセルアレイ
3 第1のセンスアンプ
4 第2のセンスアンプ
5 書き込み部
10 モジュール
11 CPU
12 チップセット
12a ノースブリッジ
12b サウスブリッジ
13 メモリ
15 ディスプレイ
20 不揮発性モジュール
21、21a、21b NANDコントローラ
22 NAND型不揮発性メモリ(不揮発性メモリ)
30 ステータスレジスタ
40、40a、40b コマンドファンクションテーブル
211 ホストインタフェース部
212 コントロールレジスタ
213 電力制御部
214 バッファ
215 ECC処理部
216 NANDインタフェース部
217 リフレッシュ間隔レジスタ
218 I2Cインタフェース部
221 I/Oバッファ回路
222 コマンドレジスタ
223 制御部
223a 高電圧発生回路
223b 再書き込み回路
224 アドレスレジスタ
225 NANDフラッシュアレイ
226 Xデコーダ
227 Yデコーダ
228、228a センスアンプ回路
229 置き換えレジスタ
2281 メイン基準セル
2282 サブ基準セル
2283 メインセンスアンプ
2284、2286 サブセンスアンプ
2285 論理回路

Claims (8)

  1. フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、
    前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定する第1のセンスアンプと、
    前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定する第2のセンスアンプと、
    前記第2のセンスアンプが、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータを再度書き込む書き込み部と、
    前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出すデータ読み出し部と、
    読み出した前記データを一時記憶する一時記憶部と
    を有し、
    前記メモリセルアレイの前記アドレスのブロックにデータを書き込む際、前記ブロックの所定のメモリセルが常に同じデータを書き込む書き込み位置に設定されており、
    前記第2のセンスアンプは、前記書き込み位置のメモリセルのフローティングゲートの電圧値と、前記第2の閾値との大小を判定し、
    前記データ読み出し部は、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定したデータをブロック単位で読み出して前記一時記憶部に記憶し、
    前記書き込み部は、前記アドレスのブロックのデータを消去した後に、前記一時記憶部に記憶したデータを、全アドレスの書き換え回数が平均化されるように前記アドレスのブロックとは異なるアドレスのブロックに再度書き込む
    ことを特徴とする不揮発性メモリ。
  2. 前記第2のセンスアンプの判定は、前記第1のセンスアンプが前記第1の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より小さいと判定した後に行われる
    ことを特徴とする請求項1記載の不揮発性メモリ。
  3. フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定する第1のセンスアンプと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定する第2のセンスアンプと、指示されたデータを前記メモリセルに書き込む書き込み部と、前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出すデータ読み出し部と、読み出した前記データを一時記憶する一時記憶部と、を有する不揮発性メモリに対し、前記第2のセンスアンプが前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータの書き込みを前記書き込み部に指示する書き込み指示部を有し、
    前記メモリセルアレイの前記アドレスのブロックにデータを書き込む際、前記ブロックの所定のメモリセルが常に同じデータを書き込む書き込み位置に設定されており、
    前記第2のセンスアンプは、前記書き込み位置のメモリセルのフローティングゲートの電圧値と、前記第2の閾値との大小を判定し、
    前記データ読み出し部は、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定したデータをブロック単位で読み出して前記一時記憶部に記憶し、
    前記書き込み部は、前記アドレスのブロックのデータを消去した後に、前記一時記憶部に記憶したデータを、全アドレスの書き換え回数が平均化されるように前記アドレスのブロックとは異なるアドレスのブロックに再度書き込む
    ことを特徴とするメモリ制御装置。
  4. 前記不揮発性メモリは、所定の日時が経過したか否かを判断する日時経過判断用閾値が設定されたレジスタをさらに有し、
    前記書き込み指示部は、前記第2のセンスアンプが判定処理を行う毎に、前記判定処理を行った日時を前記不揮発性メモリの所定の位置に書き込むよう前記書き込み部に指示し、
    現在の日時と前記所定の位置に書き込まれた日時との差分が前記日時経過判断用閾値を超えた場合に前記第2のセンスアンプの判定処理を行わせる
    ことを特徴とする請求項3記載のメモリ制御装置。
  5. 前記メモリセルのアクセス回数を判断するアクセス回数判断用閾値が設定されたレジスタをさらに有し、
    前記書き込み指示部は、前記不揮発性メモリに対するアクセス回数を前記不揮発性メモリの所定の位置に書き込むよう前記書き込み部に指示し、
    前記アクセス回数が前記アクセス回数判断用閾値を超えた場合に前記第2のセンスアンプの判定処理を行わせる
    ことを特徴とする請求項3記載のメモリ制御装置。
  6. フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定する第1のセンスアンプと、前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定する第2のセンスアンプと、指示されたデータを前記メモリセルに書き込む書き込み部と、前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出すデータ読み出し部と、読み出した前記データを一時記憶する一時記憶部と、を有する不揮発性メモリと、
    前記不揮発性メモリに対し、前記第2のセンスアンプが前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータの書き込みを前記書き込み部に指示する書き込み指示部を有するメモリ制御装置と、
    前記メモリ制御装置の動作状態を表示装置に表示させる表示制御部と、
    を有し、
    前記メモリセルアレイの前記アドレスのブロックにデータを書き込む際、前記ブロックの所定のメモリセルが常に同じデータを書き込む書き込み位置に設定されており、
    前記第2のセンスアンプは、前記書き込み位置のメモリセルのフローティングゲートの電圧値と、前記第2の閾値との大小を判定し、
    前記データ読み出し部は、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定したデータをブロック単位で読み出して前記一時記憶部に記憶し、
    前記書き込み部は、前記アドレスのブロックのデータを消去した後に、前記一時記憶部に記憶したデータを、全アドレスの書き換え回数が平均化されるように前記アドレスのブロックとは異なるアドレスのブロックに再度書き込む
    ことを特徴とするメモリ制御システム。
  7. 前記不揮発性メモリは、前記書き込み指示部が前記書き込み部に書き込みを指示する回数を格納する部位を有し、
    前記回数が、所定の回数を超えた場合、前記第2のセンスアンプの前回の判定処理を行った時間から今回の判定処理を行うまでの時間の間隔よりも今回の判定処理を行う時間から次回以降の判定処理を行う時間の間隔を短くする
    ことを特徴とする請求項6記載のメモリ制御システム。
  8. フローティングゲートを備える複数のメモリセルを有するメモリセルアレイを備える不揮発性メモリが有する、
    第1のセンスアンプが、前記フローティングゲートの電圧値と、前記メモリセルの書き込み状態と消去状態とを識別する第1の閾値との大小を判定し、
    第2のセンスアンプが、前記フローティングゲートの電圧値と、前記第1の閾値より大きな第2の閾値との大小を判定し、
    書き込み部が、前記第2のセンスアンプが、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定した前記フローティングゲートを備える前記メモリセルのデータを再度書き込む工程を含み、
    前記不揮発性メモリが有するデータ読み出し部が、前記メモリセルアレイの指定されたアドレスのブロックのデータを読み出し、読み出した前記データを一時記憶部に一時記憶する工程をさらに含み、
    前記メモリセルアレイの前記アドレスのブロックにデータを書き込む際、前記ブロックの所定のメモリセルが常に同じデータを書き込む書き込み位置に設定されており、
    前記第2のセンスアンプが、前記書き込み位置のメモリセルのフローティングゲートの電圧値と、前記第2の閾値との大小を判定し、
    前記データ読み出し部が、前記第2の閾値が前記フローティングゲートの電圧値より大きいと判定したデータをブロック単位で読み出して前記一時記憶部に記憶し、
    前記書き込み部が、前記アドレスのブロックのデータを消去した後に、前記一時記憶部に記憶したデータを、全アドレスの書き換え回数が平均化されるように前記アドレスのブロックとは異なるアドレスのブロックに再度書き込む
    ことを特徴とする不揮発性メモリの制御方法。
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