JP5839048B2 - 記憶制御装置、記憶装置、情報処理システム、および、それらにおける処理方法 - Google Patents
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Description
上記動作モード設定部は、上記ライトデータの書換え頻度が低い頻度を示している場合には上記第1のモードを設定し、それ以外の場合には上記第2のモードを設定するようにしてもよい。これにより、ホストコンピュータからの指示に従って、動作モードを設定するという作用をもたらす。
1.第1の実施の形態(ライトに先立って読出し閾値をシフトさせて2回プレリードを行う例)
2.第2の実施の形態(プレリード回数の異なる2つのモードを有する例)
3.第3の実施の形態(エラー訂正が発生した際にリフレッシュを行う例)
4.第4の実施の形態(データ属性に応じてモード切替を行う例)
[情報処理システムの構成]
図1は、本技術の実施の形態における情報処理システムの一構成例を示す図である。この情報処理システムは、ホストコンピュータ100と、メモリ300と、メモリ制御部200とを備える。メモリ制御部200およびメモリ300は、メモリシステム400を構成する。ホストコンピュータ100は、メモリシステム400に対してデータのリードまたはライトを要求するコマンドを発行するものである。
図4は、可変抵抗素子の抵抗分布を模式的に示した図である。横軸は抵抗値Rを示しており、縦軸はセルの数の統計的な分布を相対値により示している。この図が示すように、可変抵抗素子の抵抗分布は大きく2つの分布に分かれており、それぞれ低抵抗状態(LRS:Low-Resistance State)および高抵抗状態(HRS:High-Resistance State)と称する。これら低抵抗状態と高抵抗状態とを分離するために通常用いられる敷値を標準閾値と呼ぶことにする。
図6は、可変抵抗素子に対して消去およびプログラムにより書込みを行う具体例を示す図である。ここでは、標準敷値を用いた大まかな流れを示しており、低抵抗閾値および高抵抗状態を使い分けたものではない。この例では、ライトデータ「LLLLHHHH」を書き込む際に予めプレリードが行われ、現在の値として「LHHLHLHL」が得られたものと想定している。そして、同じ状態となる書込みが発生しないように、「L」に消去すべきビットは現在の値が「H」のビット位置のみとなるように消去マスクを作成し、「H」にプログラムすべきビットは現在の値が「L」のビット位置のみとなるようにプログラムマスクを作成する。なお、この例では、「L」レベルを論理0値に、「H」レベルを論理1値にそれぞれ対応付けている。
図8は、本技術の実施の形態における情報処理システムのライト処理手順例を示す流れ図である。まず、NVRAM301に対してライトデータおよびライト指示が発行されると(ステップS931)、消去マスクを作成するために高抵抗閾値がセットされて(ステップS932)、メモリセル316からプレリードが行われる(ステップS933)。このプレリードは、リード処理部317により実行される。ライトデータはライトバッファ320に保持され、プレリードデータはリードバッファ330に保持される。
上述の第1の実施の形態では、消去マスクを作成する際には高抵抗閾値にセットし、プログラムマスクを作成する際には低抵抗閾値にセットすることにより、常時強制的に裾ビットの再書込みを行っていた。この場合、ライトのたびにプレリードを2回行うことになるため、動作が遅くなるという問題がある。そこで、第1の実施の形態における動作モードを保護モードと称し、必要なときのみ保護モードによる動作を行うようにしたものを第2の実施の形態として説明する。基本的なシステム構成は第1の実施の形態において説明したものと同様であり、例えば制御部350がこの動作モードの設定を行う。すなわち、制御部350は、特許請求の範囲に記載の動作モード設定部の一例である。
図9は、本技術の第2の実施の形態における情報処理システムの処理手順例を示す流れ図である。この第2の実施の形態では、ホストコンピュータ100からの指示により、NVRAM301の制御部350において動作モードを決定することを想定する。標準モードにおいてはライトに先立って標準閾値によるプレリードが1回行われる。一方、保護モードにおいては第1の実施の形態と同様に、ライトに先立って高抵抗閾値によるプレリードと低抵抗閾値によるプレリードが併せて2回行われる。
可変抵抗素子を用いたReRAMでは、データを保持してから時間が経過するにつれてデータ保持特性が悪化し、これによりエラー訂正コード(ECC)により検出訂正されるエラー数が増加する。例えば、4ビットの訂正能力を有するエラー訂正コードを用いた場合、4ビットまでのエラーは訂正できるが、それ以上であれば訂正ができなくなる。そのため、訂正不可能になる前にエラー訂正後のデータを書き直す手法(データリフレッシュ)が有効である。しかしながら、上述の第2の実施の形態における標準モードのような制御を行った場合には、プレリードデータとライトデータが同じである場合には全てのビットにおいてプログラムも消去を行われない。一方、保護モードのような制御を常に行った場合には、プレリード回数が増えて動作が遅くなるおそれがある。
図11は、本技術の第3の実施の形態における情報処理システムの処理手順例を示す流れ図である。この第3の実施の形態では、ホストコンピュータ100からリードコマンドを受けると、リード処理部317によって、NVRAM301の指定されたリードアドレスから標準閾値によりデータが読み出される(ステップS961)。このリードアドレスが論理アドレスである場合、メモリシステム400内で物理アドレスに変換して、NVRAM301の該当する物理アドレスからデータが読み出される。その場合、論理アドレスを物理アドレスに変換するためのアドレス変換テーブルを備えてもよい。
情報処理システムにおいては、上位のホストコンピュータ100側のアプリケーションによって、データが「ホット」または「コールド」の何れかに分類される場合がある。「ホット」データとはより頻繁に書換えが行われるデータであり、「コールド」データとはあまり書換えが行われないデータである。例えば、オペレーティングシステムのカーネルのようなデータは一旦書き込まれた後は書き換えられることが少ないため、「コールド」データに分類することができる。この「ホット」または「コールド」のデータの分類は、アプリケーションに大きく依存するため、上位のホストコンピュータ100から、メモリシステム400に、この「ホット」または「コールド」の通知や制御が行われることが望ましい。この第4の実施の形態では、ホストコンピュータ100からコマンドを用いて、データの属性を「ホット」、「コールド」、または、それ以外の「通常」の3つに分類して指定することを想定する。
(1)メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と
を具備する記憶制御装置。
(2)前記メモリセルは可変抵抗素子であって、
前記第1の閾値は標準の閾値よりも高抵抗状態側に設定され、
前記第2の閾値は前記標準の閾値よりも低抵抗状態側に設定される
前記(1)に記載の記憶制御装置。
(3)前記第1の値は論理0値であり、
前記第2の値は論理1値である
前記(2)に記載の記憶制御装置。
(4)前記メモリセルは可変抵抗素子であって、
前記第1の閾値は標準の閾値よりも低抵抗状態側に設定され、
前記第2の閾値は前記標準の閾値よりも高抵抗状態側に設定される
前記(1)に記載の記憶制御装置。
(5)前記第1の値は論理1値であり、
前記第2の値は論理0値である
前記(4)に記載の記憶制御装置。
(6)動作モードとして第1のモードまたは第2のモードの何れか一方を設定する動作モード設定部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて標準の閾値を基準として第3リードデータとして読み出す第3リード処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第1の値であって前記第3リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換え、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第3リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第3ライト処理部と
を具備する記憶制御装置。
(7)リード処理の際にエラーが検出されてそのエラー訂正が行われると、前記動作モードとして前記第1のモードを設定して、前記エラー訂正に係るアドレスを前記ライトアドレスとし、前記エラー訂正されたデータを前記ライトデータとして書き直す前記(6)に記載の記憶制御装置。
(8)メモリセルを備えるメモリアレイと、
前記メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と
を具備する記憶装置。
(9)メモリセルを備えるメモリアレイと、
動作モードとして第1のモードまたは第2のモードの何れか一方を設定する動作モード設定部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて標準の閾値を基準として第3リードデータとして読み出す第3リード処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第1の値であって前記第3リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換え、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第3リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第3ライト処理部と
を具備する記憶装置。
(10)メモリセルを備えるメモリアレイと、
動作モードとして第1のモードまたは第2のモードの何れか一方を設定する動作モード設定部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて標準の閾値を基準として第3リードデータとして読み出す第3リード処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第1の値であって前記第3リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換え、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第3リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第3ライト処理部と、
前記メモリアレイに対するリードコマンドまたはライトコマンドを発行するホストコンピュータと
を具備する情報処理システム。
(11)前記ホストコンピュータは、前記ライトコマンドに係るライトデータの書換え頻度に関する情報を前記ライトコマンドに付加して発行し、
前記動作モード設定部は、前記ライトデータの書換え頻度が低い頻度を示している場合には前記第1のモードを設定し、それ以外の場合には前記第2のモードを設定する前記(10)に記載の記憶制御装置。
(12)メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理手順と、
ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理手順と、
前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理手順と、
前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理手順と
を具備する記憶制御方法。
200 メモリ制御部
201 ホストインターフェース
210 プロセッサ
220 内蔵メモリ
230 ECC処理部
250 周辺回路
280 バス
291〜293 メモリインターフェース
300 メモリ
301 不揮発性ランダムアクセスメモリ(NVRAM)
302 フラッシュメモリ
303 揮発性メモリ
309 制御インターフェース
310 メモリアレイ
311 データ部
312 冗長部
313 センスアンプ
315 ビット操作部
316 メモリセル
317 リード処理部
320 ライトバッファ
330 リードバッファ
340 論理評価部
341 マスク生成部
350 制御部
360 閾値設定部
400 メモリシステム
Claims (12)
- メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と
を具備する記憶制御装置。 - 前記メモリセルは可変抵抗素子であって、
前記第1の閾値は標準の閾値よりも高抵抗状態側に設定され、
前記第2の閾値は前記標準の閾値よりも低抵抗状態側に設定される
請求項1記載の記憶制御装置。 - 前記第1の値は論理0値であり、
前記第2の値は論理1値である
請求項2記載の記憶制御装置。 - 前記メモリセルは可変抵抗素子であって、
前記第1の閾値は標準の閾値よりも低抵抗状態側に設定され、
前記第2の閾値は前記標準の閾値よりも高抵抗状態側に設定される
請求項1記載の記憶制御装置。 - 前記第1の値は論理1値であり、
前記第2の値は論理0値である
請求項4記載の記憶制御装置。 - 動作モードとして第1のモードまたは第2のモードの何れか一方を設定する動作モード設定部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて標準の閾値を基準として第3リードデータとして読み出す第3リード処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第1の値であって前記第3リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換え、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第3リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第3ライト処理部と
を具備する記憶制御装置。 - リード処理の際にエラーが検出されてそのエラー訂正が行われると、前記動作モードとして前記第1のモードを設定して、前記エラー訂正に係るアドレスを前記ライトアドレスとし、前記エラー訂正されたデータを前記ライトデータとして書き直す請求項6記載の記憶制御装置。
- メモリセルを備えるメモリアレイと、
前記メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と
を具備する記憶装置。 - メモリセルを備えるメモリアレイと、
動作モードとして第1のモードまたは第2のモードの何れか一方を設定する動作モード設定部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて標準の閾値を基準として第3リードデータとして読み出す第3リード処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第1の値であって前記第3リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換え、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第3リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第3ライト処理部と
を具備する記憶装置。 - メモリセルを備えるメモリアレイと、
動作モードとして第1のモードまたは第2のモードの何れか一方を設定する動作モード設定部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理部と、
前記第1のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記メモリセルにおいて標準の閾値を基準として第3リードデータとして読み出す第3リード処理部と、
前記第2のモードが設定されている場合において、前記ライトデータが前記第1の値であって前記第3リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換え、前記ライトデータが前記第2の値であって前記第3リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第3ライト処理部と、
前記メモリアレイに対するリードコマンドまたはライトコマンドを発行するホストコンピュータと
を具備する情報処理システム。 - 前記ホストコンピュータは、前記ライトコマンドに係るライトデータの書換え頻度に関する情報を前記ライトコマンドに付加して発行し、
前記動作モード設定部は、前記ライトデータの書換え頻度が低い頻度を示している場合には前記第1のモードを設定し、それ以外の場合には前記第2のモードを設定する請求項10記載の情報処理システム。 - メモリセルにおいて第1の閾値を基準として第1の値または第2の値の何れか一方の値を有するデータを第1リードデータとして読み出す第1リード処理手順と、
ライトデータが前記第1の値であって前記第1リードデータが前記第2の値である場合に前記メモリセルを前記第1の値に書き換える第1ライト処理手順と、
前記メモリセルにおいて前記第1の閾値とは異なる第2の閾値を基準として第2リードデータを読み出す第2リード処理手順と、
前記ライトデータが前記第2の値であって前記第2リードデータが前記第1の値である場合に前記メモリセルを前記第2の値に書き換える第2ライト処理手順と
を具備する記憶制御方法。
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