JP6145227B2 - Semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、特に不揮発性メモリ装置を備えた半導体装置に関する。  The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device provided with a nonvolatile memory device.

近年、不揮発性メモリ装置として、記録材料にカルコゲナイト材料を用いた相変化メモリが盛んに研究されている。相変化メモリとは、電極間の記録材料が異なる抵抗状態を持つことを利用し、情報を記憶する抵抗変化型メモリの一種である。  In recent years, a phase change memory using a chalcogenite material as a recording material has been actively studied as a nonvolatile memory device. A phase change memory is a type of resistance change memory that stores information by utilizing the fact that recording materials between electrodes have different resistance states.

相変化メモリにおいては、GeSbTeなどの相変化材料の抵抗値がアモルファス状態と結晶状態とで異なることを利用して情報を記憶する。アモルファス状態では抵抗が高く(高抵抗状態)、結晶状態では抵抗が低い(低抵抗状態)。従って、相変化メモリからの情報読み出しは、素子の両端に電位差を与え、素子に流れる電流を測定し、素子の高抵抗状態/低抵抗状態を判別することにより実現する。In the phase change memory, information is stored by utilizing the fact that the resistance value of a phase change material such as Ge 2 Sb 2 Te 5 is different between an amorphous state and a crystalline state. In the amorphous state, the resistance is high (high resistance state), and in the crystal state, the resistance is low (low resistance state). Therefore, reading of information from the phase change memory is realized by applying a potential difference to both ends of the element, measuring the current flowing through the element, and determining the high resistance state / low resistance state of the element.

相変化メモリにおいては、電流により発生するジュール熱によって、相変化材料により構成されたところの相変化膜の電気抵抗を異なる状態に変化させることによりデータを書き換える。  In the phase change memory, data is rewritten by changing the electrical resistance of the phase change film formed of the phase change material to a different state by Joule heat generated by current.

図14は、相変化材料を用いた抵抗性記憶素子の相変化に必要なパルス幅と温度との関係を示す図である。同図において、縦軸は温度を表し、横軸は時間を表す。この記憶素子に記憶情報“0”を書き込む場合には、図14に示す様に、大電流を流して記憶素子をカルコゲナイド材料の融点Ta以上に熱してから急冷する様なリセットパルスを印加する。この場合、冷却時間t1を短くすることにより(例えば約1nsに設定することにより)、カルコゲナイド材料は高抵抗のアモルファス(非晶質)状態となる。逆に、記憶情報“1”を書き込む場合には、記憶素子を融点Taよりも低いが、結晶化温度Tx(ガラス転移点と同じかそれよりも高い)よりも高い温度領域に保つ様な十分な電流を流すようにセットパルスを長時間印加する。これにより、カルコゲナイド材料は低抵抗の多結晶状態となる。  FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the pulse width and temperature required for the phase change of the resistive memory element using the phase change material. In the figure, the vertical axis represents temperature and the horizontal axis represents time. When the storage information “0” is written in the storage element, as shown in FIG. 14, a reset pulse is applied so that a large current is passed to heat the storage element to the melting point Ta or higher of the chalcogenide material and then rapidly cool. In this case, by shortening the cooling time t1 (for example, by setting to about 1 ns), the chalcogenide material becomes a high resistance amorphous state. On the contrary, when the memory information “1” is written, it is sufficient to keep the memory element in a temperature region lower than the melting point Ta but higher than the crystallization temperature Tx (same or higher than the glass transition temperature). A set pulse is applied for a long time so that a proper current flows. Thereby, the chalcogenide material is in a low-resistance polycrystalline state.

この相変化メモリは抵抗素子構造を小さくすると、相変化膜の状態変化に必要な電流が小さくなる。このため、相変化メモリは、原理上、微細化に向いており、研究が盛んに行われている。特許文献1および特許文献2には、3次元構造の不揮発性メモリが開示されている。  In this phase change memory, when the resistance element structure is reduced, the current required for the state change of the phase change film is reduced. For this reason, the phase change memory is suitable for miniaturization in principle, and has been actively researched. Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a nonvolatile memory having a three-dimensional structure.

特許文献1には、可変抵抗素子とこれに並列接続されるトランジスタとを備えたメモリセルを積層方向に向けて直列に接続した構成が示されている。また、特許文献2には、可変抵抗素子とこれに直列接続されるダイオードとを備えたメモリセルを積層方向に向けて導電線を挟んで直列に接続した構成が示されている。当該構成では、例えば2個のメモリセルの間の導電線と、2個のメモリセルの外側の2本の導電線との間に電位差を与えることで、当該2個のメモリセルに対して一括して書込み動作が行われる。  Patent Document 1 discloses a configuration in which memory cells each including a variable resistance element and a transistor connected in parallel thereto are connected in series in the stacking direction. Patent Document 2 shows a configuration in which memory cells each including a variable resistance element and a diode connected in series to the variable resistance element are connected in series with a conductive wire interposed in the stacking direction. In this configuration, for example, by applying a potential difference between the conductive line between two memory cells and the two conductive lines outside the two memory cells, the two memory cells can be collectively processed. Thus, the write operation is performed.

また、特許文献3には、相変化メモリへデータを書き込んだ際に、再度そのデータを読出し、書込みが成功しているかを検証することが示されている。もし、読出したデータが、書き込んだデータと異なる場合には、再度データを書き込む。書込みが成功するまで、この動作を繰り返す書込み方法が、特許文献3には示されている。  Patent Document 3 discloses that when data is written to the phase change memory, the data is read again to verify whether the writing is successful. If the read data is different from the written data, the data is written again. Patent Document 3 discloses a writing method in which this operation is repeated until writing is successful.

国際公開第2011/074545号International Publication No. 2011/0774545 特開2011−142186号公報JP 2011-142186 A 特開2008−084518号公報JP 2008-084518 A

本発明者らは、本願に先立ち抵抗変化型不揮発性メモリの制御方法に対する検討を行った。図14で述べたように、相変化メモリでは、電流により発生するジュール熱によって、相変化膜の電気抵抗を異なる状態に変化させることによりデータを書き換える。リセット動作、すなわち相変化膜を高抵抗のアモルファス状態へ変化させる動作は、大電流を短時間流して相変化材料を溶解させた後、電流を急減させ急冷することにより実施する。一方、セット動作、すなわち相変化膜を低抵抗の結晶状態へ変化させる動作は、相変化材料を結晶化温度に保持するのに十分な電流を長時間流すことにより実施する。  Prior to the present application, the present inventors have studied a method for controlling a resistance variable nonvolatile memory. As described in FIG. 14, in the phase change memory, data is rewritten by changing the electric resistance of the phase change film to a different state by Joule heat generated by current. The reset operation, that is, the operation of changing the phase change film to the high resistance amorphous state is performed by flowing a large current for a short time to dissolve the phase change material, and then rapidly decreasing and rapidly cooling the current. On the other hand, the set operation, that is, the operation of changing the phase change film to a low resistance crystal state is performed by flowing a current sufficient for maintaining the phase change material at the crystallization temperature for a long time.

このことは、相変化メモリでは、リセット動作は高速に行うことができるが、それと比較してセット動作は低速であることを意味している。また、あるメモリセルへ書込み動作を行う際に発生するジュール熱が、その周辺のメモリセルの結晶状態に影響を及ぼし、その周辺のメモリセルの抵抗値が変動し、データを消失させる可能性がある。特に、メモリセルへのセット動作、すなわち低抵抗の結晶状態へ変化させる動作は、相変化材料を結晶化温度に保持するのに十分な電流を長時間流すため、その周辺のメモリセルの結晶状態に大きな影響を及ぼす可能性がある。  This means that in the phase change memory, the reset operation can be performed at high speed, but the set operation is slower than that. In addition, Joule heat generated when a write operation is performed on a certain memory cell affects the crystal state of the surrounding memory cell, and the resistance value of the surrounding memory cell may fluctuate, possibly causing data loss. is there. In particular, the setting operation to the memory cell, that is, the operation to change to the low resistance crystal state, flows a current sufficient to maintain the phase change material at the crystallization temperature for a long time. May have a significant impact on

さらに、低コスト化を目指し相変化メモリの微細加工技術を進展させると、メモリセルへのセット動作が、周辺のメモリセルの結晶状態に及ぼす影響がより大きくなる可能性がある。  Further, if the microfabrication technology of the phase change memory is advanced with the aim of reducing the cost, there is a possibility that the influence of the setting operation to the memory cell on the crystal state of the peripheral memory cell becomes larger.

本願発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものである。本願発明の第1の目的は、単位時間当たりのメモリセルをセット状態にする速度を向上させること(消去データレートの高速化)が可能な半導体装置を提供することにある。本願発明の第2の目的は、セット動作における熱ディスターブによる信頼性の低下を抑制しながら、同時に低コスト化が可能な半導体装置を提供することにある。すなわち、信頼性が高く、コストが低い不揮発性メモリを備えた半導体装置を提供することにある。  The present invention has been made in view of the above problems. SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of improving the speed of setting memory cells per unit time (higher erase data rate). A second object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of simultaneously reducing the cost while suppressing a decrease in reliability due to thermal disturbance in the set operation. That is, it is an object to provide a semiconductor device including a nonvolatile memory with high reliability and low cost.

本願発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。  The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。  Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、半導体装置は、複数のメモリセルを含む不揮発性メモリ部と、外部から入力される論理アドレスに対して物理アドレスを割り当て、割り当てた物理アドレスに従って、不揮発性メモリ部をアクセスする制御回路と、を具備している。  That is, the semiconductor device includes a nonvolatile memory unit including a plurality of memory cells, a control circuit that allocates a physical address to a logical address input from the outside, and accesses the nonvolatile memory unit according to the allocated physical address; It has.

ここで、不揮発性メモリ部は、複数の第1信号線と、複数の第1信号線と交差する複数の第2信号線と、複数の第1信号線と複数の第2信号線との交点に配置された複数のメモリセル群とを具備している。更に、メモリセル群のそれぞれは、第1から第N(Nは2以上の整数)のメモリセルと、第1から第Nのメモリセルをそれぞれ選択するメモリセル選択線と、を有している。  Here, the nonvolatile memory unit includes intersections of the plurality of first signal lines, the plurality of second signal lines intersecting with the plurality of first signal lines, and the plurality of first signal lines and the plurality of second signal lines. And a plurality of memory cell groups arranged in the. Further, each of the memory cell groups includes first to Nth (N is an integer of 2 or more) memory cells, and memory cell selection lines for selecting the first to Nth memory cells, respectively. .

制御回路は、不揮発性メモリ部に含まれている複数のメモリセル群を、互いに隣接して配置された複数のメモリセル群を含む第1領域と、第1領域の外周の一辺に隣接して配置された第2領域と、第1領域に含まれている複数のメモリセル群のそれぞれに対して、第1論理レベルを一括して書込み、第2領域に含まれているメモリセル群に対しては、第1論理レベルへの書込みを行わない。  The control circuit includes a plurality of memory cell groups included in the non-volatile memory unit, the first region including the plurality of memory cell groups arranged adjacent to each other, and one side of the outer periphery of the first region. The first logic level is written collectively to each of the arranged second region and the plurality of memory cell groups included in the first region, and to the memory cell group included in the second region. Therefore, writing to the first logic level is not performed.

制御回路は、半導体装置の外部から入力された第1データと第2データへ第1演算を行い、第3データを生成し、第3データのサイズは第2領域のサイズ以上であり、第1データは第1領域へ書込み、第2データおよび第3データは第1領域へ書き込まず、第1領域にて保持している第1データと第3データへ第2演算を行い、第2データを生成する。  The control circuit performs a first operation on the first data and the second data input from the outside of the semiconductor device, generates third data, and the size of the third data is equal to or larger than the size of the second region. The data is written to the first area, the second data and the third data are not written to the first area, the second operation is performed on the first data and the third data held in the first area, and the second data is Generate.

一実施の形態においては、第1論理レベルは、メモリセルのセット状態とされる。  In one embodiment, the first logic level is a memory cell set state.

これにより、互いに隣接するメモリセル群に対して、同時にセット動作(消去動作)を行うことができるため、セット動作のスループット、つまり消去データレートを向上させることが可能となる。また、一括したセット動作を行う際に、第2領域は熱遮蔽領域として機能し、他のメモリセル群への熱ディスターブの影響を防ぎ、他のメモリセル群においてデータが消失することを防ぐことが可能となる。さらに、半導体装置の外部から入力された第2データは、第1領域へ書き込まないため、第1領域にて物理的に保持できるデータ量よりも、第2領域のサイズ分以上の大きなデータ量を扱うことができ、第2領域は熱遮蔽領域として機能しながらも、半導体装置のコストを低減できる。  As a result, the set operation (erase operation) can be performed simultaneously on the memory cell groups adjacent to each other, so that the throughput of the set operation, that is, the erase data rate can be improved. In addition, when performing a set operation collectively, the second area functions as a heat shielding area, prevents the influence of thermal disturbance on other memory cell groups, and prevents data loss in other memory cell groups. Is possible. Further, since the second data input from the outside of the semiconductor device is not written to the first area, a data amount larger than the amount of data that can be physically held in the first area is larger than the size of the second area. The second region can function as a heat shielding region, but the cost of the semiconductor device can be reduced.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。  Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、信頼性が高く且つコストが低い不揮発性メモリを備えた半導体装置を提供することができる。  That is, a semiconductor device including a nonvolatile memory with high reliability and low cost can be provided.

本発明の一実施の形態による半導体装置において、それを適用した情報処理システムの概略構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of an information processing system to which a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is applied. 図1における制御回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control circuit in FIG. 図1における不揮発性メモリ装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a nonvolatile memory device in FIG. 1. 図3Aにおけるチェインメモリアレイの構成例を示す回路図である。FIG. 3B is a circuit diagram showing a configuration example of the chain memory array in FIG. 3A. 図3Bのチェインメモリアレイの動作例を示す説明図である。FIG. 3C is an explanatory diagram showing an operation example of the chain memory array of FIG. 3B. 図3Bのチェインメモリアレイの別の動作例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another operation example of the chain memory array of FIG. 3B. 図3Bのチェインメモリアレイの別の動作例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another operation example of the chain memory array of FIG. 3B. 図3Bのチェインメモリアレイの別の動作例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another operation example of the chain memory array of FIG. 3B. 図3Aにおける不揮発性メモリのメモリアレイのブロック構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the block configuration of the memory array of the non-volatile memory in FIG. 3A. 図1の制御回路が行う書込み動作の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the write-in operation which the control circuit of FIG. 1 performs. 図1のランダムアクセスメモリに格納される書込みデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the write data stored in the random access memory of FIG. 図1のランダムアクセスメモリに格納される書込みデータの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the write data stored in the random access memory of FIG. 図1のランダムアクセスメモリに格納されるブロック構成情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the block structure information stored in the random access memory of FIG. 図1のランダムアクセスメモリに格納されるアドレス変換テーブルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the address conversion table stored in the random access memory of FIG. 図1の不揮発性メモリ装置における物理ブロック内の物理アドレスの物理位置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a physical position of a physical address in a physical block in the nonvolatile memory device of FIG. 1. 図1のランダムアクセスメモリに格納されるアドレス変換テーブルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the address conversion table stored in the random access memory of FIG. 図1の不揮発性メモリ装置における物理ブロック内の物理アドレスの物理位置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a physical position of a physical address in a physical block in the nonvolatile memory device of FIG. 1. 図1のランダムアクセスメモリに格納されるアドレス変換テーブルの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the address conversion table stored in the random access memory of FIG. 図1の不揮発性メモリ装置における物理ブロック内の物理アドレスの物理位置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a physical position of a physical address in a physical block in the nonvolatile memory device of FIG. 1. ランダムアクセスメモリRAMへ格納されるデータ復元のための演算コードARITH_CODEの一例である。It is an example of the operation code ARITH_CODE for restoring data stored in the random access memory RAM. ランダムアクセスメモリRAMへ格納される図12Aで示した演算コードARITH_CODEを利用したデータ復元方法の一例である。It is an example of the data restoration method using the operation code ARITH_CODE shown in FIG. 12A stored in the random access memory RAM. ランダムアクセスメモリRAMへ格納される図12Aで示した演算コードARITH_CODEを利用したデータ復元方法の一例である。It is an example of the data restoration method using the operation code ARITH_CODE shown in FIG. 12A stored in the random access memory RAM. 図1の制御回路が行う読み出しの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reading which the control circuit of FIG. 1 performs. 相変化材料を用いた抵抗性記憶素子の相変化に必要なパルス幅と温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between pulse width and temperature required for the phase change of the resistive memory element using a phase change material.

以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係ではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。  In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. Unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other, and one is in the relationship of some or all of the other, modification, application, detailed explanation, supplementary explanation, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。  Furthermore, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numbers and the like (including the number, numerical value, quantity, range, etc.).

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same or related reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted. In the following embodiments, the description of the same or similar parts will not be repeated in principle unless particularly necessary.

実施の形態において各ブロックを構成する回路素子は特に制限されないが、公知のCMOS(相補型MOSトランジスタ)等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような1個の半導体基板上に形成される。また、実施の形態で述べるメモリセルとしては、相変化メモリ、ReRAM(Resistive Ramdam Access Memory)のような抵抗性記憶素子を用いるものとする。  The circuit elements constituting each block in the embodiment are not particularly limited, but are formed on a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known integrated circuit technology such as CMOS (complementary MOS transistor). In addition, as a memory cell described in the embodiment, a resistive memory element such as a phase change memory or a ReRAM (Resistive Random Access Memory) is used.

<情報処理システムの概要>
図1は、本発明の一実施の形態による半導体装置において、それを適用した情報処理システムの概略構成例を示すブロック図である。図1に示す情報処理システムは、情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPとメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0とを備える。情報処理装置CPU_CPは、特に限定しないがメモリモジュールNVMMD0へ保存されているデータを、最小8192バイト単位の論理アドレス(LAD)にて管理するホストコントローラである。情報処理装置CPU_CPは、インターフェース信号HDH_IFを通じ、このメモリモジュールNVMMD0に対してデータの読み出しや書込みを行う。メモリモジュールNVMMD0は、特に限定しないが、例えばSSD(Solid State Drive)等に該当するものである。
<Outline of information processing system>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration example of an information processing system to which a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is applied. The information processing system shown in FIG. 1 includes an information processing device (processor) CPU_CP and a memory module (semiconductor device) NVMMD0. The information processing device CPU_CP is a host controller that manages data stored in the memory module NVMMD0 with a logical address (LAD) of a minimum of 8192 bytes, although not particularly limited. The information processing device CPU_CP reads and writes data from and to the memory module NVMMD0 through the interface signal HDH_IF. The memory module NVMMD0 is not particularly limited, but corresponds to, for example, an SSD (Solid State Drive).

情報処理装置CPU_CPとメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を接続する信号方式には、シリアルインターフェース信号方式、パラレルインターフェース信号方式、光インターフェース信号方式などがある。いうまでもなく、全ての方式を利用することができる。情報処理装置CPU_CPとメモリモジュールNVMMD0を動作させるクロック方式には、基準クロック信号REF_CLKを用いるコモンクロック方式およびソースシンクロナスクロック方式や、データ信号にクロック情報を埋め込むエンベデッドクロック方式などがある。いうまでもなく、全てのクロック方式を利用することができる。本実施例では、一例としてシリアルインターフェース信号方式ならびにエンベデッドクロック方式を用いるものとし、以下に動作を説明する。  Signal systems for connecting the information processing device CPU_CP and the memory module (semiconductor device) NVMMD0 include a serial interface signal system, a parallel interface signal system, and an optical interface signal system. Needless to say, all methods can be used. As a clock system for operating the information processing device CPU_CP and the memory module NVMMD0, there are a common clock system and a source synchronous clock system using a reference clock signal REF_CLK, an embedded clock system in which clock information is embedded in a data signal, and the like. Needless to say, all clock systems can be used. In this embodiment, the serial interface signal system and the embedded clock system are used as an example, and the operation will be described below.

情報処理装置CPU_CPから、クロック情報が埋め込まれ、シリアルデータへ変換されたリードリクエスト(RQ)やライトリクエスト(WQ)などがインターフェース信号HDH_IFを通じてメモリモジュールNVMMD0へ入力される。リードリクエスト(RQ)には論理アドレス(LAD)、データ読み出し命令(RD)、セクタカウント(SEC)などが含まれ、また、ライトリクエスト(WQ)には論理アドレス(LAD)、データ書込み命令(WRT)、セクタカウント(SEC)および書込みデータ(WDATA)などが含まれる。  From the information processing device CPU_CP, a read request (RQ), a write request (WQ) or the like in which clock information is embedded and converted into serial data is input to the memory module NVMMD0 through the interface signal HDH_IF. The read request (RQ) includes a logical address (LAD), a data read command (RD), a sector count (SEC), and the like, and the write request (WQ) includes a logical address (LAD) and a data write command (WRT). ), Sector count (SEC), write data (WDATA), and the like.

メモリモジュール(半導体装置)NVMMD0は、不揮発性メモリ装置,NVM10〜NVM17と、ランダムアクセスメモリRAMと、これら不揮発性メモリ装置およびランダムアクセスメモリを制御する制御回路MDLCT0を備える。不揮発性メモリ装置NVM10〜NVM17は、例えば同じ構成および性能を備えている。  The memory module (semiconductor device) NVMMD0 includes a nonvolatile memory device, NVM10 to NVM17, a random access memory RAM, and a control circuit MDLCT0 that controls the nonvolatile memory device and the random access memory. The nonvolatile memory devices NVM10 to NVM17 have, for example, the same configuration and performance.

不揮発性メモリ装置NVM10は〜NVM17には、データ、OS、アプリケーションプログラム、ブロック構成情報(BLKCFG)を格納し、さらに情報処理装置CPU_CPのブートプログラム等が格納されている。  The non-volatile memory device NVM10 stores data, an OS, an application program, block configuration information (BLKCFG), and further stores a boot program for the information processing device CPU_CP and the like in .about.NVM17.

ランダムアクセスメモリRAMには、論理アドレス(LAD)に対して割り当てられた不揮発性メモリ装置の物理アドレス(PAD)を蓄えたアドレス変換テーブル(LPTBL)や、不揮発性メモリ装置の物理アドレス(PAD)が、データを書き込めない不良物理アドレスかどうかを示す情報を蓄えた不良物理アドレステーブルBADPADTBL、物理アドレスPADが複数集まった物理ブロックの消去回数値を蓄えた消去回数テーブルERSTBLなどが格納される。  The random access memory RAM has an address conversion table (LPTBL) that stores the physical address (PAD) of the nonvolatile memory device assigned to the logical address (LAD), and the physical address (PAD) of the nonvolatile memory device. In addition, a defective physical address table BADPADTBL storing information indicating whether or not a defective physical address cannot write data, an erase count table ERSTBL storing the erase count value of a physical block in which a plurality of physical addresses PAD are collected, and the like are stored.

ランダムアクセスメモリRAMは、特に限定しないが、例えばDRAM等である。  The random access memory RAM is not particularly limited, but is a DRAM or the like, for example.

電源投入直後に、メモリモジュールNVMMD0は、内部の不揮発性メモリ装置NVM10〜NVM17と、ランダムアクセスメモリRAMと、制御回路MDLCT0の初期化の動作(所謂パワーオンリセット)を行う。さらに、メモリモジュールNVMMD0は、情報処理装置CPU_CPからのリセット信号RSTSIGを受けた際にも、内部の不揮発性メモリ装置NVM10〜NVM17と、ランダムアクセスメモリRAMと、制御回路MDLCT0の初期化を行う。  Immediately after the power is turned on, the memory module NVMMD0 performs an initialization operation (so-called power-on reset) of the internal nonvolatile memory devices NVM10 to NVM17, the random access memory RAM, and the control circuit MDLCT0. Further, the memory module NVMMD0 also initializes the internal nonvolatile memory devices NVM10 to NVM17, the random access memory RAM, and the control circuit MDLCT0 when receiving the reset signal RSTSIG from the information processing device CPU_CP.

図2は、図1における制御回路の構成例を示すブロック図である。図2に示す制御回路MDLCT0は、インターフェース回路HOST_IFと、バッファBUF0〜BUF3と、アドレスバッファADDBUFと、調停回路ARBと、情報処理回路MNGERと、メモリ制御回路RAMC、NVCT0、NVCT10〜NVCT7と、を備える。メモリ制御回路RAMCは、図1のランダムアクセスメモリRAMを直接制御し、NVCT10〜NVCT17は、図1の不揮発性メモリ装置NVM10〜NVM17をそれぞれ直接制御する。 バッファBUF0〜BUF3は、不揮発性メモリ装置NVM10〜NVM17の書込みデータや読み出しデータを一時的に蓄える。アドレスバッファADDBUFは情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPから制御回路MDLCT0へ入力したアドレスLADを一時的に蓄える。  FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the control circuit in FIG. The control circuit MDLCT0 illustrated in FIG. 2 includes an interface circuit HOST_IF, buffers BUF0 to BUF3, an address buffer ADDBUF, an arbitration circuit ARB, an information processing circuit MNGER, and memory control circuits RAMC, NVCT0, NVCT10 to NVCT7. . The memory control circuit RAMC directly controls the random access memory RAM of FIG. 1, and the NVCT10 to NVCT17 directly control the nonvolatile memory devices NVM10 to NVM17 of FIG. Buffers BUF0 to BUF3 temporarily store write data and read data of nonvolatile memory devices NVM10 to NVM17. The address buffer ADDBUF temporarily stores an address LAD input from the information processing device (processor) CPU_CP to the control circuit MDLCT0.

書込み物理アドレステーブルNXPTBL、次に情報処理装置CPU_CPより論理アドレスを伴う書込み命令を受けた際に、当該論理アドレスに対して割り当てを行う物理アドレスを蓄えたテーブルであり、特に限定しないが、SRAMやレジスタ等によって実現される。なお、ブロック構成情報(BLKCFG)やブートプログラムは、メモリモジュールNVMMD0の初期設定の高速化を図るため、例えば、図2の情報処理回路MNGERに直接接続される形で制御回路MDLCT0内に配置することも可能である。  Write physical address table NXPTBL, which is a table that stores physical addresses to be assigned to the logical address when a write command with a logical address is received from the information processing device CPU_CP, and is not particularly limited. This is realized by a register or the like. Note that the block configuration information (BLKCFG) and the boot program are arranged in the control circuit MDLCT0, for example, directly connected to the information processing circuit MNGER in FIG. 2 in order to speed up the initial setting of the memory module NVMMD0. Is also possible.

図3Aは、図1における不揮発性メモリ装置の構成例を示すブロック図であり、図3Bは、図3Aにおけるチェインメモリアレイの構成例を示す回路図である。図3Aに示す不揮発性メモリ装置は、図1の不揮発性メモリ装置NVM10〜NVM17のそれぞれに該当するものであり、ここでは、一例として相変化型の不揮発性メモリ(相変化メモリ)が用いられている。当該不揮発性メモリ装置は、クロック生成回路SYMD、ステータスレジスタSTREG、イレースサイズ指定レジスタNVREG、アドレス・コマンドインターフェース回路ADCMDIF、IOバッファIOBUF、制御回路CTLOG、温度センサTHMO、データ制御回路DATCTL、メモリバンクBK0〜BK3を備える。  3A is a block diagram illustrating a configuration example of the nonvolatile memory device in FIG. 1, and FIG. 3B is a circuit diagram illustrating a configuration example of the chain memory array in FIG. 3A. The non-volatile memory device shown in FIG. 3A corresponds to each of the non-volatile memory devices NVM10 to NVM17 of FIG. 1, and here, as an example, a phase change type non-volatile memory (phase change memory) is used. Yes. The nonvolatile memory device includes a clock generation circuit SYMD, a status register STREG, an erase size designation register NVREG, an address / command interface circuit ADCMDIF, an IO buffer IOBUF, a control circuit CTLOG, a temperature sensor THMO, a data control circuit DATCTL, and memory banks BK0 to BK0. BK3 is provided.

各メモリバンクBK0〜BK3は、メモリアレイARYx(x=0〜m)と、各メモリアレイにそれぞれ対応して設けられる読み書き制御ブロックSWBx(x=0〜m)と、これらを制御する各種周辺回路を備える。当該各種周辺回路の中には、ロウアドレスラッチRADLT、カラムアドレスラッチCADLT、ロウデコーダROWDEC、カラムデコーダCOLDEC、チェイン選択アドレスラッチCHLT、チェインデコーダCHDEC、データ選択回路DSW1、データバッファDBUF0,DBUF1が含まれる。  Each of the memory banks BK0 to BK3 includes a memory array ARYx (x = 0 to m), a read / write control block SWBx (x = 0 to m) provided corresponding to each memory array, and various peripheral circuits for controlling them. Is provided. The various peripheral circuits include a row address latch RADLT, a column address latch CADLT, a row decoder ROWDEC, a column decoder COLDEC, a chain selection address latch CHLT, a chain decoder CHDEC, a data selection circuit DSW1, and data buffers DBUF0 and DBUF1. .

各メモリアレイARYx(x=0〜m)は、複数のワード線WL0〜WLkと複数のビット線BL0_x〜BLi_xの交点に配置される複数のチェインメモリアレイCYと、複数のビット線BL0_x〜BLi_x(x=0〜m)のいずれかを選択してデータ線DTxに接続するビット線選択回路BSWxを備える。各読み書き制御ブロックSWBx(x=0〜m)は、データ線DTx(x=0〜m)に接続されるセンスアンプSAx(x=0〜m)およびライトドライバWDRx(x=0〜m)と、書込み動作時に、これらを用いてデータの検証を行う書込みデータ検証回路WVx(x=0〜m)を備える。また、図3Aに示した不揮発性メモリ装置を動作させるインターフェースはNAND型フラッシュメモリインターエースやDRAMインターフェースなどのメモリインターフェースを採用すると、従来システムとのインターフェースの互換性を保つことができ、利便性が良い不揮発性メモリ装置を提供できる。  Each memory array ARYx (x = 0 to m) includes a plurality of chain memory arrays CY arranged at intersections of a plurality of word lines WL0 to WLk and a plurality of bit lines BL0_x to BLi_x, and a plurality of bit lines BL0_x to BLi_x ( a bit line selection circuit BSWx that selects any one of x = 0 to m) and connects to the data line DTx. Each read / write control block SWBx (x = 0 to m) includes a sense amplifier SAx (x = 0 to m) and a write driver WDRx (x = 0 to m) connected to the data line DTx (x = 0 to m). , And a write data verification circuit WVx (x = 0 to m) for verifying data using these during a write operation. Further, if the interface for operating the nonvolatile memory device shown in FIG. 3A is a memory interface such as a NAND flash memory interface or a DRAM interface, the interface compatibility with the conventional system can be maintained, which is convenient. A good nonvolatile memory device can be provided.

各チェインメモリアレイCYは、図3Bに示すように、複数の相変化メモリセルCL0〜CLnが直列に接続された構成を備え、その一端はチェイン選択トランジスタTch2を介してワード線WLに接続され、他端はチェイン選択トランジスタTch0およびTch1を介してビット線BLに接続される。複数の相変化メモリセルCL0〜CLnは、図示は省略するが、半導体基板に対して高さ方向に順に積層配置され、互いに直列接続される。また、各相変化メモリセルCLは、可変抵抗型の記憶素子Rと、それに並列接続されるメモリセル選択トランジスタTclを備える。記憶素子Rは、例えばカルコゲナイド材料で形成される。  As shown in FIG. 3B, each chain memory array CY has a configuration in which a plurality of phase change memory cells CL0 to CLn are connected in series, one end of which is connected to a word line WL via a chain selection transistor Tch2. The other end is connected to the bit line BL via chain selection transistors Tch0 and Tch1. Although not shown, the plurality of phase change memory cells CL0 to CLn are sequentially stacked in the height direction with respect to the semiconductor substrate and are connected in series. Each phase change memory cell CL includes a variable resistance type storage element R and a memory cell selection transistor Tcl connected in parallel thereto. The memory element R is made of, for example, a chalcogenide material.

図3Bの例では、2個のチェインメモリアレイCYがチェイン選択トランジスタTch2を共有しており、チェインメモリアレイ選択線SL0,SL1,SL2によって各チェインメモリアレイ内のチェイン選択トランジスタTch0,1,2がそれぞれ制御され、これによっていずれか一方のチェインメモリアレイが選択される。また、メモリセル選択線LY(LY0〜LYn)は、対応する相変化メモリセルのゲート電極に接続され、メモリセル選択線LYによって、相変化メモリセルCL0〜CLn内のメモリセル選択トランジスタTclがそれぞれ制御され、これによって各相変化メモリセルが適宜選択される。なお、チェインメモリアレイ選択線SL0,SL1、SL2およびメモリセル選択線LY0〜LYnは、チェイン制御線CHとして、図3Aのチェイン選択アドレスラッチCHLTおよびチェインデコーダCHDECを介して適宜駆動される。  In the example of FIG. 3B, two chain memory arrays CY share the chain selection transistor Tch2, and the chain memory transistors Tch0, 1, and 2 in each chain memory array are connected by the chain memory array selection lines SL0, SL1, and SL2. Each is controlled, and one of the chain memory arrays is thereby selected. The memory cell selection lines LY (LY0 to LYn) are connected to the gate electrodes of the corresponding phase change memory cells. The memory cell selection lines LY cause the memory cell selection transistors Tcl in the phase change memory cells CL0 to CLn to be respectively connected. And each phase change memory cell is appropriately selected. The chain memory array selection lines SL0, SL1, and SL2 and the memory cell selection lines LY0 to LYn are appropriately driven as the chain control line CH via the chain selection address latch CHLT and the chain decoder CHDEC in FIG. 3A.

次に、図3Aの不揮発性メモリ装置の動作について簡単に説明する。図3Aにおいて、まず、制御回路CTLOGは、アドレス・コマンドインターフェース回路ADCMDIFを介して制御信号CTLを受ける。制御信号CTLは、特に限定しないが、例えば、コマンド・ラッチイネーブル信号(CLE)、チップイネーブル信号(CEB)、アドレス・ラッチ信号(ALE)、ライトイネーブル信号(WEB)、リードイネーブル信号(REB)、レディビジー信号(RBB)を含み、これらの組み合わせによって、書込み命令又は読み出し命令が発行される。また、制御回路CTLOGは、制御信号CTLと共に、IOバッファIOBUFを介して入出力信号IOを受ける。入出力信号IOには、アドレス信号が含まれており、制御回路CTLOGは、当該アドレス信号からロウアドレスおよびカラムアドレスを抽出する。制御回路CTLOGは、当該ロウアドレス、カラムアドレス、ならびに予め定められる書込み・読み出し単位等に基づいて、適宜内部アドレスを生成し、ロウアドレスラッチRADLT、カラムアドレスラッチCADLTならびにチェイン選択アドレスラッチCHLTにそれぞれ伝送する。  Next, the operation of the nonvolatile memory device of FIG. 3A will be briefly described. In FIG. 3A, first, the control circuit CTLOG receives the control signal CTL via the address / command interface circuit ADCMDIF. The control signal CTL is not particularly limited. For example, the command latch enable signal (CLE), the chip enable signal (CEB), the address latch signal (ALE), the write enable signal (WEB), the read enable signal (REB), A write instruction or a read instruction is issued by a combination of these including a ready busy signal (RBB). The control circuit CTLOG receives the input / output signal IO through the IO buffer IOBUF together with the control signal CTL. The input / output signal IO includes an address signal, and the control circuit CTLOG extracts a row address and a column address from the address signal. The control circuit CTLOG appropriately generates an internal address based on the row address, the column address, and a predetermined write / read unit, and transmits the internal address to the row address latch RADLT, the column address latch CADLT, and the chain selection address latch CHLT, respectively. To do.

ロウデコーダROWDECは、ロウアドレスラッチRADLTの出力を受けてワード線WL0〜WLkの選択を行い、カラムデコーダCOLDECは、カラムアドレスラッチCADLTの出力を受けてビット線BL0_x〜BLi_x(x=0〜m)の選択を行う。また、チェインデコーダCHDECは、チェイン選択アドレスラッチCHLTの出力を受けて、チェイン制御線CHの選択を行う。制御信号CTLによって読み出し命令が入力された際、前述したワード線、ビット線およびチェイン制御線の組み合わせによって選択されたチェインメモリアレイCYからビット線選択回路BSW0〜BSWmを介してデータが読み出される。当該読み出されたデータは、センスアンプSA0〜SAmで増幅され、データ選択回路DSW1を介してデータバッファDBUF0(又はDBUF1)に伝送される。そして、データバッファDBUF0(又はDBUF1)上のデータは、データ制御回路DATCTLおよびIOバッファIOBUFを介して入出力信号IOに順次伝送される。  The row decoder ROWDEC receives the output of the row address latch RADLT and selects the word lines WL0 to WLk, and the column decoder COLDEC receives the output of the column address latch CALLT and receives bit lines BL0_x to BLi_x (x = 0 to m). Make a selection. The chain decoder CHDEC receives the output of the chain selection address latch CHLT and selects the chain control line CH. When a read command is input by the control signal CTL, data is read from the chain memory array CY selected by the combination of the word line, bit line, and chain control line described above via the bit line selection circuits BSW0 to BSWm. The read data is amplified by the sense amplifiers SA0 to SAm and transmitted to the data buffer DBUF0 (or DBUF1) via the data selection circuit DSW1. The data on the data buffer DBUF0 (or DBUF1) is sequentially transmitted to the input / output signal IO via the data control circuit DATCTL and the IO buffer IOBUF.

一方、制御信号CTLによって書込み命令が入力された際、入出力信号IOには、前述したアドレス信号に続いてデータ信号が伝送され、当該データ信号は、データ制御回路DATCTLを介してデータバッファDBUF0(又はDBUF1)に入力される。データバッファDBUF0(又はDBUF1)上のデータ信号は、データ選択回路DSW1、ライトドライバWDR0〜WDRmおよびビット線選択回路BSW0〜BSWmを介して、前述したワード線、ビット線およびチェイン制御線の組み合わせによって選択されたチェインメモリアレイCYに書き込まれる。また、この際に、書込みデータ検証回路WV0〜WVmは、書込みを行ったデータをセンスアンプSA0〜SAmを介して適宜読み出しながら書込みレベルが十分なレベルに達したかを検証し、十分なレベルに達するまでライトドライバWDR0〜WDRmを用いて再度の書込み動作を行う。  On the other hand, when a write command is input by the control signal CTL, a data signal is transmitted to the input / output signal IO following the address signal described above, and the data signal is transmitted to the data buffer DBUF0 ( Or it is input to DBUF1). A data signal on the data buffer DBUF0 (or DBUF1) is selected by a combination of the above-described word line, bit line, and chain control line via the data selection circuit DSW1, the write drivers WDR0 to WDRm, and the bit line selection circuits BSW0 to BSWm. Is written to the chain memory array CY. At this time, the write data verification circuits WV0 to WVm verify whether or not the write level has reached a sufficient level while appropriately reading the written data through the sense amplifiers SA0 to SAm. The write operation is performed again using the write drivers WDR0 to WDRm until it reaches.

図4は、図3Bのチェインメモリアレイの動作例を示す説明図である。この図4を用いて、例えば、チェインメモリアレイCY1内の相変化メモリセルCL0における可変抵抗型記憶素子R0を高抵抗や低抵抗にする際の動作について説明する。チェインデコーダCHDECによって、チェインメモリアレイ選択線SL1のみが活性化(SL0=Low、SL1=High、SL2=High)され、チェイン選択トランジスタTch1およびTch2が導通状態となる。続いて、メモリセル選択線LY0のみが非活性化(LY0=Low、LY1〜LYn=High)され、相変化メモリセルCL0のメモリセル選択トランジスタTcl0はカットオフ状態となり、残りのメモリセルCL1〜CLnのメモリセル選択トランジスタTcl1〜Tclnは導通状態となる。  FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation example of the chain memory array of FIG. 3B. With reference to FIG. 4, for example, an operation when the variable resistance memory element R0 in the phase change memory cell CL0 in the chain memory array CY1 is set to a high resistance or a low resistance will be described. Only the chain memory array selection line SL1 is activated (SL0 = Low, SL1 = High, SL2 = High) by the chain decoder CHDEC, and the chain selection transistors Tch1 and Tch2 are turned on. Subsequently, only the memory cell selection line LY0 is deactivated (LY0 = Low, LY1 to LYn = High), the memory cell selection transistor Tcl0 of the phase change memory cell CL0 is cut off, and the remaining memory cells CL1 to CLn. The memory cell selection transistors Tcl1 to Tcln are turned on.

次に、ワード線WL0がHighとなり、続いてビット線BL0がLowになると、電流I0がワード線WL0から、チェイン選択トランジスタTch2、可変抵抗型記憶素子R0、メモリセル選択トランジスタTcl1〜Tclnおよびチェイン選択トランジスタTch1を経由してビット線BL0へ流れる。この電流I0が図14に示したReset電流パルスの形に制御されることで、可変抵抗型記憶素子R0は高抵抗となる。また、この電流I0が図14に示したSet電流パルスの形に制御されることで、可変抵抗型記憶素子R0は低抵抗となる。可変抵抗型記憶素子R0〜Rnの抵抗値の違いによってデータ“1”と“0”が区別される。  Next, when the word line WL0 becomes High and then the bit line BL0 becomes Low, the current I0 is changed from the word line WL0 to the chain selection transistor Tch2, the variable resistance memory element R0, the memory cell selection transistors Tcl1 to Tcln, and the chain selection. It flows to the bit line BL0 via the transistor Tch1. By controlling the current I0 in the form of the Reset current pulse shown in FIG. 14, the variable resistance memory element R0 has a high resistance. Further, the current I0 is controlled in the form of the Set current pulse shown in FIG. 14, so that the variable resistance memory element R0 has a low resistance. Data “1” and “0” are distinguished by the difference in resistance values of the variable resistance memory elements R0 to Rn.

また、図3Aで示すように複数のビット線BL0_0、BL0_1〜BL0_mへ電流I0を流すことで、書込み速度を向上することができる。  In addition, as shown in FIG. 3A, the writing speed can be improved by flowing the current I0 to the plurality of bit lines BL0_0 and BL0_1 to BL0_m.

特に限定しないが、可変抵抗型記憶素子が低抵抗になった場合に、データ“1”が記録され、高抵抗になった場合にデータ“0”が記録されるものとする。  Although not particularly limited, it is assumed that data “1” is recorded when the variable resistance memory element becomes low resistance, and data “0” is recorded when the variable resistance memory element becomes high resistance.

なお、可変抵抗型記憶素子R0に記録されたデータを読み出す場合は、可変抵抗型記憶素子R0の抵抗値が変化しない程度に、データ書込みと同様の経路で電流が印加される。この場合、可変抵抗型記憶素子R0の抵抗値に応じた電圧値がセンスアンプ(この例では図3AのSA0)で検出され、データ“0”および“1”が判定される。  Note that when data recorded in the variable resistance memory element R0 is read, a current is applied through a path similar to that for data writing to the extent that the resistance value of the variable resistance memory element R0 does not change. In this case, a voltage value corresponding to the resistance value of the variable resistance storage element R0 is detected by a sense amplifier (SA0 in FIG. 3A in this example), and data “0” and “1” are determined.

また、図3Aで示すように複数のビット線BL0_0、BL0_1〜BL0_mを通じて可変抵抗型記憶素子R0の抵抗値が変化しない程度に、データ書込みと同様の経路で電流が印加することで、複数のセンスアンプ(この例では図3AのSA0〜SAm)にてデータ“0”および“1”が判定され、読み出し速度を向上することができる。  Further, as shown in FIG. 3A, a plurality of senses can be obtained by applying a current through a path similar to that of data writing to the extent that the resistance value of the variable resistance memory element R0 does not change through the plurality of bit lines BL0_0 and BL0_1 to BL0_m. Data “0” and “1” are determined by the amplifier (SA0 to SAm in FIG. 3A in this example), and the reading speed can be improved.

図5A、図5Bおよび図5Cは、図3Bのチェインメモリアレイの別の動作例を示す説明図である。先ず図5Aを用いて、1チェインメモリアレイCY1内の全可変抵抗型記憶素子R0〜Rnを一括で低抵抗にする際の動作を説明する。チェインデコーダCHDECによって、チェインメモリアレイ選択線SL1のみが活性化(SL0=Low、SL1=High、SL2=High)され、チェイン選択トランジスタTch1およびTch2が導通状態となる。続いて、メモリセル選択線LY0〜LYnが非活性化(LY0〜LYn=Low)され、メモリセルCL0〜CLnのメモリセル選択トランジスタTcl0〜Tclnはカットオフ状態となる。次に、ワード線WL0がHighとなり、続いてビット線BL0がLowになると、電流I1がワード線WL0から、チェイン選択トランジスタTch2、可変抵抗型記憶素子R0〜Rnおよびチェイン選択トランジスタTch1を経由してビット線BL0へ流れる。この電流I1が図14に示したSet電流パルスの形に制御されることで、可変抵抗型記憶素子R0〜Rnは一括して低抵抗となる。  5A, FIG. 5B, and FIG. 5C are explanatory diagrams showing another operation example of the chain memory array of FIG. 3B. First, using FIG. 5A, the operation when all the variable resistance memory elements R0 to Rn in the one-chain memory array CY1 are collectively reduced in resistance will be described. Only the chain memory array selection line SL1 is activated (SL0 = Low, SL1 = High, SL2 = High) by the chain decoder CHDEC, and the chain selection transistors Tch1 and Tch2 are turned on. Subsequently, the memory cell selection lines LY0 to LYn are deactivated (LY0 to LYn = Low), and the memory cell selection transistors Tcl0 to Tcln of the memory cells CL0 to CLn are cut off. Next, when the word line WL0 becomes High and then the bit line BL0 becomes Low, the current I1 passes from the word line WL0 via the chain selection transistor Tch2, the variable resistance memory elements R0 to Rn, and the chain selection transistor Tch1. It flows to the bit line BL0. By controlling the current I1 in the form of the Set current pulse shown in FIG. 14, the variable resistance memory elements R0 to Rn collectively have a low resistance.

次に、図5Bを用いて、1チェインメモリアレイCY1内の全可変抵抗型記憶素子R0〜Rnを一括で低抵抗にする際の動作を説明する。チェインデコーダCHDECによって、チェインメモリアレイ選択線SL1のみが活性化(SL0=Low、SL1=High、SL2=High)され、チェイン選択トランジスタTch1およびTch2が導通状態となる。続いて、メモリセル選択線LY0〜LYnが活性化(LY0〜LYn=High)され、メモリセルCL0〜CLnのメモリセル選択トランジスタTcl0〜Tclnは導通状態となる。次に、ワード線WL0がHighとなり、続いてビット線BL0がLowになると、電流I2がワード線WL0から、チェイン選択トランジスタTch2、メモリセル選択トランジスタTcl0〜Tclnおよびチェイン選択トランジスタTch1を経由してビット線BL0へ流れる。この電流I2によるジュール熱が、可変抵抗型記憶素子R0〜Rnへ伝導し、可変抵抗型記憶素子R0〜Rnは一括して低抵抗となる。この電流I2は、可変抵抗型記憶素子R0〜Rnが一括して低抵抗にすることができる様な値に制御される。  Next, using FIG. 5B, an operation when all the variable resistance memory elements R0 to Rn in the one-chain memory array CY1 are collectively reduced in resistance will be described. Only the chain memory array selection line SL1 is activated (SL0 = Low, SL1 = High, SL2 = High) by the chain decoder CHDEC, and the chain selection transistors Tch1 and Tch2 are turned on. Subsequently, the memory cell selection lines LY0 to LYn are activated (LY0 to LYn = High), and the memory cell selection transistors Tcl0 to Tcln of the memory cells CL0 to CLn are turned on. Next, when the word line WL0 becomes High and then the bit line BL0 becomes Low, the current I2 is a bit from the word line WL0 via the chain selection transistor Tch2, the memory cell selection transistors Tcl0 to Tcln, and the chain selection transistor Tch1. Flow to line BL0. Joule heat due to the current I2 is conducted to the variable resistance memory elements R0 to Rn, and the variable resistance memory elements R0 to Rn collectively have a low resistance. The current I2 is controlled to such a value that the variable resistance memory elements R0 to Rn can collectively reduce the resistance.

次に、図5Cを用いて、チェインメモリアレイCY0およびCY1内の全可変抵抗型記憶素子R0〜Rnを一括で低抵抗にする際の動作を説明する。チェインデコーダCHDECによって、チェインメモリアレイ選択線SL0および1が活性化(SL0、SL1=High、SL2=High)され、チェインメモリアレイCY0およびCY1双方のチェイン選択トランジスタTch0、Tch1およびTch2が導通状態となる。続いて、メモリセル選択線LY0〜LYnが活性化(LY0〜LYn=High)され、チェインメモリアレイCY0およびCY1双方のメモリセルCL0〜CLnのメモリセル選択トランジスタTcl0〜Tclnは導通状態となる。次に、ワード線WL0がHighとなり、続いてビット線BL0がLowになると、電流I3がワード線WL0から、チェイン選択トランジスタTch2、チェインメモリアレイCY0およびCY1双方のメモリセル選択トランジスタTcl0〜Tclnおよびチェイン選択トランジスタTch0およびTch1を経由してビット線BL0へ流れる。この電流I3によるジュール熱が、チェインメモリアレイCY0およびCY1双方の可変抵抗型記憶素子R0〜Rnへ伝導し、可変抵抗型記憶素子R0〜Rnは一括して低抵抗となる。電流I3の値は、チェインメモリアレイCY0およびCY1双方の可変抵抗型記憶素子R0〜Rnを一括して低抵抗にするような値に制御される。  Next, with reference to FIG. 5C, the operation when all the variable resistance memory elements R0 to Rn in the chain memory arrays CY0 and CY1 are collectively reduced in resistance will be described. The chain decoder CHDEC activates the chain memory array selection lines SL0 and SL1 (SL0, SL1 = High, SL2 = High), and the chain selection transistors Tch0, Tch1, and Tch2 of both the chain memory arrays CY0 and CY1 are turned on. . Subsequently, the memory cell selection lines LY0 to LYn are activated (LY0 to LYn = High), and the memory cell selection transistors Tcl0 to Tcln of the memory cells CL0 to CLn of both the chain memory arrays CY0 and CY1 are turned on. Next, when the word line WL0 becomes High and then the bit line BL0 becomes Low, the current I3 changes from the word line WL0 to the chain selection transistor Tch2, the memory cell selection transistors Tcl0 to Tcln of both the chain memory arrays CY0 and CY1, and the chain. It flows to the bit line BL0 via the selection transistors Tch0 and Tch1. The Joule heat generated by the current I3 is conducted to the variable resistance memory elements R0 to Rn of both the chain memory arrays CY0 and CY1, and the variable resistance memory elements R0 to Rn collectively have a low resistance. The value of the current I3 is controlled to such a value that the variable resistance memory elements R0 to Rn of both the chain memory arrays CY0 and CY1 are collectively reduced in resistance.

以上説明したように、必要に応じて、同時に複数のチェインメモリアレイ内のメモリセルを低抵抗にすることができ、消去データレートを向上することができる。  As described above, if necessary, the memory cells in the plurality of chain memory arrays can be simultaneously reduced in resistance, and the erase data rate can be improved.

図6は、制御回路MDLCT0が、図9のブロック構成情報(BLKCFG)を利用し、構築するメモリアレイのブロック構成の一例であり、図9のブロック構成情報(BLKCFG)の中で、ブロック情報BLKINFOが1で、消去単位情報ERSINFOが1で、熱緩衝領域情報WALINFOが1の場合のメモリアレイのブロック構成の一例である。  FIG. 6 is an example of a block configuration of a memory array to be constructed by the control circuit MDLCT0 using the block configuration information (BLKCFG) of FIG. 9, and the block information BLKINFO is included in the block configuration information (BLKCFG) of FIG. Is an example of a block configuration of a memory array when erasure unit information ERSINFO is 1 and thermal buffer area information WALINFO is 1.

図9のブロック情報BLKINFOが1の場合では、一つのブロックは、9(X方向:X−BLK)×9216(Y方向:Y−BLK)×8(Z方向:Z−BLK)のチェインメモリアレイにて構成され、そのサイズは82944バイト(=9(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))であることを示す。  When the block information BLKINFO of FIG. 9 is 1, one block is a chain memory array of 9 (X direction: X-BLK) × 9216 (Y direction: Y-BLK) × 8 (Z direction: Z-BLK). The size is 82944 bytes (= 9 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

また、図9の消去単位情報ERSINFOは一つのブロック内のメモリセルを低抵抗にする際の、一括で低抵抗にするメモリアレイ領域を示す。消去単位情報ERSINFOが1の場合では、8(X方向:XERS)×72(Y方向:YERS)×8(Z方向:ZERS)のメモリアレイが一括で低抵抗なり、その消去データサイズは576バイト(=9(X方向)×72(Y方向)×8(Z方向))であることを示している。
また、図9の熱緩衝領域情報WALINFOは、熱緩衝領域WALLとするメモリアレイ領域を示す。熱緩衝領域情報WALINFOは1の場合では、X方向に一行分だけのメモリアレイ、つまり1(X方向:XWAL)×9216(Y方向)×8(Z方向)のメモリアレイが熱緩衝領域WALLとして設定され、そのサイズは9216バイト(=1(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))であることを示す。
Further, the erase unit information ERSINFO in FIG. 9 indicates a memory array region in which the resistance is reduced collectively when the memory cells in one block are reduced in resistance. When the erase unit information ERSINFO is 1, the memory array of 8 (X direction: XERS) × 72 (Y direction: YERS) × 8 (Z direction: ZERS) has a low resistance at a time, and the erase data size is 576 bytes. (= 9 (X direction) × 72 (Y direction) × 8 (Z direction)).
Further, the thermal buffer area information WALINFO in FIG. 9 indicates a memory array area as the thermal buffer area WALL. When the thermal buffer area information WALINFO is 1, a memory array for only one row in the X direction, that is, a memory array of 1 (X direction: XWAL) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction) is used as the thermal buffer area WALL. It is set and indicates that its size is 9216 bytes (= 1 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

不揮発性メモリ装置は、ブロックBLK0〜BLKkn+n-1で構成されており、それぞれのブロック内のメモリアレイARYのチェインメモリアレイCYLと、チェインメモリアレイCYHの配置の一例が示されている。これらの図において、チェインメモリアレイCYLは、白抜きの○印で示され、チェインメモリアレイCYHは、ドットで埋められた○印で示されている。以下の図面においても、チェインメモリアレイCYLとチェインメモリアレイCYHは同様な表示方法をする。  The nonvolatile memory device includes blocks BLK0 to BLKkn + n-1, and an example of the arrangement of the chain memory array CYL and the chain memory array CYH of the memory array ARY in each block is shown. In these drawings, the chain memory array CYL is indicated by white circles, and the chain memory array CYH is indicated by circles filled with dots. In the following drawings, the chain memory array CYL and the chain memory array CYH use the same display method.

図6において、図9のブロック情報BLKINFOが1の場合を利用しているので、一つのブロックは、9(X方向)×9216(Y方向)のチェインメモリアレイにて構成され、そのサイズは82944バイト(=9(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))である。このブロックが多数個配置され、図3Aに示す不揮発性メモリのメモリアレイを構成する。  In FIG. 6, since the case where the block information BLKINFO of FIG. 9 is 1 is used, one block is composed of a chain memory array of 9 (X direction) × 9216 (Y direction), and its size is 82944. Byte (= 9 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)). A large number of these blocks are arranged to constitute a memory array of the nonvolatile memory shown in FIG. 3A.

一つのブロック内の書込み領域WT−AREAは、消去領域と同一で、複数のチェインメモリアレイCYLが物理的に集まって形成されている領域である。  The write area WT-AREA in one block is the same as the erase area, and is an area in which a plurality of chain memory arrays CYL are physically gathered.

書込み領域WT−AREAのサイズは73728バイト(=8(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))である。  The size of the write area WT-AREA is 73728 bytes (= 8 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

書込み領域WT−AREA内のデータ領域DATA−AREAのサイズは65536バイト(=8(X方向)×8192(Y方向)×8(Z方向))で、書込み領域WT−AREA内の管理領域MG−AREAのサイズは8192バイト(=8(X方向)×1024(Y方向)×8(Z方向))である。  The size of the data area DATA-AREA in the write area WT-AREA is 65536 bytes (= 8 (X direction) × 8192 (Y direction) × 8 (Z direction)), and the management area MG− in the write area WT-AREA. The size of AREA is 8192 bytes (= 8 (X direction) × 1024 (Y direction) × 8 (Z direction)).

一つの論理アドレスLADのデータサイズは、8192バイトであり、情報処理回路MNGERは、このデータDATAに対するECCコードを生成し、不揮発性メモリのメモリアレイのブロック内の書込み領域WT−AREAへ、データDATAとECCコードを書き込む。  The data size of one logical address LAD is 8192 bytes, and the information processing circuit MNGER generates an ECC code for the data DATA, and sends the data DATA to the write area WT-AREA in the block of the memory array of the nonvolatile memory. Write ECC code.

また、一つの物理アドレスには、一つの論理アドレスLADのデータDATAを書き込む8192バイトのデータ領域DATA−AREAと、データDATAに対するECCコードなどを書き込む1024バイトの管理領域MG−AREAが割り当たりため、
73728バイトの書込み領域WT−AREAには、8つの論理アドレスLADに対する物理アドレスのデータが格納される。
Also, since one physical address is allocated an 8192-byte data area DATA-AREA for writing data DATA of one logical address LAD and a 1024-byte management area MG-AREA for writing an ECC code for the data DATA, etc.
In a 73728-byte write area WT-AREA, physical address data for eight logical addresses LAD is stored.

また、熱緩衝領域WALLは、書込み領域WT−AREAの外側に配置される複数のチェインメモリアレイCYHが物理的に集まって形成されている領域である。  The thermal buffer area WALL is an area in which a plurality of chain memory arrays CYH arranged outside the write area WT-AREA are physically gathered.

図6において、図9の熱緩衝領域情報WALINFOは1の場合を利用しているので、
熱緩衝領域WALLのサイズは9216バイト(=1(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))である。
In FIG. 6, the heat buffer area information WALINFO of FIG.
The size of the thermal buffer area WALL is 9216 bytes (= 1 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

また、図6において、図9の消去単位情報ERSINFOが1の場合を利用しているので、一度に消去するチェインメモリアレイCYLのサイズは576バイト(=8(X方向)x72(Y方向)x8(z方向))である。  In FIG. 6, since the case where the erase unit information ERSINFO of FIG. 9 is 1, the size of the chain memory array CYL to be erased at one time is 576 bytes (= 8 (X direction) × 72 (Y direction) × 8. (Z direction)).

また、先ず、書込み領域WT−AREA(=消去領域)内の全チェインメモリアレイCYLに含まれる全メモリセルのデータは、“1”(Set状態:低抵抗状態)となる。すなわち、一括消去され、次に、物理アドレスPAD毎に、“0”のデータのみが(Reset状態:高抵抗状態)が書き込まれる。たとえば、書込み領域WT−AREAサイズが73728バイトで、一回の消去動作による一括消去データサイズが576バイトである場合、128回の消去動作がY方向と平行な方向に、順に行われ、書込み領域WT−AREAの全メモリセルのデータは、“1”(Set状態:低抵抗状態)となる。  First, the data of all the memory cells included in all the chain memory arrays CYL in the write area WT-AREA (= erasure area) is “1” (Set state: low resistance state). That is, the data is erased all at once, and then only “0” data (reset state: high resistance state) is written for each physical address PAD. For example, when the write area WT-AREA size is 73728 bytes and the batch erase data size by one erase operation is 576 bytes, 128 erase operations are sequentially performed in the direction parallel to the Y direction, and the write area The data of all memory cells of WT-AREA is “1” (Set state: low resistance state).

熱緩衝領域WALLに対しては消去動作が行われないため、書込み領域へ消去動作を行った際の熱ディスターブによる信頼性低下の影響が、隣接するブロックへ及ぼされることは無い。さらに、熱緩衝領域WALLに対しては、“0”のデータ(Reset状態:高抵抗状態)も書き込まれることは無い。  Since the erasing operation is not performed on the thermal buffer area WALL, the influence of the reliability deterioration due to the thermal disturbance when the erasing operation is performed on the writing area is not exerted on the adjacent block. Further, “0” data (Reset state: high resistance state) is not written in the thermal buffer region WALL.

この様に、チェインメモリアレイCYHを熱緩衝領域WALLとして書込み領域(=消去領域)の周辺に配置することで、熱ディスターブによる信頼性低下を防ぐことができる。
また、熱緩衝領域WALLには、データを保存しないため、一つのブロックには、8つ分の物理アドレスのデータが保存可能となる。
As described above, by disposing the chain memory array CYH as the thermal buffer area WALL around the write area (= erasure area), it is possible to prevent a decrease in reliability due to thermal disturbance.
In addition, since no data is stored in the thermal buffer area WALL, data of eight physical addresses can be stored in one block.

図9に示すブロック構成情報BLKCFGについて詳しく説明する。制御回路MDLCT0内の情報処理回路MNGERは、このブロック構成情報(BLKCFG)を利用し、不揮発性メモリのブロック構成を決定する。  The block configuration information BLKCFG shown in FIG. 9 will be described in detail. The information processing circuit MNGER in the control circuit MDLCT0 uses this block configuration information (BLKCFG) to determine the block configuration of the nonvolatile memory.

電源投入直後の動作において、情報処理回路MNGERは、不揮発性メモリ装置NVM10〜NVM17へ格納されているブロック構成情報BLKCFGを、調停回路ARBおよび不揮発性メモリ装置NVM10〜NVM17を介して読み出し、ブロック構成レジスタBLKCFGREGへ格納する。  In the operation immediately after power-on, the information processing circuit MNGER reads the block configuration information BLKCFG stored in the nonvolatile memory devices NVM10 to NVM17 through the arbitration circuit ARB and the nonvolatile memory devices NVM10 to NVM17, and the block configuration register Store in BLKCFFGREG.

また、情報処理回路MNGERは、ブロック構成レジスタBLKCFGREGへ格納されたブロック構成情報BLKCFGの中で、情報処理システムが要求する信頼性やコストおよび性能に合わせて所望のブロック情報BLKINFO、消去単位情報ERSINFOおよび熱緩衝領域情報WALINFOを読み出し、揮発性メモリのブロック構成を決定する。  Further, the information processing circuit MNGER includes desired block information BLKINFO, erasure unit information ERSINFO, and the like in accordance with the reliability, cost, and performance required by the information processing system in the block configuration information BLKCFG stored in the block configuration register BLKCFREG. The thermal buffer area information WALINFO is read to determine the block configuration of the volatile memory.

さらに、ブロック構成情報BLKCFGは、プログラム可能であり、様々な情報処理システムでの要求する信頼性やコストおよび性能に合わせて、ブロック構成情報BLKCFGを変更することができる。  Furthermore, the block configuration information BLKCFG is programmable, and the block configuration information BLKCFG can be changed in accordance with the reliability, cost, and performance required in various information processing systems.

ブロック情報BLKINFOが1の場合では、一つのブロックは、9(X方向:X−BLK)×9216(Y方向:Y−BLK)×8(Z方向:Z−BLK)のチェインメモリアレイにて構成され、そのサイズは82944バイト(=9(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。  When the block information BLKINFO is 1, one block is configured by a chain memory array of 9 (X direction: X-BLK) × 9216 (Y direction: Y-BLK) × 8 (Z direction: Z-BLK). The size is 82944 bytes (= 9 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

ブロック情報BLKINFOが2の場合では、一つのブロックは、17(X方向:X−BLK)×9216(Y方向:Y−BLK)×8(Z方向:Z−BLK)のチェインメモリアレイにて構成され、そのサイズは156672バイト(=17(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。  When the block information BLKINFO is 2, one block is composed of a chain memory array of 17 (X direction: X-BLK) × 9216 (Y direction: Y-BLK) × 8 (Z direction: Z-BLK). The size is 156672 bytes (= 17 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

ブロック情報BLKINFOが3の場合では、一つのブロックは、33(X方向:X−BLK)×9216(Y方向:Y−BLK)×8(Z方向:Z−BLK)のチェインメモリアレイにて構成され、そのサイズは304128バイト(=33(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。  When the block information BLKINFO is 3, one block is configured by a chain memory array of 33 (X direction: X-BLK) × 9216 (Y direction: Y-BLK) × 8 (Z direction: Z-BLK). The size is 304128 bytes (= 33 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

消去単位情報ERSINFOが1の場合では、8(X方向:XERS)×72(Y方向:YERS)×8(Z方向:ZERS)のメモリアレイが一括で低抵抗なり、その消去データサイズは576バイト(=8(X方向)×72(Y方向)×8(Z方向))となる。  When the erase unit information ERSINFO is 1, the memory array of 8 (X direction: XERS) × 72 (Y direction: YERS) × 8 (Z direction: ZERS) has a low resistance at a time, and the erase data size is 576 bytes. (= 8 (X direction) × 72 (Y direction) × 8 (Z direction)).

消去単位情報ERSINFOが1の場合では、16(X方向:XERS)×72(Y方向:YERS)×8(Z方向:ZERS)のメモリアレイが一括で低抵抗なり、その消去データサイズは1152バイト(=16(X方向)×72(Y方向)×8(Z方向))となる。  When the erase unit information ERSINFO is 1, the memory array of 16 (X direction: XERS) × 72 (Y direction: YERS) × 8 (Z direction: ZERS) has a low resistance at a time, and its erase data size is 1152 bytes. (= 16 (X direction) × 72 (Y direction) × 8 (Z direction)).

消去単位情報ERSINFOが1の場合では、32(X方向:XERS)×72(Y方向:YERS)×8(Z方向:ZERS)のメモリアレイが一括で低抵抗なり、その消去データサイズは2304バイト(=32(X方向)×72(Y方向)×8(Z方向))となる
熱緩衝領域情報WALINFOは1の場合では、一つのブロック内で、X方向に1行分だけのメモリアレイ、つまり1(X方向:XWAL)×9216(Y方向)×8(Z方向)のメモリアレイが熱緩衝領域WALLとして設定され、そのサイズは9216バイト(=1(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。
When the erase unit information ERSINFO is 1, the memory array of 32 (X direction: XERS) × 72 (Y direction: YERS) × 8 (Z direction: ZERS) has a low resistance at a time, and the erase data size is 2304 bytes. (= 32 (X direction) × 72 (Y direction) × 8 (Z direction)) In the case where the thermal buffer area information WALINFO is 1, a memory array for only one row in the X direction in one block, That is, a memory array of 1 (X direction: XWAL) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction) is set as the thermal buffer area WALL, and its size is 9216 bytes (= 1 (X direction) × 9216 (Y direction). × 8 (Z direction)).

熱緩衝領域情報WALINFOは2の場合では、一つのブロック内で、X方向に2行分だけのメモリアレイ、つまり2(X方向:XWAL)×9216(Y方向)×8(Z方向)のメモリアレイが熱緩衝領域WALLとして設定され、そのサイズは18432バイト(=2(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。  In the case where the thermal buffer area information WALINFO is 2, in one block, only two rows in the X direction, that is, 2 (X direction: XWAL) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction) memory The array is set as a thermal buffer area WALL, and its size is 18432 bytes (= 2 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

熱緩衝領域情報WALINFOは2の場合では、一つのブロック内で、X方向に3行分だけのメモリアレイ、つまり3(X方向:XWAL)×9216(Y方向)×8(Z方向)のメモリアレイが熱緩衝領域WALLとして設定され、そのサイズは27648バイト(=3(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。  In the case where the thermal buffer area information WALINFO is 2, in one block, the memory array for only three rows in the X direction, that is, the memory of 3 (X direction: XWAL) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction) The array is set as the thermal buffer area WALL, and its size is 27648 bytes (= 3 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

ブロック情報BLKINFOが1と、熱緩衝領域情報WALINFOが1の組み合わせを選択した場合のブロック構成では、隣接するブロック間には熱ディスターブを防ぐために、X方向に1行分だけ熱緩衝領域WALLが設定される。また、82944バイトのブロックの中に、9216バイトの熱緩衝領域WALLが存在するため、73728バイト分が書込み領域WT−AREAとなり、一つのブロックの書込み領域の割合が88.9%となる。  In the block configuration when the block information BLKINFO is 1 and the combination of the thermal buffer area information WALINFO is 1, the thermal buffer area WALL is set for one line in the X direction to prevent thermal disturbance between adjacent blocks. Is done. In addition, since there is a 9216-byte thermal buffer area WALL in the 82944-byte block, the area for 73728 bytes becomes the write area WT-AREA, and the ratio of the write area of one block becomes 88.9%.

上記ブロック構成よりも、熱ディスターブの影響を小さくし、信頼性を向上させる場合は、ブロック情報BLKINFOが1と、熱緩衝領域情報WALINFOが2の組み合わせを選択すると良い。この場合、隣接するブロック間にはX方向に2行分の熱緩衝領域WALLを設定し、より熱ディスターブの影響を小さくすることができる。  In order to reduce the influence of thermal disturbance and improve reliability compared to the above block configuration, it is preferable to select a combination of block information BLKINFO of 1 and thermal buffer area information WALINFO of 2. In this case, the thermal buffer area WALL for two rows is set in the X direction between adjacent blocks, and the influence of thermal disturbance can be further reduced.

また、ブロック情報BLKINFOが1と、熱緩衝領域情報WALINFOが1の組み合わせを選択した場合のブロック構成よりも低コストのブロック構成を実現するには、ブロック情報BLKINFOが2と、熱緩衝領域情報WALINFOが1の組み合わせを選択すると良い。この場合、156672バイトのブロックの中に、9216バイトの熱緩衝領域WALLが存在するので、147456バイト分が書込み領域WT−AREAとなり、一つのブロックの書込み領域の割合が94.1%となる。  Further, in order to realize a block configuration with a lower cost than the block configuration in the case where the combination of the block information BLKINFO of 1 and the thermal buffer area information WALINFO of 1 is selected, the block information BLKINFO is 2 and the thermal buffer area information WALINFO of It is better to select a combination of 1. In this case, since there is a 9216-byte thermal buffer area WALL in the 156672-byte block, 147456 bytes are the write area WT-AREA, and the ratio of the write area of one block is 94.1%.

以上説明した様に、ブロック構成情報BLKCFGにより、利用する不揮発性メモリの仕様を変更し、メモリモジュールNVMMD0および情報処理システムが要求する仕様に対し柔軟に対応できる。  As described above, the specification of the nonvolatile memory to be used can be changed by the block configuration information BLKCFG to flexibly cope with the specifications required by the memory module NVMMD0 and the information processing system.

図6では、熱緩衝領域WALLは熱ディスターブによる信頼性低下を防ぐための領域であり、1ブロックの容量82944バイトの中で、熱緩衝領域WALLの容量9216バイトはデータを書き込まない領域となり、1ブロックには8つの分の物理アドレスのデータが保存できるつまり、1ブロックでは8つ分の論理アドレスに対する8つ分の物理アドレスが対応できる。  In FIG. 6, the thermal buffer area WALL is an area for preventing a decrease in reliability due to thermal disturbance, and among the capacity of 92944 bytes of one block, the capacity of 9216 bytes of the thermal buffer area WALL is an area where data is not written. Data of eight physical addresses can be stored in the block, that is, one physical address can correspond to eight logical addresses in one block.

図6に示すブロック構成において、図7〜図12を利用し、高信頼のための熱緩衝領域WALLを維持しながら、熱緩衝領域WALLの容量分のデータを復元し、1ブロックの容量を変えずに、1ブロック内に実効的に9つ分の論理アドレスが対応可能な書込み方法について説明する。この方法によって、熱緩衝領域WALLによって、熱ディスターブによる信頼性低下を防ぎながら、1ブロックは実効的に9つの論理アドレスLADのデータに対応することができ、高信頼、大容量且つ低コストのメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を実現できる。  In the block configuration shown in FIG. 6, the data for the capacity of the thermal buffer area WALL is restored and the capacity of one block is changed while maintaining the thermal buffer area WALL for high reliability by using FIGS. First, a writing method capable of effectively handling nine logical addresses in one block will be described. By this method, one block can effectively correspond to data of nine logical addresses LAD while preventing reliability degradation due to thermal disturbance by the thermal buffer area WALL, and a highly reliable, large capacity and low cost memory. A module (semiconductor device) NVMMD0 can be realized.

図6に示すブロック構成では、一つの物理アドレスのサイズは9216バイトで、一つのブロックは、82944バイト(=9216バイト ×9)となる。つまり、一つのブロックには、実効的に9つ分の物理アドレスのデータが保存可能となる。  In the block configuration shown in FIG. 6, the size of one physical address is 9216 bytes, and one block is 82944 bytes (= 9216 bytes × 9). That is, data of nine physical addresses can be effectively stored in one block.

また、図9の熱緩衝領域情報WALINFOは、熱緩衝領域WALLとするメモリアレイ領域を示す。熱緩衝領域情報WALINFOは1の場合では、X方向に一行分だけのメモリアレイ、つまり1(X方向:XWAL)×9216(Y方向)×8(Z方向)のメモリアレイが熱緩衝領域WALLとして設定され、そのサイズは9216バイト(=1(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))であることを示す。  Further, the thermal buffer area information WALINFO in FIG. 9 indicates a memory array area as the thermal buffer area WALL. When the thermal buffer area information WALINFO is 1, a memory array for only one row in the X direction, that is, a memory array of 1 (X direction: XWAL) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction) is used as the thermal buffer area WALL. It is set and indicates that its size is 9216 bytes (= 1 (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

図7は1ブロック内に実効的に9つ分の論理アドレスが対応可能な書込み方法のフローを示している。先ず図7について説明する。  FIG. 7 shows a flow of a writing method that can effectively handle nine logical addresses in one block. First, FIG. 7 will be described.

先ず、情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPから、制御回路MDLCT0へ論理アドレスLAD0〜LAD8への書込み要求と、これら論理アドレスLAD0〜LAD8に対する書込みデータ(8192バイト/論理アドレス)が順に発生する。  First, a write request to the logical addresses LAD0 to LAD8 and write data (8192 bytes / logical address) to the logical addresses LAD0 to LAD8 are sequentially generated from the information processing device (processor) CPU_CP to the control circuit MDLCT0.

情報処理回路MNGERは、メモリ制御回路RAMCを通じてランダムアクセスメモリRAMへ、順に、9つの論理アドレスLADのそれぞれに対応する8192バイト分のデータを書き込む(図7:Step1)。  The information processing circuit MNGER sequentially writes data for 8192 bytes corresponding to each of the nine logical addresses LAD to the random access memory RAM through the memory control circuit RAMC (FIG. 7: Step 1).

次に、情報処理回路MNGERは、1ブロック分のデータ(8192バイト×9LAD)がランダムアクセスメモリRAMへ書き込まれたかをチェックし(図7:Step2)、もし、1ブロック分のデータが書き込まれていなければ図7のStep1をおこなう。もし、1ブロック分のデータが書き込まれていれば、図7のStep3を行う。  Next, the information processing circuit MNGER checks whether one block of data (8192 bytes × 9 LAD) has been written to the random access memory RAM (FIG. 7: Step 2). If one block of data has been written If not, Step 1 of FIG. 7 is performed. If data for one block has been written, Step 3 in FIG. 7 is performed.

図7のStep3では、ランダムアクセスメモリRAMへ書き込まれたデータを読み出し、8192バイトの全てのデータビットが“1”である論理アドレスのデータを探す。  In Step 3 of FIG. 7, the data written in the random access memory RAM is read, and the data of the logical address whose all data bits of 8192 bytes are “1” is searched.

次のStep4では、全てのデータビットが“1”であるデータのサイズが、一つのブロック内の熱緩衝領域WALLの物理サイズ9216バイトからスペア領域1024バイトを差し引いた8192バイト以上であるかをチェックする。  In the next Step 4, it is checked whether the data size in which all data bits are “1” is 8192 bytes or more obtained by subtracting 1024 bytes of the spare area from the physical size 9216 bytes of the thermal buffer area WALL in one block. To do.

図6のブロック構成では、一つのブロック内の熱緩衝領域WALLの物理サイズは9216バイトである。  In the block configuration of FIG. 6, the physical size of the thermal buffer area WALL in one block is 9216 bytes.

もし、全てのデータビットが“1”であるデータのサイズが、Nバイト(8192バイト)以上であるかをチェックする。Nバイト以上であれば、Step9を行い、Nバイト未満であればStep5を行う。  If all data bits are “1”, it is checked whether the size of the data is N bytes (8192 bytes) or more. If it is N bytes or more, Step 9 is performed, and if it is less than N bytes, Step 5 is performed.

Step9では、制御回路MDLCT0は8192バイトの全てのデータビットが“1”である論理アドレスLAD以外の8つの論理アドレスLADを不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ割り当てる。  In Step 9, the control circuit MDLCT0 assigns eight logical addresses LAD other than the logical address LAD in which all data bits of 8192 bytes are “1” to the physical address PAD of the write area WT-AREA of the nonvolatile memory.

さらに、制御回路MDLCT0はランダムアクセスメモリRAMへは、8192バイトの全てのデータビットが“1”である論理アドレスLADに対応するオール1フラグA1FLGが格納されており、8192バイトの全てのデータビットが“1”である論理アドレスLADに対応するオール1フラグA1FLGを1へ設定する(図10Aにて説明)。  Further, the control circuit MDLCT0 stores all 1 flag A1FLG corresponding to the logical address LAD in which all data bits of 8192 bytes are “1” in the random access memory RAM, and all data bits of 8192 bytes are stored. The all-one flag A1FLG corresponding to the logical address LAD that is “1” is set to 1 (described in FIG. 10A).

次の、Step10では、8192バイトの全てのデータビットが“1”である論理アドレスLAD以外の8つの論理アドレスLADに対応するデータを不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAへの書込む。つぎのSetp11では、ランダムアクセスメモリRAMへ格納されているアドレス変換テーブル(LPTBL)を更新する。  Next, in Step 10, data corresponding to eight logical addresses LAD other than the logical address LAD in which all data bits of 8192 bytes are “1” is written to the write area WT-AREA of the nonvolatile memory. In the next Setp11, the address conversion table (LPTBL) stored in the random access memory RAM is updated.

この様に、8192バイトの全てのデータビットが“1”である論理アドレスLADのデータは“オール1フラグA1FLG=1”で表すことができるため、不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAへ割り当てる必要がない。  Thus, since the data of the logical address LAD in which all data bits of 8192 bytes are “1” can be represented by “all 1 flag A1FLG = 1”, it is necessary to allocate to the write area WT-AREA of the nonvolatile memory. There is no.

そのため、熱緩衝領域WALLによって、熱ディスターブによる信頼性低下を防ぎながら、1ブロックの容量82944バイトは、9つの論理アドレスLADに対するデータに対応することができ、高信頼、大容量且つ低コストのメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を実現できる。  Therefore, the thermal buffer area WALL prevents the deterioration of reliability due to thermal disturbance, and the capacity of one block of 82944 bytes can correspond to the data corresponding to nine logical addresses LAD, and is a highly reliable, large capacity and low cost memory. A module (semiconductor device) NVMMD0 can be realized.

Step5では、ランダムアクセスメモリRAMへ書き込まれた論理アドレスLADXのデータに、演算を施すことによって、8192バイトの全てのデータビットが“1”となるようなオール“1”データを生成する。  In Step 5, all “1” data is generated such that all data bits of 8192 bytes are “1” by performing an operation on the data of the logical address LADX written in the random access memory RAM.

さらに、そのオール“1”データ生成した演算方法から、対象となる論理アドレスLADXのデータ復元方法を生成する。  Further, a data restoration method of the target logical address LADX is generated from the calculation method that generated all “1” data.

次のStep6では、Step5で生成したデータのサイズが、Nバイト(8192バイト)以上であるかをチェックする。  In the next Step 6, it is checked whether the size of the data generated in Step 5 is N bytes (8192 bytes) or more.

もし、生成したデータの全てのデータビットが“1”であるデータのサイズが、Nバイト(8192バイト)以上であれば、Step9を行い、Nバイト未満であればStep7を行う。  If the size of the data in which all data bits of the generated data are “1” is N bytes (8192 bytes) or more, Step 9 is performed, and if it is less than N bytes, Step 7 is performed.

Step9では、演算を施された論理アドレスLADXをランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPADへ割り当て、この物理アドレスDPADへStep5で求めた論理アドレスLADXに対応するデータの復元方法を格納する。また、論理アドレスLADX以外の論理アドレスLADを不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ割り当てる。  In Step 9, the logical address LADX that has been subjected to the operation is assigned to the physical address DPAD of the random access memory RAM, and a data restoration method corresponding to the logical address LADX obtained in Step 5 is stored in this physical address DPAD. Further, a logical address LAD other than the logical address LADX is assigned to the physical address PAD in the write area WT-AREA of the nonvolatile memory.

また、オール“1”データ生成の演算方法や、Step5で求めた論理アドレスLADXに対応するデータの復元方法を不揮発性メモリへ格納しても良い。  Further, the calculation method for generating all “1” data and the method for restoring data corresponding to the logical address LADX obtained in Step 5 may be stored in the nonvolatile memory.

この演算方法や復元方法を不揮発性メモリへ格納することにより、突発的な電源遮断が生じても、データが消えないため、高信頼のメモリモジュールを提供できる。  By storing the calculation method and the restoration method in the nonvolatile memory, even if a sudden power interruption occurs, data is not lost, so that a highly reliable memory module can be provided.

この様に、演算を施された論理アドレスLADXのデータは、ランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPADへ格納された復元方法によって復元できるため、不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAへ割り当てる必要がない。そのため、熱緩衝領域WALLによって、熱ディスターブによる信頼性低下を防ぎながら、1ブロックの容量82944バイトは、実効的に9つの論理アドレスLADに対する物理アドレスのデータに対応することができ、大容量且つ、低コストのメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を実現できる。  Thus, since the data of the logical address LADX that has been subjected to the operation can be restored by the restoration method stored in the physical address DPAD of the random access memory RAM, there is no need to assign it to the write area WT-AREA of the nonvolatile memory. Therefore, the thermal buffer area WALL prevents the deterioration of reliability due to thermal disturbance, and the capacity of one block of 82944 bytes can effectively correspond to the physical address data for nine logical addresses LAD. A low-cost memory module (semiconductor device) NVMMD0 can be realized.

Step7では、8192バイトの全てのデータビットが“1”となるようなオール“1”データを探し出す、あるいは生成するためのブロックサイズが最大値BMを超えているかをチェックする。  In Step 7, it is checked whether all “1” data in which all data bits of 8192 bytes are “1” is found or the block size for generation exceeds the maximum value BM.

もし、ブロックサイズが最大値BMを超えていれば、Step12を行い、超えていなければ、Step8を行う。  If the block size exceeds the maximum value BM, Step 12 is performed, and if not, Step 8 is performed.

Step12では、ランダムアクセスメモリRAMへ書き込まれた論理アドレスLADのデータの中で、8192バイトの全てのデータビットが“1”となるようなオール“1”データが見つけだせなかった、あるいは生成できなかったことが判明したので、不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADのみへ論理アドレスを割り当てる。  In Step 12, all “1” data in which all data bits of 8192 bytes are “1” in the data of the logical address LAD written to the random access memory RAM could not be found or generated. Thus, a logical address is assigned only to the physical address PAD of the write area WT-AREA of the nonvolatile memory.

Step8では、8192バイトの全てのデータビットが“1”となるようなオール“1”データを探し出し易くするか、あるいは生成し易くするために、ブロックサイズを大きくし、その後Step1を再度実行する。  In Step 8, in order to make it easy to find or generate all “1” data in which all data bits of 8192 bytes are “1”, the block size is increased, and then Step 1 is executed again.

Step4およびStep6で示したNバイトはプログラム可能であり、不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAへ割り当てない論理アドレスのデータサイズを示し、熱緩衝領域WALL以外にも、不良物理アドレスへも適用できる。  The N bytes shown in Step 4 and Step 6 are programmable, indicate the data size of a logical address not assigned to the write area WT-AREA of the nonvolatile memory, and can be applied to a defective physical address in addition to the thermal buffer area WALL.

図8Aに、ランダムアクセスメモリRAMへ書き込まれた論理アドレスLAD0〜LAD8に対応する書込みデータを示す。  FIG. 8A shows write data corresponding to logical addresses LAD0 to LAD8 written to the random access memory RAM.

図8AのQueueはキュー番号を示し、LADは論理アドレスを示し、DATAは論理アドレスに対応する書込みデータ(8192バイト)を示し、QVLDは、キュー番号のデータが有効か無効かを示す。QVLDが1の場合は有効を示し、0の場合は無効を示す。  In FIG. 8A, Queue indicates a queue number, LAD indicates a logical address, DATA indicates write data (8192 bytes) corresponding to the logical address, and QVLD indicates whether the data of the queue number is valid or invalid. When QVLD is 1, it indicates valid, and when it is 0, it indicates invalid.

論理アドレスLAD0〜LAD8のそれぞれにはデータData0からData8が対応しており、その内容は、8191バイト目から0バイト目まで、順に、8バイト毎に16進数で示されている。たとえば、 論理アドレスLAD0のデータData0は、0001_0002_0003_0004・・・0005_0006_0007_0008 である。また、論理アドレスLAD4のデータData4は、8192バイト全てのビットが“1”であり、論理アドレスLAD7のデータData7は、8192バイト全てのビットが“0”である。  Each of the logical addresses LAD0 to LAD8 corresponds to data Data0 to Data8, and the contents are indicated in hexadecimal notation for every 8 bytes in order from the 8191st byte to the 0th byte. For example, the data Data0 of the logical address LAD0 is 0001_0002_0003_0004... 0005_0006_0007_0008. The data Data4 of the logical address LAD4 has all the bits of 8192 bytes “1”, and the data Data7 of the logical address LAD7 has all the bits of 8192 bytes “0”.

図10Aには、図8Aに示したデータが不揮発性メモリへ書き込まれた後に、更新されたアドレス変換テーブル(LPTBL)を示す。    FIG. 10A shows an address conversion table (LPTBL) updated after the data shown in FIG. 8A is written to the nonvolatile memory.

図10Bは、図8Aに示したデータが不揮発性メモリの、どの物理アドレスへ書き込まれたかを示す。  FIG. 10B shows to which physical address of the nonvolatile memory the data shown in FIG. 8A has been written.

図10Aについて説明する。オール1フラグA1FLGは、論理アドレスLADのデータビットが全て“1”であるかを示す情報である。オール1フラグA1FLGが1の時、その論理アドレスLADのデータビットが全て“1”であることを示し、これ以外は、その論理アドレスLADのデータビットが全て“1”ではないことを示す。  FIG. 10A will be described. The all 1 flag A1FLG is information indicating whether all data bits of the logical address LAD are “1”. When the all 1 flag A1FLG is 1, it indicates that all data bits of the logical address LAD are “1”, and other than that, it indicates that all data bits of the logical address LAD are not “1”.

Usedは、その論理アドレスLADのデータが不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ書き込まれたか、あるいは、その論理アドレスLADのデータを復元するための復元方法が書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ書き込まれたかを示す情報である。  Used indicates that the data of the logical address LAD has been written to the physical address PAD of the write area WT-AREA of the non-volatile memory, or the restoration method for restoring the data of the logical address LAD is the write area WT-AREA. This is information indicating whether data has been written to the physical address PAD.

Usedが1の時、その論理アドレスLADのデータが不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ書き込まれたことを示す。  When Used is 1, it indicates that the data of the logical address LAD has been written to the physical address PAD of the write area WT-AREA of the nonvolatile memory.

Usedが1以外の時、その論理アドレスLADのデータは不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ書き込まれていないことを示す。  When Used is other than 1, it indicates that the data of the logical address LAD is not written to the physical address PAD of the write area WT-AREA of the nonvolatile memory.

RESTOREは、その論理アドレスLADのデータに復元処理が必要かを示す情報である。RESTOREが1の時、その論理アドレスLADのデータには復元処理が必要であることを示し、RESTOREが1以外の時、その論理アドレスLADのデータには復元処理は不要であることを示す。  RESTORE is information indicating whether restoration processing is required for the data of the logical address LAD. When RESTORE is 1, it indicates that the data at the logical address LAD needs to be restored, and when RESTORE is other than 1, it indicates that the data at the logical address LAD does not need to be restored.

REFDEVは、データ復元方法が、どのメモリへ保存されているかを示す情報である。REFDEV=1の時、データ復元方法はランダムアクセスメモリRAMへ保存されており、REFDEV=1以外の時、データ復元方法は不揮発性メモリへ保存されていること示す。  REFDEV is information indicating in which memory the data restoration method is stored. When REFDEV = 1, the data restoration method is stored in the random access memory RAM, and when REFDEV = 1, the data restoration method is stored in the nonvolatile memory.

VLDは、論理アドレスLADと不揮発性メモリの物理アドレスPADあるいはランダムアクセスメモリRAMの物理アドレス物理アドレスDPADの対応が有効か無効かを示す情報である。VLD=0の場合は、論理アドレスLADと物理アドレスPADあるいは物理アドレスDPADの対応が無効であることを示す。  VLD is information indicating whether the correspondence between the logical address LAD and the physical address PAD of the nonvolatile memory or the physical address physical address DPAD of the random access memory RAM is valid or invalid. When VLD = 0, it indicates that the correspondence between the logical address LAD and the physical address PAD or the physical address DPAD is invalid.

VLD=1の場合、論理アドレスLADと物理アドレスPADあるいは物理アドレスDPADの対応が有効であり、その論理アドレスLADのデータは、最新データであり、他の論理アドレスLADのデータ復元には利用されないことを示す。  When VLD = 1, the correspondence between the logical address LAD and the physical address PAD or the physical address DPAD is valid, and the data of the logical address LAD is the latest data and is not used for data restoration of other logical addresses LAD. Indicates.

VLD=2の場合、論理アドレスLADと物理アドレスPADあるいは物理アドレスDPADの対応が有効であり、その論理アドレスLADのデータは、最新データであり、他の論理アドレスLADのデータ復元に利用されることを示す。  When VLD = 2, the correspondence between the logical address LAD and the physical address PAD or the physical address DPAD is valid, and the data of the logical address LAD is the latest data and is used for data restoration of other logical addresses LAD. Indicates.

VLD=3の場合、論理アドレスLADと物理アドレスPADあるいは物理アドレスDPADの対応が有効であり、その論理アドレスLADのデータは、古いデータではあるが、他の論理アドレスLADのデータ復元に利用されることを示す。  When VLD = 3, the correspondence between the logical address LAD and the physical address PAD or the physical address DPAD is valid, and the data of the logical address LAD is old data but is used for data restoration of other logical addresses LAD. It shows that.

RESLADは、その論理アドレスLADのデータが、どの論理アドレスLADのデータに利用されているかを示す情報である。  RESLAD is information indicating which logical address LAD the data of the logical address LAD is used for.

PAD/DPADは、不揮発性メモリの物理アドレスあるいはランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスを示す。  PAD / DPAD indicates the physical address of the nonvolatile memory or the physical address of the random access memory RAM.

図10Aの論理アドレスLAD4のオール1フラグA1FLGが1、USEDが0なので、論理アドレスLAD4のデータのビットは全て“1”であり、このデータは不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ書き込まれていないことを示す。  Since all 1 flag A1FLG of logical address LAD4 in FIG. 10A is 1 and USED is 0, all bits of data of logical address LAD4 are “1”, and this data is physical address PAD of write area WT-AREA of the nonvolatile memory. Indicates that it has not been written to.

また、図10Aの論理アドレスLAD0,1,2,3,5,6,7,8のオール1フラグA1FLGが0、USEDが1なので、これらの論理アドレスLAD0,1,2,3,5,6,7,8のデータは、不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPAD18,19,20,21,22,23,24,25へ書き込まれたことを示す。  Also, since the all 1 flag A1FLG of the logical addresses LAD0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, and 8 in FIG. 10A is 0 and USED is 1, these logical addresses LAD0, 1, 2, 3, 5, 6 , 7 and 8 indicate that data has been written to the physical addresses PAD 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 of the write area WT-AREA of the nonvolatile memory.

情報処理回路MNGERは、論理アドレスLAD4に対するオール1フラグA1FLG=1と、RESTORE=1を読み出すことにより、8192バイトの全てのビットを“1”にしたデータを生成し、論理アドレスLAD4のデータData4を復元することができる。  The information processing circuit MNGER reads all 1 flag A1FLG = 1 and RESTORE = 1 with respect to the logical address LAD4, thereby generating data in which all bits of 8192 bytes are set to “1”, and the data Data4 of the logical address LAD4 is generated. Can be restored.

図10Bについて説明する。図10Bは、物理アドレスPAD18,19,20,21,22,23,24,25を含むチェインメモリアレイのブロックと、これら物理アドレスへ書き込まれた図8AのデータData0,1,2,3,5,6,7,8を示している。  FIG. 10B will be described. FIG. 10B shows a block of a chain memory array including physical addresses PAD18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, and 25, and data Data0, 1, 2, 3, and 5 of FIG. 8A written to these physical addresses. , 6, 7 and 8 are shown.

物理アドレスPAD18〜25に対応するブロック内の領域は、X方向の0番目〜7番目かつY方向の0〜9215番目のチェインメモリアレイであり、それぞれの物理アドレスのデータサイズは9216バイト(=1(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。  The area in the block corresponding to the physical addresses PAD18 to 25 is the 0th to 7th chain memory arrays in the X direction and the 0th to 9215th chain memory arrays in the Y direction, and the data size of each physical address is 9216 bytes (= 1) (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

物理アドレスPAD18〜21へは、論理アドレスLAD0のデータData0〜Data3と,データData0〜Data3のそれぞれのECCコードECC0〜ECC3が保存されている。また、物理アドレスPAD22〜25へは、論理アドレスLAD5のデータData5〜Data8と,データData5〜Data8のそれぞれのECCコードECC5〜ECC8が保存されている。  The physical addresses PAD18 to 21 store the data Data0 to Data3 of the logical address LAD0 and the ECC codes ECC0 to ECC3 of the data Data0 to Data3, respectively. The physical addresses PAD22 to 25 store the data Data5 to Data8 of the logical address LAD5 and the ECC codes ECC5 to ECC8 of the data Data5 to Data8, respectively.

論理アドレスLAD4のデータData4は、不揮発性メモリへは書き込まれない。  Data Data4 of logical address LAD4 is not written to the nonvolatile memory.

以上説明した様に、報処理回路MNGERは、論理アドレスLADに対するオール1フラグA1FLG=1を読み出すことにより、熱緩衝領域WALLの容量分のデータを高速に復元できるため、熱緩衝領域WALLによって、熱ディスターブによる信頼性低下を防ぎながら、1ブロックの容量82944バイトは、9つの論理アドレスLADに対する物理アドレスのデータに対応することができ、大容量且つ低コストのメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を実現できる。  As described above, the information processing circuit MNGER can quickly restore the data corresponding to the capacity of the thermal buffer area WALL by reading the all 1 flag A1FLG = 1 for the logical address LAD. While preventing deterioration in reliability due to disturbance, the capacity of one block of 82944 bytes can correspond to physical address data for nine logical addresses LAD, and a large-capacity and low-cost memory module (semiconductor device) NVMMD0 can be realized. .

図8Bに、ランダムアクセスメモリRAMへ書き込まれた論理アドレスLAD9〜LAD17に対応する書込みデータを示す。  FIG. 8B shows write data corresponding to the logical addresses LAD9 to LAD17 written to the random access memory RAM.

図8BのQueueはキュー番号を示し、LADは論理アドレスを示し、DATAは論理アドレスに対応する書込みデータ(8192バイト)を示し、QVLDは、キュー番号のデータが有効か無効かを示す。QVLDが1の場合は有効を示し、0の場合は無効を示す。  8B, Queue indicates a queue number, LAD indicates a logical address, DATA indicates write data (8192 bytes) corresponding to the logical address, and QVLD indicates whether the data of the queue number is valid or invalid. When QVLD is 1, it indicates valid, and when it is 0, it indicates invalid.

論理アドレスLAD9〜LAD17のそれぞれにはデータData9からData17が対応しており、その内容は、8191バイト目から0バイト目まで、順に、8バイト毎に16進数で示されている。たとえば、 論理アドレスLAD9のデータData9は、FFFF_FFFF_FFFF_FFFF・・・FFFF_FFFF_FFFF_1023 であり、8191バイト目〜4バイト目までのデータの全ビットが“1”であり、3バイト目〜0バイト目までのデータは16進数で1023である。  Each of the logical addresses LAD9 to LAD17 corresponds to data Data9 to Data17, and the contents thereof are shown in hexadecimal notation for every 8 bytes in order from the 8191st byte to the 0th byte. For example, the data Data9 of the logical address LAD9 is FFFF_FFFF_FFFF_FFFF... FFFF_FFFF_FFFF — 1023, all bits of the data from the 8191st byte to the 4th byte are “1”, and the data from the 3rd byte to the 0th byte is 16 The decimal number is 1023.

また、論理アドレスLAD10のデータData10は、0000_0000_0000_0000・・・0000_0000_0000_E478 であり、8191バイト目〜4バイト目までのデータの全ビットが“0”であり、3バイト目〜0バイト目までのデータは16進数でE478である。  The data Data10 of the logical address LAD10 is 0000 — 0000 — 0000 — 0000... 0000 — 0000 — 0000_E478, all bits of data from the 8191st byte to the 4th byte are “0”, and the data from the 3rd byte to the 0th byte is 16 It is E478 in decimal.

また、論理アドレスLAD17のデータData17は8191バイト目〜1バイト目までのデータの全ビットが“0”であり、0バイト目までのデータは16進数で1である。  Further, in the data Data17 of the logical address LAD17, all bits of data from the 8191st byte to the 1st byte are “0”, and the data up to the 0th byte is 1 in hexadecimal.

図11Aには、図8Bに示したデータが不揮発性メモリへ書き込まれた後に、更新されたアドレス変換テーブル(LPTBL)を示す。  FIG. 11A shows an address conversion table (LPTBL) updated after the data shown in FIG. 8B is written to the nonvolatile memory.

図11Bは、図8Bに示したデータが不揮発性メモリの、どの物理アドレスへ書き込まれたかを示す。  FIG. 11B shows to which physical address of the nonvolatile memory the data shown in FIG. 8B has been written.

図11Aの論理アドレスLAD9のオール1フラグA1FLGが0、USEDが0、RESTORが1、PAD/DPADが128、REFDEVが1、VLDが1となっているので、論理アドレスLAD9のデータは不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ書き込まれていないことを示す。さらに論理アドレスLAD9のデータは復元する必要があり、さらに、オール1フラグA1FLGが0であることから、その復元方法はランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPAD128へ格納されていることが分かる。また、論理アドレスLAD10は、オール1フラグA1FLGが0、USEDが1、RESTORが0、PAD/DPADが0、VLDが2、REFDEVが0で、RESLADが9となっているので、論理アドレスLAD10のデータは不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPAD0へ書き込まれていることが分かる。さらに、論理アドレスLAD10のデータは、論理アドレスLAD9のデータ復元に利用されることが分かる。  Since the all 1 flag A1FLG of the logical address LAD9 in FIG. 11A is 0, USED is 0, RESTOR is 1, PAD / DPAD is 128, REFDEV is 1, and VLD is 1, the data of the logical address LAD9 is nonvolatile memory. Indicates that data is not written to the physical address PAD of the write area WT-AREA. Further, it is necessary to restore the data of the logical address LAD9. Further, since the all 1 flag A1FLG is 0, it can be seen that the restoring method is stored in the physical address DPAD128 of the random access memory RAM. Also, since the logical address LAD10 is 0 for all 1 flag A1FLG, 1 for USED, 0 for RESTORE, 0 for PAD / DPAD, 2 for VLD, 0 for REFDEV, and 9 for RESLAD, It can be seen that the data is written to the physical address PAD0 in the write area WT-AREA of the nonvolatile memory. Further, it can be seen that the data of the logical address LAD10 is used for data restoration of the logical address LAD9.

図11Aでは、論理アドレスLAD9のデータ復元に、他の一つの論理アドレスのデータを利用する場合を示したが、データ復元には、復元対象となるデータに対する論理アドレス以外で、複数の論理アドレスのデータを利用しても良い。データ復元に、複数の論理アドレスのデータを利用することで、熱緩衝領域WALLの容量分以上のデータの復元が容易になる。  FIG. 11A shows a case where data of another logical address is used for data restoration of the logical address LAD9. However, for data restoration, a plurality of logical addresses other than the logical address for data to be restored are used. Data may be used. By using the data of a plurality of logical addresses for data restoration, it becomes easy to restore data more than the capacity of the thermal buffer area WALL.

また、論理アドレスLAD11,12,13,14,15,16,17のそれぞれのUSEDが1で、PAD/DPAD0,1,2,3,4,5,6,7、なので、論理アドレスLAD11,12,13,14,15,16,17のそれぞれのデータは、不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPAD0,1,2,3,4,5,6,7へ書き込まれたことを示す。  Further, since the USED of each of the logical addresses LAD11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 is 1 and PAD / DPAD0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, the logical addresses LAD11, 12 , 13, 14, 15, 16, and 17 indicate that data has been written to the physical addresses PAD0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 in the write area WT-AREA of the nonvolatile memory. .

また、論理アドレスLAD9のデータの復元方法は不揮発性メモリへ格納しても良い。この復元方法を不揮発性メモリへ格納することにより、データが消えないため突発的な電源遮断に対応でき、高信頼のメモリモジュールを提供できる。  Further, a method for restoring data of the logical address LAD9 may be stored in a nonvolatile memory. By storing this restoration method in a non-volatile memory, data is not erased, so that it is possible to cope with sudden power interruption and to provide a highly reliable memory module.

図11Bについて説明する。図11Bは、物理アドレスPAD0〜7を含むチェインメモリアレイのブロックと、これら物理アドレスへ書き込まれた図8BのデータData10〜17を示している。  FIG. 11B will be described. FIG. 11B shows a block of the chain memory array including the physical addresses PAD0 to 7 and the data Data10 to 17 of FIG. 8B written to these physical addresses.

物理アドレスPAD0〜7に対応するブロック内の領域は、X方向の0番目〜7番目かつY方向の0〜9215番目のチェインメモリアレイであり、それぞれの物理アドレスのデータサイズは9216バイト(=1(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。  The area in the block corresponding to the physical addresses PAD0 to 7 is the 0th to 7th chain memory arrays in the X direction and the 0th to 9215th chain memory arrays in the Y direction, and the data size of each physical address is 9216 bytes (= 1) (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

物理アドレスPAD0〜7へは、論理アドレスLAD10〜17のデータData10〜Data17と、それぞれのECCコードECC10〜ECC17が保存されている。論理アドレスLAD9のデータData9は、不揮発性メモリへは書き込まれない。  The physical addresses PAD0 to 7 store data Data10 to Data17 of the logical addresses LAD10 to 17, and respective ECC codes ECC10 to ECC17. Data Data9 of logical address LAD9 is not written to the nonvolatile memory.

以上説明した様に、論理アドレスLADのデータビットが全て“1”ではないデータであっても、データ復元に、復元対象となるデータに対する論理アドレス以外の論理アドレスのデータを利用することで、熱緩衝領域WALLの容量分のデータを復元できるため、熱緩衝領域WALLによって、熱ディスターブによる信頼性低下を防ぎながら、1ブロックの容量82944バイトは、9つの論理アドレスLADに対する物理アドレスのデータに対応することができ、大容量且つ低コストのメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を実現できる。  As described above, even if the data bits of the logical address LAD are not all “1”, the data at the logical address other than the logical address for the data to be restored is used for the data restoration. Since data corresponding to the capacity of the buffer area WALL can be restored, the thermal buffer area WALL prevents the deterioration of reliability due to thermal disturbance, and the capacity of one block of 82944 bytes corresponds to data of physical addresses for nine logical addresses LAD. Therefore, a large-capacity and low-cost memory module (semiconductor device) NVMMD0 can be realized.

図11Cには、図8Bに示したデータが不揮発性メモリへ書き込まれた後に、更新されたアドレス変換テーブル(LPTBL)の別の例を示す。  FIG. 11C shows another example of the address conversion table (LPTBL) updated after the data shown in FIG. 8B is written to the nonvolatile memory.

図11Dは、図8Bに示したデータが不揮発性メモリの、どの物理アドレスへ書き込まれたかを示す別の例である。  FIG. 11D is another example showing to which physical address of the nonvolatile memory the data shown in FIG. 8B has been written.

図11Cの論理アドレスLAD9〜16に関するアドレス変換テーブル(LPTBL)の、それぞれの値は図11Aと同様である。 論理アドレスLAD17に関するアドレス変換テーブル(LPTBL)について説明する。  Each value of the address translation table (LPTBL) relating to the logical addresses LAD9 to 16 in FIG. 11C is the same as that in FIG. 11A. An address conversion table (LPTBL) relating to the logical address LAD17 will be described.

オール1フラグA1FLGが0、USEDが0、RESTORが1、PAD/DPADが129、REFDEVが1、VLDが1となっているので、論理アドレスLAD17のデータは不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPADへ書き込まれていないことを示す。  Since all 1 flag A1FLG is 0, USED is 0, RESTROR is 1, PAD / DPAD is 129, REFDEV is 1, and VLD is 1, the data of logical address LAD17 is stored in the write area WT-AREA of the nonvolatile memory. This indicates that data has not been written to the physical address PAD.

さらに論理アドレスLAD17のデータは復元する必要があり、さらに、オール1フラグA1FLGが0であることから、その復元方法はランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPAD129へ格納されていることが分かる。
また、論理アドレスLAD10、11,12,13,14,15,16のそれぞれのUSEDが1で、PAD/DPAD0,1,2,3,4,5,6、なので、論理アドレスLAD10,11,12,13,14,15,16のそれぞれのデータは、不揮発性メモリの書込み領域WT−AREAの物理アドレスPAD0,1,2,3,4,5,6へ書き込まれたことを示す。
Further, it is necessary to restore the data of the logical address LAD17. Furthermore, since the all 1 flag A1FLG is 0, it can be seen that the restoring method is stored in the physical address DPAD129 of the random access memory RAM.
Since the logical addresses LAD10, 11, 12, 13, 14, 15, and 16 have a USED of 1 and PAD / DPAD0, 1, 2, 3, 4, 5, and 6, respectively, the logical addresses LAD10, 11, 12 , 13, 14, 15, and 16 indicate that data has been written to the physical addresses PAD0, 1, 2, 3, 4, 5, and 6 in the write area WT-AREA of the nonvolatile memory.

また、論理アドレスLAD9および17のデータの復元方法は不揮発性メモリへ格納しても良い。この復元方法を不揮発性メモリへ格納することにより、データが消えないため突発的な電源遮断に対応でき、高信頼のメモリモジュールを提供できる。  Further, the data restoring method of the logical addresses LAD9 and 17 may be stored in the nonvolatile memory. By storing this restoration method in a non-volatile memory, data is not erased, so that it is possible to cope with sudden power interruption and to provide a highly reliable memory module.

図11Dについて説明する。図11Dは、物理アドレスPAD0〜7を含むチェインメモリアレイのブロックと、これら物理アドレスへ書き込まれた図8BのデータData10〜16を示している。  FIG. 11D will be described. FIG. 11D shows a block of the chain memory array including the physical addresses PAD0 to 7 and the data Data10 to 16 of FIG. 8B written to these physical addresses.

物理アドレスPAD0〜7に対応するブロック内の領域は、X方向の0番目〜7番目かつY方向の0〜9215番目のチェインメモリアレイであり、それぞれの物理アドレスのデータサイズは9216バイト(=1(X方向)×9216(Y方向)×8(Z方向))となる。  The area in the block corresponding to the physical addresses PAD0 to 7 is the 0th to 7th chain memory arrays in the X direction and the 0th to 9215th chain memory arrays in the Y direction, and the data size of each physical address is 9216 bytes (= 1) (X direction) × 9216 (Y direction) × 8 (Z direction)).

物理アドレスPAD0〜6へは、論理アドレスLAD10〜16のデータData10〜Data16と、それぞれのECCコードECC10〜ECC16が保存されている。  The physical addresses PAD0 to 6 store the data Data10 to Data16 of the logical addresses LAD10 to 16 and the respective ECC codes ECC10 to ECC16.

また、物理アドレスPAD7へ格納されたデータを読み出す際に、エラーが生じるビット数が多いため、物理アドレスPAD7はデータを書き込めない不良物理アドレスとして、不良物理アドレステーブルBADPADTBLへ登録されている。  Further, when reading data stored in the physical address PAD7, since the number of bits causing an error is large, the physical address PAD7 is registered in the defective physical address table BADPADTBL as a defective physical address to which data cannot be written.

論理アドレスLAD9のデータData9および、論理アドレスLAD17のデータData17は、不揮発性メモリへは書き込まれない。  Data Data9 of logical address LAD9 and data Data17 of logical address LAD17 are not written to the nonvolatile memory.

以上説明した様に、論理アドレスLADのデータビットが全て“1”ではないデータであり且つ、データ復元に、復元対象となるデータに対する論理アドレス以外の論理アドレスのデータを利用することなく、すなわち、物理アドレスPADへ格納されたデータを読み出すことなく、高速にデータを復元できる。  As described above, the data bits of the logical address LAD are not all “1”, and the data restoration is performed without using the data of the logical address other than the logical address for the data to be restored, that is, The data can be restored at high speed without reading the data stored in the physical address PAD.

さらに、熱緩衝領域WALLのみならず不良物理アドレスの容量分のデータを復元できるため、熱ディスターブおよび不良物理アドレスによる信頼性低下を防ぎながら、1ブロックの容量82944バイトは、9つの論理アドレスLADに対する物理アドレスのデータに対応することができ、大容量且つ低コストのメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を実現できる。  Furthermore, since the data corresponding to the capacity of the defective physical address as well as the thermal buffer area WALL can be restored, the capacity of 92944 bytes of one block corresponds to nine logical addresses LAD while preventing the reliability deterioration due to the thermal disturbance and the defective physical address. A memory module (semiconductor device) NVMMD0 that can deal with data of a physical address and has a large capacity and low cost can be realized.

図12Aは、ランダムアクセスメモリRAMへ格納されるデータ復元のために用意した演算コードARITH_CODEである。  FIG. 12A shows an operation code ARITH_CODE prepared for restoring data stored in the random access memory RAM.

図12Bは、図12Aで示した演算コードARITH_CODEを利用したデータ復元方法である。  FIG. 12B shows a data restoration method using the operation code ARITH_CODE shown in FIG. 12A.

先ず、図12Aを説明する。  First, FIG. 12A will be described.

演算コードARITH_CODEは、4ビットの命令コードICODE、2ビットの対象データ種UDT、1ビットの優先演算の有無PRI、1ビットの演算終了EFLAGを含む。  The operation code ARITH_CODE includes a 4-bit instruction code ICODE, a 2-bit target data type UDT, a 1-bit priority operation presence / absence PRI, and a 1-bit operation end EFLAG.

命令コードICODEは、16種類の演算を用意することができる。図12では、12種類の演算を用意しており、残りは必要に応じて追加することができる。  The instruction code ICODE can prepare 16 types of operations. In FIG. 12, 12 types of operations are prepared, and the rest can be added as necessary.

対象データ種UDTは10の時は、データ復元の演算に利用するデータは不揮発性メモリの物理アドレスPADに格納されていることを示し、11の時は、データ復元の演算に利用するデータは調整データADJ_DATAを利用することを示し、00あるいは01の時は、データ復元の演算には、上記のデータを利用しないことを示す。  When the target data type UDT is 10, it indicates that the data used for the data restoration calculation is stored in the physical address PAD of the nonvolatile memory. When the target data type UDT is 11, the data used for the data restoration calculation is adjusted. Data ADJ_DATA is used, and 00 or 01 indicates that the above data is not used for data restoration calculation.

優先演算の有無PRIが0の時は、現演算を優先的に実行し、1の時は、後に続く演算を優先して実行することを示す。  When the presence / absence of the priority calculation PRI is 0, the current calculation is preferentially executed, and when it is 1, the subsequent calculation is preferentially executed.

演算終了EFLAGが0の時は、演算を継続し、1の時は全ての演算を終了することを示す。  When the calculation end EFLAG is 0, the calculation is continued, and when it is 1, all the calculations are ended.

図12Bを説明する。  FIG. 12B will be described.

図12Bは、図8Bで示されたデータを利用し、図7で示した書込み方法のフローのStep5で生成された論理アドレスLAD9のデータData9の復元方法を示す。  FIG. 12B shows a method of restoring the data Data9 of the logical address LAD9 generated in Step 5 of the flow of the writing method shown in FIG. 7 using the data shown in FIG. 8B.

図7のStep5では、先ずオール“1”データを生成する演算方法を求め、さらに、論理アドレスLAD9のデータData9の復元方法を求める。  In Step 5 of FIG. 7, first, an operation method for generating all “1” data is obtained, and further, a restoration method for the data Data9 of the logical address LAD9 is obtained.

論理アドレスLAD9のデータData9と、LAD10のデータData10と、調整データADJ_DATA0B68を利用しオール“1”データを生成した際の、演算方法は以下となる。  The calculation method when all “1” data is generated using the data Data9 of the logical address LAD9, the data Data10 of the LAD10, and the adjustment data ADJ_DATA0B68 is as follows.

(数式1) ―――― ALL1 = LAD9(Data9) + LAD10(Data10) + ADJ_DATA(0B64)
さらに、そのオール“1”データ生成した演算方法から、対象となる論理アドレスLAD9のデータData9の復元方法を求めると、
(数式2) ―――― LAD9(Data9)= (ALL1 − ADJ_DATA(0B64) ) − LAD10(Data10)
となる。
(Formula 1) ―――― ALL1 = LAD9 (Data9) + LAD10 (Data10) + ADJ_DATA (0B64)
Further, when a method for restoring the data Data9 of the target logical address LAD9 is obtained from the calculation method for generating all “1” data,
(Formula 2) ―――― LAD9 (Data9) = (ALL1−ADJ_DATA (0B64)) − LAD10 (Data10)
It becomes.

図12Bは、(数式2)を示しており、この(数式2)が、図7のStep9にてランダムアクセスメモリRAMの物理アドレス128へ格納され、図7のStep11にて更新されたアドレス変換テーブル(LPTBL)が図11Aに示されたアドレス変換テーブル(LPTBL)である。この時、論理アドレスLAD10のデータData10は、図11Aに示されるように物理アドレスPAD0へ格納される。  FIG. 12B shows (Formula 2). This (Formula 2) is stored in the physical address 128 of the random access memory RAM in Step 9 of FIG. 7, and is updated in Step 11 of FIG. (LPTBL) is the address conversion table (LPTBL) shown in FIG. 11A. At this time, the data Data10 of the logical address LAD10 is stored in the physical address PAD0 as shown in FIG. 11A.

図12Cを説明する。図12Cは、図8Bで示されたデータを利用し、図7で示した書込み方法のフローのStep5で生成された論理アドレスLAD17のデータData17の復元方法を示す。  FIG. 12C will be described. FIG. 12C shows a method for restoring the data Data17 of the logical address LAD17 generated in Step 5 of the flow of the writing method shown in FIG. 7 using the data shown in FIG. 8B.

図7のStep5では、先ずオール“1”データを生成する演算方法を求め、さらに、論理アドレスLAD17のデータData17の復元方法を求める。  In Step 5 of FIG. 7, first, an arithmetic method for generating all “1” data is obtained, and further, a restoration method for the data Data17 of the logical address LAD17 is obtained.

論理アドレスLAD17のデータData17と、調整データADJ_DATA0001を利用しオール“1”データを生成した際の、演算方法は以下となる。  The operation method when all “1” data is generated using the data Data17 of the logical address LAD17 and the adjustment data ADJ_DATA0001 is as follows.

(数式3) ―――― ALL1 = ビット反転{LAD17(Data17)} + ADJ_DATA(0001)
さらに、そのオール“1”データ生成した演算方法から、対象となる論理アドレスLAD17のデータData17の復元方法を求めると、
(数式4) ―――― LAD17(Data17)= ビット反転{(ALL1 −
ADJ_DATA(0001) )}
となる。
(Equation 3) ----- ALL1 = bit inversion {LAD17 (Data17)} + ADJ_DATA (0001)
Further, when a method for restoring the data Data17 of the target logical address LAD17 is obtained from the calculation method that generated all “1” data,
(Formula 4) ―――― LAD17 (Data17) = Bit inversion {(ALL1 −
ADJ_DATA (0001))}
It becomes.

図12Cは、(数式4)を示しており、この(数式4)が、図7のStep9にてランダムアクセスメモリRAMの物理アドレス129へ格納され、図7のStep11にて更新されたアドレス変換テーブル(LPTBL)が図11Cに示されたアドレス変換テーブル(LPTBL)である。  FIG. 12C shows (Formula 4). This (Formula 4) is stored in the physical address 129 of the random access memory RAM at Step 9 in FIG. 7, and is updated at Step 11 in FIG. (LPTBL) is the address conversion table (LPTBL) shown in FIG. 11C.

図13、図10A、図10Bを利用し、制御回路MDLCT0が行う論理アドレスLAD4のデータの読み出し方法について説明する。先ず、情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPから、制御回路MDLCT0へ論理アドレスLAD4への読み出し要求が発生する(図13:Step1)。  A method for reading data of the logical address LAD4 performed by the control circuit MDLCT0 will be described with reference to FIGS. 13, 10A, and 10B. First, the information processing device (processor) CPU_CP issues a read request to the logical address LAD4 to the control circuit MDLCT0 (FIG. 13: Step 1).

次に、制御回路MDLCT0は、図10Aのアドレス変換テーブル(LPTBL)から、論理アドレスLAD4に対応するA1FLG値、USED値、RESTORE値、PAD/DPAD値、VLD値を読み出し(図13:Step2)、それぞれの値をチェックする(図13:Step3)。A1FLG値=1、USED値=0、RESTORE値=1、VLD値=1のため、論理アドレスLAD4のデータの全ビットが1であるALL1データであり、不揮発性メモリへの物理アドレスPADへは書き込まれていないことが分かる。
そこで、制御回路MDLCT0は、8192バイトの全てのビットを“1”にしたALL1データを生成し、論理アドレスLAD4のデータData4を復元し、情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPへ、ALL1のデータを出力する(図13:Step4)。この時、制御回路MDLCT0は、不揮発性メモリへアクセスする必要はないため、高速に低電力で、データを情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPへ転送することができる。
Next, the control circuit MDLCT0 reads the A1FLG value, USED value, RESTORE value, PAD / DPAD value, and VLD value corresponding to the logical address LAD4 from the address conversion table (LPTBL) in FIG. 10A (FIG. 13: Step 2). Each value is checked (FIG. 13: Step 3). Since A1FLG value = 1, USED value = 0, RESTORE value = 1, and VLD value = 1, all the bits of the data of logical address LAD4 are 1, and are written to the physical address PAD in the nonvolatile memory You can see that it is not.
Therefore, the control circuit MDLCT0 generates ALL1 data in which all bits of 8192 bytes are set to “1”, restores the data Data4 of the logical address LAD4, and outputs the data of ALL1 to the information processing device (processor) CPU_CP. (FIG. 13: Step 4). At this time, since the control circuit MDLCT0 does not need to access the non-volatile memory, it can transfer data to the information processing device (processor) CPU_CP at high speed and with low power.

次に、図13、図10A、図10Bを利用し、制御回路MDLCT0が行う論理アドレスLAD1のデータの読み出し方法について説明する。  Next, a method for reading data of the logical address LAD1 performed by the control circuit MDLCT0 will be described with reference to FIGS. 13, 10A, and 10B.

先ず、情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPから、制御回路MDLCT0へ論理アドレスLAD1への読み出し要求が発生する(図13:Step1)。  First, a read request to the logical address LAD1 is generated from the information processing device (processor) CPU_CP to the control circuit MDLCT0 (FIG. 13: Step 1).

次に、制御回路MDLCT0は図10Aのアドレス変換テーブル(LPTBL)から、論理アドレスLAD1に対応するA1FLG値、USED値、RESTORE値、PAD/DPAD値、VLD値、REFDEV値、RESLAD値を読み出し(図13:Step2)、それぞれの値をチェックする(図13:Step3)。A1FLG値=0、USED値=0、RESTORE値=0、PAD/DPAD値=19、VLD値=1、REFDEV値=0のため、
制御回路MDLCT0は、不揮発性メモリの物理アドレスPAD19からデータData1とECCコードECC1を読みだし、エラーチェックを行う。エラーが検出された場合は、ECCコードによってエラー訂正を行い、データData1を復元する(図13:Step5)。
次のStep6では、制御回路MDLCT0はRESTORE値が1かどうかをチェックする。RESTORE値は0のため、制御回路MDLCT0は不揮発性メモリの物理アドレスPAD19から読み出したデータData1を情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPへ転送する(Step8)。
Next, the control circuit MDLCT0 reads the A1FLG value, USED value, RESTORE value, PAD / DPAD value, VLD value, REFDEV value, and RESLAD value corresponding to the logical address LAD1 from the address conversion table (LPTBL) in FIG. 13: Step 2), each value is checked (FIG. 13: Step 3). Since A1FLG value = 0, USED value = 0, RESTORE value = 0, PAD / DPAD value = 19, VLD value = 1, REFDEV value = 0,
The control circuit MDLCT0 reads the data Data1 and the ECC code ECC1 from the physical address PAD19 of the nonvolatile memory, and performs an error check. If an error is detected, error correction is performed using the ECC code, and data Data1 is restored (FIG. 13: Step 5).
In the next Step 6, the control circuit MDLCT0 checks whether the RESTORE value is 1. Since the RESTORE value is 0, the control circuit MDLCT0 transfers the data Data1 read from the physical address PAD19 of the nonvolatile memory to the information processing device (processor) CPU_CP (Step 8).

次に、図13、図11A、図11Bを利用し、制御回路MDLCT0が行う論理アドレスLAD9のデータの読み出し方法について説明する。  Next, a method for reading data of the logical address LAD9 performed by the control circuit MDLCT0 will be described with reference to FIGS. 13, 11A, and 11B.

先ず、情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPから、制御回路MDLCT0へ論理アドレスLAD9への読み出し要求が発生する(図13:Step1)。  First, the information processing device (processor) CPU_CP issues a read request to the logical address LAD9 to the control circuit MDLCT0 (FIG. 13: Step 1).

次に、制御回路MDLCT0は、図11Aのアドレス変換テーブル(LPTBL)から、論理アドレスLAD9に対応するA1FLG値、USED値、RESTORE値、PAD/DPAD値、VLD値、REFDEV値、RESLAD値を読み出し(図13:Step2)、それぞれの値をチェックする(図13:Step3)。A1FLG値=0、USED値=0、RESTORE値=1、PAD/DPAD値=128、VLD値=1、REFDEV値=1のため、論理アドレスLAD9のデータは、全てのビットが1であるALL1データではなく、不揮発性メモリへの物理アドレスへは書き込まれておらず、論理アドレスLAD9のデータの復元演算式がランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPAD128へ格納されていることがわかる。  Next, the control circuit MDLCT0 reads the A1FLG value, USED value, RESTORE value, PAD / DPAD value, VLD value, REFDEV value, and RESLAD value corresponding to the logical address LAD9 from the address conversion table (LPTBL) of FIG. 11A ( FIG. 13: Step 2), each value is checked (FIG. 13: Step 3). Since A1FLG value = 0, USED value = 0, RESTORE value = 1, PAD / DPAD value = 128, VLD value = 1, and REFDEV value = 1, the data of logical address LAD9 is ALL1 data in which all bits are 1. However, it is not written in the physical address in the non-volatile memory, and it can be seen that the data restoration arithmetic expression of the logical address LAD9 is stored in the physical address DPAD128 of the random access memory RAM.

次に、制御回路MDLCT0はランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPAD128からデータを読みだす(図13:Step5)。次のStep6では、RESTORE値が1かどうかをチェックする。RESTORE値は1のため、Step7を実行する。  Next, the control circuit MDLCT0 reads data from the physical address DPAD128 of the random access memory RAM (FIG. 13: Step 5). In the next Step 6, it is checked whether or not the RESTORE value is 1. Since the RESTORE value is 1, Step 7 is executed.

Step7では、図12Bに示されているランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPAD128へ格納されている論理アドレスLAD9のデータ復元演算式を読み出し、このデータ復元演算式(式2)に従って、論理アドレスLAD9のデータを復元する。  At Step 7, the data restoration arithmetic expression of the logical address LAD9 stored in the physical address DPAD128 of the random access memory RAM shown in FIG. 12B is read, and the data of the logical address LAD9 is read according to the data restoration arithmetic expression (Equation 2). To restore.

具体的には、8192バイトの全てのビットが1であるALL1データと調整データADJ_DATA( 0B64 )との差SUB1を求める。次に、差SUB1と物理アドレスPAD10へ格納されているデータとの差SUB2を求め、このSUB2を情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPへ転送する(Step8)。  Specifically, a difference SUB1 between the ALL1 data in which all bits of 8192 bytes are 1 and the adjustment data ADJ_DATA (0B64) is obtained. Next, a difference SUB2 between the difference SUB1 and the data stored in the physical address PAD10 is obtained, and this SUB2 is transferred to the information processing device (processor) CPU_CP (Step 8).

この様に、復元演算式によって論理アドレスLADのデータビットが全て“1”ではないデータであっても、論理アドレスLAD9のデータは、他の論理アドレスLAD10のデータから復元できるため、熱緩衝領域WALLによって、熱ディスターブによる信頼性低下を防ぎながら、1ブロックの容量82944バイトは、9つの論理アドレスLADに対する物理アドレスが格納でき、無駄な容量が削減でき、低コストのメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を実現できる。  In this manner, even if the data bits of the logical address LAD are not all “1” by the restoration operation formula, the data of the logical address LAD9 can be restored from the data of the other logical address LAD10. Thus, while preventing reliability degradation due to thermal disturbance, one block capacity 82944 bytes can store physical addresses for nine logical addresses LAD, can reduce wasteful capacity, and low-cost memory module (semiconductor device) NVMMD0 realizable.

次に、図13、図11C、図11Dを利用し、制御回路MDLCT0が行う論理アドレスLAD17のデータの読み出し方法について説明する。  Next, a method for reading data of the logical address LAD17 performed by the control circuit MDLCT0 will be described with reference to FIGS. 13, 11C, and 11D.

先ず、情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPから、制御回路MDLCT0へ論理アドレスLAD17への読み出し要求が発生する(図13:Step1)。  First, a read request to the logical address LAD17 is generated from the information processing device (processor) CPU_CP to the control circuit MDLCT0 (FIG. 13: Step 1).

次に、制御回路MDLCT0は、図11Aのアドレス変換テーブル(LPTBL)から、論理アドレスLAD17に対応するA1FLG値、USED値、RESTORE値、PAD/DPAD値、VLD値、REFDEV値、RESLAD値を読み出し(図13:Step2)、それぞれの値をチェックする(図13:Step3)。A1FLG値=0、USED値=0、RESTORE値=1、PAD/DPAD値=129、VLD値=1、REFDEV値=1のため、論理アドレスLAD17のデータは、全てのビットが1であるALL1データではなく、不揮発性メモリへの物理アドレスへは書き込まれておらず、論理アドレスLAD17のデータの復元演算式がランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPAD129へ格納されていることがわかる。  Next, the control circuit MDLCT0 reads the A1FLG value, the USED value, the RESTORE value, the PAD / DPAD value, the VLD value, the REFDEV value, and the RESLAD value corresponding to the logical address LAD17 from the address conversion table (LPTBL) in FIG. 11A ( FIG. 13: Step 2), each value is checked (FIG. 13: Step 3). Since A1FLG value = 0, USED value = 0, RESTORE value = 1, PAD / DPAD value = 129, VLD value = 1, and REFDEV value = 1, the data of logical address LAD17 is ALL1 data in which all bits are 1. However, it is not written in the physical address in the non-volatile memory, and it can be seen that the data restoration arithmetic expression of the logical address LAD17 is stored in the physical address DPAD129 of the random access memory RAM.

次に、制御回路MDLCT0はランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPAD129からデータを読みだす(図13:Step5)。次のStep6では、RESTORE値が1かどうかをチェックする。RESTORE値は1のため、Step7を実行する。  Next, the control circuit MDLCT0 reads data from the physical address DPAD129 of the random access memory RAM (FIG. 13: Step 5). In the next Step 6, it is checked whether or not the RESTORE value is 1. Since the RESTORE value is 1, Step 7 is executed.

Step7では、図12Cに示されているランダムアクセスメモリRAMの物理アドレスDPAD129へ格納されている論理アドレスLAD17のデータ復元演算式を読み出し、このデータ復元演算式(式4)に従って、論理アドレスLAD17のデータを復元する。  At Step 7, the data restoration arithmetic expression of the logical address LAD17 stored in the physical address DPAD129 of the random access memory RAM shown in FIG. 12C is read, and the data of the logical address LAD17 is read according to this data restoration arithmetic expression (Formula 4). To restore.

具体的には、8192バイトの全てのビットが1であるALL1データと調整データADJ_DATA( 0001 )との差SUB3を求める。次に、差SUB3のデータをビット反転させたINVD3を求め、このINVD3を情報処理装置(プロセッサ)CPU_CPへ転送する(Step8)。  Specifically, the difference SUB3 between the ALL1 data in which all the bits of 8192 bytes are 1 and the adjustment data ADJ_DATA (0001) is obtained. Next, INVD3 obtained by bit-inverting the data of the difference SUB3 is obtained, and this INVD3 is transferred to the information processing device (processor) CPU_CP (Step 8).

この様に、復元演算式によって論理アドレスLAD17のデータは、論理アドレスLADのデータビットが全て“1”ではないデータであっても、データ復元に、復元対象となるデータに対する論理アドレス以外の論理アドレスのデータを利用することなく、なわち、物理アドレスPADへ格納されたデータを読み出すことなく、高速にデータを復元でき、熱緩衝領域WALLによって、熱ディスターブによる信頼性低下を防ぎながら、1ブロックの容量82944バイトは、9つの論理アドレスLADに対する物理アドレスが格納でき、無駄な容量が削減でき、低コストのメモリモジュール(半導体装置)NVMMD0を実現できる。  As described above, even if the data of the logical address LAD17 is not all “1” data, the logical address other than the logical address corresponding to the data to be restored is restored. The data can be restored at high speed without using the data of the data, that is, without reading the data stored in the physical address PAD, and the thermal buffer area WALL prevents the deterioration of the reliability due to the thermal disturbance. The capacity 82944 bytes can store physical addresses for nine logical addresses LAD, can reduce useless capacity, and can realize a low-cost memory module (semiconductor device) NVMMD0.

(まとめ)
以上に説明した各実施の形態によって得られる主な効果は以下の通りである。
(Summary)
The main effects obtained by the respective embodiments described above are as follows.

第1に、同時に複数のチェインメモリアレイCY内のメモリセルを低抵抗にすることができ、消去データレートを向上することができる。  First, the memory cells in the plurality of chain memory arrays CY can be made low resistance at the same time, and the erase data rate can be improved.

第2に、チェインメモリアレイCYの消去後、同時に複数のチェインメモリアレイCY内のメモリセルへデータ“0”が書き込まれるため書き込み速度が向上することができる。  Second, after erasing the chain memory array CY, data “0” is simultaneously written into the memory cells in the plurality of chain memory arrays CY, so that the writing speed can be improved.

第3に、同時に複数のチェインメモリアレイCY内のメモリセルからデータを読み出すことができるため、読み出し速度を向上することができる。  Third, since data can be read from the memory cells in the plurality of chain memory arrays CY at the same time, the reading speed can be improved.

第4に、チェインメモリアレイCY内の全てのメモリセルに対して、一旦、セット状態およびリセット状態の中の一方の状態を一括して書き込んだ後(消去後)、他方の状態を特定のメモリセルに書き込むような方式を用いることで、安定した書込み動作が実現可能となる。  Fourth, after all the states in the set state and the reset state are collectively written (after erasure) to all the memory cells in the chain memory array CY, the other state is set to a specific memory. By using a method for writing to a cell, a stable write operation can be realized.

第5に、書込み領域WT―AREA間にメモリアレイCYHが存在することで、熱ディスターブに影響なく、書込み領域WT―AREAへ高信頼にデータを書込み、保持でき、信頼性の高いメモリモジュールを提供できる。  Fifth, the existence of the memory array CYH between the write areas WT-AREA provides a highly reliable memory module that can write and hold data in the write area WT-AREA with high reliability without affecting thermal disturbance. it can.

第6に、半導体装置の外部から入力された第1データと、第1演算を行い、第2データを生成し、第2データは書込み領域WT―AREAへ書き込まないため、メモリアレイCYHを存在させたままで、書込み領域WT―AREAにて物理的に保持できるデータ量よりも大きなデータを扱うことができ、低コスト且つ高信頼なメモリモジュールを提供できる。  Sixth, the first data input from the outside of the semiconductor device and the first calculation are performed to generate the second data. Since the second data is not written to the write area WT-AREA, the memory array CYH is present. Thus, it is possible to handle data larger than the amount of data that can be physically held in the write area WT-AREA, and to provide a low-cost and highly reliable memory module.

第7に、半導体装置の外部から入力された第1データと、第1演算を行い、第2データを生成し、第2データは書込み領域WT―AREAへ書き込まないため、不良物理アドレスを存在させたままで、書込み領域WT―AREAにて物理的に保持できるデータ量よりも大きなデータを扱うことができ、低コスト且つ高信頼なメモリモジュールを提供できる。  Seventh, the first data input from the outside of the semiconductor device and the first calculation are performed to generate the second data. Since the second data is not written to the write area WT-AREA, a defective physical address is present. Thus, it is possible to handle data larger than the amount of data that can be physically held in the write area WT-AREA, and to provide a low-cost and highly reliable memory module.

第8に、メモリアレイCYHをどの様に配置するかは不揮発性メモリ装置内の初期設定領域へプログラムが可能であり、メモリモジュールNVMMD0が要求される機能、性能及び信頼性のレベルに合わせて柔軟に対応することができる。  Eighth, how to arrange the memory array CYH can be programmed into the initial setting area in the non-volatile memory device, and flexible according to the level of function, performance and reliability required of the memory module NVMMD0 It can correspond to.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、実施の形態においては、主に相変化メモリを代表として説明を行ったが、ReRAM等を含めた抵抗変化型のメモリであれば、同様に適用して同様の効果が得られる。  As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. . In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment. In the embodiments, the phase change memory has been mainly described as a representative, but a resistance change type memory including a ReRAM or the like can be similarly applied to obtain the same effect.

また、実施例において、複数のメモリセルが半導体基板に対して高さ方向に順に積層して配置される3次元構造のメモリを代表として説明を行ったが、半導体基板に対して高さ方向に1つのメモリセルが配置される2次元構造のメモリにおいても同様に適用して同様の効果が得られる。  In the embodiment, the description has been given by taking as an example a memory having a three-dimensional structure in which a plurality of memory cells are sequentially stacked in the height direction with respect to the semiconductor substrate. The same effect can be obtained by applying the same to a two-dimensional memory in which one memory cell is arranged.

ADCMDIF…アドレス・コマンドインターフェース回路、ARB…調停回路、ARY…メモリアレイ、BK…メモリバンク、BL…ビット線、BSW…ビット線選択回路、BUF…バッファ、CADLT…カラムアドレスラッチ、CH…チェイン制御線、CHDEC…チェインデコーダ、CHLT…チェイン選択アドレスラッチ、CL…相変化メモリセル、COLDEC…カラムデコーダ、PAD…物理アドレス、CPAD…物理アドレス、CPU_CP…情報処理装置(プロセッサ)、CPVLD…有効フラグ、CTLOG…制御回路、CY…チェインメモリアレイ、DATCTL…データ制御回路、DBUF…データバッファ、DSW…データ選択回路、DT…データ線、ENUM…エントリー番号、HDH_IF…インターフェース信号、HOST_IF…インターフェース回路、IOBUF…IOバッファ、LAD…論理アドレス、LRNG…論理アドレス領域、LPTBL…アドレス変換テーブル、LY…メモリセル選択線、LYC…レイヤ番号、LYN…データ書込みレイヤ情報、MAPREG…マップレジスタ、MDLCT…制御回路、MNERC…最小消去回数、MNGER…情報処理回路、MNIPAD…無効物理オフセットアドレス、MNVPAD…有効物理オフセットアドレス、MXERC…最大消去回数、MXIPAD…無効物理オフセットアドレス、MXVPAD…有効物理オフセットアドレス、NVCT…メモリ制御回路、NVM…不揮発性メモリ装置、NVMMD…メモリモジュール、NVREG…イレースサイズ指定レジスタ、NXLYC…レイヤ番号、NXPAD…書込み物理アドレス、NXPADTBL…書込み物理アドレステーブル、NXPERC…消去回数、NXPTBL…書込み物理アドレステーブル、NXPVLD…有効フラグ、PSEGTBL…物理セグメントテーブル、PAD…物理アドレス、PADTBL…物理アドレステーブル、PERC…消去回数、PPAD…物理オフセットアドレス、PRNG…物理アドレス領域、PVLD…有効フラグ、R…記憶素子、RADLT…ロウアドレスラッチ、RAM…ランダムアクセスメモリ、RAMC…メモリ制御回路、REF_CLK…基準クロック信号、REG…レジスタ、ROWDEC…ロウデコーダ、RSTSIG…リセット信号、SA…センスアンプ、SGAD…物理セグメントアドレス、SL…チェインメモリアレイ選択線、STREG…ステータスレジスタ、SWB…読み書き制御ブロック、SYMD…クロック生成回路、Tch…チェイン選択トランジスタ、Tcl…メモリセル選択トランジスタ、THMO…温度センサ、TNIPA…無効物理アドレス総数、TNVPA…有効物理アドレス総数、WDR…ライトドライバ、WL…ワード線、WV…書込みデータ検証回路。  ADCMDIF ... Address / command interface circuit, ARB ... Arbitration circuit, ARY ... Memory array, BK ... Memory bank, BL ... Bit line, BSW ... Bit line selection circuit, BUF ... Buffer, CADLT ... Column address latch, CH ... Chain control line , CHDEC ... chain decoder, CHLT ... chain selection address latch, CL ... phase change memory cell, COLDEC ... column decoder, PAD ... physical address, CPAD ... physical address, CPU_CP ... information processing device (processor), CPVLD ... valid flag, CTLOG ... Control circuit, CY ... Chain memory array, DATCTL ... Data control circuit, DBUF ... Data buffer, DSW ... Data selection circuit, DT ... Data line, ENUM ... Entry number, HDH_IF ... Interface Signal, HOST_IF ... interface circuit, IOBUF ... IO buffer, LAD ... logical address, LRNG ... logical address area, LPTBL ... address conversion table, LY ... memory cell selection line, LYC ... layer number, LYN ... data write layer information, MAPREG ... Map register, MDLCT ... Control circuit, MNERC ... Minimum erase count, MNGER ... Information processing circuit, MNIPAD ... Invalid physical offset address, MNVPAD ... Valid physical offset address, MXERC ... Maximum erase count, MXIPAD ... Invalid physical offset address, MXVPAD ... Valid Physical offset address, NVCT ... Memory control circuit, NVM ... Non-volatile memory device, NVMMD ... Memory module, NVREG ... Erase size designation register, NXLYC ... Ear number, NXPAD ... write physical address, NXPADTBL ... write physical address table, NXPERC ... erase count, NXPTBL ... write physical address table, NXPVLD ... valid flag, PSEGTBL ... physical segment table, PAD ... physical address, PADTBL ... physical address table, PERC: Erase count, PPAD: Physical offset address, PRNG: Physical address area, PVLD: Valid flag, R: Memory element, RADLT: Row address latch, RAM: Random access memory, RAMC: Memory control circuit, REF_CLK: Reference clock signal REG: Register, ROWDEC: Row decoder, RSTSIG: Reset signal, SA: Sense amplifier, SGAD: Physical segment address, SL: Chain memo Rear array selection line, STREG ... status register, SWB ... read / write control block, SYMD ... clock generation circuit, Tch ... chain selection transistor, Tcl ... memory cell selection transistor, THMO ... temperature sensor, TNIPA ... total number of invalid physical addresses, TNVPA ... valid physical Total number of addresses, WDR: write driver, WL: word line, WV: write data verification circuit.

Claims (12)

不揮発性メモリ部と、
入力される論理アドレスに対して物理アドレスを割り当て、前記不
揮発性メモリ部の前記物理アドレスにアクセスを行う制御回路と、を有し、
前記不揮発性メモリ部は、
第1信号線と、
前記第1信号線と交差する第2信号線と、
前記第1信号線と前記第2信号線の交点に配置されるメモリセル群と、
を有し、
前記メモリセル群のそれぞれは、
N個(Nは1以上の整数)のメモリセルと、
前記N個のメモリセルをそれぞれ選択するN個のメモリセル選択線と、を有し、
前記制御回路は、
互いに隣接して配置されるメモリセル群を、第1領域とし、前記第1領域における前記メモリセル群のそれぞれにおける前記N個のメモリセルの中のM個(Mは1以上N以下の整数)に対して、第1論理レベルを一括して書込み、
前記第1領域へ前記第1論理レベルを書き込んだ後、前記第1領域に含まれるメモリセルに対して、前記第1論理レベルと異なる第2論理レベルを書き込み、
前記制御回路へ入力される第1論理アドレスに対する第1データへ、第1演算方法を行い、第2のデータを生成し、
前記第1論理アドレスに対する第1データのための第1領域内の物理アドレスが割り当てられていないことを特徴とする半導体装置。
A non-volatile memory unit;
A control circuit that assigns a physical address to an input logical address and accesses the physical address of the nonvolatile memory unit;
The nonvolatile memory unit is
A first signal line;
A second signal line intersecting the first signal line;
A memory cell group disposed at an intersection of the first signal line and the second signal line;
Have
Each of the memory cell groups is
N memory cells (N is an integer of 1 or more);
N memory cell selection lines for selecting the N memory cells, respectively.
The control circuit includes:
A memory cell group arranged adjacent to each other is defined as a first region, and M (N is an integer of 1 to N) in the N memory cells in each of the memory cell groups in the first region. For the first logic level,
After writing the first logic level to the first area, write a second logic level different from the first logic level to the memory cells included in the first area;
Performing a first calculation method on the first data corresponding to the first logical address input to the control circuit to generate second data;
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein a physical address in the first area for the first data corresponding to the first logical address is not assigned.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記制御回路は、前記第1演算方法を利用し、
前記第1データの復元方法を生成することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
The control circuit uses the first calculation method,
A semiconductor device that generates the method for restoring the first data.
請求項2に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、ランダムアクセスメモリ部を含み、
前記制御回路は、前記復元方法をランダムアクセスメモリへ格納することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
The semiconductor device includes a random access memory unit,
The control circuit stores the restoration method in a random access memory.
請求項2に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、前記第1論理アドレスに対する前記第1データには復元処理が必要であることを示す情報を検知し、前記第1データを復元することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
The semiconductor device detects information indicating that the first data corresponding to the first logical address needs to be restored, and restores the first data.
請求項に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、ランダムアクセスメモリ部を含み、
前記復元処理が必要であることを示す情報は、前記ランダムアクセスメモリ部へ保持されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4 ,
The semiconductor device includes a random access memory unit,
Information indicating that the restoration process is necessary is stored in the random access memory unit.
請求項1に記載の半導体装置において、
前記第1領域の外周に隣接して配置されたメモリセル群を、第2領
域とし、前記第2領域へは、前記第1論理レベルを書き込まないことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein a group of memory cells arranged adjacent to the outer periphery of the first region is a second region, and the first logic level is not written to the second region.
不揮発性メモリ部と、
入力される論理アドレスに対して物理アドレスを割り当て、前記不揮発性メモリ部の前記物理アドレスにアクセスを行う制御回路と、を有し、
前記不揮発性メモリ部は、
第1信号線と、
前記第1信号線と交差する第2信号線と、
前記第1信号線と前記第2信号線の交点に配置されるメモリセル群と、を有し、
前記メモリセル群のそれぞれは、
N個(Nは1以上の整数)のメモリセルと、
前記N個のメモリセルをそれぞれ選択するN個のメモリセル選択線と、を有し、
前記制御回路は、
互いに隣接して配置されるメモリセル群を、第1領域とし、前記第1領域における前記メモリセル群のそれぞれにおける前記N個のメモリセルの中のM個(Mは1以上N以下の整数)に対して、第1論理レベルを一括して書込み、
前記第1領域へ前記第1論理レベルを書き込んだ後、前記第1領域に含まれるメモリセルに対して、前記第1論理レベルと異なる第2論理レベルを書き込み、
前記制御回路へ入力される第1論理アドレスに対する第1データと、第2論理アドレスに対する第2データへ、第2演算方法を行い、第3のデータを生成し、
前記第1論理アドレスに対する前記第1データのための第1領域内の第1物理アドレスを割り当て、前記第1データ中の前記第2論理レベルを書込み、
前記第2論理アドレスに対する前記第2データのための第1領域内の物理アドレスが割り当てられていないことを特徴とする半導体装置。
A non-volatile memory unit;
A control circuit that assigns a physical address to an input logical address and accesses the physical address of the nonvolatile memory unit;
The nonvolatile memory unit is
A first signal line;
A second signal line intersecting the first signal line;
A memory cell group disposed at an intersection of the first signal line and the second signal line,
Each of the memory cell groups is
N memory cells (N is an integer of 1 or more);
N memory cell selection lines for selecting the N memory cells, respectively.
The control circuit includes:
A memory cell group arranged adjacent to each other is defined as a first region, and M (N is an integer of 1 to N) in the N memory cells in each of the memory cell groups in the first region. For the first logic level,
After writing the first logic level to the first area, write a second logic level different from the first logic level to the memory cells included in the first area;
Performing a second operation method on the first data for the first logical address and the second data for the second logical address input to the control circuit, and generating third data;
Assigning a first physical address in a first area for the first data to the first logical address, and writing the second logical level in the first data;
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein a physical address in the first area for the second data corresponding to the second logical address is not allocated.
請求項に記載の半導体装置において、
前記制御回路は、前記第2演算方法を利用し、
前記第1データの復元方法を生成することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 7 ,
The control circuit uses the second calculation method,
A semiconductor device that generates the method for restoring the first data.
請求項に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、ランダムアクセスメモリ部を含み、
前記制御回路は、前記復元方法をランダムアクセスメモリへ格納することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8 ,
The semiconductor device includes a random access memory unit,
The control circuit stores the restoration method in a random access memory.
不揮発性メモリ部と、
入力される論理アドレスに対して物理アドレスを割り当て、前記不揮発性メモリ部の前記物理アドレスにアクセスを行う制御回路と、を有し、
前記不揮発性メモリ部は、
第1信号線と、
前記第1信号線と交差する第2信号線と、
前記第1信号線と前記第2信号線の交点に配置されるメモリセル群
と、を有し、
前記メモリセル群のそれぞれは、
N個(Nは1以上の整数)のメモリセルと、
前記N個のメモリセルをそれぞれ選択するN個のメモリセル選択線と、を有し、
前記制御回路は、
互いに隣接して配置されるメモリセル群を、第1領域とし、前記第1領域における前記メモリセル群のそれぞれにおける前記N個のメモリセルの中のM個(Mは1以上N以下の整数)に対して、第1論理レベルを一括して書込み、
前記第1領域へ前記第1論理レベルを書き込んだ後、前記第1領域に含まれるメモリセルに対して、前記第1論理レベルと異なる第2論理レベルを書き込み、
前記制御回路は、前記制御回路へ入力される第3論理アドレスに対する第3データが、全て前記第1論理レベルであれば、前記第3データがオール1であるというオール1フラグ情報を第1論理レベルにし、
前記第3論理アドレスに対する前記第3データのための第1領域内の物理アドレスが割り当てられていないことを特徴とする半導体装置。
A non-volatile memory unit;
A control circuit that assigns a physical address to an input logical address and accesses the physical address of the nonvolatile memory unit;
The nonvolatile memory unit is
A first signal line;
A second signal line intersecting the first signal line;
A memory cell group disposed at an intersection of the first signal line and the second signal line,
Each of the memory cell groups is
N memory cells (N is an integer of 1 or more);
N memory cell selection lines for selecting the N memory cells, respectively.
The control circuit includes:
A memory cell group arranged adjacent to each other is defined as a first region, and M (N is an integer of 1 to N) in the N memory cells in each of the memory cell groups in the first region. For the first logic level,
After writing the first logic level to the first area, write a second logic level different from the first logic level to the memory cells included in the first area;
The control circuit outputs all 1 flag information indicating that the third data is all 1 if all the third data for the third logical address input to the control circuit is the first logic level. Level,
A semiconductor device, wherein a physical address in the first area for the third data for the third logical address is not allocated.
請求項10に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、ランダムアクセスメモリ部を含み、
前記オール1フラグ情報は、前記ランダムアクセスメモリ部へ格納することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 10 .
The semiconductor device includes a random access memory unit,
The all-one flag information is stored in the random access memory unit.
請求項10に記載の半導体装置において、
前記制御回路は、前記第3論理アドレスに対するデータの読み出し
要求が入力された場合、前記第3論理アドレスに対する前記オール1フラグ情報が第1論理レベルであれば、前記不揮発性メモリ部へアクセスすることなく、前記第3論理アドレスに対するデータを全て前記第1論理レベルにし、出力することを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 10 .
When the data read request for the third logical address is input, the control circuit accesses the nonvolatile memory unit if the all-one flag information for the third logical address is the first logical level. Rather, all the data for the third logical address is set to the first logical level and output.
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