JPH07281842A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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JPH07281842A
JPH07281842A JP7181294A JP7181294A JPH07281842A JP H07281842 A JPH07281842 A JP H07281842A JP 7181294 A JP7181294 A JP 7181294A JP 7181294 A JP7181294 A JP 7181294A JP H07281842 A JPH07281842 A JP H07281842A
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JP
Japan
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memory
flash memory
data
memory device
semiconductor memory
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Application number
JP7181294A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunihiro Katayama
国弘 片山
Yukihide Inagaki
幸秀 稲垣
Takeshi Furuno
毅 古野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To prevent a semiconductor memory device from deteriorating and becoming short in life owing to the frequent rewriting of a flash memory by using a ferroelectric memory which is high in rewritable frequency as the substitute memory. CONSTITUTION:This device consists of the flash memory 1 as the main memory for data storage, the ferroelectric memory 2 as the substitute memory, a controller 3 which performs access control over files, memory control, and substitution control, a management table 4 wherein data for file management and the deterioration management of the flash memory are recorded, and an external bus 5 for a host information equipment. Consequently, in a FAT(file allocation table) which is rewritten frequently, the ferroelectric memory 2 is substituted for the storage area. When the substituted memory has, at least, the capacity of the FAT, the deterioration of the flash memory 1 due to the rewriting of the FAT is eliminated to prolong the service life of the device, and increases in price and mount area at this time can be suppressed to be small.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体を記憶媒体とした
記憶装置に係り、特に、フラッシュメモリを主な記憶媒
体として、小型で安価なデータファイル記憶装置の長寿
命化方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a storage device using a semiconductor as a storage medium, and more particularly to a method for extending the life of a small and inexpensive data file storage device using a flash memory as a main storage medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】フラッシュメモリは電気的書換え可能な
メモリとして最も安価なもののひとつであり、さらに不
揮発性という特徴から、大容量の外部記憶装置の記憶媒
体として注目されている。従来外部記憶装置としては磁
気ディスク記憶装置が最も一般的であったが、携帯型情
報機器には、耐衝撃性能、消費電力といった問題から、
フラッシュメモリを記憶媒体とした記憶装置が脚光を浴
び始めている。しかしながらフラッシュメモリは、書換
え可能回数が10の5乗前後と磁気ディスク装置より大
きく劣るため、磁気ディスクの替わりの記憶媒体として
そのまま置き換えることはできないというのが一般的な
見解である。そこでフラッシュメモリを保護するための
方式を取り入れる必要がある。特願平4−99891号
公報はその方式を示したものであり、この方式によりフ
ラッシュメモリを記憶媒体とした磁気ディスク装置互換
の外部記憶装置を実現できる。本従来例の特徴は、外部
記憶装置としての記憶容量と等しいフラッシュメモリア
レイとは別に、書換え可能回数を越えて使用不可能とな
ったメモリを代替するためのフラッシュメモリを備えた
ことにある。つまり、使用不可能となったフラッシュメ
モリは使わないこととして、替わりに、予め用意してあ
る代替用のメモリにその記憶領域を移してしまう方式で
ある。これにより、ある記憶領域が頻繁に書き替えられ
て使用不可能になっても、装置全体は問題なく動作を続
けることができる。
2. Description of the Related Art A flash memory is one of the cheapest electrically rewritable memories, and has a feature of nonvolatility, and is attracting attention as a storage medium for a large-capacity external storage device. Conventionally, a magnetic disk storage device was most commonly used as an external storage device. However, in portable information equipment, due to problems such as impact resistance performance and power consumption,
A storage device using a flash memory as a storage medium is in the limelight. However, the number of rewritable times of the flash memory is about 10 to the power of 5, which is far inferior to that of the magnetic disk device, and it is a general view that the flash memory cannot be directly replaced as a storage medium instead of the magnetic disk. Therefore, it is necessary to incorporate a method for protecting the flash memory. Japanese Patent Application No. 4-99891 discloses the method, and by this method, an external storage device compatible with a magnetic disk device using a flash memory as a storage medium can be realized. The feature of this conventional example is that, in addition to a flash memory array having the same storage capacity as an external storage device, a flash memory is provided to replace a memory that has become unusable after the number of rewritable times has exceeded. In other words, it is a method in which a flash memory that has become unusable is not used, and instead its storage area is moved to a previously prepared alternative memory. As a result, even if a certain storage area is frequently rewritten and becomes unusable, the entire device can continue to operate without problems.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】フラッシュメモリを磁
気ディスクと置き換えて使用するときに、フラッシュメ
モリの寿命が問題となるのは、FAT(ファイルアロケ
ーションテーブル)によるファイル管理を行っているこ
とである。FATとは、ファイルの物理的な格納位置を
示すテーブルであり、格納してある全ファイルの管理情
報が集められている。そしてFATもディスク上に一つ
のファィルとして格納してあるが、格納ファイルの書き
込みや書き換え時に必ず書換えられてしまうファイルと
なる。従って、全ファイルの書換え回数の累計がFAT
の書換え回数になる。1分に1回のファイル書換えが発
生したとすると、1年間で50万回以上のFATの書換
えが発生することになる。これがフラッシュメモリ上で
行われたとすると、例えばフラッシュメモリの書換え保
証回数を10万回とすると、1年間で代替処理を5回行
う必要がある。100MBの容量のファイル装置のFA
Tの容量が200KB程度であるとすれば、1MBの代
替メモリが必要である。もしこの記憶装置を5年間使用
するならば5MBの代替メモリとなる。つまり、以上の
条件のもとでは記憶容量の5%の代替メモリが必要とな
る。これは価格的にも、実装面積上も無駄が大きいとい
える。またさらに条件の厳しい使用環境では、それ以上
の代替メモリ容量が要求される。従来技術では以上の点
が考慮されていない。
When the flash memory is used by replacing it with a magnetic disk, the life of the flash memory becomes a problem because file management is performed by FAT (file allocation table). FAT is a table showing the physical storage location of files, and management information for all stored files is collected. Although the FAT is also stored as one file on the disc, it becomes a file that is always rewritten when the stored file is written or rewritten. Therefore, the total number of rewrites of all files is FAT.
Is the number of rewrites. If file rewriting occurs once per minute, 500,000 or more FAT rewritings will occur in one year. If this is done on the flash memory, for example, if the guaranteed number of times of rewriting of the flash memory is 100,000, it is necessary to perform the replacement process 5 times in one year. FA of file device with 100MB capacity
If the capacity of T is about 200 KB, 1 MB of alternative memory is required. If this storage device is used for 5 years, it will be an alternative memory of 5MB. That is, under the above conditions, an alternative memory having a storage capacity of 5% is required. It can be said that this is wasteful both in terms of price and mounting area. Further, in a usage environment under more severe conditions, a larger alternative memory capacity is required. The above points are not considered in the conventional technology.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題は、代替メモリ
として、フラッシュメモリを用いずに、強誘電体メモリ
を用いることにより解決する。強誘電体メモリとはセル
構造はDRAMと類似しており、スタック用のキャパシ
タに強誘電体を用いたものである。通常のDRAMでは
キャパシタの誘電率が低いため、リフレッシュを行わな
いとデータが保存できず、電源の供給を停止すれば当然
データは失われる。しかし強誘電体メモリでは、電源の
供給を停止しても、何年間というレベルでデータを保存
することができる。そしてこのメモリの寿命はデータの
反転回数により規定されるが、現状で1億回以上を保証
しているものがある。これは1分毎に書換えが起こって
も、200年間を保証する値である。従って、代替メモ
リに強誘電体メモリを用いれば前記課題は解決される。
The above problem is solved by using a ferroelectric memory instead of a flash memory as an alternative memory. The ferroelectric memory has a cell structure similar to that of a DRAM and uses a ferroelectric for a stack capacitor. In a normal DRAM, since the dielectric constant of the capacitor is low, data cannot be stored unless refreshed, and the data is naturally lost if the power supply is stopped. However, in the ferroelectric memory, even if the power supply is stopped, the data can be stored at the level of many years. The life of this memory is regulated by the number of times of data inversion, but some guarantee 100 million times or more at present. This is a value that guarantees 200 years even if rewriting occurs every minute. Therefore, if a ferroelectric memory is used as the alternative memory, the above problem can be solved.

【0005】[0005]

【作用】上記手段によれば、頻繁に書換えが起きるFA
Tは、格納領域を強誘電体メモリに代替されることにな
る。強誘電体メモリに格納されたFATはその後頻繁に
書換えが続いても、実使用上強誘電体メモリを使用不能
に陥らせることは実現的に考えられない。つまり代替メ
モリは少なくともFATの容量を備えれば、FATの書
換えによるフラッシュメモリの劣化はなくなり、装置の
長寿命化が図れる。またその時の価格、実装面積の増加
は少なくすませることができるようになる。
According to the above means, rewriting frequently occurs in the FA.
The storage area of T will be replaced with a ferroelectric memory. Even if the FAT stored in the ferroelectric memory is frequently rewritten thereafter, it is practically impossible to make the ferroelectric memory unusable in practical use. That is, if the alternative memory has at least the capacity of FAT, the deterioration of the flash memory due to the rewriting of FAT is eliminated and the life of the device can be extended. In addition, the increase in price and mounting area at that time can be reduced.

【0006】[0006]

【実施例】本発明の実施例を図を用いて説明する。図1
は本発明の実施例の構成図であり、図中、1はデータ格
納の主メモリとなるフラッシュメモリ、2は代替用のメ
モリとしての強誘電体メモリ、3はファイルのアクセス
制御やメモリの制御、代替制御を行うコントローラ、4
はファイル管理やフラッシュメモリの劣化管理を行うた
めのデータを記録する管理テーブル、5はホストの情報
機器の外部バスである。図2はコントローラ3の内部構
成を示した図であり、11はホストバスからのアクセス
要求とアクセス内容を受け付けるレジスタ等を備え、ま
たデータの入出力を制御するインタフェース制御回路、
12はプログラムに従って他の制御回路の処理設定や格
納ファイルデータの管理、書換え頻度の判定など、全て
の制御を行うCPU、13はCPU12が様々な制御を
行うプログラムやデータを格納したROM、14はCP
U12がプログラムの実行時のワークエリアとして使用
するRAM、15はフラッシュメモリ1や強誘電体メモ
リ2をアクセスするためのメモリ制御回路、16はフラ
ッシュメモリ1の書き込みや消去の制限時間のチェック
などに用いるタイマである。図3は本発明の実現のため
にROM13に格納されているCPU12が実行するプ
ログラムの動作を示すフローチャートである。次に図
1、図2の構成図を用い、図3のフローチャートに従っ
て、本発明の動作を説明する。まず自己診断や内部レジ
スタの初期設定などのイニシャライズ処理(a)を終え
たあと、外部バス5を介してホストからのアクセス要求
待ち(b)となる。ホストからのアクセス要求とアクセ
ス内容がコントローラ3のインタフェース制御回路11
に与えられたら、CPU12はそのアクセス内容を判別
し、ホストより受け取ったデータからアクセス対象のデ
ータの格納場所(アドレス)を算出する(c)。そして
算出した格納場所に対応する管理テーブル4のデータを
読み出し、アクセス対象はフラッシュメモリ1上か強誘
電体メモリ2上かを判断する(d)。フラッシュメモリ
1上であれば、要求されたアクセスがリードかライトか
で区別する(e)。リードアクセスであればフラッシュ
メモリ1からの読み出しを行い(f)、それが終了すれ
ばホストからのアクセス要求待ちに戻る。ライトアクセ
スである場合には、最初にデータを書き込む領域の消去
処理を行う(g)。そして管理テーブル4に劣化情報を
記録し(h)、書換えの頻度を判定する(i)。もしそ
の劣化情報から書き込みが頻繁に行われている領域であ
ると判断されたら、その領域はフラッシュメモリ1への
書き込みを行わず、強誘電体メモリ2に書き込み
(j)、その格納情報を管理テーブル4に書き込む
(k)。書き込みの頻度がそれほど高くないか、あるい
はまだ判断しかねる段階であれば、フラッシュメモリの
消去した領域への書き込みを行う(l)。そしてホスト
からのアクセス要求待ちに戻る。一方(d)で強誘電体
メモリ2へのアクセスであれば、管理テーブルを読み出
してアクセスするアドレスを確認し(m)、アクセス要
求に従って強誘電体メモリ2をアクセスする(n)。そ
してこれが終了したらアクセス要求待ちに戻る。さら
に、図6(l)にフラッシュメモリへのライトアクセス
を行う際の動作のフローチャートを示した。図3のフロ
ーチャートにおける(g)から(l)までを、フラッシ
ュメモリの消去回数により頻度を診断する方式に従っ
て、具体化している。なお以上の動作を実行するプログ
ラムがROM13に格納されており、CPU12はこれ
を読み出して、実行し、フラッシュメモリ1や強誘電体
メモリ2、あるいは管理テーブル4などのコントローラ
3の外部のメモリをアクセスする際にはメモリ制御回路
15に動作を指示する。また一時的なデータの保存など
の際に適宜RAM14を使用する。次に管理テーブル4
の詳細な説明を述べる。図4は管理テーブル4の一例を
示したものであり、図中31はテーブル内のある16ビ
ット(2バイト)の記憶領域であり、テーブルデータの
最小単位である。この各テーブルデータは、ホストとな
る情報機器が指定する論理的なデータ格納アドレスに1
対1に対応している。32はこの単位テーブルデータ3
1に対応する論理的なアドレスのデータを格納している
メモリが、フラッシュメモリ1であるか強誘電体メモリ
2であるかを示すビット。33は格納メモリビット32
がフラッシュメモリ1を示していたら消去回数を示すビ
ット群となり、強誘電体メモリ2を示していたら強誘電
体メモリ2上の格納アドレスを示すビット群となる。図
の下方には使用例も2つ記載している。では本実施例の
テーブルの使用方法について説明する。まず本記憶装置
の動作初期段階では、フラッシュメモリ1はどの消去ブ
ロックも劣化していないものとして、どの単位テーブル
データ31の格納メモリビット32も、フラッシュメモ
リ1を示している(図では”0”としている)ようにす
る。この状態では、ホストからのアクセス要求において
は、与えられる論理的なアドレスからフラッシュメモリ
1上の物理的に該当する領域を単純に割り出してアクセ
スすれば良いことになる。そしてファイルデータの書換
えが起きて、フラッシュメモリのある消去ブロックが消
去されたら、ビット群33は消去回数を記録するものと
して、0からカウントアップしていく。そしてこの消去
回数の記録が規定の値に達したら、フラッシュメモリへ
の書換えが頻繁に起こる領域であると判断する。つま
り、本実施例では図3のフローチャートにおける(i)
の劣化管理情報は消去回数により表すことになり、図6
(l)の動作に対応している。フラッシュメモリ1から
強誘電体メモリ2への代替が起きたら格納メモリビット
32は強誘電体メモリ2を示す(図では”1”としてい
る)ように書換え、ビット群33は消去回数を記録する
必要はなくなるため、このビット群を、強誘電体メモリ
2における格納アドレスを記録するように記録内容を変
える。そして以後のこの単位データテーブル31に対応
する領域のアクセスにおいては、ビット群33に示され
る強誘電体メモリ2のアドレスをアクセスする。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1
1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, in which 1 is a flash memory which is a main memory for storing data, 2 is a ferroelectric memory as a substitute memory, 3 is file access control and memory control. , Controller for alternative control, 4
Is a management table for recording data for file management and flash memory deterioration management, and 5 is an external bus of the host information device. FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the controller 3, 11 is an interface control circuit which includes a register for receiving an access request and access contents from the host bus, and which controls input / output of data,
Reference numeral 12 is a CPU that performs all control such as processing settings of other control circuits, management of stored file data, and determination of rewriting frequency according to a program, 13 is a ROM that stores programs and data for the CPU 12 to perform various controls, and 14 is CP
U12 is a RAM used as a work area when executing a program, 15 is a memory control circuit for accessing the flash memory 1 or the ferroelectric memory 2, and 16 is a check of a writing or erasing time limit of the flash memory 1. This is the timer used. FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the program executed by the CPU 12 stored in the ROM 13 to implement the present invention. Next, the operation of the present invention will be described with reference to the flow chart of FIG. 3 using the configuration diagrams of FIGS. First, after completing the initialization process (a) such as self-diagnosis and initial setting of internal registers, the process waits for an access request from the host via the external bus 5 (b). The access request from the host and the access content are the interface control circuit 11 of the controller 3.
CPU 12 determines the access contents and calculates the storage location (address) of the data to be accessed from the data received from the host (c). Then, the data of the management table 4 corresponding to the calculated storage location is read, and it is determined whether the access target is on the flash memory 1 or the ferroelectric memory 2 (d). If it is on the flash memory 1, it is distinguished whether the requested access is read or write (e). If it is a read access, the flash memory 1 is read (f), and if it is completed, the process returns to waiting for an access request from the host. In the case of write access, the area to which data is to be written is first erased (g). Then, the deterioration information is recorded in the management table 4 (h), and the frequency of rewriting is determined (i). If it is determined from the deterioration information that the area is frequently written, the area is not written to the flash memory 1 but is written to the ferroelectric memory 2 (j) and the stored information is managed. Write to table 4 (k). If the frequency of writing is not so high, or if it is still at a stage where it cannot be determined, writing is performed to the erased area of the flash memory (l). Then, the process returns to waiting for an access request from the host. On the other hand, if the access is to the ferroelectric memory 2 in (d), the management table is read to confirm the address to be accessed (m), and the ferroelectric memory 2 is accessed according to the access request (n). When this is finished, the process waits for an access request. Further, FIG. 6 (l) shows a flowchart of the operation when performing a write access to the flash memory. The steps (g) to (l) in the flowchart of FIG. 3 are embodied according to a method of diagnosing the frequency based on the number of times of erasing the flash memory. A program for executing the above operation is stored in the ROM 13, and the CPU 12 reads and executes the program to access a memory outside the controller 3, such as the flash memory 1, the ferroelectric memory 2, or the management table 4. In doing so, the memory control circuit 15 is instructed to operate. Further, the RAM 14 is appropriately used when temporarily storing data. Next, management table 4
The detailed description of FIG. 4 shows an example of the management table 4, in which 31 is a 16-bit (2-byte) storage area in the table, which is the minimum unit of table data. Each table data is stored in a logical data storage address specified by the host information device.
It corresponds to one-to-one. 32 is this unit table data 3
A bit indicating whether the memory storing the data of the logical address corresponding to 1 is the flash memory 1 or the ferroelectric memory 2. 33 is a storage memory bit 32
Indicates a flash memory 1 and a bit group indicating the number of erases, and indicates a ferroelectric memory 2 a bit group indicating a storage address on the ferroelectric memory 2. Two usage examples are also shown in the lower part of the figure. Next, a method of using the table of this embodiment will be described. First, at the initial stage of operation of the memory device, it is assumed that no erase block has deteriorated in the flash memory 1, and the storage memory bit 32 of any unit table data 31 indicates the flash memory 1 (“0” in the figure). And)). In this state, in the case of an access request from the host, it suffices to simply find the physically relevant area on the flash memory 1 from the given logical address and access. When the file data is rewritten and an erase block in the flash memory is erased, the bit group 33 counts up from 0 to record the erase count. Then, when the record of the number of times of erasure reaches a prescribed value, it is determined that the area in which rewriting to the flash memory frequently occurs. That is, in this embodiment, (i) in the flowchart of FIG.
The deterioration management information of will be represented by the number of deletions, and
It corresponds to the operation of (l). When the replacement of the flash memory 1 with the ferroelectric memory 2 occurs, the storage memory bit 32 needs to be rewritten so as to indicate the ferroelectric memory 2 (indicated as "1" in the figure), and the bit group 33 needs to record the erase count. Therefore, the content of this bit group is changed so as to record the storage address in the ferroelectric memory 2. Then, in the subsequent access to the area corresponding to the unit data table 31, the address of the ferroelectric memory 2 shown in the bit group 33 is accessed.

【0007】ところで強誘電体メモリ2の記憶容量は限
られているため、フラッシュメモリ1から強誘電体メモ
リ2に移すことができる容量には限りがある。強誘電体
メモリ2の容量は装置寿命と書換え頻度の予想値から決
定しなければならない。そして強誘電体メモリ2を代替
により使い果たしてしまったら、もはや書換え頻度の管
理や代替処理は不必要となるため、図3のフローチャー
トは図5のフローチャートへと動作を変えるべきであ
る。
Since the storage capacity of the ferroelectric memory 2 is limited, the capacity that can be transferred from the flash memory 1 to the ferroelectric memory 2 is also limited. The capacity of the ferroelectric memory 2 must be determined from the expected value of the device life and the rewriting frequency. If the ferroelectric memory 2 is used up by substitution, the rewriting frequency management and substitution processing are no longer necessary, so the operation of the flowchart of FIG. 3 should be changed to the flowchart of FIG.

【0008】また、強誘電体メモリには分極という動作
が必要な構造のものがある。強誘電体メモリは、名前の
示すとおり、強誘電体に電荷を蓄えることによりデータ
を記憶する。この強誘電体は、データを反転する、すな
わち電荷を蓄えたり、放出すること(転極)により劣化
を起こす。これはデータの書き込み時はもちろん、デー
タの読み出し時にも強誘電体の電荷を放出するため、起
きることになる。そのため強誘電体の転極を常に起こさ
ないよう、強誘電体の電荷を変化させずにデータの読み
書きができるモードを備える強誘電体メモリが実用化さ
れている。もちろんこのモードではデータは揮発性の記
憶状態であり、電力の供給を停止すればデータは失われ
る。つまりデータのバックアップが必要なときに、強誘
電体への電荷の出し入れを行えば良い。この分極を行う
タイミングとしては、強誘電体メモリの分極回数の寿命
と目標とする装置寿命から時間を算出する。算出式を
(式1)として示した。
Some ferroelectric memories have a structure that requires an operation called polarization. Ferroelectric memory, as the name implies, stores data by storing charges in the ferroelectric. This ferroelectric substance deteriorates by inverting data, that is, by storing and releasing electric charges (polarization). This occurs because the charge of the ferroelectric substance is discharged not only when writing data but also when reading data. Therefore, a ferroelectric memory having a mode in which data can be read and written without changing the charge of the ferroelectric has been put into practical use so that the polarization of the ferroelectric does not always occur. Of course, in this mode, the data is in a volatile storage state, and if the power supply is stopped, the data will be lost. In other words, when it is necessary to back up data, it is only necessary to transfer charges to and from the ferroelectric substance. As the timing of this polarization, time is calculated from the life of the number of polarization times of the ferroelectric memory and the target life of the device. The calculation formula is shown as (Formula 1).

【0009】 (装置寿命年数)×365×24×60×60/(保証分極回数)…(式1) 本式で算出された値以上の時間(単位は秒)ごとに分極
を行うことにより、装置寿命年数以内に強誘電体メモリ
が劣化して使用不可能になることはない。例えば目標と
する装置寿命を10年とし、使用する強誘電体メモリの
保証分極回数を1億回とすると、約3.2秒ごとに分極
すれば目標を達成できる。もし計算値が本例のように数
秒程度であれば、分極間隔として適当な時間といえる。
記憶装置の使用者は、記憶装置の使用後数秒以上経過す
れば、電源を落すことができる。あるいは本電源遮断後
数秒間の動作を許す補助電源を備えれば、突然の停電に
も対応できるようになる。
(Apparatus life years) × 365 × 24 × 60 × 60 / (guaranteed number of polarizations) (Equation 1) By performing polarization every time (unit: second) equal to or more than the value calculated by this equation, The ferroelectric memory will not deteriorate and become unusable within the life of the device. For example, assuming that the target device life is 10 years and the guaranteed number of polarizations of the ferroelectric memory to be used is 100 million times, the target can be achieved by polarization every approximately 3.2 seconds. If the calculated value is about several seconds as in this example, it can be said that the polarization interval is an appropriate time.
The user of the storage device can turn off the power after several seconds or more have passed since the storage device was used. Alternatively, if an auxiliary power supply that allows operation for a few seconds after the main power is shut off is provided, it will be possible to cope with sudden power failures.

【0010】図4の管理テーブルは強誘電体メモリ2を
共用することにより、部品数の削減を図ることができ
る。小さい単位の書換えが可能で、不揮発性であること
から、管理テーブルに強誘電体メモリ2を使用するのが
最適である。そこで代替メモリ領域と区別して管理テー
ブル領域を同じ強誘電体メモリ2内に設けることによ
り、代替メモリ領域が少なくなってしまうが、小型で安
価な記憶装置、例えばカード型の記憶装置を実現するに
は効果的である。
By sharing the ferroelectric memory 2 in the management table of FIG. 4, the number of parts can be reduced. It is optimal to use the ferroelectric memory 2 for the management table because it is possible to rewrite in small units and is non-volatile. Therefore, by providing the management table area in the same ferroelectric memory 2 separately from the alternative memory area, the alternative memory area is reduced, but it is possible to realize a small and inexpensive storage device, for example, a card type storage device. Is effective.

【0011】本実施例によれば、コントローラ内のRO
M上のプログラムを適宜変えることにより、これまで述
べてきた様々な方式を選択して適用することが比較的容
易である。また各メモリの容量も容易に可変となるの
で、システム構築後も記憶容量の設定や装置寿命の設定
に自由度がある。また管理テーブルの単位を16ビット
としたことにより、2バイト単位となり扱いがしやす
く、また消去回数は最大で3万回以上記録することがで
きる。また代替用の格納アドレスも3万領域以上であ
り、1領域を512バイトとすれば16Mバイトの代替
領域をもつことができる。なお、この管理テーブルの大
きさは記憶容量や、頻度管理の方式、代替領域の容量な
どから、8ビットや24ビットあるいはその他のビット
数に調整する必要が生じ得る。その他の効果として、強
誘電体メモリの全ての領域への代替が終了してしまった
ら、頻度管理をやめることにより、処理スピードの向上
が期待できる。
According to this embodiment, the RO in the controller is
By appropriately changing the program on M, it is relatively easy to select and apply the various methods described so far. Further, since the capacity of each memory can be easily changed, there is flexibility in setting the storage capacity and the device life even after the system is constructed. Further, since the unit of the management table is 16 bits, it is easy to handle in units of 2 bytes, and the number of erasures can be recorded up to 30,000 times or more. The storage address for substitution is also 30,000 or more areas, and if one area is 512 bytes, it is possible to have an alternative area of 16 Mbytes. The size of the management table may need to be adjusted to 8 bits, 24 bits, or another number of bits depending on the storage capacity, the frequency management method, the capacity of the alternative area, and the like. As another effect, when the replacement of all areas of the ferroelectric memory is completed, the frequency management is stopped, and the processing speed can be improved.

【0012】次の実施例は書換え頻度の大小を、実際の
フラッシュメモリの劣化から判断するものである。図6
(2)は本実施例を実現するフローチャートであり、図
3のフローチャートの書き込みアクセスの実行部分につ
いて(図3:g〜l)示している。消去を行う際にタイ
マ16を起動し、消去に要する時間を図り、その長短に
より劣化度を判定する。これは、フラッシュメモリの書
換え回数の増加による劣化の症状として消去時間が遅延
するという性質を利用するものである。消去時間の長さ
を、使用開始時の長さから保証されている最長の長さま
での間で、2あるいはそれ以上の段階にわけ、劣化が進
むことが検出できる。なお書き込み時間を測定して劣化
度の進行を把握する方法も可能である。フラッシュメモ
リによっては、消去時間の大小より書き込み時間の大小
の方が、より劣化度を正確に把握できるものもある。フ
ラッシュメモリの構造やデバイスの特性上から、劣化が
より正確に把握できる方法を選択して適用すべきであ
る。なお、いずれにしても本実施例においては消去回数
の記録は必要ないため、図4のビット群33には、代替
が起きるまでは記録する必要はない。もし各領域の劣化
度を把握している必要があれば、消去あるいは書き込み
の所要時間から得られた劣化のレベルを記述すればよ
い。本実施例によれば、頻度管理のための記録データは
ないため、管理テーブルの簡略化が図れる。また、実際
の劣化度を頻度管理のデータとできることから、寿命の
延長という意味で、最も効果の高い実質的な方式であ
る。
In the next embodiment, the size of the rewriting frequency is judged from the actual deterioration of the flash memory. Figure 6
(2) is a flow chart for realizing the present embodiment, and shows the write access execution part of the flow chart of FIG. 3 (FIG. 3: g to l). When erasing, the timer 16 is started to measure the time required for erasing, and the deterioration degree is determined based on its length. This utilizes the property that the erase time is delayed as a symptom of deterioration due to an increase in the number of rewrites of the flash memory. It is possible to detect that the deterioration progresses by dividing the length of the erasing time into two or more stages from the length at the start of use to the guaranteed maximum length. A method of measuring the writing time to grasp the progress of the deterioration degree is also possible. Depending on the flash memory, the degree of deterioration can be grasped more accurately depending on the size of the writing time than on the size of the erasing time. From the structure of the flash memory and the characteristics of the device, it is necessary to select and apply a method that enables more accurate understanding of deterioration. In any case, in the present embodiment, since it is not necessary to record the number of times of erasing, it is not necessary to record the bit group 33 in FIG. 4 until the replacement occurs. If it is necessary to know the degree of deterioration of each area, the deterioration level obtained from the time required for erasing or writing may be described. According to the present embodiment, since there is no recorded data for frequency management, the management table can be simplified. Further, since the actual degree of deterioration can be used as frequency management data, it is the most effective method in terms of extending the life.

【0013】以上の実施例においては、フラッシュメモ
リの劣化が進行し、ある段階に達したら、その領域を強
誘電体メモリに代替して信頼性を維持する、としていた
が、消去回数の記録や、消去、書き込み時間の測定は、
フラッシュメモリの劣化の進行を監視することを目的と
しているわけではなく、その領域の書換え頻度の大小を
把握するために行っている。従って書換え頻度が比較的
大きいものを特定できれば、それ以上フラッシュメモリ
の劣化を監視する必要はない。一つの考え方として規定
回数を保証消去回数に等しくし、保証される限度の消去
を行ったら代替を行う、ということもできる。あるい
は、消去回数も記録せずに消去あるいは書き込みが不可
能になったら代替を行うようにすればより単純になる。
これによれば、フラッシュメモリを限界まで使用して、
信頼性が失われたところで代替を行うことになり、信頼
性という面で非常に有用である。しかしフラッシュメモ
リが使用不能になるまで使用し続けるのは、フラッシュ
メモリの無駄使いといえる。書換え頻度が大きいと判断
できたら、ただちに強誘電体メモリへの代替を行って、
フラッシュメモリを有効利用すべきである。例えば消去
回数による劣化の判断において、フラッシュメモリの書
換え回数の限界の10%の回数で代替を行えば、残り9
0%の消去回数を利用できる。消去書き込み時間の測定
では、寿命の10%程度の使用状態時に要する推定時間
を代替の規定時間とすれば、同様に残り90%程度の書
換え使用を他で利用できる。もし10%の使用時期では
書換え頻度の判定に不足するのであれば20%、あるい
はそれ以上使用する必要がある場合も考えられる。逆に
10%まで使用しなくても頻度が判定できると考えられ
れば、5%、あるいはそれ以下の使用時期で代替を行っ
ても良い。そして代替が行われて他への応用が可能とな
ったフラッシュメモリを、実際に利用した実施例を図7
に示した。図7(1)は、強誘電体メモリによる代替メ
モリが全て使用され、もはや代替ができない状態になっ
た後で使用不能に陥ったフラッシュメモリが出てきた
ら、その代替用に使用した実施例である。図7(2)
は、代替されたフラッシュメモリを新しい記憶領域とし
て追加して、記憶容量の増量を図るという実施例であ
る。図中、1,2はすでに述べたようにそれぞれフラッ
シュメモリと強誘電体メモリである。51は主格納メモ
リであるフラッシュメモリ1の単位記憶領域であり、ホ
ストが管理しているデータの単位でもある。通常フラッ
シュメモリの消去ブロック単位と等しいか、その整数分
の1の大きさである。52はその領域が格納しているフ
ァイルデータの論理的な格納アドレスである。つまりホ
スト側がアクセス時に指定する論理的なアドレス値であ
る。53は代替メモリである強誘電体メモリ2の単位記
憶領域であり、フラッシュメモリ1のそれと同一容量で
ある。54のように〇が付された領域は、強誘電体メモ
リ2の、ある領域に代替が行われて、使用可能状態に置
かれたフラッシュメモリの領域である。55のように×
が付けられた領域は使用不可能となった領域であること
を示している。また、図7(1)の実施例では、フラッ
シュメモリ1のA−3の領域が論理アドレス番号{3}
として使用されていたが、書換え頻度が高いと判定さ
れ、強誘電体メモリ2のα−1の領域に代替が行われた
ことを示している。その他同様にフラッシュメモリ1の
A−4,B−2の領域などもα−2,α−3に代替が行
われている。そして強誘電体メモリ2の全ての領域が代
替に使い果たされている状態となっている。この状態に
おいては書換え頻度の管理はすでに停止しているとす
る。そしてここでフラッシュメモリ1のF−5が強誘電
体メモリ2との代替を行えなかったため、消去回数が限
界を越えてしまい、使用不可能な状態に陥っている。こ
の時、フラッシュメモリ1のF−5の代替領域としてフ
ラッシュメモリ1のA−3を使用する。A−3にはもと
もとF−5に格納されていた論理アドレス番号{45}
が格納されている。A−3はまだ劣化度の低い状態で代
替されているため、問題なく使用できるはずである。図
7(2)では強誘電体メモリ2との代替がある程度行わ
れている段階であるが、代替がすでに行われているフラ
ッシュメモリ1の領域A−3が、フラッシュメモリ1全
体で格納し得る64個の領域のデータを越える、論理ア
ドレス番号{65}のデータを格納している。これは代
替された後、新たな格納領域として用いることにより、
記憶容量を増加している。つまり強誘電体メモリ2も格
納領域として全体容量に加えて使用する。これをさらに
応用したのが図8である。図7と同様の記号を用いてい
るが、図7(2)と異なる点は、最初から強誘電体メモ
リ2を格納領域として用い、代替領域としてではなく交
換領域として用いている。つまりフラッシュメモリ1上
で書換え頻度が高いと判断された領域を強誘電体メモリ
2の領域と交換して、書換え頻度の低いデータと入替
え、強誘電体メモリ2に書換え頻度の高いデータを集め
てしまう、という考え方である。このときDOS(ディ
スクオペレーティングシステム)で用いられるFAT
(ファイルアロケーションテーブル)は、全ファイルの
中で、比較的始めの方の論理アドレスに格納されること
が多いため、強誘電体メモリ2は論理アドレスの小さい
領域を割り当てていた方が、領域交換の手間が省ける可
能性が高い。図7ではそれを実践している。なお以上の
図7や図8で行われた領域の代替、あるいは交換の判断
をするための情報や、結果を示す情報を管理テーブル4
に記録する必要がある。例えば図7(1)の実施例で
は、領域A−3に対応する管理テーブルの情報は、論理
アドレス番号{3}のデータが強誘電体メモリ2の領域
α−1に格納されていることを記録しているため、領域
A−3が論理アドレス番号{45}のデータを格納して
いることを示すデータは、領域F−5に対応する管理テ
ーブルに格納すべきである。このとき図4の管理テーブ
ル31のビット32はフラッシュメモリに格納している
ことを示し、ビット群33には格納アドレス(A−3)
を記録する。消去回数管理の方式におけるもともとの動
作では、ビット32がフラッシュメモリを示していると
きにはビット群33には消去回数を記録することになっ
ているが、強誘電体メモリ2がすべて代替領域として使
われ、書換え頻度の管理を行わなくなった後では、ビッ
ト群33は常に格納アドレスを記録するように制御を切
り換えれば良い。一方、図7(2)の実施例では、新た
な格納領域である論理アドレスに対応する管理テーブル
をあらかじめ用意しておく必要がある。つまり、図7を
用いれば、実際には存在しない領域I−1,I−2など
を仮想し、これに対応する管理テーブルを備えることと
すればよい。この場合、仮想領域の頻度管理も必要とな
るため、消去回数管理の方式では消去回数と格納アドレ
スの両方を記録しなければならないため、管理テーブル
のビット数を増やす必要があり、CPU12もこのこと
を認識して制御しなければならない。図8においては、
フラッシュメモリ1の領域だけでなく強誘電体メモリ2
の領域の管理テーブルを備える必要がある。しかも消去
回数管理方式では強誘電体メモリ2の領域の消去回数も
記録する必要がある。というのは、フラッシュメモリの
領域で頻度が高いものが特定できたら、強誘電体メモリ
2内で、頻度が低いものを探し出して入れ替えるべきだ
からである。強誘電体メモリ2内で頻度の高いものと入
れ替えてしまうと、入替えの意味がなくなり、場合によ
っては悪化することにもなりかねない。
In the above embodiment, when the flash memory is deteriorated and reaches a certain stage, the area is replaced with the ferroelectric memory to maintain the reliability. , Erase, write time measurement,
The purpose is not to monitor the progress of deterioration of the flash memory, but to grasp the size of the rewriting frequency of the area. Therefore, if it is possible to identify the one with a relatively high rewriting frequency, it is not necessary to monitor the deterioration of the flash memory any more. As one way of thinking, it is possible to make the specified number of times equal to the guaranteed number of times of erasure, and to perform substitution after erasing the guaranteed limit. Alternatively, if the number of times of erasing is not recorded and the erasing or writing becomes impossible, the substitution is performed to simplify the process.
According to this, using the flash memory to the limit,
This is very useful in terms of reliability, because alternatives will be made when reliability is lost. However, continuing to use the flash memory until it becomes unusable is a waste of the flash memory. If it can be judged that the frequency of rewriting is high, immediately replace it with a ferroelectric memory,
Flash memory should be used effectively. For example, in the determination of deterioration due to the number of times of erasing, if replacement is performed at 10% of the limit of the number of times of rewriting the flash memory, the remaining
0% erase count is available. In the measurement of the erasing / writing time, if the estimated time required in a usage state of about 10% of the life is set as an alternative prescribed time, the remaining about 90% of the rewriting use can be similarly used elsewhere. If it is insufficient to judge the rewriting frequency at the time of 10% use, it may be necessary to use 20% or more. On the contrary, if it is considered that the frequency can be determined without using up to 10%, the substitution may be performed at a usage time of 5% or less. Then, an embodiment in which the flash memory, which has been replaced and can be applied to other applications, is actually used is shown in FIG.
It was shown to. FIG. 7 (1) shows an embodiment which is used as a substitute for a flash memory which has become unusable after all the substitute memories by the ferroelectric memory have been used and are no longer ready for substitution. is there. Figure 7 (2)
Is an embodiment in which the replaced flash memory is added as a new storage area to increase the storage capacity. In the figure, 1 and 2 are a flash memory and a ferroelectric memory, respectively, as described above. Reference numeral 51 is a unit storage area of the flash memory 1 which is a main storage memory, and is also a unit of data managed by the host. Usually, the size is equal to the erase block unit of the flash memory or is a size of an integral fraction thereof. 52 is a logical storage address of the file data stored in that area. In other words, it is a logical address value that the host side specifies at the time of access. Reference numeral 53 is a unit storage area of the ferroelectric memory 2, which is an alternative memory, and has the same capacity as that of the flash memory 1. The area marked with a circle like 54 is an area of the flash memory which is placed in a usable state by replacing a certain area of the ferroelectric memory 2. Like 55
The area marked with indicates that the area cannot be used. In the embodiment of FIG. 7A, the area A-3 of the flash memory 1 has the logical address number {3}.
However, it is determined that the rewriting frequency is high, and the substitution is performed in the area α-1 of the ferroelectric memory 2. Similarly, the areas A-4 and B-2 of the flash memory 1 are also replaced with α-2 and α-3. Then, all the regions of the ferroelectric memory 2 are in a state of being used up for substitution. In this state, it is assumed that rewriting frequency management has already stopped. Then, since F-5 of the flash memory 1 could not substitute for the ferroelectric memory 2, the number of times of erasing exceeded the limit, and the flash memory 1 became unusable. At this time, A-3 of the flash memory 1 is used as an alternative area of F-5 of the flash memory 1. Logical address number {45} originally stored in F-5 in A-3
Is stored. A-3 should be used without any problems because it has been replaced by the one with a low degree of deterioration. In FIG. 7 (2), the substitution with the ferroelectric memory 2 is performed to some extent, but the area A-3 of the flash memory 1 in which the substitution has already been performed can be stored in the entire flash memory 1. The data of logical address number {65}, which exceeds the data of 64 areas, is stored. After this is replaced, by using it as a new storage area,
The storage capacity is increasing. That is, the ferroelectric memory 2 is also used as a storage area in addition to the total capacity. A further application of this is shown in FIG. Although the same symbols as in FIG. 7 are used, the difference from FIG. 7 (2) is that the ferroelectric memory 2 is used as a storage area from the beginning, and is used as an exchange area instead of a replacement area. That is, the area of the flash memory 1 that is determined to have a high rewrite frequency is replaced with the area of the ferroelectric memory 2, and the data having a low rewrite frequency is replaced, and the data having a high rewrite frequency is collected in the ferroelectric memory 2. The idea is to end up. At this time, FAT used in DOS (disk operating system)
Since the (file allocation table) is often stored in the relatively first logical address in all files, it is better to allocate a region with a smaller logical address in the ferroelectric memory 2 than in the area exchange. There is a high possibility that the trouble of will be saved. This is practiced in Figure 7. Note that the management table 4 stores the information for judging the replacement or replacement of the area performed in FIGS. 7 and 8 and the information indicating the result.
Need to record. For example, in the embodiment of FIG. 7A, the information of the management table corresponding to the area A-3 indicates that the data of the logical address number {3} is stored in the area α-1 of the ferroelectric memory 2. Since the data is recorded, the data indicating that the area A-3 stores the data of the logical address number {45} should be stored in the management table corresponding to the area F-5. At this time, bit 32 of the management table 31 in FIG. 4 indicates that the bit is stored in the flash memory, and the bit group 33 stores the storage address (A-3).
To record. In the original operation of the erase count management system, when the bit 32 indicates a flash memory, the erase count is recorded in the bit group 33, but the ferroelectric memory 2 is used as an alternative area. After the rewriting frequency is no longer managed, the control may be switched so that the bit group 33 always records the storage address. On the other hand, in the embodiment of FIG. 7B, it is necessary to prepare in advance a management table corresponding to a logical address which is a new storage area. That is, using FIG. 7, it is sufficient to virtualize areas I-1 and I-2 that do not actually exist and to provide a management table corresponding thereto. In this case, since the frequency management of the virtual area is also required, it is necessary to record both the erase count and the storage address in the erase count management method. Therefore, it is necessary to increase the number of bits in the management table. Must be recognized and controlled. In FIG.
Not only the area of the flash memory 1 but also the ferroelectric memory 2
It is necessary to provide a management table for the area. Moreover, in the erase count management method, it is also necessary to record the erase count of the area of the ferroelectric memory 2. This is because, if a frequently-used one can be identified in the flash memory area, a less frequently-used one should be searched and replaced in the ferroelectric memory 2. If it is replaced with a frequently used one in the ferroelectric memory 2, the meaning of the replacement becomes meaningless, and it may worsen in some cases.

【0014】本実施例によれば、フラッシュメモリ、強
誘電体メモリとも効率的に使用でき、信頼性、あるいは
部品点数の削減に効果がある。
According to this embodiment, both the flash memory and the ferroelectric memory can be efficiently used, and it is effective in reducing the reliability or the number of parts.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明の効果としては、代替メモリを書
換え可能回数の多い強誘電体メモリとしたことで代替メ
モリ寿命が大きく伸びた。つまり、頻繁に書換えられる
データを格納することにより、代替メモリが次々と使用
不可能に陥っていくことがない。逆にデータ格納メモリ
を全て強誘電体メモリにすると、強誘電体メモリは高集
積化が進んでいないため、価格が高くなり、実装面積が
大きくなって実用的でない。通常、一般的なユーザが情
報機器の記憶装置を使用する際には、フラッシュメモリ
を破壊するほどの頻繁な書換えを行うデータはそれほど
多くないため、書換えがそれほど頻繁でなく、フラッシ
ュメモリの書換え耐性で十分なデータは安価で高集積な
フラッシュメモリへ格納し、フラッシュメモリの書換え
耐性では不十分なデータは、強誘電体メモリに格納する
ことにより、価格、面積、性能において最適なシステム
となる。
As an effect of the present invention, the life of the alternative memory is greatly extended by using the ferroelectric memory as the alternative memory which can be rewritten many times. That is, by storing the data that is frequently rewritten, the alternative memory does not become unusable one after another. On the contrary, if all the data storage memories are ferroelectric memories, the high integration of the ferroelectric memory has not progressed, so that the price becomes high and the mounting area becomes large, which is not practical. Generally, when a general user uses a storage device of an information device, not much data is rewritten so frequently as to destroy the flash memory. Sufficient data is stored in a flash memory that is inexpensive and highly integrated, and data that is insufficient in rewriting resistance of the flash memory is stored in a ferroelectric memory, so that the system is optimized in terms of price, area, and performance.

【0016】書換え頻度の推定には、書換え回数を記録
することにより、正確な頻度予想ができる。またデータ
記録は前のデータをインクリメントするだけなので、処
理が単純である。また代替の規定値の設定が消去回数と
いう理解しやすく変更が容易なものであるため、システ
ム環境や使用するメモリの性能、装置性能などから最適
な設定を容易にできる。一方、書換え頻度の推定におい
て、消去あるいは書き込み時間の測定値を用いる方式で
は、書換え頻度の推定というより、メモリの寿命に対す
る使用率という概念による判断となるため、メモリ個々
の特性の違いによる劣化推定の誤差を少なくすることが
できる。また書換え時に測定した値により判断するた
め、特に記録を残すデータを必要としないようにもでき
る。
To estimate the rewriting frequency, it is possible to accurately predict the frequency by recording the number of times of rewriting. Moreover, since the data recording only increments the previous data, the processing is simple. Further, since the setting of the alternative specified value is the number of times of erasing and is easy to understand and change, the optimum setting can be easily made from the system environment, the performance of the memory used, the device performance, and the like. On the other hand, in the method of using the measured value of the erase or write time in the estimation of the rewriting frequency, rather than the estimation of the rewriting frequency, the judgment is based on the concept of the usage rate with respect to the life of the memory. The error of can be reduced. Further, since the judgment is made based on the value measured at the time of rewriting, it is possible to eliminate the need for data for recording.

【0017】強誘電体メモリが代替として全て使われ、
空き領域がなくなった時点で頻度管理をやめることによ
り、それ以降の処理性能が向上することが期待できる。
Ferroelectric memories are all used as alternatives,
It can be expected that the processing performance thereafter will be improved by stopping the frequency management when the free space is exhausted.

【0018】管理テーブルを代替メモリである強誘電体
メモリに格納することにより部品点数の削減が図れ、装
置の小型軽量化に貢献する。また管理テーブルは小さい
単位で頻繁に書き替えられ、しかも不揮発性であること
が要求されるため、アクセスが高速に行え、また信頼性
も高い強誘電体メモリを用いれば、装置性能の向上にも
寄与する。
By storing the management table in the ferroelectric memory which is an alternative memory, the number of parts can be reduced, which contributes to the reduction in size and weight of the device. Moreover, since the management table is frequently rewritten in small units and is required to be non-volatile, use of a ferroelectric memory that can be accessed at high speed and has high reliability can also improve device performance. Contribute.

【0019】書換え頻度管理により、データの書換えの
頻度がフラッシュメモリを著しく劣化させることが予想
できた時点で代替を行うことにより、ラフッシュメモリ
を破壊することなく、まだ十分に使用できる状態で、格
納データを移してしまうため、この領域を別の用途に使
い回すことができる。その一つとして強誘電体メモリへ
の代替が行われた後、その領域を使用不可能となったフ
ラッシュメモリの領域の代替として使用することによ
り、さらに装置寿命を延長することができるようにな
る。これは代替メモリである強誘電体メモリを節約する
ことにもつながる。あるいは強誘電体メモリへの代替が
行われた後、その領域を新たなデータ格納領域として割
り当てることにより、記憶容量を増やすことができる。
つまり代替メモリ分の容量も記憶容量とみなすことがで
きる。また強誘電体メモリを最初から格納領域として扱
えば、代替が行われるまでの間、強誘電体メモリが全く
使用されないという無駄が省ける。そして強誘電体メモ
リを格納メモリのアドレスとして小さい側に構成するこ
とにより、通常FATはファイルアドレスの小さいとこ
ろに置かれるため、最初から強誘電体メモリに格納さ
れ、入替えの無駄か省ける。
By the rewriting frequency management, the data is rewritten at a frequency at which it can be expected that the flash memory will be significantly deteriorated. Since the stored data is moved, this area can be reused for another purpose. As one of them, after replacing with the ferroelectric memory, the device life can be further extended by using the area as a replacement for the area of the flash memory which has become unusable. . This also leads to saving of an alternative memory, a ferroelectric memory. Alternatively, the storage capacity can be increased by allocating the area as a new data storage area after the replacement with the ferroelectric memory.
That is, the capacity of the alternative memory can also be regarded as the storage capacity. Further, if the ferroelectric memory is treated as a storage area from the beginning, it is possible to eliminate the waste that the ferroelectric memory is not used at all until the replacement is performed. By configuring the ferroelectric memory on the smaller side as the address of the storage memory, the FAT is normally placed in a place having a smaller file address, so that the FAT is stored in the ferroelectric memory from the beginning and waste of replacement can be eliminated.

【0020】書換えの頻度が高いデータを、強誘電体メ
モリに遷移することにより、フラッシュメモリと比較し
て書換え速度が高速な強誘電体メモリ上で書換えを行う
ことになるため、アクセス性能の向上が期待できる。
By transferring data having a high rewriting frequency to the ferroelectric memory, rewriting is performed on the ferroelectric memory having a higher rewriting speed than that of the flash memory, so that the access performance is improved. Can be expected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of the present invention.

【図2】本発明の構成におけるコントローラの内部構成
図である。
FIG. 2 is an internal configuration diagram of a controller in the configuration of the present invention.

【図3】基本動作プログラムのフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of a basic operation program.

【図4】管理テーブルの使用実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a usage example of a management table.

【図5】基本動作プログラムに対し、強誘電体メモリを
すべて代替に割り当てた後の動作プログラムのフローチ
ャートである。
FIG. 5 is a flowchart of an operation program after all the ferroelectric memories are assigned to the basic operation program as alternatives.

【図6】フラッシュメモリへのライトアクセスにおける
動作のフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of an operation in write access to a flash memory.

【図7】強誘電体メモリに代替が行われたフラッシュメ
モリの領域の使用実施例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a usage example of a region of a flash memory in which a ferroelectric memory is replaced.

【図8】強誘電体メモリを装置の使用初期段階から各の
梅森として使用した実施例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example in which a ferroelectric memory is used as each Umemori from the initial stage of use of the device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…フラッシュメモリ、 2…強誘電体メモリ、 3…コントローラ、 4…管理テーブル、 5…外部バス、 11…インタフェース制御回路、 12…CPU、 13…ROM、 31…管理テーブルの一例、 32…格納メモリビット、 33…ビット群。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Flash memory, 2 ... Ferroelectric memory, 3 ... Controller, 4 ... Management table, 5 ... External bus, 11 ... Interface control circuit, 12 ... CPU, 13 ... ROM, 31 ... One example of management table, 32 ... Storage Memory bits, 33 ... Bit group.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フラッシュメモリを記憶媒体とした記憶装
置において、 記憶データを入出力するためのバス接続手段と、バスと
の接続を制御するバス制御手段と、前記フラッシュメモ
リの書換え頻度を管理するメモリ管理手段と、強誘電体
メモリを記憶媒体としてフラッシュメモリの代替を目的
とした代替記憶手段と、前記フラッシュメモリおよび前
記代替記憶手段のメモリを制御するメモリ制御手段と、
前記メモリ管理手段によりフラッシュメモリに格納すべ
きデータではないと判断されたら、前記代替記憶手段に
転送する転送手段と、記憶データの格納場所を記憶する
格納管理手段と、前記各手段を統括して処理制御する中
央処理手段を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。
1. In a storage device using a flash memory as a storage medium, bus connection means for inputting / outputting storage data, bus control means for controlling connection with the bus, and rewriting frequency of the flash memory are managed. Memory management means, alternative storage means for replacing the flash memory with a ferroelectric memory as a storage medium, and memory control means for controlling the memories of the flash memory and the alternative storage means,
When the memory management unit determines that the data is not the data to be stored in the flash memory, the transfer unit that transfers to the alternative storage unit, the storage management unit that stores the storage location of the stored data, and the respective units are integrated. A semiconductor memory device comprising central processing means for controlling processing.
【請求項2】 請求項1記載の半導体記憶装置において、前記メモリ管
理手段としてフラッシュメモリの各記憶ブロック毎の書
換え回数を記録する書換え回数記録手段を備え、書換え
回数が特定の回数に達した場合に、そのブロックのデー
タをフラッシュメモリに格納すべきでないと判断するこ
とを特徴とする半導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising, as the memory management means, a rewrite frequency recording means for recording the rewrite frequency for each storage block of the flash memory, and when the rewrite frequency reaches a specific frequency. In addition, the semiconductor memory device is characterized in that it judges that the data of the block should not be stored in the flash memory.
【請求項3】請求項2記載の半導体記憶装置において、 あるブロックのデータをフラッシュメモリに格納すべき
ではないと判断する書換え回数の特定の回数をフラッシ
ュメモリの書換え回数の上限と見られる書換え回数より
少ないことを特徴とする半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein a specific number of times of rewriting for judging that a certain block of data should not be stored in the flash memory is regarded as an upper limit of the number of times of rewriting of the flash memory. A semiconductor memory device characterized by a smaller number.
【請求項4】請求項1記載の半導体記憶装置において、 前記メモリ管理手段はデータの消去あるいは書き込みに
おける処理確認手段を備え、該処理確認手段により処理
不可能が確認されたら、そのブロックのデータをフラッ
シュメモリに格納すべきではないと判断することを特徴
とする半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said memory management means includes processing confirmation means for erasing or writing data, and when the processing confirmation means confirms that processing is impossible, the data of the block is stored. A semiconductor memory device characterized by determining that it should not be stored in a flash memory.
【請求項5】請求項1記載の半導体記憶装置において、 前記メモリ管理手段はデータの消去あるいは書き込みに
要する時間を監視する処理時間監視手段を備え、該処理
時間監視手段により処理時間が長くなり、フラッシュメ
モリが素子劣化したことが確認されたら、そのブロック
のデータをフラッシュメモリに格納すべきではないと判
断することを特徴とする半導体記憶装置。
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the memory management means includes a processing time monitoring means for monitoring a time required for erasing or writing data, and the processing time monitoring means increases the processing time. A semiconductor memory device, characterized in that, when it is confirmed that the flash memory has deteriorated, the data of the block should not be stored in the flash memory.
【請求項6】請求項1記載の半導体記憶装置において、 前記強誘電体メモリを以下の(1)式から導かれる時間
毎、あるいはそれより長い時間毎に分極し、データの不
揮発化を実行することを特徴とする半導体記憶装置。 【数1】
6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the ferroelectric memory is polarized every time derived from the following equation (1) or every longer time, and data is made non-volatile. A semiconductor memory device characterized by the above. [Equation 1]
【請求項7】請求項2記載の半導体記憶装置において、 前記書換え回数記憶手段として、強誘電体メモリを用い
ることを特徴とした半導体記憶装置。
7. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein a ferroelectric memory is used as the rewrite frequency storage means.
【請求項8】請求項2記載の半導体記憶装置において、 前記格納管理手段として、強誘電体メモリを用いること
を特徴とした半導体記憶装置。
8. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein a ferroelectric memory is used as the storage management means.
【請求項9】請求項1記載の半導体記憶装置において、 前記代替メモリが全て代替に割り当てられて代替ができ
なくなったら、前記メモリ管理手段は機能を停止して書
換え頻度の判定をせず、フラッシュメモリが使用不能状
態に陥るまで使用し続けるようにすることを特徴とする
半導体記憶装置。
9. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein when all of the alternative memories are assigned to alternatives and cannot be replaced, the memory management means stops the function and does not judge the rewriting frequency, and the flash memory is used. A semiconductor memory device characterized in that it continues to be used until the memory falls into an unusable state.
【請求項10】請求項9記載の半導体記憶装置におい
て、 前記代替メモリが全て代替に割り当てられて代替ができ
なくなった後で、使用不能状態に陥ったフラッシュメモ
リの領域が発生した際に、すでに代替メモリにより代替
されたフラッシュメモリの領域を、代替を行う領域とし
て用いることを特徴とした半導体記憶装置。
10. The semiconductor memory device according to claim 9, wherein when an area of the flash memory which is in an unusable state occurs after all the alternative memories are assigned to the alternative and cannot be replaced, A semiconductor memory device, wherein an area of a flash memory replaced by an alternative memory is used as an area for replacement.
【請求項11】請求項10記載の半導体記憶装置におい
て、使用不能となったフラッシュメモリの領域と、それ
を代替したフラッシュメモリの領域の代替関係を示す情
報を、記憶データの格納場所を記録する格納管理手段に
格納することを特徴とした半導体記憶装置。
11. The semiconductor memory device according to claim 10, wherein information indicating a substitution relationship between an unusable area of the flash memory and an area of the flash memory that replaces the area is recorded in a storage location of the stored data. A semiconductor memory device characterized by being stored in a storage management means.
【請求項12】請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 前記フラッシュメモリのある領域が、前記代替メモリに
より代替された後には、新しい記憶領域となって全体の
記憶容量を増加させることを特徴とした半導体記憶装
置。
12. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein after a certain area of said flash memory is replaced by said alternative memory, it becomes a new memory area to increase the entire memory capacity. Semiconductor memory device.
【請求項13】請求項1記載の半導体記憶装置におい
て、 前記強誘電体メモリは、前記フラッシュメモリに代替す
べき領域が発生するまでは、通常のデータ記憶領域とし
て機能し、前記フラッシュメモリに代替すべき領域が発
生したら、互いの記憶領域を交換することにより、書換
え頻度の高い領域データを次第に強誘電体メモリに収集
していくよう動作することを特徴とした半導体記憶装
置。
13. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the ferroelectric memory functions as a normal data storage area and is replaced by the flash memory until an area to be replaced by the flash memory is generated. A semiconductor memory device characterized in that, when a region to be generated is generated, the memory regions are exchanged with each other so that region data having a high rewriting frequency is gradually collected in a ferroelectric memory.
【請求項14】請求項2記載の半導体記憶装置におい
て、 前記書換え回数記録手段は、前記フラッシュメモリ上の
ある領域が書換え頻度の高いデータを格納していたため
に代替が行われた場合には、その領域に対応する書換え
回数の記録を消去し、代わりに前記代替メモリ内の格納
場所を記録して、前記書換え回数記録手段と前記格納管
理手段を一つの記録手段で共用することを特徴とした半
導体記憶装置。
14. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein said rewriting frequency recording means is replaced when a certain area on said flash memory stores data having a high rewriting frequency. It is characterized in that the record of the number of rewrites corresponding to the area is erased, instead the storage location in the alternative memory is recorded, and the rewrite count recording means and the storage management means are shared by one recording means. Semiconductor memory device.
【請求項15】請求項13記載の半導体記憶装置におい
て、 前記強誘電体メモリと前記フラッシュメモリが、互いの
記憶領域を交換するまでは、格納するデータの論理的な
アドレスが小さいものから順にまず前記強誘電体メモリ
に割当て、前記フラッシュメモリは前記強誘電体メモリ
に割当てた論理的なアドレスより大きいアドレスが割当
てられるように構成されていることを特徴とする半導体
記憶装置。
15. The semiconductor memory device according to claim 13, wherein the data stored in the ferroelectric memory and the flash memory are stored in order of decreasing logical address until the memory areas thereof are exchanged. A semiconductor memory device characterized in that it is assigned to the ferroelectric memory, and the flash memory is assigned an address larger than a logical address assigned to the ferroelectric memory.
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