JPH1091535A - 半導体メモリ装置 - Google Patents

半導体メモリ装置

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JPH1091535A
JPH1091535A JP24483296A JP24483296A JPH1091535A JP H1091535 A JPH1091535 A JP H1091535A JP 24483296 A JP24483296 A JP 24483296A JP 24483296 A JP24483296 A JP 24483296A JP H1091535 A JPH1091535 A JP H1091535A
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春明 神原
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Takahiro Yamashita
隆弘 山下
Masaya Amisaki
真哉 網崎
Isao Umezawa
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Fumitaka Urakawa
文隆 浦川
Koji Maeda
浩司 前田
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラッシュメモリを利用した半導体メモリ装
置において各ブロックの消去回数を均等化する。 【解決手段】 各ブロックの消去回数をカウンタエリア
5で管理し、その回数に基づいてブロック同士のデータ
の入れ替えを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブロック単位での
消去しか行なえないフラッシュメモリを利用した半導体
メモリ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フラッシュメモリは、電気的に書替が可
能であり、かつ、電源電圧をオフとしても記憶は保持さ
れる(バッテリバックアップ不要)という極めて優れた
特性を有することからFD(フロッピィディスク)やH
D(ハードディスク)等のディスク型メモリ装置に替わ
るものとして期待され、一部カード型メモリ装置等とし
て実用化されている。
【0003】然るに、フラッシュメモリは、NAND型
で数百バイト、NOR型で数十Kバイトのブロック単位
でしか消去できず、その消去可能回数も現在最高でも1
00万回迄に制限され、それ以上となるとデータの保持
特性が劣化し、その後のデータ書き換えが保証されなく
なる。
【0004】従って、複数のブロックのうち、1つのブ
ロックだけが頻繁に書替えられ、消去回数が限界を超え
てしまうと、そのブロックだけではなく、フラッシュメ
モリ全体が使用不可となるという問題がある。
【0005】そこで、特開平7−182879号公報
(G11C16/06)には、論理アドレスに対応する
ブロック構成の標準メモリ領域とこの標準メモリ領域と
置換可能なブロック構成の予備メモリ領域とをフラッシ
ュメモリ内に形成し、標準メモリ領域内のブロックが消
去回数の限界に達した場合、予備メモリ領域の未使用ブ
ロックを同一論理アドレスに割り当てることによりフラ
ッシュメモリ全体としての寿命を長くするようにした装
置が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、標準メモリ領域の他に通常は使用されない予備メ
モリ領域を確保しなければならないため、実用上のメモ
リ容量が減少するという問題がある。また、頻繁に書替
が行われるブロックは、予備メモリ領域に割り当て直さ
れたとしても、書替頻度は変わらないため、予備メモリ
領域に割り当て直されたブロックの消去回数もすぐに限
度を超える可能性が高く、このような場合、従来同様に
フラッシュメモリ全体が使用不可となる。
【0007】このように、従来方法では、単に論理アド
レスに対して予め複数個のブロックを準備することによ
り、単純に各論理アドレスに対する消去回数を準備ブロ
ックの数の整数倍としているだけであり、メモリの利用
効率が低いと共に各論理アドレスに対する書替頻度にバ
ラツキがある場合には、多くのブロックにおいて消去回
数が限度に達していない場合でもメモリ自身が使用限界
となるため、実質的な寿命の低下を招くこととなる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題に鑑
みてなされたもので、その特徴は、ブロック単位で消去
可能なフラッシュメモリを有する半導体メモリ装置であ
って、各ブロックの消去回数を管理し、その消去回数に
基づいてブロック同士のデータの入れ替えを行なうこと
にある。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明を適用した半導体メ
モリ装置の一実施例の主要回路構成を示すブロック図で
ある。
【0010】主制御部1は例えばマイクロコンピュータ
を備え、内蔵の制御プログラムに従って入力等に応答し
て以下で説明する各部の制御を司る。
【0011】フラッシュメモリ2は、図2に示す如く複
数のブロックに分けられると共に各ブロックにはデータ
を格納するブロックエリア3の他に各ブロック毎の論理
アドレスを格納するアロケーションエリア4及び各ブロ
ック毎の消去回数を格納するカウンタエリア5が設けら
れている。
【0012】また、図1に戻ってRAM6は例えばSR
AM又はDRAM等の半導体ランダムアクセスメモリか
らなり、上記主制御部1の制御動作に必要な各種変数等
の格納手段として利用される。
【0013】次に本実施例装置の動作について説明する
に、まず、主制御部1に対してフラッシュメモリ2中の
論理アドレスaと対応するデータの書替要求がなされる
と、主制御部1はフラッシュメモリ2の各ブロックのア
ロケーションエリア4をサーチし、上記入力論理アドレ
スaと同一の論理アドレスが格納されているブロックを
検出する。
【0014】この検出の結果、論理アドレスaと同一の
アドレスを発見できなかった時には、フラッシュメモリ
2中の空きブロックのアロケーションエリア4に上記論
理アドレスaを書込むと共にデータエリア3に書替える
べきデータを書込む。
【0015】一方、論理アドレスaと同一のアドレスを
発見した際には、この同一アドレスが格納されているブ
ロック中の全エリアのデータを一旦RAM6にコピーし
た後、上記ブロック中の全データを一括消去する。そし
て、RAM6に待避されたデータのうち、消去回数デー
タを「1」だけインクリメントすると共にデータエリア
3に書き替えられるデータの変更を行った後、上記RA
M6に待避された全データを元のブロックに書込む。
【0016】このブロック中のデータの変更には、ブロ
ックに対する消去処理が伴なっているので、主制御部1
はこのデータ変更処理終了後、図3に示すフローチャー
トに従った処理を実行する。
【0017】即ち、S1ステップでは、主制御部1は、
フラッシュメモリ2の各ブロックのカウンタエリア5を
順次比較サーチすることにより最大消去回数及び最小消
去回数を有するブロックを検出し、その最大消去回数及
び最小消去回数を夫々変数E−MAX及びE−MINに
セットすると共に最大消去回数を有するブロックのブロ
ック番号及び最小消去回数を有するブロックのブロック
番号を夫々変数A−MAX及びA−MINにセットす
る。
【0018】尚、上記各変数領域はRAM6に形成され
る。また、最小消去回数を有するブロックは複数存在す
る可能性があるが、この場合には、若いブロック番号を
優先させる等の任意の方法で1つのブロックを選択すれ
ば良い。
【0019】続くS2ステップでは、変数E−MAXの
値が第1の所定値(本実施例では「10」)の整数倍か
否かを判定し、整数倍でない時には処理を終了する。
【0020】一方、S2ステップにおいて整数倍と判定
すると、S3ステップにおいて変数E−MAXとE−M
INとの差が第2の所定値(本実施例では「1000
0」)以上か否かを判定する。この判定において、上記
差が第2の所定値未満と判定すると処理を終了し、第2
の所定値以上と判定すると、主制御部1はS4〜S9ス
テップを順次処理する。
【0021】S4ステップでは、変数A−MAX中の値
と同一のブロック番号を有するフラッシュメモリ2中の
ブロック(以下、最大消去ブロックという)中の全デー
タをRAM6にコピーし、続くS5ステップにおいて上
記最大消去ブロック中の全データを消去する。
【0022】その後S6ステップにおいて、変数A−M
IN中の値と同一のブロック番号を有するフラッシュメ
モリ2中のブロック(以下、最小消去ブロックという)
のうちカウンタエリア5中の消去回数データを除くデー
タを上記最大消去ブロックにコピーし、続くS7ステッ
プにおいて上記最小消去ブロック中の全データを消去す
る。
【0023】次のS8ステップでは、RAM6に待避コ
ピーされている上記最大消去ブロックのうち消去回数デ
ータを除くデータを上記最小消去ブロックに書込む。
【0024】続くS9ステップでは、変数E−MAX及
びE−MIN中の値を共に「1」だけインクリメントす
ると共に、インクリメントされた値を夫々最大消去ブロ
ック及び最小消去ブロックのカウンタエリア5に書込み
処理を終了する。尚、このカウンタエリア5への書込み
は、このエリアがS5及びS7ステップの消去処理によ
りクリアされている状態であるのでフラッシュメモリの
特性上他のエリアに影響を及ぼすことなく行なえること
は周知であるのでその原理的な詳細な説明は省略する。
【0025】次に一具体例に基づいて本実施例の動作を
説明する。
【0026】今、図4に示す如く、フラッシュメモリ2
のブロック0〜2のデータエリア3には夫々データA、
B、Cが格納され、アロケーションエリア4には夫々論
理アドレスa1、a2、a3が格納され、更にカウンタ
エリア5には夫々消去回数として「0」、「999
9」、「0」が格納されている際に、ブロック1に対す
る書替処理が行われると、図5に示す如くブロック1の
データは「データB’」に変更されると共に書替には上
述した如くブロックの消去処理を伴なうため、カウンタ
エリア5中の消去回数データもインクリメントされ、
「10000」となる。
【0027】また、上記消去処理に対応して図3に示す
フローが実行される。図5に示す状態では、S1ステッ
プを処理することによりE−MAX、E−MIN、A−
MAX、A−MINとして夫々「10000」、
「0」、「1」、「0」がセットされる。
【0028】この結果、S2及びS3ステップの判定は
いずれも「YES」と判定されるのでS4〜S7ステッ
プが順次処理され、図6に示す如くブロック0とブロッ
ク1のデータエリア3及びアロケーションエリア4のデ
ータが入れ替わると共に両ブロックのカウンタエリア5
の消去回数データはインクリメントされることとなる。
【0029】このように、本実施例によれば、消去回数
の差が1万回以上となった場合にはブロックの入れ替え
が行われるので、フラッシュメモリの消去限度が100
万回である場合に各ブロックの消去回数のバラツキは1
%程度となり、消去回数の均等化を図れる。
【0030】また、例えば図6に示す様にブロック0以
外にもブロック1との消去回数差が1万回以上となるブ
ロックが存在する場合、上記消去回数差のみをブロック
入替の条件としてしまうと、消去動作が生じるたびにブ
ロックの入替処理を行わなければならない状態となる
が、本実施例の如く最大消去回数が所定値(本実施例で
は「10」の整数倍)となったことを条件とすることに
より、実質的な処理速度の向上を図れる。
【0031】尚、本実施例では、S2ステップの条件を
最大消去回数が「10」の整数倍としたが、本発明はこ
れに限られるものではなく、他の整数(但し、「1」は
除く)の整数倍としても、又はアットランダムな数とし
ても良い。また、S3ステップの条件とし、本実施例で
は1万回としたが、フラッシュメモリの消去限度と所望
するブロック間の消去回数のバラツキ度合に応じて任意
に設定すれば良い。
【0032】更に、本実施例ではブロック内にこのブロ
ックの論理アドレスも書込むようにしたので、ブロック
を入れ替えた際でも、アロケーションエリア4をサーチ
することにより所望のアドレスをアクセスできるが、こ
のようなアロケーションエリアは別途設けても良い。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、従来の如き予備メモリ
領域を別途設けることなく、各ブロックの消去回数の均
等化が図れるため実質的な寿命及び使用効率の向上を図
れ、また、処理速度の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した一実施例の主要回路構成を示
すブロック回路図である。
【図2】本発明の一実施例のフラッシュメモリを示す模
式図である。
【図3】本実施例の動作を示すフローチャートである。
【図4】本実施例の動作を説明するための模式図であ
る。
【図5】同上
【図6】同上
【符号の説明】
1 主制御部 2 フラッシュメモリ 3 データエリア 4 アロケーションエリア 5 カウンタエリア 6 RAM
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 隆弘 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 網崎 真哉 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 梅沢 功 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 浦川 文隆 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 (72)発明者 前田 浩司 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブロック単位で消去可能なフラッシュメ
    モリを有する半導体メモリ装置であって、 各ブロックの消去回数を管理し、その消去回数に基づい
    てブロック同士のデータの入れ替えを行なうことを特徴
    とする半導体メモリ装置。
  2. 【請求項2】 ブロック単位で消去可能なフラッシュメ
    モリを有する半導体メモリ装置であって、 各ブロックの消去回数を管理し、最大消去回数と最小消
    去回数の差が所定値以上となった時、最大消去回数のブ
    ロックのデータと最小消去回数のブロックのデータとの
    入れ替えを行なうことを特徴とする半導体メモリ装置。
  3. 【請求項3】 ブロック単位で消去可能なフラッシュメ
    モリを有する半導体メモリ装置であって、 各ブロックの消去回数を管理し、最大消去回数のブロッ
    クの消去回数が第1の所定値の整数倍となり、かつ、最
    小消去回数のブロックとの消去回数差が第2の所定値以
    上となった時、上記最大消去回数を有するブロックのデ
    ータと上記最小消去回数を有するブロックのデータとを
    入れ替えることを特徴とする半導体メモリ装置。
  4. 【請求項4】 複数のブロックを有し各ブロック単位で
    消去が可能なフラッシュメモリと、該メモリの各ブロッ
    ク毎の消去回数を記憶する手段と、上記フラッシュメモ
    リのブロック単位での消去を行なうと共に上記記憶手段
    中の消去回数を更新する消去更新手段と、上記記憶手段
    中の消去回数に基づき上記ブロック中のデータのブロッ
    ク単位での入れ替えを行なう入替手段とを備えたことを
    特徴とする半導体メモリ装置。
  5. 【請求項5】 請求項4の上記入替手段は、上記消去更
    新手段の消去・更新に応答して上記入れ替えを行なうこ
    とを特徴とする半導体メモリ装置。
  6. 【請求項6】 請求項4又は5の上記入替手段は、上記
    記憶手段中の最大消去回数と最小消去回数の差が所定値
    以上となった時、最大消去回数のブロックのデータと最
    小消去回数のブロックのデータとを入れ替えることを特
    徴とする半導体メモリ装置。
  7. 【請求項7】 請求項4又は5の上記入替手段は、上記
    記憶手段中の最大消去回数のブロックの消去回数が第1
    の所定値の整数倍となり、かつ、最小消去回数のブロッ
    クとの消去回数差が第2の所定値以上となった時、上記
    最大消去回数を有するブロックのデータと上記最小消去
    回数を有するブロックのデータとを入れ替えることを特
    徴とする半導体メモリ装置。
  8. 【請求項8】 請求項4〜7の半導体メモリ装置は更に
    一時記憶が可能なメモリ手段を備え、上記入替手段は入
    替対象となるブロックのデータを上記メモリ手段に待避
    した後、上記各ブロックのデータを上記消去更新手段に
    より消去し、その後上記メモリ手段に待避したデータを
    対応するブロックに書込むことを特徴とする半導体メモ
    リ装置。
  9. 【請求項9】 請求項4〜8の上記消去回数を記憶する
    記憶手段は、対応する各ブロック中に夫々形成されてい
    ることを特徴とする半導体メモリ装置。
  10. 【請求項10】 請求項1〜10のフラッシュメモリの
    各ブロックには論理アドレスもデータとして書込まれる
    ことを特徴とする半導体メモリ装置。
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