JPWO2006051780A1 - 不揮発性メモリ装置および不揮発性メモリ装置のアクセス方法 - Google Patents

Abstract

同時にアクセスするバンク数が異なる複数種類のメモリコントローラと組み合わせて使用することができ、しかも高速アクセスを実現できる不揮発性メモリ装置を提供する。 本発明の不揮発性メモリ装置は、独立してデータの読み出し又は書き込みが可能な複数のバンクに分割されたメモリ領域と、前記メモリ領域から読み出したデータ又は前記メモリ領域に書き込むデータを格納する、少なくとも前記バンクと同数のデータレジスタとを備えており、同時にアクセスするバンクの数に対応して、前記複数のバンクと前記複数のデータレジスタの間の接続を切り替える。

Description

本発明は、記憶素子にフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いた不揮発性メモリ装置およびこの不揮発性メモリ装置のアクセス方法に関する。

近年、デジタルカメラ、ムービー、携帯型音楽プレーヤなどで扱うデジタル情報を保持するメモリ装置として、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いた装置が広く使われており、メモリ装置に保存できるデータ量も増加する傾向にある。しかし、フラッシュメモリは、消去時間および書き込み時間が長くかかるため、保存するデータ量が増加する程転送速度が遅くなる。このため、データ量の増大および転送速度の上昇のいずれの要求にも対応できるメモリ装置が要望されている。

このような要望に対応するため、フラッシュメモリの内部を、独立してデータの書き込みや読み出しが可能な複数のバンクで構成し、バンク毎に設けたデータレジスタを用いて複数のバンクに同時にアクセスする、いわゆるマルチページアクセスを行うことで高速転送を実現する方式が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１−２６６５７９号公報

上記従来のメモリ装置は、バンク数を増加させることでメモリ装置の性能を向上させることができるが、そのためには、マルチページアクセスに対応したメモリコントローラと組み合わせて使用する必要がある。

従来のメモリ装置において、高速転送を実現するためには、全バンクに対し同時にアクセスできるメモリコントローラが必要となるが、バンク数の増加に対応して新たなメモリコントローラを設計することはコストアップの要因になる。

一方、バンク数を増加させたメモリ装置と、少ないバンクに対してマルチページアクセスするように設計された既存のメモリコントローラを組み合わせることも可能であるが、その場合には十分な性能向上は望めない。更に、このような既存のメモリコントローラでアクセスする場合、マルチページアクセスを行わないバンクに設けられたデータレジスタは使用されず無駄なリソースとなる。このため、少ないバンク数のメモリ装置と同じ性能しか得られないにも関わらず、面積が大きく高コストなものとなる。

本発明の目的は、全バンクへのマルチページアクセスに対応したメモリコントローラと組み合わせた場合に高速転送が実現できるとともに、既存の少ないバンク数のマルチページアクセスにしか対応しないメモリコントローラと組み合わせた場合でも、従来のメモリ装置より転送性能を向上できる不揮発性メモリ装置および、この不揮発性メモリ装置のアクセス方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の不揮発性メモリ装置は、
独立してデータの読み出し又は書き込みが可能な複数のバンクに分割されたメモリ領域と、
前記メモリ領域から読み出したデータ又は前記メモリ領域に書き込むデータを格納する、少なくとも前記バンクと同数のデータレジスタを含むデータレジスタ部と、
メモリコントローラの指示に従い、前記データレジスタ部に格納されたデータを前記メモリ領域に書き込み、又は前記メモリ領域からデータを読み出して前記データレジスタ部に格納する制御回路と、
同時にアクセスするバンクの数に対応して、前記複数のバンクと前記複数のデータレジスタの間の接続を切り替えるデータレジスタ選択部とを備えたものである。

本発明の不揮発性メモリ装置において、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、前記メモリコントローラの発行するコマンドにより選択することが好ましい。

なお、前記コマンドにより、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを直接指示しても良い。同様に、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、前記メモリコントローラの発行するコマンドの引数により選択しても良い。

また本発明の不揮発性メモリ装置において、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、外部端子から入力される選択信号により選択しても良い。同様に、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクのうちの１つにアクセスするために使用するデータレジスタとして複数のデータレジスタを選択できるようにしても良い。

更に本発明の不揮発性メモリ装置において、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクのうち任意のバンクにデータを書き込む際に使用するデータレジスタ及び、前記任意のバンクからデータを読み出す際に使用するデータレジスタとして、異なるデータレジスタを選択しても良い。

次に、本発明の不揮発性メモリ装置のアクセス方法は、
独立してデータの読み出し又は書き込みが可能な複数のバンクに分割されたメモリ領域と、前記メモリ領域から読み出したデータ又は前記メモリ領域に書き込むデータを格納する、少なくとも前記バンクと同数のデータレジスタとを備えた不揮発性メモリ装置のアクセス方法であって、
同時にアクセスするバンクの数に対応して、前記複数のバンクと前記複数のデータレジスタの間の接続を切り替えるものである。

本発明のアクセス方法において、前記複数のバンクのうちアクセスするバンクに対して前記複数のデータレジスタから少なくとも２つのデータレジスタを選択し、前記メモリコントローラから転送されたデータの前記データレジスタへの格納と、前記データレジスタに格納されたデータの前記メモリ領域への書き込みを、別々のデータレジスタを用いて併行して行うことが好ましい。

同様に、前記複数のバンクのうちアクセスするバンクに対して前記複数のデータレジスタから少なくとも２つのデータレジスタを選択し、前記データレジスタに格納されたデータの前記メモリコントローラへの転送と、前記メモリ領域から読み出したデータの前記データレジスタへの格納を、別々のデータレジスタを用いて併行して行うことが好ましい。

また本発明のアクセス方法において、前記バンクから読み出した所定のデータを前記データレジスタに格納し、前記メモリコントローラから前記所定のデータの読み出しの指示があった場合には、前記データレジスタに格納されたデータを前記メモリコントローラに転送し、前記所定のデータを書き換える場合には、前記データレジスタに格納されたデータを前記メモリコントローラから転送されたデータで更新した後、前記バンクへ書き込むようにしても良い。

同様に、前記複数のデータレジスタのうち前記バンクへアクセスするために使用するデータレジスタを選択するとともに、選択されなかったデータレジスタを揮発性メモリ領域として使用しても良い。

本発明の不揮発性メモリ装置によれば、バンクと接続するデータレジスタを選択できるため、メモリコントローラのアクセス方法に応じたアクセスの高速化が可能となる。また、バンクとの間でデータ転送を行っていないデータレジスタに対してメモリコントローラがアクセスできるため、データの入出力をパイプライン的に行うことができ、アクセスの高速化が可能となる。

更に、バンクとの間でデータ転送を行っていないデータレジスタを揮発性メモリ領域として使用できるため、コストアップすることなくメモリコントローラのワークメモリを増加でき、コントローラの性能向上を図れる。

図１は、本発明の実施の形態における不揮発性メモリ装置のブロック図である。 図２は、同装置のバンクとデータレジスタの接続例を示す概念図である。 図３は、同装置の４バンクマルチページアクセスにおける書き込み処理を説明する概念図である。 図４は、同装置の２バンクマルチページアクセスにおける書き込み処理を説明する概念図である。 図５は、同装置の４バンクマルチページアクセスにおける読み出し処理を説明する概念図である。 図６は、同装置の２バンクマルチページアクセスにおける読み出し処理を説明する概念図である。 図７Ａは、同装置の読み出しと書き込みを異なるデータレジスタを用いて行う処理（前半）を説明する概念図である。 図７Ｂは、同装置の読み出しと書き込みを異なるデータレジスタを用いて行う処理（後半）を説明する概念図である。 図８は、同装置のデータレジスタを揮発性ワークメモリ領域として使用する処理を説明する概念図である。

以下、本発明の実施の形態における不揮発性メモリ装置について、図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態における不揮発性メモリ装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は不揮発性メモリ装置であり、メモリコントローラ２００から送られるコマンドに基づいてデータの読み出し又は書き込みを行う。

不揮発性メモリ装置１００は、データレジスタ部１１０、データレジスタ選択部１２０、メモリ領域１３０及び制御回路１４０で構成されている。メモリ領域１３０は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリセルからなり、独立して読み出し又は書き込みが可能な４つのバンク１３１〜１３４（Ｂａｎｋ０〜Ｂａｎｋ３）に分割されている。データレジスタ部１１０は、メモリコントローラ２００がメモリ領域１３０へアクセスする際に使用する４つのデータレジスタ１１１〜１１４で構成されている。データレジスタ選択部１２０は、バンク１３１〜１３４へアクセスする際に使用するデータレジスタを選択する。

制御回路１４０は、制御信号端子１５２を介してメモリコントローラ２００から転送されるコマンドとアドレスに従い、Ｉ／Ｏ端子１５１を介してメモリコントローラ２００から転送されるデータをメモリ領域１３０へ書き込み、同様にメモリ領域１３０からデータを読み出し、メモリコントローラ２００に転送する。

メモリコントローラ２００から転送される制御信号には、Ｉ／Ｏ端子１５１に入力される情報の種別を示すＣＬＥ（ＣＯＭＭＡＮＤ ＬＡＴＣＨ ＥＮＡＢＬＥ）やＡＬＥ（ＡＤＤＲＥＳＳ ＬＡＴＣＨ ＥＮＡＢＬＥ）、書き込み信号ＷＥ（ＷＲＩＴＥ ＥＮＡＢＬＥ）、読み出し信号ＲＥ（ＲＥＡＤ ＥＮＡＢＬＥ）、メモリ領域１３０の状態信号Ｒ／Ｂ（ＲＥＡＤＹ／ＢＵＳＹ）信号が含まれる。

なお、不揮発性メモリ装置１００には、図に示した構成要素以外に、アドレスバッファやセンスアンプ、ロウ／カラムデコーダ等が含まれるが、これらは本発明の説明に不要であるため省略している。

図１において、データレジスタ選択部１２０は、バンク１３１〜１３４とデータレジスタ１１１〜１１４と間の接続を切り替える。切り替えは、メモリコントローラ２００からのコマンドにより、マルチページアクセスを行う際のバンク数を指示し、データレジスタ選択部１２０が指示されたバンク数に基づいて行う。もしくは、メモリコントローラ２００からのコマンドにより、データレジスタ選択部１２０に対し、バンクとデータレジスタの接続を直接指示する。

なお、これらの指示はコマンドとデータのいずれかまたは組み合わせを用いて行われる。コマンドにより指示を行う場合は、バンク数を指示する専用のコマンドを準備するか、コマンドの引数でバンク数を指示する。

バンクとデータレジスタとの接続の切り替えは、外部端子１５３から入力される選択信号に基づいて行ってもよい。選択信号はマルチページアクセスを行うバンク数を示してもよいし、バンクとデータレジスタの接続を示してもよい。

次に、不揮発性メモリ装置１００の動作について説明するが、最初に、不揮発性メモリ装置１００に対しデータの読み出し又は書き込みを行う際のマルチページアクセスの態様について説明する。

図２はマルチページアクセスを行う際のバンク数と、バンクとデータレジスタの接続状態を示したものである。

図２（Ａ）は、４バンクのマルチページアクセスを行う場合のバンクとデータレジスタの接続例である。各バンク１３１〜１３４に対しデータレジスタ１１１〜１１４が１つずつ接続される。

図２（Ｂ）は、バンク１３１と１３２を用いた２バンクのマルチページアクセスを行う場合のバンクとデータレジスタの接続例である。図では使用するバンクとしてバンク１３１とバンク１３２が選択されており、バンク１３１にはデータレジスタ１１１と１１２が、バンク１３２にはデータレジスタ１１３と１１４がそれぞれ接続される。なお、斜線で示したバンク１３３、１３４は、それぞれバンク１３１、１３２の連続領域として取り扱われ、バンク１３３、１３４が選択される際は、データレジスタ１１１と１１２がバンク１３３に、データレジスタ１１３と１１４がバンク１３４に接続される。

図２（Ｃ）は、バンク１３２へシングルページアクセスを行う場合のバンクとデータレジスタの接続例である。図では、使用されるバンクとしてバンク１３２が選択されており、バンク１３２にデータレジスタ１１１〜１１４が接続される。その他のバンクが選択される際には、バンク１３２と同様に全てのデータレジスタが選択されたバンクに接続される。

図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、本発明の不揮発性メモリ装置では、少ないバンク数でアクセスを行う場合には、各バンクに対して複数のデータレジスタを接続することができるため、少ないバンク数へのマルチページアクセスしか行わないメモリコントローラを用いた場合でも、複数のデータレジスタを使用した高速なデータ転送が可能となる。

次に、書き込み又は読み出しを行う際の処理について、図面を用いて具体的に説明する。

図３は、４バンクマルチページアクセスにおいて書き込みを行う場合のデータフローを示す。各バンク１３１〜１３４に対しデータレジスタ１１１〜１１４が１つずつ接続される。図３（Ａ）ではメモリコントローラ２００から送られたデータＷＤ０〜ＷＤ３をデータレジスタ１１１〜１１４に格納し、同図（Ｂ）ではデータレジスタ１１１〜１１４のデータをそれぞれバンク１３１〜１３４内のメモリ領域へ書き込む。データの書き込みが終了すると再び図３（Ａ）に戻り、メモリコントローラから送られる新たなデータをデータレジスタ１１１〜１１４に格納する。以降、同図（Ａ）と（Ｂ）の処理を繰り返し行う。
このように、４バンクに同時にデータを書き込むため、高速な書き込みが可能となる。

図４は、２バンクマルチページアクセスにおいて書き込みを行う場合のデータフローを示す。図４（Ａ）ではメモリコントローラ２００がデータレジスタ１１１、１１３に書き込んだデータＷＤ０、ＷＤ１をバンク１３１、１３２に書き込む間にメモリコントローラ２００から送られたデータＷＤ２、ＷＤ３をデータレジスタ１１２、１１４に格納する。書き込みが終了すると同図（Ｂ）ではデータレジスタ１１２、１１４に格納したデータをバンク１３１、１３２に書き込む間にメモリコントローラ２００から送られた新たなデータＷＤ０、ＷＤ１をデータレジスタ１１１、１１３に格納する。以降、同図（Ａ）と（Ｂ）の処理を繰り返し行う。

このように、データレジスタのデータをバンクに書き込むのと、次のデータを別のデータレジスタに格納するのを併行して行うことで、高速な書き込みが可能となる。

図５は、４バンクマルチページアクセスにおいて読み出しを行う場合のデータフローを示す。図５（Ａ）ではバンク１３１〜１３４のデータＲＤ０〜ＲＤ３をデータレジスタ１１１〜１１４に格納し、同図（Ｂ）ではメモリコントローラ２００に対して格納したデータＲＤ０〜ＲＤ３を出力する。データ出力が完了すると、再び図５（Ａ）に戻り、バンク１３１〜１３４の次のデータをデータレジスタ１１１〜１１４に格納する。以降、同図（Ａ）と（Ｂ）の動作を繰り返し行う。
このように、４バンク同時にデータを読み出すため、高速な読み出しが可能となる。

図６は、２バンクマルチページアクセスにおいて読み出しを行う場合のデータフローを示す。図６（Ａ）ではバンク１３１、１３２から読み出してデータレジスタ１１１、１１３に格納されているデータＲＤ０、ＲＤ１をメモリコントローラ２００に出力する間に、バンク１３１、１３２のデータＲＤ２、ＲＤ３を読み出してデータレジスタ１１２、１１４に格納する。データＲＤ０、ＲＤ１の転送とデータＲＤ２、ＲＤ３の格納が終了すると、同図（Ｂ）ではデータレジスタ１１２、１１４に格納されたデータＲＤ２、ＲＤ３をメモリコントローラ２００に転送する間に、バンク１３１、１３２の次のデータＲＤ０、ＲＤ１を読み出してデータレジスタ１１１、１１３に格納する。以降、同図（Ａ）と（Ｂ）の処理を繰り返し行う。

このように、データレジスタのデータをメモリコントローラに出力するのと、次のデータを別のデータレジスタに格納するのを併行して行うことで、高速な読み出しが可能となる。

図７Ａ及び図７Ｂは、同一バンクへの読み出しと書き込みを異なるデータレジスタを使って行う場合のデータフローを示す。図７Ａの（Ａ）ではバンク１３１のデータＲＤを読み出してデータレジスタ１１１に格納し、メモリコントローラ２００へ転送する。この際、データレジスタ１１１にはデータＲＤを引き続き格納しておく。

次に、メモリコントローラ２００から書き込み要求があった場合には、図７Ａの（Ｂ）のようにメモリコントローラ２００から転送されたデータＷＤをデータレジスタ１１２に格納し、バンク１３１へ書き込みを行う。メモリコントローラ２００からデータＲＤの読み出し要求があった場合には、図７Ｂの（Ｃ）のようにデータレジスタ１１１に格納されたデータＲＤを転送する。なお、メモリコントローラ２００からデータＲＤの更新データＲＤ２の書き込み要求があった場合には、図７Ｂの（Ｄ）のようにデータレジスタ１１１にデータＲＤ２を格納してデータを更新した後、バンク１３１へ書き込みを行う。以下、メモリコントローラからの要求に応じて図７Ａ・Ｂの（Ａ）〜（Ｄ）の処理を行う。

このように、読み出しと書き込みを異なるデータレジスタを使って行えば、不揮発性メモリの管理情報のような参照頻度の高いデータを常にデータレジスタに保持することができ、高速なアクセスが可能となる。

図８は、２バンクマルチページアクセスにおいて書き込みを行う場合に、使用しないデータレジスタをメモリコントローラ２００の揮発性ワークメモリ領域として使用する場合のデータフローを示す。図８（Ａ）ではメモリコントローラ２００から転送された書き込みデータＷＤ０、ＷＤ１をデータレジスタ１１１、１１２に格納する。データの格納が終了すると同図（Ｂ）では、データＷＤ０、ＷＤ１をバンク１３１、１３２に書き込み、その間にメモリコントローラ２００はデータレジスタ１１３、１１４に格納したデータＣＤ０、ＣＤ１の読み出しを行う。

このように、メモリ領域のアクセスに使用しないデータレジスタ（この場合は、データレジスタ１１３、１１４）をメモリコントローラ２００のワークメモリとして使用すれば、コストアップすることなくメモリコントローラ２００のワークメモリ容量を拡張することができ、性能向上が実現できる。

以上、本発明の実施の形態における不揮発性メモリ装置およびそのアクセス方法について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限るものではなく、マルチページアクセスを行うバンク数を変えても、またデータレジスタの数をバンクの数より多くしても同様の効果を得ることが可能である。

本発明によると、メモリコントローラのアクセス方法に対応した、高性能で使い勝手のよい不揮発性メモリ装置を実現できるため、高速アクセスが必要なメモリ装置に好適である。

本発明は、記憶素子にフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いた不揮発性メモリ装置およびこの不揮発性メモリ装置のアクセス方法に関する。

近年、デジタルカメラ、ムービー、携帯型音楽プレーヤなどで扱うデジタル情報を保持するメモリ装置として、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを用いた装置が広く使われており、メモリ装置に保存できるデータ量も増加する傾向にある。しかし、フラッシュメモリは、消去時間および書き込み時間が長くかかるため、保存するデータ量が増加する程転送速度が遅くなる。このため、データ量の増大および転送速度の上昇のいずれの要求にも対応できるメモリ装置が要望されている。

このような要望に対応するため、フラッシュメモリの内部を、独立してデータの書き込みや読み出しが可能な複数のバンクで構成し、バンク毎に設けたデータレジスタを用いて複数のバンクに同時にアクセスする、いわゆるマルチページアクセスを行うことで高速転送を実現する方式が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００１―２６６５７９号公報

上記従来のメモリ装置は、バンク数を増加させることでメモリ装置の性能を向上させることができるが、そのためには、マルチページアクセスに対応したメモリコントローラと組み合わせて使用する必要がある。

従来のメモリ装置において、高速転送を実現するためには、全バンクに対し同時にアクセスできるメモリコントローラが必要となるが、バンク数の増加に対応して新たなメモリコントローラを設計することはコストアップの要因になる。

一方、バンク数を増加させたメモリ装置と、少ないバンクに対してマルチページアクセスするように設計された既存のメモリコントローラを組み合わせることも可能であるが、その場合には十分な性能向上は望めない。更に、このような既存のメモリコントローラでアクセスする場合、マルチページアクセスを行わないバンクに設けられたデータレジスタは使用されず無駄なリソースとなる。このため、少ないバンク数のメモリ装置と同じ性能しか得られないにも関わらず、面積が大きく高コストなものとなる。

本発明の目的は、全バンクへのマルチページアクセスに対応したメモリコントローラと組み合わせた場合に高速転送が実現できるとともに、既存の少ないバンク数のマルチページアクセスにしか対応しないメモリコントローラと組み合わせた場合でも、従来のメモリ装置より転送性能を向上できる不揮発性メモリ装置および、この不揮発性メモリ装置のアクセス方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の不揮発性メモリ装置は、
独立してデータの読み出し又は書き込みが可能な複数のバンクに分割されたメモリ領域と、
前記メモリ領域から読み出したデータ又は前記メモリ領域に書き込むデータを格納する、少なくとも前記バンクと同数のデータレジスタを含むデータレジスタ部と、
メモリコントローラの指示に従い、前記データレジスタ部に格納されたデータを前記メモリ領域に書き込み、又は前記メモリ領域からデータを読み出して前記データレジスタ部に格納する制御回路と、
同時にアクセスするバンクの数に対応して、前記複数のバンクと前記複数のデータレジスタの間の接続を切り替えるデータレジスタ選択部とを備えたものである。

本発明の不揮発性メモリ装置において、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、前記メモリコントローラの発行するコマンドにより選択することが好ましい。

なお、前記コマンドにより、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを直接指示しても良い。同様に、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、前記メモリコントローラの発行するコマンドの引数により選択しても良い。

また本発明の不揮発性メモリ装置において、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、外部端子から入力される選択信号により選択しても良い。同様に、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクのうちの１つにアクセスするために使用するデータレジスタとして複数のデータレジスタを選択できるようにしても良い。

更に本発明の不揮発性メモリ装置において、前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクのうち任意のバンクにデータを書き込む際に使用するデータレジスタ及び、前記任意のバンクからデータを読み出す際に使用するデータレジスタとして、異なるデータレジスタを選択しても良い。

次に、本発明の不揮発性メモリ装置のアクセス方法は、
独立してデータの読み出し又は書き込みが可能な複数のバンクに分割されたメモリ領域と、前記メモリ領域から読み出したデータ又は前記メモリ領域に書き込むデータを格納する、少なくとも前記バンクと同数のデータレジスタとを備えた不揮発性メモリ装置のアクセス方法であって、
同時にアクセスするバンクの数に対応して、前記複数のバンクと前記複数のデータレジスタの間の接続を切り替えるものである。

本発明のアクセス方法において、前記複数のバンクのうちアクセスするバンクに対して前記複数のデータレジスタから少なくとも２つのデータレジスタを選択し、前記メモリコントローラから転送されたデータの前記データレジスタへの格納と、前記データレジスタに格納されたデータの前記メモリ領域への書き込みを、別々のデータレジスタを用いて併行して行うことが好ましい。

同様に、前記複数のバンクのうちアクセスするバンクに対して前記複数のデータレジスタから少なくとも２つのデータレジスタを選択し、前記データレジスタに格納されたデータの前記メモリコントローラへの転送と、前記メモリ領域から読み出したデータの前記データレジスタへの格納を、別々のデータレジスタを用いて併行して行うことが好ましい。

また本発明のアクセス方法において、前記バンクから読み出した所定のデータを前記データレジスタに格納し、前記メモリコントローラから前記所定のデータの読み出しの指示があった場合には、前記データレジスタに格納されたデータを前記メモリコントローラに転送し、前記所定のデータを書き換える場合には、前記データレジスタに格納されたデータを前記メモリコントローラから転送されたデータで更新した後、前記バンクへ書き込むようにしても良い。

同様に、前記複数のデータレジスタのうち前記バンクへアクセスするために使用するデータレジスタを選択するとともに、選択されなかったデータレジスタを揮発性メモリ領域として使用しても良い。

本発明の不揮発性メモリ装置によれば、バンクと接続するデータレジスタを選択できるため、メモリコントローラのアクセス方法に応じたアクセスの高速化が可能となる。また、バンクとの間でデータ転送を行っていないデータレジスタに対してメモリコントローラがアクセスできるため、データの入出力をパイプライン的に行うことができ、アクセスの高速化が可能となる。

更に、バンクとの間でデータ転送を行っていないデータレジスタを揮発性メモリ領域として使用できるため、コストアップすることなくメモリコントローラのワークメモリを増加でき、コントローラの性能向上を図れる。

以下、本発明の実施の形態における不揮発性メモリ装置について、図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態における不揮発性メモリ装置の構成を示すブロック図である。図１において、１００は不揮発性メモリ装置であり、メモリコントローラ２００から送られるコマンドに基づいてデータの読み出し又は書き込みを行う。

不揮発性メモリ装置１００は、データレジスタ部１１０、データレジスタ選択部１２０、メモリ領域１３０及び制御回路１４０で構成されている。メモリ領域１３０は、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリセルからなり、独立して読み出し又は書き込みが可能な４つのバンク１３１〜１３４（Ｂａｎｋ０〜Ｂａｎｋ３）に分割されている。データレジスタ部１１０は、メモリコントローラ２００がメモリ領域１３０へアクセスする際に使用する４つのデータレジスタ１１１〜１１４で構成されている。データレジスタ選択部１２０は、バンク１３１〜１３４へアクセスする際に使用するデータレジスタを選択する。

制御回路１４０は、制御信号端子１５２を介してメモリコントローラ２００から転送されるコマンドとアドレスに従い、Ｉ／Ｏ端子１５１を介してメモリコントローラ２００から転送されるデータをメモリ領域１３０へ書き込み、同様にメモリ領域１３０からデータを読み出し、メモリコントローラ２００に転送する。

メモリコントローラ２００から転送される制御信号には、Ｉ／Ｏ端子１５１に入力される情報の種別を示すＣＬＥ（ＣＯＭＭＡＮＤ ＬＡＴＣＨ ＥＮＡＢＬＥ）やＡＬＥ（ＡＤＤＲＥＳＳ ＬＡＴＣＨ ＥＮＡＢＬＥ）、書き込み信号ＷＥ（ＷＲＩＴＥ ＥＮＡＢＬＥ）、読み出し信号ＲＥ（ＲＥＡＤ ＥＮＡＢＬＥ）、メモリ領域１３０の状態信号Ｒ／Ｂ（ＲＥＡＤＹ／ＢＵＳＹ）信号が含まれる。

なお、不揮発性メモリ装置１００には、図に示した構成要素以外に、アドレスバッファやセンスアンプ、ロウ／カラムデコーダ等が含まれるが、これらは本発明の説明に不要であるため省略している。

図１において、データレジスタ選択部１２０は、バンク１３１〜１３４とデータレジスタ１１１〜１１４と間の接続を切り替える。切り替えは、メモリコントローラ２００からのコマンドにより、マルチページアクセスを行う際のバンク数を指示し、データレジスタ選択部１２０が指示されたバンク数に基づいて行う。もしくは、メモリコントローラ２００からのコマンドにより、データレジスタ選択部１２０に対し、バンクとデータレジスタの接続を直接指示する。

なお、これらの指示はコマンドとデータのいずれかまたは組み合わせを用いて行われる。コマンドにより指示を行う場合は、バンク数を指示する専用のコマンドを準備するか、コマンドの引数でバンク数を指示する。

バンクとデータレジスタとの接続の切り替えは、外部端子１５３から入力される選択信号に基づいて行ってもよい。選択信号はマルチページアクセスを行うバンク数を示してもよいし、バンクとデータレジスタの接続を示してもよい。

次に、不揮発性メモリ装置１００の動作について説明するが、最初に、不揮発性メモリ装置１００に対しデータの読み出し又は書き込みを行う際のマルチページアクセスの態様について説明する。

図２はマルチページアクセスを行う際のバンク数と、バンクとデータレジスタの接続状態を示したものである。

図２（Ａ）は、４バンクのマルチページアクセスを行う場合のバンクとデータレジスタの接続例である。各バンク１３１〜１３４に対しデータレジスタ１１１〜１１４が１つずつ接続される。

図２（Ｂ）は、バンク１３１と１３２を用いた２バンクのマルチページアクセスを行う場合のバンクとデータレジスタの接続例である。図では使用するバンクとしてバンク１３１とバンク１３２が選択されており、バンク１３１にはデータレジスタ１１１と１１２が、バンク１３２にはデータレジスタ１１３と１１４がそれぞれ接続される。なお、斜線で示したバンク１３３、１３４は、それぞれバンク１３１、１３２の連続領域として取り扱われ、バンク１３３、１３４が選択される際は、データレジスタ１１１と１１２がバンク１３３に、データレジスタ１１３と１１４がバンク１３４に接続される。

図２（Ｃ）は、バンク１３２へシングルページアクセスを行う場合のバンクとデータレジスタの接続例である。図では、使用されるバンクとしてバンク１３２が選択されており、バンク１３２にデータレジスタ１１１〜１１４が接続される。その他のバンクが選択される際には、バンク１３２と同様に全てのデータレジスタが選択されたバンクに接続される。

図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、本発明の不揮発性メモリ装置では、少ないバンク数でアクセスを行う場合には、各バンクに対して複数のデータレジスタを接続することができるため、少ないバンク数へのマルチページアクセスしか行わないメモリコントローラを用いた場合でも、複数のデータレジスタを使用した高速なデータ転送が可能となる。

次に、書き込み又は読み出しを行う際の処理について、図面を用いて具体的に説明する。

図３は、４バンクマルチページアクセスにおいて書き込みを行う場合のデータフローを示す。各バンク１３１〜１３４に対しデータレジスタ１１１〜１１４が１つずつ接続される。図３（Ａ）ではメモリコントローラ２００から送られたデータＷＤ０〜ＷＤ３をデータレジスタ１１１〜１１４に格納し、同図（Ｂ）ではデータレジスタ１１１〜１１４のデータをそれぞれバンク１３１〜１３４内のメモリ領域へ書き込む。データの書き込みが終了すると再び図３（Ａ）に戻り、メモリコントローラから送られる新たなデータをデータレジスタ１１１〜１１４に格納する。以降、同図（Ａ）と（Ｂ）の処理を繰り返し行う。
このように、４バンクに同時にデータを書き込むため、高速な書き込みが可能となる。

図４は、２バンクマルチページアクセスにおいて書き込みを行う場合のデータフローを示す。図４（Ａ）ではメモリコントローラ２００がデータレジスタ１１１、１１３に書き込んだデータＷＤ０、ＷＤ１をバンク１３１、１３２に書き込む間にメモリコントローラ２００から送られたデータＷＤ２、ＷＤ３をデータレジスタ１１２、１１４に格納する。書き込みが終了すると同図（Ｂ）ではデータレジスタ１１２、１１４に格納したデータをバンク１３１、１３２に書き込む間にメモリコントローラ２００から送られた新たなデータＷＤ０、ＷＤ１をデータレジスタ１１１、１１３に格納する。以降、同図（Ａ）と（Ｂ）の処理を繰り返し行う。

このように、データレジスタのデータをバンクに書き込むのと、次のデータを別のデータレジスタに格納するのを併行して行うことで、高速な書き込みが可能となる。

図５は、４バンクマルチページアクセスにおいて読み出しを行う場合のデータフローを示す。図５（Ａ）ではバンク１３１〜１３４のデータＲＤ０〜ＲＤ３をデータレジスタ１１１〜１１４に格納し、同図（Ｂ）ではメモリコントローラ２００に対して格納したデータＲＤ０〜ＲＤ３を出力する。データ出力が完了すると、再び図５（Ａ）に戻り、バンク１３１〜１３４の次のデータをデータレジスタ１１１〜１１４に格納する。以降、同図（Ａ）と（Ｂ）の動作を繰り返し行う。
このように、４バンク同時にデータを読み出すため、高速な読み出しが可能となる。

図６は、２バンクマルチページアクセスにおいて読み出しを行う場合のデータフローを示す。図６（Ａ）ではバンク１３１、１３２から読み出してデータレジスタ１１１、１１３に格納されているデータＲＤ０、ＲＤ１をメモリコントローラ２００に出力する間に、バンク１３１、１３２のデータＲＤ２、ＲＤ３を読み出してデータレジスタ１１２、１１４に格納する。データＲＤ０、ＲＤ１の転送とデータＲＤ２、ＲＤ３の格納が終了すると、同図（Ｂ）ではデータレジスタ１１２、１１４に格納されたデータＲＤ２、ＲＤ３をメモリコントローラ２００に転送する間に、バンク１３１、１３２の次のデータＲＤ０、ＲＤ１を読み出してデータレジスタ１１１、１１３に格納する。以降、同図（Ａ）と（Ｂ）の処理を繰り返し行う。

このように、データレジスタのデータをメモリコントローラに出力するのと、次のデータを別のデータレジスタに格納するのを併行して行うことで、高速な読み出しが可能となる。

図７Ａ及び図７Ｂは、同一バンクへの読み出しと書き込みを異なるデータレジスタを使って行う場合のデータフローを示す。図７Ａの（Ａ）ではバンク１３１のデータＲＤを読み出してデータレジスタ１１１に格納し、メモリコントローラ２００へ転送する。この際、データレジスタ１１１にはデータＲＤを引き続き格納しておく。

次に、メモリコントローラ２００から書き込み要求があった場合には、図７Ａの（Ｂ）のようにメモリコントローラ２００から転送されたデータＷＤをデータレジスタ１１２に格納し、バンク１３１へ書き込みを行う。メモリコントローラ２００からデータＲＤの読み出し要求があった場合には、図７Ｂの（Ｃ）のようにデータレジスタ１１１に格納されたデータＲＤを転送する。なお、メモリコントローラ２００からデータＲＤの更新データＲＤ２の書き込み要求があった場合には、図７Ｂの（Ｄ）のようにデータレジスタ１１１にデータＲＤ２を格納してデータを更新した後、バンク１３１へ書き込みを行う。以下、メモリコントローラからの要求に応じて図７Ａ・Ｂの（Ａ）〜（Ｄ）の処理を行う。

このように、読み出しと書き込みを異なるデータレジスタを使って行えば、不揮発性メモリの管理情報のような参照頻度の高いデータを常にデータレジスタに保持することができ、高速なアクセスが可能となる。

図８は、２バンクマルチページアクセスにおいて書き込みを行う場合に、使用しないデータレジスタをメモリコントローラ２００の揮発性ワークメモリ領域として使用する場合のデータフローを示す。図８（Ａ）ではメモリコントローラ２００から転送された書き込みデータＷＤ０、ＷＤ１をデータレジスタ１１１、１１２に格納する。データの格納が終了すると同図（Ｂ）では、データＷＤ０、ＷＤ１をバンク１３１、１３２に書き込み、その間にメモリコントローラ２００はデータレジスタ１１３、１１４に格納したデータＣＤ０、ＣＤ１の読み出しを行う。

このように、メモリ領域のアクセスに使用しないデータレジスタ（この場合は、データレジスタ１１３、１１４）をメモリコントローラ２００のワークメモリとして使用すれば、コストアップすることなくメモリコントローラ２００のワークメモリ容量を拡張することができ、性能向上が実現できる。

以上、本発明の実施の形態における不揮発性メモリ装置およびそのアクセス方法について説明したが、本発明の適用範囲はこれに限るものではなく、マルチページアクセスを行うバンク数を変えても、またデータレジスタの数をバンクの数より多くしても同様の効果を得ることが可能である。

本発明によると、メモリコントローラのアクセス方法に対応した、高性能で使い勝手のよい不揮発性メモリ装置を実現できるため、高速アクセスが必要なメモリ装置に好適である。

図１は、本発明の実施の形態における不揮発性メモリ装置のブロック図である。 図２は、同装置のバンクとデータレジスタの接続例を示す概念図である。 図３は、同装置の４バンクマルチページアクセスにおける書き込み処理を説明する概念図である。 図４は、同装置の２バンクマルチページアクセスにおける書き込み処理を説明する概念図である。 図５は、同装置の４バンクマルチページアクセスにおける読み出し処理を説明する概念図である。 図６は、同装置の２バンクマルチページアクセスにおける読み出し処理を説明する概念図である。 図７Ａは、同装置の読み出しと書き込みを異なるデータレジスタを用いて行う処理（前半）を説明する概念図である。 図７Ｂは、同装置の読み出しと書き込みを異なるデータレジスタを用いて行う処理（後半）を説明する概念図である。 図８は、同装置のデータレジスタを揮発性ワークメモリ領域として使用する処理を説明する概念図である。

Claims (13)

1. 独立してデータの読み出し又は書き込みが可能な複数のバンクに分割されたメモリ領域と、
   前記メモリ領域から読み出したデータ又は前記メモリ領域に書き込むデータを格納する、少なくとも前記バンクと同数のデータレジスタを含むデータレジスタ部と、
   メモリコントローラの指示に従い、前記データレジスタ部に格納されたデータを前記メモリ領域に書き込み、又は前記メモリ領域からデータを読み出して前記データレジスタ部に格納する制御回路と、
   同時にアクセスするバンクの数に対応して、前記複数のバンクと前記複数のデータレジスタの間の接続を切り替えるデータレジスタ選択部とを備えた不揮発性メモリ装置。
2. 前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、前記メモリコントローラの発行するコマンドにより選択する請求項１に記載の不揮発性メモリ装置。
3. 前記コマンドにより、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを直接指示する請求項２に記載の不揮発性メモリ装置。
4. 前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、前記メモリコントローラの発行するコマンドの引数により選択する請求項２に記載の不揮発性メモリ装置。
5. 前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクへアクセスするために使用するデータレジスタを、外部端子から入力される選択信号により選択する請求項１に記載の不揮発性メモリ装置。
6. 前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクのうちの１つにアクセスするために使用するデータレジスタとして複数のデータレジスタを選択できる請求項１に記載の不揮発性メモリ装置。
7. 前記データレジスタ選択部は、前記複数のバンクのうち任意のバンクにデータを書き込む際に使用するデータレジスタ及び、前記任意のバンクからデータを読み出す際に使用するデータレジスタとして、異なるデータレジスタを選択する請求項１に記載の不揮発性メモリ装置。
8. 独立してデータの読み出し又は書き込みが可能な複数のバンクに分割されたメモリ領域と、前記メモリ領域から読み出したデータ又は前記メモリ領域に書き込むデータを格納する、少なくとも前記バンクと同数のデータレジスタとを備えた不揮発性メモリ装置のアクセス方法であって、
   同時にアクセスするバンクの数に対応して、前記複数のバンクと前記複数のデータレジスタの間の接続を切り替える不揮発性メモリ装置のアクセス方法。
9. 前記複数のバンクのうちアクセスするバンクに対して前記複数のデータレジスタから少なくとも２つのデータレジスタを選択し、前記メモリコントローラから転送されたデータの前記データレジスタへの格納と、前記データレジスタに格納されたデータの前記メモリ領域への書き込みを、別々のデータレジスタを用いて併行して行う請求項８に記載の不揮発性メモリ装置のアクセス方法。
10. 前記複数のバンクのうちアクセスするバンクに対して前記複数のデータレジスタから少なくとも２つのデータレジスタを選択し、前記データレジスタに格納されたデータの前記メモリコントローラへの転送と、前記メモリ領域から読み出したデータの前記データレジスタへの格納を、別々のデータレジスタを用いて併行して行う請求項８に記載の不揮発性メモリ装置のアクセス方法。
11. 前記複数のバンクのうち任意のバンクにデータを書き込む際に使用するデータレジスタ及び、前記任意のバンクからデータを読み出す際に使用するデータレジスタとして、異なるデータレジスタを選択する請求項８に記載の不揮発性メモリ装置のアクセス方法。
12. 前記バンクから読み出した所定のデータを前記データレジスタに格納し、前記メモリコントローラから前記所定のデータの読み出しの指示があった場合には、前記データレジスタに格納されたデータを前記メモリコントローラに転送し、前記所定のデータを書き換える場合には、前記データレジスタに格納されたデータを前記メモリコントローラから転送されたデータで更新した後、前記バンクへ書き込む請求項８に記載の不揮発性メモリ装置のアクセス方法。
13. 前記複数のデータレジスタのうち前記バンクへアクセスするために使用するデータレジスタを選択するとともに、選択されなかったデータレジスタを揮発性メモリ領域として使用する請求項８に記載の不揮発性メモリ装置のアクセス方法。

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