KR20050011409A - 플래시 메모리 시스템 및 그 데이터 저장 방법 - Google Patents
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Abstract
플래시 메모리 시스템 및 그 데이터 저장 방법이 개시된다. 본 발명의 플래시 메모리 시스템에서의 데이터 처리 방법은 (a) 소정의 명령어 및 어드레스 신호를 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계와 (b) 정보 데이터를 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계와 (c) 정보 데이터에 대한 패리티 코드를 생성하여 정보 데이터에 연속하여 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계를 구비한다. 그리고, (b) 및 (c) 단계는 적어도 두 번 반복된다. 정보 데이터와 이에 대한 패리티 코드는 페이지 버퍼의 데이터 필드 및 패리티 필드를 구분하지 않고 저장된다. 본 발명에 의하면, 데이터 처리 시간을 줄일 수 있다. 또한, 비교적 작은 크기의 데이터에 대하여 패리티 코드를 생성하므로, ECC 회로의 하드웨어적인 부담을 줄일 수 있다.
Description
본 발명은 플래시 메모리 시스템에 관한 것으로, 특히, 플래시 메모리 시스템에서 플래시 메모리 장치에 데이터 및 패리티 코드를 기입하고 독출하는 방법에관한 것이다.
플래시 메모리 장치는 전기적으로 프로그램(program)과 소거(erase)가 가능하고, 리프레쉬 기능을 필요로 하지 않는 불휘발성 EEPROM의 일종이다. 플래시 메모리에는 소량의 정보를 고속으로 저장하는데 주로 사용되는 노아(NOR)형과 대량의 정보를 저장하는데 주로 사용되는 낸드(NAND)형 등이 있다. 낸드 플래시 메모리의 프로그램 및 소거는 플로팅 게이트로/로부터 전자를 주입하거나 방출함으로써 메모리셀의 문턱 전압(threshold voltage)을 제어함으로써 이루어진다.
낸드 플래쉬 메모리 장치는 짧은 시간에 대용량의 데이터를 저장하기 위하여 통상 페이지 버퍼라고 불리우는 레지스터를 사용한다. 외부에서 입력되는 데이터는 페이지 버퍼를 통하여 메모리셀 어레이에 저장되고, 메모리셀 어레이에서 독출되는 데이터는 페이지 버퍼를 통하여 외부로 출력된다. 따라서, 일반적으로 데이터는 페이지 버퍼의 크기 단위로 플래시 메모리 장치에 기입되고 독출된다.
한편, 낸드 플래시 메모리 장치를 구비하는 시스템은 흔히 정보 데이터의 오류 검사 및/또는 정정을 위하여 정보 데이터와 정보 데이터에 대한 패리티 코드를 함께 저장한다. 컨트롤러가 일정 크기의 정보 데이터에 대해 패리티 코드를 생성하여 정보 데이터 및 패리티 코드를 플래시 메모리 장치에 저장하고, 후에 패리티 코드를 독출하여 정보 데이터에 오류가 발생했는지를 검사한다.
그런데, 최근 플래시 메모리 장치의 페이지 버퍼의 크기가 증가함에 따라, 패리티 처리 단위도 증가되는 추세이다. 통상적으로 페이지 버퍼 크기 정도의 정보 데이터에 대하여 패리티 코드가 발생된다. 즉, 패리티 처리 단위가 페이지 버퍼 크기 정도의 정보 데이터이다. 따라서, 페이지 버퍼의 크기가 증가하면, 패리티 코드를 생성하기 위한 하드웨어가 복잡해지거나 처리시간이 길어진다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 정보 데이터 및 패리티 데이터를 효율적으로 플래시 메모리 장치에 저장하고 독출함으로써 데이터 처리 시간을 줄일 수 있는 플래시 메모리 시스템 및 데이터 저장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 시스템(100)을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 플래시 메모리 장치의 메모리셀 어레이 및 페이지 버퍼를 좀 더 상세히 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 시스템에서의 데이터 저장 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 플래시 메모리 시스템에서의 데이터 저장 방법을 나타내는 도면이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 플래시 메모리 시스템은 메모리셀 어레이와 외부로부터 입력되는 데이터를 상기 메모리셀 어레이에 기입하는 페이지 버퍼를 포함하는 플래시 메모리 장치; 및 정보 데이터를 상기 페이지 버퍼의 크기보다 작은 크기의 둘 이상의 정보 데이터 그룹들로 나누고, 상기 각 정보 데이터 그룹에 연이어 해당 패리티 코드를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 컨트롤러를 구비한다. 바람직하기로는, 상기 컨트롤러는 소정의 명령어, 상기 정보 데이터, 상기 정보 데이터에 대한 주소 및 제어 신호를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 메모리 제어부; 및 상기 패리티 코드를 발생하는 ECC 회로를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 플래시 메모리 시스템은 메모리셀 어레이와 상기 메모리셀 어레이로/로부터 데이터를 기입/독출하기 위한 페이지 버퍼를 포함하는 플래시 메모리 장치; 및 정보 데이터와 상기 정보 데이터에 대한 패리티 코드로 구성되는 정보 데이터-패리티 코드 그룹을 순차적으로 둘 이상 연속하여 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 컨트롤러를 구비한다. 상기 정보 데이터-패리티 코드 그룹의 크기는 상기 페이지 버퍼의 크기 보다 작은 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따른 플래시 메모리 시스템의 데이터 저장 방법은 (a) 소정의 명령어 및 어드레스 신호를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계; (b) 정보 데이터를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계; 및 (c) 상기 정보 데이터에 대한 패리티 코드를 생성하여 상기 정보 데이터에 연속하여 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계를 구비하며, 상기 (b) 및 상기 (c) 단계는 적어도 두 번 반복된다. 바람직하기로는, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계에서 상기 플래시 메모리 장치로 전송된 상기 정보 데이터 및 상기 정보 데이터에 대한 상기 패리티 코드는 상기 플래시 메모리 장치의 페이지 버퍼에 연속적으로 기입된다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 시스템(100)을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 이를 참조하면, 시스템(100)은 컨트롤러(110) 및 플래시메모리 장치(120)를 구비한다.
컨트롤러(110)는 프로세서(112), 메모리 제어부(114) 및 ECC 회로(118)를 구비한다. 프로세서(112)는 컨트롤러(110)의 전반적인 동작을 제어한다. 메모리 제어부(114)는 플래시 메모리 장치(120)와의 인터페이스를 담당한다. ECC 회로(118)는 플래시 메모리 장치(120)에 저장될 정보 데이터의 오류를 검사 및/또는 정정하기 위한 패리티 코드를 생성한다. ECC 회로(118)는 하드웨어로 구성되는 것이 바람직하다. 컨트롤러(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 데이터를 저장하기 위한 SRAM(116)을 내부에 더 구비할 수도 있다.
플래시 메모리 장치(120)는 메모리셀 어레이(122) 및 페이지 버퍼(124)를 구비한다. 메모리셀 어레이(122)는 도 1에 상세히 도시되지는 않았지만, 복수의 워드라인들, 복수의 비트라인들 및 복수의 워드라인들과 복수의 비트라인들의 교차영역들에 각각 배열되는 복수의 메모리 셀들을 포함한다.
메모리셀 어레이(122)의 메모리 셀들은 비트라인들을 통하여 페이지 버퍼(124)에 연결된다. 외부에서 입력되는 데이터는 페이지 버퍼(124)를 통하여 메모리셀 어레이(122)에 저장되고, 메모리셀 어레이(122)에서 독출되는 데이터는 페이지 버퍼(124)를 통하여 외부로 출력된다.
플래시 메모리 장치(120)의 메모리셀 어레이(122) 및 페이지 버퍼(124)가 도 2에 좀 더 상세하게 도시된다. 도 2에서 참조번호 '131'은 하나의 페이지를 나타낸다. 페이지(131)는 하나의 워드라인에 연결되는 복수의 메모리셀들을 가리킨다. 따라서, 메모리셀 어레이(122)는 복수의 페이지들(131)을 포함한다. 페이지버퍼(124)는 데이터 필드와 스페어 필드를 포함한다. 데이터 필드와 스페어 필드는 통상의 플래시 메모리 장치에서는 정보 데이터와 패리티 코드를 각각 저장하기 위한 공간이다. 이에 따라 메모리셀 어레이(122)의 각 페이지도 데이터 필드와 패리티 필드로 구성된다.
컨트롤러(110)와 플래시 메모리 장치(120)는 입출력 버스(IO)와 컨트롤 버스(CON)를 통하여 연결된다. 입출력 버스(IO)는 복수(예를 들어, 8 또는 16) 개의 신호 라인들로 구성된다. 입출력 버스(IO)로는 명령어(CMD), 어드레스(ADDR) 및 데이터(DATA)가 전송된다. 컨트롤 버스(CON)로는 입출력 버스로 전송되는 신호가 명령어(CMD), 어드레스(ADDR) 또는 데이터(DATA)인지를 나타내는 컨트롤 신호(CON)가 전송된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 시스템에서의 데이터 저장 방법을 나타내는 도면이다. 도 3에는, 컨트롤러(110)가 메모리 장치(120)에 정보 데이터 및 이에 대한 패리티 코드를 저장하는 과정이 도시된다.
도 3을 참조하면, 제1 명령(CMD1), 어드레스(ADDR), 데이터(DATA1~DATAn, PARITY1~PARITYn) 및 제2 명령(CMD2)이 순차적으로 플래시 메모리 장치(120)로 전송된다. 제1 명령(CMD1)은 데이터 로딩 명령인 것이 바람직하다. 어드레스(ADDR)는 데이터가 입력될 메모리셀 어레이(120)의 주소를 나타낸다.
데이터는 다수의 정보 데이터 그룹들(DATA1~DATAn) 및 각 정보 데이터 그룹(DATA1~DATAn) 에 대한 각 패리티 코드(PARITY1~PARITYn)를 포함한다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플래시 메모리 시스템(100)은정보 데이터(DATA1~DATAn)를 ECC 회로(118)가 처리 가능한 크기만큼 전송한 후, 각 정보 데이터(DATA1~DATAn)에 대한 해당 패리티 코드(PARITY1~PARITYn)를 연속하여 전송하는 과정을 반복한다.
즉, 페이지 버퍼(124)의 데이터 필드 크기에 해당하는 정보 데이터를 전부 전송한 후 이에 대해 패리티 코드를 전송하는 것이 아니라, 정보 데이터를 작은 크기의 둘 이상의 그룹으로 나누어, 각 정보 데이터 그룹이 전송될 때마다 해당 패리티 코드를 연이어 전송한다.
결국, 제1 정보 데이터 그룹(DATA1), 제1 정보 데이터 그룹(DATA1)에 대한 제1 패리티 코드(PARITY1), 제2 정보 데이터 그룹(DATA2), 제2 정보 데이터 그룹(DATA2)에 대한 제2 패리티 코드(PARITY2), ..., 제 n 정보 데이터 그룹(DATAn) 및 제 n 패리티 코드(PARITYn) 순으로 컨트롤러(110)로부터 발생되어 플래시 메모리 장치(120)로 입력된다.
제1 내지 제 n 패리티 코드(PARITY1~PARITYn)는 각각 제1 내지 제 n 정보 데이터 그룹(DATA1~DATAn)에 대한 패리티 데이터들이다. 상기와 같이 전송된 데이터는 페이지 버퍼(124)에 데이터 필드와 패리티 필드의 구분없이 순차적으로 기입된다. 제1 내지 제 n 정보 데이터 그룹들(DATA1~DATAn)의 크기는 동일한 것이 바람직하다.
페이지 버퍼(124)의 데이터 필드의 크기를 N(2 이상의 자연수) 바이트라고 하면, 각 정보 데이터 그룹은 N을 그룹수만큼 나눈 크기인 것이 바람직하다. 여기서, 그룹수는 2이상의 자연수이다.
예를 들어 페이지 버퍼(124)의 데이터 필드의 크기가 2K 바이트이고 스페어 필드의 크기가 64 바이트로서 총 크기가 (2K + 64)바이트인 경우에, 패리티 처리 단위가 512바이트라고 가정하면 정보 데이터와 패리티 코드를 페이지 버퍼(124)에 쓰는 순서는 '512 바이트의 제1 정보 데이터 → 16바이트의 제1 패리티 코드 → 512 바이트의 제2 정보 데이터 → 16바이트의 제2 패리티 코드 → 512 바이트의 제3 정보 데이터 → 16 바이트의 제3 패리티 코드 → 512 바이트의 제4 정보 데이터 → 16 바이트의 제4 패리티 코드' 와 같다. 그리고, 마지막으로 제2 명령(CMD2)이 전송된다. 제2 명령(CMD2)은 페이지 프로그램 명령일 수 있다.
플래시 메모리 장치로부터 데이터를 독출하는 경우에도 상기 저장 방법과 동일하다. 패리티 처리 단위가 512 바이트인 상기 예에서, 플래시 메모리 장치(120)로부터 데이터를 독출하는 경우를 살펴보면, 512 바이트의 제1 정보 데이터(DATA1)의 독출 이후에 해당 제1 패리티 코드(PARITY1)가 연속적으로 독출되므로, 다음 512 바이트의 제2 정보 데이터(DATA2)를 독출하는 동안에 제1 패리티 코드(PARITY1)를 이용하여 제1 정보 데이터(DATA1)에 대한 오류 판단이 가능하다.
따라서, 제1 정보 데이터(DATA1)에 오류가 발견되어 데이터를 다시 독출해야 한다면 현재 독출하는 동작을 종료하고 처음부터 다시 독출하도록 함으로써 오류에 대해 신속하게 대응할 수 있다.
상술한 바와 같이, 페이지 버퍼(124)가 패리티 처리단위보다 큰 경우, 패리티 처리 단위만큼의 정보 데이터를 먼저 페이지 버퍼(124)에 쓴 후 생성된 해당 패리티 코드를 쓰고, 다음 패리티 처리 단위만큼의 정보 데이터와 이에 대한 패리티코드를 연속으로 쓰는 과정을 반복함으로써 패리티 데이터를 축적하였다가 한 번에 저장할 필요도 없다.
또한 데이터의 독출시에도 패리티 처리단위에 맞춰 정보 데이터와 패리티 코드가 연속적으로 독출되므로 오류 판단을 좀더 빠르고 쉽게 할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 효과는 다음 비교예에 의해 더욱 분명해진다.
도 4는 본 발명의 비교예에 따른 플래시 메모리 시스템에서의 데이터 저장 방법을 나타내는 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 제1 명령(CMD1), 어드레스(ADDR1) 전송 후, 정보 데이터들(DATA1~DATAn)을 연속적으로 전송한다. 정보 데이터들(DATA1~DATAn)의 전송 후에, 패리티 코드들(PARITY1~PARITYn)을 전송하고, 마지막으로 제2 명령(CMD2)을 전송한다.
즉, 정보 데이터(DATA1~DATAn)가 페이지 버퍼(124)의 데이터 필드에 저장되도록 데이터 필드 크기 만큼의 정보 데이터(DATA1~DATAn)를 먼저 전송한 후, 패리티 코드들(PARITY1~PARITYn)을 나중에 전송하여 스페어 필드에 저장한다.
도 4의 (b)를 참조하면, 먼저, 제1 명령(CMD1), 어드레스(ADDR1) 및 제2 명령(CMD2)을 이용하여 정보 데이터들(DATA1~DATAn)을 전송하여 페이지 버퍼(124)를 통해 메모리셀(122)의 일 페이지에 저장한 후에, 패리티 코드들(PARITY1~PARITYn)은 다시 제1 명령(CMD1), 어드레스(ADDR2) 및 제2 명령(CMD2)을 이용하여 페이지 버퍼(124)를 통해 메모리셀(122)의 다른 페이지에 저장한다.
도 4에 도시된 방법들의 경우, 페이지 버퍼(124)의 크기가 패리티 처리 단위보다 크면, 스페어 필드 또는 메모리셀(122)의 다른 페이지에 패리티 데이터를 쓰기 위해 패리티 처리단위 마다 발생되는 패리티 코드를 컨트롤러(110)에서 따로 저장했다가 플래시 메모리 장치(120)로 전송해야 하는 번거로움이 있다.
또한, 플래시 메모리 장치(120)로부터 데이터를 독출하는 경우에, 페이지 크기만큼의 정보 데이터를 읽은 후 패리티 데이터를 읽거나 정보 데이터와 패리티 데이터를 비연속적으로 읽어야 하므로 오류 여부를 판단하는데 걸리는 시간이 길어진다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 플래시 메모리 시스템에서 플래시 메모리의 페이지 버퍼에 데이터 필드와 패리티 필드를 별도로 분리하지 않고 정보 데이터와 해당 패리티 코드를 인터리브 방식으로 저장함으로써, 기입 시간을 줄일 수 있다. 또한, 비교적 작은 크기의 데이터에 대하여 패리티 코드를 생성하므로, ECC 회로의 하드웨어적인 부담을 줄일 수 있다.
Claims (9)
- 메모리셀 어레이와 외부로부터 입력되는 데이터를 상기 메모리셀 어레이에 기입하는 페이지 버퍼를 포함하는 플래시 메모리 장치; 및정보 데이터를 상기 페이지 버퍼의 크기보다 작은 크기의 둘 이상의 정보 데이터 그룹들로 나누고, 상기 각 정보 데이터 그룹에 연이어 해당 패리티 코드를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 컨트롤러를 구비하는 플래시 메모리 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는소정의 명령어, 상기 정보 데이터, 상기 정보 데이터에 대한 주소 및 제어 신호를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 메모리 제어부; 및상기 패리티 코드를 발생하는 ECC 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 페이지 버퍼는N(1이상의 자연수) 바이트의 데이터 필드; 및M(1이상의 자연수) 바이트의 스페어 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 시스템.
- 제 3 항에 있어서, 상기 각 정보 데이터 그룹과 상기 각 정보 데이터 그룹에 대한 패리티 코드는상기 데이터 필드와 상기 스페어 필드를 구분하지 않고 상기 페이지 버퍼에순차적으로 입력되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 시스템.
- 메모리셀 어레이와 상기 메모리셀 어레이로/로부터 데이터를 기입/독출하기 위한 페이지 버퍼를 포함하는 플래시 메모리 장치; 및정보 데이터와 상기 정보 데이터에 대한 패리티 코드로 구성되는 정보 데이터-패리티 코드 그룹을 순차적으로 둘 이상 연속하여 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 컨트롤러를 구비하며,상기 정보 데이터-패리티 코드 그룹의 크기는 상기 페이지 버퍼의 크기 보다 작은 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 시스템.
- 제 5 항에 있어서, 상기 컨트롤러는소정의 명령어, 상기 정보 데이터, 상기 정보 데이터에 대한 주소 및 제어 신호를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 메모리 제어부; 및상기 패리티 코드를 발생하는 ECC 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 시스템.
- 플래시 메모리를 포함하는 플래시 메모리 시스템에서의 데이터 저장 방법에 있어서,(a) 소정의 명령어 및 어드레스 신호를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계;(b) 정보 데이터를 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계; 및(c) 상기 정보 데이터에 대한 패리티 코드를 생성하여 상기 정보 데이터에 연속하여 상기 플래시 메모리 장치로 전송하는 단계를 구비하며,상기 (b) 및 상기 (c) 단계는 적어도 두 번 반복되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 시스템에서의 데이터 저장 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 (b) 단계 및 상기 (c) 단계에서 상기 플래시 메모리 장치로 전송된 상기 정보 데이터 및 상기 정보 데이터에 대한 상기 패리티 코드는 상기 플래시 메모리 장치의 페이지 버퍼에 연속적으로 기입되는 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 시스템의 데이터 저장 방법.
- 제 8 항에 있어서, 상기 정보 데이터 및 상기 정보 데이터에 대한 패리티 코드의 크기는 상기 페이지 버퍼의 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 플래시 메모리 시스템의 데이터 저장 방법.
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