JP5494086B2 - Nonvolatile storage device and nonvolatile memory controller - Google Patents
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Description
本発明は、フラッシュメモリ等の不揮発性半導体メモリを用いた不揮発性記憶装置、および、不揮発性メモリを制御する不揮発性メモリコントローラに関する。 The present invention relates to a nonvolatile memory device using a nonvolatile semiconductor memory such as a flash memory, and a nonvolatile memory controller that controls the nonvolatile memory.
近年、書き換え可能な不揮発性メモリであるNANDタイプのフラッシュメモリを搭載した不揮発性記憶装置としてのメモリーカードは、デジタルカメラや携帯電話の記憶媒体としてその市場を拡大している。 In recent years, a memory card as a non-volatile storage device equipped with a NAND type flash memory which is a rewritable non-volatile memory has expanded its market as a storage medium for digital cameras and mobile phones.
また、不揮発性記憶装置は、半導体プロセスの微細化に伴いビット単価が下がり、安価な記憶デバイスとしてメモリーカード以外の市場、例えばHDD置き換えのSSDや、ホスト機器に直接搭載するエンベデッドとしてのメモリにも適用が拡がっている。 Non-volatile storage devices are also used in non-memory card markets such as SSDs that replace HDDs and embedded memories that are directly mounted on host devices, as the cost per bit decreases with the miniaturization of semiconductor processes. Application is expanding.
NANDタイプのフラッシュメモリの特徴として以下の項目が挙げられる。 The following items are listed as features of the NAND type flash memory.
・半導体メモリで最も容量が大きく低ビットコストの不揮発性メモリである
・半導体プロセス微細化に伴い、データ信頼性が低下している
以下、それぞれについて順に説明していく。
・ Non-volatile memory with the largest capacity and low bit cost among semiconductor memories ・ Data reliability has decreased with the miniaturization of semiconductor processes.
NANDフラッシュメモリは半導体プロセスの最小加工寸法をFとして(2F)の2乗で1つのメモリセルを構成できる。このことが、NANDフラッシュメモリを半導体メモリのなかで最も低ビットコストとし、かつ最も大容量なメモリとしている。また、ここ数年はプロセスドライバーとして、半導体プロセスの最も進んだプロセスルールを使用して製造が行なわれている。 In the NAND flash memory, one memory cell can be configured with the square of (2F) where F is the minimum processing dimension of the semiconductor process. This makes the NAND flash memory the lowest bit cost and the largest memory among the semiconductor memories. In recent years, as a process driver, manufacturing has been performed using the most advanced process rules of semiconductor processes.
これにより、NANDフラッシュメモリは、他のメモリを用いていたシステムにも使用され始めている。例えば、高速なランダムアクセスが要求されるプログラムコードは、NORフラッシュメモリに格納され、大きな容量が要求されるユーザデータは、NANDフラッシュメモリに格納されていたシステムが、単一のNANDフラッシュメモリのみに置き換わっている。搭載するNANDフラッシュメモリの容量が必要なNORフラッシュメモリの容量に比べて十分小さく、NORフラッシュメモリに搭載していたプログラムコードをNANDフラッシュメモリに格納しても影響が少なく、NANDフラッシュメモリを使用する工夫を盛り込んだとしても、NORフラッシュメモリをなくすことの出来るコストメリットが大きいためである。 As a result, the NAND flash memory has begun to be used in systems that have used other memories. For example, program code that requires high-speed random access is stored in a NOR flash memory, and user data that requires a large capacity is stored only in a single NAND flash memory. It has been replaced. The capacity of the installed NAND flash memory is sufficiently smaller than the required capacity of the NOR flash memory, and even if the program code installed in the NOR flash memory is stored in the NAND flash memory, there is little influence, and the NAND flash memory is used. This is because even if a device is incorporated, the cost merit of eliminating the NOR flash memory is great.
NANDフラッシュメモリの大容量化は、半導体プロセスの微細化によるものが大きい。しかし、半導体プロセスの微細化はメリットばかりではなく、データ信頼性の低下が問題になっている。微細化が進むと、データ保持特性は低下し、書き換え処理による特性劣化が進む。フラッシュメモリのメモリセルは、MOSタイプトランジスタのコントロールゲートと基盤との間に電子を不揮発で保持するフローティングゲートを持つ構成をとり、基盤とフローティングゲート間で電子をやり取りすることでデータの消去書き込みを行う。フラッシュメモリのメモリセルからデータを読み出す際には、フラッシュメモリを構成するトランジスタの流れる電流量を判定して読み出す。 The increase in capacity of NAND flash memory is largely due to miniaturization of semiconductor processes. However, miniaturization of semiconductor processes is not only a merit, but also a problem of a decrease in data reliability. As the miniaturization progresses, the data retention characteristic decreases, and the characteristic deterioration due to the rewrite process advances. The memory cell of the flash memory has a configuration with a floating gate that holds electrons in a nonvolatile manner between the control gate of the MOS type transistor and the base, and data is erased and written by exchanging electrons between the base and the floating gate. Do. When data is read from the memory cell of the flash memory, the amount of current flowing through the transistor constituting the flash memory is determined and read.
フラッシュメモリのメモリセルに対して、データの消去、書き込みを繰り返すので、基盤とフローティングゲート間を電子が移動し、基盤とフローティングゲート間の絶縁膜(以降、ゲート絶縁膜)が劣化してしまう。ゲート絶縁膜が劣化するとゲート絶縁膜中に存在する欠陥を経由してフローティングゲートから基盤に電子が漏れ、ゲート絶縁膜中の欠陥にトラップされた電子の影響で書き込みの効率が低下して、データ信頼性の低下要因となる。 Since data erasing and writing are repeated for the memory cell of the flash memory, electrons move between the base and the floating gate, and the insulating film (hereinafter referred to as the gate insulating film) between the base and the floating gate is deteriorated. When the gate insulating film deteriorates, electrons leak from the floating gate to the substrate via the defects present in the gate insulating film, and the write efficiency decreases due to the influence of the electrons trapped in the defects in the gate insulating film. It becomes a factor of decreasing reliability.
こういったデメリットはあるが、圧倒的なビット単価を強みとすることができるので、データ信頼性を向上させる工夫を盛り込んででも、微細化の進んだフラッシュメモリの用途は拡がっている。 Despite these demerits, the strength of overwhelming bit-rates can be an advantage, so the use of flash memory with advanced miniaturization is expanding even if measures for improving data reliability are incorporated.
以上のような特徴から、データの信頼性を向上させる仕組みが求められている。また、フラッシュメモリに格納されるデータの種類によって求められる性能(容量・データ信頼性)が異なることがわかる。 From the above features, a mechanism for improving the reliability of data is required. It can also be seen that the required performance (capacity / data reliability) differs depending on the type of data stored in the flash memory.
特許文献1には、メモリセルのデータの劣化を精度よく検出する仕組みを設けることで、データ保持特性を向上させる技術が示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for improving data retention characteristics by providing a mechanism for accurately detecting data deterioration of memory cells.
特許文献2には、読み出しばかりを行うブロックのデータを保証するために、リフレッシュのタイミングを他のブロックの書き換え処理を機会として実施することによりデータ保持特性を向上させる技術が示されている。 Patent Document 2 discloses a technique for improving data retention characteristics by performing refresh timing as an opportunity for rewriting processing of another block in order to guarantee data of a block to be read only.
しかしながら、特許文献1や特許文献2の構成において、劣化を検出したのちリフレッシュ処理におけるデータのコピー先の物理ブロックの劣化の程度に関してはなんら保障されるものではない。 However, in the configurations of Patent Documents 1 and 2, there is no guarantee as to the degree of deterioration of the physical block that is the data copy destination in the refresh process after the deterioration is detected.
本発明は、読み出しのみで使用される領域等の高いデータ保持信頼性が求められるデータに対してリフレッシュ処理を適用してデータをコピーする際にも、高いデータ保持信頼性を維持することが可能な不揮発性記憶装置および不揮発性メモリコントローラを提供することを目的とする。 The present invention can maintain high data retention reliability even when data is copied by applying refresh processing to data that requires high data retention reliability such as an area used only for reading. An object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device and a nonvolatile memory controller.
この目的を達成するために、本発明の書き換え可能な不揮発性メモリを制御する不揮発性メモリコントローラは、書き換え可能な不揮発性メモリを制御する不揮発性メモリコントローラであって、外部から指定可能な論理アドレスと、前記不揮発性メモリの物理アドレスとを対応付けるアドレス変換テーブルと、前記不揮発性メモリに格納されたデータの劣化度合いを認識する誤り認識・訂正部と、前記不揮発性メモリの制御を行う制御部と、論理アドレスやデータの通信を外部と行う外部インターフェース部と、レベリング禁止領域を管理する領域指定テーブルと、レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルと、からなり、前記レベリング禁止領域にはレベリング処理を禁止する論理アドレスが格納され、前記レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルには、前記レベリング禁止領域に対するリフレッシュ処理を行う際に使用する物理アドレスが格納され、前記誤り認識・訂正部は、前記レベリング禁止領域に格納された論理アドレスに対応するデータに存在する誤りビットが閾値以上であるか否かを判断し、前記制御部は、前記誤り認識・訂正部が前記閾値以上であると判断したときに、前記不揮発性メモリの前記レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルに格納された物理アドレスに前記閾値以上の誤りビットを有する論理アドレスに対応するデータをリフレッシュ処理する。
In order to achieve this object, a nonvolatile memory controller for controlling a rewritable nonvolatile memory according to the present invention is a nonvolatile memory controller for controlling a rewritable nonvolatile memory, and is a logical address that can be designated from the outside. An address conversion table for associating the physical address of the nonvolatile memory, an error recognition / correction unit for recognizing the degree of deterioration of data stored in the nonvolatile memory, and a control unit for controlling the nonvolatile memory; , an external interface unit for communicating logical addresses and data with the outside, and the area designation table for managing the leveling prohibition region, and no deterioration block table leveling prohibited area only consists, the leveling process is the leveling prohibited area logical addresses to prohibit been stored, the leveling prohibited area The lossless block table of use, said the physical address stored for use in performing the refresh process for the leveling prohibited area, the error recognition and correction section corresponds to the logical address stored in the leveling prohibited area data Whether or not the error bit present in the non-volatile memory is dedicated to the leveling prohibition area when the error recognition / correction unit determines that the error bit is greater than or equal to the threshold. The data corresponding to the logical address having an error bit greater than or equal to the threshold value in the physical address stored in the non-degraded block table is refreshed .
本発明によれば、読み出しのみで使用される高いデータ保持信頼性が求められるデータ領域用に劣化していない物理ブロックを専用で確保しておくことにより、読み出しのみで使用されるデータにリフレッシュ処理を適用する際に劣化していない物理ブロックへのデータのコピーが可能である。高いデータ保持信頼性の要求に応えることができる。 According to the present invention, a physical block that is not deteriorated is reserved exclusively for a data area that requires high data retention reliability that is used only for reading, thereby refreshing data used only for reading. It is possible to copy data to a physical block that has not deteriorated. It can meet the demand for high data retention reliability.
(実施の形態1)
図面を参照して本実施の形態の不揮発性記憶装置について説明する。
(Embodiment 1)
The nonvolatile memory device of this embodiment will be described with reference to the drawings.
図1に本発明の不揮発性記憶装置の構成を示す。 FIG. 1 shows a configuration of a nonvolatile memory device of the present invention.
<1.不揮発性記憶装置の構成>
不揮発性記憶装置であるメモリーカード101は、コントローラ102とフラッシュメモリ部103からなる。コントローラ102は、不揮発性メモリコントローラであり、メモリーカード101の外部のホスト機器とのインターフェースの制御を行うと共にフラッシュメモリ部103の制御を行う。
<1. Configuration of Nonvolatile Storage Device>
A
フラッシュメモリ部103は、不揮発性メモリであるフラッシュメモリからなる。図示しないがフラッシュメモリは複数の物理ブロックからなり、物理ブロックは複数のメモリセルからなる。物理ブロックはフラッシュメモリにおけるデータの消去単位である。
The
メモリーカード101は、メモリーカード101の外部からのアドレスを指定したデータの書き込みや読み出しの制御に対応してフラッシュメモリ部103へのデータの書き込みやフラッシュメモリ部103からデータの読み出しを行う。
The
コントローラ102は、ホストインターフェース部104、フラッシュメモリ制御部105、バッファメモリ106、ECC107、制御部108、アドレス変換テーブル109、無効ブロックテーブル110、不良ブロックテーブル111、領域指定テーブル112、無劣化ブロックテーブル113、消去回数テーブル114からなる。
The
ホストインターフェース部104は、メモリーカード101外部のホスト機器とのインターフェースを制御する。フラッシュメモリ制御部105はフラッシュメモリ部103の制御を行う。バッファメモリ106はメモリーカード101外部からの書き込みデータや、メモリーカード101外部への読み出しデータをフラッシュメモリ部103との間で転送する際に、一時的にデータを格納するための揮発性のバッファメモリである。
The host interface unit 104 controls an interface with a host device outside the
ECC107は、ECC回路であり、フラッシュメモリ部103にデータを書き込む際に付加するECC符号の生成、フラッシュメモリ部103からデータを読み出す際に読み出したデータのECC訂正を行う。
The ECC 107 is an ECC circuit that generates an ECC code to be added when writing data to the
制御部108は、コントローラ102内部全体の制御を行う。
The
アドレス変換テーブル109は、メモリーカード101外部から指定されるアドレス(以降、論理アドレスと記載)とフラッシュメモリ部103の物理ブロックのアドレス(以降、物理アドレスと記載)との対応を記録する。
The address conversion table 109 records a correspondence between an address (hereinafter referred to as a logical address) designated from the outside of the
無効ブロックテーブル110は、フラッシュメモリ部103において有効なデータが書き込まれておらず、かつ不良ブロックでなく、無劣化ブロックテーブル113で管理されていない物理ブロックアドレスのリストを記録する。
The invalid block table 110 records a list of physical block addresses in which valid data is not written in the
不良ブロックテーブル111は、フラッシュメモリ部103における不良ブロックの物理ブロックの物理アドレスのリストを記録する。
The defective block table 111 records a list of physical addresses of physical blocks of defective blocks in the
領域指定テーブル112は、メモリーカード101外部から指定される論理アドレスを複数の領域に分割し、それぞれの分割された領域のデータに対してレベリング処理の適用を許可するか禁止するかを示すテーブルである。
The area designation table 112 divides a logical address designated from the outside of the
無劣化ブロックテーブル113は、有効なデータが書き込まれていない物理ブロックのアドレスのリストを記録している。読み出し専用の物理ブロックのデータのリフレッシュ用の物理ブロックアドレスのテーブルである。 The non-degraded block table 113 records a list of addresses of physical blocks to which valid data is not written. It is a table of physical block addresses for refreshing data of read-only physical blocks.
消去回数テーブル114は、フラッシュメモリ部103に含まれる全ての物理ブロックの書き換え回数を記録したテーブルである。
The erase count table 114 is a table in which the number of rewrites of all physical blocks included in the
<2.各種テーブルの構成例>
図2はアドレス変換テーブル109の構成の一例を示す図である。アドレス変換テーブル109は、論理ブロックアドレス201と物理ブロックアドレス202のデータの組みである。論理アドレスをフラッシュメモリ部103の物理ブロックの容量と等量の単位の論理ブロックアドレスに分割し、論理ブロックアドレス201のデータとする。それぞれに対応するフラッシュメモリ部103の物理ブロックアドレス202の組で一つのレコードを構成する。論理ブロックアドレス0000hに対応するデータはフラッシュメモリ部103のアドレス0000hの物理ブロックに、論理ブロックアドレス0001hに対応するデータはフラッシュメモリ部103のアドレス0010hの物理ブロックに格納されていることを示す。また、論理ブロックアドレスとしては0000h〜1F39hまでを管理している。
<2. Configuration example of various tables>
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the address conversion table 109. The address conversion table 109 is a set of data of the
図3は無効ブロックテーブル110の構成の一例を示す図である。フラッシュメモリ部103の無効なデータの物理ブロックのアドレス0123h、0456h、・・・を格納する。なお、ここでフラッシュメモリ部103の物理ブロックのアドレスは0000h〜1FFFhの範囲とし、2000hは無効ブロックテーブルの110における無効な値として取り扱う。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the invalid block table 110. Stores addresses 0123h, 0456h,... Of physical blocks of invalid data in the
不良ブロックテーブル111の構成は無効ブロックテーブル110と同様に、フラッシュメモリ部103の不良データの物理ブロックのアドレスを格納する。
The configuration of the defective block table 111 stores the address of the physical block of the defective data in the
図4は領域指定テーブル112の構成の一例を示す図である。先頭論理アドレス401と、最終論理アドレス402とレベリング403の組で1つのレコードを構成する。先頭論理アドレス401から最終論理アドレス402までのアドレス領域に対するレベリングの禁止・許可をレベリング403で定義する。先頭論理アドレス401の0000hから最終論理アドレス402の0001hまでの論理アドレスに対応してレベリング403は禁止。先頭論理アドレス401の0002hから最終論理アドレス402の1F29hまでの論理アドレスに対応してレベリング403は許可。先頭論理アドレス401の1F30hから最終論理アドレス402の1F39hまでの論理アドレスに対応してレベリング403は禁止である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the area specification table 112. A set of a head
ここでは論理アドレス1F30h以降にプログラムコードを格納している構成を想定している。つまり論理アドレス1F30h以降の領域にはデータの書き換えが発生するのはプログラムの更新時のみであり、書き換え頻度は低い。また論理アドレス0000h、0001hにはファイルシステムのブートコードが記録された構成を想定している。これもまた書き換えの頻度は低い。このように書き換えの頻度の低い領域をレベリング禁止領域としている。なお、領域指定テーブル112は任意に設定可能な構成をとる。
Here, it is assumed that the program code is stored after the logical address 1F30h. That is, data rewriting occurs in the area after the logical address 1F30h only when the program is updated, and the rewriting frequency is low. In addition, it is assumed that the
図5は無劣化ブロックテーブル113の構成の一例を示す図である。フラッシュメモリ部103の無効なデータの物理ブロックのうち、読み出し専用の物理ブロックのデータのリフレッシュ用の物理ブロックアドレスとして1F00hの物理ブロックアドレスを格納している。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the non-degraded block table 113. A physical block address of 1F00h is stored as a physical block address for refreshing data of a read-only physical block among physical blocks of invalid data in the
消去回数テーブル114の構成は本実施の形態に直接関係しないので説明を割愛する。 Since the configuration of the erase count table 114 is not directly related to the present embodiment, a description thereof will be omitted.
<3.書き込み・読み出し処理とリフレッシュ処理>
図6はメモリーカード101に対するデータの書き込み処理における制御部108の動作のフローチャートである。メモリーカード101はメモリーカード101外部のホスト機器からの論理アドレスを指定した書き込み命令によって書き込み処理を開始する。
<3. Write / Read Processing and Refresh Processing>
FIG. 6 is a flowchart of the operation of the
処理601を説明する。制御部108は、書き込み先物理ブロックの決定を行う。具体的には無効ブロックテーブル110に登録されている物理ブロックアドレスのうちから、消去回数テーブル114に示されている書き換え回数がもっと少ない物理ブロックアドレスの物理ブロック(以降、書き込み先物理ブロックと記載)を選択して決定する。
The
次に処理602を説明する。ホスト機器からのデータの書き込みを行う。制御部108はホスト機器から転送される書き込みデータをフラッシュメモリ部103の書き込み先物理ブロックに転送して書き込む。この時、ホスト機器からの書き込みデータが物理ブロック単位に満たないときには、フラッシュメモリ部103に既書き込みのデータを使用して物理ブロック単位にしてフラッシュメモリ部103に書き込む。このような処理を行う必要があるのは、フラッシュメモリ部103のデータの消去単位でしかデータを書き換えることが出来ないためである。またこの時データの書き換えが発生するので書き込み先物理ブロックに対応する消去回数テーブル114の書き換え回数を“1”増やして更新する。
Next, the process 602 will be described. Write data from the host device. The
次に処理603を説明する。アドレス変換テーブル109および無効ブロックテーブル110の更新を行う。制御部108はホスト機器から指定された論理ブロックアドレスに対応するアドレス変換テーブル109の物理アドレスと、書き込み先物理ブロックの物理ブロックアドレスとを入れ替えて更新する。
Next, processing 603 will be described. The address conversion table 109 and the invalid block table 110 are updated. The
図7はメモリーカード101に対するデータの読み出し処理における制御部108の動作のフローチャートである。メモリーカード101はメモリーカード101外部のホスト機器からの論理アドレスを指定した読み出し命令によって読み出し処理を開始する。
FIG. 7 is a flowchart of the operation of the
処理701を説明する。制御部108は、読み出し元の物理ブロックの決定を行う。具体的にはホスト機器から指定された論理ブロックアドレスに対応するアドレス変換テーブル109の物理ブロックアドレスの物理ブロック(以降、読み出し元物理ブロックと記載)を決定する。
Processing 701 will be described. The
次に処理702を説明する。フラッシュメモリ部103からのデータの読み出しを行う。フラッシュメモリ部103の読み出し元物理ブロックからデータを読み出してホスト機器に転送する。
Next, processing 702 will be described. Data is read from the
判定処理703を説明する。処理702の読み出し処理の期間に閾値以上のビットエラーが発生したかどうかを判定する。フラッシュメモリ部103からの読み出しデータは所定単位毎にECC符号が付加されている。ECC107は所定単位の読み出し毎にECC訂正を行う。ECC107の訂正能力には上限がある。判定処理703で使用する閾値はECC107の訂正能力の上限よりも低い値を設定する。これは、データ保持特性の劣化によるビットエラーによって訂正ビット数が増加しているが、訂正能力の上限を越える前の訂正可能な段階で、訂正したデータをフラッシュメモリ部103に書き戻すことでエラービット数を“0”にするリフレッシュ処理の要否を判定している。判定処理703で閾値未満のビットエラーの場合には読み出し処理を終了する。
The determination process 703 will be described. It is determined whether or not a bit error of a threshold value or more has occurred during the read processing period of
判定処理703で閾値以上のビットエラーが発生していると判定した場合には処理704のリフレッシュ処理を行い、読み出し処理を終了する。
If it is determined in the determination process 703 that a bit error greater than or equal to the threshold value has occurred, the refresh process of the
図8は処理704のリフレッシュ処理のフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart of the refresh process of
判定処理801を説明する。レベリング禁止領域かどうかの判定を行う。制御部108はホストから指定された論理ブロックアドレスがレベリング禁止領域なのか許可領域なのかを領域指定テーブル112を参照して判定する。レベリングとは、フラッシュメモリ部103にある物理ブロックの消去回数の平滑化を目的とした処理である。具体的には、書き込みはされているが、書き換えされていないために消去回数が少ないが、有効なデータが格納されている物理ブロックのデータを他の消去回数の多い物理ブロックに移動することにより、消去回数の少ない物理ブロックのデータを無効化して、有効に物理ブロックを使用する処理であり、一般的にスタティックウェアレベリングと呼ばれている。
The
判定処理801でレベリング禁止領域と判定した場合は処理802を実施し、読み出し専用リフレッシュ処理を行い、判定処理801でレベリング許可領域と判定した場合は処理803を実施し、通常リフレッシュ処理を行う。
If it is determined in the
図9は処理803の通常リフレッシュ処理のフローチャートである。
FIG. 9 is a flowchart of the normal refresh process of
処理901の説明をする。無効ブロックテーブル110からコピー先となる物理ブロックを決定する。図6の書き込み処理で説明した様に、ホスト機器からの書き込みに対して、アドレス変換テーブル109と無効ブロックテーブル110のアドレスを入れ替えると共に消去回数テーブル114を更新しているので、無効ブロックテーブル110には劣化の進んだ物理ブロックの物理ブロックアドレスが格納されることになる。通常リフレッシュ処理では、ホスト機器からのデータ書き込みによって劣化している物理ブロックを選択する。 Processing 901 will be described. A physical block to be a copy destination is determined from the invalid block table 110. As described in the writing process of FIG. 6, the addresses in the address conversion table 109 and the invalid block table 110 are exchanged and the erase count table 114 is updated for writing from the host device. Stores the physical block address of a physical block that has been degraded. In the normal refresh process, a physical block that has deteriorated due to data writing from the host device is selected.
処理902の説明をする。リフレッシュ対象データのコピーを行う。処理701で決定した読み出し元物理ブロックから、処理901で選択した物理ブロックへデータをコピーする。
Processing 902 will be described. Copy the data to be refreshed. Data is copied from the read-source physical block determined in
処理903の説明をする。アドレス変換テーブル109および無効ブロックテーブル110の更新を行う。制御部108は、読み出し元物理ブロックの物理アドレスと、リフレッシュ処理でデータをコピーした物理ブロックの物理ブロックアドレスとを入れ替えて更新する。
Processing 903 will be described. The address conversion table 109 and the invalid block table 110 are updated. The
図10は処理802の読み出し専用リフレッシュ処理のフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart of the read-
処理1001の説明をする。無劣化ブロックテーブル113からコピー先となる物理ブロックを決定する。無劣化ブロックテーブル113に格納されている物理ブロックの消去回数は少ないので劣化の程度は低い。読み出し専用リフレッシュ処理では、劣化の少ない物理ブロックを選択する。
The
処理1002の説明をする。リフレッシュ対象データのコピーを行う。処理701での読み出し元物理ブロックから、処理1001で選択した物理ブロックへデータをコピーする。
The
処理1003の説明をする。アドレス変換テーブル109および無劣化ブロックテーブル113の更新を行う。制御部108は、読み出し元物理ブロックの物理アドレスと、リフレッシュ処理でデータをコピーした物理ブロックの物理ブロックアドレスとを入れ替えて更新する。
The
この読み出し専用リフレッシュ処理の対象となる、読み出し元物理ブロックはレベリング禁止領域の論理アドレスのデータが書き込まれていた物理ブロックなので、消去回数は少ない。従ってテーブル更新後の無劣化ブロックテーブル113に記録される物理ブロックアドレスの消去回数は少ないものになる。 Since the read-source physical block that is the target of this read-only refresh process is the physical block in which the data of the logical address in the leveling prohibited area has been written, the number of erasures is small. Therefore, the number of erasures of the physical block address recorded in the non-degraded block table 113 after the table update is small.
参考のため図11に書き換え回数とデータ保持期間の関係のグラフを示す。書き換え回数が少ないときにはデータ保持期間は長いが、書き換え回数が多くなるにつれてデータ保持期間は短くなっていく。 For reference, FIG. 11 shows a graph of the relationship between the number of rewrites and the data retention period. When the number of rewrites is small, the data retention period is long, but as the number of rewrites increases, the data retention period becomes shorter.
本実施の形態の制御を行うことで、重要なデータが格納されている読み出し専用のデータのビットエラーが増加したときにリフレッシュ処理によってビットエラーを一旦“0”にすることが出来る。さらに、そのリフレッシュ処理によって書き換え回数の多い劣化した物理ブロックにコピーされることを回避して、書き換え回数の少ない劣化していない物理ブロックにデータをコピーすることができデータ保持特性を高いまま維持することができる。 By performing the control according to this embodiment, when the bit error of read-only data in which important data is stored increases, the bit error can be temporarily set to “0” by the refresh process. Furthermore, it is possible to copy data to a physical block with a small number of rewrites, which is not deteriorated, by the refresh process, and to maintain data retention characteristics at a high level. be able to.
本発明は、不揮発性記憶装置のなかで高いデータ保持信頼性を要求する領域のデータに対してデータ保持信頼性を維持することが可能な、ユーザ利便性の高い不揮発性記憶装置に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a nonvolatile storage device with high user convenience that can maintain data retention reliability for data in an area that requires high data retention reliability among the nonvolatile storage devices. .
101 メモリーカード
102 コントローラ
103 フラッシュメモリ部
104 ホストインターフェース部
105 フラッシュメモリ制御部
106 バッファメモリ
107 ECC
108 制御部
109 アドレス変換テーブル
110 無効ブロックテーブル
111 不良ブロックテーブル
112 領域指定テーブル
113 無劣化ブロックテーブル
114 消去回数テーブル
101
108 Control Unit 109 Address Conversion Table 110 Invalid Block Table 111 Bad Block Table 112 Area Designation Table 113 Non-Degraded Block Table 114 Erase Count Table
Claims (11)
外部から指定可能な論理アドレスと、前記不揮発性メモリの物理アドレスとを対応付けるアドレス変換テーブルと、
前記不揮発性メモリに格納されたデータの劣化度合いを認識する誤り認識・訂正部と、
前記不揮発性メモリの制御を行う制御部と、
論理アドレスやデータの通信を外部と行う外部インターフェース部と、
レベリング禁止領域を管理する領域指定テーブルと、
レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルと、からなり、
前記レベリング禁止領域にはレベリング処理を禁止する論理アドレスが格納され、
前記レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルには、前記レベリング禁止領域に対するリフレッシュ処理を行う際に使用する物理アドレスが格納され、
前記誤り認識・訂正部は、
前記レベリング禁止領域に格納された論理アドレスに対応するデータに存在する誤りビットが閾値以上であるか否かを判断し、
前記制御部は、
前記誤り認識・訂正部が前記閾値以上であると判断したときに、
前記不揮発性メモリの前記レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルに格納された物理アドレスに前記閾値以上の誤りビットを有する論理アドレスに対応するデータをリフレッシュ処理することを特徴とする不揮発性メモリコントローラ。 A nonvolatile memory controller for controlling a rewritable nonvolatile memory,
An address conversion table associating a logical address that can be designated from the outside with a physical address of the nonvolatile memory;
An error recognition / correction unit for recognizing the degree of deterioration of data stored in the nonvolatile memory;
A control unit for controlling the nonvolatile memory;
An external interface that communicates logical addresses and data with the outside;
An area specification table for managing leveling prohibited areas;
It consists of a non-degrading block table dedicated to leveling prohibited areas,
The leveling prohibition area stores a logical address that prohibits leveling processing,
Wherein the leveling prohibited area dedicated lossless block table, a physical address used when performing a refresh process for the leveling prohibition region are stored,
The error recognition / correction unit
Determining whether an error bit present in data corresponding to a logical address stored in the leveling prohibited area is equal to or greater than a threshold;
The controller is
When it is determined that the error recognition / correction unit is equal to or greater than the threshold value,
A nonvolatile memory controller characterized by refreshing data corresponding to a logical address having an error bit equal to or greater than the threshold value in a physical address stored in a non-degrading block table dedicated to the leveling prohibited area of the nonvolatile memory.
前記レベリング処理終了後に、前記レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルに登録することを特徴とする請求項1記載の不揮発性メモリコントローラ。 A physical address in which data corresponding to a logical address having an error bit greater than or equal to the threshold is written,
2. The nonvolatile memory controller according to claim 1, wherein after the leveling process is completed, the leveling process is registered in a non-degrading block table dedicated to the leveling prohibited area.
前記レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルに格納された物理アドレスに前記データを書き込むことを特徴とした請求項1または2に記載の不揮発性メモリコントローラ。 When data is written to the leveling prohibited area from the outside,
The nonvolatile memory controller according to claim 1, wherein the data is written to a physical address stored in a non-degrading block table dedicated to the leveling prohibited area.
外部からの書き込みを行う論理アドレスに対応する前記アドレス変換テーブルの物理アドレスを、
前記レベリング禁止領域専用の無劣化ブロックテーブルに登録することを特徴とする請求項3記載の不揮発性メモリコントローラ。 When data is written to the leveling prohibited area from the outside,
The physical address of the address conversion table corresponding to the logical address to be written from the outside,
4. The nonvolatile memory controller according to claim 3, wherein the nonvolatile memory controller is registered in a non-degrading block table dedicated to the leveling prohibited area.
読み出し専用で書き込みを禁止することを特徴とした請求項4記載の不揮発性メモリコントローラ。 The logical address data of the leveling prohibited area managed by the area specification table is as follows:
5. The nonvolatile memory controller according to claim 4, wherein writing is prohibited only for reading.
前記物理アドレスに対応する消去回数を管理した消去回数テーブルと
有効なデータを格納していない物理アドレスを格納した無効テーブルとをさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の不揮発性メモリコントローラ。 The nonvolatile memory controller further includes:
2. The nonvolatile memory controller according to claim 1, further comprising: an erase count table that manages the erase count corresponding to the physical address, and an invalid table that stores physical addresses that do not store valid data.
前記アドレス変換テーブルに格納した物理アドレスのうち、
前記消去回数テーブルに管理した消去回数の少ない物理アドレスを、
レベリング処理対象物理アドレスとして、
前記レベリング処理対象物理アドレスに格納されたデータを前記無効テーブルに格納した物理アドレスに移動することを特徴とする請求項6記載の不揮発性メモリコントローラ。 The nonvolatile memory controller is
Of the physical addresses stored in the address conversion table,
Physical addresses with a small number of erases managed in the erase number table are
As a physical address subject to leveling processing,
The nonvolatile memory controller according to claim 6, wherein the data stored in the leveling process target physical address is moved to the physical address stored in the invalid table.
前記領域指定テーブルに管理される論理アドレスに対応する物理アドレスを、
前記レベリング処理対象物理アドレスとしないことを特徴とする請求項7記載の不揮発性メモリコントローラ。 The nonvolatile memory controller is
A physical address corresponding to a logical address managed in the area designation table is
The nonvolatile memory controller according to claim 7, wherein the physical address is not set as the leveling processing target physical address.
外部から書き換え可能なことを特徴とする請求項8記載の不揮発性メモリコントローラ。 The logical address of the leveling prohibited area managed by the area specification table is
9. The nonvolatile memory controller according to claim 8, wherein the nonvolatile memory controller can be rewritten from the outside.
書き換え可能な不揮発性メモリデバイスを有する記憶部と、
を備えた不揮発性記憶装置。 The nonvolatile memory controller according to any one of claims 1 to 9,
A storage unit having a rewritable nonvolatile memory device;
A non-volatile storage device.
NANDタイプのフラッシュメモリであることを特徴とする請求項10記載の不揮発性記憶装置。 The non-volatile memory device is
The nonvolatile memory device according to claim 10, wherein the nonvolatile memory device is a NAND type flash memory.
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