JP2008021333A - Non-volatile memory system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の不揮発性記憶装置を有する不揮発性記憶システムにおいて経時的に発生する不揮発性記憶装置における記憶領域の不良を救済する技術に関し、例えばフラッシュメモリを搭載したATA(ATアタッチメント)メモリカードなどのメモリカードに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a technique for relieving a storage area defect in a nonvolatile storage device that occurs over time in a nonvolatile storage system having a plurality of nonvolatile storage devices, for example, an ATA (AT attachment) memory card equipped with a flash memory. The present invention relates to a technology that is effective when applied to a memory card.
フラッシュメモリなど電気的に書換え可能な不揮発性記憶装置はメモリセルのフローティングゲートに注入された電子若しくは正孔の量に応じた閾値電圧によって情報記憶を行う。そのようなメモリセルの閾値電圧特性は書換え回数の増加等にしたがって経時的に劣化する。特性劣化が進むと、データ書換え時におけるベリファイ動作で書込みエラーとなる。一部の記憶領域に書込みエラーを生じたとき、これを別に記憶領域に代替する救済技術が従来より提供されている。 An electrically rewritable nonvolatile memory device such as a flash memory stores information with a threshold voltage corresponding to the amount of electrons or holes injected into the floating gate of the memory cell. The threshold voltage characteristics of such a memory cell deteriorate with time as the number of rewrites increases. When the characteristic deterioration progresses, a write error occurs in the verify operation at the time of data rewriting. Conventionally, there has been provided a relief technique for replacing a storage error when a write error occurs in a part of the storage area.
例えば、ファイルメモリとしてのATAメモリカードでは、不揮発性記憶装置の記憶領域をデータブロック領域と救済用のデータブロック代替領域等に機能分割し、各機能領域を、セクタ単位のデータブロックとその管理領域の集合として定義する。各データブロックにはメモリ上の固有の物理アドレスが割り当てられる。データブロック領域で書込みエラーを生ずると、その単位領域に不良を示す情報フラグがセットされ、前記データブロック代替領域でそれを代替するのに用いるデータブロック領域の物理アドレスが代替アドレスとしてセットされる。書き込みエラーに係る書込みデータはその代替アドレスのデータブロックに書き込まれる。その後、前記不良のデータブロックアドレスを指示するアクセスが行われるときは、その管理領域の不良フラグにて当該データブロックの不良を認識し、代替アドレスで指定されるデータブロック代替領域のデータブロックがアクセスされる。 For example, in an ATA memory card as a file memory, a storage area of a nonvolatile storage device is divided into a data block area and a data block replacement area for relief, etc., and each functional area is divided into a data block and its management area in units of sectors. Defined as a set of Each data block is assigned a unique physical address on the memory. When a write error occurs in the data block area, an information flag indicating failure is set in the unit area, and the physical address of the data block area used to replace it in the data block replacement area is set as the replacement address. Write data related to the write error is written to the data block of the alternative address. After that, when an access is made instructing the defective data block address, the data block in the data block alternative area specified by the alternative address is accessed by recognizing the defect of the data block by the defective flag in the management area. Is done.
しかしながら、不良データブロックの代替が不揮発性記憶装置内に限定されると、不良発生率に偏りがあれば、どれか一つでもデータブロック代替領域による救済能力を超える書込み不良が発生すれば、最早メモリカード全体を不良としなければならないという問題点のあることが本発明者によって明らかにされた。 However, if replacement of a defective data block is limited to a non-volatile memory device, if there is a bias in the defect occurrence rate, any one of the write defects exceeding the repair capability of the data block replacement area will occur as soon as possible. The inventor has revealed that there is a problem that the entire memory card must be defective.
この点に関し、従来はバックアップ用に予備の不揮発性メモリを持つようにする技術が特開平3−25798号公報、特開平3−25798号公報で提供され、また、不良の不揮発性メモリを交換するとき必要なデータの処理方式が特開平9−200636号公報に開示されている。 In this regard, conventionally, a technique for providing a backup nonvolatile memory for backup is provided in Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-25798 and 3-25798, and a defective nonvolatile memory is replaced. A required data processing method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-200366.
従来の技術では、不良に至った不揮発性記憶装置を交換したり、冗長用(予備)の不揮発性メモリを用いることを前提としており、不良に至った不揮発性記憶装置を交換せずに、且つ、各不揮発性記憶装置の記憶領域を無駄なく利用するには至っていない。 In the conventional technology, it is assumed that a non-volatile storage device that has become defective is replaced or that a redundant (spare) non-volatile memory is used. However, the storage area of each nonvolatile storage device has not been used without waste.
本発明の目的は、不良に至った不揮発性記憶装置を交換したり、予備の不揮発性メモリを用いることなく、経時的に発生する書込み不良に対する救済効率を向上させることができる不揮発性記憶システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a non-volatile storage system that can improve the remedy efficiency against a write failure that occurs over time without replacing a non-volatile storage device that has caused a failure or using a spare non-volatile memory. It is to provide.
本発明の別の目的は、一部の不揮発性記憶装置内で不良データブロックの代替が不可能になっても、不良に至った不揮発性記憶装置を交換したり、予備の不揮発性メモリを用いることなく、全体の不良を逃れることができる不揮発性記憶システムを提供することにある。 Another object of the present invention is to replace a defective nonvolatile storage device or use a spare nonvolatile memory even when replacement of a defective data block becomes impossible in some nonvolatile storage devices. It is an object of the present invention to provide a non-volatile storage system that can avoid the entire failure without any problems.
本発明の更に別の目的は、不良データブロックの代替に、各不揮発性記憶装置の記憶領域を無駄なく利用することができる不揮発性記憶システムを提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a nonvolatile storage system that can use the storage area of each nonvolatile storage device without waste instead of a defective data block.
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。 The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
〔1〕《チップ間代替》本発明に係る不揮発性記憶システムは、読み出し、消去及び書込み可能な複数の不揮発性記憶装置と、外部からの要求に応答して前記不揮発性記憶装置の動作を制御する制御装置とを有する。前記制御装置は、前記複数の不揮発性記憶装置の内の動作対象の不揮発性記憶装置に対する書込みエラーを検出したとき、書込みエラーに係る記憶領域を前記複数の不揮発性記憶装置の内の他の不揮発性記憶装置の記憶領域に代替させたことを示すチップ間代替情報を当該エラーに係る記憶領域の不揮発性記憶装置に設定することが可能であり、また、動作対象の不揮発性記憶装置からチップ間代替情報を得たとき当該チップ間代替情報が示す他の不揮発性記憶装置を動作対象に変更可能なものである。本明細書において書込みエラーとは、不揮発性メモリセルに対する書込み電圧の印可(プログラム)とプログラムベリファイを行った結果、所要の閾値電圧を得ることができない状態、或は、書込み対象が既に代替されているとき上記プログラム及びプログラムベリファイを開始する前に代替先アドレスを取得できるかの確認処理において代替先の取得が不可能である場合などとされる。 [1] << Inter-chip replacement >> A nonvolatile memory system according to the present invention controls a plurality of nonvolatile memory devices that can be read, erased, and written, and the operation of the nonvolatile memory device in response to an external request. And a control device. When the control device detects a write error in the nonvolatile storage device to be operated among the plurality of nonvolatile storage devices, the control device allocates a storage area related to the write error to another nonvolatile storage device in the plurality of nonvolatile storage devices. It is possible to set the inter-chip replacement information indicating that the storage area of the volatile storage device is replaced in the nonvolatile storage device of the storage area related to the error, and from the nonvolatile storage device to be operated to the inter-chip When the replacement information is obtained, another nonvolatile memory device indicated by the inter-chip replacement information can be changed to an operation target. In this specification, a write error refers to a state in which a required threshold voltage cannot be obtained as a result of applying (programming) and program verifying a write voltage to a nonvolatile memory cell, or the write target has already been replaced. When the alternative destination address cannot be acquired in the confirmation process of whether the alternative destination address can be acquired before the program and program verification are started.
上記より、一つの不揮発性記憶装置で発生した書込みエラーの救済に、別の不揮発性記憶装置の記憶領域を用いるチップ間代替が可能になる。これにより、一部の不揮発性記憶装置内で不良データブロックの代替が不可能になっても、不良に至った不揮発性記憶装置を交換したり、予備の不揮発性メモリを用いることなく、全体の不良を逃れることができる。 As described above, inter-chip replacement using a storage area of another nonvolatile storage device is possible for relieving a write error generated in one nonvolatile storage device. As a result, even if it becomes impossible to replace a defective data block in some nonvolatile storage devices, the entire nonvolatile storage device can be replaced without replacing the defective nonvolatile storage device or using a spare nonvolatile memory. You can escape defects.
新たに代替可能な記憶領域の残りが所定数以下になった不揮発性記憶装置において書込みエラーが生じたとき、それに対してチップ間代替を許容するとよい。これにより、データブロックの無駄を極力排除するようにチップ間代替を行うことができる。すなわち、チップ内代替が全く不可能に成るまで代替を行ってしまった不揮発性記憶装置が顕在化する前にチップ間代替を開始させるから、新たに代替可能な領域の残りに大きな偏りが生じ難くなり、チップ間代替やチップ内代替のための処理サイクル数を最小限に抑えることが可能になる。不揮発性記憶装置間で新たに代替可能な領域の残りに大きな偏りを生ずると、代替先として採用し得る不揮発性記憶装置の数が少なくなり、チップ間代替先として採用し得る不揮発性記憶装置を探すための検索リトライ回数が増えてしまうからである。 When a write error occurs in a non-volatile storage device in which the remaining number of storage areas that can be replaced becomes less than a predetermined number, inter-chip replacement may be allowed. Thereby, inter-chip replacement can be performed so as to eliminate waste of data blocks as much as possible. That is, since the inter-chip replacement is started before the non-volatile memory device that has been replaced until the in-chip replacement becomes completely impossible, the remaining of the newly replaceable area is unlikely to be largely biased. Thus, the number of processing cycles for inter-chip substitution and intra-chip substitution can be minimized. If there is a large bias in the remaining area that can be replaced between non-volatile storage devices, the number of non-volatile storage devices that can be used as a replacement destination decreases, and a non-volatile storage device that can be used as a replacement destination between chips is reduced. This is because the number of search retries for searching increases.
データブロックの無駄を極力排除するようにチップ間代替を行うには、代替先として採用可能な記憶領域が所定数以下になった不揮発性記憶装置で生じた書込みエラーに対してチップ間代替を許容するようにすればよい。 In order to perform inter-chip replacement so as to eliminate waste of data blocks as much as possible, inter-chip replacement is allowed for write errors that occur in non-volatile storage devices where the number of storage areas that can be used as replacement destinations is less than a predetermined number You just have to do it.
代替許可状態の不揮発性記憶装置で生じた書込みエラーに対してはチップ内代替で対処すればよい。例えば、前記制御装置は、代替可能な記憶領域が所定数よりも多く残っている不揮発性記憶装置で書込みエラーを生じたときは、書込みエラーに係る記憶領域を同じ不揮発性記憶装置の別の記憶領域に代替させたことを示すチップ内代替情報を当該エラーに係る記憶領域の不揮発性記憶装置に設定し、また、動作対象の不揮発性記憶装置からチップ内代替情報を得たとき当該チップ内代替情報が示す記憶領域を動作対象に変更可能とする。 A write error that occurs in the non-volatile storage device in the substitution-permitted state may be dealt with by on-chip substitution. For example, when a write error occurs in a non-volatile storage device in which more than a predetermined number of substitutable storage areas remain, the control device stores the storage area related to the write error in another storage of the same non-volatile storage device. When the in-chip replacement information indicating that the area has been replaced is set in the nonvolatile storage device of the storage area related to the error, and the in-chip replacement information is obtained from the operation target nonvolatile storage device, the in-chip replacement information The storage area indicated by the information can be changed to an operation target.
これにより、不良に至った不揮発性記憶装置を交換したり、予備の不揮発性メモリを用いることなく、経時的に発生する書込み不良に対する救済効率を向上させることができ不良データブロックの代替に、各不揮発性記憶装置の記憶領域を無駄なく利用することができる。 This makes it possible to improve the remedy efficiency against write failures that occur over time without replacing a defective nonvolatile storage device or using a spare nonvolatile memory. The storage area of the nonvolatile storage device can be used without waste.
尚、前記チップ間代替やチップ内代替で用いられる記憶領域は、デバイスプロセスにおいて欠陥救済に用いられる冗長記憶領域とは異なることは言うまでもない。 Needless to say, the storage area used for inter-chip replacement or intra-chip replacement is different from the redundant storage area used for defect relief in the device process.
チップ間代替による代替先の不揮発性記憶装置としては、代替先として採用可能な記憶領域が所定数よりも多く残っている不揮発性記憶装置を候補として採用可能にすればよい。採用し得る前記候補が存在しないときは、代替先として採用可能な記憶領域が所定数以下になっている不揮発性記憶装置を別の候補として採用するとよい。書込みエラーに係る記憶領域を代替する領域に当該書込みエラーに係るデータを書き込むとき、その動作が他のデータを書込む動作と競合しないようにすることが望ましく、そのような競合を排除するのに当該書き込みエラーを生じた不揮発性記憶装置への書き込みが最善である場合に、それを可能にすることができる。 As a non-volatile storage device as a replacement destination by inter-chip replacement, a non-volatile storage device in which more than a predetermined number of storage areas that can be used as a replacement destination remain can be adopted as a candidate. When the candidate that can be adopted does not exist, a nonvolatile storage device having a predetermined number or less of storage areas that can be adopted as an alternative destination may be adopted as another candidate. When writing the data related to the write error to the area that replaces the storage area related to the write error, it is desirable that the operation does not conflict with the operation of writing other data, in order to eliminate such contention. This can be possible when writing to the non-volatile storage device in which the write error has occurred is best.
〔2〕《インタリーブ書込み》上記不揮発性記憶システムにおいて、前記制御装置は、外部からのデータ書込み要求に応答して、書込みデータを所定データ量単位で書込み動作タイミングをずらしながら順次異なる複数の不揮発性記憶装置に書込むインタリーブ書込みを制御可能である場合、インタリーブ書込み動作中に書込みエラーを検出したとき、書込みエラーに係る記憶領域を代替する他の不揮発性記憶装置として、前記書き込みエラーを生じた不揮発性記憶装置を含む一連のインタリーブ書き込み対象とされる不揮発性記憶装置を除外する。 [2] << Interleaved writing >> In the above nonvolatile storage system, in response to a data write request from the outside, the control device sequentially writes a plurality of different nonvolatile data while shifting write operation timing in units of a predetermined amount of data. When the interleave writing to be written to the storage device is controllable, when the write error is detected during the interleave writing operation, the nonvolatile memory that has caused the write error is replaced with another nonvolatile storage device that replaces the storage area related to the write error. This excludes a non-volatile storage device that is a target of a series of interleave writing including a volatile storage device.
これにより、代替領域に書込みエラーに係るデータを書き込むとき、分割された他のデータを書込むインタリーブ動作と競合するのを排除することができる。若しくはそのような競合排除を高い確率で容易に実現することができる。 Thereby, when writing data related to a write error in the alternative area, it is possible to eliminate contention with an interleave operation for writing other divided data. Alternatively, such competition elimination can be easily realized with high probability.
インタリーブ書き込みに着目した更に詳しい別の観点によれば、前記制御装置は、インタリーブ書込み動作中に書込みエラーを検出したとき、書込みエラーに係る記憶領域を代替する他の不揮発性記憶装置として、インタリーブの順序に対して前後所定の複数個以上離れた不揮発性記憶装置の中から第1候補を選択するようにしてよい。 According to another more detailed aspect focusing on interleaved writing, when the control device detects a write error during an interleaved write operation, the control device can perform interleaving as another nonvolatile storage device that replaces the storage area related to the write error. The first candidate may be selected from non-volatile storage devices that are separated by a predetermined number or more with respect to the order.
前記制御装置は、前記第1候補を選択不可能なとき、前記第1候補の選択範囲外のうち、インタリーブ順序に対して後方に位置する不揮発性記憶装置の中から代替先として採用可能なものを第2候補として選択してよい。 When the first candidate cannot be selected, the control device can be adopted as an alternative destination from among the non-volatile storage devices positioned behind the interleave order out of the selection range of the first candidate May be selected as the second candidate.
前記制御装置は、前記第2候補の選択が不可能なとき、書込みエラーを生じた不揮発性記憶装置を第3候補として記憶領域の代替を行う。 When the selection of the second candidate is impossible, the control device substitutes the storage area using the nonvolatile storage device that has caused the write error as the third candidate.
前記制御装置は、前記第3候補の選択が不可能なとき、前記第1候補の選択範囲外のうち、インタリーブの順序方向に対する前方の不揮発性記憶装置の中から代替先として採用可能なものを第4候補として選択する。 When the third candidate cannot be selected, the control device can be used as an alternative destination from among the non-volatile storage devices ahead of the interleaving order direction out of the selection range of the first candidate. Select as the fourth candidate.
〔3〕《パラレル書き込み》インタリーブ書込みに代えてパラレル書込みを採用するとき、前記制御装置は、外部からのデータ書込み要求に応答して、書込みデータを所定データ量単位で異なる複数の不揮発性記憶装置に並行して書込むパラレル書込みを制御可能であり、パラレル書込み動作中に書込みエラーを検出したとき、書込みエラーに係る記憶領域を代替する他の不揮発性記憶装置として、前記書込みエラーを生じた不揮発性記憶装置を含むパラレル書込み対象とされる不揮発性記憶装置を除く範囲から第1候補を選択する。 [3] << Parallel writing >> When adopting parallel writing instead of interleave writing, the control device responds to a data write request from the outside, and a plurality of non-volatile storage devices in which write data is different by a predetermined data amount unit Can be controlled in parallel, and when a write error is detected during a parallel write operation, the nonvolatile memory that has caused the write error can be used as another nonvolatile storage device that replaces the storage area related to the write error. The first candidate is selected from the range excluding the nonvolatile storage device that is the target of parallel writing including the volatile storage device.
〔4〕本発明に係る不揮発性記憶装置を更に別の観点より説明する。不揮発性記憶システムは、制御装置と、複数の不揮発性記憶装置とを備える。前記制御装置は、外部よりデータ及びアドレス情報を受信し、前記外部より受信したデータの前記複数の不揮発性記憶装置への格納、前記不揮発性記憶装置に格納されたデータの読み出し、又は前記不揮発性記憶装置に格納されたデータの消去の各動作を制御し、それぞれの前記不揮発性記憶装置は、前記制御装置からの動作指示に応じて、前記制御装置から供給されたデータについてデータを格納する書込動作、格納されたデータを読み出して前記制御装置に供給する読み出し動作、又は格納したデータを消去する消去動作の各動作を行う。そして、前記制御装置は、前記外部より受信したデータを所定のサイズに分割し、分割された分割データの内の第1データを書込動作指示と共に第1の不揮発性記憶装置に供給し、前記第1の不揮発性記憶装置において書込動作継続中に第2データを書込指示と共に第2の不揮発性記憶装置に供給するインタリーブ動作を行い、分割された全てのデータを前記複数の不揮発性記憶装置に順次供給する。前記複数の不揮発性記憶装置のうち1の不揮発性記憶装置において所定のデータの書込動作において書込エラーが発生した場合、前記制御装置が前記書込エラーを検出した際に、書込動作を行っている不揮発性記憶装置、及び前記書込エラーの発生以降に分割データの書込み対象とされる不揮発性記憶装置を除く他の不揮発性記憶装置に対して、前記制御装置は書込動作指示と共に前記所定のデータを供給するデータ格納制御を行う。 [4] The nonvolatile memory device according to the present invention will be described from still another viewpoint. The nonvolatile storage system includes a control device and a plurality of nonvolatile storage devices. The control device receives data and address information from the outside, stores the data received from the outside in the plurality of nonvolatile storage devices, reads data stored in the nonvolatile storage device, or the nonvolatile The nonvolatile storage device controls each operation of erasing data stored in the storage device, and each nonvolatile storage device stores data for the data supplied from the control device in response to an operation instruction from the control device. Each of the read operation, the read operation for reading the stored data and supplying it to the control device, or the erase operation for erasing the stored data is performed. The control device divides the data received from the outside into a predetermined size, and supplies the first data of the divided data to the first nonvolatile storage device together with a write operation instruction, An interleaving operation for supplying second data to the second nonvolatile memory device together with a write instruction is performed while the writing operation is continued in the first nonvolatile memory device, and all the divided data are stored in the plurality of nonvolatile memories. Sequentially supply to the device. When a write error occurs in a predetermined data write operation in one of the plurality of nonvolatile storage devices, the write operation is performed when the control device detects the write error. With respect to the nonvolatile storage device being performed and other nonvolatile storage devices other than the nonvolatile storage device to which the divided data is to be written after the occurrence of the write error, the control device together with the write operation instruction Data storage control for supplying the predetermined data is performed.
前記不揮発性記憶装置はそれぞれ、複数のメモリセルと、複数のワード線と、複数のビット線を有する。前記複数のメモリセルはそれぞれ、対応するワード線とビット線の交点に配置される。それぞれのワード線に接続されるメモリセルは、例えば第1のグループと第2のグループに分類され、前記第1のグループのメモリセルは前記制御装置から供給されたデータを格納するために用いられ、前記第2のグループのメモリセルは所定の情報を格納するために用いられる。前記所定の情報は、前記書込動作において当該ワード線に接続されるメモリセルに前記所定のデータを格納する際に書込エラーが発生したか否かの情報と、前記書込エラーが発生した場合、前記所定のデータを格納した不揮発性記憶装置を示す情報を含む。 Each of the nonvolatile memory devices has a plurality of memory cells, a plurality of word lines, and a plurality of bit lines. Each of the plurality of memory cells is disposed at an intersection of a corresponding word line and bit line. The memory cells connected to the respective word lines are classified into, for example, a first group and a second group, and the memory cells of the first group are used for storing data supplied from the control device. The second group of memory cells are used to store predetermined information. The predetermined information includes information on whether or not a write error has occurred when storing the predetermined data in a memory cell connected to the word line in the write operation, and the write error has occurred. In the case, the information includes information indicating a nonvolatile storage device storing the predetermined data.
前記分割されたデータの所定のサイズは、例えば前記第1のグループのメモリセルに格納可能なデータのサイズである。前記書込動作、読み出し動作、消去動作はそれぞれ、例えば前記ワード線毎に行われる。 The predetermined size of the divided data is, for example, the size of data that can be stored in the memory cells of the first group. The write operation, read operation, and erase operation are performed, for example, for each word line.
前記メモリセルはそれぞれ、例えば格納すべきデータに対応するしきい値電圧としてデータの格納を行い、前記書込動作は、それぞれのメモリセルのしきい値電圧を格納すべきデータに対応するしきい値電圧に変化させる第1動作と、それぞれのメモリセルのしきい値電圧が対応するしきい値電圧に変化したか否かを確認する第2動作とを含み、前記第1動作と前記第2動作とを所定の回数繰り返す。このとき、前記書込エラーは、所定の回数前記第1動作と前記第2動作を繰り返した後に、少なくとも1つのメモリセルのしきい値電圧が対応するしきい値電圧になっていないことを検出することである。 Each of the memory cells stores data, for example, as a threshold voltage corresponding to the data to be stored, and the write operation is a threshold corresponding to the data to store the threshold voltage of each memory cell. A first operation for changing to a value voltage, and a second operation for checking whether or not the threshold voltage of each memory cell has changed to a corresponding threshold voltage, the first operation and the second The operation is repeated a predetermined number of times. At this time, the write error is detected after the first operation and the second operation are repeated a predetermined number of times, and the threshold voltage of at least one memory cell is not the corresponding threshold voltage. It is to be.
前記不揮発性記憶装置は、前記書込動作において前記書込エラーを検出した場合、前記制御装置に書込エラーの発生を通知し、前記制御装置は、前記通知により前記書込エラーを検出した際、前記他の不揮発性記憶装置に対して書込動作指示を行う前に、書込エラーが発生した当該不揮発性記憶装置に対して、書込エラーが発生した際に書込動作対象であったワード線とは異なるワード線を指定して書込動作を行う。 When the non-volatile storage device detects the write error in the write operation, the non-volatile storage device notifies the control device of the occurrence of the write error, and the control device detects the write error by the notification. Before the write operation instruction to the other nonvolatile storage device, the nonvolatile storage device in which a write error occurred was a write operation target when the write error occurred A write operation is performed by designating a word line different from the word line.
前記不揮発性記憶装置は、デバイスプロセス段階で冗長手段による救済を受けている場合、前記制御装置に書込エラーの発生を通知する前に、冗長手段を介して、前記書込エラーが発生した際に書込動作対象であったワード線とは異なるワード線を指定して書込動作を行う。 When the nonvolatile storage device is remedied by redundant means at the device process stage, when the write error occurs via the redundant means before notifying the controller of the occurrence of the write error The write operation is performed by designating a word line different from the word line that was the target of the write operation.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、不良に至った不揮発性記憶装置を交換したり、予備の不揮発性メモリを用いることなく、経時的に発生する書込み不良に対する救済効率を向上させることができる不揮発性記憶システムを実現することができる。 In other words, it is possible to realize a nonvolatile storage system that can improve the remedy efficiency with respect to writing failures that occur over time without replacing a defective nonvolatile storage device or using a spare nonvolatile memory. it can.
一部の不揮発性記憶装置内で不良データブロックの代替が不可能になっても、不良に至った不揮発性記憶装置を交換したり、予備の不揮発性メモリを用いることなく、全体の不良を逃れることができる不揮発性記憶システムを提供することができる。 Even if it becomes impossible to replace a defective data block in some nonvolatile storage devices, the entire failure can be avoided without replacing the defective nonvolatile storage device or using a spare nonvolatile memory. A non-volatile storage system can be provided.
不揮発性記憶システムにおいて、不良データブロックの代替に、各不揮発性記憶装置の記憶領域を無駄なく利用することができる。 In the non-volatile storage system, the storage area of each non-volatile storage device can be used without waste to replace the defective data block.
《ATAメモリカード》図1には本発明に係る不揮発性記憶システムの一例であるフラッシュメモリ内蔵ATAメモリカード(単にATAメモリカードとも記す)のブロック構成が示される。同図に示されるメモリカード1は、図示を省略するカード基板に、読み出し、消去及び書込み可能な複数の不揮発性記憶装置の一例であるフラッシュメモリFLS1〜FLS16(任意の1個をフラッシュメモリFLSiと記す)と、外部からの要求に応答して前記複数のフラッシュメモリの動作を制御する制御装置の一例としてのカードコントローラCTRと、が実装されて構成される。フラッシュメモリFLS1〜FLS16とカードコントローラCTRは、特に制限されないが、バス2に共通接続され、フラッシュメモリFLS1〜FLS16は夫々に固有のチップイネーブル信号CE1〜CE16(任意の一つをチップイネーブル信号CEiと記す)によって動作選択されるようになっている。前記バス(I/Oバス)2は、アドレス、データ、アクセスストローブ信号及びコマンドのやり取りなどに利用される。
<< ATA Memory Card >> FIG. 1 shows a block configuration of a flash memory built-in ATA memory card (also simply referred to as an ATA memory card) as an example of a nonvolatile storage system according to the present invention. The
図2フラッシュメモリFLSiの一例が示される。同図においてメモリアレイ3は、メモリマット、データラッチ回路及びセンスラッチ回路を有する。このメモリマットは電気的に消去及び書き込み可能な不揮発性のメモリセルトランジスタを多数有する。メモリセルトランジスタ(フラッシュメモリセルとも記す)は、特に図示はしないが、半導体基板若しくはウェル内に形成されたソース及びドレイン、前記ソースとドレインとの間のチャンネル領域にトンネル酸化膜を介して形成されたフローティングゲート、そしてフローティングゲートに層間絶縁膜を介して重ねられたコントロールゲートによって構成される。コントロールゲートはワード線6に、ドレインはビット線5に、ソースは図示を省略するソース線に接続される。前記メモリセルトランジスタは、前記フローティングゲートに電子が注入されると閾値電圧が上昇し、また、前記フローティングゲートから電子を引き抜くと閾値電圧が低下する。前記メモリセルトランジスタは、データ読み出しのためのワード線電圧(コントロールゲート印加電圧)に対する閾値電圧の高低に応じた情報を記憶することになる。特に制限されないが、本明細書においてメモリセルトランジスタの閾値電圧が低い状態を消去状態、高い状態を書き込み状態と称する。
FIG. 2 shows an example of the flash memory FLSi. In the figure, the
前記バス2に接続されるフラッシュメモリ1の外部入出力端子I/O0〜I/O7は、アドレス入力端子、データ入力端子、データ出力端子、コマンド入力端子に兼用される。外部入出力端子I/O0〜I/O7から入力されたXアドレス信号はマルチプレクサ7を介してXアドレスバッファ8に供給される。Xアドレスデコーダ9はXアドレスバッファ8から出力される内部相補アドレス信号をデコードしてワード線を駆動する。
The external input / output terminals I / O0 to I / O7 of the
前記ビット線5の一端側には、センスラッチ回路が設けられ、他端にはデータラッチ回路が設けられている。ビット線5はYアドレスデコーダ11から出力される選択信号に基づいてYゲートアレイ回路13で選択される。外部入出力端子I/O0〜I/O7から入力されたYアドレス信号はYアドレスカウンタ12にプリセットされ、プリセット値を起点に順次インクリメントされたアドレス信号が前記Yアドレスデコーダ11に与えられる。
A sense latch circuit is provided on one end side of the
Yゲートアレイ回路13で選択されたビット線は、データ出力動作時には出力バッファ15の入力端子に導通され、データ入力動作時には入力バッファ17を介してデータ制御回路16の出力端子に導通される。出力バッファ15、入力バッファ17と前記入出力端子I/O0〜I/O7との接続は前記マルチプレクサ7で制御される。入出力端子I/O0〜I/O7から供給されるコマンドはマルチプレクサ7及び入力バッファ17を介してモード制御回路18に与えられる。
The bit line selected by the Y
制御信号バッファ回路19には、アクセス制御信号としてチップイネーブル信号CEi、出力イネーブル信号OEi、書き込みイネーブル信号WEi、シリアルクロック信号SC、リセット信号RESi及びコマンドイネーブル信号CDEiが供給される。モード制御回路18は、それら信号の状態に応じて外部との信号インタフェース機能などを制御し、また、入力されたコマンドに従って内部動作を制御する。入出力端子I/O0〜I/O7に対するコマンド入力又はデータ入力の場合、前記信号CDEiがアサートされ、コマンド入力であれば更に信号WEiがアサート、データ入力であればWEiがネゲートされる。アドレス入力であれば、前記信号CDEiがネゲートされ、信号WEiがアサートされる。これにより、モード制御回路18は、外部入出力端子I/O0〜I/O7からマルチプレクスされて入力されるコマンド、データ及びアドレスを区別できる。モード制御回路18は、消去や書込み動作中にレディー・ビジー信号R/Biをアサートしてその状態を外部に知らせることができる。
The control
内部電源回路(内部電圧発生回路)20は、書込み、消去、ベリファイ、読み出しなどのための各種内部電圧とされる動作電源21を生成して、前記Xアドレスデコーダ9及びメモリセルアレイ3等に供給する。
An internal power supply circuit (internal voltage generation circuit) 20 generates an
前記モード制御回路18は、入力コマンドに従ってフラッシュメモリFLSiを全体的に制御する。フラッシュメモリFLSiの動作は、基本的にコマンドによって決定される。フラッシュメモリ1のコマンドには、読み出し、消去、書込み等の各コマンドがある。
The
フラッシュメモリFLSiはその内部状態を示すためにステータスレジスタ24を有し、その内容は、信号OEiをアサートすることによって入出力端子I/O0〜I/O7から読み出すことができる。
The flash memory FLSi has a
フラッシュメモリFLSiはデバイス製造段階で明らかになった不良メモリセルトランジスタを救済するための冗長手段として、例えば冗長プログラム回路8R、冗長Xアドレスデコード論理9R、及び冗長メモリアレイ3Rを有し、ワード線単位の救済が可能にされる。前記冗長プログラム回路8Rは救済されるべき不良Xアドレスがプログラムされ、プログラムされた不良Xアドレスに一致するXアドレスの入力を検出すると、Xアドレスデコーダ9に検出信号を出力する。Xアドレスデコーダ9は、前記検出信号が活性化されると、正規のXアドレスデコード論理を非活性化し、それに代えて冗長Xアドレスデコード論理9Rを活性化し、そのときの不良アドレスに救済に割当てられる冗長アドレスを冗長プログラム回路8Rから入力してデコードし、冗長メモリアレイ3Rで冗長ワード線を選択する。
The flash memory FLSi has, for example, a redundancy program circuit 8R, a redundancy X
図3には前記カードコントローラCTRの一例が示される。カードコントローラCTRはホスト装置に接続されるホストインタフェース(HIF)30、前記バス2を介してフラッシュメモリFLS1〜FLS16に接続されるメモリインタフェース(MIF)31を有し、その間に、制御論理回路32が配置され、この制御論理回路32に中央処理装置(CPU)33、リードオンリメモリ(ROM)34、及びランダムアクセスメモリ(RAM)35が接続されて構成される。前記CPU33はホスト装置から与えられるアクセス要求などに対し、ROM34に格納されたプログラムを実行してホスト装置側とのインタフェース制御及びフラッシュメモリ側とのインタフェースを制御を行う。RAM35はインタフェース制御に際してCPUのワーク領域及び制御テーブル領域などに利用される。前記制御論理回路32は、前記CPU33によって可能なソフトウェア処理の一部を負担するためのホストインタフェース機能、メモリインタフェース機能、エラー検出・訂正機能、及びデータ転送制御機能を実現するための専用ハードウェアである。
FIG. 3 shows an example of the card controller CTR. The card controller CTR has a host interface (HIF) 30 connected to a host device, and a memory interface (MIF) 31 connected to the flash memories FLS1 to FLS16 via the
カードコントローラCTRの代表的な機能として、ATAインタフェース仕様に準拠して、フラッシュメモリFLS1〜FLS16をファイルメモリとして動作させるアクセス制御機能と、フラッシュメモリFLSiへのデータ書き込みに関する不良、例えば一部の記憶領域に発生する不良に対する記憶領域の代替制御機能がある。アクセス制御機能はIDEディスクインタフェース仕様と互換であって既に公知であるから、ここではその詳細な説明は省略する。以下、代替制御機能について詳述する。 As typical functions of the card controller CTR, an access control function for operating the flash memories FLS1 to FLS16 as file memories in accordance with the ATA interface specification, and a defect related to data writing to the flash memory FLSi, for example, a part of the storage area There is an alternative control function of the storage area for defects occurring in the system. Since the access control function is compatible with the IDE disk interface specification and is already known, its detailed description is omitted here. Hereinafter, the alternative control function will be described in detail.
《代替制御機能》図4にはフラッシュメモリFLSiにおけるメモリマットのアドレスマップが例示される。このアドレスマップは個々のフラッシュメモリFLSiにおけるローカルなアドレスマップであり、データ領域40、代替領域41、不良登録テーブル領域42に大別される。各領域は、特に制限されないが、4セクタ分の2048(512×4)バイトにECCコードの32バイトを有する単位ブロックBLKに32バイトの管理情報CNTが付加されたフォーマットの単位領域BLK・CNTを有する。例えば、データ領域40は15649個の単位領域を有し、代替領域41は673個の単位領域BLK・CNTを有し、不良登録テーブル領域42は62個の単位領域BLK・CNTを有する。尚、各単位領域BLK・CNTに対してはフラッシュメモリFLSiのデバイスプロセス段階で発生する欠陥救済のための前記冗長マット3Rの一部とされる冗長救済用の記憶領域が設けてあり、冗長救済が行なわれた場合には救済されるべきアドレスにマッピングされ、救済に用いなければアドレスマッピングは行なわれない。
<< Alternative Control Function >> FIG. 4 illustrates an address map of a memory mat in the flash memory FLSi. This address map is a local address map in each flash memory FLSi, and is roughly divided into a
前記データ領域40は例えばユーザに開放されるデータ領域とされる。経時的にデータ領域40等で書込みエラーを生じたとき、エラーを生じたデータ領域40等の単位領域BLK・CNTを代替するのに前記代替領域41が用いられる。代替の単位は単位領域BLK・CNTを最小単位とする。代替領域41は同じフラッシュメモリ内のデータ領域40等を代替するチップ内代替の他、別のフラッシュメモリのデータ領域40等を代替するチップ間代替にも利用される。前記不良登録テーブル領域42は、チップ内代替及びチップ間代替が行なわれたとき、代替先のフラッシュメモリと代替先の代替領域のアドレスとが登録される領域である。
The
図5には不良登録テーブル領域42の不良登録データフォーマットが例示される。特に制限されないが、1個の単位領域BLK・CNTに対する不良登録データは4バイトとされ、代替先のフラッシュメモリを特定するチップ番号領域50と代替先の単位領域のアドレスを特定する代替先アドレス領域51が設けられている。ECCコードは11ビットの情報毎に配置されている。尚、代替先アドレスは、特に制限されないが、代替領域先頭アドレスからのオフセットアドレスとされる。
FIG. 5 illustrates a defect registration data format in the defect
4バイト毎の不良登録データと単位領域BLK・CNTとの対応は、特に制限されないが、一対一対応とされる。したがって、単位領域BLK・CNTの物理アドレスに基づいてアドレス演算を行うことにより、対応する4バイト毎の不良登録データを得ることができる。そのようなアドレス演算はカードコントローラCTRが行う。 The correspondence between the defect registration data for every 4 bytes and the unit areas BLK · CNT is not particularly limited, but is one-to-one correspondence. Therefore, by performing address calculation based on the physical address of the unit area BLK · CNT, it is possible to obtain the corresponding defect registration data for every 4 bytes. Such an address calculation is performed by the card controller CTR.
図6には前記管理情報CNTの情報フォーマットが例示される。管理情報CNTは、代替フラグ60、ブロックアドレス61、識別コード62、その他管理情報64、及びECCコード65を有する。代替フラグ60は所定のコードにより、対応する単位領域BLK・CNTが代替されていないことを示し、全ビット“1”の場合には対応する単位領域BLK・CNTが代替領域41で代替されていることを示す。ブロックアドレスは当該単位領域BLK・CNTに割当てられたローカルなメモリアドレス(物理アドレス)を意味する。識別コードは、単位ブロックBLKがデータか制御情報等の区別を示すコードである。その他管理情報として、例えば代替先の単位領域BLK・CNTでは代替元(エラー発生元)単位領域の物理アドレス等を含む。
FIG. 6 illustrates an information format of the management information CNT. The management information CNT includes a
カードコントローラによる前記単位領域BLK・CNTの代替制御について説明する。 An alternative control of the unit areas BLK / CNT by the card controller will be described.
カードコントローラCTRは代替領域41の特定アドレス、例えば物理アドレス“3E2C‘H”(記号‘Hは16進数を意味する)をチップ間代替判定ブロックアドレスとして認識する。即ち、カードコントローラCTRは、単位領域のアクセスに際して管理情報CNTを読み込み、読み込んだ管理情報CNTの物理アドレスが“3E2C‘H”よりも下位にあれば、換言すれば、代替領域41に未だ代替可能な記憶領域が所定数よりも多く残っていれば、その単位領域BLK・CNTに対して書込みエラーを生じたとき、チップ内代替を行うように制御する。代替制御では、書込みエラーを生じた前記単位領域BLK・CNTにおける管理情報の代替フラグ60を全ビット“1”とし、その単位領域BLK・CNTに対応する4バイト毎の不良登録データとして、領域50には代替先のチップ番号(この場合はチップ内代替であるから書込みエラーを生じたフラッシュメモリのチップ番号)が書込まれ、領域51には代替先アドレスが書込まれる。このようにして領域50,51及びフラグ60に書込まれた情報は、書込みエラーに係る単位領域BLK・CNTを同じフラッシュメモリの別の単位領域BLK・CNTに代替させたことを示すチップ内代替情報を成す。
The card controller CTR recognizes a specific address of the alternative area 41, for example, the physical address “3E2C′H” (the symbol “H” represents a hexadecimal number) as the inter-chip alternative determination block address. That is, the card controller CTR reads the management information CNT when accessing the unit area. If the physical address of the read management information CNT is lower than “3E2C′H”, in other words, it can still be replaced with the replacement area 41. If more than a predetermined number of storage areas remain, control is performed to perform in-chip replacement when a write error occurs in the unit area BLK · CNT. In the substitution control, the
カードコントローラCTRは、前記読み込んだ管理情報CNTの物理アドレスが“3E2C‘H”よりも上位にあれば、換言すれば、代替領域41で新たに代替可能な記憶領域が所定数以下になっていれば、その単位領域BLK・CNTに対して書込みエラーを生じたとき、チップ間代替を行うように制御する。この代替制御では、書込みエラーを生じた前記単位領域BLK・CNTにおける管理情報の代替フラグ60を全ビット“1”とし、その単位領域BLK・CNTに対応する4バイト毎の不良登録データとして、領域50には代替先のチップ番号(この場合はチップ間代替であるから書込みエラーを生じたフラッシュメモリとは異なる別のフラッシュメモリのチップ番号)が書込まれ、領域51には代替先アドレスが書込まれる。このようにして領域50,51及びフラグ60に書込まれた情報は、書込みエラーに係る単位領域BLK・CNTを異なるフラッシュメモリの単位領域BLK・CNTに代替させたことを示すチップ間代替情報を成す。
If the physical address of the read management information CNT is higher than “3E2C′H”, in other words, the card controller CTR has less than a predetermined number of storage areas that can be newly replaced in the replacement area 41. For example, when a write error occurs in the unit area BLK / CNT, control is performed to perform inter-chip replacement. In this substitution control, the
前記カードコントローラCTRは、アクセス動作対象のフラッシュメモリからアドレスで指定した単位領域BLK・CNTの管理情報CNTを読み込み、読み込んだ管理情報CNTのフラグ60から代替済(全ビット“1”)を認識すると、その単位領域BLK・CNTに対応する4バイト毎の不良登録データを読み込み、その領域50,51で指定されるチップ番号のフラッシュメモリにおける代替先アドレスをアクセス対象に変更して、アクセス制御を行う。
When the card controller CTR reads the management information CNT of the unit area BLK / CNT designated by the address from the flash memory to be accessed, and recognizes the replacement (all bits “1”) from the
前記チップ間代替やチップ内代替で用いられる代替領域は、デバイスプロセスにおいて欠陥救済に用いられる冗長アレイ3Rのような冗長記憶領域とは異なることはいうまでもない。冗長プログラム回路のプログラム内容にしたがった救済は、チップ間代替又はチップ内代替が行われるか否かとは全く無関係に、冗長救済が行われていれば、フラッシュメモリのハードウェアにしたがって自動的に冗長への置き換えが行われることになる。
Needless to say, the replacement area used for inter-chip replacement or intra-chip replacement is different from the redundant storage area such as the
上記代替制御機能の説明より明らかなように、一つのフラッシュメモリで発生した書込みエラーの救済に、別のフラッシュメモリの代替領域41を用いるチップ間代替が可能になる。したがって、一部のフラッシュメモリ内でデータ慮域40の不良部分を代替領域に代替させることが不可能になっても、不良に至った不揮発性記憶装置を交換したり、予備の不揮発性メモリを用いることなく、全体の不良を逃れることができる。
As is clear from the description of the replacement control function, inter-chip replacement using the replacement area 41 of another flash memory is possible for relieving a write error occurring in one flash memory. Therefore, even if it becomes impossible to replace the defective portion of the
新たに代替可能な記憶領域の残りが所定数以下になったフラッシュメモリにおいて書込みエラーが生じたとき、それに対してチップ間代替を許容するから、データブロックの無駄を極力排除するようにチップ間代替を行うことができる。すなわち、チップ内代替が全く不可能に成るまで代替を行ってしまったフラッシュメモリが顕在化する前にチップ間代替を開始させるから、新たに代替可能な領域の残りに大きな偏りが生じ難くなり、チップ間代替やチップ内代替のための処理サイクル数を最小限に抑えることが可能になる。フラッシュメモリ間で新たに代替可能な領域の残りに大きな偏りを生ずると、代替先として採用し得るフラッシュメモリの数が少なくなり、代替先として採用し得るフラッシュメモリを探すための検索リトライ回数が増えてしまうからである。 When a write error occurs in the flash memory where the remaining storage area that can be replaced is less than the specified number, inter-chip replacement is allowed for it, so inter-chip replacement is performed to eliminate waste of data blocks as much as possible. It can be performed. In other words, since the inter-chip replacement is started before the flash memory that has been replaced until the in-chip replacement becomes completely impossible, it becomes difficult to cause a large bias in the rest of the newly replaceable area, It is possible to minimize the number of processing cycles for inter-chip substitution and intra-chip substitution. If there is a large bias in the remaining area that can be replaced between flash memories, the number of flash memories that can be used as an alternative destination decreases, and the number of search retries for searching for flash memory that can be used as an alternative destination increases. Because it will end up.
これにより、不良に至ったフラッシュメモリを交換したり、予備のフラッシュメモリを用いることなく、経時的に発生する書込み不良に対する救済効率を向上させることができ不良データブロックの代替に、各フラッシュメモリの記憶領域を無駄なく利用することができる。 As a result, it is possible to improve the remedy efficiency with respect to write failures that occur over time, without replacing defective flash memories or using spare flash memories. The storage area can be used without waste.
《インタリーブ書込みサポート時の代替制御機能》次に、インタリーブ書込みを採用する場合における代替制御機能について説明する。 << Alternative control function when interleave writing is supported >> Next, an alternative control function when interleave writing is employed will be described.
図7にはインタリーブ書込み方式の一例が示される。インタリーブ書き込みは、カードコントローラCTRが、ホスト装置からのデータ書込み要求に応答して、書込みデータを所定データ量単位、例えば2080バイト単位で、書込み動作タイミングをずらしながら順次異なる複数のフラッシュメモリに書込む方式である。図7において、“転送”と記載された動作はコマンド及び書込みデータをカードコントローラからフラッシュメモリに転送する操作であり、“フラッシュプログラム”と記載された動作はフラッシュメモリに対する書込み及び書込みベリファイ動作を意味する。同図より明らかなように、フラッシュンメモリChipNo.0〜ChipNo.3には順次直列的にコマンド及び書込みデータ等の転送操作が行われ、転送されたコマンドなどに従った書込み動作が順次ずれたタイミングで開始される。
FIG. 7 shows an example of the interleave writing method. In interleave writing, in response to a data write request from the host device, the card controller CTR writes the write data to a plurality of different flash memories sequentially in a predetermined data amount unit, for example, 2080 byte units while shifting the write operation timing. It is a method. In FIG. 7, the operation described as “transfer” is an operation for transferring a command and write data from the card controller to the flash memory, and the operation described as “flash program” means a write and write verify operation for the flash memory. To do. As is apparent from the figure, the flashon memory ChipNo. 0-ChipNo. In
このようなインタリーブ書込みによる書込みデータのセクタ単位の論理アドレスは図8に例示されるように、複数のフラッシュメモリChipNo.0〜ChipNo.3に跨って分散されることになる。図8において0,1,2,3の数字はセクタデータ単位の論理アドレスを意味する。
As illustrated in FIG. 8, the logical address in units of sectors of write data by such interleaved writing is a plurality of flash memories ChipNo. 0-ChipNo. Will be distributed over three. In FIG. 8, the
図9乃至図12にはインタリーブ書き込みを採用する場合におけるチップ間代替処理における代替先フラッシュメモリの選択手法が例示される。同図ではフラッシュメモリはChip0〜Chip63の64個実装されている場合を想定する。各図において◎のフラッシュメモリChip1に書込みエラーが発生してチップ間代替の必要性が生じたものとする(チップ間代替発生チップ)。●のフラッシュメモリはそれ自体チップ間代替を要するフラッシュメモリであって他のフラッシュメモリからのチップ間代替に答えることができないフラッシュメモリである(チップ間代替受入れ不可能チップ)。○はそれ自体チップ内代替で対処可能なフラッシュメモリであって他のフラッシュメモリからのチップ間代替に答えることができるフラッシュメモリである(チップ間代替受入れ可能チップ)。□は前記チップ間代替チップを含む可能性の有る一連のインタリーブ対象フラッシュメモリである(インタリーブ対象予測チップ)。ここで、一連のインタリーブ対象フラッシュメモリの数は6個としている。■は前記インタリーブ対象予測チップであり且つチップ間代替要求拒否チップであるフラッシュメモリを意味する。
FIGS. 9 to 12 illustrate a method for selecting a replacement destination flash memory in the inter-chip replacement process when interleave writing is employed. In the figure, it is assumed that 64 flash memories, Chip 0 to Chip 63, are mounted. In each figure, it is assumed that a write error has occurred in the
図9はチップ間代替受入れ可能チップがある場合の代替手法を例示する。カードコントローラCTRがインタリーブ書込み動作中にフラッシュメモリChip1の書込みエラーを検出したとき、書込みエラーに係る記憶領域を代替する他のフラッシュメモリとして、前記書き込みエラーを生じたフラッシュメモリChip1を含む一連のインタリーブ書き込み対象とされるフラッシュメモリChip1〜Chip6及びChip60〜Chip63を除外して、○印のチップ間代替受入れ可能チップの中から代替対象とする第1候補を選択する。チップ間代替受入れ可能チップの中から第1候補を選択する選択アルゴリズムは極力ランダムになることが望ましく、例えば、選択可能な範囲で、A/(B−C)の剰余の数に応ずるチップ番号若しくはそれに最も近いフラッシュメモリを第1候補に選択すればよい。Aはデータ領域40のブロック数15649、Bはフラッシュメモリチップの数、チップ間代替を必要とするフラッシュメモリのチップ番号である。
FIG. 9 illustrates an alternative approach where there is an interchip alternative acceptable chip. When the card controller CTR detects a write error in the flash memory Chip1 during the interleave write operation, a series of interleave writes including the flash memory Chip1 in which the write error has occurred as another flash memory that replaces the storage area related to the write error Excluding the target flash memories Chip1 to Chip6 and Chip60 to Chip63, the first candidate as the replacement target is selected from the chips that can accept the inter-chip replacement indicated by a circle. It is desirable that the selection algorithm for selecting the first candidate from among the chips that can accept inter-chip replacement is as random as possible. For example, in the selectable range, a chip number corresponding to the number of remainders of A / (BC) or The closest flash memory may be selected as the first candidate. A is the number of
上記より、代替領域に書込みエラーに係るデータを書き込むとき、分割された他のデータを書込むインタリーブ動作と競合するのを排除することができる。若しくはそのような競合排除を高い確率で容易に実現することができる。 As described above, when writing data related to a write error in the alternative area, it is possible to eliminate contention with an interleave operation for writing other divided data. Alternatively, such competition elimination can be easily realized with high probability.
図10はチップ間代替受入れ可能チップがない場合の代替手法を例示する。カードコントローラCTRは、前記第1候補を選択不可能なとき、前記第1候補の選択範囲外のうち、インタリーブ順序に対して後方に位置するフラッシュメモリChip60〜Chip63の中から代替可能なものを第2候補として選択する。
FIG. 10 illustrates an alternative approach where there is no interchip alternative acceptable chip. When the first candidate cannot be selected, the card controller CTR can replace the
図11には第2候補を選択不可能な場合の代替手法を例示する。カードコントローラCTRは、前記第2候補の選択が不可能なとき、書込みエラーを生じたフラッシュメモリChip1を第3候補として選択する。 FIG. 11 illustrates an alternative method when the second candidate cannot be selected. When the selection of the second candidate is impossible, the card controller CTR selects the flash memory Chip1 in which the write error has occurred as the third candidate.
図12には第3候補を選択不可能な場合の代替手法を例示する。前記カードコントローラCTRは、前記第3候補の選択が不可能なとき、前記第1候補の選択範囲外のうち、インタリーブの順序方向に対する前方のフラッシュメモリChip2〜Chip6の中から代替可能なものを第4候補として選択する。 FIG. 12 illustrates an alternative method when the third candidate cannot be selected. When the selection of the third candidate is impossible, the card controller CTR is one out of the selection ranges of the first candidate that can be substituted from the flash memories Chip2 to Chip6 ahead of the interleaving order direction. Select as 4 candidates.
図13には図9〜図12で説明した選択手法を実現するためのカードコントローラCTRによるチップ間代替処理手順が例示される。 FIG. 13 illustrates an inter-chip replacement processing procedure by the card controller CTR for realizing the selection method described in FIGS. 9 to 12.
書込みエラーを検出すると(S1)、その書込みエラーに係るフラッシュメモリの不良登録テーブル領域42や対応する管理情報CNT等に基づいてフラッシュメモリの代替状況を判定し(S2)、チップ内代替が図4で説明したチップ間代替判定ブロックに到達したか否か、要するに、チップ内代替で処理すべきか、チップ間代替で処理すべきかを判定する(S3)。チップ間代替判定ブロックに到達していなければチップ内代替処理を行う(S4)。
When a write error is detected (S1), the replacement status of the flash memory is determined based on the failure
ステップS3でチップ間代替判定ブロックに到達していると判定された場合には、チップ間代替処理を行うために、先ず、前記チップ間代替受入れ可能チップがあるか否かを判定する(S5)。チップ間代替受入れ可能チップがある場合、図9で説明したTR1の処理が行われる。即ち、代替先チップの候補を選択し(S6)、選択した候補のフラッシュメモリにおける不良登録テーブル領域42や対応する管理情報CNT等に基づいて候補とすべきフラッシュメモリの代替状況を判定し(S7)、チップ内代替が図4で説明したチップ間代替判定ブロックに到達したか否か、要するに、チップ内代替で処理すべきか、チップ間代替で処理すべきかを判定する(S8)。チップ間代替判定ブロックに到達していなければチップ内代替処理を行う(S9)。そうでなければ処理S5に戻る。
If it is determined in step S3 that the inter-chip replacement determination block has been reached, it is first determined whether there is an inter-chip replacement acceptable chip in order to perform inter-chip replacement processing (S5). . When there is a chip that can accept inter-chip replacement, the processing of TR1 described in FIG. 9 is performed. That is, a replacement destination chip candidate is selected (S6), and the replacement status of the flash memory to be a candidate is determined based on the defect
ステップS5の判定によりチップ間代替受入れ可能チップがない場合、図10で説明した処理TR2が行われる。先ず、インタリーブ中のチップを選出する(S10)。要するに、書込みエラー発生フラッシュメモリよりもインタリーブの順番が前にされるフラッシュメモリを選ぶ。選出されたフラッシュメモリの一つを候補とし(S11)、候補としたフラッシュメモリにおける不良登録テーブル領域42や対応する管理情報CNT等に基づいて候補とすべきフラッシュメモリの代替状況を判定し(S12)、チップ内代替が図4で説明したチップ間代替判定ブロックに到達したか否か、要するに、チップ内代替で処理すべきか、チップ間代替で処理すべきかを判定する(S13)。チップ間代替判定ブロックに到達していなければチップ内代替処理を行う(S14)。そうでなければ、S10で選ばれる候補に対する全てに対して処理を終了していなければ、ステップS11の処理に戻る(S15)。
If it is determined in step S5 that there is no chip that can accept inter-chip replacement, the process TR2 described in FIG. 10 is performed. First, a chip being interleaved is selected (S10). In short, a flash memory in which the interleaving order precedes the flash error occurrence flash memory is selected. One of the selected flash memories is selected as a candidate (S11), and an alternative status of the flash memory to be a candidate is determined based on the failure
TR2の処理で適切な候補を選択できないときは、図11で説明した処理TR3が行われる。先ず、代替先を書込みエラー発生チップに指定し(S16)、そのフラッシュメモリの代替領域41に、実質的に空きデータブロックが有るかを判定する(S17)。ここで言うところの実質的な空きとは、チップ間代替判定ブロック3を超えて代替が進んでいてもよく、要するに、最後まで代替領域が代替に用い尽くされていなければ、空きが有ると判断する。空きが有ればチップ内代替を行う(S18)。
When an appropriate candidate cannot be selected in the TR2 process, the process TR3 described in FIG. 11 is performed. First, a replacement destination is designated as a write error generating chip (S16), and it is determined whether or not there is a substantially empty data block in the replacement area 41 of the flash memory (S17). The substantial vacancy mentioned here may mean that the substitution has progressed beyond the inter-chip
ステップS17の処理で実質的な空きがないと判定された場合は、図12で説明した処理TR4が行われる。先ず、代替候補をインタリーブ方向次のチップとし(S19)、そのフラッシュメモリの代替領域41に、実質的に空きデータブロックが有るかを判定する(S20)。ここで言うところの実質的な空きとは、S17の場合と同じである。空きが有ればチップ間代替を行う(S21)。搭載チップの全てに対して代替先候補とする事ができない場合には(S22)、代替処理不可能として、エラー処理が行われて一連の処理を終了する(S23)。 If it is determined in step S17 that there is no substantial space, the process TR4 described in FIG. 12 is performed. First, the alternative candidate is set to the next chip in the interleaving direction (S19), and it is determined whether or not there is a substantially empty data block in the alternative area 41 of the flash memory (S20). The substantial vacancy here is the same as in S17. If there is a vacancy, inter-chip replacement is performed (S21). If all of the mounted chips cannot be used as alternative destination candidates (S22), the alternative processing is impossible and error processing is performed to end the series of processing (S23).
図14には代替先算出フローが例示される。この処理は前記ステップS5の処理に相当される。即ち、前記チップ間代替受入れ可能チップがあるか否かを判定し(S30)、チップ間代替受入れ可能チップがある場合、書込みエラー発生のブロックアドレスから代替先チップを算出する(S31)。算出方法は、例えば、ブロックアドレスをインタリーブ範囲外チップ数で除した余りを、インタリーブ範囲外チップの最小チップ番号に加算して得る。具体的には、インタリーブ範囲外チップをChipN0.7〜ChipNo.59とし、エラー発生チップをChipNo.1とし、エラー発生ブロックアドレスを10‘Hとし、搭載チップ数を64とするなら、16÷53の余りは16であり、範囲外最小ChipNo.は7であるから、7+16=23により、チップ間代替チップの候補チップはChipNo.23となる。 FIG. 14 illustrates an alternative destination calculation flow. This process corresponds to the process of step S5. That is, it is determined whether there is a chip that can accept an inter-chip substitute (S30). If there is a chip that can accept an inter-chip substitute, a substitute destination chip is calculated from the block address where the write error occurred (S31). The calculation method is obtained, for example, by adding the remainder obtained by dividing the block address by the number of chips outside the interleave range to the minimum chip number of chips outside the interleave range. More specifically, chips outside the interleave range are designated as ChipN0.7 to ChipNo. 59, and the error generating chip is Chip No. 1 and the error occurrence block address is 10'H and the number of mounted chips is 64, the remainder of 16 ÷ 53 is 16, and the out-of-range minimum ChipNo. 7 is 7 + 16 = 23, the candidate chip for the inter-chip replacement chip is ChipNo. 23.
図15には代替処理フローが例示される。この処理は、ステップS4、S9等の代替処理に相当される。代替候補とし得るフラッシュメモリの代替領域から空きブロックを検索し(S40)、空きブロックに有無が判定される(S41)。空きブロックがなければ代替のエラー終了とされ、空きブロックがあれば、代替が実行される(S42)。代替の実行では、代替先にエラーに係るデータの書き込みを行い、書き込みエラーが無ければ(S43)、対応する管理領域のフラグ設定や対応する不良登録テーブルデータの代替先アドレス設定等の処理を行って(S45),ダイヤ異処理を終了する。書き込みエラーがある場合には次に飽くブロックを検索し(S44)、ステップS41の処理に戻る。 FIG. 15 illustrates an alternative processing flow. This process corresponds to an alternative process such as steps S4 and S9. An empty block is searched from an alternative area of the flash memory that can be an alternative candidate (S40), and the presence or absence of an empty block is determined (S41). If there is no empty block, the substitution error ends, and if there is a blank block, substitution is executed (S42). In the replacement execution, the data related to the error is written to the replacement destination, and if there is no write error (S43), processing such as setting the flag of the corresponding management area and setting the replacement destination address of the corresponding defect registration table data is performed. (S45), the different diamond processing is terminated. If there is a write error, the next bored block is searched (S44), and the process returns to step S41.
図16〜図23には前記インタリーブ書込みサポート時の代替制御機能によって実現される代替状況の具体例を夫々示している。図16〜図22はフラッシュメモリがChipNo.0〜ChipN0.Fの16個搭載され、図22はフラッシュメモリがChipNo.0〜ChipN0.5の6個搭載されている場合を想定している。 FIGS. 16 to 23 show specific examples of alternative situations realized by the alternative control function at the time of interleave writing support. 16 to 22 show that the flash memory is Chip No. 0-ChipN0. 16 are mounted. FIG. 22 shows that the flash memory is ChipNo. It is assumed that six of 0 to Chip N0.5 are installed.
図16〜図19はエラー発生がフラッシュメモリセルに対するプログラム処理を開始する前に明らかになったような場合を想定する。すなわち、不揮発性メモリセルに対する書込み電圧の印可(プログラム)とプログラムベリファイを行う前に、管理情報の確認を先に行わなければならない。このとき、書込み対象データブロックが既に代替されている場合に、上記プログラム及びプログラムベリファイを開始する前に代替先アドレスを取得できるかの確認処理が必要になり、その際、リード対象の不良登録テーブルがEECエラー等でリード不可能なら代替先アドレスを取得できず、書込みエラーになる。そのような書込みエラーの発生を想定する。 16 to 19 assume a case where the occurrence of an error becomes apparent before starting the program process for the flash memory cell. That is, before applying the write voltage (programming) to the nonvolatile memory cell and performing program verification, the management information must be confirmed first. At this time, if the data block to be written has already been replaced, it is necessary to check whether the replacement destination address can be acquired before starting the above program and program verification. However, if the read is impossible due to an EEC error or the like, the alternative destination address cannot be acquired, and a write error occurs. Assume that such a write error occurs.
図16において、ChipNo.5のgフラッシュメモリでエラーが発生している。このとき、他のインタリーブ動作を妨げない期間t1でChipNo.B〜ChipNo.Fの何れかを利用して代替処理を行えばよい。これは図9による処理結果に対応される。 In FIG. An error has occurred in the g flash memory of No. 5. At this time, ChipNo. B-ChipNo. Substitution processing may be performed using any one of F. This corresponds to the processing result according to FIG.
図17は図16において候補としたChipNo.B〜ChipNo.Fのフラッシュメモリが代替先として不適当な場合の代替先を示し、インタリーブ書き込み終了を待てChipNo.0のフラッシュメモリを代替先としている。これは図10による処理結果に対応される。 FIG. 17 shows ChipNo. B-ChipNo. An alternative destination in the case where the flash memory of F is inappropriate as an alternative destination is shown. A flash memory of 0 is used as an alternative destination. This corresponds to the processing result according to FIG.
図18の場合は図17においてChipNo.0はもとより、ChipNo.4までのフラッシュメモリが全く代替不可能な場合に、エラーを生じたChipNo.5を代替対象としている。これは図11による処理結果に対応される。 In the case of FIG. 18, ChipNo. 0, as well as ChipNo. When the flash memory up to 4 cannot be replaced at all, an error occurs in the ChipNo. 5 is the alternative. This corresponds to the processing result according to FIG.
図19の場合は図18においてエラーを生じたChipNo.5も代替不可能な場合に、先のインタリーブ対象ChipNo.6のフラッシュメモリを代替対象にしている。この場合にはインタリーブ動作が妨げられてしまう。これは図12による処理結果に対応される。 In the case of FIG. 19, the ChipNo. 5 cannot be substituted, the previous interleave target ChipNo. 6 flash memories are used as alternatives. In this case, the interleaving operation is hindered. This corresponds to the processing result according to FIG.
図20〜図22はエラー発生が書き込み終了時点で明らかになったような場合を想定する。 20 to 22 assume a case where the occurrence of an error becomes clear at the end of writing.
図20において、ChipNo.5のgフラッシュメモリでエラーが発生している。このときは、其の時点でインタリーブ動作中及び次のインタリーブ動作対象とされるフラッシュメモリを除いて、例えば、ChipNo.0〜ChipNo.4の何れかを利用して代替処理を行えばよい。 In FIG. An error has occurred in the g flash memory of No. 5. At this time, except for the flash memory that is being interleaved at that time and the target of the next interleave operation, for example, ChipNo. 0-ChipNo. Any one of 4 may be used to perform the substitute process.
図21は図20において候補としたChipNo.0〜ChipNo.4のフラッシュメモリが代替先として不適当な場合の代替先を示し、インタリーブ動作中のチップの中から、動作終了を待って当該動作終了したフラッシュメモリ例えばChipNo.6をチップ間代替対象とする。 21 shows the Chip No. selected as a candidate in FIG. 0-ChipNo. 4 shows an alternative destination when the flash memory is inappropriate as an alternative destination, and the flash memory, for example, ChipNo. 6 is an inter-chip replacement target.
図22の場合は、図21において動作終了したフラッシュメモリが全く代替不可能なとき、エラーを生じたChipNo.5を代替対象としている。このエラーを生じたChipNo.5も全ての代替領域を使い尽くしている場合には搭載チップ全体からチップ間代替先を新たに検索することになる。 In the case of FIG. 22, when the flash memory whose operation has been completed in FIG. 5 is the alternative. The ChipNo. If all the alternative areas are used up, the inter-chip alternative destination is newly searched from the entire mounted chip.
図23には搭載チップ数が少ない場合の例を示す。搭載チップが少ない場合には、インタリーブを妨げること無くチップ間代替を行うことができる余裕は少なくなる。 FIG. 23 shows an example when the number of mounted chips is small. When the number of mounted chips is small, there is less room for inter-chip replacement without interleaving.
《パラレル書き込みサポート時の代替制御機能》図24にはパラレル書込みを採用するときのチップ間代替の様子が例示される。 << Alternative Control Function when Supporting Parallel Writing >> FIG. 24 illustrates an example of inter-chip replacement when parallel writing is employed.
前記インタリーブ書込みに代えてパラレル書込みを採用するとき、カードコントローラCTRは、外部からのデータ書込み要求に応答して、書込みデータを所定データ量単位で異なる複数のフラッシュメモリに並行して書込むパラレル書込みを制御可能である。図24の例では6個のフラッシュメモリを並列動作させて書き込みを行う。パラレル書込み動作中に書込みエラーを検出したとき、書込みエラーに係る記憶領域を代替する他のフラッシュメモリとして、前記書込みエラーを生じたフラッシュメモリを含むパラレル書込み対象とされるフラッシュメモリを除く範囲から第1候補を選択するのが望ましい。図24の例では、ChipNo.5のフラッシュメモリでエラーを生じたとき、ChipNo.C〜ChipNo.Fの内の1つをチップ間代替対象の候補としている。 When adopting parallel writing instead of the interleave writing, the card controller CTR writes the write data in parallel to a plurality of different flash memories in a predetermined data amount unit in response to an external data write request. Can be controlled. In the example of FIG. 24, writing is performed by operating six flash memories in parallel. When a write error is detected during a parallel write operation, other flash memories that replace the storage area related to the write error are excluded from the range excluding the flash memory subject to parallel write including the flash memory in which the write error has occurred. It is desirable to select one candidate. In the example of FIG. When an error occurs in the flash memory of No. 5, ChipNo. C-ChipNo. One of F is a candidate for inter-chip replacement.
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited thereto and can be variously modified without departing from the gist thereof.
例えば、チップ間代替対象候補の選択手順は上記の具体例に限定されず、既に開始され、或は其の後に開始されると予想される書き込み動作を、極力妨げないように候補を選択すればよく、種々の変更が可能である。 For example, the selection procedure of the inter-chip replacement target candidate is not limited to the above-described specific example, and if the candidate is selected so as not to disturb the writing operation that has already started or is expected to start after that, as much as possible. Well, various changes are possible.
また、冗長救済はビット線側の救済と併用してもよい。本発明はATAメモリカードに限定されず、其の他の記憶形式の不揮発性メモリ、その他の規格に準拠するメモリカードなどに広く適用することができる。フラッシュメモリの搭載数も上記に限定されない。 Redundant relief may be used in combination with relief on the bit line side. The present invention is not limited to an ATA memory card, and can be widely applied to other storage format nonvolatile memories, memory cards conforming to other standards, and the like. The number of mounted flash memories is not limited to the above.
1 ATAメモリカード
2 バス
CTR カードコントローラ
FLS1〜FLS16 フラッシュメモリ
CE1〜CE16 チップイネーブル信号
3 メモリアレイ
3R 冗長メモリアレイ
8 Xアドレスバッファ
8R 冗長プログラム回路
9 Xアドレスデコーダ
9R 冗長Xアドレスデコード論理
33 CPU
34 ROM
35 RAM
40 データ領域
41 代替領域
42 不良登録テーブル領域
BLK 単位ブロック
CNT 管理情報
BLK・CNT 単位領域
50 チップ番号領域
51 代替アドレス領域
60 代替フラグ
61 ブロックアドレス
1
34 ROM
35 RAM
40 Data area 41
Claims (6)
前記制御装置は、前記複数の記憶装置の内の動作対象の不揮発性記憶装置に対する書込みエラーを検出したとき、書込みエラーに係る記憶領域を前記複数の記憶装置の内の他の不揮発性記憶装置の記憶領域に代替させたことを示すチップ間代替情報を当該エラーに係る記憶領域の不揮発性記憶装置に設定することが可能であり、また、動作対象の不揮発性記憶装置からチップ間代替情報を得たとき当該チップ間代替情報が示す前記他の不揮発性記憶装置を動作対象に変更可能であることを特徴とする不揮発性記憶システム。 A plurality of non-volatile storage devices capable of reading, erasing and writing; and a control device for controlling the operation of the non-volatile storage device in response to an external request;
When the control device detects a write error with respect to an operation target nonvolatile storage device of the plurality of storage devices, the control device allocates a storage area related to the write error to another nonvolatile storage device of the plurality of storage devices. It is possible to set inter-chip replacement information indicating that the storage area has been replaced in the nonvolatile storage device of the storage area related to the error, and obtain inter-chip replacement information from the nonvolatile storage device to be operated. The non-volatile storage system is characterized in that the other non-volatile storage device indicated by the inter-chip replacement information can be changed to an operation target.
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