JPH11297082A - フラッシュメモリのデータ書換え方法および半導体記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラッシュメモリの各セクタの累積消去回数
のカウントを不要とすることで、各セクタの累積消去回
数のカウント値の記憶媒体を不要とし、ソフトウェアの
簡単化を可能にする。 【解決手段】 フラッシュメモリ内に、セクタが消去状
態であることを示すユニークワードを予め複数記憶する
ユニークワード領域３を設け、各セクタには、消去状態
となったときに、ユニークワード用セクタ内アドレスの
データ領域にユニークワードが書き込まれる。セクタの
データの書換えを行なう際に、照合部７により、書換え
先セクタの候補となるセクタのユニークワード用セクタ
内アドレスのデータ領域のデータと、ユニークワード領
域３に記憶されている最新ユニークワードとを照合し、
照合結果が一致したときに書換え先セクタの候補となる
セクタを書換え先セクタとして選択し、照合部７の照合
結果が不一致のときには他のセクタを書換え先セクタの
候補とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セクタ単位でのア
クセスが可能で、セクタでのデータの書込み単位と消去
単位が異なり、かつ、書込み単位が消去単位よりも小さ
いフラッシュメモリのデータ書換え方法およびフラッシ
ュメモリを用いた半導体記憶装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のフラッシュメモリを用いた
半導体記憶装置のブロック図である。図３において、１
０１〜１０Ｎはフラッシュメモリの消去サイズと等しい
サイズに分割されたセクタであり、セクタ１０１〜１０
Ｎはセクタ内のデータをセクタ内アドレス毎にランダム
に読み出し，書込みが可能なセクタである。１１は複数
のセクタ１０１〜１０Ｎからなるセクタ領域、１２はセ
クタ制御部であり、セクタ制御部１２が管理するポイン
タが各セクタアドレスおよびセクタ内アドレスを自在に
移動し、読み出し，書込み，消去などフラッシュメモリ
との入出力を行なうことができるようになっている。１
３はバス、１４はセクタ制御部１２に指示を与えてフラ
ッシュメモリへのメモリ記憶・再生動作を制御するメモ
リ制御部、１６１〜１６Ｎは各セクタに対応して一つず
つ存在し、各セクタの累積消去回数をカウントするカウ
ンタ、１５は複数のカウンタ１６１〜１６Ｎを含みそれ
ぞれのカウント値を記憶しているカウンタ記憶部であ
る。

【０００３】この従来の半導体記憶装置は、セクタ領域
１１をフラッシュメモリで構成し、メモリ制御部１４が
セクタ制御部１２に指示を与え、その指示によりセクタ
制御部１２がセクタ１０１〜１０Ｎに対し読み出し，書
込み，消去を行なうようになっている。また、カウンタ
１６１〜１６Ｎの各カウント値すなわち各セクタの累積
消去回数を記憶するカウンタ記憶部１５を、フラッシュ
メモリとは別の記憶媒体で設けている。

【０００４】この従来の半導体記憶装置におけるフラッ
シュメモリのデータ書換え動作について説明する。ここ
では、書換え元セクタをセクタ１０１とし、セクタ１０
１内の任意データの一部を書き換えるものとする。メモ
リ制御部１４は、書換え先セクタとして例えばセクタ１
０２を候補とし、カウンタ記憶部１５のカウンタ１６２
からセクタ１０２の累積消去回数を読み出す。続いてメ
モリ制御部１４は、フラッシュメモリが規定する最大消
去回数とカウンタ１６２の値とを比較し、カウンタ１６
２の値が最大消去回数以上の累積消去回数であれば、書
込み先セクタの候補をセクタ１０２以外に変更し、上記
カウンタ記憶部１５の読み出し手順以降を繰り返し行な
う。

【０００５】カウンタ１６２の値が最大消去回数よりも
少ない累積消去回数であれば、メモリ制御部１４は、書
換え元セクタ１０１および書換え先セクタ１０２のセク
タ内アドレスを相対的に管理し、データ書換えを行なう
書換え先セクタ１０２のセクタ内アドレスになるまで、
バス１３を通じ、書換え元セクタ１０１からセクタ全体
のサイズより小さい単位のデータの読み出しをセクタ制
御部１２に指示する。セクタ制御部１２は、書換え元セ
クタ１０１よりデータを読み出し、バス１３を通じてメ
モリ制御部１４へデータを送出する。メモリ制御部１４
は、バス１３を通じ、書換え先セクタ１０２へのデータ
書込みをセクタ制御部１２に指示する。以上の手順をデ
ータ書換えを行なう書換え先セクタ１０２のセクタ内ア
ドレスまで繰り返す。

【０００６】その後、メモリ制御部１４が書き換えを行
なう書換え先セクタ１０２のセクタ内アドレスを認識し
た際に、書換え先セクタ１０２への書換えデータの書込
みをバス１３を通じ、セクタ制御部１２に指示する。そ
の後、メモリ制御部１４は、書換え元セクタ１０１の書
換えを行なうセクタ内アドレス以降のデータを、書換え
先セクタ１０２へ移動させる。これは、書換え元セクタ
１０１の最終セクタ内アドレスまで繰り返す。

【０００７】その後、メモリ制御部１４は書換え元セク
タ１０１の消去をバス１３を通じ、セクタ制御部１２に
指示する。セクタ制御部１２が書換え元セクタ１０１を
消去した後、メモリ制御部１４は、カウンタ記憶部１５
の書換え元セクタ１０１のみに対応する累積消去回数の
カウンタ１６１に対して累積消去回数のカウントを行な
う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、各セ
クタの累積消去回数をカウントしておき、セクタ内のデ
ータを書き換える場合に、書換えデータを書込む以外に
累積消去回数のカウント値と最大消去回数とを比較する
必要があるため、フラッシュメモリ使用開始時からの累
積消去回数をフラッシュメモリを使用中も未使用状態に
あるときも正確に保持しつづけねばならず、かつカウン
ト値自体をフラッシュメモリに記憶することができない
ため、カウンタ記憶部１５としてフラッシュメモリとは
別の記憶媒体が必要となり、また、セクタ数と同じ数の
カウンタ１６１〜１６Ｎを管理するために、ソフトウェ
アが非常に複雑な制御になるという問題点があった。

【０００９】本発明の目的は、各セクタの累積消去回数
をカウントすることを不要とし、したがって各セクタの
累積消去回数のカウント値を記憶しておくためのフラッ
シュメモリとは別の記憶媒体を不要とし、ソフトウェア
の簡単化が可能になるフラッシュメモリのデータ書換え
方法および半導体記憶装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のフラッシ
ュメモリのデータ書換え方法は、フラッシュメモリを構
成する複数のセクタのうち書換え元セクタのデータを読
み出し、この読み出したデータを複数のセクタの中から
選択した書換え先セクタに書き込み、書換え元セクタ内
のデータを消去するフラッシュメモリのデータ書換え方
法であって、セクタが消去状態であることを示す複数の
特定データを予め記憶する特定データ領域をフラッシュ
メモリ内に設け、各セクタに特定データを書き込む特定
データ書込み領域を予め設定しておき、特定データ書込
み領域に最新の特定データが書き込まれているセクタを
書換え先セクタとして選択し、書換え元セクタ内のデー
タを消去した後に書換え元セクタの特定データ書込み領
域に、特定データ領域に記憶している複数の特定データ
の中から選択した１つを次の特定データとして書き込む
ことを特徴とする。

【００１１】このフラッシュメモリのデータ書換え方法
によれば、セクタが消去状態であることを示す複数の特
定データを予め記憶する特定データ領域をフラッシュメ
モリ内に設け、各セクタに特定データを書き込む特定デ
ータ書込み領域を予め設定しておくため、特定データ書
込み領域に最新の特定データが書き込まれているセクタ
は書込み可能であり、そのセクタを書換え先セクタとし
て選択するようにしたことにより、従来のような各セク
タの累積消去回数をカウントすることを不要とし、した
がって各セクタの累積消去回数のカウント値を記憶して
おくためのフラッシュメモリとは別の記憶媒体が不要と
なり、さらにソフトウェアの簡単化が可能になる。

【００１２】請求項２記載のフラッシュメモリのデータ
書換え方法は、請求項１記載のフラッシュメモリのデー
タ書換え方法において、フラッシュメモリの特定データ
領域に記憶する複数の特定データは、各セクタに対応す
る特定データからなることを特徴とする。このように、
各セクタに対応する特定データを用いることにより、各
セクタが書込み可能か否かの判断の信頼性が高くなる。

【００１３】請求項３記載の半導体記憶装置は、各々の
領域内に消去状態であることを示す特定データを書き込
む特定データ書込み領域が予め設定された複数のセクタ
と、特定データを予め複数記憶する特定データ領域とを
有したフラッシュメモリと、フラッシュメモリに対しデ
ータの読み出し，書き込みおよび消去を行なうセクタ制
御部と、複数のセクタのうち書換え元セクタのデータを
読み出してこの読み出したデータを複数のセクタの中か
ら選択した書換え先セクタに書き込みを行なう際に、書
換え先セクタの候補となるセクタの特定データ書込み領
域のデータと、特定データ領域に記憶されている最新の
特定データとを照合する照合部と、セクタ制御部に指示
を出すとともに、照合部による照合結果が一致したとき
に書換え先セクタの候補となるセクタを書換え先セクタ
として選択し、照合部による照合結果が不一致のときに
は他のセクタを書換え先セクタの候補とするメモリ制御
部とを備え、データを消去した書換え元セクタの特定デ
ータ書込み領域に、特定データ領域に記憶している複数
の特定データの中から選択した１つを次の特定データと
して書き込むようにしている。

【００１４】この構成によれば、セクタが消去状態であ
ることを示す複数の特定データを予め記憶する特定デー
タ領域をフラッシュメモリ内に設け、各セクタに特定デ
ータを書き込む特定データ書込み領域を予め設定してお
くため、セクタ内のデータの書換えを行なう際に、特定
データ書込み領域に最新の特定データが書き込まれてい
るセクタは書込み可能であり、そのセクタを書換え先セ
クタとして選択するようにしたことにより、従来のよう
な各セクタの累積消去回数をカウントすることを不要と
し、したがって各セクタの累積消去回数のカウント値を
記憶しておくためのフラッシュメモリとは別の記憶媒体
が不要となり、さらにソフトウェアの簡単化が可能にな
る。

【００１５】請求項４記載の半導体記憶装置は、請求項
３記載の半導体記憶装置において、フラッシュメモリの
特定データ領域に記憶する複数の特定データは、各セク
タに対応する特定データからなることを特徴とする。こ
のように、各セクタに対応する特定データを用いること
により、各セクタが書込み可能か否かの判断の信頼性が
高くなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施
の形態における半導体記憶装置のブロック図である。図
１において、１１１〜１１Ｎはフラッシュメモリの消去
サイズと等しいサイズに分割されたセクタであり、セク
タ１１１〜１１Ｎはセクタ内のデータをセクタ内アドレ
ス毎にランダムに読み出し，書込みが可能なセクタであ
る。２は複数のセクタ１１１〜１１Ｎからなるセクタ領
域、３は複数のユニークワードを記憶し、読み出しが可
能なユニークワード領域、４は管理するポインタが各セ
クタアドレスおよびセクタ内アドレスを自在に移動し、
読み出し，書込み，消去することができるセクタ制御
部、５はフラッシュメモリの各セクタ間の連続性を制御
（複数のセクタを順番意識しながら連続にチェインさせ
たりする制御）し、かつ書込み済み（書込み不可能），
消去済み（書込み可能）といった個々のセクタの状態の
情報を一時的に保持できるメモリ制御部、６はセクタ制
御部４とメモリ制御部５とを接続するバス、７はメモリ
制御部５からのデータを照合し、その照合結果を返答す
る照合部である。

【００１７】本実施の形態の半導体記憶装置では、従来
セクタ領域として使用していた一部をユニークワード領
域３に用いてあり、ユニークワード領域３およびセクタ
領域２をフラッシュメモリで構成している。ユニークワ
ード領域３には、予め、セクタが消去状態であることを
示すユニークワード（特定データ）を複数記憶してお
く。そして、各セクタには、消去状態となったときに、
ユニークワード用セクタ内アドレス（特定のセクタ内ア
ドレス）のデータ領域（特定データ書込み領域）に、ユ
ニークワード領域３の複数のユニークワードの中から選
択された１つが次のユニークワードとして書き込まれ、
消去状態となる毎に異なるユニークワードが選択されて
書き込まれる。

【００１８】そして、照合部７を設けてあり、セクタの
データの書換えを行なう際に、書換え先セクタの候補と
なるセクタのユニークワード用セクタ内アドレスのデー
タ領域のデータと、ユニークワード領域３に記憶されて
いる最新ユニークワード（現在消去状態であることを示
すユニークワード）とを照合する。また、メモリ制御部
５は、照合部７の照合結果が一致したときに書換え先セ
クタの候補となるセクタを書換え先セクタとして選択
し、照合部７の照合結果が不一致のときには他のセクタ
を書換え先セクタの候補とするようにしている。

【００１９】このように構成される本実施の形態の半導
体記憶装置のセクタ領域２におけるデータ書換え方法、
すなわちフラッシュメモリのデータ書換え方法につい
て、さらに図２に示すフローチャートを参照しながら説
明する。ここでは、セクタ領域２内に配置されたセクタ
１１１は既に複数のデータが書込まれているものとす
る。書換え元セクタをセクタ１１１とし、セクタ１１１
内の一部のデータを書き換えるとものとする。

【００２０】まず、メモリ制御部５は、例えばセクタ１
１２を書換え先セクタの候補として選定する（ステップ
Ｓ１）。次に、ステップＳ２において、メモリ制御部５
は、バス６を通じセクタ制御部４に、書換え先セクタ１
１２のユニークワード用セクタ内アドレスのデータ領域
に書き込まれているユニークワード（以下「書込み済ユ
ニークワード」という）の読み出しを指示する。セクタ
制御部４は、書換え先セクタ１１２のユニークワード用
セクタ内アドレスのデータ領域から書込み済ユニークワ
ードを読み出し、バス６を通じてメモリ制御部５に送出
する。その後、メモリ制御部５は読み出した書込み済ユ
ニークワードを照合部７に転送する。

【００２１】次に、ステップＳ３において、メモリ制御
部５は、バス６を通じセクタ制御部４に、ユニークワー
ド領域３から最新ユニークワードの読み出しを指示す
る。セクタ制御部４は、ユニークワード領域３から最新
ユニークワードを読み出し、バス６を通じてメモリ制御
部５に送出する。その後、メモリ制御部５は最新ユニー
クワードを照合部７に転送する。

【００２２】次に、ステップＳ４において、照合部７
は、書込み済ユニークワードと最新ユニークワードとを
照合し、その照合結果をメモリ制御部５に返答する。照
合結果が一致しなかった場合、メモリ制御部５は、セク
タ１１２を書込み不可能と判断し、ステップＳ１に戻
り、セクタ１１２以外のセクタを書換え先セクタの候補
として選定し、以下同様にしてステップＳ４で、書込み
済ユニークワードと最新ユニークワードとの照合結果が
一致するまで繰り返す。

【００２３】ステップＳ４で照合結果が一致した場合に
ついて説明する。ここでは、セクタ１１２を書換え先セ
クタの候補としたときに照合結果が一致し、メモリ制御
部５は、セクタ１１２を書込み可能なセクタと判断し、
書換え先セクタとして選択したものとする。次に、メモ
リ制御部５は、書換え元セクタ１１１および書換え先セ
クタ１１２のセクタ内アドレスを相対的に管理し、書換
え先セクタ１１２の書換えを行なうセクタ内アドレスに
なるまで、バス６を通じセクタ制御部４に、書換え元セ
クタ１１１からセクタ全体のサイズより小さい単位のデ
ータの読み出しを指示する。セクタ制御部４は書換え元
セクタ１１１よりデータを読み出し、バス６を通じてメ
モリ制御部５へデータを送出する。メモリ制御部５はバ
ス６を通じ、書換え先セクタ１１２への書込みをセクタ
制御部４に指示する。以上の手順を、書換え先セクタ１
１２の書換えを行なうセクタ内アドレスまで繰り返す
（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０の繰り返し
ルート）。

【００２４】そして、ステップＳ６で、メモリ制御部５
が書換え先セクタ１１２の書換えを行なうセクタ内アド
レスを認識すると、書換え先セクタ１１２への書換えデ
ータの書込みをバス６を通じ、セクタ制御部４に指示す
る。その後、メモリ制御部５は、書換え元セクタ１１１
の書換えを行なうセクタ内アドレス以降のデータを、書
換え先セクタ１１２へ移動させる。これは、書換え元セ
クタ１１１の最終セクタ内アドレスまで、あるいは残り
の全データが移動するまで繰り返す（ステップＳ５，Ｓ
６，，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１０の繰り返しルート）。
なお、各セクタは、通常書き換えるデータより充分に大
きな容量をもつため、データ移動のうちほとんどはその
ままで、ステップＳ７で実際に書き換えるデータを準備
している。

【００２５】その後、ステップＳ１１において、メモリ
制御部５は、書換え元セクタ１１１の消去を、バス６を
通じセクタ制御部４に指示する。セクタ制御部４は書換
え元セクタ１１１のデータ消去を行なう。次に、ステッ
プＳ１２において、メモリ制御部５は、バス６を通じセ
クタ制御部４に指示して、ユニークワード領域３から今
回のデータ書換えに対応した次のユニークワードを読み
出し、消去されている書換え元セクタ１１１のユニーク
ワード用セクタ内アドレスのデータ領域に、読み出した
ユニークワードを書込む（ステップＳ１３）。

【００２６】以上のように本実施の形態によれば、セク
タが消去状態であることを示すユニークワードを予め複
数記憶するユニークワード領域３をフラッシュメモリ内
に設け、各セクタにユニークワードを書き込むユニーク
ワード用セクタ内アドレスのデータ領域を予め設定して
おくため、セクタ内のデータの書換えを行なう際に、ユ
ニークワード用セクタ内アドレスのデータ領域に最新ユ
ニークワードが書き込まれているセクタは書込み可能で
あり、そのセクタを書換え先セクタとして選択するよう
にしたことにより、従来のような各セクタの累積消去回
数をカウントすることを不要とし、したがって各セクタ
の累積消去回数のカウント値を記憶しておくためのフラ
ッシュメモリとは別の記憶媒体が不要となり、さらにソ
フトウェアの簡単化が可能になる。

【００２７】なお、ユニークワード領域３に、各セクタ
に対応してユニークワードを記憶しておき、各セクタに
それに対応するユニークワードを書き込むようにするこ
とにより、各セクタが書込み可能か否かの判断の信頼性
が高くなる。また、照合部７を設けているが、この照合
部７は、従来例の図３のカウンタ記憶部１５に比べて回
路規模が小さく、半導体記憶装置全体の小型化を図るこ
とができる。

【００２８】なお、本実施の形態の半導体記憶装置で
は、セクタ領域２の各セクタ１１１〜１１Ｎに書き込む
データとしては、ディジタルデータ、特に音声のディジ
タルデータが適している。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、セクタが
消去状態であることを示す複数の特定データを予め記憶
する特定データ領域をフラッシュメモリ内に設け、各セ
クタに特定データを書き込む特定データ書込み領域を予
め設定しておくため、セクタ内のデータの書換えを行な
う際に、特定データ書込み領域に最新の特定データが書
き込まれているセクタは書込み可能であり、そのセクタ
を書換え先セクタとして選択するようにしたことによ
り、従来のような各セクタの累積消去回数をカウントす
ることを不要とし、したがって各セクタの累積消去回数
のカウント値を記憶しておくためのフラッシュメモリと
は別の記憶媒体が不要となり、さらにソフトウェアの簡
単化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における半導体記憶装置の
ブロック図。

【図２】本発明の実施の形態におけるデータ書換え方法
を示すフローチャート。

【図３】従来の半導体記憶装置のブロック図。

【符号の説明】

１１１〜１１Ｎ セクタ ２ セクタ領域 ３ ユニークワード領域 ４ セクタ制御部 ５ メモリ制御部 ６ バス ７ 照合部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラッシュメモリを構成する複数のセク
   タのうち書換え元セクタのデータを読み出し、この読み
   出したデータを前記複数のセクタの中から選択した書換
   え先セクタに書き込み、前記書換え元セクタ内のデータ
   を消去するフラッシュメモリのデータ書換え方法であっ
   て、 前記セクタが消去状態であることを示す複数の特定デー
   タを予め記憶する特定データ領域を前記フラッシュメモ
   リ内に設け、各セクタに前記特定データを書き込む特定
   データ書込み領域を予め設定しておき、 前記特定データ書込み領域に最新の前記特定データが書
   き込まれているセクタを前記書換え先セクタとして選択
   し、前記書換え元セクタ内のデータを消去した後に前記
   書換え元セクタの前記特定データ書込み領域に、前記特
   定データ領域に記憶している前記複数の特定データの中
   から選択した１つを次の特定データとして書き込むこと
   を特徴とするフラッシュメモリのデータ書換え方法。
2. 【請求項２】 フラッシュメモリの特定データ領域に記
   憶する複数の特定データは、各セクタに対応する特定デ
   ータからなることを特徴とする請求項１記載のフラッシ
   ュメモリのデータ書換え方法。
3. 【請求項３】 各々の領域内に消去状態であることを示
   す特定データを書き込む特定データ書込み領域が予め設
   定された複数のセクタと、前記特定データを予め複数記
   憶する特定データ領域とを有したフラッシュメモリと、 前記フラッシュメモリに対しデータの読み出し，書き込
   みおよび消去を行なうセクタ制御部と、 前記複数のセクタのうち書換え元セクタのデータを読み
   出してこの読み出したデータを前記複数のセクタの中か
   ら選択した書換え先セクタに書き込みを行なう際に、前
   記書換え先セクタの候補となるセクタの前記特定データ
   書込み領域のデータと、前記特定データ領域に記憶され
   ている最新の前記特定データとを照合する照合部と、 前記セクタ制御部に指示を出すとともに、前記照合部に
   よる照合結果が一致したときに前記書換え先セクタの候
   補となるセクタを前記書換え先セクタとして選択し、前
   記照合部による照合結果が不一致のときには他のセクタ
   を前記書換え先セクタの候補とするメモリ制御部とを備
   え、 データを消去した前記書換え元セクタの前記特定データ
   書込み領域に、前記特定データ領域に記憶している前記
   複数の特定データの中から選択した１つを次の特定デー
   タとして書き込むようにした半導体記憶装置。
4. 【請求項４】 フラッシュメモリの特定データ領域に記
   憶する複数の特定データは、各セクタに対応する特定デ
   ータからなることを特徴とする請求項３記載のの半導体
   記憶装置。