JP2005267761A

JP2005267761A - フラッシュメモリの劣化監視方法

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Publication number: JP2005267761A
Application number: JP2004079507A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kudo; 雅彦工藤
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】フラッシュメモリがデータ書き込み不能になる前にそれを劣化として事前に検出する。
【解決手段】フラッシュメモリの初期化処理で各セクタの消去時間を書き込んだテーブルデータを設けておく。フラッシュメモリの消去処理開始で、セクタ１の消去時間を測定し（Ｓ１１）、テーブルデータからセクタ１の消去時間を取り出し（Ｓ１２）、両消去時間の大小を比較する（Ｓ１３）。測定した消去時間がテーブルデータの消去時間より短い場合、テーブルデータの消去時間に更新する(Ｓ１４)。また、テーブルデータに記憶する消去時間の方が短い場合、両消去時間の差が一定値よりも小さいか大きいかをチェックし（Ｓ１５）、大きい場合にはフラッシュメモリの劣化として警告を行う（Ｓ１６）。
警告回数が設定回数を越えたときに警告することも含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンピュータなどに搭載されたフラッシュメモリの劣化を常時監視するための劣化監視方法に関する。

フラッシュメモリは、監視制御用や事務処理用のコンピュータや携帯電話などの多種多様のデータ処理装置に搭載され、装置の電源喪失や電源オフにも必要なデータを記憶保持しておく不揮発性メモリとして多く利用されている。

従来装置には、フラッシュメモリの劣化を監視する手法および装置はなく、現状ではフラッシュメモリは装置動作中にデータ書き込みに失敗したことで故障として発見されるものでしかなかった（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、図７に示すように、フラッシュメモリの書き込み処理に際して、まず、データ書き込み領域のセクタを消去させ、このセクタ消去が行われたか否かをチェックし、セクタ消去がなされたときに当該セクタにデータ書き込みを行うが、セクタ消去がなされないときにエラー信号を発生することで、フラッシュメモリの故障が判明する。
特開２０００−１７２５４９号公報

フラッシュメモリは劣化によりセクタ消去時間は長くなる場合があるが、メーカー保証では通常３０秒で全セクタが消去さるれものが１０分かかった場合でもメーカ保証範囲であるという問題がある。例えば、フラッシュメモリの１セクタ消去時間のメーカ保証は１０秒以内で、通常は１セクタ消去時間が０.５秒だとする。最初は６０セクタを消去するのに３０秒であるが、１セクタ消去時間が９秒となった場合は９分もかかってしまうが、フラッシュメモリが正常として判断されてしまい、フラッシュメモリの正常／故障の判定を難しくしていた。

もうひとつの問題は、フラッシュメモリは使い続けると書き込み動作が不能になるという寿命があり、この寿命がメモリ素子自体によってまちまちであるため、前記の図７のフローのように、セクタ消去が行われなかったことで突発的に発生し、そのデータ保護ができなくなる。

本発明の目的は、フラッシュメモリがデータ書き込み不能になる前にそれを劣化として事前に検出できるようにしたフラッシュメモリの劣化監視方法を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、フラッシュメモリへのデータ書き込みにためにその消去を行ったときに各セクタの消去時間を測定してセクタ毎の最小の消去時間として書き込みできるテーブルデータを設け、フラッシュメモリの初期化処理に際して測定する消去時間が他のセクタの消去時間との差が大きいときに警告を行い、またフラッシュメモリへのデータ書き込み処理に際して測定する各セクタの消去時間とテーブルデータに記憶する当該セクタの消去時間との時間差が一定時間以上になるときにフラッシュメモリの劣化として警告を行い、さらに各セクタ間の消去時間比較でその差が大きいときにフラッシュメモリの劣化として警告を行い、さらにまた、テーブルデータには時間差がオーバーになった回数を記憶して置き、この回数が一定回数を越えたときに警告を行うようにしたもので、以下の方法を特徴とする。

（１）データ処理装置に搭載したフラッシュメモリの劣化監視方法であって、
フラッシュメモリの各セクタを消去する初期化処理に際して、各セクタの消去時間を測定してセクタ毎の最小の消去時間としてテーブルデータに書き込んでおく初期化処理過程と、
データ処理装置の稼働中で、フラッシュメモリへのデータ書き込み処理に際して行う各セクタの消去時間を測定し、この消去時間と前記テーブルデータに記憶する当該セクタの消去時間との時間差が一定時間以上になるときにフラッシュメモリの劣化として警告を行う劣化警告過程とを備えたことを特徴とする。

（２）データ処理装置に搭載したフラッシュメモリの劣化監視方法であって、
フラッシュメモリの各セクタを消去する初期化処理に際して、各セクタの消去時間を測定してセクタ毎の最小の消去時間、およびセクタ毎に初期値０の時間差オーバー回数をテーブルデータに書き込んでおく初期化処理過程と、
データ処理装置の稼働中で、フラッシュメモリへのデータ書き込み処理に際して行う各セクタの消去時間を測定し、この消去時間と前記テーブルデータに記憶する当該セクタの消去時間との時間差が一定時間以上になるときにフラッシュメモリの劣化として警告を行う劣化警告過程と、
前記警告を行ったときに前記テーブルデータの当該セクタの時間差オーバー回数をインクリメントし、この時間差オーバー回数が設定回数を越えたときに警告を行うカウントオーバー警告過程とを備えたことを特徴とする。

（３）前記初期化処理過程は、前記テーブルデータに最小の消去時間書き込んだ後に、該テーブルデータの各セクタ同士の消去時間差を比較し、この時間差が一定時間を越えるときに警告を行う過程を備えたことを特徴とする。

（４）前記劣化警告過程は、各セクタの消去時間が前記テーブルデータに記憶する当該セクタの消去時間よりも短いときにこの消去時間で該テーブルデータの消去時間を更新する過程を備えたことを特徴とする。

（５）前記劣化警告過程は、各セクタの消去処理終了時に、前記テーブルデータの各セクタ同士の消去時間差を比較し、この時間差が一定時間を越えるときに警告を行う過程を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、フラッシュメモリがデータ書き込み不能になる前にそれを劣化として事前に検出できる。

具体的には、初期化処理で各セクタ毎の消去時間の誤差が大きい場合に警告を行うことにより、フラッシュメモリの性能の優劣を把握できる。

また、セクタ消去時に今までの最小時間との比較を行い、消去時間差が大きい場合、警告を行うことによりフラッシュメモリが劣化していることを把握できるため、使用中に突然書き込みが出来なくなる前に警告により劣化が把握できる。

また、消去時間の大きかったのもをカウントして、この回数がオーバーした場合、警告を行うことによりフラッシュメモリの劣化度合いが把握できる。

また、テーブルデータの各セクタどうしの時間を比較して差が大きい場合には警告を行うことによりフラッシュメモリが劣化していることを把握できるため、使用中に突然書き込みが出来なくなる前に警告により劣化が把握できる。

（実施例１）
図１および図２は、本発明の実施例を示す劣化監視処理フローである。これら処理は、フラッシュメモリを内蔵するコンピュータや携帯電話などに搭載されるデータ処理装置に追加するソフトウェア構成と、フラッシュメモリの各セクタの消去時間を記憶保存するテーブルデータとを有して実現される。テーブルデータは、フラッシュメモリ自体または装置内の他の不揮発性メモリに領域確保される。

図１は、装置出荷時に１度だけ行う初期化処理フローを示し、テーブルデータの設定とフラッシュメモリの各セクタ同士の消去時間比較から劣化判定を行う。この初期化処理時の要部構成を図３に示す。フラッシュメモリ初期化部１はフラッシュメモリ２の初期化時に各セクタ単位で消去を行い、消去時間測定部３はフラッシュメモリ２の各セクタの消去に際してその消去時間を測定する。テーブルデータ書込み部４は消去時間測定部３で測定した各セクタの消去時間をテーブルデータ記憶部５に書き込む。消去時間比較部６は、セクタの初期化による消去処理終了時にテーブルデータ記憶部５に記憶する各セクタ間の消去時間を比較し、その時間差が大きいときに警告出力を発生する。警告出力部７は比較部６から警告出力が与えられたときに警告出力を行う。

以上の構成において、フラッシュメモリ初期化部１による初期化処理の開始で、フラッシュメモリ２の各セクタを消去し、このときの消去時間を測定部３で測定してセクタ毎の最小の消去時間として書込み部４がテーブルデータ記憶部５に書き込む（Ｓ１）。このテーブルデータは、下記表に例を示すように、フラッシュメモリの全セクタの消去時間を記憶できる容量分だけ用意する。

次に、消去時間比較部６によりテーブルデータの各セクタ同士の消去時間を比較し、時間差の大小をチェックする（Ｓ２）。この比較は、基準となる１つのセクタ（例えば、セクタ１）の消去時間と残りのセクタの消去時間を比較する方法、複数のセクタの消去時間の平均値と他のセクタの消去時間を比較する方法などで実現される。

各セクタの消去時間の比較において、比較部６は比較基準となる消去時間との差が一定値以上になるときにフラッシュメモリの消去時間異常として警告出力を発生し、警告出力部７が警告を行う（Ｓ３）。

以上のように、初期化処理で各セクタ間の消去時間の誤差が大きい場合に警告を行うことにより、フラッシュメモリの電気的性能の優劣を把握できる。この理由は、各セクタ毎の消去時間の誤差が大きい場には劣化するスピードも早いと考えられることに因る。

次に、図２は、装置の稼働中でフラッシュメモリへのデータ書き込み処理時に行う劣化監視処理フローを示し、各セクタの消去処理時間とテーブルデータに記憶する自セクタの前回の消去時間との比較および各セクタ間の消去時間との比較で劣化が判定されたときにその警告を行う。

このデータ書き込み時の要部構成を図４に示す。フラッシュメモリ消去部１１はフラッシュメモリ１２のデータ書込み時に各セクタ単位で消去を行い、消去時間測定部１３はフラッシュメモリ１２の各セクタの消去に際してその消去時間を測定する。消去時間比較部１４は消去時間測定部１３で測定した消去時間と、テーブルデータ読込み部１５によってテーブルデータ記憶部１６から読み出した同一セクタの前回の消去時間を比較し、その大小によっては警告出力部１９を介して警告出力を発生する。テーブルデータ書込み部１７は消去時間比較部１４が比較に供した今回の消去時間をテーブルデータ記憶部１６に上書きし消去時間更新を行っておく。消去時間比較部１８はテーブルデータ記憶部１６に記憶する他のセクタと、今回消去したセクタの消去時間を比較し、その大小によっては警告出力部１９を介して警告出力を発生する。警告出力部１９は、比較部１４または比較部１８による警告出力で警告を発生する。

以上の構成において、図２はセクタ１を消去する場合の処理を示す。消去部１１によるフラッシュメモリ１２の消去処理で、セクタ１を消去したときの消去時間を測定部１３が測定する（Ｓ１１）。比較部１４は、テーブルデータ記憶部１６に記憶するセクタ１の前回の消去時間を取り出し（Ｓ１２）、この消去時間と測定部１３が今回測定した消去時間とを比較する（Ｓ１３）。

この比較結果で、前回よりも今回の消去時間が短ければ、テーブルデータ書込み部１７がテーブルデータ記憶部のセクタ１の消去時間を更新する（Ｓ１４）。また、比較部１４は、テーブルデータ記憶部１６に記憶する消去時間の方が短い場合、両消去時間の差が一定値よりも小さいか大きいかをチェックし（Ｓ１５）、大きい場合には警告出力部１９を介してフラッシュメモリの劣化として警告出力を発生する（Ｓ１６）。

上記までの処理は、データ書き込み対象となる同じセクタ１について個別に行うのに対し、これら処理後、消去時間比較部１８は、前記のＳ２，Ｓ３と同様に、テーブルデータ記憶部１６に記憶する各セクタ同士の消去時間を比較し、時間差が小さいか否かをチェックし（Ｓ１７）、時間差が大きい場合にフラッシュメモリの劣化警告を行う（Ｓ１８）。

以上のように、図１に示す出荷時の初期化処理で、テーブルデータには各セクタの最小の消去時間が記憶されており、この状態で各セクタ同士の消去時間を比較してその差が大きい場合に警告を行う。また、図２に示すセクタ消去処理時に装置稼働中でセクタ消去時にテーブルデータの最小時間を更新、または当該セクタの最小時間との比較で消去時間の差が大きい場合に警告を行う。さらに、各セクタ間の消去時間を比較して時間差が大きい場合に警告を行う。これら処理により、フラッシュメモリの劣化の有無を確実に把握でき、装置の稼働中にフラッシュメモリに突然書き込みできなくなる前に警告を得ることができる。

（実施例２）
図５及び図６は、本発明の実施例を示す劣化監視処理フローである。これら処理は、実施例１と同様に、データ処理装置に追加するソフトウェア構成と、フラッシュメモリの各セクタの消去時間および警告回数を劣化度合いに対応させる時間差オーバー回数を記憶・保存するテーブルデータで実現される。

図５は、装置の出荷時に１度だけ行う初期化処理フローを示し、テーブルデータの設定とフラッシュメモリの各セクタ同士の消去時間比較からそのバラツキの大小で劣化判定を行う。

初期化処理の開始で、フラッシュメモリの各セクタを消去し、このときの消去時間を測定してテーブルデータに書き込むと共に初期値０の時間差オーバー回数を書き込んでおく（Ｓ２１）。このテーブルデータは、下記表に例を示すように、フラッシュメモリの全セクタの消去時間および時間差オーバー回数を記憶できる容量分だけ用意する。

次に、テーブルデータの各セクタ同士の消去時間を比較し、時間差の大小をチェックする（Ｓ２２）。この比較は、実施例１と同様の比較方法などで実現される。各セクタの消去時間の比較において、比較基準となる消去時間との差が一定値以上になるときにフラッシュメモリの消去時間異常として警告を行う（Ｓ２３）。

以上のように、初期化処理で各セクタ毎の消去時間の誤差が大きい場合に警告を行うことにより、フラッシュメモリの電気的性能の優劣を把握できる。

次に、図６は、装置の稼働中でフラッシュメモリへのデータ書き込み処理時に行う劣化監視処理フローを示し、各セクタの消去処理時をテーブルデータに記憶する消去時間との比較および時間差オーバー回数で劣化判定を得る。

図６はセクタ１を消去する場合で示し、フラッシュメモリの消去処理開始で、セクタ１を消去したときの消去時間を測定し（Ｓ３１）、テーブルデータからセクタ１の消去時間を取り出し（Ｓ３２）、両消去時間の大小比較によってテーブルデータに記憶するセクタ１の消去時間より短いか否かをチェックする（Ｓ３３）。

テーブルデータに記憶する消去時間より短い場合、テーブルデータに記憶するセクタ1の消去時間を今回の消去時間に更新する(Ｓ３４)。また、テーブルデータに記憶する消去時間の方が短い場合、両消去時間の差が一定値よりも小さいか大きいかをチェックし（Ｓ３５）、大きい場合にはフラッシュメモリの劣化として警告を行う（Ｓ３６）。

この警告処理を行ったとき、テーブルデータのセクタ１の時間差オーバー回数のカウントを＋１し（Ｓ３７）、このカウント値が設定回数をオーバーしたか否かをチェックし（Ｓ３８）、オーバーしている場合には警告を行い（Ｓ３９）、フラッシュメモリの劣化度合いが大きくなったことの警告を行う。

上記までの処理は、データ書き込み対象となるセクタについて個別に行い、これら処理後、前記のＳ２２，Ｓ２３と同様に、テーブルデータに記憶する各セクタ同士の消去時間を比較し、時間差が小さいか否かをチェックし（Ｓ４０）、時間差が大きい場合にフラッシュメモリの劣化警告を行う（Ｓ４１）。この処理は、処理Ｓ３４でテーブルデータに記憶する消去時間が更新された場合の劣化監視を行う。

以上のように、図５に示す初期化処理で、テーブルデータには各セクタの最小の消去時間および時間差オーバー回数が記憶されており、この状態で、装置稼働中でセクタ消去時にテーブルデータの最小時間を更新、または当該セクタの最小時間との比較で消去時間の差が大きい場合に警告を行い、さらには時間差オーバー回数を＋１（インクリメント）した回数が設定回数をオーバーしたときにその警告を行う。これにより、フラッシュメモリの劣化度合いが把握でき、装置の稼働中にフラッシュメモリに突然書き込みできなくなる前に警告を得ることができる。

なお、図５に示す処理を実現する装置構成は、図３に示す構成でテーブルデータ記憶部５に各セクタ別の消去時間にオーバー回数を記憶できるデータ要素を付加しておくことと、その比較部を設けることで実現される。同様に、図６に示す処理を実現する装置構成は、図４に示す構成でオーバー回数のカウント処理部とそのカウント判定部を追加することで実現される。

本発明の実施例１を示すフラッシュメモリの初期化処理フロー。実施例１におけるセクタ消去処理時の警告処理フロー。図１に対応する初期化時の劣化監視処理の要部構成図。図２に対応するセクタ消去時の劣化監視処理の要部構成図。本発明の実施例２を示すフラッシュメモリの初期化処理フロー。実施例２におけるセクタ消去処理時の警告処理フロー。従来のフラッシュメモリの書き込み処理フロー。

Claims

データ処理装置に搭載したフラッシュメモリの劣化監視方法であって、
フラッシュメモリの各セクタを消去する初期化処理に際して、各セクタの消去時間を測定してセクタ毎の最小の消去時間としてテーブルデータに書き込んでおく初期化処理過程と、
データ処理装置の稼働中で、フラッシュメモリへのデータ書き込み処理に際して行う各セクタの消去時間を測定し、この消去時間と前記テーブルデータに記憶する当該セクタの消去時間との時間差が一定時間以上になるときにフラッシュメモリの劣化として警告を行う劣化警告過程とを備えたことを特徴とするフラッシュメモリの劣化監視方法。
データ処理装置に搭載したフラッシュメモリの劣化監視方法であって、
フラッシュメモリの各セクタを消去する初期化処理に際して、各セクタの消去時間を測定してセクタ毎の最小の消去時間、およびセクタ毎に初期値０の時間差オーバー回数をテーブルデータに書き込んでおく初期化処理過程と、
データ処理装置の稼働中で、フラッシュメモリへのデータ書き込み処理に際して行う各セクタの消去時間を測定し、この消去時間と前記テーブルデータに記憶する当該セクタの消去時間との時間差が一定時間以上になるときにフラッシュメモリの劣化として警告を行う劣化警告過程と、
前記警告を行ったときに前記テーブルデータの当該セクタの時間差オーバー回数をインクリメントし、この時間差オーバー回数が設定回数を越えたときに警告を行うカウントオーバー警告過程とを備えたことを特徴とするフラッシュメモリの劣化監視方法。
前記初期化処理過程は、前記テーブルデータに最小の消去時間書き込んだ後に、該テーブルデータの各セクタ同士の消去時間差を比較し、この時間差が一定時間を越えるときに警告を行う過程を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のフラッシュメモリの劣化監視方法。
前記劣化警告過程は、各セクタの消去時間が前記テーブルデータに記憶する当該セクタの消去時間よりも短いときにこの消去時間で該テーブルデータの消去時間を更新する過程を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のフラッシュメモリの劣化監視方法。
前記劣化警告過程は、各セクタの消去処理終了時に、前記テーブルデータの各セクタ同士の消去時間差を比較し、この時間差が一定時間を越えるときに警告を行う過程を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のフラッシュメモリの劣化監視方法。