JP2006309361A - Semiconductor storage device and its controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備するホストシステムで使用される１チップ半導体記憶デバイスに関するものである。 The present invention relates to a one-chip semiconductor memory device used in a host system having a NAND memory interface.
近年フラッシュメモリーといわれる不揮発性メモリーが普及している。とりわけＮＡＮＤ型フラッシュメモリーは、書き込み速度が速く、近年益々大容量化が進んでいる。このＮＡＮＤフラッシュメモリーをＣＰＵで直接駆動するには、ＣＰＵを含むホスト（本願では上位装置という）側にＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備する必要がある。この場合上位装置でＮＡＮＤフラッシュメモリーを直付けして駆動する場合には、上位装置側にＥＣＣ（エラーチェックコード）などＮＡＮＤフラッシュメモリーを駆動するための特別な構成を設ける必要があり、上位装置側の設計上の負担が大きくなるという問題がある。 In recent years, non-volatile memories called flash memories have become widespread. In particular, NAND type flash memory has a high writing speed and has recently been increasing in capacity. In order to directly drive the NAND flash memory by the CPU, it is necessary to provide a NAND memory interface on the host (referred to as a host device in this application) side including the CPU. In this case, when the NAND flash memory is driven directly by the host device, it is necessary to provide a special configuration for driving the NAND flash memory such as ECC (error check code) on the host device side. There is a problem that the design burden of the system becomes large.
また、従来、再生専用の半導体記憶デバイスとしてマスクＲＯＭが知られている。このマスクＲＯＭは製造時にデータ（コンピュータープログラム、そのデータ、画像データ、音声データなどを含む。本願ではコンテンツという）が既に書き込まれているものであり、そのコンテンツはライトプロテクトされる半面、その後このメモリーに新たなデータを書き込むことはできない。 Conventionally, a mask ROM is known as a read-only semiconductor memory device. This mask ROM has already been written with data (including computer program, its data, image data, audio data, etc., referred to as content in this application), and the content is write protected, and then this memory. New data cannot be written to the.
またＯＴＰ(One
Time Programable ROM)と呼ばれている半導体記憶デバイスが存在する。ＯＴＰは、ユーザがその記憶容量が一杯になるまで追記的にデータを記憶させることができるものである。ＯＴＰは安価ではあるが、マスクＲＯＭ同様に書き込まれたコンテンツはライトプロテクトされる反面、書き込み済みデータを消去してデータを書き直すことはできない。
Also OTP (One
There is a semiconductor memory device called “Time Programmable ROM”. The OTP allows the user to store data additionally until the storage capacity is full. Although OTP is inexpensive, content written in the same way as the mask ROM is write-protected, but the written data cannot be erased and the data cannot be rewritten.
以上のように、マスクＲＯＭ、ＯＴＰともに、一旦書き込んだデータを誤って消去したり、故意に改竄できないようになっている点でコンテンツデータを有効に保護することができるものの、ＥＥＰＲＯＭのようにデータを消去してさらにあらたなデータを書き込むことはできない点で使用目的が限定される。また、数ギガバイト程度の大容量のメモリーを構成しにくいといった問題もある。例えば近年メモリーの大容量化が進んでいるが、マスクＲＯＭや、ＯＴＰの場合、せいぜい百メガバイト程度であり、数ギガバイト（ＧＢ）の記憶容量のものは未だ存在しない。 As described above, both mask ROM and OTP can effectively protect the content data in that the data once written cannot be erased accidentally or cannot be tampered with intentionally. The purpose of use is limited in that it cannot be erased to write new data. Another problem is that it is difficult to configure a large-capacity memory of several gigabytes. For example, in recent years, the capacity of memory has been increased, but in the case of mask ROM and OTP, it is about 100 megabytes at most, and there is no storage capacity of several gigabytes (GB).
また、ＣＤやＤＶＤの場合は、再生専用型、ライトワンス型、書き換え型など異なる特性を持ったものが提供されている。再生専用型（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）は、販売時点で既に所定のコンテンツが書き込まれているもので、コンテンツの保護のため、ユーザが斯かるデータを消去したり、新たなデータを書き込んだりすることはできない。ライトワンス型（ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、ＲはRecordableの略）は、物理ブロックのデータの書き換えを行うことなく、メモリー容量が一杯になるまでデータの追記を行うことができるものである。メモリーに一旦データが書き込まれると、コンテンツ保護のためライトプロテクトが架かり、既に書き込まれているデータを消去して新たなデータを書き込むことはできない。よって、データの記録・保存用のアーカイブメモリーとして使用されている。一方、書き替え型(ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＲＷはReWritableの略)は、ユーザが所定回数までは何回でも記録したデータの書き換えを行えるものである。フラッシュメモリーの場合は、簡易な方法でこれら多様な種類のデバイスに対応できるシステムは提案されていない。
そこで本発明は、斯かる従来の半導体記憶デバイスの問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ＮＡＮＤメモリーインターフェースを有する上位装置にＥＣＣなどＮＡＮＤフラッシュメモリー特有の負荷を必要としない１チップ半導体記憶デバイスを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the problems of such a conventional semiconductor memory device. The first object of the present invention is that a host device having a NAND memory interface does not require a load unique to NAND flash memory such as ECC. The object is to provide a one-chip semiconductor memory device.
第２の目的は、ＯＴＰ同様に、ユーザが一旦データを記憶させた後は、自動的にライトプロテクトが架かる、安全性の高い１チップ半導体記憶デバイスを提供することにある。 A second object is to provide a highly secure one-chip semiconductor memory device that is automatically write-protected after data is once stored by the user, as in OTP.
第３の目的は、比較的簡易な方法で、再生専用型、ライトプロテクト型、書き換え型など異なる特性を持った１チップ半導体記憶デバイスを提供することにある。 A third object is to provide a one-chip semiconductor memory device having different characteristics such as a read-only type, a write protect type, and a rewritable type by a relatively simple method.
第４の目的は、比較的安価で大容量のニーズに対応できるライトプロテクト型の１チップ半導体記憶デバイスを提供することにある。 A fourth object is to provide a write-protect type one-chip semiconductor memory device that is relatively inexpensive and can meet the needs of a large capacity.
第５の目的は、ライトプロテクト型であって、メモリー容量が一杯になるまで書き込まれても、初期化により予め設定された回数だけデータの再書き込みができる、より利便性の高い１チップ半導体記憶デバイス（ライトプロテクト機能付きの再利用型）を提供することにある。 The fifth object is a write-protect type, which is a more convenient one-chip semiconductor memory that can rewrite data a preset number of times by initialization even if data is written until the memory capacity is full. It is to provide a device (a reusable type with a write protect function).
（解決手段１）
前記目的を達成するために、本発明では、所定のオペレーティングシステム、ファイルシステム、メモリーインターフェース制御部、及びＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備するホストシステムで使用可能な半導体記憶デバイスであって、当該半導体記憶デバイスは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーからなる少なくとも所定容量の記憶領域を有する記憶部と、ＥＣＣを含み前記ホストシステムから発行されるコマンドを解読して前記記憶部を統括的に制御する制御部とから構成され、前記記憶部に記憶されたデータは消去不可に構成されてなる１チップ半導体記憶デバイスを提供する。
(Solution 1)
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a semiconductor storage device usable in a host system including a predetermined operating system, a file system, a memory interface control unit, and a NAND memory interface, A storage unit having a storage area of at least a predetermined capacity composed of a NAND flash memory, and a control unit that decodes a command issued from the host system including an ECC and controls the storage unit in an integrated manner, There is provided a one-chip semiconductor memory device configured such that data stored in the storage unit cannot be erased.
（作用）
従来ＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備する上位装置側でＮＡＮＤフラッシュメモリーを制御する場合、ＮＡＮＤフラッシュを直付けする場合は上位装置側にＥＣＣなどＮＡＮＤ特有の回路を設ける必要があった。上記構成によれば、ＥＣＣ回路を含むＮＡＮＤ特有の制御部とＮＡＮＤフラッシュメモリーを一体として一つのＩＣで構成したことにより、上位装置側に斯かるＮＡＮＤ特有の回路を設ける必要がなく、上位装置側の負荷（構成・処理）を軽減することができる。また、記憶部に記憶されたコンテンツは消去不能にプロテクトが自動的に架かるため、消去・改竄されたくないコンテンツの有効な保護が図られる。消去不可の仕組みとしては、前記制御部若しくは記憶部の管理領域に、消去不可の情報を記憶し、制御部が上位装置から発行される消去コマンド(初期化コマンドを含む)を拒否するようにするようにすればよい。
(Function)
Conventionally, when a NAND flash memory is controlled on the host device side having a NAND memory interface, a NAND-specific circuit such as ECC has to be provided on the host device side when the NAND flash is directly attached. According to the above configuration, the NAND-specific control unit including the ECC circuit and the NAND flash memory are integrated into one IC, so that it is not necessary to provide such a NAND-specific circuit on the higher-level device side. Load (configuration / processing) can be reduced. Further, since the content stored in the storage unit is automatically protected so that it cannot be erased, the content that does not want to be erased / tampered can be effectively protected. As an unerasable mechanism, the non-erasable information is stored in the control area of the control unit or the storage unit so that the control unit rejects an erase command (including an initialization command) issued from the host device. What should I do?
（解決手段２）
所定のオペレーティングシステム、ファイルシステム、メモリーインターフェース制御部、及びＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備するホストシステムで使用可能な半導体記憶デバイスであって、当該半導体記憶デバイスは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーからなる少なくとも所定容量の記憶領域を有する記憶部と、ＥＣＣを含み前記ホストシステムから発行されるコマンドを解読して前記記憶部を統括的に制御する制御部とから構成され、再生専用型(Read Only)、ライトプロテクト型など少なくとも当該デバイスの種別を表す情報を当該半導体記憶デバイスの特性情報の一つとして前記制御部若しくは記憶部の管理領域に記憶してなり、前記制御部は、上位装置から発行される書き込みコマンドに対し、前記記憶されているデバイス特性情報を解釈し、これに基づき前記コマンドの実行の是非を判断する１チップ半導体記憶デバイスを提供する。
(Solution 2)
A semiconductor storage device usable in a host system including a predetermined operating system, a file system, a memory interface control unit, and a NAND memory interface, wherein the semiconductor storage device is a storage of at least a predetermined capacity composed of a NAND flash memory. Consists of a storage unit having an area and a control unit that decodes commands issued from the host system including ECC, and controls the storage unit centrally, such as a read-only type (Read Only), a write protect type, etc. Information indicating at least the type of the device is stored in the control area of the control unit or the storage unit as one of the characteristic information of the semiconductor storage device, and the control unit responds to a write command issued from a host device. The stored device features Interprets the information and provides a one-chip semiconductor memory device to determine whether to execute the command based on this.
（作用）
従来ＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備する上位装置側でＮＡＮＤフラッシュメモリーを制御する場合、ＮＡＮＤフラッシュを直付けする場合は上位装置側にＥＣＣなどＮＡＮＤ特有の回路を設ける必要があった。上記構成によれば、ＥＣＣ回路などＮＡＮＤ特有の構成をＮＡＮＤ型フラッシュメモリーと一体の制御部に設け、これら（記憶部と制御部）を一つのＩＣで構成したことにより、上位装置側に斯かるＮＡＮＤ特有の回路を設ける必要がなく、上位装置側の構成・処理を簡易にすることができる。また、前記制御部若しくは記憶部に、当該デバイスの特性情報を記憶しており、さらに制御部は上位装置から発行される書き込みコマンドに対し、前記記憶されているデバイス特性情報を解釈して、これを実行すべきか否か判断可能に構成されているので、従来にないバラエティーに富んだ１チップ半導体記憶デバイスを提供できる。
(Function)
Conventionally, when a NAND flash memory is controlled on the host device side having a NAND memory interface, a NAND-specific circuit such as ECC has to be provided on the host device side when the NAND flash is directly attached. According to the above configuration, a NAND-specific configuration such as an ECC circuit is provided in the control unit integrated with the NAND flash memory, and these (storage unit and control unit) are configured by a single IC. There is no need to provide a circuit peculiar to NAND, and the configuration and processing on the host device side can be simplified. Further, the device characteristic information is stored in the control unit or the storage unit, and the control unit interprets the stored device characteristic information in response to a write command issued from a host device. Therefore, it is possible to provide an unprecedented variety of one-chip semiconductor memory devices.
(解決手段３)
上記解決手段において、前記制御部若しくは記憶部の管理領域に、当該デバイスの種別を表す情報として再生専用型を表すデバイス特性情報を記憶しておき、前記制御部は、これを元に、仮に上位装置から書込み命令があった場合でも、一切の書き込み命令を拒否するように構成するとよい。
(Solution 3)
In the above solution, in the management area of the control unit or the storage unit, device characteristic information indicating a read-only type is stored as information indicating the type of the device, and the control unit temporarily Even if there is a write command from the apparatus, it is preferable to reject all write commands.
（作用）
本発明では、上述の通り、デバイス特性情報を前記制御部若しくは記憶部の管理領域に記憶している。デバイスが、上位装置からの当該デバイス特性情報読出しコマンドに呼応するように構成すれば、上位装置はその読み出したデバイス特性情報が「再生専用型」であった場合、書き込みコマンド自体を受け付けないように構成することができる。仮に何らかの理由により書き込みコマンドが上位装置側から発行されても、デバイスの制御部自体がこれを受け付けない。記憶データについて読出しコマンドのみが実行され、ユーザは記憶されているコンテンツデータを誤って消去したりすることがなく、あたかも、マスクＲＯＭやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭのような再生専用型の半導体記憶デバイスを提供できる。尚データの消去は書き込み命令の一形態である（消去はオール１の書き込み命令）。
(Function)
In the present invention, as described above, the device characteristic information is stored in the management area of the control unit or the storage unit. If the device is configured to respond to the device characteristic information read command from the host device, the host device will not accept the write command itself if the read device property information is “reproduction-only”. Can be configured. Even if a write command is issued from the host device side for some reason, the device control unit itself does not accept it. Only the read command is executed for the stored data, and the user does not erase the stored content data by mistake, as if it is a read-only semiconductor memory such as a mask ROM, CD-ROM, or DVD-ROM. Can provide a device. Note that erasing data is a form of a write command (erase is an all-one write command).
（解決手段４）
また、前記制御部若しくは記憶部の管理領域に、当該デバイスの種別を表す情報としてライトプロテクト型を表すデバイス特性情報を記憶しておき、前記制御部は、これを元に、上位装置からの書き込み命令に対し、当該デバイスの記憶容量が一杯になるまでのコンテンツの書き込みを許容するように構成するとよい。
(Solution 4)
In addition, device characteristic information indicating a write protect type is stored as information indicating the type of the device in the management area of the control unit or the storage unit, and the control unit writes data from a host device based on the device characteristic information. It may be configured to allow content to be written until the storage capacity of the device becomes full in response to an instruction.
（作用）
前記構成によれば、制御部はライトプロテクト型という特性情報を解釈し、上位装置からのコンテンツデータの書き込み指令をデバイスの記憶容量が一杯になるまで実行する。それ以降は、上位装置から書き込み命令があっても制御部自体がこれを実行しない。また、ライトプロテクト型であるから、上位装置は、データの消去命令自体を受け付ないが、仮に何らかの理由により上位装置から消去命令があっても制御部自体がこれを実行しない。よってユーザが書き込んだデータについてはプロテクトが自動的に掛かり、あたかも、ＯＴＰやＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒのようなユーザが書き込んだコンテンツを有効に保護することができる１チップ半導体記憶デバイスを提供することができる。
(Function)
According to the above configuration, the control unit interprets the write protect type characteristic information, and executes the content data write command from the host device until the storage capacity of the device is full. Thereafter, even if there is a write command from the host device, the control unit itself does not execute it. Further, since it is a write protect type, the host device does not accept the data erase command itself, but even if there is an erase command from the host device for some reason, the control unit itself does not execute it. Therefore, the data written by the user is automatically protected, and it is possible to provide a one-chip semiconductor memory device that can effectively protect the content written by the user, such as OTP, CD-R, and DVD-R. be able to.
（解決手段５）
また上述のライトプロテクト型において、前記ライトプロテクト型を表すデバイス特性情報の他に、さらに、初期化可能回数を記憶しておき、前記制御部はこれを元に、上位装置からの初期化コマンドを前記設定回数まで許容するように構成するとよい。
(Solution 5)
Further, in the above-described write protect type, in addition to the device characteristic information indicating the write protect type, the number of times that initialization is possible is further stored, and based on this, the control unit issues an initialization command from the host device. It may be configured to allow up to the set number of times.
（作用）
ライトプロテクト型は、記録・保存用のアーカイブメモリーであるから、記憶済みのデータを消去することとなる初期化コマンドは本来受け付けない。しかし、本解決手段は、ライトプロテクト型の場合でも、制御部が敢て所定回数の初期化コマンドを許容するよう特別な形態に構成した。これにより、初期化により、何回かの記憶データの総書き換えが可能な利便性の高い半導体記憶デバイスを提供できる。尚この場合も、制御部は、記憶容量が一杯になった後は、初期化を実行しない限り、書き込みコマンドを実行しない（ライトプロテクトが自動的に架かる）。よって、ユーザが誤って記憶済みのデータを消去したり改竄してしまう心配がない。
(Function)
Since the write protect type is an archive memory for recording / storing, an initialization command for erasing stored data is not originally accepted. However, the present solution is configured in a special form so that the control section dares to allow a predetermined number of initialization commands even in the case of the write protect type. Thereby, it is possible to provide a highly convenient semiconductor memory device capable of total rewriting of stored data several times by initialization. In this case as well, after the storage capacity is full, the control unit does not execute the write command unless the initialization is executed (write protection is automatically applied). Therefore, there is no worry that the user accidentally erases or falsifies stored data.
（解決手段６）
また、ライトプロテクト型の場合、記憶容量を１ギガバイト以上で構成するとよい。
(Solution 6)
In the case of the write protect type, the storage capacity may be configured with 1 gigabyte or more.
（作用）
上記構成にすれば、制御部のファームウエアに構成的特長を持たせるだけで、従来のＯＴＰでは実現が困難であった大容量のライトプロテクト型の半導体記憶デバイスを、極めて安価に提供することができる。
(Function)
With the above configuration, it is possible to provide a large-capacity write-protect semiconductor memory device that is difficult to realize with conventional OTP at a very low cost, by simply providing the control unit firmware with structural features. it can.
はじめに、本発明の１チップ半導体記憶デバイスの構造例について説明する。
１チップ半導体記憶デバイスは、メモリー（特許請求範囲の記憶部に相当）と、上位装置側からの指令を受けて前記メモリーを統括的に制御するコントローラ（特許請求範囲の制御部に相当）を基本構成としている。
First, a structural example of the one-chip semiconductor memory device of the present invention will be described.
The one-chip semiconductor memory device basically includes a memory (corresponding to a storage unit in claims) and a controller (corresponding to a control unit in claims) that comprehensively controls the memory in response to a command from the host device side. It is configured.
図１は半導体記憶デバイスの一構造例を示すもので、図１（Ａ）に示すように、メモリー１１とコントローラ１２の各集積回路（ウエハー）が配線基板１５上に並列に接続されたものが、同図（Ｂ）に示すような、その周辺に複数の端子を有するＬＳＩパッケージに内蔵されて１チップ半導体メデバイス１０として構成されている（平面図である）。メモリー１１は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーで構成される。フラッシュメモリーはＥＥＰＲＯＭの一種である。なお、ウエハーを並列に配置接続するのではなく同一ウエハー上に構成してもよい。また互いに上下方向に積層して接続しても良い。その場合はメモリー容量比を大きくすることができる。 FIG. 1 shows an example of the structure of a semiconductor memory device. As shown in FIG. 1A, the integrated circuit (wafer) of the memory 11 and the controller 12 is connected in parallel on the wiring board 15. As shown in FIG. 5B, the semiconductor device 10 is built in an LSI package having a plurality of terminals in the periphery thereof (a plan view). The memory 11 is composed of a NAND flash memory. Flash memory is a kind of EEPROM. The wafers may be configured on the same wafer instead of being arranged and connected in parallel. Further, they may be laminated and connected in the vertical direction. In that case, the memory capacity ratio can be increased.
図２で本１チップ半導体記憶デバイスの構成を簡単に説明する。
このコントローラは、不図示のＣＰＵの他、ＮＡＮＤフラッシュメモリー特有のＢＡＤ ＢＬＯＣＫに対応するためのＥＣＣ１２１や上位装置２とメモリー１１間で転送されるデータの緩衝を行うバッファメモリー１２２を基本構成として具備している。さらに、上位装置と通信を行うＮＡＮＤメモリーインターフェース部１２３（上位装置側）、上位装置からのコマンドを受けＮＡＮＤ型フラッシュメモリーと通信を行うためのＮＡＮＤメモリーインターフェース部１２４（メモリー側）を具備している。前記ＣＰＵは、ＮＡＮＤメモリーインターフェース１２３、１２４、ＥＣＣ１２１、メモリーを統括的に制御し、上位装置２からのコマンドを解釈し、それを実行する。
The configuration of this one-chip semiconductor memory device will be briefly described with reference to FIG.
In addition to a CPU (not shown), this controller includes, as a basic configuration, an ECC 121 for supporting BAD BLOCK unique to a NAND flash memory and a buffer memory 122 for buffering data transferred between the host device 2 and the memory 11. ing. Further, a NAND memory interface unit 123 (higher device side) for communicating with the host device and a NAND memory interface unit 124 (memory side) for receiving a command from the host device and communicating with the NAND flash memory are provided. . The CPU comprehensively controls the NAND memory interfaces 123 and 124, the ECC 121, and the memory, interprets commands from the host device 2, and executes them.
次に図３を用いて、本1チップ半導体記憶デバイスを駆動する上位装置について簡単に説明する。この１チップ半導体デバイス１０は、ＮＡＮＤメモリーインターフェース２４を有する上位装置２で使用される。上位装置２は、その他、所定のオペレーティングシステム（ＯＳ）２１、所定のファイルシステム２２、さらにメモリーインターフェース制御部２３を有している。詳細な機能については後述する。 Next, with reference to FIG. 3, a host device for driving the one-chip semiconductor memory device will be briefly described. This one-chip semiconductor device 10 is used in a host device 2 having a NAND memory interface 24. The host device 2 includes a predetermined operating system (OS) 21, a predetermined file system 22, and a memory interface control unit 23. Detailed functions will be described later.
次に本発明の１チップ半導体記憶デバイスの特徴について詳細に説明する。
（本発明の半導体記憶デバイスの特徴）
本発明の１チップ半導体記憶デバイスの特徴は、再生専用型、ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型など、従来にはない各種デバイスとして設定が可能なことにある。
Next, features of the one-chip semiconductor memory device of the present invention will be described in detail.
(Characteristics of the semiconductor memory device of the present invention)
The feature of the one-chip semiconductor memory device of the present invention is that it can be set as various devices such as a read-only type, a write protect type, and a reuse type with a write protect function.
フラッシュメモリーを用いた従来の半導体記憶デバイスは、書き換え型のみ存在し、マスクＲＯＭのような再生専用型や、ＯＴＰのようなライトプロテクト型、さらにライトプロテクト機能付きの再利用型は存在しない。以下、本発明の１チップ半導体デバイスのデバイス種別について説明する。 Conventional semiconductor memory devices using flash memory exist only in a rewritable type, and there are no read-only type such as a mask ROM, a write protect type such as OTP, and a reusable type with a write protect function. The device type of the one-chip semiconductor device of the present invention will be described below.
（再生専用型）
再生専用型とは、販売時点で既にコンテンツが記録済みであり、この記憶済みのデータの読み出しのみ可能で、データの書き込み、初期化（フォーマット）などコンテンツの改変が一切禁止されるデバイスである。上位装置からデバイスへのデータ書き込みコマンドを受け取った時は、制御部は、後述する記憶部の管理領域に記憶されている「再生専用型」を現すデバイス特性情報を解釈し、コマンドステータスとしてエラーを返し、本再生専用型デバイスでは当該コマンドが実行できないことを上位装置に通知する。上位装置からデータの読み出しコマンドを受け取った時は、コマンドにより指定された論理ブロックアドレスのデータを、転送長で示される分読み出して上位装置へ転送する。
(Reproduction-only type)
The reproduction-only type is a device in which content has already been recorded at the time of sale, the stored data can only be read, and modification of the content such as data writing and initialization (format) is completely prohibited. When receiving a data write command to the device from the host device, the control unit interprets the device characteristic information indicating “reproduction-only type” stored in the management area of the storage unit, which will be described later, and gives an error as the command status. In return, the higher-level device is notified that the command cannot be executed by the reproduction-only device. When a data read command is received from the host device, the data of the logical block address designated by the command is read by the transfer length and transferred to the host device.
（ライトプロテクト型）
本願においてライトプロテクト型とは、ユーザが書き込んだコンテンツに対してライトプロテクトが架かるように設定可能なものである。この機能は、制御部若しくは記憶部の管理領域に書き込まれている「ライトプロテクト型」というデバイス特性情報を制御部が解釈し、書き込み済みのコンテンツを改変するようなコマンドに対してはエラーを返すことにより実行される。書き込んだデータの読み出しは随時可能である。アーカイブ用、使い捨て用、コンテンツの改変を許容できない用途などに適している。
(Write protect type)
In the present application, the write protect type can be set so that the content written by the user is write protected. This function allows the control unit to interpret “write protect type” device characteristic information written in the management area of the control unit or storage unit, and returns an error for a command that modifies the written content. Is executed. The written data can be read at any time. It is suitable for archiving, disposable use, and applications that cannot tolerate content modification.
記憶部の物理ブロックに対するデータの重ね書き換えを不要とするので、書き込み回数が極めて制限されるような安価なメモリーでも対応可能であり、デバイス自体を安価に提供できる利点がある。記憶容量（デジタルカメラの撮影可能枚数）や書き込み速度の異なる複数のメモリーを提供すれば、ユーザの選択度が一層広がる。 Since it is not necessary to rewrite the data in the physical block of the storage unit, it is possible to cope with an inexpensive memory in which the number of times of writing is extremely limited, and there is an advantage that the device itself can be provided at low cost. Providing a plurality of memories with different storage capacities (number of digital cameras that can be photographed) and writing speeds further increases the user's selectivity.
（ライトプロテクト機能付き再利用型）
本発明で、ライトプロテクト機能付き再利用型とは、ライトプロテクト型の発展型で、所定回数初期化を可能にしたものである。即ち、残りフォーマット回数が０でない限り、ユーザデータ領域を初期化することにより、再度、ブランクに書き込みが可能なデバイスである。初期化可能回数は、フラッシュメモリーの物理ブロックの予定された書き換え回数より小さく設定するのが好ましい。書き込み可能回数を、当該デバイスの予定された書き換え回数より小さく設定することにより、データの書き込み、書き込まれたデータの保全を図るためである。
(Reuse type with write protect function)
In the present invention, the reusable type with the write protect function is an advanced type of the write protect type and can be initialized a predetermined number of times. That is, as long as the remaining number of formatting is not 0, the device can be written to the blank again by initializing the user data area. The number of times that initialization can be performed is preferably set smaller than the scheduled number of times of rewriting the physical block of the flash memory. This is because the number of writable times is set to be smaller than the scheduled number of rewrites of the device so that data can be written and the written data can be maintained.
ライトプロテクト機能付き再利用型の場合も、ライトプロテクト型同様、一旦書き込んだコンテンツに対しては、ライトプロテクトが自動的に架かるように設定できる。コンテンツの書き込みによりメモリー容量が一杯になっても、保存したコンテンツが不要になった場合、初期化により、記録済みの全データを消去した上で、再度新たなデータを記録することができる。このような処理を、デバイスに設定された初期化可能回数だけ実行できる。これにより、より利便性の高い１チップ半導体記憶デバイスを提供できる。 In the case of the reusable type with the write protect function, the write protect can be automatically set to the contents once written, as in the write protect type. Even if the memory capacity becomes full due to the writing of content, if the stored content is no longer necessary, the initialization can erase all recorded data and then record new data again. Such processing can be executed as many times as possible for initialization set in the device. As a result, a more convenient one-chip semiconductor memory device can be provided.
（書き換え型）
書き換え型とは、ユーザデータ領域へ制限なくデータの書き込み、削除が可能なデバイスである。書き換え型デバイスが上位装置からデータ書き込みコマンドを受け取った時は、コマンドで指定された転送長分のデータを上位装置から受け取り、当該コマンドにより指定された論理ブロックアドレスへデータが書き込まれる。またメモリーからランダムにデータ読み出し可能なデバイスである。フラッシュメモリーを用いた場合、ユーザデータ領域の物理ブロックにおいて、所定範囲内（例えば１万回）でデータの書き換えが可能である。
(Rewrite type)
A rewritable device is a device that can write and delete data in the user data area without restriction. When the rewritable device receives a data write command from the host device, it receives data for the transfer length specified by the command from the host device and writes the data to the logical block address specified by the command. It is a device that can read data randomly from memory. When a flash memory is used, data can be rewritten within a predetermined range (for example, 10,000 times) in a physical block in the user data area.
（特性情報）
本発明の半導体記憶デバイスの他の特徴は、デバイス毎にその固有の性質をデバイス特性情報として有していることにある。上述したデバイス種別と共に、特性情報として下記表１に示したものを使用できる。この特性情報は、デバイスの制御部、若しくは記憶部の管理領域に書き込まれる。この情報は、上位装置に接続した際や、電源が投入された際に読み出すことができる。
(Characteristic information)
Another feature of the semiconductor memory device of the present invention is that each device has its unique property as device characteristic information. Along with the above device type, the characteristic information shown in Table 1 below can be used. This characteristic information is written in the control section of the device or the management area of the storage section. This information can be read when connected to the host device or when the power is turned on.
以下、上記表１の各特性情報について説明する。 Hereinafter, each characteristic information of the said Table 1 is demonstrated.
「デバイス種別」は、デバイスに再生専用型、ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型、書き換え型の４つのタイプが存在するので、デバイスがこのうちのいずれのタイプであるを、例えば工場出荷時に書き込むことができる。 There are four types of “device type”: a read-only type, a write protect type, a reuse type with a write protect function, and a rewrite type. Sometimes you can write.
「デバイス種別の変更可否」は、デバイス種別がコマンドにより変更可能かどうかを決定するフラグ情報である。例えば、デバイスをライトプロテクト型として固定して提供したい場合は、「デバイス種別」をライトプロテクト型とするとともに「デバイス種別変更可否」を”否”に設定する。また、例えば、使用途中にユーザがライトプロテクト型を再利用型に変更したい場合は、適合するパスワードを入力し、「デバイス種別変更可否」を“可”に変更した上で、所定のコマンドで「デバイス種別」を再利用型に変更すればよい。 “Device type changeability” is flag information that determines whether the device type can be changed by a command. For example, when a device is to be provided as being fixed as a write protect type, “device type” is set as a write protect type and “device type changeable” is set to “not”. Also, for example, if the user wants to change the write-protect type to the re-use type during use, enter the appropriate password, change “device type changeable” to “allowed”, and use a predetermined command to Change the “device type” to reusable.
「ライトプロテクト」は、当該デバイスに対する書き込みを禁止するか否かを決定するための情報である。「ライトプロテクト」が“有効”の時は、上位装置から書き込みコマンドが発行された場合、エラーを返すことで、記憶済みのコンテンツの保護が図られる。デバイス種別が、再生専用型の場合は定常的に“有効”に設定する。ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型の場合は、コンテンツを書き込んでライトプロテクトを架けたいときに“有効”に設定する。コンテンツを一度で書き込むことが予定されている場合は、書き込み動作終了時点で、ヒューズ機能の設定、即ち、自動的にライトプロテクト“有効”に設定されるようにしてもよい。 “Write protect” is information for determining whether or not writing to the device is prohibited. When “write protect” is “valid”, the stored content is protected by returning an error when a write command is issued from the host device. When the device type is a reproduction-only type, it is constantly set to “valid”. In the case of the write protect type and the reusable type with the write protect function, it is set to “valid” when the content is written and the write protect is to be applied. If the content is scheduled to be written once, the fuse function may be set at the end of the write operation, that is, the write protection “valid” may be automatically set.
「デバイスフォーマット状態」は、デバイスが物理フォーマット済みであるか、即ち、デバイスに対して読み出し、書き込みなどのアクセスが可能な状態であるかを表すフラグ情報である。 The “device format state” is flag information indicating whether the device has been physically formatted, that is, whether the device can be accessed for reading and writing.
「残りデバイスフォーマット回数」は、フォーマットコマンドにより、デバイスの初期化が可能な回数（Ｎ）を示す。Ｎ＝０の場合はフォーマット不可能なことを示す。例えば、デバイス種別が、再生専用型、ライトプロテクト型の場合は、残りデバイスフォーマット回数を「０」に初期設定（自動設定）する。デバイス種別がライトプロテクト付き再利用型の場合は、「残りデバイスフォーマット回数」を適宜の値、例えば「２」と初期設定する。この場合、記憶容量が一杯になるまでデータの書き込みができ、容量が一杯になると、ライトプロテクトが自動的に架かるが、デバイスの初期化を行って再度記憶容量が一杯になるまでデータの書き込みを２回まで実行できることとなる。フォーマットするごとにＮは「１」だけ自動的に減少し、「０」になった場合は以降のフォーマットは実行できない。書き換え型の場合は、フォーマット回数に制限のないデバイスであるから、残りデバイスフォーマット回数は使用しない。 “Number of remaining device formats” indicates the number of times (N) that a device can be initialized by a format command. When N = 0, it indicates that formatting is impossible. For example, when the device type is a read-only type or a write protect type, the remaining device format count is initially set (automatically set) to “0”. If the device type is a reusable type with write protection, the “remaining device format count” is initialized to an appropriate value, for example, “2”. In this case, data can be written until the storage capacity is full, and when the capacity is full, write protection is automatically applied, but data is written until the storage capacity becomes full again after initializing the device. It can be executed up to two times. Each time formatting is performed, N automatically decreases by “1”, and when it becomes “0”, the subsequent formatting cannot be executed. In the case of the rewritable type, since the device has no limitation on the number of formatting, the remaining device formatting times are not used.
（上位装置での使用例）
以下、本発明の半導体記憶デバイスが上位装置で使用される例について、図３を用いて説明する。
(Usage example with host device)
Hereinafter, an example in which the semiconductor memory device of the present invention is used in a host device will be described with reference to FIG.
上位装置２には、所定のオペレーティングシステム（ＯＳ）２１、ＦＡＴファイルシステム２２、メモリーインターフェース制御部２３、及びＮＡＮＤメモリーインターフェース２４が具備されている。本例の場合は、上位装置２の具備するＦＡＴファイルシステム５２がメモリーインターフェース制御部２３にコマンドを発行し、これを受けてメモリーインターフェース制御部２３はデバイスの制御部にコマンドを発行してデバイスのファイルを管理するものである。上位装置と本１チップ半導体デバイスとの間で、ＮＡＮＤメモリーインターフェース２４で電気的及び機械的な接続がなされる。 The host device 2 includes a predetermined operating system (OS) 21, a FAT file system 22, a memory interface control unit 23, and a NAND memory interface 24. In the case of this example, the FAT file system 52 included in the host device 2 issues a command to the memory interface control unit 23, and in response to this, the memory interface control unit 23 issues a command to the device control unit. Manage files. An electrical and mechanical connection is made by the NAND memory interface 24 between the host device and the one-chip semiconductor device.
上位装置２としては、例えば、各種産業機械、その他各種のものが考えられる。上位装置としては、コンテンツを専ら読み出してこれを使用するものと、専らコンテンツの書き込みを行うものとが別個に存在しても構わない。 As the host device 2, for example, various industrial machines and other various devices can be considered. As the host device, there may be a device that reads and uses content exclusively and a device that exclusively writes content.
上位装置２にデバイスが装着されたら、メモリーインターフェース制御部２３はデバイス情報取得コマンドを発行して、インストールされているデバイス種別（再生専用型、ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型、書き換え型の別）やデバイスの総論理ブロック数、論理ブロックサイズを取得する。 When a device is attached to the host device 2, the memory interface control unit 23 issues a device information acquisition command, and the installed device type (reproduction-only type, write protect type, reusable type with write protect function, rewrite type) To obtain the total logical block number and logical block size of the device.
その後、ＯＳ５１がファイルシステム２２を起動して、デバイスにボリュームのマウントを行う。デバイスに予定された以外のファイルシステムが書かれていた場合はエラーを通知する。未フォーマットデバイスの場合は、デバイスの論理フォーマット処理が必要であることをユーザへ通知する。 Thereafter, the OS 51 activates the file system 22 and mounts a volume on the device. If a file system other than the one scheduled is written on the device, an error is notified. In the case of an unformatted device, the user is notified that logical formatting processing of the device is necessary.
ボリュームがマウントされていることが確認された場合、その後、ユーザの指示に従って、ＯＳやアプリケーションがファイルの生成、削除、ファイルのリード、ライト、ディレクトリエントリリードなどの要求を、ファイルシステム２２に対してコマンドとして要求する。またファイルシステム２２は、ＯＳ２１からのコマンドを受け付け、コマンド単位で論理データから物理デバイスデータへの変換、または物理デバイスデータから論理データへの変換を実行する。物理デバイスデータは、ファイルシステム２２からメモリーインターフェース制御部２３に対して読出し又は書き込み要求するデータに該当する。 When it is confirmed that the volume is mounted, the OS or application then sends a request for file creation, deletion, file read, write, directory entry read, etc. to the file system 22 in accordance with a user instruction. Request as a command. Further, the file system 22 receives a command from the OS 21 and executes conversion from logical data to physical device data or conversion from physical device data to logical data in units of commands. The physical device data corresponds to data to be read or written from the file system 22 to the memory interface control unit 23.
この物理デバイスデータは、デバイスの論理ブロックアドレスとそれに対応した書き込まれるべきデータもしくは読み出されるべきデバイスの論理ブロックアドレスに相当する。デバイスの制御部は、この論理ブロックアドレスを、当該制御部が有する”論理ブロックアドレス及び物理ブロックアドレス管理テーブル”を参照して物理ブロックアドレスに変換し、しかるべき記憶領域にデータを書き込んだり、しかるべき記憶領域からデータを読み出す。 This physical device data corresponds to the logical block address of the device and the data to be written or corresponding to the logical block address of the device to be read. The control unit of the device converts this logical block address into a physical block address with reference to the “logical block address and physical block address management table” of the control unit, and writes data to an appropriate storage area. Read data from the storage area to be stored.
メモリーインターフェース制御部２３は、ファイルシステム２２からの書き込み、読出し要求をメモリーコマンドに変換し、１チップ半導体デバイス１に対して読出しコマンド、または書き込みコマンドを発行する。 The memory interface control unit 23 converts a write / read request from the file system 22 into a memory command, and issues a read command or a write command to the one-chip semiconductor device 1.
（制御部の処理）
以下、再生専用型、ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型、書き換え型の各半導体記憶デバイスが、上位装置から読出しコマンド、書き込みコマンド、フォーマットコマンドが発行された時にデバイスの制御部が実行するそれぞれの処理について、図面を用いて説明する。
(Control processing)
The read-only type, write protect type, reusable type with write protect function, and rewritable type semiconductor storage device are executed by the device controller when a read command, write command, and format command are issued from the host device. Each process will be described with reference to the drawings.
１． 読出しコマンド受け取った時
デバイスが読み出しコマンドを受け取った時の制御部の処理について、図４を用いて説明する。
1. When a read command is received The processing of the control unit when the device receives a read command will be described with reference to FIG.
まず、デバイスがフォーマット済であるかを確認し、未フォーマットであれば（ＳＴ１０１でＮＯの場合）エラーを返す。ＳＴ１０１でＹＥＳであれば、読み出しを実行する（ＳＴ１０２）。 First, it is confirmed whether or not the device has been formatted. If it has not been formatted (NO in ST101), an error is returned. If YES in ST101, reading is executed (ST102).
ここで、各デバイス種別とも、読出しコマンドを受け取ったら、指定された論理ブロックから指定された論理ブロック数のデータを、記憶部からＮＡＮＤメモリーインターフェースを介して上位装置に転送する。読み出しが正常に終了しなかった場合（ＳＴ１０３でＮＯ）はエラー終了し、そうでない場合は正常終了する（ＳＴ１０４）。 Here, when a read command is received for each device type, data of the specified number of logical blocks from the specified logical block is transferred from the storage unit to the host device via the NAND memory interface. If the reading is not completed normally (NO in ST103), the process ends in error, and if not, the process ends normally (ST104).
２． 書き込みコマンドを受け取ったとき
デバイスが書き込みコマンドを受け取った時の制御部の処理について、図５を用いて説明する。
2. Processing of the control unit when the device receives a write command when a write command is received will be described with reference to FIG.
まず、デバイスがフォーマット済であるかを確認し（ＳＴ２０１）、未フォーマットであれば（ＮＯの場合）エラー終了する。ＳＴ２０１でＹＥＳであれば、ライトプロテクトが”有効”に設定されているかを判断し（ＳＴ２０２）、ＹＥＳであればエラー終了する。ライトプロテクトが”無効”に設定されている場合（ＳＴ２０２でＮＯ）は、デバイスに空容量があるか否かを判断し（ＳＴ２０３）、書き込むだけの容量がない場合は、エラーを通知する。書き込むだけの空容量があれば、書き込みを実行する（ＳＴ２０４）。そして書き込みが正常に行われたか否かを判断し（ＳＴ２０５）、ＹＥＳであれば、正常終了する（ＳＴ２０６）。 First, it is confirmed whether or not the device has been formatted (ST201). If the device has not been formatted (NO), the process ends with an error. If YES in ST201, it is determined whether the write protection is set to “valid” (ST202). If YES, the process ends in an error. If the write protect is set to “invalid” (NO in ST202), it is determined whether or not the device has an empty capacity (ST203). If there is not enough capacity to write, an error is notified. If there is enough free space for writing, writing is executed (ST204). Then, it is determined whether or not the writing has been normally performed (ST205). If YES, the processing is normally terminated (ST206).
３．フォーマットコマンドを受け取った時
デバイスがフォーマットコマンドを受け取った時の制御部の処理について、図６を用いて説明する。
3. When the format command is received The processing of the control unit when the device receives the format command will be described with reference to FIG.
デバイスにライトプロテクトが”有効”に設定されているか否かを判断し（ＳＴ３０１）、ＹＥＳであればエラー終了する。ＮＯであれば、次にデバイス種別が、再生専用型若しくはライトプロテクト型であるか否かを判断し（ＳＴ３０２）、ＹＥＳであればエラー終了する。ＮＯであれば（ライトプロテクト機能付き再利用型の場合）、残りフォーマット回数がＮ＝０であるか否かを判断し（ＳＴ３０３）、ＹＥＳであればエラー終了する。ＮＯであれば、フォーマット状態フラグを”未フォーマット”に設定する（ＳＴ３０４：既に設定されている場合はそのまま）。これを終えるとフォーマットを実行する（ＳＴ３０５）。この際、残りフォーマット回数を設定値から１だけ減らして再設定する（ＳＴ３０６）。次にフォーマットが正常に行われたか否かを判断し（ＳＴ３０７）、ＮＯであればエラー終了する。ＹＥＳであれば、フォーマット状態フラグを”フォーマット済”に設定し（ＳＴ３０８）、これを終えてフォーマットコマンドが完了する。 It is determined whether or not write protection is set to “valid” for the device (ST301). If YES, the process ends in an error. If NO, it is then determined whether the device type is a read-only type or a write protect type (ST302). If YES, the process ends in an error. If NO (in the case of the reusable type with the write protect function), it is determined whether or not the remaining number of formats is N = 0 (ST303). If YES, the process ends in an error. If NO, the format status flag is set to “unformatted” (ST304: if it has already been set). When this is finished, the formatting is executed (ST305). At this time, the remaining number of formatting is reduced by 1 from the set value and reset (ST306). Next, it is determined whether or not the format has been normally performed (ST307). If NO, the process ends in error. If YES, the format status flag is set to “formatted” (ST308), and the format command is completed after this.
なお、ＳＴ３０５でフォーマットを実行する前段階でフォーマット状態フラグを”未フォーマット”に設定する（ＳＴ３０４）のは、ＳＴ３０５において、フォーマット中に何等かの理由でフォーマット動作が正常に終了せずエラー終了した場合（ＳＴ３０７でＮＯの場合）、再度ファーマットを可能にするためである。 The reason why the format status flag is set to “unformatted” (ST304) in the previous stage of executing the formatting in ST305 is that the formatting operation did not end normally for some reason during the formatting in ST305 and ended in error. In this case (in the case of NO in ST307), this is to enable the format again.
以上、ライトプロテクト機能付き再利用型、書き込み型のいずれもフォーマットコマンドを受け取った場合であって、フォーマット可と設定されていた場合はデバイスを初期化（記憶されている全データを消去）する。フォーマットコマンドを実行した場合、再度ブランクデバイスとして全論理ブロックアドレスへ書き込みができる状態になる。残りフォーマット回数が「０」になるとフォーマット不可能となり、全記憶領域にデータが書き込まれた時点及びファイナライズされた時点で以降の書き込みが不可能となる。 As described above, when both the reusable type with the write protect function and the write type have received the format command and the format is set to be possible, the device is initialized (all stored data is erased). When the format command is executed, it becomes possible to write to all logical block addresses again as a blank device. When the remaining number of formatting times becomes “0”, formatting becomes impossible, and subsequent writing becomes impossible when data is written to all the storage areas and finalized.
１０：1チップ半導体記憶デバイス、１１：メモリー、１２：コントローラ、１５：基板、１２１：ＥＣＣ、１２２：バッファメモリー、１２３：ＮＡＮＤメモリーインターフェース(上位装置側)、１２４：ＮＡＮＤメモリーインターフェース（メモリー側）
10: 1 chip semiconductor memory device, 11: memory, 12: controller, 15: substrate, 121: ECC, 122: buffer memory, 123: NAND memory interface (higher device side), 124: NAND memory interface (memory side)
本発明は、ＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備するホストシステムで使用される半導体記憶デバイス及びその制御装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor memory device used in a host system having a NAND memory interface and a control device thereof .
近年フラッシュメモリーといわれる不揮発性メモリーが普及している。とりわけＮＡＮＤ型フラッシュメモリーは、書き込み速度が速く、近年益々大容量化が進んでいる。このＮＡＮＤフラッシュメモリーをＣＰＵで直接駆動するには、ＣＰＵを含むホスト（本願では上位装置という）側にＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備する必要がある。この場合上位装置でＮＡＮＤフラッシュメモリーを直付けして駆動する場合には、上位装置側にＥＣＣ（エラーチェックコード）などＮＡＮＤフラッシュメモリーを駆動するための特別な構成を設ける必要があり、上位装置側の設計上の負担が大きくなるという問題がある。 In recent years, non-volatile memories called flash memories have become widespread. In particular, NAND type flash memory has a high writing speed and has recently been increasing in capacity. In order to directly drive the NAND flash memory by the CPU, it is necessary to provide a NAND memory interface on the host (referred to as a host device in this application) side including the CPU. In this case, when the NAND flash memory is driven directly by the host device, it is necessary to provide a special configuration for driving the NAND flash memory such as ECC (error check code) on the host device side. There is a problem that the design burden of the system becomes large.
また、従来、再生専用の半導体記憶デバイスとしてマスクＲＯＭが知られている。このマスクＲＯＭは製造時にデータ（コンピュータープログラム、そのデータ、画像データ、音声データなどを含む。本願ではコンテンツという）が既に書き込まれているものであり、そのコンテンツはライトプロテクトされる半面、その後このメモリーに新たなデータを書き込むことはできない。 Conventionally, a mask ROM is known as a read-only semiconductor memory device. This mask ROM has already been written with data (including computer program, its data, image data, audio data, etc., referred to as content in this application), and the content is write protected, and then this memory. New data cannot be written to the.
またＯＴＰ(One
Time Programable ROM)と呼ばれている半導体記憶デバイスが存在する。ＯＴＰは、ユーザがその記憶容量が一杯になるまで追記的にデータを記憶させることができるものである。ＯＴＰは安価ではあるが、マスクＲＯＭ同様に書き込まれたコンテンツはライトプロテクトされる反面、書き込み済みデータを消去してデータを書き直すことはできない。
Also OTP (One
There is a semiconductor memory device called “Time Programmable ROM”. The OTP allows the user to store data additionally until the storage capacity is full. Although OTP is inexpensive, content written in the same way as the mask ROM is write-protected, but the written data cannot be erased and the data cannot be rewritten.
以上 のように、マスクＲＯＭ、ＯＴＰともに、一旦書き込んだデータを誤って消去したり、故意に改竄できないようになっている点でコンテンツデータを有効に保護することができるものの、ＥＥＰＲＯＭのようにデータを消去してさらにあらたなデータを書き込むことはできない点で使用目的が限定される。また、数ギガバイト程度の大容量のメモリーを構成しにくいといった問題もある。例えば近年メモリーの大容量化が進んでいるが、マスクＲＯＭや、ＯＴＰの場合、せいぜい百メガバイト程度であり、数ギガバイト（ＧＢ）の記憶容量のものは未だ存在しない。 As described above, both mask ROM and OTP can effectively protect the content data in that the data once written cannot be accidentally erased or cannot be tampered with intentionally. The purpose of use is limited in that it cannot be erased to write new data. Another problem is that it is difficult to configure a large-capacity memory of several gigabytes. For example, in recent years, the capacity of memory has been increased, but in the case of mask ROM and OTP, it is about 100 megabytes at most, and there is no storage capacity of several gigabytes (GB).
また、ＣＤやＤＶＤの場合は、再生専用型、ライトワンス型、書き換え型など異なる特性を持ったものが提供されている。再生専用型（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ）は、販売時点で既に所定のコンテンツが書き込まれているもので、コンテンツの保護のため、ユーザが斯かるデータを消去したり、新たなデータを書き込んだりすることはできない。ライトワンス型（ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、ＲはRecordableの略）は、物理ブロックのデータの書き換えを行うことなく、メモリー容量が一杯になるまでデータの追記を行うことができるものである。メモリーに一旦データが書き込まれると、コンテンツ保護のためライトプロテクトが架かり、既に書き込まれているデータを消去して新たなデータを書き込むことはできない。よって、データの記録・保存用のアーカイブメモリーとして使用されている。一方、書き替え型(ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＲＷはReWritableの略)は、ユーザが所定回数までは何回でも記録したデータの書き換えを行えるものである。フラッシュメモリーの場合は、簡易な方法でこれら多様な種類のデバイスに対応できるシステムは提案されていない。
そこで本発明は、斯かる従来の半導体記憶デバイスの問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＮＡＮＤメモリーインターフェースを有するホストシステムにＥＣＣなどＮＡＮＤフラッシュメモリー特有の負荷を必要とさせず、且つ、比較的簡易な方法で、再生専用型、ライトプロテクト型、書き換え型など異なる特性を持たせたＮＡＮＤ型フラッシュメモリーを用いた半導体記憶デバイス及びその制御装置を提供することにある。Therefore, the present invention has been made in view of the problems of such a conventional semiconductor memory device. The object of the present invention is to make a host system having a NAND memory interface require a load specific to NAND flash memory such as ECC. It is another object of the present invention to provide a semiconductor memory device using a NAND flash memory having different characteristics, such as a read-only type, a write protect type, and a rewritable type, and a control apparatus for the same.
特に、これらデバイス種別をホストシステムが体系的に把握可能なＮＡＮＤ型フラッシュメモリーを用いた半導体記憶デバイス及びその制御装置を提供することにある。In particular, it is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device using a NAND flash memory and a control device for the same, in which a host system can systematically grasp these device types.
さらに、ホストシステムにデバイス種別を認識させ、当該デバイスの予定されていないコマンドの発行を制限させるとともに、何らかの原因で予定されていないコマンドが発行された場合であっても、デバイス側でそのコマンドの実行を拒否することにより、よりセキュアーなＮＡＮＤ型フラッシュメモリーを用いた半導体記憶デバイス及びその制御装置を提供することにある。 In addition, the host system recognizes the device type, restricts the issuance of unscheduled commands for the device, and even if an unscheduled command is issued for some reason, the device side An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device using a NAND flash memory that is more secure and its control device by rejecting execution .
前記目的を達成するために、本発明の半導体記憶デバイスは、所定のオペレーティングシステム、メモリーインターフェース制御部、及びＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備するホストシステムで使用可能な半導体記憶デバイスであって、当該半導体記憶デバイスは、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーからなる少なくとも所定容量の記憶領域を有する記憶部と、ＥＣＣを含み前記ホストシステムから発行されるコマンドを解読して前記記憶部を統括的に制御する制御部とから構成され、当該デバイスの種類である再生専用型、ライトプロテクト型（追記型）、書き換え型の別をホストシステムが体系的に把握可能なデバイス種別情報を、前記制御部若しくは記憶部の管理領域に記憶してなり、前記制御手段は、ホストシステムからの要求に従って前記デバイス種別情報をホストシステムに供給し、当該デバイスの前記種別を認識させ、ホストシステムに対し当該デバイスに対する予定されたコマンドのみ発行させるとともに、前記記憶されているデバイス種別情報からデバイスの種別を解釈し、ホストシステムから前記記憶部に対するアクセスコマンドが発行されたとき、当該コマンドの実行の是非を判断し、予定されていないコマンドである場合はその実行を拒否するように構成される。 In order to achieve the above object, a semiconductor storage device of the present invention is a semiconductor storage device that can be used in a host system including a predetermined operating system, a memory interface controller, and a NAND memory interface, and the semiconductor storage device Is composed of a storage unit comprising a NAND flash memory and having a storage area of at least a predetermined capacity, and a control unit including ECC and decoding the command issued from the host system to control the storage unit in an integrated manner. , Device type information that can be systematically grasped by the host system to distinguish between the read-only type, write protect type (write-once type), and rewritable type as the device type is stored in the management area of the control unit or storage unit. The control means is a request from the host system. Therefore, the device type information is supplied to the host system, the type of the device is recognized, the host system is issued only a scheduled command for the device, and the device type is determined from the stored device type information. When an access command to the storage unit is issued from the host system, it is determined whether or not the command is to be executed, and if the command is not scheduled, the execution is rejected.
上記解決手段によれば、本半導体記憶デバイスは、複数種類のデバイスを前提とし、ホストシステムは該デバイスの別をデバイス種別情報より体系的に把握できる。このデバイス種別情報はデバイスの同一箇所に記憶されており、ホストシステムはデバイスからこれを一意的に取得できる。ホストシステムは、このデバイス種別情報を基に、アプリケーションからの要求のうち、当該デバイスが予定しない要求を受け付けない（デバイスに対してそのコマンドを発行しない）。仮に何らかの原因で、当該デバイスが予定しないコマンドがデバイスに対して発行されても、デバイスのコントローラは、当該デバイス種別情報を基に、そのコマンドを実行しない。これにより、デバイスの種別に見合った、よりセキュアーなデバイスが、比較的簡単な方法で実現できる。According to the above solution, the semiconductor storage device is premised on a plurality of types of devices, and the host system can systematically grasp the device type from the device type information. This device type information is stored in the same location of the device, and the host system can uniquely acquire it from the device. Based on this device type information, the host system does not accept requests from the application that the device does not plan (does not issue the command to the device). Even if a command unscheduled by the device is issued to the device for some reason, the controller of the device does not execute the command based on the device type information. As a result, a more secure device suitable for the type of device can be realized by a relatively simple method.
ここで、ライトプロテクト型デバイスは、前記制御部が、当該デバイス種別情報を基に、記憶容量が一杯になるまでデータを追記式に書き込み、残記憶容量がなくなった時点で以降の書き込み、消去等書き込み済みのデータを改変するような命令を一切実行しないように構成することが好ましい。Here, in the write protect type device, the control unit writes data in a write-once type until the storage capacity is full based on the device type information, and subsequent writing, erasing, etc. when the remaining storage capacity is exhausted It is preferable not to execute any instruction that modifies the written data.
これにより、フラッシュメモリーを用いて、ＯＴＰ（One Time Programable ROM）のような複雑な処理を伴うことなく、ＯＴＰ同様のライトワンスのデバイスをより簡単な方法で提供できる。As a result, a write-once device similar to OTP can be provided in a simpler manner using a flash memory without complicated processing such as OTP (One Time Programmable ROM).
さらにライトプロテクト型デバイスは、当該ライトプロテクト型を表すデバイス種別情報の他に、初期化可能回数を設定しておき、前記制御部はこれを基に、ホストシステムからの初期化コマンドを前記設定回数まで許容するように構成することが好ましい。In addition to the device type information indicating the write protect type, the write protect type device sets the number of times that can be initialized, and based on this, the control unit sends an initialization command from the host system to the set number of times. It is preferable to configure so as to allow up to.
ライトワンスタイプの記憶媒体（例えばＣＤ−Ｒ）は、記憶容量一杯までデータを記憶した後は、それ以上書き込むことも、消去することもできない。これは所謂アーカイブメモリーとして予定されたものだからである。上記構成によれば、誤って消去してしまうような簡単な方法に拠らずして、不要となったデータを消去の上、再利用可能なワンタイムメモリーを提供できる。A write-once type storage medium (for example, a CD-R) cannot be further written or erased after data is stored to the full storage capacity. This is because it is planned as a so-called archive memory. According to the above configuration, it is possible to provide a one-time memory that can be reused after erasing data that is no longer needed, without relying on a simple method of erasing it by mistake.
さらに、前記目的を達成するために、本発明の半導体記憶デバイスの制御装置は、コンテンツデータ格納用のＮＡＮＤ型フラッシュメモリーを記憶部として具備する半導体記憶デバイスに搭載される制御装置であって、該制御装置若しくは前記記憶部の管理領域に記憶されている当該デバイスの種類をホストシステムが体系的に把握可能なデバイス種別情報をホストシステムに供給して、当該デバイスの種別を認識させ、これによりホストシステムに対して当該デバイスが予定するコマンドのみ発行させるとともに、前記デバイス種別情報を基に当該デバイスの種類を判別するとともに、ホストシステムから前記記憶部に対するアクセスコマンドが発行されたとき、当該コマンドの実行の是非を判断し、予定されていないコマンドである場合はその実行を拒否するように構成される。 Furthermore, to achieve the above object, a control device for a semiconductor storage device according to the present invention is a control device mounted on a semiconductor storage device including a NAND flash memory for storing content data as a storage unit, Device type information that allows the host system to systematically grasp the type of the device stored in the control area of the control unit or the storage unit is supplied to the host system so that the type of the device is recognized, thereby The system issues only the command scheduled by the device, determines the type of the device based on the device type information, and executes the command when an access command to the storage unit is issued from the host system. If it is an unscheduled command Configured to reject its execution.
ここで、前記デバイス種別情報がライトプロテクト型デバイスを表すものである場合、当該デバイス種別情報を基に、前記記憶部の記憶容量が一杯になるまでデータを追記式に書き込み、残記憶容量がなくなった時点で以降の書き込み、消去等、書き込み済みのデータを改変するような命令を一切実行しないように構成することが好ましい。Here, if the device type information represents a write protect type device, based on the device type information, data is written in a write-once type until the storage capacity of the storage unit is full, and there is no remaining storage capacity. At this point, it is preferable not to execute any instruction that alters the written data, such as subsequent writing and erasing.
さらに、前記ライトプロテクト型を表すデバイス種別情報の他に、初期化可能回数を設定しておき、これを基に、ホストシステムからの初期化コマンドを前記設定回数まで許容するように構成するとよい。 Further, in addition to the device type information indicating the write protect type , it is preferable to set a possible number of initializations, and based on this, an initialization command from the host system is allowed up to the set number of times.
はじめに、本発明の半導体記憶デバイスの構造例について説明する。
半導体記憶デバイスは、メモリー（特許請求範囲の記憶部に相当）と、上位装置側（特許請求範囲のホストシステムに相当）からの指令を受けて前記メモリーを統括的に制御するコントローラ（特許請求範囲の制御部に相当）を基本構成としている。
First, a structural example of the semiconductor memory device of the present invention will be described.
The semiconductor storage device includes a memory (corresponding to a storage unit in claims) and a controller that comprehensively controls the memory in response to a command from a higher-level device (equivalent to a host system in claims). Is a basic configuration.
図１は半導体記憶デバイスの一構造例を示すもので、図１（Ａ）に示すように、メモリー１１とコントローラ１２の各集積回路（ウエハー）が配線基板１５上に並列に接続されたものが、同図（Ｂ）に示すような、その周辺に複数の端子を有するＬＳＩパッケージに内蔵されて１チップ半導体メデバイス１０として構成されている（平面図である）。メモリー１１は、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリーで構成される。フラッシュメモリーはＥＥＰＲＯＭの一種である。なお、ウエハーを並列に配置接続するのではなく同一ウエハー上に構成してもよい。また互いに上下方向に積層して接続しても良い。その場合はメモリー容量比を大きくすることができる。 FIG. 1 shows an example of the structure of a semiconductor memory device. As shown in FIG. 1A, the integrated circuit (wafer) of the memory 11 and the controller 12 is connected in parallel on the wiring board 15. As shown in FIG. 5B, the semiconductor device 10 is built in an LSI package having a plurality of terminals in the periphery thereof (a plan view). The memory 11 is composed of a NAND flash memory. Flash memory is a kind of EEPROM. The wafers may be configured on the same wafer instead of being arranged and connected in parallel. Further, they may be laminated and connected in the vertical direction. In that case, the memory capacity ratio can be increased.
図２で本１チップ半導体記憶デバイスの構成を簡単に説明する。
このコントローラは、不図示のＣＰＵの他、ＮＡＮＤフラッシュメモリー特有のＢＡＤ ＢＬＯＣＫに対応するためのＥＣＣ１２１や上位装置２とメモリー１１間で転送されるデータの緩衝を行うバッファメモリー１２２を基本構成として具備している。さらに、上位装置と通信を行うＮＡＮＤメモリーインターフェース部１２３（上位装置側）、上位装置からのコマンドを受けＮＡＮＤ型フラッシュメモリーと通信を行うためのＮＡＮＤメモリーインターフェース部１２４（メモリー側）を具備している。前記ＣＰＵは、ＮＡＮＤメモリーインターフェース１２３、１２４、ＥＣＣ１２１、メモリーを統括的に制御し、上位装置２からのコマンドを解釈し、それを実行する。
The configuration of this one-chip semiconductor memory device will be briefly described with reference to FIG.
In addition to a CPU (not shown), this controller includes, as a basic configuration, an ECC 121 for supporting BAD BLOCK unique to a NAND flash memory and a buffer memory 122 for buffering data transferred between the host device 2 and the memory 11. ing. Further, a NAND memory interface unit 123 (higher device side) for communicating with the host device and a NAND memory interface unit 124 (memory side) for receiving a command from the host device and communicating with the NAND flash memory are provided. . The CPU comprehensively controls the NAND memory interfaces 123 and 124, the ECC 121, and the memory, interprets commands from the host device 2, and executes them.
次に図３を用いて、本1チップ半導体記憶デバイスを駆動する上位装置について簡単に説明する。この１チップ半導体デバイス１０は、ＮＡＮＤメモリーインターフェース２４を有する上位装置２で使用される。上位装置２は、その他、所定のオペレーティングシステム（ＯＳ）２１、所定のファイルシステム２２、さらにメモリーインターフェース制御部２３を有している。詳細な機能については後述する。 Next, with reference to FIG. 3, a host device for driving the one-chip semiconductor memory device will be briefly described. This one-chip semiconductor device 10 is used in a host device 2 having a NAND memory interface 24. The host device 2 includes a predetermined operating system (OS) 21, a predetermined file system 22, and a memory interface control unit 23. Detailed functions will be described later.
次に本発明の１チップ半導体記憶デバイスの特徴について詳細に説明する。
（本発明の半導体記憶デバイスの特徴）
本発明の１チップ半導体記憶デバイスの特徴は、再生専用型、ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型など、従来にはない各種デバイスとして設定が可能なことにある。
Next, features of the one-chip semiconductor memory device of the present invention will be described in detail.
(Characteristics of the semiconductor memory device of the present invention)
The feature of the one-chip semiconductor memory device of the present invention is that it can be set as various devices such as a read-only type, a write protect type, and a reuse type with a write protect function.
フラッシュメモリーを用いた従来の半導体記憶デバイスは、書き換え型のみ存在し、マスクＲＯＭのような再生専用型や、ＯＴＰのようなライトプロテクト型、さらにライトプロテクト機能付きの再利用型は存在しない。以下、本発明の１チップ半導体デバイスのデバイス種別について説明する。 Conventional semiconductor memory devices using flash memory exist only in a rewritable type, and there are no read-only type such as a mask ROM, a write protect type such as OTP, and a reusable type with a write protect function. The device type of the one-chip semiconductor device of the present invention will be described below.
（再生専用型）
再生専用型とは、販売時点で既にコンテンツが記録済みであり、この記憶済みのデータの読み出しのみ可能で、データの書き込み、初期化（フォーマット）などコンテンツの改変が一切禁止されるデバイスである。上位装置からデバイスへのデータ書き込みコマンドを受け取った時は、制御部は、後述する記憶部の管理領域に記憶されている「再生専用型」を現すデバイス特性情報を解釈し、コマンドステータスとしてエラーを返し、本再生専用型デバイスでは当該コマンドが実行できないことを上位装置に通知する。上位装置からデータの読み出しコマンドを受け取った時は、コマンドにより指定された論理ブロックアドレスのデータを、転送長で示される分読み出して上位装置へ転送する。
(Reproduction-only type)
The reproduction-only type is a device in which content has already been recorded at the time of sale, the stored data can only be read, and modification of the content such as data writing and initialization (format) is completely prohibited. When receiving a data write command to the device from the host device, the control unit interprets the device characteristic information indicating “reproduction-only type” stored in the management area of the storage unit, which will be described later, and gives an error as the command status. In return, the higher-level device is notified that the command cannot be executed by the reproduction-only device. When a data read command is received from the host device, the data of the logical block address designated by the command is read by the transfer length and transferred to the host device.
（ライトプロテクト型）
本願においてライトプロテクト型とは、ユーザが書き込んだコンテンツに対してライトプロテクトが架かるように設定可能なものである。この機能は、制御部若しくは記憶部の管理領域に書き込まれている「ライトプロテクト型」というデバイス特性情報を制御部が解釈し、書き込み済みのコンテンツを改変するようなコマンドに対してはエラーを返すことにより実行される。書き込んだデータの読み出しは随時可能である。アーカイブ用、使い捨て用、コンテンツの改変を許容できない用途などに適している。
(Write protect type)
In the present application, the write protect type can be set so that the content written by the user is write protected. This function allows the control unit to interpret “write protect type” device characteristic information written in the management area of the control unit or storage unit, and returns an error for a command that modifies the written content. Is executed. The written data can be read at any time. It is suitable for archiving, disposable use, and applications that cannot tolerate content modification.
記憶部の物理ブロックに対するデータの重ね書き換えを不要とするので、書き込み回数が極めて制限されるような安価なメモリーでも対応可能であり、デバイス自体を安価に提供できる利点がある。記憶容量（デジタルカメラの撮影可能枚数）や書き込み速度の異なる複数のメモリーを提供すれば、ユーザの選択度が一層広がる。 Since it is not necessary to rewrite the data in the physical block of the storage unit, it is possible to cope with an inexpensive memory in which the number of times of writing is extremely limited, and there is an advantage that the device itself can be provided at low cost. Providing a plurality of memories with different storage capacities (number of digital cameras that can be photographed) and writing speeds further increases the user's selectivity.
（ライトプロテクト機能付き再利用型）
本発明で、ライトプロテクト機能付き再利用型とは、ライトプロテクト型の発展型で、所定回数初期化を可能にしたものである。即ち、残りフォーマット回数が０でない限り、ユーザデータ領域を初期化することにより、再度、ブランクに書き込みが可能なデバイスである。初期化可能回数は、フラッシュメモリーの物理ブロックの予定された書き換え回数より小さく設定するのが好ましい。書き込み可能回数を、当該デバイスの予定された書き換え回数より小さく設定することにより、データの書き込み、書き込まれたデータの保全を図るためである。
(Reuse type with write protect function)
In the present invention, the reusable type with the write protect function is an advanced type of the write protect type and can be initialized a predetermined number of times. That is, as long as the remaining number of formatting is not 0, the device can be written to the blank again by initializing the user data area. The number of times that initialization can be performed is preferably set smaller than the scheduled number of times of rewriting the physical block of the flash memory. This is because the number of writable times is set to be smaller than the scheduled number of rewrites of the device so that data can be written and the written data can be maintained.
ライトプロテクト機能付き再利用型の場合も、ライトプロテクト型同様、一旦書き込んだコンテンツに対しては、ライトプロテクトが自動的に架かるように設定できる。コンテンツの書き込みによりメモリー容量が一杯になっても、保存したコンテンツが不要になった場合、初期化により、記録済みの全データを消去した上で、再度新たなデータを記録することができる。このような処理を、デバイスに設定された初期化可能回数だけ実行できる。これにより、より利便性の高い１チップ半導体記憶デバイスを提供できる。 In the case of the reusable type with the write protect function, the write protect can be automatically set to the contents once written, as in the write protect type. Even if the memory capacity becomes full due to the writing of content, if the stored content is no longer necessary, the initialization can erase all recorded data and then record new data again. Such processing can be executed as many times as possible for initialization set in the device. As a result, a more convenient one-chip semiconductor memory device can be provided.
（書き換え型）
書き換え型とは、ユーザデータ領域へ制限なくデータの書き込み、削除が可能なデバイスである。書き換え型デバイスが上位装置からデータ書き込みコマンドを受け取った時は、コマンドで指定された転送長分のデータを上位装置から受け取り、当該コマンドにより指定された論理ブロックアドレスへデータが書き込まれる。またメモリーからランダムにデータ読み出し可能なデバイスである。フラッシュメモリーを用いた場合、ユーザデータ領域の物理ブロックにおいて、所定範囲内（例えば１万回）でデータの書き換えが可能である。
(Rewrite type)
A rewritable device is a device that can write and delete data in the user data area without restriction. When the rewritable device receives a data write command from the host device, it receives data for the transfer length specified by the command from the host device and writes the data to the logical block address specified by the command. It is a device that can read data randomly from memory. When a flash memory is used, data can be rewritten within a predetermined range (for example, 10,000 times) in a physical block in the user data area.
（特性情報）
本発明の半導体記憶デバイスの他の特徴は、デバイス毎にその固有の性質をデバイス特性情報として有していることにある。上述したデバイス種別と共に、特性情報として下記表１に示したものを使用できる。この特性情報は、デバイスの制御部、若しくは記憶部の管理領域に書き込まれる。この情報は、上位装置に接続した際や、電源が投入された際に読み出すことができる。
(Characteristic information)
Another feature of the semiconductor memory device of the present invention is that each device has its unique property as device characteristic information. Along with the above device type, the characteristic information shown in Table 1 below can be used. This characteristic information is written in the control section of the device or the management area of the storage section. This information can be read when connected to the host device or when the power is turned on.
以下、上記表１の各特性情報について説明する。 Hereinafter, each characteristic information of the said Table 1 is demonstrated.
「デバイス種別」は、デバイスに再生専用型、ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型、書き換え型の４つのタイプが存在するので、デバイスがこのうちのいずれのタイプであるかを、例えば工場出荷時に書き込むことができる。 "Device type" device in the reproduction-only type, write-protect type, write protect function Reusable, since four types of rewritable type is present, the device which one type of which, for example, factory Can be written at the time of shipment.
「デバイス種別の変更可否」は、デバイス種別がコマンドにより変更可能かどうかを決定するフラグ情報である。例えば、デバイスをライトプロテクト型として固定して提供したい場合は、「デバイス種別」をライトプロテクト型とするとともに「デバイス種別変更可否」を”否”に設定する。また、例えば、使用途中にユーザがライトプロテクト型を再利用型に変更したい場合は、適合するパスワードを入力し、「デバイス種別変更可否」を“可”に変更した上で、所定のコマンドで「デバイス種別」を再利用型に変更すればよい。 “Device type changeability” is flag information that determines whether the device type can be changed by a command. For example, when a device is to be provided as being fixed as a write protect type, “device type” is set as a write protect type and “device type changeable” is set to “not”. Also, for example, if the user wants to change the write-protect type to the re-use type during use, enter the appropriate password, change “device type changeable” to “allowed”, and use a predetermined command to Change the “device type” to reusable.
「ライトプロテクト」は、当該デバイスに対する書き込みを禁止するか否かを決定するための情報である。「ライトプロテクト」が“有効”の時は、上位装置から書き込みコマンドが発行された場合、エラーを返すことで、記憶済みのコンテンツの保護が図られる。デバイス種別が、再生専用型の場合は定常的に“有効”に設定する。ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型の場合は、コンテンツを書き込んでライトプロテクトを架けたいときに“有効”に設定する。コンテンツを一度で書き込むことが予定されている場合は、書き込み動作終了時点で、ヒューズ機能の設定、即ち、自動的にライトプロテクト“有効”に設定されるようにしてもよい。 “Write protect” is information for determining whether or not writing to the device is prohibited. When “write protect” is “valid”, the stored content is protected by returning an error when a write command is issued from the host device. When the device type is a reproduction-only type, it is constantly set to “valid”. In the case of the write protect type and the reusable type with the write protect function, it is set to “valid” when the content is written and the write protect is to be applied. If the content is scheduled to be written once, the fuse function may be set at the end of the write operation, that is, the write protection “valid” may be automatically set.
「デバイスフォーマット状態」は、デバイスが物理フォーマット済みであるか、即ち、デバイスに対して読み出し、書き込みなどのアクセスが可能な状態であるかを表すフラグ情報である。 The “device format state” is flag information indicating whether the device has been physically formatted, that is, whether the device can be accessed for reading and writing.
「残りデバイスフォーマット回数」は、フォーマットコマンドにより、デバイスの初期化が可能な回数（Ｎ）を示す。Ｎ＝０の場合はフォーマット不可能なことを示す。例えば、デバイス種別が、再生専用型、ライトプロテクト型の場合は、残りデバイスフォーマット回数を「０」に初期設定（自動設定）する。デバイス種別がライトプロテクト付き再利用型の場合は、「残りデバイスフォーマット回数」を適宜の値、例えば「２」と初期設定する。この場合、記憶容量が一杯になるまでデータの書き込みができ、容量が一杯になると、ライトプロテクトが自動的に架かるが、デバイスの初期化を行って再度記憶容量が一杯になるまでデータの書き込みを２回まで実行できることとなる。フォーマットするごとにＮは「１」だけ自動的に減少し、「０」になった場合は以降のフォーマットは実行できない。書き換え型の場合は、フォーマット回数に制限のないデバイスであるから、残りデバイスフォーマット回数は使用しない。 “Number of remaining device formats” indicates the number of times (N) that a device can be initialized by a format command. When N = 0, it indicates that formatting is impossible. For example, when the device type is a read-only type or a write protect type, the remaining device format count is initially set (automatically set) to “0”. If the device type is a reusable type with write protection, the “remaining device format count” is initialized to an appropriate value, for example, “2”. In this case, data can be written until the storage capacity is full, and when the capacity is full, write protection is automatically applied, but data is written until the storage capacity becomes full again after initializing the device. It can be executed up to two times. Each time formatting is performed, N automatically decreases by “1”, and when it becomes “0”, the subsequent formatting cannot be executed. In the case of the rewritable type, since the device has no limitation on the number of formatting, the remaining device formatting times are not used.
（上位装置での使用例）
以下、本発明の半導体記憶デバイスが上位装置で使用される例について、図３を用いて説明する。
(Usage example with host device)
Hereinafter, an example in which the semiconductor memory device of the present invention is used in a host device will be described with reference to FIG.
上位装置２には、所定のオペレーティングシステム（ＯＳ）２１、ＦＡＴファイルシステム２２、メモリーインターフェース制御部２３、及びＮＡＮＤメモリーインターフェース２４が具備されている。本例の場合は、上位装置２の具備するＦＡＴファイルシステム５２がメモリーインターフェース制御部２３にコマンドを発行し、これを受けてメモリーインターフェース制御部２３はデバイスの制御部にコマンドを発行してデバイスのファイルを管理するものである。上位装置と本１チップ半導体デバイスとの間で、ＮＡＮＤメモリーインターフェース２４で電気的及び機械的な接続がなされる。 The host device 2 includes a predetermined operating system (OS) 21, a FAT file system 22, a memory interface control unit 23, and a NAND memory interface 24. In the case of this example, the FAT file system 52 included in the host device 2 issues a command to the memory interface control unit 23, and in response to this, the memory interface control unit 23 issues a command to the device control unit. Manage files. An electrical and mechanical connection is made by the NAND memory interface 24 between the host device and the one-chip semiconductor device.
上位装置２としては、例えば、各種産業機械、その他各種のものが考えられる。上位装置としては、コンテンツを専ら読み出してこれを使用するものと、専らコンテンツの書き込みを行うものとが別個に存在しても構わない。 As the host device 2, for example, various industrial machines and other various devices can be considered. As the host device, there may be a device that reads and uses content exclusively and a device that exclusively writes content.
上位装置２にデバイスが装着されたら、メモリーインターフェース制御部２３はデバイス情報取得コマンドを発行して、インストールされているデバイス種別（再生専用型、ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型、書き換え型の別）やデバイスの総論理ブロック数、論理ブロックサイズを取得する。 When a device is attached to the host device 2, the memory interface control unit 23 issues a device information acquisition command, and the installed device type (reproduction-only type, write protect type, reusable type with write protect function, rewrite type) To obtain the total logical block number and logical block size of the device.
その後、ＯＳ５１がファイルシステム２２を起動して、デバイスにボリュームのマウントを行う。デバイスに予定された以外のファイルシステムが書かれていた場合はエラーを通知する。未フォーマットデバイスの場合は、デバイスの論理フォーマット処理が必要であることをユーザへ通知する。 Thereafter, the OS 51 activates the file system 22 and mounts a volume on the device. If a file system other than the one scheduled is written on the device, an error is notified. In the case of an unformatted device, the user is notified that logical formatting processing of the device is necessary.
ボリュームがマウントされていることが確認された場合、その後、ユーザの指示に従って、ＯＳやアプリケーションがファイルの生成、削除、ファイルのリード、ライト、ディレクトリエントリリードなどの要求を、ファイルシステム２２に対してコマンドとして要求する。またファイルシステム２２は、ＯＳ２１からのコマンドを受け付け、コマンド単位で論理データから物理デバイスデータへの変換、または物理デバイスデータから論理データへの変換を実行する。物理デバイスデータは、ファイルシステム２２からメモリーインターフェース制御部２３に対して読出し又は書き込み要求するデータに該当する。 When it is confirmed that the volume is mounted, the OS or application then sends a request for file creation, deletion, file read, write, directory entry read, etc. to the file system 22 in accordance with a user instruction. Request as a command. Further, the file system 22 receives a command from the OS 21 and executes conversion from logical data to physical device data or conversion from physical device data to logical data in units of commands. The physical device data corresponds to data to be read or written from the file system 22 to the memory interface control unit 23.
この物理デバイスデータは、デバイスの論理ブロックアドレスとそれに対応した書き込まれるべきデータもしくは読み出されるべきデバイスの論理ブロックアドレスに相当する。デバイスの制御部は、この論理ブロックアドレスを、当該制御部が有する”論理ブロックアドレス及び物理ブロックアドレス管理テーブル”を参照して物理ブロックアドレスに変換し、しかるべき記憶領域にデータを書き込んだり、しかるべき記憶領域からデータを読み出す。 This physical device data corresponds to the logical block address of the device and the data to be written or corresponding to the logical block address of the device to be read. The control unit of the device converts this logical block address into a physical block address with reference to the “logical block address and physical block address management table” of the control unit, and writes data to an appropriate storage area. Read data from the storage area to be stored.
メモリーインターフェース制御部２３は、ファイルシステム２２からの書き込み、読出し要求をメモリーコマンドに変換し、１チップ半導体デバイス１に対して読出しコマンド、または書き込みコマンドを発行する。 The memory interface control unit 23 converts a write / read request from the file system 22 into a memory command, and issues a read command or a write command to the one-chip semiconductor device 1.
（制御部の処理）
以下、再生専用型、ライトプロテクト型、ライトプロテクト機能付き再利用型、書き換え型の各半導体記憶デバイスが、上位装置から読出しコマンド、書き込みコマンド、フォーマットコマンドが発行された時にデバイスの制御部が実行するそれぞれの処理について、図面を用いて説明する。
(Control processing)
The read-only type, write protect type, reusable type with write protect function, and rewritable type semiconductor storage device are executed by the device controller when a read command, write command, and format command are issued from the host device. Each process will be described with reference to the drawings.
１． 読出しコマンド受け取った時
デバイスが読み出しコマンドを受け取った時の制御部の処理について、図４を用いて説明する。
1. When a read command is received The processing of the control unit when the device receives a read command will be described with reference to FIG.
まず、デバイスがフォーマット済であるかを確認し、未フォーマットであれば（ＳＴ１０１でＮＯの場合）エラーを返す。ＳＴ１０１でＹＥＳであれば、読み出しを実行する（ＳＴ１０２）。 First, it is confirmed whether or not the device has been formatted. If it has not been formatted (NO in ST101), an error is returned. If YES in ST101, reading is executed (ST102).
ここで、各デバイス種別とも、読出しコマンドを受け取ったら、指定された論理ブロックから指定された論理ブロック数のデータを、記憶部からＮＡＮＤメモリーインターフェースを介して上位装置に転送する。読み出しが正常に終了しなかった場合（ＳＴ１０３でＮＯ）はエラー終了し、そうでない場合は正常終了する（ＳＴ１０４）。 Here, when a read command is received for each device type, data of the specified number of logical blocks from the specified logical block is transferred from the storage unit to the host device via the NAND memory interface. If the reading is not completed normally (NO in ST103), the process ends in error, and if not, the process ends normally (ST104).
２． 書き込みコマンドを受け取ったとき
デバイスが書き込みコマンドを受け取った時の制御部の処理について、図５を用いて説明する。
2. Processing of the control unit when the device receives a write command when a write command is received will be described with reference to FIG.
まず、デバイスがフォーマット済であるかを確認し（ＳＴ２０１）、未フォーマットであれば（ＮＯの場合）エラー終了する。ＳＴ２０１でＹＥＳであれば、ライトプロテクトが”有効”に設定されているかを判断し（ＳＴ２０２）、ＹＥＳであればエラー終了する。ライトプロテクトが”無効”に設定されている場合（ＳＴ２０２でＮＯ）は、デバイスに空容量があるか否かを判断し（ＳＴ２０３）、書き込むだけの容量がない場合は、エラーを通知する。書き込むだけの空容量があれば、書き込みを実行する（ＳＴ２０４）。そして書き込みが正常に行われたか否かを判断し（ＳＴ２０５）、ＹＥＳであれば、正常終了する（ＳＴ２０６）。 First, it is confirmed whether or not the device has been formatted (ST201). If the device has not been formatted (NO), the process ends with an error. If YES in ST201, it is determined whether the write protection is set to “valid” (ST202). If YES, the process ends in an error. If the write protect is set to “invalid” (NO in ST202), it is determined whether or not the device has an empty capacity (ST203). If there is not enough capacity to write, an error is notified. If there is enough free space for writing, writing is executed (ST204). Then, it is determined whether or not the writing has been normally performed (ST205). If YES, the processing is normally terminated (ST206).
３．フォーマットコマンドを受け取った時
デバイスがフォーマットコマンドを受け取った時の制御部の処理について、図６を用いて説明する。
3. When the format command is received The processing of the control unit when the device receives the format command will be described with reference to FIG.
デバイスにライトプロテクトが”有効”に設定されているか否かを判断し（ＳＴ３０１）、ＹＥＳであればエラー終了する。ＮＯであれば、次にデバイス種別が、再生専用型若しくはライトプロテクト型であるか否かを判断し（ＳＴ３０２）、ＹＥＳであればエラー終了する。ＮＯであれば（ライトプロテクト機能付き再利用型の場合）、残りフォーマット回数がＮ＝０であるか否かを判断し（ＳＴ３０３）、ＹＥＳであればエラー終了する。ＮＯであれば、フォーマット状態フラグを”未フォーマット”に設定する（ＳＴ３０４：既に設定されている場合はそのまま）。これを終えるとフォーマットを実行する（ＳＴ３０５）。この際、残りフォーマット回数を設定値から１だけ減らして再設定する（ＳＴ３０６）。次にフォーマットが正常に行われたか否かを判断し（ＳＴ３０７）、ＮＯであればエラー終了する。ＹＥＳであれば、フォーマット状態フラグを”フォーマット済”に設定し（ＳＴ３０８）、これを終えてフォーマットコマンドが完了する。 It is determined whether or not write protection is set to “valid” for the device (ST301). If YES, the process ends in an error. If NO, it is then determined whether the device type is a read-only type or a write protect type (ST302). If YES, the process ends in an error. If NO (in the case of the reusable type with the write protect function), it is determined whether or not the remaining number of formats is N = 0 (ST303). If YES, the process ends in an error. If NO, the format status flag is set to “unformatted” (ST304: if it has already been set). When this is finished, the formatting is executed (ST305). At this time, the remaining number of formatting is reduced by 1 from the set value and reset (ST306). Next, it is determined whether or not the format has been normally performed (ST307). If NO, the process ends with an error. If YES, the format status flag is set to “formatted” (ST308), and the format command is completed after this.
なお、ＳＴ３０５でフォーマットを実行する前段階でフォーマット状態フラグを”未フォーマット”に設定する（ＳＴ３０４）のは、ＳＴ３０５において、フォーマット中に何等かの理由でフォーマット動作が正常に終了せずエラー終了した場合（ＳＴ３０７でＮＯの場合）、再度ファーマットを可能にするためである。 The reason why the format status flag is set to “unformatted” (ST304) in the previous stage of executing the formatting in ST305 is that the formatting operation did not end normally for some reason during the formatting in ST305 and ended in error. In this case (in the case of NO in ST307), this is to enable the format again.
以上、ライトプロテクト機能付き再利用型、書き込み型のいずれもフォーマットコマンドを受け取った場合であって、フォーマット可と設定されていた場合はデバイスを初期化（記憶されている全データを消去）する。フォーマットコマンドを実行した場合、再度ブランクデバイスとして全論理ブロックアドレスへ書き込みができる状態になる。残りフォーマット回数が「０」になるとフォーマット不可能となり、全記憶領域にデータが書き込まれた時点及びファイナライズされた時点で以降の書き込みが不可能となる。 As described above, when both the reusable type with the write protect function and the write type have received the format command and the format is set to be possible, the device is initialized (all stored data is erased). When the format command is executed, it becomes possible to write to all logical block addresses again as a blank device. When the remaining number of formatting times becomes “0”, formatting becomes impossible, and subsequent writing becomes impossible when data is written to all the storage areas and finalized.
１０：1チップ半導体記憶デバイス、１１：メモリー、１２：コントローラ、１５：基板、１２１：ＥＣＣ、１２２：バッファメモリー、１２３：ＮＡＮＤメモリーインターフェース(上位装置側)、１２４：ＮＡＮＤメモリーインターフェース（メモリー側）
10: 1 chip semiconductor memory device, 11: memory, 12: controller, 15: substrate, 121: ECC, 122: buffer memory, 123: NAND memory interface (higher device side), 124: NAND memory interface (memory side)
近年フラッシュメモリーといわれる不揮発性メモリーが普及している。とりわけＮＡＮＤ型フラッシュメモリーは、書き込み速度が速く、近年益々大容量化が進んでいる。このＮＡＮＤフラッシュメモリーをＣＰＵで直接駆動するには、ＣＰＵを含むホスト（本願では上位装置という）側にＮＡＮＤメモリーインターフェースを具備する必要がある。この場合上位装置でＮＡＮＤフラッシュメモリーを直付けして駆動する場合には、上位装置側にＥＣＣ（エラー訂正回路）などＮＡＮＤフラッシュメモリーを駆動するための特別な構成を設ける必要があり、上位装置側の設計上の負担が大きくなるという問題がある。 In recent years, non-volatile memories called flash memories have become widespread. In particular, NAND type flash memory has a high writing speed and has recently been increasing in capacity. In order to directly drive the NAND flash memory by the CPU, it is necessary to provide a NAND memory interface on the host (referred to as a host device in this application) side including the CPU. In this case, when the NAND flash memory is directly attached and driven by the host device, it is necessary to provide a special configuration for driving the NAND flash memory such as ECC (error correction circuit) on the host device side. There is a problem that the design burden of the system becomes large.
Claims (6)
5. The one-chip semiconductor storage device according to claim 4, wherein the storage capacity is 1 gigabyte or more.
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