JP2008003820A - 不揮発性記憶装置及びアダプタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速動作に起因した発熱によって引き起こされる、読み出しデータの信頼性低下、火傷の危険性などの種々の問題を回避すること。
【解決手段】不揮発性記憶装置１２０は、最高速度が実現できるように設計されている。更に不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置装着検出部１２２とデータ転送速度制御部１３１を設ける。メモリコントローラ１３０は、不揮発性記憶装置１２０よりも放熱効果の高いアダプタ装置１１０に装着されている時にのみに高速動作を許可し、アダプタ装置１１０を装着しない時は動作速度を抑制するようにする。これにより、動作速度に比例して大きくなる発熱によって引き起こされる読み出しデータの信頼性の低下や、不揮発性記憶装置１２０の取り扱いにおける火傷などの危険性を回避することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、不揮発性メモリを備えた半導体メモリカード等の不揮発性記憶装置、及び前記不揮発性記憶装置を装着して使用するアダプタ装置に関する。

書き換え可能な不揮発性メモリを備える不揮発性記憶装置は、半導体メモリカードを中心にその需要が広まっている。半導体メモリカードは、光ディスクやテープメディアなどと比較して幾分、高価格なものではあるが、小型・軽量・耐震性・取り扱いの簡便さ等のメリットにより、デジタルスチルカメラや携帯電話などのポータブル機器の記録媒体としてその需要が広まり、最近では民生用動画記録機器や放送局向けのプロ用動画記録機器の記録媒体として利用されるようになってきた。更には、ポータブル機器だけではなくデジタルテレビやＤＶＤレコーダ等の据え置き機器にも半導体メモリカード用のスロットが標準装備され、デジタルスチルカメラで撮影した静止画をデジタルテレビで閲覧したり、あるいは民生用動画記録機器で撮影した動画をＤＶＤレコーダにダビングしたりできるようになってきた。

この半導体メモリカードは、不揮発性の主記憶メモリとしてフラッシュメモリを備え、それを制御するメモリコントローラを有している。メモリコントローラは、デジタルスチルカメラ本体等のアクセス装置からの読み書き指示に応じて、フラッシュメモリに対する読み書き制御を行うものとなっている。

近年、静止画や動画等のＡＶコンテンツの高品質化すなわち大容量化に対応するために半導体メモリカードの更なる大容量化のニーズが高まっている。それに伴い、半導体メモリカードに記録したＡＶコンテンツを、ハードディスクレコーダやパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に内蔵されたハードディスクやＤＶＤレコーダ等の記録媒体にダビングする際、半導体メモリカードからより高速にデータを読み出せる事が求められるようになってきた。また、ハードディスク等の記録媒体に記録されたＡＶコンテンツを半導体メモリカードにダビングする際、半導体メモリカードに対してより高速にデータを書き込める事が求められるようになってきた。つまり、記録したデータを記録媒体間で高速ダビングすることによって、ユーザの待ち時間を短くすることが今後重要となってくる。

半導体メモリカードにおけるデータの高速転送に係る先行技術として、例えば特許文献１に示すようなフラッシュメモリの並列アクセスに関するものや、特許文献２に示すような半導体メモリカードとアクセス装置を接続するバスの高速化技術などがある。

これらの文献に開示された技術を応用することによって、半導体メモリカードから高速にデータを読み出したり、あるいは半導体メモリカードへ高速にデータを書き込んだりすることが可能となる。例えばＳＤ（セキュア・デジタル）メモリカードにおいては、その規格上、転送速度が２５ＭＢｐｓとなっているが、前述した技術によって将来的に１００ＭＢｐｓ以上の高速アクセスが可能となる。
特表２０００−５１０６３４号公報 特開２００３−２２３６２３号公報

しかしながら、あまり高速に読み書きすると、フラッシュメモリの発熱量が非常に大きくなり、特に読み出したデータが変化するといった信頼性面での問題が生じてしまう。

また、半導体メモリカードは表面積が小さく周囲に熱が逃げにくいため、ホスト機器の構造やフラッシュメモリの発熱量によっては火傷する可能性もある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、小型サイズの特徴を残しながら、読み出したデータの信頼性を低下させることなく、かつ安全に扱える不揮発性記憶装置、及び該不揮発性記憶装置を装着して使用するアダプタ装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。

すなわち、本発明における技術的手段は、外部からのアクセス指示に応じてデータの読み出しや書き込みを行う不揮発性記憶装置であって、不揮発性メモリと、装着先がアダプタ装置か否かを検出するアダプタ装置装着検出部と、データの読み出しや書き込みに係るデータ転送速度を制限するデータ転送速度制限部とを有し、前記データ転送速度制限部は、前記アダプタ装着検出部が前記アダプタ装置への装着を検出しなかった場合にデータ転送速度を所定値以下に制限することを特徴とする。

なお、前記データ転送速度制限部は、予め記憶した速度制限パラメータに基づいてデータ転送速度の制限を行うことが好ましい。

さらに好ましくは、外部通知部を更に有し、前記外部通知部は、前記データ転送速度制御部がデータ転送速度を制限したか否か、あるいはデータ転送速度の制限に係る情報を外部に通知すればよい。

また、本発明における技術的手段は、少なくとも不揮発性メモリを有する不揮発性記憶装置と該不揮発性記憶装置の読み書きを行うアクセス装置との間に介在して使用されるアダプタ装置であって、前記不揮発性記憶装置が装着されているか否かを検出する不揮発性記憶装置装着検出部と、前記不揮発性記憶装置におけるデータの読み出しや書き込みに係るデータ転送速度を制限するデータ転送速度制限を前記不揮発性記憶装置に対して指示するデータ転送速度制限指示部とを有し、前記データ転送速度制限指示部は、前記不揮発性記憶装置装着検出部が前記不揮発性記憶装置の装着を検出しなかった場合にデータ転送速度を所定値以下に制限する指示を行うことを特徴とする。

なお、前記アダプタ装置は、前記不揮発性記憶装置の表面積よりも広い表面積であることが好ましい。

また、前記アダプタ装置は、少なくとも高熱伝導性材料によって成形された部分を有することが好ましい。

また、前記アダプタ装置は、放熱部材を備えていることが好ましい。

さらに好ましくは、前記アダプタ装置は、冷却装置を備えていることが好ましい。

本発明によれば、不揮発性記憶装置をアダプタ装置、すなわち該不揮発性記憶装置よりも表面積の大きい構造物に装着しない場合には、データ転送速度を所定値以下に制限する、言い換えれば該アダプタ装置に装着した場合にはデータ転送速度の制限をしないので、アダプタ装置を装着した場合は、アダプタ装置によって不揮発性憶装置の熱を逃がすこととなり、高速データ転送においても、読み出したデータの信頼性の低下や火傷などの危険性を回避することができる。また、アダプタ装置を装着しない場合、すなわち不揮発性記憶装置単体で使用する場合は、高速のデータ転送を禁止することとなり、同じくデータの信頼性の低下や火傷などの危険性を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に於ける不揮発性記憶システムの実施方法を示すブロック図である。図１において、不揮発性記憶システムは、アクセス装置１００とアダプタ装置１１０と不揮発性記憶装置１２０とから構成される。

アクセス装置１００はカードインターフェース１０１とアクセス制御部１０２とを含む。アクセス装置１００の右側面には挿入口１０９が設けられており、挿入口１０９にアダプタ装置１１０に設けられた端子部１１３を挿入して使用する。あるいは、不揮発性記憶装置１２０を挿入して使用してもよい。挿入口１０９の奥にはカードインターフェース１０１が備えられており、カードインターフェース１０１に配列された９個の端子（端子１〜９）を介してアダプタ装置１１０及び不揮発性記憶装置１２０とのデータの送受信を行う。なお、９個の端子（端子１〜９）の仕様は、例えば、ＳＤメモリカードの仕様と同等であるので説明を省略する。

アダプタ装置１１０は、筐体部１１２と端子部１１３とから構成され、筐体部１１２の右側面に挿入口１１９が設けられており、筐体部１１２の内部の上側面に電源端子１１１が備えられており、筐体部１１２内のカードインターフェースの端子４を介して電源が供給される。端子部１１３は、アクセス装置１００の挿入口１０９の内面に密着する状態で挿入される。なお、端子部１１３が挿入口１０９から簡単に抜けないようにする仕組みについては、一般的に知られた技術を用いて実現できるので説明を省略する。

不揮発性記憶装置１２０は、メモリコントローラ１３０と不揮発性メモリ群１４０とアダプタ装置装着検出用接点１２１とアダプタ装置装着検出部１２２を含む。不揮発性記憶装置１２０には、アクセス装置１００及びアダプタ装置１１０と同様に９個の端子（端子１〜９）が設けられ、メモリコントローラ１３０と接続されている。不揮発性記憶装置１２０の上側面にアダプタ装置装着検出用接点１２１が設けられており、アダプタ装置装着検出用接点１２１は、不揮発性記憶装置１２０をアダプタ装置１１０の挿入口１１９に挿入した際に電源端子１１１から電源が供給されるようになっている。アダプタ装置装着検出用接点１２１は不揮発性記憶装置１２０の内部に設けられたアダプタ装置装着検出部１２２に接続されており、アダプタ装置装着検出部１２２が検出した情報、すなわち不揮発性記憶装置１２０がアダプタ装置１１０に装着されたか否かの情報がメモリコントローラ１３０に通知されるようになっている。

図２は、不揮発性記憶装置１２０の構成を示すブロック図である。不揮発性記憶装置１２０は、アダプタ装置装着検出部１２２とメモリコントローラ１３０と不揮発性メモリ群１４０とから構成される。

アダプタ装置装着検出部１２２は、アダプタ装置装着検出用接点１２１と抵抗２０２とグランド２０３を直列に接続した回路であり、不揮発性記憶装置１２０がアダプタ装置１１０に装着された際に、電源端子１１１からアダプタ装置装着検出用接点１２１を介して電源２０１が供給され、データ転送速度制御端子１５０の電圧レベルが“Ｌｏｗ”から“Ｈｉｇｈ”に切り替わるようになっている。

メモリコントローラ１３０は、ホストインターフェース２１０とバッファＲＡＭ２２０〜２２７と読み書き制御部２３０とアドレス管理部２４０とデータ転送速度制御部１３１と外部通知部１３３を含む。

ホストインターフェース２１０は端子１〜９を介してアクセス装置１００との通信を行うブロックである。なお後述するが、高速モードで読み書きする場合は、ホストインターフェース２１０とアクセス装置１００の間にアダプタ装置１１０が介挿されることとなる。バッファＲＡＭ２２０〜２２７はアクセス装置１００から書き込まれたデータ、あるいは不揮発性メモリ群１４０から読み出されたデータを一時保持するブロックであり、各々４ｋバイトのサイズであり、バッファＲＡＭ２２０から降順に巡回的に使用される。アドレス管理部２４０はアクセス装置１００のアクセスに伴って転送された論理アドレスを不揮発性メモリ群１４０の物理アドレスに変換したり、不揮発性メモリ群１４０の記録状態等を管理するブロックである。なお、アドレス管理方法については一般的な技術を用いて実現できるので説明を省略する。

読み書き制御部２３０は、アドレス管理部２４０が指定した物理アドレスに基づいて、バッファＲＡＭ２２０〜２２７に一時保持されたデータを不揮発性メモリ群１４０に書き込んだり、あるいは不揮発性メモリ群１４０からデータを読み出したりするブロックである。不揮発性メモリ群１４０は８個の不揮発性メモリ２６０〜２６７を有し、各々の不揮発性メモリの容量は１Ｇバイトである。各々の不揮発性メモリは、読み書き制御部２３０と各８ビットのＩ／Ｏバスで接続されており、更にデータ転送速度制御部１３１とＲＢ信号線（各１ビット）で接続されている。データ転送速度制御部１３１は、内部に速度制限パラメータ記憶部１３２を備えており、速度制限パラメータ記憶部１３２は予め速度制限パラメータを記憶したＲＯＭなどによって構成される。

図３は、不揮発性メモリ２６０〜２６７のいずれか１つの構成を示す説明図である。本実施の形態において、不揮発性メモリとして今後主流と目されている多値ＮＡＮＤフラッシュメモリを想定する。図３において、不揮発性メモリ２６０〜２６７は、メモリセルアレイ３００とＩ／Ｏレジスタ３１０及び３２０と周辺回路３３０を含む。メモリセルアレイ３００は２つのディストリクト（以降、Ｄ１とＤ０と表記する）に分割され、ディストリクト毎に２０４８個の物理ブロックを有し、各物理ブロックは１２８個のページを有する。Ｉ／Ｏバスを介して転送されたデータはＩ／Ｏレジスタ３１０と３２０を介してそれぞれＤ０内の任意のページとＤ１内の任意のページに同時に書き込むことが可能である。また、Ｄ０内の任意のページとＤ１内の任意のページとから同時に読み出すことをも可能である。

図４は、データ転送速度制御部１３１の処理内容を示すフローチャートである。詳細については後述する。

図５は、高速モードにおける読み出し処理を表すタイムチャートである。図５において、最上段は、アクセス装置１００がバッファＲＡＭ２２０〜２２７からデータを読み出す状態を表している。最も左側に位置する枠がバッファＲＡＭ２２０に対応し、右隣がバッファＲＡＭ２２１、その右隣がバッファＲＡＭ２２２というように、バッファＲＡＭ２２０〜２２７を順番に使用することとなる。なお、バッファＲＡＭ２２７の右隣はバッファＲＡＭ２２０に戻る。また、アクセス装置１００の各バッファＲＡＭからのデータ読み出し所要時間は４ｋバイトあたり４０μＳとする。

図６は、ノーマルモードにおける読み出し処理を表すタイムチャートである。バッファＲＡＭ２２０〜２２７については図５と同様である。

図７は、高速モードにおける書き込み処理を表すタイムチャートである。図７において、最上段は、アクセス装置１００がバッファＲＡＭ２２０〜２２７にデータを書き込む状態を表している。最も左側に位置する枠がバッファＲＡＭ２２０に対応し、右隣がバッファＲＡＭ２２１、その右隣がバッファＲＡＭ２２２というように、バッファＲＡＭ２２０〜２２７を順番に使用することとなる。なお、バッファＲＡＭ２２７の右隣はバッファＲＡＭ２２０に戻る。また、アクセス装置１００の各バッファＲＡＭへのデータ書き込み所要時間は４ｋバイトあたり４０μＳとする。

図８は、ノーマルモードにおける書き込み処理を表すタイムチャートである。

図９は、アダプタ装置の外形図である。図９において、（Ａ）は不揮発性記憶装置１２０よりも十分広い表面積を有した筐体部１１２を含むアダプタ装置の外形図である。同図（Ｂ）は高熱伝導部材で形成された小型筐体部９００と高熱伝導部材で形成された端子部９１０とからなるアダプタ装置の外形図である。同図（Ｃ）は小型筐体部９２０に放熱部材９２０を接着したアダプタ装置の外形図である。

以上のように構成された、本発明の実施の形態１における不揮発性記憶システムについて、不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置１１０を装着する場合と装着しない場合に分けて、更にそれぞれについてデータの読み出しと書き込みに分けて説明する。なお、本発明には直接関係のない内容について、例えば不揮発性メモリ群１４０の一部の領域に記憶されるべきシステム情報や、アドレス管理部２４０の詳細動作などについては、簡単のため説明を省略する。
［アダプタ装置１１０を装着する場合］
図１において、不揮発性記憶装置１２０はアダプタ装置１１０の挿入口１１９に挿入され、アダプタ装置１１０に装着された状態で、アクセス装置１００の挿入口１０９に挿入されることにより、不揮発性記憶装置１２０はカードインターフェース１０１を介してアクセス装置１００と電気的に接続されることとなる。この時、アダプタ装置１１０内に設置された電源端子１１１と不揮発性記憶装置１２０の上側面に設置されたアダプタ装置装着検出用接点１２１が接続されることとなる。

その後、端子３と端子６を通じて不揮発性記憶装置１２０側とアクセス装置１００側のグランドレベルが共通化され、端子４を介してアクセス装置１００から不揮発性記憶装置１２０に電源が供給され、不揮発性記憶装置１２０は初期化処理を開始するとともに、図２に示すように、電源端子１１１及びアダプタ装置装着検出用接点１２１を介して、データ転送速度制御用端子１５０の電圧レベルが“Ｈｉｇｈ”となる。不揮発性記憶装置１２０とアダプタ装置１１０の装着／非装着による相違を表１に示す。

データ転送速度制御用端子１５０の電圧レベルはホストインターフェース２１０を介してデータ転送速度フラグ（値１）としてデータ転送速度制御部１３１に転送される。表１に示したとおり、データ転送速度フラグが値１の時を動作モード、値０の時をノーマルモードとする。その後、不揮発性記憶装置１２０はアクセス装置１００からのアクセス待ち状態に入る。

アクセス装置１００は、データの読み出しにおいては、不揮発性記憶装置１２０に対して読み出し命令とともに、読み出したいデータの開始アドレス（論理アドレス）と読み出したいデータサイズを転送する。ここで、論理アドレスと物理アドレスの関係について表２と図２と図３を用いて説明する。

まず、表２において、論理アドレスは０番地から降順に４ｋバイト単位毎に不揮発性メモリ４００〜４０７に巡回的に割り当てられる。なお、表２に示す論理アドレスは、１６進数で表記している。通常、静止画や動画などのデータは数Ｍバイト以上の比較的大きな容量であり、また高速アクセスできるようにできるだけ連続した論理アドレスに記録されるようになっている。つまり、不揮発性メモリ４００〜４０７へのデータ書き込みや読み出しにおいては、不揮発性メモリ４００〜４０７を巡回的にアクセスすることとなる。

不揮発性メモリ４００〜４０７への読み書きにおいて、データはバッファＲＡＭ２２０〜２２７を介して行われる。論理アドレスが０番地から４ｋバイト分の論理アドレスが連続するデータはバッファＲＡＭ２２０に、次の４ｋバイト分のデータはバッファＲＡＭ２２１に、といったように４ｋバイト単位毎に巡回的にバッファＲＡＭ２２０〜２２７が使用される。

次に、論理アドレスとディストリクトの関係について、図３を用いて説明する。例えば論理アドレスが０番地から４ｋバイト分の論理アドレスが連続するデータは、前半の２ｋバイト分が不揮発性メモリ３００のＤ０側、後半の２ｋバイト分が不揮発性メモリ３００のＤ１側に割り当てられる。Ｄ０内やＤ１内のいずれの物理ブロックに割り当てるかはアドレス管理部２４０によって決定され、物理ブロック内においては論理連続となるように各ページに割り当てられるようになっている。アドレス管理部２４０の物理ブロックの選択、すなわち論理物理変換処理等について従来の技術を用いて実現できるので、説明を省略する。

・データの読み出し処理について
次に、データの読み出し処理について説明する。ここでは、論理アドレス０番地から連続的に読み出す場合について、図２、図４及び図５を用いて説明する。

まず、図２において、アクセス装置１００が読み出し命令とともに、読み出したいデータの開始アドレス（論理アドレス）と読み出したいデータサイズを転送する。ホストインターフェース２１０は受信した開始アドレス及びデータサイズをアドレス管理部２４０に転送し、アドレス管理部２４０は論理アドレスをページ（２ｋバイト）単位毎に計数し、それぞれの論理アドレスに対する物理アドレスを決定し、物理アドレスを読み書き制御部２３０に転送する。そして読み書き制御部２３０は、物理アドレスに基づいて不揮発性メモリ２６０〜２６７からデータを読み出し、逐次バッファＲＡＭ２２０〜２２７に巡回的に一時記憶させる。

次に、データ転送速度制御部１３１が処理する内容について図４を用いて説明する。図４において、データ転送速度制御部１３１はホストインターフェース２１０からデータ転送速度制御フラグを受信し（Ｓ４００）、不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置１１０を装着していない場合、すなわちノーマルモード時はＳ４０２以降の処理に移行し、一方、不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置１１０を装着している場合、すなわち高速モード時は処理を終了する。ここでは、アダプタ装置１１０を装着している場合である、すなわち高速モードであるので、データ転送速度制御部１３１の処理を終了する。なお、後述するがノーマルモード時においては、データ転送速度制御部１３１は読み書き制御部２３０に対してウェイト信号ＷＳを出力することとなる。

次に図５を用いて、データ読み出し処理、読み出しレート及び読み出し処理によって発生する熱について説明する。図５において、読み書き制御部２３０はリードコマンドとアドレス管理部２４０から受信した物理アドレスを不揮発性メモリ２６０に転送し、不揮発性メモリ２６０はメモリセルアレイ３００からＩ／Ｏレジスタ３１０、３２０に読み出し（“Ｒ”と表記したリードビジー期間）、読み書き制御部２３０は論理アドレス０番地から２ｋバイト分に対応するデータを不揮発性メモリ２６０のＤ０から、続く２ｋバイト分に対応するデータを不揮発性メモリ２６０のＤ１から読み出し（斜線でハッチングした転送期間）、４ｋバイト分のデータをまとめてバッファＲＡＭ２２０に一時記憶させる。一時記憶直後にアクセス装置１００が４０μＳを要して読み出す。なお、アクセス装置１００のバッファＲＡＭ２２０〜２２７の読み出しに要する転送レートは（数１）に示す通り１００ＭＢｐｓとなる。

リードビジー期間中において不揮発性メモリ２６０はリードビジーフラグＲＢ０をデータ転送速度制御部１３１に返し、転送期間中において読み書き制御部２３０は転送中フラグＴＦ０をデータ転送速度制御部１３１に返す。但し、前述したとおり高速モードであるので、データ転送速度制御部１３１が出力するウェイト信号ＷＳは“Ｌｏｗ”のままである。従って読み書き制御部２３０はバッファＲＡＭ２２０〜２２７に継続的にデータを読み出し、アクセス装置１００はバッファＲＡＭ２２０〜２２７に一時記憶されたデータを継続的に読み出すことになる。この時の読み出しレートは（数２）によって求められる値と、（数１）で求められる転送レートのうちの小さい方となる。すなわち読み出しレートは１００ＭＢｐｓとなる。なお、（数１）で求められる転送レートの方が（数２）によって求められる値よりも小さいため、どこかの時点で不揮発性メモリ２６０〜２６７のいずれかからの読み出しが待たされる状態が発生する。

次に、この読み出し処理によってアダプタ装置１１０で発生する平均温度上昇△Ｔは、従来から知られた（数３）によって求められる。但し、（数３）において、Ｑとは不揮発性メモリ２６０〜２６７のリードに要する電力であり、リード時の平均電流１０ｍＡと電圧３．３Ｖ、Ｄ０／Ｄ１からの同時リード数（２）、不揮発性メモリ２６０〜２６７の並列アクセス数（８）、及び前述した不揮発性メモリ２６０〜２６７のいずれかからの読み出し待ちによる補正係数（１００ＭＢｐｓ／１３１ＭＢｐｓ）によって算出できる。なお、Ｓは図９（Ａ）に示すアダプタ装置１１０の表面積である。アダプタ装置１１０の周囲温度ＴＥを２５℃とすると、アダプタ装置１１０の表面温度ＴはＴＥ（２５℃）と△Ｔ（１８℃）の和、すなわちＴ＝４３℃となり、アダプタ装置１１０の取り扱い時における火傷の危険性はなく、また読み出し時の信頼性低下が問題となる可能性は比較的小さい。

ここで、不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置１１０を装着せずに高速モードで動作させた場合、不揮発性記憶装置１２０で発生する平均温度上昇△Ｔは、（数４）により約４８℃となる。なお、Ｓは不揮発性記憶装置１２０がＳＤメモリカードである場合の表面積である。不揮発性記憶装置１２０の周囲温度ＴＥを２５℃とすると、不揮発性記憶装置１２０の表面温度ＴはＴＥと△Ｔの和、すなわちＴ＝７３℃となり、不揮発性記憶装置１２０の取り扱い時において火傷の危険性が高まり、また読み出し時の信頼性低下が問題となる可能性が大きい。

以上説明したとおり、高速モードで連続的にデータを読み出す場合は、図９（Ａ）に示すような表面積の十分大きいアダプタ装置１１０を装着することによって、火傷の危険性や読み出し時の信頼性低下を回避することが可能となる。また、図９（Ｂ）に示すように、表面積は（Ａ）ほど大きくないが、高熱伝導部材で形成された小型筐体部９００や、同じく高熱伝導部材で形成された小型端子部９０１とすることにより、アクセス装置１００側に熱を逃がすことにより温度上昇を抑える、すなわち△Ｔを小さくすることも可能である。さらには、図９（Ｃ）に示すように小型筐体部９１０に放熱部材９２０を接着することにより温度上昇を抑えることが可能となる。

・データの書き込み処理について
次に、データの書き込み処理について説明する。書き込み処理においても、論理アドレス０番地から連続的に書き込む場合について、図２と図７を用いて説明する。

まず、図２において、アクセス装置１００が書き込み命令とともに、書き込みたいデータの開始アドレス（論理アドレス）を転送する。なお、アクセス装置１００から中断命令を転送することによって書き込みが終了することとなる。

ホストインターフェース２１０は受信したデータをバッファＲＡＭ２２０〜２２７に巡回的に一時記憶させるとともに、受信した開始アドレスに基づき、バッファＲＡＭ２２０〜２２７に一時記憶されたデータに対応する論理アドレスをアドレス管理部２４０に転送する。アドレス管理部２４０は、論理アドレスに基づき物理アドレスを決定し読み書き制御部２３０に物理アドレスを指示するとともに、逐次バッファＲＡＭ２２０〜２２７に一時記憶されたデータ不揮発性メモリ２６０〜２６７に巡回的に書き込む。

データ転送速度制御部１３１の動作については、前述したデータの読み出し処理と同様であり、高速モードとして制御することとなるので、ここでは説明を省略する。

次に図７を用いて、データ書き込み処理、書き込みレート及び書き込み処理によって発生する熱について説明する。図７において、読み書き制御部２３０は転送開始コマンドと物理アドレスとバッファＲＡＭ２２０に一時記憶されたデータを不揮発性メモリ２６０に転送し（斜線でハッチングした転送期間）、その後にライトコマンドを転送し、不揮発性メモリ２６０はＩ／Ｏレジスタ３１０、３２０に転送したデータを指定された物理アドレスに対応するページに書き込む（“Ｗ”と表記したライトビジー期間）。なお論理アドレス０番地から２ｋバイト分に対応するデータを不揮発性メモリ２６０のＤ０に、続く２ｋバイト分に対応するデータを不揮発性メモリ２６０のＤ１に書き込むこととなる。なおアクセス装置１００からバッファＲＡＭ２２０〜２２７の各々にデータを転送する時間は４０μＳであり、転送レートは（数１）に示すとおり１００ＭＢｐｓとなる。

ライトビジー期間中において不揮発性メモリ２６０はライトビジーフラグＲＢ０をデータ転送速度制御部１３１に返し、転送期間において読み書き制御部２３０は転送中フラグＴＦ０をデータ転送速度制御部１３１に返す。但し、前述したとおり高速モードであるので、データ転送速度制御部１３１が出力するウェイト信号ＷＳは“Ｌｏｗ”のままである。従って読み書き制御部２３０はバッファＲＡＭ２２０〜２２７に一時記憶されたデータを継続的に不揮発性メモリに２６０〜２６７に転送し書き込むこととなる。この時の書き込みレートは（数５）によって求められる値と、（数１）で求められる転送レートのうちの小さい方となる。すなわち書き込みレートは約３４ＭＢｐｓとなる。なお、（数１）で求められる転送レートの方が（数５）によって求められる値よりも大きいため、どこかの時点でアクセス装置からバッファＲＡＭ２２０〜２２７へのデータの一時記憶処理が待たされる状態が発生する。

次に、この書き込み処理によってアダプタ装置１１０で発生する平均温度上昇△Ｔは、（数６）によって求められる。但し、Ｑとは不揮発性メモリ２６０〜２６７のライトに要する電力であり、ライト時の平均電流１０ｍＡと電圧３．３Ｖ、Ｄ０／Ｄ１からの同時リード数（２）、不揮発性メモリ２６０〜２６７の並列アクセス数（８）によって算出できる。なおＳは図９（Ａ）に示すアダプタ装置１１０の表面積である。アダプタ装置１１０の周囲温度ＴＥを２５℃とすると、アダプタ装置１１０の表面温度ＴはＴＥと△Ｔ（２３℃）の和、すなわちＴ＝４８℃となり、アダプタ装置１１０の取り扱い時における火傷の危険性はない。またこのような高速モードでの書き込みを行った直後に、すなわちアダプタ装置１１０の冷却期間を待たずにデータを読み出したと場合、データ読み出し時の信頼性低下が問題となる可能性は比較的小さい。

ここで、不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置１１０を装着せずに高速モードで動作させた場合、不揮発性記憶装置１２０で発生する平均温度上昇△Ｔは、（数７）により約６０℃となる。なおＳは不揮発性記憶装置１２０がＳＤメモリカードである場合の表面積である。不揮発性記憶装置１２０の周囲温度ＴＥを２５℃とすると、不揮発性記憶装置１２０の表面温度ＴはＴＥと△Ｔの和、すなわちＴ＝８５℃となり、不揮発性記憶装置１２０の取り扱い時において火傷の危険性がある。また、このような高速モードでの書き込みを行った直後に、すなわちアダプタ装置１１０の冷却期間を待たずにデータを読み出した場合、読み出し時の信頼性低下が問題となる可能性が大きい。

以上説明したとおり、高速モードで連続的にデータを書き込む場合においても、前述しように図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようなアダプタ装置１１０を装着することによって、安全性とデータの信頼性を確保することが可能となる。
［アダプタ装置１１０を装着しない場合］
次に、アダプタ装置１１０を装着せずに、アクセス装置１００から直接、不揮発性記憶装置１２０にデータ読み書きをする場合について説明する。

図１において、不揮発性記憶装置１２０はアクセス装置１００の挿入口１０９に直接挿入されることにより、不揮発性記憶装置１２０はカードインターフェース１０１を介してアクセス装置１００と電気的に接続されることとなる。この時、不揮発性記憶装置１２０の上側面に設置されたアダプタ装置装着検出用接点１２１には電源が供給されることなく不揮発性記憶装置１２０は初期化処理を開始する。従ってデータ転送速度制御用端子１５０の電圧レベルが“Ｌｏｗ”となり、データ転送速度フラグ（値０）としてデータ転送速度制御部１３１に転送され、表１に示したように、ノーマルモードとして動作することとなる。

・データの読み出し処理について
前述した「アダプタ装置１１０を装着する場合」と比較すると、データ転送速度制御部１３１が処理する内容が異なるので、その点を中心に説明する。

図４において、データ転送速度制御部１３１はホストインターフェース２１０からデータ転送速度制御フラグを受信し（Ｓ４００）、不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置１１０を装着していない場合、すなわちノーマルモード時はＳ４０２以降の処理に移行する（Ｓ４０１）。データ転送速度制御部１３１は不揮発性メモリ群１４０からＲＢ信号ＲＢｎ（ｎ＝０〜７）を受信し、更に読み書き制御部２３０から転送中フラグＴＦｎ（ｎ＝０〜７）を受信する（Ｓ４０２）。そして前述した（数８）に基づきアクセス中フラグＡＦｎ（ｎ＝０〜７）を算出した後（Ｓ４０３）、データ転送速度制御部１３１内の速度制御パラメータ記憶部１３２に予め記憶された速度制御パラメータＭを読み出し、（数９）に基づきウェイト信号ＷＳを算出する（Ｓ４０４）。本実施の形態においてはＭが値１であるが、この場合は不揮発性メモリ２６０〜２６７のいずれか１つ以上にデータを転送しているか、あるいは不揮発性メモリ２６０〜２６７のいずれか１つ以上がリードビジーの場合にウェイト信号ＷＳが値１となる。そして、データ転送速度制御部１３１はウェイト信号ＷＳを読み書き制御部２３０に出力し（Ｓ４０５）、読み書き制御部２３０はウェイト信号ＷＳが値１に場合に、ウェイト信号ＷＳが値０になるまで次の読み出し処理を中止することとなる。なお速度制限パラメータＭは、データ転送速度制御部１３１内の速度制限パラメータ記憶部１３２に予め記憶されたパラメータであり、値１以外の値に設定しても構わない。

次に図６を用いて、データ読み出し処理、読み出しレート及び読み出し処理によって発生する熱について説明する。なお図５との相違点は、ウェイト信号ＷＳによって不揮発性メモリ２６０〜２６７の読み出し開始時刻が制御される点である。具体的には、不揮発性メモリ２６０からのデータの読み出しによって値１にセットされるＡＦ０はウェイト信号ＷＳとして読み書き制御部２３０に出力され、読み書き制御部２３０は次の読み出し、すなわち不揮発性メモリ２６１からのデータの読み出しを中断する。そして、不揮発性メモリ２６０からのデータの読み出しが完了した時点でＡＦ０は値０となるのでウェイト信号ＷＳが“Ｌｏｗ”となり、読み書き制御部２３０は不揮発性メモリ２６１からのデータの読み出しを開始する。このように、ウェイト信号ＷＳによって次の不揮発性メモリの読み出し開始を制御することによって不揮発性メモリ２６０〜２６７の読み出し期間を分散させることとなる。

この時の読み出しレートは（数１０）によって求められる値と、（数１）で求められる転送レートのうちの小さい方となる。すなわち読み出しレートは、（数１０）で求められる１６ＭＢｐｓとなる。なお、（数１）で求められる転送レートの方が（数１０）によって求められる値よりも大きいため、アクセス装置１００のバッファＲＡＭ２２０〜２２７からの読み出しが待たされる状態が発生する。

この読み出し処理によって不揮発性記憶装置１２０で発生する平均温度上昇△Ｔは、（数１１）によって、１１℃と求められる。但し、Ｑとは不揮発性メモリ２６０〜２６７のリードに要する電力であり、リード時の平均電流１０ｍＡと電圧３．３Ｖ、Ｄ０／Ｄ１からの同時リード数２によって算出できる。なおＳは不揮発性記憶装置１２０がＳＤメモリカードである場合の表面積である。不揮発性記憶装置１２０の周囲温度ＴＥを２５℃とすると、不揮発性記憶装置１２０の表面温度ＴはＴＥと△Ｔの和、すなわちＴ＝３６℃となり、アダプタ装置１１０の取り扱い時における火傷の危険性はなく、また読み出し時の信頼性低下が問題となる可能性は比較的小さい。

以上説明した通り、ノーマルモードにおいてデータを読み出す場合、すなわち速度制限パラメータＭを値１とすることによって不揮発性メモリ２６０〜２６７の読み出し処理が時間的に重ならないように読み出す場合は、アダプタ装置１１０を装着しなくても安全性とデータ信頼性を確保することが可能である。

なお、速度制限パラメータＭの値を２とすることにより、不揮発性メモリ２６０〜２６７の内、２つの不揮発性メモリのみの読み出し処理が重なることとなる。この場合の不揮発性記憶装置１２０で発生する平均温度上昇△Ｔは、（数１２）によって、２０℃と求められる。この場合は、不揮発性記憶装置１２０の表面温度ＴはＴＥと△Ｔの和、すなわちＴ＝４５℃となり、アダプタ装置１１０の取り扱い時における火傷の危険性はなく、また読み出し時の信頼性低下が問題となる可能性は比較的小さい。

速度制限パラメータＭの値は、不揮発性記憶装置１２０を設計する段階において、使用する不揮発性メモリの信頼性等の条件に応じて適切に設定すればよい。

・データの書き込み処理について
前述した「アダプタ装置１１０を装着する場合」と比較すると、データの読み出し処理と同様に、データ転送速度制御部１３１が処理する内容が異なり、データ転送速度制御部１３１が生成するウェイト信号ＷＳによって図８に示すように不揮発性メモリ２６０〜２６７への書き込み期間を分散させることとなる。

この時の読み出しレートは（数１３）によって求められる値と、（数１）で求められる転送レートのうちの小さい方となる。すなわち読み出しレートは、（数１３）で求められる４．３ＭＢｐｓとなる。なお、（数１）で求められる転送レートの方が（数１３）によって求められる値よりも大きいため、アクセス装置１００のバッファＲＡＭ２２０〜２２７への書き込みが待たされる状態が発生する。

この書き込み処理によって不揮発性記憶装置１２０で発生する平均温度上昇△Ｔは、図６を用いて説明したデータ読みだし処理と同様に、（数１１）によって求められる。すなわち不揮発性記憶装置１２０の表面温度Ｔは３６℃となり、アダプタ装置１１０の取り扱い時における火傷の危険性はなく、また読み出し時の信頼性低下が問題となる可能性は比較的小さい。

以上説明した通り、ノーマルモードにおいてデータを書き込む場合において、すなわち速度制限パラメータＭを値１とすることによって不揮発性メモリ２６０〜２６７の読み出し処理が時間的に重ならないように読み出す場合においても、アダプタ装置１１０を装着しなくても安全性とデータ信頼性を確保することが可能である。

なお速度制限パラメータＭの値は、前述したデータ読みだし処理と同様に、不揮発性記憶装置１２０を設計する段階において、使用する不揮発性メモリの信頼性等の条件に応じて適切に設定すればよい。

以上、不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置１１０を装着して使用する場合と装着せずに使用する場合に分けて、それぞれデータの読み出し及び書き込みについて説明したが、予め不揮発性記憶装置１２０を最高速度が実現できるように設計しておき、更に不揮発性記憶装置１２０にアダプタ装置装着検出部１２２とデータ転送速度制御部１３１を設けることにより、不揮発性記憶装置１２０よりも表面積が十分大きい、あるいは高熱伝導部材で成形されたアダプタ装置１１０を装着した時にのみに高速動作を許可し、アダプタ装置１１０を装着しない時は動作速度を抑制するようにしたので、動作速度に比例して大きくなる発熱によって引き起こされる読み出しデータの信頼性の低下や、不揮発性記憶装置１２０の取り扱いにおける火傷などの危険性を回避することができる。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２に於ける不揮発性記憶システムの実施方法を示すブロック図である。図１０において、不揮発性記憶システムは、アクセス装置１００とアダプタ装置１０１０と不揮発性記憶装置１０２０とから構成される。１０１１は導電スイッチ、１０１２は不揮発性記憶装置装着検出部、１０１３はデータ転送速度制御信号送信端子、１０１４と１０１５と１０２１は導電性部材、１０２２はデータ転送速度制御信号受信端子である。

図１１は、不揮発性記憶装置１０２０と不揮発性記憶装置装着検出部１０１２を示すブロック図である。１１０１は抵抗、１１０２はグランドである。その他は図２と同様である。

以上のように構成された、本発明の実施の形態２における不揮発性記憶システムについて説明する。なお、実施の形態１との相違点は、不揮発性記憶装置１０２０にアダプタ装置１０１０を装着しているか否かを検出する機能が、アダプタ装置１０１０側に備えられている点のみであり、その他については実施の形態１と同様であるので、アダプタ装置１０１０の装着の検出動作のみについて説明する。

図１０において、不揮発性記憶装置１０２０はアダプタ装置１０１０の挿入口１１９に挿入されアダプタ装置１０１０が装着され、アクセス装置１００の挿入口１０９に挿入されることにより、不揮発性記憶装置１０２０はカードインターフェース１０１を介してアクセス装置１００と電気的に接続されることとなる。この時、アダプタ装置１０１０内に備えられた導電性部材１０１４、１０１５が、不揮発性記憶装置１０２０に備えられた導電性部材１０２１によって導通し、電源が端子４と導電部材１０１４、１０１５を介して、アダプタ装置１０１０内に備えられた不揮発性記憶装置装着検出部１０１２に供給される。

更に、アダプタ装置１０１０内に備えられたデータ転送速度制御信号送信端子１０１３と、不揮発性記憶装置１０２０に備えられたデータ転送速度制御信号受信端子１０２２が接合される。

不揮発性記憶装置装着検出部１０１２において、図１１に示すように導電性部材１０２１によってデータ転送速度制御信号送信端子１０１３に電源が供給され、更にータ転送速度制御信号送信端子１０１３に接合されたデータ転送速度制御信号受信端子１０２２にも電源が供給され、データ転送速度制御用端子１５０の電圧レベルが“Ｈｉｇｈ”になる。この時の動作モードとの関係は、表１に示した通りである。

データ転送速度制御用端子１５０の電圧レベルはホストインターフェース２１０を介してデータ転送速度フラグ（値１）としてデータ転送速度制御部１３１に転送される。表１に示したとおり、データ転送速度フラグが値１の時を動作モード、値０の時をノーマルモードとする。その後不揮発性記憶装置１２０はアクセス装置１００からのアクセス待ち状態に入る。なお、その後の処理については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

以上のように、実施の形態２においても、不揮発性記憶装置１０２０よりも表面積が十分大きい、あるいは高熱伝導部材で成形されたアダプタ装置１０１０を装着した時にのみに高速動作を許可し、アダプタ装置１０１０を装着しない時は動作速度を抑制するようにしたので、動作速度に比例して大きくなる発熱によって引き起こされる読み出しデータの信頼性の低下や、不揮発性記憶装置１０２０の取り扱いにおける火傷などの危険性を回避することができる。

なお、アダプタ装置１１０やアダプタ装置１０１０の種類は、図９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すようなさまざま種類があるが、例えばアダプタ装置１１０や１０１０内に冷却装置を設けることにより発熱を抑制する等、他の手段を用いても構わない。従って、一例としては、アダプタ装置の検出に代えて、装着先の放熱機能の有効性を検出する放熱機能検出部と、データの読み出しや書き込みに係るデータ転送速度を制限するデータ転送速度制限部とを有し、データ転送速度制限部は、放熱機能検出部が放熱機能の無効を検出した場合にデータ転送速度を所定値以下に制限するように構成すればよい。

また、データ転送速度制御部１３１に対する速度モードの切り換え、あるいは速度制限パラメータＭの値の設定方法など、の実施の形態１や実施の形態２に限定されるものではない。また、高速動作に起因した発熱によって引き起こされる問題として、データの信頼性に係る問題や火傷などの安全性に係る問題をあげたが、本発明で開示した技術はその他の問題についても対応することが可能である。

本発明にかかる不揮発性記憶システムは、高速動作に起因した発熱によって引き起こされるさまざまな問題に対応できる方法を提案したものであり、半導体メモリカードはいうまでもなく、半導体メモリカード等の不揮発性記憶装置を使用した静止画記録再生装置や動画記録再生装置、あるいは携帯電話においても有益である。

本発明の実施の形態１に於ける不揮発性記憶システムの実施方法を示すブロック図 同実施の形態１による不揮発性記憶装置の構成を示すブロック図 同不揮発性記憶装置における不揮発性メモリの構成を示す概略図 同不揮発性記憶装置におけるデータ転送速度制御部の処理内容を示すフローチャート 同不揮発性記憶装置における高速モード時の読み出し処理を表すタイムチャート 同不揮発性記憶装置におけるノーマルモード時の読み出し処理を表すタイムチャート 同不揮発性記憶装置における高速モード時の書き込み処理を表すタイムチャート 同不揮発性記憶装置におけるノーマルモード時の書き込み処理を表すタイムチャート 本発明の実施の形態１によるアダプタ装置の外形図 本発明の実施の形態２に於ける不揮発性記憶システムの実施方法を示すブロック図 同実施の形態２による不揮発性記憶装置と不揮発性記憶装置装着検出部を示すブロック図

符号の説明

１００ アクセス装置
１０１ カードインターフェース
１０９、１１９ 挿入口
１１０、１０１０ アダプタ装置
１１１ 電源端子
１２０、１０２０ 不揮発性記憶装置
１２１ アダプタ装置装着検出用接点
１２２ アダプタ装置装着検出部
１３０ メモリコントローラ
１３１ データ転送速度制御部
１４０ 不揮発性メモリ群（フラッシュメモリ群）
２００ アダプタ装着検出部
２０１ 電源
２０２、１１０１ 抵抗
２０３、１１０２ グランド
２１０ ホストインターフェース
２２０〜２２７ バッファＲＡＭ
２４０ アドレス管理部
２５０ 速度制限パラメータ記憶部
２５１ 外部通知部
２６０〜２６７ 不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）
３００ メモリセルアレイ
３１０、３２０ Ｉ／Ｏレジスタ
３３０ 周辺回路
９００ 高熱伝導部材で成形された小型筐体部
９０１ 高熱伝導部材で形成された端子部
９１０ 放熱部材９２０を接着した小型筐体部
９２０ 放熱部材
１０１１ 導電スイッチ
１０１２ 不揮発性記憶装置装着検出部
１０１３ データ転送速度制御信号送信端子
１０１４、１０１５、１０２１ 導電性部材
１０２２ データ転送速度制御信号受信端子

Claims (9)

1. 外部からのアクセス指示に応じてデータの読み出しや書き込みを行う不揮発性記憶装置であって、
   不揮発性メモリと、装着先がアダプタ装置か否かを検出するアダプタ装置装着検出部と、データの読み出しや書き込みに係るデータ転送速度を制限するデータ転送速度制限部とを有し、
   前記データ転送速度制限部は、前記アダプタ装着検出部が前記アダプタ装置への装着を検出しなかった場合にデータ転送速度を所定値以下に制限することを特徴とする不揮発性記憶装置。
2. 前記データ転送速度制限部は、予め記憶した速度制限パラメータに基づいてデータ転送速度の制限を行うことを特徴とする請求項１に記載の不揮発性記憶装置。
3. 外部通知部を更に有し、
   前記外部通知部は、前記データ転送速度制御部がデータ転送速度を制限したか否か、あるいはデータ転送速度の制限に係る情報を外部に通知することを特徴とする請求項１または２に記載の不揮発性記憶装置。
4. 少なくとも不揮発性メモリを有する不揮発性記憶装置と該不揮発性記憶装置の読み書きを行うアクセス装置との間に介在して使用されるアダプタ装置であって、
   前記不揮発性記憶装置が装着されているか否かを検出する不揮発性記憶装置装着検出部と、前記不揮発性記憶装置におけるデータの読み出しや書き込みに係るデータ転送速度を制限するデータ転送速度制限を前記不揮発性記憶装置に対して指示するデータ転送速度制限指示部とを有し、
   前記データ転送速度制限指示部は、前記不揮発性記憶装置装着検出部が前記不揮発性記憶装置の装着を検出しなかった場合にデータ転送速度を所定値以下に制限する指示を行うことを特徴とするアダプタ装置。
5. 前記アダプタ装置は、前記不揮発性記憶装置の表面積よりも広い表面積であることを特徴とする請求項４に記載のアダプタ装置。
6. 前記アダプタ装置は、少なくとも高熱伝導性材料によって成形された部分を有することを特徴とする請求項４または５に記載のアダプタ装置。
7. 前記アダプタ装置は、放熱部材を備えたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載のアダプタ装置。
8. 前記アダプタ装置は、冷却装置を備えたことを特徴とする請求項４ないし７のいずれかに記載のアダプタ装置。
9. 外部からのアクセス指示に応じてデータの読み出しや書き込みを行う不揮発性記憶装置であって、
   不揮発性メモリと、装着先の放熱機能の有効性を検出する放熱機能検出部と、データの読み出しや書き込みに係るデータ転送速度を制限するデータ転送速度制限部とを有し、
   前記データ転送速度制限部は、前記放熱機能検出部が前記放熱機能の無効を検出した場合にデータ転送速度を所定値以下に制限することを特徴とする不揮発性記憶装置。

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