JP2010026950A - Storage device - Google Patents

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秀樹 竹林
Hirotaka Kuroki
広隆 黒木
Tokai Morino
東海 森野
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Abstract

【課題】簡単な構成で高速化と小型化を実現した記憶装置を提供する。
【解決手段】半導体不揮発性メモリ、半導体揮発性メモリ、上記半導体不揮発性メモリ及び半導体揮発メモリに対してメモリアクセスを行うコントローラを有する。上記コントローラは、中央処理装置と、制御論理回路とを有する。上記制御論理回路は、上記半導体不揮発性メモリと上記半導体揮発性メモリとの間でのデータ転送動作を第1周波数に対応したメモリ制御を分担する。上記中央処理装置は、上記第1周波数よりも低い第2周波数に対応して上記制御論理回路が行うメモリ制御以外のメモリ制御動作を分担する。
【選択図】図1
Provided is a storage device that achieves high speed and downsizing with a simple configuration.
A semiconductor nonvolatile memory, a semiconductor volatile memory, a semiconductor nonvolatile memory, and a controller that performs memory access to the semiconductor volatile memory are provided. The controller includes a central processing unit and a control logic circuit. The control logic circuit shares the memory control corresponding to the first frequency for the data transfer operation between the semiconductor nonvolatile memory and the semiconductor volatile memory. The central processing unit shares memory control operations other than memory control performed by the control logic circuit corresponding to a second frequency lower than the first frequency.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、記憶装置に関し、例えば、NAND型フラッシュメモリを用いて構成されてHDD置き換え可能な記憶装置に利用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a storage device and, for example, relates to a technique that is effective when used in a storage device configured using a NAND flash memory and capable of replacing an HDD.

特開平7−302176号公報及び特開2007−280140号公報には、型フラッシュメモリを用いて、例えばHDD置き換え可能な記憶装置が開示されている。これらの記憶装置では、CPU(中央処理装置)のようなマイクロコンピュータを用いてメモリ全体の制御が行われる。
特開平7−302176号公報 特開2007−280140号公報
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-302176 and 2007-280140 disclose a storage device that can replace, for example, an HDD using a type flash memory. In these storage devices, the entire memory is controlled using a microcomputer such as a CPU (central processing unit).
JP-A-7-302176 JP 2007-280140 A

NAND型フラッシュメモリ等のような半導体不揮発性メモリは、半導体技術の進展により大容量と高速化が進められている。同様に、キャッシュメモリ等として搭載されるシンクロナス・ランダム・アクセス・メモリ(以下、単にSDRAMという)のような半導体揮発性メモリにおいても高速化が進められている。そこで、本願発明者等においては、HDD互換等に向けた記憶装置(Solid State Drive;SSD) の高速化の検討において、以下の問題に直面した。例えば、130MHz程度で動作する上記SDRAMに対応したクロックで動作するCPUにおいては、それに対応した動作速度を実現するために大電流を流す必要があるので発熱量が大きいものとなる。HDD互換の記憶装置においては、小さなパッケージに必要な記憶容量を実現するための多数のフラッシュメモリとコントローラとを高密度に実装するので、上記CPUの発熱がフラッシュメモリのデータ保持特性に悪影響を与えてしまう。したがって、上記のような高速なCPUを用いた場合は、強力な冷却手段が必要になってしまう。このようなCPUの発熱及びその冷却手段は、上記HDD互換の記憶装置に要求される低消費電力、小型化を大きく損なうものとなる。   A semiconductor nonvolatile memory such as a NAND flash memory has been increased in capacity and speed due to progress in semiconductor technology. Similarly, higher speed is also being promoted in a semiconductor volatile memory such as a synchronous random access memory (hereinafter simply referred to as SDRAM) mounted as a cache memory or the like. Therefore, the inventors of the present application faced the following problems in examining the speed-up of a storage device (Solid State Drive; SSD) for HDD compatibility and the like. For example, in a CPU that operates with a clock corresponding to the SDRAM that operates at about 130 MHz, it is necessary to flow a large current in order to realize an operating speed corresponding to that, so the amount of heat generation is large. In an HDD compatible storage device, a large number of flash memories and controllers for realizing the storage capacity required for a small package are mounted at a high density, so the heat generated by the CPU adversely affects the data retention characteristics of the flash memory. End up. Therefore, when a high-speed CPU as described above is used, a powerful cooling means is required. Such CPU heat generation and its cooling means greatly impair the low power consumption and miniaturization required for the HDD-compatible storage device.

上記SDRAMをキャッシュメモリ又はバッファメモリ等として使用する場合、予期しない電源遮断等に対応すべく、コンデンサ等の保持電荷を利用してSDRAMのデータをフラッシュメモリに退避する動作電圧を確保するものでは、上記CPUの消費電流が大きいと上記データ退避もできなくなってしまう。そして、上記記憶装置のコントローラは、外部入出力インターフェイス、ECC(誤り検出・訂正回路)、フラッシュメモリやSDRAMとのインターフェイス等の各種回路も必要である。したがって、記憶装置の小型化のためには、CPUと上記各種回路とを1つの半導体集積回路装置で構成された、いわゆるシステムLSIを用いて構成することが有益であるが、このようなシステムLSI化は、上記冷却を必要とするCPUの搭載には向かない。   When using the SDRAM as a cache memory or a buffer memory or the like, in order to cope with an unexpected power cut-off, etc., in order to secure an operating voltage for saving SDRAM data to a flash memory using a held charge of a capacitor or the like, If the current consumption of the CPU is large, the data cannot be saved. The controller of the storage device also requires various circuits such as an external input / output interface, an ECC (error detection / correction circuit), an interface with a flash memory and an SDRAM. Therefore, in order to reduce the size of the storage device, it is beneficial to configure the CPU and the various circuits using a so-called system LSI composed of a single semiconductor integrated circuit device. This is not suitable for mounting a CPU that requires cooling.

この発明の目的は、簡単な構成で高速化と小型化を実現した記憶装置を提供することにある。ここの発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   An object of the present invention is to provide a storage device that achieves high speed and downsizing with a simple configuration. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される1つの実施例は、以下の通りである。記憶装置は、半導体不揮発性メモリ、半導体揮発性メモリ、上記半導体不揮発性メモリ及び半導体揮発メモリに対してメモリアクセスを行うコントローラを有する。上記コントローラは、中央処理装置と、制御論理回路とを有する。上記制御論理回路は、上記半導体不揮発性メモリと上記半導体揮発性メモリとの間でのデータ転送動作を第1周波数に対応したメモリ制御を分担する。上記中央処理装置は、上記第1周波数よりも低い第2周波数に対応して上記制御論理回路が行うメモリ制御以外のメモリ制御動作を分担する。   One embodiment disclosed in the present application is as follows. The storage device includes a semiconductor nonvolatile memory, a semiconductor volatile memory, and a controller that performs memory access to the semiconductor nonvolatile memory and the semiconductor volatile memory. The controller includes a central processing unit and a control logic circuit. The control logic circuit shares the memory control corresponding to the first frequency for the data transfer operation between the semiconductor nonvolatile memory and the semiconductor volatile memory. The central processing unit shares memory control operations other than memory control performed by the control logic circuit corresponding to a second frequency lower than the first frequency.

半導体不揮発性メモリと半導体揮発性メモリ等との間の単純なデータ転送に特化することにより簡単な構成となる制御論理回路と、それ以外のメモリ制御動作を低速なCPUで分担させることにより、CPUにおける発熱等の問題を回避して記憶装置の高速化と小型化を実現できる。   By sharing the control logic circuit that has a simple configuration by specializing in simple data transfer between the semiconductor non-volatile memory and the semiconductor volatile memory, etc., and other memory control operations by the low-speed CPU, By avoiding problems such as heat generation in the CPU, it is possible to increase the speed and size of the storage device.

図1には、この発明に係る記憶装置SSD(Solid State Drive)の一実施例の概略ブロック図が示されている。この実施例の記憶装置は、HDD互換記憶装置として、特に制限されないが、多数個の多値(4値)不揮発性メモリ(フラッシュメモリ)を1つのパッケージの中に搭載して複数ページ分の記憶容量を持つようなファイルメモリを構成するようにされる。上記多値(4値)フラッシュメモリは、1つのメモリセルに2ビットの記憶が可能とされ、2ビットの書き込み情報に応じて4種類のしきい値電圧の分布のうちの1つに対応したしきい値電圧を持つようにされる。   FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of a storage device SSD (Solid State Drive) according to the present invention. The storage device of this embodiment is not particularly limited as an HDD compatible storage device, but a large number of multi-value (four-value) nonvolatile memories (flash memories) are mounted in one package to store a plurality of pages. A file memory having a capacity is configured. The multi-level (4-level) flash memory can store 2 bits in one memory cell, and corresponds to one of four types of threshold voltage distribution according to 2-bit write information. To have a threshold voltage.

この実施例の記憶装置SSDでは、半導体揮発性メモリが設けられる。半導体揮発性メモリは、例えばSDRAM(シンクロナス・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)からなり、上記多値フラッシュメモリの書き換え耐性を向上させる為、ホストからの書き込みデータ、およびそれらを管理などする非ホストデータを維持、キャッシュするため等に用いられる。   In the storage device SSD of this embodiment, a semiconductor volatile memory is provided. The semiconductor volatile memory is composed of, for example, SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), and in order to improve the rewrite endurance of the multi-level flash memory, write data from the host and a non-host for managing them. Used to maintain and cache data.

これら多数個の半導体不揮発性メモリは、半導体不揮発性メモリI/F(インターフェイス)を通してデータの入出力を行うコントローラ部の一部を構成する制御論理回路(ルーティングブロック)LTCに接続される。コントローラ部は、上記論理制御回路LTCと、中央処理装置CPUにより構成される。外部とのデータのやり取りは、特に制限されないが、ATA(AT Attachment)のようなインターフェイスI/Fにより行われる。   These multiple semiconductor nonvolatile memories are connected to a control logic circuit (routing block) LTC that constitutes a part of a controller unit that inputs and outputs data through the semiconductor nonvolatile memory I / F (interface). The controller unit includes the logic control circuit LTC and a central processing unit CPU. Data exchange with the outside is not particularly limited, but is performed by an interface I / F such as ATA (AT Attachment).

多値フラッシュメモリは、エラービットの発生が他のメモリデバイスに比べて比較的多く、それを許容することを前提とするデバイスである。データの書き換え及び消去を繰り返していくうちにメモリセルがデータ記憶特性が劣化し、リード時に正常データがリードできなくなることがある。そのために、記憶媒体に半導体不揮発性メモリを使用したSSDを構成する場合、誤り検出・訂正回路ECCが必須となる。誤り検出・訂正回路ECCは、誤り検出・訂正を行う場合、ハミング符号/リード・ソロモン符号/BCH符号などの符号化、複合化を行う。   The multi-level flash memory is a device that assumes that error bits are generated more frequently than other memory devices and that it is allowed. As data rewriting and erasing are repeated, the memory cell may have deteriorated data storage characteristics, and normal data may not be read at the time of reading. Therefore, when configuring an SSD using a semiconductor nonvolatile memory as a storage medium, an error detection / correction circuit ECC is essential. The error detection / correction circuit ECC performs encoding and decoding of a Hamming code / Reed-Solomon code / BCH code or the like when performing error detection / correction.

この実施例では、電源検出回路PDTと電源遮断時の動作電圧を確保するためのコンデンサCP及びスイッチSWを更に備えている。このコンデンサCPは、システム側において予期しない電源遮断が生じた場合でも、その蓄積電荷によって半導体不揮発性メモリやコントローラ部及び半導体揮発性メモリや電源検出回路に電圧を供給して、半導体不揮発性メモリの中断処理を含めた正常終了状態まで動作電圧や、半導体揮発性メモリの退避させるべきデータを半導体不揮発性メモリに退避させる退避時間を確保できるように動作する。コンデンサCPは、上記のような中断処理やデータ退避が行われるような動作電圧確保のために必要な容量値を持つようにされる。   In this embodiment, a power supply detection circuit PDT and a capacitor CP and a switch SW for securing an operating voltage when the power supply is shut off are further provided. The capacitor CP supplies a voltage to the semiconductor nonvolatile memory, the controller unit, the semiconductor volatile memory, and the power detection circuit by the accumulated charge even when an unexpected power interruption occurs on the system side, and the capacitor CP It operates so as to ensure an operating voltage and a save time for saving data to be saved in the semiconductor volatile memory to the semiconductor nonvolatile memory until a normal end state including the interruption process. The capacitor CP is set to have a capacitance value necessary for securing an operating voltage such that the above interruption processing and data saving are performed.

上記電源検出回路PDTは、マイクロコンピュータ等のようなホスト側からの電源電圧を受けて、その電源投入と電源遮断を検出する。これらの電源投入検出信号と電源遮断検出信号は、電源投入又は電源遮断に対応したコントローラ部からの信号、あるいはコントロール線から供給される制御信号に対応してスイッチSWの制御や半導体不揮発性メモリと半導体揮発性メモリとの間でのデータ転送動作の指示に用いられる。   The power supply detection circuit PDT receives a power supply voltage from the host side such as a microcomputer and detects the power-on and power-off. These power-on detection signal and power-off detection signal are the signals from the controller corresponding to power-on or power-off, or the control of the switch SW and the semiconductor nonvolatile memory in response to the control signal supplied from the control line. It is used to instruct data transfer operations with a semiconductor volatile memory.

スイッチSWは、上記その電源投入と電源遮断を検出信号により切り替えられ、コンデンサCPが電源電圧による充電動作から、その保持電圧を記憶装置SSDの内部回路の動作電圧として供給する動作を行う。上記電源検出回路PDTは、上記コンデンサCPの保持電圧が有効に利用できるようにするために、コンデンサCPで形成された動作電圧がシステム側に逆流してしまうのを防止するような機能も持つものである。最も簡単な構成は、ダイオード等の一方向性素子を通してシステム側からの電源電圧が、記憶装置SSDの電源電圧として上記スイッチSWを通してコンデンサCPにチャージアップされるとともに、コントロール部、半導体不揮発性メモリ、半導体揮発性メモリ、インターフェイス回路I/F及び電源検出回路に伝えられる。   The switch SW is switched between power-on and power-off by a detection signal, and the capacitor CP performs an operation of supplying the holding voltage as an operating voltage of an internal circuit of the storage device SSD from a charging operation by the power supply voltage. The power supply detection circuit PDT also has a function of preventing the operating voltage formed by the capacitor CP from flowing back to the system side so that the holding voltage of the capacitor CP can be used effectively. It is. In the simplest configuration, a power supply voltage from the system side is charged up to the capacitor CP through the switch SW as a power supply voltage of the storage device SSD through a unidirectional element such as a diode, a control unit, a semiconductor nonvolatile memory, It is transmitted to the semiconductor volatile memory, the interface circuit I / F, and the power supply detection circuit.

システム側において電源遮断等が発生した場合、上記のように電圧検出回路によりコントローラ部及び半導体不揮発性メモリにはコンデンサCPから動作電圧が維持される逆流防止が行われるとともに、インターフェイス回路I/Fが上記システム側からの信号に応答しないように制御され、半導体揮発性メモリに退避データが存在するときには半導体不揮発性メモリの予め決められた退避領域にかかる退避データの退避が行われる。もしも半導体不揮発性メモリへの書き込み動作中ならば、リセットコマンドが発行されて半導体半導体不揮発性メモリの書き込み動作の中断処理される。同様に、半導体不揮発性メモリの消去動作中ならばリセットコマンドが発行されて半導体不揮発性メモリの消去動作も中断処理される。   When a power interruption occurs on the system side, the voltage detection circuit as described above prevents the controller unit and the semiconductor non-volatile memory from being back-flowed to maintain the operating voltage from the capacitor CP, and the interface circuit I / F Control is performed so as not to respond to the signal from the system side, and when the save data exists in the semiconductor volatile memory, the save data related to a predetermined save area of the semiconductor nonvolatile memory is saved. If the writing operation to the semiconductor nonvolatile memory is being performed, a reset command is issued and the writing operation of the semiconductor semiconductor nonvolatile memory is interrupted. Similarly, if the semiconductor nonvolatile memory is being erased, a reset command is issued and the semiconductor nonvolatile memory erase operation is also interrupted.

制御論理回路LTCは、記憶装置SSDの小型化と高速化を実現するために、半導体不揮発性メモリと半導体揮発性メモリとの間の上記ECC回路で符号化、複合化を含んだデータ転送動作に特化した単純なメモリ制御を分担する。例えば、外部から入力されるコマンド等の判定や、記憶装置としての全体の管理等のように高速動作がそれほど要求されないメモリ制御動作については中央処理装置CPUが分担する。それ故、上記制御論理回路LTCは、例えば、半導体揮発性メモリの動作周波数に対応した高い周波数のクロックで動作する。これに対して、中央処理装置CPUは、発熱が問題にならなくて低消費電力にされる比較的低い周波数にされる。つまり、制御論理回路LTCの動作周波数は、上記中央処理装置CPUの動作周波数よりも高い周波数にされる。これにより、簡単な構成で記憶装置の高速化と小型化を実現できる。   The control logic circuit LTC performs data transfer operations including encoding and decoding in the ECC circuit between the semiconductor nonvolatile memory and the semiconductor volatile memory in order to realize a reduction in size and speed of the storage device SSD. Share specialized and simple memory control. For example, the central processing unit CPU is responsible for memory control operations that do not require high-speed operations such as determination of commands input from the outside, overall management as a storage device, and the like. Therefore, the control logic circuit LTC operates with a clock having a high frequency corresponding to the operating frequency of the semiconductor volatile memory, for example. In contrast, the central processing unit CPU is set to a relatively low frequency at which heat generation does not become a problem and low power consumption is achieved. That is, the operating frequency of the control logic circuit LTC is set to be higher than the operating frequency of the central processing unit CPU. As a result, the storage device can be speeded up and downsized with a simple configuration.

この実施例では、点線で囲まれた部分がコントローラ部を構成し、それが1つの半導体集積回路装置(システムLSI)により構成される。つまり、この実施例の記憶装置は、1つのシステムLSIと、1つのSDRAMチップ、及び記憶容量に応じて設けられる複数の多値フラシュメモリチップ及びスイッチとコンデンサから構成される。   In this embodiment, a portion surrounded by a dotted line constitutes a controller unit, which is constituted by one semiconductor integrated circuit device (system LSI). In other words, the storage device of this embodiment includes one system LSI, one SDRAM chip, and a plurality of multi-level flash memory chips, switches, and capacitors provided according to the storage capacity.

上記記憶装置SSDは、例えば2.5インチのハードディスクドライブ装置と同様な外形サイズ(70.0×100.0×9.5mm)又は3.5インチのハードディスクドライブ装置と同様な外形サイズ(101.6×146.0×25.4mm)のパッケージに搭載され、インターフェイス回路INFに接続されるコネクタピンも上記2.5インチのハードディスクドライブ装置又は3.5インチのハードディスクドライブ装置と同様なものが用いられる。これにより、この実施例の記憶装置SSDは、HDD(ハードディスクドライブ)互換性記憶装置とされる。   The storage device SSD has, for example, the same outer size (70.0 × 100.0 × 9.5 mm) as that of a 2.5-inch hard disk drive device or the same outer size (101. 6 × 146.0 × 25.4 mm), and the connector pin connected to the interface circuit INF is the same as the 2.5 inch hard disk drive device or the 3.5 inch hard disk drive device. It is done. Thus, the storage device SSD of this embodiment is an HDD (Hard Disk Drive) compatible storage device.

図2には、この発明に係る記憶装置SSDの一実施例の具体的ブロック図が示されている。この実施例では、揮発性メモリとして132MHz×16ビット(bit)で動作するSDRAMが用いられる。また、フラッシュメモリ(以下、FLSHという)は、33MHz×8ビットで動作するメモリチップMCが8個並列形態にされた構成を最小単位として、例えば4単位(32個)や8単位(64個)等のような多数個が搭載される。   FIG. 2 shows a specific block diagram of an embodiment of the storage device SSD according to the present invention. In this embodiment, an SDRAM that operates at 132 MHz × 16 bits is used as the volatile memory. In addition, the flash memory (hereinafter referred to as FLSH) has a configuration in which eight memory chips MC operating at 33 MHz × 8 bits are arranged in parallel, for example, 4 units (32) or 8 units (64). And so on.

上記SDRAMに対するデータの書き込み/読み出しは、上記132MHzに同期したクロックで行う必要ある。上記のように16ビットの単位でデータ転送を行うと、制御論理回路LTCは、132MHzのような高い周波数で動作する必要がある。この実施例では、制御論理回路LTCでのデータ転送を32ビットで行うことにより、上記132MHzの半分の66MHzで動作するように工夫されている。   It is necessary to write / read data to / from the SDRAM with a clock synchronized with the 132 MHz. When data transfer is performed in units of 16 bits as described above, the control logic circuit LTC needs to operate at a high frequency such as 132 MHz. In this embodiment, the control logic circuit LTC is designed to operate at 66 MHz, which is half of the above 132 MHz, by performing data transfer in 32 bits.

SDRAM側にはSDRAM制御回路SDRAMCを配置し、上記132MHz×16ビットの単位でのメモリアクセスを行う。メモリ制御回路SDCは、データバッファDBを有しており、上記SDRAM制御回路SDRAMCを通して読み出された132MHz×16ビットのデータを受けて、その2サイクル分のデータ(2×16ビット)を記憶し、出力回路outからは66MHz×32ビットの単位のデータとして制御論理回路LTCに伝える。一方、上記メモリ制御回路SDCに対して論理制御回路LTCから上記のように66MHz×32ビットの単位でデータが入力されるから、半分の16ビットを132MHzの前半の第1サイクルで上記SDRAM制御回路SDRAMCを通してSDRAMに入力し、残り16ビットを次の第2サイクルで上記同様にSDRAMに入力する。メモリ制御回路SDCに設けられたDMAは、このようなSDRAM制御を行う。   An SDRAM control circuit SDRAMC is disposed on the SDRAM side, and memory access is performed in units of 132 MHz × 16 bits. The memory control circuit SDC has a data buffer DB, receives 132 MHz × 16 bit data read through the SDRAM control circuit SDRAMC, and stores the data for 2 cycles (2 × 16 bit). From the output circuit out, the data is transmitted to the control logic circuit LTC as data in units of 66 MHz × 32 bits. On the other hand, since data is input in units of 66 MHz × 32 bits from the logic control circuit LTC to the memory control circuit SDC as described above, half of the 16 bits are converted into the SDRAM control circuit in the first cycle of 132 MHz. The remaining 16 bits are input to the SDRAM through the SDRAMC in the same manner as described above in the next second cycle. The DMA provided in the memory control circuit SDC performs such SDRAM control.

上記FLSHに対するデータの書き込み/読み出しは、上記33MHzに同期したクロックで行う必要ある。しかしながら、制御論理回路LTCとの間では66MHz×32ビットの単位でデータの授受を行う必要があることから、フラッシュメモリインターフェイスF−I/Fが設けられる。このフラッシュメモリインターフェイスF−I/Fの出力回路outは、制御論理回路LTCに対して66MHz×32ビットの単位でデータを出力する。また、入力回路inは、制御論理回路LTCからの66MHz×32ビットの単位でデータを入力する。   It is necessary to write / read data to / from the FLSH with a clock synchronized with the 33 MHz. However, since it is necessary to exchange data with the control logic circuit LTC in units of 66 MHz × 32 bits, a flash memory interface FI / F is provided. The output circuit out of the flash memory interface FI / F outputs data to the control logic circuit LTC in units of 66 MHz × 32 bits. The input circuit in inputs data from the control logic circuit LTC in units of 66 MHz × 32 bits.

上記フラッシュメモリFLSHは、並列形態にされた8個のメモリチップMCにより、33MHz×8×8(64)ビットの単位でデータの入出力を行うものである。メモリチップMCは、1つの半導体集積回路装置として形成されたフラシュメモリである。フラッシュメモリインターフェイスF−I/Fは、上記フラッシュメモリFLSHに向けて4チャネル分のバッファBUFが設けられる。1つのチャネルは、上記2つのメモリチップMCに対応して8ビットの単位でデータの一時記憶を行う2つのバッファBUFから構成されている。これにより、制御論理回路LTCから66MHzに対応した32ビットのデータは、入力回路inを通して2クロック分が上記フラッシュメモリインターフェイスF−I/Fの上記バッファBUFに順次に記憶され、上記33MHzのクロックに同期して64ビットのデータとして8ビットずつに分割してフラシュメモリFLSHの8個のメモリチップMCにそれぞれ入力される。   The flash memory FLSH inputs / outputs data in units of 33 MHz × 8 × 8 (64) bits by using eight memory chips MC arranged in parallel. The memory chip MC is a flash memory formed as one semiconductor integrated circuit device. The flash memory interface FI / F is provided with a buffer BUF for four channels toward the flash memory FLSH. One channel includes two buffers BUF that temporarily store data in units of 8 bits corresponding to the two memory chips MC. As a result, 32-bit data corresponding to 66 MHz from the control logic circuit LTC is sequentially stored in the buffer BUF of the flash memory interface FI / F through the input circuit in, and the clock of 33 MHz is stored. Synchronously, 64-bit data is divided into 8 bits and input to 8 memory chips MC of the flash memory FLSH.

一方、8個のフラシュメモリFLSHから33MHzのクロックに同期して出力されたた8ビットずつ合計64ビットからなるデータは、上記フラッシュメモリインターフェイスF−I/Fの上記各バッファBUFにそれぞれ記憶され、上記66MHzの前半の第1クロックに同期して半分の32ビットのデータが出力回路outを通して上記制御論理回路LTCに出力され、後半の第2クロックに同期して残り半分の32ビットのデータが上記制御論理回路LTCに出力される。上記のようなデータの入出力を行う上記入力回路in、出力回路out及びバッファBUFに対する制御は、コントローラFLSHCにより行われる。   On the other hand, a total of 64 bits of data output from 8 flash memories FLSH in synchronization with a 33 MHz clock are stored in each buffer BUF of the flash memory interface FI / F. Half of the 32-bit data is output to the control logic circuit LTC through the output circuit out in synchronization with the first clock of the first half of 66 MHz, and the remaining half of the 32-bit data is synchronized with the second clock of the second half. It is output to the control logic circuit LTC. The controller FLSHC controls the input circuit in, the output circuit out, and the buffer BUF that input and output data as described above.

図3には、上記データ転送動作を説明するための波形図が示されている。SDRAM側においては、132MHzのクロックに同期して、16ビットのデータが入出力される。これに対して、LTC側では66MHzで16ビット×2=32ビットのデータが転送される。そして、FLSH側では33MHzで8ビット×8=64ビットのデータが入出力される。SDRAMとLTCとの間には、上記メモリ制御回路SDCのバッファDB及びDMAにより、132MHzの前半の第1クロックに同期した16ビットが一方のバッファDBに記憶され、後半の第2クロックに同期した16ビットが他方のバッファDBに記憶されて、66MHzのクロックに同期して32ビットデータとして処理される。   FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the data transfer operation. On the SDRAM side, 16-bit data is input / output in synchronization with the 132 MHz clock. On the other hand, on the LTC side, 16 bits × 2 = 32 bits of data is transferred at 66 MHz. On the FLSH side, 8 bits × 8 = 64 bits of data is input / output at 33 MHz. Between SDRAM and LTC, 16 bits synchronized with the first clock of the first half of 132 MHz are stored in one buffer DB by the buffer DB and DMA of the memory control circuit SDC, and synchronized with the second clock of the second half. 16 bits are stored in the other buffer DB and processed as 32-bit data in synchronization with the 66 MHz clock.

LTCとFLSH間には、上記フラッシュメモリインターフェイスF−I/FのバッファBUF及びFLSHCにより、66MHzの前半の第1クロックに同期した32ビットが8ビットずつ4チャネルに分割されて4個の第1バッファBUFに記憶され、後半の第2クロックに同期した64ビットも8ビットずつ4チャネルに分割されて4個の第2バッファBUFに記憶されて、33MHzのクロックに同期して8ビットずつ8個のFLSHに入力される。逆方向のデータ転送は、同図では省略されているが前記説明から容易に理解されよう。   Between the LTC and the FLSH, the 32 bits synchronized with the first clock of the first half of 66 MHz are divided into 4 channels by 8 bits by the buffers BUF and FLSHC of the flash memory interface FI / F, and the four first The 64 bits stored in the buffer BUF and synchronized with the second clock of the latter half are also divided into 4 channels by 8 bits and stored in the 4 second buffers BUF, and 8 by 8 bits in synchronization with the 33 MHz clock. Is input to FLSH. Data transfer in the reverse direction is omitted in the figure, but can be easily understood from the above description.

図2において、制御論理回路LTCは、セレクタSEL1ないしSEL5を有し、これらのセレクタSEL1〜5により、SDRAMとFLSHとの間で直接的にデータを伝える信号経路、SDRAMのデータをECCに送り、それで生成されたパリティを付加してFLSHに伝える信号経路や、FLSHから読み出されたデータをECCに送り、誤りの検出・訂正を行ったデータをSDRAMに記憶させる信号経路、あるいは直接にインターフェイスATAを介して外部に出力させる経路等、動作モードに応じた信号経路を構成する。かかるセレクタSEL1〜5の切り替え動作は、論理回路LOGにより行われる。論理回路LOGは、各種設定や制御レジスタを有し、上記66MHzのクロックに同期して上記各種レジスタに対応して動作モードに対応した信号伝達経路を形成する制御信号を形成する。   In FIG. 2, the control logic circuit LTC has selectors SEL1 to SEL5, and these selectors SEL1 to SEL5 send SDRAM data to the ECC, a signal path for directly transmitting data between the SDRAM and FLSH. A signal path to which the generated parity is added and transmitted to the FLSH, a data path to which the data read from the FLSH is sent to the ECC, and the error-detected / corrected data is stored in the SDRAM, or directly to the interface ATA A signal path corresponding to the operation mode, such as a path to be output to the outside via the, is configured. The switching operation of the selectors SEL1 to SEL5 is performed by the logic circuit LOG. The logic circuit LOG has various settings and control registers, and forms a control signal that forms a signal transmission path corresponding to the operation mode corresponding to the various registers in synchronization with the 66 MHz clock.

論理制御回路LTCは、ファームウェアにより各種転送動作の制御を行う。例えば、転送開始、転送モード、終了、エラー、割り込みマスクに関するレジスタを持っている。転送開始レジスタに対する起動の指示や転送モードレジスタに対する設定は論理回路LOG(ファームウェア)により実行される。上記制御論理回路LTCと、各ブロックであるSDRAM(SDC)、FLSH(F−I/F)、ECC、ATAC及びSRAM(SRAMC)とをそれぞれ接続するセレクタSEL5、SEL2、SEL3、SEL4及びSEL1の制御は、上記転送レードに応じて上記論理回路LOGにより実行される。   The logic control circuit LTC controls various transfer operations by firmware. For example, it has registers for transfer start, transfer mode, end, error, and interrupt mask. The activation instruction for the transfer start register and the setting for the transfer mode register are executed by the logic circuit LOG (firmware). Control of selectors SEL5, SEL2, SEL3, SEL4, and SEL1 that connect the control logic circuit LTC to each of the SDRAM (SDC), FLSH (FI / F), ECC, ATAC, and SRAM (SRAMC), which are blocks. Is executed by the logic circuit LOG in accordance with the transfer rate.

制御論理回路LTCは、各ブロックからの処理終了フラグ及びエラー有無の判定通知をもらう。転送処理実行中に何等かの要因で中断したい場合には、各ブロックへ中断信号の送信を行う。制御論理回路LTCは、中央処理装置CPUに対する処理終了やエラーの通知をポーリングにより行う。また、制御論理回路LTCは、冗長データと通常データを区別する信号を上記ATAブロックを除いた各ブロック間に持つ。各ブロックは、バッファを持っており、そのバッファを通してデータのやり取りを行う。   The control logic circuit LTC receives a processing end flag and an error presence / absence notification from each block. If it is desired to interrupt the transfer process for some reason, an interrupt signal is transmitted to each block. The control logic circuit LTC performs processing end and error notification to the central processing unit CPU by polling. In addition, the control logic circuit LTC has a signal for distinguishing redundant data and normal data between each block except the ATA block. Each block has a buffer, and exchanges data through the buffer.

電源検出レジスタPMCRは、前記図1の電源検出回路PDTにより電源電圧がある一定値より低下すると、電源遮断処理を行うための割り込み信号を中央処理装置CPU及び制御論理回路LTCに通知するためのレジスタである。同図においては、前記図1の電源検出回路PDT、スイッチSW及びコンデンサCPは省略されている。電源遮断や投入についての動作は、前記図1の実施例で説明したと同様である。この電源遮断時におけるSDRAMの退避データのFLSHへの転送も上記制御論理回路LTCの採用によって高速にできる。これにより、コンデンサCPの容量値も中央処理装置CPUによりデータ退避させる場合によりも小さくできるので、記憶装置の小型化や低コスト化が可能になるものである。   The power detection register PMCR is a register for notifying the central processing unit CPU and the control logic circuit LTC of an interrupt signal for performing a power shutdown process when the power supply voltage drops below a certain value by the power detection circuit PDT of FIG. It is. In the figure, the power supply detection circuit PDT, the switch SW and the capacitor CP in FIG. 1 are omitted. The operation for turning off and on the power is the same as described in the embodiment of FIG. Transfer of the saved data of the SDRAM to the FLSH when the power is shut off can be performed at high speed by adopting the control logic circuit LTC. As a result, the capacitance value of the capacitor CP can be made smaller than when the data is saved by the central processing unit CPU, so that the storage device can be reduced in size and cost.

外部入出力インターフェイスは、ATA−I/FとそのコントローラATACから構成される。ホトスシステムHOSTとは、特に制限されないが、25MHz×16ビットの単位でデータの入出力動作が行われる。   The external input / output interface includes an ATA-I / F and its controller ATAC. The photo system HOST is not particularly limited, but data input / output operations are performed in units of 25 MHz × 16 bits.

中央処理装置CPUは、バスCPU−BUSに接続されている。このバスCPU−BUSは、16.5MHz×32ビットによりデータ転送が行われる。それ故、中央処理装置CPUは、その動作クロックが上記のように16.5MHzのように上記最も遅いフラシュメモリFLSHよりも遅い周波数で動作するものであり、それ自体での発熱が問題になることはない。   The central processing unit CPU is connected to the bus CPU-BUS. This bus CPU-BUS performs data transfer at 16.5 MHz × 32 bits. Therefore, the central processing unit CPU operates at a slower frequency than the slowest flash memory FLSH, such as 16.5 MHz as described above, and heat generation by itself becomes a problem. There is no.

中央処理装置CPUは、特に制限されないが、レジスタREGを介してホストからの動作指示等のコマンド等を受け取る。また、インターフェイスコントローラATACや、上記ECCあるいは制御論理回路LTCとの間のデータのやり取りは、クロック周波数が16.5MHzと66MHzのように異なり、しかも非同期であることからワークメモリとして動作するSRAM(スタティック・ランダム・アクセス・メモリ)を介在して行われる。つまり、SRAMコントローラSRAMCに内蔵されたデータ転送回路DMAにより、予め決められて記憶エリアを相互にアクセスすることにより行われる。つまり、中央処理装置CPUから書き込まれたデータを制御論理回路LTCが読み出すことにより、CPUからLTCに対してデータを送信することができる。逆に、制御論理回路LTCから書き込まれたデータを中央処理装置CPUが読み出すことによりLTCからCPUに対してデータを送信することができる。   The central processing unit CPU receives a command such as an operation instruction from the host via the register REG, although not particularly limited. Further, the data exchange between the interface controller ATAC and the ECC or the control logic circuit LTC is different such as 16.5 MHz and 66 MHz in clock frequency and is asynchronous, so that the SRAM (static memory) that operates as a work memory is used. • Random access memory). In other words, the data transfer circuit DMA built in the SRAM controller SRAMC is used to access the storage areas determined in advance. That is, the data written from the central processing unit CPU is read by the control logic circuit LTC, whereby the data can be transmitted from the CPU to the LTC. Conversely, the data written from the control logic circuit LTC can be read by the central processing unit CPU so that the data can be transmitted from the LTC to the CPU.

この実施例では、上記中央処理装置CPUを16.5MHzのように低い周波数で動作させて発熱の問題を回避しつつ、特定のデータ転送動作に特化した小さな回路規模で構成できる制御論理回路LTCを用い、それを66MHzのような高い周波数で動作させることにより、記憶装置としての高速化を実現することができる。制御論理回路LTCは、上記のように高い周波数で動作させても、上記特定のデータ転送動作に特化した小さな回路規模で構成できるので発熱量そのものを小さく抑えることができる。CPUとLTC及び他の回路も含んだシステムLSIを用いてFDMやSSDを構成でき、記憶装置の高速化と小型化を実現することができる。   In this embodiment, the central processing unit CPU is operated at a low frequency such as 16.5 MHz to avoid the problem of heat generation, and the control logic circuit LTC can be configured with a small circuit scale specialized for a specific data transfer operation. , And operating it at a high frequency such as 66 MHz, it is possible to realize high speed as a storage device. Even if the control logic circuit LTC is operated at a high frequency as described above, the control logic circuit LTC can be configured with a small circuit scale specialized for the specific data transfer operation. An FDM or SSD can be configured using a system LSI including a CPU, LTC, and other circuits, and the storage device can be increased in speed and size.

図2の実施例では、ATA−I/Fにより、25MHz×16ビットの単位でデータの入出力を行うようにするものであるが、前記のように制御論理回路LTCでは、32ビット×66MHzでのデータ伝送が可能で、SDRAMに対して132MHz×16ビットでアクセスすることが可能であるから、高速HDDに匹敵する書き込み/読み出し動作を実現することも可能である。   In the embodiment of FIG. 2, data input / output is performed in units of 25 MHz × 16 bits by the ATA-I / F. However, as described above, the control logic circuit LTC has 32 bits × 66 MHz. Therefore, the SDRAM can be accessed at 132 MHz × 16 bits, so that it is possible to realize a write / read operation comparable to that of a high-speed HDD.

フラシュメモリFLSHは、特に制限されないが、大記憶容量化のために4値フラシュメモリが用いられる。1つのメモリセルに2ビットの記憶が可能とされる場合、1つのメモリセルに記憶される2ビットは、異なるページのデータとして割り付けられる。例えば、NANDフラッシュメモリでは、2キロバイトや4キロバイト等のページ単位毎にデータの書き込みと読み出しが行われる。上記2ビットを記憶させる場合、1つのメモリセルに2つのロウアドレスに対応するデータが記憶される。それを下位ページ(又は第1ページ)及び上位ページ(第2ページ)というように2つに分けられる。製品によっては、Aページ、Bページというように呼ぶ場合もある。   The flash memory FLSH is not particularly limited, but a quaternary flash memory is used to increase the storage capacity. When 2 bits can be stored in one memory cell, 2 bits stored in one memory cell are allocated as data of different pages. For example, in a NAND flash memory, data is written and read for each page unit such as 2 kilobytes or 4 kilobytes. When storing the two bits, data corresponding to two row addresses is stored in one memory cell. It is divided into two, such as a lower page (or first page) and an upper page (second page). Depending on the product, it may be called A page or B page.

この実施例の記憶装置では、下位ページのみでフラシュメモリFLSHをアクセスするモードが設けられる。下位ページのみでフラシュメモリFLSHをアクセスすると2値のメモリセルとして使用するこができる。このようにメモリセルを2値で書き込み動作させた場合、その動作速度は4値の場合、つまり下位ページと上位ページを用いた場合に比べて書き込み時間を30%程度に短縮することが知られている。このことは、フラシュメモリFLSHを66MHz×8ビットで動作させることが可能であることを意味する。   In the storage device of this embodiment, a mode for accessing the flash memory FLSH only by the lower page is provided. When the flash memory FLSH is accessed only in the lower page, it can be used as a binary memory cell. As described above, when the memory cell is operated to write in binary, it is known that the write time is reduced to about 30% as compared with the case where the operation speed is quaternary, that is, when the lower page and the upper page are used. ing. This means that the flash memory FLSH can be operated at 66 MHz × 8 bits.

制御論理回路LTCは、132MHz×32ビットで動作させることも可能となる。しかしながら、SDRAMは、前記のように132MHz×16ビットで動作することからSDRAMからのデータをFLSHに書き込むときには意味を成さないが、外部入出力インターフェイスATA−I/Fに対して、132MHz×32ビットに相当する高速データを入力させる機能を付加すると、上記FLSHの2値動作による高速化を生かすことができる。つまり、上記LTCを132MHzで、FLSHを66MHzで動作させる高速モードにし、外部からSDRAMに書き込むよりも高速なデータを直接にFLSHに書き込むという超高速ダイレクト書き込み機能を実現することができる。この場合、ATA−I/FやATACに、そのような高速入力機能を付加すればよい。クロックは、SDRAM用クロックをLTCに流用し、LTC用クロックをFLSHに流用すればよい。   The control logic circuit LTC can also be operated at 132 MHz × 32 bits. However, since the SDRAM operates at 132 MHz × 16 bits as described above, it does not make sense when data from the SDRAM is written to the FLSH, but 132 MHz × 32 with respect to the external input / output interface ATA-I / F. If a function for inputting high-speed data corresponding to a bit is added, it is possible to take advantage of the high speed due to the binary operation of FLSH. That is, it is possible to realize an ultra-high-speed direct writing function in which the high-speed mode in which the LTC is operated at 132 MHz and the FLSH is 66 MHz and high-speed data is directly written into the FLSH than when externally written into the SDRAM. In this case, such a high-speed input function may be added to the ATA-I / F or ATAC. As for the clock, the SDRAM clock may be diverted to LTC, and the LTC clock may be diverted to FLSH.

図4には、この発明に係る記憶装置SSDの他の一実施例の具体的ブロック図が示されている。この実施例では、SCSI(Small Computer System Interface) のようなインターフェイスI/Fに変更される。これに対応して、コントローラもSCSICのように変更される。他の構成は、前記図2の実施例と同様である。   FIG. 4 shows a specific block diagram of another embodiment of the storage device SSD according to the present invention. In this embodiment, the interface I / F is changed to a SCSI (Small Computer System Interface). Correspondingly, the controller is also changed like SCSIC. Other configurations are the same as those of the embodiment of FIG.

図5には、この発明に係る記憶装置SSDの更に他の一実施例の具体的ブロック図が示されている。この実施例では、SATA(Serial Advanced Technology Attachment) のようなインターフェイスSATA−I/Fに変更される。SATAは、パソコンにハードディスクや光ドライブを接続するためのインターフェイス規格であり、これに対応して、コントローラもSATACのように変更される。他の構成は、前記図2の実施例と同様である。   FIG. 5 shows a specific block diagram of still another embodiment of the storage device SSD according to the present invention. In this embodiment, the interface is changed to an interface SATA-I / F such as SATA (Serial Advanced Technology Attachment). SATA is an interface standard for connecting a hard disk or an optical drive to a personal computer. Correspondingly, the controller is also changed to SATAC. Other configurations are the same as those of the embodiment of FIG.

以上本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、フラシュメモリはNANDフラシュメモリの他、NORフラシュメモリを用いるものであってもよい。SDRAMやFLSHの動作周波数は、採用する製品によって異なるものである。入出力ビット数も同様に異なる。したがって、制御論理回路LTCでは、それに接続されるSDRAMやFLSHの動作周波数及び入出力ビット数に対応して最も高速になる組み合わせを選ぶようにすればよい。フラシュメモリに対してデータの書き込みや読み出しを行うためのコマンド、アドレス等の入力方法は、使用するフラシュメモリに対応して決められる。この実施例の記憶装置は、1インチや1.8インチのように前記2.5や3.5インチそれよりも小さな外形サイズのHDDパッケージと同等パッケージに搭載れるもの、あるいは独自に開発されたパッケージあるいは単に実装基板上に搭載されるもの等種々の実施形態を採ることができる。   Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the flash memory may be a NAND flash memory or a NOR flash memory. The operating frequency of SDRAM and FLSH varies depending on the product used. The number of input / output bits is also different. Therefore, in the control logic circuit LTC, it is only necessary to select the combination that provides the highest speed corresponding to the operating frequency and the number of input / output bits of the SDRAM or FLSH connected thereto. A method for inputting a command, an address, and the like for writing / reading data to / from the flash memory is determined corresponding to the flash memory to be used. The storage device of this embodiment is one that is mounted in the same package as the HDD package having an outer size smaller than 2.5 or 3.5 inches, such as 1 inch or 1.8 inches, or originally developed. Various embodiments such as a package or simply mounted on a mounting substrate can be adopted.

この発明は、フラッシュメモリのような半導体不揮発性メモリを用いた記憶装置に広く利用することができる。   The present invention can be widely used for a storage device using a semiconductor nonvolatile memory such as a flash memory.

この発明に係る記憶装置の一実施例の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of an embodiment of a storage device according to the present invention. この発明に係る記憶装置の一実施例の具体的ブロック図である。It is a specific block diagram of an embodiment of a storage device according to the present invention. 図2の記憶装置のデータ転送動作を説明するための波形図である。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining a data transfer operation of the storage device of FIG. 2. この発明に係る記憶装置の他の一実施例の具体的ブロック図である。It is a specific block diagram of another embodiment of the storage device according to the present invention. この発明に係る記憶装置の更に他の一実施例の具体的ブロック図である。It is a specific block diagram of another embodiment of the storage device according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

SW…スイッチ、CP…コンデンサ、PDT…電源検出回路、CPU…中央処理装置、SDRAM…シンクロナス・ダイナミック・ランダム・メモリ(半導体揮発性メモリ)、FLSH…フラシュメモリ(半導体不揮発性メモリ)、MC…メモリチップ、LTC…制御論理回路、SEL1〜5…セレクタ、LOG…論理回路(ファームウェア)、ECC…誤り検出・訂正回路、SDC…メモリ制御回路、DB…データバッファ、F−I/F…フラッシュメモリインターフェイス、BUF…バッファ、FLSHC…コントローラ、SRAM…スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(ワークメモリ)、SRAMC…SRAM制御回路、PMCR…電源検出レジスタ、ATA,SCSI,SATA−I/F…外部入出力インターフェイス、ATAC,SCSIC,SATAC…インターフェイスコントローラ、   SW ... switch, CP ... capacitor, PDT ... power supply detection circuit, CPU ... central processing unit, SDRAM ... synchronous dynamic random memory (semiconductor volatile memory), FLSH ... flash memory (semiconductor non-volatile memory), MC ... Memory chip, LTC ... control logic circuit, SEL1-5 ... selector, LOG ... logic circuit (firmware), ECC ... error detection / correction circuit, SDC ... memory control circuit, DB ... data buffer, FI / F ... flash memory Interface, BUF ... Buffer, FLSHC ... Controller, SRAM ... Static random access memory (work memory), SRAMC ... SRAM control circuit, PMCR ... Power supply detection register, ATA, SCSI, SATA-I / F ... External input / output interface , A AC, SCSIC, SATAC ... interface controller,

Claims (10)

半導体不揮発性メモリと、
半導体揮発性メモリと、
上記半導体不揮発性メモリ及び半導体揮発メモリに対してメモリアクセスを行うコントローラとを有し、
上記コントローラは、
中央処理装置と、
制御論理回路とを有し、
上記制御論理回路は、上記半導体不揮発性メモリと上記半導体揮発性メモリとの間でのデータ転送動作を第1周波数に対応したメモリ制御を分担し、
上記中央処理装置は、上記第1周波数よりも低い第2周波数に対応して上記制御論理回路が行うメモリ制御以外のメモリ制御動作を分担する、
記憶装置
A semiconductor nonvolatile memory;
Semiconductor volatile memory,
A controller that performs memory access to the semiconductor nonvolatile memory and the semiconductor volatile memory,
The controller
A central processing unit;
Control logic circuit,
The control logic circuit shares a memory control corresponding to a first frequency for a data transfer operation between the semiconductor nonvolatile memory and the semiconductor volatile memory,
The central processing unit shares memory control operations other than memory control performed by the control logic circuit in response to a second frequency lower than the first frequency.
Storage device
請求項1において、
ハードディスクドライブ互換性の入出力インターフェイスを更に有し、
上記半導体不揮発性メモリは、4値記憶動作が可能にされたNAND型フラッシュメモリであり、
上記半導体揮発性メモリは、シンクロナス・ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリである、
記憶装置。
In claim 1,
It also has a hard disk drive compatible input / output interface,
The semiconductor nonvolatile memory is a NAND flash memory capable of a four-value storage operation,
The semiconductor volatile memory is a synchronous dynamic random access memory.
Storage device.
請求項2において、
コントローラは、ECC回路を更に有し、
上記制御論理回路は、上記ECC回路を通して上記半導体不揮発性メモリと上記半導体揮発性メモリとの間でのデータ転送を行う信号経路を有する、
記憶装置。
In claim 2,
The controller further comprises an ECC circuit;
The control logic circuit has a signal path for transferring data between the semiconductor nonvolatile memory and the semiconductor volatile memory through the ECC circuit.
Storage device.
請求項2又は3において、
上記半導体不揮発性メモリは、1つのメモリセルを共有する第1ワードページと、上記第1ページへの書き込みよもり書き込み時間が長くされた第2ワードページとにより4値での書き込みを行う第1モードと、上記第1ワードページのみにより2値での書き込みを行う第2モードとを有し、
上記第2モードのときの上記制御論理回路の動作周波数は、上記第1周波数よりも高い周波数に対応して上記データ転送動作を行う、
記憶装置。
In claim 2 or 3,
In the semiconductor nonvolatile memory, the first word page sharing one memory cell and the second word page in which the writing time to the first page is longer than the first word page are written in four values. Mode and a second mode for writing in binary only by the first word page,
The operation frequency of the control logic circuit in the second mode performs the data transfer operation corresponding to a frequency higher than the first frequency.
Storage device.
請求項4において、
上記第2モードでの上記データ転送動作は、上記入出力インターフェイスから入力されたデータを上記半導体不揮発性メモリに書き込むときに行われる、
記憶装置。
In claim 4,
The data transfer operation in the second mode is performed when data input from the input / output interface is written to the semiconductor nonvolatile memory.
Storage device.
請求項4又は5において、
電源検出回路と、
電圧保持回路とを更に有し、
上記コントローラは、
電源遮断時において上記電源検出回路の電源遮断検出信号により、上記電圧保持回路の保持電圧を上記コントローラ、半導体揮発性メモリ及び半導体不揮発性メモリの動作電圧に切り替え、上記半導体揮発性メモリの退避対象データを読み出して上記半導体不揮発性メモリに書き込み、
電源投入時において上記電源検出回路の電源投入検出信号により、電源電圧を上記電圧保持回路の入力電圧、上記コントローラ、半導体揮発性メモリ及び半導体不揮発性メモリの動作電圧として供給し、上記半導体不揮発性メモリに保持された退避対象データを読み出して上記半導体揮発性メモリに書き込みを行う、
記憶装置。
In claim 4 or 5,
A power detection circuit;
A voltage holding circuit;
The controller
When the power is cut off, the holding voltage of the voltage holding circuit is switched to the operating voltage of the controller, the semiconductor volatile memory, and the semiconductor nonvolatile memory by the power cutoff detection signal of the power detection circuit, and the save target data of the semiconductor volatile memory Read and write to the semiconductor nonvolatile memory,
When the power is turned on, the power supply detection signal of the power supply detection circuit supplies the power supply voltage as the input voltage of the voltage holding circuit, the operation voltage of the controller, the semiconductor volatile memory, and the semiconductor nonvolatile memory, and the semiconductor nonvolatile memory Reading the save target data held in the memory and writing to the semiconductor volatile memory,
Storage device.
請求項6において、
上記半導体揮発性メモリは、第1クロックに同期して16ビットの単位でデータの入力と出力とが行われるものであり、
上記半導体不揮発性メモリは、上記第1クロックの1/4の周波数に対応した第2クロックに同期して8ビットの単位でデータの入力と出力とが行われるものであり、
上記制御論理回路は、
上記第1クロックの1/2の周波数に対応した第3クロックに同期して32ビットの単位でデータ転送を行い、
上記半導体揮発性メモリとの間には、上記第1クロックに同期して16ビットずつ2回に分けてデータの入出力動作を行うメモリ制御回路を有し、
上記半導体不揮発性メモリとの間には、8個の上記半導体不揮発性メモリに分担させて、上記第2クロックに同期して64ビットの単位でデータの入出力動作を行うフラッシュメモリインターフェイスを有する、
記憶装置。
In claim 6,
In the semiconductor volatile memory, data is input and output in units of 16 bits in synchronization with the first clock.
The semiconductor nonvolatile memory is configured to input and output data in units of 8 bits in synchronization with a second clock corresponding to a quarter of the frequency of the first clock.
The control logic circuit is
Data is transferred in units of 32 bits in synchronization with the third clock corresponding to the frequency of 1/2 of the first clock,
Between the semiconductor volatile memory and the semiconductor volatile memory, there is a memory control circuit that performs data input / output operations in two divided by 16 bits in synchronization with the first clock,
A flash memory interface that performs data input / output operations in units of 64 bits in synchronization with the second clock is provided between the semiconductor nonvolatile memories and the eight semiconductor nonvolatile memories.
Storage device.
請求項7において、
上記コントローラ、入出力インターフェイス、メモリ制御回路及びフラッシュメモリインターフェイスは、1チップの半導体集積回路に形成される、
記憶装置。
In claim 7,
The controller, the input / output interface, the memory control circuit, and the flash memory interface are formed in a one-chip semiconductor integrated circuit.
Storage device.
請求項8において、
上記制御論理回路と中央処理装置との間のデータのやり取りは、上記半導体集積回路に形成され、上記中央処理装置のワークメモリとしても動作するたスタティック・ランダム・アクセス・メモリを介して行われる、
記憶装置。
In claim 8,
Data exchange between the control logic circuit and the central processing unit is performed via a static random access memory that is formed in the semiconductor integrated circuit and also operates as a work memory of the central processing unit.
Storage device.
請求項9において、
上記半導体不揮発性メモリ、半導体揮発性メモリ、コントローラ及び入出力インターフェイスは、1インチ〜3.5インチのハードディスクドライブ装置に対応された外型サイズ及びコネクタピンを備えたパッケージに搭載され、
上記1インチ〜3.5インチのハードディスクドライブ装置との互換性を持つ、
記憶装置。
In claim 9,
The semiconductor nonvolatile memory, the semiconductor volatile memory, the controller, and the input / output interface are mounted in a package having an outer mold size and a connector pin corresponding to a hard disk drive device of 1 inch to 3.5 inch,
Compatible with the above 1 inch to 3.5 inch hard disk drive device,
Storage device.
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