CN100422955C - 半导体存储器装置和控制器及其读写控制方法 - Google Patents

Abstract

将控制器(102)和4个闪速存储器(F0～F3)的各2个连接到2条存储器总线上，将各闪速存储器分割为大致相等的大小的区域，形成前后半区域。在4存储器结构时，以每个规定的大小区分由主机指定的连续逻辑地址，按下述顺序以重复巡回F0、F1、F2、F3的形式进行写入。在2存储器结构时，以重复巡回F00、F10、F01、F11的形式进行写入。这样，与连接到控制器上的闪速存储器的数目无关地谋求控制器处理的共用化。

Description

半导体存储器装置和控制器及其读写控制方法

技术领域

本发明涉及使用了非易失性存储器(闪速存储器)作为半导体存储器的半导体存储器装置和控制器及其读写控制方法。

背景技术

在半导体存储器装置中，SD存储卡(登录商标)或COMPACTFLASH(登录商标)等的存储卡具有小型化的特征。有效地利用这些特征，存储卡作为数码相机等的便携式装置的可装卸的存储器装置正在实现实用化。

实现了实用化的存储卡在其内部内置了非易失性存储器(闪速存储器)和作为其控制电路的控制器LSI。近年来，对于存储卡来说，大容量化和高速写入的要求越来越高。因此，在下述方面作了改进，即，内置多个芯片的非易失性存储器并用多条存储器总线、例如2条存储器总线连接非易失性存储器与控制器LSI、并列地进行写入等。在特开平6-119128号公报中公开了这些技术的一例。

但是，在现有的半导体存储器装置中，为了实现存储卡的容量的变动、例如256MB或512MB等，只变更内置的非易失性存储器的安装数目是不够的。换言之，必须根据非易失性存储器的安装数目来转换控制器LSI内部的地址管理处理。因此，存在内部处理变得繁琐、控制器LSI的成本因引进其编排而增加这样的缺点。

本发明针对上述问题，实现即使变更内置的非易失性存储器的数目也能用同一处理来控制的控制器LSI(以后单单称为控制器)。换言之，本发明提高了控制器的通用性，结果实现半导体存储器装置的低价格。具体地说，以经2条总线分别控制各2个(合计4个)非易失性存储器为基本点。而且，简化控制器的地址管理处理，实现经2条总线能共同地分别控制各1个(合计2个)非易失性存储器的控制器。

发明内容

本发明的半导体存储器装置和非易失性存储器的控制器的特征在于：根据来自主机的读写指示经第1和第2存储器总线对多个非易失性存储器进行读写控制。

根据本发明，提供了一种半导体存储器装置，具有多个非易失性存储器和根据来自主机的读写指示经第1存储器总线和第2存储器总线对上述多个非易失性存储器进行读写控制的控制器，其特征在于：

在将在上述第1存储器总线上连接非易失性存储器F0、在上述第2存储器总线上连接非易失性存储器F1的情况称为2存储器结构、将在上述第1存储器总线上连接两个非易失性存储器F0、F2和在上述第2存储器总线上连接两个非易失性存储器F1、F3的情况称为4存储器结构的情况下，上述控制器具备：

选择部，选择上述2存储器结构和上述4存储器结构的某一方；

序贯数变换部，将各自的非易失性存储器分割为2个区域以形成前半区域和后半区域，将由上述主机指定的连续逻辑地址，按照每一规定数量的连续逻辑地址，变换为一个逻辑序贯数；

模数生成部，对于上述逻辑序贯数生成4的余数系列的逻辑序贯模数；以及

写入控制部，如果由上述主机发出对连续逻辑地址的写入指示，则根据上述逻辑序贯模数，在上述4存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回非易失性存储器F0、F1、F2、F3的形式进行写入，在上述2存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回F0的前半区域、F1的前半区域、F0的后半区域、F1的后半区域的形式进行写入。

根据本发明，还提供了一种控制器，根据来自主机的读写指示经第1存储器总线和第2存储器总线对多个非易失性存储器进行读写控制，其特征在于，

在将在上述第1存储器总线上连接非易失性存储器F0、在上述第2存储器总线上连接非易失性存储器F1的情况称为2存储器结构、将在上述第1存储器总线上连接两个非易失性存储器F0、F2和在上述第2存储器总线上连两个接非易失性存储器F1、F3的情况称为4存储器结构的情况下，上述控制器具备：

选择部，选择上述2存储器结构和上述4存储器结构的某一方；

序贯数变换部，将各自的非易失性存储器分割为2个区域以形成前半区域和后半区域，将由上述主机指定的连续逻辑地址，按照每一规定数量的连续逻辑地址，变换为一个逻辑序贯数；

模数生成部，对于上述逻辑序贯数生成4的余数系列的逻辑序贯模数；以及

写入控制部，如果由上述主机发出对连续逻辑地址的写入指示，则根据上述逻辑序贯模数，在上述4存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回非易失性存储器F0、F1、F2、F3的形式进行写入，在上述2存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回F0的前半区域、F1的前半区域、F0的后半区域、F1的后半区域的形式进行写入。

根据本发明，还提供了一种半导体存储器的读写控制方法，根据来自主机的读写指示经第1存储器总线和第2存储器总线对多个非易失性存储器进行读写控制，其特征在于，

在将在上述第1存储器总线上连接非易失性存储器F0、在上述第2存储器总线上连接非易失性存储器F1的情况称为2存储器结构、将在上述第1存储器总线上连接两个非易失性存储器F0、F2和在上述第2存储器总线上连接两个非易失性存储器F1、F3的情况称为4存储器结构时，

选择上述2存储器结构和上述4存储器结构的某一方，

将各自的非易失性存储器分割为2个区域以形成前半区域和后半区域，将由上述主机指定的连续逻辑地址，按照每一规定数量的连续逻辑地址，变换为一个逻辑序贯数；

对于上述逻辑序贯数生成形成4的余数系列的逻辑序贯模数，

如果由上述主机发出对连续逻辑地址的写入指示，则根据上述逻辑序贯模数，在上述4存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回非易失性存储器F0、F1、F2、F3的形式进行写入，在上述2存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回F0的前半区域、F1的前半区域、F0的后半区域、F1的后半区域的形式进行写入。

将在上述第1存储器总线上连接非易失性存储器F0、在上述第2存储器总线上连接非易失性存储器F1的情况称为2存储器结构。而且，将在上述第1存储器总线上连接非易失性存储器F0、F2和在上述第2存储器总线上连接非易失性存储器F1、F3的情况称为4存储器结构。在将各自的非易失性存储器2分割为大致相等的大小的区域以形成前后半区域时，对于控制器来说，设置将由上述主机指定的连续逻辑地址变换为每个规定的大小的逻辑序贯数的变换单元，设置对于逻辑序贯数生成形成重复0至3的值的4的余数系列的逻辑序贯模数的模数生成部。如果由主机发出对连续逻辑地址的写入指示，则根据逻辑序贯模数，在4存储器结构的情况下，以重复巡回非易失性存储器F0、F1、F2、F3的形式进行数据写入，在2存储器结构的情况下，以重复巡回F0的前半区域、F1的前半区域、F0的后半区域、F1的后半区域的形式进行数据的写入。

按照这样的结构，由于虽然控制器的基本架构(地址管理处理)以进行4存储器结构的控制为基本点，但在2存储器结构的情况下将各自的存储器分割为2个区域能假想地作为4存储器结构来控制，故对于2存储器结构的地址管理处理也能用1个架构来共用。换言之，由于在非易失性存储器(闪速存储器)是4个的情况和2个的情况下没有必要分别个别地设置地址管理处理，故可降低控制器和半导体存储器装置的成本。

附图说明

图1是示出了包含本发明的实施例的控制器的半导体存储器装置的整体结构的框图。

图2是将半导体存储器装置中使用的闪速存储器作为4闪速存储器连接的情况下的F0的结构图。

图3是将半导体存储器装置中使用的闪速存储器作为2闪速存储器连接的情况下的F0的结构图。

图4是示出了半导体存储器装置中的块的结构的概念图。

图5是示出了半导体存储器装置中的逻辑地址格式的结构例的概念图。

图6是示出半导体存储器装置的写入序列的概念图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施例中的半导体存储器装置和控制器。图1是示出本实施例的半导体存储器装置的结构的框图。半导体存储器装置具有控制器102和多个闪速存储器103～106。在此，有时也分别将闪速存储器103、104、105、106作为F0、F1、F2、F3来说明。

控制器102对于根据来自主机101的数据写入命令或读出命令被传送了的连续的逻辑地址列，从逻辑地址变换为物理地址，同时对4个闪速存储器103、104、105、106或2个闪速存储器103、104进行数据的写入或读出。再有，用虚线示出了闪速存储器105、106，但这表示在非易失性存储器是2存储器结构的情况下将其除外。

此外，分别利用芯片启动信号CE0、CE1、CE2、CE3独立地选择各闪速存储器103、104、105、106。此外，使用2条存储器总线连接了控制器102与闪速存储器103～106，在总线编号0的存储器总线上连接闪速存储器103、105，在总线编号1的存储器总线上连接闪速存储器104、106。

再有，控制器102进行对于非易失性存储器的数据的写入工作或读出工作，但按功能来说，具有选择部102a、序贯数变换部(SN变换部)102b、模数生成部(MN生成部)102c和读写控制部(W/R控制部)102d。

选择部102a判断闪速存储器是2存储器结构还是4存储器结构并选择某一方。具体地说，在电源接通之后的初始化处理中，选择部102a通过检验控制器102中的发送芯片启动信号CE0、CE1、CE2、CE3用的各端子是否连接到闪速存储器上、即是否开通来判断被安装了的闪速存储器的数目。SN变换部102b将由主机101指定的逻辑地址变换为每个规定的大小的逻辑序贯数。MN生成部102c对于逻辑序贯数生成形成重复0至3的值的4的余数系列的逻辑序贯模数。对于W/R控制部102d来说，如果由主机101发出对连续逻辑地址的写入指示，则根据逻辑序贯模数，在4存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回非易失性存储器F0、F1、F2、F3的形式进行写入，在2存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回F0的前半区域、F1的前半区域、F0的后半区域、F1的后半区域的形式进行写入。此外，W/R控制部102d根据存储器结构，读出有访问要求的数据。带有这样的功能的控制器102，具体地说，具有微型计算机及RAM等，由其周边器件、软件等构成。

图2和图3表示1个闪速存储器的内部结构。图2中示出的201是4存储器结构的闪速存储器103的示意图。另一方面，图3中示出的202是2存储器结构的闪速存储器103的示意图。再有，将其它的闪速存储器，即在4存储器结构时将闪速存储器104、105、106也作成与闪速存储器103同样的结构。在2存储器结构时，也将闪速存储器104也作成与闪速存储器103同样的结构。

关于4存储器结构时的闪速存储器，分割为2个区域、即单元编号0、1来控制。关于2存储器结构时的闪速存储器，分割为2个假想的闪速存储器、即存储器F00、F01来控制。再有，将各闪速存储器如图示那样分割为多个块(BL)单位来处理。

图4是作为擦除单位的块的内部结构图，这相当于图2和图3中示出的各块(BL)。数据的写入单位是1页(2KB)。由4个扇区、即扇区0～3构成各页。各扇区具有512B的容量。然后，用128页(页0～127)构成1块。再有，为了说明的简单起见，省略了各扇区或各页的管理区域。

图5是生成逻辑地址格式的说明图。如图5中所示，逻辑地址格式具有1比特的单元No、规定的比特数的逻辑块No、7比特的页No、1比特的对No、1比特的总线No和2比特的扇区No。

扇区No是选择图4中示出的扇区0～3的哪一个用的比特。总线No是如图1中所示那样选择2条存储器总线的哪一条的比特。对No是选择闪速存储器的组合的比特。在4存储器结构的情况下，选择闪速存储器103、104的对或闪速存储器105、106的对。在2存储器结构的情况下，选择闪速存储器103、104的前半区域(图1中示出的F00、F10)的对或闪速存储器103、104的后半区域(图1中示出的F01、F11)的对。例如，在对No为0的情况下，在4存储器结构时对闪速存储器103、104的组进行访问。在2存储器结构时对闪速存储器103、104的各前半区域(F00、F10)的组进行访问。另一方面，在对No为1的情况下，在4存储器结构时对闪速存储器105、106的组进行访问。在2存储器结构时对闪速存储器103、104的各后半区域(F01、F11)的组进行访问。

页No是选择图4中示出的每1块的全部的页数(128页)中哪一页用的比特。逻辑块No是各闪速存储器的一半的区域、即在图2的201中相当于单元No0或单元No1、在图3的202中相当于F00或F01的逻辑块No，用规定的比特数来构成。在控制器102中利用逻辑物理变换表将该逻辑块No变换为物理块No来进行块的选择。所谓逻辑物理变换表，是根据规定的规则将逻辑地址变换为物理地址时使用的表。

单元No是在4存储器结构的情况下使用的比特，如图2的201中所示，是选择闪速存储器的前后半的比特。利用对No和总线No的2比特，在4存储器结构的情况下可确定4个闪速存储器103～106的哪一个，在2存储器结构的情况下可确定F00、F01、F10、F11这4个假想的闪速存储器的哪一个。

再有，上述的逻辑地址格式毕竟是一例，当然可根据闪速存储器的结构或架构变更比特数或排列等。

图6是示出了与根据来自主机101的数据写入命令被传送了的连续的逻辑地址列(以后定为逻辑系列No)对应地在某个闪速存储器(或区域)中写入数据的时序图。

以下，以图6为中心说明本实施例的半导体存储器装置的工作。在图6的(1)中，从主机101与数据写入命令一起对控制器102传送逻辑系列No(L.S.No)。逻辑系列No按每2KB(相当于作为写入单位的页大小)成为编号顺序，对该编号加1，使得图5中示出的逻辑地址格式中的总线No的比特成为加1的位置。控制器102以该比特位置为起点，一边在页单位中加1，一边进行对各闪速存储器的写入。

该逻辑系列No，如图6的(2)中所示，被变换为取0至3的值的4的余数系列，或只取出低位比特，作为逻辑序贯模数No(L.S.M.No)供闪速存储器的选择。即，使对No和总线No加1，如4为0、5为1那样，成为0、1、2、3，或在2比特表现的情况下，成为00、01、10、11。再有，在图6中，将闪速存储器103作为F0、将104作为F1、将105作为F2、将106作为F3来表示。

因而，在4存储器结构(4FM)中，由于对No在闪速存储器F0、F1时为值0，故作为写入顺序，如图6(3)中所示，以巡回F0、F1、F2、F3的形态被重复。另一方面，在2存储器结构(2FM)中，由于对No在闪速存储器F0的前半区域F00和F1的前半区域F10时为值0，故作为写入顺序，如图6(4)中所示，以巡回F00、F10、F01、F11的形态被重复。再有，作为写入起点，也可以是F0或F00以外的点。这样，通过将闪速存储器2分割为大致相等的2个逻辑区域，只通过改变对No的定义，就可使用同一的地址处理、即图5中示出的逻辑地址格式进行4存储器结构和2存储器结构的写入地址管理。

再有，在本实施例中，对1个闪速存储器的全部区域，对逻辑地址范围进行了2分割，但也可例如分割为区域0～7的8个区域，对前半的区域0～3和后半的区域4～7进行分组，使对No分别为0和1。

产业上利用的可能性

与本发明有关的半导体存储器装置特别是在分割管理了大容量的非易失性存储器(闪速存储器)、即块数大的区域的方法是合理的存储卡等中，在通过变更内置的非易失性存储器的个数来变更卡容量时是非常有益的。此外，本发明的控制器通过将非易失性存储器附加到内置了多个芯片的存储器模块中，可实现具有任意的容量的半导体存储器装置的功能。

Claims (4)

1. 一种半导体存储器装置，具有多个非易失性存储器和根据来自主机的读写指示经第1存储器总线和第2存储器总线对上述多个非易失性存储器进行读写控制的控制器，其特征在于：

在将在上述第1存储器总线上连接非易失性存储器F0、在上述第2存储器总线上连接非易失性存储器F1的情况称为2存储器结构、将在上述第1存储器总线上连接两个非易失性存储器F0、F2和在上述第2存储器总线上连接两个非易失性存储器F1、F3的情况称为4存储器结构的情况下，上述控制器具备：

选择部，选择上述2存储器结构和上述4存储器结构的某一方；

序贯数变换部，将各自的非易失性存储器分割为2个区域以形成前半区域和后半区域，将由上述主机指定的连续逻辑地址，按照每一规定数量的连续逻辑地址，变换为一个逻辑序贯数；

模数生成部，对于上述逻辑序贯数生成4的余数系列的逻辑序贯模数；以及

写入控制部，如果由上述主机发出对连续逻辑地址的写入指示，则根据上述逻辑序贯模数，在上述4存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回非易失性存储器F0、F1、F2、F3的形式进行写入，在上述2存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回F0的前半区域、F1的前半区域、F0的后半区域、F1的后半区域的形式进行写入。

2. 根据权利要求1中所述的半导体存储器装置，其特征在于，

上述非易失性存储器被分割为大于等于2个的逻辑地址范围，对上述每个逻辑地址范围设置了将逻辑地址变换为物理地址的逻辑物理变换表。

3. 一种控制器，根据来自主机的读写指示经第1存储器总线和第2存储器总线对多个非易失性存储器进行读写控制，其特征在于，

在将在上述第1存储器总线上连接非易失性存储器F0、在上述第2存储器总线上连接非易失性存储器F1的情况称为2存储器结构、将在上述第1存储器总线上连接两个非易失性存储器F0、F2和在上述第2存储器总线上连接两个非易失性存储器F1、F3的情况称为4存储器结构的情况下，上述控制器具备：

选择部，选择上述2存储器结构和上述4存储器结构的某一方；

序贯数变换部，将各自的非易失性存储器分割为2个区域以形成前半区域和后半区域，将由上述主机指定的连续逻辑地址，按照每一规定数量的连续逻辑地址，变换为一个逻辑序贯数；

模数生成部，对于上述逻辑序贯数生成4的余数系列的逻辑序贯模数；以及

写入控制部，如果由上述主机发出对连续逻辑地址的写入指示，则根据上述逻辑序贯模数，在上述4存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回非易失性存储器F0、F1、F2、F3的形式进行写入，在上述2存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回F0的前半区域、F1的前半区域、F0的后半区域、F1的后半区域的形式进行写入。

4. 一种半导体存储器的读写控制方法，根据来自主机的读写指示经第1存储器总线和第2存储器总线对多个非易失性存储器进行读写控制，其特征在于，

在将在上述第1存储器总线上连接非易失性存储器F0、在上述第2存储器总线上连接非易失性存储器F1的情况称为2存储器结构、将在上述第1存储器总线上连接两个非易失性存储器F0、F2和在上述第2存储器总线上连接两个非易失性存储器F1、F3的情况称为4存储器结构时，

选择上述2存储器结构和上述4存储器结构的某一方，

将各自的非易失性存储器分割为2个区域以形成前半区域和后半区域，将由上述主机指定的连续逻辑地址，按照每一规定数量的连续逻辑地址，变换为一个逻辑序贯数；

对于上述逻辑序贯数生成形成4的余数系列的逻辑序贯模数，

如果由上述主机发出对连续逻辑地址的写入指示，则根据上述逻辑序贯模数，在上述4存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回非易失性存储器F0、F1、F2、F3的形式进行写入，在上述2存储器结构的情况下，以选择性地重复巡回F0的前半区域、F1的前半区域、F0的后半区域、F1的后半区域的形式进行写入。

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