專利名稱：半導體存儲裝置管理系統(tǒng)、半導體存儲裝置、主機裝置、程序、半導體存儲裝置的管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管理具有裝置壽命的半導體存儲裝置的半導體存儲裝置 管理系統(tǒng)、半導體存儲裝置、主機裝置、程序、半導體存儲裝置的管理方 法。
背景技術(shù)：
近年，以NAND型閃存為代表的非易失性存儲器作為存儲媒體的半 導體存儲裝置(硅盤)作為硬盤裝置的代替，引人注目。作為其理由，與 硬盤裝置相比，列舉沒有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)等故障要素、低耗電、能24小時連 續(xù)使用、沒有工作音、具有對振動等的耐沖擊性?？墒牵@種半導體存儲 裝置在數(shù)據(jù)的改寫次數(shù)上存在限制，通常在數(shù)萬次到數(shù)十萬次左右，成為 裝置壽命。而且，如果改寫集中在特定的區(qū)域(存儲元件)，壽命就進一 步縮短。作為解決這樣的問題的技術(shù)，知道專利文獻1中記載的技術(shù)。
專利文獻l:特開平05-204561號公報
在專利文獻1中記載了在閃存內(nèi)設(shè)置存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域、代替 該數(shù)據(jù)存儲區(qū)域內(nèi)的錯誤區(qū)域的代替存儲區(qū)域、把數(shù)據(jù)存儲器中成為錯誤 的數(shù)據(jù)存儲器的代替存儲器的地址作為錯誤信息具有的錯誤存儲區(qū)域，并 且具有進行向這些各區(qū)域的讀寫的存儲器控制器的半導體存儲裝置(半導 體盤)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，存儲器控制器讀取錯誤存儲區(qū)域的錯誤信息， 數(shù)據(jù)存儲區(qū)域正常時，向數(shù)據(jù)存儲區(qū)域進行讀寫，異常時，向代替存儲區(qū) 域進行讀寫。在寫入時，發(fā)生錯誤時，査找不良塊代替區(qū)域的空區(qū)域，向 空區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)，并且更新有錯誤的存儲區(qū)域的錯誤信息。通過進行這樣 的控制，救濟閃存的改寫引起的錯誤，謀求半導體存儲裝置的壽命延長。
可是，雖然專利文獻1中記載的技術(shù)能實現(xiàn)半導體存儲裝置的壽命延長，但是無法喪失壽命。此外，提出了用于回避裝置壽命的各種技術(shù)(避
免向特定區(qū)域的改寫的集中的平滑化處理(ware leveling)等)，但是都不 是能使壽命無限的技術(shù)。
因此，在以往技術(shù)中，無法現(xiàn)實地把半導體存儲裝置作為硬盤裝置的 代替來使用。當然，能作為禁止或限制改寫的嵌入設(shè)備、具有改寫次數(shù)的 可推測程度的音頻設(shè)備等的存儲裝置來利用，但是在應用和運用上產(chǎn)生限 制。此外，也考慮事先計算壽命來使用，或者定期更換的方法，但是前者 的時候，缺乏可靠性，后者的時候，在裝置壽命前更換成為必要，都無法 經(jīng)受現(xiàn)實的應用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這樣的問題，本發(fā)明的課題在于，提供作為硬盤裝置的代替，用 于實現(xiàn)能實用的半導體存儲裝置的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)、半導體存儲 裝置、主機裝置、程序、半導體存儲裝置的管理方法。
本發(fā)明的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)管理具有存儲數(shù)據(jù)的半導體存儲 區(qū)域、代替該半導體存儲區(qū)域內(nèi)的不良塊的不良塊代替區(qū)域的半導體存儲
裝置的裝置壽命，其特征在于，包括檢測不良塊代替區(qū)域的消耗塊數(shù)的 消耗塊數(shù)檢測單元；根據(jù)消耗塊數(shù)檢測單元的檢測結(jié)果，預測半導體存儲
裝置的裝置壽命，報告該預測結(jié)果的壽命報告單元。
此外，本發(fā)明的半導體存儲裝置的管理方法中，半導體存儲裝置具有 存儲數(shù)據(jù)的半導體存儲區(qū)域、代替該半導體存儲區(qū)域內(nèi)的不良塊的不良塊
代替區(qū)域，其特征在于根據(jù)不良塊代替區(qū)域的消耗履歷，預測半導體存 儲裝置的裝置壽命，報告該預測結(jié)果。
根據(jù)這些結(jié)構(gòu)，根據(jù)代替半導體存儲區(qū)域內(nèi)的不良塊的不良塊代替區(qū) 域的消耗塊數(shù)(消耗履歷)，預測半導體存儲裝置的裝置壽命，報告該預 測結(jié)果，所以用戶能把握半導體存儲裝置的裝置壽命。據(jù)此，能捕捉消耗 品，在適當?shù)臅r期更換半導體存儲裝置，所以不會違背用戶的意思，半導 體存儲裝置到達裝置壽命，不會失去數(shù)據(jù)的可靠性或者損失。
此外，根據(jù)不良塊代替區(qū)域的消耗塊數(shù)(消耗履歷)，預測裝置壽命， 所以與把改寫次數(shù)計數(shù)從而預測裝置壽命的情形相比，能更正確地進行壽命預測。此外，沒必要把改寫次數(shù)計數(shù)，所以計數(shù)器等的電路結(jié)構(gòu)和用于 存儲計數(shù)值的存儲器能變?yōu)椴灰?br> 在所述半導體存儲裝置管理系統(tǒng)中，還具有階段地報告從消耗塊數(shù) 檢測單元的檢測結(jié)果取得的不良塊代替區(qū)域的消耗率或剩余率的階段報 告單元。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，用戶能階段地把握不良塊代替區(qū)域的消耗率或剩余率。 即用戶能確認半導體存儲裝置到達裝置壽命的原委，所以能放心使用半導 體存儲裝置。
在所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)中，還具有把對半導體存儲區(qū)域內(nèi) 的各塊的改寫次數(shù)平滑化的平滑化單元。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過平滑化處理，能延長裝置壽命。
在所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)中，半導體存儲區(qū)域和不良塊代替 區(qū)域由非易失性存儲器構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，使用非易失性存儲器，所以在電源遮斷后，也能保持數(shù) 據(jù)。即使用易失性存儲器時成為必要的麻煩的處理(在電源遮斷前把半導 體存儲區(qū)域和不良塊代替區(qū)域的數(shù)據(jù)暫時寫入其他非易失性存儲器中的 處理)、后備電池等變?yōu)椴槐匾?br> 在所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)中，壽命報告單元和/或階段報告單 元使用畫面的顯示、聲音的輸出、發(fā)送電子郵件、發(fā)送命令、電話中的任 意一種的方法，報告。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，使用畫面的顯示、聲音的輸出、發(fā)送電子郵件、發(fā)送命 令、電話的方法，對用戶能報告裝置壽命或不良塊代替區(qū)域的消耗數(shù)。
在所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)中，壽命報告單元根據(jù)不良塊代替 區(qū)域的單位時間的后天性不良塊發(fā)生數(shù)的最壞值、平均值或者現(xiàn)在值中的 任意一個，預測裝置壽命。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，根據(jù)不良塊代替區(qū)域的單位時間的后天性不良塊發(fā)生數(shù) (從不良塊代替區(qū)域的消耗塊數(shù)(不良塊總數(shù))減去工廠出廠時的先天性 不良塊數(shù)所得到的值)，預測裝置壽命，所以能進行消除先天性不良塊數(shù) 的影響的更正確的預測。此外，使用最壞值進行預測，能在成為裝置壽命 之前，可靠地報告裝置壽命。此外，使用平均值預測，即使后天性不良塊發(fā)生數(shù)不均一地增加時，也能報告裝置壽命。此外，使用現(xiàn)在值預測，就 沒必要保存過去取得的后天性不良塊數(shù)，在假定后天性不良塊發(fā)生數(shù)均一 增加時，能進行適合于實際使用環(huán)境的報告。
在所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)中，半導體存儲裝置管理系統(tǒng)由半 導體存儲裝置、訪問半導體存儲裝置的主機裝置構(gòu)成，半導體存儲裝置具 有用于實現(xiàn)消耗塊數(shù)檢測單元和平滑化單元的存儲裝置側(cè)控制器，主機裝 置具有用于實現(xiàn)壽命報告單元、階段報告單元的主機側(cè)控制器。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，主機側(cè)控制器實現(xiàn)壽命報告單元、階段報告單元，所以 存儲裝置側(cè)控制器可以只實現(xiàn)消耗塊數(shù)檢測單元和平滑化單元。即能實現(xiàn) 半導體存儲裝置的控制負荷減輕和低廉化。
在所述半導體存儲裝置管理系統(tǒng)中，主機側(cè)控制器輪詢存儲裝置側(cè)控 制器，取得消耗塊數(shù)檢測單元的檢測結(jié)果。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，主機側(cè)控制器輪詢存儲裝置側(cè)控制器，能取得消耗塊數(shù) 檢測單元的檢測結(jié)果(不良塊代替區(qū)域的消耗塊數(shù))，所以存儲裝置側(cè)控 制器只對它響應就可以了。據(jù)此，能進一步減輕存儲裝置側(cè)控制器(半導 體存儲裝置側(cè))的控制負荷。
本發(fā)明的半導體存儲裝置的特征在于適用于所述半導體存儲裝置管 理系統(tǒng)。
本發(fā)明的主機裝置的特征在于適用于所述半導體存儲裝置管理系統(tǒng)。
本發(fā)明的程序的特征在于用于使計算機作為所述半導體存儲裝置管 理系統(tǒng)的各單元來工作。
通過使用它們，作為硬盤裝置的代替，能提供用于實現(xiàn)能實用的半導 體存儲裝置的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)。


圖1是表示本發(fā)明一個實施例的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的框圖。
圖2是表示管理工具的顯示例的圖。
圖3是說明半導體存儲裝置的消耗率、剩余率和裝置壽命的計算處理
7的圖。
圖4是表示半導體存儲裝置的管理處理的程序流程圖。 圖5是說明在半導體存儲裝置側(cè)計算不良塊代替區(qū)域的消耗率的情形 的圖。
具體實施例方式
以下，說明本發(fā)明的一個實施例的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)、半導體 存儲裝置、主機裝置、程序、半導體存儲裝置的管理方法。圖1是表示半
導體存儲裝置管理系統(tǒng)SY的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。半導體存儲裝置管理系統(tǒng) SY由作為硬盤裝置的代替而使用的半導體存儲裝置(例如硅盤)10、訪 問該半導體存儲裝置IO的主機裝置(例如個人電腦)30、該主機裝置30 的周邊設(shè)備即顯示器36和揚聲器37構(gòu)成。
半導體存儲裝置10具有I/F塊11、存儲裝置側(cè)控制器12、 R0M13、 RAM14和NAND型閃存20，它們由未圖示的內(nèi)部總線連接。此外，NAND 型閃存20具有作為存儲媒體存儲數(shù)據(jù)的半導體存儲區(qū)域15、和代替該半 導體存儲區(qū)域15內(nèi)的不良塊的不良塊代替區(qū)域16。
NAND型閃存20在位單價和容量的方面是有利的，所以是作為存儲 裝置用途常常使用的存儲器。
另外，對NAND型閃存20通常使用稱作SLC (單水平單元)的l單 元1位的閃存。在本實施例中，因為能進行壽命管理，所以也能使用改寫 次數(shù)的限制或可靠性差的稱作MLC (多水平單元)的增加1單元的位數(shù) 的閃存。通過這樣使用MLC，能實現(xiàn)大容量化并且提高成本優(yōu)點。
此外，在NAND型閃存20以外，也能用AND型閃存或帶后備電池 的SRAM構(gòu)成半導體存儲區(qū)域15和不良塊代替區(qū)域16。
I/F塊11進行與主機裝置30的數(shù)據(jù)傳送，為了把該數(shù)據(jù)傳送速度高 速化，具有用于緩存來自主機裝置30的讀出/寫入數(shù)據(jù)和命令的存儲器(緩 存器，省略圖示)。另外，I/F塊11按照用途，能采用IDE、 SCSI、串行 ATA等數(shù)據(jù)傳送規(guī)格。
存儲裝置側(cè)控制器12除了 CPU21,還具有由該CPU21讀寫的地址變 換表22、代替區(qū)域管理表23和代替區(qū)域信息24。
8地址變換表22是進行CPU21用于與主機裝置30交換的邏輯塊地址 與實際用于對半導體存儲裝置10內(nèi)寫入數(shù)據(jù)的物理塊地址的關(guān)聯(lián)時參照
的對應列表。
如上所述，本實施例的半導體存儲裝置10采用NAKD型閃存20，但 是該NAND型閃存20無法進行數(shù)據(jù)的覆蓋，所以進行數(shù)據(jù)的改寫時，進 行對已刪除塊寫入新數(shù)據(jù)，刪除改寫前的數(shù)據(jù)寫入的塊的處理。CPU21每 當數(shù)據(jù)的改寫，按照地址變換表22的內(nèi)容，改寫相應塊的數(shù)據(jù)(地址變 換表定義了來自主機裝置30的邏輯塊地址和半導體存儲裝置10的物理塊 地址的對應關(guān)系)。這時，CPU21對每塊(物理塊地址)把改寫次數(shù)或刪 除次數(shù)計數(shù)，如果它們變?yōu)槟吃O(shè)定數(shù)以上，就把數(shù)據(jù)替換到改寫次數(shù)少的 塊。即進行向半導體存儲區(qū)域15內(nèi)的各塊的改寫次數(shù)平滑化地使塊的數(shù) 據(jù)移動到其它塊，改寫相應的地址變換表22的平滑化處理(平滑化單元)。
此外，由于改寫次數(shù)的增加，有時在半導體存儲區(qū)域15發(fā)生寫入錯 誤，但是發(fā)生這樣的寫入錯誤時，CPU21把相應的半導體存儲區(qū)域15內(nèi) 的不良塊的地址分配給不良塊代替區(qū)域16內(nèi)的代替塊，以后進行訪問不 良塊代替區(qū)域16的處理。另外，在工作時(通常使用時)發(fā)生寫入錯誤 的不良塊(以后稱作"后天性不良塊")的地址寫入代替區(qū)域管理表23， 禁止以后的訪問。而在NAND型閃存20，有時在工廠出廠時已經(jīng)存在不 良塊，但是在代替區(qū)域管理表23也寫入該先天性不良塊的地址。
代替區(qū)域信息24是用于管理半導體存儲裝置10的裝置壽命的數(shù)據(jù)， 具體而言，是關(guān)于不良塊代替區(qū)域16的不良塊總數(shù)(A)、工廠出廠時的 先天性不良塊數(shù)(B)、在工作時變?yōu)椴涣嫉暮筇煨圆涣級K數(shù)(C)、單位時 間中的后天性不良塊的發(fā)生數(shù)(D)的數(shù)據(jù)(參照圖3)。
不良塊總數(shù)(A)是預先為了代替半導體存儲區(qū)域15內(nèi)的不良塊而準 備的不良塊代替區(qū)域16的塊總數(shù)。此外，先天性不良塊數(shù)(B)是按照制 造商的檢測規(guī)格，在工廠出廠時檢測出，登記的值。此外，后天性不良塊 數(shù)(C)是每當取得不良塊代替區(qū)域16，把CPU21取得的塊數(shù)相加，改 寫的值。單位時間中的后天性不良塊的發(fā)生數(shù)(D)例如把每IO分鐘后天 性不良塊的發(fā)生數(shù)計數(shù)，根據(jù)與上次的計數(shù)值的差分，計算出。另外，后 面描述裝置壽命的詳細的計算方法等。此外，CPU21因為本實施例的半導體存儲裝置IO作為硬盤的代替而 使用，所以進行分析硬盤用的命令，分配給NAND型閃存20的處理。
另外，只要地址變換表22、代替區(qū)域管理表23和代替區(qū)域信息24 都非易失地存儲就可以，存儲裝置側(cè)控制器12不一定是具有它們的結(jié)構(gòu)。 即也可以搭載用于存儲它們的通用存儲器芯片(EEPROM等)。
而ROM13具有存儲裝置內(nèi)固件26。在該存儲裝置內(nèi)固件26中除了 存儲裝置側(cè)控制器12 (CPU21)用于實現(xiàn)所述各處理的控制程序，還記錄 用于進行通常處理(與主機裝置30的讀/寫、對來自主機裝置30的命令發(fā) 送的狀態(tài)的回信、電源接通時的初始化(電源遮斷時的回避處理等)的控 制程序。
此外，RAM14作為CPU21的處理時的工作區(qū)使用，存儲各種標記等。 例如CPU21在后天性不良塊在單位時間內(nèi)急劇增加時，或者在半導體存 儲裝置10發(fā)生異常時，把表示這些錯誤信息的標記反映到RAM14，并且 報告主機裝置30。如果主機裝置30收到該錯誤信息的報告，就禁止向半 導體存儲裝置10的寫入，報告該意思。
半導體存儲區(qū)域15把先天性不良塊和后天性不良塊發(fā)生作為前提， 組成該寫入算法。此外，錯誤檢測中，不使用奇偶，使用具有訂正功能的 ECC。
不良塊代替區(qū)域16如上所述，代替半導體存儲區(qū)域15內(nèi)的不良塊， 但是在幾乎消耗了全部區(qū)域的時刻，由主機裝置30判定為裝置壽命。換 言之，也作為用于判定裝置壽命的指標使用。
接著，說明主機裝置30側(cè)的結(jié)構(gòu)。主機裝置30具有主機側(cè)控制器31 和主機側(cè)管理程序32。主機側(cè)控制器31根據(jù)主機側(cè)管理程序32，定期地 輪詢存儲裝置側(cè)控制器12，根據(jù)對它的存儲裝置側(cè)控制器12的響應，取 得所述代替區(qū)域信息24或各種錯誤信息。此外，根據(jù)取得的信息，預測 (計算)半導體存儲裝置10的裝置壽命，報告該預測結(jié)果(壽命報告單 元)。此外，同樣根據(jù)取得的信息，計算不良塊代替區(qū)域16的消耗率或剩 余率，階段地報告該消耗率或剩余率(階段報告單元)。
另外，"階段地報告該消耗率或剩余率"不是消耗率或剩余率超過某 給定值時進行給定的報告，是指與這些值的大小無關(guān)，用戶能判斷值變化的原委地定期報告(例如百分率的條線顯示或圓顯示等)。此外，"報告裝
置壽命或不良塊代替區(qū)域16的消耗率或剩余率"是指在顯示器36上顯示這些值，或者通過揚聲器37輸出聲音(聲音引導或給定的電子音的發(fā)生)。此外，主機裝置30具有因特網(wǎng)連接功能時，通過發(fā)送電子郵件，對成為其發(fā)送對象的個人電腦或各種信息終端報告，或者通過發(fā)送命令，對用網(wǎng)絡(luò)連接的服務器等報告(也可以是來自服務器的遠程監(jiān)視)。進而，主機裝置30具有電話連接功能時，通過電話，對成為其通話對象的對方報告。
此外，主機側(cè)控制器31把從半導體存儲裝置10取得的代替區(qū)域信息24作為存儲裝置管理數(shù)據(jù)41記錄，每當輪詢時更新。例如，用戶使用未圖示的操作單元(鍵盤或鼠標等)，查詢半導體存儲裝置10的裝置壽命、不良塊代替區(qū)域16的消耗率或剩余率時，根據(jù)該存儲裝置管理數(shù)據(jù)41，通過畫面的顯示或聲音的輸出等，報告它們的值。
主機側(cè)管理程序32存儲主機側(cè)控制器31用于進行所述各種處理、或者與半導體存儲裝置10的通常處理的控制程序。此外，用于報告半導體存儲裝置10的裝置壽命、不良塊代替區(qū)域16的消耗率或剩余率，或者進行關(guān)于它們的各種設(shè)定的管理工具也包含在主機側(cè)管理程序32中。
圖2表示基于該管理工具的報告例(顯示例)50。這里，顯示了不良塊代替區(qū)域16的合計大小51、表示不良塊代替區(qū)域16的消耗區(qū)域和殘存區(qū)域以及它們的比例的圓顯示(消耗率和剩余率)52、催促半導體存儲裝置IO (硅盤)的更換的警告顯示53、裝置壽命的計算結(jié)果54。
另外，警告顯示53是在判斷不良塊代替區(qū)域16的消耗率為60% 90%時顯示的。在不良塊代替區(qū)域16的消耗率超過90%時，代替警告顯示53，進行表示禁止向半導體存儲裝置10的寫入的危險顯示?？墒?，在不良塊代替區(qū)域16的消耗率超過90%時，通過管理工具，能設(shè)定是否禁止寫入。
此外，在圖2的顯示例中，關(guān)于裝置壽命54，顯示2年 0日，但是也可以通過管理工具，設(shè)定小時單位或日數(shù)單位等顯示的裝置壽命54的單位。此外，也可以裝置壽命54變?yōu)?個月以下時使其顯示，也可以設(shè)定顯示裝置壽命54的基準。
此外，圖2所示的基于管理工具的顯示50在主機裝置30的起動時常駐OS (省略圖示)，存儲在任務欄上，也可以通過主機側(cè)管理程序32 (管理工具)的起動來使其顯示。進而，在管理工具中可以搭載用于進行警告顯示或危險顯示的閾值的設(shè)定功能、報告單元(半導體存儲裝置管理系統(tǒng)SY的管理公司的服務通話、向管理者的電子郵件、遠程通信、電話等)的選擇功能。也可以搭載半導體存儲裝置10的更換引導功能(基于動畫的畫面顯示、聲音的輸出等)、用于半導體存儲裝置10的更換的復制功能(經(jīng)由存儲器的存儲/恢復)。
下面，參照圖3，說明基于所述主機側(cè)控制器31的半導體存儲裝置10的消耗率、剩余率和裝置壽命的計算處理。另外，以下(a)和(b)所示的計算算法包含在主機側(cè)管理程序32中。此外，以下(c)所示的計算算法包含在存儲裝置內(nèi)固件26中。
此外，不良塊代替區(qū)域16的不良塊總數(shù)(A)、工廠出廠時的先天性不良塊數(shù)(B)、在工作時變?yōu)椴涣嫉暮筇煨圆涣級K數(shù)(C)、單位時間中的后天性不良塊的發(fā)生數(shù)(D)的各值如上所述，是主機側(cè)控制器31從半導體存儲裝置10取得的代替區(qū)域信息24中包含的數(shù)據(jù)。
如圖3 (a)所示，不良塊代替區(qū)域16的消耗塊數(shù)由先天性不良塊(B)和后天性不良塊數(shù)(C)相加來計算。此外，不良塊代替區(qū)域16的消耗率是不良塊代替區(qū)域16的消耗塊數(shù)除以不良塊代替區(qū)域16的不良塊總數(shù)(A)而得到的值，即根據(jù)計算式(B+C) /AW00來計算。進而，不良塊代替區(qū)域16的剩余率根據(jù)計算式(A-B-C) /AWOO來計算。
此外，如圖3 (b)所示，如果是E4小時的后天性不良塊的發(fā)生數(shù)，就根據(jù)計算式(A-B-C)/E，計算裝置壽命，即到達半導體存儲裝置10變?yōu)椴荒苁褂玫氖Ｓ鄷r間。另外，根據(jù)單位時間的后天性不良塊的發(fā)生數(shù)(D)*把記錄后天性不良塊的發(fā)生數(shù)的單位時間變換為1小時的常數(shù)(oc)，計算1小時的后天性不良塊的發(fā)生數(shù)(E)。例如記錄后天性不良塊的發(fā)生數(shù)的單位時間如果為IO分鐘，a=l小時/10分鐘=6，變?yōu)镋-6木D。
此外，單位時間的后天性不良塊的發(fā)生數(shù)(D)能采用最壞值(Dl)、平均值(D2)、現(xiàn)在值(合計的最新值，D3)中的任意一個。在本實施例中，作為半導體存儲裝置10的存儲媒體，使用NAND型閃存20，由于該存儲器特性和平滑化處理的影響，能夠預測后天性不良塊均一地增加。因此，采用適合于實際使用環(huán)境的現(xiàn)在值(D3)。另外，使用最壞值(Dl)計算裝置壽命時，在成為裝置壽命之前能可靠地報告裝置壽命。此外，使用平均值(D2)計算時，即使后天性不良塊發(fā)生數(shù)不均一地增加時，也能報告大致的裝置壽命。因此，按照存儲器特
性或使用用途，決定使用D1 D3中的任意一個值或者采用D1 D3中的任意的組合。此外，也可以在管理工具搭載選擇的功能。
此外，如圖3 (c)所示，根據(jù)D-上次的后天性不良塊數(shù)(C)-這次的后天性不良塊數(shù)(C)，計算單位時間的后天性不良塊的發(fā)生數(shù)(D)?？墒牵鎯ρb置側(cè)控制器12進行圖3 (c)所示的計算處理，把計算結(jié)果的D的值作為代替區(qū)域信息24提供給主機裝置30。
下面，參照圖4，說明基于所述主機側(cè)控制器31的半導體存儲裝置10的管理處理流程。主機側(cè)控制器31在主機裝置30的電源接通時，以及根據(jù)由管理工具設(shè)定的輪詢間隔(計數(shù)器設(shè)定值)，對存儲裝置側(cè)控制器12輪詢，取得代替區(qū)域信息24 (所述A D的數(shù)據(jù))(SOl)。
接著，根據(jù)取得的代替區(qū)域信息24、圖3 (a)和(b)所示的計算式，計算不良塊代替區(qū)域16的剩余率和裝置壽命(S02)。然后，判別不良塊代替區(qū)域16的剩余率是否低于10% (是否危險狀態(tài))(S03)，不低于10%時(S03: No)，判定為還不是危險狀態(tài)。
判定為不是危險狀態(tài)時，進而判別不良塊代替區(qū)域16的剩余率是否低于40% (是否警告狀態(tài))(S04)，是40%以上時(S04: Yes)，判定為警告狀態(tài)，與警告報告53 —起報告裝置壽命等(不良塊代替區(qū)域16的消耗區(qū)域、剩余區(qū)域和它們的比例52、裝置壽命54) (S05，參照圖2)。此外，不良塊代替區(qū)域16的剩余率為40%以上時(S04: No)，判定為還未變?yōu)榫鏍顟B(tài)，報告警告報告以外的裝置壽命等(S06)。
報告后，參照計數(shù)器設(shè)定值(S07)，在計數(shù)器的值低于設(shè)定值時，成為輪詢等待狀態(tài)。此外，計數(shù)器的值是設(shè)定值以上時，更新存儲裝置管理數(shù)據(jù)41 (S08),再次對存儲裝置側(cè)控制器12輪詢(SOO。
而在S03中，判定為危險狀態(tài)時(不良塊代替區(qū)域16的剩余率低于10%時)(S03: Yes)，與危險報告一起報告裝置壽命等(S09)。這里，作為危險報告(例如基于管理工具的顯示50)，報告禁止向半導體存儲裝置10的寫入的意思或不能保障的意思。此外，通過管理工具，設(shè)定為在危險
13狀態(tài)禁止寫入時(S10: Yes)，進行了用于禁止寫入的處理之后(Sll)，結(jié)束半導體存儲裝置10的管理處理。
如上所述，根據(jù)本實施例，根據(jù)不良塊代替區(qū)域16的消耗塊數(shù)(消耗履歷)，預測半導體存儲裝置10的裝置壽命，報告該預測結(jié)果，所以用戶能把握半導體存儲裝置10的裝置壽命。據(jù)此，不會違背用戶的意思，半導體存儲裝置10到達裝置壽命，不會失去數(shù)據(jù)的可靠性、或者損失。此外，根據(jù)消耗塊數(shù)(消耗履歷)預測裝置壽命，與把改寫次數(shù)計數(shù)而預測裝置壽命時相比，能更正確地預測壽命。此外，沒必要把改寫次數(shù)計數(shù)，所以計數(shù)器等的電路結(jié)構(gòu)或用于存儲計數(shù)值的存儲器能變?yōu)椴灰?，能夠簡化裝置結(jié)構(gòu)。
此外，階段地報告不良塊代替區(qū)域16的消耗率或剩余率，所以用戶能確認半導體存儲裝置IO到達裝置壽命的原委，能放心使用。
此外，根據(jù)不良塊代替區(qū)域16的單位時間的后天性不良塊發(fā)生數(shù)，計算裝置壽命，所以能更正確地預測裝置壽命。使用單位時間的后天性不良塊發(fā)生數(shù)的現(xiàn)在值(D3)預測，所以沒必要保存過去取得的后天性不良塊數(shù)，如NAND型閃存20那樣，假定后天性不良塊發(fā)生數(shù)均一地增加時，能進行適合于實際使用環(huán)境的報告。
此外，如果在NAND型閃存20中采用MLC (多水平單元)，對l單元就能寫入多值，能實現(xiàn)大容量化并且提高成本優(yōu)點。此外，MLC與SLC(單水平單元)相比，關(guān)于讀寫電壓或溫度的容限少，所以具有錯誤率高，裝置壽命(耐久性)差的缺點(在現(xiàn)在的技術(shù)水準下，SLC是10萬次的改寫次數(shù)保證值，而MLC是1萬次以下)，但是根據(jù)本實施例，能預測裝置壽命，所以能掩蓋這樣的缺點。
此外，在主機裝置30側(cè)執(zhí)行關(guān)于不良塊代替區(qū)域16的消耗率或半導體存儲裝置10的裝置壽命的報告，所以半導體存儲裝置10側(cè)僅檢測消耗塊數(shù)就好，能夠減輕控制負荷，抑制成本。
另外，在所述的實施例中，在主機裝置30側(cè)，計算不良塊代替區(qū)域16的消耗率等，但是也可以在半導體存儲裝置IO側(cè)進行。這時，如圖5所示，存儲裝置側(cè)控制器12內(nèi)的CPU21參照不良塊代替區(qū)域16，檢測不良塊總數(shù)，計算不良塊代替區(qū)域16的消耗率。此外，把關(guān)于計算的消耗率的信息(在圖示的例子中，20%)寫入存儲裝置側(cè)控制器12內(nèi)的狀態(tài)寄
存器25中。而主機側(cè)控制器31定期輪詢存儲裝置側(cè)控制器12，取得關(guān)于不良塊代替區(qū)域16的消耗率的數(shù)據(jù)，從該值求出不良塊代替區(qū)域16的剩余率，反映(顯示)到顯示器36上。
在半導體存儲裝置IO側(cè)能搭載計算不良塊代替區(qū)域16的消耗率的功能。此外，不僅消耗率，在半導體存儲裝置10側(cè)還能計算剩余率，或者計算裝置壽命。進而，還能搭載根據(jù)這些計算結(jié)果，在半導體存儲裝置10側(cè)報告的功能。如果是在半導體存儲裝置10側(cè)進行裝置壽命的計算和報告的結(jié)構(gòu)，則只用半導體存儲裝置10就能實現(xiàn)本發(fā)明的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)SY，所以在主機裝置30側(cè)不需要特別的結(jié)構(gòu)(主機側(cè)管理程序32 (管理工具))。
此外，還能把所述實施例所示的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)SY的各構(gòu)成要素(各功能)作為程序提供。此外，還能把該程序在各種記錄媒體(CD-ROM、閃存等)中存儲從而提供。即將半導體存儲裝置管理系統(tǒng)SY的各構(gòu)成要素(各功能)進行程序化的程序、記錄它的記錄媒體也包含在本發(fā)明的權(quán)利范圍中。
此外，不限制于所述實施例，半導體存儲裝置10以及主機裝置30的裝置結(jié)構(gòu)或處理步驟等在不脫離本發(fā)明的范圍中能適當變更。
權(quán)利要求
1. 一種對半導體存儲裝置的裝置壽命進行管理的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)，該半導體存儲裝置具有存儲數(shù)據(jù)的半導體存儲區(qū)域、和代替該半導體存儲區(qū)域內(nèi)的不良塊的不良塊代替區(qū)域；該半導體存儲裝置管理系統(tǒng)具有消耗塊的數(shù)量檢測單元，其對所述不良塊代替區(qū)域的消耗塊的數(shù)量進行檢測；和壽命報告單元，其基于所述消耗塊的數(shù)量檢測單元的檢測結(jié)果，對所述半導體存儲裝置的裝置壽命進行預測，并報告該預測結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)，其特征在于， 還具有階段報告單元，其對從所述消耗塊的數(shù)量檢測單元的檢測結(jié)果得到的 所述不良塊代替區(qū)域的消耗率或剩余率進行階段性報告。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)，其特征在于， 還具有平滑化單元，其對所述半導體存儲區(qū)域內(nèi)各塊的改寫次數(shù)進行平滑化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)，其特征在于 所述半導體存儲區(qū)域和所述不良塊代替區(qū)域由非易失性存儲器構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)，其特征在于所述壽命報告單元和/或所述階段報告單元，利用畫面顯示、聲音輸 出、電子郵件發(fā)送、命令發(fā)送、電話中的任一方式進行報告。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3 5中的任意一項所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)， 其特征在于所述壽命報告單元，基于所述不良塊代替區(qū)域的單位時間中的后天性 不良塊發(fā)生數(shù)量的最壞值、平均值或現(xiàn)在值中的任一項或組合，對所述裝 置壽命進行預測。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3 6中的任意一項所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)， 其特征在于所述半導體存儲裝置管理系統(tǒng)，由所述半導體存儲裝置和訪問所述半導體存儲裝置的主機裝置構(gòu)成；所述半導體存儲裝置，具有用以實現(xiàn)所述 消耗塊的數(shù)量檢測單元和所述平滑化單元的存儲裝置側(cè)控制器；所述主機 裝置，具有用以實現(xiàn)所述壽命報告單元和所述階段報告單元的主機側(cè)控制 器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)，其特征在于所述主機側(cè)控制器，輪詢所述存儲裝置側(cè)控制器，取得所述消耗塊的 數(shù)量檢測單元的檢測結(jié)果。
9. 一種半導體存儲裝置，其適用于權(quán)利要求1 8中任意一項所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)。
10. —種主機裝置，其適用于權(quán)利要求7或8所述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)。
11. 一種程序，其用于使計算機作為權(quán)利要求1 8中的任意一項所 述的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)中的各單元來工作。
12. —種半導體存儲裝置的管理方法，該半導體存儲裝置具有存儲數(shù) 據(jù)的半導體存儲區(qū)域、和代替該半導體存儲區(qū)域內(nèi)的不良塊的不良塊代替 區(qū)域，所述管理方法基于所述不良塊代替區(qū)域的消耗履歷，對所述半導體存 儲裝置的裝置壽命進行預測，并報告該預測結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供一種作為硬盤裝置的代替，用于實現(xiàn)能實用的半導體存儲裝置的半導體存儲裝置管理系統(tǒng)等。一種半導體存儲裝置管理系統(tǒng)SY，管理具有存儲數(shù)據(jù)的半導體存儲區(qū)域(15)、代替該半導體存儲區(qū)域(15)內(nèi)的不良塊的不良塊代替區(qū)域(16)的半導體存儲裝置(10)的裝置壽命，具有檢測不良塊代替區(qū)域(16)的消耗塊數(shù)的存儲裝置側(cè)控制器(12)；根據(jù)該檢測結(jié)果，預測半導體存儲裝置(10)的裝置壽命，報告該預測結(jié)果的主機側(cè)控制器(31)。
文檔編號G06F12/16GK101479708SQ200780023570
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者中村仁一 申請人:精工愛普生株式會社