特開 2024-42531 メモリシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024042531

(43)【公開日】2024-03-28

(54)【発明の名称】メモリシステム

(51)【国際特許分類】

   G06F 12/00 20060101AFI20240321BHJP

   G06F 12/02 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

G06F12/00 560A

G06F12/00 597U

G06F12/02 530E

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022147310

(22)【出願日】2022-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】松川 伸一

【テーマコード（参考）】

5B160

【Ｆターム（参考）】

5B160AA10

5B160AA14

(57)【要約】

【課題】メモリシステムの性能を低下させずにメンテナンス処理を実行すること。
【解決手段】メモリシステムは、不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリへの書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作を制御するメモリコントローラと、を備える。前記メモリコントローラは、前記書き込み動作、前記読み出し動作、もしくは前記消去動作に関連する時刻、又は、前記メモリコントローラと通信可能なホストが前記書き込み動作を要求するライトコマンド、前記ホストが前記読み出し動作を要求するリードコマンド、もしくは前記ホストが前記消去動作を要求するイレースコマンドに関連する時刻を示す時刻情報を取得し、前記時刻情報に基づいて、前記不揮発性メモリのメンテナンス処理を実行するか否かを判断する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリへの書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作を制御するメモリコントローラと、を備え、
前記メモリコントローラは、
前記書き込み動作、前記読み出し動作、もしくは前記消去動作に関連する時刻、又は、前記メモリコントローラと通信可能なホストが前記書き込み動作を要求するライトコマンド、前記ホストが前記読み出し動作を要求するリードコマンド、もしくは前記ホストが前記消去動作を要求するイレースコマンドに関連する時刻を示す時刻情報を取得し、
前記時刻情報に基づいて、前記不揮発性メモリのメンテナンス処理を実行するか否かを判断する、メモリシステム。

【請求項2】

前記メモリコントローラは、前記ホストから受信した第１コマンドによって前記時刻情報を取得する、請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項3】

前記第１コマンドは、前記リードコマンド、前記ライトコマンド、及び前記イレースコマンドのいずれとも異なるコマンドである、請求項２に記載のメモリシステム。

【請求項4】

前記メモリコントローラは、
前記ホストから受信した前記ライトコマンドに応じて前記書き込み動作を実行し、
前記書き込み動作の後に、前記不揮発性メモリに格納されたファイルシステムを解析することによって、前記時刻情報を取得する、請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項5】

前記メモリコントローラは、前記ファイルシステムに含まれるタイムスタンプが新規で記録された又は更新されたものであると判断した場合に、前記メンテナンス処理を実行する、請求項４に記載のメモリシステム。

【請求項6】

前記メモリコントローラは、
時計機能を有し、
前記ホストから受信した第２コマンドがカウント対象のコマンドであると判断した場合に、前記時計機能に基づいて、前記第２コマンドを受信した時刻又は前記第２コマンドに基づく動作を実行した時刻を示す前記時刻情報を取得する、請求項１に記載のメモリシステム。

【請求項7】

前記メモリコントローラは、
取得した前記時刻情報に基づいて、期間ごとに前記ライトコマンドを受信した回数に係るライトコマンドカウント数、前記リードコマンドを受信した回数に係るリードコマンドカウント数、又は前記イレースコマンドを受信した回数に係るイレースコマンドカウント数を積算し、
前記時刻情報及び前記ライトコマンドカウント数、前記リードコマンドカウント数、又は前記イレースコマンドカウント数を前記不揮発性メモリに格納する、請求項１乃至６のいずれか一に記載のメモリシステム。

【請求項8】

前記ライトコマンドに対する前記ライトコマンドカウント数の比は、前記リードコマンドに対する前記リードコマンドカウント数の比、又は前記イレースコマンドに対する前記イレースコマンドカウント数の比と異なる、請求項７に記載のメモリシステム。

【請求項9】

前記メモリコントローラは、
前記期間ごとの前記ライトコマンドカウント数、前記リードコマンドカウント数、又は前記イレースコマンドカウント数に基づいて１のメンテナンス処理実行期間を選択し、
前記メンテナンス処理実行期間で、前記メンテナンス処理を実行する、請求項７に記載のメモリシステム。

【請求項10】

前記メモリコントローラは、
前記時刻情報を取得した場合、前記期間ごとの前記ライトコマンドカウント数、前記リードコマンドカウント数、又は前記イレースコマンドカウント数に基づいて、前記時刻情報が示す時刻が適正か否かを判断し、
前記時刻情報が示す時刻が適正であると判断した場合、前記メンテナンス処理を実行する、請求項７に記載のメモリシステム。

【請求項11】

前記メンテナンス処理は、前記不揮発性メモリのガベージコレクションを含む、請求項７に記載のメモリシステム。

【請求項12】

前記メンテナンス処理は、前記不揮発性メモリのリフレッシュを含む、請求項７に記載のメモリシステム。

【請求項13】

前記メモリコントローラは、
前記時刻情報を取得した場合、前回取得した前記時刻情報との差分を計算し、
前記差分及びしきい値に基づいて、前記メンテナンス処理を実行するか否かを判断する、請求項１乃至６のいずれか一に記載のメモリシステム。

【請求項14】

前記メンテナンス処理は、前記不揮発性メモリのガベージコレクションを含む、請求項１乃至６のいずれか一に記載のメモリシステム。

【請求項15】

前記メンテナンス処理は、前記不揮発性メモリのリフレッシュを含む、請求項１乃至６のいずれか一に記載のメモリシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の一実施形態は不揮発性メモリを備えるメモリシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、不揮発性メモリを備えるメモリシステムが広く普及している。このようなメモリシステムとして、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを備えるソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）が知られている。

【0003】

上記のメモリシステムにおいて、例えば、ガベージコレクション、リフレッシュ、及びパトロールリードのような、不揮発性メモリのメンテナンス処理が行われる。メンテナンス処理は、通常、電源がＯＮ状態になったとき、又はホスト機器からのコマンドに応じて実行される。メモリシステムの性能を低下させることなく、上記のメンテナンス処理を実行することが要求されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００９／０１７２２６７号明細書

【特許文献2】米国特許第９０１４７４９号明細書

【特許文献3】米国特許第９３６８２２６号明細書

【特許文献4】米国特許出願公開第２０１８／００３９４４１号明細書

【特許文献5】米国特許出願公開第２０１９／０１７９７４７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、メモリシステムの性能を低下させることなくメンテナンス処理を実行することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係るメモリシステムは、不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリへの書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作を制御するメモリコントローラと、を備える。前記メモリコントローラは、前記書き込み動作、前記読み出し動作、もしくは前記消去動作に関連する時刻、又は、前記メモリコントローラと通信可能なホストが前記書き込み動作を要求するライトコマンド、前記ホストが前記読み出し動作を要求するリードコマンド、もしくは前記ホストが前記消去動作を要求するイレースコマンドに関連する時刻を示す時刻情報を取得し、前記時刻情報に基づいて、前記不揮発性メモリのメンテナンス処理を実行するか否かを判断する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係るメモリシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係るメモリシステムの機能ブロック図である。

【図3】一実施形態に係るメモリシステムにおいて、ヒストグラム作成に係るフローチャートである。

【図4】一実施形態に係るメモリシステムにおいて用いられるヒストグラムの一例を示す図である。

【図5】一実施形態に係るメモリシステムにおいて、メンテナンス処理の実行に係るフローチャートである。

【図6】一実施形態に係るメモリシステムの機能ブロック図である。

【図7】一実施形態に係るメモリシステムにおいて、ヒストグラム作成に係るフローチャートである。

【図8】一実施形態に係るメモリシステムの機能ブロック図である。

【図9】一実施形態に係るメモリシステムにおいて、ヒストグラム作成に係るフローチャートである。

【図10】一実施形態に係るメモリシステムにおいて、メンテナンス処理の実行に係るフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態に係るメモリシステムについて、図面を参照して具体的に説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素に対して同一符号が付されており、重複する説明が省略される場合がある。以下に示す各実施形態は、この実施形態の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示する。実施形態の技術思想は、構成要素の材質、形状、構造、配置等を下記のものに限定しない。実施形態の技術的思想は、特許請求の範囲に対して、種々の変更を加えたものであってもよい。

【0009】

以下の説明において、「メンテナンス処理」とは、ホストからのコマンドの内容に関係なく、不揮発性メモリに対して実行される処理を意味する。メンテナンス処理は、例えば、不揮発性メモリに対するガベージコレクション、リフレッシュ、及びパトロールリードなどの処理を含む。

【0010】

ガベージコレクションは、後述する物理ブロックのうち使用可能なブロックを増加させるための処理で、例えば、有効データ及び無効データが含まれている複数のアクティブブロックから有効データを集めて、別のブロックに書き直し、フリーブロックを確保する処理を意味する。ここで、アクティブブロックは、有効データが記録されている物理ブロックを示す。フリーブロックは、有効データが記録されていない物理ブロックを示す。フリーブロックは、消去後に、消去済みブロックとして再利用可能である。フリーブロックは、本実施形態では、有効データが記録されていない消去前のブロックと、消去済みブロックと、の両方を含んでいる。有効データとは、後述する論理アドレスと対応付けられているデータであり、無効データとは論理アドレスが対応付けられていないデータである。消去済みブロックは、データが書き込まれると、アクティブブロックとなる。

【0011】

リフレッシュは、例えば、後述する誤り訂正復号における訂正ビット数が増加する等のように、ある物理ブロック内のデータの劣化が検出された場合に、当該物理ブロック内のデータを別の物理ブロックに書き直す処理である。

【0012】

パトロールリードは、エラーの発生数が増加した物理ブロックを検出するために、例えば、不揮発性メモリに記憶されているデータを所定単位ずつ読み出し、当該読み出されたデータを誤り訂正復号の結果に基づいてテストする処理である。このテスト処理では、例えば、読み出されたデータの誤りビット数を閾値と比較し、誤りビット数が閾値を越えたデータをリフレッシュの対象とする。

【0013】

［１．第１実施形態］
第１実施形態に係るメモリシステムについて説明する。第１実施形態に係るメモリシステムは、例えば、半導体記憶装置としてのＮＡＮＤ型フラッシュメモリと、当該ＮＡＮＤ型フラッシュメモリを制御するメモリコントローラと、を含む。本実施形態において、メモリコントローラは、メンテナンス処理を実行するか否かを判断する機能を有する。

【0014】

［１－１．メモリシステム１の全体構成］
図１は、一実施形態に係るメモリシステムの構成を説明するためのブロック図である。図１に示すように、メモリシステム１は、メモリコントローラ１０と、複数のメモリセルを含む不揮発性メモリ２０とを備える。メモリシステム１は、ホスト３０（Host）と接続可能である。図１では、メモリシステム１とホスト３０とが接続された状態が示されている。ホスト３０は、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末などの電子機器である。

【0015】

不揮発性メモリ２０は、複数のメモリチップ２１を含む。メモリコントローラ１０は複数のメモリチップ２１の各々を制御する。具体的には、メモリコントローラ１０は、メモリチップ２１の各々に対してデータの書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作を実行する。複数のメモリチップ２１の各々は、ＮＡＮＤバスを介してメモリコントローラ１０に接続されている。

【0016】

各々のメモリチップ２１は、複数のダイ２２を含む。ダイ２２は、メモリセルが形成されたウェハ単位を意味する。複数のダイ２２が積層されることでメモリチップ２１が構成されている。

【0017】

各々のダイ２２には、複数のメモリブロック２３が設けられている。メモリブロック２３は一括消去が可能な単位である。メモリブロック２３に設けられた全てのメモリセルトランジスタは同じソース線に接続されている。メモリブロック２３の１つの単位を「物理ブロック」という場合がある。

【0018】

メモリブロック２３は複数のページで構成されている。書き込み動作及び読み出し動作はページ単位で実行される。メモリ素子の最小単位であるメモリセルトランジスタを単に「メモリセル」という場合がある。物理ブロック中におけるメモリセルの位置を「物理アドレス」という場合がある。

【0019】

不揮発性メモリ２０は、データを不揮発に記憶する不揮発性メモリであり、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（以下、単にＮＡＮＤメモリという）である。以下の説明では、不揮発性メモリ２０としてＮＡＮＤメモリが用いられた場合を例示するが、不揮発性メモリ２０として３次元構造フラッシュメモリ、ＲｅＲＡＭ（Resistance Random Access Memory）、ＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）等のＮＡＮＤメモリ以外の半導体記憶装置を用いることができる。不揮発性メモリ２０が半導体記憶装置であることは必須ではない。半導体記憶装置以外の種々の記憶媒体に対して本実施形態を適用することができる。

【0020】

メモリシステム１は、メモリコントローラ１０と不揮発性メモリ２０とが１つのパッケージとして構成されるメモリカード等であってもよく、ＳＳＤ（Solid State Drive）等であってもよい。

【0021】

メモリコントローラ１０は、例えばＳｏＣ（System On a Chip）として構成される半導体集積回路である。以下で説明するメモリコントローラ１０の各構成要素の動作の一部又は全部はハードウェアによって実現されるが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）がファームウェアを実行することによって実現されてもよい。

【0022】

メモリコントローラ１０は、ホスト３０からの書き込み要求（ライトコマンド）に従って不揮発性メモリ２０への書き込み動作を制御し、ホスト３０からの読み出し要求（リードコマンド）に従って不揮発性メモリ２０からの読み出し動作を制御し、ホスト３０からの消去要求（イレースコマンド）に従って不揮発性メモリ２０への消去動作を制御する。メモリコントローラ１０は、プロセッサ１１（Processor）、ＲＡＭ１２（Random Access Memory）、ＲＯＭ１３（Read Only Memory）、ランダマイザ１４（Randomizer）、ＥＣＣ回路１５（ECC）、圧縮・伸張回路１６（Compression/Decompression）、ホストインタフェース１７（Host I/F）、及びメモリインタフェース１８（Memory I/F）を備える。これらの機能ブロックは内部バス１９で相互に接続されている。

【0023】

プロセッサ１１は、メモリシステム１の各機能ブロックを統括的に制御する制御部である。プロセッサ１１は、ホスト３０からの要求（コマンド）をホストインタフェース１７経由で受け付けた場合に、そのコマンドに応じた制御を行う。例えば、プロセッサ１１は、ホスト３０からのライトコマンドに応じて、不揮発性メモリ２０へのデータの書き込み動作をメモリインタフェース１８へ指示する。プロセッサ１１は、ホスト３０からのリードコマンドに応じて、不揮発性メモリ２０からのデータの読み出し動作をメモリインタフェース１８へ指示する。プロセッサ１１は、ホスト３０からのイレースコマンドに応じて、不揮発性メモリ２０へのデータの消去動作をメモリインタフェース１８へ指示する。

【0024】

プロセッサ１１は、ホスト３０からライトコマンドを受信した場合、ＲＡＭ１２に一時的に保持されている書き込み対象のデータに対して、不揮発性メモリ２０上の記憶領域（メモリ領域）を決定する。すなわち、プロセッサ１１は、データの書き込み先を管理する。ホスト３０から受信したデータの論理アドレスと、当該データが格納された不揮発性メモリ２０上のメモリ領域を示す物理アドレスと、の対応はアドレス変換テーブルに格納される。プロセッサ１１は、ライトコマンドに応じた書き込み動作を実行する際に、書き込み動作が行われた時刻又はある基準時からの時間をＲＡＭ１２に保持することができる。

【0025】

プロセッサ１１は、ホスト３０からリードコマンドを受信した場合、リードコマンドによって指定された論理アドレスを、上述のアドレス変換テーブルを用いて物理アドレスに変換し、当該物理アドレスからの読み出し動作をメモリインタフェース１８へ指示する。プロセッサ１１は、リードコマンドに応じた読み出し動作を実行する際に、読み出し動作が行われた時刻又はある基準時からの時間をＲＡＭ１２に保持することができる。

【0026】

プロセッサ１１は、ホスト３０からイレースコマンドを受信した場合、イレースコマンドによって指定された論理アドレスを、上述のアドレス変換テーブルを用いて物理アドレスに変換し、当該物理アドレスに対する消去動作をメモリインタフェース１８へ指示する。プロセッサ１１は、イレースコマンドに応じた消去動作を実行する際に、消去動作が行われた時刻又はある基準時からの時間をＲＡＭ１２に保持することができる。

【0027】

ＮＡＮＤメモリでは、一般に、「ページ」と呼ばれるデータ単位で書き込み動作及び読み出し動作が実行され、上記の物理ブロックのデータ単位で消去が実行される。以下の説明において、「ページ」は書き込み動作における最小単位を意味する。同一のワード線に接続される複数のメモリセルを「メモリセルグループ」という。メモリセルがＳＬＣ（Single Level Cell）である場合は、１つのメモリセルグループによって１ページが構成される。１つのメモリセルグループによって２ページが構成されるＭＬＣ（Multi Level Cell）、１つのメモリセルグループによって３ページが構成されるＴＬＣ（Triple Level Cell）、又は１つのメモリセルグループによって４ページが構成されるＱＬＣ（Quad Level Cell）などの多ビットセルである場合、１つのメモリセルグループが複数ページに対応する。各メモリセルはワード線及びビット線の両方に接続される。したがって、ワード線を識別するアドレスとビット線を識別するアドレスとを用いて各メモリセルを識別することが可能である。

【0028】

ＲＡＭ１２は、例えばデータバッファとして使用され、メモリコントローラ１０がホスト３０から受信したデータを不揮発性メモリ２０へ格納させるまでに一時的に保持する。ＲＡＭ１２は、不揮発性メモリ２０から読み出したデータをホスト３０へ送信するまでの間に一時的に保持する。ＲＡＭ１２として、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）又はＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの汎用メモリを用いることができる。

【0029】

ＲＯＭ１３は、メモリコントローラ１０を動作させるための種々のプログラムやパラメータ等を格納する。ＲＯＭ１３に格納されているプログラムやパラメータ等は、必要に応じてプロセッサ１１に読み出されて実行される。

【0030】

ランダマイザ１４は、例えば線形帰還シフトレジスタ等を含み、入力されたシード値に対して一義的に求められる擬似乱数を生成する。ランダマイザ１４によって生成された擬似乱数は、例えばプロセッサ１１において書き込みデータとの排他的論理和が計算された値である。これにより、不揮発性メモリ２０に書き込まれる書き込みデータがランダマイズされる。ランダマイザ１４は不揮発性メモリ２０から読み出されたデータに対するランダマイズの解除を実行する。ランダマイズの解除とは、ランダマイズされたデータからランダマイズ前の元のデータを得ることである。

【0031】

ＥＣＣ回路１５は、プロセッサ１１からの指示に基づいて、書き込み動作時のＥＣＣ符号化（誤り訂正符号化）及び読み出し動作時のＥＣＣ復号（誤り訂正復号）を実行する。ＥＣＣ回路１５の符号化方式として、例えば、ＬＤＰＣ（Low-Density Parity-Check）符号、ＢＣＨ（Bose-Chaudhuri-Hocquenghem）符号、又はＲＳ（Reed-Solomon）符号を用いた符号化方式を採用することができる。

【0032】

圧縮・伸張回路１６は、不揮発性メモリ２０へ書き込むデータを圧縮する符号化部として動作する。圧縮・伸張回路１６は、不揮発性メモリ２０から読み出されたデータを伸張する復号部としても動作する。

【0033】

ホストインタフェース１７は、ホスト３０とホストインタフェース１７との間のインタフェース規格に従った処理を実行する。ホストインタフェース１７は、ホスト３０から受信したコマンド及び書き込み対象のデータなどを内部バス１９に出力する。ホストインタフェース１７は、不揮発性メモリ２０から読み出され、圧縮・伸張回路１６によって伸張されたデータをホスト３０へ送信する。ホストインタフェース１７は、プロセッサ１１からの応答などをホスト３０へ送信する。

【0034】

メモリインタフェース１８は、プロセッサ１１の指示に基づいて、不揮発性メモリ２０への書き込み動作及び消去動作を実行する。メモリインタフェース１８は、プロセッサ１１の指示に基づいて、不揮発性メモリ２０からの読み出し動作を実行する。

【0035】

以上のような構成を備えるメモリシステム１では、プロセッサ１１は、不揮発性メモリ２０への書き込み動作実行時に、圧縮・伸張回路１６に対してデータの圧縮を指示する。その際、プロセッサ１１は、不揮発性メモリ２０における書き込みデータの記憶場所（記憶アドレス）を決定し、決定した記憶アドレスをメモリインタフェース１８へ指示する。圧縮・伸張回路１６は、プロセッサ１１からの指示に基づいて、ＲＡＭ１２上のデータを圧縮する。ランダマイザ１４は、プロセッサ１１からの指示に基づいて、ＲＡＭ１２上の圧縮されたデータをランダマイズする。ＥＣＣ回路１５は、プロセッサ１１からの指示に基づいて、ランダマイズされたデータをさらにＥＣＣ符号化する。これにより生成された書き込みデータは、メモリインタフェース１８を介して不揮発性メモリ２０の指定された記憶アドレスに書き込まれる。

【0036】

一方、プロセッサ１１は、不揮発性メモリ２０に対する読み出し動作時に、不揮発性メモリ２０上のアドレスを指定し、指定されたアドレスに応じてメモリセルの読み出し動作の条件を決定してメモリインタフェース１８へ読み出し動作の実行を指示する。プロセッサ１１は、ＥＣＣ回路１５へＥＣＣ復号の開始を指示するとともに、ランダマイザ１４へランダマイズの解除の開始を指示し、圧縮・伸張回路１６へ伸張の開始を指示する。メモリインタフェース１８は、プロセッサ１１の指示に従って、不揮発性メモリ２０の指定されたアドレスに対する読み出し動作を実行し、この読み出し動作によって得られた読み出しデータをＥＣＣ回路１５に入力する。ＥＣＣ回路１５は入力された読み出しデータをＥＣＣ復号する。ランダマイザ１４はＥＣＣ復号されたデータに対してランダマイズの解除を実行する。圧縮・伸張回路１６はランダマイズの解除が実行されたデータを伸張する。この伸張に成功した場合、プロセッサ１１は、伸張されたオリジナルのデータをＲＡＭ１２に格納する。一方、ＥＣＣ復号またはランダマイズの解除または伸張に失敗した場合、プロセッサ１１は、例えば、ホスト３０へリードエラーを通知する。

【0037】

［１－２．メンテナンス処理に係るメモリシステム１の機能構成］
図２を用いて、本発明の一実施形態に係るメモリシステム１について、メンテナンス処理に係る機能構成を説明する。図２は、一実施形態に係るメモリシステムの機能ブロック図である。図２に示すように、メモリコントローラ１０は、メンテナンス管理部１１０（Maintenance Managing）及び書き込み／読み出し（Ｗ／Ｒ）管理部１１１（W/R Managing）を含む。

【0038】

メンテナンス管理部１１０は、ホスト３０から受信した第１コマンドによって時刻情報（Time）を取得する。当該時刻情報は、ライトコマンド、リードコマンド、又はイレースコマンドに関連する時刻を示す情報である。具体的には、上記時刻情報は、ホスト３０がライトコマンド、リードコマンド、又はイレースコマンドを作成した時刻を示す情報である。ただし、当該時刻情報は、ホスト３０がライトコマンド、リードコマンド、又はイレースコマンドをメモリシステム１に送信した時刻を示す情報であってもよい。時刻情報が示す時刻は、実際の時刻（年月日を含む時刻）であってもよく、ある基準時からの経過時間であってもよい。上記のように、第１コマンドは、メモリコントローラ１０にライトコマンド、リードコマンド、又はイレースコマンドに関連する時刻情報を通知し、格納させるコマンドである。第１コマンドは、リードコマンド、ライトコマンド、及びイレースコマンドのいずれとも異なるコマンドであり、これらのコマンドとは別に送信されるコマンドである。

【0039】

メンテナンス管理部１１０は、当該時刻情報に基づいて、不揮発性メモリ２０（NVM）のメンテナンス処理を実行するか否かを判断する。メンテナンス処理を実行する必要があると判断された場合、メンテナンス管理部１１０は、不揮発性メモリ２０に対して、ガベージコレクション、リフレッシュ、又はパトロールリードなどのメンテナンス処理を実行する。

【0040】

Ｗ／Ｒ管理部１１１は、ライトコマンド、リードコマンド、及びイレースコマンドに応じて、不揮発性メモリ２０に対して、それぞれ書き込み動作、読み出し動作、及び消去動作を実行する。Ｗ／Ｒ管理部１１１は、ライトコマンド、リードコマンド、及びイレースコマンドを受信すると、これらのコマンドを受信したことをメンテナンス管理部１１０に通知する。メンテナンス管理部１１０は、当該通知に応じて、ホスト３０に対して第１コマンドを要求する。又は、Ｗ／Ｒ管理部１１１がコマンドを受信したことをメンテナンス管理部１１０に通知する代わりに、ホスト３０が自発的に第１コマンドをメンテナンス管理部１１０に通知してもよい。例えば、ホスト３０は定期的（例えば、３０分毎）に第１コマンドをメンテナンス管理部１１０に通知してもよい。

【0041】

上記の動作によって、メンテナンス管理部１１０は、上記時刻情報を取得する。メンテナンス管理部１１０は、取得した時刻情報に基づいて、ホスト３０から対象のコマンドを受信した数をカウントする。例えば、カウントの対象がライトコマンドである場合、メンテナンス管理部１１０は、ホスト３０から受信した時刻情報に基づいて、ライトコマンドのカウント数をインクリメントする。メンテナンス管理部１１０は、時刻情報及びコマンドのカウント数に基づいて、各期間におけるコマンドのカウント数によって構成されるヒストグラムを作成することができる。ヒストグラムの詳細な作成方法は後述する。

【0042】

メンテナンス管理部１１０がインクリメントするカウント数は、コマンドによって実行される処理内容によって異なってもよい。つまり、メンテナンス管理部１１０はコマンドのカウント数をインクリメントする際に重み付けを適用してもよい。例えば、書き込み動作に要する時間が読み出し動作に要する時間より長い場合、ライトコマンドのカウント数（ライトコマンドカウント数）をインクリメントする数をリードコマンドのカウント数（リードコマンドカウント数）又はイレースコマンドのカウント数（イレースコマンドカウント数）をインクリメントする数より多くすることができる。換言すると、ライトコマンドに対するライトコマンドカウント数の比は、リードコマンドに対するリードコマンドカウント数の比、又はイレースコマンドに対するイレースコマンドカウント数の比と異なってもよく、ライトコマンドカウント数に係る比をリードコマンドカウント数又はイレースコマンドカウント数に係る比より大きくしてもよい。

【0043】

［１－３．ヒストグラムを作成するフローチャート］
図３を用いて、ヒストグラムの作成方法について説明する。図３は、一実施形態に係るメモリシステムにおいて、ヒストグラム作成に係るフローチャートである。メモリコントローラ１０がホスト３０からコマンドを受信すると、図３に示すフローチャートに沿ってヒストグラム作成の動作が開始する。

【0044】

まず、ステップＳ３０１（Target Command?）で、メモリコントローラ１０がホスト３０から受信したコマンドがカウント対象のコマンドか否か判断される。ホスト３０から受信したコマンドがカウント対象のコマンドである場合（Ｓ３０１の「Ｙｅｓ」）、メンテナンス管理部１１０はホスト３０に対して第１コマンドを要求する（ステップＳ３０２；Demanding 1st Command）。一方、ホスト３０から受信したコマンドがカウント対象のコマンドではない場合（Ｓ３０１の「Ｎｏ」）、図３の一連の動作は終了する。

【0045】

ホスト３０から受信したコマンドがライトコマンド又はイレースコマンドであれば、Ｗ／Ｒ管理部１１１は不揮発性メモリ２０に対して書き込み動作又は消去動作を実行する。ホスト３０から受信したコマンドがリードコマンドであれば、Ｗ／Ｒ管理部１１１は不揮発性メモリ２０に対して読み出し動作を実行する。Ｓ３０１の動作は、書き込み動作、読み出し動作、又は消去動作と並行して実行されてもよく、これらの動作の後に実行されてもよい。

【0046】

Ｓ３０２の第１コマンドの要求に応じて、ホスト３０からメモリコントローラ１０に第１コマンドが送信される。上記のように、第１コマンドには時刻情報が含まれている。メモリコントローラ１０は、ホスト３０から受信した第１コマンドによって時刻情報を取得する（ステップＳ３０３；Obtaining Time Info.）。

【0047】

時刻情報を取得した後、メンテナンス管理部１１０はコマンドをカウントする際に重み付けを適用するか否か判断する（ステップＳ３０４；Weighting?）。ホスト３０から受信したコマンドが重み付けを適用する対象である場合（Ｓ３０４の「Ｙｅｓ」）、例えば、コマンドのカウント数を「＋１０」インクリメントする（ステップＳ３０５；Command Count +10）。一方、ホスト３０から受信したコマンドが重み付けを適用する対象ではない場合（Ｓ３０４の「Ｎｏ」）、例えば、コマンドのカウント数を「＋１」インクリメントする（ステップＳ３０６；Command Count +1）。上記のＳ３０５及びＳ３０６におけるインクリメントの数は任意であり、上記の値に限定されない。

【0048】

Ｓ３０５及びＳ３０６のコマンドのカウント数は、Ｓ３０３で取得した時刻情報に基づいて、予め設定された期間ごとに管理される。設定された期間は、１日を１時間ごとに区切った期間であってもよく、１週間を１時間ごとに区切った期間であってもよい。１日を１時間ごとに区切った場合、例えば、０：００～１：００、１：００～２：００、・・・、２２：００～２３：００、２３：００～２４：００のように２４個の期間が設定される。１週間を１時間ごとに区切った場合、例えば、月曜（Mon.）の０：００～１：００、月曜の１：００～２：００、・・・、日曜（Sun.）の２２：００～２３：００、日曜の２３：００～２４：００のように、１６８個（２４（時間；Time）×７（曜日；DOW））の期間が設定される（図４参照）。上記のコマンドのカウント数は、上記の期間ごとに積算される。上記の期間ごとのコマンドのカウント数は不揮発性メモリ２０に格納される。上記の処理を１週間又は１ヶ月繰り返すことによって、ヒストグラムを構築する。

【0049】

ホスト３０から受信したコマンドによって重み付けをする必要がない場合、Ｓ３０４～Ｓ３０５のステップを省略し、Ｓ３０３のステップの後にＳ３０６のステップを行ってもよい。

【0050】

［１－４．ヒストグラムの一例］
図４を用いて、ヒストグラムの構成について説明する。図４は、一実施形態に係るメモリシステムにおいて用いられるヒストグラムの一例を示す図である。図４に示すヒストグラムは、上記のように１週間を１時間ごとに区切った場合のヒストグラムである。上記のように、コマンドのカウント数は設定された期間毎に積算され、管理される。その結果、図４の例では、月曜の０：００～１：００のカウント数（Count）は１００回であり、月曜の１：００～２：００のカウント数は１０回であり、日曜の２２：００～２３：００のカウント数は３００００回であり、日曜の２３：００～２４：００のカウント数は３５００回である。図４では、リストが表示されており、当該リストはグラフ化されていないが、このリストをヒストグラムと表現している。

【0051】

［１－５．メンテナンス処理を実行するフローチャート］
図５を用いて、メンテナンス処理の実行方法について説明する。図５は、一実施形態に係るメモリシステムにおいて、メンテナンス処理の実行に係るフローチャートである。メモリコントローラ１０がホスト３０からコマンドを受信すると、図５に示すフローチャートに沿ってメンテナンス処理の動作が開始する。なお、図５のフローチャートの開始から時刻情報を取得するステップＳ５０３までのステップは、図３のフローチャートの開始からＳ３０３までのステップと同じなので、図示及び説明を省略する。

【0052】

Ｓ５０３で時刻情報を取得した後、メンテナンス管理部１１０は、取得した時刻情報が示す時刻が、メンテナンス処理を実行する時刻として適正か否か判断する（ステップＳ５０４；Proper Time?）。具体的には、メンテナンス管理部１１０は、図４に示すヒストグラムを参照し、Ｓ５０３で取得した時刻情報の時刻におけるカウント数に基づいて、Ｓ５０４の判断を行う。

【0053】

例えば、Ｓ５０３で取得した時刻情報の時刻が属する期間が、図４に示すヒストグラムにおいて最もカウント数が少ない期間である場合に、メンテナンス管理部１１０は、メンテナンス処理の実行期間として適正であると判断する。当該ヒストグラムにおいて最もカウント数が少ない期間を「メンテナンス処理実行期間」に置き換えて上記の構成を換言すると、メンテナンス管理部１１０は、期間ごとのコマンドのカウント数に基づいて、１のメンテナンス処理実行期間を選択し、当該期間でメンテナンス処理を実行する。

【0054】

なお、図４に示すヒストグラムにおける各期間をカウント数が少ない順に並べた場合において、Ｓ５０３で取得した時刻情報の時刻が属する期間が、例えば上位１０％の期間に含まれる場合に、メンテナンス処理の実行期間として適正であると判断してもよい。

【0055】

Ｓ５０３で取得した時刻情報の時刻が適正であると判断された場合（Ｓ５０４の「Ｙｅｓ」）、メンテナンス処理が実行される（ステップＳ５０５；Maintenance）。一方、当該時刻が適正でないと判断された場合（Ｓ５０４の「Ｎｏ」）、メンテナンス処理は実行されずに図５に示すフローチャートは終了する。

【0056】

以上のように、本実施形態に係るメモリシステム１によると、コマンドのカウント数が少ない期間にメンテナンス処理を実行することができる。コマンドのカウント数が少ない期間は、ユーザがホスト３０に係る機器を使用する頻度が低い期間に相当する。したがって、メモリシステム１の駆動頻度が低い期間にメンテナンス処理を実行することができるため、メンテナンス処理によってメモリシステム１の性能が低下することを抑制することができる。

【0057】

［２．第２実施形態］
第２実施形態に係るメモリシステムについて説明する。第２実施形態に係るメモリシステム１は、機能構成及びヒストグラムを作成するフローチャートにおいて、第１実施形態に係るメモリシステム１と相違する。それ以外の構成は、第１実施形態の構成と同様なので、説明を省略する。

【0058】

［２－１．メンテナンス処理に係るメモリシステム１の機能構成］
図６を用いて、本発明の一実施形態に係るメモリシステム１について、メンテナンス処理に係る機能構成を説明する。図６は、一実施形態に係るメモリシステムの機能ブロック図である。図６に示す機能ブロック図は、図２に示す機能ブロック図と類似するが、時刻情報を取得する方法において、図２に示す機能ブロック図とは相違する。

【0059】

本実施形態では、第１コマンドによって時間情報を取得するのではなく、メモリコントローラ１０のメンテナンス管理部１１０がファイルシステム１２１（File System）を解析することによって、時刻情報を取得する。ファイルシステム１２１は、不揮発性メモリ２０に格納されたデータ及び当該データが格納されたアドレスを管理するデータフォーマットであり、当該データが不揮発性メモリ２０に格納された時刻等を含むメタデータ（例えば、タイムスタンプ１２２（Time Stamp）など）を含んでいる。例えば、「Ｆｉｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ ＦＡＴ３２」の場合、ファイルが新規作成された時刻及び当該ファイルが更新された時刻がファイルシステム１２１に含まれている。具体的には、ファイルシステム１２１の「Ｄｉｒｅｃｔｏｒｙ ｅｎｔｒｙ」の領域に、タイムスタンプ１２２として「０×１０ Ｃｒｅａｔｅ ｄａｔｅ」及び「０×１８ Ｌａｓｔ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｄａｔｅ」が定義されており、これらがそれぞれ上記の作成時刻及び更新時刻に対応する。

【0060】

メンテナンス管理部１１０は、ファイルシステムの種類に応じて、ファイルシステム１２１に含まれるタイムスタンプ１２２を特定し、特定されたタイムスタンプ１２２を時刻情報として読み出す。タイムスタンプ１２２が存在する領域はファイルシステムによって異なるので、メンテナンス管理部１１０は、ファイルシステムのデータ構造を解析し、当該データがタイムスタンプ１２２を含むか否かを判断するプログラム１１５（PG）を実行する。具体的には、プログラム１１５は、代表的な複数のファイルシステムを解析することができる。

【0061】

［２－２．ヒストグラムを作成するフローチャート］
図７を用いて、ヒストグラムの作成方法について説明する。図７は、一実施形態に係るメモリシステムにおいて、ヒストグラム作成に係るフローチャートである。メモリコントローラ１０がホスト３０からコマンドを受信すると、図７に示すフローチャートに沿ってヒストグラム作成の動作が開始する。

【0062】

まず、ステップＳ７０１（Write Command?）で、メモリコントローラ１０がホスト３０から受信したコマンドがライトコマンドか否か判断される。ホスト３０から受信したコマンドがライトコマンドである場合（Ｓ７０１の「Ｙｅｓ」）、Ｗ／Ｒ管理部１１１は不揮発性メモリ２０に対して書き込み動作を実行する（ステップＳ７０２；Write Operating）。一方、ホスト３０から受信したコマンドがライトコマンドではない場合（Ｓ７０１の「Ｎｏ」）、図７の一連の動作は終了する。

【0063】

Ｓ７０２の書き込み動作が完了すると、メンテナンス管理部１１０は書き込まれたデータに関するファイルシステム１２１を解析し（ステップＳ７０３；Analyzing File System）、タイムスタンプ１２２を読み出す。続いて、メンテナンス管理部１１０は、読み出したタイムスタンプ１２２が新規に記録された時刻を示すものなのか、更新された時刻を示すものか否かを判断する（ステップＳ７０４；New or Update?）。

【0064】

当該タイムスタンプ１２２が新規記録を示す又は更新された時刻を示すと判断された場合（Ｓ７０４の「Ｙｅｓ」）、メンテナンス管理部１１０は上記タイムスタンプ１２２を時刻情報として取得する（ステップＳ７０５；Obtaining Time Info.）。一方、当該タイムスタンプ１２２が新規記録を示すものでなく、かつ更新された時刻を示すものでもないと判断された場合（Ｓ７０４の「Ｎｏ」）、図７の一連の動作は終了する。Ｓ７０６～Ｓ７０８のステップは、図３のＳ３０４～Ｓ３０６のステップと同じなので、説明を省略する。

【0065】

本実施形態において、メンテナンス管理部１１０が時刻情報を取得する処理は、ライトコマンドの受信ごとに実行されてもよく、複数回のライトコマンドの受信ごとに実行されてもよい。

【0066】

［２－３．メンテナンス処理を実行するフローチャート］
本実施形態におけるメンテナンス処理を実行するフローチャートは、図５と同様なので、説明を省略する。本実施形態の場合、図５のフローチャートの開始から時刻情報を取得するステップＳ５０３までのステップは、図７のフローチャートの開始からＳ７０５までのステップと同じである。

【0067】

以上のように、本実施形態に係るメモリシステム１によると、メモリコントローラ１０がホスト３０に対して第１コマンドの要求をすることなく、第１実施形態と同様に時刻情報を取得することができる。

【0068】

［３．第３実施形態］
第３実施形態に係るメモリシステムについて説明する。第３実施形態に係るメモリシステム１は、機能構成及びヒストグラムを作成するフローチャートにおいて、第１実施形態に係るメモリシステム１と相違する。それ以外の構成は、第１実施形態の構成と同様なので、説明を省略する。

【0069】

［３－１．メンテナンス処理に係るメモリシステム１の機能構成］
図８を用いて、本発明の一実施形態に係るメモリシステム１について、メンテナンス処理に係る機能構成を説明する。図８は、一実施形態に係るメモリシステムの機能ブロック図である。図８に示す機能ブロック図は、図２に示す機能ブロック図と類似するが、時刻情報を取得する方法において、図２に示す機能ブロック図とは相違する。

【0070】

本実施形態では、第１コマンドによって時間情報を取得するのではなく、不揮発性メモリ２０（メモリコントローラ１０）に備えられた時計機能（ＲＴＣ１１９）によって時刻情報を取得する。図８に示すように、Ｗ／Ｒ管理部１１１は、ライトコマンド、リードコマンド、又はイレースコマンドに応じて書き込み動作、読み出し動作、又は消去動作を実行するとともに、メンテナンス管理部１１０にこれらの動作を実行したことを通知する。メンテナンス管理部１１０は、当該通知を受けると、ＲＴＣ１１９から当該通知を受けた時刻を読み出す。上記の動作によって、メンテナンス管理部１１０は、Ｗ／Ｒ管理部１１１が書き込み動作、読み出し動作、又は消去動作を実行した時刻を示す時刻情報を取得する。時刻情報は、当該書き込み動作、読み出し動作、又は消去動作に関連する時刻を示す情報であればよく、これらの動作を実行した時刻を示す情報に限定されない。当該時間情報は、ホスト３０からライトコマンド、リードコマンド、又はイレースコマンドを受信した時刻を示す情報であってもよい。

【0071】

［３－２．ヒストグラムを作成するフローチャート］
図９を用いて、ヒストグラムの作成方法について説明する。図９は、一実施形態に係るメモリシステムにおいて、ヒストグラム作成に係るフローチャートである。メモリコントローラ１０がホスト３０からコマンド（第２コマンド）を受信すると、図９に示すフローチャートに沿ってヒストグラム作成の動作が開始する。

【0072】

まず、ステップＳ９０１（Target Command?）で、メモリコントローラ１０がホスト３０から受信したコマンドがカウント対象のコマンドか否か判断される。ホスト３０から受信した第２コマンドがカウント対象のコマンドである場合（Ｓ９０１の「Ｙｅｓ」）、メンテナンス管理部１１０は、ホスト３０から第２コマンドを受信した時刻、又は第２コマンドに応じて不揮発性メモリ２０へアクセスした時刻をＲＴＣ１１９から読み出す（ステップＳ９０２；Reading Time from RTC）ことにより、時刻情報を取得する（ステップＳ９０３；Obtaining Time Info.）。つまり、メンテナンス管理部１１０は第２コマンドを受信した時刻又は第２コマンドに基づく動作を実行した時刻を示す時刻情報を取得する。一方、ホスト３０から受信した第２コマンドがカウント対象のコマンドではない場合（Ｓ９０１の「Ｎｏ」）、図９の一連の動作は終了する。Ｓ９０４～Ｓ９０６のステップは、図３のＳ３０４～Ｓ３０６のステップと同じなので、説明を省略する。

【0073】

［３－３．メンテナンス処理を実行するフローチャート］
本実施形態におけるメンテナンス処理を実行するフローチャートは、図５と同様なので、説明を省略する。本実施形態の場合、図５のフローチャートの開始から時刻情報を取得するステップＳ５０３までのステップは、図９のフローチャートの開始からＳ９０３までのステップと同じである。

【0074】

以上のように、本実施形態に係るメモリシステム１によると、メモリコントローラ１０がホスト３０に対して第１コマンドの要求をすることなく、第１実施形態と同様に時刻情報を取得することができる。

【0075】

［４．第４実施形態］
第４実施形態に係るメモリシステムについて説明する。第４実施形態に係るメモリシステム１は、メンテナンス処理を実行するフローチャートにおいて、第１実施形態に係るメモリシステム１と相違する。それ以外の構成は、第１実施形態の構成と同様なので、説明を省略する。

【0076】

［４－１．メンテナンス処理を実行するフローチャート］
図１０を用いて、メンテナンス処理の実行方法について説明する。図１０は、一実施形態に係るメモリシステムにおいて、メンテナンス処理の実行に係るフローチャートである。メモリコントローラ１０がホスト３０からコマンドを受信すると、図１０に示すフローチャートに沿ってメンテナンス処理の動作が開始する。なお、図１０のフローチャートの開始から時刻情報を取得するステップＳ１００３までのステップは、図３のフローチャートの開始からＳ３０３までのステップ、図７のフローチャートの開始からＳ７０５までのステップ、又は図９のフローチャートの開始からＳ９０３までのステップと同じなので、図示及び説明を省略する。

【0077】

Ｓ１００３で時刻情報を取得した後、メンテナンス管理部１１０は、前回時刻情報を取得した時点と今回時刻情報を取得した時点との差分を計算し、当該差分がしきい値以上か否か判断する（ステップＳ１００４；≧Threshold?）。差分がしきい値以上である場合（Ｓ１００４の「Ｙｅｓ」）、メンテナンス処理が実行される（ステップＳ１００５；Maintenance）。一方、差分がしきい値未満の場合（Ｓ１００４の「Ｎｏ」）、メンテナンス処理は実行されずに図１０に示すフローチャートは終了する。つまり、メンテナンス管理部１１０は、当該差分及びしきい値に基づいて、メンテナンス処理を実行するか否かを判断する。

【0078】

以上のように、本実施形態に係るメモリシステム１によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0079】

上記の実施形態では、条件を満たすか否かの判断によって、メンテナンス処理を実行するか否かを判断していたが、この構成に限定されない。例えば、条件を満たす場合、条件を満たさない場合に比べてメンテナンス処理の量を多く実行してもよい。

【0080】

以上、本発明について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。さらに、上述した各実施形態は、相互に矛盾がない限り適宜組み合わせが可能であり、各実施形態に共通する技術事項については、明示の記載がなくても各実施形態に含まれる。

【0081】

上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

【符号の説明】

【0082】

１：メモリシステム、 １０：メモリコントローラ、 １１：プロセッサ、 １２：ＲＡＭ、 １３：ＲＯＭ、 １４：ランダマイザ、 １５：ＥＣＣ回路、 １６：圧縮・伸張回路、 １７：ホストインタフェース、 １８：メモリインタフェース、 １９：内部バス、 ２０：不揮発性メモリ、 ２１：メモリチップ、 ２２：ダイ、 ２３：メモリブロック、 ３０：ホスト、 １１０：メンテナンス管理部、 １１１：Ｗ／Ｒ管理部、 １１５：テーブル、 １２１：ファイルシステム、 １２２：タイムスタンプ、 ＲＴＣ１１９：時計機能、 Ｔｉｍｅ：時刻情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】