JP5103668B2

JP5103668B2 - 半導体メモリおよび情報処理システム

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Publication number: JP5103668B2
Application number: JP2006322822A
Authority: JP
Inventors: 崇押切
Original assignee: MegaChips Corp
Current assignee: MegaChips Corp
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP2008140427A; US7941589B2; US20080229002A1

Description

本発明は、半導体メモリに格納された情報を保護する技術に関する。

携帯電話機、携帯情報端末、ゲーム機などのコンテンツ格納用に半導体メモリが利用されている。半導体メモリとして、データ書き換え不可能なメモリ（マスクＲＯＭ等）が利用されている場合には、格納されているコンテンツが不正に書き換えられることはない。最近では、携帯電話機、パーソナルコンピュータなどのデータ記録用としてデータ書き換え可能なフラッシュメモリが広く利用されている。フラッシュメモリは、大容量化、低価格化が進んでおり、磁気記憶媒体に代わる利便性の高いデータ記録メディアとしてその需要が高まっている。

特開２００５−１０８２７３号公報

上述したように、データ書き換え可能なフラッシュメモリは、マルチメディアデータの記録用、保存用などに適しており、広く利用されている。さらに、フラッシュメモリは、その利便性から、携帯電話機、携帯情報端末、ゲーム機などのコンテンツ格納用にも利用が検討され始めている。

しかし、フラッシュメモリは、データ書き換え可能な特性を持っているため、格納されているコンテンツが改竄されることを防止する必要がある。上記特許文献１は、ＮＡＮＤフラッシュメモリなどの書き換え可能な半導体メモリに対するプロテクト技術に関するものである。この文献で開示されている半導体メモリは、メモリブロックの一部にプロテクトフラグを設定し、フラグが所定の値となっている場合にのみ、データ書込みが可能となるように構成されている。

特許文献１の技術は、データの誤消去防止を主に目的とするものである。つまり、誤って生成されたコマンドにより、誤ってデータが消去されないようにプロテクトを設定する技術である。したがって、プロテクトフラグを制御すれば、データ書込み、消去などが可能となるため、悪意ある者によるデータ改竄を防止できるものではない。逆に、プロテクトフラグの制御を不可能としておくと、完全に当該ブロックに対する書込みや消去が不可能となるため、利便性が悪い。

また、書込みプロテクト端子を設けた半導体メモリが存在する。この技術は、メモリセルの全域に対してプロテクトを施す技術であり、やはり利便性が悪い。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、書き換え可能な半導体メモリを利用する技術であって、不正なデータ改竄を有効に防止し得る技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、ブロック単位で管理された記憶領域を有するメモリアレイと、前記メモリアレイ内の一のブロック領域に対する所定の処理に関わる手順情報を格納する手順記憶領域と、前記一のブロック領域に対する前記所定の処理の要求が発生した外部の制御装置から前記一のブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報の取得要求を受けたとき、前記手順記憶領域から前記一のブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報を取得し、前記制御装置に与えるコントローラと、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の半導体メモリにおいて、前記所定の処理を許可しないブロック領域については、当該ブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報が前記半導体メモリ内に存在しないことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の半導体メモリにおいて、前記所定の処理は、特定のブロック領域に対する情報の消去処理、を含むことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の半導体メモリにおいて、前記所定の処理に関わる手順情報は、特定のブロック領域に対する情報の消去コマンド、を含むことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の半導体メモリにおいて、前記所定の処理は、特定のブロック領域に対する情報の書き込み処理、を含むことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載の半導体メモリにおいて、前記所定の処理に関わる手順情報は、特定のブロック領域に対する情報の書き込みコマンド、を含むことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の半導体メモリにおいて、前記所定の処理は、特定のブロック領域に対する情報の読み出し処理、を含むことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項７に記載の半導体メモリにおいて、前記所定の処理に関わる手順情報は、特定のブロック領域に対する情報の読み出しコマンド、を含むことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１に記載の半導体メモリにおいて、前記手順記憶領域が、前記メモリアレイ内に設けられていることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、制御装置を含む情報処理装置と、半導体メモリと、を備え、前記半導体メモリは、ブロック単位で管理された記憶領域を有するメモリアレイと、前記メモリアレイ内の一のブロック領域に対する所定の処理に関わる手順情報を格納する手順記憶領域と、前記メモリアレイに対するアクセスを制御するコントローラと、を備え、前記制御装置は、前記一のブロック領域に対する前記所定の処理の要求が発生した場合、前記コントローラに対して、前記一のブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報の読み出し要求を行う手段、を含み、前記コントローラは、前記制御装置による読み出し要求に応じて、前記手順記憶領域から前記一のブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報を取得し、取得した手順情報を前記制御装置に与える手段、を含み、前記制御装置は、前記コントローラから与えられた手順情報を利用し、前記一のブロック領域に対する前記所定の処理を実行することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、請求項１０に記載の情報システムにおいて、前記所定の処理を許可しないブロック領域については、当該ブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報が前記半導体メモリ内に存在しないことを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載の情報システムにおいて、前記所定の処理は、特定のブロック領域に対する情報の消去処理、を含むことを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１２に記載の情報システムにおいて、前記所定の処理に関わる手順情報は、特定のブロック領域に対する情報の消去コマンド、を含むことを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載の情報システムにおいて、前記所定の処理は、特定のブロック領域に対する情報の書き込み処理、を含むことを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１４に記載の情報システムにおいて、前記所定の処理に関わる手順情報は、特定のブロック領域に対する情報の書き込みコマンド、を含むことを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載の情報システムにおいて、前記所定の処理は、特定のブロック領域に対する情報の読み出し処理、を含むことを特徴とする。

請求項１７記載の発明は、請求項１６に記載の情報システムにおいて、前記所定の処理に関わる手順情報は、特定のブロック領域に対する情報の読み出しコマンド、を含むことを特徴とする。

請求項１８記載の発明は、請求項１０に記載の情報システムにおいて、前記手順記憶領域が、前記メモリアレイ内に設けられていることを特徴とする。

本発明の半導体メモリは、メモリアレイ内の一のブロック領域に対する所定の処理に関わる手順情報を格納しており、外部の制御装置からの要求を受けて、その手順情報を制御装置に与える。これにより、半導体メモリ内に、手順情報を格納することによって、特定のブロック領域に対する所定の処理を許可することができる。

また、所定の処理を許可しないブロック領域については、手順情報が半導体メモリ内に存在しないので、実質的に、当該ブロック領域に対するプロテクトを行うことが可能である。

そして、所定の処理は、特定のブロック領域に対する情報の消去処理、を含むので、データの不正な消去をプロテクトすることが可能である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る情報処理システムを示す図である。この情報処理システムは、情報処理装置１と半導体メモリ２とを備えている。

情報処理装置１は、ＣＰＵ１１を備えており、半導体メモリ２に対するデータの読み出し、書き込み、消去などを行う。そして、情報処理装置１は、半導体メモリ２から読み出したデータに基づいて、各種の情報処理を実行する。たとえば、半導体メモリ２にゲームプログラムが格納されている場合、情報処理装置１は、ゲームプログラムの実行を行うゲーム装置として動作する。

半導体メモリ２は、電気的にデータの書き換えが可能な不揮発性半導体メモリである。具体的には、本実施の形態の半導体メモリ２は、フラッシュメモリである。フラッシュメモリとしては、たとえば、ＮＡＮＤフラッシュメモリを利用することができる。

半導体メモリ２は、図に示すように、コントローラ２１とメモリアレイ２２を備えている。コントローラ２１は、ＣＰＵ１１から入力するコマンド、アドレス情報等に従って、メモリアレイ２２に格納されているデータの読み出し、書き込み、消去などの処理を制御する。

また、コントローラ２１は、復号回路２１１を備えている。復号回路２１１は、暗号化されているコマンドを復号するために用いられる。

メモリアレイ２２は、図に示すように、複数のブロック領域２２１,２２１・・・に分割されている。図では、説明を分かり易くするために、各ブロック領域２２１,２２１・・・に、“Ａ”、“Ｂ”・・・というブロック領域名を付与している。上述したように、本実施の形態の半導体メモリ２は、フラッシュメモリであり、ブロック単位でデータを消去することが可能となっている。

さらに、本実施の形態の半導体メモリ２は、特定のブロック領域２２１に対するデータ消去を行うための消去コマンドが、メモリアレイ２２内に格納される構成となっている。消去コマンドは、暗号化された状態でメモリアレイ２２に格納される。図で示した例では、網掛け表示されているブロック領域“Ｇ”に対する消去コマンド３０が、暗号化された状態で、ブロック領域“Ａ”に格納されている。

この半導体メモリ２にアクセスする情報処理装置１あるいはＣＰＵ１１には、メモリアレイ２２の各ブロック領域２２１,２２１・・・に対するデータ消去手順に関する情報は与えられていない。そして、この半導体メモリ２の各ブロック領域２２１,２２１に対するデータ消去手順は非公開となっている。言い換えると、情報処理装置１あるいはＣＰＵ１１は、各ブロック領域２２１,２２１・・・に対するデータ消去コマンドを生成することはできない。いずれかのブロック領域２２１に格納されているデータを消去するためには、そのためのコマンドをメモリアレイ２２から取得する必要がある。

また、メモリアレイ２２に格納されている消去コマンド３０は、上述したように暗号化されている。したがって、情報処理装置１あるいはＣＰＵ１１は、半導体メモリ２から消去コマンド３０を取得することで、ブロック領域“Ｇ”に対するデータ消去処理を実行することが可能であるが、消去コマンド３０を暗号化されたまま処理するため、その解析を行うことはできない。つまり、暗号化されている消去コマンド３０を取得することで、ブロック領域“Ｇ”に対するデータ消去処理を実行することは可能であるが、取得した消去コマンド３０から、他のブロック領域２２１,２２１・・・に対するデータ消去コマンドを類推することは不可能となっている。

以上の構成の情報処理システムにおけるデータ消去処理の流れを図２を参照しながら説明する。ここでは、図１で示したブロック領域“Ｇ”を消去する処理を例に説明する。

まず、ＣＰＵ１１において、ブロック領域“Ｇ”に対するデータ消去要求が発生する。ＣＰＵ１１は、メモリアレイ２２のいずれのブロック領域２２１についても、データを消去するコマンドを生成することができない。そこで、ＣＰＵ１１は、コントローラ２１に対して、ブロック領域“Ｇ”に対する消去コマンド３０の読み出し要求を行う（ステップＳ１）。

コントローラ２１は、ＣＰＵ１１から消去コマンド３０の読み出し要求を受けると、メモリアレイ２２から消去コマンド３０を取得する（ステップＳ２）。ブロック領域“Ｇ”に対する消去コマンド３０は、図１に示すように、メモリアレイ２２のブロック領域“Ａ”に格納されている。この消去コマンド３０は暗号化されている。

コントローラ２１は、次に、取得した消去コマンド３０を、ＣＰＵ１１に転送する（ステップＳ３）。このとき、コントローラ２１は、暗号化されている消去コマンド３０を復号することなく、そのままＣＰＵ１１に転送する。

ＣＰＵ１１は、コントローラ２１から消去コマンド３０を取得すると、次に、取得した消去コマンド３０を発行する（ステップＳ４）。つまり、ＣＰＵ１１は、暗号化されている消去コマンド３０をコントローラ２１に対して出力する。このように、ＣＰＵ１１は、半導体メモリ２から、ブロック領域“Ｇ”に対する消去コマンド３０を取得するが、暗号化されたままの状態で、消去コマンド３０を利用するので、消去手順について解析することはできない。

ＣＰＵ１１から消去コマンド３０を与えられたコントローラ２１は、復号回路２１１において消去コマンド３０を復号する（ステップＳ５）。そして、復号して得られたコマンドを実行する（ステップＳ６）。つまり、メモリアレイ２２に対して、ブロック領域“Ｇ”に対するデータの消去処理を実行するのである。これにより、ブロック領域“Ｇ”のデータが消去される。

このように、本実施の形態の情報処理システムは、ブロック領域２２１のデータを消去するためのコマンドがメモリアレイ２２に格納されている。そして、外部の制御装置（この実施の形態におけるＣＰＵ１１）は、各ブロック領域２２１のデータを消去するためのコマンドを生成することはできない。したがって、いずれかのブロック領域２２１のデータを消去するためには、そのブロック領域２２１のデータを消去するためのコマンドが、メモリアレイ２２内に格納されている必要がある。逆に言えば、メモリアレイ２２内に、消去するためのコマンドが用意されていないブロック領域２２１については、実質的に、データ消去が不可能となっているのである。

また、メモリアレイ２２に格納されている消去コマンド３０は、暗号化されている。したがって、外部の制御装置は、この消去コマンド３０を取得したとしても、その消去コマンド３０から他のブロック領域２２１を消去するためのコマンドを類推することはできない。つまり、用意されている消去コマンド３０により消去できるブロック領域２２１のみに対して、データ消去が許可されるのである。

たとえば、情報処理装置１がゲーム装置である場合、次のような利用が想定される。半導体メモリ２には、ゲームプログラムが格納される。このゲームプログラムが格納されるブロック領域２２１は、ユーザによって不正に改竄されることを防止するため、データ消去を許可すべきでない。したがって、ゲームプログラムが格納されるブロック領域２２１に対するデータ消去コマンドは、メモリアレイ２２内に用意しない。これにより、実施的に、ゲームプログラムを改竄することは不可能となる。

一方、ゲームの進行データ、プロファイルデータなどをバックアップする必要のあるゲームプログラムが存在する。このバックアップデータを格納するブロック領域２２１については、消去コマンドを作成して、メモリアレイ２２内に格納しておくのである。これにより、ゲーム装置は、バックアップデータを当該ブロック領域に書き込み可能となる。

このように、本実施の形態によれば、１つのメモリアレイ２２内に、自由に、データ消去不可能な領域とデータ消去可能な領域を割当てることが可能である。

上記の実施の形態においては、ブロック領域２２１に対する消去コマンドを暗号化してメモリアレイ２２内に格納するようにした。これにより、不正な消去に対するプロテクトを行うことが可能となったが、本発明は、消去コマンド以外にも、読み出しコマンドや書き込みコマンドにも適用可能である。

たとえば、ブロック領域“Ｇ”に対する書き込みコマンドを暗号化してメモリアレイ２２内に格納しておく。外部の制御装置は、各ブロック領域２２１に対するデータ書き込みのコマンドを生成することを不可能としておく。つまり、データ書き込みのコマンドは非公開としておく。これにより、外部の制御装置は、メモリアレイ２２内に格納されているブロック領域“Ｇ”に対する書き込みコマンドを得て、始めてデータ書き込み可能となる。そして、他のブロック領域２２１に対しては、データ書き込みを行うことは出来ない。これにより、実質的に、メモリアレイ２２内に書き込みコマンドが用意されているブロック領域２２１以外の領域では、データ書き込みが不可能となるのである。

同様に、特定のブロック領域に対する読み出しコマンドを暗号化して、メモリアレイ２２内に格納しておく。そして、各ブロック領域に対する読み出しコマンドは非公開としておく。これにより、当該特定のブロック領域に対する読み出しが可能となり、それ以外のブロック領域については、実質的に読み出しが不可能となるのである。なお、読み出しコマンドが格納される領域のみは、自由に読み出し可能なエリアとして設定しておけばよい（さらには、その領域のデータは消去不可能に設定しておいてもよい）。

なお、上記の説明では、たとえばブロック領域“Ｇ”に対する消去コマンドや書き込みコマンドをメモリアレイ２２内に格納しておく場合を説明した。つまり、消去、書き込み、読み出しコマンドが適用されるブロック領域が同じ単位である場合を例に説明した。しかし、この消去、書き込み、読み出しコマンドが適用されるブロック単位は、異なる単位であってもよい。たとえば、ＮＡＮＤフラッシュメモリの場合であれば、書き込みおよび読み出し単位は、ページ（２ＫＢｙｔｅ）単位である。これに対して、消去単位は、ブロック（１２８ページ）単位である。したがって、ＮＡＮＤフラッシュメモリを用いる場合であれば、書き込みあるいは読み出しコマンドについては、特定のページに対する書き込みあるいは読み出しコマンドをメモリアレイ２２内に格納すればよい。そして、消去コマンドについては、特定のブロック（複数のページからなるブロック）に対する消去コマンドをメモリアレイ２２内に格納すればよい。

また、上記実施の形態においては、暗号化された消去コマンド３０をメモリアレイ２２内に格納することとした。同様に、書き込みコマンドや読み出しコマンドに適用する場合にも、暗号化して格納する場合を例に説明した。しかし、暗号化は一例である。必要とされる条件は、メモリアレイ２２に格納される情報が、特定のブロック領域に対するコマンドとして利用されることは可能であっても、他のブロック領域に対するコマンドを類推可能とするものでないことである。

上述した消去コマンド３０は、暗号化されている。そして、ＣＰＵ１１は、暗号化されている消去コマンド３０を取得して、そのまま暗号化されている消去コマンド３０を発行している。したがって、外部の制御装置は、他のブロック領域に対する消去コマンドを類推することはできない。同様に、たとえ消去コマンドが暗号化されていなくても、特定のブロック領域にのみ利用可能なコマンドであり、容易に他のブロック領域に対するコマンドを生成可能な情報を有するものでなければよい。たとえば、コントローラ２１や、ブロック領域２２１に与える設定パラメータなどを含んでいても良い。

また、上記実施の形態においては、消去コマンド３０は、メモリアレイ２２に格納されていた。しかし、消去コマンド３０の格納領域は、メモリアレイ２２に限定されるものではない。半導体メモリ２内に設けられた別の記憶媒体の中に格納されていてもよい。たとえば、読み出しアクセスが自由な別のＥＥＰＲＯＭなどを半導体メモリ２内に設けて、当該記憶媒体に消去コマンド３０等を格納するようにしてもよい。

このように、本発明によれば、半導体メモリのメモリアレイ内に、自由に、ブロック領域ごとに消去許可、消去プロテクト設定を行うことが可能である。同様に、ブロック領域ごとに、書き込み許可、書き込みプロテクトや、読み出し許可、読み出しプロテクト設定を行うことが可能である。そして、その設定は、半導体メモリにコンテンツなどのデータを書き込むときに、あわせて所定の処理のコマンドをメモリアレイ２２等に格納することで実現されるので、ハードウェアによる制御と異なり自由度が高く、利便性がよい。

実施の形態に係る情報処理システムのブロック図である。特定のブロック領域に対するデータ消去処理の手順を示す図である。

符号の説明

１情報処理装置
２半導体メモリ
１１ＣＰＵ
２１コントローラ
２２メモリアレイ
２２１ブロック領域

Claims

ブロック単位で管理された記憶領域を有するメモリアレイと、
前記メモリアレイ内の一のブロック領域に対する所定の処理に関わる手順情報を格納する手順記憶領域と、
前記一のブロック領域に対する前記所定の処理の要求が発生した外部の制御装置から前記一のブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報の取得要求を受けたとき、前記手順記憶領域から前記一のブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報を取得し、前記制御装置に与えるコントローラと、
を備えることを特徴とする半導体メモリ。
請求項１に記載の半導体メモリにおいて、
前記所定の処理を許可しないブロック領域については、当該ブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報が前記半導体メモリ内に存在しないことを特徴とする半導体メモリ。
請求項１または請求項２に記載の半導体メモリにおいて、
前記所定の処理は、
特定のブロック領域に対する情報の消去処理、
を含むことを特徴とする半導体メモリ。
請求項３に記載の半導体メモリにおいて、
前記所定の処理に関わる手順情報は、
特定のブロック領域に対する情報の消去コマンド、
を含むことを特徴とする半導体メモリ。
請求項１または請求項２に記載の半導体メモリにおいて、
前記所定の処理は、
特定のブロック領域に対する情報の書き込み処理、
を含むことを特徴とする半導体メモリ。
請求項５に記載の半導体メモリにおいて、
前記所定の処理に関わる手順情報は、
特定のブロック領域に対する情報の書き込みコマンド、
を含むことを特徴とする半導体メモリ。
請求項１または請求項２に記載の半導体メモリにおいて、
前記所定の処理は、
特定のブロック領域に対する情報の読み出し処理、
を含むことを特徴とする半導体メモリ。
請求項７に記載の半導体メモリにおいて、
前記所定の処理に関わる手順情報は、
特定のブロック領域に対する情報の読み出しコマンド、
を含むことを特徴とする半導体メモリ。
請求項１に記載の半導体メモリにおいて、
前記手順記憶領域が、前記メモリアレイ内に設けられていることを特徴とする半導体メモリ。
制御装置を含む情報処理装置と、
半導体メモリと、
を備え、
前記半導体メモリは、
ブロック単位で管理された記憶領域を有するメモリアレイと、
前記メモリアレイ内の一のブロック領域に対する所定の処理に関わる手順情報を格納する手順記憶領域と、
前記メモリアレイに対するアクセスを制御するコントローラと、
を備え、
前記制御装置は、
前記一のブロック領域に対する前記所定の処理の要求が発生した場合、前記コントローラに対して、前記一のブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報の読み出し要求を行う手段、
を含み、
前記コントローラは、
前記制御装置による読み出し要求に応じて、前記手順記憶領域から前記一のブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報を取得し、取得した手順情報を前記制御装置に与える手段、
を含み、
前記制御装置は、前記コントローラから与えられた手順情報を利用し、前記一のブロック領域に対する前記所定の処理を実行することを特徴とする情報システム。
請求項１０に記載の情報システムにおいて、
前記所定の処理を許可しないブロック領域については、当該ブロック領域に対する前記所定の処理に関わる手順情報が前記半導体メモリ内に存在しないことを特徴とする情報システム。
請求項１０または請求項１１に記載の情報システムにおいて、
前記所定の処理は、
特定のブロック領域に対する情報の消去処理、
を含むことを特徴とする情報システム。
請求項１２に記載の情報システムにおいて、
前記所定の処理に関わる手順情報は、
特定のブロック領域に対する情報の消去コマンド、
を含むことを特徴とする情報システム。
請求項１０または請求項１１に記載の情報システムにおいて、
前記所定の処理は、
特定のブロック領域に対する情報の書き込み処理、
を含むことを特徴とする情報システム。
請求項１４に記載の情報システムにおいて、
前記所定の処理に関わる手順情報は、
特定のブロック領域に対する情報の書き込みコマンド、
を含むことを特徴とする情報システム。
請求項１０または請求項１１に記載の情報システムにおいて、
前記所定の処理は、
特定のブロック領域に対する情報の読み出し処理、
を含むことを特徴とする情報システム。
請求項１６に記載の情報システムにおいて、
前記所定の処理に関わる手順情報は、
特定のブロック領域に対する情報の読み出しコマンド、
を含むことを特徴とする情報システム。
請求項１０に記載の情報システムにおいて、
前記手順記憶領域が、前記メモリアレイ内に設けられていることを特徴とする情報システム。