存储系统以及电容值的测定方法1.本技术享受以日本特许申请2020－155223号(申请日：2020年9月16日)为基础申请的优先权。本技术通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域：
：2.本发明的实施方式涉及存储系统以及存储系统具备的电容器的电容值的测定方法。
背景技术：
：：3.作为包括非易失性半导体存储器的存储系统，使用了固态硬盘驱动器(solidstatedrive(ssd)等。在这样的存储系统安装有各种各样的用途的各种电容器。研究了高精度地测定各种电容器中的特定用途的电容器的电容值的方法。技术实现要素：4.本发明的实施方式提供能够高精度地测定所使用的电容器的电容值的存储系统以及电容值的测定方法。5.实施方式涉及的存储系统是用从外部装置供给的电源的电力进行动作的存储系统，具备：电容器，其在电源丧失时向非易失性半导体存储器和控制器供给电荷；恒流电路，其从电容器以一定电流抽出电荷；测定电路，其对电容器的两端的端子电压进行测定；以及计时器电路，其对测定电路测定端子电压的期间的时间进行测定。控制器基于电容器进行自然放电的第1期间和恒流电路从电容器抽出电荷的第2期间各自中的电容器的端子电压的时间上的变化，使用将流动电容器的泄漏电流的泄漏电阻的电阻值包含于变量的算式，算出电容器的电容值。附图说明6.图1是表示第1实施方式涉及的存储系统的构成的示意图。7.图2是表示电容器的电容值的测定方法的例子的示意性的电路图。8.图3是用于对第1实施方式涉及的存储系统的自然放电测定进行说明的电路框图。9.图4是表示自然放电测定中的电容器的端子电压的时间上的变化的曲线图。10.图5是用于对第1实施方式涉及的存储系统的恒流测定进行说明的电路框图。11.图6是表示恒流测定中的电容器的端子电压的时间上的变化的曲线图。12.图7是用于对第1实施方式涉及的存储系统的测定方法进行说明的流程图。13.图8是表示第1期间和第2期间的设定的例子的曲线图。14.图9是表示比较例的测定方法中的电容器的端子电压的时间上的变化的曲线图。15.图10是表示第1期间和第2期间的设定的其他例子的曲线图。16.图11是表示第2实施方式涉及的存储系统的构成的示意图。17.图12是用于对第2实施方式涉及的存储系统的自然放电测定进行说明的电路框图。18.图13是用于对第2实施方式涉及的存储系统的恒流测定进行说明的电路框图。19.图14是表示开关的构成例的示意图。20.标号说明21.1、1a存储系统22.10恒流电路23.20测定电路24.30计时器电路25.40算出电路26.100基板27.110、110a控制器28.111模拟数字变换器29.120非易失性半导体存储器30.130、130a电源管理电路31.131升降压电路32.140电容器具体实施方式33.以下，参照附图对实施方式进行说明。在附图的记载中，对同一部分标记同一标号并省略说明。34.(第1实施方式)35.如图1所示，本发明的第1实施方式涉及的存储系统1具备基板100。在基板100安装有控制器110、非易失性半导体存储器120、电源管理电路130、电容器140、接口连接器150以及动态随机访问存储器(dynamicrandomaccessmemory(dram)170。存储系统1例如是固态硬盘驱动器(solidstatedrive(ssd))、通用闪存(universalflashstorage(ufs))。36.控制器110可以由如片上系统(system-on-a-chip(soc))那样的电路构成。控制器110对存储系统1的动作总括地进行控制。控制器110的各功能也可以通过控制器110执行固件来实现。控制器110的各功能也可以通过控制器110内的专用硬件来实现。非易失性半导体存储器120例如为nand型闪速存储器。37.存储系统1经由接口连接器150而连接于主机设备(省略图示)。接口连接器150和控制器110经由总线160相连接。即，在主机设备与存储系统1的控制器110之间传送的数据经由接口连接器150以及总线160进行传输。38.控制器110对主机设备与存储系统1之间的通信进行控制。例如，控制器110接收来自主机设备的命令，在利用dram170的同时对非易失性半导体存储器120进行控制以使得执行写入动作、读出动作。或者，控制器110在利用dram170的同时对非易失性半导体存储器120进行控制，以使得执行将所存储的数据擦除的擦除动作。在以下中，将非易失性半导体存储器120执行的写入动作、读出动作以及擦除动作也总称为“非易失性半导体存储器120的动作”。控制器110的各功能也可以通过控制器110执行固件来实现。39.控制器110的各功能也可以通过控制器110内的专用硬件来实现。40.电源管理电路130对向非易失性半导体存储器120以及控制器110的电力供给进行控制。另外，电源管理电路130对电容器140的充放电进行控制。电容器140是用于在从外部装置供给至存储系统1的电力已丧失的情况下对存储系统1进行保护的掉电保护(powerlossprotection(plp))处理中向存储系统1供给电力的电容器。在plp处理的期间，通过电源管理电路130的控制，与蓄积于电容器140的电荷的量相应的电力被供给至控制器110、非易失性半导体存储器120等的安装于基板100的电子部件。电容器是电解电容器、层叠电容器、钽电容器，双电层电容器、高分子电容器或者电池等。41.电源管理电路130具备恒流电路10、测定电路20、计时器电路30以及升降压电路131。控制器110具备算出电路40。算出电路40的功能也可以通过控制器110执行程序来实现。42.恒流电路10从电容器140以一定电流抽出电荷。换言之，以一定电流抽出电荷是指以一定大小的电流、或者每单位时间的一定电荷量来抽出电子、或者减少所储存的电荷量。测定电路20测定电容器140的两端的端子间的电压(以下也称为“端子电压”。)。计时器电路30在测定电路20测定电容器140的端子电压的期间测定各种时间。算出电路40使用至少包括流动电容器140的泄漏电流的电阻(以下也称为泄漏电阻)的电阻值来作为变量的算式，算出电容器140的电容值。对于恒流电路10、测定电路20、计时器电路30以及算出电路40的动作的详细，将在后面进行描述。43.dram170被使用于在非易失性半导体存储器120的动作控制中所使用的管理信息的管理、与主机设备之间传输的数据的高速缓存(cache)。例如，控制器110为了暂时保存从主机设备发送并要存储于非易失性半导体存储器120的数据而使用dram170。另外，控制器110为了暂时保存从非易失性半导体存储器120读出并要发送至主机设备的数据而使用dram170。44.另外，在存储系统1启动时或者控制器110从主机设备接收到读出命令、写入命令的情况下等，存储于非易失性半导体存储器120的管理信息的一部分或者全部被加载(高速缓存)到dram170。控制器110对被加载到了dram170的管理信息进行更新，在预定定时备份到非易失性半导体存储器120。该管理信息例如包括查找表(lookuptable(lut))等，该查找表是用于对非易失性半导体存储器120的数据保存位置进行参照的对应表。45.经由接口连接器150从存储系统1外部向电源管理电路130供给电力(在以下中也称为“外部电力p0”。)。电源管理电路130根据存储系统1的动作，对向控制器110、非易失性半导体存储器120以及dram170的电力pw的供给的启动、停止(on/off)进行控制。电源管理电路130作为集成化的ic来构成，也被称为电源管理(powermanagement)ic(pmic)。外部电力p0和电力pw被作为能够流动有限电流的电压来进行供给。46.另外，电源管理电路130对电容器140的充放电进行控制。电源管理电路130通过电力pc对电容器140进行充电。为了增加与蓄积于电容器140的电荷的量对应的能量，电源管理电路130也可以对所供给的外部电力p0的电压进行升压，用升压后的电压对电容器140进行充电。电源管理电路130通过升降压电路131对外部电力p0的电压进行升压，对电容器140进行充电。47.电源管理电路130在存储系统1的电源丧失时，向控制器110、非易失性半导体存储器120以及dram170供给蓄积于电容器140的电荷。“电源丧失时”是外部电力p0变得不够到电源管理电路130无法向控制器110、非易失性半导体存储器120等供给用于存储系统1正常动作所需要的电力pw这种程度的状态。48.电源管理电路130在存储系统1的动作期间中对外部电力p0进行监视，在电源丧失时使电容器140放电。由此，经由电源管理电路130，蓄积于电容器140的电荷被供给至非易失性半导体存储器120、控制器110。此时，在对外部电力p0的电压进行升压而对电容器140进行了充电的情况下，电源管理电路130通过升降压电路131将与电容器140供给的电力pd相应的电压降低到预定电压。并且，电源管理电路130对控制器110、非易失性半导体存储器120供给与进行了降压之后的电压相应的电力pw。49.在存储系统1利用电容器140供给的电荷进行动作的期间，存储系统1执行与通常的关机时同样的电源切断的动作。例如，通过控制器110的控制，执行将dram170所存储的高速缓冲(cachebuffer)的内容写入到非易失性半导体存储器120的动作，和/或对lut进行更新。这样，在具有电容器140的存储系统1中，即使是在因电源丧失导致的并不想的关机时，也执行用于电源切断的预定动作。由此，应该存储于非易失性半导体存储器120的数据得到保护。50.为了确保高的数据可靠性，在存储系统1中，搭载大容量的电容器140来作为用于plp处理的电容器以使得能够在电源丧失时保护数据。如已经描述过的那样，电容器140的作用在于，在因停电等而向存储系统1的电源供给突然失去、因断线和/或接触不良等而电源供给瞬间被切断了时，实施不丧失应该存储的数据地对全部数据进行转移保存(退避)的备份动作。因此，用于进行备份动作的电力被蓄积于电容器140。非易失性半导体存储器120中的写入动作需要非常大的能量，因此，与蓄积于电容器140的电荷的量相应的能量越大越好。51.但是，具有大电容值的电容器会因经年劣化而电容值减少。当因经年劣化而电容器140的电容值较大地减少时，备份动作所需要的能量不足，无法保证备份动作。52.因此，存储系统1为了对电容器140的电容值进行监视，定期地测定电容器140的电容值。并且，若电容器140的电容值低于了规定值，则存储系统1转变为停止新的写入动作的模式。因此，也可以将到电容器140的电容值降低为规定值为止的期间视为存储系统1的实质的产品寿命。电容器140的电容值的规定值根据能够实现存储系统1的备份动作的电力来设定。53.如上述那样，根据所测定的电容器140的电容值，决定能够使用存储系统1的时间。因此，电容器140的电容值的测定的精度越高越好。54.电容器140的电容值能够通过从电容器140以一定电流抽出电荷的恒流测定来进行测定。此时，要准确地测定电容器140的电容值，需要考虑电容器140的泄漏电流。将流动电容器140的泄漏电流的路径的电阻也称为“泄漏电阻”。泄漏电阻也包括连接于电容器140的端子的电路的电阻等。在此，使用图2对测定电容器140的电容值的方法进行说明。图2是表示电容器140的电容值的测定方法的例子的示意性的电路图。如图2所示，在泄漏电阻和电容器140的并联连接的一方的连接点与另一方的连接点之间连接有恒流源。恒流源通过一定电流iconst从电容器140抽出电荷。基于这样的电路结构，能够准确地测定电容器140的电容值。电容器140的电容值ctotal使用以下的式(1)来算出：55.ctotal＝－dt/{rleak×ln(1－dv/(v0 rleak×iconst))}…(1)56.在式(1)中，rleak为泄漏电阻的电阻值，iconst为从电容器140抽出电荷的一定电流的值。另外，v0为测定开始时的电容器140的端子电压，dt为端子电压的测定时间，dv为与测定时间dt对应的端子电压的变化量。57.在rleak×iconst＞＞v0、dv的情况下，通过式(1)的泰勒展开，得到式(2)：58.ctotal＝(iconst v0/rleak)×(dt/dv)…(2)59.在此，在不考虑由泄漏电流导致的影响的情况下，电容器140的电容值ctotal使用以下的式(3)来算出：60.ctotal＝iconst×(dt/dv)…(3)61.但是，如后述的那样，根据不考虑由泄漏电流导致的影响而算出的电容值ctotal，存储系统1的产品寿命会被估计得短。62.对此，根据存储系统1，如以下说明的那样，通过考虑泄漏电流，能够准确地测定电容器140的电容值。63.存储系统1的电容器140的电容值的测定方法中组合了电容器140进行自然放电的期间内的第1期间中的测定、和从电容器140以一定电流抽出电荷的期间内的第2期间中的测定。分别对第1期间和第2期间中的测定方法进行说明。64.以下，将第1期间中的测定也称为“自然放电测定”。首先，参照图3和图4，对自然放电测定进行说明。图3是用于对存储系统1的自然放电测定进行说明的电路框图。图4是表示自然放电测定中的电容器140的端子电压的时间上的变化的曲线图。在第1期间中，一边使电容器140进行自然放电，一边测定电容器140的端子电压的时间上的变化。65.自然放电测定通过控制器110向电源管理电路130发送对自然放电测定进行指示的控制信号sc1来开始。接收到控制信号sc1的电源管理电路130在停止了电容器140的充电的状态下开始自然放电测定。在自然放电测定的期间，恒流电路10的动作停止(off)。66.在自然放电测定中，如图4所示，伴随着时间的经过，电容器140的端子电压vcap逐渐降低。此时，由于在泄漏电阻中流动的泄漏电流的影响，端子电压vcap的时间上的变化不是直线性的。具体而言，自然放电刚开始之后，每单位时间的电压降低大。67.测定电路20对端子电压vcap进行测定，直到从自然放电测定的开始时刻t01的电压v01降低预先设定的第1差分电压dv1。计时器电路30测定从开始时刻t01到端子电压vcap降低第1差分电压dv1的时间为止的第1经过时间dt1。电源管理电路130向算出电路40输出包括第1差分电压dv1和第1经过时间dt1的数据信号sd1。68.在以下中，将第2期间中的测定也称为“恒流测定”。接着，参照图5和图6，对恒流测定进行说明。图5是用于对存储系统1的恒流测定进行说明的电路框图。图6是表示恒流测定中的电容器140的端子电压的时间上的变化的曲线图。在第2期间中，一边从电容器140以一定电流抽出电荷，一边测定电容器140的端子电压的时间上的变化。69.恒流测定通过控制器110向电源管理电路130发送对恒流测定进行指示的控制信号sc2来开始。接收到控制信号sc2的电源管理电路130在停止了电容器140的充电的状态下开始恒流测定。具体而言，在恒流电路10以一定电流从电容器140抽出电荷的同时，测定电路20测定电容器140的端子电压vcap。70.在图6表示恒流测定中的端子电压vcap的时间上的变化。测定电路20测定端子电压vcap，直到从恒流测定的开始时刻t02的电压v02降低预先设定的第2差分电压dv2。计时器电路30测定从开始时刻t02到端子电压vcap降低第2差分电压dv2的时间为止的第2经过时间dt2。电源管理电路130向算出电路40输出包括第2差分电压dv2和第2经过时间dt2的数据信号sd2。71.算出电路40使用第1差分电压dv1、第1经过时间dt1、第2差分电压dv2以及第2经过时间dt2，算出泄漏电阻的电阻值和电容器140的电容值。对于泄漏电阻的电阻值和电容器140的电容值的算出方法的详细情况，将在后面进行描述。72.接着，参照图7的流程图，对测定存储系统1中的电容器140的电容值的方法进行说明。73.在s10中，控制器110设定电容器140进行自然放电的第1期间中的第1差分电压dv1、和从电容器140以一定电流抽出电荷的第2期间中的第2差分电压dv2。例如，控制器110将第1期间和第2期间连续地进行设定。74.在s20中，控制器110向电源管理电路130发送控制信号sc1。由此，存储系统1执行自然放电测定。在自然放电测定中，如参照图3和图4说明过的那样，测定与第1差分电压dv1对应的第1经过时间dt1。第1差分电压dv1和第1经过时间dt1被输出到算出电路40。75.在s30中，控制器110向电源管理电路130发送控制信号sc2。由此，存储系统1执行恒流测定。在恒流测定中，如参照图5和图6说明过的那样，测定与第2差分电压dv2对应的第2经过时间dt2。第2差分电压dv2和第2经过时间dt2被输出到算出电路40。76.在s40中，算出电路40使用第1差分电压dv1、第2差分电压dv2、第1经过时间dt1以及第2经过时间dt2，算出电容器140的电容值和连接于电容器140的泄漏电阻的电阻值。具体而言，使用以下的式(4)和式(5)的关系式，算出电路40算出泄漏电阻的电阻值rleak和电容器140的电容值ctotal：77.rleak＝－dt1×dv2/{iconst×dt2×ln(1－dv1/v0)}－(v0－dv1)/iconst…(4)78.ctotal＝－dt1/{rleak×ln(1－dv1/v0)}…(5)79.在式(4)以及式(5)中，v0是测定开始时的电容器140的端子电压。80.此外，由于控制器110连续地设定第1期间和第2期间，因此，如图8所示，从自然放电测定结束的状态开始恒流测定。图8是连续地设定了第1期间和第2期间的例子。也就是说，恒流测定的初始电压是从自然放电测定的开始时刻t0的初始电压v0降低了第1差分电压dv1的电压(v0－dv1)。81.如以上说明过的那样，算出电路40基于第1期间和第2期间各自的期间中的电容器140的端子电压vcap的时间上的变化，算出电容器140的电容值。在存储系统1的电容器140的电容值ctotal的测定方法中，考虑泄漏电阻的电阻值rleak。因此，根据存储系统1，能够准确地测定电容器140的电容值ctotal。82.此外，式(4)和式(5)通过对在恒流测定中得到的式(6)和在自然放电测定中得到的式(7)的联立方程式进行求解、并进行变形来获得：83.ctotal＝(iconst (v0－dv1)/rleak)×dt2/dv2…(6)84.rleak＝－dt1/{ctotal×ln(1－dv1/v0)}…(7)85.在式(6)和式(7)中，v0是测定开始时的电容器140的端子电压，dt1是第1经过时间，dt2是第2经过时间，dv1和dv2分别是与第1经过时间dt1和第2经过时间dt2对应的端子电压的变化量。86.此外，通过对以下的联立方程式进行求解，能够更严格地算出泄漏电阻的电阻值rleak和电容器140的电容值ctotal：87.ctotal＝－dt2/(rleak×ln{1－dv2/(v0－dv1 rleak×iconst)})88.ctotal＝－dt1/(rleak×ln{1－dv1/v0})89.当对上述联立方程式进行求解时，求出以下的式子：90.rleak＝dv2/(iconst×{1－(1－dv1/v0)dt2/dt1})－(v0－dv1)91./iconst92.ctotal＝－dt1/(rleak×ln{1－dv1/v0})93.电容器140也可以将多个电容器并联连接来构成。在该情况下，电容值ctotal是由多个电容器构成的电容器140的电容值的总和。94.电容器140例如既可以是层叠陶瓷电容器，也可以是铝电容器。或者，为了存储系统1的小型化，电容器140也可以是钽电容器。95.在存储系统1中算出的电阻值rleak是连接于电容器140的全部泄漏电阻的电阻值的合成。例如，泄漏电阻不仅是与在电容器140自身中流动的泄漏电流有关的泄漏电阻，也包括与串联或者并联地连接于电容器140的电路元件中流动的泄漏电流有关的泄漏电阻。96.用于各个测定的第1期间和第2期间的长度可以任意地进行设定。例如，第1期间、第2期间越长，测定精度越高。另一方面，在测定电容器140的电容值的期间中，非易失性半导体存储器120的动作停止。因此，为了缩短非易失性半导体存储器120的停止时间，第1期间和第2期间越短越好。97.也就是说，测定精度和非易失性半导体存储器120的停止时间是折衷选择的关系。因此，在希望精密地测定电容值的情况下，增长第1期间和第2期间。另一方面，在即使测定精度某种程度地降低、也希望缩短非易失性半导体存储器120的停止时间的情况下，将第1期间和第2期间设定为较短。98.此外，也可以将第1期间和第2期间的顺序设定为相反。即，也可以将第2期间设定为先，将第1期间设定为后。99.在此，作为比较例的测定方法，对忽略电容器140的泄漏电流的影响来测定电容器140的电容值的方法进行研究。在比较例的测定方法中，通过恒流测定，测定电容器140的电容值。100.在图9中表示比较例的恒流测定中的端子电压vcap的时间上的变化。在电容器140的电容值的测定中未产生泄漏电流的情况下，如图9中由虚线所示的特性s1那样，端子电压vcap的时间上的变化是直线性的。在比较例的恒流测定中，通过式(2)忽略泄漏电流的影响来算出电容值ctotal。即，使用在测定时间dta的期间中变化的端子电压vcap的变化量dva，通过以下的式(8)算出电容值ctotal：101.ctotal＝iconst×dta/dva…(8)102.但是，实际上会产生电容器140的泄漏电流，因此，如图9中由实线所示的特性s2那样，端子电压vcap的时间上的变化不是直线性的。因此，在泄漏电流大时，电容器140的电容值被测定得比实际的值小。因此，在使用了端子电压vcap的时间上的变化为特性s2的期间的测定结果的情况下，存储系统的产品寿命会被预测为比实际短。103.如上述那样，在不考虑电容器140的泄漏电流而算出电容值ctotal的比较例的测定方法中，电容值ctotal被算出为比实际的值小。因此，在通过比较例的测定方法算出了电容器140的电容值的情况下，与通过参照图7和图8说明过的测定方法算出了电容器140的电容值的情况相比，存储系统1的产品寿命的预测变短。也就是说，在不考虑泄漏电流而测定了电容器140的电容值的情况下，使用存储系统1的期间有可能比实际能够使用的期间短。104.如以上说明过的那样，在第1实施方式涉及的存储系统1中，通过组合自然放电下的测定和恒流下的测定，能够高精度地测定电容器140的电容值。因此，根据存储系统1涉及的电容器140的电容值的测定方法，能避免如忽略了(不考虑)泄漏电流的比较例的测定方法那样将电容器140的电容值算出为比实际的值小。因此，根据存储系统1，能够高精度地预测存储系统1的产品寿命。特别是，搭载于存储系统1的电容器140的个数越增加，则与忽略了泄漏电流的比较例的测定方法相比，所预测的产品寿命越变长。因此，能够增长使用存储系统1的期间。105.此外，通过对电容器140的泄漏电阻的减少等进行检测，对电容器140的端子间的短路不良的产生进行预测是重要的。这是因为：当产生电容器140的端子间的短路不良时，会无法进行电容器140的充电。并且，当在存储系统1的动作期间中产生电容器140的短路不良时，充于电容器140的电荷会被一口气地进行放电，因此，存储系统1有可能因发热而起火。例如，在对电容器140使用了钽电容器的情况下，钽电容器的不良模式中，多为短路不良。106.另外，当电容器140的泄漏电阻变小时，由于泄漏电流的产生，有时会无法充分地对电容器140进行充电。在无法充分地对电容器140进行充电的情况下，无法保证电源丧失时的存储系统1的备份动作。因此，存储于非易失性半导体存储器120的数据会消失，存储系统1会发生故障。107.根据第1实施方式涉及的存储系统1，能够高精度地算出连接于电容器140的泄漏电阻的电阻值。因此，能够在较早的阶段检测泄漏电阻的降低，能够防止因泄漏电流的增大、短路不良导致的存储系统1的故障。108.＜变形例＞109.在图8中表示了连续地设定了第1期间和第2期间的情况。但是，如图10所示，也可以在第1期间与第2期间之间空开间隔。在如图10所示那样在第1期间与第2期间之间设定了中间期间的情况下，第1期间和第2期间中的测定也与参照图7说明过的测定方法是同样的。110.即，在自然放电测定中，对与第1差分电压dv1对应的第1经过时间dt1进行测定。在恒流测定中，对与第2差分电压dv2对应的第2经过时间dt2进行测定。第1差分电压dv1、第1经过时间dt1、第2差分电压dv2以及第2经过时间dt2被输出至算出电路40。算出电路40使用以下的式(9)和式(10)的关系式，算出电容器140的电容值ctotal和泄漏电阻的电阻值rleak：111.rleak＝－dt1×dv2/{iconst×dt2×ln(1－dv1/v0)}－v0/iconst…(9)112.ctotal＝－dt1/{rleak×ln(1－dv1/v0)}…(10)113.如图10所示，在第1期间与第2期间之间，电源管理电路130对电容器140进行充电，端子电压vcap恢复到初始电压v0。也就是说，恒流测定开始前的初始电压与自然放电测定开始前的初始电压相同。因此，式(9)的右边的第2项与式(4)不同。式(10)和式(5)相同。114.此外，通过对以下的联立方程式进行求解，能够更严格地算出在第1期间与第2期间之间空开了间隔的情况下的泄漏电阻的电阻值rleak和电容器140的电容值ctotal：115.ctotal＝－dt2/(rleak×ln{1－dv2/(v0 rleak×iconst)})116.ctotal＝－dt1/(rleak×ln{1－dv1/v0})117.当对上述的联立方程式进行求解时，求出以下的式：118.rleak＝dv2/(iconst×{1－(1―dv1/v0)dt2/dt1})－v0/iconst119.ctotal＝－dt1/(rleak×ln{1－dv1/v0})120.根据变形例的测定方法，与连续地设定了第1期间和第2期间的情况相比，能够提高恒流测定的初始电压。因此，能够将第1期间和第2期间分别设定得长。由此，能够提高测定精度。121.另一方面，在连续地设定了第1期间和第2期间的情况下，与变形例的测定方法相比，测定时间短。因此，能够缩短非易失性半导体存储器120的停止时间。122.(第2实施方式)123.在图1所示的存储系统1中，通过电源管理电路130测定电容器140的端子电压。与此相对，也可以不使用电源管理电路130而测定电容器140的端子电压。例如，也可以在测定电路20使用控制器110内置的模拟数字变换器。124.在图11中表示第2实施方式涉及的存储系统1a。存储系统1a具有控制器110a，该控制器110a内置作为图1所示的存储系统1中的测定电路20发挥功能的模拟数字变换器111。控制器110a也内置计时器电路30。另外，存储系统1a具备不内置于电源管理电路130a的恒流电路10。此外，与图1所示的存储系统1中的电源管理电路130同样地，在存储系统1a中，电源管理电路130a也通过升降压电路131对外部电力p0的电压进行升压来对电容器140进行充电。125.在存储系统1a中，也与第1实施方式涉及的存储系统1同样地，组合自然放电测定和恒流测定来对电容器140的电容值进行测定。以下，参照表示自然放电测定的图12和表示恒流测定的图13，对使用存储系统1a的电容器140的电容值的测定方法进行说明。图12是用于对存储系统1a的自然放电测定进行说明的电路框图。图13是用于对存储系统1a的恒流测定进行说明的电路框图。126.如图12和图13所示，串联连接的第1分压电阻181和第2分压电阻182与电容器140并联连接。由此，在存储系统1a中，被充到了电容器140的电压通过与电容器140的一方的端子连接的第1分压电阻181和与成为gnd电位的布线连接的第2分压电阻182被进行分压。模拟数字变换器111对第1分压电阻181与第2分压电阻182的连接点处的电压进行测定。对电容器140的端子电压进行分压是由于对外部电力p0的电压进行升压来对电容器140进行充电，因此无法将电容器140的端子电压输入到控制器110a。即，在被充到了电容器140的电压比模拟数字变换器111的耐压大的情况下，需要对电容器140的端子电压进行分压以使得模拟数字变换器111不损坏。127.首先，参照图12对存储系统1a的自然放电测定进行说明。在自然放电测定中，将开关sw1断开来停止通过电源管理电路130a进行的电容器140的充电。另外，将开关sw2断开，停止(off)通过恒流电路10进行的从电容器140的电荷抽出。例如，通过控制器110a的控制，对开关sw1和开关sw2的接通(on)、断开(off)进行控制。128.在该状态下，模拟数字变换器111测定端子电压vcap，直到从自然放电测定开始时的初始电压降低第1差分电压dv1。计时器电路30测定从测定开始到端子电压vcap降低第1差分电压dv1为止的第1经过时间dt1。129.接着，参照图13对存储系统1a的恒流测定进行说明。在恒流测定中，将开关sw1断开来停止通过电源管理电路130a进行的电容器140的充电。另外，将开关sw2断开，启动(on)通过恒流电路10进行的从电容器140的电荷的抽出。并且，在恒流电路10以一定电流从电容器140抽出电荷的状态下，模拟数字变换器111测定电容器140的端子电压。130.即，模拟数字变换器111测定端子电压vcap，直到从恒流测定开始时的初始电压降低第2差分电压dv2。计时器电路30测定从测定开始到端子电压vcap降低第2差分电压dv2为止的第2经过时间dt2。131.然后，算出电路40使用第1差分电压dv1、第2差分电压dv2、第1经过时间dt1以及第2经过时间dt2，算出电容器140的电容值和与电容器140连接的泄漏电阻的电阻值。132.在第2实施方式涉及的存储系统1a中，将控制器110a内置的模拟数字变换器111使用于电容器140的端子电压的测定。因此，能够简单地实现电源管理电路130a的构成。另外，与第1实施方式涉及的存储系统1实质上是同样的，省略重复的记载。133.此外，也可以对开关sw1、开关sw2使用场效应晶体管(fet)来作为开关。也可以对开关使用继电器，但在对开关使用了继电器的情况下，与对开关使用fet的情况相比，开关的响应速度慢。134.通常，在ssd等的控制器，作为通用的输入输出管脚，搭载有通用输入输出(generalpurposeinput/output(gpio))管脚。gpio管脚能够输出高电平、低电平、高阻抗电平的信号。因此，能够使用gpio管脚来对开关的接通、断开进行控制。例如，如图14所示，在对开关使用连接于了gpio管脚的n沟道型mos晶体管nmos的情况下，为了传输信号，在gpio管脚与n沟道型mos晶体管nmos之间需要电平变换电路190。或者，在对开关使用连接于了gpio管脚的p沟道型mos晶体管pmos的情况下，能够通过图14所示的p沟道型mos晶体管pmos和电阻rp的组合来实现开关。135.(其他实施方式)136.以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式可以通过其他各种各样的方式来实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、宗旨中，同样地包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。137.例如，存储系统1不限定于ssd、ufs。另外，在上述中对电容器140为用于plp处理的电容器的情况进行了说明，但对用于plp处理的电容器以外的电容器140的电容值的测定也可以应用实施方式涉及的测定方法。例如，能够通过实施方式涉及的测定方法来测定为了应对电源噪声而安装于存储系统1的旁路电容器的电容值。当前第1页12当前第1页12
技术领域：
：2.本发明的实施方式涉及存储系统以及存储系统具备的电容器的电容值的测定方法。
背景技术：
：：3.作为包括非易失性半导体存储器的存储系统，使用了固态硬盘驱动器(solidstatedrive(ssd)等。在这样的存储系统安装有各种各样的用途的各种电容器。研究了高精度地测定各种电容器中的特定用途的电容器的电容值的方法。技术实现要素：4.本发明的实施方式提供能够高精度地测定所使用的电容器的电容值的存储系统以及电容值的测定方法。5.实施方式涉及的存储系统是用从外部装置供给的电源的电力进行动作的存储系统，具备：电容器，其在电源丧失时向非易失性半导体存储器和控制器供给电荷；恒流电路，其从电容器以一定电流抽出电荷；测定电路，其对电容器的两端的端子电压进行测定；以及计时器电路，其对测定电路测定端子电压的期间的时间进行测定。控制器基于电容器进行自然放电的第1期间和恒流电路从电容器抽出电荷的第2期间各自中的电容器的端子电压的时间上的变化，使用将流动电容器的泄漏电流的泄漏电阻的电阻值包含于变量的算式，算出电容器的电容值。附图说明6.图1是表示第1实施方式涉及的存储系统的构成的示意图。7.图2是表示电容器的电容值的测定方法的例子的示意性的电路图。8.图3是用于对第1实施方式涉及的存储系统的自然放电测定进行说明的电路框图。9.图4是表示自然放电测定中的电容器的端子电压的时间上的变化的曲线图。10.图5是用于对第1实施方式涉及的存储系统的恒流测定进行说明的电路框图。11.图6是表示恒流测定中的电容器的端子电压的时间上的变化的曲线图。12.图7是用于对第1实施方式涉及的存储系统的测定方法进行说明的流程图。13.图8是表示第1期间和第2期间的设定的例子的曲线图。14.图9是表示比较例的测定方法中的电容器的端子电压的时间上的变化的曲线图。15.图10是表示第1期间和第2期间的设定的其他例子的曲线图。16.图11是表示第2实施方式涉及的存储系统的构成的示意图。17.图12是用于对第2实施方式涉及的存储系统的自然放电测定进行说明的电路框图。18.图13是用于对第2实施方式涉及的存储系统的恒流测定进行说明的电路框图。19.图14是表示开关的构成例的示意图。20.标号说明21.1、1a存储系统22.10恒流电路23.20测定电路24.30计时器电路25.40算出电路26.100基板27.110、110a控制器28.111模拟数字变换器29.120非易失性半导体存储器30.130、130a电源管理电路31.131升降压电路32.140电容器具体实施方式33.以下，参照附图对实施方式进行说明。在附图的记载中，对同一部分标记同一标号并省略说明。34.(第1实施方式)35.如图1所示，本发明的第1实施方式涉及的存储系统1具备基板100。在基板100安装有控制器110、非易失性半导体存储器120、电源管理电路130、电容器140、接口连接器150以及动态随机访问存储器(dynamicrandomaccessmemory(dram)170。存储系统1例如是固态硬盘驱动器(solidstatedrive(ssd))、通用闪存(universalflashstorage(ufs))。36.控制器110可以由如片上系统(system-on-a-chip(soc))那样的电路构成。控制器110对存储系统1的动作总括地进行控制。控制器110的各功能也可以通过控制器110执行固件来实现。控制器110的各功能也可以通过控制器110内的专用硬件来实现。非易失性半导体存储器120例如为nand型闪速存储器。37.存储系统1经由接口连接器150而连接于主机设备(省略图示)。接口连接器150和控制器110经由总线160相连接。即，在主机设备与存储系统1的控制器110之间传送的数据经由接口连接器150以及总线160进行传输。38.控制器110对主机设备与存储系统1之间的通信进行控制。例如，控制器110接收来自主机设备的命令，在利用dram170的同时对非易失性半导体存储器120进行控制以使得执行写入动作、读出动作。或者，控制器110在利用dram170的同时对非易失性半导体存储器120进行控制，以使得执行将所存储的数据擦除的擦除动作。在以下中，将非易失性半导体存储器120执行的写入动作、读出动作以及擦除动作也总称为“非易失性半导体存储器120的动作”。控制器110的各功能也可以通过控制器110执行固件来实现。39.控制器110的各功能也可以通过控制器110内的专用硬件来实现。40.电源管理电路130对向非易失性半导体存储器120以及控制器110的电力供给进行控制。另外，电源管理电路130对电容器140的充放电进行控制。电容器140是用于在从外部装置供给至存储系统1的电力已丧失的情况下对存储系统1进行保护的掉电保护(powerlossprotection(plp))处理中向存储系统1供给电力的电容器。在plp处理的期间，通过电源管理电路130的控制，与蓄积于电容器140的电荷的量相应的电力被供给至控制器110、非易失性半导体存储器120等的安装于基板100的电子部件。电容器是电解电容器、层叠电容器、钽电容器，双电层电容器、高分子电容器或者电池等。41.电源管理电路130具备恒流电路10、测定电路20、计时器电路30以及升降压电路131。控制器110具备算出电路40。算出电路40的功能也可以通过控制器110执行程序来实现。42.恒流电路10从电容器140以一定电流抽出电荷。换言之，以一定电流抽出电荷是指以一定大小的电流、或者每单位时间的一定电荷量来抽出电子、或者减少所储存的电荷量。测定电路20测定电容器140的两端的端子间的电压(以下也称为“端子电压”。)。计时器电路30在测定电路20测定电容器140的端子电压的期间测定各种时间。算出电路40使用至少包括流动电容器140的泄漏电流的电阻(以下也称为泄漏电阻)的电阻值来作为变量的算式，算出电容器140的电容值。对于恒流电路10、测定电路20、计时器电路30以及算出电路40的动作的详细，将在后面进行描述。43.dram170被使用于在非易失性半导体存储器120的动作控制中所使用的管理信息的管理、与主机设备之间传输的数据的高速缓存(cache)。例如，控制器110为了暂时保存从主机设备发送并要存储于非易失性半导体存储器120的数据而使用dram170。另外，控制器110为了暂时保存从非易失性半导体存储器120读出并要发送至主机设备的数据而使用dram170。44.另外，在存储系统1启动时或者控制器110从主机设备接收到读出命令、写入命令的情况下等，存储于非易失性半导体存储器120的管理信息的一部分或者全部被加载(高速缓存)到dram170。控制器110对被加载到了dram170的管理信息进行更新，在预定定时备份到非易失性半导体存储器120。该管理信息例如包括查找表(lookuptable(lut))等，该查找表是用于对非易失性半导体存储器120的数据保存位置进行参照的对应表。45.经由接口连接器150从存储系统1外部向电源管理电路130供给电力(在以下中也称为“外部电力p0”。)。电源管理电路130根据存储系统1的动作，对向控制器110、非易失性半导体存储器120以及dram170的电力pw的供给的启动、停止(on/off)进行控制。电源管理电路130作为集成化的ic来构成，也被称为电源管理(powermanagement)ic(pmic)。外部电力p0和电力pw被作为能够流动有限电流的电压来进行供给。46.另外，电源管理电路130对电容器140的充放电进行控制。电源管理电路130通过电力pc对电容器140进行充电。为了增加与蓄积于电容器140的电荷的量对应的能量，电源管理电路130也可以对所供给的外部电力p0的电压进行升压，用升压后的电压对电容器140进行充电。电源管理电路130通过升降压电路131对外部电力p0的电压进行升压，对电容器140进行充电。47.电源管理电路130在存储系统1的电源丧失时，向控制器110、非易失性半导体存储器120以及dram170供给蓄积于电容器140的电荷。“电源丧失时”是外部电力p0变得不够到电源管理电路130无法向控制器110、非易失性半导体存储器120等供给用于存储系统1正常动作所需要的电力pw这种程度的状态。48.电源管理电路130在存储系统1的动作期间中对外部电力p0进行监视，在电源丧失时使电容器140放电。由此，经由电源管理电路130，蓄积于电容器140的电荷被供给至非易失性半导体存储器120、控制器110。此时，在对外部电力p0的电压进行升压而对电容器140进行了充电的情况下，电源管理电路130通过升降压电路131将与电容器140供给的电力pd相应的电压降低到预定电压。并且，电源管理电路130对控制器110、非易失性半导体存储器120供给与进行了降压之后的电压相应的电力pw。49.在存储系统1利用电容器140供给的电荷进行动作的期间，存储系统1执行与通常的关机时同样的电源切断的动作。例如，通过控制器110的控制，执行将dram170所存储的高速缓冲(cachebuffer)的内容写入到非易失性半导体存储器120的动作，和/或对lut进行更新。这样，在具有电容器140的存储系统1中，即使是在因电源丧失导致的并不想的关机时，也执行用于电源切断的预定动作。由此，应该存储于非易失性半导体存储器120的数据得到保护。50.为了确保高的数据可靠性，在存储系统1中，搭载大容量的电容器140来作为用于plp处理的电容器以使得能够在电源丧失时保护数据。如已经描述过的那样，电容器140的作用在于，在因停电等而向存储系统1的电源供给突然失去、因断线和/或接触不良等而电源供给瞬间被切断了时，实施不丧失应该存储的数据地对全部数据进行转移保存(退避)的备份动作。因此，用于进行备份动作的电力被蓄积于电容器140。非易失性半导体存储器120中的写入动作需要非常大的能量，因此，与蓄积于电容器140的电荷的量相应的能量越大越好。51.但是，具有大电容值的电容器会因经年劣化而电容值减少。当因经年劣化而电容器140的电容值较大地减少时，备份动作所需要的能量不足，无法保证备份动作。52.因此，存储系统1为了对电容器140的电容值进行监视，定期地测定电容器140的电容值。并且，若电容器140的电容值低于了规定值，则存储系统1转变为停止新的写入动作的模式。因此，也可以将到电容器140的电容值降低为规定值为止的期间视为存储系统1的实质的产品寿命。电容器140的电容值的规定值根据能够实现存储系统1的备份动作的电力来设定。53.如上述那样，根据所测定的电容器140的电容值，决定能够使用存储系统1的时间。因此，电容器140的电容值的测定的精度越高越好。54.电容器140的电容值能够通过从电容器140以一定电流抽出电荷的恒流测定来进行测定。此时，要准确地测定电容器140的电容值，需要考虑电容器140的泄漏电流。将流动电容器140的泄漏电流的路径的电阻也称为“泄漏电阻”。泄漏电阻也包括连接于电容器140的端子的电路的电阻等。在此，使用图2对测定电容器140的电容值的方法进行说明。图2是表示电容器140的电容值的测定方法的例子的示意性的电路图。如图2所示，在泄漏电阻和电容器140的并联连接的一方的连接点与另一方的连接点之间连接有恒流源。恒流源通过一定电流iconst从电容器140抽出电荷。基于这样的电路结构，能够准确地测定电容器140的电容值。电容器140的电容值ctotal使用以下的式(1)来算出：55.ctotal＝－dt/{rleak×ln(1－dv/(v0 rleak×iconst))}…(1)56.在式(1)中，rleak为泄漏电阻的电阻值，iconst为从电容器140抽出电荷的一定电流的值。另外，v0为测定开始时的电容器140的端子电压，dt为端子电压的测定时间，dv为与测定时间dt对应的端子电压的变化量。57.在rleak×iconst＞＞v0、dv的情况下，通过式(1)的泰勒展开，得到式(2)：58.ctotal＝(iconst v0/rleak)×(dt/dv)…(2)59.在此，在不考虑由泄漏电流导致的影响的情况下，电容器140的电容值ctotal使用以下的式(3)来算出：60.ctotal＝iconst×(dt/dv)…(3)61.但是，如后述的那样，根据不考虑由泄漏电流导致的影响而算出的电容值ctotal，存储系统1的产品寿命会被估计得短。62.对此，根据存储系统1，如以下说明的那样，通过考虑泄漏电流，能够准确地测定电容器140的电容值。63.存储系统1的电容器140的电容值的测定方法中组合了电容器140进行自然放电的期间内的第1期间中的测定、和从电容器140以一定电流抽出电荷的期间内的第2期间中的测定。分别对第1期间和第2期间中的测定方法进行说明。64.以下，将第1期间中的测定也称为“自然放电测定”。首先，参照图3和图4，对自然放电测定进行说明。图3是用于对存储系统1的自然放电测定进行说明的电路框图。图4是表示自然放电测定中的电容器140的端子电压的时间上的变化的曲线图。在第1期间中，一边使电容器140进行自然放电，一边测定电容器140的端子电压的时间上的变化。65.自然放电测定通过控制器110向电源管理电路130发送对自然放电测定进行指示的控制信号sc1来开始。接收到控制信号sc1的电源管理电路130在停止了电容器140的充电的状态下开始自然放电测定。在自然放电测定的期间，恒流电路10的动作停止(off)。66.在自然放电测定中，如图4所示，伴随着时间的经过，电容器140的端子电压vcap逐渐降低。此时，由于在泄漏电阻中流动的泄漏电流的影响，端子电压vcap的时间上的变化不是直线性的。具体而言，自然放电刚开始之后，每单位时间的电压降低大。67.测定电路20对端子电压vcap进行测定，直到从自然放电测定的开始时刻t01的电压v01降低预先设定的第1差分电压dv1。计时器电路30测定从开始时刻t01到端子电压vcap降低第1差分电压dv1的时间为止的第1经过时间dt1。电源管理电路130向算出电路40输出包括第1差分电压dv1和第1经过时间dt1的数据信号sd1。68.在以下中，将第2期间中的测定也称为“恒流测定”。接着，参照图5和图6，对恒流测定进行说明。图5是用于对存储系统1的恒流测定进行说明的电路框图。图6是表示恒流测定中的电容器140的端子电压的时间上的变化的曲线图。在第2期间中，一边从电容器140以一定电流抽出电荷，一边测定电容器140的端子电压的时间上的变化。69.恒流测定通过控制器110向电源管理电路130发送对恒流测定进行指示的控制信号sc2来开始。接收到控制信号sc2的电源管理电路130在停止了电容器140的充电的状态下开始恒流测定。具体而言，在恒流电路10以一定电流从电容器140抽出电荷的同时，测定电路20测定电容器140的端子电压vcap。70.在图6表示恒流测定中的端子电压vcap的时间上的变化。测定电路20测定端子电压vcap，直到从恒流测定的开始时刻t02的电压v02降低预先设定的第2差分电压dv2。计时器电路30测定从开始时刻t02到端子电压vcap降低第2差分电压dv2的时间为止的第2经过时间dt2。电源管理电路130向算出电路40输出包括第2差分电压dv2和第2经过时间dt2的数据信号sd2。71.算出电路40使用第1差分电压dv1、第1经过时间dt1、第2差分电压dv2以及第2经过时间dt2，算出泄漏电阻的电阻值和电容器140的电容值。对于泄漏电阻的电阻值和电容器140的电容值的算出方法的详细情况，将在后面进行描述。72.接着，参照图7的流程图，对测定存储系统1中的电容器140的电容值的方法进行说明。73.在s10中，控制器110设定电容器140进行自然放电的第1期间中的第1差分电压dv1、和从电容器140以一定电流抽出电荷的第2期间中的第2差分电压dv2。例如，控制器110将第1期间和第2期间连续地进行设定。74.在s20中，控制器110向电源管理电路130发送控制信号sc1。由此，存储系统1执行自然放电测定。在自然放电测定中，如参照图3和图4说明过的那样，测定与第1差分电压dv1对应的第1经过时间dt1。第1差分电压dv1和第1经过时间dt1被输出到算出电路40。75.在s30中，控制器110向电源管理电路130发送控制信号sc2。由此，存储系统1执行恒流测定。在恒流测定中，如参照图5和图6说明过的那样，测定与第2差分电压dv2对应的第2经过时间dt2。第2差分电压dv2和第2经过时间dt2被输出到算出电路40。76.在s40中，算出电路40使用第1差分电压dv1、第2差分电压dv2、第1经过时间dt1以及第2经过时间dt2，算出电容器140的电容值和连接于电容器140的泄漏电阻的电阻值。具体而言，使用以下的式(4)和式(5)的关系式，算出电路40算出泄漏电阻的电阻值rleak和电容器140的电容值ctotal：77.rleak＝－dt1×dv2/{iconst×dt2×ln(1－dv1/v0)}－(v0－dv1)/iconst…(4)78.ctotal＝－dt1/{rleak×ln(1－dv1/v0)}…(5)79.在式(4)以及式(5)中，v0是测定开始时的电容器140的端子电压。80.此外，由于控制器110连续地设定第1期间和第2期间，因此，如图8所示，从自然放电测定结束的状态开始恒流测定。图8是连续地设定了第1期间和第2期间的例子。也就是说，恒流测定的初始电压是从自然放电测定的开始时刻t0的初始电压v0降低了第1差分电压dv1的电压(v0－dv1)。81.如以上说明过的那样，算出电路40基于第1期间和第2期间各自的期间中的电容器140的端子电压vcap的时间上的变化，算出电容器140的电容值。在存储系统1的电容器140的电容值ctotal的测定方法中，考虑泄漏电阻的电阻值rleak。因此，根据存储系统1，能够准确地测定电容器140的电容值ctotal。82.此外，式(4)和式(5)通过对在恒流测定中得到的式(6)和在自然放电测定中得到的式(7)的联立方程式进行求解、并进行变形来获得：83.ctotal＝(iconst (v0－dv1)/rleak)×dt2/dv2…(6)84.rleak＝－dt1/{ctotal×ln(1－dv1/v0)}…(7)85.在式(6)和式(7)中，v0是测定开始时的电容器140的端子电压，dt1是第1经过时间，dt2是第2经过时间，dv1和dv2分别是与第1经过时间dt1和第2经过时间dt2对应的端子电压的变化量。86.此外，通过对以下的联立方程式进行求解，能够更严格地算出泄漏电阻的电阻值rleak和电容器140的电容值ctotal：87.ctotal＝－dt2/(rleak×ln{1－dv2/(v0－dv1 rleak×iconst)})88.ctotal＝－dt1/(rleak×ln{1－dv1/v0})89.当对上述联立方程式进行求解时，求出以下的式子：90.rleak＝dv2/(iconst×{1－(1－dv1/v0)dt2/dt1})－(v0－dv1)91./iconst92.ctotal＝－dt1/(rleak×ln{1－dv1/v0})93.电容器140也可以将多个电容器并联连接来构成。在该情况下，电容值ctotal是由多个电容器构成的电容器140的电容值的总和。94.电容器140例如既可以是层叠陶瓷电容器，也可以是铝电容器。或者，为了存储系统1的小型化，电容器140也可以是钽电容器。95.在存储系统1中算出的电阻值rleak是连接于电容器140的全部泄漏电阻的电阻值的合成。例如，泄漏电阻不仅是与在电容器140自身中流动的泄漏电流有关的泄漏电阻，也包括与串联或者并联地连接于电容器140的电路元件中流动的泄漏电流有关的泄漏电阻。96.用于各个测定的第1期间和第2期间的长度可以任意地进行设定。例如，第1期间、第2期间越长，测定精度越高。另一方面，在测定电容器140的电容值的期间中，非易失性半导体存储器120的动作停止。因此，为了缩短非易失性半导体存储器120的停止时间，第1期间和第2期间越短越好。97.也就是说，测定精度和非易失性半导体存储器120的停止时间是折衷选择的关系。因此，在希望精密地测定电容值的情况下，增长第1期间和第2期间。另一方面，在即使测定精度某种程度地降低、也希望缩短非易失性半导体存储器120的停止时间的情况下，将第1期间和第2期间设定为较短。98.此外，也可以将第1期间和第2期间的顺序设定为相反。即，也可以将第2期间设定为先，将第1期间设定为后。99.在此，作为比较例的测定方法，对忽略电容器140的泄漏电流的影响来测定电容器140的电容值的方法进行研究。在比较例的测定方法中，通过恒流测定，测定电容器140的电容值。100.在图9中表示比较例的恒流测定中的端子电压vcap的时间上的变化。在电容器140的电容值的测定中未产生泄漏电流的情况下，如图9中由虚线所示的特性s1那样，端子电压vcap的时间上的变化是直线性的。在比较例的恒流测定中，通过式(2)忽略泄漏电流的影响来算出电容值ctotal。即，使用在测定时间dta的期间中变化的端子电压vcap的变化量dva，通过以下的式(8)算出电容值ctotal：101.ctotal＝iconst×dta/dva…(8)102.但是，实际上会产生电容器140的泄漏电流，因此，如图9中由实线所示的特性s2那样，端子电压vcap的时间上的变化不是直线性的。因此，在泄漏电流大时，电容器140的电容值被测定得比实际的值小。因此，在使用了端子电压vcap的时间上的变化为特性s2的期间的测定结果的情况下，存储系统的产品寿命会被预测为比实际短。103.如上述那样，在不考虑电容器140的泄漏电流而算出电容值ctotal的比较例的测定方法中，电容值ctotal被算出为比实际的值小。因此，在通过比较例的测定方法算出了电容器140的电容值的情况下，与通过参照图7和图8说明过的测定方法算出了电容器140的电容值的情况相比，存储系统1的产品寿命的预测变短。也就是说，在不考虑泄漏电流而测定了电容器140的电容值的情况下，使用存储系统1的期间有可能比实际能够使用的期间短。104.如以上说明过的那样，在第1实施方式涉及的存储系统1中，通过组合自然放电下的测定和恒流下的测定，能够高精度地测定电容器140的电容值。因此，根据存储系统1涉及的电容器140的电容值的测定方法，能避免如忽略了(不考虑)泄漏电流的比较例的测定方法那样将电容器140的电容值算出为比实际的值小。因此，根据存储系统1，能够高精度地预测存储系统1的产品寿命。特别是，搭载于存储系统1的电容器140的个数越增加，则与忽略了泄漏电流的比较例的测定方法相比，所预测的产品寿命越变长。因此，能够增长使用存储系统1的期间。105.此外，通过对电容器140的泄漏电阻的减少等进行检测，对电容器140的端子间的短路不良的产生进行预测是重要的。这是因为：当产生电容器140的端子间的短路不良时，会无法进行电容器140的充电。并且，当在存储系统1的动作期间中产生电容器140的短路不良时，充于电容器140的电荷会被一口气地进行放电，因此，存储系统1有可能因发热而起火。例如，在对电容器140使用了钽电容器的情况下，钽电容器的不良模式中，多为短路不良。106.另外，当电容器140的泄漏电阻变小时，由于泄漏电流的产生，有时会无法充分地对电容器140进行充电。在无法充分地对电容器140进行充电的情况下，无法保证电源丧失时的存储系统1的备份动作。因此，存储于非易失性半导体存储器120的数据会消失，存储系统1会发生故障。107.根据第1实施方式涉及的存储系统1，能够高精度地算出连接于电容器140的泄漏电阻的电阻值。因此，能够在较早的阶段检测泄漏电阻的降低，能够防止因泄漏电流的增大、短路不良导致的存储系统1的故障。108.＜变形例＞109.在图8中表示了连续地设定了第1期间和第2期间的情况。但是，如图10所示，也可以在第1期间与第2期间之间空开间隔。在如图10所示那样在第1期间与第2期间之间设定了中间期间的情况下，第1期间和第2期间中的测定也与参照图7说明过的测定方法是同样的。110.即，在自然放电测定中，对与第1差分电压dv1对应的第1经过时间dt1进行测定。在恒流测定中，对与第2差分电压dv2对应的第2经过时间dt2进行测定。第1差分电压dv1、第1经过时间dt1、第2差分电压dv2以及第2经过时间dt2被输出至算出电路40。算出电路40使用以下的式(9)和式(10)的关系式，算出电容器140的电容值ctotal和泄漏电阻的电阻值rleak：111.rleak＝－dt1×dv2/{iconst×dt2×ln(1－dv1/v0)}－v0/iconst…(9)112.ctotal＝－dt1/{rleak×ln(1－dv1/v0)}…(10)113.如图10所示，在第1期间与第2期间之间，电源管理电路130对电容器140进行充电，端子电压vcap恢复到初始电压v0。也就是说，恒流测定开始前的初始电压与自然放电测定开始前的初始电压相同。因此，式(9)的右边的第2项与式(4)不同。式(10)和式(5)相同。114.此外，通过对以下的联立方程式进行求解，能够更严格地算出在第1期间与第2期间之间空开了间隔的情况下的泄漏电阻的电阻值rleak和电容器140的电容值ctotal：115.ctotal＝－dt2/(rleak×ln{1－dv2/(v0 rleak×iconst)})116.ctotal＝－dt1/(rleak×ln{1－dv1/v0})117.当对上述的联立方程式进行求解时，求出以下的式：118.rleak＝dv2/(iconst×{1－(1―dv1/v0)dt2/dt1})－v0/iconst119.ctotal＝－dt1/(rleak×ln{1－dv1/v0})120.根据变形例的测定方法，与连续地设定了第1期间和第2期间的情况相比，能够提高恒流测定的初始电压。因此，能够将第1期间和第2期间分别设定得长。由此，能够提高测定精度。121.另一方面，在连续地设定了第1期间和第2期间的情况下，与变形例的测定方法相比，测定时间短。因此，能够缩短非易失性半导体存储器120的停止时间。122.(第2实施方式)123.在图1所示的存储系统1中，通过电源管理电路130测定电容器140的端子电压。与此相对，也可以不使用电源管理电路130而测定电容器140的端子电压。例如，也可以在测定电路20使用控制器110内置的模拟数字变换器。124.在图11中表示第2实施方式涉及的存储系统1a。存储系统1a具有控制器110a，该控制器110a内置作为图1所示的存储系统1中的测定电路20发挥功能的模拟数字变换器111。控制器110a也内置计时器电路30。另外，存储系统1a具备不内置于电源管理电路130a的恒流电路10。此外，与图1所示的存储系统1中的电源管理电路130同样地，在存储系统1a中，电源管理电路130a也通过升降压电路131对外部电力p0的电压进行升压来对电容器140进行充电。125.在存储系统1a中，也与第1实施方式涉及的存储系统1同样地，组合自然放电测定和恒流测定来对电容器140的电容值进行测定。以下，参照表示自然放电测定的图12和表示恒流测定的图13，对使用存储系统1a的电容器140的电容值的测定方法进行说明。图12是用于对存储系统1a的自然放电测定进行说明的电路框图。图13是用于对存储系统1a的恒流测定进行说明的电路框图。126.如图12和图13所示，串联连接的第1分压电阻181和第2分压电阻182与电容器140并联连接。由此，在存储系统1a中，被充到了电容器140的电压通过与电容器140的一方的端子连接的第1分压电阻181和与成为gnd电位的布线连接的第2分压电阻182被进行分压。模拟数字变换器111对第1分压电阻181与第2分压电阻182的连接点处的电压进行测定。对电容器140的端子电压进行分压是由于对外部电力p0的电压进行升压来对电容器140进行充电，因此无法将电容器140的端子电压输入到控制器110a。即，在被充到了电容器140的电压比模拟数字变换器111的耐压大的情况下，需要对电容器140的端子电压进行分压以使得模拟数字变换器111不损坏。127.首先，参照图12对存储系统1a的自然放电测定进行说明。在自然放电测定中，将开关sw1断开来停止通过电源管理电路130a进行的电容器140的充电。另外，将开关sw2断开，停止(off)通过恒流电路10进行的从电容器140的电荷抽出。例如，通过控制器110a的控制，对开关sw1和开关sw2的接通(on)、断开(off)进行控制。128.在该状态下，模拟数字变换器111测定端子电压vcap，直到从自然放电测定开始时的初始电压降低第1差分电压dv1。计时器电路30测定从测定开始到端子电压vcap降低第1差分电压dv1为止的第1经过时间dt1。129.接着，参照图13对存储系统1a的恒流测定进行说明。在恒流测定中，将开关sw1断开来停止通过电源管理电路130a进行的电容器140的充电。另外，将开关sw2断开，启动(on)通过恒流电路10进行的从电容器140的电荷的抽出。并且，在恒流电路10以一定电流从电容器140抽出电荷的状态下，模拟数字变换器111测定电容器140的端子电压。130.即，模拟数字变换器111测定端子电压vcap，直到从恒流测定开始时的初始电压降低第2差分电压dv2。计时器电路30测定从测定开始到端子电压vcap降低第2差分电压dv2为止的第2经过时间dt2。131.然后，算出电路40使用第1差分电压dv1、第2差分电压dv2、第1经过时间dt1以及第2经过时间dt2，算出电容器140的电容值和与电容器140连接的泄漏电阻的电阻值。132.在第2实施方式涉及的存储系统1a中，将控制器110a内置的模拟数字变换器111使用于电容器140的端子电压的测定。因此，能够简单地实现电源管理电路130a的构成。另外，与第1实施方式涉及的存储系统1实质上是同样的，省略重复的记载。133.此外，也可以对开关sw1、开关sw2使用场效应晶体管(fet)来作为开关。也可以对开关使用继电器，但在对开关使用了继电器的情况下，与对开关使用fet的情况相比，开关的响应速度慢。134.通常，在ssd等的控制器，作为通用的输入输出管脚，搭载有通用输入输出(generalpurposeinput/output(gpio))管脚。gpio管脚能够输出高电平、低电平、高阻抗电平的信号。因此，能够使用gpio管脚来对开关的接通、断开进行控制。例如，如图14所示，在对开关使用连接于了gpio管脚的n沟道型mos晶体管nmos的情况下，为了传输信号，在gpio管脚与n沟道型mos晶体管nmos之间需要电平变换电路190。或者，在对开关使用连接于了gpio管脚的p沟道型mos晶体管pmos的情况下，能够通过图14所示的p沟道型mos晶体管pmos和电阻rp的组合来实现开关。135.(其他实施方式)136.以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式可以通过其他各种各样的方式来实施，能够在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、宗旨中，同样地包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。137.例如，存储系统1不限定于ssd、ufs。另外，在上述中对电容器140为用于plp处理的电容器的情况进行了说明，但对用于plp处理的电容器以外的电容器140的电容值的测定也可以应用实施方式涉及的测定方法。例如，能够通过实施方式涉及的测定方法来测定为了应对电源噪声而安装于存储系统1的旁路电容器的电容值。当前第1页12当前第1页12
再多了解一些
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