(57)【要約】【課題】著作権保護機能を有する半導体メモリ装置において、保護機能強化と高速記録を両立させる。【解決手段】ホスト機器１００から半導体メモリ装置１１９に対するコンテンツの伝送／記録と共に行う相互認証の頻度を上げるため、フラッシュメモリ１１３よりも高速書き込みが可能な強誘電体メモリ等の不揮発性メモリ１０５を備える。半導体メモリ装置１１９の主記憶メモリとしてはフラッシュメモリ１１３を用いる。不揮発性メモリ１０５に相互認証時に更新記録されるコンテンツ保護情報（タイトル鍵管理情報１０６，タイトル鍵１０７）を記録させるため、コンテンツ保護強化の為に相互認証の頻度を高めても、相互認証時のコンテンツ保護情報の更新記録に要する時間的オーバーヘッドが少なくて済み、結果的にコンテンツ保護機能の強化と高速記録との両立が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともコンテンツデータを記録する不揮発性メモリと、少なくとも相互認証時に更新記録されるコンテンツ保護情報を記憶する不揮発性ＲＡＭと、前記不揮発性メモリ及び不揮発性ＲＡＭへのアクセス制御を行う不揮発性メモリ制御部とを備え、
前記不揮発性ＲＡＭは、前記不揮発性メモリに比較して、少なくとも小さいデータの単位での書き換え速度が高いことを特徴とする半導体メモリ装置。
【請求項２】
前記不揮発性ＲＡＭと前記不揮発性メモリ制御部と１つの半導体集積回路として構成することを特徴とする請求項１記載の半導体メモリ装置。
【請求項３】
前記不揮発性ＲＡＭは、前記半導体集積回路に分散的に配置することを特徴とする請求項２記載の半導体メモリ装置。
【請求項４】
前記不揮発性ＲＡＭは、強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体メモリ装置。
【請求項５】
前記不揮発性ＲＡＭは、磁性記録式随時書き込み読み出しメモリ（ＭＲＡＭ）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体メモリ装置。
【請求項６】
前記不揮発性ＲＡＭは、オボニックユニファイドメモリ（ＯＵＭ）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体メモリ装置。
【請求項７】
前記不揮発性ＲＡＭは、レジスタンスＲＡＭ（ＲＲＡＭ）であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体メモリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不揮発性メモリに記録されるデータに対しての著作権保護機能を有する半導体メモリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メモリーカードに代表される半導体メモリ装置、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）に代表される各種光ディスク、そして、インターネット技術に代表されるネットワーク型コンテンツ配信ビジネスの台頭にともない、ここで扱われるデジタルコンテンツに対する保護方式として、暗号技術を利用したより高度な著作権保護方式が取り入れられるようになった。その中において、ＣＰＲＭ（Ｃｏｎｔｅｎｔ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ  Ｍｅｄｉａ）方式を採用した半導体メモリ装置（例えばＳＤメモリーカード）やＤＶＤ等の蓄積装置や、それを記録媒体する音楽記録再生装置、静止画記録再生装置、動画記録再生装置等が広く市場に受け入れられている。
【０００３】
ＣＰＲＭは、共通鍵暗号を用いた不正コピー禁止機能であり、蓄積装置もしくは記録再生装置（以降ホスト機器とする）、あるいはその両方にＩＤ（識別情報）を設け、そのＩＤに対応した暗号鍵によってコンテンツを暗号化し蓄積装置に記録する。暗号化されたコンテンツを別の蓄積装置にコピーしても、その蓄積装置に付されたＩＤが異なるため正しい復号化が行われず、コンテンツの再生が行えない。即ちデジタルコンテンツの蓄積装置及びホスト機器に埋め込まれた情報と、コンテンツが有する利用条件とが一致した場合に、コピーまたは再生を許可する方法により実現され、プロテクトが有効に機能するかどうかは蓄積装置またはホスト機器のコンテンツ保護力に依存している。今後の更なる高度ネットワーク社会の進展に伴い、更なるコンテンツ保護の強化が望まれている。
【０００４】
ここで、ＣＰＲＭのコンテンツ保護技術をＳＤメモリカードに応用した仕組みについて以下に説明する（詳細については、非特許文献１を参照）。ＣＰＲＭは、従来の保護技術（例えば、ＣＳＳ：Ｃｏｎｔｅｎｔ  Ｓｃｒａｍｂｌｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）をより強固にしただけでなく、暗号鍵が漏れてしまった場合でもそれを無効にする機能をサポートした、より強力な著作権保護技術である。ＳＤメモリーカードに記録されたコンテンツは、暗号化されており、再生時はホスト機器側が持っている機器鍵（デバイス鍵）とＳＤメモリーカード側に記録されているＭＫＢ（Ｍｅｄｉａ  Ｋｅｙ  Ｂｌｏｃｋ）を使用して暗号を解くために必要となる「メディア鍵」を生成し、コンテンツの暗号化を解き、再生を行う。具体的な仕組みは、メディア鍵とタイトル単位で異なるタイトル鍵、ＣＣＩ（Ｃｏｐｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｉｎｆｏｍａｔｉｏｎ）という３つの情報から作成された鍵を用いて、記録コンテンツの暗号化が行われている。
【０００５】
メディア鍵は、前述したように、デバイス鍵と後述するＭＫＢを使用して生成することができる。また、タイトル鍵は、ＳＤメモリーカード内の保護領域に記録され、これを複製することはできない。同様に、メディア鍵を生成するときに必要となるＭＫＢも、システム領域に記録されており、これも複製したりか改ざんしたりすることはできない。さらに、ＭＫＢは、ライセンス会社によって製造業者に配布されているだけでなく、最大枚数が決められている。このため、常に固有のものが使用されるわけではなく、一定枚数まで達すると新しいものに更新される。
【０００６】
ＣＣＩは、複製に関する情報である。複製可／不可といった情報だけでなく、複製を認める場合も、何度まで複製してよいかといった情報が記録されている。ＣＣＩは、必ずコンテンツと一緒に記録することと決められており、それは、複製を行う場合も同様である。例えば、１度だけ複製可というコンテンツの複製を行ったメディアには、「複製不可」の情報に書き換えたものを入れておけば、複製した媒体もきちんとコピーコントロールできる。何世代まで複製を認めるかといった細かい制御を行うこともできる。
【０００７】
ホスト機器側に用意されているデバイス鍵は、ライセンス会社からホスト機器製造業者に与えられた鍵である。個々のホスト機器ごとに必ず異なったものが使用され、同じ鍵が使用されることはない。また、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）で使用する場合は、再生に使用するソフトウェアが、“ホスト機器”に相当する。これは、ＰＣ用のドライブが、どういったデータかを判断する機能を搭載していない為である。ＰＣでは、ソフトウェアが機密通信によってドライブおよび媒体を認証することになる。
【０００８】
このようにＣＰＰＭでは、ＭＫＢ、タイトル鍵、ＣＣＩ、デバイス鍵といった４つの情報から構成されており、実際のコンテンツ再生は、ＭＫＢとデバイスキーを使用してメディア鍵を生成し、その後タイトル鍵とＣＣＩを使用して暗号化に使用された“鍵”を生成するという手順で再生が行われる。このため、４つの情報のうち、いずれか１つでも間違った情報があればコンテンツを復元することができない。また、コンテンツをＳＤメモリーカードに記録する際、暗号化コンテンツと一緒にタイトル鍵がバス上を伝送されることになるが、タイトル鍵を解読される可能性がある為、時変鍵（セッション鍵）によってタイトル鍵を暗号化する仕組みが導入されている。暗号を行うセッション鍵は時間的に変更されるものであり、暗号化されたタイトル鍵はセッション鍵が変更される都度、相互認証が行われ、その都度、ＳＤメモリーカードに更新記録される（書き換えられる）。上述したコンテンツ保護情報は、ＳＤメモリーカードのシステム領域、秘匿領域、保護領域に記録されており、物理的には特許文献１の図１４に示すとおり、マスクＲＯＭ及びフラッシュメモリに記録される。なお、ここで説明した秘匿領域及び保護領域は、それぞれ特許文献１のＨｉｄｄｅｎ領域及びプロテクト領域に対応する。
【０００９】
以上説明したＣＰＲＭの他に、相互認証を伴う著作権保護方式として、特許文献２に示すような方式が開示されている。この方式も相互認証時に暗号鍵がフラッシュメモリ等に更新記録されるものである。
【特許文献１】特開２００２−２０６４６７号公報（図１４）
【特許文献２】特開２００１−２４３７０７号公報（例えば、段落００９２を参照）
【非特許文献１】「ＳＤメモリーカードの諸規格および著作権保護技術」、坂本久男  他、松下テクニカルジャーナル（Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ）、第４８巻第２号、第４頁〜第１０頁、２００２年４月、松下電器産業株式会社  Ｒ＆Ｄ企画室  発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、今後更なるネットワーク社会の進展に伴い、またデジタルデータ伝送技術、半導体技術及び信号処理技術の進化に伴い、更なるコンテンツ保護機能の強化が望まれている。コンテンツ保護機能を強化する方法として、ホスト機器と記録媒体との間の相互認証の頻度を上げることが考えられる。これにより、コンテンツ保護機能が強化されることになるが、そのための処理、特に記録媒体へのアクセスの頻度が高くなるので、記録媒体の読み書きの速度が低下する可能性があり、コンテンツの記録に望まれる性能である高速記録と相反することになる。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、コンテンツ保護機能の強化と高速記録とを両立できる半導体メモリ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために本発明の半導体メモリ装置は、少なくともコンテンツデータを記録する不揮発性メモリと、少なくとも相互認証時に更新記録されるコンテンツ保護情報を記憶する不揮発性ＲＡＭと、不揮発性メモリ及び不揮発性ＲＡＭへのアクセス制御を行う不揮発性メモリ制御部とを備え、不揮発性ＲＡＭは、不揮発性メモリに比較して、少なくとも小さいデータの単位での書き換え速度が高いことを特徴とする。これにより、相互認証に係る処理において、コンテンツ保護情報の更新記録に要する時間的オーバーヘッドが少なくて済み、結果的にコンテンツ保護機能の強化と高速記録との両立が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、主記憶とする不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）よりも高速書き換えが可能な不揮発性ＲＡＭに、相互認証時において更新記録が行われるコンテンツ保護情報を格納するようにしたので、相互認証の頻度（即ちコンテンツ保護情報の更新頻度）を高めることによるコンテンツ保護機能の強化と、コンテンツ保護情報の高速書き換えを両立させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の請求項１に係る発明は、少なくともコンテンツデータを記録する不揮発性メモリと、少なくとも相互認証時に更新記録されるコンテンツ保護情報を記憶する不揮発性ＲＡＭと、前記不揮発性メモリ及び不揮発性ＲＡＭへのアクセス制御を行う不揮発性メモリ制御部とを備え、前記不揮発性ＲＡＭは、前記不揮発性メモリに比較して、少なくとも小さいデータの単位での書き換え速度が高いことを特徴とする半導体メモリ装置である。これにより、相互認証の頻度（即ちコンテンツ保護情報の更新頻度）を高めることによるコンテンツ保護機能の強化と、コンテンツ保護情報の高速書き換えを両立させることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記不揮発性ＲＡＭと前記不揮発性メモリ制御部と１つの半導体集積回路として構成するものであり、不揮発性ＲＡＭを直接観測できないようにする。
【００１６】
また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項２記載の発明において、前記不揮発性ＲＡＭは、前記半導体集積回路に分散的に配置するものであり、ＬＳＩ表面からの観察で不揮発性ＲＡＭの記録内容を特定することを困難にすることができる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記不揮発性ＲＡＭは、強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記不揮発性ＲＡＭは、磁性記録式随時書き込み読み出しメモリ（ＭＲＡＭ）であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項６に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記不揮発性ＲＡＭは、オボニックユニファイドメモリ（ＯＵＭ）であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の請求項７に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記不揮発性ＲＡＭは、レジスタンスＲＡＭ（ＲＲＡＭ）であることを特徴とする。
【００２１】
これら請求項４〜７に係る発明によれば、いずれもフラッシュメモリよりも高速書き換えが可能であるので、相互認証の頻度（即ちコンテンツ保護情報の更新頻度）を高めることによるコンテンツ保護機能の強化と、コンテンツ保護情報の高速書き換えを両立させることが可能となる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態による半導体メモリ装置について図面を用いて説明する。
【００２３】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に於ける半導体メモリ装置の実施方法を示したブロック図である。なお、本実施の形態においては、相互認証時にコンテンツ保護情報の更新記録を行う著作権保護方式（具体的には前述したＣＰＲＭ方式）を例に説明したものであり、発明としては特にＣＰＲＭ方式に限定するものではない。
【００２４】
図１において、１１９は半導体メモリ装置、１００は半導体メモリ装置１１９に対して読み書きアクセスを行うホスト機器である。半導体メモリ装置１１９において、１１２はコントロールＬＳＩとして構成されるコントロール部、１１３は不揮発性メモリとしてのフラッシュメモリである。
【００２５】
また、コントローラ部１１２において、１０１はホスト機器１００とのインタフェースであるホストＩ／Ｆ部、１０２はコントローラ部１１２内全体を制御するＣＰＵ、１０３はＣＰＵ１０２のワーク用ＲＡＭ、１０４はＣＰＵ１０２が実行するプログラムを格納したＲＯＭ、１０５は不揮発性ＲＡＭ、１０６は不揮発性ＲＡＭ１０５に格納されるタイトル鍵管理情報、１０７は不揮発性ＲＡＭ１０５に格納されるタイトル鍵、１０８はアドレス管理情報制御部、１０９はフラッシュメモリ１１３並びに不揮発性ＲＡＭ１０５のアクセス制御を行う不揮発性メモリ制御部、１１０は揮発性ＲＡＭ、１１１は揮発性ＲＡＭ１１０に格納されるアドレス管理情報である。
【００２６】
フラッシュメモリ１１３において、１１４は鍵無効化情報、１１５はメディアＩＤ、１１６はメディア固有鍵、１１７は暗号化コンテンツ、１１８は非暗号化コンテンツであり、それぞれフラッシュメモリ１１３に格納されるデータである。
【００２７】
図２は、本実施の形態に於ける半導体メモリ装置を利用した電子音楽配信における著作権保護の仕組み（インターネットによる電子音楽配信を例にした著作権保護のトータルな仕組みとＣＰＲＭの仕組み）を示した模式図である。２０１はコンテンツを供給するプロバイダ、２０２はホスト機器（記録側）、２０３はメモリーカード（本実施の形態における半導体メモリ装置１１９に対応）、２０４はホスト機器（再生側）である。
【００２８】
以上のように構成された、半導体メモリ装置１１９について、以下その動作について説明する。
【００２９】
まず、図１を用いて半導体メモリ装置１１９の基本動作（簡単の為に相互認証等の著作権保護の動作については省略し、非暗号化コンテンツ１１８を書き込む動作）を説明し、次に図２を用いて、電子音楽配信における著作権保護の仕組みインターネットによる電子音楽配信を例にした著作権保護のトータルな仕組みとＣＰＲＭの仕組みを説明し、最後に図１他を用いて本発明の内容について説明する。
【００３０】
まず、図１において、ホスト機器１００の電源立ち上げの後、ホスト機器１００から転送される初期化コマンドに応じて、半導体メモリ装置１１９内部の初期化動作に入る。ＣＰＵ１０２はＲＯＭ１０４に格納された初期化プログラムを実行し、フラッシュメモリ１１３に記録された各種データの記録状態を調べ、揮発性ＲＡＭ１１０上に論理アドレスから物理アドレスに変換するための論物変換アドレステーブルなどのアドレス管理情報１１１を構築する。その後コントローラ部１１２はホスト機器１００からのアクセス待ち状態に入る。ホスト機器１００から書き込みコマンドとデータと論理アドレスを半導体メモリ装置１１９に転送されると、半導体メモリ装置１１９では、ホストＩ／Ｆ部１０１及び不揮発性メモリ制御部１０９を介してデータをフラッシュメモリ１１３に書き込みに行く。その際、フラッシュメモリ１１３の特定物理アドレスに書き込みの集中が起こらぬよう（ウェアレベリングの為に）、アドレス管理情報制御部１０８は揮発性ＲＡＭ１１０に格納されたアドレス管理情報１１１に基づき、ホスト機器１００が指定した論理アドレスをフラッシュメモリ１１３の物理アドレスに変換し、その物理アドレスにデータを書き込む。なお不揮発性メモリ（フラッシュメモリ１１３並びに不揮発性ＲＡＭ１０５）は１つの論理空間（システム領域、秘匿領域、データ領域、保護領域）を形成しており、データとはその論理空間上のデータ（即ち各種コンテンツや各種鍵情報等）のことである。
【００３１】
次に、図２を用いて、電子音楽配信における著作権保護の仕組み（インターネットによる電子音楽配信を例にした著作権保護のトータルな仕組みとＣＰＲＭの仕組み）を説明する。なお、ＳＤメモリカードでは音楽だけでなく、画像やボイスなどの各種アプリケーションに対応したＣＰＲＭ仕様を有しており、ここでは音楽アプリケーション（オーディオアプリケーション）を例にして説明する。
【００３２】
１．電子音楽配信における著作権保護の仕組み
（１）音楽コンテンツのダウンロード
音楽コンテンツは，インターネットを介して、ユーザーのＰＣ（ホスト機器（記録側）２０２）にダウンロードされる。このとき、コンテンツは電子配信の仕組みに基づく暗号化（ネットワーク暗号化）により保護される。なお、この仕組みはＣＰＲＭの範囲外である。
【００３３】
（２）ＳＤメモリーカードへのコンテンツ格納
ＰＣ上のソフトとメモリーカード２０３は、ＣＰＲＭの仕組みに基づいて相互に認証し、各々の正当性を確認する。その後、ＰＣ上のソフトは、音楽コンテンツを暗号化（Ｃ２暗号化）してカードに格納する。
【００３４】
（３）ＳＤオーディオプレーヤーによる再生
ＳＤメモリーカードとＳＤオーディオプレーヤー（ホスト機器（再生側）２０４）は、ＣＰＲＭの仕組みに基づいて、相互に認証し各々の正当性を確認する。その後、プレーヤーはカードから読み出した暗号化コンテンツを復号（Ｃ２復号）し、再生する。
【００３５】
２．ＣＰＲＭの仕組み
次に、ＣＰＲＭの仕組みについて、更に詳しく述べる。なお、下記番号Ａ〜Ｄは、図２に記載した符号に対応するものである。
【００３６】
Ａ）ＭＫＢ処理
ＳＤメモリーカードにアクセスする正規の機器（ＰＣ上のソフトおよびＳＤオーディオプレーヤー）には、各機器毎に固有のデバイス鍵が割り当てられる。一方、ＳＤメモリカードには、ＭＫＢ（Ｍｅｄｉａ  Ｋｅｙ  Ｂｌｏｃｋ）と呼ばれるデータがシステム領域に記録されている。正規の機器は、このデバイス鍵を用いてＭＫＢを処理することにより、正しいメディア鍵を取得する。
【００３７】
Ｂ）メディアＩＤおよびメディア固有鍵
ＳＤメモリーカードには、更に各カード毎に固有のメディアＩＤおよびメディア固有鍵が、それぞれシステム領域および外部からの読み書きが一切できない秘匿領域に記録されている。正規の機器は、上記Ａ）のＭＫＢ処理で取得したメディア鍵とこのメディアＩＤにより、メディア固有鍵を取得する。
【００３８】
Ｃ）相互認証
正規の機器およびＳＤメモリーカードは、上記のメディア固有鍵を用いて、相互に認証処理を行う。
【００３９】
Ｄ）コンテンツ暗号化
正規の機器は、上記Ｃ）の相互認証が成功した時のみアクセス可能な保護領域に、メディア固有鍵を用いて暗号化したタイトル鍵（およびコピー制御情報等）を格納し、任意にアクセス可能なデータ領域に、タイトル鍵を用いて暗号化したコンテンツを格納する。ここで暗号化には、Ｃ２暗号（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ  Ｃｉｐｈｅｒ）が用いられる。Ｃ２暗号は、高いセキュリティ強度を確保しつつ、ハードウェア実装では、実現規模や消費電力が小さく実現でき、またソフトウェア実装では、高速処理可能であるという特長を有する。
【００４０】
３．ＣＰＲＭのセキュリティについて
（１）セキュア通信
上述のＣ）の相互認証は、都度、乱数の発生により実行され、Ｄ）で保護領域に読み書きされる暗号化タイトル鍵等のデータは、相互認証の結果、共有される時変鍵（セッション鍵）を用いて、更に暗号化されて安全にデータ転送される。
【００４１】
（２）不正コピー防止
上述のＤ）の仕組みにより、データ領域に格納された暗号化コンテンツ本体は、自由に他の記録メディアにコピーできるが、保護領域に格納されたタイトル鍵は、不正にコピーできない。従って、結果的に再生ができず、不正なコピーが防止される。また、万一保護領域に格納された暗号化タイトル鍵が何らかの方法でコピーされたとしても、タイトル鍵はカード毎に固有のメディア固有鍵で暗号化されているため、他の記録メディアでは復号できない。
【００４２】
（３）リボケーション（鍵無効化）
上述のＡ）の仕組みにおいて、万一ある機器のデバイス鍵が暴露され、そのデバイス鍵を用いた不正なコピーソフトが流布された場合，デバイス鍵が暴露された機器および不正コピーソフトでは、（暴露された）デバイス鍵を用いてＭＫＢを処理しても正しいメディア鍵が取得されないように、新しいＭＫＢデータが発行され、ＳＤメモリーカードに記録される。この仕組みにより、デバイス鍵が暴露された機器および流布された不正コピーソフトは、新しいＭＫＢが記録されたＳＤメモリーカードとの組み合わせでは、正しく処理することができない（無効化される）。
【００４３】
最後に、図１及び図３、４を用いて本発明の内容について説明する。本発明の半導体メモリ装置１１９は、上述したようなＣＰＲＭに基づくコンテンツ保護（著作権保護）を採用する。ＣＰＲＭをベースとして更なるコンテンツ保護強化を図る為の方法として、相互認証の頻度を多くすることが考えられる。相互認証の頻度を上げると言うことは、時変鍵（セッション鍵）の更新頻度、即ち図１のホスト機器１００からコンテンツと共に転送されるタイトル鍵等（図１の不揮発性ＲＡＭ１０５、即ち、保護領域に記録更新されるコンテンツ保護情報）の更新頻度を上げることに等しい。これらの情報は、例えば、図３に示したタイトル鍵（各楽曲に対応する鍵で、ＥＫＥＹ［０・・・５５］）やタイトル鍵管理情報（図示せず）で構成される。
【００４４】
タイトル鍵は、図３に示すとおり、タイトル鍵本体（ＥＫＥＹ、７バイト）、コピー制御情報（ＣＣＩ、２ビット）、タイトル鍵有効フラグ（Ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ  ｆｌａｇ、１ビット）、コンテンツＩＤ（Ｃｏｎｔｅｎｔ  ＩＤ、１０ビット）、残りはリサーブ領域（Ｒｅｓｅｒｖｅｄ）の計１６バイトで構成される。タイトル鍵管理情報も１６バイトである（詳細は省略する）。以上の３２バイトの情報（以降、タイトル鍵情報等と記載する）が、楽曲１曲分に対応したコンテンツ保護情報（保護領域に記録更新されるもの）であり、相互認証の頻度の多くすると、タイトル鍵情報等の記録更新頻度が多くなる。即ち、コンテンツ保護を強化すると、タイトル鍵情報等の記録更新に要する時間的オーバーヘッドが大きくなり、結果、アクセススピードが低下する。従来は、タイトル鍵情報等もフラッシュメモリに記録更新していた為、この時間的オーバーヘッドは１回当たりの更新におよそ１ｍｓ必要であった（図４の書き込みサイクル時間を参照）。楽曲１曲あたりの相互認証の更新頻度は、実装上の事項であり、従来の製品においては、例えば楽曲１曲当たりのコンテンツ記録において、タイトル鍵情報等も１回更新記録されていたので、楽曲１曲当たりにタイトル鍵情報等の更新オーバーヘッド時間がおよそ１ｍｓを要していた。将来的にセキュリティ保護を強化する為に、タイトル鍵情報等の更新頻度を、例えば楽曲１曲当たり１００回行うことにすると、１ｍｓ×１００回＝１００ｍｓとなり、タイトル鍵情報等の更新における時間的オーバーヘッドは１００ｍｓとなる。この結果、従来よりアクセス速度面での劣化が大きくなる。更に、フラッシュメモリは、書き換え保証回数が約１０万回であるので、強誘電体メモリと比較すると、あまり認証の更新頻度を多くしすぎると、フラッシュメモリの寿命、即ちＳＤメモリーカードの寿命上好ましくない。
【００４５】
一方、本発明の半導体メモリ装置１０９では、タイトル鍵情報等を不揮発性ＲＡＭ（例えば、強誘電体メモリ等）上で記録更新するようにする。図４にフラッシュメモリと強誘電体メモリとの性能比較を示す。図４において、メモリのタイプは共に不揮発性であり、おおよそ１０年間保証される。また、データの書き換え単位は、フラッシュメモリがセクタ単位（例えば、５１２Ｂ）に対して、強誘電体メモリは、例えば１バイト単位での書き換えが可能である。そして、書き込みサイクルは、１／１０の１００ｎｓであり、書き込み保証回数は、１０万回に比べ１００億回と桁違いに大きい。
【００４６】
従って、不揮発性ＲＡＭ１０５を強誘電体メモリとした場合、タイトル鍵情報等の更新頻度を１００回にしても、１００ｎｓ×３２バイト×１００回＝３２０μｓとなり、タイトル鍵情報等の更新における時間的オーバーヘッドはわずか３２０μｓであり、従来（楽曲１曲当たりの記録において、タイトル鍵情報等も１回更新記録する場合）よりも、高速にタイトル鍵情報等を更新記録できる。
【００４７】
即ち、本発明の半導体メモリ装置を使用すれば、コンテンツ保護強化と高速アクセスを両立することが可能となる。更に、書き換え保証回数が１００億回であるので、不揮発性ＲＡＭ１０５の寿命上問題ない、即ちＳＤメモリーカードの寿命においても問題にはならない。
【００４８】
なお、他の不揮発性ＲＡＭである、磁性記録式随時書き込み読み出しメモリ（ＭＲＡＭ）、オボニックユニファイドメモリ（ＯＵＭ）あるいはレジスタンスＲＡＭ（ＲＲＡＭ）も概ね強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）と同等の性能を有するので、これらの不揮発性メモリを、保護領域用の不揮発性メモリ１０５として使用してもよい。特に、これらの不揮発性メモリに要求される性能は、フラッシュメモリに比べて、１ビット〜数十バイトと比較的小さいデータ単位での書き換え速度が高いことである。
【００４９】
また、主記憶メモリとして、フラッシュメモリ１１３と不揮発性ＲＡＭ１０５を備え、不揮発性ＲＡＭ１０５側に相互認証時に更新記録されるコンテンツ保護情報を格納し、それ以外をフラッシュメモリ１１３に格納するようにしたので、不揮発性ＲＡＭ１０５としては比較的小容量で済む。従って、コントローラ部１１２を、ＬＳＩ（コントロールＬＳＩ）として集積化した場合、コントロールＬＳＩに不揮発性ＲＡＭ１０５を内蔵することが容易である。不揮発性ＲＡＭ１０５をコントローラ部（コントロールＬＳＩ）１１２に内蔵することにより、不揮発性ＲＡＭ１０５を直接観測できないようにできる。更には不揮発性ＲＡＭ１０５とコントローラ部（コントロールＬＳＩ）１１２内の他のロジック回路（例えばアドレス管理情報１０８等）と混在配線化する、あるいは不揮発性ＲＡＭ１０５がコントローラ部（コントロールＬＳＩ）１１２の内部に分散的に配置することにより、ＬＳＩ表面からの観察では、不揮発性ＲＡＭ１０５の記録内容を特定することを困難にすることができ、こういった面においてもコンテンツ保護強化を図ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明にかかる半導体メモリ装置は、コンテンツ保護（著作権保護）機能を有する半導体メモリ装置、特にコンテンツ保護の為の相互認証時にコンテンツ保護情報を更新記録する半導体メモリ装置において、更なるコンテンツ保護機能の強化と高速アクセスを両立させることができ、将来に亘って、特に著作権保護が求められるコンテンツ記録再生を行う各種デジタル機器の小型記録メディアとして有益である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態による半導体メモリ装置の構成を示したブロック図
【図２】同半導体メモリ装置に係る電子音楽配信における著作権保護の仕組みを示した模式図
【図３】同半導体メモリ装置に係るタイトル鍵の構成を示す概念図
【図４】フラッシュメモリと強誘電体メモリの性能比較を示す説明図
【符号の説明】
【００５２】
１００    ホスト機器
１０１    ホストＩ／Ｆ部
１０２    ＣＰＵ
１０３    ＲＡＭ
１０４    ＲＯＭ
１０５    不揮発性ＲＡＭ
１０６    タイトル鍵管理情報
１０７    タイトル鍵
１０８    アドレス管理情報制御部
１０９    不揮発性メモリ制御部
１１０    揮発性ＲＡＭ
１１１    アドレス管理情報
１１２    コントローラ部
１１３    フラッシュメモリ
１１４    鍵無効化情報
１１５    メディアＩＤ
１１６    メディア固有鍵
１１７    暗号化コンテンツ
１１８    非暗号化コンテンツ
１１９    半導体メモリ装置
【図１】
2005275654.tif 000003
【図２】
2005275654.tif 000004
【図３】
2005275654.tif 000005
【図４】
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