一種嵌入式存儲器的多級冗余結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種嵌入式存儲器，尤其是一種可通過自檢測功能替換異常單元的嵌入式存儲器的多級冗余結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，半導(dǎo)體存儲器件集成度不斷提高、容量逐漸變大，更加先進的制造技術(shù)顯著減小了位單元所占的面積，使得相同的空間中可以存儲更多的數(shù)據(jù)。但是，工藝偏差引起的半導(dǎo)體缺陷對位單元可靠性的影響逐漸增加。
[0003]這種工藝變化或半導(dǎo)體材料中的其他缺陷引起的位單元故障是隨機的，嚴重影響嵌入式存儲器的成品率。在存儲器設(shè)計中，通常采用ECC糾錯和各種替換故障存儲單元的方法提尚芯片的成品率。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，一般嵌入式存儲器的冗余結(jié)構(gòu)由正常存儲陣列、冗余存儲陣列和相關(guān)的自檢測控制電路組成，完成正常存儲陣列自檢測后，在發(fā)現(xiàn)正常存儲陣列出現(xiàn)故障時，可用冗余存儲陣列來替換故障的正常存儲陣列劃分單元。因此，冗余存儲陣列只作為故障的正常存儲陣列劃分單元的替換單元，并不參與內(nèi)建測試。這樣，當(dāng)冗余存儲陣列替換存在故障的正常存儲陣列劃分單元時，不能確定替換的正常存儲陣列劃分單元是否存在故障。當(dāng)正常存儲陣列和替換的冗余存儲陣列同時存在故障時，冗余替換操作就會毫無意義。另夕卜，一般嵌入式存儲器的冗余存儲陣列只有I級，只能處理正常存儲陣列中一個劃分單元出現(xiàn)故障的情況，這樣，當(dāng)正常存儲陣列中有兩個故障劃分單元時，存儲器就失效了。
[0005]所以，希望能夠提出一種多級冗余結(jié)構(gòu)，在冗余替換操作之前對冗余存儲陣列進行自檢測，并將測試結(jié)果送到測試響應(yīng)模塊，且能進一步提高存儲器的容錯能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種嵌入式存儲器的多級冗余結(jié)構(gòu)，使其提高存儲器的自檢測能力，避免無效的冗余替換。
[0007 ]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明一種嵌入式存儲器的多級冗余結(jié)構(gòu)，包括:正常數(shù)據(jù)存儲陣列，用于正常情況下的數(shù)據(jù)存儲;第一冗余存儲陣列和第二冗余存儲陣列，用于替換正常數(shù)據(jù)存儲陣列中的故障列;MBIST控制器，用于控制存儲器的自檢測行為;MBIST地址發(fā)生器，用于產(chǎn)生自檢測狀態(tài)下的存儲器地址;MBIST數(shù)據(jù)發(fā)生器，用于產(chǎn)生自檢測狀態(tài)下的數(shù)據(jù);MBIST校驗?zāi)K，用于接收原始數(shù)據(jù)和讀出數(shù)據(jù)，并判斷存儲器是否正常;MBIST響應(yīng)模塊，用于對自檢測結(jié)果作出響應(yīng);MBIST控制器控制自檢測狀態(tài)下MBIST地址發(fā)生器和MBIST數(shù)據(jù)發(fā)生器，MBIST控制器和MBIST地址發(fā)生器一起控制MBIST校驗?zāi)K和MBIST響應(yīng)模塊的工作。
[0009]進一步地，多級冗余結(jié)構(gòu)的級數(shù)為2。
[0010]進一步地，正常數(shù)據(jù)存儲陣列包括η個存儲列和m個劃分單元，且m小于η。
[0011]進一步地，第一冗余存儲陣列或第二冗余存儲陣列等同于正常數(shù)據(jù)存儲陣列中的一個劃分單元，且第一冗余存儲陣列或第二冗余存儲陣列可用來替換正常數(shù)據(jù)存儲陣列中的故障劃分單元，故障劃分單元的行號為不大于正常數(shù)據(jù)存儲陣列劃分單元個數(shù)的任一整數(shù)。
[0012]進一步地，MBIST控制器具有優(yōu)先控制權(quán)，MBIST控制器由內(nèi)部狀態(tài)機產(chǎn)生控制信號來控制自檢測狀態(tài)下MBIST地址發(fā)生器和MBIST數(shù)據(jù)發(fā)生器。
[0013]進一步地，MBIST地址發(fā)生器由k個窄位寬計數(shù)器組合產(chǎn)生全位寬地址，k等于地址被劃分的段數(shù)。
[0014]進一步地，MBIST數(shù)據(jù)發(fā)生器由MBIST控制器和MBIST地址發(fā)生器控制產(chǎn)生數(shù)據(jù)，且MBIST地址發(fā)生器的低位地址作為數(shù)據(jù)變化的狀態(tài)機，MBIST控制器控制數(shù)據(jù)的產(chǎn)生、停止、取反。
[0015]進一步地，MBIST校驗?zāi)K在MBIST控制器和MBIST地址發(fā)生器的控制下，對正常數(shù)據(jù)存儲陣列、第一冗余存儲陣列和第二冗余存儲陣列進行檢測，確定相應(yīng)存儲陣列是否異常，并將檢測結(jié)果傳遞給MBIST響應(yīng)模塊。
[0016]進一步地，MBIST響應(yīng)模塊在MBIST控制器和MBIST地址發(fā)生器的控制下，根據(jù)MBIST校驗?zāi)K的檢測結(jié)果，決定是否進行冗余替換操作。
[0017]進一步地，冗余替換操作通過單向三選一選擇器控制存儲陣列的讀寫地址映射關(guān)系，使多級冗余結(jié)構(gòu)具有正常模式和替換模式兩種工作狀態(tài);冗余替換操作的替換模式包括I位替換模式和2位替換模式，且I位替換模式包括上移替換模式和下移替換模式。
[0018]本發(fā)明的有益效果:在嵌入式芯片上電階段，對嵌入式存儲器的正常數(shù)據(jù)存儲陣列、第一、二冗余存儲陣列進行自檢測，并產(chǎn)生自檢測結(jié)果，如果存儲器出現(xiàn)異常，即當(dāng)正常數(shù)據(jù)存儲陣列有一個或者兩個劃分單元出現(xiàn)故障時，則改變存儲器讀寫地址映射關(guān)系，否則保持不變;這種結(jié)構(gòu)對正常數(shù)據(jù)存儲陣列中出現(xiàn)故障的劃分單元由冗余存儲陣列替換，在65nm以下工藝情況下有利于提高嵌入式存儲器的自修復(fù)率，降低使用中嵌入式存儲器失效的風(fēng)險，同時不會過多增加產(chǎn)品的硬件開銷。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明一種嵌入式存儲器的多級冗余結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明MBIST響應(yīng)模塊改變內(nèi)部地址映射關(guān)系的方法示意圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明在正常模式下的數(shù)據(jù)路徑示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明I位替換模式下的上移數(shù)據(jù)路徑示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明I位替換模式下的下移數(shù)據(jù)路徑示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明2位替換模式下的數(shù)據(jù)路徑示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0026]如圖1所示，一種嵌入式存儲器的多級冗余結(jié)構(gòu)，是具有內(nèi)建自檢測和自修復(fù)功能的帶有冗余結(jié)構(gòu)的存儲器，包括:正常數(shù)據(jù)存儲陣列I，在正常模式下用于存儲數(shù)據(jù)，包括η個存儲列和m個劃分單元，且m小于n，n、m均為一常數(shù);第一冗余存儲陣列2和第二冗余存儲陣列3，第一冗余存儲陣列2或第二冗余存儲陣列3等同于正常數(shù)據(jù)存儲陣列I中的一個劃分單元，即冗余存儲陣列共有2個劃分單元，在替換模式下用于替換自檢測中正常數(shù)據(jù)存儲陣列I中出現(xiàn)故障的劃分單元;MBIST控制器4，用于控制存儲器的自檢測行為，且MBIST控制器4具有優(yōu)先控制權(quán);MBIST地址發(fā)生器5，用于產(chǎn)生自檢測狀態(tài)下存儲器地址，由多個窄位寬計數(shù)器組合產(chǎn)生的，k個窄位寬地址組合產(chǎn)生全位寬地址，可以提高地址計數(shù)器的工作頻率，其中k等于地址被劃分的段數(shù)，k為一常數(shù);MBIST數(shù)據(jù)發(fā)生器6，用于產(chǎn)生自檢測狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，由狀態(tài)機實現(xiàn);MBIST校驗?zāi)K7，用于對正常數(shù)據(jù)存儲陣列1、第一冗余存儲陣列2和第二冗余存儲陣列3進行檢測，確定相應(yīng)存儲單元是否異常，并將檢測結(jié)果傳遞給MBIST響應(yīng)模塊8 ;MBIST響應(yīng)模塊8，用于對MBIST校驗?zāi)K7提供的自檢測結(jié)果作出響應(yīng)，當(dāng)正常數(shù)據(jù)存儲陣列I沒有故障且第一冗余存儲陣列2和第二冗余存儲陣列3出現(xiàn)故障時，MBIST響應(yīng)模塊8不進行任何有效操作；當(dāng)正常數(shù)據(jù)存儲陣列I的r個劃分單元出現(xiàn)故障且第一、二冗余存儲陣列2、3至少r個劃分單元沒有故障時，MBIST響應(yīng)模塊8控制存儲陣列進行冗余替換操作，且r等于I或2，確保存儲器仍然可以正常工作，可以顯著提高芯片的成品率；當(dāng)正常數(shù)據(jù)存儲陣列I的r個劃分單元出現(xiàn)故障且第一、二冗余存儲陣列2、3少于r個劃分單元沒有故障，或者正常數(shù)據(jù)存儲陣列I超過兩個劃分單元出現(xiàn)故障時，反饋存儲陣列失效信號，指示當(dāng)前存儲陣列不可用，且r等于I或2，避免無效的冗余替換。
[0027]如圖2所示，提供了一種MBIST響應(yīng)模塊改變內(nèi)部