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在片自測試自修復(fù)方法

文檔序號:6769198閱讀:186來源:國知局
專利名稱:在片自測試自修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域,尤其涉及集成電路測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著技術(shù)的進步,在集成電路設(shè)計領(lǐng)域,多核結(jié)構(gòu)、在SOC系統(tǒng)中集成更多的邏輯 單元、IP核、存儲器已經(jīng)成為發(fā)展趨勢,隨著對功能的需求和對性能的要求不斷提升,芯片 中高速高帶寬系統(tǒng)總線的應(yīng)用也越來越多,32位、64位的系統(tǒng)總線位寬已很常見,更寬的 128位片內(nèi)總線也開始有較普遍的應(yīng)用。系統(tǒng)集成度提高導(dǎo)致的另一個問題是芯片對外管 腳數(shù)目的增加。 在邏輯單元測試方面,由于被測單元較多,如果按照串行的順序,依次測試各被測 單元,需要很長的測試時間,增加了測試成本;如果以并行的方式測試各被測單元,則需要 有大量的測試引腳,增加了制造成本。此外,對于算術(shù)、邏輯等功能的測試與對存儲器的測 試不同,與輸出結(jié)果相對應(yīng)的參考值很難通過簡單邏輯得到,往往需要大量的高速存儲器 來保存參考值,也增加了芯片的成本。同時,邏輯單元數(shù)目的增加直接導(dǎo)致芯片良率的下 降。如何在邏輯單元自測試時用少量的存儲空間保存參考值,并實現(xiàn)邏輯單元自修復(fù),是一 個需要解決的問題。 專禾U號為7149924的美國專禾U "Apparatus, method, and system having a pin toactive the self-test and r印air instructions''禾口專利號為7213185的美國專利 "Built_in self test circuit for integrated circuits''均提出了邏車茸自測試的方法, 未涉及自修復(fù),與本發(fā)明不同。 申請?zhí)枮?3116193. 6的中國專利"可自測試的帶微處理器的智能卡芯片"提出了 一種不必連接外部測試設(shè)備,就可以進行該智能卡芯片的測試和驗證的設(shè)計,能減少測試 時間、降低測試成本。但該專利是針對帶微處理器的智能卡芯片的邏輯自測試,未涉及自修 復(fù),與本發(fā)明不同。 申請?zhí)枮?00710304267. X的中國專利"一種片上多核處理器的測試電路及其可 測試性設(shè)計方法"采用片上數(shù)據(jù)通路廣播的方式,減少了多核處理器測試時間,降低了測試 成本。但芯片依然需要對外的測試引腳,需要外部測試設(shè)備給予測試激勵并由外部測試設(shè) 備判斷結(jié)果是否正確,不是自測試,與本發(fā)明不同。 隨著邏輯單元、模擬單元數(shù)量的增多,一個或部分單元失效將引起整個芯片失效, 由此導(dǎo)致生產(chǎn)出的芯片良率明顯降低。在某些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域和場合,如軍事、航天等領(lǐng) 域,惡劣的環(huán)境很容易導(dǎo)致在使用時,芯片內(nèi)一個或部分單元失效,從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩 潰,給用戶帶來嚴重的損失或災(zāi)難性的后果。如果芯片中對良率影響較大的單元存在具有 相同功能的備份單元,就可以用以修復(fù)失效的芯片。 專利號為7185225、7313723、7340644、7373547及公開號為2006/0001669、 2007/0055907的一系列美國專利"Self-reparable semiconductor and methodthereof ,, 及申請?zhí)枮?3134804. 1的中國專利"自修復(fù)半導(dǎo)體及其方法"和申請?zhí)枮?00410073737. 2的中國專利"自修復(fù)半導(dǎo)體及其系統(tǒng)",提出了一種用備用功能單元中的子功能單元取代有 缺陷的子功能單元,有用備份單元替換失效單元的思想,但在實現(xiàn)上采用了復(fù)雜的算法和 熔絲(保險絲)技術(shù),且無片內(nèi)的自測試,與本專利有本質(zhì)不同。 存儲器的密度較大,導(dǎo)致存儲器的故障率要比同樣面積的其他邏輯電路高,且隨 著存儲器占整個芯片的比例日益增大,存儲器的良率越來越低,使得整個芯片的良率也隨 之下降。 一旦存儲器發(fā)生故障,整個芯片即失效。 為應(yīng)對該問題,通常都在存儲器中加入冗余行或冗余列,使其在封裝前,封裝后, 以及在使用時,可以使用冗余行或列替換損壞的行或列,提高存儲器的良率和芯片的使用 壽命。 通常存儲器的檢測都是使用片外的自動測試設(shè)備測試存儲器是否發(fā)生故障,若發(fā) 生故障并檢測到該存儲器可修復(fù),則根據(jù)記錄下來的故障位置使用激光或高電壓( 一般為 11 20伏)等方式對相應(yīng)的熔絲或反熔絲進行處理,實現(xiàn)修復(fù)。 采用片外的自動測試設(shè)備對存儲器進行測試需要花費較長的時間,為縮短測試時
間,通常在存儲器中加入內(nèi)建自測試(BIST)電路。自測試電路將自己生成的數(shù)據(jù)寫入到存
儲器中,再從存儲器讀出數(shù)據(jù)與期望值進行比較,并把測試結(jié)果傳遞給外部系統(tǒng)。外部系統(tǒng)
通過傳遞過來的數(shù)據(jù),確定存儲器是否出現(xiàn)故障,以及出現(xiàn)故障的存儲單元的準(zhǔn)確位置,然
后使用激光或高電壓等方式對相應(yīng)的熔絲或反熔絲進行處理,實現(xiàn)修復(fù)。 為了在提高存儲器和芯片良率的基礎(chǔ)上降低測試和修復(fù)成本,已經(jīng)有將內(nèi)建自測
試(BIST)電路和內(nèi)建自修復(fù)(BISR)模塊結(jié)合起來的存儲器設(shè)計,測試和修復(fù)損壞的存儲
器。內(nèi)建自修復(fù)單元可以根據(jù)一定的算法來自動判定并記錄存儲器的故障位置,但在修復(fù)
時,仍然依賴于使用激光或高電壓等方式對相應(yīng)的熔絲或反熔絲進行處理,實現(xiàn)修復(fù)。這是
一個較為耗時的復(fù)雜處理過程,而且意味著成本的增加。 經(jīng)過文獻和專利檢索,國內(nèi)外在此方法上已經(jīng)有了比較多的研究,該技術(shù)已經(jīng)成 為現(xiàn)代存儲器中不可缺少的部分。 專利號為7085971的美國專利"ECC based system and method for r印airingfailed memory elements",提出了一種集成電路中自修復(fù)失效單元的方法。這 種方法使用邏輯電路來自動鑒別和記錄錯誤單元,通過使用激光或高電壓對相應(yīng)熔絲或反 熔絲進行處理,用冗余存儲單元永久的替代失效單元,實現(xiàn)自修復(fù)。該專利所發(fā)布的存儲器 修復(fù)時需要借助外部設(shè)備,與本專利不同。 專利號為7222271的美國專利"Method for r印airing hardware faults inmemory chips",提出了一種對存儲器中錯誤單元從檢測到修復(fù)的方法。這種方法先根據(jù) 一種錯誤鑒定算法檢查出存儲器中錯誤的位并判斷其地址。當(dāng)電路檢查到存儲器出錯后, 將發(fā)出一個信號使電路進入修復(fù)模式采用激光燒斷熔絲的方式進行修復(fù)。該專利使用較為 復(fù)雜的測試算法,且修復(fù)時需要借助外部設(shè)備,與本專利不同。 專利號為00119316. 3中國專利"集成電路半導(dǎo)體器件及其內(nèi)建存儲器自修復(fù)電 路和方法",提出了一種擁有行冗余和列冗余的存儲結(jié)構(gòu),并提供一種盡可能多的替換掉受 損單元的算法,涉及填表等復(fù)雜操作。該專利采用了復(fù)雜的檢測和修復(fù)算法,且未涉及修復(fù) 方式,與本專利不同。 在片內(nèi)總線和對外管腳方面,經(jīng)過文獻和專利檢索,未發(fā)現(xiàn)有相關(guān)國內(nèi)外專利。
綜上所述,現(xiàn)有的自測試自修復(fù)方法或是采用復(fù)雜度較高的算法,自測試、自修復(fù) 單元較為復(fù)雜,或是在修復(fù)時采用熔絲、反熔絲的方式,增加了成本。如果能有一種方法普 通工藝下,簡便地實現(xiàn)芯片在片自測試自修復(fù),就可以修復(fù)失效的芯片,提高良率;如果還 能在工作期間進行自測試,用備份單元替代失效單元,就可以增加芯片和系統(tǒng)可靠性,延長 使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提出了一種在片的自測試和自修復(fù)的方法,采用較 為簡單的測試算法,可以直接使用簡單的電路實現(xiàn)存儲器的修復(fù),僅使用普通工藝即可實 現(xiàn),不需要使用熔絲或反熔絲方式來實現(xiàn)修復(fù),完全不依賴外部設(shè)備。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn) 本發(fā)明的基本思路是采用自測試單元對芯片內(nèi)部進行測試,然后把測試結(jié)果傳遞 給自修復(fù)單元,利用備份的單元對失效單元進行自修復(fù)。所述的自測試、自修復(fù)通常在芯片 加電后、工作前進行,即每次加電后立即進行自測試和自修復(fù),保證之后芯片的正常工作, 不需使用外接測試系統(tǒng)或修復(fù)系統(tǒng),在生產(chǎn)后測試(production test)時,能顯著縮短測試 時間,同時不必用物理記號固化測試結(jié)果,使該在片自測試自修復(fù)結(jié)構(gòu)簡單、有效。雖然本 發(fā)明為在片自測試自修復(fù)方法,但所述的測試方法,不僅在片內(nèi)自測試中能顯著提高測試 效率,即使應(yīng)用在片外的測試系統(tǒng)中,也能明顯提高測試效率,因此,在片外使用所述的測 試方法也應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。 本發(fā)明為一種在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于能夠在加電工作的情況下不依 賴于外部設(shè)備進行芯片的自測試,并能根據(jù)測試結(jié)果進行自修復(fù);芯片在加電工作并進入 自測試自修復(fù)模式后即可采用所述方法進行不依賴于外部設(shè)備的自測試自修復(fù),進入自測 試自修復(fù)模式的途徑可以是由外部引腳觸發(fā),也可以使用已有信號觸發(fā),所述已有信號包 括但不限于復(fù)位信號(reset);所述在片自測試自修復(fù)方法包括兩個階段
第一階段,自測試單元測試被測單元并把測試結(jié)果傳遞給自修復(fù)單元,儲存在存 儲器中;所述用于存儲測試結(jié)果的存儲器可以是任意揮發(fā)性或不揮發(fā)性的存儲器,包括但 不限于隨機存儲器(RAM)、只讀存儲器(R0M)、憶阻器(MEMSISTOR);自修復(fù)單元根據(jù)自測試 結(jié)果進行操作,對被測單元的出錯部分執(zhí)行自修復(fù),由存儲的測試結(jié)果控制相應(yīng)開關(guān),以備 份單元或器件取代失效的被測單元;所述相應(yīng)開關(guān)包括但不限于多路選擇器、三態(tài)門;
第二階段,自測試單元重測被測單元,若未檢測出錯誤,則完成在片自測試自修 復(fù),產(chǎn)生測試完成信號,供外部檢測,否則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,供外部檢測。
本發(fā)明所述的自測試,可以應(yīng)用于芯片內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)和部分,所述結(jié)構(gòu)包括但不 限于邏輯單元,模擬單元,存儲器,內(nèi)部連線,輸入輸出管腳。 本發(fā)明所述的自修復(fù),可以應(yīng)用于芯片內(nèi)的具有備份單元的所有結(jié)構(gòu)和部分,所
述結(jié)構(gòu)包括但不限于邏輯單元,模擬單元,存儲器,內(nèi)部連線,輸入輸出管腳。 本發(fā)明所述的對于邏輯單元、模擬單元的自測試,可通過相同的邏輯單元、模擬單
元間比較測試向量的運算結(jié)果是否為某種特定關(guān)系或比較邏輯單元、模擬單元的運算結(jié)果
與預(yù)期結(jié)果是否為某種特定關(guān)系來實施,所述特定關(guān)系包括但不限于相等、相反、同或、異
或;其自修復(fù)可以通過旁路失效的邏輯單元、模擬單元或用備份的邏輯單元、模擬單元替換失效的邏輯單元、模擬單元來實施。 本發(fā)明所述的對于邏輯單元、模擬單元的自測試自修復(fù)電路由備份邏輯單元、備 份模擬單元、自測試單元和自修復(fù)單元構(gòu)成;其中,備份邏輯單元、備份模擬單元用于替換 失效的邏輯單元、模擬單元;自測試單元包括但不限于測試向量生成器和比較器,測試向量 生成器生成測試向量,比較器用于判斷邏輯單元、模擬單元執(zhí)行測試向量的運算結(jié)果是否 正確;自修復(fù)單元包括但不限于自修復(fù)控制器,自修復(fù)控制器用于控制備份邏輯單元、備份 模擬單元替換失效的邏輯單元、模擬單元或旁路失效的邏輯單元、模擬單元;所述邏輯單 元、模擬單元可以是任意大小的,包括但不限于基本元件、運算單元或處理器核;也可以是
邏輯電路、模擬電路中的任意部分,包括但不限于數(shù)據(jù)通道、控制單元、模擬電路;所述結(jié) 構(gòu)可以省略自修復(fù)單元和備份邏輯單元、模擬單元,只進行自測試,若檢測出失效的邏輯單 元、模擬單元,則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,供外部檢測。 本發(fā)明所述的存儲器的自測試自修復(fù)電路由備份存儲單元、自測試單元、自修復(fù) 單元構(gòu)成,其中備份存儲單元用于自修復(fù)時替換損壞單元;自測試單元用于測試存儲單 元子陣列中的列是否失效,并把測試結(jié)果傳遞給自修復(fù)單元;自修復(fù)單元包括狀態(tài)存儲處 理單元,輸入分配器和輸出選擇器;狀態(tài)存儲處理單元用于存儲自測試單元傳遞過來的測 試結(jié)果;當(dāng)發(fā)現(xiàn)存儲單元損壞時,可以鎖存錯誤狀態(tài),還可以同時鎖存錯誤存儲單元的地 址,可以控制輸入分配器和輸出選擇器,使用備份存儲單元替換損壞存儲單元,完成存儲器 的修復(fù);所述結(jié)構(gòu)可以省略自修復(fù)單元和備份存儲單元,只包含存儲陣列和自測試單元,該 存儲器只能進行自測試,若檢測出失效存儲單元,則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,供外部檢測。
本發(fā)明所述的對于內(nèi)部連線的自測試,可以通過在輸入端給予激勵,比較輸出端 與輸入是否符合某種特定關(guān)系來實施,所述特定關(guān)系包括但不限于相等、相反;自修復(fù)可以 通過用備份的連線替換失效的連線來實施。 本發(fā)明所述的對于內(nèi)部連線的自測試自修復(fù)電路由備份連線、自測試單元和自修 復(fù)單元構(gòu)成,其中,備份連線是可以替換被測試連線的等效連線;自測試單元用來對連線加 載激勵、獲取輸出并比較輸出與輸入是否符合某種特定關(guān)系;自修復(fù)單元用來將失效連線 的輸入旁路到備份連線上,并將備份連線的輸出連接到失效連線的輸出端;所述結(jié)構(gòu)中備 份連線和自修復(fù)單元可以不存在;自測試單元完成對連線的測試后,向系統(tǒng)發(fā)出連線是否 失效的信號,不實施自修復(fù)。 本發(fā)明所述的對于輸入輸出管腳的自測試,可以通過在輸入端給予激勵,比較輸 出端與輸入是否符合某種特定關(guān)系來實施,所述特定關(guān)系包括但不限于相等、相反;自修復(fù) 可以通過用備份的輸入輸出管腳替換失效的輸入輸出管腳來實施。 本發(fā)明所述的對于輸入輸出管腳的自測試自修復(fù)電路包含備份輸入輸出管腳、自 測試單元、自修復(fù)單元;其中,備份輸入輸出管腳是與被測輸入輸出管腳等效的輸入輸出管 腳,可以是單向的輸入管腳,也可以是單向的輸出管腳,也可以是雙向的輸入輸出管腳;自 測試單元用來對輸入輸出管腳加載激勵、獲取輸出并比較輸出與輸入是否符合某種特定關(guān) 系;自修復(fù)單元用來將失效輸入輸出管腳的輸入旁路到備份輸入輸出管腳上,并將備份輸 入輸出管腳的輸出連接到失效輸入輸出管腳的輸出端;所述結(jié)構(gòu)中備份輸入輸出管腳和自 修復(fù)電路可以不存在;測試電路完成對輸入輸出管腳的測試后,向系統(tǒng)發(fā)出連線是否失效 的信號,不實施自修復(fù)。
本發(fā)明所述的自測試自修復(fù)可以在晶圓測試時進行,也可以在芯片封裝后集成電 路測試時或者包含該芯片的系統(tǒng)啟動時進行;也可以人為設(shè)定自測試條件及周期,在工作 期間定期進行自測試和自修復(fù)。
本發(fā)明的有益效果是 本發(fā)明使用簡單的方法和電路,可以不依賴外部設(shè)備、不采用包括激光、高電壓等 任何外力、熔絲、反熔絲等任何特殊工藝或器件,對芯片進行自測試與自修復(fù)。本發(fā)明通過 采用自測試單元對芯片內(nèi)部進行測試,將結(jié)果記錄在任何揮發(fā)性或非揮發(fā)性存儲器中,用 于自修復(fù)時控制相應(yīng)的半導(dǎo)體開關(guān)。若該存儲器是揮發(fā)性的,則芯片每次加電工作時都要 先進行自測試自修復(fù);若該存儲器是不揮發(fā)性的,則可以只進行一次自測試自修復(fù),也可以 人為設(shè)定自測試條件及周期,在工作期間定期進行自測試和自修復(fù)。 本發(fā)明可以有效的縮短測試時間。若出現(xiàn)錯誤,則自動使用備份單元替換掉損壞 單元,實現(xiàn)在片的自修復(fù)。該結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自修復(fù)的方法非常簡單,只需要簡單的結(jié)構(gòu)就可以實 現(xiàn),不需要復(fù)雜的替換算法和實現(xiàn)方法;該結(jié)構(gòu)可以在系統(tǒng)啟動時實現(xiàn)在片自測試和自修 復(fù),不需要外力的干預(yù)。本發(fā)明以較低的代價實現(xiàn)芯片的在片自測試自修復(fù),提高了良率和 可靠性,也有效地降低了芯片的生產(chǎn)時測試成本。


附圖主要說明本發(fā)明的實施過程,其中部件并非按照實際比例來制作。同時,實施
例是示意性的,而不是限制性的。本發(fā)明所述的在片自測試自修復(fù)方法,在下面具體實施例
中進行了具體的描述,應(yīng)當(dāng)理解的是,本發(fā)明并不受該實施例限制,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人
員來說,可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和構(gòu)思進行各種可能的替換、調(diào)整和改進,而所有這些
替換、調(diào)整和改進都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
圖1為實現(xiàn)在片自測試自修復(fù)的芯片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為在片自測試自修復(fù)的一般流程圖。 圖3(a)為本發(fā)明所提出的針對邏輯單元自測試自修復(fù)的實施例一。
圖3(b)為本發(fā)明所提出的針對邏輯單元自測試自修復(fù)的實施例二。
圖4為本發(fā)明針對邏輯單元自測試自修復(fù)的流程圖。
圖5為本發(fā)明針對存儲器自測試自修復(fù)的一個實施例。 圖6為一種可修復(fù)存儲子陣列中多列的狀態(tài)存儲處理單元(1位)結(jié)構(gòu)圖。 圖7(a)為圖6中狀態(tài)存儲處理單元在自測試前的存儲的值。 圖7(b)為圖6中狀態(tài)存儲處理單元自測試后存儲的值。 圖8(a)為一種可修復(fù)存儲子陣列中輸入分配器結(jié)構(gòu)圖。 圖8(b)為一種可修復(fù)存儲子陣列中輸出選擇器結(jié)構(gòu)圖。 圖9為本發(fā)明針對內(nèi)部連線的自測試自修復(fù)的實施例。 圖10為本發(fā)明在輸入輸出管腳方面的一個實施例。 圖ll(a)為本發(fā)明在輸出管腳方面的一個實施例。 圖11 (b)為本發(fā)明在輸入管腳方面的一個實施例。
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具體實施例方式
本發(fā)明的技術(shù)思路是通過自測試單元和自修復(fù)單元實現(xiàn)被測單元的檢測與自修 復(fù)。首先通過自測試單元測試被測單元中是否失效,并把測試結(jié)果傳遞給自修復(fù)單元,自修 復(fù)單元利用備份單元列替換失效單元,完成自修復(fù)。修復(fù)時不需要外來的干預(yù)和復(fù)雜算法。
請參閱圖1,該圖為實現(xiàn)在片自測試自修復(fù)的芯片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)由被測單 元(101)、自測試單元(102)和自修復(fù)單元(105)三個部分組成。其中,被測單元(101)包 括但不限于邏輯單元、存儲器、內(nèi)部連線、輸入輸出管腳。自測試單元(102)給予被測單元 (101)激勵(103),經(jīng)被測單元輸出返回自測試單元(102)與預(yù)期結(jié)果進行比較(104)。測 試的結(jié)果被送到自修復(fù)單元(105),若被測單元中有錯誤,自修復(fù)單元(105)根據(jù)相應(yīng)測試 結(jié)果用備份單元替換被測單元中錯誤部分,以實現(xiàn)自修復(fù)。若被測單元中的錯誤部分沒有 備份單元,則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,供外部檢測。 請參閱圖2,該圖為在片自測試自修復(fù)的一般流程圖。在晶圓測試時,或封裝后集 成電路測試時,或包含該芯片的系統(tǒng)啟動時,或根據(jù)人為設(shè)定的自測試條件及周期在工作 期間定期進行自測試自修復(fù)時,首先進入步驟一 (201)進行自測試,再進入步驟二 (202)判 斷是否有失效單元;若測試結(jié)果正確,則說明該芯片可以正常工作;若測試某單元失效,則 進入步驟三(203)判斷該單元是否有備份單元;若沒有備份單元,則說明該芯片無法修復(fù), 若有備份單元則進入到步驟四(204)自修復(fù)階段,對失效單元進行修復(fù)。修復(fù)完成后,進入 步驟五(205)重測已修復(fù)單元,再進入步驟六(206)判斷是否有失效單元;若測試結(jié)果正 確,則說明該芯片可以正常工作;若測試出仍有失效單元,則說明該芯片無法修復(fù)。
圖3、圖4為本發(fā)明針對邏輯單元自測試自修復(fù)的實施例。下述實施例根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)方案實施,但本發(fā)明的保護范圍不限于本實施例。其中,圖3是被測系統(tǒng)在自測試自修 復(fù)模式下的結(jié)構(gòu)圖,并未標(biāo)出系統(tǒng)在工作模式下具體的數(shù)據(jù)輸入、輸出結(jié)果流向等信息。
請參閱圖3 (a),該圖為本發(fā)明所提出的針對邏輯單元自測試自修復(fù)的實施例一。 對于每一個被測邏輯單元,均有一個相應(yīng)的備份單元,如備份單元(302)作為被測單元 (303)的備份,備份單元(306)作為被測單元(305)的備份,備份單元(310)作為被測單元 (311)的備份,備份單元(314)作為被測單元(313)的備份。在自測試過程中,首先向量生 成器(301)產(chǎn)生測試向量并送到各個被測邏輯單元,各被測邏輯單元執(zhí)行測試向量,比較 器比較各個被測邏輯單元的運算結(jié)果,如比較器(304)對被測邏輯單元(303)和被測邏輯 單元(305)的運算結(jié)果進行比較,比較器(307)對對被測邏輯單元(303)和被測邏輯單元 (311)的運算結(jié)果進行比較,比較器(309)對對被測邏輯單元(305)和被測邏輯單元(313) 的運算結(jié)果進行比較,比較器(312)對對被測邏輯單元(311)和被測邏輯單元(313)的運 算結(jié)果進行比較,同時各比較器將比較結(jié)果送到自修復(fù)控制器(308),自修復(fù)控制器(308) 根據(jù)各個比較器的比較結(jié)果判斷失效邏輯單元,并控制備份單元替代失效的邏輯單元,從 而實現(xiàn)各被測邏輯單元的自測試自修復(fù)。在該實施例中,向量生成器(301)產(chǎn)生的測試向 量覆蓋被測單元所支持的功能或者指令集,且盡量是帶多重循環(huán)的運行過程復(fù)雜、程序代 碼精短的測試向量。同時在進行運算結(jié)果相互比較時,可以是對每一步的運算結(jié)果實時進 行比較,也可以是只對在運算過程中選定的部分運算結(jié)果進行比較,還可以是僅對整個測 試向量的最終運算結(jié)果進行比較。 請參閱圖3 (b),該圖為本發(fā)明所提出的針對邏輯單元自測試自修復(fù)的實施例二。如圖所示,在該實施例中,被測單元執(zhí)行測試向量的運算結(jié)果和測試向量的預(yù)期結(jié)果進行 比較,預(yù)期結(jié)果可以是測試向量執(zhí)行過程中每一步操作的運算結(jié)果,也可以是在運算過程 中選定的部分中間結(jié)果,還可以是整個測試向量的最終運算結(jié)果,因此在比較過程中,需要 根據(jù)預(yù)期結(jié)果來決定何時進行比較,以及進行多少次比較。最后根據(jù)比較結(jié)果判定失效被 測單元,并通過備份單元替換失效被測單元進行修復(fù),從而實現(xiàn)在片的自測試自修復(fù)。
請參閱圖4,該圖為本發(fā)明針對邏輯單元自測試自修復(fù)的流程圖。如圖4所示在 自測試開始后,首先向量生成器產(chǎn)生測試向量(401),測試向量送到各個被測邏輯單元,各 被測邏輯單元運行測試向量(402),并將運算結(jié)果送到相應(yīng)的比較器,各比較器對運算結(jié)果 進行比較,并根據(jù)比較結(jié)果確定失效的邏輯單元(403),自修復(fù)邏輯通過旁路或者替代的方 法修復(fù)失效的邏輯單元(404),修復(fù)完成后,將對邏輯單元進行重測(405),若邏輯單元測 試正確,則說明該邏輯單元可用,否則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,從而完成在片邏輯單元的自測試 自修復(fù)過程。 圖5、圖6、圖7、圖8為本發(fā)明針對存儲器自測試自修復(fù)的實施例。下述實施例根 據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案實施,但本發(fā)明的保護范圍不限于本實施例。 請參閱圖5,該圖為本發(fā)明針對存儲器自測試自修復(fù)的一個實施例。該實施例為 一個擁有列備份的存儲器,它包括存儲陣列(501),自測試單元(502)和自修復(fù)單元(503); 其中的存儲容量為1024x32bit,每位含有4列存儲單元,即列地址為兩位;它含有兩組存 儲子陣列(504),相應(yīng)備份列(505)及譯碼器(506);自測試單元(502)主要包括數(shù)據(jù)發(fā)生 器(507)、地址發(fā)生器(508)及比較器(509)三個部分;自修復(fù)單元(503)包含輸入分配器 (510)、輸出分配器(511)以及狀態(tài)存儲處理單元(512)海個存儲子陣列(504)對應(yīng)一組 輸入分配器(510)和輸出選擇器(511)。自測試單元(502)測試存儲陣列(501),產(chǎn)生存儲 陣列(501)中是否有損壞列的測試結(jié)果,并把測試結(jié)果傳遞給自修復(fù)單元(503);狀態(tài)存儲 處理單元(512)根據(jù)測試結(jié)果進行一定的邏輯處理,并利用結(jié)果控制輸入分配器(510)和 輸出選擇器(511)實現(xiàn)修復(fù)。根據(jù)修復(fù)能力的不同需求,狀態(tài)存儲處理單元(512)可以擁 有不同的結(jié)構(gòu)。 請參閱圖6,該圖為一種可修復(fù)存儲子陣列中多列的狀態(tài)存儲處理單元(1位)結(jié) 構(gòu)圖,它包括存儲單元(601)及結(jié)果處理單元(602)。該單元接收來自自測試單元的結(jié)果。 初始化時,測試結(jié)果和存儲單元(601)中的值被初始化為0 ;當(dāng)測試結(jié)果由0跳轉(zhuǎn)1時,即 對應(yīng)的列失效時,可以把失效狀態(tài)和失效列的列地址存入存儲單元(602)中。當(dāng)存儲測試 結(jié)果的存儲單元(601)中的值為1時,且當(dāng)前列地址和存儲的失效列的列地址相等,結(jié)果處 理單元(603)將產(chǎn)生替換信號。把替換信號控制輸入分配器和輸出選擇器把失效列的輸入 和輸出旁路到備份列。根據(jù)分析可以知道,使用該結(jié)構(gòu)的存儲器中每個備份列可以修復(fù)相 應(yīng)的存儲子陣列中列地址互不相同的4列,即使用該結(jié)構(gòu)的圖5存儲器可以實現(xiàn)最多8列 失效列的修復(fù)。 請參閱圖7,圖7(a)為圖6中狀態(tài)存儲處理單元在自測試前的存儲的值,圖7 (b) 為圖6中狀態(tài)存儲處理單元自測試后存儲的值。圖7(a)中的第一排存儲的是存儲陣列中對 應(yīng)位是否失效的標(biāo)志,第二排為失效位中失效列的地址高位,第三排為失效位中失效列的 列地址低位。通過圖7(b)我們可以知道,位4,位11為失效位,其中的位4中列地址為10 的存儲單元與位11中列地址為01的存儲單元失效,將被備份列替換,其余列可正常使用。
請參閱圖8,圖8(a) —種可修復(fù)存儲子陣列中輸入分配器結(jié)構(gòu)圖,該結(jié)構(gòu)由三態(tài) 門(801)構(gòu)成,也可以由多路選擇器構(gòu)成;其中數(shù)據(jù)輸入來自存儲器外部或自測試單元;根 據(jù)狀態(tài)存儲處理單元輸出的替換信息來決定哪一路輸入旁路到備份列中。本結(jié)構(gòu)并不關(guān)斷 失效列的輸入。圖8(b)為一種可修復(fù)存儲子陣列中輸出選擇器結(jié)構(gòu)圖,該結(jié)構(gòu)由三態(tài)門 (801)構(gòu)成,也可以由多路選擇器構(gòu)成;根據(jù)狀態(tài)存儲處理單元輸出的替換信息來決定是 否使用備份列的輸出替換存儲子陣列中某一位形成存儲器的輸出。 圖9為本發(fā)明針對內(nèi)部連線的自測試自修復(fù)的實施例,該實施例中的內(nèi)部連線以 系統(tǒng)總線為例,根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案實施,但本發(fā)明的保護范圍不限于系統(tǒng)總線。圖9中 自測試自修復(fù)結(jié)構(gòu)包括總線(901),備份總線(902),自測試單元(903)以及自修復(fù)單元 (904)。自測試單元(903)主要由數(shù)據(jù)發(fā)生器(905)和比較器(906)組成。比較器(906) 把數(shù)據(jù)發(fā)生器(905)產(chǎn)生的結(jié)果和總線末端讀出的數(shù)據(jù)進行比較,產(chǎn)生測試結(jié)果送到自修 復(fù)單元(904)中的狀態(tài)處理單元(907),則該模塊利用自測試的結(jié)果產(chǎn)生修復(fù)信號。若檢測 出某根總線出錯,修復(fù)信號關(guān)斷這根總線,同時自動利用備份總線(902)進行替換。
圖10、圖ll為本發(fā)明針對輸入輸出管腳自測試的實施例。針對輸入輸出管腳自修 復(fù)方法與總線自修復(fù)類似,即用備份輸入輸出管腳替換失效輸入輸出管腳。下述實施例根 據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案實施,但本發(fā)明的保護范圍不限于本實施例。 請參閱圖10,圖IO為本發(fā)明在輸入輸出管腳方面的一個實施例。該輸入輸出管腳 主要由輸出門(1001)、輸出控制(1002)、輸入門(1003)和選擇器(1008)組成,是一個輸入 輸出復(fù)用的管腳。在正常工作時,如果工作在輸出狀態(tài),則由輸出控制(1002)打開輸出門 (1001),選擇器(1008)選擇輸出(1004),經(jīng)過輸出門(1001)被送到管腳上;如果工作在輸 入狀態(tài),則由輸出控制(1002)關(guān)閉輸出門(IOOI),使管腳上的信號經(jīng)過輸入門(1003)送到 輸入(1005)。在進行自測試時,由輸出控制(1002)打開輸出門(1001),選擇器(1008)選 擇激勵(1006),經(jīng)過輸出門(1001)送往管腳,同時也送往輸入門(1003),自測試單元獲得 經(jīng)過輸入門(1003)的信號后進行比較(1007),即可進行自測試。 請參閱圖ll,圖ll(a)為本發(fā)明在輸出管腳方面的一個實施例。該輸出管腳主要 由輸出門(1101)、輸出控制(1102)和選擇器(1105)組成,是一個單向輸出管腳。在正常 工作時,由輸出控制(1102)打開輸出門(1101),選擇器(1105)選擇輸出(1103),經(jīng)過輸出 門(1101)被送到管腳上。在進行自測試時,由輸出控制(1102)打開輸出門(1101),選擇器 (1105)選擇激勵(1104),經(jīng)過輸出門(1101)送往管腳,自測試單元獲得經(jīng)過輸出門(1101) 的信號后進行比較(1106),即可進行自測試。圖ll(b)為本發(fā)明在輸入管腳方面的一個實 施例。該輸入管腳主要由輸入門(1108)和選擇器(1105)組成,是一個單向輸入管腳。在 正常工作時,管腳上的信號經(jīng)過輸入門(1108)送到輸入(1107)。在進行自測試時,選擇器 (1105)選擇激勵(1104),經(jīng)過輸入門(1108)送往芯片內(nèi)部,自測試單元獲得經(jīng)過輸入門 (1108)的信號后進行比較(1106),即可進行自測試。
1權(quán)利要求
一種在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于能夠在加電工作的情況下不依賴于外部設(shè)備進行芯片的自測試,并能根據(jù)測試結(jié)果進行自修復(fù);芯片在加電工作并進入自測試自修復(fù)模式后即可采用所述方法進行不依賴于外部設(shè)備的自測試自修復(fù),進入自測試自修復(fù)模式的途徑可以是由外部引腳觸發(fā),也可以使用已有信號觸發(fā),所述已有信號包括但不限于復(fù)位信號(reset);所述在片自測試自修復(fù)方法包括兩個階段第一階段,自測試單元測試被測單元并把測試結(jié)果傳遞給自修復(fù)單元,儲存在存儲器中;所述用于存儲測試結(jié)果的存儲器可以是任意揮發(fā)性或不揮發(fā)性的存儲器,包括但不限于隨機存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、憶阻器(MEMSISTOR);自修復(fù)單元根據(jù)自測試結(jié)果進行操作,對被測單元的出錯部分執(zhí)行自修復(fù),由存儲的測試結(jié)果控制相應(yīng)開關(guān),以備份單元或器件取代失效的被測單元;所述相應(yīng)開關(guān)包括但不限于多路選擇器、三態(tài)門;第二階段,自測試單元重測被測單元,若未檢測出錯誤,則完成在片自測試自修復(fù),產(chǎn)生測試完成信號,供外部檢測,否則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,供外部檢測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于該方法中的自測試,可 以應(yīng)用于芯片內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)和部分,所述結(jié)構(gòu)包括但不限于邏輯單元,模擬單元,存儲器, 內(nèi)部連線,輸入輸出管腳。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于該方法中的自修復(fù),可 以應(yīng)用于芯片內(nèi)的具有備份單元的所有結(jié)構(gòu)和部分,所述結(jié)構(gòu)包括但不限于邏輯單元,模 擬單元,存儲器,內(nèi)部連線,輸入輸出管腳。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于對于邏輯單元、模 擬單元的自測試,可通過相同的邏輯單元、模擬單元間比較測試向量的運算結(jié)果是否為某 種特定關(guān)系或比較邏輯單元、模擬單元的運算結(jié)果與預(yù)期結(jié)果是否為某種特定關(guān)系來實 施,所述特定關(guān)系包括但不限于相等、相反、同或、異或;其自修復(fù)可以通過旁路失效的邏輯 單元、模擬單元或用備份的邏輯單元、模擬單元替換失效的邏輯單元、模擬單元來實施。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于對于邏輯單元、 模擬單元的自測試自修復(fù)電路由備份邏輯單元、備份模擬單元、自測試單元和自修復(fù)單元 構(gòu)成;其中,備份邏輯單元、備份模擬單元用于替換失效的邏輯單元、模擬單元;自測試單 元包括但不限于測試向量生成器和比較器,測試向量生成器生成測試向量,比較器用于判 斷邏輯單元、模擬單元執(zhí)行測試向量的運算結(jié)果是否正確;自修復(fù)單元包括但不限于自修 復(fù)控制器,自修復(fù)控制器用于控制備份邏輯單元、備份模擬單元替換失效的邏輯單元、模擬 單元或旁路失效的邏輯單元、模擬單元;所述邏輯單元、模擬單元可以是任意大小的,包括 但不限于基本元件、運算單元或處理器核;也可以是邏輯電路、模擬電路中的任意部分,包 括但不限于數(shù)據(jù)通道、控制單元、模擬電路;所述結(jié)構(gòu)可以省略自修復(fù)單元和備份邏輯單 元、模擬單元,只進行自測試,若檢測出失效的邏輯單元、模擬單元,則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,供外部檢測。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于所述存儲器的自測 試自修復(fù)電路由備份存儲單元、自測試單元、自修復(fù)單元構(gòu)成,其中備份存儲單元用于自 修復(fù)時替換損壞單元;自測試單元用于測試存儲單元子陣列中的列是否失效,并把測試結(jié) 果傳遞給自修復(fù)單元;自修復(fù)單元包括狀態(tài)存儲處理單元,輸入分配器和輸出選擇器;狀 態(tài)存儲處理單元用于存儲自測試單元傳遞過來的測試結(jié)果;當(dāng)發(fā)現(xiàn)存儲單元損壞時,可以鎖存錯誤狀態(tài),還可以同時鎖存錯誤存儲單元的地址,可以控制輸入分配器和輸出選擇器, 使用備份存儲單元替換損壞存儲單元,完成存儲器的修復(fù);所述結(jié)構(gòu)可以省略自修復(fù)單元 和備份存儲單元,只包含存儲陣列和自測試單元,該存儲器只能進行自測試,若檢測出失效 存儲單元,則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,供外部檢測。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于對于內(nèi)部連線的自 測試,可以通過在輸入端給予激勵,比較輸出端與輸入是否符合某種特定關(guān)系來實施,所述 特定關(guān)系包括但不限于相等、相反;自修復(fù)可以通過用備份的連線替換失效的連線來實施。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、7所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于對于內(nèi)部連線的自測試自修復(fù)電路由備份連線、自測試單元和自修復(fù)單元構(gòu)成,其中,備份連線是可以替換 被測試連線的等效連線;自測試單元用來對連線加載激勵、獲取輸出并比較輸出與輸入是 否符合某種特定關(guān)系;自修復(fù)單元用來將失效連線的輸入旁路到備份連線上,并將備份連 線的輸出連接到失效連線的輸出端;所述結(jié)構(gòu)中備份連線和自修復(fù)單元可以不存在;自測 試單元完成對連線的測試后,向系統(tǒng)發(fā)出連線是否失效的信號,不實施自修復(fù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于對于輸入輸出管腳 的自測試,可以通過在輸入端給予激勵,比較輸出端與輸入是否符合某種特定關(guān)系來實施, 所述特定關(guān)系包括但不限于相等、相反;自修復(fù)可以通過用備份的輸入輸出管腳替換失效 的輸入輸出管腳來實施。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、9所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于對于輸入輸出管腳的自測試自修復(fù)電路包含備份輸入輸出管腳、自測試單元、自修復(fù)單元;其中,備份輸 入輸出管腳是與被測輸入輸出管腳等效的輸入輸出管腳,可以是單向的輸入管腳,也可以 是單向的輸出管腳,也可以是雙向的輸入輸出管腳;自測試單元用來對輸入輸出管腳加載 激勵、獲取輸出并比較輸出與輸入是否符合某種特定關(guān)系;自修復(fù)單元用來將失效輸入輸 出管腳的輸入旁路到備份輸入輸出管腳上,并將備份輸入輸出管腳的輸出連接到失效輸入 輸出管腳的輸出端;所述結(jié)構(gòu)中備份輸入輸出管腳和自修復(fù)電路可以不存在;測試電路完 成對輸入輸出管腳的測試后,向系統(tǒng)發(fā)出連線是否失效的信號,不實施自修復(fù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的在片自測試自修復(fù)方法,其特征在于所述自測試自修復(fù)可 以在晶圓測試時進行,也可以在芯片封裝后集成電路測試時或者包含該芯片的系統(tǒng)啟動時 進行;也可以人為設(shè)定自測試條件及周期,在工作期間定期進行自測試和自修復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計領(lǐng)域,具體為一種能夠在加電工作的情況下不依賴于外部設(shè)備進行芯片的自測試,并能根據(jù)測試結(jié)果進行自修復(fù)的方法。該方法中的自測試,可以應(yīng)用于芯片內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)和部分;該方法中的自修復(fù),可以應(yīng)用于芯片內(nèi)的所有具有備份單元的結(jié)構(gòu)和部分。基于該方法的自測試自修復(fù)過程分為兩個階段第一階段為測試、修復(fù)階段,首先進行自測試,根據(jù)測試結(jié)果使用備份單元來替換失效單元;第二階段為重測階段,若未檢測出錯誤,則完成在片自測試自修復(fù),否則產(chǎn)生不可修復(fù)信號,供外部檢測。本發(fā)明以較低代價實現(xiàn)在片自測試自修復(fù),使用備份單元替換出錯部分,提高了芯片的良率和可靠性,也有效地減少了測試時間、降低測試成本。
文檔編號G11C29/00GK101763901SQ20081020767
公開日2010年6月30日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者任浩琪, 林正浩, 王沛, 耿紅喜, 鄭長春 申請人:上海芯豪微電子有限公司
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