具有包括專(zhuān)用冗余區(qū)域的層的存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了可包括第一層的系統(tǒng)和方法，該第一層包括第一冗余存儲(chǔ)元件、輸入/輸出接口、第一層熔絲盒和熔絲燒斷控制。這些系統(tǒng)和方法還可以包括通過(guò)第一連接耦合到第一層的第二層，該第二層包括第二層存儲(chǔ)元件和耦合到第一冗余存儲(chǔ)元件的第二層熔絲盒。此外，這些系統(tǒng)和方法還可以包括耦合到第一層的冗余寄存器，其中當(dāng)?shù)诙哟鎯?chǔ)元件的部分出現(xiàn)故障時(shí)，冗余寄存器向熔絲燒斷控制提供信息，該熔絲燒斷控制通過(guò)在第一層熔絲盒和第二層熔絲盒中燒斷元件來(lái)分配第一冗余存儲(chǔ)元件的部分，以便為第二層存儲(chǔ)元件的故障部分提供冗余。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有包括專(zhuān)用冗余區(qū)域的層的存儲(chǔ)系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用及優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)要求申請(qǐng)?zhí)枮?1/535522的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總的涉及電子存儲(chǔ)器，并且更具體地，涉及半導(dǎo)體元件的組內(nèi)的冗余元件的布置。
【背景技術(shù)】
[0004]由于現(xiàn)代加工技術(shù)的越來(lái)越小的單元間距，高密度存儲(chǔ)裝置可能遭受許多存儲(chǔ)器故障。就制造良率來(lái)說(shuō)，丟棄具有這些故障的高密度存儲(chǔ)裝置是不可接受的。在過(guò)去，針對(duì)這些小的并且可修復(fù)的多個(gè)存儲(chǔ)器故障的解決方案要求預(yù)先分配每個(gè)高密度存儲(chǔ)裝置芯片存儲(chǔ)陣列的大區(qū)域，以便為存儲(chǔ)器故障提供冗余。在遭遇存儲(chǔ)器故障時(shí)，這種方法在存儲(chǔ)陣列中的空間丟失和密度兩方面的代價(jià)都很高。
[0005]需要能夠?yàn)楦呙芏却鎯?chǔ)裝置內(nèi)的故障提供冗余，同時(shí)最小化冗余所需的空間并且允許對(duì)冗余分配進(jìn)行有效控制的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了可包括第一層的系統(tǒng)和方法，該第一層包括第一冗余存儲(chǔ)元件、輸入/輸出接口、第一層熔絲盒和熔絲燒斷控制。這些系統(tǒng)和方法還可以包括通過(guò)第一連接耦合到第一層的第二層，該第二層包括第二層存儲(chǔ)元件和耦合到第一冗余存儲(chǔ)元件的第二層熔絲盒。在另一個(gè)實(shí)施例中，這些系統(tǒng)和方法可以包括耦合到第一層的冗余寄存器，其中當(dāng)?shù)诙哟鎯?chǔ)元件的部分出現(xiàn)故障時(shí)，冗余寄存器向熔絲燒斷控制提供信息，該熔絲燒斷控制通過(guò)在第一層熔絲盒和第二層熔絲盒中燒斷元件來(lái)分配第一冗余存儲(chǔ)元件的部分，從而為第二層存儲(chǔ)元件的故障部分提供冗余。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，公開(kāi)了一種方法，該方法包括檢驗(yàn)位于包括存儲(chǔ)單元的半導(dǎo)體材料的至少三個(gè)層上的多個(gè)存儲(chǔ)單元、確定在包括存儲(chǔ)單元的半導(dǎo)體材料的至少三個(gè)層內(nèi)的故障的位置，以及為在包括存儲(chǔ)單元的半導(dǎo)體材料的至少三個(gè)層內(nèi)的每個(gè)故障分配類(lèi)型。該方法還可以包括基于故障的位置和類(lèi)型確定芯片是否可修復(fù)、使用主層中提供的冗余來(lái)修復(fù)該至少三個(gè)層的故障，并且在每一層上存儲(chǔ)修復(fù)信息。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]現(xiàn)在，將參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，其中同樣的參考編號(hào)指示相同的元素。
[0009]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的主層的框圖；
[0010]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的從層的框圖；
[0011]圖3是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的主層和從層的框圖；[0012]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的主層和從層以及第三層的框圖；
[0013]圖5是主層、從層、第三層和第四層的框圖；
[0014]圖6是使用兩個(gè)分離的連接的主層、從層和第三層的另一個(gè)框圖；
[0015]圖7是描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的確定系統(tǒng)的可修復(fù)狀態(tài)的方法的流程圖；
[0016]圖8是描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的重新分配冗余空間的方法的流程圖；
[0017]圖9是描述具有至少一個(gè)損壞的存儲(chǔ)塊的主層和從層的框圖；
[0018]圖10是示出其中冗余被分發(fā)給兩個(gè)主層的五個(gè)分離的層的框圖；
[0019]圖11是描述根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的讀取和分配位標(biāo)簽的方法的流程圖；
[0020]圖12是示出根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的具有多個(gè)熔絲盒和冗余寄存器的主層的框圖，以示出相關(guān)邏輯塊之間的連接；
[0021]圖13是示出根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施例的具有多個(gè)熔絲盒和冗余寄存器的系統(tǒng)的框圖，以示出主和從層之間的連接。
【具體實(shí)施方式】
[0022]整個(gè)本專(zhuān)利文檔中提供了對(duì)于某些單詞和短語(yǔ)的定義。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在許多(如果不是大部分)實(shí)例中，這些定義應(yīng)用于以前和將來(lái)對(duì)這樣定義的單詞和短語(yǔ)的使用。
[0023]盡管該【具體實(shí)施方式】部分闡明了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但所附權(quán)利要求得到了充分支持來(lái)覆蓋本發(fā)明的其他實(shí)施例并且將覆蓋本發(fā)明的其他實(shí)施例，該其他實(shí)施例根據(jù)各種修改和改進(jìn)與所描述的實(shí)施例不同。
[0024]在動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(DRAM)中，存儲(chǔ)單元用于通過(guò)多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件(包括電容器、寄生體電容器以及其他存儲(chǔ)器存儲(chǔ)方法)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在半導(dǎo)體制造期間，很可能存在少數(shù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件有缺陷。在出現(xiàn)這種故障的情況下，半導(dǎo)體裝置可以通過(guò)使用冗余來(lái)補(bǔ)償，其中使用可選的存儲(chǔ)元件來(lái)代替已經(jīng)故障的那些存儲(chǔ)元件。這種冗余通常采取列冗余(CR)或者行冗余(RR)的形式。
[0025]半導(dǎo)體制造的發(fā)展形成了將半導(dǎo)體的多個(gè)層結(jié)合在一起的能力。這些層有時(shí)被稱作半導(dǎo)體的基片或者單獨(dú)的芯片。該多個(gè)層提供增加半導(dǎo)體芯片的容量且同時(shí)最小增加組件區(qū)域的機(jī)制。為此，可在本文中將多個(gè)層的組合稱作層的“系統(tǒng)”。盡管通過(guò)多個(gè)層來(lái)聚合空間增加了可用空間，但在優(yōu)化半導(dǎo)體層的有效性方面仍然存在問(wèn)題。例如，在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，每個(gè)層具有行冗余和列冗余，并且芯片的總的可用空間不是最優(yōu)的。需要能夠?qū)⑷哂鄡?yōu)化到半導(dǎo)體產(chǎn)品的單個(gè)或多個(gè)層上的系統(tǒng)和方法。
[0026]如本文所公開(kāi)的，在一個(gè)實(shí)施例中，將由塊或單元表示的所有冗余存儲(chǔ)元件分配到主層內(nèi)。從層沒(méi)有任何冗余塊或單元。在創(chuàng)建包括多個(gè)層的存儲(chǔ)裝置時(shí)，主層僅需要與從層的缺陷信息相關(guān)的信息。此外，由于在主層中存儲(chǔ)所有冗余信息，因此可將對(duì)冗余的控制邏輯放置在主層中，從而可以減少?gòu)膶由系耐鈬壿媺K(peripheral logic block)的大小。一旦來(lái)自堆疊的從芯片的所有缺陷信息被聚集到主芯片內(nèi)，則燒斷主層的冗余邏輯內(nèi)的相關(guān)熔絲，以便從存儲(chǔ)器控制器訪問(wèn)從層或者主層的任何缺陷位置，其中在主層處訪問(wèn)對(duì)應(yīng)的冗余單元而不是訪問(wèn)有缺陷的存儲(chǔ)單元。在主芯片中合并冗余保證了比傳統(tǒng)方法更有效的冗余邏輯控制以及更快的訪問(wèn)時(shí)間。[0027]實(shí)際上，本公開(kāi)能夠用主芯片的冗余輕易地解決從芯片上的缺陷。本文公開(kāi)了通過(guò)為至少一個(gè)從層的缺陷替換分配位于所有附接的半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)主層上的冗余，來(lái)將行和列冗余放入該至少一個(gè)主層的各種設(shè)計(jì)、系統(tǒng)、設(shè)備和方法。此外，本文公開(kāi)了使用與多個(gè)半導(dǎo)體層內(nèi)的特定存儲(chǔ)元件的故障相關(guān)的信息，來(lái)優(yōu)化具有多個(gè)層的半導(dǎo)體產(chǎn)品的制造的各種設(shè)計(jì)、系統(tǒng)、設(shè)備和方法。本文公開(kāi)了與半導(dǎo)體相關(guān)的其他創(chuàng)新設(shè)計(jì)、系統(tǒng)、設(shè)備和方法，并且所列舉的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)應(yīng)被解釋為以清晰為目的示例，并且不限于本文公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施例。
[0028]圖1示出了主層100，其包括第一主存儲(chǔ)單元陣列102、第二主存儲(chǔ)單元陣列104、第三主存儲(chǔ)單元陣列106、第四主存儲(chǔ)單元陣列108、讀寫(xiě)控制(RD/WR) 144、冗余邏輯和寄存器(RLR) 142、硅穿孔(TSV) 160，以及輸入/輸出(I/O)接口 140。每個(gè)主存儲(chǔ)單元陣列102、104、106、108分別耦合到RR和CR。第一主存儲(chǔ)單元陣列102耦合到CR112和RR122。第二主存儲(chǔ)單元陣列104耦合到CRl 14和RR124。第三主存儲(chǔ)單元陣列106耦合到CRl 16和RR126。第四主存儲(chǔ)單元陣列108耦合到CRl 18和RR128。主層100被配置為使用TSV160與另外的層通信?？苫诖鎯?chǔ)器產(chǎn)品的生產(chǎn)要求、所使用的存儲(chǔ)器類(lèi)型以及加工技術(shù)節(jié)點(diǎn)來(lái)選擇CR和RR的大小?？擅鞔_預(yù)期的是，在一些可替換的實(shí)施例中，在主層中用CR和RR代替每個(gè)有缺陷的主存儲(chǔ)單元。
[0029]I/O接口 140用于促成與其他裝置的通信。I/O接口 140可使用多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的任何一個(gè)，并且可使用多個(gè)不同的接口方案進(jìn)行連接，包括封裝球或者引腳。此外，I/o接口140可包括諸如緩沖器或其他組件之類(lèi)的附加元件，以更改或提升主層100的操作。因此，I/O接口 140可包括外部連接(接口)和內(nèi)部組件(緩沖器、通信邏輯等)。應(yīng)明確地理解，I/O接口 140可控制主層100的讀取和寫(xiě)入操作，以及通過(guò)TSV160控制另外的從層的讀取和寫(xiě)入操作。
[0030]冗余邏輯和寄存器(RLR) 142可包括在冗余寄存器中存儲(chǔ)的缺陷信息。該寄存器包含與主層100以及該主層100連接到的任何從層的每個(gè)單元故障的行和列地址相關(guān)的信息。一旦來(lái)自主層100和由該主層100控制的任何從層的所有缺陷信息被聚集到主層100內(nèi)，則燒斷主層的冗余邏輯中的相關(guān)熔絲以及從層中的相關(guān)熔絲。當(dāng)訪問(wèn)從層或者主層的任何缺陷位置時(shí)，在主層處訪問(wèn)其對(duì)應(yīng)的冗余單元，而不是訪問(wèn)從層。這種主層中的集中冗余帶來(lái)比傳統(tǒng)方法更有效的冗余邏輯控制以及更快的訪問(wèn)時(shí)間。
[0031]RLR142被配置為基于總的冗余單元和總的堆疊的層來(lái)確定包括主層100和至少一個(gè)從層的系統(tǒng)是否是可修復(fù)的。RLR142包括與主層100和由主層100控制的每個(gè)從層的故障數(shù)量相關(guān)的信息。如將在圖7中更詳細(xì)地描述的，一旦確定了系統(tǒng)總的故障，可以做出對(duì)于可修復(fù)或者不可修復(fù)狀態(tài)的確定。
[0032]TSV160意在說(shuō)明可用于向各個(gè)層提供連接性的一種連接。TSV是可以大體(如果不是完全)穿過(guò)基片并且被完全包含在堆疊的基片的外圍之內(nèi)的垂直連接元件。TSV與沿堆疊的存儲(chǔ)裝置的外部邊緣延伸的垂直連接元件不同，并且在很大程度上取代了該垂直連接元件。傳統(tǒng)地，需要這樣的外部接線(即，在外圍上布置的接線)來(lái)可操作地連接堆疊的裝置。該接線增加了由堆疊的裝置所占用的總的橫向面積，并且通常需要在堆疊中的相鄰基片之間插入層。由于TVS垂直向上穿過(guò)基片，因此除了由堆疊中的最大基片的外圍限定的橫向面積，不需要額外的橫向面積。此外，TSV會(huì)縮短通過(guò)裝置的堆疊的某些關(guān)鍵信號(hào)路徑的總長(zhǎng)度，因此有助于加快操作速度。盡管TSV具有這些優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)明確地理解，諸如前述的外部接線之類(lèi)的其他類(lèi)型的連接可用來(lái)代替TSV160。TSV160表示主層和至少一個(gè)從層之間的連接，并且不應(yīng)被解釋為對(duì)本公開(kāi)的期望范圍的限制。
[0033]圖2是從層200的示例。從層200包括第一從存儲(chǔ)單元陣列202、第二從存儲(chǔ)單元陣列204、第三從存儲(chǔ)單元陣列206和第四從存儲(chǔ)單元陣列208以及TSV260。在一些實(shí)施例中，從層200還包括測(cè)試邏輯212和冗余寄存器214。在從層200中出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤的情況下，可通過(guò)TSV260使用來(lái)自主層100的冗余存儲(chǔ)器來(lái)補(bǔ)償該故障或錯(cuò)誤。由于從層200的冗余包含在主層100中，因此圖2中沒(méi)有示出冗余。然而，可以預(yù)期的是，除了在主層100上提供的冗余，類(lèi)似于圖1所示的冗余，可在一個(gè)、一些或者所有從層200上提供一些行和列冗余，并且該行和列冗余可由主層100控制。因此，不應(yīng)該將在主層100中的行和列冗余的使用看作是示例性的，并且不限制關(guān)于從層200上的附加冗余。
[0034]除了圖1所示的存儲(chǔ)陣列還包括RR區(qū)域和CR區(qū)域，第一從存儲(chǔ)單元陣列202、第二從存儲(chǔ)單元陣列204、第三從單元存儲(chǔ)陣列206和第四從存儲(chǔ)單元陣列208是與圖1中討論的那些存儲(chǔ)單元陣列實(shí)質(zhì)類(lèi)似的存儲(chǔ)單元陣列。如上文所討論的，可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的、能夠存儲(chǔ)可被檢索的信息的任何方式來(lái)實(shí)現(xiàn)這些存儲(chǔ)單元陣列。
[0035]出于示例的目的，在一個(gè)實(shí)施例中，第一主存儲(chǔ)單元陣列102為第一從存儲(chǔ)單元陣列202提供冗余。第二主存儲(chǔ)單元陣列104為第二從存儲(chǔ)單元陣列204提供冗余。第三主存儲(chǔ)單元陣列106為第三從存儲(chǔ)單元陣列206提供冗余。第四主存儲(chǔ)單元陣列108為第四從存儲(chǔ)單元陣列208提供冗余。本文描述的關(guān)系的目的在于舉例說(shuō)明。示出了單個(gè)主存儲(chǔ)單元陣列為系統(tǒng)的每一層上的單個(gè)從存儲(chǔ)單元陣列提供冗余。然而，應(yīng)明確地理解，在可替換的實(shí)施例中，單個(gè)主存儲(chǔ)單元陣列可以為單個(gè)層上的多個(gè)從存儲(chǔ)單元陣列提供冗余。為了方便起見(jiàn)，使用用于為多個(gè)層的每一層上的單個(gè)從存儲(chǔ)單元提供冗余的單個(gè)主存儲(chǔ)單元的描述，應(yīng)明確地理解，單個(gè)主存儲(chǔ)單元可用于為單個(gè)層上的多個(gè)存儲(chǔ)單元陣列提供冗余。
[0036]測(cè)試邏輯212用于確定從層200內(nèi)存在故障。應(yīng)明確地理解，在一些實(shí)施例中，可將測(cè)試邏輯212的功能卸載到主層100。因此，應(yīng)理解從層200上的測(cè)試邏輯212的存在是可選的。
[0037]冗余寄存器214可用于存儲(chǔ)與從層200內(nèi)的故障的位置相關(guān)的信息。應(yīng)明確地理解，在一些實(shí)施例中，冗余寄存器214可能不存在，并且由冗余寄存器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在RLR142中。因此，在一些實(shí)施例中，冗余寄存器214的存在是可選的。
[0038]從層200使用TSV260耦合到至少一個(gè)主層。如上文所述，可將TSV260實(shí)現(xiàn)為連接的一種可選形式，并且描述TVS的使用是為了清楚和非限制性的目的。
[0039]應(yīng)明確地理解，可以通過(guò)使用分配給每個(gè)從層的附加地址主從位(MSB)在系統(tǒng)中使用多個(gè)從層。該附加地址位用于標(biāo)識(shí)故障的位置。
[0040]圖3是將主層100耦合到從層200的示意圖300。在該示例中，主層100包括通過(guò)TSV260耦合到從層200的TSV160。在一些實(shí)施例中，TSV160到TSV260的連接可以是由TSV160和TSV260中對(duì)應(yīng)的TSV之間的物理結(jié)合形成的直接電連接。圖3不應(yīng)該被解釋為要求在主層100和從層200之間具有分離的元件或者實(shí)質(zhì)的分離。圖3是具有主層100和從層200的一個(gè)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。
[0041]圖4是與圖3實(shí)質(zhì)類(lèi)似的示意圖400，其示出了添加通過(guò)TSV460和TSV260連接到從層200的第二從層402。應(yīng)理解，盡管第二從層通過(guò)從層200連接到主層100，但可通過(guò)主層100來(lái)控制該第二從層402。這還明確地說(shuō)明，從層200的TSV260可形成到多于一個(gè)層的連接，例如TSV260形成到TSV160和TSV460的連接。圖4是具有主層100和兩個(gè)從層的一個(gè)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。第二從層402包括與圖2中的那些元件實(shí)質(zhì)類(lèi)似的元件，包括第一、第二、第三和第四從存儲(chǔ)陣列。主層100的第一、第二、第三和第四主存儲(chǔ)單元陣列分別向第二從層402的第一、第二、第三和第四從存儲(chǔ)單元陣列提供冗余。
[0042]圖5是與圖4實(shí)質(zhì)類(lèi)似的示意圖500，其示出了添加通過(guò)TSV560、TSV460、TSV260和TSV160經(jīng)過(guò)從層200和第二從層402連接到主層100的第三從層502。圖5是具有主層100和三個(gè)從層的一個(gè)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。第三從層502包括與圖2中的那些元件實(shí)質(zhì)類(lèi)似的元件，包括第一、第二、第三和第四從存儲(chǔ)陣列。主層100的第一、第二、第三和第四主存儲(chǔ)單元陣列向第一從層200、第二從層402和第三從層502的第一、第二、第三和第四從存儲(chǔ)單元陣列提供冗余。應(yīng)理解，可能存在用于促成主層100和外部裝置之間的通信的連接，例如球或者引腳連接。
[0043]包括多個(gè)層的系統(tǒng)的可修復(fù)性主要取決于系統(tǒng)內(nèi)故障的類(lèi)型。包括多個(gè)層的系統(tǒng)中的故障被指定為行、列或者單個(gè)類(lèi)型的故障。如圖1所示，對(duì)于每個(gè)存儲(chǔ)單元陣列來(lái)說(shuō)，存在CR和RR。盡管對(duì)行和列之間的描述是任意的，但這樣做在該描述與不同的存儲(chǔ)單元陣列相關(guān)時(shí)有益于保持方向。行故障與沿字線方向的一組存儲(chǔ)元件的故障相關(guān)，或者與字線有關(guān)的缺陷相關(guān)。列故障與沿位線的一組存儲(chǔ)元件的故障相關(guān)，還與位線缺陷以及相關(guān)電路和數(shù)據(jù)線相關(guān)。單個(gè)故障與存儲(chǔ)單元元件自身的單個(gè)隨機(jī)故障相關(guān)。應(yīng)明確地理解，為了效率可建立特定閾值，該閾值定義了何時(shí)故障構(gòu)成整行或者整列。例如，如果兩個(gè)獨(dú)立的故障沒(méi)有共同的行地址或者列地址，則可以將它們看作單個(gè)隨機(jī)故障，然而，如果三個(gè)獨(dú)立的故障具有相同的行或列地址，則可將它們看作行或列故障。這樣，可以有效利用可用的行和列冗余?？梢杂萌魏稳哂?行或列)來(lái)代替隨機(jī)單個(gè)位故障。然而，僅能用行冗余來(lái)代替關(guān)于字線缺陷或者相關(guān)邏輯故障的行故障。類(lèi)似地，僅能用列冗余來(lái)修復(fù)列故障。因此，應(yīng)該首先執(zhí)行對(duì)于行和列故障的檢測(cè)和聚集，并且接著用剩余的行或列冗余來(lái)修復(fù)隨機(jī)故障。圖6是其中使用多組TSV將多個(gè)從層連接到主層100的系統(tǒng)600的示例。在該示例中，使用分離的兩組TSV (106a、106b)將主層連接到兩個(gè)從層(200、402)。這是其中使用分離的兩組TSV將多個(gè)從層連接到單個(gè)主層的示例。應(yīng)明確地理解，在該示例中，可在主層上使用附加的支持元件，例如，附加的RD/WR控制可用于TSV的每個(gè)附加組。
[0044]圖7是確定包括多個(gè)層的系統(tǒng)是否可修復(fù)的一個(gè)方法的流程圖700。在塊704中，系統(tǒng)檢驗(yàn)存儲(chǔ)單元。在一些實(shí)施例中，通過(guò)測(cè)試每個(gè)存儲(chǔ)元件以確定其可以讀取和寫(xiě)入至少一個(gè)數(shù)據(jù)元素來(lái)執(zhí)行該檢驗(yàn)。在塊706中，系統(tǒng)確定該系統(tǒng)的層內(nèi)的任何故障的位置。塊706中的確定包括收集按行、列或者單個(gè)類(lèi)型故障分類(lèi)的所有缺陷位置。在塊712中，確定芯片是否可修復(fù)。對(duì)于系統(tǒng)是否可修復(fù)的確定基于故障的總數(shù)，以及芯片內(nèi)的行和列以及隨機(jī)單個(gè)位故障的數(shù)量，并且可采用多種不同的方式來(lái)執(zhí)行該確定，包括下面描述的那些方式。
[0045]在第一示例中，假設(shè)在主和至少一個(gè)從存儲(chǔ)單元陣列之間存在電鏈接。換句話說(shuō)，第一主存儲(chǔ)單元陣列的冗余CR112和RR122可用于修復(fù)每個(gè)從層的第一從存儲(chǔ)陣列中的故障。因此，第一主存儲(chǔ)單元陣列可補(bǔ)償多個(gè)不同的存儲(chǔ)單元陣列中的故障。每個(gè)行和列故障被看作是單個(gè)故障。
[0046]可在下列方程中示出關(guān)于特定的一組存儲(chǔ)單元陣列的這種行的關(guān)系:
[0047]RF (m) +RF (s) <=RR (m) [方程 I]
[0048]其中RF(m)是主存儲(chǔ)單元陣列中行故障的總數(shù)，RF(S)是陣列中從存儲(chǔ)單元中的行故障的總數(shù)，并且RR(m)是主層中可用的冗余行的數(shù)量。列的關(guān)系可表現(xiàn)為如下列方程所示的那樣:
[0049]CF (m) +CF (s) <=CR (m) [方程 2]
[0050]其中CR(m)是主存儲(chǔ)單元陣列中列故障的總數(shù)，CF(S)是陣列中從存儲(chǔ)單元中的列故障的總數(shù)，并且CR(m)是主層中可用的冗余列的數(shù)量。單個(gè)隨機(jī)故障的關(guān)系可表現(xiàn)為如下列方程所示的那樣:
[0051 ] (CR (m) +RR (m)) - (CF (m) +CF (s) +RF (m) +RF (s) +SF (m) +SF (s)) >=0 [方程 3]
[0052]其中，SF(m)是主存儲(chǔ)單元陣列中單個(gè)故障的總數(shù)，并且SF(S)是從存儲(chǔ)單元陣列中單個(gè)故障的總數(shù)。在該實(shí)施例中，為了使得層是可修復(fù)的，必須滿足全部三個(gè)方程。當(dāng)在塊712中確定系統(tǒng)可修復(fù)時(shí)，在塊716中，該系統(tǒng)將修復(fù)信息存儲(chǔ)到RLR142中。當(dāng)在塊712中確定系統(tǒng)不可修復(fù)時(shí)，在塊714中，該系統(tǒng)存儲(chǔ)報(bào)告不可修復(fù)狀態(tài)。
[0053]應(yīng)明確地理解，在本文所公開(kāi)的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段期間，可基于主和從層的需求選擇RR(m)和CR(m)的分配。圖8是在確定如何匹配和優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)的層時(shí)如何使用該過(guò)程的示例。除了以下內(nèi)容，圖8與圖7實(shí)質(zhì)類(lèi)似:當(dāng)在塊802中確定不存在足夠空間來(lái)用于修復(fù)時(shí)，如塊804中所示，通過(guò)選擇具有不同數(shù)量的恢復(fù)行和列的新的主層為恢復(fù)分配額外空間。應(yīng)明確地理解，應(yīng)該僅有一個(gè)主層用于與外部系統(tǒng)、層或芯片通信，從而避免兩個(gè)主層之間的邏輯操作爭(zhēng)用。本系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以在制造系統(tǒng)之前確定每個(gè)系統(tǒng)的可修復(fù)或者不可修復(fù)狀態(tài)，以及還可以在創(chuàng)造每個(gè)系統(tǒng)之前確定每個(gè)系統(tǒng)所需的冗余，從而有助于選擇有效的主層。
[0054]圖9是可以如何將恢復(fù)行和列用于與圖2和3中示出的實(shí)施例類(lèi)似的裝置的示例900。在該實(shí)施例中，在第一從存儲(chǔ)陣列202中示出行故障(rf) 902rf、在第三從存儲(chǔ)陣列中示出列故障(cf)904cf，以及在第四主存儲(chǔ)單元陣列中示出單個(gè)故障(sf)906sf。如前所述，第一主存儲(chǔ)單元陣列102為每個(gè)“第一”從存儲(chǔ)單元以及第一主單元陣列提供恢復(fù)。因此，在RR122中找到關(guān)于行故障902rf的恢復(fù)，由RR902rr示出。在CR116中找到關(guān)于列故障904cf的恢復(fù)，由CR904cr示出。在列恢復(fù)118中找到關(guān)于單個(gè)故障906sf的恢復(fù)，由單個(gè)恢復(fù)(sr) 906sr示出。
[0055]可預(yù)期的是，多個(gè)主層可用于單個(gè)系統(tǒng)1000中。圖10示出了具有主層100和第二主層1002的系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，主層100通過(guò)該主層中的TSV160和從層中的TSV260連接到從層。第二主層1002通過(guò)第二從層302中的TSV360和第二主層1002中的TSV1060連接到第二從層。第二主層1002還包括與I/O接口 140實(shí)質(zhì)類(lèi)似的I/O接口 1040。這樣，多個(gè)主層可與多個(gè)從層一起用于單個(gè)系統(tǒng)?？深A(yù)期的是，可添加附加組件1050來(lái)橋接I/O接口 140和I/O接口 1040，以允許對(duì)系統(tǒng)1000的單個(gè)訪問(wèn)?？商鎿Q地，可省略組件1050，在這種情況下，對(duì)于所有外部控制信號(hào)可形成僅從第二主層1002到封裝球的TSV連接，并且可將組件100用作偽從層。組件100 (另外的主層)的未連接的外部信號(hào)可被轉(zhuǎn)換到通過(guò)1002連接到封裝球的其他基于TSV的內(nèi)部信號(hào)。[0056]圖11是示出在主和從芯片之間的冗余分配映射的流程圖。圖11中所示的流程圖被執(zhí)行兩次。在第一次迭代中，為行和列故障分配冗余。在第二次迭代中，為隨機(jī)故障分配冗余。
[0057]在塊1102中，讀取冗余信息。該信息具有四個(gè)離散部分，如下表所示:
[0058]表1:冗余信息
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 包括第一冗余存儲(chǔ)元件、輸入/輸出接口、第一層熔絲盒和熔絲燒斷控制的第一層； 通過(guò)第一連接耦合到所述第一層的第二層，該第二層包括第二層存儲(chǔ)元件和耦合到所述第一冗余存儲(chǔ)元件的第二層熔絲盒；以及 耦合到所述第一層的冗余寄存器，其中當(dāng)所述第二層存儲(chǔ)元件的部分出現(xiàn)故障時(shí)，所述冗余寄存器向所述熔絲燒斷控制提供信息，該熔絲燒斷控制通過(guò)在所述第一層熔絲盒和所述第二層熔絲盒中燒斷元件來(lái)分配所述第一冗余存儲(chǔ)元件的部分，以便為所述第二層存儲(chǔ)元件的故障部分提供冗余。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一層還包括第一層存儲(chǔ)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一冗余存儲(chǔ)元件包括列冗余存儲(chǔ)器和行冗余存儲(chǔ)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述連接是硅穿孔(TSV)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，還包括通過(guò)所述第二層耦合到所述第一層的第三層，其中所述第三層包括第三層存儲(chǔ)元件和耦合到所述第一冗余存儲(chǔ)元件的第三層熔絲盒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括耦合到所述第一層的第四層，其中所述第四層包括第四層存儲(chǔ)元件和耦合到所述第一冗余存儲(chǔ)元件的第四層熔絲盒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所 述的系統(tǒng)，包括通過(guò)第二連接耦合到所述第一層的第五層，其中所述第五層包括第五層存儲(chǔ)元件和通過(guò)第二連接耦合到所述第一冗余存儲(chǔ)元件的第五熔絲盒。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述輸入/輸出接口耦合到包括第二冗余存儲(chǔ)元件、第二輸入/輸出接口和第二熔絲燒斷控制的層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二層還包括冗余存儲(chǔ)元件。
10.一種方法，包括: 檢驗(yàn)位于包括存儲(chǔ)單元的半導(dǎo)體材料的至少三個(gè)層上的多個(gè)存儲(chǔ)單元； 確定在所述包括存儲(chǔ)單元的半導(dǎo)體材料的至少三個(gè)層內(nèi)的故障的位置； 向在所述包括存儲(chǔ)單元的半導(dǎo)體材料的至少三個(gè)層內(nèi)的每個(gè)故障分配類(lèi)型； 基于三個(gè)層中的至少兩個(gè)層的故障可由其中一個(gè)層修復(fù)，根據(jù)故障的位置和類(lèi)型確定芯片是否可修復(fù)；以及 在其中一個(gè)層上存儲(chǔ)修復(fù)信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 在其中一個(gè)層上分配空間，以便為位于至少兩個(gè)層上的故障提供冗余。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述修復(fù)信息包括行地址、列地址、有效位和兩個(gè)標(biāo)簽位。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述兩個(gè)標(biāo)簽位用于表示故障的類(lèi)型，并且其中從以下的組中選擇故障的類(lèi)型:行、列或者單個(gè)故障。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述修復(fù)信息存儲(chǔ)在冗余寄存器中。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中通過(guò)燒斷熔絲盒中的至少一個(gè)熔絲來(lái)執(zhí)行分配。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述分配包括讀取所有修復(fù)信息，并且在第一次迭代中為列和行故障分 配冗余，以及在第二次迭代中為單個(gè)故障分配冗余。
【文檔編號(hào)】G11C11/4063GK103814410SQ201280045214
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月16日
【發(fā)明者】潘弘柏 申請(qǐng)人:莫塞德技術(shù)公司