JP2006318115A - Semiconductor storage device, semiconductor storage device functional test method, and electronic device comprising semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アドレスのランダム化に係わり、特に、擬似乱数発生手段からの乱数を用いてアドレスやデータをランダムに指定し、特定のビット配列で生じる欠陥やデータ化け等の機能障害を検出するように成した半導体記憶装置及び半導体記憶装置機能検査方法並びに半導体記憶装置を有する電子機器に関する。 The present invention relates to address randomization, and in particular, addresses and data are randomly specified using a random number from a pseudo-random number generation means to detect functional failures such as defects and data corruption that occur in a specific bit array. The present invention relates to a semiconductor memory device, a semiconductor memory device function inspection method, and an electronic apparatus having the semiconductor memory device.
従来から、通常動作モード時にはマイクロシーケンサでマイクロプログラムに従って生成された実行マイクロ命令のアドレス(実行命令アドレス)をプログラムカンタに入力し、試験モードでは擬似乱数発生器で生成された乱数をアドレスとしてプログラムカウンタに入力することで、試験モードにおいてマイクロシーケンスからの命令がランダムに読み出されることにより、加速試験時にあらゆるインストラクション間の遷移が可能となり、これらの遷移における故障モードの検出を可能にし、故障検出率を向上させることができる様にした集積回路が特許文献1に開示されている。
Conventionally, in the normal operation mode, the address of the execution microinstruction (execution instruction address) generated according to the microprogram by the microsequencer is input to the program counter. In the test mode, the program counter uses the random number generated by the pseudo random number generator as the address. In the test mode, instructions from the micro-sequence are randomly read out, allowing transitions between all instructions during the acceleration test, enabling detection of failure modes in these transitions, and increasing the failure detection rate. An integrated circuit that can be improved is disclosed in
図4は特許文献1に開示の集積回路(LSI)を示すものである。図4はマイクロプログラムに従って機能するようなLSIの命令制御部の機能的系統図である。図4の回路ではマイクロ命令は16ビットで構成されていて、8ビットのアドレスを指定することで、インストラクションROM12から読み出される。
FIG. 4 shows an integrated circuit (LSI) disclosed in
通常の動作では、マイクロシーケンサ14がプログラムに従って次の実行命令のアドレスを破線の様にプログラムカウンタ13に与え、このプログラムカウンタ13の値が示すインストラクションROM12のアドレス領域から次の実行命令が読出され、命令レジスタ11に書込まれた後、実際に命令が実行される。試験時においては、コントロール信号入力線21からコントロール信号を入力することで、マイクロシーケンサ14はマイクロプログラムに関係なく単純に出力を1つずつカウントしていくインクリメンタとして動作するようになる。従って、インストラクションROM12には連続したアドレスが与えられるので、アドレスの順番に従って命令が実行される。このような実行モードで回路を動作させることでダイナミックな加速試験を行う。
In normal operation, the
この様に、マイクロシーケンサの命令をインストラクションROM12のアドレス順に実行させているが、実際の通常動作時においてLSIがマイクロプログラムによって動作しているときには、命令はアドレス順に実行されるのではなく、ジャンプ命令やサブルーチン呼び出し等の命令のときには、不連続なアドレスの命令が実行されている。このようにアドレスが不連続に変わるようなインストラクション遷移の際に起こる故障モードに対しては、上述の従来回路では加速試験で十分に検出することができない問題があった。
In this way, the microsequencer instructions are executed in the order of the addresses in the
そこで、加速試験時にアドレスが不連続な命令を続けて実行されるようなダイナミック動作をLSIに行わせることで、インストラクション間の遷移に特有の故障モードの検出を容易にし、故障検出率を向上させるために、図4において、動作モード制御信号入力端子22にアドレス選択セレクタ15を接続し、マイクロシーケンサ14のアドレス出力と擬似乱数発生器16の乱数出力をアドレス選択セレクタ15の入力に供給し、アドレス選択セレクタ15の出力をプログラムカウンタ13の入力に供給している。
Therefore, by causing the LSI to perform dynamic operations such that instructions with discontinuous addresses are continuously executed during accelerated tests, it is easy to detect failure modes specific to transitions between instructions and improve failure detection rates. For this purpose, in FIG. 4, the
図4の機能的系統図において、通常の動作を行うときは動作モード制御信号入力端子22に通常動作モードに対応したコントロール信号が入力され、アドレス選択セレクタ15はプログラムカウンタ13へのデータ入力として、図示しないマイクロプログラムに従って生成されるマイクロシーケンサ14のアドレス出力を選択する。これに対し、試験時においては動作モード制御信号入力端子22に試験モードに対応するコントロール信号が入力され、アドレス選択セレクタ15はプログラムカウンタ13の入力として擬似乱数発生器16の出力を選択する。これにより、プログラムカウンタ13には擬似乱数発生回路16で発生した乱数が読み込まれ、インストラクションROM12からはその乱数値をアドレスとしてもつようなマイクロ命令が読み出され、実行される。
In the functional system diagram of FIG. 4, when performing a normal operation, a control signal corresponding to the normal operation mode is input to the operation mode control signal input terminal 22, and the
従って、次にどの命令が読み出されるかは擬似乱数発生器16により全くランダムであり、アドレス値(アドレスの順番)に関係なくランダムに命令が実行される。この試験モードで動作させることにより、LSIの内部状態を、命令のアドレスの順番に関係なくダイナミックに変化させることができ、単純にアドレスがインクリメントされるような従来の試験モードではありえなかった命令間の遷移も行うことができる。LSIの加速試験のときにこのような試験モードで回路を動作させることで、従来の試験法では検出できなかったLSI内部状態の遷移に対する特有な故障モードを検出することが可能となる旨の技術が開示されている。
Accordingly, the next instruction to be read out is completely random by the pseudo
上述の特許文献1に開示されている技術は、LSIの加速試験における故障検出率を向上させるためにプログラムカウンタ13への入力を選択するセレクタ15と、セレクタ15に接続された擬似乱数発生回路16を設けて、LSIの加速試験時に、プログラムカウンタ13に擬似乱数発生器16で発生した乱数を入力することで、マイクロプログラムをアドレスの順番に関係なくランダムに実行させ、命令間の遷移時に特有の故障モードを検出する様にしたLSIに関するものである。
The technique disclosed in
又、半導体記憶装置への書き込みデータとして、擬似乱数発生器の出力を乱数或いはその反対のデータで選択することで0から1、1から0への書換え、読出しを容易にし、テストパターン数を削減する様にしたテスト機能付半導体集積回路が特許文献2に開示されている。
In addition, by selecting the output of the pseudo random number generator as random data or the opposite data as the data to be written to the semiconductor memory device, rewriting from 0 to 1, 1 to 0, reading is facilitated, and the number of test patterns is reduced. A semiconductor integrated circuit with a test function configured as described above is disclosed in
特許文献2の構成を図5に示す。図5において、23はメモリ、24はメモリ23に対する書込み或いは読出しアドレス、25は書込み或いは読出しアドレス24となる乱数信号を生成する擬似乱数発生器、26は乱数信号、27は乱数信号26を生成する擬似乱数発生器、28は乱数信号26の反転信号、29は乱数信号26を入力して乱数信号の反転信号28を出力する反転回路、30はメモリ23に書込む書込みデータ、31は乱数信号26と乱数信号の反転信号28のうちの一方を書込みデータ30として選択するための選択回路、32はメモリ23からの読み出しデータ、33はメモリ26から読出される読出しデータ32を順次圧縮するデータ圧縮器、34はデータ圧縮器33から出力される圧縮結果、35は各回路動作を制御するための制御信号、36は制御信号35を出力する制御回路である。
The configuration of
上述のテスト機能付半導体集積回路の動作は、まず、メモリ23への書込みデータ30として擬似乱数発生器27の出力信号26を選択するか、その反転信号28を選択するかのテストモード設定を行う第1の手順でメモリ23への書き込みデータ30として擬似乱数発生器27の出力信号26を選択する場合をテストモード1、その反転信号28を選択する場合をテストモード2とする。次の第2の手順においてはメモリ23のセルフテスト動作を開始すると、擬似乱数発生器25、27とデータ圧縮器33の内容を初期化する。その後、アドレス24が示すメモリ23の領域のデータを読出し、読出しデータ32をデータ圧縮器33で圧縮し、アドレス24が示すメモリ23の領域に、テストモード設定に従った書込み信号30を書き込み、擬似乱数発生器25、27の内容を更新する。第3の手順ではこの読出し、データ圧縮、書込み、更新の動作を繰り返して全メモリセルに書き込む。その後、第4の手順としてデータ圧縮器33の内容により故障診断を行う。以上の手順1から手順4までを、テストモードをかえて4回行うことにより、全メモリセルに対して1から0の書換え、0から1の書換え、並びに0、1の読み出し動作確認ができる。この時の所要テストパターン数(全書き込みデータの数と全読み出しデータの数の和)は、メモリ23のワード数の約5〜8倍程度となる旨の開示がある。
In the operation of the above-described semiconductor integrated circuit with a test function, first, a test mode is set to select the
上述の特許文献2に開示されているメモリ23のセルフテスト回路は、書込みデータとして擬似乱数発生器27の出力である乱数データ26或いはその乱数データの反転データ28のどちらかを選択できる構成とし、メモリ23に対する書込みデータとして乱数データ26を選択する場合と、乱数データの反転データ28を選択する場合とを設けて、擬似乱数データの書込みデータ26として書込んだ場合のテストと、乱数データの反転信号を書込みデータ28として書き込んだ場合のテストを行ない、全メモリセルに対して1から0の書換え、0から1の書換え、並びに0、1の読み出し動作確認が容易に行えて所要テストパターン数の少ないセルフテスト回路が実現しようとするものである。従来のシステムバス(アドレス、データ)や半導体メモリのアドレス、データバスで発生するクロストークによる機能課題(欠陥、データ化け)の検出は、連続した長時間動作検査でも発見しにくく、状態が時間と共に変化するような信頼性に関しては現状、検出は不可能な場合が多い。
本発明は上述の課題を解決するために成されたもので、本発明はこれらシステムバスやメモリバスで発生する機能課題を簡単に検出可能な半導体記憶装置及び半導体記憶装置機能検査方法並びに半導体記憶装置を有する電子機器を提案することを目的とする The present invention has been made to solve the above-described problems. The present invention is a semiconductor memory device, a semiconductor memory device function inspection method, and a semiconductor memory capable of easily detecting a function problem occurring in these system buses and memory buses. The purpose is to propose an electronic device having a device
第1の本発明の半導体記憶装置は、プロセッサからのアドレス或いはデータが乱数生成手段を通じてランダムにシステムバス或いはメモリバスを介して半導体記憶装置に書込み或いは読出される半導体記憶装置において、システムバス或いはメモリバスで発生するクロストーク等で生ずるアドレス或いはデータを検出する様にしたものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device in which an address or data from a processor is randomly written to or read from a semiconductor memory device via a system bus or a memory bus through random number generation means. An address or data generated by crosstalk or the like generated on the bus is detected.
第2の本発明の半導体記憶装置は、プロセッサからのアドレス或いはデータが乱数生成手段を通じてランダムにシステムバス或いはメモリバスを介して半導体記憶装置に書込み或いは読出される半導体記憶装置において、半導体記憶装置に乱数生成装置で書込まれた乱数アドレスのデータを書込むと共に半導体記憶装置に書込まれた乱数アドレスのデータを読出し、書込みデータと読出しデータは比較手段を介して比較することで特定のビット配列で生ずる機能障害を検出する様にしたものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device in which an address or data from a processor is randomly written to or read from a semiconductor memory device via a system bus or a memory bus through random number generation means. The random number address data written by the random number generator is written and the random address data written to the semiconductor memory device is read, and the write data and the read data are compared via a comparing means to thereby generate a specific bit arrangement. This is intended to detect functional failures that occur in
第3の本発明の半導体記憶装置機能検査方法は、プロセッサからのアドレス或いはデータが乱数生成手段を通じてランダムにシステムバス或いはメモリバスを介して半導体記憶装置に書込み或いは読出される半導体記憶装置機能検査方法において、半導体記憶装置に乱数生成装置で書込まれた乱数アドレスのデータを書込むと共に半導体記憶装置に書き込まれた乱数アドレスのデータを読出し、書込みデータと読出しデータは比較手段を介して比較することで特定のビット配列で生ずる機能障害を検出する様にしたものである。 The semiconductor memory device function testing method of the third aspect of the present invention is a semiconductor memory device function testing method in which an address or data from a processor is randomly written to or read from a semiconductor memory device via a system bus or a memory bus through random number generation means. The random number address data written by the random number generator is written to the semiconductor memory device, and the random address data written to the semiconductor memory device is read, and the write data and read data are compared via the comparison means. In this case, a malfunction occurring in a specific bit arrangement is detected.
第4の本発明の半導体記憶装置を有する電子装置は、プロセッサからのアドレス或いはデータが乱数生成手段を通じてランダムにシステムバス或いはメモリバスを介して半導体記憶装置に書込み或いは読出される導体記憶装置を有する電子機器において、半導体記憶装置に乱数生成装置で書込まれた乱数アドレスのデータを書込むと共に半導体記憶装置に書き込まれた乱数アドレスのデータを読出し、書込みデータと読出しデータは比較手段を介して比較することで特定のビット配列で生ずる機能障害を検出する様にしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electronic device having a semiconductor memory device having a conductor memory device in which an address or data from a processor is randomly written to or read from the semiconductor memory device via a system bus or a memory bus through random number generation means. In an electronic device, the random address data written by the random number generator is written to the semiconductor memory device, and the random address data written to the semiconductor memory device is read. The write data and the read data are compared via the comparison means. By doing so, it is possible to detect a malfunction occurring in a specific bit arrangement.
本発明の半導体記憶装置及び半導体記憶装置機能検出方法並びに半導体記憶装置を有する電子機器によると、半導体記憶装置や半導体記憶装置を搭載した電子機器の製造工程や設計検証時に特定のビット配列で起きるシステムバス(アドレス、データ)、メモリーバス(アドレス、データ)で発生するプリント配線板やデバイス(CPU,メモリコントローラ、メモリ)或いは電子機器上のクロストークなどのノイズやデータ化け等の機能課題を短時間で検出することが出来る効果を生ずる。 According to the semiconductor memory device, the semiconductor memory device function detecting method, and the electronic device having the semiconductor memory device of the present invention, a system that occurs in a specific bit arrangement during the manufacturing process or design verification of the semiconductor memory device or the electronic device equipped with the semiconductor memory device Functional issues such as noise and garbled data such as crosstalk on printed wiring boards and devices (CPU, memory controller, memory) or electronic devices generated on buses (addresses, data) and memory buses (addresses, data) in a short time This produces an effect that can be detected.
以下、本発明の1形態例を図1乃至図3によって説明する。図1は本発明の半導体記憶装置の1形態例を示す系統図、図2は本発明の半導体記憶装置の1形態例のフローチャート、図3は本発明の半導体記憶装置を有する電子機器の1形態例を示す系統図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a system diagram showing one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of one embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, and FIG. 3 is one embodiment of electronic equipment having the semiconductor memory device of the present invention. It is a systematic diagram which shows an example.
以下、本発明を図1によって説明する。図1は半導体記憶装置に適用したものであり、図で、1はコンピュータのプロセッサを示し、プロセッサ1には操作部4から入力データや制御データが与えられる。操作部4の操作によりプロセッサ1は擬似乱数発生器2から所定の乱数アドレス及び/又は所定の乱数データを読出す、この擬似乱数発生器2は図1に示す様ウにハードウエア構成でも或いはコンピュータを構成するプロセッサ1内のROM等に格納したソフトウエアで構成しても良い。
The present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is applied to a semiconductor memory device. In FIG. 1,
プロセッサ1から出力される乱数アドレス及び/又は乱数データはシステムバスSBを介して、半導体記憶装置制御手段(以下メモリコントローラと記す)3に供給される。メモリコントローラ3からの乱数アドレス及び/又は乱数データはメモリバスMBを介して、半導体記憶装置(以下メモリと記す)Aー1、Aー2、A―XXX,B−1、B−2、B―XXX,X−1、X−2、X−XXXに供給されている。
The random number address and / or random number data output from the
又、メモリAー1、Aー2、A―XXX,B−1、B−2、B―XXX,X−1、X−2、X−XXXとシステムバスSBがメモリコンコントローラ3を介さずにプロセッサ1に直接接続する様にしても良い。この様なメモリ1、Aー2、A―XXX,B−1、B−2、B―XXX,X−1、X−2、X−XXX上では、いくつかの異なったオペレーティングシステムが動作している。
Also, the memories A-1, A-2, A-XXX, B-1, B-2, B-XXX, X-1, X-2, X-XXX and the system bus SB do not pass through the
上述構成の所定のオペレーティングシステムから図2に示すアルゴリズムに基づき実行可能なプログラムが作成される。このプログラムの動作を図2のフローチャートについて説明する。第1ステップS1では、プロセッサ1はメモリAー1、Aー2、A―XXX,B−1、B−2、B―XXX,X−1、X−2、X−XXXが配置されているアドレス空間内(YYYYYYYYhからXXXXXXXXh、ここでhはヘキサデシマル表記)の任意のバス幅のアドレス及びバス幅のデータを擬似乱数発生器2からの乱数を使用して作成する。
An executable program is created based on the algorithm shown in FIG. 2 from the predetermined operating system having the above-described configuration. The operation of this program will be described with reference to the flowchart of FIG. In the first step S1, the
次の、第2ステップS2では生成した任意のアドレスに乱数を使用して作成した任意のデータはメモリコントローラ3を介し例えば、メモリA−1に書込む。第3ステップS3ではメモリに書込んだデータを読出す。
Next, in the second step S2, arbitrary data created by using random numbers at arbitrary addresses generated is written to the memory A-1, for example, via the
第4ステップS4では書込みデータと読出しデータが互いに等しいかの比較を行ない、等しくなければ第5ステップS5に進みエラー処理に入る。第4ステップS4が等しければ第6ステップS6を介して第1ステップS1に戻るループにより、必要な回数と時間ループさせることで、特定のビット配列で発生するクロストークやノイズの影響によるデータ化け等の機能課題を精度よく即座を検出する。 In the fourth step S4, a comparison is made as to whether the write data and the read data are equal to each other. If they are not equal, the process proceeds to a fifth step S5 to enter error processing. If the fourth step S4 is equal, a loop that returns to the first step S1 through the sixth step S6 causes a necessary number of times and a time loop to distort the data due to the influence of crosstalk or noise generated in a specific bit arrangement, etc. Detect functional issues instantly with high accuracy.
又、必要に応じて、メモリAー1、A−2、AーXXX,B−1、B−2、B−XXX,C−1、C−2、C−XXX,X−1、X−2、X−XXXの様に入れ換えることも可能である。更に、アドレス、データの片方で乱数を使用することも出来る。 If necessary, the memories A-1, A-2, A-XXX, B-1, B-2, B-XXX, C-1, C-2, C-XXX, X-1, X- 2, X-XXX can be replaced. Furthermore, random numbers can be used for either address or data.
図3は、本発明の半導体記憶装置を有する電子機器の1形態例の機能的系統図である。図3に於いて、電子機器10は図1と同様にコンピュータを構成するプロセッサ1、メモリコントローラ3、半導体のメモリA,B、プロセッサ1のメモリ内に格納した擬似乱数発生器2等の基本ブロックを搭載した携帯用電話機10A、PAD10B、ディスク記録再生装置10C、デジタルカメラ、ハンデーカム、或いは等で構成されている。
FIG. 3 is a functional system diagram of one embodiment of an electronic apparatus having the semiconductor memory device of the present invention. In FIG. 3, an electronic device 10 has basic blocks such as a
メモリA、Bは、アドレス及びデータメモリバスMBを介してメモリコントローラ3に接続され、アドレス及びデータシステムバスSBを通して、プロセッサ1に接続されている。システムバスSBには、電子機器(10A、10B、10C・・・10N)が接続されている。又、メモリA,Bとアドレス及び、データシステムバスSBが直接接続する場合もある。これらの電子装置上では、いくつかの異なったオペレーティングシステムが動作している。
The memories A and B are connected to the
図3で説明したオペレーティングシステムは図2のアルゴリズムに基づき作成された実行可能なプログラムとして実施される。プロセッサ1上にて、メモリA、BとシステムバスSBに接続されている電子機器(10A,10B、10C・・・10N)が配置されているアドレス空間内(YYYYYYYYhからXXXXXXXXh)の任意のアドレスは乱数を使用して作成し、その任意のアドレスに乱数を使用して作成した任意のデータを書込み、書いたデータを読出し、比較を行う。これを必要な回数、時間ループさせることで、特定のビット配列で発生するシステムバスSBに接続されている各電子機器(10A,10B、10C・・・10N)の上のクロストークやノイズによるデータ化け等の機能課題を短時間で検出する、又、アドレス又はデータの片方で乱数を使用するようにしても良い。
The operating system described with reference to FIG. 3 is implemented as an executable program created based on the algorithm of FIG. On the
1・・・プロセッサ、 2、16、25、27・・・擬似乱数発生器、3・・・半導体記憶装置制御手段8メモリコントローラ)、4・・・操作部、10A・・・携帯電話機、10B・・・PDA、10C・・・ディスク記録再生装置、SB・・・システムバス、MB・・・メモリバス、A,B、Aー1、A−2、AーXXX,B−1、B−2、B−XXX,C−1、C−2、C−XXX,X−1、X−2、X−XXX・・・メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記システムバス或いはメモリバスで発生するクロストーク等で生ずるアドレス或いはデータを検出する様に成したことを特徴とする半導体記憶装置。 In a semiconductor memory device in which an address or data from a processor is written to or read from a semiconductor memory device randomly via a system bus or a memory bus through random number generation means,
A semiconductor memory device characterized in that an address or data generated by crosstalk or the like generated in the system bus or memory bus is detected.
前記半導体記憶装置に前記乱数生成装置で書込まれた乱数アドレスのデータを書込むと共に該半導体記憶装置に書き込まれた乱数アドレスのデータを読出し、該書込みデータと該読出しデータは比較手段を介して比較することで特定のビット配列で生ずる機能障害を検出することを特徴とする半導体記憶装置。 In a semiconductor memory device in which an address or data from a processor is written to or read from a semiconductor memory device randomly via a system bus or a memory bus through random number generation means,
The random address data written by the random number generator is written to the semiconductor memory device, and the random address data written to the semiconductor memory device is read. The write data and the read data are passed through a comparing means. A semiconductor memory device characterized by detecting a functional failure caused by a specific bit arrangement by comparison.
前記半導体記憶装置に前記乱数生成装置で書込まれた乱数アドレスのデータを書込むと共に該半導体記憶装置に書き込まれた乱数アドレスのデータを読出し、該書込みデータと該読出しデータは比較手段を介して比較することで特定のビット配列で生ずる機能障害を検出することを特徴とする半導体記憶装置機能検査方法。 In a semiconductor memory device function inspection method in which an address or data from a processor is randomly written or read to / from a semiconductor memory device via a system bus or a memory bus through random number generation means,
The random address data written by the random number generator is written to the semiconductor memory device, and the random address data written to the semiconductor memory device is read. The write data and the read data are passed through a comparing means. A method of testing a function of a semiconductor memory device, comprising detecting a functional failure caused by a specific bit arrangement by comparing.
前記半導体記憶装置に前記乱数生成装置で書込まれた乱数アドレスのデータを書込むと共に該半導体記憶装置に書き込まれた乱数アドレスのデータを読出し、該書込みデータと該読出しデータは比較手段を介して比較することで特定のビット配列で生ずる機能障害を検出することを特徴とする半導体記憶装を有する電子機器。 In an electronic apparatus having a conductor storage device in which an address or data from a processor is randomly written to or read from a semiconductor storage device via a system bus or a memory bus through random number generation means,
The random address data written by the random number generator is written to the semiconductor memory device, and the random address data written to the semiconductor memory device is read. The write data and the read data are passed through a comparing means. An electronic apparatus having a semiconductor memory device, wherein a functional failure caused by a specific bit arrangement is detected by comparison.
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