CN105336377B - 存储器的测试装置和测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种存储器的测试装置和测试方法,所述存储器包括存储单元和与所述存储单元连接的位线,所述存储器的测试装置包括:比较单元,所述比较单元和位线一一对应连接,所述比较单元包括至少两个电压比较器,所述电压比较器的第一输入端连接位线,所述电压比较器的第二输入端适于输入基准电压,位于同一个比较单元中的电压比较器的第二输入端输入的基准电压值不相同。

Description

存储器的测试装置和测试方法
技术领域
本发明涉及电学领域,尤其涉及一种存储器的测试装置和测试方法。
背景技术
在对静态随机存储器(Static RAM,SRAM)进行读取时,SRAM的存储单元能够提供的电流大小表征了对这个存储单元的读取的难易程度。SRAM的存储单元能够提供的电流越大,则读取成功的可能性越高,反之读取就越容易失败。
在SRAM的测试电路中,测试存储单元的电流大小并对存储单元的电流大小做出统计,能够帮助SRAM芯片的设计者和生产者快速判断工艺制程的好坏,进而对生产工艺或设计做出改进。
现今,专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)设计中SRAM的容量以兆比特计,即一颗SRAM芯片中可能存在几百甚至上千万的存储单元。由于外部测试设备速度较慢,利用外部设备对所有存储单元的电流进行测试并做出统计将耗费相当长的时间,效率极低,且不具有实际可行性。而如果随机挑选若干存储单元进行测试,则统计的结果将存在很大的误差。
发明内容
本发明解决的问题是现有存储器的测试方法效率较低或误差较大。
为解决上述问题,本发明提供一种存储器的测试装置,所述存储器包括存储单元和与所述存储单元连接的位线,所述存储器的测试装置还包括:比较单元,所述比较单元和位线一一对应连接,所述比较单元包括至少两个电压比较器,所述电压比较器的第一输入端连接位线,所述电压比较器的第二输入端适于输入基准电压,位于同一个比较单元中的电压比较器的第二输入端输入的基准电压值不相同。
可选的,所述电压比较器为电压感应放大器。
可选的,所述存储器的测试装置还包括:编码器,所述编码器与所述比较单元一一对应连接,所述比较单元中的电压比较器的输出端连接所述编码器的输入端。
可选的,所述比较单元的数量为至少两个,所述至少两个比较单元的结构相同。
本发明还提供一种存储器的测试方法,所述存储器包括存储单元和与所述存储单元连接的位线,所述存储器的测试方法包括:
激活需测试的存储单元,同一次激活的存储单元连接不同的位线;
存储单元被激活后,获得被激活的存储单元在预定时刻对应的第一数字编码,所述第一数字编码表征在预定时刻所述被激活的存储单元连接的位线上的电压值与至少两个基准电压值的比较结果,所述至少两个基准电压值不相同;
测量与不同的第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值以获得存储单元和电流值的对应关系。
可选的,所述存储器的测试方法还包括:将第一数字编码转换为第二数字编码,所述第二数字编码的位数小于第一数字编码。
可选的,所述存储器的测试方法还包括:基于所述存储单元和电流值的对应关系计算全部需测试的存储单元对应的电流值的平均值及方差。
可选的,所述存储器的测试方法还包括:基于所述存储单元和电流值的对应关系获得不同电流值对应的需测试的存储单元数量。
可选的,获得全部需测试的存储单元对应的第一数字编码之后,执行所述测量与不同的第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值以获得存储单元和电流值的对应关系的步骤。
可选的,所述需测试的存储单元分多次进行激活,在第一次激活并获得第一数字编码之后,或者在激活并获得的第一数字编码与前一次激活并获得的第一数字编码不相同时,执行所述测量与不同的第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值以获得存储单元和电流值的对应关系。
与现有技术相比,本发明的技术方案对数量较多的存储单元进行测试,并且无需执行较多次数的测量操作,从而降低了测量的误差,效率也较高。
附图说明
图1是本发明存储器的测试装置的一结构示意图;
图2是本发明存储器的测试装置的另一结构示意图;
图3是本发明存储器的测试装置的又一结构示意图;
图4是本发明存储器的测试方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例提供一种存储器的测试装置,所述存储器包括:存储单元和与所述存储单元连接的位线,所述存储器的测试装置还包括:比较单元,所述比较单元和位线一一对应连接,所述比较单元包括至少两个电压比较器,所述电压比较器的第一输入端连接位线,所述电压比较器的第二输入端适于输入基准电压,位于同一个比较单元中的电压比较器的第二输入端输入的基准电压值不相同。在同一个比较单元中的电压比较器的使能信号端可以接收同一个使能信号,即同一个比较单元中的电压比较器同时工作或同时停止工作。
如图1所示,存储器包括位线BL,所述存储器的测试装置包括与位线BL对应连接的比较单元1,比较单元1包括n个电压比较器。所述n个电压比较器的第一输入端均连接与比较单元1连接的位线BL,第二输入端分别输入电压值不同的基准电压。所述存储器的测试装置还可以包括电容C,所述电容C的第一端连接位线BL,第二端接地。所述电压比较器可以为电压感应放大器。
具体的,所述n个电压比较器包括:第1个电压比较器SA1、第2个电压比较器SA2、第3个电压比较器SA3…第n个电压比较器SAn。
第1个电压比较器SA1的第一输入端连接位线BL,第二输入端适于输入第1个基准电压VREF1;第2个电压比较器SA2的第一输入端连接位线BL,第二输入端适于输入第2个基准电压VREF2;第3个电压比较器SA3的第一输入端连接位线BL,第二输入端适于输入第3个基准电压VREF3;……第n个电压比较器SAn的第一输入端连接位线BL,第二输入端适于输入第n个基准电压VREFn。其中,第1个基准电压VREF1、第2个基准电压VREF2、第3个基准电压VREF3……第n个基准电压VREFn的电压值均不相同。
电压比较器可以根据位线BL上的电压值和基准电压值之间的比较结果输出数字编码0或1。例如,位线BL上的电压值大于基准电压值时输出数字编码1,位线BL上的电压值小于基准电压值时输出数字编码0。第1个电压比较器SA1输出数字编码D1、第2个电压比较器SA2输出数字编码D2、第3个电压比较器SA3输出数字编码D3…第n个电压比较器SAn输出数字编码Dn。由于第1个电压比较器SA1至第n个电压比较器SAn输入的基准电压值不相同,所以,输出的数字编码D1至Dn可能会有所不同,每个数字编码代表位线BL上的电压值与一个基准电压值的比较结果。
在比较单元1中,n个电压比较器可以按照预定顺序进行排列,所述预定顺序与输入所述电压比较器的基准电压值相关。假设,第1个基准电压VREF1至第n个基准电压VREFn的电压值逐渐增大,即第1个基准电压VREF1的电压值最小,第n个基准电压VREFn的电压值最大,则电压比较器可以按照输入的基准电压值大小进行排序,输入第1个基准电压VREF1的电压比较器SA1排在第1位,输入第2个基准电压VREF2的电压比较器SA2排在第2位,输入第3个基准电压VREF3的电压比较器SA3排在第3位……输入第n个基准电压VREFn的电压比较器SAn排在第n位。第1个基准电压VREF1至第n个基准电压VREFn的电压值可以为等差数列。
存储器可以包括多个位线和与其一一对应的比较单元。例如,如图2所示,存储器包括呈2行3列排布的6个存储单元和3条位线。其中,存储单元11和存储单元21连接第1条位线BL1,存储单元12和存储单元22连接第2条位线BL2,存储单元13和存储单元23连接第3条位线BL3。与该存储器相对应的,所述存储器的测试装置包括:与第1条位线BL1连接的第1个比较单元111、与第2条位线BL2连接的第2个比较单元211和与第3条位线BL3连接的第1个比较单元311。
第1个比较单元111包括:第1个电压比较器SA11和第2个电压比较器SA21。第1个电压比较器SA11和第2个电压比较器SA21的第一输入端均连接第1条位线BL1,第1个电压比较器SA11的第二端适于输入第1个基准电压V11,第2个电压比较器SA21的第二端适于输入第2个基准电压V21,第1个基准电压V11和第2个基准电压V21的电压值不相同。第1个电压比较器SA11输出数字编码D11,第2个电压比较器SA21输出数字编码D21。
第2个比较单元211包括:第3个电压比较器SA12和第4个电压比较器SA22。第3个电压比较器SA12和第4个电压比较器SA22的第一输入端均连接第2条位线BL2,第3个电压比较器SA12的第二端适于输入第3个基准电压V12,第4个电压比较器SA22的第二端适于输入第4个基准电压V22,第3个基准电压V12和第4个基准电压V22的电压值不相同。第3个电压比较器SA12输出数字编码D12,第4个电压比较器SA22输出数字编码D22。
第3个比较单元311包括:第5个电压比较器SA13和第6个电压比较器SA23。第5个电压比较器SA13和第6个电压比较器SA23的第一输入端均连接第3条位线BL3,第5个电压比较器SA13的第二端适于输入第5个基准电压V13,第6个电压比较器SA23的第二端适于输入第6个基准电压V23,第5个基准电压V13和第6个基准电压V23的电压值不相同。第5个电压比较器SA13输出数字编码D13,第6个电压比较器SA23输出数字编码D23。
存储器的测试装置包括至少两个比较单元时所述至少两个比较单元的结构相同,即每个比较单元包含的电压比较器数量相同,每个比较单元适于输入的基准电压相同,并且输入的基准电压值相同的电压比较器在每个比较单元中的排列位置相同。
继续参考图2,第1个比较单元111适于输入第1个基准电压V11和第2个基准电压V21,第2个比较单元211适于输入第3个基准电压V12和第4个基准电压V22的电压值,第3个比较单元311适于输入第5个基准电压V13和第6个基准电压V23,其中第1个基准电压V11、第3个基准电压V12和第5个基准电压V13的电压值相同,第2个基准电压V21、第4个基准电压V22和第6个基准电压V23的电压值相同且均小于第1个基准电压V11。所以,输入第1个比较单元111、第2个比较单元211和第3个比较单元311的基准电压相同。
本实施例将连接同一条位线且电压比较器和位线的连接点距离存储单元和位线的连接点最近的视为在比较单元中的第1位。在第1个比较单元111中,第1个电压比较器SA11与第1条位线BL1的连接点距离存储单元21与第1条位线BL1的连接点最近,则第1个电压比较器SA11位于第1个比较单元111中的第1位,第2个电压比较器SA21位于第2位。由于第1个电压比较器SA11适于输入第1个基准电压V11,所以,适于输入的电压值与第1个基准电压V11相同的第3个电压比较器SA12也位于第2个比较单元211中的第1位,于此相同的,第5个电压比较器SA13位于第3个比较单元311中的第1位;适于输入的电压值与第2个基准电压V21相同的第4个电压比较器SA22位于第2个比较单元211中的第2位,第6个电压比较器SA23位于第3个比较单元311中的第2位。
每个比较单元可以输出一组数字编码,每一组数字编码可以代表一条位线上的电流值。当一个存储单元被激活时,与其连接的位线上的电流值可以体现被激活的存储单元能够提供的电流大小。第1个比较单元111可以输出一组代表第1条位线BL1上电流值的数字编码D11D21,第2个比较单元211输出一组代表第2条位线BL2上电流值的数字编码D12D22,第3个比较单元311输出一组代表第3条位线BL3上电流值的数字编码D13D23。
每个比较单元适于输入的基准电压数量以及输入相邻电压比较器的基准电压差值决定了测试精度和范围。
若每个比较单元中包含的电压比较器数量较多,比较单元输出的一组数字编码位数较多,则为了减少代表电流值的编码位数,所述存储器的测试装置还可以包括编码器,编码器与比较单元一一对应连接。如图3所示,比较单元1中的电压比较器的输出端连接所述编码器的输入端,编码器输出的数字编码Q[0:q]位数小于比较单元输出的数字编码位数。
如图4所示,与上述存储器的测试装置相对应的,本实施例还提供一种存储器的测试方法,包括:
步骤S1,激活需测试的存储单元,同一次激活的存储单元连接不同的位线;
步骤S2,存储单元被激活后,获得被激活的存储单元在预定时刻对应的第一数字编码,所述第一数字编码表征在所述预定时刻所述被激活的存储单元连接的位线上的电压值与至少两个基准电压值的比较结果,所述至少两个基准电压值不相同;
步骤S3,测量与不同的第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值以获得存储单元和电流值的对应关系。
本实施例所述的需测试的存储单元是指计划进行测试的存储单元,例如,存储器有100个存储单元,这100个存储单元都是需测试的存储单元,而100个存储单元中部分连接同一条位线,所以只能执行多次激活步骤。激活存储单元的方法与选择存储单元进行读操作或写操作的方法相同,此处不再赘述。下面结合图2对本实施例提供的测试方法做进一步说明。
在步骤S1中,同一次被激活的存储单元应当连接不同的位线,即连接同一条位线的存储单元不应同时被激活。例如,存储单元11、存储单元12和存储单元13可以在同一次激活步骤中被激活,而存储单元11和存储单元21只能在不同的激活步骤中被激活。
所述步骤S2可以由比较单元1来执行。当存储单元11被激活后,与存储单元11连接的第1条位线BL1电压发生变化,第1条位线BL1上变化的电压值可以体现存储单元11能够提供的电流大小。例如,激活存储单元11之前,将第1条位线BL1充电到高电位;存储单元11被激活后,存储单元11会提供稳定的电流以将第1条位线BL1的电压进行下拉,直到地电压0V。从激活步骤的开始时刻到预定时刻,例如5s,第1条位线BL1的电压逐渐下降到一定值,在预定时刻第1条位线BL1上的电压值与至少两个基准电压值的比较结果可以代表存储单元提供的稳定电流的电流值。
本实施例所述的预定时刻可以任意选择,如果需测试的存储单元分配在多次激活操作中,那么每次激活后获得第一数字编码的时间点应当都是在预定时刻。例如,假设预定时刻为5s,在第一次激活步骤中激活存储单元11,从第一次激活步骤开始时刻(0s)持续5s时到达预定时刻,此时获得第1条位线BL1上的电压值与至少两个基准电压值的比较结果,并将所述比较结果作为存储单元11对应的第一数字编码。在第二次激活步骤中激活存储单元21,从第二次激活步骤开始时刻(0s)持续5s时到达预定时刻,此时获得第1条位线BL1上的电压值与至少所述两个基准电压值的比较结果,并将所述比较结果作为存储单元21对应的第一数字编码。所述预定时刻都是相对于每一次激活存储单元的开始时刻来说的。
执行步骤S3是为了获得不同的第一数字编码对应的实际电流值,因此,需要实际测量与不同的第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值。位线电流的测量方式可以采用现有的位线电流测量方法。例如,将连接位线引到存储器芯片的焊盘上,并将焊盘连接到外部电流测试设备。
执行步骤S2可以获得代表位线电流值的第一数字编码,相同的第一数字编码代表的电流值相同,不同的第一数字编码代表的电流值不同。所以,只需在相同第一数字编码对应的多个存储单元中,选出合理数量的存储单元,测量选择的存储单元在激活后与其连接的位线上的实际电流值即可。如果为了提高检测速度,可以只在相同第一数字编码对应的多个存储单元中选择一个存储单元进行测量。如果为了提高获得电流值的准确度,也可以在多个存储单元中选择若干个存储单元进行测量,并取这些测量结果的均值作为该第一数字编码对应的电流值。本领域技术人员可以理解,选取存储单元进行实际测量的数量小于存储单元数量。
测量第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值,可以在获得全部需测试的存储单元对应的第一数字编码之后。当然,也可以在第一次激活并获得第一次激活的存储单元对应的第一数字编码之后,或者在激活并获得本次激活的存储单元对应的第一数字编码与前一次激活并获得前一次激活的存储单元对应的第一数字编码不相同时执行。
例如,假设预定时刻为5s,存储单元11、存储单元12、存储单元13、存储单元21、存储单元22和存储单元23为需测试的存储单元。执行步骤S1和S2,在一次激活步骤中激活存储单元11、存储单元12和存储单元13,获得从本次激活的开始时刻(0s)持续到第5s时存储单元11对应第一数字编码00、存储单元12对应第一数字编码01、存储单元13对应第一数字编码10。获得存储单元11、存储单元12和存储单元13对应的第一数字编码之后,执行另一次激活步骤以激活存储单元21、存储单元22和存储单元23,获得从本次激活的开始时刻(0s)持续到第5s时存储单元21对应第一数字编码11、存储单元22对应第一数字编码00、存储单元23对应第一数字编码01。
执行步骤S1和S2之后,获得的第一数字编码包括第一数字编码00、第一数字编码01、第一数字编码10和第一数字编码11。其中,第一数字编码00对应存储单元11和存储单元22,第一数字编码01对应存储单元12和存储单元23,第一数字编码10对应存储单元13,第一数字编码11对应存储单元21。
获得全部需测试的存储单元对应的第一数字编码后,再次执行一次激活步骤以激活存储单元11和存储单元13,利用外部电流检测设备测量到第1条位线BL1的电流值为10uA和第3条位线BL3的电流值为20uA。结束存储单元11和存储单元13的激活之后,在另一次激活步骤中激活存储单元21和存储单元23,利用外部电流检测设备测量到第1条位线BL1的电流值为25uA和第3条位线BL3的电流值为15uA。所以,得到的存储单元和电流值的对应关系是:
存储单元11和存储单元22对应电流值为10uA;
存储单元12和存储单元23对应电流值为15uA;
存储单元13对应电流值为20uA;
存储单元21对应电流值为25uA。
基于上述对应关系可以计算获得存储单元11、存储单元12、存储单元13、存储单元21、存储单元22和存储单元23对应的电流值的平均值及方差。也可以获得每个电流值对应的存储单元数量,例如10uA的电流值对应2个存储单元,20uA的电流值对应1个存储单元。通过对应关系获得的数据可以衡量存储器很多技术指标,存储器的制造工艺偏差。
若现有需要获得全部存储单元对应的电压平均值或统计各个存储单元对应的电流值,需要进行6次激活并电流测量的步骤,而本实施例只需执行4次电流测量步骤,当需要测试的存储单元很多时,本实施例的优势越加明显。
步骤S3也可以在第一次激活并获得第一数字编码之后,或者在激活并获得的第一数字编码与前一次激活并获得的第一数字编码不相同时执行。例如,执行第一次激活步骤,激活存储单元11、存储单元12和存储单元13,获得在预定时刻存储单元11对应第一数字编码00、存储单元12对应第一数字编码01、存储单元13对应第一数字编码10。由于本次激活为第一次激活,所以执行测量步骤,即获得第一编码之后,测量第1条位线BL1的电流值为10uA、第2条位线BL2的电流值为15uA和第3条位线BL3上的电流值为20uA。测量步骤执行后,执行第二次激活步骤,激活存储单元21、存储单元22和存储单元23,获得在预定时刻存储单元21对应第一数字编码11、存储单元22对应第一数字编码00、存储单元23对应第一数字编码01。由于在第二次激活步骤中获得的第一数字编码只有第一数字编码11与第一次激活并获得第一数字编码不相同,所以,只测量该不同的第一数字编码对应的存储单元21连接的第1条位线上的电流值,所述测量到的电流值为25uA。这样,也可以获得全部不同的第一数字编码对应的电流值。
如果第一数字编码位数较多,也可以对第一数字编码进行再次编码以获得第二数字编码,所述第二数字编码位数小于第一数字编码。
虽然本发明披露如上,但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,均可作各种更动与修改,因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种存储器的测试装置,所述存储器包括存储单元和与所述存储单元连接的位线,其特征在于,所述存储器的测试装置包括:比较单元,所述比较单元和位线一一对应连接,所述比较单元包括至少两个电压比较器,所述电压比较器的第一输入端连接位线,所述电压比较器的第二输入端适于输入基准电压,位于同一个比较单元中的电压比较器的第二输入端输入的基准电压值不相同;所述电压比较器根据位线上的电压值和基准电压值之间的比较结果输出数字编码;所述比较单元的数量为至少两个,所述至少两个比较单元的结构相同。
2.如权利要求1所述的存储器的测试装置,其特征在于,所述电压比较器为电压感应放大器。
3.如权利要求1所述的存储器的测试装置,其特征在于,还包括:编码器,所述编码器与所述比较单元一一对应连接,所述比较单元中的电压比较器的输出端连接所述编码器的输入端。
4.一种存储器的测试方法,所述存储器包括存储单元和与所述存储单元连接的位线,其特征在于,所述存储器的测试方法包括:
激活需测试的存储单元,同一次激活的存储单元连接不同的位线;
存储单元被激活后,获得被激活的存储单元在预定时刻对应的第一数字编码,所述第一数字编码表征在所述预定时刻所述被激活的存储单元连接的位线上的电压值与至少两个基准电压值的比较结果,所述至少两个基准电压值不相同;
测量与不同的第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值以获得存储单元和电流值的对应关系。
5.如权利要求4所述的存储器的测试方法,其特征在于,还包括:将第一数字编码转换为第二数字编码,所述第二数字编码的位数小于第一数字编码。
6.如权利要求4所述的存储器的测试方法,其特征在于,还包括:基于所述存储单元和电流值的对应关系计算全部需测试的存储单元对应的电流值的平均值及方差。
7.如权利要求4所述的存储器的测试方法,其特征在于,还包括:基于所述存储单元和电流值的对应关系获得不同电流值对应的需测试的存储单元数量。
8.如权利要求4所述的存储器的测试方法,其特征在于,获得全部需测试的存储单元对应的第一数字编码之后,执行所述测量与不同的第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值以获得存储单元和电流值的对应关系的步骤。
9.如权利要求4所述的存储器的测试方法,其特征在于,所述需测试的存储单元分多次进行激活,在第一次激活并获得第一数字编码之后,或者在激活并获得的第一数字编码与前一次激活并获得的第一数字编码不相同时,执行所述测量与不同的第一数字编码对应的存储单元连接的位线上的电流值以获得存储单元和电流值的对应关系。
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