DE10115614A1 - Verfahren zur Stromversorgung eines Halbleiter-Speicherbausteins - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stromversorgung eines Halbleiterbausteins, insbesondere eines Halbleiter-Speicherbausteins, bei dem der Halbleiterbaustein in einem Bereitschaftsmodus mit Strom aus einem Bereitschaftsstromgenerator (11) versorgt wird, und bei dem der Halbleiterbaustein in einem Normalbetriebsmodus mit Strom aus einem Normalbetriebsstromgenerator (12) versorgt wird, wobei der Bereitschaftsstromgenerator (11) einen geringeren Strom bereitstellt als der Normalbetriebsstromgenerator (12), und wobei der Halbleiterbaustein in einer Produktentwicklungsphase in einem Testmodus mit Strom aus dem Bereitschaftsstromgenerator (11) versorgt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Halbleiterbaustein in der Produktentwicklungsphase zusätzlich aus dem Normalbetriebsstromgenerator (12) mit Strom versorgt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stromversorgung eines Halbleiterbausteins, insbesondere eines Halbleiter- Speicherbausteins, bei dem der Halbleiterbaustein in einem Bereitschaftsmodus mit Strom aus einem Bereitschaftsstrom­ generator versorgt wird, und bei dem der Halbleiterbaustein in einem Normalbetriebsmodus mit Strom aus einem Normal­ betriebsstromgenerator versorgt wird, wobei der Bereit­ schaftsstromgenerator einen geringeren Strom bereitstellt als der Normalbetriebsstromgenerator, und wobei der Halbleiter­ baustein in einer Produktentwicklungsphase in einem Testmodus mit Strom aus dem Bereitschaftsstromgenerator versorgt wird.

Dieses Verfahren sieht demnach mit anderen Worten zwei unter­ schiedliche Stromversorgungsbetriebsarten vor, die sich im wesentlichen durch die Bereitstellung unterschiedlich hohen Stroms auszeichnen, wobei im Bereitschaftsmodus naturgemäß weniger Strom benötigt wird als im Normalbetriebsmodus. Vor­ liegend wird unter Bereitschaftsmodus eine Betriebsart ver­ standen, die den Standby-Modus ebenso einschließt wie den Power-Down-Modus.

Die Stormversorgung aus dem Bereitschaftsstromgenerator wird auch zu Analysezwecken des Halbleiter-Speicherbausteins ge­ nutzt. Problematisch hierbei ist, dass ein neu entworfener Halbleiterbaustein während der Entwicklungsphase typischer­ weise noch Kurzschlüsse oder unerwünschte Querstrompfade auf­ weisen kann, die je nach Ausmaß des Kurzschlusses bzw. Aus­ prägung des Querstrompfads zu einem Zusammenbruch der Strom­ versorgung aus dem Bereitschaftsstromgenerator führen können. Folge hiervon ist, dass eben diese Kurzschlüsse und Quer­ strompfade durch eine Fehleranalyse im Umfang des Testmodus nicht ermittelt werden können. Damit entziehen sich solche Halbleiterbausteine einer gezielten Fehleranalyse.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Stromversorgung eines Halbleiterbausteins der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, das eine Fehleranalyse von Kurz­ schlüssen und Querstrompfaden auch dann erlaubt, wenn die Stromlieferfähigkeit des Bereitschaftsstromgenerators auf - grund dieser Fehler ausgeschöpft ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Demnach ist bei dem in Rede stehenden Verfahren zur Strom­ versorgung eines Halbleiterbausteins vorgesehen, dass der Halbleiterbaustein in der Produktentwicklungsphase zusätzlich aus dem Normalbetriebsstromgenerator mit Strom versorgt wird. Diesem erfindungsgemäßen Vorschlag liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Normalbetriebsstromgenerator auch dann noch genügend Strom liefert, wenn in dem neu entworfenen Halbleiterbaustein noch Kurzschlüsse und oder unerwünschte Querstrompfade vorliegen. Damit liegt der Erfindung das Kon­ zept zugrunde, auch im Testmodus während der Produktentwick­ lungsphase eine kräftige Stromquelle zur Verfügung zu stel­ len, die bei Kurzschlüssen und/oder Querstrompfaden im neu entworfenen Halbleiterbaustein nicht zusammenbricht, sondern vielmehr auch in diesem ungünstigen Fall noch so viel Strom liefert, dass eine Fehleranalyse des Halbleiterbausteins ge­ währleistet ist.

Das der Erfindung zugrunde liegende Konzept erstreckt sich auch auf den Fall, dass der Halbleiterbaustein in der Produk­ tenwicklungsphase ausschließlich aus dem Normalbetriebsstrom­ generator mit Strom versorgt wird, dass also in diesem Fall der Bereitschaftsstromgenerator nicht aktiviert ist. In die­ sem Fall wird der Bereitschaftsstromgenerator nur für seinen ursprünglichen Zweck eingesetzt, Strom während des Standby- oder Power-Down-Betriebs für den Halbleiterbaustein bereitzu­ stellen.

Um nach Abschluss der Produktentwicklungsphase zu gewähr­ leisten, dass Strom ausschließlich vom Bereitschaftsstrom­ generator geliefert wird, wird der Normalbetriebsgenerator im Bereitschaftsmodus nach Beendigung der Produktentwicklungs­ phase nicht mehr aktiviert.

Die Erfindung schafft außerdem ein Halbleiterbauelement, ins­ besondere ein Halbleiterspeicherbauelement, das durch das erfindungsgemäße Verfahren mit Strom versorgt wird, und das zu diesem Zweck einen Bereitschaftsstromgenerator, einen Normalbetriebsstromgenerator und eine Steuerlogik zum Um­ schalten zwischen einem Testmodus und einem Normalbetrieb aufweist, wobei erfindungsgemäß die Steuerlogik den Normal­ betriebsstromgenerator sowohl im Normalbetrieb wie im Test­ modus aktiviert, in welchem der Normalbetriebsstromgenerator zusätzlich zum Bereitschaftsstromgenerator aktiv ist. Alter­ nativ hierzu kann im Testmodus, wie vorstehend im Zusammen­ hang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angeführt, auch aus­ schließlich der Normalbetriebsstromgenerator aktiv sein.

Ferner ist bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Halbleiter­ bauelement eine Schalteinrichtung vorgesehen, um die Akti­ vierung des Normalbetriebsstromgenerators nach Abschluss des Testmodus gemeinsam mit dem Bereitschaftsstromgenerator zu unterbinden, so dass dann ein Bereitschaftsmodus zur Ver­ fügung steht, in welchem Strom ausschließlich aus dem Bereit­ schaftsstromgenerator geliefert wird. Diese Schalteinrichtung ist bevorzugt als Fuse (beispielsweise durch einen Laser durchschmelzbare Sicherung) ausgebildet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel­ haft näher erläutert; in dieser zeigt die einzige Figur sche­ matisch einen Halbleiterbaustein, der in einem Bereitschaftsmodus mit Strom aus einem Bereitschaftsstromgenerator und in einen Normalbetriebmodus aus einem Normalbetriebsstromgenera­ tor mit Strom versorgt wird.

Im einzelnen ist in der Figur mit der Bezugsziffer 10 der Nutzschaltungsteil des Halbleiterbausteins bezeichnet, während mit den Bezugsziffern 11, 12 und 13 die Mittel zur differenzierten Stromversorgung des Halbleiterbausteins be­ zeichnet sind.

Im Einzelnen bezeichnen die Bezugsziffer 11 einen Bereit­ schaftsstromgenerator, die Bezugsziffer 12 einen Normal­ betriebsstromgenerator und die Bezugsziffer 13 eine Steuer­ logik zum Ansteuern des Bereitschaftsstromgenerators 11 und des Normalbetriebsstromgenerators 12.

Sowohl der Bereitschaftsstromgenerator 11 wie der Normal­ betriebsstromgenerator 12 werden aus einer externen Strom- bzw. Spannungsquelle mit Strom bzw. Spannung beaufschlagt, die in der Figur mit V_ext bezeichnet ist.

Der Stromlieferausgang von sowohl dem Bereitschaftsstrom­ generator 11 wie dem Nutzbetriebstromgenerator 12 sind mit der Nutzschaltung 10 (dauerhaft) verbunden. Die Steuerlogik 13 umfasst einen ersten Steuerausgang 14 und einen zweiten Steuerausgang 15. Der erste Steuerausgang 14 ist mit einem Steuereingang 16 des Bereitschaftsstromgenerators 11 verbun­ den, während der zweite Steuerausgang 15 mit einem Steuer­ eingang 17 des Normalbetriebsstromgenerators verbunden ist. Die Steuerausgänge 14 und 15 führen Ein-/Ausschaltsignale für den Bereitschaftsstromgenerator 11 und den Nutzbetriebstrom­ generator 12. Der normale Betrieb, d. h. der Betrieb bei serienfertig hergestelltem Halbleiterbaustein sieht vor, dass bei sich in Bereitschaftsmodus befindlichem Halbleiter­ baustein dessen Stromversorgung ausschließlich aus dem Bereitschaftsstromgenerator 11 erfolgt. Zu diesem Zweck steht am ersten Steuerausgang 14 der Steuerlogik 13 bzw. am Steuereingang 16 des Bereitschaftsstromgenerators 11 ein Einschalt­ signal zur Verfügung, während am zweiten Steuerausgang 15 bzw. der Steuerlogik 13 bzw. am Steuereingang 17 des Normal­ betriebsstromgenerators 12 ein Ausschaltsignal zur Verfügung steht. Damit wird Strom ausschließlich aus dem Bereitschafts­ stromgenerator an die Nutzschaltung 10 über die diesbezüg­ liche Verbindungsleitung geliefert.

Andernfalls, nämlich während des Normalbetriebs, ist die Signalschaltlage entgegengesetzt, d. h., am Steuerausgang 14 der Steuerlogik 13 bzw. am Steuereingang 16 des Bereit­ schaftsstromgenerators steht ein Ausschaltsignal zur Ver­ fügung, während am zweiten Steuerausgang 15 der Steuerlogik 13 bzw. am Steuereingang 17 des Normalbetriebsstromgenerators ein Einschaltsignal zur Verfügung steht.

Ferner wird über die Steuerlogik 13 in an sich bekannter Weise ein Testmodus verwaltet, um einen neu entworfenen Halb­ leiterbaustein einer Fehleranalyse unterwerfen zu können. Während dieses Testmodus erfolgt die Stromversorgung der Nutzschaltung 10 des neu entworfenen Halbleiterbausteins wie während des Bereitschaftsmodus beim Stand der Technik aus­ schließlich aus dem Bereitschaftsstromgenerator 11. Erfin­ dungsgemäß ist vorgesehen, während des Testmodus den Normal­ betriebsstromgenerator zusätzlich oder alternativ zum Bereit­ schaftsmodus zu aktivieren, indem während des Testmodus am Steuerausgang 15 der Steuerlogik 13 ein Einschaltsignal zur Verfügung steht, das am Steuereingang 17 des Normalbetriebs­ stromgenerators anliegt und diesen aktiviert. Dadurch ist gewährleistet, dass auch während des Testmodus, wenn gege­ benenfalls Fehler im Halbleiterbaustein in Gestalt von Kurz­ schlüssen und/oder Querstrompfaden vorliegen, stets genug Strom geliefert wird, dass die Stromquelle nicht zusammen­ bricht und eine Fehleranalyse in jedem Fall möglich ist.

Im folgenden sind tabellarisch die Schaltzustände des Normal­ betriebsstromgenerators 12 und des Bereitschaftsstromgenerators 11 abhängig vom Zustand der Fuse und abhängig vom Testmodus aufgeführt:

Bereitschaftsmodus (Standby)

smodus (Active Mode)

Erfindungsgemäß wird also stets genügend Strom bereit­ gestellt, um auch einen Kurzschluss und ähnliche Stör­ situationen im Halbleiterbaustein derart überwinden zu kön­ nen, dass eine Fehleranalyse noch möglich ist. Diese Situation einer ausreichenden Stromlieferung wird gegebenen­ falls auch dadurch gewährleistet, dass während des Testmodus ausschließlich Strom aus dem Normalbetriebsstromgenerator 12 bereitgestellt wird, während in diesem Fall der Bereitschaftsstromgenerator nicht aktiviert ist, was dadurch er­ reicht wird, dass während des Testmodus am Steuerausgang 14 der Steuerlogik 13 ein Ausschaltsignal bereitsteht, das am Steuereingang 16 des Bereitschaftsstromgenerators 11 anliegt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Stromversorgung eines Halbleiterbausteins, insbesondere eines Halbleiter-Speicherbausteins, bei dem der Halbleiterbaustein in einem Bereitschaftsmodus mit Strom aus einem Bereitschaftsstromgenerator (11) versorgt wird, und bei dem der Halbleiterbaustein in einem Normalbetriebsmodus mit Strom aus einem Normalbetriebsstromgenerator (12) versorgt wird, wobei der Bereitschaftsstromgenerator (11) einen ge­ ringeren Strom bereitstellt als der Normalbetriebsstrom­ generator (12), und wobei der Halbleiterbaustein in einer Produktentwicklungsphase in einem Testmodus mit Strom aus dem Bereitschaftsstromgenerator (11) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterbaustein in der Produktentwicklungsphase zu­ sätzlich bzw. alternativ zum Bereitschaftsstromgenerator (11) aus dem Normalbetriebsstromgenerator (12) mit Strom versorgt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Normalbetriebsstromgenerator (12) im Bereitschaftsmodus nach Beendigung der Produktentwicklungsphase nicht aktiviert wird.

3. Halbleiterbauelement, insbesondere Halbleiter-Speicher­ bauelement, das mittels des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit Strom versorgt wird und zu diesem Zweck einen Bereit­ schaftsstromgenerator (11), einen Normalbetriebsstromgenera­ tor (12) und eine Steuerlogik (13) zum Umschalten zwischen einem Testmodus und einem Normalbetrieb aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerlogik (13) den Normalbetriebsstromgenerator (12) sowohl im Normalbetrieb wie im Testmodus aktiviert, in wel­ chem der Normalbetriebsstromgenerator (12) zusätzlich bzw. alternativ zum Bereitschaftsstromgenerator (11) aktiv und an den Halbleiterbaustein angeschlossen ist.

4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, um die Aktivierung des Normalbetriebsstromgenerators (12) nach Abschluss des Testmodus gemeinsam mit dem Bereitschafts­ stromgenerator (11) zu unterbinden.

5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung eine Fuse (Sicherung) ist.