DE102005015319B4

DE102005015319B4 - Elektrisches System mit fehlerhaften Speicherbereichen und Verfahren zum Testen von Speicherbereichen

Info

Publication number: DE102005015319B4
Application number: DE200510015319
Authority: DE
Inventors: Peter Ossimitz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2025-04-02
Also published as: DE102005015319A1; WO2006102872A1

Abstract

Elektrisches System, das einen Controller (2, 3) enthält, der auf einen Speicher und ein Register (9) zugreift, wobei der Controller (2, 3) während seines Bootvorgangs eine Information aus dem Register (9) liest und entsprechend der Registerinformation bestimmten Anwendungen Speicherbereiche (5, 6, 7), die sowohl defekte als auch funktionierende Speicherzellen enthalten, zuweist und anderen Anwendungen Speicherbereiche (5, 6, 7), die nur funktionierende Speicherzellen aufweisen, zuweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches System, das fehlerhafte Speicherbereiche enthält, sowie ein Verfahren zum Testen von fehlerhaften Speicherbereichen.
Die Produktion von elektrischen Systemen mit internem Speicher führt zu niedrigen Ausbeuten, wenn einzelne Zellen defekt sind. Je mehr Zellen der Speicher enthält, umso größer wird der Ausbeuteverlust bei gleicher Ausfallwahrscheinlichkeit für Einzelzellen.
Eine gängige Maßnahme zur Vermeidung von Ausbeuteverlusten ist das Vorsehen von redundanten Speicherzellen, wie dies beispielsweise in der US 5,457,655 beschrieben ist. Wenn Zellen des Speichers defekt sind, wird dies in einem Produktionstest festgestellt und die defekten Speicherzellen werden durch redundante Speicherzellen ersetzt. Die Speicherzellen sind meist in Reihen und Spalten angeordnet. Darum werden häufig ganze Spalten oder Reihen ersetzt, wenn sie ein oder mehrere defekte Speicherzellen enthalten. Für redundante Zellen und die dazugehörigen Ansteuerschaltungen ist allerdings Platz auf dem Bauteil, der den Speicher enthält, vorzusehen. Dies erhöht die Kosten des Bauteils. In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 047 813.9 ist beschrieben, dass defekte dynamische Speicherzellen auch durch redundante Zellen, die als nicht-flüchtige Speicherzellen ausgebildet sind, ersetzt werden können.
Die EP 0 618 535 51 zeigt ein EEPROM, dessen Zellen in einer Vielzahl von Sektoren unterteilt sind. Dabei werden defekte Zellen in einem Sektor durch Ersatzzellen von dem gleichen Sektor ersetzt. Falls die Anzahl von defekten Zellen in einem Sektor eine vorbestimmte Anzahl überschreitet, wird der Sektor mit den defekten Zellen durch einen Ersatzsektor ersetzt.
Gemäß der US 6,356,498 werden Speicherbausteine mit einer begrenzten Anzahl von Defekten als "partials", "Audio-RAM" oder "off spec devices" als teilweise funktionale Bausteine verkauft.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit dem die Ausbeuteverluste dieser elektrischen Systeme verringert werden können, ohne die Anzahl der redundanten Speicherzellen zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird ein elektrisches System bereitgestellt, das entweder als ein Halbleiterchip oder als mehrere Halbleiterchips ausgebildet ist. Mehrere Halbleiterchips können beispielsweise in einem Halbleiterchipstapel angeordnet sein.
Der Halbleiterspeicher ist in Speicherbereiche unterteilt, die jeweils Speicherzellen enthalten. Das elektrische System enthält weiterhin ein Register, in dem eine Information gespeichert ist, die anzeigt, ob Bereiche des Speichers nur funktionierende Zellen aufweisen und ob Bereiche des Speichers sowohl funktionierende als auch eine Anzahl von defekten Zellen aufweisen. Die Anzahl von defekten Speicherzellen dabei ist durch eine Obergrenze begrenzt. Eine solche Obergrenze könnte beispielsweise bei einem 256 K Bit großen Speicherbereich 100 Zellen sein. Wenn das Register anzeigt, dass ein Speicherbereich sowohl funktionierende als auch eine Anzahl von defekten Zellen aufweist, so enthält er zwischen 1 und 100 defekte Zellen.
Als funktionierende Zellen werden in diesem Zusammenhang diejenigen Zellen angesehen, die entweder von vornherein keinen Fehler hatten, oder die durch fehlerfreie redundante Zellen ersetzt wurden.
Aus einem Register, das Informationen über eine Redundanz bereitstellt, lässt sich nur entnehmen, dass ein ersetzter Speicherbereich Fehler enthält. Ob und wie viele funktionierende Zellen der ersetzte Speicherbereich enthält, lässt sich aus der Redundanzinformation nicht erkennen.
Bei dem erfindungsgemäßen System wird dagegen durch das Register eine Information über die Anzahl der defekten Zellen und somit auch über die Anzahl der funktionierenden Zellen bereitgestellt.
Durch das Vorsehen des Registers ist es möglich, auch solche Speicherbereiche, die noch eine begrenzte Anzahl von defekten Zellen haben, weiter zu verwenden. Dies ist besonders sinnvoll, wenn in einem elektrischen System auch Daten verarbeitet werden, an die geringere Qualitätsanforderungen gestellt werden als beispielsweise an Daten, die während einer Startphase des Systems benötigt werden.
Zudem ergibt sich der Vorteil, dass Speicherbereiche, für die die Reparaturmöglichkeiten durch Redundanz schon ausgeschöpft sind, noch weiterverwendet werden können, wenn nach dem Ersetzen noch eine begrenzte Anzahl defekter Zellen vorhanden ist.
Die Ausbeute wird außerdem dadurch erhöht, dass ausgewählt werden kann, welcher Speicherbereich für Daten mit niedrigen Qualitätsanforderungen reserviert wird.
Die Halbleiterchips des elektrischen Systems sind in einer Ausführungsform der Erfindung gemeinsam in einem Gehäuse untergebracht. Dieses Gehäuse ist beispielsweise ein Halblei terchipgehäuse, in dem mehrere Halbleiterchips untergebracht sind. Hier ist besonders wichtig, dass auch nach der Montage der Halbleiterchips im Gehäuse das Gesamtsystem weiter verwendet werden kann, indem die Adresse einer fehlerhaften Zelle gespeichert wird.
Die Erfindung kann auch für Halbleiterspeicher mit nicht-flüchtigen Speicherzellen wie EPROM, Flash, Ferroelektrische oder MRAM Speicherzellen verwendet werden. Es eignet sich aber besonders für dynamische Speicherzellen. Dynamische Speicherzellen, auch DRAM Zellen genannt, werden in einem sehr komplexen Massenfertigungsverfahren hergestellt, bei dem es praktisch unumgänglich ist, dass eine Vielzahl von Speicherzellen defekt ist. Auch nachdem der Speicher mittels Redundanz repariert wurde, gibt es Fertigungsschritte, durch die es zu weiteren Defekten in Zellen kommen kann. Dynamische Speicher werden zunehmend mit anderen Elementen wie Controllern oder Prozessoren auf einem Halbleiterbauteil, zum Beispiel für Mobilfunkanwendungen, integriert. Einzelne Fehler im DRAMs können so zu einem Aussortieren des Gesamtsystems führen.
Wenn das elektrische System einen Controller enthält, der auf den Speicher und das Register zugreift, kann der Controller die Registerinformation auslesen, um unterschiedlichen Anwendungen Speicherbereiche mit unterschiedlichen Qualitäten zuzuweisen. Ein Controller kann beispielsweise ein Mikroprozessor, der auf die Speicherbereiche zugreift, sein. Es kann aber auch eine elektrische Schaltung, die zwischen mehreren Prozessoren und dem Speicher geschaltet ist, um die Speicherzugriffe zu kontrollieren, sein. Eine solche elektrische Schaltung ist beispielsweise ein Basisbandcontroller.
In einer Ausführungsform der Erfindung liest der Controller die Registerinformation beim Booten aus und verwendet sie, um unterschiedlichen Anwendungen unterschiedliche Speicherbereiche zuzuordnen. Unter Booten wird in diesem Zusammenhang das Initialisieren des Systems, z. B. durch Anlegen einer Spannung und mehrerer Initialisierungskommandos, verstanden. Der Controller verwendet dann die Registerinformation, um im normalen Betrieb, dass heißt nach dem Booten, unterschiedlichen Anwendungen unterschiedliche Bereiche des Speichers zuzuweisen.
Beispielsweise werden Daten, die eine niedrigere Qualität benötigen, dort gespeichert, wo der Speicher auch defekte Zellen aufweist, während Programmdaten nur in Bereichen, die vollkommen fehlerfrei sind, verwendet werden. Als Programmdaten werden in diesem Zusammenhang diejenigen Daten bezeichnet, die für den Ablauf eines Programms notwendig sind, beispielsweise Daten, die die Abfolge von Befehlen darstellen. An diese Daten werden hohe Anforderungen gestellt, da bei Auftreten von Fehlern die Funktion des Programms nicht gewährleistet werden kann.
Durch das Auslesen der Registerinformation während des Bootens braucht der Controller nur einmal die Registerinformation zu bewerten. Während des normalen Betriebes steht die Registerinformation nun im Controller schon zur Verfügung. Es ergibt sich somit keine Verzögerung durch das Auslesen der Registerinformation während des Betriebes. Es lässt sich im normalen Betrieb eine dynamische Korrektur, die die Geschwindigkeit des Systems verringern würde, vermeiden.
Wenn das erfindungsgemäße elektrische System auf einem Halbleiterchip integriert ist, ergibt sich der Vorteil, dass bei defektem Speicher und ansonsten fehlerfreien Modulen des Halbleiterchips nicht notwendigerweise aussortiert werden muss, wenn vereinzelt Fehler auftreten. Ein elektrisches System, das mehrere Funktionen enthält und auf einem Halbleiterchip integriert ist, wird auch als "System an Chip (SOC)" bezeichnet.
Wenn für Bild- und Sprachdaten derjenige Speicherbereich genutzt wird, in dem funktionierende und eine begrenzte Anzahl defekter Speicherzellen vorhanden sind, und für Programmdaten derjenige Speicherbereich genutzt wird, der lediglich funktionierende Speicherzellen aufweist, wird vorteilhafter Weise ausgenutzt, dass an Bild- und Sprachdaten geringere Qualitätsanforderungen gestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform treten die Fehler des Bereichs, der funktionierende und eine Anzahl defekter Speicherzeilen aufweist, als Einzelbitfehler auf. Einzelbitfehler sind solche Fehler, die nur einmal pro Spalte und Reihe vorkommen. Sie unterscheiden sich beispielsweise von Wortleitungsfehlern, bei denen eine ganze Reihe ausfällt, und Bitleitungsfehlern, bei denen eine Spalte oder Teile einer Spalte ausfällt. Einzelbitfehler werden von dem menschlichen Ohr oder dem menschlichen Auge nicht wahrgenommen und sind somit für Bild- und Sprachdaten tolerierbar.
Wenn es sich bei dem elektrischen System um ein Mobiltelefon oder um einen PDA (Personal Digital Assistent) handelt, wird besonders ausgenutzt, dass im Mobiltelefon und PDA – beispielsweise im Gegensatz zu einem Betriebsspeicher eines Computers – eine Vielzahl von Sprach- und Bilddaten verarbeitet werden und nur ein geringer Teil der Daten eine hohe Speicherqualität erfordern. Für die Daten, für die eine geringere Speicherqualität benötigt wird, kann dann der billige Speicher gut verwendet werden.
Durch Vorsehen eines weiteren Speicherbereichs, der nur funktionierende Zellen aufweist, kann dieser vorteilhafter für Programme verwendet werden, die während des Bootens noch vor dem Auslesen der Registerinformation durchgeführt werden. Dabei braucht dieser weitere Speicherbereich nicht von Anfang an nur funktionierende Zellen aufzuweisen. Es reicht, wenn alle ursprünglich defekten Zellen in einem Reparaturschritt durch funktionierende ersetzt wurden. Für die Ansteuerschaltung dieses Speicherbereichs stellen sich nach dem Reparaturschritt alle Zellen als funktionierend dar.
Das elektrische System kann eine Selbsttesteinheit enthalten, die in dem System eingebaut ist. Eine Selbsttesteinheit ist eine Steuerschaltung, die mehrere Zustände kennt und die das elektrische System ein Testprogramm oder einen Teil eines Testprogramms ausführen lässt.
Die Selbsttesteinheit überprüft, ob Speicherbereiche fehlerhaft sind. Wenn sie fehlerhaft sind, wird der Bereich, die Anzahl und der Typ der Fehler gespeichert. Typ der Fehler könnten z. B. Einzelbitfehler, Wortleitungsfehler oder Bitleitungsfehler sein. Die Anzahl und der Typ der Fehler wird mit einer vorgegebenen Zahl und einem vorgegebenen Typ verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleiches wird an einen Anschluss nach außen und/oder an ein internes Register ausgegeben. Durch die Selbsttesteinheit kann sich vorteilhafterweise das elektrische System selbständig testen und die Registerinformation, welcher Speicherbereich defekte Zellen aufweist, ausgeben. Ein kostspieliges Testen von extern wird somit vermieden.
Möglich ist auch, dass die Selbsttesteinheit selbsttätig die Information, die angibt, in welchem Speicherbereich sich funktionierende und eine begrenzte Anzahl defekter Zellen befinden, in das Register schreibt. Dadurch bedarf es keiner aufwändigen Programmierung von außen.
In einer Ausführungsform der Erfindung liest der Controller die Registerinformation beim Booten aus und verwendet sie, um unterschiedlichen Anwendungen unterschiedliche Speicherbereiche zuzuordnen.
Durch das Auslesen der Registerinformation während des Bootens braucht der Controller nur einmal die Registerinformation zu bewerten. Während des normalen Betriebes steht die Registerinformation nun im Controller schon zur Verfügung. Es ergibt sich somit keine Verzögerung durch das Auslesen der Registerinformation während des Betriebes. Es lässt sich im normalen Betrieb eine dynamische Korrektur, die die Geschwindigkeit des Systems verringern würde, vermeiden.
Wenn die Registerinformation in einem nicht-flüchtigen Speicher geschrieben wird, kann vorteilhafterweise die Information, welcher Bereich funktionierende und defekte Speicherzellen aufweist, einmal während der Produktion in das Register geschrieben werden und danach für die Lebensdauer des elektrischen Systems zur Verfügung stehen. Nicht-flüchtiger Speicher kann beispielsweise durch Flash Speicher, elektrische Fuses oder Laserfuses realisiert werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Controller, der während des Bootens ein Register ausliest und aufgrund der aus dem Register ausgelesenen Information verschiedenen Anwendungen unterschiedliche Speicherbereiche zuweist. Bestimmten Anwendungen werden Speicherbereiche zugewiesen, die funktionierende und eine begrenzte Anzahl von defekten Speicherzellen aufweisen, anderen Bereichen weist er Speicherbereiche zu, die nur funktionierende Speicherzellen aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuordnen von Speicherbereichen in einem elektrischen System. In einem ersten Schritt a) wird ein Speicherbereich getestet. In einem darauffolgenden Schritt b) wird das Ergebnis aus Schritt a) ausgewertet. Falls der Test ergibt, dass es keine defekten Zellen gibt, hat der Speicherbereich den Test bestanden. Falls es allerdings defekte Zellen gibt, wird mit einem Schritt d) fortgefahren, in dem überprüft wird, ob die Fehler vorgegebene Fehlerdichten nicht überschreiten und ob es sich um bestimmte Fehlertypen handelt. Unter Fehlerdichte wird die Anzahl der Fehler pro Anzahl der Speicherzellen verstanden.
Falls die Kriterien für die Fehlerdichte und Fehlertypen nicht erfüllt sind, wird das elektrische System in einem Schritt d) aussortiert, sonst fährt das System mit einem Schritt e) des Verfahrens fort. Im diesem Schritt e) wird die Information, ob der Speicherbereich Fehler enthält, in einem Register, das sich im elektrischen System befindet, gespeichert.
Das Verfahren ermöglicht ein Testen eines Speicherbereichs, das als Ergebnis nicht nur zu den beiden Ergebnissen "Ausschuss" oder "als gut getestet" führt, sondern auch zu dem Ergebnis "als mit einer begrenzten Fehlerrate" getestet, kommen kann. Dadurch führen Speicherbereiche, die die Qualität "mit einer begrenzten Fehlerrate" nicht zu einem Aussortieren des Speicherbereichs, was die Ausbeute erhöht.
Das Verfahren kann dahingehend erweitert werden, dass es nach dem Schritt d) und vor dem Schritt e) einen Schritt d1) enthält, in dem defekte Zellen repariert werden. Falls nach dem Schritt d1) keine Fehler mehr vorhanden sind, wird dies in Schritt e) als Information in dem Register gespeichert.
Wenn für Bild- und Sprachdaten derjenige Speicherbereich genutzt wird, in dem funktionierende und eine begrenzte Anzahl defekter Speicherzellen vorhanden sind, und für Programmdaten derjenige Speicherbereich genutzt wird, der lediglich funktionierende Speicherzellen aufweist, wird vorteilhafter Weise ausgenutzt, dass an Bild- und Sprachdaten geringere Qualitätsanforderungen gestellt werden.
Speicherbereiche können mit unterschiedlichen Vorgaben von Fehlerdichten und Fehlertypen gespeichert werden. Damit können vorteilhafterweise Speicherbereiche auf unterschiedliche Qualitäten getestet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Testen von Speicherbereichen in einem elektrischen System mit mindestens einem ersten und einem zweiten Speicherbereich. In einem ersten Schritt A) wird der erste Speicherbereich als "gut" getestet, wird aussortiert, oder ist als "mit einer begrenzten Fehlerrate" getestet. Nach Schritt A steht eine Registerinformation zur Verfügung, ob sich in dem ersten Speicherbereich defekte Zellen befinden.
Falls der Speicherbereich und somit das System im Schritt A) nicht aussortiert wurde, wird in Schritt B), falls der erste Speicherbereich keine Fehler enthält, der zweite Speicherbereich derart getestet, dass der Speicherbereich als Ergebnis entweder aussortiert wird, oder als "gut" oder als "mit einer begrenzten Fehlerrate" getestet ist. Anschließend steht im Register die Information zur Verfügung, ob der zweite Speicherbereich Fehler enthält.
Falls dagegen im ersten Schritt A) in das Register geschrieben wurde, dass der erste Speicherbereich eine begrenzte Anzahl von Fehlern enthält, aber nicht aussortiert wurde, wird der zweite Speicherbereich so getestet, dass der zweite Speicherbereich aussortiert wird, falls er fehlerhafte Speicherzellen enthält, die nicht repariert werden können.
Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass nur einer der beiden Speicherbereiche defekte Zellen aufweist, während der andere fehlerfrei ist. Dadurch wird die Ausbeute erhöht, denn es kommt nur darauf an, dass einer der Bereiche fehlerfrei ist und nicht welcher der Bereiche keine defekten Zellen enthält.
Das Aussortieren eines Speicherbereichs führt zu einem Aussortieren des gesamten Bauteils beziehungsweise Systems, in dem der Speicherbauteil integriert ist. Dies wird auch als "FALL" des Bauteils beziehungsweise des Systems bezeichnet. Falls ein Bauteil oder System im Laufe des Verfahrens nicht aussortiert wurde, wird er als "PASS"-Bauteil bzw. System bezeichnet.
Die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens werden an einen externen Pin oder ein internes Register ausgegeben. Wenn sie an einen externen Pin ausgegeben werden, werden die Ergebnisse von einem externen Testgerät ausgewertet.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht.
1 zeigt schematisch ein elektrisches System mit Speicherbereichen, die unterschiedlichen Anwendungen zugeordnet werden können.
2 zeigt ein Verfahren zum Testen und Zuordnen von Speicherbereichen.
3 zeigt ein Verfahren zum Verwenden von Speicherbereichen in einem System.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Verwenden von Speicherbereichen in einem System.
1 zeigt schematisch ein System mit Speicherbereichen, die verschiedenen Anwendungen zugeordnet werden. Das elektrische System 1 befindet sich in einem Halbleitergehäuse 11, zum Beispiel einem Flip-Chip Gehäuse. In dieser Ausführungsform sind die Funktionen des Systems in einem Halbleiterchip 10 integriert. Dieser Halbleiterchip, für beispielsweise ein Mobiltelefon, enthält eine zentrale Prozessoreinheit 2, einen digitalen Signalprozessor 3, ein analoges Modul 4, mehrere Speicherbereiche 5, 6 und 7 und eine Selbsttesteinheit 8, die auch als "memory built in self test" oder MEIST bezeichnet wird. Weiterhin enthält er ein Register 9.
Die genannten Komponenten zentrale Prozessoreinheit 2, digitale Signalprozessoren 3, analoges Modul 4 und Selbsttestein heit 8 können jeweils auch mehrfach in dem Halbleiterchip vorgesehen werden.
Die zentrale Prozessoreinheit 2 und der digitale Signalprozessor 3 greifen auf die Speicherbereiche 5, 6 und 7 zu. Der Speicherbereich 5 enthält Repariermöglichkeiten, mittels derer fehlerhafte Speicherzellen gegen redundante Speicherzellen ausgetauscht werden. Der Speicherbereich 6 enthält keine redundanten Speicherzellen, wogegen der Speicherbereich 7 redundante Speicherzellen enthält; die Dichte an redundanten Speicherzellen ist allerdings geringer als die des Speicherbereichs 5.
Der MBIST 8 dient dazu, in dem System einen Selbsttest durchzuführen, die Speicherbereiche 5, 6 und 7 zu überprüfen und das Ergebnis dieser Überprüfung auszugeben.
Wenn beim Test des Speicherbereichs 5 durch den MBIST Fehler erkannt werden, wird eine entsprechende Information ausgegeben, so dass defekte Speicherzellen ersetzt werden. Im Speicherbereich 7 können ebenfalls defekte Zellen ersetzt werden. Allerdings ist es auch möglich, das System zu betreiben, wenn es noch eine begrenzte Anzahl von defekten Zellen in einem der Speicherbereiche 6 oder 7 gibt.
Von den beiden Speicherbereichen 6 und 7 wird derjenige Bereich, der auch defekte Zellen aufweist, nur für Bild- und Sprachdaten verwendet. Bei Bild- und Sprachdaten und auch bei Daten, die durch Demodulation eines Übertragungssignals erzeugt werden, können einzelne Fehler auftreten, ohne dass dies ein Benutzer bemerkt. Der andere Bereich muss allerdings funktionierende Zellen aufweisen. Funktionierende Zellen sind solche, die von Anfang an keinen Defekt aufweisen oder durch redundante Zellen ersetzt wurden.
Die Information, in welchem Speicherbereich sich defekte und in welchem sich nur funktionierende Zellen befinden, ist in dem Register 9 abgelegt. Beispielsweise ist in ihm hinterlegt, dass sich in dem Speicherbereich 6 nur funktionierende und im Speicherbereich 7 sowohl funktionierende als auch eine begrenzte Anzahl von defekten Zellen befindet.
Beim Booten, d. h. dem Hochfahren des Systems, wird die Information des Registers 9 ausgelesen. Diese Informationen stehen der zentralen Prozessoreinheit 2 und dem digitalen Signalprozessor 3 zur Verfügung, um Bild- und Sprachdaten, vorzugsweise in dem Speicherbereich zu speichern, in dem sich auch eine begrenzte Anzahl von defekten Zellen befindet. Programmdaten werden dagegen nur in Speicherbereichen 5, 6 oder 7 gespeichert, wenn sie keine defekten Zellen aufweisen.
Wichtig ist, dass der Speicher, der während der Bootsequenz benutzt wird, sich im Speicherbereich 5 befindet, in dem nur funktionierende Zellen sind. Ansonsten besteht die Gefahr, dass das System nicht bootet.
Die Information, welcher Speicherbereich eine begrenzte Anzahl von defekten Zellen aufweist, liegt in dem Register 9 als Adressinformation, zum Beispiel als das meist signifikante Bit der Adressen, vor.
Der MEIST 8 kann dahingehend in seiner Funktion erweitert sein, dass in ihm hinterlegt ist, wie groß die maximale Fehlerdichte in einem Speicher für Sprach- und Bilddaten ist. Bei der Überprüfung der Speicherbereiche 6 und 7 vergleicht er die erlaubte Anzahl der Fehler mit der Anzahl der tatsächlichen Fehler. Wenn die Anzahl der tatsächlichen Fehler die Anzahl der erlaubten Fehler nicht überschreitet, hat der Chip den Test bestanden. Es wird weiterhin noch die Information ausgegeben, welcher Speicherbereich defekte Zellen enthält, damit das Register 9 entsprechend programmiert werden kann. Das Register 9 enthält nicht-flüchtigen Speicher, z. B. Flash-Speicherzellen, elektrisch programmierbare Fuses oder Laserfuses.
2 zeigt ein Verfahren zum Zuordnen von fehlerhaften Speicherbereichen in einer Ausführungsform der Erfindung. Es hat einen Anfangsschritt 201 und zwei Endzustände "Pass" 218 und "Aussortieren" 219. In einem ersten Schritt 201 wird der Speicherbereich, der hier als "Booten" bezeichnet wird, getestet. Der Bereich "Booten" ist derjenige Bereich, der nach dem Reparieren keine defekten Zellen mehr aufweisen darf, weil sonst das System Gefahr liefe, nicht richtig zu starten.
Falls in einem Schritt 202 festgestellt wird, dass Fehler vorliegen, überprüft der MBIST im Schritt 203, ob die vorhandene Redundanz ausreicht, um die Zellen im Bootbereich vollständig zu reparieren. Falls dies nicht der Fall ist, wird das Bauteil aussortiert, sonst wird der Reparaturschritt 204 durchgeführt.
Anschließend wird der Speicherbereich "Anwendung I" in einem Schritt 205 getestet. Auch falls im Schritt 202 keine Fehler detektiert wurden, fährt das Verfahren ebenso mit dem Schritt 205 fort.
Im Schritt 205 wird der Speicherbereich "Anwendung I" getestet. Wird in dem Schritt 206 festgestellt, dass Fehler vor liegen, wird in einem weiteren Schritt 207 überprüft, ob diese Fehler einer erlaubten Signatur entsprechen. Erlaubte Signaturen sind z. B. eine begrenzte Anzahl von Einzelbitfehlern oder eine Anzahl von Fehlern, die repariert werden können. Falls die Fehler keiner erlaubten Signatur entsprechen, wird das Bauteil in dem Schritt 207 aussortiert. Falls sie jedoch einer erlaubten Signatur entsprechen, wird der Reparaturschritt 208 durchgeführt. Falls dann immer noch Fehler, diesmal mit erlaubter Signatur, vorliegen, wird im Schritt 209 diese Information in einem Register gespeichert. Der Reparaturschritt 208 ist gestrichelt gezeichnet, da er nur optional ist. In Speicherbereichen, die keine Reparaturmöglichkeit aufweisen, wird er übersprungen.
Nach dem Schritt 209 oder wenn die Frage nach Fehlern in Schritt 206 mit nein beantwortet wurde, folgt der Schritt 210, in dem der Speicherbereich "Anwendung II" getestet wird. Im anschließenden Schritt 211 wird überprüft, ob Fehler im Speicherbereich "Anwendung II" vorliegen. Falls dies der Fall ist, wird in dem Schritt 212 überprüft, ob es noch defekte Zellen im Speicherbereich 1 gibt. Falls ja, wird im Schritt 213 überprüft, ob diese reparierbar sind. Falls ja, wird der Speicherbereich "Anwendung II" im Schritt 214 repariert. Anschließend endet das Verfahren im Zustand "Pass" 218, der besagt, dass das System den Test bestanden hat. Das Verfahren endet ebenfalls im Zustand 218, wenn gemäß Schritt 211 kein Fehler vorlag.
Gibt es gemäß dem Schritt 212 keine defekten Zellen mehr in dem Speicherbereich "Anwendung I", wird in einem Schritt 215 überprüft, ob die Fehler im Speicherbereich Anwendung 2 einer erlaubten Fehlersignatur entsprechen. Falls sie einer solchen Fehlersignatur nicht entsprechen, erfolgt ein Aussortieren.
Falls sie dagegen der Bootsignatur entsprechen, werden im Schritt 216 mögliche Reparaturen ausgeführt. Der Schritt 216 ist wie der Schritt 208 optional und kann übersprungen werden.
Falls es immer noch Fehler in dem Speicherbereich "Anwendung II" gibt, wird dies gemäß Schritt 217 in dem Register gespeichert. Das Verfahren endet anschließend im Endzustand 218. Das Bauteil ist nun fertig getestet, als gut befunden und kann verwendet werden. Wenn kein Fehler beim Testen des Speicherbereichs "Anwendung II" vorliegt, wird ebenfalls das Verfahren mit dem Schritt 218 beendet, in dem das Bauteil als getestet und für gut befunden gilt und verwendet werden kann.
3 zeigt ein Verfahren zum Zuordnen von Speicherbereichen für verschiedene Anwendungen. In einem ersten Schritt 303 wird der Speicher getestet. Falls er in einem zweiten Schritt 302 als nicht verwendbar beurteilt wird, wird er in dem Schritt 303 aussortiert.
Falls er als verwendbar beurteilt wird, wird die Information, in welchen Speicherbereichen sich Fehler befinden und welche Bereiche nur funktionierende Speicherzellen aufweisen, gespeichert.
Nach einem Booten des Systems 305 wird in einem Schritt 306 die Information ausgelesen, in welchen Bereichen sich Fehler befinden. Aufgrund dieser Information werden in einem Schritt 307 Speicherbereiche, die fehlerhaft sind, für Sprach- und Bilddaten verwendet, während für Programmdaten Speicherbereiche, die nur funktionierende Speicherzellen aufweisen, genutzt werden. Falls der Controller der Registerinformation entnimmt, dass beide Speicherbereiche fehlerfrei sind, kann er die Speicherbereiche beliebig für Programmdaten und Sprach- und Bilddaten verwenden.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verwenden von Speicherbereichen. In einem ersten Schritt 401 wird der Speicher des Systems getestet. Falls in dem Schritt 402 festgestellt wird, dass alle Speicherbereiche nach dem Testen nur funktionierende Zellen aufweisen, wird im darauffolgenden Schritt 405 festgelegt, dass ein default Addressstack verwendet wird. Dabei wird ein Register für den Adressstack entweder belassen oder mit einem vordefinierten Standardwert überschrieben.
Falls im Schritt 402 festgestellt wurde, dass nicht alle Speicherbereiche nur funktionierende Zellen aufweisen, wird im Schritt 403 entschieden, ob ein Mapping der Adressbereiche auf dem Adressdeck möglich ist. Beim Mapping werden bestimmte Adressen bestimmten Speicherbereichen zugewiesen. Kann durch ein geeignetes Mapping der Speicher nicht mehr verwendet werden, wird er im Schritt 404 aussortiert.
Ist das Mapping dagegen möglich, werden zunächst die Informationen über die fehlerhaften Bereiche im Schritt 406 gespeichert. Anschließend wird der Adressstack modifiziert. Dabei wird bestimmten Bereichen, die eine begrenzte Anzahl von defekten Zellen aufweisen, ein Adressbereich zugewiesen, der beispielsweise nur von Sprachdaten verwendet wird.
Nach dem Schritt 407 und dem Schritt 405 ist das System hergestellt. Das Booten des Systems erfolgt in zwei Stufen.
In einem ersten Schritt "Booten I" wird ein Teil des Systems initialisiert. Dadurch wird das Auslesen des Adressstacks ermöglicht, was im anschließenden Schritt durchgeführt wird. Aufgrund der Information des Adressstacks werden nun bestimmte Speicherbereiche bestimmten Adressbereichen zugeordnet. Der Rest des Systems wird im nun darauf folgenden Schritt "Booten II" 410 initialisiert. Anschließend folgt der Systemstart 411.

Claims

Elektrisches System, das einen Controller (2, 3) enthält, der auf einen Speicher und ein Register (9) zugreift, wobei der Controller (2, 3) während seines Bootvorgangs eine Information aus dem Register (9) liest und entsprechend der Registerinformation bestimmten Anwendungen Speicherbereiche (5, 6, 7), die sowohl defekte als auch funktionierende Speicherzellen enthalten, zuweist und anderen Anwendungen Speicherbereiche (5, 6, 7), die nur funktionierende Speicherzellen aufweisen, zuweist.
Elektrisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische System weiterhin einen oder mehrere Halbleiterchips (11) enthält, wobei der Halbleiterchip (11) oder mindestens einer der Halbleiterchips (11) einen Halbleiterspeicher enthält, wobei der Halbleiterspeicher in die Speicherbereiche (5, 6, 7), die jeweils eine Vielzahl von Speicherzellen enthalten, unterteilt ist, und wobei das elektrische System (1) das Register (9) enthält, in dem die Information darüber gespeichert ist, ob die Speicherbereiche (5, 6, 7) nur funktionierende Speicherzellen aufweisen, und ob Speicherbereiche (5, 6, 7) sowohl funktionierende als auch eine Anzahl von defekten Speicherzellen aufweisen, wobei die Anzahl von defekten Speicherzellen durch eine Obergrenze begrenzt ist.
Elektrisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterchip (11) oder die Halbleiterchips (11) sich in einem Gehäuse befinden.
Elektrisches System nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Halbleiterspeicher um einen dynamischen Speicher handelt.
Elektrisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (2, 3) während eines Bootvorgangs des Systems (1) die Registerinformation liest, und entsprechend der Registerinformation den Anwendungen je nach Art der Anwendung Speicherbereiche (5, 6, 7), die nur funktionierende Daten aufweisen, oder Speicherbereiche (5, 6, 7), die funktionierende und eine begrenzte Anzahl von defekten Speicherzellen aufweisen, zuweist.
Elektrisches System nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische System (1) nur einen Halbleiterchip (11) enthält.
Elektrisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für Bild- und Sprachdaten derjenige Speicherbereich (5, 6, 7) genutzt wird, der funktionierende und eine begrenzte Anzahl defekter Speicherzellen aufweist, und dass für Programmdaten derjenige Speicherbereich (5, 6, 7) genutzt wird, der nur funktionierende Speicherzellen aufweist.
Elektrisches System nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehler in dem Speicherbereich, der funktionierende und eine begrenzte Anzahl defekter Speicherzellen aufweist, Einzelbitfehler sind.
Elektrisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Mobiltelefon oder ein PDA (Personal Digital Assistent) handelt.
Elektrisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen weiteren Speicherbereich (5, 6, 7) gibt, der nur funktionierende Zellen enthält.
Elektrisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine eingebaute Selbsttesteinheit (8) enthält, die überprüft, ob Speicherbereiche (5, 6, 7) fehlerhaft sind und im Falle, dass sie fehlerhaft sind, den Speicherbereich, den Typ und die Anzahl der Fehler speichert, den Typ und die Anzahl der Fehler mit vorgegebenen Werten vergleicht und das Ergebnis dieses Vergleichs ausgibt.
Elektrisches System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Selbsttesteinheit (8) die Information, welcher Speicherbereich nur funktionierende Speicherzellen aufweist, und welcher Speicherbereich funktionierende und eine begrenzte Anzahl von defekten Speicherzellen aufweist, in das Register (9) schreibt.
Elektrisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Registerinformation in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert wird.
Verfahren zum Testen von Speicherbereichen in einem elektrischen System (1), und zum Betrieb des elektrischen Systems (1), wobei beim Testen folgende Schritte durchgeführt werden: a) Testen eines Speicherbereichs (5, 6, 7), b) Überprüfen, ob es im Speicherbereich (5, 6, 7) defekte Zellen gibt, falls ja, Fortfahren mit Schritt c), c) Überprüfen, ob die Fehler in dem Speicherbereich (5, 6, 7) eine vorgegebene Fehlerdichte nicht überschreiten und ob die Fehler zu einem bestimmten Fehlertyp gehören, d) falls die Überprüfung in Schritt c) nein ergibt, Aussortieren des elektrischen Systems (1), sonst Fortfahren mit dem nächsten Schritt, e) Abspeichern der Information, ob der Speicherbereich (5, 6, 7) Fehler enthält, in einem Register (9) des elektrischen Systems (1), und wobei beim Betrieb des elektrischen Systems (1) ein Controller (2, 3) während seines Bootvorgangs eine Information aus dem Register (9) liest und entsprechend der Registerinformation bestimmten Anwendungen Speicherbereiche (5, 6, 7), die sowohl defekte als auch funktionierende Speicherzellen enthalten, zuweist und anderen Anwendungen Speicherbereiche (5, 6, 7), die nur funktionierende Speicherzellen aufweisen, zuweist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es nach Schritt d) und vor Schritt e) einen Schritt d1) enthält, in dem defekte Zellen repariert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Speicherbereiche (5, 6, 7) mit unterschiedlichen Fehlersignaturen getestet werden.
Verfahren zum Testen von Speicherbereichen (5, 6, 7) in einem elektrischen System (1) mit zumindest einem ersten und einem zweiten Speicherbereich (5, 6, 7), und zum Betrieb des elektrischen Systems (1) wobei das Verfahren eine Routine mit den folgenden Schritten a) bis e) aufweist: a) Testen eines Speicherbereichs (5, 6, 7), b) Überprüfen, ob es im Speicherbereich (5, 6, 7) defekte Zellen gibt, falls ja, Fortfahren mit Schritt c), c) Überprüfen, ob die Fehler in dem Speicherbereich (5, 6, 7) eine vorgegebene Fehlerdichte nicht überschreiten und ob die Fehler zu einem bestimmten Fehlertyp gehören, d) falls die Überprüfung in Schritt c) nein ergibt, Aussortieren des elektrischen Systems (1), sonst Fortfahren mit dem nächsten Schritt, e) Abspeichern der Information, ob der Speicherbereich (5, 6, 7) Fehler enthält, in einem Register (9) des elektrischen Systems (1), und das Verfahren folgende Schritte enthält: A) Testen eines ersten Speicherbereichs (5, 6, 7) mit den Schritten a) bis e), B) – falls das System (1) im Schritt A) nicht aussortiert wurde und der erste Speicherbereich keine Fehler enthält, Testen eines zweiten Speicherbereichs mit den Schritten a) bis e), – falls das System im Schritt A) nicht aussortiert wurde und der erste Speicherbereich (5, 6, 7) Fehler enthält, Testen des zweiten Speicherbereichs (5, 6, 7) und Aussortieren, wenn der zweite Speicherbereich (5, 6, 7) Fehler enthält, die nicht mit redundanten Zellen repariert werden können, und wobei beim Betrieb des elektrischen Systems (1) ein Controller (2, 3) während seines Bootvorgangs eine Information aus dem Register (9) liest und entsprechend der Registerinformation bestimmten Anwendungen Speicherbereiche (5, 6, 7), die sowohl defekte als auch funktionierende Speicherzellen enthalten, zuweist und anderen Anwendungen Speicherbereiche (5, 6, 7), die nur funktionierende Speicherzellen aufweisen, zuweist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass entweder vor Schritt A) oder nach Schritt B) ein Schritt durchgeführt wird, bei dem ein dritter Speicherbereich (5, 6, 7) getestet wird, bei dem der dritte Speicherbereich (5, 6, 7) aussortiert wird, wenn er Fehler enthält, die nicht mit redundanten Zellen repariert werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass Ergebnisse des Verfahrens an ein externes Pin ausgegeben und von einem externen Testsystem ausgewertet werden.