Die
Erfindung betrifft ein Speichermodul mit einer elektronischen Leiterplatte
und einer Mehrzahl integrierter Halbleiterbausteine, die auf der
Leiterplatte angeordnet sind, wobei das Speichermodul eine Testeinrichtung
aufweist, mit deren Hilfe ein elektrischer Funktionstest mindestens
eines Speicherbausteines durchführbar
ist,
- – wobei
die Testeinrichtung auf der Leiterplatte separat von den Speicherbausteinen
angeordnet ist und so ausgebildet ist, daß sie bei Zuführung eines
außerhalb
des Speichermoduls erzeugten Taktsignals Steuerbefehle, Adreßbefehle
und zu speichernde Datenwerte erzeugt und an jeden Speicherbaustein
der Mehrzahl von Speicherbausteinen weiterleitet, und
- – wobei
das Speichermodul Steuerleitungen und Adreßleitungen zum Weiterleiten
von Steuerbefehlen und Adreßbefehlen
aufweist, die die Speicherbausteine mit der Testeinrichtung verbinden.
Ein
solches Speichermodul ist aus WO 02/25957 A2 bekannt.
In
einem solchen Speichermodul ist eine Testeinrichtung in jedem der
Speicherbausteine, die zum Speichern von Informationen vorgesehen
sind, als deren Bestandteil untergebracht. Die auf dem jeweiligen
Speicherbaustein integrierte Testeinheit dient dazu, vor dem Montieren
dieses Speicherbausteins auf der Leiterplatte einen elektrischen
Funktionstest durchzuführen,
um bereits vor der Montage einen fehlerfreien Betrieb des Speicherbausteins
zu garantieren. Bei dem Funktionstest, der jeweils speicherbausteinintern
durchgeführt
wird, werden Informationen in Speicheradressen eingeschrieben und
aus ihnen ausgelesen, wobei geschriebene und gelesene Informationen
miteinander verglichen werden. Ein weiterer Funktionstest, der im
wesentlichen nach demselben Prinzip funktioniert, wird nach der Montage
der Speicherbausteine auf der Leiterplatte durchgeführt, wobei
in diesem Fall das Speichermodul insgesamt an ein externes Testgerät angeschlossen
wird. Dieses Testgerät
ist in der Lage, die zum Testen des Speichermoduls erforderlichen
Testbefehle, nämlich
Steuerbefehle, Adreßbefehle
und zu speichernde Datenwerte sowie das erforderliche Taktsignal,
das typischerweise im Bereich von einigen 100 MHz liegt, selbst
zu erzeugen. Mit Hilfe entsprechender Leitungen, durch welche das
Speichermodul mit dem externen Testgerät verbunden wird, wird der
elektrische Funktionstest nun speicherbausteinübergreifend wiederholt, wobei üblicherweise alle
Speicherbausteine parallel zu gleicher Zeit getestet werden. Dieser
zweite Funktionstest gibt Aufschluß darüber, ob sämtliche elektrischen Kontaktverbindungen
zwischen den jeweiligen Speicherbausteinen und der Leiterplatte
einwandfrei funktionieren.
Derartige
externe Testgeräte
besitzen eine Vielzahl paralleler Leitungen, die mit dem Speichermodul
verbunden werden und mit denen eine große Vielfalt komplexer Speichertests
programmierbar ist. Diese Verbindungsleitungen umfassen Datenleitungen
für jeden
Speicherbaustein, entsprechende Steuerleitungen, die in der Regel
zugleich Adreßleitungen
sind, sowie eine Clockleitung, die das erforderliche Taktsignal
bereitstellt.
Sämtliche
Verbindungsleitungen zwischen dem Testgerät und dem Speichermodul sind äußeren Umgebungseinflüssen, d.h.
elektromagnetischen Feldern ausgesetzt, die die Testsignale im MHz-Bereich verzerren
und verfälschen
können.
Zudem ist die elektrische Kontaktierung des Speichermoduls durch
viele Dutzend Zuleitungen aufwendig. Andererseits ist die Durchführung eines
der Bausteinmontage nachgeschalteten Speichertests herkömmlich nicht
anders möglich,
weil nur ein externes Testgerät das
Taktsignal und die Testbefehle erzeugt, die einen Funktionstest
sämtlicher
Speicherbausteine des Speichermoduls gleichzeitig ermöglichen.
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Speichermodul bereitzustellen,
das einen vielseitigeren Funktionstest ermöglicht, bei dem eine beliebige
Auswahl der Speicherbausteine selektiv zu den übrigen Speicherbausteinen des
Speichermoduls getestet werden kann.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
- – daß bei dem
eingangs genannten Speichermodul die Steuerleitungen und Adreßleitungen
jeweils Knotenpunkte besitzen, von denen ausgehend sich die Steuerleitungen
und Adreßleitungen zu
allen Speicherbausteinen der Mehrzahl von Speicherbausteinen hin
verzweigen, und
- – daß das Speichermodul
weitere Leitungen aufweist, die jeweils einen einzelnen Speicherbaustein
mit der Testeinrichtung verbinden und mit denen die Speicherbausteine
bei der Durchführung
eines speicherbausteinübergreifenden Funktionstests
einzeln aktivierbar und deaktivierbar sind.
Die
Erfindung beruht auf den Grundgedanken, die Erzeugung des Taktsignals,
das für
die Durchführung
eines elektrischen Funktionstests erforderlich ist, und die Erzeugung
der Testbefehle selbst räumlich
voneinander zu trennen. Während herkömmlich ein
externes Testgerät
beide Funktionen wahrnimmt, andererseits eine vollständige Integration
des Testgeräts
in das Speichermodul aus Gründen
des Platzbedarfs zur Taktsignalerzeugung nicht in Frage kommt, ermöglicht die
erfindungsgemäße bauliche
Trennung von Taktsignalerzeugung und Testbefehlerzeugung eine den
Funktionstest wesentlich vereinfachende, teilweise Integration von Testfunktionen
in das Speichermodul. Erfindungsgemäß ist auf der Leiterplatte
des Speichermoduls eine Testeinheit vorgesehen, die ausschließlich die
zur Durchführung
des Funktionstests erforderlichen Testbefehle, insbesondere Steuerbefehle,
Adreßbefehle und
zu speichernden Datenwerte erzeugt, aber keinen eigenen Taktgenerator
besitzt und daher alleine nicht funktionsfähig ist. Jedoch kann die Testeinheit bei
Zuführung
des Taktsignals den Funktionstest autonomen durchführen und
dabei die Speicher bausteine des Speichermoduls testen. Die Testeinrichtung ist
insbesondere so mit den zu testenden Speicherbausteinen verbunden,
daß jeder
Baustein über
entsprechende Leitungen die erzeugten Testbefehle empfangen kann,
wodurch ein modulinterner, bausteinübergreifender Funktionstest
durchführbar
ist. Zu dessen Durchführung
muß lediglich
zeitweise zu Testzwecken ein externes Taktsignal und ggf. ein Startsignal
zum Beginnen des Funktionstests der Testeinrichtung zugeführt werden.
Diese Signale können
weiterhin von einem herkömmlichen
externen Testgerät
bereitgestellt werden, das jedoch mit dem erfindungsgemäßen Speichermodul
nur noch über wenige
Leitungen verbunden werden muß.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
daß das Speichermodul
Steuerleitungen und Adreßleitungen zum
Weiterleiten von Steuerbefehlen und Adreßbefehlen aufweist, die die
Speicherbausteine mit der Testeinrichtung verbinden und die jeweils
Knotenpunkte besitzen, von denen ausgehend sich die Steuerleitungen
und Adreßleitungen
zu allen Speicherbausteinen der Mehrzahl von Speicherbausteinen
hin verzweigen. Diese Steuerleitungen und Adreßleitungen ermöglichen
einen parallelen Testbetrieb, bei dem alle Speicherbausteine des
Speichermoduls gleichzeitig getestet werden. Von verschiedenen Speicherbausteinen
ausgehende Zuleitungen werden an den Knotenpunkten zusammengeführt und
eignen sich zur Übertragung
von bausteinunabhängigen
Steuer- oder Adreßbefehlen,
insbesondere von speicherbausteininternen Adreßbefehlen.
Erfindungsgemäß ist ferner
vorgesehen, daß das
Speichermodul weitere Leitungen aufweist, die jeweils einen einzelnen
Speicherbaustein mit der Testeinrichtung verbinden und mit denen
die Speicherbausteine bei der Durchführung des speicherbausteinübergreifenden
Funktionstests einzeln aktivierbar und deaktivierbar sind. Diese
weiteren Leitungen, die kombinierte Steuer/Adreß-Leitungen sein können, ermöglichen
in Verbindung mit den sich verzweigenden Leitungen einen selektiven
Test einzelner Speicherbausteine und außerdem das zeitlich auf ein anderfolgende
Testen unterschiedlicher Speicherbausteine auf dem Speichermodul.
Dabei empfangen zwar alle getesteten Speicherbausteine dieselben
Steuer- und Adreßbefehle,
jedoch findet der Funktionstest nur in dem aktivierten Speicherbaustein
statt. Das Testen aller Speicherbausteine zeitlich nacheinander
hat den Vorteil, daß die
Testeinrichtung kleiner und damit platzsparender ausgebildet sein
kann als im Falle eines bausteinparallelen Funktionstests.
Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß das
Speichermodul Datenleitungen zum Weiterleiten von Datenwerten aufweist,
die jeweils einen einzelnen Speicherbaustein mit der Testeinrichtung
verbinden. Obwohl die Mehrzahl der Steuerleitungen und Adreßlei tungen
sich verzweigende Leitungen sind, die alle Speicherbausteine parallel
ansteuern, sind die Datenleitungen jeweils nur mit einem Speicherbaustein
(und mit der Testeinheit) verbunden, wodurch ein bausteinspezifisches
Auslesen von Testergebnissen möglich
ist. Die bausteinspezifischen Datenleitungen können auch zum Aktivieren und
Deaktivieren der Speicherbausteine benutzt werden.
Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß die
Testeinrichtung in einem separat von den Speicherbausteinen auf
der Leiterplatte angeordneten integrierten Halbleiterbaustein angeordnet
ist. In diesem Fall ist die Testeinrichtung nicht in die Leiterplatte
integriert, sondern selbst als integrierte Halbleiterschaltung ausgebildet,
die ähnlich
wie die Speicherbausteine auf oder an der Leiterplatte angebracht
ist. Sie kann wesentlich kleiner ausgebildet sein als die zu testenden
Speicherbausteine.
Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß das
Speichermodul einen mit der Testeinrichtung verbundenen Eingangsanschluß aufweist,
durch den der Testeinrichtung ein von einem externen Taktgenerator
erzeugtes Taktsignal zuführbar
ist. Dieser Eingangsanschluß ist
vorzugsweise über
Leiterbahnen der Leiterplatte mit der Testeinheit verbunden, so
daß die Testeinrichtung
selbst keinen eigenen Anschluß benötigt.
Vorzugsweise
besitzt die Testeinrichtung eine Auswerteeinheit, in der ausgewertet
wird, für welche
der Speicherbausteine der Funktionstest fehlerfrei verlaufen ist.
Diese Auswerteeinheit stellt ein vereinfachendes Testergebnis bereit,
das beispielsweise lediglich Auskunft über die Position eines nicht fehlerfrei
angeschlossenen Halbleiterbausteins oder eines nicht funktionierenden
Kontakts zu einem Speicherbaustein Aufschluß gibt. Die unmittelbare Auswertung
der Schreib- und Leseergebnisse braucht nicht an ein externes Testgerät weitergeleitet zu
werden, sondern kann unmittelbar auf dem Speichermodul innerhalb
der Testeinrichtung erfolgen.
Dementsprechend
ist vorgesehen, daß das Speichermodul
mindestens einen Ausgangsanschluß aufweist, durch den ein von
der Auswerteeinheit errechnetes Testergebnis einem externen Testgerät zuführbar ist.
Die Anzeige desjenigen Halbleiterbausteins oder desjenigen Kontakts
zu einem Halbleiterbaustein, der nicht fehlerfrei funktioniert, kann
durch ein externes Testgerät
oder Anzeigegerät erfolgen,
so daß die
Auswerteeinheit nur ein oder mehrere elektrische Signale als Testergebnis
auszugeben braucht. Dadurch kann die Auswerteeinheit kleiner dimensioniert
werden.
Der
Eingangsanschluß zum
Zuführen
eines externen Taktsignals sowie der oder die Ausgangsanschlüsse zum
Ausgeben eines Testergebnisses sind vorzugsweise in einer Kontaktleiste
des Speichermoduls angeordnet.
Die
Speicherbausteine des Speichermoduls sind vorzugsweise dynamische
Schreib-Lese-Speicher, insbesondere DRAMs.
1 zeigt
ein Speichermodul 9 mit einer Leiterplatte 7,
auf der vier Speicherbausteine 1, 2, 3, 4 angeordnet
sind. Diese Speicherbausteine besitzen eine bausteininterne Testeinrichtung,
mit der ein Selbsttest jedes Bausteins (BIST; built-in-self-test) durchführbar ist.
Diese Testeinrichtungen sind in den vier Speicherbausteinen 1, 2, 3, 4 nicht
bildlich dargestellt; sie sind vorhanden, eignen sich aber nur zur Durchführung eines
bausteininternen Tests vor der Bausteinmontage. Zur Durchführung eines
bausteinübergreifenden
Funktionstests ist weiterhin ein zweiter Speichertest erforderlich.
Dieser wird mit Hilfe eines externen Testgerätes 10 durchgeführt, dessen Funktionen
erfindungsgemäß teilweise
in das Speichermodul 9 integriert sind. Dazu ist auf der
Leiterplatte 7 eine Testeinrichtung 5 vorgesehen,
die von dem externen Testgerät 10 ein
Taktsignal T empfängt,
jedoch die Testbefehle selbst erzeugen kann, sofern das Taktsignal
T zugeführt
wird. Sämtliche Speicherbausteine 1, 2, 3, 4 sind
durch zusammengeführte
Steuerleitungen 11 und Adreßleitungen 12 mit
der Testeinrichtung 5 verbunden. Zusätzlich ist jeder Speicherbaustein 1; 2; 3; 4 durch
Datenleitungen 14 sowie durch weitere Leitungen 13 zum
Auswählen des
individuellen Speicherbausteins mit der Testeinrichtung 5 verbunden.
Auf diese Weise kann auf der Leiterplatte 7 ein zentraler,
alle Speicherbausteine umfassender Speicherfunktionstest durchgeführt werden,
obwohl das für
die Durchführung
dieses Tests erforderliche Taktsignal T außerhalb des Speichermoduls 9,
nämlich
im externen Testgerät 10,
erzeugt wird und von dort zugeführt
werden muß.
Die bauliche Trennung der Testbefehlerzeugung in der erfindungsgemäßen Testeinrichtung 5 von
der wie herkömmlich
im externen Testgerät
erfolgenden Taktsignalerzeugung erspart die Verwendung vieler Zuleitungen
zwischen dem Testgerät 10 und
dem Speichermodul 9. Äußere Störeinflüsse auf
solche Leitungen werden dadurch reduziert, ohne die Komplexität des Speichermoduls 9 durch
die Testeinrichtung 5 zu sehr zu erhöhen. Die Steuerleitungen 11 und
die Adreßleitungen 12 besitzen
Knotenpunkte 16, an denen sich diese Leitungen zu allen
Speicherbausteinen verzweigen. Die Leitungen 11 und 12 eignen
sich daher zum Übermitteln
bausteinunabhängiger
Steuersignale und bausteininterner Chipadressen. Die Auswahl des
jeweils zu testenden Speicherbausteins erfolgt durch eine Aktivierung
bzw. Deaktivierung mit Hilfe entsprechender weiterer Leitungen 13.
Die über die
Datenleitungen 14 erhaltenen Leseergebnisse werden an die
Testeinheit 5 übermittelt
und in der Auswerteeinheit 6 zu einem Testergebnis verarbeitet, welches über Ausgangsanschlüsse 18 an
das externe Testgerät 10 übermittelt
wird. Das übermittelte Testergebnis
t wird durch das externe Testgerät 10 angezeigt.
Ein fehlerhaft montierter Speicherbaustein kann danach ausgetauscht
oder an allen oder einzelnen Kontakten nachkontaktiert werden.
2 zeigt
schematisch die die Verschaltung der Testeinrichtung durch Verbindungsleitungen zwischen
der erfindungsgemäßen Testeinrichtung und
den Speicherbausteinen 1, 2, 3, 4.
Es sind sich verzweigende Befehlsleitungen 11 sowie Adreßleitungen 12 vorgesehen,
von denen der Einfachheit halber jeweils nur eine Leitung dargestellt
ist. Jede dieser Leitungen besitzt einen Anschluß zu allen Speicherbausteinen 1, 2, 3, 4 und überträgt an diese Speicherbausteine
Steuerbefehle COM und Adreßbefehle
ADR. Die Leitungen 11 und 12 sind vorzugsweise
als unidirektionale Leitungen ausgebildet. Weitere Leitungen 13 dienen
zum Auswählen,
d.h. Aktivieren jeweils eines Bausteins 1; 2; 3; 4 mit
Hilfe entsprechender Signale SEL, wodurch in Verbindung mit den
Leitungen 11 und 12 und ihren Befehlen COM bzw.
ADR jeder Speicherbaustein einzeln ansteuerbar ist. Weiterhin sind
Datenleitungen 14 vorgesehen, welche die Speicherbausteine 1, 2, 3, 4 einzeln
mit der Testeinrichtung 5 verbinden. Zu speichernde Datenwerte
DQ werden über
diese Leitungen 14 an die Speicherbausteine übermittelt.
Entsprechende Datenwerte werden beim Auslesen der Speicherbausteine über die
Datenleitungen 14 an die Testeinrichtung 5 übermittelt.
Die Datenwerte DQ sind Folgen von digitalen Bitwerten 0; 1, die
vorzugsweise in einem Bus mehrerer paralleler Datenleitungen 14 zum
jeweiligen einzelnen Speicherbaustein übermittelt werden. Der Einfachheit
halber ist in 2 für jeden Speicherbaustein nur
eine Datenleitung 14 dargestellt.
Die
Testeinrichtung 5 erzeugt bei Vorgabe der Taktfrequenz
von außen
durch das Testgerät 10 die
erforderlichen Steuerbefehle wie write, read, activate und precharge,
wodurch insbe sondere einfache geometrische Testmuster bezüglich der
Anordnung von Speicherzellen in den Speicherbausteinen erzeugt werden.
Auf dem externen Testgerät
selbst hingegen verbleiben eine als Taktgenerator dienende Einrichtung
sowie die Stromversorgung der Testeinrichtung 5. Ebenfalls
ist eine Anzeigeeinheit in dem externen Testgerät 10 angeordnet, so
daß die
Testeinrichtung 5 des Speichermoduls 9 nur noch
rudimentäre
Funktionen hinsichtlich der Testbefehlerzeugung und Testbefehlverarbeitung
besitzt. Die Testeinrichtung kann über wenige Leitungen 17, 18 mit
dem externen Testgerät 10 verbunden
werden. Da über diese
Leitungen keine Testbefehle mehr transportiert werden, wird der
Einfluß äußerer magnetischer
Felder auf die Qualität
des Funktionstests reduziert. Die Testeinrichtung ist vorzugsweise
als zusätzlicher Schaltkreis
auf der Modulplatine integriert und kann als kleiner, separater
integrierter Halbleiterbaustein 15 auf der Leiterplatte 7 angeordnet
sein. Die Testeinrichtung 5 kann insbesondere auf einem
zusätzlichen
Halbleiterbaustein 15 angeordnet sein, der zum Puffern
eines Datenstroms zwischen den Halbleiterbausteinen und einer externen
Hardwarekomponente, beispielsweise weiteren Speichermodulen dient. Insbesondere
auf einem Halbleiterbaustein, der eine partielle Umwandlung von
serieller Datenübertragung
in parallele Datenübertragung
und umgekehrt bewirkt, kann die erfindungsgemäße Testeinrichtung angeordnet
werden. In diesem Fall ist für
die Testeinrichtung kein weiterer, zusätzlicher Halbleiterbaustein
erforderlich.
Die
erfindungsgemäße Testeinrichtung 5 ermöglicht einen
modulinternen, speicherbausteinübergreifenden
Selbsttest, d.h. einen Speichermodul-BIST, bei dem – mit Hilfe
eines angeschlossenen externen Testgeräts 10 – die Testbefehle
auf dem Speichermodul 9 selbst erzeugt und ausgewertet werden.
Dieser modulinterne Selbsttest ergänzt den chipinternen Selbsttest,
der auf den Speicherbausteinen 1, 2, 3, 4,
die üblicherweise
DRAMs (dynamical random access memory) sind, durchgeführt wird.
Insbesondere DIMM-Speichermodule profitieren von dieser Integration
zusätzlicher
Testfunktionen. Der erfindungsgemäße Funktionstest kann vorzugsweise bei
Taktfrequenzen zwischen 100 und 600 MHz, vorzugsweise 200 MHz durchgeführt werden.
Auch bei noch höheren
Frequenzen führt
die Integration zu einer größeren Unabhängigkeit
gegenüber äußeren elektromagnetischen
Feldern.