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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf programmierbare
Sicherungsschaltungen, insbesondere auf eine programmierbare Sicherungsschaltung
mit einem steuerbaren Schalter zum Sperren eines Ruhestromwegs durch
die Sicherungsschaltung, so wie auf die Verwendung solcher programmierbarer
Sicherungsschaltungen in integrierten Schaltungen, zu Identifikationszwecken
oder beim Ruhestrommessen.
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Eine
integrierte Schaltung ist ein mikroelektronisches Halbleiterbauelement,
das aus vielen verbundenen Transistoren und anderen Komponenten besteht.
Eine einzelne integrierte Schaltung kann von nur ein bis zwei Komponenten,
was als eine Kleinstintegration (SSI; SSI = Small-Scaled Integration)
bezeichnet wird, bis zu einer Vielzahl von tausend oder mehr Komponenten,
was als Größtintegration
(VLSI; VLSI = Very-Large-Scaled
Integration) bezeichnet wird, aufweisen. Integrierte Schaltungen
werden typischerweise auf einem Wafer hergestellt, der aus einem
geeigneten Material, beispielsweise Silizium, besteht. Auf einem
einzelnen Wafer können
50 bis 100 integrierte Schaltungen existieren. Nach der Herstellung
wird der Wafer in kleine rechteckige Chips geschnitten, die die
einzelnen integrierten Schaltungen aufweisen. Jeder Chip wird dann
auf eine Art und Weise gehäust,
um die integrierte Schaltung auf demselben zu schützen.
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Aus
einer Vielzahl von Gründen
wird ein bestimmter Prozentsatz der integrierten Schaltungen, die
auf einem Wafer hergestellt werden, Herstellungsdefekte aufweisen,
die die integrierten Schaltungen nutzlos machen, es sei denn, die
Schaltungen können
repariert werden. Solche Herstellungsdefekte können Materialfehlern, einem
technischen Fehler oder sogar dem Vorliegen eines Fremdobjekts,
beispielsweise Staub oder Schmutz, zugeordnet sein. Ungeachtet der
Ursache des Defekts ist es unumgänglich,
daß der
Defekt in dem ab schließenden Montageprozeß so früh wie möglich erfaßt wird,
um die Qualitätsstandards
zu bewahren und sämtliche Kosten
zu verhindern, die der weiteren Verarbeitung eines fehlerhaften
Produkts zugeordnet sind. Folglich werden vor dem Schneiden des
Wafers üblicherweise
mehrere Tests auf einer integrierten Schaltung durchgeführt, so
daß fehlerhafte
integrierte Schaltungen identifiziert und wenn möglich vor der endgültigen Montage
repariert werden können.
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Ein
wichtiger Aspekt des Testens, das auf integrierten Schaltungen durchgeführt wird,
besteht darin, daß bestimmte
Defekte in der Schaltung reparierbar sind, wenn dieselben vor der
Häusung
der integrierten Schaltung gefunden werden. Beispielsweise sind
Speicherbanken typischerweise entworfen, um redundante Speicherelemente
aufzuweisen, die in die Schaltung eingeblendet oder aus derselben ausgeblendet
werden können,
um fehlerhafte Speicherelemente zu ersetzen. Die fehlerhaften Speicherelemente
werden in gleicher Weise aus der Speicherbank ausgeblendet, um folgenfrei
gemacht zu werden. Das Einblenden und Ausblenden der Speicherelemente
geschieht typischerweise mit einer Mehrzahl von programmierbaren
Sicherungsschaltungen, die konfiguriert sind, um ein logisches Steuersignal
zu einer Sicherungslogikschaltung, die mit der Speicherbank verbunden
ist, zu liefern, um den Betrieb der Speicherbank durch das Einblenden und
Ausblenden von Elementen zu programmieren. In 1 ist
eine herkömmliche
programmierbare Sicherungsschaltung 12, die in einem Programmierspeicher
verwendet wird, dargestellt. In der Sicherungsschaltung 12 ist
eine Sicherung 14 seriell zwischen Masse (GND) und eine
Lastvorrichtung 16 geschaltet. Die Lastvorrichtung 16 ist
ferner seriell mit einer Spannungsversorgung (VDD) verbunden. Der resultierende
Spannungsteiler wird verwendet, um einen logischen Ausgangspegel
zu erzeugen, der von dem Zustand der Sicherung abhängt. Wenn
die Sicherung beispielsweise durchgebrannt ist, ist der logische
Ausgangspegel hoch. Alternativ ist, wenn die Sicherung nicht durchgebrannt
ist, der logische Ausgangspegel tief. Daher kann die programmierbare
Sicherungsschaltung verwendet wer den, um den Betrieb der Speicherbank
permanent zu programmieren.
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Ein
Testtyp, der während
der Herstellung auf integrierten Schaltungen durchgeführt wird,
ist ein funktioneller Logiktest. Beim funktionellen Logiktesten
wird ein Stimulus in der Form eines Testmusters an den Eingang einer
integrierten Schaltung angelegt. Das Ausgangssignal der integrierten
Schaltung wird dann beobachtet und mit einem gewünschten Antwortmuster verglichen,
das erwartet werden würde,
wenn die integrierte Schaltung ordnungsgemäß arbeitet. Vorzugsweise werden
zahlreiche Muster entworfen und an die integrierte Schaltung angelegt, um
den Betrieb der integrierten Schaltung eingehend zu testen. In gleicher
Weise kann das funktionelle Logiktesten verwendet werden, um einen
Zeitgebungstest durchzuführen,
indem das Eingangssignal in eine integrierte Schaltung hin- und
hergeschaltet wird, um zu bestimmen, ob die integrierte Schaltung die
Verhaltensanforderungen bezüglich
der Einstellzeiten, der Haltezeiten und der Ausbreitungsverzögerungen
erfüllt.
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Obwohl
das funktionelle Logiktesten zum Testen der meisten integrierten
Schaltungen geeignet ist, wurde erkannt, daß es bei komplizierten integrierten
Schaltungen, insbesondere bei Teilschaltungen derselben, schwierig
sein kann, die Schaltung mit einem Eingangsmuster zu stimulieren,
und/oder schwierig sein kann, ein Antwortmuster zu beobachten, das
den Fehler findet. Die Teilschaltungen können ferner so tief in mehrere
Schichten des umgebenden Schaltungsaufbaus eingebrannt sein, daß es virtuell
unmöglich
ist, physikalisch zuzugreifen, geschweige denn das Testmuster anzulegen
und/oder ein geeignetes Antwortmuster zu beobachten. Überdies
sind komplizierte integrierte Schaltungen, beispielsweise anwendungsspezifische
integrierte Schaltungen (ASICs; ASIC = Application Specific Integrated
Circuits), nicht regelmäßig, weshalb
es häufig
unpraktisch ist, die große
Anzahl von Testmustern zu entwickeln, die erforderlich ist, um die
ASIC adäquat
zu testen, um alle Kombinationen von möglichen Feh lern und Defekten
zu finden.
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Ein
weiterer Testtyp, der auf integrierten Schaltungen durchgeführt wird,
ist das Ruhestromtesten. Beim Ruhestromtesten wird der Strom, der durch
eine zu testende integrierte Schaltung gezogen wird, gemessen, wenn
in der Schaltung ein Ruhezustand vorliegt. Wenn ein Defekt in der
integrierten Schaltung vorliegt, wird aufgrund der Stromwege, die
durch den Defekt bewirkt werden, ein statischer Stromfluß (der auch
als Ruhestrom bezeichnet wird) erfaßt, der höher ist als normal. Ein Vorteil
dieser Testtechnik besteht darin, daß der Strom durch die Leistungsversorgungs-
und Masse-Verbindungen der integrierten Schaltung beobachtet wird,
die zugreifbar und einfach zu beobachten sind. Außerdem stützt sich
diese Technik nicht auf das funktionelle Ausgangssignal der integrierten
Schaltung oder irgendeine Teilschaltung derselben. Gegenwärtig ist das
Testen des Ruhestroms primär
auf das Testen komplementärer
Metalloxidhalbleiter-Schaltungen (CMOS-Schaltungen; CMOS = Complimentary
Metal-Oxide Semiconductor) begrenzt. Der Grund dafür ist, daß ein CMOS-Schaltungsaufbau
während
eines Ruhezustands im wesentlichen keinen Strom erzeugt. Daher existiert,
wenn ein Strom oberhalb einer vorbestimmten Schwelle erfaßt wird,
wenn die Schaltung in einem Ruhezustand ist, ein Defekt in der Schaltung.
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Jedoch
besteht ein Nachteil des Ruhestromtestens darin, daß viele
Typen von integrierten Schaltungen nicht dadurch charakterisiert
sind, daß dieselben
im wesentlichen keinen Stromfluß aufweisen, während sie
in einem Ruhezustand sind, wie dies bei CMOS-Schaltungen der Fall
ist. Beispielsweise weist eine programmierbare Sicherungsschaltung 12 (1)
einen kontinuierlichen statischen (d.h. Ruhe-) Stromweg auf, es
sei denn die Sicherung 14 ist durchgebrannt. Folglich ist
jede integrierte Schaltung, die die programmierbare Sicherungsschaltung 12 aufweist,
nicht mittels des Ruhestroms testbar. Dies ist ein signifikanter
Nachteil, da programmierbare Sicherungsschaltungen, wie die, die
in 1 dar gestellt ist, gewöhnlich in Verbindung mit einem
Sicherungslogikaufbau verwendet werden, um die Operationen von Speicherbanken,
die einen Direktzugriffsspeicher (RAM; RAM = Random Access Memory),
einen löschbaren
programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM; EPROM = Erasable Programmable
Read Only Memory), einen Flash-EPROM und zahlreiche weitere geeignete
Speicherkonfigurationen umfassen, permanent zu programmieren, wie oben
erläutert
wurde.
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Zusätzlich zu
dem oben genannten Bedarf in der Industrie wurde es in jüngerer Zeit
erwünscht, daß integrierte
Schaltungen eine eindeutige Maschinen-lesbare Seriennummer zu Identifizierungszwecken
aufweisen. Durch das Vorsehen einer eindeutigen Seriennummer auf
einer integrierten Schaltung kann eine Vielzahl von Funktionen bewahrt
werden. Beispielsweise kann eine Informationsdatenbank bezüglich des
Ursprungs, des Verkaufs, der Spezifikationen, usw., einer integrierten
Schaltung bewahrt werden. Eine Mehrzahl von programmierbaren Sicherungsschaltungen,
beispielsweise der, die in 1 dargestellt
ist, wurden verwendet, um eine binäre Seriennummer zu liefern,
die erzeugt wurde, indem die Sicherungen der jeweiligen Sicherungsschaltungen selektiv
durchgebrannt wurden. Jedoch ist dieses Verfahren unerwünscht, da
die programmierbaren Sicherungsschaltungen, die für die Seriennummer
verwendet werden, einen konstanten Leistungsverbrauch darstellen
würden,
was in den meisten Anwendungen integrierter Schaltungen ein kritischer Entwurfsbelang
ist.
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Die
US 4.896.055 beschreibt
eine integrierte Schaltung mit Versorgungs- und Masseleitungen,
die eine Mehrzahl von gleichartigen Schaltungsblöcken aufweist, die über einen
Schalter mit einer Hauptversorgungsleitung oder einer Hauptmasseleitung
verbunden sind. Der entsprechende Schalter wird betätigt, um
einen fehlerhaften Schaltungsblock deaktivieren zu können. Hierfür ist der
Schalter mit einer Ansteueranschaltung vorgesehen, die zwischen
eine Leistungsversorgungsleitung und Masse geschaltet ist, und aus
einer Serienschaltung eines Widerstands, einer Sicherung und eines
Schaltelements besteht, wobei Letzteres durch ein Testsignal angesteuert
wird.
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Die
US-A-4,571,707 und die
EP
0 505 652 A1 beschreiben Speicherschaltungen mit redundanten
Strukturen, die fehlerhafte Speicherabschnitte ersetzen können.
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Aus
U. Tietze, Ch. Schenk, „Halbleiter-Schaltungstechnik", 8. Auflage, 1986,
Seiten 83 und 84 sind Feldeffekttransistoren bekannt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine programmierbare
Sicherungsschaltung zu schaffen, die einen Ruhestromweg aufweist, der
selektiv gesperrt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch eine programmierbare Sicherungsschaltung gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt lehrt die vorliegende Erfindung die Verwendung der
erfindungsgemäßen programmierbaren
Sicherungsschaltung in einer integrierten Schaltung, zu Identifikationszwecken
oder beim Ruhestrommessen gemäß dem Anspruch
8, 9 bzw. 10.
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
die Unzulänglichkeiten
und die Mängel
des Stands der Technik, die oben offenbart und in der Industrie
gut bekannt sind. Die vorliegende Erfindung liefert eine programmierbare
Sicherungsschaltung mit einem sperrbaren Ruhestromweg. Die programmierbare
Sicherungsschaltung kann in einer integrierten Schaltung verwendet
werden, um eine Vielzahl von funktionellen Zwecken zu erfüllen, beispielsweise
ein Testen des Ruhestroms einer Speicherbank zu ermöglichen,
die programmierbare Sicherungsschaltungen zum Programmieren eines
Sicherungslogikschaltungsaufbaus verwendet, um Speicherelemente
einzublenden und auszublenden.
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Kurz
gesagt liefert die programmierbare Sicherungsschaltung der vorliegenden
Erfindung einen steuerbaren Schalter, der selektiv betätigt werden kann,
um einen statischen Stromweg (d.h. einen Ruhestromweg) durch die
Schaltung freizugeben oder zu sperren. Der steuerbare Schalter ist
vorzugsweise ein Transistor, der konfiguriert ist, um ein Eingangssignal
zu empfangen, das entweder einen logisch hohen oder einen logisch
tiefen Pegel aufweist. Basierend auf dem Zustand des Eingangssignals
wird der Transistor den Stromfluß durch den Transistor entweder
freigeben oder sperren, und folglich den Stromfluß durch
die Sicherungslogikschaltung.
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Folglich
kann eine integrierte Schaltung, die vorher aufgrund des Ruhestroms
der programmierbaren Sicherungsschaltungen nicht mit Ruhestromtechniken
testbar war, nun mit den Ruhestromtechniken getestet werden, indem
programmierbare Sicherungsschaltungen gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung eingebaut werden. Durch das Sperren des Stromwegs
in der programmierbaren Sicherungsschaltung über den steuerbaren Schalter kann
der Betrag des Ruhestroms in der integrierten Schaltung beobachtet
werden, um zu bestimmen, ob ein Defekt vorliegt. Dies ist besonders
vorteilhaft, da die integrierten Schaltungen, die vorher nicht mittels des
Ruhestroms testbar waren, nun mittels des Ruhestroms getestet werden
können,
wodurch ein gründlicheres
Testen der integrierten Schaltung geliefert wird. Ferner können bestimmte
Defekte korrigiert werden, wenn sie identifiziert werden, was beispielsweise
durch das Ein- und Ausblenden von Speicherbänken geschieht, um fehlerhafte
Speicherelemente durch redundante Speicherelemente zu ersetzen,
wie oben beschrieben wurde. Daher erhöht die vorliegende Erfindung
nicht nur die Qualität,
sondern reduziert ferner die Produktionskosten durch das Minimieren
der Anzahl von fehlerhaften Produkten, die weggeworfen werden müssen.
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Eine
weitere Funktion einer programmierbaren Sicherungsschaltung gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung besteht im Markieren von integrierten Schaltungen
mit Seriennummern zu Identifizierungszwecken, ohne die programmierbaren
Sicherungsschaltungen fortgesetzt mit Leistung versorgen zu müssen. Beispielsweise
kann das Ausgangssignal einer Mehrzahl von programmierbaren Sicherungsschaltungen,
die auf einer integrierten Schaltung plaziert sind, programmiert
sein, um eine eindeutige binäre
Seriennummer durch das selektive Durchbrennen der Sicherungen zu
schaffen. Bei dieser Konfiguration liefert die vorliegende Erfindung des
Vorteil, daß die
steuerbaren Schalter gesperrt sind, bis die Seriennummer der integrierten
Schaltungen gelesen werden muß,
so daß die
programmierbaren Sicherungsschaltungen überhaupt keine Leistung verbrauchen.
Wenn die Seriennummer gelesen werden soll, werden die steuerbaren
Schalter freigegeben, so daß ein
Strom in den jeweiligen programmierbaren Sicherungsschaltungen,
die keine durchgebrannte Sicherung aufweisen, fließt, und
die Seriennummer gelesen werden kann. Nachfolgend können die
steuerbaren Schalter wieder gesperrt werden, bis es noch einmal
erwünscht
ist, die Seriennummer der integrierten Schaltung zu lesen. Dies
ist beim Entwurf von integrierten Schaltungen, bei denen der Leistungsverbrauch
ein kritisches Entwurfsmerkmal ist, besonders nützlich.
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Bei
einem ersten Ausführungsbeispiel
weist die programmierbare Sicherungsschaltung eine Lastvorrichtung
und mehrere Sicherungsvorrichtungen, die seriell verbunden sind,
auf. Die Lastvorrichtung ist ferner mit einer Leistungsversorgung (VDD)
verbunden, während
die mehreren Sicherungsvorrichtungen ferner seriell mit einem steuerbaren
Schalter, der mit Masse verbunden ist, verbunden sind. Bei diesem Ausführungsbespiel
ist der steuerbare Schalter ein n-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (NMOS-FET),
der als ein Pull-Down-Bauelement konfiguriert ist. Die Verwendung
eines NMOS-FET ist bei Herstellungsprozessen mit einem P-dotierten
Siliziumsubstrat aufgrund der erhöhten Ladungsbeweglichkeit desselben
bevorzugt. Bei dieser Konfiguration werden die Ausgangssignale typischerweise an
jeder Verbindung zwischen den benachbarten Sicherungen und der Verbindung
zwischen der Lastvorrichtung und der benachbarten Sicherung entnommen.
In dieser Reihensicherungsschaltung wird nur eine Sicherung durchgebrannt
werden. Wie bei der vorherigen Konfiguration hängt der Logikpegel der jeweiligen
Ausgangssignale von dem Zustand der Sicherungen ab. Speziell wird
jede Sicherung auf der Masse-Seite (GND-Seite) einer durchgebrannten Sicherung
ein Ausgangssignal eines tiefen logischen Pegels aufweisen, während alle
Sicherungen auf der Spannungsversorgungs-Seite (VDD-Seite) einer durchgebrannten
Sicherung ein Ausgangssignal eines hohen logischen Pegels aufweisen
werden.
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Bei
einem zweiten Ausführungsbeispiel weist
eine programmierbare Sicherungsschaltung der vorliegenden Erfindung
eine Lastvorrichtung und mehrere Sicherungsvorrichtungen auf, die
wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel
seriell verbunden sind. Jedoch ist bei diesem Ausführungsbeispiel die
Lastvorrichtung ferner seriell mit Masse (GND) verbunden, während die
mehreren Sicherungsvorrichtungen seriell mit einem steuerbaren Schalter, der
mit einer Leistungsversorgung (VDD) verbunden sind, verbunden ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist
der steuerbare Schalter ein p-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor
(PMOS-FET), der als ein Pull-Up-Bauelement konfiguriert ist. Die
Verwendung des PMOS-FET ist bei einem Herstellungsprozeß in einem
N-dotierten Siliziumsubstrat oder in einer Schaltung, die verlangt,
daß ihr
Ausgang normalerweise auf einem hohen logischen Pegel ist, es sei
denn, dieselbe ist programmiert, bevorzugt. Bei dieser Konfiguration
werden die Ausgangssignale an jeder der Verbindungen zwischen den
benachbarten Sicherungen und der Verbindung zwischen der Lastvorrichtung
und der benachbarten Sicherung entnommen.
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Ein
Vorteil einer programmierbaren Sicherungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß dieselbe
eine programmierbare Sicherungsschaltung schafft, die mittels des
Ruhestroms testbar ist. Speziell verhindert eine solche programmierbare
Sicherungsschaltung nicht, daß eine
integrierte Schaltung mit Ruhestromtechniken testbar ist. Dies ermöglicht ein
gründlicheres
Testen der integrierten Schaltungen, die programmierbare Sicherungsschaltungen
aufweisen.
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Ein
weiterer Vorteil der programmierbaren Sicherungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß dieselbe
eine programmierbare Sicherungsschaltung liefert, die überhaupt
keine Leistung verbraucht, wenn das Ausgangssignal der Schaltung
nicht benötigt
wird.
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Ein
weiterer Vorteil einer programmierbaren Sicherungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht darin, daß dieselbe
eine programmierbare Sicherungsschaltung liefert, die einfach zu
implementieren ist und einen effizienten Betrieb aufweist.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
schematisches Schaltungsdiagramm einer bekannten programmierbaren
Sicherungsschaltung;
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2 ein
schematisches Schaltungsdiagramm einer programmierbaren Sicherungsschaltung
mit einem einzelnen Ausgang;
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3 ein
schematisches Schaltungsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels
einer programmierbaren Sicherungsschaltung mit mehreren Ausgängen gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ein
schematisches Schaltungsdiagramm einer programmierbaren Sicherungsschaltung
mit einem einzelnen Ausgang; und
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5 ein
schematisches Schaltungsdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer programmierbaren Sicherungsschaltung mit mehreren Ausgängen gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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I. Schaltungsentwurf
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Bezugnehmend
nun auf die Zeichnungen zeigt 2 ein erstes
Beispiel einer programmierbaren Sicherungsschaltung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die programmierbare Sicherungsschaltung 20 weist eine Sicherungsvorrichtung 22 und eine
Lastvorrichtung 24, die seriell verbunden sind, auf. Die
Lastvorrichtung 24 ist ferner seriell mit einer Leistungsversorgung
(VDD) verbunden, während
die Sicherungsvorrichtung 22 ferner seriell mit einem steuerbaren
Schalter 26 verbunden ist, der ferner mit Masse (GND) verbunden
ist. Eine Steuerleitung 28, die mit dem steuerbaren Schalter 26 verbunden
ist, liefert ein Steuersignal zum Freigeben und Sperren des steuerbaren
Schalters 26. Das Ausgangssignal der programmierbaren Sicherungsschaltung 20 wird an
einer Ausgangsleitung 30 entnommen.
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Bei
diesem Beispiel weist die Sicherungsvorrichtung 22 vorzugsweise
eine Metallschicht auf, die entweder leitfähig ist oder nicht, abhängig davon,
ob dieselbe durchgebrannt wurde oder nicht. Alternativ kann eine
Polysilizium- oder Silizid-Schicht anstelle einer Metallschicht
verwendet werden. Die Lastvorrichtung kann durch jede widerstandsbehaftete
Vorrichtung implementiert sein, ist jedoch vorzugsweise entweder
als ein N-dotierter Wannenwiderstand oder ein p-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (PMOS-FET)
implementiert. Der steuerbare Schalter 26 ist vorzugsweise
ein n-Kanal-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (NMOS-FET),
der als Pll-Down-Bauelement konfiguriert ist. Es sollte jedoch an
diesem Punkt bemerkt werden, daß der steuerbare
Schalter 26 durch jedes einer Anzahl von geeigneten Bauelementen
implementiert sein kann, die als ein steuerbarer Schalter konfiguriert
sind, beispielsweise NPN- und
PNP-Bipolar-Sperrschichttransistoren (BJT-Bauelemente; BJT = Bipolar
Junction Transistor), oder Sperrschicht-Feldeffekttransistorbauelemente (JFET-Bauelemente;
JFET = Junction FET).
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Bei
diesem Beispiel ist die spezielle Konfiguration eines NMOS-FETs
als ein Pull-Down-Bauelement für
den steuerbaren Schalter 26 für Fachleute offensichtlich.
Jedoch sollte allgemein der NMOS-FET vorzugsweise derart konfiguriert
sein, daß seine
Drain-Elektrode mit der Sicherung verbunden ist, seine Source-Elektrode
mit Masse (GND) verbunden ist, und seine Gate-Elektrode mit der Steuerleitung 28 verbunden
ist. Wenn ein Steuersignal auf der Steuerleitung 28 auf
einen logisch hohen Pegel gesetzt wird, wird folglich der steuerbare Schalter 26 leitfähig. Im
Gegensatz dazu ist, wenn das Steuersignal auf der Steuerleitung 28 auf
einen logisch tiefen Pegel gesetzt ist, der steuerbare Schalter 26 nicht
leitfähig
und der Ruhestromweg durch die programmierbare Sicherungsschaltung
ist gesperrt. Es sollte ferner bemerkt werden, daß, wenn
die Sicherungsvorrichtung 22 durchgebrannt ist, der Ruhestromweg
der programmierbaren Sicherungsschaltung 20 in gleicher
Weise gesperrt ist, ungeachtet des Zustands des steuerbaren Schalters 26.
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In 3 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt
und mit dem Bezugszeichen 32 bezeichnet. Die programmierbare
Sicherungsschaltung 32 ist im wesentlichen identisch wie
die programmierbare Sicherungsschaltung 20 konfiguriert,
mit Ausnahme dessen, daß die
programmierbare Sicherungsschaltung 32 mehrere Ausgangssignale
A, B und C über
jeweilige Ausgangsleitungen 34, 36 und 38 aufweist.
Jeder der Ausgangsleitungen 34, 36 und 38 ist eine
jeweilige Sicherung 40, 42 und 44 zugeordnet, wobei
die Sicherungen seriell verschaltet sind. Wie in 3 gezeigt
ist, ist eine Lastvorrichtung 46 seriell zwischen die Sicherung 40 und
eine Spannungsversorgung (VDD) geschaltet. Ferner ist eine Pull-Down-Vorrichtung 48 seriell
zwischen die Sicherung 44 und Masse (GDN) geschaltet. Wie
bei dem Beispiel aus 2 ist der steuerbare Schalter 48 vorzugsweise
ein NMOS-FET, der als ein Pull-Down-Bauelement
konfiguriert ist. Folglich ist der NMOS-FET derart konfiguriert,
daß seine Drain-Elektrode
mit der Sicherung 44 verbunden ist, seine Source-Elektrode
mit Masse (GND) verbunden ist, und seine Gate-Elektrode mit einer
Steuerleitung 50 verbunden ist, wie für Fachleute offensichtlich
ist.
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Wenn
folglich ein Steuersignal auf der Steuerleitung 50 in einem
logisch hohen Zustand ist, ist der steuerbare Schalter 48 leitfähig. Alternativ
ist, wenn das Steuersignal auf der Steuerleitung 50 in
einem logisch tiefen Zustand ist, der steuerbare Schalter 48 nicht
leitfähig,
wodurch der statische Stromweg durch die programmierbare Sicherungsschaltung 32 gesperrt
ist. Es sei ferner bemerkt, daß die
Ausgangssignale, die an den jeweiligen Ausgangsleitungen 34, 36 und 38 entnommen
werden, von dem Zustand der Sicherungen 40, 42 bzw. 44 abhängen, wie oben
bezugnehmend auf die programmierbare Sicherungsschaltung 20 beschrieben
wurde (2). Ferner wird in diesem Fall nur eine der Sicherungsvorrichtungen
aus der Mehrzahl von Sicherungsvorrichtungen 40, 42 und 44 durchgebrannt.
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Bei
einem zweiten Beispiel weist, wie in 4 gezeigt
ist, eine programmierbare Sicherungsschaltung 60 eine Lastvorrichtung 62 und
eine Sicherungsvorrichtung 64, die seriell verschaltet
sind, auf. Die Lastvorrichtung ist ferner seriell mit Masse (GND) verbunden,
während
die Sicherungsvorrichtung 64 ferner mit einem steuerbaren
Schalter 66 verbunden ist, der mit einer Spannungsversorgung
(VDD) verbunden ist. Bei diesem Beispiel ist der steuerbare Schalter 66 ein
P-Kanal-MOS-FET (PMOS-FET), der als ein Pull-Up-Bauelement konfiguriert
ist. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß der steuerbare Schalter 66 durch
eine beliebige einer Anzahl anderer geeigneter Vorrichtungen implementiert
sein kann, beispielsweise NPN- und PNP-BJT-Bauelemente oder JFET-Bauelemente.
Dem steuerbaren Schalter 66 ist eine Steuerleitung 68 zum
Steuern des Betriebs des steuerbaren Schalters 66 zugeordnet,
wie oben beschrieben wurde. Das Ausgangssignal der programmierbaren
Sicherungsschaltung 60 wird auf einer Ausgangsleitung 70 an
der Verbindung zwischen der Sicherungsvorrichtung 64 und
der Lastvorrichtung 62 ent nommen.
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Obwohl
die spezielle Konfiguration des PMOS-FET für den steuerbaren Schalter 66 in 4 nicht
dargestellt ist, schließen
die Verbindungen des PMOS-FET allgemein die Verbindung der Source-Elektrode
des PMOS-FET mit der Leistungsversorgung (VDD), der Gate-Elektrode
des PMOS-FET mit der Steuerleitung 68 und der Drain-Elektrode
des PMOS-FET mit der Sicherungsvorrichtung 64 ein. Wenn
ein Steuersignal auf der Steuerleitung 68 auf einem logisch
tiefen Pegel ist, ist der PMOS-FET folglich leitfähig, so
daß der
Ruhestromweg an dem Steuerschalter 66 nicht gesperrt ist.
Wenn das Steuersignal auf der Steuerleitung 68 alternativ
auf einem logisch hohen Pegel ist, ist der PMOS-FET nicht leitfähig, wobei
der Ruhestromweg durch die programmierbare Sicherungsschaltung 60 gesperrt
ist.
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In 5 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt
und mit dem Bezugszeichen 72 bezeichnet. Die programmierbare
Sicherungsschaltung 72 ist größtenteils wie die programmierbare
Sicherungsschaltung 60 konfiguriert, jedoch modifiziert,
um mehrere Ausgangssignale A',
B' und C' über die Ausgangsleitungen 74, 76 bzw. 78 zu
liefern. Jeder Ausgangsleitung 74, 76 und 78 ist
eine jeweilige Sicherung 80, 82 und 84,
die seriell verbunden sind, zugeordnet. Zwischen die Sicherung 80 und
die Spannungsversorgung (VDD) ist ein steuerbarer Schalter 86 geschaltet,
der als ein Pull-Up-Bauelement konfiguriert ist und vorzugsweise über einen
PMOS-FET implementiert ist. Dem steuerbaren Schalter 86 ist eine
Steuerleitung 88 zum Steuern des Betriebs des steuerbaren
Schalters 86 zugeordnet, wie oben beschrieben wurde. Überdies
ist eine Lastvorrichtung 90 zwischen die Sicherung 84 und
Masse (GND) geschaltet.
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Entsprechend
dem Betrieb einer programmierbaren Sicherungsschaltung mit mehreren
Ausgangssignalen hängt
der logische Zustand jedes Ausgangssignals A', B' und
C' an den jeweili gen
Ausgangsleitungen 74, 76 und 78 von dem
Zustand der Sicherungen 80, 82 bzw. 84 zusätzlich zu
dem Zustand des steuerbaren Schalters 86 ab. Wie bei der Konfiguration
mit mehreren Ausgangssignalen des ersten Ausführungsbeispiels, das in 3 gezeigt ist,
wird in diesem Fall nur eine Sicherungsvorrichtung aus der Mehrzahl
von Sicherungsvorrichtungen 80, 82, 84 durchgebrannt.
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Speziell
bezugnehmend auf den Betrieb des steuerbaren Schalters 86 ist
der PMOS-FET leitfähig, wenn
ein Steuersignal auf der Steuerleitung 88 einen logisch
tiefen Pegel aufweist, so daß der
Ruhestromweg an dem Steuerschalter 86 nicht gesperrt ist. Wenn
das Steuersignal auf der Steuerleitung 88 einen logisch
hohen Pegel aufweist, ist der PMOS-FET alternativ nicht leitfähig, wobei
der Ruhestromweg durch die programmierbare Sicherungsschaltung 72 gesperrt
ist.
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II. Schaltungsbetrieb
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Der
Einfachheit halber werden der bevorzugte Betrieb und die Abfolge
von Ereignissen, die einer programmierbaren Sicherungsschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zugeordnet ist, sowie die dazugehörige Methodologie nachfolgend
bezugnehmend auf die programmierbare Sicherungsschaltung 20 (2)
beschrieben. Es ist für
Fachleute basierend auf der folgenden Erläuterung und der vorliegenden
Offenbarung als Ganzes offensichtlich, wie die programmierbaren
Sicherungsschaltungen 32, 60 und 72 arbeiten.
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Bezugnehmend
auf 2 wird der Betrieb der programmierbaren Sicherungsschaltung 20 zuerst
im Zusammenhang mit dem Ein- und Ausblenden von Speicherelementen
aus einer und in eine Speicherbank über einen Sicherungslogikschaltungsaufbau
erläutert.
Durch das Programmieren des Sicherungslogikschaltungsaufbaus mit
den Ausgangssignalen von einer Mehrzahl von programmierbaren Sicherungsschaltungen 20 ist
die Speicherbank mittels des Ruhestroms testbar, da die Ruhestromwege durch
die programmierbaren Sicherungsschaltungen 20 über den
steuerbaren Schalter 26 gesperrt werden können. Wie
oben erwähnt
wurde, ist dies erwünscht,
um ein gründlicheres
Testen der integrierten Schaltung zu erreichen.
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Um
ein Testen mittels eines Ruhestroms durchzuführen, wird das Signal auf der
Steuerleitung 28 für
jede jeweilige programmierbare Sicherungsschaltung 20 auf
einen logisch tiefen Pegel gesetzt. Vorzugsweise sind die Steuerleitungen 28 der
programmierbaren Sicherungsschaltungen 20 miteinander verbunden.
Dies sperrt den Ruhestromweg jeder programmierbaren Sicherungsschaltung 20,
indem der steuerbare Schalter 26 nicht-leitfähig gemacht wird.
Folglich kann ein Test mittels eines Ruhestroms durchgeführt werden,
da im wesentlichen kein Ruhestrom fließen kann, wenn die Schaltung
in einem Ruhezustand ist, mit Ausnahme eines solchen, der die Folge
eines Defekts ist.
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Als
nächstes
wird der Betrieb der programmierbaren Sicherungsschaltung 20 im
Zusammenhang mit dem Liefern einer Seriennummer auf einer integrierten
Schaltung zum Identifizieren der integrierten Schaltung erläutert. Speziell
wird dies erreicht, indem mehrere programmierbare Sicherungsschaltungen 20 auf
einer integrierten Schaltung (d.h. einem Chip) vorgesehen werden,
und indem diese programmierbaren Sicherungsschaltungen mit einer eindeutigen
binären
Seriennummer, die diese integrierte Schaltung identifiziert, programmiert
werden. Ein spezieller Vorteil der Verwendung der programmierbaren
Sicherungsschaltungen 20, um eine Seriennummer zu liefern,
besteht darin, daß der
Ruhestromweg der programmierbaren Sicherungsschaltungen 20 durch
die steuerbaren Schalter 26 gesperrt werden kann, so daß keine
Leistung verbraucht wird, wenn die Seriennummer nicht benötigt wird.
Wenn es jedoch erwünscht
ist, die Seriennummer zu lesen, kann der steuerbare Schalter freigegeben
werden, um leitfähig
zu sein, und um dadurch zu ermöglichen, daß die Seriennummer
gelesen wird.
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Die
Funktionalität,
die oben bezugnehmend auf die Seriennummer beschrieben wurde, wird
erreicht, indem eine Mehrzahl von programmierbaren Sicherungsschaltungen 20 derart
konfiguriert wird, daß ihre
jeweiligen steuerbaren Schalter 26 im wesentlichen gleichzeitig
betätigt
werden können,
und daß ihre
jeweiligen Ausgangssignale auf eine Art und Weise gelesen werden
können,
um eine Seriennummer zu bilden, die die integrierte Schaltung eindeutig identifiziert.
Im Betrieb wird ein Signal eines tiefen logischen Pegels auf der
Steuerleitung 28 jeder programmierbaren Sicherungsschaltung 20 plaziert,
so daß der
Ruhestromweg jeder Schaltung 20 gesperrt bleibt und kein
Gleichstrom (DC-Strom; DC = Direct Current) in den jeweiligen programmierbaren
Sicherungsschaltungen 20 fließt. Wenn jedoch die Seriennummer
gelesen werden soll, wird ein Signal eines logisch hohen Pegels
auf jeder Steuerleitung 28 plaziert, um den Stromweg jeder
programmierbaren Sicherungsschaltung 20, deren Sicherung 22 nicht durchgebrannt
ist, freizugeben. Folglich werden diejenigen Sicherungslogikschaltungen,
deren Sicherung nicht durchgebrannt wurde, einen logisch tiefen Pegel
an ihrem Ausgang lesen. Diejenigen programmierbaren Sicherungsschaltungen 20,
deren Sicherung 22 durchgebrannt wurde, werden an ihrem
Ausgang einen logisch hohen Pegel lesen. Folglich liefert die Kombination
der Ausgangssignale eines logisch tiefen Pegels und eines logisch
hohen Pegels von den jeweiligen programmierbaren Sicherungsschaltungen 20 eine
eindeutige binäre
Seriennummer zum Identifizieren der integrierten Schaltung.