DE3234117C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterspeichervorrichtung, welche eine Speicheranordnung zum Speichern von Daten und eine Anordnung zum Speichern von Produktinforma­ tion umfaßt, wobei die Speicheranordnung und die Anordnung auf einem Halbleiterchip untergebracht sind. Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB-PS 15 85 847 bekannt. Auf dem Gebiet der Elektronik wird seit langem angestrebt, die Möglichkeit zu haben, dauerhafte Information über besondere Halbleiterschaltungen oder Chips zu identifizieren. Bisher jedoch erfordert es, solche wichtigen und nützlichen Infor­ mationen wie den Hersteller, die spezielle Art der Vorrich­ tung, die bei der Herstellung verwendete Maskengruppe, den verwendeten Fabrikationshergang u. dgl. zu erfahren, daß nicht nur die Verpackung, in der das Chip eingepackt wird, äußerlich inspiziert wird, sondern daß häufig auch das Halbleiterchip, das sich in der Verpackung befindet, selbst untersucht wird. Das Untersuchen der Verpackung oder Um­ hüllung ist häufig wegen der benachbarten Schaltungen, des Fehlens von erkennbaren Markierungen auf dem Verpackungs­ gehäuse, wegen Beschichtungen oder sonstiger Abdeckungen, die auf dem Chip angebracht sind, um Veränderungen der Schaltung vorzubeugen, und aus anderen Gründen kompliziert. Untersuchungen des Chips selbst sind aus all den vorgenannten Schwierigkeiten ebenfalls schwierig, wobei noch hinzukommt, daß die Umhüllung im allgemeinen nicht dafür vorgesehen ist, entfernt zu werden und daß bei Abnahme oder Besei­ tigung der Umhüllung die Vorrichtung normalerweise beschädigt oder zerstört wird.

Außer der oben beschriebenen Information ist es über­ dies schwierig, jedoch wünschenswert, sich entscheidend wichtiger elektrischer Parameter der Vorrichtungen ver­ gewissern zu können. In der Vergangenheit konnte dies im allgemeinen dadurch geschehen, daß die Type der Vorrichtung ermittelt und der Hersteller festgestellt wurden und daß dann die gewünschten Werte aus einem Zusammenstellungsblatt der Kenndaten entnommen wurden. Wenngleich bestimmte Standards existieren, durch die einige dieser Parameter in gewisser Weise vorbestimmt sind, enthalten viele Vorrichtungen von mittlerer oder hoher Komplexität wie Speicher von Bytegröße wenigstens einige Parameter, die abhängig von der Type der Vor­ richtung variieren.

Daraus folgt, daß ein Bedarf für eine Vorrichtung besteht, womit Produktinformation ein­ schließlich elektrischer Parameter der Vorrichtung fest­ gestellt werden kann, ohne daß die Umhüllung oder das Chip selbst unmittelbar visuell untersucht werden.

Mit der Erfindung wird eine kostengünstige und zuver­ lässige Lösung des voranstehend genannten Problems ge­ geben, wodurch beträchtliche Mengen an Information hin­ sichtlich Hersteller und Vorrichtungsparametern durch elektrisches Abfragen des Halbleiterchips erhalten werden kann. Genauer gesagt, werden Festwertspeicher­ zellen, die die gewünschte Information über den Her­ steller und die Vorrichtung enthalten, auf dem Halb­ leiterchip angrenzend an den Teil des Chip, der die hauptsächliche Funktion der Schaltung gewährleistet, untergebracht.

Eine Freigabe/Sperr-Schaltung ist auf dem Chip ebenfalls enthalten und dient dazu, die zusätzlichen ROM-Zellen von der Hauptschaltung während des Normalbetriebs zu trennen. In gleicher Weise ist, wenn der Benutzer den Hersteller oder sonstige in den ROM-Zellen gespeicherte Information zu erkennen wünscht, ein Signal an die Freigabe/Sperr-Schaltung abzugeben, wodurch die Haupt­ schaltung getrennt wird und der Zugriff zu den die ge­ wünschten Informationen enthaltenden Speicherzellen möglich wird. Auf diese Weise kann der Produktinforma­ tionsspeicher mit denselben Anschlußfahnen des Chips elektrisch verbunden sein, über die der elektrische Zu­ gang zur Hauptschaltung erfolgt.

Die der Erfindung zugrundeliegende hauptsächliche Aufgabe besteht darin, eine verbesserte, billige und zuverlässige Vorrichtung zu schaffen, mit der der Anwender Kenntnisse über wichtige elektrische Parameter von Halbleiterschaltun­ gen durch einfaches direktes Auslesen erlangen kann. Die Vorrichtung soll es dem Anwender ermög­ lichen, sich Kenntnis über die Vorrichtungseigenschaften von Halbleiterschaltungen zu verschaffen, ohne daß die Halblei­ terschaltungen einer genauen optischen Inspektion unterzogen werden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung mehr als ein Byte speichert, in der Anordnung die Produkt­ information über Adreßleitungen bzw. Datenleitungen adres­ siert bzw. gelesen wird, welche auch zur Adressierung des bzw. zur Datenkommunikation mit dem Halbleiterspeicher die­ nen, ein von einem Adreßsignal unterscheidbares Befehls­ signal auf eine vorbestimmte Adreßleitung gegeben wird, um anzuzeigen, daß die Produktinformation adressiert und gele­ sen werden soll, und die Halbleiterspeichervorrichtung fer­ ner eine Zugriffslogikschaltung umfaßt, welche, falls das Befehlssignal anliegt, die Speicheranordnung für Datenlese- bzw. -schreibbetrieb inaktiviert und die Anordnung zum Spei­ chern von Produktinformation aktiviert, und andernfalls die Speicheranordnung für Datenlese- bzw. -schreibbetrieb akti­ viert und die Anordnung zum Speichern von Produktinforma­ tion inaktiviert.

Anhand der nun folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung wird die Lösung vor stehend aufge­ führter Aufgaben besonders deutlich. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschema, das die Anwendung der Erfin­ dung bei einer beispielhaft dargestellten Halbleiterschaltung wie einem Speicher von Bytegröße zeigt;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Freigabe/ Sperr-Schaltung, die sich zur Verwendung bei der Erfindung eignet;

Fig. 3 eine ins einzelne gehende Logikschaltung einer Freigabe/Sperr-Schaltung für den Einsatz bei der Erfindung und

Fig. 4 eine Tabelle der Vorrichtungseigenschaften, die in der im Produktinformationsspeicher gemäß der Erfindung gespeicherten Information enthalten sein können.

In der Fig. 1 ist als Beispiel eine Halbleiterschaltung 10 wiedergegeben, bei der die Erfindung anwendbar ist. Diese Schaltung 10 kann z. B. ein 2564 löschbarer, pro­ grammierbarer Festwertspeicher (EPROM) sein, wie er von zahlreichen Halbleiterherstellern angeboten wird. Dem Fachmann ist bekannt, daß ein 2564 EPROM 64 k-Bits von Digitalinformation speichert, die in einer 256·256 Bitanordnung 12 angeordnet ist. Jede Zeile und jede Spalte enthält danach 256 Bits an Information. Wie bei zahlreichen anderen Speichervorrichtungen ist diese Information in Gruppen von Bits, sogenannten Bytes, organisiert, und gleichzeitiger Zugriff ist möglich zu denjenigen Bits, die ein bestimmtes Informationsbyte darstellen. Ein Byte besteht typischerweise aus acht Bits, und dieses Format wird bei der Beschreibung der Erfindung hier verwendet.

Der Zugriff zur Speicheranordnung erfolgt über einen Spaltendecodierer 14, einen Zeilendecodierer 16 und eine Spaltenadreßgatterschaltung 18, wobei der Ausgang von der Anordnung über einen Ausgangspuffer 20 bereit­ gestellt wird. Der Spaltendecodierer 14 und der Zeilen­ decodierer 16 werden durch Signale gesteuert, die ihren Eingängen über Adreßanschlüsse A0 bis A4 und A5 bis A12 zugeleitet werden. Die Ausgangswerte der Speicheranord­ nung 12 erscheinen auf Ausgangsanschlüssen Q1 bis Q8.

Gemäß der Erfindung ist die Speicheranordnung 12 inso­ weit abgewandelt, als sie eine Produktinformationsan­ ordnung 30 enthält. Die Produktinformationsanordnung 30 ist für die hier als Beispiel dargestellte Vorrich­ tung vorzugsweise im Format einer einzigen Zeile unter­ gebracht, so daß ein Bytezugriff zur Produktinformation möglich ist. Es ist jedoch auch möglich, die Anordnung 30 in Form mehrerer Zeilen unterzubringen oder im For­ mat einer einzigen oder mehrerer Spalten, was an späte­ rer Stelle noch näher erläutert wird.

Die Anordnung 30 ist vorzugsweise von der Type eines Diffusionsmasken-ROM, da auf diese Weise die größte Sicherheit für die in der Anordnung gespeicherte Infor­ mation erzielt wird. Das bedeutet, da die Information, die in Diffusionsmasken-ROM-Zellen gespeichert werden soll, die Schaltungsverbindungen der Zellen bestimmt und damit die für die Herstellung der Zellen verwendete Maskengruppe, kann die Information nicht verändert werden, nachdem die Schaltung hergestellt worden ist, und die Information kann auch nicht verlorengehen.

Außerdem erfordern mit Diffusionsmaske hergestellte ROM- Zellen den geringsten Platzaufwand auf dem Chip, werden mit den zuverlässigsten Fabrikationstechniken herge­ stellt und sind bereits während der frühen Fabrikations­ phasen im wesentlichen fertig. (Bei Halbleitervorrich­ tungen wie der 2564 wird für das Anbringen der Erfindung in Form einer Zeile von 256 maskierten ROM-Bits weniger als 1% zusätzlicher Platz benötigt.) Es kann jedoch in manchen Fällen wünschenswert sein, andere Arten von Speicherzellen zu verwenden wie solche mit ausschmelz­ baren Verbindungen, EPROM-Zellen oder E²PROM-Zellen, um die Anordnung 30 zu bilden. Für solche Fälle ist zu bedenken, daß die in der Anordnung gespeicherten Daten nach der Chipherstellung eingeführt werden und daß sie auf diese Weise menschlichen Fehlern unterliegen können.

Es ist erforderlich, daß die im Produktinformations­ speicher 30 gespeicherten Daten den normalen Betrieb der Hauptschaltung auf dem Chip nicht beeinflussen, d. h. die Speicheranordnung 12 und die zugehörigen De­ codierer, Gatter und Puffer. Damit derartige unerwünsch­ te Einflußnahmen nicht auftreten, während gleichzeitig die vorhandenen Anschlußfahnen die Doppelfunktion für den Zugriff zur Speicheranordnung 12 und zur Infor­ mationsanordnung 20 zu geeigneter Zeit erfüllen, werden einem ausgewählten Zeilenadressenanschluß Mehrpegelsig­ nale zugeführt. Der Erläuterung halber, bei welcher die 2564 Vorrichtung als Beispiel dient, wurde der Zeilen­ adreßanschluß A9 dazu ausgewählt, mit Doppelfunktion zu arbeiten. Für Vorrichtungen von anderen Abmessungen ist vorzuziehen, einen Adreßanschluß zu verwenden, der die­ selbe räumliche Anordnung an der Matrize wie der An­ schluß A9 hat, auch wenn dieser Anschluß bei anderen Vorrichtungen nicht mit derselben Benennung ausgestattet ist.

Für den gewöhnlichen Betrieb werden der Anschlußfahne A9 die üblichen TTL-Signalpegel zugeführt. Um jedoch Zugriff zur Informationsanordnung 30 zu bekommen, wird auf die Anschlußfahne A9 ein Signal hoher Spannung von etwa 15 Volt geleitet. Damit die Schaltung zwischen den üblichen TTL-Signalen und dem Signal hoher Spannung unterscheiden kann, ist als Schnittstelle zwischen Zeilenadreßanschluß A9 und Zeilendekodierer 16 und der Anordnung 20 eine Anordnungszugriffslogik 32 ein­ gefügt. Die Anschlußfahne A9 ist also mit der Zu­ griffslogik 32 verbunden, die erkennt, ob ein Signal hoher Spannung vorhanden ist.

Hat das Signal an der Anschlußfahne A9 den üblichen Pegel, ist der Zugriff zur Produktinformationsanordnung 30 mit Hilfe eines Signals auf der Leitung 34 gesperrt, während der Zugang zum Zeilendekodierer 16 frei ist. Das an der Anschlußfahne A9 vorhandene Signal wird auch dem Zeilendecodierer 16 über eine Leitung 36 zugeführt. Ist dagegen das am Anschluß A9 auftretende Signal ein solches hoher Spannung von etwa 15 Volt, dann stellt die Logik 32 dieses hohe Signal fest, sperrt den Decodierer 16 und adressiert gleichzeitig die An­ ordnung 30. Durch gewöhnliche Betätigung der Adreß­ leitungen A0 bis A4 ist Zugriff zu der in der Anordnung 30 gespeicherten Information in Byteumfang gegeben, so daß die Information in üblicher Weise an den Aus­ gängen Q1 bis Q8 auftritt. Die nächste Betrachtung gilt der Fig. 2, in der die Anordnungszugriffslogik 32 genauer dargestellt ist, woraus zu ersehen ist, daß sie eine Hochspannungsdetektorschaltung 102 und einen üblichen Einzelbitzeilenadreßpuffer 104 (von denen lediglich einer von n gezeigt ist) enthält. Der Puffer 104 dient dazu, die TTL-Eingangssignale in MOS-Logig­ pegel umzusetzen und gibt sowohl direkte als auch komplementäre Ausgangswerte an den Decodierer 16 ab. Die Hochspannungsdetektorschaltung 102 erzeugt ein Freigabe/Sperr-Signal auf Leitung 34, wie bereits im allgemeinen in Fig. 1 gezeigt.

Die in Fig. 3 gezeigte Hochspannungsdetektorschaltung 102 kann eine Kette von vier Invertern 202a bis 202d enthalten, von denen Inverter 202a einen geeigneten Schwellwert zur Feststellung des ankommenden Hoch­ spannungssignals hat. Das Signal wird dann über die übrigen Inverter in gewöhnliche TTL-Pegel umgewandelt, so daß das Ausgangssignal des Inverters 202d auf der Leitung 34 als gewöhnliches TTL-Signal den NOR-Gattern 204 (nur eines gezeigt) zugeleitet wird, die die Ein­ gangsstufe des Zeilendecodierers 16 darstellen. Auf diese Weise ist ersichtlich, daß das Hochspannungssig­ nal an der Anschlußfahne A9 den Zeilendecodierer 16 gegenüber dem Normalbetrieb sperren kann, während es zusätzlich die Informationsanordnung 30 adressiert, die gewünschte Produktinformation zu liefern.

Fig. 4 gibt eine Darstellung von beispielsweiser In­ formation, die in der Anordnung 30 enthalten sein kann. Der Fachmann erkennt, daß nur 16 Bytes nötig sind, um alle in der Fig. 4 gezeigte Information zu codieren, während eine Anordnung 30 mit einer einzigen Zeile 32 Watts zu 8 Bit bereitstellt. Es stehen also 16 weitere Bytes zur Verfügung, von denen der Hersteller beliebig Gebrauch machen kann. Um eine Fehlerkontrollmöglichkeit zu schaffen, kann ein Byte eines jeden Blocks von 16 Bytes dazu verwendet werden, eine Prüfsumme zu speichern.

Außerdem wird der Fachmann erkennen, daß 8 Bits nicht ausreichen, die Namen der meisten Halbleiterhersteller zu buchstabieren, wenngleich in der Darstellung der Fig. 4 dafür nur 8 Bits vorgesehen sind. Tatsächlich ist jedoch das in Fig. 4 gezeigte einzige Byte ausrei­ chend, um jeden Halbleiterhersteller zu kennzeichnen, wenn es nach folgender Form geschieht. Es ist bekannt, daß die Gesamtzahl der Halbleiterhersteller, wenngleich im steigen, derzeit kleiner als 30 ist. Durch alpha­ betische Auflistung dieser Hersteller kann eine mit 1 beginnende Dezimalzahl zugeordnet werden, die sich in eine kurze Binärzahl umwandelt. Damit die Zahl der Her­ steller anwachsen darf, können 7 Bits verwendet werden, wobei das 8. Bit ein Paritätsbit ist. Weitere Hersteller würden einfach am unteren Ende der Liste hinzugefügt werden, die durch eine Handelsorganisation wie JEDEC aufrechterhalten werden könnte.

Es gibt auch eine andere Art der Annäherung. Wenn man zuläßt, daß die Bits Q1 bis Q5 einen Buchstaben eines Herstellernamens bezeichnen und wenn zugelassen wird, daß die Bits Q6 bis Q8 kennzeichnen, welche der ersten sieben Buchstaben des Vertreibernamens durch die Bits Q1 bis Q5 dargestellt sind, dann können in eindeutiger Weise bis zu 256 Firmen gekennzeichnet werden. Um zu verhindern, daß mehrere Firmen denselben Erkennungs­ code wählen (wenn z. B. zwei Firmennahmen mit S begin­ nen), könnten derartige Erkennungscodes festgelegt sein, und eine Organisation wie JEDEC könnte eine Grundliste aufstellen.

Wie bereits an früherer Stelle gesagt, ist die Erfindung besonders bei Speichern von Byteformat wie RAM-, EPROM- und E²PROM-Speichern anwendbar und wird vorzugsweise im Einzelformat verwirklicht. Der Fachmann wird mit der vorstehend gegebenen Lehre jedoch erkennen, daß bei der Erfindung Spalten von Zellen statt Reihen verwendet werden können. In einem solchen Fall würde eine Spaltenadresse als Adresse für die Anordnung 30 gewählt, und die in der Anordnung 30 gespeicherte Information würde der Reihe nach durch gewöhnliche Betätigung des Zeilendecodierers 16 ausgelesen.

Es versteht sich auch, daß, wenngleich die Erfindung be­ sonders zweckmäßig bei Vorrichtungen von großer Plattengröße eingesetzt werden kann, da dann nur wenig zusätzlicher Platz erforderlich ist, sie auch mit Nutzen bei Schaltungen von kleinerer Plattengröße ein­ setzbar ist. So kommt es z. B. bei Halbleiteranwendern vor, daß Änderungen bei den Produktabmessungen, elektri­ schen Parametern, Maskensätzen oder anderen Eigenschaf­ ten wesentlichen Einfluß auf die Eignung des Bauteils für die Zwecke des Anwenders haben. Bisher waren die Berichte über derartige Änderungen an den Benutzer nicht immer vollständig. Mit Hilfe der Erfindung können derartige Änderungen besser berichtet werden, da die Produktinformationsanordnung 30 auch Teil des Maskensatzes ist. Wo also der Bericht über derartige Produktveränderungen wichtig ist, kann auch bei kleinen Vorrichtungen die Erfindung nützlich sein.

Wenngleich die Anschlußfahnen, die für den Zugang zur Anordnung 20 ausgewählt werden, bei dem oben beschrie­ benen Ausführungsbeispiel gewöhnliche Eingangs- und Ausgangsanschlußfahnen sind, können auch andere An­ schlüsse für eine derartige Doppelfunktion geeignet sein. Jeder Anschluß, dessen Hauptfunktion so ist, daß er nicht bei Spannungspegeln arbeiten muß, die für die Auswahl der Anordnung 30 verwendet werden, eignet sich, je nach den geometrischen Abmessungen des Chip. In gleicher Weise können alle Anschlüsse, die Informationen von der Anordnung 30 erhalten, ohne die Arbeitsweise der Hauptschaltung nachteilig zu beeinflussen, als Ausgangsanschlüsse für die Anordnung 30 eingesetzt werden. Während bei dem Beispiel eine besondere hohe Spannung für das Auswählen der Anordnung 30 erwähnt worden ist, versteht es sich, daß jedes andere Signal, das hinreichend außerhalb des Normalbereichs der Be­ triebsspannungen für die Hauptschaltung liegt, brauch­ bar ist.

Claims (6)

1. Halbleiterspeichervorrichtung, welche eine Speicheranordnung (12) zum Speichern von Daten und eine Anordnung (30) zum Speichern von Produktinformation umfaßt, wobei die Speicheranordnung (12) und die Anordnung (30) auf einem Halbleiterchip untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Anordnung (30) mehr als ein Byte speichert,
• - in der Anordnung (30) die Produktinformation über Adreßleitungen bzw. Datenleitungen adressiert bzw. gelesen wird, welche auch zur Adressierung des bzw. zur Datenkommunikation mit dem Halbleiterspeicher dienen,
• - ein von einem Adreßsignal unterscheidbares Befehlssignal auf eine vorbestimmte Adreßleitung gegeben wird, um anzuzeigen, daß die Produktinformation adressiert und gelesen werden soll, und
• - die Halbleiterspeichervorrichtung ferner eine Zugriffslogikschaltung (32) umfaßt, welche, falls das Befehlssignal anliegt, die Speicheranordnung (12) für Datenlese- bzw. -schreibbetrieb inaktiviert und die Anordnung (30) zum Speichern von Produktinformation aktiviert, und andernfalls die Speicheranordnung (12) für Datenlese- bzw. -schreibbetrieb aktiviert und die Anordnung (30) zum Speichern von Produktinformation inaktiviert.

2. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (30) ein Festwertspeicher ist.

3. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung (12) über einen Zeilendekodierer (16) adressiert wird und daß die Zugriffslogikschaltung an der Schnittstelle zwischen einem Zeilenadreßanschluß und dem Zeilendekodierer (16) und der Anordnung (30) angeordnet ist.

4. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugriffslogikschaltung eine Spannungsdetektorschaltung (102) und eine Zeilenadreßpufferschaltung (104) enthält.

5. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Spannungsdetektorschaltung mit der Anordnung (30) und NOR-Gattern verbunden ist, die eine Eingangsstufe des Zeilendekodierers (16) bilden.

6. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsdetektorschaltung (102) aus einer Reihe von Invertern (202a bis 202d) besteht.