JP2004039214A - 機能上独立しているメモリのグループをテストし、不具合のあるメモリ・ワードを置き換えるシステム - Google Patents
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Abstract
機能上独立しているメモリのグループをテストし、不良メモリ・ワードを置き換えるシステム。
【解決手段】
機能上独立しているメモリ(102)のグループをテストし、それらのメモリのグループの不良メモリ・ワードを冗長メモリ・ワードで置き換えるシステムであって、冗長メモリ・ワード(108a)の少なくとも1つ及びアレイと冗長メモリ・ワードの少なくとも1つのアレイに接続されているアドレス・レジスタ(108b)を備える冗長手段(108)と、テスト手段(114)と、テスト手段の後のメモリ(102)の前にある第1のマルチプレクサ(110)と、冗長メモリ・ワード(108a)の少なくとも1つのアレイのグループと、メモリ(102)の後の第2のマルチプレクサ(112)と、冗長メモリ・ワードの少なくとも1つのアレイのグループと、からなり、各第2のマルチプレクサをテスト手段(114)に接続可能であるシステム。
【選択図】 図1
Description
【0001】
本発明は、メモリ・テスト構造に関するものであり、特に、機能上独立しているメモリのグループの不具合のあるメモリ・ワードを冗長メモリ・ワードで置き換えるシステムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
今日の非常に高度なサブミクロン技術により、膨大な量のメモリを単一チップ上に実装することが可能になっている。通常、チップは小サイズから中サイズまでの多数の組み込み型メモリ、例えば、SRAMと少数の非常に大きなブロック、例えば、DRAMを搭載する。メモリは高密度実装であるため、不良品発生率が高い。これらのメモリ不良は全体のチップ歩留まりが低下させる。この問題を解決する一方法として、冗長メモリ・ロケーションやワード冗長度によってメモリを強化する方法がある。ワード冗長度では、冗長レジスタを単一のSRAMブロックまたは1つ以上のメモリ・マクロで構成される1つのSRAMブロックに追加することにより、メモリ・テスト時にメモリ不良を検出して、対応する冗長メモリ・ロケーションを活性化しメモリ不良をオンラインで修復することが可能である。メモリのテストには、外部テスト用ハードウェア、または組込みメモリ用の好ましい手法であるメモリ・ビルトイン・セルフ・テスト(MBIST)と呼ばれるオンチップの専用ハードウェアのいずれかが使用される。メモリ・テストの後、メモリ不良のアドレスに関する情報がチップから抽出され、これを使用して、この情報を恒久的に格納する関連するオンチップ・レーザー・ヒューズをプログラムする。
【0003】
図5は、V.ショーバー、S.ポール、O.ピコット(V.Schoeber,S.Paul,O.Picot)「Memory Built−in Self−Repair
using redundant words」、Proceedings of International Test Conference 2001年、995〜1001頁で提案されているRAMメモリ・モジュール502のビルトイン・セルフリペア(BISR)の従来技術のワード指向メモリ・テスト構造を示している。このテスト構造では、メモリ・ビルトイン・セルフ・テスト(MBIST)ロジック504および冗長ロジック506がRAMメモリ・モジュール502と並列に配置され、欠陥または不良メモリ・ワードを冗長メモリ・ワードで置き換えるようになっている。このテスト構造はさらに、不良メモリ・ワードのアドレスを永久的に格納するヒューズが収められたヒューズ・ボックス508、RAMメモリ・モジュール502の前にある第1のマルチプレクサ510、および第2のマルチプレクサ512を備える。第2のマルチプレクサ512は、RAMメモリ・モジュール502と冗長ロジック506の出力に接続されており、データの出所を決定する。
【0004】
MBISTロジック504は読み取り/書き込み信号514、書き込みデータ信号516、およびアドレス信号518を第1のマルチプレクサ510に供給し、不良信号520、不良アドレス(fail_address)信号522および期待データ(expected_data)信号524を冗長ロジック506に供給する。冗長ロジック506は不良信号520、不良アドレス信号522、および期待データ信号524をMBISTロジック504から受信し、データ信号526および制御信号528を第2のマルチプレクサ512に供給する。さらに、冗長ロジック506は接続部530によりヒューズ・ボックス508に接続される。第1のマルチプレクサ510は読み取り/書き込み信号514、書き込みデータ信号516、およびアドレス信号518をMBISTロジック504から、データ信号532、アドレス信号534、および制御信号536を例えばメモリ・バ
スから受信する。第1のマルチプレクサ510は、冗長ロジック506およびRAMメモリ・モジュール502に接続されている出力538を備える。出力538は、書き込みデータ信号516を介してメモリBISTロジック504からRAMメモリ・モジュール502/冗長ロジック506にテスト・パターンを供給する場合、またはデータ信号532を介してデータを例えばメモリ・バスからRAMメモリ・モジュール502/冗長ロジック506に供給する場合に使用する。第2のマルチプレクサ512はデータ信号540をRAMメモリ・モジュール502から受信し、データ信号526および制御信号528を冗長ロジック506から受信して、選択したデータのデータ信号542を供給する。
【0005】
図6は、図5の従来技術のMBISTロジック504を詳細に示す。MBISTロジック504は、アドレス・レジスタ544とデータ書き込みレジスタ546を備え、アドレス信号518と書き込みデータ信号516を第1のマルチプレクサ510に供給する。MBISTロジック504はさらに、不良メモリ・ロケーションのアドレスを格納し不良アドレス信号522を供給するアドレス・レジスタ548と、期待データを格納し、期待データ信号524を供給する他のデータ・レジスタ550を備える。書き込みデータ信号516を介してテスト・データがテスト対象の所定のメモリ・ロケーションに格納された後、期待データ信号524がRAMメモリ・モジュール502のデータ信号540と比較される。したがって、MBISTロジック504はさらに、期待データをRAMデータの結果と比較する、つまりRAMメモリ・モジュール502のデータ信号540と期待データ信号524と比較し、比較結果554を出力するコンパレータ552を備える。MBISTロジック504は、さらに、結果554に応じて不良信号520を供給する手段558を制御するコントローラ556を備える。不良信号520を使用して、ヒューズ・ボックス508にデータを格納し、またこれを冗長ロジック506の書き込みイネーブル信号として使用することが可能である。
【0006】
各不良または欠陥メモリ・ワードのテスト時に個別にMBISTロジック504からデータが送られる。オンチップ・メモリ・テストをRAMメモリ・モジュール502のアドレス空間に対し実行し、テスト・アルゴリズムに応じて所定の順序で書き込みおよび読み取りオペレーションを実行する。メモリからの出力と期待データとを比較する。メモリ・ワードが異なる場合、各メモリ・ワードの一部に欠陥がある。この場合、不良アドレスおよびそのデータが冗長ロジック506に格納される。したがって、冗長ロジック506では、冗長またはスペア・メモリ・ワードがアドレス・デコードをプログラムする複数の冗長ワード・ラインと制御ロジックのアレイの形で配列されている。
【0007】
図7は、図1の冗長ロジック506に収められている複数のワード・ラインのうちの1つの冗長メモリ・ワードまたは冗長ワード・ラインを示す。冗長ワード・ライン560はFAレジスタ562、アドレス・レジスタ564、データ・レジスタ566、コンパレータ568、および2つのANDゲート570、572を備える。アドレスがアドレス・レジスタ564に格納されると、FAレジスタ562は「1」にセットされ、冗長メモリ・ワードが活性化される。次に、データ・レジスタ566が、RAMメモリ・モジュール502の代わりに読み取りと書き込みに使用される。アドレス比較がコンパレータ568内で実行される。メモリ空間全体にアクセスを行うアドレス(A)574が冗長ワード・ラインの各アドレス・レジスタ564に格納されているアドレスと比較される。テスト中、MBISTロジック504により、不良信号520、不良アドレス522、および期待データ信号524が準備される。Read(R)576、Write(WR)578、Address(A)574、およびデータ入力(DI)580へのアクセスが、機能動作およびテスト時にRAMメモリ・モジュール502および冗長ロジック506と並列に実行される。582(TDI)および584(TDO)は、冗長ロジック506用の直列インターフェイスである。
【0008】
不良アドレスのプログラミングは、メモリBIST時に実行されるか、またはメモリ・セットアップ時にヒューズ・ボックス508から実行される。冗長ワード・ラインのアドレス・レジスタ564に格納される不良アドレスはテスト完了後ストリーム出力するか、または読み出して、ヒューズ溶断によりヒューズ・ボックス508をプログラムすることが可能である。テストおよび冗長度構成時にデータのストリーム入出力を行うため、スキャン・レジスタを介してヒューズ・ボックス508を冗長度ロジック506に接続することが可能である。ヒューズ・ボックスでは、複数のヒューズおよびそのスキャン・レジスタを並列に入れることが可能である。プログラム済みアドレスを活性化するためには追加ヒューズ・セルが必要である。スキャン・レジスタ、例えばスキャン・フリップフロップを、スキャン・モード時に活性化可能なシリアル・スキャン連鎖として構成される。スキャン・レジスタのデータ出力は、ヒューズ・ボックスの入力に接続される。メモリ・テスト後ヒューズ・ボックスをオンチップまたはオフチップの冗長ロジック506の内部または外部に配置して、識別された不良箇所を記憶することが可能である。ヒューズ・オンチップは最新技術である。1つのヒューズが1つのアドレス・ビットに対応する。ヒューズ自体は、技術に応じて多結晶シリコンまたは金属抵抗器にすぎない。ヒューズ・ボックスが冗長ロジック506の外部に配置される場合、2つの構成が可能である。並列バスで、ヒューズ・ボックスを冗長メモリ・ワードのアドレス・レジスタに接続することが可能である。並列アクセスの代わり、ヒューズ・ボックスと冗長メモリ・ワードとの間に直列シフト・ロジックを実装することも可能である。
【0009】
上述の従来技術のテスト構造では、複数の機能独立メモリがチップ上に存在する場合、専用冗長度およびテスト構造をメモリ毎に用意しなければならない。したがって、別々のBISTコントローラおよび専用ヒューズ・ボックスがメモリ毎に必要であり、領域のオーバーヘッドとテストの複雑度が高くなる。さらに、冗長ワードを効率よく使用することも不可能である。
【文献1】
米国特許第6,385,746号明細書
【文献2】
独国特許第100,02,127号明細書
【文献3】
米国特許第5,734,615号明細書
【文献4】
国際公開番号01/59790号パンフレット
【文献5】
米国特許出願公開第2001/0027546号明細書
【文献6】
米国特許第6,198,669号明細書
【文献1】
V.Schoeber、S.Paul、O.Picot「Memory Built−in Self−Repair using redundant words」、Proceedings of International Test Conference 2001年、995〜1001頁。
【考案の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、機能上独立しているメモリのグループをテストし、機能上独立しているメモリのグループの不良メモリ・ワードを冗長メモリ・ワードで置き換える単純な省スペース・システムを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の目的は、機能上独立しているメモリのグループをテストし、請求項1により機能上独立しているメモリのグループの不良メモリ・ワードを冗長メモリ・ワードで置き換えるシステムにより達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明は、例えば同一チップ上に存在する同じデータ幅で複数の独立メモリをテストし修復するシステムおよびアーキテクチャに関するものであり、そこで使用されるテスト・
ロジック、好ましくはBISTロジックは、機能上独立しているメモリを全個別メモリ・サイズの合計に等しいサイズの単一の大きなメモリとしてみなす。このアーキテクチャにより、複数の独立の組み込みRAMの間でテスト・ロジックおよび冗長ロジックを共有することが可能である。テストおよび修復手順により、全アドレス空間内の利用可能な冗長ワードを割り当てることが可能である。これにより、テスト・ロジックおよび冗長ロジックの面積オーバーヘッドがかなり低減され、従来技術に比べて予想される歩留まりが改善されるが、もしこれが機能上独立しているRAMメモリであれば相当する数の冗長ワードの共有は不可能であろう。
【0013】
本発明で実装するのは、機能上独立しているメモリのグループをテストし、機能上独立しているメモリのグループの不良メモリ・ワードを冗長メモリ・ワードで置き換えるシステムであり、不良メモリ・ワードのアドレスの格納および取り出しを実行するための冗長メモリ・ワードの少なくとも1つのアレイと冗長メモリ・ワードの少なくとも1つのアレイに接続されているアドレス・レジスタを備える冗長度手段と、テスト・データおよびテスト・アドレスを機能上独立しているメモリのグループのそれぞれのメモリに供給するテスト・データ出力およびテスト・アドレス出力を含むテスト手段と、テスト・データ出力およびテスト手段のテスト・アドレス出力またはそれぞれの機能データ/アドレス入力を関連メモリのそれぞれのデータ/アドレス入力および冗長メモリ・ワードの少なくとも1つのアレイのそれぞれのデータ/アドレス入力にそれぞれ接続する第1のマルチプレクサのグループと、関連するメモリのそれぞれのメモリ・データ出力または冗長メモリ・ワードの少なくとも1つのアレイのそれぞれの冗長度データ出力をそれぞれの第2のマルチプレクサのデータ出力にそれぞれ接続する第2のマルチプレクサのグループを備え、各第2のマルチプレクサのデータ出力をテスト手段のデータ入力に接続し、機能上独立しているメモリのグループの各メモリからデータを受け取るようにすることが可能である。
【0014】
本発明の一態様によれば、テスト手段は、少なくともテスト・データおよびテスト・アドレス・データを生成するテスト・コントローラ、およびテスト・コントローラによって生成されたテスト・アドレス空間のテスト・アドレスをメモリのアドレスにデコードするアドレス・コード変換手段を備える。
【0015】
本発明の他の態様によれば、このシステムは、それぞれ第2のマルチプレクサのグループのデータ出力に接続されている複数のデータ入力と、テスト手段のデータ入力に接続されているデータ出力を備えるデータ・マルチプレクサとを備える。
【0016】
本発明の他の態様によれば、冗長手段は冗長メモリ・ワードの複数のアレイを備え、それぞれのアレイは機能上独立しているメモリのグループのそれぞれのメモリに空間的にも機能的にも関連付けられている。
【0017】
本発明の他の態様によれば、冗長手段のアドレス・レジスタは不良メモリ・ワードのアドレスを永久的に記憶するヒューズを備えるヒューズ・ボックスに接続されている。
【0018】
本発明の他の態様によれば、機能上独立しているメモリのグループはスタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)のグループである。
【0019】
本発明の他の態様によれば、テスト手段はビルトイン・セルフ・テスト(BIST)手段である。
【0020】
本発明の好ましい実施形態について、付属の図面を参照しながら説明する。
【0021】
図1および図4において、対応するまたは類似の機能は、図面の番号と対応する機能の
番号からなる参照符号で示される。
【0022】
本発明の第1の実施形態によれば、共有ヒューズ/分散ワード・アーキテクチャを使用することで、ヒューズ・ボックス、テスト・ロジック、およびアドレス・レジスタを機能上独立しているメモリ間で共有する一方で、それぞれの冗長メモリ・ワードのグループを各メモリに関連付け、ルーティング過密状態と機能タイミングの影響を最小限に抑えることが可能である。テスト・モードでは、メモリのグループを単一の大きなメモリであるかのようにみなしてテストおよび修復手順をそのメモリのグループについて実行し、すべてのメモリ間でアドレス・レジスタとヒューズ・ボックスを共有しながら、各メモリに専用冗長メモリ・ワードを与えてルーティングの過密状態を最小に保つことが可能である。
【0023】
図1は、機能上独立しているメモリ102−1、...102−n(102)またはメモリ・ブロックのグループの不良メモリ・ワードを置き換える、本発明によるシステムの第1の実施形態を示している。これらのメモリは、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)であるのが好ましい。機能上独立しているメモリのグループは、好ましくは同じデータ幅を持ち、それぞれサイズがM(i)Kビット(i=1..n)であるn個の独立しているメモリ102を備える。したがって、すべての独立メモリの総メモリ・サイズは以下の式で定められる。
【0024】
【数式1】
各メモリ102は、データ/アドレス/読み取り/書き込み入力104−1、...、104−n(104)、チップ選択入力105−1、...、105−n(105)、およびメモリ・データ出力106−1、...、106−n(106)を備える。
【0025】
図のシステムは、冗長度ロジック108、n個のテスト・マルチプレクサ110−1、...、110−n(110)のグループ、n個のメモリ/冗長度出力マルチプレクサ112−1、...、112−n(112)、テスト・ロジック114、データ・マルチプレクサ116、およびヒューズ・ボックス118を備える。この実施形態では、冗長度ロジック108は冗長メモリ・ワード108a−1、...、108a−n(108a)の単一アレイを備え、冗長メモリ・ワード108aの各アレイは機能上独立しているメモリ102のグループのそれぞれのメモリに空間的にも機能的にも関連付けられている。冗長ロジック108はさらに、テスト・モード時に検出された不良メモリ・ワードのアドレスを一時的に記憶しておくために、冗長メモリ・ワード108aのすべてのアレイに接続されているアドレス・レジスタ108bを備える。テスト・ロジック114は、合計Mtot Kビットのメモリに対してテスト・アルゴリズムを実行するテスト・コントローラ114a、例えばBISTコントローラとアドレス・トランスコーダ114bを備えるのが好ましく、両方ともテスト・モードでのみアクティブである。
【0026】
冗長ロジック108の冗長メモリ・ワード108aのアレイはそれぞれ、データ/アドレス/読み取り/書き込み入力120−1、...、120−n(120)、選択入力122−1、...、122−n(122)、アドレス/ブロックID/イネーブル入力124−1、...、124−n(124)、冗長データ出力126−1、...、126−n(126)、制御出力128−1、...、128−n(128)、およびチップ選択出力130−1、...、130−n(130)を備える。チップ選択出力130は、それぞれ、関連するメモリ102のチップ選択入力105に接続され、冗長メモリ・ワード108aのアレイから送られるアドレスからなるそれぞれのチップ選択信号をそれぞれのメモリ102に供給する。
【0027】
アドレス・レジスタ108bは、テスト・アドレス入力132、ブロックID入力134、不良入力136、不良アドレス入力/出力138、およびデータ/アドレス/ブロックID/イネーブル出力140を備える。アドレス・レジスタ108bのデータ/アドレス/ブロックID/イネーブル出力140は、冗長メモリ・ワード108aの各アレイのアドレス/ブロックID/イネーブル入力124に接続されている。
【0028】
各テスト・マルチプレクサ110は、それぞれの機能データ/アドレス入力でシステムの外部から受信した機能データおよび機能アドレス・データの入力用のデータ/アドレス/読み取り/書き込み入力142−1、...、142−n(142)、テスト・データ/アドレス/読み取り/書き込み入力144−1、...、144−n(144)、イネーブル入力146−1、...、146−n(146)、およびデータ/アドレス出力148−1、...、148−n(148)を備える。冗長メモリ・ワード108aの各アレイのデータ/アドレス/読み取り/書き込み入力120と各メモリ102のデータ/アドレス/読み取り/書き込み入力104は、それぞれ、関連するテスト・マルチプレクサ110のデータ/アドレス出力148に接続され、システムの外部から機能データ/アドレスを受信するか、またはそれぞれのメモリ102または冗長メモリ・ワード用のテスト・ロジック114からテスト・データ/アドレスを受信する。
【0029】
メモリ/冗長出力マルチプレクサ112のグループの各メモリ/冗長出力マルチプレクサは、それぞれのメモリ102のメモリ・データ出力106によって供給されるメモリ・データを受信するためのメモリ・データ入力150−1、...、150−n(150)と冗長メモリ・ワード108aのそれぞれのアレイの冗長データ出力126によって供給される冗長度データを受信するための冗長度データ入力152−1、...、152−n(152)を備える。各メモリ/冗長度出力マルチプレクサ112はさらに、それぞれのメモリ102から送られてくるデータを選択するか不良メモリ・ワードを置き換えるときに冗長メモリ・ワード108aのそれぞれアレイから送られてくるデータを選択するかを制御する冗長メモリ・ワード108aのそれぞれのアレイの制御出力128に接続されている制御入力154−1、...、154−n(154)を備える。各メモリ/冗長度出力マルチプレクサ112はさらに、選択されたデータを出力するためのデータ出力156−1、...、156−n(156)を備える。通常モードでは、このデータ出力156は、それぞれのメモリ102から読み込んだデータを出力するために使用されたり、あるいは不良メモリ・ワードのアドレスにアクセスしたときに、冗長メモリ・ワード108aのそれぞれのアレイの冗長メモリ・ワードから読み込んだデータを出力するために使用される。テスト・モードでは、各データ出力156は、テスト対象のそれぞれのメモリ102のメモリ・ワードに書き込まれたテスト・データを出力するのに使用される。例えば、図2および6に示されているように、これらのテスト・データをテスト・ロジック114の期待データと比較する。
【0030】
RAMメモリ・モジュール502からのデータ信号540がMBIST504にフィードバックされる図5による従来技術とは対照的に、本発明では、それぞれのメモリ102との間で読み書きされるデータと冗長メモリ・ワード108aのそれぞれアレイとの間で読み書きされるデータとは、それぞれのメモリ/冗長出力マルチプレクサ112を使用してテスト・ロジック114にフィードバックすることが可能である。したがって、また従来技術とは対照的に、本発明では、各メモリ102のテストだけでなく冗長メモリ・ワード108の各アレイのテストも可能である。また、複数のテストを実行する、例えば、温度、動作周波数などのさまざまな動作条件および環境条件の下でメモリ102と冗長メモリ・ワード108aのアレイをテストすることが可能である。また、冗長ロジック108の完全リセットまたはアドレス・レジスタ108bを除く部分リセットだけが可能である(ウォーム・スタート)。
【0031】
テスト・ロジック114のテスト・コントローラ114aは、データ入力158、テスト・アドレス出力160、テスト・データ出力162、読み取り/書き込み出力164、不良出力166、およびイネーブル出力168−1、...、168−n(168)を備える。データ入力158は、データ・マルチプレクサ116を介して、メモリ/冗長度出力マルチプレクサ112のすべてのデータ出力156に接続されている。テスト・データ出力162およびテスト・コントローラ114aの読み取り/書き込み出力164はそれぞれ、各テスト・マルチプレクサ110のテスト・データ/アドレス/読み取り/書き込み入力144に接続されている。テスト・コントローラ110aのイネーブル出力168は、それぞれ、テスト・マルチプレクサ110のイネーブル入力146に接続されており、通常モードでは機能データ/アドレスまたはテスト・モードではテスト・データ/アドレスを選択する。したがって、イネーブル入力146は、テスト・モードがイネーブルになっているときにアクティブである。テスト・コントローラ114aの不良出力166は、アドレス・レジスタ108bの不良入力136に接続されており、不良信号をアドレス・レジスタ108bに供給する。不良信号は、対応するテスト・メモリ・ワードに欠陥があり、そのアドレスをアドレス・レジスタ108bに格納する必要のあることを示す。
【0032】
テスト・ロジック114のアドレス・トランスコーダ114bは、テスト・アドレス入力170、第1のテスト・アドレス出力172、選択出力174、第2のテスト・アドレス出力176、およびブロックID出力178を備える。テスト・アドレス入力170は、テスト・コントローラ114aのテスト・アドレス出力160に接続されており、テスト・コントローラ114aで生成また格納されているテスト・アドレス・データを受信する。第1のテスト・アドレス出力172は、各テスト・マルチプレクサ110のテスト・データ/アドレス/読み取り/書き込み入力144に接続されており、テスト・アドレスをそれぞれのテスト・マルチプレクサ110に供給し、その後、テスト対象のメモリ・ワードのアドレスに供給する。選択出力174は、冗長メモリ・ワード108aの各アレイの選択入力122に接続されている。第2のテスト・アドレス出力176は、アドレス・レジスタ108bのテスト・アドレス入力132に接続されている。ブロックID出力178は、アドレス・レジスタ108bのブロックID入力134に接続されている。
【0033】
アドレス・トランスコーダ114bは、テスト・アドレス入力170上でテスト・コントローラ114aからテスト・アドレスを受信する。テスト・アドレスは、テスト・ロジック114がすべてのメモリ102を単一のメモリとしてみなすテスト・アドレス空間の一部である。したがって、テスト・モードでは、図1の配列は合計サイズMtot Kビットの単一メモリのように振る舞う。アドレス・トランスコーダ114bでは、所定のマッピング規則によるテスト・アドレスは、デコードまたはコード変換され、スクランブルを解除されて、各メモリ102に関連するアドレス下位空間のアドレス、書き込み先のそれぞれのメモリの選択を行うための選択ビット、およびアドレスが不良メモリ・ワードのアドレスである場合にそのことを示すイネーブル・ビットに設定される。例えば、テスト・コントローラ114aのテスト・アドレス出力160によって供給されるアドレスは14ビットとすることが可能であるが、アドレス・トランスコーダ114bの第1のテスト・アドレス出力172によって供給されるアドレスは12ビットとすることが可能であり、アドレス・トランスコーダ114bの選択出力174によって供給される選択信号は3ビットとすることが可能である。
【0034】
データ・マルチプレクサ116は、データ入力180−1、...180−n(180)、ブロックID入力182、およびデータ出力184を備える。データ入力180は、それぞれ、メモリ/冗長度の出力マルチプレクサ112のデータ出力156に接続されており、そこからデータを受け取る。ブロックID入力182はさらに、アドレス・トランスコーダ114bのブロックID入力178に接続されており、それぞれのデータ出力156からのデータの選択を制御する。データ出力184は、テスト・コントローラ114
aのデータ入力158に接続されており、ブロックID入力182で信号の状態に応じて選択されたデータを供給する。
【0035】
ヒューズ・ボックス118は、アドレス・レジスタ108bの不良アドレス入力/出力138に接続されている不良アドレス入力/出力186を備え、不良メモリ・ワードのアドレスをヒューズ・ボックス114に恒久的に記憶し、ヒューズ・ボックス118内に記憶されている不良メモリ・ワードのアドレスを読み取る。アドレス・レジスタ108bをテスト・モード時に検出した不良メモリ・ワードのアドレスを一時的に記憶しておき、その後、それらの値を直列に外部テスタにストリーム出力するのが好ましい。テスタでは、これらの値を分析し、不良メモリ・ワードのアドレスを例えばレーザーによってヒューズ・ボックスに永久的にプログラムする。それとは別に、プレヒューズ・テストで、不良メモリ・ワードのアドレスを直接、ヒューズ・ボックス118にストリーム出力し、アドレス・レジスタおよびヒューズの接続をテストすることが可能である。
【0036】
図2は、テスト・コントローラ114aを詳細に示している。テスト・コントローラ114aは、コントローラ188、テスト・アドレス・レジスタ190、テスト・データ・レジスタ192、読み取り/書き込みレジスタ194、コンパレータ196、およびANDゲート198を備える。コントローラ188は、第1制御出力、第2制御出力、および第3制御出力を備える。第1の制御出力は、テスト・アドレス・レジスタ190の制御入力に接続されており、テスト・コントローラ114aのテスト・アドレス出力160からテスト・アドレスを供給するのを制御する。第2の制御出力は、テスト・データ・レジスタ192の制御入力に接続されており、テスト・コントローラ114aのテスト・データ出力162からテスト・データを供給するのを制御する。コントローラ188の第3の制御出力は、読み取り/書き込みレジスタ194の制御入力に接続されており、テスト・データとメモリ102および冗長メモリ・ワード108のアレイとの間の読み書きを行わせる信号を発生する。コンパレータ196は、データ入力158、テスト・データ入力、および比較出力を備える。テスト・データ入力は、テスト・コントローラ114aのテスト・データ出力162に接続されている。コンパレータ196は、テスト・データ・レジスタ192によって供給されるテスト・データと、それぞれのメモリ102またはデータ・マルチプレクサ116から受け取った冗長メモリ・ワード108aのアレイのそれぞれのメモリ・ワードから読み込んだデータを比較する。こうすることにより、読み込まれたデータを期待データと比較し、メモリ・ワードが不良かどうかを判別することが可能である。ANDゲート198は、比較入力、読み取り/書き込み入力、および不良出力166を備える。メモリ102または冗長メモリ・ワード108aのアレイの読み書きが実行され、期待データが読み込まれたデータに対応している場合、ANDゲート198は、テストされたメモリ・ワードが正しく機能していることを示す信号を発生する。
【0037】
図3は、冗長メモリ・ワードのアレイを詳細に示している。冗長メモリ・ワード108aのアレイは、機能データ/アドレスまたはテスト・データ/アドレスおよび読み取り/書き込み信号(RD/WD)をデータ/アドレス/読み取り/書き込み入力120経由で受信する。選択信号は、選択入力122経由で受け取る。アドレス・レジスタ108bに接続されているため、冗長メモリ・ワード108aのアレイは、アドレス/ブロックID/イネーブル入力124経由でアドレス・ビット、ブロックIDビット、およびイネーブル・ビットを含む複数のビットを受け取る。冗長メモリ・ワード108aのアレイは、冗長度データ出力126を経由して冗長メモリ・ワードのアレイ内に格納されているデータを出力し、制御出力128を経由して制御信号をそれぞれのメモリ/冗長度出力マルチプレクサ112に供給する。
【0038】
冗長メモリ・ワードは、NREDコンパレータ202−1、202−2、...、202−NRED(202)を備え、データ/アドレス/読み取り/書き込み入力120を経
由して受け取ったアドレスをアドレス/ブロックID/イネーブル入力124を経由して受け取る不良メモリ・ワードのアドレスとを比較する。したがって、各コンパレータ202のアドレス入力は、データ/アドレス/読み取り/書き込み入力120に接続され、各コンパレータ202の不良アドレス入力はアドレス/ブロックID/イネーブル入力124に接続されている。冗長メモリ・ワード108のアレイはさらに、1組のANDゲート204−1、204−2、...、204−NRED(204)とその後に続くコンパレータ202を備え、各ANDゲート204の第1の入力は各コンパレータ202の出力に接続されている。これらのANDゲート204は、冗長メモリ・ワード108aのアレイに格納されている冗長データを選択するために使用される。さらに冗長メモリ・ワード108aのアレイは、入力がアドレス/ブロックID/イネーブル入力124に接続されているブロックIDコンパレータ206を備え、アクセスされたアドレスのブロックIDと不良メモリ・ワードのブロックIDとを比較する。また他のコンパレータ208がアドレス/ブロックID/イネーブル入力124に接続されており、イネーブル・ビットを受け取るようになっている。第1の入力と第2の入力を備えるANDゲート210は、ブロックIDコンパレータ206の出力とコンパレータ208の出力に接続されている。アクセスされたアドレスと不良メモリ・ワードの記憶されているアドレスのブロックIDが一致していて、イネーブル信号が活性化されている場合、ANDゲート210は、高レベル出力信号を各ANDゲート204の第2の入力に供給する。メモリ102の不良メモリ・ワードがこのメモリ102に関連する冗長メモリ・ワード108aのアレイの冗長メモリ・ワードで置き換えられている場合、ANDゲート204のうちの1つが高レベル出力信号をその出力から供給する。ANDゲート204のすべての出力が他のANDゲート214の反転入力に接続されている出力を備える他のANDゲート212の入力に接続されている。ANDゲート214は、冗長メモリ・ワード108aのそれぞれのアレイの選択入力122に接続されている他の入力を備える。ANDゲート214の出力は、冗長メモリ・ワード108aのアレイのチップ選択出力130に接続されており、チップ選択信号を関連するメモリ102に供給する。それぞれのANDゲート204の出力はさらに、ANDゲート216、218のそれぞれのペアの第1の入力に接続される。ANDゲートのペアの一方のANDゲート216の第2の入力はANDゲート220の出力に接続されている。ANDゲートのペアの他方のANDゲート218の第2の入力はANDゲート222の出力に接続されている。ANDゲート220の第1の入力はデータ/アドレス/読み取り/書き込み入力120に接続されており、データ/アドレス/読み取り/書き込み入力120で信号に含まれる書き込み信号を受け取る。ANDゲート222の第1の入力はさらに、データ/アドレス/読み取り/書き込み入力120に接続されており、データ/アドレス/読み取り/書き込み入力120で信号に含まれる読み取り信号を受け取る。ANDゲート220、222の第2の入力は、選択入力122に接続されている。ANDゲート220、222で、データを冗長メモリ・ワードから読み取るか、または書き込むかを決定し、また冗長メモリ・ワード108aのそれぞれのアレイを選択する選択信号が冗長メモリ・ワード108aのそれぞれのアレイの選択入力122でアクティブかどうかを判別する。そのような場合であって、アクセスされたメモリ・ワードのアドレスが不良メモリ・ワードに対応し、これがANDゲート216またはANDゲート218の出力で高レベル信号により発生する場合、データをデータ・レジスタ224−1、...224−NREDに書き込む(WR)か、または読み込む(RD)ことが可能である。データ・レジスタ224は、入力がそれぞれANDゲート216、218の出力に接続され、それぞれのデータ入力が冗長メモリ・ワード108aのアレイのデータ/アドレス/読み取り/書き込み入力120に接続されているフリップフロップ・ベースのデータ・レジスタであるのが好ましい。データ・レジスタ224はさらに、出力マルチプレクサ226のデータ入力に接続されているデータ出力を備える。データ入力のほかに、出力マルチプレクサ226はさらに、冗長メモリ・ワード108aのアレイの冗長データ出力128に接続されている出力と各ANDゲート218の各出力に接続されている複数の制御入力を備え、それぞれのデータ・レジスタ224のデータ出力の選択を制御する。出力ANDゲート228は
、各ANDゲート218の各出力にも接続されている複数の入力と、冗長メモリ・ワード108aのアレイの制御出力128に接続されている出力を備える。
【0039】
したがって、第1の実施形態では、冗長メモリ・ワード108の各アレイは、各メモリ102に関連するNRED個の冗長メモリ・ワードを備え、冗長ワードは全部でn*NRED個となる。この合計n*NRED個の冗長メモリ・ワードのNRED個の冗長メモリ・ワードは、全(Mtot Kビット)アドレス空間内のどこでも大域的に活性化され得る。上記の共有ヒューズ/分散メモリ・ワード冗長度アーキテクチャではテスト・ロジック、ヒューズ・ボックス、およびアドレス・レジスタによるオーバーヘッドを最低限に抑えながら、すべてのメモリ間でヒューズ情報を共有する可能性を残す。各メモリの近くに配置されている冗長メモリ・ワードのアレイが存在することで、大域的配線を減らし、メモリ機能経路に対するタイミングの影響を最小限に抑えることが可能であり、そのため、バックエンド段階での場所と経路の制約およびタイミングの収束を単純化することが可能である。それは関係するすべてのタイミング経路がテスト・モードでのみアクティブであるため、テスト・ロジック、ヒューズ・ボックス、およびアドレス・レジスタはタイミング問題を引き起こすことなくチップ内のどこにでも配置することが可能である。
【0040】
第1の実施形態の実施例では、24個の独立の同一SRAMが用意されており、それぞれのサイズは2592×64ビット=162Kビットである。占有面積の関係上、24個のメモリをそれぞれ6個のメモリからなる4セットに分けている。そこで、テスト・モードでは、6個のメモリ(n=6)を一緒にしてまとめ、セット・サイズの合計を972Kビットとする。972Kビットのアドレス空間内のどこででも、最大6個までのメモリ・ワードを冗長メモリ・ワード(NRED=6)で修復することが可能である。したがって、それぞれ64ビットの6個の冗長メモリ・ワードが各メモリに関連付けられている。応用技術として、インフィネオン(Infineon)の0.18μm技術がある。システム・クロック速度は125MHzである。全チップ面積は143mm2である。このような構造を実現することにより、ワード冗長度概念を複数の機能上独立しているメモリのケースに拡大することが可能であり、従来技術に関し面積のオーバーヘッドおよび/または達成可能な歩留まり改善の面で有利である。混合共有ヒューズ/分散ワード冗長度アーキテクチャのおかげで、実際の設計はわかりやすいものとなっている。場所および経路の制約および/タイミング収束問題については何も報告されていない。面積、タイミング、歩留まりの結果を以下の表にまとめたが、歩留まりの結果はCIO歩留まり推定データシートに基づいている。
【0041】
【表1】
本発明の第2の実施形態によれば、共有ヒューズ/共有ワード・アーキテクチャを使用することで、ヒューズ・ボックス、冗長メモリ・ワード、およびアドレス・レジスタを機能上独立しているメモリ間で共有することが可能であり、しかも従来技術に関して面積の削減と歩留まり向上が著しい。テスト・モードでは、メモリのグループを単一の大きなメモリであるかのようにみなしてテストおよび修復手順をそのメモリのグループについて実行し、冗長メモリ・ワード、アドレス・レジスタ、およびヒューズ・ボックスをすべてのメモリ間で共有することが可能である。
【0042】
図4は本発明によるシステムの第2の実施形態を示している。図4では、図1の機能に対応する機能の説明が省かれている。図1による第1の実施形態とは対照的に、冗長度ロジック408はすべてのメモリ402−1、...、402−n(402)に関連する冗長メモリ・ワード408aの単一ブロックまたはアレイを備える。冗長メモリ・ワード408aの単一アレイがテスト構造内の任意の場所の中心に配置され、冗長メモリ・ワードを自由に割り当ててすべてのメモリ402の不良メモリ・ワードを修復することが可能である。冗長メモリ・ワード408aのアレイは、メモリ/冗長度出力マルチプレクサ412−1、...、412−n(412)のグループの各冗長度データ入力452−1、...、452−n(452)に接続されている冗長度データ出力426を備える。さらに、冗長メモリ・ワード408aのアレイの制御出力428は、メモリ/冗長度出力マルチプレクサ412のグループの各制御入力454−1、...、454−n(454)に接続されている。冗長メモリ・ワード408aのアレイのデータ/アドレス入力420は、テスト・マルチプレクサ410−1、...、410−n(410)のグループの各テスト・マルチプレクサのデータ/アドレス出力448−1、...、448−n(448)に接続される。第2の実施形態では、冗長メモリ・ワード408aのアレイは、例えば、関連する比較ロジック(図3または5を参照)を備えるフリップフロップで作成され、対応するプログラムされた不良アドレスにアクセスするときに各冗長メモリ・ワードにアクセスすることを可能にするNRED個の冗長データ・レジスタを一組備えるのが好ましい。したがって、全(Mtot Kビット)アドレス空間内のどこにでも割り付けることが可能な全部でNRED個の冗長メモリ・ワードが用意される。第2の実施形態による共有
ヒューズ/分散メモリ・ワード冗長度アーキテクチャでは、ヒューズ情報と冗長メモリ・ワードをすべてのメモリまたはメモリ・ブロックの間で共有可能にすることにより、テスト・ロジック、ヒューズ・ボックス、アドレス・レジスタ、および冗長データ・レジスタによる面積オーバーヘッドを最低限に抑えることが可能である。
【0043】
各実施形態において、それぞれのテスト・マルチプレクサ110、410とそれぞれのメモリ/冗長度出力マルチプレクサ112、412を備え、第1の実施形態ではさらに、冗長ワード108aのそれぞれのアレイを備える各メモリを囲んでいるロジックは、ラッパー・ロジック130−1、...、130−nおよび430−1、...、430−nと呼ばれることに留意されたい。
【0044】
本発明の他の実施形態によれば、上述のシステムはさまざまなデータ幅またはワード・カウントのメモリのテストに応用することも可能である。この場合、データ・マルチプレクサ118、418(図1および4)は、最大ワード・カウント、例えば32ビットとなるように設計することが可能である。これよりも少ないワード・カウント、例えば16ビットのメモリをデータ・マルチプレクサに接続する場合、データ・マルチプレクサによりデータ幅のビット未使用分に追加ビットを埋めることが可能である。コンパレータ196(図2)では、データ入力158または458のデータ信号に含まれるこれらの無効ビットを無視するか、またはゲートで除去する。
【0045】
本発明の利点は、すべてのメモリにテスト・ロジックを1つしか使用しないので従来技術に関して省スペースを実現可能であるという点である。
【0046】
本発明の他の利点として、アドレス・レジスタおよびヒューズ・ボックスに格納されている共有冗長アドレスにより、必要なアドレス・レジスタおよびヒューズの数を削減することが可能であるという点があげられる。このため、面積のオーバーヘッドが低減される、あるいはそれとは別に、修復可能なメモリ数を増やし、相当する修復可能アドレス総数を考慮したときに従来技術に関して歩留まりを向上させることが可能である。
【0047】
本発明による第1の実施形態の利点は、混合共有ヒューズ/分散メモリ・ワード冗長度アーキテクチャのおかげで、冗長メモリ・ワードを各メモリの近くに保持することが可能であり、従来技術と比較して発生するタイミングの影響が同じであるという点である。
【0048】
本発明による第2の実施形態の利点は、共有冗長メモリ・ワードを採用することで面積をかなり削減するか、またはそれとは別に、修復可能なメモリ・ワードの数を増やし、同等の修復可能なアドレス合計を考慮したときに従来技術に関して歩留まりを向上させることが可能であるという点である。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】本発明によるシステムの第1の実施形態を示す図。
【図2】本発明によるテスト・コントローラの詳細を示す図。
【図3】本発明による冗長メモリ・ワードのアレイの詳細を示す図。
【図4】本発明によるシステムの第2の実施形態を示す図。
【図5】従来技術のワード指向メモリ・テスト構造を示す図。
【図6】従来技術のMBISTロジック504を詳しく示す図。
【図7】従来技術の冗長ワード・ラインを示す図。
Claims (7)
- 機能上独立しているメモリ(102、402)のグループをテストし、該機能上独立しているメモリ(102、402)のグループの不良メモリ・ワードを冗長メモリ・ワードで置き換えるシステムであって、
冗長メモリ・ワード(108a、408a)の少なくとも1つのアレイと、該冗長メモリ・ワード(108a、408a)の少なくとも1つのアレイに接続されているアドレス・レジスタ(108b、408b)とを備え、不良メモリ・ワードのアドレスの格納および取り出しを行う冗長手段(108、408)と、
テスト・データ出力(162、462)、テスト・アドレス出力(172、472)、および読み取り/書き込み出力(164、464)を備え、テスト・データ、テスト・アドレス、および読み取り/書き込み信号を機能上独立しているメモリ(102、402)グループの各メモリに供給するテスト手段(114、414)と、
前記テスト手段(114、414)のテスト・データ出力(162、462)、テスト・アドレス出力(172、472)および読み取り/書き込み出力(164、464)、または、それぞれの機能データ/アドレス/読み取り/書き込み入力を、関連するメモリ(102、402)のそれぞれのデータ/アドレス/読み取り/書き込み入力(104、404)および冗長メモリ・ワード(108a、408a)の少なくとも1つのアレイのデータ/アドレス/読み取り/書き込み入力(120、420)のいずれかに接続する第1のマルチプレクサのグループ(110、410)と、
関連するメモリ(102、402)のメモリ・データ出力(106、406)または冗長メモリ・ワード(108a、408a)の少なくとも1つのアレイの冗長データ出力(126、426)をそれぞれの第2のマルチプレクサのデータ出力(156、456)に接続する、第2のマルチプレクサ(112、412)のグループからなり、各第2のマルチプレクサ(112、412)のデータ出力(156、456)を前記テスト手段(114、414)のデータ入力(158、458)に接続し、機能上独立しているメモリ(102、402)のグループの各メモリからデータを受け取ることが可能であるシステム。 - 前記テスト手段(114、414)が少なくともテスト・データおよびテスト・アドレス・データを生成するテスト・コントローラ(114a、414a)、および前記テスト・コントローラ(114a、414a)によって生成されたテスト・アドレス空間のテスト・アドレスを前記メモリのアドレスにデコードするアドレス・トランスコーダ(114b、414b)を備えることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 前記システムが、それぞれ第2のマルチプレクサ(112、412)のグループのデータ出力(156、456)に接続されている複数のデータ入力(180、480)と、前記テスト手段(114、414)のデータ入力(158、458)に接続されているデータ出力(184、484)からなるデータ・マルチプレクサ(116、416)を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のシステム。
- 前記冗長手段(108)が冗長メモリ・ワード(108a)の複数のアレイからなり、各アレイは機能上独立しているメモリ(102)のグループのそれぞれのメモリに空間的にも機能的にも関連付けられていることを特徴とする請求項1、2、または3に記載のシステム。
- 前記冗長手段(108、408)のアドレス・レジスタ(108b、408b)が不良メモリ・ワードのアドレスを永久的に記憶するヒューズからなるヒューズ・ボックス(118、418)に接続されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のシステム。
- 機能上独立しているメモリ(102、402)のグループがスタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)のグループであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のシステム。
- 前記テスト手段(114、414)がビルトイン・セルフ・テスト(BIST)手段であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のシステム。
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