TW464805B - Distributed block redundancy for memory devices - Google Patents

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464805 A7 _B7_ 五、發明說明（f ) 搿明赀鲁 1 .持衛镅城 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明有關一種半導體記億體，尤其是有關一種用於 半導體電路之分布型方塊冗餘裝置及用於提供冗餘電路 於半導體電路之方法^ 2 .相關枋銜說明 半導體記億體晶Μ ,如動態隨機存取記憶體晶片 (DRAM),通常會在列/行線失效或工作不正確時，提供 冗餘列/行線當作備份電路。該冗餘的列/行或冗餘裝 置偽用於接達感測放大器，因此記億體單胞要有冗餘裝 置，否則會因有故障的列/行線而造成損失》 傳統用於記憶體電路之冗餘設計可以分成兩種。一種 是分布型冗餘設計，另一種是方塊冗餘設計。分布型冗 餘設計，通常有較多的面積效率，但是較不彈性。方塊 冗餘設計具有較大的面積影遒且更有彈性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參閲第1圖，其圖示用於點行方塊冗餘裝置之記億體 裝置10。一 16百萬位元（M)記億體方塊或排組12包含16 個1M方塊14。每一痼方塊14包含512條字元線WL。一條 故障之字元線，即8, 192條（512X16)中的任何一條或幾 條線，可由冗餘方塊20中的冗餘字元線RiiL替換。在本 範例中，16M記億體可有40條替換的宇元線。在冗餘方 塊20中的40條替換字元線包含區域21中之邏輯替換線， 其中一邏輯元件對應於一實際的字元線。此種方法允許 方塊12中任何故障的字元線可予以替換，而使此種方法 -3 -本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 測 補而以 了條餘 補奪 每 戚修，所為毎冗 修爭 ， , 作之34，。計型 的器 元 線線上線測中設布 大大 單 元 元區元越之在分 較放 子 字字 4 字器 Π3。， 有 5¾ 體 的重 一化大332H時。具感 憶 際多在活放器到紐題又成 記 實有示一測大減排問積造 多 一 果圖有感放縮體的面會 許 應如圖具之測會億上的不 含 對是 2 - 侧感區記配少種 包 相。但第32兩在用的分較 一 組 件中，。元被生備多器需有 排 元33區生單會發的眾大只要 體 輯域補發1M能會大和放種需 億 邏區修題之可奪最元測一還 記 一在加問區不爭，位感有， ， 。置増有4M般的形的成要計。 明 線配以會近一器情量造需設式 發 元則可則郯線大種大常，餘方 A 本 宇器然，為元放此線經此冗換 1 據 用大雖時因字測開元法因之替 1 根 備放 用。且感避位方 區之 d 4648"^ A7 __B7_ 五、發明說明（> ) 非常有彈性。彈性係由採用之方塊冗餘裝置提供，但是 該方塊冗餘裝置本身需要感測放大器23»感測放大器23 需要一相當大的面積，而因為各排組都需要本身的冗餘 方塊，所以在具有大量排組的記憶體装置中係持別重要 的。 參閲第2圖，其圖示用於實行分布型冗餘裝置之記億 體元件3 1在分布型冗餘方法中，冗餘元件很平均地分 布在一量大而相當小的子單元上。在本範例中，每一個 1M單元32有8個可以替換在1M單元中任何故障字元線之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------..!^--------訂---------# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4648 Ob A7 _B7_ 五、發明說明（》） 一館記憶體子單元都由感測放大器排組分割，其中相鄰 的記憶體子單元分享其間之越測放大器排組。也被包含 之冗餘區像排列在該記億體子單元之中。該冗餘區係位 在記億體排組的第一終端部分和第二終端部分，該第一 和第二終端部分係位在記億體排組的相對端。一中央感 測放大器排組位在記憶體排組的第一半部和第二半部之 間，其中在記億體排組第一半部中的故障裝置，由第一 终端部分之冗餘區中的裝置替換，而在記億體排Μ第二 半部中的故障裝置，則由第二終端部分之冗餘區中的裝 置替換，使得可以防止中央烕測放大器排組之威測放大 器的爭奪。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據本發明，另一記億體排組包含許記億體子單元， 每一個記億體子單元都由感測放大器排組分割，其中相 鄰的記億體子單元共用其間之感測放大器排組0第一冗 餘係位在第一記億體子單元之中，且用以取代第一記億 體子單元中之故障裝置，而第二記億體子單元則毗鄰該 第一記億體子單元。第二冗餘傜位在第四記憶體子單元 之中，且用以取代第四記億體子單元中之故障裝置，而 第二記憶體子單元則rtt鄰該第四記憶體子單元。該第一 記憶體子單元和第四記億體子單元偽由第二和第三記億 體子單元分隔。此外，該第二和第三記憶體子單元共用 其間之中央感測放大器排組，其中故障裝置傜藉使用除 了中央感测放大器排紐以外之感測放大器排組的故障裝 置取代β 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 4 8 0 A7 B7 五、發明說明（4 在替 記億體 。該記 區 ο 每 到3 2値 而此邏 體子單 早兀共 在其 位元之 可包含 第一子 邏輯電 第一冗 二冗餘 換性之實施 子單元可包 億體排組尚 例中，該 含 1 . 4， 可包含該 一個冗餘區包含每 冗餘宇元線 輯電路最好 元間。該冗 用感測放大 他實施例中 記億體有δ 邏輯電路， 單元之間。 路會分配在 餘裝置最好 裝置最好與 用於替換半 〇毎一傾 分配在冗 餘區最好 器。 ,第一和 到3 2條冗 此邏輯電 該第二冗 第二冗餘 與第一子 第四子單 一種用於替換半導體記憶 列步驟：提供一包含許多記 冗餘區包含字元線。每一個 16或更多百萬位元之記憶體 排組之總記億體一半的修補 百萬位元之記憶體可包含8 冗餘區都包含有邏輯電路， 餘區和位在冗餘區中之記億 與位在冗餘區中之記憶體子 第二冗餘裝置包含毎4百萬 餘字元線。該第一冗餘裝置 路會分配在第一冗餘装置和 餘裝置可包含邏輯電路，此 裝置和第四子單元之間。該 單元共用感測放大器，而第 元共用戡測放大器。 體中故障裝置之方法包含下 億體子單元之記憶體排組， 先 閱 讀 背 面 之 注 項 再 填 寫 本 裝 訂 Μ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 中記在記區利第 其在區在餘和組 ,，餘列冗，排 隔組冗排之置體 分排供偽分裝憶 所器提份部的記 組大，部端障換 排放分端終故替 器測部終 一中置 大感端二第部裝 放之終第在半的 測間二和用一中 感其第一利第區 由用和第由組餘 會共分該藉排冗 元元部，，體之 單單端中端億分 子子終之對記部 體體一元相換端 億憶第單的替終 記記組子組置二 値的排體排裝第 一 鄰體億體的在 每毗憶記億中用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 4648 0已 Α7 Β7 五、發明說明（f ) Ϊ 〇 部奪 半争 一 的 第器 組大 排放 體測 億臧 記之 在組 位排 止器 防大 ，放 置測 裝感 的央 障中 故間 中部 部半 半二 二第 之包一 中好體 其最億 在區記 位餘總 區冗件 餘。元 冗驟該 和步一 區配供 餘分提 冗之之 在置法 含裝方 包和該 可路行 , 電實 中間由 法元藉 方單 。 他子線 其體元 在憶字 記含 和 些 這 明 發 本 例 施 〇 實 含明 包説 時細 同詳 可來 亦式 驟圖 步關 之相 區文 補下 修考 之參 半 瞭 明 更 得 變 會 將 點 優 和 0 特明 ,說 的蚩 目簡 的之 他式 其圃 其 例 施 實 佳 較 明 説 細 詳 來 式 藺 各 面 下 考 參 將 明 發 本 裝 中 之 件 組 障 故 有 補 修 以 用 有 ； 具圖 之塊 術方 技組 知排 習體 據億 根記 為的 画餘 1 冗 第塊 方 分 之 件 元 障 故 補 修 以及 用以 有 ； 具圖 之塊 術方 技組 知排 習體 據憶 根記 為的 圖餘 2 冗 第型 布 布U 分之 之WL 件障 元故 障有 故示 補圖 修其 ; 用圖 有塊 具方 之組 發體 本憶 據記 根的 為餘 圃冗 3 塊 第方 型 C 詳 補例 修遍 區窗 Η ALL 4 佳 和較 訂---------旅 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 布 分 的 新 I 種 1 是 其 尤 體 憶 記 體 導 半j ad 一 有 明 發 本 之之 路元 電單 餘子 冗體 路億 Awl 己 驾--Β 體在 億布 記分 體傜 導路 半電 供餘 提冗 及 ， > 明 組發 排本 餘據 冗根 3¾ 境° 方法 型方 餘感 冗除 。消 器以 大可 放且 測而 0 ， 要性 需彈 不的 並補 身修 本加 區增 億以 記可 餘集 冗群 各地 且利 而有 -路 中電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4648 0b Α7 Β7 五、發明說明（b ) 測放大器爭奪的問題。 本發明將藉由舉出16H DRAM記億體陣列範例之方式加 以說明。但是本發明也可以應用到其他不同大小之記億 體陣列，如6 4 Μ , 2 5 6 Μ , 1 G等等。此外，雖然本發明傺 根據冗餘字元線說明，但是也可應用冗餘位元線。在本 發明之較佳實施例中，一記億體排組包含四傾記億體子 單元，但是子單元，記憶體排組和冗餘元件數的任何組 合，可取決於記億體裝置/排組之大小，架構和設計。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 現在參考詳細繪製之圖式，從起初到第3圖，相像的 參考數字表示相似或相同的元件，根據本發明，其圖示 分布塑方塊冗餘記億體100。例如，記億體10(1包含在單 —痼16M排組中的16百萬位元（M)之記憶體。例如，記億 體1DC分割成四個各自具有〇記億體之子單元（子單元 1 - 4 )。其尚包含感測放大器1 1 4和記憶體陣列11 6 ^感 測放大器1 1 4分配在相鄰的子單元之間，例如子單元1 和子單元2共用介於其間之感測放大器。冗餘裝置1 1 8 最好朝向記憶體100的相對端分布，如子單元1和子單 元4 。第3圖中的冗餘裝置118只圖示列，但是也可以 使用行為相似之冗餘行。冗餘裝置1 1 8併入子單元1和 4 ,卽，不像方塊冗餘設計一樣，需要値別的冗餘區， 而且冗餘裝置也不像分布型冗餘設計一樣，很均勻地分 布在所有四値子單元。在此情形下，就不再需要冗餘邏 輯電路和感測放大器。因此，可以保留晶Η區，且布局 會更有效率。在此説明之範例中，各可以群集在一起或 -8 一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210* 297公釐） 464805 A7 B7 五、發明說明（ 以設定方式分佈越過其個別的子單元之4M子單元，冗餘 裝置U8包含8到32條冗餘字元線（RWL),其中以16條 RWLs為佳。可依設計需求，包含較多或較少的冗餘字元 線。 記億體布局時，感測放大器114分配在相鄰的子箪元 之間。例如，如上所述，戲測放大器可分配在子單元1 和子單元2之間。但是，根據本發明，使用下面之修補 方法，可以避免_測放大器的爭奪。為了解説，本發明 將說明具有故障的字元線。在子單元1中之活化字元線 120故障時，由也是在子單元1中的冗餘字元線122予以 替換。對於冗餘字元線122和活化字元線120而言，都使 用相同的感測放大器排組，即1 1 4 a和1 1 4 b。根據本發明 ,冗餘元件群集在其各値子單元之冗餘方塊118中。注 意，子單元2和3並未包含任何冗餘裝置。換言之，子 請 7 讀 背 之 注 意 I 碩 為 項 寫 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 3 如大 字放術採的據 元置放 餘測技會器根 單裝測 冗感知不大 ， 子餘感 的央習 ο 放上 而冗央 中中之13測實 ，於中 4 離明線感事 8a由離 元遠説元有。 11。遠 單求所字會生 置8b是 子要圖餘不發 裝11總 由明 2 冗此換 餘置補 〇〇 發第，因替 冗裝修12本於明，的 之餘之 線，對發4c線- 1 冗線 元述相本11元-9 元之元 字所。據組字 單 4 字 障上補根排障 子元障 故如修 ，器故 用單故。之。之法大使 共子以4C中換4C方放而 2 用所113 替11餘測 ， 和共，元元 ο 組冗感生 1 則布單單13排型央發 元 4 分子子線器布中奪 單和此器 元大分用爭 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 464805 A7 B7 五、發明說明（f 本發明，採用分布型方塊冗餘方式，提供一相當有彈性 的修補區，其約為绝記億體的一半在本範例中，該修 補區為8Μβ 本發明已說明用於記億體裝置之新穎分布型方塊冗餘 方式的較佳實施例（其你用以解說，但並不侷限於此）， 值得注意的是，其修正例和變化例可由熟知上逑技術中 之技巧的人士達成。因此應當明瞭，變化可以造成在本 發明所附申請專利範圍之範圍和精神中的恃殊實施例。 本發明已詳細說明且符合専利法之要求，希望受到專利 証書保護之申請專利範圍則在附錄中說明。 參考符號説明 10,30.....記億體裝置 12.....記億體排組 14.....方塊 20.....冗餘方塊 2 1.....區域 23.....感測放大器 請 先 閱 讀 背 之 注 意 事 項 Λ 項 寫 本 貝 裝 訂 2 3 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 3 3 4 3

¾的 放字體放 單鄰域測化億U Mis區M活leM 元 單 器 大 線 元 器 大 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4648 05 A7 _B7_ 五、發明說明（？） 114a , 114b.....感測放大器排組 114c.....中央感測放大器排組 116.....記億體陣列 1 18a , 1 18b.....冗餘裝置 120.....活化字元線 122.....冗餘字元線 128.....故障字元線 130.....冗餘字元線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 6 4 8 Ο Α8 Β8 CS D8 申請專利範圍 經濟部智慧財Λ局員工消費合作社印製 器烕 其，對 感故而端感 區 體 排 體 區 大該 ，分相 央的，終央 餘 億 該 憶 餘。 放之 區部之 中中換二中 冗 記 一 記 冗線 測間 餘端組 之部替第該 該 各 含 各 各元 感其 冗終排 間半置該止 中 中 包 中 中字 由用 之二體 部一 裝由防 其 其 尚 其 其餘 元共 路第億 半第的置以 ， ， ， ， ，冗 單元 電和記 二組中裝可。組 組 組 紐 組條 子單 中分該 第排區障得奪排 排。排 排。排32 體子 其部在 和體餘故使‘争體 體體體 體體體到 億體 用端列 部億冗的 ，的憶 憶憶億 億億億 8 記憶 共終排 半記之中換器記 記記記。記記記含 :各記 且一偽 一該分部替大之 之之之區之之之包2-含，的 元第分 第在部半置放項 項元項補項元項體-1 包元鄰 單之部 組中端二裝測 1 1 位 1 修 1 位 1 憶 ，單相 '子組端 排其終第的感第 第萬第之第萬第記 組子中；體排终 體 ，· 一組中之圍 圍百圍半圍百圍的 排體其組億體二 億組第排區組範。範 4 範一範16範元 體億，排記億第 記排該體餘排利線利含利體利含利位 億記割器該記和.該器由憶冗器專元專包專億專包專萬 記多分大在該一及在大置記之大請字請元請記請元請百 種許組放位在第；位放裝該分放申含申單申總申單申 4 1 排測 位該端 測障在部測如包如子如組如子如每 ♦*·_ 本紙張尺度i«用山阈阐本噤准’ CNS : ,\4規格ί ：Μί卜Ί公犛 4 6 4 c A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 區冗 餘該 冗和 各區 中餘 其冗 C ，該間 組在之 排配元 體分單 憶會子 記路體 之電億 項輯記 1 邏該 第該之 圍 ，中 範路其 利電在 專輯列 請邏排 申含區 如包餘 區大 餘放 冗測 該M 中用 其共 ,7Π M DDL 紹 焉 排子 捿 鐙 DQP ΟΘΜ 億億 記記 之之 項中 ί 其 第在 圍列 範排 利區 專餘 請冗 申該 。 如與器 (-.^^,-^1 器 大 放 測0 由 元 單 子 體 億 記 : 各 含 ， 包元 眞 丨 D〇f 組子 排體 體億 憶記 記多 »_ i . 許 1 9 感 該 之 間 其 用 共 元 單 子 體 億 記 的 鄰 相 中 ； 其組 ，排 割器 分大 組放 排測 第二 在第 換之 替元 以單 ， 用子置 且體裝 ，億餘 中記冗 之 一 一 元第第 單該之 子鄰置 體Bit裝 憶和障 記，故 一 元中 第單元 在子單 列體子 排億體 1 記憶 一 記 第三 在第 換之 替元 以單 用子 且體 ，億 中記 之三 元第 單該 子鄰 體毗 憶和 記 ， 四一兀 第單 在子 列體 排億 一 記 四 二 第 該 及由 ;元 置單 裝子 餘體 冗億 二記 第四 之第 置和 裝元 障單 故子 中體 元億 0 2 αΠϊΓ=口 子一 體第 億該 記 yfl:il-""'^^s 經濟部智慧財4局S工消費合作社印絜 單裝 子障 體故 憶中 記其 三 ， 第組 和排 二器 第大 該放 ，測 隔Μ 分央 元中 單之 子間 體其 億在 記位 三用 第共 和元 大 放 測0 之 LT 夕 以 組 排 器 大 放 測 〇 感換 央替 中置 了裝 除餘 用冗 使的 由組 係排 置器 餘 冗 該 中 其 組 排 體 憶 記 之 項 9 第 圍 憶 記 各 中 其 組 排 體 億 記 之 項 9 第 線圍 範纟範 J$i一兀J® 丨宇申 專ί專 含 請 Ϊ 請 包 Φ 申 置 ¾裝ΐο 六、申請專利範圍 元I;區 項 位 補 萬g修 圍 4範¥ 含Je一B ^ 0 專 元I憶 卓請03 焉 丨=π 子 總 體.¾組 圍 範 利 專 請 申 如 A8 B8 C8 D8 體 億 記 之 排 該 含 包 尚 組 排 體 億 記 之 億 記 各 中 其 組 排 體 憶 記 之 項 體 億 記 之 元 位 萬 百 6 1X 含 包 元 單 子 體 圍 範 利 專 請 如 百 4 每 中 其 組 排 體 億 記 之 項 筷 2 3 ny f 8 含 包 置 裝 餘 冗二 第 和 一 第 該 體 。 億線 記元 元字 位餘 萬冗 餘餘 冗冗 Ψ 如 置置 第 該 中 其 組 排 體 億 記 之 項 9 第 圍 範 利 專 第 該 在 配 分 葆 路 輯 〇 邏間 該之 ,元 路單 電子 輯一 邏第 含該 包和 圍 範 利 專 組 排 體 憶 記 之 項 輯四 邏第 含該 包和 置置 装裝 餘餘 冗冗 分 係 路 電 輯 〇 邏間 該之 , 元 路單 59電子 該 中 其 二 二 第 該 在 配 第 該 中 其 組 排 體 憶 記 之 項 9 第 圍 範 利 專 請 申 如 器 大 放 測 感 用 共 元 單 子 第 該 與 置 裝 餘 冗 Φ 如 餘 冗 經濟部智慧財產局a;工消f合作社印製 I:置 Μ: 一單 請 替 g裝ilig供子 二 下 第 含 該 包 中 ， - 方 B大W 排1JJ置 0^0 憶M障 用 IEU 故 f _ 井 Ϊ 2元申 ¾單 ® 9 ? ^0 ^ ^ 四 圍 — 體 範罾導 r¥w 記 各 組 排 體 億 記 之 元 單 子 體 億 記 多 許 有 含 1 驟供 步提 列 記 的 的 分 鄰 部 相 端 中 终 其 ·’二 ，組第 隔排和 分 部 排放端 器測終 大感一 放之 測間 烕其 由用 偽共 元 |兀 單 子 鐙 瞜 億憶 第 之 組 ,1^. rtsHM 億 記 該 在 r4------訂------.良丨 分器 組大 本紙張尺度適用巾闺阐家嘌准f (’、s、Λ4規格j’公釐 B8 C8 D8 ττ、申請專利範圍 該記億體子單元中提供冗餘區，該第一和第二終端部 分僳位在該記億體排組的相對端； 藉由下列方法，防止位在該記億體排組第一半部和 第二半部間之中央感測放大器排組的感测放大器争奪： 替換在記億體排組第一半部中之故障裝置，其偽藉 由在該第一终端部分之冗餘區中的裝置替換該故障装 置；以及 替換在記憶體排組第二半部中之故障裝置，其傺藉 由在該第二終端部分之冗餘區中的裝置替換該故障裝 置。 20. 如申請專利範圍第19項之方法，尚包含在該冗餘區 和該冗餘區排列在其中之該記億體子單元間之電路和 裝置之共用步驟。 21. 如申請專利範圍第19項之方法，其中該冗餘區包含 字兀線。 22. 如申請專利範圍第19項之方法，還包含藉由實行該 方法，提供一該排組總記憶體一半之修補區的步驟。 經齊部智葸財產局8;工消費合作杜印製 5