TWI832154B - Memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本發明是有關於一種記憶體裝置,且特別是有關於一種具內建自我測試(Built-In Self-Test, BIST)功能的記憶體裝置。The present invention relates to a memory device, and in particular to a memory device with a built-in self-test (BIST) function.
在記憶體裝置中,常透過設置資料匯流反轉(Data Bus Inversion, DBI)機制,以降低資料在匯流排中產生轉態的需求,進而降低功耗以及匯流排上的噪聲現象。另一方面,在記體裝置中,設置內建自我測試功能又是必要的需求。In memory devices, a Data Bus Inversion (DBI) mechanism is often set up to reduce the need for data to be transferred in the bus, thereby reducing power consumption and noise on the bus. On the other hand, in memory devices, it is a necessary requirement to set up a built-in self-test function.
在上述的前提下,習知的記憶體裝置需設置用以進行資料反向的硬體電路以因應資料匯流反轉機制,又需設置用於內建自我測試功能的錯誤位元偵測動作的相關電路。如此一來,習知的記憶體裝置中的資料讀出路徑上,需要一定數量的電路。除耗費電路布局面積外,還需消耗多餘的功率以及產生過大的資料讀出路徑上的負載,降低記憶體裝置的資料讀出效能。Under the above premise, conventional memory devices need to be equipped with hardware circuits for data reversal to cope with the data bus reversal mechanism, and also need to be equipped with built-in self-test function for error bit detection actions. related circuits. As a result, a certain number of circuits are required on the data readout path in the conventional memory device. In addition to consuming circuit layout area, it also consumes excess power and creates an excessive load on the data readout path, reducing the data readout performance of the memory device.
本發明提供一種記憶體裝置,可簡化內建自我測試功能中所需要的電路。The present invention provides a memory device that can simplify the circuit required in the built-in self-test function.
本發明的記憶體裝置包括記憶胞陣列、資料存取電路、資料匯流反轉計算器、多工器以及輸出結果判斷電路。資料存取電路耦接記憶胞陣列,針對記憶胞陣列執行資料寫入動作或資料讀出動作。其中,資料讀出動作由記憶胞陣列讀出一讀出資料。資料匯流反轉計算器耦接資料存取電路,用以接收讀出資料,根據讀出資料以產生反轉指示資料。多工器接收反轉指示資料以及測試資料,根據模式信號以輸出反轉指示資料或測試資料。輸出結果判斷電路耦接多工器,使讀出資料與反轉指示資料或測試資料進行運算以產生輸出資訊。The memory device of the present invention includes a memory cell array, a data access circuit, a data bus inversion calculator, a multiplexer and an output result judgment circuit. The data access circuit is coupled to the memory cell array and performs a data writing operation or a data reading operation on the memory cell array. Among them, the data reading action is to read data from the memory cell array. The data bus reversal calculator is coupled to the data access circuit for receiving read data and generating reversal indication data based on the read data. The multiplexer receives reversal indication data and test data, and outputs reversal indication data or test data according to the mode signal. The output result judgment circuit is coupled to the multiplexer to perform operations on the read data and the inverted instruction data or test data to generate output information.
基於上述,本發明的記憶體裝置,透過多工器以在不同工作模式下,輸出反轉指示資料或測試資料至輸出結果判斷電路。輸出結果判斷電路可對應不同的工作模式以產生最終讀出資料或錯誤位元資訊。如此一來,本發明的記憶體裝置不需針對內建自我測試功能設置多餘的關於測試結果的判斷電路,有效減低記憶體裝置中寫入路徑的負載,並減低電路布局所需要的面積。Based on the above, the memory device of the present invention outputs reversal instruction data or test data to the output result judgment circuit through the multiplexer in different operating modes. The output result judgment circuit can correspond to different operating modes to generate final read data or error bit information. In this way, the memory device of the present invention does not need to configure redundant test result judgment circuits for the built-in self-test function, effectively reducing the load on the write path in the memory device and reducing the area required for circuit layout.
請參照圖1,記憶體裝置100包括資料匯流反轉計算器110、多工器120、輸出結果判斷電路130、資料存取電路140以及記憶胞陣列150。資料存取電路140耦接至記憶胞陣列150。資料存取電路140用以針對記憶胞陣列150根據寫入資料WDATA以執行資料寫入動作。或者,資料存取電路140可針對記憶胞陣列150執行資料讀出動作以獲得讀出資料RDATA。Referring to FIG. 1 , the
在細節上,資料存取電路140在執行資料寫入動作時,可根據測試資料TDATA或外部輸入資料EID來產生寫入資料WDATA,並將寫入資料WDATA寫入至記憶胞陣列150中的一個或多個選中記憶胞。其中,資料存取電路140在正常模式下,選擇外部輸入資料EID以執行資料寫入動作。資料存取電路140在測試模式下,選擇測試資料TDATA以執行資料寫入動作。In detail, when performing the data writing operation, the
此外,資料存取電路140在執行資料讀出動作時,可透過感測記憶胞陣列150中的一個或多個選中記憶胞的位元線上的信號,以獲得讀出資料RDATA。In addition, when performing a data reading operation, the
資料匯流反轉計算器110耦接至資料存取電路140。在正常模式下,在執行資料讀出動作時,資料匯流反轉計算器110可接收讀出資料RDATA,並透過計算讀出資料RDATA的多個位元中,為第一邏輯值的位元的數量。當讀出資料RDATA的多個位元為第一邏輯值的位元的數量大於預設的參考值時,資料匯流反轉計算器110產生致能的反轉指示資料DBI。第一邏輯值可以是邏輯值0或也可以是邏輯值1。預設的參考值則可以是讀出資料RDATA的總位元數的一半。Data bus
多工器120耦接在資料匯流反轉計算器110以及輸出結果判斷電路130間。多工器120可接收測試資料TDATA以及資料匯流反轉計算器110所產生的反轉指示資料DBI。多工器120可根據模式信號MD以輸出反轉指示資料DBI或測試資料TDATA至輸出結果判斷電路130。當模式信號MD指示記憶體裝置100工作在正常模式下時,多工器120可輸出反轉指示資料DBI至輸出結果判斷電路130。相對的,當模式信號MD指示記憶體裝置100工作在測試模式下時,多工器120可輸出測試資料TDATA至輸出結果判斷電路130。The
輸出結果判斷電路130另耦接至資料存取電路140。輸出結果判斷電路130接收多工器120提供的反轉指示資料DBI或測試資料TDATA,並接收資料存取電路140提供的讀出資料RDATA。輸出結果判斷電路130用以使讀出資料RDATA與反轉指示資料DBI執行運算,或使讀出資料RDATA與測試資料TDATA執行運算,並藉以產生輸出資訊。其中,在正常模式下,輸出結果判斷電路130用以使讀出資料RDATA與反轉指示資料DBI執行反互斥或(XNOR)運算,並產生為最終讀出資料ODATA的輸出資訊。在測試模式下,輸出結果判斷電路130用以使讀出資料RDATA與測試資料TDATA執行反互斥或運算,並產生為錯誤位元資訊EBI的輸出資訊。The output
在記憶體裝置100的整體動作細節上,在正常模式下,執行資料寫入動作時,資料存取電路140可根據所接收的外部輸入資料EID來產生寫入資料WDATA,並將寫入資料WDATA寫入至記憶胞陣列150中。在此請注意,資料存取電路140可預先針對外部輸入資料EID的多個位元進行判斷,並據以產生寫入資料WDATA。例如,當外部輸入資料EID為邏輯值1的位元多於為邏輯值0的位元時,資料存取電路140可使外部輸入資料EID反向以產生寫入資料WDATA。而當外部輸入資料EID為邏輯值1的位元不多於為邏輯值0的位元時,資料存取電路140可使外部輸入資料EID等於寫入資料WDATA。上述的動作稱為資料匯流反轉(Data Bus Inversion, DBI)機制,用以提升記憶體的資料寫入效率,並降低功率消耗。In terms of the overall operation details of the
在正常模式的資料讀出動作中,資料存取電路140由記憶胞陣列150讀取讀出資料RDATA。讀出資料RDATA被傳送至資料匯流反轉計算器110。資料匯流反轉計算器110可產生對應讀出資料RDATA的反轉指示資料DBI。In the normal mode data reading operation, the
接著,在正常模式下,讀出資料RDATA以及對應的反轉指示資料DBI可被傳送至輸出結果判斷電路130。輸出結果判斷電路130可根據所應用的反互斥或運算,來產生最終讀出資料ODATA。承續上述的範例,當反轉指示資料DBI為邏輯值0時,表示讀出資料RDATA中為邏輯值0的位元較多,並需要進行反轉。因此,輸出結果判斷電路130可使反轉指示資料DBI與讀出資料RDATA執行反互斥或運算,並反轉讀出資料RDATA以產生最終讀出資料ODATA。Then, in the normal mode, the read data RDATA and the corresponding reversal indication data DBI may be sent to the output
另一方面,在測試模式下,執行資料寫入動作時,資料存取電路140可根據所接收的測試資料TDATA來產生寫入資料WDATA,並將寫入資料WDATA寫入至記憶胞陣列150中。在資料讀出動作中,資料存取電路140由記憶胞陣列150讀取讀出資料RDATA。讀出資料RDATA被傳送至輸出結果判斷電路130。此時,資料匯流反轉計算器110停止工作。多工器120根據模式信號MD以傳送測試資料TDATA至輸出結果判斷電路130。On the other hand, in the test mode, when performing a data writing operation, the
輸出結果判斷電路130可針對測試資料TDATA以及讀出資料RDATA進行比較來產生測試結果,並判斷出讀出資料RDATA中的錯誤位元資訊EBI。在此請注意,輸出結果判斷電路130同樣可應用反互斥或運算來進行測試資料TDATA以及讀出資料RDATA的比較動作。使用者僅需針對錯誤位元資訊EBI進行反向的解讀,就可以獲知讀出資料RDATA中的那些位元為錯誤位元。The output
由上述的說明可知,輸出結果判斷電路130不論是在正常模式下或是在測試模式下,都應用相同的反互斥或運算來產生最終讀出資料ODATA或錯誤位元資訊EBI。也就是說,輸出結果判斷電路130中,不需要針對正常模式下以及測試模式配置不相同的硬體電路,有效降低記憶體裝置100中,在資料讀出路徑上的硬體需求,可有效降低資料讀出路徑上的負載,並提升記憶體裝置100的資料存取效能。It can be seen from the above description that the output
請參照圖2,記憶體裝置200包括資料匯流反轉計算器210、多工器220、輸出結果判斷電路230、資料存取電路240、記憶胞陣列250、資料輸入區塊280、資料輸出區塊2100以及測試資料暫存器290。資料輸入區塊280透過資料寫入路徑260以耦接至資料存取電路240,並用以提供外部輸入資料EID。輸出結果判斷電路230則透過資料讀出路徑270以耦接至資料輸出區塊2100。資料輸出區塊2100用以輸出最終讀出資料ODATA或錯誤位元資訊EBI。測試資料暫存器290耦接至資料寫入路徑260以及多工器220,並用以提供測試資料TDATA。Referring to Figure 2, the
在本實施例中,測試資料暫存器290用以儲存執行內建自我測試(Built-In Self-Test, BIST)動作的相關測試資料TDATA。並在內建自我測試模式被啟動時,提供測試資料TDATA至記憶胞陣列250以針對記憶胞陣列250及其周邊電路進行測試動作。In this embodiment, the test data register 290 is used to store relevant test data TDATA for executing the built-in self-test (Built-In Self-Test, BIST) action. When the built-in self-test mode is activated, test data TDATA is provided to the
關於資料匯流反轉計算器210、多工器220、輸出結果判斷電路230以及資料存取電路240的動作細節,在前述的實施例中已有詳細的說明,在此不多贅述。The details of the operations of the data
關於硬體架構方面,記憶胞陣列250可以是動態隨機存取記憶體的記憶胞陣列。資料匯流反轉計算器210可以由數位電路來實施,沒有特定的電路結構。資料輸入區塊280以及資料輸出區塊270可包括一個或多個緩衝器以及開關,例如可利用本領域具通常知識者所熟知的輸入介面電路以輸出介面電路來實施。多工器220可應用本領域具通常知識者所熟知的多工器電路來實施,沒有特定的限制。Regarding the hardware architecture, the
關於輸出結果判斷電路230以及資料存取電路240的硬體架構,可參照以下圖3以及圖4的實施範例。Regarding the hardware architecture of the output
請參照圖3,輸出結果判斷電路300包括多個反互斥或閘XNOR1~XNORN。反互斥或閘XNOR1~XNORN的第一端分別接收讀出資料的多個位元RDATA[1]~RDATA[N],反互斥或閘XNOR1~XNORN的第二端分別接收測試資料的多個位元TDATA[1]~TDATA[N]或反轉指示資料的多個位元DBI[1]~DBI[N]。反互斥或閘XNOR1~XNORN分別產生錯誤位元資訊的多個位元EBI[1]~EBI[N],或者分別產生最終讀出資料的多個位元ODATA[1]~ODATA[N]。Referring to FIG. 3 , the output
請參照圖4,資料存取電路400包括感測放大器410以及寫入資料緩衝器420。感測放大器410可接收外部輸入資料EID,並轉換外部輸入資料EID為寫入資料WDATA。寫入資料WDATA可以暫存在寫入資料緩衝器420中,並由寫入資料緩衝器420提供至記憶胞陣列以進行資料寫入動作。Referring to FIG. 4 , the
感測放大器410另可感測記憶胞陣列上的位元線信號BLS以獲得讀出資料RDATA。The
在本實施例中,感測放大器410可應用本領域具通常知識者所熟知的任意形式的感測放大電路來實施,沒有固定的限制。資料緩衝器420可以為記憶體裝置中常用的頁緩衝器,同樣沒有特定的限制。In this embodiment, the
綜上所述,本發明的記憶體裝置中所設置的輸出結果判斷電路,並應用相同的硬體電路,以在不同模式下分別執行資料位元反轉動作以及測試動作。如此一來,本發明的記憶體裝置的資料輸出路徑上的電路數量可以減小,資料輸出路徑上的負載也同步被降低,可提升記憶體裝置的資料讀出動作的效率。In summary, the output result judgment circuit provided in the memory device of the present invention uses the same hardware circuit to perform data bit inversion operations and test operations in different modes. In this way, the number of circuits on the data output path of the memory device of the present invention can be reduced, and the load on the data output path is also reduced simultaneously, which can improve the efficiency of the data reading operation of the memory device.
100、200:記憶體裝置
110、210:資料匯流反轉計算器
120、220:多工器
130、230、300:輸出結果判斷電路
140、240、400:資料存取電路
150、250:記憶胞陣列
2100:資料輸出區塊
280:資料輸入區塊
290:測試資料暫存器
410:感測放大器
420:寫入資料緩衝器
DBI:反轉指示資料
EBI:錯誤位元資訊
EBI[1]~EBI[N]、ODATA[1]~ODATA[N]、TDATA[1] ~ TDATA[N]、RDATA[1] ~ RDATA[N]:位元
EID:外部輸入資料
MD:模式信號
ODATA:最終讀出資料
RDATA:讀出資料
TDATA:測試資料
WDATA:寫入資料
XNOR1~XNORN:互斥或閘
100, 200:
圖1繪示本發明一實施例的記憶體裝置的示意圖。 圖2繪示本發明另一實施例的記憶體裝置的方塊圖。 圖3繪示本發明實施例的記憶體裝置中的輸出結果判斷電路的實施方式的示意圖。 圖4繪示本發明實施例的記憶體裝置中的資料存取電路的實施方式的示意圖。 FIG. 1 is a schematic diagram of a memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram of a memory device according to another embodiment of the invention. FIG. 3 is a schematic diagram of an implementation of an output result determination circuit in a memory device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram of an implementation of a data access circuit in a memory device according to an embodiment of the present invention.
100:記憶體裝置 100:Memory device
110:資料匯流反轉計算器 110: Data Flow Reversal Calculator
120:多工器 120:Multiplexer
130:輸出結果判斷電路 130: Output result judgment circuit
140:資料存取電路 140:Data access circuit
150:記憶胞陣列 150:Memory cell array
DBI:反轉指示資料 DBI: reversal instruction information
EBI:錯誤位元資訊 EBI: Error bit information
EID:外部輸入資料 EID: external input data
MD:模式信號 MD: mode signal
ODATA:最終讀出資料 ODATA: final read data
RDATA:讀出資料 RDATA: read data
TDATA:測試資料 TDATA: test data
WDATA:寫入資料 WDATA: write data
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