Halbleiterspeicherbaustein mit einer Umlenkschaltung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerkorrektur von Halbleiterspeicherbausteinen
Aufgrund der physikalischen Gegebenheiten bei der Fertigung von integrierten Halbleiterchips auf Wafer-Ebene und bei den weiteren Fertigungsschritten, bis die Halbleiterspeicherbau¬ steine im Package vorliegen, ist es praktisch unmöglich, zu vermeiden, dass einige der Vielzahl der Speicherzellen der in¬ tegrierten Halbleiterspeicherbausteine bereits während oder nach der Fertigung defekt sind. Um eine korrekte und zuverläs¬ sige Funktion dieser Halbleiterspeicherbausteine in der Anwen- dungs-Systemumgebung, in der diese eingesetzt werden, zu er¬ möglichen, beispielsweise in Mobiltelefonen, Notebooks, PC's etc., werden die defekten Speicherzellen oft durch redundante Speicherzellen ersetzt, die ebenfalls auf dem integrierten Halbleiterspeicherbaustein vorhanden sind.
Die DE 10 2004 039 831 geht dabei den Weg, redundante Spei¬ cherzellen für den betroffenen integrierten Halbleiterspei¬ cherbaustein, der flüchtigen Speicher wie Dynamischen RAM (DRAM) - Speicher aufweist, nicht in diesem selbst, sondern in dem insbesondere als digitalen Signalprozessor oder als Pro¬ zessor/CPU ausgeführten Logikchip eines Multi-Chip-Moduls an¬ zuordnen. Der zum Einsatz kommende nichtflüchtige Speicherbe¬ reich kann insbesondere auch als elektrisch programmierbare Verbindung zum dauerhaften Speichern eines Datums ausgebildet sein, die auch als E-Fuses bezeichnet wird. Dabei erfolgt eine
Umleitung derart, dass bei Zugriffen auf die defekten Spei¬ cherzellen eine Umlenkung auf diese E-Fuses erfolgt. Hierbei ist von Nachteil, dass solche E-Fuses in dem verwendeten MuI- ti-Chip-Modul oft nicht zur Verfügung stehen oder zusätzlich vorgesehen werden müssten, was oft nicht möglich ist.
Die DD 239 061 zeigt einen Multichip-Hybridspeicher mit zwei Speicherchips und zwei programmierbaren Logikblöcken. Diese erkennen defekte Spalten und Zeilen und schalten zwischen ei¬ nem Grundspeicher und einem Redundanzchip hin und her.
Die US 2004/0006404 zeigt "ID"-Speicher, die Informationen ü- ber die Herstellung, den Test und die Leistungsfähigkeit eines Chips speichern. In der US 4,473,895 werden gleichzeitig Hauptspeicherzellen und Redundanzspeicherzellen aktiviert.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen integ¬ rierten Halbleiterspeicherbaustein bereitzustellen, bei dem defekte Speicherzellen auf einfache und zuverlässige Weise durch funktionstüchtige Speicherzellen ersetzt werden können.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerkorrektur von HalbleiterSpeicherbausteinen. Diese befinden sich in einem An¬ wendungssystem, beispielsweise einem Mikrocomputer oder einem Mobiltelefon. Zunächst wird ein AnwendungsSystem bereitge¬ stellt, das ein Multi-Chip-Modul aufweist. Das Multi-Chip- Modul enthält einen Ersatzdatenspeicher und einen Halbleiter-
Speicherbaustein mit einem flüchtigen Speicher. Der Ersatzda¬ tenspeicher kann aus unterschiedlichen Speichertypen wie SRAM, Register-Flip-Flops oder DRAM aufgebaut sein. Der Halbleiter¬ speicherbaustein ist als ein Chip ausgeführt.
Zudem enthält das Multi-Chip-Modul einen Logikbaustein, bei dem es sich insbesondere um einen Prozessor/CPU und/oder einen digitalen Signalprozessor handelt, und eine Umlenkschaltung. Die Umlenkschaltung und der Ersatzdatenspeicher befinden sich außerhalb des Halbleiterspeicherbausteins und sind insbesonde¬ re auf dem Logikbaustein angebracht. Nach dem Bereitstellen des AnwendungsSystems wird das Anwendungssystem gebootet, in¬ dem beispielsweise durch das Neuanlegen der Spannungsversor¬ gung oder durch das Betätigen einer Resettaste das Anwendungs¬ system neu gestartet und initialisiert wird. Nach dem Booten werden die Adressen von vorgemerkten, fehleraufweisenden Spei¬ cherzellen des Halbleiterspeicherbausteins von dem Anwendungs¬ system in das Multi-Chip-Modul eingelesen. Die vorgemerkten Adressen können beispielsweise in Flip-Flop-Registern auf dem Logikchip gespeichert werden.
Anschließend wird das Anwendungssystem mit dem Halbleiterspei¬ cherbaustein derart betrieben, dass eine Umlenkschaltung den Zugriff auf eine Speicherzelle in den Ersatzdatenspeicherum- lenkt, falls auf eine vorgemerkte Speicherzelle des Halblei¬ terspeicherbausteins zugegriffen wird. Dadurch brauchen vor¬ teilhafterweise in dem Multi-Chip-Modul keine E-Fuse oder Flash-Speicher vorgesehen zu werden. Für E-Fuses und Flash- Speicher werden gewöhnlicherweise zusätzliche spezielle Ferti¬ gungsschritte benötigt, die die Fertigungstechnologie eines Halbleiterbausteins komplizierter machen und somit verteuern.
Zum Programmieren von E-Fuses oder Flash-Speichern werden häu¬ fig besonders hohe oder besonders niedrige Spannungen, bei¬ spielsweise von +12 V oder -12 V benötigt, für die eigene Spannungsversorgungen wie Pumpen vorgesehen werden müssen. Ge¬ mäß der Erfindung brauchen auch diese Spannungsversorgungs- schaltungen nicht in dem Multi-Chip-Modul, in dem der Platz begrenzt ist, vorgesehen werden. Beispielsweise ist in Mobil¬ telefonen häufig ohnehin ein Flash bereits vorhanden, der ge¬ nutzt werden kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden die Adressen der vorgemerkten, fehleraufweisenden Speicherzellen des Halblei¬ terspeicherbausteins über eine elektronische Datenverbindung von einer externen Datenbank über das Anwendungssystem in das Multi-Chip-Modul eingelesen.
Das Einlesen der Speicherzellenadressen und der Identifikati¬ onsnummer des Halbleiterspeicherbausteins in das Anwendungs¬ system kann in einer einfachen Ausführungsform derart erfol¬ gen, dass diese Daten beispielsweise von einer Beschriftung, einem Etikett oder einem Datenblatt abgelesen und manuell in das Anwendungssystem eingegeben werden.
Wenn die bereitgestellte externe Datenbank eine festgelegte Anzahl von Speicherzellenadressen aufweist, von denen nur ein Teil fehlerhaft ist, bringt dies den Vorteil mit sich, dass grundsätzlich eine Umlenkung für eine definierte Anzahl von Speicherzellen erfolgt, ohne dass der Benutzer des Anwendungs¬ systems erfährt oder sich damit beschäftigen muss, wie viele und welche Speicherzellen defekt sind.
Dies kann noch zusätzlich dadurch sichergestellt werden, indem die Adressen der Speicherzellen in der bereitgestellten exter¬ nen Datenbank verschlüsselt abgelegt sind und eine Entschlüs¬ selung dieser Adressen beispielsweise durch den Logikbaustein erfolgt.
Vorzugsweise wird zusätzlich eine Identifikationsnummer von dem Anwendungssystem in das Multi-Chip-Modul eingelesen. Dies ist notwendig, falls das Multi-Chip-Modul mehrere Halbleiter¬ speicherbausteine mit flüchtigem Speicher enthält, um die vor¬ gemerkten Adressen richtig zuzuordnen.
Des weiteren kann noch ein Überprüfungsschritt vorgesehen wer¬ den, in dem festgestellt wird, ob die eingelesene Identifika¬ tionsnummer des Halbleiterspeicherbausteins mit der tatsächli¬ chen Identifikationsnummer des Halbleiterspeicherbausteins in dem Anwendungssystem übereinstimmt. Dadurch können Zuordnungs¬ fehler zuverlässig vermieden werden.
Die Adressen der vorgemerkten Speicherzellen können nach dem Booten direkt an die Umlenkschaltung angelegt werden. Alterna¬ tiv dazu ist es möglich, die Adressen der vorgemerkten Spei¬ cherzellen in der lokalen Speichereinheit abzulegen, die selbst an die Umlenkschaltung angeschlossen ist oder Teil die¬ ser ist. Dann werden die Adressen der vorgemerkten Speicher¬ zellen von der lokalen Speichereinheit an die Umlenkschaltung angelegt. Dies birgt die Vorteile, dass die Adressen der umzu¬ lenkenden Speicherzellen in komprimierter Form abgelegt sind und ein besonders schneller Zugriff möglich ist.
Zum Erzeugen der Adressen der fehlerhaften Speicherzellen wird zunächst ein Halbleiterspeicherbaustein auf Waferebene oder in dem Multichip-Package bereitgestellt und anschließend getes¬ tet. Dazu wird auch die Identifikationsnummer ausgelesen. Die bei dem Test als fehlerhaft erkannten Speicherzellen werden zusammen mit der Identifikationsnummer in einer externen Da¬ tenbank, oder einem Etikett oder einer Beschriftung an dem Multi-Chip-Modul abgespeichert. Eine externe Datenbank ist ei¬ ne Datenbank außerhalb des Multi-Chip-Moduls. Auf diese kann z. B. beim Zusammenbau des Anwendungssystems zugegriffen wer¬ den, um die Adressen in das Anwendungssystem zu laden. Es ist auch möglich, die externe Datenbank über ein Datennetz während des möglichen Betriebs des Anwendungssystems bereitzustellen, sodass bei jedem Booten des Anwendungssystems auf die externe Datenbank über ein Mobilfunknetz oder Internet zugegriffen wird, um die Adressen fehlerhafter Speicherzellen abzurufen.
Durch dieses Verfahren ist es1 möglich, die Fehlerinformationen eines Halbleiterspeicherbausteins in kompakter Form zu gene¬ rieren. Vorteilhafterweise werden dabei die Informationen über fehlerhafte Speicherzellen dauerhaft abgespeichert und nicht, wie nach einem herkömmlichen Testverfahren, gelöscht. Dabei werden erfindungsgemäß auf die Ergebnisse sämtlicher während des Herstellungsverfahrens durchgeführter Tests zugegriffen, insbesondere auf produktionsbegleitende Tests des bzw. der Halbleiterchips auf Wafer-Ebene, auf Speicherfunktionstest der bereits zersägten Halbleiterspeicherbausteine und/oder der be¬ reits im Package vorliegenden Halbleiterspeicherb.austeine so¬ wie der Burn-In-Tests der Halbleiterspeicherbausteine, bei de¬ nen diese unter Stress- und Temperaturbelastung getestet wer¬ den. Dabei werden die Ergebnisse eines oder mehrerer dieser
Tests zusammengefasst und die Adressen der als fehlerhaft er¬ kannten Speicherzellen komprimiert abgelegt.
Die Fehlerinformationen werden bei jedem Messvorgang von jedem Halbleiterspeicherbaustein in einer Datei abgelegt. Sie werden unter der Seriennummer des Halbleiterbauteils in einer Daten¬ bank bereitgestellt. Alternativ dazu können diese Informatio¬ nen in einer maschinenlesbaren Sprache, beispielsweise mittels eines Barcodes mit dem Modul weitergegeben werden.
Diese Daten werden vom Benutzer der Bausteine beim Aufbau des Anwendungssystems in einen Speicher dieses Anwendungssystems geladen. Dieser Speicher enthält beispielsweise Flash- Speicherzellen.
Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass anhand einer vom Halb¬ leiterspeicherbaustein ausgelesenen Identifikationsnummer die fehlerhaften Adressen dieses Halbleiterspeicherbausteins von der externen Datenbank ausgelesen oder von dem Etikett oder der Beschriftung abgelesen werden. Dabei wird derjenige Daten¬ satz, der zu dem Halbleiterspeicherbaustein des AnwendungsSys¬ tems gehört, in der Datenbank bzw. auf dem Etikett mittels der Identifikationsnummer gefunden. Die Fehleradressen werden dann wie oben beschrieben in den Speicher des AnwendungsSystems ge¬ laden.
In einer weiteren Ausführungsform dieses Verfahrens, bei der das Abspeichern in einer externen Datenbank erfolgt, wird eine weitere externe Datenbank angelegt, in welcher die Adressen der als fehlerhaft erkannten Speicherzellen des Halbleiter¬ speicherbausteins übernommen werden, wobei diese weitere ex-
terne Datenbank zusätzlich mit weiteren Adressen von funkti¬ onsfähigen Speicherzellen des Halbleiterspeicherbausteins auf¬ gefüllt wird, bis eine definierte vorgebbare Anzahl von Adres¬ sen von Speicherzellen erreicht ist. Durch dieses Verfahren wird ein generisches Datenpaket von Speicherzellenadressen er¬ zeugt, das für alle HalbleiterSpeicherbausteine den gleichen Datenumfang aufweist. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Anwender des hergestellten Halbleiterspeicherbausteins nicht im einzelnen erfährt oder damit beschäftigen muss, wel¬ che Speicherzellen genau fehlerhaft sind.
Des weiteren kann es vorteilhaft sein, die in der externen Da¬ tenbank bzw. in den beiden externen Datenbanken abzulegenden Adressen der Speicherzellen zuvor mit einem Verschlüsselungs¬ code zu beaufschlagen, um die Informationen, welche Speicher¬ zellen nun im einzelnen fehlerhaft sind, nicht jedermann zu¬ gänglich zu machen.
Das Etikett am Chip oder dessen Verpackung kann mit einem ma¬ schinenlesbaren Code versehen werden, bspw. einem zweidimensi¬ onalen Barcode. Um eine fehlerfreie Funktion des an sich feh¬ lerbehafteten Halbleiterspeicherbausteins sicherzustellen, ist es erforderlich, dass die so generierten Fehlerinformationen zusammen mit dem entsprechenden Halbleiterspeicherbaustein vorgesehen oder ausgeliefert werden. Dabei handelt es sich quasi um einen Import der Reparaturdaten auf Anwendungs- bzw. Applikationsebene. Diese Daten können auch auf einem transpor¬ tablen Datenträger wie CD oder DVD o. ä. ausgeliefert werden.
Vorzugsweise werden aber vor dem Bereitstellen des Anwendungs¬ systems die Adressen der fehlerhaften Speicherzellen in einem
nichtflüchtigen Speicher, der sich innerhalb des Anwendungs¬ systems, allerdings außerhalb des Multi-Chip-Moduls, befindet, abgelegt. Dadurch stehen die Adressdaten stets innerhalb des Anwendungssystems zur Verfügung und brauchen nicht bei jedem Booten jeweils neu in das Anwendungssystem geladen zu werden.
Die Erfindung betrifft ein Multi-Chip-Modul (MCM) , das die Fä¬ higkeit hat, bei einem Zugriff auf eine vorgemerkte, fehler¬ hafte Speicherzelle eine automatische Umlenkung auf eine funk¬ tionstüchtige Speicherzelle in einem Ersatzdatenspeicher vor¬ zunehmen. Ein solches MCM hat einen ersten Außenkontakt zum Anschluss an einen Adressbus zum Übertragen von Adressen von Speicherzellen an einen Halbleiter-Speicherbaustein und einen zweiten Außenkontakt zum Senden von Daten an den Halbleiter-' Speicherbaustein und zum Empfangen von Daten von diesem über einen Datenbus. Des weiteren weist das erfindungsgemäße MCM eine Umlenkschaltung auf, die mit dem ersten Außenkontakt zum Einlesen von Speicherzellenadressen verbunden ist und die über einen Speicherbereich zur Aufnahme von vorgemerkten Adressen von fehlerhaften Speicherzellen des Halbleiter-Speicherbau¬ steins verfügt. Diese Umlenkschaltung ist in der Lage, den Da¬ tenbus in den Ersatzdatenspeicher umzulenken, falls eine an dem Adressbus anliegende Speicherzellenadresse des Halbleiter- Speicherbausteins vorgemerkt und die entsprechende Speicher¬ zelle somit fehlerhaft ist.
Gemäß einem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung sind die Fehlerinformationen, die zur Reparatur des Halbleiter-Spei¬ cherbausteins erforderlich sind, in einem Speicherbereich au¬ ßerhalb des MCM ausgelagert. Vor dem Betrieb des MCM mit dem Halbleiter-Speicherbaustein ist es daher erforderlich, dass
die Fehlerinformationen, insbesondere die Adressen der als fehlerhaft bekannten Speicherzellen des Halbleiter-Speicher¬ bausteins in den Speicher in dem MCM abgelegt werden.
Die Adresse kann auch als Adressbereich mit mehr als einer einzigen Adresse angesprochen werden. So können Bytes, Byte- Bereiche oder sogar einzelne Bits ersetzt werden. Es können auch ganze Speicherseiten auf einmal ersetzt werden.
Durch einen derartig erfindungsgemäß ausgestalteten MCM kann die kosten- und zeitintensive Reparatur von fehlerhaften Spei¬ cherzellen des Halbleiter-Speicherbausteins, beispielsweise mittels E-Fuses, entfallen. Anstelle dessen werden die Adres¬ sen der während des Herstellungsprozesses als fehlerhaft er¬ kannten Speicherzellen des Halbleiter-Speicherbausteins ge¬ merkt und in geeigneter Form abgelegt, damit die Umlenkschal¬ tung des in die AnwendungsUmgebung eingebrachten MCM wahlweise auf den Halbleiter-Speicherbaustein oder auf den Ersatzdaten¬ speicher zugreifen kann. Die fehlerhaften Speicherzellen be¬ einträchtigen die Funktion des Anwendungssystems nicht, da bei einem Zugriff auf die defekte Speicherzelle durch die Umlenk¬ schaltung eine Umlenkung auf intakte Speicherzellen des Er¬ satzdatenspeichers erfolgt. Erfindungsgemäß wird ein fehlerto¬ lerantes Anwendungssystem bereitgestellt, in dem die individu¬ ellen Speicherzellenfehler erst bei der Anwendung des Systems ausgewertet und korrigiert werden. Die dazu notwendigen Feh¬ lerinformationen werden extern bereitgestellt.
Somit kann die Produktionsausbeute gesteigert werden, indem Speicherbausteine, die mit einzelnen fehlerhaften Speicherzel¬ len behaftet sind und unter normalen Bedingungen nicht funkti-
onsfähig und damit auch nicht verkaufsfähig wären, trotzdem zum Einsatz kommen, wobei die fehlerhaften Speicherzellen durch die erfindungsgemäße Umlenkschaltung umgangen werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Umlenkschaltung einen Komparator, dessen erster Eingang mit dem Adressbus verbunden ist und an dessen zweiten Eingang vor¬ gemerkte Speicherzellenadressen des Halbleiter-Speicherbau¬ steins angelegt werden können. Dieser Komparator vergleicht die an seinen Eingängen anliegenden Speicherzellenadressen zu¬ verlässig auf Übereinstimmungen oder auf Abweichungen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Umlenkschaltung eine mit dem zweiten Eingang des Komparators verbundene lokale Speichereinheit auf, in der die vorgemerkten Speicherzellenadressen abgelegt werden. Dabei ist von Vorteil, dass die Fehlerinformationen in komprimierter Form vorliegen und dass dementsprechend der nicht im gesamten Adressbereich voll funktionsfähige Speicherbaustein dadurch repariert wird, indem bei einem Zugriff auf eine in der lokalen Speicherein¬ heit vorgemerkte Speicherzelle eine Umlenkung auf eine funkti¬ onstüchtige Speicherzelle im Ersatzdatenspeicher erfolgt. Ein weiterer Vorteil, der durch das Vorsehen einer an der Umlenk¬ schaltung anliegenden lokalen Speichereinheit gewährleistet wird, liegt in dem schnellen Zugriff auf die Speicherzellenad¬ ressen.
Anstelle des Vorsehens einer lokalen Speichereinheit können die fehlerhaften Speicherzellenadressen auch direkt an den zweiten Eingang des Komparators angelegt werden.
Zur Gewährleistung der ümlenkfunktion kann die Umlenkschaltung zusätzlich über einen auf dem Datenbus liegenden Multiplexer verfügen, dessen Steuereingang mit dem Ausgang des Komparators verbunden ist. Dabei ist der Multiplexer so ausgebildet, dass der Datenbus dann mit dem Ersatzdatenspeicher verbunden wird, wenn der Komparator eine Übereinstimmung der an seinen Eingän¬ gen anliegenden Speicherzellenadressen und somit den Zugriff auf eine vorgemerkte, fehlerhafte Speicherzelle feststellt. Andernfalls wird der Datenbus mit dem Halbleiter- Speicherbaustein verbunden. Eine derartig ausgestaltete Um¬ lenkschaltung funktioniert besonders zuverlässig.
Wenn des weiteren eine Entschlüsselungseinheit vorgesehen ist, welche die Fähigkeit hat, vorgemerkte verschlüsselte Speicher¬ zellenadressen des Halbleiter-Speicherbausteins zu entschlüs¬ seln, so können die Fehlerinformationen zwischen dem Herstel¬ ler der Halbleiterspeicherbausteine und dem Verwender in ver¬ schlüsselter Form ausgetauscht werden, was für den Hersteller den Vorteil bietet, dass dem Anwender die fehlerhaften Spei¬ cherzellen nicht im Einzelnen bekannt werden.
Um sicherheitshalber die Zuordnung der fehlerhaften Speicher¬ zellen zu dem jeweiligen Halbleiter-Speicherbaustein zu über¬ prüfen, kann neben den vorgemerkten Speicherzellenadressen des Halbleiter-Speicherbausteins weiterhin dessen Identifikations¬ nummer abgelegt werden, die durch den Halbleiterspeicherbau¬ stein mit der tatsächlichen Identifikationsnummer des in das Anwendungssystem eingesetzten Halbleiter-Speicherbausteins verglichen werden kann. Dadurch können Zuordnungsfehler sicher vermieden werden.
Die erfindungsgemäße Umlenkschaltung kann auf verschiedenen Halbleiterspeicherbausteinen vorgesehen werden, beispielsweise auf einem Logikbaustein, insbesondere auf einem Prozessor/CPU oder auf einem digitalen Signalprozessor/DSP. Es ist ebenfalls möglich, die Umlenkschaltung auf einem weiteren Halbleiter- Speicherbaustein auszubilden.
Insbesondere kann die Umlenkschaltung vom Anwender als Makro in mindestens einem seiner Logikblöcke integriert werden. Al- ternativ dazu kann die Umlenkschaltung in einem eigenen Halb¬ leiterspeicherbaustein im MCM eingebaut sein.
Die Erfindung ist in der Figur anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher veranschaulicht.
Die Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Multi-Chip-Moduls 1 mit einem integrierten Halbleiter-Speicherbaustein 2 und mit einem Logikbaustein 3, der über eine vergrößert dargestellte Umlenkschaltung 7 verfügt.
Der integrierte Halbleiter-Speicherbaustein 2 und der bei¬ spielsweise als CPU oder DSP ausgeführte Logikbaustein 3 z. B. mit integriertem DSP und/oder CPU sind als separate integrier¬ te Schaltkreise ausgeführt, die auf einem gemeinsamen Multi¬ Chip-Modul 1 angeordnet sind.
Der Logikbaustein 3 und der integrierte Halbleiter-Speicher¬ baustein 2 sind miteinander über einen bidirektionalen Daten¬ bus 4, über einen Adressbus 5 vom Logikbaustein 3 zum integ¬ rierten Halbleiter-Speicherbaustein 2 und über eine Befehls-
leitung 6 vom Logikbaustein 3 zum integrierten Halbleiter- Speicherbaustein 2 verbunden.
Die Umlenkschaltung 7 umfasst eine lokale Speichereinheit 9, in der vorgemerkte Speicherzellenadressen abgelegt sind, die über eine in der Figur nicht gezeigte Datenverbindung auf der lokalen Speichereinheit 9 abgespeichert worden sind. Die Um¬ lenkschaltung 7 beinhaltet weiterhin einen Komparator 8, des¬ sen erster Eingang mit dem Adressbus 5 und dessen zweiter Ein¬ gang mit der lokalen Speichereinheit 9 verbunden ist. Der in¬ terne Adressdateneingang des Adressbus 5 in der Umlenkschal¬ tung 7 ist mit dem Bezugszeichen I versehen. Die Umlenkschal¬ tung 7 weist des weiteren einen Multiplexer 10 auf, der auf dem Datenbus 4 angeordnet ist und dessen Steuerleitung mit dem Ausgang des Komparators 8 in Verbindung steht. Die Umlenk¬ schaltung 7 verfügt ferner über einen Ersatzdatenspeicher 11, in dem funktionsfähige Speicherzellen vorhanden sind. Der ers¬ te Ausgang des Multiplexers 10 ist mit dem Ersatzdatenspeicher 11 und der zweite Ausgang des Multiplexers 10 über den Daten¬ bus 4 mit dem integrierten Halbleiterspeicherbaustein. 2 ver¬ bunden. Die beiden Ausgänge des Multiplexers 10 sind mit dem Bezugszeichen 1/0 versehen und bilden eine Datenschnittstelle.
Die Umlenkschaltung 7 braucht nicht notwendigerweise auf einem Logikbaustein 3 ausgebildet zu sein. Vielmehr kann sie auch auf einem zweiten Halbleiter-Speicherbaustein vorliegen.
Nachfolgend ist die Funktion des erfindungsgemäßen Multi-Chip- Moduls 1 aufgezeigt.
Bei der Fertigung des integrierten Halbleiter-Speicherbau¬ steins 2 werden die Adressdaten der fehlerhaften Speicherzel¬ len gesammelt, und zwar bei sämtlichen im Herstellungsprozess durchgeführten Tests, nämlich bei den produktionsbegleitenden Tests der Halbleiterchips auf Wafer-Ebene, bei Speichertests auf Halbleiter-Bausteinebene, mit denen Speicher- und Logik¬ bausteine üblicherweise getestet werden können, bei Burn-In- Tests, bei denen die Halbleiterspeicherbausteine auf ihre Funktionalität unter extremen Stress- und Temperaturbelastun¬ gen getestet werden und bei den nachfolgenden üblichen Spei¬ chertests.
Bei dem vorliegenden integrierten Halbleiter-Speicherbaustein 2 wurde z. B. in einem Speichertest die Speicherzelle mit der Adresse "3ff" als fehlerhaft erkannt. Diese Adresse wird zu¬ sammen mit der Identifikationsnummer des integrierten Halblei¬ terspeicherbausteins 2 abgespeichert.
Beim Zusammenbau des Anwendungssystems werden diese Informati¬ onen in einem Speicher des AnwendungsSystems abgelegt, wobei sich dieser Speicher außerhalb des Multi-Chip-Moduls 1 befin¬ det und in der Figur nicht gezeigt ist. Dabei wird die Identi¬ fikationsnummer des Halbleiterspeicherbausteins 2 ausgelesen. Der in der externen Datenbank befindliche Datensatz, der diese Identifikationsnummer enthält, weist auch die fehlerhaften Ad¬ ressen des Halbleiterspeicherbausteins 2 auf. Diese werden denn in dem AnwendungsSystem abgelegt.
Beim Booten des Anwendungssystems werden diese Informationen von diesem Speicher des AnwendungsSystems in die lokale Spei¬ chereinheit 9 des Multi-Chip-Moduls 1 geladen.
Nach dem Abspeichern der aktuellen Fehlerdaten auf der lokalen Speichereinheit 9 ist die Umlenkschaltung 7 betriebsbereit. Bei der normalen Funktion des Multi-Chip-Moduls 1 erfolgt eine Vielzahl von Zugriffen von dem Logikbaustein 3 auf die in dem integrierten Halbleiter-Speicherbaustein 2 abgelegten Daten. Die über den Adressbus 5 jeweils an den Komparator 8 angeleg¬ ten Adressen der Speicherzellen des integrierten Halbleiter- Speicherbausteins 2 werden durch den Komparator 8 daraufhin verglichen, ob eine jeweils übereinstimmende Adresse in der lokalen Speichereinheit 9 abgelegt ist.
Bei einem versuchten Zugriff auf die fehlerhafte Speicherzelle mit der Adresse "3ff" in dem Halbleiter-Speicherbaustein 2 er¬ kennt der Komparator 8 die Übereinstimmung mit der in der lo¬ kalen Speichereinheit 9 abgelegten Speicherzellenadresse und steuert den Multiplexer 10 so an, dass durch den Logikbau¬ stein 3 nicht ein Zugriff auf die ausgewählte Speicherzelle des integrierten Halbleiter-Speicherbausteins 2, sondern viel¬ mehr ein Zugriff auf eine funktionsfähige Speicherzelle im Er¬ satzdatenspeicher 11 erfolgt.
Bei Zugriffen auf Speicherzellen des Halbleiter-Speicherbau¬ stein 2 mit anderen Adressen stellt der Komparator 8 keine Ü- bereinstimmungen fest. In diesen Fällen verbleibt der Multi¬ plexer 10 in seiner Standardeinstellung, in welcher der Daten¬ bus 4 direkt mit dem integrierten Halbleiter-Speicherbau¬ stein 2 verbunden ist.
Das Verfahren lässt sich in die folgenden sechs Schritte glie¬ dern:
1. Testen des Speicherbausteins
2. Speichern der fehlerhaften Adressen z. B. in einer Daten¬ bank
3. Einbau von Speicher und Logikbaustein in die Applikation
4. Einlesen der fehlerhaften Adressen in der Applikationspro- grammierung
5. Inbetriebnahme der Applikation
6. Korrektur der fehlerhaften Speicheradressen während des Be¬ triebs (= Umschalten des MUX von fehlerhaften Speicherad¬ ressen) .
Bezugszeichenliste
1 Multi-Chip-Modul
2 integrierter Halbleiter-Speicherbaustein
3 Logik-Baustein
4 Daten-Bus
5 Adress-Bus
6 Befehlsleitung
7 Umlenkschaltung
8 Komparator
9 lokale Speichereinheit
10 Multiplexer
11 Ersatzdatenspeicher I Adressdateneingang I/O Datenschnittstelle