DE10110469A1 - Integrierter Speicher und Verfahren zum Testen und Reparieren desselben - Google Patents
Integrierter Speicher und Verfahren zum Testen und Reparieren desselbenInfo
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Abstract
Ein integrierter Speicher umfaßt Speicherzellen (MC) in einem Speicherzellenblock (22), der eine Mehrzahl von Spaltenleitungen (BL) und eine Mehrzahl von Zeilenleitungen (WL) aufweist, wobei die Mehrzahl von Zeilenleitungen reguläre Zeilenleitungen (WL) und redundante Zeilenleitungen (RWL) aufweist. Eine Selbsttesteinheit (50) überprüft bei einem Lesezugriff auf eine aktuelle Zeilenleitung (28) die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte (32), generiert bei einem Fehler ein Fehlersignal für die aktuelle Zeilenleitung (28), erfaßt die für jede reguläre Zeilenleitung (WL) festgestellten Fehler, vergleicht sie mit einem mittleren Fehler für alle regulären Zeilenleitungen (WL) und gibt bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedingung bei dem Vergleich ein Zeilenreparatursignal für die aktuelle Zeilenleitung (28) aus. Eine mit der Selbsttesteinheit (50) zusammenwirkende Selbstreparatureinheit (60) ersetzt auf ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenleitung (28) im laufenden Betrieb des integrierten Speichers durch eine redundante Zeilenleitung (RWL). Durch Nutzen der vorhandenen Redundanz noch nach der Auslieferung kann die Ausfallwahrscheinlichkeit des Speicherbausteins deutlich gesenkt werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen integrierten Spei
cher mit Speicherzellen, die in einem Speicherzellenblock an
geordnet sind, der eine Mehrzahl von Spaltenleitungen und ei
ne Mehrzahl von Zeilenleitungen aufweist. Die Erfindung be
trifft weiter ein Verfahren zum Testen und Reparieren eines
derartigen integrierten Speichers.
Integrierte Halbleiterspeicher werden im allgemeinen von den
Herstellern vor ihrer Auslieferung auf Funktionsfähigkeit ge
testet und soweit möglich repariert. Dazu weisen die Halblei
terspeicher neben regulären Speicherzellen auch redundante
Speicherzellen auf, die im Fall festgestellter Fehler einen
gewissen Anteil der regulären Speicherzellen ersetzen können.
Die redundanten Speicherzellen sind dabei in der Regel ebenso
wie die regulären Speicherzellen zu Zeilenleitungen (word
line, WL) und Spaltenleitungen (bitline, BL) zusammengefaßt.
Durch ein derartiges Redundanzkonzept läßt sich die Chipaus
beute bei der Herstellung steigern. Nach der Chipfertigung
werden Speicherfehler durch gezieltes Testen ermittelt und in
einem Fehlerprotokoll aufgezeichnet. Dann werden durch pro
grammierbare Elemente, beispielsweise eine Reihe von soge
nannten Laserfuses einzelne fehlerhafte Zeilenleitungen oder
Spaltenleitungen adressmäßig gegen fehlerfreie redundante
Zeilen- bzw. Spaltenleitungen ausgetauscht.
Werden Laserfuses als programmierbare Elemente verwendet, so
ist ein Ersetzen defekter Zeilen- oder Spaltenleitungen nur
während der Tests auf Waferebene möglich, da die Laserfuses
nach dem Einbau des Chips in ein Gehäuse für den programmie
renden Laserstrahl nicht mehr zugänglich sind.
Werden elektrisch programmierbare Fuses, sogenannte e-Fuses
als programmierbare Elemente verwendet, ist eine Redundanzak
tivierung auch nach dem Einbau der Chips in ein Gehäuse mög
lich. Dies wird vor allem dann genutzt, wenn Bausteinfehler
erst spät im Produktions- oder Testverlauf entdeckt werden.
Nach der Auslieferung der Bausteine findet eine Fehlerkorrek
tur durch Austausch redundanter Elemente nicht mehr statt. In
diesem Stadium auftretende Fehler führen schlimmstenfalls zum
Ausfall des Bausteins und zu einem Zurücksenden an den Her
steller. Um dieser Gefahr vorzubeugen, werden die Bauelemente
üblicherweise sogenannten Streßtests unterworfen, deren Ziel
es ist, möglichst alle anfälligen Bauelemente bereits in der
Testphase beim Hersteller ausfallen zu lassen, so daß der Ab
nehmer nur bereits reparierte Bausteine mit geringer Ausfall
wahrscheinlichkeit für die Zukunft erhält. Solche Streßtests
sind allerdings Zeit- und kostenaufwendig. Sie können auch
die Ausfallrate regulärer Bausteine nach Auslieferung nicht
verringern.
Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung, wie sie in den
Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde,
einen integrierten Speicher mit geringer Ausfallwahrschein
lichkeit nach Auslieferung bereitzustellen. Diese Aufgabe
wird durch den integrierten Speicher nach Anspruch 1 und 6
gelöst. Die Erfindung stellt weiter ein Verfahren zum Testen
und Reparieren eines integrierten Speichers nach Anspruch 7,
8 und 13 bereit. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße integrierte Speicher umfaßt Speicherzel
len, die in einem Speicherzellenblock angeordnet sind, der
eine Mehrzahl von Spaltenleitungen und eine Mehrzahl von Zei
lenleitungen aufweist, wobei die Mehrzahl von Zeilenleitungen
reguläre Zeilenleitungen und redundante Zeilenleitungen auf
weist.
Er umfaßt weiter eine Selbsttesteinheit, die bei einem Lese
zugriff auf eine aktuelle Zeilenleitung die Korrektheit der
gelesenen Speicherzelleninhalte einer Zeile überprüft und bei
einem Fehler ein Fehlersignal für die aktuelle Zeilenleitung
generiert, die weiter für jede reguläre Zeilenleitung die
festgestellten Fehler erfaßt und mit einem mittleren Fehler
für alle regulären Zeilenleitungen vergleicht, und die bei
Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedingung bei dem Ver
gleich ein Zeilenreparatursignal für die aktuelle Zeilenlei
tung ausgibt.
Der integrierte Speicher umfaßt weiter eine mit der Selbstte
steinheit zusammenwirkende Selbstreparatureinheit, die auf
ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenleitung im
laufenden Betrieb des integrierten Speichers durch eine red
undante Zeilenleitung ersetzt.
Die Erfindung beruht somit auf dem Gedanken, die nach den
Funktionstests und der Fehlerkorrektur beim Hersteller übrig
gebliebenen redundanten Speicherzellen zur Fehlerkorrektur im
laufenden Betrieb des Bausteins zu verwenden. Zu diesem Zweck
sind eine zusammenwirkende Selbsttesteinheit und eine
Selbstreparatureinheit (Built-in self repair, BISR) vorgese
hen.
Um zu entscheiden, ob eine Zeilenleitung fehlerhaft ist und
ausgetauscht werden muß, protokolliert die Selbsttesteinheit
die Anzahl der bei jeder der Zeilenleitung aufgetretenen Feh
ler sowie einen mittleren Fehler für alle Zeilenleitungen.
Wird eine Zeilenleitung auffällig, beispielsweise durch eine
gegenüber dem Durchschnitt signifikant erhöhte Fehleranzahl,
wird für diese Zeilenleitung ein Reparatursignal erzeugt. Die
Selbstreparatureinheit tauscht daraufhin die fehlerhafte Zei
lenleitung im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilen
leitung aus.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, die auf dem Baustein
vorhandene Redundanz an Speicherzellen auch noch nach der
Auslieferung an den Kunden zu nutzen und damit die Ausfall
wahrscheinlichkeit des Speicherbausteins deutlich zu vermin
dern. Andererseits ist es auch möglich, die Prüfschärfe bei
den Tests des Herstellers zu senken und dadurch Zeit und Ko
sten zu sparen, da nicht mehr alle Fehler bereits in diesem
Stadium korrigiert werden müssen.
Bevorzugt weist die Selbstreparatureinheit einen wiederbe
schreibbaren Speicher zur schnellen Umleitung der Adresse der
aktuellen Zeilenleitung auf die Adresse der redundanten Zei
lenleitung und einen irreversibel programmierbaren Speicher
zur dauerhaften Ersetzung der aktuellen Zeilenleitung durch
die redundante Zeilenleitung auf.
Diese Ausgestaltung trägt der Beobachtung Rechnung, daß die
sichere und dauerhafte Programmierung eines irreversibel pro
grammierbaren Speichers, insbesondere einer e-Fuse einige
Zeit, typischerweise eine bis eintausend Mikrosekunden benö
tigt. Um während dieser Zeit den normalen Betrieb des Spei
cherbausteines aufrecht erhalten zu können, wird die Adresse
der zu reparierenden Zeilenleitung vorübergehend über einen
wiederbeschreibbaren Speicher umgeleitet, bis die Aktivierung
des irreversibel programmierbaren Speichers abgeschlossen
ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung überprüft die Selbstte
steinheit die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte
der aktuellen Zeilenleitung anhand eines Vergleichs einer be
rechneten Signatur der Speicherinhalte mit einer abgespei
cherten Signatur der Speicherinhalte. Zweckmäßig wird bei je
dem Schreibzugriff einer Zeilenleitung eine Signatur der
Speicherzelleninhalte berechnet und abgespeichert. Sofern die
Zeilenleitung noch redundante Bits zur Verfügung hat, kann
diese Signatur in einem Teil dieser Bits abgespeichert wer
den.
Als Signatur kommen dabei etwa die Berechnung eines Prüfbits,
Berechnung einer Prüfsumme oder auch die Verwendung komplexe
rer Prüfpolynome unter Verwendung von ECC (Error correction
code) in Betracht. Einfache Signaturen erlauben dabei ledig
lich zu erkennen, daß ein Fehler aufgetreten ist, während
komplexere Signaturen die Bestimmung der Fehlerposition und
zum Teil auch eine Korrektur des aufgetretenen Fehlers ermög
lichen. Alle diese, an sich bekannten, Verfahren zur Berech
nung einer Signatur aus den Speicherinhalten werden im Rahmen
der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des integrierten Speichers
weist die Mehrzahl von Spaltenleitungen reguläre Spaltenlei
tungen und redundante Spaltenleitungen auf. Dieser Speicher
enthält weiter eine Selbsttesteinheit, die bei einem Lesezu
griff auf eine aktuelle Zeilenleitung die Korrektheit der ge
lesenen Speicherzelleninhalte überprüft und bei einem Fehler
ein Fehlersignal für die aktuelle Zeilenleitung generiert,
die weiter im Fall eines festgestellten Fehlers eine berech
nete Signatur der Speicherzelleninhalte mit einer zuvor abge
speicherten Signatur vergleicht, zur Bestimmung der Spalten
leitung, in der der Fehler aufgetreten ist, die weiter für
jede reguläre Zeilenleitung und für jede reguläre Spaltenlei
tung die festgestellten Fehler erfaßt und jeweils mit einem
mittleren Fehler für alle regulären Zeilenleitungen und alle
regulären Spaltenleitungen vergleicht, und die bei Erfüllen
einer vorbestimmten Reparaturbedingung bei dem Vergleich ein
Zeilenreparatursignal für die aktuelle Zeilenleitung oder ein
Spaltenreparatursignal für eine als fehlerhaft erkannte Spal
tenleitung ausgibt.
Die Selbstreparatureinheit des integrierten Speichers ersetzt
auf ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenleitung
im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilenleitung und
auf ein Spaltenreparatursignal hin die als fehlerhaft erkann
te Spaltenleitung durch eine redundante Spaltenleitung. Mit
diesem integrierten Speicher ist neben der zuvor beschriebe
nen Reparatur von Zeilenleitungen auch die Reparatur defekter
Spaltenleitungen möglich.
Bevorzugt enthält die Selbstreparatureinheit einen irreversi
bel programmierbaren Speicher zur dauerhaften Ersetzung der
als fehlerhaft erkannten Spaltenleitung durch die redundante
Spaltenleitung und Mittel zum Wiederherstellen der in der
fehlerhaften Spaltenleitung gespeicherten Speicherzellenin
halte. Die Mittel zum Wiederherstellen können dabei der Reihe
nach auf alle Zeilenleitungen zugreifen, über einen Fehlerer
kennungscode den Inhalt der Speicherzelle der fehlerhaften
Spaltenleitung wiederherstellen und in die entsprechende
Speicherzelle der neuen, redundanten Spaltenleitung abspei
chern.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann alternativ
oder zusätzlich zur vorbeschriebenen Selbsttesteinheit eine
weitere Selbsttesteinheit vorgesehen sein, die bei einem Le
sezugriff auf eine aktuelle Zeilenleitung die Korrektheit der
gelesenen Speicherzelleninhalte überprüft und bei einem Feh
ler ein Fehlersignal für die aktuelle Zeilenleitung gene
riert, die im Fall eines festgestellten Fehlers eine berech
nete Signatur der Speicherzelleninhalte mit einer zuvor abge
speicherten Signatur vergleicht, zur Bestimmung der Spalten
leitung, in der der Fehler aufgetreten ist, die weiter die
vollständigen Adressen der Speicherzellen, in denen ein Feh
ler aufgetreten ist, sukzessive in einem Schieberegister ab
legt, die weiter im Fall des wiederholten Ablegens der Adres
se derselben Speicherzelle in dem Schieberegister die der
Speicherzelle zugehörige Zeilenleitung und Spaltenleitung be
stimmt, und die bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbe
dingung ein Zeilenreparatursignal für die zugehörige Zeilen
leitung oder ein Spaltenreparatursignal für die zugehörige
Spaltenleitung ausgibt.
Bei dieser Selbsttesteinheit wird berücksichtigt, daß manche
Speicherzellen nicht bei jedem Zugriff einen Fehler erzeugen
(harter Fehler), sondern nur gelegentlich ausfallen. Um auch
diese Speicherzellen feststellen und ersetzen zu können, wird
die vollständige Adresse einer Speicherzelle, in der ein Feh
ler aufgetreten ist, in einem Schieberegister gespeichert.
Wird dort wiederholt die selbe Adresse abgelegt, wird die zu
gehörige Speicherzelle als defekt erkannt und entweder die
zugehörige Zeilenleitung oder die zugehörige Spaltenleitung
durch eine fehlerfreie Redundante ersetzt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Details
der Erfindungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen,
der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und der Zeichnun
gen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wer
den. Dabei sind jeweils nur die für das Verständnis der Er
findung wesentlichen Elemente dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines matrixförmigen
Speicherzellenfeldes;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen integrierten Spei
chers;
Fig. 3 eine Selbsttesteinheit einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Speichers;
Fig. 4a, 4b ein Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Ver
fahrens zum Testen und Reparieren eines integrierten
Speichers;
Fig. 5a, 5b ein Flußdiagramm eines weiteren erfindungsge
mäßen Verfahrens zum Testen und Reparieren eines in
tegrierten Speichers.
In Fig. 1 ist ein matrixförmig organisiertes Speicherzellen
feld 22, beispielsweise eines DRAMs dargestellt, das reguläre
Zeilenleitungen WL und reguläre Spaltenleitungen BL aufweist,
sowie redundante Zeilenleitungen (RWL) und redundante Spal
tenleitungen (RBL), die im Fehlerfall reguläre Zeilenleitun
gen beziehungsweise Spaltenleitungen ersetzen können.
In jedem Kreuzungspunkt einer Zeilenleitung WL und einer
Spaltenleitung BL befindet sich eine Speicherzelle MC, die
einen Auswahltransistor und einen Speicherkondensator C ent
hält. Nach Aktivierung einer Zeilenleitung WL fließt jeweils
die auf dem Kondensator C gespeicherte Ladung über den durch
geschalteten Auswahltransistor zur zugehörigen Spaltenleitung
BL und verursacht dort eine Spannungspegeländerung, die durch
einen der Spaltenleitung BL zugeordneten Leseverstärker 2
verstärkt wird. Die gesamte Information der aktuellen Wort
leitung ist dann in den Leseverstärkern 2 zwischengespei
chert. Dabei sind in der Leseverstärkerzeile sowohl die In
halte der regulären Speicherzellen 4, als auch die der redun
danten Speicherzellen 6 verfügbar.
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen integrierten Speichers 10. Der integrierte
Speicher 10 enthält einen Speicherblock 20, der ein Array re
gulärer Speicherzellen aus 4096 regulären Zeilenleitungen WL
und 512 regulären Spaltenleitungen BL enthält. Daneben umfaßt
der Speicherblock 20 redundante Speicherzellen, die in 128
redundanten Zeilenleitungen RWL und 8 redundanten Spaltenlei
tungen RBL zusammengefaßt sind.
Der Speicherblock 20 ist mit einer Steuerungseinheit 40, ei
ner Selbsttesteinheit 50 und einer mit der Selbsttesteinheit
zusammenwirkenden Selbstreparatureinheit (Built-in self repair,
BISR) 60 verbunden. Die Steuerungseinheit 40 tauscht
verschiedene Signale mit dem Speicherblock 20 aus, legt bei
spielsweise Adressen 42 an und schreibt oder liest Daten 44
von dem Speicherblock 20.
Bei einem Speicherzugriff auf den Speicherblock 20 wird durch
eine Adresse 42 genau eine Zeilenleitung 28 und genau eine
Spaltenleitung 26, im Ergebnis also genau eine Speicherzelle
24 angesprochen. Durch die Zeilenleitungsaktivierung (RAS,
row address strobe) wird die Wortleitung 28 aktiviert, wo
durch alle 4096 angekoppelten Auswahltransistoren, die zusam
men eine sogenannte Page bilden, durchgeschaltet werden, so
daß die in Form von Ladung auf den zugehörigen Kondensatoren
C gespeicherte Information auf die jeweilige Spaltenleitung
übertragen wird. Die entstehende Spannungspegeländerung auf
den Spaltenleitungen werden durch die den Spaltenleitungen
zugeordneten Leseverstärker 2 verstärkt und zwischengespei
chert.
Der nachfolgende Spaltenleitungsaktivierungsbefehl (CAS, co
lumn address strobe) wählt dann aus den zwischengespeicherten
Speicherzelleninhalten 4 einen einzigen aus. Die den redun
danten Spaltenleitungen RBL zugeordneten Leseverstärker 6
werden für den regulären Speicherbetrieb nicht genutzt. Im
Ausführungsbeispiel werden drei der acht verfügbaren Bits
verwendet, um eine Signatur 36 der regulären Speicherzel
leninhalte 4 zur Fehlerkorrektur aufzunehmen. Die fünf rest
lichen Bits 38 werden als Zähler genutzt, indem die Anzahl
der bisher aufgetretenen Lesefehler im Zusammenhang mit der
Zeilenleitung 28 gespeichert werden.
Die Selbsttesteinheit 50 enthält ein 16 Bit breites Gesamt
zeilenfehlerregister 52 zur Aufnahme der Gesamtfehlerzahl,
bei allen Lesezugriffen auf die Zeilenleitungen WL auftreten.
Die oberen vier Bits des Gesamtzeilenfehlerregisters 52 bil
den ein erstes Zeilenfehlerregister 54, das bei 4096 Zeilenleitungen
(4096 = 2^12) gerade die mittlere Fehlerzahl pro
Zeilenleitung enthält. Das zweite Zeilenfehlerregister 56 ist
ebenfalls vier Bit breit und dient zur Zwischenspeicherung
der Werte des ersten Zeilenfehlerregisters 54.
Die Selbstreparatureinheit 60 enthält ein Softfuse-Register
62 als wiederbeschreibbaren Speicher, in dem die Adresse der
nächsten freien redundanten Zeilenleitung abgelegt ist. Eine
Reihe von elektrisch programmierbaren Schaltern, sogenannten
e-Fuses 64 dient der dauerhaften Ersetzung einer defekten
Zeilenleitung durch eine redundante Zeilenleitung. Das Repa
turflag 66 gibt jeweils an, ob zum gegenwärtigen Zeitpunkt
eine Reparatur möglich ist. Die Selbsttesteinheit 50 und die
Selbstreparatureinheit 60 tauschen über Verbindungen 58, 68
Daten und Steuerbefehle mit dem Speicherblock 20 aus.
Die Funktionsweise des integrierten Speichers und das Verfah
ren zum Testen und Reparieren desselben wird nunmehr anhand
des Flußdiagramms der Fig. 4a und 4b näher erläutert. Das
Verfahren 200 zum Testen und Reparieren defekter Zeilen eines
integrierten Speichers beginnt mit Schritt 210, der Initiali
sierung der Fehlerregister. Dabei wird das Gesamtzeilenfeh
lerregister 52 und damit auch das erste Zeilenfehlerregister
54, sowie das zweite Zeilenfehlerregister 56 auf Null ge
setzt. Weiter werden der Reihe nach alle 4096 Zeilenleitungen
in die Leseverstärker 2 gelesen, der Fehlerzähler 38 jeweils
auf Null gesetzt und die Zeilen zurückgespeichert.
Im Schritt 220 wird geprüft, ob noch eine redundante Zeilen
leitung RWL vorhanden ist. Falls ja, wird die Selbstreparatur
in Schritt 230 freigegeben und die Adresse der nächsten red
undanten Zeilenleitung im Softfuse-Register 62 gespeichert.
Ist keine redundante Zeilenleitung mehr vorhanden, wird die
Selbstreparatur in Schritt 235 gesperrt. Dann wird im Schritt
250 auf den nächsten Schreib- oder Lesezugriff gewartet.
Findet ein Schreibzugriff auf eine Zeilenleitung statt, so
wird in einem Schritt 260 vor dem Abspeichern der Speicher
zelleninhalte der Zeilenleitung eine Signatur der regulären
Bits 4 errechnet und in den Signaturbits 36 abgelegt. Dann
wird die Zeile von den Leseverstärkern 2 in die zugehörigen
Speicherzellen geschrieben. Danach kehrt das Verfahren zu
Schritt 250 zurück, wo wiederum auf den nächsten
Schreib/Lesezugriff gewartet wird.
Erfolgt ein Lesezugriff auf eine Zeilenleitung 28, so wird im
Schritt 270 eine Leseinitialisierung der Fehlerregister
durchgeführt (Fig. 4b). Dabei wird zunächst der Inhalt des
ersten Zeilenfehlerregisters 54 in das zweite Zeilenfehlerre
gister 56 kopiert. Dann wird der Inhalt des Gesamtzeilenfeh
lerregisters 52 um eins erniedrigt. Der Fehlerzähler 38 der
gelesenen Zeilenleitung wird um den Inhalt des zweiten Zei
lenfehlerregisters 56, also um die mittlere Fehleranzahl al
ler Zeilenleitungen erniedrigt. Würde der Fehlerzähler 38 da
durch auf einen negativen Wert gesetzt, wird er gleich Null
gesetzt. Anschließend wird auch das Gesamtzeilenfehlerregi
ster 52 um den Inhalt des zweiten Zeilenfehlerregisters 56
erniedrigt, kleinstenfalls jedoch auf Null gesetzt.
Anschließend schreitet das Verfahren mit Schritt 280 fort, in
dem aus den regulären Bits 4 der gelesenen Zeilenleitung 28
erneut eine Signatur berechnet wird. In Schritt 290 wird die
se neu berechnete Signatur mit der beim letzten Schreibzu
griff berechneten und in den Signaturbits 36 abgelegten Si
gnatur verglichen. Stimmen die beiden Signaturen überein, so
wird der Zugriff auf alle Speicherzellen als fehlerfrei be
wertet und das Verfahren kehrt zurück zu Schritt 250, wo es
auf den nächsten Schreib/Lese-Zugriff wartet.
Stimmen die beiden Signaturen nicht überein, so ist zumindest
ein Speicherzelleninhalt 24 der Zeilenleitung 28 fehlerhaft.
Wurde für die Signatur eine ausreichende Anzahl Signaturbits
36 bereitgestellt, so ist es oft möglich, in einem Schritt
300 den Fehler zu korrigieren. Beispielsweise kann ein Spei
cherzellenarray 4096 + 32 Zeilenleitungen und 512 + 32 Spal
tenleitungen aufweisen. Dann stehen 32 Spaltenbits zur Verfü
gung, von denen beispielsweise 5 Bits für dem Zeilenfehler
zähler und bis zu 27 Bits als Signaturbits verwendet werden
können.
Darüber hinaus werden in Schritt 300 die Fehlerregister ak
tualisiert. Insbesondere wird das Gesamtzeilenfehlerregister
52 und der Fehlerzähler 38 um den Inhalt des Zeilenfehlerre
gisters 56 erhöht und das Gesamtzeilenfehlerregister 52 um
eins hochgezählt. Dadurch werden die bei der Leseinitialisie
rung 270 durchgeführten Schritte im Fehlerfall wieder rück
gängig gemacht. Zusätzlich wird der Fehlerzähler 38 der Zei
lenleitung 28 und das Gesamtzeilenfehlerregister 52 jeweils
um eins erhöht. Insgesamt ergibt sich somit, daß im Fehler
fall der Fehlerzähler 38 der jeweiligen Zeilenleitung und der
Gesamtzeilenfehlerregister 52 um eins erhöht werden, während
im Fall eines fehlerfreien Zugriffes auf eine Zeilenleitung
deren Fehlerzähler 38 und das Gesamtzeilenfehlerregister 52
um den mittleren Fehler pro Zeile erniedrigt werden, jedoch
nicht weiter als bis auf Null.
In Schritt 310 wird nunmehr geprüft, ob die als fehlerhaft
erkannte Zeile 28 repariert werden soll. Eine Reparatur soll
nicht bei jedem Fehler erfolgen, sondern nur, wenn die Feh
lerhäufigkeit der Zeilenleitung 28 signifikant über dem
durchschnittlichen Fehler aller Zeilenleitungen WL liegt. Da
durch lassen sich zufällige oder sporadisch auftretende feh
lerhafte Lesezugriffe, beispielsweise verursacht durch den
Einfall von Alpha-Strahlen akzeptieren, während harte Fehler,
die im wesentlichen bei jedem Zugriff auftreten, zuverlässig
erkannt und beseitigt werden.
Im Ausführungsbeispiel ist als Reparaturbedingung vorgesehen,
daß der Fehlerzähler 38 der aktuellen Zeilenleitung 28 einen
Wert größer oder gleich 16 annimmt und der im ersten Zeilenfehlerregister
54 gespeicherte mittlere Fehler aller regulä
ren Zeilenleitungen kleiner als 8 ist. Eine solche Bedingung
läßt sich einfach und durch schnelle Bitschiebeoperationen
abfragen, nämlich durch Abfragen, ob die Bedingungen Fehler
zähler 38 DIV 16 < 0 und erstes Zeilenfehlerregister 54 DIV 8
= 0 erfüllt sind. Sind beide Bedingungen zugleich erfüllt, so
ist die aktuelle Zeilenleitung mindestens doppelt so oft aus
gefallen wie der Durchschnitt aller Zeilenleitungen und die
aktuelle Zeilenleitung 28 wird als dauernd fehlerhaft einge
stuft.
Ist die Selbstreparatur freigegeben, Schritt 320, wird in
Schritt 330 die Selbstreparatur eingeleitet. Dazu wird zu
nächst die in dem Softfuse-Register 62 gespeicherte Zeilen
leitung geöffnet und alle Zugriffe auf die fehlerhafte Zei
lenleitung 28 auf diese redundante Zeilenleitung umgeleitet.
Der Inhalt der aktuellen Zeilenleitung wird in die redundante
Zeilenleitung kopiert. Da das Softfuse-Register 62 nunmehr in
Benutzung ist, wird in Schritt 340 die Selbstreparaturmög
lichkeit vorübergehend gesperrt.
Nunmehr wird in Schritt 350 die Programmierung der e-Fuse 64
eingeleitet, die üblicherweise 1 µs bis 1000 µs, beispiels
weise 200 µs andauert. Das Aktivieren der e-Fuse 64 kann je
doch im Hintergrund ablaufen, da Zugriffe auf die defekte
Wortleitung 28 über das Softfuse-Register 62 während des Pro
grammierprozesses umgeleitet sind. Es kommt somit auch wäh
rend des Programmiervorgangs zu keiner Störung des laufenden
Betriebs. Ist die Programmierung der e-Fuse 64 abgeschlossen,
so ist die defekte Wortleitung 28 durch eine redundante feh
lerfreie Wortleitung dauerhaft ersetzt, und die Selbstrepara
tur kann wieder freigegeben werden, soweit noch redundante
Zeilenleitungen RWL vorhanden sind.
Bei erfolgter Reparatur wird die im Gesamtzeilenfehlerregi
ster 52 gespeicherte Gesamtfehleranzahl um die Fehleranzahl
der fehlerhaften Zeilenleitung 28 erniedrigt, und der Fehler
zähler der neuen Zeilenleitung auf Null gesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt also das schnelle Soft
fuse-Register 62 zum Umleiten der Zeilenleitungsadressen wäh
rend der Programmierung der e-Fuses 64 aus, so daß der Spei
cherbaustein während der Programmierung ungestört weiterar
beiten kann. Damit wird eine Beeinträchtigung der Nutzung
vermieden.
In einer anderen Ausgestaltung des integrierten Speichers und
des Verfahrens zum Testen und Reparieren desselben ist es
möglich, nicht nur fehlerhafte Zeilen, sondern auch fehler
hafte Spalten durch redundante Zeilen bzw. Spalten auszutau
schen. Für den Fall eines Speicherzellenblocks mit 4096 × 512
regulären Speicherzellen weist dazu die Selbsttesteinheit 50
neben den oben beschriebenen Registern ein 13 Bit breites Ge
samtspaltenfehlerregister zur Aufnahme der Anzahl der Fehler
aller regulären Spalten, ein durch die obersten vier Bits des
Gesamtspaltenfehlerregisters gebildetes erstes Spaltenfehler
register und ein separates zweites Spaltenfehlerregister zur
Zwischenspeicherung auf.
Daneben sind 512 Spaltenfehlerzähler zur Aufnahme der Fehler
zahl jeder der einzelnen Spalten vorgesehen. Mit Bezug auf
Fig. 5a wird bei dem Verfahren zum Testen und Korrigieren
von Zeilen- und Spaltenfehlern 400 zunächst in Schritt 410
die Fehlerregister initialisiert, indem alle Fehlerregister
auf Null gesetzt werden. In Schritt 420 wird abgefragt, ob
noch redundante Zeilenleitungen vorhanden sind und entspre
chend dem Ergebnis der Abfrage wird die Zeilenselbstreparatur
freigegeben (Schritt 430) oder gesperrt (Schritt 435). Analog
wird in Schritt 440 geprüft, ob noch redundante Spaltenlei
tungen vorhanden sind und entsprechend dem Ergebnis wird in
Schritt 450 die Spaltenselbstreparatur freigegeben oder in
Schritt 455 gesperrt. In Schritt 460 wartet die Routine dann
auf den nächsten Schreib/Lese-Zugriff.
Im Falle eines Schreibzugriffs wird in Schritt 470 analog zum
vorbeschriebenen Verfahren eine neue Signatur der gelesenen
Zeilenleitung erstellt und abgespeichert.
Bei einem Lesezugrift (Fig. 5b) wird in Schritt 480 eine Le
seinitialiserung der Fehlerregister durchgeführt. Für die
Zeilenleitungen werden dabei dieselben Operationen durchge
führt, wie oben in Zusammenhang mit Schritt 270 beschrieben.
Für die Spaltenleitungen wird zunächst der Inhalt des ersten
Spaltenfehlerregisters in das zweite Spaltenfehlerregister
kopiert und der Inhalt des Gesamtspaltenfehlerregisters um
512 (die Anzahl der Spalten) erniedrigt. Dann werden alle 512
Spaltenfehlerzähler jeweils um den Inhalt des zweiten Spal
tenfehlerregisters, und das Gesamtspaltenfehlerregisters um
das 512-fache des Inhalts des zweiten Spaltenfehlerregisters
erniedrigt. Kleinstenfalls werden alle Fehlerregister auf
Null gesetzt.
Dann wird, wie oben ausführlich beschrieben, eine Signatur
der gelesenen regulären Bits 4 errechnet und in Schritt 490
mit einer zuvor abgespeicherten Signatur verglichen. Stimmen
beide Signaturen überein, gilt der Zugriff als fehlerfrei und
das Verfahren geht zurück zu Schritt 460 und wartet auf den
nächsten Schreib/Lese-Zugriff.
Im Fehlerfall schreitet das Verfahren zu Schritt 500 fort,
wo, falls möglich, anhand der Signatur eine Fehlerkorrektur
durchgeführt wird. Weiterhin wird versucht, aus der Signatur
diejenige Spaltenleitung j, mit j = 0. . . 511 zu bestimmen, in
der der Fehler aufgetreten ist. Anschließend werden die Feh
lerregister aktualisiert, das heißt für die Fehlerregister
werden die bei der Leseinitialisierung gemachten Aktionen
rückgängig gemacht und der Fehlerzähler 38 und der Wert des
Gesamtzeilenfehlerregisters 52 um eins erhöht. Analoge Aktio
nen werden mit den Spaltenregistern durchgeführt, also das
Gesamtspaltenfehlerregister und der Spaltenfehlerzähler der
Spalte j im Ergebnis um eins erhöht.
Nunmehr wird in Schritt 510 abgefragt, ob überhaupt eine Re
paratur stattfinden soll und falls ja, ob die aktuelle Zei
lenleitung oder die als fehlerhaft erkannte Spaltenleitung
ersetzt werden soll. Dazu wird zunächst geprüft, ob die Zei
lenselbstreparatur und die Spaltenselbstreparatur überhaupt
freigegeben ist. Unter der Bedingung Zeilenfehlerzähler DIV
16 < 0 und erstes Zeilenfehlerregister 54 DIV 8 = 0 wird dann
ein Zeilenreparatursignal ausgegeben. Ein Spaltenreparatursi
gnal für die Spaltenleitung j wird unter der Bedingung Spal
tenfehlerzähler j DIV 16 < 0 und erstes Spaltenfehlerregister
DIV 8 = 0 erzeugt.
Anschließend wird noch geprüft, ob eine Zeilenreparatur bzw.
eine Spaltenreparatur sinnvoll ist. Wird nur ein Reparatursi
gnal ausgegeben, dann ist je nach Signalart entweder eine
Spalten- oder Zeilenreparatur vorzunehmen. Ist ein sogenann
ter Single Cell Fail vorhanden, also nur eine Zeile und eine
Spalte betroffen, dann ist die Zeilenreparatur vor der Spal
tenreparatur vorzunehmen, bis die vorhandene Zeilenredundanz
aufgebraucht ist. Danach werden die Single Cell Fails mit
Spaltenreparatur behoben, bis auch diese Redundanz auf ge
braucht ist.
Auf ein Zeilenreparatursignal hin wird in Schritt 520 die
Zeilenleitung zunächst über das Softfuse-Register 62 umgelei
tet und anschließend die e-Fuse 64 in Schritt 530 wie bereits
oben beschrieben aktiviert.
Soll die als defekt erkannte Spaltenleitung ersetzt werden,
wird eine entsprechende Aktivierung einer e-Fuse in Schritt
540 eingeleitet. Die Reparatur einer Spaltenleitung ist nicht
im Hintergrund möglich, da zum Kopieren der defekten Spalten
leitung alle 4096 Wortleitungen abgefragt und das der defek
ten Spaltenleitung entsprechende Bit kopiert beziehungsweise
durch ECC aus der Signatur errechnet werden muß. Hier ist so
mit ein einfaches Kopieren der defekten Leitung um eine vor
übergehende Umleitung nicht ausreichend.
In diesem Fall werden während der Programmierung der e-Fuse
Speicherzellenzugriffe angehalten. Nach abgeschlossener Pro
grammierung der e-Fuse wird ein Bank-Refresh durchgeführt,
bei dem auch der Reihe nach alle Zeilenleitungen gelesen wer
den, der Speicherzelleninhalt der Spaltenleitung j unter Be
nutzung der abgespeicherten Signatur 36 rekonstruiert wird
und dieser Wert an die entsprechende Stelle der redundanten
Spaltenleitung geschrieben wird.
Nach Abschluß einer erfolgten Zeilenreparatur wird der Ge
samtzeilenfehler im Register 52 um den Fehlerzähler der repa
rierten Zeile erniedrigt und der Fehlerzähler 38 der repa
rierten und jetzt fehlerfreien Zeilenleitung auf Null ge
setzt. Eine analoge Aktion findet nach der Reparatur einer
Spaltenleitung statt.
In einer weiteren Ausgestaltung des integrierten Speichers,
die allein oder in Zusammenhang mit einer der vorbeschriebe
nen Ausführungsformen benutzt werden kann, sollen Einzelzel
lenfehler repariert werden. Der integrierte Speicher weist
dazu, gegebenenfalls zusätzlich zur Selbsttesteinheit 50, ei
ne Selbsttesteinheit 150 (Fig. 3) auf. Die Selbsttesteinheit
150 umfaßt ein Schieberegister 152 mit 16 Registern 152 0 bis
152 15, die jeweils die vollständige Adresse einer Speicher
zelle, nämlich die Speicherbank 154a, die Zeile 154b und die
Spalte 154c aufnehmen können. Zusätzlich ist ein 5-Bit-Zähler
156 vorgesehen, der bei dem Einspeichern einer Adresse in das
Schieberegister um eins hochgezählt wird. Die Logikeinheit
158 führt bei einem vorbestimmten Wert des Zählers 156 eine
Überprüfung durch, ob eine Adresse wiederholt in den Schiebe
registern 152 0 bis 152 15 abgelegt ist.
Im Betrieb wird beispielsweise bei jedem festgestellten Spei
cherzellenfehler die vollständige Adresse der fehlerhaften
Speicherzelle in das Schieberegister 152 gespeichert und der
Zähler 156 um eins hochgezählt. Hat der Zähler 156 den Wert
16, ist das Schieberegister 152 also gefüllt, führt die Logi
keinheit 158 eine XOR-Verknüpfung der einzelnen Bits der
Schieberegister durch. Ist sechzehnmal die selbe Adresse ab
gelegt, ergibt sich insgesamt der Wert 0. Diese Speicherzelle
mit dieser Adresse wird dann als fehlerhaft erkannt, selbst
wenn den sechzehn fehlerhaften Zugriffen eine höhere Zahl an
fehlerfreien Zugriffen, die jedoch nicht zu einer Löschung
der gespeicherten Adressen führt, gegenüber steht. Somit las
sen sich auch solche Speicherzellen als fehlerhaft charakte
risieren, die keinen harten Fehler aufweisen, also nicht bei
jedem einzelnen Zugriff ein Fehlersignal hervorrufen.
Ist eine Speicherzelle 24 als fehlerhaft erkannt, wird die
zugehörige Zeilenleitung 28 und Spaltenleitung 26 bestimmt
und entweder die Zeilenleitung 28 oder die Spaltenleitung 26
durch eine redundante Leitung ersetzt. Dabei wird die Zeilen
reparatur vor der Spaltenreparatur vorgenommen, bis die vor
handene Zeilenredundanz aufgebraucht ist. Danach werden die
Einzelzellenfehler mit Spaltenreparatur behoben, bis auch
diese Redundanz auf gebraucht ist.
Selbstverständlich kann die Logikeinheit 158 auch eine kom
plexere Auswertung der im Schieberegister 152 gespeicherten
Adressen vornehmen. Zeigen beispielsweise zwei Speicherzellen
gelegentliche Ausfälle, werden zwei verschiedene Adressen im
Register 152 erscheinen. Die Logikeinheit 158 kann dann bei
spielsweise durch einen Bubblesort die Speicherzelle, die am
häufigsten ausgefallen ist bestimmen und für diese eine Repa
ratur einleiten.
Claims (13)
1. Integrierter Speicher,
mit Speicherzellen (MC), die in einem Speicherzellenblock (22) angeordnet sind, der eine Mehrzahl von Spaltenleitungen (BL) und eine Mehrzahl von Zeilenleitungen (WL) aufweist,
bei dem die Mehrzahl von Zeilenleitungen reguläre Zeilen leitungen (WL) und redundante Zeilenleitungen (RWL) aufweist,
mit einer Selbsttesteinheit (50),
die bei einem Lesezugrift auf eine aktuelle Zeilenleitung (28) die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte (32) überprüft und bei einem Fehler ein Fehlersignal für die aktu elle Zeilenleitung (28) generiert,
die für jede reguläre Zeilenleitung (WL) die festgestellten Fehler erfaßt und mit einem mittleren Fehler für alle regulä ren Zeilenleitungen (WL) vergleicht, und
die bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedingung bei dem Vergleich ein Zeilenreparatursignal für die aktuelle Zei lenleitung (28) ausgibt,
und mit einer mit der Selbsttesteinheit (50) zusammenwir kenden Selbstreparatureinheit (60),
die auf ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenlei tung (28) im laufenden Betrieb des integrierten Speichers durch eine redundante Zeilenleitung (RWL) ersetzt.
mit Speicherzellen (MC), die in einem Speicherzellenblock (22) angeordnet sind, der eine Mehrzahl von Spaltenleitungen (BL) und eine Mehrzahl von Zeilenleitungen (WL) aufweist,
bei dem die Mehrzahl von Zeilenleitungen reguläre Zeilen leitungen (WL) und redundante Zeilenleitungen (RWL) aufweist,
mit einer Selbsttesteinheit (50),
die bei einem Lesezugrift auf eine aktuelle Zeilenleitung (28) die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte (32) überprüft und bei einem Fehler ein Fehlersignal für die aktu elle Zeilenleitung (28) generiert,
die für jede reguläre Zeilenleitung (WL) die festgestellten Fehler erfaßt und mit einem mittleren Fehler für alle regulä ren Zeilenleitungen (WL) vergleicht, und
die bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedingung bei dem Vergleich ein Zeilenreparatursignal für die aktuelle Zei lenleitung (28) ausgibt,
und mit einer mit der Selbsttesteinheit (50) zusammenwir kenden Selbstreparatureinheit (60),
die auf ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenlei tung (28) im laufenden Betrieb des integrierten Speichers durch eine redundante Zeilenleitung (RWL) ersetzt.
2. Integrierter Speicher nach Anspruch 1,
bei dem die Selbstreparatureinheit (60) einen wiederbe schreibbaren Speicher (62) zur schnellen Umleitung der Adres se der aktuellen Zeilenleitung (28) auf die Adresse der red undante Zeilenleitung, und
einen irreversiblen programmierbaren Speicher (64) zur dauer haften Ersetzung der aktuellen Zeilenleitung (28) durch die redundante Zeilenleitung aufweist.
bei dem die Selbstreparatureinheit (60) einen wiederbe schreibbaren Speicher (62) zur schnellen Umleitung der Adres se der aktuellen Zeilenleitung (28) auf die Adresse der red undante Zeilenleitung, und
einen irreversiblen programmierbaren Speicher (64) zur dauer haften Ersetzung der aktuellen Zeilenleitung (28) durch die redundante Zeilenleitung aufweist.
3. Integrierter Speicher nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem die Selbsttesteinheit (50) die Korrektheit der gele
senen Speicherzelleninhalte (32) der aktuellen Zeilenleitung
(28) anhand eines Vergleichs einer berechneten Signatur der
Speicherzelleninhalte (32) mit einer abgespeicherten Signatur
(36) der Speicherzelleninhalte überprüft.
4. Integrierter Speicher nach einem der vorigen Ansprüche,
bei dem die Mehrzahl von Spaltenleitungen reguläre Spalten leitungen (BL) und redundante Spaltenleitungen (RBL) auf weist,
bei dem die Selbsttesteinheit (50)
bei einem Lesezugrift auf eine aktuelle Zeilenleitung (28) die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte (32) überprüft und bei einem Fehler ein Fehlersignal für die aktu elle Zeilenleitung (28) generiert,
im Fall eines festgestellten Fehlers eine berechnete Signatur der Speicherzelleninhalte (32) mit einer zuvor abgespeicher ten Signatur (36) vergleicht, zur Bestimmung der Spaltenlei tung (26), in der der Fehler aufgetreten ist,
für jede reguläre Zeilenleitung (WL) und für jede reguläre Spaltenleitung (BL) die festgestellten Fehler erfaßt und je weils mit einem mittleren Fehler für alle reguläre Zeilenlei tungen (WL) und alle reguläre Spaltenleitungen (BL) ver gleicht, und
bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedingung bei dem Vergleich ein Zeilenreparatursignal für die aktuelle Zeilen leitung (28) oder eine Spaltenreparatursignal für eine als fehlerhaft erkannte Spaltenleitung (26) ausgibt, und
bei dem die Selbstreparatureinheit (60) auf ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenleitung (28) im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilenleitung (RWL) ersetzt und
auf ein Spaltenreparatursignal hin die als fehlerhaft erkann te Spaltenleitung (26) durch eine redundante Spaltenleitung (RBL) ersetzt.
bei dem die Mehrzahl von Spaltenleitungen reguläre Spalten leitungen (BL) und redundante Spaltenleitungen (RBL) auf weist,
bei dem die Selbsttesteinheit (50)
bei einem Lesezugrift auf eine aktuelle Zeilenleitung (28) die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte (32) überprüft und bei einem Fehler ein Fehlersignal für die aktu elle Zeilenleitung (28) generiert,
im Fall eines festgestellten Fehlers eine berechnete Signatur der Speicherzelleninhalte (32) mit einer zuvor abgespeicher ten Signatur (36) vergleicht, zur Bestimmung der Spaltenlei tung (26), in der der Fehler aufgetreten ist,
für jede reguläre Zeilenleitung (WL) und für jede reguläre Spaltenleitung (BL) die festgestellten Fehler erfaßt und je weils mit einem mittleren Fehler für alle reguläre Zeilenlei tungen (WL) und alle reguläre Spaltenleitungen (BL) ver gleicht, und
bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedingung bei dem Vergleich ein Zeilenreparatursignal für die aktuelle Zeilen leitung (28) oder eine Spaltenreparatursignal für eine als fehlerhaft erkannte Spaltenleitung (26) ausgibt, und
bei dem die Selbstreparatureinheit (60) auf ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenleitung (28) im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilenleitung (RWL) ersetzt und
auf ein Spaltenreparatursignal hin die als fehlerhaft erkann te Spaltenleitung (26) durch eine redundante Spaltenleitung (RBL) ersetzt.
5. Integrierter Speicher nach Anspruch 4, bei dem die
Selbstreparatureinheit (60) einen irreversiblen programmier
baren Speicher (64) zur dauerhaften Ersetzung der als fehlerhaft
erkannten Spaltenleitung (26) durch die redundante Spal
tenleitung (RBL), und
Mittel zum Wiederherstellen der in der fehlerhaften Spalten
leitung (26) gespeicherten Speicherzelleninhalte aufweist.
6. Integrierter Speicher, insbesondere nach einem der vorigen
Ansprüche
mit Speicherzellen (MC), die in einem Speicherzellenblock angeordnet sind, der eine Mehrzahl von Spaltenleitungen (BL) und eine Mehrzahl von Zeilenleitungen (WL) aufweist,
bei dem die Mehrzahl von Zeilenleitungen reguläre Zeilen leitungen (WL) und redundante Zeilenleitungen (RWL) aufweist, und die Mehrzahl von Spaltenleitungen reguläre Spaltenleitun gen (BL) und redundante Spaltenleitungen (RBL) aufweist,
mit einer Selbsttesteinheit (150),
die bei einem Lesezugrift auf eine aktuelle Zeilenleitung (28) die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte (32) überprüft und bei einem Fehler ein Fehlersignal für die aktu elle Zeilenleitung (28) generiert,
die im Fall eines festgestellten Fehlers eine berechnete Si gnatur der Speicherzelleninhalte (32) mit einer zuvor abge speicherten Signatur (36) vergleicht, zur Bestimmung der Spaltenleitung (26), in der der Fehler aufgetreten ist, die die vollständigen Adressen der Speicherzellen (24), in denen ein Fehler aufgetreten ist, sukzessive in einem Schie beregister (152) ablegt,
die im Fall des wiederholten Ablegens der Adresse derselben Speicherzelle (24) in dem Schieberegister (152) die der Spei cherzelle (24) zugehörige Zeilenleitung (28) und Spaltenlei tung (26) bestimmt, und
die bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedingung ein Zeilenreparatursignal für die zugehörige Zeilenleitung (28) oder ein Spaltenreparatursignal für die zugehörige Spalten leitung (26) ausgibt,
und mit einer mit der Selbsttesteinheit zusammenwirkenden Selbstreparatureinheit (60),
auf ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenleitung (28) im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilenleitung (RWL) ersetzt und
auf ein Spaltenreparatursignal hin die als fehlerhaft erkann te Spaltenleitung (26) durch eine redundante Spaltenleitung (RBL) ersetzt.
mit Speicherzellen (MC), die in einem Speicherzellenblock angeordnet sind, der eine Mehrzahl von Spaltenleitungen (BL) und eine Mehrzahl von Zeilenleitungen (WL) aufweist,
bei dem die Mehrzahl von Zeilenleitungen reguläre Zeilen leitungen (WL) und redundante Zeilenleitungen (RWL) aufweist, und die Mehrzahl von Spaltenleitungen reguläre Spaltenleitun gen (BL) und redundante Spaltenleitungen (RBL) aufweist,
mit einer Selbsttesteinheit (150),
die bei einem Lesezugrift auf eine aktuelle Zeilenleitung (28) die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte (32) überprüft und bei einem Fehler ein Fehlersignal für die aktu elle Zeilenleitung (28) generiert,
die im Fall eines festgestellten Fehlers eine berechnete Si gnatur der Speicherzelleninhalte (32) mit einer zuvor abge speicherten Signatur (36) vergleicht, zur Bestimmung der Spaltenleitung (26), in der der Fehler aufgetreten ist, die die vollständigen Adressen der Speicherzellen (24), in denen ein Fehler aufgetreten ist, sukzessive in einem Schie beregister (152) ablegt,
die im Fall des wiederholten Ablegens der Adresse derselben Speicherzelle (24) in dem Schieberegister (152) die der Spei cherzelle (24) zugehörige Zeilenleitung (28) und Spaltenlei tung (26) bestimmt, und
die bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedingung ein Zeilenreparatursignal für die zugehörige Zeilenleitung (28) oder ein Spaltenreparatursignal für die zugehörige Spalten leitung (26) ausgibt,
und mit einer mit der Selbsttesteinheit zusammenwirkenden Selbstreparatureinheit (60),
auf ein Zeilenreparatursignal hin die aktuelle Zeilenleitung (28) im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilenleitung (RWL) ersetzt und
auf ein Spaltenreparatursignal hin die als fehlerhaft erkann te Spaltenleitung (26) durch eine redundante Spaltenleitung (RBL) ersetzt.
7. verfahren zum Testen und Reparieren eines integrierten
Speichers, der Speicherzellen (MC) aufweist, die in einem
Speicherzellenblock mit einer Mehrzahl von Spaltenleitungen
(BL) und einer Mehrzahl von Zeilenleitungen (WL) angeordnet
sind, und bei dem die Mehrzahl von Zeilenleitungen reguläre
Zeilenleitungen (WL) und redundante Zeilenleitungen (RWL)
aufweist, mit den Verfahrensschritten:
- - Lesen der Speicherzelleninhalte einer aktuellen Zeilenlei tung,
- - Überprüfen der Korrektheit der gelesenen Speicherzellenin halte,
- - Generieren eines Fehlersignals für die aktuelle Zeilenlei tung im Fehlerfall,
- - Erfassen der für jede reguläre Zeilenleitung festgestellten Fehler,
- - Vergleichen der Fehleranzahl der aktuellen Zeilenleitung mit einem mittleren Fehler für alle reguläre Zeilenleitungen,
- - Ausgeben eines Zeilenreparatursignals für die aktuelle Zei lenleitung bei Erfüllen einer vorbestimmten Reparaturbedin gung bei dem Vergleich, und
- - Ersetzen der aktuellen Zeilenleitung im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilenleitung auf ein Zeilenreparatur signal hin.
8. Verfahren zum Testen und Reparieren eines integrierten
Speichers, der Speicherzellen (MC) aufweist, die in einem
Speicherzellenblock mit einer Mehrzahl von Spaltenleitungen
(BL) und einer Mehrzahl von Zeilenleitungen (WL) angeordnet
sind, bei dem die Mehrzahl von Zeilenleitungen reguläre Zei
lenleitungen (WL) und redundante Zeilenleitungen (RWL) und
die Mehrzahl von Spaltenleitungen reguläre Spaltenleitungen
(BL) und redundante Spaltenleitungen (RBL) aufweist, mit den
Verfahrensschritten:
- - Lesen der Speicherzelleninhalte einer aktuellen Zeilenlei tung,
- - Überprüfen der Korrektheit der gelesenen Speicherzellenin halte,
- - im Fehlerfall, Vergleichen einer berechneten Signatur der Speicherzelleninhalt mit einer zuvor gespeicherten Signatur zur Bestimmung der Spaltenleitung, in der der Fehler aufge treten ist,
- - im Fehlerfall, Generieren eines Fehlersignals für die aktu elle Zeilenleitung und einer als fehlerhaft bestimmten Spal tenleitung,
- - Erfassen der für jede reguläre Zeilenleitung und jede regu läre Spaltenleitung festgestellten Fehler,
- - Vergleichen der Fehleranzahl der aktuellen Zeilenleitung mit einem mittleren Fehler für alle regulären Zeilenleitun gen, und der Fehleranzahl einer als fehlerhaft bestimmten Spaltenleitung mit einem mittleren Fehler für alle regulären Spaltenleitungen,
- - Ausgeben eines Zeilenreparatursignals für die aktuelle Zei lenleitung oder eines Spaltenreparatursignals für eine als fehlerhaft bestimmte Spaltenleitung bei Erfüllen einer vorbe stimmten Reparaturbedingung bei den Vergleichen, und
- - Ersetzen der aktuellen Zeilenleitung im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilenleitung auf ein Zeilenreparatur signal hin oder Ersetzen der als fehlerhaft erkannten Spal tenleitung durch eine redundante Spaltenleitung auf ein Spal tenreparatursignal hin.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem beim Schreiben
der Speicherzelleninhalte einer aktuellen Zeilenleitung eine
erste Signatur der Speicherzelleninhalte berechnet und abge
speichert wird,
bei einem Lesen dieser Zeilenleitung eine zweite Signatur der Speicherzelleninhalte berechnet wird,
und die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte durch Vergleich der ersten und zweiten Signatur festgestellt wird.
bei einem Lesen dieser Zeilenleitung eine zweite Signatur der Speicherzelleninhalte berechnet wird,
und die Korrektheit der gelesenen Speicherzelleninhalte durch Vergleich der ersten und zweiten Signatur festgestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die
mittlere Fehlerzahl für alle regulären Zeilenleitungen bei
einem fehlerhaften Lesevorgang einer Zeilenleitung erhöht,
und bei einem fehlerfreien Lesevorgang erniedrigt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem ein
Zeilenreparatursignal ausgegeben wird, wenn die Fehlerzahl
der aktuellen Zeilenleitung doppelt so groß ist wie die mitt
lere Fehlerzahl aller regulären Zeilenleitungen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem der
Schritt des Ersetzen der aktuellen Zeilenleitung folgende
Verfahrensschritte umfaßt:
- - Aktivieren eines irreversiblen programmierbaren Speichers zur dauerhaften Ersetzung der aktuellen Zeilenleitung durch die redundante Zeilenleitung, und
- - Umleiten der Adresse der aktuellen Zeilenleitung auf die redundante Zeilenleitung durch einen wiederbeschreibbaren Speicher solange die Aktivierung des irreversiblen program mierbaren Speichers andauert.
13. Verfahren zum Testen und Reparieren eines integrierten
Speichers, der Speicherzellen (MC) aufweist, die in einem
Speicherzellenblock mit einer Mehrzahl von Spaltenleitungen
(BL) und einer Mehrzahl von Zeilenleitungen (WL) angeordnet
sind, bei dem die Mehrzahl von Zeilenleitungen reguläre Zei
lenleitungen (WL) und redundante Zeilenleitungen (RWL) und
die Mehrzahl von Spaltenleitungen reguläre Spaltenleitungen
(BL) und redundante Spaltenleitungen (RBL) aufweist, mit den
Verfahrensschritten:
- - Lesen der Speicherzelleninhalte einer aktuellen Zeilenlei tung,
- - Überprüfen der Korrektheit der gelesenen Speicherzellenin halte,
- - im Fehlerfall, Vergleichen einer berechneten Signatur der Speicherzelleninhalt mit einer zuvor gespeicherten Signatur zur Bestimmung der Spaltenleitung, in der der Fehler aufge treten ist,
- - im Fehlerfall, Generieren eines Fehlersignals für die aktu elle Zeilenleitung und einer als fehlerhaft bestimmten Spal tenleitung,
- - Speichern der vollständigen Adressen der Speicherzellen, in denen ein Fehler aufgetreten ist,
- - Prüfen auf wiederholtes Ablegen der Adresse derselben Spei cherzelle,
- - bei Erreichen einer in einer vorgegeben Anzahl oder Häufig keit, Bestimmen der zu der Speicherzelle zugehörigen Zeilen leitung und Spaltenleitung,
- - Ausgeben eines Zeilenreparatursignals für die zugehörige Zeilenleitung oder eines Spaltenreparatursignals für die zu gehörige Spaltenleitung bei Erfüllen einer vorbestimmten Re paraturbedingung, und
- - Ersetzen der aktuellen Zeilenleitung im laufenden Betrieb durch eine redundante Zeilenleitung auf ein Zeilenreparatur signal hin oder Ersetzen der als fehlerhaft erkannten Spal tenleitung durch eine redundante Spaltenleitung auf ein Spal tenreparatursignal hin.
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DE10110469A Ceased DE10110469A1 (de) | 2001-03-05 | 2001-03-05 | Integrierter Speicher und Verfahren zum Testen und Reparieren desselben |
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