DE2715751B2

DE2715751B2 - Speicheranordnung mit defekten Modulen

Info

Publication number: DE2715751B2
Application number: DE2715751A
Authority: DE
Inventors: Takashi Dipl.-Ing. Tama Tokio Kanie; Takashi Dipl.-Ing. Kawasaki Takezono
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1976-04-12
Filing date: 1977-04-07
Publication date: 1979-08-30
Also published as: DE2715751C3; JPS6114539B2; JPS52124826A; DE2715751A1; US4089063A

Description

Die Erfindung betrifft eine Speicheranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Im einzelnen betrifft die Erfindung eine Speicheranordnung, die normalerweise unter Umschaltung auf eine vorher vorbereitete Hilfsspeichermoduleinheit arbeiten kann, auch wenn eine Mehrzahl von Speichermodulen, welche die Anordnung bilden, teilweise defekt ist bzw. wird.

Neuere Entwicklungen der Halbleitertechnologie können nur mit dem Wort phantastisch bezeichnet werden. So kann ein !Computerspeicher bereits durch eine integrierte Schaltungsanordnung gebildet werden,

ίο und es steht bereits ein Speicher zur Diskusion, der auf einem einzigen Scheibchen, einem sogenannten Wafer, aufgebaut werden kann. Das Hauptproblem bei der Realisierung eines Speichers auf einem Scheibchen besteht darin, die Ausbeute bei der Herstellung zu

ι ·> verbessern. Wenn man die Chips für die Speichermodule aus dem Wafer durch übliche Methoden herausschneidet, läßt sich in einfacher Weise ein System aufbauen, wobei lediglich die guten Module herausgeschnitten und auf eine gedruckte Schaltungsplatte montiert werden, auch wenn verschiedene defekte Module auf einem Wafer vorhanden sind. Soll jedoch ein System auf einem einzigen Wafer selbst aufgebaut werden, so müssen andererseits alle Speichermodule auf dem Wafer insgesamt aus guten Modulen bestehen.

Dies erscheint jedoch auch bei der heutigen Halbleitertechnologie noch ziemlich unmöglich zu sein. Daher wurden verschiedene Methoden in die Diskussion gebracht, um die gleichen Verfahren auf dem Wafer auszuführen, als da sind die guten Modulchips in der

jo derzeit üblichen Weise herauszuschneiden.

Hierzu kann beispielsweise eine diskrete Verdrahtung angeführt werden. Bei dieser Methode werden im wesentlichen mehr Speichermodule vorbereitet als voraussichtlich defekte Speichermodule vorhanden sind, und die Anschlüsse werden lediglich bei den guten Speichermodulen hergestellt, nachdem jedes Speichermodul geprüft worden ist

Nach diesem Verfahren kann ein bestimmtes Modul herausgenommen werden. Diese Maßnahme ist jedoch

ίο aus folgenden Gründen nicht besonders zweckmäßig: Zum einen bringt dies ein Anwachsen der Anschlußarbeiten und die Notwendigkeit einer besonderen Maske für die Anschlüsse jedes Wafers mit sich. Die Kompliziertheit der Maskenherstellung auf der Grund lage des Untersuchungsergebnisses und die daraus resultierende Schwierigkeit erhöht die Herstellungskosten.

Es ist ferner möglich, einen Teil der Anschlußarbeiten zu vereinfachen, indem bereits die Anschlüsse vorher vorbereitet und eine teilweise Verdrahtung entsprechend dem Prüfergebnis durchgeführt wird. In diesem Falle ist jedoch die Selektion des gewünschten Moduls im allgemeinen nicht möglich, was zu einer Abnahme der Anwendungsmöglichkeiten der Module führt und was nicht sehr zur Verbesserung der Ausbeute beiträgt. Andererseits sind verschiedene andere Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen die Speicher Mittel zur Anzeige defekter Module durch bestimmte Maßnahmen und elektrische Schaltkriese enthalten, wo- durch defekte Module gegen gute Module ausgetauscht werden können, Beispielsweise wird bei einer Modulgruppe in Form einer Matrix, die ein defektes Modul enthält, die Reihenadresse mit dem defekten Modul gespeichert und, falls diese Adresse von außen aufgerufen wird, wird diese erkannt, und eine Umschaltung auf eine Reihe mit Hilfsmodulen durchgeführt. Dieses Verfahren ist bereits ebenso bekannt wie das oben angeführte Verfahren. Es gibt ferner eine ähnliche

Methode, bei der eine Umschaltung in Spaltenrichtung erfolgt Diese Verfahren erfordern jedoch Speichermittel zur Anzeige der defekten Adressen, und allgemein wird die Zugriffszeit zu diesen Speichermitteln oft zu der des Moduls selbst hinzuaddiert In diesem Falle wird darüber hinaus eine Umschaltung der Reihe oder Spalte als Einheit durchgeführt und die daraus resultierende Effizienz bei der Modulanwendung ist nicht besonders gut, so daß nur eine geringe Verbesserung bei der Ausbeute erreicht wird. Wird andererseits die Einheit für die Umschaltung klein gemacht so läßt sich die Effizienz bei der Anwendung natürlich verbessern. Andererseits ist jedoch die Umschalteinrichtung kompliziert da viele Schaltkreise erforderlich sind, sodaß die Ausbeute und die Zuverlässigkeit der Umschaltkreise selbst problematisch wird und zusätzlich eine große Speicherkapazität für die notwendige Speicherung der defekten Speicheradresse erforderlich ist Daher erscheint diese Methode ebenfalls nicht besonders praktikabel.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die oben beschriebenen Schwierigkeiten beseitigt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Speicheranordnung derart zu realisieren, ddJ jedes beliebige defekte Modul auf nahezu jedes gewünschte Hilfsmodul umgeschaltet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gegeben durch Adressenumwandlungsmittel, die für jede Modulspalte vorgesehen sind und die Reihenadressen umwandeln, die von außen in die Speicheranordnung für jede Spalte eingegeben werden, wobei eine frei wählbare Umwandlungsinformation, die die Art der Adressenumwandlung festlegt für jedes Adressenumwandlungsmittel dauernd festliegt durch ein Modelzustandsanzeigemittel, welches mindestens ein Bit speichert entsprechend jedem Modul von mindestens m Reihen und (n—i) Spalten, mit Ausnahme einer Spalte am Rande, und welches beim Zugriff zu dem jeweiligen Modul die Werte »gut« oder »nicht gut« speichert wenn zu diesem Modul zugegriffen wird,

und durch Modulauswahlmittel, welche nur eine bestimmte Anzahl von guten Moduln aus π zugegriffenen Moduln gleichzeitig entsprechend der Anzeige des Modulzustandsanzeigers auswählen und diese mit den Eingangs-/Ausgangsleitungen verbinden.

Die Umschaltung läßt sich durch eine einfache i Bit-Information steuern, welche angibt ob das jeweilige Modul gut oder defekt ist. Die Umschaltung läßt sich unter Hinzufügen eines nur kurzen Zeitraumes zu der Zugriffszeit des Moduls selbst realisieren. Die Umschaltung des defekten Moduls kann von außerhalb der Matrix ohne Anbringen einer besonderen Schaltungsanordnung in der Modulmatrix durchgeführt werden. So ist es leicht eine IC-Anordnung nur mit geringem Hardware-Aufwand einzuführen. Alle Module, einschließlich der Hilfsmodule können von außen geprüft werden ohne Einfluß der Ausbeute und Zuverlässigkeit der Umschaltkreise auf die Ausbeute und Zuverlässigkeit des Systems als Ganzes gesehen und ohne zusätzliche besondere Prüfwege und Prüfschaltungen. Darüber hinaus IaBt sich die Umschaltung zwischen beliebigen Modulen lediglich durch Verwendung der Hilfsmodule ausführen, die in der erwarteten Anzahl der defekten Module vorgesehen sind.

Die Erfindung ist im einzelnen anhand der Zeichnungen nachfolgend beschrieben.

F i g. 1 zeigt als Blockschaltbild eine Ausführungsform

einer Speicheranordnung gemäß der Erfindung,

Fig.2 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild eines anderen A'tsführungsbeispiels für eine Speicheranordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 3 und 4 sind Tafeln mit Beispielen der Verteilung von defekten Modulen,

F i g. 5 zeigt das Blockschaltbild einer Modulauswahlschaltung. Fig.6 zeigt das Schaltbild einer Ausführungsform

ίο eines a-Multip[iers,

F i g. 7 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsforui der Additionsschaltung (+1-Schaltung),

Fig.8 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Demultiplexers,

F i g. 9 zeigt die Leitungsführung bei einer Additionsschaltung (-I-1 -Schaltung),

F i g. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Verteilung defekter Module,

Fig. Il zeigt ein Blockschaltbild einer anderen

AusführunEsform der «-Multiplier- oder +1 -Schaltung, Fig. 12 zeigt das Schaltbild eine/' Ausführungsform des Demultiplexers gemäß F i g. 5(b),

F i g. 13 zeigt das Schaltbild einer Ausführungsform des Demultiplexers in F i g. 8.

F i g. 1 zeigt das grundlegende Blockdiagramm einer Speicheranordnung nach der Erfindung.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Adressenbus (Adressenvielfachleitung) zur Übertragung der Adresse zum Auswählen eines Moduls aus einer Anzahl m vorgesehen, die jeweils eine ModulspaJte bilden, Mit 2 sind die Adressenänderungsschaltungen, mit 3 die Modulmatrix mit m Reihen und π Spalten, mit 4 die Modulauswahlschaltung (k von n-Schaltung) und mit S der Modulzustandsspeicher bezeichnet Mit 6 ist die Adressenänderungsschaltung für den Zustandsspeicher und mit 7 der Eingangs-Ausgangssignalbus der Pk-Bits bezeichnet

Die Modulmatrix 3 besteht aus einer zahlenmäßigen Anordnung der Module in m Reihen und η Spalten, die teilweise defekte Module enthalten. Diese Module haben eine angenommene Konfiguration von jeweils ρ Bits und q Worten, aber in einem seltenen Fall ist es ebenfalls möglich, daß diese Konfiguration nur durch 1 Bit gebildet ist Um ein einzelnes Modul aus einer Anzahl m auszuwählen, die jede Modulspalte bilden, wird die Adresse im allgemeinen an die Adressenumwandlungsschaltung jeder Spalte über den Adressenbus 1 gesendet Die Information des Adressenbus 1 wird in der Adressenumwandlungsschaltung 2 umgewandelt die jeder Modulspalte zugeordnet ist und auf jede

Modulspalte verteilt Darauf wird eine Anzahl von m Modulen nacheinander aus jeder Spalte mittels der Adressenumwandlungsschaltung ausgewählt Andererseits wird die Information auf dem Adressen-

bus 1 ferner an den Modulzustandsspeicher 5 parallel mit der oben geschilderten Operation gesecdet Wenn der Zugriff zu dem Modulzustandsspeicher 5 über die Adressenumwandlungsschaltung 6 hergestellt ist wird die Information, die anzeigt ob die ausgewählten η-Module in Ordnung oder fehlerhaft sind, gleich ausgelesen und darauf in die Modulauswahlschaltung 4 (k von n-Schaltung) eingegeben, k ist definier; zu l/P, wenn die Anzahl der erforderlichen Datenbits mit /-Bits angenommen wird. Die Modulauswahlschaltung 4, welche die Information bezüglich der Funktionsfähigkeit für jeden der η Module erhalten hat verbindet k Module aus den η Modulen, ausgenommen die defekten Module, mit dem Eingangs-Ausgangsbus 7.

Die Adressenumwandlungsschaltung 2 und die Adressenumwandlungsschaltung 6 führen dabei jeweils die gleiche Umwandlung aus.

Im Fälle eines realisierten Systems können, — wenn die Gesamtzahl der fehlerhaften Module in der mxn-Modulmatrix kleiner als (n-k)xm ist, — JIr Module, die für eine Reihe erforderlich sind, nicht erhalten werden, wenn die Zahl der fehlerhaften Module einer solchen Reihe den Wert ti- k übersteigt.

In einem solchen Fall kann sogar bei der vorliegenden Erfindung die Adressenumwandlung durch eine Adressenumwandlungsschaltung 2 derart ausgeführt werden, daß die Zahl der fehlerhaften Module, die in der Auswahl von π Modulen enthalten sind, geringer als die Anzahl n—k ist. Wenn, wie oben erwähnt, die Adresse derart umgewandelt wird, daß die Zahl der defekten Module, die unter den η Modulen jeder gewählten Reihe vorhanden sind, gleichzeitig kleiner als n—k ist, unterscheidet die Modulauswahlschaltung 4 in Ordnung befindliche Module mit der Anzahl k von η Modulen auf der Grundlage des »gut« oder »nicht gut« Signals, das der Indikatorspeicher abgibt. Diese Adressenumsetzerschaltung 2 wird allgemein durch eine einfache Schaltung gebildet, und der Einfluß auf die Zugriffszeit ist im Vergleich zu dem bekannten Reihenumschaltsystem wesentlich verringert.

Da das Umschalten fehlerhafter Module solange möglich ist, bis nahezu alle Ersatzmodule vollständig verbraucht sind, genügt es, so eine große Zahl von Reservespeichermodulen vorzubereiten, wie es der berechneten Ausbeute im Verhältnis zu den einzelnen Modulen entspricht. Dadurch werden sowohl die Anwendungsmöglichkeiten wirksam verbessert als auch gleichzeitig die Ausbeute erheblich erhöht. Die Adressenumwandlungsschaltung 6 des Modulzustandsspeichers kann sooft wie erforderlich vorgesehen sein oder in anderen, später beschriebenen Fällen weggelassen werden.

F i g. 2 zeigt als Ausführungsform der Erfindung das Schaltbild einer Modulmatrix mit acht Reihen und zehn Spalten. Dort ist mit 2 die Adressenumwandlungsschaltung und mit 4 die Modulauswahlschaltung bezeichnet; 8 bezeichnet die Modulanordnung, welche auch den Modulzustandsspeicher umfaßt. Mit 9 ist ein Modulauswahldekoder, mit 10 ein Speichermodu! und mit Ii die Schreibklemme eines elektrisch programmierbaren Nur-Lesespeichers bezeichnet. 12 bezeichnet eine Vervielfacherschaltung, d. h. eine sogenannte ot-MuItiplierschaltung. 13 die Demultiplexeranordnung, 14 ein Diodenelement als Speicherzustandsanzeiger und 15 die Eingangsklemme iur die Reihenauswahladressen. 16 ist die Eingabeklemme für die Adressenumwandlungsinformation, 17 ein Exklusiv-ODER-Gatter, 18 ein Eingangs-/ Ausgangs-Pufferspeicher, 19 die Eingangs-/Ausgangs-Datenleitung, 20 die Leseleitung für den Nurlese-Speicher, 21 eine Klemme zur Vorbereitung des Galois-FeldelementsfO/9(«²)-Element

Dabei sind die wirklich genutzten Module die 8 χ 8-Anordnung, und die Module in 8 χ 2-Anordnung stellen die Ersatzmodule dar. In der Figur ist die Leitungsführung für die Adressierung zur Auswahl der Speicherzellen in jedem Modul fortgelassen und lediglich die Leitungsführung zur Adressierung für die Auswahl eines Moduls unter acht Modulen in jeder Spalte darstellt. Darüber hinaus sind in F i g. 2 die Lese- und Schreibleitungen jedes Moduls insgesamt durch eine Linie 19 zur Vereinfachung dargestellt Tatsächlich ist es jedoch möglich, die Eingangs- und Ausgangsleistungen jeweils in Multibitkonfiguration anzugeben.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist der Modulzustandsindikator in der Modulanordnung eingebaut. Als Modulzustandsindikator dient ein I-Bit-Nur-Lesespeicher d. h. die Diode 14, zu welcher gleichzeitig durch den Modulauswahlsdekoder 9 für jedes Modul zugegriffen wird. Natürlich ist es möglich, den Modulzustandsanzeiger an der Außenseite der Modulmatrix konzentriert anzuordnen, wie dies bei dem

ίο Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 gezeigt ist

In der Ausführungsform nach Fig.2 sind keine Zustandsanzeiger in der äußersten rechten Modulspalte vorgesehen. Der Sinn dieser Anordnung ist, daß wenn durch die «-Multiplierschaltung angegeben wird, ein

ι ■> Modul am äußersten rechten Ende zu wählen, und dieses Modul defekt ist, daß dann der Wafer nicht mehr länger benutzt werden kann.

Die Adressenumwandlungsschaltung besteht aus Exklusiv-OOER-Gattern, die die vom Adressensignaleingang (Adressenbus 15) mit den 3 Bit zur Reihenauswahl kommende Reiheninformation mit Hilfe der vorher an die drei Eingabeklemmen 16 gelegten Information für jede Reihe umwandelt.
Die Modulauswahlschaltung 4 bringt die Daten aus

Ji dem defekten Modul im nichtangewählten Zustand nach Erhalt der Information »nicht gut« vom Modulzustandsindikator. während auf die Information »gut« die Daten in den Zustand der Anwahl gebracht werden und verbindet diesen mit dem Eingangs-ZAusgangspuffer-

JO speicher 18. Diese Funktion wird später beschrieben.

Bei einem Waferspeicher mit einer solchen Konfiguration unterliegt die Modulmatrix 8 der Prüfung bei der Vollendung des Herstellungsprozesses. Zu diesem Zeitpunkt ist der Signalzustand »0« an allen Setzklem-

J5 men 16 für die Adressenumwandlungsinformation einer jeden Spalte. Zusätzlich wird beim Prüfen der Matrix der Hauptmodule ot° an die Galois-Feld GF(Ot²)-Voreinstellklemme 21 gelegt, und «² wird beim Prüfen der Reservemodulanordnung gesetzt. Allein durch die obenangegebenen Operationen können alle Speichermodule von außen unter den gleichen Bedingungen wie im tatsächlichen Betrieb der Speichermodule geprüft werden. Prüfleitungen und komplizierte besondere Kontrollschaltungen sind nicht erforderlich.

Auf diese Weise läßt sich die Prüfung für alle Module nach dem obenbezeichneten Verfahren ausführen, und die Programmierung des NUR-Lese-Speichers läßt sich bei jedem Modul in Übereinstimmung mit dem Ergebnis des genannten Prüfvorganges durchführen.

so Beispielsweise wird bei dieser Programmierung«^<riethode ein Modul entsprechend dem ROM 14, in den eine »1« eingeschrieben werden soll, mittels der Adresse ausgewählt, und die vorgeschriebene Spannung an die ΛΟΜ-Schreibklemine 11 der zugehörigen Spalte gelegt, wobei die Diode 14 durchgebrannt wird

Wenn die Information »nicht gut« vorliegt ist angenommen, daß eine »1« programmiert ist, und dies wird so ausgewertet, daß dort 16 defekte Module vorliegen, was zahlenmäßig der Anzahl der Reserve-Speichermodule entspricht

F i g. 3(a) ist ein Beispiel der Verteilung von defekten Modulen in diesem Falle. Fig.3(a) entspricht einer Speichermodulmatrix von 8 Reihen χ 10 Spalten, wie sie in F i g. 2 gezeigt ist Drei Bits in der linken Spalte

es jeder Reihe sind die Reihenauswahladressen (15), während drei Bits in der oberen Spalte jeder Spalte die Adressenumsetzungsinformation (16) darstellen.

Im Falle dieses Beispiels sind die defekten Module bei

den Reihenadressen (000) und (001) konzentriert, und für diese Reihen können die notwendigen acht Module nicht erreicht werden. Aber mittels Durchführung der Adressenumwandlung für jede Reihe werden diese defekten Module verteilt. Beispielsweise sei der Ersatz von zwei defekten Modulen in der 3. Spalte von links angenommen. Wenn (010) als Adressenumwandlungsinformatioj' für die Module in der 3. Spalte angenommen wird, so werden die gegebenen Adressen (000) bzw. (001) in die Adressen (010) bzw. (011) umgesetzt, indem eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung zwischen der Reihenadresseninformation, die von außen gegeben ist und dieser Umsetzungsinformation erhalten wird. Schließlich werden die Module mit den Adressen (000) bzw. (001) ausgewählt, wenn die Adressen (010) bzw. (011) von außen vorgegeben werden. Von außen betrachtet bedeutet dies in äquivalenter Weise, daß die defekten Module mit den Adressen (000) bzw. (001) durch die Adressen (OiO) und (Oi i) ersetzt sind, in ähnlicher Weise ist es ferner möglich, 16 defekte Module zu ersetzen, so daß immer acht gute Module von zehn Modulen, falls erforderlich mit angepaßter Änderung für jede Adresse gewählt werden können. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 3(b) dargestellt.

Unter diesen Bedingungen und unter der Annahme, daß zu der Adresse (010) zugegriffen werden soll, lautet das aus dem Nur-Lese-Speicher zu dieser Zeit ausgelesene Informationsmuster (0011000000) und dieses wird in die Λ-Multiplierschaltung 12 und in die Multiplexerschaltung 13 der Modulauswahlschaltung 4 jo eingegeben, nachdem es über die /?OM-Leseleitung übertragen wurde.

Die Adressenumwandlungsinformation (16) kann als Wert eines Nur-Lese-Speichers mittels Durchbrennen einer Diode, wie im Falle des Modulzustandsindikators )'> oder durch Einschreiben in ein Serienschieberegister mit der erforderlichen Anzahl von Bits vorgegeben werden, welch letztere an den Klemmen 16 (im vorliegenden Beispiel 3 χ 10 Klemmen = 30 Bits) nach Eingabe verfügbar sind.

F i g. 4(a) zeigt ein anderes Verteilungsbeispiel mit 16 defekten Modulen in der Matrix und Fig.4(b) zeigt die äquivalente Anordnung von defekten Modulen nach der Adressenumwandlung. Da sinngemäß gleiche Verhältnisse wie bei F i g. 3(a), (b) vorliegen, ist eine nähere Erläuterung fortgelassen.

F i g. 5 dient der Erläuterung der Modulauswahlschaltung und F i g. 5(a) zeigt das Profil der «-Multiplierschaltung, während F i g. 5(b) das Verbindungsdiagramm zwischen dem Demultiplexer und dem Eingangs-/Ausgangspuffer versinnbildlicht. F i g. 6 zeigt das Verbindungsdiagramm als Beispiel für eine «-Multiplierschaltung.

Hierbei bedeutet λ das Primitivelement des Galoisfeldes GF (2²Y Die a-Multiplierschaltung 12 liefert ein Ausgangssignal durch Vervielfachung von <x an den Eingang entsprechend mit der Information von »1« oder »0« aus dem Nur-Lese-Speicher, das bedeutet vornehmlich, wenn ein mit »1« bezeichnetes Modul erscheint, so ist dieses defekt. Es wird ein Ausgangssignal ohne die obige Multiplikation abgegeben, wenn »0« erscheint, was ein gutes Modul bedeutet Der Demultiplexer 13 in der nächsten Stufe schaltet die Verbindung unter Benutzung von «°,«'. <x² als Ergebnis der arithmetischen Operation der a-Multiplierschaltung als Schaltbefehl um. Wenn beispielsweise ein Zugriff zu der Reihenadresse (010) der Modulmatrix ausgeführt wird, und jedes Bit des Informationsmusters (0011000000) aus dem Nur-Lese-Speicher entsprechend in die «-Multiplierschaltung 12 eingegeben ist, so wird <x° an der Voreinstellklemme 21 des Galoisfeldes GF(2²) vervielfacht mit a°, somit 1 oder «', somit λ, wobei einer der Werte «°, λ¹, λ² wie in F i g. 5(a) wieder abgegeben wird. Wird der Wert <x° an die Prüfklemme gelegt, so verbindet die Demultiplexerschaltung 13 die Eingangs-/ Ausgangsklemme 19 (I/O) des Moduls und die λ° Ausgangsklemme von Fig.2, und wenn λ' angelegt wird, so verbindet diese ModuleingangS'/Ausgangsklemme und die λ¹ Ausgangsklemme. Während ä² eingegeben wird, ist die ModuleingangsVAusgangsklemme und die λ² Ausgangsklemme verbunden.

Diese Verbindungsoperation wird jedoch nur ausgeführt, wenn die ausgelesene Festwertspeicherinformation (ROMIN) zu »0« angenommen wird. Im anderen Falle ist die Eingangs-/Ausgangsklemme des Moduls mit keinem Ausgang verbunden. Die «-Multiplierschaltung i2 setzt sich beispielsweise aus den logischen Schaltungen gemäß Fig. 6 zusammen, a" ist die Vorgabeeingangsklemme für ein Element im Galoisfeld GF (2²), und ROM IN ist ein Eingangssignal vom Zustandsspeicher. Wird das Element des Galoisfeldes durch einen Vektor angegeben, so kann λ° ausgedrückt werden zu (1,0), während ix¹ angegeben werden kann zu (0,1) und (x² zu(l,1). Somit kann «°. d.h. (1,0) als an den Eingang zur Zeit angelegt angenommen werden, und das Signal ROM IN sei zu »0« (gutes Modul) angenommen. Damit läßt sich λ°, d.h. (1,0) auf der Ausgangsseite erhalten. Wird die Verbindung derart ausgeführt, daß das Ausgangssignal der Schaltung, die in Fig.6 dargestellt ist, a° oder λ¹ nacheinander an die zehn (10) Λ-Multiplierschaltung 12 gelegt wird, so ist jedes Ausgangssignal «°, «', a² des Demultiplexers 13 und des Eingangs-/Ausgangspufferspeichers 18 durch eine Leitung, wie in F i g. 2 verbunden sind, so erscheinen von außen gesehen zehn Module entsprechend der Adresse (010) mit der Eingangs-/Ausgangspufferschaltung 18 verbunden, wie in Fig. 5(b) gezeigl ist. In diesem Falle wird die Zeitdauer vom Lesen der Information auf dem Nur-Lese-Speicher bis zur Vollendung der obengenannten Umschaltoperation natürlich problematisch. Diese wird jedoch parallel mit der Operation des Speichermoduls ausgeführt und bedeutet daher solange kein Problem, als die Lesezeit für den Festwertspeicher kürzer als die Zugriffszeit zum einzelnen Speichermodul ist.

Für den Fall eines Zugriffs zu zehn Modulen mit anderen Adressen wird die obengenannte Operation ebenfalls ausgeführt, und diese können von außen betrachtet ganz gut als 8 χ 8-Modulmatrix verwendet werden.

In Fig.? wird die a-Multiplierschaltung 12 nach F i g. 6 als Modulauswahlschaltung 4 verwendet, jedoch kann diese durch eine Addierschaltung (+1 -Schaltung) ersetzt werden. Das bedeutet, daß wenn die Anzahl der Hauptmodule und Reservemodule entsprechend erhöht wird, die Anzahl der Schaltungen nicht so stark ansteigt, auch wenn die Anzahl der Bits sich vergrößert. Daher wird die Schaltungsanordnung unter Verwendung der a-Multiplierschaltung 12 und des Elementes des Galoisfeldes für die Steuerung des Demultiplexers 13 vereinfacht Darin besteht der Vorteil dieses Verfahrens. Werden jedoch weniger Module verwendet so wird die Schaltungsanordnung ziemlich einfach durch die Verwendung der +1-Schaltung und üblicher binärer Information. Nachstehend wird die Verwendung einer + !-Schaltung erläutert Näher betrachtet ist die

+ !-Schaltung Bestandteil der in Fig. 7 dargestellten Schaltungsanordnung. Wenn eine »0« in die Informationseingangsklemme des Nur-Lese-Speichers (ROM IN) eingegeben wird, so liefert diese Schaltung direkt die 2-Bit-lnformation zum Umsteuern des Schaltkreises (Demultiplexer), welche an die Eingangsklemme IN gelegt wird. Wenn eine »I« an die ΛΟΛί-lnformationseingangsklemrne gelegt wird, liefert die Schaltung eine 2-Bit-lnformalion +1. In diesem Falle ist der Schaltkreis (Demultiplexer) 13 der gleiche wie in der Schahungsanordnung gemäß F i g. 2 von der Funktion her gesehen. Tatsächlich besteht jedoch ein kleiner Unterschied zwischen diesen Schaltungen. In Fig. 2 dienen die Werte λ° (1.0), λ¹ (0,1), λ² (1.1) als Steuerinformation, ledoch in Fig. 8 ist eine normale binäre Information (00), (10), (01) in Gebrauch. Wenn daher das Bitmuster (0011000000) aus dem Nur-Lese-Speicher ausgelesen wird, wie dies im Falle von F i g. 5(a) erfolgt, so entsteht die in Fig. 9 gezeigte Einstellung. Daher führt der Demultiplexer 13 dieselbe Verbindungsoperation wie im Fall von F i g. 5(b) aus. Im Beispiel des Zustandes von F i g. 2 wird I Bit pro Modul für den Modulzustandsindikator verwendet, und die Umschaltung wird in Moduleinheiten durchgeführt. Es ist jedoch beispielsweise möglich, das Umschalten in Einheiten von 1/4 Modul unter Verwendung von 4 Bits für jedes Modul auszuführen. Sogar unter der gleichen Bedingung wie im Falle, daß das Modul für die Adressenumwandlung nicht geteilt ist, können in diesem Falle 6 defekte Module in einer Reihe noch gerettet werden, wie dies in Fig. 10 durch unterteiltes Ausführen der Umschaltung in Einheiten von 1/4 Modul möglieh ist.

Bei Betrachteng in der Einheit von Modulen seien sechs Module (2), (4), (6), (7), (8) und (9) defekt. Bei Betrachtung ir. Einheiten von 1/4 Modul beispielsweise, wenn 1/4 Modul in der rechten oberen Ecke jedes Moduls angenommen wird, sind nur die Module (2) und (8) defekt.

In ähnlicher Weise gibt es nuf ein oder zwei defekte Module in jedem 1/4 Modul in der oberen linken Ecke

ίο sowie unten rechts und unten lilnks bei jedem Modul. Daher kann im Falle von Fig. 10 bei der vorliegenden Erfindung eine erhebliche Ersparnis erreicht werden.

In diesem Falle genügt es, die «-Multipliersehaltung abzuwandeln oder die +!-Schaltung gemäß Fig. 1!.

Die ROM-Information von 4 Bits (20) aus jedem Modul wird einmal an die ΛΟΜ-Bit-Selektionsschaltung 22 gegeben. Dort wird nur ein von vier Bits mittels der Adresse für die Auswahl von l/4Modul ausgewählt. Die selektierte l-Bit-KOM-lnformation wird der Schaltung 12 zugeführt, die genau der «-Multiplierschaltung in F i g. 6 oder der + 1 -Schaltung in F i g. 7 bezüglich der /?OM-Informationseingänge entspricht.

Wie oben erläutert, können wahlweise die defekten Module auf die schon ausgewählten Reservemodule umgeschaltet werden, ohne die Zugriffszeit zu beeinträchtigen und ohne besondere Schaltungen in der Modulmatrix vorzusehen, wenn die vorliegende Erfindung angewendet wird. Bei Realisierung eines Speichers auf einem Wafer kann dadurch die Effizienz bei der Modulanwendung verbessert und gleichzeitig die Ausbeute wesentlich erhöht werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Speicheranordnung, die auf einem Scheibchen (Wafer) ausgebildet und in Module aufgeteilt ist, die jeweils mindestens eine Speicherzelle umfassen und eine Matrix aus m Reihen und η Spalten bilden und von denen eine feststellbare Anzahl defekt ist, gekennzeichnet durch Adressenumwandlungsmittel, die für jede Modulspalte vorgesehen sind und die Reihenadressen umwandeln, die von außen in die Speicheranordnung für jede Spalte eingegeben werden, wobei eine frei wählbare Umwandlungsinformation, die die Art der Adressenumwandlung festlegt, für jedes Adressenumwandlungsmittel dauernd festliegt,

durch ein Modulzustandsanzeigemittel, welches mindestens ein Bit speichert entsprechend jedem Modul von mindestens m Reihen und (n— 1) Spalten, mit Ausnahme einer Spalte am Rande, und welches beim Zugriff zu dem jeweiligen Modul die Werte »gut« oder »nicht gut« speichert, wenn zu diesem Modul zugegriffen wird,

und durch Modulauswahlmittel, welche nur eine bestimmte Anzahl von guten Moduln aus π zugegriffenen Moduln gleichzeitig entsprechend der Anzeige des Modulzustandsanzeigers auswählen und diese mit den Eingangs-AAusgangsleitungen verbinden.

2. Speicheranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Modulauswahlmittel, daß a-MultipIierschaltungen für jede Spall*, vorgesehen und miteinander in Serie geschaltet sind und direkt mi* ihrem Ausgang das Element x' eines Galoisfeldes darstellen, welches von der Schaltung in der vor ingehenden Stufe geliefert wird, wenn die Anzeige für das betreffende Modul im Zustandsanzeiger »gut« angibt und ein Ausgangssignal <x'^+l abgibt, wenn der Anzeiger »nicht gut« angibt, und gekennzeichnet durch eine Demultiplexerschaltung, die ebenfalls für jede Spalte vorgesehen ist und in Obereinstimmung mit dem Ausgangssignal der «-Multiplierschaltung entsprechend der Spalte und der Anzeige des Modulzu Standsanzeigers die Verbindung zwischen dem zu erreichenden Modul und der entsprechenden Spalte und den Eingangsleitungen schaltet

3. Speicheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulauswahlmittel aus (+\yAddierschaltungen bestehen, die jeweils für jede Spalte vorgesehen und in Serie miteinander verbunden sind und direkt die binären Ausgangswerte aus der vorangehenden Stufe enthalten, wenn die Anzeige des Modulzustandes »gut« ist oder den erwähnten Binärwert plus den Wert 1 abgeben, wenn der Zustand »nicht gut« ist und gekennzeichnet durch Demultiplexerschaltungen, die ebenfalls für jede Spalte vorgesehen sind und in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der (+1)-Addierschaltung entsprechend jeder Spalte und der Anzeige des Modulzustandsanzeigers die Verbindung zwischen den zuzugreifenden Modulen in der entsprechenden Spalte steuern.