DE4010292A1 - Hochgeschwindigkeitsschreibverfahren zum testen eines ram - Google Patents

Hochgeschwindigkeitsschreibverfahren zum testen eines ram

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Speicherbaustein (DRAM), und spezieller ein Hochgeschwindigkeitsschreib­ verfahren (flash write), welches eine Hochgeschwindig­ keitsschreiboperation ermöglicht, wenn ein Speicherbaustein mit einer hohen Speicherdichte getestet werden soll.
Weil die Integrationsdichte von Speicherbausteinen größer wird, sind aufwendigere Verfahren zum Erzeugen der verschiedenen Schichten und Muster erforderlich. Die Rate der fehlerhaften Zellen in dem Speicherbaustein wird vom Vorhandensein von Fremdkörpern wie Staub oder anderer Schmutzstoffe in der Umgebung der Herstellung bestimmt. Weil die Rate der fehlerhaften Zellen mit dem Grad der Integration ansteigt, müssen Testschaltungen heutzutage in einen Speicherbaustein eingebaut werden.
Aber auch wenn ein RAM-Test innerhalb des Speicherbausteins ausgeführt wird, bleibt das Problem bestehen, daß die Zeit zum Testen mit dem Grad der Integration ansteigt. Das bedeutet, daß nach dem Stand der Technik ein Hochgeschwindigkeits-RAM-Test durchgeführt wird, indem ein Bit einer Biteinheit (x4, x8, x16) auf ein Testsignal hin verwendet wird. Nach dem Stand der Technik werden xBits über die I/O Leitungen vom Testsignal geschrieben, xBits werden über die I/O Leitungen gelesen und die Ergebnisse werden auf Fehler geprüft. Daher ist die Zeit, die für einen Test benötigt wird, gleich dem Grad der Integration geteilt durch xBits, so daß eine längere Testzeit für eine höhere Integrationsdichte benötigt wird.
Daher kann in einem Hochgeschwindigkeitsschreibverfahren, welches die Testzeit reduzieren soll, ein großer Betrag von Daten gleichzeitig in die Speicherzellen geschrieben werden, weil bei der Auswahl einer Wortleitung die Bitleitungen aller an diese Wortleitung angeschlossenen Speicherzellen gleichzeitig an eine I/O Leitung angeschlossen sind.
Jedoch ist es auch in diesem Hochgeschwindigkeits­ schreibverfahren nicht möglich, die gleichen Daten (1 oder 0) in alle an eine Wortleitung angeschlossenen Speicherzellen zu schreiben, welche gemäß dem Ort der Speicherzellen ausgewählt ist, obwohl nur ein Testwert (1 oder 0) eingegeben wird, weil die Anordnung der Bitleitungen B/L und innerhalb eines Bitleitungs­ paares und angeschlossen an einen Leseverstärker gemäß einer DRAM Struktur nicht im ganzen Speicherbaustein gleichmäßig ist. Die Bitleitungen B/L und sind in einigen Bereichen des Speicherbausteins in der Weise B/L- angeordnet und in einem anderen Bereich in der Weise -B/L, obwohl diese beiden verschiedenen Anordnungen jeweils in einem gleichmäßigen Muster im Speicherbaustein wiederholt sind. Daher ist eine Wortleitung an eine Anzahl von Bitleitungen B/L und gleichzeitig an eine Anzahl von Bitleitungen angeschlossen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Hochgeschwindigkeitsschreibverfahren zum Testen eines RAMs zu schaffen, wobei die gleichen Daten während des Hochgeschwindigkeits-RAM-Tests intern in alle an eine ausgewählte Wortleitung angeschlossenen Speicherzellen geschrieben werden können. Bei der Verwendung des Testverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die gleichen Daten sowohl intern in die Speicherzellen zu schreiben als auch extern, wenn Testdaten zur Durchführung des RAM-Testes zugeführt werden.
Zur Lösung der geschilderten Aufgabe ist die vorliegende Erfindung gekennzeichnet durch ein verbessertes Hochgeschwindigkeitsschreibverfahren zum Testen eines RAMs, in dem die jeweiligen Positionen der Bitleitungen B/L und in einem Bitleitungspaar gleichmäßig (B/L- innerhalb einer Speicheranordnung sind, die erste Speicherbereiche und zweite Speicherbereiche aufweist, durch einen Speicherbaustein (RAM), der eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen der Zeilenadressignale auf die Speicheranordnung aufweist, wobei die Übertragungseinrichtung einen Zeilenadresszwischenspeicher und einen Zeilendekoder enthält, durch eine Datenzufuhreinrichtung zum Zuführen der Daten, die in die Speicherzellen der Speicheranordnung geschrieben werden sollen, wobei die Datenzufuhreinrichtung einen Eingangs-/Ausgangstreiber und einen Datenzufuhrschaltkreis aufweist, durch eine Speicherzellenanordnung mit einer Vielzahl von ersten Speicherbereichen und einer Vielzahl von zweiten Speicherbereichen, wobei die Vielzahl von Speicherbereichen jeweils Speicherzellen und Leseverstärker aufweist, und durch eine Vielzahl von Schaltmitteln zum Verbinden der ersten Speicherbereiche und der zweiten Speicherbereiche mit der Datenzufuhreinrichtung, wobei die Schaltmittel zwischen den Eingangs-/Ausgangsleitungen und den Bitleitungen angeschlossen sind.
Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich werden.
Fig. 1 ist ein Schaltplan mit einem konventionellen Schaltkreis zum Hochgeschwindigkeitsschreiben für einen RAM-Test,
Fig. 2 ist ein Schaltplan, der einen Hochgeschwindigkeitsschreibschaltkreis für einen RAM-Test nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die vorliegende Erfindung soll nun mit den begleitenden Zeichnungen im Detail erklärt werden.
Fig. 1 zeigt einen Schaltplan für einen konventionellen Schaltkreis zum Hochgeschwindigkeitsschreiben für einen RAM-Test. Die Übertragungseinrichtung zum Übertragen der Zeilenadressignale enthalten einen Zeilenadresszwischenspeicher 6 und einen Zeilendekoder 5, und die Datenzufuhreinrichtung zum Zuführen der Daten, die in die Speicherzellen geschrieben werden sollen, enthält einen Datenzufuhrschaltkreis 8, und zwei Eingangs-/Ausgangstreiber 9, 10. In der Speicherzellenanordnung ist eine Vielzahl von Speicherbereichen wie der erste Speicherbereich 1 und ein zweiter Speicherbereich 2 angeordnet, wobei jeder der Vielzahl von Speicherbereichen Schaltmittel zum Verbinden der Speicherbereiche mit den Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und enthält, und wobei die Schaltmittel MOS-Transistoren MC1, MC2, ... wie in Fig. 1 gezeigt aufweisen.
Die MOS-Transistoren MC1, MC2 ... werden durch die Spaltenauswahlsignale CL1, CL2 ... gesteuert, und sind mit den Eingangs-/Ausgangstreibern 9, 10 der Datenzufuhreinrichtung über den Eingangs-/Ausgangsbus 4 verbunden. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind in dem ersten Speicherbereich 1 und dem zweiten Speicherbereich 2 der Speicherzellenanordnung die Bitleitungen B/L und an bestimmten Stellen in der Reihenfolge B/L- angeordnet und an anderen Stellen in der Reihenfolge -B/L. Wenn in der Konfiguration nach Fig. 1 ein Zeilenadressignal von der Systemsteuerung 7 auf den Zeilendekoder 5 über den Adressspeicher 6 gegeben wird, wird das Zeilenadressignal auf die ausgewählte Wortleitung (W0, W1, ...) gegeben, um die entsprechenden Speicherzellen auszuwählen. Auf das Signal der Systemsteuerung 7 hin werden die Daten in die Speicherzellen geschrieben, wobei die Datenzufuhrschaltung will die Daten (1 oder 0) über die Eingangs-/Ausgangstreiber 9 und 10 auf die Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und legt. Die Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und befördern ständig zwei entgegengesetzte Typen von Daten. Dann werden auf die Spaltenauswahlsignale CL1, CL2 ... hin die Bitleitungen B/L und mit den Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und verbunden, wobei die Testdaten in die Speicherzellen geschrieben werden.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Bitleitung B/L mit der Eingangs-/Ausgangsleitung I/O und die Bitleitung mit der Eingangs-/Ausgangsleitung verbunden, damit die auf den Eingangs-/Ausgangsleitungen beförderten Daten in die an die ausgewählte Wortleitung angeschlossenen Speicherzellen geschrieben werden können. Jedoch ist, wie im ersten Speicherbereich 1 und im zweiten Speicherbereich 2, eine Wortleitung zum Beispiel W0 mit zwei verschiedenen Typen von Bitleitungen (B/L und ) bei verschiedenen Speicherzellen angeschlossen. Das bedeutet, daß, wenn eine Wortleitung ausgewählt ist, ein Datum "1" in die Speicherzellen geschrieben wird, die an die Wortleitung und die Bitleitung B/L angeschlossen sind, während das Datum "0" in die Speicherzellen geschrieben wird, die an die gleiche Wortleitung aber an die Bitleitung angeschlossen sind.
Wenn zum Beispiel die Wortleitung W0 ausgewählt ist, wird, wie von der Eingangs-/Ausgangsleitung I/O zugeführt, in die Speicherzellen S1 und S5 das Datum "1" geschrieben, während in die Speicherzellen S9 und S13 das Datum "0" geschrieben wird, wie von der Eingangs-/Ausgangsleitung zugeführt, weil letzere Zellen an die Bitleitung angeschlossen sind. Demgemäß speichern während des Hochgeschwindigkeitsschreibtests (flash-write) einige Speicherzellen eine "1", während die anderen Speicherzellen eine "0" speichern, obwohl nur ein Typ von Daten ursprünglich von der Datenzufuhrschaltung zugeführt wurde. Allerdings sind die geschriebenen Daten nur aus einer externen Sicht die Gleichen.
Natürlich werden Daten in all die Speicherzellen, die an eine Wortleitung angeschlossen sind, geschrieben, in dem alle Bitleitungen an ihre korrespondierenden Eingangs-/Ausgangsleitungen angeschlossen werden, und in dem die Spaltenauswahlsignale CL1, CL2 mit einem H-Pegel ... während der Hochgeschwindigkeitsschreiboperation auf einen hohen Pegel gesteuert werden.
Fig. 2 ist ein Schaltbild für den Hochgeschwindigkeitsschreibtest nach der vorliegenden Erfindung. Der erste Speicherbereich 1 und der zweite Speicherbereich 2 haben die Struktur eines Standard DRAM und zeigen eine Struktur, wie in einem Entwurfs-Layout. Mit anderen Worten hat der erste Speicherbereich 1 die gleiche Struktur wie der zweite Speicherbereich 2, wobei beide eine Vielzahl von Speicherzellen aufweisen.
Im ersten Speicherbereich 1 ist eine Speicherzelle S1, welche einen MOS-Transistor M1 und eine Kapazität C1 aufweist, an die Bitleitungen B/L und die Wortleitung W0 angeschlossen, und eine andere Speicherzelle S2 ist an die Bitleitung und an die nächste Wortleitung W1 angeschlossen. Die Speicherzelle S3 ist an die Bitleitung B/L und die Wortleitung W2 angeschlossen, und die Speicherzelle S4 ist an die Bitleitung und die Wortleitung W3 angeschlossen.
Ein Leseverstärker (S/A1) ist zwischen den beiden Bitleitungen B/L und zum Lesen und Verstärken der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Leitungen vorgesehen, und die MOS-Transistoren MC1 und MC2 sind auf den Bitleitungen B/L und vorgesehen, um jede der beiden Bitleitungen jeweils mit den Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und des I/O Bus 4 zu verbinden.
Obwohl die Fig. 2 nur den ersten Speicherbereich und den zweiten Speicherbereich zeigt, können dort eine Vielzahl von Speicherbereichen gemäß der benötigten Speicherkapazität vorgesehen sein. Speziell sind die gepaarten Bitleitungen B/L und in einer einheitlichen Anordnung B/L--B/L- ... im ersten Speicherbereich 1 und im zweiten Speicherbereich 2 angeordnet. Die Systemsteuerung 7 zum Steuern der Datenein-/ausgabe von oder zu den Speicherzellen in den Speicherbereichen sind an den Zeilenadresszwischenspeicher 6 und die Datensteuerung 8 zum Steuern der zu schreibenden Daten angeschlossen, und der Zeilenadresszwischenspeicher 6 ist weiterhin über den Zeilendekoder 5 mit den Wortleitungen W0, W1, W2 ... in den ersten und zweiten Speicherbereichen 1 und 2 verbunden. Weiter ist die Datensteuerung 8 an den Eingangs-/Ausgangsbus 4 über die Eingangs-/Ausgangstreiber 9 und 10 angeschlossen, so daß die Daten über die Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und zugeführt werden.
Entsprechend enthält die Übertragungsschaltung zum Übertragen des Zeilenadressignals einen Zeilenadresszwischenspeicher 6 und einen Zeilendekoder 5, und die Datenzufuhreinrichtung zum Zuführen der Daten, die in die Speicherzellen geschrieben werden sollen, enthält eine Datensteuerung 8 und Eingangs-/Ausgangstreiber 9 und 10. Die Speicherzellenanordnung weist eine Vielzahl von ersten Speicherbereichen 1 und eine Vielzahl von zweiten Speicherbereichen 2 auf. Jeder Speicherbereich enthält Schaltmittel zum Verbinden der Speicherbereiche mit den Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und . Das Schaltmittel besteht aus den MOS-Transistoren MC1, MC2 ... wie in Fig. 2 gezeigt, welche durch die Spaltenauswahlsignale CL1, CL2 ... gesteuert werden. Diese MOS-Transistoren MC1, MC2 ... sind an die Eingangs-/Ausgangstreiber 9 und 10 der Datenzufuhreinrichtung über den Eingangs-/Ausgangsbus 4 angeschlossen. Speziell die relative Position der beiden Bitleitungen B/L und ist nicht mehr ungleichmäßig. Stattdessen sind die relativen Positionen der beiden Bitleitungen B/L und in einem Leitungspaar in der Speicherzellenanordnung gleichmäßig, das heißt die Bitleitungen B/L und wechseln sich über die Speichermatrix in einem konstanten Muster ab. Das bedeutet, daß nur ein Typ von Bitleitungen, entweder B/L oder , an eine Wortleitung angeschlossen ist.
Zunächst ist das Prinzip der Schreib- und Leseoperation genauso wie das der Standard DRAMs. Die Schreib- und Leseoperationen werden im folgenden unter Verwendung des ersten Speicherbereiches als Beispiel erklärt. Wenn die MOS-Transistoren MC1 und MC2 auf das Spaltenauswahlsignal CL1 hin angeschaltet sind, dann wird die Gruppe von Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und auf der linken Seite ausgewählt und die Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und werden an die Leseverstärker S/A1 über die Bitleitungen B/L und angeschlossen. Falls es gewünscht wird Daten in die Speicherzelle S1 zu schreiben, wird der MOS-Transistor MC1 durch das Spaltenauswahlsignal CL1 eingeschaltet, so daß das Zustandssignal an der Eingangs-/Ausgangsleitung I/O auf die Bitleitung B/L gegeben wird.
Der MOS-Transistor M1 wird durch ein logisch "1" Signal auf der ausgewählten Wortleitung W0 eingeschaltet, und der Kondensator C1 wird durch das Zustandssignal auf der Bitleitung B/L geladen. Wenn es gewünscht wird, Daten aus der Speicherzelle S1 zu lesen, wird der erste MOS-Transistor M1 durch Ansteuern der Wortleitung W0 auf logisch "1" eingeschaltet. Die Ladung auf dem Kondensator C1 wird über die Bitleitung B/L entladen, und das Zustandssignal auf der Bitleitung B/L wird vom Leseverstärker gelesen und verstärkt. Das verstärkte Signal wird über die Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O über den MOS-Transistor MC1, der durch das Spaltenauswahlsignal ausgewählt ist, ausgegeben. Obwohl nur die an den Leseverstärker S/A1 angeschlossene Speicherzelle S1 in dem Beispiel erwähnt wurde, sind die oben erwähnten Schreib- und Leseoperationen für alle anderen Speicherzellen S2, S3 ... die gleichen.
Desweiteren wird im folgenden der Prozeß des Schreibens von Daten in das RAM während der Hochgeschwindigkeits­ schreiboperation (flash-write) beschrieben werden. Während der Schreiboperation liefert die Systemsteuerung 7 das Zeilenadressignal für die gewünschten Speicherzellen über den Zeilenadresszwischenspeicher 6, und das Signal wird durch den Zeilendekoder 5 ausgewählt, um eine Wortleitung auszuwählen, die den zu testenden Speicherzellen entspricht. Wenn die Wortleitung W0 gemäß einem Zeilenadressignal ausgewählt ist, bekommen alle Spaltenauswahlsignale CL1, CL2, CL3 ... einen hohen Pegel und werden auf die Gates der MOS-Transistoren gegeben, um die Bitleitungen B/L und mit den Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und des Eingangs-/Ausgangsbusses zu verbinden, so daß die Daten in alle an die Wortleitung W0 angeschlossenen Speicherzellen S1, S5, S9 ... geschrieben werden können.
Wenn das Datum "1" geschrieben werden soll, steuert die Datensteuerung 8 die Eingangs-/Ausgangstreiber 9 und 10 so, daß das Datum "1" auf den Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O geführt wird, wobei die Speicherzellen S1, S5, S9 ..., die über die Wortleitung W0 ausgewählt sind, mit dem Datum "1" beschrieben werden. Wenn die Wortleitung W2 im ersten Speicherbereich 1 und im zweiten Speicherbereich 2 gemäß einem anderen Zeilenadressignal ausgewählt ist, dann werden die Speicherzellen S7, S11, S15 ..., die an die Wortleitung W2 angeschlossen sind, über die Bitleitung mit dem Datum "1" beschrieben. In diesem Fall führt die Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O das Datum "0". Die Datensteuerung 8 empfängt das Ausgangszeilenadressignal vom Zeilenadresszwischen­ speicher 6. Wenn die Wortleitungen W2, W3, W6, W7 ..., an welche nur die Bitleitungen über die Speicherzellen angeschlossen sind, ausgewählt werden, erkennt die Datensteuerung 8, daß die Bitleitungen B/L zu diesem Zeitpunkt angeschlossen sind, und steuert die Eingangs-/Ausgangstreiber 9 und 10 so, daß das Datum "1" auf die Eingangs-/Ausgangsleitungen gegeben wird. Demgemäß ist es möglich intern die gleichen Daten ("1" oder "0") in die Speicherzellen zu schreiben.
Wenn die Daten "1" oder "0", die extern das gleiche sind, geschrieben werden sollen, ist die Operation die gleiche wie oben erwähnt, abgesehen davon, daß die die Datensteuerung 8 steuernde Routine abgestellt wird, wenn die Wortleitungen W2, W3, W6, W7 ... am Zeilenadresszwischenspeicher ausgewählt sind. Demgemäß tragen die Eingangs-/Ausgangsleitungen I/O und I/O zwei verschiedene Typen von Daten, welche von der Datensteuerung über die Eingangs-/Ausgangstreiber 9 und 10 ausgegeben werden, und wenn die durch die Wortleitungen W0 und W1 ausgewählten Speicherzellen mit einem Datum "1" beschrieben werden, werden die durch die Wortleitungen W2 und W3 ausgewählten Speicherzellen mit dem Datum "0" beschrieben, so daß nur von extern gesehen die geschriebenen Daten die gleichen sind.
Wie beschrieben können gemäß der Erfindung die gleichen Daten in alle an eine ausgewählte Wortleitung angeschlossenen Speicherzellen geschrieben werden, weil die Bitleitungen der an die Wortleitung angeschlossenen Speicherzellen nur aus den Bitleitungen B/L oder nur aus den Bitleitungen B/L bestehen, ohne die zwei verschiedenen Typen von Bitleitungen, die an die gleiche Wortleitung angeschlossen sind.
Weiter ist eine Datensteuerung zur Erzeugung eines Datenmusters der Speicherzellen vorgesehen, die durch das Zeilenadressignal gesteuert wird, so daß die Daten, die gespeichert werden sollen, über die Eingangs-/Ausgangsleitungen geführt werden. Es ist entsprechend möglich, nur einen Typ von Daten (0 oder 1) in alle Speicherzellen der Speicheranordnung zu schreiben, entweder extern, das heißt, daß nur ein Typ von Daten aus allen Speicherzellen gelesen wird, oder intern, so daß während einer Hochgeschwindigkeits­ schreiboperation alle Speicherzellen geladen oder alle Speicherzellen nicht geladen werden.
Wie vorher erwähnt ist es möglich, die für einen Test nötige Zeit zu reduzieren, indem nur ein Typ von Daten (1 oder 0) in alle Speicherzellen entweder extern oder intern geschrieben wird. Wenn daher diese Erfindung in einem Video-RAM angewendet wird, können alle Speicherzellen in der kürzesten Zeit bearbeitet werden.
Die Erfindung ist in keiner Weise auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Modifikationen der veröffentlichten Ausführungsform oder andere Ausführungsformen der Erfindung werden für den Fachmann unter Bezugnahme auf die Beschreibung der Erfindung offensichtlich werden. Es wird daher erwartet, daß die angefügten Ansprüche derartige Modifikationen von Ausführungsformen, die in den Bereich der Erfindung fallen, einschließen.

Claims (2)

1. Hochgeschwindigkeitsschreibverfahren (flash write) zum Testen von RAMs in einer RAM-Schaltung, enthaltend eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Zeilenadressignalen auf eine Speicherzellenanordnung, wobei die Übertragungseinrichtung einen Zeilenadress­ zwischenspeicher und einen Zeilendekoder enthält, eine Datenzufuhreinrichtung zum Zuführen von Daten, welche in jede Zelle der Speicherzellenanordnung geschrieben werden sollen, wobei die Datenzufuhr­ einrichtung Eingangs-/Ausgangstreiber und einen Datenzufuhrblock hat, eine Speicherzellenanordnung mit Speicherbereichen wie einem ersten Speicherbereich und einem zweiten Speicherbereich, wobei jeder der Speicherbereiche Leseverstärker und Speicherzellen aufweist, und ein Schaltmittel zum Verbinden der ersten und zweiten Speicherbereiche der Speicherzellenanordnung mit der Datenzufuhreinrichtung, wobei das Schaltmittel zwischen die Bitleitungen (B/L und ) und die Eingangsleitungen (I/O und ) eingefügt ist, welches eine wechselweise Anordnung der paarweisen Bitleitungen (B/L und ) aufweist, wobei die relative Position der Bitleitungspaare (B/L und ) in den ersten und zweiten Speicherbereichen in der gesamten Speicherzellenanordnung die gleiche ist.
2. Hochleistungsschreibverfahren (flash write) zum Testen von RAMs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Datenzufuhrblock bildende Datenzufuhreinrichtung eine durch einen Zeilenadresszwischenspeicher gesteuerte Datensteuerung aufweist, und eine der Vielzahl von Zeilenadressignalen des Zeilenadresszwischenspeichers den Eingangs-/Ausgangstreibern zugeführt wird und als ein Steuersignal mit einem Datenmuster den Speicherzellen zugeführt wird.
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