JPH0793172A - 冗長ブロック切り替え回路 - Google Patents

冗長ブロック切り替え回路

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JPH0793172A
JPH0793172A JP5237084A JP23708493A JPH0793172A JP H0793172 A JPH0793172 A JP H0793172A JP 5237084 A JP5237084 A JP 5237084A JP 23708493 A JP23708493 A JP 23708493A JP H0793172 A JPH0793172 A JP H0793172A
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JP
Japan
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block
redundant
switching circuit
blocks
functional blocks
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Toru Kimura
木村  亨
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NEC Corp
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    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
  • Hardware Redundancy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 第1の機能ブロックM個と、冗長機能ブロッ
クとしての第1の機能ブロックN(1<N<M)個と、
第1の機能ブロックに1対1対応するM個の第2の機能
ブロックと、第1の機能ブロックと第2の機能ブロック
の接続を選択する冗長切り替え回路が1チップ内に含ま
れる構成のLSIにおいて、3個以上N+1個以下の第
1の機能ブロックから1個を選択して第2の機能ブロッ
クと1対1に接続することが可能な構成の冗長ブロック
切り替え回路である。 【効果】 本回路を用いることで、冗長ブロックによる
チップ面積の増大、消費電力、遅延時間の増大を最小限
に抑えた上で、救済効率の高い冗長切り替え回路を実現
できる。この結果、チップの歩留まりが向上し、チップ
単価を低くすることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冗長ブロック切り替え方
式及び回路に関し、従来の冗長ブロック切り替え回路に
比べ冗長回路を用いた不良ブロック救済効率が高く、さ
らに冗長ブロック切り替えを行う上で、誤った切り替え
方を行う原因を根本的に排除できる冗長ブロック切り替
え回路である。
【0002】
【従来の技術】図6に従来の冗長ブロック切り替え方式
を示す。第1の機能ブロックをメモリブロック、第2の
機能ブロックをプロセッサブロックとしている。第1の
機能ブロックであるメモリブロックは基本的にプロセッ
サブロックに比べプロセス上の設計基準が厳しく、最も
微細な加工を要求されるメモリセルで不良が起こり易
い。このため、大容量のメモリを搭載するLSIにおい
てはメモリブロックに冗長ブロックを配置し、不良メモ
リセルを冗長ブロックのメモリセルに置き換えることに
より、チップの歩留まりを向上させることが一般的であ
る。このため、以下では第1の機能ブロックをメモリブ
ロック、第2の機能ブロックをプロセッサブロックとし
て説明する。図6で示した冗長切り替え方式は、メモリ
ブロック、プロセッサブロックの数Mを16とし、冗長
メモリブロックの数Nを4としている。また、1個のプ
ロセッサブロックが2つのメモリブロックの内1つを選
択することが出来るように設計されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ブロック置
き換え型の冗長回路切り替え回路において、ハードウエ
ア量の増大を抑えながら最大の救済効率を実現すること
を目的とする。
【0004】図6に示した方式の場合、隣り合う2つの
メモリブロックの両方に不良が生じた場合は救済不可能
になる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1の機能ブ
ロックM個と、冗長機能ブロックとしての第1の機能ブ
ロックN(1<N<M)個と、第1の機能ブロックに1
対1対応するM個の第2の機能ブロックと、第1の機能
ブロックと第2の機能ブロックの接続を選択する冗長切
り替え回路において、3個以上N+1個以下の第1の機
能ブロックから1個を選択して第2の機能ブロックと1
対1に接続することが可能な構成の冗長ブロック切り替
え回路であり、この冗長ブロック切り替え回路で、冗長
ブロック切り替えをヒューズの切断を用いて行う方式の
冗長ブロックを切り替え回路において、冗長ブロック切
り替え回路にチップ外部からの信号を入力し、M個の第
2の機能ブロックとM個の第1の機能ブロックの接続を
ヒューズを用いて選択する以前に、M個の第2の機能ブ
ロックを通してM+N個の第1の機能ブロック全体の動
作検証が行える構成の冗長ブロック切り替え回路であ
る。
【0006】
【実施例】冗長ブロックの個数を増やすことはレイアウ
ト面積の増大、チップ面積の増大につながるため、むや
みに増やすことはできない。不良メモリブロックがN個
以下の場合、1つのプロセッサブロックがN+1個のメ
モリブロックの内1つに接続可能であることが最大救済
効率を与えるのに必要十分である。ひとつのプロセッサ
ブロックがN+1個以上の数のメモリブロックに接続可
能であっても、N+1個に接続可能である場合に比べて
救済効率は向上しない。
【0007】たとえば図2、3の左から数えてn−1番
目のプロセッサブロックP(n−1)までが、たとえば
左から数えてn−1番目のメモリブロックM(n−1)
に接続されたとする。この場合1からn−1番目のメモ
リブロックは欠陥のないブロックである。n番目のメモ
リブロックM(n)に欠陥が無ければn番目のプロセッ
サブロックP(n)はM(n)に接続される。M(n)
に欠陥があればM(n+1)に接続し、M(n)とM
(n+1)とに欠陥があればM(n+2)に接続する。
この手順でP(n)を接続するメモリブロックを選んで
いくと、P(n)を接続できるブロックはM(n+N)
まである。P(n)をM(n+N+1)に接続するとい
うことは、M(n)からM(n+N)までのN+1個の
メモリブロックが不良であるということであり、冗長メ
モリブロックがN個である場合、この場合については救
済できないからである。また、P(n−1)がM(n+
i)[i<N]のメモリブロックに接続されているとす
る。この場合は既にi+1個のメモリブロックに欠陥が
あったことを意味する。このとき、P(n)に接続する
意味のあるメモリブロックは、(N−(i+1))+1
個であることが分かる。従って、P(n)に接続する意
味のあるメモリブロックは、M(n+i+1)、M(n
+i+2)、・・・、M(n+i+1+(N−(i+
1)))=M(n+N)である。一般に、M(1)から
M(n+i)までのメモリブロックに何個不良ブロック
があるかは、あらかじめ分かっていないので、P(n)
はM(n)に接続可能である必要がある。
【0008】図2にはメモリブロック3個とプロセッサ
ブロック2個の接続例を示す。この場合冗長ブロック数
は1である。図から分かるように、この場合の意味のあ
る接続は(a)、(b)の2例しかない。メモリブロッ
クに2個以上欠陥があると、このチップは基本的に救済
不可能である。従って、(c)にあるようにプロセッサ
ブロックを3つ以上のメモリブロックに接続可能である
ように冗長切り替え回路を設計しても無意味である。同
様に、メモリブロック5個、プロセッサブロック3この
例を図3に示す。この場合の冗長ブロック数は2である
ので、1つのプロセッサブロックが3つのメモリブロッ
クに接続可能であることに意味が出てくる。
【0009】つまりは、プロセッサブロックは欠陥ブロ
ックが全く無かったとき本来つながるべきメモリブロッ
クと、欠陥があった場合は、冗長ブロック個数分だけ繋
げることが出来れば、それ以上のブロックに繋げても意
味が無いわけである。このように考えると、P(n)は
M(n)からM(n+N)までに接続可能であることが
必要十分である。
【0010】また、1つのプロセッサブロックに接続可
能なメモリブロック数を増加させると、接続のためのバ
スの配線、冗長切り替え回路のハードウエア量が増加す
る。このため、冗長切り替え方式・回路を、ハードウエ
ア量の増大と救済効率向上の2つの競合する要因を考慮
し、1つのプロセッサブロックがN+1個以下のメモリ
ブロックと接続可能であるようにすることで、冗長切り
替えによる救済効率の向上とレイアウト面積増大の制限
が高い次元で実現できる。
【0011】図1に1つのプロセッサブロックが四つの
メモリブロックに接続可能な例を示す。前述の従来例に
合わせてM=16、N=4としている。図5の場合と図
1の場合とでのメモリブロックの不良を救済できない場
合の数を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】N=4であるため、1つのプロセッサブロ
ックと五個のメモリブロックが接続可能であることが望
ましいが、前述の接続バス、冗長切り替え回路の面積の
増大を押さえる観点で、ここでは1つのプロセッサブロ
ックが四つのメモリブロックに接続可能な例について示
してある。このため、図1の例でも4つのメモリブロッ
クが連続して不良となる17通りの場合については救済
不可能である。しかしながら、図5の場合に比べ救済不
可能な場合の数は1159通りから17通りと、1.5
%以下に減少している。
【0014】図4に、図1で示した4択方式の冗長切り
替え回路の設計例を示す。この回路では冗長ブロックの
切り替えはヒューズの切断によっている。一般的には冗
長ブロック切り替えには、図4(b)で示す様なヒュー
ズによる方式が用いられている。ここで、ヒューズはい
ったん切断すると接続することは不可能である。図4
(b)に示した回路では、ヒューズを切断していない初
期状態において、sig1のノードのみ”Low”レベ
ルが出力され、図4(a)の回路によりプロセッサブロ
ックPE(n)はメモリブロックMem−BLK(n)
に接続される。Mem−BLK(n)に不良があった場
合、ヒューズ1またはヒューズ2を切断して接続を変え
る。最初にヒューズ1を切断した場合は、sig4が”
Low”レベルとなり、Mem−BLK(n+3)が選
択される。1度ヒューズ1を切断してしまうと、ヒュー
ズ1接続、ヒューズ2切断の組み合わせにより、sig
3が”Low”になり接続されるはずのMem−BLK
(n+2)へのPE(n)の接続は不可能となる。従っ
て一般的に使われる図4(b)に示す回路では、Mem
−BLK(n)、Mem−BLK(n+1)、Mem−
BLK(n+3)が不良であり、始めにヒューズ1を切
断した場合、正常ブロックであるMem−BLK(n+
2)へのPE(n)の接続は不可能となり、冗長メモリ
ブロックを用いた救済は出来ない。同様に、始めにヒュ
ーズ2を切断した場合、ヒューズ1切断、ヒューズ2接
続により選ばれるMem−BLK(n+3)へのPE
(n)の接続は不可能となる。このように、ヒューズの
切断により冗長ブロック切り替えを行う方式の回路で
は、冗長ブロック切り替え回路自体の問題で、前記の、
1つのプロセッサブロックがN+1以下のメモリブロッ
クと接続可能な構成の冗長ブロック切り替え方式・回路
の利点が十分に生かせない。
【0015】図5にこの問題を解決する冗長ブロック切
り替え回路の1例を示す。外部からの”TEST”信号
の入力により、”TEST”信号が”High”レベル
であるときと”Low”レベルであるときで、ヒューズ
切断以前にそれぞれ、sig1、sig4が”Low”
レベルとなり、図4(a)に示す回路に接続した場合、
PE(n)にはそれぞれMem−BLK(n)及びMe
m−BLK(n+3)が接続される。この、図5と図4
(a)で構成される冗長ブロック切り替え回路を図1で
示した4択の冗長切り替え方式に適応した場合、”TE
ST”=”High”で16個のPEブロック(プロセ
ッサブロック)は最左端のMem−BLK(メモリブロ
ック)から、左から16個目のMem−BLKに接続さ
れる。また、”TEST”=”Low”では、16個の
PEブロックは左から17個目、18個目、19個目、
20個目のMem−BLKを含む16個のMem−BL
Kに接続されるように、図1の冗長ブロック切り替え回
路の接続を行うことは容易である。この結果、ヒューズ
の切断以前に冗長メモリブロックを含む全てのメモリブ
ロックのテストを行い、正常なメモリブロックを特定
し、プロセッサブロックにヒューズ切断を通して接続す
ることが出来る。この結果、ハードウエア量の増大を最
小限に押さえながら冗長ブロックによるメモリブロック
救済効率を最も高くすることが出来る。
【0016】
【発明の効果】以上のような冗長切り替え回路の採用に
より、ハードウエア量が制限された中で最も高い救済効
率を実現することが出来、冗長切り替え回路を必要とす
るチップの歩留まり向上とそれに伴うチップ単価の低減
が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による冗長切替回路の一例を示す図であ
る.
【図2】メモリブロック3個とプロセッサブロック2個
の接続を示す図である。
【図3】メモリブロック5個とプロセッサブロック3個
の接続を示す図である。
【図4】本発明の冗長切替回路を実現するための具体的
な回路構成を示す図である。
【図5】図4(b)の回路を救済効率を上げるために改
良した本願請求項2に記載の回路構成を示す図である。
【図6】従来の冗長切替回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 メモリブロック(Mem−BLK) 2 冗長メモリブロック切り替え回路 3 プロセッサブロック(PE) 4 pチャネルMOSFET 5 nチャネルMOSFET 6 インバート論理ゲート 7 ヒューズ 8 NAND論理ゲート 9 NOR論理ゲート

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の機能ブロックM個と、冗長機能ブ
    ロックとしての第1の機能ブロックN(1<N<M)個
    と、第1の機能ブロックに1対1対応するM個の第2の
    機能ブロックと、第1の機能ブロックと第2の機能ブロ
    ックの接続を選択する冗長切り替え回路において、3個
    以上N+1個以下の第1の機能ブロックから1個を選択
    して第2の機能ブロックと1対1に接続することが可能
    な構成の冗長ブロック切り替え回路。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の冗長ブロック切り替え回
    路で、冗長ブロック切り替えをヒューズの切断を用いて
    行う方式の冗長ブロック切り替え回路において、冗長ブ
    ロック切り替え回路にチップ外部からの信号を入力し、
    M個の第2の機能ブロックとM個の第1の機能ブロック
    の接続をヒューズを用いて選択する以前に、M個の第2
    の機能ブロックを通してM+N個の第1の機能ブロック
    全体の動作検証が行える構成の冗長ブロック切り替え回
    路。
JP5237084A 1993-09-24 1993-09-24 冗長ブロック切り替え回路 Pending JPH0793172A (ja)

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JP5237084A JPH0793172A (ja) 1993-09-24 1993-09-24 冗長ブロック切り替え回路
US08/796,392 US5878052A (en) 1993-09-24 1997-02-04 Method and hardware arrangement for replacing defective function blocks in an integrated circuit

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