關(guān)于淺析非均勻分布冗余DRAM 的修復方法的論文
隨著(zhù)DRAM 制作體積的不斷縮小以及存儲容量的不斷增加，量產(chǎn)出的DRAM 芯片中必然存在失效的存儲單元。為了使DRAM 能夠正常使用，芯片設計中包含了冗余單元，冗余單元用于失效單元的修復，以達到量產(chǎn)合格DRAM 的目的。在傳統DRAM 設計中，冗余單元在芯片中均勻分布，因此，用于分析DRAM 修復的軟件僅能夠對冗余均勻分布的DRAM 進(jìn)行修復分析。但隨著(zhù)降低生產(chǎn)成本的要求出現，芯片面積不斷減小，設計人員不再采用均勻分布冗余的設計理念，取而代之的是在芯片任意剩余面積上加入冗余，因此，修復軟件遇到了瓶頸，影響了DRAM 量產(chǎn)。本文通過(guò)虛擬冗余的引入，使任意冗余分布的DRAM 均可復用DRAM 修復軟件，并通過(guò)虛擬冗余的強制失效處理實(shí)現DRAM 的正確修復。
1 非均勻分布冗余DRAM
修復軟件的瓶頸DRAM 的修復依賴(lài)于DRAM 修復軟件，修復軟件將根據DRAM 冗余字線(xiàn)和冗余位線(xiàn)在地址失效記憶體AFM(AddressFailure Memory)的分布信息以及DRAM 實(shí)際功能測試的結果，以提供最優(yōu)的修復方案，即DRAM 的'冗余單元和測試失效地址的修復對應關(guān)系。
1.1 DRAM 設計地址與AFM 的映射關(guān)系
在通用愛(ài)德萬(wàn)DRAM 測試機臺中，AFM 的作用有以下2點(diǎn)：①用于記錄并累加DRAM 在所有功能測試項中的失效地址;②測試人員可以在A(yíng)FM 中給出DRAM 冗余的分布信息，DRAM 修復軟件將對AFM 中的信息加以提取并進(jìn)一步分析，最終給出DRAM 的最優(yōu)化修復方法。以一款1G DRAM 設計為例，如圖1 所示，根據JEDEC 設計標準，1G DRAM 有13 位字線(xiàn)地址、10 位位線(xiàn)地址、3 位bank地址以及冗余激活地址。在測試中，測試人員將對設計地址進(jìn)行AFM 的映射處理，實(shí)現設計地址和AFM 地址的一對一映射關(guān)系，為DRAM 的修復做準備工作。
1.2 DRAM 的冗余與AFM 的映射關(guān)系
冗余分布和AFM 映射分布如圖2 所示。針對該款DRAM產(chǎn)品，為了減少芯片面積，進(jìn)一步提升設計靈活性，芯片設計人員采用了非均勻冗余的設計理念。以1G DRAM bank0 為例，對于位線(xiàn)冗余，電路的設計為位線(xiàn)冗余由RA12 分為2 個(gè)獨立區域且均勻分布，字線(xiàn)冗余僅分布在RA12 為1 的區域，冗余地址為RA[11∶0]等于[0∶0]和[1∶1]。圖2 為冗余分布和AFM的映射關(guān)系。在A(yíng)FM 中，X13 為0 且Y13 為0 的區域為主存儲區，X13 為0 且Y13 為1 的區域為位線(xiàn)冗余區，X13 為1 且Y13 為0 的區域為字線(xiàn)冗余區。
1.3 DRAM 修復軟件的瓶頸
由于電路設計采用RA12 分割位線(xiàn)冗余，將一個(gè)位線(xiàn)冗余地址分為2 段獨立的位線(xiàn)用于DRAM 的位線(xiàn)失效修復，以提升修復靈活性。因此，DRAM 修復軟件需要從AFM 中提取與RA12對應的X12 的信息對冗余分布狀態(tài)做評估。在圖2 中，字線(xiàn)冗余僅在X12 為1 的區域呈現均勻分布態(tài)，該區域有2 個(gè)字線(xiàn)冗余，X12 為0 的區域無(wú)字線(xiàn)冗余分布。由于以X12 為分割的2個(gè)區域內字線(xiàn)冗余分布狀態(tài)不同，軟件無(wú)法對DRAM 進(jìn)行修復分析。
1.4 借用虛擬冗余突破DRAM 修復軟件瓶頸
為了不升級DRAM 修復軟件并使之繼續為該款產(chǎn)品服務(wù)，以達到降低生產(chǎn)成本、規避量產(chǎn)風(fēng)險的目的，一種引入虛擬冗余的修復方法將被采用。如圖3 所示，基于冗余修復軟件要求，在字線(xiàn)冗余區域內以X12 為分割的左右兩邊的字線(xiàn)冗余必須呈現均勻分布態(tài)。因此，新的方法在X12 為0 的字線(xiàn)冗余區域內同時(shí)加入2 個(gè)虛擬字線(xiàn)冗余，且虛擬字線(xiàn)冗余地址與字線(xiàn)冗余區域內X12 為1 區域的字線(xiàn)冗余地址相同，即RA[11∶0]等于[0∶0]和[1∶1]，最終使以X12 為分割的字線(xiàn)冗余區內的字線(xiàn)冗余呈均勻分布。虛擬字線(xiàn)冗余概念的引入可以從根本上解決DRAM 修復軟件對冗余均勻分布要求的瓶頸。在該款DRAM 的實(shí)際測試中，虛擬字線(xiàn)冗余與DRAM 的真實(shí)冗余相結合，使芯片的測試和修復正常進(jìn)行。
2 虛擬冗余的后續處理
2.1 虛擬冗余引入帶來(lái)的問(wèn)題
虛擬冗余的引入使DRAM 的生產(chǎn)測試不受修復軟件瓶頸的制約，從而實(shí)現DRAM 在愛(ài)德萬(wàn)測試機臺上的量產(chǎn)。但由于在DRAM 的真實(shí)設計中不包含虛擬冗余，因此，虛擬冗余不能用于DRAM 的修復。該問(wèn)題在DRAM 晶圓級測試的初期必須解決，否則DRAM 修復將發(fā)生錯誤，該錯誤導致DRAM 的良
率為0，即晶圓全損，后端封測無(wú)法正常進(jìn)行。
2.2 虛擬冗余強制失效處理
虛擬冗余不存在于真實(shí)的DRAM，不能用于DRAM 的修
復。因此，必須使虛擬冗余在A(yíng)FM 中的記錄為失效地址，才不會(huì )被DRAM 的修復軟件使用。針對此需求，在DRAM 的測試中，引入強制失效測試項，針對虛擬冗余進(jìn)行強制失效處理。強制失效處理是對虛擬冗余的地址進(jìn)行讀操作，且讀操作必須失敗。即讀1 時(shí)，比較數據為0;或讀0 時(shí)，比較數據為1。該失效信息將被記錄在A(yíng)FM 中，當DRAM 修復軟件從AFM中提取失效地址信息時(shí)，檢測到虛擬冗余的地址是失效的，因此，在生成修復算法時(shí)，失效的虛擬冗余將會(huì )被修復軟件自動(dòng)過(guò)濾，不會(huì )用于DRAM 的修復，保證量產(chǎn)的正確性。
地址進(jìn)行強制失效后，AFM 中將記錄如下信息：F bit 為1 時(shí)表示失效是整個(gè)字線(xiàn)或整個(gè)位線(xiàn)，并非散點(diǎn)失效;Y11∶Y10 等于0∶0 表示失效位于bank0;X13 為1 表示失效地址位于字線(xiàn)冗余區;X12 為0 表示字線(xiàn)失效位于虛擬冗余區;X11∶0 全0 和全1 為虛擬的2 條字線(xiàn)的實(shí)際地址。如上失效信息被存入AFM 后，DRAM 修復軟件將能夠產(chǎn)生真實(shí)冗余和失效單元的正確修復方案。
3 結束語(yǔ)
本文通過(guò)虛擬冗余的引入實(shí)現了任意冗余分布的DRAM的正常測試，給芯片設計人員提供了最高的設計靈活性，同時(shí)，保證了DRAM 量產(chǎn)修復軟件的重復使用。通過(guò)虛擬冗余的引入以及后續的強制失效處理，保證了DRAM 的正確修復，降低了生產(chǎn)風(fēng)險，縮短了生產(chǎn)周期，節約了生產(chǎn)成本。
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