2020年淺談非均勻分布冗余DRAM的修復(fù)策略論文

1、淺談非均勻分布冗余 DRAM勺修復(fù)策略論文隨著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(shè)計(jì)中包含了冗余單元， 冗余單元用于失效單元的修復(fù)， 以達(dá)到量產(chǎn)合格DRAM的目的。在傳統(tǒng)DRAM設(shè)計(jì)中，冗余單元在芯 片中均勻分布，因此，用于分析 DRAM修復(fù)的軟件僅能夠?qū)θ哂嗑鶆?分布的DRAM行修復(fù)分析。但隨著降低生產(chǎn)成本的要求出現(xiàn)，芯片 面積不斷減小， 設(shè)計(jì)人員不再采用均勻分布冗余的設(shè)計(jì)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(fù)軟件遇到了瓶頸， 影響了 DRAMt產(chǎn)。本文通過虛擬冗余的

2、引入，使任意冗余分布的 DRAM勻可復(fù)用DRAM修復(fù)軟件，并通過虛擬冗余的強(qiáng)制失效處理實(shí) 現(xiàn)DRAM勺正確修復(fù)。DRAM的修復(fù)依賴于DRAM修復(fù)軟件，修復(fù)軟件將根據(jù) DRAM冗 余字線和冗余位線在地址失效記憶體 AFM(AddressFailure Memory) 的分布信息以及DRAM實(shí)際功能測試的結(jié)果，以提供最優(yōu)的修復(fù)，即 DRAM勺冗余單元和測試失效地址的修復(fù)對應(yīng)關(guān)系。1.1 DRAM 設(shè)計(jì)地址與AFM的映射關(guān)系在通用愛德萬DRAM測試機(jī)臺中，AFM的作用有以下2點(diǎn)： 用于記錄并累加DRAM在所有功能測試項(xiàng)中的失效地址；測試人員 可以在AFM中給出DRAM冗余的分布信息，DRAM修復(fù)軟件

3、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(fù)方法。根據(jù)JEDEC設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，1GDRAM有 13位字線地址、10位位線 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(shè)計(jì)地址進(jìn)行AFM的映射處理，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)地址和 AFM地址的一對一 映射關(guān)系，為DRAM的修復(fù)做準(zhǔn)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(shè)計(jì)靈活性， 芯片設(shè)計(jì)人員采用了非 均勻冗余的設(shè)計(jì)理念。以1G DRAM ban kO為例，對于位線冗余，電 路的設(shè)計(jì)為位線冗余由 RA12 分為

4、 2 個(gè)獨(dú)立區(qū)域且均勻分布， 字線冗 余僅分布在RA12為1的區(qū)域，冗余地址為RA11 : 0等于0 : 0和 1 : 1。圖2為冗余分布和AFM的映射關(guān)系。在AFM中，X13為0且 Y13 為 0 的區(qū)域?yàn)橹鞔鎯^(qū)， X13 為 0 且 Y13 為 1 的區(qū)域?yàn)槲痪€冗 余區(qū)， X13 為 1 且 Y13 為 0 的區(qū)域?yàn)樽志€冗余區(qū)。1.3 DRAM 修復(fù)軟件的瓶頸由于電路設(shè)計(jì)采用 RA12 分割位線冗余，將一個(gè)位線冗余地址分為2段獨(dú)立的位線用于DRAM勺位線失效修復(fù)，以提升修復(fù)靈活性。 因此，DRAM修復(fù)軟件需要從AFM中提取與RA12對應(yīng)的X12的信息 對冗余分布狀態(tài)做評估。字線冗余僅在

5、X12 為 1 的區(qū)域呈現(xiàn)均勻分 布態(tài)，該區(qū)域有 2 個(gè)字線冗余， X12 為 0 的區(qū)域無字線冗余分布。 由于以 X12 為分割的 2個(gè)區(qū)域內(nèi)字線冗余分布狀態(tài)不同，軟件無法 對DRAM行修復(fù)分析。1.4 借用虛擬冗余突破DRAM修復(fù)軟件瓶頸為了不升級DRAM修復(fù)軟件并使之繼續(xù)為該款產(chǎn)品服務(wù)，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本、 規(guī)避量產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的目的， 一種引入虛擬冗余的修復(fù)方 法將被采用。如圖 3 所示，基于冗余修復(fù)軟件要求，在字線冗余區(qū) 域內(nèi)以 X12 為分割的左右兩邊的字線冗余必須呈現(xiàn)均勻分布態(tài)。因 此，新的方法在 X12 為 0 的字線冗余區(qū)域內(nèi)同時(shí)加入 2 個(gè)虛擬字線 冗余，且虛擬字線冗余地址與字線冗

6、余區(qū)域內(nèi) X12 為 1 區(qū)域的字線 冗余地址相同，即RA11 : 0等于0 : 0和1 : 1,最終使以X12為 分割的字線冗余區(qū)內(nèi)的字線冗余呈均勻分布。虛擬字線冗余概念的引入可以從根本上解決 DRAM修復(fù)軟件對 冗余均勻分布要求的瓶頸。在該款 DRAM勺實(shí)際測試中，虛擬字線冗 余與DRAM勺真實(shí)冗余相結(jié)合，使芯片的測試和修復(fù)正常進(jìn)行。2.1 虛擬冗余引入帶來的問題虛擬冗余的引入使DRAM勺生產(chǎn)測試不受修復(fù)軟件瓶頸的制約， 從而實(shí)現(xiàn)DRAM在愛德萬測試機(jī)臺上的量產(chǎn)。但由于在 DRAM的真實(shí) 設(shè)計(jì)中不包含虛擬冗余，因此，虛擬冗余不能用于DRAM勺修復(fù)。該問題在DRAM晶圓級測試的初期必須解決，

7、否則 DRAM修復(fù)將發(fā)生錯(cuò) 誤，該錯(cuò)誤導(dǎo)致DRAM勺良率為0,即晶圓全損，后端封測無法正常 進(jìn)行。2.2 虛擬冗余強(qiáng)制失效處理虛擬冗余不存在于真實(shí)的DRAM不能用于DRAM勺修復(fù)。因此， 必須使虛擬冗余在AFM中的記錄為失效地址，才不會被DRAM勺修復(fù) 軟件使用。針對此需求，在 DRAM的測試中，弓I入強(qiáng)制失效測試項(xiàng)， 針對虛擬冗余進(jìn)行強(qiáng)制失效處理。 強(qiáng)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(shù)據(jù)為 0; 或讀 0 時(shí), 比較數(shù)據(jù)為1。該失效信息將被記錄在 AFM中，當(dāng)DRAM修復(fù)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(fù)算法時(shí), 失效的虛擬冗余將會被修復(fù)軟件自動過濾, 不會 用于DRAM勺修復(fù)，保證量產(chǎn)的正確性。在對 1GDRAMbank0 引入的兩個(gè)虛擬字線地址進(jìn)行強(qiáng)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)字線或整個(gè) 位線，并非散點(diǎn)失效；丫11 : Y10等于0 ： 0表示失效位于bankO;X13 為1 表示失效地址位于字線冗余區(qū) ;X12 為0 表示字線失效位于虛 擬冗余區(qū);X11 : 0全0和全1為虛擬的2條字線的實(shí)際地址。如上失效信息被存入AFM后，DRAM修復(fù)軟件將能夠產(chǎn)生真實(shí) 冗余和失效單元的正確修復(fù)方案。本文通過虛擬冗余的引入實(shí)現(xiàn)了任意冗余