内存内置修复分析仪的优化与功耗降低

S.Jeevitha¹t.a angala Parameshwari², R.Yamini^3.

PG Scholar [VLSI设计]，Sri Eshwar College of Engineering, goimbatore, Tamilnadu, India
PG Scholar [VLSI设计]，Sri Eshwar College of Engineering, goimbatore, Tamilnadu, India
印度泰米尔纳德邦哥印拜陀斯里埃什瓦尔工程学院欧洲经委会助理教授

摘要

由于芯片尺寸大、存储与逻辑相结合的制造工艺复杂，系统片的良率相对较低，因此良率优化技术是必要的。嵌入式存储器所占用的面积占典型SoC总面积的一半以上，预计这一比例将在未来继续增加。因此，整体SoC产率由内存产率主导，而优化内存产率在SoC环境中起着至关重要的作用。为了提高成品率，存储器阵列通常配备备用元件。通过单个测试执行提供最佳修复率的基础结构，测试的响应表示故障地址并将其存储。最后对存储的故障地址进行分析，找到解决方案。错误检测是一种基于证候存储的检测方法，它涉及到在接收端对连续的码候进行评估。测试模式下的功耗比正常模式下的功耗高。为了降低功耗，使用交换位线性反馈移位寄存器减少了测试模式生成中的位跃迁，从而降低了功耗。

关键字

片上系统(SoC)，内存测试，备件，基于综合征存储的检测(SSD)，必须修复分析仪。

I.INTRODUCTION

嵌入式存储器往往对整个芯片面积有更大的影响，其中SoC占据了60%以上，因此专注于产量。内置冗余分析(BIRA)是一种用于修复分析的技术，这种方法通过使用额外的好细胞来实现高产量的存储器。[6]。先前的技术描述了一次分析一个存储单元，因此为了实现高速和最佳修复率，涉及并行节点评估的分析仪是具有最佳修复率的高效BIRA。[5]。为了提高SoC的成品率，利用了备用存储器。提供了用于更换故障存储元件的备用存储列的利用。[1]。

结合备用行和列，在很大程度上提高了效率，因此，在晶圆片的存储阵列中加入了额外的行和列存储器。[7]。基本上，故障有两种类型。它们有软断层和硬断层。软故障是由于数据传输或数据在传输线中拥塞造成的，属于暂时性故障。硬故障也称为永久性故障，它们可能是由于环境缺陷如温度变化，制造缺陷等引起的... .在所有这些方法中，存储器的更换都是在不考虑故障类型的情况下进行的。该方法克服了以往方法存在的软故障情况下不必要的内存替换、备用内存的非最佳利用、软故障存储单元地址存储在必须修复分析器(MRA)中导致内存条目增加等缺点。

2维修分析

框图由必修分析和终修分析两部分组成。必须修复的行和列由必须修复分析确定，最后的分析包括确定修复方案。必修分析与测试同时进行;测试完成后，最后的分析就完成了。如果某个行或列被识别为必须修复，则解决方案由部分行或列地址组成。因此，解决方案记录由MRA填充行和列地址。图1为BISR设计框图。输入位是其前一状态的线性函数的移位寄存器是线性反馈移位寄存器，它涉及到测试模式的生成，最常用的单比特线性函数是异或。LFSR通常是一个移位寄存器，它的输入位是由移位寄存器总值的某些位的独占或驱动的。

LFSR的初始值称为种子，由于寄存器的操作是确定的，因此由寄存器创建的值流完全由其当前(或以前)状态决定。同样，在适当的时候，寄存器必须进入一个重复周期，因为它有有限数量的可能状态。然而，具有适当反馈功能的LFSR可以产生一系列看起来随机且具有很长周期的位。

lfsr的应用包括生成伪随机数、快速数字计数器、伪噪声序列和白化序列。lfsr的相互硬件和软件实现是常见的。位交换LFSR的原理图如图2所示。循环冗余校验的数学原理与LFSR的数学原理密切相关，循环冗余校验用于根据传输错误进行快速校验。

比较器由专门的高增益差分放大器组成。它们通常用于测量和数字化模拟信号的设备，如模数转换器以及弛豫振荡器。当比较器执行告诉输入电压是否高于或低于给定阈值的功能时，它有效地执行1位量化。该功能用于几乎所有的模数转换器(如闪变、流水线、逐次逼近、δ - σ调制、折叠、插值、双斜率等)，与其他器件结合使用，实现多比特量化。

综合征译码是一种常用的线性分组码译码技术。通过矩阵乘法S= uHT计算综合征，其中u为长度为n的接收码字向量(u= c+ e，其中c为传输码字，e为误差向量，长度均为n)， HT为校验矩阵(n- k) * n的转置，S为长度为n- k的综合征向量。该综合征给出了最小权重误差向量指标，因此可以很容易地确定误差向量e。校正由c= u+ e完成，从接收到的数据字中消除错误。基于综合征存储的检测(SSD)背后的基本思想是，错误控制码的错误综合征包含有关接收到的码字错误的信息。

如果连续接收到的多个码字的症状相同，则可以得出结论，链接中存在永久性错误(稍后描述的限制)。使用正常的解码程序可以从综合征中提取错误位置。SSD方法的一个重要设计决策是确定在确定一个错误是永久性的之前要考虑多少综合征。我们把这个周期数称为观测周期顶。

如果间歇性错误被误诊为永久性错误，则会消耗一根备用电线。在SSD中，一旦分配了备用导线，就没有办法恢复它们，因此如果设置得太短，错误观察期可能会导致浪费导线资源。另一方面，观测周期过长可能导致在检测到错误之前进行大量的循环，甚至可能导致错误未被检测到。这是因为卡在故障的检测依赖于数据;为了被检测到，必须在观测期内所有数据字中都出现错误。例如，只有在通过该线路的所有数据位都为0时，才能检测到卡在1故障。在检测到永久错误之前的周期数的上限可以从瞬态误码率(BER)推导出来。由于链路中的永久错误可能会阻止瞬态错误的检测和纠正，因此检测永久故障的周期数应该远远小于瞬态错误之间的平均时间。

固态硬盘电路的结构如图4所示。它包含一个寄存器来存储综合征，一个输入和最后一个综合征之间的比较器，以及一个计数器，用于计算相同但非零的综合征的数量。计数器在重新配置过程中重置，这是使用忙音信号实现的。通过改变计数器的宽度，顶部可以很容易地改变。

3结果与讨论

图5描述了使用线性反馈移位寄存器生成8位测试模式的内存写操作的仿真结果，将生成的测试模式写入到[257]数组中每个模块8位宽的存储器数组[0-15]中，其余部分用默认值填充。

故障注入、内存读取操作的仿真结果如图6所示。它显示了由于软内存模块中没有故障机会，因此将故障注入内存数组的操作。将故障注入到内存数组[4,9,14]中，注入故障后，从内存数组中读取数据，进行下一步的故障定位操作。

在修复分析之前，通过向获得的故障地址发送连续输入来确定错误类型，如图7所示。故障修复操作仿真结果如图8所示，通过将故障内存模块数据替换为所需数据(11110101)，对识别出的故障地址进行修复。从而获得了具有最佳修复率的故障修复方法。

四、结论及未来改进

提出了一种具有最佳修复率的片上修复分析结构。提出了一个完整的可重构系统，利用备用导线代替错误导线，实现单次测试的可重构。错误检测涉及基于证候存储的错误检测方法，该方法基于对接收端连续码候的评估。

用于片上闪存的位线感测放大器将单元电流与参考电流进行比较，以识别已编程的数据。0(擦除)单元数据的S/A消耗大的sink电流，大于1(编程)单元数据的off电流。未来的增强可能包括内置基于二进制反转方法的写/读路径，以减少S/ a的传感电流。基于所提出的位反转技术，将原始二进制码与反向二进制码编程到闪存中。该反反转硬件采用小逻辑门来恢复原始二进制数据，只消耗S/A中的逻辑电流，而不消耗模拟吸收电流。