嵌入式存储器内建自测试与内建自修复的研究与设计

摘要

当前芯片中为了提高性能都会内嵌各种存储器。随着超大规模集成电路(VLSI)技术的不断成熟,芯片的集成度正按照摩尔定律的速度持续提高,芯片的测试问题己成为制约整个行业发展的瓶颈。在当前芯片的设计中,嵌入式存储器所占的比重越来越大,因此对嵌入式存储器的测试、诊断和修复也显得越来越重要。
　　本文基于对目前已有的经典的测试和修复策略的比较和分析,针对项目LCD控制器设计了适于此项目中嵌入式存储器的测试修复方案。本设计通过对面向bit读写的March算法的改进形成了适合检测本项目存储器的March算法,此算法可以有效的检测出SRAM中存在的固定型故障、跳变故障、地址译码故障、读写开路故障及耦合故障。根据本设计内嵌SRAM的结构特点以及后面修复电路的需要,在MBIST电路结构上采取串行测试方式,并加入地址计数器和诊断电路为修复电路提供修复信息。然后本文基于对三种经典的存储器内建自修复的修复策略的分析,以高故障密度型存储器为对象建立了近似正态分布的存储器故障分布模型,并在位块结合修复策略的基础上提出了字修复结合块修复的改进型修复策略。该算法充分利用了字修复修复率能够接近100％以及位块结合修复能有效针对高故障密度型存储器的优势,使得它比位块结合修复的修复策略在故障数目不多的情况下获得了更高的修复率。
　　本文基于UMC0.18μm的标准工艺库,使用Verilog HDL实现了存储器的测试及修复算法,使用ModelSim软件进行了仿真,DC进行了综合。最后实验结果显示该内建自测试与内建自修复的设计满足预期的要求,不仅有效的检测出了各种类型的存储器故障且在不同的故障数目下都获得了极高的修复率。

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1 绪 论

1.1 课题背景、意义及其来源

1.2 论文研究内容及安排

2 存储器的工作原理和电路结构

2.1 存储器概述

2.2 SRAM工作原理

3 嵌入式存储器的内建自测试技术

3.1 存储器的内建自测试技术原理

3.2 存储器的故障模型

3.3 存储器的故障检测算法

3.4 本设计中嵌入式存储器的测试电路的实现

4 嵌入式存储器的内建自修复技术

4.1 存储器修复技术概述

4.2 内建自修复技术的类型和原理

4.3 存储器自修复策略

4.4 改进型的针对高故障密度存储器的修复策略

5 测试及修复结果的验证和分析

5.1 实验结果

5.2 本章小结

6 总 结

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献