自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統和方法
2023-05-29 07:21:01
專利名稱：自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統和方法
技術領域：
本發明涉及存儲器的內建自測系統和方法，尤其涉及改進的用於存儲器可編程的內建自測系統和方法。
背景技術：
在現代SoC中，存儲器所佔的比例越來越大，如何有效地檢測出嵌入式存儲器中因設計或製造工藝產生的故障對於SoC測試越來越重要。傳統的對於分立式存儲器的測試方法是通過自動測試設備(ATE)給存儲器施加測試向量並抓取讀出數據。這種方法應用到嵌入式存儲器測試時遇到了問題1、嵌入式存儲器的讀寫控制埠、地址輸入埠、數據輸入輸出埠很可能沒有引到晶片的引腳上，因此無法與ATE連接。2、嵌入式存儲器的工作頻率越來越高，而ATE無法達到這樣的高速，這樣就無法按照存儲器正常的工作頻率對其進行測試，影響了故障覆蓋率。基於此，人們提出了 BIST (build-in self-test)的概念， 即在晶片內部產生測試向量，讀取響應輸出，完成對存儲器的測試。最初，BIST只能按照一種固定的算法測試存儲器，能夠檢測到的故障種類很有限，基於此，進一步發展出了 PBIST(programmable build-in self-test ),即測試算法可以自由改變,這樣增加了測試的靈活性，提高了故障覆蓋率。美國專利文獻US7426668B2公開了一種內建自測試，指令存儲器、指令解碼器、程序計數器組成了一個微處理器。微處理器通過解碼執行指令存儲器中的指令，控制讀寫控制器、地址產生器和數據產生器生成測試待測存儲器所需要的控制、地址、數據信息，並通過輸出響應分析模塊將讀出數據與預期數據進行比較，從而達到了測試存儲器的目的。但是，這件美國專利只能完成對存儲器的測試工作，無法自動優化存儲器的性能。在開發新的存儲器晶片的過程中，很多電學參數無法確定，例如，存儲器單元的字線或位線的電壓幅度和寬度，刷新周期，時序方案等。這時就需要通過測試選擇一種最佳的方案組合。另外，隨著半導體工藝進入超深亞微米級別，工藝、電壓和溫度(PVT)的波動會對器件的工作產生很大的影響，從而影響存儲器的性能。在這種情況下，單一的工作方案往往無法滿足存儲器的應用需求，導致比較低的成品率。現代存儲器常常會預先設定幾種工作方案，對於同一類型的每一顆晶片都可以單獨設定其工作方案，以應對PVT波動，提高晶片的成品率。
發明內容
有鑑於此，本發明提供一種不僅可以實現檢測故障的功能，還可以自動分析測試結果，將分析結果反饋給存儲器，實現對存儲器一些參數的優化，針對每顆晶片自動選擇一種最佳的工作方案。為了達到上述目的，本發明提供一種自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統，所述系統包括由指令存儲器(101)、指令解碼器(102)和程序計數器(103)組成的微處理器，讀寫控制器(104)，地址產生器(105)和數據產生器(106)，以及輸出響應分析模塊(108)和故障信息輸出模塊(109)。所述的系統還包括故障計數與暫存模塊(110)，用於記錄各種測試工作方案中檢測到的故障數量，並予以保存；工作方案比較與確定模塊(111)，用於比較各種測試工作方案並確定最優的方案作為該顆存儲器晶片的工作方案。其中，計數與暫存模塊(110)包括一個故障計數器和若干個併入串出的移位寄存器。所述故障計數器計數檢測到的故障數目，測試結束後將該計數結果和相應的工作方案編碼並行存入其中一個移位寄存器。所述方案比較與確定模塊(111)比較在不同的方案組合下的測試結果並確定一種最好的方案反饋給存儲器。
工作方案比較與確定模塊(111)可以將寄存器中的測試結果串行輸出至外部的自動測試設備，以便測試者了解測試的結果。 微處理器通過解碼執行指令存儲器(101)中的指令，控制讀寫控制器(104)、地址產生器(105)和數據產生器(106)生成測試待測存儲器所需要的控制、地址、數據信息。為了達到上述目的，本發明還提供一種自動優化存儲器性能的可編程內建自測方法，所述方法包括在一種測試工作方案下對存儲器進行測試，故障計數與暫存模塊(110)記錄在此過程中檢測到的故障數量；改變測試工作方案，重複上述操作；當遍歷所有的方案後，通過工作方案比較與確定模塊(111)比較各種工作方案並確定最優的方案作為存儲器的測試工作方案。
附圖I為現有技術的內建自測系統方框 附圖2為根據本發明一個實施例的內建自測系統方框 附圖3為根據本發明一個實施例故障計數與暫存模塊的內部結構 附圖4為根據本發明一個實施例內建自測方法流程圖。
具體實施例方式參考附圖2，內建自測系統包括由指令存儲器101、指令解碼器102和程序計數器103組成的微處理器，讀寫控制器104、地址產生器105和數據產生器106，以及輸出響應分析模塊108和故障信息輸出模塊109。指令存儲器101用於存儲測試指令，指令解碼器102通過指令解碼控制讀寫控制器104、地址產生器105、數據產生器106產生操作信息對待測存儲器107進行測試。輸出響應分析器108通過對輸出數據進行分析，判斷是否檢測到故障，如果檢測到故障，可以通過故障信息輸出單元109輸出故障。故障計數與暫存模塊110和工作方案比較與確定模塊111互相配合，可以完成存儲器性能的自動優化。故障計數與暫存模塊110，用於記錄各種測試工作方案中檢測到的故障數量，並予以保存；工作方案比較與確定模塊111，用於比較各種測試工作方案並確定最優的方案作為該顆存儲器晶片的工作方案。其中，故障計數與暫存模塊110包括一個故障計數器和若干個併入串出的移位寄存器。所述故障計數器計數檢測到的故障數目，測試結束後將該計數結果和相應的工作方案編碼並行存入其中一個移位寄存器。
所述工作方案比較與確定模塊111比較在不同的方案組合下的測試結果並確定一種最好的方案反饋給存儲器。工作方案比較與確定模塊111可以將寄存器中的測試結果串行輸出至外部的自動測試設備，以便測試者了解測試的結果。
微處理器通過解碼執行指令存儲器101中的指令，控制讀寫控制器104、地址產生器105和數據產生器106生成測試待測存儲器所需要的控制、地址、數據信息。參見附圖3為故障計數與暫存模塊110的內部結構圖，該模塊主要包括一個故障計數器201和若干個併入串出的移位寄存器(202，203…)。在測試過程中，故障計數器201計數檢測到的故障數目，測試結束後將該計數結果和相應的工作方案編碼並行存入一個移位寄存器(202，203…)。當在所有的方案下測試結束後，一方面可以通過工作方案比較與確定單元比較在不同的工作方案下的測試結果並確定一種最好的工作方案反饋給存儲器，另一方面也可以將寄存器中的測試結果串行輸出至外部的自動測試設備，這樣測試者也可以了解到測試的結果。參見附圖4，為根據本發明一個實施內建自測方法流程圖。即設定存儲器工作方案，然後設定工作方案更新方式，下一步執行測試，將測試的結果暫存在寄存器中。接下來，詢問是否遍歷所有工作方案，如果否，則進行工作方案更新，接著執行上述測試步驟；如果已經遍歷所有工作方案，則通過比較確定出最佳的工作方案並將其配置為存儲器的最終工作方案。如果需要的話接下來還可以通過指令控制輸出所有的測試結果，供開發人員分析。測試過程結束。也就是說，首先，在一種測試工作方案下對存儲器進行測試，故障計數與暫存模塊記錄在此過程中檢測到的故障數量；其次，改變測試工作方案，重複上述操作；最後，當遍歷所有的方案後，通過工作方案比較與確定模塊比較各種工作方案並確定最優的方案作為存儲器的測試工作方案。當存儲器處於正常的工作狀態的時候，其工作方案處於預設狀態下。該預設工作方案是在存儲器晶片的開發過程中通過大量的測試得到的一系列系統參數的組合。大多數晶片在此工作方案下可以正常工作。為了使晶片可以工作在最佳的工作方案下，首先需要將存儲器晶片置於測試模式，通過PBIST自動執行測試指令完成存儲器性能的自動優化。與硬體電路相配合的還有一套指令系統，該指令集又分為讀寫控制指令和算法配置指令。與存儲器性能自動優化相配合的算法配置指令如下表I所示。表I :
網闕mipi
方富雜x作方s
(00) (0000-1! 11)
懸方式
工方靈設置- 3法配靈指令
(100) C0 ]>(0)
(0001)
確庶爨_工修方案C100000)
輸出_信眉『 (110W0)
當然，本領域普通技術人員可以理解的是，現在的方案是在遍歷所有的操作方案組合後對各種方案的測試結果進行比較，這樣需要若干周期只進行比較的操作，如果可以在每 次改變操作方案組合時就與之前的測試結果進行比較，則可以節省整個測試的時間。
權利要求
1.一種自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統，包括由指令存儲器(101)、指令解碼器(102)和程序計數器(103)組成的微處理器，讀寫控制器(104)，地址產生器(105)和數據產生器(106)，以及輸出響應分析模塊(108)和故障信息輸出模塊(109)，其特徵在於，所述的系統還包括 故障計數與暫存模塊(110)，用於記錄在各種工作方案下檢測到的故障數量，並予以保存； 工作方案比較與確定模塊(111)，用於比較各種工作方案下的測試結果並確定最優的方案組合作為該顆存儲器晶片的最終工作方案。
2.根據權利要求I所述的自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統，其中 故障計數與暫存模塊(110)包括一個故障計數器和若干個併入串出的移位寄存器。
3.根據權利要求2所述的自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統，其中所述故障計數器計數檢測到的故障數目，測試結束後將該計數結果和相應的工作方案編碼並行存入其中一個移位寄存器。
4.根據權利要求3所述的自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統，其中 工作方案比較與確定模塊(111)比較在不同的方案組合下的測試結果並確定一種最好的方案反饋給存儲器。
5.根據權利要求4所述的自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統，其中 工作方案比較與確定模塊(111)可以將寄存器中的測試結果串行輸出至外部的自動測試設備，以便測試者了解測試的結果。
6.根據權利要求I所述的自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統，其中微處理器通過解碼執行指令存儲器(101)中的指令，控制讀寫控制器(104)、地址產生器(105)和數據產生器(106)生成測試待測存儲器所需要的控制、地址、數據信息。
7.一種根據權利要求I所述一種自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統的內建自測方法，包括以下步驟 在一種測試工作方案下對存儲器進行測試，故障計數與暫存模塊(110)記錄在此過程中檢測到的故障數量； 改變測試工作方案，重複上述操作； 當遍歷所有的方案後，通過工作方案比較與確定模塊(111)比較各種工作方案並確定最優的方案作為存儲器的測試工作方案。
8.根據權利要求7所述的內建自測方法，其中， 故障計數器計數檢測到的故障數目，測試結束後將該計數結果和相應的測試工作方案編碼並行存入一個移位寄存器。
9.根據權利要求8所述的內建自測方法，其中 工作方案比較與確定模塊(111)比較在不同的方案組合下的測試結果並確定一種最好的方案反饋給存儲器。
10.根據權利要求8所述的內建自測方法，其中 工作方案比較與確定模塊(111)可以將寄存器中的測試結果串行輸出至外部的自動測試設備，以便測試者了解測試的結果。
全文摘要
一種自動優化存儲器性能的可編程內建自測系統的內建自測系統和方法，所述方法包括以下步驟在一種測試工作方案下對存儲器進行測試，故障計數與暫存模塊(110)記錄在此過程中檢測到的故障數量；改變測試工作方案，重複上述操作；當遍歷所有的方案後，通過工作方案比較與確定模塊(111)比較各種工作方案並確定最優的方案作為存儲器的測試工作方案。
文檔編號G11C29/56GK102737725SQ20111009256
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月13日 優先權日2011年4月13日
發明者嚴冰, 林殷茵 申請人:復旦大學