Built-in redundancy analysis (BIRA) is widely used to enhance the yield of embedded memories. In this letter, a new BIRA method for both high repair efficiency and small hardware overhead is presented. The proposed method performs redundancy analysis operations using the spare mapping registers with a covered fault list. Experimental results demonstrate the superiority of the proposed method compared to previous works.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제12권3호
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pp.266-269
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2012
High-efficiency built-in redundancy analysis (BIRA) is presented. The proposed BIRA uses three techniques to achieve a high repair rate using spare mapping registers with adjustable fault tags to reduce area overhead. Simulation results show that the proposed BIRA is a reasonable solution for embedded memories.
기존의 메모리에서 발생하는 다양한 고장들을 검출하기 위한 기법으로 BIST(Built-in self test)가 있고 고장이 검출되면 Spare를 할당하여 수리하는 BIRA(Built-in redundancy analysis)가 있다. 그리고 BIST와 BIRA를 통합한 형태인 BISR(Built-in self repair)를 통해 전체 메모리의 수율을 증가시킬 수 있다. 그러나 이전에 제안된 기법들은 RAM을 위해 제안된 기법으로 RAM의 메모리 구조와 특성이 다른 NAND-형 플래시 메모리에 사용하기에는 NAND-형 플래시 메모리의 고유 고장인 Disturbance를 진단하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 NAND-형 플래시 메모리에서 발생하는 Disturbance 고장을 검출하고 고장의 위치도 진단할 있는 BISD(Built-in self diagnosis)와 고장 블록을 수리할 수 있는 BISR을 제안한다.
With the growth of memory capacity and density, memory testing and repair with the goal of yield improvement have become more important. Therefore, the development of high efficiency redundancy analysis algorithms is essential to improve yield rate. In this letter, we propose an improved built-in redundancy analysis (BIRA) algorithm with a minimized binary search tree made by simple calculations. The tree is constructed until finding a solution from the most probable branch. This greatly reduces the search spaces for a solution. The proposed BIRA algorithm results in 100% repair efficiency and fast redundancy analysis.
With the rapid increase occurring in both the capacity and density of memory products, test and repair issues have become highly challenging. Memory repair is an effective and essential methodology for improving memory yield. An SoC utilizes built-in redundancy analysis (BIRA) with built-in self-test for improving memory yield and reliability. This letter proposes a new heuristic algorithm and new hardware architecture for the BIRA scheme. Experimental results indicate that the proposed algorithm shows near-optimal repair efficiency in combination with low area and time overheads.
최근의 시스템 온 칩 (SoC) 설계 기술의 발전에 따라, 수백개의 임베디드 메모리 코어들이 칩의 대부분의 면적을 차지하고 있다. 그러므로 시스템 온 칩의 수율은 임베디드 메모리 코어들의 수율에 따라 결정된다고 볼 수 있다. 최적의 수리 효율을 가지는 built-in self repair (BISR)을 모든 메모리들이 가지고 있게 된다면 면적의 부담이 너무 크다. 본 논문에서는 이와 같은 면적의 부담을 줄이기 위하여 메모리들을 그룹화 한 후에 비트맵 메모리를 공유하여 면적 부담을 크게 줄이는 방법을 제안한다. 제안하는 비트맵 메모리 공유방법은 built-in redundancy analysis (BIRA)의 면적을 크게 줄일 수 있다. 실험결과를 통해서 보면 제안하는 방법이 면적 부담을 대략 80%정도 줄이는 것을 확인 할 수 있다.
최근의 메모리 반도체에 있어서, 수율과 품질을 유지하기 위하여 불량셀은 반드시 수리가 필요하다. 대부분의 워드단위 입출력을 갖는 system-on-chip (SoC)를 포함한 많은 메모리가 다중 블록으로 구성되어 있음에도 불구하고, 기존의 대부분의 자체내장수리연산회로의 연구들은 단일블록을 대상으로 하였다. 워드 단위 입출력 메모리의 특성상 다중메모리 광역대체수리구조를 갖는 경우가 많다. 본 논문에서는 이러한 메모리를 대상으로 기존에 최적 수리효율을 갖는 대표적인 자체내장 수리연산 회로인 CRESTA를 기본으로 하여, 보다 적은 면적으로 최적 수리효율을 낼 수 있는 알고리즘과 연산회로을 제안한다. 제안하는 자체내장수리 회로는 단위블록의 연산결과를 순차적으로 비교하여 워드단위 메모리의 제약조건을 만족시키는 최종 수리해를 구해내며, 기존의 회로보다 훨씬 빠른 시간 내에 최적의 수리 해를 구해 낼 수 있다.
수율과 품질을 유지하기 위하여 불량 셀을 예비 셀로 수리하는 방법이 많이 사용되고 있다. 대부분의 메모리가 2차원 예비셀 구조를 갖는 상황에서, 최근의 Giga 용량 메모리의 경우 대부분의 칩에서 예비 셀에도 불량이 존재 한다. 본 논문에서는 예비 셀에 불량이 있는 경우를 고려한 자체 내장 수리연산 시 기존의 모든 자체 내장 수리연산 회로에 적용이 가능한 분석 영역 가상화 방법을 제시하였다. 분석 영역 가상화 방법은 향후 메모리 고용량화에 따른 필수 해결 사항인 에비 셀 불량에 대한 효과적인 대처방안이 될 수 있을 것이다.
최근 VLSI 회로 직접도가 급속도로 증가함에 따라 하나의 시스템 칩에 고밀도와 고용량의 내장 메모리가 구현되고 있다. 고장난 메모리를 여분의 메모리로 재배치함으로써 메모리 수율 향상과 사용자에게 메모리를 투명하게 사용할 수 있도록 제공 할 수 있다. 본 논문에서는 고장난 메모리 부분을 여분의 행과 열 메모리 사용으로 고장난 메모리를 고장이 없는 메모리처럼 사용할 수 있도록 여분의 메모리 재배치 알고리즘을 제안하고자 한다.
메모리반도체산업이 성장함에 따라 수요와 공급이 큰 폭으로 증가하고 있다. 그 중 플래시 메모리가 스마트폰, 테블릿PC, SoC(System on Chip)산업에 많이 사용되고 있다. 플래시 메모리는 NOR-형 플래시 메모리와 NAND-형 플래시 메모리로 나뉜다. NOR-형 플래시 메모리는 BIST(Built-In Self Test), BISR(Built-In Self Repair), BIRA(Built-In Redundancy Analysis) 등 많은 연구가 진행되었지만 NAND-형 플래시 메모리 BIST는 연구가 진행되지 않았다. 현재 NAND-형 플래시 메모리 패턴 테스트는 고가의 외부 테스트 장비를 사용하여 테스트를 수행하고 있다. NAND-형 플래시 메모리에서는 블록단위로 소거, 페이지 단위로 읽기, 쓰기 동작이 가능하기 때문에 자체 내장 테스트가 존재하지 않고 외부장비에 의존하고 있다. 고가의 외부 패턴 테스트 장비에 의존해서 테스트를 수행하던 NAND-형 플래시 메모리를 외부 패턴 테스트 장비 없이 패턴 테스트를 수행할 수 있도록 두 가지의 유한 상태 머신 기반 구조를 갖고 있는 BIST를 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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