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试议内建高速嵌入式动态随机存储器可编程内建自测试设计与优化结论

收藏本文 2024-01-25 点赞:6648 浏览:14560 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在现代SoC中,嵌入式存储器已经取代逻辑电路占据了芯片的绝大部分面积。而随着便携式移动电子设备的快速进展,嵌入式存储器的一个分支——嵌入式动态随机存储器又以其高存储密度和低功耗得到了越来越广泛的运用。在这种情况下,整个芯片的良率越来越多地受到其中的存储器模块的影响,对嵌入式存储器的有效测试也由此变得尤为重要。本论文介绍了一种高速嵌入式动态随机存储器。该存储器采取新型的2T增益单元结构作为存储单元,具有高存储密度、高访问速度、非破坏性读写、与标准逻辑工艺兼容等优势。该存储器所具有的优势给测试带来了挑战,如何节省测试时间和芯片管脚,在高速测试中保证高故障覆盖率成为重要的不足。针对这一不足,本论文提出了一种可编程内建自测试案例。该案例包括了指令集设计和硬件电路的设计。四级指令流水线的引入使全速测试成为可能。该设计案例可以通过执行不同的测试指令实现多种类型的测试算法,包括March算法、Galpat算法、Hammer test等。该内建自测试模块被集成在了一个存储容量为16KB的增益单元嵌入式动态随机存储器芯片中,并在中芯国际0.13μm标准逻辑工艺下进行了流片验证。芯片测试结果表明该内建自测试案例可以在200MHZ的时钟频率下对待测存储器执行全速测试,并实现多种测试算法。针对在上面陈述的芯片测试历程中发现的工艺波动导致单元良率降低的不足,本论文又介绍了一种能够自动优化存储器性能的可编程内建自测试案例。该案例可以自动优化芯片操作时序,并可以对动态存储单元的数据保持时间进行测试。芯片测试表明,这种改善的可编程内建自测试模块的引入提升了单元良率,并成功测试出了存储器的数据保持时间。本论文针对新型的增益单元动态随机存储器提出的可编程内建自测试设计案例及其优化保证了较高的故障覆盖率,提升了测试速度,降低了对自动测试设备的性能要求,降低了芯片管脚消耗,并具有了内建自优化的能力,是对嵌入式存储器测试技术的有益探讨与尝试。关键词:嵌入式动态随机存储器论文增益单元论文可编程内建自测试论文内建自优化论文

    目录2-4

    摘要4-5

    Abstract5-6

    第一章 绪论6-13

    1.1 嵌入式存储器在现代VLSI中的重要地位6-7

    1.2 嵌入式存储器测试的作用和测试技术的进展7-8

    1.3 基于增益单元的嵌入式动态随机存储器8-10

    1.3.1 嵌入式动态随机存储器8

    1.3.2 基于增益单元的嵌入式动态随机存储器8-10

    1.4 增益单元eDRAM对测试的挑战及引入PBIST的必要性10-11

    1.5 论文主要工作和革新点11

    1.6 论文组织结构11-13

    第二章 增益单元存储器测试算法选择13-19

    2.1 已知故障模型举例13-15

    2.2 增益单元存储阵列中干扰的影响15-16

    2.3 增益单元存储器测试算法选择16-19

    2.3.1 March算法16-17

    2.3.2 Galpat算法17-18

    2.3.3 锤子测试18-19

    第三章 二级循环嵌套PBIST设计19-59

    3.1 设计目标19

    3.2 案例调研和确定19-21

    3.3 指令集设计21-28

    3.3.1 操作指令21-22

    3.3.2 配置指令22-25

    3.3.3 测试程序范例25-28

    3.4 系统框图28-30

    3.4.1 测试系统总体框图28-29

    3.4.2 PBIST结构29-30

    3.5 PBIST的存储器测试流程30-31

    3.6 系统模块设计31-52

    3.6.1 信号同步器31-32

    3.6.2 指令存储器32-33

    3.6.3 指令译码器33-43

    3.6.4 程序计数器43-44

    3.6.5 读写制约器44-45

    3.6.6 地址产生器45-47

    3.6.7 数据产生器47-49

    3.6.8 输出响应浅析与诊断电路49-52

    3.7 PBIST功能验证52-54

    3.7.1 验证平台的搭建53

    3.7.2 功能验证历程和结果53-54

    3.8 芯片测试54-59

    3.8.1 ATE与待测芯片连接图55

    3.8.2 测试55-58

    3.8.3 结果浅析58-59

    第四章 PBIST设计的优化和改善59-73

    4.1 工艺波动对存储器的影响59-60

    4.2 应对工艺波动的对策60-61

    4.3 新的测试需求61

    4.4 PBIST设计优化和改善61-70

    4.4.1 系统框图61-64

    4.4.2 指令集64-66

    4.4.3 时序案例自优化设计66-69

    4.4.4 数据保持时间测试69-70

    4.5 芯片测试70-73

    4.5.1 时序案例自优化功能测试71

    4.5.2 数据保持时间测试71-73

    第五章 总结与展望73-75

    5.1 工作总结73-74

    5.2 展望74-75

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