嵌入式存儲(chǔ)器內(nèi)建自測(cè)試與內(nèi)建自修復(fù)技術(shù)研究.pdf

1、嵌入式存儲(chǔ)器因其高帶寬、低功耗、硅面積開銷小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于片上系統(tǒng)(SoC),預(yù)計(jì)到20114年,嵌入式存儲(chǔ)器在SoC中的硅面積占有率將達(dá)到94％。應(yīng)用嵌入式存儲(chǔ)器的系統(tǒng)對(duì)可靠性和穩(wěn)定性的要求較高,因此研究嵌入式存儲(chǔ)器的自測(cè)試、診斷和自修復(fù)技術(shù)具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。
　　 本文以嵌入式存儲(chǔ)器內(nèi)建自測(cè)試與內(nèi)建自修復(fù)技術(shù)為研究?jī)?nèi)容,以提高片上系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性為目標(biāo)。涉及到了嵌入式存儲(chǔ)器故障的建模、測(cè)試與診斷實(shí)現(xiàn)以及采

2、用高可靠性內(nèi)建冗余分析策略實(shí)現(xiàn)故障單元的自修復(fù)等方面,主要研究成果如下:
　　 為有效定位和識(shí)別嵌入式靜態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(SRAM)中的各種故障,改進(jìn)SRAM的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)流程,提出一種有效的March19N_(N表示存儲(chǔ)器的深度)測(cè)試算法。首先把故障注入64×8位的SRAM中；然后將測(cè)試算法的讀/寫操作轉(zhuǎn)化為控制器的控制狀態(tài),并設(shè)計(jì)帶診斷支持功能的內(nèi)建自測(cè)試(BIST)模塊；最后用該BIST模塊測(cè)試注入的故障,并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行比

3、較與合成,從而實(shí)現(xiàn)故障的測(cè)試和定位。通過對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,得出了包括固定型故障、開路故障、跳變故障、跳變耦合故障、冪等耦合故障、狀態(tài)耦合故障和地址譯碼故障在內(nèi)的故障字典表,并由此得出各類故障所具有的不同的故障識(shí)別標(biāo)志,最后給出了幾種測(cè)試算法的時(shí)間復(fù)雜度、故障診斷率及BIST面積開銷。
　　 為有效提高嵌入式SRAM的可靠性,進(jìn)而確保整個(gè)電子系統(tǒng)的可靠運(yùn)行,通過對(duì)嵌入式SRAM故障分布特點(diǎn)的分析,采用了一種改進(jìn)的存儲(chǔ)器架構(gòu),采

4、用列塊修復(fù)與行單元修復(fù)相配合的方法,并在此基礎(chǔ)了上提字了二維冗余模塊存在故障的內(nèi)建冗余分析(BIRA)c,該策略高效運(yùn)用了設(shè)置的行修復(fù)寄存器與列修復(fù)寄存器,極大地提高了故障的修復(fù)率。通過16x32位SRAM仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了提出的內(nèi)建冗余分析策略的可行性,有效的確保了系統(tǒng)在冗余模塊和主存儲(chǔ)器都存在故障的情況下的高可靠運(yùn)行。
　　 在高可靠性內(nèi)建冗余分析策略的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了內(nèi)建自修復(fù)系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由嵌入式存儲(chǔ)器陣列、內(nèi)建自測(cè)試和高可