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

1、嵌入式存儲器因其高帶寬、低功耗、硅面積開銷小等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于片上系統(tǒng)(SoC),預(yù)計到20114年,嵌入式存儲器在SoC中的硅面積占有率將達到94％。應(yīng)用嵌入式存儲器的系統(tǒng)對可靠性和穩(wěn)定性的要求較高,因此研究嵌入式存儲器的自測試、診斷和自修復(fù)技術(shù)具有重要的理論意義與實用價值。
　　 本文以嵌入式存儲器內(nèi)建自測試與內(nèi)建自修復(fù)技術(shù)為研究內(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器故障的建模、測試與診斷實現(xiàn)以及采

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

3、較與合成,從而實現(xiàn)故障的測試和定位。通過對仿真實驗結(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別標(biāo)志,最后給出了幾種測試算法的時間復(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,進而確保整個電子系統(tǒng)的可靠運行,通過對嵌入式SRAM故障分布特點的分析,采用了一種改進的存儲器架構(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仿真實驗驗證了提出的內(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器都存在故障的情況下的高可靠運行。
　　 在高可靠性內(nèi)建冗余分析策略的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了內(nèi)建自修復(fù)系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由嵌入式存儲器陣列、內(nèi)建自測試和高可