一種量產(chǎn)模式同測(cè)DRAM芯片數(shù)據(jù)寫入的方法

王帆

摘 要：介紹一種量產(chǎn)模式下，同測(cè)DRAM（Dynamic Random Access Memory 動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器）芯片數(shù)據(jù)寫入的方法。該方法通過芯片數(shù)據(jù)通道與測(cè)試機(jī)臺(tái)測(cè)試寄存器向量之間的動(dòng)態(tài)再分配，將同測(cè)DRAM芯片的串行數(shù)據(jù)寫入模式，轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)寫入模式，再通過串并結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)所有同測(cè)芯片的數(shù)據(jù)寫入。該方法能夠縮短測(cè)試時(shí)間，節(jié)約測(cè)試成本。

關(guān)鍵詞：DRAM 量產(chǎn) 數(shù)據(jù)寫入 串行 并行 串并結(jié)合

中圖分類號(hào)：F540.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（c）-0152-02

現(xiàn)有的DRAM量產(chǎn)測(cè)試中，為了縮短測(cè)試時(shí)間達(dá)到節(jié)約測(cè)試成本的目的，芯片的同測(cè)數(shù)目很大。目前，大規(guī)模DRAM晶圓級(jí)量產(chǎn)的同測(cè)數(shù)至少為256芯片同測(cè)[1]。

對(duì)于多數(shù)測(cè)試項(xiàng)，同測(cè)芯片寫入的都是相同的數(shù)據(jù)以保證每個(gè)芯片具有相同的健壯性。但是對(duì)于一些特殊的測(cè)試需求，比如針對(duì)每個(gè)芯片DC參數(shù)目標(biāo)值調(diào)節(jié)時(shí)，同測(cè)芯片有寫入不同數(shù)據(jù)的需求。目前，該類型測(cè)試采用串行的執(zhí)行方式：（1）單個(gè)芯片上電；（2）循環(huán)數(shù)據(jù)鏈長(zhǎng)度，完成單個(gè)芯片的數(shù)據(jù)寫入；（3）激活單個(gè)芯片使之不受下剩余芯片目標(biāo)數(shù)據(jù)寫入的影響；（4）剩余芯片重復(fù)1～3步，最終完成所有同測(cè)芯片目標(biāo)數(shù)據(jù)的寫入。這種芯片間串行數(shù)據(jù)寫入方式導(dǎo)致測(cè)試時(shí)間過長(zhǎng)，測(cè)試成本增加。

1 串行數(shù)據(jù)寫入轉(zhuǎn)并行數(shù)據(jù)寫入

以提升測(cè)試效率，減少測(cè)試時(shí)間為目的，串行的數(shù)據(jù)寫入不能滿足DRAM大規(guī)模量產(chǎn)的需求，因此一種并行數(shù)據(jù)寫入的方法被應(yīng)用于DRAM的測(cè)試中。

1.1 愛德萬DRAM專用測(cè)試機(jī)臺(tái)D寄存器

目前，DRAM的晶圓測(cè)試普遍采用愛德萬[2]的專用測(cè)試機(jī)臺(tái)，芯片的數(shù)據(jù)寫入通過DQ管腳實(shí)現(xiàn)。給DQ管腳賦值采用愛德萬測(cè)試機(jī)臺(tái)的D寄存器實(shí)現(xiàn)，該寄存器表征為36個(gè)二進(jìn)制位。假設(shè)一款芯片的測(cè)試模式需要采用一位DQ進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入，在傳統(tǒng)的量產(chǎn)模式下，同測(cè)DRAM所有芯片的DQ管腳均采用D寄存器其中的一位進(jìn)行賦值，例如Bit35。因此，當(dāng)要求對(duì)同測(cè)芯片寫入不同數(shù)據(jù)時(shí)，只能采用串行的測(cè)試模式以滿足測(cè)試需求。

1.2 同測(cè)芯片寄存器管腳再分配實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)寫入

愛德萬測(cè)試機(jī)臺(tái)的D寄存器有36位，因此當(dāng)一款芯片的測(cè)試模式只需要一位DQ實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入時(shí)，D寄存器可以同時(shí)給36個(gè)芯片的DQ賦值。即同測(cè)芯片1至36的DQ依次由D寄存器的Bit0至Bit35賦值。由于D寄存可以對(duì)36個(gè)芯片的DQ進(jìn)行獨(dú)立賦值，因此，每個(gè)芯片寫入的數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，循環(huán)一次數(shù)據(jù)鏈長(zhǎng)度即可實(shí)現(xiàn)36同測(cè)模式的數(shù)據(jù)并行寫入[3]。

1.3 應(yīng)用實(shí)例

一款DRAM的測(cè)試模式為4芯片同測(cè)，芯片的數(shù)據(jù)寫入通過一位DQ實(shí)現(xiàn)；測(cè)試項(xiàng)要求對(duì)一個(gè)9位長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行寫入，以保證每個(gè)芯片的測(cè)試參考電壓值在同一水平。

受DRAM制造工藝的影響，芯片間的DC實(shí)測(cè)值不同，因此，為了達(dá)到同一電壓，每個(gè)芯片需要寫入不同的目標(biāo)數(shù)據(jù)鏈。假設(shè)芯片1、2、3、4的DC數(shù)據(jù)鏈目標(biāo)值依次為b'000000001、b'000000010、b'000000100和b'000001000。

當(dāng)采用串行方法實(shí)現(xiàn)同測(cè)的4個(gè)芯片數(shù)據(jù)鏈的寫入時(shí)，第一步，4個(gè)芯片的DQ管腳均采用D寄存器的Bit35進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入；第二步，芯片1上電，且D寄存器賦值為Bit【35：27】等于b'000000001，D寄存器左移9次，完成芯片1數(shù)據(jù)鏈的寫入；第三步，芯片1激活。重復(fù)步驟2-3，使剩余的3個(gè)芯片寫入正確的數(shù)據(jù)鏈目標(biāo)值。假設(shè)1次移位所需的時(shí)間為愛德萬測(cè)試機(jī)臺(tái)的最小時(shí)鐘周期7NS，4個(gè)同測(cè)芯片移位所需時(shí)間為252NS（7NS*9次*4個(gè)芯片）。

采用并行方法進(jìn)行數(shù)據(jù)鏈的寫入如圖1所示，4個(gè)芯片的DQ管腳采用D寄存器的不同位進(jìn)行賦值，因此只需進(jìn)行一次左移9次的循環(huán)即可：當(dāng)?shù)谝淮巫笠茣r(shí)，D寄存器的賦值為D賦值1；第二次左移時(shí)，D寄存器的賦值為D賦值2；重復(fù)左移動(dòng)作；當(dāng)?shù)诰糯巫笠仆瓿珊螅?個(gè)芯片同時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)數(shù)據(jù)鏈的寫入。采用4芯片并行操作用時(shí)為63NS（7NS*9次），是串行操作耗時(shí)的四分之一，且并行數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)鏈的優(yōu)勢(shì)隨芯片同測(cè)數(shù)的增加變得明顯。

2 并行與串行相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)DRAM量產(chǎn)需求

通常在DRAM的量產(chǎn)測(cè)試中，一次起測(cè)對(duì)應(yīng)的同測(cè)芯片數(shù)目不會(huì)只為36，為256同測(cè)，甚至512同測(cè)，而愛德萬的D寄存器長(zhǎng)度為36位。因此僅采用并行的方式，不能實(shí)現(xiàn)所有同測(cè)芯片的數(shù)據(jù)寫入。在實(shí)際量產(chǎn)測(cè)試中，采用并行和串行相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)所有同測(cè)芯片數(shù)據(jù)鏈的寫入。如圖2所示，該圖給出了串并相結(jié)合的數(shù)據(jù)寫入方式流程圖。實(shí)際測(cè)試中，當(dāng)同測(cè)芯片有寫入不同數(shù)據(jù)的需求時(shí)，第一步，編寫代碼檢查每個(gè)芯片數(shù)據(jù)寫入需要的DQ數(shù)量，以及當(dāng)前測(cè)試的同測(cè)芯片數(shù)量，計(jì)算出最優(yōu)化分組方式；第二步，自動(dòng)調(diào)整D寄存器在芯片管腳之間的再分配，實(shí)現(xiàn)一組芯片的數(shù)據(jù)寫入；第三步，激活該組芯片使之不再響應(yīng)機(jī)臺(tái)外部指令；第四步，對(duì)剩余的每一組芯片重復(fù)第二步和第三步，直至所有分組芯片完成，最終實(shí)現(xiàn)所有同測(cè)芯片目標(biāo)數(shù)據(jù)的寫入。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)芯片DQ寄存器的再分配，實(shí)現(xiàn)了一組同測(cè)芯片一次性并行寫入不同數(shù)據(jù)鏈的需求，通過串行的方式，完成了芯片分組間的循環(huán)，最終在DRAM的大規(guī)模量產(chǎn)中，快速的實(shí)現(xiàn)了每個(gè)芯片不同數(shù)據(jù)鏈目標(biāo)值的寫入，節(jié)約了測(cè)試時(shí)間，降低了測(cè)試成本。

參考文獻(xiàn)

[1] FormFactor針對(duì)DRAM市場(chǎng)推出12寸全晶圓測(cè)試[J].電子工程世界，2009-12.

[2] ATL-51Test Plan ProgramReference Manual，ADVANTEST CORPORATION，2002.

[3] Robert L. Jacob，J. Walter Larson.Parallel Data Transfer in theModel Coupling Toolkit[J].Mathematics and Computer Science Division.2017.