[發明專利]動態隨機存取內存的缺陷修護及狀態顯示的方法

無效

• 申請號: 01118329.2
• 申請日: 2001-05-24
• 公開（公告）號: CN1329337A
• 公開（公告）日: 2002-01-02
• 發明（設計）人: 后健慈;徐秀瑩
• 申請（專利權）人: 蓋內蒂克瓦爾有限公司
• 主分類號: G11C29/00
• 分類號: G11C29/00;G11C7/24
• 代理公司: 北京集佳專利商標事務所
• 代理人: 王學強

本發明涉及一種動態隨機存取內存的缺陷修護及狀態顯示的方法，尤指一種將動態隨機存取內存(DRAM)內不良且失效的存儲頁面(memory?page)重新對映(redirect)至預定的備份內存，并顯示內存使用狀況的各種訊息，使內存在有缺陷的情形下仍能順利運作的設計。

過去25年，動態隨機存取內存(以下簡稱為DRAM)儲存容量的需求已經增加了106倍，這是由于一晶體管一電容器存儲單元的導論、溝道電容器及成疊電容器的縮放比例及導論，以及晶體管的縮放比例各項技術的應用，已經大幅縮小DRAM存儲單元的大小，允許每一芯片擁有更高的存儲單元密度。但不幸的是，伴隨著密度的增加，前述最小化特征的制程費用(processing?costs)也跟著急速上升。另一個高密度DRAM的缺點系因當密度不斷增加，即使是DRAM合格品，使用時也容易發生電子穿鑿現象，因而加速其衰減率，且因此降低儲存其中的資料完整性，這是要求維持資料高層次完整性的高階服務器內存的主要致命點。

就DRAM的穩定度而言，其產品生命周期(lifecycle)如圖1所示的澡缸曲線(bathtub?curve)，大致分為初期不穩定期(infantmortality)、穩定使用期(useful?life)及產品老化期(wear?out)三個階段。在初期不穩定期中，因DRAM經過在晶圓(wafer)切割、測試、封裝形成，在為避免因制程所產生的缺陷(例如雜質沉積等)，使DRAM無法正常的存取，必須要經過各種不同的測試及修復(如雷射或電容等)，以期獲得可使用的合格品，這些不可避免的測試與修復的費用占生產成本極高的比率，而無法將成本壓低取得更佳的競爭力。

經過前述步驟后所得到的合格品，雖可正常的運作但仍具極不穩定性，因此DRAM制造商通常會在初期不穩定期中再進行老化測試(bum-in)，利用高溫及高壓的環境，將DRAM提早進入穩定使用期，使消費者所購買到的DRAM均具有良好的工作穩定度。使用者在使用一段時間后，因DRAM本身的材料及工作環境所施于的電壓與溫度影響下逐漸老化進入產品老化期，在此階段中DRAM工作的不穩定度提高，容易造成系統時常死機、執行不穩定，在現階段而言，當使用者發現系統前述現象時，多采用換新的方式措施，故DRAM遂結束其產品生命。

但事實上，由于DRAM是切割成復數個存儲頁面(page)的基本儲存單位，即DRAM的老化現象是因存儲頁面老化造成資料無法正常存取所致，目前系統多采用糾錯碼ECC(error?correction?code)來檢測資料存取錯誤并修正。糾錯碼ECC基本上是偵測n?bit、修正m?bit資料；m≤n。舉例來說：總線為64位的DRAM，可以利用8位糾錯碼ECC，即每8位資料糾錯碼ECC去偵測錯誤并修正，但資料位附加了8個位的糾錯碼，但拉長了資料8位長度將使內存成本增加1/8，因此對廠商而言，為達到偵測、修正目的及成本考慮，糾錯碼ECC多采8位長度較為適當，如此卻也因此限定了糾錯碼ECC2位偵測(detection)、1位修正(correction)，一旦單一位錯誤轉變為雙位錯誤，將形成無法修復的硬件錯誤(hard?error)。

為防止單一位錯誤轉變為雙位錯誤，目前糾錯碼ECC對資料偵測時，系統正常運作將暫時停止并執行一特殊程序，去檢驗資料是否存在錯誤，當發現單一位錯誤時立即予以修復，但發生單一位錯誤即意味著該DRAM運作不穩定，而使系統的執行呈現出不穩定狀態，且發生錯誤的地址雖經修復卻難保下一次不會再發生，并可能因不穩定而轉變為雙位錯誤。導致DRAM無法運作而將必須換裝。由于糾錯碼ECC的運作完全是由硬件執行，使用者完全無法得知DRAM的運作狀態，在此種情況下，系統必須要時常關機、換裝再重新啟動，但在大多數的工作環境中系統是不允許被關機，尤其是大企業的內部網絡服務器，一旦關機勢必造成內部工作的停頓，增加停工時間的成本花費及服務器內存的維護費用。

因此，本發明的主要目的即是提供一種動態隨機存取內存的缺陷修護及狀態顯示的方法，主要是透過一監督程序定時激活測試，在前述DRAM的三個周期中提供實時的測試與存儲頁面的修復，使DRAM制造商不需要再于初期不穩定期作任何的測試即能出廠販售，以節省測試及修復的成本費用，且DRAM在系統使用中不會因其中一個存儲頁面不正常工作而死機，能延長DRAM的產品使用周期，特別是不能關機與發生差錯的服務器系統能維持正常存取運作，減少DRAM更換次數、系統的關機頻率及保持高度的資料完整性。