[發明專利]新型不可揮發存儲器的工藝波動性控制方法

無效

• 申請號: 200810038218.0
• 申請日: 2008-05-29
• 公開（公告）號: CN101286356A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 趙長虹;林殷茵
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G11C7/02
• 分類號: G11C7/02;G11C7/04;G11C29/12
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于超大規模數字集成電路技術領域，具體涉及一種利用新型不可揮發存儲器的測試過程實現其工藝波動性控制，并由此產生的相應控制電路。

背景技術

隨著集成電路工藝水平的提高和設計重用(Design?Reuse)技術的發展，單個芯片上所集成的功能不斷增加，SOC(System?on?Chip片上系統)芯片大量涌現。伴隨著SOC芯片的不斷發展，存儲器所占整個芯片的面積越來越大，越來越成為影響芯片成本最關鍵的因素之一。

根據切斷電源后存儲數據是否會消失，存儲器通常可分為可揮發存儲器和不可揮發存儲器，。目前可揮發存儲器的典型代表是隨機存儲存儲器RAM(RandomAccess?Memory)，不可揮發存儲器的典型代表是閃存(flash)。閃存結構中的浮柵由于存儲電荷的需要無法隨著特征尺寸的變小而一直減薄，成為進一步發展的瓶頸。所以，不可揮發存儲器的研究成為近年來集成電路領域的一個熱點，涌現出相變存儲器(PRAM)、電阻存儲器(RRAM)以及磁存儲器(MRAM)等新型的不可揮發存儲器。但是，對于新型不可揮發存儲器，當集成密度逐漸提高、特征尺寸逐漸減小時，工藝波動所帶來的影響變得愈加顯著，不同位置存儲單元的阻值及其變化特性表現出巨大的差異，極大地影響了新型不可揮發存儲器的應用，因此將工藝波動性的影響減小的最低，是新型不可揮發存儲器發展的一個不可回避的問題。為了降低工藝波動所帶來的影響，除了工藝上的改進使工藝波動性盡可能小以外，還需要在存儲器的電路設計中充分考慮到工藝波動性的要求，本發明將集中在從電路設計的角度克服存儲器制造工藝波動性的影響。

針對存儲器的工藝波動性控制，文獻[1]提出了片上傳感器的概念，即在存儲器的芯片上集成溫度傳感器、襯底噪聲檢測器、漏電流監視器、用來控制片內供電電壓的計時器以及相應的控制邏輯，這樣做的優點是在一定范圍內控制了工藝波動性對電路性能的影響，缺點是極大的增加了芯片面積和引腳的數量，而且這樣做不利于拓展新的工藝波動性參數，如需拓展，則要更大的芯片面積和更多的引腳。

為了克服這些缺點，文獻[2]提出通過內嵌一個精簡指令集中央處理器(RISC)來控制工藝波動性，這樣做的優點是拓展比較容易，可以很方便的拓展新的工藝波動性參數控制，而且芯片引腳的個數只需要增加個別幾個即可，但缺點是內嵌的RISC面積相對比較大，導致芯片的成本上升，尤其是當存儲器的容量比較小時RISC處理器的面積更是不能忽略不計。

因此怎樣在增加工藝波動性的同時不增加生產的成本是目前新型存儲器設計中所必須要面對和解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種不可揮發存儲器的工藝波動性控制方法，該方法可以在不增加生產成本的前提下實現新型存儲器的工藝波動性控制。

根據參考文獻[1][2]以及不可揮發存儲器自身讀寫的特點，其工藝波動性控制主要考慮如下幾個參數：

(1)寫操作1和寫操作0電壓(電流)的寬度和幅度。

(2)不可揮發存儲器的單個存儲單元電阻檢測所需的電流。

(3)讀操作時充電和檢測的周期。

針對新型不可揮發存儲器工藝波動性控制的電路實現方案，其關鍵問題在于在實現工藝波動性控制的同時盡可能不增加生產的成本。為了不增加生產成本，工藝波動性控制所要的電路必須盡可能的小。仔細分析其工藝波動性控制，可以發現其本質是對存儲陣列的讀寫和學習過程，根據學習的結果得到存儲陣列中各個模塊對應的參數，因此從電路設計的角度實現對新型不可揮發存儲器的工藝波動性控制就是實現對存儲陣列的讀寫和學習過程的控制電路，基于這一思想，文獻[2]提出在存儲器內部內嵌一個RISC處理器來實現對存儲器陣列的讀寫和學習過程。但是內嵌一個RISC處理器將比較大的增加存儲器的面積，導致生產成本的上升。為了克服這一問題，本發明提出將新型不可揮發存儲器的工藝波動性控制與其測試相結合，將工藝波動性控制邏輯嵌入存儲器的內嵌自測試(BIST)控制電路，利用測試過程中對存儲器的讀寫實現新型不可揮發存儲器的工藝波動性控制。具體步驟如下：

首先，由于工藝波動性的原因，同一塊存儲器上不同的區域讀寫的特性是不同的，因此為了控制工藝波動性，我們將存儲陣列按區域劃分為若干個大小相同的模塊，模塊的大小由工藝波動性的大小決定，工藝波動性越大，模塊越小，反之，模塊越大。為了簡化問題同時符合新型不可揮發存儲器工藝波動性的特點，我們認為同一模塊具有相同的工藝波動性參數，即具有相同的讀寫特性。