[發(fā)明專利]一種三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲器的測試電路及其方法

有效

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• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103366823B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王燦鋒;楊昌楷;張建杰
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州雄立科技有限公司
• 主分類號: G11C29/04
• 分類號: G11C29/04
• 代理公司: 北京市振邦律師事務所11389
• 代理人: 李朝輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計制造領(lǐng)域，具體來說，但不僅限于，內(nèi)容可尋址存儲器的測試方法。

背景技術(shù)

通常的存儲器(RAM或ROM)使用地址來指示存儲單元的位置，并且輸出該位置存儲單元中的數(shù)據(jù)。與此相對，三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲器(TCAM)則接收外部檢索數(shù)據(jù)，比較該檢索數(shù)據(jù)與TCAM中存儲的數(shù)據(jù)是否匹配，并且輸出該匹配數(shù)據(jù)在CAM中的地址。由于與檢索數(shù)據(jù)相一致的字不限于一個，因此，當TCAM中有多個字與檢索數(shù)據(jù)相一致時，需要優(yōu)先級編碼器對匹配信號進行編碼，并返回優(yōu)先級最高的地址信號。

附圖1是傳統(tǒng)TCAM基本單元的結(jié)構(gòu)圖。TCAM的值被存儲在SRAM中。如果D為0，DB為1，TCAM存儲的值為0；如果D為1，DB為0，TCAM存儲的值為1；如果D和DB都為0，TCAM存儲的值為X。在搜索數(shù)據(jù)時，搜索數(shù)據(jù)會通過搜索線SL和SLB施加到比較管。搜索0時，SL為1，SLB為0；搜索1時，SL為0，SLB為1；搜索X時，SL和SLB為0。匹配線ML會被預充到1。在搜索操作時，如果檢索數(shù)據(jù)與存儲的數(shù)據(jù)匹配,ML保持為1。如果不匹配，ML則會被下拉到0。存儲的數(shù)據(jù)或者搜索的數(shù)據(jù)為X時，表示匹配，ML保持為1。

附圖2是由附圖1所示基本單元組成的芯片的結(jié)構(gòu)圖。單元陣列中存儲著數(shù)據(jù)。搜索數(shù)據(jù)通過搜索線(SL,Search Line)發(fā)送到CAM單元陣列，與存儲在單元陣列中的數(shù)據(jù)進行比較。如果所存儲的數(shù)據(jù)匹配搜索數(shù)據(jù)，則匹配線(ML,Match Line)的邏輯電平設(shè)為高，反之則為低。匹配線靈敏放大器(MLSA,Match Line Sensor Amplifier)檢測匹配線電平。優(yōu)先級編碼器(PE,Priority Encoder)接收所有匹配線檢測放大器的輸出(MLSO)，計算出優(yōu)先級最高的匹配的字的地址。一般說來陣列中每個字(word)會有一個有效位(valid bit)來控制,只有在有效位為高時，該字才會參與比較，否則該字的匹配線放大器的輸出一直是不匹配。

隨著集成電路的特征尺寸越來越小，規(guī)模越來越大，芯片失效的幾率也越大。每顆芯片在正常工作前，都需要被完全測試。為了減少對自動測試設(shè)備(ATE)的依賴，降低成本，提高故障覆蓋率，通常會在芯片內(nèi)部加入自測試電路(BIST,Built-in Self Test)。對于存儲芯片，通常還會加入自我修復電路(BISR，Built-in Self Repair)，用冗余的行或列來替換失效的存儲單元。

TCAM芯片中SRAM部分和讀寫的電路測試和普通SRAM芯片一致，可以利用EDA工具自動生成BIST電路。而搜索部分電路的BIST電路則需要專門添加。附圖3是TCAM基本單元比較管常見的失效模型。其中圖中的(A)部分發(fā)生了SOP(stuck open)斷路故障，ML沒有放電通道，只能一直保持在匹配狀態(tài)，即不匹配的功能不正確。圖中的(B)部分則發(fā)生了SON(stuck on)短路故障，ML一直放電，只能保持在不匹配狀態(tài)，即匹配的功能不正確。

傳統(tǒng)的測試方案，TCAM陣列部分和優(yōu)先級編碼器部分是分開分別測試的。附圖4是TCAM陣列部分BIST的一種實現(xiàn)方式。對TCAM施加不同的測試激勵，直接判斷MLSA比較的結(jié)果是否正確并分析失效的位置。這種方式雖然能夠直觀快速的對比較結(jié)果進行分析判斷，但是由于需要對所有字的結(jié)果進行處理，其面積的開銷是十分巨大的。附圖5則另一種實現(xiàn)方式，即將所有MLSA輸出的結(jié)果通過掃描鏈(Scan Chain)，逐位移出，然后進行分析。這種實現(xiàn)方式雖然降低了面積，但是需要將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成串行數(shù)據(jù)輸出，這大大增加了測試的時間。

上述兩種測試方法都是對匹配放大器的輸出進行壓縮分析，實際使用的時候一般還有優(yōu)先級編碼器，而且通常也只有優(yōu)先級編碼器的輸出是可以利用的。而目前還缺少針對其是否有效的測試方案。同時，隨著集成電路的特征尺寸越來越小，規(guī)模越來越大，集成芯片失效的幾率也越大，而目前，TCAM搜索電路，特別是包含優(yōu)先級編碼器的搜索電路還缺少有效的測試方案，以能夠在電路面積，測試時間及測試覆蓋率之間取得優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種通過分析優(yōu)先級編碼器的輸出來測試TCAM比較電路的方法，通過這種方法，可以大大降低TCAM BIST電路的面積和測試的時間。同時本測試方法還可以對失效進行定位，提供位置信息給修復電路。

為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：