存储器测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及用于测试高度集成的存储器设备的缺陷的存储器测试装置和测试方法。

背景技术：

经常使用深亚微米(dsm)技术来设计和制造最先进的半导体芯片，并且随着存储器变得越来越嵌入式，较低的存储器成品率已对整体设备的成品率造成了重大影响。因此，可修复存储器正被利用来提高整体芯片的成品率。

另外，随着半导体器件的集成度增加且功能变得更加复杂，正研究用于有效地对半导体器件进行测试的若干方法。特别地，一种被称为bist的方法，代表：内置自测功能已被考虑用于有效地对嵌入在半导体器件内的存储器进行测试。用于测试嵌入式存储器的该方法可以使用实现了存储器测试算法的电路。

技术实现要素：

本发明的各方面提供了具有提高的可测试性和调试能力的存储器测试电路、测试系统及其操作方法。

本发明的各方面还提供了可以以低成本进行测试的存储器测试电路、测试系统及其操作方法。

本发明的一个方面是提供一种连接到存储器设备的存储器测试装置的测试方法，该测试方法包括：接收测试命令，并且当该测试命令是有限状态机(fsm)操作命令时，则根据fsm操作命令对存储器设备进行测试，并且依赖于通过/失败来输出结果。然而，当测试命令是直接访问命令时，根据接收到的地址信息在测试区域中执行输入数据的自动操作测试并输出测试结果，该测试结果包括失败信息的或自动操作的输出数据。

本发明的另一方面提供了一种连接在自动测试装备与存储器设备之间的存储器测试装置，该装置包括从自动测试装备接收测试命令并返回测试结果的测试接口，以及访问存储器设备并执行测试的内置自测试(bist)模块。当测试命令是有限状态机(fsm)操作命令时，bist模块根据fsm操作命令自主地生成地址，访问存储器设备，并且执行测试过程。并且，当测试命令是直接访问命令时，bist模块基于接收到的地址信息对存储器设备的测试区域执行自动操作测试。

本发明的其他方面提供了一种存储器测试装置，该存储器测试装置包括：测试接口，从自动测试装备接收测试命令并输出测试结果的以及bist模块，连接到存储器设备，基于测试命令对存储器设备的整个区域执行至少一个测试过程或者通过自动测试装备对存储器设备所指定的测试区域执行自动操作测试并输出测试结果。

然而，本发明的方面不限于本文中所阐述的那些。通过参考下面给出的本发明的详细描述，本发明的上述和其他方面对于本发明所属领域的普通技术人员而言将变得更加显而易见。

附图说明

图1是用于说明根据本发明一些实施例的存储器测试装置的框图。

图2是用于说明图1的bist模块的框图。

图3是用于说明图1的存储器设备的框图。

图4是用于说明图2的命令fsm模块的框图。

图5是用于说明图2的直接访问控制器的框图。

图6是用于说明图2的多路复用器的框图。

图7是用于说明根据本发明一些实施例的测试方法的流程图。

图8是用于说明根据一些实施例的测试方法的流程图。

图9是用于说明根据一些实施例的测试方法的过程的概念图。

图10是用于说明根据一些实施例的测试方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图来描述根据本发明的技术构思的实施例。

图1是用于说明根据本发明一些实施例的存储器测试装置的框图，图2是用于详细地说明图1的bist模块的框图，以及图3是用于详细地说明图1的存储器设备20的框图。参照图1，根据本发明一些实施例的存储器测试装置1连接到自动测试装备2，并且包括bist模块10和存储器设备20。

自动测试装备(ate)2是自动对至少一个被测设备(dut)进行测试的设备，并且可以通过向作为被测设备的存储器测试装置1施加激励信号来测试存储器设备20是否有缺陷，并且检查对激励信号的响应信号(通过/失败)。

ate2可以使用接口连接到外部服务器。服务器可以提供用户界面以提供以下环境：用户可以创建适合于要测试的被测设备的特性的测试程序。此外，服务器将测试程序发送到ate2，并且可以提供可以在ate2处接收和分析测试结果的用户界面。服务器可以是任何类型的处理设备，并且可以包括但不限于常规个人计算机、台式设备、便携式设备、微处理器计算机、基于微处理器或可编程的消费电子设备、迷你计算机、主框架计算机和/或个人移动计算设备。

存储器测试装置1是内置的自测试电路(bist)，并且可以是被设计为使得其可以驱动从ate2发送的测试程序的设备。测试程序可以由用于在存储器测试装置1中执行测试操作的命令组成。该存储器测试装置1可以接收激励信号，执行存储器设备20的测试，并且将测试结果输出到ate2。根据一些实施例，激励信号可以包括测试命令和奇偶校验信息。激励信号根据一些实施例，还可以包括地址信息，并且根据其他实施例，可以包括数据。

参照图2，bist模块10可以包括测试接口100、命令fsm模块200、直接访问控制器300和多路复用器400。

测试接口100将ate2与存储器测试装置1电连接，以接收激励信号并输出响应信号。根据一些实施例，测试接口100可以由多个导电图案形成，并且根据各种实施例，测试接口100可以包括输入/输出测试信号线、时钟信号线tclk和电源线。

根据一些实施例，从ate2发送的激励信号可以包括存储器设备20的测试命令en。测试命令en可以包括要执行测试操作的测试命令。根据一些实施例，测试命令可以包括命令fsm操作命令和直接访问命令。

另外，根据一些实施例，激励信号还可以包括ate2指定的测试区域的地址信息。在这种情况下，测试区域的地址信息表示开始地址add_s和结束地址add_f。根据一些实施例，激励信号还可以包括根据测试命令的数据data。根据实施例，存储器测试装置1可以根据测试命令cmd_test将激励信号中包括的数据data编程到存储器设备20中。根据另一实施例，存储器测试装置1使用激励信号中包括的数据data作为目标数据，并且可以根据测试命令cmd_test将该目标数据与存储器设备20读取到的数据进行比较。

根据一些实施例，测试接口100检查测试命令cmd_test是fsm操作命令还是直接访问命令，并且可以根据检查结果将测试命令发送到该bist模块。具体地，如果ate2接收到的测试命令是fsm操作命令，则测试接口100可以将测试命令发送到命令fsm模块200。作为响应，测试接口100可以根据fsm操作命令将测试结果(即，通过/失败)返回给ate2。然而，如果ate2接收到的测试命令是直接访问命令，则测试接口100可以将测试命令发送到直接访问控制器300。在这种情况下，根据实施例，测试接口100可以将自动操作测试的结果(即，通过/失败)返回给ate2。备选地，根据另一实施例，测试接口100还可以将作为自动操作测试的结果生成的输出数据dout返回给ate2。

命令fsm模块200可以对存储器设备20重复执行被定义为测试过程的操作。具体地，由于命令fsm模块200可以在执行测试过程期间自主地生成用于访问存储器设备20的地址，因此能够在不键入另一地址的情况下执行测试操作。此外，由于命令fsm模块200存储数据模式，因此该命令fsm模块200执行测试而无需针对ate2单独设置输入数据。因此，当利用fsm操作命令进行测试时，由于自动测试装备2仅根据预设测试过程来检查测试结果，因此能够降低对自动测试装备2的依赖性并减少要输入的命令或数据的数量以及测试时间。换言之，如果命令fsm模块200接收到fsm操作命令，则命令fsm模块200可以访问存储器设备并根据fsm操作命令来执行至少一个测试过程。

根据一些实施例，命令fsm模块200可以包括有限状态机(fsm)，并且该有限状态机可以包括至少一个测试过程。本说明书中的测试过程是指包括至少两个或更多个操作命令cmd_op的命令集。

命令集是执行存储器设备20中包括的至少一个单元的第一操作命令cmd_op的命令集，并且包括基于单元的执行结果被确定为要执行的下一操作的至少一个第二操作命令cmd_op。即，命令集是指基于前一命令的执行结果而确定的命令的顺序。将在图8至9中更具体的描述测试过程。

当直接访问控制器300从ate2接收到直接访问命令时，直接访问控制器300可以执行由ate2指定的测试区域的自动操作。在这种情况下，ate2可以一起发送测试区域的地址信息或测试数据。直接访问控制器300可以包括要通过未被设置为有限状态机的测试过程的命令来执行的测试，或者由ate2设置的特定区域或可疑缺陷区域的测试。对可疑缺陷区域的测试可以包括例如用于对预定测试数据进行编程或读取的测试，或者用于读取在存储器设备20中的测试区域中被编程的数据并将该数据与目标数据进行比较的测试。

根据一些实施例，自动操作测试可以包括针对测试区域的每个存储器单元对相同的预设数据进行编程的自动编程操作、用于擦除测试区域的数据的自动擦除操作、用于读取测试区域的存储器单元中存储的数据的自动读取操作、以及将从测试区域的存储器单元中读取到的数据与从ate2接收到的目标数据进行比较以输出比较结果的自动比较操作。

作为示例，在自动编程操作时被编程的数据根据一些实施例，可以是ate2接收到的数据，并且根据其他实施例，可以是数据模式。例如，根据一些实施例，在自动比较操作时的目标数据可以是ate2接收到的数据data。

当多路复用器400从命令fsm模块200或直接访问控制器300接收到操作命令cmd_op、访问地址add 和数据din时，多路复用器400将它们输出到存储器设备20。存储器设备20根据与访问地址add 相对应的存储器单元中的操作命令cmd_op来执行操作，并且将执行结果返回给多路复用器400。除了完成信号之外，执行结果还可以包括根据操作命令cmd_op的数据dout。

参照图3，存储器设备20包括测试区域。在fsm操作命令的情况下，根据实施例，测试区域可以是存储器设备20的整个区域，或者根据另一实施例，可以是存储器设备20的部分区域。在部分区域的情况下，测试区域可以是从fsm模块200的测试过程中设置的开始地址到结束地址的区域。部分区域可以是根据存储器设备20的访问单元的区域。

在直接访问命令的情况下，根据一些实施例，测试区域可以是存储器设备20的部分区域。根据实施例，部分区域可以是从ate2接收的地址信息，即，从开始地址到结束地址的区域。根据另一实施例，部分区域可以包括与可疑缺陷区域y1相邻的区域的存储器单元。根据又一实施例，除了存储器设备20的访问单元之外，部分区域可以是窄区域，例如页面或块单元。

存储器设备20可以包括主单元区域21和选项单元区域25。通常，在主单元区域21的存储器单元中对数据进行编程、读取和擦除。如果主单元区域21的任何存储器单元有缺陷，则可以根据调试使用选项单元区域250的存储器单元来替换有缺陷的单元。

更具体地，可以以诸如存储块单元等存储器访问单元擦除存储器设备20，以页面为单位对存储器单元20进行编程，并且以单元为单位读取存储器设备20。考虑这样的命令执行单元，如果主单元区域21中的任何单元有缺陷，则包括缺陷单元的页面或块x1由于缺陷而可能不可用。在这种情况下，存储器设备20可以通过调试被选项单元区域的页面或块x2来替换，而不是被包括主单元区域中的缺陷单元的页面或块x1替换。

根据一些实施例，存储器设备20将通过调试替换的地址信息更新到ftl(文件传输层)，并且bist模块10可以对替换后的地址的存储器单元执行测试操作。而且，根据一些实施例，bist模块10可以将包括调试结果的测试结果输出到ate2，该调试结果包括替换后的地址信息。

根据一些实施例，存储器设备20可以是诸如sram、dram和sdram等易失性存储元件，或者诸如rom、prom、eprom、eeprom、nand闪存设备、nor闪存设备、电阻变化存储器设备(rram)、相变存储器设备(pram)、磁阻存储器设备(mram)和铁电存储器设备(fram)等非易失性存储元件，以及包括它们的存储器组件。同样，存储器设备20不限于存储器元件或存储器封装，并且可以是例如通过组合存储器组件而形成的存储器模块、存储器卡或存储器棒。

图4是用于详细地说明图2的命令fsm模块的框图，以及图5是用于详细地说明图2的直接访问控制器的框图。图6是用于详细地说明图2的多路复用器的框图。参照图4，命令fsm模块200可以包括第一地址生成器210、操作模块220、240和250以及比较模块230。第一地址生成器210生成用于防问测试区域的访问地址。

根据一些实施例，第一地址生成器210可以通过从存储器设备20的整个区域上的开始地址增加或减少地址索引来自主地生成访问地址，直到结束地址为止。此时，根据命令fsm模块200所要执行的测试过程，可以生成关于选项单元区域的访问地址，或者可以生成关于主单元区域的访问地址。

根据一些实施例，第一地址生成器210还可以生成关于测试过程设置的部分区域的访问地址。此时，部分区域根据实施例可以是主单元区域的至少一部分，并且根据另一实施例可以是选项单元区域的至少一部分。

操作模块220、240和250可以根据测试过程对与第一地址生成器210所生成的访问地址add_gen相对应的存储器单元上的数据执行编程、读取或擦除。该测试过程可以包括至少一个操作命令作为预设序列的操作命令集。将在图8和图9中给出更具体的描述。

根据一些实施例，当读取操作模块220根据预设序列而被启用时，它可以读取测试区域的存储器单元中存储的数据dout。读取到的数据可以存储在测试寄存器(未示出)中。根据一些实施例，当编程操作模块240根据预设序列而被启用时，它可以将数据din编程到测试区域的存储器单元中。此时，要编程的数据din根据实施例可以是从ate2接收的数据data，或者根据另一实施例可以是从ate2接收的数据模式。根据一些实施例，当擦除操作模块250根据预设序列而被启用时，它可以擦除测试区域的存储器单元的数据。

比较模块230可以将从与访问地址相对应的存储器单元读取到的数据与目标数据进行比较，并且输出比较结果作为测试结果。测试寄存器可以存储目标数据和读取到的数据，并且比较模块230可以将两个数据进行比较。如果读取到的数据与目标数据匹配，则比较模块230可以使读取操作模块220重新启用以执行重新读取，并且如果重新读取到的数据与目标数据不匹配，则比较模块230可以执行调试。

如上所述，通过用选项单元区域x2的一部分替换主单元区域x1的一部分并将其重新映射来执行调试，并且可以将重新映射信息存储在存储器设备20的ftl(文件传输层)和测试寄存器中。根据一些实施例，重映射信息可以包括被调试单元的调试计数和地址信息。

根据实施例，比较模块230的比较结果包括以下项中的至少一项：与目标数据匹配或不匹配、当不匹配时是否进行调试、以及当不匹配时单元的地址信息。测试寄存器可以存储比较结果。即，ate2可以根据比较模块230的比较结果来检查存储设备2的缺陷是否存在以及缺陷的位置。

作为示例，如果调试超过预设次数，则比较模块230确定调试后的存储器失败并可以输出测试结果。此时，测试结果可以包括对其执行调试的存储器单元的地址信息。

参照图5，直接访问控制器300可以包括第二地址生成器310、自动读取模块320、自动编程/擦除模块330和自动比较模块340。第二地址生成器310可以生成关于测试区域的存储器单元的访问地址add_gen。根据一些实施例，可以基于从ate2接收到的地址信息通过从起始地址add_s到结束地址add_f增加或减少地址索引来生成访问地址add_gen。

从ate2接收到的地址信息根据实施例可以仅是可疑缺陷区域y的地址信息，并且根据另一实施例可以是包括可疑缺陷区域y的宽区域的地址信息。备选地，根据一些实施例，访问地址add_gen可以基于从ate2接收到的可疑缺陷区域y的地址信息通过增加或减少到相邻区域的地址索引来设置测试区域。

可以基于直接访问命令cmd_test或启用信号来启用和操作自动读取模块320、自动编程/擦除模块330和自动比较模块340中的至少一个。自动读取模块320可以读取存储在与访问地址相对应的存储器单元中的数据。自动编程/擦除模块330可以自动对与访问地址相对应的存储器单元中的相同数据进行编程，或者可以自动地擦除编程后的数据。

自动比较模块340可以将针对与访问地址相对应的每个存储器单元读取到的数据与目标数据进行比较，并且输出比较结果。作为比较的结果，如果该数据与目标数据相同，则自动比较模块340可以输出“通过”，并且如果数据与目标数据不同，则自动比较模块340可以通过测试接口100将“失败”作为测试结果输出到ate2。

参照图6，多路复用器400可以包括第一多路复用器410和第二多路复用器420。第一多路复用器410将命令fsm模块200或直接访问控制器300接收到的操作命令cmd_op和访问地址add_gen输出到存储器设备20，以根据与该存储器设备20的访问地址add 相对应的存储器单元中的操作命令cmd_op来执行操作。第二多路复用器420将命令fsm模块200或直接访问控制器300接收到的数据din输出并编程到存储器设备20，或者接收存储器设备20读取到的数据dout并将其发送到命令fsm模块200或直接访问控制器300。

图7是用于说明根据本发明一些实施例的测试方法的流程图，以及图8是用于说明根据一些实施例的测试方法的流程图。图9是用于说明根据一些实施例的测试方法的过程的概念图。图10是用于说明根据一些实施例的测试方法的流程图。

根据一些实施例的测试方法，存储器测试装置从自动存储器设备接收测试命令(s10)。存储器测试装置检查接收到的测试命令(输入命令)是fsm操作命令还是直接访问命令(s20)。作为示例，如果接收到的测试命令是fsm操作命令，则存储器测试装置根据fsm操作命令对测试区域进行测试(s30、s31)。

参照图8，生成用于访问存储器设备的访问地址(s32)。根据fsm操作命令的访问区域根据实施例可以是存储器设备的整个区域，或者根据另一实施例可以是存储器设备的部分区域。根据一些实施例，访问区域可以是存储器设备的主单元区域的全部或一部分，并且根据一些实施例，访问区域可以是存储器设备的选项单元区域的全部或一部分。

存储器测试装置可以基于fsm的操作命令来执行至少一个测试过程以对测试区域进行测试(s33)。根据一些实施例，fsm操作命令可以包括选项单元区域的测试过程、主单元区域的测试过程、以及主单元区域的保留测试过程。存储器测试装置包括有限状态机，并且有限状态机包括至少一个测试过程，并且可以包括要根据至少一个测试过程以预设序列执行的至少两个或更多个操作命令集。

根据一些实施例的选项单元区域的测试过程可以是以下项中的至少一项：针对选项单元区域中的每个页面或每个扇区执行擦除操作、对选项单元区域中的数据进行编程、以及读取在选项单元区域中被编程的数据。而且，选项单元区域的测试过程可以在执行上述操作之后将测试结果存储在测试寄存器中。

根据一些实施例的主单元区域的测试过程可以包括以下项中的至少一项：针对主单元区域中的每个页面或每个扇区执行擦除操作、对主单元区域中的预设数据进行编程、读取在主单元区域中被编程的数据、比较读取到的数据是否与目标数据相同、以及以数据模式或反向数据模式对主单元区域执行测试。此外，主单元区域的测试过程可以将测试结果存储在测试寄存器中。

根据一些实施例的主单元区域的保留测试过程是在存储器设备的保留操作之后执行的测试命令。更具体地，保留测试过程可以是以下项中的至少一项：从主单元区域中读取数据、比较读取到的数据是否与目标数据相同、以及以数据模式或反向数据模式在主单元区域中执行测试。另外，保留测试程序可以将测试结果存储在测试寄存器中。

将参照图9更具体地描述该过程。作为示例性实施例，首先，可以在通过访问地址访问每个单元的同时，对选项单元区域执行测试。针对每个操作单元(页面/扇区/片(mat))，首先对选项单元区域的至少一个单元执行擦除操作，然后根据擦除执行结果来确定接下来要执行的操作命令。

如果擦除执行结果是通过，则在选项单元区域的该单元中对数据“00”进行编程，并且对数据“ff”进行编程。作为程序执行结果，从单元中读取数据“00”，并且将根据程序操作和读取操作的测试结果作为读取执行结果存储在测试寄存器中。如果测试寄存器中存储的读取到的数据与目标数据匹配，则可以确定选项单元区域的单元通过。如果确定选项单元范围的所有单元都通过，则通过经由访问地址访问主单元区域中的单元之一来执行测试。

首先，针对每个操作单元(页面/扇区/片)对主单元区域的至少一个单元执行擦除操作，然后根据擦除执行结果来确定接下来要执行的操作命令。如果擦除执行结果通过，则在选项单元区域的单元中对数据“00”进行编程。在执行程序之后，再次从该单元中读取数据“00”，并且将根据读取操作的测试结果存储在测试寄存器中。如果测试寄存器中存储的读取到的数据与编程后的数据匹配为“00”，则对该单元执行反相数据模式ckbdb测试。将执行数据模式测试的结果存储在测试寄存器中。

当确定测试寄存器中存储的数据模式测试的执行结果通过时，将保留应用于主单元区域。在针对每个操作单元(页/扇区/片)对保留主单元区域执行擦除操作之后，读取数据“ff”，执行数据模式测试ckbd，将执行结果存储在测试寄存器中。以这种方式，可以基于前一操作命令的执行结果不同地改变要在下一步骤中执行的操作命令，并且存储器装置可以在不受到自动测试装备干预的情况下利用测试过程不同地重新组合的操作命令集来来执行测试。然而，范围不限于图9中所示的实施例，并且可以依赖于设计来改变和应用各种测试程序。

存储器测试装置可以根据测试过程将临时测试结果存储在测试寄存器中(s34)。临时测试结果可以包括测试是否完成、测试是通过还是失败、以及在预定存储器单元中是否存在缺陷。如果怀疑存储器设备的至少一个单元有缺陷，则存储器测试装置可以执行调试(s35)。是否怀疑缺陷的情况是从预定存储器单元读取到的数据在进行比较时与目标数据不匹配的情况，并且可以执行调试。

如上所述，通过用选项单元区域的一部分x2来替换主单元区域的一部分x1并将其重新映射来执行调试，并且可以将重新映射信息存储在存储器设备的ftl(文件传输层)和测试寄存器中。根据一些实施例，重新映射信息可以包括被调试单元的调试计数和地址信息。根据实施例，可以在调试之后用测试结果来更新测试寄存器中存储的临时测试结果。要发送到自动测试装备的测试结果可以包括以下项中的至少一项：与目标数据匹配或不匹配、在不匹配时是否进行调试、以及在不匹配时单元的地址信息。因此，自动测试装备可以根据测试过程容易地检查存储器设备的缺陷的存在/不存在以及缺陷的位置(s36)。作为示例，如果接收到的测试命令是直接访问命令，则存储器测试装置根据直接访问命令对测试区域进行测试(s40、s41)。

参照图10，生成用于访问测试区域的访问地址(s42)。基于从自动测试装备接收到的地址信息add_s、add_f，测试区域可以是存储器设备中包括的区域。根据实施例，测试区域可以是自动测试装备设置的可疑缺陷区域，并且根据另一实施例，测试区域可以是包括自动测试装备设置的可疑缺陷区域的宽区域的地址信息。

存储器测试装置可以通过基于直接访问命令对测试区域执行自动操作来执行测试(s43)。自动操作可以包括自动编程/擦除操作、自动读取操作和自动比较操作。自动编程/擦除操作可以针对与访问地址相对应的每个存储器单元对相同的预设数据进行编程或擦除所存储的数据。自动读取操作可以读取与访问地址相对应的存储器单元中存储的数据，并且将其作为输出数据输出。自动比较操作可以将针对与访问地址相对应的每个存储器单元读取到的数据与接收到的目标数据进行比较，并且将比较结果输出为通过/失败。

直接访问命令可以是根据一些实施例的执行自动操作之一的操作命令，或者可以是确定自动操作中的序列并按顺序执行它们的至少两个或更多个操作命令。存储器测试装置可以将对测试区域执行fsm操作命令或直接访问命令的测试结果返回给自动测试装备(s50)。

测试结果可以是接收到的命令(输入命令)是通过还是失败。根据一些实施例，测试结果可以包括通过/失败以及在失败的情况下失败的存储器单元的地址信息。根据一些实施例，测试结果还可以包括根据测试操作的输出数据。而且，根据一些实施例，测试结果还可以包括是否对调试地址信息进行调试。

在结束详细说明时，本领域技术人员将理解，可以在不实质上脱离本发明的原理的情况下，对优选实施例进行许多变化和修改。因此，本发明所公开的优选实施例是用于一般性和描述性意义，且不用于限制目的。