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Dokumentenidentifikation DE10228527B3 04.03.2004
Titel Verfahren zum Überprüfen der Refresh-Funktion eines Informationsspeichers
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Spirkl, Wolfgang, Dr., 82110 Germering, DE;
Richter, Detlev, 81825 München, DE
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Anmeldedatum 26.06.2002
DE-Aktenzeichen 10228527
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 04.03.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.03.2004
IPC-Hauptklasse G11C 29/00
IPC-Nebenklasse G11C 11/406   
Zusammenfassung In einem ersten Schritt wird ermittelt, ob auf dem Informationsspeicher Refresh-Anorderungsimpulse (Ref) erzeugt werden und, wenn ja, in welchen zeitlichen Abständen (t) zueinander diese Refresh-Anforderungsimpulse (Ref) erzeugt werden. Anschließend werden einer Steuereinheit (CTRL) des Informationsspeichers anstelle der Refresh-Anforderungsimpulse (Ref) Refresh-Testimpulse (RTest) zugeführt, welche außerhalb des Informationsspeichers erzeugt sind, mittels derer (RTest) dann eine auf dem Informationsspeicher befindliche Refresheinrichtung überprüft wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Refresh-Funktion eines Informationsspeichers.

Bestimmte Arten von Informationsspeichern, insbesondere solche mit Speicherzellen vom dynamischen Typ, bedürfen innerhalb vorgegebener Zeiträume sogenannter Refreshvorgänge. Dabei wird die in einer Speicherzelle gespeicherte Information kurzzeitig ausgelesen und unverändert wieder in die Zelle eingeschrieben. Ohne solche Refreshvorgänge verlören die Speicherzellen die in ihnen gespeicherten Informationen innerhalb kürzester Zeit. Der Grund dafür liegt in der Konstruktion der Speicherzellen: die in ihnen gespeicherte Information wird durch nicht vermeidbare Leckströme beständig abgebaut, so daß sie bei Ausbleiben der Refreshvorgänge nach einer gewissen Zeit beim Auslesen nicht mehr als die ursprüngliche Information erkennbar ist. Dies ist der einschlägigen Fachwelt allgemein bekannt.

Aus diesem Grund weisen heutzutage viele dieser Informationsspeicher eine Refresheinrichtung auf, welche in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien den Refreshvorgang automatisch oder auf Anforderung hin ausführt. Da solche Refreshvorgänge eine endliche Zeit zu ihrer Ausführung benötigen, gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Ablauf dieser Refreshvorgänge geeignet mit dem üblichen Betrieb des Informationsspeichers zeitlich zu verzahnen. Wie alle anderen Bestandteile solcher Informationsspeicher müssen auch diese Refresheinrichtungen auf ihre Funktion geprüft werden. Beispielsweise aus der DE 100 04 958 A1 ist ein Verfahren zum Testen der Refresheinrichtung eines Informationsspeichers bekannt.

Nachteil dieses Verfahrens ist, dass es bei Auftreten eines Fehlers im Testfall nicht bekannt ist, ob eine oder mehrere Komponenten der getesteten Refresheinrichtung defekt ist/sind.

Aus der US 6 246 619 B1 ist ein Verfahren zum Überprüfen der Refresh-Funktion eines Informationsspeichers bekannt, bei dem ermittelt wird, ob auf dem Informationsspeicher Refreshzyklen ausgeführt werden und in welchen zeitlichen Abständen zueinander diese sind. Weiterhin ist in US 6 392 948 B1 ein Verfahren zum Überprüfen der Refresh-Funktion eines Informationsspeichers beschrieben, bei dem die Überprüfung der Refresheinrichtung durch eine Steuereinheit gesteuert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Überprüfen der Refresh-Funktion eines Informationsspeichers anzugeben, das genauere Rückschlüsse auf die Ursachen auftretender Fehlfunktionen zulässt.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die (einzige) Figur der Zeichnung zeigt schematisch einzelne Elemente eines Informationsspeichers sowie den Fluß von Signalen, soweit für die Erfindung von Bedeutung.

In der Figur sind diejenigen für die vorliegende Erfindung bedeutsamen Elemente, die Bestandteil des zu überprüfenden Informationsspeichers sind, innerhalb einer strichpunktierten Linie dargestellt. Dies sind ein (in der Regel frei schwingender) interner Oszillator Osc, ein Zähler Cnt, eine Multiplexeinrichtung MUX, eine Steuereinheit CTRL und ein Speicherzellenfeld MEM mit den zu refreshenden Speicherzellen und mit einer Refresheinrichtung. Die Refresheinrichtung kann beispielsweise von der Art sein wie in der bereits genannten DE 100 04 958 A1 vorgestellt. Weiterhin ist noch eine Anschlussfläche pd des Informationsspeichers angedeutet. Mit Ausnahme der Anschlussfläche pd und der Multiplexeinrichtung MUX sind sämtliche gezeigten Elemente auch bereits bei einem solchen Informationsspeicher vorhanden, der nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren testbar ist. Dies bedeutet, dass es nur eines sehr geringen Aufwands und vor allem einer sehr geringen zusätzlichen Chipfläche bedarf, um einen herkömmlichen Informationsspeicher so auszustatten, dass seine Refresh-Funktion mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens testbar ist. Außerhalb des Informationsspeichers sind noch ein externer, frei schwingender Oszillator Oscext und ein externer Zähler Cntext vorgesehen, die der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Beide können beispielsweise Bestandteil eines Testautomaten sein. Es sind auch (übliche) Anwendungsfälle von Informationsspeichern bekannt, bei denen auch für den Normalbetrieb des Informationsspeichers bereits ein externer Oszillator vorhanden ist. Ein solcher Oszillator kann dann selbstverständlich als vorstehend genannter externer, frei schwingender Oszillator Oscext verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft nun folgendermaßen ab: In einem ersten Schritt wird ermittelt, ob auf dem Informationsspeicher, der z. B. ein integrierter Halbleiterspeicher vom Typ DRAM sein kann, Refreshanforderungsimpulse Ref erzeugt werden. Bei einem intakten Informationsspeicher dienen diese Refreshanforderungsimpulse Ref im Normalbetrieb dazu, einen Refreshvorgang auszulösen. In der Praxis bestehen hohe Anforderungen an diese Refreshanforderungsimpulse Ref: zum einen sollen sie einen vorgegebenen zeitlichen Abstand voneinander einhalten. Wenn dieser Abstand überschritten ist, wird die garantierte sogenannte Retentionzeit (= vom Speicherhersteller garantierte Mindestzeitdauer, innerhalb derer gespeicherte Information noch nicht „verloren geht") überschritten, d. h., notwendige Refreshvorgänge finden nicht rechtzeitig oder nicht vollständig statt, was Datenverluste zur Folge haben kann. Andererseits sollen solche Refreshanforderungsimpulse Ref aber auch nicht allzu häufig auftreten, weil dann nämlich Refreshvorgänge öfters als technisch notwendig ausgeführt würden mit der Folge unnötig erhöhten Stromverbrauchs. Infolgedessen wird im ersten Schritt nicht nur ermittelt, ob die Refreshanforderungsimpulse Ref überhaupt auftreten, sondern auch, in welchem zeitlichen Abstand zueinander sie auftreten. Wenn bei dieser Prüfung also ermittelt wird, dass die Refreshanforderungsimpulse Ref überhaupt auftreten und auch zur rechten Zeit, so liegt bereits ein erstes Teilergebnis fest, welches besagt, dass eine erste Voraussetzung zur Durchführung von regulären Refreshvorgängen im Normalbetrieb des Informationsspeichers erfüllt ist.

In der Zeichnung ist eine Anschlußfläche pd des Informationsspeichers dargestellt, an der der vorgenannte Test der Refreshanforderungsimpulse Ref vorgenommen werden kann. Diese Anschlußfläche pd kann auch mit einem Pin eines Bausteins verbunden sein, der den Informationsspeicher enthält, so dass die Refreshanforderungsimpulse Ref (bausteinextern) an diesem Pin anliegen und somit auch abgreifbar sind. Soweit entsprechend klein dimensionierte Probenadeln bzw. Testelektroden zur Verfügung stehen, kann die vorgenannte Ermittlung aber auch direkt an einer entsprechenden Leiterbahn des Informationsspeichers durchgeführt werden, so dass in einem solchen Fall eine solche Anschlußfläche pd nicht notwendig ist.

Im Normalbetrieb eines Informationsspeichers wird der übliche Refreshvorgang in der Art durchgeführt, dass einer Schaltung, die sich allgemein als Steuereinheit CTRL bezeichnen läßt, die Refreshanforderungsimpulse Ref zugeführt werden. Die Steuereinheit CTRL, die wichtige Steuersignale und/oder Datensignale zum Betrieb des Speicherzellenfeldes MEM samt seiner Refresheinrichtung bereit stellt und diese dem Speicherzellenfeld MEM zuführt, modifiziert einen Teil dieser Signale bei aktuellem Vorliegen eines Refreshanforderungsimpulses Ref so, dass innerhalb eines einzigen Zyklus nicht nur eine Speicherzelle regulär ausgelesen (oder beschrieben, je nach Anforderung) wird, sondern dass auch Speicherzellen (üblicherweise sämtliche Speicherzellen entlang einer Wortleitung) rerefresht werden. Letzteres findet im Allgemeinen innerhalb des Zyklus vor dem Lesen bzw. Schreiben statt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hingegen werden der Steuereinheit CTRL anstelle der Refreshanforderungsimpulse Ref Refreshtestimpulse RTest zugeführt, welche wiederum dem Informationsspeicher beispielsweise mittels eines externen, frei schwingenden Oszillators Oscext und eines daran angeschlossenen externen Zählers Cntext von extern zugeführt werden. Damit lässt sich genau eine gewünschte Anzahl von Refreshtestimpulsen RTest je Zeiteinheit einstellen und somit deren zeitlicher Abstand voneinander; man ist im Testfall unabhängig von der auf dem Informationsspeicher selbst realisierten Anzahl von Refreshanforderungsimpulsen Ref je Zeiteinheit.

Ein Umschalten zwischen Zuführen der Refreshanforderungsimpulse Ref und Zuführen der Refreshtestimpulse RTest kann mittels einer Multiplexeinrichtung MUX erfolgen. Diese kann so ausgelegt sein, dass sie im Normalbetrieb des Informationsspeichers eine sogenannte Ruhestellung aufweist, in der die Refreshanforderungsimpulse Ref auf die Steuereinheit CTRL durchgeschaltet werden, während im Testbetrieb ein dem Informationsspeicher von extern zugeführtes Testsignal Test mit einem vorgegebenen Signalpegel an die Multiplexeinrichtung MUX angelegt wird, um diese entsprechend zu steuern, d. h., umzuschalten. Das Testsignal Test kann auch ein gegebenes elektrisches Potential sein, welches als solches unabhängig von einem Testbetrieb bereits auf dem Informationsspeicher vorhanden ist und das im Testfall an die Multiplexeinrichtung MUX anlegbar ist.

Solange die Refreshtestimpulse RTest der Steuereinheit CTRL zugeführt werden, wird die Refresheinrichtung auf ihre Funktion überprüft, gesteuert durch die Steuereinheit CTRL. Dabei ist es vorteilhaft, wenn diese Überprüfung so durchgeführt wird wie in der eingangs bereits angegebenen DE 100 04 958 A1 offenbart.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also, auf einfache Weise und fast ohne Aufwand an zusätzlicher Fläche auf dem Informationsspeicher festzustellen, ob seine einzelnen Komponenten, die am Zustandekommen von Refreshvorgängen beteiligt sind (vorliegend also: speicherinterner Oszillator Osc mit nachgeschaltetem Zähler Cnt, Steuereinheit CTRL sowie die Refresheinrichtung selbst), bestimmungsgemäß funktionieren.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Überprüfen der Refresh-Funktion eines Informationsspeichers mit folgenden Merkmalen:

    – Es wird ermittelt, ob auf dem Informationsspeicher Refreshanforderungsimpulse (Ref) erzeugt werden und in welchen zeitlichen Abständen (t) zueinander,

    – Einer Steuereinheit (CTRL) des Informationsspeichers werden anstelle der Refreshanforderungsimpulse (Ref) Refreshtestimpulse (RTest) zugeführt, welche außerhalb des Informationsspeichers erzeugt sind,

    – Mittels der Refreshtestimpulse (RTest) wird eine auf dem Informationsspeicher befindliche Refresheinrichtung überprüft.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung der Refresheinrichtung durch die Steuereinheit (CTRL) gesteuert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Refreshtestimpulse (RTest) und die Refreshanforderungsimpulse (Ref) einer Multiplexeinrichtung (MUX) zugeführt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Multiplexeinrichtung (MUX) mittels eines Testsignals (Test) gesteuert wird.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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