在半導體記憶體中,例如一個1G的DRAM,代表一個半導體晶片上擁有10億個能夠記憶1 bit的資訊單位。
如果這10億個記憶體單元中,只要有一個不良的單元出現,那么這一個半導體晶片就成了不良品。然而只要思考一下,就會發現這是非常不經濟的做法。
需要擁有多少個備用記憶體
在上述這樣的情形中,努力進行的解決方案稱為“冗余度(redundancy)”。冗余度指的是,在記憶體原本的記憶容量之外,追加制作“備用記憶體單元”,萬一原本的記憶體單元里發生不良時,透過切換至備用記憶體單元,而盡可能地拯救半導體。
這種方式很類似當人類發生腦中風而身體機能的一部份受到損害時,利用復健使原本死掉的腦細胞作用,由其他未使用的腦細胞代為運作。
如圖3-5-1所示,半導體的冗余電路,包括了備用記憶體單元,以及使原本的記憶體與備用記憶體單元之間的連接,進行電路的切換。
記憶體單元的切換,一般透過使用雷射切斷原先制作在半導體片上的多晶矽保險絲,來進行動作。
晶圓針測制程的Tester,將記憶體半導體的不良內容與不良記憶
體單元在晶片里的位置,以及點狀缺陷、線狀缺陷、塊狀缺陷等缺陷狀態等,依此判斷是否能夠經由切換得以修復半導體等,并記錄這些數據。
針對判定可以切換的晶片,將載有該晶片的晶圓放置到“雷射補修機”上,根據記錄數據及修正內容,進行補修。經過補修的半導體晶片,將再次通過晶圓針測制程,確認切換動作是否成功,若成功則可重新判為良品。
經由以上說明可以發現的是,判斷需要準備多少個備用記憶體單元,是一件重要的事。也就是說,擁有較多的備用記憶體單元半導體的拯救率雖然提高,但半導體晶片的尺寸也因而變大,使得晶圓上能制作的半導體晶片數量減少。圖3-5-2為半導體的拯救率范例。
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原文標題:冗余電路保險措施的導入---“以防萬一”備用記憶體的機制
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