一种相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片选择方法技术

本发明专利技术公开了一种相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片选择方法，其特征是包括如下步骤：对所有存储裸片分别进行绑定前的测试，抛弃不可修复的存储裸片；将可修复存储裸片按照修复成无故障存储裸片所需的冗余行数量和冗余列数量之和进行降序排列；选择可修复存储裸片堆叠成相邻层冗余共享三维存储器。本发明专利技术能充分利用相邻层存储裸片的冗余行和冗余列，有效地提高三维存储器的成品率，并且减少三维存储器中TSVs的数量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维存储器技术，特别是通过选择存储裸片进行堆叠以提高三维存储器成品率的方法。
技术介绍
三维集成电路通过TSVs(Through Silicon Vias)在垂直方向上将芯片进行堆叠能够有效地提升电路的性能，减少互连线的延迟和功耗，具有广泛的应用前景。而基于三维集成技术的三维存储器也成功应用于商业中。三维存储器通过TSVs来实现各层存储裸片间的信号传输，从而可以有效的提高信号传输带宽。但是，由于三维存储器是由多层存储裸片堆叠而成的，任何一层存储裸片有故障，都将导致整个三维存储器的失效。因此，与二维存储器相比，三维存储器的成品率更低。此外，TSVs也是导致三维存储器成品率降低的一个因素。TSVs是经过复杂的工艺制造而成，由于工艺的不成熟，TSVs存在一定的缺陷率。TSVs的数量越多，失效TSVs的数量也就越多，三维存储器的成品率也就越低。成品率问题已成为三维存储器设计和制造中亟需解决的一个关键问题。若不能有效地提高三维存储器的成品率，三维存储器就无法实现大规模的量产。为了提高存储器的成品率，二维存储器通常采用行列冗余修复的方式。所谓行列冗余修复是指当存储单元出现故障时，将此故障单元所在的行或列的地址映射到冗余行或冗余列，达到修复存储器的目的。二维存储器的修复方法可以直接应用于三维存储器中，即对每一个存储裸片都进行行列冗余修复。但由于存储裸片中的故障不是均匀分布的，有的存储裸片故障较多，所含的冗余和和冗余列不够用；而有的存储裸片故障较少，剩余大量的冗余行和冗余列。而在三维存储器中即使只有一个存储裸片不能被修复，而其余的存储裸片还剩下大量的冗余行和冗余列，此三维存储器也得被抛弃。这种现象不仅造成了三维存储器的低成品率，也导致了冗余行和列的极大浪费。为了充分利用三维存储器中各层存储裸片的冗余行和冗余列，学者们提出了冗余共享的三维存储器修复策略，即存储裸片在进行故障修复时不仅能够使用自身所含的冗余行和冗余列，还能够使用其它层存储裸片的冗余行和冗余列。如在文献C.W.Chou,Y.-J.Huang,J.-F.Li,“Yield-Enhancement Techniques for 3D Random Access Memories”,In Proceeding of International Symposium on VLSI Design,Automation and Test,pp.104-107,2010中提出的将存储裸片根据修复时所需的冗余行和冗余列数量进行分类，然后将不同类的存储裸片进行堆叠，通过不同类存储裸片的冗余共享以提高三维存储器的成品率。虽然Chou等人的方法能够提高三维存储器的成品率，但此方法只适用于两层冗余共享三维存储器。两层冗余共享三维存储器是指存储裸片所含的冗余行和冗余列除了能被自身使用外，仅能被另一个存储裸片使用。如在一个含有4层存储裸片的两层冗余共享的三维存储器中，第一层和第二层存储裸片的冗余行和冗余列能够共享使用，第三层和第四层的冗余行和冗余列能够共享使用，但第一层、第二层存储裸片所含的冗余行和冗余列却不能被第三层和第四层的存储裸片使用，此种结构的三维存储器称为两层冗余共享三维存储器。为了克服Chou等人所提方法的局限性，Lee等人在文献J.Lee,K.Park,S.Kang,“Yield Enhancement Techniques for 3D Memories by Redundancy Sharing among All Layers”,ETRI Journal,34(3),pp.388–398,2012中提出了全局冗余共享的修复方法。全局冗余共享是指三维存储器中每层储裸片所含的冗余行和冗余列能被所有的存储裸片使用，使用全局冗余共享结构的三维存储器称为全局冗余共享三维存储器。如在一个含有4层存储裸片的全局冗余共享三维存储器中，任意一层存储裸片所含的冗余行和冗余列能被第一层、第二层、第三层和第四层的存储裸片使用。虽然Lee等人的方法能够有效地提高三维存储器的成品率，但要耗费大量的TSVs，并且会提高三维存储器的访问延迟，降低了三维存储器的性能。若将TSVs的成品率考虑进去，全局冗余共享三维存储器的成品率要远低于Lee等人文献中的数据。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术的不足之处，提出了一种相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片选择方法，通过有选择的堆叠存储裸片以充分利用相邻层存储裸片的冗余行和冗余列，有效地提高三维存储器的成品率，并且减少三维存储器中TSVs的数量。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片选择方法的特点是：假设有N个存储裸片，每个存储裸片含有SR个冗余行和SC个冗余列，定义任意一个相邻层冗余共享三维存储器均是从所述N个存储裸片中选择L个存储裸片堆叠而成的；任意一个相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片从最底层到最高层依次编号为1，2，3，…，k，…，L，1≤k≤L；第1层存储裸片进行故障修复时能使用第1层和第2层存储裸片的冗余行和冗余列，第q层存储裸片进行故障修复时能使用第q-1层、第q层和第q+1层的冗余行和冗余列，第L层存储裸片进行故障修复时能使用第L-1层和第L层的冗余行和冗余列，2≤q≤L-1；所述存储裸片选择方法是按如下步骤进行：步骤一、对所述N个存储裸片分别进行绑定前的测试，得到每个存储裸片被修复成无故障存储裸片时各自所需的冗余行的数量和冗余列的数量；若任一存储裸片被修复成无故障存储裸片所需冗余行的数量大于3×SR或者所需要冗余列的数量大于3×SC，则将相应存储裸片作为不可修复的存储裸片，将所有不可修复的存储裸片的数量记为M；从而获得可修复存储裸片的数量为N-M；步骤二、将数量N-M分别赋给变量NUM和RES；步骤三、将NUM个可修复存储裸片按照修复成无故障存储裸片所需的冗余行数量和冗余列数量之和进行降序排列，形成降序的NUM个可修复存储裸片集合，记为A＝{A1,A2,…,Ai,…,ANUM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片选择方法，其特征是：假设有N个存储裸片，每个存储裸片含有SR个冗余行和SC个冗余列，定义任意一个相邻层冗余共享三维存储器均是从所述N个存储裸片中选择L个存储裸片堆叠而成的；任意一个相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片从最底层到最高层依次编号为1，2，3，…，k，…，L，1≤k≤L；第1层存储裸片进行故障修复时能使用第1层和第2层存储裸片的冗余行和冗余列，第q层存储裸片进行故障修复时能使用第q‑1层、第q层和第q+1层的冗余行和冗余列，第L层存储裸片进行故障修复时能使用第L‑1层和第L层的冗余行和冗余列，2≤q≤L‑1；所述存储裸片选择方法是按如下步骤进行：步骤一、对所述N个存储裸片分别进行绑定前的测试，得到每个存储裸片被修复成无故障存储裸片时各自所需的冗余行的数量和冗余列的数量；若任一存储裸片被修复成无故障存储裸片所需冗余行的数量大于3×SR或者所需要冗余列的数量大于3×SC，则将相应存储裸片作为不可修复的存储裸片，将所有不可修复的存储裸片的数量记为M；从而获得可修复存储裸片的数量为N‑M；步骤二、将数量N‑M分别赋给变量NUM和RES；步骤三、将NUM个可修复存储裸片按照修复成无故障存储裸片所需的冗余行数量和冗余列数量之和进行降序排列，形成降序的NUM个可修复存储裸片集合，记为A＝{A1,A2,…,Ai,…,ANUM}，Ai表示第i个可修复存储裸片；将第i个可修复存储裸片Ai的标识符记为Si，构成标识符集合S＝{S1,S2,…,Si,…,SNUM}；将第i个可修复存储裸片Ai修复成无故障存储裸片所需的冗余行数量记为Ri，冗余列数量记为Ci，1≤i≤NUM；步骤四、定义变量m，令m＝1；定义循环变量j；初始化标识符集合S＝{S1,S2,…,Si,…,SNUM}中NUM个变量的值均为0，表示NUM个可修复存储裸片均能被选择用来堆叠相邻层冗余共享三维存储器；步骤五、定义NUM个中间变量的集合表示第i个中间变量，是在堆叠第m个相邻层冗余共享三维存储器时第i个可修复存储裸片Ai的标识符；定义L个变量的集合表示第k个变量，用于存储第m个相邻层冗余共享三维存储器的第k层所选择的可修复存储裸片的序号；步骤六、令j＝1；将S1赋值给将S2赋值给…，将Si赋值给…，将SNUM赋值给步骤七、判断j≤L是否成立，若成立，则执行步骤八；否则，执行步骤十三；步骤八、判断从所述降序的NUM个可修复存储裸片集合A中是否能选择一个可修复存储裸片作为第m个相邻层冗余共享三维存储器的第j层；若选择成功，则表示选择了第个可修复存储裸片作为第m个相邻层冗余共享三维存储器的第j层，并执行步骤九；若选择不成功，执行步骤十；步骤九、将j+1的值赋给j，转到步骤七执行；步骤十、在标识符集合S＝{S1,S2,…,Si,…,SNUM}中，将值为0且序号最小的标识符赋值为1；步骤十一、将RES‑1赋给RES；步骤十二、若RES≥L成立，则转到步骤六执行；否则表示在所述降序的NUM个可修复存储裸片集合A中已无法选择L个可修复存储裸片堆叠成一个相邻层冗余共享三维存储器，程序结束；步骤十三、将第个可修复存储裸片作为第m个相邻层冗余共享三维存储器的第1层、将第个可修复存储裸片作为第m个相邻层冗余共享三维存储器的第2层、……、将第个可修复存储裸片作为第m个相邻层冗余共享三维存储器的第k层、……、将第个可修复存储裸片作为第m个相邻层冗余共享三维存储器的第L层，从而堆叠成第m个相邻层冗余共享三维存储器；步骤十四、在标识符集合S＝{S1,S2,…,Si,…,SNUM}中，将第个标识符、第个标识符、……、第个标识符、……、第个标识符均设为1；步骤十五、将RES‑L的值赋给RES；步骤十六、将m+1的值赋给m；步骤十七、判断RES≥L是否成立，若成立，则转到步骤五执行；否则，表示在所述降序的NUM个可修复存储裸片集合A中已无法选择L个可修复存储裸片堆叠成一个相邻层冗余共享三维存储器，程序结束。...

【技术特征摘要】
1.一种相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片选择方法，其特征是：假设有N个存储裸片，每个存储裸片含有SR个冗余行和SC个冗余列，定义任意一个相邻层冗余共享三维存储器均是从所述N个存储裸片中选择L个存储裸片堆叠而成的；任意一个相邻层冗余共享三维存储器的存储裸片从最底层到最高层依次编号为1，2，3，…，k，…，L，1≤k≤L；第1层存储裸片进行故障修复时能使用第1层和第2层存储裸片的冗余行和冗余列，第q层存储裸片进行故障修复时能使用第q-1层、第q层和第q+1层的冗余行和冗余列，第L层存储裸片进行故障修复时能使用第L-1层和第L层的冗余行和冗余列，2≤q≤L-1；所述存储裸片选择方法是按...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，吴玺，朱承强，王伟，陈田，任福继，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34