自修复半导体及其方法技术

自修复半导体包括执行相同功能且包含子功能单元的多个功能单元。半导体包括一个或多个集成在半导体上的全部或部分备用功能单元。如果在子功能单元中探测到故障，则该子功能单元将被切换掉且被全部或部分备用功能单元中的子功能单元替换。用与子功能单元相连的开关器件实现了这一重新配置。在组装后、上电期间、定时和／或手动操作期间可以探测到出故障的功能或子功能单元。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体，涉及具有多个执行相同功能的功能单元的自修复半导体(self-reparable semjconductor)。
技术介绍
在半导体行业中成倍地高度集成集成电路持增长趋势。例如，半导体包括多个通常独立的执行相同功能的功能单元。每个功能单元具有相同的子功能单元。参考图1，半导体8包括M个通常独立的执行相同高级功能的功能单元10-1，10-2，…，和10-M(共同被称为功能单元10)。每一功能单元10包括相同的N个子功能单元。例如，功能单元10-1包括子功能单元11、21、31、…和N1。功能单元10-2包括子功能单元12、22、32、…和N2。功能单元10-M包括子功能单元1M、2M、3M、…和NM。成一排的子功能单元执行相同的低级功能。通常，功能单元之间除接地与电源外没有接线。然而，在功能单元中的子功能单元之间有接线。该接线可以是单向或双向的并且可以包括一个或多个连接线。参考图2，一个示例性的功能单元可以是吉比特(Gigabit)物理层器件70。例如，可以在半导体上制造四个或八个吉比特物理层器件。物理层器件70包括第一子功能单元74，该单元74执行物理解码子层(PCS)、流量控制令牌(FCT)和判定反馈次序估算(DFSE)功能。第二子功能单元76执行有限脉冲响应(FIR)滤波器功能。第三子功能单元78执行回波和近端串音(NEXT)功能。第四和第五子功能单元80和84分别执行数字和模拟前端(AFE-analog front end)功能。如果每一单独的功能单元的成品率为90％，则具有x个相同功能单元的半导体的成品率为(0.9)x。例如，如果半导体包括八个功能单元，各功能单元具有90％成品率，则半导体的成品率为43％，这个成品率是不能让人接收的。
技术实现思路
根据本专利技术的自修复半导体包括具有第一和第二子功能单元的第一功能单元，第一和第二子功能单元合作执行第一功能。第二功能单元包括同样合作执行第一功能的第一和第二子功能单元。第一备用功能单元包括第一和第二子功能单元。第一、第二和第一备用功能单元的第一子功能单元在功能上可互换。第一、第二和第一备用功能单元的第二子功能单元在功能上可互换。当第一和第二子功能单元的至少一个不可使用时，开关器件与第一、第二和第一备用功能单元的第一和第二子功能单元连通且将第一和第二功能单元的至少其中之一的第一和第二子功能单元的至少一个用第一备用功能单元的第一和第二子功能单元的至少一个来替换。另一方面，控制器识别不可使用的子功能单元并控制开关器件来替换不可使用的子功能单元。又一方面，第一和第二功能单元按一种列和行方式布置，而第一和第二功能单元的第一和第二子功能单元按另一种列和行方式布置。另一方面，备用功能单元设置在第一和第二功能单元之间或紧邻于第一和第二功能单元的其中之一的位置。再一方面，第二备用功能单元包括第一和第二子功能单元。第一、第二、第一备用和第二备用功能单元的第一子功能单元在功能上可以互换。第一、第二、第一备用和第二备用功能单元的第二子功能单元在功能上可以互换。还有一方面，第一、第二、第一备用和第二备用功能单元以一种列和行的方式布置而第一、第二、第一备用和第二备用功能单元的第一和第二子功能单元按另一种列和行的方式布置。可操作第一备用和第二备用功能单元的第一和第二子功能单元和开关器件以替代执行相同功能并位于相同行或相同列的不可工作的子功能单元。另一方面，至少一个开关器件包括接收p个输入并输出q个输出的多路复用器，其中q小于p。多路分配器接收q个输入而输出p个输出。开关选择地将多路复用器的q个输出连接到多路分配器的p个输入。下文中提供的详细描述的说明书使本专利技术具有的更广范围的实用性变得显而易见。应该认识到说明书和具体的实例表示本专利技术的优选实施例，其仅用来示例性说明而并非限制本专利技术的范围。附图说明从详细的说明书和附图中可以更全面地理解本专利技术，其中图1是根据现有技术的半导体的功能框图，其中半导体包括多个各自具有子功能单元的功能单元；图2是根据现有技术的吉比特物理层器件的示例性功能单元的功能框图；图3A是命令开关器件并选择性地包括测试/故障检测电路的片上控制器(on-chip controller)的功能框图；图3B是命令开关器件并选择地包括测试/故障检测电路的片外控制器(off-chip controller)的功能框图；图4是根据本专利技术的第一示例性自修复半导体的功能框图，其中自修复半导体包括替换不可工作功能单元的备用功能单元；图5是根据本专利技术的第二示例性自修复半导体的功能框图，其中自修复半导体具有替换一个或多个不可工作子功能单元的备用功能单元；图6是根据本专利技术的第三示例性自修复半导体的功能框图，其中自修复半导体包括位于一端的备用功能单元；图7是根据本专利技术的第四示例性自修复半导体的功能框图，其中自修复半导体包括部分备用功能单元；图8是根据本专利技术的第五示例性自修复半导体的功能框图，其中自修复半导体包括两个设置在中间的部分备用功能单元；图9是根据本专利技术的第六示例性自修复半导体的功能框图，其中自修复半导体包括两个设置在一端的部分备用功能单元；图10是根据本专利技术的第七示例性自修复半导体的功能框图，其中自修复半导体包括部分备用功能单元和多路开关器件；图11是根据本专利技术的第八示例性自修复半导体的功能框图，其中自修复半导体包括多个各自具有子功能单元的功能单元、两个部分备用功能单元和多路开关器件；和图12是示出用单个备用功能单元中的子功能单元替换不可工作的子功能单元的步骤流程图。图13为求和节点开关的示例。具体实施例方式下述实施例的详细描述本质上仅为示例性的，且并无意于限制本专利技术、其应用或使用。为了说明清楚，在附图中使用相同的参考标记表示相似的元件。根据本专利技术的自修复半导体包括一个或多个全部或部分备用功能单元。如果检测到功能单元或子功能单元中的故障，则会切换掉该功能单元或子功能单元并用全部或部分备用功能单元中的功能单元或子功能单元来替换。通过与功能单元或子功能单元集成或相分离的开关器件实现该重新配置。在组装后、在上电期间、在工作期间周期地，和/或手动地可检测到有故障的功能或子功能单元。虽然在结合具体的实例来描述本专利技术时，本领域技术人员将认识到每一半导体可包含任意数目的执行相同高级功能的功能单元。功能单元可以包括任意数目的公共(common)子功能单元。另外，虽然示出了具体的开关器件和布置，但将要使用的具体开关器件和布置取决于特殊的执行、特定功能单元和/或子功能单元的详细资料以及其它常规的设计标准。在同一半导体上可以使用相同或不同类型的开关器件来替换不可工作的功能和/或子功能单元。当在子功能单元之间的连接线传送模拟信号，优选地，通常对模拟输出信号使用电流开关器件而对模拟输入信号使用求和节点开关来实现模拟开关。这些开关器件与基于电压的开关器件相比具有几个优点，如具有较小的衰减、较低的阻抗和较小的失真。图13示出一个求和节点开关的实例。求和节点开关提供大于Vdd或为负的输入模拟信号。与电压模式开关相比，大于Vdd的或负的电压信号可使开关晶体管正向偏置。有源求和器件的进一步解释在于2000年7月31日申请的名称为“用于混合变压器的有源阻抗加法器(Active Resistanc本文档来自技高网...

【技术保护点】
自修复半导体，其特征在于：所述自修复半导体包括：Ｍ个各自包括Ｎ个子功能单元的功能单元，其中所述Ｍ个功能单元的每一个执行相同的功能，其中Ｍ和Ｎ大于１，且其中Ｎ个子功能单元中各自相应的子功能单元执行相同的功能；第一备用功能单元， 其包括Ｘ个子功能单元，其中Ｘ大于或等于１并且小于或等于Ｎ，且其中所述第一备用功能单元的所述Ｘ个子功能单元与所述Ｍ个功能单元相应的子功能单元在功能上可以相互换；和多个开关器件，当所述Ｎ个子功能单元的至少一个不可工作时，其用所述Ｘ个子功 能单元的至少一个替换所述Ｎ个子功能单元的至少一个。

【技术特征摘要】
US 2002-12-2 60/430,199;US 2003-2-5 10/358,7091.自修复半导体，其特征在于所述自修复半导体包括M个各自包括N个子功能单元的功能单元，其中所述M个功能单元的每一个执行相同的功能，其中M和N大于1，且其中N个子功能单元中各自相应的子功能单元执行相同的功能；第一备用功能单元，其包括X个子功能单元，其中X大于或等于1并且小于或等于N，且其中所述第一备用功能单元的所述X个子功能单元与所述M个功能单元相应的子功能单元在功能上可以相互换；和多个开关器件，当所述N个子功能单元的至少一个不可工作时，其用所述X个子功能单元的至少一个替换所述N个子功能单元的至少一个。2.如权利要求1的自修复半导体，其特征在于所述自修复半导体进一步包括控制器，其识别至少一个不可工作的子功能单元并产生用于配置所述开关器件来替换所述至少一个不可工作的子功能单元的配置数据。3.如权利要求2的自修复半导体，其特征在于所述控制器设置在所述自修复半导体上。4.权利要求2的自修复半导体，其特征在于所述控制器设置在所述自修复半导体外，且进一步所述自修复半导体包括设置在所述自修复半导体上的用于存储所述开关器件的所述配置数据的非易失性存储器。5.如权利要求1的自修复半导体，其特征在于所述第一备用功能单元设置在所述M个功能单元的两个之间、紧邻于第一功能单元和紧邻于第M个功能单元其中之一处。6.如权利要求1的自修复半导体，其特征在于所述自修复半导体进一步包括第二备用功能单元，所述第二备用功能单元包括X个在功能上与所述M个功能单元相应子功能单元可互换的子功能单元。7.如权利要求6的自修复半导体，其特征在于所述M个功能单元和所述第一和第二备用功能单元按一种列行布置，其中所述M个功能单元的所述N个子功能单元和所述第一和第二备用功能单元的所述X个子功能单元按另一种列行布置。8.如权利要求7的自修复半导体，其特征在于所述第一和第二备用功能单元的X个子功能单元和所述开关器件能够替换设置在相同行和相同列中其中之一的两个不可工作的子功能单元。9.如权利要求1的自修复半导体，其特征在于所述开关器件的至少一个包括多路复用器，其接收p个输入并具有q个输出，其中q小于p；多路分配器，其接收小于q的输入并输出p个输出；和开关，其选择性地将所述多路复用器的所述q个输出连接到所述多路分配器的q个输入。10.如权利要求1的自修复半导体，其特征在于所述开关器件包括模拟和数字开关器件的至少一种。11.如权利要求10的自修复半导体，其特征在于所述模拟开关器件包括基于电流的开关器件和求和节点开关器件至...

【专利技术属性】
技术研发人员：S苏塔查，P苏塔查，
申请(专利权)人：马维尔世界贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：BB[巴巴多斯]