三维堆叠存储芯片及其控制方法、电子设备技术

本申请提供一种三维堆叠存储芯片及其控制方法、电子设备。该三维堆叠存储芯片包括堆叠互连的多个存储晶粒，每个存储晶粒分别包括：存储阵列及冗余存储阵列；其中，存储阵列包括多个存储单元以用于存储数据；冗余存储阵列包括多个冗余存储单元以替换存储阵列中的失效存储单元；其中，堆叠互连的多个存储晶粒中的其中一存储晶粒中的冗余存储单元用于替换另一存储晶粒或自身存储晶粒中的失效存储单元。该方案大大提高了三维堆叠存储芯片的良品率，降低了产品的报废率及成本。降低了产品的报废率及成本。降低了产品的报废率及成本。

【技术实现步骤摘要】
三维堆叠存储芯片及其控制方法、电子设备


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种三维堆叠存储芯片及其控制方法、电子设备。

技术介绍

[0002]多个存储晶粒通过硅通孔(Through Silicon Via，TSV)工艺，或异质集成(hybrid bonding integration)和硅通孔工艺进行三维堆叠形成三维堆叠存储芯片后，存储晶粒内可能会存在少量失效的存储单元，失效的存储单元无法进行正常的读、写操作，若不对这些失效的存储单元进行修复处理，则整个三维堆叠存储芯片将会被当作失效产品进行报废处理。
[0003]目前，通常利用存储晶粒自身的冗余存储单元去修复/替换当前存储晶粒中失效的存储单元，以保证出货的存储芯片的所有存储单元的品质良好。然而，由于每一存储晶粒自身冗余存储单元的容量有限，可能存在存储晶粒的冗余存储单元不足以修复/替换当前存储晶粒中失效的存储单元，导致存储芯片的报废率较高，良率较低。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种三维堆叠存储芯片及其控制方法、电子设备，能够解决现有三维堆叠存储芯片的报废率较高，良率较低的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种三维堆叠存储芯片。该三维堆叠存储芯片包括堆叠互连的多个存储晶粒，每个所述存储晶粒分别包括：存储阵列、冗余存储阵列、替换信息锁存模块；其中，存储阵列包括多个存储单元以用于存储数据；冗余存储阵列包括多个冗余存储单元以替换所述存储阵列中的失效存储单元；替换信息锁存模块用于锁存所述冗余存储单元替换所述失效存储单元的替换信息；其中，所述替换信息锁存模块锁存的所述替换信息包括替换存储晶粒信息，以使堆叠互连的所述多个存储晶粒中的一存储晶粒中的所述冗余存储单元替换另一存储晶粒中的所述失效存储单元。
[0006]其中，所述存储芯片包括：替换信息锁存模块，用于锁存所述冗余存储单元替换所述失效存储单元的替换信息，所述替换信息包括存储晶粒信息，基于所述替换信息控制所述冗余存储单元替换另一存储晶粒或自身存储晶粒中的所述失效存储单元。
[0007]其中，所述替换信息锁存模块包括：行替换信息锁存单元，用于锁存行替换信息；其中，所述行替换信息包括替换存储晶粒信息以及失效存储单元对应的行地址信息，以使堆叠互连的所述多个存储晶粒中的其中一存储晶粒中的冗余存储单元行替换另一存储晶粒或自身存储晶粒中的失效存储单元行。
[0008]其中，所述替换信息锁存模块包括：列替换信息锁存单元，用于锁存列替换信息；其中，所述列替换信息包括替换存储晶粒信息以及失效存储单元对应的列地址信息，以使堆叠互连的所述多个存储晶粒中的其中一存储晶粒中的冗余存储单元列替换另一存储晶粒或自身存储晶粒中的失效存储单元列。
[0009]其中，还包括：逻辑晶粒，与所述多个存储晶粒堆叠互连；所述逻辑晶粒包括输入接口模块、第一控制模块和输入输出端口，所述第一控制模块连接所述输入接口模块以接收输入指令，并基于所述输入指令而产生相应的控制指令；基于所述控制指令，通过所述输入输出端口对任一所述存储晶粒进行数据的读写；其中，所述输入指令包括读写指令和读写的存储地址信息。
[0010]其中，每个所述存储晶粒还分别包括：第二控制模块，其中，相邻的两所述存储晶粒中的所述第二控制模块连接，且与所述逻辑晶粒相邻的所述存储晶粒中的第二控制模块连接至所述第一控制模块，以从所述逻辑晶粒接收所述控制指令；读写数据线，其中，相邻的两所述存储晶粒中的所述读写数据线连接，且与所述逻辑晶粒相邻的所述存储晶粒中的所述读写数据线连接至所述输入输出端口，以基于所述控制指令进行数据的读写；选择模块，其中，相邻的两所述存储晶粒中的所述选择模块连接，且与所述逻辑晶粒相邻的所述存储晶粒中的所述选择模块连接至所述第一控制模块，以接收所述控制指令，并基于所述控制指令而决定当前存储晶粒是否被选中使能，以使被选中使能的当前存储晶粒的所述第二控制模块进行读写操作。
[0011]其中，相邻的两所述存储晶粒中的所述替换信息锁存模块连接，且与所述逻辑晶粒相邻的所述存储晶粒中的所述替换信息锁存模块连接至所述第一控制模块，以使所述第一控制模块读取每个所述存储晶粒锁存的所述替换信息。
[0012]为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种三维堆叠存储芯片的控制方法。所述三维堆叠存储芯片包括多个存储晶粒；该控制方法包括：确定所述多个存储晶粒中是否存在失效存储单元；利用当前存储晶粒或其余存储晶粒中的冗余存储单元替换所述失效存储单元。
[0013]其中，所述多个存储晶粒包括第M存储晶粒和第N存储晶粒；当访问所述第M存储晶粒中第A行存储单元时，响应于替换信息确定所述第M存储晶粒中第A行存储单元未被替换，所述第M存储晶粒基于控制指令而决定所述第M存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对其第A行存储单元进行读取；响应于所述替换信息确定所述第M存储晶粒中第A行存储单元被所述第M存储晶粒中的冗余存储阵列中的冗余存储单元行替换，所述第M存储晶粒基于所述控制指令而决定所述第M存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对所述第M存储晶粒的替换的冗余存储单元行进行读取；响应于所述替换信息确定所述第M存储晶粒中第A行存储单元被第N存储晶粒中的冗余存储阵列中的冗余存储单元行替换，所述第N存储晶粒基于所述控制指令而决定所述第N存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对所述第N存储晶粒的替换的冗余存储单元行进行读取。
[0014]其中，所述多个存储晶粒包括第M存储晶粒和第N存储晶粒；当访问所述第N存储晶粒中第A行存储单元时，响应于所述替换信息确定所述第N存储晶粒中第A行存储单元未被替换，所述第N存储晶粒基于所述控制指令而决定所述第N存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对其第A行存储单元进行读取；响应于所述替换信息确定所述第N存储晶粒中第A行存储单元被所述第N存储晶粒中的冗余存储阵列中的冗余存储单元行替换，所述第N存储晶粒基于所述控制指令而决定所述第N存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对所述第N存储晶粒的替换的冗余存储单元行进行读取；响应于所述替换信息确定所述第N存储晶粒中第A行存储单元被第M存储晶粒中的冗余存储阵列中的冗余存储单元行替换，所述第M存
储晶粒基于所述控制指令而决定所述第M存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对所述第M存储晶粒的替换的冗余存储单元行进行读取。
[0015]其中，所述多个存储晶粒包括第M存储晶粒和第N存储晶粒；当访问所述第M存储晶粒中第A列存储单元时，响应于所述替换信息确定所述第M存储晶粒中第A列存储单元未被替换，所述第M存储晶粒基于所述控制指令而决定所述第M存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对其第A列存储单元进行读取；响应于所述替换信息确定所述第M存储晶粒中第A列存储单元被所述第M存储晶粒中的冗余存储阵列中的冗余存储单元列替换，所述第M存储晶粒基于所述控制指令而决定所述第M存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对所述第M存储晶粒的替换的冗余存储单元列进行读取；响应于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维堆叠存储芯片，其特征在于，包括堆叠互连的多个存储晶粒，每个所述存储晶粒分别包括：存储阵列，包括多个存储单元以用于存储数据；冗余存储阵列，包括多个冗余存储单元以替换所述存储阵列中的失效存储单元；其中，堆叠互连的所述多个存储晶粒中的其中一存储晶粒中的所述冗余存储单元用于替换另一存储晶粒或自身存储晶粒中的所述失效存储单元。2.根据权利要求1所述的存储芯片，其特征在于，所述存储芯片包括：替换信息锁存模块，用于锁存所述冗余存储单元替换所述失效存储单元的替换信息，所述替换信息包括存储晶粒信息，基于所述替换信息控制所述冗余存储单元替换另一存储晶粒或自身存储晶粒中的所述失效存储单元。3.根据权利要求2所述的存储芯片，其特征在于，所述替换信息锁存模块包括：行替换信息锁存单元，用于锁存行替换信息；其中，所述行替换信息包括替换存储晶粒信息以及失效存储单元对应的行地址信息，以使堆叠互连的所述多个存储晶粒中的其中一存储晶粒中的冗余存储单元行替换另一存储晶粒或自身存储晶粒中的失效存储单元行。4.根据权利要求2所述的存储芯片，其特征在于，所述替换信息锁存模块包括：列替换信息锁存单元，用于锁存列替换信息；其中，所述列替换信息包括替换存储晶粒信息以及失效存储单元对应的列地址信息，以使堆叠互连的所述多个存储晶粒中的其中一存储晶粒中的冗余存储单元列替换另一存储晶粒或自身存储晶粒中的失效存储单元列。5.根据权利要求1所述的存储芯片，其特征在于，还包括：逻辑晶粒，与所述多个存储晶粒堆叠互连；所述逻辑晶粒包括输入接口模块、第一控制模块和输入输出端口，所述第一控制模块连接所述输入接口模块以接收输入指令，并基于所述输入指令而产生相应的控制指令；基于所述控制指令，通过所述输入输出端口对任一所述存储晶粒进行数据的读写；其中，所述输入指令包括读写指令和读写的存储地址信息。6.根据权利要求5所述的存储芯片，其特征在于，每个所述存储晶粒还分别包括：第二控制模块，其中，相邻的两所述存储晶粒中的所述第二控制模块连接，且与所述逻辑晶粒相邻的所述存储晶粒中的第二控制模块连接至所述第一控制模块，以从所述逻辑晶粒接收所述控制指令；读写数据线，其中，相邻的两所述存储晶粒中的所述读写数据线连接，且与所述逻辑晶粒相邻的所述存储晶粒中的所述读写数据线连接至所述输入输出端口，以基于所述控制指令进行数据的读写；选择模块，其中，相邻的两所述存储晶粒中的所述选择模块连接，且与所述逻辑晶粒相邻的所述存储晶粒中的所述选择模块连接至所述第一控制模块，以接收所述控制指令，并基于所述控制指令而决定当前存储晶粒是否被选中使能，以使被选中使能的当前存储晶粒的所述第二控制模块进行读写操作。7.根据权利要求6所述的存储芯片，其特征在于，相邻的两所述存储晶粒中的替换信息锁存模块连接，且与所述逻辑晶粒相邻的所述存储晶粒中的所述替换信息锁存模块连接至所述第一控制模块，以使所述第一控制模块读取
每个所述存储晶粒锁存的所述替换信息。8.一种三维堆叠存储芯片的控制方法，其特征在于，所述三维堆叠存储芯片包括多个存储晶粒；所述控制方法包括：确定所述多个存储晶粒中是否存在失效存储单元；利用当前存储晶粒或其余存储晶粒中的冗余存储单元替换所述失效存储单元。9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述多个存储晶粒包括第M存储晶粒和第N存储晶粒；当访问所述第M存储晶粒中第A行存储单元时，响应于替换信息确定所述第M存储晶粒中第A行存储单元未被替换，所述第M存储晶粒基于控制指令而决定所述第M存储晶粒被选中使能，基于所述控制指令对其第A行存储单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：白亮，
申请(专利权)人：西安紫光国芯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：