FLASH存儲(chǔ)器的測試方法研究

為了能夠有效地檢測存儲(chǔ)器芯片，必須分析半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，確定和選擇幾種能夠有效檢驗(yàn)存儲(chǔ)器功能的圖形，使之既能達(dá)到檢測目的，又使測試量限定在允許范圍之內(nèi)。但實(shí)際應(yīng)用中，由于每種測試圖形都有其局限性，再加上各個(gè)生產(chǎn)廠家以及各種型號(hào)存儲(chǔ)器的特性不完全一致，現(xiàn)在還沒有最佳的統(tǒng)一測試方法。

　　根據(jù)FLASH芯片的特點(diǎn)，我們主要改進(jìn)并使用了以下幾種辦法：

4.1 奇偶校驗(yàn)圖形檢驗(yàn)法

奇偶校驗(yàn)圖形檢驗(yàn)法［6］是一種比較適合存儲(chǔ)器測試的方法。在奇偶性圖形檢驗(yàn)法中，向存儲(chǔ)單元矩陣寫入的數(shù)據(jù)圖案是根據(jù)存儲(chǔ)單元選址地址碼的奇偶性而定的。如果存儲(chǔ)單元的行地址碼和列地址碼中有偶數(shù)個(gè)1，其奇偶性為0，則在該存儲(chǔ)單元中寫入“0”（或“1”）；如果有奇數(shù)個(gè)1，其奇偶性為1，則在該存儲(chǔ)單元中寫入“1”（或“0”）；存儲(chǔ)單元矩陣存入的信號(hào)數(shù)據(jù)將是行地址碼和列地址碼之間的異或關(guān)系，其算法如下：

式中Pr為行地址的奇偶性，Pc為列地址的奇偶性。

FLASH芯片奇偶性圖形功能檢測的流程是：首先根據(jù)算法寫入背景圖形，然后逐位讀出并檢驗(yàn)結(jié)果的正確性，再將芯片數(shù)據(jù)擦除，以反碼圖形重復(fù)上述測試過程。其總的測試步數(shù)為M=4N。

由于奇偶性圖形是不對(duì)稱的，任何一位的地址譯碼器失效都會(huì)引起本應(yīng)寫入互為反碼數(shù)據(jù)的兩個(gè)存儲(chǔ)單元之一重復(fù)選址，并且第二次選址改變了第一次選址時(shí)寫入的內(nèi)容，而另一個(gè)存儲(chǔ)單元未被訪問。因此地址奇偶性圖形可以很好地檢驗(yàn)出地址譯碼器的故障。

奇偶性圖形每次都把整個(gè)存儲(chǔ)器單元寫完后再整體讀出，沒有反復(fù)擦除的過程（整個(gè)過程只需擦除兩次），非常適用于FLASH芯片測試。

4.2 齊步法

齊步法［6］是對(duì)存儲(chǔ)器的每個(gè)單元依次進(jìn)行檢驗(yàn)的一種方法。首先從第一個(gè)存儲(chǔ)單元開始，逐個(gè)對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行取反和檢驗(yàn)，直到最后一個(gè)單元檢測結(jié)束才完成一遍掃描。然后，在背景為反碼的情況下，從第一個(gè)存儲(chǔ)單元開始，逐個(gè)對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行取反和檢驗(yàn)，直到最后一個(gè)單元檢測結(jié)束。整個(gè)過程就像所有單元一起向前走步一樣，因此稱為“齊步法”。根據(jù)FLASH芯片特點(diǎn)，我們改變在反碼背景條件下走步的過程，把它改造如下，形成了適合的齊步算法。

在圖2中給出了測試FLASH齊步法的測試流程：

在測試之前，每個(gè)存儲(chǔ)單元具有信息“1”。首先在存儲(chǔ)矩陣中寫入背景圖案（初始狀態(tài)為全“1”），然后從地址A0開始選址進(jìn)行讀“1”，寫“0”，讀“0”操作，并檢驗(yàn)讀出結(jié)果。接著，依次到下一個(gè)選址單元重復(fù)該操作（讀“1”，寫“0”，讀“0”），直到全部存儲(chǔ)單元（A＝N－1）重復(fù)完為止。再在讀操作方式下對(duì)全部存儲(chǔ)單元進(jìn)行一次正向掃描讀出，檢查有無正向?qū)Ψ聪虻亩嘀貙懭雴栴}。然后將存儲(chǔ)器輸入擦除，使之全部單元為全“1”。進(jìn)而開始反向掃描：從最高地址AN－1開始執(zhí)行讀“1”，寫“0”，讀“0”操作，逐位進(jìn)行上述操作過程，直至最終地址為AN-1，最后對(duì)全部存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀“0”掃描，以檢驗(yàn)讀出結(jié)果的正確性。

用這種測試算法檢測存儲(chǔ)芯片，可使每個(gè)存儲(chǔ)單元都被訪問。既能保證每個(gè)存儲(chǔ)單元都能存儲(chǔ)“1”和“0”數(shù)據(jù)，又能保證每個(gè)存儲(chǔ)單元都受到周圍其他單元的讀“1”、讀“0”和寫“1”、寫“0”的打擾。齊步法總的測試步數(shù)為：

式（3）中，W表示寫操作，R表示讀操作，Q表示“1”， 表示“0”。Bij表示存儲(chǔ)器第i行j列的存儲(chǔ)單元。如WBij(Q)就表示對(duì)第i行j列的存儲(chǔ)單元進(jìn)行寫“1”操作所用的時(shí)間。

由式（3）可知，其測試步數(shù)共9N，且整個(gè)過程只需兩次擦除操作，可見它是一種即快速又有效的方法。

4.3 移動(dòng)變反法

移動(dòng)變反測試法［6］是按順序變反每個(gè)地址存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)的方法。它需要在變反前后讀出每個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)，而且，還必須借助于前進(jìn)和后退的地址尋址序列產(chǎn)生地址跳躍，地址以20、21…、2n-1次方的增量變化（n是地址位數(shù)）。按照以上規(guī)律進(jìn)行地址跳變后，再對(duì)每個(gè)地址進(jìn)行三次操作：讀、寫和讀即可完成一個(gè)循環(huán)。

以上操作的目的主要在于地址間產(chǎn)生有效相互打擾，但顯然如果以整個(gè)芯片為單元進(jìn)行上述操作需要多次擦除數(shù)據(jù)，因此對(duì)FLASH測試芯片應(yīng)做如此改進(jìn)：以扇區(qū)為單元完成操作。假設(shè)FLASH芯片有N個(gè)扇區(qū)，移動(dòng)變反法的功能測試先要以“1”為背景圖案寫入全部存儲(chǔ)單元。首先，在第一個(gè)扇區(qū)，對(duì)A0存儲(chǔ)單元讀出并驗(yàn)證是“1”，再將該存儲(chǔ)單元改寫成“0”，最后讀出該存儲(chǔ)單元的信息以證明新寫入的“0”仍存于該存儲(chǔ)單元中。第一扇區(qū)測試地址按有效位的階20遞增，對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元都要重復(fù)上述的讀“1”，寫“0”讀“0”的操作過程，需要測試步長為3n(n為該扇區(qū)的存儲(chǔ)單元數(shù))才能使全部的存儲(chǔ)單元都變成“0”。這次測試的地址序列是遞增1的，即由地址最低位A0增加到最高位A（n－1），對(duì)A（n－1）存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀“1”，寫“0”和讀“0”驗(yàn)證。