基于嵌入式Flash存储器内建自测试电路设计问题研究
袁野 咸爱国
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袁野 咸爱国,. 基于嵌入式Flash存储器内建自测试电路设计问题研究[J]. 设计研究,20222. DOI:10.12721/ccn.2022.157008.
摘要: 嵌入式存储器需要具有故障测试功能,能够对故障实施自动检测,保障电路工作的稳定性。基于此,本文将从Flash结构、故障模型、内建自测技术、March-like算法、控制器模块等方面对嵌入式Flash存储器内建自测电路进行分析,使存储器具有良好的自测功能,对存储器故障进行排查,使其具有良好的工作状态。
关键词: 嵌入式;Flash存储器;测试电路
DOI:10.12721/ccn.2022.157008
基金资助:

嵌入式存储器故障检测具有一定的难度,需要对故障进行严格分析,使测试电路的构建更加的完善。存储器故障需要由自检测电路进行实现,对故障行为进行分析,并且合理采用March-like算法,提高故障分析结构的可靠性,进而使故障问题能够得到及时解决。

1嵌入式Flash存储器内建自测试电路概述

Flash存储器在电路中具有重要的功能,是处理数据的关键性硬件,进而实现设备的存储功能。存储器在工作过程中,存在着数据丢失等故障问题,并且对故障进行检测具有一定的难度。为了实现故障检测过程,需要对测试电路进行进行设计,对故障检测模块进行构建,提高故障检测方法的有效性,使存储器故障能够及时得到排查,降低存储器故障发生的几率。Flash存储器的测试算法较多,其中March-like算法具有较强的优越性,能够对典型故障问题进行分析,对存储器故障具有良好的识别能力。通过存储器内建检测电路的方式,虽然会增加芯片的面积,但却能够提高故障探测的精度,与探针、软件等检测方式相比,故障检验过程更加的方便,同时可以降低检测的成本,便于故障检测的实现。

2嵌入式Flash存储器内建自测试电路设计

2.1Flash结构及工作原理

Flash存储器在通电的情况下,可以实现存储的功能,能够长时间对数据进行保存,避免数据发生丢失。Flash存储单元主要包含两种形式:第一,NAND存储单元。结构类型为串行结构,具有较快的读写能力,能够实现大容量的存储,便于对存储单元进行扩展,适用于存储密度较大的设备。第二,NOR存储单元。结构类型为并联结构,可以对内部任意地址进行操作,实现快速的写入与擦除,对数据具有较高的存储速率。Flash存储器的读取单位是页,当需要对某一页进行操作时,需要对页施加电压,进而从页中对数据进行操作,实现数据的存储功能。在对数据进行擦除时,则是以区为单位,可以指定的存储空间数据进行清理,提高存储器对数据的处理效率[1]。

2.2Flash故障模型

为了提高存储器故障检测的效率,需要对Flash故障模型进行分析,主要故障模型如下:第一,固定型故障。当发生该故障后,将会对数据的写入造成影响,导致数据无法存储到存储器中。在检测方法上,采用写入、读取的方式对故障进行判定,如写入1读出1或写入0读出0,进而实现故障的检测。第二,跳变故障。通常表现为数据0、1的变化,出现存入的数据与读出的数据不一致的现象。对该故障进行检测时,故障的检测条件为写入1读出0或写入0读出1。第三,地址译码故障。出现地址与存储单元不对应的现象,导致数据读取时出现错误,影响地址访问功能的实现。故障模型是对存储器进行故障识别的关键,需要保障故障模型构建的准确性,使故障分析结果更加的明确。

2.3内建自测技术

内建自测技术(BIST)是存储器测试的重要形式,可以提高电路的集成化水平,将电路集成在芯片中,实现Flash存储器的检测。BIST技术可以生成测试向量,通过故障模型确定存储器的故障方式,进而对故障进行检测。内建自测电路采用集成化形式,可以实现数据的大量写入,能够对故障进行全面地识别,进而提高故障检测的效率。对地址进行测试时,一般采用进程测试形式,对存储单元具有较强的识别能力,进而实现大量数据的测试。内建自测需要通过电路模块进行实现,应保障电路的响应能力和分析能力,提高存储器故障分析结果的可靠性。BIST技术需要与March-like算法相结合,对存储器测试算法进行构建,使其具有良好的单元检测能力,保障内建自测电路能够发挥作用。

2.4March-like算法

March-like算法对存储器故障具有较强的覆盖性,可以有效地对故障进行检测。通过该算法可以对字与字之间的干扰进行检验,对存储器的不同位进行检测,便于对特有故障进行排查,有助于对故障问题进行识别。该算法的检测字宽为4,可以对存储器中的数据进行对比,对数据进行写操作或读操作,以此来判断存数单元是否存在故障。March-like算法具有较高的覆盖率,并且可以降低测试的长度,这样便可以提高存储单元的检测效率,使故障能够快速被发现。在检测过程中,需要按照地址递减或递增的顺序进行检测,这样可以保障检测的秩序性,能够避免故障检测时发生遗漏,提高故障检测的效率。通过March-like算法,可以将测试效率提升30%以上,能够节约大量的检测时间[2]。

2.5控制器模块

控制器模块是实现内建自测试电路协调性的关键,模块之间的信号需要由控制器进行管理,使自测电路具有良好的功能性。对控制器模块进行设计时,需要具有完整的结构,包括系统时钟、输入端口等,使控制模块能够正常工作。通过控制模块,可以对Flash BIST进行控制,使检测信号能够顺利地到达输出端,进而保证控制器模块功能的实现。通过控制器模块可以对测试向量模式进行选择,使测试模块间可以建立连接,对Flash存储器故障进行分析。控制器由多个功能端口组成,通过与端口进行连接可以实现相应的功能,对控制器的功能进行完善。控制器模块具有较强的功能性,便于对功能进行拓展,但需要增加接口的数量,使控制器的功能更加的全面。

2.6故障测试模块

存储器故障检测需要通过测试模块进行实现,一方面,需要与地址发生器建立连接,对指定地址中的数据进行检验,确保数据存储形式的正确性,对故障形成精准地判断。另一方面,需要与向量产生器进行连接,对输入、输出信号进行检验,使故障测试模块具有良好的检测模式,保障存储器故障的检测效率。故障测试模块具有多个功能端口,可以对地址的写入情况进行控制,提高向量使用方法的正确性,保障地址状态能够顺利地完成跳转。在故障测试过程中,需要对各个接口进行置位,为存储器故障检测做好准备工作,保障存储器检测能够顺利地进行。另外,需要注重测试工作模块的使用,对擦除和写入时间进行控制,提高数据读写操作的速率,使故障测试模块能够稳定地工作。

2.7地址与向量控制

对存储器故障进行检测时,需要对地址和向量进行控制。在对地址进行控制时,需要由地址发生器来实现,可以对指定地址进行操作,并且对地址进行更新,提高地址操作的合理性。在测试模式中,还包括向量测试,需要做好向量位宽的选择工作,使测试向量能够更好地融入,使故障检测具有准确的向量形式。为了保证向量测试使用方便,可以将向量位数指定为两位,使向量能够迅速地生成,这样可以有效地降低内存的消耗,提高硬件资源的利用率。在进行向量控制时,需要避免重复赋值的现象,否则将会导致故障检测的效率下降,不利于故障检测过程的进行。地址与向量控制是实现Flash存储器故障检测的关键,需要注重模块功能的实现,使数据能够得到有效地识别,保障故障检测的效果。

结论:综上所述,Flash存储器是存储数据的重要场所,一旦发生故障将会影响到线路的正常工作。为此,需要做好存储器故障的测试工作,合理对自测试电路进行设计,提高存储器故障的检测效果。故障检测采用了March-like算法,有助于故障模型的建立,实现存储器故障的精准检测。

参考文献:

[1]顾昌山. SRAM存储阵列的内建自测试电路设计与实现[D].苏州大学,2019.

[2]杨丽婷. 嵌入式Flash存储器内建自测试电路设计[D].上海交通大学,2019.