專利名稱：自修復(fù)半導(dǎo)體及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于半導(dǎo)體，更具體地說，本發(fā)明關(guān)于具有執(zhí)行相同功能的多個功能單元的自修復(fù)半導(dǎo)體。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體工業(yè)，有一種增加的趨勢，這就是加倍地更高度地集成集成電路。例如，半導(dǎo)體可包括多個通常是獨立的功能單元，它們執(zhí)行相同的功能。每個功能單元具有子功能單元。
現(xiàn)參考圖1，半導(dǎo)體8包括M個一般獨立的功能單元10-1、10-2......和10-M(總稱為功能單元10)，它們執(zhí)行相同高度水平的功能。每個功能單元10包括相同的N個子功能單元。例如，功能單元10-1包括子功能單元11、21、31、......和N1。功能單元10-2包括子功能單元12、22、32、......和N2。功能單元10-M包括子功能單元1M、2M、3M、......和NM。在一行中的子功能單元執(zhí)行相同的低水平的功能。典型地，除了接地和電源，在功能單元之間沒有連接。然而，在功能單元中的子功能單元之間有連接。這些連接可以是單向的也可以是雙向的，并且可以包括一個或多個連接線。
現(xiàn)參考圖2，示例的功能單元可以是吉比特(Gigabit)的物理層器件70。例如，四個或八個吉比特物理層器件可制造于半導(dǎo)體上。該物理層器件70包括第一個子功能單元74，其執(zhí)行物理編碼子層(PCS)，F(xiàn)CT，并執(zhí)行決定反饋序列估算(DFSE)功能。第二個子功能單元76執(zhí)行有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波功能。第三個子功能單元78執(zhí)行回波(echo)和近端串話(near end crosstalk)(NEXT)功能。第四和第五個子功能單元80和84分別執(zhí)行數(shù)字和模擬前端(AFE)功能。
如果每個單個的功能單元的成品率是90％，那么具有x個相同的功能單元的半導(dǎo)體的成品率是(0.9)x。例如，如果一個半導(dǎo)體包括8個功能單元，每個成品率為90％，那么該半導(dǎo)體的成品率是43％，這是不可接受的成品率。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，提供了一種自修復(fù)半導(dǎo)體，其包括第一功能單元，其包括第一、第二和第三子功能單元，這些子功能單元合作執(zhí)行第一功能，其中所述第一子功能單元與所述第二和/或第三子功能單元中的至少一個通信，并且所述第二子功能單元與所述第一和/或第三子功能單元中的至少一個通信；第一備用功能單元，其包括第一、第二和第三子功能單元，其中所述第一功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元，以及所述第一備用功能單元分別是功能上可交換的；以及開關(guān)器件，其與所述第一功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元及所述第一備用功能單元通信，并且當(dāng)所述第一功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元中的至少一個不可操作時，所述開關(guān)器件用所述第一備用功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元中的至少一個，取代所述第一功能單元的第一、第二和第三子功能單元中的至少一個。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，還提供了一種系統(tǒng)，其包括自修復(fù)半導(dǎo)體，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括M個功能單元，其執(zhí)行一個功能，其中M≥1；N個備用功能單元，其執(zhí)行所述功能，并且可與所述M個功能單元交換，其中N≥1；以及開關(guān)器件，其與所述M個功能單元和所述N個備用功能單元通信，并且當(dāng)所述M個功能單元中的所述一個不可操作時，其選擇性地用所述N個備用功能單元中的一個取代所述M個功能單元中的一個；
自動測試裝置(ATE)；保險電路，其與所述自修復(fù)半導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)，該保險電路包括多個保險絲，其選擇性地存儲至少一個不可操作功能單元的位置；以及整流電路，其與所述自修復(fù)半導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)，所述整流電路與所述ATE和所述保險電路連接(interface)。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施例，進一步提供一種自修復(fù)半導(dǎo)體，其包括M個功能單元，每一個所述功能單元都包括第一、第二和第三子功能單元，其中所述M個功能單元中的每一個執(zhí)行相同的功能，其中M大于或等于1，其中所述第一、第二和第三子功能單元中每一個相應(yīng)的子功能單元執(zhí)行相同的功能，并且其中所述第一子功能單元相應(yīng)的子功能單元與所述第二和/或第三子功能單元相應(yīng)的子功能單元中的至少一個通信，并且所述第二子功能單元相應(yīng)的子功能單元與所述第一和/或第三子功能單元相應(yīng)的子功能單元中的至少一個通信；第一備用功能單元，其包括X個子功能單元，其中X大于或等于1，并且其中所述第一備用功能單元的所述X個子功能單元與所述M個功能單元的相應(yīng)子功能單元功能上可交換；以及多個開關(guān)器件，當(dāng)所述M個功能單元中的所述第一、第二和第三子功能單元不可操作時，其用所述X個子功能單元中的至少一個取代所述M個功能單元中的所述第一、第二和第三子功能單元中的至少一個。
本發(fā)明的進一步的可應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑼ㄟ^此處所提供的詳細的說明書而顯而易見。應(yīng)該理解，詳細的說明書和特定的例子，在揭示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例的同時，僅是用于達到說明的目的，而非用于限制本發(fā)明的保護范圍。


本發(fā)明將通過詳細的說明書和附圖而易于被全面地理解，其中圖1是一個根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體功能性方框圖，該半導(dǎo)體包括多個功能單元，每個功能單元都有子功能單元；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，示例性功能單元的功能性方框圖，其中功能單元用于吉比特的物理層器件；圖3A是芯片上(on-chip)控制器的功能性方框圖，該控制器命令開關(guān)器件且可選地包括測試/錯誤探測電路；圖3B是芯片外(off-chip)控制器的功能性方框圖，其命令開關(guān)器件并可選地包括測試/錯誤探測電路；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一個示例的自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括備用的功能單元，該備用的功能單元取代不可操作(non-operable)的功能單元；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二個示例的自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)性半導(dǎo)體具有備用功能單元，該備用功能單元取代一個或多個不可操作的子功能單元；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三個示例的自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括備用功能單元，該備用功能單元位于一端；圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四個示例的自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括一個部分備用功能單元；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第五個示例的自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括位于中間的兩個部分備用功能單元；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第六個示例的自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括位于一端的兩個部分備用的功能單元；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第七個示例的自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括部分備用功能單元和多路轉(zhuǎn)換(multiplexed)開關(guān)器件；圖11是根據(jù)本發(fā)明的第八個示例的自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括多個功能單元，每個功能單元都有子功能單元，兩個部分備用功能單元和多路轉(zhuǎn)換開關(guān)器件；圖12是說明用單個備用功能單元中的子功能單元取代不可操作的子功能單元的步驟的流程圖；圖13是求和節(jié)點開關(guān)(summing node switch)的例子；圖14是現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體的功能性方框圖，該半導(dǎo)體包括具有與其通信的第一和第二子功能單元的功能單元，和與其通信的第一和第三子功能單元；
圖15是根據(jù)本發(fā)明的第一個示例性八端口(eight-port)自修復(fù)半導(dǎo)體功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括備用功能單元，該備用功能單元取代一個或多個不可操作(inoperable)子功能單元；圖16是第二個示例的八端口自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括備用功能單元，該備用功能單元取代一個或多個不可操作子功能單元；圖17說明一個根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體，其包括具有第一，第二和第三個子功能單元的功能單元，開關(guān)器件，輸入和輸出衰減器(pads)，和在子功能單元之間建立的信號通路；圖18是示例的三端口自修復(fù)半導(dǎo)體的功能性方框圖，該半導(dǎo)體包括備用功能單元和開關(guān)器件，它們在子功能單元，輸入衰減器，和輸出衰減器之間；圖19是自修復(fù)半導(dǎo)體的三個功能單元的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括在各個第一和第二子功能單元之間的多路轉(zhuǎn)換器(multiplexer)開關(guān)器件；圖20是自修復(fù)半導(dǎo)體的三個功能單元的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括在各個第一子功能單元和輸入衰減器之間的多路轉(zhuǎn)換器和雙開關(guān)的開關(guān)器件；圖21是一個表，其說明用于開關(guān)器件的控制信號組合，這些開關(guān)器件在各個第一子功能單元和輸入衰減器之間，且在各個第三子功能單元和輸出衰減器之間；圖22是自修復(fù)半導(dǎo)體的三個功能單元的功能性方框圖，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括在各個第三子功能單元和輸出衰減器之間的雙開關(guān)的開關(guān)器件；圖23A和23B是一個系統(tǒng)的功能性方框圖，該系統(tǒng)用于分別定位不可操作的子功能單元和整流電路；圖24是一個表，該表根據(jù)本發(fā)明說明用于自修復(fù)半導(dǎo)體的半導(dǎo)體效驗工藝(verification process)中的保險絲變換(fuse mapping)；圖25是一個表，該表說明用于識別在功能單元中的不可操作的子功能單元的整流信號；圖26是一個表，該表說明用于為自修復(fù)半導(dǎo)體中的開關(guān)器件確定控制信號值的功能；圖27是一個表，該表說明基于SKIP_*和PORT_SLICE信號，在子功能單元和輸入和/或輸出衰減器之間的信號流，及開關(guān)器件控制信號的值；圖28是一個表，其說明基于SKIP_TOP、SKIP_BOT和PORT_SLICE信號，在第一和第二子功能單元之間與第一和第三子功能單元之間向下的信號流，和開關(guān)器件控制信號的值；圖29是一個表，其說明基于SKIP_TOP、SKIP_BOT和PORT_SLICE信號，在第三和第一子功能單元之間，與第二和第一子功能單元之間向上的信號流，和開關(guān)器件控制信號的值；圖30是用于功能單元的移位寄存器的功能性方框圖，該功能單元用于校驗子功能單元之間和子功能單元與輸入和/或輸出衰減器之間的信號通路。
具體實施例方式
本發(fā)明優(yōu)選實施例的下面的描述本質(zhì)上只是示例性的，且絕無限制本發(fā)明及其應(yīng)用和用途的意圖。為了清楚起見，附圖中相同的標(biāo)識數(shù)字標(biāo)識相同的要素。
根據(jù)本發(fā)明的自修復(fù)半導(dǎo)體包括一個或多個完全或部分備用功能單元。如果一個功能單元或子功能單元中的缺陷被探測到，那么功能單元或子功能單元被斷開，且由完全或部分備用功能單元中的功能單元或子功能單元取代。通過開關(guān)器件而實現(xiàn)再配置，該開關(guān)器件可以與功能單元或子功能單元集成在一起或獨立于功能單元或子功能單元。
有缺陷的功能或子功能單元可在組裝后，操作過程中周期性的上電(power up)過程中被探測，和/或手動地探測。雖然本發(fā)明將結(jié)合具體例子說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，每個半導(dǎo)體可包括任何數(shù)目的功能單元，其執(zhí)行相同高度水平的功能。功能單元可包括任何數(shù)目的公共子功能單元。
而且，雖然示出特定的開關(guān)器件和布局，要使用的特定的開關(guān)器件和布局將決定于具體的實施例，具體的功能和/或子功能單元和其它正規(guī)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。相似或不同類型的開關(guān)器件可用于相同的半導(dǎo)體以取代不可操作的功能和/或子功能單元。當(dāng)子功能單元之間的連線攜帶模擬信號時，執(zhí)行模擬開關(guān)，這優(yōu)選采用電流開關(guān)器件，一般用于模擬輸出信號和用于模擬輸入信號的求和節(jié)點開關(guān)(summing nodeswitching)。這樣的開關(guān)器件和基于電壓的開關(guān)器件相比具有幾個優(yōu)點，如減少的衰減，較低的阻抗和較低的失真。圖13顯示求和節(jié)點開關(guān)的例子。求和節(jié)點開關(guān)提供輸入模擬信號，其可比Vdd大或是負的。和電壓模式開關(guān)相比，比Vdd大或是負的電壓信號可引起開關(guān)晶體管變?yōu)檎蚱?。有關(guān)求和器件的進一步的解釋可在2000年7月31日申請的一般受讓的申請No.09629092中發(fā)現(xiàn)，其名稱為“Active ResistanceSummer For A Transformer Hybrid”，該申請的內(nèi)容以參考的方式并入此處。
數(shù)字開關(guān)器件可用于攜帶數(shù)字信號的連線。這類開關(guān)包括，例如，標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件，門電路，多路轉(zhuǎn)換器(muxes)，晶體管等等。
現(xiàn)參考圖3A，每個實施例的半導(dǎo)體86可包括控制器88，該控制器位于芯片上且與開關(guān)器件90和子功能單元92通信。測試或錯誤識別電路94識別不可操作子功能單元92并生成配置數(shù)據(jù)。如前所述，控制器88命令開關(guān)器件90取代不可操作子功能單元92?？刂破?8可在組裝之后，在操作過程中，周期性地在上電時執(zhí)行內(nèi)置自測試模式，和/或手動測試。
現(xiàn)參考圖3B，每個實施例的半導(dǎo)體86可包括控制器96，其位于芯片外且可移去地連到單片存儲器(on-chip memory)98，如非易失性存儲器。存儲器98存儲配置數(shù)據(jù)，該配置數(shù)據(jù)為開關(guān)器件90限定開關(guān)位置?？刂破?6連到子功能單元92并探測和/或測試故障?？刂破?6使用測試結(jié)果以限定配置數(shù)據(jù)，該配置數(shù)據(jù)然后存儲在存儲器98中。當(dāng)上電時，配置數(shù)據(jù)用于配置子功能單元92。如可理解的那樣，有多種其它方式執(zhí)行開關(guān)器件。例如，保險絲，如激光保險絲或反保險絲(anti-fuse)，可以用于形成和/或斷開連接以取代功能單元和/或子功能單元。也可使用外部插針(pins)或雙列插入式開關(guān)(dip switches)。
現(xiàn)參考圖4，除了功能單元10-1、10-2、......10-6，備用功能單元10-S在半導(dǎo)體90上制造。在圖3所示的示例性實施例中，備用功能單元10-S位于功能單元10之間。然而，如可理解的那樣，備用功能單元10-S可位于半導(dǎo)體10上任何位置。例如，備用功能單元10-S可位于任何功能單元10的左邊或右邊。
開關(guān)器件94和備用功能單元10-S允許半導(dǎo)體90取代不可操作功能單元10-1、10-2、10-3、10-4、10-5和/或10-6。在圖4中的例子中，備用功能單元10-S允許一個功能單元中任何數(shù)目的子功能單元失效。通過允許取代不可操作功能單元，半導(dǎo)體90的成品率得到顯著改進。如果功能單元10-1中一個或子功能單元11，21，31和/或41的任何組合失效(如交叉線陰影所示)，開關(guān)94被再配置以備用功能單元10-S中的子功能單元取代不可操作子功能單元11，21，31和41。
例如，如果子功能單元11是不可操作的，到子功能單元11、12和13的輸入92-1、92-2和92-3是被開關(guān)94-1、94-2、94-3和94-4被右移(shifted)一個功能單元。子功能單元42、43和4S的輸出92-4、92-5和92-6是被開關(guān)94-5、94-6、94-7和94-8被左移一個功能單元。
再配置之后，第一功能單元10-1包括子功能單元12、22、32和42。第二功能單元10-2包括子功能單元13、23、33和43。第三功能單元10-3包括子功能單元1S、2S、3S和4S。第四功能單元10-4包括子功能單元14、24、34和44。第五功能單元10-5包括子功能單元15、25、35和45。第六功能單元10-6包括子功能單元16、26、36和46。這個示例性實施例允許對功能單元的替代。
現(xiàn)參考圖5，除了功能單元10-1、10-2......和10-6，備用單元10-S制造于半導(dǎo)體100上。而且，開關(guān)器件104位于功能單元的輸入和輸出。在圖5中所述的示例性實施例中，備用功能單元10-S位于功能單元10之間。開關(guān)器件104和備用功能單元10-S允許半導(dǎo)體100取代在功能單元10-1、10-2、10-3、10-4、10-5和/或10-6中的不可操作的子功能單元。圖5的例子中，備用功能單元10-S允許每一行中的一個子功能單元失效。通過允許對不可操作的子功能單元的取代，半導(dǎo)體100的成品率得到顯著改進。示例性實施例允許對功能單元或子功能單元的取代，和/或?qū)Σ煌δ軉卧械亩鄠€子功能單元的取代。如果子功能單元11、31和26失效(如圖中陰影所示)，開關(guān)104經(jīng)再配置以分別用備用功能單元10-S中的子功能單元15、35和25取代不可操作的子功能單元11、31和26。
不可操作的子功能單元11以如下方式被取代到子功能單元11、12和13的輸入106-1、106-2和106-3是被開關(guān)104-1、104-2、104-3和104-4右移一個功能單元。子功能單元12、13和1S的輸出106-4、106-5和106-6是被開關(guān)104-5、104-6、104-7和104-8左移一個功能單元。不可操作的子功能單元13以相似的方式取代。
不可操作的子功能單元26以如下方式取代子功能單元14、15和16的輸出106-7、106-8和106-9是被開關(guān)104-8、104-9、104-10和104-11左移一個功能單元。子功能單元2S，24和25的輸出106-10、106-11和106-12是被開關(guān)104-12、104-13、104-14和104-15右移位一個功能單元。
再配置之后，第一功能單元10-1包括子功能單元12、21、32和41。第二功能單元10-2包括子功能單元13、22、33和42。第三功能單元10-3包括子功能單元1S、23、3S和43。第四功能單元10-4包括子功能單元14、2S、34和44。第五功能單元10-5包括子功能單元15、24、35和45。第六功能單元10-6包括子功能單元16、25、36和46。
現(xiàn)參考圖6，半導(dǎo)體150包括備用子功能單元10-S位于一端。如果子功能單元21(如圖中陰影所示)失效，到子功能單元21、22......和26的輸入120-1、120-2......120-6是被開關(guān)124-1、124-2......和124-7右移一個功能單元。子功能單元22、23......和2S的輸出120-7、120-8......和120-12是被開關(guān)124-8、124-9......和124-14左移一個功能單元。
再分配之后，第一功能單元10-1包括子功能單元11、22、31和41。第二功能單元12-2包括子功能單元12、23、32和42。第三功能單元10-3包括子功能單元13、24、33和43。第四功能單元10-4包括子功能單元14、25、34和44。第五功能單元10-5包括子功能單元15、26、35和45。第六功能單元10-6包括子功能單元16、2S、36和46。
再參考圖7，半導(dǎo)體160包括部分備用子功能單元10-PS，其位于一端，部分備用子功能單元10-PS包括一個或多個子功能單元(用于某些子功能單元但不是所有的子功能單元)。例如，部分子功能單元10-PS包括子功能單元2S和3S，而不包括1S或4S。所提供的部分子功能單元可能與那些更有可能具有更低的成品率的子功能單元關(guān)聯(lián)。通過不制造其它子功能單元和開關(guān)，可以降低半導(dǎo)體160的成本。
如果子功能單元21失效(如陰影所示)，到子功能單元21、22......和26的輸入120-1、120-2......和120-6被開關(guān)124-1、124-2......和124-6右移一個功能單元。子功能單元22、23......和2S的輸出120-7、120-8......和120-12被開關(guān)124-8、124-9......124-13左移一個子功能單元。
再配置之后，第一功能單元10-1包括子功能單元11、22、31和41。第二功能單元10-2包括子功能單元12、23、32和42。第三功能單元10-3包括子功能單元13、24、33和43。第四功能單元10-4包括子功能單元14、25、34和44。第五功能單元10-5包括子功能單元15、26、35和45。第六功能單元10-6包括子功能單元16、2S、36和46。
現(xiàn)參考圖8，可提供額外的完全和/或部分備用功能單元。例如，圖8中的半導(dǎo)體170包括兩個部分備用子功能單元10-PS1和10-PS2。完全和/或部分備用子功能單元10-PS1和10-PS2可定位于彼此臨近的位置(如圖示)或非臨近的位置。如果完全或部分子功能單元位于彼此臨近的位置，開關(guān)172在兩個臨近的開關(guān)之間開關(guān)輸入和/或輸出。例如，開關(guān)174-1可從子功能單元11開關(guān)輸入和/或輸出到子功能單元22或23中的一個。
如果子功能單元21和22失效(如陰影所示)，到子功能單元21、22、23和24的輸入172-1、172-2、172-3和172-4被開關(guān)174-1、174-2......和174-6右移兩個功能單元。到子功能單元23、24、2S1和2S2的輸出172-5、172-6......和172-8被開關(guān)174-7、174-8......和174-12左移兩個功能單元。
如果子功能單元37失效，到子功能單元35、36和37的輸入172-9、172-10和172-11被開關(guān)174-12、174-13和174-14和174-15左移一個功能單元。到子功能單元3S2、35和36的輸出172-12、172-13和172-14被開關(guān)174-16、174-17、174-18和174-19右移一個功能單元。
再配置之后，第一功能單元10-1包括子功能單元11、23、31和41。第二功能單元10-2包括子功能單元12、24、32和42。第三功能單元10-3包括子功能單元13、2S1、33和43。第四功能單元10-4包括子功能單元14、2S2、34和44。第五功能單元10-5包括子功能單元15、25、3S2和45。第六功能單元10-6包括子功能單元16、26、35和46。第七功能單元10-7包括子功能單元17、27、36和47。
半導(dǎo)體也可以包括兩個或更多完全和/或部分功能單元，其位于一端或任何其它位置。在圖9中，兩個部分備用功能單元10-PS1和10-PS2位于半導(dǎo)體180的一端。如果子功能單元21和24失效(如陰影所示)，開關(guān)器件182用備用功能單元10-PS1和10-PS2中的子功能單元2S1和2S2取代它們。
再配置之后，第一功能單元10-1包括子功能單元11、22、31和41。第二功能單元10-2包括子功能單元12、23、32和42。第三功能單元10-3包括子功能單元13、25、33和43。第四功能單元10-4包括子功能單元14、26、34和44。第五功能單元10-5包括子功能單元15、27、35和45。第六功能單元10-6包括子功能單元16、2S1、36和46。第七功能單元10-7包括子功能單元17、2S2、37和47。
現(xiàn)參考圖10，為了減少開關(guān)器件的復(fù)雜性，半導(dǎo)體190包括多路轉(zhuǎn)換開關(guān)器件，其包括多路轉(zhuǎn)換器(M)192，該多路轉(zhuǎn)換器接收p個輸入信號且輸出1到q個輸出信號，其中q小于p。例如，p個輸入信號可以被轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。
可替換地，這p個輸入信號可以被轉(zhuǎn)換成兩個或更多個輸出信號。例如，八個輸入信號可被轉(zhuǎn)換成三個輸出信號。在該例中，一個輸入信號不被轉(zhuǎn)換，例如，在吉比特物理層器件中的高速信號諸如數(shù)據(jù)信號。兩個中速信號可以被轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。余下的五個輸入信號，它們優(yōu)選為“慢”信號，如吉比特物理層中的控制信號，可以被轉(zhuǎn)換成一個輸出信號。
多路分配器(D，demultiplexer)194接收1到q個輸入信號，且發(fā)生p個輸出信號。被多路轉(zhuǎn)換或分路的輸入和輸出的數(shù)目決定于具體的子功能單元，這些子功能單元和多路轉(zhuǎn)換器192和多路分配器194通信。通過減少需要被開關(guān)的連線的數(shù)目，開關(guān)器件可以被簡化。示于圖10和11的示例性的實施例顯示多個輸入，這些輸入被轉(zhuǎn)換成一個信號輸出?；谇笆龅挠懻?，然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白多路轉(zhuǎn)換器的輸出可以包括一個或多個輸出，它們被多路轉(zhuǎn)換或沒被轉(zhuǎn)換。
例如，如果子功能單元21失效，開關(guān)器件196-1和196-2連接多路轉(zhuǎn)換器192-1和多路分配器192-3。這為從子功能單元11送往子功能單元22(其取代不可操作的子功能單元21)的信號建立正向通路。多路分配器192-3與子功能單元22通信。相似地，如果需要也可建立逆向通路。開關(guān)器件196-1和196-2連接多路轉(zhuǎn)換器192-4和多路分配器194-1，其與子功能單元11通信。如可理解的那樣，雖然示出了正向和逆向信號通路，正向和/或逆向通路可按需要在子功能單元之間使用。如果在子功能單元之間沒有使用正向和逆向通路，某些多路轉(zhuǎn)換器和多路分配器可省略。
在失效和再配置之后，第一功能單元10-1包括子功能單元11、22、31和41。第二功能單元10-2包括子功能單元12、23、32和42。第三功能單元10-3包括子功能單元13、2S、33和43。第四功能單元10-4包括子功能單元14、24、3S和44。第五功能單元10-5包括子功能單元15、25、34和45。第六功能單元10-6包括子功能單元16、26、35和46。
具有多路轉(zhuǎn)換開關(guān)器件的半導(dǎo)體可包括多個完全或部分備用子功能單元。現(xiàn)參考圖11，半導(dǎo)體200包括兩個部分備用子功能單元10-PS1和10-PS2。多個完全或部分備用子功能單元不必彼此鄰近安置。開關(guān)器件204至少連接到兩個相鄰的開關(guān)。例如，開關(guān)器件204-1與開關(guān)器件204-2和204-3通信。相似地，開關(guān)器件204-2與開關(guān)器件204-3和204-4通信。半導(dǎo)體200能夠取代同一行中的兩個失效。
例如，如果子功能單元31和33失效(如陰影所示)，開關(guān)器件204被再配置。第一功能單元10-1包括子功能單元11、21、32和41。第二功能單元10-2包括子功能單元12、22、34和42。第三功能單元10-3包括子功能單元13、23、35和43。第四功能單元10-4包括子功能單元14、24、3S1和44。第五功能單元10-5包括子功能單元15、25、3S2和45。
假定失效是一致的且獨立地分布于半導(dǎo)體上(這也許是真實的或不是真實的)，如果單個功能單元的成品率(yield)是Ps，那么第一子功能單元的成品率是Psub1＝Ps((子功能單元的面積)/(功能單元的面積))。功能單元的成品率Ps等于每個子功能單元成品率的積。
如果p是功能單元的成品率，m是工作的功能單元的最小數(shù)目，且n等于m加上備用功能單元的數(shù)目，則成品率定義如下yield=f(p,m,n)=Σx=mnpx(1-p)n-xn!x!(n-x)!]]>例如，具有8個功能單元(和備用功能單元)的半導(dǎo)體的成品率為43％，其中每個功能單元具有相同的成品率90％。假定功能單元具有4個子功能單元A、B、C和D。如果A、B、C和/或D經(jīng)歷一次失效，則所有子功能單元作為一個組被換出(swapped out)。借助一個備用功能單元，成品率提高至77.5％。
如果功能性模塊可以兩組(A和B)和/或(C和D)被換出，則成品率等于yield＝f(pA×pB，m，n)×f(pC×pD，m，n)在這個例子中，當(dāng)失效密度A+B＝C+D的密度，則成品率提高至85.6％。
如果功能性模塊可以三組被換出(A和B)，C和/或D，則成品率等于yield＝f(pA×pB，m，n)×f(pC，m，n)×f(pD，m，n)在這個例子中，當(dāng)A、B、C和D的失效密度相等時，成品率提高至88.6％。
如果功能性模塊可以四組被換出A、B、C和/或D，則成品率等于yield＝f(pA，m，n)×f(pB，m，n)×f(pC，m，n)×f(pD，m，n)在這個例子中，當(dāng)A、B、C和D的失效密度相等時，成品率提高至91.7％。
如可理解的那樣，提供一個備用功能單元顯著地提高成品率。將功能單元分成兩個或更多子功能單元進一步提高成品率，這些子功能單元可單個換出。在某些點，在提高成品率和增加設(shè)計復(fù)雜性之間求得平衡。
現(xiàn)參考圖12，其顯示了一種用于取代不可操作的子功能單元的步驟，該不可操作的子功能單元使用單個完全或部分功能單元?？刂崎_始于步驟240。在步驟242，控制識別出不可操作的子功能單元的行和列。在步驟244，控制設(shè)定N等于功能單元中行的數(shù)目，且設(shè)定R等于1。在步驟246，控制確定R是否等于N+1。如果是真，則控制于步驟248結(jié)束。如果是假，控制繼續(xù)步驟250，其中控制確定是否行R大于或等于一個不可操作(N.O.)子功能單元(SFU)。如果是假，在步驟252控制增大R，且控制返回到步驟246。如果是真，控制繼續(xù)步驟254，其中控制確定是否行R包括大于或等于兩個不可操作(N.O.)子功能單元(SFU)。因為只提供一個備用完全或部分子功能單元，如果兩個或更多不可操作子功能單元在相同的行，在步驟256發(fā)出一個錯誤信號。
在步驟258，控制設(shè)定m等于完全或部分備用功能單元的列數(shù)，且z等于不可操作的子功能單元的列數(shù)。在步驟262，控制設(shè)定i＝z。在步驟270，控制確定是否z＞m。如果失效，控制繼續(xù)步驟274，且使用開關(guān)器件移位第i個子功能單元到(i+1)列。在步驟276，控制確定是否(i+1)＝m。如果不是，在步驟278控制增大i，且繼續(xù)步驟274。否則，在步驟280控制增大R，且控制繼續(xù)步驟254。
如果在步驟270，z大于m，控制繼續(xù)步驟284，且用開關(guān)器件移位第i個子功能單元到(i-1)列。在步驟286，控制確定(i-1)是否等于m。如果不是，在步驟288控制減小i，且繼續(xù)步驟284。否則，控制繼續(xù)步驟280。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的那樣，用于取代不可操作的功能單元和/或子功能單元的相似的算法可用于半導(dǎo)體執(zhí)行，該半導(dǎo)體包括兩個或多個完全或部分備用功能單元和/或子功能單元。而且，雖然示出了特定的開關(guān)布局，將被使用的特定開關(guān)器件將決定于具體的實施例，具體的功能單元和/或子功能單元的細節(jié)和其它常規(guī)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。多種不同類型的開關(guān)器件也可以用于相同的半導(dǎo)體。
現(xiàn)參考圖14，半導(dǎo)體300包括M個功能單元302-1、302-2......和302M(總稱為302)。M個功能單元302中的每一個分別包括第一、第二和第三子功能單元1X、2X和3X，其中X是在1和M之間的數(shù)目。第一子功能單元11、12、13......和1M分別與第二子功能單元21、22、23......和2M通信。第一子功能單元1X也分別與第三子功能單元31、32、33......和3M通信。例如，第一子功能單元1X可包括外部模擬和/或數(shù)字輸入/輸出(I/Os)，且第三子功能單元3X可包括外部模擬和/或數(shù)字輸入/輸出(I/Os)。在該例中，第二子功能單元2X不與第三子功能單元3X通信。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解第二子功能單元2X可與第三子功能單元3X通信。而且，子功能單元也可按需要增加并連接。
第一子功能單元1X與半導(dǎo)體300的衰減器304通信，且第三子功能單元3X與半導(dǎo)體300的衰減器306通信。雖然說明于圖14中的示例性的實施例分別包括第一、第二和第三子功能單元1X、2X和3X，在M個功能單元302中的每一個中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解半導(dǎo)體300的功能單元302可包括任何數(shù)目的子功能單元，其以不同的組合通信。
當(dāng)一個子功能單元不可操作時，問題產(chǎn)生了。例如，如果在給定的功能單元302中，第三子功能單元3X是不可操作的，在第一子功能單元1X和第二子功能單元2X之間的信號通路可保持完整。然而，在第一子功能單元1X和第三子功能單元3X之間的信號通路可保持不可用。因此整個功能單元302是不可操作的。例如，多端口開關(guān)的一個端口是有缺陷的。當(dāng)一個或多個子功能單元變得不可操作時，有必要關(guān)斷子功能和/或整個功能單元302，并且用備用子功能和/或功能單元302取代它們，以提高半導(dǎo)體300的成品率。
現(xiàn)參考圖15，8端口半導(dǎo)體314包括九個功能單元316和318。九個功能單元316和318包括8個功能單元316，其分別與半導(dǎo)體314和備用的功能單元318的輸入和衰減器320和322通信。雖然在這個示例性實施例中，示出的備用功能單元318在半導(dǎo)體314的最右邊，備用功能單元318可位于半導(dǎo)體314的最左邊，或在任意兩個功能單元316之間。
物理端口段(slice)316指特定功能單元316中子功能單元1X、2X和3X的分組，它們物理上定位為一個端口。通常(但非必須)，在物理段中的子功能單元是垂直地堆疊的。例如，圖15中第一物理端口段316-1包括子功能單元11、21和31。
半導(dǎo)體314包括具有備用子功能單元1S、2S和3S的備用功能單元318。當(dāng)一個或多個子功能單元1X、2X和/或3X不可操作(圖15中以交叉線示出)時，半導(dǎo)體314中的開關(guān)器件(為了簡單起見，沒有示于圖15中)可從物理端口段316的衰減器320路由信號通過不同物理端口段316的子功能單元。在示于圖15中的半導(dǎo)體314中，半導(dǎo)體314的每個行可包括一個不可操作的子功能單元，同時保持8個起作用的邏輯端口段。
邏輯端口段指子功能單元的分組，該子功能單元用于從物理端口段316的輸入衰減器320路由信號至同一物理端口段316的各個輸出衰減器322。例如，圖15中的子功能單元13、26和38是不可操作的，因此圖15中的第二邏輯端口段包括子功能單元12、22和32。然而，因為子功能單元13是不可操作的，開關(guān)器件從第三物理端口段316-3的輸入衰減器320-3路由信號至第四物理端口段316-4的第一子功能單元14。因此，第三邏輯端口段包括子功能單元14、23和33。
來自物理端口斷316-1和316-2的衰減器320-1和320-2的信號分別路由至同一物理端口段316-1和316-2的第一子功能單元11和12。開始于物理端口段316-3(其包括不可操作的子功能單元13)，來自衰減器320-3到320-8的信號被路由至一個功能單元的右邊與物理端口段316-4到316-8和318鄰近。雖然子功能單元13是不可操作的，子功能單元23保持可操作。因此，開關(guān)器件將一個輸出信號從子功能單元14路由至子功能單元23。在示例性實施例中，在第一子功能單元1X和各第三子功能單元3X之間的信號通過第二子功能單元2X路由，該第二子功能單元2X位于可操作的第一子功能單元1X的下面。例如，從子功能單元14到子功能單元33的信號通過子功能單元24路由。
通過子功能單元26的路由可以在子功能單元26內(nèi)與無源電路連接，該子功能單元26連接子功能單元16到子功能單元35。即使子功能單元26是不可操作的，從子功能單元16到子功能單元35的信號通過子功能單元26路由。這是在制造期間通過自動從第一子功能單元1X通過信號至同一物理端口段316的第二子功能單元2X至第三子功能單元3X而實現(xiàn)的。從衰減器320-3到320-8的信號被右移一個功能單元，衰減器320-3到320-8和第三物理端口段316-3一致或在第三物理端口段316-3的右側(cè)。分別在第四，第五，和第六物理端口段316-4到316-6的第一和第二子功能單元14和23、15和24，及16和25之間的信號被左移一個功能單元，以避開不可操作的子功能單元26。分別在第四到第八物理端口段316-4到316-8的第一和第三子功能單元14和33、15和34、16和35、17和36，及18和37之間的信號被左移一個功能單元。從備用功能單元3S到第八輸出衰減器322-8的信號被左移一個功能單元。
圖15中最終的邏輯端口段包括子功能單元11、21和31；12、22和32；14、23和33；15、24和34；16、25和35；17、27和36；18、28和37；以及1S、2S和3S。
現(xiàn)參考圖16，子功能單元15、28和32是不可操作的。在衰減器和第一子功能單元320-5和16，320-6和17，320-7和18，以及第五子功能單元316-8和1S之間并通過第八物理端口段316-5到316-8的信號被右移一個功能單元。在第一和第二子功能單元16和25，17和26，以及18和27之間，從第六到第八物理端口段316-6到316-8的信號被左移一個功能單元。在第一和第三子功能單元12和33，13和34，以及14和35之間，從第二到第四物理端口段316-2到316-4的信號被右移一個功能單元。從第三子功能單元分別到衰減器33到3S及322-2到322-8，且通過第八物理端口段316-3到316-8及備用功能單元318的信號被左移一個功能單元。
圖16中最終的邏輯端口段包括子功能單元11、21和31；12、22和33；13、23和34；14、24和35；16、25和36；17、26和37；18、27和38；以及1S、2S和3S。
現(xiàn)參考圖17，一個示例性的8端口半導(dǎo)體330和9個工作端口332-1到332-9一起制造?？梢圆挥玫诰哦丝?32-9的衰減器334-9和336-9。而且分別在第一或第九物理端口段332-1和332-9的一個或多個開關(guān)器件X-1和X-9可不用，因為沒有鄰近的端口可供切換。端口332的每一個包括功能單元332，該功能單元332分別具有第一、第二和第三子功能單元1X、2X和3X。在衰減器334和半導(dǎo)體330的第一子功能單元1X之間的第一開關(guān)器件338從衰減器334路由信號至鄰近物理端口段332的第一子功能單元1X，或從鄰近物理端口段332的第一子功能單元1X路由信號至衰減器334。
位于第一和第二子功能單元1X和2X之間的第二開關(guān)器件340從第二子功能單元2X路由信號至第一子功能單元1X，或從第一子功能單元1X路由信號至第二子功能單元。位于第二和第三子功能單元2X和3X之間的第三開關(guān)器件342，從第一子功能單元1X路由信號至第三子功能單元3X，或從第三子功能單元3X路由信號至第一子功能單元1X。如上所述，從第一子功能單元1X到第三子功能單元3X的信號344通過物理端口段的第二子功能單元2X路由，該物理端口段具有可操作的第一子功能第一1X。
在第三子功能單元3X和衰減器336之間的第四開關(guān)346從第三子功能單元3X路由信號至衰減器336，或從衰減器336路由信號至第三子功能單元3X。在示例性實施例中，在每個物理端口段332，和在每個子功能單元1X與2X，及2X與3X，及輸入和/或輸出端口334和1X，及3X和336之間，有兩個開關(guān)器件。這提供了雙向信號傳輸。在示例性實施例中，單個開關(guān)器件338、340、342和346中每一個都是多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)，其從兩個或更多不同信號輸入中選擇輸出。例如，具有在第二和第三子功能單元23和33之間向下信號流的開關(guān)器件342-3，在物理端口段332-3選擇性地從子功能單元12、13和14中的一個路由輸出信號至子功能單元33。
現(xiàn)參考圖18，進一步詳細說明示例性的3端口半導(dǎo)體354。半導(dǎo)體354包括三個功能單元356-1到356-3和備用功能單元358。具有向下信號通路的開關(guān)器件360-2和360-3從衰減器362路由信號至相同的物理端口段356的第一子功能單元1X，該向下信號通路位于第一子功能單元1X和衰減器362之間。例如，在第二物理端口段356-2內(nèi)具有向下的信號通路的開關(guān)器件360-2，可從第一物理端口段356-1的一個輸入衰減器362-1，或第二物理端口段356-2的輸入衰減器362-2輸出信號至第二物理端口段356-2的第一子功能單元12。信號被類似地在相反的方向上路由。
具有向下的信號通路的開關(guān)器件364-1到364-3和364-S從一個第一子功能單元1X路由信號至同一物理端口段356的第二子功能單元2X，該向下的信號通路位于第一子功能單元1X和第二子功能單元2X之間。例如，在第二物理端口段356-2內(nèi)具有向下的信號通路的開關(guān)器件364-2，可從子功能單元11、12、和13中的一個輸出信號至子功能單元22。信號被類似地在相反的方向上路由。
具有向下的信號通路的開關(guān)器件366-1到366-3和366-S從一個第一子功能單元1X路由信號至同一物理端口段356的第三子功能單元3X，該向下的信號通路位于第二子功能單元2X和第三子功能單元3X之間。例如，在第二物理端口段356-2內(nèi)具有向下的信號通路的開關(guān)器件366-2，可從子功能單元11、12和13中的一個輸出信號至子功能單元32。信號被類似地在相反的方向上路由。
具有向下的信號通路的開關(guān)器件368-1到368-3從一個第三子功能單元3X路由信號至同一物理端口段356的輸出衰減器370，該向下的信號通路位于第三子功能單元3X和衰減器370之間。例如，在第二物理端口段356-2內(nèi)具有向下的信號通路的開關(guān)器件368-2，可從子功能單元32和33中的任何一個輸出信號至同一物理端口段的輸出衰減器370-2。信號被類似地在相反的方向上路由。
現(xiàn)參考圖19，進一步詳細說明示例性的開關(guān)器件378和380，它們分別位于第一和第二子功能單元1X和2X之間，且分別在第二和第三子功能單元2X和3X之間。開關(guān)器件378和380包括多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)，其選擇性地輸出四個輸入信號中的一個。圖19說明的多路轉(zhuǎn)換器378和380是四合一(4-to-1)多路轉(zhuǎn)換器，其被第一和第二控制信號NE_SW和NW_SE，及SW_NE和SE_NW控制，下面將對它們作進一步的詳細說明。雖然示出了四合一多路轉(zhuǎn)換器，三合一，二合一和/或M合一(其中M是整數(shù))多路轉(zhuǎn)換器可根據(jù)所需的輸入數(shù)目而被采用。
在每個具有向下的信號流的多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)378中，“1”輸入從子功能單元1X接收輸出信號，該子功能單元1X在左邊臨近的物理端口段382?！?”輸入從當(dāng)前物理端口段382的子功能單元1X接收輸出信號?！?”輸入從子功能單元1X接收輸出信號，該子功能單元1X在右邊臨近的物理端口段382。因為每個多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)378和380在三個信號間選擇，該三個信號來自子功能單元1X或2X，“3”輸入連接到地且不用。這些信號被類似地在相反的方向路由。而且，雖然示出的多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)378和380分別位于第一和第二子功能單元1X和2X之間，在第二和第三子功能單元2X及3X之間的多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)分別被類似地連接。
現(xiàn)參考圖20，進一步詳細說明開關(guān)器件390和392，它們位于半導(dǎo)體396的第一子功能單元1X和衰減器394之間。所說明的具有向下的信號流的開關(guān)器件390是多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)，且所說明的具有向上的信號流的開關(guān)器件392是雙開關(guān)。每個類型的開關(guān)器件390或392可單獨使用，或取代392或390中的另一個使用。多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)390是二合一多路轉(zhuǎn)換器，其基于控制信號MUX_CR輸出兩個輸入信號中的一個?！?”輸入接收來自同一物理端口段397的輸入衰減器394的輸出信號?！?”輸入接收來自左邊鄰近物理端口段397的輸入衰減器394的輸出信號。
雙開關(guān)392包括第一和第二開關(guān)398和400，它們基于第一和第二控制信號MUX_ST和MUX_CR，合作輸出來自第一子功能單元1X的信號至一個衰減器394。例如，第二物理端口段397-2的雙開關(guān)392-2，通過開通第一開關(guān)398-2，將信號從子功能單元12指向同一物理端口段397-2中的輸入衰減器394-2，或通過開通第二開關(guān)400-2，將信號從子功能單元12指向左邊鄰近的物理端口段397-1的輸出衰減器294-1。第一和第二開關(guān)398和400中只有一個在任何時間都開通，且兩個開關(guān)398和400通常不在同一時間斷開。
現(xiàn)參考圖21，表包括用于圖20中的開關(guān)器件390和392的控制信號組合。當(dāng)各控制信號設(shè)為高電平時，開關(guān)器件398和400開通，當(dāng)各控制信號設(shè)為低電平時，開關(guān)器件398和400斷開。對于圖20中的具有向上的信號流的雙開關(guān)392，當(dāng)MUX_ST設(shè)為高電平時，第一開關(guān)398開通。根據(jù)該表，當(dāng)MUX_ST設(shè)為高電平時，來自第一子功能單元1X的信號被路由到同一物理端口段397的各衰減器394。當(dāng)MUX_CR設(shè)為高電平時，第二開關(guān)400開通。根據(jù)該表，當(dāng)MUX_CR設(shè)為高電平時，來自第一子功能單元1X的信號被路由至左邊鄰近物理端口段397的衰減器394。當(dāng)MUX_ST和MUX_CR為零時，數(shù)據(jù)不路由至衰減器394。當(dāng)MUX_ST和MUX_CR都設(shè)為高電平時，產(chǎn)生一個不用的組合。
現(xiàn)參考圖22，詳細說明了位于第三子功能單元3X和半導(dǎo)體396的衰減器410之間的開關(guān)器件408。如同圖20中具有向上的信號流的開關(guān)器件，圖22中具有向下的信號流的開關(guān)器件408是雙開關(guān)。第一和第二開關(guān)412和414分別基于第一和第二控制信號MUX_ST和MUX_CR合作路由信號至衰減器410，該信號是第三子功能單元3X輸出的。圖21中的控制信號組合也用于圖22中的雙開關(guān)408的控制信號MUX_ST和MUX_CR。在圖20中，SW是三態(tài)緩沖器，其用于路由數(shù)字信號，其中信號方向是單向的。在圖22中，SW是CMOS開關(guān)，其用于通過雙向模擬信號。
當(dāng)MUX_ST設(shè)定為高電平時，第一開關(guān)412開通，且來自第三子功能單元3X的信號被路由到同一物理端口段397的各個衰減器410。當(dāng)MUX_CR設(shè)定為高電平時，第二開關(guān)414開通，且來自第三子功能單元3X的信號路由到左邊臨近的物理端口段397的衰減器410。雖然僅具有向下的信號流的開關(guān)器件408在圖22中進行了說明，也可存在具有向上的信號流的開關(guān)器件的相似的布局。而且，雙開關(guān)408可用多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)取代。
現(xiàn)參考圖23A，系統(tǒng)包括自動的測試裝置(ATE)420、激光器422和具有整流電路424的自修復(fù)半導(dǎo)體423，保險電路(fuse circuit)426和子功能單元以及開關(guān)器件(總稱為428)。在測試模式時，ATE 420測試子功能單元，并識別不可操作子功能單元(如果有)。ATE 420輸出右故障的子功能單元的地址至激光器422，其產(chǎn)生或斷開保險電路426中的相應(yīng)的保險絲。在標(biāo)準(zhǔn)模式時，整流電路424用保險電路426來配置開關(guān)器件，下面將進行描述。
現(xiàn)參考圖23B，說明了整流電路424。在測試過程之后，激光器422可使半導(dǎo)體423上保險電路426中的零個，一個或多個保險絲停用(deactivate)，這設(shè)定TRIM_*信號的值?！?”是子功能的占位符。換句話說，如果每個功能單元有三個子功能，將有TRIM_P1、TRIM_P2和TRIM_P3三個信號。解碼模塊436的輸入接收TRIM_*信號。TRIM_*信號是來自保險電路426的n位寬的信號。解碼模塊436將TRIM_*信號轉(zhuǎn)換為二進制的值，其在0和8之間。每個二進制值相應(yīng)于半導(dǎo)體86上的一個物理端口段(假定是一個8端口半導(dǎo)體)。第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438的第一和第二輸入接收二進制值。
輸入衰減器優(yōu)選具有下拉電阻器以確保DIS_FUSE信號被缺省設(shè)定為低電平。在常規(guī)操作中，DIS_FUSE信號被設(shè)定為低電平以便整流的熔斷值決定半導(dǎo)體上的有源組。然而，在測試過程中，DIS_FUSE信號被設(shè)定為高電平，以便整流電路424可利用一個或多個移位寄存器，從而以不同的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到半導(dǎo)體86上，以探測不可操作的子功能和/或功能單元92。
第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438的第二控制信號被缺省設(shè)定為高電平。因此當(dāng)DIS_FUSE信號被設(shè)定為低電平時，第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438從解碼模塊436輸出二進制值。TRIM_*信號的二進制解碼也簡化TRIM_*信號值的映射。映射模塊440以一種方式映射TRIM_*信號的值，該方式是統(tǒng)計地最小化保險絲的數(shù)目，且激光器被要求停用以便半導(dǎo)體86按要求操作。第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438的輸出也傳輸?shù)郊拇嫫?，該寄存器可被管理接口讀取。
自動測試裝置(ATE)識別出半導(dǎo)體86中的子功能和/或功能單元92，該半導(dǎo)體86沒有缺陷。為了滿意地測試半導(dǎo)體86的模擬部分，半導(dǎo)體86上的子功能單元92布局形成不同的邏輯端口段。因為具有激光器的停用的保險絲是永久的，有必要形成多種在保險電路428中沒有停用保險絲的邏輯端口段，以測試半導(dǎo)體86的集成度。
移位寄存器444被用于最小化遇到的移位器邏輯中制造缺陷的幾率。TCK信號為移位寄存器444提供時鐘信號。移位寄存器444在TCK信號的上升邊計時。數(shù)據(jù)從TDI信號移位到移位寄存器444中。移位寄存器444包括這樣的數(shù)據(jù)，其位數(shù)為1加上p和n中的較大者。因為TDI信號被輸入到第三多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)446，TMS信號通常被設(shè)定為低電平，該TMS信號用作第三多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)446的控制信號。移位寄存器444只當(dāng)TRST信號設(shè)定為低時被使能。
移位寄存器444具有兩個操作模式。在直接模式中，移位寄存器444輸出n位至第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438的輸入。在ATE編程時，使用該直接模式。當(dāng)來自移位寄存器444的n位信號被第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438輸出時，n位信號被映射模塊440映射。半導(dǎo)體86的所有功能單元92的移位寄存器444同時加載來自TDI信號的數(shù)據(jù)。
在旁路模式中，第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438被繞過，且p位被輸入到第二多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)442，該p位是移位寄存器444的輸出。因此，映射模塊440也被繞過。AND門448的輸出由DIS_FUSE信號和一個高電平信號確定。與(AND)門448的輸出是用于第二多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)442的控制信號。在旁路模式中，TMS信號被設(shè)定為高電平。因此，數(shù)據(jù)從S_IN信號中輸入到移位寄存器444中。旁路模式在映射模塊440有缺陷時使用。臨近物理端口段的移位寄存器444被連接到菊花鏈(daisy chain)中，以便第N個移位寄存器444的輸出被第(N+1)th個移位寄存器444的輸入接收。
在測試過程中，利用管理接口再配置邏輯端口段是有用的。在這種情形中，管理接口利用可寫寄存器450?？蓪懠拇嫫?50接收TRST信號作為復(fù)位信號。第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438的輸入接收來自可寫寄存器450的n位寬的輸出。在這種情形中，DIS_FUSE信號被設(shè)定為高電平，以便第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438的輸入被選擇，該第一多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)438接收來自可寫寄存器450的輸出。在DIS_FUSE信號被設(shè)定為高電平時，可寫寄存器450控制是否配置數(shù)據(jù)由可寫寄存器450或保險電路428中的保險絲發(fā)生。
現(xiàn)參考圖24，其是總結(jié)了映射方案的表，該映射方案由解碼模塊436執(zhí)行。解碼模塊436映射TRIM_*信號的值至相應(yīng)的SKIP_*值，該SKIP_*值指定物理端口段。保險絲變換以一種方式執(zhí)行，該方式可最小化用于期望的操作的被停用的保險絲的數(shù)目。如果一個保險絲沒被停用，則TRIM[3:0]值被假定為零，如果一個保險絲被停用，則TRIM[3:0]值被假定為一。未用的TRIM[3:0]組合也被映射到二進制值，以便存在誤操作時避免不定性。圖24中未用的組合的映射最小化所需的映射邏輯。
當(dāng)ATE被使用時，SKIP[3:0]值由來自移位寄存器444中的數(shù)據(jù)的移位產(chǎn)生。然而，當(dāng)使用激光器去停用保險絲時，優(yōu)選使用解碼的TRIM[3:0]值。當(dāng)沒有探測到不可操作子功能單元92時，禁能備用功能單元是最有效的。因此，當(dāng)值TRIM[3:0]等于0000時，端口8被選為禁能端口。然而，在這種情形下，實際沒有保險絲被停用。
現(xiàn)參考圖25，為半導(dǎo)體86上的第一、第二和第三子功能單元總結(jié)了整流信號的表。第一子功能單元與模塊P1通信，第二子功能單元與模塊P2通信，且第三子功能單元與模塊P3通信。根據(jù)圖24中的表，給定的TRIM_PX[3:0]值有相應(yīng)的SKIP_PX[3:0]。
現(xiàn)參考圖26，半導(dǎo)體86上所有端口具有硬連線的輸入信號PORT_SLICE[3:0]。PORT_SLICE[3:0]的值在0和8之間，且識別具體的物理端口段數(shù)目。因為SKIP_*信號的值識別不可操作子功能單元92的物理端口段數(shù)目，比較PORT_SLICE[3:0]和SKIP_*以確定邏輯端口段布局。
圖26中的等式確定半導(dǎo)體86上的控制信號的值，半導(dǎo)體86上的控制信號包括用于開關(guān)器件的控制信號。NE_SW、NW_SE、SW_NE和SE_NW控制信號確定多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)378和380如何操作，多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)378和380分別在圖19中的第一和第二子功能單元1X與2X，和第一與第三子功能單元1X與3X之間。MUX_X控制信號確定多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)390和雙開關(guān)392如何操作，多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)390和雙開關(guān)392分別在圖20和22中的第一子功能單元和衰減器1X及394，第三子功能單元和衰減器3X及410之間。
現(xiàn)參考圖27，控制信號MUX_ST和MUX_CR的值是通過比較SKIP_*和PORT_SLICE值確定的。例如，當(dāng)SKIP_*小于PORT_SLICE時，分別在第一子功能單元和衰減器1X及394之間的開關(guān)器件390和392路由來自第一子功能單元1X的信號至左邊臨近的物理端口段397。類似地，分別在第三子功能單元和衰減器3X及410之間的開關(guān)器件408路由來自第三子功能單元3X的信號至左邊臨近的物理端口段397。對在相反方向傳送的信號來說移位方向被倒逆。而且，當(dāng)SKIP_*大于PORT_SLICE時，信號不轉(zhuǎn)向。
現(xiàn)參考圖28，控制信號NE_SW和NW_SE的值由比較SKIP_TOP及SKIP_BOT與PORT_SLICE的值而確定。圖28中的表為多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)378確定控制信號，該多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)378分別位于第一和第二子功能單元1X與2X，及第二和第三子功能單元2X與3X之間，且具有向下的信號流。多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)378在第一和第二子功能單元1X與2X之間路由信號，如圖19所示，也在第一和第三子功能單元1X與3X之間路由信號。例如，當(dāng)NE_SW等于零時，且當(dāng)NW_SE等于1時，來自左邊臨近的物理端口段382中的子功能單元1X的信號被路由至在當(dāng)前物理端口段382中的子功能單元2X。
現(xiàn)參考圖29，控制信號SE_NW和SW_NE的值是通過比較SKIP_TOP和SKIP_BOT與PORT_SLICE的值確定的。圖29中的表為多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)380確定控制信號，該多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)380具有向上的信號流，其分別位于第一和第二子功能單元1X和2X之間，且分別位于第二和第三子功能單元2X和3X之間。多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)380在第二和第一子功能單元2X和1X之間路由信號，如圖19中的那樣，且也在第三和第一子功能單元3X和1X之間路由信號。例如，當(dāng)SE_NW等于1，且當(dāng)SW_NE等于0時，來自在右邊臨近的物理端口段382中的子功能單元2X的信號被路由至在當(dāng)前物理端口段382中的子功能單元1X。
現(xiàn)參考圖30，圖30示出一個示例性移位寄存器實施例。每個物理端口段包括移位寄存器458和多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)460。所有多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)460的第一輸入接收TDI信號。所有多路轉(zhuǎn)換器開關(guān)460的第二輸入接收來自前述移位寄存器458的輸出。在直接模式中，所有寄存器458被同時加載TDI信號。要求有十三位配置移位寄存器458，其包括十二個整流位和一個控制位。然而，在一個示例性實施例中，移位寄存器458是十五位寄存器，因此，每個移位寄存器458的上兩位(upper two bits)在直接模式中不用。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以從前面的說明書中理解本發(fā)明廣泛的教導(dǎo)可以多種形式執(zhí)行。因此，雖然本發(fā)明是結(jié)合具體例子說明的，本發(fā)明的實際保護范圍不應(yīng)因此被限制，因為其它改變在研究了本發(fā)明的附圖，說明書和權(quán)利要求的基礎(chǔ)上，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種自修復(fù)半導(dǎo)體，其包括第一功能單元，該第一功能單元包括第一、第二和第三子功能單元，這些子功能單元合作執(zhí)行第一功能，其中所述第一子功能單元與所述第二和/或第三子功能單元中的至少一個通信，并且所述第二子功能單元與所述第一和/或第三子功能單元中的至少一個通信；第一備用功能單元，其包括第一、第二和第三子功能單元，其中所述第一功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元，以及所述第一備用功能單元分別是功能上可交換的；以及開關(guān)器件，其與所述第一功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元及所述第一備用功能單元通信，并且當(dāng)所述第一功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元中的至少一個不可操作時，所述開關(guān)器件用所述第一備用功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元中的至少一個，取代所述第一功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元中的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其進一步包括控制器，該控制器識別所述自修復(fù)半導(dǎo)體上的至少一個不可操作子功能單元，并且其為配置所述開關(guān)器件產(chǎn)生配置數(shù)據(jù)以取代所述至少一個不可操作子功能單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述控制器位于所述自修復(fù)半導(dǎo)體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述控制器遠離所述自修復(fù)半導(dǎo)體定位，并且進一步包括存儲器，該存儲器位于所述自修復(fù)半導(dǎo)體上，以便為所述開關(guān)器件存儲所述配置數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述第一功能單元和所述第一備用功能單元被布置在所述自修復(fù)半導(dǎo)體的一個行和列中，并且所述第一功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元和所述第一備用功能單元布置在其它的行和列中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其進一步包括第二功能單元，該第二功能單元包括第一、第二和第三子功能單元，其中所述第一和第二功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元分別是功能上可交換的，并且其中所述第一備用功能單元位于所述第一和第二功能單元之間，并且臨近所述第一或所述第二功能單元中的一個。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述第一、第二功能單元和所述第一備用功能單元布置在所述自修復(fù)半導(dǎo)體的一個行和列中，并且所述第一、第二和所述第一備用功能單元的所述第一、第二和第三子功能單元布置在其它的行和列中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述開關(guān)器件中的至少一個包括多路轉(zhuǎn)換器，其接收y個輸入，并且選擇性地輸出所述y個輸入中的一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述多路轉(zhuǎn)換器接收來自第一、第二和第三子功能單元的輸出信號，并且這些子功能單元功能上可交換。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述開關(guān)器件中的至少一個包括第一和第二開關(guān)，它們接收輸入，并且分別基于第一和第二控制信號選擇性輸出所述輸入。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述輸入是來自所述自修復(fù)半導(dǎo)體的子功能單元和衰減器中的一個的輸出信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述開關(guān)器件包括模擬開關(guān)器件和數(shù)字開關(guān)器件中的至少一個。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中所述模擬開關(guān)器件是基于電流的。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其中在所述第一功能單元與所述第一備用功能單元中至少一個的所述第一和第三子功能單元之間通信的信號，是通過所述第一功能單元和/或所述第一備用功能單元中至少一個的所述第二子功能單元路由的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自修復(fù)半導(dǎo)體，其進一步包括一個或多個額外的備用功能單元。
16.一種系統(tǒng)，其包括自修復(fù)半導(dǎo)體，該自修復(fù)半導(dǎo)體包括M個功能單元，其執(zhí)行一個功能，其中M≥1；N個備用功能單元，其執(zhí)行所述功能，并且可與所述M個功能單元交換，其中N≥1；以及開關(guān)器件，其與所述M個功能單元和所述N個備用功能單元通信，并且當(dāng)所述M個功能單元中的所述一個不可操作時，其選擇性地用所述N個備用功能單元中的一個取代所述M個功能單元中的一個；自動測試裝置；保險電路，其與所述自修復(fù)半導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)，該保險電路包括多個保險絲，其選擇性地存儲至少一個不可操作功能單元的位置；以及整流電路，其與所述自修復(fù)半導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)，所述整流電路與所述ATE和所述保險電路連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述整流電路具有常規(guī)和測試模式。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，所述整流電路允許所述ATE在所述測試模式期間，越過所述保險電路，以選擇和測試所述功能單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，在所述常規(guī)模式期間，所述開關(guān)器件是基于所述至少一個不可操作的功能單元的所述位置，選擇性地配置的。
20.一種自修復(fù)半導(dǎo)體，其包括M個功能單元，每一個所述功能單元都包括第一、第二和第三子功能單元，其中所述M個功能單元中的每一個執(zhí)行相同的功能，其中M大于或等于1，其中所述第一、第二和第三子功能單元中每一個相應(yīng)的子功能單元執(zhí)行相同的功能，并且其中所述第一子功能單元相應(yīng)的子功能單元與所述第二和/或第三子功能單元相應(yīng)的子功能單元中的至少一個通信，并且所述第二子功能單元相應(yīng)的子功能單元與所述第一和/或第三子功能單元相應(yīng)的子功能單元中的至少一個通信；第一備用功能單元，其包括X個子功能單元，其中X大于或等于1，并且其中所述第一備用功能單元的所述X個子功能單元與所述M個功能單元的相應(yīng)子功能單元功能上可交換；以及多個開關(guān)器件，當(dāng)所述M個功能單元中的所述第一、第二和第三子功能單元不可操作時，其用所述X個子功能單元中的至少一個取代所述M個功能單元中的所述第一、第二和第三子功能單元中的至少一個。
全文摘要
一種自修復(fù)半導(dǎo)體，其包括多個功能單元，這些功能單元執(zhí)行同一功能，并且包括子功能單元。該半導(dǎo)體包括一個或多個完全或部分備用功能單元，這些備用功能單元集成到半導(dǎo)體上。如果在子功能單元中發(fā)現(xiàn)缺陷，那么子功能單元被切斷，并且用完全或部分備用功能單元中的子功能單元取代。通過開關(guān)器件實現(xiàn)再配置，該開關(guān)器件和子功能單元相關(guān)聯(lián)。有缺陷的功能或子功能單元可于組裝后的操作過程中周期性地上電時被測試出，和/或手動測試出。
文檔編號H01L21/66GK1630082SQ20041007373
公開日2005年6月22日 申請日期2004年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者S·蘇塔迪亞, P·蘇塔迪亞, W·洛 申請人:馬維爾國際貿(mào)易有限公司