存储类器件的功能测试_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

"书接上文，今天继续来聊一聊存储类器件的功能测试。"

首先，基于存储类器件（Memory）的功能测试，存在七种故障类型:

[1] 存储单元固定故障（Cell Stuck Failure）

故障特征：存储单元数据被固定为"0"或"1"，即使执行写入操作也无法改变其状态

[2] 存储单元间干扰故障（Interference Between Cells）

故障机制：当向特定存储单元（称为主单元/Pivot Cell）写入数据时，相邻或周边的存储单元会被意外写入相同值或其反相值

[3] 读出放大器操作故障（Sense Amplifier Operation Failure）

故障影响：当读出放大器工作异常时，与其相连的整条位线（bit line）上的所有存储单元均无法正常读写

故障机理：

灵敏度下降导致信号辨识失败

偏置电压异常造成放大功能失效

时序错误引发误判

[4] 数据输入/输出电路故障 (Data Input/Output Circuit Failure)

故障影响：当数据输入/输出电路异常时，所有存储单元均无法正常进行数据读写操作

失效点：
数据缓冲器（Data Buffer）功能异常
DQ信号通道阻抗失配
读写控制逻辑错误

[5] 地址译码器故障 (Address Decoder Failure)

故障表现：单个存储单元对应多个物理地址（地址冲突）, 单个地址指向多个存储单元（数据串扰）

成因：
译码逻辑电路失效, 行/列地址线短路

[6] 数据保持故障 (Data Retention Failure)

故障特征：存储单元无法在指定时间内保持写入数据（低于JEDEC标准规定的保持时间）

影响因素：存储电容漏电, 刷新周期异常, 工作温度超标等

[7] 擦除/写入故障（Erase/Write Failure, EEPROM/Flash特有）

故障机理：
浮栅电荷注入/释放失效, 隧道氧化层击穿

诊断工具：
采用失效位图（Fail Bit Map）分析技术
结合擦写循环次数（P/E Cycles）进行可靠性验证

虽然仅凭存储器功能测试结果难以精确定位故障根源，但借助失效位图（Fail Bit Map，简称FBM）分析技术，可有效判定故障成因。

以下图片展示了失效存储单元分布模式与潜在故障原因的对应关系，x代表失效Bit分布：

(a) 图所示FBM呈现不规则分布，可能故障类型为存储单元固定故障（Cell Stuck Failure）, 失效原因：晶体管栅氧击穿, 接触孔通阻异常
亦可能是单元间干扰故障（Interference Between Cells）失效原因：耦合电容超标（> 5fF）相邻单元间距违反设计规则（Spacing < 0.7x最小节距）

(b) 图所示FBM呈现沿特定列方向线性分布，可能故障类型为：读出放大器故障（Sense Amplifier Failure）空间分布特性: 严格沿位线（Bit Line）方向连续分布, 失效单元数量与位线长度正相关（如DDR4中每列512单元同时失效）

(c) 图所示FBM呈现沿特定行方向线性分布，可能故障类型为：字线故障（WORD Line Failure）空间分布特性: 严格沿字线方向连续失效, 在3D NAND中可能表现为跨多存储层的垂直失效柱（Via Chain Failure）

(d) 图所示FBM呈现全区域分布，可能故障类型为：数据输入/输出电路故障（Data Input/Output Circuit Failure）空间分布特性：失效单元均匀分布于所有存储阵列区域，与地址译码模式无相关性（区别于行/列故障）

(e) 图所示FBM呈现带状分布的失效单元，可能故障类型为：地址译码器故障（Address Decoder Failure）空间分布特性：呈现带状或块状集群分布，与地址空间映射相关，在3D堆叠存储器中可能表现为跨多存储层的垂直失效带

(f) 图所示FBM呈现局部区域集中失效，可能故障类型为：地址译码器局部故障（Localized Address Decoder Failure）空间分布特性：失效单元集中出现在特定存储区块（如Bank2的A区），在3D NAND中可能表现为特定存储层的平面性失效

由于存储器存在多种故障类型，需采用多样化的测试模式进行检测。
Memory Test Pattern主要包括以下类型：