用于堆叠存储器架构的自修复逻辑的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施例一般涉及电子装置领域，并且更具体而言涉及用于堆叠存储器架 构的自修复逻辑。
[0002] 为了给计算操作提供更密集的存储器，已经发展了涉及具有多个紧密耦合的存储 元件的存储装置(其可以被称为3D堆叠存储器或者堆叠存储器)的概念。3D堆叠存储器可以 包括DRAM(动态随机存取存储器)存储元件的耦合层或封装，其可以被称为存储器堆叠。堆 叠存储器可以被用来在单个装置或者封装中提供大量的计算机存储器，其中该装置或者封 装可以还包括某些系统组件，例如存储器控制器和CPU(中央处理单元）。
[0003] 但是，与更简单存储元件的成本相比，在3D堆叠存储器的制造中可能存在显著成 本。在堆叠存储装置的构造中，在制作时没有瑕疵的存储器管芯可以在3D堆叠存储器封装 的制造中形成瑕疵。由于这个，有缺陷存储装置的成本可能对于装置制造商或者对于购买 电子装置的顾客是显著的。
【附图说明】
[0004] 本发明的实施例以示例方式而不是以限制方式在附图中示出，在附图中，相似参 考标号是指类似要素。
[0005] 图1示出3D堆叠存储器的一个实施例； 图2示出使用纠错代码的生成来提供有缺陷TSV操作的替换的自修复设备或者系统的 一个实施例； 图3是在设备或者系统的一个实施例中生成纠错代码的图示； 图4示出提供有缺陷TSV操作的自修复的设备或者系统的纠错元件的一个实施例； 图5是用备用TSV代替缺陷TSV来提供TSV操作的自修复的设备或者系统的图示； 图6是提供用备用TSV的数据代替来自有缺陷TSV的数据的设备或者系统的一个实施例 的图示； 图7是在装置或者系统中标识有缺陷TSV的一个实施例的图示； 图8是示出使用堆叠存储装置中的备用TSV来修复有缺陷TSV的操作的过程的一个实施 例的流程图； 图9是包括用于使用备用TSV修复有缺陷TSV的操作的元件的设备或者系统的一个实施 例的图示； 图10示出包括堆叠存储器的计算系统的一个实施例，堆叠存储器具有用于使用备用 TSV修复有缺陷TSV的操作的元件。
【具体实施方式】
[0006] 本发明的实施例一般指向用于堆叠存储器架构的自修复逻辑。
[0007] 如本文使用的： "3D堆叠存储器"（其中3D指示三维）或者"堆叠存储器"意指包括一个或多个耦合存储 器管芯层、存储器封装或者其它存储元件的计算机存储器。该存储器可以是垂直堆叠或者 水平(例如并排)堆叠的，或者以其它方式包含耦合在一起的存储元件。尤其是，堆叠存储器 DRAM装置或者系统可以包括具有多个DRAM管芯层的存储装置。堆叠存储装置可以还包括该 装置中的系统元件，其可以在本文中被称为系统层或者元件，其中系统层可以包括例如CPU (中央处理单元）、存储器控制器以及其它有关系统元件的元件。系统层可以包括片上系统 (SoC)。在一些实施例中，逻辑芯片可以是应用处理器或者图形处理单元(GPU)。
[0008] 随着堆叠 DRAM标准（例如Wide 10标准）的出现，DRAM晶片可以堆叠有系统元件，例 如与存储器堆叠在同一封装中的片上系统(SoC)晶片。堆叠存储器可以利用硅通孔(TSV)制 造技术，其中通孔穿过硅管芯生产以提供穿过存储器堆叠的信号路径。
[0009] TSV制造技术被用来通过直接接触互连堆叠的硅芯片。但是，这个技术在TSV有缺 陷时可能产生显著产量损失。堆叠存储器的装配过程和TSV制造可能潜在地给堆叠存储装 置引入缺陷。这可能导致制造增加和测试成本增加，并且可能在制造中产生产量问题。有缺 陷TSV是堆叠存储器制造中的关键要素，因为有缺陷TSV的存在将直接影响制造产量。如果 具有有缺陷TSV的每个装置被丢弃，与常规单管芯存储器中的缺陷相比，产生的成本将显著 更高，这是因为在堆叠存储器中堆叠 DRAM封装和SoC将被丢掉。在常规存储器中，修复过程 可以包括由额外的行或者列替换整个行或者列，但是这无助于连接TSV有缺陷的情形。
[0010] 在一些实施例中，设备、系统或者方法包括利用备用TSV来为有缺陷TSV动态执行 修复过程的自修复逻辑。在一些实施例中，为了改进可靠性、降低成本并且增加制造产量， 备用TSV被包含在堆叠存储装置中的TSV之间以允许修复有缺陷TSV。但是，堆叠存储器中的 修复逻辑应该被最小化或者减少以避免堆叠存储装置的过量的硬件开销。
[0011] 在一些实施例中，自修复逻辑，例如纠错代码(ECC)和数据的重定向可以被采用来 使用备用TSV修复有缺陷TSV操作。在一些实施例中，TSV修复技术通过替换有缺陷TSV的操 作来实现有缺陷TSV的动态修复，因此通过允许具有TSV缺陷的堆叠存储装置的完全操作来 增强装置的可靠性和制造产量。在一些实施例中，自修复技术不要求装置的重新路由或者 转移操作到不同元件以替换有缺陷TSV。
[0012] 在一些实施例中，识别有缺陷TSV的测试和有缺陷TSV的操作的自修复可以在各个 时间发生，并且可以在存储装置的寿命中多次发生。测试和自修复可以在初始测试中是静 态的，或者在操作中是动态的。例如，TSV操作的测试和自修复可以在堆叠存储装置的制造 中发生，并且可以在包括堆叠存储器的设备或系统的制造中发生。此外，测试和自修复可以 在此类设备或者系统的操作中发生。在一个示例中，测试和自修复可以在设备或者系统的 每个上电周期发生。
[0013] 在一些实施例中，设备、系统或者方法提供对存储装置的TSV传输的数据的纠错。 在一些实施例中，堆叠存储装置包括利用纠错代码的自修复逻辑。在这个方法中，在传送 侧，校验位(或者其它纠错代码)基于要由多个TSV传输的数据来生成。例如，每个数据字节 可以在生成校验位中被利用。数据通过TSV传输，其中校验位通过备用TSV传输。
[0014] 在接收侧，对数据(原始数据和校验位)进行解码并且纠正被污染数据，使得由堆 叠存储装置提供正确数据，而不管有缺陷TSV通道。因此，即使存在有缺陷TSV，纠错逻辑纠 正来自通道的被污染数据，并且因此提供对TSV操作的替换。
[0015] 在某些实施方式中，某些错误可以被检测并且被纠正，或者某些操作如果未被纠 正则可以被检测到，例如在存在过量有缺陷TSV的情形中。例如，逻辑可以提供单纠错和双 检错（SEC-DED)、单纠错和双相邻纠错（SEC-DAEC)以及其它纠正和检测操作。在一个示例 中，SEC-DAEC可以在TSV操作中尤其有用，因为装置中的缺陷可以导致相邻TSV的问题，并且 因此在纠正双相邻错误中可能存在特定值。
[0016] 多个不同种类的自修复逻辑可以在设备、系统和方法的一个实施例中被利用，其 中纠错代码和检错代码是公共示例。例如，对于单个位的纠错代码，校验位使用数据字来生 成。如果数据字的大小为D，并且具有SEC-DEC能力的所要求校验位的数量为C，则C在D和C满 足公式1的要求时确定：
[1]〇
[0017] 因此，如果数据字为32位、64位和128位，则分别要求6、7和8位的校验位来执行单 纠错。每32 TSV、64 TSV或者128 TSV可以因此具有6、7或8个备用TSV以使用纠错代码执行 修复过程。
[0018] 在一些实施例中，设备、系统或者方法利用数据从有缺陷TSV到备用TSV的重定向 以提供对TSV操作的修复。在一些实施例中，硬件映射过程将有缺陷TSV通道映射到备用通 道，以执行自修复过程。在这个方法中，在传送侧，映射复用器可以被使用，其中复用器的选 择位可以被动态地或者静态地生成。在一些实施例中，在接收侧，实施解复用逻辑并且可以 用相同方式生成选择位。在动态方法中，内置自测试(BIST)逻辑可以被运行以标识一个或 多个有缺陷TSV。在一些实施例中，通过利用在传送侧和接收侧中的硬件映射逻辑，执行静 态和动态修复。在一些实施例中，静态和动态修复过程使用复用器/解复用器逻辑或者其它 类似逻辑来将有缺陷TSV路由到备用TSV。
[0019] 在一些实施例中，存储装置包括存储器堆叠以及与存储器堆叠耦合的系统元件， 存储器堆叠具有一个或多个存储器管芯元件，包括第一存储器管芯元件。第一存储器管芯 元件包括多个TSV和自修复逻辑，TSV包括数据TSV和一个或多个备用TSV，自修复逻辑用于 修复多个数据TSV的有缺陷TSV的操作，修复有缺陷TSV的操作包括利用一个或多个备用 TSVo
[0020] 在一些实施例中，一种方法包括进行对堆叠的存储装置的测试，堆叠的存储器堆 叠包括一个或多个存储器管芯元件、与存储器堆叠耦合的系统元件以及多个TSV;检测多个 TSV的一个或多个有缺陷TSV;并且，修复一个或多个有缺陷TSV的操作，操作的修复包括利 用一个或多个备用TSV。
[0021] 在一些实施例中，一种系统包括:处理器，用于处理系统的数据;传送器、接收器或 两者，与全向天线耦合以传送数据、接收数据或两者；以及存储数据的存储器，该存储器包 括堆叠存储装置。在一些实施例中，堆叠存储装置包括存储器堆叠以及与存储器堆叠耦合 的系统元件，存储器堆叠具有包括第一存储器管芯元件的一个或多个存储器管芯元件，其 中第一存储器管芯元件包括多个TSV和自修复逻辑，多个TSV包括多个数据TSV和一个或多 个备用TSV，自修复逻辑用于修复多个数据TSV的有缺陷TSV的操作，该修复包括利用一个或 多个备用TSV。
[0022] 图1示出3D堆叠存储器的一个实施例。在这个图示中，3D堆叠存储装置100,例如 WidelO存储装置，包括与一个或多个DRAM存储器管芯层120(在本文中也被称为存储器堆 叠)耦合的系统元件110。在一些实施例中，系统元件可以是片上系统(SoC)或者其它类似元 件。在这个图示中，DRAM存储器管芯层包括四个存储器管芯层，这些层是第一存储器管芯层 130、第二存储器管芯层140、第