[发明专利]存储器及其冗余替代方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种存储器及其冗余替代方法。

背景技术

现有的半导体存储器在数据读取时，通常采用感应放大器来检测存储单元上的位线电流与基准电流的差值，从而判断存储单元内的存储数据为“0”或“1”位元。如图1所示，传统的感应放大器主要包含MOS管M2、M3、M5及M6。其中，M3与存储单元M4相匹配，可将M4上输出电流I_cell镜像到M3上的输出电流，即I_cell＝I_m3；M2与M1相匹配，可将M1上输出电流I_ref镜像到M2上的输出电流，即I_ref＝I_m2；M5与M6相匹配，即I_m5＝I_m6。M6的漏极电压Ve将取决于I_m3与I_m6的大小。当感应放大器用于测试存储单元M4存储位元为“0”或“1”时，由于I_cell＝I_m3、I_ref＝I_m2、I_m5＝I_m6、又I_m2＝I_m5，如果存储单元M4为“0”位元，则I_cell＜I_ref，M6的漏极电压被I_m6拉向地线，为低电平，即缓存器buffer输出Dout(感应电压)为“0”；如果存储单元M4单元M4为“1”位元，则I_cell＞I_ref，M6的漏极电压被I_m3拉向电源线Vdd，为高电平，即缓存器buffer输出Dout为“1”。上述感应放大器是在与存储单元理想匹配的情况下，根据缓存器的输出判断存储单元存储“0”或“1”位元。

但实际情况下，感应放大器并不一定能够与存储单元理想匹配，如M1与M2、M3与M4、M5与M6之间由于制造工艺等很难做到完全匹配(即长宽比W/L一致)。如果感应放大器与存储单元不匹配(M1与M2、M3与M4)，及本身电路内部(M5与M6)不匹配，缓存器输出错误的判断信息，导致实际检测存储单元存储“0”或“1”位元时，出现误判的缺陷。感应放大器实际工作时，现有技术通常初始设定感应放大器的匹配系数，如并联多个MOS管构成M2，通过电熔丝或者存储单元来控制构成MOS管的个数，从而设置感应放大器的匹配系数X。所述匹配系数X的定义为公知技术，更多关于调节匹配系数X的内容可以参见申请号为“201010121420.7”的中国专利申请。

由于传统做法只是简单的预先设定匹配系数，依然难以避免检测中出现逻辑错误。此外随着存储器长期使用，存储单元的擦除次数达到100～100000次后，其内部半导体结构出现老化，阻值上升输出的位线电流也相应减弱，而基准电流保持不变，最终也将导致感应放大器匹配度下降，无法检测出存储单元内的数据，存储单元失效，进而导致整个存储器报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种存储器及其冗余替代方法，能够延长存储器的使用寿命。

本发明提供的一种存储器，包括存储单元所组成的存储阵列以及用于读取存储单元数据的感应放大器，其特征在于，所述存储单元包括工作单元以及冗余单元，所述工作单元用于数据的存储，所述冗余单元与工作单元的器件结构相同，并与位线以及字线连接，作为所述工作单元的备份，用于在工作单元失效时替代所述工作单元。

本发明还提供了应用于上述存储器的存储器冗余替代方法，其特征在于，包括：检测数据读取失效的工作单元；根据各工作单元的平均输出的位线电流，调节感应放大器的匹配系数；重新检测各工作单元的数据读取是否失效；在工作单元的数据读取仍失效时，使用冗余单元对失效的工作单元进行同址替代。

可选的，在存储器中通过字线选中各工作单元，在所述工作单元内产生极大值的位线电流，将各位线电流的值求和并取平均得到平均输入电流；将所述平均输入电流以及基准电流输入感应放大器，调节感应放大器的匹配系数。

可选的，所述调节感应放大器匹配系数包括：设定感应放大器的初始匹配系数；输入平均输入电流及基准电流，所述基准电流等于所述平均输入电流；检测感应电压，依据所述感应电压调节所述感应放大器的匹配系数；若所述感应电压稳定为“1”，递增调节所述匹配系数直至所述感应电压为“0”；若所述感应电压稳定为“0”，递减调节所述匹配系数直至所述感应电压为“1”。