FLASH存儲器的測試方法研究

1．引言

隨著當(dāng)前移動存儲技術(shù)的快速發(fā)展和移動存儲市場的高速擴大，FLASH型存儲器的用量迅速增長。FLASH芯片由于其便攜、可靠、成本低等優(yōu)點，在移動產(chǎn)品中非常適用。市場的需求催生了一大批FLASH芯片研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用企業(yè)。為保證芯片長期可靠的工作，這些企業(yè)需要在產(chǎn)品出廠前對FLASH存儲器進行高速和細致地測試，因此，高效FLASH存儲器測試算法的研究就顯得十分必要。

不論哪種類型存儲器的測試，都不是一個十分簡單的問題，不能只將存儲器內(nèi)部每個存儲單元依次測試一遍就得出結(jié)論，這是因為每一個存儲單元的改變都有可能影響存儲器內(nèi)部其他單元的變化（這種情況又是常常發(fā)生的）。這種相關(guān)性產(chǎn)生了巨大的測試工作量［1］。另外，F(xiàn)LASH存儲器有其自身的特點，它只能將存儲單元內(nèi)的數(shù)據(jù)從“1”寫為“0”，而不能從“0”寫為“1”，若想實現(xiàn)“0”－>“1”操作，只能把整個扇區(qū)或整個存儲器的數(shù)據(jù)擦除，而擦除操作要花費大量的時間。FLASH存儲器還有其他特性，比如讀寫速度慢、寫數(shù)據(jù)之前要先寫入狀態(tài)字、很多FLASH只適于順序讀寫而不適于跳轉(zhuǎn)操作等，這些特點都制約了FLASH存儲器的測試。

為解決FLASH測試中的這些問題，人們提出了應(yīng)用內(nèi)建自測試［2］或利用嵌入式軟件［3］等測試方法測試相關(guān)性能，都取得了比較好的效果，但這些方法大多不適用于利用測試儀進行批量的產(chǎn)品測試。而多數(shù)對通用存儲器測試很有效的算法，由于受到FLASH器件自身的限制（如不能不能直接從“0”寫為“1”），很難直接適用于FLASH測試。

文本在簡單介紹FLASH芯片的結(jié)構(gòu)與特點之后，說明了FLASH存儲器測試程序原理。在此基礎(chǔ)上，分析和改進了幾種通用的存儲器測試方法，使之能有效地應(yīng)用于FLASH測試中。這些方法簡單高效，故障覆蓋率高，并且可以快速預(yù)先產(chǎn)生，與其他一些測試算法［4］[5]相比，更適于應(yīng)用在測試儀中進行工程測試。本文分析了這些方法的主要特點，在此基礎(chǔ)之上，介紹了實際FLASH存儲器測試中應(yīng)用的流程。

2．FLASH芯片的結(jié)構(gòu)特征

FLASH存儲器種類多樣，其中最為常用的為NOR型和NAND型FLASH。通常，NOR型比較適合存儲程序代碼，其隨機讀寫速度快，但容量一般較小(比如小于32 MB)，且價格較高；而NAND型容量可達lGB以上，價格也相對便宜，適合存儲數(shù)據(jù)，但一般只能整塊讀寫數(shù)據(jù)，隨機存取能力差。它們對數(shù)據(jù)的存取不是使用線性地址映射，而是通過寄存器的操作串行存取數(shù)據(jù)。

一般來說，不論哪種類型的FLASH，都有一個ID寄存器，用來讀取存儲器信息，可根據(jù)供應(yīng)商提供的芯片資料進行具體的類型判斷。另外，F(xiàn)LASH存儲器的擦除過程相對費時，且擦除流程相對復(fù)雜。圖1為FLASH芯片擦除的一般流程。

可見，擦除數(shù)據(jù)的操作限制了FLASH芯片的工作速度。此外，其他一些特性，比如讀寫速度慢、寫數(shù)據(jù)之前要先寫入狀態(tài)字、很多FLASH都設(shè)有冗余單元等等，這些特點都制約了測試速度的提高。因此，設(shè)計合理的方法，或?qū)讐KFLASH并測，并且應(yīng)用測試算法減少測試時間就顯得十分必要。

3．系統(tǒng)連接

本文選用的芯片為AMD公司的NOR型FLASH――Am29LV400B及三星公司的NAND型FLASH K9F5608UOB，它們都可通過44 PIN專用適配器和數(shù)字電路測試儀的數(shù)字通道直接相連。我們所采用的硬件實驗平臺是北京自動測試技術(shù)所開發(fā)的BC3192數(shù)模混合測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)可提供工作速度快，算法圖形產(chǎn)生方式靈活，非常適合測試需要。

4．測試實現(xiàn)方法

假設(shè)存儲器可選址的存儲單元數(shù)為N，由于存儲器芯片每次只能訪問一個存儲單元，每個單元只有“0”或“1”兩種狀態(tài)，所以所有可能出現(xiàn)的狀態(tài)共2N種。由于選取的地址又是隨機的，所以，當(dāng)測試步數(shù)為M時，選址序列組合可能有2N NM種之多。即使采用全“0”或全“1”兩種圖案測試，總的測試圖形也將有2NM種，這是個巨大的數(shù)字。