FLASH存儲器的測試方法研究

1．引言

隨著(zhù)當前移動(dòng)存儲技術(shù)的快速發(fā)展和移動(dòng)存儲市場(chǎng)的高速擴大，FLASH型存儲器的用量迅速增長(cháng)。FLASH芯片由于其便攜、可靠、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)產(chǎn)品中非常適用。市場(chǎng)的需求催生了一大批FLASH芯片研發(fā)、生產(chǎn)、應用企業(yè)。為保證芯片長(cháng)期可靠的工作，這些企業(yè)需要在產(chǎn)品出廠(chǎng)前對FLASH存儲器進(jìn)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(lèi)型存儲器的測試，都不是一個(gè)十分簡(jiǎn)單的問(wèn)題，不能只將存儲器內部每個(gè)存儲單元依次測試一遍就得出結論，這是因為每一個(gè)存儲單元的改變都有可能影響存儲器內部其他單元的變化（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，FLASH存儲器有其自身的特點(diǎn)，它只能將存儲單元內的數據從“1”寫(xiě)為“0”，而不能從“0”寫(xiě)為“1”，若想實(shí)現“0”－>“1”操作，只能把整個(gè)扇區或整個(gè)存儲器的數據擦除，而擦除操作要花費大量的時(shí)間。FLASH存儲器還有其他特性，比如讀寫(xiě)速度慢、寫(xiě)數據之前要先寫(xiě)入狀態(tài)字、很多FLASH只適于順序讀寫(xiě)而不適于跳轉操作等，這些特點(diǎn)都制約了FLASH存儲器的測試。

為解決FLASH測試中的這些問(wèn)題，人們提出了應用內建自測試［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(jìn)行批量的產(chǎn)品測試。而多數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(xiě)為“1”），很難直接適用于FLASH測試。

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

2．FLASH芯片的結構特征

FLASH存儲器種類(lèi)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(xiě)速度快，但容量一般較小(比如小于32 MB)，且價(jià)格較高；而NAND型容量可達lGB以上，價(jià)格也相對便宜，適合存儲數據，但一般只能整塊讀寫(xiě)數據，隨機存取能力差。它們對數據的存取不是使用線(xiàn)性地址映射，而是通過(guò)寄存器的操作串行存取數據。

一般來(lái)說(shuō)，不論哪種類(lèi)型的FLASH，都有一個(gè)ID寄存器，用來(lái)讀取存儲器信息，可根據供應商提供的芯片資料進(jìn)行具體的類(lèi)型判斷。另外，FLASH存儲器的擦除過(guò)程相對費時(shí)，且擦除流程相對復雜。圖1為FLASH芯片擦除的一般流程。

可見(jiàn)，擦除數據的操作限制了FLASH芯片的工作速度。此外，其他一些特性，比如讀寫(xiě)速度慢、寫(xiě)數據之前要先寫(xiě)入狀態(tài)字、很多FLASH都設有冗余單元等等，這些特點(diǎn)都制約了測試速度的提高。因此，設計合理的方法，或將幾塊FLASH并測，并且應用測試算法減少測試時(shí)間就顯得十分必要。

3．系統連接

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(guò)44 PIN專(zhuān)用適配器和數字電路測試儀的數字通道直接相連。我們所采用的硬件實(shí)驗平臺是北京自動(dòng)測試技術(shù)所開(kāi)發(fā)的BC3192數?；旌蠝y試系統，該系統可提供工作速度快，算法圖形產(chǎn)生方式靈活，非常適合測試需要。

4．測試實(shí)現方法

假設存儲器可選址的存儲單元數為N，由于存儲器芯片每次只能訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)存儲單元，每個(gè)單元只有“0”或“1”兩種狀態(tài)，所以所有可能出現的狀態(tài)共2N種。由于選取的地址又是隨機的，所以，當測試步數為M時(shí)，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(gè)巨大的數字。