在芯片设计里,尤其是大容量 SRAM 扎堆的 SoC,MBIST 几乎是必选项,但很多人会纠结:到底只做 MBIST 就够,还是要把 BISR 也一起做?其实两者的差别,本质就是只测不修能测能修的区别,直接影响芯片良率、成本和最终可靠性。

以景芯HD6850为例,先把两个核心概念说清楚。MBIST 是内存内建自测试,简单理解就是给芯片内存配一套自带的 “检测系统”,不用靠外部测试仪,就能自动完成读写、故障检测,快速判断内存有没有问题。但它的能力也仅限于此 —— 能测出故障、上报地址,却没办法解决问题,发现坏点,这颗芯片大概率只能报废。

而 BISR 是内建自修复,它不是独立存在的,必须依托 MBIST 的测试结果才能工作。如果说 MBIST 负责 “找毛病”,那 BISR 就是负责 “治毛病”,整套方案里还少不了 BIRA 冗余分析模块,它会根据 MBIST 测出的故障地址,计算最优的修复方案,判断用冗余行还是冗余列替换,能不能把这颗有瑕疵的芯片 “救回来”。

真正完整的 MBIST+BISR 系统,是一套环环相扣的流程。先由 MBIST 控制器跑测试算法,定位所有故障地址;再把这些地址传给 BIRA,分析出最合理的修复方式;接着 BISR 控制器把修复方案永久写入 eFUSE 里,保证掉电也不会丢失;等到芯片上电时,系统自动读取 eFUSE 里的修复信息,通过地址重映射电路,把原本指向坏单元的地址,切换到备用的冗余行或冗余列上,让芯片正常工作。

只做 MBIST 的场景,优势是面积小、成本低,不需要额外加冗余单元、修复电路和存储模块,适合小容量内存、低成本 MCU,或是对良率要求不高、本身冗余设计有限的芯片。但短板也很明显,只要测出故障就只能弃片,良率上不去,单片成本反而会被拉高。

搭配 BISR 之后,整个逻辑就变了。它不只是多了几个模块,更是从 “被动报废” 变成 “主动挽救”,尤其先进工艺下,内存单元密度高,出现瑕疵的概率更大,MBIST+BISR 能大幅提升良率,把原本要丢弃的瑕疵片变成合格产品。同时,上电自检修复的能力,也让芯片抗老化、抗故障的可靠性更强,汽车电子、工业控制、高端 SoC 这类对稳定性要求极高的场景,基本都会选择这套完整方案。

说到底,选只做 MBIST 还是 MBIST+BISR,没有绝对的好坏,只看设计需求。追求极致成本、内存规模小,MBIST 足够用;想要高良率、高可靠,面向中高端芯片,MBIST+BISR 才是更稳妥的选择。

Logo

DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。

更多推荐