DE2633079C3

DE2633079C3 - Anordnung zum elektrischen Verbinden von auf einem Halbleiterscheibchen aufgebauten Schaltungseinheiten mit einer gemeinsamen Sammelleitung

Info

Publication number: DE2633079C3
Application number: DE2633079A
Authority: DE
Inventors: Marcian E. Sunnyvale Calif. Hoff jun.
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 1975-07-28
Filing date: 1976-07-22
Publication date: 1982-03-11
Also published as: US4007452A; JPS5231688A; DE2633079B2; DE2633079A1; GB1550943A; HK13685A; JPS5845818B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum

ίο elektrischen Verbinden von auf einem Halbleiterscheibchen aufgebauten Schaltungseinheiten, von denen einige funktionsfähig und einige funktionsunfähig sind, mit einer mit den Schaltungseinheiten in Verbindung stehenden, der Nachrichtenverbindung dienenden ersten gemeinsamen Sammelleitung.

Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen, z. B. MOS-Schaltungen in integrierter Schaltungstechnik, wird eine Vielzahl identischer Schaltungen beispielsweise eines Speichers gleichzeitig auf einem Scheibchen aufgebaut Das Scheibchen wird sodann entlang einer Anrißünie mit einer Vielzahl von Chips gebrochen, welche getrennt geprüft und gehaltert werden. Die Ausbeuten aus einem vorgegebenen Scheibchen sind kleiner als 100%, und viele Chips müssen als Ausschuß behandelt werden. Diese Herstellungsweise hat einige Nachteile. Es hat sich beispielsweise in der Halbleiferindustrie gezeigt, daß die mit der Halterung der Einzelchips verbundenen Kosten einen wesentlichen Teil der Gesamtkosten der Endprodukte ausmachen. Außerdem kann die Scheibchenfläche nicht ökonomisch ausgenutzt werden, da ein beträchtlicher Teil für die Anrißlinien und die Anschlußelemente gebraucht wird. Es wurden bereits Maßnahmen getroffen, um nur die brauchbaren oder funktionsfähigen Schaltungen auf einem Scheibchen zu nutzen, die funktionsunfähigen Schaltungen dagegen ohne physikalische Trennung der Chips zu umgehen. Zu dieser Technik ist insbesondere im einleitenden Teil der US-PS 36 41 661 Stellung genommen.

«ο Aus der US-PS 38 10 301 ist eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei der der Adressenteil jedes Speicherfeldes mit Hilfe von vorgegebenen elektrischen Impulsen programmiert werden kann. Nach dem Programmieren wird jede Schaltungseinheit auf Funktionsfähigkeit geprüft. Ist sie funktionsfähig, so wird der programmierbare Teil der nächsten Schaltungseinheit bzw. des nächsten Speicherfeldes unter Verwendung einer anderen Gruppe von elektrischen Impulsen programmiert Ergibt die Überprüfung eine Funktionsunfähigkeit des programmierten Speicherfeldes, so werden die Verbindungen zwischen dem Speicherfeld und den System-Verbindungsleitungen unterbrochen. Das nächstfolgende Speicherfeld wird dann mit der gleichen Adresse, also mit der gleichen Gruppe von elektrischen Impulsen neu programmiert und überprüft. Dieses bekannte Organisationsprinzip bedingt besondere Programmierabschnitte in den eizelnen Schaltungseinheiten und erfordert ein separates Programmieren dieser Abschnitte mit einzeln zugeführten und unterschiedlichen elektrischen Impulsgruppen.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Anordnung zur Verfügung zu stellen, bei der das elektrische Verbinden einer großen Anzahl von auf

^M einem Halbleiterscheibchen angeordneten Schaltungseinheiten durch Zuführen eines einzigen Identifizic rungssignals erfolgen kann.
Ausgehend von einer Anordnung der eingangs

genannten Art, sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß eine ein Identifizierungssignal zu den Schaltungseinheiten Obertragende zweite Sammelleitung auf dem Halbleiterscheibchen angeordnet ist, in die eine das Identifjzierungssignal entlang der zweiten Sammelleitung in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit der jeweiligen Schaltungseinheiten selektiv ändernde Schrittschalteinrichtung eingeschaltet ist.

Statt der im Stande der Technik üblichen Verwendung von Programmierabschnitten in den einzelnen Schaltungseinheiten und dem dabei erforderlichen separaten Programmieren der Einzelabschnitte mit unterschiedlichen elektrischen Impulssignalgruppen wird im Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung ein Identifizierungssignal auf die zweite Sammelleitung gegeben, das von der Schrittschalteinrichtung selbsttätig geändert und in der jeweils geänderten Form den einzelnen Schaltungseinheiten zugeführt wird. Das entlang der zweiten Sammelleitung laufend geänderte Identifizierungssignal kann dann als Bezugssignal zum Vergleich mit dem über die erste Sammelleitung einlaufenden Adressensignal verwendet werden. Auf diese Weise wird sowohl der Schaltungsaufba'j als auch die Funktionsweise beim Identifizieren beträchtlich vereinfacht

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Lagen funktionsfähiger und funktionsunfähiger Schaltungseinheiten auf einem Scheibchen neben einer äquivalenten gedruckten Schaltungsplatte; anhand dieser Darstellung soll die Anordnung der funktionsfähigen Schaltungseinheiten auf einem Scheibchen im Sinne der Erfindung erläutert werden;

Fig.2 ein Blockschaltbild der Verbindungen zwischen mehreren Scheibchen bei der erfindungsgemäßen Anordnung;

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Teils der Anordnung auf einem Scheibchen;

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Teils der erfindungsgemäßen Anordnung auf einem Scheibchen unter Veranschaulichung einer hierarchischen Sammelleitungsstruktur; und

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Teils eines alternativen Ausfuhrungsbeispiels unter Verwendung einer Serie.idatenleitung.

Bei den beschriebenem Ausführungsbeispielevi werden mehrere identisch ausgebildete Speicher oder Speichermoduln als Schaltungseinheiten verwendet, von denen jeder einen 4kbit (4kbitxl) Speicher mit wahlfreiem Zugriff auf einem Siliciumscheibchen aufweist. Die Speicher sind unter Verwendung herkömmlicher MOS-Technologie hergestellt und können mit M-Kanal oder P-Kanal-Bauelementen, Metallga'.es oder polykristallinen Siliciumgates oder auch unter Verwendung der bekannten Bipolartechnologie aufgebaut werden. Das beschriebene Anordnungssystem koppelt eine Vielzahl von 4kbit-Speichern zur Bildung eines 64kbitx16 Speichers mit wahlfreiem Zugriff; daher ist die Anordnung auf einem einzigen Scheibchen aufgebaut. Jeder der Speichermodulen weist einen Gesamtspeicher (Speichermodul), einschließlich Eingangs- und Ausgangspuffern, Dekodierern und anderen peripheren Schaltungen auf. Wenn auch vorzugsweise statische Speicher verwendet werden, ist die Erfindung in gleicher Weise auch für dynamische Speicher geeignet. Bei Verwendung von dynamischen Speichern kann eine gemeinsame Regenerations-Synchronisierleitung auf dem Scheibcheri zum gemeinsamen gleichzeitigen Regenerieren verwendet werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Zweirichtungs-Sammelleitung mit 16 Leitungen verwendet. Diese Sammelleitung überträgt die Adresseninformation, die Eingangsdaten und empfängt die Ausgangsdaten.

Um die Erfindung und insbesondere die Methode, mit der die Identitätssammelleitung die oder funktionsfähigen Speichermodulen auf dem Scheibchen ordnet, besser verständlich zu machen wird im folgenden ein Teil eines Scheibchens neben einer äquivalenten gedruckten Schaltungsplatte anhand der F i g. 1 beschrieben. Zunächst wird auf das Teilscheibchen 10 Bezug genommen, das eine Vielzahl von Speichermodulen 13 aufweist Jeder Modul weist einen Gesamtspeicher, z. B. einen 4kbit-Speicher mit wahlfreiem Zugriff auf. Alle Speichermodulen 13 sind mit einer gemeinsamen Adressen/Daten-Sammelleitung 11 verbunden. Es wird zunächst angenommen, daß d'-v, Speichermodulen 53 auf den: Scheibchen !0 zusanmen mit der Sammelleitung hergestellt sind, wobei jeder der Modulen zur Feststellung seiner Funktionsfähigkeit getestet wird. In F i g. 1 sind diejenigen Speichermodulen, welche als funktionsunfähig angenommen werden, mit einem X im Modulkästchen versehen. Die Speichermodulen 13a, 136 13c, 13c/ und 13g sind daher funktionsfähige Speicher.

Es wird angenommen, daß die gedruckte Schaltungs-

jo platte 16 256 Speichermodule 13 enthält, die in sechszehn Zeilen und sechzehn Spalten organisiert sind. Sechzehn Leitungen sind mit der Platte 16 verbunden; sie dienen sowohl zum Zuführen einer Adresse zum Speichersystem als auch als Zweirichtungs-Datensam-

j5 melleitung. Jeder Speicher auf der Platte 16 wird mit einer acht Bit Digitalzahl identifiziert, wobei die ersten vier Bits zur Identifizierung der Zeile und die letzten vier Bits zur Identifizierung der Spalte dienen. Der der Digitalzahl 0000 0000 zugeordnete Speicher nimmt die Lage der Zeile 0 unter Spalte 0 ein, während der als Mil 1111 identifizierte Speicher in der Position der Zeile 15, Spalte 15 ist. Wie im folgenden noch genauer beschrieben werden wird, ist der erste funktionsfähige Speichermodul 13a des Scheibchens 10 demjenigen Speichermodul äquivalent, der in Zeile 0, Spalte 0 der Platte 16 liegt. Der nächste funktionsfähige Speichermodul des Scheibchens 10 (Modul \3b) hat die Lage der Zeile 0, Spalte 1. Der siebzehnte brauchbare Speichermodul 13<7 ist auf der Platte 16 in Zeile 1, Spalte 0 dargestellt und positionsmäßig demzufolge mit 0001 0000 identifiziert. Die anderen Speichermodulen der Platte 16 sind in ähnlicher Weise entsprechend Fig! identifiziert.

Die bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel auf dem Scheibchen verwendete Identitätssdmmelleitung weist acht Leitungen auf. Vier der Leitungen dienen zur Übertragung eirer Datenposition, welche einer Spaltenposition entspricht, während die anderen vier Leitungen der Identitätssariimelleitung zur Übertragung eines

so Adressenbereichs dienen, der einer Zeüenposjtion entsprechend der Darstellung auf der Platte 16 entspricht.

Im folgenden wird auf F i g. 3 Bezug genommen. Zwei Speichermodulen, z. B. in Form der Modulen 13 gemäß

μ F i g. I sind als Speichermodulen 23a und 23b geneigt, mit einer gemeinsamen Adressen- un Datensammelleitung 33a bis 33p und einer Identitätssammelleitung 35a bis 35Λ gekoppelt. Die Speichermodulen 23a und 23b

werden zusammen mit allen in Fig.J dargestellten Schaltungselementen und Sammelleitungen gleichzeitig auf einem einzigen Scheibchen hergestellt. Einige hundert Speichermodulen 23 werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorzugsweise gleichzeitig hergestellt, um sicherzustellen, daß 256 funktionsfähige Speicher gebildet werden; die Erfindung kann jedoch bei einer beliebigen Anzahl von funktionsfähigen Speichereinheiten angewendet werden (dieser Aspekt wird in Verbindung mit F i g. 2 noch genauer erläutert).

Das Scheibchen, auf dem die Speichermodulen 23a und 236 aufgebaut sind, weist eine gemeinsame Betriebsspannungsleitung 41 auf, die mit jedem der Speichermodulen, Torschaltungen 31a und 316 und bedingten Inkrementern (Schrittschaltern) 29a und 296 über eine wahlfreie Verbindung 39a bzw. 396 verbunden ist. Andere Betriebsspannungsverbindungen zu Komparatoren 25a und 256 und Datenverteilern 27a und 276 sind von dem zugehörigen Speichermodul hergestellt, jedoch in F i g. 3 rieht gezeigt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind diese ansteuerbaren Verbindungen in der Fabrikation »offen« und werden nach dem Prüfen jedes Speichermoduls geschlossen, wobei die betriebsfähigen Speichermodulen permanent an der Betriebsspannungsleitung 41 anliegen. Verwendet werden kann irgendein herkömmliches wahlfreies Verbindungselement, z. B. Schmelzverbindungen, laser-gebildete Verbindungen, maskendefinierte Verbindungen, durch Bonden hergestellte Verbindungen oder Verbindungen über programmierbare Bauelemente, z. B. Bauelemente mit isolierter, schwebender Gate-Elektrode, die durch Avalanche Injektion, Tunneleffekt oder andere Phänomene geladen werden. Jeder Speicher ist außerdem permanent mit einer Masse- bzw. Erdleitung 43 verbunden.

Jedem Speichermodul ist eine Identifizierungslogik und eine Torschaltung zugeordnet. Bei dem Speichermodul 23a weisen diese Schaltungsteile den Komparator 25a, den Datenverteiler 27a. den Inkrementer bzw. Schrittschalter 29a und die Torschaltung 31a auf. Der Komparator 25a und der Datenverteiler 27a sind mit den acht Leitungen 35a bis 35/i der Identitätssammelleitung verbunden. Die Inkrementer 29 sind entlang der Identitätssammelleitung angeordnet, wobei ein Inkrementer für jeden Speichermodul vorgesehen ist. Der Verteiler und der Komparator sind für jeweils einen Modul mit der Identitätssammelleitung derart gekoppelt, daß sie das Ausgangssignal des vorhergehenden Inkrementers bzw. Schrittschalters abtasten. Mit anderen Worten, der Komparator 256 und der Datenverteiler 276 sind am Musgang des bedingen Inkrementers 29a an die identitätssammelleitung angeschaltet In entsprechender Weise wurden Komparator und Datenverteiler des nächstfolgenden Modulen (nicht gezeigt) am Ausgang des bedingten Inkrementers bzw. Schrittschalters 296 an die idenütätssammelleitung angeschaltet

Jeder Komparator 25 weist eine Einrichtung zum Vergleichen von zwei 4bit-Digitalsignalen und eine Einrichtung auf, die bei Identität der beiden 4bit-Digitalsignale ein Ausgangssignal entwickelt Der Komparator 25a vergleicht das Signal auf der Leitung 35a bis 35c/mit den Signalen auf der Leitung 33a bis 33d (nachdem die zuletzt genannten Signale die Torschaltung 31a durchlaufen haben) und entwickelt ein Ausgangssignal auf der Chip-Wählleitung 37a. wenn die beiden Digitalsignale identisch sind. Bei Anstehen des Chip-Wählsignals auf der Leitung 37a ist für den Speichermodul 23a erkennbar, daß er von der von der

Sammelleitung 33 anstehenden Adresse angesteuert ist. In ähnlicher Weise zeigt ein auf der Leitung 376 vom Komparator 276 anstehendes Signal an, daß der Speichermodul 236 gewählt ist. Als Komparatoren können herkömmliche Schaltungen verwendet werden.

Der Datenverteiler 27a ist eine Multiplexeinrichtung zur Ankopplung der Datenleitung 45a an eine der gemeinsamen Adressen-Daten-Sammelleitungen 33a bis 33p (über die Torschaltung 3Ia^ entsprechend dem Datenverteilungssignal auf den Datenpositionsleitungen 35ebis 35/»der Identitätssammelleitung.Tatsächlich ist der Verteiler 27a ein Schalter, welcher die in den oder aus dem Speichermodul 23a fließenden Daten zu einer der sechzehn Adressen- und Datensammelleitungen 33a bis 33p durchkoppelt. Daher kann der Verteiler 27a in an sich bekannter Weise aufgebaut sein. In ähnlicher Weise richtet auch der Datenverteiler 276 die einlaufenden oder abgehenden Daten des Speichermoduls 236 von der Leitung 456 zu einer der sechzehn Adressen- und Datensammelleitungen. Jeder Verteiler 27 auf dem Scheibchen erfüllt die gleiche Funktion und ist daher mit den ihm zugeordneten Speichermodulen, der Sammelleitung 33 und den Leitungen 35e bis 35h der Identitätssammelleitung 35 verbunden.

Jeder bedingte Inkrementer, z. B. der Inkrementer 29a, nimmt ein 8bit-Digitalsignal auf und entwickelt selektiv ein Ausgangssignal, das gleich dem Eingangssignal plus einer binären Eins ist Wenn daher das Signal 0000 0000 am Eingang des bedingten Inkrementers bzw. Schrittschalters 29a ansteht, und wenn dieser Inkrementer über die ansteuerbare Verbindung 39a eine Betriebsspannung von der Leitung 41 erhält so gibt der Inkrementer bzw. Schrittschalter 29 an seinem Ausgang 0000 0001 ab. Ein Ende der Identitätsammelleitung 35 ist mit Erde verbunden und wenn daher 256 bedingte Inkrementer bzw. Schrittschalter von der Leitung 41 aktiviert werden, so ergibt sich am Ausgang des letzten Inkrementers das Signal 1111 1111. Jedoch schaltet ein bedingter Inkrementer nur weiter, wenn er an der Betriebsspannungsleitung 41 liegt Wenn beispielsweise die ansteuerbare Verbindung 396 hergestellt ist so schaltet der bedingte Inkrementer 296. Wenn derselbe Inkrementer jedoch keine Betriebsspannung von der Betriebsspannungsleitung 41 erhält, so durchläuft das am Eingang des Inkrementers anstehende Signal diesen ohne eine Beeinträchtigung. Wenn die Verbindung 396 jedoch nicht die Verbindung 39a hergestellt ist so erscheint der am Eingang des bedingten Inkrementers 29a anstehende Binärwert 0000 1111 an dessen Ausgang unverändert während der Ausgang des bedingten Inkrementers 296den Binärwert 0001 0000darstellt

Eine Vielzahl von bedingten Inkrementern sind entlang der IdentitätssammeUeitung angeordnet, wobei jeweils einer jedem Speichermodul zugeordnet ist Verschiedene bekannte Schrittschaltungen können als bedingte Inkrementer verwendet werden. Da die Inkrementer jeweils nur dann schalten, wen das Speichersystem Energie erhält (wem das System zunächst eingeschaltet ist), können diese Schaltungen langsam arbeiten und geringen Energieverbrauch haben.

Jede Torschaltung 31 wird zur Kopplung der gemeinsamen Adressen-und Datensammelleining mit dem Speichermodulen, dem Vergleicher und dem Datenverteiler verwendet jedoch nur in dem FaDe, daß die ansteuerbare Verbindung des zugehörigen Speichermodulen hergestellt ist Jede Torschaltung 31 weist eine Vielzahl von Übertragung*- oder UND-Verknüpfungs-

gliedern auf. Die Torschaltung 31,ι koppel! die gemeinsame Adressen- und Datcnsammelleitunj: 33 mit dem Komparator 25a. dem Datenverteiler 276 und dem .Speichermodul 23a. wenn die ansteuerbare Verbindung 39,-j hergestellt ist. (ienauer gesagt, koppelt die > Torschaltung 31<> die Leitungen 33a. 336, 33c und 33c/ owrh^{1 1}IiIt dem Komparator 25a als auch dem Datenverteiler 27a. Die restlichen zwölf Leitungen der gemeinsamen Adressen- und Datensammelleitungen 33e bis 33/? werden über die Torschaltung 31a an den i< > Datenverteiler 27a und den Speichermodtil 23a angekoppelt. Die Adressensignale auf den Leitungen 33a bis 33m dienen zur Wahl einer Speichermodulgruppe und einer Stelle innerhalb dieser aufeinander bezogenen Speichermodulen. ι ■

Es sei angenommen, daß das in Teilansicht in F i g. 3 dargestellte Speichersystem auf einem Halbleiterscheibchen hergestellt wurde und einige hundert Speichermodulen enthalt, die entsprechend der Darstellung in Fig. 3 gekoppelt sind. Nach dem Herstellen > <> dieser Speicher wird jeder Speicher individuell auf Funktionsfähigkeit getestet. Zu diesem Zweck kann man sich herkömmlicher Tastköpfe bedienen. Ist ein Speicher funktionsfähig, so wird die Verbindung für diesen Speicher hergestellt. (Für einige Anwendungsfäl- r> Ie kann es erwünscht sein, das System mit bereits hergestellten Verbindungen zu fertigen und diese Verbindungen für funktionsunfähige Speicher zu unterbrechen.) Es sei hier jedoch angenommen, daß die Sperher 23a und 236 funktionsfähig sind und die to einschaltbaren Verbindungen 39a und 396 hergestellt wurden. Es sei ferner angenommen, daß der Speichermodul 23a der erste funktionsfähige Speicher des Scheibchens, also derjenige Speicher ist, der dem Speichermodul I3a gemäß Fig. I entspricht. Wie oben » erwähnt, ist ein Ende der Identitätssammelleitung mit Erde verbunden, so daß der Zustand der Leitungen 35a bis 35Λ unter den vorgenannten Bedingungen am Eingang des bedingten Inkrementers 29a 0000 OtXX) ist. Am Ausgang des bedingten Inkrementers 29a erscheint eine 0000 0001. und der Ausgang des bedingten Inkrementers 296 ergibt 0000 0010. Daher entpricht der Speichermodul 23a dem Speichermodul 13a in der Darstellung gemäß F i g. 1. während der Speichermodul 236 dem Speichermodul 136in Fig. I entspricht.

Wenn der Speicher durch Anlegen der Betriebsspannung an die Leitung 41 aktiviert wird, werden die Signale auf der Identitätssammelleitung von den Inkrementern gesetzt. Die Identitätsinformation läuft entlang der Identitätssammelleitung und wird beim w Durchlauf durch aktivierte Inkrementer bzw. Schrittschalter weitergeschaltet. Der Ausgang des 255-sten Inkrementers ist auf dem Wert 1111 1111, und der dieses Signal aufnehmende Speichermodul entspricht den in Fig. 1 für die Zeile 15, Spalte 15 dargestellten Speichergruppen. Die Ausgangswerte jedes Inkrementers bleiben während des Betriebs des Speichersystems fest; jedoch setzt sich die Identitätssammelleitung jedesmal wieder neu, wenn das Speichersystem durch Anlegen einer Betriebsspannung an die Leitung 41 eingeschaltet wird.

Während die einzelnen Speichermodulen, Komparatoren und Datenverteiler und in gewissem Umfang auch die Torschaltungen nicht vollständig perfekte Ausbeuten zu haben brauchen, wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel unterstellt, daß die Identitätssammelieitung. die Inkrementer und die gemeinsame Adressen- und Datensammelleitung funktionsfähig sind.

Da jedoch diese Sammelleitungen in der Regel eine hohe Ausbeute und Zuverlässigkeit haben und da die Inkrementer relativ einfach aufgebaute Schaltungen sind, liegen Störungen aufgrund dieser Komponenten in erträglichem Rahmen. Tatsächlich ist der Ertragsverlust nicht größer als der Ausschuß aufgrund der Zerteilung eines Scheibchens.

Es sei angenommen, daß die Adresse 0000 0000 über die gemeinsame Adressen- und Datensammelleitung 33a bis 33/J an den Speicher angelegt wird. Die Signale an den Leitungen 33a bis 33d (0000) werden nach Durchlauf der Torschaltung 31a vom Komparator 25a mit den Signalen auf den Leitungen 35a bis 35c/, also mit 0000 verglichen. Als Vergleichsergebnis erscheint in diesem Falle ein Ausgangssignal auf der Leitung 37a, durch das der Speicher 23a aktiviert wird. Da das Ausgangssignal des bedingten Inkrementers 29a 0000 0001 ist. wird in ähnlicher Weise auch der Speichermodul 396 gewählt das heißt, es erscheint ein Signal auf der Leitung 376. Tatsächlich werden die ersten sechzehn funktionsfähigen Speichermodulen für die Adresse 0000 0000 gewählt. Die Nullwerte auf den Leitungen 33e bis 33p wählen nach Durchlauf durch die Torschaltungen, z. B. die Torschaltung 31a, jeweils eine besondere Stelle in den gewählten Speichermodulen, (ede gewählte Stelle wird von den Datenverteilern mit einer verschiedenen Leitung der gemeinsamen Adressen- und Datensammelleitung gekoppelt. So nimmt beispielsweise der Verteiler 27a das Signal 0000 auf. während der Datenverteiler 276 das Signal 0001 empfängt, und jeder dieser Verteiler koppelt die gewählte Speichermodulstelle zu einer anderen Leitung der Adressen- und Datensammelleitung durch. In ähnlicher Weise richten die Datenverteiler der restlichen vierzehn angewählten Speichermodulen Daten auf eine oder von einer anderen Datenleitung. Diese Adresse (0000 0000) entspricht der Anwahl der Spalte 0 der Platte 16in Fig. 1.

Hieraus wird klar, daß bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein 4 kbit x 16 Speicher gewonnen wird, wenn nur sechzehn Speichermodulen auf einem vorgegebenen Scheibchen wirksam sind. Wenn weitere sechszehn Speichermodulen auf einem vorgegebenen Scheibchen wirksam sind, ergibt sich ein 8kbitxl6 Speicher, und wenn 256 Speichermodulen wirksam sind, so ergibt sich 64kbitx 16 Speicher. In ähnlicher Weise würde die Adresse 0001 0000 (oder eine andere Adresse) eine andere Gruppe von sechzehn Speichermodulstellen (Jeweils in unterschiedlichen Modulen) mit verschiedenen Leitungen der Sammelleitung 33 koppeln.

In einigen Fällen können mehr als die gewünschte Atizahl von Speichermodulen auf einem vorgegebenen Scheibchen wirksam sein. Diese Modulen können zum Ersatz anderer und ausgefallener Modulen verwendet werden. Um einen Modul »zu ersetzen«, wird die ansteuerbare Verbindung zum ausgefallenen Modul geöffnet und die Verbindung zu einem bisher noch nicht benutzten Modul geschlossen. Wenn erneut Betriebsspannung an die Leitung 41 angelegt wird, so erfolgt durch die Inkrementer (automatisch) eine Reorganisation des Speichers.

Es kann vorkommen, daß weniger als die erforderlichen funktionsfähigen Speichermodulen auf einem Einzelscheibchen vorhanden sind, so daß es erwünscht ist mehrere Scheibchen miteinander zu koppeln, um die brauchbaren Modulen auf jedem Scheibchen maxima! auszunutzen. Wenn beispielsweise 16 bit-Worte ver-

wendet werden und ein bestimmtes Sehcibchen 6 3 brauchbare Modulen aufweist, so bleiben fünfzehn Modulen unbenutzt (sofern nicht kürzere Wortlängen verwendet werden). In Fig. 2 sind drei Scheibchen 77, 78 und 79 in Reihe an eine gemeinsame Identitätssammelleitung 75 und parallel an eine gemeinsame Adressen- und Datensammelleitung 76 angeschaltet. Die Identitä äleitungen der einzelnen Scheibchen wirken wegen ihrer Serienschaltung als eine Sammelleitung. Wenn daher das Ausgangssignal des zuletzt aktivierten Inkrementers bzw. Schrittschalters auf dem Scheinehen 77 0010 1000 ist. so ergibt sich am Ausgang des ersten aktivierten Inkrementers auf dem Scheibchen 78 das Signal 0010 1001. Dies ermöglicht eine beliebige Speichergrööe selbst bei geringer Ausbeute an einem vorgegebenen Scheibchen oder einer vorgegebenen .Scheibchengruppe.

Rs ist klar, daß bei dem in F i g. 3 dargestellten Speichersystem alle der Identitätssammelleitung und der gemeinsamen Adressen- und Datensammelleitiing (zumindest vom Eingang des Scheibchens zum letzten brauchbaren Speichermodul auf demselben Scheibchen) zugeordneten Leitungen selbst für das Scheibchenspeichersyslem funktionell brauchbar sein müssen. Wenn auch die Herstellung derartiger Leitungen und der zugehörigen Inkrementer bei der Identitätssammelleitung mit hoher Ausbeute, also Zuverlässigkeit erfolgt, kann das Frfordernis der Funktionsfähigkeit aller dieser Leitungen zumindest bei großen Matrixanordnungen zu nicht mehr tolerierbaren Fehlern und Ertragseinbußen führen. Durch Verwendung einer Hierarchie von Sammelleitungen, die jeweils unterschiedlichen Gruppen von Speichermodulen zugeordnet sind, können die Ausbeutc-einbußen bei den Sammelleitungen und Speichermodulen verringert werden. Eine theoretische Analyse zeigt, daß zwischen 2 bis 3 (tatsächlich die Zahl »e«) Speichermodulen pro Sammelleitungszweig das optimale Verhältnis der Speichermodulen zu Sammelleitungen darstellt; bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden in erster Linie aus topographischen Überlegungen heraus vier Speichermodulen pro Sammeüeitungszweig gewählt.

In Fig.4 ist eine gemeinsame Adressen- und Daten-Hauptsammelleitung 50 und ein Identitätssanimelleitungs-Hauptabschnitt 51 gezeigt, wobei letzterer mit dem Eingang eines Sammelleitungsschnittstellenmoduls 52 verbunden ist. Die Adressen- und Daten-Hauptsammelleitung 50 ist parallel zum Schnittstellenmodul 52 angeordnet, während die Identitätssammelleitungs-Hauptabschnitte in Reihe geschaltet sind. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Hauptsammelleitungen im Mittelbereich eines Scheibchens ausgebildet, wo die Ausbeuten in der Regel höher sind. Der Sammelleitungsschnittstelienmodul 52 weist mehrere Verknüpfungsglieder zur Verbindung (ansteuerbare Verbindung) der Adressen- und Datensammelleitung 50 mit der sekundären Adressen- und Datensammelleitung 67 und zur Verbindung der Identitätssammelleitung 51 mit einer sekundären Identitätssammelleitung 57 auf. Beide sekundären Sammelleitungen enthalten die gleiche Zahl von Leitern wie die entsprechenden primären Sammelleitungen, im Modul 52 werden die ansteuerbaren Verbindungen zwischen den Sammelleitungen durch Eizelglieder bzw. -verbindungen 53 hergestellt, welche alle Verknüpfungsglieder innerhalb des Moduls 52 speisen. Selbstverständlich können auch andere ansteuerbaren Verbindungen im Modul 52 benutzt werden. Wenn die ansteuerbare Verbindung im Modul 52 nicht hergestellt ist. durchläuft der Idenlitätssammelleitiingsubschnitt 51 den Modul 52 und vereinigt sich mit dem Sammelleitungsabschnitt 63; wenn dagegen die ansteuerbare Verbindung hergestellt ist. • wird die Identitätssammelleitung 51 mit der Sammelleitung 57 und der S-.immelleitungsabschnitt 61 mit dem sekundären Sammelleitungsabschnitt 63 in Serie geschaltet.

Der Sammelleitungsschnittstellenmodul 54 kann

in identisch dem Modul 52 ausgebildet sein und ebenfalls eine ansteuerbare Verbindung in Form eines Verbindiingselemenles 69 aufweisen, welche die sekundären Sammelleitungen 57 b/w. 67 an die Sammelleitungszweige ankoppelt. In I ι g. 4 ist eine einzige Sammellei-

υ lung (Sammelleitung 65) sowohl für den Idenlitätssammelleitungszweig als auch für den Adressen- u^d Datensammelleitungszweig gezeigt; diese Sammelleitungen weisen jedoch jeweils die gleiche Anzahl getrennter Leitungen in ihren zugehörigen SpkiinHär-

.'Ii und Hauptsammelleitungen auf. Wenn die Verbindung über das Verbindungselement 69 hergestellt ist, so übertragen diese Leitungen in dem Sammelleitungs-/weig 95 die Identitatsinformation und liegen mit den entsprechenden Leitungen der sekundären Identitäts-

:> Sammelleitungen 57 und 58 in Reihe. Die Leitungen des Sammelleitungsabschnitts 65. die zur Übertragung der Adressen- und Dateninformation dienen, sind zu der sekundären Sammelleitung 67 parallel geschaltet. Wie im Falle des Moduls 52 wird der sekundäre Sammellei-

H) tungsabschnitt 57 direkt mit dem sekundären Sammelleitungsabschnitt 58 durchverbunden, wenn die ansteuerbare Verbindung des Moduls 54 nicht hergestellt ist.

Wie oben erwähnt, sind bei dem beschriebenen

ü Ausführungsbeispiel vier Speichermodulen 72 an jeden der in F i g. 4 gezeigten Sammelleitungszweige 65 und 66 angeschaltet. Jeder der Speichermodulen 72 kann ähnliche oder identische Ausbildung mit den in Fig. 3 dargestellten Speichermodulen 23a und 23i> haben, und

■ίο jeder weist eine ansteuerbare Verbindung auf, welche das Anlegen der Betriebsenergie an dip Modulen ermöglicht, wenn die Modulen funktionsfähig sind. Jedem Speichermodul 72 sind eine Identifizierungslogik und Verkniipfungsglieder 73 zugeordnet, die dem

^ Komparator 25a. dem Verteiler 27a und der Torschaltung 31a bei dem Modul 23a der Fig. 3 entsprechen, leder Speichermodu! 72 und die zugehörigen Identifizierungslogik und Verknüpfungsglieder 73 sind mit der entsprechenden Zweigsammelleitung in der gleichen

so Weise wie der Speichermodul 23a, der Komparator 25a, der Datenverteiler 27a und die Torschaltung 31a mit der Adressen- und Datensammelleitung 33 und der Identitätssammelleitung 35 in F i g. 3 gekoppelt. Diejenigen Leitungen jeder Zweigsammellei'.ung, z. B. des Sammel-

ü leitungszweiges 65, welche die Identitätssammelleitungen enthalten, sind über entlang den Identitätssammelleitungszweigen angeordnete bedingte Inkrementer ähnlich den bedingten Inkrementern 29a und 29Z»in der Identitätssammelleitung gemäß Fig.3 miteinander verbunden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 sind zwei zusätzliche Identifizierungssammelleitungs-Schnittstellenmodulen zwischen den sekundären Sammelleitungen 58 und 60 angeordnet, von denen jeder die Möglichkeit der Herstellung einer wahlfreien Verbindung zu einer Zweigsammelleitung bietet Jeder Sammeiieitungszweig weist auch hier vier Speichermodulen auf, welche dieselbe Anordnung wie die dem SammelleiKingszweig

65 zugeordneten Speiehcrmodulcn haben. Eine beliebige Anzahl von sekundären Sammelleitungen können entlang dir Hauptsammelleitung angeordnet werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind alle Sammelleitungen, Speichermodulen und zugehörigen Schaltungselemente auf einem einzigen Scheibchen hergestellt.

Ls sei angenommen, daß eine Vielzahl von Modulen 52 in der Anordnung gemäß F i g. 4 entlang der Adressen- und Daten-Hauptsammelleitung 50 und in n Reihe mit der Identitätssammelleitung angeordnet sind. Zunächst wird in einem Test bestimmt, ob tlie sekundären Sammelleitungen funktionsbereit sind. So werden beispielsweise die sekundären Identitätssammelleitungen 57, 58, 60 und 61 und die Adressen- und ι Datcnsammelleitung 67 auf Funktionsfiihigkeit überprüft. Sind sie funktionsfähig, so wird die wahlfreie Verbindung innerhalb des Moduls 52 hergestellt, wodurch die spknnrtärpn Sammelleitungen 67 Teil der Hauptsammtlleitungen werden. Danach werden alle j Sammelleiu --lgszweige, z. B. der Zweig 6S einzeln auf Funktionsfähigkeit überprüft. Wenn beispielsweise der Sammelleitungszweig 65 funktionsfähig ist. wird die wahlfreie Verbindung 69 hergestellt, wodurch der Sammelleitungszweig 65 in die Hauptsammelleitung des Speichers einbezogen wird. Wenn andererseits der Sammelleitungszweig 66 defekt ist, so wird die wahlfreie Verbindung 70 nicht hergestellt, so daß der Sammelleitungszweig 66 von dem Rest der Sammelleitungen auf dem Scheibchen isoliert bleibt.

Nach der Überprüfung (oder dem Test) der Sammelleitungen werden die funktionsfähigen Speichermodulen in der anhand von F i g. J beschriebenen Weise mit den ihnen zugeordneten funktionsfähigen .Sammelleitungszweigen verbunden bzw. gekoppelt. In de Praxis kann es erwünscht sein, zunächst die einem Sammelleitungszweig zugeordneten Speichermodulen zu testen, und wenn keiner der Modulen (oder wenige Modulen) funktionsfähig sind, auf das Anschließen eines selbst funktionsfähigen Sammelleitungszweiges an die sekundäre Sammelleitung zu verzichten. Hierdurch wird eine unnötige Belastung der Sammelleitungen vermieden.

Im folgenden wird auf F i g. 5 eingegangen, in der ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung mit in Serie geschalteten Speichermodulen dargestellt ist. leder Speichermodul ist geeignet ausgebildet, um Informationen in Serienform aufzunehmen und zu übertragen. Diese Speichermodulen sind selbst nicht dargestellt; sie sind jedoch an die Torschaltung 82 in der in Fig. 3 beschriebenen Weise angeschaltet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 sind mehrere Leitungen, z. B. eine Betriebsstromleitung 86, eine Ideniifizierungs-Synchronisatio:isleitung 94, eine Identifizierungswertleitung 95, eine Synchronisationseingabeleitung eine Taktleitung 88. eine Leitung 89 für Befehle. Adressen und Daten, eine Synchronisationsausgabeleitung 90, eine Datenausgabeleitung 91 und eine Erdleitung 92 vorgesehen. Diese Leitungen finden anstelle der Jdentitätssammelleitung und der gemeinsamen Adressen- und Datensammelleitung des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 3 Verwendung.

Eine beispielsweise ähnlich den Torschaltungen 31a und 31 b in F i g. Ii aufgebaute Torschaltung 82 dient zum selektiven Durchlassen von Signalen auf den Leitungen 87-91, 94 und 95 zum Speichermodul. Ein Identifizierung:,modul 84, der zum Weitcrschalten des Identifizicrungswertsignals auf der Leitung 95 dient, erhält seine Betriebsspannung zusammen mit der Torschaltung 82 über eine ansteuerbare Verbindung 83 und die Leitung 93. Die Leitung 93 ist auch mit dem Speichermodui

ι verbunden und dient zum Zuführen des Betriebsstroms b/w. der Betriebsspannung zum Speicher. Diese Leitung kann ebenfalls /ur Versorgung des bei dem Speichermodul verwendeten Komparator dienen. In F i g. 5 nicht gezeigt, jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel verwen-

·. del. sind in bekannter Weise aufgebaute und arbeitende Komparatoren. Diese Komparatoren dienen demselben Zweck wie die Komparatoren 25a und 256. Sie sind jedoch zur Aufnahme und zum Vergleich von

Ii spiel nur eine "einzige Datenleitung verwendet wird, bedarf es hier keiner Datenverteilung.

Bei diesem A'isführungsbeispiel wird der Identitätswert in Serienform über die Leitung 95 übertragen, und diese Übertragung wird durch Zeitgabesignale auf der ■■■> I. D. Synchronisationsleitung 94 synchronisiert. Wenn die wahlfreie Verbindung, z. B. die Verbindung 83 hergestellt ist. se schaltet der Identifizierungsmodul 84 den über die Leitung 95 übertragenen Identifizierungswert (um eine binäre Eins) weiter. Dieses Ausführungsii beispicl arbeite! Jäher in ähnlicher Weise wie das zuvor erläuterte Ausfiihrungsbeispiel. Es hat dabei den ersichtlichen Vorteil, aß es weniger Sammelleitungen bedarf.

Die restlichen, in F i g. 5 gezeigten Leitungen, ι. B. die

r. Leitungen 87 bis 91. dienen zur Betätigung des

Speichers. Die Leitung 8/ dient der Anzeige an die

Speichermodulen, daß auf der Leitung 89 Daten folgen

werden Die Synchronisationsausgabeleitung 90 wird

von dem gewählten Spe^;chermodul zu der Anzeige

ti verwendet, daß eine Information von diesem Modul gelesen wird.

Das Serien-Ausführungsbeispiel arbeitet im Prinzip ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3. 7<mäch<,! werden die Speichermodulen getestet, um festzustelk::.

^ ob sie funktionsfähig sind. Ist ein spezieller Modi; funktionsfähig, so wird die wahlfreie Verbindung, z. B. die Verbindung 83 hergestellt. Der Identitätsmodul schaltet sodann den an seinem Eingang anstehenden Identitätswert um eine binäre Eins weiter. Wenn

π dagegen die wanlfreie Verbindung 83 nicht hergestellt worden ist. so wird der am Eingang des Moduls anstehende Identitätswert unverändert durch den Modul übertragen, d. h. nicht weitergeschaltet. Wie im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß Fig.3 kann eine

5ί beliebige Anzahl von Speichermodulen auf einem Scheibchen zusammen mit den Sammelleitungen und den weiterschaltenden Identifizierungsmodulen angeordnet werden: Ferner können auch bei diesem Ausführungsbeispiel getrennte Scheibchen in der in

F i g. 2 dargestellten und erläuterten Weise kombiniert und eine Hierarchie von Sammelleitungen verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zum elektrischen Verbinden von auf einem Halbleiterscheibchen aufgebauten Schaltungseinheiten, von denen einige funktionsfähig und einige funktionsunfähig sind, mit einer mit den Schaltungseinheiten in Verbindung stehenden, der Nachrichtenverbindung dienenden ersten gemeinsamen Sammelleitung, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Identifizierungssignal zu den Schaltungseinheiten (23a, 23b) übertragende zweite Sammelleitung (35a ... 35Λ; auf dem Halbleiterscheibchen (10) angeordnet ist, in die eine das Identifizierungssignal entlang der zweiten Sammelleitung in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit der jeweiligen Schaltungseinheiten selektiv ändernde Schrittschalteinrichtung (29a, 29b; 84) eingeschaltet ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittsehäkeinriehtung (84) mit einem serien-kodierten digitalen Eingangssignal beaufschlagbar und zum Weiterschalten dieses digitalen Eingangssignals geeignet ausgebildet ist

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittschaheinrichtung (29a, 29b) mit Paralleleingängen zur Aufnahme eines parallel übertragenen digitalen Signals versehen und zum Weiterschalten dieses Signals geeignet ausgebildet ist

4. Anordung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da¹? mehrere Komparatoren (25a, 25b) jeweils mit der ersten Sammelleitung (33), mit der zweiten Sammeüsitung (35) und mit einer zugehörigen Schaltungseinheit (23a, 23b) verbunden und zum Vergleich eines Signals auf der ersten Sammelleitung (33) mit einem Signal auf der zweiten Sammelleitung (35) und zum Anlegen eines von dem Vergleichsergebnis abhängigen Signals an die zugehörige Schaltungseinheit (23a, 23b) vorgesehen sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von eine wählbare Kopplung zu den Schaltungseinheiten (23a, 23^herstellenden ansteuerbaren Verbindungselementen vorgesehen ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinheiten als Speicher (13; 23) ausgebildet sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Multiplexschaltungen (27a, 27b) vorgesehen sind, die jeweils zum Abtasten eines Signals auf der zweiten Sammelleitung (35) und zum davon abhängigen Leiten von Information aus einem zugehörigen Speicher (23a, 23b) zur ersten Sammelleitung (33) mit der ersten Sammelleitung, der zweiten Sammelleitung und dem zugehörigen Speicher gekoppelt sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Sammelleitungen (33,35; 50,51) eine Hauptsammel-Iditung (51) und eine sekundäre Sammelleitung (57) aufweist und daß ein ansteuerbares Verbindungselement (53) zwischen der Hauptsammelleitung (51) und der sekundären Sammelleitung (57) angeordnet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die sekundäre Sammelleitung (57) über eine ansteuerbare Verbindung (69, 70) mit einer Vielzahl von Sammelleitungszweigen (65, 66) verbunden ist, und daß die Speicher (72) an die Sammelleitungszweige (65,66) angeschaltet sind.