[发明专利]动态随机存取内存的缺陷修护及状态显示的方法

说明书

本发明涉及一种动态随机存取内存的缺陷修护及状态显示的方法，尤指一种将动态随机存取内存(DRAM)内不良且失效的存储页面(memory page)重新对映(redirect)至预定的备份内存，并显示内存使用状况的各种讯息，使内存在有缺陷的情形下仍能顺利运作的设计。

过去25年，动态随机存取内存(以下简称为DRAM)储存容量的需求已经增加了106倍，这是由于一晶体管一电容器存储单元的导论、沟道电容器及成叠电容器的缩放比例及导论，以及晶体管的缩放比例各项技术的应用，已经大幅缩小DRAM存储单元的大小，允许每一芯片拥有更高的存储单元密度。但不幸的是，伴随着密度的增加，前述最小化特征的制程费用(processing costs)也跟着急速上升。另一个高密度DRAM的缺点系因当密度不断增加，即使是DRAM合格品，使用时也容易发生电子穿凿现象，因而加速其衰减率，且因此降低储存其中的资料完整性，这是要求维持资料高层次完整性的高阶服务器内存的主要致命点。

就DRAM的稳定度而言，其产品生命周期(lifecycle)如图1所示的澡缸曲线(bathtub curve)，大致分为初期不稳定期(infantmortality)、稳定使用期(useful life)及产品老化期(wear out)三个阶段。在初期不稳定期中，因DRAM经过在晶圆(wafer)切割、测试、封装形成，在为避免因制程所产生的缺陷(例如杂质沉积等)，使DRAM无法正常的存取，必须要经过各种不同的测试及修复(如雷射或电容等)，以期获得可使用的合格品，这些不可避免的测试与修复的费用占生产成本极高的比率，而无法将成本压低取得更佳的竞争力。

经过前述步骤后所得到的合格品，虽可正常的运作但仍具极不稳定性，因此DRAM制造商通常会在初期不稳定期中再进行老化测试(bum-in)，利用高温及高压的环境，将DRAM提早进入稳定使用期，使消费者所购买到的DRAM均具有良好的工作稳定度。使用者在使用一段时间后，因DRAM本身的材料及工作环境所施于的电压与温度影响下逐渐老化进入产品老化期，在此阶段中DRAM工作的不稳定度提高，容易造成系统时常死机、执行不稳定，在现阶段而言，当使用者发现系统前述现象时，多采用换新的方式措施，故DRAM遂结束其产品生命。

但事实上，由于DRAM是切割成复数个存储页面(page)的基本储存单位，即DRAM的老化现象是因存储页面老化造成资料无法正常存取所致，目前系统多采用纠错码ECC(error correction code)来检测资料存取错误并修正。纠错码ECC基本上是侦测n bit、修正m bit资料；m≤n。举例来说：总线为64位的DRAM，可以利用8位纠错码ECC，即每8位资料纠错码ECC去侦测错误并修正，但资料位附加了8个位的纠错码，但拉长了资料8位长度将使内存成本增加1/8，因此对厂商而言，为达到侦测、修正目的及成本考虑，纠错码ECC多采8位长度较为适当，如此却也因此限定了纠错码ECC2位侦测(detection)、1位修正(correction)，一旦单一位错误转变为双位错误，将形成无法修复的硬件错误(hard error)。

为防止单一位错误转变为双位错误，目前纠错码ECC对资料侦测时，系统正常运作将暂时停止并执行一特殊程序，去检验资料是否存在错误，当发现单一位错误时立即予以修复，但发生单一位错误即意味着该DRAM运作不稳定，而使系统的执行呈现出不稳定状态，且发生错误的地址虽经修复却难保下一次不会再发生，并可能因不稳定而转变为双位错误。导致DRAM无法运作而将必须换装。由于纠错码ECC的运作完全是由硬件执行，使用者完全无法得知DRAM的运作状态，在此种情况下，系统必须要时常关机、换装再重新启动，但在大多数的工作环境中系统是不允许被关机，尤其是大企业的内部网络服务器，一旦关机势必造成内部工作的停顿，增加停工时间的成本花费及服务器内存的维护费用。

因此，本发明的主要目的即是提供一种动态随机存取内存的缺陷修护及状态显示的方法，主要是透过一监督程序定时激活测试，在前述DRAM的三个周期中提供实时的测试与存储页面的修复，使DRAM制造商不需要再于初期不稳定期作任何的测试即能出厂贩售，以节省测试及修复的成本费用，且DRAM在系统使用中不会因其中一个存储页面不正常工作而死机，能延长DRAM的产品使用周期，特别是不能关机与发生差错的服务器系统能维持正常存取运作，减少DRAM更换次数、系统的关机频率及保持高度的资料完整性。