第八讲集成电路可测性原理与设计.ppt

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1、第八讲集成电路可测性原理与设计浙大微电子韩雁2013.42021/7/30浙大微电子2/26IC测试概念在芯片设计正确的前提下，在制造过程中引入的缺陷（故障）造成的电路失效，需要用测试的方法将其检测出来。对IC设计，用仿真手段验证设计正确性对IC制造，用测试手段报告生产“良率”故障的存在影响电路功能的正确性故障的定位若大量电路由于相同原因失效，要找出问题所在2021/7/30浙大微电子3/26电路测试与电路仿真的不同电路仿真时间充裕软件可对电路内部任意节点进行仿真电路测试测试机时昂贵，每分钟都计算成本不可

2、能对电路内部进行探测，故障排查困难2021/7/30浙大微电子4/26样品测试与产品测试的不同样品测试人工进行测试时间充裕测试方法自由产品测试机器测试测试时间折进产品成本（有时比制造成本还高）测试代码编写2021/7/30浙大微电子5/261.样品的测试大规模IC,其输入/输出管脚众多。理论上,只有“穷尽”了输入信号的所有组合,并验证了输出信号相应无误后,才能断定此电路是合格产品。二输入端“与非”门,只有测试了00,01,10,11四种输入状态下的输出分别是1,1,1,0,才能断定该“与非”门是合格产品。这

3、种方法类似于设计阶段所做的电路仿真。2021/7/30浙大微电子6/26实例：乘法/累加ASIC测试穷尽法要做多少次测试？28×27×215次2021/7/30浙大微电子7/26是否有一种切实可行的测试方法127255C0=i×ji=1j=1=265297920转化为二进制数因为寄存器为15位，所以C值最终应为0100000000000003224168000011111101000000100000000000002021/7/30浙大微电子8/26乘法/累加ASIC性能测试测试乘法/累加电路的最高工

4、作频率当时钟频率较低时,芯片输出C=C0,工作正常。将时钟频率不断提高,每提高一次,进行一次测试,直至测试结果CC0,说明电路工作状态已发生紊乱,工作频率上限即可确定。2021/7/30浙大微电子9/26准穷尽法概念及不足上述测试可称之为“准穷尽法”测试，其不足为累加器输入端Z的累加信号并不是严格按照穷尽法来提供测试码的。测试只保留了低15位数据,因此并不排除更高位有错误数据无法被发现的可能。虽然这种可能性比较小。2021/7/30浙大微电子10/262.产品测试产品测试与样品测试不同,目的在于如何让机器

5、用统一固定的算法来解决大量电路的快速测试问题和为“故障定位”提供可能。这就是DFT理论需要研究和解决的问题产品测试要求具备的条件电路要有可测性(可测性设计是ASIC设计师在电路设计初期就应考虑的问题),提取出的测试矢量集要有较高的故障覆盖率有故障模型和尽可能完备的“故障字典”2021/7/30浙大微电子11/26故障模型在各种故障模型中比较常用的两种模型：“对电源短路模型”S-a-1(Stuckat1)“对地短路模型”S-a-0(Stuckat0)可诊断由对电源短路或对地短路引起的电路失效实例：2021/7

6、/30浙大微电子12/26故障字典实例中有5个测试点:A，B，C，P，D10种故障可能:A1,A0,B1,B0,C1,C0,P1,P0,D1,D0A1表示A点的S-a-1故障，A0表示A点的S-a-0故障当电路无故障时,输入与输出之间应有正确真值表当有各种S-a-X故障时,输出端D的测试值将有10种可能的错误结果将上两项结果合并即可形成一张故障字典根据故障字典以及测量到的D值,即有可能分析电路中S-a-1故障和S-a-0故障所处的位置。2021/7/30浙大微电子13/26故障字典表正确值2021/7/30

7、浙大微电子14/26故障字典表当输入端ABC取值(000)时,即可测得P0故障或者D1故障当取(010)时,可测得A1故障或者是P0故障或者是D1故障输入端的取值(000),(001),(011),(101)称为测试向量有些故障是不可区分的,例如A0，B0，C1，P1，D0故障,无论用哪一组测试向量都无法将它们区分开来,这种故障称为“等价故障”,因为它们在电路中是逻辑等价的。正确值2021/7/30浙大微电子15/26测试向量集及其提取进一步分析还可发现,要诊断上述电路中所有的S-a-1故障和S-a-0故障

8、,并不需要对全部的8个输入向量进行测试,而只需其中的6个就够了：(000),可测P0，D1;(001),可测D1;(010),可测A1，P0，D1;(100),可测B1，P0，D1;(111),可测C0，D1;(110),可测A0，B0，C1，P1，D0而(011)和(101)对测试故障没有特别贡献因此只要将T(000,001,010,100,110,111)提取为测试向量集就可以了2021/7/30浙大微电子1