高速互连串扰型故障测试研究

论文摘要

随着电路系统向着规模极大化、工艺尺寸微小化、工作速度高速化和时钟频率高频化方向的快速发展,电路系统已经进入了高速电路系统时代。高速电路中互连线已经由简单传导特性向传输线效应转变,互连线的耦合噪声对电路传输性能的影响日益突出,串扰问题成为了高速互连电路设计、分析中不容忽视的严峻问题,而串扰型故障及其测试生成是保障高速电路产品质量和可靠性的重要因素。建立串扰型故障的有效测试,生成高效的测试矢量,保证较好的故障覆盖率、减少测试时间及测试成本是当前急需迫切解决的关键问题。本论文针对高速互连电路串扰型故障及测试生成方法进行研究。主要成果简述如下:1、提出了串扰型故障测试的基本原理。通过对理想几何结构攻击线的串扰特性仿真分析,提出了面向串扰型故障测试的主次因素机理、攻击生效机理、对称机理,从而为串扰型故障测试提供了理论依据。2、提出了面向非理想互连几何结构的渐进式串扰型故障测试方法。定义了非均匀平行、均匀非平行、非均匀非平行三种非理想结构,研究了非理想几何结构的串扰特性及简化方法,利用串扰型故障测试基本原理及正交试验设计方法,完成了非理想互连几何结构的串扰型故障测试。该方法通过对测试矢量的渐进施加,在保证故障覆盖率100%的情况下,减少了故障测试矢量的数目和测试时间。3、提出了复杂互连拓扑结构的CFMC串扰型故障测试方法。研究了L形、U形、蛇形等复杂互连拓扑结构以及双向、三态信号的串扰特性;基于电路逻辑及拓扑关系,定义了互连拓扑结构的形式化描述,通过建立互连关系矩阵,以受害线为根结点构建了互连关系分级树,提出了互连线的约简方法。以渐进式串扰型故障测试方法为基础,建立了CFMC串扰型故障测试方法,该方法根据攻击性强弱进行了攻击线的筛选,克服了全攻击线测试数目庞大,测试效率较低的问题。4.提出了高速互连通路串扰型故障的OCFAN自动测试矢量生成算法。以FAN算法为基础,利用CFMC方法界定的攻击线集合约束,从物理结构和电路逻辑综合的角度,以最大攻击时间为目标,基于11值逻辑及波形敏化技术,提出了静态优先、动态优先两种测试矢量生成策略,研究了串扰型故障传播与反向回推,考虑门延时及线延时等时序信息,建立了测试矢量生成的时间约束及优化模型。该算法的测试矢量中包含时序信息,可以保证串扰型故障的激活及传播,从而提高了串扰型故障ATPG的效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文来源、背景及意义
• 1.1.1 论文研究背景
• 1.1.2 高速互连串扰测试面临的挑战
• 1.1.3 论文研究的目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 串扰估计与仿真
• 1.2.2 串扰故障模型
• 1.2.3 串扰测试算法
• 1.2.4 测试工具及设备
• 1.3 论文的主要内容与结构安排
• 1.3.1 论文的学术思想与主要研究内容
• 1.3.2 论文章节安排及拓扑关系
• 1.4 本章小结
• 第二章 高速互连串扰的理论基础及测试研究
• 2.1 引言
• 2.2 高速互连电路的基本概念及理论基础
• 2.2.1 高速互连电路的基本概念
• 2.2.2 传输线方程
• 2.2.3 传输线的工作特性参数
• 2.3 串扰的定义及耦合机理
• 2.3.1 串扰的定义
• 2.3.2 容性耦合
• 2.3.3 感性耦合
• 2.3.4 奇模传输模式
• 2.3.5 偶模传输模式
• 2.4 串扰的影响因素及特性仿真分析
• 2.4.1 耦合长度因素对串扰的影响
• 2.4.2 线间距对串扰的影响
• 2.4.3 互连线宽度对串扰的影响
• 2.4.4 跳变时间对串扰的影响
• 2.4.5 攻击线数目对串扰的影响
• 2.4.6 串扰的攻击特性
• 2.5 串扰的故障模型及测试研究
• 2.5.1 最大攻击者模型
• 2.5.2 多跳变（MT）故障模型
• 2.5.3 HT 故障模型
• 2.5.4 MDSI 故障模型
• 2.6 本章小结
• 第三章 非理想互连几何结构的串扰测试研究
• 3.1 引言
• 3.2 非理想互连几何结构的定义及分类
• 3.2.1 基本定义
• 3.2.2 互连结构的分类
• 3.3 非理想几何结构的串扰特性仿真分析
• 3.3.1 互连线的等分化处理
• 3.3.2 非均匀平行互连结构的串扰仿真分析
• 3.3.3 均匀非平行互连结构的串扰仿真分析
• 3.3.4 非均匀非平行互连结构串扰仿真分析及简化
• 3.4 基于正交设计的高速互连系统渐进式串扰故障测试
• 3.4.1 高速互连系统几何结构的形式化描述
• 3.4.2 串扰故障类型
• 3.4.3 串扰故障测试的基本原理
• 3.4.4 渐进式串扰故障基本思想
• 3.4.5 基于正交设计的串扰故障主次因分析
• 3.5 渐进式串扰故障测试算法
• 3.5.1 测试算法的实现
• 3.5.2 不同故障模型算法的对比
• 3.6 仿真实验结果
• 3.7 本章小结
• 第四章 复杂拓扑结构高速互连的串扰测试研究
• 4.1 概述
• 4.2 复杂互连拓扑结构串扰特性分析
• 4.2.1 复杂互连拓扑结构对串扰的影响分析
• 4.2.2 三态双向信号对串扰的影响分析
• 4.3 复杂拓扑结构互连串扰故障测试CFMC 方法
• 4.3.1 CFMC 方法的基本思想
• 4.3.2 互连拓扑结构的描述及约简
• 4.3.3 互连拓扑结构表达
• 4.3.4 互连拓扑结构的约简
• 4.3.5 三态双向网络的互斥约简
• 4.4 CFMC 测试生成算法
• 4.4.1 复杂拓扑结构互连串扰影响因素的主次因分析
• 4.4.2 测试算法的实现
• 4.5 仿真实验结果
• 4.6 本章小结
• 第五章 高速互连通路串扰故障的ATPG 研究
• 5.1 引言
• 5.2 串扰故障测试问题定义
• 5.2.1 基本问题及定义
• 5.2.2 OCFAN 基本思想
• 5.3 串扰故障测试生成的OCFAN 算法研究
• 5.3.1 故障类型及时间参数
• 5.3.2 11 值逻辑变量与真值表
• 5.3.3 OCFAN 算法的基本流程
• 5.4 OCFAN 算法的故障传播
• 5.4.1 故障传播条件
• 5.4.2 传播路径
• 5.4.3 敏化策略
• 5.5 OCFAN 算法的反向回推
• 5.5.1 反向回推基本流程
• 5.5.2 多重回推的目标值
• 5.6 最大时间攻击优化模型
• 5.6.1 优化模型
• 5.6.2 应用算例
• 5.7 仿真实验验证
• 5.8 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 博士在读期间的研究成果