提高瞬态电流测试自动测试生成时间效率的方法及全速电流模拟

论文摘要

集成电路测试技术是生产高性能集成电路和提高集成电路成品率的关键。基于固定型故障模型的测试方法已不能满足高性能集成电路,尤其是对CMOS电路的测试要求。80年代早期提出的稳态电流测试（IDDQ testing）逐渐成为了工业界接受的测试方法。稳态电流测试可以大幅度降低测试成本,提高芯片的可靠性。但是CMOS电路中的某些故障,例如开路故障,仍然无法用稳态电流测试或逻辑测试的方法检测出来,而且其还面临着深亚微米技术中漏电流日益剧增的严峻挑战。正是由于这些方面的局限性,人们提出了瞬态电流测试方法（IDDT testing）,以便发现一些其他测试方法所不能发现的故障,进而从总体上进一步提高测试的故障覆盖率,满足人们对高性能集成电路的需要。由于瞬态电流测试方法对测试设备的要求很高,目前的测试设备还达不到要求。为了降低对测试设备的要求,人们又提出了全速电流测试方法（IDDA testing）。对每一个故障都进行一次测试生成所花费的总时间太多而且没有必要,因为电路中有很多故障相互之间存在某种关系,如“等价”关系和“支配”关系,这些故障可以被同一个测试向量对所检测。本文针对用瞬态电流测试来检测晶体管开路故障（stuck-open fault）,研究精简故障数目,提高测试生成效率的方法。通过从靠近电路原始输出端向原始输入端逐渐进行测试生成以及动态调整可控制性代价参数和颠倒测试向量对顺序,减少了需要进行测试生成的故障的数目,明显地提高了测试生成的时间效率而且算法的“健壮”性基本不变。模拟实验结果表明,测试生成算法执行时间大约减少了70%。此外,为了验证测试产生算法向量的有效性,本文对波形模拟器做了一定的修改,使之可以对门延时在标称值10%范围内变化的电路进行故障模拟。其中所用到的门延时的分布满足正态分布。实验结果表明,本文所提出的测试向量产生算法是有效的。最后,为了验证全速电流测试的可行性,我们通过利用PSPICE软件对C432电路中的一些故障做了模拟,这些故障包括开路故障、固定故障和冗余故障。从模拟的波形来看,无故障电路和有故障电路的波形差别比较大,这充分论证了全速电流测试应用于工业是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 集成电路常用测试方法概述
• 1.2.1 电压测试方法
• 1.2.2 电流测试方法
• 1.3 研究目标
• 1.4 本文的工作
• 1.4.1 提高瞬态电流测试自动测试生成时间效率的方法
• 1.4.2 基于不确定门延时的瞬态电流模拟
• 1.4.3 全速电流测试的PSPICE模拟
• 第2章 数字电路测试的基本理论和方法
• 2.1 故障模型
• 2.1.1 固定故障模型
• 2.1.2 开路故障模型
• 2.1.3 延时模型
• 2.2 自动测试生成
• 2.2.1 贝叶斯优化算法
• 2.2.2 FAN算法
• 2.3 小结
• 第3章 提高瞬态电流测试自动测试生成时间效率的方法
• 3.1 测试生成标准
• 3.2 故障激活
• 3.3 D前沿的定义
• 3.4 可控制性
• 3.5 提高测试生成效率
• 3.5.1 按顺序选择节点
• 3.5.2 动态调整可控制性代价参数
• 3.5.3 颠倒测试向量对的顺序
• 3.6 改进的瞬态电流测试生成算法结构
• 3.7 实验结果及分析
• 3.8 小结
• 第4章 基于不确定门延时的瞬态电流模拟
• 4.1 冒险对瞬态电流测试产生的影响
• 4.2 基于布尔过程的波形模拟器
• 4.2.1 布尔过程论
• 4.2.2 波形模拟器
• 4.2.3 基于不确定门延时的波形模拟器
• 4.3 向量的可靠性验证
• 4.4 小结
• 第5章 全速电流测试的PSPICE模拟
• 5.1 PSPICE介绍
• 5.2 模型的建立
• 5.3 组合电路的模拟
• 5.4 全速电流测试方法
• 5.5 PSPICE对故障的模拟
• 5.6 小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的论文和参加的项目