《数字电路测试》PPT课件.ppt
数字集成电路测试技术,参考书目：最新集成电路测试技术 高成 张栋 王香芬 编著 集成电路测试技术基础 姜岩峰 张晓波 杨兵 编著,数字集成电路测试原理,器件测试的主要目的是保证器件在恶劣的环境条件下能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标。用来完成这一功能的自动测试设备是由计算机控制的。因此，测试工程师必须对计算机科学编程和操作系统有详细的认识。测试工程师必须清楚了解测试设备与器件之间的接口，懂得怎样模拟器件将来的电操作环境，这样器件被测试的条件类似于将来应用的环境。器件测试的关键目的就是帮助降低器件的生产成本。甚至在优化的条件下，测试成本有时能占到器件总体成本的40%左右。良品率和测试时间必须达到一个平衡，以取得最好的成本效率。,数字集成电路测试原理,数字集成电路测试原理图如下：,被测器件（DUT）,输入,输出,测试向量,输出向量,测试图形1 0100X HLXLH 10X10 HHLLX测试图形n,测试集,数字集成电路测试原理,故障检测 仅测试电路是否存在故障。,故障诊断 不仅检测电路是否存在故障，而且要指出故障位置，进行故障定位。,测试原理,数字集成电路常见故障类型,随着VLSI集成度的不断提高，信号线之间出现短路的概率大大增加，把这种由于信号线短路引起电路失效的故障称为“桥接故障”。,桥接故障分为三类：输入桥接故障、反馈桥接故障、非反馈桥接故障。,数字集成电路常见故障类型,桥接故障对应的模型一般用“线与”或“线或”来表示，这种模型能满足TTL电路需要，但是CMOS电路中，其故障就不能用此表示。,桥接故障与版图设计密切相关，所以在设计电路时必须严格遵守加工厂家规定的设计规则。,数字集成电路常见故障类型,CMOS电路中的中断（也叫开路）是由实际工艺实施中某点处导电层淀积不充分或某点绝缘材料沉积太多所引起的。,用来解释各种中断故障的CMOS与非门电路,数字集成电路常见故障类型,在设计集成电路时，为了考虑问题的方便，把电路分成了系统级、寄存器级、门级和晶体管级。,在实际故障分析时，必须在晶体管级进行，因为只有这一级才能观察到全部的物理结构。,CMOS电路中，10%13%的故障属于“固定常开晶体管故障”（“固定短路晶体管故障”）；1%属于“固定常关晶体管故障”（“固定断路晶体管故障”）。,数字集成电路常见故障类型,下图为两输入的CMOS与或门结构示意图，如果输出端Z有“固定断路故障”，会导致输出既不与电源 连接，也不与GND连接。如果T2是一个开路器件，当输入AB=00时，输出应该转变为高电平，但由于T2开路，导致输出不发生相应的变化等。,数字集成电路常见故障类型,Z列是正常值表，As-op表示与晶体管T3相关的开路故障，B Bs-op表示与晶体管T4相关的开路故障，VDDs-op表示与电源线VDD相关的开路故障，Zt表示输出维持原状态不变。,数字集成电路常见故障类型,按故障对电路功能的影响来区分，故障则可以分为“大故障”和“小故障”。,使电路功能彻底失效失效,可能导致电路局部的开路或短路，只使电路的反应时间变化,大故障,小故障,目前延迟故障分为：门延迟故障、路径延迟故障,延迟故障,数字集成电路常见故障类型,在数字电路中，暂态故障发生的可能性非常高，在系统测试和芯片调试中，暂态故障所带来的调试成本高达整个测试成本的90%以上，其中一方面跟测试工程师的经验有关，另外主要是暂态故障很难捉摸和预测。,暂态故障还被称为断续故障或临时故障。,暂态故障的测试,临时故障指那些不可重复发生的暂时的故障。断续故障指可以重复发生但非周期性发生的故障。,因为断续故障具有一定的随机性，目前对它的描述只能通过概率的方法，一下介绍几种基于不同概率函数的模型：,两态一阶的Markov模型,暂态故障的测试,两态一阶的Markov模型不能描述所有的断续故障，只能用来描述具有“行为性”和“信号独立性”的断续故障。（行为性：电路测试时，当施加测试向量时，电路表现出来的或者是正常状态，或者是故障状态，不存在任何中间状态）（信号独立性：故障存在与否与输入信号或电路所处的状态无关）,FA代表故障活跃状态FN代表故障非活跃状态,两态一阶的Markov模型,暂态故障的测试,对两态一阶的Markov模型修正,主要将从FA态向FN态的转移用两个参数来描述。分别是和，表示的是转换的频率，定义/为latency系数，该系数越大，活跃状态的故障发生概率就越低。,零阶的Markov模型,该模型先假设一个电路具有断续故障的概率，同时也假设一个故障激活的概率。然后开始实际测试，实际测试时对电路重复多次测量，从而测量固定故障。,所给定的断续故障的检测概率可以应用 Bayes规则,暂态故障的测试,规则一：当被测量的电路中某一断续故障发生的概率低于某一设定值时，认为该故障发生的可能性较低，可以终止对该故障的测试。规则二：针对故障发生概率定义一个比率值，当这个值低于某门槛值时，认为该故障发生的可能性较低，可以终止对该故障的测试。,这种重复测试要求的重复次数非常高。,连续参数的Markov模型,这种连续参数是前人所提出的分立化参数模型的统一化处理结果,暂态故障的测试,如图所示，各状态之间的转移概率与t成正比。,当t时间很长时，连续参数的Markov模型就转变成断续零阶的Markov模型。,暂态故障的测试,总之，断续模型基本都是基于Markov模型的状态概率转换模型，这种模型最大的难点在于各状态之间的转换概率没办法精确确定，而且由于是统计结果，目前还没有大量的数据积累可供验证。,断续故障模型,针对这个问题，Stifler等人提出了一个模型，如下：,暂态故障的测试,A：故障活跃状态B：正常状态D：故障检测状态E：错误状态F：检测不到的错误积累导致系统失效的状态,如果故障发生，A进入E,C代表覆盖率，表示在故障实际发生以前就检测到的概率。,暂态故障的测试,目前主要的验证工作集中在集成电路硬件的正常故障（起步阶段）目前主要有两种方法来预防暂态故障对电路的影响：故障屏蔽技术、并行故障检测技术。,在电路设计中插入自检测电路，可能出现错误的部分能通过这种方法显示出来,故障屏蔽技术,并行故障检测技术,将故障对系统的影响降为最低，保证系统的正常工作状态,
