新編-集成電路測試4-精品課件

1、第四章 故障模型4.1 缺陷、錯誤和故障 4.2 功能測試與結構測試4.3 故障模型的級別4.4 故障模型術語表4.5 單固定故障4.6 多固定故障4.1 缺陷、錯誤和故障缺陷(Defects)：電子系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件與期 望的設計之間的非故意差別。錯誤(Errors)：由缺陷系統(tǒng)產(chǎn)生的錯誤輸出 信號稱為錯誤。錯誤是一些缺 陷產(chǎn)生的結果。故障(Faults)：缺陷在抽象的函數(shù)級的表示 稱為故障。1. 工藝缺陷2. 材料缺陷3. 壽命缺陷4. 封裝缺陷1. 永久故障2. 間歇故障3. 瞬時故障4.1 缺陷、錯誤和故障4.1 缺陷、錯誤和故障4.1 缺陷、錯誤和故障4.1 缺陷、錯誤和故障4.1 缺陷

2、、錯誤和故障 一個節(jié)點短路到地。 信號b固定在邏輯0。 a=1，b=1時，c=0。 注意：輸入為其它情況時，沒有錯誤發(fā)生。缺陷：故障：錯誤：4.2 功能測試與結構測試結構測試通過分析被測電路結構確定測試輸入測試輸入可通過某一算法計算得出測試時間相對功能測試短功能測試根據(jù)被測電路的功能確定測試輸入測試輸入通過真值表確定產(chǎn)生測試輸入數(shù)目隨輸入管腳數(shù)目呈指數(shù)增長測試時間長4.3 故障模型的級別寄存器傳輸級別 固定故障、橋接故障、延遲故障晶體管級 開路故障、短路故障其它模型 靜態(tài)電路缺陷4.3 故障模型的級別固定故障（Stuck at fault）: 相應的邏輯故障由一個固定的邏輯信號（邏輯0或1）組

3、成,標記為sa0或sa1.橋接故障(Bridging fault)： 兩個信號線之間的短路通常會引起一個新的邏輯功能，這種短路就是橋接故障。4.3 故障模型的級別延遲故障（Delay fault）: 這些故障導致電路的組合延遲超過了時鐘周期。具體的延遲故障有傳輸故障、門延遲故障、線延遲故障等。4.3 故障模型的級別開路故障（open fault）： 由于連線斷開而引起的故障。連線可能包括信號線、電源線、地線。短路故障(short fault) ： 由于連接了不應該被連接的點而引起的故障。包括連接到電源、地、其它信號。4.4 故障模型術語表Assertion FaultsBehavioral F

4、aultsBranches FaultsBridging FaultsBus FaultsCross-point FaultsDefect-Oriented FaultsDelay Faults4.4 故障模型術語表Functional FaultsGate-Delay FaultsHyperactive FaultsInitialization FaultsInstruction FaultsIntermittent FaultsLine-Delay FaultsLogical Faults4.4 故障模型術語表Memory FaultsMultiple FaultsNon-classica

5、l FaultsOscillation FaultsParametric FaultsPath-delay FaultsPattern Sensitive FaultsPermanent Faults 4.4 故障模型術語表Physical FaultsPin FaultsPLA FaultsPotentially Detectable FaultsQuiescent Current FaultsRace FaultsRedundant FaultsSegment-Delay Faults4.4 故障模型術語表Structural FaultsStuck-at FaultsStuck-open

6、 and Stuck-short FaultsTransistor FaultsTransition FaultsUntestable Faults4.5 單固定故障（SSF）4.5.1 故障等價4.5.2 單固定故障的等價4.5.3 故障壓縮4.5.4 故障支配和檢測點定理電路信號節(jié)點固定為邏輯值0或1。單固定故障的3個特征： 只有一條線是有故障的；2. 故障線永遠是0或1；3. 故障可以是1個門的1個輸入或輸出；4.5 單固定故障某一電路信號節(jié)點固定為邏輯值0或1。有固定1 故障（s-a-1，sa1）和固定0故障（s-a-0，sa0）兩種。單固定故障的3個特征： 1. 只有一條線是有故障的

7、； 2. 故障線永遠是0或1； 3. 故障可以是1個門的1個輸入或輸出；4.5 單固定故障4.5 單固定故障4.5 單固定故障EX：4.5 單固定故障4.5.1 故障等價 考慮一個帶有n個輸入變量的單輸出組合電路。將輸出函數(shù)記為f0(V)，V是一個n位布爾矢量?？紤]兩個故障：故障1和故障2，故障1的輸出為f1(V)，故障2的輸出為f2(V)，若表明兩個故障函數(shù)一致，故障1和故障2等價。4.5.1 故障等價一個布爾電路的兩個故障，如果它們變換電路使兩個故障電路有相同的輸出函數(shù)，那么這兩個故障就稱為等價的。等價故障也成為不可分辨的故障，它們有完全一樣的測試集。不可分辨條件的數(shù)學表達式: 4.5.1

8、 故障等價f0(a,b,c)=d+c=ab+c;Fault 1:A s-a-0 : f1(a,b,c)=c;Fault 2:B s-a-0: f2(a,b,c)=c;故，F(xiàn)ault 1 和 fault 2 等價；4.5.2 單固定故障的等價一個n線的電路有2n個單固定故障，因此，就有2（n2-n）個故障對。故障對可通過不可分辨條件進行壓縮。在單個布爾門的故障中確定的等價性，可應用于任意大的電路。4.5.2 單固定故障的等價4.5.2 單固定故障的等價4.5.3 故障壓縮電路中所有故障的集合可以劃分成若干個等價的子集，每個等價集中的故障相互等價。等價集將故障分成不相交的子集，因為如果一個故障出現(xiàn)

9、在兩個等價集中，那么這兩個集合可以合并為一個等價集。從每一個等價集中選擇一個故障的過程稱為故障壓縮。4.5.3 故障壓縮選擇的故障形成的集合稱為等價壓縮集。產(chǎn)生等價壓縮集的過程稱為等價故障壓縮。4.5.3 故障壓縮對下圖所示電路進行故障壓縮4.5.3 故障壓縮4.5.3 故障壓縮對下圖所示電路進行故障壓縮4.5.3 故障壓縮4.5.3 故障壓縮 EX：利用故障等價壓縮故障，并確定單固定故障下的測試輸入矢量集合。4.5.4 故障支配和檢測點定理故障等價要求對n輸入門考慮n+2個固定故障。如果故障F1的測試集能檢測另一個故障F2，就稱F2是F1的支配故障。這兩個故障也稱為對于F1的測試集“條件等價

10、”。當兩個故障F1和F2互相支配時，則它們等價。4.5.4 故障支配和檢測點定理一個可供選擇的故障壓縮形式是支配故障壓縮，可以從等價壓縮集中進一步消除支配故障。支配故障壓縮規(guī)律： 1. 一個n輸入布爾門需要n+1個單固定故障來模擬； 2. NOT門的輸出故障、非反向緩存器以及連線都可以移走，只要輸入端得兩個故障都保留。對扇出沒有壓縮的可能。4.5.4 故障支配和檢測點定理支配故障壓縮規(guī)律： 3. 對門的故障進行壓縮，門的輸出故障可以消除，每個輸入保留一個類型的故障（AND和NAND是s-a-1；OR和NOR是s-a-0），并在任意一個輸入保留另一個類型的故障（AND和NAND是s-a-0；OR

11、和NOR是s-a-1）。4.5.4 故障支配和檢測點定理沒有扇出電路的故障檢測：一個沒有扇出的電路，如果一個測試集能夠檢測所有初始輸入的所有單固定故障，那么它一定能夠檢測這個電路的所有單固定故障。檢測點：一個僅包含布爾門的組合電路的初始輸入和扇出分支稱為檢測點。檢測點為支配故障壓縮提供了一個初始集。4.5.4 故障支配和檢測點定理檢測點理論：一個測試集如果能檢測一個組合電路的檢測點的所有單固定故障，那么它就可以檢測這個電路的所有固定故障。故障支配和檢測點方法應用時有一定限制。因此，在實際中等價故障壓縮更普遍，經(jīng)常被推薦使用。4.5.4 故障支配和檢測點定理4.5.4 故障支配和檢測點定理4.6 多固定故障（MS