一種集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法及應(yīng)用。本發(fā)明通過使用二元判定圖來生成電路中每一個(gè)故障的所有測(cè)試矢量，并通過對(duì)測(cè)試矢量的選取，來獲得具有極小規(guī)模的電路測(cè)試集；在被測(cè)電路的內(nèi)建自測(cè)試中直接使用這種極小規(guī)模的電路測(cè)試集來對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試。本發(fā)明可以使內(nèi)建自測(cè)試達(dá)到100％的故障覆蓋率，同時(shí)在測(cè)試時(shí)間方面由于是使用了極小規(guī)模測(cè)試集，因此使測(cè)試時(shí)間有了很大地降低，可以使測(cè)試時(shí)間達(dá)到較小。因此，本發(fā)明提供的內(nèi)建自測(cè)試方法能有效地檢測(cè)集成電路中是否存在故障。
【專利說明】一種集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法及應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及一種集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法及應(yīng) 用。

【背景技術(shù)】
[0002] 在集成電路的設(shè)計(jì)與制造過程中，首先要確保電路的設(shè)計(jì)符合事先定義的產(chǎn)品功 能規(guī)范，其次在電路芯片的生產(chǎn)過程中的缺陷和誤差等可能導(dǎo)致部分產(chǎn)品中存在故障，針 對(duì)此類問題而進(jìn)行的檢測(cè)過程稱為電路測(cè)試。
[0003] 在電路測(cè)試的早期，測(cè)試過程往往被安排在芯片設(shè)計(jì)和制造過程之后。測(cè)試工程 師通過使用電路的功能與結(jié)構(gòu)，并結(jié)合一定的測(cè)試算法來制定產(chǎn)品的測(cè)試方案。隨著電路 集成度和復(fù)雜度的不斷增加，而電路的外部管腳卻又非常有限，這導(dǎo)致外部測(cè)試設(shè)備對(duì)于 電路內(nèi)部的可控制能力和可觀測(cè)能力下降，測(cè)試生成和故障模擬都面臨著困難，從而極大 地增加了測(cè)試的難度和成本。因此，為了解決電路的測(cè)試問題，需要人們?cè)谠O(shè)計(jì)電路的同時(shí) 就考慮電路的測(cè)試問題，即進(jìn)行電路的可測(cè)性設(shè)計(jì)。可測(cè)性設(shè)計(jì)除了在設(shè)計(jì)電路的結(jié)構(gòu)時(shí) 盡量采取有利于測(cè)試的方案，還經(jīng)常將一些具有測(cè)試用途的結(jié)構(gòu)加入到電路中，這樣不僅 可以改善電路的可測(cè)性，還可以減小總的測(cè)試成本。目前，可測(cè)性設(shè)計(jì)已成為大規(guī)模集成電 路設(shè)計(jì)中的必不可少的一個(gè)重要手段。
[0004] 內(nèi)建自測(cè)試（Built-InSelf-Test，BIST)就是一種可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)，它能夠最大 限度地把測(cè)試過程集成在芯片內(nèi)部，同時(shí)支持芯片的全速測(cè)試（即在電路的工作時(shí)鐘頻率 下進(jìn)行的測(cè)試）。內(nèi)建自測(cè)試的基本思想是使被測(cè)電路自己生成能檢測(cè)電路中的故障的測(cè) 試矢量，而不是要求通過外部的測(cè)試設(shè)備來生成并施加測(cè)試向量。因此，內(nèi)建自測(cè)試必須有 附加的額外電路，它通常由如下三部分組成：測(cè)試矢量生成器、測(cè)試響應(yīng)分析器和測(cè)試控制 器。測(cè)試矢量生成器主要完成測(cè)試矢量的產(chǎn)生，測(cè)試響應(yīng)分析器主要完成被測(cè)電路響應(yīng)的 壓縮和比較，測(cè)試控制器完成整個(gè)測(cè)試過程的控制。測(cè)試矢量生成器所產(chǎn)生的測(cè)試向量在 時(shí)鐘脈沖的作用下施加到被測(cè)電路上；為了減少測(cè)試響應(yīng)數(shù)據(jù)所占用的存儲(chǔ)空間和便于分 析，常常將響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，測(cè)試響應(yīng)分析器就是把測(cè)試響應(yīng)數(shù)據(jù)壓縮成特征符號(hào)并進(jìn) 行比較。
[0005] 內(nèi)建自測(cè)試具有如下的優(yōu)點(diǎn)：⑴可以進(jìn)行全速測(cè)試，即在電路的工作時(shí)鐘頻率 下進(jìn)行測(cè)試，因此可以檢測(cè)電路在實(shí)際工作條件下所存在的故障；（2)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的 在線測(cè)試，這一點(diǎn)對(duì)可靠性要求較高的系統(tǒng)具有很好的實(shí)際意義；（3)減少了對(duì)昂貴的測(cè) 試儀器的依賴性。
[0006] 對(duì)內(nèi)建自測(cè)試的設(shè)計(jì)，達(dá)到較高的故障覆蓋率和較短的測(cè)試時(shí)間，是人們?cè)趦?nèi)建 自測(cè)試的研宄方面一直追求的目標(biāo)。而且，現(xiàn)有的電路內(nèi)建自測(cè)試方法較難達(dá)到較高的故 障覆蓋率（例如100%的故障覆蓋率）或者需要較長的測(cè)試時(shí)間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種集成電路的內(nèi)建自 測(cè)試方法。本發(fā)明通過使用二元判定圖來生成電路中每一個(gè)故障的所有測(cè)試矢量，并通過 對(duì)測(cè)試矢量的適當(dāng)選取，來獲得具有極小規(guī)模的電路測(cè)試集，之后，在內(nèi)建自測(cè)試中直接使 用這種極小規(guī)模測(cè)試集來對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試，從而提供了一種具有100%的故障覆蓋率和較 短測(cè)試時(shí)間的內(nèi)建自測(cè)試方法。
[0008] 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供所述集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法的應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明在后面的闡述中使用了一些約定與術(shù)語，為清晰起見，下面對(duì)它們先進(jìn)行 說明：
[0010] (1)由于電路測(cè)試的一個(gè)主要目的是確定集成電路中是否存在故障，因此在測(cè)試 之前需要建立電路中故障的物理模型。故障通常是指一個(gè)電路元件的物理缺陷，它可以使 這個(gè)元件的功能失效，也可能不失效。本發(fā)明所針對(duì)的故障類型主要是固定型故障（s-a-0 和s-a-1)。一個(gè)固定型故障是假定電路中的一條信號(hào)線的值是固定不變的，無論電路輸入 取什么值，該信號(hào)線的取值不變。若一個(gè)信號(hào)線的值固定在邏輯低電平上，則稱之為固定〇 故障（記為s-a-0);若一個(gè)信號(hào)線的值固定在邏輯高電平上，則稱之為固定1故障（記為 s-a-1)。由于電路元件的損壞，連線的開路等這些故障都可以用固定型故障模型較準(zhǔn)確地 描述出來，因此固定型故障模型在實(shí)際中的應(yīng)用非常普遍。
[0011] ⑵電路的原始輸入信號(hào)線，是指在電路中不接受電路內(nèi)部任何信號(hào)的這種信號(hào) 線；電路的原始輸出信號(hào)線，是指電路中可以將信號(hào)送到電路外部進(jìn)行測(cè)量的這種信號(hào)線。
[0012] (3)可以把電路中的一個(gè)信號(hào)線稱為一個(gè)結(jié)點(diǎn)。
[0013] (4)電路的一個(gè)輸入矢量是在電路的每個(gè)原始輸入端所施加的輸入值所組成的一 個(gè)矢量；電路的一個(gè)測(cè)試矢量是指能夠檢測(cè)電路中的某個(gè)故障（例如s-a-0或s-a-1)的電 路輸入矢量；電路的一個(gè)測(cè)試集是指能夠檢測(cè)電路中所有信號(hào)線的s-a-0故障和s-a-1故 障的所有測(cè)試矢量所構(gòu)成的集合。
[0014] (5)正常電路是指無故障電路，這種電路中無故障。被測(cè)電路是指被檢測(cè)的電路， 這種電路中可能有故障，也可能無故障。
[0015] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法，包括如 下步驟：使用二元判定圖來生成電路中每一個(gè)故障的所有測(cè)試矢量，并通過對(duì)測(cè)試矢量的 選取，來獲得具有極小規(guī)模的電路測(cè)試集；在被測(cè)電路的內(nèi)建自測(cè)試中直接使用這種極小 規(guī)模的電路測(cè)試集來對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試。
[0016] 所述的二元判定圖是一種有一個(gè)根結(jié)點(diǎn)的有向圖；對(duì)一個(gè)二元判定圖，其表達(dá)式 為G= (V，E)，V表示圖中全部結(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的集合，E表示圖中的全部邊所構(gòu)成的集合；二元 判定圖中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)由如下三部分組成：一個(gè)值域、分別指向兩個(gè)子結(jié)點(diǎn)（后繼結(jié)點(diǎn)）的兩 個(gè)指針域。結(jié)點(diǎn)有如下兩種類型：非終結(jié)點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)。終結(jié)點(diǎn)也稱為葉子結(jié)點(diǎn)，它的值域的 取值（也稱為屬性值）為〇或1 ;它的指向后繼結(jié)點(diǎn)的兩個(gè)指針域的值都為零指針（即NULL 指針）。非終結(jié)點(diǎn)的屬性值為一個(gè)給定的邏輯布爾變量（例如Xi)，它的兩個(gè)指針域分別指 向它的兩個(gè)子結(jié)點(diǎn)。二元判定圖中邊的集合E是由從父結(jié)點(diǎn)指向子結(jié)點(diǎn)的連接所組成。
[0017] 例如，對(duì)布爾函數(shù)g =X1Xfx3，它的真值表如表1所示，它的二元判定圖如圖1所 不O
[0018] 表1布爾函數(shù)g的真值表
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法，其特征在于包括如下步驟：使用二元判定圖來生 成電路中每一個(gè)故障的所有測(cè)試矢量，并通過對(duì)測(cè)試矢量的選取，來獲得具有極小規(guī)模的 電路測(cè)試集；在被測(cè)電路的內(nèi)建自測(cè)試中直接使用這種極小規(guī)模的電路測(cè)試集來對(duì)電路進(jìn) 行測(cè)試。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法，其特征在于：所述的內(nèi)建自測(cè) 試的結(jié)構(gòu)包括依次連接的模式產(chǎn)生器、響應(yīng)壓縮器和比較器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法，其特征在于：所述的模式產(chǎn)生 器的實(shí)現(xiàn)方法是把具有極小規(guī)模的測(cè)試集中的測(cè)試矢量固化在只讀存儲(chǔ)器ROM中，或者事 先保存在隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中；在進(jìn)行電路的測(cè)試時(shí)按順序?qū)⑺鼈冏x出，并送到被測(cè)電路的 輸入端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法，其特征在于：所述的響應(yīng)壓縮 器是使用多輸入線性移位寄存器來實(shí)現(xiàn)，即在一般的線性反饋移位寄存器的基礎(chǔ)上增加一 個(gè)外部輸入，并據(jù)此獲得線性反饋移位寄存器的特征多項(xiàng)式的具體形式；當(dāng)對(duì)線性反饋移 位寄存器施加輸入數(shù)據(jù)流時(shí)，根據(jù)它的特征多項(xiàng)式的特性來計(jì)算出線性反饋移位寄存器的 輸出數(shù)據(jù)流和余數(shù)，將該余數(shù)作為特征值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法，其特征在于：所述的測(cè)試矢量 通過如下步驟得到：對(duì)給定的被測(cè)電路，根據(jù)該電路的結(jié)構(gòu)，建立正常電路所對(duì)應(yīng)的二元判 定圖；對(duì)正常電路中的一個(gè)給定信號(hào)線注入一個(gè)故障，獲得故障電路，并建立故障電路所對(duì) 應(yīng)的二元判定圖；對(duì)正常電路與故障電路所對(duì)應(yīng)的這兩個(gè)二元判定圖進(jìn)行異或操作，獲得 一個(gè)測(cè)試二元判定圖；找出該二元判定圖中從根結(jié)點(diǎn)到屬性值為1的終結(jié)點(diǎn)的所有路徑， 每一個(gè)這種路徑上的邊所對(duì)應(yīng)的變量取值就為該故障的測(cè)試矢量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法，其特征在于：所述的具有極小 規(guī)模的電路測(cè)試集，通過如下步驟得到：對(duì)能檢測(cè)電路故障的測(cè)試矢量按照所定義的屬于 關(guān)系進(jìn)行選取，并通過進(jìn)行相關(guān)的操作與處理，來獲得被測(cè)電路的具有極小規(guī)模的測(cè)試集。
7. 權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的集成電路的內(nèi)建自測(cè)試方法的應(yīng)用，其特征在于：所 述的內(nèi)建自測(cè)試方法用于檢測(cè)集成電路中的固定型故障。
【文檔編號(hào)】G01R31/28GK104515950SQ201510014547
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2015年1月12日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月12日
【發(fā)明者】潘中良, 陳翎 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)