[發明專利]一種故障診斷系統及方法

有效

• 申請號: 200910237064.2
• 申請日: 2009-11-03
• 公開（公告）號: CN101710359A
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 葉靖;胡瑜;李曉維
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

技術領域

本發明涉及大規模數字集成電路，尤其涉及一種集成電路故障診斷系統及方法。?

背景技術

近年來，隨著工藝尺度的不斷縮小，集成電路的設計開始步入深亞微米和超亞微米工藝階段。然而，雖然工藝尺寸的不斷縮小可以使得芯片的性能得到提升，但生產出來的芯片的缺陷密度也不斷增加，這使得量產學習過程變得更加復雜。對于集成電路生產廠商來說，為了使得芯片能夠更快的投入市場，從而為廠商謀取利潤，快速的量產學習是至關重要的。從20世紀60年代起，故障診斷在快速量產學習過程中便扮演著不可忽視的角色。?

故障診斷在不改變芯片硬件設計的基礎上，利用存在缺陷的芯片的失效響應，使用軟件的方法，對此芯片進行故障診斷，為進一步的物理故障分析提供高精確度高分辨率的故障候選位置，其中精確度指被診斷出來的真實故障數目占總的真實故障數目的百分比，而分辨率指平均多少個最終候選故障位置中有一個真實故障數目，前者的期望值為100％，即通過故障診斷可以發現所有的真實故障位置，后者的期望值為1，即每個最終候選故障位置都是一個真實的故障位置。?

故障診斷的主要方法分為兩類：原因-結果診斷方法和結果-原因診斷方法。原因-結果診斷方法根據使用的故障模型為每一個有可能發生故障的位置建立故障字典，在診斷過程中利用失效響應通過查閱故障字典，找到有可能引起失效的故障位置。然而，隨著電路集成度的增加，這種需要建立龐大的故障字典的診斷方法逐漸退出了故障診斷的舞臺。結果-原因診斷方法從失效響應出發，根據電路結構進行回推以縮小候選故障的數目，再配合特定的評估方法找到最有可能發生故障的位置，該方法是當今普遍使用和研究的診斷方法。?

傳統的故障診斷方法的不足主要表現在以下兩個方面：?

一、在傳統的故障診斷方法中，芯片被假設只有一個故障，然而隨著工藝尺寸的不斷縮小，實際芯片中往往可能存在多個故障，即單故障假設并不總是成立的。當多個故障存在時，故障之間有可能發生屏蔽和增強作用，如圖1a和圖1b所示。圖1a和圖1b中的電路有三個輸入abc，兩個輸出gh，輸入向量為abc(001)，無故障時輸出為gh(00)。如圖1a，當電路中只存在一個故障使得b的邏輯值變為1(b/1)，則該故障的效應只能通過路徑beh傳播到輸出h。若電路中還有另外兩個故障a/1和c/0存在，如圖1b，則b/1因為c/0的屏蔽作用而不能傳播到輸出h，而因為a/1的增強作用可以傳播到g，這便是多故障的屏蔽與增強作用。由于這種屏蔽與增強作用的存在，基于單故障假設的傳統故障診斷方法不能很好的診斷多故障情況。?

二、在傳統的故障診斷方法中，往往需要于對故障模型進行假設，然而，現有的故障模型并不能準確描述所有缺陷的行為，而且即使能夠準確的描述所有缺陷的行為，也不可能在找到真正的缺陷之前，預先知道應該選取什么樣的故障模型進行描述。因此，基于故障模型的傳統故障診斷方法不能很好的診斷未知故障模型的情況。?

為解決基于單故障假設以及基于故障模型假設的傳統診斷方法的這兩個不足，目前已有兩類可行方案。第一類方案通過增用特定的診斷向量以達到高精度的診斷結果，第二類方案仍采用已有的測試向量的失效響應，但通過使用不同于傳統診斷方法的診斷技術，得到精確的診斷結果。?

在第一類方案中，在測試階段結束并發現芯片中存在故障后，對這些已得到的失效響應進行分析，然后根據分析結果生成一些特定的具有診斷能力的向量，并將其再次加載到芯片上得到新的失效響應，最后通過分析這些新的失效響應得到更加準確的故障候選位置。由于和測試向量相比，這些特定的診斷向量，可以針對多種具體的故障模型生成，并能盡量減小多故障屏蔽和增強作用，因此擁有更高的診斷能力，使得這類方案的診斷結果往往具有高準確度和高分辨率。然而，由于對芯片再次加載診斷向量需要一定的開銷，因此在量產階段，生產廠商往往希望只利用測試向量的失效響應進行診斷，而不使用新的診斷向量。?