Введение к работе
Актуальность темы
Современное развитие микроэлектроники характеризуется двумя тенденциями : постоянным уменьшением геометрических размеров изделий и ростом их сложности. Это приводит к резкому усложнению процесса диагностирования микроэлектронной аппаратуры (МЭА). Традиционный подход к осуществлению диагностирования, базирующийся на концепции создания преимущественно внешней по отношению к объекту подсистемы диагностирования, испытывает все возрастающие трудности, становясь в ряде случаев принципиально неприменимым. В этих условиях возрастает актуальность разработки и использования новых методов решения задачи диагностирования МЭА, основанных на методах обеспечения тестопригодности и самотестируемости СБИС и МЭА. Эффективное решение в этой области должно обеспечивать масштабируемость системы диагностирования при переходе с уровня компонентов (СБИС) на уровень систем (МЭА), стандартизацию способов доступа к разнородным средствам обеспечения диагностируемости, а также выравнивание технического уровня системной логики МЭА и средств, используемых для ее диагностики. Всем этим требованиям отвечает методология обеспечения тестопригодности, предлагаемая системой международных стандартов IEEE 1149.x.
Современный период развития отечественной микроэлектроники характеризуется расширением применения зарубежных СБИС и ультра-СБИС. Это означает, что в отечественной МЭА возникают потребности и возможности совместного использования отечественной и импортной элементной базы. При этом возможности эффективного построения надежной МЭА в значительной степени определяются совместимостью отечественных и импортных СБИС, в том числе по критериям и правилам тестопригодности, что обуславливает актуальность темы диссертации.
Техническая актуальность разработки отечественной версии комплекса средств поддержки обеспечения тестопригодности определяется несколькими моментами :
отсутствием отечественного аналога разработанной системы;
высокой стоимостью и отсутствием методической поддержки зарубежных программно-аппаратных комплексов, решающих схожие задачи ;
значительными техническими проблемами и высокой стоимостью реализации тестирования современной МЭА в условиях применения только традиционных методов, основанных на обеспечении прямого физического доступа к тестовым точкам.
Цель и задачи работы
Целью диссертационной работы является исследование методов построения тестопригодных микроэлектронных систем и разработка подсистемы САПР тестопригодного проектирования СБИС и МЭА.
В ходе выполнения работы ставились и решались следующие задачи :
-
Совместный анализ структуры современной МЭА и задач ее тестирования.
-
Анализ существующих методов к стандартов обеспечения тестопригодности.
-
Разработка алгоритмического обеспечения синтеза тестов тестопригодных ТЭЗов МЭА.
4. Разработка функциональной и структурной моделей
подсистемы САПР обеспечения тестопригодности (ПСОТ) СБИС и
МЭА.
5. Разработка программно-аппаратного комплекса средств ПСОТ.
6. Разработка проекта системы обеспечения тестирования и
мониторинга ТЭЗов МЭА на основе методологии JTAG.
Методы исследования
В ходе выполнения работы использовались методы технической диагностики, теория множеств, теория графов, методы структурного программирования.
Научная новизна результатов работы
Применительно,к решению задачи-синтеза'тестов разработана методика перехода от традиционной схемотехнической модели тестопригодного ТЭЗа МЭА, имеющей квадратичную сложность от его размера, к специализированной модели, сложность которой растет линейно от размера ТЭЗа.
Разработан алгоритм тестирования межсоединений JTAG-тестопригодных ТЭЗов МЭА, обеспечивающий минимальную по сравнению с известными аналогами длину теста при сохранении его диагностических способностей.
Показана возможность и разработан метод построения полного теста обрывов межсоединений полностью JTAG-тестопригодного ТЭЗа МЭА при отсутствии информации о структуре его рабочих межсоединений (известны лишь типономиналы установленных JTAG-СБИС и порядок их объединения в структуру граничного сканирования ТЭЗа).
Разработаны функциональная и структурная модели подсистемы САПР обеспечения тестопригодности (ПСОТ) СБИС и МЭА в соответствии с требованиями международного стандарта IEEE 1149.1 (JTAG).
Практическая значимость и результаты внедрения работы
Практическая значимость работы состоит в том, что в ходе ее выполнения впервые разработана отечественная версия комплекса средств ПСОТ, ориентированного на обеспечение тестопригодности СБИС и МЭА. В его состав входят :
программа экспресс-оценки различных конструктивных решений встроенных в СБИС средств обеспечения тестопригодности, с использованием которой была показана целесообразность применения JTAG-средств обеспечения тестопригодности в современных отечественных БМК ;
специализированный тестер ТЭЗов МЭА, осуществляющий автоматическое построение полного теста и диагностику неисправностей межсоединений структурно описанного JTAG-тестопригодного ТЭЗа ;
- оригинальная система методического обеспечения тестопри-
годного проектирования и тестирования МЭА.
Помимо этого в процессе выполнения диссертационной работы был предложен проект системы обеспечения тестирования и мониторинга ТЭЗов МЭА ответственного применения, основанной на использовании разработанной автором в среде стандартного САПР Cadence библиотеки макроблоков. Библиотека ориентирована на поддержку методологии JTAG и включает спецконтроллер, а также систему многофункциональных регистров, интегрируемых на уровне ТЭЗа и/или на уровне СБИС.
Результаты диссертационной работы применялись :
- при создании и тестировании печатных плат цифровой
аппаратуры передачи данных (НИИ «Такт», г.Пермь);
при разработке систем медицинской диагностики на базе персональных компьютеров (малое предприятие «Аист», г.Москва);
при разработке проекта отраслевого стандарта «Микросхемы интегральные. Обеспечение качества в процессе разработки. Требования к системе качества разработки и порядку ее аттестации» (ЦНИИ-22 МО РФ, г.Мытищи).
Средства созданной подсистемы САПР использовались :
- при оценке целесообразности применения средств
обеспечения тестопригодности в БМК, разрабатываемых и
производимых АО «Ангстрем» (г.Зеленоград);
- в учебном процессе МГИЭТ (ТУ) (г.Зеленоград).
На защиту выносятся:
Впервые разработанная отечественная подсистема САПР, обеспечивающая создание тестопригоднои МЭА, соответствующей требованиям стандарта IEEE 1149.1 (JTAG).
Алгоритм построения полного теста и диагностирования неисправностей межсоединений JTAG-тестопригодного ТЭЗа, формирующий тест минимальной по сравнению с известными аналогами длины при сохранении диагностических способностей теста.
Впервые предложенный метод построения полного теста
7 обрывов межсоединений JTAG-тестопригодного ТЭЗа при отсутствии информации—о —структуре—его —рабочих "межсоединений и диагностическая процедура, позволяющая локализовать эти обрывы с точностью до вывода JTAG-СБИС ТЭЗа.
Структура и объем диссертационной работы
Диссертационная работа содержит введение, три главы, заключение, список литературы (87 наименований) и приложение. Полный объем работы - 168 страницы, в том числе 15 таблиц и 53 рисунка.
Похожие диссертации на Разработка подсистемы САПР тестопригодного проектирования СБИС и МЭА
