Введение к работе
з .
Ахтуалъностъ работы. Развитие средств ; электронной
вычислительной техники, связи и управления производственными
.:-процессами на современном этапе. тесно связано с прогрессом в
; области микроэлектроники, т.к. именно характери стики микросхем в
"значительной' У степени 'определяют показатели устройств в
целом.Возрастаиие уровня,слоясности БИС 'и СБИС сопровождается
ростом' требований к качеству их проектирования и изготовления,
У надежности в эксплуатации,'что вызывает; повышенный интерес к
У методам и средствамдиагностики изделий микроэлектроники.Задачи
У диагностики .;. сегодня .'можно рассматривать лишь . в тесном
'..;взаішодействий с задачами разработки , И эксплуатации систем
; автсвИїатіїЗирсвшшсго' ..проекіироваїїня ' (САПР) соответствующего
назначения из — за віісркях требований к качеству и- времени
'.'; проектирования современных сложнофункционачьных СБИС.
* \ Существуіот . две'- основные.'" стадии проверки микросхем: ;' тестирования; СБИС как законченных изделий (на этапе серийного V. выпуска) и тестирования в составе комплексной системы (например, ';'_'. печатной; платы).Если на^ первой стадии запреты на тестирование ., могут находиться в допустимых границах из-за высокой серийности "У изделий,: то на. второй стадии обеспечить'приемлемое качество ^диагностики практически невозможно при отсутствии у потребителя :."'. специалыгах средега; тестирования.
Г-:у';л"-;,'Примёи.ёийв;:\»нёлиних"-\среАсгв контроля цифровых СБИС
...широко распространено, но высокая сложность и стоимость таких
У систем У ^заставляют';,,; исхвл»* другие У' способы проверки
> микроехем.Одним У из '' альтернативных вариантов является
;./ . самотестирование.х т.е. обеспечение всех необходимых процедур
.. внутренними / средствами микросхемы, без использования внешних
аппаратных . срёдсгв.Главной предпосылкой обеспечения
'.".'самотестирования является сочетание методов кошралепригодного
проектирования с 'декомпозицией схем на легко тестируемые
модули, генерацией эффективных тестов it анализом тестового
отклика.Наибольший интерес представляет полное г.нуїрешіее
самотестирование, когда обмен' микросхемы г. внешними устройствами сводится к подаче сигнала на начало тестирования и получению ответа годен/не годен.Исследования в области автоматизированного проектирования самотестнруемых СБИС проводятся во многих научных центрах за рубежом и в России, но оптимальных методов, позволяющих сочетать эффективность функционирования введенных в проект средств самотестирования и минимальные затраты на проектирование СБИС, в настоящее время не разработано.Основными недостатками существующих методов являются деградация характеристик проектируемой микросхемы, увеличение аппаратной избыточности на кристалле, функциональная несовместимость с внешними средствами тестирования.В связи с этим задача комплексной разработки оптимальных методов самотестирования и средств, обеспечивающих реализацию данных методов в составе САПР, является актуальной.
Цель работы. Целью диссертационной работы является
разработка эффективных методов и средств контролепрмгодного
проектирования СБИС, с полным внутренним самотестированием на
основе Математических моделей и алгоритмов, позволяющих оценить
характеристики проектируемых СБИС и осуществіпь
автоматизированный синтез средств самотестирования в соответствии с разработанными методами.
Задачи исследования. Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:
—исследование влияния структурной иерархической
конфигурации. используемой в методах обеспечения
контролепригодности со сканированием, на время тестирования и аппаратную избыточность проектируемой СБИС;
—разработка методов реализации полного внутреннего
самотестирования . СБИС, совместимых со стандартным
диагностическим интерфейсом JTAG; - . .
—исследование зависимости минимальной длины
псевдослучайного теста комбинационной части СБИС от структурных и функциональных особенностей, разработка средств оценки длины теста;
.у-^-/-;-'-iv-- ;,.- .. ; ^.v^sy; v.: ,.',';." ;' '
"'-.- —разработка . средств ; автоматизированного синтеза средств самотестирования на основе форма\ьных методов, позволяющих реализовать алгоритм синтеза на языке высокого уровня.
. Методы ' исследования.^^ решения поставленных задач в работе используются элементы теории множеств, методы локального поиска я оптимизации, методы .имитационного моделирования, методы формальной семантики языков высокого уровня.
Научная навизиа.К основным научным результатам, представленным в диссертационной работе и выносимым на защиту, относятся:
проведен анализ влияния структурной конфигурации ценен сканирования На характеристики проектируемой СБИС- предложен вариант их оптимизации с учетом иерархии схемы, обеспечивающий уменьшение времени тестирования последовательностей .; части СБИС при минимальной аппаратной избыточности:
исследовано влияние функциональных и структурных параметров комбинационных СБИС на длину псевдослучайного теста, предложена методика ее определения, обеспечивающая сокраіцение времени тестирования комбинационной части СБИС на 20 —-10% при покрытии неисправностей 90%;
—разработана -подсистема оценки мишшачыюй - длины псевдослучайного теста на основе структурного описания тестируемой схемы, реализующая разработанную методику;
—разработана система структурного синтеза самотсстируемых СБИС, в которой использован новый подход к описанию стратегии введения средств самотестирования с помощью комбинации стандартных операторов и нестандартных расширений VIJDL;
— с помощью разработанных программных средств проведен
анализ и синтез схем различной функппоналыюй сложности,
выполнено проектирование СБИС Быстрого преобразования
Адамара; применение предлагаемых методов позволило при
незначительных аппаратных затратах (около 5%) и снн/кеннн
'быстродействия не более чем на 4—6% обеспечить вероятность обнаружения неисправностей около 90%.
Практическая ценность.На основе предложенных в работе ; методов разработано лингвистическое и программное обеспечение специализированной САПР ' ARSYNAS,-; с: помощью ' которого осуществлено введение средств самотестирования в СБИС Быстрого преобразования Адамара.Применение данной САПР и предложенной методики проектирования позволило : оптимизировать структуру ' встроенных : средств самотестирования;' ." уменьшить. время тестирования СБИС и затраты, .на реализацию проекта, обеспечить совместимость со средствами диагностического интерфейса JTAC'
На защиту выносится: '['У..--:; V'-V .'.'.','УУ, У- "' '-:',',/'
— общий подход к проектированию іфедств самотестирования «> ' сканированием, - ,; ,;- основанный. j ';-''''.»а ;':;%" : децентрализотанном *"' самотестировании с разделением цепей сканирования;;'. ;; .- ;
—способ , ^интеграции: аппаратных -їусредсгв."' встроенного, самотестирования со средствами интерфейса JTAG; > '„':;' ,- ,,,,і -'.'У
—теория .; оценки;, .дли последовательности і комбинационной; части ; СБИС на : основе структурного описания тестируемой схемы;;.?; /AV" -; ">' ".'.' .;.,, '/.>}:.,'
—методика использования средств языка ДТТОЬ'и-нестшідартньїх > расширений VHDL ...для описания 'стратегии Синтеза средств самотестирования;.. ; ;.;,'/, ':. .,-'.' -,.':'/' г У, ..'''. ?/-."'. '''-.г'У.'-У-У'-^'*' V?'.i V
—программные; ..средства структурного ;'<мга«за "..средств самотестирования со сканированием на основе языка VHpL; - '-;
—результаты оценки целесообразности; проектирования , СБИС, '-_'
Быстрого Преобразования Адамара по предложенным методам«и
".средствам. .-..;;' "'''.'.';.' :'.';': ,"[ :.', У'У-У : У\-::'. У'- '-'" '","„'-<'
Апробация результатов.Результаты диссертационной работы
докладывались и обсуждались ; на .-50—й научной сессии *
Всероссийского радиотехнического общества имени А.С.Попова,
посвященной- дню Радію.(г. Москва, .1995) иу на Второй
Всероссийской / - научно—технической У'-;, конференции с ;.
международным участием "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Дивноморское, 1995).
.Публикации.По теме диссертация опубликовано 5 печатных рабог, в том числе 3 статьи и 2 тезиса докладов научно-технических конференций.
Структура и объем диссертации.Диссертация изложена на 166 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков па 21 странице її состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и двух приложении.Библиография включает fii наименований.
