本文關(guān)鍵詞：基于優(yōu)化ATPG的可測試性設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：自動測試模式產(chǎn)生(Automatic Test Pattern Generation:ATPG)技術(shù)在針對芯片制造缺陷的生產(chǎn)測試中得到廣泛應(yīng)用。ATPG作為測試向量的生成工具,它能根據(jù)輸入的故障模型,生成簡潔、高覆蓋率的測試向量(Test Vectors)。但是傳統(tǒng)的基于結(jié)構(gòu)化搜索的ATPG算法,如果要提高測試故障覆蓋率,需要對電路進行大量的試探性的反復(fù)回溯搜索,這樣就要耗費大量冗余時間,使得測試成本非常昂貴。而本文提出基于代數(shù)公式的二叉判決圖和布爾可滿足性SAT這兩種算法能有效壓縮測試時間,它通過將門級電路模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)學邏輯,用求解命題邏輯的代數(shù)問題,來達到快速遍歷的目的,這樣既能解決冗余回溯搜索的時間過長問題,又能提高覆蓋率。但對于單純基于布爾可滿足性SAT的算法,由于是以整個變量空間的回溯搜索為基本框架,所以搜索空間很大,時間復(fù)雜度較高,會導(dǎo)致算法超時。因為搜索空間越大,就需要越多的回溯搜索時間,特別是對于未知的故障時間將更長。而那些只基于二叉判決圖BDD的算法又在構(gòu)造二叉判決圖BDD時可能導(dǎo)致內(nèi)存溢出等棘手問題,為改善上述缺陷,本文又提出一種不同于遍歷式搜索的啟發(fā)式策略,用增量的方法盡早識別出不可測故障,節(jié)省不必要的搜索判定時間。這種二叉判決圖BDD與可滿足性SAT相混合的一種代數(shù)方法,采用布爾差分方程的思想,有效發(fā)揮BDD和SAT的各自在時間和空間上的優(yōu)勢,在結(jié)點數(shù)上做閥值判斷,做啟發(fā)式策略進行算法的互相切換、替代運行。同時避免了在設(shè)計BDD時會出現(xiàn)的內(nèi)存溢出問題和SAT算法超時問題。本研究采用BDD算法的工具開發(fā)包CUDD和SAT操作的工具包Zchaff,編寫了C++語言代碼在基準電路上實現(xiàn)了上述混合算法的仿真驗證和應(yīng)用分析,通過和其他算法的數(shù)據(jù)對比,發(fā)現(xiàn)這種使用智能啟發(fā)式策略的混合算法比傳統(tǒng)的搜索算法或者單一的SAT算法在測試運行時間、回溯次數(shù)、故障傳遞路徑、內(nèi)存占有率上性能都有大幅提升,還能提高ATPG工具生成向量的效率。通過該算法在Tetra MAX工具平臺上的實踐驗證,證明該智能式策略能預(yù)先識別冗余故障、不可測故障,又能對難測故障的搜索樹進行有效修剪,刪除將導(dǎo)致失敗的路徑和節(jié)點賦值模式,使測試生成過程的回溯次數(shù)最少,提高了測試生成速度和ATPG的處理效率。最后分析了實驗結(jié)果和算法的先進性,總結(jié)了本人在該算法設(shè)計與實現(xiàn)上的主要工作,梳理了算法的創(chuàng)新點和實用性,并對下一步的繼續(xù)研究工作進行了說明,展望了半導(dǎo)體測試將在系統(tǒng)復(fù)雜度、模塊間的同步等方面遇到的挑戰(zhàn)以及測試技術(shù)的研究趨勢。
【關(guān)鍵詞】：可測性設(shè)計 代數(shù)方法 二叉判決圖 可滿足性 自動測試模式生成 故障覆蓋率 測試模式
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN407
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究的背景與意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 測試技術(shù)挑戰(zhàn)12-13
• 1.2.2 半導(dǎo)體測試產(chǎn)業(yè)的困難13
• 1.2.3 傳統(tǒng)ATPG測試生產(chǎn)算法的局限13-14
• 1.3 研究任務(wù)14-15
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 基于ATPG的芯片測試介紹17-36
• 2.1 芯片故障模式17-18
• 2.2 芯片基本測試原理與可測試性設(shè)計18-21
• 2.3 ATE測試介紹21-26
• 2.3.1 ATE測試向量22-23
• 2.3.2 ATPG簡介23-25
• 2.3.3 EDA工具自動生產(chǎn)向量Partten25-26
• 2.4 ATPG測試向量生成的設(shè)計在芯片中的應(yīng)用26-28
• 2.4.1 自動測試模式生成(ATPG)技術(shù)26-27
• 2.4.2 ATPG生成中的問題處理27-28
• 2.5 ATPG的應(yīng)用以及主要算法介紹28-33
• 2.5.1 ATPG技術(shù)的應(yīng)用過程28
• 2.5.2 ATPG的主要過程28-30
• 2.5.3 基于搜索方法的ATPG三種算法30-33
• 2.6 ATPG代數(shù)方法及相關(guān)定義33
• 2.7 兩種代數(shù)公式算法的基礎(chǔ)介紹33-35
• 2.7.1 二叉判決圖（BBD）33-34
• 2.7.2 可滿足性(SAT)34-35
• 2.8 本章小結(jié)35-36
• 第三章 基于可滿足性SAT的ATPG應(yīng)用36-44
• 3.1 芯片的故障模型36-38
• 3.2 布爾可滿足性SAT方法簡介38
• 3.3 總體流程38-40
• 3.4 建立模型40
• 3.5 基于SAT的ATPG方法的其他應(yīng)用40-42
• 3.6 基于SAT的ATPG方法優(yōu)點42-44
• 第四章 結(jié)合BDD與SAT的ATPG產(chǎn)生方法44-54
• 4.1 基于布爾方程的ATPG代數(shù)方法44-45
• 4.2 結(jié)合BDD與SAT的測試產(chǎn)生方法45-53
• 4.2.1 基于BDD和基于SAT的測試產(chǎn)生算法45-49
• 4.2.2 兩種算法之間的啟發(fā)式選擇策略49-51
• 4.2.3 結(jié)合BDD與SAT的測試產(chǎn)生方法51-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第五章 混合HYBRID算法的實驗驗證和應(yīng)用實現(xiàn)54-63
• 5.1 運行時間對比56-57
• 5.2 回溯次數(shù)對比57
• 5.3 二叉圖結(jié)點個數(shù)對比57-58
• 5.4 內(nèi)存占用率對比58
• 5.5 實驗結(jié)果分析58-59
• 5.6 新算法的ATPG向量生成實踐59-62
• 5.7 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-66
• 6.1 成果與工作總結(jié)63
• 6.2 論文創(chuàng)新點63-64
• 6.3 下一步研究計劃64
• 6.4 技術(shù)展望64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-70
• 附錄A 本課題研究實現(xiàn)的部分流程偽碼70-73

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1 曾成碧,段述江,陳光，

本文編號：1039757