基于故障注入的基準電路故障響應分析

摘 要：為了提高集成電路的成品率，試圖采用更簡便有效的方法測試芯片，并獲得反映電路特性的故障響應率，在進行電路功能仿真(前仿真)或電路時序仿真(后仿真)的過程中，對電路注入單故障或多故障，然后在電路存在故障的情況下，模擬電路的行為，獲得電路的故障響應率。實現了一個通用的數字電路“故障響應分析”程序，他模擬電路注入故障，收集模擬結果，通過分析獲取電路的故障響應率。

關鍵詞：集成電路；故障響應率；單故障；雙重故障

中圖分類號：TN710

文獻標識碼：B

文章編號：1004—373X(2008)04—006—03

1 研究背景

隨著半導體器件的尺寸不斷縮小，集成電路(IC)設計的規模越來越大，芯片集成度越來越高，使得芯片測試越來越困難。為了提高集成電路的成品率，研究人員把更多的精力放在芯片的測試技術上，試圖采用更簡便有效的方法測試芯片，并獲得滿足要求的故障覆蓋率。

電路故障覆蓋率的評測方法可以在芯片制造完成后，通過自動測試儀(ATE)獲得芯片的故障覆蓋率。這種方法是一種事后的評估行為，他只能對成品芯片的優劣做出估計，不能對改進芯片設計起到至關重要的作用。

另一種獲得故障覆蓋率的方法是，設計或測試人員在進行電路功能仿真(前仿真)或電路時序仿真(后仿真)的過程中，對電路注入單故障或多故障，然后在電路存在故障的情況下，模擬電路的行為，確認該故障是否會導致電路產生差錯或失效。對所選定的故障集中的所有故障進行模擬后，就可以獲得電路的故障覆蓋率。對于門級電路，故障注入的位置可以是門電路的輸入或輸出線。這種方法對改進電路設計有直接的效果。

2 故障與故障注入

故障覆蓋率是給定測試集所能檢測的給定電路在給定的故障模型下的故障數與電路中含有的故障總數之比。

比較常見的故障模型有固定型故障和橋接故障，橋接故障會改變電路的拓撲結構，本文主要討論的是固定型故障。固定型故障主要反映電路或系統中某一根信號線上信號的不可控，即系統運行過程中該信號線永遠固定在某一個值上。故障注入是指按照選定的故障模型加于運行特定工作負載的目標系統中，用人工的方法有意識地產生故障并施以加速該系統的錯誤和失效的發生，同時觀測和回收系統對所注入故障的反應信息，并對回收信息進行分析，從而向試驗者提供有關結果的試驗過程。

3 電路故障響應分析程序設計

3.1確定型測試

本程序采用確定型測試，即為被測電路的每個故障產生相應的測試碼，生成一個能測試電路中所有故障的測試碼集合作為測試碼源，無故障電路對應于測試碼中的各個測試的響應值存儲起來作為參考值，如圖1所示。可以采用公式的方法對測試碼進行更準確的定義。

X：被測電路的可控輸入矢量；

4 結 語

根據各個電路的輸出結果，結合上面的計算參數，就可以得到注入單故障的故障響應率(FRF)。如表2所示。對于注入單故障的故障響應率(FRF)的分析可以從兩個方面來看：從故障注入的角度，他反映了注入故障之后的電路，對于測試向量的響應情況，故障響應率越高，說明這組測試向量對電路的故障檢測能力越強；但是如果從容錯的角度來看，故障響應率(FRF)越低，說明更多情況下，即使電路中存在故障，也可以得到正確的輸出結果，說明的電路具有比較強的容錯能力。

從此組數據可以看出，注入雙重故障下的故障響應率比注入單故障是的故障響應率有明顯的增大，增加1倍左右。這個結果是可以理解的，從故障響應的角度，一組測試向量在雙故障情況下其故障響應能力明顯提高(因為輸出結果出錯的幾率大大增加)；而從容錯的角度來看，電路能夠容納雙故障的能力一定會大大降低，導致故障響應率的提高。