Анализ и выбор тестовых алгоритмов для проведения функционального контроля микросхемы 1645РУ5

В докладе описывается выбор таких тестовых алгоритмов для проведения функционального контроля микросхемы 1645РУ5, которые за наименьшее количество времени будут обнаруживать наибольшее число дефектов в работе микросхемы.

Ключевые слова: алгоритмы, функциональный контроль, алгоритмические функциональные тесты, СОЗУ, неисправность

Процесс разработки, производства и эксплуатации интегральных микросхем (далее ИМС) и полупроводниковых приборов сопровождаются большим числом контрольно-измерительных операций. Контроль и измерение электрических параметров микросхем — сложный процесс, который требует специально разработанной технологии, оборудования, соблюдения определенных условий и специально обученного персонала. Таким образом, обеспечение контроля изделий — актуальная проблема для производителей микроэлектроники.

Правильное функционирование запоминающих устройств проверяется с помощью контроля статических и динамических параметров при помощи алгоритмических функциональных тестов. К требованиям при анализе, выборе и разработке алгоритмических функциональных тестов относят:

– достоверность результата и полноту контроля;

– ограниченность по времени.

В наши дни острой проблемой является тестирование интегральных микросхем памяти. Для полной проверки микросхемы необходимо перебрать все возможных состояния запоминающего устройства, где N — число ячеек или адресов тестируемой памяти, но для этого потребуется слишком много времени. Так, например, для тестирования запоминающего устройства емкостью при времени цикла записи и считывания 40 нс требуется 19 часов. Такой вид проверки использовать нельзя, так как конечная стоимость микросхемы будет очень дорогой.

В настоящее время функциональный контроль запоминающих устройств проводят с помощью специальных тестовых алгоритмов. К таким алгоритмам относят: Checkerboards, GalPat, GalCol, GalRow, Walking 1/0, SlidingDiagonal, Butterfly, ATS, MATS, Mach. Все эти алгоритмы можно разделись на следующие группы:

– Линейные алгоритмы () используют для предварительного контроля на отсутствие катастрофических неисправностей. К основным тестовым алгоритмам можно отнести: «Шахматный код», «Запись — считывание в прямом и обратном направлениях», «March».

– Квадратичные алгоритмы () применяют для контроля функционирования ЗУ всех типов и обнаружения динамических и статических неисправностей. К основным тестовым алгоритмам можно отнести: «WalPat», «GalPat», «GalRow», «GalCol».

Но не все тестовые алгоритмы выгодно применять для тестирования различных видов запоминающих устройств. Так, например, время выполнения алгоритма GalPat для микросхемы статического оперативного запоминающего устройства 1645РУ5 (информационная емкостью 4М с организацией 512К слов по 8 бит) фирмы «Миландр» составит:

где — время цикла записи или чтения.

Перед выбором тестовых алгоритмов необходимо изучить спецификации и топологию на микросхему. Изучить основные особенности тестируемой микросхемы область ее работоспособности и возможные функциональные отказы. И по результатам полученных сведений выбирать и составлять необходимые тестовые алгоритмы.

Эффективность функционального контроля во многом зависит от степени значения возможных функциональных отказов для определённого типа интегральных микросхем, зависящих от дефектов и отклонений параметров технологического процесса на отдельных этапах производства, топологии интегральных микросхем, изменения условий эксплуатации. Относительно просто обнаружить нефункционирующую схему, которая имеет полный отказ. Значительно труднее обнаружить такие отказы, которые обусловлены изменением характеристик интегральных микросхем: температуры окружающей среды, напряжения питания, временных соотношений входных сигналов.

Таким образом, одной из проблем решаемой при выполнении исследовательской работы является анализ и выбор оптимальных тестовых алгоритмов для СОЗУ 1645РУ5, которые за наименьшее количество времени будут отбраковывать наибольшее количество неисправных микросхем.

После анализа были выбраны следующие тестовые алгоритмы:

«Шахматный код» (2N — количество циклов теста) — тест обнаруживает очень грубые неисправности в работе тестируемой микросхемы.

Время выполнения теста составляет:

при , ;

где — время выполнения 1-го цикла записи или чтения.

«MarchC» (10N) — особенностью этого тестового алгоритма является способность обнаружения неисправностей в связки двух ячеек. «MarchC», как и «Шахматный код» выполняются за малое время.

Время выполнения теста составляет:

при , ;

при , .

«MarchRAW» (26N) — тест способен обнаруживать неисправности в работе дешифратора адресов, связи двух ячеек матрицы памяти и ошибки связанные с одиночными ячейками. «MarchRAW» − это один из самых современных тестовых алгоритмов из целой серии тестов «March».

Время выполнения теста составляет:

при , ;

при , .

«GalRow» (6N + 4NR, где R — количество строк матрицы памяти) — выбор этого теста обусловлен его способностью обнаружить неисправности в ячейках, возникающих при некотором состоянии других ячеек близких к ней. Алгоритм занимает достаточно большое время и поэтому выполняется последним.

при , ;

при , .