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技術 遅延故障検査系列の品質評価方法、遅延故障検査系列生成方法、遅延故障シミュレーション方法および故障検査方法

出願人 パナソニック株式会社
発明者 竹岡貞巳太田光保
出願日 2004年1月27日 (16年11ヶ月経過) 出願番号 2004-018603
公開日 2004年9月9日 (16年3ヶ月経過) 公開番号 2004-251895
状態 特許登録済
技術分野 CAD 電子回路の試験
主要キーワード 故障発生頻度 欠陥発生確率 シミュレーション操作 故障検査 品質評価結果 検査対象外 検査系列 実動作速度
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

遅延故障用の検査系列品質を評価する際に、すべての遅延故障の価値を同一として扱っているため、検出する価値の高い故障、または検出する価値の低い故障の検出状況が検査系列の品質評価結果に反映されていなかった。

解決手段

遅延故障用の検査系列の品質を評価する際に、各遅延故障について、その遅延故障を定義した信号経路上の設計上の遅延値重み付けすることによって、遅延故障検査系列の品質をより高精度に評価することのできる遅延故障検査系列の品質評価方法を提供する。

概要

背景

近年の半導体プロセスの微細化技術の急速な進歩によって、半導体集積回路の大規模化、複雑化が急激に進み、これに伴って半導体集積回路の検査が一層困難になっている。この問題に対処するため、半導体集積回路の検査を容易化する手段としてスキャン方式などによる検査容易化設計手法が普及し、縮退故障モデルで表される故障については、これを効率的に検査できるようになった。縮退故障モデルで仮定された故障を検出する場合、故障検出能力クロック周波数に依存しないため、従来、スキャンテストを実施する際には、一般的に実動作速度よりも低いクロック周波数を使って行われてきた。

しかし、半導体プロセスの微細化の進歩に伴ってプロセスのばらつきが顕在化し、従来のスキャン方式を使った低いクロック周波数による検査だけでは十分に検査品質を保証することができなくなり、実動作時と同じクロック周波数を使った遅延故障検査技術のような、遅延を考慮した検査が必要とされるようになった。
特開平9−269959号公報

概要

遅延故障用の検査系列品質を評価する際に、すべての遅延故障の価値を同一として扱っているため、検出する価値の高い故障、または検出する価値の低い故障の検出状況が検査系列の品質評価結果に反映されていなかった。 遅延故障用の検査系列の品質を評価する際に、各遅延故障について、その遅延故障を定義した信号経路上の設計上の遅延値重み付けすることによって、遅延故障検査系列の品質をより高精度に評価することのできる遅延故障検査系列の品質評価方法を提供する。

目的

本発明はこのような問題を解決するために、遅延故障用の検査系列の品質を評価する際に、遅延故障を定義した信号経路上の設計上の遅延値を考慮することによって、遅延故障検査系列の品質をより高精度に評価することのできる遅延故障検査系列の品質評価方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

定義された遅延故障のうち設計上の所定の遅延値以下の遅延値をもつ遅延故障を故障検査の対象外として除外し、残った対象内の遅延故障数に対する遅延故障検査系列が検出できた遅延故障数の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価するように構成された遅延故障検査系列の品質評価方法

請求項2

定義された遅延故障のうち設計上の所定の遅延値以下の遅延値をもつ遅延故障を故障検査の対象外として除外する工程と、前記除外の工程で残った対象内の遅延故障数に対する遅延故障検査系列が検出できた遅延故障数の比を故障検出率として算出する工程と、前記故障検出率に基づいて遅延故障検査系列の品質を評価する工程とを含む遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項3

定義された遅延故障のそれぞれについて重み付けを行い、その遅延故障の重みの総和に対する遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の重みの総和の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価するように構成された遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項4

定義された遅延故障のそれぞれについて重み付けを行う工程と、前記遅延故障の重みの総和に対する遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の重みの総和の比を故障検出率として算出する工程と、前記故障検出率に基づいて遅延故障検査系列の品質を評価する工程とを含む遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項5

前記重みとして、‘遅延故障が定義された信号経路タイミング設計上の要求値’に対する、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の相対的な値を用いるように構成された請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項6

前記‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’は、前記遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレートを用いるように構成された請求項5に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項7

前記重みとして、前記遅延故障が定義された信号経路のゲート段数を用いるように構成された請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項8

前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の物理的な経路長’との積を用いるように構成された請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項9

前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の経路上の物理的な配線面積’との積を用いるように構成された請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項10

前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の経路上の物理的な配線面積’に素子面積加算した結果との積を用いるように構成された請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項11

前記重みとして、さらに欠陥密度を乗ずるように構成された請求項7から請求項10までのいずれかに記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項12

生成した遅延故障検査系列に対して、請求項1に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて故障検出率の算出を行うように構成された遅延故障検査系列生成方法

請求項13

生成した遅延故障検査系列に対して、請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて故障検出率の算出を行うように構成された遅延故障検査系列生成方法。

請求項14

与えられた遅延故障検査系列に対して、請求項1に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて、故障検出率の算出を行うように構成された遅延故障シミュレーション方法

請求項15

与えられた遅延故障検査系列に対して、請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて、故障検出率の算出を行うように構成された遅延故障シミュレーション方法。

請求項16

半導体集積回路検査工程において、検査に使用する遅延故障検査系列に対して、請求項1に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて、故障検出率の算出を行うように構成された故障検査方法

請求項17

半導体集積回路の検査工程において、検査に使用する遅延故障検査系列に対して、請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて、故障検出率の算出を行うように構成された故障検査方法。

請求項18

前記重みとして、‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’に対する、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の比を用いるように構成された請求項3に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項19

前記‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’は、前記遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレートを用いるように構成された請求項18に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

請求項20

前記‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’は、前記遅延故障が定義された信号経路がマルチサイクルパスである場合には、前記遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレートとマルチサイクル数の積を用いるように構成された請求項18に記載の遅延故障検査系列の品質評価方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体集積回路遅延故障検査を行う際に使用する検査系列故障検査能力を表す品質評価技術に関するものである。

背景技術

0002

近年の半導体プロセスの微細化技術の急速な進歩によって、半導体集積回路の大規模化、複雑化が急激に進み、これに伴って半導体集積回路の検査が一層困難になっている。この問題に対処するため、半導体集積回路の検査を容易化する手段としてスキャン方式などによる検査容易化設計手法が普及し、縮退故障モデルで表される故障については、これを効率的に検査できるようになった。縮退故障モデルで仮定された故障を検出する場合、故障検出の能力はクロック周波数に依存しないため、従来、スキャンテストを実施する際には、一般的に実動作速度よりも低いクロック周波数を使って行われてきた。

0003

しかし、半導体プロセスの微細化の進歩に伴ってプロセスのばらつきが顕在化し、従来のスキャン方式を使った低いクロック周波数による検査だけでは十分に検査品質を保証することができなくなり、実動作時と同じクロック周波数を使った遅延故障検査技術のような、遅延を考慮した検査が必要とされるようになった。
特開平9−269959号公報

発明が解決しようとする課題

0004

従来において、遅延故障用の検査系列の品質を表す故障検出率は、次のような計算式で算出されている。

0005

ところで、この故障検出率では、どの遅延故障も重要度が等しいと見なされている。そのため、式(1)の故障検出率は、検査系列の実際の故障検査に対する品質を十分に反映できていない、という問題がある。この問題を図を用いて具体的に説明する。

0006

図14は、半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示すための図である。信号経路b1〜b6の右側に示した矢印の長さは、それぞれ信号経路の設計上の遅延値を示す。また、図の右側の点線は半導体集積回路の1クロックレートの値を表す。

0007

一般に、信号経路の設計上の遅延値が大きいほど(1クロックレートに近いほど)、この信号経路が遅延故障を生じる可能性が大きい。したがって、図14において、信号経路b3が信号経路b6よりも遅延故障を生じる可能性が大きいことは明らかである。そのため、信号経路b3に定義した遅延故障を検出する検査は、信号経路b6に定義した遅延故障を検出する検査に比べて、検査の品質がより高いといえる。

0008

しかし、式(1)による故障検出率では、信号経路b3上の遅延故障を検出した場合も、信号経路b6上の遅延故障を検出した場合も、同じく1個の遅延故障を検出したと扱われ、その品質は同等とみなされる。例えば、信号経路b1〜b6上にそれぞれ1個ずつ遅延故障を定義したと仮定する。遅延故障を生じる可能性が大きい信号経路b1〜b3上の故障を検出した場合に、その故障検出率は、
(3/6)×100[%]=50%
となる。他方、遅延故障を生じる可能性が小さい信号経路b4〜b6上の故障を検出した場合も、その故障検出率は、
(3/6)×100[%]=50%
となる。両者は、遅延故障を生じる可能性が異なるのに、故障検出率は互いに等しくなってしまう。

0009

遅延値の大きな信号経路b1〜b3上を故障検出する検査と、遅延値の小さな信号経路b4〜b6を故障検出する検査とでは、前者の方が品質が高いのは明らかである。したがって、故障検出率の式(1)は、検査の品質を正しく反映していない。結果として、検査に使用する検査系列の品質を誤って評価してしまう。

0010

本発明はこのような問題を解決するために、遅延故障用の検査系列の品質を評価する際に、遅延故障を定義した信号経路上の設計上の遅延値を考慮することによって、遅延故障検査系列の品質をより高精度に評価することのできる遅延故障検査系列の品質評価方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

上記の目的を達成するために、本発明は次のような手段を講じる。

0012

第1の解決手段として、本発明による遅延故障検査系列の品質評価方法は、定義された遅延故障のうち設計上の所定の遅延値以下の遅延値をもつ遅延故障を故障検査の対象外として除外し、残った対象内の遅延故障数を比較基準とする。比較対象は、遅延故障検査系列が検出できた遅延故障数とする。両者の比、すなわち、比較基準に対する比較対象の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価する。

0013

この構成による作用は次のとおりである。定義された遅延故障の重要度をすべてを等しくみなすのではなく、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外した上で故障検出率を算出する。そして、このように算出した故障検出率に基づいて、遅延故障検査系列の品質評価を行うので、実際に故障を発生する可能性が大きい遅延故障の故障検出率への影響度合いを高めることになる。その結果として、遅延故障検査系列の品質評価の精度を向上させることができる。

0014

第2の解決手段として、本発明による遅延故障検査系列の品質評価方法は、定義された遅延故障のそれぞれについて重み付けを行う。その遅延故障の重みの総和を比較基準とする。比較対象は、遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の重みの総和とする。両者の比、すなわち、比較基準に対する比較対象の比を故障検出率として、遅延故障検査系列の品質を評価するものである。

0015

この構成による作用は次のとおりである。定義された遅延故障の重要度をすべてを等しくみなすのではなく、品質評価に対する影響の度合いの高低に応じて重み付けを行い、重みの総和を指標にした上で故障検出率を算出する。そして、このように算出した故障検出率に基づいて、遅延故障検査系列の品質評価を行うので、実際に故障を発生する可能性が大きい遅延故障の故障検出率への影響度合いを高めることになる。その結果として、遅延故障検査系列の品質評価の精度を向上させることができる。

0016

上記において、前記の重みについてはいくつかの態様がある。

0017

1つは、前記‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’に対する、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の大きさを示す数値として、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’を用いるものがある。複数の遅延故障a1〜anがあり、それぞれの設計上の遅延値をT1〜Tnとする。遅延故障a1〜anのうち遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の設計上の遅延値をt1〜tmとする(m≦n)。遅延値T1〜Tnの総和をσT、遅延値t1〜tmの総和をσtとすると、故障検出率ηは、η=σt/σTである。

0018

0019

0020

第1の解決手段の場合には、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外したが、重み付けの場合にはそのような除外はしない。定義されたすべての遅延故障の遅延値を故障検出率に反映する。そのため、遅延故障検査系列の品質評価をさらに高精度なものにできる。

0021

また、前記遅延値Ti,tjの代わりに、それぞれ遅延故障ai、ajのゲート段数を用いるのでもよい。

0022

もう1つは、前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の物理的な経路長’との積を用いるものがある。複数の遅延故障a1〜anそれぞれの信号経路の物理的な経路長をQ1〜Qnとする。遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の信号経路の物理的な経路長をq1〜qmとする(m≦n)。遅延値T1〜Tnの各々と経路長Q1〜Qnの各々の積は、T1・Q1〜Tn・Qnである。これら積の総和をσQとする。遅延値t1〜tmの各々と経路長q1〜qmの各々の積は、t1・q1〜tm・qmである。これら積の総和をσqとする。故障検出率ηは、η=σq/σQである。

0023

0024

0025

この場合も、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外することはしない。定義されたすべての遅延故障の遅延値を故障検出率に反映する。そしてさらに、遅延値と経路長との2要素を加味する。以上の相乗により、遅延故障検査系列の品質評価を一層高精度なものにできる。

0026

もう1つは、前記重みとして、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と前記‘遅延故障が定義された信号経路の経路上の物理的な配線面積’との積を用いるものがある。複数の遅延故障a1〜anそれぞれの信号経路の物理的な配線面積をH1〜Hnとする。遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の信号経路の物理的な配線面積をh1〜hmとする(m≦n)。遅延値T1〜Tnの各々と配線面積H1〜Hnの各々の積は、T1・H1〜Tn・Hnである。これら積の総和をσHとする。遅延値t1〜tmの各々と配線面積h1〜hmの各々の積は、t1・h1〜tm・hmである。これら積の総和をσhとする。故障検出率ηは、η=σh/σHである。

0027

0028

0029

この場合も、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外することはしない。定義されたすべての遅延故障の遅延値を故障検出率に反映する。そしてさらに、遅延値と配線面積との2要素を加味する。以上の相乗により、遅延故障検査系列の品質評価を一層高精度なものにできる。

0030

さらにもう1つは、前記重みとして、次の2つの要素の積を用いるものがある。1つの要素は、前記‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’である。もう1つの要素は、‘遅延故障が定義された信号経路の経路上の物理的な配線面積’に素子面積加算した結果である。すなわち、
信号経路の設計上の遅延値×(物理的な配線面積+素子面積)=重み
とする。

0031

複数の遅延故障a1〜anそれぞれの信号経路の物理的な配線面積をH1〜Hnとし、それぞれの素子面積(ゲート面積)をG1〜Gnとする。遅延故障検査系列が検出できた遅延故障の信号経路の物理的な配線面積をh1〜hmとし、それぞれの素子面積(ゲート面積)をg1〜gmとする(m≦n)。配線面積H1〜Hnの各々とゲート面積G1〜Gnの和に、遅延値T1〜Tnの各々を乗算した結果の積は、T1・(H1+G1)〜Tn・(Hn+Gn)である。これら積の総和をσHGとする。配線面積h1〜hnの各々とゲート面積g1〜gmの和に、遅延値t1〜tmの各々を乗算した結果の積は、t1・(h1+g1)〜tm・(hm+gm)である。これら積の総和をσhgとする。故障検出率ηは、η=σhg/σHGである。

0032

0033

0034

この場合も、品質評価に対する影響の度合いが低い遅延故障を除外することはしない。定義されたすべての遅延故障の遅延値を故障検出率に反映する。そしてさらに、配線面積と素子面積と遅延値との3要素を加味する。以上の相乗により、遅延故障検査系列の品質評価をさらに一層高精度なものにできる。

0035

なお、前記の重みとして、さらに欠陥密度を乗ずる場合もある。欠陥密度は、工場での歩留り解析などから統計的に算出されるものである。欠陥密度は、通常は、各遅延故障に対して一定である。しかし、相互間の細かい欠陥密度の差を加味すれば、遅延故障検査系列の品質評価をさらに一層高精度なものにできる。

0036

上記の遅延故障検査系列の品質評価方法に関連して、本発明による遅延故障検査系列生成方法は、生成した遅延故障検査系列に対して、上記いずれかの遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて故障検出率の算出を行うものである。これによれば、従来技術に比べて、遅延故障検査系列の生成をより高精度に行うことができる。

0037

また、上記の遅延故障検査系列の品質評価方法に関連して、本発明による遅延故障シミュレーション方法は、与えられた遅延故障検査系列に対して、上記いずれかの遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて、故障検出率の算出を行うものである。これによれば、従来技術に比べて、遅延故障のシミュレーションをより高精度に行うことができる。

0038

また、上記の遅延故障検査系列の品質評価方法に関連して、本発明による故障検査方法は、半導体集積回路の検査工程において、検査に使用する遅延故障検査系列に対して、上記いずれかの遅延故障検査系列の品質評価方法を用いて、故障検出率の算出を行うものである。これによれば、従来技術に比べて、半導体集積回路の故障検査をより高精度に行うことができる。

発明の効果

0039

以上詳述したように、本発明によれば、各‘遅延故障が定義された信号経路上の設計上の遅延値’を考慮することによって、個々の遅延故障の重要度を遅延故障検査系列の品質評価に反映させることができる。その結果、遅延故障検査系列の品質評価の精度を高めることができる。さらには、実際に故障を発生する可能性が大きい遅延故障ほど故障検出率への影響度合いを大きくすることができる。すなわち、そのような故障が検出された場合には故障検出率向上の度合いが大きく、逆に検出されない場合の故障検出率低下の度合いも大きくすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0040

一般に1つの信号経路上の遅延故障には、立上がり遷移の故障と立下り遷移の故障の2種類があり、遅延故障は信号経路と遷移の種類の組み合わせで表される。しかし、本明細書中では以後、説明の便宜上、遷移の種類は省略して1つの信号経路上には1つの遅延故障が定義されるものとして説明を行う。

0041

(第1の実施の形態)
本実施の形態は、遅延故障を検出する上で価値の小さい故障を遅延故障検査系列の品質の対象から除外することによって、遅延故障検査系列の品質評価の精度を向上させる具体的な実施方法についてのものである。

0042

まず最初に、遅延故障検査系列生成処理において生成された遅延故障検査系列に対する品質評価方法の実施例を説明する。

0043

〔遅延故障検査系列の品質評価〕
図1は本発明の第1の実施の形態の遅延故障検査系列生成方法を示すフローチャートである。1は検査対象である論理回路データ、2は論理回路中に定義する遅延故障定義情報、3は遅延故障検査系列生成操作、4は論理回路の遅延故障を検査するための遅延故障検査系列、5は遅延故障検査系列生成操作の結果得られた故障検出率を示す。

0044

図3は遅延故障検査系列生成操作3の詳細を示すフローチャートである。31は所定の遅延値Dminの設定、32は全定義故障のうち、各‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’が所定の遅延値Dminより小さいものを除外する操作、33は定義された各遅延故障に対して検査系列を生成する検査系列生成操作、34は検出された遅延故障数を集計する操作、35は故障検出率を以下の式で算出する操作を示す。

0045

なお、式(14)において、全故障数は遅延故障定義情報2で定義された全定義故障から、操作32において信号経路の設計上の遅延値が所定の遅延値Dminよりも小さい信号経路上の故障を除外した数であり、また、検出故障数は全故障のうち検査系列生成操作33において検査系列生成に成功した故障の数である。

0046

図5は、半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示すための図である。遅延故障a1〜a6の右側に示した矢印の長さは、それぞれ各‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の大きさを示し、各矢印の上に添えられた9nsなどの数値はその具体的な遅延値を示す。また、図の右側の点線は半導体集積回路の1クロックレートの値を表す。

0047

以下、図1図3図5を用いて本実施の形態を説明する。

0048

まず、与えられた論理回路データ1と遅延故障定義情報2を用いて遅延故障検査系列生成操作3を実行する。遅延故障定義情報2には、図5に示す遅延故障a1〜a6が含まれているものとする。遅延故障検査系列生成操作3では、最初に操作31で所定の遅延値Dminの設定を行う。所定の遅延値Dminの値は1クロックレートの値より十分に小さい値を設定する。今、1クロックレートの値が10nsであり、これに対して所定の遅延値Dminの値を3nsと定めたとする。次に、操作32では、比較判定を行う。全定義故障である遅延故障a1〜a6のうち、遅延故障a6が定義された信号経路の設計上の遅延値は2nsであって所定の遅延値Dminよりも小さいため、この遅延故障a6は除外される。その結果、処理の対象となる全故障は遅延故障a1〜a5となる。引き続いて操作33では、遅延故障a1〜a5に対して検査系列生成操作が行われ、その結果、遅延故障a4およびa5のみが検査系列生成に成功(すなわち検出)したとする。この結果から操作34では検出故障数は2個と集計される。最後に操作35において、故障検出率が
(2/5)×100=40%
と算出される。そして、故障検出率5のデータと生成された遅延故障検査系列4のデータが出力される。

0049

故障シミュレーションの品質評価〕
次に、遅延故障シミュレーション処理における、与えられた遅延故障検査系列に対する品質評価方法の実施例を説明する。

0050

図2は本発明の第1の実施の形態の遅延故障シミュレーション方法を示すフローチャートである。6は遅延故障シミュレーション操作を示し、それ以外の図1と一致する符号は図1と同一のものを示す。

0051

図4は遅延故障シミュレーション操作6の詳細を示すフローチャートである。図4では、図3の検査系列生成操作33の代りに故障シミュレーション実行操作36が行われ、その他の操作は図3と同一である。

0052

以下、図2図4図5を用いて本実施の形態における2番目の実施例を説明する。

0053

まず、与えられた論理回路データ1、遅延故障定義情報2、および遅延故障検査系列4を用いて遅延故障シミュレーション操作6を実行する。遅延故障定義情報2には、図5に示す遅延故障a1〜a6が含まれているものとする。遅延故障シミュレーション操作6では、最初に操作31で所定の遅延値Dminの設定を行う。所定の遅延値Dminの値は最初の実施例と同様に3nsと定めたとする。次に、操作32では、比較判定を行う。全定義故障である遅延故障a1〜a6のうち、遅延故障a6が定義された信号経路の設計上の遅延値は2nsであって所定の遅延値Dminよりも小さいため、この遅延故障a6は除外される。その結果、処理の対象となる全故障は遅延故障a1〜a5となる。引き続いて操作36では、遅延故障a1〜a5に対して遅延故障検査系列4を用いた故障シミュレーションが実行され、その結果、遅延故障a4およびa5のみが検出されたとする。この結果から操作34では検出故障数は2個と集計される。最後に操作35において、故障検出率が
(2/5)×100=40%
と算出される。最後に故障検出率5のデータが出力される。

0054

〔本実施の形態の評価〕
次に、本発明と従来技術との比較を行う。

0055

図13は本発明の図2に相当する部分の、従来技術による遅延故障検査系列生成処理において生成された遅延故障検査系列に対する品質評価方法のフローチャートを示す。図中の図2と一致する符号は図2と同一のものを示す。

0056

以下、図1図5図13を用いて従来技術の動作を説明すると、従来技術では遅延故障定義情報2で与えられた故障はすべて検査系列生成の対象となるため、検査系列生成操作33では、遅延故障a1〜a6に対して検査系列生成が実行される。ここで、検査系列生成の結果、遅延故障a4〜a6について検査系列生成に成功(すなわち検出)したとする。この結果から操作34では検出故障数は3個と集計され、操作35において故障検出率が
(3/6)×100=50%
と算出される。

0057

従来技術で故障検出率を算出した場合、遅延故障a1も遅延故障a6も全く同等に扱われており、実際に遅延故障を生じる可能性が小さい遅延故障a4〜a6のみが検出されて、遅延故障を生じる可能性が大きい遅延故障a1〜a3が未検出である。それにもかかわらず、各遅延故障ごとの遅延故障を生じる可能性(発生確率)が全く考慮されていないために、故障検出率が過剰に高いものとなっている。

0058

しかし本実施の形態では、実際に遅延故障を生じる可能性が小さい遅延故障a6を排除して検査対象外として除外するため、遅延故障を生じる可能性の大小が故障検出率に反映されて、従来技術よりも低い故障検出率となっており、遅延故障検査系列の品質をより高精度に評価することができる。

0059

(第2の実施の形態)
本実施の形態は、遅延故障を定義した信号経路上の設計上の遅延値を用いて、遅延故障検査系列の品質評価を行うことによって、遅延故障検査系列の品質評価の精度を向上させる具体的な実施方法についてのものである。

0060

図6は、本発明による図1における遅延故障検査系列生成操作3の詳細を示す遅延故障検査系列の品質評価方法を示すフローチャートである。図中の図2と一致する符号は図2と同じものを示す。33は定義された各遅延故障に対して検査系列を生成する検査系列生成操作、37は故障検出率を以下の式で算出する操作を示す。

0061

図7は信号経路上の配線面積とゲート面積(素子面積)の算出方法を説明するための半導体集積回路のレイアウト図である。51,52はフリップフロップ、53〜55は論理ゲート(AND論理)、56〜59は配線を示す。

0062

図8は遅延故障a1〜a6が定義された信号経路のそれぞれにおける信号経路上の配線面積とゲート面積の合計面積値を示す。遅延故障a1〜a6の右側に示した矢印の長さは、それぞれ各遅延故障が定義された信号経路の面積合計値の大きさを示し、各矢印の上に添えられた800μm2などはその具体的な値を示す。

0063

図9は遅延故障a1〜a6が定義された信号経路のそれぞれにおける信号経路上の総配線長を示す。遅延故障a1〜a6の右側に示した矢印の長さは、それぞれ各‘遅延故障が定義された信号経路の総配線長’の大きさを示し、各矢印の上に添えられた5000μmなどはその具体的な値を示す。

0064

図10は、半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示すための図である。図中の図5と一致する記号図5と同じものを示す。また、遅延故障a1〜a4、遅延故障a5、遅延故障a6の1クロックレートの値は、それぞれ10ns、8ns、2.5nsであり、それぞれ図中に点線で示されている。

0065

図11は、半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示すための図である。図中の図5と一致する記号は図5と同じものを示す。また、遅延故障a1〜a4、遅延故障a5〜a6の1クロックレートの値は、それぞれ10ns、2.5nsであり、それぞれ図中に点線で示されている。なお、遅延故障a5が定義された信号経路は、3クロック周期の間に信号が伝搬すればよいという、いわゆる3サイクルマルチサイクルパスであるとする。

0066

以下、図1図3図5図7図8図9図10図11を用いて本実施の形態を説明する。

0067

図1における遅延故障検査系列の品質評価方法全体の操作は、実施の形態1と同一であるので説明を省略し、遅延故障検査系列生成操作3の詳細部分のみの説明を行う。

0068

遅延故障定義情報2で与えられた故障はすべて検査系列生成の対象となるため、検査系列生成操作33では、遅延故障a1〜a6に対して検査系列生成が実行され、その結果、遅延故障a4〜a6について検査系列生成に成功(すなわち検出)したとする。次に、操作37では、全定義故障である遅延故障a1〜a6の重みの総和と、検査系列生成操作33で検出された遅延故障a4〜a6の重みの総和をそれぞれ計算し、式(15)を使って故障検出率を算出する。

0069

重みの具体例として、図5に示したように各‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’を用いた場合の説明を行う。

0070

〔重みの具体例1〕
重みの具体例として、各‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’に対する‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の相対的な値を用いた場合の説明を行う。‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’とは、ある時間内に遅延故障が定義された信号経路を信号伝搬が終了しなければならない、というような時間的制約の値であり、例えば遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレート値や、遅延故障が定義された信号経路がマルチサイクルパスである場合に、その信号経路に対するクロックレートとマルチサイクル数の積で表される値などを示す。ここでは、‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’としてクロックレートを用いて説明を行う。

0071

例えば遅延故障a1の重みは、この故障が定義される信号経路の設計上の遅延値が9nsであるので、9という数値を重みとして用いる。この場合、操作37で計算される全定義故障の重みの総和は、
(9+8+9+5+7+2)=40
であり、検査系列生成操作33で検出された遅延故障a4〜a6の重みの総和は、
(5+7+2)=14
である。したがって、故障検出率は式(15)から、
(14/40)×100=35%
と算出される。

0072

本実施の形態では、検出された遅延故障は設計上の遅延値の小さいものが多いため、実施の形態1と同様に従来技術で算出した故障検出率50%よりも小さい値となっており、より精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できていることがわかる。また、実施の形態1とは異なり、遅延故障a6のような設計上の遅延値の小さな信号経路上の故障を無視することなく、各‘遅延故障が定義された信号経路の遅延値’を故障検出率に反映することができるため、実施の形態1よりも精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できる。

0073

なお、本具体例ではクロックレート(10ns)に対する各故障が定義される信号経路の設計上の遅延値の相対的な値を用いているが、クロックレートに関係なく絶対的な信号経路の設計上の遅延値を重みとして用いても同様の効果が得られる。

0074

〔重みの具体例2〕
次に、重みの別の具体例を説明する。これは、各‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’と、その信号経路上に欠陥が生じる確率を考慮するものである。この場合、以下の式(16)で表される重みを使用する。

0075

欠陥発生確率×係数は、故障発生頻度とみなすことができる。

0076

また、欠陥発生確率はさらに以下の式(17)で表されるものとする。

0077

信号経路上の(配線面積+ゲート面積)は、図7を例に取ると、フリップフロップ51,52間の信号経路上の配線56〜59の総面積と、ゲート53〜55の総面積の和で算出することができる。このようにして算出した遅延故障a1〜a6が定義された信号経路上の(配線面積+ゲート面積)の値を図8に示している。

0078

式(16)の係数の値は本実施例では1とし、また、式(17)における欠陥密度は、工場での歩留り解析などから統計的に算出されるものとし、ここではその値をαと表記する。αの値が半導体集積回路上で一定と仮定した場合は、式(15)〜(17)から、故障検出率は以下の式(18)で算出される。

0079

ここでは、例えば遅延故障a1の重みは、図5よりこの故障が定義される信号経路の設計上の遅延値9nsと、また、図8より信号経路上の(配線面積+ゲート面積)の値1000μm2を用いて、
9×1000=9000
として計算される。したがって、操作37で計算される全定義故障の重みの総和は、
(9×1000+8×600+9×800+5×500+7×600+2×100)=27900
であり、検査系列生成操作33で検出された遅延故障a4〜a6の重みの総和は、
(5×500+7×600+2×100)=6900
である。したがって、故障検出率は式(18)から、
6900/27900×100=24.7%
と算出される。

0080

この例では、検出された遅延故障は設計上の遅延値の小さいものが多いため、実施の形態1と同様に従来技術で算出した故障検出率50%よりも小さい値となっており、より精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できていることがわかる。また、実施の形態1のように遅延故障a6のような設計上の遅延値の小さな信号経路上の故障を無視することなく、各‘遅延故障が定義された信号経路の遅延値’を故障検出率に反映することができるため、実施の形態1よりも精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できる。

0081

〔重みの具体例3〕
次に、重みのさらに別の具体例を説明する。これは、式(17)における(配線面積+ゲート面積)の代りに、もっと単純な値である総配線長を用いるものである。この場合、以下の式(19)で表される重みを使用する。

0082

式(19)における総配線長は、図7における配線56〜59の長さの和で算出することができ、このようにして算出した遅延故障a1〜a6が定義された信号経路上の総配線長の値を図9に示している。

0083

また、式(17)を式(19)に置き換えることによって、欠陥密度αの値が半導体集積回路上で一定と仮定した場合は、式(18)も以下の式(20)に置き換えられる。

0084

ここでは、例えば遅延故障a1の重みは、図5よりこの故障が定義される信号経路の設計上の遅延値9nsと、また、図9より信号経路上の総配線長の値8000μmを用いて、
9×8000=72000
として計算される。したがって、操作37で計算される全定義故障の重みの総和は、
(9×8000+8×5000+9×6000+5×3000+7×5000+2×2000)=220000
であり、検査系列生成操作33で検出された遅延故障a4〜a6の重みの総和は、
(5×3000+7×5000+2×2000)=54000
である。したがって、故障検出率は式(20)から、
54000/220000×100=24.5%
と算出される。

0085

この例では、検出された遅延故障は設計上の遅延値の小さいものが多いため、実施の形態1と同様に従来技術で算出した故障検出率50%よりも小さい値となっており、より精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できていることがわかる。また、実施の形態1のように遅延故障a6のような設計上の遅延値の小さな信号経路上の故障を無視することなく、各‘遅延故障が定義された信号経路の遅延値’を故障検出率に反映することができるため、実施の形態1よりも精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できる。さらには、この例では式(20)を用いることによって、式(18)を用いた場合よりも計算量を小さくすることができる。

0086

〔重みの具体例4〕
次に、重みのさらに別の具体例を説明する。ここでは、半導体集積回路が複数のクロックレートやマルチサイクルパスをもつ場合を取り上げて、‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’として、遅延故障が定義された信号経路に対するクロックレート値や、信号経路に対するクロックレートとマルチサイクル数の積で表される場合を用いて説明する。また、各‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’に対する‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の相対的な値として、各‘遅延故障が定義された信号経路のタイミング設計上の要求値’(具体的にはクロックレート値、クロックレートとマルチサイクル数の積)に対する‘遅延故障が定義された信号経路の設計上の遅延値’の比で表される値を用いて説明を行う。

0087

例えば図10に示したように,遅延故障a1〜a4が定義される信号経路のクロックレートが10nsである場合、遅延故障a1が定義される‘信号経路のタイミング設計上の要求値’は10nsとみなすことができる。このとき、遅延故障a1の重みは、タイミング設計上の要求値に対する、この故障が定義される信号経路の設計上の遅延値の比、すなわち9ns/10ns=0.9で表される。同様に遅延故障a5、遅延故障a6のクロックレートは、それぞれ8ns、2.5nsであるため、遅延故障a5、遅延故障a6の重みは、それぞれ(7ns/8ns)=0.875、(2ns/2.5ns)=0.8で表される。この場合、操作37で計算される全定義故障の重みの総和は、
(0.9+0.8+0.9+0.5+0.875+0.8)=4.775
である。また、検査系列生成操作33で検出した遅延故障a4〜a6の重みの総和は、
(5+0.875+0.8)=2.175
である。したがって、式(15)から、
(2.175/4.775)=45.5%
と算出される。

0088

また、図11に示したように、遅延故障a5が定義される信号経路のクロックレートが2.5nsであるが、この信号経路が3サイクルのマルチサイクルパスである場合、遅延故障a5が定義される‘信号経路のタイミング設計上の要求値’は(2.5ns×3)=7.5nsとみなすことができる。この場合、遅延故障a5の重みは(7ns/7.5ns)=0.933で表わされる。図11では、他の遅延故障a1〜a4、およびa6の重みは図10の例と同じであるため,操作37で計算される全定義故障の重みの総和は、
(0.9+0.8+0.9+0.5+0.933+0.8)=4.833
である。また、検査系列生成操作33で検出したa4〜a6の重みの総和は、
(0.5+0.933+0.8)=2.233
である。したがって、式(15)から、
(2.233/4.833)=46.2%
と算出される。

0089

これらの例では、検出した遅延故障は設計上の遅延値の小さいものが多いため,従来技術で算出した故障検出率50%よりも小さい値となっている。すなわち、より精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できていることがわかる。

0090

また、実施の形態1とは異なり、遅延故障a6のような設計上の遅延値の小さな信号経路上の故障を無視することはない。各‘遅延故障が定義された信号経路の遅延値’が故障検出率に反映されている。そのため、実施の形態1よりも精度の高い遅延故障検査系列の品質評価方法が実現できる。

0091

なお、本重みの具体例では、信号経路のタイミング設計上の要求値として、クロックレートとマルチサイクルパスの例を取り上げて説明を行ったが、外部端子半導体集積回路内部との間のACタイミング値など、一般的な他のタイミング制約の値を用いても同様の効果が得られることは明らかである。

0092

なお、本実施の形態で説明した図1の代りに図2を用いて、また、検査系列生成操作33の代りに故障シミュレーション実行操作36を用いても、同様の効果が実現できることは明らかである。

0093

また、式(17)および式(18)において、(配線面積+ゲート面積)の代りに単に配線面積のみを使用しても、ほぼ同様の効果が実現できる。

0094

さらに、本実施の形態で用いた信号経路の設計上の遅延値の代わりに、遅延値の簡略的な表現方法として、信号経路のゲート段数を用いても、ほぼ同様の効果が得られる。

0095

(第3の実施の形態)
図12は本発明の第3の実施の形態の故障検査方法を示すフローチャートである。図中の3〜6の操作は図1および図2の一致する符号と同じものを示し、101は遅延故障検出率が検査の要求を満たす値かどうかの判定、102は故障検査を示す。

0096

以下、図3図4図6図12を用いて本実施の形態を説明する。

0097

最初に遅延故障検査系列生成操作3において検査に用いるための遅延故障検査系列4を生成し、次に、遅延故障シミュレーション操作6において遅延故障検査系列4の故障検出率5を算出する。遅延故障シミュレーション操作6では、より詳細には第1の実施の形態または第2の実施の形態で説明した方法(図3または図6の操作33を操作36に置き換えたものを使用)を用いることによって、故障検出率を算出する。次に、操作101では、遅延故障シミュレーション操作6から出力された故障検出率5を用いて、故障検出率が検査に求められる値に達しているか否かを判定し、もし結果が肯定的(Yes)であれば故障検査102の操作へ移り、否定的(No)であれば、もう一度、遅延故障検査系列生成操作3からやり直すなどして、再度、故障検出率のより高い遅延故障検査系列を生成する操作を行う。

0098

従来技術による故障検出率算出を用いた場合は、たとえ高い遅延故障検出率が算出されていても、その数値だけからは遅延故障検査系列の品質が十分高いかどうかが判定できないため、補完するための検査系列または検査手法の検討を行う必要が生じる。しかし、故障検査にかかわる工数の増大と故障検査の品質の不安定さをもたらす原因となる。

0099

これに対して、本発明による遅延故障検査系列の品質評価方法を用いた場合は、算出された遅延故障検出率が遅延故障検査系列の品質を精度良く表しているため、故障検査操作に入ってよいかどうかを容易に判断することができ、故障検査にかかわる工数を小さくすることができ、また、故障検査の品質を安定して高レベルにすることができる。

図面の簡単な説明

0100

本発明の第1の実施の形態の遅延故障検査系列生成方法を示すフローチャート
本発明の第1の実施の形態の遅延故障シミュレーション方法を示すフローチャート
本発明の第1の実施の形態での図1のフローチャートの遅延故障検査系列生成操作を詳細に説明するフローチャート
本発明の第1の実施の形態での図2のフローチャートの遅延故障のシミュレーション操作を詳細に説明するフローチャート
本発明の第1の実施の形態における半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示す図
本発明の第2の実施の形態での図1のフローチャートの遅延故障検査系列生成操作を詳細に説明するフローチャート
本発明の第2の実施の形態における信号経路上の配線面積とゲート面積の算出方法を説明するための半導体集積回路のレイアウト図
本発明の第2の実施の形態における遅延故障が定義された信号経路のそれぞれにおける信号経路上の配線面積とゲート面積の合計面積値を示す図
本発明の第2の実施の形態における遅延故障が定義された信号経路のそれぞれにおける信号経路上の総配線長を示す図
本発明の第2の実施の形態における半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示す図
本発明の第2の実施の形態における半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示す図
本発明の第3の実施の形態の故障検査方法を示すフローチャート
従来技術における遅延故障検査系列生成方法を説明するフローチャート
従来技術における半導体集積回路上に定義した遅延故障の特性を示す図

符号の説明

0101

31 所定の遅延値Dminを設定する操作
32 全定義故障のうち所定の遅延値Dminよりも遅延値が小さい故障を処理対象から除外する操作
35 操作32で処理済みの対象故障に対して故障検出率を計算する操作
37 各定義故障について重みを加えて故障検出率を計算する操作

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