DE4429556C2 - Verfahren zur Ermittlung fehlerbehafteter Schaltungsknoten einer elektronischen Schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung fehlerbe­ hafteter Schaltungsknoten einer elektronischen Schaltung, die in einer Vielzahl von Schaltkreisen enthalten ist.

Integrierte Schaltkreise werden üblicherweise in einem Test­ automaten einer Funktionsprüfung unterzogen. Dadurch soll festgestellt werden, ob bei der Realisierung der dem inte­ grierten Schaltkreis zugrunde liegenden Schaltung ein Her­ stellungsfehler oder eine zu Fehlern führende Schwachstelle enthalten ist. Hierzu wird ein in einem Testautomaten ange­ schlossener Schaltkreis in Eingangszustände gebracht, auf die der Schaltkreis mit Ausgangszuständen antwortet, die auf Fehler hin untersucht werden. Der Testautomat versorgt dabei den integrierten Schaltkreis an seinen Anschlüssen mit einer Folge von Eingangstestmustern, zu denen entsprechende Aus­ gangsmuster durch den integrierten Schaltkreis abgegeben werden. Der Testautomat vergleicht jedes abgegebene Ausgangs­ muster mit einem vorher errechneten Ausgangsmuster, das sich einstellen würde, wenn der Schaltkreis ordnungsgemäß funktio­ niert. Wenn das durch den integrierten Schaltkreis abgegebene Ausgangsmuster und das vorher errechnete Ausgangsmuster in mindestens einem Bit nicht übereinstimmen, wird ein Fehler erkannt.

Ein einziger in einem integrierten Schaltkreis enthaltener mit einem Fehler behafteter Schaltungsknoten kann zu einer Reihe von solchen als fehlerhaft festgestellten Ausgangsmu­ stern führen. Umgekehrt kann ein bei einem Ausgangsmuster festgestellter Fehler von mehr als einem fehlerbehafteten Schaltungsknoten im integrierten Schaltkreis abhängen. Es ist daher nicht unmittelbar möglich, von fehlerhaft festgestell­ ten Ausgangsmustern direkt auf die fehlerbehafteten Schal­ tungsknoten zu schließen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Fehlerrückverfolgung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrensschritten gelöst, wenn in einem Schaltkreis nur ein Fehler auftritt, und mit den im Patentanspruch 3 angegebenen Verfahrensschritten, wenn in einem Schalt­ kreis mindestens zwei Fehler auftreten können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufdiagramm des Verfahrens nach der ersten Lösungsalternative,

Fig. 2 eine Häufigkeitsverteilung für fehlerhafte Aus­ gangsmuster und fehlerbehaftete Schaltungsknoten,

Fig. 3 eine Veranschaulichung des Zusammenhangs von feh­ lerhaft festgestellten Ausgangsmuster und fehlerbe­ hafteten Schaltungsknoten bei nur einem Fehler pro integriertem Schaltkreis und

Fig. 4 eine Veranschaulichung für zwei Fehler pro inte­ griertem Schaltkreis.

Die Veranschaulichung nach Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen den Fehlerorten in der Schaltung und den Ausfallzei­ ten. Da am Testautomaten im allgemeinen Eingangs- und Aus­ gangsmuster in fest vorbestimmter Folge anliegen, genügt es zur Charakterisierung eines fehlerhaften Ausgangszustandes von dem Zeitpunkt des Auftretens des fehlerhaften Ausgangsmu­ sters, nämlich der Ausfallzeit, zu sprechen. Beim Testen einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen, die alle die gleiche Schaltung enthalten, tritt für die meisten Ausgangs­ zustände mit einer gleichverteilten Häufigkeit ein Fehler auf. Dies liegt an statistisch verteilten Fehlern im inte­ grierten Schaltkreis. Für die Ausfallzeiten 10...13 wird allerdings eine höhere Auftrittshäufigkeit festgestellt. Dies liegt daran, daß diese Ausfallzeiten von fehlerhaften Schal­ tungsknoten 14, 15 verursacht werden. Der Fehlerort 14 er­ zeugt fehlerhafte Ausgangsmuster zu den Ausfallzeiten 10, 11, 13. Der Fehlerort 15 erzeugt die Ausfallzeit 12 und außerdem 10, 13. Da die Ausfallzeiten 11, 12 nur von jeweils einem Fehlerort hervorgerufen werden, liegt deren festgestellte Häufigkeit niedriger als die der Fehlerorte 10, 13. Mit der Erfindung wird nun das Ziel verfolgt, von den meßbaren Häu­ figkeiten der Ausfallzeiten 10...13 auf die Fehlerorte 14, 15 zurückzuschließen. Für den Schaltungsentwickler ist dies ein Hinweis auf Realisierungsschwachpunkte in der integrierten Schaltung, die bei einer Nachbearbeitung verbessert werden könnten.

Das Verfahren zur Fehlerrückverfolgung stellt sich im Zusam­ menhang folgendermaßen dar (Fig. 1). Die Vielzahl der inte­ grierten Schaltkreise wird in einem Testautomaten 20 gete­ stet. Hierzu werden die Schaltkreise in Eingangszustände versetzt und als Reaktion darauf auftretende Ausgangszustände festgestellt. Zweckmäßigerweise werden hierzu Testmuster 21 an die Eingangsanschlüsse der integrierten Schaltkreise gelegt und Ausgangsmuster durch diese erzeugt. Im Testautoma­ ten werden die erhaltenen Ausgangsmuster mit denjenigen verglichen, die sich bei korrekter Funktion des Schaltkreises ergeben würden. Diese wurden in einer Softwaresimulation vorher ermittelt. Der Tester zeigt bei 22 an, welche Aus­ gangsmuster fehlerhaft sind. Da die Reihenfolge der Ausgangs­ muster im allgemeinen festliegt, genügt, es, von der Ausfall­ zeit zu sprechen.

Heutzutage werden integrierte Schaltkreise mit Hilfe der Scan-Path-Methode getestet. Hierzu wird eine Anzahl von Speicherelementen in der integrierten Schaltung zum Laden des Testmusters zu einem Schieberegister verbunden. Das Testmu­ ster kann dann sequentiell eingelesen werden. Nachfolgend wird die Schaltung auf Normalbetrieb umgestellt. Nach einem weiteren Arbeitstakt ist dann in den Speicherelementen der Ausgangszustand gespeichert. Dieser wird wiederum in Schiebe­ registereinstellung ausgelesen. Der Test umfaßt eine Vielzahl von Scan-Zyklen.

In einem Schritt 23 werden dann die Ausfallzeiten mit erhöh­ ter Auftrittshäufigkeit entsprechend Fig. 2 ausgewählt. Die Menge der Ausfallzeiten liegt dann bei 24 für die weitere Verarbeitung vor. Aus den im Schritt 24 gewonnenen Ausfall­ zeiten werden nun die Fehlerorte bis zum Schritt 25 ermit­ telt. Im einzelnen wird hier für jede einzelne Ausfallzeit eine Fehlersimulation durchgeführt. Hierzu wird jeder Aus­ fallzeit ein Scan-Zyklus, der aus dem entsprechenden Eingang­ stestmuster und dem erhaltenen Ausgangsmuster besteht, zuge­ ordnet. Mittels einer Fehlersimulation 27 werden die mögli­ chen Fehlerorte im Schritt 28 ermittelt, die für die dem ersten Scan-Zyklus zugeordnete Ausfallzeit 26 in Frage kom­ men. Entsprechende Simulationsprogramme für eine solche Fehlersimulation 27 sind bereits bekannt. Fehlersimulations­ programme ermitteln im allgemeinen diejenigen Ausfallzeiten, die auftreten, wenn ein Schaltungsknoten fehlerhaft (entweder nach "0" oder nach "1" verbunden) ist. Dies wird für alle Schaltungsknoten durchgeführt. Durch entsprechende Einstel­ lung des Fehlersimulators werden nur diejenigen Fehlerorte ausgegeben, die unter anderem einen Ausfall zu der dem jewei­ ligen Scan-Zyklus zugeordneten Ausfallzeit ergeben, was im Testautomaten feststellbar ist.

In entsprechender Weise werden für jede einzelne Ausfallzeit mögliche Fehlerorte ermittelt, die einen Ausfall zur jeweili­ gen Ausfallzeit hervorrufen können. Anschließend wird im Schritt 29 die Schnittmenge aus den Fehlerorten in Bezug auf die Ausfallzeiten gebildet. Diesem Vorgehen liegt die Er­ kenntnis zugrunde, daß nur derjenige der möglichen Fehlerorte tatsächlich vorliegen kann, der als möglicher Fehlerort für alle Ausfallzeiten ermittelt wurde. In einem Signalverarbei­ tungspfad der elektronischen Schaltung, der mehrere Eingänge aufweisen kann, kommt es vor, daß durch die Fehlersimulation eine Anzahl von möglichen Fehlerorten geliefert wird, die alle zu den festgestellten Ausfallzeiten führen können. Es müssen aber nicht alle diese möglichen Fehlerorte tatsächlich vorliegen. Es werden deshalb nur diejenigen Fehlerorte als tatsächliche Fehlerorte ausgewählt, die nur die ermittelten Ausfallzeiten und keine zusätzlichen, nicht festgestellten Ausfallzeiten liefern. Zur Feststellung, welcher der mögli­ chen Fehlerorte tatsächlich vorliegt, werden im Schritt 124 aus dem Gesamttestmuster die festgestellten Ausfallzeiten ausgeblendet und daraus ein sogenannten Komplementtestmuster 126 gebildet. Mittels einer weiteren Fehlersimulation 127 werden durch entsprechende Einstellung des Fehlersimulators solche Schaltungsknoten (Komplementfehlerorte 128) ermittelt, die zu Fehlern im Komplementtestmuster führen. Diese Schal­ tungsknoten können dann nicht als Fehlerorte vorliegen, da ja sonst die entsprechende Ausfallzeiten hätten festgestellt werden müssen. Die Komplementfehlerorte werden von der Menge der möglichen Fehlerorte im Verfahrensschritt 129 subtra­ hiert. Als Ergebnis liegen die tatsächlichen Fehlerorte 25 vor.

Eine detailliertere Darstellung zur Veranschaulichung des Schritts 29 ist in Zusammenhang mit dem Auftreten von zwei Fehlerorten 30, 31 in Fig. 3 gezeigt. Es wird dabei voraus­ gesetzt, daß die beiden Fehlerorte 30, 31 sich nicht gegen­ seitig beeinflussen. Außerdem tritt in jedem der getesteten integrierten Schaltkreise jeweils nur ein einziger der beiden Fehlerorte auf, was den meisten praktischen Fällen ent­ spricht. Als Ausfallzeiten mit höheren Auftrittshäufigkeiten werden beim Testen im Testautomaten die Ausfallzeiten 35...39 ermittelt. Daraufhin wird für jede der Ausfallzeiten 35...39 eine Fehlersimulation durchgeführt. Diese ermittelt für jede Ausfallzeit die möglichen Fehlerorte. Beispielsweise wird für die Ausfallzeit 35 ermittelt, daß als mögliche Fehlerorte die Schaltungsknoten 40, 41, 42 in Frage kommen, die überhaupt nur in der Lage sind, zur Ausfallzeit 35 als Fehler erkannt zu werden. Entsprechendes wird für die übrigen Ausfallzeiten 36...39 durchgeführt.

Es kann festgestellt werden, daß kein einziger der möglichen Fehlerorte alle Ausfallzeiten 35...39 hervorrufen kann. Es müssen also mindestens zwei Fehlerorte vorliegen. Es wird deshalb eine Kombination von Ausfallzeiten gebildet, die einem einzigen Fehlerort zuordenbar sind. Die Kombination der Ausfallzeiten 35, 36, 37 gehört zu einem ersten Fehlerort, die Kombination der Ausfallzeiten 38, 39 zu einem zweiten Fehlerort. Dies kann beispielsweise beim Testen im Testauto­ maten festgestellt werden, indem ermittelt wird, daß bei einem einzigen integrierten Schaltkreis entweder nur die erste oder die zweite Kombination der Ausfallzeiten auftritt. Es wird wie bereits oben angegeben vorausgesetzt, daß pro integriertem Schaltkreis nur ein einziger Fehlerort auftritt. Anschließend ist die Schnittmenge der Fehlerorte in Bezug auf die Ausfallzeiten zu bilden. Man erkennt, daß die Schnittmen­ genbildung in bezug auf die Ausfallzeitenkombination 35, 36, 37 zu den möglichen Fehlerorten 30, 44, 45 führt. Durch eine Komplementsimulation wird nun ermittelt, daß der mögliche Fehlerort 44 auch zu einem Fehler zur Ausfallzeit 46 und der mögliche Fehlerort 45 auch zu einem Fehler zur Ausfallzeit 47 führen müßte. Da die Ausfallzeiten 46 und 47 aber nicht beim Testen der Vielzahl der Schaltkreise festgestellt werden, können an den Schaltungsknoten 44, 45 keine Fehler vorliegen. Diese Schaltungsknoten 44, 45 sind demnach aus der Menge der möglichen Fehlerort 30, 44, 45 für diese Ausfallzeitkombina­ tion zu streichen. Damit führen die Ausfallzeiten 35, 36, 37 zum Fehlerort 30 und die Ausfallzeiten 38, 39 zum Fehlerort 31.

Bei der Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen Fehler­ orten und Aufallzeiten nach Fig. 4 ist vorausgesetzt, daß zwei Fehlerorte gemeinsam in einer integrierten Schaltung auftreten. Die Bildung einer Kombination von Ausfallzeiten wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben, würde dann nicht zum Ziel führen. Außerdem liefert eine Schnittmengenbildung über die möglichen Fehlerorte zu den Ausfallzeiten 60...63 die leere Schnittmenge. Es wird deshalb zusätzlich geprüft, ob die möglichen Fehlerorte 50...54 zusätzlich zu den festge­ stellten Ausfallzeiten 60...63 auch weitere Ausfallzeiten liefern würden. Dieser Fall liegt bei den möglichen Fehleror­ ten 52, 53, 54 vor. Dies kann wiederum durch eine Komplement­ fehlersimulation durchgeführt werden. Nur die möglichen Fehlerorte 50, 51 liefern genau die Ausfallzeiten 60...63. Es kann daraus rückgeschlossen werden, daß die möglichen Fehler­ orte 52...54 in den integrierten Schaltkreisen nicht zu den festgestellten Ausfallzeiten beitragen. Durch die beschrie­ bene Ausführung des Verfahrens wird aber keine Aussage dar­ über erhalten, welcher Fehlerort zur welchen Ausfallzeiten führt und in welcher Weise sich die Fehlerorte gegenseitig beeinflussen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Ermittlung eines fehlerbehafteten Schal­ tungsknotens einer elektronischen Schaltung, die in einer Vielzahl von Schaltkreisen enthalten ist, mit den folgenden Verfahrensschritten:

• a) die Vielzahl von Schaltkreisen wird derart getestet, daß an jeden Schaltkreis eine Folge von Eingangszuständen an­ gelegt wird und der daraufhin sich jeweils ergebende Aus­ gangszustand auf einen Fehler hin überprüft wird,
• b) bei Vorliegen eines Fehlers wird eine den fehlerhaften Aus­ gangszustand in der Folge der Ausgangszustände kennzeich­ nende Ausfallzeit festgestellt, und für die Vielzahl der Schaltkreise wird die Häufigkeit der Ausfallzeiten ermit­ telt,
• c) von den ermittelten Ausfallzeiten werden solche Ausfall­ zeiten (24; 35...39) ausgewählt, deren Häufigkeit ein von den übrigen Ausfallzeiten gebildetes Gleichverteilungsmaß überschreitet,
• d) für die elektronische Schaltung wird für den jeder ausge­ wählten Ausfallzeit zuordenbaren Ausgangszustand (35) der Schaltung diejenige Menge von möglichen fehlerbehafteten Schaltungsknoten (27; 40, 41, 42), die zur jeweiligen Ausfallzeit einen Fehler erzeugen können, durch eine Si­ mulation der Schaltung in Abhängigkeit von den Eingangs­ zuständen ermittelt,
• e) es wird eine Schnittmenge (29; 30, 44, 45; 38, 39) aus den gebildeten Mengen von möglichen fehlerbehafteten Schaltungsknoten gebildet,
• f) aus der Schnittmenge wird als der fehlerbehaftete Schal­ tungsknoten (30, 31) derjenige entnommen, der nur aus den den ausgewählten Ausfallzeiten zuordenbaren Ausgangszu­ ständen ermittelt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß solche ausgewählten Ausfallzeiten (35, 36, 37; 38, 39) jeweils zu einer Kombination von ausgewählten Ausfallzeiten zusammenge­ faßt werden, die während des Testes zusammen für einen einzigen Schaltkreis festgestellt wurden, und daß die Schnittmenge aus denjenigen Mengen von möglichen fehlerbehafteten Schaltungsknoten gebildet wird, deren ausge­ wählte Ausfallzeiten (35, 36, 37 bzw. 38, 39) zu dieser Kombination gehören.

3. Verfahren zur Ermittlung von mindestens zwei fehlerbehaf­ teten Schaltungsknoten einer elektronischen Schaltung, die in einer Vielzahl von Schaltkreisen enthalten ist, mit den folgenden Verfahrensschritten:

• a) die Vielzahl von Schaltkreisen wird derart getestet, daß an jeden Schaltkreis eine Folge von Eingangszuständen an­ gelegt wird und der daraufhin sich jeweils ergebende Aus­ gangszustand auf einen Fehler hin überprüft wird,
• b) bei Vorliegen eines Fehlers wird die den fehlerhaften Ausgangszustand in der Folge der Ausgangszustände kenn­ zeichnende Ausfallzeit festgestellt, und für die Vielzahl der Schaltkreise wird die Häufigkeit der Ausfallzeiten ermittelt,
• c) von den ermittelten Ausfallzeiten werden solche Ausfall­ zeiten (24; 60...63) ausgewählt, deren Häufigkeit ein von den übrigen Ausfallzeiten gebildetes Gleichverteilungsmaß überschreitet,
• d) für die elektronische Schaltung wird für den jeder ausge­ wählten Ausfallzeit zuordenbaren Ausgangszustand der Schaltung diejenige Menge von möglichen fehlerbehafteten Schaltungsknoten, die zur jeweiligen Ausfallzeit einen Fehler erzeugen können, durch eine Simulation der Schal­ tung in Abhängigkeit von den Eingangszuständen ermittelt,
• e) aus allen möglichen fehlerbehafteten Schaltungsknoten werden diejenigen Schaltungsknoten als die fehlerbehafte­ ten Schaltungsknoten (50, 51) entnommen, die nur aus den den ausgewählten Ausfallzeiten zuordenbaren Ausgangszu­ ständen ermittelt wurden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung derjenigen Schaltungsknoten, die nur aus den den ausgewählten Ausfallzeiten zuordenbaren Ausgangszuständen ermittelt wurden (Verfahrensschritt (f) bzw. (e)) alle dieje­ nigen Ausfallzeiten herangezogen werden, die nicht die ausge­ wählten Ausfallzeiten sind (Komplementbildung), daß aus den diesen Ausfallzeiten zuordenbaren Ausgangszuständen durch Simulation der elektronischen Schaltung solche Schaltungs­ knoten ermittelt werden, die, falls fehlerbehaftet, einen fehlerhaften Ausgangszustand des Schaltkreises mindestens zu einer dieser nicht ausgewählten Ausfallzeiten bewirken, und daß diese Schaltungsknoten aus den Mengen der fehlerbehafte­ ten Schaltungsknoten gestrichen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausführung des Verfahrensschritts (d) für eine Vielzahl von Schaltungsknoten der Schaltung angenommen wird, daß der jeweilige Schaltungsknoten fehlerbehaftet ist, daß dann diejenigen Ausfallzeiten ermittelt werden, für die ein Abwei­ chen von durch Simulation erhaltenen Ausgangszustand gegen­ über einem bei fehlerfreier Funktion der Schaltung zu erwar­ tenden Ausgangszustand feststellbar ist, und daß nur solche Schaltungsknoten zur Bildung der Menge verwendet werden, die zur einer der ausgewählten Ausfallzeiten führen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Schaltkreise auf einen Fehler hin gemäß Verfahrensschritt (a) der sich ergebende Ausgangszustand mit einem für die fehlerfreie Schaltung vorausberechneten Aus­ gangszustand verglichen wird und daß das Auftreten eines Fehlers dann festgestellt wird, wenn der ermittelte Ausgangs­ zustand vom vorausberechneten abweicht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der je­ weils zu testende Schaltkreis taktsteuerbare Speicherelemente enthält, die während des Testbetriebs in einer ersten Be­ triebsart zu einem Schieberegister koppelbar sind und in einer zweiten Betriebsart diese Kopplung nicht aufweisen, daß einer der Eingangszustände während einer Phase der ersten Betriebsart der Schieberegister eingelesen wird, daß dann in einer Phase der zweiten Betriebsart ein Arbeitstakt der Speicherelemente ausgeführt wird, und dann in einer Phase der ersten Betriebsart der Zustand der Speicherelemente ausgele­ sen wird.