JP2004184413A - 外部で生成したシグネチャを用いて回路を試験するためのシステム及び方法 - Google Patents

外部で生成したシグネチャを用いて回路を試験するためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 テスタ(例えば、自動試験装置(ATE))に要求されるデータ記憶容量を節約し、更にできればこのような試験ソリューションに要求されるオンチップ回路量をできるだけ少なくする試験ソリューションを提供する。
【解決手段】 テストデータを被験チップ315に入力するための手段302と、入力されたテストデータに応答して、被験チップから出力データを受信する手段303と、受信された出力データの少なくとも一部に対するシグネチャを生成するための手段305と、生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較するための手段306と、生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しなかった場合にエラーマップログに情報を記憶するための手段307とを有する。
【選択図】 図3A

Description

本発明は、一般に、集積回路の試験に関するものであり、より具体的には、被験回路の外部で生成されたシグネチャを用いて回路を試験するためのシステム及び方法に関する。
一般的な半導体製造プロセスにおいては、一枚の半導体ウエハ上に複数の集積回路が個々のダイとして形成される。各半導体ウエハは、通常、その上に形成された数百から数千にものぼる別個のダイを含んでいる。半導体ウエハ上にダイが形成されると、どのダイが機能しており、どのダイが機能していないかを調べる試験が実施される。多くの試験手法においては、ダイがまだウエハ上にある間にプローブ装置を用いてそれぞれのダイが調べられる。この行程は「ウエハソート」としても知られている。
ウエハレベルでのプローブ試験の目的は、各ダイに欠陥がないかどうかを製造プロセスのできる限り早い段階で判定することである。欠陥ダイの検出が早ければ早いほど、その欠陥ダイにそれ以上の処理を施す場合にかかる時間と費用を節約することができる。すなわち、検出された欠陥を修復できないと判断した場合においては、そのチップ組立部品を完成させるまでの時間と費用を節約できるということである。ウエハレベル試験(ウエハレベルテスト)の後、機能するダイは、パッケージングされ、そしてパッケージングされた部品は、通常、パッケージングの際に何らかの欠陥が生じていないかを確認するために再度試験される。ウエハレベル試験を実施する上で、以下に説明するような様々な技術が開発されており、また、この分野において周知であるように、パッケージングされたデバイス試験においても類似の技術を適用することができる。
一般的な半導体試験においては、被験デバイス(DUT;device under test)(この語は、ウエハ上のデバイスは勿論、パッケージングされたデバイスも含むことを意図したものであり、「被験回路」(CUT;circuitry under test)とも呼ぶ場合がある)は、このDUTの外部に設けられた自動試験装置(ATE;automatic test equipment)からの入力刺激のセットを受信するものであり、その後にATEがDUTの出力を観測する。一般にDUTに期待される正しい出力がATEメモリ中に記憶されており、ATEはDUTから受信した全ての出力ビットを記憶された期待ビット値と比較し、このDUTが適正に機能しているかどうか(例えば、DUTが入力値に対して期待された出力値を生成するかどうか)を判定する。従って、DUT(例えば、ウエハ上のデバイス又はパッケージングされたデバイス)は、外部のATEに通信可能な状態で結合されており、このATEが試験刺激を入力し、それに対する応答を受信して分析するのである。以下に詳細に説明するように、DUT上には回路が含まれており、これが例えば入力刺激に対するDUTの応答に対応するシグネチャを生成し、このシグネチャをATEに出力する。本願明細書に記載の試験技術は、ウエハ上のDUTを試験するもの(例えば、ウエハレベル試験)として描かれているが、一般にパッケージング済みのデバイスにも同様の技術を利用することが可能であることは言う迄もない。
ウエハレベル試験の場合、ダイに信号(テストパターン)を送り、入力した信号に応答してダイから出力される信号を受信することができるように、ダイの1つ以上のボンディングパッドにプローブが接続される。一般的に、プローブは、ダイが適正に作動しているかどうかを調べるためにダイに入力する信号を生成し、ダイから出力される信号を評価することができる外部ATEに通信可能な状態で接続されている。ウエハ上のダイは、逐次試験(例えば、各ダイにプローブで連続的に接触していく)、或いは並行試験を行うことが可能である。
既存の従来の試験技術においては、試験に用いるATEに好ましくない程の大容量のメモリを必要とすることから、ATEのコスト、ひいては最終製品のコストが不本意に増大してしまう。例えば、ATEに通信可能に接続する充分なデータ記憶容量とは、試験技術に要する以下の情報を少なくとも記憶できるものでなければならない。
(1)入力ベクターデータ(ベクトルデータ)
(2)出力ベクターデータ
(3)マスクベクターデータ
一般に、ATEに記憶される入力ベクターデータは、DUTに入力するための刺激(例えば、テストパターンデータ)として用いられ、出力ベクターデータは、入力ベクターデータを与えられたDUTに期待される出力データであり、DUTが適正に機能しているかどうかを判定する上で、入力ベクターデータに呼応してDUTが出力する実際の出力データと比較するために使用されるものである。一般に、マスクベクターデータは、期待出力データのどのビットを受信したDUT出力と実際に比較しなければならないかを指定するデータで構成されており、例えばマスクベクターデータは期待出力データをDUTから受信した実際の出力にマッピングするものであり、特定の構成においては、DUTからの全出力ビットが期待出力データと比較されるわけではない場合もある(例えば、DUTの適正機能を判定する上で意味の無い値を持つ特定の非決定的ビット、すなわち「値が決められていない(ドント・ケア)/未知ビット」が存在する場合もある)。
試験技術用のこのような入力ベクターデータ,出力ベクターデータ,及びマスクベクターデータは、ATE上のデータ記憶空間を好ましからざる程大量に消費する場合がある。更に、試験技術の守備範囲が広がるに従い、及び/又は試験すべきデバイスの複雑性が増大するに従い、このベクターデータ用にATE上で消費するデータ記憶空間もまた増大するのである。例えば、既存技術の従来の試験技術においては、テストされるDUTの約400〜800ビット/ゲートを使用することが一般的である。勿論、DUTの複雑性及び/又は使用する試験技術の範囲(例えば、テストされるDUT上のフリップフロップの数、及び/又は使用する入力テストパターン数)に応じて、試験技術ごとに入力ベクターデータ、出力ベクターデータ及び/又はマスクベクターデータのサイズは変化する(しかしながら、現在のATEアーキテクチャにおいては、各出力ビットに1マスクビットが必要であり、マスクベクターメモリは、出力ベクターメモリに等しい大きさを持つことになる)。本発明の実施例は、この障壁を突き破るものであり、これにより試験においてATEに要求されるデータ記憶容量を小さくすることができるのである。
試験技術を実現するためにATE上で必要とされるデータ記憶容量を最小化することは、一般的に望ましいことである。既存技術において試験技術を実現するためのATEのデータ記憶容量条件、より具体的には試験技術用の出力ベクターデータを記憶するために必要なATEの記憶容量条件を小さくする上で、幾つかのソリューションが提案されている。出力ベクターデータを記憶するためにATE上に必要とされるデータ記憶容量を最小化する上で、最も普及している技術は、以下にも説明するベクターセット・トランケーション技術及びオンチップ・シグネチャ解析技術である。
ATE上に必要とされる出力ベクターデータ用のデータ記憶容量を小さくする上で最も普及している技術の1つがトランケーション(truncation)である。一般に、トランケーションにおいては、例えば出力データ,マスクデータ,及び/又は入力データといったテストの一部を切り捨てる(例えば、DUTが適正に機能しているかを判定する上でこのテスト部分を使用しない)ということが行われる。この結果、ATE上に記憶されるデータ量が小さくなる。しかしながら、ベクターセット(例えば、入力,出力,マスクベクターセット)のトランケーションは、テストカバレッジの低下にも繋がり、結果として製品品質を劣化させることにもなりかねない(例えば、トランケーションがDUT試験の網羅性を低下させることにより、適正に作動しないDUTを合格品として扱ってしまう可能性がある)。この製品品質の劣化は、許容されない場合も多い。この技術は、時には各ベクター(ベクトル)について実際に欠陥を検出するベクターの類似性に基づくベクターセットの順番変更(reordering)と組み合わせて使用される場合があり、それ以降のベクターデータ末尾が切り捨てられる。このように、テストカバレッジの影響が最小限に抑制されるが、しかしながら、多くの場合、テストカバレッジには依然として無視できない影響が残るのである。
最も有効と目される出力圧縮方式の1つは、シグネチャ解析に基づくものである。シグネチャ解析は、被験回路からの論理値出力のシーケンスを相対的に少数のデータビット(シグネチャ)へ圧縮するための周知の技術であり、これを記憶されたデータ(例えば、期待シグネチャ)と比較した場合に回路中における不具合の有無が示されるというものである。一般に、出力ビット群のシグネチャは、このような出力ビット群を圧縮し、この出力ビット群が期待通りのものであるかどうかを判定できるようにこれらを一意に識別する。ここで留意すべきは、一般に、不適正な出力ビット(エイリアシング;aliasing)に対して適正なシグネチャを取得してしまう若干の可能性が存在するという点である。シグネチャは、出力ビット群が期待値通りのものであるかどうかを識別するために使用することができるが、シグネチャが期待通りではない場合には、どの出力ビット群が非期待値を持っていたのかをシグネチャから識別することができない。よって、オンチップのシグネチャ生成が使用された場合には、一般に、エラー診断、或いはエラーのデバッグには限界があるのである(例えば、不可能となる)。エラー診断とは、通常、DUTにおけるエラーを特定するためのプロセスのことを指すものであり、例えばDUTがエラー持っている状況の判定、及び/或いはエラーに起因する不正ビットの判定を行うものである。エラーのデバッグとは、一般に、エラー原因を判定するためのプロセスを指すものである。
出力データについてのシグネチャを生成するための技術は、様々なものが周知である。例えば、一技術によれば、異なる排他的論理和(XOR)フィードバックループを持つリニアフィードバック・シフトレジスタを通じて完全な出力ベクターデータを送ることにより、全ての出力ベクターデータに依存する非常に短いシグネチャがシフトレジスタ中に得られる。シフトレジスタのフィードバックループ、例えば多項式が慎重に選択された場合には、目だったエイリアシングは生じない。テスト中のチップ出力データのシグネチャを生成するオンチップ技術は、SISR(Single Input Signature Register)或いはMISR(Multiple Input Signature Register)(複数の排他的論理和入力の場合)と呼ばれる回路を利用した既存技術において提案されている。オンチップでシグネチャを生成するための、このようなSISR回路及びMISR回路は周知であり、従って本願明細書においてはその詳細説明は行わないものとする。シグネチャ解析を使用する(例えば、MISRを通じて)試験方式の事例としては、引用するにより本願明細書に含まれるものとする下記の特許文献1〜10が挙げられる。
(1) Nadeau−Dostie等による米国特許第6,442,722号“Method and Apparatus for Testing Circuits with Multiple Clocks”(特許文献1)
(2) Anderson等による米国特許第6,393,594号“Method and System for Performing Pseudo−Random Testing of an Integrated Circuit”(特許文献2)
(3) Bockhaus等による米国特許第6,374,370号“Method and System for Flexible Control of BIST Registers Based upon On−Chip Events”(特許文献3)
(4) Karri等による米国特許第6,363,506号“Method for Self−Testing Integrated Circuits”(特許文献4)
(5) Koprowski等による米国特許第6,327,685号“Logic Built−In Self Test”(特許文献5)
(6) Simによる米国特許第6,240,537号“Signature Compression Circuit and Method”(特許文献6)
(7) Wagner等による米国特許第6,158,033号“Multiple Input Signature Testing & Diagnosis for Embedded Blocks in Integrated Circuits”(特許文献7)
(8) Needhamによる米国特許第5,978,946号“Methods and Apparatus for System Testing of Processors and Computers using Signature Analysis”(特許文献8)
(9) Osawa等による米国特許第5,960,008号“Test Circuit”(特許文献9)
(10) Kimによる米国特許第5,938,784号“Linear Feedback Shift Register,Multiple Input Signature Register and Built−In Self Test Circuit Using Such Registers”(特許文献10)
(例えば、MISRを通じた)シグネチャ解析を利用する試験方式の更なる事例は、この参照によりその開示内容が本願明細書に含まれることとする米国公開特許出願第20020073374号“Method,System and Program Product for Testing and/or Diagnosing Circuits Using Embedded Test Controller Access Data”(非特許文献2)に記載されている。
留意すべきは、シグネチャは、出力ビットの圧縮された識別手段であり、出力ベクターデータ(期待されるシグネチャ)を記憶するためにATE上に必要とされる記憶空間の大きさは、実際の期待出力ビット全てを記憶するために必要な空間よりも充分に小さくすることができるという点である。更に、シグネチャは、解析したい(エイリアシング境界内にある)出力ビットのセットの全て(例えば、出力ベクター全体)を識別することができるので、テストカバレッジがトランケーションの時のように劣化することはない。
しかしながら、既存技術に基づくオンチップ・シグネチャ解析技術には、幾つかの欠点がある。第一には、このような技術がチップ出力データのシグネチャをテスト中に生成するための回路をオンチップで含んでいる点である。このようなシグネチャ生成回路は、チップの可成りの面積を消費するため、チップ全体のサイズが大きくなってしまい(或いはこれがなければチップに含ませることができた回路部分を削ることになる)、そして潜在的にチップのパフォーマンスを妨げることになる(例えば、チップサイズを大きくしたために信号が通過しなければならない距離が伸びる等)。また、シグネチャ生成回路をオンチップで実現する場合には、このようなシグネチャ生成回路を被験回路に組み込むことができるようにするために、被験回路のデザインを変更しなければならない。更に、シグネチャ生成回路は、通常、回路試験中にのみ使用するものである。すなわち、シグネチャ生成回路は、ターゲットアプリケーションにおける通常作動時には使用されないのが一般的なのである。よって、シグネチャ生成回路をオンチップで実現することは、チップ上の面積を消費する(従って、チップ全体のサイズを増大させる)という点、及びチップの試験中にのみ利用価値があるという点で不利なのである。加えて上述したように、一般にオンチップでのシグネチャ生成は、エラー診断或いはエラーデバッグをすることができない点においても不利なのである(例えば、出力ビット群のどれが不正な出力を持っているかどうかは、このような出力ビットのシグネチャからは判定することができない)。更に、オンチップのシグネチャ生成回路自体が欠陥を持つ場合もある。
また、シグネチャは、全出力ベクターデータに依存することから、非決定的挙動を持つ出力ベクターデータビットにも依存する。この非決定的挙動は、例えばDUT上のフリップフロップの一部のみをスキャンするといった部分スキャン手法を使用した場合に生じることがある。特定のデザインにおいては、フリップフロップの一部が設計上の制約からスキャンすることができないものもある。非決定的(未知の)出力状態となる他の原因には、複数のクロックドメイン及びトライステート・バス(tri-state bus)を持つことが含まれる。この結果、これらの非決定的ビットの値は、更なる設計変更なくしては制御することができない。しかしながら、これらの設計変更により、面積のオーバーヘッドや潜在的パフォーマンスが劣化することになる。未知の/非決定的出力信号の存在は、シグネチャを損ない、シグネチャや試験を殆ど常時にわたり役に立たないものにしてしまう可能性がある。面積的,フロー的,そしてデザインパフォーマンス的な影響を与える設計変更は、実質的な欠点ともなり得るものであり、一部のデザインにおいては許容できないものである。
更に、オンチップ・マスキング能力を提供しないオンチップ・シグネチャ生成技術において、例えばデバッグ段階において、或いは特定の期待出力が不正にシミュレーションされていたと判明した場合には、ユーザは、時々、試験の一部のみを実施するか、或いは被験回路からの特定の非決定的出力を抑えたいと望むことがある。この場合、マスキングされる出力の数によっては、既存のシグネチャ解析技術を使用できない場合がある。これは、既存のシグネチャ生成技術が特定セットの出力値用のシグネチャを生成するために固定されたオンチップ回路から成るものであるため、試験処理中にこれらの出力値は何れもマスクすることができないためである。オンチップ・マスキング能力を設けることも可能であるが、しかしながら、一般的にデータのマスキングを行うには余剰のチャネル/帯域を要することになる。
また、これは演算が集中的に実施されるものであり、時にはシグネチャ解析プロセスを逆行させることができない場合もある。換言すると、既存のシグネチャ解析技術を使用することにより、実際の出力ベクターデータと期待出力ベクターデータとの間の矛盾を判定することはできるが、しかしながら、通常は出力ベクターデータのどの受信ビットが誤りであるのかを判定することができないのである。このことは、既存のシグネチャを利用した試験法のエラー診断/デバッグ能力を著しく制限するものであり、一般にはエラー診断/デバッグ処理を実施するためにはバイパスモードが必要とされるが、これも回路及び入出力を更に付加する事になるのである。
シグネチャをチップの外で生成するテスタが提案されている。例えば、“Low−Cost Testing of High−Density Logic Components”(IEEE Design&Test of Computers,0740−7475、1990年4月)(非特許文献2)では、DUTから出力を受信し、このように受信された出力用のシグネチャを生成するシグネチャ生成論理機構を含むテスタを提案している。しかしながら、この提案されたテスタは、幾つかの欠点を持っている。例えば、この提案されたテスタは試験とエラー診断/デバッグ処理とを同時に実施することができない。更に、このテスタは、シグネチャの生成において未知の状態をマスクすること(例えば、非決定的出力ビットのマスキング)ができない。この“Low−Cost Testing of High−Density Components”論文が提唱する技術を実現した商業用ATEが存在しないことは、誰もが知っていることである。更に、ATEがこのような提案により実現されたとしても、これは、未知の状態のマスキングを行うことができず、そして、もしマスキング機能が実現されたとしても、ATEに記憶されるマスクデータの量は可成りのものとなる(マスクデータの圧縮は提示されていないため)。
上述した欠点から、ATEのメモリ条件を小さくするためにシグネチャ解析技術を用いるという手法は広く普及していないのである。
米国特許第6,442,722号公報 米国特許第6,393,594号公報 米国特許第6,374,370号公報 米国特許第6,363,506号公報 米国特許第6,327,685号公報 米国特許第6,240,537号公報 米国特許第6,158,033号公報 米国特許第5,978,946号公報 米国特許第5,960,008号公報 米国特許第5,938,784号公報 米国公開特許出願第20020073374号 IEEE Design&Test of Computers,0740−7475、1990年4月
上記のような実状の下で、データ記憶条件(例えば、ATE記憶容量条件)を好適に維持しつつこのような試験技術を実現する回路試験システム及び方法が望まれている。更に、このような試験技術を実現する上で必要とされるオンチップ回路の量をできる限り抑制(最小化)した回路の試験を可能とするシステム及び方法が望まれている。更に、検出されたエラーの診断/デバッグを可能とする方法(例えば、大容量ベクターメモリを要することなく被験デバイスからの、不正となった特定の出力ビットを判定する方法)で回路を試験することができるシステム及び方法も望まれている。更に、エラー診断/デバッグ及び回路試験の同時実施も望まれている。すなわち、エラー評価(例えば、診断及び/又はデバッグ)と回路試験とを同時に実施することが望まれているのである。「エラー評価」という語は、本願明細書においては広義的に使用されているものであり、エラー診断及びエラーデバッグを包含することを意図した語である。エラー評価は、更に、歩留まり認識も含んでいる。すなわち、エラー診断,エラーデバッグ,或いは歩留まり認識の何れかがエラー評価と認識されるのである。更に、このようなシステム及び方法は、シグネチャ生成において更に未知の状態(例えば、非決定的ビット)のマスキングも可能であることが望ましい。回路試験の試験技術を実現する上で使用される少なくとも出力データとマスクデータを包含するシステム及び方法が望まれている。
本発明は、外部で生成されたシグネチャを用いて回路試験を可能とするシステム及び方法に関するものである。好適な一実施例においては、被験デバイス(DUT)の外部に構成された外部テスタが設けられる。この外部テスタは、テストデータのDUTへの入力と、DUTからの出力データの受信と、このように受信した出力データの少なくとも一部に対するシグネチャの生成とを実施することができるものである。本明細書において更に説明するように、DUT外部で出力データのシグネチャを生成することにより様々な利点が認識される。外部テスタは、生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較して、DUTが期待通りに機能しているかどうかを判定することができる。生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しない場合には、エラーマップログにエラーデータが書き込まれる。例えば、生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しなかった場合には、実際に受信された出力データの少なくとも一部(生成シグネチャが生成された対象)をエラーマップログに書き込むことができる。好適な一実施例においては、エラーを検出した後(例えば、生成シグネチャが期待シグネチャに一致しなかったことが検出された後)、エラー評価目標によっては、エラー評価(例えば、実際に受信した、エラーに対応する出力データをエラーマップログに記憶すること)を行うために更なるDUTとの相互作用が必要とされない。従って、エラー評価(例えば、診断及び/又はデバッグ)は、DUTの試験と同時に実施することができる。このことにより、好適な一実施例においては、エラー評価を従来のATEが支持する範囲でDUTの試験と同時に実施することができる。よって別個の試験モード及びデバッグモードが必要とされない。すなわち、試験がDUTにおいて一旦実施されると、エラー評価のためのDUTとの更なる相互作用が必要とされないのである。
また、本発明の好適な一実施例は、試験の実施に必要なデータ記憶容量を更に節約するために、試験にマスクベクター圧縮技術及び/又は入力ベクター圧縮技術を組み合わせて実施することができる。例えば、シグネチャ解析を出力ベクターデータ圧縮だけではなく、これに入力ベクター圧縮技術及び/又はマスクベクター圧縮技術を組み合わせて実現することにより、所与の試験の実施に必要とされるATEのデータ記憶容量を小さくすることができる。
特定の実施例においては、受信した出力データは、各々が所定数のビットを持つ複数のウィンドウに分割される。外部テスタは、各ウィンドウについてシグネチャを生成し、各ウィンドウ用に生成されたシグネチャをそのウィンドウの期待シグネチャと比較する。エラーが検出された場合(例えば、或るウィンドウ用に生成されたシグネチャがそのウィンドウ用の期待シグネチャと一致しなかった場合)には、少なくともその不良となったウィンドウに関する情報がエラーマップログに書き込まれる。例えば、不良となったウィンドウの実際の受信出力データがエラーマップログに書き込まれるのである。
本発明の一実施例によれば、オフチップ試験装置は、テストデータを被験チップに入力するための手段と、入力テストデータに応答して被験チップから出力されるデータを受信する手段とを含んでいる。オフチップ試験装置は、更に、受信された出力データの少なくとも一部についてシグネチャを生成するための手段と、生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較するための手段とを含んでいる。また更に、オフチップ試験装置は、生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しなかった場合にエラーマップログに情報を記憶するための手段も含んでいる。
本発明の他の実施例によれば、回路を試験するためのシステムは、回路外部に少なくとも一時的にこのような回路と通信可能な状態で接続することが可能な自動試験装置を含んでいる。自動テスト装置は、回路にテストデータを入力するための通信インターフェースと、入力されたテストデータに応答して回路から出力されるデータを受信するための通信インターフェースと、受信した出力データの少なくとも一部に対してシグネチャを生成するように作動する論理機構とを含んでいる。自動試験装置は、更に、生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較するための比較論理機構と、生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しなかった場合にエラーマップログに情報を記憶するための論理機構も含んでいる。
本発明の他の実施例によれば、回路を試験するための方法は、被験回路にテストデータを入力するステップと、入力されたテストデータに応答して被験回路から出力されるデータを外部試験装置において受信するステップとを含んでいる。方法は、更に、外部試験装置において受信した出力データの少なくとも一部に対してシグネチャを生成するステップと、生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較して被験回路が期待通りに機能しているかどうかを判定するステップを含んでいる。生成されたシグネチャが期待シグネチャに一致しなかった場合には、情報がエラーマップログに記憶されるが、生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しないことが判明した後には、エラーマップログに情報を記憶するための情報取得用に被験回路との更なる相互作用は実施されない。
上記は、以下の本発明の詳細説明をより理解し易くするために、本発明の特徴及び意技術的利点を広義的に説明したものである。本発明の更なる特徴及び利点は、本発明の請求対象を構成する以下の説明に記載してある。開示した概念及び特定の実施例は、本発明と同じ目的を実施するために変更形態又は他の構造を設計するための基礎として容易に利用することができることは、当業者には明らかである。また、当業者には明らかなように、このような同等構造は請求項に定義される本発明の精神及び範囲から外れるものではない。本発明の特性とされる、構成上及び作動法上の新規の特徴は、本発明の更なる目的及び利点と共に以下の詳細説明を、添付図を参照しつつ読むことにより明らかとなる。ここで特に留意が必要なのは、各添付図は図示及び説明目的で提供されたものであり、本発明を限定することを意図したものではないという点である。
本発明のより深い理解を得るために、添付の図面を参照しつつ以下に説明する。
上述したように、通常の半導体試験においては、被験デバイス(DUT)(又は被験回路(CUT))は一群の入力刺激をDUTの外側に配された自動試験装置(ATE)から受信し、その後ATEがDUTからの出力を観測する。一般に、正しい期待DUT出力値がATEメモリ中に記憶されており、ATEはDUTから受信した全ての出力ビットを記憶された期待ビット値と比較することによりDUTが適正に作動しているかどうかを判定する(入力値に応答してDUTが期待出力値を生成するかどうかの判定等)。
ウエハレベル試験の場合、プローブをダイの1つ以上のボンディングパッドに接触させ、信号(例えば、テストパターン)をダイに送り、その入力信号に呼応してダイにより出力された信号を受信する。プローブは、通常、外部ATEと通信可能に接続されており、ATEは、ダイに入力すべき信号の生成及びダイからの出力信号の評価を行うように作動してダイが適正に機能しているかどうかを判定する。
従来手法の一例が図1A〜図1Bに示されている。図1Aは、自動試験装置(ATE)101と、これが通信可能な状態で接続されたプローブ111とを含む従来の試験システム100のブロック図である。以下によりさらに説明するが、プローブ111は、1つ以上の被験デバイス(DUT)(例えば、ウエハ112上のDUT113)に入力データを送り、そのDUTから出力データを受信するために用いることができる。図示されているように、データ記憶装置106が通信可能な状態でATE101に結合しており、試験用に例えば入力ベクターデータ109、出力ベクターデータ(又は期待生データ)107及びマスクベクターデータ110等、DUT113の試験を実施する上で必要な情報を格納している。更に、以下に説明するようにエラーマップデータ108がデータ記憶装置106中に記憶されている場合もある。データ記憶装置106は、通常、ATE101の内部メモリとして実装されているが、特定の事例においてはATE101に通信可能に結合する外部データ記憶媒体として実現されたものである場合もある。図1Aにおいて、ATE101は、更に、DUT113に入力される入力テストデータ(例えば、入力テストパターン)を生成するための論理機構(ロジック)102と、入力テストデータに応答してDUT113から出力される生の出力データを受信するための論理機構103と、受信された生の出力データの非決定的ビットをマスクキングするための論理機構114と、受信された、マスクされていない生の出力データを期待される生のデータ107と比較するように作動する論理機構104と、そして不良を生じたテスト用のエラーマップ108を生成するための論理機構105とを含んでいる。ATE101の論理機構102,103,114,104,105の各々は、それぞれのタスクを実施するためのソフトウエア及び/又はハードウエアから構成されている。
作動の際には、一般に、プローブ111を、例えばDUT113等の1つ以上のDUTの試験のため適切なアクセスパッドに接触させる。一例を挙げると、プローブ111がDUT113のテスト信号を入力するための、そしてDUT113からの出力信号を受信するための適切なパッドに接触させられる。これに伴い、ATE101の論理機構102が用いられ、DUT113に入力テストデータが送られる。このような入力テストデータは、例えば様々な異なった入力刺激に対するDUT113の応答性を試験するように作られた入力信号のパターンとすることができる。その後、DUT113が入力テストデータに応答して生成した出力データをATE101の論理機構103が受信する。受信された生の出力データの非決定的ビットをマスキングするために論理機構114が用いられ、そして論理機構104がDUT113からのマスキングされていない生の出力データをデータ記憶装置106に記憶された期待生データ107と比較するために用いられる。これにより、DUT113が入力データに呼応して生成した出力データが期待通りのものであったかどうかが判定される。DUT113から受信した出力データが入力データに呼応したものとして期待されたものでなかった場合(例えば、受信した非マスク出力データが期待出力データ107に一致しなかった場合)、その時は論理機構105がこの不良となったテストに関する情報をエラーマップ108中に生成する。このようなエラーマップ情報は、例えば期待出力と実際に受信した出力のエラーログから構成される。この処理は、DUT113の試験において生成される入力テストパターンの数だけ繰り返すことができる。
図1Bは、図1Aに描いた従来の試験システム100の処理フローの一例を示したものである。図示したように、処理ブロック121において、次の出力ビットが特定の入力テストデータに応答してDUT113から出力されるかどうかが判定される。すなわち、入力テスト刺激信号(例えば、テストパターン)がDUT113に入力され、これらの入力テスト刺激信号に呼応する全ての出力ビットがDUT113からATE101に受信されたかが判定される。DUT113からの更なる出力ビットの受信が期待されなくなると、ブロック122において試験が完了したかどうかが判定される。しかしながら、所定の入力テストパターンに呼応して出力ビットがDUT113から受信されたことが判明すると、処理はATE101において処理ブロック123に進み、「ドント・ケア」ビット(すなわち「非決定的ビット」)がマスキングされる。例えば、ある出力ビットが非決定的挙動(例えば、DUT113が入力パターンに呼応して適正に機能するかどうかを示さないものである場合もある)を持っている場合があり、テスト(試験)にとって関連性の無い値を持つビットは、受信出力データからマスキング(フィルタ)することができる。従って受信ビットは、処理ブロック123においてマスクキングすることができる。
その後、受信された出力ビットがブロック123においてマスキングされなかった場合には、処理ブロック124においてATE101が受信された出力ビットを期待出力ビット107と比較し、この出力ビットが期待ビット107と一致するかどうかが判定される。受信出力ビットが期待出力ビット107と一致した場合には、ブロック125においてDUT113がこのテストを合格したものと判定され、処理はブロック121に戻り、更なるテストが実施される(例えば、DUT113から更なる出力ビットが受信される)。しかしながら、受信出力ビットが期待出力ビット107と一致しなかった場合には、DUT113は、このテストに合格しなかったものと判定され、処理ブロック126において、この不良に関する情報(例えば、アドレス及び/又はDUT113からの受信出力データ)がエラーマップ108に記憶され、これが後でDUT113のデバッグにおいて使用されることにより、このテストが不良となった理由が判定される。
上述を考慮すると、従来の試験技術は、一般に、異なる入力テストパターンに対する全ての期待出力ビットをATE101のデータ記憶装置106中に出力ベクターデータ107として記憶するものである。このような期待出力ビット全てを記憶することにより、ATEには極めて高いメモリ条件が要求されることになる。更に、技術の向上に伴い、半導体技術のスケーリング(scaling)の上昇と共に必要とされる出力ベクターデータ容量も急激に増大することが見込まれる。従って、将来的には、この問題は更に深刻化することが予想されている。
この結果、このような出力ベクターデータ記憶に関するATEメモリ条件を低減しようと試みる特定のソリューションが既存技術において提案されている。上述したように提案されているソリューションの1つは、ATEが高度なメモリ要求に対応することができないという理由で出力ベクターデータの一部を単に切り捨てる(トランケーション)ものである。先にも述べたように、このようなトランケーションは、テストカバレッジを低下させ、製品品質を劣化させてしまうのである。
他のソリューションとしては、出力ベクターデータを圧縮するためにシグネチャ解析を用いたものがある。上述したように、シグネチャ解析は、被験回路から出力される一連の論理値を相対的に少数のデータビット(シグネチャ)へ圧縮する技術として周知のものである。出力データのシグネチャを生成するための様々な技術が当該分野では知られている。一般に、入力テストパターンに呼応したチップの出力値のシグネチャを生成するために、周知のSISR(Single Input Signature Register)或いはMISR(Multiple Input Signature Register)回路がチップ上に設けられている。特定の実施例においては、入力テストパターンに呼応したチップの出力値のシグネチャを生成するために周知のセルラーオートマタ回路(Cellular Automata circuitry)がチップ上に実現される。シグネチャ生成用のセルラーオートマタ回路の様々な例は当該分野においては周知であるので、本願においてはセルラーオートマタに関する更なる説明は行わないものとする。
図2には、シグネチャ解析を用いた従来の試験システム200の一例を示すブロック図が示されている。試験システム200は、自動試験装置(ATE)201と、このATE201と通信可能に接続されたプローブ211とを含んでいる。以下に詳細を説明するが、プローブ211を用いて例えばウエハ212上の被験デバイス(DUT)213等の1つ以上のDUTに入力データを送り、そのDUTからの出力データを受信することができる。この試験ソリューションにおいては、DUT213にはシグネチャ生成回路214(例えば、SISR,MISR,或いはセルラーオートマタ)が含まれているが、これは、入力テスト値に応答してDUT213が生成した出力値のシグネチャを生成することができるものである。図示されているように、データ記憶装置206は、ATE201と通信可能に結合しており、DUT213の試験を実施するために必要な情報、例えば入力ベクターデータ208及び期待シグネチャ207等を記憶している。さらに図示によれば、ATE201は、更に、DUT213に入力する入力テストデータを生成するための論理機構202と、入力テストデータに呼応するシグネチャ(回路214により生成されたもの)をDUT213から受信するための論理機構203と、受信したシグネチャを期待シグネチャ207と比較するように作動する論理機構204とを含んでいる。
作動に際しては、通常、DUT213等の1つ以上のDUTを試験するためにプローブ211が適切なアクセスパッドに接触させられる。例えば、プローブ211は、DUTにテスト信号を入力し、DUT213からの出力信号を受信するために適切なパッドに接触させられる。次に、ATE201の論理機構202が用いられ、DUT213に入力テストデータが送信される。この入力テストデータは、例えば様々な異なる入力刺激に対するDUT213の応答性を試験するように作られた入力信号パターンから構成されている。その後、DUT213のシグネチャ生成回路214が入力テスト信号に応答したDUT213の出力値のシグネチャを生成する。ATE201の論理機構203は生成されたシグネチャをDUT213から受信し、そして論理機構204により受信されたシグネチャがデータ記憶装置206中に記憶された期待シグネチャ207と比較される。これにより、DUT213が入力テストデータに応答して生成した受信シグネチャが期待された通りのものであるかどうかが判定される。この処理はDUT213の試験用に生成された入力テストパターンの数だけ繰り返される。
留意すべきは、シグネチャが圧縮された出力ビットの識別子であるために、出力ベクターデータ(期待シグネチャ207)を記憶するためにATE201上に要求される記憶容量が実際の期待出力ビットの全て(図1Aに示した従来のシステム100における出力ビット)を記憶するために要求される記憶容量よりも大幅に小さいという点である。よって所定の試験技術を実現する上で期待シグネチャ207は、全ての期待されるビット(例えば、図1Aの例における期待生データ107)を記憶する従来の試験ソリューションよりも、データ記憶装置206中のより小さい記憶空間しか消費しないのである。更に、シグネチャは解析が望まれる出力ビット群全体(例えば、全ての出力ベクター)を一意に識別することができるものであるため、トランケーションの場合のようにテストカバレッジが低下することがない。
しかしながら、上述したように、既存のシグネチャ解析技術には幾つかの欠点がある。例えば、このような技術は、試験中においてチップの出力データのシグネチャを生成するための回路(例えば、回路214)をチップ上に含むものである。このようなシグネチャ生成回路はチップ上の領域を消費し、これによりチップの全体寸法が大きくなり(或いはチップに含ませることができる回路の量が少なくなる)、そしてチップのパフォーマンスを劣化させるという潜在性がある。更に、このようなオンチップ・シグネチャ生成技術は一般にATEでのエラー診断(例えば、具体的にどの出力ビットが不正であるのかの判定)ができない。従って、図1Aの例においては作られたエラーマップを、この場合においては構築することができない点に留意が必要である。他にも既存のシグネチャ解析技術に関する様々な欠点を上に述べてきたが、ATEメモリ条件を緩和するためのシグネチャ解析技術の利用が広く広まらないのは、これらの欠点があるためである。DUTの複雑性及び/又はテストカバレッジの守備範囲が広がった結果、試験を実施するためにATE上に要求されるデータ記憶容量の節約が更に望まれるようになっている。従って、このような試験技術を実現するために必要とされるデータ記憶容量を(例えば、シグネチャ解析を通じて)抑制しつつも、上述した欠点の無い改善された試験技術が望まれているのである。
上述したように、シグネチャをチップ外で生成するテスタも提案されている。例えば、“Low−Cost Testing of High−Density Logic Components”(IEEE Design&Test of Computers、0740−7475、April,1990)では、DUTからの出力を受信し、このように受信した出力のシグネチャを生成するシグネチャ生成論理機構を含むテスタが提案されている。しかしながら、提案されたテスタには幾つかの欠点がある。例えば、このテスタは未知の状態のマスキング(例えば、非決定的出力ビットのマスキング)をシグネチャ生成において実施することができない。また、“Low−Cost Testing of High−Density Logic Components”論文で提案された技術を実現したATEが市販されていないことも周知である。更に、ATEがこの論文通りのATEが実現された場合には、未知の状態のマスキングを実施することができず、もしこれにマスキング機能を実現する場合には、相当な量のマスクデータをATEに記憶しなければならなくなる(マスクデータの圧縮については提案されていないため)。
本発明の実施例は、テスタ(例えば、ATE)に要求されるデータ記憶容量を節約し、更にできればこのような試験ソリューションに要求されるオンチップ回路量をできるだけ少なくする試験ソリューションを提供するものである。より具体的には、本発明の実施例は、期待出力データの圧縮を実現するシグネチャ解析を用いたものである。更に本発明の実施例は、被験デバイスから離れて(例えば、試験対象であるウエハ上のデバイス又はパッケージされたデバイスから離れて)構成された論理機構(例えば、ソフトウエア及び/ハードウエア)を用いてそのデバイス出力のシグネチャを生成するものである。例えば、好適な一実施例においてはDUTから生の出力データを受信し、受信した生の出力データの少なくとも一部(特定の実施例においては、受信生出力データの一部はシグネチャ生成に使用されないようにマスキングされる)についてシグネチャを生成する論理機構がATEに含まれている。最も望ましいのは、受信された生の出力データを、各ウィンドウが所定数のビットで構成される複数の「ウィンドウ」に分割し、各ウィンドウに対して1つのシグネチャをATE中で生成し、これをそのウィンドウの期待シグネチャと比較してデバイスが期待通りの機能を実施しているかを判定することである。
好適な一実施例においては、ATEに要求されるデータ記憶装置の容量は、試験ソリューションにおける期待シグネチャを記憶することにより、このような試験ソリューションの全ての実際の期待出力ビットを記憶する場合よりも節約することができる。更に、好適な一実施例においては、DUT出力のシグネチャを生成するための回路がDUT上にはなく、これにより試験ソリューションを実現するためにDUTに要求される面積をできるだけ小さくすることができる。本発明の好適な実施例における更なる利点は、エラー評価(例えば、診断/デバッグ)を同時に(すなわち、「シングルパス」にて)実施することができるという点である。従って、試験中にエラーが検出されると、エラー評価(例えば、不正な値を持つ特定の出力ビットを判定するためのエラー診断)のためのDUTへのデータ入力及びそこからの出力データ受信の第二のパスは必要とされない。更に、本発明の好適な実施例は、シグネチャ生成において受信された出力データをマスキングすることができる。従って、受信された出力データの非決定的ビットをATEに記憶されたマスクデータ(テスト用にマスク(フィルタ)するべき出力ビットを識別するもの)に基づいてマスキングすることができる。本発明の特定の実施例によれば、マスクデータに圧縮技術を適用してATEのデータ記憶容量条件を更に緩和することができる。本発明の実施例における更なる様々な利点を以下に説明する。
本発明の様々な実施例について、図3A〜図3B及び図4〜図8を参照しつつ説明するが、複数の図にわたって同様の要素は同様の符号で示した。まず、図3A及び図3Bを参照するが、ここには本発明の推奨される実施例が描かれている。図3Aは、試験技術を実現する上で要求されるデータ記憶容量を節約するために出力ベクターデータを圧縮するためにシグネチャ解析を用いた試験システム300の一例を示すブロック図である。本明細書に記載する多くの実施例(図3Aの実施例も含む)は、ウエハ上にあるデバイスを試験することを前提としたものであるが、本発明のアプリケーションはこれに限られたものではない。本発明の実施例を用いて、例えばパッケージングされたDUT等、他のDUTを試験することも可能である。
試験システム300は、通信可能な状態でプローブ313に接続したATE301を含んでいる。以下に説明するように、プローブ313は、ウエハ314上のDUT315といった1つ以上のDUT(被験チップ)に入力データを送り、DUTからの出力データを受信するために用いられる。図示されたように、データ記憶装置308は、通信可能な状態でATE301と接続しており、DUT315に試験を実施するために必要な情報、例えばテスト用の入力ベクターデータ309,出力シグネチャデータ311,及びマスクベクターデータ310を記憶したものである。以下にも説明するように、データ記憶装置308には、更に、エラーマップデータ312が記憶されている。
図示によれば、ATE301は、更に、DUT315に入力すべき入力テストデータを生成するための論理機構302と、入力テストデータに応答してDUT315から出力される生の出力データを受信するための論理機構303と、マスクデータ310を解凍し、受信した出力データの適正なビットにマスキングを施すための論理機構304と、DUT315から受信した受信出力データの少なくとも一部(例えば、非マスク出力データ)のシグネチャを生成するための論理機構305と、生成されたシグネチャを期待シグネチャ311と比較するように作動可能な論理機構306と、不良となったテストについてエラーマップ312を生成するための論理機構307とを含んでいる。以下にさらに説明するが、論理機構305は、受信出力ビットの複数のウィンドウの各々について1つのシグネチャを生成するものであることが望ましく、論理機構306は、各ウィンドウ・シグネチャを期待ウィンドウ・シグネチャと比較するものであることが望ましい。ATE301の各論理機構302,303,304,305,306,307は、それぞれのタスクを実施するためのソフトウエア及び/又はハードウエアから構成されている。
好適な一実施例の動作においては、プローブ313がDUT315等の1つ以上のDUTを試験するために適切なアクセスパッドに接触させられる。例えば、プローブ313は、DUT315にテスト信号を入力し、DUT315からの出力信号を受信するように適切なパッドに接触させることができる。その後に、ATE301の論理機構302が用いられ、入力テストデータがDUT315に伝達される。このような入力テストデータは、例えば様々な異なる入力刺激に対するDUT315の応答性を試験するように作られた入力信号パターンから構成することができる。その後に、ATE301の論理機構303が、DUT315が入力テストデータに応答して生成した生の出力データを受信する。従って、ATE301は、DUT315にテストデータを入力し、そこから生の出力データを受信するためにDUT315と通信可能な状態で(例えば、プローブ313を介して)インターフェースされているのである。
シグネチャ生成において特定の受信出力ビット(例えば、非決定的ビット)が使用されないようにこれらをマスキングするために、ATE301に論理機構304を設けることができる。以下にも説明するように、マスクデータ310は圧縮されていることが望ましく、従って、論理機構304は、マスクデータ310を解凍し、受信した出力ビットの適正なものをマスクするためにこのマスクデータ310を使用することができるものである。ATE301の論理機構305は、DUT315から受信された出力値の少なくとも一部(例えば、非マスク出力ビット)についてシグネチャを生成するものである。上述したように、特定の実施例においては、受信された出力データをウィンドウに系統化することができ、また、論理機構305は、ビットのウィンドウ各々について1つのシグネチャを生成することができる。その後に、論理機構306により生成されたシグネチャがデータ記憶装置308中に記憶された期待シグネチャ311と比較される。ここでも、受信された出力ビットのウィンドウのシグネチャが、そのビット・ウィンドウの期待シグネチャと比較されるのが望ましい。これにより、入力テストデータに応答してDUT315から受信された出力データについて生成されたシグネチャが期待通りのものかどうかが判定される。入力データに応答して生成されたシグネチャ(例えば、ウィンドウ・シグネチャ)が期待された通りのものでない場合(例えば、そのビット・ウィンドウについて生成されたシグネチャが期待シグネチャ311に一致しなかった場合)には、論理機構307が不良となったテストに関する情報をエラーマップ312中に生成する。このようなエラーマップ情報には、不良ウィンドウ番号の識別子や、その不良ウィンドウに関する期待データと実際に受信されたデータ(例えば、実際に受信された生の出力ビット)のエラーログ等の情報が含まれる。ここで留意すべきは、このエラー評価がDUT315の試験中に同時に実施されるという点である。すなわち、一度エラーが検出されると(例えば、論理機構306により生成シグネチャと期待シグネチャの不一致が検出された場合)、検出されたエラーを評価(例えば、診断及び/又はデバッグ)するためにATE201がDUT315を再度アクセスする必要はなく、試験においてATE201が受信した、(エラーとなったシグネチャを生成することになった)生の出力データ(例えば、エラーマップログに記憶されたもの)を評価に使用することができるのである。このプロセスは、DUT315の試験用に生成された入力テストパターンの数だけ繰り返すことができる。
図3Bは、図3Aの試験システム300の処理フローの一例を示したものである。図3Bは、システム300の一般的な処理例を説明したものであり、このような処理フローは通常、ビット単位の方式で実現されるものである点に留意が必要である。例えば、処理ブロック322においては、出力データの1ビットが受信され、処理はそのビットについて、図1Bに関連して説明したものと同様のビット単位方式で進められる。図3Bの例は、具体的にビット単位方式として示されてはいないが、システム300の一般的な処理の一例を提供するものである。
図示したように、処理ブロック321において、テストデータがオフチップ・テスタ(例えば、ATE301)からDUT315に入力される。処理ブロック322においては、入力されたテストデータに応答してDUT315が出力したデータをオフチップ・テスタが受信する。処理ブロック323においては、以下によりさらに説明するように、受信された出力データの特定の部分(例えば、特定のビット)がオフチップ・テスタ(例えば、マスキング論理機構304)によりマスキングされる。受信された出力データの特定のビットとは、例えば非決定的なもの(DUT315が入力パターンに呼応して適性に機能しているかどうかを示すものではないもの等)(例えば、複数のクロック領域、部分的スキャン手法、或いはトライステートバスを持つことによる)であり、このようなビットは信号の破損を防ぐためにマスキングすることができる。加えて、試験の特定の部分については、一般にユーザがその出力に関心を持たない場合がある(例えば、テストがごく稀にしか発生しない欠陥、或いは診断/デバッグ処理中に発生する欠陥をカバーするため)。これらのビットも、また、処理ブロック323において受信された出力データからマスキング(フィルタ)することができる。以下にさらに説明するが、マスクデータ310は圧縮されていることが望ましいので、処理ブロック323はこのようなマスクデータ310を解凍する処理を含む場合もあり、マスクデータは適切な受信出力ビットをマスキングにより除外するために使用される。
処理ブロック324においては、ブロック323でマスキングされなかった出力ビットがオフチップ・テスタにより使用され、シグネチャが生成される。できれば出力ビットはウィンドウに分割されるものであり、これにより処理ブロック324においてウィンドウ中の非マスキングビットがそのウィンドウのシグネチャへ圧縮されることが望ましい。その後に、処理ブロック325においてオフチップ・テスタが生成されたシグネチャを記憶された期待シグネチャ(例えば、データ記憶装置308中に記憶された期待シグネチャ311)と比較し、生成されたシグネチャがその期待シグネチャと一致するかどうかを判定する。生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致するものであると判定された場合には、処理ブロック326においてDUT315のその出力が試験を合格したものと判定され、処理はブロック321に戻り、更なるテストが実施される(例えば、DUT312に更なるテストパターンが入力される)。しかしながら、生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しなかった場合には、DUT315はそのテストを不合格となり、処理ブロック327においてその不良についての情報がエラーマップ312に記憶され、これがエラー評価(例えば、この試験に合格しなかった理由を判定するためにDUT315をデバックされる)において使用される。より具体的には、あるウィンドウ・シグネチャが期待ウィンドウ・シグネチャと一致しなかった場合には、そのウィンドウの実際に受信された生の出力データがエラー評価用(例えば、どの特定のビットが不正な値を持っていたのかを判定するためのエラー診断)にエラーマップ312に記憶される。よって不良となったウィンドウWindow−1〜Window−M(ここで、MはN以下)のデータがエラーマップデータ312に記憶されるのである。従って、Nウィンドウの期待シグネチャ311について、不良となったMウィンドウ(一般にN個よりも大幅に小さい数であり、よってエラーマップデータ312の記憶条件を節約することになる)のデータがエラーマップデータ312に記憶されるのである。留意すべきは、実際の生の出力データがオフチップ・テスタに受信されるため、このようなエラー評価をDUT試験と同時に実施することができるという点である。すなわち、エラー検出後のDUTとの更なるパス(例えば、情報の入力及び/又は出力の受信)は、必要とされず、代わりに、出力ビットのウィンドウに対して生成されたシグネチャがそのウィンドウの期待シグネチャと一致しなかった場合には、不良となったウィンドウの実施の出力ビットをエラーマップに記憶することにより(歩留まりを調べる目的等で)DUTとの更なる相互通信を必要とすることなくエラー評価を実施することができるのである。
シグネチャは、出力ビット群(例えば、ウィンドウ)を圧縮した識別子であるため、データ記憶装置308中に出力ベクターデータ(期待シグネチャ311)を記憶するための記憶容量を、(図1Aの従来のシステム100のように)実際に期待される出力ビットの全てを記憶するために要する容量よりも大幅に小さくすることができる。従って、期待シグネチャ311は、所定の試験手法を実現する上で、データ記憶装置308中において全ての期待ビットを記憶する従来の試験ソリューション(例えば、図1Aの例における期待生データ107)と比べてより小さい記憶空間しか消費しないのである。更に、シグネチャは解析を望む出力ビット群全体(例えば、全出力ベクター)を識別することができるため、トランケーションの場合のようにテストカバレッジを低下させることがない。よって試験用の出力ベクターデータを記憶するために必要となるデータ記憶容量は、試験品質を犠牲にすることなくできるだけ小さくすることができるのである。加えて、シグネチャ生成論理機構を被験デバイスの外(例えば、試験下にあるウエハ上のダイ又はパッケージされたデバイスから離れた場所)に設けたことにより、従来のシグネチャ解析技術(オンチップで実現されたもの)が抱えていた上述の問題の多くを解消することができるのである。例えば、シグネチャ生成回路を実現するための余計な領域をダイ中に設ける必要がないことが挙げられる。更に、上述したようにエラー診断を試験と同時に実施することができる。また、好適な一実施例においては、マスキング論理機構304により、シグネチャ生成から特定の受信出力ビット(例えば、非決定的ビット)をマスキングすることが可能である。マスキング論理機構304は、所定の試験についてのマスクデータ310に基づいて出力ビットをマスキングすることができる。以下にさらに詳細を説明するが、特定の実施例においては、マスクデータ310も、また、圧縮可能であり、これによりATE301のデータ記憶容量条件を更に小さくすることができる。
上述したように、シグネチャ生成論理機構は図3Aの例に示したようにATE301中、或いはDUT315が配されるウエハ314の外側に設けられた現在既知の、又は将来的に開発される他の種類のテスタ中に含まれていることが望ましい。しかしながら、他の実施例においては、このようなシグネチャ生成回路を、DUT315の試験に利用することができる他の何れかのオフチップ・テスタ(例えば、DUT315の外に配置されたテスタ)中に実現することができる。例えば、特定の実施例においては、ATE301の機能として上述したもの(DUT315へのテストデータ入力、DUT315からの出力データ受信、出力データ用のシグネチャ生成、シグネチャと期待シグネチャの比較及び/又はシグネチャが期待シグネチャと一致しなかった場合のエラーマップ生成)のうちの一部又は全てを実施するために、DUT315外部にあるテスタが314上に含まれている場合もある。
例えば、ウエハ314上にある第一のダイ(図3A中にオプションとして点線で示されているダイ316等)を、このウエハ314上にあるダイ315の試験の実施用に実現することができる。ウエハ上の1つのダイで同じウエハ上の他のダイを試験することができるようにした構成例は、引用することにより本願明細書に含まれることとする、同時係属中であり、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許出願第10,155,651号、“System and Method for Testing Circuit y on a Wafer”に記載されている。このような構成においては、シグネチャ生成論理機構は、ダイ315の出力のシグネチャを生成するための第一のダイ316を含んでおり、この場合のシグネチャ生成論理機構は、必ずしも試験対象となるダイ315中に含まれていなくても良い。より具体的に説明すると、特定の実施例においては、テスタ回路316がテストデータ(例えば、テストパターン)をダイ315に入力する。代わりに、このようなテストデータの入力には、プローブ313及びATE301を使用しても良い。テスタ回路316は、DUT315から入力テストデータに呼応する出力を受信し、受信した出力データの少なくとも一部についてのシグネチャを生成することができる。その後に、テスタ回路316は、シグネチャを期待シグネチャと比較することにより、DUT315が適正に機能しているかどうかを判定する。代わりに、回路316がシグネチャを生成して(例えば、プローブ313を通じて)ATE301に送り、ATE301がその生成されたシグネチャと期待シグネチャの比較を行うことによりDUT315が適正に機能しているかどうかを判定するようにしても良い。
本発明の実施例は、試験においてマスクベクター圧縮技術及び/又は入力ベクター圧縮技術を組み合わせて実現することもできる。すなわち、シグネチャを用いて出力ベクターデータ311だけではなく、入力ベクターデータ309及び/又はマスクベクターデータ310をも圧縮することができる。出力データ311,入力データ309,及びマスクデータ310を圧縮することにより、この好適な実施例においてはエラーマップデータ312(ウィンドウを使用したもの)の容量を小さくすることができるだけではなく、DUT試験を実現する上でATE301のデータ記憶装置308に要求される条件を大幅に緩和することができるのである。
入力データ309及びマスクデータ310の圧縮には、様々な技術を使用することができる。例えば、本発明の特定の実施例においては、マスクデータ(例えば、図3Aのマスクデータ310)をカテゴリー別に固定ビット数のパケットに分けることができる。すなわち、(1)ゼロパケット(例えば、全てが0のパケット)、及び、(2)1及び0の両方を含む決定的パケットの、2つの異なるパケットタイプを定義することができる。第一のタイプのパケット(ゼロパケット)は、これがゼロパケットであるという事実を指定する1つの制御ビットに置き換えることができる。決定的タイプのパケットは、元のパケットとタイプを指定した制御ビットから成る。「1」は一般に非常にまばらに散在しているため(例えば、「1」は所定試験においてマスクされるべきビットを指定している)、多数の元ビット(オリジナルビット)は、少数の制御ビットに置き換えることができる。
最適なパケットサイズは、「1」の統計的分布による(デバイスによりばらつく)。特定の実施例においては、異なるパケットタイプを2つだけに限らず、より多数のパケットタイプを導入することもできる。例えば、全てが「1」のパケットタイプを導入することもできる。
上述した種類のマスク圧縮は、入力圧縮手法と共に非常に好都合に適用することができ、このことは、引用することにより本願明細書に含まれることとする、同時係属中であり、本発明の譲渡人に譲渡された米国特許出願第09/802,440号“Test Vector Compression Method”(2001年3月9日出願)に記載されている。
「1」は、マスクデータセットの中で一般にまばらに散在しているため、マスクデータはランレングス符号化方式を用いて圧縮することができる。長さを符号化するためには、通常の固定長コードワードが使用される。例えば高い確率で生じる長さに、より短いコードワードを付加するために周知のホフマンコードを使用することができる。コードはホフマンツリーを用いて得ることができる。また、限定された数の長さだけを符号化することができる。他の好適な圧縮符号化技術を利用することもでき、これらの中には周知のエイリアスγ,エイリアスΔ,フィボナッチコード,スパース・マトリクスコード,或いは現在既知の又は将来開発される他の何れかの好適な圧縮方式が含まれるが、これらに限られない。
周知のGolomb−Rice符号化を利用することにより、単純なハードウエアデコーダで実現しても全ての長さを直接的に符号化することができる。Golomb−Riceコードワードは、可変長前置nビットと固定長末端mビット(qの十進数を表す)の連鎖から成り、全長n+mのコードワードを作っている。前置nビットは、n−1 0から始まり、最終ビットは常に1(記数法:0n-11)である。このように、前置ビット(n)の復号化は、0の数を数えることのみに緩和される。末端は通常の二進固定長コードである。Golomb−Riceコードワードの値は、n・2m+qで定義される。
表1は、固定長コード,ハフマンコード,及びGolomb−Riceコードを用いて符合化された8つの異なる長さの一例を示すものである。
Figure 2004184413
本発明の実施例の様々な他の利点が当業者にとって明らかである。
従来の試験技術においては、期待出力データの全ビットがATEメモリ中に試験用出力ベクターデータ(例えば、図1Aのデータ記憶装置106中に記憶された期待出力データ107)として記憶される。しかしながら、本発明の好適な一実施例においては、「ウィンドウ・シグネチャ」(本願において使用された場合、ビット・ウィンドウのシグネチャを意味する)のみが試験出力ベクターデータ用にデータ記憶装置308中に記憶される。例えば、図3Aの例においては、期待シグネチャデータ311は、Window−1、Window−2、・・・、Window−Nに示すように複数のウィンドウ・シグネチャから構成される。ウィンドウ・シグネチャは、ある所定数のビット、例えばウィンドウサイズのウィンドウのみに基づくシグネチャであると定義される。ウィンドウサイズは異なるデバイスの試験において、或いは同じデバイスの試験においてであってさえ変えることができる。
一例として、入力に応答するDUT出力が10ビットだったと仮定する。この場合、出力ビットのうちの最初の5つを第一のシグネチャ生成に使用される第一のウィンドウに割り当て、出力ビットの次の5つを第二のシグネチャ生成に使用される第二のウィンドウに割り当てることができる。更なる例として、DUTに入力すべき異なるテストパターンをテストが10個含み、DUTが適正に機能しているかどうかを判定するためにこれら10個の異なるテストパターンそれぞれに応答してDUT(それは何れの数の出力ビットを含む)から返される出力ビットを評価する場合を仮定する。特定の事例においては、10個の異なる入力テストパターンの各々に応答する出力ビットをシグネチャ生成に使われる異なるウィンドウに割り当てることができる。例えば、第一の入力テストパターンに応答してDUTから出力された出力ビットを第一のウィンドウに割り当て、第二の入力テストパターンに応答してDUTから出力された出力ビットを第二のウィンドウに割り当てる等、以下も同様に処理していくことができる。
受信された出力ビットをこのようにウィンドウに分割していくことにより、特定の利点がもたらされる。例えば、エラーマップデータ312を記憶するために必要とされるデータ記憶容量を節約することができる。一例を挙げると、あるウィンドウにエラーが検出された場合(ウィンドウのシグネチャがそのウィンドウの期待シグネチャと一致しなかった場合)には、特定の実施例においては、受信した全ての出力ビットではなく、この特定のウィンドウの出力データビットをエラーマップ中に記憶することができる。勿論、他の実施例においては、エラー検出時にDUTから受信した出力データの全て(又はそのうちの所望量)をエラーマップに記憶することもできる。更に、特定の実施例においては、テスタ301に通信可能な状態で結合する外部記憶装置に1つ以上のエラーマップデータウィンドウを出力することによりテスタ301のデータ記憶装置308の負荷を軽減し、更なるエラーデータの記憶を可能とすることもできる。本願に開示したウィンドウ利用方法がもたらす様々な他の利点は、当業者により認識されるものである。
図4には、図3Aに示したウィンドウ・シグネチャ311のような期待ウィンドウ・シグネチャが、好適な一実施例においてどのように生成されるかを説明する実例フローチャートが描かれている。このような期待シグネチャは、通常、図7に示した以下に説明する実例コンピュータのようなコンピュータ上で生成され、ATE301にロードされる。処理ブロック401に示したように、シグネチャ生成プログラムが所定の試験について、期待出力ビットの次のウィンドウがあるかどうかを判定する。このような出力ビットは、例えば入力テストパターンを使用したDUTのシミュレーションを通じて生成される。一例を挙げると、或る被験デバイスの所定試験について1つ以上の入力テスト値のパターンが提供され、そのデバイスは、入力テストパターンの各々に応答する特定の出力データ値を生成することを期待される。従って、そのデバイスが適正に作動する場合に入力テストパターンに応答してそのデバイスから出力されることが期待される様々な出力データ値を決定するために、試験はある意味において「モデリング」されるのである。期待出力データ値は、複数の「ウィンドウ」に分配することができる。上述したように特定の実施例においては、「ウィンドウ」は、異なるデバイスの試験において可変性を持つ、或いは1つのデバイスの試験においてでさえも可変性を持つ所定数の特定の出力ビットから構成されるのである。一例を挙げると、異なるサイズの様々なウィンドウを所定デバイスの試験に用いることができる。更に、使用されるウィンドウのサイズ及び数は、デバイステストによって異なる場合もある。ユーザが所定テストに使用されるウィンドウのサイズを指定できるようになっていることが望ましい。
従って、処理ブロック401においては、次の「ウィンドウ」を構成する期待出力ビット(入力試験刺激に呼応するもの)の全てがあるかどうかが判定される。その試験について、更なる出力データビットのウィンドウが期待されない場合には、ブロック402においてシグネチャ生成が終了したこと(そのテストに必要とされる全てのウィンドウ・シグネチャが生成されたこと)が判定される。従って、ブロック402においては、その試験を実際のデバイスに実施する準備が整った状態となる。しかしながら、ブロック401において、シグネチャ生成(例えば、所定の入力テストパターンに呼応する期待出力ビット)に出力ビットの次のウィンドウがあると判定された場合には、処理は処理ブロック403に進み、ここでシグネチャ生成論理機構(例えば、SISR,MISR又はセルラーオートマタ論理機構等のソフトウエア及び/又はハードウエア)がリセットされることにより、出力ビットのウィンドウを受信し、このウィンドウのシグネチャを生成する準備が整えられる。
処理ブロック404においては、出力ビット・ウィンドウの1つ以上の「ドント・ケア」ビットがマスキングされ得る。例えば、非決定的挙動を持つ特定の出力ビット(例えば、DUTが入力パターンに対して適性に応答して作動したかどうかを示さないものであり、これがマスクされない場合にはシグネチャが損なわれることになるもの)がある場合には、試験が無関心である(ドント・ケア)値を持つこのようなビットは、出力データ・ウィンドウからマスキング(フィルタ)することができる。このようなマスクデータは、生成された試験用のマスクデータ310として、ATE301に試験がロードされる際にデータ記憶装置308に記憶されることが望ましい。上述したように、マスクデータ310はできれば圧縮されていることが望ましく、このようなデータは適正ビットをマスキングするために解凍されて処理ブロック404において使用される。次に処理ブロック405においては、ATE301のシグネチャ生成論理機構305のモデルがウィンドウの残りの(非マスク)出力ビットについてシグネチャを生成するために使用される。例えば、特定の実施例においては、シグネチャ生成論理機構305のモデルはSISR,MISR,又はセルラーオートマタを(ハードウエア及び/又はソフトウエアとして)実現することができ、このようなSISR,MISR,又はセルラーオート或いはウィンドウの非マスク期待出力ビットに対するシグネチャを累積(生成)させることができるものである。従って、シグネチャ生成論理機構304は実際のデバイスにこの試験を実施した場合(もしデバイスが適正に機能していれば)には、試験の対応する部分に対して期待される期待シグネチャ・ウィンドウを生成するものである。このような期待シグネチャ・ウィンドウが生成されると、これは、処理ブロック406において(例えば、ATE301のデータ記憶装置308中に)記憶される。以下に更に説明するように、このように記憶された期待シグネチャ・ウィンドウは、実際の回路試験中に用いられ、これによりその回路の出力が試験入力値に対して期待通りのものであるかどうかが判定される。
ここで図5を参照するが、これは、本発明の好適な一実施例に基づく試験技術の処理フローの一例を説明するフローチャートである。フローチャートに示されるように、処理ブロック501においては、オフチップ・テスタ(例えば、ATE301)が、次の出力ビットのウィンドウがDUT(例えば、DUT315)から出力されるかどうかを判定する。より具体的に説明すると、入力テストデータがテスタからDUTに入力され、これに応答してDUTが出力データを生成する。処理ブロック501において、テスタは、次の「ウィンドウ」を構成する出力ビットの全て(入力データに応答したもの)がDUTから受信されたかどうかを判定する。この試験について、更なるウィンドウがDUTから期待されない場合には、ブロック502において、この試験が完了したことが決定される。しかしながら、所定の入力テストパターンに応答する出力ビットのウィンドウがDUTから受信されたと決定すると、処理はオフチップ・テスタにおいて処理ブロック503に進み、ここでシグネチャ生成論理機構(例えば、図3AにおけるATE301の論理機構305)がリセットされ、出力ビットのウィンドウの受信及びこのウィンドウに対するシグネチャの生成を行う準備が整えられる。上述したように、テスタ用シグネチャ生成論理機構の特定の実施例は、SISR,MISR,又はセルラーオートマタを実現するものであるが、この場合、ブロック503においてリセットされるのは、SISR,MISR,又はセルラーオートマタということになる。
処理ブロック504においては、受信した出力ビットのウィンドウの1つ以上の「ドント・ケア」ビットをマスキングし得る(例えば、マスク論理機構304を使用して)。例えば、特定の出力ビットが非決定的挙動(例えば、DUT315が入力パターンに応答して適性に作動しているかどうかを示さないもの)を持つ場合があり、このような、試験が無関心である(ドント・ケア)値を持つビットは受信出力データ・ウィンドウからマスキング(フィルタ)することができる。図4の期待シグネチャ・ウィンドウの生成に用いられた同じ出力ビットはDUTの出力用のシグネチャ・ウィンドウの生成にも使用されており、図4の処理ブロック404の期待シグネチャ・ウィンドウの生成においてマスキングされた同じビットは、処理ブロック504においてもマスキングされる(勿論、DUTが期待通りに機能していない場合には、このような出力ビットの値は、図4における期待シグネチャ・ウィンドウの生成に用いられた期待値とは異なることになる)。できれば、試験用にマスキングされる出力ビットの識別子を、上述したように特定の実施例においては圧縮されるマスクデータ310中に含んでおくことが望ましい。
処理ブロック505においては、オフチップ・テスタのシグネチャ生成論理機構がウィンドウの残りの(非マスク)出力ビットについてのシグネチャ生成に用いられる。例えば、特定の実施例においては、テスタは、SISR,MISR,又はセルラーオートマタを(ハードウエア及び/又はソフトウエアとして)実現するものであり、このようなSISR,MISR,又はセルラーオート或いはウィンドウの受信された(非マスク)出力ビットに対してシグネチャを累積(生成)するものである。このように、(例えば、論理機構305を使用して)DUTから受信された(非マスク)出力ビットに対してシグネチャ・ウィンドウが生成されるのである。
その後処理ブロック506において、テスタが生成されたシグネチャ・ウィンドウをこの試験部分に対する記憶された期待シグネチャ・ウィンドウと比較し、生成されたシグネチャ・ウィンドウが期待シグネチャ・ウィンドウと一致するかどうかを判定する。生成されたシグネチャ・ウィンドウが期待シグネチャ・ウィンドウと一致すると判定された場合には、処理ブロック507において、受信された出力ビットのウィンドウがこのテストを合格したものと判定され、処理はブロック501に戻って更なるテストが実施される(例えば、DUTから受信された更なる出力データ・ウィンドウの評価)。しかしながら、生成されたシグネチャ・ウィンドウが期待シグネチャ・ウィンドウに一致しなかった場合には、DUTはテストを不合格となったことが判定され、この不具合に関する情報が処理ブロック508においてエラーマップ(例えば、図3Aのエラーマップ312)に記憶される。例えば、特定の実施例においては、不良となった出力ビット・ウィンドウの特性及び/又は内容(例えば、実際の生出力ビット)がエラーマップに記憶され、このように記憶されたエラーマップ情報はエラー評価(例えば、どのビットが不正だったのかを判定するためのエラー診断及び/又は試験に不合格となった理由の判定を行うためのDUTのデバッグ)に用いることができる。
好適な一実施例においては、DUTのエラー評価は、このDUTのシグネチャ解析試験と同時に実施することができる。従来のシグネチャ解析技術においては、このようなDUT試験とエラー評価を同時に実施することはできなかった。実際のところ、シグネチャ解析技術を用いてエラー評価(例えば、エラー診断)を実施すること自体が従来技術においては非常に難しいことであった。従来のシグネチャ解析技術にとっては、シグネチャ解析処理を逆行することは、演算負荷が重すぎるものであり、時には不可能でさえある。換言すると、既存のシグネチャ解析技術を利用して、実際の出力ベクターデータと期待出力ベクターデータとの間に矛盾があることを判定することは可能である。しかしながら、出力ベクターデータのうち、どの受信ビットに誤りがあるのかを判定することは、一般にできないのである。これは、既存技術のシグネチャに基づく試験方法の診断能力を著しく制約するものである。本発明の好適な一実施例は、シグネチャを診断のために逆転させる必要が無く、むしろ、テスタが受信した不良ウィンドウに対応する生の出力データをエラーログに書き込むことができることから、シグネチャ解析のエラー診断を容易にするものである。
更に、従来のシグネチャ解析技術においてエラー評価(例えば、診断)が実施される場合であっても、これがDUTの試験と同時に実施されることはない。むしろ、試験(例えば、DUTへのテストデータの入力,DUTからの出力データに対してのシグネチャ生成,及び生成されたシグネチャと期待シグネチャとの比較)がまず実施され、エラー評価が望まれた場合(生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しなかった場合)には、応答を直接ATEに送るためにシグネチャ論理機構がバイパスされる形で、DUT中に第二のパスが作られる。すなわち、DUTの診断/デバッグを行うためには、テスタとDUTの間に第二の相互作用群が必要となるのである。
他の手法においては、(シグネチャが作成される領域範囲における)エラー位置がわかるように複数のシグネチャが生成される。しかしながら、ここでもATEに直接的に応答できるようにシグネチャ論理機構をバイパスした第二のパスがDUTを通じて作られるのである。
上述したように、本発明の好適な一実施例において期待ウィンドウ・シグネチャと受信された出力データについて生成されたウィンドウ・シグネチャの間の矛盾が発見された場合には、ウィンドウ特性(ウィンドウID,実際の出力データ及び期待される生出力データ,サイクル数等)をエラーマップに記憶することができる。入力/出力ベクターデータのウィンドウの開始は、例えばサイクル開始レジスタ或いは入力ベクターデータの制御ビットにより指定されるようにすることができる。ウィンドウの長さは、ユーザ入力により動的に変更されることが望ましい長さレジスタにより指定することができる。更に、ウィンドウ長の指定は、入力ベクターデータにおける制御ビットにより、「ウィンドウ開始」制御ビットと組み合わせることで、或いは「ウィンドウ終了」を指定することで、実施することも可能である。
1つの不良となったウィンドウのみを捕捉する代わりに、(例えば、DUTに関するエラーマップデータを記憶するまでに)いくつの不良ウィンドウを捕捉する必要があるかを指定するカウンタを設けることも可能である。例えば、ユーザは高速の製造試験においては1つのDUTについて第一の不良ウィンドウのみを捕捉したいと望む場合もあるが、DUTの集中解析においては、複数の不良ウィンドウに関する情報を捕捉したいと望む場合もある。
n番目のウィンドウ、或いはn番目の不良ウィンドウの後にエラーマップ情報を取得し始めるためのカウンタを導入することにより、メモリ条件を更に緩和することができる。このようにすれば、先の不良ウィンドウの全てを同時にメモリに記憶する必要がなくなる。例えば、n番目の不良ウィンドウ後にエラー情報の取得を開始する本発明の一実施例の処理フローチャートを図6に示した。処理ブロック601においては、不良ウィンドウをカウントするために用いられるカウンタがリセット(例えば、0に設定)される。その後、図5に基づいて上述したものと同様の方式でDUT試験が実施される。一例を挙げると、処理ブロック602〜608は、図5の処理ブロック501〜507に対応する。
しかしながら、図6の実施例においては、処理ブロック607において、DUTの受信出力に対して生成されたウィンドウ・シグネチャ(処理ブロック606にて生成されたシグネチャ)が試験のこの部分についての期待ウィンドウ・シグネチャと一致しないと判定された場合には、処理はブロック609に進み、不良ウィンドウ・カウンタが1つ増分される。その後、処理ブロック610において、カウンタが不良ウィンドウの所定のターゲット数に等しいかどうかが判定される。この実施例においては、DUTの所定のターゲット数の不良ウィンドウが捕捉された場合に限ってエラー情報が取得される。勿論、DUTは、たとえ1つであってもウィンドウが不良となれば試験を不合格となり、製品として出荷するには不適切な品質のものであると判断することができるが、そのDUTの試験中に所定のターゲット数の不良ウィンドウが生じた場合に限って(エラー評価のために)エラー情報を取得することが可能である。よって、処理ブロック610において、不良ウィンドウが所定のターゲット数に至っていないことが判明した場合には、処理はブロック602に戻り、次のウィンドウが評価される。逆に、処理ブロック610において不良ウィンドウが所定のターゲット数に至ったことが判明した場合には、処理はブロック611に進み、その不良に関する情報(例えば、ウィンドウ特性及び/又はウィンドウ内容)が記憶される。その後処理は処理ブロック602に戻り、試験処理が継続される。
この手法を使えば、ATEの出力メモリ条件を、全出力ベクターデータサイズから、最大でもウィンドウサイズ及び全ウィンドウ・シグネチャのサイズへと小さくすることができる。ATEのメモリ条件は、試験中に取得したウィンドウを、ATEに通信可能な状態で結合するワークステーション等の他のデータ記憶装置に送ることにより更に小さくすることができる。この場合、ATEに記憶されるエラーマップは基本的に単なるバッファとして用いられる。エラーマップバッファ中のウィンドウ数は、試験中に取得したウィンドウをワークステーション等に転送するための不良ウィンドウ周波数及び利用できる帯域幅により決まる。
従来のフローと相関性を持たせることがさほど重要ではない場合には、以下のような普遍化が可能である。エラーマップに記憶された受信出力データを複数の階層的イテレーションの後にのみ捕捉することができ、これは捕捉不良ウィンドウ数のカウンタ、或いは最初に捕捉される不良ウィンドウによるものであってもなくても可能である。この場合、異なる所定ウィンドウサイズを使用してより小さなサブウィンドウにイテレート(すなわちズーム)することができる。この結果、必要となるメモリサイズは、より大きな従前のウィンドウのサイズ及びシグネチャ自体のサイズの最大となるかわりに、最大でも最後のウィンドウ・イテレーションのサイズ及びシグネチャ自体のサイズとなる。最適なウィンドウサイズは、所望される許容イテレーション数と要求される所望出力圧縮比との間のトレードオフとなる。
上述に鑑みると、好適な一実施例においては、シグネチャがATE等のDUT外部のテスタ(例えば、オフチップ・テスタ)上で、DUTから受信される出力データの少なくとも一部に対して生成され、DUTが適正に機能しているかどうかを判定するために、このシグネチャが期待シグネチャと比較される。好適な一実施例においては、DUTがウエハ上にあり、テスタは、DUTがその上に配置されたウエハの外部にあるシステムを含んでいる。例えば、好適な一実施例の実行においては、テスタは、図3Aに示したATE301のようなATEを含んでいる。DUTにテストデータを入力するための論理機構302、DUTからの出力データを受信するための論理機構303,ビットをマスキングするための論理機構304,受信された出力データの少なくとも一部(非マスクデータ等)のシグネチャを生成するための論理機構305,生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較するための論理機構306,不良を出したテストのエラーマップを生成するための論理機構307といった様々なテスタの要素は、ハードウエア及び/又はソフトウエアから構成される。実行可能命令又はソフトウエアコードとして実現された場合には、テスタは、このコードをコンピュータ読み取り可能媒体(例えば、ハードドライブ媒体,光学媒体,リードオンリーメモリ(ROM),ランダムアクセスメモリ(RAM),テープ媒体,カートリッジ媒体,フラッシュメモリ,メモリスティック等)から取得する、或いは通信媒体(インターネット等)からのデータ信号を通じて取得することができる。実際、読み取り可能媒体は、情報を記憶する、或いは伝送する何れの媒体であっても良い。
図7は、テスタにより使用される期待シグネチャ生成に用いることができるコンピュータシステム700の一例を描いたものである。中央処理装置(CPU)701は、システムバス702に結合している。CPU701は、何れの汎用CPUであっても良い。好適なプロセッサとしては、例えばインテルのPENTIUM(登録商標)4プロセッサが含まれるが、これに限られない。しかしながら、本発明は、CPU701が本願に記載の発明的処理を支持するものである限りにおいては、CPU701のアーキテクチャに限定するものではない。CPU701は、所望の期待シグネチャ(例えば、ウィンドウ・シグネチャ)をテスト用に生成するための様々な論理的命令を実行するものである。CUP701は、例えば図4を使って先に説明した処理フロー例に基づいてマシンレベル命令を実行することができる。
コンピュータシステム700は、更に、SRAM,DRAM,SDRAM等のランダムアクセスメモリ(RAM)を含んでいることが望ましい。コンピュータシステム700は、例えばRAM703を用いることにより、モデリングされる特定のテスト用に生成された様々な期待シグネチャを記憶(少なくとも一次的に)することができる。コンピュータシステム700は、PROM,EPROM,EEPROM等のリードオンリーメモリ(ROM)704を含むものであることが望ましい。RAM703及びROM704は、技術において従来から周知のようにユーザデータ、システムデータ及びプログラムを保持するものである。
コンピュータシステム700は、更に、入出力(I/O)アダプタ705,通信アダプタ711,ユーザインターフェースアダプタ708及びディスプレイアダプタ709を含んでいることが望ましい。I/Oアダプタ705及び/又はユーザインターフェースアダプタ708は、特定の実施例において、ユーザが情報を入力する(例えば、DUT用の試験の指定,ウィンドウサイズの指定,エラー情報を捕捉すべき不良ウィンドウ捕捉数の指定(図6のフロー例にあるもの),及び/又はマスクビット等の期待シグネチャ生成に用いられる情報の指定)ためにコンピュータ700と対話することができるようにするものである。更に、I/Oアダプタ705は、情報をプリントアウトすることができるようにプリンタ714と結合していても良い。
更に、I/Oアダプタ705は、例えば1つ以上のハードドライブ,コンパクトディスク(CD)ドライブ,フロッピーディスクドライブ,テープドライブ等の記憶装置706に接続していることが望ましい。記憶装置は、RAM703がテストのモデリング及び期待シグネチャの生成に関わるメモリ条件を満たしていない場合に使用することができる。
コンピュータ700とネットワーク712(公共及び私設の電話交換ネットワーク等の電話ネットワーク,ローカルエリアネットワーク(LAN),インターネット又は他の広域ネットワーク(WAN),及び/又は無線通信ネットワーク等、何れの好適な通信ネットワークであっても良い)とを結合するように適合した通信アダプタ711を含むものであっても良い。ユーザインターフェースアダプタ708は、キーボード713、指示装置707のようなユーザ入力装置及び/又はスピーカーのような出力装置(図示せず)をコンピュータシステム700に結合するものである。ディスプレイアダプタ709は、CPU701により駆動され、表示装置710上の表示(例えば、試験実施中のデバイスについての情報のユーザへの表示情報)を制御するものである。本発明は、システム701に示したアーキテクチャに限られたものではないことは言うまでもない。例えば、試験用の期待シグネチャ生成には何れの好適なプロセッサベース装置であっても使用することができる(特定の実施例においては、例えばATE301のようなオフチップ・テスタが使用されている)。
図8は、本発明の実施例を実現するように適合したテスタの一例であるATE301のブロック図を示すものである。図8の実施例においては、コンピュータシステム700が例えば図7に示した通信アダプタ711を介してATE301に接続しており、テストプラン及びテストデータのダウンロード(例えば、テストデータや試験用期待シグネチャの入力等)の提供、及び/又はATE301に対するインターフェース機能の提供が可能となっている。これらのテストプラン及びテストデータは、アクセス制御論理機構810を通じてATEメモリにロードすることが可能である(例えば、図3Aのメモリ308がテストリソース820に含まれていても良い)。テストリソース820は、図3Aを使って上で説明したリソース302〜307を含んでいても良い。図示した実施例においては、テストリソース820は、相互接続ネットワーク830を介してコントローラ/シーケンサ840に結合している。このコントローラ/シーケンサ840は、テストリソース820の1つをピン860の1つ(図3Aのプローブ313のような1つ又は複数のプローブ上に配置することができるもの)に結合して、使用中のテストプランにおいて設定されている時間及び順番でDUTに適切なテストデータを印加するように作動することが望ましい。図示した実施例においては、ピン電子部品カード850がコントローラ/シーケンサ840とピン860の間に配置されており、DUTに必要な特定の電圧レベルを提供している。
図示した実施例においては、3つのテストリソース,コントローラ/シーケンサ,及びピン電子部品カードが描かれているが、ATE301は、いくつの要素を含むものであっても良いと理解すべきである。更に、本発明によれば、これらの各要素が同数設けられなければならないという制約は無い。更に、図8の実施例は、本発明の実施例を実現することが可能なATEの構成例を示したものに過ぎず、本発明をこのような構成例に限定する意図はない。むしろ、DUTから生の出力データを受信し、シグネチャを生成する(図3Aにその詳細を説明した)ように構成することができる、現在既知の、或いは将来的に開発されるであろう他の何れの好適なオフチップ・テスタ構成も本発明の範囲に入るものであることを意図している。更に、特定の実施例においては、テスタをウエハ上に実現し、これをそのウエハ上の他の回路(DUT)を試験するために利用しても良い。例えば、特定の実施例においては、テスタはウエハ上の第一のダイ中に実現されており、これをそのウエハ上の少なくとも1つの他のダイを試験するために用いることができる。
上述から、本発明の実施例は、既存の試験技術よりも多数の利点を提供するように実現できることが明らかである。例えば、本発明の実施例によれば、DUT中の設計変更を必要としないにもかかわらず、従来のシグネチャ解析技術と同様の圧縮比に到達することが可能である。このため、試験を実現する上で、DUT上の潜在的シリコン面積オーバーヘッドも、DUTの潜在的パフォーマンス劣化も無い。更に例を挙げると、本発明の実施例によれば、エラー診断能力に限界が設けられないにもかかわらず、従来のシグネチャ解析技術と同様の圧縮比を得ることが可能である。
更に好適な一実施例によれば、エラー診断(及び歩留まり認識)をDUTの試験と同時に実施することができる。すなわち、インプットテストデータを入力し、そこから生の出力データを受信することによりDUTと相互作用する「第一のパス」をオフチップ・テスタにおいて作ることができ、この第一のパスからオフチップ・テスタはシグネチャを生成し、このシグネチャをDUTのエラー検出に使用することができるもので、エラーが検出された場合には、このような出力データを取得するためのDUTとの更なる相互作用を必要とすることなく、DUTから受信された実際の出力データをエラーマップログに記憶することができる。エラー診断はDUTの試験と同時に実施することができるため、本発明の特定の実施例は、特に試験設定を大量に生成しなければならない場合には適している。
更に、本発明の好適な一実施例は、受信された出力ビットを複数のウィンドウに分割し、各ウィンドウについてシグネチャを生成するものである。この方式でのウィンドウの利用は、エラーマップデータを記憶するために要するデータ記憶容量を節約できる等(例えば、このようなウィンドウの期待シグネチャに一致しないシグネチャを持つウィンドウ等、不良ウィンドウに関連するエラーデータを記憶することによる)特定の利点がある。本願に記載の方法でウィンドウを利用することによる他の様々な利点は、当業者にとって明らかである。
一実施例においては、試験技術がATE上に実現されているが、これは、ATEが既に所望のマスキング能力(例えば、シグネチャ解析に使用する出力ビットの柔軟なマスキングを可能とする能力)を有することから有利である。他の事例を挙げると、本発明の実施例は、オンチップでMISRを実現したDUTを用いることが可能であり、これにより汎用試験プラットフォームが可能となる。すなわち、本発明の実施例においてはオンチップ試験回路(例えば、シグネチャ生成回路)を必要とはしないが、本発明の特定の実施例は、オンチップ試験回路を有するDUTであっても試験することができるプラットフォーム(例えば、ATE)上に実現することができ、これにより既存の従来技術に基づく試験、或いは本発明の実施例に基づく試験が可能となっている。すなわち、本発明の実施例に基づくプラットフォームは、オンチップ試験回路(オンチップシグネチャ生成回路等)を含むDUTの試験の可能性を排除するものではないが、このようなオンチップ試験回路を含まないDUTの効率的な試験を可能とするという利点を持っているのである。
更なる例として、本発明の実施例は、試験の実施に要するデータ記憶容量を更に節約するためにマスクベクター圧縮及び/又は入力ベクター圧縮技術と組み合わせて実現することができる。
以上を要約すると、次の通りである。すなわち、本願では、外部で生成したシグネチャを用いて回路を試験するためのシステム及び方法が開示されている。外部テスタ(外部テスタ回路)301,316が被験デバイス(DUT)315の外部に配置されている。そのような外部テスタは、DUTにテストデータを入力し(処理ブロック321)、DUTから出力データを受信し(処理ブロック322)、そのように受信した出力データの少なくとも一部のためのシグネチャを生成する(処理ブロック324)。この外部テスタは、DUTが期待通りに機能しているかどうかを判定するために、生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較する(処理ブロック325)。生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しない場合には、エラーデータがエラーマップログ312に書き込まれ得る(処理ブロック327)。好ましくは、生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しないことが検知された後には、そのようなエラー評価を行なうためにDUTとの更なる相互作用(対話)は要求されない。このように、エラー評価がDUTのテストと並行して(同時に)施行され得る。マスクデータ310は、圧縮形式で記憶(格納)されて解凍され(処理ブロック323)、そして或る非決定的出力ビットをマスキングするために使用され得る。
本発明及びその利点を詳細にわたって説明してきたが、請求項に定義される本発明の精神及び範囲から逸脱ことなく様々な変更,交換,及び改変が可能であることは明らかである。更に、本発明の適用範囲は、本明細書に記載した特定の実施例の処理,機械,製造,物の構成,手段,方法,或いはステップに限定することを意図したものではない。本発明の開示内容から当業者には明らかなように、本願に記載した対応する実施例と実質的に同じ機能を実施する、或いは実質的に同じ結果が得られる、現在既知の、或いは後に開発されるであろう処理,機械,製造,物の構成,手段,方法,又はステップを、本発明に基づいて使用することができるものである。よって、本願請求項は、その範囲にそれらの処理,機械,製造,物の構成,手段,方法,又はステップを包含することを意図したものである。
従来の試験システムのブロック図である。 図1Aの従来の試験システムの処理フロー例を示す図である。 シグネチャ解析手法を用いた従来の試験システム例のブロック図である。 本発明の好適な一実施例に基づく試験システムのブロック図である。 本発明の好適な一実施例に基づく試験システムの処理フロー例を示す図である。 本発明の好適な一実施例に基づいて、期待ウィンドウ・シグネチャがどのように作成されるかを説明するフローチャート例である。 本発明の好適な一実施例に基づく試験技術の処理フローを説明するフローチャート例である。 被験デバイスについて、不良ウィンドウの検出が所定のターゲット数に達した後にエラー情報の捕捉が始まる本発明の一実施例に基づく処理フローチャート例である。 テスタにより使用される期待シグネチャの生成に用いることができるコンピュータシステムの例を示す図である。 本発明の実施例を実現するように適合させることができるテスタ例のブロック図である。
符号の説明
301 自動試験装置(外部試験装置)
302 テストデータ入力手段
303 出力データ受信手段
305 シグネチャ生成手段
306 シグネチャ比較手段
307 情報記憶手段
312 エラーマップ
313 通信インターフェース
315 被験チップ
316 外部試験装置

Claims (10)

  1. (a) テストデータを被験チップに入力するための手段と、
    (b) 前記入力されたテストデータに応答して、前記被験チップから出力データを受信する手段と、
    (c) 前記受信された出力データの少なくとも一部に対するシグネチャを生成するための手段と、
    (d) 前記生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較するための手段と、
    (e) 前記生成されたシグネチャが前記期待シグネチャと一致しなかった場合にエラーマップログに情報を記憶するための手段と、
    を有することを特徴とするオフチップ試験システム。
  2. 前記情報を記憶するための手段が、前記エラーマップログに記憶する前記情報を取得するための前記被験チップとの更なる相互作用を、前記生成されたシグネチャが前記期待シグネチャと一致しなかったことが判定された後には必要としないことを特徴とする請求項1に記載のオフチップ試験システム。
  3. 前記受信された出力データが、複数のウィンドウに分割され、前記ウィンドウの各々は所定数のビットを含み、前記シグネチャを生成するための手段は、前記複数のウィンドウの各々に対してシグネチャを生成し、前記比較するための手段は、第一のウィンドウに対して生成された前記シグネチャを前記第一のウィンドウの期待シグネチャと比較し、前記情報を記憶するための手段は、前記第一のウィンドウに対して生成された前記シグネチャが前記第一のウィンドウの前記期待シグネチャと一致しなかった場合に、少なくとも前記第一のウィンドウに関する情報をエラーマップログに記憶するための手段を有することを特徴とする請求項1に記載のオフチップ試験システム。
  4. 前記受信された出力データのマスキングされるべきビットを識別するマスクデータを記憶する手段を更に有し、前記マスクデータが圧縮されていることを特徴とする請求項1に記載のオフチップ試験システム。
  5. 前記マスクデータを解凍するための手段を更に有することを特徴とする請求項4に記載のオフチップ試験システム。
  6. 前記情報をエラーマップログに記憶するための手段は、前記期待シグネチャに一致しない前記シグネチャの生成に用いられた前記受信された出力データの少なくとも一部を記憶するものであることを特徴とする請求項1に記載のオフチップ試験システム。
  7. 回路を試験するためのシステムであって、
    前記回路の外部にあり、前記回路と少なくとも一時的に通信可能な状態で結合される自動試験装置を有し、
    前記自動試験装置が、前記回路にテストデータを入力するための通信インターフェースと、前記入力テストデータに応答して前記回路から出力されるデータを受信するための通信インターフェースと、前記受信された出力データの少なくとも一部に対するシグネチャを生成するように作動する論理機構と、生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較するための比較論理機構と、生成されたシグネチャが期待シグネチャと一致しない場合に情報をエラーマップログに記憶するための論理機構とを具備すること、
    を特徴とするシステム。
  8. 前記情報をエラーマップログに記憶するための論理機構は、前記回路との更なる相互作用を、生成されたシグネチャが期待されたシグネチャと一致しなかったことが検出された後には必要としないことを特徴とする請求項7に記載のシステム。
  9. 前記自動試験装置が、
    (a) 前記受信された出力データの少なくとも一部を、前記シグネチャの生成に用いられることからマスキングするための論理機構と、
    (b) マスキングすべき前記受信された出力データのビットを識別する、圧縮されたマスクデータを含む前記自動試験装置に通信可能な状態で結合されるデータ記憶装置と、
    (c) 前記マスクデータを解凍するための論理機構と、
    を更に有することを特徴とする請求項7に記載のシステム。
  10. 回路を試験するための方法であって、
    (a) 被験回路にテストデータを入力するステップと、
    (b) 前記入力テストデータに応答して、前記被験回路からの出力データを外部試験装置において受信するステップと、
    (c) 前記外部試験装置において、前記受信された出力データの少なくとも一部に対してシグネチャを生成するステップと、
    (d) 前記被験回路が期待通りに機能しているかどうかを判定するために前記生成されたシグネチャを期待シグネチャと比較するステップと、
    (e) 前記生成されたシグネチャが前記期待シグネチャと一致しなかった場合には、情報をエラーマップログに記憶するステップと、
    含み、
    前記生成されたシグネチャが前記期待シグネチャと一致しないと判定された後は、前記情報の前記エラーマップログへの記憶用に前記情報を取得するための前記被験回路との更なる相互作用を必要としないこと、
    を特徴とする方法。
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