JP3127856B2 - Lsi組み合わせ回路故障推論装置 - Google Patents

Lsi組み合わせ回路故障推論装置

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JP3127856B2 JP09203407A JP20340797A JP3127856B2 JP 3127856 B2 JP3127856 B2 JP 3127856B2 JP 09203407 A JP09203407 A JP 09203407A JP 20340797 A JP20340797 A JP 20340797A JP 3127856 B2 JP3127856 B2 JP 3127856B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路の故
障箇所推定方法および装置に関し、特に、大規模な半導
体集積回路全体を一括して診断するLSI組み合わせ回
路故障推論装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路がテストにより不良であ
ると判定された場合、半導体集積回路の故障箇所を検出
するために故障シミュレータが利用される。故障シミュ
レータでは半導体集積回路の内部論理回路に故障がある
ことを仮定してシミュレーションを行ない、回路の故障
情報を得るものである。
【0003】しかし、故障シミュレーションで扱う故障
モデルは単一縮退故障が一般的であるため、仮定した故
障と実際の故障とが一致しないことがある。また、故障
シミュレーションによって得られる故障候補点も半導体
集積回路の論理規模の増大に伴って膨大なものとなり、
シミュレーション結果の有効性が必ずしも高いとは限ら
れない。さらに、半導体集積回路の論理規模が増大して
いることから故障が多重であると仮定する手法もある
が、シミュレーションに多重故障を採用することは計算
機による処理時間の点から実用的でない。
【0004】また、半導体集積回路の出力異常が観測さ
れた出力端子から不良発生箇所を逆に推定する方法も種
々提案されているが、この方法では実現が困難な再収斂
回路を必要とするため、実用化されていない。
【0005】その他、特開平3−120485号公報に
開示されるように、いくつかの故障を仮定し、半導体集
積回路のテスト結果からそれらの故障に確からしさの優
先順位をつけその優先順位を出力し、半導体集積回路の
故障解析に活用する方法も提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
集積回路の故障診断では、テスト結果から故障箇所を推
定するために出力側から回路をたどって行き、回路のパ
ス毎に複雑な計算を行なっている。そのため回路を出力
から入力側に遡る際、分岐があるたび毎に、新たな計算
が行われるために膨大な計算量が必要となり、処理に時
間がかかるという問題点がある。さらに、故障をあらか
じめ仮定するために、最初に仮定されない故障は検出さ
れないという問題点がある。これらの問題点は、特開平
3−120485号公報に記載されるような故障の確か
らしさに優先順位を付する方法であっても同様である。
【0007】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、故障推論を実
用的な計算量で行うこと、および、半導体集積回路の診
断を統括的に診断を行ない、むらなく故障可能性検出を
行うことのできるLSI組み合わせ回路故障推論装置を
実現することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のLSI組み合わ
せ回路故障推論装置は、半導体集積回路の回路情報デー
タを格納するCADデータ格納装置と、半導体集積回路
のテストを行うLSIテスト装置と、前記CADデータ
格納装置に格納された半導体集積回路の回路情報データ
および前記LSIテスト装置のテスト結果に従って半導
体集積回路の故障箇所探索をその出力から溯りながら行
い、故障候補が故障である確率を求めるLSI故障診断
装置とを有し、前記LSI故障診断装置は、半導体集積
回路の出力から故障伝播経路に沿って故障候補ごとに、
ゲートの入力に接続されているネットが1である確率と
0である確率を求め、その操作を順次入力方向へ繰り返
し行い、全てのネットが0と1を取る確率を算出し、該
算出した確率から各ネットが期待値と異なる状態となる
確率を抽出し、それぞれのネットの故障確率とすること
を特徴とする。
【0009】この場合、LSI故障診断装置が、LSI
テスト装置からのテストデータを受け取るテストデータ
読み込み部と、CADデータ格納装置からの回路情報デ
ータを受け付けるテストベクトル受け取り部と、テスト
ベクトル受け取り部で受け取られた回路情報データのテ
ストベクトルおよびテストデータ読み込み部にて受け取
られたテストデータによりLSIが正常に動作したとき
に期待される出力であるシミュレーション値を算出する
シミュレーション値算出部と、テストデータ読み込み部
で受け取ったテストデータを用いて出力側から逆にたど
って、LSI内部の各ネットの論理値の推定した結果の
値であるバックトレース値を算出するバックトレース値
算出部と、シミュレーション値算出部で算出したシミュ
レーション値とバックトレース値算出部で算出したバッ
クトレース値から故障確率を計算する故障確率計算部
と、故障確率計算部で計算された各テストベクトルごと
の故障確率の総和を計算する故障確率総和計算部と、推
定した故障候補とその故障可能性を故障情報として出力
する故障情報出力部とを有することとしてもよい。
【0010】本発明の目的は、膨大な計算量が必要で実
用が困難である大規模な半導体集積回路の故障診断を、
計算量が少ない方法で行うことである。
【0011】組合せ回路への入力信号が等確率で0,1
を値として持つならば、AND,NOR回路の場合、動
作する際は、その回路への入力数をnとすると1/2
の確率で1を出力し、OR,NAND回路の場合、動作
する際は1/2の確率で0を出力することを利用し、
確率的手法を用いることにより計算時間を短縮し、故障
個所の推定精度を上げる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例の構
成を示すブロック図である。
【0013】本実施例は、LSIの設計CADデータに
より半導体集積回路のシミュレーションを行なうテスト
を行い、テスト結果を出力するLSIテスト装置1と、
半導体集積回路の設計CADデータを格納し、それを出
力するCADデータ格納装置2と、CADデータ格納装
置2からは設計CADデータを受け取り、LSIテスト
装置1からは半導体集積回路のテスト結果を受け取り、
これらから半導体集積回路の故障診断を行うLSI故障
診断装置3と、LSI故障診断装置3が半導体集積回路
の故障診断を行った結果を受け取り、それを編集して出
力する出力装置4からなる。なお、LSIテスト装置1
は半導体集積回路のテストデータを格納するテストデー
タ格納部21を備え、CADデータ格納装置2は半導体
集積回路の設計CADデータを格納するCADデータ格
納部22を備えている。また、テストデータはテスト結
果に対応するテスト入力パターンが示されている。
【0014】図2は図1中のLSI故障診断装置3の構
成を示すブロック図である。図2に示されるように、L
SI故障診断装置3は、LSIテスト装置1からのテス
トデータを受け取るテストデータ読み込み部32と、C
ADデータ格納装置2からの設計CADデータを受け付
けるCADデータ受付部31と、テストベクトル受け取
り部31で受け取られた設計CADデータのテストベク
トルおよびCADデータ受付部32にて受け取られたテ
ストデータによりLSIが正常に動作したときに期待さ
れる出力であるシミュレーション値を算出するシミュレ
ーション値算出部33と、テストデータ読み込み部32
で受け取ったテストデータを用いて出力側から逆にたど
って、LSI内部の各ネットの論理値の推定した結果の
値であるバックトレース値を算出するバックトレース値
算出部34と、シミュレーション値算出部33で算出し
たシミュレーション値とバックトレース値算出部34で
算出したバックトレース値から故障確率を計算する故障
確率計算部35と、故障確率計算部35で計算された各
テストベクトルごとの故障確率の総和を計算する故障確
率総和計算部36と、推定した故障候補とその故障可能
性を故障情報として出力する故障情報出力部37から構
成されている。図4乃至図6は、シミュレーション値算
出部33、故障確率計算部34、故障確率総和計算部3
6にそれぞれ設けられるネット名に対応してシミュレー
ション値、故障確率、故障総和確率を格納するフィール
ドを示す図である。
【0015】次に、本実施例の動作について図1乃至図
3、図7乃至図9を参照して詳細に説明する。CADデ
ータ受付部31は、CADデータ格納装置2のCADデ
ータ格納部22からのCADデータを受け付け、回路情
報として格納する。
【0016】テストデータ読込部32は、LSIテスト
装置1でのテスト結果をLSIテスト装置1のテストデ
ータ格納部31から受け付ける。テストデータ読み込み
部32は、受け付けたテストデータのうち、テスト入力
パターンをバックトレース値算出部34に渡す。
【0017】また、シミュレーション値算出部33はC
ADデータ受付部31からのCADデータを読み込み、
与えられたテスト入力パターンとCADデータを用い
て、回路が正しいと仮定した時のLSI回路上各ネット
の論理値の値val(=0 or 1)を算出し、受け
付けられたテストデータのうちフェイルピンの情報とし
てピン番号とそのピンの出力結果をバックトレース値計
算部33に渡す。
【0018】バックトレース値計算部33は、CADデ
ータで得られた回路図についての探索をテストデータか
ら識別されるフェイルピンから開始する。
【0019】図3は本実施例で出力から入力が追跡され
る回路の一例を示す図である。本例は、B,Cを入力し
てHを出力するNOR回路301、D,Eを入力してI
を出力するNOR回路302、E,Fを入力してJを出
力するNOR回路303、A,Hを入力してGを出力す
るAND回路304、H,Iを入力してKを出力するA
ND回路305、G,Kを入力してLを出力するNAN
D回路306およびK,Jを入力してMを出力するNA
ND回路307から構成されており、出力L,M側から
入力A〜F側に向けて溯って故障確率が求められる。
【0020】NAND回路の入力をI1,I2,出力をO
とし、I1が1である確率をI1(1),0である確率を
1(0)とする。同様に、I2(1),I2(0),O
(1),O(0)を定める。
【0021】図7は基本ゲート回路における出力ネット
論理値からの入力ネット論理値の予測式を導出する方法
を説明するための図であり、図9はネットの論理値が間
違いである方法を説明するための図である。
【0022】図7に示すように、NAND回路の場合に
は出力Oが0である場合には各入力は1しか考えられ
ず、出力Oが1である場合には入力の組合わせとしては
(0,0)、(1,0)、(0,1)の3通りが考えら
れ、各入力は、0である確率が2/3であり1である確
率が2/3となる。
【0023】NAND回路の各入力をA,B、出力をC
とすると、各入力A,Bが、A,Bがとり得る値i
(1,0)となる確率P(A(or B),i)は、出
力Cが0,1のときの確率をPC=0,PC=1とする
と以下のように表される。
【0024】P(A(or B),i)=P(C,0)
×PC=0(A(or B),i)+P(C,1)×P
C=1(A,i) したがって、2入力のNAND回路の場合には上記の確
率I1(0)、同様に、I2(1),I2(0),O
(1),O(0)について以下の関係式が導かれる。
【0025】 I1(0)=I2(0)=1/3×O(0)+O(1) I1(1)=I2(1)=2/3×O(0)。
【0026】このNAND回路が故障している確率は、
O(val)となる。OR回路,AND回路,NOR回
路についても同様の関係式が導かれる。
【0027】ここで、図9に示すように、シミュレーシ
ョンにより得られた故障がないときに取ると期待される
ネットAの論理値が0であるとし、P(C,0)=1/
5、P(C,1)=4/5であるとすると、P(A,
0)は4/15、P(A,1)は11/15となる。シ
ミュレーションの結果、ネットAは0であることが期待
されているので、ネットAの論理値が間違いである確率
はP(A,0)=4/15となる。
【0028】上記のような計算は、図3に示すように基
本回路を一つ遡るたびに行われ、バックトレース値算出
部44から故障確率計算部35に基本回路の回路名(N
AND or AND or NOR or OR)と
出力信号の確率が渡される。故障確率計算部35は、上
述した内容に従って故障確率を計算し、終了すると、故
障可能性情報作成部37に基本回路の故障確率を送り、
バックトレース値算出部34は次の探索を開始する。
【0029】1つのテスト入力パターンにおいて、全て
のネットの故障確率を算出し終わったら、故障確率総和
計算部36は、各レコードのネット名と故障確率を故障
確率計算部35から読み込み、読み込んだネット名の故
障確率総和値に故障確率を足した値で故障確率総和値フ
ィールドを更新する。
【0030】全てのテスト結果における全てのフェイル
ピンの探索が終了すると、故障可能性情報作成部37は
各基本回路毎に、全てのテスト結果の全てのフェイルピ
ンについて計算された故障確率を足し合わせた結果の数
値を出力装置4に送る。各基本回路の故障確率を足し合
わせた結果を受け取った出力装置4は、受け取った結果
が大きな基本回路を故障が起きている可能性が高い回路
として確率と共に確率順に出力する。
【0031】次に、本発明の第2の実施例について図面
を参照して説明する。図10は、本発明の一実施例の構
成を示すブロック図である。
【0032】本実施例は、上述した第1の実施例に、シ
ミュレーション値算出部33が算出したシミュレーショ
ン値を格納し、格納したシミュレーション値を故障確率
計算部35に渡すシミュレーション値データベース30
1と、故障確率計算部35が計算したLSI内部のネッ
トの故障確率を格納し、格納したLSI内部のネットの
故障確率を故障確率総和計算部36に渡す故障確率値デ
ータベース302と、故障確率総和計算部36が故障確
率総和を計算するごとに計算されてその内容が更新され
る故障確率総和を、故障確率総和計算部36が故障確率
を計算する際に前時点までのものを格納し、故障可能性
情報作成部37に渡す故障確率総和データベース303
を設けたものである。この他の構成については第1の実
施例と同様であるために、図2と同じ番号を付して説明
は省略する。
【0033】本実施例において、CADデータ受付部3
1は、CADデータ格納装置2のCADデータ格納部2
1からCADデータを受け付け、回路情報として格納す
る。テストデータ読込部32は、LSIテスト装置1で
のテスト結果をLSIテスト装置1のテストデータ格納
部11から受け付ける。テストデータ読み込み部32
は、受け付けたテストデータのうち、テスト入力パター
ンをシミュレーション値算出部33に渡す。またシミュ
レーション値算出部33はCADデータ格納部22に格
納されたCADデータを読み込み、与えられたテスト入
力パターンとCADデータを用いて、回路が正しいと仮
定した時のLSI回路上各ネットの論理値値val(=
0or1)を算出し、シミュレーション値格納データベ
ース301に格納する。
【0034】次に受け付けられたテストデータのうちフ
ェイルピンの情報としてピン番号とそのピンの出力結果
が、バックトレース値計算部33に渡される。バックト
レース値計算部33は、CADデータで得られた回路図
をテストデータから識別されるフェイルピンから探索を
開始する。ここで行われる故障確率の求めかたは第1の
実施例で説明したものと同様であるために説明は省略す
る。
【0035】故障確率計算部35は、故障確率を計算し
終了したら、故障可能性情報作成部37に基本回路の故
障確率を送り、バックトレース値算出部34は次の探索
を開始する。1つのテスト入力パターンにおいて、全て
のネットの故障確率を算出し終わったら、故障確率総和
計算部36は故障確率値データベース302の各レコー
ドを参照し、各レコードのネット名と故障確率を読み込
み、読み込んだネット名で故障確率総和データベース3
03を検索し、検索された故障確率総和データベース3
03のレコードの故障確率総和値に故障確率値データベ
ース301から読み込んである故障確率を足した値で、
故障確率総和値フィールドを更新する。全てのテスト結
果における全てのフェイルピンの探索が終了すると、故
障可能性情報作成部37は各基本回路毎に、全てのテス
ト結果の全てのフェイルピンについて計算された故障確
率を足し合わせた結果の数値を出力装置4に送る。各基
本回路の故障確率を足し合わせた結果を受け取った出力
装置4は、受け取った結果が大きな基本回路を故障が起
きている可能性が高い回路として確率と共に確率順に出
力する。
【0036】
【発明の効果】本発明は以上説明したように確率的手法
を用いることにより、故障推論を実用的な計算量で行う
こと、および、半導体集積回路の診断を統括的に診断を
行ない、むらなく故障可能性検出を行うことができる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】図1中のLSI故障診断装置3の構成を示すブ
ロック図である。
【図3】本実施例で出力から入力が追跡される回路の一
例を示す図である。
【図4】図4は、シミュレーション値格納データベース
のフィールド定義である。
【図5】図5は、故障確率値データベースフィールド定
義である。
【図6】図6は、故障確率総和データベースフフィール
ド定義である。
【図7】図7は、基本ゲートに置ける出力ネット論理値
からの入力ネット諭理値予測式導出方法をあらわす図で
ある。
【図8】図8は、基本ゲートの入力ネット論理値予測式
導出方法をあらわす図である。
【図9】図9は、ネットの論理値が間違いである確率を
求める方法をあらわす図である。
【図10】本発明の第2の実施例の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 LSIテスト装置 2 CADデータ格納装置 3 LSI故障診断装置 4 出力装置 21 テストデータ格納部 22 CADデータ格納部 31 CADデータ受付部 32 テストデータ読み込み部 33 シミュレーション値算出部 34 バックトレース値算出部 35 故障確率計算部 36 故障確率総和計算部 37 故障可能性情報作成部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体集積回路の回路情報データを格納
    するCADデータ格納装置と、半導体集積回路のテスト
    を行うLSIテスト装置と、前記CADデータ格納装置
    に格納された半導体集積回路の回路情報データおよび前
    記LSIテスト装置のテスト結果に従って半導体集積回
    路の故障箇所探索をその出力から溯りながら行い、故障
    候補が故障である確率を求めるLSI故障診断装置とを
    有し、前記LSI故障診断装置は、半導体集積回路の出
    力から故障伝播経路に沿って故障候補ごとに、ゲートの
    入力に接続されているネットが1である確率と0である
    確率を求め、その操作を順次入力方向へ繰り返し行い、
    全てのネットが0と1を取る確率を算出し、該算出した
    確率から各ネットが期待値と異なる状態となる確率を抽
    出し、それぞれのネットの故障確率とすることを特徴と
    するLSI組み合わせ回路故障推論装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のLSI組合せ回路故障推
    論装置において、LSI故障診断装置が、 LSIテスト装置からのテストデータを受け取るテスト
    データ読み込み部と、 CADデータ格納装置からの回路情報データを受け付け
    るテストベクトル受け取り部と、 テストベクトル受け取り部で受け取られた回路情報デー
    タのテストベクトルおよびテストデータ読み込み部にて
    受け取られたテストデータによりLSIが正常に動作し
    たときに期待される出力であるシミュレーション値を算
    出するシミュレーション値算出部と、 テストデータ読み込み部で受け取ったテストデータを用
    いて出力側から逆にたどって、LSI内部の各ネットの
    論理値の推定した結果の値であるバックトレース値を算
    出するバックトレース値算出部と、 シミュレーション値算出部で算出したシミュレーション
    値とバックトレース値算出部で算出したバックトレース
    値から故障確率を計算する故障確率計算部と、 故障確率計算部で計算された各テストベクトルごとの故
    障確率の総和を計算する故障確率総和計算部と、 推定した故障候補とその故障可能性を故障情報として出
    力する故障情報出力部とを有することを特徴とするLS
    I組合せ回路故障推論装置。
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