JP6391336B2 - Scan BIST LFSR seed generation method and storage medium for storing the program - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路の組込み自己テストのためのシード生成方法であり、更に具体的には、高い故障検出率が得られ、高速にシード生成することができ、且つシード数も減らすことができるスキャンBISTのLFSRシード生成法及びそのプログラムを記憶する記憶媒体に関するものである。   The present invention is a seed generation method for built-in self-test of a semiconductor integrated circuit. More specifically, a high failure detection rate can be obtained, seed generation can be performed at high speed, and the number of seeds can be reduced. The present invention relates to a scan BIST LFSR seed generation method and a storage medium for storing the program.

近年のデバイス技術の進歩により、ディジタル集積回路の集積度が向上し、大規模なシステムをLSI上に実装することが可能となった。しかし、回路の大規模化に伴い、テストはますます困難となり、テスト生成時間の増加など、テストコストの増大が問題となっている。テストコストとテスト容易性は相関があり、増大するテストコストを少なくするためにはテストを容易にすることが考えられる。テストを容易にするために、回路内に付加回路を組み込んでおくことをテスト容易化設計といい、その1つとしてスキャン設計がある。スキャン設計は順序回路を構成する各フリップフロップに外部から自由に状態を設定でき、それらのフリップフロップの状態を外部から観測できる。スキャン設計された順序回路のテスト生成の問題は、組合せ回路のテスト生成問題として扱うことができ、テスト生成容易性が向上する。   Recent advances in device technology have improved the integration of digital integrated circuits, making it possible to mount large-scale systems on LSIs. However, with an increase in circuit scale, testing becomes more difficult, and an increase in test cost, such as an increase in test generation time, has become a problem. There is a correlation between test cost and testability, and it is conceivable to facilitate testing in order to reduce the increased test cost. In order to facilitate the test, incorporating an additional circuit in the circuit is called a testability design, and one of them is a scan design. In the scan design, the state of each flip-flop constituting the sequential circuit can be freely set from the outside, and the state of those flip-flops can be observed from the outside. The test generation problem of the scan-designed sequential circuit can be treated as a test generation problem of the combinational circuit, and the test generation easiness is improved.

外部テスト装置を簡略化する設計法として組込み自己テスト方式(BIST:Built−in self test)がある。BISTではテストパターンを発生する回路およびテストパターンに対する出力応答を調べる回路を用いる。BISTでのパターン発生回路としては、疑似ランダムパターンを発生する線形フィードバックシフトレジスタ(LFSR:Linear feedback shift register)が主に用いられ、出力応答を調べる回路はMISR(multiple−input signature register)を使用する。MISRは回路の出力応答を圧縮する回路であるが、本発明ではパターン発生回路と被検査回路のみを扱う。   As a design method for simplifying the external test apparatus, there is a built-in self test method (BIST: Built-in self test). In BIST, a circuit that generates a test pattern and a circuit that checks an output response to the test pattern are used. As a pattern generation circuit in BIST, a linear feedback shift register (LFSR) that generates a pseudo-random pattern is mainly used, and a circuit that checks an output response uses a multiple-input signature register (MISR). . The MISR is a circuit that compresses the output response of the circuit, but in the present invention, only the pattern generation circuit and the circuit to be inspected are handled.

パターン発生回路のLFSRはフィードバック位置によってはすべて0のパターンを除くすべてのパターンを疑似ランダムに発生することができる。しかし、LFSRの動作は決定的であるため、回路によっては疑似ランダムパターンでは高い故障検出率を達成できないものがある。疑似ランダムパターンによるテストに耐性がある故障をランダムパターン耐性故障という。このような故障がある回路で高い故障検出率を達成するには、LFSRのレジスタの初期値(LFSRのレジスタへ最初に設定する値のことをシード(seed)と言う)を再設定する(リシードするという)ことが有効であることが知られている。   The LFSR of the pattern generation circuit can generate all patterns except the all zero pattern pseudo-randomly depending on the feedback position. However, since the operation of the LFSR is decisive, some circuits cannot achieve a high failure detection rate with a pseudo-random pattern. A fault that is resistant to a test using a pseudo-random pattern is referred to as a random pattern resistant fault. In order to achieve a high failure detection rate in a circuit having such a failure, the initial value of the LFSR register (the value initially set in the LFSR register is referred to as a seed) is reset (reseed). Is known to be effective.

具体的には、あるシードからいくつかのパターンを生成してテストを行い、それまでに印加されたテストで未検出の故障に対してそれぞれの故障を検出できるシードにリシードし、テストを繰り返す。   Specifically, several patterns are generated from a certain seed, a test is performed, a seed that can detect each failure is re-seed for a failure that has not been detected in the tests applied so far, and the test is repeated.

特開2009−156761号公報JP 2009-156761 A 特開平6−52005号公報JP-A-6-52005 特開2008−117383号公報JP 2008-117383 A

従来のLFSRシード生成法として、その故障に対してテスト生成し、得られたテストパターンをLFSRのシードに変換する方法があるが、必ずしも変換できるとは限らず、故障検出率が低下することがある。また、シードへの変換率を向上するためのドントケア付きテスト生成によりシード数が多くなるといった問題がある。本発明は、これらの問題点を踏まえたうえで、スキャンBISTの故障検出率向上のための新たなLFSRシード生成法を提供することを課題とする。   As a conventional LFSR seed generation method, there is a method of generating a test for the failure and converting the obtained test pattern into an LFSR seed. However, the conversion is not always possible, and the failure detection rate may decrease. is there. In addition, there is a problem that the number of seeds increases due to generation of a test with don't care for improving the conversion rate to seeds. In view of these problems, an object of the present invention is to provide a new LFSR seed generation method for improving the failure detection rate of scan BIST.

本発明の第1の態様では、前記課題を解決する為に、スキャンBISTのシード生成モデルを形成し、前記形成したシード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って前記LFSRのシードを生成する、各手順を備え、前記シード生成モデルは、前記スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開して構成したXORネットワークと、前記被検査回路の組合せ回路部分とを備え、前記組合せ回路部分に前記XORネットワーク出力が接続された構成を有する、スキャンBISTのLFSRシード生成方法を提供する。   In the first aspect of the present invention, in order to solve the above problem, a seed generation model of a scan BIST is formed, and a test generation of a target fault is performed on the formed seed generation model to generate a seed of the LFSR. The seed generation model includes an XOR network configured by expanding the LFSR of the scan BIST for a scan path length in a scan FF of a circuit to be inspected, and a combinational circuit portion of the circuit to be inspected. A method for generating an LFSR seed for a scan BIST, wherein the XOR network output is connected to the combinational circuit portion.

第1の態様において、前記シード生成モデルは、前記XORネットワークと前記被検査回路の組合せ回路部分との間にフェーズシフタグループが接続されていても良い。また、前記XORネットワークと前記被検査回路の組合せ回路部分との間にランダム反転回路グループが接続されていても良い。このランダム反転回路グループのそれぞれのランダム反転回路は、前記XORネットワークと前記被検査回路の組合せ回路部分との間に挿入された反転論理回路と、第2のXORネットワークと、第2のXORネットワークの出力を用いて前記反転論理回路の動作を制御するための反転制御回路とを備える。また、前記対象故障は縮退故障であっても良い。また、対象故障のテスト生成は自動テストパターン生成ツールを用いて行っても良い。   In the first aspect, in the seed generation model, a phase shifter group may be connected between the XOR network and a combinational circuit portion of the circuit to be inspected. A random inverting circuit group may be connected between the XOR network and the combinational circuit portion of the circuit under test. Each random inverting circuit of this random inverting circuit group includes an inverting logic circuit inserted between the XOR network and the combinational circuit portion of the circuit under test, a second XOR network, and a second XOR network. An inversion control circuit for controlling the operation of the inversion logic circuit using an output. Further, the target failure may be a stuck-at failure. Moreover, the test generation of the target failure may be performed using an automatic test pattern generation tool.

さらに、第1の態様において、前記シード生成モデルは更に、前記XORネットワーク出力と前記スキャンFF出力とを時間的に切り替えて前記組合せ回路部分に入力するためのマルチプレクサと、前記マルチプレクサの切り替えのタイミングを制御するタイミング生成器とを備えていても良い。このシード生成モデルは、更に、フェーズシフタグループまたはランダム反転回路グループを備えていても良い。   Further, in the first aspect, the seed generation model further includes a multiplexer for temporally switching the XOR network output and the scan FF output and inputting the output to the combinational circuit portion, and a timing for switching the multiplexer. And a timing generator to be controlled. The seed generation model may further include a phase shifter group or a random inversion circuit group.

さらに、第1の態様において、前記シード生成モデルは更に、前記組合せ回路部分の複製である第2の組合せ回路部分を有し、当該第2の組合せ回路部分の入力には前記XORネットワークの出力と前記組合せ回路部分の出力とが接続されるようにしても良い。   Further, in the first aspect, the seed generation model further includes a second combinational circuit portion that is a duplicate of the combinational circuit portion, and an input of the second combinational circuit portion includes an output of the XOR network. The output of the combinational circuit portion may be connected.

さらに、第1の態様において、前記シード生成モデルは更に、前記スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長+1スキャンシフト分時間展開して構成した第2のXORネットワークと、前記XORネットワーク出力と前記第2のXORネットワーク出力とを時間的に切り替えて前記組合せ回路部分に入力するためのマルチプレクサと、前記マルチプレクサの切り替えのタイミングを制御するタイミング生成器とを備えるようにしても良い。   Further, in the first aspect, the seed generation model further includes a second XOR network configured by expanding the LFSR of the scan BIST by a time corresponding to a scan path length + 1 scan shift in a scan FF of a circuit to be inspected, and the XOR A multiplexer for switching the network output and the second XOR network output in time and inputting them to the combinational circuit portion, and a timing generator for controlling the switching timing of the multiplexer may be provided.

本発明の第2の態様では、前記課題を解決する為に、スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開してXORネットワークを形成し、当該XORネットワークを前記被検査回路の組合せ回路部分に接続することによってシード生成モデルを形成する手順と、前記シード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って前記LFSRのシードを生成する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶する、記憶媒体を提供する。   In the second aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an XOR network is formed by developing the LFSR of the scan BIST for the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected, and the XOR network is To cause a computer to execute a procedure for forming a seed generation model by connecting to a combinational circuit portion of a circuit, and generating a seed for the LFSR by performing test generation of a target fault on the seed generation model A storage medium for storing the program is provided.

本発明の第3の態様では、前記課題を解決する為に、スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開して構成したXORネットワークと、前記XORネットワーク出力と前記スキャンFF出力とを時間的に切り替えて前記被検査回路の組合せ回路部分に印加するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの切換えタイミングを制御するタイミング生成器と、によってシード生成モデルを形成する手順と、前記シード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って、前記LFSRのシードを形成する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶する、記憶媒体を提供する。   In the third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an XOR network configured by expanding the LFSR of the scan BIST by the time corresponding to the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected, the XOR network output, and the scan A step of forming a seed generation model by a multiplexer that switches the FF output in time and applies it to the combinational circuit portion of the circuit under test; and a timing generator that controls the switching timing of the multiplexer; and the seed generation model A storage medium is provided for storing a program for causing a computer to perform test generation of a target failure and forming a seed for the LFSR.

本発明の第4の態様では、前記課題を解決する為に、スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開して構成したXORネットワークと、前記被検査回路の組合せ回路部分と、前記組合せ回路部分を複製した第2の組合せ回路部分とを備え、前記XORネットワーク出力を前記組合せ回路部分の入力に接続し、前記XORネットワーク出力と前記組合せ回路部分出力とを前記第2の組合せ回路部分の入力に接続してシード生成モデルを形成する手順と、前記シード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って、前記LFSRのシードを形成する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶する、記憶媒体を提供する。 In a fourth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an XOR network formed by expanding the LFSR of the scan BIST by the time corresponding to the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected, and a combinational circuit of the circuit to be inspected And a second combinational circuit part replicating the combinational circuit part, connecting the XOR network output to an input of the combinational circuit part, and connecting the XOR network output and the combinational circuit part output to the second And a step of forming a seed generation model by connecting to the input of the combinational circuit portion and a step of performing test generation of the target fault on the seed generation model to form a seed of the LFSR. A storage medium for storing a program for storing the program is provided.

本発明の第5の態様では、前記課題を解決する為に、スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開して構成したXORネットワークと、前記被検査回路の組合せ回路部分と、前記LFSRを前記スキャンFFにおけるスキャンパス長+1スキャンシフト分時間展開して構成した第2のXORネットワークと、前記XORネットワークまたは前記第2のXORネットワーク出力を時間的に切り替えて前記組合せ回路部分に印加するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの切換えタイミングを制御するタイミング生成器とによって、シード生成モデルを形成する手順と、前記シード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って、前記LFSRのシードを形成する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶する、記憶媒体を提供する。   In a fifth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, an XOR network formed by expanding the LFSR of the scan BIST by the time corresponding to the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected, and a combinational circuit of the circuit to be inspected And the combination circuit by temporally switching the XOR network or the second XOR network output, and a second XOR network configured by expanding the LFSR by a time corresponding to a scan path length plus one scan shift in the scan FF A step of forming a seed generation model by a multiplexer to be applied to the part and a timing generator for controlling a switching timing of the multiplexer; and a test generation of a target fault with respect to the seed generation model to generate a seed for the LFSR Forming the procedure, and the computer Storing a program for causing the row, it provides a storage medium.

本発明のスキャンBISTのLFSRシード生成法では、高い故障検出率が得られ、高速にシード生成することができ、さらにシード数も減らすことができる優れた作用効果を呈するものである。即ち、本発明の方法によれば、被検査回路に対して、テストモード時のスキャンBIST回路と同じ動作を模擬できる。そして直接シードを求めることが出来るため、ドントケア付きテスト生成をする必要がなく、従来手法と比べてパターン数を抑えることができる。また、シードを生成する過程で生成したシードがどの程度の故障を検出できるか確認するため、改めて故障シミュレーションを行わなくて済む。そのためテスト時間を減らせる利点もある。   According to the LFSR seed generation method of the scan BIST of the present invention, a high failure detection rate can be obtained, seeds can be generated at high speed, and an excellent effect of reducing the number of seeds can be exhibited. That is, according to the method of the present invention, the same operation as the scan BIST circuit in the test mode can be simulated for the circuit to be inspected. Since the seed can be obtained directly, it is not necessary to generate a test with don't care, and the number of patterns can be suppressed as compared with the conventional method. In addition, it is not necessary to perform a fault simulation again in order to check how many faults can be detected by the seed generated in the process of generating seeds. This has the advantage of reducing test time.

従来のシード生成方法を示す図。The figure which shows the conventional seed production | generation method. 本発明に係るシード生成方法を示す図。The figure which shows the seed production | generation method concerning this invention. BISTモデルを示す図。The figure which shows a BIST model. 本発明の第1の実施形態に係るシード生成モデルを示す図。The figure which shows the seed production | generation model which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係るシード生成モデルを示す図。The figure which shows the seed production | generation model which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図5(A)に示すモデルの他の実施例を示す図。The figure which shows the other Example of the model shown to FIG. 5 (A). 図5(B)のモデルで対象とするLoC方式のテスト動作を示すタイミングチャート。FIG. 6 is a timing chart showing the LoC test operation targeted by the model of FIG. 本発明の第3の実施形態に係るシード生成モデルを示す図。The figure which shows the seed production | generation model which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係るシード生成モデルを示す図。The figure which shows the seed production | generation model which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図7(A)のモデルで対象とするLoS方式のテスト動作を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the test operation | movement of the LoS system made into object by the model of FIG. 7 (A). 3ステージLFSR、外部入力数2、スキャンパス長3のサンプル回路を示す図。The figure which shows the sample circuit of 3 stage LFSR, the number of external inputs 2, and scan path length 3. LFSRの時間展開の一例を示す図。The figure which shows an example of the time expansion | deployment of LFSR. XORネットワークの一例を示す図。The figure which shows an example of an XOR network. シード生成モデルの一例を示す図。The figure which shows an example of a seed production | generation model. 縮退故障を有するサンプル回路の一例を示す図。The figure which shows an example of the sample circuit which has a stuck-at fault. 本発明の一実施形態に係るシード生成例を示す図。The figure which shows the seed production | generation example which concerns on one Embodiment of this invention. 従来法によるテスト生成とシード変換の一例を示す図。The figure which shows an example of the test production | generation by a conventional method, and seed conversion. 組合せ回路を示す図。The figure which shows a combination circuit. 順序回路を示す図。The figure which shows a sequential circuit. D型フリップフロップを示す図。The figure which shows D type flip-flop. ANDゲート入力の0縮退故障を示す図。The figure which shows 0 degeneracy failure of AND gate input. テスト生成を示す図。The figure which shows test generation. スキャン設計されたフリップフロップを示す図。The figure which shows the flip-flop by which the scan design was carried out. スキャン設計された順序回路を示す図。The figure which shows the sequential circuit by which the scan design was carried out. LFSRの構造を示す図。The figure which shows the structure of LFSR. 3ステージLFSRの構造を示す図。The figure which shows the structure of 3 stage LFSR. BISTの構造を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of BIST. スキャン設計された回路のBISTを示す図。The figure which shows BIST of the circuit by which the scan design was carried out. ランダムパターン耐性故障がある回路を示す図。The figure which shows the circuit with a random pattern tolerance failure. フェーズシフタを備えたBISTモデルを示す図。The figure which shows the BIST model provided with the phase shifter. ランダム反転回路を備えたBISTモデルを示す図。The figure which shows the BIST model provided with the random inversion circuit. フェーズシフタ付きシード生成モデル(スタティック)を示す図。The figure which shows the seed production | generation model with a phase shifter (static). フェーズシフタ付きシード生成モデル(遅延)を示す図。The figure which shows the seed production | generation model (delay) with a phase shifter. ランダム反転付きシード生成モデル(スタティック)を示す図。The figure which shows the seed production | generation model with static inversion (static). ランダム反転付きシード生成モデル(遅延)を示す図。The figure which shows the seed production | generation model (delay) with a random inversion. 遷移故障を説明するための図。The figure for demonstrating a transition fault. LoC(ブロードサイド)方式のタイミングチャート。LoC (broadside) timing chart. LoC方式テスト(ブロードサイドテスト)の時間展開モデル表現。Time expansion model expression of LoC method test (broadside test). LoS(スキュードロード)方式のタイミングチャート。The timing chart of a LoS (skewed load) system. 遅延故障用シード生成モデル1を示す図。The figure which shows the seed production | generation model 1 for delay faults. シード生成モデル1のタイミングチャートTiming chart of seed generation model 1 b21−全故障に対する検出率推移を示す図。The figure which shows detection rate transition with respect to b21-all failures. b21−10k印加後未検出故障に対する検出率推移を示す図。The figure which shows detection rate transition with respect to the undetected failure after b21-10k application. b19−50k印加後未検出故障に対する検出率推移を示す図。The figure which shows detection rate transition with respect to the undetected failure after b19-50k application. b19−50k印加後未検出故障に対する検出率推移を示す図。The figure which shows detection rate transition with respect to the undetected failure after b19-50k application.

以下に、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は本発明の説明目的のために提供され、本発明を限定するものではなく、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定される。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following embodiments are provided for the purpose of explaining the present invention, and do not limit the present invention. The present invention is limited only by the claims.

図1は、従来のスキャンBISTのLFSRシード生成方法を概念的に示すブロック図である。従来の手法では、先ず、被検査回路(CUT)のネットリストを自動テストパターン生成ツール(ATPG)によって処理することにより、テストパターンを生成する。次に、このようにして得たテストパターンをシード変換してLFSRのシードを求める。このように、従来の手法では、テストパターン生成とシード生成との2段階の処理(ツーパス)を経てLFSRのシードを求めている。ところがこの方法では、テストパターンをシードに変換できない場合も発生し、その結果、故障の検出率が低下すると言う問題が存在する。   FIG. 1 is a block diagram conceptually showing a conventional LFSR seed generation method of scan BIST. In the conventional method, first, a test pattern is generated by processing a net list of a circuit under test (CUT) by an automatic test pattern generation tool (ATPG). Next, the test pattern obtained in this way is subjected to seed conversion to obtain a seed for LFSR. As described above, in the conventional method, the seed of the LFSR is obtained through two-stage processing (two-pass) of test pattern generation and seed generation. However, in this method, there is a case where the test pattern cannot be converted into a seed, and as a result, there is a problem that the failure detection rate is lowered.

このような従来のツーパスシード生成法に対して、本発明者等は、ネットリストからテストパターンを作成することなく、ATPGによって直接シードを生成することができれば全てのシードが作成可能であると考えた。   In contrast to such a conventional two-pass seed generation method, the present inventors considered that all seeds can be created if seeds can be directly generated by ATPG without creating a test pattern from a netlist. .

図2は、本発明者等が提案するワンパスシード作成方法の手順を概念的に示すブロック図である。本方法では、ATPGによって直接シードを作成する為に、先ず、ネットリストから、製造する回路(被検査回路、CUT)をシードを作るために適した回路に擬似的に変換し、変換された回路に対してATPGを適用してシードを生成する。図2では、変換された回路をシード生成モデルとして示している。このワンパスシード生成方法を実現することにより、完全なシード生成を行うことができ、シード品質の向上が期待できる。また、シミュレーションの効果が期待できるので、シード数が少なくなる可能性がある。   FIG. 2 is a block diagram conceptually showing the procedure of the one-pass seed creation method proposed by the present inventors. In this method, in order to directly create a seed by ATPG, first, a circuit to be manufactured (circuit under test, CUT) is artificially converted from the netlist into a circuit suitable for making a seed, and the converted circuit is converted. Apply ATPG to generate a seed. In FIG. 2, the converted circuit is shown as a seed generation model. By realizing this one-pass seed generation method, complete seed generation can be performed, and improvement in seed quality can be expected. In addition, since the effect of simulation can be expected, the number of seeds may be reduced.

本発明では、図2のワンパスシード生成を実現する為に、BISTにおいてテストパターン発生器として使用されるLFSRと、被テスト回路である順序回路の各スキャンFFの状態情報とを時間的に展開してXOR(Exclusive−OR)ネットワークを構成し、このXORネットワークをCUTの組合せ回路部分に接続した構成のシード生成モデルを提案する。   In the present invention, in order to realize the one-pass seed generation of FIG. 2, the LFSR used as a test pattern generator in the BIST and the state information of each scan FF of the sequential circuit that is a circuit under test are temporally expanded. An XOR (Exclusive-OR) network is constructed, and a seed generation model is proposed in which the XOR network is connected to the combinational circuit portion of the CUT.

図3は、対象BISTモデルを示すブロック図である。図3において、1はLFSR、2は被検査回路(CUT)、3は応答圧縮器(MISR)を示す。CUT2は、順序回路の組合せ回路部分20とスキャンFFチェーン30とから構成される。本発明では、応答圧縮器3については考慮しない。   FIG. 3 is a block diagram showing the target BIST model. In FIG. 3, 1 is an LFSR, 2 is a circuit under test (CUT), and 3 is a response compressor (MISR). The CUT 2 includes a sequential circuit combinational circuit portion 20 and a scan FF chain 30. In the present invention, the response compressor 3 is not considered.

図4は、本発明の第1の実施形態に係るシード生成モデルの構成を示す図である。本実施形態のモデルはベースモデルであって、スタティック故障を対象とする。図示するように、本実施形態のシード生成モデルは、BISTのLFSR1をスキャンFF30(図3参照)の最長スキャンパス長分だけ時間的に展開して構成したXORネットワーク10を順序回路の組合せ回路部分20の入力に接続して構成される。ここで、図3に示す被検査回路(CUT)2からスキャンFF30を取り除いたときの、元のスキャンFF30から組合せ回路部分20への入力を擬似外部入力(PPIs)とし、組合せ回路部分20から元のスキャンFF30への出力を擬似外部出力(PPOs)とする。このモデルによって、テストモード時のスキャンBIST回路と同じ動作を模擬することができる。従って、このシード生成モデルに対して単一縮退故障モデルなど向けのATPGを適用すれば、図2に示すように、CUTに対するテストパターンを生成することなく当該故障モデルの故障を検出するためのシードを直接求めることができる。XORネットワークについては、図8〜図10を参照して後述する。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a seed generation model according to the first embodiment of the present invention. The model of the present embodiment is a base model and targets static failures. As shown in the figure, the seed generation model of this embodiment is a combinational circuit portion of an XOR network 10 configured by temporally expanding a BIST LFSR1 by the length of the longest scan path of a scan FF 30 (see FIG. 3). Connected to 20 inputs. Here, when the scan FF 30 is removed from the circuit under test (CUT) 2 shown in FIG. 3, the input from the original scan FF 30 to the combinational circuit portion 20 is set as a pseudo external input (PPIs). Are output to the scan FF 30 as pseudo external outputs (PPOs). This model can simulate the same operation as the scan BIST circuit in the test mode. Therefore, if an ATPG for a single stuck-at fault model or the like is applied to this seed generation model, as shown in FIG. 2, a seed for detecting a fault of the fault model without generating a test pattern for the CUT Can be obtained directly. The XOR network will be described later with reference to FIGS.

以下の図5(A)、図5(B)、図6および図7(A)は、遅延故障検出用のシード生成モデルを示す。図5(A)に示すシード生成モデルは、遅延故障LoCテスト向けシード生成モデル1であり、図6は遅延故障LoCテスト向けシード生成モデル2を示す。更に、図7(A)に示すモデルは、遅延故障LoSテスト向けのシード生成モデルである。   The following FIG. 5A, FIG. 5B, FIG. 6 and FIG. 7A show seed generation models for delay fault detection. The seed generation model shown in FIG. 5A is a seed generation model 1 for delay fault LoC test, and FIG. 6 shows a seed generation model 2 for delay fault LoC test. Further, the model shown in FIG. 7A is a seed generation model for the delay fault LoS test.

図5(A)に示すモデルは、ランチオフキャプチャ(或いはブロードサイド、以下LoC)方式で遅延故障をテストするためのシード生成モデルであり、マルチクロックキャプチャに対応するモデルを示す。このモデルは、図4に示すベースモデル(XORネットワーク10と組合せ回路部分20)に対して、マルチプレクサ40とマルチプレクサ40の入力を時間的に切り替えるタイミング生成回路50とを付加した構成を有する。マルチプレクサ40は、組合せ回路部分20への入力信号を、XORネットワーク10の出力とスキャンFF30の出力との間で切り替える働きをする。マルチプレクサ40は、スキャンシフト中、および、第1パターン目印加時は1に設定され、第2パターン目印加時は0(マルチサイクルキャプチャではキャプチャ中0)に設定される。   The model shown in FIG. 5A is a seed generation model for testing a delay fault by a launch-off capture (or broadside, hereinafter referred to as LoC) method, and shows a model corresponding to multi-clock capture. This model has a configuration in which a multiplexer 40 and a timing generation circuit 50 that temporally switches the inputs of the multiplexer 40 are added to the base model (XOR network 10 and combinational circuit portion 20) shown in FIG. The multiplexer 40 serves to switch the input signal to the combinational circuit portion 20 between the output of the XOR network 10 and the output of the scan FF 30. The multiplexer 40 is set to 1 during scan shift and when the first pattern is applied, and is set to 0 (0 during capture in multi-cycle capture) when the second pattern is applied.

図5(B)は、図5(A)に示すモデルの他の実施例を示す図であって、遅延故障を2パターンテスト(2サイクルキャプチャ)で検出するためのモデルである。点線52で示す回路が、2パターンテストの場合のタイミング生成回路の一例である。図5(C)は、2パターンテストに対応したLoCテストにおけるテストパターン取り込みのタイミングチャートである。   FIG. 5B is a diagram showing another example of the model shown in FIG. 5A, and is a model for detecting a delay fault by a two-pattern test (two-cycle capture). A circuit indicated by a dotted line 52 is an example of a timing generation circuit in the case of a two-pattern test. FIG. 5C is a timing chart of test pattern capture in the LoC test corresponding to the two pattern test.

LoCテストにおいては、まず、スキャンイネーブル信号(SE)を1(スキャンシフトモード)にしてスキャンパス長(複数スキャンパスがある場合は最も長いスキャンパスのスキャンFF数)分のサイクルだけスキャンクロックを印加することにより、スキャン入力(SI)からテストパターンをスキャンFFに設定(シフトイン)すると同時にスキャンFFの値(2パターンテストに対する応答)をスキャン出力(SO)から観測(シフトアウト)する。ここで設定されたパターンが2パターンテストの第1パターンに対応する。次に、SEを0(通常動作モード)にして通常クロックを2サイクル印加する。このとき、1サイクル目でFFにロードされた値が2パターンテストの第2パターンとなる。また、2サイクル目でFFにロードされた値が2パターンテストに対する応答になる。これを繰り返すことによりテストを実施する。なお、通常動作モードにおいて通常クロックを2サイクル以上入れるテストをマルチサイクルキャプチャテストという。   In the LoC test, first, the scan enable signal (SE) is set to 1 (scan shift mode), and the scan clock is applied for the cycle corresponding to the scan path length (the number of scan FFs in the longest scan path when there are multiple scan paths). Thus, the test pattern is set (shifted in) from the scan input (SI) to the scan FF, and at the same time, the value of the scan FF (response to the two-pattern test) is observed (shifted out) from the scan output (SO). The pattern set here corresponds to the first pattern of the two-pattern test. Next, SE is set to 0 (normal operation mode) and a normal clock is applied for two cycles. At this time, the value loaded in the FF in the first cycle becomes the second pattern of the two-pattern test. In addition, the value loaded in the FF in the second cycle becomes a response to the two-pattern test. The test is performed by repeating this. Note that a test in which a normal clock is input for two or more cycles in the normal operation mode is called a multi-cycle capture test.

図6は、LoCテスト用シード生成モデル2を示す。このモデルは、XORネットワーク10と、被検出回路の組合せ回路部分20と、この組合せ回路部分20を複製した第2の組合せ回路部分20’とからなる。縮退故障のテスト生成により遅延故障のための2パターンテストを生成することができることが知られている。これには2時刻展開モデルを用いる。組合せ回路部分を2つ複製し、PIは2つの回路ともにXORネットワークの出力に接続し、1つ目の回路のPPOと2つ目の回路のPPIを接続することで組合せ回路のみで2パターンテストを生成することができる。例えば、対象とする回路のある信号線に対し立ち上がり遷移故障のテスト生成を行うものとして考えるためには、1つ目の組合せ回路は、対象とする回路の故障を想定した信号線と同じ部位を0に設定し、2つ目の組合せ回路では同じ部位に0縮退故障を想定してテスト生成を行えばよい。   FIG. 6 shows a seed generation model 2 for LoC testing. This model includes an XOR network 10, a combinational circuit portion 20 of the circuit to be detected, and a second combinational circuit portion 20 ′ obtained by duplicating the combinational circuit portion 20. It is known that a test for a stuck-at fault can generate a two-pattern test for a delay fault. For this, a two-time expansion model is used. Duplicate two combinational circuit parts, PI is connected to the output of XOR network with both circuits, and two patterns test with only combinational circuit by connecting PPO of the first circuit and PPI of the second circuit Can be generated. For example, in order to consider that the test generation of the rising transition fault is performed on a signal line with the target circuit, the first combinational circuit has the same part as the signal line assuming the target circuit fault. It may be set to 0 and a test generation may be performed assuming a 0 stuck-at fault in the same part in the second combinational circuit.

図7(A)は、ランチオフシフト(またはスキュードロード、以下、LoS)方式によって遅延故障をテストするためのシード生成モデルを示す。このモデルは、図4のベースモデルに対して、図3のLFSR1をスキャンFF30の最長スキャンパス長+1スキャンシフト分だけ時間的に展開して構成した第2のXORネットワーク10’と、XORネットワーク10と第2のXORネットワーク10’のいずれかの出力を時間的に選択して組合せ回路部分20に印加するためのマルチプレクサ40とタイミング生成回路50とを付加した構成を有する。図示するモデルはマルチクロックキャプチャに対応しているが、タイミング生成回路として第1パターン印加時に1を出力し第2パターンキャプチャクロックに同期して0を出力する回路を用いれば、2パターンテストに対応するモデルとなる。   FIG. 7A shows a seed generation model for testing a delay fault by a launch-off shift (or skewed load, hereinafter, LoS) method. This model has a second XOR network 10 ′ configured by temporally expanding the LFSR 1 of FIG. 3 by the longest scan path length of the scan FF 30 plus one scan shift with respect to the base model of FIG. And a timing generation circuit 50 are added to select the output of the second XOR network 10 ′ in time and apply it to the combinational circuit portion 20. The model shown is compatible with multi-clock capture, but if a circuit that outputs 1 when the first pattern is applied and outputs 0 in synchronization with the second pattern capture clock is used as the timing generation circuit, it corresponds to the 2-pattern test. Model.

図7(B)に2パターンテストに対応したLoSテストにおけるテストパターン取り込みのタイミングチャートを示す。LoSテストにおいては、まず、スキャンシフトモードにしてスキャンパス長分のサイクルだけスキャンクロックを印加することにより、スキャン入力から2パターンテストの第1パターンをシフトインすると同時に2パターンテストに対する応答をシフトアウトする。次に、スキャンシフトモードのまま、スキャンクロックをもう1サイクル印加する。ここでスキャンFFに設定される値が2パターンテストの第2パターンとなる。そして、SEを0(通常動作モード)にして通常クロックを1サイクル印加する。ここでFFにロードされた値が2パターンテストに対する応答になる。ただし、最後のスキャンクロック印加から通常クロックを印加するまでの周期は、通常クロックと等しくなければならない。これを繰り返すことによりテストを実施する。   FIG. 7B shows a timing chart of test pattern capture in the LoS test corresponding to the two-pattern test. In the LoS test, first, the scan clock is applied for the cycle corresponding to the scan path length in the scan shift mode, thereby shifting in the first pattern of the two pattern test from the scan input and simultaneously shifting out the response to the two pattern test. To do. Next, another cycle of the scan clock is applied in the scan shift mode. Here, the value set in the scan FF is the second pattern of the two-pattern test. Then, SE is set to 0 (normal operation mode) and a normal clock is applied for one cycle. Here, the value loaded in the FF becomes a response to the two-pattern test. However, the period from the last scan clock application to the application of the normal clock must be equal to the normal clock. The test is performed by repeating this.

以下に、図4〜図7に示した本発明の各実施形態に係るシード生成モデルを、更に詳細に説明する。
先ず、XORネットワークについて説明する。
図8は、3ステージLFSR、外部入力数2、スキャンパス長3のサンプル回路を示す図である。図において、81は3ステージLFSR、82はCUT,83はCUT82の組合せ回路部分、84はCUT82のスキャンパスを示す。LFSRはXORとFFとによって構成されている。従って、スキャンパス84の状態情報を時間的に展開すると、被検査回路はFFのない組合せ回路と考えることができる。そのため、ある時刻の各スキャンFFと外部入力の値を、シードの関数として表現することができる。
Below, the seed production | generation model which concerns on each embodiment of this invention shown in FIGS. 4-7 is demonstrated still in detail.
First, the XOR network will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a sample circuit having a three-stage LFSR, the number of external inputs of 2, and a scan path length of 3. In the figure, 81 is a three-stage LFSR, 82 is a CUT, 83 is a combinational circuit portion of the CUT 82, and 84 is a scan path of the CUT 82. The LFSR is composed of XOR and FF. Accordingly, when the state information of the scan path 84 is developed in terms of time, the circuit under test can be considered as a combinational circuit without FF. Therefore, each scan FF at a certain time and the value of the external input can be expressed as a seed function.

図9は、図8のLFSR81のシードを(FF0、FF1、FF2)=(S0、S1、S2)とし、スキャンパス84に値が満たされたときのPI0、PI1およびスキャンパス84の各FF(SFF0、SFF1、SFF2)の値を、上述の通り時間的に展開し、シードだけで表現した図である。図示するように、LFSR81に入力されるシードの値と組合せ回路部分83への外部入力の値とは依存関係があり、従ってこの関係を論理回路に表すことができる。LFSRとスキャンパスの構造をこのようにして時間展開したものをXORネットワークと呼ぶ。図10に、図9の入出力関係に基づいて形成したXORネットワーク101を示す。   9 shows that the seeds of the LFSR 81 in FIG. 8 are (FF0, FF1, FF2) = (S0, S1, S2), and each FF ( (SFF0, SFF1, SFF2) values are developed in terms of time as described above and expressed only by seeds. As shown in the figure, the value of the seed input to the LFSR 81 and the value of the external input to the combinational circuit portion 83 have a dependency, and therefore this relationship can be expressed in the logic circuit. A structure in which the structure of the LFSR and the scan path is expanded in this way is called an XOR network. FIG. 10 shows an XOR network 101 formed based on the input / output relationship of FIG.

図11は、図10に示したXORネットワーク101をCUTの組合せ回路部分83に接続して構成したシード生成モデルを示す図であり、図4に示したベースモデルを図8のサンプル回路に適用したものである。このように、CUTの組合せ回路部分83のみを抽出して、その入力にXORネットワーク101を接続することにより、テストモード時のスキャンBIST回路と同じ動作を模擬でき、このモデルにATPGを適用することにより、直接シードを求めることができる。その結果、ドントケア付きテスト生成をする必要がなく、従来手法よりパターン数を抑えることができる。また、シードを生成する過程で生成したシードがどの程度の故障を検出できるか確認するため、改めて故障シミュレーションを行わなくて済む。そのためシード生成時間を減らせる利点もある。これらの点について実験により評価する。本発明法の有効性は、後述する実験例におけるITC’99ベンチマーク回路を用いた実験によって評価した結果で紹介する。   FIG. 11 is a diagram showing a seed generation model configured by connecting the XOR network 101 shown in FIG. 10 to the combinational circuit portion 83 of the CUT, and the base model shown in FIG. 4 is applied to the sample circuit of FIG. Is. Thus, by extracting only the combinational circuit portion 83 of the CUT and connecting the XOR network 101 to its input, the same operation as the scan BIST circuit in the test mode can be simulated, and ATPG is applied to this model. Thus, the seed can be directly obtained. As a result, it is not necessary to generate a test with don't care, and the number of patterns can be suppressed as compared with the conventional method. In addition, it is not necessary to perform a fault simulation again in order to check how many faults can be detected by the seed generated in the process of generating seeds. Therefore, there is also an advantage that the seed generation time can be reduced. These points are evaluated experimentally. The effectiveness of the method of the present invention will be introduced as a result of evaluation by an experiment using an ITC'99 benchmark circuit in an experimental example described later.

図12は、3ステージLFSR、外部入力数2、スキャンパス長3のサンプル回路を示す図であり、組合せ回路部分に1縮退故障を有している。図13は、図12の回路に対して形成したシード生成モデルによって、対象故障に対するシードを生成する例を示している。図14は、従来手法によるテスト生成とシード変換例を示し、テストパターン:(0、X、X、1、1)がシードに変換できない場合を示している。   FIG. 12 is a diagram showing a sample circuit having a three-stage LFSR, an external input number of 2, and a scan path length of 3, and has one stuck-at fault in the combinational circuit portion. FIG. 13 shows an example in which a seed for a target failure is generated by a seed generation model formed for the circuit of FIG. FIG. 14 shows an example of test generation and seed conversion according to the conventional method, and shows a case where the test pattern: (0, X, X, 1, 1) cannot be converted into a seed.

以下に、本発明の理解を容易にするために、スキャンBIST:組込み自己テスト方式、LFSR:線形フィードバックシフトレジスタ(LFSR、linear feed−back shift register)等の諸定義と本発明に関係する各例について説明する。   In order to facilitate the understanding of the present invention, various definitions such as scan BIST: built-in self-test method, LFSR: linear feedback shift register (LFSR), and examples related to the present invention will be described below. Will be described.

図15(A)に組合せ回路を、図15(B)に順序回路を示す。入力値、出力値および内部状態の値が0または1の値の組み合わせとして表現することのできる回路を論理回路(logic circuit)という。論理回路はさらに、組合せ回路(combinational circuit)(a)と順序回路(sequential circuit)(b)に分類できる。組合せ回路では、回路の出力値がそのときの入力値だけにより決まり、順序回路では、入力値だけでは決まらず、回路の内部状態に依存する。組合せ回路は図15(A)に示すように組合せ回路部分(combinational component)152のみから成る。PI、POはそれぞれ外部入力、外部出力を表す。順序回路は、図15(B)に示すように、組合せ回路部分152と複数のフリップフロップ(Flip−Flop、FF)155によって構成される状態記憶部分から成る。順序回路において、出力はそのときに印加された入力の値と内部状態の値によって決められる。また、内部状態は、そのときの入力と内部状態によって次の時刻の内部状態へと変化する。本実施形態では、図16に示すD型のフリップフロップ166を扱う。FF166はデータ入力(D)とデータ出力(Q)およびクロック入力(CLK)があり、クロック信号によってデータを取り込む。   FIG. 15A shows a combinational circuit, and FIG. 15B shows a sequential circuit. A circuit that can be expressed as a combination of an input value, an output value, and an internal state value of 0 or 1 is called a logic circuit. The logic circuit can be further classified into a combinational circuit (a) and a sequential circuit (b). In the combinational circuit, the output value of the circuit is determined only by the input value at that time, and in the sequential circuit, it is not determined only by the input value but depends on the internal state of the circuit. As shown in FIG. 15A, the combinational circuit is composed of only a combinational circuit portion 152. PI and PO represent external input and external output, respectively. As shown in FIG. 15B, the sequential circuit includes a state storage portion configured by a combinational circuit portion 152 and a plurality of flip-flops (FF) 155. In the sequential circuit, the output is determined by the value of the input applied at that time and the value of the internal state. The internal state changes to the internal state at the next time depending on the input and the internal state at that time. In this embodiment, the D-type flip-flop 166 shown in FIG. 16 is handled. The FF 166 has a data input (D), a data output (Q), and a clock input (CLK), and takes in data by a clock signal.

回路を構成する要素に物理的欠陥があれば、回路が正しい動作をしなくなる。このような物理的欠陥を回路の故障という。故障は回路の故障による影響をモデル化した故障モデルとして扱う。論理回路の論理機能が故障により別な論理機能に変化してしまう故障モデルを論理(スタティック)故障という。代表的なスタティック故障モデルには縮退故障(stuck−at−fault)がある。縮退故障とは回路内の信号線の値が1または0に固定される故障で、1に固定される故障を1縮退故障(stuck−at−1、s−a−1)といい、0に固定される故障を0縮退故障(stuck−at−0、s−a−0)という。縮退故障の例として、図17に示す回路について考える。   If there are physical defects in the elements that make up the circuit, the circuit will not operate correctly. Such physical defects are called circuit failures. Faults are treated as fault models that model the effects of circuit faults. A failure model in which the logic function of a logic circuit changes to another logic function due to a failure is called a logic (static) failure. A typical static fault model is a stuck-at-fault. The stuck-at fault is a fault in which the value of the signal line in the circuit is fixed to 1 or 0. A fault that is fixed at 1 is called 1 stuck-at fault (stack-at-1, sa-1). The fixed fault is referred to as 0 stuck-at fault (stack-at-0, sa-0). As an example of a stuck-at fault, consider the circuit shown in FIG.

図17のアンド回路177において、信号線x、yにそれぞれ1を印加したとき、故障がない場合は信号線zに1が出力されるが、x上にs−a−0が存在する場合は0が出力される。なお、故障モデルには、縮退故障の他にブリッジ故障、遅延故障、トランジスタ故障など多くのモデルが考えられている。   In the AND circuit 177 of FIG. 17, when 1 is applied to each of the signal lines x and y, if there is no failure, 1 is output to the signal line z, but if sa-0 exists on x 0 is output. In addition to the stuck-at fault, many models such as a bridge fault, a delay fault, and a transistor fault are considered as fault models.

論理回路が設計通りに製造されているかどうかを確かめることをテスト(testing)という。テストは、テスト生成(test generation)とテスト実行(test application)の2つの過程からなり、テスト生成では故障を想定し、その故障箇所を故障値とは逆の値を設定(活性化)し、その値を外部出力まで伝搬するテストパターンを求める。テスト実行ではテスト生成で得られたテストパターンを回路に印加し、その出力応答と期待値とを比較することで故障の有無を判断する。   Checking whether a logic circuit is manufactured as designed is called “testing”. The test consists of two processes, test generation and test application. The test generation assumes a failure, and sets (activates) a value opposite to the failure value for the failure location. Find the test pattern that propagates the value to the external output. In the test execution, the test pattern obtained by the test generation is applied to the circuit, and the output response is compared with the expected value to determine whether or not there is a failure.

例えば図18に示す信号線Fがs−a−0である回路のテスト生成について考える。s−a−0を活性化するためにA、Bは1となる。その値を誤り信号として外部出力までに伝搬するためにGを0、Iを1にする必要がある。Gを0にするのはC、Dのどちらかが0、もう片方はドントケア(X)となり、Iを1にするためにEは0となる。以上より、信号線Fのs−a−0を検出するテストパターンの1つは(A、B、C、D、E)=(1、1、0、X、0)であることがわかる。   For example, consider test generation of a circuit in which the signal line F shown in FIG. 18 is sa-0. A and B become 1 to activate sa-0. In order to propagate the value as an error signal to an external output, it is necessary to set G to 0 and I to 1. To set G to 0, either C or D is 0, the other is don't care (X), and E is 0 to set I to 1. From the above, it can be seen that one of the test patterns for detecting sa-0 of the signal line F is (A, B, C, D, E) = (1, 1, 0, X, 0).

テストの評価尺度には故障検出率と故障検出効率がある。故障検出率とは対象とする故障の内、どれだけの故障が検出できたかというものであり、数1で表される。   Test evaluation measures include failure detection rate and failure detection efficiency. The failure detection rate is the number of failures detected among the target failures, and is expressed by Equation 1.

Figure 0006391336
Figure 0006391336

故障検出効率は対象とする故障のうち、どれだけの故障を検出できたかに加えて、冗長故障と呼ばれる入出力対応では故障を検出できない故障であると識別された故障をいくつ識別したかを示す比率であり、数2で表される。   The fault detection efficiency indicates how many faults that were identified as faults that could not be detected by the I / O support, called redundant faults, in addition to how many faults were detected. It is a ratio and is expressed by Equation 2.

Figure 0006391336
Figure 0006391336

図19にスキャン設計されたFFの一例を示す。テスト容易化設計の1つとしてスキャン設計がある。スキャン設計では、FF191に外部から直接入力できるようにスキャン入力(scan in)を設け、通常動作時のデータ入力(Din)とスキャン入力をマルチプレクサ(MUX)192で切り替えてFF191に入力できるようにする。FF191の出力はスキャン出力(scan out)から外部へ観測できるようにする。FF191ごとにスキャン入力出力端子を用意すると余分の端子がFF191の個数の2倍必要となり実用的でない。そこでFF191を一列に連結し、シフトレジスタとして動作できるようにする。このようにスキャン設計されたFFの集合をスキャンパスと呼ぶ。   FIG. 19 shows an example of a scan-designed FF. One design for testability is scan design. In the scan design, a scan input (scan in) is provided so that the FF 191 can be directly input from the outside, and the data input (Din) and the scan input during normal operation are switched by the multiplexer (MUX) 192 so that the FF 191 can be input. . The output of the FF 191 can be observed from the scan output (scan out). If a scan input / output terminal is prepared for each FF 191, an extra terminal is required twice as many as the FF 191, which is not practical. Therefore, the FF 191 is connected in a row so that it can operate as a shift register. A set of FFs designed for scanning in this way is called a scan path.

図20にスキャン設計された順序回路の一例を示す。スキャン設計された順序回路では、FF191をシフトレジスタとして動作させることができるので、容易に各FF191を任意の状態に設定できると同時に、それらの状態を観測することができる。そのため、スキャン設計された回路のテスト生成の問題は組合せ回路の問題として取り扱うことができる。   FIG. 20 shows an example of a sequential circuit designed by scanning. In the scan-designed sequential circuit, the FF 191 can be operated as a shift register, so that each FF 191 can be easily set to an arbitrary state and at the same time the state can be observed. Therefore, the problem of test generation of a scan-designed circuit can be handled as a problem of a combinational circuit.

図21は、LFSRの一例を示す。
組込み自己テスト方式(BIST)のテストパターン発生回路としては、主に線形フィードバックシフトレジスタ(LFSR:linear feed−back shift register)が用いられている。図示のLFSRのモデルにおいて、ci=0のとき、XORへフィードバック無、ci=1のとき、XORへフィードバック有である。XORへのフィードバック位置を多項式で表現することができ、その多項式のことを特性多項式という。図21におけるLFSRの特性多項式は数3のように表せる。
FIG. 21 shows an example of the LFSR.
As a built-in self-test (BIST) test pattern generation circuit, a linear feedback shift register (LFSR: linear feed-shift shift register) is mainly used. In the illustrated LFSR model, when ci = 0, there is no feedback to XOR, and when ci = 1, there is feedback to XOR. The feedback position to XOR can be expressed by a polynomial, and the polynomial is called a characteristic polynomial. The characteristic polynomial of LFSR in FIG.

Figure 0006391336
Figure 0006391336

この式に原始多項式が用いられたとき、すべて0のパターンを除く、すべてのパターンを疑似ランダムに発生することができる。したがって、LFSRを用いて疑似ランダムテストや、すべて0以外のパターンを印加する全数テスト(exhaustive test)を行うことができる。   When a primitive polynomial is used in this equation, all patterns except for all zero patterns can be generated pseudo-randomly. Accordingly, a pseudo-random test or an exhaustive test in which a pattern other than all 0 is applied can be performed using the LFSR.

図21に示すLFSRにおいて、ある時刻tのFFの値と特性多項式を用いて、次の時刻t+1のFFの値を次の数4で表現することができる。   In the LFSR shown in FIG. 21, the FF value at the next time t + 1 can be expressed by the following equation 4 using the FF value at a certain time t and the characteristic polynomial.

Figure 0006391336
Figure 0006391336

LFSRの例として、図22に3ビットのLFSRを示す。このとき時刻0のときのFFの値をシードとし、値を(FF0、FF1、FF2)=(0、1、0)と設定したときの動作結果を表1に示す。   As an example of the LFSR, FIG. 22 shows a 3-bit LFSR. Table 1 shows the operation results when the value of FF at time 0 is used as a seed and the values are set as (FF0, FF1, FF2) = (0, 1, 0).

Figure 0006391336
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表1の結果から、すべて0以外のパターンを生成できることがわかる。   From the results in Table 1, it can be seen that patterns other than all 0 can be generated.

外部テスト装置を簡略化する設計法に組込み自己テスト(BIST、built−in self−test)方式がある。BIST方式ではテストパターンを発生する回路とテストパターンに対する出力応答を調べる回路を用い、パターン発生回路は主にLFSRが使用されている。   There is a built-in self-test (BIST, built-in self-test) method as a design method for simplifying the external test apparatus. In the BIST system, a circuit that generates a test pattern and a circuit that checks an output response to the test pattern are used, and the pattern generation circuit mainly uses LFSR.

図23に、BISTの概略図を示す。BISTでは、パターン発生回路230でテストパターンを生成し、それを被検査回路231に印加し、その出力を、応答解析器(MISR)231で期待値と比較することで故障の有無や故障状態を確認する。パターン発生回路230として、例えば上記のLFSRが用いられる。   FIG. 23 shows a schematic diagram of the BIST. In BIST, a test pattern is generated by the pattern generation circuit 230, applied to the circuit 231 to be inspected, and the output is compared with an expected value by a response analyzer (MISR) 231, thereby determining whether or not there is a failure and a failure state. Check. As the pattern generation circuit 230, for example, the above LFSR is used.

図24に、スキャン設計された回路のBISTを示す。244はパターン発生器としてのLFSR、246は順序回路における組合せ回路部分、248は順序回路におけるFFで構成されたスキャンパス、250は応答解析器としてのMISRを示す。このBISTにおいて、LFSR244をスキャンパス248に値が満たされるまで動かし、そのときのスキャンパス248の値とPIの値が被検査回路の組合せ回路部分246に印加されることで疑似ランダムテストが行われる。なお、本発明では、この構造のBISTを、図3に示すように、本願のBISTモデルとして用いている。   FIG. 24 shows a BIST of a scan designed circuit. Reference numeral 244 denotes an LFSR as a pattern generator, 246 denotes a combinational circuit portion in the sequential circuit, 248 denotes a scan path composed of FFs in the sequential circuit, and 250 denotes a MISR as a response analyzer. In this BIST, the LFSR 244 is moved until the value is satisfied in the scan path 248, and the value of the scan path 248 and the value of PI at that time are applied to the combinational circuit portion 246 of the circuit to be inspected to perform a pseudo random test. . In the present invention, the BIST having this structure is used as the BIST model of the present application as shown in FIG.

BISTの問題点として、ランダムパターン耐性故障を検出しにくいことが挙げられる。例として図25の信号線Eがs−a−0である回路を示す。故障を検出するパターンは4つの入力すべてが1であるパターンが必要があるが、4ビットのLFSRの場合、このパターンが生成される確率は15分の1になる。LFSRで発生できるパターンのうち、僅かな限定されたパターンでしか検出できない故障のことをランダムパターン耐性故障と呼ぶ。BISTでランダムパターン耐性故障を検出するためにはLFSRのシードを再設定すること(リシードという)が有効であることが知られている。   A problem with BIST is that it is difficult to detect a random pattern tolerance failure. As an example, a circuit in which the signal line E in FIG. 25 is sa-0 is shown. The pattern for detecting a failure needs to be a pattern in which all four inputs are 1, but in the case of a 4-bit LFSR, the probability that this pattern is generated is 1/15. Of the patterns that can be generated by the LFSR, a failure that can be detected with only a limited number of patterns is called a random pattern tolerance failure. It is known that resetting the seed of the LFSR (referred to as reseeding) is effective for detecting a random pattern tolerance failure by BIST.

LFSRによる疑似ランダムパターンテストでは一般にスキャンパス内のFF間や、外部入力やスキャンパス間にその値の依存関係が生じる。この依存関係を低減するための技術の1つとして、フェーズシフタを用いる方法がある。フェーズシフタとは、LFSRの出力に配置するXORを用いて作成する回路で、LFSRにより発生するパターンの順番を入れ替えるものである。また、フェーズシフタと同様にFF、外部入力、スキャンパス間の依存関係を低減する技術として、ランダム反転回路を用いる方法がある。   In the pseudo-random pattern test by LFSR, generally, there is a dependency of the value between FFs in a scan path, or between an external input and a scan path. One technique for reducing this dependency is to use a phase shifter. The phase shifter is a circuit created using XOR arranged at the output of the LFSR, and changes the order of patterns generated by the LFSR. Further, as with the phase shifter, there is a method using a random inversion circuit as a technique for reducing the dependency between FFs, external inputs, and scan paths.

フェーズシフタを用いる場合のBIST構成の一例の概略図を図26(A)に示す。図26(A)で、200はフェーズシフタであり、上述したようにLFSR1により発生するパターンの順番を入れ替える働きをする。   A schematic diagram of an example of a BIST configuration in the case of using a phase shifter is shown in FIG. In FIG. 26A, reference numeral 200 denotes a phase shifter that functions to change the order of patterns generated by the LFSR 1 as described above.

ランダム反転回路を用いる場合のBIST構成の一例の概略図を図26(B)に示す。このBISTは、被検査回路(CUT)2と、そのスキャンを可能とするスキャンパスと、スキャンパスに供給されるテストパターンを形成するための第1パターン発生回路1とを備えている。ランダム反転回路は、第1パターン発生回路1とは別個に設けられた第2パターン発生回路1bによって発生されるパターンを用いて第1パターン発生回路1で発生されるパターンを変化させるためのパターン制御回路を有し、このパターン制御回路は、第1パターン発生回路1の出力値の論理を反転可能な反転論理部266と、第2パターン発生回路1bによって発生されるパターンを用いて上記反転論理部266の動作を制御可能な反転制御回路268を含んだものであり、上記反転論理部266の出力信号が被検査回路2に供給される。具体的には、第2パターン発生回路1bで生成される1の値の数と反転条件設定REG270の値によって第1パターン発生回路1bで生成した値が反転するかが決まる。なお、ランダム反転回路は、第2パターン発生回路1b、反転論理部266、反転制御回路268および反転条件設定REG270によって構成される。   A schematic diagram of an example of a BIST configuration in the case of using a random inversion circuit is shown in FIG. The BIST includes a circuit to be inspected (CUT) 2, a scan path enabling the scan, and a first pattern generation circuit 1 for forming a test pattern supplied to the scan path. The random inversion circuit uses a pattern generated by a second pattern generation circuit 1b provided separately from the first pattern generation circuit 1 to change a pattern generated by the first pattern generation circuit 1 The pattern control circuit includes an inversion logic unit 266 that can invert the logic of the output value of the first pattern generation circuit 1 and the inversion logic unit using a pattern generated by the second pattern generation circuit 1b. An inverting control circuit 268 capable of controlling the operation of 266 is included, and the output signal of the inverting logic unit 266 is supplied to the circuit under test 2. Specifically, whether the value generated by the first pattern generation circuit 1b is inverted is determined by the number of 1 values generated by the second pattern generation circuit 1b and the value of the inversion condition setting REG270. The random inversion circuit includes the second pattern generation circuit 1b, the inversion logic unit 266, the inversion control circuit 268, and the inversion condition setting REG270.

図26(C)および図26(D)に、図26(A)に示すフェーズシフタ付きBISTモデルに対応したシード生成モデルを示す。図26(C)は、スタティック故障用のフェーズシフタ付きシード生成モデルであって、図4に示すベースモデルに対して、XORネットワーク10と組合せ回路部分20間にフェーズシフタグループ200aを挿入した構成を有する。フェーズシフタグループ200aは、図26(A)に示すフェーズシフタ200をスキャンパス長分コピーして並列に配置した回路である。厳密に言うと、図26(C),(D)のフェーズシフタグループ200aは、図26(A)に示すフェーズシフタ200と、フェーズシフタ200のPIに接続するXORを削除したもの(SIに接続するXORのみにしたもの)をスキャンパス長−1個分だけコピーした回路となる。図26(D)は、遅延故障LoCテスト用のフェーズシフタ付きシード生成モデルであって、図5(A)に示すシード生成モデルに対して、XORネットワーク10の出力にフェーズシフタグループ200aを接続した構成を有する。   FIGS. 26C and 26D show a seed generation model corresponding to the BIST model with a phase shifter shown in FIG. FIG. 26C shows a seed generation model with a phase shifter for static faults, in which a phase shifter group 200a is inserted between the XOR network 10 and the combinational circuit portion 20 with respect to the base model shown in FIG. Have. The phase shifter group 200a is a circuit in which the phase shifter 200 shown in FIG. 26A is copied for the scan path length and arranged in parallel. Strictly speaking, the phase shifter group 200a in FIGS. 26C and 26D is obtained by deleting the phase shifter 200 shown in FIG. 26A and the XOR connected to the PI of the phase shifter 200 (connected to SI). This is a circuit in which the scan path length minus one is copied. FIG. 26D is a seed generation model with a phase shifter for a delay fault LoC test. In the seed generation model shown in FIG. 5A, a phase shifter group 200a is connected to the output of the XOR network 10. It has a configuration.

図26(E)および図26(F)に、図26(B)に示すランダム反転回路付きBISTモデルに対応したシード生成モデルを示す。図26(E)は、スタティック故障用のランダム反転回路付きシード生成モデルであって、図4に示すベースモデルに対して、第2のXORネットワーク10a、反転論理回路グループ266a、反転制御回路グループ268aを備える。反転論理回路グループ266aは、図26(B)に示す反転論理部266をスキャンパス長分コピーして並列に配置した回路であり、反転制御回路グループ268aも同様に、反転制御回路268をスキャンパス長分コピーして並列に配置した回路である。第2のXORネットワーク10aは、第2パターン発生回路1bを構成するLFSRをスキャンFFのスキャンパス長分時間展開して構成したものである。(第1の)XORネットワーク10に入力される第1のシードは、図26(B)の第1のパターン発生回路1のシードであり、第2のXORネットワーク10aに入力される第2のシードは、図26(B)の第2のパターン発生回路1bに入力されるシードとなる。   FIGS. 26E and 26F show a seed generation model corresponding to the BIST model with a random inversion circuit shown in FIG. FIG. 26E shows a seed generation model with a random inversion circuit for static faults. The second XOR network 10a, inversion logic circuit group 266a, and inversion control circuit group 268a are compared to the base model shown in FIG. Is provided. The inversion logic circuit group 266a is a circuit in which the inversion logic unit 266 shown in FIG. 26B is copied for the scan path length and arranged in parallel. Similarly, the inversion control circuit group 268a is connected to the inversion control circuit 268 in the scan path. This is a circuit that is copied for a long time and arranged in parallel. The second XOR network 10a is configured by expanding the LFSR constituting the second pattern generation circuit 1b by the time corresponding to the scan path length of the scan FF. The first seed input to the (first) XOR network 10 is the seed of the first pattern generation circuit 1 in FIG. 26B, and the second seed input to the second XOR network 10a. Becomes a seed input to the second pattern generation circuit 1b of FIG.

図26(F)は、遅延故障LoCテスト用のランダム反転回路付きシード生成モデルであって、図5(A)に示すシード生成モデルに対して、第2のXORネットワーク10a、反転制御回路グループ268a、反転論理回路グループ266aからなるランダム反転回路グループを付加した構成を有する。図26(E)のモデルと同様に、(第1の)XORネットワーク10に入力されるシードは第1のパターン発生回路1のシードであり、第2のXORネットワーク10aのシードは第2のパターン発生回路1bのシードとなる。   FIG. 26F shows a seed generation model with a random inversion circuit for a delay fault LoC test. The seed generation model shown in FIG. 5A has a second XOR network 10a and an inversion control circuit group 268a. In this configuration, a random inversion circuit group including an inversion logic circuit group 266a is added. As in the model of FIG. 26E, the seed input to the (first) XOR network 10 is the seed of the first pattern generation circuit 1, and the seed of the second XOR network 10a is the second pattern. It becomes a seed for the generation circuit 1b.

以下に、図5(A)〜図7(B)に示した遅延故障検出用のシード生成モデルについて、更に詳細に説明する。
[遅延故障モデルとテスト手法]
近年のVLSIの高速化により、論理故障だけでなく、タイミングに関する故障モデルである遅延故障の重要性が高まっている。遅延故障とはゲートや信号線の遅延により規定時間内に信号を伝播させることができず誤動作を起してしまう故障モデルである。遅延故障には遷移故障、ゲート遅延故障、パス遅延故障などある。以下の説明では遷移故障を対象とするが、これに限定するものではない。
Hereinafter, the seed generation model for detecting a delay fault shown in FIGS. 5A to 7B will be described in more detail.
[Delayed fault model and test method]
With the recent increase in VLSI speed, not only logic failures but also delay failures, which are failure models related to timing, are becoming more important. A delay fault is a fault model in which a signal cannot be propagated within a specified time due to a delay of a gate or a signal line, resulting in a malfunction. Delay faults include transition faults, gate delay faults, and path delay faults. In the following description, transition faults are targeted, but the present invention is not limited to this.

図27に遷移故障の例を示す。遷移故障は回路中のある信号線に遅延故障が生じると仮定し、その遅延を伝播する経路にかかわらず外部出力やFFで観測されるのに十分に大きな遅延が生じるとする。遷移故障には信号の立ち上がりが遅れる立ち上がり遷移故障、立ち下がりが遅れる立ち下がり遷移故障の2種類がある。   FIG. 27 shows an example of transition failure. Assuming that a transition fault is caused by a delay fault in a certain signal line in the circuit, it is assumed that a delay sufficiently large to be observed by an external output or FF occurs regardless of the path through which the delay propagates. There are two types of transition faults: rising transition faults with delayed signal rise and falling transition faults with delayed delay.

遷移故障のテストは、はじめに対象としている箇所の信号の値を設定し、その後その値を変化させ、外部出力やFFへ伝搬し、応答を観測する。例えば、1パターン目にある信号線を0(low)に設定するパターンを印加し、2パターン目にその信号線を1(high)に設定するパターンを印加して、外部出力やFFへ伝搬させ、値の変化を観測すればその信号線の立ち上がり遷移故障を検出することができる。このようなテスト手法を2パターンテストという。   In the transition fault test, first, the value of a signal at a target location is set, and then the value is changed, propagated to an external output or FF, and the response is observed. For example, a pattern that sets the signal line of the first pattern to 0 (low) is applied, and a pattern that sets the signal line to 1 (high) is applied to the second pattern to propagate to the external output or FF. If a change in value is observed, a rising transition failure of the signal line can be detected. Such a test method is called a two-pattern test.

スキャン設計した回路において実速度(at−speed)で2パターンテストを行う代表的な手法としてLoC方式と、LoS方式がある。LoC方式のテストはスキャン動作により1パターン目を設定した後にシステムクロックにより実速度で2パターン目の設定と応答のFFへの格納を行う(図28)。この動作をキャプチャという。2パターン目のFFに設定する信号には内部状態を用いることを考慮して1パターン目を設定する。LoC方式テストの動作を時間毎に展開した時間展開モデルを図29に表す。なお、図28に示したLoC方式のタイミングチャートは、図5(C)に示す遅延故障LoCテスト用シード生成モデル1の動作説明のためのタイミングチャートに相当する。   There are a LoC method and a LoS method as representative methods for performing a two-pattern test at an actual speed (at-speed) in a scan designed circuit. In the LoC test, the first pattern is set by the scan operation, and then the second pattern is set at the actual speed and the response is stored in the FF by the system clock (FIG. 28). This operation is called capture. The first pattern is set in consideration of using the internal state for the signal set in the second pattern FF. FIG. 29 shows a time expansion model in which the operation of the LoC method test is expanded for each time. The LoC timing chart shown in FIG. 28 corresponds to the timing chart for explaining the operation of the delay fault LoC test seed generation model 1 shown in FIG.

図30に、LoS方式による遅延故障テストの基本的なタイミングチャートを示す。このタイミングチャートは、図7(A)に示す本発明の一実施形態に係る遅延故障LoSテスト用シード生成モデルの動作説明のためのタイミングチャート(図7(B))と基本的に同じものであり、従ってLoS方式テストの動作詳細は図7(A)および7(B)の説明の項に記載したものを援用することが可能である。   FIG. 30 shows a basic timing chart of the delay fault test by the LoS method. This timing chart is basically the same as the timing chart (FIG. 7B) for explaining the operation of the delay fault LoS test seed generation model according to the embodiment of the present invention shown in FIG. Therefore, the details of the operation of the LoS system test can be the same as those described in the description section of FIGS. 7 (A) and 7 (B).

遅延故障用シード生成モデル1
図31に遅延故障用のシード生成モデル1を示す。LoC方式テストでのシード生成回路のマルチプレクサの制御信号m1の遅延を図32に示す。なお、図31の遅延故障用シード生成モデル1は、図5(A)の遅延故障用シード生成モデルの他の実施形態である。
Delayed fault seed generation model 1
FIG. 31 shows a seed generation model 1 for delay faults. FIG. 32 shows a delay of the control signal m1 of the multiplexer of the seed generation circuit in the LoC method test. The delay fault seed generation model 1 in FIG. 31 is another embodiment of the delay fault seed generation model in FIG.

LoC方式テスト向けの2パターンテストを生成するために2時刻を考慮する必要がある。そのために対象回路のスキャンイネーブル端子、スキャンFFに回路を追加し、XORネットワーク10を接続する。スキャンイネーブル端子にORゲート、FFを順に追加して接続し、追加したFFの出力を分岐させNOTゲート追加してこれを通してORゲートのもう1つの入力とする。これらのORゲート、FFおよびNOTゲートはタイミング生成回路を形成する。   In order to generate a two-pattern test for the LoC method test, it is necessary to consider two times. For this purpose, a circuit is added to the scan enable terminal and the scan FF of the target circuit, and the XOR network 10 is connected. An OR gate and FF are sequentially added and connected to the scan enable terminal, the output of the added FF is branched, a NOT gate is added, and this is used as another input of the OR gate. These OR gate, FF and NOT gate form a timing generation circuit.

また、スキャンFFの出力に、マルチプレクサを追加する。マルチプレクサの制御信号はスキャンイネーブルに追加したFFの出力とする。マルチプレクサの入力はXORネットワークを接続する外部入力と、スキャンFFからの出力である。回路の追加により、2パターンテストにおいて1パターン目にPPIにはXORネットワーク10が選択され、2パターン目にはスキャンFFを選択することができる。   In addition, a multiplexer is added to the output of the scan FF. The multiplexer control signal is the output of the FF added to the scan enable. The input of the multiplexer is an external input connecting the XOR network and an output from the scan FF. By adding a circuit, the XOR network 10 can be selected as the PPI for the first pattern and the scan FF can be selected for the second pattern in the two-pattern test.

なお、フェーズシフタおよびランダム反転回路を用いたBIST構成の場合には、それらに対応したLoC遅延故障用のシード生成モデルが必要になる。これらのモデルについては、図26(D)および図26(F)を参照して上記で説明した通りである。   In the case of a BIST configuration using a phase shifter and a random inversion circuit, a LoC delay fault seed generation model corresponding to them is required. These models are as described above with reference to FIGS. 26D and 26F.

遅延故障用シード生成モデル2および3
図6に遅延故障用シード生成モデル2を示し、さらに図7(A)においてLoS方式テスト用の遅延故障用シード生成モデル3を示した。
Delayed fault seed generation models 2 and 3
FIG. 6 shows a delay fault seed generation model 2 and FIG. 7A shows a delay fault seed generation model 3 for LoS test.

以上に示したスタティック故障向けのシード生成モデル(ベースモデル)、遅延故障用のシード生成モデル1〜3を使用した、本発明のLFSRシード生成方法によれば、シード生成モデルでシード生成が不可能であった(シードが存在しないと判明した)故障は元のBIST回路でも検出ができないことが保証される。したがってBIST機構の故障検出能力を知ることができる。また、一旦生成したテストパターンからシードへ変換をせずとも、テスト生成に制約を設けることで、テスト生成ツールを用いてシードを直接生成することが出来る。従来法ではシード変換ができるまで、テスト生成とシード変換作業を繰り返すので、提案手法と同じ故障検出率を得るためにはテスト生成のやり直しが多発し、時間がかかると考えられる。   According to the LFSR seed generation method of the present invention using the seed generation model (base model) for static faults and the seed generation models 1 to 3 for delay faults described above, seed generation is impossible with the seed generation model. It is assured that the fault (which has been found to have no seed) cannot be detected by the original BIST circuit. Therefore, the failure detection capability of the BIST mechanism can be known. Further, without converting the test pattern once generated into a seed, by providing a constraint on test generation, a seed can be directly generated using a test generation tool. In the conventional method, test generation and seed conversion work are repeated until seed conversion is possible. Therefore, in order to obtain the same failure detection rate as that in the proposed method, it is considered that test generation is repeated many times and takes time.

[評価]
まず、スタティック故障向けシード生成モデルによる提案手法の有効性を実験によって示す。
実験環境を表2に示す。実験対象回路にはITC’99ベンチマーク回路を用い、ランダムパターン耐性故障(RPRF)を対象としてシード生成の実験を行った。RPRFは10,000パターンを印加して未検出の故障とする。ITC’99ベンチマーク回路の回路特性を表3に示す。
[Evaluation]
First, the effectiveness of the proposed method by the seed generation model for static faults is shown by experiments.
Table 2 shows the experimental environment. An ITC '99 benchmark circuit was used as an experiment target circuit, and a seed generation experiment was conducted for a random pattern resistance fault (RPRF). RPRF applies a 10,000 pattern and sets it as an undetected failure. Table 3 shows the circuit characteristics of the ITC'99 benchmark circuit.

Figure 0006391336
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Figure 0006391336
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表3において、#PIs、#POs、#Gates、#FFsはそれぞれ外部入力数、外部出力数、ゲート数、FF数を表している。   In Table 3, #PIs, #POs, #Gates, and #FFs represent the number of external inputs, the number of external outputs, the number of gates, and the number of FFs, respectively.

ベンチマーク回路b_19についてはスキャンパスの本数を6本、13本、22本に分割した回路を用意し、回路名をそれぞれb19_scan6、b19_scan13、b19_scan22と表記する。   For the benchmark circuit b_19, circuits in which the number of scan paths is divided into 6, 13, and 22 are prepared, and circuit names are expressed as b19_scan6, b19_scan13, and b19_scan22, respectively.

実験方法を以下に示す。まず、適当なシードでLFSRにより10、000疑似ランダムパターンを生成し、生成したパターンで被検査回路に対して故障シミュレーションを行う。次に故障シミュレーションの結果、未検出であった故障をランダムパターン耐性故障(RPRF)とし、それらの故障に対して従来手法、提案手法でそれぞれシードを求め、両手法の故障検出率、故障検出効率、シード生成時間、シード数を比較する。また、LFSRにフェーズシフタを付けた場合についても併せて評価した。本実験でのテスト生成については、アボート時間を10秒と設定した。アボート時間とは1つのパターンを生成するのにかける時間の上限である。また、使用したLFSRはランダム反転回路を付けていない場合および付けた場合の第1パターン発生回路については100ステージLFSRを、ランダム反転回路の第2パターン発生回路に10ステージのものを使用した。また、フェーズシフタをつけた場合のフェーズシフタは、複数のスキャンパスにLFSRから生成される同じ部分系列が入らないよう、各スキャンパスの入力はスキャンパス長以上位相がずれるように設計した。従来手法でのシードへの変換はSATを解く方法を採用し、SATソルバとしてMiniSATを用いた。   The experimental method is shown below. First, a 10,000 pseudo random pattern is generated by LFSR with an appropriate seed, and a failure simulation is performed on the circuit to be inspected with the generated pattern. Next, as a result of fault simulation, faults that have not been detected are determined as random pattern tolerance faults (RPRF), and seeds are obtained for those faults using the conventional method and the proposed method, respectively. Compare seed generation time and number of seeds. Moreover, the case where a phase shifter was added to the LFSR was also evaluated. For test generation in this experiment, the abort time was set to 10 seconds. The abort time is the upper limit of the time taken to generate one pattern. The LFSR used was the case where the random inverting circuit was not attached and the first pattern generating circuit when the LFSR was attached, and the 100 stage LFSR was used as the second pattern generating circuit of the random inverting circuit. In addition, the phase shifter with the phase shifter is designed so that the input of each scan path is shifted in phase by more than the scan path length so that the same partial sequence generated from the LFSR does not enter a plurality of scan paths. The conversion to seeds in the conventional method employs a method of solving SAT, and MiniSAT is used as the SAT solver.

表4に、LFSRを用いた10、000疑似ランダムパターンによる故障シミュレーションの結果を示す。   Table 4 shows the result of failure simulation with 10,000 pseudo-random patterns using LFSR.

Figure 0006391336
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表4での未検出故障を対象に従来手法、提案手法でシード生成したところ、表5に示す結果が得られた。

Figure 0006391336
When seeds were generated by the conventional method and the proposed method for undetected faults in Table 4, the results shown in Table 5 were obtained.
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実験では、従来手法ではテスト生成したパターンの一部をシードに変換できず、故障検出率が低下していることが確認された。また、表5から、すべての回路に対して提案手法の方が高い故障検出率が得られた。シード生成時間の点についてもほとんどの回路で提案手法の方が優れていることがわかる。   In the experiment, it was confirmed that the conventional method could not convert a part of the test generated pattern into a seed and the failure detection rate was lowered. Also, from Table 5, the fault detection rate was higher with the proposed method for all circuits. It can be seen that the proposed method is superior to most circuits in terms of seed generation time.

次にLFSRにフェーズシフタを付けた場合の従来手法、提案手法について考える。表6にフェーズシフタを付けたLFSRを用いた10、000疑似ランダムパターンによる故障シミュレーションの結果を示す。   Next, the conventional method and the proposed method when a phase shifter is added to the LFSR will be considered. Table 6 shows the result of failure simulation using a 10,000 pseudo random pattern using an LFSR with a phase shifter.

Figure 0006391336
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表6での未検出故障を対象に、従来手法、提案手法でシード生成した結果を表7に示す。   Table 7 shows the results of seed generation by the conventional method and the proposed method for the undetected faults in Table 6.

Figure 0006391336
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表7から、フェーズシフタを付けた場合においても、ほとんどの回路において提案手法の方が高速にシードを求めることができ、シード数も従来手法よりも少なくて済むことがわかる。さらに、故障検出率についても提案手法の方が優れていることがわかる。   From Table 7, it can be seen that, even when a phase shifter is added, the proposed method can obtain seeds at a higher speed in most circuits, and the number of seeds can be smaller than that of the conventional method. Furthermore, it can be seen that the proposed method is superior in terms of failure detection rate.

次にLFSRにランダム反転回路を付けた場合の従来手法、提案手法について考える。表8にランダム反転回路を付けたLFSRを用いた10、000疑似ランダムパターンによる故障シミュレーションの結果を示す。   Next, a conventional method and a proposed method when a random inverting circuit is attached to the LFSR will be considered. Table 8 shows the result of a failure simulation using a 10,000 pseudo-random pattern using an LFSR with a random inversion circuit.

Figure 0006391336
Figure 0006391336

表8での未検出故障を対象に、従来手法、提案手法でシード生成した結果を表9に示す。   Table 9 shows the results of seed generation by the conventional method and the proposed method for the undetected faults in Table 8.

Figure 0006391336
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次に、遅延故障用のシード生成モデル1を用いた提案法の有効性を実験によって示す。実験に用いた回路はITC’99ベンチマーク回路b14、b17、b18、b19、b20、b21、b22である。実験環境は表2に示したものと同一である。   Next, the effectiveness of the proposed method using the seed generation model 1 for delay faults is shown by experiments. The circuits used in the experiment are ITC'99 benchmark circuits b14, b17, b18, b19, b20, b21, and b22. The experimental environment is the same as shown in Table 2.

以下の表10〜表15に遅延故障用のシード生成モデル1によるシード単体品質の評価を記載する。表10および表11は、評価環境とベンチマーク回路b14、b17、b18、b19、b20、b21、b22の回路特性を示す。   The following Table 10 to Table 15 describe the evaluation of seed quality by the seed generation model 1 for delay fault. Tables 10 and 11 show the evaluation environment and circuit characteristics of the benchmark circuits b14, b17, b18, b19, b20, b21, and b22.

Figure 0006391336
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表11はシード生成対象故障を示す。初期疑似ランダムパターン印加後の未検出故障数を示している。   Table 11 shows seed generation target failures. The number of undetected failures after application of the initial pseudo-random pattern is shown.

Figure 0006391336
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表12にシード単体品質についての実験結果を示す。ここでは、10、000疑似ランダムパターン印加後の未検出故障がシード生成対象である。   Table 12 shows the experimental results for the seed quality alone. Here, the undetected failure after applying the 10,000 pseudo-random pattern is the seed generation target.

Figure 0006391336
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表12において、
従来法の%FC:各シードから1パターンを展開した場合の故障シミュレーション結果
提案法の%FC、%FE:シード生成時のATPGのレポートを示す。
In Table 12,
Result of failure simulation when developing one pattern from each seed% FC:% FC,% FE: ATPG report at the time of seed generation.

表13はドントケア付きテスト生成とシード変換を示し、10、000疑似ランダムパターンの印加後の未検出故障がシード生成対象である。従来法でシードに変換できないことによる故障検出率の損失を示す。   Table 13 shows test generation with don't care and seed conversion, and undetected faults after the application of 10,000 pseudo-random patterns are seed generation targets. The loss of failure detection rate due to failure to convert to seed by conventional method is shown.

Figure 0006391336
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表14は累積故障検出率/検出効率を示す。この結果は、10、000疑似ランダムパターン印加も含めた場合を示している。10、000疑似ランダムパターン印加後の未検出故障がシード生成対象である。   Table 14 shows the cumulative failure detection rate / detection efficiency. This result shows a case including 10,000 pseudo random pattern application. Undetected failures after application of 10,000 pseudo-random patterns are seed generation targets.

Figure 0006391336
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以下の表15〜表20および図33〜図36に、遅延故障用のシード生成モデル1を用いて生成したシードのシード展開品質の実験結果を示す。   Tables 15 to 20 and FIGS. 33 to 36 below show experimental results of seed development quality of seeds generated using the seed generation model 1 for delay faults.

表15は、シード品質(128パターン展開)の実験結果を示す。この実験では、検出率の立ち上がりが最も早くなるようにシードを並び替え、シード生成対象故障(代表故障のみ)を、b21については全故障および10,000(10k)疑似ランダムパターン印加後未検出故障とし、b19については50,000(50k)疑似ランダムパターン印加後未検出故障とした。   Table 15 shows the experimental results of seed quality (128 pattern development). In this experiment, the seeds are rearranged so that the rise of the detection rate is the earliest, seed generation target faults (only representative faults), all faults for b21, and undetected faults after application of 10,000 (10k) pseudorandom patterns B19 was regarded as an undetected failure after applying a 50,000 (50k) pseudo-random pattern.

Figure 0006391336
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表16にシード生成状況を示す。   Table 16 shows the seed generation status.

Figure 0006391336
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図33に、b21全故障に対する検出率の推移を示す。   FIG. 33 shows the transition of the detection rate for all b21 failures.

表16の実験結果は、b21の全故障に対する検出率推移を示している。この表から、従来法が到達できた最大検出率は86%であり、提案法では同じ検出率に到達するのに要するシード数を12%削減(テスト時間12%削減)することができた。   The experimental results in Table 16 show the detection rate transition for all failures of b21. From this table, the maximum detection rate that can be achieved by the conventional method is 86%, and in the proposed method, the number of seeds required to reach the same detection rate can be reduced by 12% (test time is reduced by 12%).

Figure 0006391336
Figure 0006391336

図34に示す実験結果は、b21の10k疑似ランダムパターン印加後未検出故障に対する検出率推移を示している。   The experimental result shown in FIG. 34 shows the transition of the detection rate with respect to the undetected failure after application of the 10k pseudo-random pattern of b21.

表18の実験結果は、b21の10k疑似ランダムパターン印加後未検出故障に対する検出率推移を示す。従来法が到達できた最大検出率は85%であり、提案法では同じ検出率に到達するのに要するシード数を44%削減(テスト時間44%削減)することができた。   The experimental results in Table 18 show the transition of the detection rate with respect to undetected faults after application of the b21 10k pseudo-random pattern. The maximum detection rate achieved by the conventional method was 85%, and the proposed method was able to reduce the number of seeds required to reach the same detection rate by 44% (test time was reduced by 44%).

Figure 0006391336
Figure 0006391336

図35に示す実験結果は、b19の50k疑似ランダムパターン印加後未検出故障に対する検出率推移を示す図である。   The experimental result shown in FIG. 35 is a diagram showing the transition of the detection rate with respect to the undetected fault after applying the 50k pseudo-random pattern of b19.

表19に示す実験結果は、b19の50k疑似ランダムパターン印加後未検出故障に対する検出率推移を示す。従来法が到達できた最大検出率は65%であり、提案法ではこの検出率に到達するのに要するシード数を25%削減(テスト時間25%削減)することができた。   The experimental result shown in Table 19 shows the transition of the detection rate for the undetected failure after applying the bk pseudo-random pattern of b19. The maximum detection rate that can be achieved by the conventional method is 65%, and in the proposed method, the number of seeds required to reach this detection rate can be reduced by 25% (test time is reduced by 25%).

Figure 0006391336
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図36に示す実験結果は、b19の50k疑似ランダムパターン印加後未検出故障に対する検出率推移を示している。   The experimental results shown in FIG. 36 show the transition of the detection rate for the undetected failure after applying the bk 50k pseudo-random pattern of b19.

表19に示す実験結果は、b19の50k疑似ランダムパターン印加後未検出故障に対する検出率推移を示している。この実験では全シードを並び換えるには時間がかかるため、初めに生成された5,000(5k)個のシードだけを用いた。   The experimental result shown in Table 19 shows the transition of the detection rate for the undetected failure after applying the bk pseudo-random pattern of b19. In this experiment, it takes time to rearrange all seeds, so only 5,000 (5k) seeds that were generated first were used.

Figure 0006391336
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表20より、初めに生成された5k個のシードだけを用いた場合でも提案法が有意であることが分かる。従来法では到達できた最大検出率は56%であり、提案法ではこの検出率に到達するのに要するシード数を28%削減(テスト時間28%削減)することができた。   Table 20 shows that the proposed method is significant even when only the 5k seeds generated at the beginning are used. The maximum detection rate that could be reached by the conventional method was 56%, and the number of seeds required to reach this detection rate by the proposed method could be reduced by 28% (test time was reduced by 28%).

1 LFSR
2 被検査回路(CUT)
3 応答圧縮器(MISR)
10 XORネットワーク
20 組合せ回路部分
30 スキャンFF
40 マルチプレクサ
50 タイミング生成回路
1 LFSR
2 Circuit under test (CUT)
3 Response compressor (MISR)
10 XOR network 20 Combinational circuit part 30 Scan FF
40 multiplexer 50 timing generation circuit

Claims (17)

スキャンBISTのシード生成モデルを形成し、
前記形成したシード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行ってLFSRのシードを生成する、各手順を備え、
前記シード生成モデルは、前記スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開して構成したXORネットワークと、前記被検査回路の組合せ回路部分とを備え、前記組合せ回路部分に前記XORネットワーク出力が接続された構成を有する、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。
Forming a seed generation model for scan BIST;
Each step of generating a LFSR seed by performing test generation of a target fault on the formed seed generation model,
The seed generation model includes an XOR network configured by expanding the LFSR of the scan BIST by a time corresponding to the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected, and a combinational circuit part of the circuit to be inspected. A scan BIST LFSR seed generation method having a configuration in which the XOR network output is connected.
請求項1に記載の方法において、前記シード生成モデルは、前記XORネットワークと前記被検査回路の組合せ回路部分との間にフェーズシフタグループが接続されている、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   The method according to claim 1, wherein the seed generation model is a LFSR seed generation method for a scan BIST, in which a phase shifter group is connected between the XOR network and a combinational circuit portion of the circuit under test. 請求項1に記載の方法において、前記シード生成モデルは、前記XORネットワークと前記被検査回路の組合せ回路部分との間にランダム反転回路グループが接続されている、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   2. The method according to claim 1, wherein the seed generation model includes a random inverting circuit group connected between the XOR network and a combinational circuit portion of the circuit under test. 請求項3に記載の方法において、前記ランダム反転回路グループのそれぞれのランダム反転回路は、前記XORネットワークと前記被検査回路の組合せ回路部分との間に挿入された反転論理回路と、第2のXORネットワークと、第2のXORネットワークの出力を用いて前記反転論回路の動作を制御するための反転制御回路とを備える、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   4. The method according to claim 3, wherein each of the random inverting circuits of the random inverting circuit group includes an inverting logic circuit inserted between the XOR network and a combinational circuit portion of the circuit under test, and a second XOR. A scan BIST LFSR seed generation method comprising: a network; and an inversion control circuit for controlling an operation of the inversion circuit using an output of a second XOR network. 請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法において、前記対象故障はスタティック故障である、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   5. The method according to claim 1, wherein the target fault is a static fault. 請求項1に記載の方法において、前記シード生成モデルは更に、前記XORネットワーク出力と前記スキャンFF出力とを時間的に切り替えて前記組合せ回路部分に入力するためのマルチプレクサと、前記マルチプレクサの切り替えのタイミングを制御するタイミング生成器とを備える、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   2. The method according to claim 1, wherein the seed generation model further includes a multiplexer for temporally switching the XOR network output and the scan FF output and inputting the output to the combinational circuit portion, and timing for switching the multiplexer. A method for generating a LFSR seed for a scan BIST. 請求項6に記載の方法において、前記シード生成モデルは更に、前記XORネットワーク出力に接続されたフェーズシフタグループを備え、前記フェーズシフタグループの出力が前記被検査回路の組合せ回路部分および前記マルチプレクサに入力される、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   7. The method of claim 6, wherein the seed generation model further comprises a phase shifter group connected to the XOR network output, the output of the phase shifter group being input to a combinational circuit portion of the circuit under test and the multiplexer. LFSR seed generation method for scan BIST. 請求項6に記載の方法において、前記シード生成モデルは更に、前記XORネットワーク出力に接続されたランダム反転回路グループを備え、前記ランダム反転回路グループの出力が前記被検査回路の組合せ回路部分および前記マルチプレクサに入力される、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   7. The method of claim 6, wherein the seed generation model further comprises a random inverting circuit group connected to the XOR network output, the output of the random inverting circuit group being a combinational circuit portion of the circuit under test and the multiplexer. LFSR seed generation method of scan BIST input to 請求項8に記載の方法において、前記ランダム反転回路グループのそれぞれのランダム反転回路は、前記XORネットワークと前記被検査回路の組合せ回路部分との間に挿入された反転論理回路と、第2のXORネットワークと、第2のXORネットワークの出力を用いて前記反転論理回路の動作を制御するための反転制御回路とを備える、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   9. The method according to claim 8, wherein each of the random inverting circuits in the random inverting circuit group includes an inverting logic circuit inserted between the XOR network and a combinational circuit portion of the circuit under test, and a second XOR. A scan BIST LFSR seed generation method comprising: a network; and an inversion control circuit for controlling an operation of the inversion logic circuit using an output of a second XOR network. 請求項1に記載の方法において、前記シード生成モデルは更に、前記組合せ回路部分の複製である第2の組合せ回路部分を有し、当該第2の組合せ回路部分の入力には前記XORネットワークの出力と前記組合せ回路部分の出力とが接続される、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   2. The method of claim 1, wherein the seed generation model further comprises a second combinational circuit portion that is a duplicate of the combinational circuit portion, the input of the second combinational circuit portion being an output of the XOR network. And an output of the combinational circuit portion are connected to each other. 請求項1に記載の方法において、前記シード生成モデルは更に、前記LFSRを前記スキャンパス長+1スキャンシフト分時間展開して構成した第2のXORネットワークと、前記XORネットワーク出力と前記第2のXORネットワーク出力とを時間的に切り替えて前記組合せ回路部分に入力するためのマルチプレクサと、前記マルチプレクサの切り替えのタイミングを制御するタイミング生成器とを備える、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   2. The method according to claim 1, wherein the seed generation model further includes a second XOR network configured by time-expanding the LFSR by the scan path length + 1 scan shift, the XOR network output, and the second XOR. A scan BIST LFSR seed generation method, comprising: a multiplexer for switching a network output in time and inputting the output to the combinational circuit portion; and a timing generator for controlling a switching timing of the multiplexer. 請求項6乃至11の何れか1項に記載の方法において、前記対象故障は遅延故障である、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   12. The method according to claim 6, wherein the target fault is a delay fault. 請求項1乃至12の何れか1項に記載の方法において、前記対象故障のテスト生成は自動テストパターン生成ツールを用いて行われる、スキャンBISTのLFSRシード生成方法。   The method according to claim 1, wherein the test generation of the target fault is performed using an automatic test pattern generation tool. スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開してXORネットワークを形成し、当該XORネットワークを前記被検査回路の組合せ回路部分に接続することによってシード生成モデルを形成する手順と、
前記シード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って前記LFSRのシードを生成する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶する、記憶媒体。
Procedure for forming an XOR network by expanding the LFSR of the scan BIST for the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected to form an XOR network, and forming the seed generation model by connecting the XOR network to the combinational circuit portion of the circuit to be inspected When,
A storage medium for storing a program for causing a computer to execute a test generation of a target failure on the seed generation model and generate a seed of the LFSR.
スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開して構成したXORネットワークと、前記XORネットワーク出力と前記スキャンFF出力とを時間的に切り替えて前記被検査回路の組合せ回路部分に印加するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの切換えタイミングを制御するタイミング生成器と、によってシード生成モデルを形成する手順と、
前記シード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って、前記LFSRのシードを形成する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶する、記憶媒体。
An XOR network formed by expanding the LFSR of the scan BIST by the time corresponding to the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected, and a combinational circuit portion of the circuit to be inspected by temporally switching between the XOR network output and the scan FF output A step of forming a seed generation model by a multiplexer applied to and a timing generator for controlling a switching timing of the multiplexer;
A storage medium for storing a program for causing a computer to execute a test generation of a target failure with respect to the seed generation model and form a seed of the LFSR.
スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開して構成したXORネットワークと、前記被検査回路の組合せ回路部分と、前記組合せ回路部分を複製した第2の組合せ回路部分とを備え、前記XORネットワーク出力を前記組合せ回路部分の入力に接続し、前記XORネットワーク出力と前記組合せ回路部分出力とを前記第2の組合せ回路部分の入力に接続してシード生成モデルを形成する手順と、
前記シード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って、前記LFSRのシードを形成する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶する、記憶媒体。
An XOR network constructed by expanding the LFSR of the scan BIST by the time corresponding to the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected, a combinational circuit part of the circuit to be inspected, and a second combinational circuit part replicating the combinational circuit part Connecting the XOR network output to an input of the combinational circuit portion and connecting the XOR network output and the combinational circuit portion output to an input of the second combinational circuit portion to form a seed generation model When,
A storage medium for storing a program for causing a computer to execute a test generation of a target failure with respect to the seed generation model and form a seed of the LFSR.
スキャンBISTのLFSRを被検査回路のスキャンFFにおけるスキャンパス長分時間展開して構成したXORネットワークと、前記被検査回路の組合せ回路部分と、前記LFSRを前記スキャンパス長+1スキャンシフト分時間展開して構成した第2のXORネットワークと、前記XORネットワークまたは前記第2のXORネットワーク出力を時間的に切り替えて前記組合せ回路部分に印加するマルチプレクサと、前記マルチプレクサの切換えタイミングを制御するタイミング生成器とによって、シード生成モデルを形成する手順と、
前記シード生成モデルに対して対象故障のテスト生成を行って、前記LFSRのシードを形成する手順と、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶する、記憶媒体。
An XOR network constructed by expanding the LFSR of the scan BIST by the time corresponding to the scan path length in the scan FF of the circuit to be inspected, the combinational circuit portion of the circuit to be inspected, and the LFSR by time expansion corresponding to the scan path length + 1 scan shift. A second XOR network configured as described above, a multiplexer that temporally switches the XOR network or the second XOR network output and applies it to the combinational circuit portion, and a timing generator that controls the switching timing of the multiplexer A procedure for forming a seed generation model;
A storage medium for storing a program for causing a computer to execute a test generation of a target failure with respect to the seed generation model and form a seed of the LFSR.
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