SU868778A2

SU868778A2 - Device for conducting matrix tests of microcircuits

Info

Publication number: SU868778A2
Application number: SU792841294A
Authority: SU
Inventors: Федор Федорович Колпаков; Владимир Алексеевич Шевелев; Алексей Егорович Сычев; Вадим Павлович Семенов
Original assignee: Харьковский авиационный институт им. Н.Е.Жуковского; Предприятие П/Я М-5068
Priority date: 1979-11-02
Filing date: 1979-11-02
Publication date: 1981-09-30

Description

Изобретение относитс к автоматике и вычислительной технике и предназначено дл исследовани и оптимизации параметров микросхем и допусков на них по критерию процента выхода годных микросхем любых безынерционных схем в статическом режиме. По основному авт, св. 760117 известно устройство, содержащее блок управлени , выход которого подключен к управл ющим входам датчика случайных чисел, блоков формировани тестовых сигналов моделировани , кон рол , построени сечений области работоспособности , вычислительных блоков , накопителей, элементов И, блока установки номинальных значений и де тектора вли ни параметров, первый вход соединен с первым выходом гене ратора тактовых импульсов, остальные выходы которого подключенык первым входам блоков коммутации, контрол и установки номинальных значений, второй вход блока коммутации соединен с выходом блока перебора реализадии , вход которого св зан с выходом датчика случайных чисел, выход блока коммутаций подключен к первому входу блока моделировани , второ вход которого св зан с выходом блок формировани тестовых сигналов, а выход - ко второму входу блока контрол , выход которого св зан с входом анализатора реализаций, первый выход которого соединен со входом блока построени сечений области работоспособности , подключенного выходом через первый вычислительный блок ко второму входу блока установки номинальных значений, подключенного выхо.дами ко второму входу блока управлени и детектору вли ни параметров, св занного выходом с первым входом второго вычислительного блока, вторые входы которого св заны с выходами накопителей, подключенных входами к выходам элементов И, входы которых и третий вход блока управлени соединены соответственно со вторым и третьим выходами анализатора реализации. Недостаток известного устройстванеудовлетворителвна точность устройства , так как при построении гистограммы , т.е. дифференциальной функции распределени выходного сигнала испытуемого устройства считаетс ,что веро тность по влени каждой комбинации квантов варьируемых параметров, удовлетворившей услови м работоспособности и дающей в соответствующий накопитель единицу, одинакова. На са мом деле веро тность по влени кванта параметра измен етс в пределах нол допуска в соответствии с законом распределени погрешности данного параметра, отличного от равноверо тного . Поэтому и веро тность кажд го сочетани квантов параметров испы туемой схемы будет различной. Другими словами, дл точного построени гистограммы распределени выходного сигнала испытуемой схемы с учетом вли ни условий эксплуатации необходимо знать не только количество неот казавших реализации в каждом из диапазонов , на .которые разбит весь возможный диапазон изменени выходного сигнала, но и веро тность каждой реа лизации, и учитывать это при построе нии гистограммы. Неучет этого факта приводит к неверному определению закона распределени выходного сигна ла испытуемого устройства, и, в коне ном счете, к недостаточной точности получаемых устройством результатов. Цель изобретени - повышение точности устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл проведени матричных испытаний микроэлектронных схем, введены блоки умножени , подключенные первыми входами к выходам соответствующих элементов И , вторыми входами ко второл у выходу второго вычислительного блока, третьими входами - к первым входам элементов И, а выходами - ко входам соответствующих накопителей. На чертеже представлена функциональна схема устройства. Схема содержит блок 1 коммутации, бло 2 перебора реализаций, датчик 3 случайных чисел, блок 4 управлени , генератор 5 тактовых импульсов, блок б формировани тестовых сигналов,блок 7 моделировани , блок 8 контрол , анализатор 9 реализации, элементы И 10, накопители 11, блок 12 посТ роени сечений области работоспособности , первый вычислительный блок 13 блок 14 установки номинальных значений , детектор 15 вли ни параметров, второй вычислительный блок 16, блоки 17 умножени . Устройство работает следующим образом . После пуска устройства блок 4 управлени , работающий по заданной програлме, вьщает команду в датчик случайных чисел, который случайным обр.аэом выбирает кванты в соответствук цем исходном диапазоне каждого па раметра схемы, разрешает выдачу, сигналов о координатах первого случайно го вектора в блок 2 перебора реализа ции на срабатывание соответствующих ключевых элементов блока 1 коммутации дл включени выбранных представителей квантов внутренних параметров физической модели схемы в блок 7 моделировани . На вход собранной физической модели схемы из блока 6 тестовых сигналов подаетс комплекс входных сигналов, а блок 8 контрол и анализатор 9 реализаций в соответствии с заданными ограничени ми на выходные параметры схемы провод т оценку реализации (работоспособность схемы при данном наборе значений внутренних параметров ) . Сигнал с анализатора 9 реализаций поступает на блок 4 управлени , который в случае неудовлетворени первого случайного вектора услови м работоспособности выдает командув датчик 3 случайных чисел на выбор следующего случайного вектора, в противном случае дает разрешение в датчик 3 случайных чисел с поступлением следующих тактовых импульсов на проведение последовательного попарного случайного перебора квантов первого и второго, внутренних параметров схемы, причем остальные параметры представлены своими номинальными значени ми, вл ющимис координатами случайного вектора, удовлетворившего услови м работоспособности . Результаты оценки работоспособности каждой ситуации попарного случайного перебора и координаты квантов параметров, участвующих в реализации, выдаютс также в блок 12 построени сечени области работоспособности. Полученное таким образом двумерное сечение области работоспособности по команде блока 4 управлени передаетс в первый вычислительный блок в виде , удобном дл его работы. Вычислительный блок 13 вписывает в каждое двумерное сечение области работоспособности оптимал-ьное двумерное сечение допусковой области. Параллельно с работой вычислительного блока 13 продолжаетс случайный перебор квантов первого и третьего внутренних параметров схемы, первого и четвертого и т.д. Таким образом, получают серию оптимальных двумерных сечений допусковой области относительно первого параметра. Первый вычислительный блок 13 проводит совместную обработку всей серии сечений, определ максимально допустимый диапазон изменени первого параметра и его оптимальное дл этой серии сечений номинальное значение . При получении сечени области ра ботоспособности первого и последнего параметров первый вычислительный блок 13 останавливает работу устройства до момента выдачи оптимального номинального значени первого параметра дл первого случайного вектора, удовлетворившего услови м работоспособности. По окончании обработки серии сечений первого парг1метра с остальными по команде блока 4 управлени это значение сообщаетс в блок 14 установки номинальных значений, который преобразуетThe invention relates to automation and computing, and is intended to study and optimize the parameters of microcircuits and their tolerances according to the criterion of the percentage of usable microcircuits of any instantaneous circuits in static mode. On the main auth, sv. 760117 a device is known that contains a control unit, the output of which is connected to the control inputs of a random number sensor, blocks for generating test simulation signals, monitoring, building cross sections of the health domain, computing blocks, accumulators, elements AND, a nominal value setting block and an effect detector parameters, the first input is connected to the first output of the clock pulse generator, the remaining outputs of which are connected to the first inputs of the switching, monitoring and setting of nominal values, the second input of the switching unit is connected to the output of the realizer block, whose input is connected to the output of the random number sensor, the output of the switching unit is connected to the first input of the modeling unit, the second input of which is connected to the output of the test signal generation unit, and the output to the second input of the unit the control, the output of which is connected to the input of the implementation analyzer, the first output of which is connected to the input of the construction section section of the operability area connected by the output through the first computing unit to the second input for the nominal value setting unit, connected via outputs to the second input of the control unit and the parameter influence detector associated with the output to the first input of the second computing unit, the second inputs of which are connected to the outputs of accumulators connected by the inputs to the outputs of the And elements whose inputs and the third input of the control unit is connected respectively to the second and third outputs of the implementation analyzer. The disadvantage of the known device is not satisfactory accuracy of the device, as in the construction of the histogram, i.e. The differential distribution function of the output signal of the device under test is considered to be that the probability of occurrence of each combination of quanta of varying parameters that satisfy the operating conditions and giving a unit to the corresponding accumulator is the same. In fact, the probability of the occurrence of a quantum of a parameter varies within the tolerance zero in accordance with the law of the distribution of the error of this parameter, which is different from the same value. Therefore, the probability of each combination of quanta of parameters of the tested circuit will be different. In other words, to accurately plot the histogram of the distribution of the output signal of the circuit under test, taking into account the influence of operating conditions, it is necessary to know not only the number of non-implementations in each of the ranges, which are divided into the entire possible range of output, but also the probability of each implementation, and take this into account when constructing a histogram. The neglect of this fact leads to an incorrect definition of the distribution law of the output signal of the device under test, and, in the long run, to a lack of accuracy of the results obtained by the device. The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device. The goal is achieved by the fact that multiplication units are introduced into the device for conducting matrix tests of microelectronic circuits, connected by the first inputs to the outputs of the corresponding AND elements, the second inputs to the second output of the second computing unit, the third inputs to the first inputs of the AND elements, and the outputs to the inputs of the corresponding drives. The drawing shows the functional diagram of the device. The scheme contains a switching unit 1, block 2 enumeration of realizations, a sensor of 3 random numbers, a control unit 4, a generator of 5 clock pulses, a test signal generating unit b, a modeling unit 7, a control unit 8, an implementation analyzer 9, elements 10, accumulators 11, unit 12, for example, for generating sections of the operability area, first computing unit 13, nominal value setting unit 14, parameter influence detector 15, second computing unit 16, multiplication units 17. The device works as follows. After starting the device, the control unit 4, which operates according to a predetermined program, sends a command to the random number sensor, which randomly selects quanta in the corresponding initial range of each parameter of the circuit, allows the output of the coordinates of the first random vector in the search unit 2 realizations of the triggering of the corresponding key elements of the switching unit 1 for including selected representatives of quanta of the internal parameters of the physical model of the circuit in the modeling unit 7. The input of the assembled physical model of the circuit from block 6 of test signals is supplied with a set of input signals, and the control block 8 and the analyzer 9 implementations, in accordance with the specified restrictions on the output parameters of the circuit, evaluate the implementation (the operability of the circuit with a given set of values of internal parameters). The signal from the analyzer 9 implementations enters the control unit 4, which, if the first random vector does not satisfy the operating conditions, gives the sensor 3 random numbers to choose the next random vector, otherwise gives the sensor 3 random numbers permission with the next clock pulses to conduct successive pairwise random enumeration of the quanta of the first and second, internal parameters of the circuit, the remaining parameters being represented by their nominal values, is Coordinates of a random vector that satisfies the conditions of operability. The results of the evaluation of the health of each situation of pairwise random enumeration and the coordinates of the quanta of parameters involved in the implementation are also displayed in block 12 for constructing a cross section of the health domain. The thus obtained two-dimensional section of the health region is transmitted to the first computing unit in a form convenient for its operation by the command of the control unit 4. Computing unit 13 writes in each two-dimensional section of the health region an optimal two-dimensional section of the tolerance region. In parallel with the operation of the computing unit 13, the random search of the quanta of the first and third internal parameters of the circuit, the first and fourth, and so on, continues. Thus, a series of optimal two-dimensional sections of the tolerance region with respect to the first parameter is obtained. The first computing unit 13 carries out joint processing of the entire series of sections, determining the maximum allowable range of variation of the first parameter and its optimum nominal value for this series of sections. Upon receiving the working area of the first and last parameters, the first computing unit 13 stops the operation of the device until the optimal nominal value of the first parameter is issued for the first random vector that satisfies the operating conditions. At the end of the processing of a series of sections of the first parameter with the rest by the command of the control unit 4, this value is reported to the nominal value setting unit 14, which converts

номер кванта, соответствующий оптимальному значению первого параметра в вид,, удобный дл изменени программы работы блока 4 управлени , и блокирует работу устройства на врем своей работы и врем включени представител кванта первого параметра , соответствующего определенному номинальному эначёним (врем блокировки кратно периоду поступлени тактовых импульсов), после чего с поступлением следующих тактовых импульсов дает команду на продолжение работы устройства.quantum number corresponding to the optimal value of the first parameter in the form, convenient for changing the program of operation of control unit 4, and blocks the operation of the device for the duration of its operation and the turn-on time of the representative of the quantum of the first parameter corresponding to a certain nominal value (the blocking time is a multiple of the clock pulse arrival period) after which, with the arrival of the next clock pulses, it gives a command to continue the operation of the device.

Аналогичным образом проводитс попарный случайный перебор второго внутреннего параметра схемы со все- ми остальными,кроме первого, и определ етс его оптимальное номинальное значение, затем третьего со всеми остальными, кроме первого и второго параметров и т.д..Similarly, a pairwise random search of the second internal parameter of the circuit is carried out with all the others, except the first one, and its optimal nominal value is determined, then the third one with all the others, except the first and second parameters, etc.

По окончании попарного случайного перебора всех параметров дл первого случайного вектора, удовлетворившего услови м работоспособности, и нахождени оптимальных номинальных значений последние по команде блока 4 управлени , поступают в детектор 15 вли ни пара1метров, где наход тс коэффициенты вли ни каждого входного параметра исследуемой схемы на выходной параметр и по команде блока 4 управлени передаютс во второй вычислительный блок 16, который на основании известного коэффициента вариации 7 6 /т- определ ет среднеквадратические отклонени 6 дл m i кгикдой компоненты вектора, полученного в ходе обработки двумерных сечений дл каждого начального случайного вектора,, удовлетворившего услови м работоспособности, передает их в блок 4 управлени , остановив работу устройства на врем , кратное периоду поступлени тактовых импульсов и внес изменени в работу блока управлени . Блок 4 управлени , отключив датчик случайных чисел, управл ет блоком 2 перебора реализации, пройд по заданной программе полный перебор .комбинации квантов из пол 3(5 каждого параметра. Сигналы с каждой реализации квантов поступают на срабатывание соответствующих ключевых элементов блока 1 коммутации дл включени выбранных представителей квантов внутренних параметров физической модели в блок 7 моделировани , а так ,же (в удобном дл последующей работы виде) во второй вычислительный блок 16. На вход собранной физической модели схемы из блока 6 тестовых сигнгшов подаетс комплекс входных сигЛёшов , а блок 8 контрол и анализатор 9 реализаций в соответствии с заданными ограничени ми на выходные параметры схемы провод т оценку реализации . Блок 4 управлени дает разгAt the end of the pair random search of all parameters for the first random vector that satisfies the operating conditions, and finding the optimal nominal values, the latter, at the command of control unit 4, enter the parameter influence detector 15, where the influence factors of each input parameter of the circuit under study are on the output the parameter and at the command of the control unit 4 are transmitted to the second computational unit 16, which, based on the known coefficient of variation 7 6 / t, determines the root mean square Kie deviations 6 for mi kgikdoy components of the vector obtained during the processing of two-dimensional sections for each initial random vector, satisfying the conditions of health, sends them to the control unit 4, stopping the device for a time multiple of the period of receipt of clock pulses and made changes control unit. The control unit 4, having turned off the random number sensor, controls the implementation enumeration unit 2, passes a complete enumeration of quanta from the field 3 (5 of each parameter) according to a predetermined program. The signals from each quanta implementation arrive at the triggering of the corresponding key elements of the switching unit 1 to activate the selected representatives of quanta of the internal parameters of the physical model in the modeling unit 7, and also (in a convenient form for subsequent work) to the second computational unit 16. At the input of the assembled physical model and signgshov test unit 6 is supplied sigLoshov complex input, and a control unit 8 and 9 analyzer implementations in accordance with predetermined constraints on the output parameters of the circuit implementation, evaluation was conducted. 4, the control unit gives razg

решение на параллельное считывание результата оценки работоспособности каждой реализации с анализатора. 9 реализации на группу элементов И 10, настроенные каждый на определенное число, на которое разбит весь возможный диапазон изменени выходного сигнала испытуемой схемы. На выходе элемента И, у которого Ei данной реализации число совпсщает с поступившим с анализатора 9 реализации, по вл етс decision on parallel reading of the result of evaluating the performance of each implementation from the analyzer. 9 implementations into a group of elements AND 10, each tuned to a specific number, into which the entire possible range of variation of the output signal of the circuit under test is divided. At the output of the element And, in which the Ei of this implementation, the number coincides with the input from the analyzer 9 implementation, appears

0 сигнал, в числовом эквиваленте равный единице. Параллельно с оценкой реализации в анализаторе 9 реализации во втором вычислительном блоке 16 определ етс веро тность этой ком5 бинации с учетом закона распределени входных лараметров исследуемой схемы, значение которой в удобном дл последующей работы виде по команде блока 4 управлени подаетс на первые входы блоков 17 умножени ,на 0 signal, in numerical equivalent equal to one. In parallel with the evaluation of the implementation in the implementation analyzer 9 in the second computational unit 16, the probability of this combination is determined taking into account the distribution law of the input parameters of the circuit under study, the value of which in a convenient form for subsequent operation is sent to the first inputs of the multiplication unit 17, on

0 вторые входы которых также по сигналу блока 4 управлени , выдаютс сиг-, налы с соответствуквдих элементов И 10. В одном из блоков 17 умножени , на который подавалс ненулевой сиг5 нал с элемента И, по вл етс сигнал, пропорциональный веро тности по вл.ени выходного парагиетра испытуемой схемы в заданном диапазоне разбиени , который по команде блока управлени 0 the second inputs of which are also on the signal of the control unit 4, signals are output from the corresponding elements AND 10. In one of the multiplication blocks 17, to which a non-zero signal from the element I was applied, a signal proportional to the probability of slo. of the output parameter of the tested circuit in a given partitioning range, which, at the command of the control unit

0 поступает в соответствующий накопитель . В результате полного перебора комбинации квантов в диапазоне ± 36., каждого параметра дл первого номинального вектора, полученного в ходе 0 enters the corresponding drive. As a result of a complete enumeration of a combination of quanta in the range of ± 36., each parameter for the first nominal vector obtained in

5 обработки двумерных сечений, в накопител х 11 собираютс числа, предс-тавл ющие в целом гистограмм;,, т.е. дифференциальную функцию распределени выходного сигнала испытуемой схемы , причем информаци с накопителей 5 processing of two-dimensional sections, the accumulators 11 collect the numbers representing the whole histograms; differential distribution function of the output signal of the circuit under test, with the information from the drives

0 по сигналу блока управлени поступает во второй вычислительный блок 16, который определ ет закон распределени выходного параметра и на основании данных о коэффициентах вли ни 0 by the signal of the control unit enters the second computing unit 16, which determines the distribution law of the output parameter and, based on the data on the influence coefficients

5 входных параметров, закона распределени входных параметров и коррел ционных св зей между ними определ ет оптимальные допуски на параметры схемы дл первого начального случайного The 5 input parameters, the distribution law of the input parameters and the correlation relations between them determine the optimal tolerances on the circuit parameters for the first initial random

0 вектора. Аналогичным образом проводитс цикл испытаний дл остгшьных начальных случайных векторов, после чего второй.вычислительный блок выбирает по заданному алгоритму из серии 0 vector. Similarly, a test cycle is conducted for the initial random random vectors, after which the second. The computational unit selects

5 полученных номинальных точек onTh- . мальную и печатает значени , (3в компонентов и допусков на них.5 received nominal points onTh-. and prints the values, (3 components and tolerances on them.

Таким образом, введение в устройство дл проведени матричных испытаний микроэлектронных схем между вых.оC дами соответствующих элементов И и входами накопителей блоков умножени , .позвол ет получить помимо оптимального номинального вектора парголетров схемы такие оптимальные допуски нThus, introducing into the device for conducting matrix tests of microelectronic circuits between the outputs of the corresponding elements AND and the inputs of the accumulators of the multiplication units allows, in addition to the optimal nominal pargollet vector of the circuit, such optimal tolerances

его компоненты, которые в отличие от известного устройства, учитывают через коэффициент к относительного рассеивани погрешности входного сигнала испытуемой схемы, что веро тность по влени каждой комбинации квантов варьируемых параметров неодинакова. Это о1беспечива т повышение точности построени гистограммы, определени коэффициента К, вход щего в допуск, а следовательно, повышение точности устройства в целом.its components, which, in contrast to the known device, take into account, through a coefficient to the relative dispersion of the input signal error of the tested circuit, that the probability of the occurrence of each combination of quanta of varying parameters is different. This provides an increase in the accuracy of histogram construction, in determining the K coefficient included in the tolerance, and consequently, an increase in the accuracy of the device as a whole.

Claims

1. USSR author's certificate 760117 for application No. 2630041 / 18-24, cl. G 06 F 15/46, 1978 (prototype).