考慮缺陷可能性，將車(chē)用IC DPPM降至零

半導體公司需要思考如何應對所有設計流程中的新挑戰，方能在快速成長(cháng)的車(chē)用 IC市場(chǎng)中提升競爭力。為了符合ISO 26262國際安全規范中零百萬(wàn)缺陷率（DPPM）的目標，可測試性設計（DFT）工程師采用了新的測試模式類(lèi)型，包括單元識別（cell-aware）、互連和單元間橋接（單元鄰域）；但是在選擇應用模式類(lèi)型和設置覆蓋率目標時(shí)，傳統方式不管在質(zhì)量、測試時(shí)間還是測試成本上都存在著(zhù)改善空間。


 
圖一 : 半導體公司需要思考如何應對所有設計流程中的新挑戰，方能在快速成長(cháng)的車(chē)用IC市場(chǎng)中提升競爭力。（source：Siemens）

不論是為固定性故障（stuck-at fault）模型進(jìn)行的靜態(tài)測試，還是針對瞬變故障（transition fault）模型的動(dòng)態(tài)測試，其測試覆蓋率（Test coverage）通?；跈z測到的故障率。這些需求因公司而異，通常需要數年的生產(chǎn)失敗數據才能定下適當的目標；當公司需要增添新的故障模型時(shí)，目標可能與先前依據完整故障列表所得到的測試覆蓋率完全不同。例如，所有潛在橋接故障的測試覆蓋率中，也許檢測到99%橋接故障，卻仍可能遺漏數百個(gè)最可能故障的橋接；為了降低 DPPM，選擇一部分最有可能發(fā)生故障的橋接更為有效。

最先進(jìn)的方法是透過(guò)檢測到的故障或缺陷數量除以故障或缺陷的總數，得出測試覆蓋率，進(jìn)而選擇模式。依照此方法計算出的測試覆蓋率與個(gè)別故障產(chǎn)生的制造缺陷概率無(wú)關(guān)，也讓打造最佳模式集變得不現實(shí)，因為這種方法將導致測試模式集過(guò)于龐大、測試時(shí)間多于必要的測試時(shí)間，更降低IC質(zhì)量信賴(lài)度。以上都是為了滿(mǎn)足現今車(chē)用IC的DPPM要求及需要面臨的現實(shí)情況和問(wèn)題。

作為測試指標的關(guān)鍵面積
為了因應此挑戰，業(yè)界領(lǐng)導半導體廠(chǎng)商密切合作開(kāi)發(fā)出的新方法，能夠根據發(fā)生實(shí)體缺陷的可能性進(jìn)行模式價(jià)值評估，并依模式計算與故障相關(guān)的總關(guān)鍵面積（Total Critical Area；TCA）。換句話(huà)說(shuō)，我們首先根據關(guān)鍵面積確認缺陷發(fā)生的可能性，接著(zhù)就檢測到的缺陷進(jìn)行模式集排序，選擇最有效的應用模式。

TCA提供通用指針以評估特定模式對DPM的影響，藉此分類(lèi)或排序模式以實(shí)現最低DPPM。透過(guò)使用TCA，即便模式數量和原本模式集相同，仍可以搭配針對新故障模型模式，得到更有效的模式集。此外，也可以根據檢測實(shí)體缺陷的能力，從整個(gè)模式集中選擇或排序出最有效的模式。

關(guān)鍵面積是指設計布局中決定特定實(shí)體缺陷可能導致設計失敗的區域（圖二）。 TCA是兩個(gè)連接器間的短路或聯(lián)機中開(kāi)路的所有個(gè)別關(guān)鍵面積總和，并由該光斑尺寸（spot size）的發(fā)生概率進(jìn)行加權。TCA覆蓋率不僅是計算故障數，還考慮了缺陷可能性，為所有故障模型提供一致的衡量標準。


 
圖二 : 兩網(wǎng)之間橋接的總關(guān)鍵面積計算。（source：Siemens）

TCA值是由實(shí)體布局信息計算得出的，而自定義錯誤模型（UDFM）檔案中儲存著(zhù)各種缺陷類(lèi)型（單元內部、橋接、開(kāi)放式、單元鄰域）的模型。任何使用單元識別或汽車(chē)級自動(dòng)測試向量產(chǎn)生（ATPG）的用戶(hù)對于UDFM文件也會(huì )感到熟悉，在UDFM文件被輸入到ATPG工具后會(huì )產(chǎn)出測試模式，并可用于執行布局識別和單元識別的故障診斷；當ATPG工具讀取數據時(shí)，包含TCA故障數據的UDFM文件即可應用于模式，將模式依據最高到最低的TCA進(jìn)行排序。

使用TCA的優(yōu)勢

* 選擇最有效的模式
* 為模式類(lèi)型和覆蓋率范選擇目標
* 確定新模式類(lèi)型的可行性
* 依據檢測缺陷的可能性對模式值進(jìn)行分級
* 自動(dòng)排序和選擇模式
* 鎖定ATPG運行中的多個(gè)故障模型，打造更小的模式集

在商用ATPG工具中，這是首次針對芯片中數字邏輯部分缺陷所推出的關(guān)鍵面積計算。使用TCA可為車(chē)用IC打造最高效的測試模式，確保裝置符合ISO 26262質(zhì)量規范與市場(chǎng)競爭力。

（作者Ron Press為Siemens EDA技術(shù)執行總監）