Способы тестирования ЗУ.

Основными функциональными характеристиками ЗУ являются следующие:

информационная емкость, выражаемая максимальным количеством хранимой информации в битах;

быстродействие, характеризуемое временем, прошедшим от момента обращения к ЗУ до появления требуемой информации на выходе;

энергопотребление ЗУ, определяемое электрической мощностью, потребляемой от источника питания на единицу информационной емкости.

Характерные неисправности полупроводниковых ЗУ большой и сверхбольшой степени интеграции.

Среди наиболее часто встречающихся неисправностей полупроводниковых устройств можно выделить следующие: замыкание или обрыв проводников, трещины и другие механические повреждения кристалла, замыкание р— n -перехода, замыкание через окисел и т.д. При этом та или другая неисправность соответствует для большинства элементов изменению реализуемой ими функции. Это позволяет для значительного числа неисправностей определить их математические модели.

Перечисленные выше дефекты и повреждения полупроводниковых запоминающих устройств можно интерпретировать в зависимости от места их возникновения: или как "константа 1 (0)" в известной модели константных неисправностей, или как мостиковые неисправности, действие которых эквивалентно возникновению в схеме дополнительных конъюнктивных или дизъюнктивных связей.

Основные причины появления константных и мостиковых неисправностей:

дефекты в диэлектрических слоях (33 %),

дефекты металлизации (26 %),

неравномерность диффузии (24 %),

попадание инородных частиц (13%).

Для БИС и, особенно СБИС полупроводниковых запоминающих устройств, характерны специфические неисправности, вызванные близким расположением запоминающих элементов субмикронных размеров и их динамическим функционированием в пределах одного кристалла. В результате паразитных омических и емкостных связей, токов утечки во всех типах полупроводниковых ЗУ наблюдаются неисправности взаимного влияния ячеек памяти, которые проявляются в виде нарушения функций хранения, записи или считывания информации в данной ячейке памяти в зависимости от последовательности операций обращения к некоторой другой ячейке памяти. Неисправности взаимного влияния являются частным случаем более общего класса неисправностей, характеризуемым нарушением функционирования запоминающего устройства как из-за последовательности операции обращения, так и из-за конфигурации хранимой информации в некотором подмножестве ячеек памяти. В общем случае неисправности, чувствительные к конфигурации информации, проявляются среди ячеек памяти, которые подключены к общим разрядным или адресным шинам, ' или локализуются в некоторых частях кристалла среди геометрически близко расположенных ячеек памяти.

Все перечисленные выше типы неисправностей относятся к статическим и проявляются независимо от частоты следования входных сигналов. Динамические неисправности в основном связаны с переходными процессами в схеме и изменением динамических параметров элементов. К динамическим неисправностям БИС ЗУ следует отнести увеличение времени восстановления после записи за счет накопления заряда в разрядных шинах, увеличение времени считывания, а также гонки и состязания в схеме дешифратора адреса.

Перемежающиеся неисправности (ПН) составляют порядка 90 % всех неисправностей, возникающих при работе цифровых устройств на БИС, и около 30 % неисправностей в процессе обмена информацией между субблоками. Причиной их возникновения в БИС ЗУ являются статические неоднородности в структуре материала кристалла, неравномерности глубины залегания р—n-переходов, времени жизни носителей заряда, что является следствием малых размеров элементов при относительно большой площади кристалла. Другой причиной появления ПН считают возникновение самоустраняющихся коротких замыканий в сверхтонких слоях диэлектрика, появление паразитных емкостных связей между ячейками памяти, дефекты в многоуровневых соединениях, а также инородные частицы в технологических газах и химических реактивах.

Появление сбоев всех типов БИС микросхем определено наличием помех по цепям питания, а также влиянием электромагнитных полей. Наряду с этим, одной из главных причин появления такого рода неисправностей для БИС ЗУ являются альфа-излучение, а также потоки быстрых частиц и космические лучи. Следует отметить, что воздействию альфа-излучения подвержены микросхемы как динамической, в большей мере, так и статической памяти.

Тестовое диагностирование полупроводниковых БИС ЗУ состоит в синтезе тестовых последовательностей в виде тест-наборов входных и эталонных наборов выходных сигналов, в определении порядка и интервалов времени между подачей тест-наборов, логическом сравнении полученного и эталонного наборов выходных сигналов, определении параметров внешних воздействий и временных соотношений сигналов.В качестве диагностического признака при этом обычно выбирают уровни напряжения логического "О" и " 1" на выходе запоминающего устройства, проверяемые в квазистатическом режиме.

Если при тестовом диагностировании устойчивых неисправностей БИС ЗУ достаточно осуществить проверку исправного состояния в режиме однократного запуска проверяющего теста при определенных комбинациях напряжения питания, температуры окружающей среды, частоты обращения и временных соотношений сигналов, оговоренных в технических условиях, то в этом случае построение алгоритма диагностирования в основном сводится к синтезу проверяющих тестов.

Для организации тестового диагностирования полупроводниковых ЗУ широко применяют следующие методы:

в составе устройства,

сравнение с эталоном,

сравнение с хранимой таблицей истинности,

алгоритмическая генерация сигналов.

Необходимо отметить, что на практике метод тестового диагностирования наиболее часто используется при наладке и ремонте субблоков оперативной памяти. Для БИС ЗУ целесообразно применять метод сравнения с эталонным образцом и метод сравнения с таблицей истинности. В силу регулярности структуры полупроводниковых БИС ОЗУ для них относительно легко можно строить алгоритмы синтеза тестовых последовательностей. Поэтому для диагностических испытаний БИС ОЗУ эффективно используют метод алгоритмической генерации сигналов, который позволяет формировать входные и выходные эталонные тест-наборы, полученные из предшествующих значений сигналов на основе определенных соотношений. Алгоритмическое тестовое диагностирование может использоваться как для микросхем БИС ОЗУ, так и для субблоков оперативной памяти, реализуется на высоких скоростях подачи входных и выходных наборов, при параллельном измерении динамических параметров. И если обеспечивается погрешность измерения динамических параметров в соответствии с техническими условиями, при проведении тестового диагностирования БИС ОЗУ задаются также предельно допустимые значения времени выборки tвыб, времени восстановления после записи t_вос. длительности импульса записи t _зп.

Значительное количество тестовых последовательностей имеют индивидуальные названия: "Запись-считывание", "Шахматный", "Марш", "Бег", "Дождь", "Галоп" и другие. Общий проверяющий тест, построенный на основании структурного подхода, составляют из отдельных тестов, проверяющих работоспособность компонентов структурной схемы с учетом знания основных видов дефектов и их влияния на функционирование БИС ОЗУ. Следует отметить, что известные методы структурного синтеза проверяющих тестов для цифровых схем не пригодны для полупроводниковых ЗУ ввиду отсутствия доступа к внутренним точкам и большой размерности решаемой задачи. Кроме того, эти методы ориентированы только на обнаружение константных неисправностей, что далеко не исчерпывает всего множества характерных неисправностей БИС ОЗУ. Ввиду изложенного выше проверяющие тесты, основанные на структурном подходе, строятся неформализованными методами.

Дата добавления: 2015-09-02