[发明专利]一种集成电路故障的单光子检测方法及检测系统

说明书

技术领域

本发明属于集成电路测试领域，涉及一种通过单光子探测来对集成电路芯片中的故障进行检测的系统及其实现方法。

背景技术

在集成电路的生产和维护过程中，测试一直是一个很重要的工作内容，近年来随着集成电路规模的增大，电路测试的问题也日益尖锐，测试的开销在产品总成本中所占的比重越来越大，因此测试已成为电路的设计与生产过程中的一个重要组成部分。

进行电路测试的主要目的是检验电路是否符合设计要求或功能是否正常，需要进行的一项重要工作是设计测试产生方法，也称为测试矢量生成算法（简称为测试生成）。对此可以把电路的测试问题描述为：对一个给定的被测电路和该电路中故障的一个集合（简称为故障集），寻找电路输入矢量序列的一个集合（简称为测试集），使该测试集中的矢量能够检测故障集中的全部故障。

由于测试的目的是确定集成电路有无故障，因此在测试之前需要建立电路中故障的物理模型。故障通常是指一个电路元件或一个电路芯片的物理缺陷，它可以使这个元件或芯片的功能失效，也可能不失效。对电路测试而言，主要关注的是故障在电路中所表现出来的特点，目的是为了发现故障并确定它的位置，以便排除它的影响。下面对本发明有关的固定型故障、时滞故障、信号完整性故障等的特点进行说明。

（1）固定型故障（s-a-1和s-a-0）。这是假定电路中的一条或多条信号线的逻辑值是固定不变的，无论电路输入取什么值，该信号线的取值不变。如果该信号线固定在逻辑高电平上，则称之为固定1故障，记为s-a-1；如果该信号线固定在逻辑低电平上，则称之为固定0故障，记为s-a-0。固定型故障模型在实际应用中用得非常普遍，因为电路中元件的损坏，连线的开路等一部分故障都可以用固定型故障模型比较准确地描述出来。

（2）时滞故障。时滞故障是由于电路中信号的时延发生变化或脉冲信号的边沿参数发生变化而引起的故障。时滞故障可引起电路中的时序发生错误。

（3）近年来随着集成电路设计技术的发展，导致电路芯片的布局布线密度变大，而同时信号的频率还在不断提高，从而使得信号的完整性问题成为电路设计过程中的一个关键因素。特别在集成电路设计采用了深亚微米工艺之后，特征尺寸进一步缩小，芯片内的互连线长度却急剧增加，这使得信号完整性问题更为突出。信号完整性主要是指信号在信号线上传输的质量，当电路中的信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收端时，该电路就有较好的信号完整性。当信号不能正常响应或者信号质量不能使电路长期稳定工作时，就出现了信号完整性问题。信号完整性问题主要表现在反射、串扰、延迟、振荡、同步开关噪声和电磁兼容等方面。由信号完整性所引起的逻辑和时序问题，可导致电路芯片工作不稳定；出现功能错误，甚至不能正常工作。

对由信号的完整性问题所引起的故障，例如，串扰故障、时滞故障、反射故障等，它们与传统故障的区别在于：一些传统的故障类型例如固定型故障、桥接故障等，它们所处理的是电路信号线或元件的永久性故障，例如，固定型故障s-a-1 针对的是一条信号线的值永远固定在逻辑高电平1上。而一些信号完整性故障是由多条信号线间的相互干扰所引起的，并且严重依赖于电路的工作频率；检测这种故障的测试矢量一般是由两个电路输入矢量所组成的一个矢量对。

本发明在后面的阐述中使用了一些约定与术语，为清晰起见，下面对它们先进行说明：（1）对电路中的信号线，也称为节点；（2）电路的原始输入（信号线），是指在电路中不接受电路内部任何信号的这种信号线；电路的原始输出（信号线），是指电路中可以将信号送到电路外部进行测量的这种信号线。（3）电路的一个输入矢量是在电路的每个原始输入端所施加的输入值所组成的一个矢量；测试矢量是指能够检测电路中某个故障的电路输入矢量；测试集是若干个测试矢量所构成的集合。在本发明中，测试矢量的一个主要作用是它能使在故障处有信号的变迁，这与常规的电路测试矢量的含义有差别。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的不足，提供一种集成电路故障的单光子检测方法及检测系统。本发明可以对电路中的多种故障类型例如固定型故障、桥接故障、信号完整性故障等进行检测与定位，具体技术方案如下。

一种集成电路故障的单光子检测方法，包括如下步骤：

（1）通过对被测电路施加设定的测试矢量，使得在故障处有信号的变迁，从而导致产生微弱的发光；

（2）采用单光子探测器对故障的所述微弱发光进行探测；

（3）利用微型计算机对探测数据与测试数据库中的数据进行比较和分析，实现对故障位置的检测与定位；