[发明专利]一种集成电路的故障检测方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路测试领域，特别涉及一种集成电路的故障检测方法。

背景技术

老化、环境温度变化等原因可造成集成电路元件参数偏离其标称值，轻微的元件参数偏离可引起集成电路性能下降，但如果元件参数偏离超出其容差范围，这种大偏差便成为集成电路的故障，此时电路的拓扑结构虽未改变，但电路的性能可能严重下降，甚至失效。在工程实际中，一般将电路元件的实际参数相对其标称参数的偏移超出了±5%便称为集成电路发生了故障。由于可测试的节点有限、电路的非线性特性，加之往往难以得到精确的故障模型，使得集成电路的故障检测在工程上一直是一个难题。

目前，针对集成电路进行故障检测的典型方法有基于电路传输函数系数的故障检测方法，和基于子带滤波的检测方法。前者是从正常电路的数学描述和电路元件的容差规范出发，预先确定出电路传输函数系数的“容差盒（tolerance box）”，随后利用实测的电路输入、输出信息，借助系统辩识的方法提取被测电路的传输函数，如果提取的传输函数中的一个或多个系数落到其“容差盒”之外，便可宣告电路中存在故障，完成电路的故障检测；但是这种方法在实施过程中，需要对可能包含故障的实际电路进行参数辨识，这要求较高的计算复杂度和数学技巧，使得测试过程过于繁杂、不够简捷。后者是将电路的故障效应置入特定的子带中观察，可显著提高故障的分辨率，对检测故障比较有效；但是该方法对噪声较敏感，由于实际电路和工程上对电路的检测过程皆处于噪声环境中，这种方法在实际应用中存在局限。

其他的集成电路故障检测方法主要有：基于神经网络的方法，基于贝叶斯（Bayesian）模型方法，基于自相关的方法，斜坡故障模型方法，基于计算最大Lyapunov指数的方法，模块级软故障特征提取方法，改进的故障类重叠方法，模糊软故障字典法，基于联合时频分析的方法，基于特征空间映射的方法，基于统计理论加速测试的方法，基于供电电流小波分析的方法，基于全局灵敏度计算的方法，等等。这些方法在理论上可以实现集成电路的故障检测，但由于受到工程实际中集成电路的可探测节点数有限、噪声的不可预知等因数的限制，这些方法的实用效果便大打折扣。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种要求测试节点少、测试过程简捷、测试成本低、对噪声不敏感的集成电路故障检测方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明的基本原理是：基于被测电路输出（电压输出或电流输出）对该电路元件参数敏感这一基本事实，借助现代统计信号处理理论，以输出概率密度函数的改变作为检测被测电路的依据；同时，基于信息论中“互熵”的本质内涵（即“互熵”是对两种“概率分布”间差异的描述），用“互熵”来度量被测电路的故障输出和正常输出间的差异，并以此来检测故障，从而使得本发明方法具有对噪声不敏感的优点。

具体而言，本发明提出的一种集成电路的故障检测方法，具体步骤如下：

（1）将被测集成电路的各个元件参数设置为标称参数，对该被测集成电路进行仿真，得到各元件标称参数下被测集成电路的输出概率密度函数。

（2）针对被测集成电路的所有元件，逐一选取其中一个元件进行以下a) - c)步骤：

a)在被选元件标称参数的容差范围内，对该被选元件进行蒙特卡洛（Monte Carlo）仿真，此时除该被选元件外，被测集成电路的其它元件的参数设置为标称参数，得到该被选元件的、与前述蒙特卡洛仿真次数相同个数的输出概率密度函数。

b)将该被选元件的、与前述蒙特卡洛仿真次数相同个数的输出概率密度函数分别和步骤（1）中得到的各元件标称参数下被测集成电路的输出概率密度函数进行运算，得到与前述蒙特卡洛仿真次数相同个数的互熵值。

c)在得到的与前述蒙特卡洛仿真次数相同个数的互熵值中，选择数值最大者作为该被选元件的互熵上界，选取数值最小值作为该被选元件的互熵下界。

最终得到被测集成电路的各元件的互熵上界和互熵下界（即针对每一个元件进行上述a) - c)步骤后，每一个元件均得到其互熵上界和互熵下界）。

（3）在步骤（2）中得到的被测集成电路的各元件的互熵上界中，挑选数值最大者作为整个被测集成电路的电路最大互熵；在步骤（2）中得到的被测集成电路的各元件的互熵下界中，挑选数值最小者作为整个被测集成电路的电路最小互熵。

（4）对无故障的被测集成电路进行实测，得到该无故障被测集成电路的实测输出概率密度函数。