Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
25
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
1.41 Mб
Скачать

Digital Systems Testing and Design for Testability

Prof. Dr. V.N.Yarmolik

Lecture course: 32 hours lectures, 32 hours lab. works

7. Parametric Testing

(IDDQ Testing)

1

7. Parametric Testing

7.1.IDDQ Testing

Efficient test techniques have recently been developed that provide visibility, either virtually or directly, at the logic or even electrical level, which ensure massive observability in a circuit-under-test. Such techniques are referred to as internal access

test methods. Internal access test methods available today include: Iddq, Cross-Checks, Electron Beams, Bed-of Nails and Guided Probe testing. All of this techniques guarantee a good testability for circuits with a good controllability.

With Iddq techniques, observation is at the power supply current terminal that is connected to each of macro cells. Therefore an increase in Iddq indicates the presence of a defect in the macro cells for a given test pattern. This is the main advantage of Iddq testing which allows to get “automatic observability” This results in rapid fault simulation and grading, because only fault sensitization and not propagation is necessary.

On another hand Iddq testing is slow. Typically, less than 1,000 test patterns for Iddq testing can be applied. Thus, the problem of generation of short (minimal) tests is very important for Iddq testing.

supply current (Idd) (quiescent) (ток питания (Idd) (в

состоянии покоя))

2

 

7.Parametric Testing

7.1.IDDQ Testing

It has been shown that Iddq testing is an effective method to detect physical defects in CMOS circuits. Physical defects which cause an increased Iddq as for example shorts can be modeled as leakage faults. Realistic leakage fault encompasses gate level bridging faults as well as intra-gate shorts.

Vdd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CC1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s-a-1

 

 

 

 

 

CC2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

Vss

3

7.Parametric Testing

7.1.IDDQ Testing

Development of the Fault Model

Normally, the leakage current of CMOS circuits under a quiescent state is negligible. When a failure occurs and causes a conducting current path from Vdd to ground (Vss). The measurement of the quiescent power supply current to detect leakage faults is referred to as Iddq testing which allows to detect the defects in CMOS circuits, such as gate oxide shorts; bridging defects; punch through; parasitic transistor leakage; open drain or source and transmission gate opens.

To cover all previously mentioned physical defects a bridging faults (BFs) as the most common fault model have been chosen.

Stuck-at faults (stuck-at-0, stuck-at-1) can be represented as BFs between the logic node and Vss or Vdd nodes. Thus, BFs between any two logic nodes, as well as between logic nodes and Vdd and Vss, can be considered as the universal fault model, which cover stuck-at faults, as well as several previously intractable or unmeasurable types of faults.

The number, P of BFs for a circuit with N logic nodes is given by

N

(

 

2

3N)/ 2

P 2N

 

 

N

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

7.Parametric Testing

7.1.IDDQ Testing

Test Matrix

For the Iddq test with T test patterns for a circuit under test with m inputs and N nodes we denote by Hi the (T m) input test matrix, where rows of Hi are test

patterns and by H the (T N) test matrix, where ith row of H represents logical values at all nodes of the circuit for ith test pattern (i=1,2,…,T).

x1

Example

 

x1

x2

x3

 

 

 

 

&

 

f1

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

f2

 

 

 

Fc

m=3, n=3, p=1, N=7

H i

1

0

1

 

 

 

&

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f3

 

 

 

 

P=(N2+3N)/2=(49+21)/2=35.

 

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

All BFs in the circuit under test are detectable iff all column in a test matrix, H are different and not equal to all zeros, where a row in H represents an input test pattern and the responses at internal and output nodes.

5

 

 

7.Parametric Testing

 

 

 

Iddq Tests Complexity

 

7.1.IDDQ Testing

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 x2 x3 f 1 f 2 f 3 Fc

 

 

 

 

1

1

0

0

1

1

1

 

H

1

0

1

1

0

1

1

;

 

0

1

1

1

1

0

1

 

 

0

0

0

1

1

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

From the fact that all column in a test matrix, H are different and not equal to all zeros, we have the following bounds for a number of rows in a test matrix, H which determines the Iddq test complexity. The Iddq test complexity T for detecting all BFs for nonredundunt circuit with m inputs, p internal and n output nodes, satisfies the following inequalities

 

2

(m p n 2)

 

 

2

(m 2)

 

p n,

 

log

 

T log

 

The optimal test for BFs has complexity

T o log2(N 2) ,

6

7.Parametric Testing

7.1.IDDQ Testing

Iddq Tests Complexity and Fault Coverage

The number of faults Q1 are detected by one test pattern with the weight ti is

determined as

 

 

 

 

Q1 N

ti (N

ti)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1min N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q1max N N / 2 N N / 2 (N 2 4N)/ 4;

 

av

 

 

1

N 1

N

 

 

 

 

 

 

Q1

N

 

 

 

 

j N

j (N

2

3N)/ 4;

 

 

N

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j 1

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Number i of

 

 

 

 

 

 

 

FC(i) 1

1 ;

 

Iddq test

1

2

 

3

4

5

 

patterns

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2i Fault Coverage 50%

75%

87.5%

93.75%

96.875%

 

 

 

 

 

FC(i)

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.Parametric Testing

7.1.IDDQ Test Generation

Algorithm #1

Derive the test for the single stuck-at faults and use it as Iddq test.

Transistor Level

Circuit

T

P

Pd

C17

6

72

72

C432

82

2472

2417

C499

70

5292

5192

C880

120

5406

5406

C1355

115

6924

6924

C1908

168

10338

10336

C2670

200

16092

16003

C3540

265

22512

22453

C5315

213

33786

33779

C6288

60

30336

30250

C7552

338

46188

46152

Fault

Cov.

100%

97.7%

98.11

100%

100%

99.9%

99.4%

99.7%

99.9%

99.7%

99.9%

Gate Level

Circuit

T

P

Pd

C17

6

55

55

C432

82

19110

19103

C499

70

29403

29323

C880

120

97903

97829

C1355

115

171991

171519

C1908

168

416328

415381

C2670

200

1016025

1015105

C3540

265

1476621

1474425

C5315

213

3086370

3084909

C6288

60

2995128

2994937

C7552

338

6913621

6912340

Fault

Cov.

96.3%

99.9%

99.7%

99.9%

99.7%

99.8%

99.9%

99.8%

99.9%

99.9%

99.9%

8

7.Parametric Testing

7.1.IDDQ Test Generation

Algorithm #2

Input: Circuit with m inputs, p internal and n output nodes.

1.Derive the value of

qlog2(m 2) ,

2.Generate q rows of test matrix H with the different first n columns which are not equal to all zero and all ones rows.

3.For two equal columns hi and hj (if any) out of matrix H a new row have to be added into the matrix H with the condition that fi fj=1. Where fi corresponds to hi and fj to hj

4.Repeat step #3 for the next two equals column, if there are not equals column go to the step #5.

5.If there is all zero (all ones) column hi within the matrix H, additional row have to be added with the condition fi =1 (fi =0).

Output: Iddq test

9

 

7.Parametric Testing

 

 

 

 

 

7.1.IDDQ Testing

 

 

 

 

Example

 

x1

 

 

f1

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

Input: Circuit with m=3 inputs, p=3

 

 

 

 

 

 

 

 

f2

 

 

 

Fc

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

&

 

 

internal and n=1 output nodes.

 

 

 

 

 

 

 

 

f3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

&

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.q log2(m 2) log2(3 2) 3.

2.Generate 3 rows for the matrix H with the different columns.

 

 

x1

x2

x3

f 1

f 2

f 3

F C

 

 

 

 

H

 

0

0

0

1

1

1

0

;

 

 

0

1

1

1

1

0

1

 

 

 

1

0

1

1

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Соседние файлы в папке КиДСВТ_Лекции_2014