考慮缺陷可能性，將車用IC DPPM降至零

半導(dǎo)體公司需要思考如何應(yīng)對所有設(shè)計流程中的新挑戰(zhàn)，方能在快速成長的車用 IC市場中提升競爭力。為了符合ISO 26262國際安全規(guī)范中零百萬缺陷率（DPPM）的目標(biāo)，可測試性設(shè)計（DFT）工程師采用了新的測試模式類型，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(yīng)用模式類型和設(shè)置覆蓋率目標(biāo)時，傳統(tǒng)方式不管在質(zhì)量、測試時間還是測試成本上都存在著改善空間。


 
圖一 : 半導(dǎo)體公司需要思考如何應(yīng)對所有設(shè)計流程中的新挑戰(zhàn)，方能在快速成長的車用IC市場中提升競爭力。（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(shù)年的生產(chǎn)失敗數(shù)據(jù)才能定下適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)；當(dāng)公司需要增添新的故障模型時，目標(biāo)可能與先前依據(jù)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(shù)百個最可能故障的橋接；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)的方法是透過檢測到的故障或缺陷數(shù)量除以故障或缺陷的總數(shù)，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別故障產(chǎn)生的制造缺陷概率無關(guān)，也讓打造最佳模式集變得不現(xiàn)實，因為這種方法將導(dǎo)致測試模式集過于龐大、測試時間多于必要的測試時間，更降低IC質(zhì)量信賴度。以上都是為了滿足現(xiàn)今車用IC的DPPM要求及需要面臨的現(xiàn)實情況和問題。

作為測試指標(biāo)的關(guān)鍵面積
為了因應(yīng)此挑戰(zhàn)，業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)半導(dǎo)體廠商密切合作開發(fā)出的新方法，能夠根據(jù)發(fā)生實體缺陷的可能性進(jìn)行模式價值評估，并依模式計算與故障相關(guān)的總關(guān)鍵面積（Total Critical Area；TCA）。換句話說，我們首先根據(jù)關(guān)鍵面積確認(rèn)缺陷發(fā)生的可能性，接著就檢測到的缺陷進(jìn)行模式集排序，選擇最有效的應(yīng)用模式。

TCA提供通用指針以評估特定模式對DPM的影響，藉此分類或排序模式以實現(xiàn)最低DPPM。透過使用TCA，即便模式數(shù)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(jù)檢測實體缺陷的能力，從整個模式集中選擇或排序出最有效的模式。

關(guān)鍵面積是指設(shè)計布局中決定特定實體缺陷可能導(dǎo)致設(shè)計失敗的區(qū)域（圖二）。 TCA是兩個連接器間的短路或聯(lián)機(jī)中開路的所有個別關(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(quán)。TCA覆蓋率不僅是計算故障數(shù)，還考慮了缺陷可能性，為所有故障模型提供一致的衡量標(biāo)準(zhǔn)。


 
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）檔案中儲存著各種缺陷類型（單元內(nèi)部、橋接、開放式、單元鄰域）的模型。任何使用單元識別或汽車級自動測試向量產(chǎn)生（ATPG）的用戶對于UDFM文件也會感到熟悉，在UDFM文件被輸入到ATPG工具后會產(chǎn)出測試模式，并可用于執(zhí)行布局識別和單元識別的故障診斷；當(dāng)ATPG工具讀取數(shù)據(jù)時，包含TCA故障數(shù)據(jù)的UDFM文件即可應(yīng)用于模式，將模式依據(jù)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
* 為模式類型和覆蓋率范選擇目標(biāo)
* 確定新模式類型的可行性
* 依據(jù)檢測缺陷的可能性對模式值進(jìn)行分級
* 自動排序和選擇模式
* 鎖定ATPG運行中的多個故障模型，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(shù)字邏輯部分缺陷所推出的關(guān)鍵面積計算。使用TCA可為車用IC打造最高效的測試模式，確保裝置符合ISO 26262質(zhì)量規(guī)范與市場競爭力。

（作者Ron Press為Siemens EDA技術(shù)執(zhí)行總監(jiān)）