Guasti di tipo bridging
• Presenza di cammini conduttivi fra nodi altrimenti
isolati
– cause di guasto
– classificazione
– effetti
Classificazione
• Topologia
– numero di nodi coinvolti: guasti singoli (2 nodi)
– posizione dei nodi coinvolti
• interni/esterni
– topologia della rete affetta dal guasto
• feedback/non-feedback
• Parametri dei guasti
– resistenza dei cammini conduttivi indesiderati
Cause di guasto
•
•
•
•
Elettromigrazione
Disallineamento fra le maschere di layout
Breakdown negli ossidi
Mancanza di materiale isolante
Guasti interni-esterni
• Interni: fra due nodi dello
stesso gate
• Esterni: fra uscite di gate
• Possibilità di bridging fra
nodi interni di gate diversi
• Maggiore probabilità di
guasti esterni
1
Retroazione
• La presenza di retroazione può dare luogo a
comportamenti di tipo oscillatorio
fbf (non osc.)
Effetti dei bridging
•
•
•
•
Comportamento statico del circuito: errori logici
Assorbimento di corrente statica (CMOS)
Cambiamento delle prestazioni dinamiche
A ognuno di questi effetti corrisponde una tecnica
di testing per rivelarne la presenza
nfbf
fbf (osc.)
Condizioni di attivazione
Parametri
• Topologia della rete coinvolta
• Parametri elettrici di tale rete (dimensionamento
dei transistori)
• Tensione di alimentazione
• Temporizzazioni del circuito (frequenza di clock)
• Resistenza del bridging
(collaudo funzionale statico)
• I due nodi devono essere controllati a valori logici
diversi
• Effetto sulle tensioni di uscita dei gate
• Dipendono dal tipo di logica
– wired-and/or (nMOS, TTL)
– nei CMOS il comportamento è decisamente più
complesso:
•
•
•
•
tensione di alimentazione
resistenza del bridging
tipo di gate coinvolti
vettore applicato ai due gate
2
Valori di tensione intermedi nei
CMOS
Propagazione degli effetti del guasto
• Andamento in funzione della resistenza (R) del
bridging e dei vettori di attivazione
1
1
• Condizioni logiche: almeno uno dei due segnali
deve essere osservabile in uscita
• Condizioni elettriche: il segnale osservabile deve
dare luogo a un errore logico
V
a
11-00
Vdd
– i gate attraverso cui si propaga devono interpretare il
suo valore di tensione intermedio come un errore logico
(diverso da quello fault-free)
V(b)
Vtl
11-01
0
1/0
V(a)
R
b
Propagazione degli effetti dei guasti
• Dipende dal rapporto fra la soglia logica dei gate
nel fan-out e i valori di tensione intermedi
V
Vdd
a=0 b=0
V(b)
Vtl
a=0 b=1
V(a)
R
Propagazione degli effetti dei guasti
• Gli effetti del guasto
vanno propagati dal
1
segnale che assume un
1
valore diverso da
quello fault-free
• In alcuni casi i valori
di tensione intermedi 1
possono essere presenti 0
a più ingressi
1
a
1
0/0
prevale il valore
basso
?
1/0
0/1
b
0
errore logico
3
Propagazione degli errori
• Dopo un paio di livelli logici i valori intermedi
vengono normalizzati a valori logici normali
• A questo punto la propagazione degli effetti del
guasto è del tutto simile a quella di guasti di tipo
stuck-at
• Nelle reti sequenziali il problema può essere più
complesso
Generazione di vettori di collaudo
• Massimizzare lo sbilanciamento di conduttanze fra
le 2 reti cortocircuitate
• Propagare gli effetti del guasto dal gate con la
minore conduttanza di uscita
• Problema di quali gate nel fan-out utilizzare per la
propagazione
Problema della soglia logica
• La soglia logica dei vari gate è diversa da Vdd/2
ed è soggetta a forti fluttuazioni statistiche
• La soglia dipende sia dall’ingresso specifico di un
gate che dal vettore applicato al gate considerato
(AOI, OAI)
• Gate diversi possono interpretare valori di
tensione intermedi in modo diverso: byzantine
hardware fault model
• Questo avviene in maniera incognita
Problema della soglia logica
•
•
•
•
•
Si suppone di propagare gli
effetti del guasto a partire
dal gate a
Poiché il valore logico nel
circuito fault-free è 0,
bisogna che sia V(a)>VTL
Attraverso quale gate
propagare gli effetti del
guasto?
Chiaramente attraverso
quello con la soglia più
piccola
Tutti e due => problema
della riconvergenza
1
g
1
a
V(a)
1
h
0
1
V(b)
0
b
4
Effetti dinamici
• I bridging anche se non danno luogo a errori logici
possono dare luogo a rilevanti effetti dinamici
(ritardi addizionali)
• Un collaudo a bassa frequenza può non rivelare
tali guasti
• Alla frequenza operativa del circuito tali guasti
possono dare luogo a errori logici
• Gli effetti dinamici di un bridging possono
renderlo non rivelabile anche se lo sarebbe in
condizioni statiche
Effetti dinamici
V
Vdd
Il ritardo addizionale con cui
viene raggiunto il valore
intermedio può annullare la
rivelazione del guasto
faulty
Vtl
fault-free
t
V
Vdd
fault-free
Vtl
faulty
t
Indipendentemente dal
ritardo addizionale, il guasto
rivelabile staticamente
rimane rivelabile, il guasto
può essere rivelabile
dinamicamente anche se
non lo e’ staticamente
5
