Bridging faults
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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
