Έλεγχος Ορθής Λειτουργίας VLSI Κυκλωμάτων σε Υπομικρονικές Τεχνολογίες

1. Έλεγχος Ορθής Λειτουργίας VLSI Κυκλωμάτων σε Υπομικρονικές Τεχνολογίες με Παρατήρηση του Ρεύματος Ηρεμίας IDDQ Salvador Mir ΤΙΜΑ,IMAG Grenoble Γεώργιος Τσιατούχας Τμήμα Πληροφορικής Πανεπιστημίου Ιωαννίνων Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστημίου Αθηνών Τοποθέτηση του Προβλήματος: • Καθώς οι διαστάσεις στις Τεχνολογίες CMOS μειώνονται (νανοτεχνολογίες) η αποτελεσματικότητα των τεχνικών ελέγχου με παρατήρηση του ρεύματος ηρεμίας (IDDQ) φαίνεται να περιορίζεται διότι: • το ρεύμα διαρροής των τρανζίστορ στην κανονική λειτουργία αυξάνει, ενώ μειώνεται η διαφορά του από το ρεύμα διαρροής παρουσία σφάλματος • ο αριθμός των τρανζίστορ/chip αυξάνει δραματικά, αυξάνοντας ακόμη περισσότερο το ρεύμα κανονικής λειτουργίας • Αποτέλεσμα: Αδυναμία διάκρισης μεταξύ κανονικής και εσφαλμένης λειτουργίας με βάση το ρεύμα διαρροής. Η προταθείσα λύση: Αντιστάθμιση του ρεύματος ηρεμίας κανονικής λειτουργίας ώστε να μπορεί να διακριθεί και μικρή διαρροή ρεύματος λόγω της παρουσίας σφάλματος. Μεθοδολογία: Κατάτμηση του υπό έλεγχο κυκλώματος σε δύο υποκυκλώματα και χρήση του ρεύματος ηρεμίας του ενός για αντιστάθμιση του ρεύματος ηρεμίας του άλλου κατά την εφαρμογή του ελέγχου IDDQ και αντίστροφα. Πειραματικό Κύκλωμα: • Για την ανάδειξη της αποτελεσματικότητας της μεθόδου σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε το πειραματικό κύκλωμα του οποίου το διάγραμμα βαθμίδων φαίνεται στο σχήμα. • Αποτελείται από: • Το υπό έλεγχο ψηφιακό κύκλωμα, το οποίο είναι εσωτερικά χωρισμένο σε δύο υποκυκλώματα. • Έναν προγραμματιζόμενο καθρέπτη ρεύματος ο οποίος μπορεί να τεθεί σε 46 καταστάσεις. • Έναν συγκριτή, ο οποίος χρησιμοποιείται σαν αισθητήρας ρεύματος για την ανίχνευση των εσφαλμένων ρευμάτων. • Ένα κύκλωμα εξομοίωσης σφάλματος με το οποίο εισάγουμε τεχνητά σφάλματα βραχυκύκλωσης στο υπό έλεγχο κύκλωμα. Το διάγραμμα χρονισμού για τη λειτουργία του κυκλώματος Η τοπολογία του φυσικού σχεδίου του κυκλώματος Απόκριση του κυκλώματος παρουσία σφάλματος Το πειραματικό κύκλωμα σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε σε τεχνολογία CMOS 0.18 μm της STMicroelectronics. • Σχετικές εργασίες: • “A New Scheme for Effective IDDQ Testing in Deep Submicron”, Y. TSIATOUHAS, Y. MOISIADIS, TH. HANIOTAKIS, D. NIKOLOS AND A. ARAPOYANNI, Proc. of IEEE Int. Workshop on Defect Based Testing (DBT’00), Montreal, April 2000. • 2) “Extending the Viability of IDDQ Testing in the Deep Submicron Era” Y. TSIATOUHAS, TH. HANIOTAKIS, D. NIKOLOS AND A. ARAPOYANNI, 3rd IEEE ISQED, March 2002. • 3)“A New Technique for IDDQ Testing in Nanometer Technologies”Y. TSIATOUHAS, Y. MOISIADIS, TH. HANIOTAKIS, D. NIKOLOS AND A. ARAPOYANNI, Elsevier Science, INTEGRATION the VLSI journal, vol 31/2, pp 183-194, Aug.2002. • 4)“An Embedded IDDQ Testing Architecture and Technique”, Y. Tsiatouhas, Th. Haniotakis and A. Arapoyanni, 4rd IEEE International Symposium on Quality Electronic Design (ISQED03), pp. 442-445, March 2003. Το φυσικό σχέδιο (layout) του κυκλώματος Με τη μερική υποστήριξη του Προγράμματος MEDEA+ T101