DFT: March Algorithm? #Checkerboard #1

Cuando llegas al laboratorio de DFT por primera vez después de trabajar en diseño lógico, hay un punto en el que te sientes más confuso.
Scan, ATPG, patrón stuck-at, patrón de transición, etc. son familiares, pero en el momento en que pasas al lado de la memoria, de repente hablas de algoritmo March, MBIST, modelo de fallos.

Y esto a veces confunde incluso a los ingenieros senior de DFT:

"¿Qué fallos cubre March C- exactamente?"
"¿Cuáles son sus inconvenientes?"
"¿Por qué tiene que subir y bajar dos veces?"

El objetivo de este artículo es sencillo.

• Para la gente que ya está familiarizada con DFT/ATPG, pero las pruebas de memoria son incómodas, quiero explicar qué es el algoritmo de March y por qué funciona en ese orden,
• Qué lo hace fundamentalmente diferente del patrón de pruebas lógicas
• Y qué papel juega el patrón de tablero de comprobación, que se oye a menudo en la práctica

1.

1.1 Lógica: El mundo de Scan + ATPG

Un bloque lógico típico se prueba así.

• Insertar una cadena de exploración
• herramienta ATPG en los flip-flops en el fallo stuck-at, Crear un vector de prueba dirigido al fallo de transición
• En el equipo ATE o placa
• inyectar valores en el puerto de entrada + scan-in (desplazamiento de scan)
• captura
• observar valores con scan-out

Hay tres puntos clave.

1. El fallo se define en términos de flip-flops (células de exploración):
2. Patrón de prueba Un vector estimula múltiples nodos simultáneamente.
3. La activación → propagación → observación del fallo fluye a través de una vía lógica combinatoria.

Así que la filosofía de las pruebas lógicas es:

"Cubrir tantos fallos como sea posible con un patrón."

Lo que hacemos en ATPG es más bien una implementación matemática/algorítmica de esta filosofía:

1.-Lado de la memoria.2 Lado de la memoria: La estructura es completamente diferente

Por el contrario, la estructura de SRAM como memoria es la siguiente:

• Descodificador de dirección: activa la línea de palabra de la dirección seleccionada
• Par de línea de palabra + celda: lee o escribe los datos de la celda seleccionada
• Normalmente sólo se puede acceder a una línea de dirección a la vez

Esta estructura conduce a algunas características importantes de las pruebas de memoria.

(1) Granularidad de acceso

• Lógica: Prueba múltiples flip-flops / nodos a la vez
• Memoria: Normalmente "una dirección cada vez" acceso

(2) El modelo de fallo en sí es diferente

• Lógica: gate/net-centric
• Memoria:
  • Fallo en la propia célula
  • Inter-cell interaction
  • Address decoder abnormality
  • Sensitive to surrounding cell patterns

Incluso si nos fijamos en un modelo de fallo de memoria representativo, ya es diferente.

• Fallo de acoplamiento (CF)
• Fallo del decodificador de direcciones (AF)
• Fallo sensible al patrón de vecindad (NPSF)
• Fallo destructivo de lectura/escritura, etc

(3) Dependencia de secuencia

Algunos fallos sólo se revelan en la siguiente secuencia, por ejemplo.

Escribir un 1 en esta celda → escribir un 0 en una celda vecina → volver a leer la celda original para romperla.

En otras palabras, "en qué orden, y cuándo las celdas vecinas tienen qué datos" es importante.

Así que la memoria se adapta mucho mejor a un algoritmo que repite una secuencia de lectura/escritura, pasando por todas las celdas en algún orden, en lugar de un vector ATPG que salta múltiples nodos a la vez.

Ese es el algoritmo de marcha, literalmente, la idea de marchar a través del espacio de direcciones en una sola línea de archivo.

2. Algoritmo de marcha. March Algorithm의 핵심 아이디어

2.1 Definición: Prueba mientras "marcha" a través de direcciones

El algoritmo March se puede resumir en una línea.

Un algoritmo de prueba que "marcha" a través de todas las direcciones de la memoria en una dirección determinada (↑, ↓, o ambas), realizando una secuencia predefinida de operaciones de lectura/escritura en cada dirección

La notación suele tener este aspecto

• ↑ : secuencia de direccionamiento creciente
• ↓ : secuencia de direccionamiento decreciente
• ↕ : creciente o decreciente, independiente de la dirección (cada dirección una vez)
• wx : escribe el valor x (w0,w1)
• rx: lee & comprueba el valor x (r0,r1)

Por ejemplo:

↑ (w0) : escribe 0 en cada celda desde la dirección 0 hasta MAX.
↑ (r0, w1): de nuevo de la dirección 0 a MAX, leer si 0 (r0) y escribir 1.

Esta "secuencia de dirección + operación" se denomina elemento March.
Una secuencia de múltiples elementos se denomina prueba March.

2.2 "¿No puede ser simplemente w0→r0, w1→r1 dos veces?"

Para toda la memoria

w0→r0 → w1→r1

¿Es esto todo lo que necesitamos probar?"

El problema es el modelo de fallos de memoria:

• Algunos fallos sólo se revelan por la transición 0→1, algunos fallos se revelan por el estado de la celda vecina.
• Algunos fallos están bien en el recorrido de direcciones en dirección ascendente pero causan problemas en la dirección descendente.
  • Por ejemplo, ciertas rutas de decodificadores, estructuras de acoplamiento, etc.

Así que el algoritmo de March impone lo siguiente.

1. Hacer que cada celda experimente tanto 0 como 1 múltiples veces
2. realice tanto transiciones 0→1 como 1→0
3. pasar por ambas direcciones arriba y abajo y cambiar su ordenación relativa con sus vecinas.

Hay muchos algoritmos en uso que hacen esto en una sola pasada y aún así mantienen el tiempo de prueba en O(N).

• Fallos de una celda
• Fallos de acoplamiento de dos celdas
• Fallos del decodificador de direcciones

Entonces, ¿qué algoritmos de March son populares en la práctica?

3. Si recordamos sólo dos: March X & March C-

3.1 Marzo X - El básico más sencillo con fines didácticos

El marzo X es uno de los algoritmos de marzo más básicos. Se suele escribir así:

1) ↑ (w0)
2) ↑ (r0, w1)
3) ↑ (r1, w0)

Qué significa esto:

1. Inicializar todas las celdas a 0 (↑(w0))
2. En la vuelta
   • leer si es 0 y escribir (r0)
   • 1. (w1)
3. Al volver a subir,
   • lee si es 1 y escribe (r1)
   • escribe 0 (w0)

Eso es:

• Cada celda almacena 0 y 1 al menos una vez
• Cada transición 0→1 y 1→0 se realiza
• Los fallos Stuck-at y Transition fault básicos son más o menos detectables

Las limitaciones son obvias.

• ↓ no directional traversal
• Fallos de acoplamiento, Fallos de decodificador de dirección tienen una cobertura limitada.

Como resultado, se suele utilizar para ilustración conceptual, entrenamiento y SRAMs muy simples, mientras que los MBISTs reales utilizan algoritmos más potentes.

3.2 March C- - El estándar más común en la práctica

March C- es el que aparece con más frecuencia en los MBIST en la práctica.

En realidad, los diseñadores de SRAM han diseñado muchos más algoritmos que éste, y existen muchos nombres de March diferentes, pero un número significativo son familias derivadas de March C-.

March C- se define normalmente como sigue:

1) ↕ (w0).
2) ↑ (r0, w1)
3) ↑ (r1, w0)
4) ↓ (r0, w1)
5) ↓ (r1, w0)
6) ↕ (r0)

Aquí, ↕ puede entenderse como "cada dirección una vez", independientemente de la dirección.

Para desglosarlo un poco más:

1. Escribir 0 en cada celda. (Inicializar)
2. con la dirección arriba
   • leer si es 0 (r0)
   • escribir 1 (w1)
3. arriba otra vez. y lea (r0)
4. escriba 1 (w1)
5. Desplácese de nuevo hacia abajo y lea
   • 1 y escriba (r1)
   • 0 (w0)
6. Por último, recorre todo el conjunto una última vez y lee
   • 0 (r0)

Este conjunto contiene todo lo siguiente

• Cada celda experimenta 0 y 1 múltiples veces
• repite la transición 0→1, 1→0 transición
• realiza tanto recorridos ascendentes como descendentes
• crea deliberadamente situaciones en las que el estado de las celdas vecinas cambia inmediatamente después de la lectura, o en las que permanecen trazas del patrón anterior

Es por ello que la Marcha C- puede detectar bastante bien lo siguiente.

• Error de atascamiento (SAF)
• Error de transición (TF)
• Mayor Error de decodificador de dirección (AF)
• Un típico 2.célula Fallo de acoplamiento (CF)

En el BIST de memoria a nivel de producto real, la combinación "Marcha C- (o variante derivada)" + fondo adicional es casi la predeterminada.

4. March X vs March C- desde la perspectiva del modelo de fallos

Para hacernos una idea, comparemos los dos desde la perspectiva del modelo de fallos.)

El resumen práctico es sencillo:

• Conceptos básicos explicados en el laboratorio → March X
• BIST de memoria a nivel de producto en el mundo real → casi March C- (o una variante derivada de C-)

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