跳变时延故障模型：增强可测试性与ATPG设计详解

跳变时延故障模型是一种针对VLSI（Very Large Scale Integration）设计中可测试性（Testability）的重要概念，它是在静态的stuck-at模型基础上进行了扩展，特别是在时域特性上引入了额外的约束。该模型关注门级电路的动态行为，特别是在信号传输过程中的上升（STR, slow-to-rise）和下降（STF, slow-to-fall）跳变速度，以检测是否存在延迟故障。 在VLSI设计流程中，单元4"VLSI设计方法"详细阐述了可测试性设计与应用测试技术（ATPG, Automatic Test Pattern Generation）的重要性。ATPG在逻辑门级设计中必不可少，因为它能够自动化地生成测试信号，以检测由于制造缺陷导致的时延问题。这些缺陷可能源于电路结构的变化，如门级或互连层的位置、几何尺寸等物理层面的问题。 测试在VLSI设计中的作用主要在于验证芯片在生产过程中是否保持预期的功能和性能。测试目标不是检查设计的逻辑正确性，而是识别和排除因制造过程产生的物理缺陷。对于测试工程师而言，他们关注的是芯片能否正常工作，而不是具体的电路实现细节。 在实际的VLSI设计过程中，测试涉及到多个步骤，包括RTL代码的编写、门级网表的生成、单元/互连级位置确定、以及mask级别的几何设计。设计验证阶段使用工具如VCS（Verilog Comparator and Simulator）和Modelsim，逻辑综合则通过DCDFT（Design for Testability）进行。布局布线阶段使用 Encounter 和 Astro，版图验证通过DRC（Design Rule Checking）和LVS（Layout Versus Schematic）工具如Calibre和Hercules进行。此外，星-RCXT用于参数提取，Primetime用于静态时序仿真，而TetraMax是常见的ATPG工具。整个设计流程中，Cadence、Synopsys、Magma和Mentor Graphics等EDA（Electronic Design Automation）工具起着关键作用。 总结来说，跳变时延故障模型是衡量VLSI设计质量的关键指标之一，它通过ATPG技术帮助确保芯片在制造过程中能够有效地检测和纠正潜在的时延缺陷，从而提高整体的产品可靠性和稳定性。