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Memory bist
一、测试方法
1、直接存取测试法
优点:方法简单,直接测试,可以实现多种算法
缺点:测试繁琐(需要多次编程实现完整测试),影响布局增大面积,需要大量的 I/O
端口,
自动设备上的算法实现越复杂,对设备容量要求就越高,测试成本就高,测
试激励加载无法做到很完善。
2、内建自测试法
优点:更好的测试缺陷覆盖率,较强的可操作性,对自动化设备的依赖性降
低,可实现自动测试,降低测试成本,可进入全速测试,减少测试件,增大芯片缺
陷覆盖率,可自动生成相关控制变量,达到自动测试和自动修复
缺点:影响布局增大芯片面积,因需在外部增加自测电路。
3、嵌入式 CPU 测试方法
优点:不需要其他逻辑,不需要额外的 I/O 端口,通过微处理器对存储器进行
测试,可在处理器的软件中修改测试算法,灵活多变,不需要对硬件做出修改。
缺点:修改测试算法需修改微处理器软件程序,耗人力,很难对所有存储器做
出有效测试,存在局限性。
二、测试算法
对 RAM 进行测试, 主要是验证其对数据的读取功能。对单个 RAM 进行测试,只需将其
配置成要测试的工作模式, 然后施加测试激励即可。
1、Checkboard 算法
步骤:第一步 对每个存储的单元赋值(每个存储单元与其相邻的单元值各不相同)
第二步 存储 存储阵列分两部分,都为 0 状态的为 A 块,都为 1 的为 B 块
第三步 对 A 单元写 0,对 B 单元写 1,然后读出所有单元的单元值,在对 A
块单元写 1,B 块单元写 0,最后读出所有单元得值
2、MSCAN 算法
以固定形式扫描存储器阵列
其中包括全写 0 或者全写 1 情况,最后一步为读取所有存储单元。测试次数与存储单
元容量 N 成正比,关系为测试次数 T=4N。这种算法可以测试 SAF 故障,还可为施加其他
测试序列做好准备。
3、走步(Walking 1/0)和跳步(OALPAT) 算法
此算法首先将所有普通单元(除基本单元以外)的写入“1”或“0”,在基本单元中写入与
之相反的“0”或“1”状态进行测试,基本单元“走"遍整个存储器。走步算法每“走”一步,都是
先对普通单元进行读操作,再读基本单元。跳步算法则是每“走”一步,对所有单元进行读
操作,而每读一个普通单元都要读一次基本单元。这两种算法可以检测以下一-些故障:
(a)SAF 故障,因为只对每一一个单元的 0 状态和 1 状态读。(b)过渡故障,因为每个单元都
有 0-1 和 1-0 状态的跳变。(c)某些状态耦合故障,因为任意两个单元 00、01、10 状态均可
读出。
4、March 算法
基本 March 算法也称作 MATS 算法,该算法对每个存储器进行一定顺序的读/写操作,
故算法时间复杂度也与存储器容量成正比。March 的算法思想是,任意存储器单元都保持
00、01、 11、10 四个状态,对每个单元的操作完成后进入下一个单元,这些操作便被称为
March 元素。March 元素有往存储器单元写 0、写 1、读出存储单元预先写入的 0 或 1,并
进行比较。每一种 March 算法包 含多个 March 元素,这些 March 元素按照一定顺序执行操
作, 完成对存储单元规定的操作,每个操作执行完成后,由元素内部规定的地址增减方式
继续下一个 March 元素的操作,直至算法操作完全结束。
三、故障名词解释
1、存储器的故障类型分类
研究 SRAM 故障的检测方法,必须先建立 SRAM 单元的故障模型,本节将会介绍
SRAM 中的传统故障,SRAM 的故障类型可分为:
(1) 涉及一个单元的故障:固定性故障(SAF) 、开路故障(SOF)、过渡故障(TF)。
(2) 涉及两个单元的故障:耦合故障(CF)。
(3) 涉及 N 个单元的故障:耦合故障、桥接故障(BF)、状态耦合故障(SCF)、邻近模式
敏感故障(NPSF)、 地址译码故障(AF)。
(4) 稳定性故障:数据保留故障(DRF)。
(1)、固定性故障 (SAF ,Stuck-At Fault) :单元或连线总为 0 或总为 1 的逻辑值故
障,而且-直处于有故障状态,并且故障逻辑值不发生改变,且不能与互补数值覆盖。
(2)、过渡故障(Transition Fault, TF) :当某一个存储单元不能从状态 0 转换到状态 1
(上升)或不能从状态 1 转换到状态 0(下降),就用过渡故障来描述。
(3)、开路故障(Stuck-Open Fault, SOF) :由于单元的子线或位线断开而无法进行存取
的故障,即为开路故障 SOF。
(4)、耦合故障(Coupling Fault, CF) :由于存储结构上的规律性,其中一个单元的值可
能因为相邻其他单元状态的改变而变化,描述这种现象的故障即为耦合故障。耦合形成的
原因一般为短接或寄生效应。
耦合故障主要有三种表现形式:反相耦合(Inversion)、等幂耦合(ldempotent)、状态耦合
(State)。
1、反相耦合故障(CFin)故障:某单元状态 0-1 或者 1-0 的改变将使该单元的内容发生
反向;
2、等幂耦合故障(CFid): 对于两个单元,由于对其中“一个单元的写入操作而使另外
一个单元内容固定在了某一个状态(0 或 1);
3、状态耦合故障(CFst):对两个单元,当其中一个单元的内容给定后,故障被耦合单
元的内容就固定在某一特定值,称为状态耦合故障;
(5)、桥接故障( Bridging Fault, BF) :桥接故障是由过剩物理材料的存在造成的,它
“桥接”两个或更多的行,并有效的把它们短接在一起,桥接故障往往是双向的,被桥接单
元是通过驱动桥接单元的导电桥的状态来影响其状态,从而导致故障的产生。
(6)、状态耦合故障( State Coupling, SCF): 单元 SCF 故障是由被耦合单元的状态转换
导致的。
(7)、邻里模式敏感故障(Neighborhood Pattern Sensitive Fault,NPSF): 如果一个测试
单元的内容或其翻转能力依赖于它附近的状态,这样的单元体现了邻里模式敏感故障。活
跃或动态的 NPSF 由于在其附近方式的转变而导致被测单元内容发生改变。由于附近有一
定的模式,被动的 NPSF 不允许被其他单元变其状态,最后,静态 NPSF 将由于某些邻里
模式迫使被测单元变更到另一状态。
(8)、数据保持故障(Data Retention Fault, DRF):如果一个 RAM 单元在待机状态(保
留)模式无法保持它的初始逻辑值,例如:初始值为 1,经过一定的时间故障后变为 0,则用数据
保持故障来描述。通常验证此故障的方法一般是在 RAM 中存储该数据,并保留一定时间
检测其与初始逻辑值的差距。如果短期内再次读访问,一个有 DRF 的单元可能通过功能测
试。但是,如果相同的单元不是在某些时候访问时,“1"值 可以降低到有缺陷的单元翻转的
点上。
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