生成測(cè)試序列

　　故障建模背景完成后，設(shè)計(jì)人員要明確測(cè)試的電壓、溫度和頻率要求。給定應(yīng)力角的序列與稱為測(cè)試算法發(fā)生器（TAG）的引擎結(jié)合。TAG 將與針對(duì)個(gè)別故障類型的小測(cè)試序列組合在一起，產(chǎn)生使測(cè)試時(shí)間和測(cè)試成本最小化的最小測(cè)試算法。

　　圖9展示了針對(duì)FinFET的TAG。圖中的過程是全自動(dòng)的，從故障注入到測(cè)試序列識(shí)別再到TAG本身。不同的算法片段可以分割以應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)力角和不同的故障檢測(cè)級(jí)別。分割形成了一個(gè)針對(duì)不同條件的測(cè)試序列池，這是由于不同用戶和應(yīng)用具有不同的要求。比如，生產(chǎn)測(cè)試期間，設(shè)計(jì)人員必須識(shí)別故障，以便他們能夠糾錯(cuò)，但是確定每個(gè)故障根源的完整分析可能十分耗時(shí)。然而，如果某種錯(cuò)誤經(jīng)常發(fā)生，設(shè)計(jì)人員會(huì)執(zhí)行更加復(fù)雜而昂貴的測(cè)試，以縮小故障范圍，從而能采取相應(yīng)的糾錯(cuò)措施。

　　圖9：FinFETs測(cè)試算法綜合

　　這些過程和測(cè)試全部在STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn)，考慮了來自大多數(shù)FinFET提供商的故障，這些故障在不同提供商之間具有很大的共性，盡管位單元彼此相差很大。

　　STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)還將可編程能力納入其中。可以通過JTAG端口和TAP控制器更新算法，修改測(cè)試序列本身或?yàn)檎{(diào)試和診斷而升級(jí)算法，或者就是簡(jiǎn)單的算法升級(jí)，甚至是在現(xiàn)場(chǎng)。

　　使用STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)檢測(cè)并修復(fù)故障

　　Synopsys對(duì)FinFET潛在故障和缺陷的深入而徹底的分析內(nèi)建在了STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)之中，使得該系統(tǒng)可以在很多層次上使用，如圖10所示。最高層次是了解哪個(gè)存儲(chǔ)器例化單元出現(xiàn)失效，這對(duì)于生產(chǎn)測(cè)試和糾錯(cuò)可能就足夠了。下一個(gè)層次是故障的邏輯地址和物理地址。STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)可以確定故障位的物理X、Y坐標(biāo)。缺陷可以分類（單個(gè)位、成對(duì)位、整列等），故障可以分類并最終精確定位到故障部位。注意，所有這些都由芯片外面的STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)確定，而不是使用電子顯微鏡或其他更精細(xì)/昂貴的方式。

　　圖10：DesignWare STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)：多層次精密診斷

　　開發(fā)為SoC用戶（或存儲(chǔ)器IP設(shè)計(jì)人員）帶來高質(zhì)量結(jié)果的工具和IP是一個(gè)漫長(zhǎng)而持續(xù)的過程。從深入的存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)知識(shí)開始，早期接觸多家代工廠的制程參數(shù)、大量的故障注入模擬、硅芯片特征化和精確的行為和結(jié)構(gòu)模型，該過程可能需要三年以上。深入理解FinFET特有缺陷得到了對(duì)面積影響更小和測(cè)試時(shí)間更少的優(yōu)化測(cè)試算法，外加對(duì)使缺陷易于顯現(xiàn)的應(yīng)力條件的認(rèn)識(shí)。最后，所有這些知識(shí)全部結(jié)合在STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)中用于創(chuàng)建自動(dòng)插入、快速測(cè)試和使產(chǎn)出最大化。

　　FinFET為使用預(yù)先插入的一組可調(diào)度的存儲(chǔ)器優(yōu)化時(shí)序提供了更多的可能性。BIST多路復(fù)用器可隨共享測(cè)試總線落實(shí)到位。這些測(cè)試總線可由定制數(shù)據(jù)通路創(chuàng)建者和處理器內(nèi)核進(jìn)行復(fù)用。Synopsys創(chuàng)立了多存儲(chǔ)器總線（MMB）處理器來充分利用FinFET提供的可能性。MMB與映射到該總線上的所有緩存共享BIST/BISR邏輯，因此不再需要存儲(chǔ)器包裝器，減小了面積占用和功率消耗（圖11）。

　　圖11：搭建在傳統(tǒng)STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)處理器上的MMB處理器獲得更高FinFET性能及更小面積

　　圖12展示了一個(gè)SoC實(shí)例，其中部分存儲(chǔ)器傳統(tǒng)地使用STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)，而CPU內(nèi)核中的存儲(chǔ)器則通過MMB處理器訪問。MMB處理器不直接處理包裝器，而是訪問圖12中紅色方框代表的總線端口。MMB處理器從CPU RTL中讀取信息，理解存儲(chǔ)器細(xì)節(jié)和寫入總線的配置，引起即時(shí)握手。

　　圖12：STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)MMB使用模型

　　維修故障

　　現(xiàn)代存儲(chǔ)器同時(shí)具有行和列冗余性（圖13）。檢測(cè)到故障時(shí)，可以通過在非易失性存儲(chǔ)器中記錄問題和使用維修方案配置冗余列。STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)通過縮小故障范圍和確定置換出故障的方法來自動(dòng)進(jìn)行維修。這個(gè)過程可以對(duì)所有應(yīng)力角進(jìn)行優(yōu)化，故障在一個(gè)應(yīng)力角檢出并擴(kuò)大到下一個(gè)應(yīng)力角，以此類推。

　　圖13：使用行、列修復(fù)維持FinFET高良率

　　由于STAR存儲(chǔ)器系統(tǒng)的自動(dòng)化程度如此之高，診斷和修復(fù)可以按預(yù)定間隔在現(xiàn)場(chǎng)重復(fù)進(jìn)行，比如系統(tǒng)上電時(shí)或按預(yù)定的時(shí)間長(zhǎng)度。這種重復(fù)可以通過內(nèi)建冗余性消除因老化而產(chǎn)生的故障。

　　負(fù)偏壓溫度不穩(wěn)定性（NBTI）是FinFET最令人頭痛的一個(gè)特殊老化問題（平面晶體管沒有這樣的問題）。NBTI主要與溫度有關(guān)，會(huì)導(dǎo)致取決于 FinFET 工作溫度范圍的性能逐漸下降。