JP2000353185A - 論理回路の故障シミュレーション方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シミュレーションの対象となる故障をより多く
削減し、故障シミュレーションを高速に行うことを可能
にする。 【解決手段】論理回路の正常動作および故障動作のシミ
ュレーションを行う論理回路の故障シミュレーション装
置１０において、故障生成部４２は、故障生成に適した
論理セルモデルを選択して用い、故障シュミレーション
実行部４３は、論理機能を記述するのに適した論理セル
モデルを選択して用いる。これによって、故障圧縮処理
の汎用性を向上せしめる効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、等価故障や包含故
障を求めて代表故障を選び、これを対象としてシュミレ
ーションを行う論理回路の故障シミュレーション方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータシステムにより擬似的に論
理回路を想定し、その論理回路に対して所定のテストデ
ータを入力して、その入力に対する出力を評価すること
で論理回路の故障を検出することができる。このように
して擬似的に想定した論理回路の故障を検出することに
より論理回路の設計段階における評価が行われている。
この論理回路の評価においては、所定のテストデータが
故障を検出するか否かの割合である故障検出率を予め求
めておくことが重要である。この故障検出率を算出する
方法として、従来から故障シミュレーションがある（オ
ーム社、「超ＬＳＩＣＡＤの基礎」可児、川西、船津
著、Ｐ１６８−Ｐ１７２）。

【０００３】故障は、一般に単一縮退故障を仮定する。
論理回路上の１箇所を０レベル、あるいは１レベルに恒
常的に固定する故障が、１つの論理回路上に、同時には
唯一つだけ発生するという故障モデルである。種々の物
理的な欠陥をこの故障モデルでモデル化できることが知
られている。しかもモデルが単純で取り扱いが容易なた
め広く用いられている。

【０００４】この単一縮退故障を仮定した論理回路（故
障回路）の論理シミュレーションを行い、故障を仮定し
ていない論理回路（正常回路）の論理シミュレーション
を行い、両者の論理回路の出力に相違が生じれば故障を
検出できると判断する。

【０００５】論理シミュレーションは論理回路の機能を
検証し、故障シュミレーションは故障検出率を求めるこ
とでテストパターンの品質を検証する。故障シミュレー
ションは論理シミュレーションの後に実行されるため、
故障シミュレーションの入力となる論理回路とテストパ
ターンは、論理シミュレーションに用いたものを使う。

【０００６】論理回路は、論理セルと信号線で構成され
る。論理セルは、セルと端子で構成され、論理機能を表
し、遅延情報などの属性を持つ。信号線は、論理セル
（の端子）と論理セル（の端子）を繋ぐ配線であり、論
理的な接続関係を表し、信号値を持つ。

【０００７】論理セルの機能は、シュミレーションの最
小構成要素を用いて表現され、図１１に示す様に３つの
モデルがある。基本的な論理ゲートの組み合わせで表現
した論理ゲートモデル（ｂ）、論理式やハードウエア記
述言語などで機能を表現した動作モデル（ｃ）、セルの
入出力の関係をテーブルで表現した真理値表モデル
（ｄ）である。論理セルの機能は、このいずれかのモデ
ルで表現される。

【０００８】複雑な組み合わせ回路からなる複合論理セ
ルは、一般的に真理値表モデルで表現される。真理値表
モデルは、入出力の関係をテーブルで表現するため内部
ノードが不要であり、また入力に対する出力結果をテー
ブル参照するため論理演算が不要であるという特徴を持
つ。評価すべきイベント数の削減と機能評価処理の高速
化が図れるため、論理シュミレーションと故障シュミレ
ーションを高速に行うことができる。

【０００９】故障シュミレーションのアルゴリズムは、
これまで数種報告されている。主として正常回路と単一
縮退故障を仮定した回路群（故障回路群）の動作の共通
点に注目して処理を高速化したものであり、パラレル故
障シミュレーションアルゴリズム、コンカレント故障シ
ミュレーションアルゴリズム、ディファレンシャル故障
アルゴリズムなどが実用化されている。

【００１０】故障シミュレーションを行う際には、シミ
ュレーションの高速化を図るために、対象とする故障数
をできるだけ少なくすることを目的として、代表故障を
求め、これと等価な故障を削除する。これを等価故障の
故障圧縮処理と呼ぶ。この故障圧縮処理を前処理として
適用でき、故障シミュレーション本体のアルゴリズムに
依存しないため、広く用いられている高速化手法であ
る。

【００１１】等価故障について説明する。図１２に入力
端子Ａ，Ｂと出力端子Ｙをもつ２入力ＡＮＤの真理値表
を示す。Ａｓａ０はＡ端子の０縮退故障を表し、Ａｓａ
０の列はＡ端子が０縮退故障である場合の出力を表す。
下線部分は正常出力と異なる出力を持つ場合、すなわち
故障が観測される状態を示す。故障により、入力端子Ａ
が信号値０に恒常的に固定されると、出力端子Ｙは常に
信号値０を出力する。また、入力端子Ｂが信号値０に恒
常的に固定される場合にも、出力端子Ｙは常に信号値０
を出力する。このため、入力端子Ａの０縮退故障、入力
端子Ｂの０縮退故障、出力端子Ｙの０縮退故障は、いず
れも常に信号値０を次段の論理セルに伝播することにな
る。

【００１２】２入力ＡＮＤにおいては、入力端子Ａの０
縮退故障は出力端子Ｙの０縮退故障と等価であり、また
入力端子Ｂの０縮退故障は出力端子Ｙの０縮退故障と等
価である。このことから２入力ＡＮＤの等価故障につい
て、「出力端子の０縮退故障は、各入力端子の０縮退故
障と等価である」と定義される。この定義は多入力のＡ
ＮＤゲートにも成り立つ。

【００１３】等価故障を圧縮するために代表故障を選択
するが、通常、故障の影響がより少ない故障、すなわち
外部出力により近い故障を選択する。２入力ＡＮＤで
は、出力端子Ｙの０縮退故障を選択する。これにより０
縮退故障の数を３（入力端子Ａの０縮退故障、入力端子
Ｂの０縮退故障、出力端子Ｙの０縮退故障の計３つ）か
ら１（出力端子Ｙの０縮対故障のみ）に圧縮することと
なる。

【００１４】同様にして他の論理ゲート（ＯＲ，ＡＮ
Ｄ，ＮＯＲ等）の代表故障、等価故障を求めることが可
能である。図１４に論理ゲートの種類と等価故障を示
す。

【００１５】図１４に示す等価故障テーブルは論理ゲー
ト（ＡＮＤ，ＯＲ等）にのみ適用可能である。このため
論理セルの等価故障を除去するには、論理セルを論理ゲ
ートモデルで表す必要がある。真理値表モデルは、複数
の論理ゲート(ＡＮＤ，ＯＲ等）の組み合わせからなる
複合論理セルの入力端子と出力端子における信号のみを
示すものであるため、複合論理セルを構成する論理ゲー
ト（ＡＮＤ，ＯＲ等）の接続関係は考慮されず、等価故
障の故障圧縮を行うことができない。動作モデルも、同
様に故障圧縮を行うことができない。真理値表モデルの
複合論理セルは、入力端子と出力端子の情報のみを対象
とするため、複合論理セルを構成する論理ゲート(ＡＮ
Ｄ，ＯＲ等）の故障圧縮処理は使わない（入力端子と出
力端子の情報のみで表される）。

【００１６】複合論理セルは、人手設計での利用が難し
かったが論理合成ツールを用いた設計が行われるように
なり、多用されるようになった。複合論理セルを用いた
回路は、基本セルを組み合わせた回路に比べて、回路の
動作速度向上と回路サイズ削減に効果がある。さらに複
合論理セルの機能を真理値表モデルで表現することで、
高速に論理シミュレーションを行うことができる。しか
し真理値表モデルは、等価故障の故障圧縮を行うことが
できないため論理回路の故障シミュレーションの効率が
低下する。

【００１７】特開平２−２１９１３５号公報（発明者
下田玲裕、村岡道明）の故障シュミレーション方式は、
この課題を解決するものである。故障シミュレーション
対象の論理回路から組み合わせ回路で構成される部分を
部分回路として抽出し、この部分回路の入力の信号値を
不定値Ｘに初期化した後、論理値０と論理値１をそれぞ
れ入力として与え、論理シミュレーションを行い等価故
障を求めている。等価故障テーブルを使用しない代わり
に、論理シミュレーションを行うことで全ての等価故障
を圧縮できる。

【００１８】特開平３−１１８４８８号公報（発明者
永井正彦、渡井啓夫）の故障シミュレーション方式は、
対象となる論理回路を、予め定められた論理ゲートの基
本形式に一致するように論理変形を行うものである。ハ
ードウエアシミュレータを前提にしており、これで表現
できる論理ゲートに論理変形するものである。論理変形
のやり方次第では等価故障を圧縮できる可能性がある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】従来の故障シミュレー
ション方式では、真理値表モデルで表現された論理セル
の故障圧縮を行うことができない。論理合成によって生
成された大規模な回路では、真理値表モデルで表現され
る複合論理セルが多用されているため故障圧縮がほとん
ど行われていない。このため論理回路の故障シミュレー
ションの効率が低下するという課題がある。

【００２０】また、特開平２−２１９１３５号公報に記
載の故障シミュレーション方式は、等価故障を求めるた
めに部分回路の抽出と、論理シミュレーションの実行が
必要になるという課題がある。

【００２１】更に、特開平３−１１８４８８号公報に記
載の故障シミュレーション方式は、対象となる論理回路
を、予め定められた論理ゲートの基本形式に一致するよ
うに論理変形を行うものである。しかし、この論理変形
で故障数が減ることはない。例えば、本発明の実施形態
としてあげている入力数２で出力数２の論理ゲートＡ
を、同じ機能を持つ入力数３で出力数３の論理ゲートＢ
に置き換えることを考える。論理ゲートは１つのファン
アウトしか持てないという制限があるとすると、２つの
ファンアウト先を持つ論理ゲートＡの１本の出力端子は
論理ゲートＢの２本の出力端子で実現される。この場
合、論理ゲートＡの出力端子の単一縮退故障モデルと等
価な故障を実現するには、配線のブリッジ故障モデルを
仮定し論理ゲートＢの２本の出力端子同士を短絡故障さ
せる必要がある。これを避けるため、この手法では、故
障毎に論理変形後の論理回路をさらに変更する。例え
ば、論理ゲートＢの２本の出力端子の０縮退故障は、こ
の出力端子に接続する信号線を、出力が常に０である固
定論理ゲートの出力端子に繋ぎ変えることで実現する。
仮定する故障毎に故障シュミレーション用の論理回路を
新たに作成するため、論理変形後に等価故障を認識し、
故障圧縮を行うことはできない。もし論理変形前に故障
圧縮処理を行うのであれば、従来手法と同じ上記課題が
残る。図１４に示される論理ゲートモデルのみ故障圧縮
処理が可能であり、入力端子と出力端子の信号のみを示
す論理セルモデルに故障圧縮処理は行えない。

【００２２】いずれの従来手法も包含故障関係にある多
くの故障が削減されずに残るという課題がある。複合論
理セルの場合、論理機能が複雑なため故障圧縮できる等
価故障の数はそれほど多くなく、包含故障関係を持つも
のが多い。等価故障の場合は故障シミュレーション全期
間を通して等価であるため、前処理として故障を圧縮す
ることはできるが、包含故障の場合は故障シミュレーシ
ョン本体の変更が必要になる。このため包含故障の圧縮
は行われていない。

【００２３】そこで、本発明は、この様な従来の課題に
鑑みてなされたものであり、シミュレーションの対象と
なる故障をより多く削減し、故障シミュレーションを高
速に行うことが可能な論理回路の故障シミュレーション
方法及び装置を提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の故障シミュレーション方法は、論理回路の
正常動作および故障動作のシミュレーションを行う論理
回路の故障シミュレーション方法であって、故障生成時
には故障生成に適した論理セルモデルを選択して用い、
故障シュミレーション実行時には論理機能を記述するの
に適した論理セルモデルを選択して用いている。

【００２５】一実施形態では、該論理回路を構成するセ
ルを故障生成に適した論理セルモデルで表現し、該論理
セルモデルで表現されるセルに対して故障を発生させ、
該発生する故障から等価故障と包含故障のいずれか一方
の故障若しくは両方の故障を圧縮して代表故障を選択し
ている。

【００２６】一実施形態では、該論理セルモデルとし
て、故障生成時に基本的な論理ゲートのネットリストで
論理機能を表現する論理ゲートモデルを用いている。

【００２７】一実施形態では、該論理セルモデルとし
て、故障シミュレーション実行時に真理値表で論理機能
を表現する真理値表モデルを用いている。

【００２８】また、本発明の故障シュミレーション装置
は、故障生成時には故障生成に適した論理セルモデルを
選択し、故障シュミレーション実行時には論理機能を記
述するのに適した論理セルモデルを選択する選択部と、
該故障シュミレーション実行時の該論理セルモデルで構
成される回路に対して代表故障を挿入し、代表故障の属
性として故障圧縮された等価故障や包含故障の情報を持
ち、イベントのスケジュールを行うスケジュール部と、
信号値を更新する更新部と、論理ゲートの評価を行う評
価部と、故障を伝播させる故障伝播部と、観測点におい
て故障が検出されるか否かを判定する故障検出部と、シ
ュミレーション結果を出力する出力部を有している。

【００２９】また、本発明の故障シミュレーション方法
は、論理回路を構成するセルの出力端子毎に故障検出判
定フラグを設定し、故障シミュレーションを実行するこ
とで代表故障が代表する包含故障が検出された時の故障
検出判定フラグと代表故障が代表する包含故障の故障コ
ードにより新たに故障検出判定フラグを生成し、新たに
生成された故障検出判定フラグと全ての包含故障を検出
する組み合わせを示す検出故障コードにより代表故障が
代表する全ての包含故障が検出されているか否かを判定
している。

【００３０】以下作用について説明する。

【００３１】故障生成時にはＡＮＤゲート、ＯＲゲー
ト、ＮＡＮＤゲート、ＮＯＲゲートなどの基本的な論理
ゲートだけで構成される論理セルのライブラリを用いる
ことにより、全ての等価故障を検出し、故障シミュレー
ションの対象故障を削減できる。また、今まで見過ごさ
れていた包含故障を検出することにより、対象故障をさ
らに削減できる。一方、故障シミュレーション処理は、
論理シミュレーションに適した真理値表などでモデル化
された論理セルのライブラリを用いることにより、論理
ゲートの評価を高速に行うことができる。すなわち対象
故障の削減と、論理ゲート評価の高速化により、故障シ
ミュレーション時間を短縮することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。

【００３３】図１は、本発明の故障シミュレーション装
置の一実施形態を示すブロック図である。故障シミュレ
ーション装置１０は、シミュレーションの対象となる論
理回路の回路接続情報、論理セルモデル、単一縮退故障
モデル、シミュレーションの対象となる論理回路に入力
されるテストパターン、及びユーザデータを入力する入
力装置１と、故障検出率等の情報を出力する出力装置２
と、情報を記憶する記億装置３と、故障の影響をシミュ
レートする演算装置４とを含む。

【００３４】図１の演算装置４は、入力処理部４１と、
故障生成部４２と、故障シミュレーション実行部４３
と、出力処理部４４とを備えている。

【００３５】図２に示す様に、入力処理部４１は、入力
装置１から提供される回路接続情報及び故障モデルを故
障生成部４２及び故障シミュレーション実行部４３に与
える。また、入力処理部４１は、テストパターンを故障
シミュレーション実行部４３に与える。更に、入力処理
部４１は論理セルモデル選択部４１１を含み、論理セル
モデル選択部４１１は、故障生成用の論理セルモデルを
故障生成部４２に与え、故障シミュレーション用の論理
セルモデルを故障シミュレーション実行部４３に選択し
与える。

【００３６】図３に示す様に、故障生成部４２は、故障
発生部４２１と、故障圧縮部４２２と、故障選出部４２
３と、故障挿入部４２４とを備えている。入力装置１に
より故障生成用の論理セルモデルを選択し、この論理セ
ルモデルを回路接続情報及び故障モデルと共に故障発生
部４２１に供給する。故障発生部４２１は、全信号線に
０縮退故障と１縮退故障を仮定し故障を発生させる。故
障圧縮部４２２により等価故障を圧縮し、故障選出部４
２３により指定された数の代表故障をランダムに選択
し、故障挿入部４２４により故障シミュレーション用の
論理回路に故障を挿入する。

【００３７】図４に示す様に、故障シミュレーション実
行部４３は、イベントスケジュール部４３１と、論理ゲ
ート更新部４３２と、論理ゲート評価部４３３と、故障
伝搬部４３４と、故障検出部４３５とを備えている。

【００３８】次に、本実施形態の故障シミュレーション
装置１の概要を述べる。

【００３９】演算装置４は、故障生成部４２と故障シミ
ュレーション実行部４３を主な構成要素とする。故障生
成部４２及び故障シミュレーション実行部４３は、共に
論理シミュレーションと同じ論理セルモデルを用いる。
図２に示す入力処理部４１に論理セルモデル選択部４１
１を含むことによって、処理毎に適切な論理セルモデル
を選択することが可能になる。

【００４０】故障生成部４２で用いるライブラリは、入
力装置１から入力される論理セルモデル及び単一縮退故
障モデルを含む。この専用ライブラリは、図１１（ａ）
のネットリストで示される論理ゲート（ＡＮＤ，ＯＲ
等）で構成される論理セルの集まりである。なお、故障
生成用の論理セルモデルを選択できるならば、１つの論
理セルに対して複数のモデル（論理ゲートモデル、動作
モデル、真理値表モデル）を持つ共通ライブラリでもよ
い。

【００４１】故障生成処理に論理ゲートでモデル化され
た論理セルモデルを用いることで、全ての等価故障のう
ち代表故障として選択したもの以外の故障を削減するこ
とが可能になる。

【００４２】また、故障生成専用のライブラリを用いる
ことで、故障生成時に等価故障のみならず、包含故障を
考慮した代表故障の選出が可能であり、対象故障の削減
が容易になる。

【００４３】故障シミュレーション実行部４３の（機能
評価用の）高論理シミュレーションには、故障生成用の
ライブラリとは別に、処理を高速化するために真理値表
などでモデル化された論理セルモデルのライブラリ（論
理シミュレーション用のライブラリと同じもの）を用い
る。

【００４４】論理シミュレーション用のライブラリにつ
いては高速化のために、論理セルの種類毎に最適なモデ
ルを使い分けることが行われる。論理ゲート（ＡＮＤ，
ＯＲ等）に直接対応可能な論理セルは、論理ゲートモデ
ルで表現する。メモリセルの様に複雑な機能を持つもの
は動作モデルで表現する。複合論理セルやフリップフロ
ップセルのように内部ノードや内部状態を持つものは、
真理値表モデルで表現する。真理値表モデルは、評価す
べきイベント数の削減と機能評価処理の高速化が図れる
ため、論理シミュレーションの高速化に最も効果があ
る。ただし、セルの入力数に比例して必要とするメモリ
量が増大するため、９入力を超える複合論理セルなどは
論理ゲートモデル又は動作モデルで表現する。

【００４５】等価故障の故障圧縮について説明する。等
価故障は、論理セルの入出力端子間と、信号線に繋がる
ファンイン（接続元）セルとファンアウト（接続先）セ
ルの端子間に存在する。

【００４６】図６Ａに示す論理セルの等価故障圧縮で
は、２入力ＡＮＤの入力端子Ａの０縮退故障は出力端子
Ｙの０縮退故障と等価であり、また、入力端子Ｂの０縮
退故障は出力端子Ｙの０縮退故障と等価である。等価故
障を圧縮するために代表故障を選択するが、通常、故障
の影響がより少ない故障、すなわち外部出力により近い
故障を選択する。この場合、出力端子Ｙの０縮退故障を
選択する。これにより０縮退故障の数を３から１に圧縮
することとなる。

【００４７】論理セルの等価故障を除去するには、図１
１に示す複合論理セルをネットリスト形式で論理ゲート
（ＡＮＤ，ＯＲ等）を用いて表す必要がある。図１４に
示す等価故障テーブルは、論理ゲート（ＡＮＤ，ＯＲ
等）にのみ適用可能なためである。これに対して真理値
表モデルは、複合論理セルの入力端子と出力端子におけ
る信号のみを示すものであるため、複合論理セルを構成
する論理ゲートの接続関係は考慮されず、等価故障の故
障圧縮処理に適していない。

【００４８】図７Ａに示す信号線の等価故障圧縮では、
バッファの出力端子と２入力ＡＮＤの一方の入力端子が
接続され１対１と対応しているため、バッファの出力端
子故障と２入力ＡＮＤの一方の入力端子故障は等価であ
る。等価故障圧縮によりバッファの出力端子故障を除去
することができる。しかし、図７Ｃに示す例では、バッ
ファの出力端子故障は、次段の２つの２入力ＡＮＤに同
時に影響を与えるため等価故障関係が成立せず、故障を
圧縮できない。

【００４９】図９Ａ、Ｂに示すバッファと複合論理セル
から構成される回路は、複合論理セルの入力端子数３、
複合論理セルの出力端子数１、バッファの入力端子数
１、バッファの出力端子数１で、全ての端子に計６個の
０縮退故障を有している。該回路に対して等価故障を考
える場合、バッファの故障は等価であり、さらに、複合
論理セルの出力端子とバッファの入力端子は１対１対応
しているため等価である。このことから、該回路の故障
数は６から４に削減することが可能になる。

【００５０】次に、包含故障について説明する。図１０
は、２入力ＡＮＤの１縮退故障の包含関係をカルノー図
で示す。

【００５１】２入力ＡＮＤの１縮退故障には、入力端子
Ａが信号値１に恒常的に固定される故障（入力端子Ａの
１縮退故障）、入力端子Ｂが信号値１に恒常的に固定さ
れる故障（入力端子Ｂの１縮退故障）、出力端子Ｙが信
号値１に恒常的に固定される故障（出力端子Ｙの１縮退
故障）の３種類が存在する。ここで、入力端子Ａが信号
値１に恒常的に固定される場合、入力端子Ａ，Ｂに
（０，０）、（１，０）、（０，１）、（１，１）が伝
播したとしても、２入力ＡＮＤには（１，０）、（１，
０）、（１，１）、（１，１）が入力されることにな
る。このため、本来ならば出力端子Ｙに０，０，０，１
が出力されるべきところが、０，０，１，１を出力する
ことになる。すなわち、入力端子Ａが信号値１に恒常的
に固定される場合は、入力端子Ａ，Ｂに（０，１）が伝
播したときに１縮退故障が発生していることがわかる。
入力端子Ｂが信号値１に恒常的に固定される場合は、入
力端子Ａ，Ｂに（０，０）、（１，０）、（０，１）、
（１，１）が伝播したとしても、２入力ＡＮＤには
（０，１）、（１，１）、（０，１）、（１，１）が入
力されることになる。このため、本来ならば出力端子Ｙ
に０，０，０，１が出力されるべきところが、０，１，
０，１を出力することになる。すなわち、入力端子Ｂが
信号値１に恒常的に固定される場合は、入力端子Ａ，Ｂ
に（１，０）が伝播したときに１縮退故障が発生してい
ることがわかる。同様に、出力端子Ｙが信号値１に恒常
的に固定される場合は、入力端子Ａ，Ｂに（０，０）、
（１，０）、（０，１）が伝播したときに１縮退故障が
発生していることがわかる。

【００５２】ここで、出力端子Ｙの１縮退故障は、入力
端子Ａの１縮退故障、入力端子Ｂの１縮退故障を包含し
ているため、出力端子Ｙの１縮退故障を代表故障として
選択する。このことから２入力ＡＮＤの包含故障は、
「出力端子の１縮退故障は、各入力端子の１縮退故障を
包含する」と定義される。この定義は多入力のＡＮＤゲ
ートにも成り立つ。

【００５３】同様にして、他の論理ゲート（ＯＲ，ＮＡ
ＮＤ，ＮＯＲ等）の代表故障包含故障を求めることが可
能である。図１４は、論理ゲートの包含故障テーブルを
示している。

【００５４】図６Ｂに示す論理セルの包合故障圧縮で
は、２入力ＡＮＤの出力端子Ｙの１縮退故障は、入力端
子Ａの１縮退故障及び入力端子Ｂの１縮退故障を包含し
ているため、出力端子Ｙの１縮退故障を選択する。これ
により１縮退故障の数を３から１に圧縮することとな
る。

【００５５】信号線の包含故障関係は、再収れんがない
場合にのみ成り立つ。再収れんがない図７Ｂの例では、
バッファに接続する２入力ＡＮＤの入力端子故障が検出
されれば、バッファの出力端子故障も検出される。バッ
ファの出力端子故障は包含されるため故障圧縮が可能で
ある。

【００５６】再収れんがある図７Ｃの例では、回路に０
を入力する場合、例Ｃ−１に示す様に、２入力ＡＮＤの
一方の入力端子に接続される信号線で１縮退故障を発生
していると、２入力ＡＮＤの出力は信号値１を出力す
る。また、例Ｃ−２に示す様に、バッファの出力端子に
接続される信号線で１縮退故障を発生していると、信号
線の該１縮退故障の影響が２入力ＡＮＤの両方の入力端
子に伝播するため、２入力ＡＮＤの出力は信号値０を出
力する。このとき、故障を検出することは出来ないた
め、同一信号線に発生する２入力ＡＮＤの一方の入力端
子の１縮退故障と、バッファの出力の１縮退故障に対し
て、図１４の等価故障テーブルと図１５の包含故障テー
ブルに示された故障圧縮のいずれも適用することが不可
能である。このため、信号線の故障圧縮は、再収れんが
ある場合は対象外とする。

【００５７】図８は、複合論理セルの論理セルを構成す
る論理ゲートと論理ゲートを接続する信号線の両方の故
障に対して等価故障と包含故障を圧縮した例を示す。１
種類の等価故障関係と５種類の包含故障関係があり、２
つの代表故障が選択される。

【００５８】図８に示す複合論理セルにおいて、ＡＮＤ
論理ゲートの出力信号線とＯＲ論理ゲートの一方の入力
信号線は等価であり、複合論理セルの入力信号線ＣとＯ
Ｒ論理ゲートの他方の入力信号線は等価である。ＡＮＤ
論理ゲートの等価故障は、出力信号線が０縮退故障であ
って等価であることから、ＯＲ論理ゲートの一方の入力
信号線が信号値０となる。また、ＡＮＤ論理ゲートの包
含故障は、出力信号線が１縮退故障であって包含するこ
とから、ＯＲ論理ゲートの入力信号線の故障が１縮退故
障となる。ここで、ＯＲ論理ゲートの出力信号線の１縮
退故障は、ＯＲ論理ゲートの各入力信号線の１縮退故障
と等価であることから、ＯＲ論理ゲートの他方の入力信
号線が１縮退故障の場合、すなわち複合論理セルの入力
信号線Ｃが１縮退故障、ＯＲ論理ゲートの一方の入力信
号線が１縮退故障（Ｙｓａ１＝｛Ｃｓａ１｝）の場合
と、複合論理セルの入力信号線Ａ，Ｂの１縮退故障（Ｙ
ｓａ１⊃｛Ａｓａ１，Ｂｓａ１｝）を包含する場合の２
つの条件が存在する。同様に、ＯＲ論理ゲートの出力信
号線の０縮退故障は、ＯＲ論理ゲートの各入力信号線の
０縮退故障を包含する場合であることから、複合論理セ
ルの入力信号線Ａ，Ｂ，Ｃの０縮退故障（Ｙｓａ１⊃
｛Ａｓａ１，Ｂｓａ１，Ｃｓａ１｝）を包含することと
なる。

【００５９】この様に図８に示す複合論理セルにおいて
は、計４個の故障（複合論理セルの入力端子数３、複合
論理セルの出力端子数１）を１種類の包含故障に圧縮す
ることが可能である。

【００６０】図９に示す様に、複合論理セルとバッファ
セルとから構成される回路の包含故障は、バッファセル
の故障が等価であり、更に複合論理セルの出力端子とバ
ッファセルの入力端子が１対１と対応しているために等
価であることから、複合論理セルの出力信号線の０縮退
故障を代表故障とする。このことから、該回路の故障数
は６から１に圧縮することが可能になる。

【００６１】次に、本実施形態の故障シミュレーション
装置による故障生成処理の概要を述べる。

【００６２】まず、故障発生部４２１は、論理回路の全
ての信号線に０縮退故障と１縮退故障を仮定する（ステ
ップ１０１）。次に、故障圧縮部４２２は、未処理の１
つの論理セルを選択し（ステップ１０２）、更に未処理
の１つの出力信号線を選択する（ステップ１０３）。

【００６３】次に、故障圧縮部４２２は、内蔵の図１４
の等価故障テーブルを参照し、ステップ１０２において
選択した論理セルを構成する論理ゲートに基いて、入力
信号線の故障と等価な出力信号線の故障を認識する（ス
テップ１０４）。

【００６４】また、故障圧縮部４２２は、入力装置１を
通じて入力したユーザデータによって包含故障を圧縮す
ることを指示されているか否かを判定する（ステップ１
０５）。包含故障を圧縮することを指示されていなけれ
ば（ステップ１０５，Ｎｏ）、ステップ１０７に移る。
また、包含故障を圧縮することを指示されていれば（ス
テップ１０５，Ｙｅｓ）、故障圧縮部４２２は、内蔵の
図１５の包含故障テーブルを参照し、ステップ１０２に
おいて選択した論理セルを構成する論理ゲートに基い
て、入力信号線の故障を包含する出力信号線の故障を認
識する（ステップ１０６）。

【００６５】この後、故障圧縮部４２２は、ステップ１
０４において求めた入力信号線の故障と等価な出力信号
線の故障、又はステップ１０６において求めた入力信号
線の故障を包含する出力信号線の故障を代表故障とする
（ステップ１０７）。

【００６６】次に、故障圧縮部４２２は、ステップ１０
３において選択した出力信号線のファンアウト先が１つ
であるか否かを判断する（ステップ１０８）。出力信号
線のファンアウト先が１つであれば（ステップ１０８，
Ｙｅｓ）、故障圧縮部４２２は、入力装置１を通じて入
力したユーザデータによって包含故障を圧縮することを
指示されているか否かを判定する（ステップ１０９）。
包含故障を圧縮することを指示されていなければ（ステ
ップ１０９，Ｎｏ）、論理セルの出力信号線の故障と等
価なファンアウト先の入力信号線の故障を代表故障とす
る（ステップ１１０）。また、包含故障を圧縮すること
を指示されていれば（ステップ１０９，Ｙｅｓ）、故障
圧縮部４２２は、ファンアウト先の論理セルの入力信号
線の故障と等価なセルの出力信号線の故障を代表故障と
する（ステップ１１１）。

【００６７】更に、出力信号線のファンアウト先が１つ
でなければ（ステップ１０８，Ｎｏ）、故障圧縮部４２
２は、入力装置１を通じて入力したユーザデータによっ
て包含故障を圧縮することを指示されているか否かを判
定し（ステップ１１２）、再収れんがあるか否かを判定
する（ステップ１１３）。包含故障を圧縮することを指
示されておらず（ステップ１１２，Ｎｏ）、又は再収れ
んがあれば（ステップ１１３，Ｎｏ）、ステップ１１５
に移る。また、包含故障を圧縮することを指示され（ス
テップ１１２，Ｙｅｓ）、かつ再収れんがなければ（ス
テップ１１３，Ｙｅｓ）、故障圧縮部４２２は、ファン
アウト元の論理セルの出力信号線の故障を包含するファ
ンアウト先の論理セルの入力信号線の故障を代表故障と
する（ステップ１１４）。

【００６８】次に、故障圧縮部４２２は、未処理の論理
セルが残っているか（ステップ１１５）、未処理の出力
信号線が残っているか（ステップ１１６）を判定し、残
っていれば、ステップ１０２又はステップ１０３に戻
り、残っていなければ、複数の等価故障群のうちからそ
れぞれの代表故障を１つずつ選択する（ステップ１１
７）。ここで、等価故障群は、入出力が相互に関係する
複数の代表故障からなる群である。

【００６９】ステップ１０７において各代表故障が選択
されると、故障選出部４２３は、入力装置１を通じて入
力したユーザデータによって指定された数の代表故障を
該選択された代表故障から選択する（ステップ１１
８）。そして、故障挿入部４２４は、ステップ１１８に
おいて選択された代表故障をシミュレーションの対象と
なる論理回路に挿入する（ステップ１１９）。

【００７０】こうして求められた代表故障を含む論理回
路にテストパターンを入力したときの出力、及び正常な
論理回路にテストパターンを入力したときの出力を求
め、これらの出力を比較して、故障の検出状態を調べ
る。

【００７１】次に、図４を参照してコンカレント故障シ
ミュレーションによる実行部４３の処理の概要を示す。

【００７２】イベントが発生すると、信号値更新部４３
２によって信号値を更新し、論理素子評価部４３３によ
って論理ゲートの評価を行う。評価の結果、値が変わる
ならば、イベントスケジュール部４３１は、これが起き
る時刻にイベントをスケジュールする。１つの正常回路
と対象とする故障回路すべてに対してイベントがなくな
るまでこの処理を繰り返す。

【００７３】図１２（ｂ）に示す複合論理セルＡＯ２１
(図８参照）について、故障の影響が観測される信号の
組み合わせを下線で示す。故障回路の評価の結果が正常
回路の信号値と異なる場合、故障伝播部４３４によって
その故障の影響を次段へ伝播する。故障検出部４３５に
よって故障の影響が観測されれば、故障回路毎に故障の
影響を伝播し、観測点で正常回路との信号値の違いが検
出されるか否かを調査する。

【００７４】例えば、違いが観測されれば、等価故障の
場合、その代表故障が代表している全ての故障を検出済
みの故障として結果を出力し、対象故障から外しても良
い。

【００７５】しかしながら、包含故障の場合、その代表
故障が代表している全ての故障が検出された場合のみ対
象故障から除外可能である。このため包含故障に対応し
た故障シミュレーションのアルゴリズムを新たに作成す
る必要がある。

【００７６】これを解決するために本実施形態において
は、故障コードを導入する。最も広く利用されている高
速な故障シミュレーションアルゴリズムであるコンカレ
ント法は、故障認識子を用いて故障の伝播と検出を行っ
ている。故障認識子に加えて故障コードを取り入れるこ
とで、大幅な修正なしに包含故障を扱うことができる。
なお、正常回路と故障回路の包含故障関係を、故障回路
同士の包含故障関係に変更し、その故障コードを定義す
れば、ディファレンシャル故障アルゴリズムにも適用可
能である。

【００７７】コンカレント法による故障コードを用いた
本実施形態においては、まず代表故障が代表するすべて
の故障が検出される組み合わせを検出故障コードとして
定義する。また、故障検出判定フラグを回路中のセルの
出力端子毎に持つ。このフラグの初期値を０にし、信号
値更新部４３２及び論理素子評価部４３３によって入力
パターンを与えシミュレーションを行う。故障により正
常回路と異なる信号変化が生じる場合、故障伝播部４３
４は、故障の影響としてコンカレント法で伝播される観
測点(論理ゲート）の故障信号値（若しくは０の縮退故
障）と観測点（論理ゲート）の故障認識子と共に故障コ
ードを伝播する。故障検出部４３５は、回路の観測点
で、この故障の影響が検出された（正常回路の信号値と
異なる）ならば、伝播された故障コードと、この代表故
障の故障検出判定フラグとの論理和をとり、この結果を
新たな故障検出判定フラグとする。

【００７８】次に、故障検出部４３５は、故障検出判定
フラグと検出故障コードの論理積をとり、この結果がこ
の故障の検出故障コードと等しいならば、代表する全て
の故障が検出されたため、この代表故障を故障シミュレ
ーションの対象から除外する。等しくないならばシミュ
レーションを続行する。

【００７９】この様に故障コードを用いることで、代表
故障が代表する全ての故障が検出されるか否かを判定し
てシミュレーションを行うことができる。

【００８０】図８に示す複合論理セルＡＯ２１を例にと
り具体的に説明する。端子Ｙの１縮退故障、端子Ａの１
縮退故障、端子Ｂの１縮退故障、端子Ｃの１縮退故障
を、それぞれＡｓａ１，Ｂｓａ１，Ｃｓａ１，Ｙｓａ１
で表す。故障圧縮処理によりＹｓａ１は、Ｙｓａ１自身
とＡｓａ１，Ｂｓａ１，Ｃｓａ１を代表する。コード０
ｘ５５（０１０１０１０１）は代表故障Ｙｓａ１が代表
する全ての故障が検出される組み合わせとなる。図１３
におけるＡｓａ０，Ａｓａ１，Ｂｓａ０，Ｂｓａ１，Ｃ
ｓａ０，Ｃｓａ１，Ｙｓａ０，Ｙｓａ１はフラグを示し
ている。すなわち１縮退故障若しくは０縮退故障が発生
する場合に、フラグの１を示している。

【００８１】まず、Ｙｓａ１の故障検出コードを０ｘ５
５とし、故障判定フラグを初期値の０にする。複合論理
セルに対し（０，０，０）を入力した場合、本来ならば
０を出力するはずが１を出力し、この時にＣｓａ１，Ｙ
ｓａ１が可観測となる。

【００８２】 code ＝（ Asa0, Asa1, Bsa0, Bsa1, Csa0, Csa1, Ysa0, Ysa1 ） ＝（０， ０， ０， ０， ０， １， ０， １ ） …（１） ＝０ｘ０５ …（２） 上記（１）に示すフラグが立ち、伝播する故障コードは
上記（２）の０ｘ０５となる。次に、故障コードと故障
検出判定フラグの論理和をとることになるが、故障検出
判定フラグは初期値の０であるため、新しい故障検出判
定フラグとして０ｘ０５（０，０，０，０，０，１，
０，１）を設定する。さらに、新しく設定された故障検
出判定フラグ（０ｘ０５）と検出故障コード（０ｘ５
５）の論理積をとることになるが、この場合は故障検出
コードと等しくないために、次の入力を与えシミュレー
ションを続行する。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、故障生成時には故障生
成に適した論理セルモデル（例えば論理ゲートモデル）
を選択して用い、また故障シュミレーション実行時には
論理機能を記述するのに適した論理セルモデル（例えば
真理値表モデル）を選択して用いることによって、故障
圧縮処理の汎用性を向上せしめる効果を有する。また、
対象故障数を減らし、かつ高速に論理ゲート評価を実行
できるため、故障シミュレーションを高速に行うことが
でき、故障シミュレーションの能率を大幅に向上せしめ
る効果を有する。さらに、故障シミュレーションの本体
部分の変更がほとんどないため、従来の故障シミュレー
ションを有効に活用し性能を向上せしめる効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の故障シミュレーション装置の一実施形
態を示すブロック図である。

【図２】図１の装置における入力処理部を示すブロック
図である。

【図３】図１の装置における故障生成部を示すブロック
図である。

【図４】図１の装置における故障シミュレーション実行
部を示すブロック図である。

【図５】図１の装置における故障生成部の処理を示すフ
ローチャートである。

【図６】ＡＮＤ，ＯＲ論理ゲートの等価故障（実線）と
包含故障（破線）の関係を示す図である。

【図７】信号線上の等価故障と非等価故障に対する等価
故障圧縮処理と包含故障圧縮処理を示す図である。

【図８】複合論理セルの等価故障と包含故障の関係を示
す図である。

【図９】等価故障の圧縮と包含故障の圧縮の違いを示す
図である。

【図１０】２入力ＡＮＤ論理ゲートの包含故障とその故
障圧縮を示す図である。

【図１１】複合論理セルの機能を３種類の表現方法で示
す図である。

【図１２】入力値に対する出力値と故障がある場合の出
力値を示す図である。

【図１３】入力値に対する故障の出力値をコード化して
示す図である。

【図１４】論理ゲートの等価故障テーブルを示す図であ
る。

【図１５】論理ゲートの包含故障テーブルを示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 入力装置 ２ 出力装置 ３ 記憶装置 ４ 演算装置 １０ 故障シミュレーション装置 ４１ 入力処理部 ４２ 故障生成部 ４３ 故障シミュレーション実行部 ４４ 出力処理部 ４１１ 論理セルモデル選択部 ４２１ 故障発生部 ４２２ 故障圧縮部 ４２３ 故障選択部 ４２４ 故障挿入部 ４３１ イベントスケジュール部 ４３２ 信号値更新部 ４３３ 論理ゲート評価部 ４３４ 故障伝播部 ４３５ 故障検出部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 論理回路の正常動作および故障動作のシ
   ミュレーションを行う論理回路の故障シミュレーション
   方法において、 故障生成時には故障生成に適した論理セルモデルを選択
   して用い、 故障シュミレーション実行時には論理機能を記述するの
   に適した論理セルモデルを選択して用いることを特徴と
   する論理回路の故障シミュレーション方法。
2. 【請求項２】 該論理回路を構成するセルを故障生成に
   適した論理セルモデルで表現し、該論理セルモデルで表
   現されるセルに対して故障を発生させ、該発生する故障
   から等価故障と包含故障のいずれか一方の故障若しくは
   両方の故障を圧縮して代表故障を選択することを特徴と
   する請求項１に記載の論理回路の故障シミュレーション
   方法。
3. 【請求項３】 該論理セルモデルとして、故障生成時に
   基本的な論理ゲートのネットリストで論理機能を表現す
   る論理ゲートモデルを用いることを特徴とする請求項１
   又は請求項２に記載の論理回路の故障シミュレーション
   方法。
4. 【請求項４】 該論理セルモデルとして、故障シミュレ
   ーション実行時に真理値表で論理機能を表現する真理値
   表モデルを用いることを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載の論理回路の故障シミュレーション方法。
5. 【請求項５】 故障生成時には故障生成に適した論理セ
   ルモデルを選択し、故障シュミレーション実行時には論
   理機能を記述するのに適した論理セルモデルを選択する
   選択部と、 該故障シュミレーション実行時の該論理セルモデルで構
   成される回路に対して代表故障を挿入し、代表故障の属
   性として故障圧縮された等価故障や包含故障の情報を持
   ち、イベントのスケジュールを行うスケジュール部と、 信号値を更新する更新部と、 論理ゲートの評価を行う評価部と、 故障を伝播させる故障伝播部と、 観測点において故障が検出されるか否かを判定する故障
   検出部と、 シュミレーション結果を出力する出力部を有することを
   特徴とする論理回路の故障シュミレーション装置。
6. 【請求項６】 論理回路を構成するセルの出力端子毎に
   故障検出判定フラグを設定し、 故障シミュレーションを実行することで代表故障が代表
   する包含故障が検出された時の故障検出判定フラグと代
   表故障が代表する包含故障の故障コードにより新たに故
   障検出判定フラグを生成し、 新たに生成された故障検出判定フラグと全ての包含故障
   を検出する組み合わせを示す検出故障コードにより代表
   故障が代表する全ての包含故障が検出されているか否か
   を判定することを特徴とする論理回路の故障シミュレー
   ション方法。