JPH05307585A

JPH05307585A - 故障シミュレータ

Info

Publication number: JPH05307585A
Application number: JP11120492A
Authority: JP
Inventors: Takane Hirahara; 貴音平原; Tsuneo Nakada; 恒夫中田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】組み合わせ回路を対象とした故障シミュレーシ
ョン方式に関し、故障シミュレーションアルゴリズムを
回路化して対象回路に組み込み、それを論理シミュレー
ション実行機構上でシミュレーションすることにより、
たいへん高速な故障シミュレーションを実現することを
目的とする。【構成】論理シミュレーション実行機構を擁すると共
に、正常な対象回路、及び故障を挿入した対象回路の論
理シミュレーションを行なう回路シミュレーション部
と、回路シミュレーション部の出力に、故障の影響が発
生したかを検査する出力検査部とを設けることにより構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、組み合わせ回路を対象
とした故障シミュレーション方式に関する。ＶＬＳＩを
製造する場合には、その設計段階において、製品の不良
検査のためにテストパターンを生成する必要がある。故
障シミュレーションは、テストパターン生成で得られた
テストパターンが、どれだけの故障を検出できるかを調
べるために行なうものである。

【０００２】また、故障シミュレーションは、テストパ
ターン生成において、ランダムな入力パターンから検出
しやすい故障を検出するための前処理としても使用され
ることがある。

【０００３】

【従来の技術】従来から使われている故障シミュレーシ
ョンは、汎用計算機のソフトウェアにより実現されてい
る。図１３は、故障シミュレーションについて説明する
図である。故障シミュレーションは、対象回路１０３，
１０４に対してある入力パターン１００，１０１を与え
た時、正常な対象回路１０４の出力結果１０５と、故障
データ１０２が挿入されている対象回路１０３の出力結
果１０６とが同一か、異なるかを検査する。

【０００４】もし、出力結果１０５と、出力結果１０６
とが異なっているならば、その入力パターン１００，１
０１は対象回路１０３，１０４において、その故障を検
出することができたといえる。しかし、出力結果１０５
と、出力結果１０６とが同一であったならば、その入力
パターン１００，１０１は対象回路１０３，１０４にお
いて、その故障を検出することはできないといえる。こ
の故障は、他の入力パターンで検出する必要がある。

【０００５】図１４に、故障シミュレータの構成図を示
す。故障シミュレータ１１０は、対象回路の回路データ
１１１、入力パターン１１２、及び故障データ１１３を
ユーザから受け取る。故障シミュレータ１１０は、その
内部に対象回路の論理シミュレーションを行なう機構を
持ち、正常回路と故障回路の論理シミュレーションを行
なう。

【０００６】また、故障シミュレータ１１０は、その論
理シミュレーションの結果から、故障が検出されたかど
うかを調べる機構や、対象回路に入力を与える機構を持
つ。図１５は、一般的な故障シミュレータが行なう故障
シミュレーションアルゴリズムを説明する流れ図であ
る。図中、英字符Ｓで始まる参照符Ｓ１５０〜Ｓ１５９
は、処理番号を表わすものとし、以下、その処理番号を
対応する説明の後に、括弧付き等で示すこととする。

【０００７】まず、入力パターンリスト１１４に、まだ
シミュレーションをしていない入力パターンが残ってい
るかどうかを調べる。もしなければそこで処理を終了す
る（Ｓ１５０）。次のステップでは、入力パターンを対
象回路に与える（Ｓ１５１）。ここで、対象回路論理シ
ミュレーション１１６は、正常回路の論理シミュレーシ
ョンを行なう（Ｓ１５２）。

【０００８】そして、対象回路論理シミュレーション１
１６は、故障を挿入していない状態での論理シミュレー
ションを行なう。なお、このときの対象回路の出力の論
理値は、正常回路出力１１７として保存しておくことと
する。

【０００９】続いて、故障データリスト１１５にまだ挿
入していない故障が残っているかどうかを調べる。も
し、すべての故障を挿入していたならば、新たな入力パ
ターンを挿入するため、Ｓ１５０の処理に戻る（Ｓ１５
３）。次のステップでは、対象回路に故障を挿入する
（Ｓ１５４）。この故障挿入とは、対象回路の信号線上
において、対象回路の外部からその論理値を書き換える
ことをいう。

【００１０】故障を挿入したならば、論理シミュレーシ
ョンを行なう。ここでは、故障を挿入したことによって
対象回路で発生したイベントを処理する（Ｓ１５５）。
なお、このときの対象回路の出力の論理値は、故障回路
出力１１８として保存しておくこととする。

【００１１】続いて、比較手段１１９を用いて、正常回
路出力１１７と、故障回路出力１１８の論理値を比較
し、故障が検出できたかを調べる（Ｓ１５６）。この比
較結果が異なっている場合には、そのとき対象回路に与
えている入力パターンで、そのとき挿入していた故障を
検出できることになる。

【００１２】検出できることとなった故障は、故障ドロ
ップを行ない、故障データリストから取り除く（Ｓ１５
７）。一度検出できた故障は、別の入力パターンでも検
出できるかを調べる必要がない。そのため、故障データ
のテーブルである未検出故障リストから、検出できるこ
ととなった故障データを削除する。故障ドロップとは、
検出できた故障データを未検出故障リストから削除する
処理をいう。

【００１３】故障ドロップに続くステップでは、最初に
与えた故障データが、全て検出できたかを調べる。未検
出リストに故障データが残っていなくて、故障が全て検
出できていたならば、故障シミュレーションを終了する
（Ｓ１５８）。

【００１４】故障データがまだ残っていたならば、故障
削除を行ない（Ｓ１５９）、Ｓ１５３の処理に戻って、
残りの故障データについてのシミュレーションを行な
う。故障削除とは、Ｓ１５４の故障挿入によって書き換
えられた信号線の論理値を、故障挿入を行なう前の状態
に書き戻すことをいう。すなわち、この処理を行なうこ
とにより、対象回路内の全ての論理値は、正常回路と同
じ状態に戻る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の故
障シミュレータは、ソフトウェアで構成されていたた
め、その処理に膨大な時間を必要としていた。更に、近
年の設計回路の大規模化に伴い、その処理時間は、ます
ます増加する傾向にある。

【００１６】ところで、現在ＣＡＤツールとして一般的
になりつつあるものとして、論理シミュレータ実行機構
というものがある。これは、論理シミュレーションを行
なうハードウェアツールで、現在、専用マシン、ハード
ウェアエミュレータなどが存在している。

【００１７】専用マシンとは、論理シミュレーションを
高速に実行するために最適化されたアーキテクチャを持
つマシンで、それまでソフトウェアで実現されていた論
理シミュレーションの演算を、ハードウェアで並列に実
行するなどの手法を用いて高速化を実現させたものであ
る。

【００１８】また、ハードウェアエミュレータとは、対
象回路をプログラマブルに実現するハードウェアで、対
象回路と同じ回路構造の回路をこの上で構築することに
より、論理シミュレーションを実現するものである。こ
れらの論理シミュレーション実行機構は、ソフトウェア
による論理シミュレーションに比べ、１０００倍から１
００万倍の実行速度を誇る。

【００１９】故障シミュレーションでも、論理シミュレ
ーションのように専用マシンは存在している。しかし、
ハードウェア開発において設計回路が仕様通りに動作す
るかを調べる論理シミュレーションに対し、故障シミュ
レーションは実行頻度が著しく少なく、構成も複雑なた
め、コストが高くなるという問題点がある。

【００２０】本発明は、論理シミュレーション実行機構
を使用して故障シミュレーションを行なおうとするもの
である。すなわち、故障シミュレーションアルゴリズム
を回路化して対象回路に組み込み、それを論理シミュレ
ーション実行機構上でシミュレーションすることによ
り、たいへん高速な故障シミュレーションを実現するこ
とを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
目的は、前記特許請求の範囲に記載した手段にて達成さ
れる。すなわち、本発明は、故障リストに存在する任意
の故障を検出するために作成する多様な入力パターン
が、実際に個々の故障を検出することができるものであ
るかどうかを調べ、その結果得られた入力パターンを用
いて故障シミュレーションを行なうための装置であっ
て、論理シミュレーション実行機構を擁し、正常な対象
回路、及び故障を挿入した対象回路の論理シミュレーシ
ョンを行なう回路シミュレーション部と、回路シミュレ
ーション部の出力に、故障の影響が発生したかを検査す
る出力検査部とを具備する故障シミュレータである。

【００２２】図１は、本発明の原理を説明する図であ
る。図中、回路シミュレーション部３、出力検査部４
は、故障シミュレーション回路、すなわち論理シミュレ
ーション実行機構上で実現し、それ以外はホストで処理
する。

【００２３】

【作用】図１において、入力パターン挿入部１は、入力
パターン７を回路シミュレーション部３に挿入する。故
障データ挿入部２は、故障データ抽出６が故障リスト８
から抽出した故障データを、回路シミュレーション部３
に挿入する。故障ドロップ５は、検出できることとなっ
た故障データを、故障リスト８から取り除く。

【００２４】図２は、本発明の概念を説明する図であ
る。故障シミュレーションを実行する上では、回路デー
タ１０、入力パターン１２、故障データ１１が必要であ
る。ホストマシン１９は、回路変換１３により、それら
のデータを、論理シミュレーション実行機構上で故障シ
ミュレーションを実行する回路のデータ、すなわち故障
シミュレーション回路データ１４に変換する。

【００２５】変換した回路データは、論理シミュレーシ
ョン実行機構２０上で論理シミュレーション１５する。
その論理シミュレーション結果１６は、ホストマシン１
９へ送る。ホストマシン１９では、論理シミュレーショ
ン結果１６を解析し、データ変換１７により、故障シミ
ュレーション結果１８を得る。

【００２６】対象回路を、故障シミュレーション回路の
回路シミュレーション部に変換する概念図を図３に示
す。回路シミュレーション部は、入力パターン、故障デ
ータをその入力としている。回路シミュレーション部で
行なう処理は、対象回路の論理シミュレーション対象回路への故障挿入、削除である。

【００２７】の処理は、論理シミュレーション実行機
構上では、対象回路をそのまま実現させるだけでよい。
しかし、の処理は、対象回路の個々のゲート３３〜３
５の入力線、出力線に対して、故障データ３０〜３２の
挿入、削除が可能な回路に変換する必要がある。図３
（ｂ）に、回路変換後の故障データ３６〜３８及びゲー
ト３９〜４１を示す。

【００２８】図４に、故障データによる対象回路のゲー
ト変換について示す。故障シミュレーションで用いる故
障モデルは、縮退故障モデルが一般的である。縮退故障
モデルというのは、素子の入出力線の論理値が”１”又
は”０”に固定される故障モデルである。

【００２９】図４に示すように、対象回路のＡＮＤゲー
ト４５に対する故障データとして、「ゲート出力にＳ．
Ａ．１」という故障データがあった場合、例えば、変換
によって新たな入力ｆを加えることにより、図（ｂ）中
に示す真理値表を満足するゲート回路４６を得る。

【００３０】図５に、出力検査部の構成例を示す。出力
検査部５０では、故障を挿入しないときの対象回路の出
力の論理値と、対象回路に故障を挿入したときの出力の
論理値とを比較し、その結果から故障の影響が検出でき
たかを調べる。

【００３１】図５において、切り替え部５１では、その
出力を比較部５２に設定するか記憶部５３に設定するか
を、ホストからのセレクト信号によって決定する。記憶
部５２では、比較部５３からの回路出力の論理を、ホス
トからの書き込み信号があったときのみ、保存する。比
較部５３では、記憶部５２で記憶された論理と、切り替
え部５１からの論理とを比較する。

【００３２】検出部５４では、比較部５３による比較結
果から、対象回路の出力ピン全てのうち一つでも故障が
発生しているものがないかを調べ、ホストからの検出同
期クロックが送られてきたタイミングでのみ、その結果
をホストに送る。

【００３３】

【実施例】論理シミュレーション実行機構動作時のホス
トにおける処理の一例を、図６の流れ図に示す。図６に
おいて、まず入力パターンがあるかを調べ、入力パター
ンがなくなった場合には、これを終了条件とする（Ｓ６
０）。入力パターンがある場合には、次のステップで正
常回路シミュレーションを行ない（Ｓ６１）、それか
ら、故障回路シミュレーションを行なう（Ｓ６２）。

【００３４】正常回路シミュレーションでは、対象回路
に入力パターンを与え、正常回路の論理シミュレーショ
ンを行なう。その詳細については、後述する。一方、故
障回路シミュレーションでは、正常回路に故障を与え、
その回路出力が変化したかを調べる。この処理は、保持
している故障データ全てに対して行なうが、その詳細に
ついては後述する。

【００３５】図７に、正常回路シミュレーションの一例
について示す。図７の正常回路シミュレーションにおい
ては、まず入力パターンを与え（Ｓ７０）、続いて論理
シミュレーション実行機構処理でシミュレーションを行
なう（Ｓ７１）。なお、ここで、入力パターンによって
発生したイベントを評価する。

【００３６】次に、出力検査部における切り替え部の回
路出力が、記憶部となるように設定する（Ｓ７２）。す
なわち、対象回路の出力が出力検査部の記憶部に流れる
ようにする。そして、出力検査部の記憶部への書き込み
信号をセットする（Ｓ７３）。ここで、正常回路出力論
理を保存するため、送られてきた出力論理を記憶させる
手続きをする。

【００３７】次のステップは、論理シミュレーション実
行機構処理であり、正常回路出力論理を記憶する（Ｓ７
４）。そして、最後に、出力検査部の記憶部に与えてい
る書き込み信号を解除する（Ｓ７５）。

【００３８】図８及び９において、故障回路シミュレー
ションの一例を示す。図８の故障回路シミュレーション
の例では、まずシミュレーションしていない故障はある
か調べている。すなわち、与えられた入力パターンにお
いて、未検出故障リストにある故障データで、まだ故障
回路シミュレーションを行なっていない故障データがあ
るかを調べている。なければ故障回路シミュレーション
を終了し、別の入力パターンによる正常回路シミュレー
ションを実行する（Ｓ８０）。

【００３９】次に、故障データ抽出を行なう。これは、
未検出故障リストから、まだ故障挿入を行なっていない
故障データを取り出すものである（Ｓ８１）。この次に
は、故障挿入を行なう。これは、未検出リストから取り
出した故障データを、回路シミュレーション部に挿入す
るものである（Ｓ８２）。

【００４０】続いて、論理シミュレーション実行機構を
使用して、回路シミュレーション部によるシミュレーシ
ョンを行なう。ここでは、挿入した故障から、発生した
イベントの評価を行なう（Ｓ８３）。

【００４１】次に、出力検査部で、切り替え部の回路出
力が比較部になるよう設定する（Ｓ８４）。例えば、論
理シミュレーション実行機構へ、出力検査部の切り替え
部の出力が比較部に送られるようなセレクト信号を送
る。出力検査部においては、論理シミュレーション実行
機構を使用して、例えば比較部が、記憶されている正常
回路出力論理と、故障挿入後の回路出力とを比較する
（Ｓ８５）。

【００４２】それから、出力検査部に検出同期クロック
を与える（Ｓ８６）。出力検査部においては論理シミュ
レーション実行機構を使用して、検出部が、比較器から
のデータに従って故障検出信号を出力する（Ｓ８７）。
この故障検出信号は、ホストに送られる。

【００４３】図９は、図８に接続する流れ図である。図
９に示す最初の処理においては、故障が検出されたかを
調べている（Ｓ９０）。そして、論理シミュレーション
実行機構から送られてくる故障検出信号に基づき、故障
が検出されていた場合には、次の故障ドロップ処理を行
なう（Ｓ９１）。この故障ドロップでは、未検出故障リ
ストから、検出された故障を削除する。

【００４４】続いて、全ての故障が検出されたか調べる
（Ｓ９２）。未検出故障リストにおいてまだ検出されて
いない故障があるか調べ、全て検出されていたならば、
故障シミュレーションを終了し、全て検出されていなけ
れば、次の故障削除の処理に進む（Ｓ９３）。ここで
は、対象回路を正常回路故障シミュレーション後と同じ
状態に戻すために、故障を挿入した箇所を、挿入する前
の状態に戻す。

【００４５】図９に示す最後の処理では、回路シミュレ
ーション部によるシミュレーションを行なう（Ｓ９
４）。これは、論理シミュレーション実行機構を使用し
て、故障削除によって発生したイベントを評価するもの
である。

【００４６】以下、対象回路から故障シミュレーション
回路に展開する例について述べる。まず、対象回路の例
を図１０に示す。この対象回路は、入力Ｉ₁ ，Ｉ₂ ，Ｉ
₃ ，Ｉ₄と、出力Ｏ₁ ，Ｏ₂ とを有するものであり、ま
た五つのゲート６０〜６４を具備している。

【００４７】故障データは、「×」で示されている箇所
に対して「Ｓ．Ａ．故障」を与えるものであるとする。
「Ｓ．Ａ．故障」とは、故障を挿入する箇所に対して、
論理を”０”又は”１”に固定する故障モデルである。
「Ｓ．Ａ．１」は、論理が”１”に固定される故障で、
一方の「Ｓ．Ａ．０」は、論理が”０”に固定される故
障である。

【００４８】図１０に示す対象回路に対して、変換され
た後の故障シミュレーション回路の回路シミュレーショ
ン部を、図１１に示す。図１１において、図１０で
「×」により示した箇所には、故障データを挿入するた
めの新たなゲート７５〜８３を設けてある。なお、図１
０のゲート６０〜６４は、図１１のゲート７０〜７４に
それぞれ対応している。

【００４９】ゲート７３の入力、及びゲート７４の入力
に挿入される故障は、それぞれゲート７３の出口、ゲー
ト７４の出力に挿入される故障と同じ入力パターンで検
出できる等価故障である。そのため、この例では、ゲー
ト７３の入力、ゲート７４の入力に挿入される故障デー
タは削除される。この処理は、故障データ生成の段階で
行われている。

【００５０】ところで、「Ｓ．Ａ．１」は、２入力ＯＲ
ゲートに、又「Ｓ．Ａ．０」は、２入力ＡＮＤゲートに
置き換えることができる。従って、それらのゲートの入
力の片方に論理”１”を与えることによって、故障を挿
入することができる。

【００５１】図１２は、出力検査部を実際に論理回路に
変換した例を示すものである。図１２の場合、切り替え
部は、五つのゲート８６〜９０で構成されている。ま
た、記憶部は二つのレジスタ９１，９２で、比較部は二
つのゲート９３，９４で、そして検出部も二つのゲート
９５，９６で構成されている。

【００５２】図１２において、出力検査部は、ホストか
ら検出同期クロック、書き込み信号、セレクト信号を、
また回路シミュレーション部から対象回路出力として、
Ｏ₁，Ｏ₂ を受け取る。切り替え部は、セレクタになっ
ており、セレクト信号から出力先を切り替える。記憶部
は、レジスタで構成され、レジスタのクロック入力を書
き込み信号とする。

【００５３】比較部では、記憶部の論理と回路シミュレ
ーション出力の論理とのＮＡＮＤをとることによって、
二つの論理が一致しているかどうかを調べる。検出部で
は、比較部の結果の論理和を全てとることによって、一
つでも出力論理が一致していない場合を検出する。そし
て、ホストからの検出同期クロックに従って、その検出
結果を故障検出信号としてホストに送る。

【００５４】

【発明の効果】図１０に示した回路例では、対象回路を
故障シミュレーション回路に変換することによって、ゲ
ート数が、５ゲート６０〜６４から２０ゲート７５〜８
３，８６〜９６に増加している。すなわち四倍に増える
こととなるが、本発明では、論理シミュレーション実行
機構を使用しているので、本発明による故障シミュレー
ションは、大変高速なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する図である。

【図２】本発明の概念を説明する図である。

【図３】回路変換について説明する図である。

【図４】ゲート変換の概念を説明する図である。

【図５】出力検査部の構成例を示す図である。

【図６】本発明の一実施例を示す流れ図である。

【図７】正常回路シミュレーション方法の一例を示す流
れ図である。

【図８】故障回路シミュレーション方法の一例を示す流
れ図である。

【図９】図８に接続する流れ図である。

【図１０】対象回路例を示す図である。

【図１１】回路シミュレーション部の一例を示す図であ
る。

【図１２】出力検査部の変換例を示す図である。

【図１３】故障シミュレーションについて説明する図で
ある。

【図１４】故障シミュレータの構成を示す図である。

【図１５】故障シミュレーションアルゴリズムを説明す
る流れ図である。

【符号の説明】

１入力パターン挿入部２故障データ挿入部３回路シミュレーション部４，５０出力検査部５故障ドロップ６故障データ抽出７，１２，１００，１０１，１１２入力パターン８故障リスト１０，１１１回路データ１１，３０〜３２，３６〜３８，１０２，１１３故障
データ１３回路変換１４故障シミュレーション回路データ１５論理シミュレーション１６論理シミュレーション結果１７データ変換１８故障シミュレーション結果１９ホストマシン２０論理シミュレーション実行機構３３〜３５，３９〜４１，４５，４６，６０〜６４，７
０〜８３，８６〜９０，９３〜９６ゲート５１切り替え部５２記憶部５３比較部５４検出部９１，９２レジスタ１０３，１０４対象回路１０５，１０６出力結果１１０故障シミュレータ１１４入力パターンリスト１１５故障データリスト１１６対象回路論理シミュレーション１１７正常回路出力１１８故障回路出力１１９比較手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｆ 15/20 Ｄ 7218−5Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】故障リスト（８）に存在する任意の故障を
検出するために作成する多様な入力パターン（７）が、
実際に個々の故障を検出することができるものであるか
どうかを調べ、その結果得られた入力パターンを用いて
故障シミュレーションを行なうための装置であって、論理シミュレーション実行機構を擁し、正常な対象回
路、及び故障を挿入した対象回路の論理シミュレーショ
ンを行なう回路シミュレーション部（３）と、回路シミ
ュレーション部の出力に、故障の影響が発生したかを検
査する出力検査部（４）とを具備することを特徴とする
故障シミュレータ。