JPS6375576A - 集積回路の故障検出装置 - Google Patents

集積回路の故障検出装置

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JPS6375576A
JPS6375576A JP61220666A JP22066686A JPS6375576A JP S6375576 A JPS6375576 A JP S6375576A JP 61220666 A JP61220666 A JP 61220666A JP 22066686 A JP22066686 A JP 22066686A JP S6375576 A JPS6375576 A JP S6375576A
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Shuichi Saruyama
猿山 秀一
Takuji Ogiwara
荻原 拓治
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は集積回路の内部に決定される縮退故障の影響
を外部出力端子に伝搬させる入力パターン系列を集積回
路の外部入力端子に入力して集積回路の故障を検出する
集積回路の故障検出方式に関するものである。
〔従来の技術〕
半導体集積回路(LSI)の高密度化に伴い、LSIの
品質が良品であるかどうかを判定することば増々困難に
なってきている。LSIのテストは、外部入力端子に人
カバターンを与え、外部出力端子に現れるパターンが期
待値と一致するかどうかで判定することで行われる。
LSIの故障のモデルとして、通常、縮退故障が用いら
れる。縮退故障とは、信号線の信号値がある値に固定さ
れてしまう故障のことで、信号値0に固定されてしまう
故障を0縮退故障、信号値1に固定されてしまう故障を
1縮退故障という。
第10図はこのような縮退故障の1例を示す図で、NA
ND回路の信号線Fの信号値が0の信号値に固定された
場合を示している。
LSIのテストとして外部入力端子に与えられる人カバ
ターンは、LSI内部に仮定できる縮退故障をより多く
検出できるものが良く、その品質の尺度として故障検出
率が用いられる。故障検出率とは、LSI内部に仮定で
きる縮退故障の総数に対する外部出端子でその影響を観
測できる(すなわち故障が存在すると出カバターンが期
待値と異なる)縮退故障の数を百分率で表わしたもので
ある。
故障検出率を求めるには、通常、故障シミュレータが使
われる。故障シミュレータとは、故障のない正常回路と
LSI内に仮定できるすべての故障に対する故障回路の
シミュレーションを行い、外部出力端子において正常回
路と異なる信号値となる故障回路の故障を検出できたと
判定していき、すべての人カバターンのシミュレーショ
ンが終了した時にその人カバターンでの故障検出率を求
める。
論理シミュレータは、正常回路のみをシミュレーション
するのに対し、故障シミュレータは正常回路に加えて回
路内に仮定できる故障数分の故障回路をシミュレーショ
ンする必要があり膨大な計算量となる。従って、多数の
故障回路を効率良くシミュレーションする方法が考えら
れており、その代表的なものにパラレル法とコンカレン
ト法がある。これらの故障シミュレータはいずれも故障
回路の外部出力端子の信号値が正常回路の外部出力端子
の信号値と異なる場合、その故障が検出されたと判定す
る故障検出判定手段を備えている。
第11図は従来の故障シミュレータが扱う信号値を示し
た表図である。第12図は第11図で示した信号値の正
常回路と故障回路との組合せを示す表図で、外部出力端
子において第12図中○印で示す正常回路と故障回路と
で信号値の異なる組合せの場合は故障検出判定手段によ
ってその故障が検出可能と判定し、第12図中×印で示
す正常回路と故障回路の信号値が一致する組合せ及びど
ちらかに不定値Xを含む組合せの場合は故障検出可能と
は判定しない。
故障シミュレータは、ANDゲート、ΦRゲート、 N
oTゲート等の基本ゲート以外に記憶素子等の機能素子
を論理回路の構成素子として扱う。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、従来の故障シミュレータでは第13図に示す
ように故障によっである記憶素子にクロックが入らなく
なる故障回路の場合、この記憶素子の出力はシミュレー
ション上では永久に不定値Xのままとなり、どのような
入力パターンに対してもこの故障は検出されなかった。
しかし、このような故障回路が実際に存在した場合、こ
の記憶素子の出力値は信号値0または信号値1のどちら
かになったままであり、故障は検出可能であり、従って
シミュレーション上での記憶素子のモデルが実際の回路
を適切に表現しておらず、上記のような故障を検出でき
ると判定できないという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、記憶素子へのクロックが入らなくなる故障で
あっても、その故障の影響が外部出力端子で検出される
故障検出方式を得ることを目的としている。
〔問題点を解決するだめの手段〕
このためこの発明は、故障の影響によって出力値が決定
できない各記憶素子の出力値に各々0または1を表わす
固有初期値割当手段4と、固有初期値割当手段4によっ
て割り当てた固有初期値と集積回路が正常であるとした
時の出力値Oとの組合せ及び上記固有初期値と集積回路
が正常であるとした時の出力値1との組合せが外部出力
端子で検出できたと判定する故障検出判定手段6とを備
え、外部出力端子で観測された上記2つの組合せのうち
いずれかを故障の影響として捉えて集積回路の故障を検
出することを特徴とするものである。
〔作用〕
この発明においては故障の影響によって出力信号値を決
定できない各記憶素子の出力の故障信号値にそれぞれ固
有初期値を割り当て、正常信号値0と固有初期値、及び
正常信号値1と固有初期値の両者の組合せが外部出力端
子まで伝搬した場合にその故障は検出されたと判定する
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図は本発明の故障検出方式の一例を示す構成図で、図に
おいて、1は正常回路及びすべての故障回路に対し論理
回路を構成するすべての素子の信号線の信号値を不定値
Xに初期設定する初期値設定手段、2はすべての故障回
路に対して故障により値の定まる信号線の信号値を定め
ていく故障回路含意操作手段、3はすべての故障回路に
対して故障によりクロックが入らなくなる記憶素子を検
出する故障記憶素子検出手段、4は各故障回路に対して
故障記憶素子検出手段3によって検出された記憶素子i
の故障信号値に固有初期値Xiを割り当る固有初期値割
当手段、5は正常回路及びすべての故障回路のシミュレ
ーションを行う故障シミュレーション手段、6はすべて
の故障回路に対し外部出力端子の信号値が正常回路の信
号値と異なるかどうかを比較し正常回路の信号値と異な
る故障回路を故障検出可能と判定する故障検出判定手段
、7は故障検出判定手段6で検出可能となった故障数の
全故障数に対する割合を故障検出率として算出する故障
検出率算出手段である。
次に本発明の動作を第2図に従って説明する。
第2図は本発明略こよる論理回路の故障検出方式の流れ
を示したものである。第2図において、初期値設定手段
1は正常回路及びすべての故障回路におけるすべての内
部信号値及び外部入力端子。
外部出力端子の信号値を不定値Xに初期設定し、またす
べての故障に未検出の印を付ける(ステップFl)。故
障回路含意操作手段2はすべての故障回路において故障
により信号値の定まる信号線の信号値を決定していく 
(ステップF2)。故障記憶素子検出手段3はすべての
故障回路において故障によりクロック入力端子にクロッ
クが入らず出力信号値を決定できなくなった記憶素子が
あるかどうかを判断し、あるならステップF4へ、ない
ならステップF5へ行く (ステップF3)。
固有初期値割当手段4は各故障回路において出力信号値
を決定できなくなった記憶素子iの出力故障信号値に固
有初期値Xiを割り当てる(ステップF4)。故障シミ
ュレーション手段5は1人カバターンについて正常回路
及びすべての故障回路のシミュレーションを行う (ス
テップF5)。故障検出判定手段6は外部出力端子にお
ける正常回路の信号値と各故障回路の信号値とを比較し
、信号値の異なる故障回路の故障に検出可能の印を付け
る(ステップF6)。まだ入力パターンがある場合はス
テップF5へ、もう入力パターンがない場合はステップ
F8へ行((ステップF7)。故障検出率算出手段7は
故障総数に対するステップF6で検出可能の印を付けら
れた故障数の割合を百分率で表わす故障検出率を算出す
る(ステップF8)。
第3図はこの発明を適用した論理回路の故障検出方式に
おいて扱う信号値を示している。Xi及びXiは本発明
において新たに導入された信号値であり、故障によって
出力信号値を決定できない一8= 記憶素子iの固有初期値を表わす。このXi及びXi 
は故障回路にしか現れない信号値であり、不定値の一種
ではあるが、この発明においてはその記憶素子iに固有
の信号値であるので信号値0及び1に準じた扱いをする
第4図は第3図の信号値を扱う場合の2人力ANDゲー
トの真理値表を表わす表口、第5図は2人力5Rゲート
の真理値表を表わす表口、第6図はNOTゲートの真理
値表を表わす表口、第7図は記憶素子であるDラッチの
真理値表を表わす表口である。これらの真理値表は第2
図ステップF2の故障回路の含意操作及びステップF5
の正常回路及び故障回路のシミュレーションに適用され
る。
第8図は第2図ステップF6において、正常回路の外部
出力端子における信号値と各故障回路の外部出力端子に
おける信号値を比較し、その故障を検出可能と判定する
かどうかの判定基準を示す表口であり、正常回路で信号
値1.故障回路で信号値0のような正常回路と故障回路
で信号値が異なる第8図中O印で示した組合せの場合は
、その時点でその故障は検出可能と判定される。また、
正常回路の信号値と故障回路の信号値が同じであるかま
たは正常回路と故障回路の信号値のどちらかが不定値X
である第8図中X印で示した組合せの場合は、その故障
は検出可能とは判定されない。
第8図中Δ印で示した組合せは正常回路の信号値0.1
と故障回路の信号値Xi、Xiの組合せであり、これら
はそのままでは検出可能と判定できない。すなわち、0
/Xi(正常回路/故障回路)と1/Xi 、 O/X
iと1/Xi 、 0/Xiと0/Xi、1/Xi と
1/石の4つの組合せのうちいずれかの組合せの両方が
外部出力端子において観測されたときに初めてその故障
は検出可能と判定される。
以上のことを第9図に示す回路例に従って説明する。第
9図(a)は2つの2人力ANDゲートと1つのDラッ
チから成る回路例で、以下、正常回路とANDゲートG
2の出力にO縮退故障のある故障回路について考える。
第9図(b)は5人カバターンを与えた時第2図の各ス
テップの終了時点で回路内の各信号線の信号値と故障検
出の判定の変化を示した左図である。まず、ステップF
1において、回路内のすべての信号線の信号値が不定値
Xに初期化され、また故障には未検出の印か付けられる
。次に、ステップF2では故障に対する含念操作が行わ
れ、ANDゲートG2の出力が故障回路において信号値
0になる。ステップF3においては故障によりクロック
入力端子にクロックが入らなくなる記憶素子Dラッチ1
を検出し、ステップF4においてこのDラッチ1の故障
回路の信号値に固有初期値X+が割り当てられる。入力
パターンは5バタ〜ンあるので、ステップF5〜F6が
5回繰返される。2回目のステップF6において外部出
力端子01で正常回路の信号値0/故障回路の信号値X
rと観測されたが、まだ1/X1または0/X+は観測
されていないので検出可能とは判定できず、0/X1が
観測されたことを記憶しておく。4回目のステップF6
においては外部出力端子01で1/X1が観測され、過
去に0/X1がI I− 観測されているので、この時点で初めてこの故障が検出
可能と判定される。
実際の論理回路において第9図(a)に示ず縮退故障が
存在した場合、Xlは信号値0または1のどちらかであ
り、信号値0であ、った時は4番目のパターンで、信号
値1であった時は2番目のパターンで検出することがで
きる。従来の方法ではこのような故障に対して検出可能
と判定できながったのに対し、本発明による固有初期値
を用いることにより、このような故障に対しても検出可
能と判定できるようになった。
なお、上記実施例では本発明をDラッチに適用した場合
について説明したが、これをDラッチ以外の記憶素子に
も適用できることは明らかである。
また、上記実施例ではソフトウェアによる実施例を示し
たが、この方式をハードウェア装置を用いて実施するこ
とも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明は、故障の影響によって出
力値が決定できない各記憶素子の出力値に各々Oまたは
】を表わす固有初期値を割り当てる固有初期値割当手段
と、固有初期値割当手段によって割り当てた固有初期値
と集積回路が正常であるとした時の出力値0との組合せ
及び上記固有初期値と集積回路が正常であるとした時の
出力値1との組合せが外部出力端子で検出されたことを
判定する故障検出判定手段とを備え、外部出力端子で観
測された上記2つの組合せのうちいずれかを故障の影響
として捉えて集積回路の故障を検出するように構成した
ので、従来よりも高い故障検出率を確保できる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本発
明の動作の流れを示す図1.第3図は本発明において扱
う信号値の左図、第4図は2人力ANDゲートの真理値
表を表わす左図、第5図は2人力ORゲー1−の真理値
表を表わ1)゛左図、2第15図はNOTゲートの真理
値表を表わす左図、第′1図はDラッチの真理値表を表
ね1表1ツ1、第8図は本発明において故障を検出可能
と判定す、bかどうかの判定基準を表わす左図、第9図
は本発明を適用した回路例を示す図、第10図は縮退故
障の例を示した図、第11図は従来の故障シミュレータ
が扱う信号値の左図、第12図は従来方式において故障
を検出可能と判定するかどうかの判定基準を表わす左図
、第13図は従来においてDラソヂの出力が故障により
決定できないことを示すための図である。 1・・・初期値設定手段、2・・・故障回路含意操作手
段、3・・・故障記憶素子検出手段、4・・・固有初期
値割当手段、5・・・故障シミュレーション手段、6・
・・故障検出判定手段、7・・・故障検出率算出手段。 代理人  大  岩  増  雄(ばか2名)第υ図 A”7つ□ 第12図 X、故飾4食出可宵巨と判定1ノJい 第13図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 集積回路の内部に仮定される縮退故障の影響を集積回路
    の外部端子に伝搬させる入力パターン系列を上記集積回
    路の外部入力端子に入力して集積回路の故障を検出する
    集積回路の故障検出方式において、 故障の影響によって出力値が決定できない各記憶素子の
    出力値に各々0または1を表わす固有初期値を割り当て
    る固有初期値割当手段と、固有初期値割当手段によって
    割り当てた固有初期値と集積回路が正常であるとした時
    の出力値0との組合せ及び上記固有初期値と集積回路が
    正常であるとした時の出力値1との組合せが外部出力端
    子で検出されたことを判定する故障検出判定手段とを備
    え、外部出力端子で観測された上記2つの組合せのうち
    いずれかを故障の影響として捉えて集積回路の故障を検
    出することを特徴とする集積回路の故障検出方式。
JP61220666A 1986-09-18 1986-09-18 集積回路の故障検出装置 Expired - Fee Related JPH0752215B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5596586A (en) * 1994-07-14 1997-01-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Failure simulation method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5596586A (en) * 1994-07-14 1997-01-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Failure simulation method

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