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RÉSUMÉ
Le test des circuits intégrés numériques consiste à détecter en production tous les défauts qui peuvent apparaître pendant ou après la fabrication. Pour y parvenir, il faut s’assurer très tôt, dès la phase de conception, que le circuit possède les caractéristiques requises. Cet article définit les critères de testabilité d’un circuit et expose les différentes techniques de conception en vue du test qui sont mises en œuvre dans l’industrie pour atteindre ces critères. Les techniques et les méthodes décrites s’adressent à tous les niveaux hiérarchiques, du bloc élémentaire au système sur puce en trois dimensions, jusqu'au test des systèmes sur carte.
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Lire l’articleABSTRACT
Integrated circuits digital testing consists in detecting all defects that may appear during the manufacturing step or when the chip is embedded in its environment. For that purpose, it is mandatory to check during the design phase if the circuit has the minimal testability features required before being sent to production. This article presents the problematic and the testability concepts. It describes also the main Design For Testability (DFT) techniques used in the semiconductor industry. The described DFT techniques target different levels of the hierarchy, from the basic digital bloc to the 3D System on a Chip (SoC), up to board testing.
Auteur(s)
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Mounir BENABDENBI : Maître de Conférence à l’Institut Polytechnique de Grenoble (Grenoble INP) - Laboratoire des Techniques de l'Informatique et de la Microélectronique pour l'Architecture des systèmes intégrés (TIMA), Grenoble, France
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Régis LEVEUGLE : Professeur à l’Institut Polytechnique de Grenoble (Grenoble INP) - Laboratoire des Techniques de l'Informatique et de la Microélectronique pour l'Architecture des systèmes intégrés (TIMA), Grenoble, France
INTRODUCTION
L’article [E 2 460] intitulé « Test des circuits intégrés numériques – Notions de base et évolutions » introduit les principaux concepts du domaine. Cet article constitue la deuxième partie d'un ensemble consacré aux tests des circuits intégrés numériques, il s’intéresse à la phase de conception du circuit intégré, étape dans laquelle il est désormais primordial de prendre en compte sa testabilité en production. Ainsi, grâce à l’utilisation de ces techniques de conception, si un défaut apparaît à la fabrication, il peut être détecté au moment du test, et le circuit défectueux est alors éliminé ou réparé.
Après avoir défini les critères de testabilité d’un circuit, nous explorons les différentes techniques architecturales pouvant être intégrées pendant la conception, que ce soit pour des blocs numériques simples ou pour des systèmes intégrés complexes. Les principaux standards utilisés dans l’industrie sont brièvement présentés. Pour plus d’information, le lecteur pourra trouver les liens vers les standards cités dans l’annexe bibliographique. Nous introduisons aussi les techniques de base à employer pour réaliser un test en ligne, c’est-à-dire un test qui a lieu pendant l’exécution de l’application. Les logiciels de Conception Assistée par Ordinateur (CAO) prennent en compte la testabilité des circuits, leurs caractéristiques sont détaillées.
Nous verrons que les techniques proposées introduisent un surcoût en termes de surface de silicium et de consommation et entraînent une légère réduction des performances. Cependant, ces techniques et le surcoût induit sont incontournables pour garantir à l’utilisateur un niveau minimal de qualité et de fiabilité. Tout circuit ou tout système intégré produits de nos jours embarque une ou plusieurs des solutions citées dans cet article.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés.
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KEYWORDS
testability | controllability | observability | DFT
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 2002 par Régis LEVEUGLE
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7. Conclusion
Le test (et la conception pour la testabilité) n’est pas une fin en soi, mais une tâche destinée à aider et/ou à améliorer la production. Le test ne facilite pas la conception du circuit, mais au contraire la conception doit simplifier le test en fin de fabrication, en maintenance et pendant les phases opérationnelles. L’augmentation éventuelle du coût de conception du circuit est alors compensée par : une baisse des coûts du test lors de la production de ce même circuit, une baisse des coûts de production des équipements qui l’utilisent, et des gains sur les ventes des circuits futurs grâce à une meilleure qualité, induisant une meilleure image de marque et une plus grande satisfaction du client.
L’augmentation du ratio entre la bande passante interne et la bande passante externe rend de plus en plus difficile (et inefficace) le test d’un circuit par application de vecteurs avec un équipement externe. La tendance est donc une évolution de la répartition entre test externe et test intégré, au profit du test intégré. Les chaînes série (scanpath ou LSSD) ont été un premier pas dans ce sens, suivies par les autotests, en particulier pour les mémoires embarquées. Les autotests pour d’autres types de blocs se sont répandus, poussés en particulier par la réutilisation de blocs complexes (IP). Des blocs intégrés permettant de contrôler le test et de limiter les échanges d’information avec les équipements externes ont vu le jour. L’extension vers le diagnostic et la réparation pour les éléments réguliers, l’autoréparation (BISR) se sont démocratisés. À ceci s’ajoutent les techniques permettant d’assurer un test continu ou périodique en opération (test en ligne), de façon à pouvoir faire face aux fautes transitoires et aux fautes dues au vieillissement.
Nous avons vu que l’évolution continue de la miniaturisation et de la complexité ont amené à une augmentation croissante des difficultés d’accès au test de blocs de plus en plus enfouis. Les techniques de compression/décompression de vecteurs et l’intégration de blocs d’autotest ont permis de contenir l’envolée du temps de test. La création et l’utilisation de standards adaptés à chaque niveau hiérarchique, du bloc de base au système 3D, permettent de fournir la contrôlabilité et l’observabilité nécessaires pour pouvoir détecter les différents défauts potentiels. Cependant...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AZAIS (F.), BERNARD (S.), FLOTTES (M.L.), GIRARD (P.), LANDRAULT (C.), LATORRE (L.), PRAVOSSOUDOVITCH (S.), RENOVELL (M.), ROUZEYRE (B.) - Test de Circuits et de Systèmes Intégrés. - Éditions Hermes Science, ISBN 2-7462-0864-4 (2004).
-
(2) - WANG (L.), WU (C.), WEN (X.) - VLSI test principles and architectures : design for testability. - Elsevier Morgan Kaufman Publishers. ISBN : 978-1-4933-0086-0 (2014).
-
(3) - GOLDSTEIN (L.H.), THIGPEN (E.L.) - SCOAP : Sandia controllability/observability analysis program. - Proceedings of the 17th Design Automation Conference, p. 190-196 (1980).
-
(4) - HORTENSIUS (P.D.), MC LEOD (H.C.) - Parallel random number generation for VLSI systems using cellular automata. - IEEE transactions on Computers, vol. 38, n° 10, p. 1466-1473 (1989).
-
(5) - CHUANWU (Z.), LIBIN (L.) - VLSI characteristic of cellular automata and LFSR. - IEEE International Symposium on Communications and Information Technology, p. 1031-1034, doi :10.1109/ISCIT.2005.1567043...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
-
1 Conférences
-
2 Normes et standards
-
3 Annuaire
- 3.1 Fondeurs : fabricants de circuits intégrés (liste non exhaustive)
- 3.2 Fabricants de testeurs industriels (ATE) (liste non exhaustive)
- 3.3 Outils de CAO pour le test des circuits intégrés (liste non exhaustive)
- 3.4 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
- 3.5 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
De nombreuses revues, colloques et conférences dans le domaine de la conception de circuits proposent des sessions consacrées au test et peuvent être intéressants pour compléter les informations délivrées dans cet article :
-
International test conference (ITC) (États-Unis) ;
-
VLSI test symposium (VTS) (États-Unis) ;
-
European test symposium (ETS) (Europe) ;
-
Design automation and test in Europe (DATE) (Europe).
On peut citer les conférences annuelles suivantes dont les actes sont édités par IEEE Computer society press :
-
IEEE design & test of computers ;
-
IEEE transactions on computers ;
-
IEEE transactions on computer-aided design ;
-
IEEE transactions on very large scale integration (VLSI) systems ;
-
Journal of electronic testing : theory and applications (JETTA).
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