一种改进的SRAM故障内建自检测算法

曾健平　王振宇　袁甲　彭伟　曾云

摘   要：面向March C+算法故障覆盖率的问题，本文提出一种改进的March CS算法来完成存储器SRAM的内建自测试.通过增加原算法元素的读写操作来敏化存储单元的故障，检测原算法不能敏化的静态故障和动态故障，从而提高故障覆盖率.最后，通过对1 024*32位静态随机存储器进行故障仿真验证，以及FPGA对SRAM芯片的应用性测试，March CS算法检测静态故障和动态故障的覆盖率分别达到91.67%和76.93%.

关键词：March CS算法;静态故障; 动态故障; 故障覆盖率;

中图分类号： TN47                                      文献标志码：A

An Improved SRAM Fault Built-in-self-test Algorithm

ZENG Jianping1，WANG Zhenyu1，YUAN Jia2，PENG Wei1，ZENG Yun1

（1.School of Physics and Microelectronics Science，Hunan University，Changsha 410000，China;

2. Institute of Microelectronics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China）

Abstract： This paper proposed an improved March CS algorithm to complete the built-in self-test of SRAM

memory due to the problem of March C + algorithm's fault coverage. The static and dynamic fault of memory cell were sensitized by the original algorithm increasing the read-write operation of the algorithm element， so that the fault coverage was enhanced. Finally， the March CS algorithm achievesd 91.67% and 76.93% coverage of static and dynamic faults respectively through the simulation experiments of the 1 024*32-size fault static Randon-Access memory and the measurement of FPGA to SRAM chips.

Key words： March CS algorithm;static fault;dynamic fault;fault coverage

集成电路的发展一直遵循着摩尔定律，片上系统SoC（System-on-Chip）已经成为了集成电路IC（Integrated Circuit Design）设计的主流之一[1].随着IC设计的发展与更新，集成电路的测试也成为一个备受关注的焦点问题.在如今的存储器测试方法中，内建自测试BIST（Built-in-Self-Test）成为了一种主流测试方法[2-3].存储器内建自测试MBIST不仅能简化测试中的步骤，而且可以缩短测试所需时间，对故障的覆盖比较全面[4].

存储器内建自测试MBIST的研究集中在测试算法中，通过采用一种或多种测试算法对静态随机存储器SRAM进行故障测试.目前比较常用的算法包括：MSCAN算法、棋盘算法、GALPAT算法以及March算法等.其中March算法[5]在当今存储器测试应用较多，比较常用的有March C算法、March C+算法等，它们具有较高的故障覆盖率，且测试时间短，但仍然有许多故障不能被覆盖[6].

随着集成电路内建自测试技术的发展，国外芯片公司已经设计出比较成熟的内建自测试的工具，比如Mentor公司的MBIST Architect软件以及Synopsys开发出的DFT Compiler软件.本文的算法是通过MBIST Architect软件实现内建自测试[7]，并且是对于memory compile生成的1024X32的SRAM进行功能仿真与验证.

1   存储器的故障概念

存储器的故障一般指逻辑与功能上故障，其中主要包括固定故障（SAF）、转换故障（TF）、读破坏故障（RDF）、写干扰故障（WDF）以及耦合故障（CF）

等[8].故障原语FP（Fault Primitive）是用来表示存储器的故障行为，其通常的表现形式有两种，分别为〈S/F/R〉与〈Sa;Sv /F/R〉，其中， 〈S/F/R〉通常表示单个单元的故障行为，而〈Sa;Sv /F/R〉通常表示两个单元的故障敏化序列.其中S表示存储器故障行为的操作和状态，F表示故障单元的状态值，R表示存储器的读操作的结果.而对于两个单元的故障原语，Sa表示施主單位的敏化序列，a表示施主单元的地址.Sv表示故障单位的敏化序列，v表示故障单元的地址[9].

存储器的故障类型一般有固定故障、转换故障、写干扰故障、读破坏故障以及耦合故障等类型.其中，耦合故障（CF）是发生在多个存储单元之间，是指某个单元的变化而影响到其他存储单元发生变化.耦合故障的类型主要是以下几种：反相耦合故障（CFin）是指某个存储单元跳变为0或1时，而导致其它一个的存储单元的值进行翻转.定值耦合故障（CFid）是指某个存储单元跳变为0或1时，而导致其它的存储单元的值变为了一个固定值.状态耦合故障（CFst）是指存储单元在某一个确定状态时，而导致了另一个存储单元跳变到了错误状态.