半導(dǎo)體業(yè)正在逐漸變換到納米制造工藝。納米技術(shù)帶來巨大的好處:幾乎可以自由地增加晶體管數(shù)。另一方面,CMOS工藝已發(fā)生顯著地變化,因此,納米SOC出現(xiàn)新型的制造缺陷。第一個問題是在高頻時會增加定時失效數(shù)。其他問題還包括串?dāng)_、時鐘歪斜和同步、高速I/O參量失效,由于其模擬特性,它們對來自相鄰數(shù)字芯核的注入噪聲特別敏感。
為了解決相關(guān)的質(zhì)量和測試成本問題,正在研究新的測試設(shè)計(DFT)技術(shù)和其他測試方法。特別是AC掃描和內(nèi)裝自測試(BIST)/環(huán)回技術(shù),正在日益用于改善器件高速部分與定時有關(guān)的失效。
這些增強結(jié)構(gòu)的測試開發(fā),最后是否需要千兆赫數(shù)據(jù)率高速自動測試設(shè)備(ATE)?高速ATE系統(tǒng)中的高速功能和參量測試將來技術(shù)上是否繼續(xù)需要?經(jīng)濟上是否合理等問題會隨之而產(chǎn)生。
納米制造缺陷及后果
改變?nèi)毕萏匦缘囊粋€例證是大量增加與定時有關(guān)的故障。這往往在高頻導(dǎo)致故障,如固定性故障。與DC故障比較,相關(guān)的定時問題只能通過高速測試來檢測。
隨著器件尺寸的減小,晶體管關(guān)鍵參量(如柵氧化層厚度、閥值電壓,有效晶體管長度,漏電流)隨之增大靜態(tài)變率。這都會影響定時。
這在本質(zhì)上會導(dǎo)致器件寄生參量非理想定標和非理想印刷板走線的變率。這些因素會使芯片速度和功耗導(dǎo)致大的變化。
電容串?dāng)_效應(yīng)和RC內(nèi)連延遲會進一步惡化小規(guī)模器件的高速性能。內(nèi)連引起的傳播延遲支配晶體管柵極延遲。這種效應(yīng)會影響器件性能。
對于這些復(fù)雜的納米器件,其傳統(tǒng)高速功能測試是針對信號完整性問題(如IR壓降,感性干擾,襯底耦合,電移),這些問題不可能用電流仿真技術(shù)展示。高速測試也可達到所需的定時關(guān)閉。
新納米設(shè)計的產(chǎn)品直線上升期間,低產(chǎn)出往往是個問題,因為缺陷對應(yīng)用比從前的技術(shù)有更強的依賴性。需要更全面的測試來達到產(chǎn)品器件所需的質(zhì)量水平。與DFT能力一起,高速功能測試為了解新制造工藝固有的故障機構(gòu)提供主要的反饋環(huán)路。
SOC設(shè)計中的同步問題
系統(tǒng)寬時鐘同步是大量納米設(shè)計的主要問題之一。當(dāng)高速設(shè)計的最小時鐘周期減小時,裸片尺寸仍保持大的,這是因為更多元件集成在同一裸片上。因此,與內(nèi)連延遲大約成正比的有關(guān)時鐘歪斜變成時鐘周期的重要部分,而同步設(shè)計中的跨芯片通信需要一個時鐘周期以上時間。