Signal Integrity - Aware Pattern Generation for Delay Testing

Anu Asokan

Résumé

Advancing nanometer technology scaling enables higher integration on a single chip with minimal feature size. As a consequence, the effects of signal and power integrity issues such as crosstalk noise between interconnects, power supply noise and ground bounce in the supply networks significantly increases. Also, reliability issues are eventually introduced by variations in the manufacturing process. These issues will negatively impact the timing characteristics in an integrated circuit (IC), as they give rise to delay defects. Delay-related parametric failures increase the defect escape rate, yield loss and diminish reliability rate. Hence, design-for-test techniques are employed to have a better controllability and observability on the internal nodes to easily detect and locate the faults. However, they are not always detected by the traditional fault models. In our work, we target these challenges and propose novel physical design-aware path delay test methods to deal with delay faults coming from manufacturing defects or physical design issues. They include the investigation of path delay variations in the presence of crosstalk noise, power supply noise, ground bounce and process variations. Based on this, we develop technology independent test methods for identifying the test patterns that may cause a worst-case delay on a target path. Then, we develop a dedicated test pattern generation method for path delay testing in the presence of crosstalk noise, power supply noise and ground noise. The proposed methods can be used to characterize the path speed and it helps to address the speed binning problem. Also, they can be employed in improving the classical ATPG approach of pattern generation. The application of these contributions can bring tremendous improvements to the IC test quality by ensuring better defect coverage and for an increased manufacturing yield during speed binning of IC chips.

La miniaturisation des circuits intégrés permet d'avoir une intégration plus élevée dans une même puce. Cela, conduit a des problèmes de qualité dans les signaux de communication et d’alimentation comme le phénomène de bruit de diaphonie entre les interconnections (Crosstalk) et de bruit dans le lignes d'alimentation (PSN, GB). Aussi problèmes de fiabilité peuvent éventuellement arriver a cause des variations dans les paramètres technologiques pendant le processus de fabrication. De ce fait, tout ces phénomènes ont un effet négatif sur le délai dans les circuits embarques (IC) et donnent lieu aux défauts sur le retard. Des échecs relie au délai dans les dispositifs semi conducteurs causes une augmentation de taux d'évasion de défaut, une perte de rendement et une diminution dans le taux de fiabilité. Techniques de Design-For-Test ont était développée a fin d'avoir une meilleur contrôlabilité et observabilité dans les nœuds internes du circuit pour détecter et localiser facilement l’emplacement des défauts. Cependant, ils ne sont pas toujours détectés par les modèles de défauts traditionnels.Cette thèse s’intéresse a l’analyse de ces phénomènes a fin de proposer de nouvelle méthodes de test du délai en considérant les phénomènes physiques pour faire face aux défauts provenant du processus de fabrication ou de problèmes physiques. Ces méthodes comprennent l'analyse de la variation du retard d'un chemin en présence du bruit de diaphonie, du bruit d'alimentation, et les variations de processus. Additionnellement, nous développons méthodes d'essai de retard sur un chemin pour identifier les motifs de test qui peuvent causer le pire des cas de retard sur un chemin cible. Les méthodes proposées peuvent être utilisées pour caractériser la vitesse de chemin et il contribue à résoudre le problème de «speed binning». En outre, ils peuvent être utilisés dans l'amélioration de l'approche classique ATPG de génération de «patterns» et elles sont indépendantes de la technologie. L'application de ces contributions peut apporter des améliorations considérables à la qualité de test IC en assurant une meilleure couverture des défauts et en aidant à augmenter le rendement de fabrication au cours de la vitesse du «binning» dans les puces IC. L’évolution en continue de la technologie en échelle nanométrique