技术领域
[0001] 本
发明属于集成
电路测试领域，涉及内建自测试(Built in Self-Test，BIST)技术在嵌入式存储器中诊断数据的压缩传输。
背景技术
[0002] 随着微
电子技术工艺
水平的提高，嵌入式存储器在片上系统比例不断增高；由于存储器制造对工艺
缺陷十分敏感，存储器的成品率主导着芯片产量。为了保证存储器的成品率，内建自测试(BIST)技术被广泛用于测试和诊断嵌入式存储器中，BIST提供了一种简单且低成本的方法，并且不会影响存储器性能。为了故障分析，BIST电路通常需要向自动测试设备输出诊断数据。由于测试电路输入输出
接口的限制，BIST电路通常串行输出诊断数据。显然，因为串行逐位输出数据，诊断数据输出非常耗时。目前诊断数据为检测出故障后暂停测试输出诊断数据(Pause and Export，PAE)，针对静态故障的压缩设计。
[0003] 另一方面，在
纳米级RAM中，由于互连层的数量增加，
电阻开路缺陷出现的概率变高，电阻开路缺陷经常引起动态故障。检测动态故障一般应用March
算法，在March算法中需要连续多个读操作，使用PAE方法将会频繁中断测试程序来输出故障诊断数据，造成诊断数据的冗余输出。为了提高效率，2014年由李金富提出消除PAE方法输出的静态故障冗余诊断数据来提高效率[1]。2016年Poorvi K.Joshi对此进行了改进[2]，提出在消除静态故障冗余诊断数据的同时，增添地址差分器对故障地址进行差分压缩。但这些改进算法都是基于存储器单个存储单元来实施，没有考虑到存储器存在的行列故障情况。当遇到行列故障时，相同故障的诊断数据的重复冗余极大地降低了输出效率。
[0004] 参考文献：
[0005] [1]Hou C S,Li J F,Fu T J.A BIST scheme with the ability of diagnostic data compression for RAMs[J].IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems,2014,33(12):2020-2024.
[0006] [2]Koshy T,Arun C S.Diagnostic data detection of faults in RAM using different march algorithms with BIST scheme[C]//Emerging Technological Trends(ICETT),International Conference on.IEEE,2016:1-6.
发明内容
[0007] 针对上述问题，本发明提供一种基于识别动态故障模式的存储器诊断数据压缩方法。本发明仅需添加一个可寻址存储器，改变诊断数据输出流程，就可以显著提高诊断数据输出效率。本发明的技术方案如下：
[0008] 一种基于识别动态故障模式的存储器诊断数据压缩方法，包括：
[0009] 步骤一：存储器由存储单元阵列组成，根据存在故障的存储单元是否组成行或列，将存储器故障模式分为三种：故障行、故障列和单个故障单元，设定注入的静态故障和动态故障、故障平均数目，静态故障与动态故障比例；
[0010] 步骤二：使用可以检测出动态故障的March算法对存储单元逐个检测；
[0011] 步骤三：故障模式的识别，对故障存储单元进行模式分类：
[0012] 故障行：当被测试存储单元出现故障时，在相同行中测试下一个存储单元，若下一个存储单元与被测试存储单元的校正码相同，继续测试下一个，直到出现校正码不同的存储单元或到达行尾；
[0013] 故障列：被测试存储单元与相同行下一个存储单元的校正码不相同；测试相同列上存储单元，上存储单元的校正码与故障存储单元相同，则说明故障存储单元已被较早的故障列
覆盖；若不相同，则测试同列的下存储单元，若校正码相同，继续测试下一个，直到出现校正码不同的存储单元或到达列尾；
[0014] 单个故障存储单元：当被测试存储单元不是故障行和故障列时，即为单个故障存储单元；
[0015] 步骤四：确定不同模式的诊断数据构成，诊断数据由四个部分组成，分别为故障地址、会话号、压缩校正码和有效位；
[0016] 步骤五：诊断数据压缩；校正码暂存在可寻址存储器中，在校正码压缩阶段，可寻址存储器的存储单元标志位被设置为0；当March算法的第一个读操作检测到故障时，其产生的校正码存储在第一个存储单元0中，相应的标志
位置为1；若March算法中的后续读操作检测到故障，则将新的校正码与存储在存储单元0的校正码进行比较；如果相同，则相应的读状态寄存器置1；否则，计数器加1，新产生的校正码存储在存储单元1中；执行此过程，直到完成故障存储单元的March算法的所有测试操作；
[0017] 步骤六：通过端口串行输出诊断数据或将诊断数据输送至存储器修复模
块；在压缩诊断数据输出阶段，存储在可寻址存储器中的校正码被逐个单元的读出到输入输出寄存器，接着输入输出寄存器中的数据逐位输出；最后，包括故障地址、读状态、校正码和有效位的诊断数据通过输入输出端口串行输出。
[0018] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0019] 本发明是一种基于识别动态故障模式的存储器诊断数据压缩设计。与PAE方法相比，本发明所提方法充分利用存储器故障模式的不同，并引入诊断数据
压缩机，提高了输出效率；与消除静态故障冗余诊断数据方法相比，本发明所提方法克服相同故障下诊断数据重复输出，有效降低了时间消耗。本方法通过MATLAB仿真，证实了本方法在压缩比上优于PAE方法和消除静态故障冗余诊断数据方法。
[0020] 为了直观的验证本方法
定位性能优于现有算法，与消除静态故障冗余诊断数据设计和差分地址压缩设计进行定位误差对比。从图4可以看出本文改进的识别动态故障模式的存储器诊断数据压缩设计的压缩比减小效果明显，压缩效果明显优于其他两种算法。
附图说明
[0021] 图1是本发明中存储器故障示意图。
[0022] 图2是本发明中不同故障模式的诊断数据图。
[0023] 图3是本发明中诊断数据压缩机简单
框图。
[0024] 图4是不同压缩设计的压缩比比较图。
[0025] 具体实施方法
[0026] 以下结合附图及实例，对本发明进行进一步的详细说明。本实例仅限于说明本发明的一种实施方法，不代表对本发明覆盖范围的限制。图1是本发明中存储器故障示意图。图2是本发明中不同故障模式的诊断数据图。图3是本发明中诊断数据压缩机简单框图。图4是不同压缩设计的压缩比比较图。本发明的压缩比使用数据比特比来衡量：
[0027] CR＝(NsLs+NcLc+NrLr)/(NfLf)
[0028] 其中，压缩率CR定义为压缩输出的诊断数据比特数与PAE方法输出诊断数据比特数之比。定义单个故障储存单元的数目为Ns，故障列和故障行数目分别为Nc和Nr，Ls、Lc与Lr表示单个故障存储单元、故障行与故障列的诊断数据比特数；总故障存储单元数目为Nf，故障存储单元使用PAE方法产生的诊断数据约为Lf。
[0029] 具体的方法实现过程描述如下：
[0030] 步骤一：存储器设置：使用0.58um工艺库建立一个8k×16存储器的模型，设定注入的功能故障为固定1的静态故障和固定1敏化操作为3的动态故障，故障的平均数目为7.8，静态故障与动态故障比例为4:1，呈泊松分布(接近实际故障分布)。
[0031] 步骤二：使用可以检测出动态故障的March算法(如March RAW)对存储单元逐个检测(读操作和写操作)。
[0032] 步骤三：故障模式的识别。对故障存储单元进行模式分类：
[0033] 故障行：当被测试存储单元出现故障时，在相同行中测试下一个存储单元(即行地址不变，列地址加1)，假若下一个存储单元与被测试存储单元的校正码相同，继续测试下一个，直到出现校正码不同的存储单元或到达行尾。
[0034] 故障列：被测试存储单元与相同行下一个存储单元的校正码不相同；测试相同列上存储单元(即列地址不变，行地址减1)，上存储单元的校正码与故障存储单元相同，则说明故障存储单元已被较早的故障列覆盖；若不相同，则测试同列的下存储单元，若校正码相同，继续测试下一个，直到出现校正码不同的存储单元或到达列尾。
[0035] 单个故障存储单元：当被测试存储单元不是故障行和故障列时，即为单个故障存储单元。
[0036] 步骤四：确定不同模式的诊断数据构成。诊断数据由四个部分组成，分别为故障地址、会话号、压缩校正码和有效位。
[0037] 故障地址、会话号与PAE方法导出的诊断数据相同。压缩校正码是压缩了一些读操作产生的相同冗余数据的校正码。有效位是在多个连续读操作下，标志诊断数据有效，一般为March算法检测出动态故障的第一个读操作产生。对于单个故障存储单元，该校正码一般比PAE方法输出的校正码短。故障行诊断数据需要记录第一个和最后一个故障单元地址。由于具有相同的行地址，因此只需要多存储最后一个故障单元的列地址。故障列诊断数据则只需要多存储最后一个故障单元的行地址。
[0038] 步骤五：诊断数据压缩。校正码暂存在可寻址存储器中，在校正码压缩阶段，可寻址存储器的存储单元标志位被设置为0。当March算法的第一个读操作检测到故障时，其产生的校正码存储在第一个存储单元0中，相应的标志位置为1。如果March算法中的后续读操作检测到故障，则将新的校正码与存储在存储单元0的校正码进行比较。如果相同，则相应的读状态寄存器置1。否则，计数器加1，新产生的校正码存储在存储单元1中。执行此过程，直到完成故障存储单元的March算法的所有测试操作。
[0039] 步骤六：通过端口串行输出诊断数据或将诊断数据输送至存储器修复模块。在压缩诊断数据输出阶段，存储在可寻址存储器中的校正码被逐个单元的读出到输入输出寄存器，接着输入输出寄存器中的数据逐位输出。最后，包括故障地址、读状态、校正码和有效位的诊断数据通过输入输出端口串行输出。
