JP2658857B2 - 等価故障抽出方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、論理回路の故障シミュ
レーション方式に関し、特に、論理回路の等価故障抽出
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】論理回路のテスト設計は、回路の大規模
化に伴い益々重要な位置を占めてきている。テスト設計
は、優れた製造不良検出能力を具備したテストパターン
を設計し、該テストパターンを用いて回路をテストする
ことによって不良品の出荷を回避することを目的として
いる。そして、このテスト設計を実現するためには次に
示す３つの概念が重要となっている。

【０００３】（１）論理故障： 回路の製造不良の原因
として、これまで様々な物理的欠陥の例が報告されてい
るが、これをそのままテスト設計で扱うのは非常に困難
である。そこで、一般に、回路の論理的な振舞にのみ着
目した論理故障を用いて、故障を単純化する。そして論
理故障の中でも、縮退故障がその扱い易さとカバーでき
る物理的欠陥の広さのために、一般に広く用いられてい
る。

【０００４】縮退故障（Stuck-At-Fault）とは、論理回
路の入出力端子のステート（状態）が“１”又は“０”
に固定された（変化しない）ものと想定する故障モデル
であり、それぞれ１縮退故障、０縮退故障という。

【０００５】（２）テストパターン生成： マイクロプ
ロセッサに代表される論理の深い回路に対しては、機能
検証テストパターンやランダムテストパターンでは十分
な製造不良検出能力が得られない場合が多い。そこで、
これら既存テストパターンで検出できない残りの故障に
対して、検出可能なテストパターンを生成してその製造
不良検出能力を補うという手法が一般に行われている。
これを自動で行うための手段として自動テスト生成が用
いられるが、大規模な順序回路に対する有効な手法は報
告されていない。

【０００６】（３）テストパターン検証： 一般にある
故障に対して生成されたテストパターンは他の故障に対
するテストパターンとしても機能する。この関係を利用
したテストパターン数の削減が一般に行われている。

【０００７】削減を可能にするためには、与えられたテ
ストパターンが、論理回路内のどの故障を検出するのか
を判定しなくてはならない。このための手段として、故
障シミュレーションが用いられる。

【０００８】故障シミュレーションは、故障が存在する
回路に関して、その論理動作をシミュレーションする点
を除けば、論理シミュレーションと原理的に同一処理と
考えられるが、計算時間オーダの点で大きな差がある。
論理シミュレーションの計算量がＯ（ｎ²）（ｎはゲー
ト数）であるのに対し、故障シミュレーションはＯ（ｎ
³）とされ、回路規模が増すほど計算時間の差が増大す
る性質を有する。

【０００９】そこで故障シミュレーションに要する計算
時間（シミュレーション時間）を削減する手段の１つと
して、故障の等価圧縮が一般に行われている。

【００１０】２個の故障、ｆ１とｆ２があるものとし
て、故障ｆ１を検出するテストパターン集合と故障ｆ２
を検出するテストパターン集合とが等しいとき、故障ｆ
１とｆ２は互いに等価関係にあるといい、故障ｆ１（ｆ
２）は故障ｆ２（ｆ１）の等価故障であるという。

【００１１】故障の中に、互いに等価関係にある等価故
障があるときには、その中の１つを代表故障としてシミ
ュレーションしさえすればよく、残りの等価故障の検出
判定は、代表故障の検出判定に等しい。このように全故
障の代わりに、代表故障から成る故障を対象とする（こ
れを「等価圧縮」という）ことによりシミュレーション
時間を容易に削減することができる。

【００１２】以上説明してきたように、故障の等価圧縮
を用いれば、故障シミュレーション時間を容易に削減す
ることが可能となる。従来の等価故障抽出方法は、図３
（Ａ），（Ｂ）に示すように、基本論理ゲート、又は基
本論理ゲートを組合せた基本論理ゲートネットワークを
対象とするものであった。

【００１３】図３（Ａ）は、基本論理ゲートの一例を示
し、各々の基本ゲート（５０，５１，５２，５３，５
４，５５）は、四角“□”又は三角“△”の記号で分類
した等価故障を持つ。図中の四角及び三角は各ノード
（又はネット）に定義された故障を表わしている。例え
ば、インバータゲート５０について、出力０故障と入力
１故障を検出するテストパターンが同一であること、す
なわち、これらの故障が互いに等価であることを示して
いる。

【００１４】また、図３（Ｂ）は、論理ゲートネットワ
ークの一例であり、点線で囲んだ等価故障を持つ。この
理由は次のとおりである。

【００１５】基本論理ゲート（５６，５８，５９）の入
出力に定義された故障は、図３（Ａ）からそれぞれ図示
のようになる。そして、基本論理ゲート（ＮＯＲ）５６
の出力０故障と、基本論理ゲート（ＡＮＤ）５８の第１
入力０故障はネット５７を介して等価関係にある。より
詳細に説明すると、基本論理ゲート５６の出力０故障を
検出するテストパターンは、（ａ，ｂ，ｃ）＝（０，
０，０）のみであり、また基本ゲート５８の第１入力０
故障を検出するテストパターンもこのテストパターンと
全く同一となる。

【００１６】ネットの入出力故障の等価関係は、該ネッ
トがファンアウトフリーであるかどうかによって異な
る。ネットがファンアウトフリーの場合は、入出力故障
は互いに等価故障であり、ファンアウトフリーでない場
合には互いに等価故障でない。図３（Ｂ）のネット６０
はファンアウトフリーでないため、基本論理ゲート（イ
ンバータ）５９の出力故障は、ｙ端子の故障と等価でな
い。

【００１７】このように与えられた論理回路が、基本論
理ゲートネットワークの場合には、従来技術で十分であ
るが、そうでない場合には、図５に示すような処理を行
って、等価圧縮前に、論理回路を基本論理ゲートネット
ワークに変換してやらなければならない。

【００１８】図５を参照して、これを詳細に説明する。
与えられた論理回路が、例えば図４に示すようなブール
式９０あるいは真理値表８０を持つ機能ゲート７０であ
るものとする。

【００１９】従来技術の場合、図４に示す機能ゲートは
そのままでは処理できず、図５に示すように、入力され
た機能ゲート１００に対して論理合成手段１１０を用い
てこれと等価な基本論理ゲートネットワーク１２０に変
換しておかなければならない。図３（Ｂ）の基本論理ゲ
ートネットワークは、図４の機能ゲート７０を論理合成
手段１１０によって変換した例を示している。

【００２０】論理合成手段１１０は、ここでは機能ゲー
トから基本論理ゲートネットワークを生成する手段に限
定されているが、一般に、上位設計レベル（システムレ
ベル、アークテクチャレベル、レジスタトランスファレ
ベル）の回路記述を入力し、論理ゲートレベル（ゲート
レベル、スイッチレベル）の回路記述を出力する手段で
あり、ここ数年広く一般に使われるようになってきてい
る。しかしながら、論理合成手段１１０に要する計算時
間（合成時間）は、回路規模の増大に対して爆発的に増
大する傾向を持つ。

【００２１】次に、機能ゲート１００に対して、故障定
義手段１５０を用いて故障１６０を定義する。故障の定
義とは、具体的には、図４の機能ゲート７０にその一例
を示すように、機能ゲート１００の入力端子及び出力端
子に対して０縮退故障及び１縮退故障として割り付ける
ことをいう。図４の機能ゲート７０において、例えばａ
０，ａ１はそれぞれ入力ａの０及び１縮退故障を表わ
し、また、ｘ０，ｘ１はそれぞれ出力ｘの０及び１縮退
故障を表わしている。

【００２２】最後に、基本論理ゲートネットワーク１２
０と故障１６０に対して、図３（Ａ），（Ｂ）について
説明した等価故障を等価故障抽出手段１３０を用いて抽
出し、等価故障１４０として出力する。図４の機能ゲー
ト７０に対する等価故障１４０の一例を図２（Ｂ）に示
す。この等価故障の例は後に説明する。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の等価故
障抽出方法は、基本論理ゲートネットワークでない論理
回路については、論理合成手段を用いて該論理回路と等
価な基本論理ゲートネットワークを生成することが必要
とされ、このため、多くの工数と時間とを要するという
問題がある。

【００２４】従って、本発明の目的は、前記問題点を解
消し、論理回路が基本論理ゲートネットワークとして表
わされない場合にも、論理合成手段を用いることなく、
高速且つ高精度にテストパターンの生成が可能な故障抽
出方法を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、(a)論理回路の回路記述を入力する工程
と、(b)前記論理回路について全数テストパターンを生
成する工程と、(c)前記論理回路に対して故障を定義す
る工程と、(d)前記定義された故障と前記全数テストパ
ターンに基づき故障シミュレーションを行ない故障辞書
を生成する工程と、及び、(e)前記故障辞書から互いに
等価な関係の故障を抽出する工程と、から成る等価故障
抽出方法を提供する。

【００２６】また、本発明は、論理回路の回路記述を入
力する手段と、前記論理回路に故障を定義する手段と、
前記論理回路の全数テストパターンを生成する手段と、
前記論理回路と全数テストパターン及び故障を入力し故
障シミュレーションにより故障辞書を生成する手段と、
前記故障辞書を参照し前記故障の等価関係を抽出する等
価故障抽出手段と、を具備して成る等価故障抽出装置を
提供する。

【００２７】

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。

【００２８】

【実施例１】図１は、本発明に係る等価故障抽出方法の
一実施例を示す機能ブロック図である。同図に示すよう
に、最初に機能ゲート１００の回路記述を入力し、全数
テストパターン生成手段２１０を用いて全数テストパタ
ーン２２０を生成し、故障定義手段１５０を用いて故障
１６０を生成する。なお、全数テストパターン生成手段
２１０では、機能ゲートの入力端子数がｎ個のとき、２
ⁿ個の組み合わせのパターンが生成される。

【００２９】次に、全数テストパターン２２０及び該故
障１６０を入力して故障シミュレーション手段２５０を
用いて故障辞書２６０を生成する。故障辞書２６０は、
入力テストパターンとそのテストパターンで検出可能な
故障、及び該故障が検出される外部端子の対応表として
構成される。

【００３０】ここで、図２（Ａ）を参照して、故障辞書
２６０の具体例について説明する。図２（Ａ）は、図４
に示した機能ゲート７０に関する故障辞書の例を示して
いる。同図に示すように、故障辞書３００には、テスト
パターン毎に該テストパターンに対応する検出故障が配
置され、検出故障の（ｘ｜ｙ）は出力端子ｘとｙで検出
される故障を表わしている。例えば、テストパターン番
号８のテストパターン（ａ，ｂ，ｃ）＝（１，１，１）
の場合、出力端子ｘで検出できる故障は｛ｘ１｝、すな
わち出力ｘの１縮退故障であり、出力端子ｙで検出でき
る故障は｛ｃ０，ｙ１｝、すなわち、入力ｃの０縮退故
障と出力ｙの１縮退故障であることを表わしている。

【００３１】図１の処理の最後のステップとして、故障
辞書２６０を入力し、等価故障抽出手段２７０を用いて
等価故障１４０を抽出する。図２（Ｂ）に、図４の３入
力２出力の機能ゲート７０の等価故障の例を示す。同図
において、記号“｛｝”は集合を表わし、全体を囲
む｛｝は等価故障の集合を、各｛｝は等価故障の構成要
素を示している。例えば、等価故障｛ａ１，ｂ１，ｘ
０｝は、図３（Ｂ）の基本論理ゲートネットワークにお
いて一点鎖線で囲んだ基本論理ゲート５６と５８におけ
る入力端子と出力端子の等価故障に対応している。

【００３２】次に、図５及び図６を参照して、全数テス
トパターン生成手段２１０及び等価故障抽出手段２７０
について説明する。

【００３３】図５は全数テストパターン生成手段２１０
の詳細な処理フローを示している。図５の処理フローを
具体例として、図４の３入力２出力機能ゲート７０を用
いて説明する。

【００３４】機能ゲート７０の入力をａ，ｂ，ｃとし、
Ｓを空集合、変数ｋを０に初期化する（ステップ４０
０）。

【００３５】機能ゲートのテストパターンを（ａ，ｂ，
ｃ）で表記するものとして、変数ｋの大きさの判定（ス
テップ４１０）にて、 ｋ（＝０）＜２³ であるため、最初のループに入り、 Ｓ＝（０，０，０）^UＳ（＝空集合） の演算処理が行なわれる（ステップ４２０）。

【００３６】このあと、変数ｋをインクリメント（ステ
ップ４３０）して、分岐判定４１０の条件を満たさなく
なる（ｋ≧２³）まで、ループ内の処理を繰り返すと、 Ｓ＝{(0,0,0),(0,0,1), …,(1,1,1)} となり、図２（Ａ）の故障辞書の例に示すテストパター
ンが得られる。

【００３７】図６は、等価故障抽出手段２７０の詳細な
処理フローを示している。図を参照して、処理を具体的
に説明する。

【００３８】図２（Ａ）の故障辞書の例において、故障
に関してその検出テストパターン集合を求める（ステッ
プ５００）と、Ｓは次式（１）で与えられる。

【００３９】

【数１】

【００４０】ここで、例えばａ０：（５ｘ）は故障ａ０
が５パターン目に外部端子ｘで検出可能であることを示
している。

【００４１】Ｐ＝空集合とし、次に分岐判定５１０でＳ
は空集合でないため、処理５２０に進み、Ｓの最初の要
素ａ０について、ＳからＰに移す（ステップ５２０）
と、ＳとＰは次式（２）のようになる。

【００４２】

【数２】

【００４３】次に、Ｓの要素で検出テストパターン集合
が、ａ０のそれと一致する故障を探す（ステップ５３
０）。この場合、そのような故障は存在しないのでＳと
Ｐは変わらない。すなわち、分岐判定５１０に戻り、Ｓ
は空集合でないため処理５２０が実行される。

【００４４】Ｓの次の要素ａ１についてＳからＰに移す
（ステップ５２０）。

【００４５】Ｓの要素で検出テストパターン集合がａ１
のそれと一致する故障を探す（ステップ５３０）。

【００４６】この場合ｂ１，ｘ０が見つかり、これらは
Ｓから｛ａ１｝に移される（ステップ５４０）。この結
果Ｓ，Ｐは次式（３）のようになる。

【００４７】

【数３】

【００４８】以上の処理を繰り返し、Ｓが空集合になっ
た段階でループは終了し、この時、Ｓ，Ｐは式（４）で
与えられる。

【００４９】

【数４】

【００５０】上式（４）の集合Ｐには、図２（Ｂ）の等
価故障３１０が得られる。

【００５１】なお、本実施例では、機能ゲートに定義さ
れる故障として縮退故障を用いて説明したが、本発明
は、縮退故障以外の故障モデル、例えば短絡故障等にも
同様にして適用できることは勿論である。さらに、本発
明は、上記実施態様にのみ限定されるものでなく、本発
明の原理に準ずる各種実施態様を含むものである。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の等価故障
抽出方法は、基本論理ゲートネットワークでない論理回
路に対して、これを基本論理ゲートの組み合わせに変換
する論理合成手段を用いることなく、入力された論理回
路に故障を定義し、且つ全数テストパターンを生成し、
故障とテストパターンに基づき故障シミュレーションを
実行して故障辞書を生成し、故障辞書から等価故障を抽
出することにより、論理合成手段に要する工数と時間を
大幅に削減することができる。

【００５３】また、本発明の等価故障抽出装置によれ
ば、論理回路から論理合成手段を用いることなく直接に
等価故障を出力し、一定の故障検出率を保持した等価圧
縮テストパターンを高効率に自動生成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す機能ブロック図
である。

【図２】本発明の一実施例を説明する図である。 （Ａ） 故障辞書の一例である。 （Ｂ） 等価故障の一例である。

【図３】従来の技術を説明する図である。 （Ａ） 基本論理ゲートの等価故障の例である。 （Ｂ） 基本論理ゲートネットワークとその等価故障
の一例である。

【図４】機能ゲートの一例を説明するブール式と真理値
表を示す図である。

【図５】従来の技術の構成を示す機能ブロック図であ
る。

【図６】本発明に係る全数テストパターン生成手段の詳
細な処理手順を示す流れ図である。

【図７】本発明に係る等価故障抽出手段の詳細な処理手
順を示す流れ図である。

【符号の説明】

５６ ＮＯＲゲート ５７ ネット ５８ ＡＮＤゲート ５９ インバータ ７０ 機能ゲートの一例 １００ 機能ゲート １１０ 論理合成手段 １２０ 基本論理ゲートネットワーク １３０ 等価抽出手段 １４０ 等価故障 １５０ 故障定義手段 １６０ 故障 ２１０ 全数テストパターン生成手段 ２２０ 全数テストパターン ２５０ 故障シミュレーション手段 ２６０ 故障辞書 ２７０ 等価抽出手段 ３００ 故障辞書の一例 ３１０ 等価故障の一例

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(a) 論理回路の回路記述を入力する工程
   と、 (b) 前記論理回路について全数テストパターンを生成
   する工程と、 (c) 前記論理回路に対して故障を定義する工程と、 (d) 前記定義された故障と前記全数テストパターンに
   基づき故障シミュレーションを行ない故障辞書を生成す
   る工程と、及び、 (e) 前記故障辞書から互いに等価な関係の故障を抽出
   する工程と、から成る等価故障抽出方法。
2. 【請求項２】論理回路の回路記述を入力する手段と、前
   記論理回路に故障を定義する手段と、前記論理回路の全
   数テストパターンを生成する手段と、前記論理回路と全
   数テストパターン及び故障を入力し故障シミュレーショ
   ンにより故障辞書を生成する手段と、前記故障辞書を参
   照し前記故障の等価関係を抽出する等価故障抽出手段
   と、を具備して成る等価故障抽出装置。