Chapitre 1 Introduction au Test de Systèmes Électroniques · 2015. 9. 7. · Choix des vecteurs...

Chapitre 1 Introduction au Test de Systèmes

Électroniques

Abdelhakim Khouas

Département de Génie Électrique

École Polytechnique de Montréal

1ELE6306 – Chap. 1 : Introduction © A. Khouas

C’est quoi le test ?

Le test dans les phases de fabrication d’un circuit VLSI

Différents tests

Économie des tests

Rendement

Qualité

Plan


Test ?

C’est quoi le test ?

C’est le processus qui permet de déterminer si le circuit est correct ou défectueux


Circuit défectueux

Un circuit est défectueux parce que :Soit le circuit conçu ne répond pas aux spécifications du cahier des charges

Erreur de conception ---> test fonctionnel

Soit le circuit fabriqué ne correspond pas au circuit conçu

défaut physique ou de fabrication ---> test structurel


Fabrication d’un circuit VLSI

Conception Prototype

Diagnostic

Test Fonc.OK

Specs…….

no

Production

Assemblage

Test Struc.

OK

oui

oui

nonDiagnostic


Test fonctionnel

But :Déterminer si le circuit fabriqué réalise bien les fonctions définies dans le cahier des charges

Critères importants :Tester toutes les fonctionnalités du circuitPouvoir diagnostiquer le circuit en cas d’erreur

Localiser ou se trouve l ’erreur pour modifier la conception du circuit


Test de production

But :Déterminer si le circuit fabriqué ne contient pas de défauts physiques

Critères importants :Test OK/KO ou « Go/No Go » (sans considérer le diagnostic)Détecter le maximum de défauts physiquesRéduire au maximum le temps de test


Test de production (suite)

Il existe trois types de test :Test de continuité

Pour détecter les défauts grossiersTest logique (test structurel)

Test numérique des fonctions du circuitBasé sur les modèles de fautes

Test paramétrique ou de caractérisationPour déterminer les limites de fonctionnement du circuitTrès lent (très coûteux)Pour les lots de circuits (aussi les prototypes)


Les différentes phases de test

Test sur waferDétecter les défauts dus au processus de fabrication

Test du circuit encapsulé « Packaged»Détecter les défauts dus au processus d’encapsulation

Test du circuit sur la carte

Test de la carte dans système


Coût d’un circuit défectueux

0100200300400500600700800900

1000

Coû

t ($)

Fab. Enc. Carte Système Client

Coûts de détection des défauts (règle des X 10)


Choix des vecteurs de test

Vecteurs exhaustifsOn applique tous les tests possibles

Vecteurs aléatoireOn choisi aléatoirement les vecteurs de test

Vecteurs fonctionnelsOn applique les même vecteurs de test que ceux utilisés dans la phase de conception

Vecteurs de test suivant un modèle de fautesOn génère automatiquement des vecteurs de test selon un modèle de fautes


Choix des vecteurs de test (suite)

On considère le circuit ALU 74181 - 14 entréesTest exhaustif

Détecte 100% des fautes détectablesNécessite 16384 vecteurs de test

Test fonctionnelDétecte 100% des fautes détectablesNécessite 448 vecteurs de testPas d’algorithme pour vérifier que toutes les fonctions ont été testées (nécessite une expertise)


Choix des vecteurs de test (suite)

Test suivant un modèle de fautesDétecte 100% des fautes modéliséesNécessite 47 vecteurs de testLes vecteurs peuvent être générés et analysés automatiquement (pas d’expertise)Le nombre de défauts physiques réellement détectés dépend de la qualité du modèle de fautes utilisé


Technique de test utilisée

Utilisation de la simulation de fautes avec les vecteurs de test fonctionnel pour déterminer la liste des fautes non détectées

Utilisation d’un générateur automatique de vecteurs de test pour détecter les fautes non détectées

S’il y a encore beaucoup de fautes non détectéesUtilisation des technique de conception en vue du test pour améliorer la testabilité du circuit


Coût du test de production

Coût du test :Coût = NC * CS * Tm

NC = Nombre de circuitsCS = Coût de test par seconde (0.05$/s)Tm = Temps moyen de test par circuit

Exemple : NC = 5 millions, CS=0.05$/s et Tm = 5s Coût = 1 250 000 $


Coût du test de production (suite)

CS = Coût de test par seconde

semainepartesteurduinactivitédtempsTsemainepartesteurduioninutilisatdtempsT

semainepartesteurdunutilisatiodtempsTindexdtempsTtestdetempsT

testeurdufixecoûtChandlertesteur,duondépréciatiDD

TTTT

TTTCDDC

idle

down

prod

index

test

ht

prod

idledownprod

testindextesthts

' : ' :

' : ' : :

: :,

)()()( ++⋅+⋅++=


Coût du test de production (suite)

Tm = Temps moyen de test

défautundétectenttestspremiersilesqueeprobabilitlaP

testidunapplicatiodtempsTtestdevecteursdenombren

PTT

i

èmei

i

n

iim

)1( :

' : :

)1(

1

11

−

−=

−

−=∑


Économie du test

Réduire le coût du test par seconde (CS)

Réduire le temps moyen de test par circuit (Tm)Réduire le nombre de vecteurs de testOrdonner les vecteurs de test

Appliquer en premier les tests :Qui détectent le plus de défautsQui détectent les défauts les plus probablesAyant le plus petit temps d’application


Rendement

Wafer Testpassent

Échouent

50000 40000

10000

%8080.05000040000

circuits de totalNb testlepassent qui circuits de Nb:

===

=

Y

YRendement


Rendement (suite)

Le rendement exprime la rentabilité d’un processus de fabrication, il dépend :

1 - du processus de fabrication utiliséNombre de poussières dans l’airDes variations de températureDes vibrationsDe la précision des machinesDe la pureté des produits utilisés

2 - essentiellement de la surface du circuit fabriqué


Rendement (suite)

Matrice 9x9

Nb circuits = 45

Nb circuits défectueux = 6

Nb de bon circuits = 39

Y = 39/45 = 87 %


Rendement (suite)

Matrice 6x9

Augmentation de la surface de 50%

Nb circuits = 24

Nb circuits défectueux = 5

Nb de bon circuits = 19

Y = 19/24 = 79 %


Niveau de Qualité d’un ensemble de test

Testpassent

échouent

40000

10000

%99.999999.04000039996

testlepassent qui circuits de Nbbons circuits de Nb:

===

=

QL

QLQualitédeNiveau

circuits défectueux

Analyse39996

circuits bons

4


Niveau de Défectuosité

QL

DLtéDéfectuosideNiveau

−==

===

=

1 Million)Par (Défauts DPM 100

%01.00001.0400004

testlepassent qui circuits de Nbdéfectueux circuits de Nb:

Testpassent

échouent

40000

10000circuits

défectueux

Analyse39996

circuits bons

4


1 1

1

(1 )

1 1 (1 )

N N

carte i i

i iN

carte carte i

i

QL QL DL

DL QL DL

= =

=

= = −

⇒ = − = − −

∏ ∏

∏

Niveau de Qualité d’une carte

Soit une carte avec : N circuits

Chaque circuit a une probabilité DLi d’être défectueux

Les défauts sont indépendants

La probabilité que la carte ne contient aucun circuit défectueux est :


Niveau de Qualité d’une carte (suite)

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1N

ivea

u de

Qua

lité

de la

car

te

5 10 20 40 80 160 320Nombre de circuits sur la carte (N)

DL=10DL=100DL=1000DL=10000


Taux de Couverture

Le taux de couverture FC « Fault Coverage » est le rapport du nombre de fautes détectées par un ensemble de test par le nombre de fautes global

Il dépend du modèle de fautes utilisée Il est donné par le simulateur de fautes

On définie « Test Transparency » TT comme :TT = 1 - FC

Certaines études montre que :TTTT YDLYQL −=⇒= 1


Taux de Couverture (suite)

1

10

100

1000

10000

100000

90 99 99,9 99,99

Taux de Couverture TC (%)

Niv

eau

de D

éfec

tuos

ité D

L (D

PM)

Y=50Y=60Y=70Y=80Y=90


Taux de Couverture (suite)

1

10

100

1000

10000

100000

90 99 99,9 99,99

Taux de Couverture TC (%)

Niv

eau

de D

éfec

tuos

ité D

L (D

PM)

Y=50Y=60Y=70Y=80Y=90

: (1 ) (1 )(1 )Approximation DL Y TT Y FC= − = − −


Conclusion

Introduction générale au test des circuits intégrésPourquoi ?Quand ?Comment ?

Différents types de testsTest fonctionnelTest structurel (de production)

Aspects économiques du test de productionCoût du test RendementNiveau de qualité qualitéTaux de couverture


Définitions

DUT = Circuit sous test « Device Under Test »

Y = Rendement « Yield »

QL = Niveau de Qualité « Quality Level »

DL = Niveau de Défectuosité « Defect Level »

FC = Taux de Couverture « Fault Coverage »


Questions

Chap. 1 : Introduction au test des systèmes Électronique

Abdelhakim Khouas

Département de Génie Électrique

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