Charakterisierung eines Bauteils bzgl. setup & hold
Betreuer: Dipl.-Inf. Gürkan Uygur
Vortragender: Feng Lui
Mit steigender Komplexität des Systems und der Funktionsvielfalt wird auch der Test der technisch realisierten Struktur immer komplexer. Umso kritischer wird dadurch die formale Zuordnung zwischen der (virtuellen) Funktionalität und der (realen) Struktur. Dies stellt eine immer größere Herausforderung insbesondere bei sicherheitskritischen Systemen dar, da durch erhöhte Einwirkung von asynchron rückwirkenden Einflüssen die im Stand der Technik als ”don’t care“ modellierten Inkonsistenzen zwischen der Funktion und der Struktur relevant werden. Solche Inkonsistenzen spielen besonders bei speichernden elementaren Bausteinen wie Latches bis hin zu komplexeren Automaten eine immer wichtigere Rolle. Brisant ist etwa die Erfahrung, dass ab einem bestimmten Schwellwert, z. B. bei zu niedriger Betriebstemperatur, die Funktion sich reproduzierbar mit einer nicht spezifizierten Belegung initialisiert.
Problemstellung (Test zur Struktur-Charakterisierung): Für die Qualitätssicherung ist die genaue Kenntnis der elektrischen Eigenschaften insbesondere bzgl. den asynchron rückwirkenden Einflüssen unerlässlich. Von zentraler Bedeutung ist die Kenntnis der Margin, d. h. dem Abstand des Messwerts einer typischen Struktur von der Pass/Fail-Grenze des Tests. Die Erfassung der typischen, also gehäuft auftretenden, Eigenschaften wird als Charakterisierung bezeichnet. Dabei werden Messungen vorgenommen, die sich durch geeignete Variation der Betriebsparameter auszeichnen.
Problemlösung (Variation der Betriebsparameter, Shmoo): Die Problemlösung kann mit folgender Fragestellung motiviert werden: In welchem Parameter-Intervall ”funktioniert“ die Struktur? Um die Frage zu beantworten, werden Tests mit Pass/Fail Bewertung benötigt. Die Testergebnisse können in einem Shmoo-Plot dargestellt werden. Die Charakterisierung ist ein Betrieb unter Stress-Parametern (Versorgungsspannung, Eingangspegel, Temperatur, Betriebsfrequenz ...). Die Parameter sind als Freiheitsgrade aufzufassen, sofern konstruktiv keine relevante Korrelation der Eigenschaften besteht.
Durchführung: Gegeben sei ein RS-Latch mit NAND3 (oder höher); alternativ dazu können auch andere Strukturen wie etwa der RS-Buffer in Betracht gezogen werden. Gesucht sind fü̈r alle Zustände die setup & hold Zeiten. Dazu kann eine Phase (Transition) etwa als t = (aQ1,aQ0,S,R,nQ1,nQ0) codiert und für alle Transitionen ein Shmoo-Plot mir geeigneten Parametervariationen erstellt werden. Geeignet wäre die Variation des einen Eingangs, während der andere konstant bleibt. Daraus würde sich ein 1-dim. Shmoo ergeben. Denkbar wäre auch ein 2-dim. Shmoo, indem die Variation der Temperatur mit einbezogen wird. Daraus lassen sich die Limits fü̈r die setup & hold bestimmen.
Termin: 18.06.2015 15:00 Uhr