Fehlersimulation von kleinen Gatterverzögerungsfehlern unter der Annahme von Parametervariationen

• Diplomarbeit Nummer: 2588
• Bearbeiter: Christoph H Gellner
• Betreuer:
  Christian Zöllin ( Email: christian.zoellin@informatik.uni-stuttgart.de)
  Michael Imhof ( Email: michael.imhof@informatik.uni-stuttgart.de)
• Start: 08.02.2007
• Ende: 10.08.2007

Beim Gatterverzögerungsfehlermodell wird davon ausgegangen, dass aufgrund eines Produktionsfehlers Transitionen durch einen bestimmten Gattereingang bzw. Gatterausgang um eine gewisse Zeit verzögert werden. Dieses Verhalten kann zu einem Fehlverhalten des Gesamtsystems führen, wenn durch so einen Fehler die Verzögerungen eines Pfades durch die Schaltung größer als der maximal erlaubte Wert wird. Somit hängt unter Einfachfehlerannahme die kritische Größe eines Gatterverzögerungsfehlers, ab der es zum Fehlverhalten des Gesamtsystems kommen kann, unmittelbar mit der Verzögerungszeit der funktionalen Pfade durch die Fehlerstelle und der Zykluszeit zusammen. Ebenso kann ein Test auf Gatterverzögerungsfehler selbst bei festen Verzögerungszeiten für die einzelnen Gatter nur feststellen, ob die Verzögerung eines potenziellen Fehlers größer oder kleiner als ein bestimmter Wert ist.

Beim Gatterverzögerungsfehlermodell wird davon ausgegangen, dass aufgrund eines Produktionsfehlers Transitionen durch einen bestimmten Gattereingang bzw. Gatterausgang um eine gewisse Zeit verzögert werden. Dieses Verhalten kann zu einem Fehlverhalten des Gesamtsystems führen, wenn durch so einen Fehler die Verzögerungen eines Pfades durch die Schaltung größer als der maximal erlaubte Wert wird. Somit hängt unter Einfachfehlerannahme die kritische Größe eines Gatterverzögerungsfehlers, ab der es zum Fehlverhalten des Gesamtsystems kommen kann, unmittelbar mit der Verzögerungszeit der funktionalen Pfade durch die Fehlerstelle und der Zykluszeit zusammen. Ebenso kann ein Test auf Gatterverzögerungsfehler selbst bei festen Verzögerungszeiten für die einzelnen Gatter nur feststellen, ob die Verzögerung eines potenziellen Fehlers größer oder kleiner als ein bestimmter Wert ist.

Um die statistische Verteilung der durch eine gegebene Menge von Testmustern erkannten Größen von Gatterverzögerungsfehlern zu ermitteln, soll in dieser Diplomarbeit der Fehlersimulator von Signs entsprechend erweitert werden.

• Dazu ist es in einem ersten Schritt nötig den Fehlersimulator um die Gutsimulation einer geeigneten Logik zu erweitern. Mit den Ergebnissen dieser Gutsimulation ist es möglich eine prinzipielle Aussage zu treffen, an welchen Stellen Gatterverzögerungsfehler mit dem gegebenen Testmusterpaar beobachtbar sind.
• Um diese Wahrscheinlichkeitsverteilungen zu bestimmen, muss in einem zweiten Arbeitsschritt der Fehlersimulator um die Modellierung der Verzögerungen der einzelnen Gatter erweitert werden. Anschließend soll mit einem an SSTA (statistical static timing analysis) angelehnten Verfahren für jede der im ersten Schritt bestimmten erkennbaren Fehlerstellen die Verteilungsfunktion der maximalen Verzögerungszeit der Pfade mit Signalwechsel ermittelt werden.
• Mit den so ermittelten statistischen Verzögerungszeiten soll im dritten Abschnitt der Arbeit die Wahrscheinlichkeitsverteilung der durch jedes Testmusterpaar erkennbaren Größen eines Gatterverzögerungsfehlers berechnet werden.
• Optional kann untersucht werden, welche Aussagen durch mehrere Testmusterpaare, die einen Gatterverzögerungsfehler testen, getroffen werden können und eine Metrik zur Bewertung einer Menge von Testmustern definiert werden.

Dabei wird für die Modellierung der Verzögerungen der einzelnen Gatter vereinfacht angenommen, dass diese nur vom Typ des Gatters abhängen. Nichtsdestotrotz soll das Modell so realisiert werden, dass die Parameter der Verzögerungen durch spätere Erweiterungen für jedes einzelne Gatter z.B. aus einer Datei eingelesen werden könnten. Nach Möglichkeit sollen die verwendeten Parameter der Verzögerungen anhand existierender frei verfügbarer Bibliotheken gewählt werden.