Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/A19870123Elc007.shtml

Установка для отображения логических ошибок

Санта-Клара, шт.Калифорния. Один из наиболее эффективных способов выявления ошибок проектирования или технологических дефектов логических ИС состоит в том, чтобы обнаруживать вызванные этими нарушениями логические ошибки непосредственно на кристалле в процессе его работы. В течение последних пяти лет некоторые изготовители ИС проводили такую проверку кристаллов в лабораторных условиях, используя для этой цели растровый электронный микроскоп (РЭМ).

Специалисты фирмы Intel Corp. (Санта-Клара), занимавшиеся лабораторными экспериментами по отображению динамических ошибок с помощью РЭМ, получили настолько обнадеживающие результаты, что было принято решение создать действующую по этому принципу экспериментальную производственную установку для проверки кристаллов. Как говорит Джек Салвадор, начальник отдела [обеспечения] качества и надежности в отделении микрокомпьютеров фирмы Intel, такие установки уже действуют на двух ее заводах. В состав системы отображения входит РЭМ с сопутствующим оборудованием, получаемым от нескольких поставщиков, широкоугольная оптика (wide-bore optics) и АРМ MicroVAX фирмы Digital Equipment Corp.

Установка отображает в динамическом режиме распределение логических уровней на поверхности кристалла. На получаемом с помощью РЭМ изображении поверхности эти уровни выглядят как светлые и темные участки. Последовательные изображения кристалла позволяют проследить путь распространения ошибочных сигналов. Таким образом, ошибки можно видеть сразу, а не после того, как они достигнут выходного контакта.

В установке используется тот же принцип анализа неисправностей на уровне транзисторов, который до сих пор применялся только для проверки кристаллов памяти. Последние благодаря регулярности структуры допускают растровое сканирование. Между тем в логических ИС изменение состояний схемных узлов происходит столь нерегулярным образом, что растровое сканирование оказывается невозможным, а установки, осуществляющие зондирование единичных узлов, имеют слишком малый угол зрения и потому не годятся для анализа сложных схем.

В установке фирмы Intel используется стробируемый луч РЭМ, синхронизированный с имеющимся в системе генератором тактовых импульсов. С помощью этого луча записывается ряд изображений, соответствующих последовательным логическим состояниям. Выявление ошибок оказывается возможным благодаря обработке сигналов изображения, которая состоит в том, что изображения проверяемых кристаллов сравниваются с аналогичными изображениями заведомо хороших кристаллов. Спроектированная специалистами Intel оптическая система дает возможность различать линии шириной всего 2 мкм на поверхности кристалла размером 1*1 см2 в пределах одного периода сканирования.

Другие фирмы также используют РЭМ для выявления неисправностей. «Это идеальное средство для такого рода применений, — говорит Гарри Уочоб из фирмы Failure Analysis Corp. (Пало-Альто, шт.Калифорния). — Когда вы используете электронный луч для получения изображения схемы, на которую подано напряжение, то можете получить весьма наглядную картину распределения зарядов и потенциалов в этой схеме».

По словам Джорджо Риги из организации Riga Analytical Laboratories (Санта-Клара), такие компании, как Siemens в Западной Европе, IBM и некоторые приборостроительные фирмы в США, также изучают возможность использования РЭМ для проверки ИС, однако, по его мнению, Intel является одной из фирм, наиболее широко работающих с данным методом. Что касается перспектив применения указанной методики в производственных условиях, то, как говорит Салвадор, руководство Intel рассчитывает использовать установку отображения динамических ошибок в качестве своего рода испытательного стенда для АИО, аналогичного контактной матрице для проверки печатных плат. Конструкция такой установки будет достаточно сложной. Чтобы испытать один из микропроцессоров серии 80386 фирмы Intel, понадобятся 132 высококачественные коаксиальные линии передачи, для которых нужно будет предусмотреть вакуумно-плотные вводы в стенках испытательной камеры.

Небольшой светлый участок в виде перевернутой буквы «Т», расположенный в середине изображения испытываемого кристалла (слева), соответствует ошибочном
Небольшой светлый участок в виде перевернутой буквы «Т», расположенный в середине изображения испытываемого кристалла (слева), соответствует ошибочному логическому состоянию, о чем свидетельствует изображение заведомо хорошего кристалла (справа).

Когда обнаруживается неисправность, тестовый вектор, соответствующий месту возникновения ошибки, «вводится» в замкнутый цикл, после чего становится возможным проследить путь распространения ошибочного сигнала. Как отмечает Салвадор, сигналы, попадающие на ту или иную шину, могут распространяться в любом месте кристалла. Они могут оставаться на кристалле в течение времени, соответствующего десяткам изменений логических состояний, прежде чем попадут на тот или иной контакт ИС. «Когда мы проектировали ИС на счетверенных вентилях, на четыре вентиля приходилось 12 контактов, а на один логический узел — три контакта, — говорит Салвадор. — Сейчас мы можем иметь 70 000 узлов и всего 96 контактов, т.е. более 700 узлов на контакт».

Салвадор считает, что применение метода динамического отображения ошибок в производственных условиях может способствовать увеличению процента выхода годных кристаллов. «Если имеется способ вдвое повысить скорость передвижения по кривой освоения, то можно быстрее приступить к массовому выпуску и снизить цены», — замечает он. Салвадор, однако, признает, что данная методика испытаний делает лишь первые шаги.

Между тем специалисты фирмы Intel уже сумели получить с помощью новой установки кое-какие конкретные результаты. Один из кристаллов фирмы пришлось перепроектировать после того, как установка выявила источник ошибок — повреждение металлизации, возникшее в процессе испытаний на долговечность. Дальнейшие исследования выявили нарушение проектных норм, которое явилось причиной ухудшения качества межсоединений.

«Мы пока еще не сумели количественно оценить экономию, которую дает применение метода динамического отображения ошибок, — говорит Салвадор. — Это трудно сделать, поскольку данный метод позволяет выявить такие дефекты, прежде вообще не поддававшиеся обнаружению».

Новые установки уже действуют на двух производственных предприятиях фирмы Intel — в Санта-Кларе и Алохе (шт.Орегон). К концу 1986г. аналогичные системы будут установлены на заводах фирмы в Фолсоме (шт.Калифорния) и Чандлере (шт.Аризона). Пятая установка,как говорит Салвадор, начнет действовать на предприятии Intel на Пенанге, Малайзия, в 1987г. [No.33, pp.37,40].

Клиффорд Барни

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 59, No.20 (753), 1986г - пер. с англ. М.: Мир, 1986, стр.11

Electronics Vol.59 No.32 October 2, 1986 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ОБОЗРЕНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

Тема:     Испытания ИС





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Intel/A19870123Elc007.shtml