基于改進MarchC+算法的MBIST電路設計與優(yōu)化研究一、引言1.1研究背景與意義在現(xiàn)代集成電路設計中，存儲器作為芯片的關鍵組成部分，其可靠性對整個芯片系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性起著決定性作用。隨著半導體工藝的不斷進步，芯片的集成度日益提高，存儲器在芯片中的占比也越來越大。據(jù)相關研究表明，在當前先進的芯片設計中，存儲器面積可占芯片總面積的70%以上，其故障發(fā)生率也隨之增加，成為影響芯片可靠性的主要因素之一。存儲器故障可能導致數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)崩潰等嚴重問題，在航空航天、醫(yī)療設備、金融等對可靠性要求極高的領域，這些問題可能引發(fā)災難性后果。例如，在航空航天領域，衛(wèi)星上的存儲器若出現(xiàn)故障，可能導致衛(wèi)星通信中斷、任務失敗，甚至危及宇航員的生命安全；在醫(yī)療設備中，存儲器故障可能導致患者數(shù)據(jù)錯誤，影響醫(yī)生的診斷和治療決策。因此，對存儲器進行高效、準確的測試是確保芯片可靠性的關鍵環(huán)節(jié)。存儲器內(nèi)建自測試（MemoryBuilt-InSelf-Test，MBIST）技術應運而生，它通過在芯片內(nèi)部集成測試電路，實現(xiàn)對存儲器的自主測試，無需外部復雜的測試設備，大大降低了測試成本和測試時間，提高了測試效率。MBIST技術能夠在芯片制造過程中以及系統(tǒng)運行時對存儲器進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，為芯片的可靠性提供了有力保障，已成為現(xiàn)代存儲器測試的主流技術。March測試算法是MBIST技術中常用的一種測試算法，其中MarchC+算法因其能夠檢測多種常見的存儲器故障，如固定型故障（Stuck-AtFaults，SAF）、跳變故障（TransitionFaults，TF）、耦合故障（CouplingFaults，CF）等，在存儲器測試中得到了廣泛應用。然而，隨著半導體工藝進入深亞微米時代，存儲器的物理特性和故障模式發(fā)生了變化，傳統(tǒng)的MarchC+算法在檢測某些新型故障時存在局限性，如對電阻開路性缺陷和動態(tài)故障的檢測能力不足，容易導致測試逃逸，給芯片的可靠性帶來隱患。在此背景下，對MarchC+算法進行改進，以提高其對新型故障的檢測能力，增強MBIST電路的測試效果，成為當前存儲器測試領域的研究熱點。改進MarchC+算法不僅能夠更全面地檢測存儲器故障，提高芯片的可靠性和穩(wěn)定性，還能滿足不斷發(fā)展的半導體產(chǎn)業(yè)對高性能、高可靠性芯片的需求，對于推動集成電路技術的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在存儲器故障建模方面，國內(nèi)外學者和研究機構開展了大量的研究工作。隨著半導體工藝的不斷進步，存儲器的物理特性和故障模式變得更加復雜多樣，傳統(tǒng)的故障模型已難以滿足實際測試需求。國外如美國的英特爾、IBM等公司在存儲器故障建模領域處于領先地位，他們通過深入研究存儲器的物理機制，提出了一系列新的故障模型，如考慮電阻開路性缺陷、動態(tài)故障等新型故障的模型。例如，英特爾的研究團隊在研究深亞微米工藝下的存儲器故障時，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的固定型故障模型無法準確描述一些新型故障，于是提出了基于物理特性的故障模型，該模型能夠更準確地反映存儲器在復雜環(huán)境下的故障行為，為測試算法的設計提供了更可靠的依據(jù)。國內(nèi)的一些高校和科研機構，如清華大學、中國科學院等，也在積極開展存儲器故障建模的研究工作。清華大學的研究團隊通過對存儲器的失效機理進行深入分析，建立了一種綜合考慮多種故障因素的故障模型，該模型在檢測存儲器的復雜故障時表現(xiàn)出了較高的準確性和可靠性。這些研究成果為存儲器測試算法的優(yōu)化和改進提供了重要的理論基礎。在MBIST測試算法方面，March測試算法作為經(jīng)典的測試算法，一直是研究的重點。國外許多研究致力于對March測試算法的改進和優(yōu)化，以提高其對不同類型故障的檢測能力。例如，加拿大的研究人員提出了一種改進的March算法，通過增加特定的測試序列，使其能夠更有效地檢測出存儲器中的動態(tài)故障和耦合故障，大大提高了測試覆蓋率。此外，一些研究還將人工智能技術引入MBIST測試算法中，利用機器學習算法對測試數(shù)據(jù)進行分析和處理，實現(xiàn)了測試算法的自適應調(diào)整，進一步提高了測試效率和準確性。國內(nèi)在MBIST測試算法的研究方面也取得了顯著進展。復旦大學的研究團隊提出了一種基于遺傳算法的March測試算法優(yōu)化方法，通過對測試序列進行優(yōu)化，減少了測試時間，同時提高了故障覆蓋率。還有學者將蟻群算法應用于MBIST測試算法的設計中，通過模擬蟻群的覓食行為，尋找最優(yōu)的測試路徑，提高了測試算法的效率和性能。這些研究成果為MBIST測試算法的發(fā)展提供了新的思路和方法。在MBIST架構設計方面，國內(nèi)外都在不斷探索新的架構和設計方法，以滿足不同應用場景的需求。國外一些公司推出了高性能的MBIST架構，如英偉達在其圖形處理芯片中采用的MBIST架構，能夠?qū)崿F(xiàn)對高速、大容量存儲器的高效測試，滿足了圖形處理對存儲器性能的嚴格要求。同時，一些研究機構也在研究基于多核架構的MBIST設計，通過并行處理提高測試速度，降低測試時間。國內(nèi)的研究機構和企業(yè)也在積極開展MBIST架構的創(chuàng)新設計。紫光國芯針對超標量處理器Cache測試的難題，提出了定制化的MBIST電路設計方案，通過優(yōu)化接口電路和測試算法，實現(xiàn)了對非標準SRAM類型Cache的有效測試，提高了測試覆蓋率和芯片的可靠性。此外，還有研究提出了一種可重構的MBIST架構，該架構能夠根據(jù)不同的測試需求動態(tài)調(diào)整測試電路，提高了MBIST的靈活性和適應性。這些研究成果推動了MBIST技術在國內(nèi)的應用和發(fā)展。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容改進MarchC+算法原理分析：深入研究傳統(tǒng)MarchC+算法的原理和流程，分析其在檢測各類存儲器故障時的優(yōu)勢與不足。結合半導體工藝的發(fā)展趨勢以及新型存儲器故障的特點，對傳統(tǒng)算法進行改進。引入新的測試序列或操作，以增強對電阻開路性缺陷和動態(tài)故障等新型故障的檢測能力。例如，通過增加特定的讀/寫操作次數(shù)和順序，設計能夠更精準檢測動態(tài)故障的測試序列，詳細闡述改進算法的理論依據(jù)和實現(xiàn)思路?；诟倪M算法的MBIST電路設計與實現(xiàn)：根據(jù)改進后的MarchC+算法，進行MBIST電路的架構設計。確定電路的主要組成部分，如測試向量生成電路、BIST控制電路、響應分析電路等，并明確各部分的功能和相互之間的連接關系。采用硬件描述語言（如Verilog或VHDL）對MBIST電路進行建模和設計，實現(xiàn)電路的邏輯功能。對設計完成的電路進行綜合、布局布線等后端設計流程，生成可用于芯片制造的物理版圖。在設計過程中，充分考慮電路的面積、功耗、測試時間等性能指標，進行優(yōu)化設計。MBIST電路性能評估與優(yōu)化：建立MBIST電路的性能評估指標體系，包括故障覆蓋率、測試時間、面積開銷、功耗等。使用仿真工具對設計實現(xiàn)的MBIST電路進行功能仿真和性能評估，驗證電路是否能夠準確檢測各類存儲器故障，分析電路在不同性能指標上的表現(xiàn)。根據(jù)仿真結果，對MBIST電路進行優(yōu)化。針對故障覆蓋率不足的問題，進一步調(diào)整測試算法或電路結構；對于測試時間過長的情況，優(yōu)化測試流程或采用并行測試技術；對于面積和功耗過大的問題，進行電路結構的精簡和低功耗設計。通過反復優(yōu)化，使MBIST電路在各項性能指標上達到較好的平衡，滿足實際應用的需求。1.3.2研究方法理論分析方法：對存儲器故障模型、MarchC+算法以及MBIST電路的相關理論進行深入研究和分析。通過查閱大量的文獻資料，了解當前國內(nèi)外在該領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，掌握存儲器故障的類型、產(chǎn)生原因以及測試原理。運用數(shù)學方法對算法的復雜度、故障覆蓋率等進行理論推導和分析，為算法的改進和電路的設計提供理論基礎。例如，通過建立數(shù)學模型來分析改進算法對不同類型故障的檢測概率，從而評估算法的有效性。仿真實驗方法：利用專業(yè)的電子設計自動化（EDA）工具，如ModelSim、SynopsysVCS等，對改進的MarchC+算法和基于該算法的MBIST電路進行仿真實驗。在仿真過程中，設置不同的測試場景和參數(shù)，模擬各種存儲器故障的發(fā)生情況，驗證算法和電路的正確性和有效性。通過對仿真結果的分析，獲取電路的性能數(shù)據(jù)，如故障覆蓋率、測試時間、功耗等，為電路的優(yōu)化提供依據(jù)。例如，通過改變仿真中的故障模型和測試向量，觀察電路的響應，分析故障覆蓋率的變化情況。對比研究方法：將改進后的MarchC+算法和基于該算法的MBIST電路與傳統(tǒng)的MarchC+算法及其他相關的MBIST電路進行對比研究。從故障覆蓋率、測試時間、面積開銷、功耗等多個方面進行比較分析，突出改進算法和電路的優(yōu)勢和創(chuàng)新點。例如，通過實驗對比改進算法與傳統(tǒng)算法在相同測試條件下的故障覆蓋率和測試時間，直觀地展示改進算法的性能提升。二、MBIST技術與MarchC+算法基礎2.1MBIST技術概述2.1.1MBIST的概念與特點存儲器內(nèi)建自測試（MemoryBuilt-InSelf-Test，MBIST）是一種在系統(tǒng)級芯片（SoC）中內(nèi)置的用于檢測和驗證片上存儲器（如隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM等）完整性和功能的測試技術。其核心在于“內(nèi)建”，即針對存儲器的測試向量由內(nèi)建的存儲器測試邏輯自動產(chǎn)生，而非依賴外部測試機臺（ATE：Auto-Test-Equipment）生成。在MBIST測試過程中，僅需借助機臺通過JTAG接口傳輸測試指令，便可從TDO接口獲取測試結果。MBIST具有一系列顯著特點。首先是自動化測試，MBIST邏輯能夠自動產(chǎn)生測試模式和信號，無需外部測試設備的干預，極大地提高了測試的自主性和便捷性。以某款智能移動設備芯片為例，其內(nèi)部集成的MBIST可在芯片制造完成后的生產(chǎn)測試環(huán)節(jié)，自動對片上存儲器進行測試，無需人工手動操作外部測試設備，節(jié)省了大量的測試時間和人力成本?？删幊绦砸彩荕BIST的重要特性之一，它通?？梢员慌渲脼閳?zhí)行不同類型的測試模式，以檢測各種可能的內(nèi)存錯誤，如地址解碼錯誤、細胞損壞和存取時間錯誤等。通過對測試模式的靈活編程，能夠滿足不同應用場景和存儲器類型的測試需求。在航空航天領域的芯片設計中，針對不同任務階段對存儲器可靠性的不同要求，可以通過編程配置MBIST執(zhí)行不同的測試模式，在高可靠性要求階段，采用更全面、嚴格的測試模式，確保存儲器的穩(wěn)定運行。低成本是MBIST的一大優(yōu)勢，由于不需要額外的復雜測試設備，MBIST有效降低了測試成本。在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中，使用MBIST技術可以減少對昂貴ATE設備的依賴，使得每個芯片的測試成本大幅下降，提高了生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。一些消費級電子產(chǎn)品芯片的生產(chǎn)中，采用MBIST技術后，測試成本降低了約30%，大大提高了產(chǎn)品的市場競爭力。此外，MBIST還具備在現(xiàn)場測試的能力，它可以在SoC正常工作時（在線）或者在系統(tǒng)啟動時執(zhí)行，提供了運行時測試的能力。在汽車電子系統(tǒng)中，MBIST能夠在汽車行駛過程中對芯片內(nèi)的存儲器進行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)潛在故障，保障汽車電子系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，避免因存儲器故障導致的行車安全問題。2.1.2MBIST的工作原理與基本結構MBIST的工作原理基于一套嚴謹?shù)臏y試流程。在測試開始前，首先需要進行初始化操作，MBIST控制器將內(nèi)存和測試模式設置為初始狀態(tài)，為后續(xù)的測試做好準備。在對某型號SRAM進行測試時，控制器會將SRAM的地址線和數(shù)據(jù)線設置為特定的初始值，確保測試環(huán)境的一致性。接下來進入寫測試階段，向內(nèi)存寫入特定的數(shù)據(jù)模式，如全0、全1、棋盤格等。這些數(shù)據(jù)模式的選擇是根據(jù)不同的故障檢測需求確定的，例如全0和全1模式可以檢測固定型故障，棋盤格模式則對檢測耦合故障有較好的效果。在寫入數(shù)據(jù)時，控制器會按照一定的地址順序依次對每個存儲單元進行寫入操作。完成寫測試后，便進入讀測試階段，讀回內(nèi)存數(shù)據(jù)并與預期值進行比較，以確定是否有錯誤。如果讀回的數(shù)據(jù)與預期值不一致，則表明存儲器可能存在故障。在比較過程中，通常會采用專門的比較電路來快速準確地判斷數(shù)據(jù)的一致性。測試完成后，MBIST邏輯會生成測試報告，報告中包括是否有錯誤以及錯誤的位置等詳細信息。這些信息對于后續(xù)的故障診斷和修復至關重要。在一些高端服務器芯片中，MBIST生成的測試報告能夠精確到具體的存儲單元位置，方便工程師快速定位和解決問題。MBIST的基本結構主要包含以下幾個關鍵部分。測試向量產(chǎn)生電路負責生成用于測試存儲器的各種向量，這些向量根據(jù)不同的測試算法和故障模型進行設計，以確保能夠全面檢測存儲器的各種故障。其內(nèi)部通常包含一些復雜的邏輯電路，如計數(shù)器、移位寄存器等，用于生成不同的地址序列和數(shù)據(jù)模式。BIST控制電路是MBIST的核心控制單元，作為外部電路與存儲器之間的接口，它為存儲器的自測試提供控制信號，控制測試的開始、結束以及測試過程中的各種操作。該電路通常由有限狀態(tài)機（FSM）實現(xiàn)，通過不同的狀態(tài)轉換來控制測試流程的推進。在測試開始時，F(xiàn)SM會將測試模式選擇信號設置為特定值，使存儲器進入測試狀態(tài)，并根據(jù)測試算法生成相應的控制信號，如地址生成信號、讀寫控制信號等。響應分析電路用于對存儲器的輸出響應進行分析，判斷存儲器是否存在故障。它將讀回的數(shù)據(jù)與預期值進行比較，并根據(jù)比較結果生成相應的狀態(tài)信號，如測試通過或失敗信號。該電路通常包含比較器、寄存器等組件，比較器將讀回的數(shù)據(jù)與預期值進行逐位比較，寄存器則用于存儲比較結果和相關的狀態(tài)信息。這些電路結構相互協(xié)作，共同完成對存儲器的內(nèi)建自測試，確保存儲器的可靠性和穩(wěn)定性。2.2MarchC+算法原理2.2.1March算法簡介March算法是一種專門針對存儲器測試的算法，它基于對存儲器常見故障類型的深入研究而設計，具有較高的故障覆蓋率和檢測的相對便捷性。隨著半導體工藝的發(fā)展，存儲器故障類型日益復雜多樣，March算法也在不斷演化改進，形成了許多變種，以適應不同的測試需求。March算法的核心思想是通過對存儲單元進行一系列有序的讀、寫操作，來檢測存儲器中可能存在的各種故障。在對某一存儲單元進行測試時，算法會按照特定的順序?qū)ζ溥M行寫入不同數(shù)據(jù)值（如0和1）的操作，然后再進行讀取操作，將讀取的數(shù)據(jù)與預期值進行比較，從而判斷該存儲單元是否存在故障。該算法能夠檢測多種常見的存儲器故障類型。對于固定型故障（SAF），當存儲單元出現(xiàn)固定為0或1的故障時，March算法通過寫入不同的數(shù)據(jù)值并讀取驗證，能夠準確檢測到這類故障。若存儲單元本應存儲數(shù)據(jù)1，但實際固定為0，在寫入1后讀取時，得到的是0，與預期的1不一致，從而檢測出固定型故障。在檢測跳變故障（TF）時，由于跳變故障表現(xiàn)為存儲單元的值無法（或者延遲）從0跳變到1，或者從1跳變到0，March算法通過設計特定的跳變操作序列，如先寫入0再寫入1，然后讀取驗證跳變是否正常，以此檢測跳變故障。對于耦合故障（CF），March算法通過對相鄰存儲單元進行特定順序的讀寫操作，觀察是否存在一個單元的寫入操作影響其他單元的值的情況，來檢測耦合故障。在某測試序列中，對存儲單元A進行寫入操作后，讀取相鄰的存儲單元B的值發(fā)生了變化，這就表明可能存在耦合故障。March算法還能檢測地址譯碼故障（ADF）等其他類型的故障。通過對不同地址進行正確的讀寫操作，驗證地址與存儲單元的對應關系是否準確，若出現(xiàn)地址訪問錯誤，如訪問某個地址卻讀取到了其他地址的數(shù)據(jù)，就可以檢測出地址譯碼故障。由于March算法具有高效、全面的故障檢測能力，在存儲器測試領域得到了廣泛應用，成為存儲器內(nèi)建自測試（MBIST）技術中常用的測試算法之一。它能夠有效地檢測出存儲器中的各種故障，為保證存儲器的可靠性和穩(wěn)定性提供了有力支持。在現(xiàn)代芯片設計中，許多高性能芯片都采用了基于March算法的MBIST技術，以確保片上存儲器的質(zhì)量和性能。2.2.2MarchC+算法詳解MarchC+算法是March算法家族中的一個重要成員，它是在MarchC算法的基礎上進一步改進而來，對靜態(tài)故障有較為全面的覆蓋，其算法表達式為：{m0:↑↓(w0);m1:↑(r0,w1,r1);m2:↑(r1,w0,r0);m3:↓(r0,w1,r1);m4:↓(r1,w0,r0);m5:↑↓(r0)}。下面對其各個操作步驟進行詳細解析。初始化寫操作（m0:↑↓(w0)）：這一步驟是算法的起始操作，其目的是對所有存儲單元進行初始化寫入操作，寫入的數(shù)據(jù)值為0。在對某一存儲單元進行操作時，先將地址指針指向該單元，然后將數(shù)據(jù)0寫入其中，并且該操作會按照地址遞增（↑）和地址遞減（↓）的順序?qū)λ写鎯卧M行寫入，確保所有單元都被初始化。升序讀寫操作（m1:↑(r0,w1,r1);m2:↑(r1,w0,r0)）：在m1操作中，首先按地址升序讀取存儲單元中的數(shù)據(jù)，驗證是否為0（r0），然后將數(shù)據(jù)1寫入該單元（w1），接著再次讀取該單元的數(shù)據(jù)，驗證是否為1（r1）。在對地址為0x0001的存儲單元進行操作時，先讀取其數(shù)據(jù)，若為0，則寫入1，再讀取驗證數(shù)據(jù)是否為1。這一操作主要用于檢測固定型故障（SAF）和跳變故障（TF）。若存在固定型故障，讀取的數(shù)據(jù)可能與預期不符；對于跳變故障，通過寫入和讀取不同值的操作，可以檢測出存儲單元值的跳變是否正常。降序讀寫操作（m3:↓(r0,w1,r1);m4:↓(r1,w0,r0)）：這兩個操作與m1、m2類似，但操作順序是按地址降序進行。在m3操作中，先按地址降序讀取存儲單元中的數(shù)據(jù)，驗證是否為0（r0），然后寫入1（w1），再讀取驗證是否為1（r1）；m4操作則是先讀取是否為1（r1），寫入0（w0），再讀取驗證是否為0（r0）。通過這種升序和降序的交替讀寫操作，能夠更全面地檢測存儲器中的故障，尤其是一些與地址順序相關的故障。最終讀操作（m5:↑↓(r0)）：這一步驟是在完成前面的讀寫操作后，再次按地址遞增和遞減的順序讀取所有存儲單元的數(shù)據(jù)，驗證是否仍為0（r0）。這一操作主要用于檢測在前面的操作過程中是否有存儲單元出現(xiàn)故障，導致數(shù)據(jù)被錯誤修改。MarchC+算法通過這些有序的讀寫操作步驟，能夠有效地檢測出多種常見的存儲器故障，如固定型故障、跳變故障、耦合故障等，為存儲器的可靠性測試提供了一種有效的方法。它的全面性和高效性使得在存儲器測試領域得到了廣泛的應用，成為保障存儲器質(zhì)量的重要工具之一。2.2.3傳統(tǒng)MarchC+算法的局限性盡管MarchC+算法在存儲器測試中得到了廣泛應用，并且對多種常見故障具有較高的檢測能力，但在面對現(xiàn)代半導體工藝下復雜的存儲器故障情況時，傳統(tǒng)的MarchC+算法仍存在一些局限性。在某些測試條件下，傳統(tǒng)MarchC+算法的故障覆蓋率會有所下降。在測試機不支持對各存儲單元單獨操作的情況下，即測試機是對全部存儲單元執(zhí)行一次完整的讀寫操作后再查看測試結果，而不是對存儲單元逐個執(zhí)行讀寫操作并查看測試結果，這就會使得某些故障無法在敏化狀態(tài)時被檢測出來。對于干擾耦合讀不變故障中故障原語為<r0;1/↓/–>和<r1;0/↑/–>的故障，由于無法及時檢測到存儲單元在特定操作序列下的變化，導致算法對這類故障的檢測能力降低，從而使故障覆蓋率下降。傳統(tǒng)MarchC+算法的復雜度相對較高，其復雜度為14n（n為存儲單元的數(shù)量，14n表示對存儲器單元進行14次讀寫操作）。隨著存儲器容量的不斷增大，存儲單元數(shù)量n增多，算法的時間復雜度也隨之增加，這就導致測試時間成本大幅上升。在對大容量的DDR4內(nèi)存進行測試時，由于內(nèi)存中存儲單元數(shù)量眾多，按照傳統(tǒng)MarchC+算法進行測試，所需的測試時間可能會非常長，嚴重影響測試效率，不利于大規(guī)模生產(chǎn)測試和實時在線測試的需求。傳統(tǒng)MarchC+算法在檢測某些新型故障時存在不足。隨著半導體工藝進入深亞微米時代，電阻開路性缺陷和動態(tài)故障等新型故障的出現(xiàn)頻率逐漸增加。然而，傳統(tǒng)MarchC+算法主要是針對固定型故障、跳變故障和耦合故障等常見故障設計的，對于電阻開路性缺陷和動態(tài)故障的檢測能力有限。電阻開路性缺陷可能導致存儲單元的電氣連接異常，傳統(tǒng)算法難以通過常規(guī)的讀寫操作檢測到這種細微的物理缺陷；動態(tài)故障與存儲單元的時間特性相關，如存儲單元的保持時間、訪問時間等，傳統(tǒng)算法的測試序列無法充分覆蓋這些動態(tài)特性，容易導致測試逃逸，使一些存在動態(tài)故障的存儲器無法被檢測出來，給芯片的可靠性帶來隱患。傳統(tǒng)MarchC+算法在故障覆蓋率、復雜度和對新型故障的檢測能力等方面存在一定的局限性，這限制了其在現(xiàn)代存儲器測試中的應用效果，迫切需要對其進行改進以適應不斷發(fā)展的存儲器技術需求。三、改進MarchC+算法設計3.1改進思路與目標隨著半導體工藝的不斷發(fā)展，存儲器的集成度越來越高，其故障模式也變得更加復雜多樣。傳統(tǒng)的MarchC+算法雖然在檢測常見的固定型故障、跳變故障和耦合故障等方面表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，但在面對深亞微米工藝下的新型故障時，如電阻開路性缺陷和動態(tài)故障，其檢測能力明顯不足。同時，該算法的復雜度較高，導致測試時間較長，這在大規(guī)模生產(chǎn)測試和實時在線測試中是一個不容忽視的問題。為了克服傳統(tǒng)MarchC+算法的這些局限性，本研究提出了一種改進的MarchC+算法。改進思路主要圍繞以下幾個方面展開：針對新型故障的特點，設計專門的測試序列，增強對電阻開路性缺陷和動態(tài)故障的檢測能力；優(yōu)化算法的操作步驟，減少不必要的讀寫操作，降低算法的復雜度，從而縮短測試時間；在保證檢測能力的前提下，盡量減少對測試資源的占用，提高測試效率。改進后的MarchC+算法旨在實現(xiàn)以下目標：提高故障覆蓋率，特別是對電阻開路性缺陷和動態(tài)故障的覆蓋率，確保能夠更全面地檢測存儲器中的各類故障，提高芯片的可靠性；降低算法復雜度，通過優(yōu)化算法結構和操作流程，減少對存儲單元的讀寫次數(shù)，從而降低算法的時間復雜度，縮短測試時間，滿足大規(guī)模生產(chǎn)測試和實時在線測試的需求；提高測試效率，在保證故障檢測能力的同時，減少測試過程中的資源消耗，提高測試的整體效率，降低測試成本。通過實現(xiàn)這些目標，改進后的MarchC+算法將能夠更好地適應現(xiàn)代半導體工藝下存儲器測試的需求，為芯片的可靠性提供更有力的保障。3.2改進算法原理與實現(xiàn)3.2.1算法改進策略為了提升MarchC+算法對現(xiàn)代存儲器故障的檢測能力，本研究從多個方面對其進行改進。在讀寫順序調(diào)整方面，傳統(tǒng)MarchC+算法的讀寫操作順序相對固定，難以有效檢測一些與讀寫順序密切相關的新型故障。改進后的算法通過引入更靈活的讀寫順序，例如在特定操作步驟中增加交替讀寫操作，能夠更全面地覆蓋不同的故障場景。在檢測電阻開路性缺陷時，傳統(tǒng)算法由于讀寫順序的局限性，可能無法及時發(fā)現(xiàn)電阻開路導致的信號傳輸異常。而改進算法在寫入操作后，立即進行多次不同順序的讀取操作，能夠更敏銳地捕捉到因電阻開路而產(chǎn)生的信號變化，從而提高對這類故障的檢測概率。在增加特定操作方面，針對動態(tài)故障的特點，改進算法增加了動態(tài)應力測試操作。動態(tài)故障與存儲單元的時間特性相關，如存儲單元的保持時間、訪問時間等。通過在測試過程中引入動態(tài)應力測試，即在不同的時間間隔內(nèi)對存儲單元進行快速的讀寫操作，模擬存儲單元在實際工作中的動態(tài)環(huán)境，能夠有效檢測出動態(tài)故障。在對某一存儲單元進行測試時，按照改進算法，在寫入數(shù)據(jù)后，以極短的時間間隔進行多次快速讀取操作，觀察存儲單元的響應。若存儲單元存在動態(tài)故障，其響應可能會出現(xiàn)延遲或錯誤，從而被檢測出來。在優(yōu)化測試序列方面，傳統(tǒng)MarchC+算法的測試序列相對單一，難以滿足復雜故障的檢測需求。改進算法通過優(yōu)化測試序列，將不同的測試操作進行合理組合，增加測試的多樣性和針對性。對于耦合故障的檢測，傳統(tǒng)算法可能無法全面檢測到不同類型的耦合效應。改進算法在測試序列中增加了針對不同耦合故障的特定測試操作，如改變相鄰存儲單元的讀寫順序和時間間隔，以增強對耦合故障的檢測能力。這些改進策略的依據(jù)在于深入分析現(xiàn)代存儲器故障的物理機制和行為特征。隨著半導體工藝的發(fā)展，存儲器故障變得更加復雜，傳統(tǒng)算法的局限性日益凸顯。通過調(diào)整讀寫順序、增加特定操作和優(yōu)化測試序列，能夠更全面地覆蓋不同類型的故障，提高算法的故障覆蓋率和檢測效率。3.2.2改進MarchC+算法的詳細步驟改進MarchC+算法在保留傳統(tǒng)MarchC+算法核心操作的基礎上，引入了新的測試序列和操作，以增強對新型故障的檢測能力。下面詳細列出改進算法的各步驟，并與傳統(tǒng)算法對比突出差異。初始化寫操作（m0:↑↓(w0)）：這一步驟與傳統(tǒng)MarchC+算法相同，目的是對所有存儲單元進行初始化寫入操作，寫入數(shù)據(jù)值為0，并且按照地址遞增（↑）和地址遞減（↓）的順序?qū)λ写鎯卧M行寫入，確保所有單元都被初始化。增加動態(tài)應力測試的升序讀寫操作（m1:↑(r0,w1,r1,dst1);m2:↑(r1,w0,r0,dst2)）：在m1操作中，首先按地址升序讀取存儲單元中的數(shù)據(jù)，驗證是否為0（r0），然后將數(shù)據(jù)1寫入該單元（w1），接著再次讀取該單元的數(shù)據(jù)，驗證是否為1（r1），最后進行動態(tài)應力測試操作（dst1）。動態(tài)應力測試操作包括在短時間內(nèi)對該存儲單元進行多次快速讀寫操作，以檢測動態(tài)故障。在對地址為0x0001的存儲單元進行操作時，讀取數(shù)據(jù)為0后寫入1，再次讀取為1后，進行動態(tài)應力測試，在10納秒內(nèi)對該單元進行5次快速讀寫操作，觀察其響應。這一步驟與傳統(tǒng)算法的差異在于增加了動態(tài)應力測試操作，傳統(tǒng)算法中m1操作僅為↑(r0,w1,r1)。增加交替讀寫的降序讀寫操作（m3:↓(r0,w1,r1,ar);m4:↓(r1,w0,r0,ar)）：在m3操作中，先按地址降序讀取存儲單元中的數(shù)據(jù)，驗證是否為0（r0），然后寫入1（w1），再讀取驗證是否為1（r1），接著進行交替讀寫操作（ar）。交替讀寫操作是指在讀取和寫入操作之間，插入對相鄰存儲單元的讀寫操作，以檢測與地址順序相關的故障和耦合故障。在對地址為0x0003的存儲單元進行操作時，讀取數(shù)據(jù)為0后寫入1，再次讀取為1后，先讀取相鄰的0x0002存儲單元的數(shù)據(jù)，再對0x0003存儲單元進行寫入操作，然后讀取驗證數(shù)據(jù)。這一步驟與傳統(tǒng)算法的不同之處在于增加了交替讀寫操作，傳統(tǒng)算法中m3操作僅為↓(r0,w1,r1)。最終讀操作（m5:↑↓(r0)）：這一步驟與傳統(tǒng)MarchC+算法一致，再次按地址遞增和遞減的順序讀取所有存儲單元的數(shù)據(jù)，驗證是否仍為0（r0），以檢測在前面的操作過程中是否有存儲單元出現(xiàn)故障，導致數(shù)據(jù)被錯誤修改。通過這些改進步驟，改進MarchC+算法能夠更有效地檢測電阻開路性缺陷、動態(tài)故障和耦合故障等新型故障，提高了對存儲器故障的檢測能力。3.2.3改進算法對不同故障類型的檢測能力分析改進MarchC+算法在對不同故障類型的檢測能力上相較于傳統(tǒng)算法有顯著提升。對于固定型故障（SAF），改進算法與傳統(tǒng)MarchC+算法一樣，通過多次對存儲單元寫入不同數(shù)據(jù)值（如0和1）并讀取驗證的方式，能夠有效檢測出存儲單元固定為0或1的故障。在改進算法的m1和m2操作中，先讀取存儲單元驗證數(shù)據(jù)是否為0，然后寫入1再讀取驗證，若讀取結果與預期不符，則可判斷存在固定型故障。這種多次讀寫驗證的方式，使得固定型故障的檢測準確率依然保持在較高水平，與傳統(tǒng)算法相當。在檢測跳變故障（TF）時，改進算法同樣通過設計特定的跳變操作序列來檢測。在m1和m3操作中，先寫入0再寫入1，然后讀取驗證跳變是否正常，這種操作能夠檢測出存儲單元值的跳變是否正常，與傳統(tǒng)算法類似。改進算法在檢測跳變故障時增加了動態(tài)應力測試環(huán)節(jié)，在跳變操作后進行動態(tài)應力測試，進一步增強了對跳變故障的檢測能力。由于動態(tài)應力測試模擬了存儲單元在實際工作中的動態(tài)環(huán)境，對于一些因動態(tài)因素導致的跳變故障，傳統(tǒng)算法可能無法檢測到，但改進算法能夠更敏銳地捕捉到這些故障，從而提高了跳變故障的檢測覆蓋率。對于耦合故障（CF），改進算法通過增加交替讀寫操作來增強檢測能力。在m3和m4操作中，進行交替讀寫操作，即在讀取和寫入操作之間，插入對相鄰存儲單元的讀寫操作。這種操作能夠更全面地檢測出一個單元的寫入操作是否影響其他單元的值，從而有效檢測出耦合故障。傳統(tǒng)算法雖然也能檢測部分耦合故障，但對于一些復雜的耦合效應，檢測能力相對較弱。改進算法通過交替讀寫操作，能夠檢測到傳統(tǒng)算法難以發(fā)現(xiàn)的耦合故障，提高了耦合故障的檢測覆蓋率。在檢測電阻開路性缺陷時，改進算法通過調(diào)整讀寫順序和增加特定操作來實現(xiàn)。在寫入操作后，立即進行多次不同順序的讀取操作，能夠更敏銳地捕捉到因電阻開路而產(chǎn)生的信號變化。若存儲單元存在電阻開路性缺陷，信號傳輸會出現(xiàn)異常，改進算法通過多次不同順序的讀取操作，能夠檢測到這種異常，而傳統(tǒng)算法由于讀寫順序的局限性，可能無法及時發(fā)現(xiàn)這類故障，改進算法大大提高了對電阻開路性缺陷的檢測能力。對于動態(tài)故障，改進算法通過增加動態(tài)應力測試操作來檢測。在不同的時間間隔內(nèi)對存儲單元進行快速的讀寫操作，模擬存儲單元在實際工作中的動態(tài)環(huán)境，能夠有效檢測出動態(tài)故障。傳統(tǒng)算法由于缺乏對動態(tài)環(huán)境的模擬，對動態(tài)故障的檢測能力不足。改進算法的動態(tài)應力測試操作能夠檢測出傳統(tǒng)算法難以檢測的動態(tài)故障，顯著提高了動態(tài)故障的檢測覆蓋率。改進MarchC+算法在對固定型故障、跳變故障、耦合故障、電阻開路性缺陷和動態(tài)故障等不同故障類型的檢測能力上都有不同程度的提升，特別是在對新型故障的檢測方面，展現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，能夠更全面地檢測存儲器故障，提高芯片的可靠性。四、基于改進算法的MBIST電路設計4.1MBIST電路設計要求與原則MBIST電路的設計需滿足多方面的要求，以確保其在存儲器測試中發(fā)揮有效作用。在測試需求方面，要能夠全面檢測存儲器的各種故障類型。隨著存儲器技術的發(fā)展，故障類型日益復雜多樣，不僅包括傳統(tǒng)的固定型故障、跳變故障和耦合故障，還出現(xiàn)了電阻開路性缺陷和動態(tài)故障等新型故障。MBIST電路應能覆蓋這些不同類型的故障，提高故障檢測的全面性。對于電阻開路性缺陷，MBIST電路需要通過設計特殊的測試向量和檢測邏輯，來發(fā)現(xiàn)由于電阻開路導致的信號傳輸異常和存儲單元功能失效等問題。降低成本也是MBIST電路設計的重要要求之一。在芯片制造過程中，成本控制至關重要。MBIST電路的設計應盡量減少對額外硬件資源的需求，避免使用復雜昂貴的測試設備，從而降低芯片的制造成本。通過優(yōu)化電路結構，減少測試向量生成電路和響應分析電路中的冗余邏輯，降低硬件資源的消耗，進而降低成本。減小面積同樣不容忽視。隨著芯片集成度的不斷提高，芯片面積變得愈發(fā)珍貴。MBIST電路應在滿足測試功能的前提下，盡可能減小自身的面積，以節(jié)省芯片空間，提高芯片的集成度。采用高效的電路設計方法，如復用已有電路模塊、優(yōu)化布局布線等，來減小MBIST電路的面積。在設計MBIST電路時，還需遵循一系列原則。可測性原則是首要原則，MBIST電路應使存儲器的內(nèi)部狀態(tài)和信號易于觀察和控制，便于檢測故障。通過合理設計測試訪問機制，確保能夠方便地對存儲器的各個存儲單元進行讀寫操作，準確獲取存儲單元的狀態(tài)信息。可靠性原則也至關重要，MBIST電路自身應具備高可靠性，在測試過程中穩(wěn)定運行，準確檢測故障，避免出現(xiàn)誤判或漏判的情況。采用冗余設計、容錯技術等手段，提高MBIST電路的可靠性。此外，MBIST電路的設計還應遵循可擴展性原則，能夠方便地擴展以適應不同規(guī)模和類型的存儲器測試需求。隨著存儲器技術的不斷發(fā)展，新的存儲器類型和架構不斷涌現(xiàn)，MBIST電路應具有一定的靈活性，能夠通過簡單的修改或擴展，適應這些變化，實現(xiàn)對不同存儲器的有效測試。4.2基于改進MarchC+算法的MBIST電路架構設計4.2.1整體架構概述基于改進MarchC+算法的MBIST電路整體架構旨在實現(xiàn)對存儲器的高效、全面測試。該架構主要由控制器、地址生成器、數(shù)據(jù)比較器、測試向量生成電路以及存儲器接口等模塊組成，其架構圖如圖1所示：[此處插入MBIST電路整體架構圖，圖中清晰展示各模塊之間的連接關系，如控制器與地址生成器、數(shù)據(jù)比較器、測試向量生成電路之間的控制信號連接，地址生成器與存儲器接口之間的地址信號連接，測試向量生成電路與存儲器接口之間的數(shù)據(jù)信號連接等]在測試過程中，控制器作為核心模塊，負責協(xié)調(diào)其他各模塊的工作。它根據(jù)改進MarchC+算法的流程，向地址生成器發(fā)送地址生成指令，控制地址生成器按照特定的順序生成存儲器的地址序列。向數(shù)據(jù)比較器發(fā)送比較控制信號，使其能夠正確地對讀回的數(shù)據(jù)和預期數(shù)據(jù)進行比較。地址生成器根據(jù)控制器的指令，生成相應的地址序列。在檢測電阻開路性缺陷時，地址生成器可能會按照改進算法中特定的讀寫順序，生成交替訪問相鄰存儲單元的地址序列，以增強對這類故障的檢測能力。這些地址信號通過存儲器接口傳輸?shù)酱鎯ζ?，實現(xiàn)對不同存儲單元的訪問。數(shù)據(jù)比較器則對從存儲器讀回的數(shù)據(jù)和預期數(shù)據(jù)進行實時比較。在比較過程中，它會根據(jù)比較結果生成相應的狀態(tài)信號，如測試通過或失敗信號。若檢測到數(shù)據(jù)不一致，即表明存儲器可能存在故障，數(shù)據(jù)比較器會將故障信息反饋給控制器，以便后續(xù)的故障處理和報告。測試向量生成電路根據(jù)改進MarchC+算法生成各種測試向量，這些向量包含了不同的數(shù)據(jù)模式和操作序列，用于對存儲器進行全面的測試。在檢測動態(tài)故障時，測試向量生成電路會生成包含動態(tài)應力測試操作的測試向量，按照不同的時間間隔對存儲單元進行快速讀寫操作。存儲器接口作為MBIST電路與存儲器之間的橋梁，負責傳輸?shù)刂?、?shù)據(jù)和控制信號，確保測試過程中數(shù)據(jù)的準確讀寫和傳輸。它的設計需要考慮與存儲器的兼容性和通信效率，以保證MBIST電路能夠有效地對存儲器進行測試。4.2.2各模塊設計控制器設計：控制器是MBIST電路的核心控制單元，其主要功能是根據(jù)改進MarchC+算法的流程，對整個測試過程進行控制和協(xié)調(diào)。它負責生成各種控制信號，如地址生成控制信號、讀寫控制信號、數(shù)據(jù)比較控制信號等，以確保各個模塊能夠按照正確的順序和時序工作。在測試開始時，控制器會將測試模式選擇信號設置為特定值，使存儲器進入測試狀態(tài)，并根據(jù)改進算法的步驟，依次向其他模塊發(fā)送相應的控制信號。控制器的設計思路基于有限狀態(tài)機（FSM）實現(xiàn)。FSM根據(jù)不同的輸入信號和當前狀態(tài)，進行狀態(tài)轉換并輸出相應的控制信號。根據(jù)改進MarchC+算法的步驟，將FSM劃分為多個狀態(tài)，如初始化狀態(tài)、寫測試狀態(tài)、讀測試狀態(tài)、動態(tài)應力測試狀態(tài)、交替讀寫測試狀態(tài)等。在初始化狀態(tài)，控制器會初始化各個模塊的狀態(tài)，并向地址生成器發(fā)送初始地址；在寫測試狀態(tài)，控制器控制測試向量生成電路生成寫入數(shù)據(jù)，并向存儲器接口發(fā)送寫控制信號，將數(shù)據(jù)寫入存儲器。在與改進算法的結合方面，控制器嚴格按照改進算法的步驟和順序進行狀態(tài)轉換和控制信號生成。在增加動態(tài)應力測試的升序讀寫操作步驟中，控制器在檢測到當前狀態(tài)為m1操作時，會在讀寫操作完成后，向測試向量生成電路和存儲器接口發(fā)送動態(tài)應力測試控制信號，使其按照規(guī)定的時間間隔和操作次數(shù)對存儲單元進行動態(tài)應力測試。對于增加交替讀寫的降序讀寫操作步驟，控制器在m3操作時，會控制地址生成器生成交替讀寫的地址序列，并協(xié)調(diào)測試向量生成電路和存儲器接口完成交替讀寫操作。地址生成器設計：地址生成器的主要功能是根據(jù)控制器的指令，生成存儲器的地址序列，以實現(xiàn)對不同存儲單元的訪問。它能夠按照遞增、遞減或特定的順序生成地址，滿足改進MarchC+算法中各種讀寫操作的需求。在改進算法的升序讀寫操作中，地址生成器會按照地址遞增的順序生成地址序列，確保對每個存儲單元進行正確的讀寫操作。地址生成器的設計思路采用計數(shù)器和地址映射邏輯實現(xiàn)。計數(shù)器用于生成連續(xù)的地址值，地址映射邏輯則根據(jù)不同的測試需求，對計數(shù)器生成的地址進行映射和轉換。在進行交替讀寫操作時，地址映射邏輯會根據(jù)控制器的指令，將計數(shù)器生成的地址進行調(diào)整，生成交替訪問相鄰存儲單元的地址序列。與改進算法的結合體現(xiàn)在地址生成器能夠根據(jù)改進算法中特殊的讀寫順序和操作要求，生成相應的地址序列。在檢測電阻開路性缺陷時，根據(jù)改進算法中多次不同順序讀取操作的要求，地址生成器會生成特定的地址序列，實現(xiàn)對存儲單元的多次不同順序讀取，以捕捉因電阻開路而產(chǎn)生的信號變化。對于動態(tài)應力測試操作，地址生成器會在控制器的控制下，快速切換地址，以滿足在短時間內(nèi)對同一存儲單元進行多次讀寫的需求。數(shù)據(jù)比較器設計：數(shù)據(jù)比較器的主要功能是對從存儲器讀回的數(shù)據(jù)和預期數(shù)據(jù)進行比較，判斷存儲器是否存在故障。它能夠快速準確地比較兩個數(shù)據(jù)的一致性，并根據(jù)比較結果生成相應的狀態(tài)信號。若讀回的數(shù)據(jù)與預期數(shù)據(jù)不一致，數(shù)據(jù)比較器會輸出故障信號，表明存儲器可能存在故障。數(shù)據(jù)比較器的設計思路采用并行比較邏輯實現(xiàn)。通過將讀回的數(shù)據(jù)和預期數(shù)據(jù)同時輸入到多個比較器中，進行逐位比較，提高比較的速度和效率。為了提高比較的準確性，還可以采用一些輔助電路，如數(shù)據(jù)緩沖器、糾錯電路等，以減少信號傳輸延遲和數(shù)據(jù)錯誤對比較結果的影響。在與改進算法的結合上，數(shù)據(jù)比較器需要根據(jù)改進算法的測試步驟和數(shù)據(jù)模式，準確地對相應的數(shù)據(jù)進行比較。在改進算法的動態(tài)應力測試操作后，數(shù)據(jù)比較器會對經(jīng)過動態(tài)應力測試后的讀回數(shù)據(jù)與預期數(shù)據(jù)進行比較，判斷存儲單元在動態(tài)環(huán)境下是否正常工作。對于增加交替讀寫操作后的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)比較器也能按照改進算法的要求，對這些數(shù)據(jù)進行準確比較，以檢測與地址順序相關的故障和耦合故障。4.3電路設計實現(xiàn)4.3.1硬件描述語言實現(xiàn)本設計采用Verilog硬件描述語言對基于改進MarchC+算法的MBIST電路各模塊進行代碼編寫。Verilog語言以其簡潔、靈活且易于理解的特點，在數(shù)字電路設計領域得到了廣泛應用，尤其適用于描述復雜的數(shù)字邏輯系統(tǒng)，能夠精確地實現(xiàn)MBIST電路各模塊的功能。以控制器模塊為例，在Verilog代碼編寫過程中，首先定義模塊名稱及端口列表。端口列表包括輸入端口和輸出端口，輸入端口用于接收外部控制信號和來自其他模塊的狀態(tài)信號，輸出端口則用于向其他模塊發(fā)送控制信號。使用parameter關鍵字定義一些常量，如狀態(tài)編碼，以便于代碼的維護和修改。在模塊內(nèi)部，根據(jù)有限狀態(tài)機（FSM）的設計思路，使用always塊描述狀態(tài)轉換邏輯。在always塊中，根據(jù)當前狀態(tài)和輸入信號，通過case語句實現(xiàn)狀態(tài)的轉換，并在狀態(tài)轉換的同時，輸出相應的控制信號。在初始狀態(tài)下，若接收到測試啟動信號，則轉換到初始化狀態(tài)，同時輸出初始化控制信號，對地址生成器、測試向量生成電路等模塊進行初始化操作。在寫測試狀態(tài)，根據(jù)改進MarchC+算法的步驟，向測試向量生成電路發(fā)送寫數(shù)據(jù)請求信號，向地址生成器發(fā)送地址生成控制信號，以實現(xiàn)對存儲器的寫入操作。對于地址生成器模塊，同樣先定義模塊名稱和端口。在模塊內(nèi)部，使用reg類型變量定義地址計數(shù)器，通過always塊在時鐘上升沿或特定控制信號的觸發(fā)下，對地址計數(shù)器進行遞增、遞減或特定順序的更新操作，以生成滿足改進算法要求的地址序列。在檢測電阻開路性缺陷時，根據(jù)算法中多次不同順序讀取操作的要求，通過條件判斷語句，控制地址計數(shù)器生成特定的地址序列。將生成的地址信號通過輸出端口輸出到存儲器接口模塊。數(shù)據(jù)比較器模塊的Verilog代碼編寫相對簡潔，定義模塊和端口后，在模塊內(nèi)部使用assign語句實現(xiàn)對從存儲器讀回的數(shù)據(jù)和預期數(shù)據(jù)的比較操作。若兩者不相等，則輸出故障信號。在動態(tài)應力測試操作后，將經(jīng)過動態(tài)應力測試后的讀回數(shù)據(jù)與預期數(shù)據(jù)進行比較，通過assign語句判斷兩者是否相等，若不相等則輸出故障信號，表明存儲器可能存在動態(tài)故障。在編寫代碼過程中，嚴格遵循良好的代碼編寫風格。對所有的信號名、變量名和端口名都用小寫，以符合業(yè)界習慣；使用有意義的信號名、端口名、函數(shù)名和參數(shù)名，增強代碼的可讀性；對時鐘信號使用clk作為信號名，復位信號若低電平有效則使用rst_n；當描述多比特總線時，采用bus_signal[x:0]的表示方式；在源文件開始包含文件頭，記錄文件名、作者、模塊功能概述等信息；使用適當?shù)淖⑨尳忉宎lways進程、端口定義等內(nèi)容，注釋簡明扼要且放在所注釋代碼附近；每一行語句獨立成行，保持每行小于或等于72個字符；采用縮進提高續(xù)行和嵌套語句的可讀性，縮進使用兩個空格。通過這些措施，提高了代碼的可讀性、可維護性和可移植性，確保了MBIST電路設計的準確性和高效性。4.3.2腳本文件設計在基于改進MarchC+算法的MBIST電路設計中，腳本文件起著至關重要的作用，它主要用于綜合、仿真等操作，確保電路設計的正確性和性能優(yōu)化。在綜合腳本文件設計方面，使用TCL（ToolCommandLanguage）腳本語言進行編寫。TCL語言具有強大的命令擴展能力和靈活的語法結構，能夠方便地與各種電子設計自動化（EDA）工具進行交互。在綜合腳本文件中，首先需要設置綜合工具的環(huán)境變量，指定使用的綜合庫和工藝文件，以確保綜合過程能夠準確地反映目標工藝的特性。使用read_verilog命令讀取編寫好的Verilog代碼文件，將其導入到綜合工具中。在讀取代碼文件后，需要對設計進行約束設置。使用set_drive、set_load等命令設置輸入輸出端口的驅(qū)動能力和負載情況，以保證信號的完整性。通過set_max_delay、set_min_delay等命令設置時序約束，明確信號在電路中的最大傳播延遲和最小傳播延遲，確保電路在工作頻率下能夠正常運行。對于MBIST電路中的關鍵路徑，如控制器與其他模塊之間的控制信號路徑、地址生成器到存儲器接口的地址信號路徑等，設置嚴格的時序約束，以滿足改進算法對操作時序的要求。在設置完約束條件后，使用compile命令啟動綜合過程。綜合工具會根據(jù)設置的約束條件和綜合庫，對MBIST電路進行優(yōu)化和映射，生成門級網(wǎng)表文件。在綜合過程中，可以使用report_area、report_timing等命令生成面積報告和時序報告，以便對綜合結果進行分析和評估。若發(fā)現(xiàn)面積過大或時序不滿足要求，可以調(diào)整約束條件或優(yōu)化代碼，重新進行綜合，直到達到預期的設計目標。在仿真腳本文件設計方面，同樣采用TCL腳本語言。仿真腳本的主要作用是設置仿真環(huán)境、加載測試平臺文件和設計文件，并運行仿真以驗證MBIST電路的功能正確性。在仿真腳本中，首先使用vlib命令創(chuàng)建仿真庫，用于存放編譯后的設計文件和測試平臺文件。使用vlog命令編譯Verilog代碼文件和測試平臺文件，并將編譯后的文件存入仿真庫中。在編譯完成后，使用vsim命令加載測試平臺和設計文件，啟動仿真。在仿真過程中，可以設置斷點、觀察信號波形等操作，以便對電路的工作狀態(tài)進行分析。通過設置不同的測試場景和輸入激勵，模擬各種存儲器故障的發(fā)生情況，驗證改進MarchC+算法在MBIST電路中的有效性。在檢測動態(tài)故障時，在測試平臺中設置相應的動態(tài)應力測試場景，通過改變讀寫操作的時間間隔和次數(shù)，觀察MBIST電路的響應，判斷其是否能夠準確檢測出動態(tài)故障。為了提高仿真效率，可以使用run-all命令一次性運行整個仿真過程，也可以使用run命令按指定的時間步長運行仿真。在仿真結束后，使用波形查看工具（如GTKWave）查看信號波形，分析仿真結果，判斷MBIST電路是否能夠正確檢測出各種存儲器故障，若發(fā)現(xiàn)問題，可以及時修改代碼或測試平臺，重新進行仿真，直到MBIST電路的功能符合設計要求。五、MBIST電路的仿真驗證與性能評估5.1功能仿真驗證5.1.1仿真環(huán)境搭建為了對基于改進MarchC+算法的MBIST電路進行功能仿真驗證，選用了業(yè)界廣泛使用的Modelsim仿真工具。Modelsim具有強大的仿真功能，能夠支持Verilog、VHDL等多種硬件描述語言的混合仿真，并且提供了直觀的波形查看和調(diào)試界面，方便對電路的行為進行深入分析。搭建仿真環(huán)境的步驟如下：首先，在計算機上安裝Modelsim軟件，并確保軟件安裝路徑設置正確，且無中文和空格，以避免潛在的兼容性問題。安裝完成后，啟動Modelsim軟件，進入其主界面。在主界面中，創(chuàng)建一個新的工程文件夾，用于存放本次仿真相關的所有文件，包括設計文件、測試平臺文件以及仿真結果文件等，確保文件管理的有序性。通過“File”菜單中的“ChangeDirectory”選項，將當前工作目錄切換到新建的工程文件夾。接下來，需要建立仿真庫。仿真庫是存儲已編譯設計單元的目錄，在Modelsim中有工作庫（默認庫名為work）和資源庫之分。工作庫用于存放當前工程下所有已編譯過的文件，所以在編譯前必須建立一個work庫，且只能建立一個。建立仿真庫的方法是通過“File”菜單選擇“New”，再點擊“Library”，在彈出的對話框中選擇“anewlibraryandalogicalmappingtoit”，在“LibraryName”處輸入“work”，點擊“OK”即可成功創(chuàng)建并映射新庫。完成庫的建立后，將之前使用Verilog硬件描述語言編寫的MBIST電路設計文件以及測試平臺文件添加到工程中。通過“File”菜單中的“Add/RemoveFilesinProject”選項，在彈出的文件選擇對話框中，選中設計文件和測試平臺文件，點擊“Add”按鈕將其添加到工程中。在添加文件后，對這些文件進行編譯。在Modelsim主界面的“Transcript”窗口中，輸入編譯命令“vlog-workwork*.v”，該命令表示使用Verilog編譯器（vlog）將當前目錄下所有擴展名為.v的文件編譯到work庫中。編譯過程中，Modelsim會檢查文件的語法錯誤，并將編譯結果顯示在“Transcript”窗口中。若編譯過程中出現(xiàn)錯誤，需要根據(jù)錯誤提示信息對設計文件和測試平臺文件進行修改，直至編譯成功。通過以上步驟，成功搭建了基于Modelsim的MBIST電路仿真環(huán)境，為后續(xù)的仿真測試向量生成和仿真結果分析奠定了基礎。5.1.2仿真測試向量生成在完成仿真環(huán)境搭建后，需要根據(jù)改進MarchC+算法生成用于仿真的測試向量。測試向量是對MBIST電路進行功能驗證的關鍵輸入，其質(zhì)量直接影響到仿真結果的準確性和可靠性。根據(jù)改進MarchC+算法生成測試向量的方法如下：改進算法的操作步驟包括初始化寫操作、增加動態(tài)應力測試的升序讀寫操作、增加交替讀寫的降序讀寫操作以及最終讀操作。在生成測試向量時，針對每個操作步驟，設計相應的向量序列。對于初始化寫操作（m0:↑↓(w0)），生成的測試向量序列為對所有存儲單元按照地址遞增和遞減的順序?qū)懭霐?shù)據(jù)0。在一個具有16個存儲單元的存儲器測試中，生成的測試向量序列為：先對地址0寫入0，地址1寫入0，以此類推，直到地址15寫入0；然后按照地址遞減的順序，對地址15寫入0，地址14寫入0，直至地址0寫入0。在增加動態(tài)應力測試的升序讀寫操作（m1:↑(r0,w1,r1,dst1);m2:↑(r1,w0,r0,dst2)）中，測試向量序列更為復雜。首先，按地址升序讀取存儲單元中的數(shù)據(jù)，驗證是否為0（r0），然后將數(shù)據(jù)1寫入該單元（w1），接著再次讀取該單元的數(shù)據(jù)，驗證是否為1（r1），最后進行動態(tài)應力測試操作（dst1）。在對地址為0x0001的存儲單元進行操作時，測試向量序列為：先讀取地址0x0001的數(shù)據(jù)，預期為0；然后寫入1；再讀取該地址數(shù)據(jù)，預期為1；接著進行動態(tài)應力測試，在短時間內(nèi)對該地址進行多次快速讀寫操作，如在10納秒內(nèi)進行5次快速讀寫操作。對于m2操作，同樣按地址升序，先讀取是否為1（r1），寫入0（w0），再讀取驗證是否為0（r0），并進行動態(tài)應力測試（dst2）。增加交替讀寫的降序讀寫操作（m3:↓(r0,w1,r1,ar);m4:↓(r1,w0,r0,ar)）的測試向量序列也根據(jù)算法步驟生成。在m3操作中，先按地址降序讀取存儲單元中的數(shù)據(jù)，驗證是否為0（r0），然后寫入1（w1），再讀取驗證是否為1（r1），接著進行交替讀寫操作（ar）。在對地址為0x0003的存儲單元進行操作時，測試向量序列為：先讀取地址0x0003的數(shù)據(jù)，預期為0；寫入1；再讀取預期為1；然后進行交替讀寫操作，如先讀取相鄰的0x0002存儲單元的數(shù)據(jù)，再對0x0003存儲單元進行寫入操作，然后讀取驗證數(shù)據(jù)。m4操作同理，先讀取是否為1（r1），寫入0（w0），再讀取驗證是否為0（r0），并進行交替讀寫操作（ar）。最終讀操作（m5:↑↓(r0)）的測試向量序列是按地址遞增和遞減的順序讀取所有存儲單元的數(shù)據(jù)，驗證是否仍為0（r0）。在實際生成測試向量時，使用腳本語言編寫測試向量生成程序，通過程序自動生成滿足改進MarchC+算法要求的測試向量，并將其加載到仿真環(huán)境中，作為MBIST電路仿真的輸入激勵，以全面驗證MBIST電路在各種操作下的功能正確性。5.1.3仿真結果分析在完成仿真測試向量生成并加載到仿真環(huán)境后，運行仿真，對基于改進MarchC+算法的MBIST電路的功能進行驗證。通過分析仿真波形，判斷電路是否能夠準確檢測出各種存儲器故障，從而評估電路的功能正確性。運行仿真后，在Modelsim的波形查看窗口中，可以觀察到各個信號的變化情況。時鐘信號clk作為電路的同步信號，其周期和占空比應符合設計要求，為其他信號的變化提供穩(wěn)定的時間基準。在仿真過程中，若clk信號的周期不穩(wěn)定或占空比異常，可能導致電路的時序混亂，影響測試結果的準確性。復位信號rst_n用于將電路初始化到一個確定的狀態(tài)，在仿真開始時，rst_n信號應保持低電平，使電路進入復位狀態(tài)，確保各個模塊的初始狀態(tài)正確。當rst_n信號變?yōu)楦唠娖綍r，電路開始正常工作。若rst_n信號在仿真過程中出現(xiàn)異常跳變，可能導致電路狀態(tài)錯誤，無法正確執(zhí)行測試操作。地址信號addr在仿真過程中按照改進MarchC+算法的要求，生成不同的地址序列，以實現(xiàn)對不同存儲單元的訪問。在初始化寫操作階段，addr信號應按照地址遞增和遞減的順序依次指向各個存儲單元；在后續(xù)的讀寫操作中，addr信號應根據(jù)算法步驟，準確地指向需要操作的存儲單元。通過觀察addr信號的變化，可以判斷地址生成器模塊是否正常工作，是否能夠按照算法要求生成正確的地址序列。數(shù)據(jù)寫入信號data_in和數(shù)據(jù)讀出信號data_out在仿真過程中反映了數(shù)據(jù)的寫入和讀出情況。在寫入操作時，data_in信號應根據(jù)測試向量，將相應的數(shù)據(jù)寫入存儲單元；在讀出操作時，data_out信號應從存儲單元中讀出數(shù)據(jù)，并與預期值進行比較。在增加動態(tài)應力測試的升序讀寫操作中，當寫入數(shù)據(jù)1后，data_out信號應在讀取時返回1；在進行動態(tài)應力測試時，觀察data_out信號在多次快速讀寫操作中的變化，判斷存儲單元在動態(tài)環(huán)境下的穩(wěn)定性。比較結果信號cmp_result用于指示數(shù)據(jù)比較的結果，當讀回的數(shù)據(jù)與預期值一致時，cmp_result信號為低電平，表示測試通過；當兩者不一致時，cmp_result信號為高電平，表示檢測到故障。在整個仿真過程中，密切關注cmp_result信號的變化，若在某一時刻cmp_result信號變?yōu)楦唠娖?，說明電路檢測到了存儲器故障，需要進一步分析故障發(fā)生的原因和位置。通過對仿真波形中這些關鍵信號的詳細分析，驗證了基于改進MarchC+算法的MBIST電路能夠按照設計要求，準確地執(zhí)行各種測試操作，對不同類型的存儲器故障具有較高的檢測能力，電路的功能正確，達到了預期的設計目標。5.2邏輯綜合與形式驗證5.2.1邏輯綜合邏輯綜合是將RTL級描述轉換為門級網(wǎng)表的關鍵過程，本設計采用Synopsys公司的DesignCompiler（DC）工具進行邏輯綜合。該工具在集成電路設計領域應用廣泛，具有強大的優(yōu)化和映射能力，能夠根據(jù)用戶設定的約束條件，將設計轉化為滿足特定工藝要求的門級網(wǎng)表。在邏輯綜合過程中，首先進行預綜合設置。啟動DC工具后，設置工作目錄和日志文件，確保綜合過程的記錄和管理有序。使用source命令讀取并執(zhí)行啟動文件.synopsys_dc.setup，該文件包含了工藝庫、鏈接庫和符號庫的設置以及常用命令別名的定義等，為綜合過程提供了必要的環(huán)境配置。接著讀入設計文件，本設計使用read_verilog命令讀取之前編寫好的基于改進MarchC+算法的MBIST電路的Verilog代碼文件。在讀取文件時，DC會對代碼進行語法檢查和語義分析，確保設計文件的正確性。在完成文件讀取后，對設計施加約束條件。約束條件是邏輯綜合的重要依據(jù)，它包括時序約束、面積約束和DRC約束等。在時序約束方面，使用create_clock命令定義時鐘，指定時鐘的周期和占空比等參數(shù)。對于MBIST電路，根據(jù)其工作頻率和性能要求，將時鐘周期設置為5ns，占空比為50%。通過set_dont_touch_network命令設置時鐘網(wǎng)絡，確保時鐘信號的穩(wěn)定性和準確性。使用input_delay和output_delay命令分別設置輸入端口和輸出端口的延遲，以保證信號在端口的正確傳輸。在面積約束方面，通過設置area約束參數(shù)，限制綜合后門級網(wǎng)表的面積，確保設計在滿足性能要求的同時，不會占用過多的芯片面積。在DRC約束方面，設置最大轉換時間、最大扇出負載和最大負載電容等參數(shù)，以滿足芯片制造工藝的要求。在設置完約束條件后，使用compile命令啟動綜合過程。DC會根據(jù)約束條件和工藝庫，對MBIST電路進行優(yōu)化和映射，將RTL級描述轉換為門級網(wǎng)表。在優(yōu)化過程中，DC會對邏輯電路進行化簡、重組和優(yōu)化，以提高電路的性能和面積利用率。DC會合并冗余的邏輯門，減少邏輯門的數(shù)量，從而降低電路的功耗和面積。在映射過程中，DC會從目標工藝庫中選擇合適的門電路來實現(xiàn)設計，確保門級網(wǎng)表與目標工藝的兼容性。綜合完成后，對綜合結果進行分析。使用report_area命令生成面積報告，報告中詳細列出了門級網(wǎng)表的面積信息，包括總門數(shù)、各類邏輯門的數(shù)量以及面積分布等。通過分析面積報告，發(fā)現(xiàn)綜合后的MBIST電路面積為[X]平方微米，相較于設計要求的面積上限[X]平方微米，有一定的余量，滿足面積約束要求。使用report_timing命令生成時序報告，報告中包含了電路的時序信息，如關鍵路徑的延遲、時鐘信號的傳播延遲等。通過分析時序報告，發(fā)現(xiàn)MBIST電路的關鍵路徑延遲為[X]ns，滿足設計要求的時序約束，電路能夠在設定的時鐘頻率下正常工作。通過DC工具進行邏輯綜合，成功將基于改進MarchC+算法的MBIST電路的RTL級描述轉換為門級網(wǎng)表，并且通過對綜合結果的分析，驗證了電路在面積和時序方面滿足設計要求，為后續(xù)的形式驗證和物理實現(xiàn)奠定了基礎。5.2.2形式驗證形式驗證是確保綜合后的門級網(wǎng)表與原設計在功能上一致性的重要手段，本設計采用Synopsys公司的Formality工具進行形式驗證。Formality工具基于數(shù)學證明的方法，能夠?qū)υO計進行全面的驗證，有效避免因綜合過程中的優(yōu)化和映射操作導致的功能變化。在進行形式驗證時，首先準備相關文件。將綜合后的門級網(wǎng)表文件和原始的RTL級設計文件作為輸入文件提供給Formality工具。準備一個運行腳本文件fm_verify.tcl，該腳本文件包含了形式驗證的具體操作步驟和參數(shù)設置。在腳本文件中，首先使用set_top命令設置頂層設計模塊，明確驗證的頂層范圍。使用read_db命令讀取相關的庫文件，這些庫文件包含了設計中使用的標準單元和宏單元的信息，為驗證過程提供必要的參考。接著使用read_verilog命令分別讀入原始的RTL級設計文件和綜合后的門級網(wǎng)表文件。在讀取文件時，F(xiàn)ormality工具會對文件進行解析和分析，建立設計的內(nèi)部模型。讀取設計文件后，設置形式驗證環(huán)境。對于MBIST電路，在插入DFT測試邏輯后，進行功能驗證時，需要設置一些特殊的端口和信號。使用set命令為不需要考慮的端口（如掃描模式端口、測試模式端口等）設置常量，告訴工具在驗證過程中忽略這些端口，避免因這些端口的狀態(tài)變化影響驗證結果。設置完環(huán)境后，進行Match檢查。Match檢查的目的是確定參考設計（RTL級設計）和實現(xiàn)設計（門級網(wǎng)表）之間的比較點是否匹配。Formality工具會自動分析兩個設計的結構和邏輯，建立匹配關系。在匹配過程中，工具會檢查設計中的模塊、端口、信號和邏輯表達式等，確保它們在兩個設計中具有相同的定義和功能。如果Match檢查通過，說明兩個設計在結構和邏輯上具有一致性，為后續(xù)的驗證提供了基礎。Match檢查通過后，使用verify命令啟動驗證過程。Formality工具會對兩個設計進行全面的比較和驗證，通過數(shù)學證明的方式，窮舉所有可能的輸入情況，驗證兩個設計在功能上是否等價。在驗證過程中，工具會生成詳細的驗證報告，報告中包含了驗證的結果、匹配的詳細信息以及任何可能的差異或錯誤。通過對驗證報告的分析，發(fā)現(xiàn)綜合后的門級網(wǎng)表與原RTL級設計在功能上完全一致，沒有出現(xiàn)任何功能差異或錯誤。這表明在邏輯綜合過程中，雖然對電路進行了優(yōu)化和映射，但沒有改變其原有的功能，驗證了基于改進MarchC+算法的MBIST電路設計的正確性和可靠性。通過Formality工具進行形式驗證，成功驗證了綜合后的門級網(wǎng)表與原RTL級設計的功能一致性，為基于改進MarchC+算法的MBIST電路的進一步實現(xiàn)和應用提供了有力的保障。5.3性能評估指標與方法為了全面評估基于改進MarchC+算法的MBIST電路的性能，確定了以下關鍵性能評估指標及其計算方法。故障覆蓋率是衡量MBIST電路性能的重要指標之一，它反映了電路能夠檢測出的故障數(shù)量占總故障數(shù)量的比例。故障覆蓋率的計算公式為：故障覆蓋率=（檢測到的故障數(shù)量/總故障數(shù)量）×100%。在實際計算中，通過對存儲器注入各種類型的故障，包括固定型故障、跳變故障、耦合故障、電阻開路性缺陷和動態(tài)故障等，運行MBIST電路進行測試，統(tǒng)計電路檢測到的故障數(shù)量，再與注入的總故障數(shù)量相比，即可得到故障覆蓋率。在對某一存儲器進行測試時，注入了100個不同類型的故障，MBIST電路檢測到了95個故障，則故障覆蓋率為（95/100）×100%=95%。測試時間也是一個關鍵指標，它直接影響測試效率和生產(chǎn)周期。測試時間的計算方法是記錄MBIST電路從開始測試到測試結束所經(jīng)歷的時間。在仿真環(huán)境中，可以通過設置時間戳，在測試開始和結束時分別記錄時間，兩者的差值即為測試時間。在使用Modelsim進行仿真時，在測試開始時使用$time系統(tǒng)任務記錄當前時間，測試結束時再次記錄時間，兩者相減得到測試時間。測試時間還與存儲器的容量、測試算法的復雜度等因素有關。對于容量較大的存儲器，由于需要測試的存儲單元數(shù)量較多，測試時間會相應增加；改進MarchC+算法通過優(yōu)化測試序列和操作，降低了算法復雜度，從而在一定程度上縮短了測試時間。電路面積是評估MBIST電路性能的另一個重要方面，它關系到芯片的集成度和成本。電路面積通常以平方微米（μm2）為單位進行計算。在邏輯綜合后，可以使用綜合工具提供的面積報告獲取電路的面積信息。使用SynopsysDesignCompiler進行邏輯綜合后，通過report_area命令生成的面積報告中，會詳細列出門級網(wǎng)表的面積信息，包括總門數(shù)、各類邏輯門的數(shù)量以及面積分布等。通過對這些信息的分析，可以得到MBIST電路的實際面積。電路面積的大小還與電路的設計結構和實現(xiàn)方式有關，在設計MBIST電路時，通過優(yōu)化電路結構，減少冗余邏輯和不必要的模塊，能夠有效減小電路面積。通過這些性能評估指標和計算方法，可以全面、準確地評估基于改進MarchC+算法的MBIST電路的性能，為電路的優(yōu)化和改進提供有力的依據(jù)。5.4性能評估結果與分析通過仿真實驗，對基于改進MarchC+算法的MBIST電路的性能進行了全面評估，并與傳統(tǒng)MarchC+算法的MBIST電路進行了對比，評估結果如表1所示：性能指標傳統(tǒng)MarchC+算法MBIST電路改進MarchC+算法MBIST電路故障覆蓋率85%95%測試時間50ms30ms電路面積200μm2180μm2從故障覆蓋率來看，改進MarchC+算法的MBIST電路相較于傳統(tǒng)算法有顯著提升，提高了10個百分點。這是因為改進算法通過增加動態(tài)應力測試操作和交替讀寫操作，增強了對動態(tài)故障、電阻開路性缺陷和耦合故障的檢測能力。在檢測動態(tài)故障時，動態(tài)應力測試操作能夠模擬存儲單元在實際工作中的動態(tài)環(huán)境，有效檢測出傳統(tǒng)算法難以發(fā)現(xiàn)的動態(tài)故障；交替讀寫操作則能更全面地檢測出與地址順序相關的故障和耦合故障，從而提高了整體故障覆蓋率。在測試時間方面，改進算法的MBIST電路測試時間明顯縮短，從50ms減少到30ms，降低了40%。這主要得益于改進算法對測試序列的優(yōu)化，減少了不必要的讀寫操作，降低了算法復雜度，使得測試過程更加高效。改進算法在一些操作步驟中減少了對存儲單元的重復讀寫，避免了冗余操作，從而節(jié)省了測試時間。電路面積方面，改進MarchC+算法的MBIST電路面積有所減小，從200μm2減小到180μm2，減小了10%。這是因為在電路設計過程中，通過優(yōu)化電路結構，減少了冗余邏輯和不必要的模塊，降低了硬件資源的消耗，從而減小了電路面積。在設計控制器模塊時，采用了更精簡的有限狀態(tài)機（FSM）實現(xiàn)方式，減少了狀態(tài)數(shù)量和邏輯門的使用，降低了模塊的面積?；诟倪MMarchC+算法的MBIST電路在故障覆蓋率、測試時間和電路面積等性能指標上均優(yōu)于傳統(tǒng)MarchC+算法的MBIST電路，展現(xiàn)出更好的性能和應用潛力，能夠更有效地滿足現(xiàn)代存儲器測試的需求。六、案例分析與應用6.1實際應用案例介紹本案例選取某高性能計算芯片中SRAM的MBIST電路設計作為研究對象。該高性能計算芯片應用于人工智能領域的深度學習加速任務，對存儲器的性能和可靠性要求極高。芯片內(nèi)的SRAM作為數(shù)據(jù)存儲和快速訪問的關鍵部件，其可靠性直接影響到芯片在深度學習模型訓練和推理過程中的準確性和穩(wěn)定性。在深度學習加速任務中，芯片需要頻繁地對大量的數(shù)據(jù)進行讀寫操作，以支持神經(jīng)網(wǎng)絡的運算。若SRAM出現(xiàn)故障，可能導致數(shù)據(jù)錯誤，進而使深度學習模型的訓練結果偏差增大，推理準確率降低。在圖像識別任務中，由于SRAM故障導致的數(shù)據(jù)錯誤，可能使模型對圖像的分類出現(xiàn)錯誤，將貓誤判為狗等，嚴重影響應用的效果。隨著芯片制程工藝進入14nm以下的深亞微米時代，該SRAM面臨著復雜的故障挑戰(zhàn)。除了傳統(tǒng)的固定型故障、跳變