验证测试担负着检测芯片设计和检验测试程序正确性的双重任务,是芯片开发中不可或缺的重要环节。失效分析是验证测试的重要方面,它为探求芯片失效机理与优化验证测试流程奠定了基础。当前验证测试面临的挑战日益增加,并随着半导体工艺技术的发展涉及到设计、制造等领域。开发一种低成本、高效率、全面的验证测试策略成为新的焦点问题之一。针对中科院计算所龙芯CPU芯片等验证测试项目中存在的实际问题,本文在测试开发流程、失效分析流程等方面进行了研究,取得了以下研究成果:1.针对该款芯片测试中频率高、时序严格、数据量大以及单一测试方法覆盖率低、测试成本高等问题,建立了一个实际可行的验证测试及失效分析流程。该流程综合采用结构测试、功能测试、参数测试等测试方法,采取“发现故障即停止”的测试方式,根据芯片首次失效的位置对失效芯片进行Bin的分类,有效增强了分析的针对性,缩短了测试时间。以测试项目有效性信息和测试资源信息为决策依据,设计了一个优化测试流程的算法,同穷尽枚举算法(n!)和动态规划算法( O ( dn2n))相比,计算复杂度降低为O ( dn3)(d表示待测电路的数目,n表示待排序的测试项目的数目)。2.基于Shmoo图等特性分析,采取不同的实验方案对测试项目以及与频率特性相关的故障进行了客观分析。实验数据表明,各测试项目对失效芯片的覆盖范围没有“包含关系”,只有采取多个测试项目互为补充的方案,才可能保证较好的验证测试质量。同时发现,当提高测试频率,失效芯片被发现的几率随之增加,这说明与频率特性相关的故障在高频环境下更加活跃,高频测试(如真速测试)是验证测试中必不可少的测试项目。3.针对该款芯片传统的“串行模式”测试开发流程中存在的效率低、周期长、交互性差等问题,提出了一个“并行模式”开发流程。该流程中验证测试与生产测试并行开发,有效增强了设计者、测试者、生产者的交互性,既可共享设计、测试程序、测试向量等信息,又可在投片前完成测试向量调试与相关设置,从而能更快的启动验证测试及生产测试,缩短整体测试开发周期,降低测试成本。