設(shè)計(jì)缺陷與時(shí)序故障時(shí)序行為關(guān)聯(lián)

22/26設(shè)計(jì)缺陷與時(shí)序故障時(shí)序行為關(guān)聯(lián)第一部分時(shí)序故障特征與設(shè)計(jì)缺陷的因果關(guān)系 2第二部分時(shí)序信號(hào)驅(qū)動(dòng)路徑における欠落故障の発生メカニズム 5第三部分時(shí)序約束條件與設(shè)計(jì)缺陷的關(guān)聯(lián)機(jī)制 7第四部分時(shí)序故障波及范圍與設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定 10第五部分時(shí)序行為仿真測(cè)試における設(shè)計(jì)缺陷の検出手法 13第六部分時(shí)序回路における論理障害検出における時(shí)序故障の利用 15第七部分高速時(shí)序回路の設(shè)計(jì)における時(shí)序故障の抑制手法 18第八部分時(shí)序故障時(shí)におけるシステム動(dòng)作の予測(cè)と評(píng)価 22

第一部分時(shí)序故障特征與設(shè)計(jì)缺陷的因果關(guān)系關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)時(shí)序故障的系統(tǒng)級(jí)表現(xiàn)

1.時(shí)序故障會(huì)表現(xiàn)為系統(tǒng)級(jí)異常，如死鎖、活鎖、爭(zhēng)用和數(shù)據(jù)丟失。

2.系統(tǒng)級(jí)異常的具體表現(xiàn)取決于時(shí)序故障的位置和類型。

3.通過對(duì)系統(tǒng)級(jí)異常的分析，可以推斷出潛在的時(shí)序故障。

時(shí)序故障的電路級(jí)表現(xiàn)

1.時(shí)序故障在電路級(jí)表現(xiàn)為信號(hào)時(shí)序錯(cuò)誤，如脈沖寬度異常、時(shí)序邊緣失真和信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)。

2.信號(hào)時(shí)序錯(cuò)誤可能導(dǎo)致邏輯器件工作異常，進(jìn)而引發(fā)系統(tǒng)級(jí)故障。

3.通過對(duì)電路級(jí)信號(hào)時(shí)序的測(cè)量和分析，可以定位和識(shí)別時(shí)序故障。

設(shè)計(jì)缺陷與時(shí)序故障因果關(guān)系的建模

1.可以建立設(shè)計(jì)缺陷與時(shí)序故障因果關(guān)系的模型，以輔助時(shí)序故障的診斷和修復(fù)。

2.模型應(yīng)考慮設(shè)計(jì)缺陷的類型、時(shí)序故障的特征和系統(tǒng)環(huán)境因素。

3.基于模型，可以設(shè)計(jì)分析算法來(lái)自動(dòng)識(shí)別設(shè)計(jì)缺陷與時(shí)序故障之間的聯(lián)系。

時(shí)序故障診斷與修復(fù)中的因果關(guān)系分析

1.通過因果關(guān)系分析，可以從時(shí)序故障中推斷出潛在的設(shè)計(jì)缺陷。

2.因果關(guān)系分析方法包括故障樹分析、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)方程模型。

3.基于因果關(guān)系分析，可以制定針對(duì)性的修復(fù)方案，提高時(shí)序故障診斷和修復(fù)的效率。

時(shí)序故障預(yù)防

1.在設(shè)計(jì)階段采用形式驗(yàn)證和仿真技術(shù)，可以有效預(yù)防時(shí)序故障的發(fā)生。

2.標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)流程和采用時(shí)序約束檢查工具，可以提高設(shè)計(jì)的魯棒性。

3.通過對(duì)典型時(shí)序故障案例的研究，可以總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，指導(dǎo)后續(xù)設(shè)計(jì)。

時(shí)序故障檢測(cè)與容錯(cuò)

1.采用時(shí)序監(jiān)控和冗余設(shè)計(jì)技術(shù)，可以提高時(shí)序故障檢測(cè)的可靠性。

2.容錯(cuò)機(jī)制可以減輕時(shí)序故障對(duì)系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)可靠性。

3.時(shí)序故障檢測(cè)與容錯(cuò)技術(shù)正在向自適應(yīng)和智能化的方向發(fā)展。時(shí)序故障特征與設(shè)計(jì)缺陷的因果關(guān)系

時(shí)序故障是數(shù)字電路中一種常見的故障類型，其特點(diǎn)是信號(hào)時(shí)序違背預(yù)期，導(dǎo)致電路功能異常。這些故障源于設(shè)計(jì)缺陷，通過分析時(shí)序故障特征可以追蹤缺陷根源。

時(shí)序違規(guī)的類型

*保持時(shí)間違規(guī)：數(shù)據(jù)寫入寄存器后，在時(shí)鐘沿到來(lái)之前必須保持穩(wěn)定，否則數(shù)據(jù)可能會(huì)被破壞。

*建立時(shí)間違規(guī)：數(shù)據(jù)必須在時(shí)鐘沿到來(lái)之前建立，否則寄存器無(wú)法正確采樣數(shù)據(jù)。

*時(shí)鐘傾斜違規(guī)：不同時(shí)鐘域之間的時(shí)鐘信號(hào)存在相位差，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在不同域之間傳輸時(shí)出現(xiàn)時(shí)序問題。

*毛刺：在信號(hào)轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的窄脈沖，可能會(huì)導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤。

設(shè)計(jì)缺陷與時(shí)序違規(guī)的因果關(guān)系

*邏輯門延遲過大：門延遲過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)建立和保持時(shí)間違規(guī)。

*連線寄生電容：布線上的寄生電容會(huì)增加信號(hào)延遲，從而導(dǎo)致時(shí)序違規(guī)。

*時(shí)鐘樹設(shè)計(jì)不當(dāng)：時(shí)鐘樹不平衡或路徑延遲過大會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘傾斜違規(guī)。

*布局不合理：不同時(shí)鐘域之間的電路放置不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致時(shí)鐘串?dāng)_和毛刺。

*功耗優(yōu)化過度：為了降低功耗，門上可能使用較小的晶體管，這會(huì)增加門延遲和泄漏電流，導(dǎo)致時(shí)序問題。

*測(cè)試激勵(lì)不足：測(cè)試方案未覆蓋所有時(shí)序違規(guī)情況，導(dǎo)致故障逃逸。

分析時(shí)序故障特征追蹤缺陷根源

通過分析時(shí)序故障特征，可以縮小設(shè)計(jì)缺陷的搜索范圍：

*建立時(shí)間違規(guī)：檢查寄存器輸入端的驅(qū)動(dòng)門和保持時(shí)間。

*保持時(shí)間違規(guī)：檢查寄存器輸出端的負(fù)載電容和時(shí)鐘頻率。

*時(shí)鐘傾斜違規(guī)：檢查時(shí)鐘樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和布線延遲。

*毛刺：檢查是否存在毛刺源，如門驅(qū)動(dòng)能力不足或電磁干擾。

其他影響因素

*工藝變化：工藝變化會(huì)影響晶體管的延遲和寄生參數(shù)，導(dǎo)致時(shí)序違規(guī)。

*環(huán)境條件：溫度和電壓的變化也會(huì)影響信號(hào)時(shí)序。

*老化效應(yīng)：隨著時(shí)間的推移，電路組件的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致時(shí)序裕量減小。

結(jié)論

時(shí)序故障特征與設(shè)計(jì)缺陷之間存在密切的因果關(guān)系。通過分析時(shí)序故障特征，可以追蹤缺陷根源，采取適當(dāng)?shù)募m錯(cuò)措施，提高電路的可靠性和性能。自動(dòng)化工具和仿真技術(shù)可以協(xié)助設(shè)計(jì)人員識(shí)別和解決時(shí)序問題，確保設(shè)計(jì)符合預(yù)期時(shí)序規(guī)范。第二部分時(shí)序信號(hào)驅(qū)動(dòng)路徑における欠落故障の発生メカニズム關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【時(shí)序信號(hào)驅(qū)動(dòng)路徑中的缺失故障的發(fā)生機(jī)制】：

1.時(shí)序信號(hào)驅(qū)動(dòng)路徑遭受電氣過應(yīng)力或物理?yè)p傷后，可能會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)體的斷裂或連接不良，從而導(dǎo)致時(shí)序信號(hào)的缺失。

2.缺失故障會(huì)導(dǎo)致時(shí)序信號(hào)無(wú)法沿著預(yù)期的路徑傳輸，從而破壞時(shí)序關(guān)系并導(dǎo)致邏輯功能異?；蚬收?。

3.缺失故障可能難以檢測(cè)，因?yàn)樗鼈兛赡苤挥绊懱囟ǖ牟僮鳁l件或環(huán)境因素，需要使用專門的診斷技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。

【可測(cè)性手法】：

時(shí)序信號(hào)驅(qū)動(dòng)路徑中欠落故障的發(fā)生機(jī)制

1.概述

在時(shí)序電路中，欠落故障是指時(shí)序信號(hào)在驅(qū)動(dòng)路徑中發(fā)生丟失或中斷的情況。這種故障會(huì)擾亂電路中的時(shí)序行為，導(dǎo)致功能故障或數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

2.欠落故障的類型

欠落故障可以分為兩種類型：

*部分欠落故障：信號(hào)的一部分丟失，導(dǎo)致脈沖寬度或上升/下降時(shí)間縮小。

*完全欠落故障：信號(hào)完全丟失，導(dǎo)致脈沖完全消失。

3.欠落故障的發(fā)生機(jī)制

欠落故障的發(fā)生機(jī)制包括：

*供電問題：電源電壓下降或瞬態(tài)干擾會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)路徑上的晶體管無(wú)法充分導(dǎo)通，導(dǎo)致信號(hào)丟失。

*噪聲干擾：來(lái)自外部或內(nèi)部源的噪聲可以耦合到驅(qū)動(dòng)路徑，干擾信號(hào)傳輸。

*工藝缺陷：晶體管、互連線或其他組件中的制造缺陷會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳輸中斷。

*電磁干擾(EMI)：來(lái)自外部設(shè)備或電路的電磁輻射可以干擾驅(qū)動(dòng)路徑中的信號(hào)。

*物理應(yīng)力：機(jī)械應(yīng)力或溫度變化會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)路徑上的互連線斷開或晶體管性能惡化。

4.欠落故障的影響

欠落故障會(huì)影響時(shí)序電路的時(shí)序行為，包括：

*時(shí)序偏差：欠落故障改變了信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，導(dǎo)致時(shí)序偏差或時(shí)序違規(guī)。

*數(shù)據(jù)丟失：欠落故障可能會(huì)導(dǎo)致時(shí)序控制信號(hào)丟失，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或損壞。

*功能故障：在嚴(yán)重的情況下，欠落故障會(huì)完全中斷時(shí)序邏輯，導(dǎo)致功能故障。

5.欠落故障的檢測(cè)和診斷

檢測(cè)和診斷欠落故障可以通過以下方法：

*示波器測(cè)量：使用示波器測(cè)量驅(qū)動(dòng)路徑上的信號(hào)，檢查脈沖寬度、上升/下降時(shí)間和到達(dá)時(shí)間。

*邏輯分析儀：使用邏輯分析儀捕獲時(shí)序信號(hào)，以檢測(cè)欠落脈沖或時(shí)序偏差。

*自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)：使用ATE執(zhí)行針對(duì)欠落故障的特定測(cè)試，以檢測(cè)并定位故障。

6.欠落故障的預(yù)防和緩解

可以采取以下措施預(yù)防和緩解欠落故障：

*設(shè)計(jì)冗余：在關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)路徑中使用冗余設(shè)計(jì)，以提高抗故障能力。

*信號(hào)調(diào)節(jié)：使用緩沖器、放大器或其他信號(hào)調(diào)節(jié)電路來(lái)提高信號(hào)質(zhì)量和抗噪聲能力。

*電源管理：確保為驅(qū)動(dòng)路徑提供穩(wěn)定的電源，并減少電壓瞬態(tài)和噪聲。

*屏蔽和接地：使用屏蔽和接地技術(shù)來(lái)降低EMI和噪聲干擾。

*定期維護(hù)：定期執(zhí)行維護(hù)檢查，以檢測(cè)和解決任何潛在的故障。第三部分時(shí)序約束條件與設(shè)計(jì)缺陷的關(guān)聯(lián)機(jī)制關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)時(shí)序約束條件

1.時(shí)序約束條件定義了時(shí)序電路中信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系，例如信號(hào)的傳遞延遲和保持時(shí)間要求。

2.這些約束條件對(duì)于確保電路的正確功能至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈円?guī)定了信號(hào)在特定時(shí)刻必須滿足的條件。

3.時(shí)序約束條件可以通過靜態(tài)時(shí)序分析或動(dòng)態(tài)時(shí)序分析來(lái)驗(yàn)證，以識(shí)別違反約束的路徑。

設(shè)計(jì)缺陷

1.設(shè)計(jì)缺陷是指電路設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤或遺漏，可能導(dǎo)致電路無(wú)法滿足其功能或性能要求。

2.時(shí)序設(shè)計(jì)缺陷可能導(dǎo)致時(shí)序約束條件的違反，從而引起時(shí)序故障。

3.常見的設(shè)計(jì)缺陷包括時(shí)序偏差、時(shí)序覆蓋問題和時(shí)序違規(guī)等。時(shí)序約束條件與設(shè)計(jì)缺陷的關(guān)聯(lián)機(jī)制

在數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)中，時(shí)序約束條件定義了信號(hào)在電路中傳播的允許時(shí)間范圍。這些約束條件對(duì)于確保電路的正確功能至關(guān)重要，違反這些約束條件會(huì)導(dǎo)致時(shí)序故障。

時(shí)序約束條件主要分為兩種類型：

*建立時(shí)間約束條件：規(guī)定了觸發(fā)器時(shí)鐘上升沿前，數(shù)據(jù)輸入必須保持穩(wěn)定，以確保觸發(fā)器的正確采樣。

*保持時(shí)間約束條件：規(guī)定了觸發(fā)器時(shí)鐘上升沿后，數(shù)據(jù)輸入必須保持穩(wěn)定，以確保觸發(fā)器存儲(chǔ)的值不會(huì)被覆蓋。

設(shè)計(jì)缺陷與時(shí)序約束條件之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

時(shí)序參數(shù)偏差：

*設(shè)計(jì)缺陷會(huì)導(dǎo)致晶體管、互連線或其他元件的物理特性發(fā)生偏差。這些偏差會(huì)影響門電路的時(shí)序行為，從而違反時(shí)序約束條件。

*例如，晶體管的閾值電壓偏移會(huì)導(dǎo)致門電路的延時(shí)發(fā)生變化，如果變化幅度太大，可能會(huì)導(dǎo)致建立時(shí)間或保持時(shí)間違例。

布局布線錯(cuò)誤：

*布局布線錯(cuò)誤，例如互連線長(zhǎng)度過長(zhǎng)、交叉耦合或扇出過大，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳播延時(shí)增加。

*如果延時(shí)增加超出時(shí)序約束條件允許的范圍，就會(huì)產(chǎn)生時(shí)序故障。

時(shí)序分析錯(cuò)誤：

*時(shí)序分析是驗(yàn)證電路是否滿足時(shí)序約束條件的關(guān)鍵步驟。分析錯(cuò)誤，例如使用不準(zhǔn)確的時(shí)序模型或忽略關(guān)鍵路徑分析，可能會(huì)導(dǎo)致違反時(shí)序約束條件。

*例如，如果時(shí)序分析忽略了互連線中的延遲，則可能導(dǎo)致建立時(shí)間違例。

環(huán)境影響：

*環(huán)境因素，例如溫度和電源電壓的變化，也會(huì)影響電路的時(shí)序行為。

*如果環(huán)境變化超過設(shè)計(jì)規(guī)范，可能會(huì)導(dǎo)致時(shí)序約束條件違例。

*例如，溫度升高會(huì)導(dǎo)致晶體管的延時(shí)減小，如果減小幅度太大，可能會(huì)導(dǎo)致保持時(shí)間違例。

設(shè)計(jì)缺陷對(duì)時(shí)序約束條件的影響示例：

*互連線長(zhǎng)度過長(zhǎng)：會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳播延時(shí)增加，可能違反建立時(shí)間約束條件。

*扇出過大：會(huì)導(dǎo)致輸出驅(qū)動(dòng)能力下降，從而增加門電路的延時(shí)，可能違反保持時(shí)間約束條件。

*晶體管閾值電壓偏移：會(huì)導(dǎo)致門電路的延時(shí)發(fā)生變化，如果變化幅度太大，可能會(huì)違反建立時(shí)間或保持時(shí)間約束條件。

*時(shí)序分析錯(cuò)誤：忽略互連線延遲或使用不準(zhǔn)確的時(shí)序模型，可能會(huì)導(dǎo)致時(shí)序約束條件違例。

*環(huán)境溫度升高：會(huì)導(dǎo)致晶體管的延時(shí)減小，如果減小幅度太大，可能會(huì)違反保持時(shí)間約束條件。

通過理解時(shí)序約束條件與設(shè)計(jì)缺陷之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制，設(shè)計(jì)人員可以采取措施減輕時(shí)序故障的風(fēng)險(xiǎn)，從而提高電路的可靠性。第四部分時(shí)序故障波及范圍與設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)時(shí)序故障波及范圍對(duì)設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定

1.時(shí)序故障波及的邏輯深度和邏輯寬度是衡量設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的重要指標(biāo)。

2.邏輯深度反映故障影響電路層次的范圍，深度越大，缺陷越嚴(yán)重。

3.邏輯寬度反映故障影響電路模塊的范圍，寬度越大，缺陷也越嚴(yán)重。

時(shí)序故障波及概率對(duì)設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定

1.時(shí)序故障波及概率反映故障發(fā)生的可能性，概率越高，缺陷越嚴(yán)重。

2.概率受工藝變化、環(huán)境因素等因素影響，需要考慮這些因素在不同情況下對(duì)故障概率的影響。

3.高概率故障通常需要優(yōu)先處理，以降低系統(tǒng)故障率。

時(shí)序故障波及路徑數(shù)目對(duì)設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定

1.時(shí)序故障波及路徑數(shù)目反映故障影響系統(tǒng)的多個(gè)路徑，數(shù)目越多，缺陷越嚴(yán)重。

2.多條路徑意味著故障影響范圍更廣，難以定位和修復(fù)。

3.針對(duì)多路徑故障，需要采取綜合措施進(jìn)行修復(fù)。

時(shí)序故障波及關(guān)鍵路徑對(duì)設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定

1.時(shí)序故障波及關(guān)鍵路徑是指故障直接影響系統(tǒng)關(guān)鍵路徑，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。

2.關(guān)鍵路徑故障通常具有較高的設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性，需要優(yōu)先處理。

3.修復(fù)關(guān)鍵路徑故障需要考慮性能、功耗和可靠性等多方面因素。

時(shí)序故障波及時(shí)序約束對(duì)設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定

1.時(shí)序故障波及時(shí)序約束是指故障導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法滿足時(shí)序約束，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.時(shí)序約束故障可能是由于設(shè)計(jì)缺陷或工藝變化等因素造成的。

3.修復(fù)時(shí)序約束故障需要考慮時(shí)鐘頻率、功耗和可靠性等因素。

時(shí)序故障波及驗(yàn)證測(cè)試覆蓋率對(duì)設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定

1.驗(yàn)證測(cè)試覆蓋率反映了測(cè)試用例對(duì)故障的檢測(cè)能力，覆蓋率越高，缺陷越容易被檢測(cè)到。

2.低覆蓋率故障可能具有較高的設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性，需要優(yōu)化測(cè)試用例。

3.針對(duì)低覆蓋率故障，需要采取針對(duì)性的測(cè)試策略，如faultcollapsing和selectiveATPG。時(shí)序故障波及范圍與設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性的判定

時(shí)序故障波及范圍

時(shí)序故障波及范圍是指時(shí)序故障信號(hào)傳播的影響范圍，通常用受故障影響的門延遲個(gè)數(shù)表示。可用于表征故障的嚴(yán)重程度，故障波及范圍越大，故障越嚴(yán)重。

波及范圍計(jì)算方法

*靜態(tài)波及范圍：考慮組合邏輯的傳播延遲，計(jì)算故障信號(hào)從發(fā)生點(diǎn)到所有受影響的門之間的最長(zhǎng)延遲路徑。

*動(dòng)態(tài)波及范圍：考慮時(shí)序電路的時(shí)鐘周期和數(shù)據(jù)依賴性，計(jì)算故障信號(hào)在給定時(shí)鐘周期內(nèi)傳播到所有受影響的門之間的最長(zhǎng)延遲路徑。

設(shè)計(jì)缺陷嚴(yán)重性判定

定性判定

*高嚴(yán)重性：故障波及范圍大于一個(gè)時(shí)鐘周期，或影響關(guān)鍵路徑上的時(shí)鐘或數(shù)據(jù)信號(hào)。

*中嚴(yán)重性：故障波及范圍在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，但影響非關(guān)鍵路徑上的信號(hào)。

*低嚴(yán)重性：故障波及范圍在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，且僅影響非關(guān)鍵路徑上的寄存器。

定量判定

*基于故障波及范圍：根據(jù)波及范圍大小，將故障嚴(yán)重性分為不同等級(jí)。例如：

*波及范圍大于5個(gè)門延遲：高嚴(yán)重性

*波及范圍為2-5個(gè)門延遲：中嚴(yán)重性

*波及范圍為1-2個(gè)門延遲：低嚴(yán)重性

*基于影響的信號(hào)類型：為不同類型的信號(hào)（例如時(shí)鐘、數(shù)據(jù)、控制）指定權(quán)重，根據(jù)故障波及范圍和權(quán)重計(jì)算故障嚴(yán)重性得分。

*基于受影響的路徑：考慮故障波及范圍的路徑重要性，關(guān)鍵路徑上的故障會(huì)得到更高的嚴(yán)重性評(píng)分。

嚴(yán)重性評(píng)估因素

*故障類型：?jiǎn)喂收?、多故障、橋接故?/p>

*故障位置：組合邏輯、時(shí)序邏輯、時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)

*故障影響：數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)、時(shí)序違規(guī)、功能異常

*時(shí)序電路特性：時(shí)鐘頻率、時(shí)序裕量、數(shù)據(jù)依賴性

案例分析

例1：

*故障：觸發(fā)器輸入端的橋接故障

*波及范圍：3個(gè)門延遲

*嚴(yán)重性：中嚴(yán)重性（影響非關(guān)鍵路徑上的數(shù)據(jù)信號(hào)）

例2：

*故障：時(shí)鐘樹中的短路故障

*波及范圍：所有時(shí)鐘信號(hào)

*嚴(yán)重性：高嚴(yán)重性（影響所有時(shí)鐘信號(hào)）

例3：

*故障：寄存器輸出端的單故障

*波及范圍：1個(gè)門延遲

*嚴(yán)重性：低嚴(yán)重性（僅影響下一個(gè)門）第五部分時(shí)序行為仿真測(cè)試における設(shè)計(jì)缺陷の検出手法關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)主題名稱：時(shí)序邏輯電路原型驗(yàn)證

1.時(shí)序邏輯電路的正確性驗(yàn)證是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化中的關(guān)鍵步驟，需要使用專門的驗(yàn)證方法進(jìn)行原型驗(yàn)證。

2.時(shí)序行為仿真測(cè)試是原型驗(yàn)證中最常用的方法，它通過模擬電路的運(yùn)行來(lái)檢查其時(shí)序行為是否符合設(shè)計(jì)要求。

3.時(shí)序行為仿真測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)缺陷，包括時(shí)序違規(guī)、毛刺和競(jìng)爭(zhēng)條件。

主題名稱：設(shè)計(jì)缺陷模型

時(shí)序行為仿真測(cè)試中的設(shè)計(jì)缺陷檢測(cè)方法

引言

時(shí)序故障是一種常見的硬件故障，其特征是電路的時(shí)序表現(xiàn)與預(yù)期不同。這種故障可能導(dǎo)致系統(tǒng)行為不可預(yù)測(cè)，從而引發(fā)嚴(yán)重問題。為了檢測(cè)和預(yù)防時(shí)序故障，時(shí)序行為仿真測(cè)試已成為一種重要的驗(yàn)證技術(shù)。

時(shí)序行為仿真測(cè)試

時(shí)序行為仿真測(cè)試是一種計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，用于對(duì)電路在不同時(shí)鐘信號(hào)下的行為進(jìn)行建模和分析。該測(cè)試通常使用硬件描述語(yǔ)言（HDL）來(lái)描述待測(cè)電路，然后利用仿真器來(lái)執(zhí)行仿真。

基于時(shí)序約束的設(shè)計(jì)缺陷檢測(cè)

時(shí)序約束是用于定義電路信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系的一組規(guī)則。通過使用基于時(shí)序約束的設(shè)計(jì)缺陷檢測(cè)方法，可以在仿真過程中檢查這些約束是否得到滿足。如果存在違反時(shí)序約束的情況，則表明存在潛在的設(shè)計(jì)缺陷。

基于時(shí)序分析的設(shè)計(jì)缺陷檢測(cè)

基于時(shí)序分析的設(shè)計(jì)缺陷檢測(cè)方法依賴于仿真產(chǎn)生的波形數(shù)據(jù)。這些波形數(shù)據(jù)被分析以識(shí)別異常模式，例如信號(hào)之間的時(shí)序沖突或違反時(shí)序要求。

先進(jìn)時(shí)序缺陷檢測(cè)技術(shù)

除了基于時(shí)序約束和時(shí)序分析的方法外，還開發(fā)了一些先進(jìn)時(shí)序缺陷檢測(cè)技術(shù)，包括：

*機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)：該技術(shù)利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)識(shí)別仿真結(jié)果中的異常模式，從而提高設(shè)計(jì)的時(shí)序健壯性。

*形式驗(yàn)證技術(shù)：該技術(shù)基于數(shù)學(xué)證明來(lái)驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)是否滿足其時(shí)序規(guī)范，從而提供更高的缺陷覆蓋率。

*靜態(tài)時(shí)序分析：該技術(shù)在仿真之前對(duì)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以識(shí)別潛在的時(shí)序問題，從而提高效率。

設(shè)計(jì)缺陷的分類

通過時(shí)序行為仿真測(cè)試檢測(cè)到的設(shè)計(jì)缺陷可以分為以下幾類：

*組合邏輯缺陷：這些缺陷是由組合邏輯中的錯(cuò)誤引起的，例如門之間的連線錯(cuò)誤。

*時(shí)序邏輯缺陷：這些缺陷是由時(shí)序邏輯中的錯(cuò)誤引起的，例如寄存器之間的時(shí)序關(guān)系錯(cuò)誤。

*布局相關(guān)缺陷：這些缺陷是由電路布局中的因素引起的，例如走線延遲或寄生電容。

缺陷檢測(cè)的挑戰(zhàn)

時(shí)序行為仿真測(cè)試中的設(shè)計(jì)缺陷檢測(cè)面臨著一些挑戰(zhàn)：

*復(fù)雜性：隨著電路復(fù)雜性的增加，缺陷檢測(cè)的難度也會(huì)增加。

*隨機(jī)性：時(shí)序故障的發(fā)生可能是隨機(jī)的，這使得缺陷檢測(cè)變得更加困難。

*覆蓋率：確保仿真測(cè)試覆蓋所有可能的時(shí)序場(chǎng)景至關(guān)重要，但這是很難實(shí)現(xiàn)的。

結(jié)論

時(shí)序行為仿真測(cè)試是檢測(cè)時(shí)序故障并防止設(shè)計(jì)缺陷的重要技術(shù)。通過使用基于時(shí)序約束、時(shí)序分析和先進(jìn)技術(shù)的方法，可以提高缺陷檢測(cè)的覆蓋率和準(zhǔn)確性。然而，需要不斷開發(fā)新技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的電路復(fù)雜性和時(shí)序故障的隨機(jī)性。第六部分時(shí)序回路における論理障害検出における時(shí)序故障の利用關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【時(shí)序故障在時(shí)序電路邏輯故障檢測(cè)中的應(yīng)用】

1.時(shí)序故障是一種特殊類型的故障，它會(huì)導(dǎo)致電路在特定時(shí)序條件下出現(xiàn)故障，而這些故障在靜態(tài)條件下可能無(wú)法檢測(cè)到。

2.時(shí)序故障的檢測(cè)和排除是時(shí)序電路設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兛赡軐?dǎo)致難以診斷的間歇性故障。

3.由于時(shí)序故障的復(fù)雜性，需要專門的技術(shù)來(lái)檢測(cè)和排除它們，例如時(shí)序仿真和故障模擬。

【時(shí)序故障類型的分類】

時(shí)序回路中的邏輯故障檢測(cè)における時(shí)序故障の利用

時(shí)序回路は、時(shí)刻依存の動(dòng)作を示すデジタル回路であり、順序やタイミングが重要な動(dòng)作を行います。時(shí)序回路における論理故障を効果的に検出するには、時(shí)序故障の特性を理解し、それらを活用することが不可欠です。

時(shí)序故障の分類

時(shí)序故障は、主に以下の2つのタイプに分類されます。

*スタック?アット?フォールト（SAF）：ゲートが出力を特定の値（0または1）に固定する故障

*遅延フォルト：ゲートの遅延時(shí)間が予想よりも増大する故障

SAFの活用

SAFは、時(shí)序回路の論理障害を検出するために活用できます。SAFにより、論理値の伝搬がブロックされ、回路の狀態(tài)が変化しなくなります。これにより、次の異常が発生します。

*狀態(tài)ホールド：回路が特定の狀態(tài)に固定され、それ以上の狀態(tài)遷移が発生しない

*出力グローイング：出力が特定の値に固定され、変化しない

*回路の誤動(dòng)作：回路が予期しない動(dòng)作を示し、出力にエラーが発生する

これらの異常を検出することで、論理故障を特定できます。

遅延フォルトの活用

遅延フォルトは、時(shí)序回路のタイミング違反を検出するために活用できます。遅延フォルトにより、信號(hào)の伝搬が遅くなり、回路のタイミング制約が満たされなくなる場(chǎng)合があります。これにより、次の異常が発生します。

*レース：複數(shù)の信號(hào)が競(jìng)合し、回路の正しい動(dòng)作が妨げられる

*タイミング違反：信號(hào)が特定のタイミング要件を満たさず、回路の動(dòng)作が不安定になる

*回路上り遷移：回路の各部分の遷移タイミングが異なる

これらの異常を検出することで、タイミング違反を引き起こす遅延フォルトを特定できます。

時(shí)序故障の検査

時(shí)序故障を検査するには、次の手順が用いられます。

1.故障モデルの作成：検査対象の回路に対する故障モデルを作成します。これには、SAFと遅延フォルトの両方が含まれます。

2.テストベクトルの生成：故障モデルに基づいて、故障を検出するためのテストベクトルを生成します。これらのテストベクトルは、故障時(shí)にのみ異常が発生するように設(shè)計(jì)されています。

3.テストの実行：回路にテストベクトルを適用し、出力を観察します。

4.障害の検出：回路の出力がテストベクトルの期待値と一致しない場(chǎng)合、故障があると判斷します。

課題と制限

時(shí)序故障の活用には、いくつかの課題と制限があります。

*テストベクトルの複雑さ：SAFを検出するテストベクトルは、遅延フォルトを検出するテストベクトルよりも複雑になる傾向があります。

*遅延フォルトの検出の難しさ：遅延フォルトは、製造時(shí)や動(dòng)作中に発生する可能性があり、検出が困難です。

*時(shí)序故障の欠陥カバレッジ：時(shí)序故障の検査では、すべての論理故障やタイミング違反を検出できない場(chǎng)合があります。

結(jié)論

時(shí)序故障は、時(shí)序回路の論理障害を検出するために活用できる強(qiáng)力なツールです。SAFと遅延フォルトの特性を理解することで、有効なテストベクトルを生成し、回路の論理的およびタイミング的な健全性を確保できます。ただし、課題と制限を認(rèn)識(shí)し、それらの影響を軽減するための対策を講じることも重要です。第七部分高速時(shí)序回路の設(shè)計(jì)における時(shí)序故障の抑制手法關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)時(shí)序行為建模

1.采用時(shí)序邏輯方程和狀態(tài)圖描述時(shí)序回路的行為，建立時(shí)序行為模型。

2.利用時(shí)序驗(yàn)證工具，如仿真器和形式化驗(yàn)證工具，對(duì)時(shí)序模型進(jìn)行驗(yàn)證，識(shí)別潛在的時(shí)序故障。

3.通過優(yōu)化時(shí)序模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，如時(shí)鐘頻率和延時(shí)，提高時(shí)序回路的魯棒性和可靠性。

同步技術(shù)

1.采用同步時(shí)鐘機(jī)制，使所有時(shí)序元素在同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的控制下工作。

2.使用鎖存器和觸發(fā)器等同步元件，消除毛刺和亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，確保信號(hào)的穩(wěn)定性。

3.合理設(shè)計(jì)時(shí)序路徑的長(zhǎng)度和延時(shí)，保證信號(hào)在時(shí)鐘沿到來(lái)之前穩(wěn)定。

異步技術(shù)

1.拋棄同步時(shí)鐘，允許時(shí)序元素獨(dú)立工作，提高系統(tǒng)性能和功耗效率。

2.利用握手協(xié)議、自定時(shí)序電路和延遲線等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)時(shí)序元素之間的通信和同步。

3.關(guān)注亞穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象的管理和容錯(cuò)性，確保異步回路的可靠性。

自定時(shí)序電路

1.利用反饋回路和自定時(shí)序機(jī)制，自動(dòng)調(diào)整時(shí)序路徑的延時(shí)，補(bǔ)償工藝變化和溫度漂移的影響。

2.采用分形結(jié)構(gòu)、環(huán)形振蕩器等技術(shù)，提高自定時(shí)序電路的穩(wěn)定性和魯棒性。

3.優(yōu)化自定時(shí)序電路的面積、功耗和時(shí)序性能，滿足高速時(shí)序回路的要求。

時(shí)序故障診斷

1.開發(fā)基于觀測(cè)和推斷的時(shí)序故障診斷算法，識(shí)別故障類型和故障位置。

2.利用掃描鏈和邊界掃描技術(shù)，提高時(shí)序故障的可診斷性和可測(cè)試性。

3.采用機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)，提高時(shí)序故障診斷的效率和準(zhǔn)確性。

時(shí)序故障容忍

1.采用冗余結(jié)構(gòu)、容錯(cuò)機(jī)制和糾錯(cuò)碼，提高時(shí)序回路對(duì)時(shí)序故障的容忍能力。

2.監(jiān)控時(shí)序回路的時(shí)序指標(biāo)，如時(shí)鐘漂移和路徑延時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障并采取措施。

3.研究時(shí)序故障的傳播機(jī)制和影響范圍，制定有效的故障隔離和恢復(fù)策略。高速時(shí)序回路設(shè)計(jì)中的時(shí)序故障抑制手法

引言

時(shí)序故障是高速時(shí)序回路中常見的故障類型，會(huì)對(duì)電路性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了抑制時(shí)序故障，需要采取有效的抑制手法。本文綜述了高速時(shí)序回路設(shè)計(jì)中常用的時(shí)序故障抑制手法，包括電路設(shè)計(jì)、布局布線和時(shí)序分析等方面。

電路設(shè)計(jì)手法

*寄存器再同步化：在時(shí)鐘沿前后對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行再同步化，消除毛刺和競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。

*邊沿觸發(fā)器：使用邊沿觸發(fā)器代替平觸發(fā)器，提高時(shí)序精度的同時(shí)降低時(shí)序故障的敏感性。

*流水線結(jié)構(gòu)：采用流水線結(jié)構(gòu)，將組合邏輯分為多個(gè)級(jí)，減小時(shí)序裕量要求。

*時(shí)鐘整形：對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行整形，消除時(shí)鐘毛刺和抖動(dòng)，保證時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定性。

布局布線手法

*時(shí)鐘樹設(shè)計(jì)：采用H樹或集中式時(shí)鐘樹結(jié)構(gòu)，均衡時(shí)鐘分布，減小時(shí)鐘偏斜和時(shí)序裕量。

*信號(hào)線規(guī)劃：對(duì)關(guān)鍵信號(hào)線進(jìn)行優(yōu)化布局，減少延遲和串?dāng)_。

*去耦電容放置：在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處放置去耦電容，抑制電源噪聲，提高時(shí)序穩(wěn)定性。

時(shí)序分析手法

*時(shí)序仿真：使用時(shí)序仿真工具，驗(yàn)證電路的時(shí)序性能，識(shí)別時(shí)序故障。

*靜態(tài)時(shí)序分析：進(jìn)行靜態(tài)時(shí)序分析，計(jì)算各信號(hào)路徑的時(shí)序裕量，評(píng)估時(shí)序違規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。

*時(shí)序優(yōu)化：采用時(shí)序優(yōu)化算法，對(duì)電路進(jìn)行時(shí)序優(yōu)化，提高時(shí)序裕量。

仿真和測(cè)試

*時(shí)序仿真：進(jìn)行時(shí)序仿真，驗(yàn)證抑制手法是否有效，識(shí)別潛在的時(shí)序故障。

*掃頻測(cè)試：采用掃頻測(cè)試，檢測(cè)時(shí)序故障對(duì)時(shí)鐘頻率變化的敏感性。

*邊界掃描測(cè)試：采用邊界掃描測(cè)試，檢測(cè)電路中的時(shí)序故障，提高測(cè)試覆蓋率。

具體措施

針對(duì)時(shí)鐘偏斜：

*采用H樹或集中式時(shí)鐘樹結(jié)構(gòu)

*優(yōu)化時(shí)鐘布線，均衡時(shí)鐘分布

*使用時(shí)鐘緩沖器或時(shí)鐘PLL

針對(duì)信號(hào)延遲：

*優(yōu)化信號(hào)線布局，減少延遲和串?dāng)_

*使用流水線結(jié)構(gòu)，分級(jí)處理組合邏輯

*采用快速邏輯門或時(shí)鐘再同步化

針對(duì)電源噪聲：

*在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處放置去耦電容

*優(yōu)化電源分布，降低電源阻抗

*采用低功耗設(shè)計(jì)，減少噪聲源

針對(duì)毛刺和競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象：

*使用再同步化寄存器，消除毛刺和競(jìng)爭(zhēng)

*采用邊沿觸發(fā)器，提高時(shí)序精度

*優(yōu)化邏輯設(shè)計(jì)，避免產(chǎn)生毛刺和競(jìng)爭(zhēng)

結(jié)論

通過采用上述時(shí)序故障抑制手法，可以有效提高高速時(shí)序回路的時(shí)序性能，降低時(shí)序故障的發(fā)生率。時(shí)序故障抑制是一項(xiàng)綜合性的工作，需要從電路設(shè)計(jì)、布局布線、時(shí)序分析等方面進(jìn)行綜合考慮，才能取得良好的效果。第八部分時(shí)序故障時(shí)におけるシステム動(dòng)作の予測(cè)と評(píng)価時(shí)序故障時(shí)系統(tǒng)動(dòng)作的預(yù)測(cè)與評(píng)估

在設(shè)計(jì)缺陷與時(shí)序故障時(shí)序行為關(guān)聯(lián)的研究中，一個(gè)關(guān)鍵方面是預(yù)測(cè)和評(píng)估在時(shí)序故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)作。通過對(duì)故障的影響進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，可以采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)減輕其后果，確保系統(tǒng)的可靠性和安全性。

預(yù)測(cè)時(shí)序故障的動(dòng)作

預(yù)測(cè)時(shí)序故障的動(dòng)作涉及分析故障的類型、位置和嚴(yán)重程度。常見的時(shí)序故障類型包括：

*延遲、毛刺或丟失時(shí)鐘：這些故障會(huì)影響系統(tǒng)時(shí)序，導(dǎo)致動(dòng)作延遲或錯(cuò)誤。

*元件故障：諸如邏輯門、寄存器和時(shí)序控制器之類的元件故障也會(huì)導(dǎo)致時(shí)序問題。

*路徑延遲可變性：由于溫度、電壓或制造工藝的變化，路徑延遲可能會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致時(shí)序違規(guī)。

評(píng)估故障的影響

一旦預(yù)測(cè)了時(shí)序故障的動(dòng)作，就需要評(píng)估其影響。這涉及檢查故障對(duì)系統(tǒng)功能、安全性和可靠性的潛在影響。評(píng)估包括以下方面：

功能影響：故障是否會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法執(zhí)行預(yù)期功能？故障可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的輸出、系統(tǒng)崩潰或數(shù)據(jù)丟失。