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Zusammenfassung

Hochintegrierte Schaltungen können immer kleiner, höher getaktet und energieeffizienter hergestellt werden, allerdings können bedingt durch diese technologischen Trends auch vermehrt Schwachstellen im System entstehen. Diese Schwachstellen führen oft während des Produktionstests nicht zu einem Fehlverhalten der Schaltung, während des Betriebs allerdings droht durch die steigende Anfälligkeit gegenüber intrinsischen und äußeren Störeinflüssen sowie Alterungseffekten ein vorzeitiger Ausfall der Schaltung. Solche Frühausfälle werden „Early-Life Fehler“ genannt und können mit einem Standard- Test ohne weitere Anpassungen nicht erkannt werden. Indikatoren für einen Frühausfall können intermittierende Fehler, aber auch kleine Verzögerungsfehler sein. In dieser Arbeit wird ein Selbsttest vorgestellt, der eine Fehlercharakterisierung zur Erkennung von Systemschwachstellen und Vermeidung von Frühausfällen, speziell solche, die sich als intermittierender Fehler oder kleiner Verzögerungsfehler auswirken, mit geringem Hardware- und Zeitaufwand mittels eines Standard-Tests ermöglicht. Hierzu wird im Selbsttest zunächst zwischen permanenten und nicht-permanenten Fehlern unterschieden und eine Klassifikation der nicht- permanenten Fehler mit Hilfe eines voran geschalteten Diagnoseverfahrens und Bayesschen Berechnungen durchgeführt. Hierdurch lässt sich die Produktqualität ohne zusätzliche Ausbeuteverluste erhöhen. Zusätzlich wird ein Test mit erhöhter Betriebsfrequenz vorgestellt, der im Selbsttest kleine Verzögerungsfehler erkennt.

Abstract

As a result of the fact, that todays integrated circuits have smaller features sizes, higher frequencies and are more energy efficient, weak spots can occur in the system. These weak spots can be undetected by the production test, but during system operation they can lead to hard failures, because of increasing susceptibility to intrinsic and external disturbances or aging effects. This early system breakdown is called „early-life failure“ and cannot be detected by a standard test without any adjustments. Indicators of early-life failures could be intermittent faults and also small delay defects. In this thesis a built-in self-test is presented, which characterizes faulty behavior to detect weak spots and avoid early-life failures, especially caused by intermittent faults or small delay defects, with low hardware and time overhead by using a standard test set. In a first step, the test procedure can distinguish between permanent and non-permanent faults. After that, a diagnosis process and Bayesian reasoning implement the classification of the non-permanent faults. With this procedure the product quality can be increased without additional yield loss. Furthermore a Faster-than-at-Speed-Test (FAST) will be introduced, which allows detecting SDDs in a built-in self-test environment without any changes in the ATPG flow.

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