Reutilization of scan test design for transistor performance degradation diagnosis
| Project/Area Number |
21K17723
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 60040:Computer system-related
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| Research Institution | Waseda University (2022)
Fukuoka University (2021) |
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Principal Investigator |
西澤 真一 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 講師(任期付) (40757522)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 集積回路 / フリップフロップ / 記憶保持特性 / NBTI / モニター回路 / 記憶特性 |
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| Outline of Research at the Start |
回路中のトランジスタの劣化現象を低コストで診断する手法について研究する．集積回路ではスキャン設計を利用し製造後にスキャンテストを行うが，機能テストが目的であり出荷後に本機能は活用されていなかった．一方でトランジスタの経年劣化が問題視されており様々な診断専用回路が提案されているが回路面積を消費する問題があった．そこでスキャン機能をトランジスタ特性診断に「再利用」する事で低コストにトランジスタの劣化を診断する．スキャンフリップフロップはそのトランジスタ特性の変動によって記憶特性が変化する．そこでスキャンフリップフロップの記憶特性からトランジスタの劣化量を逆算する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
フリップフロップの記憶特性を利用してトランジスタ特性劣化量の推定を行う．昨年の報告の通り，フリップフロップの記憶保持特性の実測結果がシミュレーションの結果とは異なる課題の解決に取り組んでいる．ランダムばらつきの影響が記憶保持特性の実測結果に与える影響を適切に排除できていない可能性があり，ランダムばらつきの影響を除去する方法について検討を行っている．一般的なランダムばらつきの除去には平均化(大数の法則の利用)があるが，記憶保持特性の評価ではその平均値の算出の妥当な定義が必要であり，シミュレーションによるトランジスタ特性劣化量を模擬した環境の中で，妥当な平均化処理の方法について検討を行っている．
また研究代表者が所属を変えた結果トランジスタ特性劣化の評価環境の再構築が必要となり，スペースの確保はしたものの電源容量が足りず，測定室の電源工事を実施する手続きを行っている．また既存のLSIテスタでは繰り返し処理の自動化が困難であるため，Robotic Process AutomationとしてAppiumを導入し測定を加速する予定を立てている．
一方でフリップフロップの遅延特性をシミュレーションにて評価する環境については構築が進んでおり，評価環境を「キャラクタライザ」と呼ばれるEDAとしてパッケージング化を行うことができた．こちらはトランジスタ特性劣化量診断に限らず広く利用する事が可能であり，オープンソースEDAとして論文誌としてまとめ広報を行い，また複数の機関から利用について問い合わせを受け利用して頂いている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
昨年の報告の通り，フリップフロップの記憶保持特性の実測結果がシミュレーションの結果とは異なる課題がある．ランダムばらつきの影響が記憶保持特性の実測結果に与える影響を適切に排除できていない可能性があり，ランダムばらつきの影響を除去する方法について検討を行っている．
また研究代表者が所属を変えた結果トランジスタ特性劣化の評価環境の再構築が必要となり，スペースの確保はしたものの，電源容量が足りず測定室の電源工事を実施する手続きを行っている．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，シミュレーションの結果と実測結果の相違について検討を行う．フリップフロップの記憶保持特性としてこれまでは電源を徐々に下げていき記憶保持失敗となる条件から劣化量の診断を行っていたが，別の選択肢，例えば電源起動時のフリップフロップの初期値の分布から特性診断を行う手法などについて検討を行う．
測定室の電源工事が終わり次第，測定装置を再稼働させトランジスタ特性劣化の加速試験を実施する予定である．既存のLSIテスタでは繰り返し処理の自動化が困難であるため，Robotic Process AutomationとしてAppiumを導入し測定を加速する．
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
