2019 Fiscal Year Research-status Report
つながるデバイスのフィールドテストのための信頼性強化設計法の開発
| Project/Area Number |
19K11878
|
|---|
| Research Institution | Ehime University |
|---|
Principal Investigator |
高橋 寛 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (80226878)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樋上 喜信 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (40304654)
王 森レイ 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (90735581)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 信頼性強化設計法 / テスト容易化設計法 / フィールドテスト / 組込み自己テスト / つながるデバイス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，つながる車載システムやIoT環境でのエッジコンピューティングシステムなどが市場稼働時においても高信頼性を保証するために，非破壊で集積回路自身が自己テストによって故障の有無および真贋を識別する手法を信頼性強化設計法(Design For Trust: DFTr)として開発することである。
そのために，次の中目標を設定している。中目標１：集積回路に対するフィールドテストのために故障検出強化技術を開発する。中目標２：メモリコンピューティングデバイスにおける故障状態警告技術を開発する。中目標３：テスト容易化技術を利用して集積回路の個体情報を獲得する真贋識別技術を開発する。
本年度は，中目標１に対して，マルチサイクルテストにおいて，キャプチャテストパターンの故障検出能力の低下の問題を定式化するために，解析的な実験を行った。その結果から，キャプチャテストパターンの故障検出能力の低下の問題がキャプチャテストパターンを構成するフリップフロップの値の固定化に原因があることを明確にした。次に，このフリップフロップの値の固定化を解決する方法として，論理値を制御できる機能を追加したフリップフロップや内部制御ノードの機構を提案した。中目標２に対しては，フィールドテストにおける回路の内部状態の獲得技術に関して，文献調査を行った。「故障状態警告技術」としては，まずは既存技術でも考察されているリングオシレーターに関して検討した。中目標３に対しては，チップの真贋識別技術として，テスト容易化設計法（バンダリスキャンシステム）を利用することを検討した。文献調査からこれまでに，同様の技術が存在しないことを確認した。
本年度の研究成果は，１編の電気関係学会四国支部大会発表，１編の電子情報通信学会総合大会発表および２編の電子情報通信学会技術研究報告において発表を行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は，特に中目標１に関しての研究が進展した。マルチサイクルテストでは, キャプチャサイクルを増やすことに伴い, キャプチャテストパターンが新たな縮退故障を検出することが困難となる故障検出能力低下問題が観測された. その原因について,マルチサイクルテストにおいてサイクル数が増えると多くのフリップフロップの値が固定値になることと故障検出の低下との関係を明らかにするための考察を行った。COP という確率ベーステスタビリティ評価尺度と既存の故障検出確率評価法を利用して, マルチサイクルテストスキームにおけるキャプチャパターン系列の固定値になる確率と故障の検出確率を評価することにより, 故障検出能力低下問題のメカニズムを解析した。
つぎに，故障検出低下問題に対して，キャプチャ動作時に一部のFFの値を強制的に変更することでキャプチャパターンのランダム性を向上させるキャプチャパターン制御方法が提案した。提案法では，一部のスキャンFFの出力と組合せ回路との間にFFの状態を反転させる回路を挿入することで，キャプチャパターンのランダム性を高めた。さらに，マルチサイクルテストに適した内部回路へのテストポイント挿入法を提案した。提案法は，マルチサイクルに時間展開した論理回路のテスタビリティを考慮してテストポイントの挿入箇所を選定する．ベンチマーク回路に適用した評価実験によって，選択法によって選択された箇所に設置されたテストポイントが故障検出率の低下を抑制できることを示した。これらの成果を学会の技術報告で発表した。
中目標2に対しては，新しい書き換え可能なデバイス上でのリングオシレータの実装法に関して検討した。
中目標3に対しては，バンダリスキャンテスト技術の標準的なテストアクセス機構で実現が可能なチップの真贋識別法として，チップに固有の情報であるチップIDを利用した識別法を検討した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度では，中目標のそれぞれに対して以下のような研究を進める計画である。
中目標１：故障検出強化フリップフロップをもつマルチサイクルテストの開発（担当：王，樋上）令和元年度にマルチサイクルテストにおける故障検出率の低下問題を定式化できたので，観測性を強化した故障検出強化フリップフロップと可観測性を強化した故障検出強化フリップフロップに通常のフリップフロップを機能変換させるための選択方法を確立する。具体的には，評価尺度及び評価関数を提案して，コンピュータソフトウェアツールとして実装する。その方法で選択されたフリップフロップを機能変換した際の効果をコンピュータシミュレーションを利用して明らかにする。
中目標２：メモリコンピューティングデバイスの故障状態警告技術の開発（担当：王，高橋）令和元年度の文献調査などの結果から，故障状態を検知する仕組みとして「リングオシレータ」が有益であることがわかた。そのため，本年度は，商用のテスト設計ツールを利用して，リングオシレータベースの故障状態警告回路を設計し，その有効性を評価する。
中目標３：バンダリスキャンテストを活用した集積回路真贋識別技術の開発（担当：高橋）令和元年度の文献調査などの結果から，集積回路真贋識別技術においてテスト容易化設計技術であるバンダリスキャンテストの活用事例がなく，いまだ技術的に確立されていないことがわかった。この結果から，令和2年度は集積回路真贋識別技術として，チップの識別IDをフィールドで読み出すことができるオンテスト回路を検討する。その回路の機能を整理して，商用のテスト設計ツールを利用して，バンダリスキャンテスト・マスター機構して設計し，その有効性を評価する。
|
| Causes of Carryover |
大学の講義や校務の関係で研究会で研究成果の発表を共同研究者に行ったもらったため，出張費が必要でなくなったため。
コロナ感染症予防対策のため，研究会や総合大会が中止となったため，成果発表や既存研究の動向調査なとのための出張費用が必要なくなったため
|
