2020 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
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19K11878
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
高橋 寛 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (80226878)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 組込み自己テスト / 信頼性強化設計法 / フィールドテスト |
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| 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。
本研究では，次のことを明らかにしていくために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，昨年度に，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することが原因があることを明確にしたので，その解決策を提案した。具体的には，フリップフロップや内部ゲートの論理値を制御できる機構を提案し，その機構を効果的に挿入するための選択法を提案した。さらに，評価実験を行って提案法の有効性を明らかにした。
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の新規の書き換え可能デバイス上での実装方法を検討した。
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。本年度の研究成果は，1編の電子情報通信学会論文，１編の電気関係学会四国支部大会発表，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．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
中目標１に関しての研究が進展し，電子情報通信学会論文誌に1編採録された。マルチサイクルテストは，1回のスキャンインの後に，回路動作のキャプチャパターンを次のサイクルでのパターンとすることができるため，全体のテスト実行時間を短縮できる。その効果が，つながるデバイスのフィールドテストに向いている。しかしながら，フィールドテストでは，短時間のテスト時間においても高い故障検出率が必要であるため，故障検出率を向上させるためのテスト容易化設計が必要である。その課題を解決するために，本年度は，マルチサイクルテストにおいて，サイクル間のキャプチャパターンのランダム性の向上や前のサイクルとのキャプチャパターンの類似性を低下させるために，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に加えて，組合せ回路部分においても，論理値を制御できるテスト容易化設計法を提案した。さらに，この論理値を制御する回路を挿入する箇所を決定するための方法として，確率ベーステスタビリティ評価尺度と回路の構造解析に基づくメトリックスを併用する選択法を提案した。提案法をベンチマーク回路に適用した評価実験によって提案法の効果を評価し，選択法によって選択された箇所に設置された論理値制御回路が故障検出率の低下を抑制できることを示した。
さらに，論理値制御回路を挿入した被検査回路の評価を確率ベーステスタビリティ評価尺度に基づくマルチサイクルテストにおける故障検出率の推定法を提案した。
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作成法に関して検討を行い，その実装方法を試行した。
中目標3に対しては，昨年度に継続して，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。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和３年度においては，中目標それぞれに対して，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２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解決する方法として，論理値を制御するテスト容易化設計法を提案し，その挿入箇所の選択法を提案した。今年度は，これまでに提案した「故障検出強化フリップフロップ」と「論理値制御回路」をマルチサイクルテストにおける故障検出率の向上の指標を最適化できる箇所に挿入するための総合的なテスト容易化設計法を提案する。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）これまでに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。令和3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：バンダリスキャンを活用した集積回路真贋識別技術の開発（担当：高橋）令和３年度は集積回路真贋識別技術として，チップの識別IDをフィールで読み出すことができる組込み自己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，バンダリスキャンマスター機構として設計し，その有効性を評価する。
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| Causes of Carryover |
コロナ感染症対策のため，国際会議，研究会や総合大会がオンライン開催となったため，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
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