[发明专利]一种基于特征提取的集成电路故障检测方法

摘要

本发明公开了一种基于特征提取的集成电路故障检测方法。所述检测方法通过理论计算或仿真得到各元件标称参数下被测集成电路的理论输出序列，通过蒙特卡罗仿真获得被测电路输出的理想噪声特性，通过实测获得无故障被测电路的实际噪声特性，然后计算得到被测电路的无故障特征值；对未知故障的被测电路进行实测，获得未知故障被测电路的噪声方差，然后计算得到未知故障被测电路的特征值；最后将未知故障被测电路的特征值与被测集成电路的无故障特征值进行比较，从而实现对集成电路故障的诊断。与现有技术相比，本发明对噪声不敏感、电路特征鲁棒性强、故障混叠发生概率低、误判率低。

主权项

一种基于特征提取的集成电路故障检测方法，其特征在于：所述集成电路故障检测方法步骤如下：（1）将被测集成电路的各个元件参数设置为标称参数，对该被测集成电路进行理论计算或仿真，得到被测集成电路的理论输出序列；（2）在被测集成电路各个元件的参数容差范围内，对被测集成电路进行蒙特卡洛仿真，得到与前述蒙特卡洛仿真次数相同个数的被测集成电路的理想无故障输出序列；（3）根据检测精度设定阈值和步长；针对步骤（2）中得到的被测集成电路的所有理想无故障输出序列，逐一选取其中一个理想无故障输出序列进行以下a)‑c)步骤：a)设定一个初值，并由该初值产生一个噪声序列，使噪声序列的方差为该初值；b)将步骤（1）中得到的理论输出序列与步骤a）中得到的噪声序列相加，得到一理想输出序列，并通过计算得到该理想输出序列与被选理想无故障输出序列的距离；c)若步骤b）中得到的理想输出序列与被选理想无故障输出序列的距离小于等于设定阈值，则该初值作为被选理想无故障输出序列的理想噪声方差；若步骤b）中得到的理想输出序列与被选理想无故障输出序列的距离大于设定阈值，则将该初值减去设定步长作为新设定的初值，重复进行步骤a）‑c）；最终得到被测集成电路各理想无故障输出序列的理想噪声方差，及与每个理想噪声方差对应的理想输出序列；（4）在步骤（3）中得到的各理想无故障输出序列的理想噪声方差中，挑选数 值最小者作为整个被测集成电路的理想噪声方差；并将步骤（3）中得到的、与整个被测集成电路的理想噪声方差所对应的理想输出序列，作为被测集成电路的理想输出序列；（5）对无故障的被测集成电路进行若干次实测，得到与实测次数相同个数的被测集成电路的无故障输出序列；（6）针对步骤（5）中得到的被测集成电路的所有无故障输出序列，逐一选取其中一个无故障输出序列进行以下a)‑c)步骤：a)设定一个初值，并由该初值产生一个噪声序列，使噪声序列的方差为该初值；b)将步骤（4）中得到的被测集成电路的理想输出序列与步骤a）中得到的噪声序列相加，得到一正常输出序列，并通过计算得到该正常输出序列与被选无故障输出序列的距离；c)若步骤b）中得到的正常输出序列与被选无故障输出序列的距离小于等于步骤（3）中设定的阈值，则该初值作为被选无故障输出序列的实际噪声方差；若步骤b）中得到的正常输出序列与被选无故障输出序列的距离大于步骤（3）中设定的阈值，则将该初值减去步骤（3）中设定的步长、作为新设定的初值，重复进行步骤a）‑c）；最终得到被测集成电路各无故障输出序列的实际噪声方差，及与每个实际噪声方差对应的正常输出序列；（7）在步骤（6）中得到的各无故障输出序列的实际噪声方差中，挑选数值最小者作为整个被测集成电路的实际无故障噪声方差；并将步骤（6）中得到的、与整个被测集成电路的实际无故障噪声方差所对应的正常输出序列，作 为被测集成电路的实际无故障输出序列；（8）通过公式 p ( x ) = 1 2 πσ exp ( - x 2 2 σ 2 ) , H ( p ) = ∫ - ∞ + ∞ p ( x ) log 1 p ( x ) dx , 计算得到被测集成电路的无故障特征值，式中σ2为步骤（7）中得到的整个被测集成电路的实际无故障噪声方差，x为被测集成电路无故障输出序列的随机变量，p(x)为随机变量x的概率密度函数，H(p)为被测集成电路的无故障特征值；或通过公式 p ( x ) = 1 2 π σ exp ( - x 2 2 σ 2 ) , H ( p 1 , p 2 . . . , p N ) = Σ i = 1 N p i log 1 p i , 计算得到被测集成电路的无故障特征值，式中σ2为步骤（7）中得到的整个被测集成电路的实际无故障噪声方差，x为被测集成电路无故障输出序列的随机变量，p(x)为随机变量x的概率密度函数，pi为p(x)的离散化结果，H(p)为被测集成电路的无故障特征值；（9）对未知故障的被测集成电路进行若干次实测，得到与实测次数相同个数的被测集成电路的未知故障输出序列；（10）针对步骤（9）中得到的被测集成电路的所有未知故障输出序列，逐一选取其中一个未知故障输出序列进行以下a)‑c)步骤：a)设定一个初值，并由该初值产生一个噪声序列，使噪声序列的方差为该初值；b)将步骤（7）中得到的被测集成电路的实际无故障输出序列与步骤a）中得到的噪声序列相加，得到一待诊输出序列，并通过计算得到该待诊输出序列与被选未知故障输出序列的距离；c)若步骤b）中得到的待诊输出序列与被选未知故障输出序列的距离小于等于步骤（3）中设定的阈值，则该初值作为被选未知故障输出序列的噪声方差； 若步骤b）中得到的待诊输出序列与被选未知故障输出序列的距离大于步骤（3）中设定的阈值，则将该初值减去步骤（3）中设定的步长、作为新设定的初值，重复进行步骤a）‑c）；最终得到被测集成电路各未知故障输出序列的噪声方差；（11）在步骤（10）中得到的各未知故障输出序列的噪声方差中，挑选数值最小者作为未知故障被测集成电路的实测噪声方差；（12）通过公式 p ( x ) = 1 2 πσ exp ( - x 2 2 σ 2 ) , H ( p ) = ∫ - ∞ + ∞ p ( x ) log 1 p ( x ) dx , 计算得到未知故障被测电路的特征值，式中σ2为步骤（11）中得到的未知故障被测集成电路的实测噪声方差，x为被测集成电路未知故障输出序列的随机变量，p(x)为随机变量x的概率密度函数，H(p)为未知故障被测电路的特征值；或通过公式 p ( x ) = 1 2 π σ exp ( - x 2 2 σ 2 ) , H ( p 1 , p 2 . . . , p N ) = Σ i = 1 N p i log 1 p i , 计算得到未知故障被测电路的特征值，式中σ2为步骤（11）中得到的未知故障被测集成电路的实测噪声方差，x为被测集成电路未知故障输出序列的随机变量，p(x)为随机变量x的概率密度函数，pi为p(x)的离散化结果，H(p)为未知故障被测电路的特征值；（13）将步骤（12）中得到的未知故障被测电路的特征值与步骤（8）中得到的被测集成电路的无故障特征值进行比较；若未知故障被测电路的特征值大于等于被测集成电路的无故障特征值，则未知故障的被测集成电路存在故障；若未知故障被测电路的特征值小于被测集成电路的无故障特征值，则未知故障的被测集成电路无故障。