Spectre Tech Tips: Spectreアナログフォルト解析の紹介

プロセスの微細化に伴い、不具合が発生しやすくなったため、チップテストの要求が厳しくなっています。これらの欠陥はフォルトとしてモデル化され、回路シミュレータに提供されてフォルト解析が行われます。Legato Reliability Solutionの一部であるSpectre® Fault Analysisは、トランジスタレベルのシミュレーション機能を提供しており、アナログのテスト手法で有効にすることで、重要なテストパターンを特定し、テストカバレッジを向上させることができます。

以下のフローチャートに示すように、Spectre Fault Analysisでは、検出マトリックスを生成することで、フォルトカバレッジを推定することができます。機能安全アプリケーションでは、故障検出は機能モジュールと診断モジュールの双方で追跡されますが、別々に報告されます。

欠陥検出マトリックスやカバレッジ率に基づいて、欠陥カバレッジを向上させるためにテストをさらに最適化することができます。

Spectreのアナログフォルトシミュレーションの主な構成要素を以下に示します:

フォルトリスト

Spectre Fault Analysisは、ブリッジ、オープン、カスタムフォルト、パラメトリックフォルトなどのさまざまなフォルトをサポートしており、これらはすべてフォルトブロックとしてグループ化することができます。フォルトリストには、1つまたは複数のフォルトブロックが含まれます。

フォルト解析の際、シミュレーションにはフォルトの種類と場所を定義したフォルトリストが必要です。フォルトリストは、スケマティックデザイン、レイアウトデザイン、またはカスタマイズされたフォルト作成ツールから抽出することができます。Spectreでは、フォルトはinfoステートメントで生成できます。

フォルトシミュレーション

Spectreでフォルト解析を行うには、一般的に2つのアプローチがあります。

1. Direct Fault Analysis (DFA) : ダイレクトフローでは、DC、過渡、ACなどの各解析タイプの最初にフォルトが注入されます。このモードでは、最も正確な結果が得られます。しかし、フォルトが多い場合には、シミュレーション時間が現実的ではなくなります。

2. Transient Fault Analysis (TFA) : シミュレーション時間が長いという課題を解決するために、Transient Fault Analysisに新しいアルゴリズムが導入されました。このシミュレーションフローでは、tranステートメントで指定されたfaulttimesでのみ、フォルト解析が行われます。Spectreは、フォルト注入時刻に到達するまで通常の過渡解析を開始し、その後、すべてのフォルトに対して1つずつフォルトシミュレーションを行うように切り替えます。現在のフォルト注入時刻でフォルトシミュレーションが完了すると、通常の過渡シミュレーションが復元され、次のテスト時刻に進みます。

下の図は、さまざまなTFA手法を示しています。精度と性能のトレードオフに応じて、いずれかのフォルト手法を選択することができます。フォルト手法にはtimezero、faultleadtime、onestep、maxiters、およびlinearが含まれます。

フォルトの後処理

saveステートメントで指定された信号のテスト時点でのフォルト結果がテーブルファイルに保存されると、バイナリスクリプトspectre_ddmrptを使用してテーブルファイルを後処理し、指定されたクライテリアに基づいてフォルト検出マトリックスレポートを生成することができます。

また、機能ブロックや診断ブロックに固有のassertステートメントを定義して、フォルトシミュレーション中に違反を検出することもできます。バイナリスクリプト spectre_fsrpt を使用して、違反データベースを後処理し、機能安全レポートを生成することができます。

ジョブ分散

性能を向上させるために、DFAとTFAの双方で分散モードをサポートしています。

子プロセスを起動するために、fork、lsf、またはsge のオプションを使用できます。起動する子プロセスの数を指定するために、+mp=<number_of_processes>コマンドラインオプションを使用できます。

%bsub –R “(OSNAME==Linux)” “spectre +aps -mt +mp=3 fault.scs –outdir fullpath/out_mp/”

関連リソース

• Spectre Classic Simulator, Spectre APS, Spectre X, and Spectre XPS User Guide
• Improving Analog Test Coverage by Performing Fault Simulation Using Legato Reliability Solution (Rapid Adoption Kit) – 英語版／日本語版
• SPECTRE 日本語資料
• Analog Design Environment 日本語資料

また、ケイデンスのサポートAEにご相談いただくことも可能です。

ケイデンスの製品とサービスの詳細については、www.cadence.comをご参照ください。

Jianhe Guo

Translator: Yoko Watanabe

Spectre Tech Tipsについて

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