Modélisation des fautes analogiques

Un modèle de fautes représentatif des défauts réels et simple à utiliser est fondamental pour développer une stratégie de test efficace. Plus le modèle de fautes est représentatif de la majorité des défauts physiques, plus on aura de défauts détectés.

Les fautes analogiques entraînant un mode continu de dégradation des paramètres, c'est-à- dire qu’ils peuvent prendre un nombre théoriquement infini de valeurs, la différentiation proviendra du seuil défini. C’est pourquoi, le problème majeur se dégageant pour le développement d’un modèle de faute dédié aux circuits analogiques provient des bandes de tolérance dont les limites sont à l’appréciation du testeur (figure 2.1)[45][46].

Chapitre 2 Diagnostic de fautes des circuits analogiques

Figure 2.1 : Bandes de tolérance pour les différents types de fautes

Pour les circuits numériques on peut définir des modèles de faute selon deux niveaux d’abstraction : au niveau logique et au niveau transistor. Par exemple, au niveau logique, nous avons le modèle des collages au niveau porte "Stuck at Fault", le modèle des court- circuits "Bridgings faults", au niveau transistor nous avons le modèle des transistors collés [1] [17]. Pour les circuits analogiques, les défauts physiques peuvent être classés en trois catégories : une modélisation au niveau composant ou structurelle, une modélisation paramétrique et une modélisation au niveau fonctionnel [9][46].

2.5.1. Modélisation structurelle (au niveau composant)

La modélisation au niveau composant consiste à modéliser les défauts au niveau structurel. Dans la plupart des cas, les fautes sont modélisées par des circuits ouverts ou des courts circuits [30]. Pour avoir des modèles de fautes précis et adaptés aux circuits intégrés, les défauts de circuit ouvert ou de court-circuit doivent être considérés comme une valeur résistive dépendant de la technologie.

Afin de pouvoir simuler les fautes sur les circuits, le modèle utilisé pour les différents constituants d’un circuit analogique est présenté en figure 2.2. Le modèle appliqué à la résistance R est adapté aux condensateurs, inductances et diodes en le remplaçant par ces derniers.

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Les défauts de circuit ouvert sont des défauts catastrophiques pour lesquels le terminal du composant n’est plus en contact avec le reste du circuit. Pour simuler de telles fautes, on applique une valeur importante à la résistance série, RS, concernée (≥1 MΩ). Au contraire, les courts circuits vont directement relier deux terminaux d’un composant, pour les modéliser on appliquera une faible valeur à la résistance parallèle, RP, concernée (≤1 Ω) [43].

Nous pouvons, à partir de ce modèle, établir une équation permettant de calculer le nombre de fautes catastrophiques simulées pour un circuit intégré [46] :

𝑁_𝐹𝐶= 2 . ( 𝑅 + 𝐶 + 𝐷 + 𝐿 ) + 6 . 𝑇 (2.1) Où NFC : Nombre de fautes catastrophiques

R : Nombre de résistances C : Nombre de condensateurs D : Nombre de diodes L : Nombre d’inductances T : Nombre de transistors. 2.5.2. Modélisation paramétrique

La modélisation paramétrique est souvent l'attribution de la distribution d'une valeur d'un paramètre au-delà de son intervalle de tolérance. Contrairement au modèle structurel, le modèle paramétrique modélise les défauts qui ne changent pas la topologie du circuit. Pour trouver une telle faute, il faut varier le paramètre en question d'un certain pourcentage jusqu'à ce qu'au moins une des spécifications soit violée tandis que les autres paramètres restent fixés à leurs valeurs nominales.

La modélisation paramétrique est une méthode non déterministe, elle permet de couvrir une large plage de déviations de paramètres de circuit. L'avantage est que toutes les possibilités des valeurs dans l'intervalle de variations considérées peuvent être représentées par le modèle. Mais ce modèle ne prend pas en compte la possibilité réelle de déviations de composants en assumant généralement une variation plus large que ses tolérances. Pourtant, certaines variations des paramètres assumées par le modèle se produisent rarement dans la réalité.

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2.5.3. Modélisation au niveau fonctionnel (comportemental)

La modélisation au niveau fonctionnel est une description de haut niveau des performances d'un circuit ou d'un sous circuit. L'injection d'une telle faute consiste à dévier les performances d'un circuit ou d'un sous circuit. Puisque les fautes sont modélisées au niveau performances, la simulation du modèle est plus rapide.

La modélisation comportementale est très utile pour un système complexe où une analyse hiérarchique est nécessaire. Dans l'industrie, les modèles comportementaux sont utilisés comme la base de développement de procédures de test. Mais l'efficacité de cette méthode dépend beaucoup de la qualité du modèle, il faut un modèle très complet et précis pour pouvoir décrire le défaut physique. En plus, le modèle comportemental ne contient pas d'informations sur les causes originales de fautes (déviation de paramètres du design ou défauts physique au niveau process), il ne permet pas d'effectuer un diagnostic profond sur les circuits défaillants.

La modélisation des fautes au niveau fonctionnel est réalisée soit en utilisant des macro- modèles avec un simulateur de type SPICE soit en utilisant les langages de description comportemental analogique de type VHDL-AMS, qui permettent de modéliser le comportement d’un circuit analogique en utilisant des équations et des expressions mathématiques. L’avantage ici réside dans sa facilité à modéliser le comportement des circuits fautifs grâce à l’utilisation des outils mathématiques et des expressions de contrôle de type "If- Then- Else" [1].