DFT笔记25 - 技术栈

3.3.4 Hazards（应该是指电路中的冒险）

hazards：因为汇集信号通路之间可能延迟不同，就会造成传输中出现不应该出现的瞬态脉冲或干扰信号。

还是用电路N举例，如下图：

输入向量ABC从110变为100，反相器的nominal delay是3 ns，其他门的nominal delays是2 ns，本来输出K是应该保持0不变的，但是因为延迟，仿真就会出现一个假脉冲，这种叫static 0-hazard。

hazard分为以下几类，可见下图：

static hazard：
1. static 1-hazard
2. static 0-hazard
dynamic hazard：
1. dynamic 1-hazard
2. dynamic 0-hazard

*数字0或者1可以理解为本来应该是0或者1

*图中虽然只画了一个脉冲，但是实际情况可能会出现多个脉冲

如果时间信息是有的，那么Hazard detection就会很明确，但是实际芯片有工艺偏差，导致出现时序偏差，这种方法的准确性就无法保证。

下面分节讨论多值逻辑的hazard detection技术。

3.3.4.1 Static Hazard Detection

如果不知道具体的delay时间信息，那么就没办法知道准确的冒险发生的时间点，解决这个困难的方法就是，在每一个输入信号传输中加入一个不确定间隔，例如，0 → 1变成0 → u → 1，1 → 0变成1 → u → 0，因为0u1就代表001或者011，这也真实地反映了我们不知道转换发生的具体时间点。

用公式来表示的话，假设两个连续的向量是：

中间加入的不确定状态的间隔向量是：

那么有下面的规则：

那么如果有0u0或者1u1向量被从输出检测到，就代表检测到了static hazard。

以电路N举例，V1 = 110，V2 = 100，根据上面的规则，就有V+ = 1u0，仿真V1 V+ V2这三个向量得到的K = 0u0，那么一个static 0-hazard就被检测出来了，和图3.20得到的结论一样。

基于这个方法，还可以得到six-valued logic（3比特）下探测hazard的方法，相关的符号和解释如下表：

3.3.4.2 Dynamic Hazard Detection

dynamic hazard是在0-to-1或者1-to-0转换过程中发生的不想发生的状态，为了去检测dynamic hazard，要用到eight-valued logic（4比特），它的标志和解释如表3.6。

3.4 FAULT SIMULATION

Fault simulation是比logic simulation更加复杂的，因为logic simulation只仿真没有错误的电路，但是fault simulation是仿真各种故障下的电路。

如果一次只仿真一个故障，那么计算量大概和电路规模、测试向量的数量、modeled faults的数量成正比。而电路规模和modeled faults的数量基本成比例，那么fault simulation的时间复杂度可以评估为O(pn^2)（for p test patterns and n logic gates），这对于大规模的电路是不可能的。

下面几节围绕stuck-at fault model讨论各种仿真技术。

需要注意两个名词的区分，这两个词在大多数情况下是可以互换的，但要注意：

test vectors：logic simulation更爱用，因为是designers为了设计验证而写
test patterns：fault simulation更爱用，因为它通常用来与ATPG对test pattern分级

3.4.1 Serial Fault Simulation（串行故障仿真）

Serial fault simulation的流程，包括：

fault-free circuit simulations
1. 进行fault-free logic simulation，得到fault-free电路的响应
2. fault-free电路响应被存起来，用来在之后确定test pattern是否能检测到fault
faulty circuit simulations（一次仿真一个故障）
1. 对初始的电路进行fault injection操作，让电路模拟成有故障的样子
2. 故障电路在仿真的时候会根据提供的test pattern产生故障响应，联系第1点的第二条，与fault-free响应对比，判断pattern行不行

上面的步骤每次仿真重复一遍，直到fault list都被仿真过为止。

还是用电路N举例，假设fault list有两个：A stuck-at one (用 f 表示) and J stuck-at zero (用 g 表示)。如下图：

fault-free和两个faulty电路响应如下表总结（具体怎么玩儿的看原文或者自己推，easy）：

这里有两个概念：

simulation passes：上面这个例子跑了9次仿真，fault-free和两次faulty一共3次仿真叫做3个simulation passes，每次仿真各跑3次，也就是3个向量P1、P2、P3
fault dropping：P1和P2都能检测到Kf故障，用一个就行，这就叫fault dropping（有点像故障坍塌但不是，注意区分）。需要注意的是fault diagnosis不能这样做。

serial fault simulation的流程如下图所示：

*注意要在第一步做一个fault collapsing，减少fault list F。

serial fault simulation的优缺点：

优点：
1. 流程简单，易于完成
2. 能仿真很多类型的fault models
缺点：性能差一点，下一节有并行故障仿真，会提高仿真性能