Research on Test Methods for Power Distribution on Three-Dimensional Integrated Circuits

三维集成电路功率分布测试方法研究

• 批准号: 19K11883
• 负责人: 蜂屋 孝太郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Teikyo Heisei University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K11883/
• 关键词: 3次元集積回路（3D-IC）; シリコン貫通ビア（TSV); オープン故障; 構造テスト; 診断性能; 最適化問題; チップ内電源分配網; 3次元集積回路; 電源分配; シリコン貫通ビア

2つの半導体チップを積層する3次元集積回路(3D-IC)に電源を供給する電源TSV（シリコン貫通ビア）のテストにおいて、抵抗測定を行う箇所を探索するアルゴリズムについての研究を実施した。昨年度考案した「山登り法(Hill-Climbing)」と「近傍しらみつぶし法(Exhaustive Neighborhood Search)」について、より広範な追加実験を行いアルゴリズムの堅牢性を確認した。これらのアルゴリズムと実験結果について国内学会1件、および国際学会1件の発表を行った。これらのアルゴリズムのさらなる高速化を行うため、測定箇所周辺のTSV配置パターンと、2点の測定箇所の間の距離が同じ場合には診断性能が同一であるとみなして回路シミュレーションの実行を省略して高速化する手法を考案した。実験結果では、従来手法である「しらみつぶし法」に本手法を適用するとシミュレーション回数を約30%削減できることが分かった。また、山登り法と近傍しらみつぶし法に適用すると約60%削減できることが分かった。本手法を組み合わせない従来手法と比べると、山登り法では28.1倍、近傍しらみつぶし法では24.6倍の高速化を得ることができた。本手法について国際学会1件の発表を行った。以上の高速化手法は全て、テストのための抵抗測定において製造ばらつきをキャンセルする手法（ばらつきキャンセル法）を適用しない場合についての測定箇所探索アルゴリズムである。ばらつきキャンセル法を適用した場合には、1つのTSVをテストするために異なる2箇所の抵抗測定を行う必要がある。2度目の測定では、1度目に測定した抵抗の製造ばらつきと同じようにばらつく測定箇所を探す必要がある。このような抵抗ばらつきの相関関係を機械学習により事前に学習しておくことにより、２度目の測定箇所の候補を絞って探索する手法を考案した。

我们研究了一种算法，用于在测试电源 TSV（硅通孔）时搜索电阻测量位置，该电源 TSV 为堆叠两个半导体芯片的三维集成电路 (3D-IC) 供电。关于去年设计的“爬山法”和“穷举邻域搜索”方法，我们进行了额外的广泛实验来确认算法的鲁棒性。这些算法和实验结果在一场国内会议和一场国际会议上发表。为了进一步加速这些算法，如果测量位置周围的 TSV 放置图案和两个测量位置之间的距离相同，则假设诊断性能相同，并且省略电路仿真。加快进程。实验结果表明，将该方法应用于传统方法“穷举法”时，可以减少大约30%的模拟次数。研究还发现，当应用于爬山法和邻域穷举法时，可以实现约 60% 的减少。与不结合该方法的常规方法相比，爬山法实现了28.1倍的加速比，邻域穷举法实现了24.6倍的加速比。在一次国际会议上就该方法进行了一次演讲。所有上述加速方法都是针对在用于测试的电阻测量中不应用消除制造偏差的方法（偏差消除方法）的情况的测量点搜索算法。当应用变化抵消方法时，需要在两个不同位置测量电阻来测试一个TSV。在第二次测量中，需要找到与第一次测量的电阻器具有相同制造差异的测量点。我们设计了一种方法，通过使用机器学习提前学习这些电阻变化之间的相关性来缩小第二测量位置的候选范围。

项目成果

ばらつきキャンセルによるTSVオープン故障検出の診断性能向上

通过消除变化提高 TSV 开路故障检测的诊断性能

• 发表时间: 2019
• 作者: 蜂屋孝太郎;黒川敦
• 通讯作者: 黒川敦

Comparison of Measurement Point Selection Algorithms for Testing Power TSVs

测试功率 TSV 的测量点选择算法的比较

• 发表时间: 2023
• 作者: Kouta Fujimoto; Koutaro Hachiya
• 通讯作者: Koutaro Hachiya

A Method to Improve Diagnostic Performance of Testing Through Silicon Vias in Power Distribution

一种提高配电中硅通孔测试诊断性能的方法

• 发表时间: 2019
• 作者: Koutaro Hachiya; Atsushi Kurokawa
• 通讯作者: Atsushi Kurokawa

3D-ICにおける電源TSVの抵抗性オープン故障の検出手法

3D-IC中电源TSV电阻性开路故障的检测方法

• 发表时间: 2020
• 作者: 蜂屋孝太郎;黒川敦
• 通讯作者: 黒川敦

アナログ回路のテスト箇所選択のための診断性能指標の比較

模拟电路中选择测试点的诊断性能指标比较

• 发表时间: 2019
• 作者: 蜂屋孝太郎; 寺岡陽; 黒川敦
• 通讯作者: 黒川敦