同任何IP模塊一樣，存儲器必須接受測試。但與很多別的IP模塊不同，存儲器測試不是簡單的通過/失敗檢測。存儲器通常都設計了能夠用來應對制程缺陷的冗余行列，從而使片上系統（SoC）良率提高到90%或更高。相應地，由于知道缺陷是可以修復的，冗余性允許存儲器設計者將制程節點推向極限。測試過程已經成為設計-制造過程越來越重要的補充。

　　存儲器測試始終要面臨一系列特有的問題。現在，隨著FinFET存儲器的出現，需要克服更多的挑戰。這份白皮書涵蓋：

　　FinFET存儲器帶來的新的設計復雜性、缺陷覆蓋和良率挑戰

　　怎樣綜合測試算法以檢測和診斷FinFET存儲器具體缺陷

　　如何通過內建自測試（BIST）基礎架構與高效測試和維修能力的結合來幫助保證FinFET存儲器的高良率

　　雖然這份白皮書以FinFET工藝（制程）為重點，但其中很多挑戰并非針對特定制程。這里呈現的存儲器測試的新問題跟所有存儲器都有關，無論是Synopsys還是第三方IP供應商提供的或是內部設計的。

　　FinFET與平面工藝比較

　　英特爾首先使用了22nm FinFET工藝，其他主要代工廠則在14/16nm及以下相繼加入。自此，FinFET工藝的流行

　　性和重要性始終在增長。如圖1所示。

　　圖1：90nm 到 7/5nm FinFET工藝節點下活躍設計及投片項目的增長

　　要理解FinFET架構，設計人員首先應與平面架構進行溝道對比，如圖2所示。左圖標識平面晶體管。改為FinFET的制程相關的主要動機是制程工程師所謂的“短溝道效應”和設計工程師所謂的“漏電”。當柵極下面的溝道太短且太深以至于柵極無法正常地控制它時，即使在其“關閉”的情況下，其仍然會局部“打開”而有漏電電流流動，造成極高的靜態功率耗散。

　　中間這張圖指示的是FinFET。鰭片（灰色）較薄，柵極將它周圍完全裹住。鰭片穿過柵極的所有溝道部分充分受控，漏電很小。從工藝上說，這種溝道將載流子完全耗盡。這種架構一般使用多個鰭片（兩個或三個），但未來工藝也可能使用更多鰭片。多鰭片的使用提供了比單鰭片更好的控制。

　　使用多鰭片突出了FinFET與平面架構之間的重大差異。平面工藝使用晶體管寬度和長度尺寸的二維界面。而在FinFET中，鰭片大小是固定不變的，柵極厚度（其定義了溝道長度）也是固定不變的。改變FinFET的唯一參數是鰭片數量，而且必須是整數。比如：不可能有2？ （兩個半）鰭片。

　　圖2：平面架構與FinFET架構對比

　　FinFET降低了工作電壓，提高了晶體管效率，對靜態功耗（線性）和動態功耗（二次方）都有積極作用。可節省高達50%的功耗。性能也更高——在0.7V上，性能（吞吐量）比平面工藝高37%。

　　FinFET復雜性帶來了制造困難

　　與平面工藝相比，FinFET的復雜性一般會導致更加昂貴的制造工藝，至少初期是這樣。隨著代工廠經驗不斷豐富和對工藝過程的控制越來越嫻熟，這些成本可能會下降，但就目前而言，放棄平面工藝的話會增加成本。

　　FinFET還存在熱挑戰。由于鰭片直立，晶片的基體（襯底）起不到散熱片的作用，這可能導致性能下降和老化。熱挑戰還會影響修復，因為在某些情況下，存儲器不僅需要在生產測試中修復，以后還需要在現場修復。

　　在使該工藝投產、擴大到量產等情況下，代工廠必須考慮這些挑戰。一般來說，代工廠還要負責存儲器位單元，需要對其做全面分析（通過模擬）和鑒定（通過運行晶圓）。IP提供商，無論是存儲器、標準單元還是接口提供商，也要在構建自己的布局的同時考慮這些問題。

　　SoC設計人員受到的影響不大，至少對于數字設計流程來說是這樣。一般來說，設計人員見到鰭片的次數絕不會比他們以往見到晶體管的次數更多，除非他們想在其布局與布線工具所使用的，采用金屬結構進行連接的標準單元內部一探究竟。

　　STAR存儲器系統

　　Synopsys生態系統（圖3）包括創建布局、完成提取、模擬等需要的所有工具。Synopsys內部各IP小組能夠充分利用完整的Synopsys工具套件來設計、驗證并測試Synopsys IP，包括存儲器在內。

　　圖3：Synopsys工具套件

　　Synopsys已經從最底層起搭建了自己的專門知識。他們與所有不同的FinFET廠家均構建了多個測試芯片：三星、TSMC、英特爾、GLOBALFOUNDRIES和UMC。截止2015年8月，Synopsys運行過的FinFET測試芯片有50個以上。這些芯片均使用了被稱之為DesignWare？STAR存儲器系統？的Synopsys測試和修復解決方案，其中STAR表示自測試與修復。

　　自測試和修復曾經在很多代工藝制程上使用過，不只是FinFET。通過不斷投入，Synopsys改善了STAR存儲器系統。圖4中，STAR存儲器系統用紫色方塊指示。它們包含STAR存儲器系統IP編譯器生成的RTL模塊以應對各種存儲器：SRAM、雙端口、單端口、寄存器文件等。包裝器通過STAR存儲器系統處理器聯系在一起，這些處理器向整個系統的總管理器即STAR存儲器系統服務器報告，而服務器則轉而提供所有必要的調度和握手信號。外部接口則經由JTAG測試訪問端口（TAP）控制器。

　　圖4：DesignWare STAR存儲器系統：針對制程優化了的存儲器測試、修復 & 診斷

　　每個STAR存儲器系統處理器的能力都足以處理芯片上的檢測、診斷和缺陷修復。連接和配置所有紫色方框可能比較耗時且容易出錯，所以STAR存儲器系統還實現了以下工作的自動化：

　　生成、插入和確認配置

　　完成測試向量的生成

　　執行故障分類

　　定位失效

　　糾錯（如果可能）

　　Synopsys將所有這些自動化步驟映射在FinFET工藝上，以便處理與FinFET存儲器有關的新的分類和失效問題。

　　自2012年起，Synopsys就一直與產業生態系統中得以較早接觸制程參數的存儲器設計人員合作。在多個FinFET廠家的配合下，Synopsys分析了他們的位單元，也檢查、驗證了他們的模型，創建測試芯片并在Synopsys內部實驗室中直接對硅芯片進行了分析。這個過程讓Synopsys加深了對FinFET缺陷問題的認識，使Synopsys可以優化STAR存儲器系統來解決它們。