光刻机软件测试采用故障注入 人为制造故障验证安全与容错能力

光刻机软件测试里故意制造故障，专业叫法是故障注入测试，核心目的就是主动验证光刻机控制软件在异常状况下能不能安全、正确响应，而不是只测一切顺利的理想工况，光刻机属于超高精密设备，一张晶圆、一次曝光成本极高，一旦软件在现场遇到硬件报错、通信中断、信号异常、时序错乱等问题，处理出错会直接造成晶圆报废、设备损坏，甚至长时间停机，而这些异常在正常跑机的时候很难自然碰到，靠真机随机等故障几乎不现实，所以工程师会在仿真台架、虚拟样机环境里，可控地注入各类故障，观察软件会不会触发安全联锁、能不能停止曝光、能不能保存现场数据、故障消除之后能不能安全恢复。普通的功能测试，只能验证 “正常流程能不能跑通”，覆盖不到异常分支代码，光刻机控制软件几百万行代码，大量的异常处理、安全保护逻辑平时根本跑不到，只有主动注入故障，才能把这些冷门分支跑起来，找到隐藏 bug；而且仿真环境可以反复复现同一个故障，方便定位问题，修好之后还能做成回归用例，后续软件升级的时候持续校验。整套测试一般优先在 Simics 这类虚拟仿真平台开展，尽量少在昂贵真机上做破坏性测试，先梳理所有风险故障点，分批注入、记录软件响应、对比设计预期，发现漏洞之后修改代码再复测，直到软件对每一类预设故障都有符合安全规范的处置逻辑，保障晶圆厂量产环境稳定。

常见注入故障类型清单

• 硬件类故障：模拟激光器过温、运动台位置传感器报错、气压 / 水压异常、硬件断电告警
• 通信类故障：总线丢包、网络延迟、指令中断、信号时序错乱、数据传输出错
• 资源类故障：内存不足、CPU 负载过载、存储读写失败
• 指令类故障：非法参数、异常中断信号、联锁信号误触发

故障注入测试实施步骤

1. 风险梳理：结合 FMEA 失效模式分析，梳理光刻机曝光、对准、光源、运动控制等高风险环节，列出需要验证的故障清单。
2. 环境搭建：优先搭建虚拟仿真台架，在仿真环境接入光刻机控制软件，和真机软件版本保持一致，避免真机损耗。
3. 故障注入：在指定时机、指定设备状态下触发故障，比如正在曝光中途注入过温告警。
4. 行为观测：记录软件反应，是否立刻停机、锁止光路、触发安全联锁、保存工艺数据、输出故障日志。
5. 结果判定：对比设计规范，判断响应是否合格；如果软件崩溃、继续曝光、保护失效，标记为缺陷。
6. 修复回归：研发修复代码，再用同一个故障用例复测，纳入自动化回归测试库，后续版本迭代持续验证。

普通功能测试 vs 故障注入测试对比

【相关 FAQ】

问题 1：光刻机软件测试采用故障注入，光刻机软件测试为什么要故意制造故障？

回答 1：光刻机软件测试采用故障注入，光刻机软件测试故意制造故障，是为了验证软件在传感器报错、通信中断、硬件异常等场景下的安全保护逻辑，发现平时很难触发的隐藏缺陷，防止在晶圆厂量产时失控造成晶圆报废和设备停机。

问题 2：光刻机软件测试采用故障注入，光刻机制造故障的测试一般在真机上做吗？

回答 2：光刻机软件测试采用故障注入，绝大多数故障注入测试在 Simics 虚拟仿真台架完成，不会频繁在昂贵的光刻机真机上注入故障，避免贵重设备受损。

问题 3：光刻机软件测试采用故障注入，光刻机故障注入测试一般会模拟哪些故障？

回答 3：光刻机软件测试采用故障注入，故障类型包含激光器过温、传感器异常、总线丢包、网络中断、内存资源不足、非法指令、时序错乱等光刻机运行过程中可能出现的异常。

问题 4：光刻机软件测试采用故障注入，故障注入测试和普通软件测试最大区别是什么？

回答 4：光刻机软件测试采用故障注入，普通测试只验证设备一切正常时能不能完成曝光，故障注入是主动制造异常，专门校验安全联锁、故障停机、数据保存、故障恢复这些保护逻辑。

【参考资料】

[2026-11-09]（光刻机的软件测试，为什么要故意制造故障？）半导体行业观察

[2026-11-09]（故障注入：高可靠安全关键系统的验证手段）迪捷软件

[2026-10-22]（Simics 虚拟平台在半导体设备软件验证中的应用）风河 Wind River

[2025-08-11]（ASML 光刻机软件架构与验证体系介绍）芯东西

[2025-03-15]（故障注入测试原理与工业安全规范）电子工程专辑

【免责声明】

本文仅整理光刻机软件故障注入测试相关公开技术科普内容，不构成光刻机设备开发、软件测试方案；光刻机故障注入测试有严格的安全边界与仿真规范，真机故障注入属于高风险操作，必须由原厂专业团队执行；文中测试方法仅作原理参考，不同厂商光刻机的安全逻辑、测试规范存在差异。