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文檔簡介
1、隨著集成電路制造工藝的進(jìn)步和電路規(guī)模的擴(kuò)大,芯片設(shè)計(jì)進(jìn)入片上系統(tǒng)(System on a Chip,SoC)時(shí)代。由于片上系統(tǒng)嵌入了各種芯核,出現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)上升、測試芯核難以控制等問題。內(nèi)建自測試(Built-in Self-Test,BIST)方法通過在芯片內(nèi)部集成少量的邏輯電路實(shí)現(xiàn)對電路的測試,被認(rèn)為是解決SoC測試問題的一種有效的可測試性設(shè)計(jì)方法,已經(jīng)成為電路測試技術(shù)領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。
BIST設(shè)計(jì)目標(biāo)是采用少量的硬件開
2、銷,在較短的時(shí)間內(nèi)完成故障覆蓋率較高的測試,即BIST硬件開銷要小,測試時(shí)間要短,故障覆蓋率要高。另外,由于測試模式下的輸入序列之間缺乏相關(guān)性,因此測試模式下的功耗比功能模式下的功耗要高,這將使測試功耗很容易超標(biāo),導(dǎo)致芯片損壞,因此降低測試功耗也是BIST的又一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
本論文以測試硬件開銷、測試時(shí)間以及測試功耗作為BIST的測試成本,對確定性的BIST方案進(jìn)行了優(yōu)化研究,主要工作包括:
(1)扭環(huán)計(jì)數(shù)器(Twi
3、sted Ring Counter,TRC)特性研究。從TRC所產(chǎn)生的序列入手,對TRC的冗余特性、跳變計(jì)數(shù)(功耗)特性以及TRC種子的等價(jià)特性進(jìn)行了深入細(xì)致地研究,得到的有關(guān)TRC性質(zhì)將被用來指導(dǎo)基于TRC的確定性BIST設(shè)計(jì)。
?。?)針對低測試數(shù)據(jù)的確定性BIST,對基于TRC垂直壓縮的確定性BIST進(jìn)行了研究。首先,提出了一種適用于計(jì)數(shù)器作為BIST的向量產(chǎn)生器的垂直壓縮算法/種子選擇算法,該算法利用測試集中的測試向量來
4、計(jì)算所需要的種子,因此,在設(shè)計(jì)BIST結(jié)構(gòu)時(shí)只需存儲(chǔ)少量的種子,而不是全部的測試集;其次,由于在每個(gè)種子所生成的測試序列中包含有大量的冗余向量,為了刪除測試過程中所生成的冗余序列,本論文給出了一種不影響測試數(shù)據(jù)的冗余序列刪除算法,它利用前后兩個(gè)種子所生成的最后一個(gè)非冗余序列片段的位置差來決定是否刪除后一個(gè)種子的冗余序列片段;最后,由于在TRC向量產(chǎn)生器設(shè)計(jì)中使用了被測電路(Circuit under Test,CUT)內(nèi)部自身的觸發(fā)器,
5、這些內(nèi)部觸發(fā)器不再具有像傳統(tǒng)的掃描結(jié)構(gòu)的響應(yīng)捕獲功能,因此需要對觸發(fā)器的輸出以及被測電路的原始輸出進(jìn)行響應(yīng)壓縮,本論文給出了一種低硬件開銷的響應(yīng)壓縮器結(jié)構(gòu),該響應(yīng)壓縮器由一個(gè)AND、OR和XOR構(gòu)成的基本樹空間壓縮器和一個(gè)MISR時(shí)間壓縮器構(gòu)成,由于在基本樹空間壓縮器中除了包含AND和OR之外,還增加了XOR,因此壓縮效率和硬件開銷都可得到優(yōu)化。
(3)針對低測試數(shù)據(jù)和短測試時(shí)間的確定性BIST,對基于TRC二維壓縮的確定性B
6、IST進(jìn)行了研究。結(jié)合基于TRC垂直壓縮算法和冗余刪除算法,設(shè)計(jì)了兩種以優(yōu)化測試數(shù)據(jù)和測試時(shí)間的二維壓縮的確定性BIST方案:第一種是將輸入精簡技術(shù)和基于TRC垂直壓縮技術(shù)相結(jié)合,提出了一種有效地二維壓縮方案,該方案采用基于TRC垂直壓縮實(shí)現(xiàn)測試向量個(gè)數(shù)的減少,以及利用輸入精簡技術(shù)實(shí)現(xiàn)測試向量位數(shù)的減少,從而顯著地減少確定性測試向量集的長度和寬度,由于輸入精簡技術(shù)壓縮了TRC種子的寬度,并且提出的冗余刪除方案的實(shí)施,因此該方案能夠有效的
7、減少測試數(shù)據(jù)和測試時(shí)間,但是需要調(diào)整輸入端順序;第二種是將LFSR重播種和基于TRC垂直壓縮技術(shù)相結(jié)合,提出了一種基于LFSR重播種的二維壓縮方案,這里每個(gè)LFSR種子首先被解碼成一個(gè)TRC種子,再由TRC種子產(chǎn)生測試向量,理論分析表明,編碼一個(gè)含有smax個(gè)確定位的TRC種子所需的LFSR長度從smax+20減小到smax+2,提高了編碼效率,在設(shè)計(jì)BIST結(jié)構(gòu)時(shí),只需存儲(chǔ)LFSR種子,而不是TRC種子,因此,該方案能夠有效的減少測試
8、數(shù)據(jù),此外,采用在預(yù)指定階段產(chǎn)生冗余標(biāo)記矢量,減少了每個(gè)TRC種子所產(chǎn)生序列片段的個(gè)數(shù),因此縮短了測試時(shí)間。
?。?)針對低測試數(shù)據(jù)、短測試時(shí)間和低測試功耗的確定性BIST,對基于可重構(gòu)TRC和基于LFSR掃描切片重疊的確定性BIST進(jìn)行了研究。在可重構(gòu)TRC確定性BIST方面,結(jié)合基于TRC垂直壓縮算法,設(shè)計(jì)了兩種以優(yōu)化測試功耗的可重構(gòu)確定性BIST方案,兩種方案都是通過有選擇的凝固部分輸入端而實(shí)現(xiàn)的,其中,第一種方案通過排序
9、輸入端將滿足凝固條件的輸入端放置在掃描輸出端口的一端,并且對所有輸入端進(jìn)行分組,實(shí)現(xiàn)部分重播種和部分輸入端凝固功能,從而減少了測試功耗以及測試數(shù)據(jù);第二種方案通過改進(jìn)傳統(tǒng)的掃描單元結(jié)構(gòu),使其不僅具有掃描功能,而且具有旁路功能,實(shí)現(xiàn)只有一半輸入端工作,而另一半輸入端凝固,從而減少了測試功耗,此外,由于采用了“奇全偶半”的重播種方式,因此,具有偶數(shù)序號(hào)的種子只需要一半的測試數(shù)據(jù)存儲(chǔ),從而減少了測試數(shù)據(jù)。在基于LFSR掃描切片重疊的確定性BI
10、ST方面,提出了一種掃描切片劃分的優(yōu)化方案,實(shí)現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)和測試功耗的減少,首先,利用輸入精簡技術(shù)對所有輸入端進(jìn)行分組,在每個(gè)相容組中挑選一個(gè)輸入構(gòu)成掃描鏈,以便減少掃描鏈的長度,進(jìn)而減少需要存儲(chǔ)的控制向量的測試數(shù)據(jù)以及測試時(shí)間;接著,針對掃描切片劃分方案提出了一種輸入端隨機(jī)排序算法對經(jīng)過輸入精簡技術(shù)所得到的相容輸入集進(jìn)行優(yōu)化排序,以便優(yōu)化測試功耗以及測試數(shù)據(jù);最后,提出了一種以含有最大確定位的掃描切片為開始掃描切片的最優(yōu)掃描切片劃分算
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