• scan & ATPG


    Testability用来表征一个manufactured design的quality。

    将testability放在ASIC前端来做,成为DFT(Design For Test),用可控(controllable)可观(observable)来表征。

    DFT的实现的两个大方向:ad hoc和structure。

    1)ad hoc:利用良好的设计习惯,来保证testability。减少无关逻辑,异步逻辑,增加可控可查点。

    2)structured:更加系统,自动的方法。包括三个方法:

    scan design:需要改变内部时序逻辑。

    Built-in Self-Test(BIST):需要在器件中插入测试功能。

    boundary scan:增加电路,来保证板级测试性。

    其中bist和boundary需要在DC之前来做,scan design在DC之后做增量型编译。

    bist逻辑中也需要scan design。

    scan操作的流程:

    1)使能scan mode;

    2)打开scan clock,输入stimulus;

    3)比较output,再关掉scan clock,来输入下一stimulus。

    scan操作可以分为full scan和Partial scan。full scan的覆盖率最高而且ATPG容易产生,但是对面积和时序不友好。

    Partition Scan:针对大型设计,从block的层次来进行scan设计,加入scan input/output/enable

    Test Points:针对一些难以观察控制的点,额外加入mux来进行控制。

      如或门的输出,输入还有一个1,另一个输入,就难以观察,后续逻辑就难以控制,

       此时可以在或门之后,加入一个mux,以及一个input和一个output来保证coverage。(例程见相册)

    ATPG(Automatic Test Pattern Generation),Test patterns也叫做test vector。

    有random pattern和Deterministic pattern两种,不过多数使用random,包含两部分:

    1)generation patterns;

    2)完成fault simulation;

    测试种类(Test Type):分为三类:

    1)functional test,主要针对static defects,(open,short,stuck-on,stuck-open)

    2)IDDQ,测试静态功耗current。以Pseudo stuck-at模型来进行分析。

    对于Full static的CMOS电路,IDDQ接近于零,上拉下拉,三态总线的IDDQ较高,

    RAM这样的动态存储器中也会产生较高IDDQ。

    3)At-Speed test:主要分析transaction,path delay。如slow-to-rise,slow-to-fall。

    以上都是单一的fault模型,也可能发生fault collapsing。

    scan中的专业术语:

    Scan Cells:一个scan cell,在一条scan chain中至少包含一个memory element(FF或latch)。

    Master Element:直接从上一个scan cell中,得到数据的scan cell,与scan input直接相连接。

    Slave Element:在scan chain中的同一个clock的scan cell。

    Shadow Element:在scan chain之外的FF或latch。

    Copy Element:与上下的scan cell拥有相同或相反的数据的scan cell。

    Extra Element:在master element和slave element之间的任意一个element。

    Scan chain:一系列连接起来的scan cell,包括一个input ,output,enable。靠近output的scan cell编号0。

    Scan Groups:一系列可并行处理的scan chain(有自己的输入和输出)。

    Scan Clocks:scan操作的时钟信号,包括reset和set信号。

    scan architecture:主要有三种:

    1)mux-scan:在传统的DFF数据输入端,加入mux。

    2)clocked-scan:替换FF为一个mux clock的FF。

    3)LSSD(Level-Sensitive Scan Design) architecture:将一个latch替换为主从两个latch。

    其中mux-scan和clocked_scan,主要用在FF电路,LSSD主要用在锁存器电路,框图见相册。

    Test Procedure Files:描述scan circuirty的操作。用STIL语言编写(Standard Test Interface Lauguage)。

    Model Flattening:一些DFT有内部自己的model,他们通过将netlist中的单元替换为自己的model,再进行操作。

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