可测性设计工具针对集成电路生产测试需要,通过人工插入或工具自动综合生成测试逻辑电路,自动产生测试向量。可测性设计工具可以显著提升测试覆盖率,有效降低芯片在自动测试设备(automatic test equipment,ate)上测试的困难度及成本。
1.测试电路的自动生成
基于扫描设计(scan-based design)方法是一种最常用的可测性设计方法。它把被测电路的寄存器转换成扫描寄存器,再将扫描寄存器连接成一条或多条的扫描链以传递测试信号。可测性设计的测试电路生成涉及一系列复杂的操作,通常需依靠自动化工具辅助完成。一个典型的基于扫描设计的可测性设计综合自动化流程如图5-113所示。
该流程包括下列几个主要步骤:
(1)将普通寄存器时序单元转换成扫描寄存器;
(2)检测被测电路是否符合一系列的dft规则;
(3)对任何违反dft规则的电路部分,进行自动修复或人工修复;
(4)根据dft约束及目标设定,进行扫描链的链接并合成所需添加的逻辑。
测试电路的自动生成结果包括含dft的逻辑门级电路网表、使用stil(standard test interface language,标准测试接口语言)描述的dft 工作情况以及dft分析报告。
2.测量向量的自动生成及优化
基于dft网表和stil结果,自动测试向量生成工具可以自动产生芯片测试所需的测试向量信号。测试向量经过编码压缩、广播式压缩、逻辑变换压缩等方法优化后,在保证测试覆盖率的前提下可以减少测试数据数量、测试时间和必需的测试通道数。
d算法(又称多维通路敏化法)是第一个完备的atpc算法,其基本思想是利用电路简化表和d向量传递,使故障沿着所有敏化通路传播至输出,通过兼容性检查得到最终的测试向量。针对大型组合电路中敏化通路选择的有效性,podem算法和fan算法又对d算法进行了改进。后来的socrates利用功能学习的方法提升了逻辑蕴含、通路敏化以及多路回退的效率。业界atpg工具多采用基于类似socrates的方法,并做了更进一步的改进。
除了上述的基于扫描设计dft方法,业界还有几种不同的dft解决方案。例如,lbist(logic built -in self-test)将特殊的硬件或软件加入电路中,在不需要外在测试设备的条件下进行电路自测试。相对于lbist,mbist(memory built-in self-test)可用于存储器的自测试。
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