【正文】 [15] C. V. Krishna, N. A. Touba, “Adjustable width linear binational scan vector depression”, In Proceedings of International Conference on ComputerAided Design, 2003, 863~866.致 謝 附錄1 DFT設(shè)計(jì)腳本 附錄2 ATPG腳本。[11] 尹志剛，李華偉，李曉維，“”，中國(guó)科學(xué)院第七屆研究生學(xué)術(shù)研討會(huì)，北京：中國(guó)科學(xué)院，2002.[12] A. Chandra, K. Chakrabarty, “SystemonaChip test data pression and depression architectures based on Golomb codes,” IEEE Transactions on ComputerAided Design of Integrated Circuits and Systems, vol. 20, , 2001, 355~368.[13] 馬麟,“微處理器芯片的指令級(jí)測(cè)試方法研究”, 中國(guó)科學(xué)院博士學(xué)位論文，2009年4月。s NextGeneration 74xx PowerPCTM microprocessor”, In Proceedings of International Test Conference, 2000, 131~140.[6] Xijiiang Lin, R. Press, J. Rajski, P. Reuter, T. Rinderknecht, B. Swanson, N. Tamarapalli, “Highfrequency, atspeed scan testing”, IEEE Design and Test of Computers, 參考文獻(xiàn)[1] The National Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), Semiconductor Industry Association，1997 Edition.[2] Joint Test Action Group (JTAG). IEEE Standard Test Access Port and BoundaryScan Architecture. IEEE std. . 1990.[3] . Levitt, “Designing UltraSparc for testability”, IEEE Design and Test of Computers,本文的測(cè)試壓縮方法采用了adaptive scan 結(jié)構(gòu)，今后還可以嘗試用菊花鏈壓縮結(jié)構(gòu)和Illinois壓縮結(jié)構(gòu)。將10條長(zhǎng)掃描鏈設(shè)計(jì)為每條長(zhǎng)度為380的短鏈。不同的測(cè)試壓縮算法在這幾個(gè)方面會(huì)各有優(yōu)劣，而理想的壓縮算法應(yīng)該在各方面有個(gè)較好的折衷。根據(jù)是否與ATPG過程相結(jié)合，測(cè)試壓縮技術(shù)可以分為不干預(yù)ATPG過程的測(cè)試壓縮技術(shù)和與ATPG協(xié)同的測(cè)試壓縮技術(shù)；根據(jù)解壓縮電路是否為測(cè)試向量集合定制，測(cè)試壓縮技術(shù)可以分為依賴于測(cè)試向量集合的壓縮技術(shù)和不依賴于測(cè)試向量集合的壓縮技術(shù)；根據(jù)使用何種壓縮算法，測(cè)試壓縮技術(shù)大致又可以分為編碼壓縮方法、線性擴(kuò)展的方法、非線性擴(kuò)展的方法等。測(cè)試壓縮技術(shù)可以有效地降低測(cè)試數(shù)據(jù)量和測(cè)試時(shí)間，與LBIST所不同的是，測(cè)試壓縮電路可以很方便地集成到用戶的設(shè)計(jì)中，不需要對(duì)系統(tǒng)邏輯進(jìn)行任何更改，對(duì)電路的性能影響很小，同時(shí)能保證很高的故障覆蓋率。在Scan %。在掃描設(shè)計(jì)中，為了提高故障覆蓋率，我們采用了全掃描的設(shè)，用最基本的MUX掃描單元來(lái)替代處理器中的觸發(fā)器。本文對(duì)各種DFT技術(shù)進(jìn)行了理論上的研究，并與工程實(shí)踐相結(jié)合，在一款高性能通用處理器芯片上應(yīng)用了全掃描DFT技術(shù)；在測(cè)試壓縮方面，研究了adaptive scan壓縮結(jié)構(gòu)，并對(duì)此款高性能通用處理器應(yīng)用了adaptive scan壓縮結(jié)構(gòu)。測(cè)試數(shù)據(jù)量的膨脹促進(jìn)了對(duì)測(cè)試壓縮技術(shù)的研究，測(cè)試壓縮技術(shù)如今也成為一種重要的DFT技術(shù)，因此，本文也對(duì)測(cè)試壓縮技術(shù)開展了相應(yīng)的研究工作。通過DFT設(shè)計(jì)，可以滿足芯片測(cè)試質(zhì)量的要求、縮短芯片上市時(shí)間、降低測(cè)試成本。 當(dāng)然，對(duì)于我本次的設(shè)計(jì)能直接體會(huì)到的還有，ATPG測(cè)試向量生成和后仿真的時(shí)間明顯縮短。使用DFT Compiler和Tetra MAX壓縮技術(shù)，可以顯著地縮短ATPG測(cè)試向量的大小，更容易滿足ATE Tester的memory要求。這款高性能通用處理器設(shè)計(jì)在較小的硬件開銷下，邏輯部分和存儲(chǔ)器部分都達(dá)到了較高的測(cè)試覆蓋率，%。在Scan Compression模式下ATPG共產(chǎn)生組合測(cè)試向量1577個(gè)，%。AU中只包含一種類型的故障AN，這類故障沒有被檢測(cè)到主要是因?yàn)樵贏TPG中增加了一些約束或是由一些非掃描單元引起的；（5）ND為ATPG沒有檢測(cè)到的故障，可能是因?yàn)锳TPG算法的時(shí)序深度或者運(yùn)行時(shí)間不夠等因素造成的。其中，故障覆蓋率=檢測(cè)到的故障數(shù)/總故障數(shù)100%，而測(cè)試覆蓋率=檢測(cè)到的故障數(shù)/可測(cè)的故障數(shù)100%，它更能反映測(cè)試向量集合對(duì)故障覆蓋的效果，因此，這里我們給出測(cè)試覆蓋率（TC）的結(jié)果，TC（Test coverage）= （DT+(PTPT_credit)）/（all_faultsUD(ANAU_credit)）100%，Tetra MAX工具在進(jìn)行測(cè)試覆蓋率計(jì)算時(shí)對(duì)PT類故障、AN類故障分別給予了部分可信度PT_credit、AU_credit。 TEST模式下的命令命令參數(shù)含義set_faultsmodel stuck/transition指定故障類型為固定型故障或者跳變時(shí)延故障add_faultsread_faultsall*.file工具會(huì)自動(dòng)計(jì)算電路中所有的故障并將所有故障添加進(jìn)來(lái)，也可以從外部讀入故障文件set_atpgAbort_limit nATPG的過程會(huì)通過一些假設(shè)敏化通路來(lái)對(duì)故障進(jìn)行控制和觀測(cè)。如果設(shè)計(jì)規(guī)則檢查沒有錯(cuò)誤就會(huì)進(jìn)入測(cè)試階段。DRC主要檢查設(shè)計(jì)中以下幾方面的違例情況：掃描鏈的輸入和輸出是否有邏輯相連；連接到掃描鏈觸發(fā)器中所有時(shí)鐘和異步復(fù)位或置位端是否只被原始輸入端口控制；當(dāng)從普通模式轉(zhuǎn)換到掃描移位模式時(shí)以及再次轉(zhuǎn)換回普通模式時(shí)，是否所有的時(shí)鐘信號(hào)、復(fù)位或置位信號(hào)都處于關(guān)閉狀態(tài)；各內(nèi)部多驅(qū)動(dòng)線網(wǎng)是否都已連接等。run_build命令之后進(jìn)入設(shè)計(jì)規(guī)則檢查階段。所有與設(shè)計(jì)有關(guān)的工藝庫(kù)模型都應(yīng)該被讀取。下面通過這三個(gè)階段來(lái)介紹ATPG的設(shè)計(jì)過程。測(cè)試協(xié)議 文件 TetraMAX ATPG流程正常情況下ATPG應(yīng)該在后端布局布線完成之后才進(jìn)行，因?yàn)椴季植季€階段會(huì)把DFT連接的掃描鏈打散并根據(jù)物理位置重新連接。TetraMAX接受了設(shè)計(jì)文件、測(cè)試協(xié)議文件以及仿真庫(kù)文件之后可以生成測(cè)試向量文件、故障報(bào)告文件以及用于對(duì)生成的向量進(jìn)行仿真的測(cè)試平臺(tái)（testbench）文件。這里只對(duì)GodsonD進(jìn)行了固定型故障的ATPG。但是，非掃描單元的時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)不要求在原始輸入端可控，并且不需要限制掃描加載和卸載之間的捕獲周期數(shù)。設(shè)計(jì)者通過定義捕獲周期數(shù)來(lái)確定快速時(shí)序ATPG的努力程度。快速時(shí)序ATPG模式：該模式能為部分掃描設(shè)計(jì)提供有限的支持，這種模式允許在掃描加載和掃描卸載期間有十個(gè)捕獲過程，允許數(shù)據(jù)在設(shè)計(jì)中的非掃描單元中傳輸。在這兩種設(shè)計(jì)中組合ATPG模式可以利用較短的測(cè)試生成時(shí)間來(lái)達(dá)到較高的故障覆蓋率。TetraMAX提供了三種ATPG模式：組合、快速時(shí)序和全時(shí)序模式來(lái)為不同類型的設(shè)計(jì)提供測(cè)試向量生成的功能。測(cè)試向量自動(dòng)生成是采用Synopsys 公司的TetraMAX ATPG工具來(lái)完成的。1999年國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線圖資料顯示，單固定型故障模型可以覆蓋CMOS電路中70%的制造故障。除了固定型故障，在門級(jí)故障模型中，還有短路故障模型、開路故障模型、橋接故障模型、串?dāng)_故障模型等，它們分別代表了一類物理缺陷，各種故障模型所代表的物理缺陷間也可能有交集。在固定型故障模型的基礎(chǔ)上可以方便地設(shè)計(jì)測(cè)試算法，例如上述的固定型故障，可以通過給信號(hào)線不同的值進(jìn)行檢測(cè)。例如，在一個(gè)電路中，某一根信號(hào)線由于缺陷和電源線短路，這將導(dǎo)致該信號(hào)值固定為1，或者該信號(hào)線和地線短路，（Stuck_at Fault），電路中的某一根信號(hào)固定為1或者固定為0。相比較而言，開關(guān)級(jí)故障模型與實(shí)際物理缺陷更相近，覆蓋的故障類型更多，但是應(yīng)用其產(chǎn)生測(cè)試向量也更加復(fù)雜，計(jì)算量巨大；行為級(jí)故障型生成測(cè)試向量的工作復(fù)雜度低，但是其抽象層次高，不能很好的覆蓋實(shí)際的物理缺陷。故障模型與電路模型有關(guān)，不同的電路層次有不同的故障模型，如行為級(jí)故障模型、門級(jí)故障模型、開關(guān)級(jí)故障模型等。但是具體電路中的一般有多種類型的物理缺陷，不便于算法生成，研究人員提出了故障模型的概念。第四章 測(cè)試向量生成與評(píng)估芯片在制造過程中須經(jīng)歷多次物理和化學(xué)變化，部分芯片會(huì)有缺陷導(dǎo)致無(wú)法正常工作。將觸發(fā)器替換成MUX掃描單元，并采用廣播式掃描結(jié)構(gòu)，用同一個(gè)外部掃描輸入驅(qū)動(dòng)不同的掃描鏈，以降低掃描所需的復(fù)用管腳數(shù)，另一方面也在一定程度上降低了測(cè)試數(shù)據(jù)量。本章在上一章的基礎(chǔ)上，介紹了帶有Adaptive Scan壓縮結(jié)構(gòu)的內(nèi)部掃描可測(cè)試性設(shè)計(jì)技術(shù)在一款高性能通用處理器芯片中的應(yīng)用。掃描設(shè)計(jì)的面積開銷低于整個(gè)芯片面積的2%。在Internal模式下有10條掃描鏈，其中最長(zhǎng)的掃描鏈含有4614個(gè)掃描單元，最短的掃描鏈含有4613個(gè)掃描單元。 命令含義create_test_protocol為設(shè)計(jì)創(chuàng)建測(cè)試協(xié)議，只有先創(chuàng)建了測(cè)試協(xié)議才能進(jìn)行后面的測(cè)試協(xié)議規(guī)則檢查dft_drc掃描插入前進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，主要檢查以下四類問題：建模問題、拓?fù)鋯栴}、協(xié)議推斷的結(jié)果問題和協(xié)議仿真階段的問題preview_dft掃描預(yù)覽，檢查掃描規(guī)范的一致性，完善掃描規(guī)范并生成掃描鏈的結(jié)構(gòu)報(bào)告insert_dft以預(yù)覽的掃描鏈結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，在綜合過程中對(duì)三態(tài)總線添加使之無(wú)效或有效的邏輯，給雙端口定向，將掃描寄存器連接成掃描鏈并優(yōu)化邏輯，減少約束違例情況dft_drc–coverage_estimate針對(duì)插入掃描結(jié)構(gòu)之后的邏輯進(jìn)行測(cè)試規(guī)則檢查，并大致的估計(jì)所能達(dá)到的故障覆蓋率掃描插入如果沒有出現(xiàn)錯(cuò)誤就可以保存設(shè)計(jì)結(jié)果了，包括報(bào)告出各種模式下掃描鏈的連接順序以及網(wǎng)表文件和測(cè)試協(xié)議文件。 命令參數(shù)含義set_scan_configurationchain_count 10test_mode Internal_scan設(shè)定Internal_scan模式下掃描鏈的條數(shù)是10條set_scan_configurationchain_length 380test_mode ScanCompression設(shè)定ScanCompression模式下掃描鏈的長(zhǎng)度是380set_scan_pression_configurationbase_mode Internal_scantest_mode ScanCompression設(shè)定ScanCompression模式是以Internal_scan模式為基礎(chǔ)的set_pipeline_scan_data_configurationhead_pipeline_stage 1 head_pipeline_clock clock設(shè)定在輸入端口與解壓器、壓縮器與輸出端口之間都增加一級(jí)pipeline觸發(fā)器，并指定由時(shí)鐘clock控制在掃描輸入引腳和解壓縮器以及壓縮器和掃描輸出引腳之間插入pipeline寄存器可以有效的緩解在輸入輸出引腳和第一個(gè)所連的內(nèi)部的掃描觸發(fā)器之間的時(shí)序問題；另外壓縮邏輯是由XOR網(wǎng)絡(luò)組成，這樣會(huì)在掃描輸出引腳處造成大量的翻轉(zhuǎn)，容易引起引腳處高頻振蕩的問題。一般而言，觸發(fā)器的時(shí)鐘端口在設(shè)計(jì)輸入階段已經(jīng)是正確連接好了的，所以這里設(shè)定為existing_dft；而觸發(fā)器的掃描使能端口在scan_ready綜合之后是常數(shù)0，所以在insert_dft階段要將所有的觸發(fā)器的掃描使能信號(hào)連接到頂層的scanmode端口上。由于該階段的設(shè)計(jì)輸入是已經(jīng)替換成掃描觸發(fā)器的網(wǎng)表文件，所以不需要設(shè)定時(shí)鐘的相關(guān)信息（周期、延遲、偏斜等），而只需要從輸入的設(shè)計(jì)中識(shí)別出相關(guān)的掃描時(shí)鐘信號(hào)、掃描使能信號(hào)等并將一些信號(hào)的值在測(cè)試模式下約束成常數(shù)。 1 1 10 0 01 0 11011111111000000000000 0 00 0 01 0 1掃描輸入掃描輸出測(cè)試激勵(lì)解壓縮：MUX網(wǎng)絡(luò)測(cè)試響應(yīng)壓縮：異或門網(wǎng)絡(luò)