確定性邏輯內(nèi)建自測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、隨著集成電路設(shè)計(jì)進(jìn)入超深亞微米階段，電路復(fù)雜度不斷提高，芯片測(cè)試面臨著巨大的挑戰(zhàn)。對(duì)于超大規(guī)模集成電路(Very-Large-Scale Integrated Circuit，VLSI)和SOC(System-On-a-Chip)，為了提高測(cè)試質(zhì)量并降低測(cè)試成本，各種可測(cè)性設(shè)計(jì)(Design ForTestability，DFT)方法得到廣泛應(yīng)用。其中，邏輯內(nèi)建自測(cè)試(Logic BuiIt-In Self-test，LBIST)由于具

2、有測(cè)試數(shù)據(jù)量低、提供真速測(cè)試能力等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被認(rèn)可為今后可測(cè)試性設(shè)計(jì)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。 本文研究了各種DFT技術(shù)的工程應(yīng)用，詳細(xì)分析了LBIST技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵問題，系統(tǒng)介紹了LBIST領(lǐng)域確定性向量生成方面的研究成果，在此基礎(chǔ)上針對(duì)該技術(shù)中目前存在的問題，提出了一種新的低功耗確定性LBIST方法。 本文的主要工作包括： 1．通用CPU芯片的可測(cè)性設(shè)計(jì)。本文對(duì)各種DFT方法及其工業(yè)應(yīng)用進(jìn)行了概要性陳

3、 述。介紹了這些技術(shù)在一款通用CPU工程項(xiàng)目中的應(yīng)用。在可測(cè)試性設(shè)計(jì)實(shí)踐中， 采用了目前最成熟的幾種可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)：掃描設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器內(nèi)建自測(cè)試和邊界掃 描設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過上述可測(cè)性設(shè)計(jì)后，可獲得較高的故障覆蓋率。 2．應(yīng)用于邏輯核的BIST關(guān)鍵技術(shù)研究。本文對(duì)LBIST在實(shí)際應(yīng)用中存在的一些難點(diǎn) 問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，針對(duì)這些難點(diǎn)，提出了對(duì)應(yīng)的解決方法。將這些解決方法應(yīng) 用到一款通用CPU芯片部分模塊的LBIST結(jié)構(gòu)

4、中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LBIST能夠在 較少的面積及性能開銷下取得較好的故障覆蓋率。 3．提出一種應(yīng)用向量劃分的低功耗確定性LBIST方法。LFSR重播種(LFSR Reseeding) 是一種能夠進(jìn)行強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)壓縮的確定性LBIST方法，但LFSR在解碼過程中可 能帶來較大的測(cè)試功耗。本文全面分析了LBIST領(lǐng)域的各種確定性向量生成方法以 及低功耗設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)LFSR重播種技術(shù)中存在的問題，提出了一 種新

5、的基于LFSR重播種的低功耗確定性LBIST方法。所提出的設(shè)計(jì)利用掃描向量 中的切片重疊來同時(shí)減少確定位數(shù)目和跳變數(shù)目，因而能夠大大降低測(cè)試功耗和向 量存儲(chǔ)。在硬件結(jié)構(gòu)上，使用一個(gè)解碼器生成控制信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于ISCAS89 基準(zhǔn)電路，提出的方法能夠減少掃描鏈中80％左右的跳變，而只需要原始測(cè)試集(Mintest)25％左右的測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這樣，提出的方法一方面保持了LFSR重播種數(shù)據(jù)壓縮能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也獲得了在測(cè)試功