基于片段间转移的低功耗测试结构研究与实现

论文摘要

集成电路系统复杂度和工艺复杂度的增加,特别是片上系统(SOC)的出现,使得集成电路测试面临越来越多的挑战。在数字电路测试过程中,测试功耗要远远高于正常模式下的功耗。产生这一现象一方面是由于测试向量之间的相关度很小;另一方面是因为测试时需要电路中尽可能多的结点发生跳变。由于被测电路可能在测试过程中因功耗过大而被损坏,因此降低测试功耗已成为测试开发的一个重要目标,测试功耗已成为影响数字电路可测试性设计的重要问题。本文首先对数字电路测试技术的方法进行了概述,分析了电路测试功耗产生的原因,并列举了现有可测试性设计中几种降低功耗的方法。接着,对内建自测试(BIST)方法中测试向量生成过程进行了分析,指出采用LFSR做测试产生时所遇到的问题。针对这一问题,在统计分析测试集中有效测试向量分布规律的基础上,提出了基于片段间转移的低功耗BIST策略。该策略通过故障模拟软件去除了测试集中对故障覆盖率没有贡献的无效测试向量,并将剩余的有效测试片段依据测试功耗最低的原则排序后,依次送入被测电路。在该策略的基础上,实现了基于片段间转移的低功耗BIST结构,并结合各组成部分的功能,详细地介绍了该BIST结构在两个阶段的运行过程:有效片断内部生成过程和片断间转移过程。仿真结果显示,采用该低功耗BIST结构避免了大量无效测试向量的运行,降低了测试功耗,减少了测试时间。最后,介绍了一种被测电路自反馈测试的基本思想。针对自反馈测试中存在部分输入不能被反馈这一问题,提出了基于异或的反馈输入生成算法,并通过添加移位寄存器,增加了寻找成功率,降低了硬件代价。仿真数据表明,该算法可以作为自反馈测试的有效补充。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 集成电路测试
• 1.1.1 测试的意义
• 1.1.2 测试的分类
• 1.2 低功耗技术
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 本文主要工作
• 1.5 本文组织结构
• 第2章 低功耗数字电路测试理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 数字电路测试技术
• 2.2.1 测试设备
• 2.2.2 测试生成
• 2.2.3 故障模型与故障模拟
• 2.2.4 响应分析
• 2.2.5 可测试性设计
• 2.3 电路测试功耗
• 2.3.1 测试功耗
• 2.3.2 低功耗测试技术
• 第3章 基于片段间转移的低功耗BIST策略
• 3.1 内建自测试
• 3.1.1 BIST过程
• 3.1.2 BIST测试向量生成
• 3.1.3 LFSR原理及基本结构
• 3.2 测试向量统计分析
• 3.3 片段间转移准则
• 3.3.1 功耗最小准则
• 3.3.2 基于遗传算法的片断转移算法
• 3.4 低功耗BIST策略
• 3.5 小结
• 第4章 基于片段间转移的低功耗BIST结构实现
• 4.1 BIST结构实现
• 4.1.1 低功耗BIST结构的组成
• 4.1.2 低功耗BIST结构工作过程
• 4.2 仿真实验
• 4.2.1 故障模拟软件HOPE介绍
• 4.2.2 仿真结果及分析
• 4.3 小结
• 第5章 用于被测电路自反馈测试的反馈输入生成算法
• 5.1 引言
• 5.2 被测电路自反馈测试的基本思想
• 5.3 基于异或的反馈输入生成算法
• 5.3.1 算法基本思想
• 5.3.2 算法描述与实现
• 5.4 降低硬件开销
• 5.4.1 理论基础
• 5.4.2 添加移位寄存器
• 5.5 仿真结果及分析
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士期间发表的论文