基于编码和逆向折叠的SoC测试数据压缩方法研究

论文摘要

基于IP核复用的系统芯片SoC是超深亚微米和纳米阶段的代表性产品，它不论在开发周期，还是在系统功能、性能方面，都体现出无可比拟的优点。然而随着集成的IP核数量的增加，芯片复杂性和测试数据量也不断增加；同时，自动测试设备ATE变得越来越昂贵，导致SoC的测试费用正在飞速上升、测试难度急剧增加。SoC的测试问题已经受到越来越广泛的关注。解决SoC测试问题的一种最直接有效的方法就是对测试集进行压缩，通过压缩来减少SoC测试数据量，从而达到降低测试费用的目的。本论文针对SoC测试数据压缩主要提出了两种方案，其中主要的工作有：(1)对当前主流SoC测试方法进行了分类，将这些测试方法归结为外建自测试BOST、内建自测试BIST与混合模式自测试三大类，并对每类都举出一些方案进行阐述，剖析其内在原理及特点。(2)详细讲述了第一种方案——改进的FDR码(IFDR码)。针对FDR码仅对测试集中的0游程进行编码压缩、对测试集中广泛存在的大量的1游程不但不能压缩反而对每个1需要用两个比特位来编码的这一问题，IFDR采取同时对0游程和1游程进行编码的方式对测试数据进行压缩，获得了更高的压缩率。在对测试集中无关位的确定化问题上，IFDR也提出了一种较好的确定化方法。IFDR码属于外建自测试的范畴。(3)第二种方案——新型逆向折叠方案(New Converse Folding Scheme，NCFS)——是在折叠计数器技术的基础上，设计了一种新的折叠电路，并改进了测试模式间的逆向折叠关系，通过一个逆向折叠种子和测试模式间的逆向距离值来记录整个测试集。由于这种新的逆向折叠关系自身的特性，我们不必再像原逆向折叠方案中那样对扫描链长度的奇偶性作区分，更不必在扫描链长度为奇数时对测试模式中每条扫描链后增加一位无关位，并且在逆向距离的计算以及跳转路径的选择上更简捷、更灵活。另外，新型逆向折叠电路也比原折叠计数器方案电路更简单，更加节省硬件开销。新型逆向折叠技术属于混合模式自测试的范畴。对ISCAS 89标准电路的实验结果表明，本文提出的两种方案均能获得很高的压缩率并顺利解压还原原始数据，是高效的压缩方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 集成电路（IC）概述
• 1.1.1 集成电路背景
• 1.1.2 国际、国内发展现状
• 1.2 集成电路的测试
• 1.2.1 测试的分类
• 1.2.2 故障模型
• 1.2.3 集成电路技术发展对测试的影响
• 1.3 系统芯片SoC
• 1.3.1 SoC的优越性
• 1.3.2 SoC遇到的问题
• 1.3.3 扫描技术
• 1.4 SoC测试简述
• 1.4.1 SoC测试特性
• 1.4.2 SoC测试分类
• 1.5 本文的内容结构
• 第2章 SoC测试方法
• 2.1 外建自测试
• 2.1.1 编码方法举例
• 2.2 内建自测试
• 2.2.1 BIST测试向量生成
• 2.2.2 LFSR重播种方法
• 2.3 混合模式自测试
• 2.3.1 传统的折叠计数器
• 2.3.2 选择状态转移的折叠计数器方案
• 2.3.3 逆向折叠方案
• 第3章 IFDR码对测试数据的压缩
• 3.1 IFDR码的编码原理
• 3.2 预处理
• 3.3 编码过程
• 3.4 解码器及 FSM的状态图
• 3.5 实验结果及分析
• 3.6 结论
• 第4章 新型逆向折叠对测试数据的压缩
• 4.1 新型逆向折叠原理
• 4.1.1 新型逆向折叠计数器的跳转规则
• 4.1.2 逆向折叠序列的定义
• 4.1.3 逆向折叠关系的定义
• 4.1.4 逆向距离的定义
• 4.1.5 向量间的可达性
• 4.1.6 新型逆向折叠计数器电路结构
• 4.2 向量间的跳转
• 4.2.1 最短邻近式
• 4.2.2 最接近插入式
• 4.3 多扫描链的处理
• 4.4 多扫描链解压结构
• 4.5 实验结果
• 4.6 结论
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 研究生期间撰写的论文