低功耗SoC测试技术及基于状态种子的BIST策略研究

论文摘要

目前,集成电路测试面临两个大的问题:测试时间过长和测试功耗过高。而随着集成电路不断复杂化,测试变得更加困难。特别是对基于复用思想的SoC,虽然这种设计思想有利于减少设计成本,缩短上市时间,但测试这样复杂的系统变得异常困难。所以如何对集成电路进行高效的测试变得越来越重要。本文以缩短测试时间和减少测试功耗为目标,首先介绍了一种新的低功耗的BIST结构,并在此基础上提出了一种新的基于低功耗BIST结构的系统芯片测试方法。这种测试方法的主要思想是:将系统芯片中的多个核分成若干个大小不同的组,每个组使用一个由线性反馈移位寄存器和映射逻辑组成的低功耗内建自测试结构来进行测试,其中,线性反馈移位寄存器和映射电路是用来产生有用测试向量的,也就是说,通过映射逻辑可以将无贡献的测试向量过滤掉。组与组之间的核进行并行测试,组内各个核进行串行测试。整个结构在给定的测试功耗限制下,以测试时间为优化目标,使测试时间最短。这种测试方法的特点是:首先本方法不用外部ATE,也不依赖片上存储设备;其次本方法是用低功耗BIST来产生SoC测试时所需要的测试向量,大大减少了测试功耗、减少了测试时间;第三,本结构中,部分核共用一个BIST结构,减少了硬件开销。实验结果表明本测试方法不仅大大减少了测试时间和功耗,而且代价不大。接着本文又提出了一种新的基于状态种子的BIST策略,这种策略的主要思想是:通过统计LFSR的有用状态及其运行时间,发现LFSR的有用状态和运行时间所需要的存储空间很小,所以本策略是直接存储LFSR的状态种子及其运行时间来达到对电路的测试,实验结果表明这种方法无论在测试时间,还是在测试功耗以及所需要的存储空间上都显示出其高效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 以芯核为基础的SOC 设计
• 1.1.1 一般IC 的设计流程
• 1.1.2 以芯核为基础的SoC 设计过程
• 1.2 以芯核为基础的SOC 测试
• 1.2.1 芯核级测试
• 1.2.2 系统级测试
• 1.2.3 系统级 DFT
• 1.2.4 自动测试设备
• 1.3 SOC 测试研究状况和面临问题
• 1.3.1 SoC 测试费用
• 1.3.2 SoC 研究状况
• 1.3.3 SoC 测试面临问题
• 1.4 本文主要研究主要内容和组织
• 第2章 低功耗内建自测试的原理和结构
• 2.1 简介
• 2.2 内建自测试（BIST）
• 2.2.1 线性反馈寄存器（LFSR）
• 2.2.2 测试响应分析
• 2.3 低功耗BIST 原理和结构
• 2.3.1 低功耗 BIST 的结构
• 2.3.2 测试向量排序问题
• 第3 章 本文用到的相关工具简介
• 3.1 HOPE 工具简介
• 3.1.1 基本概念
• 3.1.2 减少并行模拟的故障
• 3.1.3 功能故障注入
• 3.1.4 新的故障分组方法
• 3.2 GALIB 工具简介
• 3.3 SIS 工具简介
• 3.3.1 STG 执行优化与状态最小化
• 3.3.2 状态分配
• 3.3.3 STG 萃取
• 3.3.4 网表执行优化
• 3.3.5 组合优化
• 3.3.6 时序优化
• 3.3.7 信号转变图的执行优化
• 3.4 小结
• 第4章 以系统级BIST 策略为基础的 SOC 测试
• 4.1 简介
• 4.2 SOC 系统级的低功耗 BIST 结构
• 4.2.1 SoC 测试分组调度算法
• 4.2.2 SoC 系统级BIST 结构
• 4.3 小结
• 第5章 故障模拟、向量排序和映射逻辑的实现
• 5.1 用 HOPE 实现故障模拟和有用测试向量的提取
• 5.1.1 HOPE 的安装和运行环境及用法简介
• 5.1.2 在linux 环境下用改进的HOPE 得到有用测试向量
• 5.1.3 HOPE 的实验结果与小结
• 5.2 用 GALIB 工具对测试向量排序
• 5.2.1 测试向量排序和旅行商问题
• 5.2.2 用 GALIB 解决向量排序问题
• 5.2.3 GALIB 的实验结果与小结
• 5.3 用 SIS 对映射逻辑进行面积优化
• 5.3.1 mapping 逻辑和相应的BLIF
• 5.3.2 用 SIS 工具对映射逻辑进行优化
• 5.4 系统级 BIST 策略的实验结果
• 5.5 小结
• 第6章 基于状态种子的 BIST 策略
• 6.1 简介
• 6.2 LFSR 状态种子及其运行情况的统计和分析
• 6.2.1 状态种子及运行时间的计算
• 6.2.2 种子状态的统计和分析
• 6.3 基于状态种子的BIST 策略
• 6.4 基于状态种子BIST 策略的模拟仿真及实验结果
• 6.5 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的论文和参加的项目