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芯片DFT設(shè)計(jì)

時(shí)間：2021-11-08 16:01:09
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[導(dǎo)讀]芯片示例-可見(jiàn)下圖，芯片主要由三大部分構(gòu)成.1.與電路板和其他芯片的接口-IOpad2.存放程序的空間-ram和rom3.搭建邏輯電路的基本組件–標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元我們DFT工程師所有的工作的目的只有一個(gè)-設(shè)計(jì)和插入數(shù)字電路，測(cè)試整個(gè)芯片的制造質(zhì)量，篩選出沒(méi)有制造缺陷的芯片。針對(duì)芯片的...



芯片示例-可見(jiàn)下圖，芯片主要由三大部分構(gòu)成.




1.與電路板和其他芯片的接口-IO pad
2.存放程序的空間-ram和rom
3.搭建邏輯電路的基本組件 –標(biāo)準(zhǔn)邏輯單元

我們DFT工程師所有的工作的目的只有一個(gè)-設(shè)計(jì)和插入數(shù)字電路，測(cè)試整個(gè)芯片的制造質(zhì)量，篩選出沒(méi)有制造缺陷的芯片。

針對(duì)芯片的三大部分，我們DFT工程師手里有三大法寶：


一、BSCAN技術(shù)-- 測(cè)試IO pad，主要實(shí)現(xiàn)工具是Mentor-BSDArchit,sysnopsy-BSD Compiler



二、MBIST技術(shù)-- 測(cè)試mem,   主要實(shí)現(xiàn)工具是Mentor的MBISTArchitect 和 Tessent mbist



三、ATPG 技術(shù)-- 測(cè)試std-logic,  主要實(shí)現(xiàn)工具是：產(chǎn)生ATPG使用Mentor的 TestKompress 和synopsys TetraMAX；插入scan chain主要使用synopsys 的DFT compiler



以上三類(lèi)工具licenses較貴，特別是ATPG工具，很多IC公司都只有幾個(gè),經(jīng)常run case時(shí)出現(xiàn)拿不到license的情況,所以大家只能“且用且珍惜”了。



以下對(duì)工具的使用原則做一些介紹

ATPG工具
Insert scan:
1.雖然教科書(shū)會(huì)介紹很多種DFT DRC,但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中95%的工作在修復(fù)scan_clk和scan_reset的DRC violation



2.修復(fù)clk/reset violation 的方法主要是用DC插入mux ,目的是使在scan_mode下clk和reset被芯片scan_clk和scan_reset pad控制。同時(shí)，scan_clk和scan_reset pad會(huì)用于ATE給芯片施加激勵(lì)



3.插入scan時(shí)，DFT Compiler必須修復(fù)的DRC violations 類(lèi)別為D1/D2/D3/D9



4.做全片級(jí)的DFT設(shè)計(jì)時(shí)，需要在scan_in,scan_out,scan_reset,scan_clk的IO pad 的OEN/IE/REN端插入mux,控制pad的輸入和輸出方向

Atpg patterns產(chǎn)生和仿真
1.所有的模擬模塊，例如PLL,POR等，一般設(shè)置為black-box,無(wú)法用ATPG測(cè)試其內(nèi)部



2.芯片clk,power,reset的控制寄存器，一般不會(huì)放到scan_chain上，以免在測(cè)試時(shí)由于寄存器的動(dòng)作，改變芯片工作狀態(tài)



3.考慮power domain的開(kāi)關(guān)，一般必須保證在scan測(cè)試時(shí)，所有power domain都打開(kāi)，每個(gè)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)單元都能測(cè)試到



4.如果有模擬的IO pad,一般必須在產(chǎn)生pattern時(shí)mask掉，因?yàn)樗麄儾皇菙?shù)字的，ATPG工具無(wú)法控制它們



5.業(yè)界一般使用DC插入OCC (on chip clocking)模塊，實(shí)現(xiàn)at-speed scan測(cè)試電路

MBIST工具
目前使用較多的是MBISTArchi,但是Tessent MBIST以后會(huì)成為主流。原因是Mentor公司2013年已經(jīng)宣布MBISTArchi將不再提供技術(shù)支持，而且Tessent MBIST技術(shù)更為先進(jìn)。



1.所有的MBIST設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮diagnose,加入diagnose電路，方便診斷mem故障，這會(huì)在芯片量產(chǎn)時(shí)大大提高成品率。



2.由于ARM與Mentor有合作，Coretex-A9以上的ARM核具有share-bus接口,可以很好支持Tessent Mbist，就能夠?qū)崿F(xiàn)ARM內(nèi)核的mem的高速測(cè)試和訪問(wèn),也提高了ARM CPU的性能。



3.Tessent MBIST會(huì)使用JTAP,只占用TCK/TMS/TDO/TDI/TRST五個(gè)pad,比MBISTArich使用更少的pad資源




BSCAN 工具
1.所有的模擬IO,一般無(wú)法用bscan來(lái)測(cè)試，不要加上bscan_cells



2.所有需要測(cè)試的數(shù)字pad的OEN/IE/REN 在bscan_mode下，需要插mux來(lái)控制



3.所有需要測(cè)試的數(shù)字pad的PU/PD 在bscan_mode下，一般需要插mux來(lái)控制,保證在bscan_mode下，PU和PD=0,才能使bscan HIGHZ測(cè)試仿真通過(guò)



4.所有JTAG的強(qiáng)制要求指令如IDCODE,EXIST必須在bscan電路中實(shí)現(xiàn)，特別是BYPASS

問(wèn)題
1)如何用可測(cè)性設(shè)計(jì)ATPG工具實(shí)現(xiàn)at-speed測(cè)試？
2)如何使用BSCAN工具中實(shí)現(xiàn)PLL測(cè)試？
3)使用Tessent MBIST實(shí)現(xiàn)at-speed測(cè)試？
4)BSCAN工具會(huì)在pad的那些端口上連上bscan cell?

關(guān)于MBIST/SCAN/BSCAN的技術(shù)介紹，可以參看《數(shù)字系統(tǒng)測(cè)試和可測(cè)試性設(shè)計(jì)》一書(shū)，書(shū)中有更為詳細(xì)和系統(tǒng)的介紹。







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