專利名稱：一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功耗協(xié)同優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是大規(guī)模集成電路的技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路的集成度越來越高，功能也越來越復(fù)雜，尤其是隨著片上系統(tǒng)soc的出現(xiàn)，集成電路測試面臨越來越多的挑戰(zhàn)。這些困難一方面體現(xiàn)在隨著集成電路復(fù)雜度的提高，集成電路測試所需的數(shù)據(jù)量越來越大。例如龍芯2號芯片中，完成一個完整的測試大概需 要2G位的測試數(shù)據(jù)，如果芯片中集成多個數(shù)字芯核，那么測試數(shù)據(jù)將更為 龐大。由測試數(shù)據(jù)量劇增所帶來的存儲空間問題、多測試通道需求等無疑 會增加集成電路的測試成本。另一方面，集成電路在測試中產(chǎn)生的功耗可 能達(dá)到正常運行時功耗的2倍，產(chǎn)生這種現(xiàn)象一方面是由于在低功耗設(shè)計 的芯片中一般只有少量的電路模塊工作，而測試時則要電路中盡可能多的 結(jié)點發(fā)生跳變。由于被測電路可能在測試過程中因功耗過大而被損壞，因 此減少測試應(yīng)用過程中的功耗已成為測試開發(fā)的另一個重要目標(biāo)，測試功 耗已成為影響CMOS電路的可測性設(shè)計及相應(yīng)測試方法的重要問題。針對集成電路日益增長的測試數(shù)據(jù)，人們提出了很多減少測試數(shù)據(jù)量 的方法，主要可以分為三大類。第一類方法是將測試壓縮與測試生成 (Automatic Test Pattern Generation, ATPG)結(jié)合，在測試生成的過程中，通 過故障仿真和特征約減，合并或修改測試向量，以減少測試集中實際測試 向量的數(shù)量；但這種方法將導(dǎo)致測試生成時間過長并且存在對于非模型故 障的故障覆蓋率不高的問題。第二類方法是BIST技術(shù)，其基本思想是利用 電路自身的測試生成器在電路內(nèi)部直接生成測試向量，完成測試，常用的 有基于線性反饋移位寄存器(LFSR)和基于細(xì)胞機(jī)(CA)的方法；但由于 BIST生成的測試向量多是偽隨機(jī)向量，因此故障覆蓋率不高、測試序列較
長，盡管通過加權(quán)隨機(jī)向量測試、混合模式BIST等方法可以進(jìn)一步提高測 試效率，但隨著電路規(guī)模的擴(kuò)大，難測故障越來越多，需要付出的硬件開 銷也顯著增加，因此BIST方法目前僅在存儲器的測試中得到了廣泛的應(yīng) 用，對于DSP等實現(xiàn)邏輯功能的其它電路的測試仍然不成熟。第三類方法 是測試壓縮(Test Compression)技術(shù)，這種方法將預(yù)先計算好的測試向量 集壓縮，并存儲在自動測試設(shè)備(ATE)中。測試時ATE中的壓縮數(shù)據(jù)通 過電路內(nèi)部的的解壓電路被還原成原始測試向量，并加載到相應(yīng)的被測電 路上。這是一種無損壓縮技術(shù)，能保證故障覆蓋率不降低。這類方法中比 較有代表性的有基于編碼的測試數(shù)據(jù)壓縮算法，如Golomb編碼、FDR編 碼、VIHC編碼等；廣播式壓縮算法；以及基于字典的壓縮算法等，但這些 方法都僅針對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，沒有考慮到測試功耗日益提高的因素。而在降低測試功耗的研究中， 一類比較常用的方法是測試向量排序技 術(shù)，這種技術(shù)利用時延測試向量對之間的海明距離為測試向量對排序，從 而降低了電路測試中節(jié)點的O-l電平跳變次數(shù)，從而降低測試功耗；但這種 單純改變測試向量順序的方法所得到的效果非常有限。第二類常見的降低 測試功耗的方法是低功耗的ATPG技術(shù)，利用該技術(shù)生成的測試向量除了 需要保證比較高故障覆蓋率之外，另一個主要目的是減少測試功耗，但缺 點是增加了測試向量數(shù)目。第三類降低測試功耗的方法是改變掃描鏈結(jié)構(gòu)， 例如將長掃描鏈劃分成幾段，或者調(diào)整掃描鏈上掃描單元順序與插入邏輯 門相結(jié)合的方法等，這種方法能減少掃描移入階段的功耗，但從實驗效果 來看，這種方法對于降低測試功耗的效果仍然是比較有限的。近年來也有 學(xué)者將MTF (minimum transition filling)模型與編碼壓縮算法相結(jié)合，提 出了同時降低測試數(shù)據(jù)量與測試功耗的方法，如ARL編碼和混合 RL-Huffinan編碼等，但相比較而言，它在測試數(shù)據(jù)壓縮方面獲得了更好的 效果，而對于測試功耗的降低非常有限。 '綜上所述，目前在對測試數(shù)據(jù)壓縮和測試功耗降低的研究中，大多采用 分別研究的思路，其中的一些方法在其所適合的應(yīng)用場合是比較有效的。然 而在實際應(yīng)用中，如何能在減少測試數(shù)據(jù)量的同時有效降低測試功耗是迫在 眉睫需要解決的問題，也是推動片上系統(tǒng)soc測試技術(shù)快速發(fā)展的必然需要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有片上系統(tǒng)soc測試技術(shù)中大都以壓縮測試數(shù)據(jù)或降低測試功耗為單一研究方向，還沒有能夠有效地將測試數(shù)據(jù)量的減少與測試功耗的降低結(jié)合在一起的技術(shù)手段，存在阻礙片上系統(tǒng)soc測試技術(shù)快速發(fā)展的問題，而提供了一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功 耗協(xié)同優(yōu)化的方法。它的方法步驟為步驟一將測試集TD4ti，t2,…tJ表示為一個二維矩陣，每一行代表一個測試向量，共n個測試向量，每一列代表一個掃描單元依次被賦的值， 共S個掃描單元；計算測試集中列向量之間的相容性，即各個掃描單元之 間的相容性；步驟二采用基于孤立點與2 —完全點優(yōu)先合并原則的團(tuán)劃分方法將掃 描單元劃分為K1、 K2、 K3三類團(tuán)，每個團(tuán)內(nèi)的掃描單元是完全相容的， 對于屬于K1類的團(tuán)，每個團(tuán)僅包含一個掃描單元，對于屬于K2類的團(tuán)， 每個團(tuán)僅包含兩個掃描單元，對于屬于K3類的團(tuán)，每個團(tuán)內(nèi)包含三個掃描 單元，最終有A個掃描單元劃入K1類團(tuán)，有B個掃描單元劃入K2類團(tuán)， 有C個掃描單元劃入K3類團(tuán)；步驟三將K1、 K2、 K3類團(tuán)中的掃描單元分別連接，形成三類帶有 "復(fù)制"機(jī)制的掃描鏈；第一類掃描鏈與普通掃描鏈一樣，僅將各個掃描 單元串行連接;第二類掃描鏈實質(zhì)上是一個掃描鏈組，由兩條掃描鏈并聯(lián) 而成，每條掃描鏈分別由各個掃描單元串行連接而成，其中第一條掃描鏈 的掃描輸入端作為這類掃描鏈的掃描輸入端(Scan—in)，第一條掃描鏈的掃 描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端1 (Scan—out 1)，第二條掃描鏈的掃 描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端2 (Scan—out2);在這類掃描鏈結(jié)構(gòu) 中，兩條掃描鏈上相同位置的掃描單元是屬于一個團(tuán)的，并且這個團(tuán)屬于 K2類團(tuán)，相同位置的兩個相容掃描單元之間用一個三態(tài)門連接，并且所有
三態(tài)門的使能端連接在一起，作為該類掃描鏈的復(fù)制操作(copy)的控制端； 在實際測試時，掃描移入過程首先在第一條掃描鏈上進(jìn)行，第一條掃描鏈 獲得測試數(shù)據(jù)；隨后，控制copy端執(zhí)行"復(fù)制"操作，即所有三態(tài)門使能, 從而第二條掃描鏈獲得了與第一條掃描鏈相同的測試數(shù)據(jù)；掃描移出過程 則分別在兩條掃描鏈上進(jìn)行；第三類掃描鏈實質(zhì)上也是一個掃描鏈組，由 三條掃描鏈并聯(lián)而成，每條掃描鏈都是由各個掃描單元串行連接而成的， 其中一條掃描鏈的掃描輸入端作為這類掃描鏈的掃描輸入端(Scan—in)，第 一條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端1 (Scan—out 1)，第 二條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端2 (Scan一out2)，第 三條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端3 (Scan—out3);在 這類掃描鏈結(jié)構(gòu)中，三條掃描鏈上相同位置的掃描單元是屬于一個團(tuán)的， 并且這個團(tuán)屬于K3類團(tuán)，相同位置的三個柑容掃描單元之間用兩個三態(tài)門 連接，并且所有的三態(tài)門的使能端連接在一起，作為該類掃描鏈的復(fù)制操 作(copy)的控制端；在實際測試時，掃描移入過程首先在一條掃描鏈上進(jìn)行， 該條掃描鏈獲得測試數(shù)據(jù)；隨后，控制copy端執(zhí)行"復(fù)制"操作，即所有 三態(tài)門使能，從而另外兩條掃描鏈獲得了與第一條掃描鏈相同的測試數(shù)據(jù)； 掃描移出過程則分別在三條掃描鏈上進(jìn)行；步驟四根據(jù)掃描鏈結(jié)構(gòu)的變化調(diào)整測試向量集；步驟五采用基于重復(fù)性數(shù)據(jù)壓縮的方法對測試集中的重復(fù)性數(shù)據(jù)進(jìn) 行壓縮，得到最終壓縮后的測試集7^;步驟六進(jìn)行測試時，壓縮后的測試數(shù)據(jù)經(jīng)過一個解壓縮電路被完全 恢復(fù)出來，然后進(jìn)入被測電路中的各條掃描鏈進(jìn)行測試。本發(fā)明是一種集成電路的可測性設(shè)計方法；應(yīng)用本方法對集成電路內(nèi) 部的掃描測試結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計后，能夠大大降低集成電路在測試過程中產(chǎn)生 的測試功耗，由此保證了電路的可靠性和可測性；應(yīng)用本方法進(jìn)行集成電 路可測性設(shè)計后，能有效降低測試數(shù)據(jù)量，提高數(shù)據(jù)壓縮效率，因此降低 了對數(shù)據(jù)存儲空間的需求，并有效的降低了測試時間。在實際使用中，自 動測試設(shè)備(ATE)和硬件解壓縮電路之間只需要一個通道來驅(qū)動電路內(nèi)部
的多條掃描鏈，從而減少了 ATE通道數(shù)量，降低了測試成本。
本發(fā)明采用一種帶有"復(fù)制"機(jī)制的掃描鏈結(jié)構(gòu)，能夠?qū)㈦娖教兇?數(shù)較多的掃描移入操作簡化為"復(fù)制"操作，因此降低了掃描測試功耗； 本發(fā)明中的數(shù)據(jù)壓縮部分是一種無損壓縮方法，壓縮后的測試集經(jīng)過硬件 的解壓縮電路能夠?qū)⒃紲y試數(shù)據(jù)完全還原出來，信息量沒有缺失，能保 證測試覆蓋率不變；其硬件解碼電路易于實現(xiàn)，通信協(xié)議簡單，硬件成本 低。


圖1是第一類帶有"復(fù)制"機(jī)制的掃描鏈結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是第二類 帶有"復(fù)制"機(jī)制的掃描鏈結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是第三類帶有"復(fù)制"機(jī)制 的掃描鏈結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是測試數(shù)據(jù)和掃描單元對應(yīng)關(guān)系示意圖，圖.5 是根據(jù)圖4掃描單元構(gòu)建無向圖G的示意圖，圖6是更新后的無向圖G的 示意圖，圖7是圖4掃描單元團(tuán)劃分結(jié)果的示意圖，圖8是重構(gòu)后的掃描 鏈結(jié)構(gòu)示意圖，圖9是調(diào)整后的測試向量集示意圖，圖10是子向量形式的 測試向量集示意圖，圖11是刪除重復(fù)數(shù)據(jù)后的測試向量集示意圖，圖12 是壓縮后的測試向量集和控制字示意圖，圖13是控制字代碼及其表示的含 義圖，圖14是解壓縮電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結(jié)合圖1 圖14說明本實施方式，本實施方式的方法 步驟為-步驟一將測試集TD-^,t2,…W表示為一個二維矩陣，每一行代表一個測試向量，共n個測試向量，每一列代表一個掃描單元依次被賦的值，共S個掃描單元；計算測試集中列向量之間的相容性，即各個掃描單元之 間的相容性；步驟二采用基于孤立點與2 —完全點優(yōu)先合并原則的團(tuán)劃分方法將掃 描單元劃分為K1、 K2、 K3三類團(tuán)，每個團(tuán)內(nèi)的掃描單元是完全相容的， 對于屬于K1類的團(tuán)，每個團(tuán)僅包含一個掃描單元，對于屬于K2類的團(tuán)， 每個團(tuán)僅包含兩個掃描單元，對于屬于K3類的團(tuán)，每個團(tuán)內(nèi)包含三個掃描
單元，最終有A個掃描單元劃入K1類團(tuán)，有B個掃描單元劃入K2類團(tuán)， 有C個掃描單元劃入K3類團(tuán)；步驟三將K1、 K2、 K3類團(tuán)中的掃描單元分別連接，形成三類帶有 "復(fù)制"機(jī)制的掃描鏈；第一類掃描鏈與普通掃描鏈一樣，僅將各個掃插 單元串行連接(如圖1);第二類掃描鏈實質(zhì)上是一個掃描鏈組，由兩條掃 描鏈并聯(lián)而成，每條掃描鏈分別由各個掃描單元串行連接而成，其中第一 條掃描鏈的掃描輸入端作為這類掃描鏈的掃描輸入端(Scan—in)，第一條掃 描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端1 (Scan一out 1)，第二條掃 描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端2 (Scan—out2);在這類掃 描鏈結(jié)構(gòu)中，兩條掃描鏈上相同位置的掃描單元是屬于一個團(tuán)的，并且這 個團(tuán)屬于K2類團(tuán)，相同位置的兩個相容掃描單元之間用一個三態(tài)門連接， 并且所有三態(tài)門的使能端連接在一起，作為該類掃描鏈的復(fù)制操作(copy) 的控制端(如圖2);在實際測試時，掃描移入過程首先在第一條掃描鏈上 進(jìn)行，第一條掃描鏈獲得測試數(shù)據(jù)；隨后，控制copy端執(zhí)行"復(fù)制"操作， 即所有三態(tài)門使能，從而第二條掃描鏈獲得了與第一條掃描鏈相同的測試 數(shù)據(jù)。掃描移出過程則分別在兩條掃描鏈上進(jìn)行；第三類掃描鏈實質(zhì)上也 是一個掃描鏈組，由三條掃描鏈并聯(lián)而成，每條掃描鏈都是由各個掃描單 元串行連接而成的，其中一條掃描鏈的掃描輸入端作為這類掃描鏈的掃描 輸入端(Scan一in)，第一條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出 端1 (Scan—out 1)，第二條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出 端2 (Scan_OUt2)，第三條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出 端3 (Scan_out3);在這類掃描鏈結(jié)構(gòu)中，三條掃描鏈上相同位置的掃描單 元是屬于一個團(tuán)的，并且這個團(tuán)屬于K3類團(tuán)，相同位置的三個相容掃描單 元之間用兩個三態(tài)門連接，并且所有的三態(tài)門的使能端連接在一起，作為 該類掃描鏈的復(fù)制操作(copy)的控制端(如圖3);在實際測試時，掃描移入 過程首先在一條掃描鏈上進(jìn)行，該條掃描鏈獲得測試數(shù)據(jù)；隨后，控制copy 端執(zhí)行"復(fù)制"操作，即所有三態(tài)門使能，從而另外兩條掃描鏈獲得了與 第一條掃描鏈相同的測試數(shù)據(jù)。掃描移出過程則分別在三條掃描鏈上進(jìn)行。
步驟四根據(jù)掃描鏈結(jié)構(gòu)的變化調(diào)整測試向量集；步驟五采用基于重復(fù)性數(shù)據(jù)壓縮的方法對測試集中的重復(fù)性數(shù)據(jù)進(jìn) 行壓縮，得到最終壓縮后的測試集7^;步驟六進(jìn)行測試時，壓縮后的測試數(shù)據(jù)經(jīng)過一個解壓縮電路被完全 恢復(fù)出來，.然后進(jìn)入被測電路中的各條掃描鏈進(jìn)行測試。所述步驟一中的列向量之間的相容性是指^t于兩個列向量Si和Sj，如果 Si和Sj中同一位置的兩個數(shù)據(jù)相同，或者至少有一個是無關(guān)位"X"，則稱 這兩個列向量是相容的，即這兩個列向量對應(yīng)的掃描單元是相容的。具體的掃描單元相容性可參見圖4，圖4中的掃描單元d和C6就是相容的。由于相容掃描單元所需要的數(shù)據(jù)或者是相同的，或者至少有一個是無關(guān)位"x"，因此相容掃描單元可以用同一組測試數(shù)據(jù)賦值。步驟二中所述的采用基于孤立點與2 —完全點優(yōu)先合并原則的團(tuán)劃分方法為設(shè)無向圖G二 (C,E)來表示各個掃描單元及其相關(guān)性，圖的頂點集c表示s個掃描單元，若某兩個掃描單元之間存在相容關(guān)系，則相應(yīng)的兩 個頂點之間存在一條邊；若G的一個子圖H= (S,Eh)中任意兩個頂點之間 都存在一條邊，則稱子圖H為G的一個完全子圖，子圖H的頂點集S為G 的一個團(tuán)；在這里有三個定義.-定義一若某個頂點與某條邊的兩個端點均有邊相連，則稱該點為該 邊的公共鄰居；定義二若某一點只有一條邊與它相連，則稱該點為孤立點； 定義三若某點有n個鄰結(jié)點，且這n個點構(gòu)成完全子圖，則稱該點 為n-完全點；其基于孤立點與2 —完全點優(yōu)先合并原則的團(tuán)劃分方法是以多次循環(huán) 為主，每次優(yōu)先合并孤立點及其鄰結(jié)點或者2—完全點及其公共鄰居，直到 圖內(nèi)所有頂點都被劃分進(jìn)入相應(yīng)的團(tuán):這里的將幾個頂點合并是指在原圖G中刪除這幾個頂點及所有與其相連接的邊，形成新圖，這幾個頂點形成一個團(tuán)，團(tuán)劃分算法具體步驟如下
步驟l、建立無向圖G-(C,E);步驟2、合并無向圖G中孤立點及其鄰結(jié)點，合并后的團(tuán)歸為K2類團(tuán)， 更新G;步驟3、合并G中的2-完全點，合并后的團(tuán)歸為K3類團(tuán)，更新G;步驟4、任意選擇一條邊，選擇其公共鄰居與該條邊的兩個頂點合并， 并將合并后得到的團(tuán)歸為K3類團(tuán)，更新G;步驟5、如果圖G中存在邊，轉(zhuǎn)到歩驟l;否則，團(tuán)劃分算法結(jié)束， 將每個剩余的頂點作為一個團(tuán)歸入K1類團(tuán)；執(zhí)行團(tuán)劃分算法后，最終有A個頂點劃入K1類團(tuán)，有B個頂點劃入 K2類團(tuán)，有C個頂點劃入K3類團(tuán)，即有A個掃描單元劃入K1類團(tuán)，有 B個掃描單元劃入K2類團(tuán)，有C個掃描單元劃入K3類團(tuán)。針對圖4中各掃描單元的相容關(guān)系，圖5 7示出了團(tuán)劃分過程。首先， 構(gòu)建無向圖G，參見圖5。根據(jù)算法步驟，首先合并孤立點C2、 C3，形成 兩個團(tuán)C2，s、 C3,7，這兩個團(tuán)都是是K2類的團(tuán)。更新后的圖G如圖6所示。 由于更新后的圖G中仍然存在邊，繼續(xù)合并。團(tuán)劃分的最終結(jié)果如圖7所 示，其中Cw、 C2，8、 C3,7、 Cu。為合并后得到的團(tuán)，屬于K2類團(tuán)；而Cs、 C9、 Cu、 d2屬于Kl類團(tuán)。步驟三中所述的K1、 K2、 K3類團(tuán)中的掃描單元的分別連接方法為用掃描鏈結(jié)構(gòu)將K1、 K2、 K3類團(tuán)中的掃描單元分別連接，形成三類 掃描鏈；設(shè)被測電路共有m個掃描輸入端(Scanjn)，步驟二中有A個掃 描單元劃入K1類團(tuán)，有B個掃描單元劃入K2類團(tuán)，有C個掃描單元劃入 K3類團(tuán)，則每條掃描量的長度d相等，且滿足<formula>formula see original document page 13</formula>上式中[]表示數(shù)學(xué)中的"取整"運算(如圖8)。圖8是圖4中的掃描單元執(zhí)行步驟二后，采用本發(fā)明提出的掃描鏈結(jié) 構(gòu)重新構(gòu)建的掃描鏈，每條掃描鏈的長度d=4。步驟四中所述的根據(jù)掃描鏈結(jié)構(gòu)的變化調(diào)整測試向量集的方法為第 一類掃描鏈的測試向量集保持不變；第二類掃描鏈的測試向量集僅保留相 容優(yōu)化后的單條鏈數(shù)據(jù)；第三類掃描鏈的測試向量集僅保留相容優(yōu)化后的 單條鏈數(shù)據(jù)。根據(jù)圖8的掃描鏈結(jié)構(gòu)，執(zhí)行步驟四后，測試向量集可參見圖9。 步驟五中所述的重復(fù)性數(shù)據(jù)壓縮的方法為所述重復(fù)性數(shù)據(jù)是指在某些掃描鏈上， 一個測試向量周期內(nèi)該條掃描 鏈上所有掃描單元的測試數(shù)據(jù)都是"0"或者都是"1"(如圖9中就存在重 復(fù)性數(shù)據(jù))；設(shè)被測電路共有m個掃描輸入端(Scan—in)，測試向量集由" 個向量組成，執(zhí)行步驟三后掃描鏈長度為^ (如圖10)，則測試集中的每個 向量可以看作由m個子向量組成，每個子向量長度為A其方法的具體步 驟如下步驟l:為數(shù)據(jù)集中的無關(guān)位"X"賦值，具體值等于該位數(shù)據(jù)的前一 位數(shù)據(jù)值；步驟2:根據(jù)子向量的數(shù)據(jù)特征(重復(fù)性數(shù)據(jù)或者普通數(shù)據(jù))，為每個子向量確定控制字(控制字的代碼和含義見圖13);步驟3:將重復(fù)性數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)集中剔除(如圖11);步驟4:整理壓縮后的數(shù)據(jù)，以向量為單位,將多鏈形式的數(shù)據(jù)按照進(jìn) 入被測電路掃描鏈的先后順序整理為單一數(shù)據(jù)流的形式(如圖12)。在圖3的例子中，原始測試集中有12*4=48位數(shù)據(jù)；而采用本方法后， 圖12中壓縮后的數(shù)據(jù)集與控制字一共為16+14=30位數(shù)據(jù)。因此本方法采 用的掃描鏈結(jié)構(gòu)和測試數(shù)據(jù)壓縮算法對于數(shù)據(jù)量的減少比較有效。步驟六中所述的解壓縮電路由一個有限狀態(tài)機(jī)(FSM)、 一個存儲器 (memory)、 一個多路選擇器(MUX)、 一個log2m位計數(shù)器、 一個log2d位 計數(shù)器、 一個mx2位FIFO和一個m位移位寄存器組成(如圖14);存儲 器用于存放控制字，mx2位FIFO則作為臨時寄存器存放處理當(dāng)前測試向量 所需的多路選擇器的地址數(shù)據(jù)，而多路選擇器則根據(jù)地址選擇輸出相應(yīng)的 數(shù)據(jù)。FIFO的容量設(shè)定為mx2位。有限狀態(tài)機(jī)則完成對其他各個部件的邏 輯控制功能。en是使能信號，當(dāng)en輸出l表示解碼器已準(zhǔn)備就緒，等待接
收壓縮數(shù)據(jù)；壓縮數(shù)據(jù)從Data一in端進(jìn)入解壓縮電路；其解壓縮電路的工作過程為測試開始后，F(xiàn)SM首先從memory讀取 控制字，并根據(jù)讀取結(jié)果將相應(yīng)的地址數(shù)據(jù)寫入FIFO。若控制字首位為0， 則直接向FIFO寫入"00";若控制字首位為l，則繼續(xù)讀取下一位控制字, 若下一位為0，則向FIFO寫入"10"，否則寫入"ll"。每次寫FIFO時log2m 位都加l，直到FIFO被寫入m次。此時，F(xiàn)IFO中存入第一個測試向量所 需的m個地址數(shù)據(jù)；然后FSM啟動FIFO的讀指針RD， FIFO每輸出一個 地址，多路選擇器相應(yīng)地輸出一位數(shù)據(jù)，并將此位數(shù)據(jù)輸入m位移位寄存 器。在這個過程中，shift信號置l、 k)g2m位計數(shù)器保持計數(shù)狀態(tài)。當(dāng)計數(shù) 器記到m，表示m位移位寄存器已經(jīng)被寫滿，此時FIFO的讀指針RD己經(jīng) 指向最后一個數(shù)據(jù)，Done2信號置l， m位移位寄存器將測試數(shù)據(jù)寫入被測 電路。
電路中的1og2d位計數(shù)器用來表示一個測試向量的結(jié)束。每當(dāng)移位寄存 器中的m位數(shù)據(jù)寫入被測電路后，該計數(shù)器都進(jìn)行加l操作，同時Reset3 信號啟動將使FIFO的讀指針歸零以進(jìn)行下一循環(huán)m位數(shù)據(jù)的操作。當(dāng)log2d 位計數(shù)器計滿，表示一個測試向量結(jié)束，則FSM將再次從 memory中讀取 控制字，F(xiàn)IFO中的地址數(shù)據(jù)將被更新，下一個測試向量的解壓縮過程開始。
權(quán)利要求
1、一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功耗協(xié)同優(yōu)化的方法，其特征在于該方法的步驟為步驟一將測試集TD＝{t1，t2，…tn}表示為一個二維矩陣，每一行代表一個測試向量，共n個測試向量，每一列代表一個掃描單元依次被賦的值，共S個掃描單元；計算測試集中列向量之間的相容性，即各個掃描單元之間的相容性；步驟二采用基于孤立點與2-完全點優(yōu)先合并原則的團(tuán)劃分方法將掃描單元劃分為K1、K2、K3三類團(tuán)，每個團(tuán)內(nèi)的掃描單元是完全相容的，對于屬于K1類的團(tuán)，每個團(tuán)僅包含一個掃描單元，對于屬于K2類的團(tuán)，每個團(tuán)僅包含兩個掃描單元，對于屬于K3類的團(tuán)，每個團(tuán)內(nèi)包含三個掃描單元，最終有A個掃描單元劃入K1類團(tuán)，有B個掃描單元劃入K2類團(tuán)，有C個掃描單元劃入K3類團(tuán)；步驟三將K1、K2、K3類團(tuán)中的掃描單元分別連接，形成三類帶有“復(fù)制”機(jī)制的掃描鏈；第一類掃描鏈與普通掃描鏈一樣，僅將各個掃描單元串行連接；第二類掃描鏈實質(zhì)上是一個掃描鏈組，由兩條掃描鏈并聯(lián)而成，每條掃描鏈分別由各個掃描單元串行連接而成，其中第一條掃描鏈的掃描輸入端作為這類掃描鏈的掃描輸入端(Scan_in)，第一條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端1(Scan_out 1)，第二條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端2(Scan_out 2)；在這類掃描鏈結(jié)構(gòu)中，兩條掃描鏈上相同位置的掃描單元是屬于一個團(tuán)的，并且這個團(tuán)屬于K2類團(tuán)，相同位置的兩個相容掃描單元之間用一個三態(tài)門連接，并且所有三態(tài)門的使能端連接在一起，作為該類掃描鏈的復(fù)制操作(copy)的控制端；在實際測試時，掃描移入過程首先在第一條掃描鏈上進(jìn)行，第一條掃描鏈獲得測試數(shù)據(jù)；隨后，控制copy端執(zhí)行“復(fù)制”操作，即所有三態(tài)門使能，從而第二條掃描鏈獲得了與第一條掃描鏈相同的測試數(shù)據(jù)；掃描移出過程則分別在兩條掃描鏈上進(jìn)行；第三類掃描鏈實質(zhì)上也是一個掃描鏈組，由三條掃描鏈并聯(lián)而成，每條掃描鏈都是由各個掃描單元串行連接而成的，其中一條掃描鏈的掃描輸入端作為這類掃描鏈的掃描輸入端(Scan_in)，第一條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端1(Scan_out 1)，第二條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端2(Scan_out 2)，第三條掃描鏈的掃描輸出端作為這類掃描鏈的掃描輸出端3(Scan_out 3)；在這類掃描鏈結(jié)構(gòu)中，三條掃描鏈上相同位置的掃描單元是屬于一個團(tuán)的，并且這個團(tuán)屬于K3類團(tuán)，相同位置的三個相容掃描單元之間用兩個三態(tài)門連接，并且所有的三態(tài)門的使能端連接在一起，作為該類掃描鏈的復(fù)制操作(copy)的控制端；在實際測試時，掃描移入過程首先在一條掃描鏈上進(jìn)行，該條掃描鏈獲得測試數(shù)據(jù)；隨后，控制copy端執(zhí)行“復(fù)制”操作，即所有三態(tài)門使能，從而另外兩條掃描鏈獲得了與第一條掃描鏈相同的測試數(shù)據(jù)；掃描移出過程則分別在三條掃描鏈上進(jìn)行；步驟四根據(jù)掃描鏈結(jié)構(gòu)的變化調(diào)整測試向量集；步驟五采用基于重復(fù)性數(shù)據(jù)壓縮的方法對測試集中的重復(fù)性數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，得到最終壓縮后的測試集TE；步驟六進(jìn)行測試時，壓縮后的測試數(shù)據(jù)經(jīng)過一個解壓縮電路被完全恢復(fù)出來，然后進(jìn)入被測電路中的各條掃描鏈進(jìn)行測試。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功耗協(xié)同優(yōu)化的方法，其特征在于所述步驟一'中的列向量之間的相容性是指對于兩個列向量Si和Sj，如果Si和Sj中同一位置的兩個數(shù)據(jù)相同，或者至少有一個是無關(guān)位"X"，則稱這兩個列向量是相容的，即這兩個列向量對應(yīng) 的掃描單元是相容的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功耗 協(xié)同優(yōu)化的方法，其特征在于步驟二中所述的采用基于孤立點與2—完全點優(yōu)先合并原則的團(tuán)劃分方法為設(shè)無向圖G二 (C，E)來表示各個掃描單元及其相關(guān)性，圖的頂點集 C表示S個掃描單元，若某兩個掃描單元之間存在相容關(guān)系，則相應(yīng)的兩 個頂點之間存在一條邊；若G的一個子圖H= (S, EH)中任意兩個頂點之間 都存在一條邊，則稱子圖H為G的一個完全子圖，子圖H的頂點集S為G的一個團(tuán)；在這里有三個定義定義一若某個頂點與某條邊的兩個端點均有邊相連，則稱該點為該邊的公共鄰居；定義二若某一點只有一條邊與它相連，則稱該點為孤立點； 定義三若某點有n個鄰結(jié)點，且這n個點構(gòu)成完全子圖，則稱該點 為n-完全點；其基于孤立點與2 —完全點優(yōu)先合并原則的團(tuán)劃分方法是以多次循環(huán) 為主，每次優(yōu)先合并孤立點及其鄰結(jié)點或者2—完全點及其公共鄰居，直到 圖內(nèi)所有頂點都被劃分進(jìn)入相應(yīng)的團(tuán):這里的將幾個頂點合并是指在原圖G中刪除這幾個頂點及所有與其相連接的邊.，形成新圖，這幾個頂點形成一個團(tuán)，團(tuán)劃分算法具體步驟如下 步驟l、建立無向圖G氣C，E);步驟2、合并無向圖G中孤立點及其鄰結(jié)點，合并后的團(tuán)歸為K2類團(tuán)， 更新G;步驟3、合并G中的2—完全點，合并后的團(tuán)歸為K3類團(tuán)，更新G; 步驟4、任意選擇一條邊，選擇其公共鄰居與該條邊的兩個頂點合并， 并將合并后得到的團(tuán)歸為K3類團(tuán)，更新G;步驟5、如果圖G中存在邊，轉(zhuǎn)到步驟l;否則，團(tuán)劃分算法結(jié)束，將每個剩余的頂點作為一個團(tuán)歸入Kl類團(tuán)；執(zhí)行團(tuán)劃分算法后，最終有A個頂點劃入Kl類團(tuán)，有B個頂點劃入 K2類團(tuán)，有C個頂點劃入K3類團(tuán)，即有A個掃描單元劃入K1類團(tuán)，有 B個掃描單元劃入K2類團(tuán)，有C個掃描單元劃入K3類團(tuán)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功耗 協(xié)同優(yōu)化的方法，其特征在于步驟三中所述的Kl、 K2、 K3類團(tuán)中的掃描 單元的分別連接方法為用掃描鏈結(jié)構(gòu)將K1、 K2、 K3類團(tuán)中的掃描單元分別連接，形成三類 掃描鏈；設(shè)被測電路共有m個掃描輸入端(Scan—in)，步驟二中有A個掃 描單元劃入K1類團(tuán)，有B個掃描單元劃入K2類團(tuán)，有C個掃描單元劃入K3類團(tuán)，則每條掃描量的長度d相等，且滿足:<formula>formula see original document page 5</formula>上式中[]表示數(shù)學(xué)中的"取整"運算。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功耗 協(xié)同優(yōu)化的方法，其特征在于步驟四中所述的根據(jù)掃描鏈結(jié)構(gòu)的變化調(diào)整 測試向量集的方法為第一類掃描鏈的測試向量集保持不變；第二類掃描 鏈的測試向量集僅保留相容優(yōu)化后的單條鏈數(shù)據(jù)；第三類掃描鏈的測試向 量集僅保留相容優(yōu)化后的單條鏈數(shù)據(jù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l中所述的一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功耗 協(xié)同優(yōu)化的方法，其特征在于步驟五中所述的重復(fù)性數(shù)據(jù)壓縮的方法為其中重復(fù)性數(shù)據(jù)是指在某些掃描鏈上， 一個測試向量周期內(nèi)該條掃描 鏈上所有掃描單元的測試數(shù)據(jù)都是"0"或者都是"1";設(shè)被測電路共有m 個掃描輸入端(Scan一in)，測試向量集由"個向量組成，執(zhí)行步驟三后掃描 鏈長度為A則測試集中的每個向量可以看作由m個子向量組成，每個子 向量長度為J;其方法的具體步驟如下步驟l:為數(shù)據(jù)集中的無關(guān)位"X"賦值，具體值等于該位數(shù)據(jù)的前一 位數(shù)據(jù)值；步驟2:根據(jù)子向量的數(shù)據(jù)特征，即重復(fù)性數(shù)據(jù)或者普通數(shù)據(jù)，為每個 子向量確定控制字；步驟3:將重復(fù)性數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)集中剔除；步驟4:整理壓縮后的數(shù)據(jù)，以向量為單位，將多鏈形式的數(shù)據(jù)按照進(jìn) 入被測電路掃描鏈的先后順序整理為單一數(shù)據(jù)流的形式。
全文摘要
一種大規(guī)模集成電路測試數(shù)據(jù)與測試功耗協(xié)同優(yōu)化的方法。它涉及大規(guī)模集成電路的技術(shù)領(lǐng)域，是針對目前SOC測試技術(shù)中還沒有能有效地同時降低測試數(shù)據(jù)量和測試功耗的方法而提出的。它的方法步驟為分析電路內(nèi)掃描單元相容性，將其分為三類；將各類中的掃描單元分別連接，構(gòu)建帶有“復(fù)制”機(jī)制的掃描鏈；根據(jù)新的掃描鏈結(jié)構(gòu)調(diào)整測試向量集；采用基于重復(fù)性數(shù)據(jù)壓縮的方法對測試集進(jìn)行壓縮，得到壓縮后的測試集T_E。進(jìn)行測試時，壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)解壓縮電路被完全恢復(fù)，進(jìn)行測試。本發(fā)明是一種集成電路的可測性設(shè)計方法；能降低電路在測試期間產(chǎn)生的功耗，因而保證其可靠性和可測性；能有效降低測試數(shù)據(jù)量，降低測試時間，減少ATE通道數(shù)量。
文檔編號G01R31/28GK101158706SQ20071014461
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者喬立巖, 洋 俞, 劉兆慶, 宇 彭, 彭喜元 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)