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包含嵌入式模块的可测性设计

时间:2014-07-05  数控技术网  http://tech.cncproduct.com
深亚微米工艺使得芯片复杂性越来越高,这意味着许多嵌入式模块无法用传统的方法进行测试。为确保产品质量,必须找出新的方案。

  新世纪之初,大型的复杂设计已经相当普遍。本文分析了大型IC和ASIC设计的产品质量问题。同时还评估了一些可用的可测性设计方法,以及可能需要做出的均衡。

  对设计小组的挑战
  90年代早期,大型设计是很少的。这些设计通常需要几年时间及大规模的开发队伍。大型设计一般是结构化设计,如大批量生产的微处理器。产品质量由专业测试方法的开发加以保证。这些方法通常被称为结构化可测性设计(DFT)方法。
  DFT让设计小组以可预测的方式修改设计。通过简单的修改,能够快速地创建生产测试,并由生产测试提供必需的产品质量。
  到了90年代后期,逻辑综合的采用及ASIC代工导致了DFT的设计需求上升。然而,据估计所有设计中仅有三分之一采用可测性设计。最近,很多公司开始意识到他们需要使用扫描DFT。
  不幸的是,仅仅当设计特性开始影响测试方法时,这些公司才意识到对结构化DFT的需求。设计已经不再是百分之百的逻辑了。它有规律的融合了逻辑、SRAM以及成打的嵌入式部件。百万门逻辑可能仅仅代表50%的硅面积。显然,所有的硅必须通过测试以确保产品质量。

  必须理解不同的DFT方法以便选取最有效的解决方案。解决方案必须满足特定需要。下面这部分回顾了DFT方法的广泛类型以及在测试嵌入式部件时所使用的方法。

  功能测试
  功能测试的原理是很简单的。可创建一个基于器件职能知识的测试。设计小组中见多识广的成员可负责开发测试向量集。向量包括两个部分:被测设备(DUT)的激发因素和相应的预期反应。这种方法需要专业设计知识。追溯以往,这些向量的来源是设计模拟向量。它们必须满足测试者的需要,而且通常需要修改。值得注意的是,从端口输出模拟模式到测试装置最简单的方法需要周期模式。这需要在模拟模式开发期间进行精心计划,否则,这些向量可能不为测试设备所接受。
  可以使用故障模拟软件来测定这些模式的测试覆盖率。多年的经验已经表明这种方法不易实现高故障覆盖率。提高故障覆盖率需要进行长期分析以建立附加的模式。由图2可见,这是向量创建最艰难的部分。

  

  开发这些基于设计功能性的测试向量的时间随设计尺寸和复杂性的增加而增加。必须理解设计单元(部件)间的相互作用。当部件不嵌入设计时,这是一件非常简单的任务。创建同样的向量并提供观测预期结果的方法对嵌入式部件而言是困难的。
  故障模拟须花费大量时间,而且复杂性与设计尺寸的平方成正比增长。必须有几个大型、强大的工作站。为了减少所需的大量时间,通常将故障模拟分解到几个机器上。许多公司需要超过一个月来完成故障模拟。

  测试接入结构
  因为创建测试嵌入式部件的功能向量比较困难,所以分析怎样应用DFT方法就变得相当重要了。可用的基本方法有两个。为了在测试嵌入式部件时不依赖周围设计部件,可以使用直接接入法。这种方法比其它方法的自动化程度低,尽管一些从事通用核心测试复用问题的公司可提供一些自动操作。
  也可以使用传统的DFT方法或这些演变出的新方法。通常这些方法包括扫描DFT或内建自测试(BIST)方法。

  直接接入
  理论上说,测试一个设计中任何嵌入式器件的最简单方法就是直接接入。这种技术允许测试和测试向量的复用。如图l所示,为每一个模块的端口提供一条芯片引脚与模块端口间的通路。一种独特的测试模式可应用于需测试的每一个或每一组部件。
  对于单向端口(输入或输出),一般可以使用多路转接器结构提供直接通路。双向引脚需要特殊考虑。必须确保在部件端口和芯片引脚的驱动方向之间没有冲突。复用部件的向量也需要对双向信号进行额外的考虑。
  一块IC的测试费用与它的测试时间是成比例的。如果一个设计包含许多嵌入式部件,而且每一个部件依次进行测试,测试时间就会增加。作为提供直接接入设计努力的一部分,必须考虑怎样将测试时间减至最小。必须确定哪一个部件可以并行测试。这需要设计者分析设计以确定有相似测试时间的部件。
  设计的复杂性比芯片信号引脚的数量增加得更快。通常,在部件上一种特定类型端口的数量超过为芯片提供的端口数。可以通过改单方向芯片引脚为双方向芯片引脚来解决引脚类型的问题。如果部件上端口数超过芯片引脚数,必须能应用测试模式的一个子集或使用不同的DRT方法。值得注意的是,许多使用知识产权(IP)的设计小组已经开始使用这种方法设计了。

  扫描DFT相接口
  90年代末,扫描DFT方法变得愈加流行。它用产生可预测结果的方法解决了测试的复杂性,而且易于自动操作。
  
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