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作者: AbhishekMahajan 因LBIST向量的隨機本性，采用LogicBIST設計會(huì )表現出抗隨機模型的趨向，從而導致低的故障覆蓋范圍。為解決該問(wèn)題，我們借助抗隨機故障分析(RRFA)方法，插入測試點(diǎn)。對用LBIST設計的故障檢測能力的計算借助故障模擬的幫助完成，它給出了“測試質(zhì)量”的估計。我們將在下面就此進(jìn)行更詳細的討論，同時(shí)介紹可用來(lái)增加LBIST設計中故障檢測能力的技術(shù)。 采用LogicBIST設計的故障定位 通過(guò)LBIST的測試是偽隨機測試，不同于更確定性的生產(chǎn)掃描測試。LBIST測試中的掃描向量是由偽隨機圖形發(fā)生器(PRPG)生成的，PRPG用于產(chǎn)生偽隨機序列。而在生產(chǎn)掃描測試中，掃描向量由自動(dòng)測試設備(ATE)確定性地饋送至掃描輸入。 由于LBIST測試的隨機特性，因沒(méi)有對哪些掃描輸入在設計中被傳遞進(jìn)行直接控制，所以并不總能測試出特定故障。當將LBIST用于在寄存器之間具有高密度組合或大的組合路徑的設計時(shí)，會(huì )出現問(wèn)題。這些設計可能變得對隨機圖形測試有抵觸，在假定隨機的和概率相同的輸入被饋送到設計這一條件下，這意味著(zhù)控制某些節點(diǎn)隨機性地為0或1值的概率、或在一個(gè)掃描寄存器觀(guān)察到某些節點(diǎn)的概率會(huì )降低。 以圖1中的與門(mén)為例，我們計算控制該門(mén)的輸出為“1”的概率。下圖顯示了每一個(gè)節點(diǎn)得到“1”或“0”值的概率。格式P(1)/ P(0)。 
圖1：2個(gè)輸入和門(mén)的可控性 圖2表示的是，當組合深度+1時(shí)，在不同節點(diǎn)得到“0”或“1”值的概率。在本組合塊的輸出得到“1”的概率為1/8。然而，這仍然是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的組合塊，在實(shí)際設計中，我們會(huì )看到復雜的塊。因此，隨著(zhù)組合深度的增加，控制節點(diǎn)為特定值的能力在減弱。
圖2： 2級深度組合邏輯的可控性 當用LBIST測試時(shí)，這樣的設計對隨機圖形表現出抵觸性，并可能導致低故障覆蓋率。為處理這些問(wèn)題，我們經(jīng)常插入點(diǎn)以提升設計的可測性。測試點(diǎn)可分為兩類(lèi)：控制點(diǎn)和觀(guān)察點(diǎn)。 控制點(diǎn)增加了將某一特定節點(diǎn)控制為“0”或“1”值的概率。圖3和圖4顯示了這兩類(lèi)控制點(diǎn)：其中與(AND)類(lèi)控制點(diǎn)增加了將結點(diǎn)控制為“0”值的概率；而或(OR)類(lèi)控制點(diǎn)增加了將結點(diǎn)控制為“1”值的概率。
圖3：AND類(lèi)控制點(diǎn)增加了為“0”值的可控性
圖4：OR類(lèi)控制點(diǎn)增加了為“1”值的可控性 觀(guān)察點(diǎn)使設計中難以觀(guān)察的節點(diǎn)便于被某些掃描觸發(fā)器觀(guān)察到。當要觀(guān)察設計中的多個(gè)節點(diǎn)時(shí)，將這些節點(diǎn)進(jìn)行異或(XOR)處理，并饋送到掃描觸發(fā)器。圖5是處理這種觀(guān)察點(diǎn)的一個(gè)示例實(shí)現。
圖5：觀(guān)察點(diǎn) 測試點(diǎn)的鑒證采用抗隨機故障分析(RRFA)方法。通過(guò)收集對小數目的隨機測試圖形進(jìn)行故障模擬時(shí)的統計數據實(shí)現這一鑒證。電路中每個(gè)信號的可控性和可觀(guān)測性的測度，由概率模型通過(guò)測量增量覆蓋增益來(lái)計算并給出權重�；趯收�仿真RRFA表列出數據的分析，得出可能的候選插入測試點(diǎn)、并將其分為控制0/1兩類(lèi)，或作為觀(guān)察點(diǎn)。 LogicBIST故障模擬 從故障檢測的角度，故障模擬是一種分析電路的重要工具/方法。故障模擬仿真設計中節點(diǎn)的故障，以確定一組給定的測試向量可檢測出哪些故障。如前所述，借助隨機激勵或測試向量，RRFA通過(guò)分析節點(diǎn)的可控性和可觀(guān)測性來(lái)確定測試點(diǎn)插入的合適“人選”。 類(lèi)似，當對設計進(jìn)行LBIST插入時(shí)，我們對設計的傳遞和捕獲流程進(jìn)行故障模擬，以確定LBIST向量可覆蓋哪些故障。該工作的輸出是故障覆蓋率報告和最終LBIST簽名(MISR)，它被用作設計的預期響應�？尚薷脑摴收夏M進(jìn)程，以得到不同的故障覆蓋率和簽名。 圖6顯示了故障模擬流程，它指定了系統輸入，給出了系統輸出。改變輸入的影響以及如何使用輸出，前已討論。
圖6：故障仿真流程：輸入和輸出 從輸入開(kāi)始到故障模擬系統，我們將討論這些輸入如何對系統輸出產(chǎn)生影響。 首先，設計應符合LBIST規約，這意味著(zhù)它應該是掃描密合(scan stitched)的，并對設計中的所有X源進(jìn)行標記。 X源是狀態(tài)不定、不為故障模擬系統所知的邏輯。X源包括：LBIST化邏輯的非驅動(dòng)輸入、模擬模塊輸出、三態(tài)總線(xiàn)、時(shí)序異常等。應采用合適的X閉鎖機制對這些X源進(jìn)行封禁(blocked)。 系統的第二個(gè)輸入是PRPG SEED(種子)值。種子值決定將以怎樣的序列將移位數據饋送至設計。為找到能產(chǎn)生最大覆蓋的最優(yōu)種子值，可能要經(jīng)過(guò)多次故障模擬或故障模擬引擎自身會(huì )計算最優(yōu)的種子。 系統的第三個(gè)輸入是限制因素和移位捕捉序列。MISR和故障檢測還取決于：LBIST圖形數、設計的移位長(cháng)度、靜態(tài)限制、施加捕獲脈沖的順序等。
圖7：影響故障覆蓋率的因素 在LBIST測試期間，運行的圖形越多，則檢測到的故障也越多。通常，圖形的數量取決于應用的用法。例如在生產(chǎn)測試時(shí)，在圖形數量方面，我們可能沒(méi)有任何硬性限制；但在現場(chǎng)自檢時(shí)，要求器件應在一定時(shí)間內給出響應，所以應按照在最短時(shí)間達到最大覆蓋率這一宗旨，對圖形數進(jìn)行優(yōu)化。 為運行LBIST圖形，故障仿真引擎需要在約束環(huán)境對設計進(jìn)行設置。這些約束被送到故障模擬引擎作為某一特定的測試設置，這些設置既可是靜態(tài)的、也可因模型而異。這些特定測試設置加之移位-捕獲時(shí)鐘序列有助于故障模擬引擎仿真設計周期并計算最終MISR。 移位和捕獲序列時(shí)鐘既可是硬連線(xiàn)的、也可是作為L(cháng)BIST控制器特性可編程的。這決定了不同時(shí)鐘域的脈控方式。該序列對故障檢測有重要影響，因此，對其實(shí)施優(yōu)化是重要的。對最大時(shí)鐘域，應嘗試施加最多數量的圖形。增加捕捉深度的相續深度，也將增大覆蓋率并有助于減少圖形數。
圖8：時(shí)鐘移位和捕獲順序 結論 對用于軍事和汽車(chē)等關(guān)鍵應用的器件來(lái)說(shuō)，現場(chǎng)的LBIST測試必不可少。為在盡可能短的時(shí)間內達到最大的故障覆蓋率，測試目標應嚴格選取。如前所述，LBIST控制器的故障檢測能力決定測試質(zhì)量和所需時(shí)間，它取決于諸如時(shí)鐘測序、用于PRPG的種子的智能選擇、添加的控制和觀(guān)測點(diǎn)的數量等參數。為得到最大覆蓋率，應對設計進(jìn)行正確的分析和優(yōu)化，并采用本文介紹的技術(shù)，上述應成為L(cháng)BIST測試的指導原則。 參考 A new built-in TPG method for circuits with random pattern resistant faults, Kavousianos, X.; Bakalis, D.; Nikolos, D.; Tragoudas, S. ? 《一種用于抗隨機模型故障電路的新型內置TPG方法》 作者：Kavousianos，X、Bakalis，D‘Nikolos，D、Tragoudas，S. -------------------------------------- M. F. Alshaibi and C. R. Kime, “MFBIST: A BIST method for random pattern resistant circuits,” in Proc. Int. Test Conf. , 1996, pp. 176–185 《MFBIST：抗隨機模型電路的BIST方法》 作者：M. F. Alshaibi和C. R. Kime -------------------------------------- VLSI Test Principles and Architectures: Design for Testability Xiaoqing Wen, Laung-Terng Wang, Cheng-Wen Wu 《VLSI測試原理和體系結構：可測性設計》 作者：Xiaoqing Wen、Laung-Terng Wang、Cheng-Wen Wu -------------------------------------- Method and apparatus for programmable LBIST channel weighting Patent US6671838 《可編程LBIST通道加權的方法和設備》 美國專(zhuān)利US6671838 |
