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怎么配置DFT中常見的MBIST以及SCAN CHAIN

sanyue7758 ? 來源:處芯積律 ? 2023-04-16 11:34 ? 次閱讀

今天這期小編將繼續與大家一起學習DFT的相關知識和流程代碼,在開始之前,先解決一下上期DFT學習的章節最后留下的問題—DFT工程師在收斂時序timing的時候經常遇到的hold的問題,即不同時鐘域的兩個SDFF(掃描單元的SI端hold違例問題。

首先要明確為什么會出現這樣的違例,實際上在后端APR階段,通常不會對兩個不同時鐘域用于DFT測試的Sink點進行Skew上的Balance,也就是說不會去做樹,同時DFT的時鐘的頻率又相對較慢,通常為10~50MHZ,因此兩個跨時鐘域的SDFF之間的skew可能在時鐘prograted后會達到十幾甚至幾十納秒,這個時候就沒必要傻乎乎的跑PT后去插Buffer/INV硬修,一般有經驗的DFT工程師,都會選擇在前一級的Reg的Q端后接一個相同時鐘的Latch來修hold Timing Violation,這種辦法雖然會犧牲一些面積,但是從本質上說其實是通過以下原理去修hold的:1.通過Latch可以借半個周期的margin ;2.可以改變timing check的時鐘發射接收觸發前后沿的相對位置以及時序檢查方式。實際上這種接Latch修hold的方式不僅可以用在DFT SCAN的SDFF中,正常修hold做ECO的時候也有使用。

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圖1 上圖為兩個跨時鐘域的SDFF的Reg2Reg Path ;下圖為Reg1 Latch Reg2的時鐘信號的有效沿檢查。

從圖一的下圖不難得出,原本Domain1clock和Domain2clock的Skew比較大,導致launch clklatency加上data path min delay都達不到capture clk delay加上hold time,而lockup latch的加入,實際上將timing check分成了兩部分,一部分是Reg2Latch,一部分是Latch2Reg,對Reg2Latch這條Path來說,由于是同一個時鐘域,hold檢查在同一周期的同一時鐘沿,在靠的較近的情況下幾乎沒有skew,hold很好滿足;而對Latch2Reg這條Path來說,Latch可以借半個周期,可以說是近乎天然滿足hold,這樣一來跨時鐘域的SDFF的時序問題就得到了有效的解決。

解決完上期的遺留問題,讓小編來介紹一下DFT工程師在日常工作當中必須掌握的工作技能以及相關知識,其中包括SCAN CHAIN的添加以及配置,MBIST電路的生成以及配置。

首先來介紹一個DFT工程師在日常的工作的工作流程是怎么樣的,可以大致分為以下六步驟:1.實現測試功能判斷,開銷判斷,熟悉并測試時鐘架構;2.插入BIST自測試電路;3.DFF替換為掃描單元SDFF,并將鏈串起來,串起來后壓縮組合邏輯;4.邊界掃描鏈(用來測試Module),其中包括生成JTAG電路,掃描網絡以及接口,生成JTAG TAP Controller;5.將期間生成的自動向量收集,將仿真文件收集跑仿真,綜合過formal;6.debug,也是DFT工程師的日常。

掃描鏈的配置與壓縮

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實際上掃描鏈的配置主要包括test config 以及 scan config,配置完后綜合會將掃描網絡電路生成在網表中,一般來說掃描鏈不止一條。

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壓縮邏輯就是掃描鏈的最后一個掃描單元DFF/Q端到Scan out Pin的data path,測試pin要盡可能少,壓縮可以到幾百倍。

壓縮分為空間壓縮和時間壓縮,時間壓縮(MISR)就是增加拍數,進而增加測試向量的時間長度,來降低掃描數據的容錯率,比如2000bit長度的掃描鏈。

MBIST(Memory-Build-in-self-test自測試)

實際上在日常生產當中,MEM是在設計當中最常見的IP,人們也常常擔心MEM在芯片內部工作不正常或者壞掉,這樣可以及時將備用的MEM頂替上去,而MBIST是由Controller以及BIST電路組成,也是由Pin接口到controller等多級fanout,將Controller按group放在common鏈上,同時還要考慮頂層TOP和block的之間common鏈的連接,再對Mbist上包含Mbist Controller的Common鏈進行config 配置。

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實際上Mbist controller通過一組總線(ShareBus)訪問內部四個cpu以及noncpu內部的memory,以實現mbist測試,這種測試方式可以有效的減少對功能時序以及走線資源的沖擊;但是測試時間較長,ALL Mode模式可以模擬出功能最惡劣的功耗的場景。

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好了,到這里這期的DFT的ScanChain以及MBIST測試電路的配置以及生成就介紹完畢了,下一期小編將會結合IEEE1149.5以及1149.6等標準文件來描述下JTAG以及IJTAG是如何對模塊/TOP進行邊界掃描測試的,IJTAG相比JTAG又有哪些優勢呢?

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