生產(chǎn)制造中的低功耗測(cè)試方法

ATPG技術(shù)：具有功率意識(shí)的測(cè)試波形生成

除了DFT方法之外，商用化ATPG工具現(xiàn)在也考慮到了具有功率意識(shí)的測(cè)試波形生成功能。ATPG圖案主要針對(duì)圖案生成時(shí)的一個(gè)或一組故障。不會(huì)使控制狀態(tài)發(fā)生沖突的波形可以被合并成統(tǒng)一的一個(gè)波形，這被稱為波形壓縮。當(dāng)壓縮完成時(shí)，一般不到3%的控制點(diǎn)會(huì)包含特定的值，這些值確定了針對(duì)目標(biāo)故障的測(cè)試。這些確定的控制點(diǎn)稱為關(guān)注位。剩余控制點(diǎn)(稱為非關(guān)注位)可以用默認(rèn)隨機(jī)邏輯數(shù)填充。這些隨機(jī)值偶爾可以用來(lái)測(cè)試不作為波形目標(biāo)的故障。

這種非關(guān)注位的隨機(jī)值填充將導(dǎo)致掃描期間發(fā)生約50%的設(shè)計(jì)掃描觸發(fā)器開(kāi)關(guān)動(dòng)作。商用化ATPG工具提供的電源管理技術(shù)具有調(diào)整默認(rèn)隨機(jī)填充的波形生成功能。重復(fù)填充方法則重復(fù)最后關(guān)注位，直到遇到另外的關(guān)注位，從而可確保掃描轉(zhuǎn)移加載期間的開(kāi)關(guān)動(dòng)作大大減少。無(wú)論使用哪種方法都可以獲得同樣的故障覆蓋率。

例如，如果ATPG圖案是0XXXX110XXXX11XXXX11，其中X代表非關(guān)注位，那么隨機(jī)填充可能導(dǎo)致最終波形變成01010110101011010111，而重復(fù)填充變成01111110111111111111。隨機(jī)填充有15反轉(zhuǎn)，而重復(fù)填充只有3位反轉(zhuǎn)，因此在掃描鏈轉(zhuǎn)移期間反轉(zhuǎn)率明顯降低。為了避免開(kāi)關(guān)動(dòng)作減少得太多，另外一種方法是在對(duì)剩余位應(yīng)用重復(fù)填充之前增加隨機(jī)位來(lái)增加開(kāi)關(guān)動(dòng)作。一些ATPG工具提供對(duì)波形的更多自動(dòng)化控制，可避免造成IC的應(yīng)力不足。
電源器件測(cè)試

為了解決功能性操作過(guò)程中的功耗問(wèn)題，包括多路電壓(MSV)和電源關(guān)閉(PSO)在內(nèi)的許多架構(gòu)級(jí)電源管理技術(shù)正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。這種技術(shù)可以提供高達(dá)80%的動(dòng)態(tài)功率降低和幾個(gè)數(shù)量級(jí)的漏電功率下降。這些設(shè)計(jì)具有多種電源模式，設(shè)計(jì)的不同區(qū)域(也稱為域)可以處于不同的電源模式。

從DFT角度看，當(dāng)內(nèi)部掃描鏈、測(cè)試壓縮、存儲(chǔ)器BIST等測(cè)試結(jié)構(gòu)被插入到這種設(shè)計(jì)中時(shí)，它們必須能在目標(biāo)電源模式下工作。在以對(duì)應(yīng)電源模式的測(cè)試模式測(cè)試芯片時(shí)，測(cè)試結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)與保持不同電源模式的控制器宏應(yīng)該在測(cè)試儀上完全可控。

許多傳統(tǒng)測(cè)試解決方案“不計(jì)較”這些低功率特性，并在所有域的電源接通條件下做測(cè)試。而在具有功率意識(shí)的測(cè)試方法中，設(shè)計(jì)的功能性電源模式被映射到ATPG測(cè)試波形。映射必須做到包含至少一個(gè)處于“開(kāi)”狀態(tài)的每個(gè)電源域的實(shí)例，這種狀態(tài)允許以在用邏輯故障為目標(biāo)，同時(shí)測(cè)試電源域隔離邏輯，并進(jìn)行“開(kāi)狀態(tài)”驗(yàn)證。同樣，還需要包含至少一個(gè)處于“關(guān)”狀態(tài)的每個(gè)電源域的實(shí)例，用于驗(yàn)證和測(cè)試生成。

另外一個(gè)考慮因素是測(cè)試電源器件結(jié)構(gòu)，包括電源控制器、電源開(kāi)關(guān)和狀態(tài)保持(SR)觸發(fā)器，以及用于功能性電源管理的結(jié)構(gòu)。在制造測(cè)試期間，必須對(duì)這些低功率器件中的缺陷進(jìn)行精確建模和測(cè)試。例如，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化測(cè)試不足以測(cè)試支持電源關(guān)斷和模式轉(zhuǎn)換的邏輯，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的ATPG和故障模型不足以解決處于斷電中的邏輯問(wèn)題。例如，在關(guān)斷包含一個(gè)SR單元的域的電源后，由于SR單元不能保持最初加載的狀態(tài)，SR單元可能無(wú)法正常工作。目前商用DFT和ATPG工具都支持具有功率器件意識(shí)的測(cè)試。

本文小結(jié)

制造測(cè)試期間的功耗潛在影響不能再被忽視了。許多IC設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)表明，好的工程規(guī)劃、并行機(jī)制以及具有功率意識(shí)的DFT、ATPG和簽字確認(rèn)工具可以減輕測(cè)試低功率架構(gòu)和元件過(guò)程中遇到的測(cè)試功率問(wèn)題。本文重點(diǎn)介紹了幾種實(shí)用的DFT和AFPG技術(shù)。隨著低功率電子器件的快速發(fā)展，DFT和ATPG領(lǐng)域中將涌現(xiàn)出更多創(chuàng)新技術(shù)、工具和絕佳實(shí)用方法。

表1：使用測(cè)試波形電源管理技術(shù)的低功率掃描與傳統(tǒng)掃描過(guò)程中開(kāi)關(guān)功率的比較。