第六章 内建自测试

1 内建自测试概念

1.1 背景

       1.ATE测试成本

       2.Memory测试的特殊性

    • Memory内部需要测试的单元多
    • Memory内部单元规整

       3.客户对于在线测试的需求：汽车电子的可靠性要求

1.2 基本流程

  1. Start BIST：外部控制信号，开始自测试
  2. Test Controller控制Pattern Generator生成测试向量
  3. 测试向量与正常输入经过Input MUX选择后进入待测单元
  4. Compator输出结果压缩，得到Signature签名值
  5. 将期望签名值固化保存至ROM中
  6. Comparator进行对比输出最终结果

        

 1.3 两种自测试

  1. Memory BIST：利用特定算法和向量来测试Memory
  2. Logic BIST：利用伪随机测试向量来测试逻辑电路

1.4 自测试优缺点

  1. 优点：降低测试成本、缩短测试时间（内部全速测试）、在线测试
  2. 缺点：占用额外的电路面积、无法产生某些特殊的测试向量

2 Memory BIST基本架构

       

  •  TAP控制器：TDI、TMS等IJAT控制信号部分；
  • SIB：IJTAG控制开关，SIB打开意味着BIST电路连入IJTAG网络，SIB关闭不做测试处理；

2.1 BIST部分结构

     

  •  比较电路：可放在每个Memory附近，也可放在BIST控制器内。放在Memory附近可缩短大量Memory输出到比较电路之间的物理连线长度，比较电路只需要返回一根信号到BIST控制器，但这种放置会导致面积变大；相反，放在BIST呃逆面积小，但绕线难度大；

2.2 Tessent MBIST状态

        1.启动：

    • BIST控制器的输入：MBISTPG_EN = 1
    • BIST控制器的输入：BIST_SETUP[1] = 1，BIST_SETUP[0] = 0

        2.运转状态：

    • BIST运行时DONE为0.test结束后DONE为1
    • Test出错后GO为0，一直保持到test结束

2.3 BIST运行状态

  1. DONE = 0 且 GO = 0：测试未完成，但是已出错
  2. DONE = 1 且 GO = 0：测试完成，有memory出错
  3. DONE = 0 且 GO = 1：测试未完成，暂时没有memory出错
  4. DONE = 1 且 GO = 1：测试完成，所有memory通过测试

3 MBIST算法

        memory的Fault Model：Fault model通常是由IP开发商、生产制造商、EDA、客户共同参入指定的

        常见的fault model包括：

    • Stuck-at fault：固接1或0
    • Transition fault
    • Coupling fault
    • Address decoder fault

3.1 Transition fault

        Up Transition Fault：上升跳变错误

        Down Transition Fault：下降跳变错误

        

 3.2 Coupling Fault 耦合错误

        反向耦合错误：邻近的单元状态变化，导致单元取反

        状态耦合错误：临近单元状态变化，导致单元状态变化

        

 3.3 Address Decoder fault

  • 某一个有效的地址对应不上相应的存储单元
  • 某一个地址对应多个存储单元
  • 多个地址对应一个存储单元

3.4 MBIST基础算法

3.4.1 March-C算法

  1. 按地址从低到高：写0
  2. 读0，写1
  3. 读1，写0
  4. 读0
  5. 按地址从高到低：读0，写1
  6. 读1，写0
  7. 读0

3.4.2 Read-Only算法

  1. 按地址从低到高：读ROM里的数据，通过MISR压缩
  2. 比较压缩后的签名值与期望的签名值
  3. 按地址从高到低：读ROM里的数据，通过MISR压缩
  4. 比较压缩后的签名值与期望的签名值

4 Memory BIST修复功能

 4.1 Memory Redundancy

        Memory设计中Redundancy（Row，Column）：额外增加一些冗余单元，牺牲面积提升Memory面积

 

        

 4.2 BIST修复功能

        

  1.  BISR regs（Build In Self Repairs）：带有redanduncy的memory通常会额外多一些管脚，这些管脚会连到BISR regs上，寄存器存储memory repairs信息，控制哪些redanduncy替换哪些原本的存储单元；
  2. 每个memory的repairs信息不同，均有属于自己的regs，对于可修复的存储单元均可以加上BISR regs；
  3. 将BISR regs串成一条链路，链路信息从FUSE中获取；
  4. FUSE保存整个存储空间的修复信息（测试人员会将测试故障归纳得到修复信息，得出哪些单元需要修复，如何修复）；

5 Tessent插入Memory BIST流程

5.1 主要步骤

  1. 读入网表
  2. 配置测试时钟等信号
  3. 配置MBIST
  4. 插入MBIST
  5. 生成综合脚本

5.2 读入网表

  1. set_context dft -no_rtl
  2. read_cell_library & read_verilog
  3. set_current_design
  4. set_design_level block
  5. Memory bist文件：

         

 

         

 5.3 配置时钟等信号

  1. 配置时钟信息：Add_clocks RAMCLK -period 10ns -label ramclk
  2. check_design_rules

5.4 配置MBIST

  1. set_dft_specification_requirements -memory_test on
    • -memory_bist
    • -memory_bisr_chains：repairs寄存器
    • -memory_bisr_controller：控制器
    • on表示上述三个均打开，off均关闭

5.5 配置MBIST

  1. Create_dft_specification：根据工具内部规则将memory分组，每个分组配置不同
  2. Report_dft_specification

          

 5.6 插入MBIST

  1. Process_dft_specification：生成相应的MBIST模块的RTL，插入现有网表
  2. Extract_icl
    • ICL是描述IEEE1687网络的连接关系
    • 这一步会检查网表的连接关系是否正确
    • 必须pass，才能保证后面的test pattern generation正确

5.7 生成综合脚本

  1. run_synthesis（-generate_scripts_only）
    • 在tessent shell内部调用综合工具
    • 只生成综合脚本，用户在外部调用综合工具
  2. write_design_import_script

最终插入MBIST的总体框架如下

         

 6. 实训环节

 实训环节后续补充

posted @ 2023-08-07 09:17  几何0814  阅读(1290)  评论(0)  编辑  收藏  举报