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扫描测试

额外的逻辑连接寄存器到移位寄存器或扫描链,以提高测试效率。
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描述

随着逻辑设备变得越来越复杂,手动创建和验证测试所花费的时间和精力也越来越多,确定测试覆盖率非常困难,并且运行测试所需的时间太长。这种技术被称为功能测试。所以这个行业转移到了试验设计(DFT)修改设计以使其更容易测试的方法。主导IC测试的方法被称为结构或“扫描”测试,因为它涉及将测试模式扫描到被测设备(DUT)的内部电路中。设计的人字拖经过了修改,使其在测试中充当刺激点和观察点,或“扫描细胞”,同时在正常操作中发挥预期的功能作用。

修改后的“人字拖”或“扫描单元”允许将整体设计视为更容易测试的组合逻辑的许多小片段。对于一个有一百万次失败的设计,引入扫描单元就像增加了一百万个控制点和观察点。以这种方式分割逻辑使得自动生成测试模式变得可行,这些测试模式可以在flop之间执行逻辑。测试软件不需要理解逻辑的功能——它只是尝试练习扫描单元观察到的逻辑段。由于扫描测试修改了设计中已经存在的触发器,使它们也能充当扫描单元,因此测试电路的影响相对较小,通常仅增加总门计数的1-5%。

扫描单元连接在一起形成“扫描链”,当电路进入测试模式时,扫描链就像大移位寄存器一样工作。扫描链由外部使用自动测试设备将测试模式数据从其存储器传送到设备中。加载测试模式后,将设计放回功能模式,并在一个或多个时钟周期中捕获测试响应。设计再次进入测试模式,捕获的测试响应被移出,而下一个测试模式同时被移到扫描单元中。然后,ATE将捕获的测试响应与存储在其内存中的预期响应数据进行比较。任何不匹配都可能是缺陷,并记录下来以供进一步评估。

许多设计并没有将每个寄存器连接到扫描链中。这叫做部分扫描。

要启用自动测试模式生成(ATPG)软件来创建测试模式,定义故障模型,预测缺陷出现时IC的预期行为(响应)。然后,ATPG工具使用故障模型来确定在电路的所有点检测这些故障所需的模式(或几乎95%或以上的全覆盖是典型的)。有许多常用的不同的故障模型。

停留在测试
最基本和最常见的是“卡在”故障模型,它检查设计中的每个节点位置是否卡在1或卡在0逻辑行为。例如,如果设计中的NAND门有一个输入引脚因缺陷而短路到地(逻辑值为0),该节点的卡在0测试将捕获它。卡滞模型还可以检测其他缺陷类型,如两个网络或节点之间的桥梁。卡滞模型被归类为静态模型,因为它是一个慢速测试,不依赖于栅极时序(上升和下降时间和传播延迟)。

速度测试
第二种常见的故障模型被称为“过渡”或“高速”故障模型,它是一种动态故障模型,也就是说,它检测与时间有关的问题。它类似于停滞模型,在设计中的每个节点位置都有两个故障,分为缓慢上升故障和缓慢下降故障。转换故障模型使用一个测试模式,该模式创建一个转换刺激来将逻辑值从0到1或从1到0更改。允许转换的时间是指定的,因此如果转换没有发生,或者发生在分配的时间之外,则假定存在时间缺陷。

路径延迟测试
“路径延迟”模型也是动态的,并在目标定时关键路径上执行速度测试。固定故障和转换故障模型通常处理设计中的所有节点,而路径延迟模型只测试工程师指定的确切路径,工程师运行静态时序分析来确定哪些是最关键的路径。这些路径被指定给ATPG工具,用于创建路径延迟测试模式。理论是,如果最关键的时序路径可以通过测试,那么所有其他具有较长松弛时间的路径应该没有时序问题。在某种程度上,路径延迟测试是工艺检查的一种形式(例如,如果工艺变量偏离太远,则显示定时错误),此外还可以测试单个设备上的制造缺陷。

IDDQ测试
IDDQ测试依赖于测量静态状态下的电源电流(Idd)(当电路不开关且输入保持在静态值时)。测试模式用于将DUT置于各种选定的状态。通过在每个静态状态下执行电流测量,可以检测到产生过量电流的缺陷。Iddq测试的价值在于可以用很少的模式检测到许多类型的故障。缺点是执行当前测量需要额外的测试时间。

切换测试
切换故障测试确保可以将节点驱动到逻辑0和逻辑1值,并指示您对电路节点的控制范围。由于切换故障模型比固定故障测试更快,需要的运行开销更少,因此您可以试验不同的电路配置,并快速了解您对电路节点的控制程度。因为切换故障模型只激发故障点,而不将响应传播到捕获点,所以它不能用于缺陷检测。这种故障模型有时用于老化测试,以引起电路中的高活性。

n -检测和嵌入式多重检测(EMD)
n-detect(或multi-detect)的基本思想是对每个故障进行多次随机定位。目标故障的方式是随机改变的,模式集中的填充(与目标故障无关的位)也是如此。这种方法从针对设计中每个潜在缺陷的标准固定或转换模式集开始。对模式集进行分析,以查看总模式集中的多个模式解决了哪些潜在缺陷。然后生成额外的(不同的)模式,以专门针对检测次数小于用户指定的最小阈值的缺陷。所有结果模式的组合信息增加了检测可能逃逸的桥式缺陷的可能性。

嵌入式多重检测(EMD)是一种改进模式集的多重检测而不增加模式集中模式数量的方法。EMD使用ATPG模式中未指定的(填充或不关心)位来测试未达到其n -检测目标的节点。标准多重检测(N-detect)将有额外模式的成本,但也将具有比EMD更高的多重检测率。EMD和多重检测缺陷检测之间的区别取决于特定设计的模式集和所使用的测试压缩级别。这种测试正变得越来越普遍,因为它不会增加测试集的大小,并且可以产生额外的检测。

确定性桥接
确定性桥接测试使用了布局提取工具和ATPG的组合。基于一组几何规则,提取工具创建具有桥接潜力的网络对列表。然后使用现有的卡扣和转换模式对该列表进行故障模拟,以确定可以检测到哪些桥梁缺陷。未被初始模式覆盖的网对被标识出来,然后由ATPG工具用于生成一组特定的测试模式,以完全验证剩余的网没有被桥接。

不确定的缺陷
在180nm及更大的设计节点上,大多数制造缺陷是由导致桥接或开口的随机粒子引起的。在这些较大的设计节点上,很少有与时间相关的缺陷,因为制造工艺变化会导致相对较小的参数变化,从而影响设计时间。然而,在90nm及更小的设计节点上,相同的制造工艺变化会导致片上参数变化大于50%。这就产生了一种情况,在这种情况下,与时间相关的失败占了整个测试失败的很大比例。

人们可能期望转换测试模式会发现设计中的所有时间缺陷。大多数时候这是正确的,但是一些最小的延迟缺陷可以逃避基本的转换测试模式。例如,当通过通孔、门和互连的路径有一个小的电阻性打开或其他参数问题导致延迟时,累积缺陷行为只能通过长路径表现出来。一种常见的情况是,相同的通孔类型在同一路径上多次使用,并且通孔形成阻性通孔。为了检测这个缺陷,可以执行一个小延迟缺陷(SDD)测试。电路定时和物理布局信息用于指导测试发生器通过最长路径检测故障,以提高检测小延迟检测的能力。这种ATPG方法通常被称为时间感知ATPG,并且越来越多地用于具有紧凑时间裕度和高质量要求的设计。如果存在小延迟缺陷,那么所得到的模式将有更高的概率捕获它们。

页面内容最初由Mentor Graphics公司

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