转向使用即插即用的分层 DFT 的好处

一、背景

传统的全芯片 ATPG 正日渐衰退，对于许多现有的和未来的集成芯片器件来说，一项主要挑战就是如何为庞大数量的设计创建测试图案。对于有百万门甚至数亿门的设计，传统上等到设计完成再创建测试图案的方法是不切实际的，产生所有这些图案需要庞大的计算能力和相当多的时间。分层可测试性设计通过在区块或内核上完成了 DFT 插入和图案生成解决了这个问题。这大大减少了图案生成时间和所需的计算资源。它还能让你在设计过程中提前完成大部分 DFT 和图案生成，从而大幅提高可预测性并降低风险。本文将介绍分层 DFT 流程的：插入扫描包装器 (Wrapper)、为内核生成灰盒图像，将内核级图案重定向到集成芯片顶层的简单映射步骤。

二、为什么即插即用是合理的？

即插即用这种方法带来的一个重要好处就是，在设计过程中你可以在内核层面提前完成所有工作。这降低了许多类型的风险，因为任何问题都可以提前解决，让最终芯片测试架构和结果变得更可预见。在内核层面做更多的测试工作还能让各单独的开发团队独立工作，然后向做芯片集成工作的同事交付标准的 DFT 操作和测试图案等数据。此外，一旦设计和图案数据完成，同样的数据可以被重新用于任何使用该内核的芯片设计。即插即用方法同样非常灵活。如果设计出现问题，需要进行工程更改（ECO），那么只需要对进行ECO的内核重新生成测试图案。

三、使用包装器链打造独立内核

分层和内核的即插即用方法的基本要求之一是，确保每个内核可以独立进行测试。DFT 工具可以从内核IO开始，并横穿内核逻辑直到找到第一个寄存器，然后将其包括在包装器链中。这些单元由于同时执行功能性任务和测试任务，因而被称为共享包装器单元。许多设计包含寄存器IO，这样进出内核的信号的时序能得到很好地确定。这使包装器插入变得非常简单。

包装器链同时还支持顶层IC建模和规则检查。一旦包装器链被插入，DFT 工具程序可以分析任何内核，并找出IO和包装器链之间存在什么样的逻辑。利用该逻辑，内核的部分图像被写出，我们称之为灰盒（图1）。灰盒被用来验证内核在顶层的连接是否正确（设计规则检查），同时也被用来创建各种内核之间的简单互连测试。

图1：当扫描链插入内核，包装器链的结构允许将内核隔离为一个完整的包装器内核，如左图所示。右图显示了一个灰盒模型，其中顶层测试只需要内核IO和包装器链之间的逻辑。

四、内核层面的模式生成

分层DFT的优点是，内核DFT和 ATPG 的进行能够完全独立于其他内核（图2）。即便 IO 值未知，包装器链也能使 ATPG 实现高覆盖率。ATPG 工具只需要得到测试图形将重定向的指示，这样未知值就可以通过IO赋值，同时恰当的数据被存出来，这些恰当的数据包括需要在IC顶层验证的任何时钟或被约束引脚。

图2：利用分层测试方法，所有区块的 ATPG 工作可以在各内核上独立完成。