إن الارتفاع الهائل في وقت اختبار التصنيع ل SoCs الكبيرة والمعقدة اليوم متجذر في استخدام الأساليب التقليدية لنقل بيانات اختبار المسح من المسامير على مستوى الرقاقة إلى قنوات المسح على المستوى الأساسي. يعمل نهج تعدد إرسال الدبوس (mux) بشكل جيد مع التصميمات الأصغر ، ولكن يمكن أن يصبح مشكلة مع زيادة عدد النوى وتعقيد التصميم في SoCs اليوم. إن الثورة التالية في أدوات DFT لأخذ وقت الاختبار وتكلفة الاختبار وجهود تنفيذ DFT تقضي على تحديات نهج pin-mux من خلال فصل متطلبات DFT على المستوى الأساسي عن موارد تسليم الاختبار على مستوى الرقاقة.
تحديات نهج دبوس muxed
تتمثل إحدى الطرق الشائعة لتوصيل قنوات المسح على مستوى النواة بدبابيس على مستوى الشريحة في استخدام شبكة mux لتحديد النوى المتصلة بدبابيس مستوى الشريحة. يعمل هذا بشكل جيد مع التصميمات الأصغر ، ولكنه يصبح مشكلة مع زيادة عدد النوى وزيادة مستويات التسلسل الهرمي وتصبح التصميمات أكثر تعقيدًا. إنه يمثل حواجز أمام اختبار النوى بكفاءة بالتوازي لتوفير الوقت والتكلفة. تشمل التحديات ما يلي:
- IO محدودة متاحة لاختبار الفحص
- قنوات محدودة على المستوى الأساسي
- تم إصلاح تكوينات الاختبار أثناء عملية التصميم
- إمكانية توجيه الازدحام من قنوات المسح الإضافية
في نهج DFT التصاعدي ، يخصص مهندسو DFT عادةً عددًا ثابتًا من قنوات المسح لكل نواة في وقت مبكر من التدفق ، وعادةً ما يكون نفس الرقم لكل نواة. هذا هو النهج الأسهل ، ولكن يمكن أن ينتهي به الأمر إلى إهدار عرض النطاق الترددي لأن النوى المختلفة التي تم تجميعها معًا للاختبار قد يكون لها أطوال مختلفة لسلسلة المسح وعدد أنماط مختلفة (الشكل 1).
الشكل 1. في تدفق DFT الهرمي ، يمكن أن يؤدي بذل جهد أقل في شبكة mux إلى استخدام النطاق الترددي دون المستوى الأمثل.
هناك طريقة أخرى تقلل من مشكلة عرض النطاق الترددي المهدر وتوفر وقت الاختبار وهي إعادة تخصيص موارد الفحص بمجرد معرفة البيانات المطلوبة لكل مركز ، ولكن القيام بذلك يتضمن إعادة تكوين الضغط وإعادة توجيه قنوات المسح وإعادة إنشاء الأنماط (الشكل 2).
الشكل 2. بناء شبكة mux أكثر تعقيدًا لمحاذاة مدخلات ومخرجات قناة المسح بشكل أفضل سيوفر وقت الاختبار ، ولكن على حساب جهود التنفيذ.
هل الجهد الإضافي يستحق التوفير في وقت الاختبار؟ يجب على كل فريق DFT اتخاذ قرار بشأن هذه المقايضات. للتصاميم ذات الهياكل الهرمية الأكثر تعقيدًا ، والأعداد الكبيرة من النوى المتطابقة ، أو التخطيط مع التبليط ، يجب التغلب على التحديات والمفاضلات الإضافية.
نهج تدفق شبكة المسح الضوئي
طريقة جديدة لتوزيع بيانات اختبار المسح عبر SoC - تسمى Streaming Scan Network (SSN) - تقلل من جهد DFT ووقت الاختبار ، مع دعم كامل للتصاميم المكسوة بالبلاط وتحسين النوى المتطابقة. يعتمد نهج SSN على مبدأ فصل متطلبات اختبار المستوى الأساسي عن موارد الاختبار على مستوى الرقاقة باستخدام ناقل متزامن عالي السرعة لتقديم بيانات اختبار المسح المحزّم إلى النوى.
عدد قنوات المسح لكل نواة مستقل عن عرض ناقل SSN وعدد قنوات المسح على مستوى الشريحة وعدد النوى في التصميم. يؤدي تقديم بيانات الاختبار بهذه الطريقة إلى تبسيط التخطيط والتنفيذ ويسمح بتحديد التجميع الأساسي لاحقًا في التدفق ، أثناء إعادة توجيه النمط بدلاً من التصميم الأولي. تتميز بنية SSN بالمرونة - يتم تحديد عرض الناقل من خلال عدد دبابيس المسح المتاحة - ويخفف من ازدحام التوجيه وإغلاق التوقيت لأنه يزيل وضع اختبار المستوى الأعلى ، مما يجعله أيضًا مثاليًا للتصميمات القائمة على التجانب.
جزء من بنية SSN هو العقد المضيفة ذات المستوى الأساسي التي تولد إشارات DFT محليًا. تضمن العقد المضيفة التقاط البيانات الصحيحة من ناقل SSN وإرسالها لمسح مدخلات النواة وإعادة وضع بيانات الإخراج على الناقل. تعرف كل عقدة ما يجب القيام به ومتى تفعل ذلك بناءً على خطوة تكوين بسيطة تستفيد من البنية التحتية IJTAG (IEEE 1687). ما هي مجموعات النوى التي سيتم اختبارها معًا والتي سيتم اختبارها بالتتابع هي قابلة للتكوين ، وليست مثبتة ، باستخدام نهج SSN. يتم إجراء التكوين كخطوة إعداد مرة واحدة لكل مجموعة أنماط ، وبمجرد الانتهاء من ذلك ، تكون جميع البيانات الموجودة على ناقل SSN عبارة عن حمولة.
ما هو تسليم بيانات اختبار المسح المعبأ؟
كمثال ، خذ تصميمًا يتم فيه اختبار نواتين بشكل متزامن باستخدام SSN (الشكل 3). يحتوي Block A على 5 قنوات مسح ، ويحتوي Block B على 4 قنوات مسح. الحزمة هي الكمية الإجمالية للبيانات اللازمة لأداء دورة تحول واحدة عبر كلا المركزين. حجم الحزمة في هذا المثال هو 9 بت. ومع ذلك ، هناك 16 دبوسًا متاحًا لاختبار المسح (8 مدخلات ، 8 مخرجات) ، وبالتالي فإن ناقل SSN يبلغ عرضه 8 بت.
الشكل 3. اختبار كتلتين في نفس الوقت. في طريقة الوصول لمسح pin-mux ، سيتطلب ذلك تسعة دبابيس إدخال مسح ضوئي على مستوى الشريحة وتسعة دبابيس إخراج للمسح. مع SSN ، يكون حجم الحزمة 9 بتات ، والتي يتم تسليمها في ناقل 8 بت.
يوضح الجدول الموجود على الجانب الأيسر من الشكل 3 كيفية تدفق البيانات عبر ناقل SSN المتزامن إلى النوى. سوف يستغرق الأمر دورتين من دورات ناقل SSN لتقديم جميع البيانات المطلوبة لأداء دورة تحول واحدة في كلا المركزين. لاحظ أن موقع البت للبيانات المقابلة لكل جوهر يتغير (بالتناوب) لكل حزمة. تعرف العقد المضيفة مكان وجود البيانات المقابلة لذلك النواة على الناقل ومتى يتم إنشاء إشارات DFT المحلية ، بما في ذلك نبض ساعة التحول الأساسية.
كيف يقلل SSN من وقت الاختبار وحجم بيانات الاختبار
يحتوي SSN على العديد من القدرات لتقليل وقت الاختبار وحجم بيانات الاختبار. واحد هو التحول المستقل والقبض. في العديد من مخططات إعادة الاستهداف ، يجب محاذاة دورات الالتقاط لجميع النوى المتأثرة. إذا كانت النوى المتعددة تتغير بشكل متزامن (الشكل 4) ولها أطوال مسح مختلفة ، فإن بعض النوى ذات السلاسل الأقصر تحتاج إلى أن تكون مبطنة لأداء الالتقاط في نفس الوقت لجميع النوى. باستخدام SSN ، تتم برمجة العقد المضيفة بحيث يمكن لكل نواة التحول بشكل مستقل ، ولكن يحدث الالتقاط بشكل متزامن بمجرد اكتمال تحميل / تفريغ المسح الضوئي لجميع النوى.
الشكل 4. عندما يجب محاذاة دورات الالتقاط ، تحتاج بعض النوى إلى حشو ، وهو مضيعة للبيانات ووقت الاختبار.
يقوم SSN أيضًا بضبط النطاق الترددي. بدلاً من توفير أكبر عدد ممكن من البتات حيث توجد قنوات مسح على المستوى الأساسي لكل حزمة ، يمكن لـ SSN تخصيص عدد أقل من وحدات البت للنواة التي تتطلب بيانات أقل بشكل عام. بالنسبة للنواة التي تحتوي على أنماط أقل أو سلاسل مسح أقصر ، يتم تخصيص بيانات أقل لكل حزمة ، مما يؤدي إلى توزيع البيانات بشكل أفضل عبر النوى ويقلل في النهاية وقت الاختبار.
SSN هي طريقة قابلة للتطوير لاختبار أي عدد من النوى المتطابقة بكمية ثابتة من بيانات الاختبار ووقت الاختبار. بالنسبة إلى النوى المتطابقة ، يتم تضمين دائرة المقارنة في كل عقدة مضيفة. البيانات المقدمة إلى النوى المتطابقة هي إدخال المسح الضوئي ، وتوقع البيانات ، وإخفاء البيانات. يسمح ذلك لـ SSN بإجراء مقارنة داخل كل نواة. يتم بعد ذلك إزاحة الحالة المتراكمة عبر جميع النوى المتطابقة في ناقل SSN. يتم أيضًا التقاط بت تمرير / فشل لكل نواة في المضيف ومسحها ضوئيًا من خلال IJTAG.
نبذة عامة
تم تطوير SSN بالتعاون مع العديد من الرواد أشباه الموصلات شركات. لقد قدمنا ورقة بحثية مع شركة Intel في مؤتمر الاختبار الدولي 2020 تصف التكنلوجيا ويعرض بعض النتائج الرئيسية للتحقق من صحة Intel لـ SSN. بالمقارنة مع الحل المختلط، فقد لاحظوا انخفاضًا في حجم بيانات الاختبار بنسبة 43% وأيضًا انخفاضًا في دورات الاختبار بنسبة 43%. كانت خطوات التصميم وإعادة الاستهداف أسرع بما يتراوح بين 10x-20x مع SSN.
يلغي SSN المفاضلات بين وجود تدفق تنفيذ فعال ومبسط أو تقليل تكلفة الاختبار.
Geir Eide هو مدير إدارة المنتجات لمنتجات اختبار Tessent DFT في شركة Siemens Digital Industries Software.