העלייה הדרמטית בזמן בדיקת הייצור עבור SoC גדולים ומורכבים של ימינו נעוצה בשימוש בגישות מסורתיות להעברת נתוני בדיקות סריקה מסיכות ברמת השבב לערוצי סריקה ברמת הליבה. גישת ריבוב הסיכה (mux) עובדת מצוין עבור עיצובים קטנים יותר אך עלולה להיות בעייתית עם עלייה במספר הליבות ומורכבות העיצוב במוצרי ה- SoC של ימינו. המהפכה הבאה בכלי DFT לקחת זמן בדיקה, עלות בדיקה ומאמץ יישום DFT מבטלת את האתגרים בגישה של pin-mux על ידי ניתוק של דרישות ה- DFT ברמת הליבה ממשאבי מסירת בדיקות ברמת השבב.
האתגרים בגישה הסינית
דרך נפוצה לחבר ערוצי סריקה ברמת הליבה לסיכות ברמת השבב היא באמצעות רשת mux כדי לקבוע אילו ליבות מחוברות לסיכות ברמת השבב. זה עובד מצוין עבור עיצובים קטנים יותר, אך הופך לבעייתי ככל שמספר הליבות גדל, רמות ההיררכיה גדלות והעיצובים הופכים מורכבים יותר. הוא מציג חסמים לבדיקת ליבות ביעילות במקביל לחיסכון בזמן ובעלות. האתגרים כוללים:
- מסמכים מוגבלים זמינים לבדיקת סריקה
- ערוצים מוגבלים ברמת הליבה
- תצורות בדיקה קבועות במהלך תהליך העיצוב
- פוטנציאל לניתוב עומס מערוצי סריקה נוספים
בגישת DFT מלמטה למעלה, מהנדסי DFT מקצים בדרך כלל מספר קבוע של ערוצי סריקה לכל ליבה בשלב מוקדם של הזרימה, בדרך כלל אותו מספר לכל ליבה. זוהי הגישה הקלה ביותר, אך היא עלולה בסופו של דבר לבזבז רוחב פס מכיוון שלליבות השונות המקובצות לבדיקה עשויים להיות אורכי שרשרת סריקה שונים וספירת תבניות (איור 1).
איור 1. בזרימת DFT היררכית, השקעת פחות מאמץ ברשת ה- mux יכולה להוביל לשימוש ברוחב הפס לא אופטימלי.
גישה נוספת המפחיתה את נושא רוחב הפס המבוזבז וחוסכת זמן בדיקה היא להקצות מחדש את משאבי הסריקה ברגע שידוע על נתונים נדרשים לליבה, אך פעולה זו כוללת תצורה מחדש של דחיסה, ניתוב מחדש של ערוצי הסריקה ושיקום דפוסים (איור 2).
איור 2. בניית רשת mux מורכבת יותר להתאמה טובה יותר של קלט ופלט ערוצי סריקה תחסוך זמן בדיקה, אך במחיר מאמץ ההטמעה.
האם המאמץ הנוסף שווה את החיסכון בזמן המבחן? כל צוות DFT חייב להחליט על פשרות אלה. עבור עיצובים עם מבנים היררכיים מורכבים יותר, מספר גדול של ליבות זהות, או פריסה עם אריחים, יש להתגבר על אתגרים נוספים ועל פשרות.
גישה לרשת סריקה סריקה
גישה חדשה להפצת נתוני בדיקת סריקה ברשת SoC - הנקראת Streaming Scan Network (SSN) - מפחיתה את מאמץ ה- DFT ואת זמן הבדיקה, עם תמיכה מלאה בעיצוב רעפים ואופטימיזציה לליבות זהות. גישת ה- SSN מבוססת על העיקרון של ניתוק דרישות הבדיקה ברמת הליבה ממשאבי בדיקה ברמת השבב על ידי שימוש באוטובוס סינכרוני מהיר למסירת נתוני בדיקת סריקה ארוזות לליבות.
מספר ערוצי הסריקה לכל ליבה אינו תלוי ברוחב אוטובוס ה- SSN ומספר ערוצי הסריקה ברמת השבב ומספר הליבות בתכנון. מסירת נתוני בדיקה בדרך זו מפשטת את התכנון והיישום ומאפשרת להגדיר קיבוץ ליבה בהמשך הזרימה, במהלך מיקוד מחדש של תבניות ולא במהלך התכנון הראשוני. ארכיטקטורת ה- SSN גמישה - רוחב האוטובוס נקבע על ידי מספר פינות הסריקה הזמינות - ומקל על גודש הניתוב וסגירת התזמון מכיוון שהוא מבטל את חיבורי מצב הבדיקה ברמה העליונה, מה שהופך אותו גם לאידיאלי לעיצובים מבוססי אריחים.
חלק מארכיטקטורת ה- SSN הוא צמתי המארח ברמת הליבה המייצרים את אותות ה- DFT באופן מקומי. הצמתים המארחים מבטיחים כי הנתונים הנכונים נאספים מאוטובוס ה- SSN ונשלחים לסריקת תשומות הליבה ונתוני הפלט מוחזרים חזרה לאוטובוס. כל צומת יודע מה לעשות ומתי לעשות זאת בהתבסס על שלב תצורה פשוט המנצל תשתית IJTAG (IEEE 1687). אילו קבוצות ליבות ייבדקו יחד ואילו ייבדקו ברצף ניתנת להגדרה, לא קשיחה, בגישת SSN. התצורה נעשית כצעד הגדרה פעם אחת לכל קבוצת תבניות, וברגע שהיא נעשית, כל הנתונים באוטובוס ה- SSN הם מטען.
מהי מסירת נתוני בדיקת סריקה מנותקת?
כדוגמה, קחו עיצוב בו נבדקות שתי ליבות במקביל באמצעות SSN (איור 3). לחסום A 5 ערוצי סריקה, לחסום B 4 ערוצי סריקה. חבילה היא כמות הנתונים הכוללת הדרושה לביצוע מחזור משמרת אחד בשתי הליבות. גודל החבילה בדוגמה זו הוא 9 ביטים. עם זאת, ישנם 16 פינים זמינים לבדיקת סריקה (8 כניסות, 8 יציאות), כך שאוטובוס ה- SSN הוא ברוחב 8 סיביות.
איור 3. בדיקת שני בלוקים בו זמנית. בשיטת גישה לסריקת pin-mux, זה ידרוש תשעה סיכות קלט לסריקה ברמת השבב ותשעה סיכות פלט סריקה. עם SSN גודל החבילה הוא 9 ביט, המועבר באוטובוס של 8 סיביות.
הטבלה בצד שמאל של איור 3 מראה כיצד הנתונים מוזרמים דרך אוטובוס ה- SSN הסינכרוני לליבות. יידרשו שני מחזורי אוטובוס SSN כדי לספק את כל הנתונים הנדרשים לביצוע מחזור משמרת אחד בשתי הליבות. שים לב שמיקום הסיביות של הנתונים המתאים לכל ליבה משתנה (מסתובב) עבור כל מנה. הצמתים המארחים יודעים היכן הנתונים המתאימים לאותו ליבה נמצאים באוטובוס ומתי ליצור אותות DFT מקומיים, כולל פעימה של שעון משמרת הליבה.
כיצד SSN מצמצם את זמן הבדיקה ואת נפח נתוני הבדיקה
SSN מכיל מספר יכולות להפחתת זמן הבדיקה ונפח נתוני הבדיקה. האחת היא תזוזה ולכידה עצמאית. בתוכניות מיקוד מחדש רבות יש ליישר את מחזורי הלכידה של כל הליבות המושפעות. אם ליבות מרובות עוברות במקביל (איור 4) ויש להן אורכי סריקה שונים, יש לרפד את חלק מהליבות עם שרשראות קצרות יותר כדי לבצע לכידה בו זמנית עבור כל הליבות. עם SSN, הצמתים המארחים מתוכנתים כך שכל ליבה יכולה להשתנות באופן עצמאי, אך הלכידה מתרחשת במקביל לאחר שכל הליבות השלימו את טעינת / פריקת הסריקה.
איור 4. כאשר חייבים להתאים מחזורי לכידה, כמה ליבות זקוקות לריפוד, וזה בזבוז נתונים וזמן בדיקה.
SSN מבצעת גם כוונון רוחב פס. במקום לספק ביטים רבים ככל שיש ערוצי סריקה ברמת הליבה לכל מנה, SSN יכולה להקצות פחות סיביות לליבה הדורשת פחות נתונים באופן כללי. לליבה שיש בה פחות דפוסים או שרשראות סריקה קצרות יותר, מוקצים פחות נתונים לכל מנה, מה שמפיץ טוב יותר את הנתונים על פני הליבות ובסופו של דבר מקטין את זמן הבדיקה.
SSN היא שיטה ניתנת להרחבה לבדיקת כל מספר ליבות זהות עם כמות קבועה של נתוני בדיקה וזמן בדיקה. עבור ליבות זהות, מעגלי ההשוואה כלולים בכל צומת מארח. הנתונים המסופקים ליבות זהות הם קלט סריקה, נתוני ציפייה ונתוני מסיכה. זה מאפשר ל- SSN לערוך השוואה בתוך כל ליבה. לאחר מכן מועבר הסטטוס המצטבר בכל הליבות הזהות באוטובוס ה- SSN. סיבית מעבר / כישלון לכל ליבה נלכדת גם במארח וסורקת באמצעות IJTAG.
<br> סיכום
SSN פותחה בשיתוף פעולה עם כמה מובילים סמיקונדקטור חברות. הצגנו מאמר עם אינטל בוועידת המבחן הבינלאומית 2020 המתארת את טֶכנוֹלוֹגִיָה ומראה כמה תוצאות מפתח של אימות SSN של אינטל. בהשוואה לפתרון עם סיכה, הם ראו ירידה בנפח נתוני הבדיקה של 43% וגם הפחתה של מחזורי הבדיקה של 43%. השלבים בתכנון ובזרימת המיקוד מחדש היו מהירים פי 10-20 עם SSN.
SSN מבטל את הפשרות שבין זרימת יישום יעילה ויעילה, לבין מזעור עלות הבדיקה.
גייר עיד הוא מנהל ניהול מוצרים עבור מוצרי הבדיקה Tessent DFT בתוכנת Siemens Digital Industries Software.