Резкое увеличение времени производственного тестирования для современных больших и сложных SoC связано с использованием традиционных подходов к перемещению данных тестирования сканирования с выводов на уровне чипа в каналы сканирования на уровне ядра. Подход с мультиплексированием выводов (мультиплексирование) отлично работает для небольших проектов, но может стать проблематичным при увеличении количества ядер и сложности конструкции на современных SoC. Следующая революция в инструментах DFT, позволяющая сократить время тестирования, стоимость тестирования и усилия по реализации DFT, устраняет проблемы, связанные с подходом мультиплексирования выводов, за счет отделения требований DFT на уровне ядра от ресурсов для доставки тестов на уровне кристалла.
Проблемы подхода с мультиплексированием контактов
Распространенный способ подключения каналов сканирования уровня ядра к контактам уровня микросхемы - использование мультиплексной сети для определения того, какие ядра подключены к контактам уровня микросхемы. Это хорошо работает для небольших проектов, но становится проблематичным по мере роста количества ядер, увеличения уровней иерархии и усложнения проектов. Это создает препятствия для эффективного параллельного тестирования ядер с целью экономии времени и средств. Проблемы включают:
- Ограниченное количество вводов-выводов доступно для проверки сканирования
- Ограниченные каналы на базовом уровне
- Конфигурации тестов, исправленные в процессе проектирования
- Возможность перегрузки маршрутизации от дополнительных каналов сканирования
При восходящем подходе DFT инженеры DFT обычно выделяют фиксированное количество каналов сканирования для каждого ядра в начале потока, обычно такое же количество для каждого ядра. Это самый простой подход, но он может привести к потере полосы пропускания, поскольку разные ядра, сгруппированные вместе для тестирования, могут иметь разную длину цепочки сканирования и количество шаблонов (рис. 1).
Рис. 1. В иерархическом потоке DFT меньшие усилия в мультиплексной сети могут привести к неоптимальному использованию полосы пропускания.
Другой подход, который снижает проблему потери полосы пропускания и экономит время тестирования, заключается в перераспределении ресурсов сканирования после того, как известны требуемые данные для каждого ядра, но при этом требуется перенастроить сжатие, перенаправить каналы сканирования и восстановить шаблоны (рис. 2).
Рис. 2. Построение более сложной мультиплексной сети для лучшего согласования входов и выходов каналов сканирования сэкономит время тестирования, но за счет усилий по реализации.
Стоит ли сэкономить время тестирования на дополнительные усилия? Каждая команда DFT должна принять решение об этих компромиссах. Для проектов с более сложной иерархической структурой, большим количеством идентичных ядер или компоновкой с мозаикой необходимо преодолеть дополнительные проблемы и компромиссы.
Сетевой подход с потоковым сканированием
Новый подход к распределению данных тестирования сканирования по SoC, называемый сетью потокового сканирования (SSN), сокращает объем работы DFT и время тестирования за счет полной поддержки мозаичных конструкций и оптимизации для идентичных ядер. Подход SSN основан на принципе разделения требований к тестированию на уровне ядра и тестовых ресурсов на уровне микросхемы за счет использования высокоскоростной синхронной шины для доставки пакетных данных теста сканирования к ядрам.
Количество каналов сканирования на ядро не зависит от ширины шины SSN и количества каналов сканирования на уровне кристалла, а также от количества ядер в конструкции. Такая доставка тестовых данных упрощает планирование и реализацию и позволяет определять основные группы позже в потоке, во время перенацеливания шаблона, а не во время первоначального проектирования. Архитектура SSN является гибкой - ширина шины определяется количеством доступных выводов сканирования - и облегчает перегрузку маршрутизации и временное замыкание, поскольку устраняет мультиплексирование в тестовом режиме верхнего уровня, что также делает ее идеальной для проектов с примыкающими плитками.
Частью архитектуры SSN являются хост-узлы уровня ядра, которые локально генерируют сигналы DFT. Хост-узлы гарантируют, что правильные данные принимаются с шины SSN и отправляются на сканирование входов ядра, а выходные данные возвращаются на шину. Каждый узел знает, что и когда делать, на основе простого шага настройки с использованием инфраструктуры IJTAG (IEEE 1687). Какие группы ядер будут тестироваться вместе, а какие будут тестироваться последовательно, можно настроить, а не жестко, с помощью подхода SSN. Конфигурация выполняется как этап настройки один раз для каждого набора шаблонов, и как только это будет сделано, все данные на шине SSN станут полезной нагрузкой.
Что такое пакетная доставка тестовых данных сканирования?
В качестве примера возьмем схему, в которой два ядра должны тестироваться одновременно с использованием SSN (рис. 3). Блок A имеет 5 каналов сканирования, блок B имеет 4 канала сканирования. Пакет - это общий объем данных, необходимых для выполнения одного цикла смены на обоих ядрах. Размер пакета в этом примере составляет 9 бит. Однако для проверки сканирования доступно 16 контактов (8 входов, 8 выходов), поэтому ширина шины SSN составляет 8 бит.
Рисунок 3. Одновременное тестирование двух блоков. В методе доступа к сканированию с мультиплексором контактов для этого потребуются девять входных контактов сканирования на уровне кристалла и девять выходных контактов сканирования. С SSN размер пакета составляет 9 бит, который доставляется по 8-битной шине.
Таблица в левой части рисунка 3 показывает, как данные передаются через синхронную шину SSN к ядрам. Для доставки всех данных, необходимых для выполнения одного цикла смены в обоих ядрах, потребуется два цикла шины SSN. Обратите внимание, что битовое расположение данных, соответствующих каждому ядру, изменяется (вращается) для каждого пакета. Хост-узлы знают, где данные, соответствующие этому ядру, находятся на шине и когда генерировать локальные сигналы DFT, включая импульсную синхронизацию сдвига ядра.
Как SSN сокращает время тестирования и объем тестовых данных
SSN содержит несколько возможностей для сокращения времени тестирования и объема тестовых данных. Один из них - независимый сдвиг и захват. Во многих схемах перенацеливания циклы захвата всех затронутых ядер должны быть согласованы. Если несколько ядер переключаются одновременно (рис. 4) и имеют разную длину сканирования, некоторые из ядер с более короткими цепями необходимо дополнить, чтобы выполнить захват одновременно для всех ядер. В SSN узлы хоста запрограммированы таким образом, что каждое ядро может переключаться независимо, но захват происходит одновременно после того, как все ядра завершили сканирование загрузки / выгрузки.
Рис. 4. Когда необходимо согласовать циклы захвата, некоторые ядра нуждаются в заполнении, что является пустой тратой данных и времени тестирования.
SSN также выполняет настройку полосы пропускания. Вместо того, чтобы предоставлять столько битов, сколько есть каналов сканирования уровня ядра на пакет, SSN может выделить меньше битов ядру, которое требует меньше данных в целом. Для ядра, которое имеет меньше шаблонов или более короткие цепочки сканирования, меньше данных выделяется на пакет, что лучше распределяет данные по ядрам и, в конечном итоге, сокращает время тестирования.
SSN - это масштабируемый метод тестирования любого количества идентичных ядер с постоянным объемом тестовых данных и временем тестирования. Для идентичных ядер схема сравнения включена в каждый хост-узел. Данные, предоставляемые идентичным ядрам, представляют собой входные данные сканирования, ожидаемые данные и данные маски. Это позволяет SSN проводить сравнение внутри каждого ядра. Накопленный статус по всем идентичным ядрам затем смещается на шине SSN. Бит прохождения / сбоя на ядро также фиксируется на хосте и сканируется через IJTAG.
Обзор
SSN был разработан в сотрудничестве с несколькими ведущими Полупроводниковое компании. На Международной конференции по тестированию 2020 мы представили документ, в котором описывается technology и показывает некоторые ключевые результаты проверки Intel SSN. По сравнению с решением с мультиплексированием выводов они увидели сокращение объема тестовых данных на 43%, а также сокращение тестовых циклов на 43%. С SSN этапы проектирования и ретаргетинга были в 10–20 раз быстрее.
SSN исключает компромиссы между наличием эффективного, оптимизированного потока реализации или минимизацией затрат на тестирование.
Гейр Эйде - директор по управлению продуктами Tessent DFT в компании Siemens Digital Industries Software.