采用邊界掃描法測試系統級芯片互連的信號完整性

監視BSC(OBSC)

建議在互連的接收側放置一個(gè)新的使用ILS單元的BSC，如圖5所示，這種新的BSC被稱(chēng)為監視BSC (OBSC)。ILS被加在接收側單元，它們能夠捕獲互連末端上帶噪聲和時(shí)延的信號。如果它接收到具有完整性問(wèn)題(如時(shí)延破壞)的信號，它會(huì )在輸出端輸出 一個(gè)脈沖，并將觸發(fā)器置為“1”。OBSC有2種工作模式：

1) 完整性模式(SI=1)：選擇信號F。在每個(gè)Shift-DR狀態(tài)通過(guò)掃描鏈輸出被捕獲的完整性數據，并用于最終的評估。

2) 正常模式(SI=0)：在這種模式中ILS被隔離，每個(gè)OBSC被當作標準BSC使用。

在掃描輸出過(guò)程中，我們需要捕獲輸出F信號并送至FF1。在本例中sel應置為0，因此SI和ShiftDR應分別為1和 0。當掃描輸出過(guò)程開(kāi)始后，D1被傳送到Q1，并用作下一個(gè)單元的TDI。信號完整性信息被捕獲進(jìn)FF1后ILS觸發(fā)器復位。在將F值送至Q1后，必須格 式化掃描鏈。在本例的Shift-DR狀態(tài)期間，TDI輸入必須連接至FF1。因此必須將sel置為1(SI=’1’,ShiftDR=’1’)從而隔離 出ILS路徑。如圖5所示，SI和ShiftDR需要進(jìn)行或操作，以選擇和發(fā)送信號F到D1，并生成掃描輸出用的掃描鏈。

圖6顯示了sel與SI和ShiftDR間的從屬關(guān)系。如圖所示，在Capture-DR狀態(tài)，信號F被選中，掃描鏈在 Shift-DR狀態(tài)得到格式化，并根據被測試的線(xiàn)數掃描輸出數據。表1給出了信號sel的真值表。只有一個(gè)控制信號(即SI)是由新指令生成的。執行信 號完整性信息的監視有三種方法：1)應用每個(gè)測試模式后讀出；2)應用測試模式子集后讀出；3)應用整個(gè)測試模式后一次性讀出。具體選擇哪種方法取決于可 接受的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。第1種方法非常耗時(shí)，但它可以盡可能詳細地顯示每個(gè)互連的完整性信息。第3種方法速度非?？?，但完整性信息比較少，因為只能得到哪個(gè)模式 或哪個(gè)模式子集引起完整性故障的信息，無(wú)法獲知故障類(lèi)型。方法2可以幫助用戶(hù)在測試時(shí)間和準確性之間取得平衡。

測試架構

圖7給出了針對小型SoC的整體測試架構，其中的JTAG輸入(TDI、TCK、TMS、TRST和TDO)使用時(shí)沒(méi)加任何 修改。但定義了一條新的指令，主要用于信號完整性測試中讀取測試結果。從圖7可以看到，只是每個(gè)互連的接收端單元改成了OBSC。對于雙向互連，OBSC 單元用于Core j和Core1之間的雙側。其它單元都是標準BSC，在信號完整性測試模式期間出現在掃描鏈中。ILS的作用是獨立的，不需要特殊的控制電路來(lái)控制這類(lèi)單 元的時(shí)序。由F顯示的完整性信息被掃描輸出，用以確定有問(wèn)題的互連。

1. EX-SITEST指令

針對新的測試架構，建議在IEEE 1149.1指令集中增加一條新的指令EX-SITEST。這條指令類(lèi)似于EXTEST指令，但增加了控制信號SI。在Update-IR狀態(tài)，這條指令 被解碼并產(chǎn)生(SI_1)。此時(shí)輸出單元用作標準BSC，而輸入單元用作OBSC。信號F在Capture-DR狀態(tài)時(shí)被捕獲，并在Shift-DR狀態(tài) 期間以每個(gè)時(shí)鐘周期的速度向外移位輸出。本例中TAP控制器狀態(tài)不會(huì )改變，但在指令解碼時(shí)需要一些變化。存在于內核之間的EX-SITEST指令的數據流如圖8所示。

2. 測試過(guò)程

首先通過(guò)EX-SITEST指令裝載TAP控制器IR，然后將所有的測試模式應用到互連上，同時(shí)ILS單元捕獲互連末端的信 號，并檢測所有可能的故障。在測試應用過(guò)程結束后，必須讀取存儲于ILS單元FF的結果。監視過(guò)程可以利用3種方法之一。比如使用方法3，應用所有測試模 式，然后一次性讀出完整性信息。

3. 測試數據壓縮

在傳統的邊界掃描架構(BSA)中，測試模式是一個(gè)一個(gè)掃描進(jìn)來(lái)并應用到互連上。舉例來(lái)說(shuō)，采用最大入侵方(MA)故障模型 的n位互連中，12個(gè)測試模式被應用到每個(gè)受害線(xiàn)，在將測試模式應用到受害線(xiàn)上時(shí)要求12n 時(shí)鐘。在n個(gè)互連間翻轉受害線(xiàn)，總的時(shí)鐘數量(測試應用次數)是12n2。當然，MA是一個(gè)簡(jiǎn)化模型。如果采用更復雜的模型或SoC中具有大量互連時(shí)，測 試模式數量會(huì )激增，此時(shí)壓縮就顯得很有必要了。本文介紹一種針對增加邊界掃描架構的簡(jiǎn)單有效的壓縮技術(shù)。由于空間有限，本文只能作一簡(jiǎn)要介紹，以此說(shuō)明增 加型JTAG架構的靈活性。

這種壓縮技術(shù)有二個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。首先，我們的方法是一個(gè)簡(jiǎn)捷的無(wú)損壓縮法，通過(guò)確定相鄰二個(gè)模式間的最大相似性并覆蓋它們來(lái)構筑壓縮位流。其次，由于這種壓縮法即無(wú)破壞性也不對模式重新排序，因此不需要額外的解壓縮硬件。而且僅是利用自動(dòng)測試設備(ATE)通過(guò)控制JTAG TMS控制輸入端執行解壓縮過(guò)程。當測試模式產(chǎn)生后，常會(huì )有大量無(wú)關(guān)緊要的模式出現在測試模式集中。針對信號完整性產(chǎn)生的模式也是這樣，特別是在考慮了地 區度量標準時(shí)(限制開(kāi)發(fā)模式空間)更是如此。在任何情況下我們都假設測試集由相同長(cháng)度的包含不重要的模式組成。圖9表達了我們的基本壓縮想法，即充分利用 不重要的部分覆蓋盡可能多的位來(lái)完成2個(gè)模式Vi和Vj(長(cháng)度是1_16)的壓縮。

本文小結

在本例中，壓縮后的數據(Vi,Vj)掃描輸入時(shí)只需要21個(gè)時(shí)鐘，而未壓縮的數據需要16+16=32個(gè)時(shí)鐘。需要注意的 是，為了解壓縮指定的數據流，我們需要一個(gè)模式一個(gè)數字(如本例中的di和dj)才能構造(解壓縮)模式?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/邊界掃描">邊界掃描測試的目的，這些數量就是更新 BSC單元內容前要求的移位(即時(shí)鐘)數量。我們假設ATE存儲著(zhù)解壓縮數據(d值如0≤d≤1)，在掃描輸入位流時(shí)，該數據會(huì )在d個(gè)時(shí)鐘后激活TMS (測試模式選擇)信號。然后TMS信號促使TAP控制器產(chǎn)生用于信號完整性測試的正確控制指令(如EX-SITEST)。因此在我們的架構中不需要額外的 解壓縮硬件。