生產(chǎn)制造過(guò)程的低功耗測試方法

除了DFT方法之外，商用化ATPG工具現在也考慮到了具有功率意識的測試波形生成功能。ATPG圖案主要針對圖案生成時(shí)的一個(gè)或一組故障。不會(huì )使控制狀態(tài)發(fā)生沖突的波形可以被合并成統一的一個(gè)波形，這被稱(chēng)為波形壓縮。當壓縮完成時(shí)，一般不到3%的控制點(diǎn)會(huì )包含特定的值，這些值確定了針對目標故障的測試。這些確定的控制點(diǎn)稱(chēng)為關(guān)注位。剩余控制點(diǎn)(稱(chēng)為非關(guān)注位)可以用默認隨機邏輯數填充。這些隨機值偶爾可以用來(lái)測試不作為波形目標的故障。

這種非關(guān)注位的隨機值填充將導致掃描期間發(fā)生約50%的設計掃描觸發(fā)器開(kāi)關(guān)動(dòng)作。商用化ATPG工具提供的電源管理技術(shù)具有調整默認隨機填充的波形生成功能。重復填充方法則重復最后關(guān)注位，直到遇到另外的關(guān)注位，從而可確保掃描轉移加載期間的開(kāi)關(guān)動(dòng)作大大減少。無(wú)論使用哪種方法都可以獲得同樣的故障覆蓋率。

例如，如果ATPG圖案是0XXXX110XXXX11XXXX11，其中X代表非關(guān)注位，那么隨機填充可能導致最終波形變成01010110101011010111，而重復填充變成01111110111111111111。隨機填充有15反轉，而重復填充只有3位反轉，因此在掃描鏈轉移期間反轉率明顯降低。為了避免開(kāi)關(guān)動(dòng)作減少得太多，另外一種方法是在對剩余位應用重復填充之前增加隨機位來(lái)增加開(kāi)關(guān)動(dòng)作。一些ATPG工具提供對波形的更多自動(dòng)化控制，可避免造成IC的應力不足。
電源器件測試

為了解決功能性操作過(guò)程中的功耗問(wèn)題，包括多路電壓(MSV)和電源關(guān)閉(PSO)在內的許多架構級電源管理技術(shù)正得到越來(lái)越廣泛的應用。這種技術(shù)可以提供高達80%的動(dòng)態(tài)功率降低和幾個(gè)數量級的漏電功率下降。這些設計具有多種電源模式，設計的不同區域(也稱(chēng)為域)可以處于不同的電源模式。

從DFT角度看，當內部掃描鏈、測試壓縮、存儲器BIST等測試結構被插入到這種設計中時(shí)，它們必須能在目標電源模式下工作。在以對應電源模式的測試模式測試芯片時(shí)，測試結構和實(shí)現與保持不同電源模式的控制器宏應該在測試儀上完全可控。

許多傳統測試解決方案“不計較”這些低功率特性，并在所有域的電源接通條件下做測試。而在具有功率意識的測試方法中，設計的功能性電源模式被映射到ATPG測試波形。映射必須做到包含至少一個(gè)處于“開(kāi)”狀態(tài)的每個(gè)電源域的實(shí)例，這種狀態(tài)允許以在用邏輯故障為目標，同時(shí)測試電源域隔離邏輯，并進(jìn)行“開(kāi)狀態(tài)”驗證。同樣，還需要包含至少一個(gè)處于“關(guān)”狀態(tài)的每個(gè)電源域的實(shí)例，用于驗證和測試生成。

另外一個(gè)考慮因素是測試電源器件結構，包括電源控制器、電源開(kāi)關(guān)和狀態(tài)保持(SR)觸發(fā)器，以及用于功能性電源管理的結構。在制造測試期間，必須對這些低功率器件中的缺陷進(jìn)行精確建模和測試。例如，傳統的結構化測試不足以測試支持電源關(guān)斷和模式轉換的邏輯，因為傳統的ATPG和故障模型不足以解決處于斷電中的邏輯問(wèn)題。例如，在關(guān)斷包含一個(gè)SR單元的域的電源后，由于SR單元不能保持最初加載的狀態(tài)，SR單元可能無(wú)法正常工作。目前商用DFT和ATPG工具都支持具有功率器件意識的測試。

本文小結

制造測試期間的功耗潛在影響不能再被忽視了。許多IC設計團隊的經(jīng)驗表明，好的工程規劃、并行機制以及具有功率意識的DFT、ATPG和簽字確認工具可以減輕測試低功率架構和元件過(guò)程中遇到的測試功率問(wèn)題。本文重點(diǎn)介紹了幾種實(shí)用的DFT和AFPG技術(shù)。隨著(zhù)低功率電子器件的快速發(fā)展，DFT和ATPG領(lǐng)域中將涌現出更多創(chuàng )新技術(shù)、工具和絕佳實(shí)用方法。

表1：使用測試波形電源管理技術(shù)的低功率掃描與傳統掃描過(guò)程中開(kāi)關(guān)功率的比較。