一种多扫描链的大规模集成电路测试数据压缩方法技术

一种多扫描链的大规模集成电路测试数据压缩方法，其特征是通过约束的输入精简进行宽度压缩，再通过ＬＦＳＲ和折叠计数器编码进行两维压缩，本发明专利技术方法是一种非侵入式的测试数据压缩方法，无需改变被测试的电路结构，尤其是电路中扫描链的结构，将约束输入精简技术，线性反馈移位寄存器ＬＦＳＲ编码和折叠计数器技术有机的结合在一起，降低所需测试数据的存储容量，缩短测试应用时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路测试技术，特别是对具有多扫描链的超大规模集成电路的内建自测试(Built-In Self-Test)方法中测试数据压缩方法。
技术介绍
集成电路技术的发展使得可在一个芯片中集成数以亿计的器件，并且可以集成预先设计和经过验证的IP芯核，如存储器核，微处理器核，DSP核等。这种多元化的集成芯片已经成为能处理各种信息的集成系统，被称为片上系统或系统芯片SOC。SOC大大降低了系统成本，缩短了设计周期，加快了产品上市时间，但是SOC产品的测试面临越来越多的挑战，如1、芯片测试点少，可直接控制或观测的测试点有限，通常只能通过芯片有限的输入/输出引脚进行测试，而芯片内部节点很难通过宏观机械装置直接控制或观测。2、自动测试设备ATE价格昂贵，芯片的设计和制造技术发展速度比ATE的设计和制造技术发展快，芯片的时钟频率已超过了目前最先进的ATE的频率，无法进行全速测试。3、测试数据量大，SOC中集成的芯核越多，所需测试数据量就越大。预计到2014年存储测试向量所需存储器的容量是1999年的150倍，将会超过ATE的存储深度。芯片的测试已成为制约集成电路发展的一个“瓶颈”。已有大量的文献对集成电路的测试方法展开研究，主要有外建自测试和内建自测试两种方法。外建自测试方法又称为测试源划分技术，此方法将所需的测试向量经过压缩存储在ATE中，测试期间，通过的解压电路将其还原施加到被测电路上。内建自测试方法，依靠芯片自身的资源完成对芯片的测试。此方法将测试模式生成器TPG、测试过程控制和测试响应评价功能模块嵌入在被测电路CUT上，摆脱了对ATE的依赖，减少了测试费用。测试控制单元与测试响应评价一般具有成熟的方案解决，相对测试模式生成较为简单，因此，国内外对BIST的研究主要聚焦在测试模式生成方面的居多。针对BIST测试中数据量激增的问题，测试时，一般将经过压缩的测试数据存储在芯片ROM中，测试期间通过片上解压电路将其还原再施加到被测电路上，称为“存储与生成”。针对这种技术已有很多方法，如输入精简的方法，扭环计数器方案等。但这些方案与标准的扫描设计流不相容，需重构扫描链的结构，代价很大。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供，是一种非侵入式的测试数据压缩方法，无需改变被测试的电路结构，尤其是电路中扫描链的结构，将约束输入精简技术，线性反馈移位寄存器LFSR编码和折叠计数器技术有机的结合在一起，以其降低所需测试数据的存储容量，缩短测试应用时间。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是本专利技术方法的特点是通过约束的输入精简进行宽度压缩，再通过LFSR和折叠计数器编码进行两维压缩，具体步骤为a、对被测电路进行伪随机测试，并运用故障模拟工具确定未测试到的故障；b、采用自动测试模式生成工具ATPG，对所述未测试到的故障生成确定的测试集T；c、将所述测试集T进行约束的输入精简，所述约束的输入精简是，首先将所述测试集T按照多扫描链的形式排列并进行多扫描链相容压缩获得相容压缩组，再将相容压缩后的测试向量按照单扫描链的形式进行重排，重排后的测试集记为TE；两个测试向量是相容的当且仅当它们的对应位相同或有一个为无关位；d、在所述TE中，选取一个测试向量进行LFSR编码，生成LFSR的种子，所生产的LFSR种子即是需要最终存储的测试数据；将由所述LFSR种子展开的测试向量通过折叠计数器再一次展开，获得折叠计数器序列，将所述折叠计数器序列中包含的TE中的测试向量记录下来；e、在TE中找出与步骤d中已经记录下来的测试向量相容的测试向量，并将找出的测试向量从TE中删除掉；f、循环所述步骤d和e，直至TE为空。本专利技术方法的特点也在于所述测试集T中所有的测试向量中包含有无关位“X”，且无关位需占测试向量位数的35％～95％。. 所述步骤c中相容压缩组是采用图论最小覆盖算法获得的最小相容组。所述LFSR编码的方法是，对于重排后的测试集TE中任一测试向量，使LFSR能成功编码其折叠序列之一即可；所述LFSR的度数的选择为Smax-5到Smax+1，其中Smax为测试集TE中具有最大确定位的测试向量的确定位位数；对于要进行编码的测试向量的选择所遵循的原则是该测试向量编码后的LFSR种子，经扩展生成的折叠计数器序列能够覆盖TE中最多的测试向量。LFSR编码技术最早由B Konemann在文献LFSR-Coded test patterns for scan designs.Proceeding of European Test Conference，1991，pp.237-242中提出的。且从理论上证明了，当LFSR的度数为Smax+20时，编码成功的概率为1-10-6。此方法将长的测试向量用短的LFSR种子所替代，从而达到了宽度压缩的目的。折叠计数器的压缩方法是将确定的测试向量嵌入到折叠技术器的序列当中，仅需存储少量的折叠计数器的种子(折叠种子)就可覆盖全部确定的测试向量。其中一个折叠种子通过折叠计数器展开可生成n+1个状态序列，其中n为折叠种子的位数。其状态序列可由折叠种子应用一定的翻转规则来实现。设折叠计数器的初始状态为S＝(s1，s2，...，sn)，S∈{0，1}n，其产生的n+1个状态序列记为F(0，S)，F(1，S)，F(2，S)，...，F(n，S)。则F(i，S)＝(inv(1，i)s1，inv(2，i)s2，...，inv(n，i)sn) (0≤i≤n)其中inv(j，i)为翻转函数，其公式为inv(j,i)=jifj<iielse(1≤j≤n,0≤i≤n)]]>i称为折叠距离，j表示测试向量的第j位。若inv(j，i)值为奇数，sj翻转，由0变成1或由1变成0。若是偶数，sj保持不变。特别说明的是当sj＝‘-’即无关位(don’t care bit)时，sj＝‘-’。由折叠种子展开生成折叠序列的例子见表1。表1 折叠计数器序列生成实例 表1给出了一个折叠计数器的完整序列的实例。每个序列都由初始状态0110，折叠距离值i和翻转函数值生成。折叠距离i决定生成是哪一个状态序列，翻转函数值的奇偶性决定那个状态位是否翻转，这里翻转数是奇数的话，对应生成的状态位必须翻转。所举的例子测试向量中不含无关位，当测试向量中含有无关位时，翻转与此类似，只是无关位保持不变。折叠计数器的详细工作原理在“S.Hellebrand，Hua-Guo Liang，Hans-Joachim WunderlichAMixed Mode BIST Scheme Based on Reseeding of Folding Counters；Proceedings IEEEInternational Test Conference，Atlantic City，NJ，October 2000，pp.778-784。”中有记载。在文献Hua-Guo Liang，Sybille Hellebrand，Hans-Joachim WunderlichTwo-DimensionalTest Data Compression for Scan-Based D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多扫描链的大规模集成电路测试数据压缩方法，其特征是通过约束的输入精简进行宽度压缩，再通过ＬＦＳＲ和折叠计数器编码进行两维压缩，具体步骤为：ａ、对被测电路进行伪随机测试，并运用故障模拟工具确定未测试到的故障；ｂ、采用自动测 试模式生成工具ＡＴＰＧ，对所述未测试到的故障生成确定的测试集Ｔ；ｃ、将所述测试集Ｔ进行约束的输入精简，所述约束的输入精简是，首先将所述测试集Ｔ按照多扫描链的形式排列并进行多扫描链相容压缩获得相容压缩组，再将相容压缩后的测试向量按照单 扫描链的形式进行重排，重排后的测试集记为Ｔ↓［Ｅ］；两个测试向量是相容的当且仅当它们的对应位相同或有一个为无关位；ｄ、在所述Ｔ↓［Ｅ］中，选取一个测试向量进行ＬＦＳＲ编码，生成ＬＦＳＲ的种子，所生产的ＬＦＳＲ种子即是需要最终存储的测 试数据；将由所述ＬＦＳＲ种子展开的测试向量通过折叠计数器再一次展开，获得折叠计数器序列，将所述折叠计数器序列中包含的Ｔ↓［Ｅ］中的测试向量记录下来；ｅ、在Ｔ↓［Ｅ］中找出与步骤ｄ中已经记录下来的测试向量相容的测试向量，并将找出的测试 向量从Ｔ↓［Ｅ］中删除掉；ｆ、循环所述步骤ｄ和ｅ，直至Ｔ↓［Ｅ］为空。...

【技术特征摘要】
1.一种多扫描链的大规模集成电路测试数据压缩方法，其特征是通过约束的输入精简进行宽度压缩，再通过LFSR和折叠计数器编码进行两维压缩，具体步骤为a、对被测电路进行伪随机测试，并运用故障模拟工具确定未测试到的故障；b、采用自动测试模式生成工具ATPG，对所述未测试到的故障生成确定的测试集T；c、将所述测试集T进行约束的输入精简，所述约束的输入精简是，首先将所述测试集T按照多扫描链的形式排列并进行多扫描链相容压缩获得相容压缩组，再将相容压缩后的测试向量按照单扫描链的形式进行重排，重排后的测试集记为TE；两个测试向量是相容的当且仅当它们的对应位相同或有一个为无关位；d、在所述TE中，选取一个测试向量进行LFSR编码，生成LFSR的种子，所生产的LFSR种子即是需要最终存储的测试数据；将由所述LFSR种子展开的测试向量通过折叠计数器再一次展开，获得折叠计数器序列，将所述折叠计数器序列中...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁华国，刘军，蒋翠云，王伟，李扬，易茂祥，欧阳一鸣，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]