生產(chǎn)制造過程的低功耗測試方法

除了DFT方法之外，商用化ATPG工具現(xiàn)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的一個或一組故障。不會使控制狀態(tài)發(fā)生沖突的波形可以被合并成統(tǒng)一的一個波形，這被稱為波形壓縮。當(dāng)壓縮完成時，一般不到3%的控制點會包含特定的值，這些值確定了針對目標(biāo)故障的測試。這些確定的控制點稱為關(guān)注位。剩余控制點(稱為非關(guān)注位)可以用默認(rèn)隨機邏輯數(shù)填充。這些隨機值偶爾可以用來測試不作為波形目標(biāo)的故障。

這種非關(guān)注位的隨機值填充將導(dǎo)致掃描期間發(fā)生約50%的設(shè)計掃描觸發(fā)器開關(guān)動作。商用化ATPG工具提供的電源管理技術(shù)具有調(diào)整默認(rèn)隨機填充的波形生成功能。重復(fù)填充方法則重復(fù)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(zhuǎn)移加載期間的開關(guān)動作大大減少。無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(dǎo)致最終波形變成01010110101011010111，而重復(fù)填充變成01111110111111111111。隨機填充有15反轉(zhuǎn)，而重復(fù)填充只有3位反轉(zhuǎn)，因此在掃描鏈轉(zhuǎn)移期間反轉(zhuǎn)率明顯降低。為了避免開關(guān)動作減少得太多，另外一種方法是在對剩余位應(yīng)用重復(fù)填充之前增加隨機位來增加開關(guān)動作。一些ATPG工具提供對波形的更多自動化控制，可避免造成IC的應(yīng)力不足。
電源器件測試

為了解決功能性操作過程中的功耗問題，包括多路電壓(MSV)和電源關(guān)閉(PSO)在內(nèi)的許多架構(gòu)級電源管理技術(shù)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。這種技術(shù)可以提供高達(dá)80%的動態(tài)功率降低和幾個數(shù)量級的漏電功率下降。這些設(shè)計具有多種電源模式，設(shè)計的不同區(qū)域(也稱為域)可以處于不同的電源模式。

從DFT角度看，當(dāng)內(nèi)部掃描鏈、測試壓縮、存儲器BIST等測試結(jié)構(gòu)被插入到這種設(shè)計中時，它們必須能在目標(biāo)電源模式下工作。在以對應(yīng)電源模式的測試模式測試芯片時，測試結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)與保持不同電源模式的控制器宏應(yīng)該在測試儀上完全可控。

許多傳統(tǒng)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(shè)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處于“開”狀態(tài)的每個電源域的實例，這種狀態(tài)允許以在用邏輯故障為目標(biāo)，同時測試電源域隔離邏輯，并進(jìn)行“開狀態(tài)”驗證。同樣，還需要包含至少一個處于“關(guān)”狀態(tài)的每個電源域的實例，用于驗證和測試生成。

另外一個考慮因素是測試電源器件結(jié)構(gòu)，包括電源控制器、電源開關(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(jié)構(gòu)。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(tǒng)的結(jié)構(gòu)化測試不足以測試支持電源關(guān)斷和模式轉(zhuǎn)換的邏輯，因為傳統(tǒng)的ATPG和故障模型不足以解決處于斷電中的邏輯問題。例如，在關(guān)斷包含一個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(jié)

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

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