数字集成电路测试数据的压缩生成方法-山东科威数控机床有限公司

专利名称：数字集成电路测试数据的压缩生成方法
技术领域：
本发明涉及集成电路测试方法，特别涉及一种数字集成电路测试数据的高压缩率生成方法。
背景技术：
集成电路的特征尺寸进入纳米阶段以后，数字电路和系统的集成度、复杂程度和运行速度不断提高，传统的故障模型和测试方法已经难以应对，突出的问题主要表现为1).测试数据量越来越大，但芯片的I/O数目、自动测试设备ATE (Auto-Test Equipment,简称ATE)的通道数目、数据存储容量和工作速度有限，导致测试时间也越来越长，测试成本越来越高。2)被测电路CUT (Circuit Under Test，简称CUT)测试时平均功耗和峰值功耗是正常工作时的数倍，对器件的可靠性和测试质量提出更高的要求。3)系统级芯片 SOC (System On Chip，简称 S0C)和系统级封装 SIP (System In Package，简称SIP)中单元数目庞大，测试复杂程度和难度越来越高。4)CMOS电路尺寸不断下降，使得电路中缺陷和软错误剧增。这些问题极大地影响了测试质量、测试成本和测试效率，低功耗测试、测试压缩和内建自测试(Built-in-Self Test，简称BIST)成为研究和应用热点。目前，国内外学者的研究成果主要有基于最长路径的缺陷检测方法，低转换次数伪随机测试图形生成方法，静态或动态测试数据压缩方法等。但这些方法并不能同时解决测试数据量大、测试时间长、测试功耗高和测试硬件开销大等问题。一种低功耗测试方法是采用基于本原多项式的线性反馈移位寄存器的输出LFSR 向量与Johnson计数器的输出Johnson向量按位异或产生单输入跳变(Single Input Change，简称SIC)向量，多组SIC向量组成一个SIC序列。目前存在关键问题是产生的序列中存在大量的重复向量，而且硬件电路实现复杂。例如4位Johnson计数器可产生周期为8的SIC序列00001000
1100
11101111011100110001 该序列我们称之为4位Johnson序列。4位基于本原多项式的线性反馈移位寄存器产生周期为31的LFSR序列，其中包含{0011}和{1100}这两个LFSR向量，向量{0011} 与4位Johnson序列按位异或的结果为
4
001110111111
1101
1100010000000010该序列我们称之为4位SIC-I序列·向量{1100}与4位Johnson序列按位异或的结果为11000100000000100011101111111101该序列我们称之为4位SIC-2序列.显然，4位Johnson序列、4位SIC-I序列和 4位SIC-2序列均为SIC序列，但4位SIC-I序列和4位SIC-2序列包含的向量完全相同。类似地，其他4位LFSR向量对如{1110}与{0111}、{0101}与{1010}等与4位Johnson序列按位异或，也会产生重复的向量。减少测试数据量的一种有效方法是对其进行压缩，传统的测试数据压缩是对生成的测试图形压缩，压缩率不高。

发明内容
本发明的目的是提出一种新颖的自动测试图形生成压缩方法，可同时解决测试图形生成、压缩和测试功耗问题。与传统测试生成方法不同，先解析出一类具有线性关系的测试序列，这种线性关系是基于单输入变化序列的，测试序列及生成的测试图形具有测试功耗低的特点，测试生成时只对少量的测试图形位搜索值，其他测试图形位的值按预定义的线性关系解析出，再通过故障模拟的方法确定测试图形。为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的一种数字集成电路测试数据的压缩生成方法，其特征在于，包括下述步骤(1)首先解析出一类具有线性关系的单输入变化测试序列把被测电路总的原始输入，包括原始输入和伪原始输入分为M段，每段中原始输入数分别为L1, L2, ... , Lm。1位Johnson计数器和m位基于本原多项式的线性反馈移位寄存器分别产生1位Johnson序列和m位LFSR序列，它们在第r个时刻的向量分
I
别为r rr Jr 广和Qr Qr 对应的多项式分别为⑶=Σ V和 J 二 JqJ1... J1A ^ =W.. ，,=1
5SrW = EsV-Ix7"1，第r个时刻施加给第i个分段的向量可按下式构成 7=1p(r) = (r/21)的整数部分
权利要求
一种数字集成电路测试数据的压缩生成方法，其特征在于，包括下述步骤(1)首先解析出一类具有线性关系的单输入变化测试序列把被测电路总的原始输入，包括原始输入和伪原始输入分为M段，每段中原始输入数分别为L1，L2，...，LM。l位Johnson计数器和m位基于本原多项式的线性反馈移位寄存器分别产生l位Johnson序列和m位LFSR序列，它们在第r个时刻的向量分别为和对应的多项式分别为和第r个时刻施加给第i个分段的向量可按下式构成p(r)＝(r/2l)的整数部分q(r)＝r p(r)×2ln＝(L1/m)的整数部分Sr(x)＝Sp(r)(x)Jr(x)＝Jq(r)(x)(1) <mrow><msubsup> <mi>SC</mi> <mn>1</mn> <mi>r</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi></munderover><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>r</mi></msubsup><msup> <mi>x</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mo>+</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mi>m</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mn>2</mn><mi>m</mi> </mrow></munderover><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>r</mi></msubsup><msup> <mi>x</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mo>+</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>+</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mi>n</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>m</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow> <msub><mi>L</mi><mn>1</mn> </msub></munderover><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>r</mi></msubsup><msup> <mi>x</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup> </mrow> <mrow><msubsup> <mi>SC</mi> <mi>i</mi> <mi>r</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>{</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <msub><mi>L</mi><mi>i</mi> </msub></munderover><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>r</mi></msubsup><msup> <mi>x</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mo>+</mo><msup> <mi>J</mi> <mi>r</mi></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><msup> <mi>x</mi> <mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><msub> <mi>L</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub> </mrow></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>&Element;</mo> <mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中(r∈(1，2l×(2m 1))，q(r)表示的是Johnson序列第r个时刻向量的序号，p(r)表示的是LFSR序列第r个时刻向量的序号，也就是说，Jr(x)实际上是第q(r)个Johnson向量的多项式，Sr(x)实际上是第p(r)个Johnson向量的多项式，n表示第一个分段中原始输入的再次分段数目，Jr(x，i 1)表示的是第q(r)个Johnson向量循环移位i 1次后所形成的向量的多项式，是第r个时刻施加给第i个分段的向量的多项式，多项式的运算符合模为2的运算规则，那么第r个时刻施加给被测电路组合部分的测试向量可表达成 <mrow><msubsup> <mrow><msup> <mi>X</mi> <mi>r</mi></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>SC</mi> </mrow> <mn>1</mn> <mi>r</mi></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>2</mn> </mrow> <mi>M</mi></munderover><mo>{</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <msub><mi>L</mi><mi>i</mi> </msub></munderover><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>r</mi></msubsup><msup> <mi>x</mi> <mrow><mi>j</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mo>+</mo><msup> <mi>J</mi> <mi>r</mi></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>,</mo> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><msup> <mi>x</mi> <mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><msub> <mi>L</mi> <mrow><mi>k</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msub> </mrow></msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>i</mi> <mo>&Element;</mo> <mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>,</mo><mi>M</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>单输入变化测试序列x(x)的周期为2l×(2m 1)；(2)通过故障模拟的方法确认测试序列中具有故障检测能力的测试图形集对于给定的被测电路，已知其原始输入数目、伪原始输入数目和扫描链数目，对总的原始输入分段，使得第1个分段只包含原始输入；确定LFSR向量位数为m，m不大于每个分段和第一个分段的每个再次分段中原始输入的数目；确定Johnson向量位数为l，l或选择为分段数目，或选择为扫描链数目，或选择为最长的扫描链长度，或选择为其他值；指定m位LFSR向量及l位Johnson向量的初始值，然后r从1开始递增，每次递增1，由初始值和(1)式确定p(r)、q(r)和再按照LFSR向量及Johnson向量的生成规律产生(2)式中定义的测试向量xr(x)，如果该测试向量能够检测新的故障，则保留对应的LFSR向量、Johnson向量及xr(x)，如果不能检测新的故障，则根据新的r值重新选择(1)式中相应的p(r)、q(r)和对应的二进制值，直至故障覆盖率满足要求，所有保留的xr(x)就构成测试图形集合U；(3)测试图形集合U可根据(1)式线性关系压缩得到测试图形集V，每个测试图形可压缩成相应的一对LFSR向量和Johnson向量，即实现对测试数据的第一次压缩。FDA0000024611870000011.tif,FDA0000024611870000012.tif,FDA0000024611870000013.tif,FDA0000024611870000014.tif,FDA0000024611870000021.tif,FDA0000024611870000023.tif,FDA0000024611870000024.tif
2.如权利要求1所述的数字集成电路测试数据的压缩生成方法，其特征在于，所述步骤(3)第一次压缩后的测试图形集V，其中多个连续的测试图形可能会包含相同的LFSR向量，这些连续的测试图形的LFSR向量可压缩成一个LFSR向量和一个二进制数来表示，该二进制数表示具有该LFSR向量的连续的测试图形的数目；而且每个HiJohnson向量可压缩成一个(1ο&21+1)位的二进制数，这样可进一步压缩测试数据，得到再压缩后的测试图形集W。
全文摘要
本发明公开了一种数字集成电路测试数据的压缩生成方法，与传统测试方法不同，该方法首先解析出一类具有线性关系的单输入变化测试序列，通过故障模拟的方法确认测试序列中具有新的故障检测能力的测试图形集，测试图形集经线性关系压缩后的一小部分位的值则为压缩后的测试图形集，可存储在自动测试设备ATE中。在测试施加时，压缩后的测试图形集按预先定义的线性关系由硬件电路解压，还原出实际的测试图形集，并施加给被测电路。ATE中存储的数据量比实际的测试图形集的数据量小得多，该测试方法具有压缩率高、易于实现、功耗低和覆盖率高的特点。
文档编号G01R31/3185GK101937056SQ20101025621
公开日2011年1月5日申请日期2010年8月18日优先权日2010年8月18日
发明者刘泽叶, 张国和, 曹磊, 梁峰, 王震, 雷绍充申请人:西安交通大学