电子科技大学：《集成电路可测性设计 VLSIDesign》课程教学资源（课件讲稿）第5章 专用可测性设计

第五章专用可测性设计 包子件皮女学 /966 University of Electronic Science and Technology of China

第五章 专用可测性设计

本章要点 ▣了解什么是专用可测性技术(ad-hoc technique) ▣了解TM(Testability Measure) ▣掌握SCOAP可测性分析方法 ▣理解一般的ad-hoc可测性方法 ▣了解什么是C可测性 2020/9/5 集成电路可测性设计 3

2020/9/5 集成电路可测性设计 3 本章要点  了解什么是专用可测性技术（ad-hoc technique）  了解TM (Testability Measure)  掌握SCOAP可测性分析方法  理解一般的ad-hoc可测性方法  了解什么是C可测性

引言 随着数字电路集成度不断提高，系统日益复杂，对其测试 也变得越来越困难。当LSI和VLSI问世不久，甚至出现研制 与测试费用倒挂的局面。 口这迫使人们想到能否在设计阶段就考虑测试问题，使设计 出来的电路既能完成规定的功能，又能容易地测试，这就 是所谓的可测试性设计。 可测试性概念出现后不久，人们又遇到了一个问题，即设 计出来的电路在测试方面到底谁优谁劣，没有同一的标准， 因此就需要对电路的测试难易程度进行数量描述，即可测 试性分析。 ▣高度集成化的VLSI电路使得测试代价非常昂贵.在测试生 成前评价测试生成的代价可以用来指导可测试性设计及测 试矢量生成 2020/9/5 集成电路可测性设计 4

2020/9/5 集成电路可测性设计 4 引言  随着数字电路集成度不断提高，系统日益复杂，对其测试 也变得越来越困难。当LSI和VLSI问世不久，甚至出现研制 与测试费用倒挂的局面。  这迫使人们想到能否在设计阶段就考虑测试问题，使设计 出来的电路既能完成规定的功能，又能容易地测试，这就 是所谓的可测试性设计。  可测试性概念出现后不久，人们又遇到了一个问题，即设 计出来的电路在测试方面到底谁优谁劣，没有同一的标准， 因此就需要对电路的测试难易程度进行数量描述，即可测 试性分析。  高度集成化的VLSI电路使得测试代价非常昂贵. 在测试生 成前评价测试生成的代价可以用来指导可测试性设计及测 试矢量生成

两大类可测性设计技术 ▣非结构化技术 (Unstructured techniques) ■专用可测性技术(Ad-hoc approaches) ■IDDQ测试 ▣结构化技术 (Structured techniques) ■Scan design >Full scan design >Partial scan design ■Boundary scan design ■BIST 2020/9/5 集成电路可测性设计 5

2020/9/5 集成电路可测性设计 5 两大类可测性设计技术  非结构化技术（Unstructured techniques）  专用可测性技术（Ad-hoc approaches）  IDDQ 测试  结构化技术（Structured techniques）  Scan design Full scan design Partial scan design  Boundary scan design  BIST

5.1可测性分析 子科发女学 1/966 University of Electronic Science and Technology of China

5.1 可测性分析

基本定义 可测试性分析 对电路测试的难易程度进行数量描述.可测试性分析是指 个初步设计好的或待测电路不进行故障模拟就能定量地估计出其测试难易 程度的一类方法 ■可控制性：通过电路的原始输入设置电路内部节点到0（或1）的难易程度。 ■可观察性：通过电路的原始输出观察电路内部节点值(0或1)的难易程度。 ■可测试性：可控制性和可观察性。 ■可测试性分析就是对可控制性、可观察性和可测试性进行定量分析， Testability Measure 口两个基本要求：精确性和复杂性 ■精确性：即通过可测试性分析之后，所得到的可控制性、可观察性和可测 试性值能够真实地反映出电路中故障检测的难易程度， ■复杂性：即计算复杂性，也就是对可控制性和可观察性的定量分析的计算 复杂性要低于测试生成复杂性，否则就失去了存在价值. 2020/9/5 集成电路可测性设计

2020/9/5 集成电路可测性设计 7 基本定义  可测试性分析-----对电路测试的难易程度进行数量描述. 可测试性分析是指 对一个初步设计好的或待测电路不进行故障模拟就能定量地估计出其测试难易 程度的一类方法.  可控制性:通过电路的原始输入设置电路内部节点到0（或1）的难易程度。  可观察性:通过电路的原始输出观察电路内部节点值（0或1）的难易程度。  可测试性: 可控制性和可观察性。  可测试性分析就是对可控制性、可观察性和可测试性进行定量分析.  两个基本要求: 精确性和复杂性.  精确性: 即通过可测试性分析之后, 所得到的可控制性、可观察性和可测 试性值能够真实地反映出电路中故障检测的难易程度.  复杂性: 即计算复杂性, 也就是对可控制性和可观察性的定量分析的计算 复杂性要低于测试生成复杂性, 否则就失去了存在价值. Testability Measure

可测试性分析应用 可测试性的计算必须比测试生成简单而且快，如果可测试性计算 快，定且能精确地预言测试产生的困难性，并且定位到电路的某 一部分，那么这些信息就可用到电路的修改设计中. 口指导设计人员进行可测试性设计 ▣加速自动测试生成 口缩短随机测试序列长度 ▣代替故障模拟 口用法： ■测试电路内部困难的分析-重新设计或增加专用测试硬件： ■算法计算测试矢量的原则-避免采用难控制的连线： ■故障覆盖率的评估； 测试矢量长度的评估。 2020/9/5 集成电路可测性设计 8

2020/9/5 集成电路可测性设计 8 可测试性分析应用  可测试性的计算必须比测试生成简单而且快, 如果可测试性计算 快, 定且能精确地预言测试产生的困难性, 并且定位到电路的某 一部分, 那么这些信息就可用到电路的修改设计中.  指导设计人员进行可测试性设计  加速自动测试生成  缩短随机测试序列长度  代替故障模拟  用法:  测试电路内部困难的分析– 重新设计或增加专用测试硬件；  算法计算测试矢量的原则– 避免采用难控制的连线；  故障覆盖率的评估；  测试矢量长度的评估

可测试性分析算法分类 ■ 可将可测试性分析算法分为4类： ■传递因子法：根据元件的传递因子来计算电路的可 控制性和可观察性沿元件传播时的值。 ■成本分析法： ■信号概率法： ■其它方法： 口传递因子法：TMEAS:法、CAMELOT法 ▣成本分析法：SCOAP:法、TEST/80法、COMET法 ▣信号概率法：COP法、CUTTING法、PROTEST法、 PREDICT法、STAFAN:法等， 2020/9/5 集成电路可测性设计 9

2020/9/5 集成电路可测性设计 9 可测试性分析算法分类  可将可测试性分析算法分为4类:  传递因子法：根据元件的传递因子来计算电路的可 控制性和可观察性沿元件传播时的值。  成本分析法：  信号概率法：  其它方法：  传递因子法: TMEAS法、CAMELOT法  成本分析法: SCOAP法、TEST/80法、COMET法  信号概率法: COP法、CUTTING法、PROTEST法、 PREDICT法、STAFAN法等

起源 ▣Rutman1972 ■第一，可控制性的定义 Goldstein 1979--SCOAP Sandia Controllability Observability ■第一，可观察性的定义 Analysis Program. ■第一，公式计算 ■第一，计算可控制性和可观察性的有效算法 Parker McCluskey 1975 ■概率可控制性的定义 ▣Brg1ez1984-C0P ■1st概率测量 Seth,Pan Agrawal 1985 PREDICT ■1st精确概率测量 2020/9/5 集成电路可测性设计 10

2020/9/5 集成电路可测性设计 10 起源  Rutman 1972 –  第一, 可控制性的定义  Goldstein 1979 -- SCOAP  第一, 可观察性的定义  第一, 公式计算  第一, 计算可控制性和可观察性的有效算法  Parker & McCluskey 1975  概率可控制性的定义  Brglez 1984 -- COP  1st 概率测量  Seth, Pan & Agrawal 1985 – PREDICT  1st 精确概率测量 Sandia Controllability Observability Analysis Program

测量类型 ▣SCOAP -可控制性和可观察性分析程序 ▣组合测量： ■CC0 -设置电路连线到逻辑0的难易程度； ■CC1- 设置电路连线到逻辑1的难易程度； ■CO 观察电路连线的难易程度。 ▣时序测量： ■SC0 SC1 ■S0 2020/9/5 集成电路可测性设计 11

2020/9/5 集成电路可测性设计 11 测量类型  SCOAP – 可控制性和可观察性分析程序 组合测量:  CC0 – 设置电路连线到逻辑0的难易程度；  CC1 – 设置电路连线到逻辑1的难易程度；  CO – 观察电路连线的难易程度。 时序测量:  SC0  SC1  SO