考慮虛假路徑和多循環(huán)路徑

　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多路徑都被確定為虛假或多循環(huán)（ multicycle）路徑。標(biāo)準(zhǔn)的 Synopsys 設(shè)計(jì)約束（SDC）文件列出虛假路徑和多循環(huán)路徑，即沒(méi)有為這些路徑進(jìn)行時(shí)序收斂的特殊工作。虛假路徑可以有兩種。有些虛假路徑不可能檢測(cè)到，正常工作時(shí)也不可能出現(xiàn)（但在掃描模式期間是可能的）。其它類(lèi)型的虛假路徑則是預(yù)期不能以系統(tǒng)頻率工作的路徑。多循環(huán)路徑需要一個(gè)以上的工作時(shí)鐘循環(huán)才能傳播。

　　在實(shí)時(shí)掃描測(cè)試期間，必須同時(shí)考慮虛假路徑和多循環(huán)路徑。掃描可能會(huì)直接將掃描單元裝載到一種正常工作下不可能的電路狀態(tài)。因此，可能虛假路徑或多循環(huán)路徑在實(shí)時(shí)掃描測(cè)試期間是活動(dòng)的。如果實(shí)時(shí)掃描測(cè)試由于這些路徑而失敗，則可能錯(cuò)誤地廢棄那些功能正常的器件，從而導(dǎo)致良率損失。

　　為避免這種損失，工程師們經(jīng)常會(huì)在時(shí)基仿真和程序測(cè)試器集成期間對(duì)虛假路徑和多循環(huán)路徑進(jìn)行測(cè)試，而且他們一般以手工完成這些工作。

　　所幸的是，ATPG 工具已經(jīng)增加了自動(dòng)化能力，現(xiàn)在它們可以直接讀取標(biāo)準(zhǔn)的 SDC 文件，并提取出除去時(shí)序異常路徑信息（參考文獻(xiàn) 9）。利用這種自動(dòng)化功能，如果某個(gè)測(cè)試沿一個(gè)在 ATPG 期間檢測(cè)到的虛假路徑或多循環(huán)路徑傳播信號(hào)，則捕捉掃描單元將捕獲到一

個(gè)未知的 X 值。

　　基帶芯片案例研究

　　Metalink 是一家設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)寬帶通信芯片的公司，它需要為符合 WLANPlus 802.11n 草案的無(wú)線(xiàn) LAN 技術(shù)（該技術(shù)最適合用于網(wǎng)絡(luò)家庭娛樂(lè)環(huán)境）開(kāi)發(fā)一種有效的測(cè)試策略。該公司的 WLANPlus 系列包括 MtW8171 基帶器件和 MtW8151 RFIC。MtW8171 基帶芯片采用 90 nm 低功耗工藝制造，并實(shí)現(xiàn)了完全的實(shí)時(shí)掃描測(cè)試能力。對(duì)這款器件，實(shí)時(shí)掃描實(shí)現(xiàn)的同時(shí)采用了 LOS 和全面跳變樣本。

　　為了減少覆蓋跳變故障所需增加的樣本數(shù)，我們采用 Mentor Graphics 的嵌入式?jīng)Q定性測(cè)試（Embedded Deterministic Test）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了邏輯壓縮。從收到芯片直到所有構(gòu)建的樣本均啟動(dòng)并實(shí)時(shí)運(yùn)行，該芯片的整個(gè)掃描過(guò)程只花了兩天時(shí)間。

　　我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中比較了全面跳變樣本和 LOS 覆蓋的差異。我們采取定義可用特定時(shí)鐘順序的做法，生成了初始樣本。

　　表 1 是跳變樣本生成的結(jié)果。開(kāi)始時(shí)，LOS 樣本有 78.57% 的測(cè)試覆蓋率，與之相比，全面樣本為 71.38%。因此，看來(lái) LOS 可以多測(cè)出 >7% 的故障。接下來(lái)，我們考慮虛假路徑與多循環(huán)路徑，因?yàn)轭A(yù)計(jì)這些路徑在工作時(shí)鐘速率下無(wú)法運(yùn)行。

　　考慮了虛假路徑和多循環(huán)路徑（MCP）后，LOS 和全面覆蓋率分別降低到 72.88% 和 69.55%。因此，初始 LOS 檢測(cè)報(bào)告的錯(cuò)誤中有 5.69% 是虛假路徑和 MCP。同樣，1.83% 的全面檢測(cè)是源于虛假路徑和 MCP。根據(jù)這些結(jié)果，我們得出結(jié)論，LOS 樣本的測(cè)試覆蓋率中，相當(dāng)大一部分優(yōu)勢(shì)來(lái)源于虛假路徑和 MCP 測(cè)試。

　　這些結(jié)果表明，當(dāng)考慮了 LOS 樣本實(shí)際的虛假路徑和多循環(huán)路徑時(shí)，就降低了過(guò)度測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)。于是，LOS 可以成為實(shí)時(shí)測(cè)試的一種有吸引力的 ATPG 方案。在相近覆蓋率下，樣本生成時(shí)間和樣本數(shù)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于全面樣本。流水線(xiàn) scan_enable 與虛假路徑和多循環(huán)路徑的結(jié)合，解決了 LOS 樣本中最常見(jiàn)的問(wèn)題。全面樣本仍可應(yīng)用于結(jié)束（top-off）覆蓋，因?yàn)?LOS 樣本無(wú)法檢測(cè)出某些缺陷。

　　下一個(gè)是什么？

　　制造商們正在繼續(xù)尋找提高實(shí)時(shí)掃描測(cè)試效率的方法。一種方法稱(chēng)為“timing-aware”（時(shí)序感知）ATPG（參考文獻(xiàn) 10），目的是降低延遲失真。它試圖沿著盡可能緩慢的一條路徑（最小弛滯）傳播跳變，從而測(cè)試出每個(gè)缺陷。用這種技術(shù)，實(shí)時(shí)測(cè)試樣本集更可能檢測(cè)出小的缺陷，而用普通跳變測(cè)試集時(shí)則可能漏檢。

　　實(shí)時(shí)掃描測(cè)試的另一種新方法是在觸發(fā)循環(huán)前采用一系列實(shí)時(shí)跳變。這種“BurstMode”（突發(fā)模式）ATPG（參考文獻(xiàn) 11）有助于使實(shí)時(shí)時(shí)鐘脈沖更像工作時(shí)的頻率脈沖。它減輕了由于觸發(fā)時(shí)實(shí)時(shí)時(shí)鐘突發(fā)脈沖造成的電壓降，并能在正常的跳變測(cè)試期間完成捕捉。這兩種技術(shù)都應(yīng)考慮對(duì)虛假路徑與多循環(huán)路徑的處理，以避免過(guò)度測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)。

　　與此同時(shí)，像流水線(xiàn) scan_enable 這類(lèi)技術(shù)也使 LOS 更為可行，使用戶(hù)能夠在兩種跳變樣本類(lèi)型之間進(jìn)行權(quán)衡，并確定自己的最佳解決方案。全面樣本有較少的邏輯插入，以及較少的非功能性路徑測(cè)試，而 LOS 樣本有更快的樣本生成和更少的樣本。對(duì)于那些有興趣檢測(cè)所有類(lèi)型缺陷（包括非功能性缺陷）的公司，LOS 方案可能也有吸引力。所幸的是，ATPG 工具通過(guò)設(shè)計(jì)流程中常用的 SDC 文件來(lái)處理虛假路徑和多循環(huán)路徑，從而減輕了對(duì)過(guò)度測(cè)試的擔(dān)憂(yōu)。