專利名稱：一種冪次數(shù)切分的lfsr重播種vlsi測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路測(cè)試技術(shù)，特別是對(duì)超大規(guī)模集成電路的內(nèi)建自測(cè)試(Built-in Self-Test)方法中測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法。
背景技術(shù)：
集成電路技術(shù)的發(fā)展使得可在一個(gè)芯片中集成數(shù)以億計(jì)的器件，并且可以集成預(yù)先設(shè)計(jì) 和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的IP芯核，如存儲(chǔ)器核，微處理器核，DSP核等。這種多元化的集成芯片已經(jīng) 成為能處理各種信息的集成系統(tǒng)，被稱為片上系統(tǒng)或系統(tǒng)芯片SOC。 SOC大大降低了系統(tǒng) 成本，縮短了設(shè)計(jì)周期，加快了產(chǎn)品上市時(shí)間，但是SOC產(chǎn)品的測(cè)試面臨越來(lái)越多的挑戰(zhàn)， 如
1、 芯片測(cè)試點(diǎn)少，可直接控制或觀測(cè)的測(cè)試點(diǎn)有限，通常只能通過(guò)芯片有限的輸入/輸 出引腳進(jìn)行測(cè)試，而芯片內(nèi)部節(jié)點(diǎn)很難通過(guò)宏觀機(jī)械裝置直接控制或觀測(cè)。
2、 自動(dòng)測(cè)試設(shè)備ATE價(jià)格昂貴，芯片的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)發(fā)展速度比ATE的設(shè)計(jì)和制造 技術(shù)發(fā)展快，芯片的時(shí)鐘頻率已超過(guò)了目前最先進(jìn)的ATE的頻率，無(wú)法進(jìn)行全速測(cè)試。
3、 測(cè)試數(shù)據(jù)量大，SOC中集成的芯核越多，所需測(cè)試數(shù)據(jù)量就越大。預(yù)計(jì)到2014年 存儲(chǔ)測(cè)試向量所需存儲(chǔ)器的容量是1999年的150倍，將會(huì)超過(guò)ATE的存儲(chǔ)深度。
芯片的測(cè)試已成為制約集成電路發(fā)展的一個(gè)"瓶頸"。已有大量的文獻(xiàn)對(duì)集成電路的測(cè) 試方法展開研究，主要有外建自測(cè)試和內(nèi)建自測(cè)試(BIST)兩種方法。
外建自測(cè)試方法又稱為測(cè)試源劃分技術(shù)，此方法將所需的測(cè)試向量經(jīng)過(guò)壓縮存儲(chǔ)在ATE 中，測(cè)試期間，通過(guò)的解壓電路將其還原施加到被測(cè)電路上。
內(nèi)建自測(cè)試方法，依靠芯片自身的資源完成對(duì)芯片的測(cè)試。此方法將測(cè)試模式生成器 TPG、觀IJ試過(guò)程控制和測(cè)試響應(yīng)評(píng)價(jià)功能模塊嵌入在被測(cè)電路CUT上，擺脫了對(duì)ATE的依 賴，減少了測(cè)試費(fèi)用。
測(cè)試控制單元與測(cè)試響應(yīng)評(píng)價(jià)一般具有成熟的方案解決，相對(duì)測(cè)試模式生成較為簡(jiǎn)單， 因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)BIST的研究主要聚焦在測(cè)試模式生成方面的居多。針對(duì)BIST中數(shù)據(jù)量激 增的問題，測(cè)試時(shí)， 一般將經(jīng)過(guò)壓縮的測(cè)試數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在芯片ROM中，測(cè)試期間通過(guò)片上解 壓電路將其還原再施加到被測(cè)電路上，稱為"存儲(chǔ)與生成"。針對(duì)這種技術(shù)已有很多方法， 如輸入精簡(jiǎn)的方法，扭環(huán)計(jì)數(shù)器方案等。但這些方案與標(biāo)準(zhǔn)的掃描設(shè)計(jì)流不相容，需重構(gòu)掃 描鏈的結(jié)構(gòu)，代價(jià)很大
發(fā)明內(nèi)容
3本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種冪次數(shù)切分的LFSR重播種 VLSI測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法，采用非侵入式的測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法，不改變被測(cè)試的電路結(jié)構(gòu)， 尤其是不改變電路中掃描鏈的結(jié)構(gòu)，通過(guò)將測(cè)試數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)分段后，使每段的確定位的個(gè)數(shù)都 等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，以期提高LFSR的編碼效率，降低所需測(cè)試數(shù) 據(jù)的存儲(chǔ)容量，縮短測(cè)試應(yīng)用時(shí)間。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明冪次數(shù)切分的LFSR重播種VLSI測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法的特點(diǎn)是將測(cè)試向量級(jí)聯(lián)后， 根據(jù)確定位的個(gè)數(shù)進(jìn)行分段，使每段的長(zhǎng)度正好是2的冪次數(shù)，而且每段所包含的確定位的 個(gè)數(shù)都等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，再通過(guò)線性反饋移位寄存器LFSR進(jìn)行 壓縮。
本發(fā)明所述方法的特點(diǎn)是按如下步驟操作
a、 對(duì)被測(cè)電路進(jìn)行偽隨機(jī)測(cè)試，運(yùn)用故障模擬工具確定未測(cè)試到的故障，再采用自動(dòng) 測(cè)試模式生成工具(ATPG)對(duì)所述未測(cè)試到的故障生成確定的測(cè)試集T;
b、 將所述測(cè)試集T進(jìn)行測(cè)試向量級(jí)聯(lián)，所述的級(jí)聯(lián)是，將前一個(gè)測(cè)試向量的尾部接到 后一個(gè)測(cè)試向量的首部，將所有測(cè)試向量級(jí)聯(lián)后形成一個(gè)測(cè)試序列T2;
c、 將形成的測(cè)試序列T2根據(jù)常數(shù)k分段，分段的策略是使得分割后每段所包含的確定 位的個(gè)數(shù)都等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，具體方法是，從測(cè)試序列丁2的開始
取一個(gè)長(zhǎng)度為m的子序列(m= 2「'°^，)，依次計(jì)算從T2頭開始的長(zhǎng)度為2「'^"、 2「'^^1 、 2「1()^>2、……2「1(>g2A>'、……的子序列中確定位的個(gè)數(shù)，直到找到子序列長(zhǎng)度2「^^'中確
定位的個(gè)數(shù)等于或者小于且最接近于常數(shù)k，從T2頭開始到長(zhǎng)度為2「^^'的子序列分出為
一段，記剩下的序列為新的序列；
d、 過(guò)程C一直重復(fù)到測(cè)試序列T2被全部分段，即剩余的新的測(cè)試序列中確定位的個(gè)數(shù) 等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，最后不足2的冪次數(shù)的段用無(wú)關(guān)位補(bǔ)充；
e、 重新統(tǒng)計(jì)每段的長(zhǎng)度，記最小的段長(zhǎng)為默認(rèn)值，其它的段長(zhǎng)的編碼采用相對(duì)編碼， 即僅編碼該段與最小長(zhǎng)度段的商的以2為底的對(duì)數(shù)，此過(guò)程一直重復(fù)到所有段長(zhǎng)全部編碼；
f、 對(duì)分段后的測(cè)試集按每段進(jìn)行LFSR編碼，生成LFSR的種子，所生成的單個(gè)種子與 對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)編碼一起構(gòu)成該段壓縮后的數(shù)據(jù)，其中的段長(zhǎng)編碼采用與最小段長(zhǎng)的商的以2為 底的對(duì)數(shù)來(lái)相對(duì)編碼，每段壓縮后的數(shù)據(jù)按順序合并后即為最終的壓縮數(shù)據(jù)。
本發(fā)明方法的特點(diǎn)也在于所述測(cè)試集T中所有的測(cè)試向量中包含有無(wú)關(guān)位"X",所述
4無(wú)關(guān)位"X"占測(cè)試集的35% 95%。
LFSR編碼的方法是，對(duì)于分段后的測(cè)試序列中任一段，使LFSR能成功編碼即可；所
述LFSR的度數(shù)的選擇為Smax — 5到Smax+10，其中Smax為測(cè)試序列中具有最大確定位的段
的確定位的個(gè)數(shù)。
LFSR編碼技術(shù)最早由B在文獻(xiàn)ZFS -Q^^/ few pa他ms/w尸racee&"g o/￡wrapea" TeW Co"/ew"ce，/ /7.2 7-2W中提出的。且從理論上證明了 ，當(dāng)LFSR的度數(shù)為Sm狀+20時(shí)，編碼成功的概率為1 —10、此方法將長(zhǎng)的測(cè)試向量用短的LFSR種子所替代，從而達(dá)到了寬度壓縮的目的。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在
1、 本發(fā)明通過(guò)將級(jí)聯(lián)后的測(cè)試向量按2的冪次數(shù)長(zhǎng)度分段，使每段的確定位都接近于一個(gè)常數(shù)k，即每段的確定位個(gè)數(shù)都接近于Smax，這樣提高了編碼效率。
2、 本發(fā)明采用相對(duì)長(zhǎng)度的編碼方法，即采用與最小段長(zhǎng)相比的對(duì)數(shù)表示本段的長(zhǎng)度來(lái)編碼，減少了編碼的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，進(jìn)一步提高了編碼效率。
3、 本發(fā)明中分段后每段的確定位都接近于k (重復(fù))，等效于使Smax都接近于每段的確
定位個(gè)數(shù)。


圖1為本發(fā)明的編碼流程圖。
圖2為本發(fā)明的編碼實(shí)例圖，其中，圖2(a)為原始測(cè)試集和對(duì)應(yīng)的種子，總長(zhǎng)度為33;圖2(b)、 2(c)對(duì)將原始測(cè)試集進(jìn)行重新切分的示意圖；圖2(d)是切分后的測(cè)試集和對(duì)應(yīng)的種子，總長(zhǎng)度為15。
圖3為本發(fā)明的最終解壓結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施本發(fā)明按如下步驟進(jìn)行
a、 對(duì)被測(cè)電路進(jìn)行偽隨機(jī)測(cè)試，并運(yùn)用故障模擬工具確定未測(cè)試到的故障，再采用自動(dòng)測(cè)試模式生成工具(ATPG)對(duì)所述未測(cè)試到的故障生成確定的測(cè)試集T;
b、 將所述測(cè)試集T進(jìn)行測(cè)試向量級(jí)聯(lián)，所述的級(jí)聯(lián)是，將前一個(gè)測(cè)試向量的尾部接到后一個(gè)測(cè)試向量的首部，將所有測(cè)試向量級(jí)聯(lián)后形成一個(gè)測(cè)試序列T2;
c、 將形成的測(cè)試序列T2根據(jù)常數(shù)k分段，分段的策略是使得分割后每段所包含的確定位的個(gè)數(shù)都等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，具體方法是，從測(cè)試序列T2的開始
取一個(gè)長(zhǎng)度為m的子序列(m= 2「、")，依次計(jì)算從T2頭開始的長(zhǎng)度為2「^"、 2「1(^"+'、20
2「1^42、……2「^4>'、……的子序列中確定位的個(gè)數(shù)，直到找到子序列長(zhǎng)度2「^2"'中確
定位的個(gè)數(shù)等于或者小于且最接近于常數(shù)k，從T2頭開始到長(zhǎng)度為2「^^+'的子序列分出為
一段，記剩下的序列為新的序列；
d、 過(guò)程C一直重復(fù)到測(cè)試序列T2被全部分段，即剩余的新的測(cè)試序列中確定位的個(gè)數(shù) 等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k,最后不足2的冪次數(shù)的段用無(wú)關(guān)位補(bǔ)充；
e、 重新統(tǒng)計(jì)每段的長(zhǎng)度，記最小的段長(zhǎng)為默認(rèn)值，其它的段長(zhǎng)的編碼采用相對(duì)編碼， 即僅編碼該段與最小長(zhǎng)度段的商的以2為底的對(duì)數(shù)，此過(guò)程一直重復(fù)到所有段長(zhǎng)全部編碼
f、 對(duì)分段后的測(cè)試集按每段進(jìn)行LFSR編碼，生成LFSR的種子，所生成的單個(gè)種子與 對(duì)應(yīng)的的段長(zhǎng)編碼一起構(gòu)成該段壓縮后的數(shù)據(jù)，其中的段長(zhǎng)編碼采用與最小段長(zhǎng)的商的對(duì)數(shù)
(以2為底)來(lái)相對(duì)編碼，每段壓縮后的數(shù)據(jù)按順序合并后即為最終的壓縮數(shù)據(jù)。 確定測(cè)試集的生成
偽隨機(jī)測(cè)試完成后，針對(duì)偽隨機(jī)向量未測(cè)試到的故障，采用ATPG工具生成確定的測(cè)試 集T，測(cè)試集T中所含的測(cè)試向量能夠測(cè)試到偽隨機(jī)測(cè)試未測(cè)試到的故障。。對(duì)ATPG工具 的選擇，要使其生成的測(cè)試向量含有無(wú)關(guān)位。接下來(lái)的步驟就是對(duì)生成的確定測(cè)試集T進(jìn)行 壓縮。
偽隨機(jī)測(cè)試
采用偽隨機(jī)發(fā)生器。通過(guò)給定偽隨機(jī)發(fā)生器設(shè)定初始狀態(tài)，讓其連續(xù)運(yùn)行一些時(shí)鐘周期，
生成一定數(shù)量的測(cè)試向量。在內(nèi)建自測(cè)試中最常用的是采用線性反饋移位寄存器LFSR和細(xì) 胞自動(dòng)機(jī)cellular automata做為偽隨機(jī)發(fā)生器。然后施加這些測(cè)試向量到被測(cè)電路上，通過(guò) 故障模擬軟件得到這些測(cè)試模式測(cè)到哪些故障，哪些故障未檢測(cè)到。在含有多掃描鏈的被測(cè) 電路中，偽隨機(jī)測(cè)試向量的生成常采用LFSR。但為了打破LFSR生成序列之間的相關(guān)性， 需在LFSR和被測(cè)電路之間加入一些由異或門組成的異或網(wǎng)絡(luò)，即相移器。 重新切分-
要對(duì)原始測(cè)試集進(jìn)行切分，首先要將測(cè)試集Td合并成一個(gè)向量Tm(從圏2(a)到圖2(b))。 圖2(c)是將合并后的向量tm按照冪次數(shù)進(jìn)行切分，此處假定& = 8 (即分割后的每段向 量，確定位的個(gè)數(shù)不大于8)。先取i:log2k-3，即當(dāng)前段長(zhǎng)是8，得到確定位的個(gè)數(shù)是3， 3<k，增加i,直到1 = 6，此時(shí)確定位的個(gè)數(shù)為20， 20>k，回溯一次，得到當(dāng)1 = 5時(shí)，當(dāng)前 段的確定位個(gè)數(shù)是6，將此段(0-31)設(shè)置為一個(gè)向量，并設(shè)置當(dāng)前位置prelast二31和i-5 的最小值minl:5。此過(guò)程一直持續(xù)到將tm全部被切分，最后分為三個(gè)向量，確定位個(gè)數(shù) 分別為6、 8、 8，對(duì)應(yīng)的i分別是5、 4、 6， minl=4。
6從圖2(a)和圖2(d)可以看出原先的種子總長(zhǎng)度為33位，重新切分后的種子總長(zhǎng)度為15 位，因此，測(cè)試數(shù)據(jù)可以得到壓縮，縮短了測(cè)試應(yīng)用時(shí)間。 解壓過(guò)程
最終解壓結(jié)構(gòu)如圖3所示。該結(jié)構(gòu)由一個(gè)LFSR、 一個(gè)播種計(jì)數(shù)器、 一個(gè)位計(jì)數(shù)器、一 個(gè)模式計(jì)數(shù)器、 一個(gè)移位寄存器和相應(yīng)的控電路組成。播種計(jì)數(shù)器用于控制何時(shí)播種，位計(jì) 數(shù)器和模式計(jì)數(shù)器分別與掃描鏈長(zhǎng)度和測(cè)試向量個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)。壓縮數(shù)據(jù)壓控制電路控制下分解 成兩部分， 一部分是種子，進(jìn)行LFSR進(jìn)行播種，另一部分是控制位，用于控制對(duì)應(yīng)的LFSR 播種的長(zhǎng)度，即LFSR重播種的周期數(shù)。模式計(jì)數(shù)器由位計(jì)數(shù)器驅(qū)動(dòng)，位計(jì)數(shù)器每計(jì)數(shù)一個(gè) 周期驅(qū)動(dòng)模式計(jì)數(shù)器一次。播種時(shí)，播種計(jì)數(shù)器移入控制位所代表的數(shù)值，此時(shí)位計(jì)數(shù)器和 模式計(jì)數(shù)器均暫停工作，播種結(jié)束時(shí)，播種計(jì)數(shù)器、位計(jì)數(shù)器和模式計(jì)數(shù)均正常工作。
權(quán)利要求
1、一種冪次數(shù)切分的LFSR重播種VLSI測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征是將測(cè)試向量級(jí)聯(lián)后，根據(jù)確定位的個(gè)數(shù)進(jìn)行分段，使每段的長(zhǎng)度正好是2的冪次數(shù)，而且每段所包含的確定位的個(gè)數(shù)都等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，再通過(guò)線性反饋移位寄存器LFSR進(jìn)行壓縮。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冪次數(shù)切分的LFSR重播種VLSI測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法，其 特征是按如下步驟操作a、 對(duì)被測(cè)電路進(jìn)行偽隨機(jī)測(cè)試，運(yùn)用故障模擬工具確定未測(cè)試到的故障，再采用自動(dòng) 測(cè)試模式生成工具(ATPG)對(duì)所述未測(cè)試到的故障生成確定的測(cè)試集T;b、 將所述測(cè)試集T進(jìn)行測(cè)試向量級(jí)聯(lián)，所述的級(jí)聯(lián)是，將前一個(gè)測(cè)試向量的尾部接到 后一個(gè)測(cè)試向量的首部，將所有測(cè)試向量級(jí)聯(lián)后形成一個(gè)測(cè)試序列T2;c、 將形成的測(cè)試序列T2根據(jù)常數(shù)k分段，分段的策略是使得分割后每段所包含的確定 位的個(gè)數(shù)都等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，具體方法是，從測(cè)試序列T2的開始取一個(gè)長(zhǎng)度為m的子序列(m= 2「^")，依次計(jì)算從T2頭開始的長(zhǎng)度為2「^"、 2「^41+1 、 2「1。^》、……2「'°&4>'、……的子序列中確定位的個(gè)數(shù)，直到找到子序列長(zhǎng)度2「^^'中確定位的個(gè)數(shù)等于或者小于且最接近于常數(shù)k，從T2頭開始到長(zhǎng)度為2「'。g^+'的子序列分出為一段，記剩下的序列為新的序列；d、 過(guò)程C一直重復(fù)到測(cè)試序列T2被全部分段，即剩余的新的測(cè)試序列中確定位的個(gè)數(shù) 等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，最后不足2的冪次數(shù)的段用無(wú)關(guān)位補(bǔ)充；e、 重新統(tǒng)計(jì)每段的長(zhǎng)度，記最小的段長(zhǎng)為默認(rèn)值，其它的段長(zhǎng)的編碼采用相對(duì)編碼， 即僅編碼該段與最小長(zhǎng)度段的商的以2為底的對(duì)數(shù)，此過(guò)程一直重復(fù)到所有段長(zhǎng)全部編碼；f、 對(duì)分段后的測(cè)試集按每段進(jìn)行LFSR編碼，生成LFSR的種子，所生成的單個(gè)種子與 對(duì)應(yīng)的段長(zhǎng)編碼一起構(gòu)成該段壓縮后的數(shù)據(jù)，其中的段長(zhǎng)編碼采用與最小段長(zhǎng)的商的以2為 底的對(duì)數(shù)來(lái)相對(duì)編碼，每段壓縮后的數(shù)據(jù)按順序合并后即為最終的壓縮數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冪次數(shù)切分的LFSR重播種VLSI測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法，其 特征是所述測(cè)試集T中所有的測(cè)試向量中包含有無(wú)關(guān)位"X"，所述無(wú)關(guān)位"X"占測(cè)試集的 35% 95%。
全文摘要
一種冪次數(shù)切分的LFSR重播種VLSI測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征是將測(cè)試向量級(jí)聯(lián)后，根據(jù)確定位的個(gè)數(shù)進(jìn)行分段，使每段的長(zhǎng)度正好是2的冪次數(shù)，而且每段所包含的確定位的個(gè)數(shù)都等于或者小于且最接近于一個(gè)確定的常數(shù)k，再通過(guò)線性反饋移位寄存器LFSR進(jìn)行壓縮。本發(fā)明方法是一種非侵入式的測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法，無(wú)需改變被測(cè)試的電路結(jié)構(gòu)，尤其是電路中掃描鏈的結(jié)構(gòu)，降低所需測(cè)試數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量，縮短測(cè)試應(yīng)用時(shí)間。
文檔編號(hào)G01R31/28GK101493499SQ20091011631
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者軍 劉, 科 孫, 易茂祥, 揚(yáng) 李, 梁華國(guó), 歐陽(yáng)一鳴, 王保青, 蔣翠云, 詹文法, 田 陳, 黃正峰 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)