專利名稱：基于三維芯片的掃描測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維集成電路測試，特別涉及一種基于三維芯片的掃描測試方法。
背景技術(shù)：
隨著CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導(dǎo)體)工藝開發(fā)的不斷發(fā)展，繼續(xù)等比例縮小的局限越發(fā)明顯，因此設(shè)計者開始越來越多地轉(zhuǎn)向多芯片封裝，而不是繼續(xù)依賴在單一芯片上集成更多的器件來提高性能。疊層芯片封裝技術(shù)，簡稱三維封裝，是指在不改變封裝體尺寸的前提下，在同一個封裝體內(nèi)于垂直方向疊放兩個以上芯片的封裝技術(shù)。通過層與層之間的穿透娃通孔(TSV, Through Si via)的連接，三維集成電路可以很好的解決二維集成電路上越來越突出的延遲問題。三維封裝的方式可以大幅縮小芯片尺寸，提高芯片的晶體管密度，改善層間電氣互聯(lián)性能，提升芯片運行速度，并且很大程度上的減少了芯片的功耗和延時。在設(shè)計階段導(dǎo)入三維集成電路的概念，可以將一個完整、復(fù)雜的芯片，拆分成若干子功效芯片，在不同層實現(xiàn)，既增強了芯片功能，又避免了相關(guān)的成本、設(shè)計復(fù)雜度增加等問題。此外，采用三維封裝方式還可以降低功耗。但是，三維芯片設(shè)計和制造流程復(fù)雜，其中測試方法和熱問題是最大的兩個問題。由于在三維芯片綁定前還需要對其測試，所以三維芯片測試問題必須解決。另一方面，由于在二維芯片這一問題就已經(jīng)存在，三維芯片更是以其高互連密度使內(nèi)熱問題日趨嚴(yán)重。隨著COMS技術(shù)的進一步發(fā)展，微電子設(shè)計中的功率密度與日俱增。例如，在100納米技術(shù)的節(jié)點中一個高性能微處理器的功率密度已經(jīng)達到了 50W/cm2，并且當(dāng)技術(shù)發(fā)展到50納米以下的時候，功率密度會迅速變到100W/cm2。近幾年微處理器的功率密度增長迅速，并且上述趨勢將會持續(xù)下去，從而會導(dǎo)致芯片上的溫度迅速增加。更進一步的說，芯片上的熱點(hotspot)通常的功率密度會比其他的地方要高出許多，使得熱點的溫度也就比其他地方要高出許多了。由于微處理器消耗的能量都轉(zhuǎn)換成了熱能，相應(yīng)的熱密度會呈現(xiàn)指數(shù)級的增長，這樣也會導(dǎo)致可靠性急劇下降，制造成本也顯著上升。在任何一個功率耗散層次上，產(chǎn)生的熱必須從芯片的表面迅速移走?，F(xiàn)有的冷卻辦法花費昂貴。特別對于高性能的微處理器，冷卻費用相當(dāng)高，并必將會威脅到計算機工業(yè)部署新系統(tǒng)的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例提出一種基于三維芯片的掃描測試方法，包括如下步驟建立用于三維芯片的掃描森林結(jié)構(gòu)，其中，所述掃描森林結(jié)構(gòu)包括多個掃描輸入端和對應(yīng)的多個掃描樹結(jié)構(gòu)，每個所述掃描樹結(jié)構(gòu)包括多個掃描鏈，且每個所述掃描鏈中 的任兩個掃描觸發(fā)器不具有相同的后繼；
生成測試集和測試周期，并將所述測試集劃分為多個測試向量子集；對所述多個測試向量子集進行排序并將所述多個測試向量子集中的測試向量分布在所述測試周期中；獲取所述測試向量子集的當(dāng)前熱點分布；根據(jù)所述掃描樹結(jié)構(gòu)，對所述測試向量子集按照芯片的熱點溫度升高值最小化進行排序以生成測試向量策略；根據(jù)所述測試向量策略獲取排序后的測試向量子集中的熱點溫度升高值未超過預(yù)設(shè)溫度閾值的向量子集，生成被選測試集；以及將所述被選測試集應(yīng)用所述掃描樹結(jié)構(gòu)，并更新所述被選測試集的熱點分布。
根據(jù)本發(fā)明實施例的基于三維芯片的掃描測試方法，可以有效的降低測試時間，同時可以壓縮測試激勵數(shù)據(jù)和測試響應(yīng)。此外，在降低溫度方面，掃描樹結(jié)構(gòu)也有很好的表現(xiàn)。由于在三維芯片中的熱點經(jīng)常會影響性能和可靠性，本發(fā)明提供的測試向量排序策略，避免測試向量可能會影響溫度分布不均，有效的降低了三維芯片的溫度。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于三維芯片的掃描測試方法的流程圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的基于三維芯片的掃描測試方法的流程圖；圖3(a)為具有三個硅通孔的掃描結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(b)為具有兩個硅通孔的掃描結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的綁定后測試的掃描結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的綁定前測試策略的示意圖；以及圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的綁定前掃描測試的掃描結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施例中的一些特定實施方式，來表示實施本發(fā)明的實施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。本發(fā)明實施例提出一種三維芯片的掃描測試方法，建立一種新穎的掃描樹結(jié)構(gòu)，充分考慮了硅通孔(TSVs)互連的代價，可以有效地降低測試時間，并且達到壓縮測試激勵數(shù)據(jù)和測試響應(yīng)。本發(fā)明實施例提供的三維芯片的掃描測試方法可以應(yīng)用于綁定前測試和綁定后測試。
如圖I所示，本發(fā)明實施例的三維芯片的掃描測試方法，包括如下步驟SlOl，對三維芯片的電路進行劃分。S102，將電路劃分為多個子電路。S103，電路布局。S104，建立路由驅(qū)動掃描結(jié)構(gòu)。S105，利用ATPG產(chǎn)生器對劃分得到的多個子電路產(chǎn)生自動測試碼。S106，初始溫度分析。

S107，判斷測試集是否為空，如果是，則執(zhí)行S508，否則執(zhí)行S511。S108，返回最終溫度，然后執(zhí)行S509。S109，結(jié)束。SI 10，對測試向量進行排序。S111，根據(jù)排序結(jié)果，選擇測試向量Ti中的測試向量子集。SI 12，運行選定的測試向量。S113，將i+1賦予i，即在對當(dāng)前測試向量Ti選定的子集運行完成后，選擇下一個測試向量。SI 14，判斷i是否等于k，如果是則執(zhí)行S515，否則執(zhí)行S511。S115，應(yīng)用選定的測試向量，并另i等于O。SI 16，進行功耗分析。S117，進行溫度分析，并在溫度分析完成后，返回執(zhí)行S507以更新芯片的熱點分布。下面參考圖2至圖6對本發(fā)明實施例的基于三維芯片的掃描測試方法進行詳細描述。步驟S201，建立用于三維芯片的掃描森林結(jié)構(gòu)。掃描森林結(jié)構(gòu)包括多個掃描輸入端和對應(yīng)的多個掃描樹結(jié)構(gòu)，每個掃描樹結(jié)構(gòu)包括多個掃描鏈，且每個掃描鏈中的任兩個掃描觸發(fā)器不具有相同的后繼。建立掃描森林結(jié)構(gòu)，包括如下步驟首先，利用電路分割工具hMETIS(超圖分割算法)，將一個大電路分割成多個子電路，每個子電路作為掃描森林結(jié)構(gòu)的一層，即作為三維芯片的一層。然后設(shè)置掃描森林結(jié)構(gòu)的掃描輸入端C、掃描森林結(jié)構(gòu)的深度D和掃描樹結(jié)構(gòu)的數(shù)量T并建立掃描樹結(jié)構(gòu)。其中，掃描輸入端口用于驅(qū)動多條掃描鏈，每條掃描鏈上設(shè)置有多個掃描觸發(fā)器，每條掃描鏈上的掃描觸發(fā)器位于掃描樹結(jié)構(gòu)的同一層。建立掃描樹結(jié)構(gòu)，包括如下步驟設(shè)置掃描樹結(jié)構(gòu)的級別和層次，其中，每層掃描樹結(jié)構(gòu)包括多個級別的掃描觸發(fā)器；對掃描樹結(jié)構(gòu)的每一級設(shè)置掃描觸發(fā)器，其中，相鄰級別的掃描觸發(fā)器對應(yīng)相連，且相鄰層的掃描觸發(fā)器通過硅通孔相連。并且，如果兩個掃描觸發(fā)器沒有相同的組合后繼，則將上述兩個掃描觸發(fā)器分配到同一組。下面對掃描觸發(fā)器的選取依據(jù)進行說明。在建立掃描樹時，按照距離掃描輸入端口最小的距離選取掃描觸發(fā)器fu，fi,2，...，fi,。，其中，掃描觸發(fā)器ful，flj2,, fi,。在電路的組合模塊中應(yīng)當(dāng)沒有共同的后繼。掃描觸發(fā)器fi.pfu，...，4。既可以被放置在三維芯片當(dāng)中相同的層又可以被放置在不同的層。將第一次選取的掃描觸發(fā)器作為第一級，在本發(fā)明的一個實施例中，掃描樹結(jié)構(gòu)的第一級的掃描觸發(fā)器為距離掃描輸入端口距離最近的掃描觸發(fā)器。依次類推，第二級的掃描觸發(fā)器為f2，l，f2，2，. . .，f2，c，并且，第二級的掃描觸發(fā)器與第一級的掃描觸發(fā)器分別相連。通過這種方式選取的掃描觸發(fā)器可以使得掃描觸發(fā)器對(fl，l，f2，l)，(fl，2，f2，2)，. . .，(fl，c，f2，c)加起來的長度最小。當(dāng)建立滿足深度D的掃描樹建立后，該棵掃描樹的建立過程結(jié)束。
類似的，可以采用上述策略實現(xiàn)對其余T-I棵掃描樹的建立。在本發(fā)明的一個實施例中，硅通孔長度可以為通常的一對掃描觸發(fā)器長度的數(shù)倍，從而降低掃描樹中硅通孔的數(shù)量。具體地，掃描輸入端口 C可以直接驅(qū)動所有的掃描鏈。其中，掃描輸入端口可以通過初始掃描觸發(fā)器的組數(shù)來決定，并且組的大小可以通過掃描觸發(fā)器的總數(shù)和掃描觸發(fā)器的組數(shù)決定。 當(dāng)一組中的掃描觸發(fā)器的數(shù)量很多時，利用上述掃描觸發(fā)器建立一棵掃描樹。令C = C1 C2，其中，C1為掃描輸入端口驅(qū)動掃描觸發(fā)器，C2為掃描觸發(fā)器C1在第三級驅(qū)動的掃描觸發(fā)器，最后由每個第三級的掃描觸發(fā)器再驅(qū)動一條掃描鏈。從而，可以有效地降低路由開銷。通過將任意一對子電路之間的連接數(shù)據(jù)最小化可以導(dǎo)致通孔數(shù)據(jù)的最小化，從而可以降低硅通孔的數(shù)目，并且上述建立的掃描森林結(jié)構(gòu)既可以應(yīng)用在三維芯片的綁定前測試，也可以應(yīng)用在綁定后測試。利用上述掃描森林結(jié)構(gòu)進行測試，可以有效地降低測試時間，同時可以壓縮測試數(shù)據(jù)。
圖3(a)和圖3(b)分別示出了兩種掃描結(jié)構(gòu)。如圖3(a)所示，三維芯片包括三層結(jié)構(gòu)，其中，掃描信號同時直接驅(qū)動三條掃描鏈。從圖3(a)中可以看出，上述三條掃描鏈組成一棵掃描樹，并且該掃描樹的深度為7。掃描信號直接連接掃描觸發(fā)器v2，I和vl，1，并通過硅通孔連接到另外一層的掃描觸發(fā)器v3，I。掃描鏈為(vl，lv2，lv3，l)。在本發(fā)明的一個實施例中，掃描觸發(fā)器vl，l、v2，I和v3，I在電路中沒有相同的后繼。如圖3(a)所示，硅通孔包括兩個，分別為Tl和T2，其中，位于第一層的硅通孔T2驅(qū)動掃描樹中的三條掃描鏈，掃描信號驅(qū)動第二條掃描鏈(v2，l，v2,2, v2,3, v2,4, v2,5,v2,6,v2,7),娃通孑L Tl 驅(qū)動位于第三層的觸發(fā)器 ￥1,1,￥1,2,￥1,3,￥1,4,￥1,5,￥1,6和￥1，
7。其中，vl，i，v2，i和v3，i在電路中都不能有相同的后繼，i G {1，2，3，4，5，6，7}。圖3(b)示出的掃描結(jié)構(gòu)中，所有的掃描觸發(fā)器均連接在一條單掃描鏈上，這種掃描結(jié)構(gòu)需要3個硅通孔，相比圖3(a)中的兩個硅通孔，硅通孔數(shù)量需要更多。因此，可以看出本發(fā)明實施例的掃描結(jié)構(gòu)(圖3(a)所示)采用多級分配的方式，利用多個掃描輸入端分別驅(qū)動多條掃描鏈，從而減少硅通孔數(shù)量。并且由于掃描樹結(jié)構(gòu)將掃描觸發(fā)器進行分組，有效的減小掃描鏈的長度，從而降低路由開銷，有效降低測試時間，降低掃描時鐘周期，從而降低三維芯片的溫度并壓縮測試激勵數(shù)據(jù)
步驟S202，生成測試集和測試周期，并將測試集劃分為多個測試向量子集。首先生成測試集T2以及排序策略的k個測試周期，將測試集T2分為多個測試向量子集。設(shè)初始被選測試集V為空集。在本發(fā)明的一個實施例中，測試周期k由CPU時間和熱分析精確度決定。在本發(fā)明的一個實施例中，當(dāng)建立完成掃描樹后，運行溫度分析器獲取電路的初始溫度。在本發(fā)明一個示例中，溫度分析器可以為ISAC2。判斷測試集T2是否為空，如果測試集T2不為空，則執(zhí)行下述步驟，否則結(jié)束。步驟S203，對多個測試向量子集進行排序并將多個測試向量子集中的測試向量分 別在測試周期中。步驟S204，獲取測試向量集的當(dāng)前熱點分布。步驟S205，根據(jù)掃描樹結(jié)構(gòu)，對測試向量集中的每一個向量子集按照芯片的熱點溫度升高值最小化進行排序以生成測試向量策略。在每個測試周期中，選取測試集T2的一個測試測試向量子集。其中，測試向量子集被選的依據(jù)為不會使三維芯片上的熱點溫度繼續(xù)升高上去，每一個測試周期之后電路的溫度信息都會更新，同時另外一組也會按同樣的選擇依據(jù)被選擇。因此，每一個測試周期并不需要提供很多測試向量子集中的測試向量。同時，每個測試周期的測試向量子集中的測試向量的數(shù)量也不能太小，不然會使得CPU時間升高很多。當(dāng)所有向量都被選擇之后，則整個過程結(jié)束。對多個測試向量子集進行排序，測試向量排序策略可以避免熱點的溫度變得越來越聞。在本發(fā)明的一個實施例中，測試向量策略包括綁定前測試策略和綁定后測試策略。步驟S206，根據(jù)測試向量策略獲取排序后的測試向量集中的熱點溫度升高值未超過預(yù)設(shè)溫度閾值的向量子集，生成被選測試集。下面對獲取被選測試集的步驟進行描述，Al :令Pin'⑴，Pou/⑴，PJ⑴分別為掃描輸入、掃描輸出和捕獲周的能量功耗。P(i) = Pi/ (^+P0J ⑴+Pca'⑴ 10(I)A2 :生成電路的測試集T2，通過運行溫度分析器來得到電路的初始溫度。設(shè)排序策略的周期為k。初始被選測試集V為空集。A3 :如果T2不為空，則執(zhí)行步驟A4) -A8，否則結(jié)束整個過程。A4 :根據(jù)公式(I)，同時在測試按照最不能使電路上的熱點溫度升高的閾值選取測測試向量子集|T2|/k。A5 :如果沒有測試向量子集達到步驟A4中的超過了所給的閾值|T2|/k，則將被選中的測試向量添加進被選測試集V中。A6 :將被選測試集V應(yīng)用到掃描樹電路中。A7 :再次運行溫度分析器得到最新的熱點分布。A8 :返回步驟A3進行判定。
本發(fā)明分別針對掃描鏈和掃描樹結(jié)構(gòu)生成了測試向量集Tl和T2。在掃描樹結(jié)構(gòu)中，令被同一個掃描輸入端驅(qū)動的掃描鏈個數(shù)為g，其中掃描鏈個數(shù)g可以影響測試激勵數(shù)據(jù)壓縮的性能。測試時間TAP可以根據(jù)下述公式⑵算出TAP = (di+1) vec+ ((I1-I)(2)其中，Cl1為掃描樹的深度，Cl1代表完全溢出測試響應(yīng)的周期數(shù)，vec為測試向量的數(shù)目。每個測試向量需要一個捕獲周期。測試開銷應(yīng)該由測試儀(ATE)時間決定而不是時鐘周期數(shù)決定。通常，設(shè)f和為兩個測試頻率。其中，f為捕獲周期的頻率，fi為移位周期的頻率。ATE時間可以根據(jù)以下公式估算
^. ,1 d'、 d, — \TA = WC *(y + y) +(3)
',I d d —\TA = vec -(y + y) + ——⑷
/1 /1 /1在公式(3)和⑷中，vec為多掃描樹的測試向量數(shù)目，vec為多掃描鏈的測試向量數(shù)，d和Cl1分別為掃描鏈和掃描樹的深度，TA和TA'分別為掃描鏈和掃描樹的ATE時間。設(shè)測試響應(yīng)壓縮的輸出數(shù)目為#out，掃描樹的深度為d。三維芯片的測試響應(yīng)數(shù)據(jù)量可以根據(jù)以下公式估算TRV = vec ((I1 #out+#P0)(5)TRV' = vec' (d #out+#P0)(6)在公式(6)中，TRV'表示多掃描鏈的測試響應(yīng)數(shù)據(jù)量，#0機和# 0分別是掃描鏈的數(shù)目和主要輸出端口的數(shù)目。下面結(jié)合圖4對綁定后測試的掃描結(jié)構(gòu)進行描述。如圖4所示，三維芯片分為兩層，包括上層(top layer)和下層(bottom layer)。在三維芯片中包含k棵掃描樹。其中，RC為測試響應(yīng)壓縮器(test response compactor),用于最后壓縮測試數(shù)據(jù)。RC也是針對結(jié)構(gòu)分析和不可測的錯誤而建立的。令(vl,v2,. . . , vd)和(vl，，v2，， , vd，)為兩條掃描鏈(scan chain),并允許被不同的掃描信號驅(qū)動。掃描輸出端口可以與異或(XOR)門連接。兩條不同層的掃描鏈可以被同一個XOR門連接。從圖4中可以看出，綁定后測試的掃描結(jié)構(gòu)，三維芯片在綁定后是通過硅通孔TSV相連接的，整個電路雖然是三維的，但是芯片的層間可以通過TSV進行互連，于是針對整個電路去構(gòu)造掃描樹的話，就會有一顆掃描樹分布在多層上，即有的掃描鏈既有上層的部分，又有下層的部分，所有綁定后是從整個電路的整體構(gòu)造掃描樹。BI :獲取掃描樹結(jié)構(gòu)中每一層的測試向量集的被選測試子集，首先生成電路的測試集T2并設(shè)置排序策略的測試周期為k。初始被選測試集V為空集。如果T2不為空，則繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)步驟，否則結(jié)束整個過程。獲取掃描樹結(jié)構(gòu)的掃描輸入功耗、掃描輸出功耗和捕獲周功耗，將測試向量子集中的向量分布在測試周期k中，并根據(jù)掃描輸入功耗、掃描輸出功耗和捕獲周功耗獲取芯片測試功耗。
然后根據(jù)芯片測試功耗設(shè)置第二預(yù)設(shè)溫度閾值，即根據(jù)公式(I)，同時在測試按照最不能使電路上的熱點溫度升高的標(biāo)準(zhǔn)選取I T2 I /k。
對掃描樹結(jié)構(gòu)中每一層的測試向量集中的每一個測試向量按照芯片的熱點溫度升高最小化進行排序。根據(jù)測試周期以及將排序后的測試向量集中的熱點溫度升高值未超過第二預(yù)設(shè)溫度閾值的向量生成被選測試子集。換言之，如果沒有測試向量子集超過第二預(yù)設(shè)溫度閾值，則將被選中的測試向量添加進被選測試集V中。B2 :將多個被選測試子集進行合并以生成第二被選測試集。下面結(jié)合圖5和圖6對綁定前測試的掃描結(jié)構(gòu)進行描述。如圖5所示，S501，對三維芯片的電路進行劃分。S502，將電路劃分為多個子電路。S503，電路布局。S504，建立路由驅(qū)動掃描結(jié)構(gòu)。S505，利用ATPG產(chǎn)生器對劃分得到的多個子電路產(chǎn)生自動測試碼。S506，初始溫度分析。S507，判斷測試集是否為空，如果是，則執(zhí)行S508，否則執(zhí)行S511。S508，返回最終溫度，然后執(zhí)行S509。S509，結(jié)束。S510，對測試向量進行排序。S511，根據(jù)排序結(jié)果，選擇測試向量Ti中的測試向量子集。S512，運行選定的測試向量。S513，將i+1賦予i，即在對當(dāng)前測試向量Ti選定的子集運行完成后，選擇下一個測試向量。S514，判斷i是否等于k，如果是則執(zhí)行S515，否則執(zhí)行S511。S515，應(yīng)用選定的測試向量，并另i等于O。S516，進行功耗分析。S517，進行溫度分析，并在溫度分析完成后，返回執(zhí)行S507以更新芯片的熱點分布。每一層都需要建立一個路由驅(qū)動的掃描樹。ATPG(Automatic Test PatternGeneration,自動測試圖形向量生成)產(chǎn)生器會生成測試集Ti, I < i < m, m表示第m層。熱驅(qū)動綁定前測試策略首先從Ti中選取|Ti I/k個測試向量。選取依據(jù)和綁定后測試策略的選取是一樣的，即按照最不能使電路上的熱點溫度升高的順序選。每一層被選取的測試向量會合并為一個測試向量。然后進行測試功率和溫度分析，最后再次更新熱點的位置，用于下一次選取的依據(jù)。綁定前測試的CPU時間比綁定后測試的CPU時間多。圖6示出了了綁定前掃描測試的掃描結(jié)構(gòu)。如圖6所示，三維芯片分為兩層，包括上層(top layer)和下層(bottom layer)。每一層都有各自的掃描樹和測試響應(yīng)壓縮器(RC)。下層的組合邏輯是通過硅通孔(TSV)連接到上層的組合邏輯。綁定前測試掃描結(jié)構(gòu)包括2k個掃描輸入端驅(qū)動2k個掃描樹。每一層的掃描樹的掃描輸出信號都連接各自的測試響應(yīng)壓縮器。
Cl :令k為測試周期數(shù)，|Tm|為所有子電路的測試集。其中，Ti為每一層的測試集。運行溫度分析器，得到三維芯片初始溫度。獲取掃描樹結(jié)構(gòu)的掃描輸入功耗、掃描輸出功耗和捕獲周功耗。將測試向量集中的向量分布在測試周期中，并根據(jù)掃描輸入功耗、掃描輸出功耗和捕獲周功耗獲取芯片測試功耗。針對每一層的測試集Ti，當(dāng)Ti不為空的時候，執(zhí)行下述步驟，否則整個策略結(jié)束。如果Ti不為空，則 依據(jù)和綁定后測試一樣的方式，根據(jù)芯片測試功耗設(shè)置第一預(yù)設(shè)溫度閾值即最小化熱點溫度身高的排序依據(jù)，選出測試向量|Ti |/k。對測試向量集中的每一個向量子集按照芯片的熱點溫度升高值最小化進行排序；將排序后的測試向量集中的熱點溫度升高值未超過第一預(yù)設(shè)溫度閾值的向量子集生成第一被選測試集。C2 :合并每一層的|Ti|/k成為|Tm|/k，并將結(jié)果導(dǎo)入掃描樹結(jié)構(gòu)的芯片中測試。綁定前測試策略需要在每一層都建立掃描樹和響應(yīng)壓縮器，并且需要先在每一層找到最優(yōu)的向量再合并。步驟S207，將被選測試集應(yīng)用所述掃描樹結(jié)構(gòu)，并更新被選測試集的熱點分布。將被選測試集V應(yīng)用到掃描樹電路中，再次運行溫度分析器得到最新的熱點分布。然后重新根據(jù)公式(I)計算新的第一預(yù)設(shè)溫度閾值或第二預(yù)設(shè)溫度閾值進行判定，進而更新被選測試集的熱點分布。本發(fā)明的測試策略可以將掃描樹結(jié)構(gòu)和測試向量排序策略結(jié)合在一起，用在三維芯片測試上，從而可以降低溫度，同時壓縮測試激勵和測試響應(yīng)數(shù)據(jù)，并降低測試的路由開銷。根據(jù)本發(fā)明實施例的三維芯片的掃描測試方法，利用多個掃描輸入端分別驅(qū)動多條掃描鏈，從而減少硅通孔數(shù)量。并且由于掃描樹結(jié)構(gòu)將掃描觸發(fā)器進行分組，有效的減小掃描鏈的長度，可以有效的降低測試時間，同時可以壓縮測試激勵數(shù)據(jù)和測試響應(yīng)。此外，在降低溫度方面，掃描樹結(jié)構(gòu)也有很好的表現(xiàn)。由于在三維芯片中的熱點經(jīng)常會影響性能和可靠性，本發(fā)明實施例的三維芯片的掃描測試方法提供的測試向量排序策略，避免測試向量可能會影響溫度分布不均，有效的降低了三維芯片的溫度。通過實驗結(jié)果，這種新穎的掃描樹結(jié)構(gòu)要比傳統(tǒng)的掃描鏈結(jié)構(gòu)在最高溫度方面降低了 20%。如果在這種新穎的結(jié)構(gòu)上應(yīng)用測試排序策略，則三維芯片上最高溫度可以降低超過30%。另外，本發(fā)明實施例的三維芯片的掃描測試方法在應(yīng)用于綁定前測試時，不僅很好的運用了測試儀并行測試的功能，從而解決了綁定前測試時間長的問題，而且也可以使用本發(fā)明設(shè)計的掃描結(jié)構(gòu)和排序策略。流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應(yīng)被本發(fā)明的實施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。在流程圖中表示或在此以其他方式描述的邏輯和/或步驟，例如，可以被認(rèn)為是用于實現(xiàn)邏輯功能的可執(zhí)行指令的定序列表，可以具體實現(xiàn)在任何計算機可讀介質(zhì)中，以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備(如基于計算機的系統(tǒng)、包括處理器的系統(tǒng)或其他可以從指令執(zhí) 行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備取指令并執(zhí)行指令的系統(tǒng))使用，或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用。就本說明書而言，"計算機可讀介質(zhì)"可以是任何可以包含、存儲、通信、傳播或傳輸程序以供指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或結(jié)合這些指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備而使用的裝置。計算機可讀介質(zhì)的更具體的示例(非窮盡性列表)包括以下具有一個或多個布線的電連接部(電子裝置)，便攜式計算機盤盒(磁裝置)，隨機存取存儲器(RAM)，只讀存儲器(ROM)，可擦除可編輯只讀存儲器(EPR0M或閃速存儲器)，光纖裝置，以及便攜式光盤只讀存儲器(⑶ROM)。另外，計算機可讀介質(zhì)甚至可以是可在其上打印所述程序的紙或其他合適的介質(zhì)，因為可以例如通過對紙或其他介質(zhì)進行光學(xué)掃描，接著進行編輯、解譯或必要時以其他合適方式進行處理來以電子方式獲得所述程序，然后將其存儲在計算機存儲器中。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。例如，如果用硬件來實現(xiàn)，和在另一實施方式中一樣，可用本領(lǐng)域公知的下列技術(shù)中的任一項或他們的組合來實現(xiàn)具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法攜帶的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機可讀存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，包括方法實施例的步驟之一或其組合。此外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理模塊中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實現(xiàn)。所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，也可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種基于三維芯片的掃描測試方法，其特征在于，包括如下步驟 建立用于三維芯片的掃描森林結(jié)構(gòu)，其中，所述掃描森林結(jié)構(gòu)包括多個掃描輸入端和對應(yīng)的多個掃描樹結(jié)構(gòu)，每個所述掃描樹結(jié)構(gòu)包括多個掃描鏈，且每個所述掃描鏈中的任兩個掃描觸發(fā)器不具有相同的后繼； 生成測試集和測試周期，并將所述測試集劃分為多個測試向量子集； 對所述多個測試向量子集進行排序并將所述多個測試向量子集中的測試向量分布在所述測試周期中； 獲取所述測試向量子集的當(dāng)前熱點分布； 根據(jù)所述掃描樹結(jié)構(gòu)，對所述測試向量子集按照芯片的熱點溫度升高值最小化進行排序以生成測試向量策略； 根據(jù)所述測試向量策略獲取排序后的測試向量子集中的熱點溫度升高值未超過預(yù)設(shè)溫度閾值的向量子集，生成被選測試集；以及 將所述被選測試集應(yīng)用所述掃描樹結(jié)構(gòu)，并更新所述被選測試集的熱點分布。
2.如權(quán)利要求I所述的掃描測試方法，其特征在于，所述建立掃描森林結(jié)構(gòu)包括如下步驟 將電路劃分為多個子電路，其中，每個子電路作為所述掃描森林結(jié)構(gòu)的一層，設(shè)置所述掃描森林結(jié)構(gòu)的掃描輸入端、所述掃描森林結(jié)構(gòu)的深度和所述掃描樹結(jié)構(gòu)的數(shù)量并建立所述掃描樹結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的掃描測試方法，其特征在于，所述建立所述掃描樹結(jié)構(gòu)，包括如下步驟 設(shè)置所述掃描樹結(jié)構(gòu)的級別和層次，其中，每層掃描樹結(jié)構(gòu)包括多個級別的掃描觸發(fā)器； 對所述掃描樹結(jié)構(gòu)的每一級設(shè)置掃描觸發(fā)器，其中，相鄰級別的掃描觸發(fā)器對應(yīng)相連，且相鄰層的掃描觸發(fā)器通過硅通孔相連。
4.如權(quán)利要求3所述的掃描測試方法，其特征在于，所述掃描輸入端口用于驅(qū)動多條掃描鏈，其中，每條掃描鏈上設(shè)置有多個掃描觸發(fā)器，其中，每條所述掃描鏈上的掃描觸發(fā)器位于所述掃描樹結(jié)構(gòu)的同一層。
5.如權(quán)利要求4所述的掃描測試方法，其特征在于，所述掃描樹結(jié)構(gòu)的第一級的掃描觸發(fā)器為距離所述掃描輸入端口距離最近的掃描觸發(fā)器。
6.如權(quán)利要求I所述的掃描測試方法，其特征在于，所述測試向量策略包括綁定前測試策略和綁定后測試策略。
7.如權(quán)利要求6所述的掃描測試方法，其特征在于，當(dāng)所述測試向量策略為綁定前測試策略時， 獲取所述掃描樹結(jié)構(gòu)的掃描輸入功耗、掃描輸出功耗和捕獲周功耗，并設(shè)置測試周期； 將測試向量子集中的向量分布在所述測試周期中，并根據(jù)所述掃描輸入功耗、掃描輸出功耗和捕獲周功耗獲取芯片測試功耗； 根據(jù)所述芯片測試功耗設(shè)置第一預(yù)設(shè)溫度閾值，并對所述測試向量集中的每一個向量子集按照芯片的熱點溫度升高值最小化進行排序；將排序后的測試向量子集中的熱點溫度升高值未超過所述第一預(yù)設(shè)溫度閾值的向量子集生成第一被選測試集。
8.如權(quán)利要求6所述的掃描測試方法，其特征在于，當(dāng)所述測試向量策略為綁定后測試策略時， 獲取所述掃描樹結(jié)構(gòu)的掃描輸入功耗、掃描輸出功耗和捕獲周功耗； 將測試向量子集中的向量分布在所述測試周期中，并根據(jù)所述掃描輸入功耗、掃描輸出功耗和捕獲周功耗獲取芯片測試功耗； 根據(jù)所述芯片測試功耗設(shè)置第二預(yù)設(shè)溫度閾值，并對所述掃描樹結(jié)構(gòu)中每一層的測試向量集中的每一個測試向量按照芯片的熱點溫度升高最小化進行排序； 根據(jù)所述測試周期以及將排序后的測試向量集中的熱點溫度升高值未超過所述第二預(yù)設(shè)溫度閾值的向量生成第二被選測試集。
9.如權(quán)利要求7或8所述的掃描測試方法，其特征在于，進一步包括如下步驟 根據(jù)所述芯片的中央處理器CPU運行時間和所述當(dāng)前熱點分布設(shè)置所述測試周期。
10.如權(quán)利要求I所述掃描測試方法，其特征在于，還包括如下步驟 利用溫度分析器獲取所述三維芯片的初始溫度。
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于三維芯片的掃描測試方法，包括如下步驟建立用于三維芯片的掃描森林結(jié)構(gòu)；生成測試集和測試周期，并將測試集劃分為多個測試向量子集；對多個測試向量子集進行排序并將多個測試向量子集中的測試向量分布在測試周期中；獲取測試向量子集的當(dāng)前熱點分布；根據(jù)掃描樹結(jié)構(gòu)對測試向量子集按照芯片的熱點溫度升高值最小化進行排序以生成測試向量策略；根據(jù)測試向量策略獲取排序后的測試向量子集中的熱點溫度升高值未超過預(yù)設(shè)溫度閾值的向量子集，生成被選測試集；將被選測試集應(yīng)用掃描樹結(jié)構(gòu)并更新被選測試集的熱點分布。本發(fā)明可以有效的降低測試時間，同時可以壓縮測試激勵數(shù)據(jù)和測試響應(yīng)。
文檔編號G01R31/3185GK102654561SQ20121011305
公開日2012年9月5日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者向東, 神克樂 申請人:清華大學(xué)