DFT技术介绍和所用工具

　　DFT技术主要包括Scan，Mbist和Boundary Scan这三个方面。

　　1.Scan技术又包括扫描链插入和基于扫描链结构的ATPG（AutomaticTestPatternGeneration，自动测试向量生成）技术。

　　扫描链的构建，首先得基于扫描结构的触发器。下图中，左边是普通的D触发器，右边是扫描结构的触发器，通过在数据Dpin上加入一个二输入多路选择器（MUX），就引入了一条新的数据输入路径SI，MUX的选择端又SE控制，所有触发器的SE会接到一起，并连到芯片PAD上统一控制。

　　然后前一级触发器的Qpin接后面一级触发器的SIpin，中间直连或者经过简单的缓冲器或反相器，这样所有触发器首位相连，就构成了扫描链，扫描链的起点和终点最终都会接到PAD上，结构如下，绿色部分就是扫描链结构。

　　芯片的主要工作部分是组合逻辑，组合逻辑实现运算，而时序逻辑让这些组合逻辑运算出的数据踩上节拍，整齐的按计划传送。触发器和触发器之间的组合逻辑千变万化，相当于修了许多条分支小路，每条路上还有红绿灯，数据通行效率低下，而扫描链结构相当于给触发器之间建了另一条高速公路，在SE（shiftenable）为高的情况下，可以在时钟驱动下，很快速的通过PAD把数据加载到各个扫描触发器上。任何一个组合逻辑的输入要么接到前面的触发器上，要么接到输入PAD上，而组合逻辑的输入最终会接到后面的触发器的Dpin或者连到输出PAD上。所以，等扫描链加载上数据后，组合逻辑就有了激励，然后在SE为低时，时钟跳动一次，就可以将组合逻辑的最终响应捕获到后面的触发器里，然后再把SE切到高，把捕获的数据shift到输出PAD上观测，和无缺陷情况下的期望值比较，以此来判断触发器本身和触发中间的组合逻辑有没有制造缺陷。有缺陷的地方会出现短路和断路等故障。ATPG工具就是基于这样的扫描链结构，根据算法推算出应该加载到扫描链上的激励序列和期望序列，这样的序列称为测试向量(pattern)。

　　扫描链插入，业界常用的是synopsys的DFT Compiler，mentor的tessent shell也有串scan chain的引擎。测试向量生成常用Mentor的tessent工具或者synopsys的TetraMax，向量产生完，还要用仿真工具VCS，Questa sim去做测试向量的仿真验证，仿真分不带时序信息的门级仿真和带时序信息的后仿真。主要目的是用仿真器模拟机台测试，去验证测试向量是否正确。

　　2. Mbist（MemoryBuilt-inSelfTest）是为了测试芯片中ram和rom IP的，测试原理是在设计中插入内建自测试逻辑，靠内建自测试逻辑产生激励，对ram 和rom进行读写，然后在内建自测试逻辑中去比较测试结果。所以不依赖测试机台也能完成自测试。Mbist结构如下，紫色的左右logic部分和RAM部分代表原有的功能逻辑。Mbist工具会加入选择器（mux）将输入控制截获，然后通过左上角绿色的Bistcontroller产生测试向量，对RAM进行读写，然后将读的结果送到右上角的红色comparator，比较测试结果和期望值，以此来判断Ram本身到底有没有制造缺陷。

　　Mbist逻辑插入和向量生成常用Tessent LV flow和近几年推出的的Tessent shell flow。Pattern验证还是用VCS，Questasim等仿真工具。

　　3. Boundary scan主要是用来测芯片和芯片间互联的，因为芯片焊接到PCB上时容易发生虚焊，靠boundary scan电路可以测出这种故障。

　　BoundaryScan基于IEEE 1149.1协议，主要逻辑有TAPcontroller和boundaryScanchain构成，标准接口有TCK，TDI，TMS，TRSTn（可选）和

　　TDO这个五个。每一个芯片自己的TDI和TDO之间有一条boundaryScanchain，前一个芯片的TDO会接到下一个芯片的TDI上。所有芯片的TCK，TMS，TRSTn会接到一起，结构如下所示。

　　Boundary scan的原理是在pad输入和输出信号上插入boundary scan cell，相当于在pad信号进入core logic的地方或者core logic往pad走的地方安排了哨兵，然后把各个pad接口上的这些哨兵通过boudary scan chain（类似电话线）连起来，通过chain逻辑使得前一个芯片的输出pad产生激励，后一个芯片的输入pad去观测响应，然后把响应结果通过chain shift出来然后和预期值比较，来判断芯片互联有没有问题。如下图所示，BC代表boundaryscancell。

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