可复用IP核以及系统芯片SOC的测试结构研究

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1、浙江大学博士学位论文可复用IP核以及系统芯片SOC的测试结构研究姓名：陆思安申请学位级别：博士专业：电路与系统指导教师：严晓浪2003.3.1摘要浙江人学溥十学位论文摘要随着集成电路制造技术的快速发展，系统芯片SOC逐渐成为现实。SOC将一个完整的系统集成住单个芯片上，从而缩小了系统的体积；SOC减少rSOB系统中芯片与芯片之间Ⅱ连延时，从而提高了系统的性能；SOC采心基于核的设计方法，从而缩短了设计周期，降低了．芯片成本。但SOC设计也遇到诸多挑战，测试复Ⅲ就是其中的挑战之一。本文从测试复_L

2、j的角度，系统地研究了可复_L}JIP核以及系统芯片SOC的测试结构。测试复_【{{的第一个问题就

3、是可复用IP核测试结构设计问题。常用核测试结构就是在IP核输入输出端口上添加测试环。本文在详细分析两种典_!IJ!的测试环结构即IEEEP1500测试环干¨b利浦的TestShell测试环的基础上提山了一种二态测试环结构。该结构允许共_I{j同一条洲试总线的lP核直接连接到测试总线上，从而保证测试数据可以在单个测试时钟周期内从核的测试激励源传送到IP核输入端口或从IP核输出端口传送到响应分析器。测试环结构的关键是测试环单元设计。本文在详细分析两种典型测试环单元结构基础七，提出一种改进的测试环单元结构。它在传统的P1500测试环单元的基础上添加一个多路器，这不仅实现了对测试环单元的功能数据路径测

4、试，而且解决了测试环扫描链在扫描移位过程中的安全移位问题，同时还可以大大降低扫描移位过程中产生的动态测试功耗。测试复_Hj的第二个问题就是SOC测试结构设计问题。SOC测试结构主要包括_LljT：传送片E测试数据的测试访问机制TAM以及实现对片上核测试控制的芯片级测试控制器设汁。当前廊_【}j最为广泛的是采用基于测试总线的TAM策略。本文详细分析了测试总线的原理，{f．给山基于测试总线的通用芯片测试结构。在SOC中核的数目一般有十几个甚至几十个。为了实现对片上如此之多的IP核进行仃序测试，需要进行测试调度。同时还需要设计一个芯片级测试控制器来控制接个芯片的测试。本文首次将测试调度问题与芯片级测

5、试控制器设计问题结合起来，提出了一种能够灵活实现各种测试调度结果的芯片级测试控制器设计。系统芯片SOC设计是一件非常复杂的事情。当前国内在芯片设计中IP核复州科度1F常荐限。本文针对这种情况提出了一种简单的芯片测试结构，该结构采tL}j基于测试总线的rAM，并在模块设计过程中就考虑芯片测试问题，从而简化了芯片测试控制器的设计。为了尽可能减少SOC总测试时间，降低测试费JI{；』，需要进行测试调度。测试调度是一个典14的NP问题。本文讨论了测试调度的线性规划模型，并给出了基丁．遗传算法的测试调度算法。关键词可复用IP核，系统芯片SOC，测试复刖，测试结构，三态测试环改进测试环单元，芯片级测试控制

6、器，测试调度垒呈!!垦垒竺!塑!!盎兰煦．!：兰堕堡兰ABSTRACTWiththefastdevelopmentofICmanufacturingtechniques，SOC(SystemollaChip)isgraduallybecomingtrue．Firstly，SOCintegratesacompletesystemonthesinglechip，SOitreducesthevolumeofthesystem；Secondly，SOCgreatlyimprovestheperformancet)fthesystembyreducingthedelaybetweenchipsinSOB

7、(SystemonBoard)；Third，SOCHsescore-baseddesignmethodologywhichsho矗ensthedesignperiodandlowersthecostofchips。HoweverSOCdesignalsomeetsmanychallenges，testreuseisoneofthem．ThisdissertationsystematicallydiscussesthetestarchitecturesofreusableIPcoresandSOC．ThefirstproblemoftestreuseiSthedesignoftestarchit

8、ectureofreusable{Pcores．11hegeneralarchitectureiSthatatestwrapperiSaddedto出eI／OportsofthelPcores．Akindofwrapper，namelytri—statewrapper，isputforwardbasedonanalyzingtwokindsofwrappers，tobespecificIEEEP1