基于游程编码的测试数据压缩方法研究.pdf

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1、第一章绪论1.1片上系统测试概述1.1.1研究背景电子技术的发展日新月异，上世纪60年代电路也从分立元件发展到集成电路（IntegratedCircuit,IC），而且随着用户对电路性能的要求越来越高，集成电路也从小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）发展到超大规模（VLSI）。在上世纪90年代中期以前，集成电路内是晶体管、场效应管的集成或单元门电路的集成，电子系统由单个或数个电路板组成，每个电路板又有多个集成块，这种电子系统被称为板级系统（SystemonBoard,SoB）。上

2、世纪90年代中期以后，在集成电路的设计中开始把多个电子系统集成在单个半导体硅基片上，称之为片上系统或系统芯片（SystemonChip,SoC）。片上系统内部集成了功能各异的多个知识产权（IntellectualProperty,IP）模块，典型的包括微处理器模块、存储器模块、锁相环模块、模数/数模转换模块、数字信号处理模块等，这些模块也叫做核（Core）。SoC的结构如图1-1所示。图1-1SoC结构图Motorola公司于1994年发布了FlexCore系统，一年后LSILogic公司给索尼

3、公司提供了SOC产品设计，它们被认为是最早的SOC设计。SoC是系统级的芯片，其设计思想基于IP模块多层次、高度复用，该设计思想得到广泛的关注[1,2]。1.1.2研究意义传统的板级系统SoB的设计中，元件是制造好的且经过测试的IC，测试也只是对IC互连的测试。而在系统芯片SoC的设计中，元件是IP核，用户不仅要测试核之间的互连，还要对核本身进行测试。IP核生产厂家为了保护自己的知识产权，不会给系统芯片制造厂家提供足够的IP核内部的结构信息，这就使得系统芯片的测试变得十分困难和复杂。随着集成度的

4、不断提高，芯片的功率消耗也在不断增加，功耗过大不利于芯片的保护，一方面要考虑芯片的散热问题，一方面也要尽量降低SoC测试的功耗，这也是SoC测试的一个重要研究方向。1SoC中集成的IP核的数量越来越多，也使测试成本的问题变得越来越突出。测试所需的前沿自动测试设备（AutomaticTestEquipment，ATE）价格高的令[3]人无法接受。Intel报道：（验证测试）特性测试和生产测试的结合是它们的主要投资方向。根据ITRS（InternationalTechnologyRoadmapfor

5、[4]Semiconductors）1999预测，到2014年芯片测试成本将超过其制造成本。1.1.3研究进展1965年，英特尔公司创始人之一戈登·摩尔通过长期观察总结出著名的“摩尔定律”，该定律指出集成电路的集成度每隔18-24个月会增加一倍，芯片的性能也会随之提升一倍。摩尔定律虽然是对半导体集成芯片发展趋势的一种预测，却也显示出芯片制造能力和设计能力的巨大差距。集成电路规模的不断增长同样也给芯片的测试带来了巨大的压力，测试数据量也急剧增加。2000年A.Khoche对测试数据的增长速度做了预

6、测，到2014年测试数据量将高达140Gb，如图1-2所示。测试数据量100806040200年份199920022005200820112014图1-2测试数据增长趋势预测图随着SoC中集成的IP核数量的增长，测试数据日益庞大，ATE的传输带宽的增长速度跟不上，如图1-3所示。针对两者的矛盾，业界提出了很多测试方法。图1-3基于ATE的SoC测试结构图目前，SoC测试技术主要可为分两个大的方向：（1）内建自测试（Build-InSelfTest，BIST）。BIST是利用植入芯片的测试模式生成

7、器（TestPatternGenerator，TPG）来测试电路本身的一种技术。测试向量直接由TPG生成，生成的测试向量被送入被测电路中，从而降低了对自动测试设备ATE的要求，但芯片的负担加重。（2）外建自测试（Build-OffSelfTest，BOST）。该方法把测试向量从被测2硅片中挪出，利用数据压缩技术把初始测试数据按照一定的方式压缩后放入自动测试设备中。测试时，由独立于待测芯片的解压缩电路把数据还原为初始状态。这种方法无需知道芯片的内部结构，因此可以满足芯片制造厂家保护知识产权的要求。

8、基于编码的测试数据压缩技术是BOST测试方法中的主要方案之一。其核心思想是按照特定规律压缩初始测试集Td得到Te，再把Te放入离线的ATE中。测试芯片时，将Te送入解压缩电路还原。Te长度远远小于Td，故测试时对ATE传输带宽的要求降低。1.2本文创新点及结构本文得到国家自然科学基金（60876028）、博士点基金资助项目（200803590006）、安徽高校省级自然科学研究重点项目（KJ2010A280）、2010江苏省高校“青蓝工程”资助（sponsoredbyQingLanProject）