1. 理解Tessent Scan ATPG的基础概念在芯片设计领域测试模式生成ATPG是确保芯片质量的关键环节。Tessent ATPG工具作为行业标杆提供了从基础到高级的完整测试解决方案。对于刚接触这个领域的朋友可以把它想象成给芯片做体检的过程 - 我们需要设计一套完整的体检项目测试模式来检查芯片每个部分是否正常工作。基础扫描模式Basic Scan Pattern是最简单的测试方式就像常规体检中的身高体重测量。它包含几个标准步骤将测试数据加载到扫描链中load_scan chains设置主输入信号force primary inputs测量主输出信号measure primary outputs触发捕获时钟pulse capture clock从扫描单元中卸载数据unload value这个过程在单个捕获周期内完成适用于全扫描设计full-scan design。但就像常规体检无法发现所有健康问题一样基础扫描模式在面对复杂电路设计时也会遇到瓶颈。2. 应对非扫描单元挑战Clock Sequential模式实际芯片设计中总会存在一些无法被扫描链覆盖的时序元件我们称之为非扫描单元non-scan cells。这些元件就像体检中的盲区常规方法难以检测。Clock Sequential模式就是专门为解决这个问题而设计的。想象一下这样的场景电路中有一个关键的D触发器没有被扫描链替换它位于两个组合逻辑之间。基础扫描模式无法直接控制这个触发器的值导致测试覆盖率下降。Clock Sequential模式通过以下步骤解决这个问题加载阶段通过扫描链输入初始值但非扫描单元的状态仍然未知时钟序列周期通过主输入端口施加控制信号并触发时钟脉冲捕获周期再次施加输入信号捕获电路响应卸载阶段将捕获到的数据移出扫描链这个过程中最巧妙的是时序控制 - 工具会自动识别时序深度sequential depth设置合适的时钟脉冲次数。我在一个实际项目中遇到过这样的情况一个关键控制模块中有多个级联的非扫描锁存器使用Clock Sequential模式后测试覆盖率从78%提升到了95%。3. 处理时钟组合逻辑Clock PO模式芯片设计中时钟信号有时会经过组合逻辑直接连接到输出端口PO。这种情况就像体检时遇到一个既当医生又当病人的特殊角色 - 我们需要特殊的检查方法。Clock PO模式就是为这种双重身份信号设计的解决方案。传统测试方法在这里会遇到两个主要问题时钟信号作为输入时不能随意赋值为1可能违反时钟约束某些固定型故障如stuck-at-0难以检测Clock PO模式的创新之处在于引入了附加的时间模板additional timeplate。在基础模式的捕获或加载/卸载阶段它表现为常规时钟而在Clock PO模式的捕获周期它会保持持续高电平状态。这种灵活的时序控制解决了上述两个难题。实际应用中需要注意子模块级的PO可能不是顶层PO因此子模块通常不需要考虑Clock PO模式。此外ATE测试机台需要支持多时间模板否则可能需要牺牲少量覆盖率。4. 存储器周边逻辑测试策略现代芯片中存储器RAM/ROM占据了大量面积其周边逻辑的测试是另一个难点。由于存储器在扫描链中被视为黑盒blackbox我们需要特殊方法来测试其周边逻辑。常见的有三种解决方案异步旁路Asynchronous bypass通过简单增加互联线和MUX绕过存储器优点添加逻辑少缺点可能影响时序降低测试频率同步旁路Synchronous bypass在中间增加扫描用寄存器优点对时序影响小缺点消耗更多资源观测单元Observation cells为RAM控制信号添加专用扫描单元这些技术通常在Tessent MemoryBIST阶段插入。我在一个图像处理芯片项目中通过合理组合这三种方法成功将存储器周边逻辑的测试覆盖率提升到98%以上。5. 多负载模式Multiple Load应对复杂场景当设计中包含非扫描单元的存储器时Multiple Load模式就派上用场了。这种模式允许在一个测试模式中进行多次扫描链加载特别适合需要在扫描加载阶段保持特定状态的设计。Multiple Load模式的工作流程包括加载扫描链设置主输入信号触发顺序读/写操作根据需要重复步骤1-3或2-3应用捕获周期卸载扫描链配置RAM控制信号是关键步骤通常有两种方法使用scan_en信号作为门控将RAM时钟与扫描时钟分离在最近的一个AI加速器项目中我们使用Multiple Load模式成功解决了深度流水线结构中存储接口的测试难题。通过合理设置read/write控制信号的offstate工具能够自动分析并修复控制信号问题。6. 高级模式的选择与组合策略面对复杂的芯片设计单一测试模式往往不够。我们需要根据具体场景选择和组合不同的高级模式。以下是一些实用建议先运行基础扫描模式分析覆盖率缺口根据未覆盖的故障类型选择相应的高级模式非扫描单元 → Clock Sequential时钟组合逻辑 → Clock PO存储器周边 → Multiple Load检查设计规则DRC违例它们常提示需要哪种高级模式考虑测试机台的能力限制平衡测试时间和覆盖率要求在项目中我通常会建立一个决策流程图来指导模式选择。例如当遇到C8/C9类DRC违例时首先考虑Clock PO模式当测试覆盖率卡在某个瓶颈时检查是否与非扫描元件有关。这种系统化的方法可以显著提高工作效率。
Tessent Scan ATPG：解锁高级测试模式以应对复杂设计挑战
1. 理解Tessent Scan ATPG的基础概念在芯片设计领域测试模式生成ATPG是确保芯片质量的关键环节。Tessent ATPG工具作为行业标杆提供了从基础到高级的完整测试解决方案。对于刚接触这个领域的朋友可以把它想象成给芯片做体检的过程 - 我们需要设计一套完整的体检项目测试模式来检查芯片每个部分是否正常工作。基础扫描模式Basic Scan Pattern是最简单的测试方式就像常规体检中的身高体重测量。它包含几个标准步骤将测试数据加载到扫描链中load_scan chains设置主输入信号force primary inputs测量主输出信号measure primary outputs触发捕获时钟pulse capture clock从扫描单元中卸载数据unload value这个过程在单个捕获周期内完成适用于全扫描设计full-scan design。但就像常规体检无法发现所有健康问题一样基础扫描模式在面对复杂电路设计时也会遇到瓶颈。2. 应对非扫描单元挑战Clock Sequential模式实际芯片设计中总会存在一些无法被扫描链覆盖的时序元件我们称之为非扫描单元non-scan cells。这些元件就像体检中的盲区常规方法难以检测。Clock Sequential模式就是专门为解决这个问题而设计的。想象一下这样的场景电路中有一个关键的D触发器没有被扫描链替换它位于两个组合逻辑之间。基础扫描模式无法直接控制这个触发器的值导致测试覆盖率下降。Clock Sequential模式通过以下步骤解决这个问题加载阶段通过扫描链输入初始值但非扫描单元的状态仍然未知时钟序列周期通过主输入端口施加控制信号并触发时钟脉冲捕获周期再次施加输入信号捕获电路响应卸载阶段将捕获到的数据移出扫描链这个过程中最巧妙的是时序控制 - 工具会自动识别时序深度sequential depth设置合适的时钟脉冲次数。我在一个实际项目中遇到过这样的情况一个关键控制模块中有多个级联的非扫描锁存器使用Clock Sequential模式后测试覆盖率从78%提升到了95%。3. 处理时钟组合逻辑Clock PO模式芯片设计中时钟信号有时会经过组合逻辑直接连接到输出端口PO。这种情况就像体检时遇到一个既当医生又当病人的特殊角色 - 我们需要特殊的检查方法。Clock PO模式就是为这种双重身份信号设计的解决方案。传统测试方法在这里会遇到两个主要问题时钟信号作为输入时不能随意赋值为1可能违反时钟约束某些固定型故障如stuck-at-0难以检测Clock PO模式的创新之处在于引入了附加的时间模板additional timeplate。在基础模式的捕获或加载/卸载阶段它表现为常规时钟而在Clock PO模式的捕获周期它会保持持续高电平状态。这种灵活的时序控制解决了上述两个难题。实际应用中需要注意子模块级的PO可能不是顶层PO因此子模块通常不需要考虑Clock PO模式。此外ATE测试机台需要支持多时间模板否则可能需要牺牲少量覆盖率。4. 存储器周边逻辑测试策略现代芯片中存储器RAM/ROM占据了大量面积其周边逻辑的测试是另一个难点。由于存储器在扫描链中被视为黑盒blackbox我们需要特殊方法来测试其周边逻辑。常见的有三种解决方案异步旁路Asynchronous bypass通过简单增加互联线和MUX绕过存储器优点添加逻辑少缺点可能影响时序降低测试频率同步旁路Synchronous bypass在中间增加扫描用寄存器优点对时序影响小缺点消耗更多资源观测单元Observation cells为RAM控制信号添加专用扫描单元这些技术通常在Tessent MemoryBIST阶段插入。我在一个图像处理芯片项目中通过合理组合这三种方法成功将存储器周边逻辑的测试覆盖率提升到98%以上。5. 多负载模式Multiple Load应对复杂场景当设计中包含非扫描单元的存储器时Multiple Load模式就派上用场了。这种模式允许在一个测试模式中进行多次扫描链加载特别适合需要在扫描加载阶段保持特定状态的设计。Multiple Load模式的工作流程包括加载扫描链设置主输入信号触发顺序读/写操作根据需要重复步骤1-3或2-3应用捕获周期卸载扫描链配置RAM控制信号是关键步骤通常有两种方法使用scan_en信号作为门控将RAM时钟与扫描时钟分离在最近的一个AI加速器项目中我们使用Multiple Load模式成功解决了深度流水线结构中存储接口的测试难题。通过合理设置read/write控制信号的offstate工具能够自动分析并修复控制信号问题。6. 高级模式的选择与组合策略面对复杂的芯片设计单一测试模式往往不够。我们需要根据具体场景选择和组合不同的高级模式。以下是一些实用建议先运行基础扫描模式分析覆盖率缺口根据未覆盖的故障类型选择相应的高级模式非扫描单元 → Clock Sequential时钟组合逻辑 → Clock PO存储器周边 → Multiple Load检查设计规则DRC违例它们常提示需要哪种高级模式考虑测试机台的能力限制平衡测试时间和覆盖率要求在项目中我通常会建立一个决策流程图来指导模式选择。例如当遇到C8/C9类DRC违例时首先考虑Clock PO模式当测试覆盖率卡在某个瓶颈时检查是否与非扫描元件有关。这种系统化的方法可以显著提高工作效率。
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