基于LFSR优化的BIST低功耗设计

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1、第l7卷第1期电子设计工程2009年1月V01．17No．1ElectronicDesignEngineeringJan．2009基矛LFSR优化的BIST低功耗设计谈恩民．王黎(桂林电子科技大学，广西桂林541004)摘要：在BIST(内建自测试)过程中，线性反馈移位寄存器作为测试矢量生成器，为保障故障覆盖率，会产生很长的测试矢量．从而消耗了大量功耗。在分析BIST结构和功耗模型的基础上，针对test—per—scan和test—per—clock两大BIST类型，介绍了几种基于LFSR(线性反馈移位寄存器)优化的低功耗BIST测试方法，设计和改进可测性设计电路，研究合理的测试

2、策略和测试矢量生成技术．实现测试低功耗要求。关键词：内建自测试；线性反馈移位寄存器；测试矢量生成；低功耗；可测性设计中图分类号：TN710．9文献标识码：A文章编号：1006—6977(2009)01—0061—03DesignoflowpowerconsumptionofBISTbasedonoptimizedLFSRTANEn—min．WANGLi(GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China)Abstrac：DuringtheBISTtesting，LFSRastheTPGgiveverylongtest

3、patternforguaranteeingthefaultcoveragewhichduetoalotofpowerconsumption．AfteranalyzingtheBISTstructureandpowerlossmodel，thepapermakesresearchontheal—gorithmandrealizationoflowerpowerBISTonbaseofoptimizedLFSRaimingattwokindsofBISTarchitecture：thetest—per—clockandtest—per—scan．Inordertomeettesti

4、nglowerpower，thedesignmethodsforlowpowerBISTcircuitandreason—ableteststrategyarestudied．Keywords：BIST；LFSR(1inearfeedbackshiftregister)；TPG(testpatterngenerator)；lowpowerloss；DFT(designfortestability)从而由电路正常工作时的功能跳变所引起的，它包括功能跳1引言变、短路电流、竞争冒险等。对于CMOS工艺来说，目前动态随着便携式设备和无线通讯系统在现实生活中越来越广功耗是电路功耗的主要来源

5、。泛的使用，可测性设计(DFT)的功耗问题引起了VLSI设计者对于节点i上每次开关上的功耗为：越来越多的关注。因为在测试模式下电路的功耗要远远高于El=1，2S。。(1)正常模式，必将带来如电池寿命、芯片封装、可靠性等一系列式中，S是单周期内翻转的次数，是节点i的扇出，是最小问题。随着集成电路的发展，内建自测试(BIST)因为具备了诸输出负载电容，是电源电压。从式(1)看出，门级的功耗估计与S和的乘积和节点i的多优越性能(如降低测试对自动测试设备在性能和成本上的翻转次数有关。节点的扇出由电路拓扑决定，而它的翻转次数要求、可以进行At—speed测试及有助于保IP核的知识产权由逻辑

6、模拟器来估计。这个乘积即称为节点i的权重翻转活动等)，已成为解决SoC测试问题的首选可测性设计手段1。(WeightedSwitchingActivity,WSA)。在测试过程中WSA是节点在BIST中常用线性反馈移位寄存器(LFSR)作为测试模i功耗E的唯一变量，所以WSA可作为该节点的功耗估计。对式生成器(TPG)。LFSR必须产生很长的测试矢量集才能满足于一对连续的输入矢量刀(rl，k)，电路总的WSA为：故障覆盖率的要求．但这些矢量消耗了大量的功率。另外．在系统工作模式下，应用于给定电路的连续功能)=S(i，k)Fi(2)i输入矢量具有重要的相关性，而由LFSR产生的连续

7、测试模式中i是电路中所有节点的个数，S(i,k)是由所激励节点式之间的相关性很低。因此，在自测试期间会增加电路中节i的翻转次数。点的翻转活动，导致功耗增大。根据式(2)，考虑长度为，J的测试矢量TS作为电路的输入矢量，电路总的WSA为：2功耗分析和WSA模型=∑∑S(i，)(3)CMOS电路中功耗的来源主要分为静态功耗和动态功^i等价的能量表达式：耗两种。漏电流或从电源供给中持续流出的其它电流导致静态功耗。动态功耗则是因为短路电流和负载电容的充放电，1／2FiCo2∑∑s(k)E