可控功耗扫描分段测试结构

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1、ＩＳＳＮ１０００－００５４清华大学学报（自然科学版）２０１５年第５５卷第８期１３／２０ＣＮ１１－２２２３／ＮＪＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖ（Ｓｃｉ＆Ｔｅｃｈｎｏｌ），２０１５，Ｖｏｌ．５５，Ｎｏ．８８８９－８９４基于可控功耗的扫描分段测试结构江舟１，向东１，神克乐２（１．清华大学软件学院，北京１０００８４；２．清华大学计算机科学与技术系，北京１０００８４）摘要：随着芯片尺寸进入微纳米级时代，集成电路测试过ＩＷＬＳ２００５ｖｅｒｉｆｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．程中产生的功耗也越来越大，已经成为了芯片

2、生产和测试Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｃａｎｔｅｓｔｉｎｇ；ｓｃａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ；ｐｏｗｅｒ－ａｗａｒｅｔｅｓｔｉｎｇ；的瓶颈。已有的研究主要是降低移位功耗或者捕获功耗，ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｃａｐｔｕｒｅｃｙｃｌｅ；ｄｅｓｉｇｎｆｏｒｔｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ但是很少有方法能够同时降低这２个阶段的功耗，而且目前还没有针对捕获功耗可控性的研究。该文提出了一种基在数字集成电路测试领域中，基于扫描的测试于可控功耗的扫描分段结构，该结构能够控制移位阶段和［１］是测试设计中应用最广泛的技术。扫描测试中过捕获阶段的功耗，并且只需增加很小的面积开

3、销。同时还多的跳变会使得测试功耗远远大于功能功耗，过高设计了一种高效的电路结构分析算法来检测触发器之间的的测试功耗会导致芯片温度过热，从而形成能够直依赖关系，以及一种能够直接降低同一时刻触发器跳变的扫描分段策略，这种策略通过不断的迭代分段组合来完成接损坏芯片和降低芯片可靠性的热点，降低芯片的［２－３］最优分组。该分段方法是第一个基于电路结构依赖和时钟可验证性，使芯片成品率和使用寿命降低等。树影响的功耗可控方法。实验表明，该结构在ＩＳＣＡＳ８９和目前已有一些低功耗测试方法，主要可以分为ＩＷＬＳ２００５基准电路测试中都有明显的效果。以下３类

4、：第一类是低功耗自动测试向量生成［４－５］关键词：扫描测试；扫描分段；低功耗；可控捕获功耗；测（ＡＴＰＧ）的方法，这些方法通过减少扫描输入试设计和扫描输出向量的移位信号跳变来降低移位功耗，中图分类号：ＴＰ３３１．２文献标志码：Ａ但是这些改变ＡＴＰＧ的低功耗测试方法会引起复［６－８］文章编号：１０００－００５４（２０１５）０８－０８８９－０６杂的计算；第二类是跳变屏蔽法，这些方法通过DOI:10.16511/j.cnki.qhdxxb.2015.08.013在触发器输出端加入屏蔽控制逻辑来屏蔽掉电路测试输入端的跳变信号，从而降低整个移位阶

5、段的跳Ｓｃａｎｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｔｅｓｔａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ［９－１２］变活动；第三类是扫描分段把所有扫描链拆分ｆｏｒｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌｉｔｙ成多段，每段使用独立的时钟信号，在一个时钟周ＪＩＡＮＧＺｈｏｕ１，ＸＩＡＮＧＤｏｎｇ１，ＳＨＥＮＫｅｌｅ２期内只激活其中的一个扫描分段来达到降低功耗的（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，目的。但是这３类方法都需要在捕获阶段激活所有Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎ

6、ｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，的扫描链，进而产生过高的峰值功耗。ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ）本文针对传统扫描分段方法中动态功耗过大的Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｃｈｉｐｓｉｚｅｓｒｅａｃｈｍｉｃｒｏ－ｎａｎｏｌｅｖｅｌｓ，ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｏｗｅｒ问题，提出了一种可控功耗扫描分段结构。这种结ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｃｈｉｐｔｅｓｔｉｎｇｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇａｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｆｏｒｃｈｉｐ构可以大幅降低多扫描链测试的移位功耗和捕获功ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｉｎｇ．Ｐｒ

7、ｉｏｒｗｏｒｋｈａｓｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｄｏｎｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎｉｎｅｉｔｈｅｒｔｈｅｓｈｉｆｔｃｙｃｌｅｏｒｔｈｅｃａｐｔｕｒｅｃｙｃｌｅ耗。同时实现了一种用来检测电路中逻辑依赖的算ｗｉｔｈｌｉｔｔｌｅｗｏｒｋｏｎｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｐｅａｋｐｏｗｅｒｆｏｒｂｏｔｈｔｈｅｓｈｉｆｔａｎｄ法，该算法可以通过不断优化触发器分组来降低测ｃａｐｔｕｒｅｃｙｃｌｅｓａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｈａｓｂｅｅｎｎｏｗｏｒｋｏｎｔｈｅｃａｐｔｕｒｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｉｌ

8、ｉｔｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｐｏｗｅｒ－ａ－试中的跳变。在结构分段时，首次提出了同时考虑ｗａｒｅｓｃａｎｓｅｇｍｅｎｔａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｗｈｉｃｈｃｏｎｔｒｏｌｓｔｈｅｐｏｗｅｒｄｕｒ