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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,IC Test: Lecture 4,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,IC Test: Lecture 4,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,IC Test: Lecture 4,*,魏淑华,微电子中心,88803508,集成电路测试及可测性设计,IC TESTING and DFT,回忆,上次课主要内容：,1.故障模型；,2.单固定故障；,3.故障的等价性原那么；,4.故障的支配性原那么；,5.晶体管故障及测试方法。,2024/9/29,2,IC Test: Lecture 4,作业解析：故障等价、支配压缩,潜在故障点数目,=2*18=36,2024/9/29,3,IC Test: Lecture 4,作业解析：故障等价、支配压缩,等价压缩后压缩比,2024/9/29,4,IC Test: Lecture 4,作业解析：故障等价、支配压缩,2024/9/29,5,IC Test: Lecture 4,支配压缩后压缩比,第四章 可测试性度量,1.,引言,2.,可测试性度量,3.,SCOAP,度量,组合,SCOAP,度量,时序,SCOAP,度量,4.,小结,2024/9/29,6,IC Test: Lecture 4,1,引言,Introduction,测试愈来愈难，出现研制费与测试费倒挂的局面,可测性设计,设计阶段就考虑测试问题，使设计出来的电路既能完成规定的功能，又能容易地测试。,可测试性度量,设计出来的电路在测试方面到底谁优谁劣，没有 统一的标准,需要对电路的测试难易程度进行数量描述,集成电路集成度不断提高,SSI,MSI,LSI,VLSI,ULSI,GSI,2024/9/29,7,IC Test: Lecture 4,2,可测试性度量,Testability Measures,可测试性度量可测性分析,指对一个初步设计好的或待测电路不进行故障模拟就能定量地估计出其测试难易程度的一类方法,可控制性:通过电路的原始输入设置电路内部节点到0或1的难易程度。,可观测性:通过电路的原始输出观察电路内部节点值0或1的难易程度。,可测试性: 可控制性和可观测性。,可测试性分析就是对可控制性、可观测性和可测试性进行定量分析。,2024/9/29,8,IC Test: Lecture 4,2.1,目的,Purpose,目的:,分析测试电路内部的难易程度, 重新设计或增加专用测试硬件；,指导用于生成测试矢量的算法, 防止采用难控制的连线；,评估故障覆盖率；,评估测试矢量的长度。,2024/9/29,9,IC Test: Lecture 4,2.2 根本要求 Basic Requirements,两个根本要求:,精确性: 即通过可测试性分析之后, 所得到的可控制性、可观察性和可测试性值能够真实地反映出电路中故障检测的难易程度。,复杂性: 即计算复杂性, 也就是对可控制性和可观察性的定量分析的计算复杂性要低于测试生成复杂性, 否那么就失去了存在价值。,2024/9/29,10,IC Test: Lecture 4,Rutman 1972,第一,可控制性的定义,Goldstein 1980 - SCOAP,第一,可观察性的定义,第一,采用,统计方法,度量电路可测性,第一,系统的、有效地计算可控制性和可观察性,Brglez 1984 - COP,第一,概率测量,Seth, Pan & Agrawal 1985 PREDICT,第一,精确概率测量,2.3,起源,Origins,2024/9/29,11,IC Test: Lecture 4,3,SCOAP,度量,SCOAP measures,SCOAP,Sandia Controllability and Observability Analysis Program,对于电路中的每个信号,l, SCOAP,由,6,个数字度量,构成,组合测量,:,组合,0,可控制性,CC0(l), Difficulty of setting circuit line to logic 0,组合,1,可控制性,CC1(l), Difficulty of setting circuit line to logic 1,组合可观测性,CO(l), Difficulty of observing a circuit line,时序测量,:,时序,0,可控制性,SC0(l),时序,1,可控制性,SC1(l),时序可观测性,SO(l),2024/9/29,12,IC Test: Lecture 4,3 SCOAP度量根本概念,组合节点,:,指电路的原始输入节点和标准组合单元的输出节点,.,时序节点,:,指标准时序单元的输出节点,.,定义,1:,欲置节点,N,值为组合逻辑值,0(1),需要对相关节点赋以确定组合逻辑值的最少赋值次数之和,-,称为节点,N,的,组合,0(1),可控制性,以,CC0(N), CC1(N),表示,.,定义,2:,欲置节点,N,值为时序,0(1),需要对相关节点赋以确定时序逻辑的最少赋值次数之和,-,称为节点,N,的,时序,0(1),可控制性,以,SC0(N), SC1(N),表示,.,2024/9/29,13,IC Test: Lecture 4,3 SCOAP度量根本概念,定义,3:,为把节点,N,的信息传播到原始输出，所需最少的组合逻辑值赋值次数,-,称为节点,N,的,组合可观测性,用,CO(N),表示,.,定义,4:,为把节点,N,的信息传播到原始输出，所需最少的时序逻辑赋值次数,-,称为节点,N,的,时序可观测性,用,SO(N),表示,.,2024/9/29,14,IC Test: Lecture 4,3.1 SCOAP,度量范围,可控制性范围 ：1 (最容易) 无穷大 (最困难),可观察性范围 ：0 (最容易) 无穷大 (最困难),组合测量:,大体上与可以操作去控制或观测l的信号数量电路连线数有关,时序测量:,大体上与需要控制或观测的时间帧或时间周期的数量有关。,2024/9/29,15,IC Test: Lecture 4,3.2,组合,SCOAP,度量,可控制性,计算可控制性的方法：,首先 控制每个原始输入(PI)为0CC0的难度和,控制每个PI为1CC1的难度均为1,然后 逐级向前通过电路每经过一个逻辑门，就将可控制性加1，此为逻辑深度。,逻辑门的级数是从PI到达它的各个输入的最大逻辑门距离。,2024/9/29,16,IC Test: Lecture 4,计算可控制性的方法：,如果只设置一个输入的控制值就可以生成逻辑门的输出，那么：,输出可控制性 = min (输入可控制性) + 1,如果需要将所有的输入都设置为非控制值才能生成逻辑门的输出，那么：,输出可控制性 = S (输入可控制性) + 1,如果一个输出被多个输入集控制，那么：,输出可观察性= min (每个输入集的可控制性) + 1,AND门0可控制性， OR门1可控制性,AND门1可控制性， OR门0可控制性,XOR门可控制性,3.2,组合,SCOAP,度量,可控制性,2024/9/29,17,IC Test: Lecture 4,根本数字逻辑门的输出可控制性：,3.2,组合,SCOAP,度量,可控制性,2024/9/29,18,IC Test: Lecture 4,根本数字逻辑门的输出可控制性续)：,3.2,组合,SCOAP,度量,可控制性,2024/9/29,19,IC Test: Lecture 4,3.3,组合,SCOAP,度量,可观测性,计算可观测性的方法：,建立了全部信号的可控制性之后，从原始输出PO到原始输入PI反向计算可观测性。,首先 设置输出的可观测性难度CO为0，逻辑0和逻辑1的可观测性无差异。,观测一个逻辑门的一个输入信号，观测的难度等于输出的可观测性加上设置其他输入为非控制值的难度，再加1代表逻辑深度。,2024/9/29,20,IC Test: Lecture 4,3.3,组合,SCOAP,度量,可观测性,根本数字逻辑门的可观测性：,2024/9/29,21,IC Test: Lecture 4,根本数字逻辑门的可观测性：,3.3,组合,SCOAP,度量,可观测性,2024/9/29,22,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例,前提：假设电路中的触发器具有专门的测试硬件，可读出也可,设置触发器的当前状态。,时序电路,2024/9/29,23,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可控制性,求逻辑门的级数：沿着从PI到PO的路径，用从PI算起的最大路,径即级数标识门。,原始输入R、PPI7和PPI8级数为0，其扇出级数也为0；,逻辑门的所有输入都标记后，门的输出为最大的输入级数加1.,2024/9/29,24,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可控制性,求级数算法 从PI到PO标识级数,1. 对全部原始输入赋值级数0.,2. 对每个PI扇出:,用PI的级数标记电路连线；,将扇出驱动的逻辑门参加队列。,3. 当队列非空时:,从队列中取下一个逻辑门；,如果此逻辑门的全部扇入都已经标记了级数，那么用输入级数的最大值加1标记此逻辑门和它的扇出，并将此逻辑门扇出驱动的逻辑门参加队列。所有门输入具有级数level #s, 标记它们最大级数的门+ 1;,否那么, 重新将此逻辑门参加队列。,2024/9/29,25,IC Test: Lecture 4,Level 0 可控制性 原始输入PI及其扇出,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可控制性,2024/9/29,26,IC Test: Lecture 4,Level 1 可控制性 NOT门1、 NOT门2,CC0(1) = CC1(R)+1,CC1(1) = CC0(R)+1,CC0(2) = CC1(PPI8)+1,CC1(2) = CC0(PPI8)+1,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可控制性,2024/9/29,27,IC Test: Lecture 4,Level 2 可控制性 AND门3,CC0(3) = min(CC0(1),CC0(2) + 1,CC1(3) = CC1(1)+CC1(2) + 1,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可控制性,2024/9/29,28,IC Test: Lecture 4,Level 3 可控制性 NOR门4、AND门5,CC0(4) = min(CC1(R),CC1(PPI7),CC1(3) + 1,CC1(4) = CC0(R)+CC0(PPI7)+,CC0(3) + 1,CC0(5) = min(CC0(PPI7),CC0(3),+ 1,CC1(5) = CC1(PPI7)+CC1(3) + 1,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可控制性,2024/9/29,29,IC Test: Lecture 4,Level 4 可控制性 OR门6,CC0(6) = CC0(4)+CC0(5) + 1,CC1(6) = min(CC1(4)+CC1(5),+ 1,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可控制性,2024/9/29,30,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可观测性,从,PO,向后到,PI,重新编号电路的级数，,每个门用从,PO,到它的扇出的最大距离标记。,2024/9/29,31,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可观测性,Level 0 可观测性 原始输出,2024/9/29,32,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可观测性,Level 1 可观测性 OR门6,CO(4) = CO(6)+CC0(5) + 1,CO(5) = CO(6)+CC0(4) + 1,2024/9/29,33,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可观测性,Level 2 可观测性 NOR门4,CO(R) = CO(4)+CC0(PPI7),+CC0(3) + 1,CO(PPI7) = CO(4)+CC0(R),+CC0(3) + 1,CO(3) = CO(4)+CC0(R),+CC0(PPI7) + 1,2024/9/29,34,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可观测性,Level 2 可观测性 AND门5,CO(5) = min(CO(Z),CO(6),CO(PPI7) = CO(5)+CC1(3),+ 1,CO(3) = CO(5),+CC1(PPI7) + 1,2024/9/29,35,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可观测性,Level 3 可观测性 AND门3,CO(3)=min(CO(PPO8),CO(5),CO(4),CO(1) = CO(3)+CC1(2) + 1,CO(2) = CO(3) +CC1(1) + 1,2024/9/29,36,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例可观测性,Level 4 可观测性 NOT门1、NOT门2,CO(R) = CO(1) + 1,CO(PPI8) = CO(2) + 1,CO(R) = min(8,4),CO(PPI7) = min(8,6),2024/9/29,37,IC Test: Lecture 4,3.4,组合,SCOAP,度量,实例,可控制性与可观测性最终结果,2024/9/29,38,IC Test: Lecture 4,最难观测信号,逻辑,1,最难控制信号,逻辑,0,最难控制信号,3.5,时序,SCOAP,度量,时序度量与组合度量的主要差异：,1.在时序度量中，只有当信号从触发器的输入到输出Q或Q，或者从触发器的输出反响到D、C时钟、SET或RESET输入时才增加1.,2. 在时序电路中，计算可控制性数量必须反复迭代，因为存在触发器的反响回路。,2024/9/29,39,IC Test: Lecture 4,3.6,时序,SCOAP,度量,D,触发器,为了控制Q为1，必须置D为1,产生一个,下降的时钟C沿首先是1然后是0，,控制RESET为0防止去除Q。,因此，控制Q为1的组合和时序难度为：,CC1 (Q) = CC1 (D) + CC1 (C) + CC0 (C),+ CC0 (RESET),度量在电路中必须设置多少条线路才能使Q为1,SC1 (Q) = SC1 (D) + SC1 (C) + SC0 (C),+ SC0 (RESET) + 1,度量在电路中必须时钟触发多少个触发器才能使Q为1,2024/9/29,40,IC Test: Lecture 4,同时可复位的下降沿,触发的,D,触发器,3.6,时序,SCOAP,度量,D,触发器,为了控制,Q,为,0,，有两种方式：,用,RESET,线使其复位为,0,；,用时钟,C,的下降沿通过,D,线加载,0,给,Q,。,因此，控制,Q,为,0,的组合和时序难度为：,CC0,(,Q,) = min ,CC1,(,RESET,) +,CC1,(,C,) +,CC0,(,C,),CC0,(,D,) +,CC1,(,C,) +,CC0,(,C,),SC0,(,Q,) = min S,C1,(,RESET,) +,SC1,(,C,) +,SC0,(,C,),SC0,(,D,) +,SC1,(,C,) +,SC0,(,C,)+1,2024/9/29,41,IC Test: Lecture 4,同时可复位的下降沿,触发的,D,触发器,3.6,时序,SCOAP,度量,D,触发器,通过保持,RESET,低并在时钟线,C,产生,一个下降沿，可在,Q,观测,D,线：,因此，,D,的组合和时序可观测性为：,CO,(,D,) =,CO,(,Q,) +,CC1,(,C,) +,CC0,(,C,),+,CC0,(,RESET,),SO,(,D,) = S,O,(,Q,) + S,C1,(,C,) + S,C0,(,C,),+ S,C0,(,RESET,) + 1,2024/9/29,42,IC Test: Lecture 4,同时可复位的下降沿,触发的,D,触发器,3.6,时序,SCOAP,度量,D,触发器,通过置,Q,为,1,和运用,RESET,，可以观测,RESET,：,因此，,RESET,的组合和时序可观测性为：,CO,(,RESET,) =,CO,(,Q,) +,CC1,(,Q,) +,CC1,(,RESET,),+,CC1,(,C,),+ CC0,(,C,),SO,(,RESET,) = S,O,(,Q,) + S,C1,(,Q,) + S,C1,(,RESET,),+ S,C1,(,C,),+,S,C0,(,C,) + 1,2024/9/29,43,IC Test: Lecture 4,同时可复位的下降沿,触发的,D,触发器,3.6,时序,SCOAP,度量,D,触发器,有三种方式间接观测时钟线,C,：,置,Q,为,1,并从,D,通过时钟加载,0,；,置,Q,为,1,同时应用,RESET,；,置,Q,为,0,保持,RESET,为,0,并从,D,通过,时钟加载,1.,因此，,C,的组合和时序可观测性为：,CO,(,C,) = min ,CO,(,Q,)+,CC1,(,Q,)+,CC0,(,D,)+,CC1,(,C,)+,CC0,(,C,),CO,(,Q,)+,CC1,(,Q,)+,CC1,(,RESET,)+,CC1,(,C,)+,CC0,(,C),CO,(,Q,)+,CC0,(,Q,)+,CC0,(,RESET,)+,CC1,(,D,)+,CC1,(,C),+,CC0,(,C,),SO,(,C,) = min ,SO,(,Q,)+,SC1,(,Q,)+,SCC0,(,D,)+,SC1,(,C,)+,SC0,(,C,),SO,(,Q,)+,SC1,(,Q,)+,SC1,(,RESET,)+,SC1,(,C,)+,SC0,(,C),SO,(,Q,)+,SC0,(,Q,)+,SC0,(,RESET,)+,SC1,(,D,)+,SC1,(,C),+,SC0,(,C,) + 1,2024/9/29,44,IC Test: Lecture 4,同时可复位的下降沿,触发的,D,触发器,3.7,时序,SCOAP,度量,计算方法,对所有,PIs,置,CC0 = CC1 = 1,和,SC0 = SC1 = 0,；,对所有其它节点,置,CC0 = CC1 = SC0 = SC1 =,从,PIs,到,POs,采用,CC,和,SC,方程获得可控制性,重复循环直到,SC,稳定为止,保证收敛；,对于所有,POs,置,CO = SO = 0,；,对所有其它节点,置,CO = SO =,从,POs,到,PIs,工作,采用,CO, SO,和可控制性获得可观察性；,扇出源,(CO, SO) = min,分枝,(CO, SO),如果任何节点,CC or SC (CO or SO),为,那么节点是不可控制的,(,不可观察的,).,2024/9/29,45,IC Test: Lecture 4,8,8,8,3.7,时序,SCOAP,度量,计算方法,2024/9/29,46,IC Test: Lecture 4,为了计算各节点的可控制性，首先将原始输入的组合可控制性置为1，时序可控制性置为0。 即CC0 = CC1 = 1 和 SC0 = SC1 = 0。,然后，从原始输入开始，按照电路描述，利用标准单元可控制性公式，依次计算电路各节点的可控制性。,依次类推，重复上述过程，直到求出稳定的整数为止。如果存在反响环，那么需要进行迭代才能稳定。,为了计算各节点的可观察性，首先将原始输出的可观察性置为0。 即CO0 = SO1 = 0。,然后，从原始输出开始，并利用标准单元可控制性公式，用前面已经算出的可控制性数据，即依次求出各节点的可观察性。,依次类推，重复上述过程，直到求出稳定的可观察性。,3.8,时序,SCOAP,度量,实例,2024/9/29,47,IC Test: Lecture 4,初始化原始输入及扇出置为10，其他节点为 ,8,3.8,时序,SCOAP,度量,实例,2024/9/29,48,IC Test: Lecture 4,1,次迭代后,3.8,时序,SCOAP,度量,实例,2024/9/29,49,IC Test: Lecture 4,2,次迭代后,3.8,时序,SCOAP,度量,实例,3,次迭代后,3.8,时序,SCOAP,度量,实例,迭代稳定后,3.8,时序,SCOAP,度量,实例,最终的时序可观测性度量,4,小结,2024/9/29,53,IC Test: Lecture 4,可测试性近似测量:,设置电路连线到0或1的难易程度,观察电路内部连线的难易程度,应用:,测试内部电路难易程度的分析,重新设计电路硬件或增加专门的测试硬件, 其测量标明差的可控制性或可观察性,计算测试矢量的规那么 防止采用难控制的连线,故障覆盖率的评估 3-5 %误差,测试矢量长度的评估,作业,2024/9/29,54,IC Test: Lecture 4,对于以以下图中电路,计算组合SCOAP可测试性度量可控制性和可观测性。,要求：标出门的级数，列出计算公式。,
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