2.扫描链插入技术详解_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

随着芯片设计和制造技术的不断发展，集成电路的复杂度和规模也在不断增加。在这种情况下，如何确保每个芯片都能够经过高效的测试，成为了芯片设计和制造过程中至关重要的一环。今天，我们将深入探讨扫描链插入技术，帮助大家更好地理解其在提高芯片测试效率中的重要作用。

一、什么是扫描链插入？

扫描链插入是一种用于提高芯片可测试性的技术，通过在芯片设计中引入扫描链，可以方便地对芯片内部逻辑进行测试。具体而言，扫描链是一系列带扫描功能的寄存器，这些寄存器通过扫描链串联在一起，使得芯片内部状态能够通过外部输入进行控制和观察。

二、扫描链插入的流程

Tessent扫描链的插入流程可以概括为以下几个步骤：

1. 初始化：读入综合后的网表文件和DFT库文件，自动将普通寄存器替换为带扫描功能的寄存器。

2. 测试配置：配置扫描模式、扫描引脚和扫描使能信号。

3. 规则检查：确保扫描操作能够正确执行，寄存器具有良好的可控性和可观测性。

4. 扫描链插入：根据设计要求插入指定数量和长度的扫描链，插入测试逻辑。

5. 保存结果：保存带扫描链信息的网表和后续ATPG工作的配置文件。

三、扫描链插入的考量因素

在插入扫描链时，需要考虑多个因素，以确保测试的高效性和准确性。

1. 时钟域

不同的时钟域需要划分在不同的扫描链上，以避免时序违例。同一时钟域的上升沿和下降沿触发寄存器可以串在同一条链上，但需要注意保持时间和建立时间的要求。

2. 跨时钟域的时序违例

跨时钟域的扫描链连接可能导致时序问题，如保持时间违例。解决这一问题的方法是增加锁存器（Lockup Latch）以保证时序的正确性。

3. 扫描链长度

扫描链的长度和扫描链条数直接影响测试时间。一般来说，增加扫描链的条数可以减少每条链的长度，从而缩短测试时间。但这也会增加扫描端口的数量，需要在测试时间和扫描端口数量之间找到平衡。

4. 扫描链的均衡性

为了减少测试时间，在插入扫描链时应尽量保持各扫描链长度的均衡性。测试向量的移位时间由最长的扫描链决定，因此均衡的链长有助于优化测试效率。

5. 基于物理信息的扫描链连接

在连接扫描链时，需要考虑寄存器的物理位置，以避免绕线问题和时序问题。通过后端工具的scan reordering功能，可以优化扫描链的连接，但更好的方法是利用寄存器的物理位置信息，进行就近连接。

四、测试时钟的介绍

在芯片测试过程中，测试时钟是确保测试操作顺利进行的关键要素。测试时钟的设置和管理直接影响测试的效率和准确性。下面详细介绍测试时钟的类型、生成方式及其在扫描测试中的应用。

1. 测试时钟的类型

测试时钟主要分为两类：移位操作时钟和捕获操作时钟。

· 移位操作时钟：用于在扫描测试过程中，将测试数据移入和移出扫描链。由于移位操作对时钟频率要求较低，通常使用低频时钟（10~50MHz）。

· 捕获操作时钟：用于在功能测试模式下捕获逻辑状态。根据测试类型的不同，捕获操作时钟的频率也有所不同：

DC测试：使用低频时钟进行捕获。

AC测试：使用与系统功能时钟频率相同的高频时钟进行捕获（通常为10MHz至GHz范围内）。

2. 测试时钟的生成方式

测试时钟通常由两种方式生成：片外生成和片内生成。

· 片外生成：测试机台提供的低频测试时钟，通常用于移位操作和DC测试。

· 片内生成：在芯片内部生成的测试时钟，主要用于AC测试捕获操作。这类时钟由片内时钟控制器（On-Chip Clock Controller, OCC）生成，能够精确地提供所需的时钟脉冲。

3. 片上时钟控制器（OCC）

为了在功能时钟和测试时钟之间切换，同时为AC测试提供正确的时钟脉冲，片上时钟控制器（OCC）发挥了重要作用。OCC的主要功能包括：

· 时钟切换：在功能模式和测试模式之间切换时钟源。

· 时钟控制：为不同的测试模式（如扫描模式和AC捕获模式）提供所需的时钟脉冲。

4. 测试时钟的引入及问题解

在扫描测试过程中，由于扫描寄存器只有一个时钟端，测试时钟必须同时具有功能和测试两种属性。这引发了两个关键问题：

· 功能时钟和测试时钟的融合：需要将功能时钟和测试时钟融合，确保在切换模式时能够无缝过渡。

· 片上AC测试时钟波形的产生：为了进行AC测试，片上时钟控制器需要产生精确的高频时钟波形。

·为了解决这些问题，OCC在片上时钟的管理中起到了核心作用：

时钟切换：通过OCC可以在功能时钟和测试时钟之间进行切换。例如，在扫描模式下，OCC可以配置扫描寄存器的状态，并在AC捕获模式下提供功能时钟脉冲。

时钟控制：OCC可以根据测试需求，生成精确的测试时钟波形。例如，在扫描模式下，OCC生成的时钟用于移位操作；在AC捕获模式下，OCC生成的时钟用于高频捕获操作。

5. OCC工作模式示例

· 功能模式：在功能模式下，OCC提供正常的功能时钟，以确保芯片在功能验证时能够正常工作。

扫描模式：在扫描模式下，OCC生成扫描时钟，用于移位操作和状态配置。

AC捕获模式：在AC捕获模式下，OCC生成高频时钟脉冲，用于进行高速的AC测试捕获操作。

·

测试时钟在扫描测试中的重要性不言而喻，通过合理配置和使用片上时钟控制器（OCC），能够确保在不同测试模式下提供所需的时钟信号，从而提高测试效率和准确性。在实际操作中，掌握测试时钟的设置和管理，是进行高效芯片测试的关键。

希望这篇文章能帮助你更好地理解扫描链的插入，更多DFT专业知识在知识星球。

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