缩短测试时间的种种限制

缩短测试时间的种种限制缩短测试时间的种种限制http:/www.hificat.com/power/Article/zhdz/200908/65780.html作者：佚名 文章来源：不详 点击数：7 更新时间：2009-8-28 纳米制造工艺带来了更高密度的电路和更高的性能,但同时也带来了新的挑战。对于 90nm 以上工艺,系统和随机缺陷曾经一度是个麻烦,而今却是致命的缺陷。为了保证品质,就需要更多的测试方案以应对大量的、不同类型的缺陷。随着电路密度的增加,内部扫描元素的数量以及扫描链的长度也随之增加。通过一个因数逼进管芯面积的平方,更多的扫描方式和更长的扫描链延长了测试执行的时间,也正因如此增加了 SoC 的测试成本。片上扫描压缩技术已经成形,它通过减少测试数字电路时间的方式减少测试执行的成本（参考文献 1） 。各种扫描压缩的架构都是可行的,都能有效地减少测试时间。方法是通过建立 x 倍长度的扫描链,而相应的在每个扫描链中只需要大约 1/x 的扫描元素。压缩有效地减少了扫描每个测试样本的时间。对于扫描压缩因数 x（假设扫描链是十分平稳的,不存在任何形式的膨胀问题）,测试应用时间的缩减量是：注意 TATR 是一个渐进的函数。例如,一个 20 倍的扫描压缩（x20）能够减少 95的测试应用时间(TATR = 95%),而 50 倍的压缩 TATR 能够达到 98。100 倍的压缩可以减少 99的测试应用时间,它仅仅比 50 倍的压缩提高了 1。通过使用成本模型,你会发现大于 20 倍的扫描压缩是否有益。研究人员（参考文献 2）已经通过展开一个 DFT 成本模型（参考文献 3）对比了不同扫描压缩方法,但是你还需要另外的模型以确定最理想的压缩比率。我提出了一个构架我提出了一个构架, ,它对于执行扫描压缩可以做出完全的经济它对于执行扫描压缩可以做出完全的经济影响评估。利用这个模型影响评估。利用这个模型, ,你可以确定更大的压缩是否会带来益处。你可以确定更大的压缩是否会带来益处。如果是如果是, ,能够节约的成本是多少。此外能够节约的成本是多少。此外, ,我也提出了一个方程式我也提出了一个方程式, ,你可你可以根据它们对硅片面积的影响以根据它们对硅片面积的影响, ,对比压缩的结果。这样你就能够评估对比压缩的结果。这样你就能够评估得出哪一种方式最合算。得出哪一种方式最合算。测试执行和硅片面积测试执行和硅片面积生产量巨大的公司往往都会评估测试应用时间的大幅减少问题。因为对于他们来说,哪怕每个管芯仅节约了一美分的成本,那么对于他们的产品周期却意味着节约了数百万美元。在这种情形下,他们都希望得到高 TATR。而事实上,由等式 1 我们可以发现,以百分形式得出的节约成本在超过 20 倍压缩时就会变小。假设测试可以简便执行,我们提高压缩比率的结果还涉及到两个成本之间的权衡问题：测试执行成本 Cexec 和硅片大小的间接成本 Csilicon。只要测试执行的成本和硅片的间接成本持续下降,增加压缩比率以减少测试应用的时间就能有效地降低成本。所以,你需要将压缩比率从 x 增加到最理想的 ,从而将总成本降到最低,Ctotal = Cexec + Csilicon （图 1） 。如果假设测试仪器的利用率很高（大于 90）,那么数字电路测试的执行时间就是一个瓶颈,同时非测试装置的硬件成本会远远低于测试装置硬件的成本。测试执行成本作为压缩等级 x 的一个函数：每个管芯上硅片面积的间接成本是：由等式 2 和 3,得到总成本：在这些等式中,Ract 是有用测试装置的成本（$/s）;Ttest 是测试执行时间（s）;Tsetup 是测试装置上 IC 的配置时间;Kt_time 是一个常数,与单位管芯面积的测试时间相关（s/cm2）;（x）是个标量,它用来估计坏管芯需要的少量测试时间：式中 fail 表示相对于坏管芯,好管芯平均所需测试时间的百分率。A(x)表示压缩等级 x 时的管芯面积。随着扫描链数量的增加,压缩电路的数量随之增加,所以 A(x)能够表达为压缩的一个线性函数：式中 A0 表示没有任何压缩时的管芯面积, 是扫描压缩面积的比例因数,它表示压缩时增加的每个单元中管芯大小的碎片面积。Cs 是一个硅片面积成本因数（$/cm2） 。Y(x)表示在压缩等级 x时的良品率,它取决于缺陷密度 D（defects/cm2）：最理想的节约成本最理想的节约成本通过将压缩等级从 x 增加到最理想的等级 ,总成本Ctotal 达到最小值时相应获得的节约成本：图 2 描述了将等式 57 带入等式 4,再应用等式 8,得到不同的管芯面积 A0 所节约的成本。这个例子中的输入参数是目前最典型的制造环境。对于每一个压缩等级 x,每一条特定曲线所表示的节约成本,都相应于压缩等级从 x 增至 的节约成本（在图 2 中, 的值非常接近曲线最低部分相应的压缩比率,即格线上节约成本为$10处） 。例如,对于曲线 A0=1.0 cm2 ,通过增加压缩比率 x=10 到 =46,得到的节约成本都低于每一百万个单元$100,000。所有的设计都因为压缩而收益,但是由于测试执行时间与管芯大小的平方成比例,越大的设计能获得更多的节约成本。低于理想压缩等级的任意值,都能通过进一步的压缩将剩余的时间转化为节约成本。压缩方案造成的成本差异压缩方案造成的成本差异SC1 和 SC2,假设它们的设计相同,对于相同的压缩等级但由于不同的硅片面积,你能从两个扫描压缩执行中评估测试成本之间的差异。其他因素都相同,同压缩等级下面积间接成本最低的将是最合算的。利用等式 6,面积是：式中 2/1 的比值表示 SC1 和 SC2 之间相对的面积成本。考虑这样一种情况,相比于 SC1,若 SC2 具有更高的扫描压缩面积比例因数,即：2>1。较高的面积比例因数 2 表示：SC2（2）的理想的压缩等级小于 SC1（1） 。当压缩等级 x 1 时大于相应的成本差。总成本差异 cost 改为表示两个成本最小值的差：将等式 9 中的关系代入等式 4,再利用等式 10 得到成本比较。观察图 3,由于间接成本比值 2 /1 的增加,总成本差异与管芯的大小快速的成比例增加。最理想压缩的推导公式最理想压缩的推导公式对于一个设计最理想的压缩等级 ,以及不同扫描压缩方案的成本差异,你能从简单的公式估算出压缩节约的成本。首先,Tsetup 不会影响压缩平衡,并且在比较分析中可以忽略。其次,扫描压缩面积比例因数 很小（只有 10-4 数量级） 。所以如果你展开等式中的 A(x),其定义了等式 2 中的 Ttest,你会发现压缩逻辑对于测试执行时间可以忽略。很明显对于芯片剩下的部分,压缩逻辑能被快速测试。结果,等式 2 中 A(x)的表达能被近似表示成 A0。此外,你能够用 T0 简便地取代乘机项 Kt_timeA02,以秒为单位的测试执行时间可以在设计中有效而不需要使用扫描压缩。假设扫描链十分平衡：另外,等式 2 中的 Y(x)能够近似为 Y0。因为相对于节约成本,通过增加压缩电路引起的良率减小十分微小,测试执行成本的增加可以忽略。最后注意一个标量,它表示坏管芯所需的少量测试时间,它与压缩比率无关。所以 (x)能被近似为 0,有了这些简化,等式 4可以归纳为：压缩等级 x 时所得到的节约成本,是未压缩的测试执行成本和压缩时总成本的差值。将压缩面积（等式 6）和良率（等式 7）的线性表达式代入等式 13 得到：当等式 14 的导数为 0 时,总成本取得最小值。将等式 6 和 7 代入等式 12,解出等式 15 中的 x,能够通过此公式得到理想的压缩等级 ：相对于完全从等式 4 得到的完整数据 ,由推导公式得到的数值能够精确到±1.2%,标准差= 0.6%。你还能推导出不同压缩方案相应成本差异的一个近似表达式,可用于评估多种压缩方案的成本效力。通过将 Ctotal 的简化形式代入等式 10 中,然后利用推导公式等式 16 中的 ,得到成本差异从而进行比较。cost 表示为：图 4 显示了如图 3 中的总成本差异,但是它还关注三个初始的管芯面积,以比较通过等式 17 中的推导估计 cost 和利用完全的计算公式获得的数值。扫描压缩极大地降低了测试执行的成本,但是压缩中硅片面积的间接成本却限制了测试应用成本的合算程度。对于任何的设计,都存在一个理想的压缩等级,它和管芯大小的平方根乘比例,表示出硅晶能带来最大的利润。这个理想的等级对于压缩的面积成本以及其他结构方面十分敏感。 参考文献1. Brisacher, K., R. Kapur, and S. Smith, “The History and Future of Scan Design,“ EETimes, September 19, 2005. 2. Kapur, R., T.W. Williams, J. Dworak, and M. Mercer, “How to Evaluate Test Compression Methods,“ EETimes, October 7, 2004. 3. Wei, S., P.K. Nag, R.D. Blanton, A. Gattiker, and W. Maly, “To DFT or Not to DFT?“ Proceedings of the International Test Conference, 1997. pp. 557-566.文章录入：admin 责任编辑：admin 上一篇文章： 见所未见: 测试雷达视觉系统下一篇文章： 测试后检测提高管芯的成品率【发表评论】 【加入收藏】 【告诉好友】 【打印此文】 【关闭窗口】