采用加权扫描选通信号的基于扫描的自测试结构的自测试方法

摘要

采用加权扫描选通信号的基于扫描的自测试结构的自测试方法，属于集成电路可测试性技术领域。其特征在于，依次含有以下步骤：把所有扫描链的测试模式预置为传统模式，并计算被测电路可测度评价函数G；选定第1条扫描链，计算与已加权随机信号的权集中每个权值对应的各被测电路可测度评价函数值，并选出最小值；把得到的第1条扫描链的SC₁选通信号的加权信息带入上述自测试结构，并更新被测电路的测度信息以及被测电路的可测度评价函数值；对于剩下的扫描链重复上述步骤，得到所有扫描链的选通信号各自对应的权值。实验结果证明，结合测试点插入等可测性方法以后，WTS方法可以把难测电路的故障覆盖率进一步提高到接近100％的水平。

主权项

1.采用加权扫描选通信号的基于扫描的自测试结构的自测试方法，所述的自测试结构，包括：线性反馈移位寄存器；相移器，它的各输入端接收上述线性反馈移位寄存器的相应的输出信号，它的输出信号是伪随机测试向量，分别进入扫描链和被测电路的组合逻辑部分；与门电路组合单元，单元中每个与门的一个输入信号是切换测试模式和正常工作模式的开关信号，用test表示；每个与门的另一个输入信号是一个已加权的随机信号，不同与门的此信号各自具有的权值分别用W1、W2、W3……Wk表示；扫描链，它由SC1、SC2……SCk条扫描链组成，k为扫描链的个数；上述各扫描链由结构彼此相同的扫描触发器多级地串联而成，每个扫描触发器由一个多路转换器和一个触发器依次串联而成，每个触发器共用一条时钟线：从第二级扫描触发器开始，各级扫描触发器中多路转换器的一个输入端与上一级扫描触发器中触发器的输出端相连，第一级扫描触发器中的多路转换器的一个输入端与上述相移器的相应测试向量输出端相连；各级扫描触发器中各多路转换器的另一个输入端与下述被测电路的组合逻辑部分中对应的信号线相连，此信号线既是扫描触发器的一条输入信号线，在整个电路中又是一个伪输出端，用PPO表示；扫描触发器的输出信号线既连接到下一级扫描触发器的某个输入端，又连接到下述被测电路的组合逻辑部分中对应的信号线上，此信号线也称为被测电路的一个伪输入端，用PPI表示，最后一级扫描触发器的输出信号直接作为整个电路的一个扫描输出端；多路选择器，用MUX表示，它有上述test信号、来自外部的原始输入信号以及由上述相移器输出的测试向量信号共三个信号输入端；被测电路的组合逻辑部分，它的输入端与上述多路选择器的输出端相连，其中可能包含的若干可控点的输入端与上述相移器的测试向量输出端相连；多输入特征分析器，它的输入端分别与上述被测电路的组合逻辑部分的原始输出端、可观点输出端、以及上述个扫描链的末位扫描触发器的原始输出端相连；加权随机信号产生逻辑单元，其输入信号来源于相移器输出的未加权的伪随机信号；随机选择三个伪随机信号分别经过一个二输入与门和一个二输入或门的组合产生权值为0.625的随机信号；再随机选择另外二个伪随机信号经过一个二输入或门产生权值为0.75的随机信号；再随机选择另外三个伪随机信号经过一个三输入或门产生权值为0.875的随机信号，其余各权值的随机信号以此类推产生，以上各加权的随机信号分别被赋给各扫描链的扫描选通信号输入端，以控制扫描链在扫描模式和功能模式之间的转换，其特征在于，所述的自测试方法依次含有以下步骤：假设：有k个扫描链SC1、SC2……SCk；权w1＝0.5，w2＝0.625，w3＝0.75，w4＝0.875构成权集W；建立被测电路可测度评价函数如下：$G=\underset{l/i\in F}{\Sigma }\frac{|C_1\left(l\right)-C_0\left(l\right)|}{O\left(l\right)}$ 上述可测度评价函数中，F是随机难测故障集，l/i代表随机难测故障集F中信号线l处的单固定性i型故障，i∈{0，1}，C1(l)、C0(l)、O(l)分别表示信号线l处的1可控度、0可控度和可观测度；步骤1：把所有扫描链的测试模式预设置为传统的每个扫描周期测试一次的模式，并用$G=\underset{l/i\in F}{\Sigma }\frac{|C_1\left(l\right)-C_0\left(l\right)|}{O\left(l\right)}$计算此状态下的被测电路可测度评价函数G(w1 0)，下标1表示要处理的扫描链是第1条，即SC1，上标0表示此时SC1还处于未加权的状态；步骤2：在其它扫描链保持在传统的每扫描周期测试一次的模式下，选定第1条扫描链SC1，把权集W中的每个权值w1＝0.5，w2＝0.625，w3＝0.75，w4＝0.875依次在第一条扫描链上尝试，计算出与权值w1，w2，w3，w4分别对应的各个被测电路可测度评价函数值G(w1 1)，G(w1 2)，G(w1 3)，G(w1 4)；步骤2依次含有以下各个步骤：步骤2.1：将权w1＝0.5赋给第1条扫描链SC1，用W1＝W1＝0.5来表示这种情况，W1中下标1表示要处理的扫描链是第1条，w1中上标1表示所选扫描链采用的是权集中的第1个值0.5；其它扫描链，即SC2至SCk，仍保持在传统的每扫描周期测试一次的模式下；步骤2.2：对于所有保持在传统的每扫描周期测试一次的模式下的扫描链，即SC2至SCk，将其内部的所有PPI的0可控度C0和1可控度C1均设置为0.5；步骤2.3：对于加权的扫描链，即第1条扫描链，按照从第一级到最后一级的顺序依次计算此链中每个扫描触发器的各信号线的可控度，每级扫描触发器可控度的计算方式相同，对于第n级扫描触发器，其可控度计算方式如下：C1(PPIn)＝W1C1(an-1)+C1(PPOn)*(1-W1)C1(an-1)＝C1(PPIn-1)其中W1表示第1条扫描链所对应的权，an-1表示第n-1级扫描触发器的输出端信号线，PPIn-1表示从第n-1级扫描触发器的输出端连接到被测电路的组合逻辑部分的分支信号线，PPIn表示从第n级扫描触发器的输出端连接到被测电路的组合逻辑部分的分支信号线，PPOn表示从被测电路的组合逻辑部分连接到第n个扫描触发器的信号线；W1C1(an-1)表示当权值为W1时，在扫描模式下PPIn被置为1的概率，当n＝1时，则C1(a0)＝0.5；C1(PPOn)·(1-W1)表示当权值为W1时，在功能模式下PPIn被置为1的概率；步骤2.4：计算被测电路的组合逻辑部分中每条信号线的可控度，其具体计算公式如下：对于被测电路的原始输入端PI，有C1(PI)＝C0(PI)＝0.5；对于缓冲门，其中A为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：C1(B)＝C1(A)，C0(B)＝C0(A)；对于D触发器，其中A为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：C1(B)＝C1(A)，C0(B)＝C0(A)；对于非门，其中A为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：C1(B)＝C0(A)，C0(B)＝C1(A)；对于j输入的与门，其中A1至Aj为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：$C_1\left(B\right)=\underset{h=1}{\overset{j}{\Pi }}{C}_1\left(A_h\right),C_0\left(B\right)=1-C_1\left(B\right);$ 对于j输入的或门，其中A1至Aj为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：$C_0\left(B\right)=\underset{h=1}{\overset{j}{\Pi }}{C}_0\left(A_h\right),C_1\left(B\right)=1-C_0\left(B\right);$ 对于j输入的与非门，其中A1至Aj为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：$C_0\left(B\right)=\underset{h=1}{\overset{j}{\Pi }}{C}_1\left(A_h\right),C_1\left(B\right)=1-C_0\left(B\right);$ 对于j输入的或非门，其中A1至Aj为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：$C_1\left(B\right)=\underset{h=1}{\overset{j}{\Pi }}{C}_0\left(A_h\right),C_0\left(B\right)=1-C_1\left(B\right);$ 步骤2.5：对于所有保持在传统的每扫描周期测试一次的模式下的扫描链，即SC2至SCk，将其内部的所有PPO的可观测度O均设置为1/(m+1)，其中m是这条扫描链中所含扫描触发器的数目；步骤2.6：对于加权的扫描链，即第1条扫描链，按照从最后一级到第一级的顺序依次计算此链中每个扫描触发器的各信号线的可观测度，每级扫描触发器可观测度的计算方式相同，对于第n级扫描触发器，其可观测度计算方式如下：O(an-1)＝1-(1-O(PPIn-1))*(1-O(bn-1))O(bn-1)＝W1*O(an)O(PPOn)＝O(an)(1-W1)；其中W1、an-1、an、PPIn-1及PPOn的定义同上，bn-1表示从第n-1级扫描触发器输出连接到第n级扫描触发器输入的信号线，当n＝m，即第n级扫描触发器为最后一级时，则O(an)＝1；步骤2.7：计算被测电路的组合逻辑部分中每条信号线的可观测度，其具体计算公式如下：对于被测电路的原始输出端PO，有O(PO)＝1；对于缓冲门，其中A为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：O(A)＝O(B)；对于D触发器，其中A为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：O(A)＝O(B)；对于非门，其中A为其输入信号线，B为其输出信号线，则有：O(A)＝O(B)；对于j输入的与门，其中A1至Aj为其输入信号线，B为其输出信号线，设Aq为当前计算可观测度的输入信号线，则有：$O\left(A_q\right)=O\left(B\right)*\underset{1\le h\le j}{\overset{h\ne q}{\Pi }}{C}_1\left(A_h\right);$ 对于j输入的或门，其中A1至Aj为其输入信号线，B为其输出信号线，设Aq为当前计算可观测度的输入信号线，则有：$O\left(A_q\right)=O\left(B\right)*\underset{1\le h\le j}{\overset{h\ne q}{\Pi }}{C}_0\left(A_h\right);$ 对于j输入的与非门，其中A1至Aj为其输入信号线，B为其输出信号线，设Aq为当前计算可观测度的输入信号线，则有：$O\left(A_q\right)=O\left(B\right)*\underset{1\le h\le j}{\overset{h\ne q}{\Pi }}{C}_1\left(A_h\right);$ 对于j输入的或非门，其中A1至Aj为其输入信号线，B为其输出信号线，设Aq为当前计算可观测度的输入信号线，则有：$O\left(A_q\right)=O\left(B\right)*\underset{1\le h\le j}{\overset{h\ne q}{\Pi }}{C}_0\left(A_h\right);$ 步骤2.8：利用被测电路的可测度评价函数计算对应于权集W中第1个权值w1的函数值G(w1 1)，被测电路可测度评价函数值的计算公式为：$G=\underset{l/i\in F}{\Sigma }\frac{|C_1\left(l\right)-C_0\left(l\right)|}{O\left(l\right)}$ 此公式中各符号的定义同上；步骤2.9：对于权集W中的其它权值w2、w3、w4，分别重复步骤2.1至步骤2.8，从而计算出与w2、w3、w4分别对应的被测电路可测度评价函数值G(w1 2)，G(w1 3)，G(w1 4)；步骤3：比较G(w1 0)，G(w1 1)，G(w1 2)，G(w1 3)，G(w1 4)，选出$G\left(w_1^v\right)=\min \{G\left(w_1^0\right),G\left(w_1^1\right),G\left(w_1^2\right),G\left(w_1^3\right),G\left(w_1^4\right)\};$ 当v＝0时，则保留SC1为传统的每个扫描周期测试一次的自测试模式；当v≠0时，则把权值Wv赋给SC1的扫描选通信号，记为w1 v；步骤4：把步骤3得到的第1条扫描链的SC1选通信号的加权信息带入上述自测试结构，并更新被测电路的测度信息以及被测电路的可测度评价函数值G(w2 0)，下标表示要处理的是第2条扫描链，上标0表示此时SC2还处于未加权的状态；步骤5：选定第2条扫描链SC2，重复步骤2、3，获得SC2选通信号所对应的权值w2 v，当v＝0时，则保留SC2为传统的每个扫描周期测试一次的自测试模式；当v≠0时，则把权值wv 赋给SC2的扫描选通信号；更新被测电路的测度信息；步骤6：对于剩下的扫描链SC3……SCk，重复上述步骤，得到所有扫描链的选通信号各自对应的权值。