使用 SpyGlass 进行早期 RTL 可测试性与 ATPG 覆盖率分析：案例研究

SNUG 2016 2016 8 页

使用 SpyGlass 进行早期 RTL 可测试性与 ATPG 覆盖率分析：案例研究

论文信息

项目内容
作者Preethi Ashok Kumar、Mudasir Kawoosa、Rajesh Mittal（Texas Instruments India，班加罗尔）
会议SNUG 2016
页数8 页

摘要

在设计周期的初始阶段拥有 DFT 优化的 RTL，可以确保 DRC 干净，并以更少的迭代和资源实现更高的测试覆盖率。除了使设计 DFT 就绪外，如果在设计流程开始时就能识别出限制覆盖率的工件，就可以纳入适当的更改，从而以最少的迭代实现更高的可测试性。本文介绍了使用 SpyGlass DFT 工具框架在 Texas Instruments 设计的一款复杂 SoC 上进行的广泛早期覆盖率分析。文章识别了面临的独特挑战，例如对硬宏执行时钟和复位检查、对存储器 collar 触发器进行建模、实现跨域跳变故障覆盖率，以及早期识别难以检测的固定型故障。本文得出了关于设计中早期识别可测试性相关问题与最终网表覆盖率之间映射程度的结论性理解。

1. 引言

传统的 DFT 流程在 RTL 冻结后、综合完成后才进行测试插入和 ATPG 覆盖率分析。这种方法的问题在于：如果 RTL 中存在限制可测试性的设计结构（如不可控的时钟门控、缺少扫描访问的寄存器等），这些问题直到设计周期的晚期才被发现，导致昂贵的迭代。

SpyGlass DFT 工具提供了在 RTL 阶段执行 DFT 设计规则检查（DRC）和 ATPG 覆盖率估计的能力。这使得 DFT 工程师能够在 RTL 开发阶段就识别和修复可测试性问题。

2. 相关工作

早期可测试性分析的现有方法包括基于仿真的 DFT 验证和基于综合的门级 DRC。这些方法的局限在于需要完整的综合网表，无法在 RTL 阶段发现问题。SpyGlass DFT 通过直接在 RTL 上进行分析填补了这一空白。

3. 早期 DFT 设计规则检查

3.1 设计数据

SpyGlass DFT 读取 RTL 代码（Verilog/VHDL）和 scan constraints 文件。Scan constraints 文件定义了扫描配置（扫描使能信号、测试时钟、测试模式等）。

3.2 扫描约束

扫描约束定义了 DFT 模式下的信号行为：扫描使能、测试时钟、复位信号。正确的约束设置是获得准确分析结果的前提。

3.3 对存储器和硬宏的时钟与复位检查

对存储器和硬宏执行时钟和复位检查是主要挑战之一。这些模块通常以黑盒形式提供，缺少内部实现细节。SpyGlass DFT 通过用户定义的模型来描述这些模块在 DFT 模式下的行为。

4. 固定型故障覆盖率分析与改善

4.1 低覆盖率模块识别

通过 SpyGlass 的覆盖率估计功能，可以快速识别出覆盖率低于目标的模块。

4.2 覆盖率改善

针对低覆盖率模块，分析其 RTL 结构以找出覆盖率瓶颈：不可控的时钟门控、缺少扫描访问的寄存器、one-hot 编码的状态机等。在 RTL 阶段修复这些问题，避免了后期昂贵的 ECO。

4.3 难以检测故障的覆盖率

某些固定型故障（hard-to-detect stuck-at faults）在 RTL 阶段就可以被识别，并可以评估其数量和对整体覆盖率的影响。

4.4 One-Hot 编码带来的挑战

One-hot 编码的状态机对 ATPG 覆盖率有显著影响。SpyGlass DFT 可以识别这些结构并评估其覆盖率影响。

5. 跳变故障覆盖率分析

跳变故障（Transition Fault）覆盖率的早期分析与固定型故障类似，但面临额外的挑战：

5.1 低覆盖率模块识别

跳变故障覆盖率通常低于固定型故障覆盖率，因为其时序敏感性更高。

5.2 时钟门控单元（CGC）带来的挑战

时钟门控单元在 DFT 模式下可能阻断测试时钟的传播，严重影响跳变故障覆盖率。SpyGlass DFT 可以识别时钟门控路径并评估其 DFT 合规性。

6. 结论

本案例研究表明，使用 SpyGlass DFT 在 RTL 阶段进行早期可测试性分析可以：

1. 在 RTL 冻结前识别和修复 DFT 问题 2. 预测最终网表的 ATPG 覆盖率 3. 减少后期迭代次数和 DFT 收敛时间 4. 为复杂 SoC 中的跨域故障覆盖和存储器和硬宏的 DFT 行为提供早期可视性

在 TI 的实际应用中，早期分析的覆盖率预测与最终网表结果高度相关，验证了该方法的准确性。

核心概念

概念说明
SpyGlass DFTSynopsys 静态 DFT 分析工具，支持 RTL 阶段的 DFT DRC 和覆盖率估计
ATPG 自动测试向量生成自动测试向量生成覆盖率，衡量 DFT 质量的指标
Stuck-At 故障模型信号线卡在 0 或 1 的故障模型，最基础的 DFT 故障类型
跳变故障 Transition Fault信号跳变延迟故障模型，用于全速测试质量评估

相关链接

- SpyGlass · ATPG 自动测试向量生成 · DFT 可测试性设计 - Texas Instruments

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