DFTMAX Ultra：面向小型数字混合信号器件

SNUG Austin 2016 2016 33 页

DFTMAX Ultra：面向小型数字混合信号器件

会议: SNUG Austin 2016 作者: Christopher Ryan, Kien Vi (Maxim Integrated) 日期: 2016年9月29日页数: 33 源文件: SNUG_TPC_DFT_Dorso_Untitled_paper_1.pdf

议程

动机 -> DFT需求 -> DFT方法学 -> 实现示例 -> 结果 -> 结论 -> 致谢

动机

- 当前EDA趋势聚焦于大型数字器件 - 嵌入式、小型、数字、混合信号器件怎么样？ - 它们同样需要低成本、高质量的测试！ - Synopsys DFT工具能用于这一IC细分市场吗？ - 可以！DFTMAX Ultra、DFT Compiler、TetraMAX - 当应用正确的DFT方法学/流程时，表现良好 - 收益：缩短流片时间、综合中自动插入、首次硅片成功——加快客户样品交付

需求 vs Synopsys能力

需求	DFT Compiler	DFTMAX Ultra	TetraMAX
I/O控制与观察	X
低DPPM、高测试覆盖率	X	X
低硅片开销	X	X
低数字测试时间	X	X
易于实现	X	X	X
单次通过ATPG			X
低功耗	X	X	X

DFT方法学

DFT架构

每个模块包含：DFT I/O Wrapper、OCC、Scan、DFTMAX (Ultra)、内部扫描链、外部扫描链

DFT流程

RTL -> Design Compiler综合 -> 综合网表 -> DFTCompiler（扫描插入、DFT Wrap、OCC插入）-> DFTMAX Ultra（测试压缩插入）

DFT Wrapper类型

完整P1500 Wrapper：适用于大型数字模块，但小型模块面积开销太大（6.4%-7.4%）

共享内部FF Wrapper：复用内部触发器作为Wrapper输入/输出单元，但会降低小模块测试覆盖率（93%-99%）

N-to-1压缩DFT Wrapper： - 4-to-1压缩：面积开销1.64%-2.36% - 8-to-1压缩：面积开销0.78%-2.12% - 16-to-1压缩：面积开销0.78%-2.01% - 适用于小型数字模块，保持高覆盖率

DFTMAX Ultra测试压缩

- 收益：支持传统扫描、at-speed扫描和桥接扫描故障模型；自动高覆盖率测试向量生成；单条扫描链；数字测试时间减少高达98%；低功耗选项；DFT硅片开销0.05%-0.45% - 5款器件成功验证，多数首次硅片成功

实现示例

DFTCompiler Wrapper实现

# 输入端口控制 - 可调节低开销
set_test_point_element -type force_01  \
  -clock_signal  \
  -test_points_per_source_or_sink <# of inputs per added test point control FF> \
  -control_signal 
输出端口观察 - 可调节低开销
set_test_point_element -type observe  \
  -clock_signal  \
  -test_points_per_source_or_sink <# of outputs per added test point control FF> \
  -control_signal

DFTMAX Ultra实现

set_dft_configuration –streaming_compression enable
set_streaming_compression_configuration –chain_count 14 –inputs 1 –outputs 1
set_streaming_compression_configuration –scan_data_length 6 –control_data_length 14
set_scan_configuration –chain_count 1 -clock_mixing mix_clocks –mix_internal_clock_driver true

单扫描链OCC级联

对引脚受限器件非常重要，通过TCL脚本实现。

结果

DFTCompiler I/O Wrapper — 低开销、高覆盖率

器件	I/O数	模块门数	P1500开销%	P1500覆盖率%	共享FF覆盖率%	4:1压缩开销%	16:1压缩开销%
A	147	25,653	6.44	~A	~A-1.70	1.94	1.64
B	110	40,035	2.92	~B	~B-0.81	0.92	0.78
C	394	56,023	7.44	~C	~C-2.08	2.36	2.01
D	389	62,899	6.78	~D	~D-1.83	2.08	1.77
E	414	67,626	6.43	~E	~E-1.81	2.05	1.74

DFTMAX Ultra — 减少测试时间

器件	压缩比	硅片开销	测试时间节省(秒)
DEVICE2	200x	0.05%	-32.00
DEVICE3	16x	0.45%	-1.22
DEVICE4	39x	0.1%	-8.00
DEVICE5	14x	0.3%	-5.37

DFTMAX Ultra — 首次硅片成功，高覆盖率，低功耗

- Stuck-At Fault: 96.92%，平均Shift功耗11.69% - Transition Delay Fault: 70.84%，平均Capture功耗7.78% - Static Bridge Fault: 82.46%，峰值Shift功耗26.95% - IDDQ: 90.44%，峰值Capture功耗18.26%

结论

- 嵌入式小型数字混合信号器件需要低成本、高质量测试 - Synopsys DFT工具（DFTMAX Ultra、DFTCompiler、TetraMAX）可成功应用 - 使用正确的DFT方法学/流程时，所有工具表现良好 - 可实现收益：缩短流片时间、自动综合插入、首次硅片成功

致谢

感谢Maxim Integrated和Synopsys团队的支持。

图片索引

本文共 106 张图片（PPT型论文），存放于 SNUG_TPC_DFT_Dorso_Untitled_paper_1_images/ 目录。