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芯片系统对测试提出新的挑战

芯片系统对测试提出新的挑战 2011年12月10日 来源： ——芯片系统需要新的测试技术和新的测试开发方法　　还没来得及稍事放松休息的测试工作者,现在正面对测试芯片系统的新挑战。　　芯片系统(Systems-On-a-Chip,缩写为SOC)可以说是人们要求电子设备越来越小,实际上,就是要把一个完整的系统放在一块模片上的自然结果。为了满足这种要求,集成电路制造厂家正在更新装备,使之适应0.21μm的CMOS集成电路。这种新的IC工艺允许芯片制造商制造含有10兆逻辑门的芯片,从而可以在芯片上嵌入成兆bit的DRAM或SRAM,还可以包含诸如比较器、数据转换器、射频电路之类的模拟电路。目前,某些厂家正在开发用于蜂窝电话、磁盘驱动器、视频游戏机及其它应用的芯片系统。　　为了使芯片系统的设计更简单容易,设计师现在可以用预先设计好的功能块代替那些需要单独设计的部件，把它们联结在一起。这样产生的如此密集封装的芯片系统提出了严峻的测试挑战。由于设计师把越来越多的功能块放在一块芯片上,测试工作者不能直接访问关键测试点。然而,根据设计师设定的功能块的类型,这种直接访问的不足可以通过在其设计中附加几种不同类型的可测性结构加以弥补。电路模块的重复使用　　IC厂家和独立开发者都提供各种各样的功能电路模块,数字的和模拟的都有。它们又被称为“嵌入核"、“智能属体(IP)',或“虚拟部件(VC)"。从设计的观点出发,一个比较好的主意是虚拟部件应该重复使用。这就是说,一旦设计并验证了一个虚拟部件,就可以在其它设计中无数次地使用它,既节省设计时间,又节省验证时间。　　虚拟部件可以是软件、固件或硬件。在软件形式下,一个虚拟部件由不带任何配置信息的高级或行为描述电路构成;固件式的虚拟部件也是一种高级描述电路,但它由设计者在规模或性能方面进行了优化。硬件虚拟部件不包含高级描述,因为设计者早已就具体的IC技术对电路进行了合成和优化。　　这种新的设计方法对于设计工作来说,可能是颇为有利的.但同时也应预料到,它将会对测试工作提出一些新的问题。测试工程师面对的最大的一个问题是:一个芯片系统可能应用了几种不同的IC技术:RISC或DSP VC、嵌入式RAM和ROM VC,还有DAC VC和ADC VC。而直到现在，这些部件还是以各自不同的IC技术存在着。芯片系统有新的测试要求　　在一块芯片上组合使用多种技术,可能在几方面产生测试问题。首先,与复杂程度较低的IC相比,芯片系统对测试设备有着十分不同的要求。按照LTX公司主任工艺师尼尔·凯利的说法,在过去,测试仪器制造商对于各种具体技术都有经过优化的IC ATE:某种VLSI测试仪可能具有高速数字测试能力,但却不能测试混合信号器件;反之，混合信号测试仪有着出色的模拟测试能力,但又不能测试高速数字部分。对芯片系统来说,测试仪要既能精确地测试模拟电路,又能高速地测试数字电路,而且能支持扫描测试和嵌入式存储器测试。　　测试工作者还必须面对测试存取不足的问题。简单地说,如果要采用传统的方法,在输入插脚施加测试向量而在输出插脚观察测试结果,那么芯片系统是太大了,它会使测试向量的设置工作量十分巨大,执行时间也非常长。扫描测试是最优选的方法　　研究表明，芯片系统测试的最优选方法是某种形式的扫描测试。扫描测试技术已经被使用好些年了,而且也能保证有效地测试大型电路。目前,有好几种不同的扫描技术可供选择。过去,已有的几种扫描技术都没有出现过问题,所以厂家可以简单地选用一种扫描方法,然后让设计师们使用。但是,现在情况变了，当设计师们从不同的来源选用虚拟部件时.有些独立开发者的虚拟部件很可能与该公司的扫描测试标准不一致。如果设计师选择的是软件式虚拟部件,他们也许可以按允许的测试方法对它重新设计;但如果他们选择的是硬件虚拟部件,重新设计就不可能了。　　认识到测试标准的不足会给芯片系统测试访问带来问题,测试界专业人士已经成立了两个组织；IEEE测试技术专门委员会成立了IEEE P1500工作组,任务是定义一种描述测试核的语言、一种测试控制机理和一种核外围访问方法.虚拟插座接口联盟(VSIA)也成立了一个工作组,任务是开发交换测试数据的标准。　　图1表示一个芯片系统的内部结构,它是用IEEE P1500工作组所开发的可测试性设计(DFT)单元设计的；ICTAP(IC测试存取端口)提供外部测试仪与各组立核的测试存取端口(CTAP)之间的接口。这些CTAP又与核的内部测试电路——扫描测试电路或BIST电路——连接,并将各个虚拟部件互相隔离起来。在工作组的定义工作尚未完成时,CTAP可以参照IEEE 1149.1边界扫描标准中有关TAP的规定。　　图1一个芯片系统集成电路可能包含若干可测试性设计部件,而使各个不同的虚拟部件互相隔离起来,且能单挫或并行地.对它们进行测试。老的虚拟部件不能扫描　　当设计师们希望使用过去的虚拟部件时,又发现新的问题。因为那些老的硬件虚拟部件很

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