69
Chapitre 7 Conception en Vue du Test : Test Intégré (BIST) Abdelhakim Khouas Département de Génie Électrique École Polytechnique de Montréal

Test Intégré (BIST) - Bienvenue sur Les Électroniciens.com | Les … · 2014. 12. 15. · ªLes mémoires ªLes circuits analogiques ªLes circuits combinatoires et séquentiels

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • Chapitre 7 Conception en Vue du Test :

    Test Intégré (BIST)

    Abdelhakim Khouas

    Département de Génie Électrique

    École Polytechnique de Montréal

  • 1ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Plan

    C’est quoi le test intégré (BIST) ?

    Méthodes et techniques de génération des vecteurs de test

    LFSR « Linear Feedback Shift Register »

    Techniques d’analyse des réponses

    MISR « Multiple Input Signature Analyser »

    BILBO « Built In Logic Block Observer »

  • 2ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    C’est quoi le test intégré (BIST) ?

    Test intégré « Built In Self Test » BIST Le principe du BIST consiste à ajouter de la circuiterie pour permettre au circuit ou au système de se tester tout seul (Auto-Test).Méthode utilisée pour :

    Les mémoiresLes circuits analogiquesLes circuits combinatoires et séquentielsLes systèmes on chip « SOC »

    Architecture générale du BISTGénérateur de vecteurs de test pseudo-aléatoire « PRPG »Analyseur de réponsesPartie contrôle

  • 3ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    C’est quoi le test intégré ? (suite)

    Avantages :Génération interne des vecteurs de test, amélioration de contrôlabilitéAnalyse interne des réponses, amélioration d’observabilitéTest on-line et off-lineÉquipements de test simples ou pas d’équipement de testTest à la fréquence d’utilisation

    Plus rapidePlus précisPermet le test réel des délais

    Hiérarchisation des testsRéutilisation des structures de test

  • 4ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    C’est quoi le test intégré ? (suite)

    Inconvénients :Augmentation de la surface

    Mémoire de 4096 mots de 128 bits de l’ordre de 13%

    Dégradation des performancesROM de 256 Kbits de l’ordre de 6%

    Ajout de pins d’entrée/sortie

  • 5ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    C’est quoi le test intégré ? (suite)

    Il existe deux types de BISTOff-line BIST

    Le test est effectué pendant le mode testDeux différents tests :

    Off-line fonctionnel : Pour le diagnosticOff-line structurel : Détection des défauts de fabrication

    On-line BISTLe test s’effectue durant le fonctionnement normal du circuitDétecte les défauts pendant le fonctionnement normal du circuitDeux différents tests :

    On-line concurrentOn-line non concurrent

  • 6ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Architecture générale du BIST

    CUT

    Générateur

    PRPGAnalyseur

    Contrôle

    POs

    PIs

    Ctrl

  • 7ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Méthodes de génération

    Méthodes de génération :Génération exhaustive/pseudo-exhaustiveGénération aléatoire/pseudo-aléatoireGénération déterministeGénération fonctionnelle

    Techniques d’application des vecteursManuel ATE « Automatic Test Equipement »Interne (cas du BIST)

  • 8ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Techniques de génération pour le BIST

    Il existe plusieurs techniques de génération et d’application des vecteurs de test pour le BIST

    Registres à décalage « LFSR »Pour la génération aléatoire et exhaustive

    Conteurs binaires Pour la génération exhaustive

    ROMs « Prestored TPG »Pour la génération déterministe ou fonctionnelle

    Techniques adaptativesPour la génération aléatoire pondérée dynamiquement

    Automates cellulairesPour la génération aléatoire

  • 9ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    « Linear Feedback Shift Register » LFSR

    Les registres à décalage à rebouclage linéaire « LFSR »sont des circuits logiques contenant les composants suivants :

    1- Bascules D « D Flip-Flops »2- Additionneurs modulo-2 « XOR »

    Propriétés du LFSR :Cyclique

    Le circuit revient à son état initial pour un nombre suffisant de coups d’horloge

    PériodeLa période du LFSR est comprise entre 1 et 2n-1, n est le nombre de bascules D (longueur du LFSR ou nombre d’étages)

  • 10ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemples de registres à décalage

    Cyclic SR

    S0 : 0 1 1S1 : 1 0 1S2 : 1 1 0----------------------------S0 : 0 1 1

    S0 : 0 1 1S1 : 0 0 1S2 : 1 0 0S3 : 1 1 0----------------------------S0 : 0 1 1

    S0 : 0 1 1S1 : 0 0 1S2 : 1 0 0S3 : 0 1 0S4 : 1 0 1S5 : 1 1 0S6 : 1 1 1----------------------------S0 : 0 1 1

    Maximal-Length FSRFeedback Shift Register

  • 11ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemples de registres à décalage (suite)

    S0 : 1 1 1S1 : 0 1 1S2 : 0 0 1S3 : 1 0 0S4 : 0 1 0S5 : 1 0 1S6 : 1 1 0----------------------------S0 : 1 1 1

    S0 : 0 0 0----------------------------S0 : 0 0 0

    Maximal-Length FSR Maximal-Length FSR

    12

    3 −

    longueurde

    Cyclique

  • 12ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Architecture d’un LFSR standard

    C2

    D1 D2 DNDN-1. . . . . .

    C1 CN-1 CN

    . . . . . .

    Y1 Y2 YN-1 YN

    Architecture générale d’un LFSR standard

  • 13ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Architecture d’un LFSR standard (suite)

    1 1 2 3 4 2 1

    2

    3

    1

    ( 1) ...... 1( 1) 1 0 0 0 ...... 0 0 0( 1) 0 1 0 0 ...... 0 0 0

    . . . . . ...... . . .

    . . . . . ...... . . .

    . . . . . ...... . . .( 1) 0 0 0 0 ...... 1 0 0

    ( 1) 0 0 0 0 ...... 0 1 0

    n n

    n

    n

    Y t C C C C C CY tY t

    Y tY t

    − −

    + + + = +

    +

    1

    2

    3

    1

    ( )( )( )...( )

    ( )n

    n

    Y tY tY t

    Y tY t−

    ×

    Équation matricielle d’un LFSR standard

  • 14ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Pour un LFSR d’ordre n :

    Fonction génératrice

    1

    1 1 2 2 0

    0 1 2

    1

    , , ,..., : sont les valeurs initiales des registres. . ... .

    pour

    n

    n n n n

    m

    n

    i m ii

    a a a aa C a C a C a

    a C a m n

    − −

    −=

    = ⊕ ⊕ ⊕

    = ≥∑

    C2

    D1 D2 DNDN-1. . . . . .

    C1 CN-1 CN

    . . . . . .

    Y1 Y2 YN-1 YN

    {am} = {…….a2 a1 a0}

  • 15ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    On appelle fonction génératrice du LFSR :

    Fonction génératrice (suite)

    ) delieu au utiliseraon suite la (dans

    ......)(

    0

    2210

    ⊕+=

    ⊕⊕⊕⊕⊕=

    ∑∞

    =m

    mm

    mm

    Xa

    XaXaXaaXG

    C2

    D1 D2 DNDN-1. . . . . .

    C1 CN-1 CN

    . . . . . .

    Y1 Y2 YN-1 YN

    {am} = {…….a2 a1 a0}

    nmpour 1

    ≥=∑ = −n

    i imimaCa

  • 16ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    On appelle polynôme caractéristique du LFSR

    Polynôme caractéristique

    nn

    nn

    n

    i

    ii

    XCXCXCXC

    XCXP

    +++++=

    +=

    −−

    =∑

    11

    221

    1

    .....1

    1)(

    C2

    D1 D2 DNDN-1. . . . . .

    C1 CN-1 CN

    . . . . . .

    Y1 Y2 YN-1 YN

  • 17ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemples de LFSR

    P(X)= 1+X2+X3

    S0 : 0 1 1S1 : 0 0 1S2 : 1 0 0S3 : 0 1 0S4 : 1 0 1S5 : 1 1 0S6 : 1 1 1----------------------------S0 : 0 1 1

    P(X)= 1+X+X3

    S0 : 0 1 1S1 : 1 0 1S2 : 0 1 0S3 : 0 0 1S4 : 1 0 0S5 : 1 1 0S6 : 1 1 1----------------------------S0 : 0 1 1

    P(X)= 1+X+X2+X3

    S0 : 0 1 1S1 : 0 0 1S2 : 1 0 0S3 : 1 1 0----------------------------S0 : 0 1 1

  • 18ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    On peux montrer que :

    Théorie des LFSRs

    registres des initilaes valeursles ,...,, :

    1

    ).....()(

    21

    1

    1

    11

    n

    n

    i

    ii

    n

    i

    ii

    ii

    aaaavec

    XC

    XaXaXCXG

    −−−

    =

    =

    −−

    −−

    +

    ++=

    Pour =a-1= a-2= …. a-n-1=0 et a-n=1, on :

    )(1

    1

    1)(

    1

    XPXC

    XG n

    i

    ii

    =+

    =

    ∑=

  • 19ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Comme G(X) est périodique de période p, alors on a :

    Théorie des LFSRs (suite)

    0

    ( ) ( ) ( ) ... ( ) ...( ) ( )

    11 ( ) 1 ( ) ( )( )

    p pi

    pip

    i

    p

    G X A X X A X X A XA XA X X

    X

    Comme G X X A X P XP X

    =

    = + + + +

    = =−

    = ⇒ − =

    Si p est la période du LFSR, alors le polynôme caractéristique P(X) divise (1-Xp)

    Théorème : La période d’un LFSR de polynôme caractéristique P(X) est le plus petit entier k tel que P(X) divise (1- Xk)

  • 20ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Polynômes primitifs

    Définition : Polynôme primitifC’est un polynôme caractéristique qui permet d’avoir la période maximum qui est 2n-1

    Définition : Polynôme irréductibleC’est un polynôme caractéristique qui est aussi premier, il n ’est

    divisible que par 1 et lui même, il est caractérisé par :Il a un nombre impair de termes S ’il est de degré n, alors il divise (1+Xk) avec k=2n-1

    ThéorèmeUn polynôme irréductible P(X) est primitif si le plus petit entier positif k tel que P(X) est un diviseur de (1+Xk) est la valeur k=(2n-1) avec n le degré du polynôme P(X)

  • 21ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Polynômes primitifs (suite)

    Valeurs de N Polynômes primitifs------------------ -----------------------------1,2,3,4,6,7,15,22 1 + X + Xn5,11, 21, 29 1 + X2 + Xn10,17,20,25,28,31 1 + X3 + Xn9 1 + X4 + Xn23 1 + X5 + Xn18 1 + X7 + Xn8 1 + X2 + X3 + X4 + Xn12,14,16 1 + X + X3 + X4 + Xn13 1 + X + X4 + X6 + Xn

  • 22ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Polynômes primitifs (suite)

    Les polynômes de degré 3 sont :P(X)=1+X3

    P(X)=1+X+X3 primitifP(X)=1+X2+X3 primitifP(X)=1+X+X2+X3

    (1+X3) = (1+X)(1+X+X2) et (1+X+X2+X3 )=(1+X)(1+ X2)

    Il existe plusieurs polynômes primitifs de degré n, mais il est avantageux d’utiliser celui qui a le moins de termes car il nécessite moins de portes xor.

  • 23ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Propriétés des générateurs LFSR

    La séquence des vecteurs générés par un LFSR ayant un polynôme primitif d’ordre n à les propriétés suivantes :

    La période de la séquence est 2n -1Si on initialise le LFSR à une valeur différente de 0, le LFSR génère tous les vecteurs possibles (sauf 0) avant de revenir au vecteur initialLa séquence de longueur (2n -1) a 2n-1 1s et (2n-1 -1) 0sLa séquence de longueur (2n -1) a (2n-1 -1)transitions

    Pour la génération pseudo-aléatoire, le LFSR est l’un des meilleurs générateurs

  • 24ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Types de LFSR

    Type 1 : LFSR standard « xor externes »

    C2

    D1 D2 DNDN-1. . . . . .

    C1 CN-1 CN

    . . . . . .

    Y1 Y2 YN-1 YN

    nn

    nn

    n

    i

    ii XCXCXCXCXCXP +++++=+=

    −−

    =∑ 11221

    1.....11)(

    =1

  • 25ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Types de LFSR (suite)

    1 1 2 3 4 2 1

    2

    3

    1

    ( 1) ...... 1( 1) 1 0 0 0 ...... 0 0 0( 1) 0 1 0 0 ...... 0 0 0

    . . . . . ...... . . .

    . . . . . ...... . . .

    . . . . . ...... . . .( 1) 0 0 0 0 ...... 1 0 0

    ( 1) 0 0 0 0 ...... 0 1 0

    n n

    n

    n

    Y t C C C C C CY tY t

    Y tY t

    − −

    + + + = +

    +

    1

    2

    3

    1

    ( )( )( )...( )

    ( )n

    n

    Y tY tY t

    Y tY t−

    ×

    Équation matricielle d’un LFSR standard (XOR externe)

  • 26ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Types de LFSR (suite)

    Type 2 : LFSR dual « xor internes »

    C2

    D1 D2 DNDN-1. . . . . .

    C1CN-1CN

    Y1 Y2 YN-1 YN

    nn

    nn XCXCXCXCXP +++++=

    −−

    11

    221 .....1)(

    1= CN-2

  • 27ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Types de LFSR (suite)

    1

    2 2

    3 1

    1 2

    1

    ( 1) 0 0 0 0 ...... 0 0 1( 1) 1 0 0 0 ...... 0 0( 1) 0 1 0 0 ...... 0 0

    . . . . . ...... . . .

    . . . . . ...... . . .

    . . . . . ...... . . .( 1) 0 0 0 0 ...... 1 0

    ( 1) 0 0 0 0 ...... 0 1

    n

    n

    n

    n

    Y tY t CY t C

    Y t CY t C

    + + + = +

    +

    1

    2

    3

    1

    ( )( )( )...( )

    ( )n

    n

    Y tY tY t

    Y tY t−

    ×

    Équation matricielle d’un LFSR dual (XOR interne)

  • 28ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Types de LFSR (suite)

    D1 D2 D4D3

    Y1 Y2 Y3 Y4

    C1 C2 C3 C4=1

    D1 D2 D4D3

    Y1 Y2 Y3 Y4

    C1C2C3C4=1LFSR dual

    LFSR standard

  • 29ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Architecture générale du BIST

    CUT

    PRPG

    (LFSR)Analyseur

    Contrôle

    POs

    PIs

  • 30ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse des réponses

    ContrôleDUT

    #N vecteurs

    PRPG

    (LFSR)

    Analyseur

    Référence

    Résultat

    OK/KO

  • 31ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse des réponses (suite)

    ButTrouver un moyen de comparer les réponses du circuit sous test avec les réponses du circuit correct pour pouvoir détecter les circuits défectueux. Les paramètres importants à considérer sont :

    L’algorithme utilisé doit être facile à implémenterLe temps d ’analyse des résultats doit être très rapideMinimiser la longueur du résultat à stockerMinimiser la perte d’information

    Problématique de l’analyse des réponses Compression (réversible) et stockage trop coûteuxCompaction (irréversible) engendre le problème de masquage de fautes

  • 32ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse des réponses (suite)

    Masquage de fautesSoit C(m) la fonction de compression (compaction) utilisée pour n vecteursOn appelle « signature » le résultat de la fonction C(m)Une faute est masquée si la fonction C(m) donne la même signature pour le circuit fautif et le circuit correct. Conséquences :

    Pour le test, il est impossible de détecter la faute malgréque la séquence de test détecte la fautePour le diagnostic, il est impossible de différencier deux fautes qui ont la même signature

    Une des mesures importantes de la qualité d’une technique de compression est la probabilité de masquage de fautes

  • 33ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse des réponses (suite)

    Il existe plusieurs techniques d’analyse des réponses qui sont :

    Contage de un « Ones counting »Contage de transitions « Transitions counting »Vérification de la parité « Parity checking »Compression cyclique « Cyclic code compression »Analyse de signatures « Signature analysis »

    en utilisant un registre LFSRen utilisant un registre MISRen utilisant un registre BILBO

  • 34ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Contage de un

    DUT

    #n vecteurs

    Compteur de 1

    . . .

    .

    . . .

    .

    Référence

    Compteur de 1 Référence

    12

    1)/( :est fautes de masquage de éprobabilit La

    )!(!! :est 1ayant bits de séquence de nombre Le

    0 aon 1 :est n compressio defonction La1

    =

    −=

    =

    ≤≤==∑=

    n

    n

    ii

    rn

    rnP

    rnrn

    rn

    rC(R')nR'

    nrrrC(R)

    12... rrrR n=

  • 35ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Contage de un (suite)

    DUT

    #n vecteurs

    Convertisseur

    parallèle/sériem s

    ortie

    s. .

    . .

    . . .

    .

    Référence

    Compteur de 1

    mnrrrC(R)n

    iij

    m

    j.0 aon 1 :est n compressio defonction La

    1,

    1∑∑==

    ≤≤==

    1,1,11 ...rrR n=

    1,, ... mnmm rrR =

    Avantage : Diminue la surface additionnelle

    Inconvénients : Augmente le temps d’application des testsAugmente la probabilité de masquage de fautes

  • 36ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Contage de un (suite)

    1C(RC.C. )=1

    Compteur de 1

    &11001100

    11110000

    10101010

    200000000 fR=

    111000000 fR=

    ccR=10000000

    &

    1)(1

    2)(1

    0)(1

    1

    2

    =

    =

    =

    cc

    f

    f

    RC

    RC

    RC

    ( )02745,0255

    712

    1)1/8( :est fautes de masquage de éprobabilit La 8

    18

    ==−

    −=P

    On remarque que la probabilité de masquage est plus faible pour les valeurs extrêmes de 1C(RC.C). Si 1C(RC.C)=0 ou 8 alors P=0

  • 37ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Contage de transitions

    DUT

    #n vecteurs . . .

    .

    . . .

    .

    Réf.

    12

    11

    2)/( :est fautes de masquage de éprobabilit La

    )1(0 aon )( :est n compressio defonction La1

    11

    =

    −≤≤=⊕=∑−

    =+

    n

    n

    iii

    rn

    rnP

    nrrrrTC(R)

    12... rrrR n= 1C

    Compteur de 1Détecteur de transition

    D

  • 38ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Contage de transitions (suite)

    TC(RC.C. )=1

    Comp. de trans.

    &11001100

    11110000

    10101010

    200000000 fR=

    111000000 fR=

    ccR=10000000

    &

    1)(

    1)(

    0)(

    1

    2

    =

    =

    =

    cc

    f

    f

    RTC

    RTC

    RTC

    ( )055,0255

    1412

    12)1/8( :est fautes de masquage de éprobabilit La 8

    17

    ==−

    −=P

    On remarque que, dans ce cas, la probabilité de masquage est plus grande que pour la technique de contage de 1.

    On ne peux pas détecter la faute f1

  • 39ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Vérification de la parité

    DUT

    #n vecteurs . . .

    .

    . . .

    .

    1 bit Réf.

    5,01212)( :est fautes de masquage de éprobabilit La

    1 0)( ... :est n compressio defonction La1

    10

    ≈−−=

    =⊕⊕⊕=−

    n

    ni

    nP

    ouRPCrrrPC(R)

    12... rrrR n= D

  • 40ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Vérification de la parité (suite)

    1C(RC.C. )=1

    Vérif. de par.

    &11001100

    11110000

    10101010

    200000000 fR=

    111000000 fR=

    ccR=10000000

    &

    1)(

    0)(

    0)(

    1

    2

    =

    =

    =

    cc

    f

    f

    RPC

    RPC

    RPC

    498,025514

    1212)8( :est fautes de masquage de éprobabilit La 8

    7==

    −−=P

    On remarque que la probabilité de masquage est plus grande que pour la technique de contage de transition, mais on détecte les deux fautes de l’exemple.

  • 41ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse de signatures

    L’analyse de signature est une technique de compression basée sur l’utilisation des registres àdécalage

    La forme la plus simple de cette méthode consiste àutiliser un LFSR à une entréeLa signature est le contenu du LFSR après avoir entré le dernier bit de la séquence à analyser

  • 42ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    P(X)P(X)

    XRXPXQXGXPXRXQXP

    XG

    XRXQ

    P(X)G(X)XPXG

    iquecarctérist polynôme de LFSRun par réaliséest par division defonction La

    )()()()(

    ou )()()()(

    )(

    : donc aon )( resteun et )(quotient un

    :produit par dedivision La)(et )( : polynômesdeux Soit

    +=

    +=

    Analyse de signatures (suite)

    Théorie des polynômes Exemple

    1)( 1)(

    1

    1

    1

    1

    1

    232

    2

    35

    23

    35

    25

    2357

    37

    35

    37

    ++=+=

    +−−−−−−−−−−−

    +++

    ++−−−−−−−−−−−−−

    +++⊕++

    −−−−−−−−−−−−−+++⊕

    ++

    +++=

    ++=

    XXXRXXQ

    X

    XXX

    XX

    XXXXXX

    XXXXXXX

    XXXP(X)

    XXXG(X)

  • 43ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse de signatures (suite)

    )(XG . . . .

    . . . .

    )(XQ

    )()()()(

    ou )()()()(

    )(

    : aon alors LFSRdu finalétat l' )( LFSRdu initialétat l' 0)(

    LFSRdu tiquecaractérispolynômele)(Soit

    XRXPXQXGXPXRXQXP

    XG

    XRXIXP

    +=

    +=

    =

  • 44ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse de signatures (suite)

    Exemple

    01011)(

    1001 1)(

    1

    1

    1

    1

    1

    10001110

    2

    3

    3

    4

    2

    4

    24

    347

    237

    4

    237

    ⇒+=

    ⇒+=

    +−−−−−−−−−

    ++

    +−−−−−−−−−−−−

    ++⊕++

    −−−−−−−−−−−−++⊕+++

    ++=

    ⇒+++=

    XXR

    XXQ

    X

    XX

    X

    XXXXX

    XXXXXXX

    XXP(X)

    XXXXG(X)

    G(X) Y1 Y2 Y3 Y4 Q(X)___________________________________________

    0 0 0 0 1 1 0 0 00 0 1 0 00 0 0 1 00 1 0 0 11 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 01 0 1 0 1 00 1 0 1 0 1

    P*(X)= 1+X+X4

    )(XG

    Y1 Y2 Y3 Y4

  • 45ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse de signatures avec LFSR

    DUT

    #n vecteurs. . .

    .

    Signature = état final du LFSR

    LFSRdu longueur avec 21

    1212)( :est fautes de masquage de éprobabilit La

    registredu finalétat :est Rséquencelade signature La

    =

    ≈−−=

    =−

    m

    nP

    R(X)

    mn

    mn

    01... rrrR n= . . . .

    . . . .

    LFSR

  • 46ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse de signatures avec LFSR (suite)

    Pour un circuit à plusieurs sorties R1 … Rm il existe plusieurs adaptations de la technique d’analyse de signatures avec un LFSR qui sont :

    1- LFSR avec un multiplexeur2- LFSR avec un XOR3- LFSR à entrées multiples MISR

  • 47ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse de signature (suite)

    DUT

    #n vecteurs. . .

    .

    LFSR avec un XOR

    . . . .

    . . . .

    LFSR

    . . .

    .

    DUT

    #n vecteurs. . .

    .

    LFSR avec un multiplexeur

    . . . .

    . . . .

    LFSR. . .

    .

  • 48ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Analyse de signature avec MISR

    DUT

    #n vecteurs

    MISR

    avec

    m étagesm s

    ortie

    s. .

    . .

    . . .

    .

    Référence

    1,1,11 ...rrR n=

    1,, ... mnmm rrR =

    Multiple Input Shift Register « MISR »On utilise un MISR pour analyser plusieurs sorties à la fois

    AvantagesDiminue la surface additionnelles (par rapport à plusieurs LFSRs)Diminue le temps de test (par rapport au LFSR avec multiplexeur)

    mn

    mnnP

    21

    1212)( ≈

    −−=

  • 49ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Multiple Input Shift Register MISR

    Le polynôme caractéristique du MISR peut être non primitif, mais des études ont montré que les MISRs avec des polynômes caractéristiques primitifs ou complexes sont meilleurs

    C2

    D1 D2 DmDm-1. . . .

    C1Cm-1Cm

    R1 R2 Rm-1 Rm

    1= Cm-2

    . . . .R3

  • 50ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    MISR (suite)

    1

    2 2

    3 1

    1 2

    1

    ( 1) 0 0 0 0 ...... 0 0 1( 1) 1 0 0 0 ...... 0 0( 1) 0 1 0 0 ...... 0 0. . . . . ...... . . .. . . . . ...... . . .. . . . . ...... . . .( 1) 0 0 0 0 ...... 1 0

    ( 1) 0 0 0 0 ...... 0 1

    n

    n

    m

    m

    D tD t CD t C

    D t CD t C

    + + + = +

    +

    1 1

    2 2

    3 3

    1 1

    ( ) ( )( ) ( )( ) ( ). .. .. .

    ( ) ( )( ) ( )

    m m

    m m

    D t R tD t R tD t R t

    D t R tD t R t

    − −

    × ⊕

    Équation matricielle d’un MISR

  • 51ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Built-In Logic Block Observer « BILBO »

    Combine les registres avec scan, le générateur de vecteurs de test et l’analyseur de signature

    Quatre modes de fonctionnementNormalGénérateur LFSR et analyseur de signature MISRSCAN et Reset

    FonctionC1 C2

    0 0 SCAN0 1 Reset1 0 LFSR/MISR1 1 Normal

    Mode

    Modes de fonctionnement Cellule BILBO

    +

    &

    DDi+

    Ri

    Qi

    C1

    C2iQ

    1−iQ

  • 52ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Built-In Logic Block Observer (suite)

    . . . .

    CN

    D1 Dm

    1=C1

    . . . .

    +

    &

    Dm++

    &

    D1+SI

    C1

    C2

    SO

    . . . . . .

    1Q mQ

    1Q 1−mQ

  • 53ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Built-In Logic Block Observer (suite)C1=C2=0 (Scan)

    C1=C2=1 (normal)

    DmSI D1 D2 . . . . Dm-1 SO

    Q1 QmQ2 Qm-1

    DmD1 D2 . . . . Dm-1

    Q1 QmQ2 Qm-1

    D1 DmD2 Dm-1

  • 54ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    BIST avec LFSR et MISR

    Circuit

    combinatoire

    LFSR MISR

    Contrôle

    POs

    PIs

    ROM

  • 55ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    BIST avec LFSR et MISR et Scan-Path

    LFSR MISR

    POs

    PIs

    SOSI

    Test intégré avec LFSR, MISR et Scan-Path

    Circuit

    combinatoire

    On utilise le mode scan pour initialiser le LFSR et lire la signature finale du circuit

  • 56ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    BIST pour les circuits séquentiels

    LFSR MISR2

    POs

    PIs

    SOSI

    Test intégré avec LFSR et MISR pour les circuits séquentiels

    Circuit

    séquentiels

    MISR1

    . . . .

    Le MISR1 est utilisé au même temps comme analyseur de signature et PRPG (générateur de vecteur de test pseudo-aléatoire)

  • 57ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    MISR comme PRPGN

    ombr

    e de

    vec

    teur

    s di

    ffére

    nts

    Nombre de vecteurs générés

    2n-1

    2n

    02n+12n

    LFSR MISR

  • 58ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Test intégré avec BILBO

    LFSR MISR2

    POs

    PIs

    SOSI

    Test intégré avec BILBO pour les circuits séquentielsBI

    LBO

    . . .

    .

    Le BILBO remplace les registres du circuit séquentiel, et est utilisécomme, générateur de vecteur de test LFSR et analyseur de signature MISR

    Com

    b1

    Com

    b2

    . . .

    .

  • 59ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemple d’architecture de BIST

    ALU

    R1

    Multiplieur

    R2

    A1 A2

    Sortie

    Contrôle

    88

    16

    16

    16

    16

    6

  • 60ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemple d’architecture de BIST : solution 1

    ALU

    BILBO

    Multiplieur

    MISR

    A1 A2

    Sortie

    Contrôle

    16

    16

    16

    PRPG

    PRPG

    PRPG

  • 61ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemple d’architecture de BIST : solution 2

    ALU

    R2

    Multiplieur

    MISR

    A1 A2

    Sortie

    Contrôle

    16

    16

    16

    PRPG

    PRPG

    PRPG

  • 62ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemple d’architecture de BIST : solution 3

    ALU

    MISR

    Multiplieur

    MISR

    A1 A2

    Sortie

    Contrôle

    16

    16

    16

    PRPG

    220

    16

  • 63ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemple d’architecture de BIST : solution 4

    ALU

    MISR

    Multiplieur

    MISR

    A1 A2

    Sortie

    Contrôle

    16

    16

    16

    PRPG

    PRPG

  • 64ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Exemple d’architecture de BIST : comparaison

    minimun maximum moyenne

    1 830 3619 2177 100%2 >3000 64,5%3 634 2531 1457 100%4 721 2121 1378 100%

    Nombre de vecteursSolution Taux de couverture

  • 65ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Conclusion

    Définition du BISTAvantages et inconvénientsArchitecture

    Les méthodes et techniques de génération des vecteurs de test

    Générateur LFSRThéorie et architecture

    Les techniques d’analyse des réponses

    Analyse de signature avec MISR

    Technique BILBO

  • 66ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Conclusion (suite)

    Chemin de Scan JTAG

    LSFR

    Compteur

    MISR

    BILBO

    ROM

    Autres

    Application des vecteursPRPG

    Contage de un

    Contage de transition

    Vérification de parité

    LFSR MISR BILBO

    Analyse de signatures

    Analyse des réponses

    BIST Ad hoc

    Conception en vue du TestDFT

  • 67ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    DocumentationATPG and BIST

    Kagaris, D.;The VLSI Handbook ; Ed. Wai-Kai Chen, CRC Press LLC, 2000.

    CAD Tools for BIST/DFT and Delay FaultsTragoudas, S. ;The VLSI Handbook. Ed. Wai-Kai Chen, CRC Press LLC, 2000.

    DS-LFSR: a BIST TPG for low switching activityWang, S.; Gupta, S.K.; IEEE Transactions on Computer-Aided Design of IntegratedCircuits and Systems, July 2002 Page(s): 842 -851

    An analysis of the probabilistic behavior of linear feedback signature registersIvanov, A.; Agarwal, V.K.; IEEE Transactions on Computer-Aided Design of IntegratedCircuits and Systems, Oct. 1989, pp. 1074 -1088

    Linear Feedback Shift Register v3.0Xilinx.

  • 68ELE6306 – Chap. 7 : Test intégré (BIST) © A. Khouas

    Questions