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利于验证未测试功能的RTL缓冲器插入和故障分级技术

利于验证未测试功能的RTL缓冲器插入和故障分级技术 2011年12月10日 来源： 　目前，集成电路的设计周期要求更短，但是规模却更大，结构更复杂，提高芯片的测试覆盖率成为人们关注的焦点之一，本文介绍的缓冲器插入工具可以通过基于RTL的SSAF分级技术有效地提高测试覆盖率。 　　摩托罗拉高级设计工具系统部 　　利用设计综合进一步缩短设计周期是电子行业赖以生存的基本手段，因此，所有的设计必须符合一定的自动测试生成(ATG)设计约束条件，以便利用ATG工具取得更高的测试覆盖率。然而，在设计综合过程中，约束条件规定：利用ATG工具无法测试大量的数字逻辑电路，怎么办？如何在规定的设计时间内提高测试覆盖率？ 　　本文描述一种商用工具，在RTL设计过程中，它能够测量当前的测试覆盖率，确定模式增强的低测试覆盖率模块。该工具向RTL设计中插入零延时的缓冲器之后，RTL设计就可以进行故障分级。具备门级单个附着故障(SSAF)分级信息的相关测试结果，可以反映RTL设计阶段故障分析的优点。 　　传统的故障分级方法 　　当前，设计周期越来越短，门级测试分级非常困难。电路密度持续增加，以摩托罗拉最新的嵌入式处理器MPC555为例，它包含：Power PC核、448K字节闪存、32K字节SRAM和15个附加模块。在这样的设计中，测试结果必须与设计周期缩短的趋势相适应，测试分级必须在设计早期完成。 　　测试分级是对设计逻辑仿真环境提出的进一步要求，在该仿真环境中，要采用功能验证模式对模型进行逻辑仿真。另外，故障仿真需要有效的检测器的输出选通时序信息。最小的工具需求包括：兼容逻辑的有效性、故障仿真器以及具有恰当内存以便处理设计网表SSAF分级的工作站，如果不具备这样的条件，测试将很难进行下去。 　　对综合过程生成的逻辑进行故障分析很困难。由于逻辑简化、电路优化以及电路图综合工具对门级元件布局和布线方法的影响，要跟踪门级逻辑的功能相当复杂。 　　综合设计和测试分级流程 　　测试分级流程由故障仿真和故障分析两个阶段组成(如图1所示)。在故障仿真阶段，通过故障仿真工具获得的初始故障列表要与所有用于生产的模式一起进行故障仿真。未检测到的故障列表将在故障分析阶段用于编写附加测试模式，并用于识别和删除冗余逻辑或不可测逻辑。 　　要用故障分析来识别待写的附加向量，首先要进行全局分析以确定低覆盖率的分层模块。未测试功能和不可测试逻辑模块可通过分析低覆盖率部分来确定，然后分析相关的故障集(多例程、并行位等)。一旦生成了附加模式，逻辑上不可测故障(LUD)就可从这些区域删除，接着要重新计算故障覆盖率。如果故障覆盖率仍然太低，单一故障只能采用其它测试模式单独处理。如果要满足特定的设计时间要求，则可能要增加成本。 　　RTL分级的一种方法 　　如前所述，只有在门级网表生成以后，才能进行故障仿真和附加模式的生成。目前，网表生成后直接进入设计阶段，因而在掩模之前，就可能没有足够的时间按期实现完整的故障仿真和附加模式生成。 　　在RTL级对插入的缓冲器故障进行故障分级，可以一边产生功能模式一边开始故障分级，不必等待门级网表的生成。功能验证的测试覆盖率是掩膜的重要指标，当技术指标解释方法提供模式生成时，可由功能验证的测试覆盖率了解整个测试覆盖的质量，从测试分级中获得的测试覆盖和故障分析信息，可进一步改进测试模式。在形成门级网表之前，若时间容许的话，上述信息还能改善特定区域的可测试性。 　　缓冲器插入是RTL分级过程中最关键的方法，这种方法的核心在于，通过在模型中恰当的位置增加零延时的缓冲器，可以修改原始的RTL模型。增加的缓冲器在RTL模型中处于可变及可执行的状态，附着故障注入到这些插入缓冲器的输入端仿真RTL可变附着故障。缓冲器插入全部完成后，任何能够处理混合门和RTL的商业故障分级工具都能进行标准的单个附着故障分级，并生成故障覆盖报告。 　　我们建议的RTL分级流程，能通过TurboFCE工具插入RTL缓冲器来实现。Verifault工具能实现故障分级，如图2所示。所要求的输入包括Verilog RTL模型、功能或附加测试模式。输出包括故障分级报告、未检测的故障列表和有助于低故障覆盖分析的混合RTL模型。建立在RTL分级流程中的主要测试区域包括增强的测试模式和增强的RTL模型可测试特性。 　　测试模式的增强过程通过低故障覆盖模块的故障分析触发来实现。模式增强可通过修改现有的测试模式或编写新的附加模式来实现。要增强RTL模型，必须在设计初期，通过并行开发模型和测试向量来实现。 　　RTL故障分级的优点 　　虽然测试分级的功能与门级分级相似，但是在RTL分级所花费的时间更少，其抽象的级别高于门级抽象，总的故障数和未检测到的故障成比例地减少

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