基于鏡像對(duì)稱(chēng)參考切片的多掃描鏈測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法

鄺繼順 劉杰鏜張 亮

(湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 長(zhǎng)沙 410082)

基于鏡像對(duì)稱(chēng)參考切片的多掃描鏈測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法

鄺繼順 劉杰鏜*張 亮

(湖南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 長(zhǎng)沙 410082)

為了減少測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試時(shí)間，該文提出一種基于鏡像對(duì)稱(chēng)參考切片的多掃描鏈測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮方法。采用兩個(gè)相互鏡像對(duì)稱(chēng)的參考切片與掃描切片做相容性比較，提高了相容概率。若掃描切片與參考切片相容，只需要很少的幾位編碼就可以表示這個(gè)掃描切片，并且可以并行載入多掃描鏈；若不相容，參考切片被該掃描切片替換。提出一種最長(zhǎng)相容策略，用來(lái)處理掃描切片與參考切片同時(shí)滿足多種相容關(guān)系時(shí)的選取問(wèn)題。根據(jù)Huffman編碼原理確定不同相容情況的編碼碼字，可以進(jìn)一步提高測(cè)試數(shù)據(jù)的壓縮率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提方法的平均測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮率達(dá)到了69.13%。

測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮；多掃描鏈；相容性；參考切片；掃描切片

1 引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電路的集成度越來(lái)越高，單個(gè)芯片上集成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(Intellectual Property, IP)越來(lái)越多、功能越來(lái)越復(fù)雜。測(cè)試在確保芯片的質(zhì)量方面起了至關(guān)重要的作用。在測(cè)試過(guò)程中，為了保證較高的測(cè)試故障覆蓋率，需要大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(Automatic Test Equipment, ATE)的存儲(chǔ)容量要求越來(lái)越高。測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮能有效減少需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，降低對(duì)ATE存儲(chǔ)容量和帶寬的要求。隨著電路規(guī)模越來(lái)越大，被測(cè)電路(Circuit Under Test, CUT)的測(cè)試掃描鏈越來(lái)越長(zhǎng)，單掃描鏈結(jié)構(gòu)需要的測(cè)試時(shí)間也隨之增加。多掃描鏈結(jié)構(gòu)是將一條長(zhǎng)的單掃描鏈分割成多條相對(duì)較短的掃描鏈，使測(cè)試數(shù)據(jù)能夠并行載入掃描鏈，從而大大地減少測(cè)試時(shí)間。因此基于多掃描鏈結(jié)構(gòu)的測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮是解決存儲(chǔ)容量和測(cè)試時(shí)間的有效方法之一。

測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮分為激勵(lì)壓縮和響應(yīng)壓縮，本文主要研究測(cè)試激勵(lì)壓縮。測(cè)試激勵(lì)壓縮方法總體可以分為3類(lèi)：基于線性解壓結(jié)構(gòu)的壓縮方法、基于廣播掃描的壓縮方法和基于編碼的壓縮方法[1]。目前基于編碼的壓縮方法有很多，如FDR碼[2]、可變長(zhǎng)Huffman編碼(VIHC)[3]、最優(yōu)選擇Huffman編碼(OSHC)[4]、共游程碼[5]和一位標(biāo)識(shí)混合編碼[6]。這些編碼方法都有較好的數(shù)據(jù)壓縮率，但是一般只針對(duì)單掃描鏈的CUT。然而現(xiàn)代的片上系統(tǒng)(SoC)大都采用多掃描鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，因此又有一些適用于多掃描鏈結(jié)構(gòu)的編碼壓縮方法被提出，如基于字典壓縮的方法[7?9]、掃描切片重疊壓縮方法[10,11]等。同時(shí)為了減少測(cè)試功耗，近年來(lái)不斷有學(xué)者提出一些新的壓縮方法和結(jié)構(gòu)[12?14]。

掃描切片重疊壓縮方法[10]是利用掃描切片的相容性來(lái)縮減測(cè)試數(shù)據(jù)。該方法只采用了單一的參考切片，因此參考切片的替換頻率較高，限制了壓縮率的提高和測(cè)試時(shí)間的減少。本文提出了一種基于鏡像對(duì)稱(chēng)參考切片的多掃描鏈數(shù)據(jù)壓縮方法，采用了兩個(gè)相互鏡像對(duì)稱(chēng)的參考切片，可以提高掃描切片與參考切片的相容概率，減少參考切片的替換頻率。雖然鏡像對(duì)稱(chēng)參考切片在編碼時(shí)需要增加額外的編碼碼字，但是能夠提高相容的概率，對(duì)于掃描鏈條數(shù)很多的現(xiàn)代SoC而言，這種方法能有效提高測(cè)試數(shù)據(jù)壓縮率。為了敘述方便，將本壓縮方法稱(chēng)為MSRS(Mirror Symmetry Reference Slices)方法。

2 MSRS方法設(shè)計(jì)

掃描切片重疊是指相鄰掃描切片之間滿足相容關(guān)系。兩個(gè)N位的掃描切片(u1,u2,…,uN)和(v1,v2,…,vN)正向相容，當(dāng)且僅當(dāng)ui和vi的值相同或者它們中至少有一個(gè)是X位。如圖1所示，測(cè)試向量包含10個(gè)掃描切片。每個(gè)切片包含4位。在原始掃描切片中第1個(gè)切片和第2個(gè)切片分別為{{1 X X 1}，{X X 1 1}}，這兩個(gè)切片滿足相容條件，因此這兩個(gè)掃描切片重疊。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)一些ISCAS'89基準(zhǔn)電路的MINTEST測(cè)試集中都含有大量的X位，所以掃描切片重疊的概率可能很高。掃描切片重疊壓縮方法就是根據(jù)這一特點(diǎn)而提出的壓縮方法。

圖1 測(cè)試向量切片重疊

圖2 掃描切片重疊結(jié)構(gòu)

如果出現(xiàn)連續(xù)的掃描切片重疊，則一個(gè)快速將掃描切片移入掃描鏈的方法就是將重疊的第1個(gè)掃描切片串行輸入到增加的外部掃描切片中，并鎖定這個(gè)掃描切片。在接下來(lái)的時(shí)鐘周期，只需要從這個(gè)外加的掃描片中將數(shù)據(jù)并行輸入到內(nèi)部掃描切片，這樣可以大大減少冗余的時(shí)鐘周期。該結(jié)構(gòu)如圖2所示，內(nèi)部4條掃描鏈并行連接到一個(gè)外部掃描切片上，這個(gè)外部掃描切片也稱(chēng)之為參考切片。如果采用掃描切片重疊方法，對(duì)于圖1中填充后的掃描切片，第1個(gè)掃描切片串行載入?yún)⒖记衅?，再把參考切片并行載入掃描鏈；第2，第3個(gè)掃描切片與參考切片相容，直接把參考切片并行載入掃描鏈。第4個(gè)掃描切片與參考切片不相容，因此先把第4個(gè)掃描切片串行載入外部掃描切片，替換上一個(gè)參考切片，再并行載入掃描鏈。第5，第6，第7個(gè)掃描切片可以直接把參考切片并行載入掃描鏈。整個(gè)測(cè)試集中的10個(gè)掃描切片只有3個(gè)切片需要串行載入?yún)⒖记衅?，其他的都可以并行載入。

2.1 MSRS壓縮框架

MSRS方法中設(shè)置了兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的參考切片，掃描切片可以同時(shí)與兩個(gè)參考切片做正(反)向相容比較。這樣大大增加了掃描切片與參考切片的相容概率。只要發(fā)生相容，就可以將參考切片直接并行載入內(nèi)部掃描切片，不需要從外部串行載入。不僅減少了掃描周期，也減少了輸入到外部掃描切片的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，我們也需要增加額外的編碼碼字表示不同的相容情況。

MSRS方法的壓縮框架如圖3所示。假定被測(cè)電路含有N條掃描鏈，鏡像對(duì)稱(chēng)的參考切片RS1、RS2分別存儲(chǔ)在兩個(gè)移位寄存器中。假設(shè)RS2中的數(shù)據(jù)為(r1,r2,…,rN)，則對(duì)應(yīng)的RS1中數(shù)據(jù)為(rN, rN?1,…,r1)。我們將RS2參考切片稱(chēng)為原參考切片，RS1參考切片稱(chēng)為鏡像參考切片。當(dāng)掃描切片與參考切片相容時(shí)，把對(duì)應(yīng)的參考切片移入掃描鏈。當(dāng)掃描切片與參考切片不相容時(shí)，先將掃描切片移入兩個(gè)寄存器中替換參考切片，然后再將替換后的原參考切片移入掃描鏈。MUX為二路選擇器，用來(lái)選擇哪一個(gè)參考切片被送入掃描鏈，隨后的異或門(mén)用來(lái)選擇正反向相容。參考切片選擇信號(hào)和正反向相容選擇信號(hào)都由有限狀態(tài)機(jī)(Finite State Machine, FSM)提供。

2.2 參考切片更新與替換

當(dāng)掃描切片與參考切片相容時(shí)，根據(jù)相容關(guān)系對(duì)參考切片中無(wú)關(guān)位X進(jìn)行選擇填充的過(guò)程稱(chēng)為參考切片更新。為了敘述方面，進(jìn)行如下定義：

圖3 MSRS壓縮結(jié)構(gòu)原理圖

對(duì)長(zhǎng)度為N的掃描切片a=(a1,a2,…,aN)，定義

根據(jù)文獻(xiàn)[15]，定義測(cè)試數(shù)據(jù)0, 1, X求交(∩)、求反(!)運(yùn)算規(guī)則

當(dāng)掃描切片SSi與原參考切片RS2i相容時(shí)，原參考切片RS2i被移入掃描鏈，同時(shí)更新參考切片RS2i+1=RS2i∩SSi(正向相容)或RS2i+1=RS2i∩(!SSi)(反向相容)，RS1i+1=RS2。當(dāng)掃描切片SSi與鏡像參考切片RS1i相容時(shí)，鏡像參考切片RS1i被移入掃描鏈，同時(shí)更新參考切片RS1i+1=RS1i∩SSi(正向相容)或RS1i+1=RS1i∩(!SSi)(反向相容)，RS2i+1=RS1。當(dāng)掃描切片SSi與兩個(gè)參考切片都不相容時(shí)，替換兩個(gè)參考切片RS2i+1=SSi, RS1i+1= SSiD，然后將原參考切片RS2i移入掃描鏈。

2.3 最長(zhǎng)相容策略

根據(jù)Huffman編碼原理，通過(guò)對(duì)掃描切片與參考切片不同相容情況的出現(xiàn)頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，構(gòu)造出一種編碼規(guī)則，如表1所示。掃描切片與原參考切片正向相容，用標(biāo)識(shí)位“0”表示；掃描切片與原參考切片反向相容，用標(biāo)識(shí)位“1110”表示；掃描切片與兩個(gè)參考切片都不相容的情況，用標(biāo)識(shí)位“10”表示，并且在后面附加N位的當(dāng)前掃描切片；掃描切片與鏡像參考切片正向(反向)相容，用標(biāo)識(shí)位“110”(“1111”)表示。

當(dāng)掃描切片與參考切片只有一種相容情況時(shí)，可以直接確定編碼碼字、更新參考切片。但是當(dāng)掃描切片與參考切片同時(shí)滿足多種相容情況時(shí)，選擇哪種相容情況來(lái)確定編碼碼字、更新參考切片對(duì)壓縮結(jié)果有直接影響。假設(shè)當(dāng)前的原參考切片RS21=“11X10XXX”，鏡像參考切片RS11=“XXX01X 11”，當(dāng)前掃描切片SS1=“1XXXXX11”，下一個(gè)掃描切片SS2=“1XX1XX01”。不難發(fā)現(xiàn)，SS1與RS21、RS11都正向相容。如果選擇SS1與RS21正向相容，編碼為“0”。參考切片更新為RS22=“11X10X11”, RS12=“11X01X11”。接下來(lái)掃描切片SS2與RS22、RS12做相容比較，發(fā)現(xiàn)不相容。SS2只能編碼為“101XX1XX01”，同時(shí)替換參考切片。如果一開(kāi)始選擇SS1與RS11正向相容，編碼為“110”。參考切片更新為RS2*2=“11X10XX1”, RS2*1=“1XX01 X11”。下一個(gè)掃描切片SS2與RS2*2正向相容，編碼為“0”。顯然，后者的壓縮率更高。因此，當(dāng)掃描切片與參考切片滿足多種相容情況時(shí)，應(yīng)該考慮參考切片與接下來(lái)的掃描切片之間的相容性，使之后盡可能多的掃描切片與參考切片相容，減少替換操作的發(fā)生。

表1 編碼規(guī)則

MRSR方法采用的策略是以一個(gè)剛替換的參考切片為根節(jié)點(diǎn)，將掃描切片與參考切片不同相容情況用樹(shù)節(jié)點(diǎn)的方式表示，一個(gè)掃描切片的不同相容節(jié)點(diǎn)處于樹(shù)形結(jié)構(gòu)的同一層，不同相容情況下更新的參考切片以及編碼碼字分別記錄在對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)中，接著取下一個(gè)掃描切片分別與上一層中不同相容節(jié)點(diǎn)的參考切片做相容比較，若仍然存在相容的節(jié)點(diǎn)則繼續(xù)取下一個(gè)掃描切片，若不存在相容的節(jié)點(diǎn)則說(shuō)明這棵相容樹(shù)構(gòu)建完成，替換參考切片作為下一棵樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)。一旦構(gòu)建完成一棵相容樹(shù)，就采用廣度優(yōu)先搜索對(duì)這棵樹(shù)進(jìn)行遍歷，找出從樹(shù)根到最后一個(gè)相容掃描切片的最少編碼碼字的路徑。為了防止計(jì)算量過(guò)于龐大，將相容樹(shù)的最大深度限制為15。若達(dá)到最大深度，仍然有節(jié)點(diǎn)與參考切片相容，先找出這棵樹(shù)的最少編碼碼字路徑，以最短路徑上的葉子節(jié)點(diǎn)作為下一個(gè)樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)。全為無(wú)關(guān)位的掃描切片可以直接填充，因?yàn)槿珵闊o(wú)關(guān)位的掃描切片總是可以選擇最短編碼碼字的相容情況，并且不需要更新參考切片。我們將這個(gè)策略稱(chēng)為最長(zhǎng)相容策略(Longest Compatibility Strategy, LCS)。通過(guò)圖4所示相容樹(shù)做進(jìn)一步說(shuō)明，RS2 (!RS2)表示掃描切片與原參考切片正(反)向相容，RS1(!RS1)表示掃描切片與鏡像參考切片正(反)向相容。掃描切片SS1與根節(jié)點(diǎn)參考切片滿足3種相容情況，產(chǎn)生3個(gè)節(jié)點(diǎn)!RS21, RS11, !RS11。下一個(gè)掃描切片SS2與節(jié)點(diǎn)!RS21中的參考切片滿足兩種相容關(guān)系，與節(jié)點(diǎn)!RS11中的參考切片也滿足兩種相容關(guān)系，與節(jié)點(diǎn)RS11不相容，掃描切片SS2總共產(chǎn)生4個(gè)節(jié)點(diǎn)。同理下一個(gè)掃描切片SS3與SS2產(chǎn)生的節(jié)點(diǎn)做相容比較，產(chǎn)生3個(gè)相容節(jié)點(diǎn)。掃描切片SS4與上一層的節(jié)點(diǎn)做相容比較，產(chǎn)生2個(gè)相容節(jié)點(diǎn)。掃描切片SS5與掃描切片SS4產(chǎn)生的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)都不相容，替換參考切片作為下一個(gè)相容樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)。從掃描切片SS1到SS4有兩條路徑，一條為1?5?9?11，根據(jù)編碼規(guī)則，總共需要12位碼字；另一條為3?7?10?12，需要16位碼字。因此，最終選擇第1條路徑完成掃描切片SS1到SS4的編碼。

2.4 編碼壓縮流程

我們以表2所示為例介紹MRSR方法的編碼壓縮流程。這里，SSi表示當(dāng)前掃描切片，RS2i和RS1i分別表示原參考切片和鏡像參考切片，每個(gè)切片都包含8位。Ei表示編碼后對(duì)應(yīng)的碼字。

圖4 相容樹(shù)結(jié)構(gòu)

編碼開(kāi)始，掃描切片SS1=“11X10XXX”，參考切片RS21=RS11=“00000000”。掃描切片SS1與參考切片RS21, RS11不相容，替換參考切片RS22= SS1=“1X1XX0XX”, RS12=SS1D=“XX0XX1 X1”。采用最長(zhǎng)相容策略確定掃描切片SS2, SS3, SS4與參考切片的相容關(guān)系，并根據(jù)編碼規(guī)則對(duì)掃描切片進(jìn)行編碼。根據(jù)參考切片RS25=“11X10101”，掃描切片SS1的編碼結(jié)果E1=“1011X10101”。掃描切片SS5=“01XXXX1X”與RS25, RS15都不相容，替換后參考切片RS26=SS5=“01XXXX1X”, RS16=S=“X1XXXX10”。掃描切片SS=“X10XX

6XX1”只與RS26正向相容，SS6編碼結(jié)果E6=“0”。更新參考切片RS27=“010XXX11”，RS17=“11XX X010”，掃描切片SS5的編碼結(jié)果E5=“10010XXX 11”。至此，6個(gè)掃描切片的測(cè)試數(shù)據(jù)全部編碼完成。編碼后的碼字中仍然含有無(wú)關(guān)位X，為了減少測(cè)試功耗，可以采用隨機(jī)填充或者相鄰填充(adjacent filling)[15]方法。未壓縮的源測(cè)試集需要存儲(chǔ)48 bit，壓縮后只需要存儲(chǔ)29 bit。只有2個(gè)掃描切片需要串行加載，其它4個(gè)掃描切片可以并行加載。

3 解壓器設(shè)計(jì)

MSRS方法的解壓器結(jié)構(gòu)如圖5所示，整個(gè)電路由FSM模塊、計(jì)數(shù)器模塊、門(mén)控時(shí)鐘模塊、鏡像對(duì)象參考切片、多路選擇器和異或門(mén)陣列組成。

當(dāng)解壓器使能信號(hào)“Dec_en”為“1”, “Data_ in”端口開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。若掃描切片與參考切片不相容，參考切片需要更換。此時(shí)，“inc”信號(hào)為“1”，“shift”信號(hào)為“1”,“ssen”信號(hào)為“0”。計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，“Data_rs”端將輸入數(shù)據(jù)移入?yún)⒖记衅?。?dāng)計(jì)數(shù)到N個(gè)時(shí)鐘周期時(shí)，“rst”信號(hào)被置為“0”,“inc”,“shift”,“ssen”信號(hào)的值翻轉(zhuǎn)。一個(gè)掃描切片的輸入數(shù)據(jù)完全移入?yún)⒖记衅?，被測(cè)電路將相應(yīng)的數(shù)據(jù)移入掃描鏈。若掃描切片與參考切片正向相容則“xor”信號(hào)為“1”，反向相容“xor”信號(hào)為“0”?！皊elect”信號(hào)為“1”則選擇鏡像參考切片載入掃描鏈，“select”信號(hào)為“0”則選擇原參考切片。

表2 編碼壓縮流程

圖5 解壓器結(jié)構(gòu)

FSM狀態(tài)轉(zhuǎn)換如圖6所示。S0是初始狀態(tài)，根據(jù)編碼規(guī)則，當(dāng)“Data_in”輸入為“0”時(shí)，表示掃描切片與原參考切片正向相容，F(xiàn)SM狀態(tài)保持不變。當(dāng)“Data_in”輸入為“1”時(shí)，F(xiàn)SM轉(zhuǎn)入S1狀態(tài)，若“Data_in”的下一時(shí)鐘周期輸入為“0”，表示掃描切片與參考切片不相容，經(jīng)過(guò)N個(gè)時(shí)鐘周期后，完成參考切片的更換，F(xiàn)SM進(jìn)入S0狀態(tài)；若“Data_in”輸入為“1”，F(xiàn)SM從S1狀態(tài)轉(zhuǎn)入S2狀態(tài)。接下來(lái)，若“Data_in”的下一時(shí)鐘周期輸入為“0”，表示掃描切片與鏡像參考切片正向相容，F(xiàn)SM進(jìn)入S0狀態(tài)；若Data_in輸入為1，F(xiàn)SM從S2狀態(tài)轉(zhuǎn)入S3狀態(tài)。最后，F(xiàn)SM始終執(zhí)行從S3狀態(tài)轉(zhuǎn)入S0狀態(tài)。若“Data_in”的下一個(gè)時(shí)鐘周期輸入為“0”，表示掃描切片與原參考切片反向相容；若“Data_in”輸入為“1”，表示掃描切片與鏡像參考切片反向相容。需要說(shuō)明的是，MSRS方法中只有原參考切片RS2需要外部寄存器存儲(chǔ)，鏡像參考切片RS1并不需要直接存儲(chǔ)，而是通過(guò)對(duì)原參考切片RS2寄存器組進(jìn)行硬布線的方式產(chǎn)生。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

為證實(shí)MSRS方法的有效性，對(duì)ISCAS'89中的部分大電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，各電路的測(cè)試激勵(lì)數(shù)據(jù)由MINTEST生成。MSRS方法的壓縮結(jié)果如表3所示，其中TD是原始測(cè)試集大小，TE是壓縮后測(cè)試集大小，#sc是劃分的掃描鏈數(shù)量，CR是數(shù)據(jù)壓縮率，CT是時(shí)間壓縮率。從表3中可以看出，時(shí)間壓縮率CT比數(shù)據(jù)壓縮率CR大，這是因?yàn)椴捎米铋L(zhǎng)相容策略使相容情況盡量增加，而出現(xiàn)相容時(shí)只需要一個(gè)時(shí)鐘周期就可以將參考切片并行送入多掃描鏈，因此大大減少了測(cè)試時(shí)間。

圖6 FSM狀態(tài)轉(zhuǎn)換

表3 MSRS方法壓縮結(jié)果

表4所示為MSRS方法與單掃描鏈壓縮方法的比較，第1列為電路名稱(chēng)，第2列到第5列分別為FDR[2], VIHC[3], SRLC[5]和OSHC[4]的壓縮率，最后一列為本文方法的壓縮率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，MSRS方法中只有電路S38417的壓縮率低于其他方法，這是由電路S38417測(cè)試集的數(shù)據(jù)特征決定的。一方面是因?yàn)殡娐稴38417測(cè)試集中無(wú)關(guān)位X的比例只有68%，是所有實(shí)驗(yàn)電路中最低的；另一方面是因?yàn)殡娐稴38417測(cè)試集中相鄰切片間的相容性較差，參考切片需要經(jīng)常替換。由于這兩方面的影響導(dǎo)致電路S38417的壓縮率低于其他方法。在平均壓縮率方面，MSRS方法比FDR碼高11.92%，比VIHC碼高8.13%。

表5所示為MSRS方法與其他多掃描鏈壓縮方法的比較，#sc表示劃分的掃描鏈數(shù)量，CR表示百分比壓縮率。文獻(xiàn)[11]中方法只采用了一個(gè)參考切片。文獻(xiàn)[12]中提出了掃描切片之間的多層復(fù)制方法。本文的方法采用了兩個(gè)參考切片，采用最長(zhǎng)相容策略，平均壓縮率比文獻(xiàn)[11]高6.01%，比文獻(xiàn)[12]高1.94%。

測(cè)試功耗是集成電路測(cè)試技術(shù)中另一個(gè)重要的問(wèn)題。我們采用電路的加權(quán)跳變度量[16](WeightedTransition Metric, WTM)模型來(lái)評(píng)估功耗。設(shè)掃描鏈長(zhǎng)度為l，測(cè)試向量tj=(aj,1,aj,2,…,aj,l)，則向量tj的WTM值為

電路名稱(chēng) FDR[2]VIHC[3]SRLC[5]OSHC[4]MSRS S5378 48.02 51.78 54.85 57.5 60.41 S9234 43.59 47.25 57.46 57.7 60.45 S13207 81.30 83.51 86.07 84.5 87.66 S15850 66.22 67.94 69.99 70.4 72.50 S38417 43.26 53.36 64.50 62.8 60.65 S38584 60.91 62.28 62.86 68.0 73.15平均 57.22 61.01 65.96 66.8 69.14

表5 MSRS方法與多掃描鏈壓縮方法的比較

對(duì)于含有n個(gè)測(cè)試向量的測(cè)試集，其平均功耗WTMavg和峰值功耗WTMpk分別為

針對(duì)MINTEST測(cè)試集，表6列出了FDR編碼與MSRS方法的測(cè)試功耗比較結(jié)果。FDR編碼的測(cè)試功耗是MSRS方法的13倍之多，這是由于MSRS方法采用的是多掃描鏈結(jié)構(gòu)，縮短了掃描鏈長(zhǎng)度，使得功耗計(jì)算公式中的權(quán)值(l?i)大大減小。MSRS方法作為一種多掃描鏈壓縮方法，在測(cè)試功耗方面與單掃描鏈壓縮方法相比有明顯優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)論

針對(duì)近年來(lái)集成電路測(cè)試中測(cè)試數(shù)據(jù)顯著增加的問(wèn)題，本文提出一種基于鏡像對(duì)稱(chēng)參考切片的多掃描鏈數(shù)據(jù)壓縮方法。該方法充分利用了掃描切片與參考切片之間的相容性，采用兩個(gè)相互鏡像對(duì)稱(chēng)的參考切片與掃描切片做相容性比較，從而提高了掃描切片與參考切片的相容概率，減少了參考切片的替換頻率。不僅取得了較高的壓縮率，而且大大減少了測(cè)試應(yīng)用時(shí)間和測(cè)試功耗。

表6 測(cè)試功耗比較(加權(quán)跳變度量)

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鄺繼順： 男，1959年生，博士，教授，研究方向?yàn)榧呻娐窚y(cè)試與設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng).

劉杰鏜： 男，1989年生，碩士，研究方向?yàn)榧呻娐窚y(cè)試.

張 亮： 男，1989年生，碩士，研究方向?yàn)榧呻娐窚y(cè)試.

Test Data Compression Method for Multiple Scan Chain Based on Mirror-symmetrical Reference Slices

Kuang Ji-shun Liu Jie-tang Zhang Liang
(College of Information Science & Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)

In order to reduce test data and test time, a test data compression method for multiple scan chain which bases on mirror-symmetrical reference slices is proposed. This method uses two mutually mirror-symmetrical reference slices for compatibility comparison with scan slice, that improves the compression ratio. If the scan slice is compatible to one of the reference slices, only a few bits are needed to encode it and can be loaded in parallel. Otherwise, the scan slice will replace one reference slice. A longest compatibility strategy is proposed when the scan slice and reference slice satisfy more compatible relationship. It can further improve the test compression ratio to determine the code word according to the different compatibility frequency statistics situations. The experimental results show that the average compression rate of the proposed scheme reaches 69.13%.

Test data compression; Multiple scan chain; Compatibility; Reference slice; Scan slice

TP302

： A

：1009-5896(2015)06-1513-07

10.11999/JEIT141146

2014-09-02收到，2014-12-23改回

國(guó)家自然科學(xué)基金(61472123, 60673085)資助課題

*通信作者：劉杰鏜 liujietang126@163.com