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SOC测试时间优化技术研究

作　者: 邓立宝
导　师: 彭喜元; 乔立岩
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: SOC测试扫描链平衡测试调度层次化SOCs 测试时间最优
分类号: TN407
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

基于IP核复用技术的系统芯片(SOC, System-on-a-Chip)有着诸多优势,如性能高、体积小、功耗低、研制周期短等,广泛应用于各种电子设备中,成为提高互联网络、信息家电、高速计算、多媒体技术及军用电子系统性能的核心器件。然而随着SOC功能越来越复杂,集成在SOC内部的IP核种类和数量越来越多,使得决定SOC测试成本的重要因素——测试时间急剧增加,如何降低SOC的测试时间从而降低其测试费用成为SOC系统级测试中亟待解决的首要问题。根据SOC的组成特点,本文从单个IP核、多IP核组成的SOC和由SOC组成的层次化SOCs三个层面进行研究,提出相关的解决方案力求使得测试时间最小最优,并在ITC‘02 SOC标准测试集上进行仿真实验,验证了方法的有效性和实用价值。本文的主要研究内容和成果如下:1.通过对IP核的测试方法分析,得出扫描链平衡设计是IP核测试时间最小化的有效方法。针对现有扫描链划分方法求解效果不好的缺点,提出了一种基于差值二次分配的扫描链平衡方法,避免了由于IP核内扫描链差异较大使得分配结果不好的问题。该方法将扫描链都看作是由基准扫描链和差值两部分构成,在第一次分配过程中只将基准扫描链分配,在第二次分配过程中再按照一定的规则将差值进行分配,从而使得扫描链分配更为灵活。通过理论分析可得出该方法在与现有方法时间复杂度相近,实验结果表明该方法的求解结果优于现有方法。2.在保证每个IP核测试时间最小的前提下,通过尽可能多的对SOC内部的IP核并行测试从而降低测试时间,这就是测试调度的目的。由于测试调度问题已被证明属于NP完全问题,本文采用一种新的基于概率密度分布的优化算法——交叉熵方法,对其进行求解。通过实验验证了该优化方法求解组合优化问题的高效性。3.针对传统测试调度中将分配给SOC内部IP核的TAM连续分配的局限性,本文提出一种灵活的TAM分配方法,该方法通过充分利用不连续的空闲TAM总线资源,最终达到使得SOC测试时间最小的目的。实验结果表明,该算法能得到比传统TAM分配方法更优的测试时间。4.针对更为复杂的层次化SOCs测试问题,传统的SOC测试结构由于未考虑到层次性的特点,使得直接应用于层次化SOCs时测试时间加倍。对此本文设计了带宽匹配和基于传输门的并行测试两种改进的层次化SOCs测试结构,在牺牲少量硬件资源的前提下,得到更短的测试时间。5.将基于交叉熵的SOC测试调度方法进行扩展,并针对层次化SOCs测试调度的特点,本文提出一种基于IP核分时测试的测试调度方法,该方法通过将IP核的测试向量集分批施加,并可结合改进的层次化SOCs测试结构充分利用测试过程中的空闲时间,实验结果表明,该方法使得SOCs系统级测试时间得到进一步降低。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-12
第1章绪论  12-31
  1.1 课题背景、目的和意义  12-15
  1.2 SOC 测试结构及测试时间分析  15-21
    1.2.1 SOC 测试结构  15-19
    1.2.2 SOC 测试时间分析  19-21
  1.3 测试时间最小化的测试优化技术研究现状  21-28
    1.3.1 测试压缩技术  21-23
    1.3.2 扫描链平衡设计  23-24
    1.3.3 测试调度方法  24-26
    1.3.4 层次化SOCs 测试优化技术  26-28
  1.4 测试时间优化领域存在的问题  28-29
  1.5 课题来源及主要研究内容  29-31
第2章基于扫描链平衡设计的IP 核测试时间最小化方法  31-61
  2.1 引言  31
  2.2 可测性技术  31-37
    2.2.1 可测性设计及主要方法  31-34
    2.2.2 基于扫描设计的SOC 可测性技术  34-35
    2.2.3 ITC’02 标准测试集  35-37
  2.3 基于IEEE 1500 标准的测试封装设计及扫描链划分方法  37-42
    2.3.1 IEEE 1500 标准的测试封装  37-40
    2.3.2 扫描链划分对测试时间的影响  40-42
  2.4 基于单IP 核测试时间最小化的扫描链平衡设计  42-60
    2.4.1 现有的扫描链平衡方法概述  42-47
    2.4.2 基于差值二次分配的扫描链平衡方法  47-56
    2.4.3 仿真实验  56-60
  2.5 本章小结  60-61
第3章基于交叉熵方法的SOC 测试调度算法  61-86
  3.1 引言  61
  3.2 交叉熵方法及其应用  61-68
    3.2.1 交叉熵方法的原理  61-63
    3.2.2 交叉熵方法解决组合优化问题的收敛性  63-64
    3.2.3 交叉熵方法改进及性能测试  64-68
  3.3 基于交叉熵方法的固定TAM 宽度的测试调度算法  68-76
    3.3.1 问题建模及分类  69-70
    3.3.2 测试总线指定  70-73
    3.3.3 测试总线划分  73-76
  3.4 基于交叉熵方法的可变TAM 宽度的测试调度算法  76-84
    3.4.1 问题建模  76-77
    3.4.2 基于B*_tree 的结构描述模型  77-80
    3.4.3 灵活TAM 分配的测试调度算法  80-83
    3.4.4 实验验证与分析  83-84
  3.5 本章小结  84-86
第4章层次化SOCs 测试优化方法  86-109
  4.1 引言  86
  4.2 层次化SOCs 测试结构优化  86-100
    4.2.1 基于带宽匹配的层次化SOCs 测试结构设计  86-90
    4.2.2 一种基于传输门的并行测试封装扫描单元设计  90-100
  4.3 层次化SOCs 测试调度  100-108
    4.3.1 层次化SOCs 测试调度算法  100-104
    4.3.2 基于IP 核分时测试的层次化SOCs 测试调度方法  104-108
  4.4 本章小结  108-109
结论  109-111
参考文献  111-123
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果  123-126
致谢  126-127
个人简历  127

SOC测试时间优化技术研究

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