DFT設(shè)計(jì)—MBIST算法測(cè)試

當(dāng)SoC上有超過(guò)80%的芯片面積被各種形式的存儲(chǔ)器占用之時(shí)，存儲(chǔ)器的DFT測(cè)試已經(jīng)變得非常重要。

(一)存儲(chǔ)器故障模型類型：

1.固定故障(SAF)，即Stuck at Fault

存儲(chǔ)單元stuck at 1或0。

2.轉(zhuǎn)換故障(TF)，即Transition fault

比如可以1->0,但是無(wú)法完成0->1的準(zhǔn)換。

3.耦合故障(CF)，即Couple Fault

由于鄰接單元，許多單元共享字線和位線，寫入一個(gè)單元可能導(dǎo)致另一個(gè)單元出現(xiàn)相同值。反向耦合(CFin, Inversion Couple Fault)是指當(dāng)寫入一個(gè)值到一個(gè)存儲(chǔ)單元時(shí)，該值將反轉(zhuǎn)另一個(gè)存儲(chǔ)單元值。

比如，要測(cè)試CF，需在所有單元中寫0，然后在存儲(chǔ)單元A寫1。讀取所有單元值，檢查除了單元A為1外，是否還有其他單元被耦合拉為1了。另外，對(duì)相反值也要采取此流程。

4.橋接故障(BF)，即Bridge Fault

兩個(gè)或兩個(gè)以上位線短接在一起就造成了橋接故障（BF)。

(二)存儲(chǔ)器測(cè)試算法

測(cè)試存儲(chǔ)器測(cè)試算法的性能指標(biāo)通常有兩個(gè)：

測(cè)試時(shí)間

故障覆蓋率

常用的確定性測(cè)試算法有：Checkerboard算法、March類算法、MSCAN（Memory Scan）算法、跳步 (GALPAT) 和走步 (Walking 1/0)算法，我們重點(diǎn)介紹Checkerboard算法、March類算法。

MSCAN算法

MSCAN 算法是一種最基本、最簡(jiǎn)單的測(cè)試算法。首先對(duì)所有待測(cè)單元寫入全0，然后讀取所有存儲(chǔ)單元并判斷是否有故障，接著寫入全1，再讀取所有存儲(chǔ)單元并判斷是否有故障，可以檢測(cè)所有SAF故障，缺點(diǎn)是僅支持部分耦合故障的測(cè)試，故障覆蓋率有限。

Checkerboard棋盤算法

Checkerboard 算法也叫棋盤算法，基本過(guò)程是對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元進(jìn)行賦值，保證每一個(gè)存儲(chǔ)單元的值都與相鄰單元的值不同，這樣就將整個(gè)存儲(chǔ)陣列分為了兩塊：存儲(chǔ)值是0的為A 塊，存儲(chǔ)值是1的為B 塊：

Checkerboard棋盤算法分塊后，按如下過(guò)程測(cè)試：

(1) 對(duì)A和B塊分別寫入0和1；

(2) 讀所有存儲(chǔ)單元；

(3) 對(duì)A和B塊分別寫入1和0；

(4) 讀所有存儲(chǔ)單元。

該算法的操作數(shù)為4N，N為存儲(chǔ)單元個(gè)數(shù)，時(shí)間復(fù)雜度為O(N)，可以檢測(cè)固定型故障和部分橋連故障，在BIST 算法中應(yīng)用廣泛。

March 測(cè)試算法

March算法是一系列的算法，具有較高的故障覆蓋率、測(cè)試時(shí)間較短，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于大容量SRAM 和DRAM 的測(cè)試，目前的March 算法主要有MATS，MATS+，March X、March C、March C-、March C+、March LR 等類型?？梢詸z測(cè)各種內(nèi)存故障（Stuck-At、Transition、Address faults、Idempotent coupling faults）。

March-C 算法以任何順序?qū)?寫入所有存儲(chǔ)單元，然后從位置 0開始以地址升序排序的方法讀取并檢查數(shù)據(jù)是否是0，并將已讀取的位置寫入1，遍歷后，所有的存儲(chǔ)器位都為1。然后我們又從位置0開始以遞增順序讀取 1，并將每次讀取的位置寫為0。然后重復(fù)類似的測(cè)試。詳細(xì)步驟如下：

March-C 的測(cè)試步驟：

按照上圖的解釋，March算法執(zhí)行步驟可以更簡(jiǎn)單的描述如下：

地址遞增：

初始化寫0

讀0，寫1，地址順序遞增

讀1，寫0，地址順序遞增

地址遞減：

讀0，寫1，地址順序降序

讀1，寫0，地址順序降序

按降序讀0

March-C讀寫一共進(jìn)行10次，因此算法復(fù)雜度為10N。

當(dāng)前，大多數(shù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使用March和棋盤格算法的組合，通常稱為SMarchCKBD算法。該算法使MBIST控制器能夠進(jìn)行快速行或列訪問(wèn)來(lái)檢測(cè)內(nèi)存故障。

我們可以看到景芯SoC訓(xùn)練營(yíng)也是采用的SMarchCKBD算法：

審核編輯：劉清