基于LFSR優化的BIST低功耗設計

由表l數據可見，部分掃描對待測電路測試覆蓋率影響非常小(3．5％)，且對電路進行部分掃描設計后，掃描寄存器數目大大減少，所以在掃描移位周期需要同時觸發寄存器的數目也大大減少，由此引起待測電路內部節點的翻轉數目也大大減少，可達到降低BIST的平均功耗和峰值功耗的目的。
3．2 基于時鐘的test―per-clock方式
3．2．1 基本結構
一個test-per-clock內建自測試基本結構如圖3所示。每一個測試時鐘L2SR生成一個測試矢量。多輸人特征寄存器(Multiple-一Input Signature Register，簡稱MISR)壓縮一個響應矢量。

3．2．2 原理
在掃描測試中，主要功耗包括邏輯功耗、掃描功耗和時鐘功耗。前面給出的方法主要集中在降低邏輯功耗或掃描功耗，但沒有降低時鐘功耗。基于時鐘的低功耗test―per―clock方式可以同時降低這3種功耗。該方法采用低功耗的test―per-一clock BIST結構。對LFSR進行修改后，用作TPG以生成低功耗的測試矢量。使用這種經過修改的時鐘方案會降低被測電路、TPG和饋給TPG的時鐘樹的跳變密度。通過降低被測電路、TPG和時鐘樹的狀態轉換活動率來降低BIST期間的功耗。
由于來源于標準掃描結構的測試模式可直接用于低功耗掃描結構，這種方法與采用傳統掃描結構所達到的故障覆蓋率和IC測試時間基本一致。與傳統掃描結構相比，面積開銷很小，在電路性能方面也沒有損失。

3．2．3 低功耗測試矢量生成
對于test―per―clock結構來說，減少測試功耗主要通過優化測試矢量來實現，而測試矢量生成技術是指產生確定性測試矢量的技術。
測試矢量生成方式在生成測試模式時，除了要達到傳統的ATPG目的，還需考慮降低測試期間的功耗。基于ATPG的方法又分為2種：①集成的ATPG優化方法，該方法的測試模式在測試生成期間進行低功耗優化；②ATPG之后的優化方法，該方法的測試模式首先由傳統的ATPG生成，然后再進行功耗優化。
(1)與模擬退火算法相結合測試矢量生成的步驟是：首先根據模擬退火算法將測試模式分組成若干個有效測試矢量組與無效測試矢量組兩部分；然后根據算法原理，生成控制LFSR運行的控制碼；在這些控制碼的作用下，LFSR就跳過大量的無效測試矢量，生成由有效測試矢量構成的精簡的測試矢量序列。其基本流程如圖4所示。

(2)與進化算法相結合依據測試矢量生成技術原理，采用基于遺傳算法的測試模式生成器，用于計算冗余的測試模式。在冗余測試模式中，一個故障由幾個不同的序列覆蓋。然后使用一個優化算法，從前面已計算過的測試序列組合中選擇一個最佳子集，使其峰值功率最小，而不影響故障覆蓋率。參考文獻采用ISCAS’85Bench―mark中的組合電路作為實驗電路，在保持故障覆蓋率不變的情況下，對待測電路的測試功耗a與使用模擬退火算法的BIST結構的測試功耗b相比較，得到的結果如表2所示。

由表2可知，滿足相同故障覆蓋率時，采用模擬退火算法分組測試矢量后，WSA大幅降低，總的WSA改善率在73．44％~94．96％之間。由于減少測試矢量，測試時間也大為縮短。

4 結語
采用線性反饋移位寄存器生成測試矢量的BIST結構可分為test―per―scan和test―per―clock兩大類，相應的實現低功耗BIST測試方法也分別針對test一per―scan和test―per一clock結構。對tesl―per-scan結構模式，減少測試功耗主要通過優化掃描鏈來實現；對于test―per-clock結構模式，減少測試功耗主要通過優化測試矢量來實現。test―per―scan技術引起的面積開銷較小，測試結構簡單，易于擴展；而test―per―clock在一個周期內可實現矢量的生成和響應壓縮，能夠完成快速的測試。當然，隨著測試功耗研究的深入，將會有更好的方法使功耗、故障覆蓋率、系統性能等問題達到最優。