邏輯內(nèi)置自測(cè)試（LBIST）允許硬件測(cè)試自己的操作。無需任何外部硬件或測(cè)試設(shè)備。 LBIST是符合安全標(biāo)準(zhǔn)的SoC的“必備”功能。但是在復(fù)雜的SoC中使用LBIST時(shí)必須小心。

整個(gè)SoC被劃分為各種LBIST分區(qū)和LBIST控制器用于在每個(gè)分區(qū)上運(yùn)行LBIST。有一個(gè)中央控制器控制所有這些LBIST控制器，以便可以從整個(gè)SoC的一個(gè)點(diǎn)控制LBIST（否則每個(gè)LBIST控制器需要單獨(dú)編程）。上面提到的中央LBIST控制器具有針對(duì)LBIST可用的各種選項(xiàng)的位映射以及用于對(duì)LBIST進(jìn)行排序的寄存器。

上圖顯示了SoC中分區(qū)的基本概念。物理分區(qū)和LBIST分區(qū)的數(shù)量/大小可能因SoC而異。此外，單個(gè)物理分區(qū)內(nèi)可以存在多個(gè)LBIST分區(qū)。每個(gè)LBIST分區(qū)都有一個(gè)專用的LBIST控制器，它將被放置在物理分區(qū)內(nèi)（但在LBIST分區(qū)之外）。中央控制器位于頂部分區(qū)。

驗(yàn)證LBIST的主要挑戰(zhàn)是驗(yàn)證LBIST分區(qū)的不同排列和組合。假設(shè)一個(gè)SoC說“n”個(gè)LBIST分區(qū)，那么你可以在所有分區(qū)上并行運(yùn)行LBIST，所有順序運(yùn)行，或者它們可以分組。例如，您可能希望并行運(yùn)行前5個(gè)，然后依次運(yùn)行下3個(gè)，依此類推。順序運(yùn)行所有LBIST將花費(fèi)大量時(shí)間。另一方面，并行運(yùn)行所有LBIST將導(dǎo)致SoC中的大量電流消耗。因此，要運(yùn)行的理想序列是在優(yōu)化電流消耗和最小化LBIST運(yùn)行時(shí)之間的權(quán)衡。對(duì)于具有“n”個(gè)LBIST分區(qū)的SoC，將會(huì)有n！ LBIST組合可能 - 在有限的時(shí)間范圍內(nèi)驗(yàn)證所有這些組合是不可能的。因此，我們根據(jù)SoC的經(jīng)驗(yàn)和架構(gòu)巧妙地選擇一些選定的組合。

這會(huì)導(dǎo)致驗(yàn)證時(shí)遺漏一些問題。本文討論了這些問題，它們?cè)诠枭系恼{(diào)試，以及我們?nèi)绾卧谠O(shè)計(jì)周期中避免它們。

在LBIST期間，LBIST下的分區(qū)的所有輸出將隨機(jī)切換，可能影響整個(gè)SoC功能的重要信號(hào)需要“安全聲明”，這意味著它們需要在LBIST期間保持安全值這樣邏輯的其余部分就不會(huì)受到它們的影響。例如，如果在LBIST執(zhí)行期間（進(jìn)入SoC的復(fù)位控制器）在LBIST分區(qū)中的復(fù)位輸出上發(fā)生切換，則將導(dǎo)致整個(gè)邏輯的復(fù)位，這不是設(shè)計(jì)意圖。因此，為了避免這種情況，需要在LBIST期間將此復(fù)位信號(hào)安全地設(shè)置為安全值。 （在這種情況下，它將是重置的非活動(dòng)值）。

驗(yàn)證LBIST安全陳述的步驟

由于LBIST掃描鏈以網(wǎng)表級(jí)別插入，因此運(yùn)行門級(jí)仿真以驗(yàn)證SoC中LBIST的正確功能。通過此報(bào)告的主要功能問題是缺少對(duì)不同LBIST分區(qū)的關(guān)鍵輸出信號(hào)的“安全說明”。

由于在網(wǎng)表中引入了實(shí)際的LBIST邏輯，因此在RTL階段不會(huì)發(fā)生輸出信號(hào)的切換在LBIST執(zhí)行期間。因此，為了模仿實(shí)際情況，我們?cè)贚BIST執(zhí)行期間隨機(jī)切換LBIST分區(qū)的輸出，以便在RTL級(jí)別本身捕獲丟失的安全說明問題。然而，實(shí)際切換僅在門級(jí)仿真中發(fā)生，但對(duì)于“n”個(gè)LBIST分區(qū)，不可能在門級(jí)仿真中運(yùn)行每個(gè)組合（因?yàn)镚LS運(yùn)行時(shí)間很大）。大多數(shù)情況下，我們運(yùn)行所選擇的組合來解決前面提到的安全陳述問題。但是，由于在模擬中未嘗試所有分區(qū)組合，因此仍可能存在一些可能影響SoC功能的看不見的安全說明問題。

缺少安全陳述的后硅調(diào)試策略 - 樣本調(diào)試

我們將解釋如何調(diào)試和根源導(dǎo)致LBIST安全陳述問題硅借助于一個(gè)例子：當(dāng)LBIST在特定配置（序列）中運(yùn)行時(shí)，它失敗，狀態(tài)寄存器中的PLL丟失鎖定錯(cuò)誤。

調(diào)試步驟

首先，我們嘗試使用不同時(shí)鐘源的相同配置。以下是調(diào)查結(jié)果：

內(nèi)部RC振蕩器時(shí)鐘通過。

PLL鎖定內(nèi)部RC振蕩器時(shí)鐘 - 通過。

PLL鎖定在外部振蕩器上 - 出現(xiàn)了問題。

接下來，為了縮小調(diào)試范圍，我們嘗試了各種LBIST分區(qū)組合，以找出硅上的失敗組合。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在20個(gè)LBIST分區(qū)中，當(dāng)?shù)?4和第15個(gè)LBIST分區(qū)以順序方式運(yùn)行時(shí)，自檢失敗，狀態(tài)寄存器中報(bào)告了PLL丟失鎖定錯(cuò)誤。

第14和第15個(gè)LBIST分區(qū)單獨(dú)或并行運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)故障。這給了我們一個(gè)強(qiáng)烈的跡象，表明在第14個(gè)分區(qū)LBIST中有一些切換正在影響第15個(gè)分區(qū)的LBIST執(zhí)行。

下一步是找出看到失敗的最小模式數(shù)。 （在LBIST中，我們對(duì)特定數(shù)據(jù)進(jìn)行“移入”并期望一些已知的“移出”數(shù)據(jù)。一個(gè)這樣的步驟被認(rèn)為是一個(gè)“模式”并且將給我們一定的信號(hào)覆蓋。對(duì)于完整的覆蓋，我們運(yùn)行多個(gè)這樣的模式，總數(shù)被稱為“模式計(jì)數(shù)”）。這很重要，這樣我們就可以輕松地模擬驗(yàn)證環(huán)境中的故障。這是通過編程開始模式計(jì)數(shù)和結(jié)束模式計(jì)數(shù)以及應(yīng)用二進(jìn)制搜索來找出發(fā)現(xiàn)故障的最小模式計(jì)數(shù)窗口來完成的。

最后，在驗(yàn)證環(huán)境中模擬了這個(gè)最小的模式計(jì)數(shù)窗口（網(wǎng)表）。據(jù)觀察，有些情況受到影響，導(dǎo)致振蕩器在兩者之間斷電，導(dǎo)致PLL失鎖，最終導(dǎo)致自檢失敗，PLL失鎖失誤。

失敗的根本原因

外部振蕩器數(shù)字控制邏輯本身是14 th LBIST分區(qū)的一部分（而振蕩器的模擬模塊在外面）這個(gè)LBIST分區(qū)）。據(jù)觀察，由于從數(shù)字控制模塊到模擬振蕩器模塊的斷電信號(hào)沒有安全說明，振蕩器正在斷電。然而，問題仍然存在，為什么只有在兩個(gè)分區(qū)按順序運(yùn)行而不是單獨(dú)或并行運(yùn)行時(shí)才能看到這種切換。

為了追蹤問題，振蕩器功率播放邏輯是在設(shè)計(jì)中追蹤。它看起來像這樣：

Oscillator_pwrdn = A＆amp; B

其中A是14 th 分區(qū)的輸出信號(hào)，B是15 th 分區(qū)的輸出信號(hào)。默認(rèn)情況下，A和B均為0。 “A”在第11個(gè) th 分區(qū)的LBIST期間切換，最終穩(wěn)定為1.然而，此時(shí)“B”保持為0。這解釋了為什么兩個(gè)分區(qū)都單獨(dú)傳遞。當(dāng)LBIST在15 th 分區(qū)上運(yùn)行時(shí)，“B”切換，因此在順序情況下，一旦“B”變?yōu)?，“Oscillator_pwrdn”信號(hào)變?yōu)椤?”并且故障發(fā)生。而在并行的情況下，當(dāng)“A”變?yōu)?時(shí)，“B”已經(jīng)確定為0.由于這個(gè)原因，故障也從未在平行情況下看到過。

以下是用于解釋行為的波形快照（Xosc_clock - 外部振蕩器時(shí)鐘; Xosc_pwrdn - 外部振蕩器掉電信號(hào)）：

波形在順序LBIST案例（看到失?。?/p>

波形并行LBIST案例（未見失?。?/p>

完成設(shè)計(jì)修復(fù)

使用鎖存器安全地聲明“Oscillator_pwrdn”信號(hào)，以防止在LBIST執(zhí)行期間切換，以解決此問題設(shè)計(jì)。

如何避免LBIST安全陳述問題

應(yīng)注意以下幾點(diǎn)以避免此類情況：

需要通過功率估算技術(shù)，LBIST運(yùn)行時(shí)分析等來選擇各種LBIST組合。在物理設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和DFT團(tuán)隊(duì)的反饋之后需要進(jìn)行驗(yàn)證。要提供給客戶的自測(cè)配置應(yīng)在設(shè)計(jì)階段基于上面的最終確定，以便使用最終配置運(yùn)行所有門級(jí)仿真。這將使我們能夠徹底驗(yàn)證客戶使用的配置;否則，如前所述，在有限的時(shí)間范圍內(nèi)嘗試模擬中的所有自測(cè)組合是不可能的。