DFT--Design For Test

一、DFT概念：可测试性设计

• 狭义理解：是指在芯片开发中的前端设计里增加为后期的ATE测试所准备的测试逻辑。 用于控制或产生测试向量，达到自动测试的目的。

• 广义理解：不仅包括为自动化测试所设计的测试逻辑 ，还涵盖了测试向量的产生，测试结果的分析等。

二、DFT存在的意义

• 筛选出出错的芯片：open/break
• 定位错误位置
• 提高工艺，提高良率。

浴盆曲线.png

故：不能实现质量的100%。

三、功能性测试 pk DFT

DFT pk 功能性测试.png

测试的三个阶段：越早发现错误越好

• 1 Wafer Sort (CP: circuit probe) ---晶圆未切割封装，记号笔标错（die）
• 2 Final Test（FT）----封装之后
• 3 Board test :焊接到PCB板上测试，测试对象是边界、IO、ESD、burt-in test(老化测试）等

四、DFT流程概述

DFT相关task（黄色部分）.png

业内两种主流DFT流程

• DFT从架构阶段开始引入，在RTL阶段开始DFT设计和验证
• 在netlist阶段开始插入DFT相关设计

五、测试质量评价（区分良率):与良率和测试覆盖率相关

• DPM--Defective parts per million测试后的缺陷率，流入客户的部分。

• 测试覆盖率：Fault coverge(FC)

• 缺陷率：Defect level(DL)--对于确定的工艺，DL是确定的。

  

  覆盖率和良率关系式.png

  举个例子：

  

  由良率反推覆盖率的要求.png

六、Soc芯片的DFT测试：

1.Soc涉及的测试问题：

• 标准单元---基于SCAN的测试
• 储存器与模拟模块---BIST
• 硬核软核IP---BIST，SCAN
• 封装与IO---Boundary Scan

2 SOC的全面测试--测试顺序看哪部分的失败几率大

• DC参数测试：高低电平等。
• Scan Based Test测试：在不影响原设计功能的情况下，把不可扫描的寄存器替换成可扫描的寄存器，可置入同时可读取寄存器数据，测试patter由ATE产生。
• BIST：Build-in Self Test内建自测试：Logic BIST / Memory BIST / Analog Test.
  测试patter由内部产生。
• Boundary Scan:边界扫描--芯片IO封装和管脚间/板级--JTAG组织提出的IEEE1149.1.
• function pattern:提高覆盖率
• ESD test：加高压等
• ETC

七、DFT流程

A DFT Reference Flow.png

备注：此为参考模型，每一步可改变顺序

1.Test Items：

• Scan Based Test:
  

  Scan Based Test.png
• Function/Capture模式：SE = 0，切换到D端
• Shift模式下：SE= 1，切换到SI端

2.物理故障常见模型：

• 故障测试的过程：故障激励和路径敏化
• 故障测试要素：控制点和观测点

模型1：Stuck_at Fault--用于低速测试

Stuck_at Fault.png

注意：多个故障点时，故障数量级为 3的n次方-->n为节点

模型2：Transition Delay Model:测试电路时序能否满足设计要求

• 1.掺杂浓度不稳定、金属导电率、光刻不规则所引起的故障
• 2. slow-to-rise / slow-to-fall node

模型3：Path Delay Model:

• 针对关键路径建模

模型4：IDDQ：

• 检测CMOS短路/开路/粘连

• 通过观测静态漏电流变化完成对芯片的测试筛选
  

  IDDQ.png

模型5：Bridge fault：

• 必须基于版图设计规则提取故障

3.Scan Test works：

工作原理.png

1.Scan-Shift In
2.Force PI
3.Measure PO
4.Capture Virtual Outputs
5.Scan-Shift Out
---一个Patter周期。