ATPG

overview

ATPG：Automatic Test Pattern Generation，表示自动生成测试向量（test pattern，有时也被称为test vectors），是在直到测试过程中，在PI（primary input）引脚上设置的一组0和1，以确定芯片是否正常工作。应用test pattern时，ATE（Auto Test Equipment）通过比较包含在test pattern中的fault-free输出（在test pattern生成时，同时生成了正确的输出）和ATE实际测试的输出值，判断电路是否有制造缺陷。

The ATPG Process

ATPG的目的是创建一组patterns， 来达到给定的测试覆盖率，测试覆盖率是pattern集实际检测到的故障占可测试性故障的百分比。

ATPG分为两步：1.生成patterns；2.执行故障仿真来确定patterns检测到哪些故障。Mentor Graphics ATPG 工具自动将这两步华为一个操作或ATPG process。ATPG process生成的patterns可以以tester指定的格式保存，使tester能够将pattern数据加载到芯片的扫描单元，然后正确应用patterns。

两种最典型的pattern生成方法使随机的和确定性的。除此之外，ATPG工具可以从外部集仿真故障patterns，并将检测故障patterns放置到测试集中。

Random Pattern Test Generation

ATPG工具在生成大量随机模式并仅识别检测故障的模式时使用随机模式测试生成。用在随机生成测试向量的故障仿真类型不能取代生成确定性测试性向量的类型，因为它不能识别冗余故障。它也不能为检测概率非常低的故障创建test patterns。然而，它可以用于由确定性测试生成终止的可测试故障。作为初始步骤，使用少量随机patterns可以提高ATPG性能。

Deterministic Pattern Test Generation

当ATPG工具为检测给定故障而创建test pattern时，使用生成确定性测试向量。该程序从故障列表选择一个故障，创建检测故障的pattern，故障防战pattern，检查确保生成的pattern能检测到故障。

更具体地说，工具给控制点分配一组值，使故障点与无故障状态具有相反的状态，所以，可以检测到故障值和无故障值之间的差异。工具必须找到一个方式来传递这个差异到一个点，在这个点可以观察故障效应。为了满足条件必须创建test pattern，测试生成过程决定如何在想要的gate上以最好的方式放置值。如果一个矛盾阻止了这些值在门上的放置，那么该工具在试图找到一个成功的test pattern时会细化这些决定。

如果工具排除了所有可能的选择，而没有找到成功的test pattern，将会在分类故障之前做进一步分析。故障要求该分析包括冗余，即ATPG-不可测试，以及可能被检测-不可测试的情况。通过确定性测试生成识别这些故障类型是重要的，关乎实现高的覆盖率。例如，如果工具证明了故障冗余，可能会标记该故障为不可测，否则，将划分为潜在可检测故障，计算测试覆盖率时归类为不可测试故障。

External Pattern Test Generation

当ATPG的初始源是一组预先存在的外部模式时，ATPG工具使用外部模式测试生成。工具分析外部pattern集来确定从活动故障列表中哪些pattern检测故障，然后将这些有些故障放进内部pattern集中。在这种情况下，“生成的patterns”包括来自以外部集的patterns，可以有效地实现最高的测试覆盖率。