MBIST --- PATR1.Memorybist测试原理

mem bist作为现在design设计中不可或缺的DFT设计内容，越发重要。本章节主要介绍mem bist组成部分，测试的原理以及注意事项。

1. mem bist implementation

1.1 如下图所示为最basic的mbist solution components。虚线部分为最基础内容，任何的mbist solution都必须包含。其他为可选项。而其他的软件算法变成，mem repair，diagnositcs，yield learning要看具体的公司和相应的design自行设计。

1.2 如上图为具体mbist controller功能原理图

TAP：ijtag相关内容，一个标准接口
TMB：Mem bist controller，包含了做mem test的所有的信号的generator，一个TMB可控制多块mem
BAP：bist access port，提供控制信号给到TMB，收集TMB中的GO/DONE信号。通过BAP可以访问到MEM interface
SIB： Segment insertion bit，类似一个开门的钥匙，用于信号shift和uptate，来控制某几个mem的test。增加灵活性。
Mem Interface： 作为mem controller和mem之间的接口，用于数据之间的传递，每一颗mem都会例化相应的mem interface

1.3 如下图所示为TMB和某一块MEM interface原理示意图，详细的操作步骤如下：

1. TMB中包含了FSM，由MBIST_EN控制开启，BIST_SETUP进行配置。 FSM控制SIGNAL GEN信号，一个是送入到mem interface中的mux中非func的一端口，另一个是数据送入到COMP和经过RAM的数据进行对比。同时，SIGNAL_GEN会反馈信号控制FSM进行下一步操作。
2. test数据送入到interface中，然后经过SRAM输出之后，送回到TMB中的COMP中进行和原始数据比较，如果数据比对正确，则MBIST_GO拉高，否则如果数据对比错误，则MBIST_GO变低。同时在比对初期，COMP会送出CMP_STAT信号。
3. 这个FMS控制相应的MEM比对完成，则输出MBIST_DONE信号。
4. TMB中的MBIST_GO和MBIST_DONE信号，是可以在仿真过程中进行观测的。从而用于debug。
   
   需要注意的是
   在图中可以看到COMP在mem interface中和TMB中都存在，这是因为两者存在都是合理的，只不过都有优缺点。具体的design中到底怎么放置，需要结合设计进行具体分析。
   在MEM interface中时候： 虽然增加了gate count ，但是反馈给TMB中的信号只有一位GO信号，减小PR effort
   在TMB中的时候： COMP被shared，减少了gate count。COMP的大小取决于控制所有的mem中的最大宽度，且增大PR effort。

1.4 Scannable Mem Interface

如下图所示深蓝色块块，是在mem interface插入的用于做scan 的logic。
我们知道ijtag主要用于design pad口的test，mabist 主要用于mem的test，而scan主要用于func logic的test。为何非要在mem interface 插入scan logic呢？

1. 当scan不包含mem时候，此时mem为blackbox，也就是scan mode下的mem bypass 模式：
   1）此时需要OBSFF也就是observation flip-flop,因为FUNC ADDR的尽头是一个被认为black box的SRAM，这个数据无法观察到，会导致scan mode时候，FUNC ADDR这一路观察不到最终结果，会降低coverage，因此增加OBSFF。
   2）此时BYPASSFF正常工作，把mem bypass掉，给到LV_TM这个mux并传送出去进行观察。
2. 当scan 包含mem时候，此时会吃专门的mem 的lib，也就是scan mode下的mem no bypass模式：
   1）此时就不需要BYPASS逻辑了，数据正常读入data in，然后正常读出data out，最后经过LV_TM会选择0端口，此时相当于对mem进行了scan test。此时读入的mem lib为特殊专门用于dft的mem lib。
   2）这个当然会增加scan 测试时间，但是同时也会提高coverage
   

2. tessent mbist test flow

2.1 Test FLow

1. Mem test is initated when the following are true： MBIST_EN =1 && BIST_SETUP=10，在standby阶段完成。
2. Clock cycle before test is indicated by rising edge of MBIST_EN，在standby阶段完成过
3. If an error is found during test, MBIS_GO =0 and keep for the remainder of test, or MBIST_GO keep 1 after initialize阶段
4. If test completed，MBIST_DONE =1

2.2 Test Results

1. DONE =1 & GO =1 ： test finished and pass
2. DONE =0 & GO =1 ： test not complete but no errors until now, can be caused by using a slower clock than specified
3. DONE =1 & GO =0 ： test finished but at least one mem test failed
4. DONE =0 & GO =0 ： test not complete and at least one mem test failed