SoC测试中的基于平均值余量的测试封装扫描链平衡方法

摘要

SoC测试中的基于平均值余量的测试封装扫描链平衡方法，涉及系统芯片测试技术领域。本发明解决了现有基于BFD算法实现测试封装扫描链平衡方法以及基于平均值近似的SoC扫描链平衡方法中存在的不足。本发明的测试封装扫描链平衡方法的过程为：首先，计算Wrapper扫描链长度平均值；然后，根据获得的长度平均值确定误差限，所述误差限为所述长度平均值的1％至3％；最后，根据所述误差限及Wrapper扫描链长度平均值计算得到取值区间，把该取值区间作为全局优化的指导原则，实现测试封装扫描链平衡。本发明采用Wrapper扫描链平衡算法的原理实现缩短单个IP核测试时间这一目标，进而缩短SoC测试时间。

说明书

技术领域

本发明涉及系统芯片(SoC)测试技术领域。

背景技术

在工程设计中引入“系统芯片”(System-on-Chip，SoC)可以简化设计，缩短产品上市时间，并且增加系统稳定性。然而随着SoC规模增大，SoC测试逐渐成为其制造过程中的瓶颈，SoC测试费用也不断增加。而SoC测试时间则是影响SoC测试成本和效率的重要因素。

SoC测试通常包括三部分：测试访问机制(TAM)、测试封装(Wrapper)、测试调度(Scheduling)。测试访问机制描述IP(Intellectual Property)核的测试端口如何被外界访问，测试封装则是为IP核外加一层接口以实现特定的TAM，最后测试调度描述了IP核测试的先后顺序。

文献Vikram Iyengar，Krishnendu Chakrabarty and Erik Jan Marinissen，Test Wrapper andTest Acces Mechanism Co-Oprimization for System-on-Chip(针对SoC的测试封装及测试访问机制的联合优化)Internationl Test Conference 2001，该文献中提出了一种基于BFD(BestFit Decrease)的算法，该BFD算法最初被设计用于解决装箱问题。该方法提出比较早，而且具有运行效率高、结构简单等优点，因此被广泛采用。该方法的缺点是：BFD算法并不具备全局优化的能力。运用该方法将IP核内部扫描链逐条添加到Wrapper扫描链上时，只考虑当前每条Wrapper扫描链长度，而没有一个全局性的指导原则。因此BFD算法最后得到的是局部最优解，而在某些情况下，局部最优解不等同于全局最优解。该文献所介绍的方法具有简单、高效的优点，但不具备全局优化的能力。

为了克服上述基于BFD算法的不具有全局优化这一缺点，文献Niu Daoheng，WangHong，Yang ShiYuan，Cheng BenMao，Jin Yang，Re-Optimization Algorithm for SoCWrapper-Chain Balance Using Mean-Value Approximation(基于平均值近似的SoC扫描链平衡算法)Tsinghua Science and Technology 2007 July P61～66提出一种基于平均值的Wrapper扫描链平衡算法实现SOC测试的方法。对于一个特定的IP核及给定的Wrapper扫描链数目，该算法首先计算Wrapper扫描链长度平均值，然后以这个Wrapper扫描链长度平均值作为全局指导原则，将内部扫描链分别添加到Wrapper扫描链上。因此，对于某给定的IP核，按照基于平均值的Wrapper扫描链平衡算法，最理想的结果就是最后每条Wrapper扫描链长度均相等且等于其平均值。但是在实际处理问题过程中，最后Wrapper扫描链很少有机会每条均相等且等于平均值。更实际的情况是，Wrapper扫描链的最终长度在其平均值附近波动，波动大小由Wrapper扫描链平衡算法及IP核的内部扫描链长度等因数共同决定。

另外上述的基于平均值的Wrapper扫描链平衡算法实现SOC测试的方法并不总是优先处理当前最长内部扫描链，这样做带来诸多弊端。该种方法虽然具有全局优化的能力，但是它并不总是优先处理当前最长内部扫描链，而且其全局优化的指导原则并不贴近实际情况。

发明内容

针对现有SoC测试中的测试封装扫描链平衡方法中存在的不足，本发明提供了一种SoC测试中的基于平均值余量的测试封装扫描链平衡方法。

本发明所述的SoC测试中的基于平均值余量的测试封装扫描链平衡方法的过程为：

首先，计算Wrapper扫描链长度平均值；

然后，根据获得的长度平均值确定误差限，所述误差限为所述长度平均值的1％至3％；

最后，根据所述误差限及Wrapper扫描链长度平均值计算得到取值区间，把该取值区间作为全局优化的指导原则，实现测试封装扫描链平衡。

上述计算Wrapper扫描链长度平均值的过程可以为：

步骤A1、根据公式获得IP核内部扫描链长度之和L_sum；L是所有IP内部扫描链的集合，L₁表示集合L内的第一个元素，len(L)表示集合L内元素的数目，L_len(L)表示集合L内最后一个元素；

步骤A2、根据公式S_mean＝L_sum/len(S)获得Wrapper扫描链长度平均值S_mean；S是Wrapper扫描链集合，S_len(S)表示Wrapper扫描链集合内最后一个元素。

所述误差限Err为1％S_mean至3％S_mean。

根据所述误差限及Wrapper扫描链长度平均值计算得到取值区间的过程可以为：

根据所述误差限，获得误差上限为S_up＝S_mean(1+Err)，误差下限为S_down＝S_mean(1-Err)，所述取值区间为[S_up，S_down]。

所述根据取值区间作为全局优化的指导原则，实现测试封装扫描链平衡的过程为：

步骤C1、将集合L降序排列获得降序排列后的集合L，同时将集合S清零；

步骤C2、依序从降序排列后的集合L内取一个数L_i，并将其添加到集合S中同时满足两个条件的第一个S_i中；所述两个条件为：S_i＜S_down和S_j+L_i≤S_up；如果集合S中不存在满足上述条件的元素S_j，则将L_i添加到S集合中最小的S_j中；

步骤C3、对集合S内的元素降序排列获得降序排列后的集合S，然后，返回执行步骤C2，直到取完集合L内的所有元素，再执行步骤C4；

步骤C4、将IP核的每个双向端口作为长度为1的扫描链，然后，逐一将每一个双向端口添加到集合S中最小的S_j中，获得新集合为S_L；

步骤C5、将IP核的每个输入端口看成长度为1的扫描链，然后，逐一将每个输入端口均添加到集合S_L的最小值的S_j中，获得输入扫描链集合S_I；

步骤C6、将IP核的每个输出端口作为长度为1的扫描链，然后，逐一将每个输出端口添加到集合S_L的最小值S_j中，获得输出扫描链集合S_O。

在SoC测试中，无论测试访问机制、测试封装及测试调度机制如何工作，SoC测试最终都需要落实到对单个IP核进行测试。如果每个IP核的测试时间都相应有所缩短，则整个SoC的测试时间必定缩短。

本发明采用Wrapper扫描链平衡算法的原理实现缩短单个IP核测试时间这一目标，进而缩短SoC测试时间。

鉴于Wrapper扫描链的最终长度是在其平均值附近波动的，因此，本发明不是把Wrapper扫描链长度的平均值作为全局优化的指导原则，而是把Wrapper扫描链长度平均值附近的某一个范围(例如平均值±1％)作为全局优化的指导原则，这样更贴近实际，并且能够达到很好的技术效果。

附图说明

图1是IP核扫描插入模型。

具体实施方式

具体实施方式一、本实施方式所述的SoC测试中的基于平均值余量的测试封装扫描链平衡方法的过程为：

首先，计算Wrapper扫描链长度平均值；

然后，根据获得的长度平均值确定误差限，所述误差限为所述长度平均值的1％至3％；

最后，根据所述误差限及Wrapper扫描链长度平均值计算得到取值区间，把该取值区间作为全局优化的指导原则，实现测试封装扫描链平衡。

本实施方式所述的扫描链平衡方法以Wrapper扫描链长度平均值附近的一个范围作为全局优化的指导原则，使其更贴近实际情况，并且本算法始终优先处理当前最长内部扫描链。

本实施方式中，计算Wrapper扫描链长度平均值的过程可以为：

步骤A1、根据公式获得IP核内部扫描链长度之和L_sum；L是所有IP内部扫描链的集合，L₁表示集合L内的第一个元素，len(L)表示集合L内元素的数目，L_len(L)表示集合L内最后一个元素；

步骤A2、根据公式S_mean＝L_sum/len(S)获得Wrapper扫描链长度平均值S_mean；S是Wrapper扫描链集合，S_len(S)表示Wrapper扫描链集合内最后一个元素。

本实施方式中，所述误差限Err为1％S_mean至3％S_mean。

本实施方式中，根据所述误差限及Wrapper扫描链长度平均值计算得到取值区间的过程可以为：

根据所述误差限，获得误差上限为S_up＝S_mean(1+Err)，误差下限为S_down＝S_mean(1-Err)，所述取值区间为[S_up，S_down]。

本实施方式中，所述根据取值区间作为全局优化的指导原则，实现测试封装扫描链平衡的过程为：

步骤C1、将集合L降序排列获得降序排列后的集合L，同时将集合S清零；

步骤C2、依序从降序排列后的集合L内取一个数L_i，并将其添加到集合S中同时满足两个条件的第一个S_j中；所述两个条件为：S_j＜S_down和S_j+L_i≤S_up；如果集合S中不存在满足上述条件的元素S_j，则将L_i添加到S集合中最小的S_j中；

步骤C3、对集合S内的元素降序排列获得降序排列后的集合S，然后，返回执行步骤C2，直到取完集合L内的所有元素，再执行步骤C4；

步骤C4、将IP核的每个双向端口作为长度为1的扫描链，然后，逐一将每一个双向端口添加到集合S中最小的S_j中，获得新集合为S_L；

步骤C5、将IP核的每个输入端口看成长度为1的扫描链，然后，逐一将每个输入端口均添加到集合S_L的最小值的S_j中，获得输入扫描链集合S_I；

步骤C6、将IP核的每个输出端口作为长度为1的扫描链，然后，逐一将每个输出端口添加到集合S_L的最小值S_j中，获得输出扫描链集合S_O。

步骤C4中，逐一将每一个双向端口添加到集合S中最小的S_j中，获得新集合为S_L的过程为：将第一个双向端口添加到S中最小的S_j中，获得新的集合S_L，然后将第二个双向端口添加到新的集合S_L中最小的S_j中，再次获新的集合S_L，如此重复，直到所有双向端口均添加完毕，获得最终的新集合S_L。

步骤C5中，逐一将每个输入端口均添加到集合S_L的最小值的S_j中，获得输入扫描链集合S_I的过程为：将第一个输入端口添加到集合S_L中最小的S_j中，获得输入扫描链集合S_I，然后将第二个输入端口添加到输入扫描链集合S_I中最小的S_j中，再次获得输入扫描链集合S_I，如此重复，直到所有输入端口均添加完毕，获得最终的输入扫描链集合S_I。

步骤C6中，逐一将每个输出端口添加到集合S_L的最小值S_j中，获得输出扫描链集合S_O的过程为：将第一个输出端口添加到集合S_L中最小的S_j中，获得输出扫描链集合S_O，然后将第二个输出端口添加到输出扫描链集合S_O中最小的S_j中，再次获输出扫描链集合S_O，如此重复，直到所有输出端口均添加完毕，获得最终的输出扫描链集合S_O。

Wrapper扫描链平衡介绍：因为SoC芯片的对外引脚数目有限，不可能把IP核的所有测试端口均引到外部引脚上，所以在实际的测试过程中通常将IP核的测试端口串成几条扫描链，通过这些扫描链将测试向量输入测试端口。参见图1所示，为IP核扫描插入模型示意图，根据该模型可得：

输入扫描链长度＝内部扫描链长度+输入端口链长度；

输出扫描链长度＝内部扫描链长度+输出端口链长度。

IP核测试过程为：

第一步：在测试时钟作用下，测试向量通过输入扫描链被输送到IP核测试端口；

第二步：当测试向量被输送到测试端口之后，IP核的工作状态就确定了，让IP核在该状态下工作一个周期，同时捕获IP核在该状态下的测试响应；

第三步：在测试时钟的作用下，通过输出扫描链将测试响应移出。

设IP核一共包含P组测试向量，测试时钟周期为Ttest。为了缩短测试时间，可以在移出当前测试响应时，同时移入下一组测试向量，这一操作所需时间为：T1＝S_max×T_test。那么，只有在第一次移入测试向量时与输出扫描链无关，所需时间为：T2＝S_Imax×T_test；以及最后一次移出测试响应时与输入扫描链无关，所需时间为：T3＝S_Omax×T_test。每移入一组测试向量，都需要IP核工作一个周期以捕获测试响应，当一共有P组测试向量时，这部分的时间为：T4＝P×T_test，S_Imax是最长输入扫描链，即S_Imax＝max(S_I)；S_Omax是最长输出扫描链，即S_Omax＝max(S_O)；S_max是最长扫描链，即S_max＝max(S_Imax，S_Omax)。

因此，IP核的测试时间为：

T＝(P-1)×T1+T2+T3+T4＝T_test[P×(S_max+1)+min(S_Imax，S_Omax)]，

由上式可知，缩短S_Imax、S_Omax可以缩短IP核测试时间。因此Wrapper扫描链平衡算法的主要目标就是缩短S_Imax、S_Omax，本实施方式所述的方法就是能够缩短S_Imax、S_Omax。

为了缩短IP核的测试时间，测试人员需要对IP核做扫描链平衡处理，具体处理过程为：IP核供应商向SoC设计人员提供IP核时，同时提供该IP核的测试信息，包括：输入端口数目、输出端口数目、双向端口数目、IP核内部扫描链数目及内部扫描链长度。SoC设计人员需要把这些测试端口串联成Wrapper扫描链，同时在Wrapper扫描链数目确定的前提下，尽量缩短其长度。

例如，对于ITC′02SOC Test Benchmarks中的d695.soc内Module 4，假设SoC设计人员需要将该IP核封装成2条Wrapper扫描链。已知Module 4有36个输入端口，39个输出端口，4条长度分别为54、53、52、52的内部扫描链，没有双向端口。那么SoC测试人员合理的做法是这样的：

第一步：将4条内部扫描链首尾相连成2条长的内部扫描链，其长度分别为54+52与53+52。

第二步：将输入端口串联成2条长度均为18的输入端口链，然后把这2条输入端口链分别添加到那2条长的内部扫描链上，这样就得到2条输入扫描链，其长度分别为54+52+18＝124及53+52+18＝123。

第三步：将输出端口串联成2条输出端口链，其长度分别为19及20，与第二步类似，将输出端口链也添加到那2条长的内部扫描链上，这样就得到2条输出扫描链，其长度分别为54+52+19＝125及53+52+20＝125。

如果IP核还包含双向端口，那么双向端口也要被串联成2条扫描链，并添加到Wrapper扫描链上。

下面提供一种实现本实施方式所述方法的伪代码：

上述伪代码的算法复杂度分析如下：

第1行代码为求和，其算法复杂度为O(len(L))。

第2～5行代码的运行时间为常量。

第6行代码为排序算法，若采用二分的思想，则该过程的复杂度为O(len(L)log(len(L)))。

剩下的代码可以看成这样的一个整体过程：从L内取一个元素，在将其添加到S的某个数当中，该过程最坏的情况就是L内的每一个元素均遍历S内的所有元素，其复杂度为O(len(S)len(L))。

由上述分析可获得所述伪代码的算法复杂度为：

O(len(L)log(len(L))+len(L)(len(S)+1))，它和文献文献Niu Daoheng，Wang Hong，YangShiYuan，Cheng BenMao，Jin Yang，Re-Optimization Algorithm for SoC Wrapper-ChainBalance Using Mean-Value Approximation(基于平均值近似的SoC扫描链平衡算法)Tsinghua Science and Technology 2007 July P61～66中介绍的扫描链算法的复杂度一致。相比文献Vikram Iyengar，Krishnendu Chakrabarty and Erik Jan Marinissen，Test Wrapper and TestAcces Mechanism Co-Oprimization for System-on-Chip(针对SoC的测试封装及测试访问机制的联合优化)Internationl Test Conference 2001中介绍的算法复杂度，仅仅只增加一个求和分量O(len(L)而已，因此从复杂度上分析，本算法并不比现有两种算法复杂，即采用上述伪代码不会增加硬件资源的占用和增加程序运行时间，但却能达到了减少测时间的技术效果。