MBIST BAP的配置方法与时钟连接结构

概述
bap(bist access port),即内建自测试访问接口,主要用于in system test,它要求芯片在已经部署到产品中,甚至芯片正在运行中,可对芯片的memory进行在线、实时地进行测试和诊断。
通常情况下,配置mbist控制器,需要通过tap接口启动tap控制器,通过ijtagnetwork来对相关tdr进行配置,随后tdr使能相关信号对mbist控制器进行配置,并启动mbist逻辑进行测试。
而bap内建自测试访问接口提供了不同于ijtagnetwork的串行访问方式,可不经过ijtagnetwork,用bap接口直接对mbist控制器进行配置,由于不再使用ijtagnetwork的串行配置方式,没有了shift cycle,大大缩短了测试时间,代价是需要在bap接口和bap控制器之间引入额外的连接。
bap architecture
bap 存储器访问架构由两部分组成:ijtagnetwork访问接口以及bap的直接访问接口。bap的连接是由用户配置的,直接连接到function 逻辑。
图1 bap存储器访问架构
bap的组成和功能
bap的直接访问接口由两部分组成:sequencer和global status generation。
(1) sequencer的功能是为mbist controller提供时钟、复位、初始化、配置和start启动信号,bap内的sequencer能够以低延迟的协议启动和定制存储器测试;在这种实现方式中,使用单个sequencer可以最小化bap的门面积;sequencer的时钟,sys_clock的频率,应该和ijtag_tck相当,频率较低,确保生成的控制信号能够以正确的顺序到达mbist controller;
(2) global status generation的功能是采集来自于mbist controller的输出信号,这些信号显示了对存储器的测试是否完成、是否通过或者测试失败。
bap的控制方式
bap提供了2种对mbist controller的控制方式:
(1) 通过tap接口、tap controller以及ijtagnetwork对挂载在ijtagnetwork下的tdrs进行配置,tdrs的输出信号连接到mbist controller,从而实现对mbist controller的初始化、配置和启动,完成对memory进行测试;
(2) 通过bap的直接访问接口(direct access interface)来直接控制mbist controller,完成对mbist controller的初始化、配置和启动,完成对memory的测试,而bap的直接访问接口(direct access interface)的信号来自function的系统信号。
bap的其他特性
bap直接访问接口提供了配置存储器测试的基础选项,可以改变测试算法和操作,用户可以选择使用哪个控制器,决定在哪个step和去对哪个memory进行测试。例如,如果分配的测试时间有限,可以利用这种灵活性,通过选择具有很少指令的短算法,或者仅在一个控制器上执行mbist测试。
bap 直接访问接口支持低延迟的协议配置mbist控制器,执行go/nogo测试,监控测试通过的状态。
repair的分析也可以通过bap的直接访问接口进行,分析结果通过访问bisr控制器可以用来进行软件、硬件的增量修复。
bap的配置方法
bap的pin的创建和插入是由dft spec配置的,通过指定 dft spec中的属性:direct_access 为 on,创建 出bap的直接访问接口(direct access interface)。
memorybist{
bistaccessport { directaccessoptions{ direct_access: on; }}}
对于高级的in-system-test的用法,使用dft spec中的executionselection 字段,根据需求配置系统端的端口。
bap的时钟连接结构
bap为每个functional 时钟创建一个sequencer,这样可以进一步减少开启停止控制器的时间需求,可以更精确地在同一时钟域中约束sequencer到mbist 控制器的关键路径。
bap 直接访问接口支持两种不同的时钟方案,如何选择依赖于in-system-test是如何执行的,每种方案对sys_clock的连接和信号都有不同的影响。时钟源可以通过 dft spec中的 direct access clock source字段进行配置,而时钟连接则使用connection下directaccess/clockdomain字段进行配置。
(1) 当direct access clock source 被指定为 common时,将在bap中创建一个test sequencer,管理与控制器相连接的memory test。对于此设置,必须指定sequencer与系统时钟的连接;
图2 创建一个总的sequencer
(2) 当direct access clock source 指定为 per bist clock domain时,将在bap内部为每个mbist时钟域创建一个单独的sequencer,每个sequencer的sys_clock会自动连接到 对应时钟域的mbist的时钟。
图3 每个时钟域创建一个单独的sequencer
(图2、图3参考来源:tessent memorybist user’s manual)
sys_test_done和sys_test_pass信号的采样
对于单个和多个sequencer的实现方式,采样sys_test_done/sys_test_pass的信号输出有略微不同。
对于单个sequencer的情况,全局的sys_test_done,sys_test_pass状态信号,以及每个controller的sys_ctrl_pass和sys_ctrl_done状态信号是不会寄存在bap接口中的。这些信号直接来自于各个mbist controller的done和go信号,可能来自不同的时钟域。
针对这种情况,需要考虑怎样在function逻辑中捕获这些信号去避免潜在的跨时钟域的问题。可使用由sys_test_clock或者其他合适的function时钟驱动的同步单元对sys_test_done和sys_test_pass输出做同步。
针对多个sequencer的情况,不用考虑pass、done的同步问题。
总结
本文主要介绍了bap直接访问接口的概念、架构、控制方式、配置方法、时钟连接结构和sys_test_done/sys_test_pass信号的采样。bap提供了相比ijtagnetwork更加便捷、非串行的对mbist的配置方式。该方式大大缩短了测试时间,提高了dft的效率。

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