彻底的数字电路测验办法一般能将动态功耗提高到远超出其规范界说的规模。假如功耗满意大，将导致晶圆检测或预老化(pre-burn-in)封装测验失效，而这需求花很多的时刻和精力去调试。当在旮旯条件(corner conditions)下测验超大规模SoC时这个问题特别杰出，乃至会使出产线上呈现不必要的良率丢掉，并终究削减制作商的毛利。防止测验功耗问题的最佳途径是在可测验性规划(DFT)过程中结合可感测功率的测验技能。本文将首要介绍动态功耗与测验之间的联系，以阐明为何功率办理现在比以往任何时候都火急；然后介绍两种共同的DFT技能，它们利用了ATPG技能的长处，以主动生成低功率制作性测验。
测验功率
扫描ATPG算法的优化可削减向量的数量，这意味着各向量都尽或许地提高了失效覆盖率。扫描向量(scan pattern)中用于设置和传达方针失效的位被称为重视位(care bits)，剩下的位则随机填充，以检测重视位无法清晰指定的其它失效。各扫描向量中的重视位和随机填充位都会引起逻辑状况的改变，然后对器材的寄生电容进行充放电。这种现象将导致电路在正常作业条件下耗费的动态功率有所添加。
会影响器材测验的动态功耗有两种：峰值功率和均匀功率。峰值功率，有时也称为“瞬时功率”，是在很短时刻内(例如体系时钟上升沿/下降沿后紧跟着的时钟周期的一小部分)耗费的功率总和。峰值功率反映了器材中节点开关的活动水平，因而一起从一个逻辑状况切换到另一个状况的节点数量越多，峰值功率就越大。
扫描测验能使器材的峰值功率增至使命形式下向量耗费水平的20倍。明显的开关电流有或许导致轨信号陷落(rail collapse)噪音的发生：沿着扫描链(scan chain)移位至电路的比特丢掉，然后导致测验仪上的向量失配。开关电流一般不至于如此恶劣，但仍会引起轨信号跌落，因为IR-drop沿电源轨添加的一起也导入了电路推迟。在某些状况下，扫描数据或许无法抵达扫描链中的下一级电路，然后导致测验程序失效。移位形式下的轨信号跌落一般可经过充沛地下降扫描移位频率来处理，因为这样能让扫描信号在旮旯条件下有满意的时刻满意移位循环守时。但是，下降扫描移位频率会延伸测验仪的测验时刻，因而添加了批量出产时的测验本钱。
即便向量被成功扫描，但在发送/捕获时序(以下称为“捕获形式”)中的峰值功率也会引起满意大的IR-drop推迟，并导致逻辑值在捕获窗口未能正确转化以及器材在该向量下的失效。尽管这个问题与stuck-at和转化推迟测验都有联系，但在与推迟有关的实速测验向量中愈加常见。在捕获形式下的IR-drop问题以及在移位形式下的电源轨垂落问题能够经过电源轨体系的冗余规划处理，这种规划办法能够习惯扫描测验中添加的开关活动量。不过添加电源和地轨的宽度会添加电路面积，假如有更好的办法操控峰值测验功率就最好不要用这种办法。
均匀功率是在多个时钟周期内均匀的功耗，例如在扫描输出上一向量呼应的一起而将单个鼓励向量扫描进规划所需的不计其数个周期。扫描测验可将器材中的均匀功率提高到使命形式向量时的2-5倍。过高的均匀测验功率将在裸片上发生比如“热区”等热问题，从而损坏器材。因为均匀功率直接正比于频率，因而能够在扫描移位期间挑选满意低的移位频率对均匀功率进行操控以防止该问题。如上所述，下降扫描移位频率也或许导致更高的测验本钱。
均匀测验功率在测验仪上相对简单办理，因而现在大多数与功率相关的测验问题来源于过高的峰值功率。在测验过程中，能一起削减峰值功率和均匀功率的办法正成为当时半导体和规划主动化工业研讨的焦点。
图1：触发器活动
功率办理的重要性
测验过程中的功耗办理正变得越来越重要，因为最新的制作工艺或许使规划制作包括数十万乃至数百万个扫描触发器。大部分触发器会在扫描测验期间一起开关，而这将添加峰值功率，并使前述中的IR-drop推迟剧增。
别的，因为65nm及以下工艺的缺点密度(defect density)有所提高，产值因而也有所下降。为了补偿产值缺乏并坚持可接受的质量水平，制作商开端转向运用超高分辨率实速测验来检测器材中细小的推迟缺点。曩昔，运用规范转化推迟测验无法检测到纳米级缺点；而运用小推迟缺点ATPG的增强型守时分辨率测验已被证明能有用地检测出纳米级缺点。但是，相对规范等速测验办法而言，该技能需求对测验期间发生的峰值电流所引起的顺便推迟有更严厉的操控。
总归，当更多纳米缺点呈现时，大规模SoC需求依靠先进的实速ATPG技能保持高测验质量，而这一趋势正唆使人们在DFT流程中运用可感测功率的测验技能。
功率预算的表明
触发器开关活动与节点开关活动高度相关，其动态功耗反映了节点开关活动。因而可以为防止测验引起的功率相关毛病的一种有用办法是在扫描测验期间充沛地削减触发器开关活动，对制作器材的IR-drop行为进行具体事例研讨有利于这种观测。因而功率下降技能的方针是充沛削减触发器的开关活动，以便杰出的器材能在旮旯条件下经过一切扫描ATPG测验。留意，咱们无需最小化开关活动，只需将它减至与使用使命形式向量时观察到的开关速率适当的水平。
为了便于描绘，假定将很多使命形式向量使用于一个规划，并发现峰值触发器开关活动量为触发器总数的26%。假如咱们发生扫描ATPG向量，并盯梢对应于特定开关速率的向量数字，咱们或许会观察到与图1中灰色散布类似的状况。因为峰值和均匀开关速率超越26%，因而相对正常器材作业而言扫描测验会添加IR-drop推迟。
但是，假如咱们选用相关技能下降测验期间的功耗，咱们就能有用地将这种散布向左移。在图1中堆叠的蓝色低功率散布区，扫描ATPG向量的峰值开关活动没有超越功率预算，因而下降了制作测验中功率问题发生的危险。
后文将介绍两种能够获得低功率向量散布的办法，它们在功率预算规则的方法上有底子的差异。
(榜首部分完毕。第二部分将从FebA开端)
作者：Chris Allsup
商场司理
测验主动化产品部
Synopsys公司
