数字电路测试数据拆分与编码压缩方法研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cmfu2008
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集成电路(Integrated Circuit,IC)测试是保障集成电路安全可靠工作的一个必要环节。随着制造工艺的进步,电路规模不断扩大,单个芯片中集成的晶体管数量急剧增加,这使得测试芯片所需的测试数据规模迅速增长。而增长的测试数据规模不仅提高了对自动测试仪(Automatic Test Equipment,ATE)传输带宽和存储容量的要求,而且增加了测试应用时间和测试功耗。因此,如何有效降低存储测试数据量成为集成电路测试领域的研究热点,方法之一是对测试数据进行压缩。本学位论文即主要研究测试激励数据的拆分与编码压缩方法,以达到减少测试数据量和测试应用时间,降低测试成本的目标。本文创新性的主要工作有:  (1)提出了一种改进型游程编码压缩方法。以EFDR编码为例,改进型EFDR(Improved EFDR,I-EFDR)编码方法保留了原EFDR编码中可同时对0游程和1游程编码的优点,同时将相邻组别游程的编码长度之差缩减为1位,使游程的编码长度更符合游程在实际测试数据中的出现频率,提高了编码效率。在解码方面,编码后的码字经过简单的数学运算即可恢复得到原测试数据的游程长度,解码电路具有较小的硬件开销。理论分析和实验结果均表明该方法可有效提高测试集压缩率。同时该改进方法也适用于对FDR和AFDR等其他游程编码。  (2)提出了一种自适应游程编码压缩方法。同样以EFDR编码为例,自适应EFDR(Adaptive EFDR,A-EFDR)编码方法在原EFDR编码的基础上,增加了一个用于表示后缀与前缀编码长度差值的参数Ⅳ,对测试集中的每个测试向量,根据其游程分布情况,选择合适的Ⅳ值进行编码,提高了编码效率。在解码方面,编码后的码字经过简单的数学运算即可解码,且不同Ⅳ值的A-EFDR编码均可使用相同的解码电路,具有较小的硬件开销。理论分析和实验结果均表明该方法可有效提高测试集压缩率。同时该方法也可适用于FDR、AFDR和I-EFDR等其他游程编码。  (3)设计了一种用于测试数据压缩的测试集拆分方法。该方法通过变换编码将测试集拆分为主分量集与测试集残差两部分。其中主分量集由被测芯片直接生成,测试集残差存储在ATE中,这样对原测试集的压缩,转换为了对测试集残差的压缩。在主分量选取时,采取列最大匹配策略,尽量减少测试集残差中1的个数,有利于残差的压缩。在解码方面,该方法需额外添加一个主分量集生成电路,硬件解码开销有所增加。实验结果表明,经过测试集拆分后,测试残差较原测试集的编码压缩率得到了较大幅度的提高。  (4)给出了一种基于测试集拆分的向量排序方法。排序的目的是增强测试集与主分量集的匹配度,进一步减少测试集残差中1的个数,提高残差的压缩率。该排序方法先根据测试集与对应主分量集构建二分图模型和权值矩阵,把增强主分量集匹配度的问题转换为二分图的最佳匹配问题,然后用KM(Kuhn-Munkras)算法求解。根据匹配结果调整测试集中向量顺序后,测试集与主分量集匹配度得到增强,测试集残差中1的数目相应减少。实验结果表明,该排序方法可有效提高测试集残差的编码压缩率。  (5)给出了一种基于测试集拆分的位反转方法。因测试集中存在大量无关位,当无关位被填充后,有很多故障可被多个向量重复检测,这样测试集中很多原来的确定位可以被修改而不影响测试集的故障覆盖率。本文中的位反转方法基于贪婪算法,在不改变故障覆盖率的前提下,反转测试集中某些确定位,使测试集与主分量集的匹配度更高,测试集残差中1的个数更少,更有利于残差的压缩。实验结果表明,经过位反转操作后,测试残差的编码压缩率有了较大幅度的提高。
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