DFT全稱為Design for Test,可測性設(shè)計(jì)。就是說我們設(shè)計(jì)好一個芯片后,在仿真時可能99%的用例都通過了,怎么保證流片出來的實(shí)際芯片也能正常工作呢?這里大家必須建立一個概念就是,不管是前端后端,總之只要是設(shè)計(jì)階段,不管是waveform還是版圖,他都不能完全代表最終出來的芯片的樣子,那些設(shè)計(jì)圖紙只是我們美好的想象,實(shí)際的制造結(jié)果可能會有工藝的偏差的。
比如GDS里沒有short,但是有可能制造出來的芯片真的有short,這就關(guān)系到我們所謂的良率問題。那么DFT的終極目標(biāo)就是在流片后,我也能通過某些測試的方法,保證芯片和我們的設(shè)計(jì)圖紙吻合,不出現(xiàn)異常。
這其實(shí)是一件很難的事情。因?yàn)樾酒×?,我們不可能拿著電子顯微鏡一點(diǎn)一點(diǎn)地去看吧,那要怎么做呢?其實(shí)它蘊(yùn)含的思想很簡單,或者說人類還沒有發(fā)明出更高級的辦法。
大家肯定有在家里用過電筆的經(jīng)歷,或者稍微專業(yè)一點(diǎn)的都知道萬用表,他們都是有內(nèi)部的自建電路,然后利用探針來測被測電路的某一點(diǎn)電勢,進(jìn)而判斷是否發(fā)生open/short。
對于芯片的測試也沒有更高級,也是用這種方法,可以利用探針探測芯片的輸入輸出引腳,看看輸入輸出是否正常,第二種比較厲害的是用探針直接伸到芯片內(nèi)部,測里面某些點(diǎn)的邏輯信號。
這個方法邏輯上聽起來也沒什么大不了,但是實(shí)際實(shí)現(xiàn)是非常難的,需要把芯片放到專用的測試機(jī)器上,我們叫ATE機(jī)臺,測試的價格也非常高昂。每次到這我都想感嘆一下人類真是太強(qiáng)了。
既然有了這種ATE機(jī)臺,理論上我們就可以測芯片中每一點(diǎn)的邏輯信號,進(jìn)而判斷芯片是否良好。
但是實(shí)際上是不可能行得通的,因?yàn)闀馁M(fèi)巨大的時間,可能到宇宙盡頭也測不完,其次它實(shí)在是太貴了,探針每選擇一個點(diǎn)的價格都是我們打工人想象不到的程度。如何更為經(jīng)濟(jì)、快速的來測,就是DFT工程師的主要工作目的了。
對于DFT工程師來說,芯片的open/short可以等效為兩種fault:Stuck at 0、stuck at 1,說的是不管信號如何變化,某些點(diǎn)可能一直保持0或者1,其實(shí)就是發(fā)生了open/short。
噢,我這里還說的不太準(zhǔn)確,也有可能是cell內(nèi)部的錯誤,不是metal的open/short。舉一個簡單的例子,一個二輸入與門,它在輸入10、01、00的時候輸出都為0,看起來是正常的,但是輸入11的時候輸出也為0,這就不對了,發(fā)生了stuck at 0的錯誤;如果對于所有的輸入都輸出1,那也不對,發(fā)生了stuck at 1的錯誤。
那么反過來,我現(xiàn)在想測這個與門是否正常,怎么來測?思路是先測是否有stuck at 0,再測是否有stuck at 1.那么我如何測出它是否有stuck at 0?我就先假設(shè)它有SA0,我就找它應(yīng)該輸出為1的輸入是什么,然后灌進(jìn)去這個輸入(這個例子里就是11),如果測到輸出為0,那么他就發(fā)生SA0,如果輸出為1,那么他就沒有SA0. SA1也是一樣,我把所有應(yīng)該產(chǎn)生0的輸入灌進(jìn)去(10、01、00),如果至少有一個的輸出為1,那么就發(fā)生SA1,如果全部輸出為0,那么就沒有發(fā)生SA1. 聽起來這個邏輯關(guān)系好像很簡單,對于這個與門的例子一個小學(xué)生可能都會自發(fā)的想出要這么測。
但我這里費(fèi)了這么多筆墨要把這件事講清楚,就是當(dāng)電路復(fù)雜的時候,需要這樣一步一步來推導(dǎo)所需要的輸入是什么。
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