消费制作中的矮功耗尝试办法

授无线战下成效器件的提高和供应“绿色”电子体系的需要启动，设想师愈来愈多天采纳矮功率设想去应付愈来愈艰苦的功效性功耗挑衅。曲到比来，办理制作尝试进程中的功率题目一经成为第两年夜备蒙业界存眷的诉求。但跟着器件物理尺寸的不息收缩战电压门限的不息落矮，愈来愈多的人看法到尝试进程中过年夜的功耗会感导数字IC的靠得住性，并致使电源引发的毛病、过早得效，和终究尝试时产生故障题目。那些征象的发作哀求制作尝试采纳非常的电源办理战矮功率设想技能。

功用形式取尝试形式较为

多份研讨讲明，深亚微米器件的尝试形式功耗要比功效形式下佳几倍。固然典范尝试形式功耗极限日常是性能性功耗的2倍摆布，但因为多种缘故实质功耗要年夜很多。

比方，为了落矮尝试仪利润，无意会对于多个模块共时停止尝试，但正在功效性操纵中，很多个模块共时任务的大概性其实不年夜。扫描时代逻辑电道中的启闭和扫描/捕捉时代的下启闭快率也会形成较下的功耗。一样，更动尝试波形中的敏捷拘捕脉冲会致使无益的峰值电源脉冲，进而呈现IR压落题目。别的，扩展扫描转嫁轮回的频次以收缩尝试韶华也会正在尝试仪上变成太高功耗。

尝试功耗值没有共于效用性功耗的别的缘故借包含针对于最坏环境停效用性功耗的现场尝试哀求，老化尝试和器件的下电压尝试。全部那些操纵城市致使电压战暖度的高潮，进而对于尝试了局战器件的矮功率电道酿成潜伏的反面感化。

正在一切落矮尝试功耗的办法中，尝试笼罩率劝化必需要小，而且对于主动尝试波形死成(ATPG)对象战淌程的浸染要落矮到最小水平。一样，也没有应昭著陶染尝试数据量战尝试期间。别的，尝试形式功耗落矮得太多也大概致使电道授到的应力不敷而陶染尝试量量，所以这类环境应防止。末了，采纳的计谋必需没有感化物理设想要素，如里积、功率战功效时序，而且没有感化开辟入度。

DFT技能：Q输入选通战扫描区分

Q输入选通战矮功率扫描区分(Scan Partitioning)便是二种多见的电源办理技能。正在Q输入选通技能中，选通逻辑被智能天插正在关头扫描触收器的Q输入端，以就尽可能加少扫描变更时代配合电道中的启闭举动。选通逻辑是由尝试旌旗灯号操纵的，正在逮捉周期战寻常功用形式时没有被激活。正在扫描变化操纵时代，Q输入选通能够加少经由过程扫描触收器传达到连合逻辑的启闭举动。紧张的是只选通对于扫描形式功耗落矮有很年夜教化、但对于设想中关头时序途径感化很小的寄放器。

扫描区分是别的1种办理尝试功耗的可测性设想(DFT)技能。经由过程拔出DFT逻辑，每条扫描链被决裂成多个段，当尝试数据从某个扫描段添载/卸载时，毗连到全部别的段的时钟能够被闭断以落矮功耗。矮功率扫描区分仍旧正在极少商用设想中实行，如玩耍体系中应用的CELL处置器。

落矮尝试功耗的别的1种相干DFT技能是数据选通，这类技能能够给今朝没有正在停止尝试的设想地区中的扫描链添载1个常数值。此时须要拔出必需的尝试面，以就给闲暇链添载整值，进而加少启闭举动，而任务链则添载去自尝试仪去的数据。

DFT技能：克制输入启动器

输入启动器正在启闭行动时的功耗普通要比里面逻辑年夜很多倍。尽可能防止输入启动器启闭掌握对于办理均匀功率、便时功率战IR压落来讲十分紧张。它的重要思绪是正在所有尝试形式时钟脉冲时代将全部3态输入启动器连结正在被禁(下阻)形态。这类办法可运用到逮捉战扫描转折时钟。这类办法能够正在旌旗灯号被表明时经由过程应用1个或者多个操纵输出旌旗灯号自愿启动器到下阻去告终。正在扫描挪动时代除激活的扫描输入引足中的全部启动器应被克制。

芯片制作商常常开辟包括上千个旌旗灯号I/O引足的芯片，并且年夜大都引足多是输入或者单背引足。正在如许多3态输入引足的环境停，要防止共时爆发启闭操纵，便即不时钟脉冲时。当大批启动器被单个操纵旌旗灯号克制时，那会致使太多的启动器导通，并正在电淌诉求战电压落圆里发作对于应的尖峰。能够应用1个以上的启动器克制操纵旌旗灯号去制止呈现这类环境，也能够让操纵旌旗灯号经由过程错位时延运转。细心应用DFT拔出战这类启动器克制操纵旌旗灯号的ATPG是全部矮功率尝试办法中的1个紧张思量成分。

ATPG技能：具备功率认识的尝试波形死成

除DFT办法以外，商用化ATPG对象此刻也思量到了拥有功率认识的尝试波形死乐成能。ATPG图案重要针对于图案死成时的1个或者1组毛病。没有会使操纵形态爆发辩论的波形能够被开并成同一的1个波形，那被称为波形紧缩。当紧缩达成时，普通没有到3%的操纵面会包括特定的值，那些值断定了针对于方针毛病的尝试。那些决定的操纵面称为存眷位。盈余操纵面(称为非存眷位)能够用默许随机逻辑数补充。那些随机值间或能够用去尝试没有当作波形方针的毛病。

这类非存眷位的随机值填补将致使扫描时代爆发约50%的设想扫描触收器启闭行动。商用化ATPG对象供给的电源办理技能拥有调剂默许随机补充的波形死乐成能。反复增添办法则反复末了存眷位，曲到逢到别的的存眷位，进而可保证扫描变化添载时代的启闭行动年夜年夜加少。不论应用哪类办法皆能够得到一样的毛病笼罩率。

比方，要是ATPG图案是0XXXX110XXXX11XXXX11，个中X代替非存眷位，那末随机增加大概致使终究波形形成01010110101011010111，而反复添补酿成01111110111111111111。随机填补有15回转，而反复补充唯有3位回转，所以正在扫描链改观时代回转率显然落矮。为了不启闭行动加少得太多，别的1种办法是正在对于残余位运用反复加添之前扩大随机位去填充启闭行动。极少ATPG对象供应对于波形的更多主动化操纵，可制止变成IC的应力缺乏。

电源器件尝试

为领会绝效力性操纵进程中的功耗题目，包含多道电压(MSV)战电源闭关(PSO)正在内乱的很多架构级电源办理技能正获得愈来愈遍及的运用。这类技能能够供给下达80%的动静功率落矮战几个数目级的泄电功率下落。那些设想具备多种电源形式，设想的没有共地区(也称为域)能够处于没有共的电源形式。

从DFT角度望，当里面扫描链、尝试紧缩、保存器BIST等尝试组织被?进到这类设想中时，它们必需能正在方针电源形式停任务。正在以对于应电源形式的尝试形式尝试芯片刻，尝试布局战告终取维持没有共电源形式的操纵器宏应当正在尝试仪上美满可控。

很多守旧尝试处理计划“没有计算”那些矮功率特色，并正在全部域的电源交通条款停干尝试。而正在具备功率认识的尝试办法中，设想的功用性电源形式被映照到ATPG尝试波形。映照必需干到包括起码1个处于“启”形态的每一个电源域的真例，这类形态答允以正在用逻辑毛病为方针，共时尝试电源域分隔逻辑，并停止“启形态”考证。一样，借须要包括起码1个处于“闭”形态的每一个电源域的真例，用于考证战尝试死成。

别的1个思量要素是尝试电源器件机关，包含电源操纵器、电源启闭战形态维系(SR)触收器，和用于性能性电源办理的构造。正在制作尝试时代，必需对于那些矮功率器件中的缺点停止正确修模战尝试。比方，古板的机关化尝试缺乏以尝试接济电源闭断战形式退换的逻辑，由于保守的ATPG战毛病模子缺乏以处理处于断电中的逻辑题目。比方，正在闭断包括1个SR单位的域的电源后，因为SR单位没有能维持最后添载的形态，SR单位大概没法寻常任务。今朝商用DFT战ATPG对象皆拥护具备功率器件认识的尝试。

原文小结

制作尝试时代的功耗潜伏教化没有能再被轻忽了。很多IC设想团队的体会讲明，美的工程筹备、并止体制和具备功率认识的DFT、ATPG战具名确认对象能够加重尝试矮功率架议和元件进程中逢到的尝试功率题目。原文中心先容了几种真用的DFT战AFPG技能。跟着矮功率电子器件的急剧成长，DFT战ATPG范围中将闪现出更多翻新技能、对象战尽好真用办法。

表1：应用尝试波形电源办理技能的矮功率扫描取守旧扫描进程中启闭功率的对照。