無矢量測試：高速I/O的最佳選擇

大批量制造商必須解決如何經(jīng)濟(jì)高效地測試多個多線高速I的難題/O接口 - 例如PCI Express，HyperTransport和Infiniband - 嵌入到巨大的數(shù)字系統(tǒng)級芯片設(shè)計(jì)中。雖然片上內(nèi)置自測（BIST）與環(huán)回操作相結(jié)合是昂貴的自動測試設(shè)備（ATE）的廣泛采用的替代方案，但其高速模擬部分的故障覆蓋率較差，嚴(yán)重影響整體產(chǎn)品現(xiàn)在，一種稱為無矢量測試的方法正在出現(xiàn)，它提供了兩種方法中的最佳方法：片上I/O BIST的成本效益與基于ATE的信號完整性測量相結(jié)合。具體而言，該概念將ATE參數(shù)測試與片上測試內(nèi)容生成和比較結(jié)合在一起，形成了硅與ATE之間的協(xié)同作用。結(jié)果是使用成熟的電子設(shè)計(jì)自動化技術(shù)為硅設(shè)計(jì)的大批量制造測試的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化解決方案。

傳統(tǒng)的ATE架構(gòu)使ATE提供源向量和速度矢量處理任務(wù)模式測試。隨著頻率持續(xù)增加超過千兆位/秒的閾值，特別是對于高速I/O接口，在大批量制造環(huán)境中，在ATE上提供此功能的成本變得非常具有挑戰(zhàn)性。

為了最大限度地減少對ATE測試的依賴，許多設(shè)備制造商正在使用片上BIST結(jié)構(gòu)和環(huán)回模式的組合。由于當(dāng)今硅工藝中可能的高集成度，IC上硅面積的額外成本是非常合理的。

不幸的是，BIST方法因無法執(zhí)行任務(wù)模式參數(shù)測試而受到影響，隨著高速I/O接口的集成，這一點(diǎn)變得越來越重要。頻率在每秒千兆位的范圍內(nèi)，信號不再被視為純數(shù)字信號。需要考慮信號完整性問題，例如時序抖動和電平噪聲，以保持足夠的故障覆蓋率并滿足所需的質(zhì)量水平。

兩種方法中的最佳方法

進(jìn)入無矢量測試，這是一種更加協(xié)同的方法，可以充分利用ATE和BIST的優(yōu)勢。有了它，ATE有效地作為BIST/loopback中循環(huán)的擴(kuò)展。因此，測試儀不提供任務(wù)模式向量和速度比較;相反，它完全負(fù)責(zé)信號完整性驗(yàn)證。

由于矢量生成和速度比較功能傳統(tǒng)上增加了ATE信道的成本，這種雙重方法允許更經(jīng)濟(jì)的解決方案大批量制造。

以下是它的工作原理。片上BIST電路以所需的數(shù)據(jù)速率提供測試內(nèi)容，然后可以在環(huán)回模式下根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行測試。 ATE將通過執(zhí)行無法通過片上電路實(shí)現(xiàn)的信號完整性測量來做出貢獻(xiàn)。

參數(shù)測量的設(shè)置不需要矢量，因此全稱：無矢量參數(shù)測試。測試的參數(shù)取決于應(yīng)用，范圍從簡單的抖動生成，容差和接收器靈敏度到更復(fù)雜的參數(shù)，如數(shù)據(jù)到時鐘的偏斜。

這對設(shè)計(jì)人員有何影響？設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在負(fù)責(zé)在IC上創(chuàng)建機(jī)制，以便為設(shè)備的功能驗(yàn)證以及要在ATE上執(zhí)行的參數(shù)測試提供測試內(nèi)容。設(shè)計(jì)人員必須通過針對鎖相環(huán)的最大應(yīng)力調(diào)整的殺手模式生成最壞情況的信號完整性條件。這種方法的一個明顯優(yōu)勢是，設(shè)計(jì)人員可以利用與設(shè)計(jì)SoC相同的技術(shù)來測試這些電路，而不是等待開發(fā)更新的ATE技術(shù)。

環(huán)回信道

在ATE側(cè)，環(huán)回路徑通過ATE中更具成本效益的環(huán)回信道卡進(jìn)行擴(kuò)展，允許模式獨(dú)立測量所需的信號完整性參數(shù)，并可選擇允許訪問直流測量資源。該環(huán)回通道卡可以配置為測量信號完整性參數(shù)，例如抖動，還允許測試工程師調(diào)整參數(shù)以便反饋給接收器。這允許使用相同的卡測試發(fā)射機(jī)信號完整性和接收機(jī)容差。

對于成本最敏感的應(yīng)用，可以提供通過/失敗測量，進(jìn)一步降低成本ATE卡。

有多種方法可以實(shí)現(xiàn)低成本的參數(shù)環(huán)回測試解決方案。一些解決方案使用抖動注入模塊作為被測設(shè)計(jì)（DUT）板的附件，但這些方法可能會受到注入的抖動隨數(shù)據(jù)速率變化的影響。

更多靈活的方法涉及一個可調(diào)數(shù)據(jù)眼圖調(diào)節(jié)器，它允許獨(dú)立的抖動和電平調(diào)整（見圖，第62頁）。

因?yàn)镈UT板上的無源元件無法做到這一點(diǎn)，ATE中的專用環(huán)回卡是一種合適的替代方案。這允許用戶使用ATE軟件對數(shù)據(jù)眼圖開放進(jìn)行編程。

將片上BIST與ATE輔助環(huán)回相結(jié)合的協(xié)同方法可以更有效地解決高速I/O問題。接口測試問題要比單獨(dú)提供。雖然它確實(shí)需要設(shè)計(jì)人員開發(fā)支持參數(shù)和邏輯測試的機(jī)制，但現(xiàn)有的EDA功能可以輕松支持這些機(jī)制的創(chuàng)建。

BIST和ATE的結(jié)合可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的大批量生產(chǎn)新的SoC器件所需的模擬測量保持高故障覆蓋率和質(zhì)量水平的解決方案。

審核編輯 黃宇