《數字系統測試與可測性設計基礎》結課論文基于測試向量重組的vlsi低功耗測試算法基于測試向量重組的 vlsi低功耗測試算法摘要：隨著集成電路集成度和時鐘頻率的大幅度提高， 測試功耗和測試時間急劇增加，這便成為集成電路測試中亟待解決的問題。本文課本所學知識的基礎上，對當前流行的幾種集成電路測試算法進行了簡要介紹，并著重探討了基于測試向量重組的低功耗測試算法。關鍵字：低功耗測試；漢明間距；重組算法abstract：withtherapid developmentofintegrated circuits increasedclockfrequency,thepowerconsumeandtesttimebecomeanurgent problemtosolve. basedontheknowledgelearnedinclass,thisarticleintroducesafewalgorithmsbriefly, andtalks aboutthelow-powertest algorithm basedtestvectorsreorderingindetail.key words: low test power；hammingdistance；reorderingalgorithm引言電路測試復雜度和測試功耗也越來越高。集成電路的測試功耗不僅會使系統可靠性降低，成品率下降，還會減少電路壽命。與此同時，集成電路的測試功耗會直接反映在其熱損耗上，而且需要昂貴的冷卻技術和負載與之匹配，從而極大地增加了電路的成本。所以，在集成電集成電路測試，就是生成一組被稱為測試向量的二進制向量， 將其輸入到電路系統中，觀察由此產生的輸出響應，并與預期的正確結果進行比較，一致就表示系統正常，不一致則表示系統有故障。顯然測試電路的質量依賴于測試矢量的精度。一組好的測試向量，即用最少的測試向量覆蓋最多的故障。目前流行的幾種測試算法主要有 d算法，pode算法，fa算法等。d算法是基于集合理論的多路徑算法，1966年由roth正式提出并解釋，這種算法已經考慮了故障信號向原始輸出端傳播的所有可能的路徑，經試驗證實，這種方法是可行的，并且一直沿用至今。pode算法則是一個程序，它吸收了窮舉法的優點，對激活的故合要求的即可作為測試圖形。fapode算法的向后追蹤概念，并且使得向后追蹤操作盡可能少，也就降低了測試生成時間。然而，以上幾種算法在測試功耗上有很大的局限性， 它們并不有效地降低測試功耗。理論表明，漢明間距（）與集成電路平均功耗之間的關系對優化測試功耗有重要影響。所謂漢明間距，是指連續測試向量之間的距離。利用相鄰測試向量之間的漢明間距，按照特定的順序對測試向量進行排序，使得總漢明間距（total distance,thd）最小，從而達到優化測試的目的。這種具有最小 thd的測試向量是通過相關的優化技術獲得的。k.paramasivam功耗測試算法。這種算法通過減小連續測試向量之間的漢明間距（）來使得電路中的開關活動達到最小，從而降低開關活動比一般算法減少了。這本篇論文的第二部分中，我將著重介紹這種方法。測試向量重組算法集成電路測試功耗是通過減小電路狀態轉換次數來達到最小的，而這可以通過減小相鄰測試向量之間的漢明間距來實現。 通常，測試向量是隨機的，因此，對測試向量的出現順序進行重組，使得相鄰測試向量之間的漢明間距之和達到最小值，是十分必要的。一般而言，電路系統的狀態轉換功耗和輸入測試向量的漢明間距是成比例的。 以降低系統狀態轉換功耗便可以通過使用具有最小漢明間距的測試向量組來實現。系統狀態轉換最小功耗問題可以通過圖論中的哈密頓回路法得以解決。由圖論相關理論可知，圖 g(v,e)是具有v個節點和e條的圖。在此，將測試向量設為節點，將漢明間距設為相鄰兩個節點之間的邊,所謂的哈密頓回路就是經過所有節點而且所經過的邊之和最小的那一條路徑。基于重組算法的圖論將用于構造哈密頓回路， 這樣，其產生的重組測試向量組就將具有最小的漢明間距。 從而，系統狀轉換次數減少，隨之產生的電路測試功耗也得以大大降低。總漢明間距（totalhammingdistance,thd ）總漢明間距，即將連續測試向量之間的漢明間距順次相加所得的總和。設第i個和第j個測試向量之間的漢明間距為d[ti,tj],thd=其中，n代表該組測試向量的總數目。在測試過程中，減少狀態轉換次數的過程如下所示：設集成電路有pq個輸出；生成所有的測試向量，檢測電路中存在的故障；找到任意兩個測試向量之間的漢明間距，并將其作為元素建立nn矩陣hd[][] 其中，元素hd[i][j] 表示第i個和第個測試向量之間的漢明間距；應用重組算法計算具有最小總漢明間距的測試向量；利用重組后的測試向量進行電路故障模擬；選擇具有最小測試功耗的解。重組算法（reordering algorithm ）設t1,t2,, ,tn為n個具有位的測試向量t={1,2,, ,k,, ,n}, k表示在由生成測試向量中的第k個位置；集合r用于存儲重組后的測試向量解；集合q用于存儲t-r。該重組算法的過程如下所示：選擇這樣一個測試向量x，使得array[x min]是向量array[]中的最小值，并將其添加到集合r中。選擇這樣一個測試向量ymin，使得hd[x][y min]是矩陣中的小元素。將ymin添加到集合r中；q xmin ymin。在向量hd[xmin][y] 中，當j在q中變化時，找到ymin使hd[xmin][ymin]是矩陣中的最小元素。返回(c)。在(d)中，如果hd[xmin][y]于每一個xmin都會產生一個與之相對應的重組解，這些解稱為局部最優解。最終得到的集合r就是具有最小漢明間距的重組測試向量解，它能使電路測試過程中的狀態轉換功耗達到最小。重組算法舉例以上算法可以通過3輸入-2輸出全加器進行闡述。用于檢測電路故障的測試向量組見表一，這組向量由最小漢明間距為 15的7向量組成。測試向量（n=7）編號000t1111t2001t3010t4101t5011t6100t7表一 全加器電路測試向量為方便起見，對這組向量按其出現的順序進行排列。現在，構建nn的漢明間距矩陣hd[][]t1變換到t2需要改變3位，類似的，由t2t3需要改變2漢明間距矩陣中，元素hd[1][2]=3,hd[2][3]=2，以此類推。用這種方法構建漢明間距矩陣，如下式所示。應用這種重組算法構建矩陣hd[][], 便生成了具有最小漢明間的重組測試向量。該問題的解和 如下：無序解：t1-t2-t3-t4-t5-t6-t7相應的th：；有序解：t3-t1-t4-t6-t2-t5-t7相應的th：6。可以看出，重組后得到的總漢明間距為 與無序解相比，這方法降低了的總漢明間距，從而也就降低了電路中的開關狀態轉結果理想，與現有方法相比得到很大的改善。結論本篇論文闡述了一種在集成電路測試中降低功耗的算法。 由于電路中，左右的功耗是在開關狀態轉換過程中產生的，所以該算法通過減小連續測試向量之間的漢明間距達到減少開關轉換的目的。重組算法以圖論模型為基礎，用c語言和硬件描述語言hdl工具進行仿真實驗，并在 基準電路上測試通過。實驗結果顯示在測試階段應用重組算法生成的測試向量可以使得開關轉換降低到平均水平的。這種重組算法可以從一定程度上滿足超大規模集成電路低功耗設計的需求，而且節省測試的時間，大大降低測試功耗，優化系統電路。參考文獻超大規模集成電路測試2008.k.paramasivam. “reorderingalgorithmforminimizingtestpowerinvlsicircuits ”.patrickgirard. “lowpowertestingofvlsicircuits:problemsandsolutions ”.蔣敬旗，周旭，李文，范東睿方法《微電子學與計算機》200210期..最新集成電路測試技術.2009.超大規模集成電路測試技術.《中國測試技術》326200611月.劉偉劉建軍. 數字集成電路測試中測試矢量的生成.《世界子元器件》2007年第02期.戴春翟李曉靜張侃諭.《電子測量技術》201033期.附：《數字系統測試與可測性設計基礎》課程學習心得八周的課程很快結束了。通過學習《數字系統測試與可測性設計基礎》（以下簡稱《vlsi測試》）這門專業選修課，我獲益匪淺。下面，我想通過自己的一些體會，簡要談談我對這門課學習后的一點感想和收獲。一、加深了我對數字電路、集成電路的理解和認識，使之形成了一個知識體系。作為電子專業的學生，學習數字電路、集成電路，不僅僅是為了會做幾道題，應付考試，關鍵是將其應用于日后的工程實踐中。大二剛開始學習《數字電路》時，對這門課的認識很膚淺；之后做完課程設計，對數字電路的理解便進一步深化了， 而且漸漸地對小型電路系統的構建及檢測等相關方面也有了自己的認識。 上學期學完了《半體，這學期還在學習《專用集成電路設計》，再加上這門《vlsi測試，我對集成電路的理解和認識便得到了逐步完善，電路系統方面從理論設計，到基礎制造，最后到制作完成后的測試，在頭腦里漸漸形成了一個相對完整的知識體系。二、課上學習的相關電路測試知識對我以后的學習和工程實踐具有指導作用。在學本門課程之前，我已經做過數字電路課程設計、模擬電路課程設計、高頻電子線路課程設計等有關電路系統。在做這些課程設計將所學知識很快應用于實際中，但是課上學到的一些測試方法卻給我帶來了很好的啟發，使我在以后的電路系統測試中“有法可依，有據三、最后，我想談談關于寫這篇結課論文的感想。說