紫光国芯创新解决方案,破解超标量处理器Cache测试难题

科技   2024-11-25 20:25   广东  

在处理器设计领域,多端口cache的应用能够增加并发执行指令的能力,从而显著提升CPU的性能。一些先进的设计甚至对cache的端口、时序、访问策略做了更多的定制优化,以实现极致的性能表现。

定制化cache因其独特的设计,与传统的SRAM存在显著差异。这导致通用的DFT工具无法直接生成MBIST测试电路,且现有算法无法实现足够高的覆盖率。在严苛条件下,如果某些故障无法被检测到,则可能会导致量产测试时出现漏筛问题,甚至在系统级应用中引发客户退货等严重后果。

同理,内嵌非标准SRAM的芯片也面临类似的潜在问题及测试挑战。

通过定制化的MBIST电路、创新算法和精准测试方案,紫光国芯帮助客户实现了严苛条件下的测试,有效预防了漏筛等问题的发生,确保了产品的可靠性。

非标准SRAM类型Cache为何难测?

非标准SRAM类型Cache之所以难以测试,主要因为它们不遵循传统内存测试方法。MBIST和Function Test虽然广泛应用于内存测试,但在处理非标准SRAM时,却面临一系列挑战和局限。

MBIST测试方法,作为常见DFT工具提供的标准内存测试方案,主要针对标准SRAM,却无法适用于非标准SRAM,主要难点包括MBIST测试接口电路无法适配非标准SRAM的特定需求、EDA供应商提供的通用算法及读写时序与定制芯片不匹配。

Function Test,同样也面临覆盖率不足、向量规模大导致效率低下,以及开发难度大和周期长。

因此,为了满足低PPM的产品质量要求,对于使用非标准SRAM的产品,最优策略是根据实际需求定制测试电路、算法和测试流程。这不仅能够充分发挥DFT团队解决疑难问题的能力,也是确保测试有效性的关键。

定制化解决方案:以实际案例为蓝本的全过程探究

定制化的核心在于精准提取特殊需求、创新设计实现以及对测试结果的深入分析。紫光国芯通过一个具体的实际案例,揭示从需求到实施的整个定制化方案的构建过程。

下图是一个非标准SRAM,包含6个读操作端口、4个写操作端口及特殊的读写时序要求。

非标准SRAM示意图

1.如何精准提取特殊需求?

非标SRAM的定制化设计始于对其规格说明的充分理解。这一过程包含提取读写条件、限制说明、时序要求等核心设计参数。以下实例是从设计规格中提取的关键信息:

  • ·此SRAM有独立的6个读端口和4个写端口

  • ·写操作需要2拍完成,第一拍控制信号有效,第二拍数据有效

  • ·支持多端口同时写不同地址

  • ·支持多端口同时读相同/不同地址

  • ·……


2.如何设计电路?

基于DFT工具提供的方案,紫光国芯设计了一套接口电路,旨在满足从Design Specification中提取的特殊需求。下图展示了这种接口电路的方案示意图,其中各模块功能简要描述如下: 

SRAM_6R4W的测试电路示意图

  • ·MBIST Controller:根据算法生成各组测试Port所需的控制信号及数据信号,实现期待数据和SRAM读出数据的比较,以及生成其他控制信号。

  • ·InterFace ctrl:控制各组测试信号与Function信号的选择,实现多组Port读写动作/地址信号/数据的控制,以及生成其它控制信号。

  • ·Wr_en_ctrl:多组Port读写的独立控制及任意组Port同时读写的控制

  • ·Wr_add_ctrl:多组Port地址的选择控制及特殊需求的控制

  • ·Wr_data_ctrl:多组Port写数据的控制及数据值可控化


3.如何定制算法和测试方案?

根据SRAM_6R4W读写特性设计特殊算法,并定制对应的Operation Set,并设计测试方案

  • ·单端口轮流执行SMARCH_VCD算法

  • ·单端口轮流执行定制算法

  • ·多端口执行定制算法


4.如何对测试结果进行深入分析?

通过大量测试数据分析及Diagnosis诊断定位发现,多Port同时写操作情况下的fault无法通过通用算法覆盖到,是出现漏筛的主要原因。

通过对比通用算法和定制算法的Shmoo分布,紫光国芯设计服务团队发现定制算法能够检测出一些通用算法未检出的fault点。此外,诊断结果也佐证了通用算法存在覆盖率不足的结论。

总而言之,非标准SRAM的定制测试对提高芯片测试覆盖率具有不可估量的贡献。

紫光国芯设计服务团队致力于为国内外知名芯片设计公司提供一流的服务。凭借13年的不断积淀,该团队可为客户提供包括数字设计、功能验证、综合和可测性设计、后端物理实现、模拟设计开发、ATE测试开发和量产支持在内的全流程“一站式”设计服务解决方案。同时,还可根据客户需求提供特定的技术支持和定制化的解决方案,帮助客户低成本、高效率地实现产品化。

目前,紫光国芯设计服务团队累计服务近百家海内外客户,服务成果交付超280余项,广泛覆盖通讯、网络、AR/VR、存储控制、存算一体和CPU等关键应用领域。

紫光国芯全流程“一站式”芯片设计服务-业务咨询

联系人:苏经理  电话:+86(29)88318000-8283

邮箱:ds_contact@unisemicon.com


芯榜
芯榜 — 中国芯片排行榜,用大数据理解半导体行业。(www.icrank.cn )芯片半导体集成电路IC微电子元器件晶圆排名榜单,服务芯片圈半导体圈中国半导体论坛社区
 最新文章