ICCAD|爱德万测试葛樑:新一代数字SoC对测试内容和测试覆盖提出挑战

集微网消息,12月23日,在中国集成电路设计业2021年会暨无锡集成电路产业创新发展高峰论坛(ICCAD 2021)上,爱德万测试(中国)业务发展高级经理葛樑以《新一代数字SoC测试》为主题发表了演讲。

近年来,新的技术浪潮带来了数字SoC的高速发展,相关应用包括边缘计算、AR/VR、自动驾驶、HPC/数据中心等,对数字SoC的各方面性能提出了更高的要求,包括更强的计算能力、更大的数据处理量、更多的功能以及更高的可靠性,也对测试环节提出了新的挑战。

具体而言,葛樑认为,首先,芯片制造从7nm向5nm、3nm推进,晶体管结构不断发生变化,带来新的缺陷,需要用到新的故障模型。其次,芯片本身的规模不断变大,使得测试内容量不断提高。同时由于芯片结构变得更加复杂,需要更多的方法来达到测试覆盖目标。

此外,随着2.5D/3D封装、Chiplet逐渐变得主流,对封装里的裸片提出了KGD(Known Good Die)的要求。且由于部分连接被转移到封装内部,测试的访问能力也在发生变化。在汽车电子领域,因为其对安全性的重视,对芯片质量提出了零缺陷的目标,也进一步推高了对测试覆盖率的要求。

针对以上问题,当前业内已分别提出了新的解决方案。在结构化测试方面,Scan Over HSIO的扫描方式应运而生。这种方式能够在相同测试时间内泵入更多测试向量,从而应对暴涨的测试数据量和有限的外部访问接口数。数据传输的方式由并行到高速串行的转换,带来更高的扫描向量带宽。

当前,业内有两种具体实现Scan Over HSIO的方式,一种被称为基于功能性的HSIO方法,特点在于是使用USB、PCI等高速接口与测试系统连接来传输扫描数据,优势在于测试可在不同平台如ATE和SLT之间移植。其挑战则在于, ATE板卡具有与功能性HSIO接口的建立连接的能力。

另一种是IEEE 1149.10。作为Scan Over HSIO的行业标准,业内把其设计成了比较匹配当前ATE数字通道工作模式的方式,其优势在于跟现有ATE软硬件环境匹配度好。该技术的挑战主要是,ATE数字通道需要比较高的速度,以及非常巨大的向量存储的深度。

提高芯片的测试覆盖的另一个方向是面向系统功能的测试。结构化测试(Scan,Bist等)虽然对IP核缺陷覆盖良好,但测试中内核之间没有交互,也不包含软件,使得在功能测试覆盖上仍有缺口。这种情况下,ATE上运行“基于软件的功能测试”将有效弥补了这一缺口。

葛樑指出,基于软件的功能测试需要DUT上的设备固件以及在主机上的配套软件共同协作。前者驱动内核之间交互并运行测试内容;后者则是指相关操作系统及应用软件,用来控制固件的执行和获取测试结果。

通过在ATE上执行基于软件的功能测试,在芯片的硅后验证上,可以快速利用硅前验证的测试内容,在晶圆上就可以开始芯片的系统功能调试;在后道测试方面,则可以尽可能早地提高测试覆盖,并快速地在SLT和ATE测试之间进行结果比对和诊断。

作为当前全球ATE龙头之一,爱德万于2020年9月发布其应对百亿亿计算时代的新一代测试架构V93000 EXA Scale。其中配备了最新的通用数字模块PS5000,该板卡拥有业内通用数字板卡中最高的通道密度,最快的通道速度和最深的向量深度。由于其速度达到5Gbps,其单通道向量存储深度经过多个通道的共享可以达到几百G,可以非常好地支持IEEE 1149.10测试方法。爱德万在2021年11月发布了另一款全新的LINK Scale新型数字板卡。Link Scale板卡内置的系统组件,可以通过标准的高速串行接口(USB,PCIe)与被测设备进行通信,可以支持基于功能性的HSIO Scan测试,以及基于软件的功能测试。

葛樑指出,通过PS5000和LINK Scale板卡,爱德万测试和业内伙伴一起推动并发展了上述新一代数字SOC的测试方法,并建立起从EDA到ATE的完整软件工具链。

据爱德万测试介绍,“随着我们进入百亿亿级计算时代,我们的客户在性能,测试成本,质量和批量上市时间方面面临了极端的测试挑战,而现在这些都可以通过V93000 EXA Scale测试平台来解决。”

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