Schätzung der Verlustleistung für Prüfpfadbasierten Test

Beim Test digitaler Schaltungen gilt der prüfpfadbasierte Entwurf als Standardtechnik zur Erreichung der gewünschten Testbarkeit. Interne Speicherelemente (Flipflops) werden durch Prüfpfadelemente ersetzt und in Prüfpfaden angeordnet. Beim Test können diesen Elementen beliebige Werte zugewiesen werden und ebenso entsprechende Testantworten beobachtet werden (Kontrollierbarkeit und Observierbarkeit). Zum Setzen und Auslesen werden die entsprechenden Werte mit Hilfe eines Prüfpfad-Taktes seriell durch den gesamten Prüfpfad geschoben und mit dem Systemtakt an die Schaltung angelegt.

Die Verlustleistung während des Test ist gegenüber dem Systembetrieb um eine Größenordnung erhöht, da die Limitation der Testzeit und die zu erreichende hohe Fehlerüberdeckung zu einer hohen Schaltaktivität führen. Das serielle Ein- und Ausschieben der Muster führt während des Schiebens zu einer unnötigen Aktivität und somit einer erhöhten Verlustleistung der gesamten Schaltung, da sich die Werte an deren Eingängen ändern. Die während des Testens benötigte Verlustleistung wird maßgeblich durch das Schieben bestimmt.

Zur Bewertung von Testplänen für den scanbasierten Test ist es notwendig die bei der Anwendung des Testplans während der Schiebetakte benötigte Verlustleistung zu bestimmen (eine Bestimmung der Verlustleistung während der Systemtakte ist vergleichsweise trivial).

Zur Bestimmung existieren mehrere Möglichkeiten:

• Simulation
  Exaktes Bestimmen der Verlustleistung durch Simulation, dies bringt einen extrem hohen Aufwand an Rechenzeit mit sich, da jeder Schiebetakt für jede Scankette simuliert werden muss.
• Schätzverfahren: Es existieren die verschiedensten Schätzverfahren
  • Abschätzung durch simples Zählen der Scanelemente, doppelte Anzahl in einer Kette resultiert in doppelt so hoher Schätzung der Verlustleistung.
  • Zusätzlich: Gewichtung für jedes Element abhängig von der Größe der dahinterliegenden Schaltungsteile.
  • Volle Simulation und Bestimmung der Verlustleistung für eine geringe Anzahl an Mustern, basierend darauf Schätzung der erwarteten Verlustleistung für alle Muster (Tradeoff zwischen Aufwand und Genauigkeit ist abhängig von der Granularität des simulierten Ausschnitts und wie repräsentativ dieser ist)
  • Evtl. Weitere

Die Arbeit umfasst folgende Teilaufgaben:

• Evaluation und Bewertung möglicher Schätzverfahren hinsichtlich Genauigkeit und Aufwand
• Implementation der für geeignet und lohnenswert erachteten Schätzverfahren
• Validierung: Wie gut ist die Schätzung im Vergleich zu einer vollständigen Simulation
  Welche Fehlergröße wird mit welcher Beschleunigung der Verlustleistungsbestimmung erkauft?

Contact:
Prof. Dr. Hans-Joachim Wunderlich ( Email: wu@informatik.uni-stuttgart.de )
Michael Imhof ( Email: Michael.Imhof@iti.uni-stuttgart.de )