可测试性设计原理：Wrapping Core （Ⅱ）

Wrapping core

本文主要讲述了The Simple Core Wrapping Flow的基本原理，区别于The Maximized Reuse Core Wrapping Flow实现更为简单，但会引入更大的timing和area的影响。参考（翻译）自《Synopsys® TestMAX™ DFT User Guide》，FYI。

The Simple Core Wrapping Flow

简易的core wrapper flow提供了基本的core wrapper functionality。

Simple Core Wrapper Cell

• Dedicated Wrapper Cell
  默认情况下该flow使用的是WC_D1专用wrapper cell进行core wrapping，由内部的专用flip-flop提供可控制性和可观测性以及移位功能。
  
  • cti - Core test input
    wrapper cell 的test input端，它可以来自PI或者上一个wrapper cell 的cto；
  • cto - Core test output
    wrapper cell 的test output端，它可以驱动PO或者下一个wrapper cell 的cti；
  • cfi - Core functional input
    对于input wrapper cells，输入来自于围绕core的周边逻辑；对于output wrapper cells，输入来自于core；
  • cfo - Core functional output
    对于input wrapper cells，输出驱动core；对于output wrapper cells， 输出驱动core周边逻辑；
  • shift_clk - Wrapper clock
    由核内部的wrp_clock驱动，clock wrapper cell内部的flip-flop；
  • shift_en - Shift enable
    wrapper cell的scan-enable信号，当该信号为高电平时，wrapper cell shift cti和cto；当该信号为低电平时，wrapper cell capture function input value或者保持当前状态，取决于此时capture_en的值 ，该信号对于input 和output wrapper cell有不同的控制；
  • capture_en
    该信号控制wrapper cell何时进行capture，当该信号为低电平时，wrapper clock capture functional输入值，当该信号为高电平时，wrapper cell保持当前状态；
• Dedicated Safe-State Wrapper Cell
  该类型的wrapper cell在输入端提供可观测性，在输出端提供可控制性，core input和core output都使用WC_D1 wrapper cell，但是可控制的wrapper cell输出端可以作为数据toggle shift进wrapper chain，在某些情况下，如果边沿触发或者电平敏感逻辑存在于wrapper cell的fanout，可能需要额外的操作。
  为了避免这种情况，可以为wrapper cell spec一个safe value。DFTC通过使用WC_D1_S wrapper cell来实现存储safe value的功能。它在输出端增加了一个额外的mux来驱动safe value通过一个额外的控制信号来使能。
  
  WC_D1_S与WC_D1 interface大致相同，增添了以下额外信号：
  safe_control - Control signal
  这个信号决定何时输出safe value；
  safe_value - Logic value
  这个信号定义了safe state logic value；
• Shared-Register Wrapper Cells
  如果design中有与port相连的boundary I/O register,可以复用这些function register作为wrapper cell logic去减少面积开销。使用Shared wrapper cell来代替存在的function register在function mode下提供等价的功能。
  
  为了core wrapping 的特性能共享到function register，I/O register和port必须满足以下情况：
• 这个register的data input或者output必须通过wire或logic path的方式连接在boundary port上，这条logic path必须可以敏化以产生buffer或invert的效果并且必须由恒定信号类型控制（静态值为0或1）主要输入输出。
• 共享的register必须是function clock控制。

如果I/O register 的clock与core clock是同一个，并且在wrapper chain操作的时候会影响到core logic就需要分离function clock给 shared wrapper cell或者使用 -use_dedicated_wrapper_clock选项。
当启用shared wrapper cell style时，DFTC将尽可能地插入shared wrapper cell，比如

但是如果register不满足要求，就只能插入dedicated wrapper cell，比如

如果一个寄存器既是输入共享寄存器又是输出共享寄存器，那么该寄存器就成为输入共享寄存器，并且在输出端口放置一个dedicated wrapper cell，比如

如果一个输出shared register被定义了一个safe state通常使用WC_S1_S wrapper cell。但是如果除了输出port之外寄存器的输出还驱动了内部的logic那么WC_S1_S里的safe state logic会阻止寄存器驱动内部logic，所以当DFTC检测到这种情况时会使用WC_S1来代替WC_S1_S并将safe state logic移到output port。

Simple Core Wrapper Chains

在simple core wrapping flow里输入和输出wrapper cell可以被放在一条wrapper chain。设计中可以有一条或多条wrapper chain。

上图为inward-facing操作下wrapper chain的shift和capture行为，在capture阶段wrapper cell会通过循环一直保持同一个值来block住外部输入。

上图为outward-facing操作下wrapper cell的shift和capture行为。