雙掃描使能低功率觸發設計 限制SoC的移位模式中的功耗

　　所有的SoC使用掃描鏈來檢測設計中是否存在任何制造缺陷。掃描鏈是專為測試而設計的，以串聯方式按順序連接芯片的時序單元。隨著越來越多的功能被集成在SoC中，SoC中的觸發器(時序單元)和組合邏輯的總數量不斷增加。在掃描移位階段，峰值功率是一個大問題，因為在完整的移進移出階段，所有的觸發器隨著組合邏輯的切換而觸發，而如果峰值功率超過允許的極限，移位數據可能會被破壞，這樣由于偽故障而影響芯片的成品率。本文介紹了一個觸發設計，可以對移位過程中的組合邏輯切換進行門控，從而保證設計的峰值功率和平均動態功率。

　　問題描述：設計中使用的測試掃描鏈連接設計的所有時序單元

　　在多個鏈中，一個典型的觸發器具有兩個輸出，功能輸出(Q)和掃描輸出(SO)，在內部它們彼此短接在一起。觸發器設計師提供了專門的掃描輸出，可以在移位中輕松收斂保持定時。當SoC處于移位模式時，觸發器的掃描輸出直接連接到掃描鏈中下一個觸發器的掃描輸入，由于沒有任何組合邏輯，這對保持定時來說是非常嚴峻的問題。因此，為了避免這個問題，設計師提供了專用的掃描輸出，這是延遲版的功能輸出(Q)。這樣，在移進和移出階段，功能輸出Q與掃描輸出SO一起繼續根據掃描輸入SI進行切換。由于功能輸出Q切換，整個功能組合邏輯也在完整的移進移出階段繼續切換。圖1顯示了上述概念。　　

 

　　解決這個問題的動機

　　限制移位過程中的功率非常重要。挑戰在于不影響設計的情況下，限制實例數和測試時間。目前，有幾種方式來實現這一目標，如減少移頻，建立多個移位域，然后按順序運行它們，限制移位模式產生過程中的切換等。但所有這些解決方案會影響測試時間，從而增加測試成本。

　　因此，通過停止不必要的組合邏輯切換，可以顯著減少移位過程中的峰值功耗。

　　其中一種實現方式是對移位過程中的功能輸出進行門控，然后在捕獲周期中取消門控。之前在這方面已經有一些工作已經完成，而且已經有現成的技術(美國7650548 B2)，通過掃描功能對功能輸出進行門控。所以，思路很簡單，因為在移位過程中掃描使能設置為1，功能輸出將保持不變，在捕獲周期時則取消門控，這樣捕獲到的就是最新掃描輸入的值，而不是一些舊的或恒定值。見圖2。