OCC的架构功能介绍以及插入

mzsm 2022-06-22 发布于湖北

展开全文

在130nm及以下的工艺中，即使一个很小的Delay Fault也会影响芯片正常工作的频率，导致芯片的时序不能满足设计要求。因此Delay Fault成为影响芯片质量的主要因素之一。

At-speed test已被证明是用来测试Delay Fault的有效方法，at-speed test就是让芯片在内部高速时钟上测试，但是该测试方法在fast capture mode下需要两个时钟脉冲，第一个时钟需要使得前一个scan flip-flop的值进行翻转来激活故障，第二个时钟需要使得前一个scan flip-flop的翻转值传播到后一个scan flip-flop，从而实现故障传播。这两个时钟来自于function clock，因此需要通过I/O pad提供这些at-speed clock脉冲，但是I/O pad可以支持的最大频率存在限制，OCC电路应运而生。

什么是OCC

片上时钟控制器(On-chip Clock Controllers ，OCC)，也称为扫描时钟控制器(Scan Clock Controllers，SCC)。OCC 是插在SoC上的逻辑电路。在ATE（自动测试设备）上对芯片做ATPG测试时，OCC用于控制内部scan flip-flop时钟。

OCC电路可以实现ate clock和function clock之间的切换，并且控制在什么时刻跳转。所以standard的OCC在设计时需要拥有三个主要功能：clock selection, clock chopping control and clock gating。

OCC的主要功能介绍

OCC的架构及功能

这里我们会介绍一下Synopsys的OCC 1.0 ，Synopsys的OCC定义了多个输入输出端口：

clock chain的输入输出未在下图画出

-OCC的基本逻辑

下图显示了one-single clock OCC的概念操作，未显示电路实现细节，本文目的是演示它是如何工作的。

当OCC处于function mode时，test mode = 0，此时pll _clk选通，OCC会向内部 design输入function clock，此时可以将OCC电路视为transparent。

当OCC处于shift mode时，我们在ate clock的控制下将测试向量load进internal scan chain和clock chain内，所以test mode = 1，scan_en = 1，此时ate _clk选通，完成shift操作。

Synopsys的OCC 1.0 没有真正的slow capture mode，需要做stuck-at 测试时，可以直接从ATE机台提供OCC bypass mode capture clock。通过外部ATE机台对ate clock的pulse进行适当的控制就可以进行stuck-at测试，不需要clock chain的控制。此时test mode = 1，pll_bypass = 1。

当OCC处于fast capture mode时，期望在capture阶段生成两个function clock脉冲。所以test mode = 1，scan_en = 0，pll_bypass = 0，此时pll _clk选通，并且PLL cycle counter 和clock chain的输出经过ICG共同决定gating几个时钟脉冲，完成at-speed测试。

Fast capture mode的波形图如下图所示，下面我们来简单地分析一下。

Fast capture mode波形图

当我们进行capture操作时，scan enable信号要从1变为0，为了保证得到的是稳定的0信号，我们需要先经过sync cell的3个synchronization cycles。

通过先前shift过程中load在clock chain里的test pattern（0110）以及PLL cycle counter的共同控制，在第2、3个cycle给出两个pulse，即launch和capture。

最后scan enable信号从0变为1，完成capture的操作，进入shift过程。

需要注意的是，对于Synopsys的OCC，Scan_en = 1后，ate clock在第二个pulse才出现，此过程被称为pre_shift 。

-OCC的位置

OCC电路是一个IP，所以我们需要打断Design的一些节点，将其插入。

如果external clock port直接驱动scan flip-flop，测试机可以直接在clock port上加激励控制输入clock的频率和时间，ATPG可以产出这样的pattern。然而大部分design中flip-flop都是由倍频分频处理过的PLL clock驱动，没法从外部去直接控制，所以需要OCC控制频率和什么时间出pulse。

所以，OCC应插在PLL clock的output之后或是不能直接被primary input控制的clock处。