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

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。”