CN105137322B - 一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法，应用于对经过基于编码的测试数据压缩方法压缩后的测试数据进行进一步压缩，其特征在于，首先需要一个存储器用于存储源测试数据集的分组的测试向量，在源测试数据集不存在无关位时，将测试向量等分划分，求得各相邻分组测试向量间的不兼容组数，在满足最大近似相容度范围时，对相邻的分组测试向量进行编码压缩。本发明相比现有技术具有以下优点：使压缩后的测试数据更易于压缩，发挥到最大的压缩效果，减少测试数据体积。
Description
技术领域
本发明涉及一种集成电路测试技术，特别是集成电路的数据编码压缩方法。
背景技术
随着设计与制造技术的发展，集成电路设计从晶体管的集成发展到逻辑门的集成，现在又发展到IP的集成，即SoC设计技术。SoC设计技术可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，已经是工业界采用的最主要的产品开发方式。
超大规模集成电路(VLSI)从设计到生产过程是极其复杂，芯片很有可能出现各种各样的缺陷而导致芯片的成品率大大下降，各种原因可能包括：设计存在错误、测试方法本身的错误、加工过程存在的问题、产品规范有问题。这些都有可能产生错误，因此，测试的正确性与有效性对产品的品质是非常得重要的，能大大提高产品的成品率，大大的降低制造成本。
SoC芯片内部非常复杂，在测试上主要遇到的问题之一：测试数据量的剧增和测试时间的延长。随着集成电路规模的增长，测试一片SoC所需的测试数据量也会越来越多，而基于同样的自动测试设备(automatic test equipment，ATE)的前提下，测试数据量的增加，也就意味着测试时间的延长。测试数据的剧增提高了对ATE存储性能、传输带宽、工作频率的要求。而提高ATE性能意味着测试成本大大的增加，因此，面对急剧增长的测试数据量，探究有效的压缩方法非常有实际意义。
到目前以止，仍没有实用的测试数据压缩工具产生，虽然近些年来国内外已经提出不少优秀的压缩方法，但仍然不能满足高速增长的测试数据的需求。
现阶段，为了解决海量测试数据的压力，国内外出现了许多测试方法。其中方法之一是使用有效的压缩技术对测试数据进行压缩，将压缩后的测试数据存到离线的ATE上，这样降低了被测芯片的负担，再通过被测芯片上的解压器进行解压，得到被测试电路的原始测试数据，因而减少存储需求和测试时间，良好的压缩方法，能降低对ATE性能的要求.
虽然ATE的性能也在不断的提升，但面对急剧增长的测试数据量来说，此时ATE也倍感压力，越来越力不从心。因此，有效地减少测试数据量、降低对ATE的性能要求在整个SoC测试过程中是非常重要的，也是非常迫切的。测试数据压缩(Test Data Compression，TDC)技术是一种有效的解决上述问题的良好途径，目前，它可以划分为以下两个大的研究方面：
(1)内建自测试(Build-in Self-Test，BIST)。它的基本思想是利用被测芯片自身上的测试向量生成器(Test Pattern Generator，TPG)生成测试激励，再将这自己生成的测试激励施加到被测芯片上，响应分析由芯片上带有的测试响应分析电路完成，这样的优点是脱离了对ATE的依赖，也降低对了测试工程师的要求。
(2)外建自测试(Build-off Self-Test，BOST)。区别内建自测试的最大之处是，它是把自动测试向量移出被测芯片之外，用ATE代替它。它的主要思想是利用压缩方法压缩原始测试集TD得到TE，并将TE存储在离线的ATE上，待测试时，通过被测芯片上的通用解压器将TE还原得到原始测试集TD。它的优点是在不降故障覆盖率的情况下，降低了对ATE性能的要求，能有效地保护知识产权，其被测芯片上的解压模块可以重用，因此，该种技术得到广泛应用。其中方法之一是测试集紧缩(Test Set Compaction)。它是在不影响故障覆盖率的情况下，合并测试向量，达到测试向量数量减少的目的。而向量之间合并是一个NP完全问题，编码压缩方法是测试数据压缩中最常用的方法之一。它是把原始测试集进行不同的划分，用较短的码字表示这些划分，测试时，通过解码器将码字还原成原始划分。
测试数据压缩的压缩方法能够有效编码压缩预先计算的源测试数据集，并通过片上解压缩器进行解压缩，从这个角度上看也是一种非常优秀的编码方案。但是，该方案中的压缩数据最后几乎不存在无关位，使得不能发挥到最大的压缩效果，因此需要对该方案进行改进与完善。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方案，使压缩后的测试数据更易于压缩，挥到最大的压缩效果，减少测试数据体积。
本申请的发明人在对源测试数据集的编码压缩研究发现，对兼容的测试数据集进行压缩时，如果每个测试向量的长度很长的话，压缩后的测试向量几乎不存在无关位时，各个测试向量之间兼容性将很大程度的降低，从而使得源测试数据集基本得不到进一步的压缩。在扫描树技术中，一条长度为n的扫描链存放m个测试向量，在对n个扫描单元寻找兼容性时，如果各个扫描单元之间不存在互相相容，那么通过对扫描单元进行图着色获取近似兼容的扫描单元，进而可以使得在一定范围内的不完全兼容的扫描单元定义为近似兼容，从而近似兼容的扫描单元简称为在一个兼容组内，同时可以在同一级接收相同的测试数据，很大程度的降低了测试运行时间。
本发明是通过以下技术方案实现的，一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法，应用于对经过基于编码的测试数据压缩方法压缩后的测试数据进行进一步压缩，首先需要一个存储器用于存储源测试数据集的分组的测试向量，在源测试数据集不存在无关位时，将测试向量等分划分，求得各相邻分组测试向量间的不兼容组数，在满足最大近似相容度范围时，对相邻的分组测试向量进行编码压缩。
所述基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法具体包括如下步骤：
步骤1：一个源测试数据集中测试向量有n个，每个测试向量的长度为p，将每个测试向量等分分组为m组，每组数据块的长度为q(q＝p/m)，然后计算各相邻分组测试向量之间的不兼容组数，定义一个最大近似相容值k；
步骤2：首先将源测试数据集中的第一个分组测试向量存储在存储器中，然后按顺序依次对其他的测试向量作适当处理，若相邻测试向量之间的不兼容组数小于等于k时，则对相邻测试向量中的后一个测试向量编码压缩；若相邻测试向量之间的不兼容组数大于k时，直接存储该相邻测试向量中的后一个测试向量到存储器中而不作压缩处理，具体的，对在最大近似相容的范围内的的相邻测试向量进行编码压缩时，参照存储在存储器中的上一个分组测试向量来对现在要压缩的分组测试向量进行编码压缩，如果对应组内的数据块相容就编码压缩为0，如果对应组内的数据块不相容就编码压缩为1+原数据块。
优化的，这里k的取值范围取决于即将划分组数,k取值1至m/2。
作为进一步优化的技术方案，k取值为m/2。
解码时，先判断测试向量的长度，若等于源测试向量长度时就直接从存储器中读取而不需要解码；若小于源测试向量长度时，就按照解压缩的方法解码，并将解压缩后的测试向量存储到存储器中。
所述解码的具体步骤为：通过判断每个测试向量的长度来决定是否要对此测试向量进行解码，如果读取的测试向量的长度等于p，则不需要解码，如果读取的测试向量的长度小于p时，则按照编码压缩的规则参照上一个分组测试向量对这个已压缩的测试向量进行解码，具体的，对已压缩的分组测试向量解码时，首先读标记位，标记位为0时，解码时就参照上一个分组测试向量的对应组还原这段数据块，标记位为1时，解码时直接读取后面的数据块还原这组数据块。
本发明相比现有技术具有以下优点：使压缩后的测试数据更易于压缩，发挥到最大的压缩效果，减少测试数据体积。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明专利的特点是对压缩后的测试数据再考虑各个测试向量间的近似兼容性，使得压缩后几乎没有无关位的测试数据集中完全不兼容的测试向量间使用分组之后能够近似兼容，兼容的测试向量能够进一步编码压缩。
具体的，本发明基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法包括如下步骤：
步骤1：一个源测试数据集中测试向量有n个，每个测试向量的长度为p，将每个测试向量等分分组为m组，每组数据块的长度为q(q＝p/m)，然后计算各相邻分组测试向量之间的不兼容组数，定义一个最大近似相容值k，这里k的取值范围取决于即将划分组数,k取值1至m/2；
步骤2：首先将源测试数据集中的第一个分组测试向量存储在存储器中，然后按顺序依次对其他的测试向量作适当处理，若相邻测试向量之间的不兼容组数小于等于k时，则对相邻测试向量中的后一个测试向量编码压缩；若相邻测试向量之间的不兼容组数大于k时，直接存储该相邻测试向量中的后一个测试向量到存储器中而不作压缩处理，具体的，对在最大近似相容的范围内的的相邻测试向量进行编码压缩时，参照存储在存储器中的上一个分组测试向量来对现在要压缩的分组测试向量进行编码压缩，如果对应组内的数据块相容就编码压缩为0，如果对应组内的数据块不相容就编码压缩为1+原数据块；
步骤3：对已压缩向量进行解码时，解码过程和压缩过程是可以并行执行的，通过判断每个测试向量的长度来决定是否要对此测试向量进行解码，如果读取的测试向量的长度等于p，则不需要解码，如果读取的测试向量的长度小于p时，则按照编码压缩的规则参照上一个分组测试向量对这个已压缩的测试向量进行解码，具体的，对已压缩的分组测试向量解码时，首先读标记位，标记位为0时，解码时就参照上一个分组测试向量的对应组还原这段数据块，标记位为1时，解码时直接读取后面的数据块还原这组数据块。
下面以一个具体实例来说明上述基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法。
对6个测试向量对应的长度为p＝32位，这n＝6个测试向量之间完全不兼容。把每个测试向量等分划分为m＝4组，定义最大近似相容度为k＝2，如表1。对分组之后的测试向量之间，计算各相邻分组测试向量间对应不兼容的组数，结果如表2。
表1 划分的测试向量
表2 各相邻分组测试向量间对应不兼容的组数
d(T1，T2)＝1 d(T2，T3)＝3
d(T3，T4)＝2 d(T4，T5)＝1
d(T5，T6)＝1
对表1中的源测试数据集进行编码压缩时，首先将这个源测试数据集中的第一个测试向量存储到存储器中，再比较表2中的相邻分组测试向量间的不兼容组数，若在最大近似相容度范围内就编码压缩，反之直接存储。具体的，是将测试向量T1存储入存储器中，比较相邻测试向量间的不兼容组数的大小d(T1，T2)＝1<2，对分组测试向量T2编码压缩，对应的第一组B1相容则编码压缩为0，对应B2不相容编码为1+10000101，对应B3、B4分别相容则都分别编码压缩为0，则测试向量T2就压缩为0 110000101 0 0；第二个测试向量压缩完毕之后再按顺序对第三个分组测试向量压缩，比较相邻测试向量间的不兼容组数的大小d(T2，T3)＝3>2，因为不在最大近似相容度范围内，所以分组测试向量T3不能编码而是直接存储入存储器中；再依次对第四个分组测试向量编码压缩，d(T3，T4)＝2，在最大近似相容范围内，所以可以对分组测试向量进行编码压缩，压缩之后的向量为01100001010110000000；以此类推，直到访问到所有测试向量为止，如表3和表4对比，这个测试数据集进行压缩后减少了72位，对测试数据有显著的压缩效果。
表3 源分组测试向量集
表4 已压缩的分组测试向量集
对压缩的数据集进行解压缩时，解码与压缩可以并行执行。解码时读取存储器中第一个测试向量用于方便参照接下来的其他测试向量的解码，再对接下来读取的测试向量通过判断它的长度，如果长度等于p则不需要解码，如果长度小于p则参照存储器中上一个分组测试向量对其进行解压缩。在解压缩过程中，首先读取标记位，若标记位为0则就参照上一个分组测试向量的对应组还原这段数据块，若标记位为1则直接复制其后跟着的数据块就可以直接还原对应组的数据块。
我们这里对分组测试向量T4、T5进行解码为例。T4的长度小于32bit，则对其进行解压缩，首先读取的标记位为0则参照存储器存储的上一个分组测试向量解压缩，对应第一组就解压缩为00000000，再对第二组读取标记位为1，则直接读取其后的数据块为10000101，同理第三组、第四组一样，分组测试向量T4就可还原为00000000 10000101 00000000100000000，再将解压缩的测试向量T4存储到存储器中；分组测试向量T5的长度小于32bit，则同理对T5解压缩，先读取第一组的标记位为1，则直接读取其后的数据块为01000000，再依次解压缩对应的第二组、第三组、第四组，分组测试向量T5就可还原为0100000010000101 0000000010000000，再将解压缩的测试向量T5存储到存储器中，直到对源测试数据集中的测试向量全部解码完毕为止。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法，应用于对经过基于编码的测试数据压缩方法压缩后的测试数据进行进一步压缩，其特征在于，首先需要一个存储器用于存储源测试数据集的分组的测试向量，在源测试数据集不存在无关位时，将测试向量等分划分，求得各相邻分组测试向量间的不兼容组数，在满足最大近似相容度范围时，对相邻的分组测试向量进行编码压缩；
所述基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法具体包括如下步骤：
步骤1：一个源测试数据集中测试向量有n个，每个测试向量的长度为p，将每个测试向量等分分组为m组，每组数据块的长度为q(q＝p/m)，然后计算各相邻分组测试向量之间的不兼容组数，定义一个最大近似相容值k；
步骤2：首先将源测试数据集中的第一个分组测试向量存储在存储器中，然后按顺序依次对其他的测试向量作适当处理，若相邻测试向量之间的不兼容组数小于等于k时，则对相邻测试向量中的后一个测试向量编码压缩；若相邻测试向量之间的不兼容组数大于k时，直接存储该相邻测试向量中的后一个测试向量到存储器中而不作压缩处理，具体的，对在最大近似相容的范围内的的相邻测试向量进行编码压缩时，参照存储在存储器中的上一个分组测试向量来对现在要压缩的分组测试向量进行编码压缩，如果对应组内的数据块相容就编码压缩为0，如果对应组内的数据块不相容就编码压缩为1+原数据块。
2.根据权利要求1所述的一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法，其特征在于，这里k的取值范围取决于即将划分组数,k取值1至m/2。
3.根据权利要求1所述的一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法，其特征在于，k取值m/2。
4.根据权利要求1所述的一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法，其特征在于，解码时，先判断测试向量的长度，若等于源测试向量长度时就直接从存储器中读取而不需要解码；若小于源测试向量长度时，就按照解压缩的方法解码，并将解压缩后的测试向量存储到存储器中。
5.根据权利要求4所述的一种基于最大近似相容的分组测试向量的编码压缩方法，其特征在于，所述解码的具体步骤为：通过判断每个测试向量的长度来决定是否要对此测试向量进行解码，如果读取的测试向量的长度等于p，则不需要解码，如果读取的测试向量的长度小于p时，则按照编码压缩的规则参照上一个分组测试向量对这个已压缩的测试向量进行解码，具体的，对已压缩的分组测试向量解码时，首先读标记位，标记位为0时，解码时就参照上一个分组测试向量的对应组还原这段数据块，标记位为1时，解码时直接读取后面的数据块还原这组数据块。
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