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一個正確的電路設計拿到工廠去制造，并不可能百分之百的正確地制造出來。總會受到種種不確定性的影響，比如制造機器的偏差、環境干擾、硅片的質量不一致甚至是一些人為的失誤等等方面的影響，生產出的產品并不全都是完好的。如果芯片存在有故障，這樣的芯片是絕對不允許流入市場中的。那么如何檢驗出有制造缺陷的芯片，這就屬于測試的范疇。在深亞微米階段，線寬非常精細，工序數量又多，更加容易受到干擾的影響，制造故障變得尤其明顯。所以必須加大測試的力度，盡可能地減少次品流人市場的幾率。 下面將通過設計一個系統芯片——“成電之芯”的功能測試平臺來具體介紹實現系統芯片功能測試的方法。 2 評估測試需求 在進行功能測試和選用必要的工具之前，應該審定系統芯片測試的基本要求，并明確解決如下4個問題閉：1)哪些是必須的基本測試能力；2)怎樣觀察對測試序列的響應；3)測試平臺需要多高的靈活性；4)需要多少經費和時間。 對基本測試平臺能力的評估應該包括：1)所需的激勵時鐘速度；2)所需的激勵通道數；3)輸入的電壓標準；4)測試序列的長度。 “成電之芯”是一款0.18μm工藝、內嵌DSP核的730萬門SoC，面積31mm×31mm，PBGA609封裝，它的硬件部分主要實現脈沖壓縮、動目標顯示(MTI)、動目標檢測(MTD)、求模取對數等算法，其中脈沖壓縮比最大可做到1024，MTD濾波通道數最大為256，每個通道的濾波器階數最大為256，每個相參處理間隔的數據量最大為2M深度，MTI濾波最多可做16脈沖對消，根據雷達整機系統需求，上述參數可靈活調節，通過DSP核，可用軟件實現其它各類數字信號處理算法(如CFAR等)。芯片的內部處理速度最快160MHz，外部I／O速率范圍為1～80MHz。芯片I／O電平為LVTTI電平。該芯片的數據流框圖如圖1所示。 圖1中，實線區域為芯片內部各模塊，虛線部分為片外存儲器。從圖中可以看出，雷達信號處理專用芯片的數據傳輸主要由DPC數據總線和ED數據總線完成。 通過上述對“成電之芯”的簡單介紹，該芯片的系統功能和測試平臺的能力需求已經一目了然。 3 功能測試平臺的建立 3.1 功能測試平臺建立方法 測試平臺是為了向被測芯片施加輸入激勵而建立起來的。如圖2所示，測試平臺向被測芯片輸入激勵，對輸出采樣，并將結果與期望值比較，得出比較分析結果。 建立測試平臺的過程是建立在對被測芯片功能屬性透徹理解的基礎上的。目前，常用的測試平臺建立方法有：采用可編程器件建立測試平臺、基于波形建立測試平臺、基于可編程測試儀建立測試平臺和基于事物建立平臺。 3.2 功能測試平臺的構建 本設計的功能測試主要采用基于可編程器件建立測試平臺。 從圖1可以看出，“成電之芯”主要有以下幾類接口：36位的輸入信號總線Input，用來為芯片提供初始輸入激勵；32位的初始化數據總線Initial_bus，用來為芯片提供DSP核程序、控制寄存器參數、脈壓系數和濾波系數；48位的片外緩存數據總線IQ1和IQ2，用于將脈沖壓縮的結果傳送到片外緩存；28位的求模或取對數輸出總線Log_out，用于輸出脈沖壓縮或濾波運算后的求模或取對數結果；56位的濾波結果輸出FIR_I_OUT(28位)、FIR_Q_OUT(28位)，用于輸出MTI或MTD處理后的結果；16位的HD數據總線，用于輸出DSP核處理后的結果。 根據基于可編程器件建立測試平臺的設計思想，功能測試平臺的構建方法如下：采用可編程邏輯器件進行輸入激勵的產生和輸出響應的處理；采用ROM來實現DSP核程序、控制寄存器參數、脈壓系數和濾波系數的存儲；采用SRAM作為片外緩存。基本測試框圖如圖3所示。 根據“成電之芯”的要求，芯片需要外部提供136 k 32bit的存儲空間為其提供脈壓系數和濾波系數，同時需要其它的一些存儲空間為芯片存儲片外的DSP核程序和控制寄存器。 由于做MTD濾波時，每個相參處理間隔的數據量最大為2M深度，所以片外必須準備兩片深度為2M，數據寬度為48位的SRAM作為芯片的片外緩存。 除此之外，芯片需要外界輸入數據和控制信號，并且需要接收芯片的輸出數據。這部分的功能可通過可編程邏輯器件來完成。 通過以上分析，CCOMP芯片功能測試平臺選用了兩片SST39VF3201來做它的片外初始化存儲器、6片GS832018來做它的片外緩存、一片XC3S5000來產生它的時序控制信號以及和外部接口的控制邏輯、兩片MT48LC4M32用做它的輸出緩存、兩片SST39VF3201來做它的輸入數據存儲器，另外還選用了一個AD和一個DA芯片來實現與外界的數據通信。實現框圖如圖4所示。 4 測試平臺的實現 4.1軟件的實現 根據“成電之芯”輸入激勵和輸出響應的數據對比要求，編寫了可綜合的verilog代碼。代碼的設計完全按照“成電之芯”的時序要求實現。 4.2 硬件的實現 根據功能測試平臺的實現框圖進行了原理圖和PCB的設計，最后設計完成了一個可對“成電之芯”進行功能測試的系統平臺。實物圖如圖5所示。 5 結論 本文通過對“成電之芯”功能測試平臺的設計與實現，闡述了一種基于可編程邏輯器件的系統芯片功能測試平臺的建立。本文從系統芯片的測試評估出發，一步步深入系統芯片測試方法分析，最終實現一個完整的測試平臺。 該系統除了闡述功能測試平臺的實現方法外，同時也對待測芯片——“成電之芯”進行了充分的測試，為每一塊芯片的功能是否完好提供了重要依據。 |
