DFT ATPG中core chain 和wrap chain区别

在DFT(可测试性设计)中,Core Chain (核心扫描链)和Wrap Chain(封装扫描链)是两种不同的扫描链结构,分别服务于内部逻辑测试(Intest)和互连测试(Extest)。它们的核心区别如下:


📌 一、本质区别

特性 Core Chain(核心扫描链) Wrap Chain(封装扫描链)
作用对象 芯片内部逻辑单元(如寄存器、组合逻辑) 芯片I/O端口(输入/输出引脚)
测试目标 检测内部故障(Stuck-At、Transition等) 检测模块间互连故障(短路、开路、延迟)
物理连接 连接内部扫描寄存器(Scan Flip-Flop) 连接Wrapper Cell(专用封装单元)
测试模式 Intest(内部测试) Extest(外部互连测试)

⚙️ 二、结构差异

1. Core Chain结构
  • 组成:由内部扫描寄存器(Scan FF)串联而成,贯穿核心逻辑。
  • 数据流 :
    ATE → Decompressor → Core Chain → Compressor → ATE
  • 关键点 :
    • 直接访问内部寄存器,用于检测组合逻辑/时序逻辑故障。
    • 长度通常较长(数百至数千级),需EDT压缩减少测试数据量。
2. Wrap Chain结构
  • 组成 :由Wrapper Cell串联而成,每个I/O端口绑定一个Wrapper Cell。
  • Wrapper Cell结构 :
    功能数据 Wrapper Cell 扫描输入 功能输出 扫描输出
    • 功能模式 :传递正常功能信号(Functional Data → Output)。
    • 测试模式 :
      • Extest :通过扫描链驱动/捕获互连信号(Scan In → Output,Input → Scan Out)。
      • Bypass :旁路核心逻辑(Scan In → Scan Out)。
  • 关键点 :
    • 独立于内部扫描链,避免干扰核心逻辑。
    • 长度短(通常≤ I/O数量),测试时间短。

🧪 三、测试模式对比

场景 Core Chain Wrap Chain
Intest(内部测试) ✅ 施加向量至内部逻辑,捕获响应 ❌ 不参与
Extest(互连测试) ❌ 不直接参与 ✅ 驱动输出引脚,捕获输入引脚信号
Bypass测试 ❌ 不支持 ✅ 支持(Wrapper Cell直通模式)
时钟依赖 依赖核心内部时钟(需OCC控制) 独立时钟(通常用低速测试时钟)

🛠️ 四、实际应用与设计考量

1. Core Chain
  • 应用:IP核内部故障检测(如CPU/GPU内部逻辑)。
  • 挑战 :
    • 长扫描链导致测试功耗高,需电源感知ATPG。
    • 内部X值传播需屏蔽逻辑(如X-blocker)。
2. Wrap Chain
  • 应用:SoC中IP核间互连测试(如CPU与DDR的接口)。
  • 设计要点 :
    • Wrapper Cell插入:在RTL或网表层绑定到每个I/O。
    • 灰盒模型:ATPG仅需I/O逻辑,无需核心网表,加速Extest生成。
    • 隔离性:Extest时屏蔽核心内部逻辑(避免未知值干扰)。
3. 协同工作示例(SoC分层测试)

SoC顶层 互连测试 Wrap Chain ATE IP核内部测试 Core Chain

  • 步骤 :
    1. Extest阶段:Wrap Chain验证IP核间互连;
    2. Intest阶段:Core Chain测试各IP核内部逻辑。

🔧 五、工具实现

工具 Core Chain支持 Wrap Chain支持
Synopsys DFT 自动插入扫描链,支持EDT压缩 通过insert_wrapper命令插入Wrapper Cell
Mentor Tessent 支持Scan链压缩(EDT) 专用Wrapper Chain架构,支持Extest ATPG

💎 总结

  • Core Chain :面向内部逻辑,长链结构,用于Intest,需高压缩率降低测试成本。
  • Wrap Chain :面向I/O互连,短链结构,用于Extest/Bypass,实现模块化测试隔离。
  • 核心价值 :
    • Wrap Chain解决SoC互连测试的可访问性问题;
    • Core Chain解决IP核内部测试的效率问题。

✅ 设计建议:

  • 在SoC中同时部署两种链:Wrap Chain验证互连,Core Chain验证核心逻辑;
  • 为Wrapper Cell添加Pipeline寄存器,避免Extest时首单元X值污染;
  • 使用灰盒模型加速Extest ATPG生成。
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