一文看懂scan测试的基本原理和过程

本文主要介绍scan测试的基本原理和过程，试图让大家都能理解。

• 首先介绍scan测试的基本原理。

scan测试中两个最基本概念：

1. 可控性(control)

2. 可观测性(observe)

scan设计的两个基本流程：

1. 把普通寄存器替换成可扫描的寄存器

2. 把可扫描的寄存器连成扫描链

如下图所示：左边是普通寄存器，右边是可扫描寄存器，D端前面加一个二选一的MUX，选择端是scan_enable，为1时选择SI端，为0时选择D端。

如下图所示：把所有可扫描寄存器首尾连接在一起，就构成了扫描链。注意，增加了三个端口，分别是SI(scan out)，SO(scan out)和SE(scan enable)。

综上所述：scan就是把普通寄存器替换成可扫描的寄存器，目的是创建control和observation点，然后把所有的可扫描寄存器连接在一起串成扫描链(scan chain)，利用扫描链，工具自动产生测试patterns，让寄存器处于一个特定的值(control)，然后将期望的值移出来进行对比(observe)，来判断芯片是否有缺陷。

• 接下来介绍scan测试的基本过程。

scan测试可以大概分为如下四个步骤：

1. Test setup

   1. 初始化过程，让芯片进入scan test模式，可以由端口控制，也可以由内部寄存器控制。
      

2. Shift---load/unload

   1. 串行shift in确定值到scan chain的寄存器上，然后把测试结果shift out进行对比。
      

3. Capture

   1. scan_enable拉低，从输入端口force确定值，从输出端口measure输出值，然后puluse capture clock。
      

4. Repeat load/unload---shift/capture until test is done

   1. 重复shift和capture过程，直到测试结束。

scan测试具体分析包含如下5个events：

1. Load scan chain(many cycles)

2. Force primary inputs(PI)

3. Measure primary outputs(PO)

4. Pulse capture clock

5. Unload values from scan cells

如下图所示：步骤2，3，4就是capture过程。

• 最后再介绍scan测试的具体细节。

主要具体介绍如下四个步骤：

1. LOAD

2. FORCE PI

3. MEASURE PO

4. PULUSE CAPTURE CLOCK

LOAD过程分为如下4步：

1. Force SE to "1"(scan enable)

2. Force SI(scan chain input pin)

3. Pulse shift clock

4. Repeat steps 2 and 3 until all scan cells are loaded

如下图所示：SE拉高后，经过三次shift过程，三个扫描寄存器分别处于确定值011(从左到右)状态

然后SE拉低，电路处于function模式，从PI端口A和B force两个确定值11，同时三个寄存器的输出端的值011传递到组合逻辑输入端，经过一段时间从PO端口measure确定值1。

最后新的一组patterns(101)，串行shift in，同时内部电路的确定值(111)，串行shift out进行对比。

以上即为scan测试的基本原理和过程。

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