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《国防科学技术大学》 2013年
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流水线功能部件的DFD/DFT设计与实现

欧阳海燕  
【摘要】:VLSI设计频率的快速提升以及集成电路制造工艺的特征尺寸不断缩小,各种微观效应对芯片设计的影响越来越突出,芯片在流片后的实际测试结果,与流片之前的分析测试结果在一定程度上会不一致,尤其是在某些采用了高性能电路设计的模块中,出现不一致的风险性更大。所以,为了尽可能地降低风险,提前对某些关键模块的电路进行模块级的硅验证,可以很好地保证芯片的功能和性能达到预期的设计要求。 流水线功能部件是微处理器提高性能的重要手段,随着微处理器性能的快速提升,流水线功能部件的工作频率越来越高,内部逻辑越来越复杂,需要处理的数据量也越来越大,又由于它的输入输出引脚比较多,这些都使得流水线功能部件的调试与测试变得越来越艰难,尤其是在准确定位故障方面,更是难上加难。针对2GHz级流水线功能部件的调试与测试难点,本文提出了一种基于JTAG与LBIST结合的流水线功能部件DFD/DFT设计方案,并在一款40nm工艺下定制的MAF流水线功能部件中实现了该DFD/DFT设计。 文章的主要创新点如下: 1.采用JTAG技术和扫描技术结合的方法,设计了一种流水线功能部件的DFD结构,该结构不仅能够实现单/多步功能调试和单路径功能调试,还可以基于这两种调试方法准确地定位故障。 2.采用LBIST技术和计数器结合的方法,设计了一种流水线功能部件的DFT结构,该结构不仅能够检查流水线功能部件的性能是否满足预期要求、对流水线功能部件进行实速功能调试,还可以进行大数据量运行以检测流水线功能部件的功能和性能缺陷并辅助故障定位。 3.针对定制MAF流水线功能部件,成功实现了流水线功能部件的DFD/DFT设计,模拟结果显示该DFD/DFT设计不仅能够完成预期的功能调试和性能测试,还可以进行故障测试,并准确地定位故障。整个设计完全符合当前流水线功能部件的调试与测试需求,并且目前该设计已经应用于40nm CMOS工艺下高性能CPU的MAF流水线功能部件硅验证中。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TN402

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