芯耀
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第一節(jié)：ICL概述
ICL（Instrument Connectivity Language）是IEEE 1687（IJTAG）標(biāo)準(zhǔn)的一部分，用于描述芯片內(nèi)嵌入式器件的連接性和訪問(wèn)方式。它是一種硬件架構(gòu)描述語(yǔ)言，專(zhuān)注于定義器件之間的連接關(guān)系，而不涉及器件內(nèi)部的具體操作細(xì)節(jié)。ICL的主要作用是提供一種標(biāo)準(zhǔn)化的方式來(lái)描述嵌入式器件的連接網(wǎng)絡(luò)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)這些器件的高效訪問(wèn)和控制。
第二節(jié)：ICL的主要組成部分
模塊（Module）：ICL的核心是模塊，每個(gè)模塊代表一個(gè)邏輯單元，可以是一個(gè)器件、一個(gè)器件的封裝（wrapper）、一個(gè)掃描鏈網(wǎng)絡(luò)等。模塊可以包含其他模塊的實(shí)例（Instance），形成層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。模塊定義了其內(nèi)部的器件接口（如掃描輸入、掃描輸出、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出等）以及與其他模塊的連接關(guān)系。
器件（Instrument）：器件是模塊中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，包括TAP（測(cè)試訪問(wèn)端口）、SIB（Segment Interconnect Bit，段互連位）、TDR（Test Data Register，測(cè)試數(shù)據(jù)寄存器）以及各種DFT IP（如EDT、OCC、MBIST等）。每個(gè)器件都在模塊中定義，具有特定的接口和功能。
連接描述（Connection Description）：描述模塊之間的連接關(guān)系，包括掃描鏈的連接、掃描多路復(fù)用器（Scan Mux）的配置、SIB的控制等。通過(guò)定義輸入端口（InputPort）、輸出端口（OutputPort）和連接源（Source）等，明確模塊之間的數(shù)據(jù)流向。
第三節(jié)：ICL的作用
標(biāo)準(zhǔn)化的連接描述：ICL提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的方式來(lái)描述嵌入式器件的連接網(wǎng)絡(luò)，使得不同供應(yīng)商的芯片和工具能夠以一致的方式進(jìn)行交互和操作。這有助于減少芯片設(shè)計(jì)和測(cè)試過(guò)程中的復(fù)雜性和成本，提高測(cè)試覆蓋率和效率。
層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：ICL支持層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，允許將復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)分解為多個(gè)層次的模塊和子模塊。這種層次化結(jié)構(gòu)使得對(duì)嵌入式器件的訪問(wèn)和控制更加靈活，便于在不同層次上進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試。
與PDL的協(xié)同工作：ICL與PDL（Procedural Description Language，過(guò)程描述語(yǔ)言）協(xié)同工作，PDL用于描述對(duì)器件的操作過(guò)程，而ICL則定義了這些操作所依賴(lài)的硬件連接。通過(guò)ICL和PDL的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式器件的高效訪問(wèn)和控制，以及測(cè)試向量的可移植性。
以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的ICL示例，描述了一個(gè)包含TDR和SIB的模塊：
Module TDR_Module {
ScanInPort si;
ScanOutPort so { Source R[0]; }
ShiftEnPort se;
CaptureEnPort ce;
UpdateEnPort ue;
SelectPort sel;
TCKPort TCK;
ScanRegister R[7:0] {
ScanInSource si;
}
}
Module SIB_Module {
ScanInPort TDI;
ScanOutPort TDO { Source SIB_Mux; }
ScanRegister SIB {
ResetValue 1'b0;
ScanInSource TDI;
CaptureSource SIB;
}
ScanMux SIB_Mux SelectedBy SIB {
1'b0 : SIB;
1'b1 : TDR_Module.so;
}
}
在這個(gè)示例中，TDR_Module定義了一個(gè)8位的TDR，SIB_Module定義了一個(gè)SIB，用于控制TDR是否被包含在掃描鏈中。
第四節(jié)：ICL中各個(gè)組件的介紹
ICL的核心組件包括TAP（測(cè)試訪問(wèn)端口）、SIB（Segment Interconnect Bit，段互連位）、TDR（Test Data Register，測(cè)試數(shù)據(jù)寄存器）以及各種DFT IP（如EDT、OCC、MBIST等）。這些組件共同構(gòu)成了ICL描述的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得對(duì)嵌入式器件的訪問(wèn)和控制更加靈活和高效。
TAP是JTAG（Joint Test Action Group）標(biāo)準(zhǔn)中的一個(gè)關(guān)鍵組件，用于控制和訪問(wèn)芯片內(nèi)的測(cè)試邏輯。在ICL中，TAP的作用是提供一個(gè)外部接口，通過(guò)這個(gè)接口可以訪問(wèn)和控制嵌入式器件。TAP的功能是提供對(duì)內(nèi)部測(cè)試邏輯的訪問(wèn)；控制掃描鏈的操作；與外部測(cè)試設(shè)備（如ATE）進(jìn)行通信。
TAP代碼示例：
AccessLink Tap_1149_dot_1 Of STD_1149_1_2001 {
BSDLEntity XC6SLX9_FTG256;
USER1 {
ScanInterface { IJTAG_Demo_1Bit_ET_0.BSCAN_SPARTAN6_Gateway; }
}
}
SIB是一個(gè)單比特單元，用于控制掃描鏈中器件的插入和排除。SIB的作用類(lèi)似于一個(gè)開(kāi)關(guān)，決定是否將某個(gè)器件的數(shù)據(jù)包含在掃描鏈中。當(dāng)SIB設(shè)置為0時(shí)，器件被跳過(guò)，不包含在掃描鏈中；當(dāng)SIB設(shè)置為1時(shí)，器件被包含在掃描鏈中；SIB提供動(dòng)態(tài)配置掃描鏈的能力。SIB結(jié)構(gòu)包括輸入端口、輸出端口和選擇信號(hào)；輸入端口如reset、sel、ce、ue、se、si、from_so、tck；輸出端口如so；選擇信號(hào)如to_sel。
SIB代碼示例：
Module LD_1Bit_Instr_1__Wrapper {
ScanInPort TDI;
ScanOutPort TDO { Source SIB_mux; }
DataOutPort LD0 { Source LD_1Bit_Instr_1.LD0; }
Instance LD_1Bit_Instr_1 Of BST_IO_LD_1Bit_Instr_1__LD_1Bit_Instr_1 {
InputPort xi_LD0 = Write_TDR[0];
}
ScanRegister Write_TDR[0] {
ResetValue 1'b0;
ScanInSource SIB;
CaptureSource LD_1Bit_Instr_1.LD0[0];
}
ScanRegister SIB {
ResetValue 1'b0;
ScanInSource TDI;
CaptureSource SIB;
}
ScanMux SIB_Mux SelectedBy SIB {
1'b0 : SIB;
1'b1 : Write_TDR;
}
}
TDR是ICL中的另一個(gè)關(guān)鍵組件，用于存儲(chǔ)和傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)。TDR類(lèi)似于JTAG標(biāo)準(zhǔn)中的邊界掃描寄存器，但專(zhuān)為嵌入式器件設(shè)計(jì)。TD可以存儲(chǔ)測(cè)試數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)的捕獲、更新和掃描操作，支持對(duì)嵌入式器件的訪問(wèn)和控制。TDR結(jié)構(gòu)包括輸入端口和輸出端口。輸入端口如si、to_sel、ue、ce、se、tck；輸出端口如from_so。
TDR代碼示例：
Module TDR {
ScanInPort si;
ScanOutPort so { Source R[0]; }
ShiftEnPort se;
CaptureEnPort ce;
UpdateEnPort ue;
SelectPort sel;
TCKPort TCK;
ScanRegister R[7:0] {
ScanInSource si;
}
}
DFT IPs是一系列用于測(cè)試和驗(yàn)證的知識(shí)產(chǎn)權(quán)模塊，包括但不限于EDT（Embedded Deterministic Test）、OCC（On-Chip Controller）、MBIST（Memory Built-In Self Test）以及其他測(cè)試模塊。
EDT：提供確定性測(cè)試功能，用于快速診斷和驗(yàn)證芯片功能。
OCC：控制和管理芯片內(nèi)部的測(cè)試邏輯。
MBIST：提供內(nèi)存自測(cè)試功能，用于驗(yàn)證內(nèi)存模塊的正確性。
其他測(cè)試模塊：包括邏輯BIST、I/O BIST、傳感器、電源控制器等，提供各種測(cè)試功能，支持芯片的驗(yàn)證和調(diào)試，提高測(cè)試覆蓋率和可靠性。
ICL通過(guò)定義這些組件的連接和交互，實(shí)現(xiàn)了對(duì)嵌入式器件的高效訪問(wèn)和控制。
TAP與SIB的連接：TAP通過(guò)掃描鏈與SIB連接，SIB控制掃描鏈中器件的插入和排除。
SIB與TDR的連接：SIB通過(guò)選擇信號(hào)to_sel控制TDR的插入，TDR存儲(chǔ)和傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)。
TDR與器件的連接：TDR通過(guò)數(shù)據(jù)輸入和輸出端口與器件連接，提供對(duì)器件的訪問(wèn)和控制。
DFT IPs的集成：DFT IPs通過(guò)掃描鏈與TDR連接，提供各種測(cè)試功能。
第五節(jié)：ICL的應(yīng)用場(chǎng)景
芯片級(jí)測(cè)試：在芯片設(shè)計(jì)階段，ICL可以用于定義芯片內(nèi)部的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，使得在芯片制造完成后能夠方便地進(jìn)行內(nèi)部器件的測(cè)試和驗(yàn)證。通過(guò)ICL描述的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)芯片內(nèi)部各種功能模塊的快速訪問(wèn)和測(cè)試，提高芯片的測(cè)試覆蓋率和可靠性。
系統(tǒng)級(jí)測(cè)試：在系統(tǒng)級(jí)測(cè)試中，ICL可以用于描述多個(gè)芯片之間的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試和驗(yàn)證。通過(guò)ICL定義的系統(tǒng)級(jí)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，可以方便地對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)芯片進(jìn)行協(xié)同測(cè)試，確保系統(tǒng)的整體性能和可靠性。
3D堆疊芯片測(cè)試：在3D堆疊芯片設(shè)計(jì)中，ICL可以用于描述堆疊芯片之間的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)堆疊芯片內(nèi)部器件的訪問(wèn)和測(cè)試。通過(guò)ICL定義的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)，可以方便地對(duì)堆疊芯片中的各個(gè)芯片進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試或協(xié)同測(cè)試，提高3D堆疊芯片的測(cè)試效率和可靠性。
第六節(jié)：ICL的限制與挑戰(zhàn)
復(fù)雜性：ICL的語(yǔ)法和語(yǔ)義相對(duì)復(fù)雜，需要一定的學(xué)習(xí)成本來(lái)掌握其使用方法。在描述復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)時(shí)，ICL代碼可能會(huì)變得非常龐大和難以維護(hù)。
工具支持：ICL的使用依賴(lài)于EDA工具的支持，目前市場(chǎng)上對(duì)ICL的支持還不夠完善，部分工具可能無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)ICL的功能。不同工具之間的兼容性問(wèn)題也可能導(dǎo)致ICL描述的網(wǎng)絡(luò)在不同工具中無(wú)法正確解析和使用。
性能影響：在芯片設(shè)計(jì)中引入ICL描述的測(cè)試網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)對(duì)芯片的性能產(chǎn)生一定的影響，如增加芯片面積、功耗和延遲等。需要在測(cè)試功能和芯片性能之間進(jìn)行權(quán)衡，以確保芯片在滿(mǎn)足測(cè)試需求的同時(shí)，仍能保持良好的性能表現(xiàn)。
第七節(jié)：ICL的未來(lái)發(fā)展方向
工具改進(jìn)：隨著對(duì)ICL需求的增加，EDA工具供應(yīng)商將不斷改進(jìn)工具對(duì)ICL的支持，提高工具的易用性和兼容性。未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)更加智能化的工具，能夠自動(dòng)優(yōu)化ICL描述的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，減少對(duì)芯片性能的影響。
與其他技術(shù)的融合：ICL可能會(huì)與其他測(cè)試技術(shù)（如ATPG、BIST等）進(jìn)一步融合，形成更加完善的芯片測(cè)試解決方案。通過(guò)與其他技術(shù)的協(xié)同工作，可以更好地滿(mǎn)足復(fù)雜芯片設(shè)計(jì)的測(cè)試需求，提高芯片的測(cè)試覆蓋率和可靠性。
標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)：IEEE 1687標(biāo)準(zhǔn)的不斷推進(jìn)和完善將為ICL的發(fā)展提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著標(biāo)準(zhǔn)的廣泛接受和應(yīng)用，ICL有望在芯片設(shè)計(jì)和測(cè)試領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用和推廣。
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