论DFT | 一文读懂 ScanDEF 相关的一切

ScanDEF 用于记录Scan chain 的信息，以在不同的工具中传递，如ATPG 工具跟P&R 工具。目前常用的ScanDEF 版本是5.5，其格式如下：

ScanDEF 由如下几部分组成（注：由于目前常用的是muxed scan style, 以下叙述都是基于muxed scan style, 关于LSSD scan style 如有兴趣，可私聊。）：

numScanChains:

• 表示ScanDEF 中chain 的数目；
• ScanDEF 中chain 的数目跟设计中实际scan chain 的数目并不相同，ScanDEF 中每条chain 上的所有寄存器必须由同一个clock 驱动，而且必须由同一个clock edge 触发；如果在插scan chain 的时候使能了mix clock 或mix clock edge, 则设计中一条实际scan chain 上可能有多个clock 驱动的寄存器，也可能有多个clock edge 触发的寄存器，这样的chain 在写到ScanDEF 中时，会被拆分成多条scanDEF chain.
• ScanDEF 并不包含设计中所有在scan chain 上的寄存器，它只包含可以reorder 或repartition 的部分，不能优化的scan cell 或scan segment 被忽略。

chainName：

• scanDEF chain 的名字，其格式为：

+ PARTITION partition_name：

• 用于定义该ScanDEF chain 所属分组，partition_name 相同的ScanDEF chain 属于同一个分组，P&R 工具只能对同一分组内ScanDEF chain 中的寄存器做位置交换（即所谓的Scan Chain Reorder ）.
• partition name 的格式如下，在ScanDEF 中 1500 core wrapper segments 有单独的ScanDFE chain, 有独立的partition name, 用关键词"EXTEST" 予以区分，但是不会对input 和output bounding wrapper segments 进行区分。

MAXBITS maxBits

• 跟PARTITION 一起使用，用于设定该分组中chain 的最大长度，以寄存器的个数计，默认值是0, 表示以当前工具的设定值为准。

START { fixedInComp | PIN } outPin

• 指定ScanDEF chain reorder 的起点；
• fixedInComp outPin 指定某个component 的输出pin 为起点；
• PIN outPin 指定 I/O pin 为起点。

STOP { fixedOutComp | PIN } inPin

• 指定ScanDEF chain reorder 的终点；
• fixedOutComp inPin 指定某个component 的输入pin 为终点；
• PIN inPin 指定 I/O pin 为终点。

FLOATING

• Floating component 包含一个或多个寄存器，该字段包含的寄存器可以在chain 上被随意reorder. 

ORDERED

• Ordered component 由两个或多个互连的components 构成一个固定段（ fixed segment ）, 在做reorder 时固定段整体作为可reorder 的对象，reorder 不可以改变固定段内components 的顺序；
• 固定段内的components 可以是扫描路径中的registers, buffers, inverters, muxes,  other combinational cells. 

示例：

• no mixed clock, no mixed clock edges;
• 4条由 clk1 驱动的chain, 每条chain 有75个上沿触发的寄存器；
• 1 条由 clk2 驱动的chain, 有100个下沿触发的寄存器；
• 未定义scan segments, 五条chain 都只有FLOATING 的section 没有ORDERED 的section.
• 共有两个partition, p_clk1_rising 和p_clk2_falling.

Segmentation Rules

将设计中实际scan chain 写到ScanDEF 中时，遵守如下规则：

• 如果scan chain 包含head / tail segment,  且定义成preserved 或fixed segment, 那head segment 最后一个寄存器的Q pin 被定义成ScanDEF chain 的START 点；tail segment 第一个寄存器的SI pin 被定义成ScanDEF chain 的STOP 点。

• 如果scan chain 包含head / tail segment,  且定义成floating segment, 那该segment 会被写成有自己partition 的ScanDEF chain.
• 对于mixed edge scan chain, 且下降沿触发寄存器在前上沿触发的寄存器在后，无lockup latch, 则第一个上沿触发寄存器的SI pin 被定义成 falling edge-triggered segment 的STOP 点；第一个上沿触发寄存器的Q pin 被定义成 rising edge-triggered segment 的START 点.

• 对于mixed clock scan chain, 在跨clock domain 处，会插入lockup latch, 那lockup latch 的D pin 会被定义为前一个clock segment 的internal STOP 点；lockup latch 的Q pin 会被定义为后一个clock segment 的internal START 点。

• 对于shared functional output scan chain, ScanDEF chain 的STOP 点是最后一个寄存器的SI pin 而不是shared mux 的输入pin. 

• ORDERED 段可能不被写入ScanDEF chain, 这取决于ORDERED segment 在scan chain 中的位置以及该ORDERED segment 中是否有mixed clock / edge. 如果一段scan chain segment 被定义为fixed 或preserve, 则会在ScanDEF chain 中写出ORDERDED segment.
• 如果Scan chain 中有abstract segment, 而且对应于logic abstract 或white box module, 那该abstract segment 不会被写入ScanDEF, 工具通过向前或向后trace 来确定对应的START 和STOP 点；如果abstract segment 对应于library componet, 则该abstract segment 可能被写到ScanDEF 中。

• 如果scan chain 是power domain 或library domain aware 的，那scan chain 将会被拆分成多条ScanDEF chain. 如果scan data input 和output 跟scan chain 上的寄存器不属于同一个power / library domain, 则该power domain 第一个寄存器的Q pin 被定义为对应的START 点；该power domain 最后一个寄存器的SI pin 被定义为对应的STOP 点。