[논문 리뷰] Rapid Generation of Thermal-Safe Test Schedules

Paul Rosinger, Bashir M. Al‐Hashimi외 1명|arXiv (Cornell University)|2007. 10. 25.

VLSI and Analog Circuit Testing참고 문헌 12인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 시간 소모적인 열 시뮬레이션에 의존하지 않고 빠르게 열 안전 테스트 스케줄을 생성하기 위해 저복잡도 테스트 세션 열 모델을 사용하는 열 인지 테스트 스케줄링 방법을 제안한다. 열 전도를 횡방향 코어 인접성으로 모델링하고 세션 수준의 열 제약 조건을 강제 적용함으로써 열 위반이 감소하고 설계 재작업을 피하며, 제약 조건이 엄격할 경우 최대 3.5배 빠른 테스트 스케줄을 달성하면서도 시뮬레이션 오버헤드는 최소화한다.

ABSTRACT

Overheating has been acknowledged as a major issue in testing complex SOCs. Several power constrained system-level DFT solutions (power constrained test scheduling) have recently been proposed to tackle this problem. However, as it will be shown in this paper, imposing a chip-level maximum power constraint doesn't necessarily avoid local overheating due to the non-uniform distribution of power across the chip. This paper proposes a new approach for dealing with overheating during test, by embedding thermal awareness into test scheduling. The proposed approach facilitates rapid generation of thermal-safer test schedules without requiring time-consuming thermal simulations. This is achieved by employing a low-complexity test session thermal model used to guide the test schedule generation algorithm. This approach reduces the chances of a design re-spin due to potential overheating during test.

연구 동기 및 목표

• 비균일한 전력 밀도로 인한 SOC 테스트에서 국소 과열 문제를 해결하기 위해, 칩 수준의 전력 제약 조건으로는 방지할 수 없는 문제를 해결한다.
• 테스트 스케줄 생성 과정에서 고비용 열 시뮬레이션에 대한 의존도를 줄이기 위해 노력한다.
• 경량 열 모델을 사용하여 빠르고 확장 가능한 열 안전 테스트 스케줄을 생성하는 방법을 개발한다.
• 조정 가능한 열 제약 조건을 통해 테스트 스케줄 탐색을 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.
• 테스트 중 열 위반으로 인한 설계 재작업을 최소화한다.

제안 방법

• 코어 수준에서 RC 등가 열 네트워크를 사용하여 저복잡도 테스트 세션 열 모델을 구축하며, 정적인 온도와 횡방향 열 확산을 중점으로 한다.
• 동일 세션에서 테스트되는 코어 간 열 저항을 제거하며, 작은 온도 차이로 인해 활성 코어 간 열 교환은 무시 가능하다고 가정한다.
• 비활성 코어는 열적으로 지면에 연결된 것으로 모델링하여 열 상호작용 모델링을 단순화한다.
• 세션 열 특성(STC)는 각 코어의 열 저항을 그들의 전력 소모 및 다른 활성 코어와의 인접성에 가중치를 두어 합산하여 계산한다.
• 그리디 알고리즘을 사용해 반복적으로 테스트 세션을 구축하며, STC가 사용자 정의 한계(STCL) 이내에 유지되는지 확인함으로써 열 안전성을 확보한다.
• 열 시뮬레이션은 후보 세션에만 수행되어 시뮬레이션 오버헤드를 최소화한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 완전한 열 시뮬레이션 없이도 경량 열 모델이 테스트 스케줄링 중 열 핫스팟을 효과적으로 예측할 수 있는가?
• RQ2 세션 열 특성 한계(STCL)의 선택이 테스트 스케줄 길이와 시뮬레이션 노력에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 열 인지 스케줄링은 전력 제약 기반 접근 방식에 비해 테스트 스케줄 길이를 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ4 최대 允가 온도(TL)가 스케줄 길이와 시뮬레이션 비용 간의 트레이드오프에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 제안된 방법은 높은 테스트 동시성 유지와 함께 열 위반을 방지할 수 있는가?

주요 결과

• 최대 온도 한계(TL)가 145°C이고 STCL = 100일 경우, 3초의 테스트 스케줄을 생성했지만 열 위반으로 인해 누적 26초의 시뮬레이션 시간이 소요되었다.
• 더 엄격한 STCL 제약 조건(≤30)을 적용한 경우, 시뮬레이션 노력이 테스트 스케줄 길이와 동일해졌으며(예: 6초), 이는 첫 번째 시도 후 재작업이 필요 없음을 의미한다.
• TL을 185°C로 증가시키고 STCL를 30으로 설정한 경우, 시뮬레이션된 최대 온도는 145°C 이하였으며, 이는 STCL가 주요 제약 조건임을 시사한다.
• TL = 150°C에서 4초 테스트 세션을 수행한 경우, 최대 온도는 TL보다 1°C 미만으로 나타나 열 활용도가 거의 최적임을 보여준다.
• 동일한 열 제약 조건 하에서 기존의 전력 제약 기반 스케줄링 대비 최대 3.5배의 테스트 스케줄 길이 단축을 달성했다.
• STC 지표를 전면 시뮬레이션 이전의 예측 필터로 사용함으로써 열 시뮬레이션 반복 횟수를 크게 줄였다.