[论文解读] Rapid Generation of Thermal-Safe Test Schedules

Paul Rosinger, Bashir M. Al‐Hashimi+1 more|arXiv (Cornell University)|Oct 25, 2007

VLSI and Analog Circuit Testing参考文献 12被引用 5

一句话总结

本文提出了一种热感知测试调度方法，利用低复杂度的测试时段热模型，快速生成热安全的测试调度，无需依赖耗时的热仿真。通过建模横向核心邻接带来的热耗散并施加时段级热约束，该方法减少了热违规，避免了设计返工，在约束较紧时实现了高达3.5倍的测试调度缩短，且仿真开销极低。

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.

研究动机与目标

• 解决由于功率密度分布不均导致的片上系统（SOC）测试中局部过热的问题，该问题无法通过芯片级功率约束完全避免。
• 减少在测试调度生成过程中对昂贵热仿真的依赖。
• 开发一种快速、可扩展的方法，利用轻量级热模型生成热安全的测试调度。
• 实现对具有可调热约束的测试调度的高效探索。
• 最小化因测试过程中热违规导致的设计返工。

提出的方法

• 基于核心级别的RC等效热网络构建低复杂度的测试时段热模型，重点关注稳态温度和横向热扩散。
• 移除同一时段内被测核心之间的热阻，假设由于温差极小，活跃核心之间的热交换可忽略不计。
• 将被动核心建模为热接地（处于环境温度），以简化热相互作用的建模。
• 计算时段热特性（STC），即各核心热阻的加权和，权重为其功耗及与其他活跃核心的邻接关系。
• 采用贪心算法迭代构建测试时段，通过检查STC是否在用户定义的限制（STCL）内来确保热安全。
• 仅对候选时段执行热仿真以验证热安全性，从而最大限度减少仿真开销。

实验结果

研究问题

• RQ1 轻量级热模型是否能在无需完整热仿真的情况下有效预测测试调度过程中的热热点？
• RQ2 时段热特性限制（STCL）的选择如何影响测试调度长度和仿真工作量？
• RQ3 与功率约束方法相比，热感知调度在多大程度上可缩短测试调度长度？
• RQ4 最大允许温度（TL）如何影响调度长度与仿真成本之间的权衡？
• RQ5 所提方法是否能在保持高测试并发性的同时防止热违规？

主要发现

• 当最大温度限制（TL）为145°C且STCL = 100时，该方法生成了3秒的测试调度，但因热违规累计需要26秒的仿真时间。
• 在更严格的STCL约束（≤30）下，仿真工作量等于测试调度长度（例如6秒），表明首次尝试后无需返工。
• 当TL提高至185°C且STCL设为30时，仿真得到的最大温度低于145°C，表明STCL是主导约束。
• 在TL = 150°C、4秒测试时段下，最大温度低于TL约1°C，表明热利用接近最优。
• 与传统功率约束调度相比，该方法在相同热限制下实现了最高达3.5倍的测试调度长度缩短。
• 通过在完整仿真前使用STC指标作为预测性过滤器，该方法显著减少了热仿真迭代次数。