Zum Selbsttest von Verbindungsnetzen für Systems on Chip

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Die Entwicklung von Systems-on-Chip, höchstintegrierten Schaltungen, die auf einem einzigen Chip vollständige elektronische Systeme enthalten, wird zunehmend von busbasierten Architekturen dominiert. Die Gründe liegen zum einen in der Wiederverwendung von Teilschaltungen, sogenannten IP-Cores, die über Busse miteinander kommunizieren, und zum anderen in der Notwendigkeit, Leitungssysteme hierarchisch anzulegen, um eine hohe Leitungsdichte mit geringen Signallaufzeiten auf langen Inter-Core-Leitungen zu vereinbaren.
Lange, parallel verlaufende Leitungen wie Busse sind mit zunehmender Strukturverkleinerung und höheren Taktraten von Störeffekten durch Leitungskopplung wie Signalverzögerung und Übersprechen zwischen benachbarten Leitungen betroffen. Inter-Core-Busse stellen daher in Zukunft einen Engpass bei der Leistungsfähigkeit von Core-basierten Systemen dar. Dennoch hat sich noch kein Testverfahren für Inter-Core-Busse etabliert, das Fehler durch Leitungskopplung angemessen erfasst.
In dieser Arbeit wird zunächst die Realisierung eines System-on-Chip für die Echtzeitkodierung von Bewegtbildern hoher Auflösung beschrieben. Dieses System motivierte die Neuentwicklung von Tests auf dynamische Fehler auf Inter-Core-Bussen und von Selbsttestschaltungen für diese Busse.
Die neuen Leitungstests basieren auf dem bekannten Walking-1-Test. Sie werden erweitert, um Fehler durch kapazitive und induktive Leitungskopplung zu erfassen. Es werden Schieberegister-basierte Selbsttestrealisierungen dargestellt, die mit minimalem Overhead in den neuen Standard IEEE 1500 für den Test von eingebetteten Cores integriert werden können.
Für ein 16 bit Bussystem wird eine Testschaltung für den Leitungsselbsttest präsentiert, die in einer 0,25 μm-Technologie gefertigt worden ist. Die Auswirkung von Leitungskopplung kann für diese Testschaltung mit einem automatischen Testsystem für digitale Schaltungen gemessen werden. Im Fall von Testsignalen mit ungünstigster Leitungskopplung erreicht die Testschaltung nur etwa die halbe Betriebsfrequenz im Vergleich zum Fall günstigster Leitungskopplung. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, Inter-Core-Busse durch einen geeigneten Test auf Kopplungsfehler zu prüfen. Die Messungen weisen eine gute Übereinstimmung mit Simulationen eines RLCM-Modell des Bussystems mit nicht linearem Treiber- und Lastmodell auf.
Schlagworte: Leitungstest, Leitungskopplung, Selbsttest, Systems-on-Chip, IEEE 1500

Stichwörter: Leitungstest, Leitungskopplung, System-On-Chip