El proceso de desarrollo de chips integrados
Con la mejora de las funciones de los chips integrados y la expansión continua de la escala de integración, las pruebas de chips se han vuelto cada vez más difíciles. Los costos de las pruebas son a menudo más altos que los costos de las pruebas y se han convertido en un factor importante en el desarrollo de productos. componentes, la duración del tiempo de prueba también afecta directamente el tiempo de comercialización del producto y, por lo tanto, afecta los beneficios económicos. Para mantener los costos de las pruebas dentro de límites razonables, el método más eficaz es utilizar la tecnología de diseño para pruebas (DFT) en el diseño de chips. El diseño de capacidad de prueba consiste en ajustar la estructura del circuito para mejorar la capacidad de prueba del circuito, es decir, la controlabilidad y la observabilidad. Hay dos razones importantes por las que las pruebas de chips integrados son difíciles: (1) el chip está altamente integrado y la relación entre pines externos y transistores internos es baja, lo que reduce la controlabilidad y observabilidad del chip (2) el estado interno del chip; chip Es complicado y establecer el estado también es muy difícil.
La forma más fundamental de resolver las pruebas de chips es cambiar el método de diseño: tomar la capacidad de prueba como uno de los objetivos de diseño en la etapa inicial del diseño de circuitos integrados, en lugar de simplemente considerar la función del circuito, el rendimiento y el área del chip. . De hecho, el diseño de capacidad de prueba consiste en completar el trabajo de prueba del chip aumentando la controlabilidad y observabilidad de las señales en el circuito para generar un programa de prueba exitoso de manera oportuna y económica.
La calidad del diseño de capacidad de prueba se puede medir mediante cinco estándares: cobertura de fallas, consumo de área, impacto en el rendimiento, tiempo de prueba y costo de prueba. Cómo llevar a cabo un diseño de capacidad de prueba factible para que la tasa de cobertura de fallas sea alta, el área ocupada sea pequeña, el impacto en el rendimiento sea lo más pequeño posible, el costo de la prueba sea bajo y el tiempo de prueba sea corto, se ha convertido en la clave para resolver Problemas de prueba de circuitos integrados.
1 Diseño de escaneo
El diseño de escaneo es una de las técnicas de diseño de capacidad de prueba más utilizadas, que puede lograr una alta cobertura de fallas durante las pruebas. Durante el diseño, los elementos secuenciales del circuito se convierten en unidades controlables y observables. Estos elementos secuenciales se conectan en uno o más registros de desplazamiento (también llamados cadenas de exploración). Estas cadenas de exploración se pueden poner en estados específicos controlando las entradas de exploración, y el contenido de las cadenas de exploración se puede sacar de las salidas.
El diseño de escaneo consiste en utilizar flip-flops de escaneo modificados para conectar uno o más registros de desplazamiento, es decir, cadenas de escaneo. Este diseño divide principalmente el circuito en dos partes: la cadena de exploración y la parte combinada (diseño de exploración completa) o parte del circuito secuencial (diseño de exploración parcial), lo que obviamente reduce la complejidad de la generación de vectores de prueba.
Proceso de prueba de escaneo
En el estado de registro de desplazamiento, el primer flip-flop se puede configurar en un valor específico directamente desde el terminal de entrada principal, y el último flip-flop se puede configurar observado directamente en la salida primaria. Por lo tanto, el circuito se puede configurar a cualquier estado inicial requerido a través de la función de desplazamiento del registro de desplazamiento, y cualquier estado interno del registro de desplazamiento se puede desplazar a la salida primaria para observación, es decir, se logra controlable y observable. . En este momento, la entrada de cada flip-flop puede considerarse como una entrada primaria, la salida puede considerarse como una salida primaria y el problema de generación de prueba del circuito se transforma en un problema de generación de prueba de un circuito combinacional. El proceso de prueba del circuito se puede dividir en los siguientes pasos:
(1) Controlar la unidad de sincronización al estado de registro de desplazamiento, es decir, scan_en=l, y mover la secuencia O, 1 al registro de desplazamiento. y luego salir, probar las fallas de todas las unidades de sincronización
(2) Establecer el registro de cambio a un estado inicial específico
(3) Controlar todas las unidades de sincronización a la normalidad; estado de funcionamiento, es decir scan_en=0, y cargue el código de excitación en la entrada principal
(4) Observe los datos de salida
(5) Agregue una señal de pulso de reloj; el circuito y agregue el nuevo Los datos del resultado se capturan en la unidad de escaneo;
(6) Controle el circuito al estado de registro de desplazamiento, es decir, scan-en=l, mientras configura el registro de desplazamiento al estado inicial del siguiente código de prueba, saque su contenido y vaya al siguiente paso.
2 Tecnología de escaneo de límites
La tecnología de escaneo de límites es un estándar de diseño de capacidad de prueba respaldado y respetado por varios fabricantes de circuitos integrados. No requiere otros equipos de prueba durante las pruebas. Se puede probar la función lógica del chip o la placa PCB, pero también se pueden probar las conexiones entre los circuitos integrados o las placas PCB para detectar fallas. La tecnología central del escaneo de límites es la tecnología de diseño de escaneo.
La idea básica del escaneo de límites es agregar una unidad de escaneo de borde cerca de cada pin de entrada/salida del dispositivo bajo prueba, conectar estas unidades en una cadena de escaneo y usar el principio de prueba de escaneo para observar. y controlar el dispositivo bajo prueba. Mida la señal en el límite del dispositivo. En la Figura 3, el SE conectado a los nodos de entrada X1, TDI (entrada de datos de prueba), salida TD0 (datos de prueba 0ut). Los datos de la prueba son almacenados y leídos en serie por el BSR durante la prueba. Además, se necesitan dos señales de control de prueba: selección del modo de prueba (Test Mode Select-TMS) y reloj de prueba (Test C1ock-TCK) para controlar la selección del modo de prueba.
La tecnología de escaneo de límites reduce los requisitos del sistema de prueba y puede lograr pruebas integrales y de múltiples niveles. Sin embargo, la implementación de la tecnología de escaneo de límites requiere más de 7 áreas de chip adicionales, al tiempo que aumenta la cantidad de conexiones y la velocidad de trabajo. ha disminuido.
3 Diseño de autoprueba integrado
Las pruebas fuera de línea tradicionales son cada vez más inadecuadas para sistemas cada vez más complejos y diseños cada vez más integrados: por un lado, las pruebas fuera de línea requieren una cierta cantidad de tiempo dedicado. equipo, por otro lado, la generación de vectores de prueba lleva mucho tiempo. Para reducir el costo de generación e implementación de pruebas, surgió la tecnología de autoprueba integrada (BIST). La tecnología BIST elimina la necesidad de equipos de prueba complejos y costosos al transferir funciones de prueba externas al chip o al paquete en el que está instalado el chip. Al mismo tiempo, debido a que BIST y el circuito bajo prueba están integrados en un chip, la prueba puede realizarse. realizarse a la velocidad normal de trabajo del circuito, realizado en múltiples niveles, mejorando la calidad y la velocidad de la prueba.
El diseño del circuito de autoprueba incorporado se basa en la generación de números pseudoaleatorios, análisis de características y rutas de escaneo. Se utiliza un generador de números pseudoaleatorios para generar una secuencia de entrada de prueba pseudoaleatoria; se utiliza un analizador de características para registrar los valores propios de la secuencia de salida (respuesta) del circuito bajo prueba: el diseño de la ruta de escaneo se utiliza para serializar. generar los valores propios. Cuando el valor característico obtenido por la prueba es el mismo que el valor característico correcto del circuito bajo prueba, el circuito bajo prueba está libre de fallas; de lo contrario, hay una falla; Los valores característicos correctos del circuito bajo prueba se pueden obtener de antemano mediante la medición real del circuito intacto o mediante la simulación funcional del circuito.
Dado que el hardware involucrado en el generador de números pseudoaleatorios, el analizador de características y el diseño de la ruta de escaneo es relativamente simple, un diseño adecuado puede compartir completamente el circuito lógico, haciendo que los circuitos adicionales para las pruebas sean menos numerosos y más fáciles de integrar. Circuito dentro del chip para realizar el diseño del circuito de autoprueba integrado.
Los componentes discretos ofrecen una gran flexibilidad en el diseño de productos. Estos dispositivos (como LNA, amplificadores de alta potencia, etc.) son útiles al diseñar circuitos que requieren niveles de potencia de transmisión específicos o sensibilidades del receptor que exceden los requisitos de las soluciones estándar. Sin embargo, los diseños dictados por componentes activos discretos a menudo requieren una gran cantidad de componentes activos discretos, componentes pasivos, filtros e interruptores adicionales para compensar la falta de coincidencia de impedancia de la línea de transmisión, la conversión del nivel de señal, el aislamiento y la distribución de ganancia de voltaje. Esto es importante a la hora de interconectar dispositivos de GaAs con otras tecnologías, como el silicio bipolar o el silicio de germanio. Sin embargo, los componentes discretos añaden costos adicionales al proceso de producción. Por ejemplo, cuando el equipo de recogida y colocación no puede ensamblar piezas de tamaño no estándar o cuando es necesario reelaborar la PCB. Vale la pena señalar que la mayoría de los costos en el proceso de producción de dispositivos inalámbricos WLAN provienen de la cantidad de procesos de ensamblaje, prueba y reelaboración fuera de línea. El costo de reelaborar un dispositivo inalámbrico equivale al 20% del costo de la materia prima. Por otro lado, los conjuntos de chips de RF integrados son generalmente menos costosos de producir y permiten dispositivos inalámbricos de mayor rendimiento.
La integración de funciones de transmisión y recepción como LNA, mezclador, LO, integrador, PLL y AGC en un circuito de un solo módulo tiene las siguientes ventajas: La impedancia de interconexión es fácil de igualar
Diseño de bajo ruido, lo que reduce los productos de modulación interna
Optimizado el equilibrio de ganancia entre las diferentes etapas
Menos componentes pasivos externos ATI y Nvidia han estado compitiendo en el mercado de tarjetas gráficas durante muchos años, pero Intel es en realidad el líder en el mercado de tarjetas gráficas. . El jefe absoluto. Para los usuarios tradicionales de oficina y domésticos, existen más de 60 sistemas de PC que utilizan tarjetas gráficas integradas que no son diseños independientes, e Intel representa la gran mayoría de ellos. Los chips de gráficos integrados aún no tienen el rendimiento de las tarjetas gráficas discretas, pero cuestan menos y pueden satisfacer las necesidades de la mayoría de las aplicaciones convencionales. Lo que vamos a ver hoy es la comparación del rendimiento en juegos de la nueva generación de chipsets integrados.
945G
El chipset i945G en realidad agrega un chip gráfico al chipset i945P y es compatible con los procesadores Intel Pentium 4, Pentium D y Celeron. Aunque Intel tiene nuevos productos, el chipset 945G todavía tiene un volumen de ventas considerable. Muchos fabricantes de placas base han lanzado sus propios productos de placas base que utilizan el chipset 945G y admiten el procesador Intel Core 2 Duo con interfaz LGA775, lo que ha ampliado enormemente la vida útil del 945G.
De hecho, las especificaciones técnicas del chipset 945G no están demasiado desactualizadas. Aunque no puede admitir memoria DDR2-800, también proporciona 4 interfaces SATA y 8 interfaces USB 2.0. memoria Buen soporte, no mucho peor que otros conjuntos de chips integrados.
Sin embargo, en lo que respecta al chip gráfico integrado GMA950 del chipset, las especificaciones de este chip se quedan atrás. GMA950 es el producto de hardware de segunda generación de Intel que admite Tamp; Intel ha puesto mucho esfuerzo en las capacidades de reproducción y decodificación de video en el desarrollo de este producto, pero falta en otras áreas.
El núcleo de GMA950 proporciona soporte limitado para Shader Model 3.0, así como DirectX 9, pero puede soportar la interfaz de efectos especiales Aero en Microsoft Windows Vista. Es solo que el motor T&L del GMA950 no se implementa mediante hardware, sino que se transfiere a la CPU para que el controlador de la tarjeta gráfica lo procese.
En la interfaz de salida, el RAMDAC integrado del GMA950 funciona a 400MHz y puede admitir una resolución máxima de 2048×1536×75Hz. GMA950 también admite salida DVI, pero se requiere una tarjeta secundaria adicional (interfaz PCIe ×16).
G965
G965 es el último chipset integrado lanzado por Intel y se lanzó al mismo tiempo que el procesador Intel Core 2 Duo. Este chipset puede admitir memoria DDR2-800 (extraoficialmente). El ICH8 Southbridge proporciona 10 interfaces USB 2.0 y 6 interfaces SATA, pero también omite la interfaz PATA. Por lo tanto, las placas base que utilizan ICH8 Southbridge solo pueden proporcionar soporte de interfaz IDE tradicional a través de controladores adicionales.
En términos de chips gráficos, se puede decir que el G965 es el avance de Intel. El chipset de gráficos integrado tiene el nombre en código GMA X3000. El chip adopta muchos diseños y arquitecturas nuevos, tiene sus propias unidades de procesamiento de píxeles y vértices, es compatible con la tecnología SM 3.0 y cumple plenamente con los requisitos de Microsoft Windows Vista Aero Premium. Al mismo tiempo, Intel también agregó más capacidades de decodificación de video al GMA X3000, admitiendo por primera vez la aceleración de hardware WMV9.
GMA X3000 tiene 8 unidades de procesamiento. Las unidades de procesamiento diseñadas con una arquitectura unificada pueden realizar procesamiento de píxeles/vértices según sea necesario y también pueden usarse para acelerar la reproducción de video. Este diseño es en realidad el mismo que el G80 de NVIDIA. El diseño del hardware cumple con los requisitos de DirectX 10. Intel afirma que puede proporcionar soporte completo para DX 10 siempre que se agregue el controlador adecuado.
La frecuencia operativa del núcleo del GMA X3000 es de 667 MHz y la tasa de llenado de píxeles es de 1333 megapíxeles/s. Estos datos no son tan buenos como los del GMA 950, lo que hace que el núcleo del GMA X3000 sea inferior a este último en algunas aplicaciones. El núcleo puede admitir hasta 384 MB de memoria de video compartida, la frecuencia operativa RAMDAC integrada también es de 400 MHz y las características de salida de pantalla son las mismas que las del GMA 950.
Es necesario recordar aquí que el chipset G965 es el único producto que integra el chip gráfico GMA X3000. El núcleo de gráficos utilizado por otros productos de la serie 965 es el GMA 3000, que no tiene unidades de procesamiento de sombreado de hardware ni capacidades de aceleración de video, y está más cerca de las especificaciones del GMA 950.
Geforce6150
Los dos conjuntos de chips presentados anteriormente son, naturalmente, para la plataforma Intel. De lo que quiero hablar a continuación es, por supuesto, la elección de la plataforma AMD. Lo primero que veremos es la GeForce 6150 de NVIDIA.
Este producto fue lanzado hace más de un año, pero la respuesta en el mercado ha sido buena y continúa hasta el día de hoy. El chipset admite procesadores AMD con interfaz Socket AM2 y, cuando se combina con el chip nForce 430 Southbridge, puede proporcionar 8 interfaces USB 2.0, 4 interfaces SATA, tarjetas de red Gigabit y sistemas de audio HD Audio.
El chip gráfico integrado GeForce 6150 solo tiene canales de 2 píxeles, pero el hardware proporciona soporte completo para SM 3.0. La frecuencia operativa central es de 475 Mhz, la tasa de llenado de píxeles es de 950 Mpix/s, admite hasta 256 MB de memoria de video y es totalmente compatible con la interfaz Aero de Vista.
NVIDIA también proporciona aceleración de hardware de vídeo para GeForce 6150, compatible con escalado de alta calidad y decodificación de vídeo de alta definición. RAMDAC funciona a 300 Mhz, admite una resolución de hasta 1920 × 1440 × 75 Hz, proporciona función de salida DVI y, por lo general, no requiere una tarjeta secundaria.