MBIST --- PATR1.Memorybist测试原理

mem bist作为现在design设计中不可或缺的DFT设计内容，越发重要。本章节主要介绍mem bist组成部分，测试的原理以及注意事项。

1. mem bist implementation

1.1 如下图所示为最basic的mbist solution components。虚线部分为最基础内容，任何的mbist solution都必须包含。其他为可选项。而其他的软件算法变成，mem repair，diagnositcs，yield learning要看具体的公司和相应的design自行设计。

1.2 如上图为具体mbist controller功能原理图

TAP：ijtag相关内容，一个标准接口
TMB：Mem bist controller，包含了做mem test的所有的信号的generator，一个TMB可控制多块mem
BAP：bist access port，提供控制信号给到TMB，收集TMB中的GO/DONE信号。通过BAP可以访问到MEM interface
SIB： Segment insertion bit，类似一个开门的钥匙，用于信号shift和uptate，来控制某几个mem的test。增加灵活性。
Mem Interface：作为mem controller和mem之间的接口，用于数据之间的传递，每一颗mem都会例化相应的mem interface

1.3 如下图所示为TMB和某一块MEM interface原理示意图，详细的操作步骤如下：

TMB中包含了FSM，由MBIST_EN控制开启，BIST_SETUP进行配置。 FSM控制SIGNAL GEN信号，一个是送入到mem interface中的mux中非func的一端口，另一个是数据送入到COMP和经过RAM的数据进行对比。同时，SIGNAL_GEN会反馈信号控制FSM进行下一步操作。
test数据送入到interface中，然后经过SRAM输出之后，送回到TMB中的COMP中进行和原始数据比较，如果数据比对正确，则MBIST_GO拉高，否则如果数据对比错误，则MBIST_GO变低。同时在比对初期，COMP会送出CMP_STAT信号。
这个FMS控制相应的MEM比对完成，则输出MBIST_DONE信号。
TMB中的MBIST_GO和MBIST_DONE信号，是可以在仿真过程中进行观测的。从而用于debug。

需要注意的是
在图中可以看到COMP在mem interface中和TMB中都存在，这是因为两者存在都是合理的，只不过都有优缺点。具体的design中到底怎么放置，需要结合设计进行具体分析。
在MEM interface中时候：虽然增加了gate count ，但是反馈给TMB中的信号只有一位GO信号，减小PR effort
在TMB中的时候： COMP被shared，减少了gate count。COMP的大小取决于控制所有的mem中的最大宽度，且增大PR effort。

1.4 Scannable Mem Interface

如下图所示深蓝色块块，是在mem interface插入的用于做scan 的logic。
我们知道ijtag主要用于design pad口的test，mabist 主要用于mem的test，而scan主要用于func logic的test。为何非要在mem interface 插入scan logic呢？

当scan不包含mem时候，此时mem为blackbox，也就是scan mode下的mem bypass 模式：
1）此时需要OBSFF也就是observation flip-flop,因为FUNC ADDR的尽头是一个被认为black box的SRAM，这个数据无法观察到，会导致scan mode时候，FUNC ADDR这一路观察不到最终结果，会降低coverage，因此增加OBSFF。
2）此时BYPASSFF正常工作，把mem bypass掉，给到LV_TM这个mux并传送出去进行观察。
当scan 包含mem时候，此时会吃专门的mem 的lib，也就是scan mode下的mem no bypass模式：
1）此时就不需要BYPASS逻辑了，数据正常读入data in，然后正常读出data out，最后经过LV_TM会选择0端口，此时相当于对mem进行了scan test。此时读入的mem lib为特殊专门用于dft的mem lib。
2）这个当然会增加scan 测试时间，但是同时也会提高coverage

2. tessent mbist test flow

2.1 Test FLow

Mem test is initated when the following are true： MBIST_EN =1 && BIST_SETUP=10，在standby阶段完成。
Clock cycle before test is indicated by rising edge of MBIST_EN，在standby阶段完成过
If an error is found during test, MBIS_GO =0 and keep for the remainder of test, or MBIST_GO keep 1 after initialize阶段
If test completed，MBIST_DONE =1

2.2 Test Results

DONE =1 & GO =1 ： test finished and pass
DONE =0 & GO =1 ： test not complete but no errors until now, can be caused by using a slower clock than specified
DONE =1 & GO =0 ： test finished but at least one mem test failed
DONE =0 & GO =0 ： test not complete and at least one mem test failed