Testing the blade resilient asynchronous template : a structural approach

• Main Author: Juracy, Leonardo Rezende
• Other Authors: Amory, Alexandre de Morais
• Format: Others
• Language: English
• Published: Pontif?cia Universidade Cat?lica do Rio Grande do Sul 2018
• Subjects: Resilient Design; Asynchronous Design; Design for Testability; Cell Design; Circuitos Resilientes; Circuitos Ass?ncronos; Projeto Visando Testabilidade; Projeto de C?lulas; CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO
• Online Access: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/8167

Submitted by PPG Ci?ncia da Computa??o ([e-mail]) on 2018-06-15T14:23:09Z No. of bitstreams: 1 LEONARDO REZENDE JURACY_DIS.pdf: 2268947 bytes, checksum: bedc63f7c14296e039a798403cdeec80 (MD5) === Approved for entry into archive by Sheila Dias ([e-mail]) on 2018-06-26T12:27:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LEONARDO REZENDE JURACY_DIS.pdf: 2268947 bytes, checksum: bedc63f7c14296e039a798403cdeec80 (MD5) === Made available in DSpace on 2018-06-26T12:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LEONARDO REZENDE JURACY_DIS.pdf: 2268947 bytes, checksum: bedc63f7c14296e039a798403cdeec80 (MD5) Previous issue date: 2018-03-21 === Atualmente, a abordagem s?ncrona ? a mais utilizada em projeto de circuitos integrados por ser altamente automatizado pelas ferramentas comerciais e por incorporar margens de tempo para garantir o funcionamento correto nos piores cen?rios de varia??es de processo e ambiente, limitando otimiza??es no per?odo do rel?gio e aumentando o consumo de pot?ncia. Por um lado, circuitos ass?ncronos apresentam algumas vantagens em potencial quando comparados com os circuitos s?ncronos, como menor consumo de pot?ncia e maior vaz?o de dados, mas tamb?m podem sofrer com varia??es de processo e ambiente. Por outro lado, circuitos resilientes s?o uma alternativa para manter o circuito funcionando na presen?a de efeitos de varia??o. Sendo assim, foi proposto o circuito Blade que combina as vantagens de circuitos ass?ncronos com circuitos resilientes. Blade utiliza latches em sua implementa??o e mant?m seu desempenho em cen?rios de caso m?dio. Independentemente do estilo de projeto (s?ncrono ou ass?ncrono), durante o processo de fabrica??o de circuitos integrados, algumas imperfei??es podem acontecer, causando defeitos que reduzem o rendimento de fabrica??o. Circuitos defeituosos podem apresentar um comportamento falho, gerando uma sa?da diferente da esperada, devendo ser identificados antes de sua comercializa??o. Metodologias de teste podem ajudar na identifica??o e diagn?stico desse comportamento falho. Projeto visando testabilidade (do ingl?s, Design for Testability - DfT) aumenta a testabilidade do circuito adicionando um grau de controlabilidade e observabilidade atrav?s de diferentes t?cnicas. Scan ? uma t?cnica de DfT que fornece para um equipamento de teste externo acesso aos elementos de mem?ria internos do circuito, permitindo inser??o de padr?es de teste e compara??o da resposta. O objetivo deste trabalho ? propor uma abordagem de DfT estrutural, completamente autom?tica e integrada com as ferramentas comerciais de projeto de circuitos, incluindo uma s?rie de m?todos para lidar com os desafios relacionados ao teste de circuitos ass?ncronos e resilientes, com foco no Blade. O fluxo de DfT proposto ? avaliado usando um m?dulo criptogr?fico e um microprocessador. Os resultados obtidos para o m?dulo criptogr?fico mostram uma cobertura de falha de 98,17% para falhas do tipo stuck-at e 89,37% para falhas do tipo path-delay, com um acr?scimo de ?rea de 112,16%. Os resultados obtidos para o microprocessador mostram uma cobertura de 96,04% para falhas do tipo stuck-at e 99,00% para falhas do tipo path-delay, com um acr?scimo de ?rea de 50,57%. === Nowadays, the synchronous circuits design approach is the most used design method since it is highly automated by commercial computer-aided design (CAD) tools. Synchronous designs incorporate timing margins to ensure the correct behavior under the worstcase scenario of process and environmental variations, limiting its clock period optimization and increasing power consumption. On one hand, asynchronous designs present some potential advantages when compared to synchronous ones, such as less power consumption and more data throughput, but they may also suffer with the process and environmental variations. On the other hand, resilient circuits techniques are an alternative to keep the design working in presence of effects of variability. Thus, Blade template has been proposed, combining the advantages of both asynchronous and resilient circuits. The Blade template employs latches in its implementation and supports average-case circuit performance. Independently of the design style (synchronous or asynchronous), during the fabrication process of integrated circuits, some imperfections can occur, causing defects that reduce the fabrication yield. These defective ICs can present a faulty behavior, which produces an output different from the expected, and it must be identified before the circuit commercialization. Test methodologies help to find and diagnose this faulty behavior. Design for Testability (DfT) increases circuit testability by adding a degree of controllability and observability through different test techniques. Scan design is a DfT technique that provides for an external test equipment the access to the internal memory elements of a circuit, allowing test pattern insertion and response comparison. The goal of this work is to propose a fully integrated and automated structural DfT approach using commercial EDA tools and to propose a series of design methods to address the challenges related to testing asynchronous and resilient designs, with focus on Blade template. The proposed DfT flow is evaluated with a criptocore module and a microprocessor. The obtained results for the criptocore module show a fault coverage of 98.17% for stuck-at fault model and 89.37% for path-delay fault model, with an area overhead of 112.16%. The obtained results for the microprocessor show a fault coverage of 96.04% for stuck-at fault model and 99.00% for path-delay fault model, with an area overhead of 50.57%.