Design for testability of a latch-based design

Abstract. The purpose of this thesis was to decrease the area of digital logic in a power management integrated circuit (PMIC), by replacing selected flip-flops with latches. The thesis consists of a theory part, that provides background theory for the thesis, and a practical part, that presents a latch register design and design for testability (DFT) method for achieving an acceptable level of manufacturing fault coverage for it. The total area was decreased by replacing flip-flops of read-write and one-time programmable registers with latches. One set of negative level active primary latches were shared with all the positive level active latch registers in the same register bank. Clock gating was used to select which latch register the write data was loaded to from the primary latches. The latches were made transparent during the shift operation of partial scan testing. The observability of the latch register clock gating logic was improved by leaving the first bit of each latch register as a flip-flop. The controllability was improved by inserting control points. The latch register design, developed in this thesis, resulted in a total area decrease of 5% and a register bank area decrease of 15% compared to a flip-flop-based reference design. The latch register design manages to maintain the same stuck-at fault coverage as the reference design.Salpaperäisen piirin testattavuuden suunnittelu. Tiivistelmä. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli pienentää digitaalisen logiikan pinta-alaa integroidussa tehonhallintapiirissä, korvaamalla valitut kiikut salpapiireillä. Opinnäytetyö koostuu teoriaosasta, joka antaa taustatietoa opinnäytetyölle, ja käytännön osuudesta, jossa esitellään salparekisteripiiri ja testattavuussuunnittelun menetelmä, jolla saavutettiin riittävän hyvä virhekattavuus salparekisteripiirille. Kokonaispinta-alaa pienennettiin korvaamalla luku-kirjoitusrekistereiden ja kerran ohjelmoitavien rekistereiden kiikut salpapiireillä. Yhdet negatiivisella tasolla aktiiviset isäntä-salpapiirit jaettiin kaikkien samassa rekisteripankissa olevien positiivisella tasolla aktiivisten salparekistereiden kanssa. Kellon portittamisella valittiin mihin salparekisteriin kirjoitusdata ladattiin yhteisistä isäntä-salpapireistä. Osittaisessa testipolkuihin perustuvassa testauksessa salpapiirit tehtiin läpinäkyviksi siirtooperaation aikana. Salparekisterin kellon portituslogiikan havaittavuutta parannettiin jättämällä jokaisen salparekisterin ensimmäinen bitti kiikuksi. Ohjattavuutta parannettiin lisäämällä ohjauspisteitä. Salparekisteripiiri, joka suunniteltiin tässä diplomityössä, pienensi kokonaispinta-alaa 5 % ja rekisteripankin pinta-alaa 15 % verrattuna kiikkuperäiseen vertailupiiriin. Salparekisteripiiri onnistuu pitämään saman juuttumisvikamallin virhekattavuuden kuin vertailupiiri