Scalable Approach for Power Droop Reduction During Scan-Based Logic BIST

The generation of significant power droop (PD) during at-speed test performed by Logic Built-In Self Test (LBIST) is a serious concern for modern ICs. In fact, the PD originated during test may delay signal transitions of the circuit under test (CUT): an effect that may be erroneously recognized as delay faults, with consequent erroneous generation of test fails and increase in yield loss. In this paper, we propose a novel scalable approach to reduce the PD during at-speed test of sequential circuits with scan-based LBIST using the launch-on-capture scheme. This is achieved by reducing the activity factor of the CUT, by proper modification of the test vectors generated by the LBIST of sequential ICs. Our scalable solution allows us to reduce PD to a value similar to that occurring during the CUT in field operation, without increasing the number of test vectors required to achieve a target fault coverage (FC). We present a hardware implementation of our approach that requires limited area overhead. Finally, we show that, compared with recent alternative solutions providing a similar PD reduction, our approach enables a significant reduction of the number of test vectors (by more than 50%), thus the test time, to achieve a target FC

J3Gen : a PRNG for Low-Cost Passive RFID

Pseudorandom number generation (PRNG) is the main security tool in low-cost passive radio-frequency identification (RFID) technologies, such as EPC Gen2. We present a lightweight PRNG design for low-cost passive RFID tags, named J3Gen. J3Gen is based on a linear feedback shift register (LFSR) configured with multiple feedback polynomials. The polynomials are alternated during the generation of sequences via a physical source of randomness. J3Gen successfully handles the inherent linearity of LFSR based PRNGs and satisfies the statistical requirements imposed by the EPC Gen2 standard. A hardware implementation of J3Gen is presented and evaluated with regard to different design parameters, defining the key-equivalence security and nonlinearity of the design. The results of a SPICE simulation confirm the power-consumption suitability of the proposal

Test Modules Design for a SerDes Chip in 130 nm CMOS technology

In this thesis, a DFT architecture is proposed for testing a high-speed SerDes circuit. This architecture suggests the implementation of three testing modules: a comparator, a linear-feedback shift register (LFSR) and a signal driver. By embedding these test modules to the SerDes, the circuit will be able to perform eight different operating modes for testing in addition to the functional mode. With these operating modes, the functionality of all the modules individually and collectively can be tested by the use of multiplexers and BIST.Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologí

Towards an embedded board-level tester: study of a configurable test processor

The demand for electronic systems with more features, higher performance, and less power consumption increases continuously. This is a real challenge for design and test engineers because they have to deal with electronic systems with ever-increasing complexity maintaining production and test costs low and meeting critical time to market deadlines. For a test engineer working at the board-level, this means that manufacturing defects must be detected as soon as possible and at a low cost. However, the use of classical test techniques for testing modern printed circuit boards is not sufficient, and in the worst case these techniques cannot be used at all. This is mainly due to modern packaging technologies, a high device density, and high operation frequencies of modern printed circuit boards. This leads to very long test times, low fault coverage, and high test costs. This dissertation addresses these issues and proposes an FPGA-based test approach for printed circuit boards. The concept is based on a configurable test processor that is temporarily implemented in the on-board FPGA and provides the corresponding mechanisms to communicate to external test equipment and co-processors implemented in the FPGA. This embedded test approach provides the flexibility to implement test functions either in the external test equipment or in the FPGA. In this manner, tests are executed at-speed increasing the fault coverage, test times are reduced, and the test system can be adapted automatically to the properties of the FPGA and devices located on the board. An essential part of the FPGA-based test approach deals with the development of a test processor. In this dissertation the required properties of the processor are discussed, and it is shown that the adaptation to the specific test scenario plays a very important role for the optimization. For this purpose, the test processor is equipped with configuration parameters at the instruction set architecture and microarchitecture level. Additionally, an automatic generation process for the test system and for the computation of some of the processor’s configuration parameters is proposed. The automatic generation process uses as input a model known as the device under test model (DUT-M). In order to evaluate the entire FPGA-based test approach and the viability of a processor for testing printed circuit boards, the developed test system is used to test interconnections to two different devices: a static random memory (SRAM) and a liquid crystal display (LCD). Experiments were conducted in order to determine the resource utilization of the processor and FPGA-based test system and to measure test time when different test functions are implemented in the external test equipment or the FPGA. It has been shown that the introduced approach is suitable to test printed circuit boards and that the test processor represents a realistic alternative for testing at board-level.Der Bedarf an elektronischen Systemen mit zusätzlichen Merkmalen, höherer Leistung und geringerem Energieverbrauch nimmt ständig zu. Dies stellt eine erhebliche Herausforderung für Entwicklungs- und Testingenieure dar, weil sie sich mit elektronischen Systemen mit einer steigenden Komplexität zu befassen haben. Außerdem müssen die Herstellungs- und Testkosten gering bleiben und die Produkteinführungsfristen so kurz wie möglich gehalten werden. Daraus folgt, dass ein Testingenieur, der auf Leiterplatten-Ebene arbeitet, die Herstellungsfehler so früh wie möglich entdecken und dabei möglichst niedrige Kosten verursachen soll. Allerdings sind die klassischen Testmethoden nicht in der Lage, die Anforderungen von modernen Leiterplatten zu erfüllen und im schlimmsten Fall können diese Testmethoden überhaupt nicht verwendet werden. Dies liegt vor allem an modernen Gehäuse-Technologien, der hohen Bauteildichte und den hohen Arbeitsfrequenzen von modernen Leiterplatten. Das führt zu sehr langen Testzeiten, geringer Testabdeckung und hohen Testkosten. Die Dissertation greift diese Problematik auf und liefert einen FPGA-basierten Testansatz für Leiterplatten. Das Konzept beruht auf einem konfigurierbaren Testprozessor, welcher im On-Board-FPGA temporär implementiert wird und die entsprechenden Mechanismen für die Kommunikation mit der externen Testeinrichtung und Co-Prozessoren im FPGA bereitstellt. Dadurch ist es möglich Testfunktionen flexibel entweder auf der externen Testeinrichtung oder auf dem FPGA zu implementieren. Auf diese Weise werden Tests at-speed ausgeführt, um die Testabdeckung zu erhöhen. Außerdem wird die Testzeit verkürzt und das Testsystem automatisch an die Eigenschaften des FPGAs und anderer Bauteile auf der Leiterplatte angepasst. Ein wesentlicher Teil des FPGA-basierten Testansatzes umfasst die Entwicklung eines Testprozessors. In dieser Dissertation wird über die benötigten Eigenschaften des Prozessors diskutiert und es wird gezeigt, dass die Anpassung des Prozessors an den spezifischen Testfall von großer Bedeutung für die Optimierung ist. Zu diesem Zweck wird der Prozessor mit Konfigurationsparametern auf der Befehlssatzarchitektur-Ebene und Mikroarchitektur-Ebene ausgerüstet. Außerdem wird ein automatischer Generierungsprozess für die Realisierung des Testsystems und für die Berechnung einer Untergruppe von Konfigurationsparametern des Prozessors vorgestellt. Der automatische Generierungsprozess benutzt als Eingangsinformation ein Modell des Prüflings (device under test model, DUT-M). Das entwickelte Testsystem wurde zum Testen von Leiterplatten für Verbindungen zwischen dem FPGA und zwei Bauteilen verwendet, um den FPGA-basierten Testansatz und die Durchführbarkeit des Testprozessors für das Testen auf Leiterplatte-Ebene zu evaluieren. Die zwei Bauteile sind ein Speicher mit direktem Zugriff (static random-access memory, SRAM) und eine Flüssigkristallanzeige (liquid crystal display, LCD). Die Experimente wurden durchgeführt, um den Ressourcenverbrauch des Prozessors und Testsystems festzustellen und um die Testzeit zu messen. Dies geschah durch die Implementierung von unterschiedlichen Testfunktionen auf der externen Testeinrichtung und dem FPGA. Dadurch konnte gezeigt werden, dass der FPGA-basierte Ansatz für das Testen von Leiterplatten geeignet ist und dass der Testprozessor eine realistische Alternative für das Testen auf Leiterplatten-Ebene ist

Enabling low cost test and tuning of difficult-to-measure device specifications: application to DC-DC converters and high speed devices

Low-cost test and tuning methods for difficult-to-measure specifications are presented in this research from the following perspectives: 1)"Safe" test and self-tuning for power converters: To avoid the risk of device under test (DUT) damage during conventional load/line regulation measurement on power converter, a "safe" alternate test structure is developed where the power converter (boost/buck converter) is placed in a different mode of operation during alternative test (light switching load) as opposed to standard test (heavy switching load) to prevent damage to the DUT during manufacturing test. Based on the alternative test structure, self-tuning methods for both boost and buck converters are also developed in this thesis. In addition, to make these test structures suitable for on-chip built-in self-test (BIST) application, a special sensing circuit has been designed and implemented. Stability analysis filters and appropriate models are also implemented to predict the DUT’s electrical stability condition during test and to further predict the values of tuning knobs needed for the tuning process. 2) High bandwidth RF signal generation: Up-convertion has been widely used in high frequency RF signal generation but mixer nonlinearity results in signal distortion that is difficult to eliminate with such methods. To address this problem, a framework for low-cost high-fidelity wideband RF signal generation is developed in this thesis. Depending on the band-limited target waveform, the input data for two interleaved DACs (digital-to-analog converters) system is optimized by a matrix-model-based algorithm in such a way that it minimizes the distortion between one of its image replicas in the frequency domain and the target RF waveform within a specified signal bandwidth. The approach is used to demonstrate how interferers with specified frequency characteristics can be synthesized at low cost for interference testing of RF communications systems. The frameworks presented in this thesis have a significant impact in enabling low-cost test and tuning of difficult-to-measure device specifications for power converter and high-speed devices.Ph.D

Actas de la XIII Reunión Española sobre Criptología y Seguridad de la Información RECSI XIII : Alicante, 2-5 de septiembre de 2014

Si tuviéramos que elegir un conjunto de palabras clave para definir la sociedad actual, sin duda el término información sería uno de los más representativos. Vivimos en un mundo caracterizado por un continuo flujo de información en el que las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) y las Redes Sociales desempeñan un papel relevante. En la Sociedad de la Información se generan gran variedad de datos en formato digital, siendo la protección de los mismos frente a accesos y usos no autorizados el objetivo principal de lo que conocemos como Seguridad de la Información. Si bien la Criptología es una herramienta tecnológica básica, dedicada al desarrollo y análisis de sistemas y protocolos que garanticen la seguridad de los datos, el espectro de tecnologías que intervienen en la protección de la información es amplio y abarca diferentes disciplinas. Una de las características de esta ciencia es su rápida y constante evolución, motivada en parte por los continuos avances que se producen en el terreno de la computación, especialmente en las últimas décadas. Sistemas, protocolos y herramientas en general considerados seguros en la actualidad dejarán de serlo en un futuro más o menos cercano, lo que hace imprescindible el desarrollo de nuevas herramientas que garanticen, de forma eficiente, los necesarios niveles de seguridad. La Reunión Española sobre Criptología y Seguridad de la Información (RECSI) es el congreso científico español de referencia en el ámbito de la Criptología y la Seguridad en las TIC, en el que se dan cita periódicamente los principales investigadores españoles y de otras nacionalidades en esta disciplina, con el fin de compartir los resultados más recientes de su investigación. Del 2 al 5 de septiembre de 2014 se celebrará la decimotercera edición en la ciudad de Alicante, organizada por el grupo de Criptología y Seguridad Computacional de la Universidad de Alicante. Las anteriores ediciones tuvieron lugar en Palma de Mallorca (1991), Madrid (1992), Barcelona (1994), Valladolid (1996), Torremolinos (1998), Santa Cruz de Tenerife (2000), Oviedo (2002), Leganés (2004), Barcelona (2006), Salamanca (2008), Tarragona (2010) y San Sebastián (2012)