SSN和ijtag在scan中的应用与区别

1.SSN和ijtag的区别

简单来说，Stream Scan Network 和 IJTAG 是两种不同的 架构 或 方法，用于在芯片内部组织和访问多个 scan 链。它们的核心目标都是为了更高效地对芯片进行测试，但实现方式和侧重点有所不同。

1. 1核心定义与本质

特性	Stream Scan Network (流扫描网络)	IJTAG (Internal JTAG)
本质	一种测试数据传输架构。它将多个 scan 链连接成一个或多个 “流”，通过一个或少数几个端口进行高速、并行的数据输入 / 输出。	一种测试控制和访问架构 (基于 IEEE 1687 标准)。它在芯片内部构建一个分层的 JTAG 网络，用于灵活地控制和访问各种测试资源，包括 scan 链、BIST 控制器、传感器等。
核心思想	共享数据通道，并行操作。强调数据传输的带宽和速度。	共享控制通道，灵活配置。强调测试资源的可配置性和可访问性。

1.2. 架构与连接方式

• Stream Scan Network:

  • 结构： 通常由一个主控制器和多个从 scan 链组成。
  • 连接： 从 scan 链的输入端和输出端被 “串联” 或 “并联” 到主控制器的数据输入 (TDI) 和 数据输出 (TDO) 端口上。
  • 操作： 主控制器可以同时向所有或一组 scan 链移入相同的测试向量，并同时从它们那里移出响应数据。数据以连续的 “流” 形式传输。
  • 类比： 想象一个水管网络，主水管（主控制器）连接到多个分支水管（scan 链）。你可以同时打开所有分支的水龙头，让水（测试数据）同时流入和流出。

• IJTAG:

  • 结构： 基于 JTAG 标准，但在芯片内部进行了扩展。它引入了 Test Access Port (TAP)、Test Control Block (TCB) 和 Test Data Register (TDR) 等概念。
  • 连接： 各个测试资源（如 scan 链、BIST 引擎）被封装成具有标准接口的模块。这些模块通过一个内部扫描网络 (Internal Scan Network, ISN) 连接到一个或多个主 TAP 控制器。
  • 操作： 主 TAP 控制器通过发送特定的 JTAG 指令和数据，可以：
    1. 选择 并配置 网络中的某个特定 TCB。
    2. 通过被选中的 TCB 去访问 其控制下的 scan 链或其他测试资源（例如，启动 BIST、读取传感器数据）。
    3. scan 数据的移入和移出是通过被选中的路径进行的，一次通常只针对一个或一组相关的资源。
  • 类比： 想象一个带有多个房间的大楼，每个房间（测试资源）都有一扇门（TCB）。中央控制台（主 TAP）可以发送指令打开特定房间的门，然后与那个房间里的设备进行通信。

1.3. 关键区别

对比项	Stream Scan Network	IJTAG
主要目标	提高测试数据吞吐量。通过并行加载 / 卸载多个 scan 链来缩短测试时间。	提高测试资源的可访问性和灵活性。提供一个统一的、可扩展的框架来管理各种测试资源。
数据传输	并行。多个 scan 链同时移位。	串行（在选定路径上）。一次通常激活一条访问路径，但路径可以灵活切换。
控制方式	相对简单。通常由一个全局控制器发出同步控制信号。	非常灵活。通过 JTAG 指令进行复杂的配置和寻址。
资源共享	主要共享数据 I/O 通道。	主要共享控制通道，并能灵活地将数据通道连接到不同的资源。
适用场景	- 芯片内部有大量结构相似的 scan 链（例如，在高性能计算、GPU 中）。- 对测试时间非常敏感，需要最大化数据传输带宽。	- 芯片由多个不同 IP 核组成，每个核有自己的测试需求。- 需要分层测试（先测试 IP 核，再测试整个芯片）。- 需要访问多种类型的测试资源（scan, BIST, 边界扫描，温度传感器等）。- 追求测试架构的标准化和可重用性。
复杂性	硬件实现相对简单。	硬件实现相对复杂，需要额外的 TCB 和网络逻辑。但提供了更强的软件可编程性。
标准	通常是自定义的架构。	遵循IEEE 1687 标准。

1.4.总结

• Stream Scan Network 像是一个高效的 “数据高速公路”，它的设计目标是让大量 scan 数据能够以最快的速度进出芯片，核心优势是并行性和高带宽。
• IJTAG 像是一个灵活的 “测试指挥系统”，它的设计目标是提供一个统一、标准的方式来管理和访问芯片内部各种复杂的测试资源，核心优势是可配置性、可扩展性和灵活性。

在现代复杂的 System-on-Chip (SoC) 设计中，这两种架构并非完全互斥。有时，设计人员会将它们结合使用：例如，使用 IJTAG 作为顶层的测试控制和配置网络，而在某个需要高速测试的 IP 核内部，则可能采用 Stream Scan Network 来连接其内部的多个 scan 链，以实现最佳的测试效率。

1.5 个人理解

ijtag除了能串scanChain之外，还有控制功能。通过sib/tdr可以配置测试逻辑，选择哪些scanChain进行测试，除了scan还可以用于其他DFT测试。

SSN只用于scan测试灌pattern

ijtag的测试pattern只能串行的灌入一条或多条scanChain【此时多条scanChain是串联的】，如果需要更多的并行就需要多路jtag，tap等资源。代价较大。

SSN是可以并行的给多条scanChain灌pattern【每条scanChain也可以是多条子scanChain串联】

SSN的并行能力可以超过SSN总线的dataWidth，比如说SSN数据线有20根，通过分频，可以分出40路数据，给40条scanChain，这对IOPAD比较少的时候是有用的。

SSN有分频收益，主要是SSN clk可以跑的比ijtag高。

一般SSN不做控制，而是由ijtag来做。比如哪些scanChain并行测，哪些子scanChain做串联。scan/shift/capture的控制信号选择，生成等都是需要ijtag的。

SSN中最重要的组件SSH本身是有ijtag接口的，就是用于做控制通路，而且在SSH中，可以用ijtag控制，实际scan用ijtag还是ssn【具体见下章节】

另外SSN还可以进行片内在线做pattern的测试结果和golden patter的比较。

2.SSH(Stream Scan Host)

SSH是SSN网络中的重要组件，其结构如下：

总体的SSH要做以下工作：

busRegister 给参数 → FSM 按状态机走 → clkGen 发 N 个 SSCK → Register 完成并→串移位”，把 ATE 并行数据变成 SSN 本地 burst 时序。

数据有三条通路：

1.正常SSN灌数据通路，数据从bus_in经过并串转换，给多bit scan_in，capture数据从多bit scan_out进入，在重组为SSN的packet，经bus_out输出。

2.loop_back通路，此时数据不进scanChain

3.bypass通路

图中没有画出来的是，ijtag可以完全接管SSH，此时ijtag的si mux到bus_in的某一bit，假设bus_in[0], so接到bus_out[0],此时对应的clk选择tck，控制信号选择ijtag这一路生成的即可。

可参考一篇sci的论文https://2024.sci-hub.se/8566/e8dbd01eb2ffb76382e53bcfcaaf2490/cote2020.pdf