テストへの道
集積回路（IC）を設計からテストに至るまで完成させるのは、次のような多くの工程を含む、骨の折れるプロセスです。
- テスト対応設計（DFT）：チップがテスト可能なように設計されることを保証するプロセス
- 開発：自動テストプログラム（ATP）の開発
- ベンチテスト：設計が正しく、要求仕様を満たしていることを確認するために、装置をベンチ上で評価する
- 検討事項：開発済みのテストを自動試験装置（ATE）に移行する
- デバッグ：ATEでのテストのデバッグ
- 特性評価：制作上のばらつきを特定し、パフォーマンス、音量、タイミングなどを微調整すること。
- 本番環境へのリリース：ATPを本番環境に移行し、大規模テストを実施する
これは反復的なプロセスであり、数か月を要する場合もあるため、各ステップを評価し、プロセス全体を通じて効率化が図れるかどうかを判断する必要があります。どのステップにおけるわずかな改善も、他のステップに影響を与え、全体のサイクルタイムを大幅に短縮する可能性があります。
長く困難な開発とデバッグのプロセス
特に非効率が顕著な分野の一つは、テストプログラムを開発環境から本番環境へ移行させるのに要する時間、とりわけデバッグのプロセスである。
設計エンジニアとベンチエンジニアは、共通のツールセットを使用してテストシーケンスを作成しますが、その内容はテストエンジニアが使用するテストよりも高い抽象度で記述されています。一方、テストエンジニアはATE（自動試験装置）を操作する際、通常はレベルやタイミングといったはるかに低いレベルで作業を行い、扱うベクトルは1と0で構成されています。そのため、テストエンジニアが使用するツールと設計エンジニアが使用するツールとの間には言語的な隔たりがあり、これがデバッグ作業を複雑にしています。
現在のプロセスを見てみましょう。
テストプログラムの開発には時間がかかります。かなりの時間がかかります。
最高レベルでは、設計エンジニアやベンチエンジニアは、通常のATEでは利用できない方法でデバイスと通信できるツールを使用しています。これらのツールが使用する言語、デバイスのネイティブ環境、そしてATEで使用されるフォーマットの間には隔たりがあります。具体的な例を見てみましょう。
一般的なパターンフローでは、シミュレータがSTILやWGLなどのファイルを出力し、それがパターンコンバータによってパターンに変換されます。その後、これらのパターンはテスターに読み込まれ、ATE上でデバイス（被試験デバイス、DUTと呼ばれる）のテストが実行されます。
問題が発生した場合、ATEは合格／不合格の結果のみを提示し、その原因に関する情報は一切提供しません。この時点で、テストエンジニアはデータログから大量のデータを抽出し、その情報を設計エンジニアやベンチエンジニアに引き継ぐ必要があります。しかし、受け取った側は慣れない形式のデータを受け取ることになります。そのため、シミュレーション上で問題を再現できるように、そのデータを彼らが理解できる形式に変換する必要があります。
問題が特定されると、設計エンジニアはコードを修正し、テストエンジニア向けに新しい入力データを生成します。その後、テストエンジニアはこれをフラットパターンに変換し、ATEで再度テストを実行して問題が解決されたかを確認する必要があります。こうした変換作業の往復には時間がかかり、さらなる問題や、場合によっては回帰バグが発生するリスクもあります。
さらに、設計エンジニアとテストエンジニアは通常、同時に作業を行っていないため、応答にタイムラグが生じ、もともと時間がかかるプロセスにさらなる遅れが生じています。適切なテストセットを揃えるまでに、数週間、場合によっては数ヶ月を要することもあります。
では、どうすればデバッグ時間を短縮できるのでしょうか？テストエンジニアがより抽象度の高いレベルで議論できるようにすることで、テストエンジニアと設計エンジニアが共通の言語で意思疎通を図れるようにするのです。
プロセスの簡素化
このような効率的な情報の流れを実現するため、テラダインは「PortBridge」を開発しました。このツールにより、設計エンジニアやベンチエンジニアはATEと直接通信してデバッグを行うことができ、テストエンジニアはフラットパターン上の不具合を把握・診断できるようになります。
PortBridgeは、Teradyneの UltraFLEXplus およびUltraFLEXテスターに対応し、以下の機能を提供します：
- 現在デバイスで使用されている一般的なプロトコルや、将来必要となるプロトコルに対応したプロトコルライブラリ。本番環境での運用までそのまま利用可能です。
- 「Remote Connect」は、EDAツールやカスタムベンチ環境をATEにリモート接続するための機能を標準搭載しています。これにより、問題解決に最適な担当者が、慣れ親しんだツールや環境を活用して作業を行うことが可能になります。
- 「デザインファイル対応」機能により、SVFなどの標準デザイン形式やカスタム形式を利用できるようになり、時間を浪費し、貴重な情報を失う原因となる変換作業を省くことができます
- テストプログラムの開発およびデバッグ時に必要な正確な詳細情報を提供する、プロトコル固有のツールを標準装備したホストデバッグツール
- 「プロダクション・イネーブルメント」により、デバッグから本番環境まで同じプロトコルライブラリを使用できるため、相関関係の把握が容易になり、全体的な作業負荷を軽減できるほか、最適なテスト時間で障害分析を行うことが可能になります。
上の図は、PortBridgeとシリアル・ベクター・フォーマット（SVF）ファイルを使用した典型的なフローの例を示しています。SVFファイルは、JTAGテストパターンをASCII（テキスト）ファイルで表現するための業界標準の形式です。
SVFファイルの魅力は、コメントが含まれた簡略化されたパターンファイルである点にあります。テストエンジニアや設計エンジニアは、200個のコマンドが数千行ものフラットパターンになってしまうような形式ではなく、レジスタ形式で作業したいと考えています。SVFファイルは、コメントがインラインで記述された簡略化されたフラットパターンファイルであるため、不具合が発生した際にも、コメントを通じてそのコード行が何を表しているのかを容易に把握することができます。
PortBridgeを使用すれば、シミュレータから出力されたSVFファイルをATE上で直接実行できるため、ATPGが不要になります。インラインコメントを通じて障害の原因を把握・診断でき、ATE上で直接デバッグを行うことが可能です。これにより、設計エンジニアがデバッグできるようにフラットパターン形式に変換し、その後、ATE上で実行するために再びフラットパターン形式に戻すという手間が省けます。 このデバッグツールでは、トラップの設定やリアルタイム結果の確認が可能であり、フル機能のデバッガーに期待されるすべての標準機能も備えています。
デバイスに問題が発生した場合、PortBridge を使用することで、ATE と EDA ツール、あるいはベンチスクリプトとの間で直接通信が可能になります。 テスターで行われた変更はリアルタイムで反映され、接続されたすべてのツールがリモートでデバイスの状態を確認できます。これにより、設計エンジニアやベンチエンジニアは、自身が最も使い慣れたツールを使用しつつ、テストエンジニアと連携してATE上でDUTを直接デバッグすることが可能になります。このプロセスは、更新されたSTILファイルやWGLファイルを修正して再変換する作業に比べ、大幅な時間の節約につながります。
結論
テスト設計から量産への移行は、エラーが発生しやすい多くの工程を伴う時間のかかるプロセスですが、PortBridgeはこのプロセスを効率化できます。 より高い抽象度でプログラミングやデバッグを行うことで複雑さを軽減すれば、設計、DFT、テストエンジニアリングの各チーム間のコミュニケーションにおける翻訳上の問題や遅延を減らすことができます。PortBridgeなら、プラットフォームおよびソフトウェアに最適化されたソリューションにより、デバッグ時間を数ヶ月から数日に短縮できます。今後の記事では、実際のユースケースを取り上げ、PortBridgeがどのように活用されてデバッグの時間と労力を最小限に抑えているかをご紹介します。
TeradyneのPortBridgeツールを貴社の環境でどのように活用できるかについては、お問い合わせくださいUltraFLEXplus またはUltraFLEXテスターでTeradyneのPortBridgeツールを活用し、設計からテストまでのプロセスを効率化する方法について、ぜひお問い合わせください。
リチャード・ファニング は、テラダインのリードソフトウェアエンジニアであり、PortBridgeソフトウェアイニシアチブを率いています。 この役職に就く前は、HexVS計測ボードのソフトウェア開発や、特性評価APIおよびGUIの改善プロジェクトを主導し、IG-XLにおけるProtocol Awareソリューションのアーキテクチャ設計を担当したほか、FLEX、UltraFLEX、UltraFLEXplus 数多くの計測器およびソフトウェアプロジェクトに携わった。リチャードは2000年にハーベイ・マッド・カレッジを卒業して以来、テラダインに勤務している。
ジョン・ロウは、テラダイン社で20年以上にわたりファクトリー・アプリケーション・エンジニアを務めており、現在はPortBridgeソフトウェアおよび設計・ベンチ・ATEの統合業務を担当しています。テラダイン社のファクトリー・アプリケーション部門に配属される前は、テキサス州でフィールド・アプリケーション・エンジニアとして勤務していました。