테스트로 가는 길
집적회로(IC)를 설계 단계에서 테스트 단계까지 진행하는 과정은 다음과 같은 여러 단계를 포함하는 까다로운 과정입니다:
- 테스트를 위한 설계(DFT): 칩이 테스트가 가능하도록 설계되도록 보장하는 프로세스
- 개발: 자동화 테스트 프로그램(ATP)의 개발
- 벤치 테스트: 설계가 올바른지, 그리고 요구 사양을 충족하는지 확인하기 위해 장비를 벤치에서 평가하는 것
- 처리 사항: 개발된 테스트를 자동화 테스트 장비(ATE)로 이전
- 디버그: ATE에서 테스트 디버깅
- 특성 분석: 제작상의 편차를 파악하고, 연기, 음량, 타이밍 등을 세밀하게 조정하는 것
- 프로덕션 릴리스: 대량 테스트를 위해 ATP를 전체 프로덕션 환경으로 이동
이는 반복적인 과정이며 수개월이 소요될 수 있으므로, 각 단계를 면밀히 검토하여 전 과정에 걸쳐 효율성을 높일 수 있는 부분이 있는지 파악해야 합니다. 어느 단계에서든 이루어지는 사소한 개선 사항도 다른 단계에 영향을 미쳐 전체 소요 시간을 획기적으로 단축할 수 있습니다.
길고 힘든 개발 및 디버깅 과정
비효율이 특히 두드러지는 분야 중 하나는 테스트 프로그램을 개발 단계에서 운영 환경으로 옮기는 데 걸리는 시간, 특히 디버깅 과정입니다.
설계 엔지니어와 벤치 엔지니어는 하나의 도구 세트를 사용하여 테스트 시퀀스를 작성하는데, 이 시퀀스는 테스트 엔지니어가 사용하는 테스트보다 더 높은 추상화 수준에서 작동합니다. 반면 테스트 엔지니어는 ATE(자동 테스트 장비)를 다루는 과정에서 일반적으로 레벨 및 타이밍과 같은 훨씬 낮은 수준에서 작업하며, 벡터는 0과 1로 구성됩니다. 따라서 테스트 엔지니어와 설계 엔지니어가 사용하는 도구 간에는 언어적 차이가 존재하며, 이로 인해 디버깅이 복잡해집니다.
현재의 절차를 살펴보겠습니다.
테스트 프로그램 개발에는 시간이 걸립니다. 꽤 오랜 시간이요.
최고 수준의 설계 및 벤치 엔지니어들은 일반적으로 ATE에서는 사용할 수 없는 방식으로 장치와 통신할 수 있는 도구를 사용하고 있습니다. 이러한 도구가 사용하는 언어, 장치의 기본 환경, 그리고 ATE에서 사용되는 형식 사이에는 차이가 존재합니다. 구체적인 예를 들어보겠습니다.
일반적인 패턴 흐름에서 시뮬레이터는 예를 들어 STIL 또는 WGL 파일을 출력하며, 이 파일은 패턴 변환기를 통해 패턴으로 변환됩니다. 그런 다음 이러한 패턴은 테스터에 로드되어 ATE에서 장치(이 장치를 피시험 장치 또는 DUT라고 함)를 테스트하는 데 사용됩니다.
문제가 발생하면 ATE는 단순히 합격/불합격 결과만 제공할 뿐, 문제의 원인에 대한 정보는 제공하지 않습니다. 이 시점에서 테스트 엔지니어는 데이터 로그에서 대량의 데이터를 추출하여 설계 엔지니어나 벤치 엔지니어에게 전달해야 하는데, 이들은 익숙하지 않은 형식의 데이터를 받게 됩니다. 이후 해당 데이터를 그들이 이해할 수 있는 형태로 변환해야만 시뮬레이션 환경에서 문제를 재현할 수 있습니다.
문제가 확인되면 설계 엔지니어는 코드를 수정하고 테스트 엔지니어를 위해 새로운 입력값 세트를 생성할 수 있습니다. 이후 이 입력값들은 평면 패턴으로 다시 변환되어야 하며, 이를 통해 ATE에서 테스트를 다시 실행하여 문제가 해결되었는지 확인할 수 있습니다. 이러한 변환 과정은 매번 시간이 소요될 뿐만 아니라, 추가적인 문제나 심지어 회귀 결함까지 유발할 가능성이 있습니다.
게다가 설계 엔지니어와 테스트 엔지니어는 대개 동시에 업무를 수행하지 않기 때문에 응답 사이에 시간 차가 발생하고, 이미 시간이 많이 소요되는 프로세스에 추가적인 지연이 발생합니다. 적절한 테스트 세트를 마련하는 데는 몇 주, 심지어 몇 달이 걸리기도 합니다.
그렇다면 디버깅 시간을 어떻게 단축할 수 있을까요? 테스트 엔지니어들이 더 높은 추상화 수준에서 소통할 수 있도록 함으로써, 테스트 엔지니어와 설계 엔지니어가 같은 언어를 사용하게 만드는 것입니다.
절차 간소화
이러한 효율적인 정보 흐름을 원활하게 하기 위해 테라다인(Teradyne)은 ‘포트브릿지(PortBridge)’를 개발했습니다. 이 도구를 통해 설계 및 벤치 엔지니어는 ATE와 직접 통신하여 디버깅을 수행할 수 있으며, 테스트 엔지니어는 플랫 패턴의 오류를 파악하고 진단할 수 있습니다.
PortBridge는 테라다인(Teradyne)의 UltraFLEXplus 테스터와 호환 되며 다음을 제공합니다:
- 현재 기기에서 널리 사용되는 프로토콜과 향후 필요할 것으로 예상되는 프로토콜을 위한 프로토콜 라이브러리입니다. 실제 생산 환경에서도 바로 사용할 수 있습니다.
- Remote Connect는EDA 도구와 맞춤형 벤치 환경을 ATE에 원격으로 연결할 수 있는 기능을 기본으로 제공합니다. 이를 통해 해당 문제를 해결해야 할 담당자가 익숙한 도구와 환경을 활용하여 문제를 파악할 수 있습니다.
- SVF와 같은 표준 설계 형식이나 사용자 지정 형식을 사용할 수 있도록 지원하는 ‘설계 파일 지원’ 기능을 통해, 시간을 낭비하고 중요한 정보를 손실시키는 변환 단계를 생략할 수 있습니다.
- 테스트 프로그램을 개발하고 디버깅하는 데 필요한 정확한 세부 정보를 제공하는, 프로토콜별 즉시 사용 가능한 도구를 갖춘 호스트 디버깅 도구
- 프로덕션 환경 지원: 디버그 단계부터 프로덕션 단계까지 동일한 프로토콜 라이브러리를 사용할 수 있어 상관관계 파악을 용이하게 하고, 전반적인 작업 부담을 줄이며, 최적의 테스트 시간 내에 오류 분석을 수행할 수 있습니다.
위의 다이어그램은 PortBridge와 SVF(Serial Vector Format) 파일을 예로 들어 일반적인 작업 흐름을 보여줍니다. SVF 파일은 JTAG 테스트 패턴을 ASCII(텍스트) 파일로 표현하는 업계 표준 방식입니다.
SVF 파일의 장점은 주석이 포함된 간소화된 패턴 파일이라는 점입니다. 테스트 엔지니어와 설계 엔지니어들은 200개의 명령어가 수천 줄의 평면 패턴으로 늘어날 수 있는 평면 패턴이 아닌, 레지스터 기반 환경에서 작업하기를 원합니다. SVF 파일은 주석이 인라인으로 포함된 간소화된 평면 패턴 파일을 제공하므로, 오류가 발생했을 때 주석을 통해 해당 코드 줄이 무엇을 의미하는지 쉽게 파악할 수 있습니다.
PortBridge를 사용하면 시뮬레이터에서 출력된 SVF 파일을 ATE에서 직접 실행할 수 있어 ATPG가 필요하지 않습니다. 인라인 주석을 통해 오류 원인을 파악하고 진단할 수 있으며, ATE에서 바로 디버깅을 수행할 수 있습니다. 이를 통해 설계 엔지니어가 디버깅을 위해 플랫 패턴을 이해할 수 있는 형식으로 변환한 다음, ATE에서 실행하기 위해 다시 플랫 패턴으로 변환하는 과정을 생략할 수 있습니다. 이 디버그 도구를 사용하면 트랩을 설정하고 실시간 결과를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 모든 기능을 갖춘 디버거에서 기대할 수 있는 표준 기능도 모두 제공합니다.
장치에 문제가 발생할 경우, PortBridge는 ATE와 EDA 툴 또는 벤치 스크립트 간의 직접적인 통신을 가능하게 합니다. 테스터에서 이루어진 변경 사항은 실시간으로 반영되며, 연결된 모든 툴에서 원격으로 디바이스의 상태를 확인할 수 있습니다. 이를 통해 설계 및 벤치 엔지니어는 가장 익숙한 툴을 사용하면서도 테스트 엔지니어와 협업하여 ATE에서 직접 DUT를 디버깅할 수 있습니다. 이 프로세스는 업데이트된 STIL 또는 WGL 파일을 수정하고 다시 변환하는 것에 비해 상당한 시간을 절약할 수 있습니다.
결론
테스트 설계 단계에서 양산 단계로 넘어가는 과정은 시간이 많이 소요되며, 오류가 발생할 수 있는 단계가 많지만 PortBridge를 사용하면 이 과정을 간소화할 수 있습니다. 더 높은 추상화 수준에서 프로그래밍과 디버깅을 수행하여 복잡성을 줄이면, 설계, DFT 및 테스트 엔지니어링 팀 간의 의사소통 과정에서 발생하는 번역 문제와 지연이 줄어듭니다. PortBridge를 사용하면 플랫폼 및 소프트웨어에 최적화된 솔루션을 통해 디버깅 시간을 수개월에서 수일로 단축할 수 있습니다. 향후 게시물에서는 PortBridge가 디버깅 시간과 노력을 최소화하는 데 어떻게 활용되고 있는지 실제 사용 사례를 통해 살펴보겠습니다.
귀사의 시스템에서 테라다인(Teradyne)의 PortBridge 도구를 활용하는 방법에 대해 알아보시려면 당사로 문의해 주십시오. UltraFLEXplus 또는 UltraFLEX 테스터에서 Teradyne의 PortBridge 도구를 활용하여 설계부터 테스트까지의 과정을 간소화하는 방법에 대해 알아보시려면 문의해 주십시오.
리처드 패닝 은 테라다인(Teradyne)의 수석 소프트웨어 엔지니어로서 PortBridge 소프트웨어 프로젝트를 이끌고 있습니다. 이 직책을 맡기 전에는 HexVS 계측기 보드의 소프트웨어 개발과 특성 분석 API 및 GUI 개선 프로젝트를 주도했으며, IG-XL의 Protocol Aware 솔루션을 설계하는 한편 FLEX, UltraFLEX 및 UltraFLEXplus 위한 수많은 다른 계측기 및 소프트웨어 프로젝트에도 참여했습니다. 리처드는 2000년 하비 머드 칼리지(Harvey Mudd College)를 졸업한 이후 테라다인에서 근무해 왔습니다.
존 로우는 테라다인(Teradyne)에서 20년 넘게 공장 애플리케이션 엔지니어로 근무해 왔으며, 주로 PortBridge 소프트웨어 및 설계/벤치/ATE 통합 업무를 담당하고 있습니다. 테라다인 공장 애플리케이션 부서에 합류하기 전, 존은 텍사스에서 현장 애플리케이션 엔지니어로 근무했습니다.