Customer story Il boundary scan per il collaudo dinamico ad alta

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GEB Enterprise ha accumulato oltre
trent’anni di esperienza nella progettazione
di hardware digitale sotto forma di scheda,
circuiti integrati ASIC e FPGA, nonché nello
sviluppo dei relativi programmi di collaudo
di tipo funzionale e boundary scan. Il suo
approccio multidisciplinare le ha consentito
di beneficiare dei vantaggi del boundary
scan anche per i collaudi di tipo dinamico a
piena velocità
Il boundary scan per il collaudo dinamico ad
alta velocità
GEB Enterprise è una società con una lunga esperienza
nel settore dell’elettronica digitale, in particolare nel settore della progettazione di circuiti con dispositivi logico
programmabili (FPGA) e del loro collaudo su scheda, per il
quale ha sviluppato tecniche innovative che massimizzano
i benefici offerti dalla tecnologia boundary scan. Il flusso
di progettazione concorrente adottato da GEB Enterprise
supporta le esigenze del cliente partendo dalle fasi di specifica fino all’industrializzazione e avvio della produzione.
La conoscenza interdisciplinare della fasi di partizione,
progettazione, design for test, codifica e verifica mediante
simulazione, definizione e sbroglio della scheda a circuito
stampato e sviluppo dei programmi di collaudo permettono di adottare un approccio globale e parallelo su tutti
gli aspetti del progetto onde fornire alla propria clientela
non solo un prodotto eccellente e affidabile, ma anche un
catena produttiva economicamente molto competitiva.
In generale, con l’approccio concorrente che introduce
la metodologia boundary scan sin dalle fasi iniziali del
progetto, si ottengono numerosi vantaggi concreti, sia per
il progettista durante la fase di validazione e debug dei
prototipi, sia per i tecnici della produzione, che grazie
all’adozione sistematica di tecniche progettuali DFT (Design For Test) riescono a ottenere una notevole riduzione del
time-to-market. Come spiega Luciano Gabbani, direttore
generale di GEB Enterprise, “un vantaggio fondamentale
offertoci dalla metodologia di collaudo boundary scan è
l’ottimizzazione dei tempi di sviluppo, in parte realizzata
dalla transizione dei tool di JTAG Technologies da Classic a ProVison, in parte ottenuta mediante software che
abbiamo sviluppato in proprio orientati all’analisi elettrica
delle schede del cliente, che ci permettono di identificare
automaticamente il tipo delle interfacce elettriche (livelli
logici) e dell’accessibilità tramite boundary scan dei pin sui
connettori. Il software proprietario genera in automatico il
90% degli schemi elettrici della fixture per il collaudo, la
disponibilità a magazzino di schede di interfaccia standard
con diversi livelli logici ci permette di velocizzare notevolmente la costruzione della fixture per consegnare ai nostri
clienti più rapidamente il programma completo per il collaudo boundary scan”.
La maggior parte delle schede dei clienti che affidano a
GEB Enterprise la definizione e la scrittura dei programmi di
collaudo sono tipicamente ad alta complessità, con punte
di 32 strati sul circuito stampato con fino a 400 componenti
attivi di tipo SMT e BGA montati su entrambi i lati, con fino
a 800 pin di I/O, costituiti da differenti tipi di interfaccia,
che comprendono connettori dedicati al collaudo e alle
prove funzionali. Inoltre, su questo tipo di schede complesse è tutt’altro che rara le presenza di importanti sezioni
...We are boundary-scan.®
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analogiche e di bus di comunicazioni ad alte velocità,
come i circuiti SERDES.
Continua Gabbani: “Per le schede ad alta complessità
utilizziamo normalmente un triplice collaudo, a freddo
(Flying probe), a caldo strutturale (boundary scan con fixture dedicata) e a caldo funzionale (con firmware residente,
su cestello). L’ultima fase del collaudo comprende anche le
prove di componenti analogici con le le eventuali tarature
di trimmer (EEPOT) per i componenti analogici programmabili. Da oltre dieci anni utilizziamo il boundary scan
in sostituzione del tradizionali collaudo con tester ICT (In
Circuit Test), che ha in parte risolto il problema esistente in
passato dell’accumulo delle schede non funzionanti, cioè
quelle che non superavano il test funzionale ma che non si
riuscivano a riparare. Il continuo aumento della complessità e del livello di integrazione di circuiti speciali come
SERDES, PLL, convertitori A/D accoppiati in alternata, unito
al costante aumento delle velocità operative, per esempio
quelle delle successive generazioni di bus di memoria
DDR, ci hanno spinto a spostare sempre di più le prove da
eseguire verso il boundary scan, che ci permette di identificare meglio e con maggior velocità eventuali problemi,
onde evitare di ritrovarci come in passato con un numero
eccessivo di schede non riparabili”.
La sempre maggior quota di prove affidate al boundary
scan a discapito del classico collaudo funzionale è stata facilitata dalla disponibilità di alcuni strumenti forniti da JTAG
Technologies a corredo di ProVision, che permettono di
automatizzare e integrare all’interno del collaudo boundary
scan numerose prove che in passato venivano invece
rimandate al successivo collaudo funzionale. In particolare, sfruttando intelligentemente le catene JTAG usate nel
collaudo boundary scan, si possono sviluppare test pseudo
funzionali che stimolano e verificano parti del dispositivo
in prova in modi altrimenti impossibili con i test classici,
che possono gestire solo un’esecuzione sequenziale e non
condizionale. Tra le applicazioni più interessanti affrontate
in questo modo da GEB Enterprise vi sono i collaudi dei
convertitori A/D mediante la comparazione a finestra del
dato letto, la taratura automatica di potenziometri programmabili elettricamente e i test statici di logiche complesse il
cui risultato può non essere deterministico clock per clock.
Aggiunge Gabbani: “Grazie agli strumenti software messici a disposizione da JTAG Technologies, come JFT e il
linguaggio Python, e alla nostre competenze nel settore
della progettazione con FGPA, siamo riusciti a fare un
altro notevole passo avanti: non solo riusciamo a sfruttare
il boundary scan per eseguire test funzionali statici, ma
riusciamo, usando le FPGA come ‘sonde intelligenti’, ad
eseguire prove funzionali a velocità piena sulla scheda,
stimolando i componenti e i bus con segnali realistici come
avverrebbe nei test funzionali tradizionali, il tutto all’interno
dello stesso programma di gestione del collaudo boundary
scan, con tutti i vantaggi che derivano dall’utilizzo di un
unico ambiente di test”.
“Gli strumenti ProVision e JFT di
JTAG Technologies ci permettono
sia di affrontare i progetti più
complessi dei nostri clienti, sia di
offrire soluzioni semplici, veloci ed
economiche per progetti di medio
e bassa complessità”
GEB Enterprise ha già impiegato con successo le tecniche
di stimolo e misura avanzate integrando porzioni di logica
dedicata al collaudo all’interno di FPGA di Xilinx e Altera
che consentono poi, sia in fase di debug, sia in fase di produzione, di disporre di meccanismi di collaudo estremamente efficaci e a bassissimo costo.
Conclude Gabbani: “La sinergia fra i tool offerti da JTAG
Technologies, le strutture per l’accesso boundary scan alle
risorse delle FPGA fornita da maggiori produttori e le competenze di integrazione maturate da GEB Enterprise ci permettono quotidianamente di utilizzare soluzioni brillanti,
innovative ed efficaci, sia per la fase di verifica di progetto
sia per quella di sviluppo di collaudi di produzione.”
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