介绍一种测试标准单元lib的方法

不知道大家有没有想过，拿到手一个标准单元的lib，它里面的那些参数是怎么得出来的？我们做出来的芯片成品，真的会按lib里描述的那样，timing的值分毫不差吗？

可能很多人觉得在仿真工具上这个芯片完全没问题，流片出来的就也一定没问题，其实不一定。这些lib都是由fab做好了之后给我们的，而他们要保证自己的lib没有问题，就一定要进行流片后的测试。

其实芯片在流片出来之后，我们所能观察的手段就非常有限了，应用最多的方法就只是伸进去一个探针，来测芯片某一点的逻辑信号。但只要用这种方法，再加上一些特别的设计，就可以达到测试标准单元timing的目的！

具体的设计方法可以总结为：把相同的cell串成环，通过反馈电路让他们自己起振产生震荡波形，而后用探针来测输出波形，并与仿真波形比对，就可以推出cell的性能是否真的如lib里写的那样。整个设计非常类似环形振荡器（ring oscillator）。

这种方法实现的原理是ring出来的震荡波的频率是由cell的delay决定，如果测出来的频率和仿真的频率不一致，就说明仿真时用的cell delay不对，就说明lib有问题。反之如果频率能对上，就说明lib的某一部分没有问题。

这种测试电路的设计也需要注意很多问题。比如说，要尽可能覆盖多的使用场景，假设测一个buffer的delay，为了测出不同input transition和output load组合时delay的大小，设计ring的时候就要做出不同组合。

其次我们不希望绕线过多影响结果，cell就摆的很近，让绕线尽量短，并且cell都会摆的很规整。而且为了避免芯片其它部分的影响，还会围boundary等等。

这种思路其实不仅仅可以测delay，还可以测很多东西，比如OCV相关的，POCV的分布，就可以用header控制每个cell。

当ring的cell数最多时，测出的频率最靠近mean的频率，而后依次减少ring cell的数量，就可以测出频率的sigma。还有很多，但核心思想都是来测ring的震荡波形。

另外不仅仅可以测cell，还可以测一些绕线的pattern，比如两根很长的平行metal制造出来是不是会有short，可以用已知的cell，连很长的线来做ring。

其实我也只知道测试原理了，真正设计这种测试电路也会很复杂的。想想我们平常拿到手的lib，也是要很多人花费非常多心血的。