Indonesi an  Journa l  of El ect ri cal Engineer ing  an d  Comp ut er  Scie nce   Vo l.   12 ,  No.   3 ,  Decem ber   201 8 , p p.   941 ~ 949   IS S N: 25 02 - 4752, DO I: 10 .11 591/ijeecs .v1 2 .i 3 .pp 941 - 949          941       Journ al h om e page :  http: // ia es core.c om/j ourn als/i ndex. ph p/ij eecs   A Compreh ensive Re view  of Appl ications  of D on’t Care  Bit   Fill ing T ec hn iqu es for  Test Powe r Reducti on  in Digi tal VLSI   Systems       Sa n joy Mitr a 1 ,   De bapras ad  Da s 2   1 Depa rtment of  Com pute r  Scie n ce   and Engi ne ering,  Tr ipura Insti t ute   of   T ec hnolo g y ,   Agart ala, Ind ia   2 Depa rtment of  El e ct roni cs  and   Com m unic at ion Engi ne eri ng,   TS SO T,   As sam   Univer sit y ,   Sil cha r ,   India       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   Feb   21 ,  2018   Re vised Jul  10,  2018   Accepte d  Aug   2 9 , 201 8       Mass ive   power  consum pti on  during  VLSI  te s ti ng  is  a  ser iou s  thre at   to   rel i abi l ity   con c ern s  of  ubiquitous  sili con  in dustr y .   Man y   low - power  m et hodologi es  a re  found  in  th e  te chn ic a l  l it er ature  to  addr ess  t his  i ss ue  of   te st  m ode  high  power  consum pt ion  and  don’t  care  bit (X)  fil li ng  appr oac h es   are   one   of  the m   in  thi s  fra te rn ity .   The se   don’t  c are (X)  bit  filling   te chn ique s  have   dra wn  the   signifi c ant   attention  of  industr y   and  ac ad emia  fo r  it s  highe r  compati bilit y   wi th   exi sting   desig n  flow  as  nei th er   m odifi ca t ion  of  the   CUT  is   req uire d   nor  they   n ee d   to   rer un   the  ti m e - consum ing  ATPG   proc ess.  Th is   pape r  pre sen ts  a   comprehe nsive   rev ie w  of  the   ap pli c at ions  of  do n’t  c ar e  bit   fil li ng  te chn iqu es  for  m it iga ti n g  prime  two  conc er ns  of  d y n amic  power   dissipat ion  n amel y   shif t  power  a nd  ca ptur e  powe r,   oc cur red   dur in g  full   sca n   te sting .   Ke yw or ds:   Ca ptu re  po wer   DF T   Don’ t  care (X)  bits   Sh ift  powe r    WT A   X - fill ing   Copyright   ©   201 8  Instit ut e  o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e .     Al l   rights re serv ed.   Corres pond in g  Aut h or :   Sanjo y M it ra,     Trip ur a  Insti tute o f  Tec hnolog y,    Nar si ng a r h,  T r ipura,  India.    Em a il :  m ai l.s m it ra@g m ai l.com       1.   INTROD U CTION     The  te sti ng   ph eno m enon  in  s il ic on   industry   is  known  for  it s  ov e rr at e d  po wer   c onsu m ption   a nd  this   rem ai ns   un al te red   in  ca se  of   scan  te sti ng.  This  te st  m ode  high  po wer   consum ption   i s  po te nt  en ough   for  dam aging   the  chip  or  eve n  m ay   beco m e   a   reason  f or   power - in du ce d  te st  yi el d  loss.  As  a  res ult,  sign i ficant  researc h  at te ntion   was  fo c us e d  towa rds  fin d ing   s uitable   low - powe r  te sti ng   strat egies.  T he  two  pri m e  v ariant s   of   te st  po wer   duri ng   sca n  te st   are  sh i ft  powe r  (i.e. ,  the  pow er  co nsum ed  du ri ng   t he  scan  sh ifti ng  ope rati ons )   and capt ur e  po wer (i.e. , th e  pow e r  c onsu m ed durin g  t he  re sp onse  capt ur e  cyc le ).   In c rease  i n  s wi tc hin g  act ivit y  occurre d  duri ng  t he  s hiftin g  of  te st  data   int o  t he  sca n  c hai n  is  view ed  as a  m ajo r  sho r tc omi ng  of sca n - base d  te st schem e. Redu ct ion  in  t he  num ber  o f  sca n  cel l’ s sign al  transi ti on s is   a fam il ia r  app r oach  to red uce  the p owe r  di ssi pation durin g  s can - base d  te sti ng  a nd  m ay  b e  cl assifi ed  into thr ee  cat egories:   a)   Diff e re nce  between  the  ad j ac ent  sca n  cel ls’  values ,  wh il e  t he  te st  sti m ulu s  is  loa ded  int o  the  sca n - chai n,  is t erm ed  as th e scan - in t ran si ti on s.   b)   Diff e re nce am i d  the  test  sti m u li  an d  it s  res pons e  of the  sam e scan  cell s is term ed  as capt ure tra ns it ion s   c)   Wh il e  un l oad i ng  the  res ponse s  in  sca n - out  m od e,  the  diff e ren ce  bet ween   the  ad j ace nt  sc an  cel ls’  value s   are  known  as s can - out t ransi ti on s   Scan - sh i ft - po w er  is  relat e d  to   first  a nd  th ir d  cat egory  a nd   needs  to  be  m i nim iz ed  in  ord er  to  a pply   higher   sh i ft  f r equ e ncy  for  r edu ci ng  the  te sti ng   ti m e  and  cost.   The   ca pture - powe r  r el at es  to  the  s econd  cat egory.  T he  te st  m od e  capt ur e - po wer   s ho uld   be  ke pt  sm al le r  than  peak - pow er  th res hold  of  CUT  t o   avo i d  the  crop ping  up   of   ICs  da m aging   e xcess ive  heat.  Mo r eov e r,   higher  switc hing  act ivit y  or iginate s   fr om   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   9 4 1   –   9 4 9   942   si m ultaneou s  t est ing   of  m ult i ple  cor es  a nd   t est   com pacti on .  Adversel y,  hot  sp ots  m ay   b e  dev el ope d  in creased   from   excessive   switc hing  act i vity   durin g  sca n  s hift  that  m ay   dam age  the  s il ic on ,  the   bo ndin g  wires,   an d  e ven   the p ac ka ge     1 . 1.       B ackgro und   Power - awa re  strat egy  f or   fi ll ing   of  don’t   care( X)   bits  of   the  te st  c ube  duri ng  sca n  te sti ng   a re  gen e rall y  m ade  to  be  ex plo it ed  f or   ei the r  s hift  powe r  re duct ion   or   ca pt ur e  powe r  reducti on   or   e ve n  bo th  of   them .  Du ring   s can  te sti ng ,  do n’ t  care( X )  bits  can  be  eff ect i vely   rep la ced  in  orde r  to  lowe r  dow n  the  to gg li ng   act ivit y  up   t o  the  desire d  le ve l.  Ef fici ent  fill ing   of  don’ t   c are  bits  m ay   l ead  t o  si gn ific ant  re duct io n  i n  te st   powe r  c on s umpti on.  Well   know n  X - fill ing   te ch niques   s uch  as  0 - fill ,  1 - fill ,  m ini m um   tra ns it ion - fi ll   and  adj ace nt - fill   ha ve  s how n  a  no ta ble  re du ct io n  in  a ver a ge/pe ak  power  du ring  scan   s hiftin g  or   duri ng  la unch   to   captu re.  T he  f undam ental   m erit   of  lo w - power   don’t   care   bit  fill ing   te c hniq ue  is  that  it   can  neithe r  re su lt s  i n  area  ov e rh e ad   nor de gr a des p erfor m ance.     1 . 2 .      Pr ob le m   The  iss ue  of   e xc essive  te st  po wer   has  t urne d  out  to  be  m or e  te rr ible  with  t he  boundless  ut il iz ation   of   at - sp ee d  sca n  t est ing ,  w hich  i s  cu rr e ntly   ob l igatory  for  perform ance  ver if ic at ion .  Re gardless  of   t he  te sti ng  strat egy  util iz ed,   the  iss ue  of  excessive  po wer   am id  te stin g  ca n  be   pa rt   into  tw o  s ub   pro blem s  i)  Ex cessi ve   powe r  duri ng   s hift  cy cl e  ii )  Excessive  powe r  duri ng   Lau nc h - To -   Ca pture   (LTC)  cy cl e.  T his  is  well   re porte d  that  switc hing   ta sk s  of   a  ci rcu it   dep e nd a bl y  pr om pt   heat  dissem inati on.  On   the  off  c han ce  that  the   ci rcu it  tem per at ur e   is  too  hi gh  no t withstan ding  a m id  a  bri ef  te rm   of   on - li ne  te st  sessi on  it   m igh t  ha ve  th e   accom pan yi ng  ci rcu it  r el at ed  issues suc h  as  c hip   dam age,  lo wer reli abili ty , lo w  te st t hroug hput a nd  yi el d l os s.     1 . 3 .      Analy tical co nt ri b ut io n   This  pa per   int rod uces  a  com pr ehen sive  s urvey  on   the  us es  of  don' t  care  bit  fill ing   m et ho ds   f or   m od erati ng   pri m e  two  c oncer ns   of  dy nam ic   powe r  dissipat ion   t o  be  s peci fic  sh i ft  po wer  an d  ca pture  powe r,  happe ned   am id  fu ll   scan  te stin g.  In   this  pa pe r,   we  ha ve  id entifi ed  an d  an al yz ed  the  m erit s  and   shortco m ing s   of   va rio us   te st   powe r  re duct ion  te ch niques  base d  on  don’ t  care  bit  fill ing  an d  th e  va riants  of   te st  powe r   cov e re d  in  our   analy sis  include  sh ift  powe r   and   capt ur e  powe r.   Be sides   these  two  vari ants  of   te st  po we r ,     there  are   so m e  te st  power   r edu ct io n  te c hniqu es  w hich  r edu ce  both  s hi ft  an d  capt ur e   powe r  an d  w e  hav e   identifie d  their   m erit s  and   shortc om ing s  al so .  T he  m os t  sign i ficant  as pec t  of   t his  a naly ti cal   work   li es  in  th e   fact  that  we  hav e  dr a w n  a  relat ive  p erfo rm a nce  com par iso n  am on g  these  don’t   care  bit  fill ing   te chn iq ue s  an d  this  com par iso n  is  ba sed   on  t he  %  of   te st  po wer   re du ct io n  on   t he  giv e n  be nch m ark   ci rc uit  corres ponding   t o  a   par ti cula r  fill in g  te ch nique.       2.   TE ST POWE R AT A  GL A NC E   2 . 1 .      Va ri ants  of Tes t  P ower   At - s peed   te sts  are  widely   rec ognized  by  the   industry  as  it   ai ds   to  unc ov e r  tim ing - spe ed - relat ed  a nd   even  un - m od el le d  de fects  of  t he  CU Ts .   At - s peed  te sts  ty pical ly   entai l  lon ger   l ow - f re qu e ncy  sh i ft  phase   an d  a   sh ort   ca ptu re   phase.  Test   data   are  us ua ll y  lo aded  into  scan   chains   at   a  lo wer   fr e quency   in  ord er  t o  m ai ntain   CUT’s  po wer   const raint a nd  al so  to re du ce   sh ift  power.  Although,  h i gh test  co st m igh t h ave to be  inc urred   f or   this  ty pe  of   st rategy.  Be st  possible  re duct ion   i n  the  CU T’s  s hift - powe r  diss ipati on  f aci li ta te s  hig her   sh if t   fr e qu e ncy  to  pro vid e  te st  pa r al le li s m   yi e lding   reduce d  te sti ng   tim e.  In va li dation  of  te st  resu lt s  m ay  arise  due   to  IR - dr op   a nd/or  gro und  bounce  eff ect s  trig ger e d  by  exces sive  at - sp ee d  tr ansiti on s  durin g  the  captu re  phase .   H ence , c on ta i nm ent o f  capt ure - po wer   dissip at ion   unde r  the  CUT ’s peak  pow e r  c onstrai nt  b ecom es inevi ta ble.     2 . 2 .      Met ri cs  of Po w er Es ti mat i on   The  m ajo r  fr ac ti on   of  powe r  is  dissipated  in  a  CM OS   ci rcui t  wh en  switc hi ng   el em ents  s witc h  from   log ic   0  to  1  or  vice  ve rsa.  S witc hing  el em ents  will   m ake  transiti ons  on l y  in  the  e ven t  of   ei the r  the   pri m ary   inputs  al te r  value  or  the  scan cell s  chan ge  va lues.   Sa nk a rali ng am   et   al .  (2 00 0)   [ 1]  sh owe d  that  the  total   po we r   consum ption   i n  scan - based   t est ing   is  not  only   based   on  the  num ber   of  transiti ons  in  te st  set   bu t  al so   on   t he   relat ive  posit io n  of  wh e re  the   transiti on  occ ur s .  O ne  c omm on   m et ric  weigh te d  t ransi ti o ns  m et ric  (W TM)  is  us e d  to  est i m a te   the  te st  po w er.  Th e  m e tric   is  strongly  associat ed  with  th e  switc hing  act ivit y  in  the  interna l   nodes  of   C UT   durin g  sca n - s hift  operati on.  It  was  e xp e rim ental ly   sh own  by  Sanka rali nga m   et   al .  (2 00 0)   [1 ]   that  highe r  va lue  of  WTM  corres pondin g  to  sca n  vect or s   res ults  in   m or e  powe r   dissipati on   in  C UT.    The WT M  for t he  sca n - in  test  stim uli  can b e   com pu te d by :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A Co mp r ehe nsi ve Revi ew  o f  Ap plicati ons  of Don’t Ca re Bi t Fi ll ing  Tec hniqu es  for Test …   ( Sanjo y  Mi tra )   943   1 1 1 , , ) )( ( l i i j i j j t t i l W T M               (1)     Wh e re  the  s ca n - c hain  le ng t h  is  denoted  by  and   a  sca n  ve ct or   wit h  sca nn e d  in  befo re   and   s o  on .  S can  in  aver a ge  s hift  powe r,  an d pea k p ow e r for a   te st set   can  be  e s tim a te d  as  fo ll ow s     n t t i l P m j l i i j i j a v e 1 1 1 1 , , ) ( ) (               (2)     1 1 1 , , ) ,..., 3 , 2 , 1 ( ) ( ) ( m a x l i i j i j n j p e a k t t i l p           (3)     Eq uations   2  an d  3  s how  that  reducin g  the  te st  vector s ’  tra nsi ti on   an d  the  weig ht  (l - i)  are   the  key  facto r s  for  reducin g  t he  a ver a ge  a nd  pea k  powe r.   The   s a m e  equ at io ns   can  be  us e d  to   est i m at e  al so   the  a ver a ge  a nd   pea k - powe rs  in  sca n - out m od e.   We  co ns ide r  the  num ber   of   transiti ons  in  s can  cel ls  fo r  e ach  scan - c hain   to  com pu te   t he  capt ur e - powe r.   This  is   becau se  of   th e  li near   relat io ns hi p  exists  be tween  ca ptu r e  transiti on s  on  the  scan - c ha in  an d  peak - power  of  the  ci rc uit.  S o,  it   is  at tem pted   to  m ini m iz e  t he  Ham m ing   di sta nce  bet wee n  te st  sti m uli  and  it s   respo ns e  on  ea ch  scan  cel l.  T his  will   reduce   the  peak - pow er  of   t he  ci rcu i t  in  te st  m od e.  Fil li ng   the  ent ire  or   la rg er  num ber   of   uns pecifie d  bits  in  the  te st  set   to  reduce  the  pea k - powe r  m a y  aff ect   the  com pr essio n  eff ic ie ncy an d m ay  incr ease t he  total  pow e r, i .e.  scan - in a nd scan - ou t t ra nsi ti on s. It i s r equ i red  t o  m ai nt ai n  the   captu re - powe r  within  t he  ci rc uit’s  peak - pow er  li m it   fo r  pr op e r  operati on .  Fil li ng  one  unspe ci fied   bit  in  the   te st  stim ul i  m a y  aff ect   m any  un s pecifie d  bit s  in  the  te st  resp onse  wh ic h  m ay   cause  captu re - powe r  vio la ti on s.   So ,  it   is  ne cess ary  to  est im a te  the  im pact  of   fill ing   of  eac h  un s pecifie d  bit  in  the  te st  set .  The  lo gic  va lu es  are   assigne d  to  t he   un s pecifie d  bit(s)  base d  on  it s  i m p act   on   ca pture - po wer.  The  im pact  of   fill ing   of   on e   un s pecifie d bit  w it h  t he  lo gic  value v  (i.e.  0  or 1)  for  the  n t h  sca n  cel l  of   m th test  v ect or  can be c om pu t ed  as     n a l l f o r n a l l f o r i m p a c t n m S n m R n m S n m R v n m C ) , ( ) , ( ) , ( ) , ( ) , , (     Wh e re a nd  ar e  log ic   values  of  the test  sti m ulu s and  res pons e  of sam e scan  c el ls resp ect ivel y .       3.   SHIFT P OW ER R E D UC T ION  T HROU GH  DON’T  C AR E B IT  FIL LING   In[2 ]   the   idea  i s  to  us e  a  duri ng  w hich   no n - rand om   filling   is  us e d  to  assign  val ues  to   don’t   care   bit s   (X s )  of   eac h  te st  patte rn  of  a d et erm inist ic   t est   set   seq uen c e  Ex per im e nts  perform ed  on  I SCAS ’89  a nd  I TC’9 9  ben c hm ark  cir cuits ha ve bee n done t o  est im at e the r e duct ion i n pea k pow er  ob ta ine d d uri ng   TC.    In   [ 3]  the  te st  patte rn s   are   ex tract ed  f r om   the  AT PG   co ns i der i ng  a  po st - ATPG  X - fill ing .  SR - a war e   X - fill ing   is  c arr ie d  out  on   ATPG  ext ra ct ed  te st  patte rn s  perf or m ed  base d  on  pr e - com pu te d  t r ansiti on   pro bab il it y  (T P) .  Scan  chai ns  sti tc hin g  was   done  by  us in g  m ini m u m   WH D  ( Weig hted   Ham m ing   Dis ta nce)   searchi ng.  Sca n  cel l  value   sim il arity  in  bot h  sca n  i n  a nd  s can  out  di recti on  is  im pr oved   with   the  ai d  of  patte rn  si m ulati on   and  the  TP  est i m a ti on .  T he  reas on   is  as  it   atte m pts   to  X - bits   assignm ent  to  sa m e  bits  and   al i ke   respo ns es a re  ga there d  f or the   ref e rr e d  sca n  st it ching  m et hod.    In   [4 ]   s ub sta nt ia l  red uctio n  i n  sh i ft  powe r  durin g  sca n  te sti ng   is  achie ve d  th rou gh   e nsuri ng   t hat  the  captu re  switc hi ng   li m it   is   wit hin   the  pre - de f ined  th reshold .   Def ect   co ver a ge  is  al so   in cre ased  as  com par ed  to   oth e r  X  fill ing   heurist ic s  w hile  keep i ng   te st  patte rn   c ount  pe rsiste nt.  Hen c e  the  ap proac h  can  be  tre at ed   as  the   balance d  way  t o  deal  with  po wer   e ff ic ie ncy  and   de fect  co ve rag e  sim ultaneousl y.  Fil l  adjace nt  (FA)  te c hn i qu e   has  got  the  ne gative  i m pact  on   the  peak   ca pture  powe r  li m it a ti on   an d  to  res olv e  this  issue  Pr e ferre d  Fil l  (P F)   te chn iq ue  f or   s pecifyi ng  as  m any  Xs   as  nece ssary  in  orde r  t o  li m it   the  pea k  ca pture  unde r  the   pow er  bu dg et .  This  is  done  i n  a  ste pwise   [ 5,  6]  fas hion  a nd   co n cu rr e ntly   with  the   ap plica ti on   of  MFA/ MFA+P  te c hn i qu e   i n  order   to  m ini m iz e  the  nu m ber   of   Xs  s pecifie d  acco rd i ng   to  PF.   As  P  in cre ases,  the  de fect  cov e rag e  of   th e  te st  vecto rs  incre as es  bu t  they   co ns um e  m or e  sh ift  powe r.   In   order   t o  evalu at e  the  scan - i n  swi tc hing  act ivit y  of  ever y  te st  cub e   T  gen erate d  usi ng   each  of   th ese  fill ing s,  the y  us ed  the  nor m al iz ed  weight ed  switc hing  act ivit y  (N - WSA)  [7 ] .  This  m e tric   cou nts  the  num ber   of   tra ns it ions  in  su ccessi ve   scan  cel ls,  ta kin g  al so   into  a ccount  their  relat ive  po sit io ns ,   an d  norm al iz es  this  value  by  di vid in g  it   by  t he  upper  bo und  of  the  volum e  of   switc hing  flip - flo ps .    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   9 4 1   –   9 4 9   944   In   [ 8]  the  pea k  sh ift  po wer   m ini m iz at ion   pro blem   is  fo rm ula te d  as  a  m od ifie d  form   of   inter val  colo ur i ng   pro bl e m   al so   known  as  B ottl en eck  Col ourin g  Pr oble m .  Here  it   is  exp la in ed  ho w  pea k  toggle  m ini m iz at ion   m ay   be  viewed   as  a  case  of  Bott le neck   Colo ur i ng   P robl e m .  A  te st  vec tor  orde rin g  al gorithm   m entioned  as  i nterleave d  te st   vecto r  order i ng  ( I - Orde rin g)  ha ving  r unni ng  ti m e  O  (log   (n))   is  i ncor porated  her e .  It  is  ob s erv e d  that  the   app r oac h  is  eff ect ive  in  re du ci ng   peak   t oggles  w hen   DP   Fil l  is  app li ed  in   com bin at ion   w it h  I - orde rin g  and  pe rcen ta ge   i m pr ovem ent  consi ste ntly   increases  with  in crease  in   ci rcui t  siz e.  In   Ta ble  1  va rio us   as pects   includi ng  m e rits   and  dem erit s  of   s hift  powe r  re duct io n  m et ho dolo gies  are    po i nted o ut .       Table  1.   X - Fil li ng   Tech niques  for   Sh i ft P ow e r  Re duct io n       4.   X -   FILL IN G  FOR  CAPT U RE PO WER   RED UC TI ON   In  [ 9]  a  te st  c ube  is  processe d  base d  on  it s  case  ty pe  a nd  four  num ber s   of  X -   cases   ar e  f or m ulate d  base d  on  the   c om bin at ion   of   wh et her   PPI  a nd   PP O  are  wi th  X  bits  or  wi thout  X  bits.  I n  res pect  of   four t h  X - case  of  a  te st  cub e ,  dep e nding  on  c orres pondin g  bit - pair   value s  (i.e .  ‘ 0’,’1 ’  an d  ‘ X’)  of   PP I  a nd   PP O  ty pe   cl assifi cat ion   ( ty pe  A - D)   is  c on si der e d.   As  for  exam ple,  in  case  of   Ty pe - B  or  Ty pe - C  bit - pair s  Ca se - 2  or   Ca se - 3  process ing   is  ca rr ie d  out  an d  f or  Ty pe - D  bit - pai rs  X - fill ing   was  done  th rou gh   as sign m ent  justi ficat io n.   Hen ce ,  de pend ing   upon   the  a pp li cabil it y  of  an  X - cas e  a n d  it s  ty pe,   justi f ic at ion ,  as sig nm ent  an d  assi gnm ent   j ust ific at ion   ar e  app li ed  to  c onduct   X - Fil li ng   in  ord er  to  ge t  fu ll y  sp eci fied  te st  vector   wh ic h  is  ex pec te d  to   yi el d  reduce d  c aptu re  power.    Re du ct io n  of  s witc hing  act ivi ty   sp eci fical ly   for  sin gle  ca pt u re  pulse   m ay   resu lt   in   ina de qu acy   i n  IR - dro p  re du ct io n  fo r  la un c h - off - capt ur e  cl oc ki ng   base d  at - s pe ed  scan  te sti ng  w hich  a pp li e s  two  ca ptu re  pu lse s   and  this  pro ble m   is  addresse d  in   [10] .   T he   m et ho d  i n   [ 10]   ge ner at es   ‘C ool’  te st  vecto rs   capa ble  of  re du ci ng   captu re  s witc hi ng   act ivit y  irr especti ve  of   a ny  fa ult  co verage,  ti m ing ,  and   a rea  over he ad  im pact.  Her e  al s o  ei gh t  num ber s  of   X - ty pe s  are  def i ned   base d  on   t he  patte r n  i n  w hich  X  ty pe s  occ ur .  Ba la nced   re du ct io n  of   first  and  seco nd  ca pture  tra ns it io ns   a re  ac hi ev ed  by  dy nam i cal ly   op ti ng  a   ta rg et   ca ptur e.  Th e  ta r get  captu re   sel ect ion   is  m ade  ba sed  on  the  he ur ist ic   total   est i m at ed   captu re  tran sit ion   act ivit y  (TECTA ).   TE CTA  i s   der i ved   from   e xisti ng   ca pture   transiti ons  (E CTs)  an d  po te ntial   captur e  tr ansiti on s  (P CT s) .  Ca pt ur e  s w it chin g  act ivit y  is  eval uated  th rou gh   the  weig hted  s um   of   captur e   transiti on s  at   al l  FFs  wh ic h  is  def ine d  he re   as  a  m et rics  nam ed  weig hte d  s witc hing  act ivit y  at   FF  (F F - WSA).  La rg e r  t he   val ue  of  justi f ic at ion   easi nes s  JE( s)  resu lt s i n  easi e r  the   justi ficat ion o f  a  lo gic val ue  on  s.   The  OJ  Fil l  ap proac h   [ 11]   focuses  on  ad diti on al   fa ult  detect ion   an d  co m pact ion   aspe ct s  instea d  of   lookin g  f or   onl y  W S A  re duct ion   a nd   pro du c es  ‘sile nt’  te st  cub e s  le avin g  un s pecifie d  bit s  sp are d  f or   de te ct ing   add it io nal   fa ults.   SA T -   based  j ust ifie d  ta r ge t  extracti on  pr ocess  is  ca rr ie d  out  to  sel ect i vely   sp eci fy  X - val ues  for prese r ving  the li kelih ood  t o detec t ad diti on al   fa ults by  ATPG.   Mi ni m iz ation   of   the  total   we igh te d  s witc hi ng   act ivit y  cropp e d  up  in  the   CUT  is  do ne  th r ough  the  form ulati on   of  ILP  base d  z ero - one  li nea r   pro blem   (ZO LP)  in  [1 2].  ZOLP  e quat io ns   are  f or m ulate d  to  m ini m iz e  te st  m od e  switc hing  act ivit y  by   fi ll ing   X  bits  of  par ti al ly   sp eci f ie d  te st  patte rns.  T ransf or m ation  of   the  Boo le a n  f unct ion al it y  of   CUT  int o  L P  equ at io ns   with  an  opti m iz at io n  f un ct io n  was   done  in  the  fir st  ph ase   to ach ie ve  t he a bove. A fter w ard s , speci fied   bits val ues  a re  assigne d  t o  in put va riables i n ZOLP  m od el   SA T –   Fil l   [ 13 ]   assum es  that  t he  tran sit ion   pro ba bili ty   of   a  flip - flo p  cause   tho se  of  ot her  flip - fl op   is   diff e re nt  as  f or   al l  flip - fl ops  a nd   su c h  transiti on  pro bab il it y  is  est i m at ed  fo r  a n  ind i vidual  flip - flo p.     SA T  s olv e r  is  us e d  f or   sea rchi ng   s uch   value  assignm ents  not  causi ng   tra nsi ti on s.   Assum ing   un e qual   effe ct s  of   powe r  dissi pat ion   f or  transiti on s  for  eac h  fl ip - fl op,  a  stron g  ef fect  on   po wer   dissipati on  at   la un c h - on   captur e   Fillin g  T echn iq u e   Key   Heu ristics   Test  Cu b e    Si m u latio n   Ben ch m a rk   Clai m ed   Mer its   Sh o rtco m in g s   No n  r an d o m   Heu ristic bas ed   X - Fillin g [ 2 ]   MT - Fill, 0 - Fill, 1 - Fill     Tetr a   MAX   ISCAS’89  and   IT C’9 9   Up  to 8 9 % p eak p o wer  redu ctio n ,    No  DFT   co st   Ai m s to   m in i m i ze  o n ly   p eak p o wer   SR awar e    X - Fillin g  and   scan  stitch in g [ 3 ]   Scan  chain  r eo rder in g ,  W HD  bas ed  scan   stitch in g ,  TP  esti m atio n   Tetr a   MAX   ISCAS’89  and   IT C’9 9   Sig n if ican t sh i f t power   redu ctio n  ( u p  to 6 4 %)  irr esp ectiv e of  sca n  chain  size.   Increase in  co m p u tatio n   ti m e and  test  patter n  cou n t   Def ect Awa re  X - Fillin g [ 4 ]   MFA, MFA+ P whe re  ‘P ’  is  u ser def in ed  para m eter,   N - W SA   A TPG   ISCAS’89  and   IWLS’05   Hig h er  p o ten tial to d etect un   m o d eled  def ects,  peak  captu re  p o wer  co n strain t   W ith  the in cr ease i n  def ect  co v erage,  sh if t power  also   in crea ses .   DP - Fill[ 8 ]   Bo ttlen eck co lo ring   p rob le m ,  I -   o rderin g   Tetr a   MAX   IT C’9 9   Sig n if ican t dro p  d o wn  in  p eak  to g g le by  ap p ly in g     I - o rdering  and  DP - Fill jo in tly .   Peak  inp u t tog g le  in crea ses  with n u m b er  o f   iteration s               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A Co mp r ehe nsi ve Revi ew  o f  Ap plicati ons  of Don’t Ca re Bi t Fi ll ing  Tec hniqu es  for Test …   ( Sanjo y  Mi tra )   945   cy cl e  m akes  se le ct ion   orde r  of  the  flip - flo p  high  an d  this  orde r  is  set tl ing   on   by  app ly in g  the  correla ti on  a m id   the tra ns it ion o f  a  flip - flo p  a nd  powe r di ssip at ion  at la un c h - on ca pture cy cl e.   In   the  sta te   se nsi ti ve  X  – Fil li ng  ap proac h   [14 ] ,  a  pr oba bili ty - base d  WSA  m od el   fo r  ca ptu re  op e rati on   was  f or m ulate d  an d  aim ed  to r edu ce tra ns it ion s  of  both  sca nn e d  flip - fl op s  an d  inter nal gat es. X - bits in PI  s  are  sta t e  dep e nd e nt   and   owin g  to  this  fill ing   in di viduall y  would  com pr om ise   t he  fill ing  ef fec ti ven ess  a nd  he nce  a   sta te - base d  m e thod  was  f or m ulate d  in  [ 14 ]   wh ic h  warra nt  that  the  total   c aptu re  switc hi ng   act ivit y  (TCSA )  of  any test  cube is  to be  kep t a s  m ini m u m  as  po ssible.         5.   SHIFT  AND CAPT U RE P OWER  R E D UC TI ON   The  he ur ist ic   m ini m u m   set   of   pr im ary  inputs  (MS PI)  is  a ppli ed  AB - Fil l   [ 15 ]   a ppr oac h  t o  c on t ro l  t he   nu m ber   of  tran sit ion al   FFs  in   or de r  to  lo we r  dow n  capt ure  power.  The  f il li ng   process  is  cl assifi ed  into  fou r   diff e re nt  ty pes  (A - E)   of  fill in g.   A  back t racki ng   ta ble  com pu te s  cl arit y  of  correla ti on   am ong  sca n - in  c ubes  a nd  scan - out  bits  and   s pecifies  th e  value  of   eac h  sh i ft - in  c ub e   to  assign  t he  appr opriat e  li ne.   The  s pecifie d  val ue   can  e ff ect uall y  con t ro l  t he  captu re  s witc hi ng   act ivit y  f or  eac h  flip - fl op.   Mi nim iz at i on   of  the   Ha m m ing   distance am id PP I  a nd P PO i n  eac h  te st  pair  is the  pr im e obj ect iv e  beh i nd this  X - fill ing   [ 15 ]  a ppr oach.   BA  fill   [16]  was  pu t  f orw ard e d  t o  re du ce  pea k  ca pture  s witc hing  act ivit y  by  m anag i ng  the   relat ion s hip   be tween  t he  ca ptu re  a nd  sti m ul us   values  of  the  c om bin at ori al   log ic   with out  nee ding  a ny   extra   DF T.   Weig hted  tra ns it io n  c ount  ( WTC)   m e tric   was   us e d  t o  c om pu te   sh i f t  switc hing  act ivit y  fo r   sca n - i n  a nd  scan - out  data.  Bi twise   XO R  op e rati on  w a s  app li ed   to  i nput   te st  stim uli  a nd  res pons e   ve ct or   of   eac h  sc an  cel l   and th us  t he  e xt ent of ca pture  act ivit y was es tim a te d.   The  im pact  of  an  X - bit  on  a  CUT’s   s hift -   a nd  ca ptu re - power  (m entione d  as   S - im pact  and  C - im pact)  is  m od el le d  in   [17]  and   a pp li ed  th ese  to  ste er  the  X - fill ing  (m entioned   as   S - fill   and   C - fill ).   In it ia ll y,  X - fill ing   was  done   f or  s hift - powe r  re duct ion  (te rm ed  S - fill ing )   s ubje ct   to  the   co nst raint  that  ca pt ur e   po wer   la i d  within  the  CUT ’s  pea k  powe r  li m it .   U pon  vio la ti on  of  the  c onstr ai nt  X - fill ing  aim ing   to  ca pt ur e   po wer   re duct ion  (n am ed  C - fill ing)  was  pe rform ed.   A fter  c ap ture  powe r  reducti on,  rem ai ni ng  X - bits  are  f il le d  up  wit h  S - fill in g  and  the   f ur t he r  vio la ti on  of   captu re  powe r   if  a ny  was  c heck e d  once  a gain  an d  s uc h  ste ps  it erate  a m on g  th em sel ves.   Sh ift - I n  Transi ti on   Prob a bili ty   (S ITP)  an d  Sh if t - O ut  Tran sit io n  Prob a bili ty   (S OTP)  are  est im at ed  for  fill ing   a ny  X - bit  an d  su m   of   S ITP  a nd  S OTP   is  te rm ed  as  Sh ift  T rans it ion   Pro bab il it y  (S TP).  T he  va lue  of  STP  agai ns t  ‘0’  an d  ‘1’  deter m ines  the  f il lin g  bin a ry  valu e  of   the  ne xt  X  bit.  Like wise,  Ca ptu re  T ra ns it io n  Pr oba bili ty  ( CTP)  play s a  de ci sive role i n X - fill ing .     It  was  at te m pt ed  in   [ 18]   to  cl us te r  t he  sca n  f li p - flo ps   with  com m on   su cce sso r s  into   sin gle  scan  c hai n  so   that  the  s pe ci fied  bits  p e r  patte r n  was  distrib uted  over   m ini m al   sc an  chai ns   an d  on   th e  basis  of   thi s   arr a ng em ent  it  becam e  po ssible  that  al l  the  bits  to  so m e   scan  chain s  in  a  vecto r  f ound   as  don’t   care( X).   Segm ent - base d  X - fill ing   was   pro po se d  f or   s uch   sca n  chai ns  in  order   to  r edu ce  te st  po wer   an d  al so   t o  kee p  def ect  c overa ge  consist ent .   CSP  Fil li ng   [ 19 ]   be gin s  wi th  the  a ppli cat ion   of  the  MTC - fill ing   t echn i qu e   to   f il l  the  entire   un s pecifie d  bit s in  the test  cu be.  Capt ur e - tra ns it ion s  of  eac h  patte r n  are c om pu te d  after  fill ing  all  X - bit s w it h  a  log ic   val ue  of   ‘0’  or  ‘ 1’.  T he   captu re  po we r  thre shold  is  check e d  a gain st  each  patte r n  and   i f  any  vio la ti ng  patte rn  is  f ound  the n  t hat  in div id ual  patte r n  i s  sub j ect ed  t o  f ur t her   ca pture  powe r  re duct io n  in   orde r  t o  br ing   it   within  the   thr esh old .  Ps eu do  pri m ary  inp uts  of  the  ca pt ur e  vio la te d  t est   cub e  a re  s ubj ect ed   to  m i nim u m   captu re  tra ns it ion   schem e  and  the  MTC - fill ing.  T his  pract ic e  seq uen ce  is   rep eat e d  f or   e ver y  vio la te d  patte r n  with  a   vie w  to   m ake  captu re   transiti ons   ag ai ns t  in div id ua l  patte rn  w it hin   th e  ca pture  t hr es hold   lim it .   D on’t   care  bits  in  the   te st  patte rn  ar e  fill ed  wit h  th e  value   of  the   m os t  near   sp ec ifie d  bit  on  the   le ft  side  for  re du ci ng   transiti on   bet w een  co ns ec utiv e  bits  res ulti ng  in  dro p  dow n  of   s hift  power.  The  s hift  power   al s o  de pe nd s   on   the posit io n of   transiti on a nd  weig hted  t ran si ti on  m et ric ( WTM)  us ed  to  c om pu te  sh ift - in   transiti ons.   A  fa n - ou t  awa r e  m od ifie d  ad ja cent  X - fill ing   te chn iq ue  is  pr opos e d  in   [20]  to  reduce  sh i ft  and   ca pture  powe r.   Be side s  the  aver ag e  and   peak   te st  po wer   re duct ion,   tim e   co m plexity   and   nu m ber   of   it erati ons  ar e  al so   reduce d  in  this   m et ho d.   The  m et ho d  pr im aril y  e m ph asi zes  on   reduci ng   c aptu re  po wer   hen ce  res ulti ng   in  th e   sli gh tl y  hig he r   con s um ption   of   s hift  powe r   as  co m par ed  to  oth e r  ad j ace nt  fill ing   te chn iqu es .   The  ord ers  of  fill ing   X - bits  wer e  determ ined  by  fa n - outs  of   the  l og ic   cel ls.  It  was  ass um ed  that  scan  cel l  with  X - bit  hav i ng   la rg er   fa n - out  corres pondin g  to  gi ven  te st  ve ct or   bears  higher   im pact  on   the  pea k  powe r  a nd   t hese  cel ls  are   identifie d ac co r di ng ly .   In   the  [ 21]   com bin at ion   of   0  fill ing   and   1  f il li ng   are  app li ed  in  the  te st  set   to  red uce  te st  po we r.   T he  peak   switc hi ng acti vity  ag ai nst  each  te st patt ern  is  recor der   for  0 - fill  and  1 - fill . Th e  sort o f  fill ing   w hich y ie lds  le sser  pea k  sw it ching   act ivit y  was  picked.  The  opti m a l  f eat ur es  of  0 - fi ll   and   1 - fill   are  m ixed  fo r  droppi ng   dow n  a ver a ge shift s witc hing  and a ver a ge  c aptu re swit chin g.   In Table  2  a nd  3 vari ou s  as pe ct s inclu ding  m erit s an d de m erit s o f  s hift  and capt ur e  po wer re du ct io n  m et ho dolo gies   are  po i nted o ut.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   9 4 1   –   9 4 9   946   Table  2 .   X - Fil li ng   Tech niques  for  Ca pture P ower  Red uction     Table  3.   X - Fil li ng   Tech niques  for   Sh i ft and  Ca ptu re  P ow e r  Red uction   Metho d   Key   Heu ristics   Ben ch m a rk   Clai m ed   Mer its   Sh o rtco m in g s             LCP - X  Fillin g [ 9 ]   Ju stif icatio n ,  Ass ig n m en t,   Ass ig n m en t - Ju stif icatio n     ISCAS’89   In co m p ariso n  wit h  r an d o m   X - f illin g ,  th e average an d   m ax i m u m     n u m b er  of  no d e tr an sitio n s are  redu ced b y  49 .3%   an d  13 .3%   resp ectiv ely     It  is co n cerned  wi t h  on ly  captu re  p o wer  redu ctio n   Do u b le  Cap tu re( DC) - X  Fillin g [ 1 0 ]   FF - W SA  Metr ic,   TE CT A,   Ju stif icatio n  easin e ss   (JE)     ISCAS’89   Sig n if ican t   IR - d rop  r ed u ctio n   with o u t any  circuit   m o d if icatio n   an d  ov erhead ,  f au l t cov erage los s     Increased  pro cess i n g  ti m e du e to  m u lti  pas s p roced u re,   Ju stif icatio n  pro ce ss  con su m es  m u ch  r u n n in g  ti m e     Op t - Ju stif icatio n   (OJ) - Fill[ 1 1 ]   Ju stif icatio n  tar g et,  Un   satis f y - ab le  ju stif icatio n  tar g et,  p o st ATPG  stag e     ISCAS’89   Ab ility  to  detect  a d d itio n al f au lts,  silen t test cub es ar e pro d u ced b y   switch in g  activity  redu ctio n   th rou g h  di v ersif ied  assig n m en t of   X - b its, ov er  p atte r n  cou n t r esu ltin g   in  test cos t r ed u cti o n   P eak s witch in g  act iv ity   redu ctio n  is ins ig n i f ican t in  seco n d  captu re  cy c le,  n o  any  ass u red p eak redu ctio n   IL P bas ed  do n ’t  care  f illin g [ 1 2 ]   Zer o - o n e linear   p rob le m (Z O LP)   eq u atio n s   ISCAS’89   Ab o v e 64 % an d  4 0  % peak  W S A  redu ctio n  in LOC  sch e m e and  L OS  sch e m e  r esp ectiv el y   Red u ctio n  in   capt u re  p o wer  is   co m p a red with   ran d o m  f illin g   o n ly     SAT - Fi ll[ 1 3 ]   SAT  so lv ers aided   id en tif icatio n  o f   ass ig n m en ts n o t  trigg ering  tr an sitio n s   ISCAS’89   an d  I TC’99   Valu e  ass ig n m en ts   is  g u id ed   b y   th e   p o ss ib ility  o f   th e  trans itio n s  o f  o th er  f lip - f lo p s,   Prob ab ility  o f   trans itio n   o f  in d iv id u al  f li p - f lo p   affectin g   th o se   o f   o th er  f li p - f lo p s  at  LOC  c y cle   was tak en  into  acc o u n t.   Increased  co m p u ta tio n al ti m e  an d  this  app roach  is li m ited  to  LOC  m o d e  on ly   State - Sen sitiv e  X - Fillin g [ 1 4 ]   Cap tu re  s witch in g   activ ity (CS A),  T o t al  Cap tu re  switch in g   activ ity ( TCSA) ,   p rob ab ility  b ased   W SA   m o d el   ISCAS’89     X - b it assig n m en t i s d o n e thro u g h   state - b ased  r ig id  pr o b ab ilities.  Co m p u tin g  ti m e  ef f icien t app roach .   Sig n if ican t average an d  peak   capt u re  p o wer red u ctio n .   State chan g es h as  g o t the  p rob ab ility  o f  gettin g  inf l u en ced  b y  no n  deter m in is m   X - Stat - Fill[ 2 5 ]   Test vecto r  reorder in g   f o r  scan  bas ed   architectu res    realize d  w ith  tog g le - m a sk in g  f lip - f lo p s   IT C  ’99   7 .4%  r ed u ctio n  of   av erage peak   capt u re  switch in g        Increa sed  co m p u ta tio n al cos t     Gree d y  app roach   m a k es it  su b o p tim al f o r  p ea k  tog g le  redu ctio n   Metho d   Key   Heu ristics   Test Cu b e    Ben ch m a rk   Mer its   Sh o rtco m in g s   Ad jacent  Back trackin g   Fill[ 1 5 ]   MPSI ,  E   T y p e   Fil lin g   PI  Relax atio n     Tetr a  M A X     ISCAS’89   Red u ced cap tu re  switch in g   activ ity  and  sh if t  – in  tr an sitio n s   Increased  r u n ti m e   Bo u n d e d   Ad jacent  Fill[ 1 6 ]   W TC   m et ric,  bitwi se  XOR   Tetr a  M A X   ISCAS and   Ind u strial cir cu its   Peak  captu re  p o we r  redu ced u p   to  98 .86   % an d  95 . 2 6 %   redu ctio n  in S I  an d  SO  switch in g  r esp ectiv ely ,  n o   p attern in f latio n       Pattern r ejectio n   i - Fill[ 1 7 ]   C - i m p act,  S - i m p ac t   SIT P, SOT P,ST P,   CTP   MI N TE S T   ISCAS’89  and   IT C’9 9   Red u ctio n  in th erm a l st ress,  in crea sed  test par al lelis m  and   sh if t f requ en cy   Increased  r u n ti m e,   Hig h  peak  sh if t  p o wer   Seg m en t  b ased  X - Fillin g [ 1 8 ]     Seg m en t f illin g     ATL A NTA     ISCAS’89  and   IT C’9 9   p ersisten t,  d ef ect c o v erage  sig n if ican t r ed u cti o n  in cap tu re  p o wer  an d  test ti m e      Inv o lv e m en t of   DFT  co st                 CSP Fill[ 1 9 ]   MTC - f illin g  techn iq u e,  Cap tu re  p o wer  th r esh o ld ,  Mini m u m   capt u re  trans itio n  sch e m e,  W T M     -- - --     ISCAS’89   Av erage sh if t a n d  captu re  p o wer  is redu ced b y   4 0 %  an d  11 %  resp ectiv ely   wh en   co m p a red to   0 - Fillin g   The % of  r ed u ctio n   h ig h lig h ted  is  m e asu red again st  b as ic 0 - f illin g     Fan - o u t  awar e   m o d if ied   ad jacent    X - f illin g [ 2 0 ]   Scan  cel l con tain in g  X - b it with  m ax i m u m   FAN -   OUT     ATL A NTA     ISCAS’89   Up  to 4 0 % an d  20% r ed u ctio n  in  capt u re  &  sh if t power  when   co m p a red to  adjac en cy  and  L CP   f illin g  r esp ectiv ely ,  Red u ced  si m u l atio n  ti m e .   Increased  sh if t  p o wer  d iss ip atio n   Co m b in ed  0  an d  1 - Fill[ 2 1 ]   Peak  switch in g     activ ity     Tetr a  M A X     ISCAS‘89   Up   to  73 .7%  &  69 . 8 3 %  redu ctio n  in   av erage sh if t and   capt u re  trans itio n s resp ectiv ely   w.r .t .  r an d o m  f ill a p p roach     Po wer  r ed u ctio n   largely  d ep en d s o n   X - b its co u n t and   in ternal d esig n  of   th e cir cu it.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A Co mp r ehe nsi ve Revi ew  o f  Ap plicati ons  of Don’t Ca re Bi t Fi ll ing  Tec hniqu es  for Test …   ( Sanjo y  Mi tra )   947   6.   COMP AR I S ON OF TE ST  POWE R RE DUCTIO N O N  BE N CHM ARK  CIRC UI TS   In   t his  sect io n  we  c om par e  th e  perce nta ge  powe r  reducti on   am on g  var i ous  X - Fil li ng   m et hods .  He re  we  com par e  th e  per ce ntage  of  aver a ge  s hift   power ,  as  sho wn   in  Fi gures  1 - 8 ,  peak   pow er  an d  captu re  powe r   reducti on  on  s el ect ed  be nchm ark   ci rc uits.Var i our  X - fill ing   m et ho ds  ar e  m entione d  in   com par ison  w it h  thei r   abbre via ti on s .    FA ,  MF A,   MF A+10  an d  MF A+20   [ 4]   re pr e sents  fill   adj ac ent,  m od ifie d  f il l  adj acent,  m od i fied  fill   adjace nt   te chn iq ue  with   an oth er   10%   of  X   bits  ar e   sp eci fie d  to   r edu ce   capt ur e   powe r  a nd  m od i fied  fill   adjace nt   te chn iq ue  with   ano t her   20%  of   X  bits  are  s pecified  t o  re duce  capt ur e  power   resp ect i vely .   SB  and   SB - MC   fill   [18]  re pr ese nt   segem ent  bas ed  fill   an d  se gm ent  based   f il l  with  m ulti ple  chain.   B - fil l  represents  ba la nced     fill   [2 2].  MTR   Fil l   [2 3]  repres ents   m ini m u m   transiti on   ra ndom   X - fill ing .  i -   fill   [1 7]  is  the  i m pact - or ie nted  X   fill ing   m et ho d  for  sh i ft  an d  captu re  powe r  r edu ct io n.   B A  Fil l  sign ifie s  the  bo unde d  ad j acent  fill   [1 6]   and   4m   fill ing   schem e  is  descr i bed  in   [ 24 ] .  X  fill ing   f or   ca pture  an d  s hift  powe r  re du ct ion   re pr e sen te d  as     CSP f il l [ 19] .             Figure  1. Perce ntage o f  P ower  Red uction i n  s 13207     Figure   2. Perce ntage o f Av e ra ge  P ower  Red uc ti on  in   s1 58 50           Figure  3. Perce ntage o f Av e ra ge  P ower  Red uc ti on  in   s3 84 17   Figure  4. %  of  Av e  P ow e r  Re du ct io n  i n  s 38 584         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2502 - 4752   Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci,   Vo l.   12 , N o.   3 ,  Dece m ber  2 01 8   :   9 4 1   –   9 4 9   948       Figure  5.  %  of  Peak Po we r  Re du ct io n  i n  s 13 207       Figure  6 .   %  of  Peak Po we r  Re du ct io n  i n  s 15 850             Figure  7 .   Be nc hm ark  w ise   %  of Ave.  Captu r e Powe r  Re du ct io n     Figure  8 .   Be nc hm ark  w ise   %  of Ave.  Captu r e Powe r  Re du ct io n       7.   CONCL US I O N   Lo w  po wer   V LSI  desig ns   [ 26 ,  27]   an d  lo w   powe r  te sti ng  strat egies  are   ga ining  sig nific ant  at te ntion  of   this  ub i qu it ou sly   gro wing   sil ic on   industr y.  W e  ha ve  an al yz ed  sta te   of   the  art  captu r e  power,  sh ift  powe r   and  sh i ft  an d  captu re  po wer  reducti on  m eth od ologies  ba s ed  on   fill ing   of  uns pe ci fied   bits  in  the  te st   cu be.     This  analy ti cal   rev ie w  w ork  fo c us es  on  m e rits  and   sho rt  com ing s  of   va rio us   don’t   care  fill ing   m et h ods   app li ed  to  re du ce  te st  po wer   i. e.  captu re  pow er,  sh ift  po wer  etc.  Finall y  we  pu t  up   a  com par iso n  of   te st  powe r  reducti on  po te ntial   of   resp ect ive  fill ing   m e t hodolo gies  with  the  par am et er  of   te st  power  red ucti on   pe rc entag e   on   sel ect e d  be nch m ark   ci rc uits.  This  com par iso n  with  res pe ct   to  te st  po w er  re du ct io n  pe rcen ta ge  on  sel ect ed   ben c hm ark s  pro vid es  us   t he   us ef ul  c omparati ve  i nfo r m at ion   reg a r di ng   the   pe rform ance  of   te st   powe r   reducin g  m et ho dolo gies  a nd   m a y  serv e  a s   a  f ru it f ul  in put  to  f ur the r  r esearch   an d  de velo pm ent  wo r ks   i n    this fiel d.       REFERE NCE S    [1]   Ranga na tha n  Sa nkar alingam,  Ra m a  Rao  Orugan ti   and  Nur  A .   T ouba,   “Stat ic   co mpacti on  t ec hni ques  to  con trol   scan  vect or pow er  dissipati on , ”   Proc.   18th   IE EE  VLSI T est  S y m p osium ,   2000,   pp .   35  - 40 .   [2]   Nabil   Bade r ed dine ,   Patr ic k  Gira rd,   Serge   Pravoss oudovit ch,   Christi an  L andr ault,   Arna ud  Vira ze l  an d  W under li ch , H an s - Joac him,  “ Mini mizing  Pe a k  Po wer  Consum pti on  during  Scan  T esti ng:  Test  Pat t ern  Modif i cat io n   wit h  X Fi l li ng  H euristi cs, ”  Proc.   IEE E  DTIS’06:   Des &   Te st of   In te gra te d  S y s  in N ano  sca le T e ch ,   Sep  2006,   Tunis  (Tuni sia) ,   pp . 35 9 - 364 .   [3]   Sung y oul  Seo ,   Yong  Le e ,   H y eo ncha n  Li m ,   Jooh wan  Lee ,  Hongb om   Yoo,  Yojoung  Kim   and  Sungho  Kang,   “ Sca n  Chain  Re ord ering - aware  X - F il l ing  and  St it ch in g  for  Scan  Sh if t   Powe r  R educ t io n, ”.   Proc.   24th   I EE E  A TS,   2015 ,   pp. 1  - 6 .   [4]   S.Ba latsouk a,   V  Te nentes.,   X.K avousia nos  and   K.Cha kra bar t y ,  “D ef ec t  Aware   X - Fi lling   for  L ow - Powe r  Scan  Testing,   “   Proc   Design,   Autom a ti on  &   T est in  E urope   Conf er ence  &   Exhi b it ion   ( DA TE   2010) ,   pp   873  –   878.   [5]   Remersaro,   Xijiang  Li n,   Sudha kar   M  Redd y ,   I rit h  Pom era nz  a nd  Janusz  Raj ski ,  “Scan  Base d  Tests  wit h  Lo w  Swit chi ng   A ct i vi t y”   Proc.   IEEE  D esig n  &   T est  of   Com pute rs,  vol .   24(3),   pp .   268   –   275,   Ma y   2007.   [6]   Remersaro  Remersaro ,   Xij ia ng  Li n,   Sudhak ar   M  Redd y   and  Ir i th  Pom era nz,   “P refe rr ed  Fi l l:  A  Scal abl e  Me thod   to  Re duc e  Captur e Powe r for  S can Based  Designs.”   Proc.   IEEE  In ternat ion al   Te st   C onfe ren c e2 006,   pp. 1 - 10.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Ind on esi a n  J  E le c Eng &  Co m p  Sci     IS S N:  25 02 - 4752       A Co mp r ehe nsi ve Revi ew  o f  Ap plicati ons  of Don’t Ca re Bi t Fi ll ing  Tec hniqu es  for Test …   ( Sanjo y  Mi tra )   949   [7]   Grze gorz   Mrugalski,   Janusz  Raj ski,  Dari usz  Cz y sz  and  Jer z y   T y sze r , ”N ew  Test  Data  Dec ompr essor  for  L ow  Powe r   App li ca tions , ”   Proc.   44 th A CM/IEE E  Desi gn  Autom at ion Confere nc e  200 7,   pp .   539   –   544 .   [8]   “ DP - fil l:   A  D y n amic  Program m ing  appr oa ch  to   X - fil li ng  fo r  m i nimizi ng  p ea k  t est  power  in  sca n  te sts, ”  Design ,   Autom at ion  &   T est  in   Europ e  Co nfe ren c e & Exhi bit ion (D ATE) ,   2015,   pp .   836 - 8 41 .   [9]   Xiaoqi ng  W en,   Y.Yamashita ,   S .   Kaji har a,   La un g - Te rng  W ang,   K.  K.Sal uj a  and   K.   Kinoshita,  “O n  Low - Captur e - Powe r Test  Ge n erati on  for Sc an   Testing, ”   Proc.   23rd  IE E E  VLSI   Te st   S y m posiu m   (VTS' 05) , 200 5,   pp   265  - 270 .   [10]   Xiaoqi ng  W en,   Y.Yamashita ,   S.   Kaji har a,   L aun g - Te rng  W ang,   K.  K.Sal uja   an d  K.   Kinoshita , ”  Low   Capture   Swit chi ng   A ct i vi t y  Test  Gen erati o n  for  R educing  I R - Dr op  in  A t - S p ee d  S can  Test ing , ”   Journal   of  E lectr oni c  T esti ng ,   Volum e  24(4)  A ugust  2008,   pp .   379 – 391 .   [11]   Stepha n  Egg ersgl ,   “Pea k  Capt ure  Powe r  Re d uct ion  for  Com pact   Test  Set s  Us ing  Opt - Justi f ic ati on - Fi l l, ”   Proc.     22nd  As ia n  T est S y m posium   2013,   pp .   31 - 36 .   [12]   Rohini   Gulve  an d  Vire ndra   Sing h,   “IL P  Based  Don’t  Care  Bi ts   Fi lling  Techn iq ue  for   Re du ci ng   Capture  Powe r, ”   Proc.   IE EE E ast - W est  Design  &   Te st S y m posium   (EWD TS),   pp .   1  –   4.   [13]   Masa y oshi  Yos himura,   Yos hi yasu  Ta k aha shi ,   Hiroshi  Yam az a ki ,   Toshinori   H osokawa,   “A  D on’t  Care  F i llin g   Me thod to Redu ce   Cap ture Pow er  based  on   Corr el ati on   of FF   Tr a nsiti ons,”  Proc.   I EEE  24th   AT S  2015,   pp .   13 - 18 .   [14]   Jing - Li ng  Yang   and  Qiang  Xu,   “ Stat e - Sensiti v e  X - Fill ing  Sch eme  for  Scan  C apt ure   Pow er  R educ t ion , ”  IE E E   Tr ansacti ons on Com pute r - Ai ded   Design   of   Int egrate d  C ircui ts an d  Syste ms ,   vol  2 7(7),   pp   1338  -   1 343, 2008 .   [15]   Tsung - Ta ng  Ch en,   W ei - Li n  L i,   Po - Han  W u  and  Jiann - Ch y i  Rau ,   “A  New  Sch em e  of  R educ ing   S hif t  and  Captur e  Powe r Us ing  th e   X - F il l ing  M et ho dology , ”  Proc .   As ia n  Te st   S y m posium ,   2009,   p p.   105   - 1 10 .   [16]   Ans hum an  Chan dra   and  Rohit , K apur   “ Bounde d  Adj ac ent   Fi l l  fo r  Low   Capture  Powe r  Scan  Testing, ”   Proc.   26t h   IEE E   VLSI T est   S y m posium   (VTS 2008)  pp .   13 1  –   138 .   [17]   Jia  Li,  Qiang  Xu ,   Yu  Hu  and   Xia owei   Li,  “ X - Fill ing  for  Sim ult an eous  Shift -   and  Capt ure - Pow er  Reduc ti on  in  At - Speed  Scan - Bas ed  Te st ing, ”  I E EE   Tr ansacti on s  on  Ve ry  Lar ge  Scale  Inte gra ti on  ( VLSI)   Sys te ms ,   vol. 18(7) ,   pp. 1081 - 1092,   2 010.   [18]   Z.   Chen ,   J.  Feng ,   D.  Xiang   and  B.   Yin,   “ Scan  c hai n  conf igu ra tion  base d  X - filli ng  for  low  powe r  and  high   qu al i t y   te sting , ” IE T Co mputer   Digit.  Te ch. ,   vol .   4(1) ,   pp .   1 – 13 ,   2010 .   [19]   S  Sivana ntha m ,   K  Sara thkumar,   Jinc y   P  Manue l,  P  S  Mall ic k  and  J  Raj a  Paul  Pe rinba m ,   “C SP - F il li ng:  A  New  X - fill ing  Techni qu e  to  Re duce   Ca ptu re  and  Shif t  Powe r  in  Test  Appl ic a ti ons,”  Proc.   Inte rna ti o nal   S y m posium   on   El e ct roni c  S y s tem   Design  (ISED) 2012, pp. 135  –   139 .   [20]   S.  Sivana ntha m ,   V.  Sandee p,   P.   S.  Mall ic k  and   J.  Raj a  Paul  Perinba m ,   “A  Nove l  Approach  fo r  Simult aneous   Re duc ti on  of   Sh if t  and  C ap ture  Powe r  for  Scan   based  Testing,”   Proc.   IEEE  In te rna ti ona l  Conf ere nc e  on  Signa l  Proce ss ing,   Com m unic at ion ,   Co m puti ng  and  N etw orking  Techno logi es,   2011,   pp.   418  - 423 .   [21]   V  Sinduja ,   Ragha v  Siddhart h   a nd  Anita   J  P,  “ Ef fici ent   Don’t - Care  Fi ll ing  Me thod  to  Ac hieve   Re duction  in  Test   Powe r,”   Proc.   Inte rna ti ona l  Confer ence  on  Adv  in  Com puti ng,   Com m unic at ions  and  Inform at ic s  (ICACCI),  2015,   pp.   478   –   482 .   [22]   Qing  Zha o,   Xi ao   Le   Cui  and  Chu ng  Le n  L ee,  “An   Impr ov ed  X - Fill ing  Strate gy   Bas ed  on  the   Mu lt i l aye r  Data  Copy   Sche me  for  Test  Data  and  Powe r   Re du ct ion  for  S oC, ”  Proc.   11th   IEE E  Inte rn at ion al   Confe ren c e  o n  Solid - State  an d  Inte gra te d   Ci rcu i t  T ec hnolog y   (I CS ICT),   2012 ,   p p.   1 - 3 .   [23]   Song  D ongSup,  Jin - Ho  Ahn,  Ki m   Ta ej in  and  Kang  Ungho ,   “ M TR - Fill :  A  Sim ula t ed  Annea li n g - Based  X - Fill i ng  Te chn ique   to   Re duce   T est  Pow er   for  sca n  Based   Designs,”   IEI C E   Tr ans  on  Info   &   Sys ,   vol  91(4)  pp.   1197 - 1200 ,   April  2008 .   [24]   Hai y ing  Yuan,   Kun Guo,  Xun  S un  and  Zi jian  Ju,  “ A   Pow er  Eff ic ie nt  Te s t  Dat a  Com pre ss ion  Meth od  for  SoC   u sing   Alte rna ti ng  St at i stic al Run - L ength   Coding,”  J El e ct ron Test,   vol   3 2(1),   pp   59 – 68,   Feb  2016 .   [25]   A.S.T rina dh ,   S.   Potluri ,   S.   Balac handr an,   C . S.   Babu  and  V.   Kam akot i,   “ X  Stat :   X - Fil li ng  A lgori thm  for  Pe ak  Capt ure   Pow er Red uct ion   in   Sc an  T ests, ”   Journ al  of   L ow  Powe r   Elec troni cs,   vo l   10(1) ,   pp.   107 - 1 15,   Mar ch  2001 .   [26]   L  F  Rahman,   M ohamm ad  F.  B.   Am ir,   M  B  I  Re az ,   M.  Marufuz z aman,   and  H  Hu sain,   “ Advanc es   on  Low  Pow er   Designs  for  SR AM   Cel l, ”  TEL KOMNIKA  Indone sian  Journal  of  El e ct ri ca l  En gine ering ,   Vol.   12(8),   pp.   6063   - 6082,   Augus t  2 014   K  B   Ra y ,   S  K.  Manda l  and  B.   S.  Patro,   “ Low  Pow er  F GS RAM  Cel l  Us ing  Slee p y   a nd  LE CTOR  T ec hn ique ”  Indon esia n  Journal  of  Ele ct rical  Engi n ee r ing  and  Comput er  Sci en ce,   Vol .   4(2),   pp .   333  ~  340,   Novem ber   2 016 .   [27]   K  B  Ray ,   S  K.   Manda l  and  B.   S.  Patro,   “ Low   Pow er  FG SR A M  Cel l  Us ing  S le ep y   and  LE C TOR  Te chni q u e ”  Indone sian  J our nal  of   Elec tric al   Engi ne ering  and   Computer  Sc ie n ce ,  Vol.   4(2), pp. 333  ~ 340 ,   Nov ember  2016.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.