環(huán)形振蕩器的測試方案的制作方法
【專利說明】環(huán)形振蕩器的測試方案 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的實施例涉及環(huán)形振蕩器領(lǐng)域；更具體地，本發(fā)明的實施例涉及多個環(huán)形 振蕩器的測試，諸如可被采用在隨機數(shù)生成器中以用于高清晰度內(nèi)容保護（HDCP)中的密 鑰生成。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨機性被發(fā)現(xiàn)是用于確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩缘拿艽a學(xué)中的關(guān)鍵角色。為了實現(xiàn)硬 件中的隨機性，觸發(fā)器的亞穩(wěn)定性或時鐘抖動被用作隨機性的來源。實現(xiàn)方式中的很多采 用環(huán)形振蕩器作為時鐘。通常采用大量的環(huán)形振蕩器以維持所需的隨機性水平。在HDCP 2. 0中使用256個環(huán)形振蕩器以用于密鑰生成以用于安全的數(shù)據(jù)傳輸。
[0003] 圖1示出了HDCP中的數(shù)據(jù)加密的簡化圖。參見圖1，密鑰101是從隨機數(shù)構(gòu)造的， 該隨機數(shù)從真隨機數(shù)生成器（TRNG) 102中生成。隨機數(shù)被用于計算信源和信宿兩處的密 鑰。隨機數(shù)首先是從信源處生成并且密鑰被計算。同時，隨機數(shù)可被傳送至信宿從而使得 信宿可以計算它自己的密鑰。信源經(jīng)由異或操作120利用密鑰來加密視頻流、視頻數(shù)據(jù)110 并且經(jīng)加密的視頻流111被傳送至信宿。信宿利用它自己的密鑰來解密所接收的經(jīng)加密的 視頻流111。
[0004] TRNG102采用大量的環(huán)形振蕩器來生成隨機數(shù)。圖2示出了TRNG的示例。參見 圖2,環(huán)形振蕩器（ROWOlg是通過如所示的組合反饋背對背連接的奇數(shù)個反轉(zhuǎn)器210。利 用異或邏輯202來組合環(huán)形振蕩器201i_N的輸出并且異或邏輯的輸出被連接至觸發(fā)器203。 提供采樣時鐘匕以捕獲異或邏輯202的輸出流以獲得隨機數(shù)。
[0005] 歸因于環(huán)形振蕩器201i_N中固有的組合反饋，利用經(jīng)濟結(jié)構(gòu)測試（諸如固定型測 試）測試環(huán)形振蕩器201i_N中的每一個可能是困難的。通常，環(huán)形振蕩器201i_N被孤立地一 次對一個環(huán)形振蕩器進行功能測試。這種常規(guī)的環(huán)形振蕩器測試可包含直接在測試儀處觀 察環(huán)形振蕩器輸出或采用一些芯片上的計數(shù)器以檢測由在測試中的環(huán)形振蕩器所產(chǎn)生的 振蕩。歸因于環(huán)形振蕩器的異步性和低效的測試訪問，在測試儀處測試環(huán)形振蕩器的輸出 可能是昂貴的。歸因于每一單獨的環(huán)形振蕩器的測試設(shè)置，采用芯片上的計數(shù)器的測試方 法可能遭受硬件和測試時間開銷。
[0006] 因此，如果環(huán)形振蕩器的數(shù)量較大并且在增加，則功能測試的成本可以是顯著的。 提供對問題大?。?，所采用的環(huán)形振蕩器的數(shù)量）的增大并不成本敏感的低成本測試方 法是關(guān)鍵的，尤其是當商用IC的價格持續(xù)處于壓力下但它們的測試成本堅持不增加時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本文中公開了一種方法和裝置，用于測試多個環(huán)形振蕩器。在一個實施例中，此裝 置包括至少一個環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)，該至少一個環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)具有：環(huán)形振蕩器，該環(huán)形振 蕩器具有反轉(zhuǎn)器鏈，該反轉(zhuǎn)器鏈具有背對背連接并且可操作以產(chǎn)生振蕩的輸出的奇數(shù)個反 轉(zhuǎn)器；以及測試結(jié)構(gòu)，耦合成向環(huán)形振蕩器提供可觀測性鏈輸入或測試輸入并且接收振蕩 的輸出作為來自環(huán)形振蕩器的反饋。 附圖簡沭
[0008] 根據(jù)下文給出的詳細描述和本發(fā)明的各實施例的附圖，將能更充分地理解本發(fā) 明，然而，這些詳細描述和實施例的附圖不應(yīng)被拿來將本發(fā)明限制至具體的實施例，而僅僅 是為了說明和理解。 圖1示出了HDCP中的數(shù)據(jù)加密。 圖2示出了真隨機數(shù)生成器（TRNG)的示例。 圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形振蕩器的功能視圖。 圖4示出了具有環(huán)形振蕩器測試結(jié)構(gòu)（TS)的環(huán)形振蕩器裝置的一個實施例。 圖5示出了環(huán)形振蕩器測試結(jié)構(gòu)的一個實施例的行為。 圖6A示出了用作環(huán)形振蕩器裝置的一部分的測試結(jié)構(gòu)的一個實施例。 圖6B示出了測試結(jié)構(gòu)的另一實施例。 圖7示出了測試結(jié)構(gòu)的一個實施例的設(shè)置和保持時間。 圖8示出了描述用于測試結(jié)構(gòu)的一個實施例的測試序列的異步FSM。 圖9示出了用于環(huán)形振蕩器測試的測試訪問的一個實施例。 圖10示出了分層環(huán)形振蕩器測試結(jié)構(gòu)的一個實施例。 圖11示出了可測試的環(huán)形振蕩器（TRO)的穩(wěn)態(tài)行為模型。
【具體實施方式】
[0009] 描述了用于測試被采用在真隨機數(shù)生成器中以用于HDCP(高清晰度內(nèi)容保護）中 的密鑰生成以用于視頻加密和解密的大量的環(huán)形振蕩器的方案。在一個實施例中，利用所 公開的芯片上的環(huán)形振蕩器測試方案，所有的環(huán)形振蕩器可通過固定型結(jié)構(gòu)測試或提出的 偽功能測試即刻進行振蕩測試。在一個實施例中，測試結(jié)構(gòu)是模塊化的并且當進行連接時， 一批測試結(jié)構(gòu)構(gòu)造測試訪問以用于環(huán)形振蕩器的并行測試、表征和硅調(diào)試。本文中所描述 的測試方案的優(yōu)勢是在詳細的性能規(guī)范測試之前的有缺陷部分的快速確定從而使得整體 制造測試時間可被減少。
[0010] 在一個實施例中，所描述的環(huán)形振蕩器測試方案可通過在結(jié)構(gòu)測試期間利用其它 系統(tǒng)邏輯對大量環(huán)形振蕩器進行測試而消除大量環(huán)形振蕩器的測試成本或?qū)y試成本減 少至非顯著水平（即，環(huán)形振蕩器中的反轉(zhuǎn)器鏈的延遲），如果孤立地對大量環(huán)形振蕩器進 行測試的話。在一個實施例中，環(huán)形振蕩器測試方案通過將現(xiàn)有的環(huán)形振蕩器轉(zhuǎn)換成在這 里被稱為"環(huán)形振蕩器測試結(jié)構(gòu)"的更可測試的形式而實現(xiàn)目標。環(huán)形振蕩器測試結(jié)構(gòu)可將 環(huán)形振蕩器重新配置成允許環(huán)形振蕩器的結(jié)構(gòu)固定型測試和并行功能測試的可測試結(jié)構(gòu)。 所描述的方案可針對較大量的環(huán)形振蕩器將測試時間增加降低至非顯著的水平。
[0011] 在以下描述中，闡明了許多細節(jié)以提供對本發(fā)明的更透徹說明。然而，對本領(lǐng)域技 術(shù)人員顯而易見的是，沒有這些具體細節(jié)也可實踐本發(fā)明。在其它實例中，以框圖形式而非 詳細地示出了公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以免無法突出本發(fā)明。
[0012] 根據(jù)對計算機存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)位上的操作的算法和符號表示來呈現(xiàn)以下詳細描 述的一些部分。這些算法描述和表示是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員使用的手法，它最有效地 將其工作本質(zhì)傳達給本領(lǐng)域內(nèi)其它技術(shù)人員。算法在這里并普遍地被構(gòu)思成達到所期望結(jié) 果的前后一致的一系列步驟。這些步驟是需要對物理量進行物理操控的那些步驟。通常但 非必須，這些量采用能夠被存儲、轉(zhuǎn)移、組合、比較、以及以其他方式進行操控的電信號或磁 信號的形式。主要出于常見用途的原因，有時將這些信號稱為位、值、元素、符號、字符、項、 數(shù)字等被證明是方便的。
[0013] 然而，應(yīng)當銘記，所有這些和類似術(shù)語都與適當?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)，并且僅僅是應(yīng)用 于這些量的方便標記。除非明確指明，否則如從以下討論顯而易見的，可以理解，在全文中， 利用諸如"處理"或"計算"或"運算"或"確定"或"顯示"等術(shù)語的討論，指的是計算機系 統(tǒng)或類似電子計算設(shè)備的動作和進程，該計算機系統(tǒng)操縱在該計算機系統(tǒng)的寄存器和存儲 器內(nèi)表示為物理（電子）量的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成在該計算機系統(tǒng)存儲器或寄存器或其它這 樣的信息存儲、傳輸或顯示設(shè)備內(nèi)類似地表示為物理量的其它數(shù)據(jù)。
[0014] 本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行本文中的操作的裝置。此裝置可專門構(gòu)造以用于所需目 的，或其可包括通用計算機，該通用計算機由存儲在該計算機內(nèi)的計算機程序有選擇地激 活或重新配置。這種計算機程序可被存儲在計算機可讀存儲介質(zhì)中，這些計算機可讀存儲 介質(zhì)諸如但不限于任何類型的磁盤，包括軟盤、光盤、⑶-ROM、和磁光盤、只讀存儲器（ROM)、 隨機存取存儲器（RAM)、EPROM、EEPR0M、磁卡或光卡、或適用于存儲電子指令且都耦合到計 算機系統(tǒng)總線的任何類型的介質(zhì)。
[0015] 本文中所呈現(xiàn)的算法和顯示并非固有地相關(guān)于任何特定計算機或其它裝置?？梢?將各種通用系統(tǒng)與根據(jù)本文教示的程序一起使用，或可以證明構(gòu)造更專門的裝置來執(zhí)行所 要求的方法步驟是方便的。這些各種系統(tǒng)的所需結(jié)構(gòu)從以下描述中將顯而易見。此外，不 參考任何特定編程語言對本發(fā)明進行描述?？梢岳斫?，可以使用各種編程語言來實現(xiàn)本文 所述的發(fā)明的教示。
[0016] -種機器可讀介質(zhì)包括用于以機器（例如，計算機）可讀的形式存儲或傳送信息 的任何機制。例如，機器可讀介質(zhì)包括只讀存儲器（"ROM"）；隨機存取存儲器（"RAM"）； 磁盤存儲介質(zhì)；光存儲介質(zhì)；閃存設(shè)備等。 IIA- 紅見
[0017] 在一個實施例中，環(huán)形振蕩器體系結(jié)構(gòu)具有至少一個環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)，并且每一 環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)具有環(huán)形振蕩器和測試結(jié)構(gòu)。環(huán)形振蕩器具有反轉(zhuǎn)器鏈，該反轉(zhuǎn)器鏈具有 背對背連接并且可操作以產(chǎn)生振蕩的輸出的奇數(shù)個反轉(zhuǎn)器。測試結(jié)構(gòu)被耦合至環(huán)形振蕩器 并且向環(huán)形振蕩器提供可觀測性鏈輸入或測試輸入以及接收振蕩的輸出作為來自環(huán)形振 蕩器的反饋。在一個實施例中，測試結(jié)構(gòu)可操作以將環(huán)形振蕩器重新配置成一可測試結(jié)構(gòu) 以允許環(huán)形振蕩器的結(jié)構(gòu)固定型測試和功能測試中的一個或多個以驗證環(huán)形振蕩器是否 可產(chǎn)生規(guī)定的抖動限制內(nèi)的預(yù)期的振蕩頻率。在一個實施例中，環(huán)形振蕩器體系結(jié)構(gòu)還包 括具有一