插 scan chain 时 lockup cell 修 hold 原理

1、插scan chain时的lockup cell

Lockup-Latch是DFT扫描链缝合阶段专用的电平锁存单元，主要用于解决跨异步时钟域扫描链在Shift移位模式下的Hold时序违例。

芯片功能工作时，不同异步时钟域的寄存器无数据交互，无需时序检查。但DFT为了优化扫描链数量、提升ATPG测试覆盖率，会将不同时钟域、甚至不同触发沿的寄存器串联至同一条扫描链。由于异步时钟没有公共时钟路径、未做时钟树平衡，CTS后会存在极大时钟偏斜，导致Shift移位过程中前级数据更新过快、后级来不及保持，产生大量真实Hold违例，造成ATE测试移位出错。相比于插入大量Buffer修Hold，Lockup-Latch可直接提供半个时钟周期的保持余量，面积与时序效率更高。

在scan-shift修复跨时钟域hold违例时，绝大多数情况(前后级寄存器均为上升沿扫描触发器) 使用负锁存器(低电平透明)作为Lockup-Latch,时钟连接前一级寄存器时钟，在时钟高电平时锁住数据、下降沿之后才放行数据，获得半个时钟周期的hold余量。特例:当扫描链两端全部是下降沿negedge触发器时，DFT工具会插入正锁存器(高电平透明)。Lockup-Latch时钟始终取自前级发射时钟。

在STA时序分析中，工具会默认将其当作普通Latch做常规时序检查，产生大量虚假Hold违例。一般在func sdc中会把lockup cell list设为false path。后仿真中会专门读取lockup cell list，关闭虚假路径时序检查。

2、正锁存器和负锁存器

锁存器是电平触发的存储单元，根据透明电平不同，分为正锁存器（高电平透明）和负锁存器（低电平透明），二者电路结构相似，但透明窗口、锁存边沿、时序参考基准完全不同，是数字时序分析的基础考点。

正锁存器在时钟高电平期间透明，输出Q实时跟随输入D变化；当时钟变为低电平、下降沿到来时，窗口关闭，锁存当前数据并保持不变。因此，正锁存器的建立、保持时间均以时钟下降沿为参考基准。高电平透明窗口较长时，路径可充分利用电平区间完成数据传输，具备典型的时间借用特性。

负锁存器在时钟低电平期间透明，输出跟随输入变化；时钟变为高电平、上升沿到来时关闭窗口、锁存数据。因此，负锁存器的时序检查以时钟上升沿为参考基准。DFT扫描链中使用的Lockup-Latch几乎全部为负锁存器，利用反向时钟产生半个周期延时，专门修复跨域扫描链的hold违例。

对于前后级都是上升沿触发寄存器的时序路径，负锁存器可以修hold；作为类比，这种情况下，正锁存器可以修setup（把采样窗口拉长了半个周期）。