An Efficient Test Method for a Full-Custom Design of a High-Speed Binary Multiplier

풀커스텀 (full-custom) 고속 곱셈기 회로의 효율적인 테스트 방안

In this paper, we implemented a $17{\times}17b$ binary digital multiplier using radix-4 Booth;s algorithmand proposed an efficient testing methodology for the full-custom design. A two-stage pipeline architecture was applied to achieve higher throughput and 4:2 adders were used for regular layout structure in the Wallace tree partition. Several chips were fabricated using LG Semicon 0.6-um 3-Metal N-well CMOS technology. We did fault simulations efficiently using the proposed test method resulting in the reduction of the number of faulty nodes by 88%. The chip contains 9115 transistors and the core area occupies $1135^*1545$ mm2. The functional tests using ATS-2 tester showed that it can operate with 24 MHz clock at 5.0 V at room temperature.

본 논문에서는 두 개의 17비트 오퍼랜드를 radix-4 Booth's algorithm을 이용하여 곱셈 연산을 수행하는 곱셈기에 대한 효율적인 풀커스텀 디자인에 대한 테스트 방법을 제안하였다. 클럭 속도를 빠르게 하기 위하여 2단 파이프라인 구조로 설계하였고 Wallace tree 부분의 레이아웃을 규칙적으로 하기 위해서 4:2 CSA(Carry Save Adder)를 사용하였다. 회로는 하이닉스반도체의 0.6-um 3-Metal N-well CMOS 공정을 사용하여 칩으로 제작되었다. 제안된 테스트 방법을 사용하여 관찰해야 하는 노드의 수를 약 88% 줄여 효율적으로 고장 시뮬레이션을 수행하였다. 설계된 곱셈기는 9115개의 트랜지스터로 구성되며 코어 부분의 레이아웃 면적은 약 $1135^*1545$ um2 이다. 칩은 전원전압 5V에서 약 24MHz의 클럭 주파수로 동작한다. 제안된 테스트 방법은 풀커스텀 방식의 곱셈기를 비롯한 대부분의 커스텀 설계 회로에 적용이 가능하다.