中心議題：

• 可測性掃描設計
• 邊界掃描技術
• 離線自測試設計

隨sui著zhe集ji成cheng芯xin片pian功gong能neng的de增zeng強qiang和he集ji成cheng規gui模mo的de不bu斷duan擴kuo大da，芯xin片pian的de測ce試shi變bian得de越yue來lai越yue困kun難nan，測ce試shi費fei用yong往wang往wang比bi設she計ji費fei用yong還hai要yao高gao，測ce試shi成cheng本ben已yi成cheng為wei產chan品pin開kai發fa成cheng本ben的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen，測ce試shi時shi間jian的de長chang短duan也ye直zhi接jie影ying響xiang到dao產chan品pin上shang市shi時shi間jian進jin而er影ying響xiang經jing濟ji效xiao益yi。為wei了le使shi測ce試shi成cheng本ben保bao持chi在zai合he理li的de限xian度du內nei，最zui有you效xiao的de方fang法fa是shi在zai芯xin片pian設she計ji時shi采cai用yong可ke測ce性xing設she計ji(DFT)技術。可測性設計是對電路的結構進行調整，提高電路的可測性即可控製性和可觀察性。集成芯片測試之所以困難，有兩個重要原因：(1)芯片集成度高，芯片外引腳與內部晶體管比數低
，使芯片的可控性和可觀察性降低；(2)芯片內部狀態複雜，對狀態的設置也非常困難。

解決芯片測試的最根本途徑是改變設計方法：在集成電路設計的初級階段就將可測性作為設計目標之一，而不是單純考慮電路功能
、性能和芯片麵積。實際上可測性設計就是通過增加對電路中的信號的可控性和可觀性以便及時、經濟的產生一個成功的測試程序，完成對芯片的測試工作。

可測性設計的質量可以用5個標準進行衡量：故障覆蓋率、麵積消耗、性能影響、測試時間、測ce試shi費fei用yong。如ru何he進jin行xing可ke行xing的de可ke測ce性xing設she計ji，使shi故gu障zhang覆fu蓋gai率lv高gao，麵mian積ji占zhan用yong少shao，盡jin量liang少shao的de性xing能neng影ying響xiang
，測ce試shi費fei用yong低di
，測ce試shi時shi間jian短duan，已yi成cheng為wei解jie決jue集ji成cheng電dian路lu測ce試shi問wen題ti的de關guan鍵jian。

1掃描設計

1．1簡介

掃sao描miao設she計ji是shi一yi種zhong應ying用yong最zui為wei廣guang泛fan的de可ke測ce性xing設she計ji技ji術shu，測ce試shi時shi能neng夠gou獲huo得de很hen高gao的de故gu障zhang覆fu蓋gai率lv。設she計ji時shi將jiang電dian路lu中zhong的de時shi序xu元yuan件jian轉zhuan化hua成cheng為wei可ke控kong製zhi和he可ke觀guan測ce的de單dan元yuan，這zhe些xie時shi序xu元yuan件jian連lian接jie成cheng一yi個ge或huo多duo個ge移yi位wei寄ji存cun器qi(又稱掃描鏈)。這些掃描鏈可以通過控製掃描輸入來置成特定狀態，並且掃描鏈的內容可以由輸出端移出。

假設電路中的時序元件是由圖1(a)所示的D觸發器組成，寄存器變化法就是將此D觸發器轉化成圖1(b)所示的具有掃描功能的觸發器。從圖中可以看出掃描觸發器主要是在原觸發器的D輸入端增加了一個多路選擇器，通過掃描控製信號(Scan—enable)來選擇觸發器的輸入數據是正常工作時的輸入信號(D)還是測試掃描數據(Scan—in)。


掃描設計就是利用經過變化的掃描觸發器連接成一個或多個移位寄存器，即掃描鏈。圖2為掃描設計的基本結構。這樣的設計將電路主要分成兩部分：掃描鏈與組合部分(全掃描設計)或部分時序電路(部分掃描設計)
，很明顯的降低了測試向量生成的複雜度。
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1．2掃描測試過程

在zai移yi位wei寄ji存cun器qi狀zhuang態tai下xia
，第di一yi個ge觸chu發fa器qi可ke以yi直zhi接jie由you初chu級ji輸shu入ru端duan置zhi為wei特te定ding值zhi，最zui後hou一yi個ge觸chu發fa器qi可ke以yi在zai初chu級ji輸shu出chu直zhi接jie觀guan察cha到dao。因yin此ci，就jiu可ke以yi通tong過guo移yi位wei寄ji存cun器qi的de移yi位wei功gong能neng將jiang電dian路lu置zhi為wei任ren意yi需xu要yao的de初chu始shi狀zhuang態tai，並bing且qie移yi位wei寄ji存cun器qi的de任ren一yi內nei部bu狀zhuang態tai可ke以yi移yi出chu到dao初chu級ji輸shu出chu端duan，進jin行xing觀guan察cha，即ji達da到dao了le可ke控kong製zhi和he可ke觀guan察cha的de目mu的de。此ci時shi，每mei一yi個ge觸chu發fa器qi的de輸shu入ru都dou可ke以yi看kan作zuo是shi一yi個ge初chu級ji輸shu入ru，輸shu出chu可ke以yi看kan作zuo一yi個ge初chu級ji輸shu出chu
，電dian路lu的de測ce試shi生sheng成cheng問wen題ti就jiu轉zhuan化hua成cheng一yi個ge組zu合he電dian路lu的de測ce試shi生sheng成cheng問wen題ti。

電路的測試過程可以分成以下的步驟：
(1)將時序單元控製為移位寄存器狀態，即scan—en=l
，並將O
，1序列移入移位寄存器，然後移出，測試所有時序單元的故障；
(2)將移位寄存器置為特定的初始狀態；
(3)將所有時序單元控製為正常工作狀態
，即scan一en=0，並將激勵碼加載到初級輸入端；
(4)觀察輸出端數據；
(5)向電路加時鍾脈衝信號，將新的結果數據捕獲到掃描單元中；
(6)將電路控製為移位寄存器狀態

，即scan—en=l
，在將移位寄存器置為下一個測試碼初態的同時
，將其內容移出
，轉步驟。

2邊界掃描技術

邊界掃描技術是各集成電路製造商支持和遵守的一種可測性設計標準，它在測試時不需要其它的測試設備，不僅可以測試芯片或PCB板的邏輯功能，還可以測試IC之間或PCB板之間的連接是否存在故障。邊界掃描的核心技術是掃描設計技術。


邊界掃描的基本思想是在靠近待測器件的每一個輸入／輸出管腳處增加一個邊緣掃描單元，並把這些單元連接成掃描鏈，運用掃描測試原理觀察並控製待測器件邊界的信號。在圖3中，與輸入節點X1，X2…、Xm和輸出節點Y1
，Y2…、Ym連接的SE即為邊界掃描單元
，它們構成一條掃描鏈(稱為邊界掃描寄存器一BSR)，其輸入為TDI(TestDataInput)，輸出TD0(TestData0ut)。在測試時由BSR串行地存儲和讀出測試數據。此外，還需要兩個測試控製信號：測試方式選擇(TestModeSelect—TMS)和測試時鍾(TestC1ock—TCK)來控製測試方式的選擇。

邊界掃描技術降低了對測試係統的要求

，可實現多層次、全麵的測試
，但實現邊界掃描技術需要超出7％的附加芯片麵積，同時增加了連線數目，且工作速度有所下降。

3內建自測試設計

傳統的離線測試對於日趨複雜的係統和集成度日趨提高的設計越來越不適應：一方麵離線測試需要一定的專用設備
；另一方麵測試向量產生的時間比較長。為了減少測試生成的代價和降低測試施加的成本，出現了內建自測試技術(BIST)。BIST技術通過將外部測試功能轉移到芯片或安裝芯片的封裝上
，使得人們不需要複雜、昂貴的測試設備；同時由於BIST與待測電路集成在一塊芯片上，使測試可按電路的正常工作速度、在多個層次上進行，提高了測試質量和測試速度。

內建自測試電路設計是建立在偽隨機數的產生
、特征分析和掃描通路的基礎上的。采用偽隨機數發生器生成偽隨機測試輸入序列；應用特征分析器記錄被測試電路輸出序列(響應)的特征值：利(li)用(yong)掃(sao)描(miao)通(tong)路(lu)設(she)計(ji)，串(chuan)行(xing)輸(shu)出(chu)特(te)征(zheng)值(zhi)。當(dang)測(ce)試(shi)所(suo)得(de)的(de)特(te)征(zheng)值(zhi)與(yu)被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)的(de)正(zheng)確(que)特(te)征(zheng)值(zhi)相(xiang)同(tong)時(shi)
，被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)即(ji)為(wei)無(wu)故(gu)障(zhang)

，反(fan)之(zhi)，則(ze)有(you)故(gu)障(zhang)。被(bei)測(ce)電(dian)路(lu)的(de)正(zheng)確(que)特(te)征(zheng)值(zhi)可(ke)預(yu)先(xian)通(tong)過(guo)完(wan)好(hao)電(dian)路(lu)的(de)實(shi)測(ce)得(de)到(dao)
，也(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)電(dian)路(lu)的(de)功(gong)能(neng)模(mo)擬(ni)得(de)到(dao)。

由於偽隨機數發生器、特te征zheng分fen析xi器qi和he掃sao描miao通tong路lu設she計ji所suo涉she及ji的de硬ying件jian比bi較jiao簡jian單dan
，適shi當dang的de設she計ji可ke以yi共gong享xiang邏luo輯ji電dian路lu
，使shi得de為wei測ce試shi而er附fu加jia的de電dian路lu比bi較jiao少shao
，容rong易yi把ba測ce試shi電dian路lu嵌qian入ru芯xin片pian內nei部bu，從cong而er實shi現xian內nei建jian自zi測ce試shi電dian路lu設she計ji。

本文主要介紹了可測性設計的重要性及目前所采用的一些設計方法，包括：掃描設計(scanDesign)、邊界掃描設計(BoundaryScanDesign)和內建自測試設計(BIST)。這些設計方法各有其優缺點，在實際設計時常常根據測試對象的不同，選擇不同的可測性設計方法，以利用其優點，彌補其不足。