第五章 集成电路测试与可测试性设计

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1、第五章集成电路测试与可测试性设计1本章课程安排一、测试与可测试性设计的基本概念二、数字系统集成电路中的故障模型三、测试生成四、故障模拟五、可测试性设计（DesignforTestDFT）2本章课程安排一、测试与可测试性设计的基本概念二、数字系统集成电路中的故障模型三、测试生成四、故障模拟五、可测试性设计（DesignforTestDFT）3一、测试与可测试性设计的基本概念本节内容安排1.集成电路测试概述2.目前业界集成电路测试状况简述3.集成电路可测性设计概述4一、测试与可测试性设计的基本概念1.集成电路测试概述集成电路测试是

2、针对集成电路芯片成品而言。1.1集成电路测试的基本定义a.所谓测试，就是在被测电路的输入引脚施加相应的激励信号，然后检测输出引脚的响应，并将检测到的输出引脚的响应与期望的响应进行比较，以判断电路是否存在故障的过程。5一、测试与可测试性设计的基本概念1.1集成电路测试的基本定义（续1）b.在得到合格的集成电路产品之前，一般要经过两次测试。>晶圆测试。-生产出来的晶圆片要经过严格的测试后才能进行划片和封装。>产品测试。-通过封装好的芯片还需要进行测试，以确定没有故障。c.集成电路测试与功能验证是两个不同的概念。>集成电路测试是为了

3、剔除生产过程中产生的废品。>集成电路功能验证是用于证明所设计电路在性能上是否满足指标要求。-验证内容包括输入与输出信号间的逻辑关系、信号间的各种时序关系，以及功耗等各种指标。-进行全面彻底的功能验证是不可能的。-功能验证不可能取代测试。6一、测试与可测试性设计的基本概念1.2关于集成电路测试的基本概念a.几个容易混淆的概念：缺陷、故障、误差和漏洞。>缺陷：指在集成电路制造中，在硅片上所产生的物理异常。-如某些器件多余或遗漏等。>故障：指由于缺陷所表现出的不同于正常功能的现象。-如电路的逻辑功能固定为1或0等。>误差：指由于故障

4、而造成的系统功能的偏差和错误。>漏洞：指由于一些设计问题而造成的功能错误。制造缺陷制造缺陷电学故障电学故障硅晶圆质量硅晶圆质量连线的短路连线的短路光刻精度光刻精度连线的开路连线的开路掩模板受污染掩模板受污染晶体管端口电平被强制值晶体管端口电平被强制值产生过程的变化产生过程的变化电阻器件的短路/断开电阻器件的短路/断开氧化问题氧化问题元件门限值发生变化元件门限值发生变化7一、测试与可测试性设计的基本概念1.2关于集成电路测试的基本概念（续1）b.故障建模>以数学模型来模拟芯片制造过程中的物

5、理缺陷，便于研究故障对电路或系统造成的影响，诊断故障的位置。>在数字集成电路中，主要是将被测电路的物理缺陷进行逻辑等效。制造缺陷制造缺陷电学故障电学故障硅晶圆质量硅晶圆质量连线的短路连线的短路光刻精度光刻精度连线的开路连线的开路掩模板受污染掩模板受污染晶体管端口电平被强制值晶体管端口电平被强制值产生过程的变化产生过程的变化电阻器件的短路/断开电阻器件的短路/断开氧化问题氧化问题元件门限值发生变化元件门限值发生变化故障逻辑等效故障逻辑等效固定0/1故障模型固定0/1故障模型延时故障

6、模型延时故障模型桥接故障模型桥接故障模型8一、测试与可测试性设计的基本概念1.2关于集成电路测试的基本概念（续2）c.永久故障与瞬时故障>永久故障：集成电路制造过程中的缺陷，使得电路一直出现某种故障特征。-如某些连线短路或开路等。*检测永久故障常采用非并发测试技术。>瞬时故障：集成电路制造过程中的缺陷，使电路只在某些条件下才表现出故障特征。-如温度特性发生变化等。*检测瞬时故障常采用反复测试的方法和并发测试方法。d.测试激励与测试响应。>测试激励：为测试电路中有无故障而对电路所施加的一组输入值。>测试响应：在一组或多组测试

7、激励的作用下，被测电路输出的逻辑状态。9一、测试与可测试性设计的基本概念1.2关于集成电路测试的基本概念（续3）e.测试码、测试矢量与测试图形>测试码：能够检测出电路中某个故障的测试激励。>测试序列或测试矢量：用于时序逻辑电路的测试码，由输入信号若干种赋值组合的有序排列。-组合逻辑电路的测试码只是输入信号的一种赋值组合。>测试图形：测试矢量以及集成电路对这些输入信号的响应，两者合在一起的统称。f.故障检测、故障定位和故障诊断。>故障检测：确定集成电路中有无故障。>故障定位：确定故障发生在电路中的部位。>故障诊断：判断电路中是否

8、存在故障，并确定故障发生位置。故障检测和故障定位过程的总称为故障诊断故障检测和故障定位过程的总称为故障诊断10一、测试与可测试性设计的基本概念1.2关于集成电路测试的基本概念（续4）g.故障覆盖率>故障覆盖率：指已有测试图形集所能检测故障数在系统电路可测故障中占的百分比。测试