[精品]VLSI测试论文

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1、VLSI测试论文集成刘长辉200834701・引言随着系统集成度与加工技术的飞速发展，超人规模集成电路（VLSI）测试已经成为一•个越来越困难的问题。先进的技术使得人们能以合理的成本快速设计和制造非常复杂的电路，随着产品成木的降低，总成木中测试所占•的比重不断增加。为了控制成本，测试工程师在不断改进和组合各种测试方法。但在实际屮，VLSI测试技术的发展总是远远落后于设计与制的发展。一则,ATE（口动测试设备）的发展很难跟得上芯片的发展步伐（系统吋钟、信号梢度、存储数据虽等）；再则，高性能ATE的价格将令人望而却步

2、。因此，我们还可以选择另一个途径，即婆求设计工程师在设计电路吋就考虑测试的复杂性，设计易于测试的电路，以降低测试的难度,即可测性设计技术。2.测试的基本原理测试的基木原理是：从输入端施加若干激励信号，观察由此产生的输岀响应，并与预期的正确结果进行比较，一致就表示系统正常，不一致则表示系统冇故障。显然，测试电路的质量依赖于测试矢量的精度。根据测试的具体目的,VLSI测试可以分为4种类型：（1）特性测试（验证测试）：这种类型的测试在牛产之前进行，目的在于验证设计的正确性，并「•器件要满足所有的需求规范。需耍进行功能测

3、试和全而的AC/DC测试。（2）生产测试：不考虑故障诊断，只做通过、不通过的判决。上要考虑的因素是测试时间即成本。（3）老化测试：在实际应用中，通过测试的芯片有些很快失效，有些则会正常工作很久，老化测试就是通过一个长时间的连续或周期性的测试使不好的器件失效，从而确保通过老化测试后的器件的可靠性。⑷成品检测：在将采购的器件集成到系统之前，系统制造商进行的测试。3.测试方法3.1测试图形生成方法在生产阶段，为了尽可能防止冇缺陷或故障的芯片流入市场，而需要对它们进行的检查。它需耍由测试人员利用测试仪对芯片施加激励并分析

4、具响应，來判断芯片是否存在故障。施加什么样的激励，可以使故障激活，同吋能在输出端测量出来是测试的核心问题，自动测试图形生成算法就是要研究和解决如何加最少的测试矢虽达到较高的故障检测效果。超人规模集成电路的测试生成算法不仅用于集成电路的测试生成和故障诊断，而且可以用于印刷电路板的光板测试和加载板测试，同时它也是集成电路自动测试设备的核心技术之一。传统的自动测试图形生成算法大都是针对门级的。从1959年Eldred开始了结构逻辑电路测试时代起，至今为止，门级自动测试图形生成算法已经有了它自己的一套体系。从电路的时序方

5、而考虑，对于具体的测试算法，分为组合电路测试生成和时序电路测试生成两部分内容。组合电路的测试生成算法主耍有：穷举法；代数法（布尔差分法）；路径敏化法；蕴涵图法；随机法。其中，1966年Roth提出的D算法成为笫一个完全的测试生成算法，标志着数字计算机硕件故障系统测试矢量生成的真正开始。而后提出的PODEM算法和FAN算法使口动推导组合电路测试的理论更加完善，成为沿用至今的算法。现在还有一种让人感兴趣的方法是基于二元判决图（BDD）的ATPG算法，对于没有非常严重的重汇聚扇出（例如乘法器）的电路，这种方法是很有效的

6、。由于测试开始吋内部存储器的未知状态和长的测试码序列,使得时序电路的测试生成比组合逻辑更加复杂。其测试矢量不是简单的一个测试码，而是具有一定长度和指定顺序的的测试序列。时序电路测试矢量牛成算法主要分为两类：一类是建立一个电路模型，通过组合ATPG方法生成测试码的吋间帧展开方法；一类是使用一个故障模拟器和-•个矢量生成器获得测试码的基于模拟的方法。基于模拟的算法的典型代表就是遗传算法。经过多年的研究和改进，已经将遗传算法和具它算法联合使川，基于蚂蚁算法和遗传算法的测试矢量生成算法就是一个成功的例子。随着VLSI的出

7、现，传统的门级测试牛.成算法开始显得力不从心，测试向高层发展成为必然。在系统高层描述屮，寄存器传输级（RTL）描述的测试技术受到广泛关注。针对RTL描述产生的测试向量不仅可以作为电路的功能测试，还有利于测试其结构故障。冃前高层次测试方法主要有：电路描述层次化的测试方法；棊于电路功能的测试方法；棊于电路结构的测试方法；基于模拟的测试方法；利川软件测试技术。但在高层次的测试牛•成屮仍没有像门级那样普遍认可的通用形式的故障模型或错误模型，以及针对■这些模型有效地产生测试的方法。3.2存储器测试功能存储器测试分別包括芯片

8、级、阵列级和板级的测试。为了使测试经济，芯片级测试必须采用存储器故障模型进行。存储器阵列测试也用于测试芯片选择和控制逻辑。存储器板级测试必须测试存储器阵列、刷新逻辑、错误检测和纠错逻辑、板选择器硬件、存储器板控制器。存储器的物理检杏是不可能的，这要求将物理故障模型化为逻辑故障，可模型化存储器系统为互连的功能模块集。模型化的逻辑故障使测试方法与电路技术和制造工艺无关,但它的