超大规模集成电路测试

第1章概述

1.1研究意义

1.2章节安排

1.3基本概念

本章小结

习题

参考文献

第2章电路测试基础

2.1验证、模拟和测试

2.1.1验证

2.1.2生产测试

2.1.3可测性设计

2.1.4仿真

2.1.5验证与生产测试之比较

2.2故障及故障检测

2.2.1故障检测的基本原理

2.2.2测试图形生成

2.3缺陷、失效和故障

2.3.1物理缺陷

2.3.2失效方式

2.3.3故障

2.3.4故障、失效和缺陷的关系

2.4经典故障模型

2.4.1SSA故障

2.4.2MSA故障

2.5故障的等效、支配和故障冗余

2.5.1故障表

2.5.2故障等效

2.5.3故障支配

2.5.4故障表简化

2.5.5检查点

2.5.6故障冗余

2.6晶体管级故障模型

2.6.1桥接故障

2.6.2NMOS电路的短路与开路故障

2.6.3CMOS电路开路故障

2.6.4CMOS电路的恒定通与短路故障

2.7其他类型故障模型

2.7.1延迟故障

2.7.2暂时失效

本章小结

习题

参考文献

第3章验证、模拟和仿真

3.1验证与模拟

3.1.1模拟的概念

3.1.2验证与模拟的方法

3.1.3验证方法

3.2基于Testbench的验证

3.2.1Testbench格式

3.2.2Testbench开发语言和工具

3.2.3Testbench举例

3.3逻辑模拟

3.3.1编译模拟

3.3.2事件驱动模拟

3.3.3延迟模型

3.4故障模拟

3.4.1并行故障模拟

3.4.2演绎故障模拟

3.4.3并发性故障模拟

3.4.4故障模型结果分析

3.5仿真

3.5.1基于阵列处理器的仿真

3.5.2基于FPGA的仿真

3.6基于ATPG工具的故障模拟

3.6.1实验工具和目的

3.6.2Tetramax的故障模拟流程

3.6.3脚本文件举例

3.6.4练习1故障模拟

3.6.5练习2ATPG工具参数设置

本章小结

习题

参考文献

第4章自动测试生成

4.1简介

4.2代数法

4.2.1异或法

4.2.2布尔差分法

4.3路径敏化法

4.3.1确定性算法的基本过程

4.3.2路径敏化法举例

4.4D算法

4.4.1D算法关键术语

4.4.2D算法举例

4.5PODEM算法

4.5.1PODEM算法思路

4.5.2PODEM算法流程

4.6自动识别法

4.6.1时序电路的检查序列

4.6.2自动识别法的步骤和举例

4.7时序电路的确定性测试生成

4.7.1功能模型

4.7.2测试生成模型

4.7.3扩展的向后追踪算法

4.7.4扩展的向后追踪算法举例

4.8其他ATPG方法

4.8.1FAN算法

4.8.2SoCRATES算法

4.8.3FASTEST算法

4.8.4CONTEST算法

本章小结

习题

参考文献

第5章专用可测性设计

5.1可测性分析

5.1.1可控性值

5.1.2可观性值

5.1.3SCOAP算法描述

5.1.4可测性度量的应用

5.2可测性的改善方法

5.2.1插入测试点

5.2.2电路分块

5.2.3电路分块方法举例

5.3测试图形简化

5.3.1测试图形简化规律

5.3.2测试图形简化规律应用

5.4容易测试的电路

5.4.1部分积乘法器的C可测性

5.4.2变长测试

5.5组合电路的可测性设计

5.5.1用Reed-Muller模式设计组合电路

5.5.2异或门插入法

5.5.3组合电路的其他可测性设计方法

5.6时序电路可测性设计中的问题

5.6.1时序电路的初始化设计问题

5.6.2时间延迟效应的最小化

5.6.3逻辑冗余问题

5.6.4避免设计中非法状态

5.6.5增加逻辑以控制振荡

本章小结

习题

参考文献

第6章扫描设计

6.1扫描路径设计

6.1.1基本的扫描路径设计

6.1.2部分扫描设计

6.1.3隔离的串行扫描设计

6.1.4非串行的扫描设计

6.2扫描路径的测试方法

6.2.1组合电路部分的测试生成

6.2.2扫描触发器的测试图形

6.2.3测试施加

6.2.4扫描路径测试举例

6.3扫描单元的设计

6.3.1D锁存器

6.3.2双端口扫描单元

6.3.3电平敏感锁存器

6.3.4电平敏感扫描设计

6.3.5随机编址的扫描单元

6.4基于EDA工具的扫描综合[4～6]

6.4.1扫描综合流程

6.4.2扫描综合主要步骤

6.4.3扫描综合脚本文件举例

6.5测试综合后的自动测试生成

6.5.1DFT工具与ATPG工具的接口

6.5.2ATPG脚本文件

6.5.3STIL格式测试图形文件

6.6扫描路径设计成本分析

6.6.1I/O和性能开销

6.6.2门和面积开销

6.6.3测试时间

6.6.4延迟和功耗

本章小结

习题

参考文献

第7章边界扫描法

7.1边界扫描法的基本结构

7.2测试存取通道及控制

7.2.1测试存取通道的信号

7.2.2TAP控制器

7.2.3TAP控制器的操作

7.3寄存器及指令

7.3.1指令寄存器

7.3.2测试数据寄存器

7.3.3指令

7.4操作方式

7.4.1正常操作

7.4.2测试方式操作

7.4.3测试边界扫描寄存器

7.5边界扫描描述语言

7.5.1主体

7.5.2BSDL描述器件举例

本章小结

习题

参考文献

第8章随机测试和伪随机测试

8.1随机测试

8.1.1随机测试的概念

8.1.2故障检测率的估算

8.1.3测试图形长度的计算

8.1.4输入变量的优化

8.2伪随机序列

8.2.1同余伪随机序列

8.2.2反馈移位寄存器和异或门构成的伪随机序列生成电路

8.3LFSR的数学基础

8.3.1根据本原多项式优化伪随机序列发生电路

8.3.2LFSR的运算

8.3.3M序列的特性

8.4基本的伪随机测试序列生成电路

8.4.1外接型PRSG

8.4.2内接型PRSG

8.4.3混合连接型PRSG

8.5其他类型伪随机序列生成方法

8.5.1与M序列相关的序列的生成方法

8.5.2加权伪随机序列

8.5.3细胞自动机

8.6低功耗测试序列

本章小结

习题

参考文献

第9章内建自测试

9.1内建自测试的概念

9.1.1内建自测试简介

9.1.2内建自测试的结构

9.1.3内建自测试的测试生成

9.2响应数据压缩

9.2.1奇偶测试

9.2.2“1”计数

9.2.3跳变次数压缩

9.3特征分析法

9.3.1特征分析原理

9.3.2串行输入特征寄存器

9.3.3多输入的特征分析

9.4内建自测试的结构

9.4.1内建自测试

9.4.2自动测试

9.4.3循环内建自测试

9.4.4内建逻辑块观测器

9.4.5随机测试组合块

9.4.6STUMPS

本章小结

习题

参考文献

第10章电流测试

10.1IDDQ测试机理

10.1.1基本概念

10.1.2无故障电路的电流分析

10.1.3转换延迟

10.2IDDQ检测的缺陷及故障模型

10.2.1桥接

10.2.2栅氧

10.2.3开路故障

10.2.4泄漏故障

10.2.5延迟故障

10.3测试图形生成

10.3.1基于电路级模型的测试图形生成

10.3.2基于泄漏故障模型的测试图形生成

10.4IDDQ测试方法

10.4.1片外测试

10.4.2片内测试

10.5IDDQ测试的改进

10.5.1控制截止电流的措施

10.5.2?IDDQ

本章小结

习题

参考文献

第11章存储器测试

11.1测试类型和模型

11.1.1性能测试和参数测试

11.1.2特征测试

11.1.3功能测试

11.1.4电流测试

11.1.5功能模型

11.1.6存储单元的表达方法

11.2缺陷和故障模型

11.2.1缺陷

11.2.2阵列故障模型

11.2.3周边逻辑

11.3存储器测试算法

11.3.1MSCAN算法

11.3.2GALPAT算法

11.3.3算法型测试序列

11.3.4Checkerboard测试

11.3.5Marching图形序列

11.3.6March测试的表达方法

11.3.7各种存储器测试算法的分析

11.4存储器测试方法

11.4.1存储器直接存取测试

11.4.2存储器内建自测试

11.4.3宏测试

11.4.4各种存储器测试方法比较

11.5存储器的冗余和修复

本章小结

习题

参考文献

第12章SoC测试

12.1SoC测试的基本问题

12.1.1SoC核的分类

12.1.2SoC测试问题

12.1.3存取、控制和隔离

12.2概念性的SoC测试结构

12.2.1测试源和测试收集

12.2.2测试存取机构

12.2.3测试壳

12.3测试策略

12.3.1核的非边界扫描测试

12.3.2核的边界扫描测试策略

12.4IEEEP1500标准

12.5SoC测试再探索

参考文献

　　本书体现了著者为系统、规范地诠释VLSI测试与可测性设计方法学所进行的努力和尝试。主要内容包括电路测试基础，验证、模拟和仿真，自动测试生成，专用可测性设计，扫描设计，边界扫描法，随机测试和伪随机测试，内建自测试，电流测试，存储器测试，SoC测试。　　VLSI测试与可测性设计方法学已甄成熟，诸多理论和方法也为设计和制造界广泛接受，亦成为EDA工具的基本特征。本书系统化编撰迄今为止主流的方法学与结构，为读者进行更深层次的电路设计、模拟、测试和分析打下良好的基础，也为电路(包括电路级、芯片级和系统级)的设计、制造、测试和应用之间建立一个相互交流的平台。　　本书主要内容包括电路测试基础，验证、模拟和仿真，自动测试生成，专用可测性设计，扫描设计，边界扫描法，随机测试和伪随机测试，内建自测试，电流测试，存储器测试，SoC测试。　　本书既可作为高等院校高年级学生和研究生的专业课教材，也可作为从事集成电路设计、制造、测试、应用EDA和ATE专业人员的参考用书。