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1、数字集成电路的故障测试策略与技术研究摘 要 当今时代网路不断的发展，必然推动硬件的更新换代。近几年网络工具的不断更新换代使数字集成电路在发展中不断的走向成熟。目前，应用比较广泛的数字集成电路有如下DSP、CPU、显卡等，研究方向主要有：顶层架构（硬件架构，软件架构），算法等，本次论文所要研究的是具体的可测试性设计，功能仿真设计等集成电路相关的约束的研究。电路的集成化为人们带来了便捷的同时也给我们带来了一些必不可少的故障。因此需要我们不断的学习，尽量避免故障的出现以及解决处理好故障。在以后很多年里，数字集成电路会不断的发展，为我们的生活增添非常美好的光环。集成电路故障测试的目的在于提出一种发现电
2、路设计中的潜在问题的方法，实现电路的优化设计，提高其可靠性。从90年代起，随着集成电路的迅速发展，该技术越来越引起研究人员和工程设计者的重视，对集成电路故障的测试主要有硬件故障检测和软件故障检测。本文着重分析了集成电路为用户提供的友好交的互界面，同时提供的接口部分是否很方便的扩展期间模型库。通过集成电路故障模式建模方式给我们更直观的印象，对数字集成电路故障检测以及设计有个更深的认识。关键词：集成电路，故障检测，顶层架构，模型。Digital integrated circuits fault testing strategy and technology researchAbstractCon
3、tinuous development of the network era is bound to promote the upgrading of the hardware.In recent years, the continuous upgrading of the network tools in the development of digital integrated circuits continue to mature. At present, more extensive application of digital integrated circuits are as f
4、ollows DSP, CPU, graphics cards, research directions are: top-level architecture (hardware architecture, software architecture), algorithm, this paper will study the specific design for testability,functional simulation integrated circuit design constraints related to the research.Bring an integrate
5、d circuit into a convenient but also bring us some essential failure.Therefore, we need to keep learning, try to avoid the appearance of failure and resolve to handle failure.Many years later, the development of digital integrated circuits will continue, to add life to our very good aura. The purpos
6、e of integrated circuit fault test circuit design is proposed that the potential problem, to achieve optimal circuit design to improve its reliability.From 90 onwards, with the rapid development of integrated circuits, the technology has drawn increasing research attention to designers and engineers
7、, the testing of integrated circuit failures are hardware and software fault detection fault detection. This article focuses on the integrated circuit to provide users with the mutual exchange of friendly interface, while providing some of it very convenient interface during the expansion of model l
8、ibrary.Modeling of integrated circuit failure mode by way gives us a visual impression, fault detection of digital integrated circuits, and design have a deeper understanding.Keywords: integrated circuits, fault detection, the top-level architecture model.目录 摘 要- 1 -目录- 3 -第一章 绪论- 4 -1.1论文背景- 4 -1.2
9、 国内外对数字集成电路的研究- 4 -1.3 论文研究目的- 5 -第二章 数字集成电路理论- 6 -2.1 理论基础- 6 -2.1.1 概念- 6 -2.1.2 由来- 6 -2.1.3 未来发展- 7 -2.2 数字电路简介- 7 -2.2.1 简介- 7 -2.2.2 数字电路的特点- 8 -2.2.3 集成电路设计流程- 8 -2.2.4 应用- 9 -2.3 可测试性设计- 9 -第三章 故障检测理论- 10 -3.1 主要的检测介绍- 10 -3.1.1 电路描述层次- 10 -3.1.2 高层测试- 10 -3.1.3 高层测试研究- 10 -3.1.4 功能故障模型分类- 1
10、0 -3.1.5 注意事项- 11 -3.2 研发设计之考虑- 11 -第四章 故障测试- 11 -4.1 数字IC故障测试基本过程、测试算法和技术- 11 -4.2 测试算法- 12 -第五章 结束语- 13 -参考文献- 14 -致谢- 15 - 第一章 绪论1.1论文背景IC制造工艺的发展，持续增加着VLSI电路的集成密度，亦日益加大了电路故障测试的复杂性和困难度。随着单片超大规模(VLSI)集成电路功能的日益复杂和集成密度的倍增，使得高质量、低成本的集成电路故障测试技术的发展变得越来越具有紧迫性和挑战性。早期的人工测试和穷举测试法已难以满足实际需要，取而代之的是自动测试图形生成(ATP
11、G)、可测性设计(DFT)、边界扫描测试(BST)和内建自测试(BIST)等更为先进的测试技术和策略。1.2 国内外对数字集成电路的研究1958年美国德克萨斯仪器公司(TI)发明了集成电路（IC），随着硅平面技术的发展，二十世纪六十年代先后发明了双极型和MOS型两种重要的集成电路，它标志着由电子管和晶体管制造电子整机的时代发生了量和质的飞跃，创造了一个前所未有的具有极强渗透力和旺盛生命力的新兴产业集成电路产业。 集成电路发明至今40多年以来，从电路集成到系统集成这句话是对IC产品从小规模集成电路（SSI）到今天特大规模集成电路（ULSI）发展过程的最好总结，即整个集成电路产品的发展经历了从传统
12、的板上系统（System-on-board）到片上系统（System-on-a-chip）的过程。在这历史过程中，世界IC产业为适应技术的发展和市场的需求，其产业结构经历了三次变革。 第一次变革：以加工制造为主导的IC产业发展的初级阶段。 70年代，集成电路的主流产品是微处理器、存储器以及标准通用逻辑电路。这一时期IC制造商（IDM）在IC市场中充当主要角色，IC设计只作为附属部门而存在。这时的IC设计和半导体工艺密切相关。IC设计主要以人工为主，CAD系统仅作为数据处理和图形编程之用。IC产业仅处在以生产为导向的初级阶段。 第二次变革：Foundry公司与IC设计公司的崛起。 80年代，集成
13、电路的主流产品为微处理器（MPU）、微控制器（MCU）及专用 IC（ASIC）。这时，无生产线的IC设计公司（Fabless）与标准工艺加工线（Foundry）相结合的方式开始成为集成电路产业发展的新模式。 随着微处理器和PC机的广泛应用和普及（特别是在通信、工业控制、消费电子等领域），IC产业已开始进入以客户为导向的阶段。一方面标准化功能的IC已难以满足整机客户对系统成本、可靠性等要求，同时整机客户则要求不断增加IC的集成度，提高保密性，减小芯片面积使系统的体积缩小，降低成本，提高产品的性能价格比，从而增强产品的竞争力，得到更多的市场份额和更丰厚的利润；另一方面，由于IC微细加工技术的进步，
14、软件的硬件化已成为可能，为了改善系统的速度和简化程序，故各种硬件结构的ASIC如门阵列、可编程逻辑器件（包括FPGA）、标准单元、全定制电路等应运而生，其比例在整个IC销售额中1982年已占12；其三是随着EDA工具（电子设计自动化工具）的发展，PCB设计方法引入IC设计之中，如库的概念、工艺模拟参数及其仿真概念等，设计开始进入抽象化阶段，使设计过程可以独立于生产工艺而存在。有远见的整机厂商和创业者包括风险投资基金（VC）看到ASIC的市场和发展前景，纷纷开始成立专业设计公司和IC设计部门，一种无生产线的集成电路设计公司（Fabless）或设计部门纷纷建立起来并得到迅速的发展。同时也带动了标准
15、工艺加工线（Foundry）的崛起。全球第一个Foundry工厂是1987年成立的台湾积体电路公司，它的创始人张忠谋也被誉为“晶芯片加工之父”。 第三次变革：“四业分离”的IC产业 90年代，随着INTERNET的兴起，IC产业跨入以竞争为导向的高级阶段，国际竞争由原来的资源竞争、价格竞争转向人才知识竞争、密集资本竞争。以DRAM为中心来扩大设备投资的竞争方式已成为过去。如1990年，美国以Intel为代表，为抗争日本跃居世界半导体榜首之威胁，主动放弃DRAM市场，大搞CPU，对半导体工业作了重大结构调整，又重新夺回了世界半导体霸主地位。这使人们认识到，越来越庞大的集成电路产业体系并不有利于整个IC产业发展，分才能精，整合才成优势。于是，IC产业结构向高度专业化转化成为一种趋势，开始形成了设计业、制造业、封装业、测试业独立成行的局面，近年来，全球IC产业的发展越来越显示出这种结构的优势。如台湾IC业正是由于以中小企业为主，比较好地形成了高度分工的产业结构，故自1996年，受亚洲经济危机的波及，全球半导体产业出现生产过剩、效益下滑，而IC设计业却获得持续的增长。 特别是96、97、98年持续三年的DRAM的跌价、MPU的下滑，世界半导体工业的增长速度已远达不到从前17的增长值，若再依靠高投入提升技术，追求大尺寸硅片、追求微细加工，从大生产中来降低成
