第八章 集成电路的测试与可测性设计
集成电路制造中的可靠性设计与测试研究
集成电路制造中的可靠性设计与测试研究一、背景介绍随着电子技术的不断发展，集成电路已成为现代电子产品中的核心部件，集成电路的可靠性是保证电子产品正常运行的关键因素之一。
因此，在集成电路制造过程中，可靠性设计与测试是极为重要的工作之一。
二、可靠性设计1、产品设计阶段中的可靠性设计在产品设计阶段，可靠性设计包括确定可靠性指标、进行可靠性分析、制定可靠性设计规范等。
可靠性指标包括寿命、故障率、可靠度等。
通过可靠性分析，可以确定关键部件和系统的故障模式，进而通过设计保证其可靠性。
可靠性设计规范则是保证产品可靠性的重要手段之一，规范包括环境适应性、可靠性测试、可靠性分析等方面。
2、工艺流程中的可靠性设计在工艺流程中，可靠性设计包括选择适合的工艺和材料、制订可靠性工艺规范等。
要确保产品在制造过程中不会出现缺陷，需要采用裂解工艺、新型生长材料等技术，并制定标准的工艺流程，以确保产品可靠性。
三、可靠性测试1、可靠性检测技术集成电路制造中的可靠性测试技术包括环境应力测试、加速试验、可靠性评估等。
其中，环境应力测试是常见的可靠性测试方法，其目的是通过模拟极端条件来评估产品在使用过程中的可靠性。
加速试验则是在限定时间内模拟产品的寿命，以评估产品的可靠性。
可靠性评估则通过不同的数据收集、分析方法来评估产品的可靠性水平。
2、测试流程与系统设计在测试流程中，需要综合考虑各个阶段的测试数据和分析结果，对产品的可靠性水平进行评估。
同时，测试系统的设计也是非常关键的，在设计中需要考虑测试设备的精度、可靠性、稳定性等因素，同时还需要将产品应力状态的监测和数据采集等功能纳入到测试系统中。
四、结论在集成电路制造过程中，可靠性设计与测试是确保产品质量和可靠性的重要手段，可以减少产品故障率，提高产品稳定性和寿命。
因此，随着电子产品市场的不断扩大，集成电路制造中的可靠性设计与测试也会变得越来越重要。
可测性设计
准的集成电路。 ➢ 优先选用同时支持IEEE1149.1和IEEE1532标准的可编程
集成电路。IEEE1532标准能使来自不同厂家的可编程逻 辑集成电路使用相同软件进行编程。
可测性设计
边界扫描技术
❖ 设计边界扫描链
➢ 由于LATTICE、XILINX、ALTERA、TI和AD公司的编程 软件工具不兼容，因此，为了便于使用各自的编程软件 工具进行编程，不同公司的可编程集成电路应放置在不 同的扫描链上，每一个扫描链提供一个独立的用于编程 和测试的JTAG接口。根据IEEE1149.1标准，JTAG测试 接口包括TMS、TCK、TRST、TDI和TDO等5种信号。 为了适应多JTAG接口的要求，边界扫描测试系统应提供 多个JTAG接口，例如ScanWorks最多能提供16个JTAG 接口。
可测性设计
边界扫描技术
➢
可测性设计
边界扫描技术
❖ 特殊功能引脚的连接方法 ➢ 某些支持边界扫描测试的集成电路有一些特殊功能引脚，
这些引脚影响边界扫描测试功能。 ➢ 当进行边界扫描测试时，需要将这些引脚设置到特定的
状态。 ➢ 在使用集成电路之前，应仔细阅读该集成电路的BSDL文
件，然后按照特殊功能引脚的使用要求进行合理的连接。 ➢ BSDL文件是由集成电路制造商提供的描述该芯片边界扫
可测性设计
边界扫描技术
❖ 内部扫描设计技术有两种： ➢ 全扫描技术，将电路中所有的触发器用特殊设计的具有
扫描功能的触发器代替，使其在测试时链接成一个或几 个移位寄存器； ➢ 部分扫描技术，只选择一部分触发器构成移位寄存器， 降低了扫描设计的硬件消耗和测试响应时间。 ❖ 边界扫描测试方法于1990年成为IEEE的标准，即IEEE Std 1149.1-1990，目前最新的版本为IEEE1149.12001[2] 。该标准由JTAG（Joint Test Action Group） 组织制订。边界扫描测试技术的基本思想是从集成电路 本身的测试性设计入手，解决数字电路板的测试问题。
集成电路测试技术和可测试性设计
2，功能测试法
– 验证被测电路的功能；
– 适于LSI、VLSI以及微处理器等复杂数字系统 的测试。
三、测试的步骤
分三个重要方面：测试生成、测试验证和测 试设计。 测试生成：产生验证电路的一组测试码，又称为 测试向量； 测试验证：一个给定测试集合的有效性测度； 测试设计：提高前两种工作的效率
全球最大封装 测试厂：台湾日月光
半导体测试设备企业： 安捷伦、泰瑞达、爱德万、科利登
为何封测能够独立？
1、芯片运输成本低 2、芯片封测难度高
一、测试主要目标
◆故障侦查/检测（Fault Detection）
--- 判断被测电路中是否存在故障，或称为合 格/失效测试；
◆故障定位（Fault Location） ---查明故障原因、性质和产生的位置。
10.2 测试基础
10.2.1 内部节点测试方法
测试思想：假设在待测节点存在一个故 障状态，然后反映和传送这个故障到输出 观察点。
测试矢量的作用是控制待测节点的状态， 并将该节点的状态效应传送到输出观察点
失效和故障
◆缺陷---构造特性的改变 ◆故障---缺陷引起的电路异常，缺陷的逻 辑表现。
◆失效---故障引起的电路错误动作 失效的根源是故障，但故障并不等于失效。
X1 X2
1 0
X3 1
X4 1
G1
1A
s-a-1
G2 0C/1
G3
B1 G4 0D/1
0/1 z
假设存在C：s-a-1故障，求测试矢量
第一步 反映故障 C=0，即 X3 =0 第二步 传播故障，敏化C→z的路径 X4=1，B=1 第三步 确定原始输入 X3=1 又A=1，∴X1+X2=1 结论：X1X2X3X4=0111，1011，1111
集成电路测试PPT课件
7
故障的等效和从属
故障等效
s-a-1
A
B
&
C
s-a-0
Z
故障从属
s-a-0
A
B
&
C
s-a-1
Z
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故障类型与测试码
测试码 ABC Z 11 1 0
01 1 1 10 1 1 11 0 1
故障
A/0, B/0, C/0, Z/1 A/1,Z/0 B/1,Z/0 C/1,Z/0
8
基本概念2：测试向量和测试图形
故障：集成电路不能正常工作。 故障模型：物理缺陷的逻辑等效。
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故障举例
物理缺陷
逻辑等效
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逻辑门故障模型
固定值逻辑：所有缺陷都表现为逻辑门 层次上线网的逻辑值被固定为0或者1。 表示：s-a-1, s-a-0。
桥接 逻辑门故障模型的局限性
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f
(X)
•
d dxi
g(X)
g(X)
•
d dxi
f
(X)
d dxi
f (X)• d dxi
g(X)
d dxi
f
(X)
g(X)
f
(X)
•
d dxi
g(X)
g(X)
•
d dxi
f
(X)
d dxi
f (X)• d dxi
g(X)
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22
差分法
如果g(X)与xi无关，则可以简化为：
esets
Tester_Stro 2
2
集成电路测试与可靠性评估方法
集成电路测试与可靠性评估方法集成电路测试与可靠性评估是保障集成电路品质和可靠性的重要环节。
在集成电路生产过程中，测试环节主要是对电路功能和性能进行全面的验证，而可靠性评估则是通过一系列的可靠性试验和统计分析，来预测电路在使用中的寿命和性能衰减情况。
集成电路测试主要分为芯片级测试和封装级测试两个阶段。
芯片级测试是在芯片元件封装之前进行的一系列测试，包括功能测试、性能测试、可靠性测试等。
功能测试是验证芯片功能是否正常的关键步骤，通过输入不同的电信号，观察输出是否符合设计要求。
性能测试则是对芯片性能进行测试和评估，包括速度、功耗、噪声等指标。
可靠性测试则是模拟芯片在特定环境下的工作条件，如温度、湿度等，通过长时间运行和应力测试来评估芯片的可靠性。
封装级测试是将芯片封装成成品之后进行的测试过程，主要是对封装后的电路进行功能验证和可靠性测试。
功能验证是对整个封装电路进行的测试，测试的内容包括输入输出特性、信号延迟、功率特性等。
可靠性测试则是通过模拟使用条件，对封装电路进行长时间运行测试，以评估其寿命和可靠性。
集成电路可靠性评估是通过一系列的可靠性试验和统计分析，来对电路的寿命和性能衰减情况进行预测和评估。
常见的可靠性试验包括热老化试验、温度循环试验、湿热试验等。
热老化试验是将芯片或封装电路置于高温环境中，通过加速老化的方式来评估电路的寿命。
温度循环试验则是通过将电路反复置于高低温环境中，来模拟电路在温度变化时的性能衰减情况。
湿热试验则是将电路置于高温高湿环境中，通过湿度和温度的协同作用来评估电路的可靠性。
除了可靠性试验，还可以通过统计分析方法来评估电路的可靠性。
常见的统计分析方法包括故障数据分析、可靠性增长分析等。
故障数据分析是对电路的故障数据进行收集和分析，通过统计方法来评估电路的失效率和失效模式。
可靠性增长分析则是通过长时间运行测试，收集电路的失效数据，通过分析失效数据的分布和趋势，来预测电路的寿命和性能衰减情况。
集成电路测试
求。
03
测试可扩展性
随着集成电路规模的不断扩大，测试可扩展性成为技术发展的关键。高
性能集成电路测试技术应具备高效扩展的能力，以适应大规模集成电路
的测试需求。
人工智能在集成电路测试中的应用
自动化测试
人工智能技术能够实现自动化测 试，提高测试效率，降低人工干
预和错误率。
故障诊断与预测
人工智能算法可以对测试结果进行 分析，快速准确地定位故障，并对 潜在故障进行预测，提高测试的可 靠性。
安全性测试
检测集成电路在紧急情况下的性能表现，如突然断电、过载等。
05
CATALOGUE
集成电路测试发展趋势
高性能集成电路测试技术
01
测试速度
随着集成电路复杂度的提高，测试速度成为关键性能指标。高性能集成
电路测试技术能够快速准确地完成测试，缩短产品上市时间。
02
测试精度
高精度的测试技术能够确保集成电路的性能和可靠性，满足各种应用需
片的准确连接和可靠的测试结果。
04
CATALOGUE
集成电路测试应用
消费电子产品的测试
总结词功能测试Fra bibliotek消费电子产品种类繁多，包括手机、电视 、电脑等，这些产品的集成电路测试主要 关注功能、性能和可靠性等方面。
确保集成电路在产品中能够正常工作，满 足设计要求。
性能测试
可靠性测试
检测集成电路在不同工作条件下的性能表 现，如温度、电压等。
检测集成电路在电磁干扰下 的性能表现。
故障注入测试
模拟电路故障情况，检测集 成电路的故障诊断和容错能 力。
航空电子产品的测试
总结词
航空电子产品对安全性和可靠性要求极高，因此测试重点在于确保集 成电路在高空、高速等极端环境下的性能表现。
集成电路测试与可测性设计教学内容与教学方法探索
集成电路测试与可测性设计教学内容与教学方法探索作者：刘炎华来源：《中国教育技术装备》2014年第18期摘要集成电路测试随半导体技术的发展变得日益重要，在电子类本科专业开设集成电路测试与可测性设计课程，可以完善学生的专业知识结构，加强学生的就业竞争力。
从教学方法、教学内容、教学实例等方面探讨该课程的教学改革措施和建议。
关键词半导体技术；集成电路测试；教学改革中图分类号：G642.4 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2014）18-0094-03集成电路测试是集成电路产业不可或缺的一个重要环节，其贯穿了集成电路设计、生产与应用的整个过程。
集成电路测试技术的发展相对滞后于其他环节，这在一定程度上制约了集成电路产业的发展。
集成电路测试产业不但对测试设备依赖严重，对测试技术人员的理论基础和实践能力也有着较高要求。
为应对上述挑战，加强电子类学生的就业竞争力，就要求学生在掌握集成电路工艺、设计基础知识的同时，还需具备集成电路测试与可测性设计的相关知识[1-2]。
目前，国内本科阶段开设集成电路测试与可测性设计课程的高校较少，学过的学生也多数反映比较抽象，不知如何学以致用。
究其原因，主要是教学环节存在诸多问题[3]。
为了提高该课程教学质量，本文对该课程教学内容、方法进行了初步的探索研究，以期激发学生的学习主动性，加深对该课程的理解和掌握。
1 理论教学结合实际应用在理论教学中结合实际应用，有助于学生明确学习目的，提升学习兴趣。
因此，讲授测试重要性时可以结合生活中的应用实例来展开。
如目前汽车中的ABS电路如果不通过测试，将会造成人员和汽车的损伤；远程导弹中的制导电路不通过测试，将无法精确命中目标；制造业中的数控机床控制电路，交通信号灯的转向时间显示电路，家电产品中的MP3、MP4解码电路等，均需进行测试等。
通过这些介绍，可以使学生了解测试的重要性，从而能更加主动地去掌握所学知识。
2 合理安排教学内容针对集成电路测试与可测性设计的重要性，电子类专业在本科生三年级时开设集成电路测试与可测性设计课程。
集成电路可测性设计综述
集成电路可测性设计综述摘要：随着电路和系统日趋复杂，电路测试更加困难，电路可测性设计可以解决这一根本问题。
近十多年来的研究己经取得了不少成果，但各种方法在不同程度上均存在局限性和实际应用上的困难，因此继续深入研究硬件开销少、可测性好、故障检测覆盖率高的方法仍然是数字系统设计领域中一个十分重要的课题。
关键词：集成电路；可测性设计1.引言集成电路测试关系到集成电路产品设计、生产制造及应用开发各个环节，如果集成电路测试问题解决得好，可以缩短产品的研制开发周期，降低产品的研制、生产与维修成本，确保产品的性能、质量与可靠性。
在对有几千个或非门构成的电路在考虑和不考虑可测性设计条件下，测试生成的成本与电路规模的关系曲线如图（1）所示。
图中DFT代表可测性设计，UT代表无拘束设计。
从图中可看出，对于无拘束设计，有关的测试成本随电路规模的增大成指数上升；而采用可测性设计的电路，测试费用与规模基本上是线性增长关系。
图（1）测试生成成本与电路规模关系曲线图因此深入电路系统的可测性理论与设计方法的研究，对于发展复杂性越来越大的现代电子电气装备，提高其可靠性，降低复杂电子电气系统全寿命周期费用有特别重要的战略意义、实际应用价值。
2.电路可测性设计概况2.1电路可测性设计发展。
电路系统测试与故障诊断于20世纪60年代在军事上首先开始研究以满足军事装备的维修与保养需要。
美国国防部于1993 年2 月颁发MIL—STD—2165A《系统和设备的可测性大纲》，大纲将可测试性作为与可靠性及维修性等同的设计要求，并规定了可测试性分析、设计及验证的要求及实施方法。
该标准的颁布标志着可测试性作为一门独立学科的确立。
尽管可测性问题最早是从装备维护保障角度提出，但随着集成电路(IC)技术的发展，满足IC 测试的需求成为推动可测性技术发展的主要动力。
从发展趋势上看，半导体芯片技术发展所带来的芯片复杂性的增长远远超过了相应测试技术的进步。
因此，复杂芯片系统的测试和验证问题将越来越成为其发展的制约、甚至瓶颈。
数字集成电路物理设计
数字集成电路物理设计作者:陈春章艾霞王国雄出版社:科学出版社出版日期:2008年1月页数:285 装帧:开本:16 版次:商品编号:2022071 ISBN:703022031 定价:36元丛书序前言第1章集成电路物理设计方法1.1数字集成电路设计挑战1.2数字集成电路设计流程l.2.1展平式物理设计1.2.2硅虚拟原型设计1.2.3层次化物理设计1.3数字集成电路设计收敛1.3.1时序收敛1.3.2功耗分析1.3.3可制造性分析1.4数字集成电路设计数据库1.4.1数据库的作用与结构1.4.2数据库的应用程序接口1.4.3数据库与参数化设计1.5总结习题参考文献第2章物理设计建库与验证2.1集成电路工艺与版图2.1.1 CMOS集成电路制造工艺简介2.1.2 CMOS器件的寄生闩锁效应2.1.3版图设计基础2.2设计规则检查2.2.1版图设计规则2.2.2 DRC的图形运算函数2.2.3 DRC在数字IC中的检查2.3电路规则检查2.3.1电路提取与比较2.3.2电气连接检查2.3.3器件类型和数目及尺寸检查数字集成电路物理设计2.3.4 LVS在数字IC中的检查2.4版图寄生参数提取与设计仿真2.4.1版图寄生参数提取2.4.2版图设计仿真2.5逻辑单元库的建立2.5.1逻辑单元类别2.5.2逻辑单元电路2.5.3物理单元建库与数据文件2.5.4时序单元建库与数据文件2.5.5工艺过程中的天线效应2.6总结习题参考文献第3章布图规划和布局3.1布图规划3.1.1布图规划的内容和目标3.1.2 I/0接口单元的放置与供电3.1.3布图规划方案与延迟预估3.1.4模块布放与布线通道3.2电源规划3.2.1电源网络设计3.2.2数字与模拟混合供电3.2.3时钟网络3.2.4多电源供电3.3布局3.3.1展平式布局3.3.2层次化布局3.3.3布局目标预估3.3.4标准单元布局优化算法3.4扫描链重组3.4.1扫描链定义3.4.2扫描链重组3.5物理设计网表文件3.5.1设计交换格式文件3.5.2其他物理设计文件3.6总结习题参考文献第4章时钟树综合4.1时钟信号4.1.1系统时钟与时钟信号的生成4.1.2时钟信号的定义4.1.3时钟信号延滞4.1.4时钟信号抖动4.1.5时钟信号偏差4.2时钟树综合方法4.2.1时钟树综合与标准设计约束文件4.2.2时钟树结构4.2.3时钟树约束文件与综合4.3时钟树设计策略4.3.1时钟树综合策略4.3.2时钟树案例4.3.3异步时钟树设计4.3.4锁存器时钟树4.3.5门控时钟4.4时钟树分析4.4.1时钟树与时序分析4.4.2时钟树与功耗分析4.4.3时钟树与噪声分析4.5总结习题参考文献第5章布线5.1全局布线5.1.1全局布线目标5.1.2全局布线规划5.2详细布线5.2.1详细布线目标5.2.2详细布线与设计规则5.2.3布线修正5.3其他特殊布线5.3.1电源网络布线5.3.2时钟树布线5.3.3总线布线数字集成电路物理设计5.3.4实验布线5.4布线算法5.4.1通道布线和面积布线5.4.2连续布线和多层次布线5.4.3模块设计和模块布线5.5总结习题参考文献第6章静态时序分析6.1延迟计算与布线参数提取6.1.1延迟计算模型6.1.2电阻参数提取6.1.3电容参数提取6.1.4电感参数提取6.2寄生参数与延迟格式文件6.2.1寄生参数格式sPF文件6.2.2标准延迟格式SDF文件6.2.3 sDF文件的应用6.3静态时序分析6.3.1时序约束文件6.3.2时序路径与时序分析6.3.3时序分析特例6.3.4统计静态时序分析6.4时序优化6.4.1造成时序违例的因素6.4.2时序违例的解决方案6.4.3原地优化6.5总结习题参考文献第7章功耗分析7.1静态功耗分析7.1.1反偏二极管泄漏电流7.1.2门栅感应漏极泄漏电流7.1.3亚阈值泄漏电流7.1.4栅泄漏电流7.15静态功耗分析第8章信号完整性分析第9章低功耗设计技术与物理实施第10章芯片设计的终验证与签核附录索引数字专用集成电路的设计与验证本书作者：杨宗凯，黄建，杜旭编著第1章概述1.1 引言1.2 ASIC的概念1.3 ASIC开发流程1.4 中国集成电路发展现状第2章Verilog HDL硬件描述语言简介2.1 电子系统设计方法的演变过程2.2 硬件描述语言综述2.3 Verilog HDL的基础知识2.4 Verilog HDL的设计模拟与仿真第3章ASIC前端设计3.1 引言3.2 ASIC前端设计概念3.3 ASIC前端设计的工程规范3.4 设计思想3.5 结构设计3.6 同步电路3.7 ASIC前端设计基于时钟的划分3.8 同步时钟设计3.9 ASIC异步时钟设计4.10 小结第4章ASIC前端验证4.1 ASIC前端证综述4.2 前端验证的一般方法4.3 testbench4.4 参考模型4.5 验证组件的整合与仿真4.6 小结第5章逻辑综合5.1 综合的原理和思路5.2 可综合的代码的编写规范5.3 综合步骤5.4 综合的若干问题及解决……第6章可测性技术第7章后端验证附录A 常用术语表附录B Verilog语法和词汇惯用法附录C Verilog HDL关键字附录D Verilog 不支持的语言结构参考文献yoyobao编号：book194094作者：杨宗凯，黄建，杜旭编著（点击查看该作者所编图书）出版社：电子工业出版社（点击查看该出版社图书）出版日期：2004-10-1ISBN：7121003783装帧开本：胶版纸/0开/ 0页/480000字版次：1原价：￥28VLSI设计方法与项目实施点击看大图市场价：￥43.00 会员价：￥36.55【作者】邹雪城;雷鑑铭;邹志革;刘政林[同作者作品]【丛书名】普通高等教育“十一五”规划教材【出版社】科学出版社【书号】9787030194510【开本】16开【页码】487【出版日期】2007年8月【版次】1-1【内容简介】本书以系统级芯片LCD控制器为例，以数模混合VLSI电路设计流程为线索，系统地分析了VLSI系统设计方法，介绍了其设计平台及流行EDA软件。
集成电路测试和可测性设计
集成电路测试和可测性设计IC Testing and Design for Testability教学大纲课程名称：集成电路测试和可测性设计课程编号：M702004课程学分：3适用学科：集成电路工程、电子科学与技术一、课程性质本课程的授课对象为集成电路工程专业研究生和电子与科学技术专业研究生，课程属性为专业基础必修课（对电子与科学技术专业研究生为专业选修课）。
本课程主要讲授集成电路测试尤其是大规模集成电路测试的基本概念、基本方法，数字集成电路测试向量生成算法、可测试性设计、可测试性度量、数模混合信号电路测试方法以及测试设备和测试过程等内容。
通过基本思想、基本算法的引入、推导并配以大量的实例进行分析，使学生能够对测试相关理论有全面的理解，并能够利用所学的方法解决实际的电路测试及可测试性设计方面的问题。
二、课程教学目的学生通过本课程的学习，应能够理解集成电路测试及可测性的基本概念、基本思想；掌握重要的测试向量生成算法以及典型的可测性设计的结构；了解集成电路测试的发展趋势及面临的主要问题。
通过利用可测性设计方法构建实际的可测性方案，锻炼培养解决测试问题的实践动手能力。
同时通过对主要算法的发展历程、思想演变等的学习，培养发现问题、解决问题的能力以及创新思维。
为今后从事集成电路测试方面的工程或研究工作打下基础。
三、教学基本内容及基本要求第一章测试理论基础教学内容：1.1 引言1.2 VLSI测试过程和设备教学要求：1、掌握：集成电路测试的工作原理和工作过程。
2、理解：集成电路测试的基本概念。
3、了解：集成电路测试的特点，测试技术的发展及现状。
第二章测试经济学故障和故障模拟教学内容：2.1 测试经济学和产品质量2.2 故障模型教学要求：1、掌握：测试的经济性和故障定义。
2、理解：故障的含义和分类方法。
3、了解：测试与产品质量间的关系。
第三章逻辑与故障模型教学内容：3.1 用于设计验证的模拟3.2 用于设计评估的模拟3.3 用于模拟的模型电路3.4 用于真值模拟的算法3.5 故障模拟算法3.6 故障模拟的统计学方法教学要求：1、掌握：模型电路概念及类型，真值模拟的算法和故障模拟算法。
集成电路测试与可测性设计教学内容与教学方法探索
集成电路测试与可测性设计教学内容与教学方法探索【摘要】本文探讨了集成电路测试与可测性设计教学内容与教学方法的相关内容。
在背景介绍了集成电路测试和可测性设计的重要性，阐述了研究的意义和目的。
正文部分分别从集成电路测试内容、可测性设计教学内容和教学方法进行探索，并通过案例分析和课程评估对教学效果进行评估。
结论中提出了教学内容拓展和教学方法优化的建议，并展望了未来的发展方向。
本文旨在帮助教师和学生更好地理解集成电路测试与可测性设计领域的知识，提高教学效果，促进学生的学习和专业发展。
【关键词】集成电路测试、可测性设计、教学内容、教学方法、案例分析、课程评估、教学内容拓展、教学方法优化、未来展望。
1. 引言1.1 背景介绍集成电路测试与可测性设计在当今电子科技领域中扮演着至关重要的角色。
随着集成电路技术的不断发展和普及，测试和可测性设计已经成为确保电路可靠性和性能的必要手段。
在集成电路设计过程中，测试是保证电路功能正确性和品质的最后一道关口，而可测性设计则是为了提高测试效率和降低测试成本而必不可少的一环。
随着集成电路规模的不断扩大和复杂性的增加，传统的测试方法已经无法满足对电路的测试要求。
研究集成电路测试与可测性设计的教学内容和教学方法显得尤为重要。
通过深入探讨集成电路测试内容，可以更好地理解电路测试的基本原理和方法，为未来的电路设计和测试工作奠定坚实的基础。
研究可测性设计教学内容和教学方法，可以培养学生对测试技术的理解和应用能力，提高他们在电子领域的竞争力。
在这样的背景下，本文旨在探索集成电路测试与可测性设计的教学内容和教学方法，以提高教学质量和学生的学习效果。
通过案例分析和课程评估，进一步完善教学内容和方法，为未来的教学工作提供有益的参考和借鉴。
1.2 研究意义集成电路测试与可测性设计教学内容与教学方法探索的研究意义在于提高学生对集成电路测试与可测性设计的理解和应用能力。
随着集成电路技术的不断发展，对高质量和高性能集成电路的需求逐渐增加，培养学生在集成电路测试与可测性设计领域的专业知识和技能显得尤为重要。
集成电路设计ppt
第四章 半导体集成电路基本加工工艺与设计规则 4.1 引言 4.2 集成电路基本加工工艺 4.3 CMOS工艺流程 4.4 设计规则 4.5 CMOS反相器的闩锁效应 4.6 版图设计
第五章 MOS管数字集成电路基本逻辑单元设计 5.1 NMOS管逻辑电路 5.2 静态CMOS逻辑电路 5.3 MOS管改进型逻辑电路 5.4 MOS管传输逻辑电路 5.5 触发器 5.6 移位寄存器 5.7 输入输出（I/O）单元
[3] 陈中建主译. CMOS电路设计、布局与仿真.北京：机械工 业出版社，2006.
[4]（美）Wayne Wolf. Modern VLSI Design System on Silicon. 北京：科学出版社，2002.
[5] 朱正涌. 半导体集成电路. 北京：清华大学出版社，2001. [6] 王志功，沈永朝.《集成电路设计基础》电子工业出版
第六章 MOS管数字集成电路子系统设计 6.1 引言 6.2 加法器 6.3 乘法器 6.4 存储器
6.5 PLA 第七章 MOS管模拟集成电路设计基础
7.1 引言 7.2 MOS管模拟集成电路中的基本元器件 7.3 MOS模拟集成电路基本单元电路 7.4 MOS管集成运算放大器和比较器 7. 5 MOS管模拟集成电路版图设计 第八章 集成电路的测试与可测性设计
1.2 集成电路的发展
1、描述集成电路工艺技术水平的五个技术指标 （1）集成度（Integration Level）
集成度是以一个IC芯片所包含的元件（晶体管或门/数）来 衡量（包括有源和无源元件）。随着集成度的提高，使IC及使用 IC的电子设备的功能增强、速度和可靠性提高、功耗降低、体积 和重量减小、产品成本下降，从而提高了性能/价格比，不断扩 大其应用领域，因此集成度是IC技术进步的标志。为了提高集成 度采取了增大芯片面积、缩小器件特征尺寸、改进电路及结构设 计等措施。为节省芯片面积普遍采用了多层布线结构。硅晶片集 成（Wafer Scale Integration -WSI)和三维集成技术也正在研 究开发。从电子系统的角度来看，集成度的提高使IC进入系统集 成或片上系统（SoC）的时代。
可测性设计_经典讲解
9. 可测性设计随着片上系统（SoC：System on Chip）的集成度越来越高，其测试可行性、测试时间和测试功耗越来越受到人们的关注。
本章介绍有关测试和可测性设计的一些基本概念。
其中，可测性设计包括存储器的内建自测，扫描测试，处理器核的测试和边界扫描测试等，并且通过具体的应用让读者加深对可测性设计的理解。
9.1. 集成电路（IC：Integrated Circuit）测试概述9.1.1. 测试的概念和原理集成电路测试是IC产业链中的重要一环，而且是不可或缺的一环，它贯穿于从产品设计开始到完成加工的全过程。
目前所指的测试通常是指芯片流片后的测试。
其定义为对被测电路施加已知的测试矢量，观察其输出结果，并于已知正确输出结果进行比较而判断芯片功能、性能、结构好坏的过程。
下图说明了测试原理，就其概念而言，测试包含了三方面内容：已知的测试矢量、确定的电路结构和已知正确的输出结果。
图9-1 测试原理随着芯片集成度的越来越高，如今的IC测试面临着前所未有的挑战：●测试时间越来越长，百万门级的SoC测试可能需要几个月的时间甚至更长。
●测试矢量的数目越来越多，覆盖率却难以提高，人们不知道究竟要用多少测试矢量才能覆盖到所有的器件。
●测试设备的使用成本越来越高，直接影响的芯片的成本。
9.1.2. 测试以及测试矢量的分类根据测试的目的不同，可以把集成电路测试分为四种类型：（1）验证测试（Verification Testing，也称作Design Validation）当一款新的芯片第一次被设计并生产出来，首先接受验证测试。
在这一阶段，将会进行功能测试，以及全面的AC、DC参数的测试。
通过验证测试，我们可以诊断和修改设计错误，为最终规范（产品手册）测量出芯片的各种电气参数，并开发出测试流程。
（2）生产测试（Manufacturing Testing）当芯片的设计方案通过了验证测试，进入量产阶段之后，将利用前一阶段调试好的流程进行生产测试。
集成电路芯片测试与可靠性分析
集成电路芯片测试与可靠性分析引言测试方法静态测试是通过检查芯片的结构、连接和物理参数等方面来判断芯片是否存在缺陷。
这种测试方法通常使用显微镜、扫描电镜和电子探针等仪器进行。
静态测试可以有效地检测到芯片的制造缺陷，如短路、漏电和误连等问题。
动态测试是通过对芯片施加输入信号，观察芯片输出是否符合预期来判断芯片是否正常工作。
常用的动态测试方法有功能测试、时序测试和环境测试等。
功能测试是测试芯片的功能是否满足设计要求，通常使用模拟电源和信号发生器等仪器进行。
时序测试是测试芯片的时序关系是否满足设计要求，通常使用逻辑分析仪和示波器等仪器进行。
环境测试是测试芯片在不同环境条件下的工作性能，通常使用温度测试箱和湿度测试箱等仪器进行。
测试流程测试计划制定是根据芯片的设计要求和测试需求，确定测试的目标和方法。
测试环境准备是根据测试计划，配置测试所需的仪器设备和软件工具。
测试程序编写是根据芯片的功能和性能要求，编写测试程序，包括输入信号的产生和输出信号的检测。
测试执行是将测试程序加载到测试设备中，对芯片进行测试。
测试结果分析是根据测试结果，判断芯片是否通过测试，并对测试结果进行统计和分析。
失效模式和效应分析是一种定性和定量混合的分析方法，用于确定芯片的失效模式、失效原因和失效效应，并评估失效的可能性和严重性。
失效模式、影响和关键性分析是在失效模式和效应分析的基础上，对失效的关键性进行评估和分析。
可靠性增长分析是通过测量芯片的故障率和寿命数据，确定芯片的可靠性增长趋势，从而预测芯片的可靠性。
结论集成电路芯片测试和可靠性分析是保障芯片质量和可靠性的重要手段。
通过静态测试和动态测试方法，可以全面地检测芯片的制造缺陷和工作性能。
通过失效模式和效应分析、失效模式、影响和关键性分析和可靠性增长分析等方法，可以评估和预测芯片的可靠性。
只有经过充分的测试和可靠性分析，才能保证集成电路芯片的可靠性和稳定性，满足现代电子产品对高质量和长寿命的要求。
集成电路封装与测试技术知到章节答案智慧树2023年武汉职业技术学院
集成电路封装与测试技术知到章节测试答案智慧树2023年最新武汉职业技术学院第一章测试1.集成电路封装的目的，在于保护芯片不受或少受外界环境的影响，并为之提供一个良好的工作条件，以使集成电路具有稳定、正常的功能。
（）参考答案:对2.制造一块集成电路芯片需要经历集成电路设计、掩模板制造、原材料制造、芯片制造、封装、测试等工序。
（）参考答案:对3.下列不属于封装材料的是（）。
参考答案:合金4.下列不是集成电路封装装配方式的是（）。
参考答案:直插安装5.封装工艺第三层是把集成电路芯片与封装基板或引脚架之间进行粘贴固定、电路电线与封装保护的工艺。
（）参考答案:错6.随着集成电路技术的发展，芯片尺寸越来越大，工作频率越来越高，发热量越来越高，引脚数越来越多。
（）参考答案:对7.集成电路封装的引脚形状有长引线直插、短引线或无引线贴装、球状凹点。
（）参考答案:错8.封装工艺第一层又称之为芯片层次的封装，是指把集成电路芯片与封装基板引线架之间进行粘贴固定、电路连线与封装保护工艺。
（）参考答案:对9.集成电路封装主要使用合金材料，因为合金材料散热性能好。
（）参考答案:错第二章测试1.芯片互联常用的方法有：引线键合、载带自动焊、倒装芯片焊。
（）参考答案:对2.载带自动焊使用的凸点形状一般有蘑菇凸点和柱凸点两种。
（）参考答案:对3.去飞边毛刺工艺主要有：介质去飞边毛刺、溶剂去飞边毛刺、水去飞边毛刺。
（）参考答案:对4.下面选项中硅片减薄技术正确的是（）。
参考答案:干式抛光技术5.封装工序一般可以分成两个部分：包装前的工艺称为装配或称前道工序，在成型之后的工艺步骤称为后道工序。
（）参考答案:对6.封装的工艺流程为（）。
参考答案:磨片、划片、装片、键合、塑封、电镀、切筋、打弯、测试、包装、仓检、出货7.以下不属于打码目的的是（）。
参考答案:芯片外观更好看。
8.去毛飞边工艺指的是将芯片多余部分进行有效的切除。
（）参考答案:错9.键合常用的劈刀形状，下列说法正确的是（）。
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8.3 数字集成电路测试 8.3.1概述
• 大规模数字集成电路测试主要包括逻辑值测试和参数值测试
两个方面。
• 数字电路测试的研究主要集中在基于电压测量的逻辑值测试
方法的研究。
• 电压测试的优点是速度快，识别0、1要求的精度不高。 • 基于电压测量的逻辑值测试方法已经成为目前测试数字电路
的主流。
• 目前，数字集成电路的测试主要还是依靠自动测试。 • 自动测试就是自动推导被测电路的测试向量，自动对被测电
8.2 模拟集成电路测试方法
直流工作点测试
直流工作点测试相当于电路仿真中的DC分析。
无论是在晶圆的裸片测试还是封装后地模块测试，一般而 言，模拟集成电路首先要进行直流工作点测试，以判断电路的 工作点是否正确。 直流测试过程一般是在对被测件施加直流电压源的情况下进行 的。
（1）通过测量电压源总电流，得到电路的静态功耗，即电源电 压乘以总电流。 （2）使用万用表测量电路输入、输出节点的偏置电压或电路中 各可观测点的电压值。比较电路中各关键节点的直流工作电压 值是否与仿真电压值一致，从而判断电路直流工作是否正常。 （3）输入电压扫描测试。
设计错误测试的主要目的是发现并定位设计错误，从而 达到修改设计最终消除设计错误的目的。设计错误的主要特 点是同一设计在制造后的所有芯片中都存在同样的错误，这 是区分设计错误与制造缺陷的主要依据。在输入测试向量后， 从输出的错误类型可以大致定位设计错误，但还需要花很大 的努力才能精确地确定错误发生的位置。某些情况下，为修 改设计错误而反复设计与制造的代价 ( 时间与费用 ) 几乎与初 始设计一样大。 因此，一方面设计者在设计阶段应认真做好仿真模拟工 作，确保设计一次成功；另一方面，在设计时要考虑芯片制 造后的测试问题，万一在测试时发现存在设计错误，要做到 能尽快定位错误的位置。为此，有时在第一版的设计中，增 加一些测试分析用的电路与输入输出引脚，便于在设计出现 错误的情况下进行分析与定位，节约设计反复所用的时间。
第二章
第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
MOS晶体管
MOS管反相器 半导体集成电路基本加工工艺与设计规则 MOS管数字集成电路基本逻辑单元设计 MOS管数字集成电路子系统设计 MOS管模拟集成电路设计基础 集成电路的测试与可测性设计
4学时
6学时 6学时 4学时 4学时 6学时 4学时
总计
对制造过程中
可能引起电路功能不正确而进行的测试。与设计 错误相比，这种错误的出现具有随机性。测试的 主要目的不是定位和分析错误，而是判断芯片上 是否存在错误，即区分合格的芯片与不合格的芯
片。
功能测试的困难源于以下两个方面： (1) 一个集成电路具有复杂的功能，含有大量的晶体管； (2) 电路中的内部信号不可能引出到芯片的外面，而测 试信号和测试结果只能从外部的少数管脚施加并从外 部管脚进行观测。 测试的过程就是用测试仪器将测试向量test bench (1和 0组成的序列 ) 通过探针施加到输入管脚， 同时在输出管脚上通过探针进行检测，并与预期的结 果进行比较。高速的测试仪器是非常昂贵的设备，测 试每个芯片所用的时间必须尽可能地缩短，以降低测 试成本。
这可能是因为电路中的某一点或某一部分出现了不符合设计要 求的状态，或者是出现了不应有的连接(信号短路)。 节点状态的错误所导致的故障可大致分为两大类：永久型 故障和间歇故障。永久型故障主要是固定故障，是指逻辑电路 中某—节点的逻辑值不符合设计要求或电路连接不正确，它并 不随时间的变化而变化，一直保持在某种状态固定不变；间歇 故障则是随机出现的故障，电路或节点有时正常有时不正常。
一个规模很小的专用集成电路(ASIC)，有可能达 到 N=25 ， M ＝ 50 ，就要求有 2 7 5 个测试向量 ( 近似于 3.8×l022个 )。假如有这么多的测试向量，并以每个 测试向量1μs的速率加到电路上，那测试一遍需要十 亿年，这显然是不可能实现的。因此，必须采用一种 完全不同的测试方法。常用的一种方法是用精简的测 试向量集。通常一个有故障的电路对大多数可能的输 入测试向量仍会给出正确的输出，故障仅仅是对一些 特别的输入测试向量才显露出来。因此，我们可以设 计一个测试向量序列，使得电路的输出在输入这一测 试向量序列后与预期值不一样，从而发现制造造成的 故障。要做到这一点，需要知道数字电路中有哪些可 能的故障。下面简单介绍一下通常的故障模型。
交流特性测试
模拟集成电路的交流特性测试相当于电路仿真中的 AC分析，其输入信号一般为频率可变的正弦波； 交流特性测试需要各种信号发生器或波形发生器； 用来测量射频电路的增益、带宽、输入反射等特性的 基本测试仪则是网络分析仪。
瞬态特性测试
瞬态特性测试，即时域测试，相当于 SPICE 仿真中 Tran分析。 瞬态测试同样需要各种信号发生器或波形发生器。
36学时
参考文献
[1] 王志功，景为平，孙玲.集成电路设计技术与工具. 南京： 东南大学出版社，2007年7月（国家级规划教材）. [2]（美）R.Jacob Baker, Harry W. Li, David E. Boyce. CMOS Circuit Design, Layout and Simulation. 北京： 机械工业出版社，2006. [3] 陈中建主译. CMOS电路设计、布局与仿真.北京：机械工 业出版社，2006. [4]（美）Wayne Wolf. Modern VLSI Design System on Silicon. 北京：科学出版社，2002. [5] 朱正涌. 半导体集成电路. 北京：清华大学出版社，2001. [6] 王志功，沈永朝.《集成电路设计基础》电子工业出版 社，2004年5月（21世纪高等学校电子信息类教材）.
第二部分 实验课 1、数字集成电路
（1）不同负载反相器的仿真比较；
（2）静态CMOS逻辑门电路仿真分析； （3）设计CMOS反相器版图； （4）设计D触发器及其版图； （5）设计模16的计数器及其版图（可选）。 2、模拟集成电路 设计一个MOS放大电路（可选） 。
教学进度表
章次
第一章
题目
绪言
教学时 数 2学时
第一部分 理论课 第一章 绪言 1．1 集成电路的发展 1．2 集成电路分类 1．3 集成电路设计 第二章 MOS晶体管 2．1 MOS晶体管结构 2．2 MOS晶体管工作原理 2．3 MOS晶体管的电流电压关系 2．4 MOS晶体管主要特性参数 2．5 MOS晶体管的SPICE模型 第三章 MOS管反相器 3．1 引言 3．2 NMOS管反相器 3．3 CMOS反相器 3．4 动态反相器 3．5 延迟 3．6 功耗
•
进行集成电路测试需要有专门的测试仪器，通 常这些测试仪器是非常昂贵的，测试的实现难度与 测试时间决定了测试的费用。如何经济有效地进行 测试也是集成电路设计者的责任。集成电路设计者 应该负责设计错误测试与功能测试整体方案的制订， 包括精确定义测试方案，设计测试电路和生成相应 的测试向量。 设计错误测试 当一个新的电路设计完成并第一次投片制造后， 设计者最想知道的就是电路设计本身是否存在错误。
• 根据集成电路产品生产所处的不同阶段与不同目的，
测试大致可以分为3种类型：
①在产品的研发阶段，为了检测设计错误而进行的测
试(设计错误测试)； ②在芯片生产阶段，为了检测产品是否具有正确的逻 辑操作和正确的功能而进行的测试(功能测试)； ③在产品出厂前，为了保证产品的质量与可靠性，需
要进行的各种测试(产品测试)。
路的输入加载测试激励并回收其测试输出的响应，通过分析 测试响应来自动的给出电路的故障征兆并孤立故障。
8.3.2 故障模型和测试向量生成
故障模型
对于逻辑电路，当发生实际逻辑值与预期逻辑值不相吻合 时，便说明该逻辑电路出现了故障。如果逻辑设计正确，这种 不吻合就意味着逻辑电路的信号没有按照设计要求动作。那么，
频谱与噪声测试
模拟集成电路的频谱测试相当于电路仿真中的FOUR分 析，通常采用频谱分析仪进行测试。 频谱测试用于各类大信号非线性电路的性能评估。主 要用于大信号放大电路谐波分量分析，确定其非线性 失真；用于混频器和调制解调器输出波形分析，得到 各混频器输出频率分量的幅度；确定其混频增益和待 滤除分量的大小；用于振荡器分析，确定输出信号频 谱纯度。 测试噪声系数相当于SPICE仿真软件中的NOISE分析， 通常采用噪声分析仪进行。主要用于低噪声放大器和 振荡器的性能评估。
功能测试是要判断集成电路在各种可能的输入 激励信号下是否正确工作。乍看起来将各种可能的 1和0的组合加到输入管脚就可以实现完整的测试。 其实不然，当电路的输入管脚数增加到一定的程度 后，比如说有一输入管脚数为 64的电路，要对它进 行彻底地测试，需要外加264次的输入(测试向量)和 进行264次的检测。另一方面，多数集成电路内部还 含有锁存器、触发器等时序电路单元，它们都有两 种状态，若要覆盖所有的可能性，内部状态的每一 种组合也要进行测试。如果一个集成电路的输入管 脚数为 N，内部含有 M个双稳态单元 (触发器或锁存 器)，则所需要的测试向量为2N+M。
试的主要目的就是在生产中将合格的芯片与不合格的芯片区 分开，保证产品的质量与可靠性。此外需要通过测试对产品
的质量与可靠性加以监控。
传统的数字电路（芯片、电路板及系统）的逻辑 设计与测试是分开进行的，即先设计，后测试，设计 阶段不考虑测试问题。 然而，随着数字电路的日益复杂，特别是VLSI电 路密度的日益增加，数字电路的测试问题日趋尖锐， 测试时间和测试费用日趋提高，甚至达到无法测试的 地步，影响了微电子技术的进一步发展。为了有效开 发电路，降低电路测试费用，数字电路必须设计成可 测试的。这就要求在电路设计阶段考虑测试问题，或 者说必须进行数字电路的可测试性设计。随着微电子 技术和数字技术的飞速发展，数字电路的可测试性技 术近几年来越来越引起电路设计者的重视，这门技术 本身也得到了迅速发展。