一種集成電路的內(nèi)建自測試方法及應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成電路的內(nèi)建自測試方法及應用。本發(fā)明通過使用二元判定圖來生成電路中每一個故障的所有測試矢量，并通過對測試矢量的選取，來獲得具有極小規(guī)模的電路測試集；在被測電路的內(nèi)建自測試中直接使用這種極小規(guī)模的電路測試集來對電路進行測試。本發(fā)明可以使內(nèi)建自測試達到100％的故障覆蓋率，同時在測試時間方面由于是使用了極小規(guī)模測試集，因此使測試時間有了很大地降低，可以使測試時間達到較小。因此，本發(fā)明提供的內(nèi)建自測試方法能有效地檢測集成電路中是否存在故障。
【專利說明】一種集成電路的內(nèi)建自測試方法及應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于集成電路測試領域，特別涉及一種集成電路的內(nèi)建自測試方法及應 用。

【背景技術】
[0002] 在集成電路的設計與制造過程中，首先要確保電路的設計符合事先定義的產(chǎn)品功 能規(guī)范，其次在電路芯片的生產(chǎn)過程中的缺陷和誤差等可能導致部分產(chǎn)品中存在故障，針 對此類問題而進行的檢測過程稱為電路測試。
[0003] 在電路測試的早期，測試過程往往被安排在芯片設計和制造過程之后。測試工程 師通過使用電路的功能與結(jié)構，并結(jié)合一定的測試算法來制定產(chǎn)品的測試方案。隨著電路 集成度和復雜度的不斷增加，而電路的外部管腳卻又非常有限，這導致外部測試設備對于 電路內(nèi)部的可控制能力和可觀測能力下降，測試生成和故障模擬都面臨著困難，從而極大 地增加了測試的難度和成本。因此，為了解決電路的測試問題，需要人們在設計電路的同時 就考慮電路的測試問題，即進行電路的可測性設計?？蓽y性設計除了在設計電路的結(jié)構時 盡量采取有利于測試的方案，還經(jīng)常將一些具有測試用途的結(jié)構加入到電路中，這樣不僅 可以改善電路的可測性，還可以減小總的測試成本。目前，可測性設計已成為大規(guī)模集成電 路設計中的必不可少的一個重要手段。
[0004] 內(nèi)建自測試（Built-InSelf-Test，BIST)就是一種可測性設計技術，它能夠最大 限度地把測試過程集成在芯片內(nèi)部，同時支持芯片的全速測試（即在電路的工作時鐘頻率 下進行的測試）。內(nèi)建自測試的基本思想是使被測電路自己生成能檢測電路中的故障的測 試矢量，而不是要求通過外部的測試設備來生成并施加測試向量。因此，內(nèi)建自測試必須有 附加的額外電路，它通常由如下三部分組成：測試矢量生成器、測試響應分析器和測試控制 器。測試矢量生成器主要完成測試矢量的產(chǎn)生，測試響應分析器主要完成被測電路響應的 壓縮和比較，測試控制器完成整個測試過程的控制。測試矢量生成器所產(chǎn)生的測試向量在 時鐘脈沖的作用下施加到被測電路上；為了減少測試響應數(shù)據(jù)所占用的存儲空間和便于分 析，常常將響應數(shù)據(jù)進行壓縮，測試響應分析器就是把測試響應數(shù)據(jù)壓縮成特征符號并進 行比較。
[0005] 內(nèi)建自測試具有如下的優(yōu)點：⑴可以進行全速測試，即在電路的工作時鐘頻率 下進行測試，因此可以檢測電路在實際工作條件下所存在的故障；（2)可以實現(xiàn)對電路的 在線測試，這一點對可靠性要求較高的系統(tǒng)具有很好的實際意義；（3)減少了對昂貴的測 試儀器的依賴性。
[0006] 對內(nèi)建自測試的設計，達到較高的故障覆蓋率和較短的測試時間，是人們在內(nèi)建 自測試的研宄方面一直追求的目標。而且，現(xiàn)有的電路內(nèi)建自測試方法較難達到較高的故 障覆蓋率（例如100%的故障覆蓋率）或者需要較長的測試時間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種集成電路的內(nèi)建自 測試方法。本發(fā)明通過使用二元判定圖來生成電路中每一個故障的所有測試矢量，并通過 對測試矢量的適當選取，來獲得具有極小規(guī)模的電路測試集，之后，在內(nèi)建自測試中直接使 用這種極小規(guī)模測試集來對電路進行測試，從而提供了一種具有100%的故障覆蓋率和較 短測試時間的內(nèi)建自測試方法。
[0008] 本發(fā)明的另一個目的在于提供所述集成電路的內(nèi)建自測試方法的應用。
[0009] 本發(fā)明在后面的闡述中使用了一些約定與術語，為清晰起見，下面對它們先進行 說明：
[0010] (1)由于電路測試的一個主要目的是確定集成電路中是否存在故障，因此在測試 之前需要建立電路中故障的物理模型。故障通常是指一個電路元件的物理缺陷，它可以使 這個元件的功能失效，也可能不失效。本發(fā)明所針對的故障類型主要是固定型故障（s-a-0 和s-a-1)。一個固定型故障是假定電路中的一條信號線的值是固定不變的，無論電路輸入 取什么值，該信號線的取值不變。若一個信號線的值固定在邏輯低電平上，則稱之為固定〇 故障（記為s-a-0);若一個信號線的值固定在邏輯高電平上，則稱之為固定1故障（記為 s-a-1)。由于電路元件的損壞，連線的開路等這些故障都可以用固定型故障模型較準確地 描述出來，因此固定型故障模型在實際中的應用非常普遍。
[0011] ⑵電路的原始輸入信號線，是指在電路中不接受電路內(nèi)部任何信號的這種信號 線；電路的原始輸出信號線，是指電路中可以將信號送到電路外部進行測量的這種信號線。
[0012] (3)可以把電路中的一個信號線稱為一個結(jié)點。
[0013] (4)電路的一個輸入矢量是在電路的每個原始輸入端所施加的輸入值所組成的一 個矢量；電路的一個測試矢量是指能夠檢測電路中的某個故障（例如s-a-0或s-a-1)的電 路輸入矢量；電路的一個測試集是指能夠檢測電路中所有信號線的s-a-0故障和s-a-1故 障的所有測試矢量所構成的集合。
[0014] (5)正常電路是指無故障電路，這種電路中無故障。被測電路是指被檢測的電路， 這種電路中可能有故障，也可能無故障。
[0015] 本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)：一種集成電路的內(nèi)建自測試方法，包括如 下步驟：使用二元判定圖來生成電路中每一個故障的所有測試矢量，并通過對測試矢量的 選取，來獲得具有極小規(guī)模的電路測試集；在被測電路的內(nèi)建自測試中直接使用這種極小 規(guī)模的電路測試集來對電路進行測試。
[0016] 所述的二元判定圖是一種有一個根結(jié)點的有向圖；對一個二元判定圖，其表達式 為G= (V，E)，V表示圖中全部結(jié)點所構成的集合，E表示圖中的全部邊所構成的集合；二元 判定圖中的一個結(jié)點由如下三部分組成：一個值域、分別指向兩個子結(jié)點（后繼結(jié)點）的兩 個指針域。結(jié)點有如下兩種類型：非終結(jié)點和終結(jié)點。終結(jié)點也稱為葉子結(jié)點，它的值域的 取值（也稱為屬性值）為〇或1 ;它的指向后繼結(jié)點的兩個指針域的值都為零指針（即NULL 指針）。非終結(jié)點的屬性值為一個給定的邏輯布爾變量（例如Xi)，它的兩個指針域分別指 向它的兩個子結(jié)點。二元判定圖中邊的集合E是由從父結(jié)點指向子結(jié)點的連接所組成。
[0017] 例如，對布爾函數(shù)g =X1Xfx3，它的真值表如表1所示，它的二元判定圖如圖1所 不O
[0018] 表1布爾函數(shù)g的真值表
[0019]

【權利要求】
1. 一種集成電路的內(nèi)建自測試方法，其特征在于包括如下步驟：使用二元判定圖來生 成電路中每一個故障的所有測試矢量，并通過對測試矢量的選取，來獲得具有極小規(guī)模的 電路測試集；在被測電路的內(nèi)建自測試中直接使用這種極小規(guī)模的電路測試集來對電路進 行測試。
2. 根據(jù)權利要求1所述的集成電路的內(nèi)建自測試方法，其特征在于：所述的內(nèi)建自測 試的結(jié)構包括依次連接的模式產(chǎn)生器、響應壓縮器和比較器。
3. 根據(jù)權利要求2所述的集成電路的內(nèi)建自測試方法，其特征在于：所述的模式產(chǎn)生 器的實現(xiàn)方法是把具有極小規(guī)模的測試集中的測試矢量固化在只讀存儲器ROM中，或者事 先保存在隨機存儲器RAM中；在進行電路的測試時按順序?qū)⑺鼈冏x出，并送到被測電路的 輸入端。
4. 根據(jù)權利要求2所述的集成電路的內(nèi)建自測試方法，其特征在于：所述的響應壓縮 器是使用多輸入線性移位寄存器來實現(xiàn)，即在一般的線性反饋移位寄存器的基礎上增加一 個外部輸入，并據(jù)此獲得線性反饋移位寄存器的特征多項式的具體形式；當對線性反饋移 位寄存器施加輸入數(shù)據(jù)流時，根據(jù)它的特征多項式的特性來計算出線性反饋移位寄存器的 輸出數(shù)據(jù)流和余數(shù)，將該余數(shù)作為特征值。
5. 根據(jù)權利要求1所述的集成電路的內(nèi)建自測試方法，其特征在于：所述的測試矢量 通過如下步驟得到：對給定的被測電路，根據(jù)該電路的結(jié)構，建立正常電路所對應的二元判 定圖；對正常電路中的一個給定信號線注入一個故障，獲得故障電路，并建立故障電路所對 應的二元判定圖；對正常電路與故障電路所對應的這兩個二元判定圖進行異或操作，獲得 一個測試二元判定圖；找出該二元判定圖中從根結(jié)點到屬性值為1的終結(jié)點的所有路徑， 每一個這種路徑上的邊所對應的變量取值就為該故障的測試矢量。
6. 根據(jù)權利要求1所述的集成電路的內(nèi)建自測試方法，其特征在于：所述的具有極小 規(guī)模的電路測試集，通過如下步驟得到：對能檢測電路故障的測試矢量按照所定義的屬于 關系進行選取，并通過進行相關的操作與處理，來獲得被測電路的具有極小規(guī)模的測試集。
7. 權利要求1?6任一項所述的集成電路的內(nèi)建自測試方法的應用，其特征在于：所 述的內(nèi)建自測試方法用于檢測集成電路中的固定型故障。
【文檔編號】G01R31/28GK104515950SQ201510014547
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2015年1月12日 優(yōu)先權日:2015年1月12日
【發(fā)明者】潘中良, 陳翎 申請人:華南師范大學