可测性设计工具在可编程逻辑电路中的应用

可测性设计工具针对集成电路生产测试需要，通过人工插入或工具自动综合生成测试逻辑电路，自动产生测试向量。可测性设计工具可以显著提升测试覆盖率，有效降低芯片在自动测试设备（Automatic Test Equipment,ATE）上测试的困难度及成本。

1.测试电路的自动生成

基于扫描设计（Scan-Based Design）方法是一种最常用的可测性设计方法。它把被测电路的寄存器转换成扫描寄存器，再将扫描寄存器连接成一条或多条的扫描链以传递测试信号。可测性设计的测试电路生成涉及一系列复杂的操作，通常需依靠自动化工具辅助完成。一个典型的基于扫描设计的可测性设计综合自动化流程如图5-113所示。

该流程包括下列几个主要步骤：

（1）将普通寄存器时序单元转换成扫描寄存器；

（2）检测被测电路是否符合一系列的DFT规则；

（3）对任何违反DFT规则的电路部分，进行自动修复或人工修复；

（4）根据DFT约束及目标设定，进行扫描链的链接并合成所需添加的逻辑。

测试电路的自动生成结果包括含DFT的逻辑门级电路网表、使用STIL（Standard Test Interface Language,标准测试接口语言）描述的DFT 工作情况以及DFT分析报告。

2.测量向量的自动生成及优化

基于DFT网表和STIL结果，自动测试向量生成工具可以自动产生芯片测试所需的测试向量信号。测试向量经过编码压缩、广播式压缩、逻辑变换压缩等方法优化后，在保证测试覆盖率的前提下可以减少测试数据数量、测试时间和必需的测试通道数。

D算法（又称多维通路敏化法）是第一个完备的ATPC算法，其基本思想是利用电路简化表和D向量传递，使故障沿着所有敏化通路传播至输出，通过兼容性检查得到最终的测试向量。针对大型组合电路中敏化通路选择的有效性，PODEM算法和FAN算法又对D算法进行了改进。后来的SOCRATES利用功能学习的方法提升了逻辑蕴含、通路敏化以及多路回退的效率。业界ATPG工具多采用基于类似SOCRATES的方法，并做了更进一步的改进。

除了上述的基于扫描设计DFT方法，业界还有几种不同的DFT解决方案。例如，LBIST（Logic Built -In Self-Test）将特殊的硬件或软件加入电路中，在不需要外在测试设备的条件下进行电路自测试。相对于LBIST，MBIST（Memory Built-In Self-Test）可用于存储器的自测试。

审核编辑：刘清