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哈理工大学软件学院集成系

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软件学院

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共享文件，严谨翻版

共享文件，严谨翻版2012.6.22

超大规模集成电路验证与测试资料整理（测试版）

第一章

测试的作用

如果你设计一个产品，加工后测试它，没有通过测试，那么一定有失败的原因。可能包括：测试本身存在问题；加工过程存在问题；设计不正确；产品规范有问题。测试的作用是检验是否存在问题，诊断的作用是确定什么方面出现了问题，以及如何修正它。因此，测试的正确性和有效性对产品的品质是最重要的。

如果测试过程是好的，而产品失效，那么应该怀疑加工过程，产品设计或者规范有问题。产品实现过程中的分布式测试能够及时捕获可能导致产品缺陷的原因，并可能在缺陷暴露并产生大的危害之前将它解决。

测试的价值在于品质和经济性。这两个属性是相关的。品质意味着用最小的成本满足用

户的要求。好的测试过程可以将所有不合格产品挡在到达用户手中之前。如果产生的坏产品太多，它们的成本就要分摊到好的产品上。

数字和模拟VLSI测试

用户的需要通过芯片满足，需要通常来源于特定应用的功能。

下一步是各种各样的规范，包括功能（输入输出特性）、工作特性（功耗、频率、噪声等）、物理特性（封装等）、环境特性（温度、湿度、可靠性等）以及其他特性（体积、成本、价格、可用性等）

任务是为下一步的制造和测试生成必要的数据。设计分几个阶段。首先是所谓的结构设

计，生成实现功能描述的系统级功能模块结构。其次是逻辑设计，将功能模块分解为逻辑门。最后用物理器件（例如晶体管）来实现逻辑门，并在物理设计时生成芯片的版图。物理版图被转化为光刻板，直接应用于芯片的制造中。

测试的另外一个重要的功能就是过程诊断。我们必须找出每一块失效芯片中究竟什么地方出了问题。失效芯片分析成为失效模式分析（FMA），可以采用很多种不同的测试方

法，以确定失效原因和修复的过程。提升芯片的时钟频率。

即时测试。对于固定故障测试，已经证实在电路正常工作始终频率下的测试效果远比在较低的时钟频率下好。

ATE的成本。随着更快速的ATE的不断发展，出现了一些其他的测试方法，将ATE的一些功能嵌入到芯片的硬件之中。另一种方法是将可控延迟插入到芯片的硬件中，从而可以用低速的测试仪测试临界路径延迟。

EMI。工作在GHz级频率级范围的芯片必须进行电磁干扰测试。一个问题是导线的电感，低频可以忽略，高频必须考虑。

晶体管密度的增长。

测试复杂性。测试难度随晶体管的密度增加而增加。首先是由于芯片的内部模块变得难以访问。此外芯片子集之间的测试存在相互的干扰。计算测试矢量生成的时间，在最坏的情况下，它将随着芯片的主输入管脚数和片上触发器的数目呈指数增长。

特征尺寸与功耗。

验证测试必须检查由于过量电流引起的电源总线超载。

测试矢量的应用可能产生过量功耗，并烧毁芯片，因此必须调整测试矢量以降

低功耗。

特征尺寸的缩小客观上要求按降低的阈值电压进行晶体管的设计。这种器件将

具有较大的漏流，将降低IDDQ测试的有效性。

电流测试。近期一种非常成功的测试方法是测量的芯片的静态电流，IDDQ只要测试静电流超过预先规定的阈值就可以认为芯片失效。

单芯片上数字和模拟器件的集成。一个目的是降低成本，一个目的是提高集成度。但是带来了在一个芯片上测试混合信号的新问题。

第二章

测试类型：根据测试的目的，VLSI测试可分为4种类型。

特性测试：也称为设计调试或验证测试。对于一个新的设计，这种类型的测试在生产之前进行，目的是验证设计的正确性，并且器件要满足所有的需求规范。特性测试确定器件工作参数的范围。我们通常在最坏的情况下进行特性测试，因为它比平均情况更容易评估，并且通过此类测试的器件将会在其他任何情况下正常工作。主要过程：

测试矢量生成。

按统计规律选取足够多的样本。

对两个或更多的环境参数的每一种组合进行重复测试。

把测试的结果汇成shmoo图。

Shmoo图※表示可以接受的组合@表示不可接受的读取组合

我们诊断和修正错误，测量芯片特性，设定最终的规范，并开发生产测试程序。生产测试

每一块加工的芯片都需要进行生产测试，它没有特性测试全面，但必须判定芯片是否符合设计的质量和需求。测试矢量需要高的故障覆盖率，但不需要覆盖所有的功能和数据类型。主要考虑的因素是成本。不考虑故障诊断，只做通过判决。生产测试的特点是时间短，但又必须检验器件的相关指标。

老化测试

老化测试是通过一个长时间的连续或周期性的测试使不好的器件失效，从而保证老化测试后的器件的可靠性。两种类型的失效可以通过老化测试暴露出来：先天缺陷和异常故障。老化测试可以组合使用生产测试、高温和高电压等。

成品检测

在将采购的器件集成到系统之前，系统制造商都要进行成品检测。其最重要的目标就是避