芯片測(cè)試（IC Testing）是芯片制造過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一，旨在驗(yàn)證芯片是否符合設(shè)計(jì)規(guī)格、功能是否正確，并篩選出不合格芯片。數(shù)字邏輯測(cè)試（Digital Logic Testing）主要用于檢測(cè)芯片的數(shù)字電路部分，確保其邏輯功能、時(shí)序特性和結(jié)構(gòu)完整性。

       數(shù)字邏輯測(cè)試（Digital Logic Testing） 主要用于驗(yàn)證芯片中的數(shù)字電路是否按照設(shè)計(jì)規(guī)格正確工作。測(cè)試的目標(biāo)是確保芯片在各種輸入條件下能夠正確輸出，滿足功能和時(shí)序要求，并檢測(cè)制造缺陷。

1.測(cè)試階段：

晶圓測(cè)試（CP, Wafer Test）：在晶圓級(jí)別進(jìn)行測(cè)試，篩選出明顯的缺陷芯片。

成品測(cè)試（FT, Final Test）：在封裝后進(jìn)行更完整的測(cè)試，以確保芯片在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。

2.數(shù)字邏輯測(cè)試的主要方法：邏輯功能測(cè)試、結(jié)構(gòu)測(cè)試、自動(dòng)測(cè)試向量生成、時(shí)序測(cè)試、片上自測(cè)試。

• 邏輯功能測(cè)試（Functional Test）目標(biāo)：驗(yàn)證芯片的邏輯功能是否按照設(shè)計(jì)要求正確工作。

方法：施加測(cè)試向量（Test Pattern），觀察芯片的輸出是否匹配預(yù)期值；需要全面覆蓋芯片的所有功能模式，例如運(yùn)算單元（ALU）、控制單元（FSM）、存儲(chǔ)單元（寄存器/Cache）等。

• 結(jié)構(gòu)測(cè)試（Scan Chain Test）目標(biāo)：提高測(cè)試可控性和可觀測(cè)性，檢測(cè)寄存器級(jí)的故障。

方法：采用掃描鏈（Scan Chain）技術(shù)，將所有觸發(fā)器（Flip-Flop）串聯(lián)形成移位寄存器；通過外部輸入測(cè)試數(shù)據(jù)（Scan-in），逐級(jí)移入芯片內(nèi)部，經(jīng)過邏輯運(yùn)算后輸出（Scan-out）；適用于寄存器級(jí)故障檢測(cè)，如觸發(fā)器無(wú)法翻轉(zhuǎn)、短路、開路等。

• 自動(dòng)測(cè)試向量生成（ATPG, Automatic Test Pattern Generation）目標(biāo)：檢測(cè)制造缺陷，如短路、開路、漏電等。

方法：采用故障建模（Fault Modeling）：

•Stuck-at Fault（靜態(tài)故障）：某個(gè)節(jié)點(diǎn)固定為0或1（SA0/SA1）。

•Transition Fault（過渡故障）：檢測(cè)信號(hào)翻轉(zhuǎn)時(shí)的延遲問題。

•Bridge Fault（橋接故障）：兩個(gè)信號(hào)線意外短接。

•通過掃描鏈將測(cè)試向量輸入芯片進(jìn)行檢測(cè)。

• 時(shí)序測(cè)試（Timing Test）目標(biāo)：確保芯片在目標(biāo)時(shí)鐘頻率下正常工作，不存在時(shí)序違例。

方法：路徑延遲測(cè)試（Path Delay Test）：測(cè)量邏輯路徑上的傳播延遲；

建立時(shí)間（Setup Time）和保持時(shí)間（Hold Time）測(cè)試：

•Setup Violation：數(shù)據(jù)未能在時(shí)鐘沿到來(lái)前穩(wěn)定，導(dǎo)致觸發(fā)器錯(cuò)誤采樣。

•Hold Violation：數(shù)據(jù)未能在時(shí)鐘沿后保持足夠時(shí)間，導(dǎo)致觸發(fā)器誤觸發(fā)。

• 片上自測(cè)試（BIST, Built-In Self-Test）目標(biāo)：減少對(duì)ATE（自動(dòng)測(cè)試設(shè)備）的依賴，提高測(cè)試效率。

方法：在芯片內(nèi)部集成測(cè)試電路，由芯片自身生成測(cè)試向量并進(jìn)行測(cè)試；主要用于存儲(chǔ)器（Memory BIST）、邏輯電路（Logic BIST）和掃描鏈測(cè)試（Scan BIST）。

3. 數(shù)字邏輯測(cè)試的流程

測(cè)試向量生成：設(shè)計(jì)功能測(cè)試用例；使用 ATPG 生成結(jié)構(gòu)測(cè)試向量；設(shè)計(jì)時(shí)序測(cè)試模式。

ATE 測(cè)試：在 ATE 上加載測(cè)試程序；施加測(cè)試向量，采集輸出；計(jì)算通過率，判定合格或失敗（Pass/Fail）。

故障分析：若測(cè)試失敗，進(jìn)行Fail Bin分析；可能涉及邏輯模擬、物理分析、失效定位。

良率優(yōu)化：結(jié)合 CP 和 FT 數(shù)據(jù)分析缺陷模式；調(diào)整測(cè)試策略，提高芯片良率。

       數(shù)字邏輯測(cè)試是芯片制造過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涉及功能測(cè)試、結(jié)構(gòu)測(cè)試、ATPG測(cè)試、時(shí)序測(cè)試和BIST技術(shù)等多個(gè)方面。隨著芯片復(fù)雜度和性能需求的提高，測(cè)試技術(shù)不斷發(fā)展，以提高故障檢測(cè)率并降低測(cè)試成本。未來(lái)，AI優(yōu)化、DFT增強(qiáng)和BIST普及將成為數(shù)字邏輯測(cè)試的重要發(fā)展方向。

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