芯片測試中,BSCAN的原理和應用
2025-06-16 10:38:45

      Bscan(Boundary Scan,邊界掃描)是一種用于芯片測試和調(diào)試的技術(shù),主要用于檢測和診斷芯片內(nèi)部或PCB(印刷電路板)上的互連故障。它是JTAG(Joint Test Action Group, IEEE 1149.1)標準的一部分,廣泛用于數(shù)字電路的測試、調(diào)試和故障分析。

     1.Bscan的基本原理

     Bscan技術(shù)通過在芯片的I/O引腳周圍添加邊界掃描單元(Boundary Scan Cells),形成一個可控的數(shù)據(jù)通道。它的工作流程如下:

     (1)測試訪問端口(TAP,Test Access Port):芯片內(nèi)部包含一個TAP控制器,允許外部設備通過JTAG接口訪問芯片。

     (2)邊界掃描寄存器(Boundary Scan Register):每個I/O引腳對應一個寄存器單元,用于存儲和傳輸測試數(shù)據(jù)。

     (3)掃描鏈(Scan Chain):多個Bscan單元連接成串行鏈路,使測試數(shù)據(jù)可以逐步傳輸和分析。

     (4)模式選擇:

     旁路模式(Bypass):允許信號正常傳輸,不影響芯片功能。

     測試模式(Test Mode):激活Bscan單元,使其能夠捕獲、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),進行測試。

     2.Bscan的主要應用

     PCB板測試:檢測焊接不良、短路、開路等連接問題。

     芯片級測試:對SoC、FPGA等芯片進行內(nèi)部連接性檢查。

     系統(tǒng)調(diào)試(In-System Debugging):用于軟件開發(fā)中的調(diào)試,如調(diào)試CPU、存儲器等外設。

     IC老化測試(Burn-in Test):在高溫或長時間運行后檢查芯片可靠性。

     3.Bscan在半導體測試中的作用

     在芯片的CP(晶圓測試)和FT(成品測試)階段,Bscan可用于:發(fā)現(xiàn)封裝后芯片的I/O互連問題,提高測試覆蓋率;結(jié)合ATE(自動測試設備)進行結(jié)構(gòu)級測試,提高測試效率;作為調(diào)試手段,分析復雜的功能失效。

     Bscan的優(yōu)勢在于無需物理探針即可進行電氣測試,適用于現(xiàn)代高密度PCB和復雜芯片結(jié)構(gòu),在芯片制造、組裝及系統(tǒng)級測試中具有重要作用。

     4.Bscan和 Scan區(qū)別

     Bscan(Boundary Scan)和 Scan(Scan Chain,掃描鏈)是兩種用于芯片測試的技術(shù),它們在應用場景、實現(xiàn)方式和測試目的上有所不同。

     (1)定義與基本區(qū)別

技術(shù)

Bscan

Scan

定義

一種基于 JTAG(IEEE 1149.1)標準的邊界掃描測試技術(shù),主要用于I/O 互連測試

一種用于芯片內(nèi)部邏輯測試的結(jié)構(gòu)化測試技術(shù),通常用于 ATPG(自動測試向量生成)

測試對象

芯片 I/O 及 PCB 板級互連測試(檢測短路、開路等問題)

芯片內(nèi)部邏輯單元測試(檢測邏輯門、寄存器等內(nèi)部故障)

實現(xiàn)方式

在芯片 I/O 引腳周圍增加邊界掃描單元,并形成掃描鏈

在芯片內(nèi)部設計掃描鏈,將寄存器級邏輯連接成串行路徑

使用接口

通過 JTAG 接口進行測試

通過 ATE(自動測試設備)進行測試

主要用途

- PCB 互連測試- I/O 引腳測試- 系統(tǒng)級調(diào)試

- ATPG 邏輯測試(結(jié)構(gòu)化測試)- 過渡故障、延遲故障檢測- 提高芯片可測試性

     (2)形象理解

     Bscan = 外部互連測試(I/O 級別) → 檢查芯片外部和 PCB 的連接是否正常。

     Scan = 內(nèi)部邏輯測試(門級/寄存器級) → 檢查芯片內(nèi)部邏輯是否正常。

     在芯片測試流程中,Bscan 主要用于 I/O 互連測試,而 Scan 主要用于 ATPG 邏輯測試,兩者可以結(jié)合使用,以提升芯片的測試覆蓋率。

 

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