BIST技术详解：测试向量生成与应用

"本文主要介绍了BIST（内建自测试）技术，包括其概念、测试向量生成、体系结构以及应用举例。BIST是为了解决降低成本和提高可靠性而提出的，通过利用电路自身的部分功能来测试整个电路。BIST分为多种形式，如离线测试、在线测试、功能测试和结构测试等。测试模式下，BIST系统由测试模式发生器（TPG）、电路待测单元（CUT）、输入隔离电路和输出响应分析器（ORA）组成。BIST的优势在于减少了输入输出引脚、可重复测试和缩短测试时间，但同时也存在面积开销、性能损失和故障覆盖率等问题。BIST的测试向量生成技术主要包括基于存储向量（如微指令支持和ROM存储）以及硬件算法（如计数器、LFSR和细胞自动机）产生。LFSR是一种常用的硬件算法，它能生成特定的测试序列，并且其产生的函数可以用多项式表示。" 在深入探讨BIST实现技术之前，我们先理解BIST的基本原理。BIST的概念起源于减少测试成本和提高电子产品的可靠性需求，它允许在系统内部进行自我测试，减少了对外部测试设备的依赖。BIST分为多种类型，包括离线测试（通常在制造过程中进行）和在线测试（在系统运行期间进行）。此外，根据测试目标的不同，BIST还可以分为功能测试（检查电路是否按照预期功能工作）和结构测试（检测电路内部连接和元件的完整性）。 BIST系统的核心组成部分包括测试模式发生器（TPG），它负责生成伪随机测试向量；输入隔离电路，用于在测试期间隔离正常系统输入；输出响应分析器（ORA），用于处理测试数据并进行故障检测；以及电路待测单元（CUT），即需要被测试的电路。 测试向量的生成是BIST的关键步骤。基于存储向量的方法通常将预定义的测试向量存储在只读存储器（ROM）中，这需要额外的存储空间，但能确保特定测试序列的精确执行。另一方面，硬件算法生成测试向量可以更灵活，如使用计数器、线性移位反馈寄存器（LFSR）和细胞自动机（CA）。LFSR是一种简单的硬件电路，能够生成具有线性关系的二进制序列，这些序列可以用于覆盖广泛的测试条件。其生成的序列可以通过一个多项式表达，而初始状态（种子）会影响生成的序列。 尽管BIST提供了诸多优势，如减少了对昂贵外部测试设备的依赖、缩短测试时间并允许全速测试，但它也带来了挑战。例如，BIST会增加芯片面积，可能降低正常运行时的性能，并且需要确保足够的故障覆盖率。同时，实现复杂系统级的BIST和提供有效的诊断能力也是设计者需要考虑的问题。 BIST是现代电子系统测试策略中的一个重要组成部分，它的实施需要综合考虑测试效果、成本和设计复杂性。随着技术的发展，BIST技术也在不断进步，旨在提供更加高效和全面的自测试解决方案。