大规模数字电路的DFT技术研究：边界扫描与故障诊断

"大规模数字电路系统可测性设计技术研究" 大规模数字电路系统在现代电子技术中占据核心地位，随着微电子技术与计算机工艺的进步，这些系统的复杂度日益增加，测试与故障诊断变得愈发困难。可测性设计（Design for Testability, DFT）作为解决这一问题的关键手段，已经成为大规模数字电路设计的必要环节。本文主要探讨了如何结合边界扫描测试原理，优化DFT技术，以提升大规模数字电路系统的测试效率和故障定位准确性。 边界扫描测试是一种在不破坏电路板或不移除被测设备的情况下进行电路测试的方法。它通过在每个IC封装的输入/输出（I/O）引脚周围添加额外的测试逻辑，形成边界扫描链路，允许数据在芯片内部独立于正常系统操作进行传输。这种技术显著提升了对密集封装芯片的可测试性，尤其适用于引脚间距小、数量多的BGA封装芯片。 在大规模数字电路系统中，DFT的实现通常包括以下步骤： 1. **设计阶段集成**：在电路设计初期，就需要考虑DFT策略，确保测试接口和控制逻辑在设计中得到充分考虑。这可能涉及到添加测试点、测试路径以及故障诊断所需的附加电路。 2. **边界扫描链构建**：根据系统需求，建立一个或多个边界扫描链，使测试数据能通过这些链路在各个芯片之间传递。这有助于测试电路内部的互连，以及在不干扰正常工作流程的情况下执行测试。 3. **故障诊断与定位**：利用边界扫描技术，可以对系统进行逐点测试，快速定位故障发生的具体位置。一键式互连故障诊断功能的实现，大大简化了故障排查过程。 4. **测试向量生成**：生成适当的测试向量，以覆盖可能的故障模式。这包括静态测试向量，用于检查电路的静态特性，以及动态测试向量，用于验证电路在各种时序条件下的行为。 5. **测试管理与控制**：设计一个有效的测试管理架构，确保所有扫描链的协调工作，以实现高效的测试流程。 6. **测试复杂度降低**：通过DFT技术的应用，可以显著减少测试时间，简化测试设备的需求，降低测试成本，同时提高故障检测的覆盖率。 本文作者张昊在西南电子技术研究所的研究中，将上述理论应用于实际的大规模数字电路系统设计，实现了系统的一键式故障诊断和网络定位，验证了DFT技术在提升可测性方面的有效性。这种方法不仅简化了测试流程，还提高了系统的可靠性和生产效率。 关键词：大规模数字电路测试；边界扫描；故障诊断 总结起来，大规模数字电路系统可测性设计技术的研究，旨在通过边界扫描技术的创新应用，克服现代电子系统测试的挑战，从而促进高效、准确的故障诊断和测试，这对于微电子系统的设计、生产和维护具有重要的现实意义。