BIST技术与线性移位反馈寄存器在内建自测试中的应用

"周期边界CA-DFT-BIST-内建自测试" 内建自测试（BIST，Built-In Self Test）是一种集成电路设计中用于验证电路功能完整性和可靠性的方法。BIST的概念源于对降低测试成本和提高可靠性的需求，它通过在芯片内部集成测试电路来检测自身的功能和结构。这样，不仅能够简化外部测试设备的需求，还能实现快速、可重复的测试，并且可以在产品生命周期的任何阶段进行。 BIST主要分为几种类型，根据测试的形式，可以分为离线测试和在线测试；根据测试目标，可以是功能测试或结构测试；根据测试执行方式，又可以是并发测试或非并发测试。测试控制器（Test Controller）在BIST中起着关键作用，它可以控制测试模式的切换，管理测试向量的生成和响应分析。 测试向量生成（TPG，Test Pattern Generator）是BIST的核心组成部分之一，通常用于产生伪随机测试向量。这些向量由TPG生成后，通过输入隔离电路（Input Isolation Circuitry）送入电路待测单元（CUT，Circuit Under Test），在测试完成后，输出响应分析器（Output Response Analyzer，ORA）会处理CUT的输出，进行数据压缩（例如，通过多项式除法进行签名分析）以判断测试结果。 BIST具有显著的优点，如减少输入/输出引脚的需求，使得封装更紧凑；可重复测试以确保长期可靠性；减少了专门的测试设备和图形产生的需求，降低了测试时间和成本；并且能在生产线上实时执行测试，提高了生产效率。然而，BIST也存在一些挑战，包括可能增加的芯片面积、可能导致的性能损失、确保足够的故障覆盖率、实现难度以及如何支持更高级别的系统测试等。 BIST的实现技术有多种，其中一种是基于存储向量的测试产生，这通常需要微指令支持，或者将测试向量存储在ROM中。另一种常见的方式是利用硬件算法生成测试向量，如计数器、线性移位反馈寄存器（LFSR）和细胞自动机（Cellular Automata, CA）。LFSR是一种重要的随机数生成器，其产生的序列可以用特定的多项式表示。初始条件对LFSR的序列生成至关重要，例如，一个简单的LFSR初始值可能是C1=1, C2=0, C3=0, C4=1。 在BIST的应用中，周期边界CA（Periodic Boundary CA）可能是指在细胞自动机中使用周期性边界条件，以确保测试覆盖的全面性，避免因为边界条件导致的测试漏洞。细胞自动机是一种规则网格上的计算模型，每个细胞的状态根据一组局部规则与相邻细胞的当前状态更新，周期性边界条件意味着在细胞网格的边缘，细胞的状态会“折回”到网格的另一端，以模拟无限循环的边界。 总结来说，BIST是一种有效的集成电路自我验证方法，它通过内置的测试机制降低了测试复杂性和成本，但同时也带来了设计和实现上的挑战。周期边界CA在BIST中可能用于优化测试覆盖，确保所有可能的电路状态都能被有效测试。