VLSI测试与可测性设计：组合电路的Reed-Muller方法

"组合电路的可测性设计-国科大-模式识别-2018期末试题" 在集成电路（VLSI）设计中，组合电路的可测性设计是至关重要的，因为它直接影响到测试的效率和准确性。组合电路是不包含存储元件的逻辑电路，其输出完全取决于当前输入的状态。在大规模集成电路中，由于元件数量庞大，测试的复杂性也随之增加，因此，设计阶段考虑可测性成为降低后期测试成本和时间的关键。 组合电路的可测性设计主要关注两个方面：可控性和可观性。可控性指的是电路的每个内部节点都能够被有效的输入信号独立驱动，而可观性则意味着电路的每个内部状态都能够通过输出被观察到。这两个特性有助于检测和定位电路中的故障。 5.5.1 用 Reed-Muller 模式设计组合电路，Reed-Muller 提出的理论是任何组合逻辑都可以用异或门来实现。这种方法虽然可能导致电路实现更为复杂，但它简化了测试过程。通过精心选择的测试图形，可以检测出电路中的所有单点故障，而这些测试图形与电路的具体功能无关。这种方法提高了测试覆盖率，减少了测试时间，并降低了测试设备的需求。 可测性设计技术包括插入额外逻辑门，如扫描链和边界扫描技术，这些技术使得在不改变电路正常工作行为的情况下，能够对内部节点进行控制和观测。扫描链允许通过一组输入来顺序设置内部节点的状态，然后读取输出，以检查电路是否按预期工作。边界扫描则是一种在封装级别进行测试的方法，它通过在输入/输出引脚旁添加额外的测试逻辑，使得内部节点可以被单独访问。 此外，IDDQ（电流差分检测）测试是一种评估数字电路静态功耗的手段，通过测量在不同输入条件下电路的电源电流，来识别潜在的故障。随机和伪随机测试原理则利用随机或近似随机的测试向量来覆盖可能的输入状态组合，进一步提高故障检测能力。 高等学校电子信息类教材《VLSI测试方法学和可测性设计》详细介绍了这些概念和方法，不仅涵盖电路测试、分析的基础理论，还涉及数字电路的描述和模拟、组合电路和时序电路的测试生成、专用可测性设计等主题。这本书对于集成电路设计者、制造商、测试工程师以及学术研究者都是宝贵的参考资料，它提供了一个全面的框架，以便在电路的不同层面进行有效的可测性设计和测试。 组合电路的可测性设计是一个多维度的问题，涉及到逻辑设计、测试策略和测试硬件的优化。通过深入理解这些设计原则和技术，工程师们能够在早期设计阶段就考虑到测试的便利性，从而降低整体的开发成本和时间。