逻辑内置自测试（BIST）原理与架构

"本资料是关于VLSI测试与可测性设计的，重点讨论了逻辑内置自测试(Logic BIST)的相关原理和架构。内容涵盖了逻辑BIST的基本概念、设计规则、测试模式生成技术、输出响应分析技术、BIST架构、故障覆盖率提升以及各种BIST时序控制图。此外，还介绍了当前半导体测试面临的问题，如传统测试技术的成本增加和故障覆盖率不足，并阐述了内置自测试在关键应用中的必要性，如远程诊断和未建模故障的检测。BIST技术被分为在线BIST和离线BIST两大类，包括并发在线BIST、非并发在线BIST、功能离线BIST和结构离线BIST等不同类别。" 正文: 在半导体行业中，VLSI（超大规模集成电路）测试与可测性设计是确保芯片质量和可靠性的关键环节。随着集成电路的复杂度不断提高，传统的外部测试方法已经无法满足高效、经济且全面的测试需求。逻辑内置自测试（Logic Built-In Self-Test，简称BIST）作为一种解决方案，已经广泛应用于现代集成电路设计中。 逻辑BIST的基本概念在于，它将测试逻辑集成到芯片内部，能够在系统运行时进行自我检测。这样不仅减少了外部测试设备的需求，还能在产品生命周期内持续进行测试，提高故障检测能力。BIST设计规则涉及如何在芯片设计阶段考虑到测试的方便性和有效性，例如，通过插入特定的测试结构来支持测试模式的生成和响应的分析。 测试模式生成技术是BIST的核心之一，它涉及到如何产生能够有效地检测出芯片中潜在故障的测试序列。这些序列可能基于算法，如线性反馈移位寄存器（LFSR）生成的伪随机序列，或者是针对特定故障模型设计的专用测试向量。 输出响应分析则是BIST的另一重要组成部分，它分析芯片在执行测试模式后的响应，以确定是否存在故障。这通常需要复杂的比较和故障诊断算法，以便在大量数据中识别故障特征。 BIST架构的设计是实现有效测试的关键。它通常包括测试模式生成器、多路复用器、比较器和故障隔离机制。这些组件协同工作，使得芯片在正常工作模式和测试模式之间切换，同时确保不影响系统的正常功能。 为了提高故障覆盖率，BIST技术会采用多种策略，如增强测试向量集、利用冗余结构或采用更复杂的故障模型。同时，不同的BIST时序控制图可以帮助理解和优化测试流程的效率。 在线BIST和离线BIST是BIST的两种主要类型。在线BIST是指在系统运行过程中进行的测试，分为并发和非并发两种，前者允许测试和正常操作同时进行，后者则需要暂停正常功能来进行测试。离线BIST则是在系统不工作或者工作在特定模式下进行，它可以分为功能测试和结构测试，前者关注的是芯片功能的正确性，后者则更侧重于电路层面的检查。 VLSI测试与可测性设计中的逻辑BIST技术旨在解决传统测试方法面临的挑战，通过集成化的测试方案，提供更高的测试效率、更低的成本和更好的故障检测能力，这对于确保半导体产品的质量和可靠性至关重要。