集成電路的測試與故障診斷研究

摘 要：集成電路的故障測試與診斷是集成電路研究的一項(xiàng)重要課題，隨著科技的不斷進(jìn)步，集成電路也告別了傳統(tǒng)的電壓模式，向數(shù)字化集成方向發(fā)展，這對于集成電路測試與故障診斷提出了更高的要求。傳統(tǒng)的電壓診斷方法只能檢測出集成電路出現(xiàn)問題，但是對于出現(xiàn)問題的地方并不能進(jìn)行準(zhǔn)確定位，通過電壓診斷過后還需要進(jìn)行人工仔細(xì)的測試，通過測試結(jié)果來確定出現(xiàn)故障的地方，對于集成電路的維修效率造成了極大的阻礙。因此，文章將主要分析集成電路的測試與故障斬斷方法研究，同時作者通過自身所學(xué)，為大家介紹幾種新的集成電路測試與爭診斷方法。

關(guān)鍵詞：集成電路；測試；故障診斷；方法改進(jìn)

引言

隨著我國工業(yè)社會的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，對于集成電路的改進(jìn)也越來越頻繁。以前一個小小的集成電路只能容納十幾個晶體管，但是隨著集成電路在新技術(shù)的改進(jìn)下，目前已經(jīng)可以容納數(shù)十萬個晶體管，促進(jìn)了集成電路的應(yīng)用與普及范圍，但同時，以前一個集成電路出現(xiàn)問題，只要檢查十幾個晶體管就能解決集成電路出現(xiàn)的故障，但是現(xiàn)在，對于一個集成電路十幾萬個晶體管，傳統(tǒng)的集成電路故障測試與診斷方法難以滿足需求，必須要對集成電路的測試與故障診斷方法進(jìn)行改進(jìn)，以滿足工業(yè)發(fā)展的需求。

1 集成電路基本簡介

集成電路（integrated circuit）是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)；其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個整體，使電子元件向著微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面邁進(jìn)了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發(fā)明者為杰克·基爾比（基于鍺（Ge）的集成電路）和羅伯特·諾伊思（基于硅（Si）的集成電路）。當(dāng)今半導(dǎo)體工業(yè)大多數(shù)應(yīng)用的是基于硅的集成電路。是20世紀(jì)50年代后期-60年代發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體器件。

2 集成電路測試與診斷方法存在的問題

隨著科技的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的集成電路測試與診斷方法的弊病也顯露出來了，那么作者下面將主要總結(jié)目前集成電路測試與診斷方法存在的問題。

2.1 電壓測量的邏輯診斷適用范圍窄

從集成電路誕生的那一天起，基于集成電路故障檢測的電壓測量邏輯診斷方法就成為集成電路故障檢測的專用方法，但是電壓測量的邏輯診斷方法在目前數(shù)字化集成電路面前顯得有些無能為力，基于電壓測量的邏輯診斷方法不能有效的對集成電路的故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，還需要進(jìn)行人工測量后才能得知出現(xiàn)故障的地方，延長了集成電路的維修時間，同時對于某些類型的故障，如開路故障、橋接故障、延時故障等，一些傳統(tǒng)的基于邏輯值地測試方法就顯得無能為力了。

2.2 對于電路的冗余部分不能檢測出來

隨著集成電路使用和普及范圍越來越廣，人們基本會在集成電路中增加一部分冗余電路，以保障集成電路的正常使用。冗余電路其實(shí)就是集成電路的備用電路，在目前集成電路設(shè)備中，都會有一部分的備用電路以備使用。但是冗余電路雖然能夠提高集成電路的使用，避免集成電路出現(xiàn)故障時造成使用不便，但是這對于集成電路故障的診斷造成了一定影響，因?yàn)樵诩呻娐烦霈F(xiàn)故障時，冗余電路就會代替集成電路進(jìn)行工作，并不會提醒人們集成電路出現(xiàn)故障，同時傳統(tǒng)的基于電壓的測試方法是無法檢查冗余電路故障的。

2.3 集成電路的檢測方法少

現(xiàn)階段，對于集成電路測試與故障的檢測方式主要有傳統(tǒng)的基于電壓的測試方法、以及基于數(shù)字模型的檢測方法、故障字典法這幾種，雖然對于集成電路的故障都能夠進(jìn)行檢測，但是隨著在集成電路技術(shù)的發(fā)展，故障也在發(fā)生變化，傳統(tǒng)法的集成電路檢測方法并不能適用于未來的集成電路故障檢測，集成電路測試與故障檢測方法比較少，同時創(chuàng)新能力也不夠，延長了集成電路的維修時間。

3 集成電路測試與診斷方法的改進(jìn)

3.1 基于靜態(tài)電流故障的診斷方法

隨著科技的進(jìn)步，集成電路也在不斷發(fā)展和更新，因此對于集成電路測試與故障診斷的方法也要有所改進(jìn)，基于電流故障的診斷方法是目前比較流行的。集成電路中的電流一般比較小，通常不會超過500毫安，但是在集成電路出現(xiàn)故障時，電流量會急速增加，這對于集成電路的故障檢測是比較明顯的，并且基于電流故障的診斷方法也能測出電路的冗余部分是否出現(xiàn)故障，解決了邏輯電壓檢測方法的不足之處。

3.2 基于動態(tài)電流故障的診斷方法

雖然動態(tài)電流故障檢測與靜態(tài)電路故障檢測同屬于電流檢測方法，但動態(tài)電流故障檢測方法相比于靜態(tài)電流故障檢測要更加正確，因?yàn)閯討B(tài)電流覆蓋集成電路的面積更廣，集成電路的故障檢測也更加全面，動態(tài)電流的波形包含的電路信息更多，為CMOS電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐返墓收显\斷提供了豐富的數(shù)據(jù)。

3.3 故障字典檢測方法

故障字典檢測方法是目前最常用的一種集成電路測試與故障檢測方法，顧名思義，故障字典法就是采取像查閱字典一樣的方式對集成電力的晶體管進(jìn)行一一檢測，來確定出現(xiàn)故障的準(zhǔn)確位置，這樣對于集成電路的故障檢測更加準(zhǔn)確，故障字典法就是先提取集成電路的所有故障特征，根據(jù)出現(xiàn)故障的特征查找集成電路出現(xiàn)的問題，用戶只需要輸入集成電路出現(xiàn)的問題，故障字典法就能第一時間知道集成電路出現(xiàn)的問題，大大提高了集成電路故障檢測效率，集成電路的診斷更加智能化。

4 結(jié)束語

集成電路的測試與故障診斷技術(shù)的研究和應(yīng)用對增強(qiáng)集成電路的可維護(hù)有很重要的意義，故障診斷可以在測試結(jié)果的基礎(chǔ)上，分析故障產(chǎn)生的原因和位置，更加有利于提高國家的效率，也是集成電路設(shè)計的趨勢之一。文章介紹了故障診斷的常見策略?；陔娏鞯募呻娐吩\斷方法將是今后研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。

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作者簡介：宋睿（1986，9-），男，四川省成都市，本科（在讀研究生），四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院，電子工程系，助講，研究方向：電子技術(shù)、理論（PLC、單片機(jī)、通訊、電路設(shè)計制造等）。