數(shù)字電子電路測試技術

張鵬濤 宋會良 李京華

摘要 近年來我國的科學技術得到了一定程度的發(fā)展，使得芯片的體積也變得越來越小，內(nèi)部數(shù)字電子電路的設計也變得越來越復雜，給予數(shù)字電子電路的測試工作也帶來了一定的難度。借助于一種安全可靠的測試模式，還能夠促進我國的數(shù)字電子電路行業(yè)得到更進一步的發(fā)展，并對于產(chǎn)品質量的提升有著一定的積極意義。本文主要就數(shù)字電子電路的測試技術進行了深入的探究與分析。

[關鍵詞]數(shù)字電子電路 測試技術

近年來我國的數(shù)字電子電路技術得到了迅速的發(fā)展，而集成電路工藝技術跟器件物理也都會圍繞著“等比例縮小”的趨勢來進行發(fā)展，并且取得了良好的發(fā)展效果。此外隨著我國微電子行業(yè)的迅速發(fā)展，使得電子電路的復雜程度以及精密程度都得到了一定程度的提升，任何一些微小的缺陷也都會直接導致芯片的效果無法得到正常的發(fā)揮。在這一基礎上也就需要相關技術人員能夠不斷加強對數(shù)字電子電路測試技術的研究力度，并需要對傳統(tǒng)的測試方法進行不斷的優(yōu)化與完善，只有這樣才能夠保障數(shù)字產(chǎn)品的應用性能，并促進我國的數(shù)字電子產(chǎn)品行業(yè)得到更進一步的發(fā)展。

1 數(shù)字電子電路測試技術的應用重要性簡析

近年來我國的集成電路行業(yè)得到了迅速的發(fā)展，其特征尺寸也得到了一定程度的降低，現(xiàn)階段也進入到了深亞微米階段。在這一發(fā)展形勢下，也就使得單一的集成電路芯片上面能夠進行上億個晶體管以及上千萬邏輯門的有效集成，并導致了傳統(tǒng)的測量模式難以對現(xiàn)階段的集成電路取得良好的測試結構。為了保障數(shù)字產(chǎn)品的應用合格率，還需要在生產(chǎn)出IC之后對其采取及時有效的測試，而只有將整個測試環(huán)節(jié)貫穿到IC設計、生產(chǎn)跟應用的全過程中，才能夠獲得一個良好的測試效果，對于相關電子產(chǎn)品的應用質量也能夠起到良好的寶航效果。

隨著超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得芯片內(nèi)的晶體管數(shù)量也得到了大幅度的增加，給予其測試工作也造成了非常大的困難，并使得IC測試過程中所需要消耗的成本得到有效的提升，并占據(jù)了整個IC生產(chǎn)過程的80%左右。因此說如何進行安全可靠測試方法的研究，也就具備有非常重要的應用價值。現(xiàn)階段的集成電路可以根據(jù)功能與結構的不同而分為模擬集成電路跟數(shù)字集成電路兩大類，而后者的主要作用在于對離散值信號的電路來進行有效的傳遞以及處理，對于我國電子行業(yè)的進一步發(fā)展也具備有積極的促進意義。而在進行數(shù)字系統(tǒng)的測試過程中，主要測試內(nèi)容需要包含有數(shù)字系統(tǒng)功能、邏輯關系以及時序關系這三個方面。

在具體的測試過程中主要是對被測電路進行測試激勵的外加，然后激活故障，借助于外部端口對故障的具體響應過程來進行觀察。只有對所有的輸入激勵都能夠讓電路的輸出端作出正確的響應，該CUT才能夠被認為是無故障的電路，如果在某一輸入激勵之后導致該電路出現(xiàn)了錯誤的相應，可以直接將該CUT認定為故障電路。一般情況下的測量向量多指的是故障電路跟無故障電路產(chǎn)生不同輸出響應后的輸入組合。

2 數(shù)字電子電路測試

2.1 進行數(shù)字電子電路的測試目的以及作用

某一系統(tǒng)或者VLSI設備在自身的設計、加工以及裝運等環(huán)節(jié)之中都有可能導致出現(xiàn)一些故障問題，并導致產(chǎn)品存在有質量問題。對于電子數(shù)字產(chǎn)品的生產(chǎn)商而言，進行測試的目的在于對導致該類型產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷的原因盡早的獲取，從而進行產(chǎn)品的有效改進，只有這樣才能夠避免用戶們購買到廢品或者次品，并使得該企業(yè)的社會聲譽得到有效的提升與保障。此外在具體的生產(chǎn)過程中，如果不合格產(chǎn)品的數(shù)量過多，這些產(chǎn)品的制作成本也需要分擔到那些合格產(chǎn)品之上，這也就容易導致該企業(yè)的生產(chǎn)成本得到一定程度的提升。因此說通過合理科學的測試方法來對產(chǎn)品是否合格進行有效的測試，其對于該企業(yè)的經(jīng)濟效益以及社會效益的提升也有著非常重要的意義。就電力產(chǎn)品的用戶們而言，部分芯片還需要在一些精密的儀器上面來進行使用，這也就要求用戶們?nèi)ザㄆ谶M行數(shù)字產(chǎn)品的測試以及維護工作，只有這樣才能夠充分保障該系統(tǒng)的運行可靠性以及運行安全性。近年來我國的電路集成技術得到了迅速的發(fā)展，對于芯片等電子產(chǎn)品的質量也就提出了更高的要求，而任何小的故障也都有可能直接影響到整個系統(tǒng)的正常運行，并會給予用戶造成嚴重的損失，因此說對數(shù)字電子電路進行定期的檢測工作有著非常重要的應用價值。

2.2 測試類型

2.2.1 設計驗證

當新產(chǎn)品被試制出來之后，還需要對該產(chǎn)品進行必要的檢測處理，以保障該產(chǎn)品能夠在規(guī)定的環(huán)境跟工作條件下能夠充分發(fā)揮出自身的預期功能，各項性能指標也能夠充分滿足用戶們的實際需求。在完成產(chǎn)品的測試工作之后，要求測試人員在結合了具體結果的基礎上進行產(chǎn)品使用性能的合理評估，這樣也就能夠對部分產(chǎn)品出現(xiàn)失效的原因進行有效的分析與了解，并能夠再次基礎上完成產(chǎn)品的改進以及優(yōu)化工作。只有在完成了產(chǎn)品的完善工作之后，才能夠將其大量投入到生產(chǎn)之中，并借此來獲得一個良好的產(chǎn)品生產(chǎn)效果。

2.2.2 生產(chǎn)測試

一般情況下的生產(chǎn)測試主要指的是產(chǎn)品投產(chǎn)之后，在生產(chǎn)線上面所進行的一系列測試工作。進行生產(chǎn)測試的目的在于保障出廠產(chǎn)品的質量合格性，對于提升制造企業(yè)的社會聲譽也有著一定的促進意義。通過生產(chǎn)測試的模式來進行不合格產(chǎn)品的適度挑選，然后借助于故障診斷的模式來找出產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷的原因，從而為生產(chǎn)工藝的進一步優(yōu)化與改善提供足夠多的數(shù)據(jù)支撐，并使得產(chǎn)品的生產(chǎn)質量得到有效提升。

2.2.3 可靠性測試

部分產(chǎn)品在通過了生產(chǎn)測試之后，其在工作了幾小時或者幾天之后還有可能出現(xiàn)一些運行故障，并直接威脅到產(chǎn)品的使用可靠性以及安全性。這也就需要廠家能夠做好產(chǎn)品的可靠性測試工作，具體的測試內(nèi)容包含有產(chǎn)品在規(guī)定條件下的應用安全性以及使用壽命等等。在對產(chǎn)品進行可靠性測試的過程中，還能夠通過提升測試應用時間、升高產(chǎn)品運行環(huán)境溫度以及調高供電電壓等諸多模式，來進行性能不穩(wěn)定的IC產(chǎn)品的提前挑選工作，并能夠使得產(chǎn)品的返修率得到大幅度的降低。

2.2.4 成品檢測

在將所購買到的元件集成在系統(tǒng)之前，還要求用戶以及系統(tǒng)的制造商們進行相應的成本檢測工作，然后在保障器件運行良好無缺陷的基礎上才能夠將其放入到系統(tǒng)之中，這樣也能夠有效的減少后期的檢修成本，從而幫助該企業(yè)獲取到良好的經(jīng)濟效益。一般在進行成品檢測的過程中，還需要根據(jù)工作條件的差異性進行在線測試跟離線測試兩種測試方法的合理選擇。其中在線測試主要值得是IC系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下所進行的一系列測試內(nèi)容，而離線測試則是通過專用的測試設備來對非正常運行狀態(tài)下的產(chǎn)品進行檢測。

2.3 故障類型簡析

2.3.1 固定型故障

固定型故障作為近年來比較成功而且應用最為廣泛的一種邏輯故障模型，在該故障類型中，電路內(nèi)部信號線的邏輯狀態(tài)處于不變的情況，也就是固定在邏輯O跟邏輯1。應用固定型故障來進行電子產(chǎn)品的檢測過程中，可以對絕大部分的制造缺陷進行有效的反映，并能夠檢測到90%以上的常規(guī)物理故障。但是在應用該故障檢測模式中對于一些邏輯故障則無法起到良好的檢測效果，這也就需要在結合其它檢測模式的基礎上，來獲得一個良好的故障檢測效果。

2.3.2 晶體管故障

晶體管故障是屬于開關級故障的一種主要故障模型，在晶體管出現(xiàn)故障之后，也就會出現(xiàn)永遠無法導通的問題，因此也被認定是一種固定開路。此外若晶體管永遠處于導通的狀態(tài)，也可以表示其存在有固定短路的情況。但是因為CMOS邏輯門一般包含有多個晶體管，因此應用固定型故障模型時也就無法進行相關CMOS邏輯電路中晶體管故障的有效反映。通過晶體管故障檢測模式的應用，則能夠起到良好的檢測效果，并能夠使得數(shù)字電子電路的測試水平得到更進一步的提升。

2.3.3 時延故障

對于邏輯電路而言，其日常的工作流程除了對正常的邏輯功能進行準確無誤的執(zhí)行之外，還要求其能夠在規(guī)定時間內(nèi)來將一些正確的邏輯信號傳播到輸出端跟存儲單元之中，這樣才能夠獲得良好的應用效果。一般情況下對于某種短暫影響到電路內(nèi)部節(jié)點狀態(tài)的故障，并對系統(tǒng)邏輯功能不造成影響的故障，也將其稱作是時延故障。

3 結束語

近年來我國的科學技術得到了迅速的發(fā)展，使得大規(guī)模集成電路技術也變得越來越成熟，也導致了數(shù)字電子電路的設計復雜程度得到了迅速的提升。在這一背景下，就導致了傳統(tǒng)的數(shù)字電子電路測試模式無法充分滿足IC測試的相關需求，對于各類電力產(chǎn)品的生產(chǎn)合格率也難以進行有效的保障。這也就要求相關的技術人員能夠加強對數(shù)字電子電路測試方法的研究力度，借此來為產(chǎn)品的優(yōu)化設計以及生產(chǎn)質量的提升起到一定的促進意義。

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