數(shù)字集成電路的測試方法及系統(tǒng)設計
數(shù)字集成電路(Digital Integrated Circuits,DIC)是一種能夠處理數(shù)字信號的電路。它由多個數(shù)字邏輯電路元件組成,包括邏輯門、寄存器、計數(shù)器、加法器、乘法器等。數(shù)字集成電路廣泛應用于計算機、通信、控制系統(tǒng)等領域,是現(xiàn)代電子技術中的重要組成部分。數(shù)字集成電路的設計方法主要包括邏輯設計、電路仿真和物理設計等多個方面。在邏輯設計中,設計人員需要選擇適當?shù)倪壿嬮T和時序元件,以實現(xiàn)所需的功能,并對電路進行優(yōu)化,以達到盡可能高的性能和可靠性。在電路仿真中,設計人員使用計算機模擬電路運行過程,驗證電路設計的正確性和性能。在物理設計中,設計人員將邏輯設計轉化為實際的物理電路,包括電路布局、布線和器件布局等。在整個設計過程中,設計人員需要考慮電路的性能、可靠性、成本和時間等方面。
數(shù)字集成電路測試的特點 :(一)數(shù)字電路測試的可控性 系統(tǒng)的可靠性需要每一個完備輸入信號,都會有一個完備輸出信號相 對性。也就是說,只要給定一個完備信號作為輸入,就可以預知系統(tǒng)在此信號激勵下的響應。換句 話說,對于可控性數(shù)字電路,系統(tǒng)的行為完全可以通過輸入進行控制。從數(shù)字邏輯系統(tǒng)的分析理論 可以看出,具有可控性的數(shù)字電路,由于輸入與輸出完備信號之間存在一一映射關系,因此可以根 據(jù)完備信號的對應關系得到相應的邏輯。 (二)數(shù)字電路測試的可測性 數(shù)字電路的設計,是要實現(xiàn)相應數(shù)字邏輯系統(tǒng)的邏輯行為功能,為了 證明數(shù)字電路的邏輯要求,就必須對數(shù)字電路進行相應的測試,通過測試結果來證明設計結果的正 確性。如果一個系統(tǒng)在設計上屬于優(yōu)秀,從理論上完成了對應數(shù)字邏輯系統(tǒng)的實現(xiàn),但卻無法用實 驗結果證明證實,則這個設計是失敗的。因此,測試對于系統(tǒng)設計來說是十分重要的。從另一個角 度來說,測試就是指數(shù)字系統(tǒng)的狀態(tài)和邏輯行為能否被觀察到,同時,所有的測試結果必須能與數(shù) 字電路的邏輯結構相對應。也就是說,測試的結果必須具有邏輯結構代表性和邏輯結構覆蓋性。
在數(shù)字集成電路系統(tǒng)的測試技術當中,功能測試是比較重要的組成部分,其在很多方面都具有較大 的積極作用。從客觀的角度來分析,功能測試的實施,其目的在于驗證電路的設計和使用是否完成 了預期的效果。功能測試在開展時,其基本過程如下:(1)從輸入端施加若干的激勵信號,也就是 常說的測試圖形。(2)在操作當中,需要按照電路規(guī)定的具體頻率,有效地施加到被測試的器件當 中,這一操作需要仔細進行,避免出現(xiàn)任何形式上的紕漏。(3)要根據(jù)兩者的相同情況、差異情況 等,對具體的數(shù)據(jù)和信息進行分析,以此來更好地判定電路功能是否達到了正常的狀態(tài)。 測試圖形在應用過程中是檢驗器件功能的重要途徑,獲得了業(yè)內的高度認可。從理論上來分析,一 個比較好的測試圖形,本身所具有的特點是非常突出的:(1)測試圖形必須具有較高的故障覆蓋 率,這樣才能更好地測試不同類型的故障。(2)測試圖形必須具有較短的測試時間。以往的測試花 費大量的精力和時間,得到的結果卻不精確。因此,針對測試圖形的測試時間,要求是比較嚴格 的。(3)測試圖形必須針對被測器件的故障、工藝缺陷進行檢測,提高被測器件的功能測試準確 度。 由此可見,在功能測試過程中,測試電路的具體質量,會與測試矢量的精度具有比較密切的關系。 例如,組合電路測試生成算法,其主要包括窮舉法、代數(shù)法等等??筛鶕?jù)實際的需求,選擇合理的 方法來完成。
數(shù)字集成電路(Digital Integrated Circuits,DIC)的設計流程通常包括以下幾個步驟:需求分析:在設計DIC之前,需要先明確所需的功能、性能和規(guī)格等要求。這通常由系統(tǒng)設計人員或客戶提供,并由電路設計人員進一步詳細分析和理解。邏輯設計:在確定了DIC的規(guī)格之后,接下來需要進行邏輯設計。邏輯設計包括功能分析、邏輯電路設計、狀態(tài)機設計等。電路仿真:在邏輯設計完成之后,需要進行電路仿真,以驗證電路的正確性和性能。電路仿真可以使用電路仿真工具,如SPICE,Verilog等。物理設計:在邏輯設計和電路仿真完成之后,需要進行物理設計。物理設計包括電路布局、布線和器件布局等。在物理設計中,需要考慮電路的電磁兼容性(EMC)、功耗、信號完整性等問題。設計驗證:在完成物理設計之后,需要進行設計驗證。設計驗證通常包括物理仿真和硬件驗證。制造流程:在完成設計驗證之后,需要進行制造流程。制造流程包括掩模制備、曝光、刻蝕、化學機械拋光、電鍍等工藝過程。