數(shù)字集成電路的測試方法及系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(gè)數(shù)字邏輯電路元件組成，包括邏輯門、寄存器、計(jì)數(shù)器、加法器、乘法器等。數(shù)字集成電路廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信、控制系統(tǒng)等領(lǐng)域，是現(xiàn)代電子技術(shù)中的重要組成部分。數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)方法主要包括邏輯設(shè)計(jì)、電路仿真和物理設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。在邏輯設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要選擇適當(dāng)?shù)倪壿嬮T和時(shí)序元件，以實(shí)現(xiàn)所需的功能，并對電路進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到盡可能高的性能和可靠性。在電路仿真中，設(shè)計(jì)人員使用計(jì)算機(jī)模擬電路運(yùn)行過程，驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性和性能。在物理設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員將邏輯設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的物理電路，包括電路布局、布線和器件布局等。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員需要考慮電路的性能、可靠性、成本和時(shí)間等方面。

數(shù)字集成電路測試的特點(diǎn) ：(一)數(shù)字電路測試的可控性 系統(tǒng)的可靠性需要每一個(gè)完備輸入信號，都會(huì)有一個(gè)完備輸出信號相 對性。也就是說，只要給定一個(gè)完備信號作為輸入，就可以預(yù)知系統(tǒng)在此信號激勵(lì)下的響應(yīng)。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(jìn)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(guān)系，因此可以根 據(jù)完備信號的對應(yīng)關(guān)系得到相應(yīng)的邏輯。 (二)數(shù)字電路測試的可測性 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)，是要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(jìn)行相應(yīng)的測試，通過測試結(jié)果來證明設(shè)計(jì)結(jié)果的正 確性。如果一個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上屬于優(yōu)秀，從理論上完成了對應(yīng)數(shù)字邏輯系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，但卻無法用實(shí) 驗(yàn)結(jié)果證明證實(shí)，則這個(gè)設(shè)計(jì)是失敗的。因此，測試對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說是十分重要的。從另一個(gè)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(shí)，所有的測試結(jié)果必須能與數(shù) 字電路的邏輯結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。也就是說，測試的結(jié)果必須具有邏輯結(jié)構(gòu)代表性和邏輯結(jié)構(gòu)覆蓋性。

在數(shù)字集成電路系統(tǒng)的測試技術(shù)當(dāng)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(shí)施，其目的在于驗(yàn)證電路的設(shè)計(jì)和使用是否完成 了預(yù)期的效果。功能測試在開展時(shí)，其基本過程如下：(1)從輸入端施加若干的激勵(lì)信號，也就是 常說的測試圖形。(2)在操作當(dāng)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(dāng) 中，這一操作需要仔細(xì)進(jìn)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(jìn)行分析，以此來更好地判定電路功能是否達(dá)到了正常的狀態(tài)。 測試圖形在應(yīng)用過程中是檢驗(yàn)器件功能的重要途徑，獲得了業(yè)內(nèi)的高度認(rèn)可。從理論上來分析，一 個(gè)比較好的測試圖形，本身所具有的特點(diǎn)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(shí)間。以往的測試花 費(fèi)大量的精力和時(shí)間，得到的結(jié)果卻不精確。因此，針對測試圖形的測試時(shí)間，要求是比較嚴(yán)格 的。(3)測試圖形必須針對被測器件的故障、工藝缺陷進(jìn)行檢測，提高被測器件的功能測試準(zhǔn)確 度。 由此可見，在功能測試過程中，測試電路的具體質(zhì)量，會(huì)與測試矢量的精度具有比較密切的關(guān)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(shí)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(shè)計(jì)流程通常包括以下幾個(gè)步驟：需求分析：在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)人員或客戶提供，并由電路設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步詳細(xì)分析和理解。邏輯設(shè)計(jì)：在確定了DIC的規(guī)格之后，接下來需要進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)。邏輯設(shè)計(jì)包括功能分析、邏輯電路設(shè)計(jì)、狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)等。電路仿真：在邏輯設(shè)計(jì)完成之后，需要進(jìn)行電路仿真，以驗(yàn)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(shè)計(jì)：在邏輯設(shè)計(jì)和電路仿真完成之后，需要進(jìn)行物理設(shè)計(jì)。物理設(shè)計(jì)包括電路布局、布線和器件布局等。在物理設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)驗(yàn)證：在完成物理設(shè)計(jì)之后，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)驗(yàn)證通常包括物理仿真和硬件驗(yàn)證。制造流程：在完成設(shè)計(jì)驗(yàn)證之后，需要進(jìn)行制造流程。制造流程包括掩模制備、曝光、刻蝕、化學(xué)機(jī)械拋光、電鍍等工藝過程。