本书是电子与电气工程丛书之一，涉及开发可靠电子产品的非常实用的设计和测试知识，讲解设计验证的主要手段，有助于测试的设计检查；研究了如何将测试应用于随机逻辑、存储器、FPGA和微处理器。最后，提供了针对深亚微型设计的高级测试解决方案。主要内容包括：解释了测试在设计中的作用；详细讨论了扫描路径和扫描链的次序；针对嵌入式逻辑和存储器块的BIST解决方案；针对FPGA的测试方法；芯片系统的测试。结构清晰、内容全面、编写严谨，是电子系统测试方面的经典著作，读者可以通过本书深入理解测试的基本原理，并掌握众多解决方案。

本书全面阐述了电子系统测试原理，共分为五个部分，第Ⅰ部分介绍本书的目的、电子产品的缺陷种类、VLSI设计表示与设计流程；第Ⅱ部分介绍故障模拟、测试码产生及电流测试方法；第Ⅲ部分讨论易测性设计问题，分别介绍专用技术、路径扫描设计、边界扫描测试和内建自测试技术；第Ⅳ部分介绍特殊结构的测试，包括存储器、FPGA和微处理器的测试；第Ⅴ部分涉及当前电子系统测试领域中的前沿问题，包括如何实现易测试性结构和进行SOC测试。

本书可作为电子信息类专业研究生教材和IC测试工程技术人员的参考书。

第I部分 设计与测试

第1章 测试综述    1

1.1 可靠性与测试    1

1.2 设计过程    1

1.3 验证    4

1.3.1 功能模拟    4

1.3.2 时间模拟    4

1.4 测试    4

1.5 故障及其检测    6

1.6 测试码生成    7

1.7 故障覆盖率    8

1.8 测试类型    8

1.8.1 穷举测试    8

1.8.2 伪穷举测试    8

1.8.3 伪随机测试    9

1.8.4 确定性测试    9

1.9 测试应用    9

1.9.1 在线测试与离线测试    10

1.9.2 自动测试仪器    10

1.9.3 片上测试与片外测试    11

1.10 易测试性设计    11

1.10.1 可控性    12

1.10.2 可观察性    12

1.11 测试经济    12

1.11.1 收益和缺陷级    13

1.11.2 故障覆盖率和缺陷级别    13

1.12 进一步研究    14

参考文献    15

习题    16

第2章 缺陷、失效和故障    18

2.1 简介    18

2.2 物理缺陷    19

2.2.1 材料过多和缺失    20

2.2.2 氧化物断裂    20

2.2.3 电迁移    20

2.3 故障模式    21

2.3.1 开路    21

2.3.2 短路    21

2.4 故障    22

2.5 固定型故障    22

2.5.1 单固定型故障    22

2.5.2 多固定故障    24

2.6 故障列表    24

2.6.1 等价关系    24

2.6.2 支配关系    25

2.6.3 故障精简    25

2.7 桥接故障    26

2.8 短路和开路故障    28

2.8.1 NMOS电路    29

2.8.2 CMOS电路    29

2.9 时延故障    32

2.10 暂时失效    33

2.10.1 瞬时故障    33

2.10.2 间歇故障    34

2.11 噪声失效    34

参考文献    35

习题    38

第3章 设计表示    39

3.1 抽象级    39

3.2 数学方程    41

3.2.1 开关函数    41

3.2.2 布尔差分    42

3.2.3 有限状态机    43

3.2.4 晶体管级表示    43

3.3 列表格式    45

3.3.1 真值表    45

3.3.2 状态表    45

3.4 图形表示    46

3.5 图    47

3.6 二叉判断图    49

3.7 网表    51

3.8 硬件描述语言    52

3.8.1 Verilog语言    52

3.8.2 VHDL语言    54

参考文献    54

习题    55

第4章 VLSI设计流程    57

4.1 简介    57

4.2 CAD工具    57

4.3 算法    58

4.4 综合    59

4.4.1 行为综合    62

4.4.2 逻辑综合    62

4.5 设计方法    63

4.6 半定制设计    64

4.6.1 标准单元设计    64

4.6.2 掩模可编程门阵列    65

4.6.3 可编程设备    65

4.7 物理设计    67

4.7.1 平面布局    67

4.7.2 布局    69

4.7.3 布线    70

4.7.4 反标    72

参考文献    73

习题    74

第Ⅱ部分 测试流程

第5章 测试中模拟的角色    77

5.1 简介    77

5.2 大型设计的模拟    78

5.2.1 测试平台    78

5.2.2 基于设计周期的模拟    79

5.3 逻辑模拟    79

5.4 模拟方法    79

5.4.1 编译模拟    79

5.4.2 事件驱动模拟    80

5.5 时间模型    81

5.5.1 静态时间分析    83

5.5.2 混合级模拟    83

5.6 故障模拟    83

5.6.1 并行故障模拟    84

5.6.2 演绎故障模拟    85

5.6.3 并发故障模拟    87

5.7 故障模拟结果    89

5.7.1 故障覆盖率    89

5.7.2 故障字典    90

参考文献    91

习题    91

第6章 自动测试码生成    93

6.1 简介    93

6.2 术语和符号    93

6.2.1 基本操作    93

6.2.2 逻辑和集合操作    94

6.2.3 故障列表    95

6.3 D算法    96

6.3.1 内部节点情况    97

6.3.2 原始输入情况    98

6.3.3 原始输出情况    99

6.3.4 选择策略    99

6.4 临界路径    99

6.5 回溯和扇出重汇聚    101

6.6 PODEM    101

6.7 其他算法    105

6.7.1 FAN算法    105

6.7.2 SOCRATES    105

6.8 时序电路测试    105

6.8.1 功能测试    106

6.8.2 确定性测试码生成    109

参考文献    112

习题    114

第7章 电流测试    116

7.1 简介    116

7.2 基本概念    117

7.3 无故障电流    119

7.3.1 转换与静止电流    119

7.3.2 转换时延    120

7.4 电流感应技术    121

7.4.1 片外测量    121

7.4.2 片上测量    122

7.5 故障检测    123

7.5.1 泄漏故障    124

7.5.2 桥接故障    125

7.5.3 固定开路故障    125

7.5.4 时延故障    126

7.6 测试码生成    127

7.6.1 基于开关级模型    127

7.6.2 基于泄露模型故障    128

7.7 深亚微级技术的影响    128

参考文献    130

习题    132

第Ⅲ部分  易测试性设计

第8章 专用技术    133

8.1 简介    133

8.2 DFT的内容    133

8.2.1 测试码产生及应用    133

8.2.2 当前大规模集成电路特性    134

8.3 易测试性分析    135

8.4 初始化及测试点    138

8.4.1 初始化    138

8.4.2 观测点    138

8.4.3 控制点    139

8.5 易测试性划分    140

8.6 易测试的电路    145

8.6.1 C易测试性    146

8.6.2 扩充测试    149

参考文献    150

习题    151

第9章 路径扫描设计    153

9.1 简介    153

9.2 路径扫描设计    153

9.3 测试码产生    154

9.4 测试码应用    155

9.4.1 测试触发器    156

9.4.2 测试电路的组合部分    156

9.5 路径扫描设计的例子    156

9.6 存储设备    158

9.6.1 两端口触发器    158

9.6.2 时钟门锁    159

9.7 扫描结构    160

9.7.1 级敏扫描设计    160

9.7.2 扫描集结构    161

9.8 多级扫描链    162

9.9 路径扫描设计的代价    162

9.9.1 额外区域与引脚    162

9.9.2 性能    163

9.9.3 测试时间    163

9.9.4 热消耗    163

9.10 部分扫描测试    163

9.10.1 定义    165

9.10.2 选择扫描触发器    165

9.10.3 测试应用    166

9.11 调整扫描链上的触发器    166

9.11.1 最优化测试应用    166

9.11.2 最优化连接线    168

参考文献    169

习题    170

第10章 边界扫描测试    172

10.1 简介    172

10.2 传统电路板测试    172

10.3 边界扫描体系结构    174

10.4 测试访问端口    175

10.5 寄存器    176

10.5.1 边界扫描单元    176

10.5.2 旁通寄存器    177

10.5.3 边界扫描寄存器    177

10.5.4 指令寄存器    178

10.5.5 设备识别寄存器    178

10.6 TAP控制器    178

10.6.1 控制器状态    178

10.6.2 指令集    180

10.7 操作模式    181

10.7.1 正常操作    182

10.7.2 测试模式操作    182

10.7.3 测试边界扫描寄存器    184

10.8 边界扫描语言    184

10.9 边界扫描设计的代价    184

10.10 进一步研究    184

参考文献    185

习题    185

第11章 内建自测试    186

11.1 简介    186

11.2 伪随机测试码生成    187

11.2.1 线性反馈移位寄存器    187

11.2.2 LFSR结构    188

11.2.3 LFSR的数学理论基础    189

11.3 响应压缩    194

11.3.1 奇偶测试    194

11.3.2 1－计数    194

11.3.3 转换计数    195

11.3.4 特征分析    196

11.3.5 空间压缩    199

11.4 抗随机码故障    201

11.5 BIST 结构    202

11.5.1 BIST结构    202

11.5.2 自主测试    202

11.5.3 循环BIST    203

11.5.4 BILBO    204

11.5.5 随机测试槽    205

11.5.6 STUMPS    206

参考文献    208

习题    209

第Ⅳ部分 特殊结构

第12章 存储器测试    211

12.1 动机    211

12.2 存储器模型    211

12.2.1 功能模型    211

12.2.2 存储器单元    213

12.2.3 RAM组织    213

12.3 缺陷和故障模型    214

12.3.1 缺陷    214

12.3.2 阵列故障模型    214

12.3.3 外围逻辑    217

12.4 存储器测试类型    217

12.4.1 规格测试    218

12.4.2 特性测试    218

12.4.3 功能测试    218

12.4.4 电流测试    219

12.5 功能测试方案    219

12.5.1 MSCAN    220

12.5.2 GALPAT 算法    220

12.5.3 算法测试序列    220

12.5.4 步进码序列    221

12.5.5 棋盘测试    222

12.6 存储器BIST    223

12.7 存储器诊断与维修    225

参考文献    225

习题    226

第13章 FPGA与微处理器的测试    228

13.1 简介    228

13.2 FPGA    228

13.2.1 结构    229

13.2.2 可编程能力    231

13.3 FPGA的易测试性    232

13.3.1 缺陷与故障    232

13.3.2 FPGA测试方法    233

13.4 基于RAM的FPGA的测试    233

13.4.1 功能测试    233

13.4.2 IDDQ测试    235

13.4.3 BIST    236

13.4.4 诊断测试    238

13.5 微处理器    238

13.5.1 微处理器模型    239

13.5.2 微处理器验证    240

13.6 微处理器的测试    241

13.6.1 指令集的验证    242

13.6.2 数据路径的测试    242

13.7 现代微处理器中的DFT特性    244

13.7.1 SUN公司处理器的测试    244

13.7.2 Alpha 21164处理器的测试    245

13.7.3 Intel Pentium Pro的测试    245

13.7.4 AMD K6的测试    247

13.7.5 IBM S/390的测试    247

13.7.6 惠普PA8500的测试    248

参考文献    248

习题    251

第Ⅴ部分 高级论题

第14章 易测试性综合    253

14.1 简介    253

14.2 易测试性相关内容    253

14.3 综合回顾    254

14.4 高级综合    254

14.4.1 模型编译    255

14.4.2 转化    257

14.4.3 调度    257

14.4.4 分配和绑定    259

14.5 测试综合方法    260

14.5.1 划分    261

14.5.2 可控制性和可观察性    262

14.5.3 反馈回路    263

14.5.4 路径扫描    264

14.5.5 BIST 插入    265

参考文献    268

习题    269

第15章 SOC测试    271

15.1 简介    271

15.2 核的分类    271

15.3 设计与测试流程    272

15.4 内核测试需求    273

15.5 测试体系结构的概念    274

15.5.1 测试数据的源和接受器    275

15.5.2 测试访问机制    275

15.5.3 内核测试包装    276

15.6 测试策略    277

15.6.1 直接访问测试方案    277

15.6.2 应用边界扫描    279

15.6.3 路径扫描的使用    280

15.7 进一步研究    284

15.7.1 虚拟插座接口联盟    284

15.7.2 IEEE P1500 标准    284

参考文献    285

习题    286

附录A 参考书目    287

附录B 缩写词表    292