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重要課題，隨著科技的不斷進步，集成電路也告別了傳統的電壓模式，向數字化集成方向發展，這對于集成電路測試與故障診斷提出了更高的要求。傳統的電壓診斷方法只能檢測出集成電路出現問題，但是對于出現問題的地方并不能進行準確定位，通過電壓診斷過后還需要進行人工仔細的測試，通過測試結果來確定出現故障的地方，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，為大家介紹幾種新的集成電路測試與爭診斷方法。

關鍵詞：集成電路；測試；故障診斷；方法改進

引言

隨著我國工業社會的不斷發展，科技的不斷進步，對于集成電路的改進也越來越頻繁。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的改進下，目前已經可以容納數十萬個晶體管，促進了集成電路的應用與普及范圍，但同時，以前一個集成電路出現問題，只要檢查十幾個晶體管就能解決集成電路出現的故障，但是現在，對于一個集成電路十幾萬個晶體管，傳統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行改進，以滿足工業發展的需求。

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體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構；其中所有元件在結構上已組成一個整體，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了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。集成電路發明者為杰克·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）。當今半導體工業大多數應用的是基于硅的集成電路。是20世紀50年代后期-60年代發展起來的一種新型半導體器件。

2 集成電路測試與診斷方法存在的問題

隨著科技的不斷進步，傳統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行準確定位，還需要進行人工測量后才能得知出現故障的地方，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。冗余電路其實就是集成電路的備用電路，在目前集成電路設備中，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，因為在集成電路出現故障時，冗余電路就會代替集成電路進行工作，并不會提醒人們集成電路出現故障，同時傳統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

現階段，對于集成電路測試與故障的檢測方式主要有傳統的基于電壓的測試方法、以及基于數字模型的檢測方法、故障字典法這幾種，雖然對于集成電路的故障都能夠進行檢測，但是隨著在集成電路技術的發展，故障也在發生變化，傳統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

3.1 基于靜態電流故障的診斷方法

隨著科技的進步，集成電路也在不斷發展和更新，因此對于集成電路測試與故障診斷的方法也要有所改進，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故障，解決了邏輯電壓檢測方法的不足之處。

3.2 基于動態電流故障的診斷方法

雖然動態電流故障檢測與靜態電路故障檢測同屬于電流檢測方法，但動態電流故障檢測方法相比于靜態電流故障檢測要更加正確，因為動態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，動態電流的波形包含的電路信息更多，為CMOS電路、模擬電路、數模混合電路的故障診斷提供了豐富的數據。

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行一一檢測，來確定出現故障的準確位置，這樣對于集成電路的故障檢測更加準確，故障字典法就是先提取集成電路的所有故障特征，根據出現故障的特征查找集成電路出現的問題，用戶只需要輸入集成電路出現的問題，故障字典法就能第一時間知道集成電路出現的問題，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 結束語

集成電路的測試與故障診斷技術的研究和應用對增強集成電路的可維護有很重要的意義，故障診斷可以在測試結果的基礎上，分析故障產生的原因和位置，更加有利于提高國家的效率，也是集成電路設計的趨勢之一。文章介紹了故障診斷的常見策略。基于電流的集成電路診斷方法將是今后研究和應用的熱點。

參考文獻

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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），四川航天職業技術學院，電子工程系，助講，研究方向：電子技術、理論（PLC、單片機、通訊、電路設計制造等）。