集成電路兼容聯合測試系統研究

摘 要：本文介紹了一種針對集成電路產品進行品質檢驗的測試系統。該測試系統包括待測裝置、聯合測試（JTAG）接口，以及掃描鏈電路。掃描鏈電路包含多個掃描鏈，且耦接至待測裝置以及聯合測試接口，其中每一掃描鏈包括多個掃描D型觸發器。電子裝置耦接聯合測試行動小接口，以對待測裝置進行測試。該方法適用性強，結果可靠。

關鍵詞：集成電路；測試；兼容聯合；系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.103

1 引言

在集成電路（IC））制造工藝里，皆存在著去偽存真的需要，所以需要使用集成電路自動測試系統（Automatic Test System）檢測集成電路功能的完整性，篩選殘次品，防止進入下道工序，確保集成電路生產制造品質，減少冗余的制造費用[1]。

集成電路自動測試系統的功能之一是進行掃描測試（Scan testing），掃描測試是一種在集成電路上配置掃描鏈（scan chain）檢測集成電路內部邏輯關系的測試方法，例如檢測集成電路內部是否存在短路、開路、延遲等。

然而，集成電路自動測試系統極其復雜昂貴且需要在固定場地與測試環境使用專用計算機，因此在需要進行掃描測試的待測集成電路較多的情況下，影響集成電路設計生產周期[2]，因此需要開發一種能夠兼容但不完全依賴集成電路自動測試系統的掃描測試功能的另一掃描測試系統。

2 測試方法

有鑒于上述問題，開發一種兼容聯合測試（JTAG）接口進行集成電路掃描測試的測試系統顯得非常有必要。該測試系統可以兼容聯合測試模式和集成電路自動測試模式，該測試系統包括處理器，接口轉換器，以及電路板，其中處理器通過接口轉換器與電路板實現數據交換。該電路板包括聯合測試接口，集成電路自動測試系統接口，第一寄存鏈電路，第二寄存鏈電路，待測集成電路；以及掃描鏈電路。

2.1 聯合測試

當該測試系統處于聯合測試模式，電路板包括的第一寄存鏈電路選擇來自聯合測試接口的數據，輸出至上述掃描鏈電路和上述待測集成電路，以及電路板包括的第二寄存鏈電路，也將自掃描鏈電路獲得的測試數據向聯合測試接口輸出。

2.2 自動掃描測試

當該測試系統處于集成電路自動測試模式，該第一寄存鏈電路選擇從集成電路自動測試系統接口接收數據，輸出至上述掃描鏈電路和上述待測集成電路，以及第二寄存鏈電路也向集成電路自動測試系統接口輸出第二數據。

2.3 結果判斷

（1）當處理器接收掃描測試結果，判斷待測集成電路內部是否有故障點，當處理器判斷待測集成電路沒有故障點，判斷待測集成電路為合格電路。

（2）當處理器判斷待測集成電路有故障點，判斷待測集成電路為故障電路，處理器根據掃描測試結果溯源至待測集成電路，生成一模型，并標注故障點位置，以便用戶決定是否修理。

3 系統搭建

處理器通過接口轉換器連接于電路板，向JTAG接口寫入數據Data，JTAG接口分別連接至第一寄存鏈電路以及第二寄存鏈電路，向第一寄存鏈電路輸出數據TDI，并自第二寄存鏈電路讀取數據TDO。第一寄存鏈電路連接于待測集成電路，向待測集成電路輸出模式控制信號MCtr，該模式控制信號MCtr用于控制待測集成電路在需要的模式下。第一寄存鏈電路連接于掃描鏈電路，向掃描鏈電路輸出時鐘信號Gclk和初始化信號Rst。該第一寄存鏈電路還連接于第二寄存鏈電路，向第二寄存鏈電路灌入數據TDI促使第二寄存鏈電路輸出信號TDO。掃描鏈電路分別連接于待測集成電路，第二寄存鏈電路，以及第一寄存鏈電路。掃描鏈電路接收第一寄存鏈電路傳過來的數據，在第一寄存鏈電路傳過來的數據催動下讀取待測集成電路內部邏輯關系，并將測試結果SData1-SDataM輸出至第二JTAG寄存鏈電路。此時，第一寄存鏈電路向第二寄存鏈電路灌入數據TDI促使第二寄存鏈電路不斷輸出測試結果TDO至JTAG接口。

對待測集成電路進行掃描測試時，處理器通過接口轉換器向JTAG接口傳送的數據Data包括了測試模式選擇信號TMS、測試時鐘信號TCK、測試重置信號TRST，以及測試數據輸入信號TDI。JTAG接口接收數據Data，并將數據Data中的測試數據輸入信號TDI分配至第一寄存鏈電路，輸入信號TDI內還包含了模式控制信號MCtr、時鐘信號Gclk和初始化信號Rst，對待測集成電路以及掃描鏈電路進行設置及初始化。輸入信號TDI內還包含了其他數據，催動掃描鏈電路讀取待測集成電路的內部邏輯關系，并向第二JTAG寄存鏈電路傳輸掃描測試結果SData1-SDataM。第二JTAG寄存鏈電路將掃描測試結果SData1-SDataM順序排列，并輸出信號TDO至JTAG接口，在JTAG接口內部處理成最終輸出信號TDOL，該最終輸出信號TDOL再通過接口傳至處理器。

4 小結

綜上，本文所提出的測試系統，兼有ATE測試與JTAG測試兩種模式，適應面更廣。用戶可以在待測集成電路較多或較大的時候，通過處理器，例如個人計算機，在任何地方直接對待測集成電路進行掃描測試，并利用生成的模型直觀判斷待測集成電路的狀態。用戶也可以在待測集成電路較少或較小的時候，直接使用ATE測試系統完成對待測集成電路的全功能測試。

參考文獻：

[1]祝雪菲.集成電路低功耗掃描測試方法的研究與應用[D].北京工業大學，2015.

[2]吳春蕾.集成電路失效分析中缺陷快速精確定位技術及實驗研究[D].天津大學，2015.

作者簡介：沈冬梅（1985-），女，江蘇徐州人，本科，助理工程師，從事微波射頻方面的研究。