测试与可测性设计.doc

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1、VLSI测试与可测性设计课程教学大纲课程代码：课程英文名称：VLSI test and design for test课程总学时：40 讲课：32 实验：8 上机：0适用专业：电子科学与技术大纲编写（修订）时间：2011.9一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标随着集成电路设计与加工技术的飞速发展，超大规模集成电路的测试已经成为一个越来越困难的问题，由于对生产良品率和产品售后质量的强调，以及VLSI设计复杂度的不断增长，要求早在设计过程中就要考虑测试问题，测试和可测性设计的理论与技术已经成为VLSI领域中的一个重要研究方向，在理论和时间方面都有十分突出的价 值。通过本课程的学习，使学生对测

2、试和可测性设计中的基本概念具有全面而透彻的理解，掌握测试和可测性设计中的基本方法，以及培养学生分析、解决实际的测试问题的能力，使学生很好的将理论和实践结合起来。（二）知识、能力及技能方面的基本要求本课程要求学生掌握VLSI测试与可测性设计的基本理论知识，并具有实际应用能力。掌握从权衡工程预算（芯片面积、目标工作频率、功耗等）、商业驱动、成本要素得失的角度来探讨处理概念应用的方法。学生应具备较强的理解能力，抽象思维能力，以及解决实际问题的能力。（三）实施说明 1教学方法：课堂讲授中要重点对基础概念、基本方法和设计思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学

3、生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加习题和讨论课，并在一定范围内学生讲解，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用网络资源、参照设计规范及工具手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 2教学手段：本课程属于技术类专业课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。3计算机辅助设计：要求学生采用电路分析工具、可测性设计工具、仿真模拟软件进行电路可测性分析与验证。4VLSI测试，与VLSI可测性设计这两部分关系密切，故采用穿插教学的方式，使学生更好的理解基本概念、原理以及其应用。（四

4、）对先修课的要求本课程主要的先修课程有：C语言程序设计B、脉冲与逻辑电路、EDA技术与FPGA应用S、数字集成电路、集成电路版图与工艺S。本课程将随后的课程设计以及毕业设计的学习打下良好基础。（五）对习题课、实践环节的要求 1对重点、难点章节（如：故障模型、ATPG产生、BIST、DFT等）应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。 2课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及分析设计方面的内容，作业要能起到巩固理论，掌握分析与设计的方法和技巧，提高分析问题、解决问题能力，熟悉测试原理和可测性设计方法和技巧等作用，对作业中的重点、

5、难点，课上应做必要的提示，并适当安排课内讲评作业。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，鼓励将自学内容作为课后作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。 3每个学生要完成大纲中规定的必修实验，实验部分着重培养学生的可测性设计能力。通过实验环节，学生应掌握典型故障定位方法、测试电路的结构与生成，获得实验操作的基本训练。实验成绩作为评定课程成绩的一部分。 4安排大作业，大作业成绩作为平时成绩的一部分。（六）课程考核方式 1考核方式：考查 2考核目标：在考核学生对集成电路测试基本知识、基本测试方法和原理掌握的基础上，重点考核学生的测试矢量生成、内建自测试、电路的可测性设计等能力。 3成绩构成：

6、本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括小作业情况、出勤情况等）占15%，实验成绩占15%，期末大作业或者开卷考试成绩占70%。 平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。 （七）参考书目 数字集成电路与嵌入式内核系统的测试设计 Alfred L.Crouch著 何虎、马立伟等译 机械工业出版社 数字系统测试与可测性设计 Miron Abramovici等著 李华伟等译 机械工业出版社 超大规模集成电路测试数字、存储器和混合信号系统 Michael L.Bushnell等著，蒋安平

7、等译 电子工业出版社数字电子技术基础（第五版），阎 石主编，高等教育出版社，2006年10月二、中文摘要本课程是电子科学与技术专业学生选修的一门实践性较强的主干技术基础课程。课程通过对逻辑与时序电路分析和设计内容的讲授，使学生掌握数字电路的基本知识、信号与数据逻辑处理的基本原理和基本方法，并具有相应的逻辑描述能力以及一定的电路设计能力。课程主要包括逻辑代数与逻辑运算、基本逻辑与时序器件、组合电路与时序电路的分析与设计等。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。三、课程学时分配表序号教学内容学时讲课实验上机1测试与可测性设计的基础知识8001.1课程概述21.2测试基

8、本概念11.3故障概念与术语21.4单固定故障21.5可测性量度12自动测试图形生成822.1组合电路ATPG算法与表示12.2组合电路冗余识别与全局测试12.3重要的组合ATPG算法12.4单时钟同步电路的ATPG及时间帧展开法22.5基于模拟的时序电路ATPG1实验1：时序逻辑的自动测试生成2023存储器测试663.1存储器缺陷及相关概念23.2存储器故障模型23.3存储器测试24数字电路DFT和扫描设计4404.1扫描设计24.2部分扫描设计14.3扫描的变种15内建自测试845.1BIST的经济性15.2随机逻辑BIST25.3存储器BIST1实验2：存储器内建自测试404合计4032

9、8四、教学内容及基本要求第1部分 测试与可测性设计的基础知识总学时(单位：学时):8 讲课:8 实验:0 上机:0第1.1部分 课程概述（讲课2学时） 具体内容: 1)明确本课程的内容、性质和任务； 2) 理解VLSI测试的主要过程和方法； 3)理解可测性设计的基本方法； 4)熟悉课程相关的参考资料及查找方式重 点:VLSI测试的主要过程和方法、可测性设计的基本方法；难 点:VLSI测试的主要过程和方法、可测性设计的基本方法；第1.2部分 测试基本概念（讲课1学时）具体内容: 1)测试与验证的内容； 2)测试类型； 3)ATE功能；重 点: 测试与验证的内容、测试类型难 点: 测试与验证的内容

10、习 题:关于测试与可测性设计的基本概念第1.3部分 故障概念与术语（讲课2学时） 具体内容: 1)缺陷、错误和故障； 2)功能测试与结构测试； 3)故障模型与级别； 4)故障模型术语；重 点: 缺陷、错误和故障、故障模型术语难 点: 缺陷、错误和故障、故障模型术语习 题: 掌握故障、测试相关术语第1.4部分 单固定故障（讲课2学时）具体内容: 1)故障等价； 2)单固定故障的等价； 3)故障压缩； 4)故障支配点合检测点及其定理；重 点: 故障等价、故障支配点合检测点及其定理难 点: 故障支配点合检测点及其定理习 题: 故障模型举例、计算n线逻辑电路的故障总数第1.5部分 可测性量度（讲课1学

11、时）具体内容: 1)SCOAP可控性和可观测性； 2)高层次可测试量度；重 点: 组合与时序SCOAP可测性量度难 点: 组合与时序SCOAP可测性量度习 题: 计算组合与时序电路的SCOAP可测性量度第2部分 自动测试图形生成 总学时(单位：学时):10 讲课:8 实验:2 上机:0第2.1部分 组合电路ATPG算法与表示（讲课2学时）具体内容: 1)结构测试与功能测试；2)自动测试矢量生成器；3)ATPG算法；重 点: ATPG算法；难 点: 自动测试矢量生成器、ATPG算法；习 题: 理解参考书中的ATPG算法第2.2部分 组合电路冗余识别与全局测试（讲课1学时）具体内容: 1)组合电路

12、冗余识别； 2)全局测试问题；重 点: 组合电路冗余识别；难 点: 组合电路冗余识别习 题: 冗余识别的基本方法第2.3部分 重要的组合ATPG算法（讲课2学时）具体内容: 1)D运算与D算法； 2)路径导向决策法（path oriented decision making）；重 点: D运算与D算法；难 点: D运算与D算法、路径导向决策法；第2.4部分 单时钟同步电路的ATPG及时间帧展开法（讲课2学时）具体内容: 1)单时钟同步电路的ATPG； 2)时间帧展开方法；重 点: 单时钟同步电路的ATPG、时间帧展开方法；难 点: 时间帧展开方法；习 题: 时序ATPG复杂度计算第2.5部分

13、基于模拟的时序电路ATPG（讲课1学时）具体内容:基于模拟的时序电路ATPG简介；重 点: 于模拟的时序电路ATPG；难 点: 于模拟的时序电路ATPG；习 题: Contest算法实 验 1:时序逻辑的自动测试生成（2学时）第3部分 存储器测试总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0第3.1部分 存储器缺陷及相关概念（讲课2学时）具体内容: 1)存储器缺陷； 2)存储器故障与相关概念； 3)存储器测试层次；重 点: 存储器故障与相关概念；难 点: 存储器测试层次；习 题: 存储器故障起因与失效机理；第3.2部分 存储器故障模型（讲课2学时）具体体内容: 1)功能故障； 2)故障

14、模型与物理缺陷之间的关系； 3)多故障模型； 4)故障模型的频率；重 点: 功能故障、故障模型与物理缺陷之间的关系；难 点: 故障模型与物理缺陷之间的关系、多故障模型；习 题:故障模型定义；第3.3部分 存储器测试（讲课2学时）具体体内容: 1)功能RAM测试；2)RAM相邻矢量敏感故障测试； 3)功能ROM测试；重 点: 功能RAM测试、功能ROM测试；难 点: 功能RAM测试；习 题:功能RAM测试算法第4部分 数字电路DFT和扫描设计 总学时(单位：学时):6 讲课:6 实验:0 上机:0第4.1部分 扫描设计（讲课2学时）具体体内容: 1)扫描设计规则；2)扫描电路的测试；3) 多重扫

15、描与扫描设计的开销；4) 扫描的物理设计与时序验证重 点: 扫描设计规则；扫描电路的测试难 点: 扫描电路的测试第4.2部分 部分扫描设计（讲课1学时）具体体内容: 部分扫描设计方法与性能；重 点: 部分扫描设计方法与性能难 点: 部分扫描设计方法与性能第4.3部分 扫描的变种（讲课1学时）具体体内容: 各式变种的扫描方法；重 点: 各式变种的扫描方法；第5部分 内建自测试总学时(单位：学时):8 讲课:6 实验:2 上机:0第5.1部分 BIST的经济性（讲课1学时）具体内容: 1)BIST的开销、测试质量； 2)BIST的测试时间； 3)经济成本；重 点: BIST的开销、测试质量；难 点: BIST的开销、测试质量；第5.2部分 随机逻辑BIST（讲课2学时）具体内容: 1)BIST过程；2)BIST测试矢量生成；3)BIST响应压缩； 4)内建逻辑块观察器；2)按时钟和扫描测试BIST系统；重 点: BIST测试矢量生成；难 点: BIST测试矢量生成、按时钟和扫描测试BIST系统；习 题: BIST测试矢量软件工具生成；第5.3部分 存储器BIST（讲课1学时）具体内容: 1)术语与定义；2)March测试SRAM BIST；重 点: 术语与定义；难 点: March测试SRAM BIST；实 验 2:存储器内建自测试（4学时） 编写人:马平全 审核人:和晓军 批准人: