摘要: 基于扫描测试的测试方法解决了时序电路的可测试性问题。通过在每个触发器前插入一个多路选择器，触发器转变成能够完全可控制的和可观测的扫描单元。这些扫描单元相互连接组成扫描链。在测试模式下，扫描链被激活。此时，测试激励向量被串行移入扫描链。在每个移位周期中，只能从扫描输入管脚将一位测试激励向量移入扫描链。当所有移位完成，同时电路的主输入端也被施加上相应的激励向量后，电路就进入了理想的测试状态。这之后到来的第一个时钟周期被称为测试响应的捕获周期。在该周期后，一部分电路的响应被捕获并存入扫描单元中，另一部分电路的响应可以在主输出端直接观测。这样，存入扫描单元中的测试响应向量可以通过每个移位周期输出一位的方式在扫描输出端一位一位的观测。测试激励向量的移入过程可以和测试响应向量的移出过程交替进行，以减少测试时间。由于频繁的移位操作，扫描测试需要更长的测试时间，也增加了测试功耗。移位周期数近似等于测试向量数与扫描单元数的乘积。扫描单元数也就是电路中触发器的数量。很不幸，对于通常的电路设计来说，无论是测试向量数还是扫描单元数都非常多。一方面，设计的复杂性日益增加，另一方面对测试质量的要求也不断提高，因此，需要使用大量的测试向量对芯片进行测试。这导致测试时间和测试数据量的大幅增加，大大增加了测试成本。此外，当进行移位操作时，所有电路中的扫描单元都处于激活状态，用来传递测试数据。与电路在功能模式下一小部分触发器处于锁定状态的情况正相反，在测试模式下，电路功耗可能会超过预先确定的功耗边界。因此，测试时芯片可能会过热，带来可靠性的问题。设计中结构性相关的故障与针对它们生成的测试向量高度相关。而且，电路中的锥形结构会使测试向量中包含很多无关位。根据测试向量中存在高密度无关位的特点，可以利用扫描链中已存在的测试数据生成以后的测试激励向量，以此缩减测试时间和测试数据数量。在本文中我们提出了两种扫描测试技术。在第一种技术中，一个测试激励向量部分包含了前一个测试激励向量。而在第二种技术中，一个测试激励向量部分包含了前一个测试响应。这两种方法都使用一部分扫描单元装载后来的测试激励向量，而使其余的扫描单元的状态保持不变。这样可以减少移位过程中扫描链上的跳变数。跳变数少了，测试功耗也就有效减低了。同时由于测试数据的重用，减少了一部分移位操作，这缩短了测试时间和测试数据量。在第一种技术中，当加载测试向量对芯片进行测试时，后一个测试激励向量是通过利用前一个测试激励向量的一部分来生成的。因此，该技术需要测试捕获保护方法(capture prevention scheme)，利用这种方法可以保正前一个测试激励向量在扫描链中的完整性。此外，为了最大限度的去除移位操作以减少测试时间和测试数据量，本文还使用了测试向量重排序和扫描单元划分的方法。在我们提到的第二种技术里，扫描链中已存在的测试响应向量被部分重用以使扫描链中尽快引入下一个测试激励向量。这样，每一个测试激励向量实际都包含前一个测试响应向量的一部分。为了最大化测试响应与测试激励的相关性，需要一种有效的测试生成方法。此外，在给定测试集的前提下，扫描单元划分的方法也可以提高这种相关性。测试集指达到一定故障覆盖率的测试向量的集合。在较大规模的ISCAS89基准电路上的实验表明，本文提到的基于扫描测试的测试方法能够减少超过97%的测试时间和超过99%的测试功耗。