1. 可测试性设计 DFT
如果存在一个明确规定的程序来暴露一个故障，那么它是可测试的，且该程序利用现有技术能以合理成本实现。当针对某个故障集中的每一个故障都是可测试的时, 称该电路相对于该故障集是可测试的。
可测试性设计 ( DFT ) 是指那些使测试生成和测试应用具有成本效益的设计技术。
电子系统包含三类组件: (a) 数字逻辑、 (b) 存储模块, 以及 (c) 模拟或混合信号电路。在本章中, 我们讨论数字逻辑的 DFT 技术。
可测试性的重要因素
- 可控性: 衡量控制一条线路的难易程度。
- 可观测性: 衡量在 PO 处观察线路的难易程度。 一般来说, DFT 研究的是提升可控性与可观测性的方法
与 DFT 相关的成本
- 引脚
- 面积/产量
- 性能
- 设计时间
1.1. 临时可测试性设计 Ad Hoc DFT
将大型电路划分为较小的子电路, 以降低测试生成成本 (采用多路复用和 / 或扫描链技术)。
插入测试点以增强可控性与可观测性。测试点: 控制点（强制信号值）与观测点（直接观察内部节点）。
常见技术： 设计易于初始化的电路；提供逻辑以切断全局反馈路径；将大型计数器分割为较小的计数器；避免使用冗余逻辑；将模拟电路和数字电路物理隔离；避免使用异步逻辑；考虑测试需求 (引脚限制等)，等等。
临时 DFT 的问题在于：
- 大量的 I/O 引脚；
- 可以通过添加多路复用器来缓解；
- 测试时间过长；
1.2. 结构方法
结构方法对电路划分很有效，并且为测试提供了内部状态变量的可控性和可观测性。结构方法将顺序测试问题转化为组合问题。
四大主要方法：
- 移位寄存器修改
- 扫描路径
- 电平敏感扫描设计 ( LSSD )
- 随机访问
电路会采用预先指定的设计规则进行设计。
1.2.1. 扫描设计 Scan
扫描设计就是将时序电路的测试转化为组合逻辑测试，考虑一个时序电路的表示
为了使状态向量的元素可控且可观测, 我们添加扫描链，包括以下组件：
- 测试模式引脚 (T)
- 扫描输入引脚 ( SI )
- 扫描输出引脚 ( SO )
- 每个触发器前的多路复用器 (开关)( M )
1.2.1.1. 扫描测试生成与设计规则
ATPG：自动测试模式生成
测试模式生成： 使用组合 ATPG 生成针对组合逻辑中所有可测试故障的测试向量；添加移位寄存器测试, 并将 ATPG 测试转换为扫描序列以用于生产测试。
扫描设计规则：
- 所有状态变量仅使用时钟控制的 D 型触发器；
- 至少保留一个 PI 引脚用于测试；
- 若有更多可用引脚, 亦可使用；
- 所有时钟必须由 PI 引脚控制；
- 时钟信号不得馈入触发器的数据输入端。
1.2.1.2. 纠正规则违规
所有时钟必须由 PIs 控制
添加扫描触发器和多路复用器可以打开反馈回路以便进行测试
测试派生时钟需要使用多路复用器来绕过分频级
与门防止总线驱动器在测试期间被正常逻辑激活；
1.2.1.3. 流程
- 步骤 1: 切换到移位寄存器（SR）模式, 并通过移入交替的 1 和 0 序列 (例如 00110 ) 来检查 SR操作 (功能测试)
- 步骤 2: 初始化 SR，加载第一个模式
- 步骤 3: 返回正常模式并应用测试图样
- 步骤 4: 切换到 SR 模式, 移出最终状态, 同时为下一次测试设置起始状态。转至步骤 3。
1.2.1.4. 组合测试向量
1.2.1.5. 测试扫描寄存器
1.2.1.6. 多扫描寄存器
1.2.1.7. 层次扫描
1.2.1.8. 最佳扫描布局
1.2.1.9. 自动化扫描设计
1.2.1.10. DFT 编译器流程示例
1.2.1.10.1. 移位寄存器
1.2.2. 部分扫描
1.2.3. 伴随子可测试设计
伴随子（Syndrome）：布尔函数中“1”的比例，即
其中
可测性条件：若电路存在故障
实现方法
- 定理：两级无冗余单边（Unate）电路天然具备综合症可测性。
- 通用修正：通过添加控制输入（如AND门控制信号），使非单边电路可测。
- 示例：
，添加控制信号后变成 ，保证 。
- 示例：
2. 内置自检 Built-In Self-Test，BIST
BIST，就是芯片内置的自我测试的能力。
BIST 的优势在于：
- 测试模式在芯片上生成，可控性提升；
- 片上评估的响应，可观察性增加；
- 测试可在线 ( 并发 ) 或离线进行；
- 测试能以电路全速运行，更真实，测试时间更短;
- 延迟测试更简便，外部测试设备极大简化, 甚至完全省去
- 易于适应工程变更
2.1. 在线与离线 BIST
在线 BIST
- 并发（EDAC、NMR、完全自检检查器等）：
- 编码或模块化冗余技术（容错）
- 即时纠正由临时或永久故障引起的错误
- 非并发（诊断程序）：在系统处于空闲状态时执行
BIST组件
- 测试模式生成器（TPG）：
- 伪随机生成器（PRPG）：如线性反馈移位寄存器（LFSR）。
- 特征多项式：定义LFSR的反馈结构，决定生成序列的周期。
- 响应分析器：
- 签名分析（Signature Analysis）：利用LFSR压缩响应，生成唯一签名。
- 其他技术：奇偶校验、1计数、转换计数等。
2.2. 签名分析
2.3. 伪随机模式生成器 PRPG
2.4. 内置逻辑模块观察器 BILBO
BILBO 是一种多功能测试模块, 既可作为测试生成器, 也可用作特征分析仪。它由一排触发器 ( FFs ) 及若干用于移位和反馈操作的附加门电路构成。
