在芯片設(shè)計(jì)的世界里，有一種被稱為"火眼金睛"的技術(shù)，它就是DFT（Design for Testability，可測(cè)性設(shè)計(jì)）。今天，就讓我們一起揭開這項(xiàng)技術(shù)的神秘面紗，看看它是如何成為芯片質(zhì)量的守護(hù)神的。

DFT：芯片質(zhì)量的守護(hù)神

DFT，全稱Design for Testability，即可測(cè)性設(shè)計(jì)。它是一種在芯片設(shè)計(jì)階段就考慮測(cè)試問題的技術(shù)，目的是為了提高芯片的可測(cè)試性，確保芯片在制造過程中能夠被有效地檢測(cè)和診斷。把有缺陷的芯片篩選出來，防止有缺陷的芯片流入到客戶手上。同時(shí)考慮成本和收益，向量覆蓋率越高，越有利于篩選出有缺陷的芯片。

DFT的工作原理

DFT的工作原理主要基于掃描鏈（Scan Chain）、內(nèi)置自測(cè)試（BIST，Built-In Self-Test）、IO測(cè)試與邊界掃描（Boundary Scan）三種技術(shù)。

掃描鏈（Scan Test）：通過插入掃描鏈（Scan Chain），使得內(nèi)部邏輯狀態(tài)都可控制，既控制內(nèi)部邏輯的輸入，也控制內(nèi)部邏輯的輸出，生成測(cè)試向量檢測(cè)實(shí)際輸出與期望輸出是否一致，來篩選出有Stuck-at故障、transition故障等的芯片。在測(cè)試模式下，我們可以通過這條鏈將測(cè)試數(shù)據(jù)輸入芯片，并讀取芯片的輸出數(shù)據(jù)，從而檢測(cè)芯片的功能是否正確。

圖1 Design Before and After Adding Scan

內(nèi)置自測(cè)試（mbist）：內(nèi)置自測(cè)試是一種在芯片內(nèi)部集成測(cè)試電路的技術(shù)。它可以在芯片工作時(shí)自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試，無需外部測(cè)試設(shè)備的參與。針對(duì)SRAM、DRAM等存儲(chǔ)器單元，通過旁路邏輯和BIST算法檢測(cè)物理缺陷（如短路、斷路），篩選出有故障的芯片。這種技術(shù)特別適用于檢測(cè)芯片的存儲(chǔ)器和邏輯電路。

圖2 Configuration with BISR Controller

IO測(cè)試與邊界掃描（Boundary Scan） ：驗(yàn)證芯片引腳連接性，篩選出管腳有制造缺陷的芯片。通過以上測(cè)試，在晶圓未切割前進(jìn)行初步測(cè)試，篩選出存在制造缺陷的芯片，避免后續(xù)封裝成本的浪費(fèi)。這個(gè)測(cè)試原理就和EDA驗(yàn)證一樣，都是通過golden值來判斷邏輯的正確性

圖3 Boundary Scan Architecture

DFT的應(yīng)用

DFT技術(shù)在芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用非常廣泛。無論是處理器、存儲(chǔ)器，還是各種專用芯片，都離不開DFT的支持。

中科本原實(shí)時(shí)控制系列DSP芯片憑借其完善的DFT架構(gòu)，確保了芯片在復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下的高可靠性和穩(wěn)定性。具體來說，DFT設(shè)計(jì)通過在芯片內(nèi)部集成多種測(cè)試機(jī)制，如掃描鏈、內(nèi)建自測(cè)試（BIST）和邊界掃描（Boundary Scan），能夠在芯片制造和運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和診斷潛在故障。這種設(shè)計(jì)不僅提高了芯片的可測(cè)試性，還顯著降低了生產(chǎn)測(cè)試成本和時(shí)間，同時(shí)增強(qiáng)了芯片在高溫、高濕、強(qiáng)電磁干擾等惡劣環(huán)境下的抗干擾能力。此外，DFT設(shè)計(jì)還支持芯片的全生命周期管理，從設(shè)計(jì)、制造到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，均可通過高效的測(cè)試手段確保芯片性能的一致性，從而滿足工業(yè)控制、汽車電子、航空航天等對(duì)可靠性要求極高的領(lǐng)域需求。

DFT的未來

隨著芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，DFT技術(shù)也在不斷進(jìn)步。未來的DFT技術(shù)將更加智能化，能夠自動(dòng)識(shí)別和診斷芯片的問題。同時(shí)，DFT技術(shù)也將更加高效，能夠在更短的時(shí)間內(nèi)完成芯片的測(cè)試。

將來，中科本原也會(huì)在DSP系列芯片的DFT設(shè)計(jì)中不斷地進(jìn)行突破和創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出低功耗、高效率的DFT方案，滿足不同場(chǎng)景對(duì)芯片的實(shí)時(shí)性和能效的高要求。

結(jié)語

DFT技術(shù)，這個(gè)芯片設(shè)計(jì)中的"火眼金睛"，以其獨(dú)特的方式守護(hù)著芯片的質(zhì)量。它讓我們能夠在芯片設(shè)計(jì)階段就預(yù)見并解決問題，確保芯片的穩(wěn)定性和可靠性。隨著科技的進(jìn)步，DFT技術(shù)也將不斷進(jìn)化，為芯片設(shè)計(jì)帶來更多的可能性。讓我們期待中科本原在DFT設(shè)計(jì)領(lǐng)域的無限可能，不僅為自身產(chǎn)品賦予更高的競(jìng)爭(zhēng)力，也為推動(dòng)國產(chǎn)芯片的崛起貢獻(xiàn)力量。