可测试性设计

芯片设计中的可测试性设计技术有哪些在当今的科技时代，芯片作为各种电子设备的核心组件，其性能和质量直接影响着设备的运行效果。

而在芯片设计过程中，可测试性设计（Design for Testability，DFT）技术起着至关重要的作用。

它不仅有助于提高芯片的测试效率和质量，还能降低测试成本，确保芯片在投入使用前能够满足预期的性能和可靠性要求。

那么，芯片设计中的可测试性设计技术究竟有哪些呢？扫描测试（Scan Testing）是一种常见且重要的可测试性设计技术。

简单来说，它就像是给芯片内部的逻辑电路建立了一条“快速通道”。

在正常工作时，电路按照设计的功能运行；而在测试模式下，这些逻辑电路会被重新配置成一系列的移位寄存器，也就是所谓的“扫描链”。

测试数据可以通过这些扫描链逐位地加载到电路中，然后再逐位地读取出来，从而实现对芯片内部逻辑的全面检测。

这种技术大大提高了测试的覆盖率，能够有效地发现潜在的故障。

内建自测试（BuiltIn SelfTest，BIST）技术则是让芯片具备自我检测的能力。

想象一下，芯片内部有一个专门的模块，就像一个“小医生”，能够自动产生测试向量并对芯片的关键部分进行测试，然后将测试结果与预期结果进行比较。

BIST 技术可以用于测试存储器、逻辑电路等，减少了对外部测试设备的依赖，提高了测试的自主性和效率。

边界扫描（Boundary Scan）技术主要用于解决芯片引脚和电路板之间的连接测试问题。

通过在芯片的输入输出引脚处添加边界扫描单元，形成一个边界扫描链，可以方便地检测芯片引脚之间的连接是否正常，以及电路板上的走线是否存在断路或短路等故障。

这对于复杂的电路板系统的测试和故障诊断非常有帮助。

还有一种技术是存储器内建自修复（Memory BuiltIn SelfRepair，MBISR）。

存储器在芯片中占据着重要的地位，但也是容易出现故障的部分。

MBISR 技术能够在测试过程中检测到存储器的故障单元，并通过备用的存储单元来替换这些故障单元，从而实现存储器的自我修复，提高了存储器的可靠性。

DFT概念及三种可测性技术介绍DFT概念及三种可测性技术介绍
电子元件知识5月8，在集成电路(Integrated Circuit，简称IC)进入超大规模集成电路时代，可测试性设计(Design for Test,简称DFT)是电路和芯片设计的重要环节，它通过在芯片原始设计中插入各种用于提高芯片可测试性(包括可控制性和可观测性)的硬件逻辑，从而使芯片变得容易测试，大幅度节省芯片测试的成本。

三种常见的可测性技术
扫描路径设计(Scan Design)
扫描路径法是一种针对时序电路芯片的DFT方案.其基本原理是时序电路可以模型化为一个组合电路网络和带触发器(Flip-Flop，简称FF)的时序电路网络的反馈。

内建自测试
内建自测试(BIST)设计技术通过在芯片的设计中加入一些额外的自测试电路，测试时只需要从外部施加必要的控制信号，通过运行内建的自测试硬件和软件，检查被测电路的缺陷或故障。

和扫描设计不同的是，内建自测试的测试向量一般是内部生成的，而不是外部输入的。

内建自测试可以简化测试步骤，而且无需昂贵的测试仪器和设备(如ATE设备)，但它增加了芯片设计的复杂性。

边界扫描测试
为了对电路板级的逻辑和连接进行测试，工业界和学术界提出了一种边界扫描的设计，边界扫描主要是指对芯片管脚与核心逻辑之间的连接进行扫描。

数字信号处理DFT(Discrete Fourier Transform)x(n)经过截断后[根据谱分辨率要求截断多长]，为有限长的序列，DFT的结果是有限长的，正好是对该有限长序列连续谱[DTFT]的在0~2pi上的等间隔采样，适合于计算机处理;而DFT又有FFT快速傅里叶变换算法，因此在各领域中得以广泛应用。

当然截断带来截断效应。

如何进行系统架构的可测试性设计在软件开发过程中，系统架构是至关重要的一步，它决定了软件系统的整体结构和功能。

而可测试性设计则是指在架构设计过程中考虑到如何使软件系统易于进行测试。

一个具有良好可测试性的系统，可以有效地降低软件开发和维护的成本，提高软件质量和可靠性。

本文将介绍如何进行系统架构的可测试性设计。

一、模块化设计模块化设计是系统架构中重要的一环，它可以将软件系统的功能划分为不同的模块。

在可测试性设计中，我们需要将这些模块进行适当的划分，使得每个模块的功能单一且独立，便于进行单元测试。

同时，模块之间的接口应该清晰明确，以便进行集成测试。

通过合理的模块化设计，可以有效地提高系统的可测试性。

二、抽象接口定义在系统架构的可测试性设计中，抽象接口的定义是非常关键的一步。

通过抽象接口的定义，可以将模块之间的依赖关系降低到最低程度，从而使得每个模块都可以独立地进行测试。

同时，抽象接口的定义也可以减少对具体实现的依赖，从而使得测试更加方便和灵活。

三、依赖注入依赖注入是一种通过外部提供依赖对象的方式，可以有效地降低模块之间的耦合度。

在系统架构的可测试性设计中，采用依赖注入的方式可以使得不同模块的依赖关系更加清晰，并且可以方便地替换依赖对象进行测试。

通过合理地利用依赖注入，可以提高系统的可测试性和可维护性。

四、模拟和测试驱动开发模拟和测试驱动开发是软件开发中常用的技术，可以有效地提高系统的可测试性。

在系统架构的可测试性设计中，可以利用模拟对象来模拟那些难以测试的外部依赖，从而使得测试更加灵活和高效。

同时，采用测试驱动开发的方式可以确保系统在开发过程中能够通过各种测试用例的验证，从而提高系统的稳定性和可测试性。

五、日志和调试信息在系统架构的可测试性设计中，合理地使用日志和调试信息是非常重要的一点。

通过在系统的关键点添加适当的日志输出和调试信息，可以方便地观察系统的运行情况，从而更好地进行测试和调试工作。

同时，日志和调试信息的记录也可以对系统的性能进行监控和分析，从而提高系统的可测试性和可靠性。

软件测试中的可维护性和可测试性设计在软件测试过程中，可维护性和可测试性设计是非常重要的方面。

软件测试是验证和确认软件产品是否符合预期需求的过程，而可维护性和可测试性设计的目的是为了提高软件的质量和可靠性。

本文将介绍软件测试中可维护性和可测试性设计的相关概念、原则和方法，并探讨其在软件测试中的应用。

一、可维护性的设计可维护性是指软件系统在运行过程中保持易于理解、修改和维护的能力。

在软件开发过程中，正确的可维护性设计可以有效地减少软件维护过程中的时间和成本。

以下是一些可维护性设计的重要原则：1. 模块化设计：将软件系统划分为小的独立模块，各模块之间的接口简单清晰，便于修改和维护。

2. 合理的命名规范：采用有意义的变量名、函数名和类名，便于理解和修改代码。

3. 适当的注释：对代码进行适当的注释，解释代码的功能和实现方式，便于理解和修改代码。

4. 规范化的代码风格：统一的代码风格，便于阅读和维护代码。

5. 错误处理机制：合理处理异常和错误情况，避免程序崩溃或产生不可预测的结果。

二、可测试性的设计可测试性是指软件系统是否易于进行测试的性质。

可测试性设计可以使得测试过程更加高效和有效，提高测试的覆盖率和发现缺陷的能力。

以下是一些可测试性设计的重要原则：1. 模块独立性：模块之间的耦合度越低，测试越容易进行，因此在设计过程中应尽量保持模块的独立性。

2. 可分离的接口：模块之间的接口应该是可分离的，这样可以独立测试每个模块的功能和接口。

3. 可控制的输入和输出：设计时应考虑输入和输出的可控性，以便更好地进行测试和验证。

4. 易于重现的环境：为了方便测试和调试过程，应提供一个能够重现测试环境的方法。

5. 可测量的程序状态：软件系统在运行过程中应保持可被测量的状态，以方便测试过程中对系统状态的监控和分析。

三、应用案例在实际软件测试过程中，可维护性和可测试性设计的应用是非常重要的。

以下是一个应用案例：假设某公司开发了一个在线购物平台的软件系统。

可测性设计技术摘要本文从可测性设计与VLSI测试，VLSI设计之间的关系出发，将与可测性设计相关的VLSI 测试方法学、设计方法学的内容有机地融合在一起，文中简要介绍了VLSI可测性设计的理论基础和技术种类，可测性设计的现状，发展趋势，可测试性设计的内涵、意义和分类，并且探讨了可测性设计的实现方法。

关键词：可测性设计，自动测试生产，扫描技术，边界扫描技术，嵌入式自测试。

1可测性设计技术概述可测性的起源于发展过程20世纪70年代，美军在装备维护过程中发现，随着系统的复杂度不断提高，经典的测试方法已不能适应要求，甚至出现测试成本与研制成本倒挂的局面。

20世纪80年代中，美国军方相继实施了综合诊断研究计划。

并颁布《系统和装备的可测性大纲》，大纲将可测性作为与可靠性及维修等同的设计要求，并规定了可测性分析，设计及验证的要求及实施方法。

该标准的颁布标志这可测性作为一门独立学科的确立。

尽管可测性问题最早是从装备维护的角度提出，但随着集成电路（IC）技术的发展，满足IC测试的需求成为推动可测性技术发展的主要动力。

从发展的趋势上看，半导体芯片技术发展所带来的芯片复杂性的增长远远超过了相应测试技术的进步。

随着数字电路集成度不断提高，系统日趋复杂，对其测试也变得越来越困难。

当大规模集成电路LSI和超大规模集成电路VLSI问世之后，甚至出现研制与测试费用倒挂的局面。

这就迫使人们想到能否在电路的设计阶段就考虑测试问题，使设计出来的电路既能完成规定的功能，又能容易的被测试，这就是所谓的可测性设计技术。

因此也就出现了可测性的概念。

可测性的基本原理可测试性大纲将可测试性(testability)定义为：产品能及时准确地确定其状态（可工作、不可工作、性能下降），隔离其内部故障的设计特性。

以提高可测试性为目的进行的设计被称为可测试性设计(DFT: design for testability)。

可测试性是测试信息获取难易程度的表征。

DFT，可测试性设计--概念理解⼯程会接触DFT。

需要了解DFT知识，但不需要深⼊。

三种基本的测试（概念来⾃参考⽂档）：1. 边界扫描测试：Boundary Scan Test: 测试⽬标是IO-PAD，利⽤JTAG接⼝互连以⽅便测试。

（jtag接⼝，实现不同芯⽚之间的互连。

这样可以形成整个系统的可测试性设计）2. 内建⾃测试BIST:（模拟IP的关键功能，可以开发BIST设计。

⼀般情况，BIST造成系统复杂度⼤⼤增加。

memory IP⼀般⾃带BIST，简称MBIST）3. 扫描测试（ATPG）Scan path: 与边界扫描测试的区别，是内部移位寄存器实现的测试数据输⼊输出。

测试⽬标是std-logic，即标准单元库。

（扫描测试和边界扫描，不是⼀个概念。

需要区别对待。

内部的触发器，全部要使⽤带SCAN功能的触发器类型。

）补充：还有⼀种测试：4. 全速测试at-speed-test（其实是属于扫描测试的⼀种。

只不过测试时钟来源频率更快。

）at-speed 就是实速测试，主要⽤于scan测试－即AC测试和mbist测试。

这种测试⼿段的⽬的是－测试芯⽚在其⼯作频率下是否能正常⼯作，实速即实际速度。

测试时钟往往是由芯⽚内部的PLL产⽣很快的测试时钟，⽤于实速测试。

相对⽽⾔，⼀般的测试是20~40兆的测试时钟，频率低，测不到transition fault。

即使测试通过，实际使⽤中还会由于使⽤⾼频时钟发⽣芯⽚电路故障。

常见的DFT/OCC结构如下：特点：1. Clock MUX必须放在OCC模块/DFT MUX之前。

(OCC：On Chip Clock)2. 时钟⼤于50MHz时，使⽤OCC模块，否则使⽤DFT MUX。

3. Clock Gate放在OCC模块/DFT MUX之后。

4. 对于⼿动添加的Clock Gate，DFT_SE端⼝接到 dft_glb_gt_se。

5. 对于综合⼯具添加的Clock Gate，DFT_SE端⼝接到dft_syn_gt_se注意：1. DFT_MODE有效时，clock mux的sel信号要保证dft_clk来源于最⾼频率的时钟源。

可测性设计原则与实践软件开发过程中，可测性是一个重要的设计原则。

通过合理的设计和实践，可以提高软件的可测试性，从而更好地保证软件的质量和稳定性。

本文将介绍可测性设计原则的概念、重要性以及一些实践方法。

一、什么是可测性设计原则可测性设计原则指的是在软件设计的过程中，考虑到软件的可测试性。

它包括以下几个方面：1. 模块化设计：将软件系统拆分为多个模块，每个模块都是相对独立的功能单元。

这样，可以对每个模块进行单独的测试，提高测试的可行性和效率。

2. 松耦合设计：模块之间的依赖关系尽量减少，以减少对其他模块的依赖和影响。

这样，在进行测试时可以更容易地对模块进行隔离。

3. 易于理解的接口设计：模块之间的接口应该简单、清晰明了。

这样，在进行测试时可以更容易地理解和验证模块的功能。

4. 可替代性设计：为了提高测试的可重复性，设计时需要考虑模块的可替代性。

即，可通过替代某个模块来验证其是否正确执行。

二、可测性设计原则的重要性可测性设计原则对软件开发过程有着重要的意义：1. 提高软件质量：通过设计可测性，可以更好地发现和修复软件中的缺陷和bug，从而提高软件的质量和稳定性。

2. 简化调试和维护：设计可测性可以简化调试和维护工作，因为可以更容易地定位和解决问题，而不需大量的查找和排查。

3. 提高开发效率：设计可测性可以提高测试的效率，因为测试人员可以更容易地通过单元测试等方法进行测试，而不需进行全面的集成测试。

三、可测性设计原则的实践方法在实际的软件开发过程中，可以采用以下一些方法来实践可测性设计原则：1. 单元测试：通过编写单元测试代码，对每个模块的功能进行单独测试。

这样可以更容易地发现和解决问题，也可以提高测试的可行性和效率。

2. 集成测试：在进行模块集成之前，设计和实施集成测试，以验证模块之间的协同工作是否正常。

3. 自动化测试：利用自动化测试工具，可以更好地实现可测性设计。

通过编写自动化测试脚本，可以减少人工测试的工作量和出错率，提高测试的覆盖率和效率。

DFT Introduce 2016/7/29DFT SummaryScan ChainBISTBoundary Scan/NtreeDFT: design for test(可测性设计)测试分功能测试和制造测试功能测试主要寻找设计上可能存在的错误，用来验证电路中的逻辑行为 制造测试用于寻找在制造过程中可能存在的制造缺陷（开路、短路等）DFT是为了使制造测试尽可能简单，覆盖率尽可能高，而在电路中加入一些特殊逻辑的设计方法DFT分类:Scan: 扫描电路主要测试寄存器和组合逻辑。

工具生成BIST: 内建自测试，电路自己生成测试向量对自己进行测试，主要用在IP测试，我们常用的就是测试RAM用的MBIST电路。

工具生成或者RTL设计Boundary Scan: 测试IO，已及芯片与芯片之间互连测试。

工具生成Ntree: 测试IO，功能比Boundary Scan少，但是面积也比Boundary Scan小。

RTL设计DFT SummaryScan ChainBISTBoundary Scan/Ntree将电路中的普通触发器（flip-flops）替换为具有扫描能力的扫描触发器，如下图:当S=0时，触发器为正常的功能输入，而当S=1时，触发器为扫描输入。

将扫描触发器连在一起Scan PIN可以和function pin共享，也可以是专用PIN，视实际应用而定Scan PIN define example:Stuck-At FaultFault类型有很多，这里主要讨论Stuck-At Fault(固定故障)，某个信号的值被固定为某一电平值(0 或1)Uncontrollable Clock Fix ExampleNote: Uncontrollable Asynchronous Sets and Resets也需要FIX下图为SCAN的几个主要过程，可以看出shfit占用了大部分时间，这个时间取决于scan chian的长度一般说来，要定一个故障覆盖率指标，比如95% ，DFT SummaryScan ChainBISTBoundary Scan/Ntree电路结构MBISTMBIST有多种算法MBIST可用工具产生，也可设计RTL实现，我们是通过设计RTL 实现的，采用的是MARCH C+ 算法DFT SummaryScan ChainBISTBoundary Scan/NtreeBoundary Scan边缘扫描是欧美一些大公司联合成立的一个组织——联合测试行动小组（JTAG）为了解决PCB板上芯片与芯片之间互连测试而提出的一种解决方案。

第九章 DFT可测性设计DFT基本原理扫描技术芯片内装自测试特征分析“可测性设计”的基本原理强调的是设计目标的核心是可测性。

设计中的测试逻辑扮演着两个角色。

帮助设计者排除一个芯片的设计缺陷捕获芯片在物理上的缺陷问题（1）帮助设计者排除一个芯片的设计缺陷：这些设计缺陷所引起的问题是芯片也可能会按照设计者所设计的功能运行，但这个芯片一旦用到系统的时候，就不会正常的工作。

（2）捕获芯片在物理上的缺陷问题：物理上的缺陷问题通常在生产过程中表现出来，但有时候某些处于边沿极限的问题，只有当芯片在工作现场运行了一段时间之后才会出现。

有些时候，同样的测试逻辑能够同时担任两个角色，但有些时候，这两个角色需要不同的测试结构来担任。

一般来说，我们都采用10/10原则进行可测性设计。

测试电路的规模不要超过整个FPGA逻辑电路的10％花费在设计和仿真测试逻辑上的时间不应超过设计整个逻辑电路所花时间的10％1、测试备用逻辑备用逻辑一般用于需要连续不断工作的系统而不能出现故障。

军事系统和银行系统就是典型的例子。

在这类系统中，逻辑电路是双重双倍的。

在备用硬件电路后面有一个电路装置，用于比较各个备用电路的输出。

这些系统常常有三个备用电路模块，如果一个模块失效，那么另外两个模块还可以正常的工作。

比较电路也被称为表决逻辑，因为它比较来自于三个备用模块的信号，然后判决出相一致的多数信号是正确的值。

2、如何测试备用逻辑测试备用逻辑是一个独立的问题，图9-1（a）显示了一个具有备用逻辑电路的电路图结构。

图9-1 测试备用逻辑然而，因为此电路是不可测试的，所以其用途并不是很有用。

如果存在一个设计缺陷，或者是芯片在起运之前就出现了物理性的故障，备用逻辑都不能很好的发现这些问题。

如果某一个问题发生在故障的现场，那么运行的芯片就只能产生错误的结果―――一个不正确的备用逻辑将无法避免这个故障的发生。

图9-1（b）显示了如何为一个测试目的而对图9-1（a）所做的改进。

可测性设计及DFT软件的使用可测性设计是指在集成电路设计过程中，考虑到测试的需求和限制，通过特定的设计技术和方法，提高电路的测试覆盖率和测试质量。

DFT （Design for Testability）软件是用于实施可测性设计的工具，可以帮助设计工程师分析和优化设计，以满足测试要求。

可测性设计的目的是为了确保设计中的各个模块都能够被有效测试，以提高故障的发现概率。

在芯片设计中，由于电路越来越复杂，测试变得更加困难，因此需要采取可测性设计来解决这一问题。

可测性设计技术主要有以下几种：1. 扫描设计：通过插入扫描链（Scan Chain）在设计中，可以将芯片状态以串行链的形式移出到外部，然后通过向扫描链输入测试向量，将测试信号直接送入到芯片内部，从而避免了复杂的测试模式生成。

2.随机模式生成：使用随机模式生成器产生大量高质量的测试模式，并增加测试模式的多样性，提高测试覆盖率。

3.冗余设计：通过增加冗余逻辑或器件，提高故障的可检测性。

例如，在存储器设计中，可以增加冗余的存储单元来修复故障。

4.割线测试：通过在设计中插入特定的割线，将电路分割成可独立测试的模块，从而提高测试的效率和灵活性。

DFT软件是用于实施可测性设计的工具，可以帮助设计工程师分析和优化设计，以满足测试要求。

主要功能包括：1.扫描链生成与优化：DFT软件可以自动生成扫描链，并根据测试目标对扫描链进行优化。

它还可以按照指定的扫描链长度进行荷载分析，以确定扫描链的最佳长度。

2.灵活的测试模式生成：DFT软件可以根据设计规范和测试要求，生成高质量的测试模式，并提供多种测试模式生成方法，如随机模式生成和割线测试。

3.冗余设计分析：DFT软件可以快速分析设计中的冗余元件，并根据故障覆盖率和面积开销等指标，提供最佳的冗余设计方案。

4.测试覆盖率评估：DFT软件可以评估测试向量对设计中故障的覆盖率，并根据测试覆盖率结果，优化测试向量生成策略。

5.割线分析：DFT软件可以对割线进行分析，并根据割线的特性和测试需求，优化割线的位置和数量。

软件系统的可测试性设计与实现在当今数字化时代，软件系统在各个领域发挥着至关重要的作用。

从智能手机中的应用程序到企业级的业务管理系统，软件的质量和可靠性直接影响着用户的体验和业务的运营。

而软件系统的可测试性设计与实现，则是确保软件质量的关键环节之一。

可测试性，简单来说，就是指软件系统便于进行测试的程度。

一个具有良好可测试性的软件系统，能够让测试人员更高效、更准确地发现和定位问题，从而提高软件的质量和稳定性。

那么，如何实现软件系统的可测试性设计呢？首先，在软件架构设计阶段，就应该充分考虑可测试性。

这包括将系统划分为独立的模块，每个模块具有明确的职责和接口。

模块之间的耦合度要低，这样可以方便地对单个模块进行测试，而不会受到其他模块的影响。

例如，在一个电商系统中，用户管理模块、订单处理模块和商品管理模块应该相互独立，每个模块都可以单独进行测试。

接口设计也是至关重要的。

清晰、简洁、稳定的接口可以让测试人员更容易理解和模拟系统的行为。

接口的参数和返回值应该定义明确，避免模糊和歧义。

同时，接口的设计应该考虑到异常情况的处理，以便在测试中能够全面地验证系统的容错能力。

在代码实现方面，遵循良好的编程规范和设计原则能够极大地提高可测试性。

例如，使用单一职责原则，确保一个函数或类只负责一项具体的任务，这样可以使代码更易于理解和测试。

避免过度复杂的控制流和嵌套结构，让代码的逻辑更加清晰直观。

另外，代码中的注释也是提高可测试性的重要手段。

详细、准确的注释可以帮助测试人员快速了解代码的功能和逻辑，特别是对于一些复杂的算法和业务逻辑。

数据的设计和管理对于可测试性也有着重要的影响。

合理的数据结构可以方便测试数据的准备和验证。

例如，使用数据库存储数据时，要确保数据表的设计合理，索引设置恰当，以便能够快速地查询和验证数据的准确性。

为了便于测试，软件系统应该提供足够的测试接口和工具。

例如，开发专门的测试 API，用于模拟系统的外部依赖，如第三方服务或硬件设备。

应用于作业调度算法的可测试性设计
性。

应用于作业调度算法的可测试性设计是一种重要的设计技术，它可以
有效地提高系统的可靠性和可用性。

可测试性设计的目的是使系统能
够更好地应对变化，并且能够更好地满足用户的需求。

首先，可测试性设计应该考虑到作业调度算法的可扩展性。

可扩展性
是指系统能够根据用户的需求和变化而进行调整，以满足用户的需求。

可扩展性可以通过模块化设计来实现，这样可以使系统更加灵活，可
以根据用户的需求进行调整。

其次，可测试性设计应该考虑到作业调度算法的可靠性。

可靠性是指
系统能够按照用户的要求正确地执行作业调度算法，并且能够按照用
户的要求提供可靠的服务。

可靠性可以通过设计系统的容错机制来实现，这样可以使系统更加可靠，可以更好地满足用户的需求。

最后，可测试性设计应该考虑到作业调度算法的可维护性。

可维护性
是指系统能够根据用户的需求和变化而进行调整，以满足用户的需求。

可维护性可以通过设计系统的可视化界面来实现，这样可以使系统更
加易于维护，可以更好地满足用户的需求。

总之，应用于作业调度算法的可测试性设计是一种重要的设计技术，
它可以有效地提高系统的可靠性和可用性。

可测试性设计应该考虑到
作业调度算法的可扩展性、可靠性和可维护性，以满足用户的需求。