亚微米数字集成电路测试与验证方法研究及实现

摘要

随着集成电路技术迅速发展，集成电路工艺尺寸日益缩小，设计复杂度不断提高，集成电路测试与验证设计的重要性愈发突出。目前，芯片测试与验证的投入约占据芯片设计总投入的70％，从事测试与验证的人员是设计人员的2倍，设计方案完成之后测试平台代码约占设计代码的80％。对芯片进行验证目的是检验芯片设计功能和时序是否符合设计要求；测试的目的是检验芯片是否存在制造错误。测试与验证的角色已经打破了传统的设计与生产之间的障碍，并且导致了设计与生产技术的不断融合，例如针对时序电路测试所提出的全扫描设计，针对存储器测试所提出的内建自测试设计，针对芯片功能所提出的软硬件协同仿真技术等等。为了控制芯片设计成本，如何高效的在设计中加入可测试性设计，如何实现具有高覆盖率的验证工作，缩短设计时间，成为数字集成电路实现的技术瓶颈之一。本论文在明确上述问题的基础上对亚微米数字集成电路的测试与验证技术进行了深入研究，并将提出的方法在0.35um1P4M CMOS工艺的税控加油机控制芯片GVC中进行了实现。最终芯片研发成功，通过专家技术鉴定。
　　 本文对税控加油机控制芯片GVC进行了简要介绍，主要包括芯片的应用背景、功能和技术指标等。本文深入研究了集成电路可测试技术的理论及其应用，包括全扫描测试、内建自测试和边界扫描测试的设计流程。可测试性设计方法在保证系统的可观测性和可控制性的前提下，能够提高测试覆盖率，缩短测试时间。在全扫描设计方面，分析了在芯片中的可能出现的故障模型，并给出了解决方法。在内建自测试设计方面，提出了针对RAM的详细设计方案。在边界扫描测试方面，介绍了利用EDA工具的详细设计流程。其中全扫描设计和内建自测试设计在GVC芯片中得到了应用。最后，本文研究了集成电路验证方法的理论及其应用，包括基于仿真的验证和原型验证两种方法的设计流程。其中，基于仿真的验证方法是利用创建Testbench的方法，在GVC中完成了系统级和行为级的仿真与验证；FPGA原型验证在Altera公司的FPGA芯片中得以验证。最终GVC芯片设计完毕，并投片生产，通过了测试与验证，在加油机整机上运行正常。