集成电路微控制器的扫描测试以及内建自测试的研究

摘要

集成电路技术飞速发展，使测试成为IC整个设计生命周期中最为耗费人力、时间及财力的环节。传统的测试技术基于模块化的设计理念，对于集成电路芯片进行针对功能的测试，在芯片设计之初没有过多考虑测试方面的问题。 随着电路复杂程度的提高和设计技术不断前进，工艺尺寸的日益缩小，测试技术受到越来越多的挑战。特别是进入超高集成度以及深亚微米的发展阶段以来，厂商通过集成各种IP核使得系统级的集成电路功能越来越强大，产品的复杂度不断增大、产品生命周期的日渐缩短，各大厂商竞争加剧及市场价格需求等等方面的需求都给测试和设计带来新的挑战和问题，为测试增加了难度。 于是业界开始探讨方便于测试的设计方法。于是乎DesignforTest和DesignforFA也就应运而生了。本论文将着眼于DesignforTest，并对于业界目前比较流行的DesignforTest测试方法进行深入研究。 同时，芯片生产的不同阶段包括：芯片的制造，芯片级测试，切片封装，老化及最终测试，直到最终客户。其中的芯片级测试和最终测试是本课题关于测试方法讨论的重点。 本文基于飞思卡尔公司的集成电路产品，对于基于飞思卡尔S08R系列单片机以及在实际生产中应用的扫描测试和内建自测试技术进行全面系统地阐释。由于公司软件的保密性要求，本文借助框图结构将测试软件的构成和结构作以介绍。该软件以泰瑞达公司的J750测试系统为平台。经过了严格的软件规范检测和严密的调试及试运行过程，最终在正常生产中得以应用。该研究使得飞思卡尔STAR08R系列单片机最终实现扫描测试和内建自测试。数以千万计的集成电路产品已经成功应用在最终客户的实际消费电子产品中。生产效果和客户对产品质量的反应良好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章测试技术情况

1.1半导体测试产业现状

1.2集成电路测试的重要性

1.3 国内外IC测试业的产业现状

1.4国内外IC测试业的市场状况

1.5测试的技术发展方向

1.6本课题研究重点

第二章常用测试技术介绍

2.1测试及传统测试技术概述

2.2 DFT——面向测试的设计思路

2.2.1基于扫描的DFT方法

2.2.2扫描设计的基本流程

2.2.3 DFT对芯片的影响

2.3传统的功能测试和DFT测试的比较

2.4扫描测试SCAN

2.5内建自测试Built-in Self-test

2.6 IDDQ测试

2.7 DFT技术面临的挑战及其发展趋势

第三章微处理器，微控制器介绍

3.1综述

3.2微处理器CPU发展简史

3.3 Intel微处理器

3.4 ARM微处理器

3.5 AMD公司的微处理器简介

3.6 飞思卡尔微处理器

3.6.1飞思卡尔的主要产品及其应用领域概述

3.6.2飞思卡尔的微控制器和微处理器产品

第四章DFT测试

4.1 测试方法进化以及相应的挑战

4.2 DFT(Design for Test)方法

4.3数字集成电路DFT测试

4.4扫描测试Scan Test

4.4.1引言 扫描测试与传统测试

4.4.2扫描测试失效类型

4.4.3扫描测试理论

4.4.4扫描的分类

4.4.5其它扫描相关的内容

4.5 内建自测试

4.5.1 综述

4.5.2 BIST的优缺点

4.5.3 BIST技术分类

4.5.4存储器及其测试

4.5.5 MEMORY BIST(MBIST)

第五章主题及软件结构设计矢量等

5.1飞思卡尔Star08核的微控制器产品简介

5.1.1 HCS08系列微控制器总体介绍

5.1.2 HCS08 CPU编程模型

5.1.3外设模块

5.1.4中央处理单元

5.1.5工作模式

5.1.6片上存储器

5.1.7开发支持

5.2 Star08R系列产品简介

5.2.1 S08R家族的产品的目标应用：

5.2.2 S08R家族的产品的特点

5.2.3 S08R家族成员

5.2.4 MC9S08 RC/RD/RE/RG60存储映像

5.2.5复位和中断向量表

5.2.6 MC9S08RC/RD/RE/RG60的安全性

5.3 Star08R系列产品最终测试中所应用的扫描测试和内建自测试

5.3.1测试软件程序的实现

5.3.2测试矢量文件的实现

5.3.3其它的辅助子程序(VBA代码)

5.3.4测试结果文件

第六章 结论

参考文献

致谢