51、内置自测试（BIST）技术全面解析

内置自测试（BIST）技术全面解析

一、BIST技术的起源与发展

在数字电路测试领域，Robert A. Frohwerk开启了通过检查电路签名来判断电路正确性的新时代。他将Peterson和Weldon以及Golomb在纠错码和移位寄存器序列方面的工作应用于集成电路的内置自测试（BIST）。Frohwerk还首次对转换计数测试和BIST进行了分析，以确定当电路实际有故障时，签名却显示电路正常的概率。

数字系统在其生命周期中需要进行多次测试和诊断，测试和诊断必须快速且具有高故障覆盖率。将测试指定为系统功能之一，使其成为自测试是确保这一点的一种方法。早期，许多数字系统的自测试通常通过软件实现，如20世纪80年代AT&T设计的许多数字系统。虽然软件实现的测试具有灵活性，但也存在缺点，如故障覆盖率和诊断分辨率不如预期，且开发时间长、成本高。因此，将自测试功能集成到硬件中变得越来越有吸引力，并且在设计周期早期考虑测试也非常重要，否则会导致昂贵的原型制作周期和产品推出时间的延迟。

二、BIST技术的经济优势

在20世纪90年代后期，芯片级测试面临着诸多问题：
1. 逻辑与引脚比过高 ：芯片上逻辑与引脚的比例极高且仍在增加，这使得准确观察设备上的信号变得越来越困难，而这对于测试至关重要。
2. 器件特性变化 ：VLSI器件越来越密集、速度更快，且具有亚微米特征尺寸。
3. 测试时间长 ：测试模式生成和测试应用时间越来越长。
4. 测试数据存储问题 ：自动测试设备（ATE）