54、随机逻辑内建自测试技术详解

随机逻辑内建自测试技术详解

1. 加权伪随机测试模式生成问题

在测试电路时，加权伪随机内建自测试（BIST）存在一定问题。以一个多路复用器（MUX）为例，其输出为 1 的概率是 1/2，从右数第二位为 1 的概率是 1/4，因为它是两个概率为 1/2 的位进行与运算的结果；从右数第三位为 1 的概率是 1/8，它是三个概率为 1/2 的位进行与运算的结果，以此类推。若编程权重选择线以选择生成 1 的概率为 1/16，但将反相信号设置为 1，那么会得到一个概率为 15/16 的信号为 1 的结果，这是因为异或门在这里起到了可编程反相器的作用。

对于固定 - 0 故障，每个输入应接收到 1 的概率是特定的。而且，对于不同的故障，没有通用的权重设置，所以每个电路输入必须存储两种不同的权重。加权伪随机 BIST 的主要问题是，为了实现 100%的固定故障覆盖率，需要多个不同的权重集，并且对于每个权重集，都必须生成一定数量的随机模式。多个权重集导致模式生成器的硬件开销过大。

2. 细胞自动机模式生成

细胞自动机（CA）非常适合用于模式生成，因为与线性反馈移位寄存器（LFSR）相比，它具有更好的随机性分布。细胞自动机是一个具有规则连接的单元集合，每个单元只能与其相邻的单元连接，这些连接通过规则来表示，规则根据单元相邻单元的状态确定其下一个状态。

例如，规则 90 是根据单元 c 的下一个状态的二进制代码的十进制等效值命名的。还有规则 150 等其他规则。有一个混合细胞自动机在其单元中交替使用规则 90 和规则 150。有研究表明，一维线性混合细胞自动机与具有相同不可约特征多项式的 LFSR 存在同构关系，但细胞自动机和 LFSR 的状态序列可能仍然