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集成电路可测试性设计与设计的重用

随着超大规模集成电路的复杂程度不断提高,电路制造后的测试所需的时间和经济成本也不断增加。以往,人们将绝大多数精力放在设计本身,而并不考虑之后的测试,因为那时的测试相对更为简单。近年来,测试本身也逐渐成为一个庞大的课题。


比如,从电路外部控制某些内部信号使得它们呈现特定的逻辑值比较容易,而某些内部信号由于依赖大量其它内部信号,从外部很难直接改变它们的数值。此外,内部信号的改变很多时候不能在主输出端观测(有时主输出端的信号输出看似正确,其实内部状态是错误的,仅观测主输出端的输出不足以判断电路是否正常工作)。以上两类问题,即可控制性和可观测性,是可测试性的两大组成部分。


人们逐渐发现,电路在设计时向电路添加一些特殊的结构(例如扫描链和内建自测试),能够大大方便之后的电路测试。这样的设计被即为可测试性设计,它们使电路更加复杂,但是却能凭借更简捷的测试降低整个项目的成本。


随着超大规模集成电路的集成度不断提高,同时市场竞争压力的不断增加,集成电路设计逐渐引入了可重用设计方法学。可重用设计方法学的主要意义在于,提供IP核(知识产权核)的供应商可以将一些已经预先完成的设计以商品的形式提供给设计方,后者可以将IP核作为一个完整的模块在自己的设计项目中使用。由此,在实现类似功能时,各个公司就不需反复设计类似模块。这样做虽会提高商业成本,但亦显著降低了设计的复杂程度,从而缩短公司在设计大型电路所需的周期,从而提高市场竞争力。IP核供应商提供的产品可能是已验证的硬件描述语言代码,为了保护供应商的知识产权,这些代码很多时候是加密的。IP核本身也是作为集成电路进行设计,但是它为了在不同设计项目中能够得到应用,会重点强化其可移植性,因此它的设计代码规范更加严格。