集成电路的测试与故障诊断研究

摘 要：集成电路的故障测试与诊断是集成电路研究的一项重要课题，随着科技的不断进步，集成电路也告别了传统的电压模式，向数字化集成方向发展，这对于集成电路测试与故障诊断提出了更高的要求。传统的电压诊断方法只能检测出集成电路出现问题，但是对于出现问题的地方并不能进行准确定位，通过电压诊断过后还需要进行人工仔细的测试，通过测试结果来确定出现故障的地方，对于集成电路的维修效率造成了极大的阻碍。因此，文章将主要分析集成电路的测试与故障斩断方法研究，同时作者通过自身所学，为大家介绍几种新的集成电路测试与争诊断方法。

关键词：集成电路；测试；故障诊断；方法改进

引言

随着我国工业社会的不断发展，科技的不断进步，对于集成电路的改进也越来越频繁。以前一个小小的集成电路只能容纳十几个晶体管，但是随着集成电路在新技术的改进下，目前已经可以容纳数十万个晶体管，促进了集成电路的应用与普及范围，但同时，以前一个集成电路出现问题，只要检查十几个晶体管就能解决集成电路出现的故障，但是现在，对于一个集成电路十几万个晶体管，传统的集成电路故障测试与诊断方法难以满足需求，必须要对集成电路的测试与故障诊断方法进行改进，以满足工业发展的需求。

1 集成电路基本简介

集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”表示。集成电路发明者为杰克·基尔比（基于锗（Ge）的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于硅（Si）的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。是20世纪50年代后期-60年代发展起来的一种新型半导体器件。

2 集成电路测试与诊断方法存在的问题

随着科技的不断进步，传统的集成电路测试与诊断方法的弊病也显露出来了，那么作者下面将主要总结目前集成电路测试与诊断方法存在的问题。

2.1 电压测量的逻辑诊断适用范围窄

从集成电路诞生的那一天起，基于集成电路故障检测的电压测量逻辑诊断方法就成为集成电路故障检测的专用方法，但是电压测量的逻辑诊断方法在目前数字化集成电路面前显得有些无能为力，基于电压测量的逻辑诊断方法不能有效的对集成电路的故障进行准确定位，还需要进行人工测量后才能得知出现故障的地方，延长了集成电路的维修时间，同时对于某些类型的故障，如开路故障、桥接故障、延时故障等，一些传统的基于逻辑值地测试方法就显得无能为力了。

2.2 对于电路的冗余部分不能检测出来

随着集成电路使用和普及范围越来越广，人们基本会在集成电路中增加一部分冗余电路，以保障集成电路的正常使用。冗余电路其实就是集成电路的备用电路，在目前集成电路设备中，都会有一部分的备用电路以备使用。但是冗余电路虽然能够提高集成电路的使用，避免集成电路出现故障时造成使用不便，但是这对于集成电路故障的诊断造成了一定影响，因为在集成电路出现故障时，冗余电路就会代替集成电路进行工作，并不会提醒人们集成电路出现故障，同时传统的基于电压的测试方法是无法检查冗余电路故障的。

2.3 集成电路的检测方法少

现阶段，对于集成电路测试与故障的检测方式主要有传统的基于电压的测试方法、以及基于数字模型的检测方法、故障字典法这几种，虽然对于集成电路的故障都能够进行检测，但是随着在集成电路技术的发展，故障也在发生变化，传统法的集成电路检测方法并不能适用于未来的集成电路故障检测，集成电路测试与故障检测方法比较少，同时创新能力也不够，延长了集成电路的维修时间。

3 集成电路测试与诊断方法的改进

3.1 基于静态电流故障的诊断方法

随着科技的进步，集成电路也在不断发展和更新，因此对于集成电路测试与故障诊断的方法也要有所改进，基于电流故障的诊断方法是目前比较流行的。集成电路中的电流一般比较小，通常不会超过500毫安，但是在集成电路出现故障时，电流量会急速增加，这对于集成电路的故障检测是比较明显的，并且基于电流故障的诊断方法也能测出电路的冗余部分是否出现故障，解决了逻辑电压检测方法的不足之处。

3.2 基于动态电流故障的诊断方法

虽然动态电流故障检测与静态电路故障检测同属于电流检测方法，但动态电流故障检测方法相比于静态电流故障检测要更加正确，因为动态电流覆盖集成电路的面积更广，集成电路的故障检测也更加全面，动态电流的波形包含的电路信息更多，为CMOS电路、模拟电路、数模混合电路的故障诊断提供了丰富的数据。

3.3 故障字典检测方法

故障字典检测方法是目前最常用的一种集成电路测试与故障检测方法，顾名思义，故障字典法就是采取像查阅字典一样的方式对集成电力的晶体管进行一一检测，来确定出现故障的准确位置，这样对于集成电路的故障检测更加准确，故障字典法就是先提取集成电路的所有故障特征，根据出现故障的特征查找集成电路出现的问题，用户只需要输入集成电路出现的问题，故障字典法就能第一时间知道集成电路出现的问题，大大提高了集成电路故障检测效率，集成电路的诊断更加智能化。

4 结束语

集成电路的测试与故障诊断技术的研究和应用对增强集成电路的可维护有很重要的意义，故障诊断可以在测试结果的基础上，分析故障产生的原因和位置，更加有利于提高国家的效率，也是集成电路设计的趋势之一。文章介绍了故障诊断的常见策略。基于电流的集成电路诊断方法将是今后研究和应用的热点。

参考文献

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作者简介：宋睿（1986，9-），男，四川省成都市，本科（在读研究生），四川航天职业技术学院，电子工程系，助讲，研究方向：电子技术、理论（PLC、单片机、通讯、电路设计制造等）。

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