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嵌入式处理器基于软件的自测试技术解析

1. 集成电路测试的重要性与挑战

集成电路（IC）制造过程并非完美，因此IC测试至关重要。含有制造缺陷的芯片可能导致系统崩溃、经济损失、环境灾难甚至危及生命。而且，若制造缺陷未能早期检测，修复成本会在芯片制造流程的每一步大幅增加。

IC测试贯穿芯片实现过程的多个阶段。新芯片设计和制造初期，需在设计实验室进行首次硅调试和验证，此阶段要应用功能测试、进行全面的AC和DC测量、纠正设计错误、确定最终规格，同时改进制造工艺和良率。成功完成首次硅调试和验证后，芯片进入大规模生产阶段，此时需在工厂进行制造测试，虽不如首次调试全面，但能验证芯片是否符合相关规格。

自动测试设备（ATE）常用于向芯片输入测试向量、分析响应并标记芯片好坏。测试应用时间应尽可能短以降低测试成本。测试向量虽无法覆盖所有可能功能和输入数据模式，但必须对建模故障有高检测覆盖率，其中单固定故障（SSA）模型应用广泛。

随着甚深亚微米（VDSM）技术发展，现代片上系统（SoC）制造成本模型改变。复杂SoC可借助成熟电子设计自动化（EDA）工具复用现有内核，以合理成本设计和制造。然而，测试成本在总成本中占比上升，设计和测试工程师需考虑设计和测试复杂性，采用降低测试成本且不增加过多硬件、性能和功耗开销的可测试性解决方案。

嵌入式处理器与其他IP核构成现代复杂SoC的核心。基于外部ATE对嵌入式处理器和SoC进行测试时，测试数据量过大，导致测试应用时间长、成本高。同时，深亚微米技术出现新类型缺陷，影响处理器和SoC的功能与性能，需要进行全速测试，但ATE频率与SoC工作频率差距增大，使外部全速测试成本高昂且几乎不可行，还可能因测量精度问题导致良率损失。 <