Bscan(Boundary Scan,邊界掃描)是一種用于芯片測(cè)試和調(diào)試的技術(shù),主要用于檢測(cè)和診斷芯片內(nèi)部或PCB(印刷電路板)上的互連故障。它是JTAG(Joint Test Action Group, IEEE 1149.1)標(biāo)準(zhǔn)的一部分,廣泛用于數(shù)字電路的測(cè)試、調(diào)試和故障分析。
1.Bscan的基本原理
Bscan技術(shù)通過(guò)在芯片的I/O引腳周?chē)砑舆吔鐠呙鑶卧˙oundary Scan Cells),形成一個(gè)可控的數(shù)據(jù)通道。它的工作流程如下:
(1)測(cè)試訪(fǎng)問(wèn)端口(TAP,Test Access Port):芯片內(nèi)部包含一個(gè)TAP控制器,允許外部設(shè)備通過(guò)JTAG接口訪(fǎng)問(wèn)芯片。
(2)邊界掃描寄存器(Boundary Scan Register):每個(gè)I/O引腳對(duì)應(yīng)一個(gè)寄存器單元,用于存儲(chǔ)和傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)。
(3)掃描鏈(Scan Chain):多個(gè)Bscan單元連接成串行鏈路,使測(cè)試數(shù)據(jù)可以逐步傳輸和分析。
(4)模式選擇:
旁路模式(Bypass):允許信號(hào)正常傳輸,不影響芯片功能。
測(cè)試模式(Test Mode):激活Bscan單元,使其能夠捕獲、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),進(jìn)行測(cè)試。
2.Bscan的主要應(yīng)用
PCB板測(cè)試:檢測(cè)焊接不良、短路、開(kāi)路等連接問(wèn)題。
芯片級(jí)測(cè)試:對(duì)SoC、FPGA等芯片進(jìn)行內(nèi)部連接性檢查。
系統(tǒng)調(diào)試(In-System Debugging):用于軟件開(kāi)發(fā)中的調(diào)試,如調(diào)試CPU、存儲(chǔ)器等外設(shè)。
IC老化測(cè)試(Burn-in Test):在高溫或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后檢查芯片可靠性。
3.Bscan在半導(dǎo)體測(cè)試中的作用
在芯片的CP(晶圓測(cè)試)和FT(成品測(cè)試)階段,Bscan可用于:發(fā)現(xiàn)封裝后芯片的I/O互連問(wèn)題,提高測(cè)試覆蓋率;結(jié)合ATE(自動(dòng)測(cè)試設(shè)備)進(jìn)行結(jié)構(gòu)級(jí)測(cè)試,提高測(cè)試效率;作為調(diào)試手段,分析復(fù)雜的功能失效。
Bscan的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需物理探針即可進(jìn)行電氣測(cè)試,適用于現(xiàn)代高密度PCB和復(fù)雜芯片結(jié)構(gòu),在芯片制造、組裝及系統(tǒng)級(jí)測(cè)試中具有重要作用。
4.Bscan和 Scan區(qū)別
Bscan(Boundary Scan)和 Scan(Scan Chain,掃描鏈)是兩種用于芯片測(cè)試的技術(shù),它們?cè)趹?yīng)用場(chǎng)景、實(shí)現(xiàn)方式和測(cè)試目的上有所不同。
(1)定義與基本區(qū)別
技術(shù) | Bscan | Scan |
定義 | 一種基于 JTAG(IEEE 1149.1)標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描測(cè)試技術(shù),主要用于I/O 互連測(cè)試 | 一種用于芯片內(nèi)部邏輯測(cè)試的結(jié)構(gòu)化測(cè)試技術(shù),通常用于 ATPG(自動(dòng)測(cè)試向量生成) |
測(cè)試對(duì)象 | 芯片 I/O 及 PCB 板級(jí)互連測(cè)試(檢測(cè)短路、開(kāi)路等問(wèn)題) | 芯片內(nèi)部邏輯單元測(cè)試(檢測(cè)邏輯門(mén)、寄存器等內(nèi)部故障) |
實(shí)現(xiàn)方式 | 在芯片 I/O 引腳周?chē)黾舆吔鐠呙鑶卧?,并形成掃描?/p> | 在芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)掃描鏈,將寄存器級(jí)邏輯連接成串行路徑 |
使用接口 | 通過(guò) JTAG 接口進(jìn)行測(cè)試 | 通過(guò) ATE(自動(dòng)測(cè)試設(shè)備)進(jìn)行測(cè)試 |
主要用途 | - PCB 互連測(cè)試- I/O 引腳測(cè)試- 系統(tǒng)級(jí)調(diào)試 | - ATPG 邏輯測(cè)試(結(jié)構(gòu)化測(cè)試)- 過(guò)渡故障、延遲故障檢測(cè)- 提高芯片可測(cè)試性 |
(2)形象理解
Bscan = 外部互連測(cè)試(I/O 級(jí)別) → 檢查芯片外部和 PCB 的連接是否正常。
Scan = 內(nèi)部邏輯測(cè)試(門(mén)級(jí)/寄存器級(jí)) → 檢查芯片內(nèi)部邏輯是否正常。
在芯片測(cè)試流程中,Bscan 主要用于 I/O 互連測(cè)試,而 Scan 主要用于 ATPG 邏輯測(cè)試,兩者可以結(jié)合使用,以提升芯片的測(cè)試覆蓋率。
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