IC中的DFT指的是什么？

姓名：李沈轩    学号：20181214373    学院：广研院

【原文链接】 可能是DFT最全面的介绍--入门篇 - 知乎 (zhihu.com)

【嵌牛导读】本文对IC的DFT做了一个基本介绍

【嵌牛鼻子】IC DFT

【嵌牛提问】什么是DFT？为什么要做DFT？

【嵌牛正文】

随着芯片的制程越来小(5nm), 芯片的规模越来越大，对芯片的测试也就变得越来越困难。

而测试作为芯片尤为重要的一个环节，是不能忽略的。DFT也是随着测试应运而生的一个概念，目前在芯片设计中都离不开DFT。

本文先对DFT做一个全面的介绍，旨在让大家了解DFT的中的基本概念。

什么是DFT？

提到DFT， 大部分人想到的应该是离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，缩写为DFT）， 嗯…, 笔者大学被信号与系统这门课虐的不轻。但是在IC界，DFT的全称是 Design For Test。

指的是在芯片原始设计中阶段即插入各种用于提高芯片可测试性（包括可控制性和可观测性）的硬件逻辑，通过这部分逻辑，生成测试向量，达到测试大规模芯片的目的。

Design--实现特定的辅助性设计，但要增加一定的硬件开销

For test--利用实现的辅助性设计，产生高效经济的结构测试向量在ATE上进行芯片测试。

为什么要做DFT？

从1958年Jack Kilby发明了第一只包含一个双极性晶体管开始，集成电路经过了半个多世纪的发展，

芯片的制程工艺越来越小，数字芯片的规模越来越大，测试成本进一步增加，甚至超过芯片功能部分本来的成本。如何在芯片设计的过程中考虑测试的问题，成为当前芯片设计很重要的一部分。

测试已经成为集成电路设计和制造过程中非常重要的因素，它已经不再单纯作为芯片产品的检验、验证手段，而是与集成电路设计有着密切联系的专门技术，与设计和制造成为了一个有机整体。可测性设计（DFT）给整个测试领域开拓了一条切实可行的途径，目前国际上大中型IC设计公司基本上都采用了可测性设计的设计流程，DFT已经成为芯片设计的关键环节。

3. “测试”与“验证”的区别

验证（Verification）的目的是检查设计中的错误，确保设计符合其设计规范和所期望的功能；而测试（Testing）则是检查芯片的加工制造过程中所产生的缺陷和故障。

4. DFT的核心技术

1）扫描路径设计(Scan Design)

扫描路径法是一种针对时序电路芯片的DFT方案.其基本原理是时序电路可以模型化为一个组合电路网络和带触发器(Flip-Flop，简称FF)的时序电路网络的反馈。

Scan 包括两个步骤，scan replacement和scan stitching，目的是把一个不容易测试的时序电路变成容易测试的组合电路。

2)内建自测试 (Bist)

内建自测试(BIST)设计技术通过在芯片的设计中加入一些额外的自测试电路，测试时只需要从外部施加必要的控制信号，通过运行内建的自测试硬件和软件，检查被测电路的缺陷或故障。和扫描设计不同的是，内建自测试的测试向量一般是内部生成的，而不是外部输入的。内建自测试可以简化测试步骤，而且无需昂贵的测试仪器和设备(如ATE设备)，但它增加了芯片设计的复杂性。

3)JTAG

JTAG(Joint Test Action Group，联合测试工作组)是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试.

JTAG的基本原理是在器件内部定义一个TAP（Test Access Port，测试访问口）通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试.

4)ATPG

ATPG(Automatic Test Pattern Generation)自动测试向量生成是在半导体电器测试中使用的测试图形向量由程序自动生成的过程。测试向量按顺序地加载到器件的输入脚上，输出的信号被收集并与预算好的测试向量相比较从而判断测试的结果。

5. DFT工程师的岗位职责：

1、芯片级DFT设计与集成，包括SCAN, MBIST和JTAG；

2、负责DFT测试向量的自动生成及仿真；

3、与逻辑设计工程师紧密合作，提高DFT测试覆盖率；

4、与产品工程师和测试工程师紧密合作，调试并解决在测试机上失败的DFT测试向量；

5、芯片级综合；

6、与后端工程师紧密合作，完成芯片级timing signoff；

7、芯片级形式验证

APT是一个程序开发语言，Automatic Test Pattern Generation(ATPG)自动测试向量生成是在半导体电器测试中使用的测试图形向量由程序自动生成的过程。测试向量按顺序地加载到器件的输入脚上，输出的信号被收集并与预算好的测试向量相比较从而判断测试的结果。ATPG有效性是衡量测试错误覆盖率的重要指标。

现在被广泛使用的ATPG算法包括：D算法，PODEM算法和FAN算法。任何算法都需要一种叫“path sensitization”的技术，它指的是在电路中寻找一条路径以使得路径中的错误都能表现在路径的输出端。

最广泛应用的算法是D算法，D代表1而D'代表0，D和D'互补。具体的方法在此不再赘述。

ATPG产生过程包含以下步骤：

1、错误选择，选择需要测试的错误

2、初始，寻找合适的输入向量集

3、传输向量集

4、比较结果

利扬芯片发文表示已成功调试3nm芯片测试方案

利扬芯片发文表示已成功调试3nm芯片测试方案，近日国内芯片测试公司利扬官方宣布，公司完成全球第一颗3nm芯片测试开发。利扬芯片发文表示已成功调试3nm芯片测试方案。

利扬芯片发文表示已成功调试3nm芯片测试方案1

中国半导体企业利扬芯片今日在回复投资者提问时表示：目前 3nm 先进制程工艺的芯片测试方案已调试成功，标志着公司完成全球第一颗 3nm 芯片的测试开发，将向量产测试阶段有序推进。

Q：最近看到媒体报道三星推出全球首款 3 纳米的芯片，是为国内的矿机芯片设计公司代工的，贵司有机会成为他们的测试供应商吗？

A：公司近几年不断加大在高端芯片领域的测试研发投入，尤其是公司的算力芯片测试技术针对先进制程的离散性难题提供全套测试解决方案，重点解决了功耗比、芯片内阻、大电流测试电路、测试温度控制等关键技术难点，

前期已经在 8nm 和 5nm 芯片产品上为多家客户提供量产测试服务，目前 3nm 先进制程工艺的芯片测试方案已调试成功，标志着公司完成全球第一颗 3nm 芯片的测试开发，将向量产测试阶段有序推进。

三星电子 6 月 30 日宣布，该公司已经开始在其位于韩国的华城工厂大规模生产 3 纳米半导体芯片，是全球首家量产 3 纳米芯片的公司。与前几代使用 FinFET 的芯片不同，三星使用的 GAA（Gate All Around）晶体管架构，该架构大大改善了功率效率。

广东利扬芯片测试股份有限公司成立于 2010 年 2 月，自称是国内知名的独立第三方专业芯片测试技术服务商、国家级专精特新小巨人企业、高新技术企业，主营业务包括集成电路测试方案开发、12 英寸及 8 英寸等晶圆测试服务、芯片成品测试服务以及与集成电路测试相关的配套服务。

官方表示，该公司自成立以来，一直专注于集成电路测试领域，并在该领域积累了多项自主的核心技术，已累计研发 44 大类芯片测试解决方案，可适用于不同终端应用场景的'测试需求，完成超过 4,300 种芯片型号的量产测试。

此外，该公司还为国内知名芯片设计公司提供中高端芯片独立第三方测试技术服务，产品主要应用于通讯、计算机、消费电子、汽车电子及工控等领域，工艺涵盖 8nm、16nm、28nm 等先进制程。

目前该公司还未公布第二季度财报，一季度营业收入同比增长 57.47%，若剔除实施股权激励的股份支付对净利润影响，归属于上市公司股东的净利润同比增长 14.69%。

截至 发稿，利扬芯片 A 股一度涨超 11%，目前已有部分回落，现报 32.58 元每股，市值 44.38 亿元。

利扬芯片发文表示已成功调试3nm芯片测试方案2

虽然在芯片代工、制造以及设计部分，我国本土的企业和海外的差距还是很大，也严重依赖海外相关的技术和设备，但是在芯片测试这部分，国内不少芯片公司都做得不错。

尽管中国台湾也有不少芯片测试公司，而且从规模和技术上都要强于国内企业，不过现在国内芯片和半导体的需求和发展都很快，考虑到芯片设计领域的技术保密性，国内越来越多的大型芯片设计公司逐渐将测试需求转向国内，并优先选择国内的测试公司。所以在这部分，国内芯片测试公司的前景是看好的。

近日国内芯片测试公司利扬官方宣布，公司完成全球第一颗3nm芯片测试开发。这也是全球首家正式宣布完全3nm芯片测试的企业，也算是给国内芯片测试行业打下了一剂强心针。

利扬公司实际上在过去已经在8nm和5nm芯片产品上为多家客户提供量产测试服务，这次3nm先进制程工艺的芯片测试方案成功，标志着利扬公司完成全球第一颗3nm芯片的测试开发，并向量产测试阶段有序推进。

广东利扬芯片测试股份有限公司成立于2010年2月，目前已于2020年11月11日在上海证券交易所科创板挂牌上市。这家公司在国内也算有代表性的芯片测试公司，尽管规模现在来看在国际上不算太大，不过国内多个芯片公司都是他们的合作伙伴，比较知名的有全志、智芯微、紫光等等。

之前利扬在受采访的时候也曾经介绍过，未来芯片测试产业在60亿美元至70亿美元之间，而利扬的愿望是未来做到全球最大的芯片测试基地。

当然利扬只是做芯片测试工作，而芯片的设计和制造，和利扬是没有关系的。现在的问题是，作为全球首个完成测试的3nm芯片，这颗芯片是哪家公司的，又是由哪家代工厂制造的……不过利扬并没有透露相关的信息。可以肯定的是，国内主流的芯片公司暂时不会设计3nm的芯片，而能生产3nm芯片的公司，目前只有三星和台积电，且暂时无法产量。

其实如果仔细分析，我们大概能猜出这颗3nm芯片的用途以及设计公司。代工这颗3nm芯片反正不是三星就是台积电，而利扬的合作伙伴基本都是国内芯片公司，而国内芯片公司目前没有为手机、电脑设计芯片的能力，那么最大的可能就是矿机芯片。

因为国内设计的先进工艺芯片，只有矿机才会对先进工艺有极大的需求，毕竟矿机本身价格高昂，考虑到功耗发热等问题，先进工艺能为矿机公司以及用户带来更高的收益。

从利扬的合作伙伴来看，其中最大的合作伙伴之一就是深圳矿机生产公司比特微，比特微之前曾设计了28nm、16nm、7nm的矿机芯片，所以如果设计出3nm的矿机芯片，并且交由代工厂试产后测试，也是比较合理的猜测。

而且之前在三星宣布量产3nm芯片时，韩国的新闻渠道就曾表示三星3nm前期的客户可能只有中国的矿机公司……这样种种信息汇总起来，这颗全球首个完成3nm测试的芯片，很可能就是国内公司设计的3nm矿机芯片。

不管如何，利扬能成为首个测试3nm芯片的公司，本身也是一件值得关注的事情，不管这颗芯片到底是谁设计生产的，也不管芯片的用途是什么，这对于国内芯片测试行业来说，还是有着积极的意义。

利扬芯片发文表示已成功调试3nm芯片测试方案3

利扬芯片(688135)在互动平台称，公司3nm先进制程工艺的芯片测试方案调试成功，标志着已完成全球第一颗3nm芯片的测试开发，将向量产测试阶段有序推进。

近期，有媒体报道三星推出全球首款3nm芯片，该芯片系国内公司代工。7月7日，投资者在互动平台向利扬芯片提问，利扬芯片是否为三星的测试供应商。

利扬芯片回复，公司近几年不断加大在高端芯片领域的测试研发投入，尤其是公司的算力芯片测试技术针对先进制程的离散性难题提供全套测试解决方案，重点解决了功耗比、芯片内阻、大电流测试电路、测试温度控制等关键技术难点，

前期已经在8nm和5nm芯片产品上为多家客户提供量产测试服务，目前3nm先进制程工艺的芯片测试方案已调试成功，标志着公司完成全球第一颗3nm芯片的测试开发，将向量产测试阶段有序推进。

集成电路产业链主要包含芯片设计、晶圆制造、晶圆测试、芯片封装、芯片成品测试等主要生产环节，其中，晶圆测试和芯片成品测试是利扬芯片在集成电路产业链中所处的环节。具体来说，利扬芯片主营业务包括集成电路测试方案开发、12英寸及8英寸晶圆测试服务、芯片成品测试服务以及与集成电路测试相关的配套服务。

利扬芯片在2020年度业绩说明会上汇报，以2020年为基准，制定3年翻番，5年10亿的营收规模的中长期发展目标。

2021年年报显示，公司2020年实现营收2.53亿元，2021年实现营收3.91亿元，同比增长54.73%。

与此同时，2021年及2022年第一季度的研发支出大幅增长，占营业收入分别为12.46%、16.40%。利扬芯片称，为满足市场需求及未来业务开展需要，公司持续增强研发投入，特别是中高端芯片测试方案研发。

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