模拟BIST的四项基本原则

与模拟电路的功能规范作校对，但它们也必须面向制造缺陷，帮助做诊断，并尽可能减少测试时间。面向缺陷的测试有助于完成这个任务，但一般不会尝试使用仿功能测试。飞利浦(现在的恩智浦公司)在1995年首先在基于规范的传统模拟测试与面向缺陷的测试之间做了一个公开的行业对比。结论是：当设计规范有更大的裕度，并且过程得到良好的控制时，面向缺陷的测试能对相近的缺陷覆盖实现更快的测试。另一方面，基于规范的测试对保持测试覆盖和成品率都是必要的。

　　数字BIST天然地就采用一种仿功能的激励，因为几乎任何1和0的模式都能表示功能模式下的输入信号，包括伪随机数据。而为模拟电路提供一种仿功能激励则可能复杂得多。伪随机噪声是一个诱人的模拟激励，它能处理很多潜在的缺陷，并且易于生成。一只电阻和一只电容就可以对数字BIST中的LFSR输出做滤波，产生一个模拟波形。乘法器和加法器可以将待测模拟电路的响应与其伪随机输入做交叉关联。

　　另外一种更容易实现的方案是，将电路输出端连接到输入端，必要时增加增益或反相，从而将电路重新配置为一个振荡器，并测量其振荡频率。这种技术具有面积效率。不幸的是，这两种方案都被证明难以使用，因为测量对于噪声和非线性都太不敏感，而诊断也不实用。

　　ATE广泛采用一种线性斜坡与单音正弦波作为测试激励，从而有效地测试ADC和DAC的线性度，并作诊断辅助。在片上产生一个纯斜坡或正弦波的最强大方式是在一个循环移位寄存器中存储一个周期性的sigma-delta码流，不过这种方案可能需要数千个逻辑门，外加模拟滤波。所幸的是，一个激励块可能就足以应付一片SoC中的所有模拟功能，并且可以有效地将串行数字码流送给芯片的各个区域。

　　激励生成的最简单而有用的信号是一个数字方波，可以用它去测量一个步长，或一个脉冲响应。令人惊讶的是，对于一个用于生成波形的采样比较器来说，精确DC电压是一种困难的激励或基准，除非求助于需要更多自测的模拟技术。对一个占空比可编程的数字波形做低通滤波，可以产生一个基本上是DC的波形，其平均电压取决于占空比，并且在高开关降低开关频率，就降低了DC电压对这种不匹配的敏感度，但增加了DC电压的峰峰变动。在模拟功能中(如稳压器)，增加有源低通滤波就可以减少这种噪声。但采用这种方案的模拟BIST必须对滤波做测试。更适合于BIST的是在“高速模拟电路测试与验证研讨会”上刚刚演示的一种技术。

　　3.4 原则四

　　模拟BIST的最后原则是，必须通过与上下测试极限值的比较，将其结果输出为一个数字测量值以及合格/不合格的比特。如果要将一个模拟的电压结果送至片外做特性描述，它就可能遭到损坏，并且可能需要混合信号ATE。一个未在片上与极限值比较过的数字结果可能需要用ATE去捕捉和分析数字字，而不是单个比特，这就不能使用最常见的测试模式语言WGL(波形生成语言)和STIL(标准测试界面语言)，以及很多低成本的测试仪。单有合格/不合格的结果将无法确定参数特性，也缺乏测量的可重复性，而这是设定测试极限的一个基本步骤。

　　了解了这些基础原则，就明白，实用PLL BIST既没有采用模拟电路，也没有使用延迟线，因此它对噪声的敏感度弱于待测PLL。例如，PLL必须每纳秒生成一个低抖动边沿，并尽量减小抖动的累积。但是，PLL BIST可以用一个预测试的低抖动时钟对边沿作欠采样，时钟通过几个数字反相器传送，这些反相器有快速的转换性能，尽量减少附加的抖动。

　　如果没有预测试的时钟，则PLL可以对相同芯片上工作在一个略为异步频率的其它PLL边沿作采样。获得的抖动测量结果是两个抖动水平之和;随机抖动不可能相互抵消。在一个直方图中增加很多这类采样，可以降低寄生噪声的影响，并且以与任何干扰相同速率采样，可以进一步降低这种影响。

　　4 模拟BIST的需求

　　过去15年来，很少有什么人提出的模拟BIST技术包含了上述所有原则。但所有这些原则都是BIST实用性与性价比的关键。开发一种实用的模拟BIST已被证明有太高的挑战性，但工程师们无疑将开发出一些包含这 些原则的技术，因为对它们的需求在不断增加。

　　SoC中正在加入更多的系统模拟功能，有更多的管脚数和门数，所有这些都推升了测试时间与测试成本。增加嵌入闪存会大大增加测试时间(远不止一分钟)，从而绝对需要多址的测试，这种要求又推动了对低管脚接入以及更多模拟测试资源的需求。