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芯片测试中,BSCAN的原理和应用
2025-06-16 10:30:22

      Bscan(Boundary Scan,边界扫描)是一种用于芯片测试和调试的技术,主要用于检测和诊断芯片内部或PCB(印刷电路板)上的互连故障。它是JTAG(Joint Test Action Group, IEEE 1149.1)标准的一部分,广泛用于数字电路的测试、调试和故障分析。

     1.Bscan的基本原理

     Bscan技术通过在芯片的I/O引脚周围添加边界扫描单元(Boundary Scan Cells),形成一个可控的数据通道。它的工作流程如下:

     (1)测试访问端口(TAP,Test Access Port):芯片内部包含一个TAP控制器,允许外部设备通过JTAG接口访问芯片。

     (2)边界扫描寄存器(Boundary Scan Register):每个I/O引脚对应一个寄存器单元,用于存储和传输测试数据。

     (3)扫描链(Scan Chain):多个Bscan单元连接成串行链路,使测试数据可以逐步传输和分析。

     (4)模式选择:

     旁路模式(Bypass):允许信号正常传输,不影响芯片功能。

     测试模式(Test Mode):激活Bscan单元,使其能够捕获、存储和转发数据,进行测试。

     2.Bscan的主要应用

     PCB板测试:检测焊接不良、短路、开路等连接问题。

     芯片级测试:对SoC、FPGA等芯片进行内部连接性检查。

     系统调试(In-System Debugging):用于软件开发中的调试,如调试CPU、存储器等外设。

     IC老化测试(Burn-in Test):在高温或长时间运行后检查芯片可靠性。

     3.Bscan在半导体测试中的作用

     在芯片的CP(晶圆测试)和FT(成品测试)阶段,Bscan可用于:发现封装后芯片的I/O互连问题,提高测试覆盖率;结合ATE(自动测试设备)进行结构级测试,提高测试效率;作为调试手段,分析复杂的功能失效。

     Bscan的优势在于无需物理探针即可进行电气测试,适用于现代高密度PCB和复杂芯片结构,在芯片制造、组装及系统级测试中具有重要作用。

     4.Bscan和 Scan区别

     Bscan(Boundary Scan)和 Scan(Scan Chain,扫描链)是两种用于芯片测试的技术,它们在应用场景、实现方式和测试目的上有所不同。

     (1)定义与基本区别

技术

Bscan

Scan

定义

一种基于 JTAG(IEEE 1149.1)标准的边界扫描测试技术,主要用于I/O 互连测试

一种用于芯片内部逻辑测试的结构化测试技术,通常用于 ATPG(自动测试向量生成)

测试对象

芯片 I/O 及 PCB 板级互连测试(检测短路、开路等问题)

芯片内部逻辑单元测试(检测逻辑门、寄存器等内部故障)

实现方式

在芯片 I/O 引脚周围增加边界扫描单元,并形成扫描链

在芯片内部设计扫描链,将寄存器级逻辑连接成串行路径

使用接口

通过 JTAG 接口进行测试

通过 ATE(自动测试设备)进行测试

主要用途

- PCB 互连测试- I/O 引脚测试- 系统级调试

- ATPG 逻辑测试(结构化测试)- 过渡故障、延迟故障检测- 提高芯片可测试性

 

     (2)形象理解

     Bscan = 外部互连测试(I/O 级别) → 检查芯片外部和 PCB 的连接是否正常。

     Scan = 内部逻辑测试(门级/寄存器级) → 检查芯片内部逻辑是否正常。

     在芯片测试流程中,Bscan 主要用于 I/O 互连测试,而 Scan 主要用于 ATPG 逻辑测试,两者可以结合使用,以提升芯片的测试覆盖率。

 

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