◆圖書(shū)簡(jiǎn)介◆

本書(shū)從芯粒系統(tǒng)的測(cè)試流程出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了故障建模、測(cè)試方法、測(cè)試EDA和測(cè)試硬件。首先，書(shū)中介紹了芯粒測(cè)試的基本概念，涵蓋芯粒技術(shù)的發(fā)展、芯粒測(cè)試挑戰(zhàn)，以及芯粒測(cè)試的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。接著，深入探討了芯?；ミB的故障建模技術(shù)，詳細(xì)分析了各種可能的故障類型及其對(duì)電氣性能的影響，為后續(xù)的測(cè)試和診斷提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。隨后，詳細(xì)闡述了芯粒測(cè)試的設(shè)計(jì)方法，包括芯粒測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)、互連測(cè)試與修復(fù)技術(shù)、系統(tǒng)測(cè)試方法及優(yōu)化技術(shù)。同時(shí)，討論了EDA工具的應(yīng)用與發(fā)展，重點(diǎn)介紹了如何利用自動(dòng)化工具進(jìn)行測(cè)試參數(shù)配置、功耗管理和故障診斷，從而提升測(cè)試效率。最后，介紹了芯粒測(cè)試硬件，包括太赫茲脈沖時(shí)域反射計(jì)、CT掃描技術(shù)和探針卡，全面展示了芯粒測(cè)試中的硬件支持和技術(shù)挑戰(zhàn)。通過(guò)上述內(nèi)容的系統(tǒng)講解，為芯粒測(cè)試領(lǐng)域提供了全面的理論與實(shí)踐指導(dǎo)。

本書(shū)可作為高等院校計(jì)算機(jī)類、電子信息類等專業(yè)的高年級(jí)本科生與研究生的參考書(shū)，也可供從事上述領(lǐng)域工作的科研人員參考，特別適合于從事VLSI電路設(shè)計(jì)和測(cè)試的工程技術(shù)人員。

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◆ 目錄：◆

目　錄?▲?CONTENTS

前言

第1章　芯粒測(cè)試的基本概念1

1.1　芯粒技術(shù)的發(fā)展1

1.2　芯粒測(cè)試挑戰(zhàn)3

1.3　芯粒測(cè)試的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)4

參考文獻(xiàn)5

第2章　芯?；ミB故障建模7

2.1　概述7

2.2　芯?；ミB失效機(jī)理8

2.2.1　芯?；ミB技術(shù)8

2.2.2　芯?；ミB失效機(jī)理分析10

2.3　互連故障建模12

2.3.1　TSV無(wú)缺陷建模12

2.3.2　TSV空洞缺陷建模15

2.3.3　TSV針孔缺陷建模17

2.3.4　TSV微襯墊缺陷建模18

參考文獻(xiàn)19

第3章　芯粒測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)21

3.1　概述21

3.2　邊界掃描測(cè)試訪問(wèn)架構(gòu)及其拓展21

3.2.1　基本架構(gòu)22

3.2.2　工作原理23

3.2.3　拓展架構(gòu)25

3.3　嵌入式芯核與儀器的內(nèi)部測(cè)試訪問(wèn)28

3.3.1　嵌入式核心測(cè)試架構(gòu)29

3.3.2　片上儀器測(cè)試架構(gòu)32

3.4　面向3D堆疊與垂直互連的測(cè)試架構(gòu)38

3.4.1　3D堆疊測(cè)試訪問(wèn)架構(gòu)38

3.4.2　3D堆疊測(cè)試訪問(wèn)需求40

參考文獻(xiàn)47

第4章　芯?；ミB測(cè)試與修復(fù)48

4.1　互連故障模型及檢測(cè)方法48

4.1.1　靜態(tài)故障48

4.1.2　動(dòng)態(tài)故障49

4.2　互連測(cè)試方法研究51

4.2.1　基于DFT的互連測(cè)試方法51

4.2.2　基于電學(xué)參數(shù)的互連測(cè)試方法53

4.3　芯?；ミB故障修復(fù)技術(shù)58

4.3.1　冗余替換59

4.3.2　其他修復(fù)方法66

參考文獻(xiàn)67

第5章　芯粒系統(tǒng)測(cè)試方法71

5.1　測(cè)試總線71

5.1.1　流式掃描網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介72

5.1.2　流式掃描網(wǎng)絡(luò)在芯粒中的應(yīng)用77

5.2　芯粒測(cè)試調(diào)度78

5.2.1　3D IC測(cè)試限制因素80

5.2.2　功耗約束下的并行測(cè)試調(diào)度81

參考文獻(xiàn)86

第6章　芯粒測(cè)試功耗及可靠性87

6.1　芯粒測(cè)試功耗分析88

6.2　芯粒測(cè)試功耗優(yōu)化89

6.2.1　基于TSV的3D IC低功耗時(shí)鐘樹(shù)89

6.2.2　基于掃描鏈交換的測(cè)試功耗優(yōu)化技術(shù)93

6.3　芯粒熱管理95

6.3.1　多保真度熱建模與動(dòng)態(tài)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)的芯粒協(xié)同設(shè)計(jì)及壽命管理95

6.3.2　集體與分布參數(shù)模型下的芯粒熱傳導(dǎo)機(jī)理與優(yōu)化97

6.3.3　基于TTSV智能優(yōu)化與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-粒子群算法的芯粒熱分布協(xié)同調(diào)控101

參考文獻(xiàn)108

第7章　芯粒智能化測(cè)試EDA110

7.1　智能化測(cè)試EDA簡(jiǎn)介110

7.2　基于LLM的芯粒測(cè)試EDA設(shè)計(jì)111

7.2.1　基于LLM的芯粒測(cè)試代碼智能生成112

7.2.2　面向EDA的LLM智能增強(qiáng)研究114

7.2.3　芯粒測(cè)試自動(dòng)化代碼修復(fù)117

7.3　自動(dòng)測(cè)試向量生成算法119

7.3.1　基于深度學(xué)習(xí)的ATPG119

7.3.2　基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的ATPG121

7.3.3　ATPG加速算法123

7.4　預(yù)測(cè)最優(yōu)測(cè)試接口方案125

7.4.1　智能設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)126

7.4.2　智能校準(zhǔn)仿測(cè)數(shù)據(jù)128

7.4.3　深度學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)129

7.4.4　智能推薦測(cè)試方案131

參考文獻(xiàn)133

第8章　芯粒測(cè)試硬件136

8.1　太赫茲脈沖時(shí)域反射計(jì)136

8.1.1　工作原理136

8.1.2　太赫茲脈沖時(shí)域反射計(jì)介紹137

8.1.3　芯片封裝失效分析138

8.2　CT掃描技術(shù)141

8.2.1　CT掃描的基本原理141

8.2.2　CT掃描技術(shù)在芯粒測(cè)試中的應(yīng)用145

8.3　面向先進(jìn)封裝的測(cè)試探針卡148

8.3.1　測(cè)試挑戰(zhàn)與技術(shù)背景148

8.3.2　MEMS探針卡的結(jié)構(gòu)與組成150

8.3.3　MEMS探針卡代表性產(chǎn)品153

參考文獻(xiàn)155

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◆ 前言：◆

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體行業(yè)正經(jīng)歷前所未有的技術(shù)革新與挑戰(zhàn)。隨著芯片尺寸不斷縮小、集成度持續(xù)提升，傳統(tǒng)摩爾定律逐漸接近其物理極限，芯片設(shè)計(jì)與制造面臨日益嚴(yán)峻的瓶頸。在這種背景下，芯粒技術(shù)作為后摩爾時(shí)代的重要技術(shù)路線之一，逐漸嶄露頭角。芯粒技術(shù)通過(guò)將多個(gè)功能模塊分布在不同的芯片上，并通過(guò)先進(jìn)的互連技術(shù)將這些芯粒集成到一個(gè)系統(tǒng)中，提供了一種更加靈活、高效且具有可擴(kuò)展性的解決方案。這一設(shè)計(jì)方式有效突破了傳統(tǒng)單芯片設(shè)計(jì)的局限，打破了集成電路技術(shù)的傳統(tǒng)壁壘，推動(dòng)了芯片設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試等多個(gè)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展。

然而，隨著芯粒技術(shù)的不斷發(fā)展，集成系統(tǒng)的復(fù)雜性也帶來(lái)了新的測(cè)試挑戰(zhàn)。由于芯粒系統(tǒng)涉及多個(gè)功能模塊和高密度互連，傳統(tǒng)的測(cè)試方法已難以滿足其要求，測(cè)試工程師面臨著更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、更高的精度要求，以及更短的測(cè)試周期，這些都使得芯粒測(cè)試成為一項(xiàng)巨大的技術(shù)難題。針對(duì)這一背景，本書(shū)緊密結(jié)合當(dāng)前技術(shù)需求，旨在為芯粒設(shè)計(jì)與測(cè)試提供系統(tǒng)的理論指導(dǎo)與實(shí)踐支持，為廣大從事芯片設(shè)計(jì)、測(cè)試及相關(guān)領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員提供有價(jià)值的參考。

本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中，深入剖析了芯粒技術(shù)的快速發(fā)展及其所帶來(lái)的測(cè)試挑戰(zhàn)。從故障建模到測(cè)試方法，再到EDA工具與測(cè)試硬件的應(yīng)用，書(shū)中的每一部分內(nèi)容都緊密圍繞芯粒測(cè)試的實(shí)際需求，提供了前沿的測(cè)試技術(shù)與優(yōu)化方案。通過(guò)對(duì)芯?；ミB故障的建模與分析，書(shū)中總結(jié)了多種高效的測(cè)試與修復(fù)方法，確保高密度互連的可靠性與穩(wěn)定性。為了提升測(cè)試的效率與精度，書(shū)中特別強(qiáng)調(diào)了機(jī)器學(xué)習(xí)在EDA中的應(yīng)用，闡明了如何通過(guò)智能化算法優(yōu)化測(cè)試流程、管理功耗，并提高故障診斷的精確度。此外，本書(shū)還深入探討了測(cè)試硬件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，詳細(xì)介紹了如何利用太赫茲脈沖時(shí)域反射計(jì)和探針卡等先進(jìn)工具，解決芯粒測(cè)試過(guò)程中所面臨的技術(shù)難題，確保芯粒集成系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中的高質(zhì)量與高可靠性。

作為一本與“十四五”規(guī)劃中半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展密切相關(guān)的書(shū)籍，本書(shū)不僅聚焦于當(dāng)前技術(shù)水平下的芯粒測(cè)試需求，更展望了未來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。在芯粒技術(shù)日趨成熟的過(guò)程中，芯粒測(cè)試將面臨更加復(fù)雜和多樣的挑戰(zhàn)。因此，本書(shū)不僅總結(jié)了現(xiàn)有的技術(shù)成果，還對(duì)未來(lái)的技術(shù)進(jìn)展進(jìn)行了前瞻性探討，力求為行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提供指導(dǎo)。

本書(shū)的出版，不僅展示了對(duì)于芯粒技術(shù)及其測(cè)試領(lǐng)域的深入研究與技術(shù)積累，也是對(duì)行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的積極響應(yīng)。在芯粒技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，本書(shū)旨在為推動(dòng)行業(yè)創(chuàng)新、提升技術(shù)水平做出積極貢獻(xiàn)，并為未來(lái)的芯粒測(cè)試技術(shù)提供新的思路與解決方案。

在此，我謹(jǐn)向參與本書(shū)編寫(xiě)、審閱與出版工作的各位教授、專家、教師及編輯出版人員致以誠(chéng)摯的感謝。各位專家治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真負(fù)責(zé)，展現(xiàn)出一絲不茍、精益求精的專業(yè)精神；編輯出版團(tuán)隊(duì)更是不辭辛勞、耐心細(xì)致，克服了工作中的繁雜與挑戰(zhàn)，體現(xiàn)了我國(guó)科研人員和出版工作者高度的敬業(yè)精神與卓越的職業(yè)素養(yǎng)。正是由于大家的共同努力與通力協(xié)作，才使本書(shū)得以順利出版并呈現(xiàn)于讀者面前。

蔡志匡

2025年9月

◆ 作者簡(jiǎn)介：◆

蔡志匡，男，1983年7月出生，中共黨員，博士研究生學(xué)歷，工學(xué)博士學(xué)位，2014年8月參加工作?，F(xiàn)任南京郵電大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)兼科技處處長(zhǎng)，教授、博士生導(dǎo)師，擔(dān)任江蘇省集成電路先進(jìn)封測(cè)工程研究中心主任、南通市集成電路封測(cè)設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。兼任中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)容錯(cuò)計(jì)算專委會(huì)執(zhí)行委員、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)集成電路設(shè)計(jì)專委會(huì)執(zhí)行委員、中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)集成電路測(cè)試專委會(huì)委員、江蘇省集成電路學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)、江蘇省電子學(xué)會(huì)半導(dǎo)體集成電路工作委員會(huì)委員。擔(dān)任Microelectronics Journal、IEICE ELEX、電子與信息學(xué)報(bào)、固體電子學(xué)研究與進(jìn)展等審稿人。入選江蘇省333高層次人才培養(yǎng)工程、江蘇省六大人才高峰、江蘇省青年科技人才托舉工程。

◆ 版權(quán)信息：◆

芯粒測(cè)試 / 蔡志匡, 劉小婷, 郭宇鋒編著. -- 北京 :

機(jī)械工業(yè)出版社, 2025. 12. -- (半導(dǎo)體與集成電路關(guān)鍵

技術(shù)叢書(shū)). -- ISBN 978-7-111-79740-1

Ⅰ. TN43

中國(guó)國(guó)家版本館CIP數(shù)據(jù)核字第2025NN4977號(hào)

這本書(shū)幫你搭建起芯粒測(cè)試從基礎(chǔ)理論到前沿實(shí)操的完整知識(shí)體系，既吃透后摩爾時(shí)代芯粒測(cè)試的核心邏輯，又掌握能落地的技術(shù)方法、工具應(yīng)用能力，同時(shí)把握領(lǐng)域發(fā)展前沿，解決實(shí)際工作與研究中的芯粒測(cè)試難題。

1.建立芯粒測(cè)試的基礎(chǔ)認(rèn)知，理清技術(shù)發(fā)展背景

2.吃透芯?；ミB故障建模核心理論，筑牢測(cè)試?yán)碚摶A(chǔ)

3.掌握芯粒測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)體系與設(shè)計(jì)方法，做到有章可循

4.學(xué)會(huì)芯粒系統(tǒng)級(jí)測(cè)試與優(yōu)化方法，解決整體測(cè)試難題

5.掌握智能化測(cè)試 EDA 工具的應(yīng)用與設(shè)計(jì)，提升測(cè)試自動(dòng)化水平

6.熟悉先進(jìn)芯粒測(cè)試硬件的原理與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“軟+硬”結(jié)合