新書推薦：《芯粒測試》

◆圖書簡介◆

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

本書可作為高等院校計算機類、電子信息類等專業(yè)的高年級本科生與研究生的參考書，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)計和測試的工程技術(shù)人員。

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◆ 目錄：◆

目　錄?▲?CONTENTS

前言

第1章　芯粒測試的基本概念1

1.1　芯粒技術(shù)的發(fā)展1

1.2　芯粒測試挑戰(zhàn)3

1.3　芯粒測試的技術(shù)發(fā)展趨勢4

參考文獻5

第2章　芯粒互連故障建模7

2.1　概述7

2.2　芯粒互連失效機理8

2.2.1　芯粒互連技術(shù)8

2.2.2　芯粒互連失效機理分析10

2.3　互連故障建模12

2.3.1　TSV無缺陷建模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19

第3章　芯粒測試標準21

3.1　概述21

3.2　邊界掃描測試訪問架構(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)部測試訪問28

3.3.1　嵌入式核心測試架構(gòu)29

3.3.2　片上儀器測試架構(gòu)32

3.4　面向3D堆疊與垂直互連的測試架構(gòu)38

3.4.1　3D堆疊測試訪問架構(gòu)38

3.4.2　3D堆疊測試訪問需求40

參考文獻47

第4章　芯粒互連測試與修復(fù)48

4.1　互連故障模型及檢測方法48

4.1.1　靜態(tài)故障48

4.1.2　動態(tài)故障49

4.2　互連測試方法研究51

4.2.1　基于DFT的互連測試方法51

4.2.2　基于電學(xué)參數(shù)的互連測試方法53

4.3　芯粒互連故障修復(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67

第5章　芯粒系統(tǒng)測試方法71

5.1　測試總線71

5.1.1　流式掃描網(wǎng)絡(luò)簡介72

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

5.2　芯粒測試調(diào)度78

5.2.1　3D IC測試限制因素80

5.2.2　功耗約束下的并行測試調(diào)度81

參考文獻86

第6章　芯粒測試功耗及可靠性87

6.1　芯粒測試功耗分析88

6.2　芯粒測試功耗優(yōu)化89

6.2.1　基于TSV的3D IC低功耗時鐘樹89

6.2.2　基于掃描鏈交換的測試功耗優(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態(tài)優(yōu)化驅(qū)動的芯粒協(xié)同設(shè)計及壽命管理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108

第7章　芯粒智能化測試EDA110

7.1　智能化測試EDA簡介110

7.2　基于LLM的芯粒測試EDA設(shè)計111

7.2.1　基于LLM的芯粒測試代碼智能生成112

7.2.2　面向EDA的LLM智能增強研究114

7.2.3　芯粒測試自動化代碼修復(fù)117

7.3　自動測試向量生成算法119

7.3.1　基于深度學(xué)習(xí)的ATPG119

7.3.2　基于強化學(xué)習(xí)的ATPG121

7.3.3　ATPG加速算法123

7.4　預(yù)測最優(yōu)測試接口方案125

7.4.1　智能設(shè)計數(shù)據(jù)庫126

7.4.2　智能校準仿測數(shù)據(jù)128

7.4.3　深度學(xué)習(xí)設(shè)計數(shù)據(jù)129

7.4.4　智能推薦測試方案131

參考文獻133

第8章　芯粒測試硬件136

8.1　太赫茲脈沖時域反射計136

8.1.1　工作原理136

8.1.2　太赫茲脈沖時域反射計介紹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)在芯粒測試中的應(yīng)用145

8.3　面向先進封裝的測試探針卡148

8.3.1　測試挑戰(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)計與制造面臨日益嚴峻的瓶頸。在這種背景下，芯粒技術(shù)作為后摩爾時代的重要技術(shù)路線之一，逐漸嶄露頭角。芯粒技術(shù)通過將多個功能模塊分布在不同的芯片上，并通過先進的互連技術(shù)將這些芯粒集成到一個系統(tǒng)中，提供了一種更加靈活、高效且具有可擴展性的解決方案。這一設(shè)計方式有效突破了傳統(tǒng)單芯片設(shè)計的局限，打破了集成電路技術(shù)的傳統(tǒng)壁壘，推動了芯片設(shè)計、制造和測試等多個領(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)雜性也帶來了新的測試挑戰(zhàn)。由于芯粒系統(tǒng)涉及多個功能模塊和高密度互連，傳統(tǒng)的測試方法已難以滿足其要求，測試工程師面臨著更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、更高的精度要求，以及更短的測試周期，這些都使得芯粒測試成為一項巨大的技術(shù)難題。針對這一背景，本書緊密結(jié)合當(dāng)前技術(shù)需求，旨在為芯粒設(shè)計與測試提供系統(tǒng)的理論指導(dǎo)與實踐支持，為廣大從事芯片設(shè)計、測試及相關(guān)領(lǐng)域的研究人員、工程技術(shù)人員提供有價值的參考。

本書在編寫過程中，深入剖析了芯粒技術(shù)的快速發(fā)展及其所帶來的測試挑戰(zhàn)。從故障建模到測試方法，再到EDA工具與測試硬件的應(yīng)用，書中的每一部分內(nèi)容都緊密圍繞芯粒測試的實際需求，提供了前沿的測試技術(shù)與優(yōu)化方案。通過對芯粒互連故障的建模與分析，書中總結(jié)了多種高效的測試與修復(fù)方法，確保高密度互連的可靠性與穩(wěn)定性。為了提升測試的效率與精度，書中特別強調(diào)了機器學(xué)習(xí)在EDA中的應(yīng)用，闡明了如何通過智能化算法優(yōu)化測試流程、管理功耗，并提高故障診斷的精確度。此外，本書還深入探討了測試硬件的設(shè)計與應(yīng)用，詳細介紹了如何利用太赫茲脈沖時域反射計和探針卡等先進工具，解決芯粒測試過程中所面臨的技術(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)的書籍，本書不僅聚焦于當(dāng)前技術(shù)水平下的芯粒測試需求，更展望了未來半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展趨勢。在芯粒技術(shù)日趨成熟的過程中，芯粒測試將面臨更加復(fù)雜和多樣的挑戰(zhàn)。因此，本書不僅總結(jié)了現(xiàn)有的技術(shù)成果，還對未來的技術(shù)進展進行了前瞻性探討，力求為行業(yè)的長遠發(fā)展提供指導(dǎo)。

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

在此，我謹向參與本書編寫、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摯的感謝。各位專家治學(xué)嚴謹、認真負責(zé)，展現(xiàn)出一絲不茍、精益求精的專業(yè)精神；編輯出版團隊更是不辭辛勞、耐心細致，克服了工作中的繁雜與挑戰(zhàn)，體現(xiàn)了我國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。現(xiàn)任南京郵電大學(xué)集成電路科學(xué)與工程學(xué)院院長兼科技處處長，教授、博士生導(dǎo)師，擔(dān)任江蘇省集成電路先進封測工程研究中心主任、南通市集成電路封測設(shè)計重點實驗室主任。兼任中國計算機學(xué)會容錯計算專委會執(zhí)行委員、中國計算機學(xué)會集成電路設(shè)計專委會執(zhí)行委員、中國計量測試學(xué)會集成電路測試專委會委員、江蘇省集成電路學(xué)會副秘書長、江蘇省電子學(xué)會半導(dǎo)體集成電路工作委員會委員。擔(dān)任Microelectronics Journal、IEICE ELEX、電子與信息學(xué)報、固體電子學(xué)研究與進展等審稿人。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：◆

芯粒測試 / 蔡志匡, 劉小婷, 郭宇鋒編著. -- 北京 :

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

技術(shù)叢書). -- ISBN 978-7-111-79740-1

Ⅰ. TN43

中國國家版本館CIP數(shù)據(jù)核字第2025NN4977號

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

1.建立芯粒測試的基礎(chǔ)認知，理清技術(shù)發(fā)展背景

2.吃透芯粒互連故障建模核心理論，筑牢測試理論基礎(chǔ)

3.掌握芯粒測試的標準體系與設(shè)計方法，做到有章可循

4.學(xué)會芯粒系統(tǒng)級測試與優(yōu)化方法，解決整體測試難題

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

6.熟悉先進芯粒測試硬件的原理與應(yīng)用，實現(xiàn)“軟+硬”結(jié)合