高速复杂互连的串扰故障测试技术 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

本书系统、深入地介绍了高速复杂互连的串扰测试基本理论、原理、技术与方法，主要内容涉及三个方面：高速复杂互连线串扰测试、高速复杂互连结构串扰测试、高速互连通路串扰故障的ATPG技术。书中以非理想互连线的渐进式串扰故障和复杂拓扑结构的串扰故障测试技术为核心，论述了复杂互连线串扰测试方法；以过孔、球栅阵列焊点等为对象，讨论复杂互连结构信号传输性能及等效电路、双路径复杂互连结构串扰及故障测试技术；以串扰尖峰脉冲及时延故障为对象，讨论高速互连通路串扰故障的ATPG技术。

本书可作为从事电路与系统、电子信息技术、测控技术与仪器方向学术研究的科技人员及企事业单位管理人员的参考书，也可作为高等院校电路、计算机、机械制造、自动化等专业研究生和高年级本科生的教材。

目录

第1章 绪论
1.1 信号完整性测试产生的背景
1.1.1 信号完整性及串扰问题
1.1.2 高速互连串扰测试面临的挑战
1.2 国内外研究现状
1.2.1 串扰估计与仿真
1.2.2 串扰故障模型
1.2.3 串扰测试算法
1.2.4 测试工具及设备
1.3 本书的内容与结构

第2章 高速互连串扰的理论基础及测试原理
2.1 引言
2.2 高速互连电路的基本概念及理论基础
2.2.1 高速互连电路的基本概念
2.2.2 传输线方程
2.2.3 传输线的工作特性参数
2.3 串扰的定义及耦合机理
2.3.1 串扰的定义
2.3.2 容性耦合与感性耦合
2.3.3 奇模与偶模传输模式
2.4 串扰的影响因素及特性仿真与分析
2.4.1 耦合长度因素对串扰的影响
2.4.2 线间距对串扰的影响
2.4.3 互连线宽度对串扰的影响
2.4.4 跳变时间对串扰的影响
2.4.5 攻击线数目对串扰的影响
2.5 串扰的故障模型及测试
2.5.1 串扰的攻击特性
2.5.2 最大攻击者模型
2.5.3 多跳变故障模型
2.5.4 HT故障模型
2.5.5 MDSI故障模型

第3章 非理想互连几何结构的串扰测试技术
3.1 引言
3.2 非理想互连几何结构的定义及分类
3.2.1 基本定义
3.2.2 互连结构的分类
3.3 非理想几何结构的串扰特性仿真与分析
3.3.1 互连线的等分化处理
3.3.2 非均匀平行互连结构的串扰仿真与分析
3.3.3 均匀非平行互连结构的串扰仿真与分析
3.3.4 非均匀非平行互连结构的串扰仿真与分析及简化
3.4 基于正交设计的高速互连系统渐进式串扰故障测试
3.4.1 高速互连系统几何结构的形式化描述
3.4.2 串扰故障类型
3.4.3 串扰故障测试的基本原理
3.4.4 渐进式串扰故障的基本思想
3.4.5 基于正交设计的串扰故障主次因分析
3.5 渐进式串扰故障测试算法
3.5.1 测试算法的实现
3.5.2 不同故障模型算法的对比
3.6 仿真实验结果

第4章 复杂拓扑结构高速互连的串扰测试技术
4.1 引言
4.2 复杂互连拓扑结构串扰特性分析
4.2.1 复杂互连拓扑结构对串扰的影响分析
4.2.2 三态双向信号对串扰的影响分析
4.3 复杂拓扑结构互连串扰故障测试CFMC方法
4.3.1 CFMC方法的基本思想
4.3.2 互连拓扑结构的描述及约简
4.3.3 互连拓扑结构表达
4.3.4 互连拓扑结构的约简
4.3.5 三态双向网络的互斥约简
4.4 CFMC测试生成算法
4.4.1 复杂拓扑结构互连串扰影响因素的主次因分析
4.4.2 测试算法的实现
4.5 仿真实验结果

第5章 复杂互连结构信号传输性能分析及等效电路
5.1 引言
5.2 过孔与BGA焊点
5.2.1 过孔
5.2.2 BGA焊点
5.3 复杂互连结构模型传输性能分析
5.3.1 复杂互连结构模型
5.3.2 频率变化的影响
5.3.3 介电常数的影响
5.3.4 过孔结构参数对传输性能的影响
5.3.5 BGA焊点结构参数对传输性能的影响
5.4 复杂互连结构等效电路建模
5.4.1 印制线的高频特性
5.4.2 过孔的寄生效应
5.4.3 焊点的寄生效应
5.4.4 复杂互连结构等效电路模型及其分析

第6章 双路径复杂互连结构串扰分析及故障测试技术
6.1 引言
6.2 双路径复杂互连结构串扰分析
6.2.1 双路径复杂互连结构模型
6.2.2 频率变化对串扰的影响
6.2.3 过孔结构参数对串扰的影响
6.2.4 BGA焊点结构参数对串扰的影响
6.2.5 路径间距变化对串扰的影响
6.3 双路径复杂互连结构等效电路建模
6.3.1 边缘场与串扰的关系
6.3.2 路径间耦合强度与串扰的关系
6.3.3 双路径复杂互连结构等效电路模型
6.4 双路径复杂互连结构故障测试
6.4.1 故障电压检测法的基本思想
6.4.2 故障电压检测法流程图
6.4.3 电压数据有效性的判定方法
6.4.4 故障函数提取方法
6.5 故障测试与验证
6.5.1 过孔裂纹故障测试与验证
6.5.2 焊点空洞故障测试与验证

第7章 高速互连通路串扰故障的ATPG技术
7.1 引言
7.2 串扰故障测试问题及其定义
7.2.1 基本问题及其定义
7.2.2 OCFAN与BFAN算法的基本思想
7.3 串扰故障测试生成的OCFAN算法
7.3.1 故障类型及时间参数
7.3.2 11值逻辑变量与真值表
7.3.3 OCFAN算法的基本流程
7.4 OCFAN算法的故障传播
7.4.1 故障传播条件
7.4.2 传播路径
7.4.3 敏化策略
7.5 OCFAN算法的反向回推
7.5.1 反向回推的基本流程
7.5.2 多重回推的目标值
7.6 最大时间攻击优化模型与仿真实验及验证
7.6.1 优化模型
7.6.2 应用算例
7.6.3 仿真实验及验证
7.7 串扰时延故障测试算法-BFAN
7.7.1 真值表与蕴含
7.7.2 BFAN算法的基本流程
7.8 BFAN算法验证结果及分析
7.8.1 BFAN算法测试矢量生成过程
7.8.2 时延信息的确定
7.8.3 串扰故障的激励模型
7.8.4 验证与分析
参考文献

前言/序言

随着电路系统向着规模极大化、工艺尺寸微小化、工作速度高速化和时钟频率高频化方向快速发展，高速互连中几何尺寸持续缩小、互连线间距逐步减小，布线密度大幅度提高，门与门、模块与模块、单元与单元、芯片与芯片之间互连线的传输线效应日趋明显，耦合噪声对电路传输性能的影响日益突出，由此产生了串扰、过冲、下冲、振荡等一系列信号完整性问题。在信号完整性问题中，串扰成为了高速互连电路设计、分析中不容忽视的严峻问题。

当高速互连在工作过程中受到噪声、电磁干扰、制造工艺等非确定性因素所产生的结构变化（如工艺随机扰动、封装引线、工艺波动造成的尺寸偏差等）的影响时，会出现由于串扰故障所导致的系统失效，而串扰故障模型及测试方法是保证高速电路性能质量和可靠性的关键所在。传统的电路故障模型以固定型故障为主，然而，串扰故障具有明显的瞬态性，与信号的跳变方向、跳变时间等相关，耦合电容和耦合电感与互连几何结构相关性增强，传统故障模型已不能完全适应。同时，高速电路中存在着大量的高速复杂互连线、互连结构、互连单元（如焊点、过孔）以及互连通路ATPG问题等，对高速互连的传输性能带来了新的挑战。因此，作者在对以上问题长期研究的基础上，结合研究中取得的成果编写了本书。

本书全面论述了高速复杂互连的串扰故障测试技术与方法，共分为7章。第1章绪论讨论了信号完整性测试产生的背景、国内外研究现状以及本书的主要结构等。其余章节作为技术知识内容可以分为三大部分。其中，第一部分（第2~4章）从串扰的理论基础及测试原理出发，讨论了串扰的基本概念、影响因素及串扰故障模型，着重对非理想互连几何结构及复杂拓扑结构两个复杂互连对象下的串扰测试技术与方法分别进行了研究和论述；第二部分（第5~6章）以过孔及球栅阵列焊点复杂互连单元为对象，分析了其传输性能及等效电路，着重对由复杂互连单元组成的双路径中串扰测试问题进行了研究与论述，讨论了基于故障电压检测法串扰故障测试技术；第三部分（第7章）针对高速互连通路串扰故障的ATPG技术，研究了以基于FAN算法的尖峰脉冲故障APTG测试方法以及串扰时延故障测试方法。

本书的主要技术知识内容汇集了桂林电子科技大学尚玉玲副研究员近年来的部分研究成果，指导硕士研究生（张培、马剑锋、郭航、石光耀、曲礼等）的学位论文工作的部分成果，以及与江苏大学博士后导师杨平教授合作研究的成果。其中部分研究成果已经在高速互连串扰故障测试研究领域的相关学术刊物和学术会议上发表。本书由尚玉玲副研究员主持撰写，李春泉参与了第7章内容的撰写与整理。部分在读硕士研究生孙丽媛、于浩、豆鑫鑫、尹宝山、谈敏等参与本书的排版、校对等工作，在此表示衷心的感谢。

本书所汇集的部分科研成果是在国家自然科学基金“面向TSV的三维集成电路故障非接触测试方法研究”（61661013）、国家自然科学基金“高速电路互连的信号完整性故障与测试方法研究”（61102012）、国家自然科学基金“复杂环境下汽车线束布线网络拓扑结构生成及可靠性分析方法研究”（51465013）、广西自动检测技术与仪器重点实验室主任基金“SOC核间互连的串扰故障测试方法研究”（YQ15109）等资助下完成的，并且得到了美国北卡罗来纳州立大学Yuanshin Lee教授、江苏大学杨平教授、西安电子科技大学李玉山教授、西安电子科技大学刘洋副教授等同行的支持和帮助，在此表示衷心的感谢。

由于信号完整性测试学科方向本身具有的前沿性、多学科性与学科交叉性，研究对象、研究方法以及工程化方向方面都在快速变化着，新的需求、新的特征以及新的挑战不断出现，因此，本书作为专门介绍与探讨串扰测试技术的书籍，既是入门读物，又具有一定的专业知识深度，书中各章均以描述基本原理及现阶段研究成果为主，希望能够引导读者对信号完整性测试这个学科方向发生兴趣，进而共同参与和推动高速复杂互连串扰故障测试技术的发展。

由于作者水平和经验有限，书中难免存在疏漏之处，恳请读者批评指正。

作 者

2017年4月

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