发表于2024-12-22
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。
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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