三维芯片中硅直通孔和晶片电路的测试技术研究

三维芯片相关技术正日益成熟，但测试工作研究较少。无论是硅直通孔（Through Silicon Via, TSV）还是晶片（Die）电路都面临着严峻的测试挑战：硅直通在电路的测试特殊性；电路划分式设计中各晶片电路的不完整性；绑定前后测试指标优化的不一致性。本项目针对以上挑战问题，在以下三点寻求突破：（1）研究硅直通孔的内建自测试方法，解决硅直通孔中的测试精度问题；（2）研究绑定前晶片电路的测试压缩方法，减少针对不完整电路的测试开销；（3）研究适用于测试中的精简热模型和调度方法，避免测试时的热点。本项目特点在于充分结合申请人在测试压缩和SOC测试调度方面的研究基础，创新硅直通孔电容等参数分析模型、三维芯片中热分布精简模型等两项模型，及基于敏感放大的硅直通孔自测试方法、基于输入共享的不完整电路测试压缩方法和基于精简热分布模型的调度方法等三项方法。本项目研究将为三维芯片测试提供方案。

三维芯片相关技术正日益成熟，但测试工作研究较少。无论是硅直通孔（Through Silicon Via, TSV,下文也称为硅通孔）还是晶片（Die）电路都面临着严峻的质量保障挑战，亟需研发新的测试技术。在本项目资助下，承担人团队系统深入地研究了三维芯片的测试问题，提出了解决三维芯片测试的系列方法：（1）提出了硅通孔的电迁移故障参数模型、自测试方法和容错体系结构；（2）提出了基于广播编码的测试压缩方法，解决绑定前晶片测试输入点少问题；（3）提出了绑定后IP核测试外壳设计方法，最小化测试时间；（4）提出了三维芯片热和互连功耗协同优化模型和调度方法。研究内容和成果覆盖了全部预定目标，并进行了适度拓展。在研究中，采用三维集成技术路线设计了一款超低功耗微处理器和铁电存储器立体绑定的FPGA原型系统，该原型目前正流片中。.本项目研究中共发表了22篇论文（计划15篇），其中SCI论文9篇（计划5篇）,包含IEEE/ACM Trans 5篇（计划3篇），在数量上超额完成计划。突破了体系结构领域顶级会议ISCA,集成电路设计自动化领域的顶级会议DAC等重要会议，发表国际重要学术论文13篇（计划10篇）。测试技术和自恢复容错技术被应用到包含天宫一号等星载设备的主控芯片抗辐照筛选中。受邀在美国Stanford大学、CMU、UIUC等高校做报告。培养的博士生获得IEEE TTTC(测试技术委员会)2011年“E. J McCluskey”最佳博士论文奖第二名，1名博士生获得2012年中国计算机学会优秀博士论文奖和中国科学院优秀博士论文奖。..综上，项目承担人已全部完成制定的研究内容，在研究目标和成果上还超额完成指标。该项目的顺利开展为我国后续更为深入、系统三维芯片设计与测试技术打下了坚实基础。