ATPG 流程、测试压缩与向量管理
更新时间：2026-10-01。扫描链解决了“怎么施加和观测”，ATPG 解决“施加什么”，测试压缩解决“向量太多太贵”。
本文要回答的问题
- ATPG 工具是怎么自动算出一笔能检出故障的图案的？
- 为什么现代芯片普遍要加测试压缩逻辑，压缩比怎么来的？
- 向量怎么从仿真世界落到 ATE，坏芯片怎么从 fail log 定位？
一、ATPG 的基本算法
对一个目标故障（如某节点 SA0）：
- 激活：反向推出需要在该节点放什么值（SA0 要放 1）。
- 正当化（justify）：沿逻辑锥反向回溯，决定各输入和扫描触发器取值。
- 传播（propagate）：选择敏化路径把故障差异推到可观测点。
- 回溯中出现冲突就换分支（backtrack）。
- 故障仿真：用生成的图案顺带检测大量其他故障，分级标注检出/未检出，迭代直到覆盖率达标或剩余故障不可测。
工具（如 Tessent、TestKompress）按此循环遍历整个故障列表。
二、为什么要测试压缩
直接用少量长扫描链，移一笔要几千上万拍，向量集巨大，ATE 时间成本高。测试压缩在芯片内加：
- 解压器（decompressor）：少量 ATE 输入通道 → 展开驱动内部大量短扫描链。
- 压缩器（compactor）：大量短链 SO → 压缩成少量输出通道（常含异或网络）。
外部只需传“压缩后”的数据，片上展开/收拢，用数百倍的压缩比把测试时间和存储大幅降低。见 测试压缩 EDT。
三、压缩的代价：X 与未知位
组合逻辑可能产生 X（未初始化、总线竞争、多周期路径），X 进入压缩异或会污染多个输出位、掩盖真实结果。处理手段：
- 约束/屏蔽 X 源（X-bounding）。
- 加 unknown 屏蔽逻辑（如 per-chain masking）。
- ATPG 生成时做 X-aware 压缩。
压缩比越高，对 X 和布局布线的约束越敏感，需在覆盖率、压缩比、面积间折中。
四、向量落地与 fail 诊断
向量经 STIL/WGL 等格式按具体 ATE 的时序/通道映射后上机。坏芯片产生的 fail bit 日志回灌诊断工具，可反推最可能的物理位置，供良率和工艺分析。
五、向量管理实践
- 分测试模式（stuck-at、fast/transition、bridge、IDDQ）独立组织与签核。
- pattern 重排以降低峰值功耗、减少重载配置。
- 版本化向量集，与网表/PDK 版本严格对应（见 测试图案格式）。
六、常见坑
- 压缩比设太高，X 一出现大片结果被污染。
- 向量与网表版本不匹配，产线误判好芯片。
- 忽略 fail log 诊断闭环，良率问题无法回溯根因。
- 低功耗需求没纳入向量生成，移位阶段 IR-drop 假性失败。
小结
总结
ATPG 用"激活—正当化—传播—回溯—故障仿真"自动算出能检出故障的图案；为省 ATE 时间，EDT 在片上用解压器/压缩器把数百倍的扫描位展开收拢，压缩的最大敌人是组合逻辑产生的 X（需屏蔽/X-aware 处理）；向量按 STIL/WGL 映射上机，fail log 再回流诊断反推故障位置，向量要按测试模式组织、版本与网表严格对应。