新书推荐：《芯粒测试》

◆图书简介◆

本书从芯粒系统的测试流程出发，系统地介绍了故障建模、测试方法、测试EDA和测试硬件。首先，书中介绍了芯粒测试的基本概念，涵盖芯粒技术的发展、芯粒测试挑战，以及芯粒测试的技术发展趋势。接着，深入探讨了芯粒互连的故障建模技术，详细分析了各种可能的故障类型及其对电气性能的影响，为后续的测试和诊断提供了坚实的理论基础。随后，详细阐述了芯粒测试的设计方法，包括芯粒测试标准、互连测试与修复技术、系统测试方法及优化技术。同时，讨论了EDA工具的应用与发展，重点介绍了如何利用自动化工具进行测试参数配置、功耗管理和故障诊断，从而提升测试效率。最后，介绍了芯粒测试硬件，包括太赫兹脉冲时域反射计、CT扫描技术和探针卡，全面展示了芯粒测试中的硬件支持和技术挑战。通过上述内容的系统讲解，为芯粒测试领域提供了全面的理论与实践指导。

本书可作为高等院校计算机类、电子信息类等专业的高年级本科生与研究生的参考书，也可供从事上述领域工作的科研人员参考，特别适合于从事VLSI电路设计和测试的工程技术人员。

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◆ 目录：◆

目　录 ▲ CONTENTS

前言

第1章　芯粒测试的基本概念1

1.1　芯粒技术的发展1

1.2　芯粒测试挑战3

1.3　芯粒测试的技术发展趋势4

参考文献5

第2章　芯粒互连故障建模7

2.1　概述7

2.2　芯粒互连失效机理8

2.2.1　芯粒互连技术8

2.2.2　芯粒互连失效机理分析10

2.3　互连故障建模12

2.3.1　TSV无缺陷建模12

2.3.2　TSV空洞缺陷建模15

2.3.3　TSV针孔缺陷建模17

2.3.4　TSV微衬垫缺陷建模18

参考文献19

第3章　芯粒测试标准21

3.1　概述21

3.2　边界扫描测试访问架构及其拓展21

3.2.1　基本架构22

3.2.2　工作原理23

3.2.3　拓展架构25

3.3　嵌入式芯核与仪器的内部测试访问28

3.3.1　嵌入式核心测试架构29

3.3.2　片上仪器测试架构32

3.4　面向3D堆叠与垂直互连的测试架构38

3.4.1　3D堆叠测试访问架构38

3.4.2　3D堆叠测试访问需求40

参考文献47

第4章　芯粒互连测试与修复48

4.1　互连故障模型及检测方法48

4.1.1　静态故障48

4.1.2　动态故障49

4.2　互连测试方法研究51

4.2.1　基于DFT的互连测试方法51

4.2.2　基于电学参数的互连测试方法53

4.3　芯粒互连故障修复技术58

4.3.1　冗余替换59

4.3.2　其他修复方法66

参考文献67

第5章　芯粒系统测试方法71

5.1　测试总线71

5.1.1　流式扫描网络简介72

5.1.2　流式扫描网络在芯粒中的应用77

5.2　芯粒测试调度78

5.2.1　3D IC测试限制因素80

5.2.2　功耗约束下的并行测试调度81

参考文献86

第6章　芯粒测试功耗及可靠性87

6.1　芯粒测试功耗分析88

6.2　芯粒测试功耗优化89

6.2.1　基于TSV的3D IC低功耗时钟树89

6.2.2　基于扫描链交换的测试功耗优化技术93

6.3　芯粒热管理95

6.3.1　多保真度热建模与动态优化驱动的芯粒协同设计及寿命管理95

6.3.2　集体与分布参数模型下的芯粒热传导机理与优化97

6.3.3　基于TTSV智能优化与神经网络-粒子群算法的芯粒热分布协同调控101

参考文献108

第7章　芯粒智能化测试EDA110

7.1　智能化测试EDA简介110

7.2　基于LLM的芯粒测试EDA设计111

7.2.1　基于LLM的芯粒测试代码智能生成112

7.2.2　面向EDA的LLM智能增强研究114

7.2.3　芯粒测试自动化代码修复117

7.3　自动测试向量生成算法119

7.3.1　基于深度学习的ATPG119

7.3.2　基于强化学习的ATPG121

7.3.3　ATPG加速算法123

7.4　预测最优测试接口方案125

7.4.1　智能设计数据库126

7.4.2　智能校准仿测数据128

7.4.3　深度学习设计数据129

7.4.4　智能推荐测试方案131

参考文献133

第8章　芯粒测试硬件136

8.1　太赫兹脉冲时域反射计136

8.1.1　工作原理136

8.1.2　太赫兹脉冲时域反射计介绍137

8.1.3　芯片封装失效分析138

8.2　CT扫描技术141

8.2.1　CT扫描的基本原理141

8.2.2　CT扫描技术在芯粒测试中的应用145

8.3　面向先进封装的测试探针卡148

8.3.1　测试挑战与技术背景148

8.3.2　MEMS探针卡的结构与组成150

8.3.3　MEMS探针卡代表性产品153

参考文献155

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◆ 前言：◆

随着信息技术的飞速发展，半导体行业正经历前所未有的技术革新与挑战。随着芯片尺寸不断缩小、集成度持续提升，传统摩尔定律逐渐接近其物理极限，芯片设计与制造面临日益严峻的瓶颈。在这种背景下，芯粒技术作为后摩尔时代的重要技术路线之一，逐渐崭露头角。芯粒技术通过将多个功能模块分布在不同的芯片上，并通过先进的互连技术将这些芯粒集成到一个系统中，提供了一种更加灵活、高效且具有可扩展性的解决方案。这一设计方式有效突破了传统单芯片设计的局限，打破了集成电路技术的传统壁垒，推动了芯片设计、制造和测试等多个领域的跨越式发展。

然而，随着芯粒技术的不断发展，集成系统的复杂性也带来了新的测试挑战。由于芯粒系统涉及多个功能模块和高密度互连，传统的测试方法已难以满足其要求，测试工程师面临着更加复杂的结构、更高的精度要求，以及更短的测试周期，这些都使得芯粒测试成为一项巨大的技术难题。针对这一背景，本书紧密结合当前技术需求，旨在为芯粒设计与测试提供系统的理论指导与实践支持，为广大从事芯片设计、测试及相关领域的研究人员、工程技术人员提供有价值的参考。

本书在编写过程中，深入剖析了芯粒技术的快速发展及其所带来的测试挑战。从故障建模到测试方法，再到EDA工具与测试硬件的应用，书中的每一部分内容都紧密围绕芯粒测试的实际需求，提供了前沿的测试技术与优化方案。通过对芯粒互连故障的建模与分析，书中总结了多种高效的测试与修复方法，确保高密度互连的可靠性与稳定性。为了提升测试的效率与精度，书中特别强调了机器学习在EDA中的应用，阐明了如何通过智能化算法优化测试流程、管理功耗，并提高故障诊断的精确度。此外，本书还深入探讨了测试硬件的设计与应用，详细介绍了如何利用太赫兹脉冲时域反射计和探针卡等先进工具，解决芯粒测试过程中所面临的技术难题，确保芯粒集成系统在生产过程中的高质量与高可靠性。

作为一本与“十四五”规划中半导体产业发展密切相关的书籍，本书不仅聚焦于当前技术水平下的芯粒测试需求，更展望了未来半导体技术的发展趋势。在芯粒技术日趋成熟的过程中，芯粒测试将面临更加复杂和多样的挑战。因此，本书不仅总结了现有的技术成果，还对未来的技术进展进行了前瞻性探讨，力求为行业的长远发展提供指导。

本书的出版，不仅展示了对于芯粒技术及其测试领域的深入研究与技术积累，也是对行业未来发展趋势的积极响应。在芯粒技术蓬勃发展的今天，本书旨在为推动行业创新、提升技术水平做出积极贡献，并为未来的芯粒测试技术提供新的思路与解决方案。

在此，我谨向参与本书编写、审阅与出版工作的各位教授、专家、教师及编辑出版人员致以诚挚的感谢。各位专家治学严谨、认真负责，展现出一丝不苟、精益求精的专业精神；编辑出版团队更是不辞辛劳、耐心细致，克服了工作中的繁杂与挑战，体现了我国科研人员和出版工作者高度的敬业精神与卓越的职业素养。正是由于大家的共同努力与通力协作，才使本书得以顺利出版并呈现于读者面前。

蔡志匡

2025年9月

◆ 作者简介：◆

蔡志匡，男，1983年7月出生，中共党员，博士研究生学历，工学博士学位，2014年8月参加工作。现任南京邮电大学集成电路科学与工程学院院长兼科技处处长，教授、博士生导师，担任江苏省集成电路先进封测工程研究中心主任、南通市集成电路封测设计重点实验室主任。兼任中国计算机学会容错计算专委会执行委员、中国计算机学会集成电路设计专委会执行委员、中国计量测试学会集成电路测试专委会委员、江苏省集成电路学会副秘书长、江苏省电子学会半导体集成电路工作委员会委员。担任Microelectronics Journal、IEICE ELEX、电子与信息学报、固体电子学研究与进展等审稿人。入选江苏省333高层次人才培养工程、江苏省六大人才高峰、江苏省青年科技人才托举工程。

◆ 版权信息：◆

芯粒测试 / 蔡志匡, 刘小婷, 郭宇锋编著. -- 北京 :

机械工业出版社, 2025. 12. -- (半导体与集成电路关键

技术丛书). -- ISBN 978-7-111-79740-1

Ⅰ. TN43

中国国家版本馆CIP数据核字第2025NN4977号

这本书帮你搭建起芯粒测试从基础理论到前沿实操的完整知识体系，既吃透后摩尔时代芯粒测试的核心逻辑，又掌握能落地的技术方法、工具应用能力，同时把握领域发展前沿，解决实际工作与研究中的芯粒测试难题。

1.建立芯粒测试的基础认知，理清技术发展背景

2.吃透芯粒互连故障建模核心理论，筑牢测试理论基础

3.掌握芯粒测试的标准体系与设计方法，做到有章可循

4.学会芯粒系统级测试与优化方法，解决整体测试难题

5.掌握智能化测试 EDA 工具的应用与设计，提升测试自动化水平

6.熟悉先进芯粒测试硬件的原理与应用，实现“软+硬”结合