可測試性設計(DFT:Design for Testability)是在半導體晶片設計階段,預先內建可提高測試效率之電路與結構的設計手法總稱。其目的是在提高製造後不良檢出率(Fault Coverage)的同時,降低測試時間與成本,已成為現代SoC設計不可或缺的技術。
DFT的代表性技術有掃描鏈(Scan Chain)、BIST(Built-In Self-Test)與邊界掃描(JTAG/IEEE 1149.1)。掃描鏈將正反器串聯成移位暫存器使用,使內部節點可從外部控制與觀測。BIST則是在晶片內部內建測試電路,不需外部ATE即可進行自我診斷,其中記憶體BIST(MBIST)尤其普及。
DFT工具市場由新思科技與益華電腦2家寡占,主力產品分別為TestMAX(前身為DFT Compiler)與Modus Test Solution。在先進邏輯晶片中,DFT電路有時會占去設計面積的5~15%,因此管理其與面積、功耗、效能(PPA)之間的取捨,成為DFT工程師的重要工作。
IEEE 1687(IJTAG)標準提供了統一控制SoC內多個IP測試結構的框架,針對小晶片時代多晶粒測試的標準化正在推進。此外,IEEE P2654規範了系統層級的測試存取管理,對包含HBM堆疊與封裝載板在內之系統的測試策略帶來影響。
AI/ML晶片的DFT尤其複雜。在整合數千億個電晶體的晶片中,測試圖樣產生(ATPG)有時需要數週時間,運用機器學習的測試圖樣最佳化正在研究中。在2nm以後的世代,因應GAA結構特有的缺陷模型,以及建立小晶片間介面(UCIe等)的測試方法論,都是當務之急。