Built In Self Test (BIST)

1. تعريف: ما هو Built In Self Test (BIST)؟

Built In Self Test (BIST) هو تقنية متقدمة تُستخدم في تصميم الدوائر الرقمية (Digital Circuit Design) لتسهيل اختبار الدوائر المتكاملة (Integrated Circuits) بشكل فعال. تلعب هذه التقنية دورًا حيويًا في ضمان موثوقية النظام وكفاءته، حيث تسمح بإجراء اختبارات ذاتية دون الحاجة إلى أدوات خارجية أو تدخل بشري. تتضمن أهمية BIST تحسين جودة المنتج وتقليل تكاليف الاختبار، مما يساهم في تسريع دورة الإنتاج وزيادة القدرة التنافسية.

تتضمن الخصائص التقنية لـ BIST إمكانية تنفيذ الاختبارات في أي مرحلة من مراحل دورة حياة المنتج، بدءًا من التصميم وحتى التشغيل. تعتمد BIST على استخدام وحدات اختبار مدمجة داخل الدائرة نفسها، مما يقلل من الحاجة إلى معدات اختبار معقدة. يتمثل الهدف الأساسي من BIST في توفير اختبارات موثوقة وسريعة، مما يقلل من الوقت المستغرق في اكتشاف الأخطاء وتحسين أداء النظام بشكل عام.

تتمثل الفائدة الرئيسية من استخدام BIST في القدرة على تحديد الأعطال في مكونات الدائرة بشكل مبكر، مما يسهل عملية الصيانة ويقلل من التكاليف المرتبطة بالإصلاحات. كما يساهم BIST في تحسين جودة المنتجات النهائية من خلال توفير بيانات دقيقة حول أداء الدائرة تحت ظروف مختلفة.

2. المكونات ومبادئ التشغيل

تتكون تقنية Built In Self Test (BIST) من عدة مكونات رئيسية تعمل معًا لتحقيق الاختبارات الذاتية. تشمل هذه المكونات وحدة الاختبار (Test Unit)، ووحدة التحكم (Control Unit)، ووحدة المراقبة (Monitoring Unit)، بالإضافة إلى واجهة الاتصال (Interface) التي تسمح بالتفاعل مع النظام الخارجي.

2.1 وحدة الاختبار

تعتبر وحدة الاختبار العنصر الأساسي في BIST، حيث تُستخدم لتوليد النماذج الاختبارية (Test Patterns) وتحليل النتائج. تعتمد هذه الوحدة على خوارزميات متقدمة لتوليد أنماط اختبار تغطي جميع المسارات الممكنة في الدائرة، مما يضمن اكتشاف أي عطل قد يحدث.

2.2 وحدة التحكم

تقوم وحدة التحكم بإدارة عملية الاختبار بأكملها، بدءًا من تهيئة النظام وحتى تحليل النتائج. تتضمن مهام وحدة التحكم تنسيق العمليات بين مختلف الوحدات، وضمان تنفيذ الاختبارات في الوقت المناسب. كما تلعب دورًا حاسمًا في تحديد متى يجب بدء الاختبار وكيفية معالجة النتائج.

2.3 وحدة المراقبة

تعمل وحدة المراقبة على مراقبة أداء النظام أثناء الاختبار، وتسجيل البيانات الناتجة عن عملية الاختبار. تتيح هذه الوحدة للمستخدمين تقييم جودة الاختبارات وتحديد ما إذا كانت الدائرة تعمل بشكل صحيح أم لا.

2.4 واجهة الاتصال

تُستخدم واجهة الاتصال لتسهيل التواصل بين نظام BIST والنظام الخارجي. تتيح هذه الواجهة نقل البيانات والنتائج، مما يسهل تحليل الأداء واكتشاف الأخطاء.

3. التقنيات ذات الصلة والمقارنة

عند مقارنة Built In Self Test (BIST) بتقنيات أخرى مثل Boundary Scan وAutomatic Test Pattern Generation (ATPG)، نجد أن لكل منها مزايا وعيوب.

3.1 مقارنة مع Boundary Scan

تعتبر تقنية Boundary Scan تقنية شائعة لاختبار الدوائر المتكاملة، حيث تعتمد على إضافة نقاط اختبار على حدود الدائرة. بينما توفر Boundary Scan القدرة على اختبار الدوائر دون الحاجة إلى الوصول الفعلي إلى المكونات الداخلية، فإن BIST تقدم اختبارًا أكثر شمولاً من خلال دمج وحدات اختبار داخل الدائرة.

3.2 مقارنة مع ATPG

تستخدم Automatic Test Pattern Generation (ATPG) خوارزميات معقدة لتوليد أنماط اختبار، لكنها تتطلب عادةً أدوات خارجية. بالمقابل، يوفر BIST القدرة على إجراء الاختبارات بشكل مستقل، مما يقلل من الاعتماد على المعدات الخارجية ويعزز الكفاءة.

3.3 أمثلة واقعية

تستخدم العديد من الشركات BIST في تصميم أنظمة مثل الهواتف الذكية، حيث تساهم في تحسين موثوقية الأجهزة وتقليل تكاليف الصيانة. على سبيل المثال، تستخدم الشركات المصنعة لأجهزة الكمبيوتر المحمول BIST لاختبار أداء الدوائر المتكاملة في الوقت الفعلي، مما يضمن جودة المنتج النهائي.

4. المراجع

• IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)
• ACM (Association for Computing Machinery)
• International Test Conference (ITC)
• شركات مثل Texas Instruments وIntel وQualcomm التي تستخدم BIST في منتجاتها.

5. ملخص بجملة واحدة

تعتبر Built In Self Test (BIST) تقنية حيوية في تصميم الدوائر الرقمية، حيث توفر اختبارات ذاتية موثوقة وسريعة تساهم في تحسين جودة المنتجات وتقليل تكاليف الصيانة.