Built In Self Test (BIST)

1. Definition: What is Built In Self Test (BIST)?

Built In Self Test (BIST) 是一種集成在電子系統中的自我測試技術，旨在提高系統的可靠性和可測試性。BIST 的主要目的是在不依賴外部測試設備的情況下，自動執行測試程序，以檢測和診斷各種電路和系統的故障。此技術在數字電路設計中扮演著至關重要的角色，特別是在 VLSI 系統的開發中。BIST 的重要性在於它能夠減少測試過程中的人工干預，提高測試的效率和準確性，並且能夠在系統運行的不同階段進行測試。

BIST 的技術特徵包括內建的測試模式、測試生成器和響應評估器，這些組件協同工作以確保系統在正常運行時也能進行有效的測試。BIST 可以應用於各種電路，包括邏輯電路、記憶體和射頻電路等。當需要確保系統的性能和可靠性時，BIST 是一個理想的解決方案。使用 BIST 的情境包括產品開發、故障檢測和維護等，這使得它在現代電子產品中變得不可或缺。

2. Components and Operating Principles

BIST 的核心組件和操作原理包括幾個主要部分：測試生成器、測試控制器、響應評估器和數據路徑。這些組件的相互作用使得 BIST 能夠在系統內部自動執行測試。

2.1 测试生成器

測試生成器負責生成測試向量，這些向量是用來激活電路的特定功能或行為。測試生成器可以是基於硬體的，也可以是基於軟體的，並且通常使用隨機測試或確定性測試來生成測試向量。這些測試向量的選擇對於檢測潛在的故障至關重要。

2.2 测试控制器

測試控制器管理測試的執行流程，確保測試生成器生成的向量按照預定的順序被應用到電路中。它還負責監控測試的進度，並在必要時調整測試策略以應對不同的情況。

2.3 响应评估器

響應評估器的任務是分析測試結果，將電路的實際輸出與預期的輸出進行比較。這一過程通常涉及數據的捕獲和處理，以確定是否存在故障。響應評估器可以使用各種算法來提高故障檢測的準確性。

2.4 数据路径

數據路徑是 BIST 中的關鍵組件，負責將測試信號從測試生成器傳遞到被測試的電路，並將響應從電路傳回響應評估器。數據路徑的設計必須考慮到信號完整性和延遲，以確保測試的準確性。

這些組件的有效集成和協調操作使得 BIST 成為一種強大的測試技術，能夠在各種環境中有效運行，並適應不斷變化的測試需求。

3. Related Technologies and Comparison

BIST 與其他測試技術，如邊界掃描（Boundary Scan）和外部測試設備相比，具有一些顯著的優勢和劣勢。邊界掃描是一種基於 IEEE 1149.1 標準的測試技術，主要用於檢測電路板上的連接問題。與 BIST 不同，邊界掃描依賴於外部控制信號來執行測試，這可能會增加測試過程的複雜性和成本。

在優勢方面，BIST 允許系統在運行時進行自我測試，這不僅減少了對外部測試設備的依賴，還能夠在系統的各個階段進行測試，從而提高了測試的靈活性和效率。此外，BIST 的自動化特性使得測試過程更為高效，能夠在短時間內完成大量測試。

然而，BIST 也有其劣勢，例如，實施 BIST 可能會增加設計的複雜性和成本，並且在某些情況下，BIST 可能無法檢測到所有類型的故障。因此，設計師在選擇測試技術時，必須仔細考慮系統的特定需求和限制。

在實際應用中，許多高端電子產品，如智能手機和計算機，均採用了 BIST 技術，以確保其在運行過程中的可靠性和性能。這些產品通常需要在生產過程中進行大量的測試，以確保其質量和穩定性。

4. References

• IEEE Computer Society
• International Test Conference (ITC)
• Semiconductor Industry Association (SIA)
• Association for Computing Machinery (ACM)

5. One-line Summary

Built In Self Test (BIST) 是一種內建於電子系統中的自我測試技術，旨在提高系統的可靠性和可測試性，並自動執行測試程序以檢測故障。