第1章 緒論

隨著科學技術的進步、社會需求和生產的發展，集成電路制造工藝水平日新月異，其復雜程度不斷增加、時鐘頻率越來越高、特征尺寸日益縮小，并且數模混合電路逐漸增多，從而使電路的可測性下降，即可控性和可觀測性系數日益降低。尤其是進入7nm時代及超高集成度的發展階段之后，超大規模集成電路（VLSI）晶體管的特征尺寸約以每年10.5%的速度縮小，使其密度約以每年22.1%的速度增長。這導致晶體管數與芯片引腳數的比值快速提高，訪問內部晶體管的能力迅速降低，從而使VLSI的測試成本和難度顯著提高。據研究稱，VLSI的測試費用占制造成本的35%～55%。

在市場競爭日益激烈的情況下，產品的市場壽命相較于開發周期變得越來越短，測試對產品的開發周期及上市時間的影響力不斷增大。傳統的測試方法已經很難滿足需要，為了全面、有效地驗證復雜集成電路設計與制造的正確性，可測試性設計（DFT）方法應運而生。

隨著集成電路復雜程度的日益提高，在電路的故障診斷理論和方法方面的研究需求日漸緊迫。目前，復雜電路的故障診斷能力的進步，遠遠落后于電路的設計的發展。影響電路狀態的內、外因素眾多，雖然隨著可靠性的提高故障率越來越低，但電路故障還是偶有發生，輕則導致電路原有功能的喪失，重則危及人員生命安全和造成社會財產的災難性損失。因此，為了保證設備中電子功能模件正常可靠運行，預測和消除電路故障是亟待研究的重要問題。

電子功能模件在現代儀器、設備及系統中占有重要的地位，并對整體的可靠性、安全性及有效性產生重要的影響。要想提高其可靠性和安全性，需要做好兩方面的工作：一是采用可測性設計的方法，保證各項技術指標的實現；二是采用狀態監測及故障診斷技術，確保安裝、運行、維護及故障診斷的及時、準確，預防和消除故障，延長電子功能模件的使用壽命。

總之，可測性設計的應用能使復雜設備及系統具備高測量精度、高測試覆蓋率等優點，還可以解決傳統方法測試成本高、資源浪費及使用和維護不便等問題；故障診斷技術的合理應用，有利于科學合理地安排和減少維護時間，提高產品的可用率，降低產品的后期維護費用，尤其能夠減少及至避免災難性事故的發生，因此開展可測性設計與故障診斷技術研究具有重要意義。

本書主要對電路的可測性設計與智能故障診斷的理論和方法的研究成果進行了梳理，希望推動可測性設計與故障診斷理論的發展，促進相應技術方法在實踐中得到越來越普遍的應用，從而提高集成電路及電子產品的綜合水平。