VLSI可测性设计是微电子领域的一个关键议题，特别是在大规模集成电路（VLSI）的设计与测试中。冯建华教授的课程“VLSI可测性设计－冯建华课程 10-1”深入探讨了BIST（Built-In Self-Test，内置自测试）矢量生成和响应压缩这一主题，其核心在于提高集成电路的测试效率和诊断能力。
### BIST动机和经济学
BIST的主要动机在于减少现场测试和诊断的成本，特别是相较于传统的局部自动测试设备（ATE），BIST提供了更经济且有效的解决方案。传统软件测试方法在硬件故障覆盖率、诊断覆盖率以及操作速度方面存在局限性，而BIST通过减少系统测试工作、改善系统维护与修补、增强组件维修和提升诊断准确性，展现出明显优势。
然而，BIST的实施并非无成本。芯片面积、引脚数量、性能、成品率和可靠性等方面都会受到一定程度的影响。这些代价包括但不限于测试控制器、矢量生成器、响应压缩器等BIST硬件的面积成本，至少一个引脚用于激活BIST操作的引脚成本，以及由BIST引入的额外路径延迟导致的性能下降。此外，BIST硬件的复杂性和芯片面积的增加还可能导致成品率损失和可靠性降低。
### BIST矢量生成(PG)与响应压缩(RC)
BIST矢量生成是生成用于测试电路的测试模式的过程，而响应压缩则涉及在测试后对电路响应进行分析和压缩，以便于结果的处理。LFSR（线性反馈移位寄存器）是一种常用的矢量生成器，能够生成伪随机测试序列。BIST结构中，测试控制器负责激活自测试硬件，确保在高故障覆盖率下，板上所有芯片的BIST能并行激活，从而实现高效诊断。
### 定义与概念
课程中还详细解释了一系列关键概念：
- **BILBO**：即内建逻辑模块观察器，是附加在触发器上的硬件，可以将其转换为LFSR矢量生成器、响应压缩器、扫描链或普通触发器。
- **并发测试**：指在系统正常运行的同时检测故障的测试过程。
- **CUT**：被测电路的缩写，指的是正在接受测试的具体电路。
- **穷举测试**：对具有n个输入的电路施加所有可能的2^n个测试矢量。
- **不可化简的多项式**：无法进一步分解的布尔多项式。
- **本原多项式**：一种特殊的布尔多项式，可以用来计算不断增加的xn模p(x)，从而获得所有小于p(x)的非零多项式的幂次n。
- **伪穷举测试**：将电路划分为较小的模块，分别进行彻底测试。
- **伪随机测试**：通过算法矢量生成器产生测试矢量的子集，具有类似随机矢量的特性。
- **签名**：一种统计特性，用于区分好电路和坏电路。
- **TPG**：硬件测试矢量生成器。
### 结论
冯建华教授的课程不仅介绍了BIST的基本原理和过程，还深入分析了其在集成电路设计和测试中的作用，以及与之相关的经济效益和潜在挑战。通过理解BIST矢量生成和响应压缩，我们可以更有效地设计出具有更高测试性和可靠性的集成电路，这对于现代微电子行业的发展至关重要。
