集成電路(integrated circuit)是一種微型電子器件或部件,采用一定的工藝,把一個電路中所需的晶體管、二極管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起,制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上,然后封裝在一個管殼內(nèi),成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu);其中所有元件在結(jié)構(gòu)上已組成一個整體,使電子元件向著微小型化、低功耗和高可靠性方面邁進了一大步。它在電路中用字母“IC”表示。
集成電路芯片的硬件缺陷通常是指芯片在物理上所表現(xiàn)出來的不完善性。集成電路故障(Fault)是指由集成電路缺陷而導(dǎo)致的電路邏輯功能錯誤或電路異常操作。導(dǎo)致集成電路芯片出現(xiàn)故障的常見因素有元器件參數(shù)發(fā)生改變致使性能極速下降、元器件接觸不良、信號線發(fā)生故障、設(shè)備工作環(huán)境惡劣導(dǎo)致設(shè)備無法工作等等。電路故障可以分為硬故障和軟故障。軟故障是暫時的,并不會對芯片電路造成性的損壞。它通常隨機出現(xiàn),致使芯片時而正常工作時而出現(xiàn)異常。在處理這類故障時,只需要在故障出現(xiàn)時用相同的配置參數(shù)對系統(tǒng)進行重新配置,就可以使設(shè)備恢復(fù)正常。而硬故障給電路帶來的損壞如果不經(jīng)維修便是性且不可自行恢復(fù)的。
早的電路故障診斷方法主要依靠一些簡單工具進行測試診斷,它極大地依賴于專家或技術(shù)人員的理論知識和經(jīng)驗。在這些測試方法中,常用的主要有四類:虛擬測試、功能測試、結(jié)構(gòu)測試和缺陷故障測試。虛擬測試不需要檢測實際芯片,而只測試仿真的芯片,適用于在芯片制造前進行。它能及時檢測出芯片設(shè)計上的故障,但它并未考慮芯片在實際的制造和運行中的噪聲或差異。功能測試依據(jù)芯片在測試中能否完成預(yù)期的功能來判定芯片是否存在故障。這種方法容易實施但無法檢測出非功能性影響的故障。結(jié)構(gòu)測試是對內(nèi)建測試的改進,它結(jié)合了掃描技術(shù),多用于對生產(chǎn)出來的芯片進行故障檢驗。缺陷故障測試基于實際生產(chǎn)完成的芯片,通過檢驗芯片的生產(chǎn)工藝質(zhì)量來發(fā)現(xiàn)是否包含故障。缺陷故障測試對專業(yè)技術(shù)人員的知識和經(jīng)驗都要求很高。芯片廠商通常會將這四種測試技術(shù)相結(jié)合,以保障集成電路芯片從設(shè)計到生產(chǎn)再到應(yīng)用整個流程的可靠性和性。然而,對于日趨復(fù)雜的電路系統(tǒng),這些早期方法越發(fā)顯得捉襟見肘。經(jīng)過不斷的改進和創(chuàng)新,許多新的思想和方法相繼問世。
模擬集成電路又稱線性電路,用來產(chǎn)生、放大和處理各種模擬信號(指幅度隨時間變化的信號。例如半導(dǎo)體收音機的音頻信號、錄放機的磁帶信號等),其輸入信號和輸出信號成比例關(guān)系。而數(shù)字集成電路用來產(chǎn)生、放大和處理各種數(shù)字信號(指在時間上和幅度上離散取值的信號。例如5G手機、數(shù)碼相機、電腦CPU、數(shù)字電視的邏輯控制和重放的音頻信號和視頻信號)。