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1.1.1测试分类3 1.1.2功能、结构和参数测试3 1.2可测性设计4 1.2.1扫描测试4 1.2.2模块化测试、测试外壳和测试访问机制5 1.33D集成技术6 1.3.13D测试8 1.3.2总结9 第2章晶圆堆叠和3D存储器测试10 2.1引言10 2.1.1晶圆堆叠方法10 2.1.2W2W堆叠与晶圆配对11 2.1.33D存储器架构和存储器测试16 2.2静态存储器的测试成本和良率收益19 2.2.1静态存储器配对良率计算20 2.2.2存储器配对的良率改善方法24 2.2.3晶圆配对测试成本评估27 2.2.4总结29 2.3动态存储器的良率收益29 2.3.1总结32 2.4堆叠DRAM中TSV电阻开关的故障建模33 2.4.1TSV字线的电阻开路故障的影响33 2.4.2TSV位线的电阻开路故障的影响35 2.4.3总结37 2.53D堆叠存储器的层和层间冗余修复37 2.5.1单元阵列逻辑堆叠的 层间冗余37 2.5.2晶圆匹配与芯片间冗余共享对3D存储器良率的影响41 2.5.33D存储器中单芯片的全局BIST、BISR和冗余共享43 2.5.4总结47 2.6结论48 第3章TSV内置自检49 3.1引言49 3.2通过电压分频和比较器进行TSV短路检测和修复52 3.2.1TSV短路检测/修复BIST体系结构的设计52 3.2.2基于BIST结构的TSV 修复技术55 3.2.3BIST和修复架构的结果和校验55 3.2.4BIST和修复架构的局限性57 3.2.5总结57 3.3基于读出放大器对TSV进行类DRAM和类ROM测试58 3.3.1盲TSV的类DRAM测试58 3.3.2孔壁开槽TSV的类ROM测试60 3.3.3类DRAM和类ROM的BIST的结果和讨论61 3.3.4类DRAM和类ROM的BIST的局限性62 3.3.5总结62 3.4基于多电压级环形振荡器的TSV参数测试62 3.4.1环形振荡器测试电路及缺陷模型63 3.4.2电阻故障检测和电源电压的影响65 3.4.3泄漏故障检测和电源电压的影响66 3.4.4环形振荡器测试电路的检测分辨率和面积开销67 3.4.5基于环形振荡器的BIST的局限性69 3.4.6总结69 3.5结论70 第4章基于TSV探测的键合前TSV测试71 4.1引言71 4.1.1探测设备及键合前TSV探测难点72 4.2键合前TSV测试74 4.2.1通过探测TSV网络进行参数化TSV测试79 4.2.2键合前探测的模拟结果82 4.2.3键合前TSV探测的局限性89 4.2.4总结90 4.3通过TSV并行测试和故障定位减少测试时间90 4.3.1一种并行TSV测试集设计算法的开发92 4.3.2创建测试组算法的评估95 4.3.3创建测试组算法的局限性98 4.3.4总结99 4.4结论99 第5章基于TSV探测的键合前扫描测试100 5.1引言100 5.2基于TSV探测的键合前扫描测试101 5.2.1键合前扫描测试102 5.2.2键合前扫描测试的 可行性和结果110 5.2.3总结118 5.3结论119 第6章芯片间关键路径上测试架构的时间开销优化技术120 6.1引言120 6.1.1芯片测试外壳对功能延迟的影响121 6.1.2寄存器时序优化及其在延迟恢复中的应用123 6.23D堆叠集成电路的DFT插入后的时序优化技术124 6.2.1芯片和堆叠级别的时序优化方法127 6.2.2逻辑再分配算法130 6.2.3时序优化在恢复测试架构带来的延时影响的有效性133 6.2.4总结139 6.3结论140 第7章键合后测试外壳和新兴测试标准141 7.1引言141 7.2基于3D堆叠集成电路标准测试接口的芯片测试外壳143 7.2.1芯片测试外壳架构144 7.2.2基于1500的芯片测试外壳145 7.2.3基于JTAG 1149.1的芯片测试外壳147 7.2.4P1838芯片测试外壳实例应用148 7.2.5用于实验基准的芯片级测试外壳的成本和实现151 7.2.6总结153 7.3用于MoL 3D堆叠的 JEDEC宽I/O标准153 7.3.1扩展P1838芯片测试外壳在JEDEC环境中的测试155 7.3.2总结159 7.4结论159 第8章测试架构优化和测试调度161 8.1引言161 8.1.13D测试架构和测试调度162 8.1.2考虑多重键合后测试插入和TSV测试的优化需求163 8.2堆叠后测试架构和调度优化165 8.2.1堆叠后测试的测试架构优化171 8.2.2用于PSHD的ILP方法171 8.2.3用于PSSD的ILP方法176 8.2.4用于PSFD的ILP方法176 8.2.5基于ILP的堆叠后测试优化的结果和讨论178 8.2.6总结191 8.3针对多次测试插入和互连测试的扩展测试优化191 8.3.1改善优化问题定义192 8.4扩展ILP模型的推导197 8.4.1PHMTS问题的ILP模型197 8.4.2PSMTS问题的ILP模型201 8.4.3其他问题的ILP模型201 8.5多测试插入ILP模型的结果和讨论207 8.5.1总结213 8.6结论214 第9章结论215 参考文献217 內容試閱： 随着集成电路（IC）不断向更小尺寸发展，相对较长的互连线已成为电路延迟的主要原因和功耗产生的重要组成部分。为了缩短这些互连线的长度，3D集成，特别是3D堆叠集成电路(3D SIC)已经成为学术界和工业界的一个重要研究领域。3D SIC不仅具有缩短平均互连长度的潜力，缓解了较长的全局互连带来的许多问题，而且可以提供比2D IC更大的设计灵活性，在移动应用时代可以显著降低功耗和面积，通过降低延迟增加片上数据带宽，并改善异构集成。 与2D IC相比，3D IC的制造和测试更为复杂。芯片堆叠中密集的硅通孔(Through Silicon Via，TSV)垂直互连结构会给集成电路带来额外和独特的缺陷，而这在之前集成电路产业中从未遇到过。同时，对这些TSV进行测试，特别是在芯片堆叠之前进行测试，一直是学术界和工业界测试工程师面临的重大挑战。测试一个3D堆叠结构会受到测试接口局限性、测试引脚可用性、功率和热效应的约束。因此，需要通过高效和反复优化的测试架构以确保键合前、部分堆叠和完整堆叠的测试不会过于昂贵。 本书旨在作为行业设计师、大学教授和学生的指南，既可以作为学习3D集成电路测试的教科书，也可以作为对该领域正在进行的前沿研究的完整视图。对于学生来说，本书详细介绍了3D集成电路的优势和挑战、3D测试的相关困难，以及对测试解决方案和测试优化的最新见解。对于学术研究者而言，本书进一步挖掘了3D测试方面的文献，引导读者了解目前的解决方案和仍未得到回答的测试问题的优缺点。对于任何希望在该领域进行进一步研究的人来说，这本书是完美的起点。对于行业工程师来说，这本书包含了大量最先进的3D测试架构、优化具体结果及深入的分析，以供他们做出最佳的选择并将有价值的理念集成到实际设计中。此外，这本书研究和解释了未来几年可能推动行业测试集成的新兴标准。 本书广泛探讨了3D测试的三个重要类别：键合前测试、键合后测试和测试优化。本书从检查预堆叠前的优化和键合前测试开始，然后转向键合后测试和优化。测试解决方案，包括针对键合前测试的BIST和探针测试，以及针对键合后测试的新兴标准，都进行了全面的介绍，并在两者之间探索了额外的思路和测试优化。 在全书的开篇，第1章简要地概述了3D集成技术、常见的测试设计特性，以及3D集成带来的特有的测试挑战。 第2章讨论了晶圆匹配和3D存储器测试。本章探讨了晶圆匹配的存储器种类、匹配算法、匹配准则和晶圆匹配的其他重要考虑因素及其对3D堆叠的良率和成本的影响。本章还研究了2D和3D故障模型，以及存储器测试和修复架构之间的差异，并解释了关于存储器测试的文献中存储器测试可用的最新解决方案。 第3章讨论了BIST用于键合前TSV测试的优点和不足，并详尽分析了TSV柱及相关缺陷。本章探讨了多种BIST结构，包括类存储器测试、带修复的分压和环形振荡器。它深入探讨了每种技术所能检测的缺陷种类，以及实现检测的准确性。 第4章介绍了BIST对键合前TSV测试的替代解决方案——键合前TSV探测。介绍了目前用于平面（2D）测试的探针卡技术，以及未来用于3D测试的探针卡解决方案。本章的大部分内容集中于一种与现有探针卡技术兼容的同时能够探测多个TSV的技术。并且提供了详细的结果和分析，讨论了方法的可行性和准确性。提供了一种优化方案和实验结果，即通过单个探针同时测试多个TSV来减少键合前TSV的测试时间。然后提供了一些优化方法以进一步降低键合前的测试成本。 第5章详细介绍了通过反复使用第4章所陈述的测试体系结构来执行键合前扫描测试。充分探讨了在同一模式下进行键合前TSV和结构测试的可行性、速度和成本。 第6章提出了一种基于时序优化的测试架构优化方法，以减少第4章和第5章的架构，即对3D堆叠键合后功能模式的影响。 第7章介绍了面向3D SIC的新兴测试标准。这包括芯片级测试外壳，以确保堆叠中的芯片呈现一个标准化的接口，以及用于键合前测试和键合后的集成。本章进一步研究了针对高速逻辑对存储器堆叠提出的JEDEC标准的测试特点。 第8章介绍了一种用于减少键合后堆叠测试时间的优化技术。优化考虑了3D特定测试约束，如专用测试TSV和仅通过底部芯片的测试访问。此外，它还可以在执行任何或所有可能的部分堆叠和完整堆叠测试时，优化堆叠的测试架构和测试计划。 最后，第9章对本书进行了总结，回顾了作者所涵盖的主题和最后的想法。 无论您是3D测试的新手，还是一名经验丰富的人，作者都希望本书的内容和可读性能够为您提供能够在3D测试领域做出贡献并取得卓越成绩所需要的全部。 Durham， NC， USABrandon Noia Krishnendu Chakrabarty

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