Logic BIST (LBIST) 和Memory BIST(MBIST) 的核心区别是什么

Built-In Self-Test (BIST) 中的 Logic BIST (LBIST) 和 Memory BIST (MBIST) 的核心区别在于它们设计用于测试的目标结构以及相应的测试方法和电路：

1. 测试目标结构 (Target Structure):

   • LBIST: 主要针对随机逻辑 (Random Logic)。这包括处理器核心、控制逻辑、数据通路等由大量门电路（AND, OR, XOR, Flip-Flops等）组成的复杂组合逻辑和时序逻辑。
   • MBIST: 专门针对嵌入式存储器 (Embedded Memories)。这包括 SRAM, DRAM, ROM, Flash, Register Files 等具有规则阵列结构的存储单元。

2. 测试方法和算法 (Test Method & Algorithm):

   • LBIST: 主要依赖伪随机测试 (Pseudorandom Testing)。
     • 使用伪随机模式生成器 (PRPG - Pseudo-Random Pattern Generator) 产生大量输入测试向量。
     • 利用多输入特征寄存器 (MISR - Multiple Input Signature Register) 收集被测逻辑的输出响应并压缩成一个“签名”。
     • 通过比较实际签名与预计算好的“黄金签名”来判定逻辑是否有故障。
     • 目标是覆盖尽可能多的固定型故障 (Stuck-at Faults)、路径延迟故障等。
   • MBIST: 使用确定性算法 (Deterministic Algorithms)，尤其是 March 算法及其变种。
     • 这些算法是专门为检测存储器特有的故障模型设计的，例如：
       • 单元故障 (Stuck-at Faults, SAF)
       • 转换故障 (Transition Faults, TF)
       • 耦合故障 (Coupling Faults, CF)
       • 地址译码故障 (Address Decoder Faults, ADF)
       • 数据保留故障 (Data Retention Faults, DRF)
     • 算法通过特定的、有序的读写序列（例如：写全0、读全0、写全1、读全1、按地址顺序读写等）来激活和检测这些故障。
     • 包含地址生成器、数据生成器、比较器等专用电路，精确控制读写地址、写入数据和期望数据。

3. 核心测试电路 (Core Test Circuitry):

   • LBIST: 核心部件是 PRPG (生成测试激励) 和 MISR (压缩输出响应)。它依赖于芯片中已有的扫描链 (Scan Chains) 结构来接入激励和捕获响应。
   • MBIST: 核心部件是MBIST 控制器。它包含：
     • 一个状态机，用于执行特定的 March 算法序列。
     • 地址生成器，按算法要求产生读写地址序列（递增、递减、跳转等）。
     • 数据生成器，产生写入数据（通常是特定背景模式如全0、全1、棋盘格等）。
     • 比较器，将读出的数据与期望数据（由算法和数据生成器决定）进行实时比较。
     • 专用的BIST 接口直接连接到存储器的地址线、数据线、控制线（CS, WE, OE等）。

4. 故障模型 (Fault Models):

   • LBIST: 主要针对标准门级故障模型，如固定型故障 (SA0/SA1)、路径延迟故障等。目标是检测逻辑功能的错误。
   • MBIST: 针对存储器特有的结构化故障模型（如上文 SAF, TF, CF, ADF, DRF）。目标是检测存储单元本身、单元间干扰、地址访问、读写操作和数据保持等方面的缺陷。

5. 实现复杂性和定制化 (Implementation Complexity & Customization):

   • LBIST: 相对通用，一旦扫描链插入完成，PRPG/MISR 结构可以应用于大部分随机逻辑。自动化工具支持较好。
   • MBIST: 需要针对特定的存储器类型、大小和架构进行定制化设计或配置。不同的内存（SRAM, ROM, Register File）可能需要不同的算法或控制器配置。MBIST 控制器通常紧挨着其控制的内存放置。

总结核心区别：

特性	Logic BIST (LBIST)	Memory BIST (MBIST)
主要目标	随机逻辑 (组合/时序逻辑)	嵌入式存储器 (SRAM, DRAM, ROM, RF等)
核心方法	伪随机测试 (PRPG + MISR + 扫描链)	确定性算法 (March类算法 + 专用控制器)
关键电路	PRPG, MISR, 扫描链	MBIST控制器 (状态机, 地址/数据生成器, 比较器)
主要故障模型	固定型故障、延迟故障等 (门级)	SAF, TF, CF, ADF, DRF (存储器特有)
测试向量	伪随机序列	确定的读写序列 (按特定地址顺序和背景数据)
输出验证	签名比较 (MISR)	实时比较 (读数据 vs. 期望数据)
定制化	相对通用 (依赖扫描链)	高度定制化 (针对特定内存类型和大小)

简单来说：LBIST 像用随机雨点测试整个逻辑电路板的连通性；而 MBIST 像用一套精确编排的检查步骤（走格子、写数字、读数字）专门测试内存阵列的每一个小格子是否完好无损。