眾所周知，經過一系列工藝制成的芯片，內部是復雜多樣的，其電路中可能存在著很多制造上的缺陷，并且芯片產生故障的原因也是多樣的，可能是連線的短路或開路，摻雜濃度不穩定，不規則的排線，工藝環境等。

我們用前陣子火熱的三體電視劇中的人力計算機來舉例：

三體劇中因為兩個人相撞導致這個大型人力計算機的信號傳輸出現問題，進而影響了整個系統，導致人力計算機癱瘓。不難看出，即便很小的故障對正在正常工作中的芯片所產生的影響也是巨大的。

在劇中是通過直接觀察發現了故障原因，但在實際的硅基芯片中，無論是對封裝好的成品還是對尚未封裝的裸片（die），要將探針伸入芯片結構內部進行直接觀察式的測試，不論從技術還是經濟角度都是不可行的，我們只能通過有限的輸入/輸出管腳（I/O pin）來完成對芯片的故障排查。

我們將因芯片內部缺陷而引起的電路失效抽象成為邏輯上的故障模型，再通過DFT測試手段，來判斷芯片內部是否存在故障。

當通過測試檢測到該芯片存在故障后，一個對量產非常關鍵的環節便是對芯片進行失效分析和診斷（diagnosis）。

確定故障位置和產生故障的實際原因的過程就是診斷，通過診斷可以提高芯片良率，保證芯片質量，縮短研發到市場應用的時間。在這里我們對芯片診斷的基本方法做一介紹。

對芯片邏輯的診斷分為:靜態因果診斷，動態因果診斷，因果逆向診斷這三種方法。

一，靜態因果診斷。整體流程為先仿真所有故障，得到完整的故障字典，然后比較SF(仿真失敗)和TF(測試失敗)。如圖所示：

對于SF和TF的比較我們給出一種測試計算方法：

通過該測試方法計算得出各個節點得分，得分最高的故障為4o sa0（節點4的output的SA0故障）那么這就是最有可能出現的故障，其次是1 sa1（即1輸入節點SA1故障），當然這一給定的計算公式并不是唯一的，也有其他公式用于這一診斷計算。

二，動態因果診斷。動態因果診斷需預先計算部分故障的故障仿真，即通過測試篩選出候選故障，然后再仿真候選故障，產生部分故障字典，進而比較SF和TF，對上述電路做動態因果診斷。

首先篩選候選故障有三種常用方法，①應用結構性回溯，②奇偶校驗，③激發條件檢查。

① 對電路結構進行回溯，通過扇入錐構成多輸入一輸出結構，如圖：

例如紅藍兩個三角形，真正的候選故障必須在扇入錐的交點上，也就是說故障位置在扇入錐的重合部分，重合區域之外的節點不會導致pin7和pin8同時測試失敗，這樣對故障進行篩選可以將14個故障減少到6個故障。

②奇偶校驗:通過公式：v⊕p=f ，該公式中v是故障值即SA1/SA0,如SA0故障，v就是0；p是邏輯反轉次數的奇偶性表達，偶數次反轉為0奇數為1，f是測試未通過的引腳的實際輸出值，由此可以根據參數是否滿足該公式來選擇是否將該故障加入候選故障列表。

③激發條件檢查，如果Stuck at值和測試向量一致，就不能激發這個故障，也就無法確定出現此故障是因為該輸入點的stuck at故障，所以根據pattern值和故障值是否相同可以進行候選故障的篩選。

在本例中進行三步之后刪減之后就只剩下兩個故障，比較即可得出最可能的真實故障原因。

三，因果逆向診斷。首先進行路徑追蹤，從發現故障的輸出節點到輸入進行溯源。只要輸入改變，輸出就改變的信號即為關鍵信號，繼續向輸入追蹤，若某個輸入的改變并不影響輸出，隨機選一條輸入作為關鍵信號繼續溯源，不斷對各個節點溯源之后再對找到的故障進行刪減，真正的故障是各個向量測出故障的交集，取重合測出的故障作為可能的故障，未重合的進行刪減，最后對剩下的故障進行比對SF和TF得出結果

對于以上三種方法而言，優缺點也各不相同。下圖展現了幾種方法的優劣之處：

以上就是一些基本診斷過程的介紹，當然還有別的診斷方法及應用，隨著工藝發展，DFT技術的改進，診斷方法也會隨之變化。