一文搞懂芯片DFT崗！

從1975年P(guān)HILIPS公司實(shí)驗(yàn)中心首次提出“可測(cè)性設(shè)計(jì)”概念至今，DFT已經(jīng)伴隨著芯片走過(guò)了半個(gè)世紀(jì)。

但DFT在數(shù)字IC設(shè)計(jì)崗位中還是顯得很神秘很低調(diào)。

你說(shuō)他重要吧，并不是所有芯片設(shè)計(jì)公司都有這個(gè)崗位，你說(shuō)他不重要吧，但凡芯片產(chǎn)品達(dá)到一定規(guī)模后，就必須設(shè)置DFT部門(mén)。

我曾見(jiàn)過(guò)某個(gè)大廠的HR，在各類DFT相關(guān)話題下瘋狂評(píng)論招人，屬實(shí)急迫。

那么成為一個(gè)DFT工程師到底是什么樣的體驗(yàn)?zāi)兀?/p>

DFT對(duì)于芯片有多重要？

芯片制造工序非常繁雜，要經(jīng)歷摻雜、氧化、光刻、刻蝕等數(shù)百道工藝程序，涉及化學(xué)、物理、機(jī)械等各種加工過(guò)程，每個(gè)環(huán)節(jié)都得精益求精，甚至“吹毛求疵”。

即使如此，也很難能保證良率100%（晶圓制造、封裝測(cè)試每一步都會(huì)對(duì)良率產(chǎn)生影響），生產(chǎn)過(guò)程中依然會(huì)有芯片出現(xiàn)缺陷。

在加工過(guò)程中，大到工藝偏差，小到粉塵顆粒，都會(huì)引入制造缺陷，使晶體管短路/斷路/不能正常工作。而DFT（可測(cè)性設(shè)計(jì)），就是在滿足芯片正常功能的基礎(chǔ)上，加入可測(cè)性邏輯，等芯片制造出來(lái)，在ATE（自動(dòng)測(cè)試儀）設(shè)備上通過(guò)可測(cè)性邏輯對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試，挑出有制造缺陷的芯片并淘汰掉，留下沒(méi)有制造缺陷的好芯片。在電路設(shè)計(jì)之初就考慮到未來(lái)測(cè)試的問(wèn)題，一方面算是芯片設(shè)計(jì)者的“未雨綢繆”，另一方面也能降低芯片測(cè)試的難度、節(jié)省測(cè)試的時(shí)間和費(fèi)用成本。

DFT工程師需要掌握什么？

DFT設(shè)計(jì)有一個(gè)很重要的目標(biāo)，就是提升芯片的可測(cè)性、可控性和可觀測(cè)性。

為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，在設(shè)計(jì)芯片的時(shí)候會(huì)進(jìn)行一些“埋點(diǎn)”操作，等芯片生產(chǎn)出來(lái)之后，可以通過(guò)外面的端口看到內(nèi)部的情況。但實(shí)際情況并不只是在電路中增加測(cè)試點(diǎn)那么簡(jiǎn)單，而是需要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的規(guī)劃，將電路分解為輸入/輸出關(guān)系最少的若干模塊，版圖設(shè)計(jì)也以相應(yīng)的模塊形式設(shè)計(jì)，將各模塊間最關(guān)鍵且數(shù)量最少的結(jié)合點(diǎn)作為測(cè)試點(diǎn)。所以懂設(shè)計(jì)、懂電路、懂實(shí)現(xiàn)、懂測(cè)試是一個(gè)DFT工程師的基本功。

就崗位本身而言，DFT工程師需要掌握一些基本的知識(shí)和技能：

SCAN：掃描測(cè)試，主要是用來(lái)檢測(cè)芯片制造過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的失效問(wèn)題。

BIST：內(nèi)建自測(cè)試，主要是在芯片內(nèi)部產(chǎn)生測(cè)試碼，對(duì)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行分析。

JTAG：是指國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議（IEEE 1149.1），主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試。

各種BIST在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段就要開(kāi)始規(guī)劃了，然后在RTL編碼階段實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還要在RTL功能仿真階段還要驗(yàn)證其正確性；而DFT掃描鏈、BSD和JTAG主要在RTL綜合完成之后，直接由EDA工具插入。

不僅要掌握這些技術(shù)原理，還得會(huì)用EDA工具，畢竟技術(shù)的實(shí)現(xiàn)還得靠EDA工具。除此之外，還要掌握perl、tcl腳本語(yǔ)言、Linux等IC設(shè)計(jì)通用的必備技能。

DFT日常工作內(nèi)容是怎樣的？

一般來(lái)說(shuō)，接到項(xiàng)目之后，各崗位工程師要一起開(kāi)會(huì)，確定DFT Spec，包括IP測(cè)試策略，Pin Sharing，HT Block劃分和Clock設(shè)計(jì)等。

然后要進(jìn)行DFT設(shè)計(jì)，也就是分模塊在設(shè)計(jì)中插入前面所提到的電路，進(jìn)行綜合，接下來(lái)會(huì)是Scan Chain連接和相關(guān)電路的插入。下來(lái)就是驗(yàn)證環(huán)節(jié)，用針對(duì)性的EDA工具進(jìn)行電路驗(yàn)證。與此同時(shí)要配合后端進(jìn)行物理實(shí)現(xiàn)，這個(gè)環(huán)節(jié)可能會(huì)根據(jù)后端的不同要求進(jìn)行多次電路調(diào)整。當(dāng)網(wǎng)表最終物理實(shí)現(xiàn)后，還要用工具跑ATPG，生成測(cè)試向量并進(jìn)行門(mén)級(jí)仿真驗(yàn)證。還沒(méi)結(jié)束，剩下最關(guān)鍵的一步。在芯片生產(chǎn)出來(lái)之后，要跟TE一起進(jìn)行pattern bring-up，并協(xié)助TE完成pattern導(dǎo)入量產(chǎn)的一切調(diào)試工作。

我們可以很肯定的說(shuō)DFT工程師就是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的一個(gè)多面手。在日常工作中，DFT工程師需要多讀文檔、多看書(shū)籍論文，和團(tuán)隊(duì)中其他崗位的工程師們多聊多溝通，盡可能從前輩那里取經(jīng)學(xué)習(xí)。這一點(diǎn)對(duì)于其他崗位也同樣適用。

DFT的市場(chǎng)需求和前景如何？

盡管相對(duì)于設(shè)計(jì)、驗(yàn)證這些大火的崗位來(lái)說(shuō)，DFT的市場(chǎng)需求量相對(duì)來(lái)說(shuō)少一些。

然而，需求少也只是相對(duì)的。目前國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司但凡是有些規(guī)模或者所做產(chǎn)品需要一定產(chǎn)量，都是急招DFT工程師的。另一方面，國(guó)內(nèi)高校目前并沒(méi)有相關(guān)的專業(yè)課程，所以人才培養(yǎng)方面存在困境，這就讓DFT工程師變得更珍貴了。

但DFT是一個(gè)越在大廠越重要的角色。前些年我們對(duì)DFT并不算重視，近些年才逐漸進(jìn)入高端線，所以現(xiàn)在的DFT工程師極其稀缺。一直以來(lái)，DFT技術(shù)也在不斷優(yōu)化進(jìn)步。無(wú)論是鉆研技術(shù)做技術(shù)專家，還是帶團(tuán)隊(duì)做leader，只要入行做到資深，都能有很不錯(cuò)的前景。

如果你正在面臨入行/轉(zhuǎn)行IC的選擇關(guān)口，對(duì)各方向崗位還拿捏不準(zhǔn)，對(duì)代碼不感興趣，又不想做后端，那么不妨考慮下DFT，同樣是一個(gè)可以走得很遠(yuǎn)且值得奮斗的崗位選擇。