Rất nhiều lần, khi một chíp được sản xuất, tập thử nghiệm và kiểm tra đầu tiên được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm, do đó chúng ta cần chuẩn bị cho việc này. Chúng ta có thể bắt đầu bằng việc xây dựng một bảng mạch có những đặc tính sau:
Nguồn công suất cung cấp cho IC có khả năng thay đổi VDD và khả năng đo lường công suất tiêu tán.
Có các liên kết với tín hiệu thực. Có các đầu vào tín hiệu đồng hồ.
Có một giao tiếp số với một máy tính cá nhân (PC).
Chúng ta có thể viết các chương trình phần mềm để giao tiếp với chíp thông qua các cổng nối tiếp hoặc song song hoặc các giao tiếp bus. Chíp này do đó phải có một cổng UART nối tiếp hoặc một số giao tiếp khác mà có thể sử dụng một cách độc lập với các hoạt động bình thường của chíp. Mức thấp nhất của phần mềm phải tạo ra các lệnh đọc và ghi các thanh ghi trong chíp. Một cách khác hoặc một phương pháp trái ngược là tạo ra các giao tiếp cho các bộ phân tích lô-gic. Các giao tiếp này có thể dễ dàng được thêm vào một thiết kế bản mạch in ở dạng các đầu chờ nhiều chân (socket).
Chúng ta phải thực hiện một phép kiểm tra đầu tiên (còn được gọi là "kiểm tra khói"). Kiểm tra này liên quan đến việc thay đổi các giá trị điện áp từ mức không đến VDD trong khi đó quan sát dòng điện có được với sự không có mặt của các tín hiệu đồng hồ. Đối với một mạch tĩnh hoàn toàn, dòng điện sẽ luôn duy trì ở mức không. Các mạch điện tương tự sẽ tạo ra dòng ẩn (quiescent).
Tiếp theo đó, chúng ta có thể cho phép tín hiệu đồng hồ, một số dòng động phải quan sát được. Cần chú ý rằng, nhiều chíp CMOS dường như hoạt động khi tín hiệu đồng hồ được cung cấp trong khi nguồn cung cấp được tắt bởi vì tín hiệu đồng hồ có thể cung cấp phần nào công suất cho chíp thông qua các đi-ốt bảo vệ đầu vào trên các chân đế đầu vào. Nếu có thể, chúng ta phải chạy khởi động tín hiệu đồng hồ ở tốc độ thấp sao cho các thất bại trong thiết lập thời gian không phải là thủ phạm đầu tiên trong bất kỳ hoạt động kiểm tra lỗi nào.
Trong trường hợp là mạch số, chúng ta phải xem xét các thanh ghi khác nhau cho việc sử dụng đúng phần mềm ghi và đọc dựa trên PC. Điều này nghĩa là kiểm tra tính toàn vẹn của đường tín hiệu từ PC tời chíp. Thường, các nhà thiết kế đặt một ID trong một thanh ghi tại địa chỉ không. Việc đọc tại thanh ghi này chứng minh tính đúng đắn của đường đọc từ chíp. Nếu các thanh ghi của chíp được khởi động lại với một trạng thái biết trước, các thanh ghi có thể
153 được đọc nối tiếp nhau và được so sánh với các giá trị định trước. Trong trường hợp sử dụng bộ phân tích lô-gic, chúng ta có thể tải các mẫu kiểm tra tương tương vào các chíp cần kiểm tra. Thông thường, các mẫu kiểm tra này có thể được tạo ra một cách tự động từ các phiên bản kiểm tra chuẩn. Cho đến thời điểm này, chưa có chức năng nào của chíp được kiểm tra ngoại trừ việc đọc và ghi thanh ghi.
Nếu chúng ta phát hiện hoạt động bất bình thường, chúng ta phải thực hiện việc kiểm tra lỗi (debug). Phương pháp đơn giản nhất là giả định một phương pháp thất bại và sau đó thực hiện việc kiểm tra giả thiết đó. Việc kiểm tra lỗi bản thân nó là một nghệ thuật, tuy nhiên có một số điểm cho phép việc kiểm tra lỗi hợp lý như sau:
Lưu giữ một nhật ký với ngày tháng và chú thích cho tất cả các kiểm tra đã thực hiện. Khi giả thiết một nguyên nhân cho một lỗi và một phép kiểm tra, thực hiện chỉ một
thay đổi mỗi lần và quan sát kết quả. Việc thay đổi nhiều yếu tố cùng một lúc và sau đó quan sát xem chíp có làm việc hay không sẽ dẫn chúng ta đến việc không phát hiện được lỗi và cách này thường được gọi là giải pháp tự sát.
Thực hiện việc kiểm tra mọi thứ hai hoặc ba lần; không bao giờ nên giả sử mọi điều trừ khi nó được đo lường và ghi chú lại trong nhật trình.
Kiểm tra các tín hiệu và các điện áp cung cấp tại các chân của IC; thường thì các bảng mạch kiểm tra mới hay có lỗi.
Kiểm tra lặp I/O của chíp được xác định và thực hiện một phép kiểm tra liên tiếp từ các chân của IC tới các vị trí mong muốn (chẳng hạn, kiểm tra các chân, các nguồn cung cấp) trên bảng mạch.
Không bao giờ bỏ qua bất kỳ lý do có thể dẫn đến lỗi, ngoại trừ chúng ta có thể chứng minh được rằng nó không phải là nguyên nhân.
Sử dụng các bộ phun lạnh hoặc các súng nhiệt để làm lạnh hoặc làm nóng một mạch để kiểm tra xem liệu nó có xảy ra các vấn đề với nhiệt độ.
Kiểm tra trạng thái của các thanh ghi bất kỳ bên trong chíp và ghi chú vào tài liệu. Đánh giá thời gian của các đầu vào và đầu ra bất kỳ với chú ý đến tín hiệu đồng hồ;
thường các thiết lập hoặc các thời gian giữ có thể bị vi phạm trong một thiết lập kiểm tra mới.
Khi một lỗi được phát hiện và sửa, tìm kiếm các phần khác của thiết kế, phần mà có thể cũng có những lỗi tương tự mà chưa được phát hiện.
Không bao giờ được giả thiết mọi thứ, phải đặt dấu hỏi với mọi thứ.
Khi một chíp được kiểm tra hoạt động, chúng ta có thể thực hiện việc đo lường nhiều khía cạnh chung của thiết kế chẳng hạn như chất lượng hoạt động của chíp (công suất, tốc độ, các đặc tính tương tự). Điều này liên quan đến các kỹ thuật phòng thí nghiệm thông thường để cấu hình, đo lường và ghi lại. Bất cứ khi nào có thể, lưu giữ tất cả các kết quả dưới dạng có thể đọc được bằng máy tính (chẳng hạn các hình ảnh được lưu trữ từ các ô-xi-lô số, các bức chụp màn hình từ các bộ phân tích lô-gic) để trao đổi với các thành viên trong nhóm hoặc đồng nghiệp.
154 Với hầu hết các phần, nếu một chíp số mô phỏng ở mức cổng lô-gic và thành công với các kiểm tra phân tích thời gian trong quá trình thiết kế, chúng sẽ hoạt động chính xác khi sản xuất thành chíp. Một số biến đổi từ mạch mô phỏng xảy ra trong các trường hợp sau:
Mạch hoạt động chậm hơn dự đoán - chỉnh sửa - giảm nhịp đồng hồ hoặc tăng VDD. Mạch có một hiện tượng chạy đua - chỉnh sửa - làm nóng với súng nhiệt kiểm tra xem
một cổng lô-gic có phải là nguyên nhân.
Mạch có các vấn đề lô-gic động - chỉnh sửa - không thực hiện lại mạch.
Mạch có các vấn đề nghiêm trọng về hiện tượng nhiễu xuyên (crosstalk) - chỉnh sửa - tìm kiếm các công cụ tốt hơn.
Mạch hoạt động sai chức năng - chỉnh sửa - thực hiện việc thử nghiệm và kiểm tra tốt hơn.
Với các mạch tương tự, một loạt các vấn đề có thể gây ảnh hưởng đến chất lượng hoạt động của mạch ngoài các yếu tố được mô phỏng. Các vấn đề bao gồm nhiễu đất và nguồn cung cấp, nhiễu đế, các ảnh hưởng nhiệt và ảnh hưởng do quá trình sản xuất. Mặc dù vậy, chúng ta vẫn có thể áp dụng các phương pháp kiểm tra phát hiện lỗi cơ bản như đã xem xét.