随着电子技术的发展，人们对多芯片模块(multichip modules 简称MCM)的需求正在不断地快速增长，这是因为该封装形式能够提供微型化、轻量化的子系统，从而节省系统级的成本。MCM是通过将若干个集成电路芯片装入一个封装内所获得的，该封装的尺寸大小与一个单芯片封装相同。如果采用了MCM器件的话，系统板能够做得非常小。由于MCM解决方法中焊点少于单芯片的解决方法，所以可靠性也随之增加了。

对MCM器件最感兴趣的应用是在先期集成（pre-integration）和后期集成（de-integration）中。在先期集成技术中涉及确认未来对VLSI（超大规模集成电路）的要求和将它放置入一个MCM器件中，将其作为一种临时的解决方法。

后期集成方法是将现有的VLSI芯片放入一个MCM器件内，这是为了降低将不同的芯片（模拟、存储和中央处理器）集成入一个较大的硅片中所产生的成本问题。

在MCM器件带来所有这些先进性能的同时，也对如何测试这些非常复杂的子系统提出了严峻的挑战。随着电路复杂程度的不断增加，与多芯片模块相关的测试所面临的问题也变得非常难以对付。

下面所讨论的是如何面对MCM器件在测试方面所面临的挑战，以及一些能有效地提供高质量MCM器件测试的设计方案。

对MCM器件的测试要求

MCM器件复杂性的变化范围从安置在廉价塑料封装中的两块芯片器件一直到具有大量引脚的子系统，这种子系统内包含有20个或者更多的VLSI集成电路器件，它们被放置在一个组件内，价值可达数百美元。

图1所示的是一个中等复杂程度的MCM器件，它是由美国摩托罗拉公司设计和制造的。图中所示的MCM器件采用35mm 翻模焊盘阵列（overmolded pad array 简称OMPAC），它包含有一个DSP器件、两个SRAM器件和一个ASIC器件，在发货以前必须予以全面测试。

然而不管有多么复杂，对MCM器件需要进行高水平的全方位测试。对于MCM器件而言，当送交到用户手中时要具有像单个IC器件相同的质量水准。

要满足这一要求存在有二大难点。其一是对一个MCM器件进行全功能测试，比起对单一IC器件进行测试所面临的困难要大得多。另外，对有缺陷的MCM器件进行失效诊断和维修成本是相当大的。

因为存在这些原因，人们认为使用确认好管芯（known good die 简称KGD）对于成功地制造MCM器件来说是非常重要的。KGD是经过完全测试的器件，如果需要的话，将包括速度分类和老化测试。当这些预先经过测试的器件被装入MCM器件中时，有关的测试工作可以关注于装配是否有误。

MCM器件的测试方法

对MCM测试方法做出最主要贡献的是IC测试方法和电路板的测试方法。IC的测试几乎包含了全部的功能测试，这意味着所设计的测试目标为在芯片中的所有门电路。在IC测试中一般不涉及到它自身的故障诊断，测试的结果为通过或者不通过。

电路板的测试工作有所不同，芯片被送至电路板的组装设备中时，应确保其具有高质量，所以对电路板进行测试时，不考虑对每个芯片重新进行完整的测试工作。作为替代，电路板的测试工作通常考虑两个分离的步骤：装配测试和系统测试。每一个步骤都包括故障诊断程序，以求能够快速地识别失效的原因，以便实施修复工作。

有关装配测试主要是检查制造生产过程中所出现的缺陷情况，诸如：元器件缺损、元器件定向错误，以及焊点短路或者开路现象。常规的装配测试方法包括在线测试（每个元器件被逐个地进行测试）和边界检测测试（boundary scan test）（将专门的测试电路添加到每个IC上面，使用测试芯片与欲测试芯片进行互连）。

另外电路板的测试步骤是一项系统测试，它要求对用户的使用系统进行快速仿真。电路板被插入这种系统，然后将开关打开。系统测试软件开始运行，如果发现存在有缺陷的话，系统级的诊断分析工具将进行相关的操作。

MCM器件的测试通常大量借用来自于芯片测试和电路板测试的有关方法。对于简单的、内置IC数量很少的MCM器件来说，其采用的测试方法为不带故障诊断的芯片功能测试。而对于较为复杂的MCM器件，一般添加采用具有故障诊断功能的两级测试策略，以有利于修复工作的进行。
当然，采用综合测试的手段也是可行的：对MCM器件的测试方法可以借签来自于电路板和芯片测试中所采用的方法。表1列举了各种不同的MCM器件测试技术所包含的优点和缺点。

测试中所涉及的特殊问题

有关对MCM器件进行全功能测试的方法前面已经谈及。图2用图表曲线反映了将IC器件包含入MCM器件中进行全功能测试所需要的开发研究时间。复杂的MCM器件中会含有数个VLSI器件。

正如图2中所示，对SSI/MSI器件进行测试是相当简单的。对于VLSI器件来说，在开展全方位测试以前可能需要开发研究数种测试方法，但是简单的IC测试范围将有益于提升测试的速度。

当处理简单的MCM器件时，对研发曲线的特性需要进行修正。进行快速的测试一般情况下无法办到，这是因为在MCM器件是由不同的IC器件混合而成。

对于复杂的MCM器件来说，区别是非常大的。仅在开始研发的数月有大量的工作需要进行实施，曲线呈现一种急剧发展的斜度。但是这种情况将快速结束。实现高缺陷覆盖面可能需要耗费非常多的人力。

MCM功能测试的开发能够借助于最新的仿真工具来完成，它将有助于处理错综复杂的测试开发。可以获取的其它几种有用工具是：缺陷仿真装置、测试信号生成器和测试逻辑合成器。

对于MCM测试来说，另外一个问题所在是如何进行物理接触。由于MCM器件的特征尺寸和封装的限制，使得其与一般的印刷电路板相比较，进行测试接触存在着相当大的难度。解决有关物理接触的问题包括可测试性设计（使用边界检测器件和将内置结点连接到封装上的针脚上）以及采用特殊的夹具，利用它能够精确地定位在MCM基片的测试点上。

对于MCM器件来说，进行故障诊断也是一项特殊的问题。原因是许多MCM器件、甚至于那些要求进行修复的，需要在IC测试设备上进行测试。IC测试方法和设备不能够支持故障诊断，因此需要围绕MCM器件开展一系列的工作。为了能够满足这一要求的可供选择的方法是自动化探测、分块测试和故障辞典（fault dictionary）。

自动化的探测器会自动地连接到测试设备上面，该装置能够依靠来源于MCM布线数据库的X-Y坐标数据对MCM器件进行探测。

分块测试是由测试矢量（test vectors）结构所组成，通过对各个独立的测试部分进行测试，可以很容易地对MCM器件的各个组成部分的情况进行识别。当发现存在有缺陷的时候，所测试到的缺陷部分就是MCM器件很有可能产生问题的地方。

故障辞典与简单的分片测试相比较，显得非常的复杂。绝大多数故障辞典是通过失效仿真装置自动生成的。该装置通过将测试结果与存储在辞典中的特征值进行比较，从而发现缺陷所在。

目前人们正致力于解决MCM器件的故障诊断问题。利用IC的测试设备对MCM器件进行测试，无法实施对故障诊断的自动化处理。需要借助于特殊的手段来解决这一问题，从而快速地对MCM器件进行修复处理。由于测试矢量完全是在逻辑模拟环境中发展而来，所以该工具也必须与逻辑模拟结合在一起。

该解决方法是一种由模拟激励源（simulation stimulus）所形成的自动化故障辞典（见图3所示）。有关缺陷的信息通过自动化测试仿真生成（automatic test pattern generation简称ATPG）工具编译成代码输入到模拟激励源中。当仿真装置开始工作的时候，该辞典生成和分选有关的缺陷为具体的矢量数值。当测试装置发现不合格现象时，缺陷矢量与在辞典中的数值相吻合，从而形成缺陷的信息。

对于MCM器件来说最后涉及到的一个问题是对可程控的器件进行测试，例如：FPGA 器件、闪存和CPLD器件。

问题的焦点在于这些器件可能需要较长的编程时间和大量的测试矢量。要解决这个问题要求再一次对可测试性进行设计，例如采用BIST（built-in self-test内置自测试）程序对元器件进行测试。用MCM器件开发商的观点来说，一个简单的解决方法就是从供应商处购置预先编程好了的器件，然后仅对所要求的测试项目进行读数。表2概述了对MCM器件进行测试时所面临的问题和解决方案。

新的研究开发工作

研究和开发工作主要围绕着在确保低成本测试的基础上，如何提高MCM器件测试的效率。新技术的例子之一是采用"新颖的（smart）"基片思路。将新颖的基片放置入己经制造好了的有源器件之中。添加这种元器件的目的是使得测试工作变得容易些。举例来说，添加到MCM基片上的电路能够对单个的芯片进行全方位的测试。这种设计思路吸引人的地方在于随后不要求采用确认好管芯器件（KGD）。

如果新颖基片的成本可以做得比采用KGD器件成本要低的话，那么采用新颖基片就成了一项可以接受的MCM器件测试方案。

另外与之相关的思路是采用MCM级的内置自测试 (built-in self test简BIST)。研究开发的结果是正在进行中的对总的测试电路进行规定，使之能预先添加到单个的IC器件上，以满足在MCM器件中的使用要求。这些特殊的电路将能够分等级进入MCM器件以进行测试。换句话说，该电路具有双重功能：（1）支持单个的IC测试，（2）支持整个MCM器件的测试。测试电路所面临的挑战在于如何有效地在电路板的设计中予以实施。

非常重要的一部分是关于对测试设备中的研发工作。目前有许多大公司正在研究分析对MCM器件的测试要求，以提供能够支持这些特殊要求的测试设备架构。解决的方案从具有中央处理机的ATE到台式仪器设计，以求满足非常集中专一的测试，例如：边界扫描。

最有希望的架构之一是VXIbus方案。美国一个大型制造商联合会己经制定了一个半敞开的支架标准，它可以放置替代测试装置的卡。当为特定的用户定制测试仪器的时候，可以从上百个可供选择的卡中选择合适的卡。有关的软件可以将要求设置和运行该仪器的命令进行简化处理。正如一台工作站一样，它可以替换大型计算机，这些测试系统能够达到采用数百万美元购置的采用中央处理机的测试仪器的性能，而所花的费用只是其中的一小部分。

结束语

现如今解决MCM测试所面临挑战的方案，正如现有的IC和电路板级的测试那样，有着太多的可供选择的方案，其范围是相当广泛的。成功实现MCM器件测试的关键在于对特定的设计采用相应的最适合的测试技术。
本文叙述的是当实施MCM测试的时候，所应考虑的重要内容。满足可测试性的设计技术、测试形式和测试仪架构将继续围绕现如今组装技术的快速向前发展而逐步形成。