五、半導體晶片的defects、Faults
晶片在製造過程中，會出現很多種不同型別的defects，比如柵氧層針孔、擴散工藝造成的各種橋接、各種預期外的高阻態、寄生電容電阻造成的延遲等等，如下面圖（1）所示，大概展示了各種基本的defects。
圖（1）
這些defects單獨、或者組合一起，造成了電路的表現不符預期，這就是造成了Faults。而且各種Faults的表現也是不一樣的；
永久的Faults，就是徹底的壞品，各種不同的條件下都會表現出來，易於測試發現。
間或的Faults，時有發生的不符合預期，不是總能發現，需要一定的外部條件刺激。
偶然的Faults，只是偶然的，在特定的外部硬體或者工作模式條件下才表現出來。
可靠性問題的Faults，這種一般不會表現出來，只會在一些極端條件才會表現出來，比如高低溫或者偏壓情況下。
為了更有效地檢測出各種faults、避免浪費更多晶片的資源、節省費用，業界定義了很多種Faults Model，並提供了各種測試方法論。
Stuck At Faults
工藝製造過程中造成的硬體defects，使得某個節點Stuck At 0或者Stuck At 1， 如下面圖（2）所示的一個或非門：輸入節點x1發生了Stuck At 0的defect； x1和x2輸入了00時候，Q1和Q2斷開，Q3和Q4導通， z輸出為H，正確；x1和x2輸入了01時候，Q1和Q3斷開，Q2和Q4導通， z輸出為L，正確；x1和x2輸入了10時候，此時x1被Stuck At 0了，等同於輸入00，結果還是Q1和Q2斷開，Q3和Q4導通，z輸出為H，錯誤；至此，透過輸入00，01，10就發現了這個defect。這種順序輸入00，01，10，而比較z輸出的結果與預期的值進行判斷的方法，就是所謂的Function測試。
圖（2）
那對於一個電路，需要生成多少pattern，能達到多少的測試覆蓋率呢？下面圖（3）就以一個與門為例，說一下生產測試向量及計算測試覆蓋率的基本理念。
圖（3）
如上面圖示，一個與門，有三個節點a、b、c， 每個節點都有兩種fault的情況（Stuck At 0或者1），那麼一共就有6種stuck-at faults情況：a0，a1，b0，b1，c0，c1。
那麼如上面圖中列出的，需要輸入（1，0），（0，1），（1，1）可以完全測試出所有的6種可能的Stuck-at Faults的情況，測試覆蓋率為：可以發現的faults/所有可能的Faults，上面的輸入的測試覆蓋率為100%。
Stuck Open（off）/Short（on） Faults
製造過程種造成的電晶體的defects，使得某個電晶體常開或者常閉了，如下面圖（4）所示的時一個電晶體發生了Stuck Open（off）的錯誤了。
圖（4）
如上圖，這種Stuck open可以用兩組Stuck At的向量進行測試，AB輸入從10變換到00，可以檢測出這種Stuck Open的fault，也就是說大部分的Stuck Open/Short的faults都是可以透過Stuck At model的測試向量覆蓋的。
這種透過向量（function）的方式來測試Stuck Open/short，可能需要非常多的測試圖形，需要的測試時間和成本都很多。還有一種測量電流的方式，也可以有效的測試一些這種Stuck open/short的faults，但是會節省很多測試時間和測試成本。
如下面圖（5）上半部分所示，右邊的那個P溝道MOS管發生了Stuck short（on）的faults，圖的下半部分展示了輸入AB的四種不同的情況，當AB輸入為00時，看起來這個電晶體表現的正常；但是當AB輸入為11時，地和電源間存在一個直接導通的電路，輸出端Z的狀態是異常的。
圖（5）
此時VDD上的漏電比較大，也可以透過測量VDD上面的電流來判斷正誤，即IDDQ的測試方法，後面會詳細的介紹這種方法。