DFT（テスト容易化設計）とは

DFT（テスト容易化設計）（Design for Test）とは、製造後に回路内部の故障を調べやすくするため、設計へテスト用の構造を組み込む作業です。 内部状態へ値を入れる手段と、結果を外へ取り出す手段を用意します。ウェーハ上のほこり一粒でもチップは動かなくなるので¹、製造後のテストは欠かせません。DFTの設計判断は、どこに値を入れる口と取り出す口を置くかで決まり、口を増やすほど検査能力は上がり、面積、配線、消費電力の負担も増えます。

外部端子から動かすだけでは、内部の故障は見えにくい

故障を見つけるには2つの条件がそろう必要があります。故障を起こす値を故障箇所へ届けることと、その結果の違いを観測点まで伝えることです。外部端子から通常動作をさせるだけでは、内部の故障は観測しにくくなります。

値を入れる経路と出す経路

外部端子だけでは、故障へ値を届ける経路も結果を持ち帰る経路も外部端子から始まります。故障の前後にスキャンFFを置くと、FFから値を入れ、次のFFで結果を受け取れます。

DFTは、内部へ値を入れる口と結果を取り出す口を回路に足します。内部のレジスタをスキャン鎖へつなぐ方法や、回路内へ自己テストを組み込む方法を使い、テスト点や圧縮回路も故障の活性化と観測を助けます²。どの構造を選ぶかは、狙う故障モデルと、製品が求める品質で変わります。

スキャンは、フリップフロップを1本の鎖にして状態を出し入れする

スキャンテストでは、回路内部のレジスタ（フリップフロップ）をスキャン鎖へつなぎます。動かし方は3段階です。レジスタへ値を送り込み、論理回路を動かし、結果を送り出して期待値と比べます³。

スキャンの3段階

シフト入力でFFへ値を並べ、キャプチャで論理回路の応答をFFへ取り込み、シフト出力で応答を送り出して期待値と比べます。

送り込むパターンは、故障モデルにもとづいてATPGで生成します。それでも、スキャンテストを通ったのに実機に近いシステムレベルテストでだけ落ちる不良があり、スキャンが拾える範囲は故障モデルの範囲までです。

BISTは、回路のブロックが自分で自分をテストする

BIST（組込み自己テスト）は、ブロックが自分でテストを実行できるようにする¹構造です。スキャンテストが内部状態の読み書きを担うのに対し、BISTは内部でのテスト実行を担います。BILBO（Built-in Logic Block Observer）は、スキャンに擬似乱数の系列を作る生成器とシグネチャ解析を組み合わせます¹。入力の値を回路の中で作り、応答をシグネチャとしてまとめて比べます。

スキャンもBISTもDFTの構成要素です。DFTは設計の作業で、ATEのような検査装置で測る工程そのものとは別物です。

ボードでは、境界スキャンではんだ接合を確かめる

チップ単体だけでなく、ボードのテストも難しく、はんだ接合が正しくできているかを確かめる必要があります¹。その手段が境界スキャンで、境界スキャンへの入り口は5本の端子です¹。

設計の初期にテスト要件を決め、パターンと電力まで検証する

設計の初期にテスト要件を決め、テスト構造を挿入して設計規則を確認します。続いて故障モデルに基づくパターンを生成し、テスト時の電力と動作を検証します²。

製造テストへ渡す前には、スキャン鎖の接続、テストクロック、モード切替えを確認します。パターンと回路の版をそろえ、テスト構造が通常動作に影響しないことも調べます。

カバレッジの1つの値だけでは、テストの良し悪しは決まらない

管理する量は、故障カバレッジ、テスト時間、パターン量、テスト電力、面積と配線への影響です。検出できない故障には2種類あります。冗長な回路によるものと、制御や観測の不足によるものです。未検出の理由を分け、単一のカバレッジ値だけで判断しません。

テスト構造を増やすと検査能力は上がりますが、設計の負担も増えます。故障モデルと製品の品質要求に合わせて、面積、テスト時間、電力を配分するのがDFTの判断です。

よくある質問（FAQ）

DFT（テスト容易化設計）は何をする工程ですか？

製造後に回路内部の故障を調べやすくするため、設計へテスト用の構造を組み込む作業です。内部状態へ値を入れる手段と、結果を外へ取り出す手段を用意し、構造にはスキャン、BIST、境界スキャンがあります。

どの段階で行いますか？

設計の初期にテスト要件を決め、テスト構造を挿入して設計規則を確認します。続いて故障モデルに基づくパターンを生成し、テスト時の電力と動作を検証してから製造テストへ渡します。

何を管理しますか？

故障カバレッジ、テスト時間、パターン量、テスト電力、面積と配線への影響です。カバレッジは未検出の理由と合わせて読み、冗長な回路によるものか、制御や観測の不足によるものかを分けます。

比較・違いを学ぶ

• スキャンテスト── 前後の工程と仕組みを調べる
• BIST ── 前後の工程と仕組みを調べる

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出典

3件を表示

1. 1
   ハーヴィー・マッド大学：E158 講義資料 第12回（D. Harris）pages.hmc.edu ↩abcde
2. 2
   DFT（テスト容易化設計）の公式技術資料synopsys.com ・ 2026年10月12日閲覧 ↩ab
3. 3
   ミシガン大学：EECS 427 講義資料 第15回eecs.umich.edu ↩