1.1 可測性設計的起源與發展

可測性設計，是在電子產品設計中融入了科學先進的測試設計，能及時準確地確定電子產品的狀態（可工作、不可工作、性能下降），并具有隔離內部故障的設計特性，使得制造測試、開發及應用變得更加容易和經濟。

可測性設計的目的，是實現電路的可測量性，包括可控制性和可觀察性。良好的可控制性和可觀察性，能顯著提高測試效率，采用相對少的測試向量而得到較高的故障覆蓋率。

可測性的起源，可以追溯到20世紀70年代。在裝備維護過程中美國軍方發現，經典方法不能滿足日趨復雜的系統測試的要求，出現了測試成本反超研制成本的現象。資料顯示，如復雜電子系統的可測性設計不良，可使其維護成本高達制造成本的10倍。

20世紀80年代，美國軍方推進實施了綜合診斷研究計劃，將綜合診斷技術應用到在研的新一代軍事系統中，如戰斗機F-22、轟炸機B-2、運輸機C-17、傾轉旋翼機V-22等。為了與綜合診斷相協調，美國國防部于1993年頒布了MIL-STD-2165A Testability program for electronic systems and equipments（電子系統和設備的可測性大綱），將可測試性作為與可靠性及維修性等同的設計要求，并規定了可測試性分析、設計及驗證的要求及實施方法。該標準的頒布，標志著可測性被確立為一門獨立的學科。

憑借可測性設計研究，美國武器系統全壽命周期的費用得到顯著減少。例如，F-18在研制之初就注重可靠性、可測性和維修性設計，其每飛行小時的平均維修工時，由F-4J的48h降低到18h，節約了30h。若參照1979年美國海軍資源模型算得的F-4J使用數據，制定出F-18服役20年的飛行計劃，共計262萬h，作戰支援保障費節約高達20多億美元。

雖然可測性問題是從裝備維護保障角度首先提出的，但推動可測性技術發展的主要動力卻是集成電路的測試需求。從發展進程來看，集成電路測試技術的進步遠遠滯后于集成電路制造技術的高速發展所帶來的高度復雜的測試需求。因此，VLSI的測試和驗證難題越來越成為制約其發展的瓶頸。面對VLSI的復雜性接近幾何式增長的情況，將測試和驗證技術納入芯片設計的范疇，似乎成為解決該問題的必然選項。這也是可測性設計技術和相關的國際標準在20世紀90年代后得到迅速發展的重要原因。可以說，是集成電路的測試需求及武器裝備維護保障需要共同推動了可測性設計技術的蓬勃發展。

近年來，隨著集成電路復雜程度的不斷提高，芯片特征尺寸日益縮小，電路的測試越發困難，特別是進入超高集成度的發展階段以來，電路規模的增大、復雜程度的增加，引腳相對門數比值減少，導致電路的可控性和可觀測性系數降低，電路測試變得復雜且困難，測試生成的費用也呈指數增長。傳統的測試方法已難以全面而有效地驗證設計和制造的正確性，從而促進了可測性設計技術的迅速發展。