1.1 可测性设计的起源与发展

可测性设计，是在电子产品设计中融入了科学先进的测试设计，能及时准确地确定电子产品的状态（可工作、不可工作、性能下降），并具有隔离内部故障的设计特性，使得制造测试、开发及应用变得更加容易和经济。

可测性设计的目的，是实现电路的可测量性，包括可控制性和可观察性。良好的可控制性和可观察性，能显著提高测试效率，采用相对少的测试向量而得到较高的故障覆盖率。

可测性的起源，可以追溯到20世纪70年代。在装备维护过程中美国军方发现，经典方法不能满足日趋复杂的系统测试的要求，出现了测试成本反超研制成本的现象。资料显示，如复杂电子系统的可测性设计不良，可使其维护成本高达制造成本的10倍。

20世纪80年代，美国军方推进实施了综合诊断研究计划，将综合诊断技术应用到在研的新一代军事系统中，如战斗机F-22、轰炸机B-2、运输机C-17、倾转旋翼机V-22等。为了与综合诊断相协调，美国国防部于1993年颁布了MIL-STD-2165A Testability program for electronic systems and equipments（电子系统和设备的可测性大纲），将可测试性作为与可靠性及维修性等同的设计要求，并规定了可测试性分析、设计及验证的要求及实施方法。该标准的颁布，标志着可测性被确立为一门独立的学科。

凭借可测性设计研究，美国武器系统全寿命周期的费用得到显著减少。例如，F-18在研制之初就注重可靠性、可测性和维修性设计，其每飞行小时的平均维修工时，由F-4J的48h降低到18h，节约了30h。若参照1979年美国海军资源模型算得的F-4J使用数据，制定出F-18服役20年的飞行计划，共计262万h，作战支援保障费节约高达20多亿美元。

虽然可测性问题是从装备维护保障角度首先提出的，但推动可测性技术发展的主要动力却是集成电路的测试需求。从发展进程来看，集成电路测试技术的进步远远滞后于集成电路制造技术的高速发展所带来的高度复杂的测试需求。因此，VLSI的测试和验证难题越来越成为制约其发展的瓶颈。面对VLSI的复杂性接近几何式增长的情况，将测试和验证技术纳入芯片设计的范畴，似乎成为解决该问题的必然选项。这也是可测性设计技术和相关的国际标准在20世纪90年代后得到迅速发展的重要原因。可以说，是集成电路的测试需求及武器装备维护保障需要共同推动了可测性设计技术的蓬勃发展。

近年来，随着集成电路复杂程度的不断提高，芯片特征尺寸日益缩小，电路的测试越发困难，特别是进入超高集成度的发展阶段以来，电路规模的增大、复杂程度的增加，引脚相对门数比值减少，导致电路的可控性和可观测性系数降低，电路测试变得复杂且困难，测试生成的费用也呈指数增长。传统的测试方法已难以全面而有效地验证设计和制造的正确性，从而促进了可测性设计技术的迅速发展。