随着5G向6G演进，通信PCB的设计与制造正面临前所未有的挑战。毫米波频段的应用、超高密度互连（HDI）以及对低插入损耗（Insertion Loss）的极致追求，使得电路板的复杂性呈指数级增长。在这样的背景下，传统的测试方法已难以满足验证需求，而Boundary-Scan/JTAG（IEEE 1149.1标准）技术则脱颖而出，成为确保这些复杂系统从设计、组装到最终测试全流程质量与可靠性的关键支柱。一个全面的DFM/DFT/DFA review流程，必须将JTAG测试策略作为核心要素，以应对BGA、LGA等封装带来的物理探针不可及的难题。
作为基带与前传工程师，我们深知 eCPRI/O-RAN RU 接口的每一个比特错误都可能导致整个系统性能的下降。因此，在制造环节中，确保每一个焊点的电气连接都完美无瑕至关重要。Boundary-Scan/JTAG 提供了一种高效、非侵入性的结构化测试方法，能够精准定位开路、短路、以及器件缺失等制造缺陷，为高性能HDI PCB的成功交付提供了坚实保障。
Boundary-Scan/JTAG在5G/6G复杂互连测试中的核心作用
Boundary-Scan/JTAG技术的核心在于，它在芯片的每个I/O引脚与内部逻辑之间嵌入了一个边界扫描单元（Boundary-Scan Cell）。这些单元通过一个串行扫描链连接起来，形成一个完整的测试通路，仅需通过一个标准的测试访问端口（TAP）即可进行控制。在5G/6G通信PCB上，这意味着我们无需物理接触每一个测试点，就能检测数千个网络连接的完整性。
对于包含大量BGA、FPGA和高速处理器的O-RAN RU板卡而言，JTAG的优势体现在：
- 全面的故障覆盖：能够检测到引脚级的开路、短路、桥接以及错误的元件。
- 简化的测试接口：仅需4到5个引脚（TCK, TMS, TDI, TDO, TRST）即可访问整个扫描链，极大简化了测试夹具的设计。
- 在板编程与调试：除了结构测试，JTAG还可用于对FPGA、CPLD和闪存进行在系统编程（ISP），简化了固件更新流程。
应对高密度SMT assembly挑战：JTAG如何验证BGA与高Q器件连接
现代5G/6G射频前端（RFFE）模块集成了大量高Q值的滤波器、双工器（Duplexer）和多工器（Multiplexer），这些器件对焊接质量极为敏感。在复杂的SMT assembly过程中，任何微小的焊接缺陷，如虚焊或锡珠，都可能引入寄生参数，严重影响射频性能，导致带外抑制（Rejection）能力下降或群延迟（Group Delay）失真。
Boundary-Scan/JTAG 测试在这一环节扮演了“质检员”的角色。通过验证连接 BGA 封装的射频收发器与外围高 Q 器件之间的数字控制线路，JTAG 可以间接确保这些关键器件已正确安装并连接。对于采用混合技术的高频 PCB，其复杂的 SMT assembly 流程可能还包含 Selective wave soldering 工艺，JTAG 测试能够覆盖这些工艺可能引入的连接性问题，确保整个板卡的电气完整性。这为后续昂贵的网络分析仪测试（S 参数测量）奠定了可靠的基础。
JTAG 在 PCB 制造中的实施流程
- 设计阶段（DFT）：在原理图/布局阶段规划扫描链；所有兼容器件正确串接，引出 TAP（含 TRST）；考虑链路分段与旁路。
- 文件准备：为每个器件准备 BSDL 文件，管理版本/供应商差异。
- 测试生成：结合 BSDL 与网表生成互连/器件/总线测试，支持 1149.6 AC 耦合差分网络。
- 执行与诊断：经 JTAG 控制器下发测试向量，回读比对并定位故障（图形化网表定位）。
- 数据集成：测试结果集成至 Traceability/MES，用于过程监控与追溯闭环。
从DFM/DFT/DFA review到生产：JTAG如何保障S参数一致性
S参数是衡量射频器件性能的黄金标准，但其测量结果的稳定性和一致性，高度依赖于被测件（DUT）物理连接的可靠性。如果在设计阶段没有进行充分的DFM/DFT/DFA review，忽略了JTAG测试通路的设计，那么在生产中就可能面临批次间S参数性能漂移的风险。
Boundary-Scan/JTAG通过在功能测试前执行一次彻底的结构性检查，确保了PCB的物理层一致性。当JTAG测试通过后，工程师可以更有信心地进行S参数测量，因为已经排除了由焊接缺陷引起的连接问题。这种“先结构，后功能”的测试策略，不仅提高了测试效率，还确保了从样机到量产阶段S参数测量结果的可重复性，这对于保证通信模块的插损和带外抑制指标至关重要。
DFT for JTAG 设计要点（5G/6G 适配）
- TAP 规划：10-pin/20-pin 连接器、TRST 选用、链路旁路（0Ω/跳线）
- 链路分段：多 FPGA/CPU/PHY 时建议分段或菊花链 + 可选旁路，便于故障隔离
- 1149.6 支持：对 eCPRI/SerDes 等 AC 耦合差分对，优选具备 1149.6 的器件
- 非 JTAG 器件覆盖：通过相邻 JTAG 器件驱动/采样实现互连测试
- 拉阻与 Strap：上/下拉电阻、启动脚位可被观测与驱动，便于配置验证
- 可测试性封装：优先选用带边界扫描的 BGA/SoC/PHY；无则补充 FPT/ICT
- 与 FPT/ICT 协同：原型/小批主打 JTAG+FPT；量产导入 ICT 提升通量
超越传统 ICT/FCT：JTAG 在电源网络与高速接口验证中的优势
传统的在线测试（ICT）和功能测试（FCT）依赖于物理探针接触测试点，即所谓的“钉床”。随着5G/6G PCB的密度越来越高，测试点的预留空间变得极为有限，这使得传统的**Fixture design (ICT/FCT)**变得异常困难且成本高昂。
Boundary-Scan/JTAG完美地解决了这一难题。它利用芯片自身的引脚作为虚拟测试点，极大地减少了对物理测试点的依赖。这不仅降低了对复杂**Fixture design (ICT/FCT)**的需求，还允许对电路板两面的高密度区域进行测试。此外，JTAG技术还能扩展到测试非JTAG器件之间的连接（通过驱动和感知相邻JTAG器件的引脚），以及验证电源网络（PDN）的完整性，确保关键芯片的供电稳定，这对于维持高速eCPRI接口的信号完整性至关重要。
Boundary-Scan/JTAG 核心优势
- 降低测试成本： 减少对昂贵复杂治具的依赖
- 提升覆盖范围： 触达 BGA 底部等探针不可及区域
- 缩短开发周期： 设计早期即可并行开发测试用例
- 在板编程（ISP）： 测试与编程融合，提升产线效率
集成 Traceability/MES：JTAG 测试数据如何驱动全流程质量控制
在智能制造时代，数据是提升质量和效率的核心。每一次Boundary-Scan/JTAG测试都会生成详细的诊断报告，这些数据可以被无缝集成到工厂的Traceability/MES（制造执行系统）中。这为每一块PCB建立了一个从出生到出货的完整“数字档案”。
通过将 JTAG 测试数据与 SMT assembly 设备的数据相关联，制造商可以快速识别生产过程中的系统性问题，例如特定贴片机的放置偏移或回流焊炉的温度曲线异常。这种基于数据的闭环控制，不仅提升了直通率，还为根本原因分析提供了有力支持。在 HILPCB，我们将 JTAG 测试作为我们SMT 组装和小批量组装服务的标准流程之一，确保为客户交付的每一块电路板都经过了严格的结构验证，并通过 Traceability/MES 系统实现了全生命周期的质量追溯。
测试覆盖矩阵（对象 × 手段）
| 对象/缺陷 | AOI | X-Ray | JTAG | FPT | ICT | FCT |
|---|---|---|---|---|---|---|
| BGA 焊点桥连/空洞 | △ | ✓ | - | - | △ | △ |
| 数字互连开短（BGA↔器件/连接器） | △ | - | ✓ | ✓ | ✓ | △ |
| AC 耦合差分对（eCPRI/SerDes）互连 | - | - | ✓（1149.6） | △ | △ | 功能 |
| 电源网络（PDN）通断/上拉下拉 | - | - | ✓（驱动/采样） | - | ✓ | 功能 |
结论
在5G/6G通信技术飞速发展的浪潮中，PCB的复杂性与日俱增，对测试与验证技术提出了更高的要求。Boundary-Scan/JTAG凭借其独特的优势，已经成为应对这一挑战不可或缺的工具。它不仅是一种测试技术，更是连接设计、制造与质量控制的桥梁，贯穿于DFM/DFT/DFA review、SMT assembly和最终验证的整个过程。通过有效利用Boundary-Scan/JTAG（含 1149.6）并与 SPI/AOI/X-Ray、FPT、ICT/FCT 协同，以及结合 Traceability/MES 数据驱动的闭环，我们能够确保毫米波与低损耗互连的可靠性，为构建高性能、高稳定性的下一代通信网络奠定坚实的基础。
常见问题（FAQ）
- JTAG 能验证 RF 性能吗？：JTAG 属于结构测试，不测量模拟 RF 指标；RF 性能依赖 VNA/S 参数与功能验证。
- AC 耦合差分对如何测试？：选用支持 IEEE 1149.6 的器件，可对 AC 耦合差分互连做结构性测试。
- 没有 JTAG 的器件怎么办？：借助相邻 JTAG 器件驱动/采样其引脚，或通过 FPT/ICT 覆盖。
- 何时考虑 ICT？：当版本稳定与产量上升时，引入 ICT 提升通量，JTAG 继续承担结构回归与 ISP。