张 玲

(江西财经大学软件与物联网工程学院,江西 南昌 330013)

1 引言

MEDA芯片(Micro-Electrode-Dot-Array biochip)是新出现的一种基于微单元阵列的数字微流控芯片[1]。与传统数字微流控芯片不同，MEDA的每个微单元MC(Micro-electrode Cell)都包含驱动电极和传感检测电路，这些MC可动态分组驱动不同质量、不同形状的液滴，灵活地实现各类生化实验[2,3]。基于MEDA的原型结构已由3.3 V电平，TSMC 0.35 μm的工艺实现[3]。

随着生化协议复杂度的提高，其对MEDA芯片规模的要求也不断增加。MEDA芯片的结构涉及流体领域和电子领域，导致其更易出现多类型、高复杂性的故障。按故障发生的位置，可将MEDA芯片的故障分为2大类，即MC之间的故障和MC之内的故障[4]；按故障发生的持久性，MEDA芯片的故障可分为永久性故障和间歇性故障。不同类型的故障均可能导致错误，影响整个实验结果[2]。MEDA芯片通常用于生命科学领域，必须进行全面的在线和离线测试，离线测试主要发生在制作阶段，用于测试芯片在制作完成后的正确性，而在线测试一般与生物协议实验同时进行，用于进一步提高生化实验的准确性[5,6]。

由于MEDA芯片在每个MC中嵌入了传感检测单元，因此它可在驱动液滴的同时，实现对每个液滴运行情况的实时监测。由于外部引脚面积代价较大，为减少外部引脚和增加控制能力，MEDA结构的所有微单元(MC)的一位寄存器被一个菊花链(也称为数据扫描链)串接，这个链可用最少的外部引脚100%地控制所有的阵列单元。在将驱动数据移入到每个微阵列的同时，菊花链也以同样的方式移出所有微单元的检测结果。……