可测试性设计使集成电路的测试变得更容易。扫描测试设计作为可测性设计中最重要的技术，却存在测试时间长、测试功耗高的缺点。这使得扫描测试的花费很高。扫描树是一种能有效降低测试时间的测试结构。但是目前的扫描树构建技术大多基于非压缩测试集，对实际设计中常用的高度压缩测试集并不适用。而且，大部分商业的测试向量生成工具通常都提供压缩测试集。因此，提出一种对压缩测试集有效的扫描树构建方法是非常必要的。扫描树结构也同样存在高测试功耗的问题。然而目前的低功耗扫描链技术许多不适用于扫描树结构，也尚未有针对扫描树结构的低功耗设计技术提出。因而，扫描树结构的低功耗设计非常有价值。本文首次对扫描树构建效果与测试数据之间的关系建立数学模型。分析指出，基于非压缩测试集的扫描树技术对使用压缩测试集的设计无法有效地构建扫描树结构。该分析还揭示了影响扫描树构建效果的关键因素。理论模型显示，使用近似兼容法难以得到高度较低的扫描树结构。该数学模型还定量给出其所能获得的扫描树高度的理论下限。实验结果支持此理论下限。本文提出了一种针对高度测试集的扫描树构建方法。该方法引进了反式兼容以引入更多兼容的扫描单元。在对兼容关系进行近似扩展时，反式兼容不会比传统的直接兼容引起更多的故障覆盖率损失。本文首次提出激进兼容概念。对兼容关系进行激进式扩展可以获得高度较低的扫描树结构，测试时间因此大大降低。本文创新性地采用Q′-D连接方式降低扫描树结构的测试功耗。通过对扫描测试数据的分析，对状态跳变量大的扫描单元进行合理的连接方式更改，可以达到降低平均功耗和峰值功耗的目的。并且，对电路中跳变与非跳变的平衡使本方法总能保证测试功耗得到优化。实验结果显示，较之其它已有技术，使用反式兼容和激进兼容能降低扫描树高度数倍，平均测试时间降低量可达近60%。使用本文提出的Q′-D连接方式构建扫描树结构，可有效降低扫描测试功耗。由于使用寄存器固有的Q′端口，该方法不会引入任何额外的开销。因此，本文提出的针对高度压缩测试集的扫描树构建方法在实现测试时间和测试功耗的优化时并不会比现有的技术引入更多的逻辑开销、布线拥堵和性能损失。