通常集成電路芯片故障檢測必需的模塊有三個：源激勵模塊，觀測信息采集模塊和檢測模塊。源激勵模塊用于將測試向量輸送給集成電路芯片，以驅使芯片進入各種工作模式。故，通常希望測試向量集能盡量多得包含所有可能的輸入向量。觀測信息采集模塊負責對之后用于分析和處理的信息進行采集。觀測信息的選取對于故障檢測至關重要，它應當盡量多的包含故障特征信息且容易采集。檢測模塊負責分析處理采集到的觀測信息，將隱藏在觀測信息中的故障特征識別出來，以診斷出電路故障的模式。
最早的電路故障診斷方法主要依靠一些簡單工具進行測試診斷，它極大地依賴于專家或技術人員的理論知識和經驗。在這些測試方法中，最常用的主要有四類：虛擬測試、功能測試、結構測試和缺陷故障測試。虛擬測試不需要檢測實際芯片，而只測試仿真的芯片，適用于在芯片制造前進行。它能及時檢測出芯片設計上的故障，但它并未考慮芯片在實際的制造和運行中的噪聲或差異。功能測試依據芯片在測試中能否完成預期的功能來判定芯片是否存在故障。這種方法容易實施但無法檢測出非功能性影響的故障。結構測試是對內建測試的改進，它結合了掃描技術，多用于對生產出來的芯片進行故障檢驗。缺陷故障測試基于實際生產完成的芯片，通過檢驗芯片的生產工藝質量來發現是否包含故障。缺陷故障測試對專業技術人員的知識和經驗都要求很高。芯片廠商通常會將這四種測試技術相結合，以保障集成電路芯片從設計到生產再到應用整個流程的可靠性和性。然而，對于日趨復雜的電路系統，這些早期方法越發顯得捉襟見肘。經過不斷的改進和創新，許多新的思想和方法相繼問世。