數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)的分析與應(yīng)用

王宇實(shí)

（電子科技大學(xué) 四川省成都市 611731）

數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，集成電路測(cè)試系統(tǒng)中開(kāi)始慢慢的融入了數(shù)字化優(yōu)勢(shì)，并且在有效實(shí)施過(guò)程中發(fā)揮了非常重要的作用，成為了當(dāng)前集成電路中支柱型的技術(shù)支撐。特別是最近幾年，信息技術(shù)的快速發(fā)展，更是為數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)的不斷完善與優(yōu)化提供了條件，帶來(lái)了機(jī)遇，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，降低了生產(chǎn)成本，借助數(shù)字化技術(shù)貫穿于生產(chǎn)的各個(gè)流程中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高效管控。而本文將研究的側(cè)重點(diǎn)放在了數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)的分析與應(yīng)用方面，具體內(nèi)容如下所示。

1 數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)基本構(gòu)成情況

計(jì)算機(jī)是數(shù)字集成電路進(jìn)行測(cè)試的重要基礎(chǔ)，而計(jì)算機(jī)中所有設(shè)備、技能都包含在了系統(tǒng)中，高效完成自動(dòng)測(cè)試功能。而在此系統(tǒng)中控制器、存儲(chǔ)器、發(fā)生器、電源、接口等都是其關(guān)鍵部位。在系統(tǒng)中處理的高效性是其優(yōu)勢(shì)之一，在測(cè)試程序時(shí)，通過(guò)總線結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)提高了分析與處理的效率。而計(jì)算機(jī)與主存儲(chǔ)器高效結(jié)合，使各個(gè)測(cè)試間引腳信息儲(chǔ)存、使用更加方便快捷。

關(guān)于外部配備，對(duì)各個(gè)測(cè)試環(huán)境間需求進(jìn)行考慮，通過(guò)計(jì)算機(jī)給予支撐，包含著圖形終端、打印機(jī)以及拷貝配備等等。圖形終端管控圖形生成以及排序，另外操控時(shí)間發(fā)生器，選擇不同集合、運(yùn)作方法。在軟件測(cè)試中，供電電源、極限電流提供了有效的編程方法，使被測(cè)試設(shè)備完善性得到維護(hù)，降低了破損率。

2 數(shù)字集成電路測(cè)試技術(shù)分析

在數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)中，其主要是以被測(cè)試的設(shè)備功能性以及特點(diǎn)為依據(jù)，對(duì)其各個(gè)引腳電氣、時(shí)間參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)演示具體工作內(nèi)容，將激勵(lì)信號(hào)輸入到引腳中，進(jìn)而針對(duì)被測(cè)試的設(shè)備輸出響應(yīng)和期望響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，判斷其是不是符合要求。目前在進(jìn)行數(shù)字集成電路測(cè)試過(guò)程中，直流與功能測(cè)試應(yīng)用較為廣泛。

2.1 直流參數(shù)測(cè)試

在直流參數(shù)進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候主要是以歐姆定律為基礎(chǔ)，對(duì)被測(cè)試的芯片管腳電流、電壓等達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行檢測(cè)。在進(jìn)行直流測(cè)試時(shí)，接觸、漏電、輸出以及電源消耗測(cè)試技術(shù)又是其重要的組成部分。

2.1.1 接觸測(cè)試

接觸測(cè)試主要是針對(duì)被測(cè)試的器件信號(hào)引腳和測(cè)試通道是不是能夠達(dá)到正常連接或者是其是不是能夠和晶圓引線在連接時(shí)處于正常情況下。芯片封裝環(huán)節(jié)，內(nèi)外部都有二極保護(hù)管。在進(jìn)行接觸測(cè)試時(shí)，PMU 加流測(cè)壓力的方法是極其常用的，首先會(huì)把要進(jìn)行測(cè)試的設(shè)備電源、引腳與地面接觸，并且有效的連接在一起，同時(shí)將偏置電流合理的加入到信號(hào)引腳上，測(cè)量其電壓的數(shù)值情況。以二極管的P-N 結(jié)的特點(diǎn)為依據(jù)，在一切處于正常情形之下，引發(fā)壓降保持在-0.65v 左右，但是如果低于了-0.2v，這就表明引腳為開(kāi)路；反之就證明了引腳為短路；當(dāng)壓降>-1.2v，卻小于-0.2v 時(shí)，則表明了此信號(hào)引腳處于正常的連接狀態(tài)之下。具體的操作情況如圖1所示。

圖1：接觸測(cè)試原理圖

圖2：功能測(cè)試原理圖

2.1.2 漏電流測(cè)試

漏電流測(cè)試指的就是當(dāng)半導(dǎo)體中的PN 結(jié)在進(jìn)行截止過(guò)程中出現(xiàn)了微小電流的流過(guò)，這時(shí)就被稱之為是漏電流，而漏電流較高的時(shí)候，主要就是因?yàn)樾酒谥圃鞎r(shí)存在諸多問(wèn)題，進(jìn)而造成芯片無(wú)法在正常情況下運(yùn)作。而對(duì)漏電流進(jìn)行測(cè)試主要指的就是針對(duì)輸入信號(hào)引腳漏電流是不是處于正常狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試時(shí)，主要采用的是PMU 加壓的方法對(duì)電流檢測(cè)。高電平輸入漏電流以下用IIH 代碼代替，在對(duì)此漏電流進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，第一步是針對(duì)要進(jìn)行測(cè)試的器件電源端完成電壓的施加，也就是將VDDmax 處于最差情況之下的電源引腳所輸入的最大壓力進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試之前將需要輸入的引腳設(shè)置為0。第二步對(duì)需要測(cè)試的引腳通過(guò)PMU 進(jìn)行高電平施加，以此來(lái)完成對(duì)被測(cè)試引腳電流值的測(cè)試。第三步以芯片規(guī)格說(shuō)明書(shū)中標(biāo)明的IIH 為依據(jù)，將測(cè)量的數(shù)值與其進(jìn)行對(duì)比。低電平輸入漏電流以下用IIL 代碼代替，在對(duì)此漏電流進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，第一步是將VDDmax 施加于需要測(cè)試的芯片電源端，并且將所有涉及到的輸入引腳設(shè)置成1。第二步通過(guò)針對(duì)需要測(cè)試的引腳通過(guò)PMU 進(jìn)行低電壓的施加，以此來(lái)完成對(duì)被測(cè)試引腳電流值的測(cè)試。第三步以芯片規(guī)格說(shuō)明書(shū)中標(biāo)明的IIL 為依據(jù)，將測(cè)量的數(shù)值與其進(jìn)行對(duì)比。

2.1.3 輸出電壓測(cè)試

這里所提到的輸出電壓主要指的就是當(dāng)對(duì)相關(guān)的輸出引腳給予負(fù)載電流施壓的時(shí)候，0 或者是1 是其電壓輸出的狀態(tài)。在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，PMU 則處于加流與測(cè)試電壓的情況之下。對(duì)輸出的高電壓VOH 進(jìn)行測(cè)試過(guò)程中，將電壓VDDmax 施加于需要測(cè)試的器件電源端，并且針對(duì)所有需要測(cè)試的輸出引腳預(yù)設(shè)1，以規(guī)格說(shuō)明書(shū)為基礎(chǔ)，借助PMU 給予被測(cè)試的輸出引腳拉電源施加，在對(duì)被測(cè)試引腳電壓進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，而且還要與規(guī)格說(shuō)明書(shū)中的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，若此電壓與規(guī)格說(shuō)明書(shū)中VOH 的最小值相比相對(duì)較小，說(shuō)明芯片不符合要求；對(duì)輸出低電壓VOL 進(jìn)行測(cè)試過(guò)程中，將電壓VDDmax 施加于需要測(cè)試的芯片電源端，并且針對(duì)所有需要測(cè)試的輸出引腳預(yù)設(shè)為0，同樣需要與規(guī)格說(shuō)明書(shū)中的指標(biāo)進(jìn)行比較，在被測(cè)試的輸出引腳中通過(guò)PMU 給予灌電流施加，對(duì)被測(cè)量的引腳電壓進(jìn)行檢測(cè)，在經(jīng)過(guò)對(duì)比以后，在與說(shuō)明書(shū)中所規(guī)定的VOL 最大值進(jìn)行比較時(shí)，此壓電要大很多，則證明芯片的選擇與要求是不相符的。

2.1.4 電源消耗測(cè)試

這里所提到的電源消耗測(cè)試主要?jiǎng)澐譃榱藙?dòng)態(tài)、靜態(tài)兩種形式，測(cè)試動(dòng)態(tài)的電源消耗情況時(shí)，最終的目標(biāo)是為了檢測(cè)設(shè)備是不是始終在正常范圍內(nèi)進(jìn)行工作，主要使用的方法則是電源端電流IDD法；測(cè)試靜態(tài)電源的消耗情況主要目的是看器件工作是否處于低能消耗情況之下，采用的是電源端電流IDD 測(cè)試法。在對(duì)動(dòng)態(tài)IDD進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，給予被測(cè)試的器件電源端通過(guò)PMU 對(duì)VDDmax電壓的施加，而測(cè)試的系統(tǒng)主要是以向量集為依據(jù)完成執(zhí)行，而PMU 則測(cè)試的是器件電源端當(dāng)前的電流數(shù)值，測(cè)試的系統(tǒng)執(zhí)行向量結(jié)束執(zhí)行，若測(cè)試電流數(shù)值與規(guī)格說(shuō)明書(shū)中相比較，相對(duì)較小，說(shuō)明器件是符合要求的。在對(duì)靜態(tài)IDD 進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，同樣使用的也是PMU，針對(duì)器件電源端采取VDDmax 加壓的方法進(jìn)行測(cè)量，系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行提前設(shè)計(jì)好的向量集，運(yùn)作了較短時(shí)間之后，便會(huì)自動(dòng)的停止，進(jìn)而通過(guò)PMU 對(duì)被測(cè)試的器件電源端電流進(jìn)行測(cè)試，若測(cè)試獲取到的數(shù)值與規(guī)格說(shuō)明書(shū)中的指標(biāo)相比較，相對(duì)較小，說(shuō)明器件是符合要求的。

2.2 功能測(cè)試

在數(shù)字集成電路的測(cè)試過(guò)程中，此測(cè)試是其非常重要的組成部分，主要是對(duì)被測(cè)試的器件具體工作情況進(jìn)行模擬，通過(guò)對(duì)大量測(cè)試向量進(jìn)行編寫(xiě)，以此為基礎(chǔ)對(duì)器件工作情況進(jìn)行測(cè)試。在不同的測(cè)試向量?jī)?nèi)部都有相應(yīng)的輸入引腳數(shù)字、輸出引腳期望數(shù)值，進(jìn)行測(cè)試時(shí)，以預(yù)設(shè)的速率為依據(jù)，測(cè)試設(shè)備會(huì)對(duì)測(cè)試向量進(jìn)行任務(wù)執(zhí)行，并且將輸出引腳具體情況、向量期望數(shù)值進(jìn)行有效收集與整理，進(jìn)而對(duì)比，通過(guò)此方法對(duì)需要測(cè)量的器件電路是否存在功能性問(wèn)題進(jìn)行評(píng)估，具體的原理圖如圖2 所示。

關(guān)于功能測(cè)試具體操作是：對(duì)向量進(jìn)行測(cè)試并且將被測(cè)試的器件不同時(shí)期的引腳輸入、期望值進(jìn)行測(cè)試。被測(cè)試的器件引腳在處于輸入情況下所產(chǎn)生的邏輯數(shù)值主要是由向量格式化編碼單元來(lái)收集整理，同時(shí)與工作人員預(yù)設(shè)的時(shí)序數(shù)值、格式進(jìn)行有效結(jié)合，進(jìn)行形成了時(shí)序波，并向測(cè)試的通道進(jìn)行發(fā)送，而測(cè)試通道中的電壓、電流都是預(yù)先設(shè)計(jì)好的，以此來(lái)控制時(shí)序波幅度，而由驅(qū)動(dòng)以及測(cè)試通道相互接連的被測(cè)試器件將引腳輸入。在向量測(cè)量時(shí)期相同的時(shí)候，測(cè)試通道會(huì)將被測(cè)試的器件所輸出的引腳邏輯電平進(jìn)行收集，同時(shí)和預(yù)設(shè)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，并將收集到的數(shù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，向比較單元進(jìn)行傳輸。在將相同向量測(cè)試時(shí)期內(nèi)所收集到的期望數(shù)值獲取以后，還要和測(cè)試通道中的邏輯情況下進(jìn)行比較。若此數(shù)值一樣，測(cè)試下條向量；若不一樣，便進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。當(dāng)任務(wù)執(zhí)行結(jié)束以后，若所有向量都測(cè)試成功，說(shuō)明被測(cè)試的芯片符合要求，若有部分向量測(cè)試未通過(guò)，說(shuō)明芯片是不符合要求的，需要借助儲(chǔ)存的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行原因查尋。

3 數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用

二者的互融互通慢慢的形成了一種良性的循環(huán)模式，而且應(yīng)用的價(jià)值也越來(lái)越突出。測(cè)試技術(shù)逐漸朝著更加先進(jìn)的水平發(fā)展，而在具體的應(yīng)用過(guò)程中同樣也應(yīng)該緊跟時(shí)代發(fā)展步伐，進(jìn)行不斷革新，若只是停留在理論研究基礎(chǔ)之上很難將其作用充分發(fā)揮出來(lái)，所以應(yīng)該以理論研究為基礎(chǔ)，不斷將數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行推廣與使用，以實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)理論。例如當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，不僅僅具備了模擬、混合信號(hào)等特點(diǎn)，而且同時(shí)也具有儲(chǔ)存、VLSI 器件測(cè)試的功能，所涉及到的領(lǐng)域范圍較廣，而且設(shè)備相對(duì)較為先進(jìn)，同時(shí)性能較高，成本較低，主要運(yùn)用的是Windows 常用的操作軟件，人機(jī)界面簡(jiǎn)單且友好；以板卡硬件架構(gòu)為依據(jù)，具有較好的維護(hù)性功能；與MSO 有效的結(jié)合在一起，使SOC 涉及到的測(cè)試需求得到了滿足，測(cè)試性價(jià)比非常高。例如由HILEVEL 生產(chǎn)的ETS770 其最大的優(yōu)勢(shì)就在于器件能夠借助測(cè)試小板和測(cè)試的系統(tǒng)方便快捷的連接在一起，同時(shí)能夠達(dá)到迅速對(duì)芯片邏輯功能給予檢測(cè)，而處于測(cè)試的各個(gè)系統(tǒng)編程界面始終處于窗口狀態(tài)之下，既方便又快捷，操作簡(jiǎn)單。

4 結(jié)束語(yǔ)

本次通過(guò)各種渠道針對(duì)此方面的資料進(jìn)行了查閱、收集、整理以及歸類(lèi)，從中甄選出對(duì)此次研究具有直接參考價(jià)值的內(nèi)容，在對(duì)資料分析中充分了解當(dāng)前測(cè)試技術(shù)相關(guān)的理論，重點(diǎn)針對(duì)數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)中的直流以及功能參數(shù)測(cè)試進(jìn)行了分析，并且在最后對(duì)應(yīng)用情況進(jìn)行了闡述，不管是關(guān)于其基本結(jié)構(gòu)的構(gòu)成，或者是關(guān)于測(cè)試技術(shù)，數(shù)字集成電路系統(tǒng)都應(yīng)該滿足時(shí)代發(fā)展需求，不斷進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)與多個(gè)領(lǐng)域的融合，在革新中尋求更好的發(fā)展，在深化中進(jìn)步，進(jìn)而為國(guó)家未來(lái)建設(shè)提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。