數(shù)字集成電路測(cè)試技術(shù)應(yīng)用

葉敏軍

（杭州新源顯示技術(shù)有限公司 浙江省杭州市 310000）

在集成電路技術(shù)的應(yīng)用下，在制造及設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)操作流程變得更加復(fù)雜，這要求集成電路測(cè)試也應(yīng)得到改善，通過(guò)對(duì)數(shù)字集成電路測(cè)試技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，使集成電路能夠發(fā)揮出更好的作用。當(dāng)前，數(shù)字集成電路測(cè)試技術(shù)的發(fā)展能夠?yàn)殡娐樊a(chǎn)業(yè)的運(yùn)行提供保障，使相關(guān)技術(shù)的水平提高，為更多的產(chǎn)業(yè)帶來(lái)幫助。因此，應(yīng)對(duì)數(shù)字集成電路測(cè)試技術(shù)進(jìn)行分析，采取有效措施加強(qiáng)測(cè)試技術(shù)應(yīng)用效果。

1 數(shù)字集成電路測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

數(shù)字集成電路系統(tǒng)中包括了組合邏輯及寄存器，分析發(fā)現(xiàn)是由基本門(mén)組成的一系列函數(shù)，在輸出的過(guò)程中，可完成邏輯運(yùn)算。在時(shí)序電路方面，包括了基本門(mén)、存儲(chǔ)元件用例等。時(shí)序電路的穩(wěn)態(tài)輸出與輸入存在聯(lián)系，也與過(guò)去的輸入形成的狀態(tài)之間存在聯(lián)系。在時(shí)序電路中，可將具體的結(jié)果進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)，便于下一次運(yùn)算。集成電路測(cè)試系統(tǒng)能夠測(cè)試微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)電路、專用電路，具有高性能的測(cè)試系統(tǒng)能夠進(jìn)行功能測(cè)試、交流參數(shù)測(cè)試、直流參數(shù)測(cè)試。目前的集成電路測(cè)試系統(tǒng)中包括了較多的部分，例如數(shù)字計(jì)算機(jī)、測(cè)試功能部件、DC/AC 測(cè)量子系統(tǒng)、測(cè)試夾具等。在基本測(cè)試系統(tǒng)中，包括了測(cè)試計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)、測(cè)試子系統(tǒng)及測(cè)量子系統(tǒng)。其中各部分系統(tǒng)的詳細(xì)內(nèi)容如下。

1.1 測(cè)試計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)

測(cè)試計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)中包括所有計(jì)算機(jī)的能力及設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試及相應(yīng)的功能，其中還包括了系統(tǒng)控制器、主存儲(chǔ)器、圖形發(fā)生器、供電電源以及數(shù)據(jù)接口等部分[1]。系統(tǒng)控制器是一種具有高速處理功能的部件，經(jīng)過(guò)總線結(jié)構(gòu)控制測(cè)試系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行程序，完成測(cè)試。其中，存儲(chǔ)器與測(cè)試計(jì)算機(jī)之間相互連接，使各項(xiàng)數(shù)據(jù)得到存儲(chǔ)。其中的外圍設(shè)備可使計(jì)算機(jī)獲得相應(yīng)的支持，以滿足測(cè)試的需求，其中包括了打印機(jī)以及圖形終端等。圖形發(fā)生器可控制測(cè)試圖形的產(chǎn)生以及圖形序列，并且對(duì)時(shí)鐘發(fā)生器進(jìn)行控制，以選擇相應(yīng)的運(yùn)行模式。時(shí)鐘發(fā)生器是一種具有多相時(shí)鐘信號(hào)的定時(shí)集合發(fā)生器。供電電源可為測(cè)試器提供所需的電能，通過(guò)可編程的電流來(lái)保護(hù)被測(cè)器件，避免其受到損壞影響。模擬開(kāi)關(guān)矩陣可附加多種儀器，將矩陣及測(cè)試臺(tái)相互連接，使系統(tǒng)信號(hào)通路數(shù)擴(kuò)充。數(shù)據(jù)接口將測(cè)試控制器、測(cè)試臺(tái)、測(cè)試系統(tǒng)等部分相互連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)測(cè)試命令與數(shù)據(jù)信息之間的交換。

1.2 測(cè)試、測(cè)量子系統(tǒng)

測(cè)試子系統(tǒng)及測(cè)量子系統(tǒng)中包含了被測(cè)器件的全部測(cè)試電子部件，其中包括了器件引腳接口、矩陣、測(cè)試夾具、AC 測(cè)量系統(tǒng)、DC 測(cè)量系統(tǒng)。引腳接口可為被測(cè)器件提供通用測(cè)試能力的硬件，使器件各管腳的特征編程完成。測(cè)試夾具可將被測(cè)器件的引腳連接到輸入、輸出等位置。夾具需確保信號(hào)通過(guò)的時(shí)候引起的最小失真及定時(shí)偏差，并且與被測(cè)器件之間的相互匹配。矩陣指的是多通道轉(zhuǎn)換矩陣，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的引腳提供雙向選擇，還可對(duì)子系統(tǒng)的引腳電力電路提供測(cè)試夾具的阻抗匹配通路。AC 測(cè)量系統(tǒng)及DC 測(cè)量系統(tǒng)受到了測(cè)試計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中系統(tǒng)控制器的控制，還可控制引腳分別進(jìn)行交流及直流測(cè)試的電子功能部件。在數(shù)字集成電路技術(shù)的發(fā)展中，產(chǎn)品需求水平逐漸提升，用戶對(duì)器件的質(zhì)量及性能有著較高的要求，應(yīng)保證自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)具有大容量、靈活性強(qiáng)以及成本低等優(yōu)勢(shì)，使設(shè)備的使用性能加強(qiáng)，并且在更多的測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)品中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2 數(shù)字集成電路系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)

數(shù)字集成電路系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用在當(dāng)前發(fā)揮了重要的作用，應(yīng)對(duì)相應(yīng)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新研究，結(jié)合發(fā)展情況分析，數(shù)字集成電路系統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用效果比較好，可獲取到所需的數(shù)據(jù)信息，使多個(gè)領(lǐng)域的電子化發(fā)展獲得了支持。例如，使用集成電路芯片測(cè)試設(shè)備可為數(shù)字集成電路測(cè)試帶來(lái)相應(yīng)的幫助。

2.1 測(cè)試具體功能

通過(guò)對(duì)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行分析，其中功能測(cè)試發(fā)揮了重要的作用，在數(shù)字集成電路測(cè)試中，功能測(cè)試是驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)及使用情況的合理性，檢驗(yàn)其是否符合預(yù)期的使用效果。在實(shí)際的功能測(cè)試實(shí)施過(guò)程中，需要按照規(guī)范的流程開(kāi)展測(cè)試，首先，激勵(lì)信號(hào)應(yīng)從輸入端口發(fā)出，在操作中應(yīng)根據(jù)電路規(guī)定的頻率施加到被測(cè)試器件中，在執(zhí)行的時(shí)候，需要控制好細(xì)節(jié)，避免產(chǎn)生失誤問(wèn)題。其次應(yīng)結(jié)合兩者的情況進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，判斷電路功能是否正常，保證判斷的準(zhǔn)確性。

借助測(cè)試圖形可檢驗(yàn)器件功能是否正常，是一種常用的檢驗(yàn)方式，結(jié)合相關(guān)理論進(jìn)行分析，測(cè)試圖形具有以下幾種功能[2]。

（1）測(cè)試圖形具有較強(qiáng)的故障覆蓋率，可檢驗(yàn)出各個(gè)故障現(xiàn)象。

（2）測(cè)試圖形的測(cè)試時(shí)間不用過(guò)長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)以往的測(cè)試情況的分析，測(cè)試需要花費(fèi)較多的時(shí)間，導(dǎo)致人員消耗大量精力，同時(shí)難以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。在產(chǎn)生了這種情況的時(shí)候，工作人員應(yīng)結(jié)合圖形的測(cè)試時(shí)間范圍來(lái)控制具體的時(shí)長(zhǎng)，使測(cè)試能夠達(dá)到實(shí)際的要求。完成了測(cè)試圖形之后，需要對(duì)故障及存在的工藝的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，使器件功能測(cè)試的準(zhǔn)確性得到保障，開(kāi)展功能測(cè)試的時(shí)候，精確性是重要的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)算法的合理選擇，例如組合電路的測(cè)試生產(chǎn)算法，其中包括了代數(shù)法、窮舉法等。因此，在測(cè)試中，需要結(jié)合實(shí)際需求來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)氖侄危员Ｕ蠙z測(cè)的效果。

2.2 直流參數(shù)的測(cè)試

系統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)中涉及到了較多的指標(biāo)，進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，可結(jié)合指標(biāo)來(lái)明確測(cè)試，其中，直流參數(shù)測(cè)試是一種常見(jiàn)的測(cè)試，結(jié)合該測(cè)試進(jìn)行分析，直流測(cè)試可判斷參數(shù)的穩(wěn)定程度，保證工作能夠順利完成。通過(guò)對(duì)測(cè)試方式進(jìn)行分析，其中包括了較多的方式，例如接觸測(cè)試、轉(zhuǎn)換電平測(cè)試等。在應(yīng)用接觸測(cè)試的時(shí)候，需要加強(qiáng)對(duì)操作細(xì)節(jié)的控制，明確測(cè)試的要點(diǎn)，在開(kāi)展檢測(cè)的時(shí)候，需要了解測(cè)試端口的連接情況，使測(cè)試順利進(jìn)行。另外，需要測(cè)試輸出及輸入的狀態(tài)，結(jié)合管腳保護(hù)的降壓情況來(lái)判斷是否在規(guī)定范圍之內(nèi)，當(dāng)沒(méi)有達(dá)到要求的時(shí)候，應(yīng)重新連接，使測(cè)試順利進(jìn)行，避免對(duì)測(cè)試的結(jié)果產(chǎn)生影響。在漏電測(cè)試中，由于其具有特殊性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，當(dāng)產(chǎn)生了漏電流的情況的時(shí)候，器件內(nèi)部及輸入管腳間存在漏電的情況，在一般條件下，絕緣氧化膜在生產(chǎn)中會(huì)表現(xiàn)出較薄的現(xiàn)象，容易造成短路的情況，當(dāng)電流通過(guò)的時(shí)候產(chǎn)生了漏電的情況，存在著一定的隱患。在進(jìn)行漏電測(cè)試的時(shí)候，通常會(huì)對(duì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)而從中獲得輸出及輸入的負(fù)載特點(diǎn)，加強(qiáng)源頭測(cè)試的效果。轉(zhuǎn)換電平測(cè)試作為一種比較成熟的測(cè)試方法，在應(yīng)用過(guò)程中具有反復(fù)進(jìn)行運(yùn)算功能特點(diǎn)，可應(yīng)用該技術(shù)來(lái)開(kāi)展測(cè)試。

2.3 交流參數(shù)測(cè)試

通過(guò)對(duì)數(shù)字集成電路系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，其中一些測(cè)試技術(shù)已經(jīng)得到了完善，能夠加強(qiáng)測(cè)試的準(zhǔn)確性。交流參數(shù)的測(cè)試工作是數(shù)字集成電路系統(tǒng)的重要內(nèi)容，結(jié)合測(cè)試的特點(diǎn)來(lái)看，交流參數(shù)的測(cè)試應(yīng)對(duì)元件晶體管的轉(zhuǎn)換情況進(jìn)行判斷，得到轉(zhuǎn)換過(guò)程中呈現(xiàn)出的關(guān)系。開(kāi)展這項(xiàng)工作的時(shí)候，需要相應(yīng)的保護(hù)器件，在提前預(yù)判的時(shí)候回到正常狀態(tài)之中。當(dāng)前，在數(shù)字集成電路測(cè)試中，主要應(yīng)用的交流測(cè)試方法包括保持時(shí)間測(cè)試法、延時(shí)測(cè)試法、建立時(shí)間測(cè)試法。需要根據(jù)實(shí)際的情況及需求選擇技術(shù)，使交流參數(shù)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮出有效的作用。

3 數(shù)字集成電路系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用

在數(shù)字電路中，最基本的邏輯電路是門(mén)電路。用門(mén)電路可以組成各種各樣的邏輯電路，所以門(mén)電路在數(shù)字電路中應(yīng)用最多。數(shù)字電路電源引腳與接地引腳之間，其正、反向電阻值一般均有明顯的差別。紅表筆接電源引腳、黑表筆接接地引腳測(cè)出的電阻為幾千歐，紅表筆接接地引腳、黑表筆接電源引腳測(cè)出的電阻為十幾千歐、幾十千歐等。結(jié)合門(mén)電路輸入短路電流值不大于2.2 mA、輸出低電平電壓不大于0.35V 的特點(diǎn)，可檢測(cè)出輸入引腳和輸出引腳。將待檢測(cè)門(mén)電路電源引腳接5V 電壓，接地引腳按要求接地，然后利用萬(wàn)用表依次檢測(cè)各引腳與接地腳之間的短路電流。若其值低于2.2mA，說(shuō)明該引腳為其輸入引腳，否則便是輸出引腳。另外，當(dāng)“與非”門(mén)的輸入端懸空時(shí)，相當(dāng)于輸入高電平，此時(shí)其輸出端應(yīng)為低電平，根據(jù)這一點(diǎn)可進(jìn)一步核實(shí)輸出引腳。在實(shí)際應(yīng)用中，將萬(wàn)用表?yè)茉谥绷?0V 擋，檢測(cè)輸出引腳的電壓值，此值應(yīng)低于0.4V。對(duì)CMOS 與非門(mén)電路，用萬(wàn)用表R×1k 擋，以黑表筆接其接地引腳，用紅表筆依次檢測(cè)其他各引腳對(duì)接地引腳之間的電阻值，其中阻值稍大的引腳為“與非”門(mén)的輸入端，而阻值稍小的引腳則為其輸出端。這種方法同樣適用于“或非”門(mén)、“與”門(mén)、反相器等數(shù)字電路。

在數(shù)字集成電路系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)深化完成之后，測(cè)試功能效果會(huì)加強(qiáng)，測(cè)試技術(shù)及基本構(gòu)成之間有著相互影響的關(guān)系，可表現(xiàn)出良好的狀態(tài)，使其應(yīng)用的效率得到提升。通過(guò)對(duì)測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，完成了對(duì)測(cè)試技術(shù)的深化后，還需要加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的創(chuàng)新，參考相關(guān)的理論及技術(shù)內(nèi)容，對(duì)技術(shù)的開(kāi)發(fā)產(chǎn)生密切關(guān)注[3]。在數(shù)字集成電路系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)應(yīng)用中，多數(shù)工序?qū)儆谘邪l(fā)的階段，需要對(duì)技術(shù)的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行分析，并且進(jìn)行改善。比如，某公司生產(chǎn)的J750 與ETS770 屬于半導(dǎo)體自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，是數(shù)字集成電路測(cè)試應(yīng)用中比較常見(jiàn)的技術(shù)，經(jīng)過(guò)對(duì)這些系統(tǒng)的性能的研究，其中，前者可解決半導(dǎo)體線路測(cè)試中的問(wèn)題，還可提出解決的辦法，使測(cè)試的過(guò)程更加順利，其中包含了混合信號(hào)模擬存儲(chǔ)器以及器件測(cè)試等相關(guān)的設(shè)備，使用該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)也比較大，例如，測(cè)試成本低，性能強(qiáng)，使用windows 系統(tǒng)可完成相關(guān)的操作，便捷有效，可使測(cè)試效果得到保障。后者在實(shí)際的應(yīng)用中也具有一定的優(yōu)勢(shì)，可利用測(cè)試小版完成與測(cè)試系統(tǒng)之間的連接工作，分析出芯片的內(nèi)容，驗(yàn)證邏輯功能是否正常。應(yīng)用這種測(cè)試技術(shù)的時(shí)候，其屬于窗口式的操作界面，操作比較簡(jiǎn)單，可使人們更快適應(yīng)操作的流程，便于進(jìn)行應(yīng)用。后者在實(shí)際應(yīng)用中能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)芯片的快速邏輯功能驗(yàn)證，測(cè)試編程過(guò)程比較簡(jiǎn)便，容易掌握操作，各個(gè)測(cè)試系統(tǒng)具有自身的硬件配置及程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，測(cè)試工程師應(yīng)結(jié)合各個(gè)測(cè)試器件的邏輯結(jié)構(gòu)及特性來(lái)制定規(guī)范的測(cè)試流程，使測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，并且編制出高效的測(cè)試程序。

經(jīng)過(guò)對(duì)不同測(cè)試系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，各類系統(tǒng)具有其自身的特點(diǎn)，而在研發(fā)及配置中都存在一定的差異，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇，使測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)。在實(shí)際操作過(guò)程中，應(yīng)由專業(yè)的測(cè)試人員結(jié)合測(cè)試過(guò)程中的邏輯結(jié)構(gòu)情況、特點(diǎn)推出科學(xué)規(guī)范的測(cè)試體系，使測(cè)試能夠順利進(jìn)行，并且保證測(cè)試的安全性及便捷性，使測(cè)試系統(tǒng)發(fā)揮出良好的性能。測(cè)試技術(shù)在當(dāng)前的應(yīng)用中范圍比較廣泛，獲得了良好的應(yīng)用效果，價(jià)值也比較顯著，受到了社會(huì)的關(guān)注。因此，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)技術(shù)的研究，分析數(shù)字集成電路系統(tǒng)的基本構(gòu)成，通過(guò)進(jìn)行深入的研究，將數(shù)字集成電路系統(tǒng)的構(gòu)成完成，使其內(nèi)容更加地豐富。另外，應(yīng)建立完善的測(cè)試技術(shù)體系，從多方面來(lái)進(jìn)行技術(shù)提升，使技術(shù)的可操作性獲得保障，進(jìn)而使技術(shù)發(fā)揮出更好的功能，保證最終的應(yīng)用效果，加強(qiáng)測(cè)試技術(shù)的性能[4]。

4 數(shù)字集成電路測(cè)試技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)前的集成電路技術(shù)發(fā)展背景下，設(shè)計(jì)方式逐漸得到了完善，半導(dǎo)體集成度也有所提升，純數(shù)字電路向著混合電路方向發(fā)展。在未來(lái)的技術(shù)研發(fā)中，整體系統(tǒng)能夠被集成到單個(gè)芯片上，這使傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)及測(cè)試方式得到了改善，同時(shí)大規(guī)模集成電路的測(cè)試設(shè)備及技術(shù)也面臨著較大的挑戰(zhàn)，要想實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新，需要對(duì)當(dāng)前的設(shè)備技術(shù)缺陷進(jìn)行分析，采取有效措施解決其中的缺陷問(wèn)題，使數(shù)字集成電路測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用獲得更加有效的支持，還需經(jīng)過(guò)不斷的學(xué)習(xí)來(lái)掌握先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)，提升技術(shù)研發(fā)水平，使技術(shù)為更多的領(lǐng)域提供可靠的產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)數(shù)字集成電路測(cè)試技術(shù)的完善，可在不同行業(yè)中發(fā)揮出電子技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為未來(lái)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供了良好的條件。

5 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字集成電路作為重要的技術(shù)，在研究發(fā)展過(guò)程中需要其他技術(shù)的支持，其中測(cè)試技術(shù)使其中的重要的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)測(cè)試技術(shù)的有效應(yīng)用，可保證數(shù)字集成電路的應(yīng)用效果，對(duì)其進(jìn)行不斷地完善。合理應(yīng)用直流參數(shù)測(cè)試、交流參數(shù)測(cè)試技術(shù)來(lái)開(kāi)展測(cè)試，合理選擇相應(yīng)的系統(tǒng)，可保證測(cè)試的效果，使測(cè)試的可靠性加強(qiáng)，進(jìn)而為集成電路的設(shè)計(jì)提供幫助。