Verigy 93000soC測試系統及測試中偏置電流的實現

陶新萱

(復旦大學專用集成電路與系統國家重點實驗室，上海 201203)

1 Verigy 93000測試系統

SoC（系統單芯片，system on a chip）技術的發展對測試設備的能力提出了越來越高的要求。Verigy 93000測試系統是滿足SoC技術全面集成需要的芯片測試系統解決方案（如圖1）。

93000的測試范圍覆蓋數字（digital）、模擬（anolog）和射頻（RF），同時對高速、嵌入式內存（embedded memory）和邊界掃描（Scan）等多種功能進行了擴展。93000測試系統的配置靈活自由，用戶可根據自己的測試需求，定制選擇測試機臺的硬件配置。

數字測試方面，93000機臺目前主流配置是PS400、PS800和PS3600三種數字板卡，數據速率從 100 Mb/s到3600 Mb/s，PS400每塊卡有 64路獨立的數字通道，而PS800和PS3600每塊提供32路。Per-pin結構是93000數字板卡硬件構架的重要特點，每個數字通道都有自己的測試處理器（test processor）、驅動器（driver）、比較器（comparator）和參數測量單元（PMU：parameter measure unit），同時包含各自的56 Mb測試向量內存，這使得每個通道都有獨立的數字測試、memory和scan測試的能力，測試中可以做到完全并行，節省測試時間，提高測試效率。

模擬測試方面，93000現在使用比較廣泛的是包含8個獨立單元的Audio/Vedio 8模擬卡，AV8有兩種配置情況，一種是每塊卡包含8個測量單元（Measure Unit），另一種是每塊卡同時包含4個信號源單元(Source Unit)和4個測量單元，每個測量單元可用作音頻數字轉換器（Audio Digitizer：32～200 ks/s，24-bit，50 kHz） 或視頻數字轉換器（Video Digitizer：500 ks/s～65 Ms/s，14-bit，15 MHz），同樣，每個信號源單元也可以用作音頻任意波形發生器(Audio AWG：32 ks/s～1.024 Ms/s，24-bit，125 kHz)或視頻任意波形發生器（Video AWG：125 ks/s～100 Ms/s，14-bit，25 MHz），用戶可以根據自己的需求進行選擇。AV8獨特的結構可以在本地處理所有過程，而不需耗費大量時間在模塊和工作站之間傳送數據，實現了更高的多站模擬測試效率。AV8使消費品中使用的蜂窩基帶和其他混合信號SoC/SIP的測試成本降低了20%。

射頻測試部分，93000能提供12個射頻端口，并可升級至最高48個射頻端口，射頻系統能達到6 GHz信號源，8 GHz接收，40 MHz帶寬，該系統可以覆蓋各種射頻芯片的測試要求。

圖1 Verigy 93000soC測試系統

除此之外，93000soC的軟件系統SmarTest（見圖2），將規范的圖形化界面和C++語言編程結合，既可以方便用戶通過圖形化界面操作，又給測試程序的編寫者保留了足夠的開發空間。

圖2 SmarTest編程環境

2 93000的電源板卡及工作模式

93000的電源板卡按性能特性有GPDPS、MSDPS、HVDPS、HCDPS 及 LNDPS 幾 種 ， 其 中HVDPS、HCDPS及LNDPS分別針對高電壓、高電流及低噪聲應用，GPDPS為通用的電源板卡，在早期93000中使用。MSDPS為目前使用最廣泛的DPS Board，GPDPS每塊板卡可以提供4路獨立電源，MSDPS每塊可以提供8路，也可工作在4路模式與GPDPS完全兼容（見圖3）。

通常，93000的DPS工作在電壓源模式，每個DPS Channel為所測芯片提供一路獨立的電源（±8 V），在使用過程中，為了防止電流過大對芯片造成損壞，用戶還要設置一個鉗制電流大小的參數ilimit（-4～+8 A），用以控制電源供電過程中電流的大小。

其次，93000的DPS還具有加電壓測電流（VFIM）的功能，通常用于芯片的功耗測試，我們可以利用這個功能測得芯片在不工作（idle）、工作在穩態（static）及動態（dynamic）時的功耗。測試程序中可以通過DPS_VFIMAP（Iapplicationprogramming interface）來實現。

3 芯片測試中需要用到的偏置電流及93000的實現方法

圖3 GPDPS或MSDPS的4路工作模式

我們在實際測試的芯片中需要93000機臺提供一個150μA的偏置電流，而93000的DPS工作模式默認為加壓測流，因此測試中沒法直接采用DPS Channel來實現。考慮到機臺的Per-Pin PMU具有加電流測電壓的功能，而且150 μA在PPMU的Spec范圍內（圖4），測試過程中我們首先嘗試用PPMU來給出這個偏置電流，但不測量電壓，結果驗證采用這種方法完全可以達到要求。具體的做法：

（1）確保待測芯片中需加偏置電流的管腳物理上和93000機臺中的一個Digital Channel已連接好，然后在SmarTest軟件的Pin Configuration中設定這種對應關系，通過運行Continuity測試（連接性測試）來檢查上述通路是否有短路、開路現象。在芯片和機臺的連接沒有問題的前提下，利用Test-Method編寫PPMU的加流測壓（IFVM）程序實現偏置電流的供給。

PPMU_RELAY relay1;

PPMU_SETTING setting1;

TASK_LIST task1;

relay1.pin("BIOS").status("PPMU_ON");

relay1.wait(3 ms);

//iforce 150μA on

setting1.pin("BIOS").iForce(150 μA).iRange(1000 μA).min(100 mV).max(500 mV);

task1.add(relay1).add(setting1).execute();

（2）除了采用PPMU方式完成偏置電流的設定外，還可以由93000 DPS Channel的嵌位電流ilimit特性來實現，具體做法是利用DPS Channel對應的Pogo Pin和偏置電流Pin之間的電壓差，使DPS Channel工作在電流飽和狀態，所需的偏置電流大小由ilimit來設定。但這種方法的特點是DPS的ilimit電流的分辨率為1 mA，本次測試中芯片的偏置電流大小不能超過500 μA，因此沒有采用這種方法來實現。

表1 PPMU的參數規格范圍

4 小結

Verigy 93000是單一平臺的可升級測試系統，用戶可以根據自己的需求，自由選擇數字板卡，模擬板卡和RF模塊，配置靈活。本文結合測試實際討論了偏置電流的實現方法。

[1]Verigy.Verigy 93000soC Basic User Training Manual[M].Federal Republic of Germany，2006.95-135.

[2]Verigy.Verigy93000soC Mixed SignalTrainingManual[M].FederalRepublicofGermany，2006：108-134，433-440.

[3]楊廣宇.SoC測試的發展趨勢及挑戰[J].半導體技術，2003(3)：48.