一般集成電路測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：集成電路（IC）產(chǎn)業(yè)是知識(shí)密集、技術(shù)密集和資金密集型產(chǎn)業(yè)，世界集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)日新月異。隨著集成電路的功能以及各種參數(shù)的大量增加，集成電路測(cè)試在集成電路制造過(guò)程中就顯得至關(guān)重要。為了使集成電路的功能和各項(xiàng)性能參數(shù)符合技術(shù)指標(biāo)，在集成電路的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、成品檢驗(yàn)和應(yīng)用維護(hù)等方面需要對(duì)集成電路的性能進(jìn)行測(cè)試，也需對(duì)未知型號(hào)的芯片進(jìn)行功能識(shí)別和性能測(cè)試，所以對(duì)集成電路測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行研究具有很大的意義。因此集成電路的測(cè)試技術(shù)隨著集成電路開發(fā)和應(yīng)用而飛速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：集成電路；測(cè)試；PMU Device Characterization

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 (2012) 10-0033-01

一、測(cè)試系統(tǒng)的基本介紹

傳統(tǒng)的集成電路的測(cè)試以SOC技術(shù)為主，SOC的復(fù)雜程度非常高，在一塊芯片內(nèi)不僅可能包含CPU、DSP、存儲(chǔ)器、模擬電路等多種芯片，甚至還可能包括射頻電路、光電器件、化學(xué)傳感器等器件，因而SOC的測(cè)試系統(tǒng)，具備數(shù)字、混合信號(hào)、存儲(chǔ)器、射頻等各種測(cè)試，同時(shí)各個(gè)模塊之間還不會(huì)產(chǎn)生相互影響。

一般的集成電路的測(cè)試系統(tǒng)稱為ATE，測(cè)試系統(tǒng)主要由單片機(jī)模塊（CPU）、DC（Device Characterization）測(cè)量模塊和通道傳輸模塊等組成。各個(gè)模塊之間通過(guò)總線單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和連接。而隨著現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，較好測(cè)試系統(tǒng)組成主要的還有：由電子電路和機(jī)械硬件組成，是在同一個(gè)主控制器指揮下的電源、計(jì)量?jī)x器、信號(hào)發(fā)生器、模式（pattern）生成器和其他硬件項(xiàng)目的集合體。

二、整個(gè)系統(tǒng)主要組成

（一）單片機(jī)模塊（CPU）---測(cè)試系統(tǒng)的心臟

該模塊是所有數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)都含有的基本模塊，是測(cè)試系統(tǒng)的起點(diǎn)。“CPU”是系統(tǒng)的控制中心，這里的CPU與計(jì)算機(jī)中的中央處理器不同，它由控制測(cè)試系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)的基本I/O通道組成。許多新的測(cè)試系統(tǒng)提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口用以傳輸測(cè)試數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)硬盤和Memory用來(lái)存儲(chǔ)本地?cái)?shù)據(jù)；顯示器及鍵盤提供了測(cè)試操作員和系統(tǒng)的接口。

（二）DC（Device Characterization）測(cè)量模塊

DC子系統(tǒng)包含有DPS（Device Power Supplies，器件供電單元）、RVS（Reference Voltage Supplies，參考電壓源單元）、PMU（Precision Measurement Unit，精密測(cè)量單元）。

1.DPS與RVS單元

被測(cè)器件的電源管腳所需要的電流及電壓是由DPS所供給的；而系統(tǒng)內(nèi)部的管腳測(cè)試單元的比較電路以及驅(qū)動(dòng)所需要的參考電壓，則是由RVS單元來(lái)供給，包括了VOL、VIH、VOH、VIL四種電壓設(shè)置方式。而相對(duì)比較老的測(cè)試系統(tǒng)中，所擁有的RVS也是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少的，所以在測(cè)試程序時(shí)，所提供的輸出、輸入電平也是比較少。。一些測(cè)試系統(tǒng)稱擁有“per pin”的結(jié)構(gòu)，就是說(shuō)它們可以為每一個(gè)pin獨(dú)立地設(shè)置輸入及輸出信號(hào)的電平和時(shí)序。

2.PMU電路

PMU用于精確的DC參數(shù)測(cè)量，它把驅(qū)動(dòng)電流送入被測(cè)器件而去測(cè)量電壓或者為器件加上電壓而去測(cè)量產(chǎn)生的電流。PMU的數(shù)量跟測(cè)試機(jī)的級(jí)別有關(guān)，低端的測(cè)試機(jī)往往只有一個(gè)PMU，用共享的方式被測(cè)試通道逐次使用；中端的則有一組PMU，通常為8個(gè)或16個(gè)，而一組通道往往也是8個(gè)或16個(gè)，可以整組逐次使用；而高端的測(cè)試機(jī)則會(huì)采用每個(gè)channel配置一個(gè)PMU。

（三）通道傳輸模塊

1.通道單元

通道單元有兩個(gè)功能，一是把測(cè)試碼合成最終的測(cè)試信號(hào)施加到DUT（Device under test，被測(cè)器件），二是比較及分析DUT的返回信號(hào)，并且通過(guò)總線，將所得到的結(jié)果返回單片機(jī)模塊。利用邏輯控制單元以及譯碼電路，控制總線對(duì)DUT管腳的地址實(shí)現(xiàn)設(shè)定并控制，而DUT管腳數(shù)據(jù)的輸出及輸入功能，則是由控制單元驅(qū)動(dòng)和管腳驅(qū)動(dòng)所共同控制著的繼電器陣列來(lái)進(jìn)行的。VIH（VIL）是由DPS模塊設(shè)定產(chǎn)生的測(cè)試所需的高（低）驅(qū)動(dòng)電平。總線發(fā)送由程序預(yù)先生成的測(cè)試向量，電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)單元把測(cè)試向量轉(zhuǎn)換為設(shè)定電平的測(cè)試時(shí)序波形，管腳驅(qū)動(dòng)與控制單元控制繼電器陣列將要輸入的波形施加到DUT的輸入管腳。

2.芯片引腳電路

芯片腳電路是測(cè)試系統(tǒng)資源部和待測(cè)期間之間的接口，它給待測(cè)器件提供輸入信號(hào)并接收待測(cè)器件的輸出信號(hào)。

每個(gè)測(cè)試系統(tǒng)都有自己異于其它系統(tǒng)的設(shè)計(jì)但是通常其芯片引腳電路都會(huì)包括：

（1）配有輸入信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路。

（2）切換驅(qū)動(dòng)及對(duì)電流負(fù)載輸入輸出選擇通道電路。

（3）比較輸出電平的電壓檢驗(yàn)電路。

（4）芯片引腳電路與PMU的連接電路。

（5）能夠編程控制的電流負(fù)載。

（6）提供能測(cè)試高速電流的輔助電路。

3.總線單元

總線（Bus）是各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束，按照所傳輸?shù)男畔⒎N類，是用于各個(gè)模塊和單元傳遞信息的公用通道，各個(gè)部分通過(guò)總線相連接，通過(guò)總線單元進(jìn)行數(shù)據(jù)連接和交換。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著數(shù)字技術(shù)不斷發(fā)展，在消費(fèi)電子、通信和計(jì)算等領(lǐng)域?qū)y(cè)試技術(shù)不斷提出的挑戰(zhàn)，適應(yīng)測(cè)試和組裝外包已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)的必然要求。盡管集成電路的測(cè)試技術(shù)伴著新的測(cè)試?yán)砟睢⑿碌臏y(cè)試流程、方法和技術(shù)不斷的出現(xiàn)。但從整個(gè)系統(tǒng)的角度出發(fā)，測(cè)試系統(tǒng)都是從單片機(jī)模塊、DC測(cè)量模塊和通道傳輸模塊等基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。

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