數字集成電路測試系統的分析與應用

王宇實

（電子科技大學 四川省成都市 611731）

數字化時代的到來，集成電路測試系統中開始慢慢的融入了數字化優勢，并且在有效實施過程中發揮了非常重要的作用，成為了當前集成電路中支柱型的技術支撐。特別是最近幾年，信息技術的快速發展，更是為數字集成電路測試系統的不斷完善與優化提供了條件，帶來了機遇，提高了產品質量的同時，降低了生產成本，借助數字化技術貫穿于生產的各個流程中，進而實現了高效管控。而本文將研究的側重點放在了數字集成電路測試系統的分析與應用方面，具體內容如下所示。

1 數字集成電路測試系統基本構成情況

計算機是數字集成電路進行測試的重要基礎，而計算機中所有設備、技能都包含在了系統中，高效完成自動測試功能。而在此系統中控制器、存儲器、發生器、電源、接口等都是其關鍵部位。在系統中處理的高效性是其優勢之一，在測試程序時，通過總線結構測試系統提高了分析與處理的效率。而計算機與主存儲器高效結合，使各個測試間引腳信息儲存、使用更加方便快捷。

關于外部配備，對各個測試環境間需求進行考慮，通過計算機給予支撐，包含著圖形終端、打印機以及拷貝配備等等。圖形終端管控圖形生成以及排序，另外操控時間發生器，選擇不同集合、運作方法。在軟件測試中，供電電源、極限電流提供了有效的編程方法，使被測試設備完善性得到維護，降低了破損率。

2 數字集成電路測試技術分析

在數字集成電路測試系統中，其主要是以被測試的設備功能性以及特點為依據，對其各個引腳電氣、時間參數進行檢測，同時演示具體工作內容，將激勵信號輸入到引腳中，進而針對被測試的設備輸出響應和期望響應進行對比，判斷其是不是符合要求。目前在進行數字集成電路測試過程中，直流與功能測試應用較為廣泛。

2.1 直流參數測試

在直流參數進行測試的時候主要是以歐姆定律為基礎，對被測試的芯片管腳電流、電壓等達標情況進行檢測。在進行直流測試時，接觸、漏電、輸出以及電源消耗測試技術又是其重要的組成部分。

2.1.1 接觸測試

接觸測試主要是針對被測試的器件信號引腳和測試通道是不是能夠達到正常連接或者是其是不是能夠和晶圓引線在連接時處于正常情況下。芯片封裝環節，內外部都有二極保護管。在進行接觸測試時，PMU 加流測壓力的方法是極其常用的，首先會把要進行測試的設備電源、引腳與地面接觸，并且有效的連接在一起，同時將偏置電流合理的加入到信號引腳上，測量其電壓的數值情況。以二極管的P-N 結的特點為依據，在一切處于正常情形之下，引發壓降保持在-0.65v 左右，但是如果低于了-0.2v，這就表明引腳為開路；反之就證明了引腳為短路；當壓降>-1.2v，卻小于-0.2v 時，則表明了此信號引腳處于正常的連接狀態之下。具體的操作情況如圖1所示。

圖1：接觸測試原理圖

圖2：功能測試原理圖

2.1.2 漏電流測試

漏電流測試指的就是當半導體中的PN 結在進行截止過程中出現了微小電流的流過，這時就被稱之為是漏電流，而漏電流較高的時候，主要就是因為芯片在制造時存在諸多問題，進而造成芯片無法在正常情況下運作。而對漏電流進行測試主要指的就是針對輸入信號引腳漏電流是不是處于正常狀態進行測試。在測試時，主要采用的是PMU 加壓的方法對電流檢測。高電平輸入漏電流以下用IIH 代碼代替，在對此漏電流進行測試的時候，第一步是針對要進行測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行測試，測試之前將需要輸入的引腳設置為0。第二步對需要測試的引腳通過PMU 進行高電平施加，以此來完成對被測試引腳電流值的測試。第三步以芯片規格說明書中標明的IIH 為依據，將測量的數值與其進行對比。低電平輸入漏電流以下用IIL 代碼代替，在對此漏電流進行測試的時候，第一步是將VDDmax 施加于需要測試的芯片電源端，并且將所有涉及到的輸入引腳設置成1。第二步通過針對需要測試的引腳通過PMU 進行低電壓的施加，以此來完成對被測試引腳電流值的測試。第三步以芯片規格說明書中標明的IIL 為依據，將測量的數值與其進行對比。

2.1.3 輸出電壓測試

這里所提到的輸出電壓主要指的就是當對相關的輸出引腳給予負載電流施壓的時候，0 或者是1 是其電壓輸出的狀態。在進行測試時，PMU 則處于加流與測試電壓的情況之下。對輸出的高電壓VOH 進行測試過程中，將電壓VDDmax 施加于需要測試的器件電源端，并且針對所有需要測試的輸出引腳預設1，以規格說明書為基礎，借助PMU 給予被測試的輸出引腳拉電源施加，在對被測試引腳電壓進行測量的時候，而且還要與規格說明書中的數值進行對比，若此電壓與規格說明書中VOH 的最小值相比相對較小，說明芯片不符合要求；對輸出低電壓VOL 進行測試過程中，將電壓VDDmax 施加于需要測試的芯片電源端，并且針對所有需要測試的輸出引腳預設為0，同樣需要與規格說明書中的指標進行比較，在被測試的輸出引腳中通過PMU 給予灌電流施加，對被測量的引腳電壓進行檢測，在經過對比以后，在與說明書中所規定的VOL 最大值進行比較時，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 電源消耗測試

這里所提到的電源消耗測試主要劃分為了動態、靜態兩種形式，測試動態的電源消耗情況時，最終的目標是為了檢測設備是不是始終在正常范圍內進行工作，主要使用的方法則是電源端電流IDD法；測試靜態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 測試法。在對動態IDD進行測量過程中，給予被測試的器件電源端通過PMU 對VDDmax電壓的施加，而測試的系統主要是以向量集為依據完成執行，而PMU 則測試的是器件電源端當前的電流數值，測試的系統執行向量結束執行，若測試電流數值與規格說明書中相比較，相對較小，說明器件是符合要求的。在對靜態IDD 進行測量的時候，同樣使用的也是PMU，針對器件電源端采取VDDmax 加壓的方法進行測量，系統會執行提前設計好的向量集，運作了較短時間之后，便會自動的停止，進而通過PMU 對被測試的器件電源端電流進行測試，若測試獲取到的數值與規格說明書中的指標相比較，相對較小，說明器件是符合要求的。

2.2 功能測試

在數字集成電路的測試過程中，此測試是其非常重要的組成部分，主要是對被測試的器件具體工作情況進行模擬，通過對大量測試向量進行編寫，以此為基礎對器件工作情況進行測試。在不同的測試向量內部都有相應的輸入引腳數字、輸出引腳期望數值，進行測試時，以預設的速率為依據，測試設備會對測試向量進行任務執行，并且將輸出引腳具體情況、向量期望數值進行有效收集與整理，進而對比，通過此方法對需要測量的器件電路是否存在功能性問題進行評估，具體的原理圖如圖2 所示。

關于功能測試具體操作是：對向量進行測試并且將被測試的器件不同時期的引腳輸入、期望值進行測試。被測試的器件引腳在處于輸入情況下所產生的邏輯數值主要是由向量格式化編碼單元來收集整理，同時與工作人員預設的時序數值、格式進行有效結合，進行形成了時序波，并向測試的通道進行發送，而測試通道中的電壓、電流都是預先設計好的，以此來控制時序波幅度，而由驅動以及測試通道相互接連的被測試器件將引腳輸入。在向量測量時期相同的時候，測試通道會將被測試的器件所輸出的引腳邏輯電平進行收集，同時和預設數值進行對比，并將收集到的數值進行轉換，向比較單元進行傳輸。在將相同向量測試時期內所收集到的期望數值獲取以后，還要和測試通道中的邏輯情況下進行比較。若此數值一樣，測試下條向量；若不一樣，便進行歷史數據存儲。當任務執行結束以后，若所有向量都測試成功，說明被測試的芯片符合要求，若有部分向量測試未通過，說明芯片是不符合要求的，需要借助儲存的歷史數據進行原因查尋。

3 數字集成電路測試系統的應用

二者的互融互通慢慢的形成了一種良性的循環模式，而且應用的價值也越來越突出。測試技術逐漸朝著更加先進的水平發展，而在具體的應用過程中同樣也應該緊跟時代發展步伐，進行不斷革新，若只是停留在理論研究基礎之上很難將其作用充分發揮出來，所以應該以理論研究為基礎，不斷將數字集成電路測試系統的技術進行推廣與使用，以實踐來檢驗理論。例如當前應用最為廣泛的半導體自動測試系統，不僅僅具備了模擬、混合信號等特點，而且同時也具有儲存、VLSI 器件測試的功能，所涉及到的領域范圍較廣，而且設備相對較為先進，同時性能較高，成本較低，主要運用的是Windows 常用的操作軟件，人機界面簡單且友好；以板卡硬件架構為依據，具有較好的維護性功能；與MSO 有效的結合在一起，使SOC 涉及到的測試需求得到了滿足，測試性價比非常高。例如由HILEVEL 生產的ETS770 其最大的優勢就在于器件能夠借助測試小板和測試的系統方便快捷的連接在一起，同時能夠達到迅速對芯片邏輯功能給予檢測，而處于測試的各個系統編程界面始終處于窗口狀態之下，既方便又快捷，操作簡單。

4 結束語

本次通過各種渠道針對此方面的資料進行了查閱、收集、整理以及歸類，從中甄選出對此次研究具有直接參考價值的內容，在對資料分析中充分了解當前測試技術相關的理論，重點針對數字集成電路測試系統中的直流以及功能參數測試進行了分析，并且在最后對應用情況進行了闡述，不管是關于其基本結構的構成，或者是關于測試技術，數字集成電路系統都應該滿足時代發展需求，不斷進行創新，實現與多個領域的融合，在革新中尋求更好的發展，在深化中進步，進而為國家未來建設提供優質的服務。