存储芯片测试的研究

2011-03-26谭永良吴文仕

电子工业专用设备 2011年5期

谭永良,吴文仕

(1.江门市华凯科技有限公司，广东江门529100；2.深圳市润迅通信集团有限公司，广东深圳518023)

AT24C系列EEPROM集成电路的最大优点是可直接用电信号进行擦除和写入，加之较低的工作电压，长达100年的数据保存能力，因而被广泛应用于如电视，电子时钟，IC卡等需进行数据存储的电器中。随着电器的智能化，存储集成电路的需求越来越大，存储集成电路的好坏显得越来越重要。

AT24C系列集成电路的容量一般在几十kbit以内，相对于大容量存储集成电路，对其测试耗时并不是很长。但在中小型芯片测试企业中，时间对企业而言就是生命，如何在量产测试下取得较高的经济效益，测试时间就成了重中之重。本文将论述如何用最有效的方法去对AT24C系列集成电路进行快速而准确的测试，以提高国内小容量存储器电路的生产能力，降低产品成本，提高经济效益和社会效益。

1 测试方法

根据EEPROM集成电路的技术特点，AT24系列集成电路有单个单元和连续多个单元两种不同的读写方式。如何在选择合适的操作方式去进行数据的写入读出操作是测试的重点。以下就几个可以提高测试速度的问题进行探讨。

图1 缓冲器容量测试

1.1 分页测试

AT24系列集成电路的页写功能是一项快速的写入方式，其原理就是把准备写进的数据放在一个数据缓冲器中，然后再通过内部操作写到指定的存储单元中（见图1）。笔者通过对不同厂家生产的同型号的AT24系列集成电路进行测试发现，每一家所生产的电路数据缓冲器大小不尽相同，如AT24C32，有的内部数据缓冲器容量达到32bit，而有的则只有16bit或者更少的8bit，但通用的AT24系列集成电路数据手册并不能准确地提供每一家厂家的确定的数据缓冲器容量值。数据缓冲器的大小决定着对集成电路的写入速度，但许多测试程序开发者往往参照器件手册去确定缓冲器的大小，如果集成电路的实际缓冲器容量比手册提供的数值小，就会出现写入错误。有的开发者则为确保能测试通过采用最小缓冲器容量去进行测试，即采取单字节写入方式，如此一来，对一颗AT24C32来讲其测试时间将至多增加4倍。为此，作为测试程序开发者来说，在对AT24系列集成电路进行测试之前有必要进行数据缓冲器大小的测定。具体方法为：先预设集成电路的数据缓冲器为较大的字节数，对集成电路进行写和读操作，如果不能正确写入数据，则相应减少每次所写入的字节数，直到集成电路能正确地读写为止。笔者使用的测试机台为台湾某公司的数字测试设备，其能方便地对每次写入的数据字节进行设定，使得对不同厂家的AT24C系列集成电路的测试均能达到最快的读写速度。

1.2 读方式的选择

AT24系列集成电路的读方式有当前地址读，随机地址读和顺序地址读三种数据读取方式。其中顺序地址读在集成电路测试中起到关健作用。顺序地址读时序图如图2所示。

图2 顺序地址读时序

从图中可知，只要在读取数据前指定一个数据地址，则在此地址和此地址以后的数据可以顺序地从数据线中输出。数据输出是顺序的，来自地址n的数据后是来自地址n+1的数据。读操作的地址计数器所有地址均可增量，允许在一次操作期间内连续读出整个存储器的内容。利用这个功能可以快速地读出器件的内容，这在对集成电路的固定数据测试中发挥重要作用。如测试集成电路是否已全正确写入“55”，其PATTERN如图3(该PATTERN为台湾某型号数字测试机专用，下同)：但需注意的是，地址的自增功能并不是所有类型的AT24C系列集成电路都一样，如AT24C16以下容量的AT24C系列集成电路，它们在地址空间的末尾，计数器会翻转至地址0，继续输出地址0以下的数据。但AT24C32，AT24C64等较大容量的集成电路当计数器到达空间末尾时，其计数器并不会翻转至0，而是继续指向一个地址，这此地址是无效的，其返回的数据也是无效的，这点需要特别注意。

图3 固定数据读取

1.3 写周期时间的最少化

图4是AT24C系列集成电路的写时序图。

图4 写时序图

从图中可以看出每一次的写操作之后均需要一个等待时间，这个时间被称作写周期时间，它是器件内部擦除/编程周期的时间。查询芯片手册可知其值在5～10ms之间，笔者经过长期的测试发现不同厂家的芯片的周期时间不尽相同，相差较大。如何在测试过程中尽量减小等待时间成了测试的重点。许多测试程序开发者往往采用延时等待的方法去处理这个写周期时间的等待，这样做一来浪费了不必要的测试时间，另一方面，如果集成电路实际写周期时间比延时的时间长，则集成电路将不能通过测试。为了解决这个问题，可利用集成电路在内部写操作期间内禁止数据输入这一技术特点进行器件的忙查询。具体操作见图5。其原理是在写周期时间内对器件发送起始信号和从地址(1010，A2 A1 A0R/W)，然后测试器件是否有应答信号的产生，如果没有，则器件还处于忙状态，则继续对器件进行写操作，一旦出现应答信号，则器件内部写操作完成，可立即对器件进行下一步的输入操作。

这样做的好处就是在内部写操作完成之时即时可以进行其它有用的操作，不必花费不必要的等待时间。

图5 应答查询

2 测试流程

为保证测试通过的集成电路能正常工作，一个完整的测试流程是必不可少的，决定着测试的准确性。现就所需测试项目作一介绍。

（1）直流参数测试，测试器件的各项基本直流参数。

（2）器件读写测试：

a) 随机数据测试。测试集成电路对随机数读写的正确性。

b) 低工作电压测试，AT24C系列集成电路工作的电压范围一般在2～6 V之间，有的可低至1.8 V，为确保电路在低电压下也能正常工作，故测试电压一般分1.8 V，2.7 V，5 V等几个电压档位。

c) 写保护测试，AT24C系列集成电路均有写保护功能，一旦保护引脚置高电平，则禁止对器件的写操作。

d) 器件地址输入端功能测试。AT24C系列集成电路的器件地址输入引脚用于多个器件并联时设置器件的地址。测试方法为：故意设定某一地址输入端为高电平，而数据的输入的从地址则为1010 0000（该设定表示要访问的是从机地址为输入引脚全为低电平的器件），测试数据输出端信号，如果有应答信号，则表明该地址输入端功能失效。参考PATTERN如右图。设定A 0为 1（高电平），输入数据 10100000，A 0功能正常时，SDA端在最后一行应输出高电平（无应答信号）。

e) 固定数据读写测试。为了保证集成电路内所有存储字节都能正常读写，需对所有存储字节进行读写操作。为确保所写入的数据能保证每一个存储单元都能完成“0”或“1”的读写，笔者建议写入的数据为“55”或“AA”，另外考虑到可能出现的相邻存储单元的干扰问题，建议前一个字节写“55”，后一个字节写“AA”，即写入的数据为“55AA55AA55……”或“AA55AA55AA55……”。

f) 图6是整个流程框图。