集成电路静态参数测试

2012-07-25水铭旗

微处理机 2012年5期

张静，水铭旗

(中国电子科技集团公司第四十七研究所，沈阳110032)

1 引言

随着半导体集成电路事业的飞速发展，对半导体集成电路的性能要求越来越高，为了保证集成电路的质量，半导体集成电路的测试技术就非常重要。半导体集成电路的测试主要包括功能测试、静态参数测试、动态参数测试。这些参数是用来衡量电路功能、性能是否符合规范或者用户要求的指标。现简单介绍一下静态参数的概念、基本测试原理及方法。

2 静态参数简介

静态参数测试是检验电路中晶体管开关闭合的状态是否正确的指标，电路基本逻辑实现后，是否可以应用到具体设备上，是否符合用户需求，还要看其静态参数是否符合要求。

静态参数也叫做直流参数，现介绍几个主要的静态参数:

(1)输入高电平电压VIH，输入低电平电压VIL

定义:使输出端电平为规定值时，输入端所施加的最小高电平电压为VIH。

使输出端电平为规定值时，输入端所施加的最大低电平电压为VIL。

(2)输出高电平电压VOH，输出低电平电压VOL

定义:输入端在施加规定的电平下，使输出端为逻辑高电平H时的电压为VOH。

输入端在施加规定的电平下，使输出端为逻辑低电平L时的电压为VOL。

(3)输入高电平电流IIH，输入低电平电流IIL

定义:输入端在施加规定的高电平电压VIH时流入器件的电流为IIH。

输入端在施加规定的低电平电压VIL时流出器件的电流为IIL。

(4)输出高电平电流IOH，输出低电平电流IOL

定义:输入端在施加规定的电平使输出为高电平H时，输出端施加规定的电平下流出器件的电流为IOH。

输入端在施加规定的电平使输出为低电平L时，输出端施加规定的电平下流入器件的电流为IOL。

(5)输出高阻态时高电平电流IOZH，输出高阻态时低电平电流IOZL

定义:三态输出的器件，三态控制端在施加规定的电平使输出为高阻态下，输出端施加规定的高电平电压VO时流入器件的电流为IOZH。

三态输出的器件，三态控制端在施加规定的电平使输出为高阻态下，输出端施加规定的低电平电压VO时流出器件的电流为IOZL。

(6)电源电流IDD

定义:输入端在施加规定的电平下，经电源端流入器件的电流。

3 静态参数测试原理

静态参数测试是在大规模集成电路测试系统上完成的，以26C31为例介绍一下各参数的测试方法。

简单例举26C31的几个静态参数来介绍测试方法。其电特性如表1所示。

表1 26C31静态参数表(摘录)

(1)输入高电平电压VIH，输入低电平电压VIL的测试

输入高、低电平的测试有两种方法，一是扫描测试法，二是功能验证法。大都采用第二种方法:首先设置电源电压VDD=5V，输入端的输入高电平设置为2.0V，输入端的输入低电平设置为0.8V，测试电路的功能，如果功能通过，就证明输入高、低电平合格;如果功能没能通过，就证明输入高、低电平不合格。

(2)输出高电平电压VOH，输出低电平电压VOL的测试

输出高电平电压VOH的测试:首先设置电源电压VDD=4.5V，输入端的输入高电平设置为2.0V，输入端的输入低电平设置为0.8V，被测输出端为逻辑高电平时，被测输出端强制-20mA的电流，测试输出端的电压值，若大于2.5V，合格;否则，失效。

输出低电平电压VOL的测试:首先设置电源电压VDD=5.5V，输入端的输入高电平设置为2.0V，输入端的输入低电平设置为0.8V，被测输出端为逻辑低电平时，被测输出端强制20mA的电流，测试输出端的电压值，若小于0.5V，合格;否则，失效。

需要说明的是在测试输出高、低电平的同时也验证了输出高电平电流IOH和输出低电平电流IOL。测试时强制的电流值就是输出高电平电流IOH和输出低电平电流IOL的极限值。输出高、低电平合格，就证明输出高、低电平电流合格。

(3)输入高电平电流IIH，输入低电平电流IIL的测试

输入高电平电流IIH的测试:首先设置电源电压VDD=5.5V，输入端的高电平设置为2.0V，低电平设置为0.8V，被测输入端强制2.0V的电压，测得电流就是输入高电平电流IIH，若在-1.0uA和1.0uA之间，参数就合格;否则，失效。

输入低电平电流IIL的测试:首先设置电源电压VDD=5.5V，输入端的高电平设置为2.0V，低电平设置为0.8V，被测输入端强制0.8V的电压，测得电流就是输入低电平电流IIL，若在-1.0uA和1.0uA之间，参数就合格;否则，失效。

(4)输出高阻态时高电平电流IOZH，输出高阻态时低电平电流IOZL的测试

输出高阻态时高电平电流IOZH:首先设置电源电压VDD=5.5V，输入端的高电平设置为2.0V，低电平设置为0.8V，使能端口ENABLE设置逻辑0，/ENABLE设置逻辑1，使被测输出端为高阻态，被测输入端强制5.5V的电压，测得电流就是输出高电平电流IOZH，若在-5.0uA和5.0uA之间，参数就合格;否则，失效。

输出高阻态时低电平电流IOZL的测试:首先设置电源电压VDD=5.5V，输入端的高电平设置为2.0V，低电平设置为0.8V，使能端口ENABLE设置逻辑0，/ENABLE设置逻辑1，使被测输出端为高阻态，被测输入端强制0V的电压，测得电流就是输出低电平电流IOZL，若在-5.0uA和5.0uA之间，参数就合格;否则，失效。

(5)电源电流IDD的测试

首先设置电源电压VDD=5.5V，输入端的高电平设置为5.5V，低电平设置为0V，使电路处于静态，输出端开路，测试流经电源的电流，如果小于500uA，参数合格;否则失效。

4 测试中应该注意的问题

在进行电路测试时，我们要注意的是要完全按照技术指标或详细规范来进行测试，规范和指标没有明确提出的测试条件，我们要按照最严格的情况设置。电路测试要力求做到严格、准确、有效。比如电源电压的设置和测试码点生成调制的好坏就会直接影响到测试结果的正确与否。

4.1 电源电压的设置问题

参数测试时电源电压的设置都应是最严格的条件，比如电源电流测试时设置VDD=5.5V，该条件下测试的电源电流值比VDD=4.5V或5.0V时测得的值都大，电压越大电流越大，而电源电流是越小越好，说明其功耗小省电，所以在VDD=5.5V时测试电源电流最严格;测试输出高电平时，设置VDD=4.5V，该条件下测得的电压值就比VDD=5.5V或5.0V时测得的值都小，输出高电平电压应该是越大越好，说明其带载能力强;相反地，测试输出低电平时，设置VDD=5.5V，该条件下测得的电压值就比VDD=4.5V或5.0V时测得的值都大，而输出低电平电压是越小越好，说明其带载能力强;还有输入漏电流测试时电压都设置为5.5V，该条件下测试出的电流是大的，而漏电流也是越小越好。电路的参数都应是在极限条件下测试的，也就是在最差、最严格的条件下进行测试，只有这样才能保证所测电路的性能达标。