基于ATE的集成电路交流参数测试方法

2017-03-27孙莉莉

电子与封装 2017年3期

关键词：延迟时间集成电路器件

孙莉莉，李楠

（无锡中微爱芯电子有限公司，江苏无锡 214072）

基于ATE的集成电路交流参数测试方法

孙莉莉，李楠

（无锡中微爱芯电子有限公司，江苏无锡 214072）

当前集成电路设计和制造方面的发展速度很快，集成电路规模和水平不断提高，也促进了相应的测试技术的发展。集成电路交流参数的准确性已经成为影响集成电路性能的重要因素。介绍了交流参数测试的基本概念和原理，简述了基于 TR6836 测试系统对交流参数测试的具体方法、流程以及测试程序开发等内容，并以74HC04为例进行了测试，对交流参数的两种测试方法——搜索法和功能验证法进行了对比和分析。

集成电路；交流参数；自动测试

1 引言

随着电子科技领域的不断发展，半导体集成电路在生活和军事领域的应用不断扩大，各领域对半导体集成电路的速度要求越来越高，因此集成电路交流参数的正确性和有效性越来越重要。这使得集成电路测试技术有了迅猛的发展。本文以具体电路为例，在TR6836 测试系统上对交流参数的两种测试方法进行可靠的分析验证。

2 交流参数测试的原理

一般的数字集成电路大致分为时序逻辑器件和组合逻辑器件。时序逻辑器件的交流参数主要包括脉冲宽度tw，输入脉冲上升时间tr，输入脉冲下降时间tf，建立时间tset，保持时间tH，最高时钟频率fMAX，输出由低电平到高电平传输延迟时间tPLH，输出由高电平到低电平传输延迟时间tPHL，输出上升时间tr和输出下降时间tf。若有三态输出的器件，还包括输出由高组态到高电平传输延迟时间tPZH，输出由高组态到低电平传输延迟时间tPZL，输出由高电平到高组态传输延迟时间tPHZ，输出由低电平到高组态传输延迟时间tPLZ等。组合逻辑电路的交流参数主要为tPLH、tPHL、tr、tf等。

在以上交流参数中，脉冲宽度tw、输入脉冲上升时间tr、输入脉冲下降时间tf、保持时间tH、最高时钟频率fMAX一般都是由设计及工艺保证的，测试时按参数表及波形图中时序的要求，在测试编程时对激励信号进行适当调制，测试DUT的功能即可。而真正要测量的参数是tPLH、tPHL、tPZH、tPZL、tPHZ、tPLZ、tr和tf。由于tPZH、tPZL、tPHZ、tPLZ在测试原理和方法上与tPLH、tPHL、tr、tf基本相同，故本文以74HC04 为例，仅对tPHL项的交流参数测试进行说明。

tPHL是指输入端在施加规定的电平电压时，输出电压由高电平到低电平的边沿和对应的输入电压边沿上规定的参考电压间的时间差，测试原理图见图1 。

图1 测试原理图

3 交流参数的测试方法

在集成电路的生产过程中，各测试参数是通过测试机来实现的。对集成电路交流参数测试而言，不同的测试系统其测试的基本原理和方法基本上是一致的，现以 TR6838 测试系统为例，介绍一下交流参数的测试方法——搜索法和功能验证法。

3.1 搜索法

搜索法是通过重复测试搜索不断变化的参数，利用搜索法测试交流参数的基本思想是：给出确定的测试条件，在一定的选通范围内对选通时间进行搜索。以 TR6836 测试系统为例，在PinMap 中定义管脚名，在 ChannelMap 上定义测试板与 TR6836 测试系统连接的通道号，首先实现器件与测试机的连接。在 PEB Parameters中分别设置Pin Mode、Level Set、Edge Set来保证各条件与详细规范一致，见图2。PinMode 设置输入波形模式，Level Set设置输入电平（VIH/VIL）与输出比较电平（VOH/VOL），Edge Set设置测试频率以及比较时间，被测脚的输出比较时间与每次变化时间程序可控，测试pattern为被测管脚的翻转过程。以74HC04为例，测试1A脚上升沿到1Y脚下降沿的传输延迟tPHL，图2为tPHL的波形图。设置1Y的输出比较点VM为输出电压的 50%，设置1Y的 Cm p Mk1 和Cmp Mk2，每次逐步改变 Cmp Mk1和 Cmp Mk2的时间，更改时间后测试1Y由高变低的功能pattern，直到该功能pattern不再 fail，那么此时的Cmp Mk2时间即为要测的tPHL。同样的方法可以设置1Y的输出比较点VM分别为输出电压的 90%和 10%，测出两个输出延迟相减即为输出下降时间tTHL，波形图见图2 。

图2 tPHL、tPLH、tTHL、tTLH波形图

3.2 功能验证法

搜索法能够直接测试出交流参数的数值，但用功能验证法测试交流参数是得不到具体数值的。功能验证的方法是：输入信号的时序关系与器件详细规范中规定的一致，把交流参数作为读取信号的选通时间，在器件详细规范规定的频率下对被测器件进行逻辑功能测试，如果功能正确，说明交流参数在规范要求的合理范围内，这样就达到了对器件交流参数进行验证的目的。以TR6836测试系统，仍以测试74HC04的1A脚上升沿到1Y脚下降沿的传输延迟tPHL为例，在PEBParameters的 Level Set中设置输入电平与输出比较电平VM，在 Edge Set中设置Y1的 Cmp Mk1 时间为详细规范要求的tPHL值，具体设置见图3 ，在以上设置下对被测器件进行功能测试，如果功能通过，则证明传输延迟符合器件规范要求。

图3 1A、1Y的Level Set、Edge Set

4 测试实例

TR6836测试系统的Programming 采用GUI及C++ 语言并行实现，通过M icrosoft Visual Studio来编译程序。

搜索法测试 74HC04 的 1A 脚上升沿到1Y脚下降沿的传输延迟tPHL，电源电压为5V，被测脚各配置程序如下：

peb.SetPinLevel("1A",

5.0, 0.0, 2.5, 2.5, 8.0,-2.0);

|||| | |

VIH VIL VOH VOL VCH VCL

peb.SetPinLevel("1Y",

||||| |

VIH VIL VOH VOL VCH VCL

peb.GetTimingSetPinEdge("1Y",

250, 750, fcmk1, fcmk2);

|| | |

fDMk1 fDMk2 fCMk1 fCMk2

测试 pattern——TPHL.PAT 如下：

吕：当然，你的《德克萨斯》的价值除了展现战争跳动的旋律和令人窒息的危险，在表述战争的惯性恐怖感受和作战的超现实主义方面成功外，启示人们用另一种眼光来审视世界的，给读者更大阐释空间的是你对处在战争这一非常态下的情爱的描写，对非常态的情爱的这种人文关怀同样令我痴迷。特别想听听你自己是如何诠释小说中苏珊与克洛特·盖博之间的情爱的。

Edge Set中 fcmk1 和 fcmk2 设为变量，搜索法具体实现如下：

double fcmk1,fcmk2;

double Tphl[MAX_TESTING_SITE]={0};

for(i=0;i＜ 90;i++)

{

fcmk1=10+1*i;

fcmk2=15+1*i;

peb.SetTimingSetPinCompareEdge("0","1Y",tcmp, tcmp2);

peb.SetTestPatternOption("TPHL.START","TPHL. START",1,false);

peb.TestPattern("TPHL.START","TPHL.STOP", bPass);

util.FuncLog(false,bPass);

if(bPass[0]==1)

{

Tphl[0]=fcmk1;

i=90;

}

else if(i==89)

Tphl[0]=fcmk1;

}

util.TestLog("Tphl",Tphl);

设计提供的 74HC04 传输延迟参数规范见图4，所以在使用搜索法测试时1Y的选通时间在10～100ns 范围内以 Δt=1ns为步进递增，直到功能pattern PASS，测试值即为传输延迟tPHL，具体测试结果及测试时间见图5，该测试项测试时间为0.6164s，传输延迟测试值为89ns。

图4 传输延迟参数规范

图5 搜索法测试结果及测试时间

功能验证法被测脚配置与搜索法基本一致，不同点就在于1Y脚的 Edge Set比较时间为固定值，设为100ns，具体实现方法如下：

peb.SetTim ingSetPinCompareEdge ("0","1Y",100, 100);

peb.SetTestPatternOption("TPHL.START","TPHL. START",1,false);

peb.TestPattern("TPHL.START","TPHL.STOP", bPass);

util.FuncLog(true,bPass);

功能验证法只要在该条件下功能patternPASS，那么传输延迟tPHL就能保证在100ns 之内，具体测试结果及测试时间见图6，该测试项测试时间为0.1832s，传输延迟该测试项PASS。

图6 功能验证法测试结果及测试时间

同一颗电路用搜索法测试传输延迟时间为89ns，可以使用功能验证法来验证一下，考虑测试机本身存在的误差，将1Y脚的 Edge Set比较时间分别设为86ns和92ns对pattern进行测试，Edge Set=86ns时pattern FAIL，Edge Set=92ns时patternPASS，那么传输延迟时间在 86～92ns之间，与搜索法测试值 89 ns基本符合。

5 结束语

由以上两种交流参数的测试方法可以看出，搜索法虽然可以测出具体指标，但是显然测试时间较长，所以一般使用在研制过程中，将测试交流参数的具体数值提供给设计人员，方便设计人员将测试值与设计值对比并对设计器件进行有效的调整。在器件设计稳定之后，为了提高测试效率，节约测试成本，一般采用功能验证法进行交流参数测试。参考文献：

[1]高成，张栋，王香芬.最新集成电路测试技术[M].北京：国防工业出版社,2009.2.

[2](美)M ichaelL.Bushnell,(美)VishwaniD.Agrawal.超大规模集成电路测试[M].蒋安平，冯建华，王新安，译.北京：电子工业出版社，2005.

Test M ethod of AC Parameters for ATE-based ICs

SUN Lili,LINan
（Wuxi i-CORE Electronics Co.,Ltd,Wuxi214072,China）

Against the background of the fastdevelopmentof IC design andmanufacturing,the continuously improvementof the IC'sscale and levelhaspromoted thedevelopmentof test technology.The accuracy of AC parameters has become an important factor affecting the performance of ICs.The paper oversees the basic concepts and principles of AC parametric testing,and discusses the method of AC parametric test.The specificmethod,flow and testprogram of AC parameter testbased on TR6836 testsystem is presented.Using the system,the 74HC04 is taken as an example to compare and analyze the two test methods of AC parameters:searchmethod and function verificationmethod.

integrate circuit;AC parameters;ATEsystem