数字集成电路测试系统的分析与应用

王宇实

（电子科技大学 四川省成都市 611731）

数字化时代的到来，集成电路测试系统中开始慢慢的融入了数字化优势，并且在有效实施过程中发挥了非常重要的作用，成为了当前集成电路中支柱型的技术支撑。特别是最近几年，信息技术的快速发展，更是为数字集成电路测试系统的不断完善与优化提供了条件，带来了机遇，提高了产品质量的同时，降低了生产成本，借助数字化技术贯穿于生产的各个流程中，进而实现了高效管控。而本文将研究的侧重点放在了数字集成电路测试系统的分析与应用方面，具体内容如下所示。

1 数字集成电路测试系统基本构成情况

计算机是数字集成电路进行测试的重要基础，而计算机中所有设备、技能都包含在了系统中，高效完成自动测试功能。而在此系统中控制器、存储器、发生器、电源、接口等都是其关键部位。在系统中处理的高效性是其优势之一，在测试程序时，通过总线结构测试系统提高了分析与处理的效率。而计算机与主存储器高效结合，使各个测试间引脚信息储存、使用更加方便快捷。

关于外部配备，对各个测试环境间需求进行考虑，通过计算机给予支撑，包含着图形终端、打印机以及拷贝配备等等。图形终端管控图形生成以及排序，另外操控时间发生器，选择不同集合、运作方法。在软件测试中，供电电源、极限电流提供了有效的编程方法，使被测试设备完善性得到维护，降低了破损率。

2 数字集成电路测试技术分析

在数字集成电路测试系统中，其主要是以被测试的设备功能性以及特点为依据，对其各个引脚电气、时间参数进行检测，同时演示具体工作内容，将激励信号输入到引脚中，进而针对被测试的设备输出响应和期望响应进行对比，判断其是不是符合要求。目前在进行数字集成电路测试过程中，直流与功能测试应用较为广泛。

2.1 直流参数测试

在直流参数进行测试的时候主要是以欧姆定律为基础，对被测试的芯片管脚电流、电压等达标情况进行检测。在进行直流测试时，接触、漏电、输出以及电源消耗测试技术又是其重要的组成部分。

2.1.1 接触测试

接触测试主要是针对被测试的器件信号引脚和测试通道是不是能够达到正常连接或者是其是不是能够和晶圆引线在连接时处于正常情况下。芯片封装环节，内外部都有二极保护管。在进行接触测试时，PMU 加流测压力的方法是极其常用的，首先会把要进行测试的设备电源、引脚与地面接触，并且有效的连接在一起，同时将偏置电流合理的加入到信号引脚上，测量其电压的数值情况。以二极管的P-N 结的特点为依据，在一切处于正常情形之下，引发压降保持在-0.65v 左右，但是如果低于了-0.2v，这就表明引脚为开路；反之就证明了引脚为短路；当压降>-1.2v，却小于-0.2v 时，则表明了此信号引脚处于正常的连接状态之下。具体的操作情况如图1所示。

图1：接触测试原理图

图2：功能测试原理图

2.1.2 漏电流测试

漏电流测试指的就是当半导体中的PN 结在进行截止过程中出现了微小电流的流过，这时就被称之为是漏电流，而漏电流较高的时候，主要就是因为芯片在制造时存在诸多问题，进而造成芯片无法在正常情况下运作。而对漏电流进行测试主要指的就是针对输入信号引脚漏电流是不是处于正常状态进行测试。在测试时，主要采用的是PMU 加压的方法对电流检测。高电平输入漏电流以下用IIH 代码代替，在对此漏电流进行测试的时候，第一步是针对要进行测试的器件电源端完成电压的施加，也就是将VDDmax 处于最差情况之下的电源引脚所输入的最大压力进行测试，测试之前将需要输入的引脚设置为0。第二步对需要测试的引脚通过PMU 进行高电平施加，以此来完成对被测试引脚电流值的测试。第三步以芯片规格说明书中标明的IIH 为依据，将测量的数值与其进行对比。低电平输入漏电流以下用IIL 代码代替，在对此漏电流进行测试的时候，第一步是将VDDmax 施加于需要测试的芯片电源端，并且将所有涉及到的输入引脚设置成1。第二步通过针对需要测试的引脚通过PMU 进行低电压的施加，以此来完成对被测试引脚电流值的测试。第三步以芯片规格说明书中标明的IIL 为依据，将测量的数值与其进行对比。

2.1.3 输出电压测试

这里所提到的输出电压主要指的就是当对相关的输出引脚给予负载电流施压的时候，0 或者是1 是其电压输出的状态。在进行测试时，PMU 则处于加流与测试电压的情况之下。对输出的高电压VOH 进行测试过程中，将电压VDDmax 施加于需要测试的器件电源端，并且针对所有需要测试的输出引脚预设1，以规格说明书为基础，借助PMU 给予被测试的输出引脚拉电源施加，在对被测试引脚电压进行测量的时候，而且还要与规格说明书中的数值进行对比，若此电压与规格说明书中VOH 的最小值相比相对较小，说明芯片不符合要求；对输出低电压VOL 进行测试过程中，将电压VDDmax 施加于需要测试的芯片电源端，并且针对所有需要测试的输出引脚预设为0，同样需要与规格说明书中的指标进行比较，在被测试的输出引脚中通过PMU 给予灌电流施加，对被测量的引脚电压进行检测，在经过对比以后，在与说明书中所规定的VOL 最大值进行比较时，此压电要大很多，则证明芯片的选择与要求是不相符的。

2.1.4 电源消耗测试

这里所提到的电源消耗测试主要划分为了动态、静态两种形式，测试动态的电源消耗情况时，最终的目标是为了检测设备是不是始终在正常范围内进行工作，主要使用的方法则是电源端电流IDD法；测试静态电源的消耗情况主要目的是看器件工作是否处于低能消耗情况之下，采用的是电源端电流IDD 测试法。在对动态IDD进行测量过程中，给予被测试的器件电源端通过PMU 对VDDmax电压的施加，而测试的系统主要是以向量集为依据完成执行，而PMU 则测试的是器件电源端当前的电流数值，测试的系统执行向量结束执行，若测试电流数值与规格说明书中相比较，相对较小，说明器件是符合要求的。在对静态IDD 进行测量的时候，同样使用的也是PMU，针对器件电源端采取VDDmax 加压的方法进行测量，系统会执行提前设计好的向量集，运作了较短时间之后，便会自动的停止，进而通过PMU 对被测试的器件电源端电流进行测试，若测试获取到的数值与规格说明书中的指标相比较，相对较小，说明器件是符合要求的。

2.2 功能测试

在数字集成电路的测试过程中，此测试是其非常重要的组成部分，主要是对被测试的器件具体工作情况进行模拟，通过对大量测试向量进行编写，以此为基础对器件工作情况进行测试。在不同的测试向量内部都有相应的输入引脚数字、输出引脚期望数值，进行测试时，以预设的速率为依据，测试设备会对测试向量进行任务执行，并且将输出引脚具体情况、向量期望数值进行有效收集与整理，进而对比，通过此方法对需要测量的器件电路是否存在功能性问题进行评估，具体的原理图如图2 所示。

关于功能测试具体操作是：对向量进行测试并且将被测试的器件不同时期的引脚输入、期望值进行测试。被测试的器件引脚在处于输入情况下所产生的逻辑数值主要是由向量格式化编码单元来收集整理，同时与工作人员预设的时序数值、格式进行有效结合，进行形成了时序波，并向测试的通道进行发送，而测试通道中的电压、电流都是预先设计好的，以此来控制时序波幅度，而由驱动以及测试通道相互接连的被测试器件将引脚输入。在向量测量时期相同的时候，测试通道会将被测试的器件所输出的引脚逻辑电平进行收集，同时和预设数值进行对比，并将收集到的数值进行转换，向比较单元进行传输。在将相同向量测试时期内所收集到的期望数值获取以后，还要和测试通道中的逻辑情况下进行比较。若此数值一样，测试下条向量；若不一样，便进行历史数据存储。当任务执行结束以后，若所有向量都测试成功，说明被测试的芯片符合要求，若有部分向量测试未通过，说明芯片是不符合要求的，需要借助储存的历史数据进行原因查寻。

3 数字集成电路测试系统的应用

二者的互融互通慢慢的形成了一种良性的循环模式，而且应用的价值也越来越突出。测试技术逐渐朝着更加先进的水平发展，而在具体的应用过程中同样也应该紧跟时代发展步伐，进行不断革新，若只是停留在理论研究基础之上很难将其作用充分发挥出来，所以应该以理论研究为基础，不断将数字集成电路测试系统的技术进行推广与使用，以实践来检验理论。例如当前应用最为广泛的半导体自动测试系统，不仅仅具备了模拟、混合信号等特点，而且同时也具有储存、VLSI 器件测试的功能，所涉及到的领域范围较广，而且设备相对较为先进，同时性能较高，成本较低，主要运用的是Windows 常用的操作软件，人机界面简单且友好；以板卡硬件架构为依据，具有较好的维护性功能；与MSO 有效的结合在一起，使SOC 涉及到的测试需求得到了满足，测试性价比非常高。例如由HILEVEL 生产的ETS770 其最大的优势就在于器件能够借助测试小板和测试的系统方便快捷的连接在一起，同时能够达到迅速对芯片逻辑功能给予检测，而处于测试的各个系统编程界面始终处于窗口状态之下，既方便又快捷，操作简单。

4 结束语

本次通过各种渠道针对此方面的资料进行了查阅、收集、整理以及归类，从中甄选出对此次研究具有直接参考价值的内容，在对资料分析中充分了解当前测试技术相关的理论，重点针对数字集成电路测试系统中的直流以及功能参数测试进行了分析，并且在最后对应用情况进行了阐述，不管是关于其基本结构的构成，或者是关于测试技术，数字集成电路系统都应该满足时代发展需求，不断进行创新，实现与多个领域的融合，在革新中寻求更好的发展，在深化中进步，进而为国家未来建设提供优质的服务。