数字集成电路测试技术研究
2021-11-30王朕廖可
王朕 廖可
工业和信息化部电子第五研究所 广东 广州 511300
引言
随着电子仪器的精密化发展,数字集成电路技术需要不断发展演进,以满足实际生产需求。数字集成电路从传统的电子元件逐步演变为微小化、精细化的电子元器件,其制作过程更加复杂化、精准化[1]。总体上来说,数字集成电路是集成电路设计和制造的核心产业。数字集成电路在提升整体质量和技术水平的同时,还需要加强生产成本的控制,以保证相关企业的经济效益和社会效益,这就需要加强数字集成电路测试技术的应用,以实现对各个生产制造环境的有效控制。
1 数字集成电路测试系统的结构
数字集成电路测试系统是一种综合性的技术成果,融合了电子测试技术、自动控制电子计算机技术、数字信息化技术等多项技术,因此,数字集成电路测试系统具有高速度、多参数、高精准度、多功能等应用优势,得到广泛的应用。数字集成电路测试系统的目的主要是为了将被测电路所处的实际工作环境进行精准的模拟,以便通过相关的测试程序实现对实际电路的测试,并确保测试结果的精准性和快速性。通过数字集成电路测试系统的一系列测试结果,就可以分析判断出实际电路系统的各项功能及参数是否满足在实际功能系统的要求。总体上来说,数字集成电路测试系统能够为电路的分析研究提供相应的理论与实践支撑,同时,随着集成电路设计和制造技术的不断发展变化,数字集成电路测试系统的应用功能也逐步完善。
1.1 测试计算机子系统
测试计算机子系统是针对计算机自身所包含的设备及相应的处理能力,能够在一定程度上完成功能的自动测试。此外,还涉及系统控制器、主存储器、图形发生器、供电电源等。其中,系统控制器具备高速处理的功能,在总线结构控制测试系统的基础上来实现各个功能,以完成各项测试。存储器是通过与测试计算机相连接,以将相应的测试数据进行存储[2]。图形发生器主要是通过合理的运行模式对测试图形的产生和图形序列进行有效控制。而供电电源则是负责为测试器提供电能,其电流大小是可控的,以减少对被测器件的电流冲击。计算机子系统是通过数据接口将各个部分相互联系起来,这样才能够精准的实现测试命令与数据信息之间的传递。
1.2 测试、测量子系统
测试、测量子系统主要以测试电子部件为主,其中比较典型的元器件是引脚接口、测试夹具、测量系统等。引脚接口是一种硬件器件,主要是用于提供通用测试能力,以将相应的管脚特征编程加以完成。测试夹具则是用于被测器件的引脚与指定的输入和输出位置相连接。对于测试夹具,需要确保与被测器件之间的相匹配性,并且在最大限度内减少对通信信号的干扰。
2 数字集成电路测试技术的应用
2.1 电路的功能测试
功能测试是数字集成电路测试的主要目的之一,其测试目标在于检查测试电路功能与电路设备的实际需求是否相一致。首先将测试图像通过设备电路的输入端加以输入,然后对设备电路中的各个环节进行观察,查看其是否出现相应的反应信号,并将这些输出信号进行记录,与预期的产品信号相比较,检查两者之间是否存在差异。这便是设备电路功能测试的重要参考依据。通常情况下,设备电路功能是否正常的分析判断依据,就是以功能测试中的图像测试为主,通过图像测试,一旦其中存在异常情况,就可以快速准确的分析判断出电路产品中的故障问题。这样相关工作人员就可以对此进行分析判断,有效提高了测试效率,并减少了测试成本[3]。同时,矢量测试主要用于实现数字集成电路质量的测试功能,这是因为矢量测试的精准度相对较高,能够将设备电路中的质量缺陷精准的反映出来。
矢量测试主要从两方面着手进行,一项是组合电路的矢量测试,一项是时序电路的矢量测试。组合电路的矢量测试又可以通过代数法、穷举法、随机抽取法、图像法等测试方法来实现。而时序电路的矢量测试可以根据自己建立的数学模型为时序电路建立一组描述方程,再结合一个代数函数和布尔差分函数不断地迭代或求解方程组从而推倒出测试矢量。在实际测试设备中,结合测试目的建立相应的测试电路测试模型,并通过科学有效的测试方法,使其彼此之间相互配合,协同工作,以确保测试结果的科学性和高效性。对于电路功能测试所采用的测试图形往往需要具备一定的功能。首先,测试图形的故障覆盖率要相对较强,这样才能全面有效的发现故障问题;其次,测试图形的测试时间要合理。测试时间过长会造成工作人员注意力的下降,进而影响测试结果的准确性。因此,功能测试的根本要求在于通过选用合理的测试方法,并设置有效的测试指标以保证测试结果的精确性。
2.2 直流参数测试
在直流参数测试中常用的两种测试方法是漏电测试法和电平转化测试法。对于漏电测试法,其应用范围较广,这是因为该方法能够精细准确的识别出电路设备中所存在的漏电缺陷问题。在数字集成电路的实际运用过程中,受其自身物理特性的影响,电路设备不可避免地会存在元器件老化和损耗等问题。这是因为数字集成电路设备的应用,需要有电源的持续供给,且需求量和频繁度都相对较高,因此,对于数字集成电路设备绝缘层体设计和使用,都会在一定程度上缩减绝缘体的厚度,而这种物理层面的缩减就会导致设备电路在长时间的使用过程中而出现老化、磨损、绝缘体容易破裂等问题,这样,数字集成电路在使用过程中就存在不同程度的漏电隐患。而漏电测试则能够对设备电路的漏电部位进行准确的识别并加以监测,以方便相关工作人员对漏电部位进行修补与完善,有效减少设备电路的漏电问题,延长设备电路的使用寿命[4]。对于电平转化测试法,这种测试方法比漏电测试法更具有针对性。电平转化测试法的测试部位主要是指设备电路中即将要失去作用的电路部位,其测试内容主要是该部位的临界值电压。这两种直流参数测试方法都具有良好的应用效果,此外,常用的直流参数测试方法还有接触设备测试法等。
2.3 交流参数测试法
交流参数测试法与直流参数测试法存在显著差异,但是却是相互配合使用,在对设备电路进行直流参数测试之后,需要开展交流参数测试。通过交流参数测试法,能够准确反映出数字集成电路的系统技术性,同时能够将数字集成电路的工作状态实时准确地反映出来。交流参数测试是借助标准化和专业化的检测设备来实现,对于具体的检测时间点和检测顺序关系需要经过合理的推敲,并不一定是要对设备电路的所有测试项目进行检测[5]。在完成相关测试后,便可以对设备电路进行必要的检修测试,保证数字集成电路设备能够正常稳定的运行。其中,比较典型的交流参数测试法有时间测试法、延时测试法、建立时间测试法等。合理的选择相应的测试方法,有助于交流参数测试将该技术的优势充分发挥出来。
3 数字集成电路系统测试技术的应用与发展趋势
在数字集成电路系统中,门电路是一种最基本的逻辑电路。在门电路的基础上,通过一定科学的组合方式能够形成形式和功能多样的逻辑电路。因此,门电路的应用范围相对比较普遍。在数字集成电路中,电源引脚与接地引脚之间的正反向电阻值是存在显著差异的。与此同时,门电路对于输入短路电流值和输出低电平电压值均具有一定的要求,对此,就可以实现输入引脚和输出引脚的测试确认。此外,在“或非”门、“与”门、反向器等数字电路中均具有一定的适用性。
数字集成电路系统功能结构的完善在一定程度上使得测试效果得到显著提升。数字集成电路系统的组成结构也直接关系着测试技术的应用效果,因此通过对测试技术的实际应用情况进行相应的分析来不端深化和完善测试技术的应用,并在此基础上对测试技术加以创新。现阶段,大部分数字集成电路测试技术的应用处于初级阶段。不同的数字集成电路测试系统具有不同的应用特点,这就需要结合测试系统的实际应用场景进行针对性的研发与配置,以将测试信系统自身的优势充分发挥出来。对此,测试人员需要从逻辑结构方面着手制定规范的测试体系,在保证测试安全便捷的同时,确保测试系统的整体性能稳定可靠。总之,随着测试技术的广泛应用和深入研究,数字集成电路系统也不断完善,使得功能更加丰富。此外,测试技术体系的建立也是至关重要的,以保障测试技术具备可操作性,提升数字集成电路系统的综合性能,使得测试的应用效果更加科学有效。
数字集成电路测试技术的应用,其测试功能效果是与测试系统结构和测试技术的应用息息相关的。数字集成电路测试技术的应用,需要结合实际应用情况对测试技术不断深入研究与创新,以提升测试技术的综合水平。数字集成电路系统测试技术的应用涉及多工序,需要针对各个工序的特点进行研发,以不断改善现有技术水平。对于不同测试系统,每个系统都具有相应的特点,因此,各个系统在研发和配置环节存在一定的差异性,以便将各个测试系统自身的优势充分发挥出来。同时,数字集成电路测试要由专业的测试人员来执行,根据测试的逻辑结构制定科学完善的测试体系,以确保测试能够顺利进行。这样,测试的安全性和便捷性也能够得到一定程度上的保障。此外,测试技术体系的建立,使得测试系统的技术可操作性显著提升,也能够提升测试系统的测试效果。
近年来,数字集成电路的设计方式得到明显优化,其集成度也显著提升。数字集成电路逐步朝着混合型方向发展。在此基础上,数字集成电路的设计和测试方式需要不断改进完善,相应的测试设备与测试技术也需要不断发展,在面临着发展机遇的同时也经受着技术挑战。对此,相关部门要想从根本上对数字集成电路测试技术加以创新,就需要明确认识到现阶段该技术所存在的技术缺陷,并采取积极有效的解决措施以攻克各个缺陷难题,这样才会有效推动数字集成电路测试技术的技术水平。同时,相关部门也需要积极学习引进国内外先进的测试技术,以便能够研发出更多具有实用价值的技术产品。数字集成电路测试技术的优化完善,在提升电子技术应用水平的同时,也带动了电子产品的发展与进步[6]。
4 结束语
数字集成电路技术是工业生产的重要技术支撑,其综合水平的提升在一定程度上需要依托于数字集成电路测试技术。通过对数字集成电路测试技术的应用,能够明显改善数字集成电路的应用效果。而直流参数测试、交流参数测试等常用的测试技术的应用,对于测试的可靠性和精确性有了明显的提高,在一定程度上也为数字集成电路的设计与制造也提供了重要依据,为数字集成电路技术的发展提供了强有力的保障。