模拟集成电路测试

模拟集成电路测试技术

20092123 王天亮

模拟集成电路产品测试分别在生产中的两个阶段进行，既在芯片封装前和封装后，中测的目标是挑选出合格的芯片，送去封装。之所以进行两端测试，是因为封装和测试比其他生产工业工序更为费时，并且经济消耗也很大。只能选择合格芯片进行封装和测试将提高封装后合格器件的比例。成测还是必需的，因为扯了测试要求的因素，在封装过程中还将有可能导入新的故障。

方法：数字集成电路是由故障模型驱动的，而模拟集成电路测试则基本上规范驱动，这是两种电路测试方法学上的重要区别。数字集成电路测试方法基于故障类型，最简单的是固定“0”和固定“1”故障，其失效机理是一个电路的端点固定为逻辑0和1。根据这个故障假设，通过模拟产生测试输入向量和输出响应向量集，并给出故障覆盖率。如果一个测试向量集能使故障电路的模拟输出与无故障电路的输出不同，则认为该测试向量集能检测该故障。这样就可以在正式生产以前，在设计阶段就可以通过模拟产生随后用于生产测试的测试向量，当然它同样可用于可测试分析。特别是，若为了达到一定的故障覆盖率所需测试向量集很长时，可在正式生产前重新进行设计，这样既可以减少测试集长度又能保证必要的故障覆盖。总之，数字集成电路测试领域是一个开发较好，较系统，技术成熟的领域。

而模拟集成电路上没有被普遍接受故障类型，因此到目前为止，模拟集成电路测试认识规范驱动的，即在产品和成测阶段，测试依据的是电路规范。以运算放大器为例，比如其主要规范是;

DC增益>=80dB;

4kHz 的总谐波失真<=0.002%;

1MHz 的总谐波失真<=0.1%;

建立时间<=200ns;

功耗<=3mw。

最一般的方法就是按上述规范进行测试并将合格芯片拿去封装。然后进行中测，中测有些技术问题，比如探针寄生参数影响动态参数测试，所以常常只选择直流电压和电流进行测量。为了使之选择直流参数测试的方法有更好的效果，可以采用统计优化技术，其基本点是优化测试容限的分配。对模拟集成电路，规范所规定的行为时一个完整的范围。比如输入信息范围，频率范围等，测试时一般只选择其中一个子集，以放大器为例，可以提出，比如：为了测量向量电路的总谐波失真，仅选择4KHz和1MHz进行测量，是不是足够充分。

用阶跃输入响应电路的建立时间能否正确的表征其响应特性。

当电路工作电压或环境温度发生变化时，能确保正常工作吗？

集成电路测试技术是集成电路产业链中必不可少的一个重要环节，在SoC时代，虽然模拟电路所占比例越来越少，但无论其设计、工艺和测试都逐渐变成整个系统最难的环节。由于其对应工作范围几乎为全电流范围，所以需要一些特殊的方法进行测试，这就进一步提高了对测试设备的要求。在国内，这些技术都还处于发展阶段，与国外同类A TE产品具有

一定的差距，随着国内模拟集成电路设计水平的不断提高，测试技术的发展逐渐成为产业瓶颈。本文提出了以AD5522和AD974搭建测试环路，以ARM完成系统总体控制的设计思路，设计并完成了模拟电路直流参数测试系统。

1模拟集成电路直流参数测试系统硬件设计

1.1系统组成系统硬件设计框图如图1所示。本系统基于4通道高精度直流测量单元AD5522和4通道16位模数转换器AD974构成4路独立的测试通道，采用ARM9作为系统主控制器，通过SPI接口对AD5522和AD974进行读写操作，并辅以液晶显示屏和键盘作为人机接口。图1系统硬件框图

1.2控制模块该系统的控制模块选用S3C2440AL作为主控芯片，接受来自操作人员的测试参数设定，如测试模式、量程选择等，并通过SPI接口向AD5522发送测试向量，同时触发AD974进行采样并读回测试数据，测试数据在ARM中进行数值转换和误差校正后，在液晶显示屏中显示出测试结果，并将测试结果送至分选机，以分选出正品和次品。

1.3测试环路测试环路主要是由AD5522和AD974构成。AD5522是一个高性能、高度集成的参数测量单元（PMU）,由4个独立测试通道组成。每个PMU通道都包含5个16位电压输出型DAC,用于设置施加、箝位和比较的可编程输入电平。AD5522提供的电流范围为5μA至64mA，超过64mA的电流则需要外部放大器。同时，它还提供了一个时钟频率高达50MHz 的SPI接口，实现了模式和DAC寄存器的快速更新。AD974是一个200kSPS、4通道、16位ADC，具有高通过率、低功耗、高精度等特性，非常适合在本系统中与AD5522配合使用。以施加电压测量电流模式为例，如图2所示.在该模式下，施加放大器FA、DUT和仪器放大器IA2构成电压施加环路，将DUT两端电压稳定在FIN（用户设定的施加电压值）；而内部取样电阻RSENSE两端的电压被仪器放大器IA1取出，送到MEASOUT端，再通过AD974采样测出MEASOUT的值。通过下面的公式可计算出DUT两端的电压和流过的电流。(1)(2)式中：FV是DUT两端施加电压；FIN是用户设定的施加电压；MI是流过DUT的电流；主控制器S3C2440AL测试环路AD5522AD974被测器件人机接口FV=FINMEASOUTMI=RSENSE ×GAIN2010.10设计与研发150引言集成电路测试技术是集成电路产业链中必不可少的一个重要环节，在SoC时代，虽然模拟电路所占比例越来越少，但无论其设计、工艺和测试都逐渐变成整个系统最难的环节。由于其对应工作范围几乎为全电流范围，所以需要一些特殊的方法进行测试，这就进一步提高了对测试设备的要求。在国内，这些技术都还处于发展阶段，与国外同类A TE产品具有一定的差距，随着国内模拟集成电路设计水平的不断提高，测试技术的发展逐渐成为产业瓶颈。本文提出了以AD5522和AD974搭建测试环路，以ARM完成系统总体控制的设计思路，设计并完成了模拟电路直流参数测试系统。