集成电路测试基础

集成电路测试基础
集成电路测试基础

第二章.半导体测试基础(3)——测试系统

三.测试系统

测试系统称为ATE,由电子电路和机械硬件组成,是由同一个主控制器指挥下的电源、计量仪器、信号发生器、模式(pattern)生成器和其他硬件项目的集合体,用于模仿被测器件将会在应用中体验到的操作条件,以发现不合格的产品。

测试系统硬件由运行一组指令(测试程序)的计算机控制,在测试时提供合适的电压、电流、时序和功能状态给DUT并监测DUT的响应,对比每次测试的结果和预先设定的界限,做出pass或fail的判断。

测试系统的内脏

图2-1显示所有数字测试系统都含有的基本模块,虽然很多新的测试系统包含了更多的硬件,但这作为起点,我们还是拿它来介绍。

“CPU”是系统的控制中心,这里的CPU不同于电脑中的中央处理器,它由控制测试系统的计算机及数据输入输出通道组成。许多新的测试系统提供一个网络接口用以传输测试数据;计算机硬盘和Memory用来存储本地数据;显示器及键盘提供了测试操作员和系统的接口。

图2-1.通用测试系统内部结构

DC子系统包含有DPS(Device Power Supplies,器件供电单元)、RVS (Reference Voltage Supplies,参考电压源)、PMU(Precision Measurement Unit,精密测量单元)。DPS为被测器件的电源管脚提供电压和电流;RVS 为系统内部管脚测试单元的驱动和比较电路提供逻辑0和逻辑1电平提供参考电压,这些电压设置包括:VIL、VIH、VOL和VOH。性能稍逊的或者老一点的测试系统只有有限的RVS,因而同一时间测试程序只能提供少量的输入和输出电平。这里先提及一个概念,“tester pin”,也叫做“tester channel”,它是一种探针,和Loadboard背面的Pad接触为被测器件的管脚提供信号。

当测试机的pins共享某一资源,比如RVS,则此资源称为“Shared Resource”。

一些测试系统称拥有“per pin”的结构,就是说它们可以为每一个pin独立地设置输入及输出信号的电平和时序。

DC子系统还包含PMU(精密测量单元,Precision Measurement Unit)电路以进行精确的DC参数测试,一些系统的PMU也是per pin结构,安装在测试头(Test Head)中。(PMU我们将在后面进行单独的讲解)每个测试系统都有高速的存储器——称为“pattern memory”或“vector memory”——去存储测试向量(vector或pattern)。Test pattern(注:本人驽钝,一直不知道这个pattern的准确翻译,很多译者将其直译为“模式”,我认为有点欠妥,实际上它就是一个二维的真值表;将“test pattern”翻译成“测试向量”吧,那“vector”又如何区别?呵呵,还想听听大家意见)描绘了器件设计所期望的一系列逻辑功能的输入输出的状态,测试系统从pattern memory中读取输入信号或者叫驱动信号(Drive)的pattern状态,通过tester pin输送给待测器件的相应管脚;再从器件输出管脚读取相应信号的状态,与pattern中相应的输出信号或者叫期望(Expect)信号进行比较。进行功能测试时,pattern为待测器件提供激励并监测器件的输出,如果器件输入与期望不相符,则一个功能失效产生了。有两种类型的测试向量——并行向量和扫描向量,大多数测试系统都支持以上两种向量。

Timing分区存储有功能测试需要用到的格式、掩盖(mask)和时序设置等数据和信息,信号格式(波形)和时间沿标识定义了输入信号的格式和对输出信号进行采样的时间点。Timing分区从pattern memory那里接收激励状态(“0”或者“1”),结合时序及信号格式等信息,生成格式化的数据送给电路的驱动部分,进而输送给待测器件。

Special Tester Options部分包含一些可配置的特殊功能,如向量生成器、存储器测试,或者模拟电路测试所需要的特殊的硬件结构。

The Systen Clocks为测试系统提供同步的时钟信号,这些信号通常运行在比功能测试要高得多的频率范围;这部分还包括许多测试系统都包含的时钟校验电路。

其他的小模块这里不再赘述,大家基本上可以望文生义,呵呵。

第二章.半导体测试基础(4)——PMU

四.PMU

PMU(Precision Measurement Unit,精密测量单元)用于精确的DC参数测量,它能驱动电流进入器件而去量测电压或者为器件加上电压而去量测产生的电流。PMU的数量跟测试机的等级有关,低端的测试机往往只有一个PMU,同过共享的方式被测试通道(test channel)逐次使用;中端的则有一组PMU,通常

为8个或16个,而一组通道往往也是8个或16个,这样可以整组逐次使用;而高端的测试机则会采用per pin的结构,每个channel配置一个PMU。

图2-2. PMU状态模拟图

驱动模式和测量模式(Force and Measurement Modes)

在ATE中,术语“驱动(Force)”描述了测试机应用于被测器件的一定数值的电流或电压,它的替代词是Apply,在半导体测试专业术语中,Apply和Force都表述同样的意思。

在对PMU进行编程时,驱动功能可选择为电压或电流:如果选择了电流,则测量模式自动被设置成电压;反之,如果选择了电压,则测量模式自动被设置成电流。一旦选择了驱动功能,则相应的数值必须同时被设置。

●驱动线路和感知线路(Force and Sense Lines)

为了提升PMU驱动电压的精确度,常使用4条线路的结构:两条驱动线路传输电流,另两条感知线路监测我们感兴趣的点(通常是DUT)的电压。这缘于欧姆定律,大家知道,任何线路都有电阻,当电流流经线路会在其两端产生压降,这样我们给到DUT端的电压往往小于我们在程序中设置的参数。

设置两根独立的(不输送电流)感知线路去检测DUT端的电压,反馈给电压源,电压源再将其与理想值进行比较,并作相应的补偿和修正,以消除电流流经线路产生的偏差。驱动线路和感知线路的连接点被称作“开尔文连接点”。

●量程设置(Range Settings)

PMU的驱动和测量范围在编程时必须被选定,合适的量程设定将保证测试结果的准确性。需要提醒的是,PMU的驱动和测量本身就有就有范围的限制,驱动的范围取决于PMU的最大驱动能力,如果程序中设定PMU输出5V的电压而PMU本身设定为输出4V电压的话,最终只能输出4V的电压。同理,如果电流测量的量程被设定为1mA,则无论实际电路中电流多大,能测到的读数不会超过1mA。

值得注意的是,PMU上无论是驱动的范围还是测量的量程,在连接到DUT的时候都不应该再发生变化。这种范围或量程的变化会引起噪声脉冲(浪涌),是一种信号电压值短时间内的急剧变化产生的瞬间高压,类似于ESD的放电,会对DUT造成损害。

●边界设置(Limit Settings)

PMU有上限和下限这两个可编程的测量边界,它们可以单独使用(如某个参数只需要小于或大于某个值)或者一起使用。实际测量值大于上限或小于下限的器件,均会被系统判为不良品。

●钳制设置(Clamp Settings)

大多数PMU会被测试程序设置钳制电压和电流,钳制装置是在测试期间控制PMU输出电压与电流的上限以保护测试操作人员、测试硬件及被测器件的电路。

图2-2.电流钳制电路模拟图当PMU用于输出电压时,测试期间必须设定最大输出电流钳制。驱动电压时,PMU 会给予足够的必须的电流用以支持相应的电压,对DUT的某个管脚,测试机的驱动单元会不断增加电流以驱动它达到程序中设定的电压值。如果此管脚对地短路(或者对其他源短路),而我们没有设定电流钳制,则通过它的电流会一直加大,直到相关的电路如探针、ProbeCard、相邻DUT甚至测试仪的通道全部烧毁。

图2-3显示PMU驱动5.0V电压施加到250ohm负载的情况,在实际的测试中,DUT 是阻抗性负载,从欧姆定律I=U/R我们知道,其上将会通过20mA的电流。器件的规格书可能定义可接受的最大电流为25mA,这就意味着我们程序中此电流上限边界将会被设置为25mA,而钳制电流可以设置为30mA。

如果某一有缺陷的器件的阻抗性负载只有10ohm的话,在没有设定电流钳制的情

况下,通过的电流将达到500mA,这么大的电流已经足以对测试系统、硬件接口及器件本身造成损害;而如果电流钳制设定在30mA,则电流会被钳制电路限定在安全的范围内,不会超过30mA。

电流钳制边界(Clamp)必须大于测试边界(Limit)上限,这样当遇到缺陷器件才能出现fail;否则程序中会提示“边界电流过大”,测试中也不会出现fail了。

图2-4.电压钳制电路模拟图

当PMU用于输出电流时,测试期间则相应地需要进行电压钳制。电压钳制和电流

钳制在原理上大同小异,这里就不再赘述了。

第二章.半导体测试基础(5)——The Pin Electrics

五、管脚电路

管脚电路(The Pin Electronics,也叫PinCard、PE、PEC或I/O Card)是测试系统资源部和待测期间之间的接口,它给待测器件提供输入信号并接收待测器件的输出信号。

每个测试系统都有自己独特的设计但是通常其PE电路都会包括:

●提供输入信号的驱动电路

●驱动转换及电流负载的输入输出切换开关电路

●检验输出电平的电压比较电路

●与PMU的连接电路(点)

●可编程的电流负载

还可能包括:

●用于高速电流测试的附加电路

●Per pin 的PMU结构

尽管有着不同的变种,但PE的基本架构还是一脉相承的,图2-5显示了数字测试系统的数字测试通道的典型PE卡的电路结构。

图2-5.典型的Pin Electronics

1.驱动单元(The Driver)

驱动电路从测试系统的其他相应环节获取格式化的信号,称为FDATA,当FDATA通过驱动电路,从参考电压源(RVS)获取的VIL/VIH参考电平被施加到格式化的数据上。如果FDATA命令驱动单元去驱动逻辑0,则驱动单元会驱动VIL参考电压;VIL(Voltage In Low)指施加到DUT的input管脚仍能被

DUT内部电路识别为逻辑0的最高保证电压。

如果FDATA命令驱动单元去驱动逻辑1,则驱动单元会驱动VIH参考电压;VIH(Voltage In High)指施加到DUT的input管脚仍能被DUT内部电路识别为逻辑1的最低保证电压。

F1场效应管用于隔离驱动电路和待测器件,在进行输入-输出切换时充当快速开关角色。当测试通道被程序定义为输入(Input),场效应管F1导通,开关(通常是继电器)K1闭合,使信号由驱动单元(Driver)输送至DUT;当测试通道被程序定义为输出(Output)或不关心状态(don’t care),F1截止,K1断开,则驱动单元上的信号无法传送到DUT上。F1只可能处于其中的一种状态,这样就保证了驱动单元和待测器件同时向同一个测试通道送出电压信号的I/O冲突状态不会出现。

2.电流负载单元(Current Load)

电流负载(也叫动态负载)在功能测试时连接到待测器件的输出端充当负载的角色,由程序控制,提供从测试系统到待测器件的正向电流或从待测器件到测试系统的负向电流。

电流负载提供IOH(Current Output High)和IOL(Current Output Lo w)。IOH指当待测器件输出逻辑1时其输出管脚必须提供的电流总和;IOL则相反,指当待测器件输出逻辑0时其输出管脚必须接纳的电流总和。

当测试程序设定了IOH和IOL,VREF电压就设置了它们的转换点。转换点决定了IOH起作用还是IOL起作用:当待测器件的输出电压高于转换点时,IOH提供电流;当待测器件的输出电压低于转换点时,IOL提供电流。

F2和F1一样,也是一个场效应管,在输入-输出切换时充当高速开关,并隔离电流负载电路和待测器件。当程序定义测试通道为输出,则F2导通,允许输出正向电流或抽取反向电流;当定义测试通道为输入,则F2截止,将负载电路和待测器件隔离。

电流负载在三态测试和开短路测试中也会用到。

3.电压比较单元(Voltage Receiver)

电压比较器用于功能测试时比较待测器件的输出电压和RVS提供的参

考电压。RVS为有效的逻辑1(VOH)和逻辑0(VOL)提供了参考:当器件的输出电压等于或小于VOL,则认为它是逻辑0;当器件的输出电压等于或大于V OH,则认为它是逻辑1;当它大于VOL而小于VOH,则认为它是三态电平或无效输出。

4.PMU连接点(PMU Connection)

当PMU连接到器件管脚,K1先断开,然后K2闭合,用于将PMU和Pin Electrics卡的I/O电路隔离开来。

5.高速电流比较单元(High Speed Current Comparators)

相对于为每个测试通道配置PMU,部分测试系统提供了快速测量小电流的另一种方法,这就是可进行快速漏电流(Leakage)测试的电流比较器,开关K3控制它与待测器件的连接与否。如果测试系统本身就是Per Pin PMU结构的,那么这部分就不需要了。

6.PPPMU(Per Pin PMU)

一些系统提供Per Pin PMU的电路结构,以支持对DUT每个管脚同步地进行电压或电流测试。与PMU一样,PPPMU可以驱动电流测量电压或者驱动电压测量电流,但是标准测试系统的PMU的其它功能PPPMU则可能不具备。

第二章.半导体测试基础(6)——测试开发规则

六.测试开发基本规则

任何工作都有其规则和流程,IC测试也不例外。我们在实际工作中看到,一些简单的错误和低级的问题经常在一个又一个的程序中再现,如果有一定的标准,相信情况会好很多。这里我们就来总结一些基本的规则,它们将普遍适用于多数的实例;也许其中的一些在我们看来是显而易见的,但是在测试硬件无误的情况下,很多人还是在不经意间违反。可能大家会说了,谁这么傻呀?呵呵,相信大家都不会主动这么做,但是粗心呢?如果你决定刻意违反其中的某一条或几条的话,请确定你完全知道后果。^_^

●永远不要将DUT的输入管脚当作输出管脚进行功能测试。最常见的是

在pattern中,如果一个输入管脚在此测试项不需要去管(既给0或给1

不影响此测试结果),我们有人就给它“X”,而“X”是输出测试的m

ask态,这样测试机就会将此管脚当作输出去处理,连接到比较电路,只

是对结果不做比较。记住,在功能测试中,输入管脚不能直接测试以期

得到pass/fail的结果;信号施加到输入管脚,我们需要测试的是输出管

脚。

●永远不要将测试机的驱动单元连接到DUT的输出管脚。此举会造成测

试机和器件本身会在同一时间驱动电压和电流到该管脚,当它们在某一

点相遇时,那就是狭路相逢勇者胜了,输的一方会受伤哦!

●永远不要悬空(float)某个输入管脚,一个有效的逻辑必须施加到输入

管脚,0或者1。对于CMOS工艺的器件,悬空输入管脚会造成浪涌(l

atch-up)现象,导致大电流对器件造成破坏。

●永远不要施加大于VDD或小于GND的电压到输入或输出管脚。否则

同样会引起浪涌现象损害器件。

●驱动电压信号到DUT时,记得设置电流钳制,限制测试机的最大输出

电流。

●驱动电流信号到DUT时,记得设置电压钳制,限制测试机的最大输出

电压。

●永远不要在驱动单元与器件引脚连接时改变驱动信号(电压或电流)的

范围,也不要在这个时候改变PMU驱动的信号类型(如将电压驱动改

为电流驱动)。

第三章.基于PMU的开短路测试

本章节我们来说说最基本的测试——开短路测试(Open-Short Test),说说测试的目的和方法。

一.测试目的

Open-Short Test也称为ContinuityTest或Contact Test,用以确认在器件测试时所有的信号引脚都与测试系统相应的通道在电性能上完成了连接,并且没有信号引脚与其他信号引脚、电源或地发生短路。

测试时间的长短直接影响测试成本的高低,而减少平均测试时间的一个最好方法就是尽可能早地发现并剔除坏的芯片。Open-Short测试能快速检测出DUT是否存在电性物理缺陷,如引脚短路、bond wire缺失、引脚的静电损坏、以及制造缺陷等。

另外,在测试开始阶段,Open-Short测试能及时告知测试机一些与测试配件有关的问题,如ProbeCard或器件的Socket没有正确的连接。

二.测试方法

Open-Short测试的条件在器件的规格数或测试计划书里通常不会提及,但是对大多数器件而言,它的测试方法及参数都是标准的,这些标准值会在稍后给出。

基于PMU的Open-Short测试是一种串行(Serial)静态的DC测试。首先将器件包括电源和地的所有管脚拉低至“地”(即我们常说的清0),接着连接PMU到单个的DUT管脚,并驱动电流顺着偏置方向经过管脚的保护二极管——一个负向的电流会流经连接到地的二极管(图3-1),一个正向的电流会流经连接到电源的二极管(图3-2),电流的大小在100uA到500uA之间就足够了。大家知道,当电流流经二极管时,会在其P-N结上引起大约0.65V的压降,我们接下来去检测连接点的电压就可以知道结果了。

既然程序控制PMU去驱动电流,那么我们必须设置电压钳制,去限制Open管脚引起的电压。Open-Short测试的钳制电压一般设置为3V——当一个Open的管脚被测试到,它的测试结果将会是3V。

串行静态Open-Short测试的优点在于它使用的是DC测试,当一个失效(failure)发生时,其准确的电压测量值会被数据记录(datalog)真实地检测并显示出来,不管它是Open引起还是Short导致。缺点在于,从测试时间上考虑,会要求测试系统对DUT的每个管脚都有相应的独立的DC测试单元。对于拥有PPPMU结构的测试系统来说,这个缺点就不存在了。

当然,Open-Short也可以使用功能测试(Functional Test)来进行,我会在后面相应的章节提及。

图3-1.对地二极管的测试

测试下方连接到地的二极管,用PMU抽取大约-100uA的反向电流;设置电压下限为-1.5V,低于-1.5V(如-3V)为开路;设置电压上限为-0.2V,高于-0.2V (如-0.1V)为短路。此方法仅限于测试信号管脚(输入、输出及IO口),不能应用于电源管脚如VDD和VSS.

图3-2.对电源二极管的测试测试上方连接到电源的二极管,用PMU驱动大约100uA的正向电流;设置

电压上限为1.5V,高于1.5V(如3V)为开路;设置电压下限为0.2V,低于0.2V (如0.1V)为短路。此方法仅限于测试信号管脚(输入、输出及IO口),不能应用于电源管脚如VDD和VSS.

电源类管脚结构和信号类管脚不一样,无法照搬上述测试方法。不过也可以测试其开路情形,如遵循已知的良品的测量值,直接去设置上下限。

图3-3.Open-Short Test datalog

第四章.DC参数测试(1)

摘要

本章节我们来说说DC参数测试,大致有以下内容,

?欧姆定律等基础知识

?DC测试的各种方法

?各种DC测试的实现

?各类测试方法的优缺点

基本术语

在大家看DC测试部分之前,有几个术语大家还是应该知道的,如下:

Hot Switching 热切换,即我们常说的带电操作,在这里和relay(继电器)有

关,指在有电流的情况下断开relay或闭合relay的瞬间就有电流

流过(如:闭合前r elay两端的电位不等)。热切换会减少relay

的使用寿命,甚至直接损坏relay,好的程序应避免使用热切换。

Latch-up 闩锁效应,由于在信号、电源或地等管脚上施加了错误的电压,

在CMOS器件内部引起了大电流,造成局部电路受损甚至烧毁,

导致器件寿命缩短或潜在失效等灾难性的后果。

Binning

Binning(我很苦恼这玩意汉语怎么说——译者)是一个按照芯片测试结果进行自动分类的过程。在测试程序中,通常有两种Binning的方式——hard bi nning和soft binning. Hard binning控制物理硬件实体(如机械手)将测试后的芯片放到实际的位置中去,这些位置通常放着包装管或者托盘。Soft binning 控制软件计数器记录良品的种类和不良品的类型,便于测试中确定芯片的失效类别。Hard binning的数目受到外部自动设备的制约,而Soft binning的数目原则上没有限制。下面是一个Binning的例子:

Bin# 类别

01 100MHz下良品

02 75MHz下良品

10 Open-Short测试不良品

11 整体IDD测试不良品

12 整体功能测试不良品

13 75MHz功能测试不良品

14 功能测试VIL/VIH不良品

15 DC测试VOL/VOH不良品

16 动态/静态IDD测试不良品

17 IIL/IIH漏电流测试不良品

从上面简单的例子中我们可以看到,Hard bin 0,Soft bin 01-02是良品,是我们常说的GoodBin;而Hard bin 1,Soft bin 10-17是不良品,也就是我们

常说的FailedBin。

测试程序必须通过硬件接口提供必要的Binning信息给handler,当handler

接收到一个器件的测试结果,它会去判读其Binning的信息,根据信息将器件

放置到相应位置的托盘或管带中。

第四章.DC参数测试(2)

Program Flow

测试程序流程中的各个测试项之间的关系对DC测试来说是重要的,很多D C测试要求前提条件,如器件的逻辑必须达到规定的逻辑状态要求,因此,在D C测试实施之前,通常功能测试需要被验证无误。如果器件的功能不正确,则后面的DC测试结果是没有意义的。图4-1的测试流程图图解了一个典型的测试流程,我们可以看到Gross Functional Test在DC Test之前实施了,这将保证所有的器件功能都已经完全实现,并且DC测试所有的前提条件都是满足要求的。

我们在制定测试程序中的测试流程时要考虑的因素不少,最重要的是测试流程对生产测试效率的影响。一个好的流程会将基本的测试放在前面,尽可能早的发现可能出现的失效,以提升测试效率,缩短测试时间。其它需要考虑的因素可能有:测试中的信息收集、良品等级区分等,确保你的测试流程满足所有的要求。

图4-1.测试流程

生产测试进行一段时间后,测试工程师应该去看看测试记录,决定是否需要对测试流程进行优化——出现不良品频率较高的测试项应该放到流程的前面去。

Test Summary

测试概要提供了表明测试结果的统计信息,它是为良率分析提供依据的,因此需要尽可能多地包含相关的信息,最少应该包含总测试量、总的良品数、总的不良品数以及相应的每个子分类的不良品数等。在生产测试进行的时候,经常地去看一下Test Summary可以实时地去监控测试状态。图4-2显示的是一个Sum mary的实例。

图4-2.Test Summary

第四章.DC参数测试(3)

DC测试与隐藏电阻

许多DC测试或验证都是通过驱动电流测量电压或者驱动电压测量电流实现的,其实质是测量电路中硅介质产生的电阻值。当测试模式为驱动电流时,

测量到的电压为这部分电阻上产生的电压;与之相似,驱动电压时,测量到的

电流为这部分电阻消耗的电流。

我们按照器件规格书来设计半导体电路,基本上每条半导体通路的导通电压、电路电阻等详细的参数都已规定;整体传导率也可能随着器件不同的功能

状态而改变,而处于全导通、半导通和不导通的状态。

在DC参数测试中欧姆定律用于计算所测试的电阻值,验证或调试DC测

试时,我们可以将待测的电路看作电阻来排除可能存在的缺陷,通过驱动和测

量得到的电压和电流值可以计算出这个假设电阻的阻抗。

数陈述了输出门电路驱动逻辑0时在输出8mA电流情况下其上的电压不能高

于0.4V这样一个规则。了解了这个信息,我们可以通过欧姆定律去计算器件

管脚上拥有的输出电阻,看它是否满足设计要求。通过定律公式R=V/I我们可

以知道,器件设计时,其输出电阻不能高于50ohm,但是我们在规格书上看不

到“输出电阻”字样,取而代之的是VOL和IOL这些信息。

注:很多情况下我们可以用电阻代替待测器件去验证整个测试相关环节的正确性,它能排除DUT以外的错误,如程序的错误或负载板的问题,是非常有效

的调试手段。

第四章.DC参数测试(4)-VOH/IOH

VOH/IOH

VOH指器件输出逻辑1时输出管脚上需要保证的最低电压(输出电平的最小值);IOH指器件输出逻辑1时输出管脚上的负载电流(为拉电流)。下表是256 x 4静态RAM的VOH/IOH参数说明:

测试目的

VOH/IOH测试实际上测量的是输出管脚在输出逻辑1时的电阻,此测试确保输出阻抗满足设计要求,并保证在严格的VOH条件下提供所定义的IOH电流。

测试方法

VOH/IOH测试可以通过静态或动态方式实现,这里我们先说说静态方法。如图4-3,静态测试时,器件的所有输出管脚被预置到输出逻辑1状态,测试机的PMU单元通过内部继电器的切换连接到待测的输出管脚,接着驱动(拉出)IOH电流,测量此时管脚上的电压值并与定义的VOH相比较,如果测量值低于

VOH,则判不合格。对于单个PMU的测试机来说,这个过程不断地被重复直到所有的输出管脚都经过测试,而PPPMU结构的测试机则可以一次完成。

注:1)使用VDDmin作为此测试最差情形;

2)IOH是拉出的电流,对测试机来说它是负电流;

3)测试时需要设置电压钳制。

图4-3.VOH测试

阻抗计算

VOH测试检验了器件当输出逻辑1时输出管脚输送电流的能力,另一种检验这种能力的途径则是测量逻辑1状态时输出端口的阻抗。如图4-4,施加在等效电路中电阻上的压降为E=4.75-2.4=2.35V,I=5.2mA,则R=E/I=452ohm,那么此输出端口的阻抗低于452ohm时,器件合格。在调试、分析过程中将管脚电路合理替换为等效电路可以帮助我们简化思路,是个不错的方法。

2020年智慧树知道网课《芯片基础--模拟集成电路设计(山东联盟)》课后章节测试满分答案

第一章测试 1 【判断题】(10分) 集成电路,又简写为IC,其英文全称为IntegratedCircuit。 A. 对 B. 错 2 【判断题】(10分) 跟数字集成电路设计一样,目前高性能模拟集成电路的设计已经能自动完成。 A. 对 B. 错 3 【判断题】(10分) 模拟电路许多效应的建模和仿真仍然存在问题,模拟设计需要设计者利用经验和直觉来分析仿真结果 A. 错 B. 对

4 【判断题】(10分) 模拟设计涉及到在速度、功耗、增益、精度、电源电压等多种因素间进行折衷 A. 对 B. 错 5 【判断题】(10分) CMOS电路已成为当今SOC设计的主流制造技术。 A. 对 B. 错 6 【判断题】(10分) MOSFET的特征尺寸越来越小,本征速度越来越快(已可与双极器件相比较),现在几GHz~几十GHz的CMOS模拟集成电路已经可批量生产。 A. 对

B. 错 7 【判断题】(10分) 相对于数字电路来说,模拟集成电路的设计更加基础,更加灵活。 A. 对 B. 错 8 【单选题】(10分) 片上系统,又称SOC,其英文全称是: A. SystemonChip B. SystemOperationsCenter C. Systemofcomputer D. Separationofconcerns

9 【单选题】(10分) 互补金属氧化物半导体,英文简称CMOS,其英文全称为: A. ComplementaryMetalOxideSystem B. CargoMachineOfSemiconductor C. ComplementaryMetalOxideSemiconductor D. ComplementaryMachineOfSemiconductor 10 【单选题】(10分) 模拟数字转换器,英文简称ADC,英文全称为: A. Analog-to-DestinationConverter B. AmbulancetoDigitalConverter C. AmbulancetoDestinationConverter D. Analog-to-DigitalConverter

集成电路的检测方法

集成电路的检测方法 现在的电子产品往往由于一块集成电路损坏,导致一部分或几个部分不能常工作,影响设备的正常使用。那么如何检测集成电路的好坏呢?通常一台设备里面有许多个集成电路,当拿到一部有故障的集成电路的设备时,首先要根据故障现象,判断出故障的大体部位,然后通过测量,把故障的可能部位逐步缩小,最后找到故障所在。 要找到故障所在必须通过检测,通常修理人员都采用测引脚电压方法来判断,但这只能判断出故障的大致部位,而且有的引脚反应不灵敏,甚至有的没有什么反应。就是在电压偏离的情况下,也包含外围元件损坏的因素,还必须将集成块内部故障与外围故障严格区别开来,因此单靠某一种方法对集成电路是很难检测的,必须依赖综合的检测手段。现以万用表检测为例,介绍其具体方法。 我们知道,集成块使用时,总有一个引脚与印制电路板上的“地”线是焊通的,在电路中称之为接地脚。由于集成电路内部都采用直接耦合,因此,集成块的其它引脚与接地脚之间都存在着确定的直流电阻,这种确定的直流电阻称为该脚内部等效直流电阻,简称R内。当我们拿到一块新的集成块时,可通过用万用表测量各引脚的内部等效直流电阻来判断其好坏,若各引脚的内部等效电阻R内与标准值相符,说明这块集成块是好的,反之若与标准值相差过大,说明集成块内部损坏。测量时有一点必须注意,由于集成块内部有大量的三极管,二极管等非线性元件,在测量中单测得一个阻值还不能判断其好坏,必须互换表笔再测一次,获得正反向两个阻值。只有当R内正反向阻值都符合标准,才能断定该集成块完好。 在实际修理中,通常采用在路测量。先测量其引脚电压,如果电压异常,可断开引脚连线测接线端电压,以判断电压变化是外围元件引起,还是集成块内部引起。也可以采用测外部电路到地之间的直流等效电阻(称R外)来判断,通常在电路中测得的集成块某引脚与接地脚之间的直流电阻(在路电阻),实际是R内与R外并联的总直流等效电阻。在修理中常将在路电压与在路电阻的测量方法结合使用。有时在路电压和在路电阻偏离标准值,并不一定是集成块损坏,而是有关外围元件损坏,使R外不正常,从而造成在路电压和在路电阻的异常。这时便只能测量集成块内部直流等效电阻,才能判定集成块是否损坏。根据实际检修经验,在路检测集成电路内部直流等效电阻时可不必把集成块从电路上焊下来,只需将电压或在路电阻异常的脚与电路断开,同时将接地脚也与电路板断开,其它脚维持原状,测量出测试脚与接地脚之间的R内正反向电阻值便可判断其好坏。 例如,电视机内集成块TA7609P瑢脚在路电压或电阻异常,可切断瑢脚和⑤脚(接地脚)然后用万用表内电阻挡测瑢脚与⑤脚之间电阻,测得一个数值后,互换表笔再测一次。若集成块正常应测得红表笔接地时为8.2kΩ,黑表笔接地时为272kΩ的R内直流等效电阻,否则集成块已损坏。在测量中多数引脚,万用表用R×1k挡,当个别引脚R内很大时,换用R ×10k挡,这是因为R×1k挡其表内电池电压只有1.5V,当集成块内部晶体管串联较多时,电表内电压太低,不能供集成块内晶体管进入正常工作状态,数值无法显现或不准确。 总之,在检测时要认真分析,灵活运用各种方法,摸索规律,做到快速、准确找出故障 摘要:判断常用集成电路的质量及好坏 一看: 封装考究,型号标记清晰,字迹,商标及出厂编号,产地俱全且印刷质量较好,(有的 为烤漆,激光蚀刻等) 这样的厂家在生产加工过程中,质量控制的比较严格。 二检: 引脚光滑亮泽,无腐蚀插拔痕迹, 生产日期较短,正规商店经营。 三测: 对常用数字集成电路, 为保护输入端及工厂生产需要,每一个输入端分别对VDD

集成电路测试

第一章 集成电路的测试 1.集成电路测试的定义 集成电路测试是对集成电路或模块进行检测,通过测量对于集成电路的输出回应和预期输出比较,以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程,是验证设计、监控生产、保证质量、分析失效以及指导应用的重要手段。 .2.集成电路测试的基本原理 输入Y 被测电路DUT(Device Under Test)可作为一个已知功能的实体,测试依据原始输入x 和网络功能集F(x),确定原始输出回应y,并分析y是否表达了电路网络的实际输出。因此,测试的基本任务是生成测试输入,而测试系统的基本任务则是将测试输人应用于被测器件,并分析其输出的正确性。测试过程中,测试系统首先生成输入定时波形信号施加到被测器件的原始输入管脚,第二步是从被测器件的原始输出管脚采样输出回应,最后经过分析处理得到测试结果。 3.集成电路故障与测试 集成电路的不正常状态有缺陷(defect)、故障(fault)和失效(failure)等。由于设计考虑不周全或制造过程中的一些物理、化学因素,使集成电路不符合技术条件而不能正常工作,称为集成电路存在缺陷。集成电路的缺陷导致它的功能发生变化,称为故障。故障可能使集成电路失效,也可能不失效,集成电路丧失了实施其特定规范要求的功能,称为集成电路失效。故障和缺陷等效,但两者有一定区别,缺陷会引发故障,故障是表象,相对稳定,并且易于测试;缺陷相对隐蔽和微观,缺陷的查找与定位较难。 4.集成电路测试的过程 1.测试设备 测试仪:通常被叫做自动测试设备,是用来向被测试器件施加输入,并观察输出。测试是要考虑DUT的技术指标和规范,包括:器件最高时钟频率、定时精度要求、输入\输出引脚的数目等。要考虑的因素:费用、可靠性、服务能力、软件编程难易程度等。 1.测试界面 测试界面主要根据DUT的封装形式、最高时钟频率、ATE的资源配置和界面板卡形等合理地选择测试插座和设计制作测试负载板。

集成电路测试原理及方法

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 集成电路测试原理及方法简介 院系:电气工程及自动化学院 姓名: XXXXXX 学号: XXXXXXXXX 指导教师: XXXXXX 设计时间: XXXXXXXXXX

摘要 随着经济发展和技术的进步,集成电路产业取得了突飞猛进的发展。集成电路测试是集成电路产业链中的一个重要环节,是保证集成电路性能、质量的关键环节之一。集成电路基础设计是集成电路产业的一门支撑技术,而集成电路是实现集成电路测试必不可少的工具。 本文首先介绍了集成电路自动测试系统的国内外研究现状,接着介绍了数字集成电路的测试技术,包括逻辑功能测试技术和直流参数测试技术。逻辑功能测试技术介绍了测试向量的格式化作为输入激励和对输出结果的采样,最后讨论了集成电路测试面临的技术难题。 关键词:集成电路;研究现状;测试原理;测试方法

目录 一、引言 (4) 二、集成电路测试重要性 (4) 三、集成电路测试分类 (5) 四、集成电路测试原理和方法 (6) 4.1.数字器件的逻辑功能测试 (6) 4.1.1测试周期及输入数据 (8) 4.1.2输出数据 (10) 4.2 集成电路生产测试的流程 (12) 五、集成电路自动测试面临的挑战 (13) 参考文献 (14)

一、引言 随着经济的发展,人们生活质量的提高,生活中遍布着各类电子消费产品。电脑﹑手机和mp3播放器等电子产品和人们的生活息息相关,这些都为集成电路产业的发展带来了巨大的市场空间。2007年世界半导体营业额高达2.740亿美元,2008世界半导体产业营业额增至2.850亿美元,专家预测今后的几年随着消费的增长,对集成电路的需求必然强劲。因此,世界集成电路产业正在处于高速发展的阶段。 集成电路产业是衡量一个国家综合实力的重要重要指标。而这个庞大的产业主要由集成电路的设计、芯片、封装和测试构成。在这个集成电路生产的整个过程中,集成电路测试是惟一一个贯穿集成电路生产和应用全过程的产业。如:集成电路设计原型的验证测试、晶圆片测试、封装成品测试,只有通过了全部测试合格的集成电路才可能作为合格产品出厂,测试是保证产品质量的重要环节。 集成电路测试是伴随着集成电路的发展而发展的,它为集成电路的进步做出了巨大贡献。我国的集成电路自动测试系统起步较晚,虽有一定的发展,但与国外的同类产品相比技术水平上还有很大的差距,特别是在一些关键技术上难以实现突破。国内使用的高端大型自动测试系统,几乎是被国外产品垄断。市场上各种型号国产集成电路测试,中小规模占到80%。大规模集成电路测试系统由于稳定性、实用性、价格等因素导致没有实用化。大规模/超大规模集成电路测试系统主要依靠进口满足国内的科研、生产与应用测试,我国急需自主创新的大规模集成电路测试技术,因此,本文对集成电路测试技术进行了总结和分析。 二、集成电路测试重要性 随着集成电路应用领域扩大,大量用于各种整机系统中。在系统中集成电路往往作为关键器件使用,其质量和性能的好坏直接影响到了系统稳定性和可靠性。 如何检测故障剔除次品是芯片生产厂商不得不面对的一个问题,良好的测试流程,可以使不良品在投放市场之前就已经被淘汰,这对于提高产品质量,建立生产销售的良性循环,树立企业的良好形象都是至关重要的。次品的损失成本可以在合格产品的售价里得到相应的补偿,所以应寻求的是质量和经济的相互制衡,以最小的成本满足用户的需要。 作为一种电子产品,所有的芯片不可避免的出现各类故障,可能包括:1.固定型故障;2.跳变故障;3.时延故障;4.开路短路故障;5桥接故障,等等。测试的作用是检验芯片是否存在问题,测试工程师进行失效分析,提出修改建议,从工程角度来讲,测试包括了验证测试和生产测试两个主要的阶段。

集成电路测试技术四

集成电路测试技术 测试概论 可测性设计技术

DFT) 雷鑑铭RCVLSI&S 扫描前综合:主要在综合中介绍。在这一步中综合工具会

Multiplexed Flip-Flop 使用一个可选择的数据输入端来实现串行移位的能力。在功能模式时,扫描使能信号选择系统数据输入;在扫描模式时,扫描使能信号选择扫描数据输入。扫描输入的数据来自扫描输入端口或者扫描链中前一个单元的扫描输出端口。为测试使能端,控制数据的输入。 时选通测试模式,测试数据从端输入;时为功能模式,这时系统数据从端输入。 Multiplexed Flip-Flop 扫描形式为工艺库普遍支持的一种模式。 Multiplexed Flip-Flop 结构 扫描 扫描形式使用一个特定的边沿触发测试时钟来提供串行移位的能力。在功能模式时,系统时钟翻转,系统数据在系统时钟控制下输入到单元中;扫描移位时,测试时钟翻转,扫描数据在测试时钟控制下进入到单元中。 为系统时钟,翻转时系统数据从D 钟,翻转时扫描数据从端输入。 Clocked-Scan 雷鑑铭 编译器支持三种变化的扫描形式:单边锁存,双边锁存和时钟控制单边锁存和双边锁存变化都要用到典型的LSSD 扫描单元,如上图所示。该单元含有一对主从锁存器。 主锁存器有两个输入端,能够锁存功能数据或者扫描数据。在功能模式下,系统主时钟控制系统数据的输入;在扫描模式下,测试主时钟控制从数据输入端到主锁存器的数据传输。从时钟控制数据从主锁存器到从锁存器的传输。 典型的LSSD 、扫描测试的步骤 1 各步骤的功能如下: 扫描输入阶段:在这一阶段中,数据串行加入到扫描输入端;当时钟沿到来时,该扫描数据被移入到扫描链。同时,并行输出被屏蔽。 并行测试:这一周期的初始阶段并行输入测试数据,此周期的末段检测并行输出数据。在此周期中时钟信号保持无效,CUT 并行捕获:这一阶段时钟有一次脉冲,在该脉冲阶段从扫描链中捕获关键并行输出数据。CUT 态。捕获到的数据用于扫描输出。 第一次扫描输出:此阶段无时钟信号,出端对扫描链输出值采样,检测第一位扫描输出数据。扫描输出阶段:扫描寄存器捕获到的数据串行移出,在每一周期在扫描输出端检测扫描链输出值。扫描测试是基于阶段的测试过程,典型的测试时序分SI 交叠,待测芯片的测试状态控制信号于有效状态。第一次扫描输出阶段时钟信号保持无效,出端之后每一扫描移位阶段都有一时钟信号,测试机也会采样一次SO 的状态;在最后一个扫描移位阶段用于产生并行输出的有效数

集成电路测试员职业简介

集成电路测试员职业简介 职业名称: 集成电路测试员 职业定义: 从事集成电路晶圆测试、成品测试、可靠性试验和失效分析等工作的人员。 从事的主要工作内容: (1)运用自动测试探针台等设备完成晶圆测试操作; (2)操作自动测试、自动分选设备进行成品测试操作; (3)进行可靠性试验; (4)编写测试报告,分析测试结果; (5)与芯片设计、芯片制造、芯片封装等部门进行技术沟通。 职业概况: 随着科技进步和技术创新,集成电路产业已成为现代制造业的重要组成部分,推动着国民经济的发展。在我国,早期的测试只是作为IC生产中的一个工序存在,测试产业的概念尚未形成。随着人们对集成电路品质的重视,集成电路测试业目前正成为集成电路产业中一个不可或缺的独立行业。 测试业是集成电路产业的重要一环。设计、制造、封装、测试四业并举,是国际集成电路产业发展的主流趋势。测试业所占的细分市场在不断扩大,从业人数不断增加。2004年,中国以集成电路产业为主导的电子信息产业的销售收入达到2.65万亿元,比2003年增长40%。集成电路市场规模已经达到2908亿元,同比增长40.2%,高于全球增幅12个百分点。随着集成电路产业的飞速发展,现有测试专业人员的数量已远远不能满足市场需求。2005年仅上海就急需

1.5万名芯片制造、封装和测试人员。 “集成电路测试”属于发展中的技术复合型和经验积累型职业,具有高科技的特征。集成电路测试人员需要运用各种测试设备,完成中、大规模数字电路的测试、模拟电路的测试、数模混合电路的测试。 培养高素质的集成电路测试业人才,成为我国集成电路产业发展的重要支撑。目前,全球集成电路产业向中国转移,特别是进入系统级芯片(SOC)时代以后,独立的测试业将面临巨大机遇和挑战。只有不断提高测试业的水平和技术,不断提升集成电路测试人员的综合素质,才能迎接全球集成电路产业转移。

集成电路基础工艺和版图设计测试试卷

集成电路基础工艺和版图设计测试试卷 (考试时间:60分钟,总分100分) 第一部分、填空题(共30分。每空2分) 1、NMOS是利用电子来传输电信号的金属半导体;PMOS是利用空穴来传输电信号的金属半导体。 2、集成电路即“IC”,俗称芯片,按功能不同可分为数字集成电路和模拟集成电路,按导电类型不同可分为 双极型集成电路和单极型集成电路,前者频率特性好,但功耗较大,而且制作工艺复杂,不利于大规模集成;后者工作速度低,但是输入阻抗高、功耗小、制作工艺简单、易于大规模集成。 3、金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)场效应晶体管即MOS管,是一个四端有源器件,其四端分别是栅 极、源极、漏极、背栅。 4、集成电路设计分为全定制设计方法和半定制设计方法,其中全定制设计方法又分为基于门阵列和标准单元 的设计方法,芯片利用率最低的是基于门阵列的设计方法。 第二部分、不定项选择题(共45分。每题3分,多选,错选不得分,少选得1分) 1、在CMOS集成电路中,以下属于常用电容类型的有(ABCD) A、MOS电容 B、双层多晶硅电容 C、金属多晶硅电容 D、金属—金属电容 2、在CMOS集成电路中,以下属于常用电阻类型的有(ABCD) A、源漏扩散电阻 B、阱扩散电阻 C、沟道电阻 D、多晶硅电阻 3、以下属于无源器件的是(CD ) A、MOS晶体管 B、BJT晶体管 C、POL Y电阻 D、MIM电容 4、与芯片成本相关的是(ABC) A、晶圆上功能完好的芯片数 B、晶圆成本 C、芯片的成品率 D、以上都不是 5、通孔的作用是(AB ) A、连接相邻的不同金属层 B、使跳线成为可能 C、连接第一层金属和有源区 D、连接第一层金属和衬底 6、IC版图的可靠性设计主要体现在(ABC)等方面,避免器件出现毁灭性失效而影响良率。 A、天线效应 B、闩锁(Latch up) C、ESD(静电泄放)保护 D、工艺角(process corner)分析 7、减小晶体管尺寸可以有效提高数字集成电路的性能,其原因是(AB) A、寄生电容减小,增加开关速度 B、门延时和功耗乘积减小 C、高阶物理效应减少 D、门翻转电流减小 8、一般在版图设计中可能要对电源线等非常宽的金属线进行宽金属开槽,主要是抑制热效应对芯片的损害。下面哪些做法符合宽金属开槽的基本规则?(ABCD) A、开槽的拐角处呈45度角,减轻大电流密度导致的压力 B、把很宽的金属线分成几个宽度小于规则最小宽度的金属线 C、开槽的放置应该总是与电流的方向一致 D、在拐角、T型结构和电源PAD区域开槽之前要分析电流流向 9、以下版图的图层中与工艺制造中出现的外延层可能直接相接触的是(AB)。 A、AA(active area) B、NW(N-Well) C、POLY D、METAL1

集成电路测试

自动测试设备是用于测试分立器件、集成电路、混合信号电路直流参数、交流参数和功能的测试设备。主要通过测试系统软件控制测试设备各单元对被测器件进行测试,以判定被测器件是否符合器件的规范要求。 摘要:在集成电路的测试中,通常需要给所测试的集成电路提供稳定的电压或电流,以作测试 信号,同时还要对信号进行测量,这就需要用到电压电流源;测试系统能作为测试设备的电压电 流源,实现加压测流和加流测压功能。且具有箝位功能,防止负载电压或电流过大而损坏系统。应 用结果表明,该检测系统运行稳定可靠,测量精度高。 关键词:集成电路测试;电压电流源;加压测流;加流测压;箝位 集成电路测试系统的加流测压 及加压测流设计 1自动测试设备的组成 自动测试设备主要由精密测量单元(PMU)、器 (VS)、音频电压源(AS)、音频电压表(AVM)、时间测量单元(TIMER)、继电器矩阵、系统总线控制板(BUS)、计算机接口卡(IFC)等几部分组成。 系统框图如图1所示。 件电压源(DPS)、电压电流源(VIS)、参考电压源

打印机 主控计算机 计算机接口卡 系统总线控制板 探针台接口 机械手接口 测试仪总线 测试头 图1系统框图 2电压电流源的基本原理 电压电流源是自动测试系统必不可少的一部分,其可为被测试器件施加精确的恒定电压或恒定电流,并能回测其相对的电流值或电压值。因此,电压电流源主要有两种工作方式。 2.1加压测流(FVMI )方式 在FVMI 方式中,驱动电压值通过数模转换器提供给输出驱动器;驱动电流由采样电阻采样,通过差分放大器转换成电压值,再由模数转换器读回电流值。箝位值可根据负载设值,箝位电路在这里起到限流保护作用,当负载电流超过箝位值时,VIS 输出变为恒流源,输出电流为箝位电流。测试系统根据箝位值自动选择测流量程。 2.2加流测压(FIMV )方式 在FIMV 方式中,驱动电流值通过数模转换器提供给输出驱动器;电压由模数转换器读回。箝位值可根据负载设值,箝位电路在这里起到限压保护作用,当负载电压超过箝位值时, 电压电流源 偏置电压源 精密测量单元 音频电压源 音频电压表 继电器驱动 时间测量单元 器件电压源 继电器矩阵

电脑板常用集成电路简介及检测方法

电脑板常用集成电路简介及检测方法 一、电脑板的组成简介 游戏电脑板(或称节目板)尽管种类繁多,但其内部都是由中央处理器CPU、图像处理器PPU、声音处理单元、I/O接口电路、程序、数据、存贮器RAM/ROM等部分组成。电脑板其实就是一种特殊用途的计算机。 中央处理器CPU在通电后清零复位就开始工格,它首先从只读存贮器ROM中读出电脑板的特定程序,并按已因化的程序逐个调出其部分内容。此步在计算机中构成硬盘中内存的菜单显示,供使用者了解内存的资料菜单,还通过总线将数据和地址码送往PPU和声道处理单无,将数据码和地址码变成相关的图像信号和伴音信号。当操纵面板指令输入,通过I/O接品向CPU发出指令,使其按每个指令通过总线支持RAM,PPU等系统,调出相关的图像和声音信息。 CPU的处理信息能力与电脑板内存贮单元的容量是相等配置的。存贮器存贮的内容多少与贮单元多少计算的。通常,称一个存贮单元存贮的内容为一个“字”,而一个包涵的二进制的位数称为“字长”。很明显,字长越多,其信息的精度越高,对游戏机来说图像的象素也越多,看起来越清晰。一般机型8位和16位,但光碟机的内存已达32位以上。 一个存贮器由千万贮单元组成。存贮单元的多少表示存贮的容量,通常以K单位(1K为210,即1024个存贮单元)。一般存贮器有128K、256K,但有的为4M以上(1M=1000K)。对1M的存贮器来说,它具有1000*1024个存贮单元。存贮器的指挥者中央处理器CPU与存贮器的配置相适应,有8位和16位之分。 二、街机常用CPU的简介 为了组成不同的节目板,使用不同容量的存贮器和中央处理器。随着处理信息量的不同,大型游戏机有的使用一只CPU,有的使用两只CPU。单CPU电脑板,常用Z80A、6502、8080等8位CPU。双CPU 电脑板,常用8位的Z80和16位的MC68000组成。 1.Z80型CPU的各脚功能 Z80的内部由以下部分组成: 其1-5脚为A11-A15地址总线,30-40脚为A0-A10地址总线。这16只构成三态输出16位地址总线。 第14、15、12、8、7、9、10、13依顺序构成D0-D7三态输入/输出数据总线。 第6时钟脉冲输入端(CLK)。输入周期T为25uS(即频率为4HMz)的时钟脉冲。 第11脚VCC,要求+5V+-O.25V,负载电流为9O-2OOMA。

IC芯片的检测方法大全定稿版

I C芯片的检测方法大全 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

芯片的检测方法 一、查板方法: 1.观察法:有无烧糊、烧断、起泡、板面断线、插口锈蚀。 2.表测法:+5V、GND电阻是否是太小(在50欧姆以下)。 3.通电检查:对明确已坏板,可略调高电压0.5-1V,开机后用手搓板上的IC,让有问题的芯片发热,从而感知出来。 4.逻辑笔检查:对重点怀疑的IC输入、输出、控制极各端检查信号有无、强弱。 5.辨别各大工作区:大部分板都有区域上的明确分工,如:控制区(CPU)、时钟区(晶振)(分频)、背景画面区、动作区(人物、飞机)、声音产生合成区等。这对电脑板的深入维修十分重要。 二、排错方法: 1.将怀疑的芯片,根据手册的指示,首先检查输入、输出端是否有信号(波型),如有入 无出,再查IC的控制信号(时钟)等的有无,如有则此IC坏的可能性极大,无控制信号,追查到它的前一极,直到找到损坏的IC为止。 2.找到的暂时不要从极上取下可选用同一型号。或程序内容相同的IC背在上面,开机观察是否好转,以确认该IC是否损坏。 3.用切线、借跳线法寻找短路线:发现有的信线和地线、+5V或其它多个IC不应相连的 脚短路,可切断该线再测量,判断是IC问题还是板面走线问题,或从其它IC上借用信号焊接到波型不对的IC上看现象画面是否变好,判断该IC的好坏。 4.对照法:找一块相同内容的好电脑板对照测量相应IC的引脚波型和其数来确认的IC是 否损坏。

5.用微机万用编程器(ALL-03/07)(EXPRO-80/100等)中的ICTEST软件测试IC。 三、电脑芯片拆卸方法: 1.剪脚法:不伤板,不能再生利用。 2.拖锡法:在IC脚两边上焊满锡,利用高温烙铁来回拖动,同时起出IC(易伤板,但可保全测试IC)。 3.烧烤法:在酒精灯、煤气灶、电炉上烧烤,等板上锡溶化后起出IC(不易掌握)。 4.锡锅法:在电炉上作专用锡锅,待锡溶化后,将板上要卸的IC浸入锡锅内,即可起出IC又不伤板,但设备不易制作。 5.电热风枪:用专用电热风枪卸片,吹要卸的IC引脚部分,即可将化锡后的IC起出(注意吹板时要晃动风枪否则也会将电脑板吹起泡,但风枪成本高,一般约2000元左右)作为专业硬件维修,板卡维修是非常重要的项目之一。拿过来一块有故障的主板,如何判断具体哪个元器件出问题呢? 引起主板故障的主要原因 1.人为故障: 带电插拨I/O卡,以及在装板卡及插头时用力不当造成对接口、芯片等的损害 2.环境不良: 静电常造成主板上芯片(特别是CMOS芯片)被击穿。另外,主板遇到电源损坏或电网电压瞬间产生的尖峰脉冲时,往往会损坏系统板供电插头附近的芯片。如果主板上布满了灰尘,也会造成信号短路等。 3.器件质量问题:

集成电路测试原理及方法

集成电路测试原理及方法简介 院系:电气工程及自动化学院姓名: 学号: 指导教师: 设计时间:

摘要 随着经济发展和技术的进步,集成电路产业取得了突飞猛进的发展。集成电路测试是集成电路产业链中的一个重要环节,是保证集成电路性能、质量的关键环节之一。集成电路基础设计是集成电路产业的一门支撑技术,而集成电路是实现集成电路测试必不可少的工具。 本文首先介绍了集成电路自动测试系统的国内外研究现状,接着介绍了数字集成电路的测试技术,包括逻辑功能测试技术和直流参数测试技术。逻辑功能测试技术介绍了测试向量的格式化作为输入激励和对输出结果的采样,最后讨论了集成电路测试面临的技术难题。 关键词:集成电路;研究现状;测试原理;测试方法

目录 一、引言.................................................................................................... 错误!未指定书签。 二、集成电路测试重要性........................................................................ 错误!未指定书签。 三、集成电路测试分类............................................................................ 错误!未指定书签。 四、集成电路测试原理和方法................................................................ 错误!未指定书签。 4.1.数字器件的逻辑功能测试 ..................................................................... 错误!未指定书签。 4.1.1测试周期及输入数据............................................................................ 错误!未指定书签。 4.1.2输出数据................................................................................................ 错误!未指定书签。 4.2 集成电路生产测试的流程 ..................................................................... 错误!未指定书签。 五、集成电路自动测试面临的挑战........................................................ 错误!未指定书签。参考文献.................................................................................................... 错误!未指定书签。

论述集成电路测试的意义和作用

论述集成电路测试的意义和作用 物理与电子工程学院电子信息科学与技术专业 2010级 *** 摘要:集成电路测试系统是一类用于测试集成电路直流参数、交流参数和功能指标的测试设备。根据测试对象的不同,其主要分类为数字集成电路[1]测试系统、模拟集成电路测试系统、数模混合信号集成电路测试系统。集成电路测试系统的主要技术指标有测试通道宽度、测试数据深度、通道测试数据位数、测试速率、选通和触发沿、每引脚定时调整、时钟周期准确度、测试周期时间分辨率、测试应用范围等。 关键字:集成电路;集成电路测试;测试服务业 1引言 集成电路测试技术伴随着集成电路的飞速发展而发展,对促进集成电路的进步和广泛应用作出了巨大的贡献。在集成电路研制、生产、应用等各个阶段都要进行反复多次的检验、测试来确保产品质量和研制开发出符合系统要求的电路,尤其对于应用在军工型号上的集成电路,控制质量,保障装备的可靠性,集成电路的检测、筛选过程至关重要。各个军工行业的研究院、所、厂都有自己的元器件检测中心,并引进先进的国产、进口各类高性能集成电路测试设备,负责集成电路在军工行业应用的质量把关,主要的工作就是对国内生产、进口的元器件按照标准要求进行检测,是集成电路使用的一个重要检查站。集成电路测试技术是所有这些工作的技术基础。 集成电路测试基本意义和作用是检验产品是否存在问题。好的测试过程可以将所有不合格的产品挡在到达用户手中之前。 测试失败的可能原因:(1)测试本身存在错误;(2)加工过程存在问题;

(3)设计不正确;(4)产品规范有问题。 2集成电路测试系统的结构 集成电路测试系统的构成主要包括,通道板、管脚电路、波形产生器、波形分析器、定时器、精密测量单元、程控电源、程控负载、测试程序库等。其主要功能就是对各类微处理器(CPU、MCU)、动态存储器、E2PROM、EPROM、PROM、数字接口、数字信号处理器(DSP)、SOC[2]、FPGA、CPLD、A/D、D/A、IC卡、无线通信类、数字多媒体类[3]、汽车电子类等集成电路产品提供直流参数、交流参数和功能指标的测试。 3 集成电路测试 3.1 集成电路测试概述 集成测试就是组装测试。在单元测试的基础上,将所有模块按照设计要求根据结构图组装成为子系统或系统,进行集成测试。测试的目的是检查电路设计和制造的正确与否,为此,需要建立一套规范的描述术语和检查分析方法。集成电路产业是由设计业、制造业、封装业和测试业等四业组成。集成电路测试,包括集成电路设计验证测试、集成电路的中测(晶圆测试[4])和成测(成品测试)、测试程序的研发、测试技术研究交流、测试系统研发和测试人员的技术培训等服务项目。(如图1所示)集成电路测试是对集成电路或模块进行检测,通过测量对于集成电路的输出响应和预期输出比较,以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程,是验证设计、监控生产、保证质量、分析实效以及指导应用的重要手段。

集成电路的测试方法

一)常用的检测方法 集成电路常用的检测方法有在线测量法、非在线测量法和代换法。 1、非在线测量:非在线测量潮在集成电路未焊入电路时,通过测量其各引脚之间的直流电阻值与已知正常同型号集成电路各引脚之间的直流电阻值进行对比,以确定其是否正常。 2、在线测量:在线测量法是利用电压测量法、电阻测量法及电流测量法等,通过在电路上测量集成电路的各引脚电压值、电阻值和电流值是否正常,来判断该集成电路是否损坏。 3、代换法:代换法是用已知完好的同型号、同规格集成电路来代换被测集成电路,可以判断出该集成电路是否损坏。 (二)常用集成电路的检测 1、微处理器集成电路的检测:微处理器集成电路的关键测试引脚是VDD电源端、RESET 复位端、XIN晶振信号输入端、XOUT晶振信号输出端及其他各线输入、输出端。 在路测量这些关键脚对地的电阻值和电压值,看是否与正常值(可从产品电路图或有关维修资料中查出)相同。 不同型号微处理器的RESET复位电压也不相同,有的是低电平复位,即在开机瞬间为低电平,复位后维持高电平;有的是高电平复位,即在开关瞬间为高电平,复位后维持低电平。 2、开关电源集成电路的检测:开关电源集成电路的关键脚电压是电源端(VCC)、激励脉冲输出端、电压检测输入端、电流检测输入端。测量各引脚对地的电压值和电阻值,若与正常值相差较大,在其外围元器件正常的情况下,可以确定是该集成电路已损坏。内置大功率开关管的厚膜集成电路,还可通过测量开关管C、B、E极之间的正、反向电阻值,来判断开关管是否正常。 3.音频功放集成电路的检测:检查音频功放集成电路时,应先检测其电源端(正电源端和负电源端)、音频输入端、音频输出端及反馈端对地的电压值和电阻值。若测得各引脚的数据值与正常值相差较大,其外围元件与正常,则是该集成电路内部损坏。 对引起无声故障的音频功放集成电路,测量其电源电压正常时,可用信号干扰法来检查。测量时,万用表应置于R×1档,将红表笔接地,用黑表笔点触音频输入端,正常时扬声器中应有较强的“喀喀”声。 4、运算放大器集成电路的检测:用万用表直流电压档,测量运算放大器输出端与负电源端之间的电压值(在静态时电压值较高)。用手持金属镊子依次点触运算放大器的两个输入端(加入干扰信号),若万用表表针有较大幅度的摆动,则说明该运算放大器完好;若万用表表针不动,则说明运算放大器已损坏。 5、时基集成电路的检测:时基集成电路内含数字电路和模拟电路,用万用表很难直接测出其好坏。可以用如图9-13所示的测试电路来检测时基集成电路的好坏。测试电路由阻容元件、发光二极管LED、6V直流电源、电源开关S和8脚IC插座组成。将时基集成电路(例如NE555)插信IC插座后,按下电源开关S,若被测时基集成电路正常,则发光二极管LED将闪烁发光;若LED不亮或一直亮,则说明被测时基集成电路性能不良。

半导体集成电路考试题目及参考答案

第一部分考试试题 第0章绪论 1.什么叫半导体集成电路? 2.按照半导体集成电路的集成度来分,分为哪些类型,请同时写出它们对应的英文缩写? 3.按照器件类型分,半导体集成电路分为哪几类? 4.按电路功能或信号类型分,半导体集成电路分为哪几类? 5.什么是特征尺寸?它对集成电路工艺有何影响? 6.名词解释:集成度、wafer size、die size、摩尔定律? 第1章集成电路的基本制造工艺 1.四层三结的结构的双极型晶体管中隐埋层的作用? 2.在制作晶体管的时候,衬底材料电阻率的选取对器件有何影响?。 3.简单叙述一下pn结隔离的NPN晶体管的光刻步骤? 4.简述硅栅p阱CMOS的光刻步骤? 5.以p阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些不足? 6.以N阱CMOS工艺为基础的BiCMOS的有哪些优缺点?并请提出改进方法。 7. 请画出NPN晶体管的版图,并且标注各层掺杂区域类型。 8.请画出CMOS反相器的版图,并标注各层掺杂类型和输入输出端子。 第2章集成电路中的晶体管及其寄生效应 1.简述集成双极晶体管的有源寄生效应在其各工作区能否忽略?。 2.什么是集成双极晶体管的无源寄生效应? 3. 什么是MOS晶体管的有源寄生效应? 4. 什么是MOS晶体管的闩锁效应,其对晶体管有什么影响? 5. 消除“Latch-up”效应的方法? 6.如何解决MOS器件的场区寄生MOSFET效应? 7. 如何解决MOS器件中的寄生双极晶体管效应? 第3章集成电路中的无源元件 1.双极性集成电路中最常用的电阻器和MOS集成电路中常用的电阻都有哪些? 2.集成电路中常用的电容有哪些。 3. 为什么基区薄层电阻需要修正。 4. 为什么新的工艺中要用铜布线取代铝布线。 5. 运用基区扩散电阻,设计一个方块电阻200欧,阻值为1K的电阻,已知耗散功率为20W/c㎡,该电阻上的压降为5V,设计此电阻。 第4章TTL电路 1.名词解释

集成电路IC测试方法研究

集成电路IC测试方法研究 华中科技大学IC设计中心 陈新武

目录 摘要···········································································································I Abstract········································································································ II 1 序言 1.1背景及其意义 (1) 1.2 国内外研究现状 (3) 1.3 本文的主要内容 (5) 2 集成电路可测试性设计的基本概念 2.1DFT的基本概念 (6) 2.2DFT的常用方法 (6) 2.3 系统芯片与IP核 (10) 2.4 自动测试设备(ATE) (11) 2.5 集成电路可测试性设计的挑战 (12) 3 边界扫描测试方法 3.1 边界扫描基本状况 (14) 3.2IEEE Std 1149.1 (14) 3.3IEEE Std 1149.4 (16) 3.4IEEE Std 1149.5 (18) 3.5IEEE Std 1149.6 (20) 3.6 边界扫描测试的发展前景 (22) 3.7 本章小结 (22) 4 全扫描可测试性实现方法 4.1为什么需要扫描测试 (23) 4.2可扫描单元类型 (24) 4.3如何提高故障覆盖率 (28) 4.4 一个实现实例 (41)

4.5本章小结 (42) 5 集成电路的低功耗DFT方法 5.1测试模式下功耗比较高的原因 (43) 5.2基于扫描设计的低功耗DFT方法 (44) 5.3基于非扫描设计的低功耗DFT方法 (47) 5.4本章小结 (52) 6 测试调度问题 6.1为测试调度问题建立数学模型 (53) 6.2解析测试基准电路ITC’02 (56) 6.3测试调度算法 (61) 6.4实验数据的构造 (64) 6.5实验结果与分析 (65) 6.6本章小结 (66) 7 总结与展望 7.1 总结 (68) 7.2 本文的创新点 (69) 7.3 展望 (69) 参考文献 (72) 附录1 一个测试基准举例 (78)

集成电路基础知识

集成电路技术发展趋势 目前,以集成电路为核心的电子信息产业超过了以汽车、石油、钢铁为代表的传统工业成为第一大产业,成为改造和拉动传统产业迈向数字时代的强大引擎和雄厚基石。1999年全球集成电路的销售额为1250亿美元,而以集成电路为核心的电子信息产业的世界贸易总额约占世界GNP的3%,现代经济发展的数据表明,每l~2元的集成电路产值,带动了10元左右电子工业产值的形成,进而带动了100元GDP的增长。目前,发达国家国民经济总产值增长部分的65%与集成电路相关;美国国防预算中的电子含量已占据了半壁江山(2001年为43.6%)。预计未来10年内,世界集成电路销售额将以年平均15%的速度增长,2010年将达到6000~8000亿美元。作为当今世界经济竞争的焦点,拥有自主版权的集成电路已日益成为经济发展的命脉、社会进步的基础、国际竞争的筹码和国家安全的保障。 集成电路的集成度和产品性能每18个月增加一倍。据专家预测,今后20年左右,集成电路技术及其产品仍将遵循这一规律发展。 集成电路最重要的生产过程包括:开发EDA(电子设计自动化)工具,利用EDA进行集成电路设计,根据设计结果在硅圆片上加工芯片(主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀),对加工完毕的芯片进行测试,为芯片进行封装,最后经应用开发将其装备到整机系统上与最终消费者见面。 20世纪80年代中期我国集成电路的加工水平为5微米,其后,经历了3、1、0.8、0.5、0.35微米的发展,目前达到了0.18微米的水平,而当前国际水平为0.09微米(90纳米),我国与之相差约为2-3代。 (1)设计工具与设计方法。随着集成电路复杂程度的不断提高,单个芯片容纳器件的数量急剧增加,其设计工具也由最初的手工绘制转为计算机辅助设计(CAD),相应的设计工具根据市场需求迅速发展,出现了专门的EDA 工具供应商。目前,EDA主要市场份额为美国的Cadence、Synopsys和Mentor 等少数企业所垄断。中国华大集成电路设计中心是国内唯一一家EDA开发和产品供应商。 由于整机系统不断向轻、薄、小的方向发展,集成电路结构也由简单功能转向具备更多和更为复杂的功能,如彩电由5片机到3片机直到现在的单片机,手机用集成电路也经历了由多片到单片的变化。目前,SoC作为系统级集成电路,能在单一硅芯片上实现信号采集、转换、存储、处理和I/O等功能,将数字电路、存储器、MPU、MCU、DSP等集成在一块芯片上实现一

全面易懂的芯片制造个人经验总结

第 4 章芯片制造概述 本章介绍芯片生产工艺的概况。(1)通过在器件表面生成电路元件的工艺顺序,来阐述4种最基本的平面制造工艺。(2)解释从电路功能设计图到光刻掩膜版生产的电路设计过程。(3)阐述了晶圆和器件的相关特性与术语。 晶圆生产的目标 芯片的制造,分为4个阶段:原料制作、单晶生长和晶圆的制造、集成电路晶圆的生产、集成电路的封装。 前两个阶段已经在前面第3章涉及。本章讲述的是第3个阶段,集成电路晶圆生产的基础知识。 集成电路晶圆生产(wafer fabrication)是在晶圆表面上和表面内制造出半导体器件的一系列生产过程。 整个制造过程从硅单晶抛光片开始,到晶圆上包含了数以百计的集成电路芯片。 晶圆生产的阶段 晶圆术语

下图列举了一片成品晶圆。 晶圆术语 晶圆表面各部分的名称如下: (1)器件或叫芯片(Chip,die,device,circuit,microchip,bar):这是指在晶圆表面占大部分面积的微芯片掩膜。 (2)街区或锯切线(Scribe lines,saw lines,streets,avenues):在晶圆上用来分隔不同芯片之间的街区。街区通常是空白的,但有些公司在街区内放置对准靶,或测试的结构。 (3)工程试验芯片(Engineering die,test die):这些芯片与正式器件(或称电路芯片)不同。它包括特殊的器件和电路模块用于对晶圆生产工艺的电性测试。 (4)边缘芯片(Edge die):在晶圆的边缘上的一些掩膜残

缺不全的芯片。由于单个芯片尺寸增大而造成的更多边缘浪费会由采用更大直径晶圆所弥补。 推动半导体工业向更大直径晶圆发展的动力之一就是为了减少边缘芯片所占的面积。 (5)晶圆的晶面(Wafer Crystal Plane):图中的剖面标明了器件下面的晶格构造。此图中显示的器件边缘与晶格构造的方向是确定的。 (6)晶圆切面/凹槽(Wafer flats/notche):图中的晶圆有主切面和副切面,表示这是一个 P 型 <100> 晶向的晶圆(参见第3章的切面代码)。300毫米晶圆都是用凹槽作为晶格导向的标识。 晶圆生产的基础工艺 集成电路芯片有成千上万的种类和功用。但是,它们都是由为数不多的基本结构(主要为双极结构和金属氧化物半导体结构,这些在后面介绍)和生产工艺制造出来的。 这类似于汽车工业,这个工业生产的产品范围很广,从轿车到推土机。然而,金属成型、焊接、油漆等工艺对汽车厂都是通用的。在汽车厂内部,这些基本的工艺以不同的方式被应用,以制造出客户希望的产品。 芯片制造也是一样,制造企业使用4种最基本的工艺方法,通过大量的工艺顺序和工艺变化制造出特定的芯片。 这些基本的工艺方法是:增层、光刻、掺杂和热处理。

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