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芯片OS的测试方法

时间:2024-01-13 18:16来源: 半导体杂谈 作者:ictest8_edit 点击:

 

  OS(Open-Short)测试是芯片测试的第一个环节,又称之为ContinuityTest 或 Contact Test。用来确认所有的信号管脚是否有open&short的情况,如果出现open&short,接下来的测试也是没有意义的,因此OS测试一般都是作为第一个测试项。
 
为了防止静电“打死”芯片,芯片管脚都会有保护二极管,正是利用二极管的特性可以对其测试。二极管的什么特性呢,正向导通电压一般在0.65V左右(对于硅来说),反向截止。因此利用这一特性可驱动100uA电流去测量其电压值,即可判断是否存在open-short情况。
 

具体实现的步骤为:
1:所有电源pin给0V
2:使用PMU给100uA电流到待测管脚,串型测试,一次一个管脚
(鉴于目前测试机台大多是PPMU结构,因此做法是所有PPMU同时给100uA电流到所有待测管脚,这样做的好处是速度快,但也会存在一个问题,后面再说)
3:量测待测管脚的电压值
4:如果测量值大于0.9V,则为open(high limit根据客户的spec,也有1.5V是limit值,一般默认0.9V)
5:如果测量值小于0.2V,则判定为short
上面测试的是对电源端的二极管,还有对地端的二极管也要测试,原理是相同的,只不过给的电流是-100uA(正负对于测试机来说只是方向)
 


具体实现的步骤为:
1:所有电源pin给0V
2:使用PMU给-100uA电流到待测管脚,串型测试,一次一个管脚
(鉴于目前测试机台大多是PPMU结构,因此做法是所有PPMU同时给-100uA电流到所有待测管脚)
3:量测待测管脚的电压值
4:如果测量值小于-0.9V,则为open(low limit根据客户的spec,也有-1.5V是limit值,一般默认-0.9V)
5:如果测量值大于-0.2V,则判定为short
前面说了目前市面上大多说测试机都是PPMU(Per PMU)结构,一般都是同时并行去测量所有的IO 管脚,那么这样测试就会带来一个问题。如果有pin与pin之间short,那么并行测试就不能测试出来(可以思考下为什么)。为了防止pin与pin之间的short发生,因此还需要增加一个OS_FUNC测试项,在说function测试之前,有几个概念需要了解。一是timing,二是level,三是pattern。
Timing是由Waveform,edge,period组成,是定义了信号管脚pin输入输出的时间关系。
level是电平的概念,其中VIH是指施加在管脚高平的值,VIL是指施加在管家上低电平的值。VOH是指输出管脚为高的最低电平值,VOL是指输出管脚为低的最高电平值,IOL是指输出管脚为低时的驱动电流,IOH是指输出管脚为高时的负载电流,VT是指参考电压。
Pattern就是向量表,里面定义了各个管脚在N个周期里面的状态,输入高一般用1表示,输入低用0表示,输出为高用H表示,输出低用L表示,中间态用Z表示,X表示不用管。
 了解了这些含义之后,还需要了解PE card中的动态负载单元,如下图所示。
 


当VT>DUT 端电压,此时驱动IOL电流(正电流)
当VT<DUT端电压,此时驱动IOH电流(负电流)
当VT=DUT端电压,动态平衡
  此时我们需要设置一个VT电压,一般设置为3V,IOL电流设置为300uA,还需要写一个pattern。这时候pattern里面需要将所有的IO pin写入,格式大致如图。
 


这时候需要注意,一行为一个周期,我们要保证一行只有一根pin写Z,从而实现串行的效果。其中Z代表中间态,即VOL<Z<VOH,因此需要把VOL设定为0.2V,VOH设定为0.9V。timing的话Waveform使用NRZ即可,period一般不要太快,1MHZ左右,比较点在900*ns左右。OS_FUNC原理就是这些,原理上是用function方式实现串行效果,如果有pin与pin short,则pattern就会fail(当然如果有pin open也是会fail的),有个问题是可以完全用OS_FUNC代替OS DC测试方法么,一般不这么做。虽然OS_FUNC测试速度快,Open&short也能测试出来,但datalog显示只会是fail,无法判断open还是short,找出fail pin也会比DC测试方法麻烦一些。
 
那么IO pin测试完之后,还有一些pin是没有测试的。我们知道数字测试部分,一般会有IO pin,电源pin,GND pin。IO pin测完之后,还有电源pin没有测试,一般测试电源pin我们只测试short,称之为power short,比较简单,后续再讲。
 
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