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基于数字IC测试机架构详细讲解测试理论

时间:2015-02-07 10:58来源:宏测半导体 作者:ictest8 点击:

集成电路测试机发展史简介

 

当今的电子测试业界,分为两大部分,一是PCB组装测试,一是集成电路测试,如下图所示:

随着PCB组装大规模生产线的出现,使得传统的测试观念发生变化,希望PCB上的问题能在成品前的几道工序就能及时发现并修复,于是从80年代开始,出现了光板测试仪和在线测试仪(ICT& ATE),并导入生产制程,使PCB的成品率大大提升。

 

1958年德州仪器公司(TI)研制发明了世界第一块集成电路7400(与非门逻辑电路)以来,便诞生了世界上第一台集成电路测试机,专用于测试自己产品的INHOUSE TESTER。同样,世界上第一颗模拟(Analog)集成电路是Fairchild公司的运算放大器741,同时,便诞生了世界上第一台模拟集成电路测试机。

 

集成电路测试机已经走过了第一代、第二代,目前正处于第三代的早期,其中每一代测试机的特点及其代表厂家如表一所示:

 

表一:

项项目

硬件特点

软件特点

代表机型

第一代

ECL电路,体积庞大

Minicomputer,

文字界面

SENTRY 7

SENTRY 10

第二代

ASIC,体积较大

工作站,UNIX操作系统

SCHLUMBERGER

TRILLIUM

第三代

ASICFPGA,标准化,模块化,体积很小

WINDOWS操作系统,易学易用,向智能化发展

TERADYNE J750

 

1970年,Fairchild公司推出了世界上第一代成功的商业化的数字集成电路测试机Sentry 7,它采用24BUSECL电路,2MHzminicomputer,体积庞大,主要性能为:DATARATE10MHz,最大测试通道为60PIN;直到1990年为止,先后推出S-10S-20S-21等型号,在1970年到1990年这二十年期间,Sentry机器凭借其优良的性能,在测试业界独岭风骚,无任何竞争手。

随着386CPU的出现,集成电路的集成度和工作频率大幅度提高,诞生了第二代集成电路测试机,主要特点为:测试机硬件系统开始采用ASIC,软件系统则引入工作站,用UNIX操作系统。其代表性的机器有法国的SCHLUMBERGER以及TRILLIUMSentry公司卖给SCHLUMBERGER后,便推出第二代产品S15S50,而Sentry公司的部分员工成立TRILLIUM公司,推出50MHz256PIN的数字测试机,赢得较大的市场,SCHLUMBERGER推出S15S50失败后,推出先进的ITS9000系统,此系统在软件和硬件上均代表当时的最高水平,软件采用高级的图形界面,测试程序采用模块化结构,硬件系统采用SEQUENCEPER PIN结构(每一PIN均有独立的PMUTGVIHVILVOHVOLSEQUENCE),此时ITS9000机器独霸市场,TRILLIUM不得已卖给CREDENCECREDENCE推出SC212系统,它在软件方面引进ITS9000的优点,在硬件方面采用CMOS电路,向小型化发展,此系统推出后,打败了众多大系统机台。

随着个人计算机及WINDOWS操作系统的广泛普及,如今,出现了第三代数字集成电路测试机,并具备如下特点:采用广泛普及的PC机及WINDOWS操作系统,易学易用,并向智能化发展,硬件系统向小型化、模块化、标准化发展。其代表机器有TERADYNEJ750,用于工程验证的HILEVELIMS。第三代测试机的出现,使得测试机的购买成本及维护成本大大降低,厂家只需购买自己需要的模块部分,而不必花过多的钱去买自己用不到的部分,并且,测试机也能随时扩充新的功能。

 

综上,集成电路测试机基本上沿着小型化、模块化、智能化方向发展。

 

 

 

 

 

 

 

 

测试的专业术语简介

 

芯片测试中的一些专业术语

 

Wafer Test

是指在芯片还是Wafer状态下,将其进行好坏分离的测试,这是所有芯片测试中最先进行的。也可称为Wafer Sort

 

Package Test

是指将Wafer上的芯片进行切割、封装,然后再进行测试。其目的是为保证封装过程的正确,并再次验证芯片是否符合系统设计的要求。也可称为Final Test

 

Pre/Post Burn-in (option)

是指将芯片放入烘箱进行烘烤,其目的是将芯片进行老化,然后再进行测试。由此可保证芯片在一定的时间内性能的稳定。

 

Quality Assurance Test

是指在Final Test后选取一定数量的芯片进行QA测试,来验证Final Test的正确性。一般来说QA Test的规格会比Final Test松,但测试项目会多。

 

Final Vision Inspection

是指在产品送出去之前的外观目视检察。它主要检察Marking是否清晰、引脚之间的间距和高低是否符合标准。

 

Failure Analysis

是指对测试不通过的芯片进行错误分析,然后根据结果考虑是否改进制程或测试程序。

 

测试中硬件的一些专业术语

 

Load Board

是机台同DUT Board或直接同芯片(DUT Board)连接的通道。其主要用途是将测试机台的资源(电流、电压、频率等)传给DUT Board或直接传给芯片。

 

DUT Board

DUTDevice Under Test的缩写,其主要是一个转接板,是将机台通过Load Board传过来得资源再转传给芯片。

 

Relay

是速度极快的继电器,主要实现让芯片在不同外围电路之间切换。

测试系统中的一些专业术语

Pin Electronics

是在测试头中将输入信号传给DUT或从DUT中抓到输出信号的电路。同时也可称为PE CardsI/O Cards

 

Drivers

是在PE Cards中用于提供给DUT逻辑01电平的电路。

 

Signal Format

是由PE Cards的驱动电路所提供的输入信号的波形。

 

Comparators

是在PE Cards中用于从DUT中抓到逻辑01电平的电路。

 

Output Sampling

是将输出的电压值与定义的逻辑电平的01值比较,判断是否通过。

 

Output Mask

是在功能测试过程中决定测试通道的输出比较是否打开。

 

Dynamic Loading

是指在PE Cards的电路中可加载变化的正负电流,这些动态电流的加载可作为DUT输出引脚的IOLIOH ,并且些电流的大小可由过程控制。

 

VREF

Dynamic Loading的参考电压。并控制电流IOLIOH (详情请参见图 X)

 

PMU

Precision Measurement Unit / Parametric Measurement Unit的缩写,它具有提供电压测电流和提供电流测电压的功能。

 

Clamp

 

 

是测试系统在硬件上对电流和电压值的限制,这对测试人员、测试机台和芯片起保护作用。

 

Positive Current / Sink

是指从机台流入芯片的电流。

 

 

Negative Current / Source

是指从芯片流入机台的电流。

 

DPS

Device Power Supply的缩写,其主要作用给芯片提供大电流和高电压。我们一般将其和芯片的VDD相连。

 

RVS

Reference Voltage Supply的缩写,它主要向PE Cards的驱动和比较电路提供逻辑的01电平。

 

Test Cycle

是指执行一行测试向量所需的时间,也可称为Period

 

Test Vectors

是同功能测试相配合,定义芯片引脚不同时刻的状态。它有输入、输出两种状态,我们根据测试向量给某些引脚灌入输入信号,并在某些引脚比较输出波形,由此来判断功能测试的通过与否。其也可称为Test Pattern

 

Vector Memory

用于存储测试向量的高速内存。也可称为Pattern Memory

 

Tester Channel

是指在PE Cards中的向DUT引脚传递电压、电流和时序的电路。也可称为Test Pin

 

Tester Per Pin

是指每个测试通道都是一个小的测试系统,每个引脚都有一套独立的资源(时序、PMU).

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