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[ATE知识] 01-DC参数之VIHL,VOHL

时间:2023-09-29 06:58来源:原创 ryan 火红的兔子 作者:ictest8_edit 点击:

DC 参数测试:

 
    自动测试设备 (ATE) 是一种广泛用于半导体设备的测试系统,主要用于验证和确保芯片或其他电子组件的性能和可靠性。
    一般场景下, ATE工程师需要将DFT提供的pattern转化为机台测试的数据格式,将DUT视为黑箱而进行地功能测试。大部分关注都集中在逻辑测试上,待测DUT是否满足其逻辑功能。然而,还有另一个同样关键的领域,那就是确保DUT的DC参数在规格范围内。如OS、PS、VIH、VIL、VOH、VOL等,这一部分恰是DFT工程师有时候不容易理解的地方。
 
Pin Electronics 简介
Tester PE 
    Tester的Pin Electronics是一个非常关键的部分。它连接到DUT 的每个引脚的IO上,并负责提供各种功能来执行测试。为了能够更好地说明DC测试,简单介绍一下PE的结构和功能。
    
功能 介绍
Driver 实时驱动逻辑信号DUT的引脚。
Receiver 实时比较DUT的输出是否与预期匹配。
PPMU 测量DUT引脚上的电压或电流
ACTIVE LOAD 可编程动态负载,模拟负载情况。
 
一般的PE结构可以看下图:
 
 
 
 
名词介绍
 
名词 介绍
OS 短路开路连通性测试
PS 电源短路测试
VIH 高电平输入电压:数字输入被识别为逻辑“高”的最小电压。
VIL 低电平输入电压:数字输入被识别为逻辑“低”的最大电压。
VOH 高电平输出电压:当输出为逻辑“高”时的最小电压。
VOL 低电平输出电压:当输出为逻辑“低”时的最大电压。
IIH 输入为高电平电压的漏电电流。(Input Leakage in High)
IIL 输入为低电平电压的漏电电流。(Input Leakage in Low)
IOZ 输出引脚为高阻师的漏电Output High Impedance Leakage Current
PU 上拉电阻
PD 下拉电阻
 
 
 
DC测试项测试那些?
 
 
ATE需要创建的的DC测试项目,一般如下:
 
 
上图为一般ATE需要测试的项目:
    FC开头为BSCAN的pattern测试,DC开头为使用PMU进行的电流测试。
 
不知道各位是否注意到:没有IOHL的DC测试,WHY? 看完本篇文章后可以想一下?
 
器件datasheet关于GPIO的DC截图:一般min typ max三种条件
(min typ max选择哪种spec,需要结合测试项来看。)
 
 
OS 测试项:
测试理论:上下二极管的导通电压。
测试方法
    1. PPMU给±10uA电流模拟source和sink,分别测上下二极管的钳位电压。(参考下图的两个红色箭头方向,对应DC测试项中PMU_OS_VDD/VSS
    上二极管:0.2 < Vmeasure < 0.9V
    下二极管:-0.9V < Vmeasure < -0.2V
    2. 设置PE的active load,模拟±电流,跑eye matrix类型的pattern,使用阈值比较器来探测二极管导通电压。(对应DC测试项中的OS_VDD/VSS
 
 
 
    
PS 测试项:
Power Supply Short Test.
测试理论:欧姆定律测试方法:给电源0.1V,测电流是否过大。
 
 
VIHL
测试理论:  模拟其他器件驱动DUT时的正确响应电压。
测试方法:BSCAN向量,配置IO为input状态,IO驱动高低电平,传入BSC cell,通过TDO移出比较,确定PASS/FAIL。
测试条件:VIH 选用 datasheet中的VDD MIN, VIL 选用VSS Max, 加严测试

判断条件:向量是否PASS。
  
 
 
IIHL
测试理论:测试GPIO输入MOS管漏电。
测试方法:PAD端给VDDMAX测IIH,给VSS测IIL。
测试条件:VIHL的BSCAN向量跑完后,IO处于input使能状态。
判断测试pass/fail : ±1uA
 
 
 
IIHL_PD/PU
测试理论:测试GPIO输入MOS管漏电。
测试方法:PAD 端给VDDMAX测IIH  , 给VSS测IIL。
测试条件:VIHL的BSCAN向量跑完后,IO处于input使能状态,使能上下拉
判断测试pass/fail : ±10uA
 
 
VOHL
测试理论:模拟驱动其他器件驱动DUT时的正确输出电压。
测试方法:BSCAN向量,配置IO为output状态,通过TDI传入BSC cell,再输出到IO上,比较IO的期望确定PASS/FAIL。
测试条件:VOH 选用 datasheet中的VDD MAX, VOL 选用VSS MIN, 加严测试
 
 
注意:VOHL测试需要注意DS挡位,DS挡位配置为常用挡位,不要太低,太低时因为驱动能力弱于ACTIVE LOAD设置负载,容易引入较长的Trans delay,从而导致测试FAIL。(或ATE修改active load为极小去bypass,PASS,但可能无意义,DS挡位太低实际也不会用,最好测DUT最常用的DS挡位场景。)
 
IOZ
测试理论:配置IO输出为HIGHZ时的状态。
测试方法:BSCAN 向量,配置IO为高阻,比较IO的期望值是否为高阻。
判断条件:向量是否PASS。
 
 
注意:IOZ的向量测试,也可能有trans delay较大的问题,和VOHL同理。若遇到偶发性问题,可以通过更改active load设置规避。
 
DC IOZHL
测试理论:测试GPIO输出为高阻时的漏电。
测试方法:PAD端给VDDMAX测IOZH,给VSS测IOZL。
测试条件:VIHL的BSCAN向量跑完后,IO处于输出高阻状态。
判断测试pass/fail : ±1uA
 
    对于双向IO,其实和IIHL差不多的道理,栅极泄漏vs亚阈值漏电。
 
 
 
 
1. The Fundamentals of Digital Semiconductor testing, Guy Perry.
2. google
3. BENEFITS OF VLSI BOUNDARY-SCAN TESTIN, EDUARDO FAVELA, B.S.E.
4.半導體測試概論 - 白安鹏
 
"Life is what happens to us while we are making other plans." — Allen Saunders
 
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