基于ATE的IC测试原理_专业集成电路测试网-芯片测试技术-ic test

ATE（Automatic Test Equipment）是用于检测集成电路（IC）功能完整性的自动测试设备。它在半导体产业中扮演着至关重要的角色，主要用于检测IC的各种参数，如直流参数、交流参数和功能测试等，以评估芯片的性能、功能和可靠性。ATE测试的基本原理是通过测试向量对芯片施加激励，测量芯片的响应输出，并与预期结果进行比较，从而判断芯片是否符合规格要求。

ATE测试可以分为几个关键步骤：

1. 直流参数测试：这是一种稳态测试方法，用于确定器件的电气参数，包括接触测试、漏电流测试、转换电平测试、输出电平测试和电源消耗测试等。

2. 交流参数测试：这种测试关注与时间相关的参数，如工作频率、输入信号输出信号随时间的变化关系等。常见的测量参数包括上升和下降时间、传输延迟、建立和保持时间以及存储时间等。

3. 功能测试：功能测试模拟IC的实际工作状态，输入一系列有序或随机组合的测试图形，检测输出信号是否与预期图形数据相符，以此判别电路功能是否正常。

1. Opens/Shorts测试

在半导体器件中，每个引脚通常会接一个二极管，这主要是为了提供电气保护。这些二极管通常是ESD（Electrostatic Discharge，静电放电）保护二极管，它们的作用是在静电放电事件中保护芯片免受损害。当静电能量冲击芯片时，这些二极管能够将电荷导向地或电源，从而防止芯片内部电路受到破坏。在OS（Open-Short）测试中，这些保护二极管也起到了关键作用。

测试管脚对VDD（电源）的测试：

1. 施加电流：使用ATE的PPMU向管脚施加+100uA的电流。

2. 测量电压：测量管脚上的电压。

3. 判断开路或短路：

a. 如果测量电压大于+1.2V，表明没有足够的电流流过该管脚，因此判断为开路。

b. 如果测量电压小于+0.1V，表明有过多的电流流过该管脚，因此判断为短路。

测试管脚对GND（地）的测试：

1. 施加电流：使用ATE的PPMU向管脚施加-100uA的电流。

2. 测量电压：测量管脚上的电压。

3. 判断开路或短路：

a. 如果测量电压小于-1.2V，表明没有足够的电流流过该管脚，因此判断为开路。

b. 如果测量电压大于-0.1V，表明有过多的电流流过该管脚，因此判断为短路。

因 PMU 提供的是恒流，所以需要设置电压钳，以钳制住开路引脚测试时产生的电压，否则电压会无穷大。如果钳制电压设置为 3V，那么当一个引脚为开路时，其测试结果就是 3V。这种方法仅限于测试信号 IO 引脚，不能用于测试电源引脚。电源引脚虽然也可在开路条件下进行测试，但因其内部结构不同，需要设定不同的测试限度。综上，OS 静态测试的特点是：串行法一次只测一个引脚，步骤简单但效率低，适用于引脚少的 DUT。并行法需要测试系统有 PPMU，缺点是检测不出相邻引脚短路，解决方法是分两次测试（比如第一次测 1357 引脚，第二次测 2468 引脚）。施加电流，测量电压。

2. Leakage测试

Leakage测试的意义在于在 Open-Short 测试之后，对芯片的输入IO，进行漏电流测试。可以尽早发现IO结构问题。为接下来的功能测试做准备。Leakage 主要测试数字输入IO的漏电流测量IIH/IIL。

IIH（Input Leakage High）

IIH测试是在输入引脚被驱动到高电平（逻辑1）时进行的。在这种测试中，输入引脚被强制为高电平状态，通常是通过将输入引脚连接到一个已知的高电平电压（例如VDD或VDD的某个百分比）。然后测量流入该输入引脚的电流。这个电流应该非常小，如果电流过大，可能表明存在漏电流问题。

IIH测试的目的：

· 检测输入引脚在高电平状态下的漏电流。

· 确保输入引脚在高电平逻辑状态下不会消耗过多的电流。

· 评估输入引脚的隔离性和保护结构。

IIL（Input Leakage Low）

IIL测试是在输入引脚被驱动到低电平（逻辑0）时进行的。在这种测试中，输入引脚被强制为低电平状态，通常是通过将输入引脚连接到地（GND）。然后测量从该输入引脚流向地的电流。同样，这个电流应该非常小，如果电流过大，可能表明存在漏电流问题。

IIL测试的目的：

· 检测输入引脚在低电平状态下的漏电流。

· 确保输入引脚在低电平逻辑状态下不会消耗过多的电流。

· 评估输入引脚的隔离性和保护结构。

3. AC测试

AC测试的目的是确保被测器件（DUT）的时序特性满足其规格需求。这些测试通常包括以下几个关键的时序参数：

1. 建立时间（Setup Time）：这是指在参考信号（如写入使能信号WE）发生变化前，数据必须提前保持稳定不变的最短时间。如果数据在最小建立时间之前没有稳定，可能会导致错误的读取。

2. 保持时间（Hold Time）：这是指参考信号发生变化后，数据必须保持稳定持续的最短时间。如果保持时间太短，数据可能无法被正确识别。

3. 传播延迟（Propagation Delay）：这是指输入信号变化到输出信号反应之间的时间间隔。它保证了输出信号可在输入信号出现后多久内出现。

4. 最小脉宽（Minimum Pulse Widths）：这是指脉冲定时时的最小可操作的值，包括最小低脉冲宽度和最小高脉冲宽度。

5. 最大频率（Maximum Frequency）：这是指设备可运行的最大速度。

6. 输出使能时间（Output Enable Time）和输出失能时间（Output Disable Time）：这些参数指的是引脚从高阻状态切换到有效驱动电平状态，以及从有效驱动电平状态切换到高阻状态所需的时间

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