第五章.功能测试理论

第五章:功能测试理论

1.基础术语

摘要：

本章节包含以下内容，

功能测试简介υ

功能测试要求υ

输入/输出信号的建立υ

功能测试的一些方法υ

基础术语

功能测试包含一些新的术语，这里先简单介绍一下：

Output Mask 输出屏蔽，一种在功能测试期间让测试通道的输出比较功能打开或关闭的方法，可以针对单独的pin在单独的周期实施。

Output Sampling 输出采样，在功能测试中，DUT的输出信号在周期内的某个时间点被评估的过程。PE卡上的比较电路会将输出电压和预先设定的逻辑1（VOH）和逻辑0（VOL）相比较，然后测试系统做出pass或fail的判断。Output Sampling也称为“Strobing”。

Test Pattern 测试向量（国内很多资料将其译为“测试模式”），是器件一系列所设计的逻辑功能的输入输出状态的描述。输入数据由测试系统提供给DUT，输出数据则用于和DUT的输出响应相比较。在功能测试期间，测试向量施加到DUT并运行，当其中的一个期望输出与器件的实际输出不匹配时，一个failure就产生了。Test pattern也称为“Test Vectors”或“Truth Tables（真值表）”。Test Vectors的说法更强调时序性，指逻辑电平的一系列0、1序列或其他表征。

Signal Format 信号格式，PE驱动电路提供的输入信号的波形。

功能测试

功能测试是验证DUT是否能正确实现所设计的逻辑功能，为此，需生成测试向量或真值表以检测DUT 中的错误，真值表检测错误的能力可用故障覆盖率衡量，测试向量和测试时序组成功能测试的核心。

当执行功能测试时，必须考虑DUT性能的所有方面，必须仔细检查下列项的准确值： VDD Min/Max DUT电源电平

VIL/VIH 输入电平

VOL/VOH 输出电平

IOL/IOH 输出电流负载

VREF IOL/IOH 切换点

Test Frequency 测试频率/周期

Input Signal Timings 时钟/建立时间/保持时间/控制信号

Input Signal Formats 输入波形

Output Timings 周期内何时采样

Vector Sequencing 向量文件的起始/终止点

从上表可以看出，在功能测试中需要利用测试系统的大部分资源，所有的功能测试都有两个不同的部分组成，主测试程序中的测试向量文件和指令集。测试向量文件代表需测试的DUT的输入输出逻辑状态，测试程序包括控制测试硬件产生必需的电压、波形和时序需要的信息。

图5-1.功能测试

执行功能测试时，测试系统给DUT提供输入数据并逐个周期、逐个管脚监测DUT的输出，如果任何管脚输出逻辑状态、电压、时序与期望的不符，则功能测试就无法通过。

2.测试周期及输入数据

测试周期

测试周期（test cycle或test period）是基于器件测试过程中的工作频率而定义的每单元测试向量所持续的时间，其公式为：T=1/F，T为测试周期，F为工作频率。

每个周期的起始点称为time zero或T0，为功能测试建立时序的第一步总是定义测试周期的时序关系。

输入数据

输入数据由以下因素的组合构成：

∙ ∙ ●

测试向量数据（给到DUT的指令或激励）

●

输入信号时序（信号传输点）

●

输入信号格式（信号波形）

●

输入信号电平（VIH/VIL）

时序设置选择（如果程序中有不止一套时序）

最简单的输入信号是以测试向量数据形式存储的一个逻辑0或逻辑1电平，而代表逻辑0或逻辑1的电平则由测试头中的VIH/VIL参考电平产生。

大部分的输入信号要求设置为包含唯一格式（波形）和时序（时沿设定）的更为复杂的数据形式，主程序中会包含这些信息并通过相应的代码实现控制和调用。

一些老的测试机是资源分享结构，这意味着测试硬件可同时提供的输入时序、格式、电平都是有限的，这增加了测试程序开发的难度；而拥有per pin结构的测试系统则使程序开发大大简化，因为每个管脚都可以拥有自己的时序、格式和电平。

输入信号格式

信号的格式很重要，使用得当可以保证规格书定义的所有AC参数均被测试。信号格式与向量数据、时沿设定及输入电平组合使用可以确定给到DUT的输入信号波形。图5-2给出了一些信号格式的简单描述，有心的朋友应该熟悉并记住他们。

图5-2.信号格式

NRZ

Non Return to Zero，不返回，代表存储于向量存储器的实际数据，它不含有时沿信息，只在每个周期的起始（T0）发生变化。

DNRZ

Delayed Non Return to Zero，延迟不返回，顾名思义，它和NRZ一样代表存储于向量存储器的数据，只是周期中数据的转变点不在T0。如果当前周期和前一周期的数据不同，DNRZ会在预先定义的延时点上发生跳变。

RZ

Return to Zero，返回0，当数据为1时提供一个正向脉冲，数据为0时则没有变化。RZ信号含有前（上升）沿和后（下降）沿这两个时间沿。当相应管脚的所有向量都为逻辑1时，用RZ格式则等于提供正向脉冲的时钟。一些上升沿有效的信号，如片选（CS）信号，也会要求使用RZ格式。

RO

Return to One，返回1，与RZ相反，当数据为0时提供一个负向脉冲，数据为1时则保持。RO信号也有前（下降）沿和后（上升）沿。当相应管脚的所有向量都为逻辑0时，RO格式提供了负向脉冲的时钟。一些下降沿有效的信号，如始能（OE/）信号，会要求使用RO格式。

SBC

Surround By Complement，补码环绕，当前后周期的数据不同时，它可以在一个周期内提供3个跳变沿，信号更为复杂：首先在T0翻转电平，等待预定的延迟后，在定义的脉冲宽度内表现真实的向量数据，最后再次翻转电平并在周期内剩下的时间保持。SBC是运行测试向量时唯一能同时保证信号建立（setup）和保持（hold）时间的信号格式，也被称为XOR格式。

ZD

Z（Impendance）Drive，高阻驱动，允许输入驱动在同一周期内打开和关闭。当驱动关闭，测试通道处于高阻态；当驱动打开，则根据向量给DUT送出逻辑0或1。

输入信号时序

一旦决定了测试周期，周期内各控制信号的布局及时沿位置也就可以确定了。通常来说，输入信号有两类：控制信号和数据信号。数据信号在控制信号决定的时间点提供数据读入或锁定到器件内部逻辑。

第一个要决定的是控制信号的有效时沿和数据信号的建立和保持时间，这些信息将决定周期内各输入信号时间沿的位置。