集成电路测试

集成电路测试

TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】

第一章

集成电路的测试

1.集成电路测试的定义

集成电路测试是对集成电路或模块进行检测，通过测量对于集成电路的输出回应和预期输出比较，以确定或评估集成电路元器件功能和性能的过程，是验证设计、监控生产、保证质量、分析失效以及指导应用的重要手段。

.2.集成电路测试的基本原理

Y

被测电路DUT（Device Under Test）可作为一个已知功能的实体，测试依据原始输入x和网络功能集F（x），确定原始输出回应y，并分析y是否表达了电路网络的实际输出。因此，测试的基本任务是生成测试输入，而测试系统的基本任务则是将测试输人应用于被测器件，并分析其输出的正确性。测试过程中，测试系统首先生成输入定时波形信号施加到被测器件的原始输入管脚，第二步是从被测器件的原始输出管脚采样输出回应，最后经过分析处理得到测试结果。

3.集成电路故障与测试

集成电路的不正常状态有缺陷（defect）、故障（fault）和失效（failure）等。由于设计考虑不周全或制造过程中的一些物理、化学因素，使集成电路不符合技术条件而不能正常工作，称为集成电路存在缺陷。集成电路的缺陷导致它的功能发生变化，称为故障。故障可能使集成电路失效，也可能不失效，集成电路丧失了实施其特定规范要求的功能，称为集成电路失效。故障和缺陷等效，但两者有一定区别，缺陷会引发故障，故障是表象，相对稳定，并且易于测试；缺陷相对隐蔽和微观，缺陷的查找与定位较难。

4.集成电路测试的过程

1.测试设备

测试仪：通常被叫做自动测试设备，是用来向被测试器件施加输入，并观察输出。测试是要考虑DUT 的技术指标和规范，包括：器件最高时钟频率、定时精度要求、输入\输出引脚的数目等。要考虑的因素：费用、可靠性、服务能力、软件编程难易程度等。

1.测试界面

测试界面主要根据DUT 的封装形式、最高时钟频率、ATE 的资源配置和界面板卡形等合理地选择测试插座和设计制作测试负载板。

3.测试程序

测试程序软件包含着控制测试设备的指令序列，要考虑到：器件的类型、物理特征、工艺、功能参数、环境特性、可靠性等

5.集成电路测试的分类

按测试目的分类：检验测试（验证IC 功能的正确性）、生产测试、验收测试（在进行系统集成之前对所购电路器件进行入厂测试）、使用测试。

按测试内容分类：参数测试（DC 测试、AC 测试、DDQ I 测试、三态测试），功能测试（芯片内部数字或模拟电路的行为测试），结构测试（

）

按测试器件的类型分类：数字电路测试，模拟电路测试，混合信号电路测试，存储器测试，SOC 测试。

第二章 数字集成电路测试技术

输入输出

测试矢量输出矢量测试波形1 0100X... HLXLH...

...

10X10... HHLLX...

测试波形n ...... ....

测试集

（1）测试矢量：以并行方式施加于DUT初始输入端的逻辑0和1信号组合。

（2）测试波形：测试输入矢量和集成电路对输入测试矢量的无故障输出回应合在一起称为集成电路的测试波形。

（3）测试码：能够检测出电路中某个故障的输入激励（测试矢量），也称为故障测试码。

（4）测试集：测试码或测试图形的集合。可以是穷举的、小于穷举的、最小数，这取决于测试图形的算法。

对数字集成电路来说，最主要的是测试其功能、时序关系和逻辑关系等。

故障检测（测试是否有故障）和故障诊断（不仅测试是否有故障，还要指出故障的位置）统称为测试。

对数字集成电路的故障模型可以分为逻辑门层次的故障模型、晶体管层次的故障模型和功能模块层次的故障模型（更适合大规模集成电路的测试）。

数字集成电路采用穷举是不现实的。一般测试输出回应有两种办法：比较法（与好的器件作比较，一般是对比较简单的中小规模集成电路），存储法。

存储法：在计算机控制下，通过程序生成所需的测试集并存储于测试仪的高数缓冲存储器（图形发生器）。测试时，随测试主频率逐个读出，将测试矢量施加于输出端，已测试集的输出图形为标准，逐拍与被测输出的回应进行比较。（可以在确保一

定的前提下，将很长的测试集压缩，或设计一个小的测试集节约测试存储容量，加快测试数度）

只有逻辑功能正确的电路，才有必要进行随后的测试。

3.直流参数测试

在DUT管脚进行电压或电流测试。

4.交流参数测试

大多数自动数字测试系统都有可以选择的数字测量分辨率，通过逐次逼近或线性递归的测量方法即可准确测出传输延迟及上升沿、下降沿时间等。

2.数字集成电路测试的特殊要求

（1）数字集成电路静态和动态参数测试的一般要求

●除另有规定外，测试的电源电压或电流应在规定的±1%以内。

●除另有规定外，被测器件的环境温度应在规定值的±3%以内。

●除另有规定外，器件应在“推荐工作条件”范围内的一组条件下工作。

1)直流参数测试

V的测试）

（1）开路/短路测试（输入箝位电压

IK

目的：保证在测试中被测试器件的所有管脚正确连接，保证管脚和电源、地或相互之间没有被短路。

首先将被测器件所有的引线包括电源和地强制连接到地，然后连接PMU 到一个器件引脚，在器件输入端输入或抽取规定的电流IK I (100uA~500uA)时检测此时该引脚的电压IK V 。

DD V =0

，0 SS V

由于PMU 向被测器件施加一强制电流，应该设置一电压箝位保护电路，典型箝位电压设置为3V ，如果测试开路，测量结果将被箝位在3V 。

要点：所有管接地，设置箝位电压3V ，使用PMU ，加电流，测试结果大于为开路，小于为短路。

优点：当故障发生时，能检测到确切的值，可以明确指出是开路还是短路的问题 缺点：每个引线需要单个测量，测试时间相对较长。

（2）输出高/低电平（OL OH V V /）测试

目的：检查器件在指定电压条件下输出电流的能力。实际测量的是输出管脚在输出逻辑1/0时的电阻。（确保输出电抗满足设计要求，并保证在严格的OL OH V V /条件下提供所定义的OL OH I I /电流）。