CTA8280集成電路測試系統的研究應用

鐘鋒浩

(杭州長川科技有限公司，江蘇杭州310030)

集成電路測試系統是判別集成電路好壞和性能的主要設備，在國內測試系統受測試精度等方面的影響只能解決中低端產品的測試，而中高端產品測試主要依賴進口測試設備的現狀下，為降低國內企業的測試成本，縮短與國外產品的差距，杭州長川科技有限公司在CTA8200 測試系統成功開發和多年應用經驗的基礎上，開發了第二代集成電路測試系統CTA8280，在測試精度、測試速度、并測能力等方面都有了本質的提高，各項性能在國內達到領先水平，可與國外中高端測試設備媲美，CTA8280 設備在2013年一經投向市場就得到了用戶的廣泛認可和高度肯定，并取得了較好的市場回報。

1 測試系統主要結構和功能

1.1 測試系統主要特點

CTA8200 測試系統是以量產測試模擬類IC產品為主的高性能集成電路測試機，可適應于IC的芯片測試和成品測試。主要可測試運放等線性電路、功放類電路、電動機驅動類電路、電源管理類電路、收音機類電路等各類模擬電路和數模類電路。系統的主要特點：

（1）采用雙層機架，系統可以按用戶實際需要選擇不同模塊和數量配置，各模塊對槽位位置沒有規定，系統上電后能自動識別模塊。在測試應用中如遇到實際測試要求與測試機配置不符時會馬上報警，防止誤測和誤判。

（2）支持A、B 站乒乓測試，每站并行測試能力達到8 SITE。可最大限度利用已有測試系統資源，由于測試速度大大提升，大部分產品測試時間小于分選機的換測時間，因此，用一臺測試機配兩個測試頭實現乒乓測試實現了在A 分選機換測時，B 分選機上的電路進行測試，等到A 分選機換測完成時，B 分選機上的電路已經測試完成，再切到A 臺分選機測試，B 分選機換測，很明顯，這種模式相當于一臺測試機變成了2 臺測試機的功效，從而大大降低了測試成本。

（3）配有TTL 和GPIB 接口，可連接所有的探針臺和分選機。由于各廠家提供的分選機和探針臺的接口時序不同，系統可以通過專用接口設置界面對相關參數進行設置，達到分選機的接口時序要求，命名保存后還可以供其他用戶程序調用。由于所有相關參數用戶都能設定，因此，連接各類分選機將變得非常方便。

（4）測試機電源由軟件控制，具有自我保護功能，對于測試系統受損或工程師非常規作業導致在線配置變更和電源異常等情況系統能自動檢測，當系統檢測到異常時將立即關閉系統電源，保護測試系統。

（5）板載校準數據確保模塊自身系統精度，每個源獨立AD/DA 提升了系統的測試速度，這兩項技術的有機結合，改變了測試系統模塊和配置調整時必須要對系統進行重新校準和校驗的做法，由于該系統的校準數據是放在模塊上的，當該模塊移到另一臺測試機上時，上電后將自動更新PC上的校準數據，實現系統校準數據與模塊數據一致，保準了該模塊的實際精度，

（6）自建用戶測試程序框架，具有用戶程序編程結構COPY 功能，同一用戶程序可管理多個不同測試規范的產品測試，實現了在不改變用戶程序源代碼和測試方法的基礎上，完成不同規范要求的測試，對類同產品編程可節省大量時間。

（7） 支持ACCESS 、EXCEL 、CSV 三種數據保存格式。自帶數據分析軟件，實現個數據保存格式轉換和數據常規分析并形成能數據分析報告。

1.2 測試系統結構

整個測試系統由不同的電源模塊和信號模塊組成，可以根據用戶產品測試的實際需要選擇合適的模塊和數量，各模塊在機架內插入槽位不受限制，插入后軟件自動識別并加以控制。開機后可以通過軟件查看系統的實際配置情況，系統結構及模塊組成如圖1 所示。

圖1 中各模塊可以自由組合，其中PVI、DVI、QVI、OVI 等VI 源具有不同的電壓和電流范圍，可根據實際需求選擇配置不同的種類和數量；HVI 最高電壓達到1000V 主要用于高壓參數測試；TMU 主要用于時間參數的測量，測量精度達到皮秒（ps）級水平；ACSM 模塊主要用于交流信號測量，能產生任意波形；TRM 是芯片測試專用修調模塊；DIO 主要用于數字功能測試；LCR 模塊主要用于電感、電容、電阻的測試。由于系統中具有各種專用測試模塊，因此對極大多數的產品參數測試都能輕松實現，模塊的自由選擇和組合滿足了用戶的實際需求配置要求，降低了用戶的測試成本。

2 測試系統關鍵技術

2.1 電源模塊的箝位保護

測試系統要面向各種IC 測試，當測試到壞電路或實際型號不對時，容易引起輸出信號和電源的短路，如果不加以有效的保護，將對設備的可靠性和安全性受到影響。為此對電源模塊要進行箝位保護，當電源用于電壓源時對輸出要有電流箝位保護，當源用于電流源時，對輸出要有電壓箝位保護。通過這些保護，使電源的輸出即使在異常情況下也能控制在有效的范圍內，這對測試設備和被測電路都將是一種有效的保護。

圖1 測試系統結構

2.2 乒乓測試功能

乒乓測試功能主要是測試系統要實現資源共享，因此在系統設計時各模塊要求有兩個輸出和測試通道切換控制系統，通過軟件控制，當A 站占用測試系統資源時，B 站將讓出所有資源歸A站使用，反之相同，實際調用用戶程序時AB 兩站的程序可以不同，該項技術的關鍵是通過軟件對硬件資源的有效管理和資源分配，解決系統資源的共享和沖突，解決兩站測試的相互干擾和對測試結果的影響。

2.3 時間參數測試

常規模塊時間測量單元一般只能測到幾十納秒的分辨率, 這對于當前電源管理類電路測試上升沿和下降沿時間實際值只有幾十納秒和幾納秒的參數將無能為力，TMU 模塊通過專用時間測量電路實現了ps 級時間參數的測試，在設計研發中解決了CABLE 線對參數測試的影響，從而有效解決了小時間參數測試難題。

2.4 小電感和電容參數測試

當前部分IC 將專用電感和電容封裝到IC 內部，且這些電感和電容參數都非常小，線路的分布電感和電容都比被測電感和電容大，測試的準確性和穩定性又將是一大難題，用常規的儀器根本測試不到實際的有效值，國內外也幾乎沒有測試設備配有這樣的專用測試模塊，CTA8280 測試系統通過研究成功開發了LCR 模塊，可以測試10 μH 以下的電感和10 pF 以下的電容，實現了用戶對該類參數的測試需求。

3 測試系統應用案例分析

3.1 乒乓測試和多SITE 測試組合

CTA8280 的V/I 源每個通道/ 組都有各自獨立的SGND，通過SGND 的合理組合，最多可以支持8 工位并行測試，由于每個模塊都設計成支持AB 兩站的測試要求，通過軟件的管理和控制實現了AB 站的乒乓測試。如對于4SITE 的測試結構如圖2 所示，每個SITE 的SGND 各自獨立可以確保各IC 的測試精度，并在一定程度上改善相互之間的測試影響。

3.2 電源管理類電路測試

當前電源管理類電路測試通常對測試精度要求非常高，很多客戶對輸出電壓精度誤差要求在2 mV 以內，這對一般測試機是很難做到的，除了要求合理設計DUT 測試線路和外圍元器件布局，對測試機提出了更高的要求，部分小時間參數就更需要TMU 模塊（ps 級）測試解決，通過在華天和長電等客戶大量電源管理類電路測試數據表明，CTA8280 完全滿足了該類參數測試要求。

圖2 4SITE 的測試結構

3.3 電感參數測試

當小電感封裝到IC 內部時，必須對電感參數進行測試，該參數的測試精度直接影響產品的性能和質量，LCR 模塊在實際測試應用中得到了驗證，測試6.8 μH 電感穩定性和誤差都在0.1 μH 內，為提高測試精度，對CABLE 線的制作工藝，線路分布電感修正等都做了相應的技術處理，使得該項參數測試達到了用戶的要求，也填補了國內空白。

4 總 結

CTA8280 測試系統主要以測試模擬IC 為主，由于配置了DIO 數字測試模塊，因此，對數摸類電路也提供了有效的解決方案，TRM 實現了在線修調功能，使得芯片測試修調變得更加簡便，在芯片測試中應用也變得更加廣泛。大量的專用功能模塊選件使得用戶對測試系統配置選擇更加靈活，在國內外推廣應用具有廣闊的前景。