基于最優化理論的半導體測試系統軟件校準方法

楊瀚森+嚴軍政

摘 要 通過對半導體測試系統構成及測量過程的分析，指出對其校準應采取軟件的方法。基于最優化理論提出了校準方法并驗證了方法的有效性。

【關鍵詞】最優化 半導體測試 校準

1 半導體分立器件測試系統的結構

半導體分立器件測試系統由控制計算機、應用程序、總線、板卡、信號調理電路、傳感器、電壓源、電流源、標準電阻等部分構成。其基本原理通過對被測器件提供輸入電壓/電流，測量相應的輸出電流/電壓，以達到測試的目的。測試結果是器件合格與否的重要判據之一，測試系統的精度又決定了被測量的可信程度，所以對測試系統進行校準是十分必要的。其內部的電壓源、電流源、傳感器、信號調理電路、A/D、D/A轉換等環節均可對測量精度造成影響，而在實際操作中對每個硬件環節進行校準、維修或更換是不切實際的。

但在信號傳輸的過程中每個環節的輸入輸出都滿足線性關系，所以，從信號的產生到測量，其關系可統一簡化為：Y=AX+B，其中X為被測量，Y為顯示值。

輸入和輸出之間形成一條直線，求解直線方程可以用兩個點的坐標，但由于兩點法實際上是對輸入輸出直線的估計，當測量點過少時該估計的偏差會較大，因此應使用多組測量結果對系統進行校準。對某個特定的源按其量程選取多個點進行測試，這些點應該在輸入輸出的直線附近，在工程上，通常以平方誤差的最小作為最優準則進行擬合，由此可得到以下問題，即：

校準前的標準值（用可溯源的高精度數字多用表測量，其測量值為“測量值2”）及測量值如表1所示。

校準后的標準值及測量值如表2所示。

2 結果

經過校準，可以看出，測量單元的誤差變小，該方法是有效的。

對于其他模塊（內置電壓源、電流源）的校準方法同上。

作者單位

中國電子科技集團公司第二十研究所 陜西省西安市 710068