MPC5675微控制器測試研究

何灝+王爽+彭文+劉詩琪

【摘 要】恩智浦（NXP）半導體公司設計生產的32位MPC5675芯片廣泛用于汽車助力轉向系統、先進駕駛輔助系統以及其他與汽車安全相關的設備中，為汽車安全提供了有力保障。芯片電路的高集成度給芯片測試帶來更多的挑戰。針對MPC5675芯片在溫度測量模塊測試和數模轉換測試過程中出現的問題，分別采用溫度測量值和室溫參考值比對的方法和動態接觸電阻測試的方法，優化測試程序，提高芯片良品率。該測試方案可用于MPC5675系列芯片測試中。

【Abstract】The 32-bit MPC5675 chips are designed and manufactured by NXP Semiconductors Company， which can be applied in the power steering system， advanced driving auxiliary system and other equipment related to auto safety， which provided a strong guarantee for vehicle safety. The chip circuit is highly integrated， which is giving more challenges to the chip test. The tests of MPC5675 chip are consisted of temperature measurement module test and digital analog conversion test. The test programs are optimized to improve the chip yield according to the following method， the comparison between temperature measurement and reference room temperature and dynamic contact resistance test method. The test solution can be used in MPC5675 series chips and other automotive functional chip test.

【關鍵詞】MPC5675芯片；溫度測量；模塊測試；數模轉換測試

【Keywords】MPC5675 microcontroller； temperature test； module test； digital mode conversion test

【中圖分類號】TN06 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）12-0172-02

1 引言

恩智浦半導體公司為了迎合全球汽車市場的高速膨脹以及汽車電子化比例不斷提高的趨勢，開發系列汽車電子系統，系統包含單片機、模擬器件和傳感器等芯片，適用于動力傳動系統、底盤控制系統、安全系統、汽車內部通信系統以及車身控制系統等汽車電子系統應用。集成電路芯片（IC）電路規模增大，但封裝體積減小，功能增多；給芯片測試帶來挑戰，將促進相應芯片測試技術的突飛猛進 [1-2]。

2 MPC5675芯片功能特征

本文涉及MPC5675系列芯片由恩智浦（NXP）半導體公司設計生產，該芯片為32位基于Power架構（Power Architecture）的嵌入式控制系統，可應用于裝有雷達，CMOS成像，激光雷達和超聲波傳感器等的先進駕駛輔助系統、多三相電動機控制應用在汽車和混合動力汽車（HEV）中以及對安全集成度要求高的應用中[3-4]。芯片MPC56675芯片采用MAPBGA封裝技術，具有257個引腳，外觀尺寸為14mm*14mm。除了上述257引腳MPC5675芯片之外，同時生產具有473個引腳的MPC5675芯片。

3 測試流程

芯片測試根據制備流程，先是在probe對wafer進行測試，隨后進行全面的功能測試，最后進行質量安全測試，提高芯片的良品率。作為客戶IC的提供商，在設計功能芯片的同時，提供全面完整高質量的芯片測試，以確保芯片的功能完善性、性能穩定性。根據芯片設計實現功能及設計原理，設計測試芯片的策略和方法，來驗證芯片的質量和可靠性。通過對MPC5675功能說明及管腳的功能細心研究，設計出了一套完備的測試程序。MPC5675芯片測試流程包括直流參數測試、存儲器測試、數字功能測試、溫度測試和模擬功能測試。設計程序應用于測試機上，對芯片進行全面測試，并對數據加以分析和研究，對于協同設計、工藝等環節出現的問題進行總結分析，改善芯片的穩定性和可靠性，最終提高芯片的良品率[5-6]。本文針對溫度測試中溫度測量模塊測試和模擬功能測試中數模轉換測試的優化進行了研究和探索。

要應用于汽車助力轉向系統、先進駕駛輔助系統以及其他與汽車安全相關的設備中，MPC5675必須具備良好的承受高溫、低溫以及室溫的能力。汽車級最高的溫度范圍要求為-40℃至140℃，因此每一顆芯片都經過低溫極限-40℃，高溫極限+145℃，以及室溫25℃的分別測試，其測試步驟如圖1所示。汽車半導體的芯片測試成本高的原因就是因為最終要保證零缺陷，從而保證駕駛安全。

4 測試中的問題及解決方法

在溫度測量模塊測試、數模轉換測試和數字測試過程中，根據測試中遇到的問題，修訂程序，提高芯片良品率。

在溫度測量模塊測試中，出現因環境溫度不穩定造成的測試結果偏移，好品被誤測為次品的問題。因為晶圓測試的溫度是室溫，溫度出現偏差的可能性很小，所以在晶圓測試的室溫環境下讀取芯片內溫度傳感器的測量值，并記錄在芯片內部作為室溫參考值，在高溫和低溫測試環境下，先讀取傳感器測量值，然后計算該值與室溫參考值之差，并與理論計算值進行比對，最終判斷溫度測量模塊是否正確工作，部分優化測試程序如下所示：

在模數轉換測試中，數字輸出的結果會受到測試路徑上接觸電阻變化的影響。為了減小接觸電阻的影響，首先引入動態接觸電阻測試的功能，在端口設置為輸出的狀態下，通過加電流測電壓并計算電阻的方法，和經驗值進行比較，如果計算電阻值超限，則啟動自清潔功能除去接觸位置上的外來雜質，減小額外的接觸電阻；或使用動態計算的方法減去接觸電阻造成的測量值漂移，提高測試精度及準確性。

5 結語

恩智浦（NXP）半導體公司設計生產MPC5675芯片采用32位CPU核和Power架構（Power Architecture）兼容，主要用在汽車助力轉向系統、先進駕駛輔助系統以及其他與汽車安全相關的設備中。本文根據功能測試中的問題對測試程序進行優化，提高良品率。在溫度測量模塊測試中，采用溫度測量值和室溫參考值比對的方法；在模數轉換測試中，采用動態接觸電阻測試的方法。基于上述方法優化測試程序，提高芯片良品率，效果顯著。

【參考文獻】

【1】ZHI C Z， LI Z， FOREST H， NA L. Semiconductor final test scheduling with Sarsa（λ，k） algorithm[J].European Journal of Operational Research， 2011（ 215）： 446-458.

【2】張妍， 金杰. 半導體測試GPIB接口的聯合調試系統[J].應用指南， 2005（12）： 83-85

【3】王公詣. 半導體工業降低復測率的研究與實現[D].天津：天津大學，2005.

【4】袁薇. 標準測試數據格式（STDF）文件的研究[J].電子元件與應用， 2009，11（4）：70-73.

【5】夏開峰，數據挖掘技術在半導體測試管理系統中的應用[J].信息與電腦，2010（12）：141.

【6】宋慶元. 基于 ADC 間歇性轉換錯誤問題的測試程序優化[D].天津：天津大學，2002.