關于ETS364集成電路測試開發及優化

王琦

【摘 要】隨著信息技術時代的到來，集成電路在工業領域所占分量越來越重，集成電路測試作為產品質量的靈魂，在集成電路生產過程中的地位不容忽視。本文以ETS364集成電路量產測試項目為例，簡要介紹了集成電路測試程序設計和導入以及測試開發的大致流程，并闡述了項目中所遇到的難題，通過對問題分析給出了解決方案，保證了項目的順利進行。

【關鍵詞】集成電路;開發流程;測試;解決方案

中圖分類號： TN402文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）18-0010-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.005

0 引言

當今時代，伴隨著信息技術和軟件技術的飛速發展，集成電路已成為當今信息技術時代發展的熱點，逐漸成為信息技術發展的基石，同時被認為是人工智能和網絡技術發展的主流方向[1]?？梢哉f，一個國家集成電路的技術水平直接體現出了一個國家的綜合國力。部分企業十分重視集成電路的開發，集成電路技術水平已成為一個電子科技企業核心的競爭力。

集成電路測試是對集成電路或模塊進行檢測，通過測量對于集成電路的輸出回應和預期輸出比較，以確定、評估集成電路元器件功能和性能的過程，是驗證設計、監控生產、保證質量、分析失效以及指導應用的重要手段[2]。因此，對集成電路測試開發進行研究和探索具有重要意義。

1 項目概況

筆者于2012年3月負責《ETS364集成電路量產測試》項目：首先，在項目實施前，對項目整體方向進行分析，與相關技術人員交換意見，在技術允許的情況下，制定實施方案;第二，在項目實施過程中，對ETS364測試機進行現場勘查，導入集成電路測試程序，并進行調試，此階段需要對量產程序實時跟進，并且對該測試程序進行維護;第三，項目實施中期，對程序測試無誤后，機器將正式進入量產過程，實現生產線辦公自動化，提高生產效率;第四，在項目實施后期，經過現場測試，驗證其是否滿足使用要求。

2 測試程序設計、導入

對于集成電路質量的檢測是無法通過肉眼判斷的，因此需要對其進行相關測試，高效率的測試程序不僅有利于提高公司的生產效率，甚至可以減輕員工的勞動強度。

對于不同類型的產品，其測試程序不盡相同。因此，當集成電路每開發出一款產品都需要對其進行具有針對性的測試程序設計。在本項目中，該集成電路測試程序的設計需要參考電路測試的基本流程，根據相應的測試規范和集成電路自身的結構特點和使用功能進行綜合考慮，基于測試基本要求和集成電路的結構特點進行設計，并將其加載到集成電路中的輸入信號，即將測試向量導入到測試程序中。

3 集成電路測試開發流程

對電路測試開發前，首先應查看芯片測試的相關規范，了解芯片的測試相關要求，從而根據具體要求制定相應的開發流程。

（1）測試基本要求

集成電路主要管腳及外圍電路配置如圖1所示。

（a）短路測試要求：基本輸入端口P1/P4/P12施加1V的直流電壓，測試P2/P6/P11端口的電壓值。若測試結果等于1V則為內部短路，接近0V則為內部開路。測試每個成對的管腳時，其他懸腳需要處于浮空狀態。

（b）開路測試要求：基本輸入端口P1/P4/P12施加2V的正弦或者方波頻率為100kHz～1MHz，判斷測試P6/P6/P11端口的輸出狀態是否為方波或者正弦，輸出狀態的振幅大約有0.8vpp。同樣地，在測試每個成對的管腳時，其他管腳需要浮空。

（c）內部電阻測試要求：P10和P12端相當于一個等效電阻，電阻值是固定不變的，各個芯片的相差值并不是很大。在P12端施加一個固定不變的電壓為1V，以測試P10腳的輸出電流的方式來確定芯片的阻值大小。

（2）ETS364成品測試

此集成電路采用ETS364測試機進行測試，這樣測試的好處是便于檢測電路的缺陷，并且檢測結果準信度可以達到較高的水平。該系統最多支持240個模擬引腳通道，提供133MVPS數字矢量速率，最多128個數字引腳通道。而EAGLE的可擴展性可將ETS364測試系統容量加倍，通過ETS-600提供480多個模擬引腳通道和多達256個數字I/O引腳通道。

參數測試和功能測試是集成電路測試中的兩大主要種類[3]。由于集成電路設計和制造過程中對測試的需求不同，因此又可以分為設計驗證測試、封裝測試、可靠性測試以及晶圓設計。芯片種類多樣，沒有一致的測試項目要求，對于芯片測試的項目選擇主要是根據芯片類型來決定的。因此，在對集成電路進行測試時應根據實際情況綜合考慮需要測試的項目。因此，測試項是電氣特性品質的直接體現，更是產品質量的靈魂。集成電路開發流程如圖2所示。

3.1 測試參數調試

按照圖2集成電路開發流程，采用集成電路專用的測試系統開發平臺，根據項目要求，按照實施方案、產品設計指標以及產品設計要求完成對芯片各個項目的測試[4]。根據項目測試要求，制定了相應的調試方案。第一步采取短路測試，在輸入端口處默認施加2V電壓;第二步，采取開路測試，在輸入端口處使用方波信號;第三步，主要是對電路的電壓穩定性進行檢驗，通過供應有規律的脈沖電壓觀察其工作過程中電壓的變化。由于測試過程存在未知性，在該過程會出現很多的錯誤，通過不斷地調試，最終調試成功得到如下數據。測試數據如表1所示。測試數據圖如圖3所示。

3.2 測試數據比對

產品數量較多，為了摒棄特殊性，趨向普遍性，在對待測芯片的取樣過程中，采用的取樣方法為隨機抽樣法。取一定數量的待測芯片，另取一定數量的經過測試調試后所得的測試數據與待測試樣品數據進行對比，采用做差比對方案。根據判斷標準，若差值分布在容許范圍內，則測試系統給出的測試結果為Pass，若差值分布在容許范圍以外，則系統給出測試結果為Fail。

3.3 測試波形確認

只通過數據對比還不能足以證明測試程序的可靠，為了確保運行程序的準確無誤，需要對測試波形進行進一步的確認。對測試波形確認時，可以選擇最常見的一種方法，就是取一個芯片，根據芯片的類型種類，選擇合適的測試項，針對具體的測試項，將通過放大器以及示波器觀察得到的調試波形與樣品波形做對比，觀察兩組波形的變化幅度。如果兩個波形的的變化幅度一致，則可以認為測試結果較為準確。

4 測試結果討論

（1）短路測試

short為完全短路，在測量時現象不明顯，因此需要用到比較器的方法進行測試。在輸入端施加2V的電壓，理論上short測試值在5V左右，不short時測試值在0V左右。對于ETS364測試器的響應時間有一定的限制，要求響應時間在1.3us以上，因此，前延時間需要適當的增加，該延時時間采用5ms時，在實驗室測試值顯示正常。

（2）開路測試

當使用方波信號對輸入端發射信號時，輸出端會轉化為以0V為基準的方波信號。使用示波器觀察輸出狀態時，才會出現一個以0V為基準的正常方波信號，當撤掉示波器時，基準會突變到4V左右，但是使用信號發生器時測試基準又在正常范圍內。由此現象可得，輸出端需要一個1M歐姆的下拉電阻方能正常工作，當接入1M歐姆電阻后，基準回到正常水平。

輸入阻抗高，表示該電路吸收的電源（或前一級電路的輸出）功率小，電源或前級就能帶動更多的負荷。對于測量電路，如電子電壓表、示波器等，就要求很高的輸入阻抗，以便接入儀表后，對被測電路的影響盡可能地小。輸出阻抗小一些當然好，這樣輸出功率在信號源的內阻上消耗的功率小，或者說能帶動功率更大的負荷。輸入阻抗與實際應用有關，并不是越高越好。高阻電路容易造成干擾，比如在電磁場雜亂的場所，高阻電路就容易產生干擾信號，但低阻消耗了信號，容易使信號幅度偏小。其中，高阻對第一級信號尤其重要，其引入的噪聲是電路中最大的，但也是有用信號受阻抗影響最大的一級。

（3）內部電阻測試

對于內部電阻進行測試時采用relay控制方式進行測試，應用的原理是歐姆定理，從而可以得出：輸入電壓等于測得的電流值與內部電阻的乘積。當不用relay控制時，采用接通道，使通道電壓為0V方式進行測試，可得輸入電壓等于測得電流值乘以芯片內部電阻與機臺內部電阻之和的乘積。經過計算知，機臺內部電阻為50歐姆，雖然測試值有一定偏差，但仍舊在誤差范圍內。

5 應用中所產生的問題及解決方案

通過對測試機進行現場勘查知，ETS364測試機里面的測試板分為APU10和APU12，最初開發測試程序時，并不了解測試板型號不同而性能不同，所以遇到了有的測試程序在APU12的測試機上良率表現好，測試穩定，而APU10的測試機存在良率不穩定的現象。

經過初步判定，認為是測試程序在設計時出現了問題，經過對測試程序進行檢查、分析后，發現測試程序并未存在設計上的問題。隨后，通過分析示波器抓取APU板輸出的電壓峰值，相同的時間脈沖下，APU12的輸出電壓已經達到理想值，而APU10的輸出電壓沒有達到理想值，因此發現問題出現的原因是APU10的工作速率慢。接下來，通過比較法比較得知，APU12的輸出電壓達到理想峰值所需的脈沖時間，APU10只能達到理想峰值的一半。

針對以上問題的分析，最終確定了問題的解決方案：即在APU10測試程序輸出電壓等待時間加長，設定為APU12的輸出時間的兩倍。然而，同時又產生了另外一個問題：由于程序采用兩套程序，因此程序維護復雜度有所提高，維護成本也會相應上升。為了解決以前的問題，即使硬件方面存在一定的差異仍可通過測試程序可以覆蓋，這樣既可以節約一定成本——無需更換硬件。此外，在分析測試數據時，遇到了不同的測試程序，定義了不同的硬件類別和軟件類別，對于分析數據造成了很大的困擾。最終通過編寫測試軟件，使硬件類別和軟件類別統一化解決了此類問題。

6 結論

集成電路作為信息技術產業的基礎，無論對國際還是民生方面地位都不可或缺。集成電路測試作為集成電路的質量保障，對集成電路品質影響深遠。本文以ETS364集成電路量產測試項目為例，介紹了測試設計、導入以及開發流程，同時對測試參數結果進行了簡要的分析，針對項目實施過程中遇到的問題進行分析給出了解決方案，為今后相似項目的開發提供了參考和依據。

【參考文獻】

[1]章慧彬，朱江.大規模集成電路測試程序開發技術及流程應用[J].電子與封裝，

2017，17（06）：10-15.

[2]張奇.集成電路測試管理系統開發與利用[J].電子世界，2014（14）：32-33.

[3]王宇虹，張敏.集成電路測試系統及其開發利用[J].油氣井測試，2006（04）：

68-70+78.

[4]蔡瑞青.基于Ultra-FLEX測試系統的集成電路測試開發[J].電子與封裝，2013，13（08）：20-21+39.