IC测试原理解析

第一章数字集成电路测试原理前言器件测试的主要目的是保证器件在恶劣的环境条件下能完全实现设计规格书所规定的功能及性能指标。用来完成这一功能的自动测试设备是由计算机控制的。因此，测试工程师必须对计算机科学编程和操作系统有详细的认识。测试工程师必须清楚了解测试设备与器件之间的接口，懂得怎样模拟器件将来的电操作环境，这样器件被测试的条件类似于将来应用的环境。

首先有一点必须明确的是，测试成本是一个很重要的因素，关键目的之一就是帮助降低器件的生产成本。甚至在优化的条件下，测试成本有时能占到器件总体成本的40%左右。良品率和测试时间必须达到一个平衡，以取得最好的成本效率。第一节直流参数测试接触测试（短路-开路）:这项测试保证测试接口与器件正常连接。接触测试通过测量输入输出管脚上保护二极管的自然压降来确定连接性。二级管上如果施加一个适当的正向偏置电流，二级管的压降将是0.7V左右，因此接触测试就可以由以下步骤来完成:

1.所有管脚设为0V，

2.待测管脚上施加正向偏置电流”I”，

3.测量由”I”引起的电压，

4.如果该电压小于0.1V，说明管脚短路，

5.如果电压大于1.0V，说明该管脚开路，

6.如果电压在0.1V和1.0V之间，说明该管脚正常连接接触测试图解

第二节漏电参数测试IIL是指当输入管脚置为逻辑0时的流过的电流大小，IIH是指当输入管脚置为逻辑1时流过电流的大小。

IIL实际测的是输入管脚到VDD之间的电阻，IIH实际测的是输入管脚到GND之间的电阻

IIL测试方法:1.VDDMAX2.所有输入管脚预置逻辑1（VIH）3.通过PMU偏置每个管脚为逻辑0（管脚与PE卡上的driver断开），通过PMU得到实际电流的大小。IIH测试方法:1.VDDMAX2.所有输入管脚预置逻辑0（VIL）3.通过PMU偏置每个管脚为逻辑1（管脚与PE卡上的driver断开），通过PMU得到实际电流的大小。IIL参数测试图解

IIH参数测试图解

第三节电源消耗参数测试（ICC,IDD）COMS器件的电源消耗称为IDD，TTL器件的电源消耗称为ICC。该项测试决定器件的电源消耗规格，也就是电源管脚在规定的电压条件下的最大电流消耗。电源消耗测试可分为静态电源消耗测试和动态电源消耗测试。静态电源消耗测试决定器件在空闲状态下时最大的电源消耗，而动态电源消耗测试决定器件工作时的最大电源消耗。静态测试方法:1.一般使用DPS（有的机器可以使用PMU）偏置VDDMAX。2.通过PATTERN使IC预置初始（空闲）状态。2.等待1-5msec，再通过DPS量测得到的电流。3.与设计规格比较得出P/F的结果IDD/ICC参数测试图解

IDD/ICC参数测试图解

第四节输出驱动电流（VOL,VOH,IOL,IOH）输出驱动电流(VOL,VOH,IOL,IOH)。输出驱动电流测试保证器件能在一定的电流负载下保持预定的输出电平。VOL和VOH规格用来保证器件在器件允许的噪声条件下所能驱动的多个器件输入管脚的能力。

DC/ParametricTestsContinuityTest

Purpose

Toensurethereisproperandcorrectconnectionfromdevicelead/balltointernalcircuitsToensurethereisproperandcorrecthardwaresetupconditionpriortoactualdevicetestingContinuityTest

1)SetVDDto0V2)Source/sinkcurrent,normally100µAto500µAwithclampvoltage.DependsonESDdiodedesign.3)Measurevoltageoutput,supposetobeforward-biaseddiodevoltagedrop,around+/-0.7VLeakageTests

INPUTLEAKAGETESTToensurehighimpedanceisobservedbythestimulusfunctionalsignalsattheinputpins.LeakageTests

INPUTLEAKAGETESTTestMethod:1)PowerupDUT2)ForceallinputpinstoVDDlevel3)Measureresultantcurrent(IIH)4)ForceallinputpinstoGNDlevel5)Measureresultantcurrent(IIL)LeakageTests

OUTPUTLEAKAGETESTToensuretheBi-directionalandOutputtri-statepinswillnotcauseloadingonuser’ssystemapplicationboard.LeakageTests

OUTPUTLEAKAGETESTTestMethod:1)PowerupDUT2)Pre-conditionDUToutputpinstoHi-Zstate3)ForceVDDatPUTandmeasureresultantcurrent(IOZH)4)ForceGNDatPUTandmeasureresultantcurrent(IOZL)IDDTests

STATICIDDTESTEnsuretheDUTwillnotdrawmorecurrentthanthelimitstatedindevicespecificationwhendeviceisinstaticmode.DYNAMICIDDTESTEnsuretheDUTwillnotdrawmorecurrentthanthelimitstatedindevicespecificationwhendeviceisinoperatingmode.IDDTests

TestMethod:1)PowerupDUT2)PreconditionDUTtoeitherstaticmodeoroperatingmode3)MeasurecurrentofpowersupplyOtherDCTests

Example1:ReferenceVoltagetestInternalorExternalCircuittosupplyveryaccuratevoltageasreference.TestMethod:1)PowerupDUT2)PreconditionDUTsothatVrefcanbeaccessedfromPUT3)MeasurevoltagefromPUTOtherDCTests

Example2:PowerSupplyRejectionRatio(PSRR)Ameasurement,normallyindB,oftheratioofoutputsignalchangeduetoachangeinpowersupplyvoltages.Thisisameasureofthecircuit’sdependenceonaconstantsupplyvoltage.OtherDCTests

PSRRTestMethod:

1)supplyVDD=A(V),measureVoutA(V)2)supplyVDD=B(V),measureVoutB(V)3)calculate

FunctionalTestsFunctionalTestConcepts

WhatisDigitalFunctionalTesting?DigitalFunctionalTestingisto:1.DefineinputwaveformsperDUTrequirements;and

2.CheckoutputwaveformsagainstexpecteddataofDUTEnsureDUTwillcorrectlyperformitsintendedlogicalfunction.FunctionalTestConcepts

Allfunctionaltestsconsistoftwodistinctcomponents,1.thetestvectororpatternfile2.theinstructionscontainedwithinthemaintestprogram.ThetestvectororpatternfilerepresentstheinputandoutputlogicstatesneededtotesttheDUT.Thetestprogramcontainstheinformationneededtocontrolthetesthardwareinamannerthatwillcreateallthenecessaryvoltages,waveformsandtimings.FunctionalTestConcepts

DefiningtheOperationofaDUTwithaTruthTableFunctionalTestConcepts

FunctionalTestConcepts

InputLogic

FunctionalTestConcepts

OutputLogic

FunctionalTestConcepts

BasicTerms1)VDD/GROUND2)VIL/VIH3)IIL/IIH4)ClockCycle5)TestPattern/Vector6)DataFormat7)VOL/VOH8)IOL/IOH(load)9)TimingStrobeFunctionalTestConcepts

ACTestsACTests

BasicTerms*CODECasexample1)Bits--ThenumberofuniquecodesproducedbyADCoutputrepresentedasapowerof2.2)LSB--LeastSignificantBit,theamountofinputvoltagerequiredtochangethedigitaloutputbyonecodeonanidealADC.3)MSB--MostSignificantBit,thisisthedigitaloutputbitthatcarriesthemostweight.4)Decibels--adimensionlessunitofmeasurementofpowerratio.ACTests

Example1:ACStaticParametersofADC/DAC– FullScaleRange(FSR)– OffsetError– GainError–DifferentialNon-Linearity(DNL)–Monotonic– IntegralNon-Linearity(INL)ACTests--DAC

ACTests--ADC

ACTests

TestMethodofDACStaticACParametersACTests

TestMethodofDACStaticACParameters

ACTests

ACDynamicParametersofADC/DACACTests

SamplingSamplingistoconvertacontinuoustimesignaltodigitalsignals.Shannon’sTheoremSample_Frequency(Fs)=2xSignal_FrequencyNyquist’sTheoremSample_Frequency(Fs)>2xSignal_FrequencyACTests

SamplingThemoresampleperperiod,themoreinformationthatcanbegleanedfromsampleset.Nyquist’sFrequencyisadvantageous.ACTests

Complexnumbersprovideawaytomathematicallydescribeanamplitude/frequencywaveform.ACTests

FourierSeriesItallowsvirtuallyanyrealworldsignaltobedecomposedintoacollectionofsinewaves.ACTests

TimeDomainV.S.FrequencyDomainIdealSineWaveACTests

TimetofrequencyTransformACTests

SineWaveInTimeDomain&FrequencyDomainACTests

DigitalSignalProcessor(orArrayProcessor)DSPfu