ic半导体测试基础（中文版） - 图文(9)

均采用256 kB的闪存

功能测试参数定义

验证器件的功能是否符合器件规格书通常有两种方法。第一种方法是将所有的输入、输出和时序参数都设置成最差（规格书中会定义）的情况，然后运行功能向量序列。这种方式能最快地判断器件是否符合其设计规范，缺点在于如果有fail发生，无法直观地知道是什么参数引起的。 另一种方法是单独地设置各个参数，例如，开始只按照规格书定义的最差情形设置VIL/VIH，其他的参数则放宽。如果有fail发生在这个地方，则马上可以判断是VIL或VIH电平引起。然后再设置下一组参数，知道所有参数都被单独验证。如果良率出现问题，此方式可以让我们直观地获取更多具体的信息，代价是测试时间的增加。

宽松的参数

放宽某个参数意味着按照一定的方式调整其参数值使DUT更容易正确地满足功能要求。例如，如果规格书定义VIL为0.8V，我们可以将它放宽到0.4V，通过降低VIL使得DUT判读输入信号为逻辑0更加不易出错。要放宽输入，可以降低VIL，提高VIH；要放宽输出，则可以提高VOL，降低VOH，最宽松的情况是设置VOL=VOH=1.5V，此时比较器会将所有低于1.5V的电平判为逻辑0，而将所有高于1.5V的电平判为逻辑1（注意：在测试Z态电平时，不能采用此情况）；要放宽时序，可以降低测试频率，增加建立（setup）和保持（hold）时间并增加输出传输延迟。

时序参数

通过提供合适的信号波形给DUT，可以实现AC时序参数的验证。建立时间、保持时间、最小脉宽、传输延迟都必须测试。在某些情况下，可以一次设定所有极限条件，以使器件通过一次测试就能满足所有参数要求，复杂的功能时序则需要在不同的条件下多次重复测试。

最小/最大电压

器件规格书通常定义VDD的工作电压范围。例如VDD=5.0±10%表示对于VDD为5.0V的器件，在4.5V—5.5V之间它必须能正常工作。这个电压范围通常叫做VDDMIN和VDDMAX。功能测试必须在器件参数的整个范围内测试，所以功能测试向量序列必须执行两次，一次是VDD设为VDDMIN,另一次是设为VDDMAX。一些器件参数

（VIL/VIH/VOL/VOH）可以按VDD的百分比定义。当改变VDD的值时，这些参数也必须调整。

第五章.功能测试（7）——Gross Functional Test and Equation Based Timing

总功能测试（Gross Function Test） 总功能测试指使用最宽松的条件去运行的功能测试，频率、时序、电压、电流负载等条件都被放宽，也成为基础功能测试（Basic Function test）或摆动测试（Wiggle Test）。 实施理由 总功能测试相当于功能测试的前提测试，它检验器件是否能够进行功能测试，通俗地讲，就是器件能否“动”起来。当测试程序基本

建立，常用总功能测试的相关条件验证全部向量集所需测试的功能是否基本正确。总功能测试常在程序中测试流程的前段运行，以保证后面贯穿整个测试程序的功能测试可以正确实施。 测试方法

图5-8.总功能测试时序

图5-8显示的是256x4静态RAM总功能测试的时序。此RAM规格书的AC部分规定其工作频率为66MHz，在总功能测试中，测试频率放宽到1MHz，相应放宽的还有输入电平（VIL/VIH）、输出电平（VOL/VOH）以及其他时序参数，包括建立时间、保持时间、何输出延迟。各个信号的时序关系（时间沿位置）最好仍然保持不变。 器件通过了总功能测试后，会运行更多更严格的测试以确保器件符合其规格书中的全部要求。当多数更严格的测试都是失败的时候，在它们之前按照一定的条件进行总测试也可以较早地发现这些失效，以提高提高测试吞吐量。在生产测试中，总功能测试通常就可以提供有价值的良率信息。

时序变量 在测试程序开发和调试过程中，功能测试中的时序参数便于修改是非常重要的，因此常用程序变量建立一个等式来代替具体的参数。举个例子，通过简单地改变时钟变量“SCALE”的值，整个程序的时序可以轻易地“收紧”或“放宽”。这一方法也可以用于在不同的测试项之间改变测试频率，比如降低总功能测试的主时钟，或提高时钟以改变器件的最大工作速率。SCALE = 1; PERIOD = 150E-9 * SCALE;CLKDLY

= 0E-9; CLKWIDTH = 50E-9 * SCALE;OE_DLY = 10E-9 * SCALE; OE_WIDTH = 60E-9 * SCALE;CS_DLY = 5E-9 * SCALE; CS_WIDTH = 30E-9 * SCALE;COLDLY = 15E-9 * SCALE; COLWIDTH = 40E-9 * SCALE;DATADLY = 7E-9; DATAWIDTH =25E-9

* SCALE;READDLY = 10E-9 * SCALE;READWIDTH = PERIOD /2;OUT_VALID1 = PERIOD * 0.75; STROBEWINDOW1 = 10E-9;OUT_VALID2 = PERIOD * 0.85; STROBEWINDOW2 = 10E-9

第五章.功能测试（8.1）——Functionally Testing a Device

功能测试

首先我们需要对一个基础的功能测试所涉及的器件规格、测试系统硬件和测试程序之间的关系做一个整体的了解，这里拿一款简单的器件——时钟控制反向器为例，来说说相关内容。钟控反相器有两个输入端：时钟输入（CLK）和数据输入（DATAIN）；一个输出端：反向信号输出（DATAOUT）。它有如下功能特征：

1． 时钟是数据由输入到输出经过器件进行传输的同步控制信号； 2． 输入数据在时钟的上升沿由器件读入； 3． 输出数据在时钟的下降沿由器件输出； 4． 数据传输仅在时钟有效时进行； 5． 输出数据与输入数据逻辑相反。 器件规格

总的说来，规格书给出了器件需要满足的最差情况，测试工程师会根据它去建立测试计划（Test Plan）、选择合适的测试系统，并在测试系统上实现其测试。下面的数据是测试钟控反相器需要控制的电平及时序参数： VDD=5.0V

VIH=2.0V VIL=0.8V VOH=2.4V VOL=0.4V

工作频率=10MHz，时钟占空比50%

输入数据建立时间=15nS 输入数据保持时间=5nS 输出传输最大延时=8nS

图5-9．钟控反向器 测试所需

1． 测试硬件及设备——测试板（Loadboard）、测试座（Socket）、相关阻容元件；

2． 器件电源，VDD和Ground；

3． 输入电平，VIL（逻辑0）和VIH（逻辑1）；

4． 输出参考电平，VOL（逻辑0）和VOH（逻辑1）；

5． 信号时序和格式配置，包括输入信号的生成和输出信号的比较； 6． 测试向量。 测试资源规划

测试系统内的资源有很多，我们要针对测试所需选取并配置相关的资源，实现性价比高的测试开发。

首先肯定是DPS单元，我们需要它对器件供电。这里VDD为5V，通过一路DPS提供5V电压即可；Ground已经由测试板和测试机的Ground连接。

接着是输入电平，它们由RVS单元提供，VIL设定为0.8V，VIH设定为2.0V。 输出比较的参考电平也是由RVS单元提供，这里VOL设定为0.4V，VOH设定为2.4V。 测试系统的时序单元会给定输入信号的信号周期、信号格式及输出信号的比较沿位置。对于时钟信号，规格书给出的是10MHz，则时钟周期为100nS；占空比要求是50%，即一个周期内时钟信号一半为高一半为低，这里我们将上升沿设定在25nS，下降沿设定在75nS；信号格式我们选用RZ格式。

DATAIN的时序则需要参考时钟信号。它的建立时间是15nS，即在时钟的上升沿之前15nS，它的状态必须是有效的；保持时间是5nS，即上升沿只有的5nS它必须保持相同的状态。这样我们就知道周期内数据信号的脉宽最少是20nS。为了能正确地验证建立时间和保持时间，我们选用SBC格式作为DATAIN的信号格式。

最后一步是确定输出信号的相关时序。规格书给出的信号传输延迟为8nS，加上时钟的下降沿在75nS，则我们可以确定输出信号比较沿的位置：75nS+8nS=83nS，测试系统在此位置上对输出采样并将电平值与VOL/VOH相比较，判断状态为L、M还是H，再与pattern中的期望值比较以判断此周期的输出正确与否。 当然还需要的资源是向量存储器，pattern存储其中并由测试系统在功能测试器件运行。

第五章.功能测试（8.2）——功能测试实例 测试向量 功能测试必须有测试向量，也就是反映器件真值表的图形化文件，这在之前已经有过介绍，这里只说说此例的pattern.如表5-1，钟控反向器的向量文件包含七种向量字符，每个字符都代表一个周期数据状态，它们与时序、电平和格式等信息共同构成相关信号的波形，如图5-10。 DATA IN 1 0 1 0 0 1 0 P 0 CLOCK P P P DATA OuT L H L L H H REMARKS Input 1 / Clock / Output 0 Input 0 / Clock / Output 1 Input 1 / Clock / Output 0 Input 0 / No Clock / Output 0 Input 0 / Clock / Output 1 Input 1 / No Clock / Output 1 1 P L Input 1 / Clock / Output 0 表5-1. Test Vectors for Clocked Inverter 向量字符说明: 1 : Drive input high (to logic 1) 0 : Drive input low (to logic 0) H : Compare output to a high L : Compare output to a low P : Drive input with a positive clock pulse 测试条件说明 图5-10显示的是运行功能测试期间钟控反向器各信号的时序图，我们可以看到由信号时序、信号格式及信号电平组合而成的七个周期的向量数据，这和之前规格书中定义的情形一致。测试周期设定为100nS；时钟信号则是RZ信号格式，占空比为50%；DATAIN采用SBC格式，设置了正确的建立时间和保持时间；输入和输出的电平值也按照规格书进行了设定。 图5-10.功能测试的测试条件 总功能测试条件 实施总功能测试通常是有用的，它的目的是在不动用精确参数设置的情况下基本判断器件是“活的”还是“死翘翘”的，就像军医抢救“伤员”时先用手探探鼻息摸摸心跳，而非直接将“伤员”抬进手术台用仪器去探测各种血压、脉搏等生命体征。总功能测试能最快地检测出半导体内部的物理损伤或制程中的错误。 图5-11的波形显示的是总功能测试用到的时序及电平条件。输入和输出电平较功能测试条件有所改变（放宽），这使得器件更容易正确运行其功能；测试速度由原来的100nS放宽至500nS； DATAIN信号则改为在每个周期的开始启动的NRZ格式，放弃了对建立和保

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