Verigy 93000soC测试系统及测试中偏置电流的实现

陶新萱

(复旦大学专用集成电路与系统国家重点实验室，上海 201203)

1 Verigy 93000测试系统

SoC（系统单芯片，system on a chip）技术的发展对测试设备的能力提出了越来越高的要求。Verigy 93000测试系统是满足SoC技术全面集成需要的芯片测试系统解决方案（如图1）。

93000的测试范围覆盖数字（digital）、模拟（anolog）和射频（RF），同时对高速、嵌入式内存（embedded memory）和边界扫描（Scan）等多种功能进行了扩展。93000测试系统的配置灵活自由，用户可根据自己的测试需求，定制选择测试机台的硬件配置。

数字测试方面，93000机台目前主流配置是PS400、PS800和PS3600三种数字板卡，数据速率从 100 Mb/s到3600 Mb/s，PS400每块卡有 64路独立的数字通道，而PS800和PS3600每块提供32路。Per-pin结构是93000数字板卡硬件构架的重要特点，每个数字通道都有自己的测试处理器（test processor）、驱动器（driver）、比较器（comparator）和参数测量单元（PMU：parameter measure unit），同时包含各自的56 Mb测试向量内存，这使得每个通道都有独立的数字测试、memory和scan测试的能力，测试中可以做到完全并行，节省测试时间，提高测试效率。

模拟测试方面，93000现在使用比较广泛的是包含8个独立单元的Audio/Vedio 8模拟卡，AV8有两种配置情况，一种是每块卡包含8个测量单元（Measure Unit），另一种是每块卡同时包含4个信号源单元(Source Unit)和4个测量单元，每个测量单元可用作音频数字转换器（Audio Digitizer：32～200 ks/s，24-bit，50 kHz） 或视频数字转换器（Video Digitizer：500 ks/s～65 Ms/s，14-bit，15 MHz），同样，每个信号源单元也可以用作音频任意波形发生器(Audio AWG：32 ks/s～1.024 Ms/s，24-bit，125 kHz)或视频任意波形发生器（Video AWG：125 ks/s～100 Ms/s，14-bit，25 MHz），用户可以根据自己的需求进行选择。AV8独特的结构可以在本地处理所有过程，而不需耗费大量时间在模块和工作站之间传送数据，实现了更高的多站模拟测试效率。AV8使消费品中使用的蜂窝基带和其他混合信号SoC/SIP的测试成本降低了20%。

射频测试部分，93000能提供12个射频端口，并可升级至最高48个射频端口，射频系统能达到6 GHz信号源，8 GHz接收，40 MHz带宽，该系统可以覆盖各种射频芯片的测试要求。

图1 Verigy 93000soC测试系统

除此之外，93000soC的软件系统SmarTest（见图2），将规范的图形化界面和C++语言编程结合，既可以方便用户通过图形化界面操作，又给测试程序的编写者保留了足够的开发空间。

图2 SmarTest编程环境

2 93000的电源板卡及工作模式

93000的电源板卡按性能特性有GPDPS、MSDPS、HVDPS、HCDPS 及 LNDPS 几 种 ， 其 中HVDPS、HCDPS及LNDPS分别针对高电压、高电流及低噪声应用，GPDPS为通用的电源板卡，在早期93000中使用。MSDPS为目前使用最广泛的DPS Board，GPDPS每块板卡可以提供4路独立电源，MSDPS每块可以提供8路，也可工作在4路模式与GPDPS完全兼容（见图3）。

通常，93000的DPS工作在电压源模式，每个DPS Channel为所测芯片提供一路独立的电源（±8 V），在使用过程中，为了防止电流过大对芯片造成损坏，用户还要设置一个钳制电流大小的参数ilimit（-4～+8 A），用以控制电源供电过程中电流的大小。

其次，93000的DPS还具有加电压测电流（VFIM）的功能，通常用于芯片的功耗测试，我们可以利用这个功能测得芯片在不工作（idle）、工作在稳态（static）及动态（dynamic）时的功耗。测试程序中可以通过DPS_VFIMAP（Iapplicationprogramming interface）来实现。

3 芯片测试中需要用到的偏置电流及93000的实现方法

图3 GPDPS或MSDPS的4路工作模式

我们在实际测试的芯片中需要93000机台提供一个150μA的偏置电流，而93000的DPS工作模式默认为加压测流，因此测试中没法直接采用DPS Channel来实现。考虑到机台的Per-Pin PMU具有加电流测电压的功能，而且150 μA在PPMU的Spec范围内（图4），测试过程中我们首先尝试用PPMU来给出这个偏置电流，但不测量电压，结果验证采用这种方法完全可以达到要求。具体的做法：

（1）确保待测芯片中需加偏置电流的管脚物理上和93000机台中的一个Digital Channel已连接好，然后在SmarTest软件的Pin Configuration中设定这种对应关系，通过运行Continuity测试（连接性测试）来检查上述通路是否有短路、开路现象。在芯片和机台的连接没有问题的前提下，利用Test-Method编写PPMU的加流测压（IFVM）程序实现偏置电流的供给。

PPMU_RELAY relay1;

PPMU_SETTING setting1;

TASK_LIST task1;

relay1.pin("BIOS").status("PPMU_ON");

relay1.wait(3 ms);

//iforce 150μA on

setting1.pin("BIOS").iForce(150 μA).iRange(1000 μA).min(100 mV).max(500 mV);

task1.add(relay1).add(setting1).execute();

（2）除了采用PPMU方式完成偏置电流的设定外，还可以由93000 DPS Channel的嵌位电流ilimit特性来实现，具体做法是利用DPS Channel对应的Pogo Pin和偏置电流Pin之间的电压差，使DPS Channel工作在电流饱和状态，所需的偏置电流大小由ilimit来设定。但这种方法的特点是DPS的ilimit电流的分辨率为1 mA，本次测试中芯片的偏置电流大小不能超过500 μA，因此没有采用这种方法来实现。

表1 PPMU的参数规格范围

4 小结

Verigy 93000是单一平台的可升级测试系统，用户可以根据自己的需求，自由选择数字板卡，模拟板卡和RF模块，配置灵活。本文结合测试实际讨论了偏置电流的实现方法。

[1]Verigy.Verigy 93000soC Basic User Training Manual[M].Federal Republic of Germany，2006.95-135.

[2]Verigy.Verigy93000soC Mixed SignalTrainingManual[M].FederalRepublicofGermany，2006：108-134，433-440.

[3]杨广宇.SoC测试的发展趋势及挑战[J].半导体技术，2003(3)：48.