CTA8280集成电路测试系统的研究应用

钟锋浩

(杭州长川科技有限公司，江苏杭州310030)

集成电路测试系统是判别集成电路好坏和性能的主要设备，在国内测试系统受测试精度等方面的影响只能解决中低端产品的测试，而中高端产品测试主要依赖进口测试设备的现状下，为降低国内企业的测试成本，缩短与国外产品的差距，杭州长川科技有限公司在CTA8200 测试系统成功开发和多年应用经验的基础上，开发了第二代集成电路测试系统CTA8280，在测试精度、测试速度、并测能力等方面都有了本质的提高，各项性能在国内达到领先水平，可与国外中高端测试设备媲美，CTA8280 设备在2013年一经投向市场就得到了用户的广泛认可和高度肯定，并取得了较好的市场回报。

1 测试系统主要结构和功能

1.1 测试系统主要特点

CTA8200 测试系统是以量产测试模拟类IC产品为主的高性能集成电路测试机，可适应于IC的芯片测试和成品测试。主要可测试运放等线性电路、功放类电路、电动机驱动类电路、电源管理类电路、收音机类电路等各类模拟电路和数模类电路。系统的主要特点：

（1）采用双层机架，系统可以按用户实际需要选择不同模块和数量配置，各模块对槽位位置没有规定，系统上电后能自动识别模块。在测试应用中如遇到实际测试要求与测试机配置不符时会马上报警，防止误测和误判。

（2）支持A、B 站乒乓测试，每站并行测试能力达到8 SITE。可最大限度利用已有测试系统资源，由于测试速度大大提升，大部分产品测试时间小于分选机的换测时间，因此，用一台测试机配两个测试头实现乒乓测试实现了在A 分选机换测时，B 分选机上的电路进行测试，等到A 分选机换测完成时，B 分选机上的电路已经测试完成，再切到A 台分选机测试，B 分选机换测，很明显，这种模式相当于一台测试机变成了2 台测试机的功效，从而大大降低了测试成本。

（3）配有TTL 和GPIB 接口，可连接所有的探针台和分选机。由于各厂家提供的分选机和探针台的接口时序不同，系统可以通过专用接口设置界面对相关参数进行设置，达到分选机的接口时序要求，命名保存后还可以供其他用户程序调用。由于所有相关参数用户都能设定，因此，连接各类分选机将变得非常方便。

（4）测试机电源由软件控制，具有自我保护功能，对于测试系统受损或工程师非常规作业导致在线配置变更和电源异常等情况系统能自动检测，当系统检测到异常时将立即关闭系统电源，保护测试系统。

（5）板载校准数据确保模块自身系统精度，每个源独立AD/DA 提升了系统的测试速度，这两项技术的有机结合，改变了测试系统模块和配置调整时必须要对系统进行重新校准和校验的做法，由于该系统的校准数据是放在模块上的，当该模块移到另一台测试机上时，上电后将自动更新PC上的校准数据，实现系统校准数据与模块数据一致，保准了该模块的实际精度，

（6）自建用户测试程序框架，具有用户程序编程结构COPY 功能，同一用户程序可管理多个不同测试规范的产品测试，实现了在不改变用户程序源代码和测试方法的基础上，完成不同规范要求的测试，对类同产品编程可节省大量时间。

（7） 支持ACCESS 、EXCEL 、CSV 三种数据保存格式。自带数据分析软件，实现个数据保存格式转换和数据常规分析并形成能数据分析报告。

1.2 测试系统结构

整个测试系统由不同的电源模块和信号模块组成，可以根据用户产品测试的实际需要选择合适的模块和数量，各模块在机架内插入槽位不受限制，插入后软件自动识别并加以控制。开机后可以通过软件查看系统的实际配置情况，系统结构及模块组成如图1 所示。

图1 中各模块可以自由组合，其中PVI、DVI、QVI、OVI 等VI 源具有不同的电压和电流范围，可根据实际需求选择配置不同的种类和数量；HVI 最高电压达到1000V 主要用于高压参数测试；TMU 主要用于时间参数的测量，测量精度达到皮秒（ps）级水平；ACSM 模块主要用于交流信号测量，能产生任意波形；TRM 是芯片测试专用修调模块；DIO 主要用于数字功能测试；LCR 模块主要用于电感、电容、电阻的测试。由于系统中具有各种专用测试模块，因此对极大多数的产品参数测试都能轻松实现，模块的自由选择和组合满足了用户的实际需求配置要求，降低了用户的测试成本。

2 测试系统关键技术

2.1 电源模块的箝位保护

测试系统要面向各种IC 测试，当测试到坏电路或实际型号不对时，容易引起输出信号和电源的短路，如果不加以有效的保护，将对设备的可靠性和安全性受到影响。为此对电源模块要进行箝位保护，当电源用于电压源时对输出要有电流箝位保护，当源用于电流源时，对输出要有电压箝位保护。通过这些保护，使电源的输出即使在异常情况下也能控制在有效的范围内，这对测试设备和被测电路都将是一种有效的保护。

图1 测试系统结构

2.2 乒乓测试功能

乒乓测试功能主要是测试系统要实现资源共享，因此在系统设计时各模块要求有两个输出和测试通道切换控制系统，通过软件控制，当A 站占用测试系统资源时，B 站将让出所有资源归A站使用，反之相同，实际调用用户程序时AB 两站的程序可以不同，该项技术的关键是通过软件对硬件资源的有效管理和资源分配，解决系统资源的共享和冲突，解决两站测试的相互干扰和对测试结果的影响。

2.3 时间参数测试

常规模块时间测量单元一般只能测到几十纳秒的分辨率, 这对于当前电源管理类电路测试上升沿和下降沿时间实际值只有几十纳秒和几纳秒的参数将无能为力，TMU 模块通过专用时间测量电路实现了ps 级时间参数的测试，在设计研发中解决了CABLE 线对参数测试的影响，从而有效解决了小时间参数测试难题。

2.4 小电感和电容参数测试

当前部分IC 将专用电感和电容封装到IC 内部，且这些电感和电容参数都非常小，线路的分布电感和电容都比被测电感和电容大，测试的准确性和稳定性又将是一大难题，用常规的仪器根本测试不到实际的有效值，国内外也几乎没有测试设备配有这样的专用测试模块，CTA8280 测试系统通过研究成功开发了LCR 模块，可以测试10 μH 以下的电感和10 pF 以下的电容，实现了用户对该类参数的测试需求。

3 测试系统应用案例分析

3.1 乒乓测试和多SITE 测试组合

CTA8280 的V/I 源每个通道/ 组都有各自独立的SGND，通过SGND 的合理组合，最多可以支持8 工位并行测试，由于每个模块都设计成支持AB 两站的测试要求，通过软件的管理和控制实现了AB 站的乒乓测试。如对于4SITE 的测试结构如图2 所示，每个SITE 的SGND 各自独立可以确保各IC 的测试精度，并在一定程度上改善相互之间的测试影响。

3.2 电源管理类电路测试

当前电源管理类电路测试通常对测试精度要求非常高，很多客户对输出电压精度误差要求在2 mV 以内，这对一般测试机是很难做到的，除了要求合理设计DUT 测试线路和外围元器件布局，对测试机提出了更高的要求，部分小时间参数就更需要TMU 模块（ps 级）测试解决，通过在华天和长电等客户大量电源管理类电路测试数据表明，CTA8280 完全满足了该类参数测试要求。

图2 4SITE 的测试结构

3.3 电感参数测试

当小电感封装到IC 内部时，必须对电感参数进行测试，该参数的测试精度直接影响产品的性能和质量，LCR 模块在实际测试应用中得到了验证，测试6.8 μH 电感稳定性和误差都在0.1 μH 内，为提高测试精度，对CABLE 线的制作工艺，线路分布电感修正等都做了相应的技术处理，使得该项参数测试达到了用户的要求，也填补了国内空白。

4 总 结

CTA8280 测试系统主要以测试模拟IC 为主，由于配置了DIO 数字测试模块，因此，对数摸类电路也提供了有效的解决方案，TRM 实现了在线修调功能，使得芯片测试修调变得更加简便，在芯片测试中应用也变得更加广泛。大量的专用功能模块选件使得用户对测试系统配置选择更加灵活，在国内外推广应用具有广阔的前景。